掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

燃气轮机设备

文献发布时间:2023-06-19 12:22:51


燃气轮机设备

技术领域

本发明涉及燃气轮机设备。

背景技术

燃气轮机具备:压缩机;燃烧器,构成为使由压缩机压缩后的空气与燃料进行混合并燃烧;以及涡轮机,构成为被由燃烧器产生的燃烧气体驱动。

在专利文献1中公开了如下内容:在燃气轮机设备中,通过将由回收涡轮机的废热的废热锅炉产生的蒸汽喷射至燃烧器,能够增大涡轮机的输出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2002-317651号公报

发明内容

发明要解决的问题

根据本申请发明者所知,在燃气轮机设备中,当不仅向燃烧器供给蒸汽、还向压缩机的出口与涡轮机的入口之间供给蒸汽时,能够增大涡轮机的输出。

然而,当向压缩机的出口与涡轮机的入口之间供给蒸汽时,压缩机的出口的压力增大,因此,根据蒸汽的供给量,压缩机中会产生喘振(surging)。

此外,在能够将发热量不同的多种燃料供给至燃烧器的构成中,由于在将发热量低的燃料供给至燃烧器的情况下,与将发热量高的燃料供给至燃烧器的情况相比,为了获得相同输出所需的燃料流量变大,因此压缩机的出口的压力增大。因此,在将发热量低的燃料供给至燃烧器的情况下,在压缩机中更容易产生喘振。

如此,当使向燃气轮机中的压缩机的出口与涡轮机的入口之间供给的蒸汽或燃料等流体的流量(体积流量)增大时,压缩机的出口的压力增大,更容易产生压缩机的喘振。

鉴于上述的情况,本发明的目的在于提供一种能够抑制压缩机的喘振的产生的燃气轮机设备。

技术方案

为了达到上述目的,本发明的燃气轮机设备具备:

压缩机,包括用于压缩空气的压缩机低压段和用于进一步压缩由所述压缩机低压段压缩的空气的压缩机高压段;

燃烧器,构成为使由所述压缩机压缩后的空气与燃料混合并燃烧;

涡轮机,构成为被由所述燃烧器产生的燃烧气体驱动;

连接管线,经由所述燃烧器将所述压缩机高压段的出口与所述涡轮机的入口连接;

旁通管线,构成为使由所述压缩机低压段压缩后的空气的一部分或全部绕过所述压缩机高压段而供给至所述连接管线;以及

调节装置,构成为能够调节流过所述旁通管线的所述空气的流量,

其中,除了由所述压缩机压缩后的空气以外,还向所述连接管线供给多种流体,

所述燃气轮机设备构成为:在所述燃气轮机设备的运转中,根据所述燃气轮机设备的运转状态,停止向所述连接管线供给所述多种流体中的至少一种流体。

此外,为了达到上述目的,本发明的其他燃气轮机设备具备:

压缩机;

燃烧器,构成为使由所述压缩机压缩后的空气与燃料混合并燃烧;

涡轮机,构成为被由所述燃烧器产生的燃烧气体驱动;

连接管线,经由所述燃烧器将所述压缩机的出口与所述涡轮机的入口连接;

多个供给管线,用于向所述连接管线供给焓互不相同的蒸汽或水;

多个调节装置,分别设于所述多个供给管线,用于调节供给至所述连接管线的蒸汽或水的量;以及

控制装置,用于控制所述多个调节装置,

其中,所述控制装置构成为:控制所述多个调节装置,从所述多个供给管线中的蒸汽或水中焓相对高的蒸汽或水起,依次使供给至所述连接管线的供给量增大,由此使所述涡轮机的输出增大。

发明效果

根据本发明,提供一种能够抑制压缩机的喘振的产生的燃气轮机设备。

附图说明

图1是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2A)的概略构成的图。

图2是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2A)的概略构成的图,示出与图1所示的运转状态A相比使向外部的过热蒸汽的供给量减少并且使发电端输出增大的运转状态B。

图3是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2A)的概略构成的图,示出与运转状态B相比维持发电端输出并且使向外部的过热蒸汽的供给量增大的运转状态C。

图4是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2A)的概略构成的图,示出与运转状态C相比维持发电端输出并且使向外部的过热蒸汽的供给量增大的运转状态D。

图5是表示运转状态A~运转状态D中的发电端输出(发电机21的输出,即涡轮机20的输出)与供热量(从过热蒸汽管线14向燃气轮机设备2的外部供给的过热蒸汽的供热量)的关系的图。

图6是表示运转状态A~运转状态D中的供热量与发电端效率的关系的图。

图7是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2B)的概略构成的图。

图8是表示图7所示的控制装置15的控制流程的一个例子的图。

图9是表示各种类的蒸汽和水向燃气轮机的可供给量的计算方法的图。

图10是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2C)的概略构成的图。

图11是表示与图10所示的燃气轮机设备2(2C)中的运转状态对应的发电端输出(发电机21、发电机102以及发电机103的输出的合计值)与发电端效率的关系的图。

图12是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2D)的概略构成的图。

图13是表示水蒸汽浓度与露点温度的关系的图。

图14是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2E)的概略构成的图。

图15是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2F)的概略构成的图。

图16是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2A)的变形例的图。

图17是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2A)的其他变形例的图。

图18是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2G)的概略构成的图。

图19示出上述燃气轮机设备2(2G)中的与图18不同的运转状态。

图20是用于说明旁通管线6的至少一部分设置于压缩机16的机室32(壳体)的外部的构成的局部剖面图。

图21是用于说明旁通管线6设置于压缩机16的机室32的内部的构成的局部剖面图,示出调节装置52关闭的状态。

图22是用于说明旁通管线6设置于压缩机16的机室32的内部的构成的局部剖面图,示出调节装置52开放的状态。

图23是表示调节装置52的构成的一个例子的图。

图24是表示调节装置52的构成的另一个例子的图。

图25是表示调节装置52的构成的另一个例子的图。

图26是表示调节装置52的构成的另一个例子的图。

图27是表示压缩机低压段22与压缩机高压段24设置于不同轴的情况下的燃气轮机4的构成的图。

图28是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2H)的概略构成的图。

图29是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2I)的概略构成的图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。不过,作为实施方式所记载的或在附图中所示的构成零件的尺寸、材质、形状及其相对配置等并非旨在将发明的范围限定于此,仅作为说明例而已。

例如,“在某方向”、“沿某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对或绝对配置的表达,不仅严格地表示这样的配置,而且也表示以具有公差或具有能够获取相同功能的程度的角度、距离的方式进行了相对位移的状态。

例如,“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物处于相等状态的表达,不仅严格地表示相等状态,而且也表示存在有公差或存在有能够获取相同功能的程度的差异的状态。

例如,四边形形状或圆筒形状等表示形状的表达,不仅表示严格的几何学意义中的四边形形状或圆筒形状等形状,而且也表示在能够获取相同效果的范围内,包括凹凸部或倒角部等的形状。

另一方面,“具备”、“包含”、“拥有”、“包括”、或“具有”一个构成要素这样的表达,并非是将其他构成要素的存在排除在外的排他性表达。

图1是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2A)的概略构成的图。图1中举例示出的燃气轮机设备2(2A)构成为能够发电和供热的热电联产(cogeneration)设备。

如图1所示,燃气轮机设备2包括燃气轮机4、旁通管线6、废热回收锅炉8、低温供水管线10、高温供水管线12、饱和蒸汽管线13、过热蒸汽管线14、控制装置15以及发电机21。

燃气轮机4包括:压缩机16;燃烧器18,构成为使由压缩机16压缩后的空气与燃料混合并燃烧;以及涡轮机20,构成为被由燃烧器18产生的燃烧气体驱动。此外,在燃气轮机4连结有发电机21。

压缩机16包括用于压缩空气的压缩机低压段22和用于进一步压缩由压缩机低压段22压缩的空气的压缩机高压段24。压缩机高压段24的出口(压缩空气的出口)与涡轮机20的入口(从燃烧器18供给的燃烧气体的入口)经由连接管线26连接,燃烧器18设置于连接管线26。即,连接管线26经由燃烧器18将压缩机高压段24的出口与涡轮机20的入口连接。由压缩机高压段24压缩的压缩空气通过连接管线26流入燃烧器18,由燃烧器18产生的燃烧气体通过连接管线26流入涡轮机20。

旁通管线6构成为能够将由压缩机低压段22压缩后的空气的一部分或全部绕过压缩机高压段24而供给至压缩机高压段24的出口与涡轮机20的入口之间即连接管线26。在旁通管线6设置有构成为能够调节流过旁通管线6的空气的流量的调节装置52。调节装置52例如可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀),还可以是后述的其他构成。需要说明的是,压缩机高压段24的出口更具体而言是指压缩机16所具备的多个静叶28(例如参照图20)中的位于最下游侧的静叶28的后缘的位置,涡轮机20的入口更具体而言是指涡轮机20具备的多个静叶(未图示)中位于最上游侧的静叶的前缘的位置。

在图示的举例示出的形态中,旁通管线6构成为将压缩机低压段22的出口(压缩空气的出口)与连接管线26的中途位置连接。当由压缩机低压段22压缩后的空气流入了旁通管线6时,绕过压缩机高压段24流入连接管线26而供给至燃烧器18供给。

废热回收锅炉8(Heat Recovery Steam Generator:HRSG)构成为经由废气管线36与涡轮机20的出口(废气的出口)连接,并且使用涡轮机20的废气的热来加热水和蒸汽。

在图示的举例示出的形态中,废热回收锅炉8包括:省煤器38(Economizer(节能器):ECO),对供水进行加热;蒸发器40(Evaporator:EVA),使水蒸发;以及过热器42(Superheater:SH),将由蒸发器40产生的饱和蒸汽加热至饱和温度以上成为过热蒸汽。在废热回收锅炉8中,从涡轮机20的废气的流动方向上的下游侧起依次配置有省煤器38、蒸发器40以及过热器42。穿过废热回收锅炉8的废气被适当净化,从烟囱29向大气中放出。

