[发明专利]燃气轮机燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧系统。

背景技术

近年，从发电成本降低、资源有效利用、防止地球变暖等角度出发，研究将由钢铁厂副生的焦炉煤气或由炼油厂副生的废气等副生气体有效用作燃料。另外，研究如下方案，在将丰富的资源即煤炭气化并发电的煤炭气化复合发电设备(IGCC：Integrated coal Gasification Combined Cycle)中，通过将供给至燃气轮机的气体燃料中的碳回收、积存的系统(CCS：Carbon Capture and Storage)，将煤炭的碳转化为氢(H₂)并减少二氧化碳(CO₂)的排出量(参照专利文献1等)。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2013-139975号公报

副生气体或煤气等含有氢。在使用这种气体燃料的情况下，若点火失败则气体燃料未燃烧直接从燃烧嘴排出导致氢浸入涡轮。因此存在采用如下运行方法的情况，以不含氢的起动用燃料(油燃料)点火，在部分负载条件下将燃料从起动用燃料替换为气体燃料后，增加使气体燃料燃烧的燃烧嘴的数量并向额定负载条件转移。在IGCC设备中，由于气化炉利用由涡轮废热产生的蒸汽来生成煤气化气体，因此以煤气化气体以外的起动用燃料起动涡轮，并采用上述的运行方法。

但是，在将燃烧模式从使用一部分燃烧嘴使气体燃料燃烧的模式(以下，部分燃烧模式)切换到使用全部的燃烧嘴使气体燃料燃烧的模式(以下，完全燃烧模式)之后，由于相对于燃料流量的增加比例燃烧区域的扩大较大，因此燃料浓度暂时地降低。在燃料浓度降低期间，火焰温度降低引起气体燃料的不完全燃烧，CO或未燃烧碳化氢等未燃烧成分的排出量增加。在这种情况下，存在未燃烧成分的排出量超过环境限制值进而发电输出降低等不便的麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气轮机燃烧系统，能够在从部分负载到额定负载的全负载条件下抑制气体燃料的未燃烧成分的排出。

为实现上述目的，本发明在将燃烧模式从由多个气体燃料燃烧嘴的一部分使气体燃料燃烧的部分燃烧模式切换为由全部多个气体燃料的燃烧嘴使气体燃料燃烧的完全燃烧模式时，使燃烧嘴入口空气流量从基准流量暂时下降至设定流量。

本发明的效果如下。

根据本发明，在从部分负载至额定负载的全负载条件下抑制气体燃料的未燃烧成分的排出。因此，即使使用含有H₂或CO的气体燃料也能够抑制CO或未燃烧碳化氢等的排出量。

附图说明

图1是表示具备本发明的第一实施方式的燃气轮机燃烧系统的涡轮设备的一构成例的图。

图2是表示从燃气轮机的起动到额定负载条件为止的IGV散度、燃烧器入口空气流量、燃料流量、燃空比以及燃烧气体温度的变化的图。

图3是表示由本发明的第一实施方式的燃气轮机燃烧系统所具备的控制装置进行的向空气流量调整装置的指令信号输出次序的控制方框图。

图4是表示主燃烧嘴外周区域的局部火焰温度与未燃烧成分排出量的关系线的图。

图5是表示将未燃烧成分排出量抑制在规定值以下所需要的主燃烧嘴外周火焰温度与气体燃料组成的关系的图。

图6是表示未燃烧成分排出量等诸量相对于燃气轮机负载的变化的图。

图7是表示具备本发明的第二实施方式的燃气轮机燃烧系统的涡轮设备的一构成例的图。

图8是表示具备本发明的第三实施方式的燃气轮机燃烧系统的涡轮设备的一构成例的图。

图中：2—压缩机，3—燃烧器，4—涡轮，6—发电机，9—IGV(空气流量调整装置)，11—抽气调整阀(空气流量调整装置)，14—抽气调整阀(空气流量调整装置)，20—空气孔板，21—空气孔，22—燃料喷嘴，32—先导式燃烧嘴(气体燃料燃烧嘴、双重燃烧嘴)，72—气体燃料系统，400—气体测量器，500—控制装置，601—气体温度测量器。

具体实施方式

以下使用附图对本发明的实施方式进行说明。