[发明专利]贫燃料吸入燃气轮机

说明书

相关申请

本申请要求2011年10月17日申请的日本专利申请2011-227642的优先权，将其全部内容以参照的方式引入作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及一种贫燃料吸入燃气轮机，其将在煤矿产生的CMM（Coal Mine Methane；煤矿甲烷）等低热量气体与空气混合等，通过由压缩机进行压缩，制成使其不点火的燃烧极限浓度以下的混合气，并吸入发动机中，将所含的可燃成分用作燃料。

背景技术

在现有的贫燃料吸入燃气轮机中，由一个混合器将燃料浓度不同的VAM（Ventilation Air Methane；煤矿通风甲烷）和CMM混合成均匀的燃料浓度，并将混合后的燃料投入压缩机的吸气入口。进而，混合器为了确保起动时及负荷变动时的响应性，其配置在吸气入口的附近。因此，由于CMM燃料浓度计的测量延迟及CMM燃料控制阀的动作延迟，使得控制动作不能跟随CMM燃料浓度的变动，在燃料浓度过度变高的情况下，有可能在压缩机内发生爆炸，在变低的情况下，催化燃烧器有可能失火。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2010-019247号公报

发明内容

（一）要解决的技术问题

作为其对策，以往，在CMM燃料浓度超过规定值的情况下，停止燃料供给从而停止燃气轮机的运行。此外，在CMM燃料浓度低于规定值的情况下，由催化剂的温度测定值来判断催化燃烧状态，如果判断为失火，则停止燃料供给从而停止燃气轮机的运行。因此，在CMM燃料浓度频繁变动的情况下，燃气轮机频繁停止而难以稳定地进行作业。

因此，为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供了一种贫燃料吸入燃气轮机，其即使在混合的燃料气体的燃料浓度变动的情况下，也能够不停止燃气轮机的运行而避免压缩机内的爆炸及催化燃烧器的失火，从而稳定地运行。

（二）技术方案

为了实现上述目的，本发明的贫燃料吸入燃气轮机是将混合了两种不同燃料浓度的燃料气体的等于低于可燃浓度极限的混合气体作为工作气体的贫燃料吸入燃气轮机，具备压缩机、催化燃烧器、涡轮、第一混合器及第二混合器，所述压缩机压缩所述工作气体而生成压缩气体，所述催化燃烧器通过催化反应使所述压缩气体燃烧，所述涡轮通过来自所述催化燃烧器的燃烧气体被驱动，所述第一混合器在所述两种不同燃料浓度的燃料气体中燃料浓度低的第一燃料气体中，混合燃料浓度高的第二燃料气体而生成第一次混合气体，所述第二混合器在所述第一次混合气体中再混合所述第二燃料气体而生成作为所述工作气体的第二次混合气体。

根据该结构，由于能够通过两个混合器将燃料浓度高的第二燃料气体分两个阶段进行混合，因此对于第二燃料气体的燃料浓度的变动，进行工作气体整体的浓度调整变得容易。因此，即使在第二燃料气体（例如CMM）的燃料浓度变动的情况下，也能够避免压缩机内的爆炸及催化燃烧器的失火而稳定地运行。

在本发明的一个实施方式中，优选具备控制装置，该控制装置将所述第一混合器生成的第一次混合气体的燃料浓度调整至该燃气轮机为驱动负荷所必要的最低限浓度，将所述第二混合器生成的第二次混合气体的燃料浓度调整至为得到该燃气轮机的额定输出所必要的浓度。根据该结构，由于在第一混合器中可以确保为驱动负荷所必要的最低限燃料浓度，因此在第二燃料气体的燃料浓度变高的情况下，即使减少流入第二混合器的第二燃料气体的流量，也能够切实地避免催化燃烧器的失火。因此，对于第二燃料气体的燃料浓度的变动，能够更加稳定地运行。

在本发明的一个实施方式中，优选设定从所述第一混合器至所述第二混合器的燃料流路的距离大于在所述控制装置进行浓度调整的延迟时间的期间所述第一次混合气体沿所述燃料流路移动的距离。根据该结构，在第二燃料气体发生燃料浓度变动的情况下，能够在第一燃料气体与第二燃料气体的第一次混合气体到达生成最终工作气体的第二混合器之前进行浓度调整控制，因此能够更加切实地避免压缩机内爆炸及催化燃烧器的失火。

在本发明的一个实施方式中，所述控制装置优选具有限制在所述第一燃料气体中混合的所述第二燃料气体的总流量上限值的仪器。根据该结构，即使在第二燃料气体的燃料浓度急剧上升的情况下，也能够切实地避免压缩机内爆炸。

权利要求书和/或说明书和/或说明书附图所公开的至少两种结构的任意组合，均包含在本发明中。特别是权利要求书的各权利要求的两项以上的任意组合，也包含在本发明中。

附图说明