在低温供水管线10上设置有供水泵43,低温供水管线10在供水泵43的下游侧的分支位置P1分支,连接于省煤器38和连接管线26。如此,低温供水管线10构成为能够将由供水泵43升压的水供给至省煤器38和连接管线26。在低温供水管线10中的分支位置P1与连接管线26之间,设置有用于调节供给至连接管线26的低温供水的流量的调节装置44。从低温供水管线10供给的水被喷射至连接管线26。需要说明的是,调节装置44例如可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

从低温供水管线10向省煤器38供给的水在省煤器38中被涡轮机20的废气加热升温,成为高温水。

高温供水管线12将省煤器38与蒸发器40连接。此外,高温供水管线12在省煤器38与蒸发器40之间的分支位置P2分支并且也连接于连接管线26。如此,高温供水管线12构成为能够将由省煤器38升温后的高温水供给至蒸发器40和连接管线26。在高温供水管线12中的分支位置P2与蒸发器40之间,设置有用于调节供给至蒸发器40的高温水的流量的调节装置46。在高温供水管线12中的分支位置P2与连接管线26之间,设置有用于调节供给至连接管线26的高温水的流量的调节装置48。从高温供水管线12供给的高温水被喷射至连接管线26。需要说明的是,调节装置46、48例如可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

饱和蒸汽管线13将蒸发器40与过热器42连接。从省煤器38供给至蒸发器40的高温水在蒸发器40中因与涡轮机的废气的热交换而被加热蒸发成为饱和蒸汽,经由饱和蒸汽管线13供给至过热器42。

过热蒸汽管线14将过热器42与连接管线26连接。此外,过热蒸汽管线14在过热器42与连接管线26之间的分支位置P3分支,延伸至燃气轮机设备2的外部。如此,过热蒸汽管线14构成为能够将由过热器42生成的过热蒸汽供给至燃气轮机设备2的外部和连接管线26。从过热蒸汽管线14供给至燃气轮机设备2的外部的过热蒸汽用于满足燃气轮机设备2的外部的热需求(例如外部的工厂、地区供热设备等的热需求)。

在过热蒸汽管线14中的分支位置P3与连接管线26之间,设置有用于调节供给至连接管线26的过热蒸汽的流量的调节装置50。从过热蒸汽管线14供给的过热蒸汽被喷射至连接管线26。需要说明的是,调节装置50例如可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

如此,除了由压缩机16压缩后的空气以外,还想连接管线2供给多种流体(燃料、低温供水、高温供水以及过热蒸汽)。此外,低温供水管线10、高温供水管线12、过热蒸汽管线14以及调节装置44、48、50构成用于向连接管线26供给蒸汽和水的供给装置9。

在此,利用图1~图4,对燃气轮机设备2的几个运转状态进行说明。

图2~图4示出与图1所示的燃气轮机设备2相同的构成,但燃气轮机设备2的运转状态互不相同。

在图1~图4所示的各管线由实线记载的情况下,表示各管线开放而流体流过的状态,在由虚线记载的情况下,表示各管线关闭而流体不流过的状态。

当在将图1所示的燃气轮机设备2的通常的运转状态设为运转状态A、在将图2所示的燃气轮机设备2的运转状态设为运转状态B、将图3所示的燃气轮机设备2的运转状态设为运转状态C、将图4所示的燃气轮机设备2的运转状态设为运转状态D时,运转状态A~运转状态D中的发电端输出(发电机21的输出,即涡轮机20的输出)与供热量(从过热蒸汽管线14向燃气轮机设备2的外部供给的过热蒸汽的供热量)的关系如图5所示。

图1~图4所示的燃气轮机设备2的运转状态的切换通过控制装置15至少控制调节装置44、48、50、52来进行。需要说明的是,控制装置15可以由电路构成,也可以由计算机构成。控制装置15在由计算机构成的情况下,具备RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory:只读存储器)等存储装置以及CPU(Central ProcessingUnit:中央处理器)、GPU(Graphics Processing Unit:图形处理器)等处理器,通过处理器执行存储于存储装置的程序来实现其功能。

在图1所示的在运转状态A中,调节装置44、48、50关闭,调节装置46、52开放。因此,从低温供水管线10向连接管线26的低温供水的供给停止,从高温供水管线12向连接管线26的高温供水的供给停止,从过热蒸汽管线14向连接管线26的过热蒸汽的供给停止。此外,由于调节装置52开放,因此由压缩机低压段22压缩后的空气的一部分绕过压缩机高压段24通过旁通管线6而供给至燃烧器18。如此,在不通过低温供水管线10、高温供水管线12以及过热蒸汽管线14向连接管线26供给蒸汽和水中的任一个的情况下,调节装置52使旁通管线6成为开放的状态。在图1所示的在运转状态A中,由过热器42过热的过热蒸汽的总量用于满足燃气轮机设备2的外部的热需求。

图2表示与运转状态A相比使向外部的过热蒸汽的供给量减少并且使发电端输出增大的运转状态B。在图2所示的运转状态中,调节装置44、48、52关闭,调节装置46、50开放。因此,从低温供水管线10向连接管线26的低温供水的供给停止,从高温供水管线12向连接管线26的高温供水的供给停止,从过热蒸汽管线14向连接管线26供给过热蒸汽。此外,由于调节装置52关闭,因此由压缩机低压段22压缩后的空气不流过旁通管线6,而是通过压缩机高压段24供给至燃烧器18。如此,在通过过热蒸汽管线14向连接管线26供给蒸汽的情况下,调节装置52使旁通管线6成为关闭的状态。在图2所示的在运转状态B中,由过热器42过热的过热蒸汽的一部分用于满足燃气轮机设备2的外部的热需求,由过热器42过热的过热蒸汽的剩余部分被喷射至连接管线26。因此,与运转状态A相比,能够使从过热蒸汽管线14向连接管线26的蒸汽喷射量增大而使发电端输出增大。

图3表示与运转状态B相比维持发电端输出并且使向外部的过热蒸汽的供给量增大的运转状态C。在图3所示的运转状态中,调节装置44、52关闭,调节装置46、48、50开放。因此,从低温供水管线10向连接管线26的低温供水的供给停止,从高温供水管线12向供给连接管线26供给高温供水,从过热蒸汽管线14向连接管线26供给过热蒸汽。此外,由于调节装置52关闭,因此由压缩机低压段22压缩后的空气不流过旁通管线6,而是通过压缩机高压段24供给至燃烧器18。如此,在通过高温供水管线12和过热蒸汽管线14向连接管线26供给水或蒸汽的情况下,调节装置52使旁通管线6成为关闭的状态。在图3所示的在运转状态C中,与运转状态B同样地,由过热器42过热的过热蒸汽的一部分用于满足燃气轮机设备2的外部的热需求,由过热器42过热的过热蒸汽的剩余部分喷射至连接管线26,但与运转状态B相比,外部的热需求增大,使过热蒸汽的供给量增大,因此能喷射至连接管线26的过热蒸汽量减少。因此,使由省煤器38加热的高温水的一部分喷射至连接管线26,维持与运转状态B同等的发电端输出。因此,与运转状态B相比,能够维持发电端输出并且使向外部的过热蒸汽的供给量增大。

图4表示与运转状态C相比维持发电端输出并且使向外部的过热蒸汽的供给量增大的运转状态D。在图4所示的运转状态中,调节装置52关闭,调节装置44、46、48、50开放。因此,从低温供水管线10向连接管线26供给低温供水,从高温供水管线12向连接管线26供给高温供水,从过热蒸汽管线14向连接管线26供给过热蒸汽。此外,由于调节装置52关闭,因此由压缩机低压段22压缩后的空气不流过旁通管线6,而是通过压缩机高压段24供给至燃烧器18。如此,在通过低温供水管线10、高温供水管线12以及过热蒸汽管线14向连接管线26供给水或蒸汽的情况下,调节装置52使旁通管线6成为关闭的状态。在图4所示的在运转状态D中,由过热器42过热的过热蒸汽的一部分用于满足燃气轮机设备2的外部的热需求,由过热器42过热的过热蒸汽的剩余部分喷射至连接管线26。此外,流过低温供水管线10的水的一部分和由省煤器38加热的高温水的一部分喷射至连接管线26。因此,与运转状态C相比,能够削减为了获得同一发电端输出所需的向连接管线26喷射的过热蒸汽的量,因此能够维持发电端输出并且使向外部的过热蒸汽的供给量增大。

如上所述,燃气轮机设备2构成为,在燃气轮机设备2的运转中,能够根据燃气轮机设备2的运转状态,停止向连接管线26供给多种流体(低温供水、高温供水以及过热蒸汽)。此外,在运转状态A中,不从过热蒸汽管线14向连接管线26喷射蒸汽,与此相对,在运转状态B~D中,从过热蒸汽管线14向连接管线26喷射蒸汽。因此,在运转状态B~D中,压缩机高压段24的出口的压力增大而容易产生压缩机16的喘振,但仅在从过热蒸汽管线14向连接管线26进行蒸汽喷射时使用压缩机高压段24,由此能抑制压缩机16的喘振并且使发电端输出增大。如此,在多种流体中的至少一种规定的流体(例如过热蒸汽)向连接管线26的供给停止的情况下,通过调节装置52使旁通管线6开放。

