專利名稱：液化天然氣發(fā)電站及其運行方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有燃氣輪機的液化天然氣(LNG)發(fā)電站，尤其涉及 具有燃氣溫度控制系統(tǒng)的LNG發(fā)電站。
背景技術：
本發(fā)明涉及采用液化天然氣(LNG)作為燃料的LNG發(fā)電站以及該 LNG發(fā)電站的運行方法。
通用燃氣輪機發(fā)電設施具有燃燒室。該燃燒室將燃料與壓縮空氣相 混和，并燃燒該燃料來產生高溫高壓燃氣。這種燃氣被導入到燃氣輪機 來轉動轉子，該轉子的轉動能量被傳輸到發(fā)電站來產生電力。
被普遍認為是清潔能源的液化天然氣常被用作導入到該燃燒室的燃 料。LNG汽化設施使LNG汽化成為燃氣。
在燃氣輪機發(fā)電站中，LNG汽化設施和燃氣輪機發(fā)電設施通常是分 開建造的。所以，在這兩個設施之間不存在交聯(lián)運行，它們是獨立運行 的。例如，日本專利No. 3214709、日本專利申請公開特開平2-240499、 日本專利申請公開2001-124295、日本專利申請公開2002-l 15564、日本專 利申請公開2002-188460和日本專利申請公開2003-49718描述了LNG汽化設施的控制裝置和方法，但是，這些文件沒有公開發(fā)電設施的控制裝 置和方法。
最近建造的緊湊發(fā)電站具有緊鄰發(fā)電設施的LNG汽化設施。
該緊湊發(fā)電站具有安裝在LNG汽化設施內的絕熱LNG貯罐。增壓泵 對存儲在該LNG貯罐中的LNG加壓，并將該LNG輸送到汽化器，該汽化 器使該LNG汽化。
即使該LNG貯罐是絕熱的，熱量進入該LNG貯罐也是不可避免的。 所以，不斷有少量燃氣從所存儲的LNG中汽化。這些燃氣被稱為汽化燃 氣(BOG)。
該LNGC罐中產生的BOG通過BOG出口閥排放。從其他LNG貯罐排 放的BOG被收集到一起并由BOG壓縮機加壓。此后，該BOG與從該汽化 器輸出的LNG通過燃氣供應管道加以混合，并被供應到該發(fā)電設施。
日本所用的大多數LNG是進口的，LNG的特性隨LNG的原產地而變 化。所以，存儲在不同LNG貯罐中的LNG成分可能彼此不同。這種不同 導致發(fā)熱量差異。
因此，該發(fā)電設施在燃氣供應管道上裝備有熱量計或氣體色譜儀來 檢測或計算該燃氣的發(fā)熱量，并控制該LNG汽化設施的燃氣流動速率以 便使該燃氣的發(fā)熱量保持在小的范圍之內。
此外，該發(fā)電設施還在連接到燃料控制閥的燃氣供應管道上裝備有 燃氣加熱/冷卻設備。測量該燃氣加熱/冷卻設備出口處的燃氣溫度，并把 測量信號傳送到該燃氣加熱/冷卻設備。該燃氣加熱/冷卻設備控制該燃氣 的溫度，以便使導入到該燃氣輪機的燃氣溫度保持合適的值。
在其中的LNG汽化設施和發(fā)電設施彼此相鄰建造以使其緊湊的發(fā)電 站中，該LNG汽化設施中可能沒有足夠的空間安裝用于生成BOG的處理 設備。
BOG的量在很大的范圍內變化。舉例來說，在接收LNG時，會產生大量的BOG。在冬季氣溫低的時候，BOG的量就比較少。
所以，根據LNG貯罐的壓力，采用例如BOG出口閥和BOG壓縮機這
樣的設備來控制BOG的流動速率，以防止LNG貯罐中的過度壓力上升。
結果，BOG生成速率的變化直接影響發(fā)電設施中的燃氣輪機。
燃氣輪機對于燃料具有限度。這個限度大約是由表達式(1)所示的、
被稱為沃伯指數(Wobbe Index)的值(該指數是該燃氣發(fā)熱量、比重和
燃燒溫度的函數)。
沃伯指數=,LHV (1)
其中LHV為低發(fā)熱量；Mwgas為該燃氣的比重；Tgas為該燃氣的絕 對溫度(蘭金度)。
