EP4045851B1 - Verfahren zur steuerung einer verbrennungseinrichtung - Google Patents

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EP4045851B1
EP4045851B1 EP20797405.6A EP20797405A EP4045851B1 EP 4045851 B1 EP4045851 B1 EP 4045851B1 EP 20797405 A EP20797405 A EP 20797405A EP 4045851 B1 EP4045851 B1 EP 4045851B1
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EP
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nitrogen oxides
target value
carbon monoxide
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Eberhard Deuker
Benedict Kriegler
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a combustion device, with the focus being on achieving minimum performance.
  • a variety of methods for controlling a combustion device are known from the prior art. These are usually adapted to the respective combustion device and differ depending on the type of combustion device and its task. However, what is being considered here is the condition in which the combustion device can be operated with the lowest possible power within the permissible range.
  • the relative content of pollutants in particular the load with carbon monoxide, increases as the distance from the nominal power increases.
  • the operation of the combustion device is limited to a minimum value, taking into account the specifications for the content of pollutants, at which the limit values are reliably adhered to.
  • the gas turbine system comprises a gas turbine with a combustion chamber in which fuel is burned during operation of the gas turbine.
  • the supply of fuel is regulated by a control device based on a power reference value.
  • a detection module available, which can be used to determine the carbon monoxide concentration.
  • the power reference value is adjusted depending on the carbon monoxide concentration.
  • combustion device it is sometimes desirable for the combustion device to be operated with the lowest possible power, in particular in order to avoid standstill.
  • the object of the present invention is therefore to enable a lower performance than was previously usual, at which the given limit values for pollutants are adhered to.
  • the generic method is used to control a combustion process of a combustion device. What type of combustion device this is is initially irrelevant. At least the method can be used advantageously to control the combustion process in a combustion chamber of a gas turbine. In any case, it is necessary that the combustion device comprises at least one combustion chamber and at least one burner is arranged on this. By means of the burner, the fuel and the supply air required to burn the fuel can be conveyed into the combustion chamber for combustion. Furthermore, a control device for carrying out the method is available. For this purpose, a calculation model of the combustion process is stored in the control device. For a given performance, it can be determined based on the stored calculation model whether the pollutants are theoretically within a permissible range.
  • a permissible limit value for the proportion of nitrogen oxides is stored in the calculation model of the control device. Furthermore, it is also necessary to set a permissible limit for the proportion of carbon monoxide. These two values can be defined as an unchangeable size or it can be provided that adaptation to local conditions is possible. For example, the permissible limit values may be legal requirements.
  • the type and/or quality of the fuel used is known.
  • the parameters it is possible for the parameters to be entered as a default in the control device.
  • the type or quality of the fuel is measured or determined before it is fed to the combustion device and the result is transmitted to the control device.
  • a signal for setting a minimum power is also necessary, so that the fuel supply to the combustion device is subsequently reduced.
  • the combustion device has an exhaust air measuring device with which at least the actual proportion of a relevant pollutant in the exhaust air can be recorded.
  • the output of the combustion device can be further reduced until the target value is reached, provided that it is ensured that other limit values are reliably adhered to.
  • the actual proportion of nitrogen oxides in the exhaust air is continuously measured. Based on the known actual proportion of nitrogen oxides, the control device now uses the calculation model to calculate whether a reduction in fuel and thus power is possible without the proportion of nitrogen oxides exceeding the target value. At the same time, the control device uses the calculation model to determine how much the amount of fuel can be reduced until the proportion of carbon monoxide theoretically reaches the target value. Due to the lack of knowledge about the actual content in the exhaust air, a greater tolerance to the permissible limit value must be observed.
  • the fuel supply is now reduced with further ongoing monitoring of the actual proportion of nitrogen oxides (in the first method) or carbon monoxide (in the second method) until the calculated minimum amount of fuel is reached. If the measured actual proportion of nitrogen oxides or carbon monoxide already reaches the target value, the reduction in fuel supply will then be stopped. In both methods, this results in an assumed minimum fuel supply and thus minimum power, at which one or both pollutants nitrogen oxides or carbon monoxide have reached the target value. It can be reliably assumed that both permissible limit values are adhered to.
  • a third method combines the first method with the second method, wherein the exhaust air measuring device can monitor both the actual proportion of nitrogen oxides and the actual proportion of carbon monoxide.
  • the control device uses the calculation model to calculate how far the fuel or the power can be reduced until one or both target values are reached. There Both values are recorded continuously, the tolerance for the permissible limit value for both pollutants can be chosen to be relatively small.
  • the fuel supply or the power is reduced until the previously calculated minimum fuel supply is reached. If the situation occurs in which one of the two measured values for the actual proportion of nitrogen oxides or carbon monoxide reaches the target value, the fuel reduction is stopped.
  • the calculation of the lowest possible fuel supply is carried out once after the signal to shut down the combustion device to a minimum output has been given.
  • the calculation is carried out repeatedly in the further course - as long as the minimum power is desired - so that a new opportunity to further reduce the fuel supply or the power - if given - can be exploited. Accordingly, when the calculation is repeated based on the given target values for the pollutants and the measured proportion of nitrogen oxides or carbon monoxide, the minimum fuel supply is recalculated at which the target values are not exceeded.
  • the fuel supply is increased. If, on the other hand, a new calculation determines that both target values are undershot, the fuel supply can be reduced again.
  • a new calculation can be planned at regular intervals.
  • the period of time can be selected such that after a change in the fuel supply and thus the power, the resulting changing proportion of pollutants has leveled off at a substantially constant value.
  • the ongoing measurement of nitrogen oxides and/or carbon monoxide can lead to a new calculation.
  • a comparison can be made continuously between the measured values and the permissible limit values and/or the target value, with a new calculation to adjust the fuel quantity being initiated when a predetermined absolute or relative difference is reached. It can be provided here that the difference is chosen to be small when the target value is exceeded and, in contrast, the difference is chosen to be larger when the target value is undershot.