此外,控制装置15控制调节装置44、48、50、52,按照过热蒸汽管线14、高温供水管线12、低温供水管线10的顺序,使向连接管线26供给的蒸汽或水的供给量增大,由此使发电端输出增大。即,控制装置15控制调节装置44、48、50、52,从低温供水管线10、高温供水管线12以及过热蒸汽管线14中的水或蒸汽中焓相对高的水或蒸汽起,依次使供给至连接管线26的供给量增大,由此使发电端输出增大。进而换言之,控制装置15控制调节装置44、48、50、52,从低温供水管线10、高温供水管线12以及过热蒸汽管线14中的水或蒸汽中温度高的水或蒸汽起,依次使向连接管线26供给的供给量增大,由此使发电端输出增大。

如此,通过使满足了热需求的剩余的蒸汽或水中的焓高的蒸汽或水优先喷射至连接管线26,能够增大由蒸汽或水向燃气轮机供给的热量,抑制为了获得期望的发电端输出所述的燃料消耗量的增大(发电端效率的降低),并且使电力供给量和供热量增大。

因此,如图6所示,在运转状态B中,与运转状态A相比,虽然通过蒸汽喷射减少供热量,但能够提高发电端效率。此外,从运转状态B移至运转状态C、移至运转状态D,热需求增大,与此相对,能够在维持发电端输出的同时,将燃料消耗量的增大(发电端效率的降低)抑制到最小限度,并且使供热量增大。

接着,对其他实施方式进行说明。需要说明的是,在以后说明的其他实施方式中,在没有特别说明的情况下,与上述的各构成相同的附图标记表示与上述的各结构同样的构成,并且省略说明。

图7是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2B)的概略构成的图。图7中举例示出的燃气轮机设备2(2B)构成为能够发电和供热的热电联产设备。如下所述,在图7所示的构成中,废热回收锅炉8的构成、用于向燃气轮机4供给蒸汽或水的各管线的构成、以及控制装置15的控制内容与图1~图4所示的构成不同。

图7所示的燃气轮机设备2(2B)具备低温供水管线54、中温供水管线56、高温供水管线58、低压过热蒸汽管线60、高压饱和蒸汽管线62以及高压过热蒸汽管线64。

图7所示的燃气轮机设备2(2B)的废热回收锅炉8包括省煤器66、68、蒸发器70、72以及过热器74、76。在废热回收锅炉8中,从涡轮机的废气的流动方向上的下游侧起依次配置有省煤器66、蒸发器70、过热器74、省煤器68、蒸发器72以及过热器76。

在低温供水管线54中设置有供水泵78、供水泵80以及调节装置82。低温供水管线54在供水泵78的下游侧的分支位置P1分支,连接于省煤器66和连接管线26。如此,低温供水管线54构成为能够将由供水泵78升压的水(低温供水)供给至省煤器66和连接管线26。供水泵80和调节装置82设置于低温供水管线54中的分支位置P1与连接管线26之间。从低温供水管线54供给的水喷射至连接管线26。调节装置82构成为能够调节供给至连接管线26的低温供水的流量,例如,可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

在中温供水管线56中设置有供水泵83和调节装置84、86。中温供水管线56连接于省煤器66的出口,在供水泵83的上游侧的分支位置P2分支并连接于蒸发器70的入口。此外,中温供水管线56在供水泵83的下游侧的分支位置P3分支,连接于省煤器68的入口和连接管线26。如此,中温供水管线56构成为能够将由省煤器66加热的水(中温供水)供给至蒸发器70、省煤器68以及连接管线26。调节装置84设置于中温供水管线56中的分支位置P2与蒸发器70之间。调节装置86设置于中温供水管线56中的分支位置P3与连接管线26之间。从中温供水管线56供给的水喷射至连接管线26。调节装置86构成为能够调节供给至连接管线26的中温供水的流量。调节装置84、86例如可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

在高温供水管线58中设置有调节装置88、90。高温供水管线58连接于省煤器68的出口,在分支位置P4分支并连接于蒸发器72的入口和连接管线26。如此,高温供水管线58构成为能够将由省煤器68加热的水(高温供水)供给至蒸发器72和连接管线26。调节装置88设置于高温供水管线58中的分支位置P4与蒸发器72之间。调节装置90设置于高温供水管线58中的分支位置P4与连接管线26之间。从高温供水管线58供给的水喷射至连接管线26。调节装置90构成为能够调节供给至连接管线26的高温供水的流量,调节装置88、90例如可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

在高压饱和蒸汽管线62中设置有调节装置92。高压饱和蒸汽管线62与蒸发器72的出口连接,在分支位置P5分支并连接于过热器76和连接管线26。高压饱和蒸汽管线62在比分支位置P5更靠下游侧的分支位置P6分支,延伸至燃气轮机设备2的外部。如此,高压饱和蒸汽管线62构成为能够将由蒸发器72生成的高压饱和蒸汽向燃气轮机设备2的外部和连接管线26供给。从饱和蒸汽管线62向燃气轮机设备2的外部供给的高压饱和蒸汽用于满足燃气轮机设备2的外部的热需求(例如外部的工厂、地区供热厂等的热需求)。调节装置92设置于高压饱和蒸汽管线62中的分支位置P6与连接管线26之间,构成为能够调节供给至连接管线26的高压饱和蒸汽的流量。从高压饱和蒸汽管线62供给的高压饱和蒸汽喷射至连接管线26。需要说明的是,调节装置92例如可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

在高压过热蒸汽管线64中设置有调节装置94。高压过热蒸汽管线64连接于过热器76的出口和连接管线26。高压过热蒸汽管线64在分支位置P7分支,延伸至燃气轮机设备2的外部。如此,高压过热蒸汽管线64构成为能够将由过热器76生成高压过热蒸汽供给至燃气轮机设备2的外部和连接管线26。从高压过热蒸汽管线64供给至燃气轮机设备2的外部的高压过热蒸汽用于满足燃气轮机设备2的外部的热需求(例如外部的工厂、地区供热设备等的热需求)。调节装置94设置于高压过热蒸汽管线64中的分支位置P7与连接管线26之间,构成为能够调节供给至连接管线26的高压过热蒸汽的流量。从高压过热蒸汽管线64供给的高压过热蒸汽喷射至连接管线26。需要说明的是,调节装置94例如可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

如此,除了由压缩机16压缩后的空气以外,还向连接管线26供给多种流体(燃料、低温供水、中温供水、高温供水、高压饱和蒸汽以及高压过热蒸汽)。此外,低温供水管线54、中温供水管线56、高温供水管线58、高压饱和蒸汽管线62、高压过热蒸汽管线64以及调节装置82、86、90、92、94构成用于向连接管线26供给蒸汽和水的供给装置9。燃气轮机设备2构成为在燃气轮机设备2的运转中,能够根据燃气轮机设备2的运转状态,停止向连接管线26供给多种流体(低温供水、中温供水、高温供水、高压饱和蒸汽以及高压过热蒸汽)。

在图7所示的构成中,在低温供水管线54、中温供水管线56、高温供水管线58、高压饱和蒸汽管线62以及高压过热蒸汽管线64不向连接管线26供给蒸汽和水中的任一方的情况下(在调节装置82、86、90、92、94的所有都关闭的情况下),通过调节装置52使旁通管线6成为开放的状态。此外,在从低温供水管线54、中温供水管线56、高温供水管线58、高压饱和蒸汽管线62以及高压过热蒸汽管线64向连接管线26供给蒸汽和水中的至少一方的情况下(在调节装置82、86、90、92、94中的至少一个开放的情况下),通过调节装置52使旁通管线6成为关闭的状态。

如此,通过仅在向连接管线26喷射蒸汽和水中的至少一方时使用压缩机高压段24,能够抑制压缩机16的喘振,并且使发电端输出增大。

此外,通过将来自省煤器66、68的出口的水(上述高温供水和中温供水)供给至连接管线26,能够增大加热的水的供给量并增大发电端输出而不受蒸发器70、72中的夹点温度的制约。

在几个实施方式中,例如在图7所示的燃气轮机设备2(2B)中,控制装置15可以构成为调节多个调节装置82、86、90、92、94,使得在外部的热需求小于基准水平的情况下,与外部的热需求大于该基准水平的情况相比,将焓更高的蒸汽或水供给至连接管线26。

此外,在几个实施方式中,例如在图7所示的燃气轮机设备2(2B)中,控制装置15可以构成为使从低温供水管线54、中温供水管线56、高温供水管线58、高压饱和蒸汽管线62以及高压过热蒸汽管线64向连接管线26供给蒸汽或水的供给量增大,直至满足以下的条件(a)~(c)中的任一个。

(a)发电机21的输出达到要求值。

(b)可利用的蒸汽或水全部被消耗。

(c)燃气轮机设备2的状态达到燃气轮机设备2的运转上的限制。

图8是表示图7所示的控制装置15的控制流程的一个例子的图。图8所示的控制流程通过控制装置15判断或控制各构成来进行。

如图8所示,首先在S11中,判断燃气轮机供给量增大条件是否满足。燃气轮机供给量增大条件是指满足(p)发电机21的输出未达到要求值、以及(q)燃气轮机设备2的状态未达到燃气轮机设备2的运转上的限制这双方。即,在这些条件(p)和(q)这双方满足的情况下,意味着燃气轮机供给量增大条件满足,在这些条件(p)和(q)中的至少一个不满足的情况下,意味着燃气轮机供给量增大条件不满足。需要说明的是,上述条件(q)例如为满足以下的条件(q1)~(q5)的全部。

条件(q1):压缩机16的喘振裕度大于基准值(或压缩机高压段24的出口的压力低于一定值)

条件(q2):燃烧器18的入口的空气温度比燃烧器18的入口的露点温度大一定值以上

条件(q3):涡轮机20的废气中的氧浓度大于基准值(或燃烧器18的出口的燃烧气体中的氧浓度大于基准值)

条件(q4):涡轮机20的废气中的水蒸汽浓度低于基准值(或燃烧器18的出口的燃烧气体中的水蒸汽浓度低于基准值)

