燃气涡轮设备制造技术

本发明专利技术涉及燃气涡轮设备。实施方式的燃气涡轮设备(10)具备：使燃料与氧化剂燃烧的燃烧器(20)、通过从燃烧器排出的燃烧气体而转动的涡轮(21)、对从涡轮排出的燃烧气体进行冷却的热交换器(23)、和从经过了热交换器的燃烧气体去除水蒸汽而使其成为干燥燃烧气体的热交换器(24)。并且，燃气涡轮设备具备：将干燥燃烧气体的一部分引导至供给氧化剂的配管(42)的配管(41)、使由氧化剂以及干燥燃烧气体构成的混合气体经过热交换器而引导至燃烧器的配管(43)、将干燥燃烧气体的其他一部分作为工作流体并使其经过热交换器而引导至燃烧器的配管(45)、和将干燥燃烧气体的剩余部分向外部排出的配管(40)。

【技术实现步骤摘要】
燃气涡轮设备本专利技术是申请日为2014年07月22日、申请号为201410350604.9的中国专利技术专利“燃气涡轮设备”的分案申请。
本专利技术涉及燃气涡轮设备。
技术介绍
根据削减二氧化碳、节省资源等要求，发电站的高效化在不断发展。具体而言，燃气涡轮、蒸汽涡轮的工作流体的高温化、联合循环化等正在积极地发展。另外，关于二氧化碳的回收技术，也正在不断研究开发。图5是将在燃烧器(combustor)中生成的二氧化碳的一部分作为工作流体而使其循环的现有燃气涡轮设备的系统图。如图5所示，从空气分离机(未图示)分离出的氧被压缩机(compressor)310升压，并被流量调节阀311控制流量。经过了流量调节阀311的氧在热交换器312中接受来自燃烧气体的热量而被加热，然后向燃烧器313供给。对燃料而言，通过流量调节阀314调节流量而向燃烧器313供给。该燃料是烃。燃料以及氧在燃烧器313内进行反应(燃烧)。如果燃料与氧发生燃烧，则生成二氧化碳和水蒸汽作为燃烧气体。燃料以及氧的流量被调整成各自在完全混合的状态下成为化学计算混合比(理论混合比)(stoichiometricmixtureratio)。燃烧器313中生成的燃烧气体被导入涡轮315。在涡轮315中进行了膨胀做功的燃烧气体经过热交换器312，进而经过热交换器316。在经过热交换器316时，水蒸汽冷凝而成为水。水经过配管319而被排出到外部。与水蒸汽分离后的二氧化碳被压缩机317升压。升压后的二氧化碳的一部分被流量调节阀318调节流量，然后向外部排出。剩余的二氧化碳在热交换器312中被加热并向燃烧器313供给。这里，向燃烧器313供给的二氧化碳被用于对燃烧器313的壁面冷却、燃烧气体的稀释。而且，二氧化碳被导入燃烧器313内，与燃烧气体一起被导入涡轮315。在上述的系统中，由供给至燃烧器313的烃与氧生成的二氧化碳和水被排出到系统的外部。而且，剩余的二氧化碳在系统内循环。在上述的现有燃气涡轮设备中，氧通过压缩机310而成为高压，进而通过经过热交换器312而成为高温。在氧的浓度高、且氧的温度为高温的情况下，有时会促进氧化剂的供给配管的金属氧化。另外，由于如上所述，燃料以及氧的流量被调整成各自在完全混合的状态下成为化学计算混合比，所以燃烧气体的温度变成高温。因此，通过燃烧而生成的二氧化碳进行热离解，与一氧化碳以某一浓度处于平衡状态。燃烧气体的温度越高则该一氧化碳的浓度越高。若被压缩机317升压后的二氧化碳导入该一氧化碳的浓度高的区域，则燃烧温度降低。由此，产生一氧化碳以未被氧化的状态从燃烧器313排出这一问题。
技术实现思路
