燃气涡轮机的运转方法以及运转控制装置的制造方法

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燃气涡轮机的运转方法以及运转控制装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种燃气涡轮机的运转方法,其能够清除积存在冷却空气系统中的水,并能够防止燃气涡轮机的性能损失。即,燃气涡轮机(200)的运转方法,其中燃气涡轮机(200)具有冷却空气系统(300),其连接压缩机(201)的中间段或出口与涡轮机(203)并将从压缩机(201)抽取的压缩空气向涡轮机(203)供给,并且还具有:TCA冷却器[热交换器](303),其在冷却空气系统(300)的中途冷却压缩空气;以及设置在TCA冷却器(303)的压缩空气的下游侧的废水排出阀(第一废水排出阀(402)以及第二废水排出阀(403)),燃气涡轮机(200)的运转方法的特征在于,至少在燃气涡轮机(200)的启动达到额定速度后的规定期间内将废水排出阀设定为打开状态,之后,将废水排出阀设定为关闭状态。
【专利说明】
燃气涡轮机的运转方法以及运转控制装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种燃气涡轮机的运转方法以及运转控制装置。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮机由压缩机、燃烧器以及涡轮机构成。压缩机通过压缩从进气口进入的空气生成高温高压的压缩空气。燃烧器向压缩空气提供燃料,并使其燃烧从而生成高温高压的燃烧气体。涡轮机在壳体内的通道中交替配设多个涡轮静叶以及涡轮动叶而构成,通过向所述通道供给的燃烧气体驱动涡轮动叶,从而旋转驱动与发电机连接的涡轮轴。驱动涡轮机的燃烧气体作为废气排放到大气中。
[0003]以往,例如,专利文献I所述的燃气涡轮机中公开了一种冷却空气系统(冷却空气供给单元),其取出在压缩器被压缩的压缩空气并通过热交换器(TCA冷却器)进行冷却后,将所述压缩空气供给至涡轮机侧的涡轮动叶并对该涡轮动叶进行冷却。
[0004]再例如,专利文献2所述的燃气涡轮机系统中公开了在压缩喷雾液体后的空气的压缩机各阶段之间以及喷出部上连接废水回收配管并将液体废水排出到机器外的情况。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I:日本专利特开2007-146787号公报
[0008]专利文献2:日本专利特开2012-154290号公报

【发明内容】

[0009]发明要解决的课题
[0010]在专利文献I所示的冷却空气系统中,存在热交换器的出口侧积存水而生锈的可能性。并且,这些生成的锈被冷却空气的气流所搬运并带入到涡轮机侧,因此并不理想。另夕卜,专利文献2所示的废水回收配管适用于具有压缩喷雾液体后的空气的压缩机的燃气涡轮机系统,但若在燃气涡轮机的运转中一直使用该废水回收配管,则可能导致从压缩机取出的压缩空气逸出,并进而造成燃气涡轮机的性能损失。
[0011]本发明为解决上述课题的发明,其目的在于提供一种能够清除积存在冷却空气系统中的水并防止燃气涡轮机性能损失的燃气涡轮机的运转方法以及运转控制装置。
[0012]技术方案
[0013]为了实现上述目的,本发明的燃气涡轮机的运转方法为下述燃气涡轮机的运转方法,所述燃气涡轮机具有冷却空气系统,其连接压缩机的中间段或出口与涡轮机并将从所述压缩机抽取的压缩空气向涡轮机供给,并且还具有:热交换器,其在所述冷却空气系统的中途冷却所述压缩空气;以及废水排出阀,其设置在所述热交换器的所述压缩空气的下游侦U,所述燃气涡轮机的运转方法的特征在于,至少在所述燃气涡轮机的启动达到额定速度后的规定期间内将所述废水排出阀设定为打开状态,之后,将所述废水排出阀设定为关闭状态。
[0014]燃气涡轮机启动前冷却空气系统上设置的热交换器本身和其制冷剂为温度较低的状态。在此,当燃气涡轮机启动时,从压缩机抽取的压缩空气通过冷却空气系统向热交换器供给,但这时由于热交换器本身和制冷剂的温度较低,压缩空气的温度大幅度降低并产生大量的废水。然后,由于热交换器本身和制冷剂的温度上升,废水的产生量减少。发明人等预见了燃气涡轮机在启动时序中刚达到额定速度之后产生大量废水的情况。因此,根据本燃气涡轮机的运转方法,能够仅限于积存有大量产生的废水的时期内,将废水排出阀设定为打开状态,并排出冷却空气系统中的水。因此,既能够防止冷却空气系统的生锈,又能够在超过了规定期间的情况下将废水排出阀设定为关闭状态,从而抑制了向冷却空气系统输送的压缩空气的逸出,并能够防止燃气涡轮机的性能损失。