  • the combustion device comprises at least one main burner and at least one secondary burner. What type of burner this is is initially irrelevant, although it is intended that they have different combustion characteristics. Similar to the use of a single burner or a single burner type, it is necessary that the main burner and the secondary burner can deliver fuel and/or supply air into the combustion chamber.
  • a minimum fuel supply can be determined as before, in which at least an actual proportion of nitrogen oxides or carbon monoxide reaches the target value for a given distribution of the fuel. Accordingly, as before, the fuel supply can be reduced to the calculated minimum fuel supply.
  • an optimal distribution of the fuel is calculated when using a main burner and a secondary burner.
  • an iterative comparison can be made between the calculated values for the proportion of nitrogen oxides and carbon monoxide and the target values by changing the distribution of the fuel and reducing the amount of fuel until the difference between the calculated proportion of pollutants and the target values is as small as possible.
  • This method is particularly advantageous if the secondary burner is a so-called pilot burner.
  • the difference between the proportion of carbon dioxide and the associated target value is greater than the difference between the proportion of nitrogen oxides and the associated target value, it is advantageous if the distribution of the fuel is changed so that the proportion for the main burner is increased and the proportion for the secondary burner is reduced.
  • the difference between the proportion of nitrogen oxides and the associated target value is greater than the difference between the proportion of carbon dioxide and the associated target value, then it is advantageous if the distribution of the fuel is changed in such a way that the proportion for the secondary burner is increased and the proportion for the main burner is reduced.
  • the fuel supply can be further reduced.
  • a further improvement of the method, in particular for reducing the necessary tolerances, is achieved if a supply air measuring device is available, by means of which at least one property of the supply air can be determined. It is particularly advantageous if the temperature and humidity of the supply air are known in the calculation model. Accordingly, these values can be taken into account when calculating the minimum amount of fuel and the optimal distribution of the fuel.
  • the calculation model is created using the known calculation bases (e.g. combustion characteristics, properties of the combustion device, type of fuel), whereby the measured actual proportion of pollutants represents the variable for the calculation.
  • known calculation bases e.g. combustion characteristics, properties of the combustion device, type of fuel
  • the calculation parameters are continuously stored together with as much existing status data as possible.
  • the status data includes the actual states of the combustion device or gas turbine (temperature data, vibration data, etc.), the type and/or quality of the fuel, the temperature and/or humidity of the supply air, the actual proportion of nitrogen oxides and/or carbon monoxide in the exhaust air. Taking the stored data into account, the calculation model can be adjusted regularly or continuously become. The methods of so-called self-learning can be used in a particularly advantageous manner.
  • this process is not limited to one type of fuel. It can also be provided that different fuels are used when the main burner and secondary burner are present. In principle, the process can be used advantageously if the fuel is gaseous.
  • a combustion device 01 according to the invention is schematically sketched in figure one. This initially includes the combustion chamber 02 with the main burner 03 arranged thereon and the secondary burner 04. Fuel 23 and supply air 21 can be supplied to the burners 03, 04. Exhaust air 25, d. H. Flue gas emerges from the combustion chamber 02.
  • a control device 11 is present, in which a calculation model 12 is stored and which, in this exemplary embodiment, includes a data memory 13.
  • Various parameters are transmitted to the control device 11.
  • the maximum proportion of nitrogen oxides 16 and the maximum proportion of carbon monoxide 17 are fixed. This can be the permissible limit value or the target value.
  • the target value can be calculated by the control device. It is also possible to transmit both the permissible limit value and the respective target value as a specification to the control device 11.
  • the type or quality 24 of the fuel 23 is known in the calculation model.
  • this 24 is continuously recorded and transmitted to the control device 11.
  • the temperature and the humidity 22 of the supply air 21 are measured and transmitted to the control device 11.
  • the method according to the invention is triggered by a signal to start up a minimum power, for which purpose the control device 11 is sent the required target power 15.
  • the control device 11 When carrying out the method in the control device 11 on the basis of the calculation model 12 stored there, the minimum fuel supply and the optimal distribution between the main burner 03 and the secondary burner 04 are calculated. Based on the calculation result, the control device 11 controls a correspondingly associated main valve 05 for controlling the fuel flow to the main burner 03 and a correspondingly associated secondary valve 06 for controlling the fuel flow to the secondary burner 04.
  • FIG. 2 A possible process sequence with various parameters over time is shown as an example.
  • the signal to start a minimum power P was given at time T1.
  • a minimum power or minimum fuel supply is now calculated in the control device 11 using the calculation model 12, in which the predetermined limit values for the proportion of nitrogen oxides and the proportion of carbon monoxide is maintained (ie at least a target value is achieved).
  • the target value NOx max is specified in the control device.
  • the fuel supply and thus the power P is now reduced.
  • the reduction in performance is usually accompanied by an increase in the proportion of pollutants, ie here the proportion of nitrogen oxides (NOx) and the proportion of carbon monoxide (not shown here) - see time T2.
  • the target value for carbon monoxide has already been reached in the calculation, but there is still a larger difference between the target value for nitrogen oxides and the measured NOx value.
  • the amount of fuel can be reduced again until the target values NOx max are essentially achieved in accordance with the calculation or the respective measurement - see time T4.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Verbrennungseinrichtung, wobei die Erzielung einer minimalen Leistung im Vordergrund steht.
  • Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Verfahren zur Steuerung einer Verbrennungseinrichtung bekannt. Diese sind in der Regel an die jeweilige Verbrennungseinrichtung angepasst und unterscheiden sich je nach Art der Verbrennungseinrichtung sowie dessen Aufgabe. Vorliegend betrachtet wird jedoch der Zustand, bei dem die Verbrennungseinrichtung mit einer möglichst geringen Leistung im zulässigen Bereich betrieben werden kann. Diesbezüglich ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass im Teillastbereich mit größer werdendem Abstand von der Nennleistung der relative Gehalt an Schadstoffen, insbesondere die Belastung mit Kohlenmonoxid, zunimmt. Insofern ist der Betrieb der Verbrennungseinrichtung unter Beachtung der Vorgaben für den Gehalt an Schadstoffen auf einen Mindestwert begrenzt, bei dem die Grenzwerte zuverlässig eingehalten werden.
  • Aus dem Stand der Technik ist es üblich, dass mittels Berechnungen sowie anhand von Laborversuchen ermittelt wird, welchen Anteil jeweilige Schadstoffe bei abnehmender Leistung aufweisen. Somit wird bei Erstellung der Regeln für die Steuerung des Verbrennungsprozesses die zuvor ermittelte minimalen Leistung als Mindestwert festgesetzt.
  • Aus der WO201361301A1 ist eine Gasturbinenanlage mit einem Verfahren bekannt, bei der eine Erfassung des Anteils an Kohlenmonoxid erfolgt. Hierbei umfasst die Gasturbinenanlage eine Gasturbine mit einer Brennkammer, in der im Betrieb der Gasturbine Brennstoff verbrannt wird. Die Zufuhr von Brennstoff wird hierbei anhand eines Leistungsreferenzwertes von einer Steuerungsreinrichtung geregelt. Weiterhin ist ein Erfassungsmodul vorhanden, mittels dem die Kohlenmonoxid-Konzentration ermittelt werden kann. In der Steuerungsreinrichtung wird dabei der Leistungsreferenzwertes in Abhängigkeit von der Kohlenmonoxid-Konzentration angepasst.
  • Mitunter ist es jedoch gewünscht, dass die Verbrennungseinrichtung mit der geringst-möglichen Leistung betrieben wird, insbesondere um einen Stillstand zu vermeiden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine geringere Leistung als bisher üblich zu ermöglichen, bei der die gegebenen Grenzwerte für die Schadstoffe eingehalten werden.
  • Die gestellte Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren nach der Lehre des Anspruchs 1 sowie alternativ nach der Lehre des Anspruchs 2 gelöst. Ein weiter verbessertes erfindungsgemäßes Verfahren als Kombination des Anspruchs 1 und 2 ist im Anspruch 3 angegeben. Vorteilhafte Verfahrensschritte sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Das gattungsgemäße Verfahren dient zur Steuerung eines Verbrennungsprozesses einer Verbrennungseinrichtung. Um welche Art von Verbrennungseinrichtung es sich hierbei handelt, ist zunächst unerheblich. Zumindest kann das Verfahren vorteilhaft zu Steuerung des Verbrennungsprozesses in einer Brennkammer einer Gasturbine eingesetzt werden. Erforderlich ist in jedem Fall, dass die Verbrennungseinrichtung zumindest eine Brennkammer umfasst und an dieser zumindest ein Brenner angeordnet ist. Mittels des Brenners kann der Brennstoff und die zur Verbrennung des Brennstoffes erforderliche Zuluft in die Brennkammer zur Verbrennung gefördert werden. Weiterhin ist eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorhanden. Hierzu ist in der Steuerungseinrichtung ein Berechnungsmodell des Verbrennungsprozesses hinterlegt. Hierbei kann bei einer vorgegebenen Leistung auf Basis des gespeicherten Berechnungsmodell ermittelt werden, ob theoretisch die Schadstoffe innerhalb eines zulässigen Bereichs liegen.
  • Dazu ist es erforderlich, dass ein zulässiger Grenzwert für den Anteil an Stickoxiden im Berechnungsmodell der Steuerungseinrichtung hinterlegt ist. Weiterhin ist es analog erforderlich, dass ein zulässiger Grenzwert für den Anteil an Kohlenmonoxid festgesetzt wird. Diese beiden Werte können als unveränderliche Größe definiert sein oder es kann vorgesehen sein, dass eine Anpassung an lokale Gegebenheiten möglich ist. Zum Beispiel kann es sich bei den zulässigen Grenzwerten um gesetzliche Vorgaben handeln.
  • Da eine exakte, vollkommen fehlerfreie Berechnung aufgrund der Vielzahl an möglichen Einflussfaktoren, z.B. Umgebungsbedingungen, sowie eine vollkommen konstante Verbrennung in der Verbrennungsreinrichtung, z.B. aufgrund von Betriebsschwankungen, nicht realistisch möglich ist, ist es erforderlich eine Toleranz zu berücksichtigen, so dass man ausgehend von dem zulässigen Grenzwert für den jeweiligen Anteil an Stickoxiden respektive an Kohlenmonoxid zu einem jeweiligen Zielwert kommt. Wird ein Zustand ermittelt, bei dem der Zielwert für einen Schadstoff vorhanden ist, so kann man zuverlässig davon ausgehen, dass der zulässige Grenzwert nicht überschritten ist.
  • Um den Verbrennungsprozess optimal steuern zu können, ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Art und/oder Qualität des eingesetzten Brennstoffes bekannt ist. Hierzu ist es einerseits möglich das die Parameter hierzu als Vorgabe in der Steuerungseinrichtung eingegeben werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Art oder die Qualität des Brennstoffes vor dessen Zuführung zur Verbrennungseinrichtung gemessen bzw. ermittelt wird und das Ergebnis der Steuerungseinrichtung übermittelt wird.
  • Für das vorliegende Verfahren als Teil der Steuerung der Verbrennungseinrichtung ist weiterhin ein Signal zur Einstellung einer minimalen Leistung notwendig, so dass im Folgenden die Brennstoffzufuhr zur Verbrennungseinrichtung reduziert wird.