本专利技术涉及燃气涡轮设备，其特征在于，具备：使燃料与氧化剂燃烧的燃烧器；通过从所述燃烧器排出的燃烧气体而转动的涡轮；对从所述涡轮排出的所述燃烧气体进行冷却的热交换器；从经过了所述热交换器的所述燃烧气体中去除水蒸汽而使其成为干燥燃烧气体的水蒸汽去除器；将所述干燥燃烧气体的一部分引导至供给所述氧化剂的氧化剂供给管的干燥燃烧气体供给管；使由所述氧化剂以及所述干燥燃烧气体构成的混合气体经过所述热交换器而引导至所述燃烧器的混合气体供给管；将所述干燥燃烧气体的其他一部分作为所述涡轮的工作流体并使其经过所述热交换器而引导至所述燃烧器的工作流体供给管；和将所述干燥燃烧气体的剩余部分排出到外部的排出管。附图说明图1是实施方式的燃气涡轮设备的系统图。图2是表示使氧相对混合气体的质量比例变化时的、相对于当量比(equivalenceratio)的最大燃烧气体温度的图。图3是表示使氧相对混合气体的质量比例变化时的、相对于当量比的一氧化碳的浓度的图。图4是基于氧相对混合气体的质量比例以及最大燃烧气体温度表示了稳定燃烧域的图。图5是将在燃烧器中生成的二氧化碳的一部分作为工作流体而使其循环的现有燃气涡轮设备的系统图。具体实施方式燃气涡轮设备具备：使燃料与氧化剂燃烧的燃烧器、通过从所述燃烧器排出的燃烧气体而转动的涡轮、对从所述涡轮排出的所述燃烧气体进行冷却的热交换器、和从经过了所述热交换器的所述燃烧气体去除水蒸汽而使其成为干燥燃烧气体的水蒸汽去除器。并且，燃气涡轮设备具备：将所述干燥燃烧气体的一部分引导至供给所述氧化剂的氧化剂供给管的干燥燃烧气体供给管、使由所述氧化剂以及所述干燥燃烧气体构成的混合气体经过所述热交换器而引导至所述燃烧器的混合气体供给管、将所述干燥燃烧气体的其他一部分作为所述涡轮的工作流体并使其经过所述热交换器而引导至所述燃烧器的工作流体供给管；和将所述干燥(dry)燃烧气体的剩余部分向外部排出的排出管。以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是实施方式的燃气涡轮设备10的系统图。如图1所示，燃气涡轮设备10具备：使燃料与氧化剂燃烧的燃烧器20、和通过从该燃烧器20排出的燃烧气体而转动的涡轮21。涡轮21上例如连结着发电机22。其中，这里所说的从燃烧器20排出的燃烧气体包括由燃料和氧化剂生成的燃烧生成物、以及向燃烧器20供给而与燃烧生成物一起从燃烧器20排出的后述的干燥燃烧气体(二氧化碳)。从涡轮21排出的燃烧气体通过从热交换器23经过而被冷却。经过热交换器23后的燃烧气体进一步经过热交换器24。燃烧气体通过从该热交换器24经过而被去除燃烧气体中所含的水蒸汽，成为干燥燃烧气体。这里，水蒸汽通过从热交换器24经过而冷凝、成为水。水例如经过配管46被排出到外部。其中，热交换器24作为将水蒸汽去除的水蒸汽去除器发挥功能。干燥燃烧气体的一部分流入到从干燥燃烧气体流经的配管40分支的配管41。而且，干燥燃烧气体的一部分被设于配管41的流量调整阀26调整流量，并导入供给氧化剂的配管42内。由空气分离装置(未图示)从大气中分离出的氧作为氧化剂流向配管42。配管42上设有对氧化剂的流量进行调整的流量调整阀30。其中，配管41作为干燥燃烧气体供给管发挥功能，配管42作为氧化剂供给管发挥功能。另外，流量调整阀26作为干燥燃烧气体流量调整阀发挥功能，流量调整阀30作为氧化剂流量调整阀发挥功能。这里，例如使用烃作为燃料，在燃烧器20中，当将燃料以及氧的流量调整成化学计算混合比(当量比1)而使它们燃烧时，干燥燃烧气体的成分几乎都是二氧化碳。此外，也包括干燥燃烧气体中例如混合有0.2％以下的微量一氧化碳的情况。作为烃，例如可使用天然气、甲烷等。另外，作为燃料，也可以利用煤气化气体等。由氧化剂以及干燥燃烧气体构成的混合气体在配管43内流动，通过设于配管43的压缩机25被升压。