[發明專利]燃氣渦輪及燃氣渦輪的運轉方法

有效

• 申請號: 201310505455.4
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103821616A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 武田洋樹;秋山陵;高橋康雄
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: F02C9/16
• 分類號: F02C9/16
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 呂林紅

技術領域

本發明涉及向燃燒器噴射蒸汽或惰性氣體的蒸汽或惰性氣體噴射型燃氣渦輪及其控制方法，尤其是關于燃氣渦輪壓縮機的運轉方法的控制。?

背景技術

在發電用燃氣渦輪的高效率化、高輸出化中，需要燃燒器的燃燒溫度的高溫化，另一方面，伴隨燃燒溫度的上升，由于NOx的產生量指數函數地上升。由于NOx通過擴散火焰在局部溫度高的部位發生，因此廣泛使用通過將蒸汽向燃燒器內噴射來降低燃燒器內高溫部的燃燒溫度使NOx減少的方法，另外，由于通過向燃燒器噴射蒸汽，燃燒器內的燃燒溫度降低，因此還能夠投入更多的燃料并增加燃氣渦輪輸出。?

如上所述，通過向燃氣渦輪燃燒器噴射蒸汽，具有燃氣渦輪排氣氣體的NOx減少及燃氣渦輪輸出提高的效果，而通過向燃燒器噴射高壓的蒸汽，燃氣渦輪壓縮機的壓力比上升，軸流速度降低。因此，壓縮機翼的每段的壓力比上升，壓縮機翼負荷上升，存在發生喘振等的不穩定現象的危險性等，壓縮機可靠性下降成為問題。?

另外，在噴射蒸汽或惰性氣體的燃氣渦輪中，壓力比還因周圍環境溫度的變化而變化。例如在低氣溫時，大氣的密度比高氣溫時高，因此壓縮機內的質量流量增加，與高氣溫時相比，壓力比上升。由此，同樣地，壓縮機可靠性下降成為問題。?

在燃氣渦輪的軸流壓縮機中，一般來說，作為壓縮機的空氣流量調整機構安裝了入口引導翼。入口引導翼是指在壓縮機的入口附近的一段或多段的靜翼中能夠主動地控制翼的安裝角度的翼，通過調整入口引導翼的角度，能夠進行壓縮機內的流量及壓力比的調整。如果通過入口引導翼的調整，使壓縮機的流量降低，則壓力比降低，但壓縮機內的軸流?速度降低。由此，根據壓縮機的段的不同，翼負荷上升，有時會增加發生喘振等的不穩定現象的危險性。?

如上所述，在向燃燒機噴射蒸汽的燃氣渦輪中，如果相對于大氣溫度條件，入口引導翼開度和蒸汽噴射量不適當，則存在壓縮機可靠性顯著降低的危險性。作為控制相對于蒸汽噴射量的引導翼開度的方法，專利文獻1記載了如下方法，為了將壓力比保持為一定，對應于蒸汽噴射量的增減，開閉引導翼開度。另外，專利文獻2記載了如下方法，為了伴隨大氣溫度及大氣濕度，確保壓縮機翼可靠性，限制引導翼開度。?

【現有技術文獻】?

【專利文獻】?

【專利文獻1】日本特開平9-125984?

【專利文獻2】日本特開2011-32869?

在專利文獻1記載的方法中，對應于蒸汽噴射量的上升而關閉入口引導翼開度，使壓縮機流量減少，由此，壓縮機翼的負荷進一步上升，因此不能避免發生喘振等的不穩定現象的危險性。?

另外，專利文獻2記載的方法是避免大氣中的濕氣的冷凝或結冰對壓縮機翼的影響的方法，但沒有考慮向燃燒器的蒸汽噴射對壓縮機翼負荷的影響。?

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種燃氣渦輪，其能夠抑制因蒸汽噴射量、氣溫（壓縮機吸氣溫度）、入口引導翼開度的變化而帶來的壓縮機的可靠性下降。?

本發明的燃氣渦輪具有：壓縮空氣的壓縮機；該燃燒器將從所述壓縮機排出的壓縮空氣取入，與燃料混合并燃燒；渦輪，該渦輪被由所述燃燒器生成的燃燒氣體驅動，具有：入口引導翼，該入口引導翼被設置在所述壓縮機入口附近的段上，并通過使安裝角度變化來調整壓縮機流量；向所述燃燒器噴射蒸汽的蒸汽噴射機構、調整所述蒸汽噴射量的蒸汽調整閥以及調整所述蒸汽調整閥開度的蒸汽量控制機構；監視向所述?燃燒器噴射的蒸汽量的蒸汽監視機構；監視大氣溫度的氣溫監視機構；控制裝置，該控制裝置判定是否滿足將氣溫、所述入口引導翼的開度和所述蒸汽噴射量作為指標的蒸汽噴射量的限制值，控制流入所述壓縮機的空氣的溫度、所述蒸汽噴射量或所述入口引導翼的開度中的至少一個。?

本發明的目的是還提供一種燃氣渦輪，其具有：壓縮空氣的壓縮機；燃燒器，該燃燒器將從所述壓縮機排出的壓縮空氣取入，與燃料混合并燃燒；渦輪，該渦輪被由所述燃燒器生成的燃燒氣體驅動，其中，具有：入口引導翼，該入口引導翼被設置在所述壓縮機入口附近的段上，并通過使安裝角度變化來調整壓縮機流量；向所述燃燒器噴射蒸汽的蒸汽噴射機構、調整所述蒸汽噴射量的蒸汽調整閥以及調整所述蒸汽調整閥開度的蒸汽量控制機構；監視向所述燃燒器噴射的蒸汽量的蒸汽監視機構；測量從所述壓縮機排出的壓縮空氣的壓力的壓力比監視機構；監視大氣溫度的氣溫監視機構；控制裝置，該控制裝置判定是否滿足為了使所述壓縮機的翼負荷不過剩而設定的、將所述入口引導翼的開度和氣溫作為指標的所述壓力比的限制值，控制流入所述壓縮機的空氣的溫度、所述蒸汽噴射量或所述入口引導翼的開度中的至少一個。?