  • Zur Erzielung einer möglichst geringen Leistung ist erfindungsgemäß nunmehr vorgesehen, dass die Verbrennungseinrichtung eine Abluft-Messeinrichtung aufweist, mit der zumindest der Ist-Anteil eines relevanten Schadstoffes in der Abluft erfasst werden kann.
  • Mit dem nunmehr bekannten Ist-Anteil des einen Schadstoffes kann die Leistung der Verbrennungseinrichtung bis zum Erreichen des Zielwertes weiter reduziert werden, sofern sichergestellt ist, dass sonstige Grenzwerte zuverlässig eingehalten werden.
  • Während im Stand der Technik aufgrund der unbekannten Höhe der tatsächlich auftretenden Schadstoffbelastung bei der Berechnung der geringst-möglichen Brennstoffzufuhr respektive der resultierenden Leistung ein hinreichender Sicherheitsabstand zur tatsächlichen Einhaltung der Grenzwerte zu berücksichtigen und somit eine große Toleranz zwischen dem zulässigen Grenzwert und dem Zielwert notwendig ist, wird demgegenüber durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung eine weitere Leistungsreduktion mit Verkleinerung der Toleranz möglich.
  • Betrachtet man nunmehr die relevanten Schadstoffe Kohlendioxid sowie Stickoxide ergeben sich drei verschiedene erfindungsgemäße Verfahren zur Erzielung einer möglichst geringen Leistung.
  • In einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren wird laufend der Ist-Anteil an Stickoxiden in der Abluft gemessen. Ausgehend von dem bekannten Ist-Anteil an Stickoxiden wird in der Steuerungseinrichtung anhand des Berechnungsmodells nunmehr berechnet, ob eine Reduktion des Brennstoffes und somit der Leistung möglich ist, ohne dass der Anteil an Stickoxiden den Zielwert überschreitet. Parallel hierzu wird in der Steuerungseinrichtung anhand des Berechnungsmodells ermittelt, wie weit die Menge an Brennstoff reduziert werden kann, bis dass der Anteil an Kohlenmonoxid theoretisch den Zielwert erreicht. Aufgrund der Unkenntnis über den tatsächlichen Gehalt in der Abluft ist hier eine größere Toleranz zum zulässigen Grenzwert einzuhalten.
  • Analog wird in einem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren laufend der Ist-Anteil an Kohlenmonoxid in der Abluft gemessen. Nunmehr wird ausgehend vom bekannten Ist-Anteil an Kohlenmonoxid die mögliche Reduktion des Brennstoffes respektive der Leistung in der Steuerungseinrichtung anhand des Berechnungsmodells berechnet, bis dass der Zielwert für den Anteil an Kohlenmonoxid erreicht ist. Umgekehrt zum ersten Verfahren wird parallel ermittelt, ob eine Reduktion des Brennstoffes möglich ist, ohne dass der berechnete Anteil an Stickoxiden den Zielwert überschreitet.
  • Im Folgenden wird nunmehr die Brennstoffzufuhr bei weiterer laufender Überwachung des Ist-Anteils an Stickoxiden (im ersten Verfahren) respektive an Kohlenmonoxid (im zweiten Verfahren) bis zur Erreichung der berechneten minimalen Brennstoffmenge reduziert. Sollte der gemessene Ist-Anteil an Stickoxiden respektive Kohlenmonoxid bereits vorher den Zielwert erreichen, wird bereits dann die Reduktion der Brennstoffzufuhr gestoppt. Somit ergibt sich in beiden Verfahren eine angenommene minimale Brennstoffzufuhr und somit minimale Leistung, bei der einer der beiden oder beide Schadstoffe Stickoxide bzw. Kohlenmonoxid den Zielwert erreicht haben. Dabei kann zuverlässig davon ausgegangen werden, dass beide zulässigen Grenzwerte eingehalten werden.
  • Ein drittes erfindungsgemäßes Verfahren kombiniert das erste Verfahren mit dem zweiten Verfahren, wobei die Abluft-Messeinrichtung sowohl den Ist-Anteil an Stickoxiden als auch den Ist-Anteil an Kohlenmonoxid überwachen kann. Gleichfalls wie bei den anderen Verfahren wird bei dem Signal, dass eine minimale Leistung angefahren werden soll, von der Steuerungseinrichtung anhand des Berechnungsmodells berechnet, wie weit der Brennstoff respektive die Leistung reduziert werden kann, bis einer der beiden oder beide Zielwerte erreicht wird. Da beide Werte laufend erfasst werden, kann die Toleranz für zum zulässigen Grenzwert für beide Schadstoffe relativ klein gewählt werden.
  • Wie zuvor wird die Brennstoffzufuhr respektive die Leistung solange reduziert, bis die zuvor berechnete minimale Brennstoffzufuhr erreicht ist. Sollte hierbei der Zustand auftreten, bei der einer der beiden gemessenen Werte für den Ist-Anteil an Stickoxiden oder an Kohlenmonoxid den Zielwert erreicht, wird die Brennstoffreduktion gestoppt.
  • Im einfachsten Fall wird die Berechnung der geringstmöglichen Brennstoffzufuhr einmalig durchgeführt nachdem das Signal zum Herunterfahren der Verbrennungseinrichtung auf eine minimale Leistung gegeben wurde. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn im weiteren Verlauf - solange die minimale Leistung gewünscht ist - wiederholt die Berechnung durchgeführt wird, so dass eine erneute Möglichkeit zur weiteren Absenkung der Brennstoffzufuhr bzw. der Leistung - sofern gegeben - ausgenutzt werden kann. Entsprechend wird bei erneuter Berechnung auf Basis der gegebenen Zielwerte für die Schadstoffe und des gemessenen Anteils an Stickoxiden bzw. an Kohlenmonoxid die minimale Brennstoffzufuhr erneut berechnet, bei der die Zielwerte nicht überschritten werden.