[0015]另外,本发明的燃气涡轮机的运转方法,其特征在于,将所述燃气涡轮机的启动达到额定速度之后,所述热交换器的出口温度上升并达到设定温度的时刻设定为所述规定期间的结束时刻。
[0016]设定温度可设定为停止因结露产生废水的时刻的温度。因此,通过基于热交换器的出口温度将废水排出阀设定为关闭状态,抑制了向冷却空气系统输送的压缩空气的逸出,并能够显著取得防止燃气涡轮机性能损失的效果。
[0017]并且,本发明的燃气涡轮机的运转方法,其特征在于,将从所述燃气涡轮机启动开始经过了设定时间的时刻设定为所述规定期间的结束时刻。
[0018]设定时间可设定为自燃气涡轮机启动开始至停止因结露产生废水的时刻为止的经过时间。因此,根据从燃气涡轮机启动开始的设定时间将废水排出阀设定为关闭状态,从而抑制了向冷却空气系统输送的压缩空气的逸出,并能够显著取得防止燃气涡轮机性能损失的效果。
[0019]并且,本发明的燃气涡轮机的运转方法,其特征在于,所述燃气涡轮机停止时将所述废水排出阀设定为关闭状态,所述燃气涡轮机启动开始后将所述废水排出阀设定为打开状态。
[0020]例如,当没置了废水排出阀的配管与同时积存从其他设备中排出的废水的废水井连接时,在燃气涡轮机停止时来自其他设备的湿分通过配管被输送并进入冷却空气系统,从而有可能在冷却空气系统中生锈。因此,通过在燃气涡轮机停止时将废水排出阀设定为关闭状态,并在燃气涡轮机启动开始后将废水排出阀设定为打开状态,从而能够防止在燃气涡轮机停止时湿分进入冷却空气系统的情况。
[0021]为了实现上述目的,本发明的燃气涡轮机的运转控制装置为下述燃气涡轮机的运转控制装置,所述燃气涡轮机具有冷却空气系统,其连接压缩机的中间段或出口与涡轮机并将从所述压缩机抽取的压缩空气向涡轮机供给,并且还具有:热交换器,其在所述冷却空气系统的中途冷却所述压缩空气;以及废水排出阀,其设置在所述热交换器的所述压缩空气的下游侧,所述燃气涡轮机的运转控制装置的特征在于,检测所述燃气涡轮机的启动达到额定速度后的规定期间,并至少在所述规定期间内控制所述废水排出阀使其开放,当超过所述规定期间时,控制所述废水排出阀使其关闭。
[0022]燃气涡轮机启动前冷却空气系统上设置的热交换器本身和其制冷剂为温度较低的状态。在此,当燃气涡轮机启动时,从压缩机抽取的压缩空气通过冷却空气系统向热交换器供给,但这时由于热交换器本身和制冷剂的温度较低,压缩空气的温度大幅度降低并产生大量的废水。然后,由于热交换器本身和制冷剂的温度上升,废水的产生量减少。发明人等预见了燃气涡轮机在启动时序中刚达到额定速度之后产生大量废水的情况。因此,根据本燃气涡轮机的运转控制装置,能够仅限于积存有大量产生的废水的时期内,控制废水排出阀使其开放,并排出冷却空气系统中的水。因此,既能够防止冷却空气系统的生锈,又能够在超过了规定期间的情况下控制废水排出阀使其关闭,从而抑制了向冷却空气系统输送的压缩空气的逸出,并能够防止燃气涡轮机的性能损失。
[0023]并且,本发明的燃气涡轮机的运转控制装置,其特征在于,检测所述热交换器的出口温度,当该出口温度上升并达到设定温度时,控制所述废水排出阀使其关闭。
[0024]设定温度可设定为停止因结露产生废水的时刻的温度。因此,通过基于热交换器的出口温度控制废水排出阀使其关闭,抑制了向冷却空气系统输送的压缩空气的逸出,并能够显著取得防止燃气涡轮机性能损失的效果。
[0025]并且,本发明的燃气涡轮机的运转控制装置,其特征在于,检测从所述燃气涡轮机启动开始的经过时间,当该经过时间达到预先设定的设定时间时,控制所述废水排出阀使其关闭。
[0026]设定时间可设定为自燃气涡轮机启动开始至停止因结露产生废水的时刻为止的经过时间。因此,根据从燃气涡轮机启动开始的设定时间控制废水排出阀使其关闭,从而抑制了向冷却空气系统输送的压缩空气的逸出,并能够显著取得防止燃气涡轮机性能损失的效果。
[0027]并且,本发明的燃气涡轮机的运转控制装置,其特征在于,检测所述燃气涡轮机的停止以及启动开始,在停止时控制所述废水排出阀使其关闭,在启动开始后控制所述废水排出阀使其开放。
[0028]例如,当设置了废水排出阀的配管与同时积存从其他设备中排出的废水的废水井连接时,在燃气涡轮机停止时来自其他设备的湿分通过配管被输送并进入冷却空气系统,从而有可能在冷却空气系统中生锈。因此,通过在燃气涡轮机停止时控制废水排出阀使其关闭,并在燃气涡轮机启动开始后控制废水排出阀使其开放,从而能够防止在燃气涡轮机停止时湿分进入冷却空气系统的情况。
[0029]有益效果
[0030]根据本发明,能够清除积存在冷却空气系统中的水,并能够防止燃气涡轮机的性能损失。
【附图说明】
[0031]图1是本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮机的运转控制装置的概略构成图。
