热电比可变型热电联产系统技术方案

本发明专利技术提供热电比可变型热电联产系统，在天然气或轻油等普通燃料和气化气体的使用比例变化时，或气化气体燃料的组成变化时，可在确保燃气轮机燃烧器的燃烧稳定性的同时，将排出的NOx抑制为最少。热电比可变型热电联产系统具备：第一蒸汽系统，相对于燃烧器中的燃烧气体的流动将剩余蒸汽注入到火焰带的上游侧；第二蒸汽系统，相对于燃烧器中的燃烧气体的流动将从第一蒸汽系统分流的剩余蒸汽注入到火焰带的下游侧；第一蒸汽流量调节阀，控制第一蒸汽系统的蒸汽流量；第二蒸汽流量调节阀，控制第二蒸汽系统的蒸汽流量；控制器，根据气化气体和普通燃料的流量控制第一蒸汽流量调节阀，根据蒸汽消耗设备的蒸汽需求量控制第二蒸汽流量调节阀。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供热电比可变型热电联产系统，在天然气或轻油等普通燃料和气化气体的使用比例变化时，或气化气体燃料的组成变化时，可在确保燃气轮机燃烧器的燃烧稳定性的同时，将排出的NOx抑制为最少。热电比可变型热电联产系统具备：第一蒸汽系统，相对于燃烧器中的燃烧气体的流动将剩余蒸汽注入到火焰带的上游侧；第二蒸汽系统，相对于燃烧器中的燃烧气体的流动将从第一蒸汽系统分流的剩余蒸汽注入到火焰带的下游侧；第一蒸汽流量调节阀，控制第一蒸汽系统的蒸汽流量；第二蒸汽流量调节阀，控制第二蒸汽系统的蒸汽流量；控制器，根据气化气体和普通燃料的流量控制第一蒸汽流量调节阀，根据蒸汽消耗设备的蒸汽需求量控制第二蒸汽流量调节阀。【专利说明】热电比可变型热电联产系统
本专利技术涉及一种热电比可变型热电联产系统。
技术介绍
一种热电比可变型热电联产系统，提供热和电力，并且可以根据所要求的热和电力的需求比来使热电比变化，其作为能源损失小的高效率分散电源而受到期待。具有以下的专利技术，在这种热电比可变型热电联产系统中，为了防止NOx和未燃烧成份的增加，维持全负荷范围内的低NOx运行和高燃烧效率，具备2个对燃烧器进行蒸汽注入的系统，测量排气中的NOx浓度以及未燃烧成分浓度，根据该浓度来控制上述2个系统各自的水蒸气流量(例如，参照专利文献I)。 另一方面，可谋求在构成热电比可变型热电联产系统的燃气轮机所使用的燃料的多样化。例如，具有一种燃气轮机，其使用将作为丰富的能源资源的煤进行气化后的气体、或者使用将作为无碳能源资源的生物质进行气化后的气体。公开了一种专利技术，即在这样的燃气轮机中，为了谋求使煤气化后的气体燃烧的燃气轮机燃烧器的低NOx化，将在煤气化设备中分离生成的氮气喷射到燃烧器中(例如，参照专利文献2)。 在热电比可变型热电联产系统中，在使用煤气化气体或生物质气化气体等气化气体燃料时，气化气体与天然气和轻油这样的普通燃料相比，燃料发热量小，因此向有效抑制NOx的火焰带附近注入的蒸汽的需要流量相对减小。另外，当注入了与低NOx化所需要的蒸汽流量相比过多的蒸汽流量时，火焰可能会消失，因此与现有的使用普通燃料的情况相比，需要在狭小的范围内高精度地控制蒸汽流量。 上述专利文献I的基于排气组成进行的蒸汽量控制在排气组成检测时花费时间，从检测到控制之间产生应答延迟。因此，在专利文献I的技术中，当使用气化气体燃料时，担心蒸汽流量控制延迟，NOx排出量或未燃烧成分排出量的增加，进而火焰消失等情况。 另一方面，即使是使用专利文献2记载的气化气体的燃气轮机，在启动时和停止时，有时也使用天然气或轻油这样的普通燃料。由于气化气体含有氢气和一氧化碳(CO)，所以点火时担心爆炸，停止时担心一氧化碳中毒，为了防止这些情况，在启动时和停止时在燃料配管中用普通燃料来置换。 在这种将普通燃料和气化气体并用的燃气轮机中，产生在普通燃料和气化气体之间进行双向的燃料切换的情况，或以一定比例将气化气体和普通燃料进行混合来燃烧的情况。将这种燃气轮机和上述专利文献I的基于排气组成进行的蒸汽量控制进行组合时，由于燃料的发热量和流量发生变化，所以为了低NOx化所需的蒸汽流量也发生变化。特别是燃料切换通常在数秒到数十秒的时间完成，因此通过检测具有相同程度的时间延迟的排气成分，来控制蒸汽流量，可能会导致控制延迟NOx排出量增加或火焰消失。 另外，气化气体与普通燃料相比组成容易发生变化，发热量和所需的燃料流量进行变化的幅度变得更大。因此，不仅是混合燃烧比例，还需要与气化气体自身的组成变化对应的蒸汽流量控制。 因此，当蒸汽的消耗量小时，在兼有NOx排出量控制，将剩余蒸汽注入到燃烧器中来增加发电量的热电比可变型热电联产系统中，谋求以下对策，即主要使用煤气化气体或生物质气化气体等气化气体燃料，将天然气和轻油这样的普通燃料用于启动、停止用和助燃用时，根据燃料消耗量的变化、蒸汽使用量的变化、气化气体比例的变化、气化气体的组成的变化来控制注入到燃烧器的蒸汽量。 专利文献1:日本特许第4386195号公报 专利文献2:日本特开2010-230287号公报
技术实现思路