  • Wird aufgrund der laufenden Messung oder aufgrund einer erneuten Berechnung eine Überschreitung der zulässigen Grenzwerte festgestellt, wird die Brennstoffzufuhr erhöht. Wird demgegenüber aufgrund einer erneuten Berechnung festgestellt, dass beide Zielwerte unterschritten werden, kann eine erneute Reduktion der Brennstoffzufuhr erfolgen.
  • Eine erneute Berechnung kann einerseits in regelmäßigen Abständen vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Zeitspanne derart gewählt werden, dass sich nach einer Änderung der Brennstoffzufuhr und somit der Leistung der sich hiermit ändernde Anteil an Schadstoffen auf einen im Wesentlichen konstanten Wert eingependelt hat.
  • Andererseits kann die laufende Messung der Stickoxide und/oder des Kohlenmonoxids zu einer erneuten Berechnung führen. Beispielsweise kann laufend ein Abgleich zwischen den gemessenen Werten und den zulässigen Grenzwerten und/oder dem Zielwert vorgenommen werden, wobei bei Erreichen einer vorgegebenen absoluten oder relativen Differenz eine erneute Berechnung zur Anpassung der Brennstoffmenge veranlasst wird. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Differenz bei einer Überschreitung des Zielwertes klein und demgegenüber die Differenz bei einer Unterschreitung des Zielwertes größer gewählt wird.
  • Ein größeres Potenzial zur Reduzierung der Brennstoffmenge wird ermöglicht, wenn die Verbrennungseinrichtung zumindest einen Hauptbrenner sowie zumindest einen Nebenbrenner umfasst. Um welche Art von Brenner es sich hierbei handeln ist zunächst unerheblich, wobei vorgesehen ist, dass diese eine unterschiedliche Verbrennungscharakteristik aufweisen. Analog wie beim Einsatz eines einzelnen Brenners bzw. eines einzelnen Brennertyps ist notwendig, dass der Hauptbrenner sowie der Nebenbrenner Brennstoff und/oder Zuluft in die Brennkammer fördern kann.
  • Bei Vorhandensein eines Hauptbrenners sowie eines Nebenbrenners ist es möglich, dass Berechnungsmodell dahingehend zu erweitern, dass eine Aufteilung des Brennstoffes auf den Hauptbrenner sowie den Nebenbrenner berechnet wird. Somit kann bei einer gegebenen Brennstoffmenge und der Aufteilung des Brennstoffes der zu erwartende Anteil an Kohlenmonoxid sowie der zu erwartende Anteil an Stickoxiden berechnet werden. Bei Abgleich mit den Zielwerten für Stickoxide bzw. Kohlenmonoxid kann im Folgenden wie zuvor eine minimale Brennstoffzufuhr ermittelt werden, bei der zumindest ein Ist-Anteil an Stickoxiden respektive an Kohlenmonoxid den Zielwert bei gegebener Aufteilung des Brennstoffs erreicht. Entsprechend kann, wie zuvor auch, die Brennstoffzufuhr bis zur berechneten minimalen Brennstoffzufuhr reduziert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn beim Einsatz eines Hauptbrenners sowie eines Nebenbrenners eine optimale Aufteilung des Brennstoffs berechnet wird. Hierzu kann iterativ ein Abgleich zwischen den berechneten Werten für den Anteil an Stickoxiden und Kohlenmonoxid und den Zielwerten bei Veränderung der Aufteilung des Brennstoffs sowie einer Verkleinerung der Brennstoffmenge bis zur Erzielung einer möglichst geringen Differenz zwischen dem berechneten Anteil für die Schadstoffe und den Zielwerten vorgenommen werden.
  • Dieses Verfahren eignet sich in besonders vorteilhafter Weise, wenn es sich bei dem Nebenbrenner um einen sogenannten Pilotbrenner handelt.
  • Bei diesem Verfahren zur Bestimmung einer vorteilhaften Aufteilung des Brennstoffes ist es dabei vorteilhaft, wenn berücksichtigt wird, bei welchem Schadstoff die Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Wert bzw. dem theoretisch berechneten Anteil und dem Zielwert größer ist.
  • Wenn im ersten Fall die Differenz zwischen dem Anteil an Kohlendioxid und dem zugehörigen Zielwert größer ist als die Differenz zwischen dem Anteil an Stickoxiden und dem zugehörigen Zielwert, so ist es vorteilhaft, wenn die Aufteilung des Brennstoffs dahingehend geändert wird, dass der Anteil für den Hauptbrenner erhöht und der Anteil für den Nebenbrenner reduziert wird.
  • Umgekehrt ist es im zweiten Fall vorteilhaft, wenn die Differenz zwischen dem Anteil an Stickoxiden und dem zugehörigen Zielwert größer ist als die Differenz zwischen dem Anteil an Kohlendioxid und dem zugehörigen Zielwert, so ist es vorteilhaft, wenn die Aufteilung des Brennstoffs dahingehend geändert wird, dass der Anteil für den Nebenbrenner erhöht und der Anteil für den Hauptbrenner reduziert wird.
  • Wird nach Berechnung einer optimalen Aufteilung der Brennstoffmenge auf den Hauptbrenner und den Nebenbrenner eine Unterschreitung beider Zielwerte berechnet bzw. nach Einstellung entsprechender Brennstoffmenge aufgrund der Messung der Schadstoffe festgestellt, so kann im Folgenden die Brennstoffzufuhr weiter reduziert werden.
  • Eine weitere Verbesserung des Verfahrens, insbesondere zur Verkleinerung von notwendigen Toleranzen, wird erreicht, wenn eine Zuluft-Messeinrichtung vorhanden ist, mittels der zumindest eine Eigenschaft der Zuluft bestimmt werden kann. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn im Berechnungsmodell die Temperatur sowie die Luftfeuchte der Zuluft bekannt ist. Entsprechend können diese Werte bei der Berechnung der minimalen Brennstoffmenge sowie der optimalen Aufteilung des Brennstoffs berücksichtigt werden.