[0032]图2是应用本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮机的运转控制装置的燃气涡轮机的构成图。
[0033]图3是应用本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮机的运转控制装置的燃气涡轮机上的冷却空气系统的构成图。
[0034]图4是应用本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮机的运转控制装置的燃气涡轮机上的冷却空气系统的其他示例的概略构成图。
[0035]图5是表示空气的压力与露点的关系的曲线图。
[0036]图6是表示燃气涡轮机的燃气涡轮机负荷、涡轮轴转速以及热交换器出口温度相对于时间的曲线图。
【具体实施方式】
[0037]接下来基于附图对本发明中所涉及的实施方式进行详细说明。并且,本发明并不限定于此实施方式。另外,在下述实施方式的构成要素中,包含所属技术领域的技术人员能够且容易置换的部分、或者本质上相同的部分。
[0038]图1是本实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备的概略构成图,图2是本实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备上的燃气涡轮机的构成图,图3是本实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备上的冷却空气系统的构成图。此外,图4是本实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备的其他示例的概略构成图。另外,图5是表示空气的压力与露点的关系的曲线图,图6是表示燃气涡轮机的燃气涡轮机负荷、涡轮轴转速以及热交换器出口温度相对于时间的曲线图。
[0039]如图1所示,燃气涡轮机发电设备I具有发电机100、燃气涡轮机200、冷却空气系统300以及废水排出系统400。
[0040]发电机100中,驱动轴101与后述燃气涡轮机200的涡轮轴204连接,通过涡轮轴204所施加的旋转动力进行发电。并且,发电机100在燃气涡轮机200启动时,作为赋予涡轮轴204旋转动力的启动用电动机发挥作用。
[0041 ]燃气涡轮机200具有压缩机201、燃烧器202、涡轮机203。该燃气涡轮机200配置为涡轮轴204贯穿压缩机201、燃烧器202以及涡轮机203的中心部。压缩机201、燃烧器202以及涡轮机203沿涡轮轴204的轴心R从气流的前侧向后侧按顺序排列设置。另外,在以下的说明中,涡轮轴向是指与轴心R平行的方向,涡轮周向是指以轴心R为中心的圆周方向。
[0042]压缩机201压缩空气生成压缩空气。如图2所示,压缩机201中,在压缩机壳体212内设置有压缩机静叶213以及压缩机动叶214,该压缩机壳体212具有进入空气的进气口 211。压缩机静叶213安装在压缩机壳体212侧并在涡轮周向上排列设置有多个。并且,压缩机动叶214安装在涡轮轴204侧并在涡轮周向上排列设置有多个。这些压缩机静叶213和压缩机动叶214沿涡轮轴向交替设置。
[0043]如图2所示,燃烧器202通过向在压缩机201内被压缩的压缩空气供给燃料,从而生成高温高压的燃烧气体。燃烧器202具有:内筒221,其作为燃烧筒,使压缩空气与燃料混合并燃烧;尾筒222,其从内筒221向涡轮机203引导燃烧气体;以及外筒223,其覆盖内筒221的外周,并形成空气通道225,该空气通道225向内筒221引导来自压缩机201的压缩空气。该燃烧器202相对于形成涡轮缸体的燃烧器壳体224在涡轮周向上排列设置有多个(例如16个)。
[0044]如图2所示,涡轮机203通过在燃烧器202内燃烧的燃烧气体产生旋转动力。涡轮机203在涡轮壳体231内设置有涡轮静叶232以及涡轮动叶233。涡轮静叶232安装在涡轮壳体231侧并在涡轮周向上排列设置有多个。并且,涡轮动叶233安装在涡轮轴204侧并在涡轮周向上排列设置有多个。这些涡轮静叶232和涡轮动叶233沿涡轮轴向交替设置。另外,在涡轮壳体231的后侧,设置有废气室234,其具有与涡轮机203连接的废气扩散器234a。
[0045]涡轮轴204中,压缩机201侧的端部受到轴承部241支撑,废气室234侧的端部受到轴承部242支撑,以轴心R为中心旋转自如地设置。并且,祸轮轴204在压缩机201侧的端部与发电机100的驱动轴101连接。
