燃气涡轮机用燃料的预热装置、具有该预热装置的燃气涡轮机设备、以及燃气涡轮机用燃...的制作方法_2

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驱动进行发电;废热回收装置100,其利用排自燃气涡轮机10的废气EG的热量产生蒸汽;烟囱40,其将通过废热回收装置100的废气EG释放到大气中;燃料预热装置50,其对供给至燃气涡轮机10的燃料进行预热;以及控制装置90,其控制燃气涡轮机10和燃料预热装置50等。
[0052]燃气涡轮机10具有:压缩机11,其压缩空气;多个燃烧器21,其在由压缩机11压缩的空气中使燃料F燃烧并生成燃烧气体;以及涡轮机31,其利用高温高压的燃烧气体进行驱动。涡轮机31的涡轮机转子和压缩机11的压缩机转子以同一轴线为中心进行旋转,它们相互连接,构成燃气涡轮机转子。该燃气涡轮机转子上连接着发电机15的转子。
[0053]如图2所示,燃烧器21具有:燃烧筒(或尾筒)23,其在来自压缩机11的空气A中使燃料F燃烧,并生成燃烧气体;以及喷射器22,其将来自压缩机11的空气A和燃料F喷射至该燃烧筒23内。喷射器22上连接着燃料管线29,该燃料管线29将来自外部的燃料供给源的燃料F供给至该喷射器22。此外,在形成燃烧筒23的构件上形成着输送蒸汽的蒸汽流路24,以冷却该构件。
[0054]涡轮机31具有:涡轮机转子(以下简称为转子)32,其利用来自燃烧器21的燃烧气体,以轴线Ar为中心进行旋转;以及壳体35,其可旋转地覆盖该转子32。转子32具有:转子主体33,其向与轴线Ar平行的轴方向延伸;以及多个动叶34,其固定在转子主体33的外周。此外,在壳体35的内周面上固定着多个静叶36。在壳体35的内周面与转子主体33的外周面之间形成燃烧气体流路37,该燃烧气体流路37输送来自燃烧器21的燃烧气体。多个燃烧器21以轴线Ar为中心在周向上排列,并固定在涡轮机31的壳体35上。
[0055]如图1所示,废热回收装置100具有:废热回收锅炉110,其利用驱动涡轮机31的燃烧气体即排自燃气涡轮机10的废气EG的热量产生蒸汽;蒸汽涡轮机121a、121b、121c,其利用通过废热回收锅炉110产生的蒸汽进行驱动;发电机122,其通过蒸汽涡轮机121a、121b、121c的驱动进行发电;冷凝器123,其将驱动蒸汽涡轮机121a后的蒸汽还原成水;以及供水栗124,其将冷凝器123中的水返回至废热回收锅炉110。
[0056]废热回收装置100中,作为蒸汽涡轮机121a、121b、121c,具有低压蒸汽涡轮机121a、中压蒸汽涡轮机121b、以及高压蒸汽涡轮机121c。此外,废热回收锅炉110具有:低压蒸汽产生部111a,其产生低压蒸汽LS ;中压蒸汽产生部111b,其产生中压蒸汽IS ;高压蒸汽产生部111c,其产生高压蒸汽HS;以及再热器115,其加热驱动高压蒸汽涡轮机121c后的蒸汽。低压蒸汽产生部111a、中压蒸汽产生部111b、以及高压蒸汽产生部Illc都具有:省煤器112a、112b、112c,其加热水;蒸发器113a、113b、113c,其使通过省煤器112a、112b、112c加热后的水形成为蒸汽;以及过热器114a、114b、114c,其使通过蒸发器113a、113b、113c产生的蒸汽变得过热。中压蒸汽产生部Illb和高压蒸汽产生部Illc除了省煤器112b、112c、蒸发器113b、113c以及过热器114b、114c以外,还具有栗116b、116c,其将通过低压蒸汽产生部Illa的省煤器112a加热后的水送至自身的省煤器112b、112c。