  • Grundsätzlich ist es zunächst mal hinreichend, wenn mit den bekannten Berechnungsgrundlagen (z.B. Verbrennungscharakteristik, Eigenschaften der Verbrennungseinrichtung, Art des Brennstoffs) das Berechnungsmodell erstellt wird, wobei der gemessene Ist-Anteil an Schadstoffen die Variable zu Berechnung darstellt.
  • Aufgrund der Komplexität eines Verbrennungsprozesses und der möglichen Änderung der Verbrennungscharakteristik, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher lokaler Umgebungsbedingungen, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn eine Anpassung des Berechnungsmodells möglich ist. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn laufend die Berechnungsparameter zusammen möglichst vielen vorhandenen Zustandsdaten gespeichert werden. Zu den Zustandsdaten gehören die Ist-Zustände der Verbrennungseinrichtung bzw. Gasturbine (Temperaturdaten, Vibrationsdaten, usw.), die Art und/oder Qualität des Brennstoffs, die Temperatur und/oder Luftfeuchte der Zuluft, der Ist-Anteil an Stickoxiden und/oder Kohlenmonoxid in der Abluft. Unter Berücksichtigung der gespeicherten Daten kann regelmäßig oder kontinuierlich eine Anpassung des Berechnungsmodells vorgenommen werden. Dabei können in besonders vorteilhafte Weise die Methoden des sogenannten Self-Learning eingesetzt werden.
  • Generell ist dieses Verfahren nicht auf einer Brennstoffart beschränkt. Auch kann vorgesehen sein, dass bei Vorhandensein von Hauptbrenner und Nebenbrenner verschiedene Brennstoffe eingesetzt werden. Grundsätzlich kann das Verfahren vorteilhaft eingesetzt werden, wenn der Brennstoff gasförmig ist.
  • In den nachfolgenden Figuren wird schematisch eine Verbrennungseinrichtung und ein Zeitablauf skizziert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungseinrichtung;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung eines möglichen Verlaufs von Parameter über die Zeit bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In der Figur eins wird schematisch eine erfindungsgemäße Verbrennungseinrichtung 01 skizziert. Diese umfasst zunächst einmal die Brennkammer 02 mit den daran angeordneten Hauptbrenner 03 sowie dem Nebenbrenner 04. Den Brennern 03,04 kann Brennstoff 23 sowie Zuluft 21 zugeführt werden. Abluft 25, d. h. Rauchgas, tritt aus der Brennkammer 02 aus.
  • Zur Steuerung des Verfahrens ist eine Steuerungseinrichtung 11 vorhanden, in der ein Berechnungsmodell 12 hinterlegt ist und das in diesem Ausführungsbeispiel einen Datenspeicher 13 umfasst. Der Steuerungseinrichtung 11 werden verschiedene Kenngrößen übermittelt. Zum einen wird der maximale Anteil an Stickoxiden 16 und der maximale Anteil an Kohlenmonoxid 17 fest vorgegeben. Hierbei kann es sich um den jeweils zulässigen Grenzwert oder um den Zielwert handeln. Im ersten Fall kann der Zielwert von der Steuerungseinrichtung berechnet werden. Gleichfalls ist es möglich sowohl den zulässigen Grenzwert als auch den jeweiligen Zielwert als Vorgabe der Steuerungseinrichtung 11 zu übermitteln.
  • Weiterhin ist es erforderlich, dass im Berechnungsmodell die Art bzw. die Qualität 24 des Brennstoffes 23 bekannt ist. Hierzu ist beispielhaft vorgesehen, dass dieser 24 laufend erfasst und an die Steuerungseinrichtung 11 übermittelt wird. Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit 22 der Zuluft 21 gemessen und an die Steuerungseinrichtung 11 übermittelt wird.
  • Weiterhin wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist es, dass der Ist-Anteil an Stickoxide 26 und/oder der Ist-Anteil an Kohlenmonoxid 27 in der Abluft 25 laufend gemessen und an die Steuerungseinrichtung 11 übermittelt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird ausgelöst durch ein Signal zum Anfahren einer minimalen Leistung, wozu der Steuerungseinrichtung 11 die jeweils erforderliche Soll-Leistung 15 übermittelt wird.
  • Bei Durchführung des Verfahrens in der Steuerungseinrichtung 11 auf Grundlage des dort hinterlegten Berechnungsmodells 12 wird die minimale Brennstoffzufuhr und hierbei die optimale Aufteilung auf den Hauptbrenner 03 sowie den Nebenbrenner 04 berechnet. Auf Grundlage des Berechnungsergebnisses wird von der Steuerungseinrichtung 11 ein entsprechend zugehöriges Hauptventil 05 zur Steuerung des Brennstoffflusses zum Hauptbrenner 03 sowie ein entsprechend zugehöriges Nebenventil 06 zur Steuerung des Brennstoffflusses zum Nebenbrenner 04 angesteuert.
  • In der Figur 2 wird beispielhaft ein möglicher Verfahrensablauf mit verschiedenen Kenngrößen über die Zeit dargestellt. Ausgehend von einer normalen Leistung der Verbrennungseinrichtung erfolgte zum Zeitpunkt T1 das Signal eine minimale Leistung Psoll anzufahren. Nunmehr wird in der Steuerungseinrichtung 11 anhand des Berechnungsmodells 12 eine minimale Leistung bzw. minimale Brennstoffzufuhr berechnet, bei der die vorgegebenen Grenzwerte für den Anteil an Stickoxiden und den Anteil an Kohlenmonoxid eingehalten wird (d. h. zumindest ein Zielwert erreicht wird). Dabei ist in der Steuerungseinrichtung der Zielwert NOxmax vorgegeben. Entsprechend der Berechnung wird nunmehr die Brennstoffzufuhr und somit die Leistung Pist reduziert. Mit der Reduktion der Leistung geht in aller Regel ein Anstieg des Anteils an Schadstoffen, d. h. hier dem Anteil an Stickoxiden NOxist sowie dem Anteil an Kohlenmonoxid (hier nicht dargestellt) einher - siehe Zeitpunkt T2.