BOG的發(fā)熱量不同于LNG的發(fā)熱量。所以，隨著BOG流動速率變化， 燃氣質量特性迅速地變化。結果，流入該發(fā)電設施的燃氣輪機的燃料的 卡路里就發(fā)生變化。
如果燃料的卡路里頻繁變化，卡路里就不可能維持在該沃伯指數的 限定范圍(例如說±5 %)之內。所以，有必要在該燃氣供應管道中游 增加設施，例如在外部燃燒該BOG的閃燃設備(flare facility)，和/或調 節(jié)燃氣流動速率的貯罐。另外，如果該燃氣中BOG的混合比例上升到接 近100%，就很難運行該燃氣輪機。
如果在采取了這些防范措施后該燃料指數的指數值仍然偏離該限定 范圍，就必須停止該發(fā)電站的運行。

發(fā)明內容
本發(fā)明可以解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種LNG發(fā)電站及 其運行方法，即使在該BOG生成速率變化時本發(fā)明的LNG發(fā)電站也能夠可靠地實現連續(xù)運行。
根據本發(fā)明的方面，提供一種LNG發(fā)電站，包括(a)具有燃氣輪
機和發(fā)電機的燃氣輪機發(fā)電單元；(b)被設計成將汽化LNG作為燃氣供 應到該燃氣輪機發(fā)電單元的LNG汽化設施；(c)從該LNG汽化設施延伸 到該燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣供應管道；(d)設置在該燃氣供應管道 上該LNG汽化設施和該燃氣輪機單元之間的燃氣加熱/冷卻設備，被設計 成加熱/冷卻被導入到該燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣；(e)被設計成檢測 該燃氣的發(fā)熱量的發(fā)熱量檢測器；(f)連接在該燃氣供應管道上該燃氣 加熱/冷卻設備和該燃氣輪機單元之間的溫度檢測器，被設計成檢測燃氣 的溫度；以及(g)該燃氣加熱/冷卻設備的溫度控制設備，被設計成控 制供應到該燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣溫度，該溫度控制設備具有連接 到該發(fā)熱量檢測器的目標溫度計算器，被設計成接收該燃氣的發(fā)熱量并 計算被導入到該燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣的目標溫度；以及連接到該目 標溫度計算器和該燃氣加熱/冷卻設備的命令發(fā)生器，被設計成接收該目 標溫度和由該溫度檢測器檢測到的該燃氣的溫度信號，并通過比較該目 標溫度和該燃氣溫度來生成控制該燃氣加熱/冷卻設備的命令。
根據本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于LNG發(fā)電站的燃氣溫度控 制系統(tǒng)，該發(fā)電站具有包括燃氣輪機和發(fā)電機的燃氣輪機發(fā)電單元，被 設計成將汽化LNG作為燃氣供應到該燃氣輪機發(fā)電單元的LNG汽化設 施，以及從該LNG汽化設施延伸到該燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣供應管道， 該系統(tǒng)包括(a)連接在該燃氣供應管道上該LNG汽化設施和該燃氣輪 機單元之間的燃氣加熱/冷卻設備，被設計成加熱和冷卻被導入到該燃氣 輪機發(fā)電單元的燃氣；(b)被設計成檢測該燃氣的發(fā)熱量的發(fā)熱量檢測 器；(c)連接在該燃氣供應管道上該燃氣加熱/冷卻設備和該燃氣輪機 單元之間的溫度檢測器，被設計成檢測該燃氣的溫度；以及(d)該燃氣 