条件(q5):从烟囱29排出的废气的温度大于一定值

需要说明的是,条件(q1)是用于抑制压缩机16的喘振的条件,条件(q2)是用于抑制机室空气中的水分的冷凝的条件,条件(q3)是用于抑制燃烧不稳定、不充分燃烧导致的CO浓度的增大的条件,条件(q4)是用于抑制燃烧不稳定、省煤器66、68中的废气中的水分的冷凝的条件,条件(q5)是用于抑制省煤器66、68中的废气中的水分的冷凝并且抑制省煤器66、68、烟囱29的腐蚀的条件。

在S11中,在燃气轮机供给量增大条件不满足的情况下,不进行向燃气轮机4(更具体而言连接管线26)供给的蒸汽的供给量的增大和水的供给量的增大。在S11中,在燃气轮机供给量增大条件满足的情况下,在S12中判断是否残存高压过热蒸汽向燃气轮机4的可供给量。在此,可供给量是指从废热回收锅炉8中的某焓的蒸汽或水的产生量中减去在燃气轮机设备2的外部用于热利用的该焓的蒸汽或水的所需流量而得到的量。如图9所示,高压过热蒸汽向燃气轮机4的可供给量是指从废热回收锅炉8中的高压过热蒸汽的产生量中减去在燃气轮机设备2的外部用于热利用的高压过热蒸汽的所需流量而得到的量。在S12中,在残存高压过热蒸汽向燃气轮机4的可供给量的情况下,在S13中通过调节装置94使向燃气轮机供给的高压过热蒸汽的流量增大,并返回S11。

在S12中,在未残存高压过热蒸汽向燃气轮机4的可供给量的情况下,在S14中,再次判断上述的燃气轮机供给量增大条件是否满足。在S14中燃气轮机供给量增大条件不满足的情况下,不进行向燃气轮机4供给的蒸汽的供给量的增大和水的供给量的增大。在S14中,在燃气轮机供给量增大条件满足的情况下,在S15中判断是否残存高压饱和蒸汽向燃气轮机4的可供给量。在此,如图9所示,高压饱和蒸汽向燃气轮机4的可供给量是指从废热回收锅炉8中的高压饱和蒸汽的产生量中减去在燃气轮机设备2的外部用于热利用的高压饱和蒸汽的所需流量而得到的量。在S15中,在残存高压饱和蒸汽向燃气轮机4的可供给量的情况下,在S16中通过调节装置92使向燃气轮机4供给的高压饱和蒸汽的流量增大,并返回S14。

S15中,在未残存高压饱和蒸汽向燃气轮机4的可供给量的情况下,在S17中,再次判断上述的燃气轮机供给量增大条件是否满足。在S17中燃气轮机供给量增大条件不满足的情况下,不进行向燃气轮机4供给的蒸汽的供给量的增大和水的供给量的增大。在S17中,在燃气轮机供给量增大条件满足的情况下,在S18中判断是否残存高温供水向燃气轮机4的可供给量。在此,如图9所示,高温供水向燃气轮机4的可供给量是指从废热回收锅炉8中的高温供水的产生量中减去在燃气轮机设备2的外部用于热利用的高温供水的所需流量而得到的量。在S18中残存高温供水向燃气轮机4的可供给量的情况下,在S19中通过调节装置90使向燃气轮机4供给的高温供水的流量增大,并返回S17。

在S18中,在未残存高温供水向燃气轮机4的可供给量的情况下,在S20中,再次判断上述的燃气轮机供给量增大条件是否满足。在S20中燃气轮机供给量增大条件不满足的情况下,不进行向燃气轮机4供给的蒸汽的供给量的增大和水的供给量的增大。在S20中,在燃气轮机供给量增大条件满足的情况下,在S21中判断是否残存中温供水向燃气轮机4的可供给量。在此,如图9所示,中温供水向燃气轮机4的可供给量是指从废热回收锅炉8中的中温供水的产生量中减去在燃气轮机设备2的外部用于热利用的中温供水的所需流量而得到的量。在S21中未残存中温供水向燃气轮机4的可供给量的情况下,在S22中通过调节装置86使向燃气轮机4供给的中温供水的流量增大,并返回S20。

在S21中未残存中温供水向燃气轮机4的可供给量的情况下,在S23中,再次判断上述的燃气轮机供给量增大条件是否满足。在S23中燃气轮机供给量增大条件不满足的情况下,不进行向连接管线26供给的蒸汽的供给量的增大和水的供给量的增大。在S23中,在燃气轮机供给量增大条件满足的情况下,在S24中判断是否残存低温供水向燃气轮机的可供给量。在此,如图9所示,低温供水向燃气轮机4的可供给量是指从废热回收锅炉8中的低温供水的产生量中减去在燃气轮机设备2的外部用于热利用的低温供水的所需流量而得到的量。在S24中未残存低温供水向燃气轮机4的可供给量的情况下,在S25中通过调节装置82使向燃气轮机4供给的低温供水的流量增大,并返回S23。在S24中未残存低温供水向燃气轮机4的可供给量的情况下,不进行向燃气轮机4供给的蒸汽的供给量的增大或水的供给量的增大。

需要说明的是,高温供水的产生量例如是指蒸发器72的趋近(approach)温度差(从蒸发器72的饱和温度减去蒸发器72的入口的供水温度而得到的温度差)成为一定的值的流量。此外,中温供水的产生量例如是指蒸发器70的趋近温度差(从蒸发器70的饱和温度减去蒸发器70的入口供水温度而得到的温度差)成为一定的值的流量。

根据图8所示的控制流程,控制装置15至少控制调节装置82、86、90、92、94,按照高压过热蒸汽、高压饱和蒸汽、高温供水、中温供水、低温供水的顺序,使向燃气轮机4的连接管线26的供给量增大,由此使发电端输出增大。在此,中温供水的焓高于低温供水的焓,高温供水的焓高于中温供水的焓,高压饱和蒸汽的焓高于高温供水的焓,高压过热蒸汽的焓高于高压饱和蒸汽的焓。因此,控制装置15通过对调节装置82、86、90、92、94进行控制,从低温供水管线54、中温供水管线56、高温供水管线58、高压饱和蒸汽管线62以及高压过热蒸汽管线64中的水或蒸汽中焓相对高的水或蒸汽起,依次使向连接管线26供给的供给量增大,由此使发电端输出增大。

如此,通过将焓高的蒸汽或水优先喷射至连接管线26喷射,从而能够抑制燃料消耗量的增大,并且使电力供给量和供热量增大。

需要说明的是,上述的例子中,上述条件(q)满足条件(q1)~(q5)的全部,但也可以满足这些条件(q1)~(q5)中的任一个。此外,可以将这些条件(q1)~(q5)中的任意一个或两个以上从条件中删除,也可以适当追加其他条件。

图10是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2C)的概略构成的图。在图10所示的构成中,燃气轮机设备2(2C)如下所述构成为联合循环发电设备。此外,在图10所示的构成中,用于向燃气轮机4供给蒸汽或水的各管线的构成、以及控制装置15的控制内容与图7所示的构成不同。

如图10所示,燃气轮机设备2(2C)具备高压蒸汽涡轮机96、低压蒸汽涡轮机98、冷凝器100以及发电机102、103。发电机102连结于高压蒸汽涡轮机96,发电机103连结于低压蒸汽涡轮机98。此外,燃气轮机设备2(2C)包括低温供水管线104、高温供水管线106以及过热蒸汽管线108。

在低温供水管线104中设置有供水泵110、112以及调节装置114。低温供水管线104连接于冷凝器100和省煤器66的入口。此外,低温供水管线104在供水泵110的下游侧的分支位置P1分支,连接于连接管线26。如此,低温供水管线104构成为能够将由冷凝器100冷凝的水(低温供水)供给至省煤器66和连接管线26。供水泵112和调节装置114设置于低温供水管线104中的分支位置P1与连接管线26之间。从低温供水管线104供给的水喷射至连接管线26。调节装置114构成为能够调节供给至连接管线26的低温供水的流量,例如,可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

从低温供水管线104向省煤器66供给的水在省煤器66中被涡轮机20的废气加热后,供给至蒸发器70和省煤器68。由蒸发器70产生的蒸汽在供给至过热器74而成为过热蒸汽后,供给至低压蒸汽涡轮机98。

在高温供水管线106中设置有调节装置116、118。高温供水管线106连接于省煤器68的出口,在分支位置P2分支并连接于蒸发器72和连接管线26。如此,高温供水管线106构成为能够将由省煤器68加热的水(高温供水)供给至蒸发器72和连接管线26。调节装置116设置于高温供水管线106中的分支位置P2与蒸发器72之间。调节装置118设置于高温供水管线106中的分支位置P2与连接管线26之间。从高温供水管线106供给的水喷射至连接管线26。调节装置118构成为能够调节供给至连接管线26的高温供水的流量,调节装置116、118例如可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

从高温供水管线106向蒸发器72供给的高温供水在蒸发器72中被涡轮机20的废气加热成为饱和蒸汽,供给至过热器76。供给至过热器76的蒸汽在过热器76中被涡轮机20的废气过热成为过热蒸汽后,供给至高压蒸汽涡轮机96,从而驱动高压蒸汽涡轮机96。

在过热蒸汽管线108中设置有调节装置120。过热蒸汽管线108连接于高压蒸汽涡轮机96的出口,在分支位置P3分支并连接于低压蒸汽涡轮机98的入口和连接管线26。如此,过热蒸汽管线108构成为能够将从高压蒸汽涡轮机96流出的过热蒸汽供给至低压蒸汽涡轮机98和连接管线26。调节装置120设置于过热蒸汽管线108中的分支位置P3与连接管线26之间。从过热蒸汽管线108供给的过热蒸汽喷射至连接管线26。调节装置120构成为能够调节供给至连接管线26的过热蒸汽的流量,例如,可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀)。

