[发明专利]贫燃料吸入燃气涡轮发动机的运转方法及燃气涡轮发电设备

说明书

相关申请

本申请要求2011年12月22日申请的日本专利申请2011-280949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

本发明涉及一种控制贫燃料吸入燃气涡轮发动机转速的方法，所述贫燃料吸入燃气涡轮发动机将在煤矿产生的CMM(Coal Mine Methane；煤矿甲烷)、VAM(Ventilation Air Methane；煤矿通风甲烷)等低热量气体用作燃料。

背景技术

已提出一种贫燃料吸入燃气涡轮发动机，其将在煤矿产生的CMM与VAM或空气进行混合等，吸入发动机，使所含的可燃成分在催化燃烧器燃烧(例如，参照专利文献1)。

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

在这样的利用催化燃烧器的燃气涡轮发动机中，为了使燃烧器不发生失火而稳定地持续运转，必须将燃烧器的入口温度保持在反应温度以上。如果发动机的转速过高，则由于流入燃烧器的气体的流量增大，变得不能维持燃烧器的入口温度，因此控制发动机转速是重要的。但是，在使用贫燃料的燃气轮机中，由于燃料浓度不稳定，难以根据燃料流量进行转速控制，因此必须通过其他方法控制转速。

因此，为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种贫燃料吸入燃气涡轮发动机的运转方法及使用该方法的燃气涡轮发电设备，所述方法通过对难以通过燃料流量控制来进行转速控制的贫燃料吸入燃气涡轮发动机的转速进行控制，使贫燃料吸入燃气涡轮发动机稳定运转。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的贫燃料吸入燃气涡轮发动机的运转方法是将低浓度甲烷气体中所含的可燃成分用作燃料，来驱动发电机的贫燃料吸入燃气涡轮发动机的运转方法，使功率转换装置夹在外部的电力系统与所述发电机之间，通过该功率转换装置控制所述发电机的转速，由此来控制所述燃气涡轮发动机的转速。

根据该结构，能够不受不稳定的贫燃料的燃料浓度或外部电力系统频率的影响，而控制燃气涡轮发动机的转速。由此，能够将燃烧器温度维持在适合的值，使贫燃料燃气涡轮发动机稳定地运转。

在本发明的一个实施方式的运转方法中，优选地，在所述燃气涡轮发动机上设置主燃烧器、热交换器和辅助燃烧器，所述主燃烧器使由压缩机压缩的压缩气体燃烧，供给涡轮，所述热交换器将来自所述涡轮的废气作为加热介质，对所述压缩气体加热，所述辅助燃烧器从所述燃气涡轮发动机启动时至所述主燃烧器达到规定温度，对所述热交换器暖机；在所述燃烧器的温度达到规定值为止的暖机运转状态下，将所述燃气涡轮发动机的转速控制在低于额定转速的暖机运转时转速。根据该结构，根据该结构，无需为暖机运转增加如启动马达那样的驱动装置，能够以简单的结构控制发动机的转速，维持燃烧器的温度。

在本发明的一个实施方式的运转方法中，优选地，在所述燃烧器的温度达到所述规定值后，停止所述辅助燃烧器的运转，使所述燃气涡轮发动机的转速提高，过渡至稳定运转状态；在该稳定运转状态下，通过控制所述发电机的转速，将所述主燃烧器的入口温度维持在规定的工作温度。根据该结构，即使在稳定运转时，也不受外部电力系统频率的限制，能够进行以维持主燃烧器温度为优先的转速控制。

在权利要求1至3中任意一项所述的运转方法中，优选地，在燃气涡轮发动机稳定运转结束后，进行使燃气涡轮发动机以低于规定值的转速旋转的盘车运转(ターニング運転)。根据该结构，无需为盘车运转增加马达，能够以简单的结构控制发动机的转速，防止运转结束后旋转轴的弯曲。

本发明的燃气涡轮发电设备具备燃气涡轮发动机、发电机、功率转换装置和转速控制电路，所述燃气涡轮发动机将低浓度甲烷气体中所含的可燃成分用作燃料，所述发电机通过旋转轴与所述贫燃料吸入燃气涡轮发动机连接，由该发动机驱动，所述功率转换装置夹在所述发电机与外部的电力系统之间，所述转速控制电路通过所述功率转换装置来控制所述发电机的转速，由此来控制所述燃气涡轮发动机的转速。根据该发电设备，能够不受不稳定的贫燃料的燃料浓度或外部电力系统频率的影响，而控制燃气涡轮发动机的转速。由此，能够将燃烧器温度维持在适合的值，使贫燃料燃气涡轮发动机稳定地运转。

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