加熱/冷卻設備的溫度控制設備，它被設計成控制供應到該燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣的溫度，該溫度控制設備具有連接到該發(fā)熱量檢測器的目 標溫度計算器，被設計成接收該燃氣的發(fā)熱量并計算被導入到該燃氣輪 機發(fā)電單元的燃氣的目標溫度；以及連接到該目標溫度計算器和該燃氣 加熱/冷卻設備的命令發(fā)生器，被設計成接收該燃氣的目標^U度和由該溫 度檢測器檢測到的該燃氣的溫度信號，并通過比較該目標溫度和該燃氣 的溫度來生成控制該燃氣加熱/冷卻設備的命令。
根據本發(fā)明的又一個方面，提供一種運行LNG發(fā)電站的方法，該方 法包括(a)檢測由LNG汽化設施供應的燃氣的發(fā)熱量；(b)生成控 制該燃氣溫度的命令；(c)根據該命令加熱/冷卻該燃氣并將該燃氣導 入到燃氣輪機發(fā)電單元；(d)檢測被導入到該燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣 溫度；以及(e)根據該發(fā)熱量計算被導入到該燃氣輪機發(fā)電單元中的燃 氣的目標溫度；其中通過將該燃氣溫度與該目標溫度加以比較來生成該 命令。


根據下面結合附圖對本發(fā)明特定的、說明性實施例的討論，本發(fā)明 的上述和其他特點和改進會變得更清楚，在這些附圖中
圖1是根據本發(fā)明第一實施例的LNG發(fā)電站的方框圖； 圖2是根據本發(fā)明第一實施例的溫度控制設備的方框圖； 圖3是根據本發(fā)明第二實施例的LNG發(fā)電站的方框圖4是根據本發(fā)明第三實施例的LNG發(fā)電站的方框圖； 圖5是根據本發(fā)明第三實施例的溫度控制設備的方框圖； 圖6是根據本發(fā)明第四實施例的LNG發(fā)電站的方框圖；以及 圖7是一個典型燃氣輪機發(fā)電單元的方框圖。
具體實施方式
下文將參考這些附圖來說明本發(fā)明的多個實施例。第一實施例
圖1是根據本發(fā)明第一實施例的LNG發(fā)電站的方框圖。該LNG發(fā)電站 具有LNG汽化設施40和發(fā)電設施41 。
LNG汽化設施41具有多個LNG貯罐1。這些LNG貯罐是絕熱的。各 LNG忙罐1通過各自的BOG出口閥4被連接到公共BOG壓縮機4C。各 LNG貯罐1也通過各自的增壓泵2連接到公共汽化器3。燃氣供應管 道6從BOG壓縮機4C和汽化器3延伸到發(fā)電設施41。
在發(fā)電設施41中，燃氣供應管道6通過燃料控制閥10延伸到燃氣輪 機發(fā)電單元ll。發(fā)熱量檢測器5例如用于檢測或計算燃氣發(fā)熱量的熱量 計或氣體色譜儀，被安裝在燃氣供應管道6上LNG汽化設施40和燃料控 制閥10之間。
燃氣加熱/冷卻設備7設置于燃氣供應管道6上發(fā)熱量檢測器5 和燃氣控制閥10之間。溫度檢測器8被安裝在燃氣供應管道6上燃氣 加熱/冷卻設備7和燃料控制閥10之間以便檢測燃氣加熱/冷卻設備7 的出口處的燃氣溫度。溫度控制設備14被連接到發(fā)熱量檢測器5、溫度 檢測器8和燃氣加熱/冷卻設備7。
圖7是燃氣輪機發(fā)電單元ll的方框圖。在燃氣輪機發(fā)電單元ll中， 被壓縮機30壓縮的壓縮空氣31在燃燒室32中與燃料或汽化LNG33混合。 燃燒室32燃燒燃料33來產生高溫高壓燃燒氣體34。這種燃燒氣體34被導 入到燃氣輪機35來轉動轉子，其中的轉動能量被傳輸到發(fā)電機36來產生 電力。
LNG貯罐1中存儲的LNG由增壓泵2加壓，并被供應到汽化器3。 汽化器3使該LNG汽化。