  • Nun kann es beispielsweise sein, dass der Zielwert für Kohlenmonoxid in der Berechnung bereits erreicht ist, hingegen noch eine größere Differenz zwischen dem Zielwert für Stickoxide und dem gemessenen Wert NOxist vorhanden ist. Dies führt zum vorteilhaften Verfahren, die Brennstoffaufteilung zu ändern, sodass sich auch zwischen dem Zielwert für Kohlenmonoxid und dem berechneten Wert eine Differenz ergibt, wobei hiermit eine Reduktion der Differenz zwischen dem Zielwert für Stickoxide und dem gemessenen Wert NOxist einhergeht - siehe Zeitpunkt T3. Dabei kann eine erneute Reduktion der Brennstoffmenge vorgenommen werden bis die Zielwerte NOxmax entsprechend der Berechnung bzw. der jeweiligen Messung im Wesentlichen erreicht werden - siehe Zeitpunkt T4.
  • Nun kann es sein, dass eine Stabilisierung des Prozesses eintritt bei der sich der Anteil an Schadstoffen über den Lauf der Zeit reduziert - siehe Zeitpunkt T5. Aufgrund der laufenden Überwachung zumindest eines Schadstoffes ist es möglich bei sich ergebende Differenz eine neue Berechnung auszulösen, sodass eine erneute Absenkung der Brennstoffzufuhr und somit der Leistung Pist möglich wird - siehe Zeitpunkt T6.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsprozesses in einer Verbrennungseinrichtung (01), insbesondere einer Gasturbine, umfassend eine Brennkammer (02), in der Brennstoff (23) mit Zuluft (21) verbrannt werden kann, und zumindest einen Brenner, welcher den Brennstoff (23) und/oder die Zuluft (21) in die Brennkammer (02) fördern kann, und eine Steuerungseinrichtung (11), in der ein Berechnungsmodell (12) des Verbrennungsprozesses hinterlegt ist, und eine Abluft-Messeinrichtung, welche den Ist-Anteil (26) an Stickoxiden erfassen kann; mit den Schritten:
    - Festsetzung eines zulässigen Grenzwertes für den Anteil an Stickoxiden (16) und Ermittlung eines Zielwertes als Grenzwert abzüglich einer Toleranz;
    - Festsetzung eines zulässigen Grenzwertes (17) für den Anteil an Kohlenmonoxid und Ermittlung eines Zielwertes als Grenzwert abzüglich einer Toleranz;
    - laufende Erfassung des Ist-Anteils (26) an Stickoxiden in der Abluft (25);
    - Erfassung eines Signals zur Einstellung einer minimalen Leistung;
    - Berechnung einer minimalen Brennstoffzufuhr (23) unter Verwendung des Berechnungsmodells (12), bei welcher (23) der zu erwartende Anteil an Kohlenmonoxid den Zielwert erreicht;
    - bei laufender Überwachung des Ist-Anteils (26) an Stickoxiden in der Abluft (25), Reduzierung der Brennstoffzufuhr (23) bis zur berechneten minimalen Brennstoffzufuhr (23) respektive bis zur Erreichung des Zielwertes für Stickoxide.
  2. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsprozesses in einer Verbrennungseinrichtung (01), insbesondere einer Gasturbine, umfassend eine Brennkammer (02), in der Brennstoff (23) mit Zuluft (21) verbrannt werden kann, und zumindest einen Brenner, welcher den Brennstoff (23) und/oder die Zuluft (21) in die Brennkammer (02) fördern kann, und eine Steuerungseinrichtung (11), in der ein Berechnungsmodell (12) des Verbrennungsprozesses hinterlegt ist, und eine Abluft-Messeinrichtung, welche den Ist-Anteil (27) an Kohlenmonoxid erfassen kann; mit den Schritten:
    - Festsetzung eines zulässigen Grenzwertes (16) für den Anteil an Stickoxiden und Ermittlung eines Zielwertes als Grenzwert abzüglich einer Toleranz;
    - Festsetzung eines zulässigen Grenzwertes (17) für den Anteil an Kohlenmonoxid und Ermittlung eines Zielwertes als Grenzwert abzüglich einer Toleranz;
    - laufende Erfassung des Ist-Anteils (27) an Kohlenmonoxid in der Abluft (25);
    - Erfassung eines Signals zur Einstellung einer minimalen Leistung;
    - Berechnung einer minimalen Brennstoffzufuhr (23) unter Verwendung des Berechnungsmodells (12), bei welcher (23) der zu erwartende Anteil an Stickoxiden den Zielwert erreicht;
    - bei laufender Überwachung des Ist-Anteils (27) an Kohlenmonoxid in der Abluft (25), Reduzierung der Brennstoffzufuhr (23) bis zur berechneten minimalen Brennstoffzufuhr (23) respektive bis zur Erreichung des Zielwertes für Kohlenmonoxid.
