[发明专利]燃气涡轮设备

说明书

本发明涉及燃气涡轮设备。实施方式的燃气涡轮设备(10)具备：使燃料与氧化剂燃烧的燃烧器(20)、通过从燃烧器排出的燃烧气体而转动的涡轮(21)、对从涡轮排出的燃烧气体进行冷却的热交换器(23)、和从经过了热交换器的燃烧气体去除水蒸汽而使其成为干燥燃烧气体的热交换器(24)。并且，燃气涡轮设备具备：将干燥燃烧气体的一部分引导至供给氧化剂的配管(42)的配管(41)、使由氧化剂以及干燥燃烧气体构成的混合气体经过热交换器而引导至燃烧器的配管(43)、将干燥燃烧气体的其他一部分作为工作流体并使其经过热交换器而引导至燃烧器的配管(45)、和将干燥燃烧气体的剩余部分向外部排出的配管(40)。

本发明是申请日为2014年07月22日、申请号为201410350604.9的中国发明专利“燃气涡轮设备”的分案申请。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮设备。

背景技术

根据削减二氧化碳、节省资源等要求，发电站的高效化在不断发展。具体而言，燃气涡轮、蒸汽涡轮的工作流体的高温化、联合循环化等正在积极地发展。另外，关于二氧化碳的回收技术，也正在不断研究开发。

图5是将在燃烧器(combustor)中生成的二氧化碳的一部分作为工作流体而使其循环的现有燃气涡轮设备的系统图。如图5所示，从空气分离机(未图示)分离出的氧被压缩机(compressor)310升压，并被流量调节阀311控制流量。经过了流量调节阀311的氧在热交换器312中接受来自燃烧气体的热量而被加热，然后向燃烧器313供给。

对燃料而言，通过流量调节阀314调节流量而向燃烧器313供给。该燃料是烃。燃料以及氧在燃烧器313内进行反应(燃烧)。如果燃料与氧发生燃烧，则生成二氧化碳和水蒸汽作为燃烧气体。燃料以及氧的流量被调整成各自在完全混合的状态下成为化学计算混合比(理论混合比)(stoichiometric mixture ratio)。

燃烧器313中生成的燃烧气体被导入涡轮315。在涡轮315中进行了膨胀做功的燃烧气体经过热交换器312，进而经过热交换器316。在经过热交换器316时，水蒸汽冷凝而成为水。水经过配管319而被排出到外部。

与水蒸汽分离后的二氧化碳被压缩机317升压。升压后的二氧化碳的一部分被流量调节阀318调节流量，然后向外部排出。剩余的二氧化碳在热交换器312中被加热并向燃烧器313供给。

这里，向燃烧器313供给的二氧化碳被用于对燃烧器313的壁面冷却、燃烧气体的稀释。而且，二氧化碳被导入燃烧器313内，与燃烧气体一起被导入涡轮315。

在上述的系统中，由供给至燃烧器313的烃与氧生成的二氧化碳和水被排出到系统的外部。而且，剩余的二氧化碳在系统内循环。

在上述的现有燃气涡轮设备中，氧通过压缩机310而成为高压，进而通过经过热交换器312而成为高温。在氧的浓度高、且氧的温度为高温的情况下，有时会促进氧化剂的供给配管的金属氧化。

另外，由于如上所述，燃料以及氧的流量被调整成各自在完全混合的状态下成为化学计算混合比，所以燃烧气体的温度变成高温。因此，通过燃烧而生成的二氧化碳进行热离解，与一氧化碳以某一浓度处于平衡状态。燃烧气体的温度越高则该一氧化碳的浓度越高。

若被压缩机317升压后的二氧化碳导入该一氧化碳的浓度高的区域，则燃烧温度降低。由此，产生一氧化碳以未被氧化的状态从燃烧器313排出这一问题。

发明内容