在图10所示的燃气轮机设备2(2C)中,通过控制装置15对至少调节装置52、114、118、120进行控制来进行图11所示的4个运转状态A~D的切换。图11是表示与图10所示的燃气轮机设备2(2C)中的运转状态对应的发电端输出(发电机21、发电机102以及发电机103的输出的总量值)与发电端效率的关系的图。

在运转状态A中,调节装置114、118、120关闭,调节装置52、115、116开放。因此,在运转状态A中,低温供水管线104和高温供水管线106均不向连接管线26供给水,过热蒸汽管线108不向连接管线26供给过热蒸汽。此外,在运转状态A中,由于调节装置52开放,因此由压缩机低压段22压缩的空气的一部分绕过压缩机高压段24,通过旁通管线6而供给至燃烧器18。如此,在低温供水管线104、高温供水管线106以及过热蒸汽管线108不向连接管线26供给蒸汽和水中的任一方的情况下,通过调节装置52使旁通管线6成为开放的状态。在运转状态A中,从高压蒸汽涡轮机96流出的蒸汽的总量向低压蒸汽涡轮机98供给。

在运转状态B中,调节装置52、114、118关闭,调节装置115、116、120开放。因此,在运转状态B中,低温供水管线104和高温供水管线106均不向连接管线26供给水,但从过热蒸汽管线108向连接管线26供给过热蒸汽。此外,在运转状态B中,由于调节装置52关闭,因此由压缩机低压段22压缩的空气不流过旁通管线6,而是通过压缩机高压段24供给至燃烧器18。如此,在通过过热蒸汽管线108向连接管线26供给蒸汽的情况下,通过调节装置52使旁通管线6成为关闭的状态。在运转状态B中,从高压蒸汽涡轮机96流出的蒸汽的一部分供给至低压蒸汽涡轮机98,从高压蒸汽涡轮机96流出的蒸汽的剩余部分喷射至连接管线26。因此,如图11所示,在运转状态B中,与运转状态A相比能够使发电端输出增大。

在运转状态C中,调节装置52、120关闭,调节装置114、115、116、118开放。因此,在运转状态C中,从低温供水管线104和高温供水管线106向连接管线26供给水,但过热蒸汽管线108不向连接管线26供给过热蒸汽。此外,在运转状态C中,由于调节装置52关闭,因此由压缩机低压段22压缩的空气不流过旁通管线6,而通过压缩机高压段24供给至燃烧器18。如此,在通过低温供水管线104和高温供水管线106向连接管线26供给水的情况下,通过调节装置52使旁通管线6成为关闭的状态。在运转状态C中,从高压蒸汽涡轮机96流出的蒸汽的全部被供给至低压蒸汽涡轮机98。此外,在运转状态C中,流过低温供水管线104的水的一部分和由省煤器68加热的水的一部分被喷射至连接管线26。因此,如图11所示,在运转状态C中,与运转状态B相比能够使发电端输出增大。

在运转状态D中,调节装置52、118、120关闭,调节装置114、115、116开放。因此,在运转状态D中,从低温供水管线104向连接管线26供给水,但高温供水管线106不向连接管线26供给水,过热蒸汽管线108不向连接管线26供给过热蒸汽。此外,在运转状态D中,由于调节装置52关闭,因此由压缩机低压段22压缩后的空气不流过旁通管线6,而通过压缩机高压段24供给至燃烧器18。如此,在通过低温供水管线104向连接管线26供给水的情况下,通过调节装置52使旁通管线6成为关闭的状态。在运转状态D中,从高压蒸汽涡轮机96流出的蒸汽的全部被供给至低压蒸汽涡轮机98。此外,流过低温供水管线104的水的一部分被喷射至连接管线26。此外,运转状态D中的从低温供水管线104喷射至连接管线26的水的流量多于运转状态C中的从低温供水管线104喷射至连接管线26的水的流量。因此,如图11所示,在运转状态D中,与运转状态C相比能够使发电端输出增大。

如上所述,燃气轮机设备2(2C)构成为在燃气轮机设备2的运转中,能够根据燃气轮机设备2的运转状态,停止向连接管线26供给多种流体(低温供水、高温供水以及过热蒸汽)。在运转状态A中,低温供水管线104、高温供水管线106以及过热蒸汽管线108不向连接管线26喷射蒸汽和水中的任一方,相对于此,在运转状态B~D中,从低温供水管线104、高温供水管线106以及过热蒸汽管线108中的至少一个向连接管线26喷射蒸汽或水。因此,在运转状态B~D中,虽然压缩机高压段24的出口的压力增大而容易发生压缩机16的喘振,但通过仅在向连接管线26喷射蒸汽和水中的至少一方时关闭旁通管线6并使用压缩机高压段24,从而能够抑制压缩机16的喘振,并且使发电端输出增大。

此外,通过将来自省煤器68的出口的水(上述高温供水)供给至连接管线26,从而能够增大加热的水的供给量并增大发电端输出而不受蒸发器72中的夹点温度的制约。

此外,在图10所示的构成中,控制装置15对调节装置114、118、120进行控制,通过按照过热蒸汽、高温供水、低温供水的顺序,使向压缩空气管线的供给量增大,由此使发电端输出增大。在此,高温供水的焓高于低温供水的焓,过热蒸汽的焓高于高温供水的焓。因此,控制装置15对调节装置114、118、120进行控制,从低温供水管线104、高温供水管线106、过热蒸汽管线108中的水或蒸汽中焓相对高的水或蒸汽起,依次使向连接管线26供给的供给量增大,由此使发电端输出增大。

如此,通过将焓高的蒸汽或水优先喷射至连接管线26喷射,从而能够抑制燃料消耗量的增大,并且使电力供给量和供热量增大。

在几个实施方式中,例如在燃气轮机设备2(2C)中,控制装置15可以构成为从低温供水管线104、高温供水管线106以及过热蒸汽管线108中的蒸汽或水中焓相对高的蒸汽或水起,依次使向连接管线26供给的供给量增大,由此使涡轮机20的输出与蒸汽涡轮机96、98的输出的合计输出(发电机21、102、103的合计输出)增大。

图12是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2D)的概略构成的图。如下所述,在图12所示的构成中,废热回收锅炉8的构成和低温供水管线54的构成与图7所示的构成不同。

在图12所示的构成中,废热回收锅炉8在涡轮机20的废气的流动方向上在省煤器66的下游侧包括冷凝式节能器65。此外,低温供水管线54在供水泵78的下游侧的分支位置P1分支,连接于冷凝式节能器65和连接管线26。如此,低温供水管线54构成为能够将由供水泵78升压的水供给至冷凝式节能器65和连接管线26。

从低温供水管线54供给至冷凝式节能器65供给的低温供水在冷凝式节能器65中通过与涡轮机20的废气的热交换而被加热后,向省煤器66供给。涡轮机20的废气在冷凝式节能器65中通过与低温供水的热交换而被冷却并冷凝,生成冷凝水。该冷凝水经由冷凝水管线67向低温供水管线54供给。

在典型的燃气轮机中,废气中的水蒸汽的浓度(摩尔分率)为10%以下,露点温度为45℃左右。

关于这一点,在上述的燃气轮机设备2(2A~2D)中,在将蒸汽或水的至少一方向连接管线26供给的情况下,涡轮机20的废气中的水蒸汽的浓度有时会达到约35%。在该情况下,如图13所示,露点温度约为70℃左右且水蒸汽易于冷凝。

因此,像燃气轮机设备2(2D)那样,当设置冷凝式节能器65而使废气中的水分冷凝时,与在以往的燃气轮机设备中设置有冷凝式节能器的情况相比,能够大幅增大水蒸汽的潜热的回收量。此外,在燃气轮机设备2(2D)中,通过将冷凝过的水在冷凝水管线67中回收并用作低温供水,能够抑制用于蒸汽或水的喷射的水的消耗量的增大。

此外,在燃气轮机设备2(2D)中,示出了将冷凝式节能器65与省煤器66分开设置的例子。根据这样的构成,例如通过仅使冷凝部由耐腐蚀性高的材料构成,不对省煤器66整体使用昂贵的材料也能够得到良好的耐腐蚀性。此外,通过将冷凝式节能器65的部分作为消耗品处理,定期仅更换冷凝式节能器65的部分,能够以较低的成本抑制伴随传热管的破裂等腐蚀而产生的故障。不过,在其他实施方式中,从使废热回收锅炉8的构成更简单的观点来看,可以使省煤器66与冷凝式节能器65一体构成。

图14是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2E)的概略构成的图。图15是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2F)的概略构成的图。在图14和图15所示的几个实施方式中,设置有用于去除冷凝水管线67中的杂质的淡水制造装置122(纯水制造装置)这一点与图12所示的构成不同。

淡水制造装置122可以构成为将流过冷凝水管线67的冷凝水的杂质,例如如图14所示通过反渗透膜124去除,也可以构成为如图15所示利用多效法(MED:Multi EffectDesalination)去除,还可以构成为利用超声波雾化分离法、多级闪蒸方式(MSF:Multi-Stage Flash)等其他已知的方法去除。由淡水制造装置122制造的淡水(纯水)经由淡水管线69流入低温供水管线54,经由低温供水管线54向连接管线26或冷凝式节能器65供给。

需要说明的是,如图14和图15所示,淡水制造装置122可以构成为与上述冷凝水一起使用含有海水等杂质的水来制造淡水。此外,在图14中举例示出的构成中,可以使用由发电机21发电的电力来驱动用于生成反渗透膜124的前后差压的泵126。此外,在图15中举例示出的构成中,可以通过由废热回收锅炉8产生的蒸汽来驱动利用了多效法的淡水制造装置122。

