燃气轮机热电联产系统及其运行切换方法技术方案

本发明专利技术提供一种燃气轮机热电联产系统及其运行切换方法，从旁路烟囱运行切换为HRSG运行时抑制GTCS的运用效率下降。在GTCS的HRSG(50)中在主截流阀(V1)的上游侧且燃料截流阀(V2)的下游侧的位置处设置有与助燃器(52)的燃料管(P1)相连接的通风管(P2)和排气管(P3)、开关通风管(P2)的通风截流阀(V3)以及开关排气管(P3)的排气截流阀(V4)，在旁路烟囱运行时，关闭HRSG(50)的入口而打开旁路烟囱(30)，关闭主截流阀(V1)和燃料截流阀(V2)且始终打开通风截流阀(V3)和排气截流阀(V4)，在切换到HRSG运行时，不熄灭GT(10)而打开HRSG的入口，关闭旁路烟囱(30)，打开主截流阀和燃料截流阀且关闭通风截流阀和排气截流阀。

Gas Turbine Cogeneration System and Its Operation Switching Method

【技术实现步骤摘要】
燃气轮机热电联产系统及其运行切换方法
本专利技术涉及一种包括具有助燃燃料系统的废热回收锅炉和旁路烟囱的燃气轮机热电联产系统及其运行切换方法。
技术介绍
GTCC(燃气轮机联合循环)等GTCS(燃气轮机热电联产系统)具备以GT(燃气轮机)的废气为热源的HRSG(废热回收锅炉)。在HRSG中具备旁路烟囱和助燃燃料系统的情况下，GTCS有时以切换旁路烟囱运行(GT独立运行)和HRSG运行(联合运行)这两种运行模式被运用。由于在旁路烟囱运行时HRSG通过旁通阻尼器与GT隔离，因此假设在此期间助燃燃料系统发生燃料气体的泄漏时，燃料气体滞留在HRSG中，由此在切换到HRSG运行时有可能因高温GT废气引起爆炸。考虑到这种可能性，在GTCS中从旁路烟囱运行切换为HRSG运行时，通常在暂时熄灭GT之后GT重新点火之前实施HRSG的吹扫(冷吹扫)。但是，冷吹扫伴随着GT的熄灭工序，因此GTCS的运用效率明显受损。与此相对，提倡在从旁路烟囱运行切换为HRSG运行之前，使GT的废气温度下降至比燃料气体的最低点火温度低的100°F(56℃)的值以下，在使GT点火的状态下进行HRSG的吹扫(热吹扫)(参照专利文献1)。另外，作为HRSG的助燃燃料系统的燃料气体泄漏预防方法，提倡以下技术：在燃料管上设置三个截流阀，将空气或惰性气体提供给这些截流阀间的封闭区域(参照非专利文献1)。根据该技术，通过三个截流阀和利用空气等进行升压的截流阀之间的封闭区域来截流燃料气体。在专利文献1的技术中，通过降低GT的废气温度，实现省略切换为HRSG运行时的GT的熄灭工序，但是并未对旁路烟囱运行期间HRSG的燃料气体有可能滞留采取任何对策。因而，在切换为HRSG运行时需要执行吹扫本身，提高GTCS的运用效率的效果是有限的。另外，存在由于燃气站的不良状况等引起GT的燃料气体的成分变动、由于GT废气温度的控制失败而引起GT的废气温度突然上升的可能性，针对热吹扫的安全性也需要进一步的研究和采取对策。另外，在非专利文献1的技术中，利用通过将三个截流阀设置于燃料管并监视截流阀之间的压力从而检测燃料气体的泄漏的方法、或通过空气等进行加压来密封截流阀之间的封闭区域的方法，来减小燃料气体向HRSG内泄漏的可能性。由此，提出了缓和吹扫实施的要件的吹扫信用(purgecredit)的概念，但是并非燃料气体泄漏的可能性消失。另外，在将该文献的技术应用于旁路烟囱运行时的情况下，存在系统结构复杂这种问题。现有技术文献专利文献1：美国专利第7861532号说明书非专利文献非专利文献1：COMBINEDHEATANDPOWER-GASTURBINEOPERATIONALFLEXIBILITY(Power-GenEurope4-6June2013,MesseWien,Vienna,Austria)
