燃气涡轮机发电设备、燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置及干燥方法
【专利摘要】本发明可抑制在燃气涡轮机的冷却空气系统中的配管内表面产生锈。即，本发明具有：燃气涡轮机(200)，所述燃气涡轮机(200)具备连接至发电机(100)的涡轮机(203)、向涡轮机(203)提供燃烧气体的燃烧器(202)以及向燃烧器(202)提供压缩空气的压缩机(201)；冷却空气系统(300)，所述冷却空气系统(300)的一端侧连接至压缩机(201)的中间段或出口，另一端侧连接至涡轮机(203)，向涡轮机(203)提供从压缩机(201)抽出的压缩空气；干燥空气系统(400)，所述干燥空气系统(400)连接至冷却空气系统(300)，在燃气涡轮机(200)停止时，向冷却空气系统(300)内提供干燥空气。
【专利说明】
燃气涡轮机发电设备、燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置及干燥方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种燃气涡轮机发电设备、燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置及干燥方法。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮机发电设备在燃气涡轮机上连接发电机，将燃气涡轮机的驱动力传导至发电机进行发电。燃气涡轮机由压缩机、燃烧器和涡轮机构成。压缩机通过压缩从进气口吸入的空气，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之燃烧，从而生成高温高压的燃烧气体。涡轮机由多个涡轮静叶及涡轮动叶在壳体内的通道交互配置而构成，通过向所述通道提供的燃烧气体驱动涡轮动叶，从而旋转驱动连接至发电机的涡轮轴。驱动涡轮机的燃烧气体作为废气排放至大气中。
[0003]以往，例如，专利文献I中记载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)，所述冷却空气系统将通过压缩器压缩的压缩空气抽出并经热交换器(TCA冷却器)冷却后，将其提供至涡轮机侧的涡轮动叶，对该涡轮动叶进行冷却。
[0004]另外，例如，专利文献2中记载的蒸汽涡轮机发电成套设备公开了以下内容:使用发电成套设备中已有的控制用压缩空气供给设备，用来自该控制用压缩空气供给设备的干燥空气对蒸汽涡轮机和冷凝器进行干燥保管。
[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2013-76356号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]专利文献I所示的冷却空气系统中，其配管使用碳素钢，因此，燃气涡轮机长期停止时，大气中的水分可能会结露，并在配管内表面形成粉状的锈。锈在形成时，与配管内表面的表面积及燃气涡轮机的停止时间成比例增加，与湿度呈指数性增加。而且，燃气涡轮机长期停止后，在起动时，配管内产生的粉状锈通过冷却空气的流动被搬运并带至涡轮机侧，并不理想。
[0011 ]本发明用于解决上述课题，其目的在于，提供一种可抑制在燃气涡轮机的冷却空气系统中的配管内表面产生锈的燃气涡轮机发电设备、燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置及干燥方法。
[0012]技术方案
[0013]为达成上述目的，本发明的燃气涡轮机发电设备的特征在于，具有:燃气涡轮机，所述燃气涡轮机具备连接至发电机的涡轮机、向所述涡轮机提供燃烧气体的燃烧器以及向所述燃烧器提供压缩空气的压缩机;冷却空气系统，所述冷却空气系统的一端侧连接至所述压缩机的中间段或出口，另一端侧连接至所述涡轮机，向所述涡轮机提供从所述压缩机抽出的压缩空气;干燥空气系统，所述干燥空气系统连接至所述冷却空气系统，在所述燃气涡轮机停止时，向所述冷却空气系统内提供干燥空气。
[0014]根据该燃气涡轮机发电设备，在燃气涡轮机停止时，通过向冷却空气系统提供干燥空气，使该冷却空气系统内保持干燥。结果，可抑制在冷却空气系统中的配管内表面产生锈。而且，燃气涡轮机停止时，通过向冷却空气系统提供干燥空气，使该冷却空气系统内保持干燥，因此，不再需要进行扫气运行，可降低燃料使用量。
[0015]此外，本发明的燃气涡轮机发电设备的特征在于，所述冷却空气系统在中途具备冷却所述压缩空气的热交换器，所述干燥空气系统在比所述热交换器更靠近所述涡轮机侧的位置连接至所述冷却空气系统。
[0016]—般而言，燃气涡轮机的冷却空气系统中，在连接冷却空气系统一端侧的压缩机侦U，需要在无压力损失的情况下，将抽出的压缩空气提供至涡轮机侧。另一方面，在连接冷却空气系统另一端侧的涡轮机侧，为了避免不必要地消耗冷却的空气，以致于降低燃气涡轮机性能，需要减少从密封部分等泄露的空气量。因此，如果对冷却空气系统的一端侧即压缩机侧与冷却空气系统的另一端侧即涡轮机侧的CdA值(流路的流量系数Cd和面积A的积)进行比较，存在压缩机侧大、涡轮机侧小的关系。因此，燃气涡轮机停止时，提供至冷却空气系统的干燥空气中的大部分向冷却空气系统的一端侧即压缩机侧流动。