需要说明的是,在利用图1~图15进行了说明的燃气轮机设备2(2A~2F)中,举例示出了向燃气轮机4的连接管线26中的压缩机高压段24的出口与燃烧器18的入口之间的位置喷射蒸汽或水的构成,但在各实施方式中喷射蒸汽或水的位置可以是燃气轮机4的连接管线26中的压缩机高压段24的出口与涡轮机20的入口之间的任意位置。

例如可以将上述的燃气轮机设备2(2A)中的低温供水管线10、高温供水管线12以及过热蒸汽管线14如图16所示分别连接于燃烧器18,向燃烧器18的内部喷射低温供水、高温供水以及过热蒸汽。或者,例如也可以将上述的燃气轮机设备2(2A)中的低温供水管线10、高温供水管线12以及过热蒸汽管线14如图17所示分别连接于连接管线26中的燃烧器18的出口与涡轮机20的入口之间,向连接管线26中的燃烧器18的出口与涡轮机20的入口之间喷射低温供水、高温供水以及过热蒸汽。

图18是表示一个实施方式的燃气轮机设备2(2G)的概略构成的图。

在图18所示的构成中,与图10所示的构成的不同点在于,具备作为第一燃料管线的低发热量燃料管线130和作为第二燃料管线的高发热量燃料管线132,废热回收锅炉8不向燃气轮机4供给蒸汽和水中的任一方,并且控制装置15的控制内容不同。

在图18所示的构成中,燃气轮机设备2(2G)如下所述构成为联合循环发电设备。

如图18所示,燃气轮机设备2(2G)具备燃气轮机4、旁通管线6、废热回收锅炉8、控制装置15、高压蒸汽涡轮机96、低压蒸汽涡轮机98、冷凝器100以及发电机21、102、103。

燃气轮机4包括:压缩机16;燃烧器18,构成为使由压缩机16压缩后的空气与燃料混合并燃烧;以及涡轮机20,构成为被由燃烧器18产生的燃烧气体驱动。此外,在燃气轮机4上连结有发电机21。

压缩机16包括用于压缩空气的压缩机低压段22和用于进一步压缩由压缩机低压段22压缩的空气的压缩机高压段24。压缩机高压段24的出口(压缩空气的出口)与涡轮机20的入口(从燃烧器18供给的燃烧气体的入口)经由连接管线26连接,燃烧器18设置于连接管线26。即,连接管线26经由燃烧器18将压缩机高压段24的出口与涡轮机20的入口连接。由压缩机高压段24压缩的压缩空气通过连接管线26流入燃烧器18,由燃烧器18产生的燃烧气体通过连接管线26流入涡轮机20。

旁通管线6构成为能够将由压缩机低压段22压缩后的空气的一部分或全部绕过压缩机高压段24而供给至压缩机高压段24的出口与涡轮机20的入口之间即连接管线26。在旁通管线6设置有构成为能够调节流过旁通管线6的空气的流量的调节装置52。调节装置52例如可以是能够任意调节开度的阀,也可以是切换全开与全闭的开闭阀(开关阀),还可以是后述的其他构成。需要说明的是,压缩机高压段24的出口更具体而言是指压缩机16具备的多个静叶(未图示)中的位于最下游侧的静叶的后缘的位置,涡轮机20的入口更具体而言是指涡轮机20具备的多个静叶(未图示)中的位于最上游侧的静叶的前缘的位置。

在图示的举例示出的形态中,旁通管线6构成为将压缩机低压段22的出口(压缩空气的出口)与连接管线26的中途位置连接。当由压缩机低压段22压缩后的空气流入了旁通管线6时,绕过压缩机高压段24流入连接管线26而供给至燃烧器18供给。

废热回收锅炉8(Heat Recovery Steam Generator:HRSG)构成为经由废气管线36与涡轮机20的出口(废气的出口)连接,并且使用涡轮机20的废气的热来加热水和蒸汽。

图18所示的燃气轮机设备2(2G)的废热回收锅炉8包括省煤器66、68、蒸发器70、72以及过热器74、76。在废热回收锅炉8中,从涡轮机的废气的流动方向上的下游侧起依次配置有省煤器66、蒸发器70、过热器74、省煤器68、蒸发器72以及过热器76。

在图18所示的构成中,由冷凝器100冷凝的水(低温供水)通过供水泵110供给至省煤器66。供给至省煤器66的水在省煤器66中被涡轮机20的废气加热后,被供给至蒸发器70和省煤器68。供给至蒸发器70的水在蒸发器70中被涡轮机20的废气加热成为饱和蒸汽,被供给至过热器74。供给至过热器74的蒸汽在过热器74中被涡轮机20的废气过热成为过热蒸汽后,被供给至低压蒸汽涡轮机98来驱动低压蒸汽涡轮机98。在低压蒸汽涡轮机98连结有发电机103。

由省煤器68加热的水(高温供水)向蒸发器72供给。向蒸发器72供给的高温供水在蒸发器72中被涡轮机20的废气加热成为饱和蒸汽,向过热器76供给。供给至过热器76的蒸汽在过热器76中被涡轮机20的废气过热成为过热蒸汽后,供给至高压蒸汽涡轮机96,从而驱动高压蒸汽涡轮机96。在高压蒸汽涡轮机96上连结有发电机102。

低发热量燃料管线130构成为能够向燃烧器18供给低发热量燃料(第一燃料)。低发热量燃料例如可以是高炉气体、生物质气体、煤气化气体、或氨分解气体等。在低发热量燃料管线130中设置有构成为能够调整流过低发热量燃料管线130的低发热量燃料的流量的调节装置131。

高发热量燃料管线132构成为能够向燃烧器18供给发热量高于上述低发热量燃料的高发热量燃料(第二燃料)。高发热量燃料例如可以是天然气、石油气等。在高发热量燃料管线132中设置有构成为能够调整流过高发热量燃料管线132的高发热量燃料的流量的调节装置133。如此,在燃气轮机设备2(2G)中,低发热量燃料管线130、高发热量燃料管线132以及调节装置131、133构成用于向燃烧器18供给低发热量燃料和高发热量燃料的燃料供给装置129。

在图18所示的燃气轮机设备2(2G)中,控制装置15通过至少控制调节装置52、131、132来进行运转状态的切换。需要说明的是,控制装置15可以由电路构成,也可以由计算机构成。控制装置15在由计算机构成的情况下,具备RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory:只读存储器)等存储装置以及CPU(Central ProcessingUnit:中央处理器)、GPU(Graphics Processing Unit:图形处理器)等处理器,通过处理器执行存储于存储装置的程序来实现其功能。

图19示出上述燃气轮机设备2(2G)中的、与图18不同的运转状态。图18和图19所示的各管线6、26、130、132在由实线记载的情况下,表示各管线开放而流体流过的状态,在由虚线记载的情况下,表示各管线关闭而流体不流过的状态。如下所述,在燃气轮机设备2(2G)中,在使用高发热量燃料时,旁通管线6开放,在使用低发热量燃料时,旁通管线6关闭而使用压缩机高压段24。

在图18所示的在运转状态A中,调节装置131关闭,调节装置52、132开放。因此,在运转状态A中,低发热量燃料管线130不向燃烧器18供给低发热量燃料,从高发热量燃料管线132向燃烧器18供给高发热量燃料。此外,在运转状态A中,由于调节装置52开放,因此由压缩机低压段22压缩的空气的一部分绕过压缩机高压段24,通过旁通管线6而供给至燃烧器18。如此,在通过高发热量燃料管线132向燃烧器18供给高发热量燃料的情况下通过调节装置52使旁通管线6成为关闭的状态。

在图19所示的在运转状态B中,调节装置52、132关闭,调节装置131开放。因此,在运转状态B中,高发热量燃料管线132不向燃烧器18供给高发热量燃料,从低发热量燃料管线130向燃烧器18供给低发热量燃料。此外,在运转状态B中,由于调节装置52关闭,因此由压缩机低压段22压缩的空气不流过旁通管线6,而是通过压缩机高压段24供给至燃烧器18。如此,在通过低发热量燃料管线130向燃烧器18供给低发热量燃料的情况下,通过调节装置52使旁通管线6成为开放的状态。

在燃气轮机设备2(2G)中,为了利用燃烧器18中的燃烧来获得适当的发热量,控制装置15对调节装置131、133进行控制,使得在运转状态B中的低发热量燃料的流量(体积流量)大于在运转状态A中的高发热量燃料的流量(体积流量)。

因此,在向燃烧器18供给燃料的流量小的运转状态A中抑制了由燃料的流量导致的压缩机高压段24的出口的压力的上升,因此,即使旁通管线6开放也能抑制压缩机16的喘振的产生。

此外,由于在向燃烧器18供给燃料的流量大的运转状态B中由燃料的流量导致的压缩机高压段24的出口的压力的上升量变大,因此,通过旁通管线6关闭而使用压缩机高压段24,能够抑制压缩机16的喘振的产生。

由此,无论在燃烧器中使用低发热量燃料和高发热量燃料的哪一种的情况下,都能有效抑制压缩机16的喘振的产生。

接着,对旁通管线6的几个构成例进行说明。

在几个实施方式中,例如如图20所示,旁通管线6的至少一部分可以设置于压缩机16的机室32(壳体)的外部。在该情况下,旁通管线6的一端与设置于机室32的抽气口33连接,旁通管线6的另一端与连接管线26的任一位置连接。

在几个实施方式中,例如如图21和图22所示,旁通管线6可以设置于压缩机16的机室32的内部。在该情况下,设置于机室32内的调节装置52对旁通管线6与压缩机高压段24的连通状态进行调节,由此切换由压缩机低压段22压缩后的空气被压缩机高压段24进一步压缩而不流入旁通管线6的运转状态(参照图21),与由压缩机低压段22压缩的空气的一部分流入旁通管线6并绕过压缩机高压段24的运转状态(参照图22)。

如图21和图22所示,在旁通管线6设置于压缩机16的机室32的内部的情况下,调节装置52例如可以采用以下的图23~图26的构成。

在图23所示的构成中,调节装置52包括一对梳齿构造部134a、134b,一方的梳齿构造部134a的齿与另一方的梳齿构造部134b的齿相互交错配置。在该构成中,通过调节一方的梳齿构造部134a与另一方的梳齿构造部134b的距离,能够调节如图21和图22所示旁通管线6与压缩机高压段24的连通状态。

在图24所示的构成中,调节装置52:筒状部136;多个周向壁部138,在周向上隔开间隔地设置于筒状部的一端侧;以及能在轴向移动的筒状部140,配置于周向壁部138的外周侧。在该构成中,筒状部140在轴向上移动而使多个周向壁部138之间的间隙开闭,由此能够调节如图21和图22所示旁通管线6与压缩机高压段24的连通状态。

在图25所示的构成中,调节装置52包括筒状部142和配置于筒状部142的外周侧的筒状部144。在与筒状部142中的压缩机高压段24对应的轴向范围内形成有多个贯通孔146。在该构成中,筒状部144在覆盖多个贯通孔146的位置与不覆盖多个贯通孔146的位置之间在轴向上移动,由此能够调节如图21和图22所示旁通管线6与压缩机高压段24的连通状态。

在图26所示的构成中,调节装置52通过利用铰链构造148使板150移动,使板150的内侧的空间的容积放大或缩小,能够调节如图21和图22所示旁通管线6与压缩机高压段24的连通状态。

本发明不限于上述实施方式,还包括对上述实施方式加以变形的方式和将这些方式适当组合的方式。

例如,在上述的几个实施方式中,举例示出了压缩机低压段22与压缩机高压段24设置在同轴上的燃气轮机4,但也可以是如图27所示,燃气轮机4的压缩机低压段22与压缩机高压段24设置在不同轴上。在图27所示的构成中,设置有驱动压缩机高压段24的马达152。

此外,在上述的几个实施方式中,举例示出了具备旁通管线6的构成,但也可以是例如如图28所示,不设置旁通管线6。在该情况下,控制装置15进行利用图8和图9进行说明的控制。

此外,在上述的几个实施方式中,举例示出了从各管线分别向燃气轮机4喷射蒸汽和水的构成,但也可以是例如如图29所示,使各管线合流,将各管线的蒸汽和水混合然后向燃气轮机4供给。在图29所示的构成中,构成为低温供水管线10、高温供水管线12以及过热蒸汽管线14在调节装置44、48、50的下游侧合流。

此外,在图18和图19所示的燃气轮机设备2(2G)中,说明了在使用高发热量燃料时旁通管线6开放、在使用低发热量燃料使用时旁通管线6关闭而使用压缩机高压段24的运转方法。

然而,低发热量燃料和高发热量燃料可以同时向燃烧器18供给。在该情况下,在燃气轮机设备2(2G)中,控制装置15在向燃烧器18供给燃料的发热量(假定低发热量燃料与高发热量燃料混合时的发热量)高于阈值的情况下通过调节装置52使旁通管线6开放,在向燃烧器18供给燃料的发热量低于该阈值的情况下通过调节装置52使旁通管线6关闭。此外,与利用图29进行说明的构成同样地,可以使低发热量燃料与高发热量燃料混合然后向燃烧器18供给。

此外,在几个实施方式中,在上述的燃气轮机设备2(2A~2F、2H、2I)中,控制装置15可以构成为基于通过供给装置9向连接管线26供给的蒸汽和水中的至少一方的供给量、涡轮机20的输出、压缩机高压段24的出口的压力中的至少一个,通过调节装置52使旁通管线6开放或关闭。

上述各实施方式中记载的内容例如理解如下。

(1)本发明的燃气轮机设备(例如上述的燃气轮机设备2(2A~2G)具备:

压缩机(例如上述的压缩机16),包括用于压缩空气的压缩机低压段(例如上述的压缩机低压段22)和用于进一步压缩由所述压缩机低压段压缩后的空气的压缩机高压段(例如上述的压缩机高压段24);

燃烧器(例如上述的燃烧器18),构成为使由所述压缩机压缩后的空气与燃料混合并燃烧;

涡轮机(例如上述的涡轮机20),构成为被由所述燃烧器产生的燃烧气体驱动;

连接管线(例如上述的连接管线26),经由所述燃烧器将所述压缩机高压段的出口与所述涡轮机的入口连接;

旁通管线(例如上述的旁通管线6),构成为使由所述压缩机低压段压缩后的空气的一部分或全部绕过所述压缩机高压段而供给至所述连接管线;以及

调节装置(例如上述的调节装置52),构成为能够调节流过所述旁通管线的所述空气的流量,

其中,除了由所述压缩机压缩的空气以外,还向所述连接管线供给多种流体(例如上述的低发热量燃料、高发热量燃料、各种蒸汽以及各种水中的两种以上的流体),

所述燃气轮机设备构成为:在所述燃气轮机设备的运转中,根据所述燃气轮机设备的运转状态,停止向所述连接管线供给所述多种流体中的至少一种流体。

根据上述(1)所述的燃气轮机设备,通过根据燃气轮机设备的运转状态停止向连接管线供给至少一种流体,能够避免由该流体的体积流量导致的压缩机高压段的出口的压力上升,抑制压缩机的喘振。

(2)在几个实施方式中,在上述(1)所述的燃气轮机设备中,

在停止向所述连接管线供给所述多种流体中的至少一种流体的情况下,通过所述调节装置使所述旁通管线开放。

根据上述(2)所述的燃气轮机设备,通过在停止向连接管线供给至少一种流体的情况下使旁通管线开放,从而能够抑制涡轮机的入口的体积流量的变动并且抑制压缩机的喘振。

(3)在几个实施方式中,在上述(1)或(2)所述的燃气轮机设备中,

燃气轮机设备具备用于将发热量互不相同的至少两种燃料(例如上述的低发热量燃料和高发热量燃料)供给至所述燃烧器的燃料供给装置(例如上述的低发热量燃料管线130和高发热量燃料管线132),

其中,所述多种流体包括所述至少两种燃料。

为了利用燃烧器中的燃烧来产生适当的热能,所需的燃料流量根据燃料的发热量而发生变化。因此,如上述(3)所述,在将发热量不同的至少两种燃料供给至燃烧器的情况下,会导致使用的燃料的种类对压缩机高压段的出口的压力产生影响。即使在这样的情况下,通过调节装置使上述旁通管线适当地开闭,也能够抑制压缩机的喘振。

(4)在几个实施方式中,在上述(3)所述的燃气轮机设备中,

燃气轮机设备还具备用于控制所述调节装置的控制装置(例如上述的控制装置15),

其中,所述燃料供给装置构成为能够将第一燃料(例如上述的高发热量燃料)和发热量低于所述第一燃料的第二燃料例如上述的低发热量燃料)作为所述两种燃料供给至所述燃烧器,

所述控制装置构成为:在通过所述燃料供给装置向所述燃烧器供给所述第一燃料的情况下,通过所述调节装置使所述旁通管线开放,在通过所述燃料供给装置向所述燃烧器供给所述第二燃料的情况下,通过所述调节装置使所述旁通管线关闭。

为了利用燃烧器中的燃烧来产生适当的热能,在将发热量低的第二燃料供给至燃烧器的情况下,与将发热量高的第一燃料供给至燃烧器的情况相比,需要增大燃料流量。

因此,在将第一燃料供给至燃烧器的情况下,由燃料流量导致的压缩机高压段的出口的压力的上升被抑制,因此,即使旁通管线开放也能抑制压缩机的喘振的产生。

此外,在将第二燃料供给至燃烧器的情况下,由燃料流量导致的压缩机高压段的出口的压力的上升量变大,因此通过旁通管线关闭并使用压缩机高压段,从而能够抑制压缩机的喘振的产生。

因此,根据上述(4)所述的燃气轮机设备,无论在将低发热量的燃料和高发热量的燃料的哪一种在燃烧器中使用的情况下,都能有效抑制压缩机的喘振的产生。

(5)在几个实施方式中,在上述(3)所述的燃气轮机设备中,

燃气轮机设备还具备用于控制所述调节装置的控制装置(例如上述的控制装置15),

其中,所述控制装置构成为:在通过所述燃料供给装置向所述燃烧器供给的燃料的发热量高于阈值的情况下,通过所述调节装置使所述旁通管线开放,在通过所述燃料供给装置向所述燃烧器供给的燃料的发热量低于所述阈值的情况下,通过所述调节装置使所述旁通管线关闭。

根据上述(5)所述的燃气轮机设备,能够抑制由燃料的发热量的不同导致的压缩机高压段的出口的压力的变动。

(6)在几个实施方式中,在上述(1)或(2)所述的燃气轮机设备中,

燃气轮机设备具备构成为向所述连接管线供给蒸汽和水中的至少一方的供给装置(例如上述的低温供水管线10、54、104、中温供水管线56、高温供水管线12、58、106、过热蒸汽管线14、108、低压过热蒸汽管线60、高压饱和蒸汽管线62、高压过热蒸汽管线64),

其中,所述多种流体包括蒸汽和水中的至少一方。

根据上述(6)所述的燃气轮机设备,蒸汽和水中的至少一方向连接管线的供给量会对压缩机高压段的出口的压力产生影响。即使在这样的情况下,通过调节装置使旁通管线适当地开闭,也能够抑制压缩机的喘振。

(7)在几个实施方式中,在上述(6)所述的燃气轮机设备中,

燃气轮机设备还具备用于控制所述调节装置的控制装置,

其中,所述控制装置构成为:在所述供给装置不向所述连接管线供给蒸汽和水中的任一方的情况下,通过所述调节装置使所述旁通管线开放,在通过所述供给装置向所述连接管线供给蒸汽和水中的至少一方的情况下,通过所述调节装置使所述旁通管线关闭。