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种能够抑制从旁路烟囱运行切换为HRSG运行时的运用效率的下降的燃气轮机热电联产系统及其运行切换方法。为了达到上述目的，本专利技术具备燃气轮机、废热回收锅炉、设置于燃气轮机废气通路的上述废热回收锅炉的上游侧的旁路烟囱、开关上述旁路烟囱的旁通阻尼器以及控制上述燃气轮机、上述废热回收锅炉和上述旁通阻尼器的控制装置，其中，上述废热回收锅炉具备：助燃器；主截流阀，其设置于上述助燃器的燃料管；燃料截流阀，其设置于上述助燃器的燃料管的上述主截流阀的上游侧；通风管，其在上述主截流阀的上游侧且上述燃料截流阀的下游侧的位置与上述燃料管进行汇合；通风截流阀，其设置于上述通风管；排气管，其在上述主截流阀的上游侧且上述燃料截流阀的下游侧的位置从上述燃料管分支；以及排气截流阀，其设置于上述排气管，上述控制装置在旁路烟囱运行时，关闭上述废热回收锅炉的入口并打开上述旁路烟囱，关闭上述主截流阀和上述燃料截流阀，并且始终打开上述通风截流阀和上述排气截流阀，在切换到废热回收锅炉运行时，不熄灭上述燃气轮机而打开上述废热回收锅炉的入口并关闭上述旁路烟囱，打开上述主截流阀和上述燃料截流阀，并且关闭上述通风截流阀和上述排气截流阀。根据本专利技术，能够抑制从旁路烟囱运行切换为HRSG运行时的GTCS的运用效率的下降。附图说明图1是提取本专利技术的第一实施方式所涉及的GTCS(旁路烟囱运行时)的主要部分而表示的示意图。图2是提取本专利技术的第一实施方式所涉及的GTCS(HRSG运行时)的主要部分而表示的示意图。图3是图1的GTCS所具备的控制装置的概念图。图4是表示图3的控制装置按着运行程序来执行的GTCS的运行切换过程的主要部分的流程图。图5是提取本专利技术的第二实施方式所涉及的GTCS(旁路烟囱运行时)的主要部分而表示的示意图。图6是图5的GTCS所具备的控制装置的概念图。图7是表示本专利技术的第三实施方式所涉及的GTCS的控制装置的运行切换过程的主要部分的流程图。图8是提取作为现有技术的比较例1所涉及的GTCS的主要部分而表示的示意图。图9是提取作为现有技术的比较例2所涉及的燃料系统的主要部分而表示的示意图。图10是提取作为现有技术的比较例3所涉及的GTCS的主要部分而表示的示意图。附图标记说明10：燃气轮机；30：旁路烟囱；40：旁通阻尼器；50：废热回收锅炉；52：助燃器；54：气体检测器；60：控制装置；68：输出装置；P1：燃料管；P2：通风管；P3：排气管；V1：主截流阀；V2：燃料截流阀；V3：通风截流阀；V4：排气截流阀。具体实施方式以下，使用附图说明本专利技术的实施方式。(第一实施方式)燃气轮机热电联产系统图1是提取本专利技术的第一实施方式所涉及的燃气轮机热电联产系统的主要部分而表示的示意图。以后，将燃气轮机热电联产系统适当地简称为GTCS。该图示出的GTCS具备GT(燃气轮机)10、燃气轮机发电机20、旁路烟囱30、旁通阻尼器40、HRSG(废热回收锅炉)50以及控制装置60。GT10具备压缩机11、燃烧器12以及涡轮机13。压缩机11是取入大气并压缩后作为压缩空气而排出的设备，与涡轮机13同轴地连结。燃烧器12是使经由燃料管14从燃料供给设备(未图示)提供的燃料以及从压缩机11导入的压缩空气进行燃烧并喷出燃烧气体的设备。在燃料管14中设置有截流燃料供给的燃料截流阀15、调整燃料流量的燃料调整阀16。