[0046]这种燃气涡轮机200中,从压缩机201的进气口211进入的空气通过多个压缩机静叶213和压缩机动叶214并被压缩,从而生成高温高压的压缩空气。该压缩空气在燃烧器202中与燃料混合并燃烧,从而生成高温高压的燃烧气体。然后,该燃烧气体通过涡轮机203的涡轮静叶232和涡轮动叶233,从而旋转驱动涡轮轴204,通过赋予与该涡轮轴204连接的发电机100旋转动力而进行发电。并且,旋转驱动涡轮轴204之后的废气经由废气室234的废气扩散器234a作为废气排放到大气中。
[0047]冷却空气系统300设置在上述燃气涡轮机200上,并向涡轮机203供给从压缩机201
抽取的压缩空气。
[0048]接下来对与冷却空气系统300相关的结构进行说明。如图3所示,在上述燃气涡轮机200中,涡轮轴204的中间轴250上通过连接螺栓252—体连接有多个涡轮盘251等,其通过各个轴承部241、242旋转自如地支撑。涡轮盘251在其外周部上安装有涡轮动叶233。涡轮动叶233由在涡轮盘251的外周端部沿涡轮周向固定的多个叶根部233a、连接各个叶根部233a的基部233b以及在基部233b的外周面上沿周向等间隔固定的多个动叶部233c构成。
[0049]并且,在涡轮轴204的外周边,沿涡轮周向安装有形成为环状的中间轴盖253,在该中间轴盖253的外周上,于燃烧器壳体224内且在多个燃烧器202的外侧划分有涡轮缸体254。另外,燃烧器202中,尾筒222在涡轮机203中与沿涡轮周向形成为环状的燃烧气体通道255连通。燃烧气体通道255中,多个涡轮静叶232以及多个涡轮动叶233(动叶部233c)沿涡轮轴向交替配设。
[0050]涡轮轴204的涡轮盘251上形成有冷却空气供给孔256,其沿涡轮轴向设置且以压缩机201侧作为入口部进行开口。冷却空气供给孔256沿涡轮轴向形成,并且经由各个涡轮盘251与设置在各个涡轮动叶233内部的冷却孔(未图示)连通。并且,在冷却空气供给孔256的入口部的周边且在中间轴盖253内,设置有沿涡轮周向形成为环状的密封圈保持环257。密封圈保持环257在其外周面侧将涡轮轴向的各个端部紧贴安装在中间轴盖253的内周部,并且在涡轮轴向的中央与中间轴盖253之间沿涡轮周向划分形成空间部262。此外,密封圈保持环257在其内周面侧设置有对密封圈保持环257的内周面与涡轮轴204的外周面之间的间隙进行密封的多个密封件258、259、260、261。并且,在中间轴盖253与密封圈保持环257之间划分形成的空间部262经由形成于密封圈保持环257上的贯穿孔263与冷却空气供给孔256的入口部连通。
[0051 ]在燃烧器壳体224上,以涡轮缸体254与外部连通的方式连接有构成冷却空气系统300的冷却空气配管301的一端侧。具体而言,冷却空气配管301的一端侧如图1所示设定为一个,并且如图3所示与形成于燃烧器壳体224上的一个连接部302连接。并且,如图1所示,冷却空气配管301的另一端侧分支形成多个(在图1中为4个),分别贯穿燃烧器壳体224并安装在中间轴盖253上,经由空间部262与冷却空气供给孔256连通。另外,冷却空气配管301在其中途设置有作为热交换器的TCA冷却器303 JCA冷却器303中,在热交换部303c上设置与冷却空气配管301的一端侧连接的入口集管器303a和与冷却空气配管301的另一端侧连接的出口集管器303b,使从入口集管器303a供给的压缩空气在热交换部303c处与制冷剂进行热交换,并将热交换后的压缩空气从出口集管器303b排出。一般而言,如图1所示,由于该TCA冷却器303配置在容纳有燃气涡轮机200等的燃气涡轮机发电设备I的建筑物Ia之外,因此冷却空气配管301为引出到建筑物Ia之外与TCA冷却器303连接,并从TCA冷却器303再次返回建筑物Ia的结构。并且,如图1所示,冷却空气配管301在其中途且在比TCA冷却器303更靠另一端侧设置有过滤器304。
[0052]在燃气涡轮机200运转时,向涡轮缸体254供给在燃气涡轮机200的压缩机201内被压缩的压缩空气。该压缩空气从涡轮缸体254被引导至燃烧器202,在燃烧器202中生成高温高压的燃烧气体,经由尾筒222流入燃烧气体通道255并输送至涡轮机203。冷却空气系统300中,向与压缩机201的出口连通的涡轮缸体254供给的压缩空气的一部分从冷却空气配管301的一端侧被抽取,经由空间部262从冷却空气配管301的另一端侧通过贯穿孔263向涡轮机203侧,即冷却空气供给孔256供给,并通过各个涡轮动叶233的冷却孔。通过冷却空气配管301的压缩空气被TCA冷却器303冷却,并且借助过滤器304除去异物并到达涡轮动叶233,对各个涡轮动叶233进行冷却。