LNG貯罐1中產生的BOG從BOG出口閥4排出并被輸送到BOG壓縮機4C。如果LNG汽化設施40具有多個LNG貯罐1，則來自各LNG貯 罐1的BOG就被收集起來并被輸送到BOG壓縮機4C。 BOG壓縮機4C對 該BOG加壓。此后，該BOG通過燃氣供應管道6與汽化器3輸出的 LNG混合，并被供應到發(fā)電設施41。
在發(fā)電設施41中，燃料控制閥10調節(jié)供應到燃氣輪機發(fā)電單元11的 燃氣的流動速率。溫度檢測器8檢測到的溫度被傳送到溫度控制設備 14。利用溫度控制設備14，可以減少附加設施，例如用于外部燃燒BOG
的閃燃設備或用于緩沖燃氣流動速率的貯罐。
溫度控制設備14包括目標溫度計算器151和命令生成器16。目標溫度 計算器151從發(fā)熱量檢測器5接收信號。作為發(fā)熱量檢測器5，可以使 用能檢測估計發(fā)熱量的燃氣熱量計或氣體色譜儀。然后，目標溫度計算 器151計算并輸出目標溫度T1。命令生成器16接收該目標溫度信號T1和 由安裝在燃氣加熱/冷卻設備7出口處的溫度檢測器8檢測到的溫度 信號，并將控制命令輸出到燃氣加熱/冷卻設備7。
圖2是溫度控制設備14的方框圖。目標溫度計算器151從發(fā)熱量檢 測器5接收發(fā)熱量信號，更具體地講，接收低發(fā)熱量(LHV)信號，并 借助表達式(2)計算目標溫度T1，以便由表達式(1)表示的沃伯指數 保持基本不變。溫度計算器151將T1信號傳送到命令生成器16。
目標溫度Tl =(LHV乙 (2)
其中WI是該燃氣的沃伯指數的目標值，而M是該燃氣的比重。 在命令生成器16中，比較器161將目標溫度T1和由溫度檢測器8檢 測到的溫度T2加以比較。PID計算器162對T1和T2間的偏差進行P (比例) /1 (積分)/D (微分)運算，并將合適的溫度控制命令輸出到燃氣加熱/ 冷卻設備7。根據該溫度控制命令，燃氣加熱/冷卻設備7能夠使作為BOG和LNG混合物的燃氣的沃伯指數維持基本不變。
如上所述，該LNG發(fā)電站的第一實施例根據流過LNG汽化設施40中 的燃料供應管道6的燃氣的發(fā)熱量設定燃氣出口處的目標溫度T1。將目 標溫度T1和燃氣加熱/冷卻設備7出口處的實際燃氣出口溫度T2加以比 較，而且對該溫度加以控制以便保持燃氣出口溫度T2適合于燃氣輪機發(fā) 電單元ll。所以，即使該燃料特性由于BOG生成速率的變化而頻繁變化， 或者即使BOG/LNG混合比例上升到大約100。/。，也能夠通過改變目標溫 度T1而將沃伯指數維持在限定范圍(例如±5%)之內。故而，該LNG 發(fā)電站能夠可靠地連續(xù)運行。
第二實施例
圖3是根據本發(fā)明第二實施例的LNG發(fā)電站的方框圖。如圖3所示， 本實施例與第一實施例有局部差別，這個差別體現在溫度控制設備14從 BOG出口閥4而不是從發(fā)熱量檢測器5接收信號。
安裝在溫度控制設備14內的目標溫度計算器152接收表示已打開 BOG出口閥4的數量的信號，該信號被用作相當于發(fā)熱量的狀態(tài)量信號 以代替由發(fā)熱量檢測器5檢測到的發(fā)熱量。已打開BOG閥4的數量的信 號被輸入到目標溫度計算器152。
其他結構特征與圖1、圖2和圖7所示的第一實施例沒有差別， 它們被賦予完全相同的參考符號，這里省略對其詳細說明。 ,在根據本實施例的LNG發(fā)電站中，已打開BOG出口閥4的數量的信 號被發(fā)送到目標溫度計算器152。根據已打開BOG出口閥4的數量，目 標溫度計算器152計算適合于發(fā)電設施41的目標溫度T1并將T1信號發(fā)送 到命令生成器16。
