[发明专利]煤气化复合发电设备及其运转方法

说明书

本申请是申请日为1998年8月20日、申请号为98118636.X、题为“煤气化复合发电设备及其运转方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及选择性地使煤气化燃料与液体燃料燃烧而获得动力的煤气化复合发电设备及其运转方法，尤其涉及，在使用液体燃料时适当防止燃烧气体在煤气化燃料的燃料流路中发生倒流从而提高燃烧器部的安全性的煤气化复合发电设备及其运转方法。

背景技术

近年来，从有效利用自然资源的观点出发，在燃气涡轮发电设备或复合发电设备等方面，作为热源而使用煤气化燃料的煤气化发电设备的研究正在不断发展。

煤气化发电设备是以如下方法发电的：用由燃气涡轮压缩器升压后的空气或将该空气导入空气分离装置而生成的氧气，通过煤气化炉而使煤炭生成煤气化燃料，然后供给到燃气涡轮燃烧器而使该生成后的煤气化燃料燃烧，以由此所产生的燃烧气体来驱动燃气涡轮进行发电。

然而，煤气化燃料与液体燃料或天然气燃料相比燃烧性差，发热量小。另外，当燃烧器中的燃烧气体温度变得较低时，就排出多量的一氧化碳等，在低负荷的运转性方面也有问题。因此，最好做成在起动时或低负荷时燃烧其它燃料来弥补煤气化燃料缺点的复合方式，作为用于该复合式的其它燃料，从燃料的广泛适用面来看，液体燃料引人注目。

于是，在可选择地使用煤气化燃料或液体燃料的煤气化复合发电设备的场合，具有燃烧器，该燃烧器能选择采用煤炭气体化后的煤气化燃料或经微粒化用空气微粒化后的液体燃料进行燃烧，将用该燃烧器产生的燃烧气体供给到燃气涡轮，并由燃气涡轮的动力来驱动发电机。

例如，先通过将液体燃料供给到燃烧器进行燃烧，起动燃气涡轮。与该燃气涡轮起动的同时，开始在煤气化炉生成煤气化燃料。在起动时的煤气化炉的运转过程中，使用来自辅助压缩机的压缩空气或使用将该压缩空气用空气分离装置分离后而获得的氧气，而在起动后，使用经燃气涡轮压缩器升压后的空气或使用将该升压后的空气用空气分离装置分离后而获得的氧气。

在从起动运转到燃气涡轮的大约1/4负荷的运转阶段，在煤气化炉中只生成低发热量的未完成的煤气化燃料，由于该煤气化燃料不能用于燃气涡轮运转，故在以往这种燃料不供给到燃烧器。

随着其后的负荷上升，在煤气化炉中开始生成能由燃烧器燃烧的已完成的煤气化燃料，在该阶段，从使用液体燃料的燃烧运转，切换到使用煤气化燃料的燃烧运转，仅以该煤气化燃料的运转来运转到燃气涡轮额定点。

另外，如前所述，由于煤气化燃料与液体燃料或天然气燃料相比发热量小，且当燃烧器中的燃烧气体温度变得较低时，排出多量的一氧化碳等，在低负荷的运转性方面存在问题，因此，在燃气涡轮为负荷切断的场合，或在燃气涡轮停止时，从煤气化燃料运转再次切换到仅液体燃料的运转。

图10是大致表示这种煤气化燃料复合发电设备燃烧器的整体结构图，图11是表示其燃烧器的燃料喷嘴部的放大剖视图。

如图10所示，燃烧器1的结构是，在外筒2的内部使燃烧用空气流路3介于中间而插入作为内筒的燃烧器套筒4，在该燃烧器套筒4的上游侧端部设置燃料喷嘴5，并在燃烧器套筒4的下游侧连接转换构件6。在外筒2的内周部，设有作为遮住燃烧用空气流路3的空气导向件的气流套筒7。

燃料喷嘴5是固定在设置于外筒2端部的盖板8上的多层筒状的构件，在位于外筒2外侧的外端部，具有：供给液体燃料的液体燃料供给口9；为使液体燃料微粒化而供给微粒化用空气的微粒化用空气供给口10；供给煤气化燃料的煤气化燃料供给口11。

该燃料喷嘴5如图11所示，在内侧中心部具有使液体燃料流通的液体燃料流路12，并在其外周侧具有使液体燃料的微粒化用空气流通的微粒化用空气流路13，再在其外周侧具有使煤气化燃料流通的煤气化燃料流路14。所述各流路12、13、14做成由筒状壁15、16分隔的相邻配置结构，且分别与液体燃料供给口9、微粒化用空气供给口10及煤气化燃料供给口11连通。

另外，在面向燃烧器套筒4内的燃料喷嘴5的内端部，设有：用于使液体燃料a从液体燃料流路12喷出的液体燃料喷出口17；将微粒化用空气b从微粒化用空气流路13向液体燃料喷出口17的周围喷出并以液体燃料a为喷雾状态的微粒化用空气喷出口18；以及将煤气化燃料c从煤气化燃料流路14以回转状态喷出的具有旋流器19的煤气化燃料喷出口20。