  3. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsprozesses in einer Verbrennungseinrichtung (01), insbesondere einer Gasturbine, umfassend eine Brennkammer (02), in der Brennstoff (23) mit Zuluft (21) verbrannt werden kann, und zumindest einen Brenner, welcher den Brennstoff (23) und/oder die Zuluft (21) in die Brennkammer (02) fördern kann, und eine Steuerungseinrichtung (11), in der ein Berechnungsmodell (12) des Verbrennungsprozesses hinterlegt ist, und eine Abluft-Messeinrichtung, welche den Ist-Anteil (26) an Stickoxiden und den Ist-Anteil (27) an Kohlenmonoxid erfassen kann; mit den Schritten:
    - Festsetzung eines zulässigen Grenzwertes (16) für den Anteil an Stickoxiden und Ermittlung eines Zielwertes als Grenzwert abzüglich einer Toleranz;
    - Festsetzung eines zulässigen Grenzwertes (17) für den Anteil an Kohlenmonoxid und Ermittlung eines Zielwertes als Grenzwert abzüglich einer Toleranz;
    - laufende Erfassung des Ist-Anteils (26) an Stickoxiden und des Ist-Anteils (27) an Kohlenmonoxid in der Abluft (25) ;
    - Erfassung eines Signals zur Einstellung einer minimalen Leistung;
    - Berechnung einer minimalen gesamten Brennstoffzufuhr (23) unter Verwendung des Berechnungsmodells (12), bei welcher (23) der zu erwartende Anteil an Kohlenmonoxid und der zu erwartende Anteil an Stickoxiden jeweils den Zielwert erreichen;
    - bei laufender Überwachung des Ist-Anteils (26) an Stickoxiden und des Ist-Anteils (27) an Kohlenmonoxid in der Abluft (25), Reduzierung der Brennstoffzufuhr (23) bis zur berechneten minimalen Brennstoffzufuhr (23) respektive bis zur Erreichung des jeweiligen Zielwertes für Stickoxide respektive Kohlenmonoxid.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Berechnung wiederkehrend durchgeführt wird, wobei bei Feststellung einer Überschreitung einer der Grenzwerte die Brennstoffzufuhr (23) angehoben wird und bei Feststellung einer Unterschreitung beider Zielwerte abzüglich einer jeweiligen Prozesstoleranz die Brennstoffzufuhr (23) weiter reduziert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    wobei die Berechnung in regelmäßigen Intervallen durchgeführt wird; oder
    wobei die Berechnung durchgeführt wird, sobald eine vorgegebene Differenz zwischen dem gemessenen Ist-Anteil (26, 27) des Schadstoffs in der Abluft (25) und dem hierzu gegebenen Zielwert überschritten wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verbrennungseinrichtung (01) zumindest einen Hauptbrenner (03) und zumindest einen Nebenbrenner (04) umfasst, welche jeweils Brennstoff (23) und/oder Zuluft (21) in die Brennkammer (02) fördern können; mit den Schritten:
    - bei Berechnung der minimalen Brennstoffzufuhr (23) Bestimmung einer Aufteilung des Brennstoffs (23) auf den Hauptbrenner (03) und den Nebenbrenner (04), bei welcher (23) der zu erwartende Anteil an Kohlenmonoxid respektive der zu erwartende Anteil an Stickoxiden den Zielwert erreicht;
    - Reduzierung der Brennstoffzufuhr (23) unter Berücksichtigung der zuvor berechneten Aufteilung des Brennstoffs (23) auf den Hauptbrenner (03) und den Nebenbrenner (04).
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    wobei der Nebenbrenner (04) ein Pilotbrenner ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
    wobei bei einer größeren Differenz zwischen dem Zielwert und dem berechneten bzw. gemessenen Ist-Anteil (27) für Kohlendioxid und einer kleineren Differenz zwischen dem Zielwert und dem berechneten bzw. gemessenen Ist-Anteil (26) für Stickoxide die Aufteilung des Brennstoffs (23) mit einem höheren Anteil für den Hauptbrenner (03) und einem geringeren Anteil für den Nebenbrenner (04) geändert wird;
    wobei im Folgenden bei Feststellung einer Unterschreitung beider Zielwerte die Brennstoffzufuhr (23) weiter reduziert wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    wobei bei einer größeren Differenz zwischen dem Zielwert und dem berechneten bzw. gemessenen Ist-Anteil (26) für Stickoxide und einer kleineren Differenz zwischen dem Zielwert und dem berechneten bzw. gemessenen Ist-Anteil (27) für Kohlendioxid die Aufteilung des Brennstoffs (23) mit einem höheren Anteil für den Nebenbrenner (04) und einem geringeren Anteil für den Hauptbrenner (03) geändert wird;
    wobei im Folgenden bei Feststellung einer Unterschreitung beider Zielwerte die Brennstoffzufuhr (23) weiter reduziert wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    wobei eine Zuluft-Messeinrichtung zumindest eine Eigenschaft der Zuluft (21), insbesondere die Temperatur und/oder die Luftfeuchte (22), bestimmen kann, wobei die Eigenschaft in der Steuerungseinrichtung (11) bei der Berechnung der Brennstoffzufuhr (23) und/oder der Aufteilung des Brennstoffs (23) berücksichtigt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    wobei die Berechnungsparameter und vorhandene Zustandsdaten, insbesondere Ist-Zustände der Verbrennungseinrichtung (01) und/oder die Art und/oder Qualität (24) des Brennstoffs (23) und/oder die Temperatur und/oder Luftfeuchte (22) der Zuluft (21) und/oder der Ist-Anteil (26, 27) an Stickoxiden und/oder Kohlenmonoxid in der Abluft (25), laufend gespeichert werden und anhand der gespeicherten Daten eine regelmäßige oder kontinuierliche Anpassung des Berechnungsmodells, insbesondere mittels Methoden des sogenannten Self-Learning, vorgenommen wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    wobei der Brennstoff (23) gasförmig ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4735052A (en) * 1985-09-30 1988-04-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Gas turbine apparatus
US8417433B2 (en) * 2010-04-30 2013-04-09 Alstom Technology Ltd. Dynamically auto-tuning a gas turbine engine
ITMI20111941A1 (it) * 2011-10-26 2013-04-27 Ansaldo Energia Spa Impianto a turbina a gas per la produzione di energia elettrica e metodo per operare detto impianto

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