命令生成器16將經過目標溫度計算器152的計算所獲得的目標溫度 Tl和燃氣加熱/冷卻設備7出口處的實際燃氣出口溫度T2加以比較。命令生成器16中的PID計算器162 (見圖2)對T1和T2之間的偏差進行P (比 例)/1 (積分)/D (微分)運算，并將合適的溫度控制命令輸出到燃氣 加熱/冷卻設備7。根據該溫度控制命令，燃氣加熱/冷卻設備7能夠使 作為BOG和LNG混合物的燃氣的沃伯指數保持基本不變。
正如上面所述的那樣，該LNG發(fā)電站根據作為狀態(tài)量信號的已打開 BOG出口閥4的數量將T1設定為該燃氣在燃氣出口處的目標溫度，其中 該狀態(tài)量信號相當于沃伯指數表達式中的所檢測到的發(fā)熱量。所獲得目 標溫度Tl和燃氣加熱/冷卻設備7出口處的實際燃氣出口溫度T2由比較 器161進行相互比較。溫度被控制成使燃氣出口溫度T2保持適合于燃氣輪 機發(fā)電單元ll。所以，即使燃料特性由于BOG生成速率的變化而頻繁變 化，或者即使該BOG/LNG混合比例上升到大約100。/。，沃伯指數也能夠 通過改變目標溫度T1而被保持在限定范圍(例如±5%)之內。故而， 該LNG發(fā)電站能夠可靠地連續(xù)運行。
第三實施例
圖4是根據本發(fā)明的第三實施例的LNG發(fā)電站的方框圖。圖5是 本實施例中所用的溫度控制設備的方框圖。
如果LNG汽化設施40中的已運行出口閥4的數量發(fā)生變化，燃氣的 發(fā)熱量變化對已運行的BOG出口閥數量的變化會有小的延遲。
所以，如果像第一實施例中那樣，將來自發(fā)熱量檢測器5 (例如燃 氣熱量計或氣體色譜儀)的檢測信號導入到溫度控制設備14，那么與第 二實施例中表示已運行BOG出口閥4數量的信號被導入到溫度控制設 備14的情況相比，響應速度會下降，但精度會提高。
相反，如果像第二實施例中那樣將已運行BOG出口閥數量信號導入 到溫度控制設備14，那么與來自發(fā)熱量檢測器5 (例如燃氣熱量計或氣 體色譜儀)的檢測信或少會下降，但響應速度會更快。
所以，本發(fā)明已被設計成獲得溫度控制設備14，該控制設備既利用 了第一實施例的高精度特點，也利用了第二實施例的高響應速度特點。
在本實施例中，目標溫度計算單元15被用來代替第一實施例中的目 標溫度計算器l51或第二實施例中的目標溫度計算器152 。
在圖5中，來自發(fā)熱量檢測器5的檢測信號被發(fā)送到第一目標溫 度計算器151。已打開BOG出口閥4的數量被作為狀態(tài)量信號發(fā)送到第 二目標溫度計算器152，其中該狀態(tài)量信號相當于BOG出口閥4所檢測 到的發(fā)熱量。目標溫度計算器151和152各自計算目標溫度T1。至于這些 目標溫度計算器151和152如何借助表達式(2)來計算目標溫度T1以使表 達式(1)所表示的沃伯指數維持基本不變，在第一和第二實施例中已經 加以說明。
圖5中的標號"153"表示用于檢測已打開BOG出口閥4數量的變 化的變化檢測器。當已打開BOG出口閥4的數量變化時，變化檢測器153 檢測這種變化并將切換信號發(fā)送到開關154以便使第二目標溫度計算器 152的計算結果被發(fā)送到命令生成器16。在已打開BOG出口閥4的數量 發(fā)生變化之后再經過后面將要加以說明的特定時段(預定時段)，變化 檢測器153發(fā)給開關154返回信號(或者操作取消信號)，以便使第一目 標溫度計算器151的計算結果代替第二目標溫度計算器152的計算結果被 發(fā)送到命令生成器16。
變化檢測器153的預定時段的設置方法如下。即，該燃氣的發(fā)熱量在 己打開出口閥4的數量變化之后略遲一點才開始變化，然后變成穩(wěn)定的 值。考慮該數值變成穩(wěn)定值的時段，就可以設置變化檢測器153的預定時 段。