升压后的混合气体经过热交换器23被导入燃烧器20。其中，配管43作为混合气体供给管发挥功能。混合气体在热交换器23中从由涡轮21排出的燃烧气体获得热量而被加热。导入至燃烧器20的混合气体与由配管44供给的燃料一起被导入燃烧区域。而且，混合气体的氧化剂与燃料发生燃烧反应，生成燃烧气体。其中，配管44上设有对向燃烧器20供给的燃料的流量进行调整的流量调整阀27。另一方面，在比配管41分支的位置靠下游侧的配管40上设有压缩机28。干燥燃烧气体中的分流至配管41的干燥燃烧气体以外的干燥燃烧气体被压缩机28升压。升压后的干燥燃烧气体的一部分流入从配管40分支的配管45。而且，配管45中流过的干燥燃烧气体被设于配管45本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮设备，具备：使燃料与氧化剂燃烧的燃烧器；通过从所述燃烧器排出的燃烧气体而转动的涡轮；将从所述涡轮排出的所述燃烧气体的一部分引导至供给所述氧化剂的氧化剂供给管的燃烧气体供给管；将由所述氧化剂以及所述燃烧气体的所述部分构成的混合气体引导至所述燃烧器的混合气体供给管；将所述燃烧气体的其他一部分作为所述涡轮的工作流体引导至所述燃烧器的工作流体供给管；和将所述燃烧气体的剩余部分排出到外部的排出管。

【技术特征摘要】
2013.07.22 JP 2013-1517901.一种燃气涡轮设备，具备：使燃料与氧化剂燃烧的燃烧器；通过从所述燃烧器排出的燃烧气体而转动的涡轮；将从所述涡轮排出的所述燃烧气体的一部分引导至供给所述氧化剂的氧化剂供给管的燃烧气体供给管；将由所述氧化剂以及所述燃烧气体的所述部分构成的混合气体引导至所述燃烧器的混合气体供给管；将所述燃烧气体的其他一部分作为所述涡轮的工作流体引导至所述燃烧器的工作流体供给管；和将所述燃烧气体的剩余部分排出到外部的排出管。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮设备，还具备：对从所述涡轮排出的所述燃烧气体进行冷却的热交换器。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮设备，其中，所述混合气体供给管将所述混合气体经过所述热交换器引导至所述燃烧器。4.根据权利要求3所述的燃气涡轮设备，还具备：燃烧气体流量调整阀，对在所述燃烧气体供给管中流过的所述燃烧气体的流量进行调整。5.根据权利要求3所述的燃气涡轮设备，还具备：氧化剂流量调整阀，对在所述氧化剂供给管中流过的所述氧化剂的流量进行调整。6.根据权利要求2所述的燃气涡轮设备，其中，所述工作流体供给管将所述工作流体经过所述热交换器引导至所述燃烧器。7.根据权利要求6所述的燃气涡轮设备，还具备：工作流体流量调整阀，对流过所述热交换器上游所述工作流体供给管的所述工作流体的流量进行调整。8.一种燃气涡轮设备，具备：使燃料与氧化剂燃烧的燃烧器；通过从所述燃烧器排出的燃烧气体而转动的涡轮；供给所述氧化剂的氧化剂供给管；对从所述涡轮排出的所述燃烧气体进行冷却的热交换器；位于所述热交换器上游的燃烧气体流量调整阀，所述燃烧气体流量调整阀至少对所述燃烧气体经过所述热交换器流回至所述燃烧器的部分的流量进行调整；和位于所述热交换器上游的氧化剂流量调整阀，所述氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩井保宪，伊东正雄，铃木伸寿，森泽优一，
申请(专利权)人：八河流资本有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US