[0053]然而,虽然上述冷却空气系统300从压缩机201的出口抽取压缩空气并向涡轮机203侧供给,但其他的冷却空气系统也可适用本发明。图4是本实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备的其他示例的概略构成图,并示出有冷却空气系统的其他示例。如图4所示,冷却空气系统500从压缩机201的中间段抽取压缩空气并向涡轮机203侧供给。
[0054]如图2所示,在上述燃气涡轮机200中,压缩机201于压缩机壳体212中压缩机静叶213位置的外侧设置有与压缩机壳体212的内部连通、并且沿涡轮周向形成为环状的压缩机抽气室215。并且,涡轮机203在燃烧器壳体224中涡轮静叶232位置的外侧设置有沿涡轮周向形成为环状的涡轮叶片环槽235。涡轮叶片环槽235与设置在各个涡轮静叶232的内部的冷却孔(未图示)连通。
[0055]如图4所示,构成冷却空气系统500的冷却空气配管501的一端侧与压缩机抽气室215连接。并且,冷却空气配管501的另一端侧与涡轮叶片环槽235连接。另外,冷却空气配管501在其中途设置有作为热交换器的TCA冷却器503 JCA冷却器503中,在热交换部503c上设置与冷却空气配管501的一端侧连接的入口集管器503a和与冷却空气配管501的另一端侧连接的出口集管器503b,使从入口集管器503a供给的冷却对象在热交换部503c处进行热交换,并将热交换后的冷却对象从出口集管器503b排出。如图4所示,为了实现热交换效率的提高,将该TCA冷却器503配置在容纳有燃气涡轮机200等的燃气涡轮机发电设备I的建筑物Ia之外,且将冷却空气配管501引出到建筑物Ia之外并与TCA冷却器503连接。并且,如图4所示,冷却空气配管501在其中途且在比TCA冷却器503更靠另一端侧设置有过滤器504。该过滤器504也配置在燃气涡轮机发电设备I的建筑物Ia之外。
[0056]因此,冷却空气系统500中,在燃气涡轮机200的压缩机201内被压缩的压缩空气从压缩机抽气室215中从冷却空气配管501的一端侧被抽取,并经由涡轮叶片环槽235从冷却空气配管501的另一端侧通过各个涡轮静叶232的冷却孔。通过冷却空气配管501的压缩空气被TCA冷却器503冷却,并且借助过滤器504除去从压缩机抽气室215带入异物并到达各个涡轮静叶232,对各个涡轮静叶232进行冷却。
[0057]废水排出系统400排出来自冷却空气系统300、500的废水。废水由通过TCA冷却器303使得高温高压的压缩空气温度下降时大气中的湿分结露而产生,容易积存在TCA冷却器303的出口集管器303b处。并且,废水中,积存在TCA冷却器303的出口集管器303b处的废水的一部分在冷却空气配管301、501中随着压缩空气的流动被输送,容易积存在过滤器304的壳体等冷却空气系统中较低的位置。因此,如图1和图4所示,废水排出系统400中,冷却空气系统300、500的冷却空气配管301、501上连接有废水排出配管401。特别是,在本实施方式中,废水排出配管401与TCA冷却器303的出口集管器303b连接。并且,当冷却空气系统300、500上设置有过滤器304、504时,废水排出配管401与过滤器304、504的壳体连接。该废水排出配管401上设置有废水排出阀。废水排出阀可以是一个,但也可以为了安全起见设置沿废水排出配管401并列配设的第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403。另外,废水排出配管401与积存废水的废水井(未图示)连接。废水井专用于同该废水排出配管401连接,或同时积存从其他设备排出的废水。
[0058]并且,废水排出系统400具有控制装置404,其为在运转燃气涡轮机200时控制废水排出阀(第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403)开闭的燃气涡轮机200的运转控制装置。控制装置404从设置在TCA冷却器303、503的出口集管器303b、503b上的温度测量仪器405获取TCA冷却器303、503的出口集管器303b、503b处的压缩空气的温度(TCA冷却器303、503的出口温度)。并且,控制装置404从燃气涡轮机200侧的控制装置(未图示)获取燃气涡轮机200的启动开始信息。另外,控制装置404从燃气涡轮机200侧的控制装置(未图示)获取从燃气涡轮机200启动开始的经过时间。
[0059]并且,由于控制装置404将第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403控制为关闭,因此图5和图6所示的TCA冷却器303、503的出口温度的设定温度α和图6所示的燃气涡轮机200从启动开始的经过时间,即设定时间β被预先设定。