現在假設已打開BOG出口閥4的數量發(fā)生了變化。那么，已打開 BOG出口閥4的數量信號立即變化。所以，變化檢測器153立即工作，并且第二目標溫度計算器152利用表達式(2)計算對燃氣輪機發(fā)電單元 ll最佳的燃氣目標溫度Tl，以便表達式(1)中所示的沃伯指數保持基本
不變。變化檢測器153將該值輸出到命令生成器16。
在已打開BOG出口閥4的數量變化之后再經過上述預定時段，變化 檢測器153將返回信號發(fā)給命令生成器16。而開關154傳送第一目標溫度 計算器151根據來自發(fā)熱量檢測器5的檢測信號所得的計算結果，以代 替第二目標溫度計算器152的計算結果。
一旦已打開BOG出口閥4的數量發(fā)生變化，命令生成器16就將第二 目標溫度計算器152輸出的目標溫度T1和溫度檢測器8檢測到的、燃氣 加熱/冷卻設備7出口處的實際燃氣出口溫度T2加以比較。命令生成器 16通過控制燃氣加熱/冷卻設備7來控制該燃氣出口溫度，以使該燃氣 出口溫度基本等于目標溫度T1。在變化檢測器153的上述預定時段之后， 命令生成器16將第一目標溫度計算器151輸出的目標溫度T1和溫度檢測 器8檢測到的、燃氣加熱/冷卻設備7出口處的實際燃氣出口溫度T2加 以比較。命令生成器16通過控制燃氣加熱/冷卻設備7來控制該燃氣出 口溫度，以使該燃氣出口溫度基本等于目標溫度T1。
如上所述，在根據本發(fā)明的第三實施例的LNG發(fā)電站中，流過LNG 汽化設施40中的供應管道的燃氣的發(fā)熱量信號以及作為狀態(tài)信號的已打 開BOG出口閥數量信號被輸入到溫度控制設備14，該狀態(tài)信號相當于該 發(fā)熱量。如果已打開BOG出口閥4的數量發(fā)生變化，根據已打開BOG 出口閥4的數量所獲得的目標溫度T1首先被輸出到命令生成器16。在經 過事先設置的預定時段之后，根據該發(fā)熱量信號所獲得的另一個目標溫 度T1被輸出到命令生成器16。所以，溫度控制設備14對已打開BOG出口
閥的數量變化響應非常迅速，而且具有高的精度。
所以，由于上述原因，即使燃料特性由于BOG生成速率的變化而頻 繁變化，或者即使BOG/LNG混合比例升高到大約100。/。，也能夠像前面的實施例那樣，通過改變該目標溫度而將沃伯指數維持在該限定范圍(例 如±5%)之內。故而，該LNG發(fā)電站能夠可靠地連續(xù)運行。
在本實施例中，如果已打開BOG出口閥4的數量發(fā)生變化，目標溫 度計算單元15就首先讓第二目標溫度計算器152的計算結果通過變化檢 測器153輸出。在預定時段之后，第一目標溫度計算器151的結算結果才 由開關154輸出。
但是，本實施例可以按照如下方式修改。即，不切換這些計算結果， 而是對第一 目標溫度計算器151和第二目標溫度計算器152的輸入進行相 互切換，以便僅僅由變化檢測器153選擇的目標溫度計算器來計算目標溫 度T1。舉例來說，如果變化檢測器153檢測到己打開BOG出口閥數量的 變化，那么只由第二目標溫度計算器152計算目標溫度T1并將計算結果輸 出到命令生成器16。在變化檢測器153的預定時段之后，只由第一目標溫 度計算器151計算目標溫度T1并將計算結果輸出到命令生成器16。
第四實施例
圖6是根據本發(fā)明的第四實施例的LNG發(fā)電站的方框圖。本實施例 是第三實施例的一種擴展。如圖6所示，溫度控制設備14中安裝了發(fā)熱 量檢測器5的動態(tài)特性模型17。
動態(tài)特性模型17根據已打開BOG出口閥4的數量生成提前控制信 號(前饋信號)。命令生成器16接收該前饋信號作為校正信號。所以， 如果發(fā)熱量信號和相當于該發(fā)熱量信號的狀態(tài)信號(已打開BOG出口閥 的數量)在組合時導致檢測延遲(基本延遲和靜寂時間)，該延遲可以 得到補償。于是，能夠以快速響應速度和極高的精度獲得目標溫度T1。