[0057]另外,以下将高压蒸汽产生部Illc的省煤器112c称为高压省煤器112c,将高压蒸汽产生部Illc的蒸发器113c称为高压蒸发器113c,将高压蒸汽产生部Illc的过热器114c称为高压过热器114c。此外,将中压蒸汽产生部Illb的省煤器112b称为中压省煤器112b,将中压蒸汽产生部Illb的蒸发器113b称为中压蒸发器113b,将中压蒸汽产生部Illb的过热器114b称为中压过热器114b。此外,将低压蒸汽产生部Illa的省煤器112a称为低压省煤器112a,将低压蒸汽产生部Illa的蒸发器113a称为低压蒸发器113a,将低压蒸汽产生部Illa的过热器114a称为低压过热器114a。此外,将中压蒸汽产生部Illb的栗116b称为中压栗116b,将高压蒸汽产生部Illc的栗116c称为高压栗116c。
[0058]再热器115、高压过热器114c、高压蒸发器113c、高压省煤器112c、中压过热器114b、中压蒸发器113b、中压省煤器112b、低压过热器114a、低压蒸发器113a、以及低压省煤器112a朝向从涡轮机31至烟囱40的废气EG的下游侧依序排列。
[0059]冷凝器123和低压省煤器112a通过供水管线131相连接。该供水管线131上设有上述供水栗124。低压过热器114a和低压蒸汽涡轮机121a的蒸汽入口通过低压蒸汽管线132相连接,该低压蒸汽管线132将来自低压过热器114a的低压蒸汽LS送至低压蒸汽涡轮机121a。低压蒸汽涡轮机121a的蒸汽出口和冷凝器123相互连接,将驱动低压蒸汽涡轮机121a后的低压蒸汽LS供给至冷凝器123。高压过热器114c和高压蒸汽涡轮机121c的蒸汽入口通过高压蒸汽管线138相连接,该高压蒸汽管线138将来自高压过热器114c的高压蒸汽HS送至高压蒸汽涡轮机121c。高压蒸汽涡轮机121c的蒸汽出口和再热器115的蒸汽入口通过高压蒸汽回收管线139相连接,该高压蒸汽回收管线139将来自高压蒸汽涡轮机121c的高压蒸汽HS送至再热器115。再热器115的蒸汽出口和中压蒸汽涡轮机121b的蒸汽入口通过再热蒸汽管线136相连接,该再热蒸汽管线136将通过再热器115变得过热的高压蒸汽HS作为再热蒸汽RHS送至中压蒸汽涡轮机121b。在中压蒸汽涡轮机121b的蒸汽出口连接着中压蒸汽回收管线137。该中压蒸汽回收管线137合流至低压蒸汽管线132。在中压过热器114b的蒸汽出口连接着中压蒸汽管线133。该中压蒸汽管线133合流至高压蒸汽回收管线139。
[0060]冷凝器123例如可以是通过使海水等与蒸汽进行热交换来使蒸汽冷凝的水冷式冷凝器。
[0061]燃料预热装置50具有:预热器51,其将供给至燃烧器21的燃料F进行加热;冷却蒸汽管线55,其将通过废热回收锅炉110产生的蒸汽作为冷却蒸汽CS供给至燃烧器21 ;过热蒸汽管线57,其将通过燃烧器21变得过热的过热蒸汽SS供给至预热器51 ;水回收管线61,其将通过预热器51使过热蒸汽SS冷凝后的水送至废热回收装置100的供水管线131 ;以及分支蒸汽管线65,其从过热蒸汽管线57开始分支。
[0062]预热器51设置在将燃料F供给至燃烧器21的燃料管线29中。该预热器51是多管式热交换器,具有壳体52以及设置在该壳体52内的多个管53。自燃料管线29通入的燃料F流通在该管53内。
[0063]冷却蒸汽管线55从高压蒸汽回收管线139开始分支,该高压蒸汽回收管线139将来自高压蒸汽涡轮机121c的高压蒸汽HS送至再热器115。该冷却蒸汽管线55上设有冷却蒸汽调节阀56,该冷却蒸汽调节阀56调节从该冷却蒸汽管线55供给至燃烧器21的蒸汽流量。如图2所示,该冷却蒸汽管线55连接至蒸汽流路24的一端部,该蒸汽流路24形成在燃烧器21的燃烧筒23上。此外,过热蒸汽管线57的一端连接至蒸汽流路24的另一端部。如图1所示,该过热蒸汽管线57的另一端连接至预热器51的壳体52。自该过热蒸汽管线57通入的过热蒸汽SS流入预热器51的壳体52内即预热器51的管53外。