[0060]接下来对设定温度α进行说明。图5中用实线表示的曲线表示压缩规定湿度的空气时的露点的变化。由此可知,通过压缩空气露点上升。并且,图5所示的连接A点、B点、C点的虚线为燃气涡轮机200的启动时序中的TCA冷却器303、503的出口条件。A点为燃气涡轮机启动开始时,B点为达到额定旋转速度时。在从A点到B点之间,虽然压缩空气的压力因压缩机201转速的增加而增大,但TCA冷却器303、503本身的温度和向TCA冷却器303、503供给的制冷剂的温度较低,因此TCA冷却器303、503的出口温度不会出现过多上升。因此,TCA冷却器303、503的出口温度下降至露点温度,生成结露并产生废水。然后,若加入燃气涡轮机200而增加负荷,则压缩空气的压力上升的同时,TCA冷却器303、503的出口温度也会因TCA冷却器303、503本身的温度和向TCA303、503供给的制冷剂的温度上升而上升。接着,在TCA冷却器303、503的出口温度超过露点温度的C点以后,不再产生结露。即,当TCA冷却器303、503的出口条件在图5所示的实线以下的区域内时,在TCA冷却器303、503的出口产生结露并积存废水。特别是,在达到额定旋转速度时(B点)的附近,TCA冷却器303、503的出口温度大幅度低于该压力下的露点,并产生大量的废水。另外,由于露点温度随着大气温度的变动而变动,因此在控制装置404中,根据大气温度对设定温度α进行设定。
[0061]接下来对设定时间β进行说明。在图6中,横轴为时间,实线表示涡轮轴204的旋转速度,虚线表示TCA冷却器303、503的出口集管器303b、503b的温度(出口温度),单点划线表示燃气涡轮机200的负荷。在燃气涡轮机200从停止(涡轮静止或回转状态)到启动时(A点),涡轮轴204的旋转速度通过启动用电动机赋予旋转动力而上升,在经过一定速度的扫气运转之后,借助启动用电动机而再次上升的过程中,燃烧器202被点火,使涡轮机203能够独立运转,切断启动用电动机,在D点达到无负荷的额定速度(例如,3600rpm)。此外,燃气涡轮机200在D点以后加入发电机100,将涡轮轴204的旋转速度维持在额定速度且负荷上升。并且,在燃气涡轮机200负荷上升的过程中,TCA冷却器303、503的出口集管器303b、503b的温度(出口温度)达到设定温度α。在该燃气涡轮机2 O O启动时,将从启动时的A点至T C A冷却器303、503的出口集管器303b、503b的温度上升并达到设定温度α为止的经过时间作为设定时间β。另外,当停止燃气涡轮机200时,在将涡轮轴204的旋转速度维持为额定速度的状态下,于分出发电机100的同时降低负荷,之后停止向燃烧器202供给燃料。
[0062]接着,控制装置404根据需要对废水排出阀(第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403)进行开关控制,从而排出废水。具体而言,如图6所示,控制装置404在从燃气涡轮机200停止到启动时(A点)控制第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403使其开放。而在燃气涡轮机200的启动达到额定速度(D点)后,在TCA冷却器303、503的出口集管器303b、503b温度上升并达到设定温度α的情况下,控制装置404控制第一废水排出阀402和第二废水排出阀403使其关闭。控制装置404将该关闭控制维持到下一次燃气涡轮机200从停止到启动时(Α点)为止。
[0063]并且,在基于上述设定温度α的控制装置404的控制中,虽然在TCA冷却器303、503的出口集管器303b、503b的温度(出口温度)达到设定温度α的时刻,控制第一废水排出阀402和第二废水排出阀403使其关闭,但切实地排出了在到达设定温度α之前产生的废水,因此也可以在达到设定温度α+χ时,控制第一废水排出阀402和第二废水排出阀403使其关闭,所述设定温度α+χ为在设定温度α上增加了具有一些裕度的温度X。
[0064]并且,如图6所示,控制装置404可在燃气涡轮机200从停止到启动时(Α点)控制第一废水排出阀402和第二废水排出阀403使其开放,并可在燃气涡轮机200的启动达到额定速度(D点)之后从燃气涡轮机200启动开始经过了设定时间β时,控制第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403使其关闭。控制装置404将该关闭控制维持到下一次燃气涡轮机200从停止到启动时(A点)为止。
[0065]并且,在基于上述设定时间β的控制装置404的控制中,虽然在燃气涡轮机200从启动开始经过了设定时间β的时刻,控制第一废水排出阀402和第二废水排出阀403使其关闭,但切实地排出了在经过设定时间β之前产生的废水,因此也可以在经过了设定时间β+y时,控制第一废水排出阀402和第二废水排出阀403使其关闭,所述设定时间β+y为在设定时间β上增加了具有一些裕度的时间y。