所以，命令生成器16能夠將目標溫度Tl和燃氣加熱/冷卻設備7出 口處的實際燃氣出口溫度T2加以比較，并執(zhí)行溫度控制以使該燃氣出口 溫度是該燃氣輪機發(fā)電設備ll的最佳溫度。所以，即使該燃料特性由于BOG生成速率的變化而頻繁變化，或者即使BOG/LNG混合比例上升到大 約100%，沃伯指數也能夠通過改變該目標溫度而被維持在該限定范圍 (例如±5%)之內。故而，該LNG發(fā)電站能夠可靠地連續(xù)運行。
而且，動態(tài)特性模型17所生成的提前控制信號被作為校正信號發(fā)送 到命令生成器16。所以，該溫度能夠被提前控制。另外，該燃氣的燃料 指數也能夠在大的范圍內以較高精度被維持在該限定范圍之內。
在上述的每個實施例中，燃氣輪機發(fā)電單元ll不限于簡單的燃氣輪 機發(fā)電設施，它可以是組合循環(huán)發(fā)電站或既包括組合循環(huán)發(fā)電站也包括 水電站的另外一種發(fā)電站。
借助上述公開可以對本發(fā)明進行各種修改和變化。所以應理解的是， 在所附權利要求的范圍內，本發(fā)明能夠以不同于本文具體所描述的方式 來實施。
權利要求
1、一種LNG發(fā)電站，包括燃氣輪機發(fā)電單元，具有燃氣輪機和發(fā)電機；LNG汽化設施，被設計成將汽化LNG作為燃氣供應給所述燃氣輪機發(fā)電單元；從所述LNG汽化設施延伸到所述燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣供應管道；燃氣加熱/冷卻設備，設置在所述燃氣供應管道上所述LNG汽化設施和所述燃氣輪機單元之間，并被設計成加熱和冷卻被導入到所述燃氣輪機發(fā)電單元中的燃氣；發(fā)熱量檢測器，被設計成檢測所述燃氣的發(fā)熱量；溫度檢測器，連接在所述燃氣供應管道上所述燃氣加熱/冷卻設備和所述燃氣輪機單元之間，并被設計成檢測所述燃氣的溫度；以及所述燃氣加熱/冷卻設備的溫度控制設備，被設計成控制供應到所述燃氣輪機發(fā)電單元的所述燃氣的溫度，所述溫度控制設備具有連接到所述發(fā)熱量檢測器的目標溫度計算器，被設計成接收所述燃氣的發(fā)熱量并計算被導入到所述燃氣輪機發(fā)電單元的所述燃氣的目標溫度；以及連接到所述目標溫度計算器和所述燃氣加熱/冷卻設備的命令生成器，被設計成接收所述目標溫度和由所述溫度檢測器檢測到的所述燃氣的溫度信號，并通過比較所述目標溫度和所述燃氣溫度來生成命令以控制所述燃氣加熱/冷卻設備。
2、 如權利要求1所述的LNG發(fā)電站，其中所述發(fā)熱量檢測器是連接 在所述燃氣供應管道上所述LNG汽化設施和所述燃氣加熱/冷卻設備之 間的熱量計。
3、 如權利要求1所述的LNG發(fā)電站，其中所述發(fā)熱量檢測器是連接 在所述燃氣供應管道上所述LNG汽化設施和所述燃氣加熱/冷卻設備之 間的氣體色譜儀。
4、 如權利要求1所述的LNG發(fā)電站，其中所述發(fā)熱量檢測器是用于 檢測所述LNG汽化設施的狀態(tài)并計算相當于所述燃氣的發(fā)熱量的數值的 設備。
5、 如權利要求1所述的LNG發(fā)電站，其中所述第一發(fā)熱量檢測器是 用于檢測所述LNG汽化設施的狀態(tài)并計算等價于所述燃氣的發(fā)熱量的數 值的設備，所述第二發(fā)熱量檢測器是連接在所述燃氣供應管道上所述 LNG汽化設施和所述燃氣加熱/冷卻設備之間的設備，并且所述目標溫度 計算器被設計成接收由所述第一和第二發(fā)熱量檢測器檢測到的發(fā)熱量信號
6、 如權利要求5所述的LNG發(fā)電站，其中所述命令生成器具有所述 第二發(fā)熱量檢測器的動態(tài)特性模型。