所述燃料截流阀15、燃料调整阀16与调整压缩机11的入口开度的IGV(未图示)一起，被来自控制装置60的指令信号控制。GT10的点火是指将燃料提供给燃烧器12并通过燃烧器12使燃料燃烧而产生燃烧气体。GT10的熄灭是指停止向燃烧器12提供燃料并停止产生燃烧气体。涡轮机13是通过由燃烧器12产生的燃烧气体驱动的设备。燃气轮机发电机20经由旋转轴与GT10相连结，由GT10驱动并发电。在本实施方式中例示一轴式涡轮机13，但是有时将旋转轴分离的两轴式涡轮机用于涡轮机13。涡轮机13经由排气管17与HRSG50的入口侧相连接，燃气轮机的废气G经由排气管17被导入到HRSG50。旁路烟囱30设置成在燃气轮机废气通路的HRSG50的上游侧位置处从燃气轮机废气通路分支。被导入到旁路烟囱30的废气G迂回HRSG50而排放到大气。旁通阻尼器40是开关旁路烟囱30的设备，通过来自控制装置60的指令信号被驱动。在本实施方式中，示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气轮机热电联产系统，其特征在于，具备燃气轮机、废热回收锅炉、设置于燃气轮机废气通路的上述废热回收锅炉的上游侧的旁路烟囱、开关上述旁路烟囱的旁通阻尼器以及控制上述燃气轮机、上述废热回收锅炉和上述旁通阻尼器的控制装置，上述废热回收锅炉具备：助燃器；主截流阀，其设置于上述助燃器的燃料管；燃料截流阀，其设置于上述助燃器的燃料管的上述主截流阀的上游侧；通风管，其在上述主截流阀的上游侧且上述燃料截流阀的下游侧的位置与上述燃料管汇合；通风截流阀，其设置于上述通风管；排气管，其在上述主截流阀的上游侧且上述燃料截流阀的下游侧的位置从上述燃料管分支；以及排气截流阀，其设置于上述排气管，上述控制装置构成为：在旁路烟囱运行时，关闭上述废热回收锅炉的入口并打开上述旁路烟囱，关闭上述主截流阀和上述燃料截流阀，并且始终打开上述通风截流阀和上述排气截流阀，在切换到废热回收锅炉运行时，不熄灭上述燃气轮机而打开上述废热回收锅炉的入口并关闭上述旁路烟囱，打开上述主截流阀和上述燃料截流阀，并且关闭上述通风截流阀和上述排气截流阀。

【技术特征摘要】
2018.01.12 JP 2018-0030821.一种燃气轮机热电联产系统，其特征在于，具备燃气轮机、废热回收锅炉、设置于燃气轮机废气通路的上述废热回收锅炉的上游侧的旁路烟囱、开关上述旁路烟囱的旁通阻尼器以及控制上述燃气轮机、上述废热回收锅炉和上述旁通阻尼器的控制装置，上述废热回收锅炉具备：助燃器；主截流阀，其设置于上述助燃器的燃料管；燃料截流阀，其设置于上述助燃器的燃料管的上述主截流阀的上游侧；通风管，其在上述主截流阀的上游侧且上述燃料截流阀的下游侧的位置与上述燃料管汇合；通风截流阀，其设置于上述通风管；排气管，其在上述主截流阀的上游侧且上述燃料截流阀的下游侧的位置从上述燃料管分支；以及排气截流阀，其设置于上述排气管，上述控制装置构成为：在旁路烟囱运行时，关闭上述废热回收锅炉的入口并打开上述旁路烟囱，关闭上述主截流阀和上述燃料截流阀，并且始终打开上述通风截流阀和上述排气截流阀，在切换到废热回收锅炉运行时，不熄灭上述燃气轮机而打开上述废热回收锅炉的入口并关闭上述旁路烟囱，打开上述主截流阀和上述燃料截流阀，并且关闭上述通风截流阀和上述排气截流阀。2.根据权利要求1所述的燃气轮机热电联产系统，其特征在于，上述排气管和上述通风管各仅具备一个。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：村田重人，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP