[發(fā)明專利]燃氣輪機系統(tǒng)、燃氣輪機系統(tǒng)的控制裝置和燃氣輪機系統(tǒng)的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080068669.4
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN103069131A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)合孝朗;小山一仁;幡宮重雄;高橋文夫;永渕尚之;高橋一雄
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: F02C7/143
• 分類號: F02C7/143;F24J2/42
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;曹鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在燃氣輪機中利用太陽熱能的燃氣輪機系統(tǒng)、燃氣輪機系統(tǒng)的控制裝置和燃氣輪機系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

近年來，要求盡量抑制作為地球暖化物質(zhì)之一的二氧化碳（CO₂）的排量。在這樣的動向中，作為可再生能量的代表例子，存在水力、風力、地熱、太陽（光/熱）能等，但在它們中特別利用了太陽熱的發(fā)電系統(tǒng)一般是通過由集熱器集熱而產(chǎn)生的蒸汽來驅(qū)動蒸汽渦輪機的方式。作為這種現(xiàn)有技術(shù)，例如有專利文獻1所記載的技術(shù)。

另一方面，作為以天然氣、石油等化石資源為燃料的發(fā)電系統(tǒng)，有燃氣輪機系統(tǒng)。

另外，在燃氣輪機系統(tǒng)中，已知在夏季等大氣溫度上升的條件下，壓縮機中的空氣的吸氣量減少，與之伴隨地燃氣輪機的輸出也降低。作為抑制隨著大氣溫度的上升而導(dǎo)致的燃氣輪機系統(tǒng)的輸出降低的手段之一，例如有專利文獻2、3所記載的技術(shù)。專利文獻2、3所記載的技術(shù)，具體地說是作為再生循環(huán)的一種的HAT（Humid?Air?Turbine：濕空氣透平）循環(huán)的燃氣輪機系統(tǒng)，包含該循環(huán)內(nèi)的再生循環(huán)內(nèi)的壓縮機出口的后置冷卻器、對壓縮機出口的壓縮空氣進行加濕的加濕器、對向加濕器供給的水進行加熱的熱交換器等。另外，記載了以下的技術(shù)，即通過設(shè)置在壓縮機入口的噴霧裝置利用減壓沸騰來噴射通過后置冷卻器、熱交換器等生成的高壓熱水。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2008-39367號公報

專利文獻2：特開2001-214757號公報

專利文獻3：國際公開WO98/48159號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

在上述的利用太陽熱發(fā)電系統(tǒng)中，需要用于對作為蒸汽的熱源的太陽熱進行集熱的集熱裝置。作為集熱方式，存在使太陽光聚光到設(shè)置在曲面鏡的前面的集熱管而集熱的槽式、使被稱為定日鏡的多個平面鏡反射的太陽光聚光到塔上的塔式等各種方式。但是，與集熱方式無關(guān)，為了使蒸汽輪機高效化，即得到更高溫的蒸汽來驅(qū)動蒸汽輪機，或提高其輸出，需要巨大規(guī)模的集熱裝置（反射鏡）。這意味著為了設(shè)置集熱裝置，需要廣大的用地。例如，在輸出50MW的利用太陽熱發(fā)電系統(tǒng)的情況下，可以說需要1.2平方公里作為集熱裝置的設(shè)置面積。

另一方面，如果從成本方面評價太陽熱發(fā)電系統(tǒng)，則由于設(shè)置的集熱裝置（反射鏡）的規(guī)模巨大，所以現(xiàn)狀是集熱裝置占系統(tǒng)整體的成本的比例為80%左右。因此，為了降低成本，需要大幅削減集熱裝置的規(guī)模，但集熱裝置的規(guī)模的縮小成為與利用太陽熱發(fā)電系統(tǒng)中的高效化、高輸出化的目的相反的問題。

另外，在如專利文獻3所記載的技術(shù)那樣，在壓縮機的吸氣溫度變高時，為了抑制輸出降低而向壓縮機的吸氣管道內(nèi)的空氣噴射常溫水的技術(shù)中，存在以下這樣的問題。

從降低吸氣的溫度、壓縮機的健全性的觀點出發(fā)，理想的是在壓縮機內(nèi)部不形成產(chǎn)生腐蝕那樣的大小的液滴，而迅速地使噴霧水氣化。即，在向壓縮機的吸氣內(nèi)噴射常溫水的情況下，通過氣化潛熱的吸熱作用，噴射的常溫水的液滴成為冰點以下，在壓縮機的入口部容易產(chǎn)生結(jié)冰，進而噴霧后的液滴的顆粒直徑難以減小，有可能發(fā)生無法在壓縮機內(nèi)部迅速地氣化的狀態(tài)。

因此，理想的是在吸氣管道內(nèi)噴射高壓熱水。即，例如利用150～200°C的高壓熱水所具有的熱量的約70～80%是氣化潛熱的情況，從高壓狀態(tài)急劇地減壓到大氣壓狀態(tài)來使熱水減壓沸騰。在該情況下，通過高壓熱水的減壓沸騰，促進液滴的微粒子化，能夠在壓縮機內(nèi)部迅速地氣化。

但是，如果在生成高壓熱水時使用化石燃料，則二氧化碳增加。

因此，考慮一種燃氣輪機，其具備：對空氣進行壓縮的壓縮機；供給通過該壓縮機壓縮后的空氣來使燃料燃燒的燃燒器；通過由燃燒器產(chǎn)生的燃燒氣體驅(qū)動的燃氣輪機；對太陽熱進行集熱來生成高壓熱水的集熱裝置，并且包括向要被取入壓縮機的空氣噴射由集熱裝置生成的高壓熱水的噴霧裝置。

通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠提供一種利用了太陽熱能的燃氣輪機系統(tǒng)，其大幅減小了集熱裝置的規(guī)模、例如聚光鏡的數(shù)量，大幅縮小了設(shè)置集熱裝置所需要的用地面積。

但是，在這樣的利用了太陽熱能的燃氣輪機系統(tǒng)中，也考慮日照量少而無法利用太陽熱能生成高壓熱水的情況、或由于集熱裝置的除塵、檢查、故障等利用太陽熱能生成高壓熱水的系統(tǒng)無法使用的情況等，因此，在這樣的情況下也需要應(yīng)對壓縮機的吸氣溫度高、燃氣輪機系統(tǒng)的輸出增大的要求。