7、 如權利要求6所述的LNG發(fā)電站，其中所述命令生成器被設計成 利用來自所述第一發(fā)熱量檢測器的信號通過動態(tài)特性模型校正來自所述 第二發(fā)熱量檢測器的信號的延遲。
8、 一種用于LNG發(fā)電站的燃氣溫度控制系統(tǒng)，所述LNG發(fā)電站具有 包含燃氣輪機和發(fā)電機的燃氣輪機發(fā)電單元、被設計成將汽化LNG作為 燃氣供應到所述燃氣輪機發(fā)電單元的LNG汽化設施、以及從所述LNG汽 化設施延伸到所述燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣供應管道，所述系統(tǒng)包括設置在所述燃氣供應管道上所述LNG汽化設施和所述燃氣輪機單元 之間的燃氣加熱/冷卻設備，被設計成加熱和冷卻被導入到所述燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣；被設計成檢測所述燃氣的發(fā)熱量的發(fā)熱量檢測器；連接在所述燃氣供應管道上所述燃氣加熱/冷卻設備和所述燃氣輪 機單元之間的溫度檢測器，被設計成檢測所述燃氣的溫度；以及所述燃氣加熱/冷卻設備的溫度控制設備，被設計成控制供應到所述 燃氣輪機發(fā)電單元的所述燃氣的溫度，所述溫度控制設備具有連接到所述發(fā)熱量檢測器的目標溫度計算器，被設計成接收所述燃 氣的發(fā)熱量并計算被導入到所述燃氣輪機發(fā)電單元的所述燃氣的目標溫 度；以及連接到所述目標溫度計算器和所述燃氣加熱/冷卻設備的命令生成 器，被設計成接收所述目標溫度和由所述溫度檢測器檢測到的所述燃氣 的溫度信號，并通過比較所述目標溫度和所述燃氣溫度來生成命令以便 控制所述燃氣加熱/冷卻設備。
9、 一種運行LNG發(fā)電站的方法，所述方法包括檢測由LNG汽化設施供應的燃氣的發(fā)熱量；生成控制所述燃氣的溫度的命令；根據所述命令來加熱/冷卻所述燃氣并將所述燃氣導入到燃氣輪機 發(fā)電單元；檢測被導入到所述燃氣輪機發(fā)電單元的所述燃氣的溫度；以及 根據所述發(fā)熱量計算被導入到所述燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣的目標 溫度；其中通過將所述燃氣的溫度和所述目標溫度加以比較來生成所述命令。
10、如權利要求9所述的運行LNG發(fā)電站的方法，其中所述檢測發(fā)熱量的步驟包括檢測所述LNG汽化設施的狀態(tài)，計算等價于所述燃氣的發(fā)熱量的數值，作為第一發(fā)熱量，以及 檢測所述燃氣在加熱/冷卻前的發(fā)熱量，作為第二發(fā)熱量；以及所述生成的步驟包括利用所述第一發(fā)熱量并通過動態(tài)特性模型來校正所述第二發(fā) 熱量檢測對所述燃氣的發(fā)熱量的實際變化的延遲。
全文摘要
一種LNG(液化天然氣)發(fā)電站具有加熱/冷卻設備，該加熱/冷卻設備由溫度控制設備生成的命令加以控制，該溫度控制設備接收該燃氣的發(fā)熱量和溫度。從LNG汽化設施導入到燃氣輪機發(fā)電單元的燃氣的發(fā)熱量由發(fā)熱量檢測器檢測，該燃氣的溫度由溫度檢測器檢測。安裝在該溫度控制設備中的目標溫度計算器根據該發(fā)熱量計算目標溫度，安裝在該溫度控制設備中的命令生成器通過比較該目標溫度和該燃料溫度來生成該命令。
文檔編號F02C7/224GK101684749SQ20091020659
公開日2010年3月31日 申請日期2006年2月22日 優(yōu)先權日2005年2月23日
發(fā)明者三角滋, 中川俊二, 日野史郎, 杉森洋一, 寬 辻 申請人:株式會社東芝