根据上述(7)所述的燃气轮机设备,在不向连接管线供给蒸汽和水中的任一方的情况下,由蒸汽和水中的至少一个的流量导致的压缩机高压段的出口的压力的上升被抑制,因此,即使旁通管线开放也能抑制压缩机的喘振的产生。

此外,在向连接管线供给蒸汽和水中的至少一方的情况下,由蒸汽和水中的至少一方的流量导致的压缩机高压段的出口的压力的上升量变大,因此,通过旁通管线关闭并且使用压缩机高压段,能够抑制压缩机的喘振的产生。

(8)在几个实施方式中,在上述(6)所述的燃气轮机设备中,

燃气轮机设备还具备用于控制所述调节装置的控制装置(例如上述的控制装置15),

其中,所述控制装置构成为:基于通过所述供给装置向所述连接管线供给的蒸汽和水中的至少一方的供给量、所述涡轮机的输出、所述压缩机高压段的出口的压力中的至少一个,通过所述调节装置使所述旁通管线开放或关闭。

根据上述(8)所述的燃气轮机设备,能够根据压缩机高压段的出口的压力、涡轮机的输出,以抑制压缩机的喘振的产生的方式适当地使旁通管线开放或关闭。

(9)本发明的燃气轮机设备具备:

压缩机(例如上述的压缩机16);

燃烧器(例如上述的燃烧器18),构成为使由所述压缩机压缩的空气与燃料混合并燃烧;

涡轮机(例如上述的涡轮机20),构成为被由所述燃烧器产生的燃烧气体驱动;

连接管线(例如上述的连接管线26),经由所述燃烧器将所述压缩机的出口与所述涡轮机的入口连接;

多个供给管线(例如上述的低温供水管线10、54、104、中温供水管线56、高温供水管线12、58、106、过热蒸汽管线14、108、低压过热蒸汽管线60、高压饱和蒸汽管线62、高压过热蒸汽管线64),用于向所述连接管线供给焓互不相同的蒸汽或水;

多个调节装置(例如上述的调节装置44、48、50、78、82、86、90、92、94、114、118、120以及/或供水泵43、80、83、110、112等),分别设于所述多个供给管线,用于调节供给至所述连接管线的蒸汽或水的量;以及

控制装置(例如上述的控制装置15),用于控制所述多个调节装置,

其中,所述控制装置构成为:控制所述多个调节装置,从所述多个供给管线中的蒸汽或水中焓相对高的蒸汽或水起,依次使向所述连接管线供给的供给量增大,由此使所述涡轮机的输出增大。

根据上述(9)所述的燃气轮机设备,通过将焓高的蒸汽或水优先供给至连接管线,能够抑制燃料消耗量的增大,并且使电力供给量和供热量增大。

(10)在几个实施方式中,在上述(9)所述的燃气轮机设备中,

燃气轮机设备还具备至少一个发电机(例如上述的发电机21、102、103),

其中,所述控制装置构成为使从所述多个供给管线向所述连接管线供给蒸汽或水的供给量增大,直至满足以下的条件(a)~(c)中的任一个。

(a)所述至少一个发电机的总输出达到要求值。

(b)可利用的蒸汽或水全部被消耗。

(c)所述燃气轮机设备的状态达到所述燃气轮机设备的运转上的限制。

根据上述(10)所述的燃气轮机设备,能够在满足电力需要的范围内最大限度地利用蒸汽或水,使电力供给量和供热量增大。需要说明的是,条件(a)中的“所述至少一个发电机的总输出”在燃气轮机设备仅具备一个发电机的情况下一个是指发电机的输出,在燃气轮机设备具备多个发电机的情况下是指多个发电机的输出的总量。

(11)在几个实施方式中,在上述(9)或(10)所述的燃气轮机设备中,

燃气轮机设备还具备构成为使用所述涡轮机的废气的热来加热蒸汽或水中的至少一方的废热回收锅炉(例如上述的废热回收锅炉8)。

根据上述(11)所述的燃气轮机设备,能够由废热回收锅炉回收涡轮机的废气的热能。

(12)在几个实施方式中,在上述(11)所述的燃气轮机设备中,

所述多个供给管线构成为将由所述废热回收锅炉加热后的蒸汽或水中的至少一方供给至所述连接管线。

根据上述(12)所述的燃气轮机设备,通过将由废热回收锅炉加热的蒸汽和水向连接管线供给,能够使涡轮机的输出增大。

(13)在几个实施方式中,在上述(12)所述的燃气轮机设备中,

所述多个供给管线中的至少一个分支成将由所述废热回收锅炉加热的蒸汽或水作为热源供给至外部,

所述控制装置构成为:以在所述外部的热需求小于基准水平的情况下,与所述外部的热需求大于所述基准水平的情况相比,将焓更高的蒸汽或水供给至所述连接管线的方式,控制所述多个调节装置。

根据上述(13)所述的燃气轮机设备,能够在外部的热需求小于基准水平的情况下,将焓高的蒸汽或水向连接管线供给使涡轮机的输出增大,在外部的热需求大于基准水平的情况下将焓低的蒸汽或水向连接管线供给,利用焓高的蒸汽或水满足外部的热需求。因此,能够在满足外部的热需求范围内使涡轮机的输出增大。

(14)在几个实施方式中,在上述(11)至(13)的任一个所述的燃气轮机设备中,

燃气轮机设备还具备构成为被由所述废热回收锅炉产生的蒸汽驱动的蒸汽涡轮机(例如上述的高压蒸汽涡轮机96和低压蒸汽涡轮机98),

其中,所述控制装置构成为:从所述多个供给管线中的蒸汽或水中焓相对高的蒸汽或水起,依次使向所述连接管线供给的供给量增大,由此使所述涡轮机的输出和所述蒸汽涡轮机的输出的合计输出增大。

根据上述(14)所述的燃气轮机设备,在联合循环发电设备中,通过将焓高的蒸汽或水优先供给至连接管线,能够抑制燃料消耗量的增大,并且使电力供给量和供热量增大。

(15)在几个实施方式中,在上述(1)至(14)的任一个所述的燃气轮机设备中,

燃气轮机设备具备构成为使用所述涡轮机的废气的热来加热蒸汽或水中的至少一方的废热回收锅炉(例如上述的废热回收锅炉8)以及用于向所述废热回收锅炉供给水的供水管线(例如上述的低温供水管线54),

其中,所述废热回收锅炉包括使所述涡轮机的废气中含有的蒸汽的一部分冷凝的冷凝式节能器(例如上述的冷凝式节能器65),

所述燃气轮机设备还具备用于将由所述冷凝式节能器冷凝后的冷凝水供给至所述供水管线或所述连接管线的冷凝水管线。

在上述(15)所述的燃气轮机设备中,在将蒸汽或水的至少一方供给至连接管线的情况下,涡轮机的废气中的水蒸汽的浓度高于以往的燃气轮机设备。因此,与以往的燃气轮机设备相比废气中的水蒸汽的露点温度变高并且水蒸汽易于冷凝。

因此,像上述(15)记载的燃气轮机设备那样,当设置冷凝式节能器而使废气中的水分冷凝时,与在以往的燃气轮机设备中设置有冷凝式节能器的情况相比,能够大幅增大水蒸汽的潜热的回收量。此外,在上述(15)所述的燃气轮机设备中,通过将冷凝过的水由冷凝水管线回收并供给至供水管线或连接管线,能够抑制水的消耗量的增大。

(16)在几个实施方式中,在上述(1)至(15)的任一个所述的燃气轮机设备中,具备:

废热回收锅炉(例如上述的废热回收锅炉8),构成为使用所述涡轮机的废气的热来加热蒸汽或水中的至少一方;

淡水制造装置(例如上述的淡水制造装置122),使用由所述燃气轮机设备产生的能量来制造淡水;

供水管线(例如上述的低温供水管线54),向所述废热回收锅炉供给水;以及

淡水管线(例如上述的淡水管线69),用于将由所述淡水制造装置制造的淡水供给至所述供水管线或所述连接管线。

根据上述(16)所述的燃气轮机设备,通过将利用由燃气轮机设备产生的能量制造的淡水由淡水管线回收并供给至供水管线或连接管线,能够抑制水的消耗量的增大。

符号说明

2 燃气轮机设备

4 燃气轮机

6 旁通管线

8 废热回收锅炉

9 供给装置

10、54、104 低温供水管线

12、58、106 高温供水管线

13、62 饱和蒸汽管线

14、108 过热蒸汽管线

15 控制装置

16 压缩机

18 燃烧器

20 涡轮机

21、102、103 发电机

22 压缩机低压段

24 压缩机高压段

26 连接管线

27 动叶

28 静叶

29 烟囱

32 机室

33 抽气口

36 废气管线

38、66、68 省煤器

40、70、72 蒸发器

42、74、76 过热器

43、78、80、83、110、112 供水泵

44、46、48、50、52、82、84、86、88、90、92、94、114、115、116、118、120、131、133 调节装置

56 中温供水管线

60 低压过热蒸汽管线

62 高压饱和蒸汽管线

64 高压过热蒸汽管线

65 冷凝式节能器

67 冷凝水管线

96 高压蒸汽涡轮机

98 低压蒸汽涡轮机

100 冷凝器

122 淡水制造装置

124 反渗透膜

126 泵

129 燃料供给装置

130 低发热量燃料管线

132 高发热量燃料管线

134a、134b 梳齿构造部

136、140、142、144 筒状部

138 周向壁部

146 贯通孔

148 铰链构造

150 板

152 马达

相关技术
  • 燃气轮机冷却系统、具备该燃气轮机冷却系统的燃气轮机设备、燃气轮机冷却系统的控制方法
  • 燃气轮机控制装置、燃气轮机成套设备以及燃气轮机控制方法
技术分类

06120113272990