本专利技术是根据以上问题而产生的。其目的在于提供一种热电比可变型热电联产系统，即使在天然气和轻油这样的普通燃料和气化气体的使用比例发生变化时，或者气化气体燃料自身的组成发生变化时，或者蒸汽使用量发生变化时，也可以确保燃气轮机燃烧器的燃烧稳定性，且将排出的NOx抑制为最少。 为了解决上述问题，采用例如权利要求书所记载的结构。本申请包含多个解决上述问题的手段，举其中一个例子，是一种热电比可变型热电联产系统，其具备:燃气轮机，其把固体或者液体的燃料源气化后的气化气体与燃气轮机启动时、停止时或者所述气化气体的供给量小时，作为替代燃料或者辅助燃料的天然气、石油气或轻油这样的普通燃料一起使用；燃烧器，其使所述气化气体以及所述普通燃料燃烧产生燃烧气体；余热锅炉，其使用所述燃气轮机的排气来产生蒸汽；处理系统，其将所述产生的蒸汽提供给蒸汽消耗设备；以及蒸汽系统，其将剩余的蒸汽注入到所述燃气轮机，所述热电比可变型热电联产系统具备:第一蒸汽系统，其相对于所述燃烧器中的所述燃烧气体的流动将所述剩余蒸汽注入到火焰带的上游侧；第二蒸汽系统，其相对于所述燃烧器中的所述燃烧气体的流动将从所述第一蒸汽系统分流出来的所述剩余蒸汽注入到火焰带的下游侧；第一蒸汽流量调节阀，其设置在所述第一蒸汽系统中，能够控制所述第一蒸汽系统的蒸汽流量；第二蒸汽流量调节阀，其设置在所述第二蒸汽系统中，能够控制所述第二蒸汽系统的蒸汽流量；气化气体流量检测单元，其检测所述气化气体的流量；普通燃料流量检测单元，其检测所述普通燃料的流量；蒸汽需求量检测单元，其检测在所述蒸汽消耗设备需要的蒸汽需求量；以及控制器，其取得所述气化气体流量检测单元检测出的所述气化气体的流量和所述普通燃料流量检测单元检测出的所述普通燃料的流量，根据这些信号来控制所述第一蒸汽流量调节阀，取得所述蒸汽需求量检测单元检测出的所述蒸汽消耗设备所需要的蒸汽需求量，根据该信号来控制所述第二蒸汽流量调节阀。 根据本专利技术，即使在天然气和轻油这样的普通燃料和气化气体的使用比例发生变化时，或者气化气体燃料自身的组成发生变化时，或者蒸汽使用量发生变化时，也可以确保燃气轮机燃烧器的燃烧稳定性，且将排出的NOx抑制为最少。 【专利附图】【附图说明】 图1是表不本专利技术的热电比可变型热电联产系统的第一实施方式的结构一例的系统流程图。 图2是表不本专利技术的热电比可变型热电联产系统的第一实施方式的蒸汽喷射位置不同的其他例子的系统流程图。 图3是表示本专利技术的热电比可变型热电联产系统的第一实施方式的蒸汽喷射位置不同的另外其他例子的系统流程图。 图4是表示本专利技术的热电比可变型热电联产系统的第一实施方式的燃料切换方法的一例的特性图。 图5是表示本专利技术的热电比可变型热电联产系统的第一实施方式的普通燃料和气化气体的混合燃烧方法的一例的特性图。 图6是表示构成本专利技术的热电比可变型热电联产系统的第一实施方式的控制器的结构一例的框图。 图7是表示本专利技术的热电比可变型热电联产系统的第一实施方式的蒸汽流量控制的一例的特性图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电比可变型热电联产系统，具备：燃气轮机，其把固体或者液体的燃料源气化后的气化气体与燃气轮机启动时、停止时或者所述气化气体的供给量小时作为替代燃料或者辅助燃料的天然气、石油气或轻油这样的普通燃料一起使用；燃烧器，其使所述气化气体以及所述普通燃料燃烧产生燃烧气体；余热锅炉，其使用所述燃气轮机的排气来产生蒸汽；处理系统，其将所述产生的蒸汽提供给蒸汽消耗设备；以及蒸汽系统，其将剩余的蒸汽注入到所述燃气轮机，所述热电比可变型热电联产系统的特征在于，具备：第一蒸汽系统，其相对于所述燃烧器中的所述燃烧气体的流动，将所述剩余的蒸汽注入到火焰带的上游侧；第二蒸汽系统，其相对于所述燃烧器中的所述燃烧气体的流动，将从所述第一蒸汽系统分流的所述剩余的蒸汽注入到火焰带的下游侧；第一蒸汽流量调节阀，其设置在所述第一蒸汽系统中，能够控制所述第一蒸汽系统的蒸汽流量；第二蒸汽流量调节阀，其设置在所述第二蒸汽系统中，能够控制所述第二蒸汽系统的蒸汽流量；气化气体流量检测单元，其检测所述气化气体的流量；普通燃料流量检测单元，其检测所述普通燃料的流量；蒸汽需求量检测单元，其检测所述蒸汽消耗设备需要的蒸汽需求量；以及控制器，其取得所述气化气体流量检测单元检测出的所述气化气体的流量和所述普通燃料流量检测单元检测出的所述普通燃料的流量，根据这些信号来控制所述第一蒸汽流量调节阀，取得所述蒸汽需求量检测单元检测出的所述蒸汽消耗设备需要的蒸汽需求量，根据该信号来控制所述第二蒸汽流量调节阀。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小金泽知己，阿部一几，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP