燃料供给方法、燃料供给设备、具备该燃料供给设备的燃料燃烧设备以及燃气轮机设备技术

燃料供给设备具备：主氨管线，供液体氨流动；气化器，与所述主氨管线的端部连接，使加热介质与所述液体氨热交换来加热所述液体氨从而使其气化；气体氨管线，与所述气化器连接，将作为由所述气化器气化了的氨的气体氨作为燃料向燃气轮机的燃烧器引导；液体氨管线，将未在所述气化器与所述加热介质热交换的液体氨作为燃料向所述燃烧器引导；以及切换器，能在第一状态与第二状态之间切换氨供给状态，该第一状态是从所述气体氨管线向所述燃烧器引导所述气体氨的状态，该第二状态是从所述液体氨管线向所述燃烧器引导所述液体氨的状态。管线向所述燃烧器引导所述液体氨的状态。管线向所述燃烧器引导所述液体氨的状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料供给方法、燃料供给设备、具备该燃料供给设备的燃料燃烧设备以及燃气轮机设备


[0001]本公开涉及将氨作为燃气轮机的燃料供给的燃料供给方法、燃料供给设备及具备该燃料供给设备的燃料燃烧设备以及燃气轮机设备。
[0002]本申请基于2021年2月15日在日本申请的日本特愿2021
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021753号主张优先权，将其内容援引于此。

技术介绍

[0003]燃气轮机具备：压缩机，压缩空气；燃烧器，使燃料在由压缩机压缩了的空气中燃烧从而产生燃烧气体；以及涡轮，通过燃烧气体驱动。在以下的专利文献1公开了将氨用作向燃烧器供给的燃料的例子。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：国际公开第2018/181002号