[0066]然而,如上所述,自燃气涡轮机200启动(A点)至达到设定温度α或设定时间β为止,控制装置404控制第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403使其开放,但并不限定于此。在燃气涡轮机200的启动达到额定速度之后,产生的废水最多,并且在燃气涡轮机200启动的负荷开始上升后停止产生废水。因此,控制装置404至少在燃气涡轮机200的启动达到额定速度后的规定期间内控制第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403使其开放。规定期间的终止时刻只要是停止产生结露且能够排出积存的所有废水的时刻即可。例如,可将规定期间的开始时刻设定为上述燃气涡轮机200启动时(Α点)或燃气涡轮机200的启动达到额定速度时(D点),并可将规定期间的结束时刻设定为达到上述设定温度α (α+χ)的时刻或经过了设定时间?Κβ+y)的时刻。此外,可将规定期间的开始时刻设定为达到上述设定温度α的时刻或经过了设定时间β的时刻,也可设定为超过达到设定温度α的时刻或超过经过了设定时间β的时刻,并可将规定期间的结束时刻设定为经过了在预先试验中求得的所有废水的排出所需时间的时刻。
[0067]即,在本实施方式中,燃气涡轮机200的运转方法为下述燃气涡轮机200的运转方法,其中所述燃气涡轮机200具有冷却空气系统300、500,其连接压缩机201的中间段或出口与涡轮机203并将从压缩机201抽取的压缩空气向涡轮机203供给,并且还具有:TCA冷却器(热交换器)303、503,其在冷却空气系统300、500的中途冷却压缩空气;以及设置在TCA冷却器303、503的压缩空气的下游侧的废水排出阀(第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403),燃气涡轮机200的运转方法的特征在于,至少在燃气涡轮机200的启动达到额定速度后的规定期间内将废水排出阀设定为打开状态,之后,当超过规定期间时将所述废水排出阀设定为关闭状态。
[0068]燃气涡轮机200启动前设置在冷却空气系统300、500上的TCA冷却器303、503本身和其制冷剂为温度较低的状态。在此,当燃气涡轮机200启动时,从压缩机201抽取的压缩空气通过冷却空气系统300、500向TCA冷却器303、503供给,但这时由于TCA冷却器303、503本身和制冷剂的温度较低,压缩空气的温度大幅度降低并产生大量的废水。然后,由于TCA冷却器303、503本身和制冷剂的温度上升,废水的产生量减少。发明人等预见了燃气涡轮机200在启动时序中刚达到额定速度之后产生大量废水的情况。因此,根据本燃气涡轮机200的运转方法,能够仅限于积存有大量产生的废水的时期内,将第一废水排出阀402和第二废水排出阀403设定为打开状态,并排出冷却空气系统300、500中的废水。因此,既能够防止冷却空气系统300、500的生锈,又能够在超过了规定期间的情况下将第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403设定为关闭状态,从而抑制了向冷却空气系统300、500输送的压缩空气的逸出,并能够防止燃气涡轮机200的性能损失。
[0069]另外,在本实施方式的燃气涡轮机200的运转方法中,将燃气涡轮机200的启动达到额定速度之后,TCA冷却器303、503的出口集管器303b、503b的温度上升并达到设定温度α的时刻设定为规定期间的结束时刻。
[0070]设定温度α可设定为停止因结露产生废水的时刻的温度。因此,通过基于TCA冷却器303、503的出口集管器303b、503b的温度将第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403设定为关闭状态,抑制了向冷却空气系统300、500输送的压缩空气的逸出,并能够显著取得防止燃气涡轮机200性能损失的效果。
[0071]并且,在本实施方式的燃气涡轮机200的运转方法中,将从燃气涡轮机200启动开始经过了设定时间β的时刻设定为规定期间的结束时刻。
[0072]设定时间β可设定为自燃气涡轮机200启动开始至停止因结露产生废水的时刻为止的经过时间。因此,根据从燃气涡轮机200启动开始的设定时间β将第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403设定为关闭状态,从而抑制了向冷却空气系统300、500输送的压缩空气的逸出,并能够显著取得防止燃气涡轮机200性能损失的效果。
[0073]并且,在本实施方式的燃气涡轮机200的运转方法中,燃气涡轮机200停止时将第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403设定为关闭状态,并在燃气涡轮机200启动开始后将第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403设定为打开状态。
[0074]例如,当设置了第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403的废水排出配管401与同时积存从其他设备中排出的废水的废水井连接时,在燃气涡轮机200停止时来自其他设备的湿分通过废水排出配管401被输送并进入冷却空气系统300、500,从而有可能在冷却空气系统300、500中生锈。因此,通过在燃气涡轮机200停止时将第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403设定为关闭状态,并在燃气涡轮机200启动开始后将第一废水排出阀402以及第二废水排出阀403设定为打开状态,从而能够防止在燃气涡轮机200停止时湿分进入冷却空气系统300、500。
[0075]符号说明
[0076]200燃气涡轮机
[0077]201压缩机
[0078]203涡轮机
[0079]300、500冷却空气系统
[0080]303、503 TCA冷却器(热交换器)
[0081 ] 303b、503b 出口集管器
[0082]400废水排出系统
[0083]401废水排出配管
[0084]402第一废水排出阀
[0085]403第二废水排出阀
[0086]404控制装置
[0087]α设定温度
[0088]β设定时间
【主权项】
1.一种燃气涡轮机的运转方法,其中所述燃气涡轮机具有冷却空气系统,其连接压缩机的中间段或出口与涡轮机并将从所述压缩机抽取的压缩空气向涡轮机供给,并且还具有:热交换器,其在所述冷却空气系统的中途冷却所述压缩空气;以及废水排出阀,其设置在所述热交换器的所述压缩空气的下游侧, 所述燃气涡轮机的运转方法的特征在于,至少在所述燃气涡轮机的启动达到额定速度后的规定期间内将所述废水排出阀设定为打开状态,之后,将所述废水排出阀设定为关闭状态。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮机的运转方法,其特征在于,将所述燃气涡轮机的启动达到额定速度之后,所述热交换器的出口温度上升并达到设定温度的时刻设定为所述规定期间的结束时刻。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮机的运转方法,其特征在于,将从所述燃气涡轮机启动开始经过了设定时间的时刻设定为所述规定期间的结束时刻。4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃气涡轮机的运转方法,其特征在于,所述燃气涡轮机停止时将所述废水排出阀设定为关闭状态,所述燃气涡轮机启动开始后将所述废水排出阀设定为打开状态。5.一种燃气涡轮机的运转控制装置,其中所述燃气涡轮机具有冷却空气系统,其连接压缩机的中间段或出口与涡轮机并将从所述压缩机抽取的压缩空气向涡轮机供给,并且还具有:热交换器,其在所述冷却空气系统的中途冷却所述压缩空气;以及废水排出阀,其设置在所述热交换器的所述压缩空气的下游侧, 所述燃气涡轮机的运转控制装置的特征在于,检测所述燃气涡轮机的启动达到额定速度后的规定期间,并至少在所述规定期间内控制所述废水排出阀使其开放,当超过所述规定期间时,控制所述废水排出阀使其关闭。6.根据权利要求5所述的燃气涡轮机的运转控制装置,其特征在于,检测所述热交换器的出口温度,当所述出口温度上升并达到设定温度时,控制所述废水排出阀使其关闭。7.根据权利要求5所述的燃气涡轮机的运转控制装置,其特征在于,检测从所述燃气涡轮机启动开始的经过时间,当所述经过时间达到预先设定的设定时间时,控制所述废水排出阀使其关闭。8.根据权利要求5至7中任一项所述的燃气涡轮机的运转控制装置,其特征在于,检测所述燃气涡轮机的停止以及启动开始,在停止时控制所述废水排出阀使其关闭,在启动开始后控制所述废水排出阀使其开放。
【文档编号】F02C7/18GK105899782SQ201580003967
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月21日
【发明人】山崎慎, 山崎慎一, 中迫宽孝
【申请人】三菱日立电力系统株式会社
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