在该过热蒸汽管线57上设有过热蒸汽调节阀58,该过热蒸汽调节阀58调节经过该过热蒸汽管线57流入预热器51的过热蒸汽SS的流量。水回收管线61的一端连接至预热器51的壳体52。该水回收管线61的另一端连接至废热回收装置100的供水管线131上较设有供水栗124的位置更靠近上游侧(冷凝器侧)的位置。分支蒸汽管线65在过热蒸汽管线57中较设有过热蒸汽调节阀58的位置更靠近上游侧(燃烧器21侧)的位置,从过热蒸汽管线57开始分支。该分支蒸汽管线65连接至废热回收装置100的再热蒸汽管线136。
[0064]设置在冷却蒸汽管线55上的冷却蒸汽调节阀56和设置在过热蒸汽管线57上的过热蒸汽调节阀58都相应来自控制装置90的指示进行开闭动作。
[0065]另外,虽然在此处将水回收管线61的另一端连接至废热回收装置100的供水管线131,但也可将该水回收管线61的另一端连接至废热回收装置100的冷凝器123。此外,虽然此处将用来调节过热蒸汽SS的流量的过热蒸汽调节阀58设置在过热蒸汽管线57上,但也可设置在分支蒸汽管线65上。
[0066]接着,说明以上说明的本实施方式的燃气涡轮机设备的动作。
[0067]如图2所示,燃气涡轮机10的压缩机11将大气中的空气A进行压缩,并将压缩后的空气A供给至燃烧器21。此外,还将来自燃料管线29的燃料F供给至燃烧器21。在燃烧器21的燃烧筒23内,于压缩后的空气A中使燃料F燃烧,生成高温高压的燃烧气体。该燃烧气体从燃烧筒23送至涡轮机31的燃烧气体流路37内,使该涡轮机31的转子32进行旋转。通过该转子32的旋转,连接至燃气涡轮机10的发电机15进行发电。
[0068]使涡轮机31的转子32旋转的燃烧气体作为废气EG从燃气涡轮机10排出,并经由废热回收锅炉110,从烟囱40释放到大气中。废热回收装置100在使来自燃气涡轮机10的废气EG通过废热回收锅炉110的过程中,回收包含在该废气EG中的热量。
[0069]废热回收锅炉110中,将来自冷凝器123的水经由供水管线131供给至最下游侧(烟囱40侧)的低压省煤器112a。低压省煤器112a通过使该水与废气EG进行热交换来使其加热。经过低压省煤器112a加热的水的一部分再经过低压蒸发器113a进一步加热,形成蒸汽。该蒸汽再通过低压过热器114a过热,作为低压蒸汽LS,经由低压蒸汽管线132供给至低压蒸汽涡轮机121a。驱动低压蒸汽涡轮机121a后的蒸汽通过冷凝器123还原成水。该水从冷凝器123经由供水管线131再次供应至低压省煤器112a。
[0070]经过低压省煤器112a加热的水的其他一部分经过中压栗116b加压后,送至中压省煤器112b,经过低压省煤器112a加热的剩余的水经过高压栗116c加压后,送至高压省煤器 112c。
[0071]高压省煤器112c使送自高压栗116c的水与废气EG进行热交换,将其加热。经过高压省煤器112c加热的水再经过高压蒸发器113c进一步加热,形成蒸汽。该蒸汽再通过高压过热器114c过热,作为高压蒸汽HS,经由高压蒸汽管线138供给至高压蒸汽涡轮机121c。
[0072]中压省煤器112b使送自中压栗116b的水与废气EG进行热交换,将其加热。经过中压省煤器112b加热的水再经过中压蒸发器113b进一步加热,形成蒸汽。该蒸汽再经过中压过热器114b过热,一部分作为中压蒸汽IS经由中压蒸汽管线133和高压蒸汽回收管线139,送至废热回收锅炉110中最上游侧(燃气涡轮机10侧)的再热器115。
[0073]驱动高压蒸汽涡轮机121c的高压蒸汽HS和来自中压过热器114b的中压蒸汽IS经由高压蒸汽回收管线139,送至废热回收锅炉
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