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的问题
[0008]在将氨用作燃气轮机的燃料的情况下，形成氨的氮的一部分变成NOx。因此，在将氨用作燃气轮机的燃料的情况下，期望会减少该NOx的生成量。此外，即使是将氨设为燃气轮机的燃料的情况下，也与将天然气等用作燃气轮机的燃料的情况同样，期望尽可能地使氨稳定燃烧。
[0009]因此，本公开的目的在于提供一种如下技术：在将氨用作燃气轮机的燃料的情况下，能从燃气轮机的启动时起到额定负荷运转时为止稳定供给氨，且使氨稳定燃烧并且抑制NOx的生成。
[0010]技术方案
[0011]作为用于达成所述目的的一个方案的燃料供给设备具备：主氨管线，与能贮存液体氨的氨罐连接；主氨泵，设于所述主氨管线中，能对来自所述氨罐的所述液体氨进行升压；气化器，与所述主氨管线的端部连接，能使加热介质与由所述主氨泵升压了的所述液体氨热交换来加热所述液体氨从而使其气化；气体氨管线，与所述气化器连接，能将作为由所述气化器气化了的氨的气体氨作为燃料向燃气轮机的燃烧器引导；液体氨管线，能将由所述主氨泵升压了的液体氨且未在所述气化器与所述加热介质热交换的液体氨作为燃料向所述燃烧器引导；以及切换器，能在包括第一状态和第二状态的多个状态之间切换氨供给状态，该第一状态是从所述气体氨管线向所述燃烧器引导所述气体氨的状态，该第二状态是从所述液体氨管线向所述燃烧器引导所述液体氨的状态。
[0012]在本方案中，既能向燃烧器引导气体氨，也能向燃烧器引导液体氨。在考虑到燃气轮机的运用时，除非在启动时从外部供给能量，否则无法以规定压力向燃烧器供给气体氨。
因此，优选的是，在启动时，向燃烧器供给液体氨。另一方面，在从燃烧器的燃料喷嘴喷射了气体氨来作为燃料的情况下，能抑制NOx的生成。可是，在低燃料流量时，燃料的失火的可能性高，但由于氨的流量本身少而使NOx的生成量少。反之，在多燃料流量时，燃料的失火的可能性低，但由于氨的流量本身多而使NOx的生成量多。因此，在低燃料流量时，为了降低燃料的失火的可能性并谋求燃料的稳定燃烧，向燃烧器引导液体氨。此外，在多燃料流量时，为了抑制NOx的生成，向燃烧器引导气体氨。其结果是，在本方案中，在启动时向燃烧器供给液体氨，由此，即使没有从外部进行热能供给，也能向燃烧器供给作为燃料的氨。而且，在本方案中，能在从启动时起到额定运用时的期间，不使用除了氨以外的燃料地使氨稳定燃烧并且抑制NOx的生成。
[0013]作为用于达成所述目的的一个方案的燃料燃烧设备具备：作为所述一个方案的燃料供给设备；以及所述燃烧器，使来自所述燃料供给设备的所述燃料在压缩空气中燃烧从而产生燃烧气体。
[0014]作为用于达成所述目的的一个方案的燃气轮机设备具备作为所述一个方案的燃料供给设备和所述燃气轮机。所述燃气轮机具有：压缩机，对空气进行压缩来产生压缩空气；所述燃烧器，使来自所述燃料供给设备的所述燃料在所述压缩空气中燃烧从而产生燃烧气体；以及涡轮，能通过所述燃烧气体驱动。
[0015]作为用于达成所述目的的一个方案的燃料供给方法执行以下工序：氨升压工序，对来自贮存有液体氨的氨罐的所述液体氨进行升压；气化工序，使加热介质与在所述氨升压工序中升压了的所述液体氨热交换来加热所述液体氨从而使其气化；以及切换工序，在包括第一状态和第二状态的多个状态之间切换氨供给状态，该第一状态是将作为在所述气化工序中气化了的氨的气体氨作为燃料向燃气轮机的燃烧器引导的状态，该第二状态是将在所述氨升压工序中升压了的液体氨且未在所述气化工序中与所述加热介质热交换的液体氨作为燃料向所述燃烧器引导的状态。
[0016]专利技术效果
[0017]在本公开的一个方案中，能使氨稳定燃烧，并且抑制NOx的生成。
附图说明
[0018]图1是本公开的第一实施方式中的燃气轮机设备的系统图。
[0019]图2是本公开的一个实施方式中的燃料喷嘴的剖视图。
[0020]图3是表示本公开的一个实施方式中的燃料供给方法的执行顺序的流程图。
[0021]图4是表示本公开的一个实施方式中的伴随着时间经过的燃料的流量百分比的变化的曲线图。
[0022]图5是表示本公开的一个实施方式中的燃空比与NOx浓度的关系的曲线图。
[0023]图6是本公开的第二实施方式中的燃气轮机设备的系统图。
[0024]图7是本公开的第三实施方式中的燃气轮机设备的系统图。
[0025]图8是表示本公开的第一变形例中的伴随着时间经过的燃料的流量百分比的变化的曲线图。
[0026]图9是本公开的第二变形例中的燃气轮机设备的系统图。
[0027]图10是本公开的第三变形例中的燃气轮机设备的系统图。
具体实施方式
[0028]以下，使用附图对本公开的各种实施方式和各种变形例进行说明。
[0029]“第一实施方式”[0030]以下，使用图1～图5对本公开的燃气轮机设备的第一实施方式进行说明。
