[发明专利]燃气涡轮燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃气涡轮燃烧器。

背景技术

近年来，从防止温室效应、有效利用资源等观点出发，将在炼铁厂附带产生的炼焦炉气体、在炼油厂附带产生的废气等含有氢的气体作为燃气涡轮燃烧器的燃料来利用的机会增高。这种燃料(以下称为含氢燃料)在燃烧时作为温室效应的原因的二氧化碳(CO₂)的排放量少，有效地防止温室效应。另外，在将作为丰富资源的煤进行气化来发电的煤气化联合发电厂(IGCC厂)中，设置了回收/存储供给到燃气涡轮燃烧器的含氢燃料(煤气化气体)中的碳量的系统(CCS)，进一步削减CO₂的排放量。

可是，由于含氢燃料中的氢可燃范围大并且燃烧速度快，因此在燃烧室内的壁面附近局部形成高温火焰，有可能损害燃气涡轮燃烧器的可靠性。作为抑制局部形成高温火焰的方法，具有在同轴上设置燃料喷流和燃烧用空气流路，并作为空气流包入燃料流那样的同轴的喷流供给到燃烧室的方法(参照专利文献1等)。

一般来说，在IGCC厂中，利用通过燃气涡轮的排热产生的蒸汽来生成煤气化气体，因此通过煤气化气体以外的启动用燃料(例如，油燃料)来启动燃气涡轮，在作为煤气化气体可使用的部分负荷条件下，从启动用燃料切换为煤气化气体，一边控制进行燃烧的燃烧器的数量一边运行到额定负荷条件为止。另外，一般来说，在使用含氢燃料时，如果点火失败则含氢燃料没有燃烧就被排放，在下游侧的燃气涡轮内，特别有可能因为含氢燃料中的氢而引起爆炸。因此，如上所述，采用通过启动用燃料启动燃气涡轮的运用方法来确保安全性。

然而，在从启动用燃料切换到煤气化气体时，通过每种燃料产生的火焰相互干扰，燃气涡轮燃烧器的结构物的温度过度上升，从而有可能降低燃气涡轮燃烧器的可靠性。特别是，附带产生的气体或煤气化气体的组成根据工厂的运行条件发生各种变化，因此结构物的温度增高方式发生大的变化。因此，优选根据运行条件冷却结构物来抑制过度的温度上升，并确保燃气涡轮燃烧器的可靠性，对于这点来说专利文献1具有改良的余地。

专利文献1：日本特开2003-148734号公报

发明内容

本发明鉴于上述情况而做出，其目的在于，抑制燃气涡轮燃烧器的结构物的过度温度上升，并确保燃气涡轮燃烧器的可靠性。

为了达成上述目的，本发明提供一种燃气涡轮燃烧器，具备：喷射燃料的多个燃料喷嘴；具有对应于所述多个燃料喷嘴而形成的多个空气孔，并设置在所述多个燃料喷嘴的燃料流动方向的下游侧的空气孔板；使从所述多个空气孔板喷射出的燃料和空气燃烧来生成燃烧气体的燃烧室，其中，所述空气孔板具有由多个所述空气孔组成的中央空气孔群、以及由多个所述空气孔组成并以围绕所述中央空气孔群的方式形成的多个外周空气孔群，所述燃气涡轮燃烧器具备：以位于由相邻的两个所述外周空气孔群和所述中央空气孔群包围的区域的方式设置在所述空气孔板上的孔部以及温度传感器；冷却剂的供给源；连接所述孔部和所述供给源的冷却配管；设置在所述冷却配管上的阀；以及基于所述温度传感器的测量值来驱动所述阀的控制装置。

通过本发明，能够抑制燃气涡轮燃烧器的结构物的过度温度上升，并确保燃气涡轮燃烧器的可靠性。

附图说明

图1表示应用了本发明的第一实施方式的燃烧器的燃气涡轮成套设备的一个结构例子。

图2是从下游侧来看本发明的第一实施方式的燃烧嘴部的图。

图3是表示本发明的第一实施方式的控制装置的重要部位的概要图。

图4是表示本发明的第一实施方式的燃烧器中的燃料分级的图。

图5是表示燃料切换过程中的火焰形成的概念的图。

图6是表示冷却剂的供给步骤的流程图。

图7表示比较例的燃气涡轮成套设备中的燃料切换过程的燃料流量以及金属温度的变化。

图8表示本发明的第一实施方式的燃气涡轮成套设备中的燃料切换过程的燃料流量以及金属温度的变化。

图9表示应用了本发明的第二实施方式的燃烧器的燃气涡轮成套设备的一个结构例子。

图10是从下游侧来看本发明的第二实施方式的燃烧嘴部的图。

图11是表示本发明的第二实施方式的控制装置的重要部位的概要图。

图12表示本发明的第二实施方式的燃气涡轮成套设备中的燃料切换过程的燃料流量以及金属温度的变化。

符号说明

1：燃气涡轮成套设备；

2：压缩机；

3：燃气涡轮燃烧器(燃烧器)；

4：涡轮；

5：燃烧室；