[发明专利]燃气轮机燃料供给装置及其控制装置

说明书

本发明是关于燃气轮机燃料供给装置及其控制装置的发明，特别是关于使由燃料贮藏部送来的燃料具有适当的温度和压力，再输送向若干燃气轮机燃料器的燃气轮机燃料供给装置及其控制装置的发明。

通常，如图13所示，作为实用的设备，输出功率为100MW以下的燃气轮机燃料供给装置中，由燃料贮藏部1送出的燃料如LNG(液态天然气)经过燃料紧急断流阀2、燃气轮机入口燃料断流阀3、燃料流量调节阀4送至燃烧器5，在该燃烧器5中加入从大气中吸入并由压缩机6高压处理后的高压空气从而形成燃烧气体，这种高压燃烧流体送至燃气轮机7并使之膨胀，由于这种气体膨胀而产生回转力矩使发电机8回转而发电。

传统上具有这种输出方式的实用设备里，在将燃料贮藏部1的燃料送至燃气轮机燃烧器5的过程中，当考虑到各种压力损失和压缩机6送来的高压空气的压力，其燃料压力可用下面的平衡式表示：

           P＝P₁+P₂+P₃                      (1)其中，P表示燃气轮机7对燃料的要求压力，P₁表示压缩机6的输出压力，P₂表示包括燃料喷咀等部件在内的燃烧器5的压力损失，P₃表示燃料供给系统的各种损失。

由上式算出的燃气轮机7所需压力通常为20～25atg(大气压)。

不过，即使上述燃料的需求压力值很合适，当发生某种突发事件而使燃烧器5难以生成燃烧气体时，由于在燃气轮机入口燃料断流阀3的前面设有加压装置9，所以也能处理不测事件而维持正常运转(如图14所示)。

但是，在最近建设的发电站内，由于要考虑土地的有效利用，目前有这样的趋势(如图12所示)即在相同区域内或跨越几个区域设置由若干个燃气发电厂或燃气发电、蒸汽发电厂组合的联合发电厂、相对于这种集约化发电厂其燃料贮藏部也趋于一元化设置，并因要考虑环境问题而趋于使用液态天燃气一类燃料。

当燃料由同一个燃料贮藏部1送至各发电站A、B……时，为了使各该发电站A、B……的燃气轮机燃烧器5、5……的燃料前端压力(即各燃气轮机的燃料要求压力)分别成为各要求值P_A、P_B……，燃料贮藏部1处须确定适当的考虑了配管损失的燃料总压力P₀，该燃料总压力P₀可由调压阀10调整。

上述燃料总压力P₀是由与燃料贮藏部1相距最远的发电站中燃气轮机燃烧器5所必须的燃料前端压力P_D为基础确定的，而别的发电站A、B的燃料前端压力P_A、P_B等根据各该发电站运行状况的不同而发生变化。

例如，当发电站A停止运行、发电站B、C部分运行，发电站D则满负荷运行的情况下，由于发电站A的燃料被截止使发电站B、C、D……中各燃气轮机燃烧器5……的燃料前压升高，所以须在各发电站B、C、D……中分别设置减压阀11、11……，使各该发电站B、C、D……的燃烧器5、5……的燃料前端压力达到要求值而处于燃料减压状态的运行中。

对于燃气轮机燃烧器的燃料前端压力调整的场合下，如果是一台燃气轮机，则即使不用加压装置，只要有调压阀10即可完成燃气轮机负荷变化而引起相应的调整，但在有若干个发电站即若干台燃气轮机而需减压运行时，就会有如下若干问题。

(1)在需要减压的情况下，当减压值很高时，则会因为所谓的焦尔—汤姆逊效应，燃料温度下降至饱和温度，燃料变得易于液化，因此在燃气轮机燃烧器中形成燃烧气体时，充满混合比过高的燃料，使燃气局部产生异常高温，伴之而来是产生高浓度的NO_x，进而使燃料喷咀部件局部温度过高而发生喷咀烧伤或者因燃气轮机内产生异常高温的燃烧气体并在高温状态下流动，则会发生燃烧器套筒、转换片、滑轮导向叶片、滑轮叶片烧伤现象。

此外，当产生混合比过高的燃料时，由于燃料温度在短时间内上升，所以须进行燃料输入调节操作，这时，如果产生时间延迟等现象的话，燃料供给系统压力降低，同时会引起回燃现象，有可能使上流一侧发生烧伤。