[0031]如图1所示，本实施方式的燃气轮机设备具备：燃气轮机10；脱硝装置20，分解来自燃气轮机10的废气中所含的NOx部分；废热回收锅炉21，利用从脱硝装置20流出的废气的热量来产生蒸汽；烟囱22，向外部排出来自废热回收锅炉21的废气；蒸汽轮机23，通过来自废热回收锅炉21的蒸汽驱动；冷凝器24，将来自蒸汽轮机23的蒸汽恢复成水；泵25，将冷凝器24内的水送向废热回收锅炉21；燃料供给设备40，向燃气轮机10供给燃料；以及控制装置60。需要说明的是，脱硝装置20也可以配置于废热回收锅炉21内。
[0032]燃气轮机10具备：压缩机14，压缩空气A；燃烧器15，使燃料在由压缩机14压缩了的空气中燃烧从而产生燃烧气体；以及涡轮16，通过高温高压的燃烧气体驱动。
[0033]压缩机14具有：压缩机转子14r，以转子轴线Ar为中心旋转；压缩机壳体14c，覆盖该压缩机转子14r；以及吸气量调节机(以下，设为IGV(inlet guidevane：进口导叶))14i，设于该压缩机壳体14c的吸入口。IGV14i按照来自控制装置60的指示来调节向压缩机壳体14c内吸入的空气的流量。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃料供给设备，所述燃料供给设备具备：主氨管线，与能贮存液体氨的氨罐连接；主氨泵，设于所述主氨管线中，能对来自所述氨罐的所述液体氨进行升压；气化器，与所述主氨管线的端部连接，能使加热介质与由所述主氨泵升压了的所述液体氨热交换来加热所述液体氨从而使其气化；气体氨管线，与所述气化器连接，能将作为由所述气化器气化了的氨的气体氨作为燃料向燃气轮机的燃烧器引导；液体氨管线，能将由所述主氨泵升压了的液体氨且未在所述气化器中与所述加热介质热交换的液体氨作为燃料向所述燃烧器引导；以及切换器，能在包括第一状态和第二状态的多个状态之间切换氨供给状态，该第一状态是从所述气体氨管线向所述燃烧器引导所述气体氨的状态，该第二状态是从所述液体氨管线向所述燃烧器引导所述液体氨的状态。2.根据权利要求1所述的燃料供给设备，其中，所述切换器能在第三状态、所述第一状态、所述第二状态之间切换氨供给状态，该第三状态是向所述燃烧器引导来自所述气体氨管线的所述气体氨和来自所述液体氨管线的所述液体氨的状态。3.根据权利要求1或2所述的燃料供给设备，其还具备：流量调节阀，调节向所述燃烧器供给的所述燃料的流量。4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料供给设备，其中，所述液体氨管线的端部连接于所述主氨管线中且所述主氨泵与所述气化器之间的位置。5.根据权利要求4所述的燃料供给设备，其中，所述切换器是能在以下状态之间切换氨供给状态的阀：为了实现所述第一状态而向所述气化器引导由所述主氨泵升压了的所述液体氨的状态；为了实现所述第二状态而不向所述液体氨管线引导由所述主氨泵升压了的所述液体氨的状态。6.根据权利要求4或5所述的燃料供给设备，其还具备：液体氨泵，设于所述液体氨管线中，能对流动在所述液体氨管线的所述液体氨进行升压；以及气体氨压缩机，设于所述气体氨管线中，能对流动在所述气体氨管线的所述气体氨进行升压。7.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料供给设备，其中，所述气体氨管线兼作所述液体氨管线，所述切换器是能在以下状态之间切换所述加热介质的供给状态的加热介质阀：为了实现所述第一状态而向所述气化器引导所述加热介质的状态；为了实现所述第二状态而不向所述气化器引导所述加热介质的状态。8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料供给设备，其还具备：控制装置，从外部接收所述燃气轮机的请求输出，根据所述请求输出，决定包括所述第一状态和所述第二状态的多个状态中的一个状态，向所述切换器指示，以成为所述一个状态。9.一种燃料燃烧设备，所述燃料燃烧设备具备：
权利要求1至8中任一项所述的燃料供给设备；以及所述燃烧器，使来自所述燃料供给设备的所述燃料在压缩空气中燃烧从而产生燃烧气体。10.根据权利要求9所述的燃料燃烧设备，其中，所述燃烧器具有：燃烧室形成器，形成燃烧室，该燃烧室能供所述燃料燃烧并且向涡轮引导由所述燃料的燃烧产生的所述燃烧气体；以及燃烧器主体，能向所述燃烧室内喷射所述燃料和压缩空气，所述燃烧器主体具有能向所述燃烧室内喷射所述燃料的燃料喷嘴，所述燃料喷嘴具有：气体燃料流路，与所述气体氨管线连接，能向所述燃烧室内喷射从所述气体氨管线流来的所述气体氨；以及液体燃料流路，与所述液体氨管线连接，能向所述燃烧室内喷射从所述液体氨管线流来的所述液体氨。11.一种燃气轮机设备，所述燃气轮机设备具备：权利要求1至8中任一项所述的燃料供给设备以及所述燃气轮机，所述燃气轮机具有：压缩机，对空气进行压缩来产生压缩空气；所述燃烧器，使来自所述燃料供给设备的所述燃料在所述压缩空气中燃烧从而产生燃烧气体；以及涡轮，能通过所述燃烧气体驱动。12.根据权利要求11所述的燃气轮机设备，其中，所述燃烧器具有：...

【专利技术属性】
技术研发人员：武石裕行，三浦圭祐，柚木启太，平田义隆，林明典，萩田达哉，谷村聪，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：