[0017]从而，如本发明的燃气涡轮机发电设备所述，通过在比热交换器更靠近涡轮机侧的位置将干燥空气系统连接至冷却空气系统，可使更多的干燥空气流经热交换器，并可快速降低热交换器内部的湿度，因此，可抑制在热交换器中产生锈。
[0018]此外，一般在燃气涡轮机的冷却空气系统中设置热交换器时，热交换器大多设置在冷却空气系统配管全长的一半左右的位置。此时，根据本发明的燃气涡轮机发电设备，由于干燥空气系统连接至冷却空气系统配管全长中靠近涡轮机侧的位置，因此，可从在冷却空气系统配管全长中占较大比例的连接点向压缩机侧的配管高效输送干燥空气。因此，可有效地抑制在冷却空气系统中的配管内表面产生锈。
[0019]此外，本发明的燃气涡轮机发电设备的特征在于，所述干燥空气系统从向设备内提供控制空气的控制空气供给系统获得干燥空气。
[0020]控制空气供给系统是配置在设备中的气动阀的驱动源，产生除湿后的干燥空气。该控制空气供给系统在燃气涡轮机停止时需要的干燥空气量较少，因此，通过在干燥空气系统中使用该干燥空气，无需准备新的干燥空气供给源，可有效利用设备内使用的干燥空
Ho
[0021]为达成上述目的，本发明的燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置将燃气涡轮机中的压缩机的中间段或出口与涡轮机连接，对向所述涡轮机提供从所述压缩机抽出的压缩空气的冷却空气系统进行干燥，其特征在于，具有干燥空气系统，所述干燥空气系统连接至所述冷却空气系统，向所述冷却空气系统内提供干燥空气。
[0022]根据该燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置，在燃气涡轮机停止期间，通过向冷却空气系统提供干燥空气，可对该冷却空气系统内进行干燥。结果，可抑制在冷却空气系统中的配管内表面产生锈。而且，燃气涡轮机停止时，通过向冷却空气系统提供干燥空气，使该冷却空气系统内保持干燥，因此，不再需要进行扫气运行，可降低燃料使用量。
[0023]此外，本发明的燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置的特征在于，在所述冷却空气系统的中途设置热交换器，所述干燥空气系统连接至比所述热交换器更靠近涡轮机侧的位置。
[0024]—般而言，燃气涡轮机的冷却空气系统中，在连接冷却空气系统一端侧的压缩机侦U，需要在无压力损失的情况下，将抽出的压缩空气提供至涡轮机侧。另一方面，在连接冷却空气系统另一端侧的涡轮机侧，为了避免不必要地消耗冷却的空气，以致于降低燃气涡轮机性能，需要减少从密封部分等泄露的空气量。因此，如果对冷却空气系统的一端侧即压缩机侧与冷却空气系统的另一端侧即涡轮机侧的CdA值(流路的流量系数Cd和面积A的积)进行比较，存在压缩机侧大、涡轮机侧小的关系。因此，燃气涡轮机停止时，提供至冷却空气系统的干燥空气中的大部分向冷却空气系统的一端侧即压缩机侧流动。
[0025]从而，如本发明的燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置所述，通过在比热交换器更靠近涡轮机侧的位置将干燥空气系统连接至冷却空气系统，可使更多的干燥空气流经热交换器，并可快速降低热交换器内部的湿度，因此，可抑制在热交换器中产生锈。
[0026]此外，一般在燃气涡轮机的冷却空气系统中设置热交换器时，热交换器大多设置在冷却空气系统配管全长的一半左右的位置。此时，根据本发明的燃气涡轮机发电设备，由于干燥空气系统连接至冷却空气系统配管全长中靠近涡轮机侧的位置，因此，可从在冷却空气系统配管全长中占较大比例的连接点向压缩机侧的配管高效输送干燥空气。因此，可有效地抑制在冷却空气系统中的配管内表面产生锈。
[0027]为达成上述目的，本发明的燃气涡轮机冷却空气系统干燥方法为，将燃气涡轮机中的压缩机的中间段或出口与涡轮机连接，对向所述涡轮机提供从所述压缩机抽出的压缩空气的冷却空气系统进行干燥，其特征在于，在所述燃气涡轮机停止时，向所述冷却空气系统内提供干燥空气。
[0028]根据该燃气涡轮机冷却空气系统干燥方法，在燃气涡轮机停止期间，通过向冷却空气系统提供干燥空气，可对该冷却空气系统内进行干燥。结果，可抑制在冷却空气系统中的配管内表面产生锈。而且，燃气涡轮机停止时，通过向冷却空气系统提供干燥空气，使该冷却空气系统内保持干燥，因此，不再需要进行扫气运行，可降低燃料使用量。
[0029]此外，本发明的燃气涡轮机冷却空气系统干燥方法的特征在于，在所述冷却空气系统的中途设置热交换器，将干燥空气提供至比所述热交换器更靠近涡轮机侧的位置。
[0030]—般而言，燃气涡轮机的冷却空气系统中，在连接冷却空气系统一端侧的压缩机侦U，需要在无压力损失的情况下，将抽出的压缩空气提供至涡轮机侧。另一方面，在连接冷却空气系统另一端侧的涡轮机侧，为了避免不必要地消耗冷却的空气，以致于降低燃气涡轮机性能，需要减少从密封部分等泄露的空气量。因此，如果对冷却空气系统的一端侧即压缩机侧与冷却空气系统的另一端侧即涡轮机侧的CdA值(流路的流量系数Cd和面积A的积)进行比较，存在压缩机侧大、涡轮机侧小的关系。因此，燃气涡轮机停止时，提供至冷却空气系统的干燥空气中的大部分向冷却空气系统的一端侧即压缩机侧流动。
[0031 ]从而，如本发明的燃气涡轮机冷却空气系统干燥方法所述，通过将干燥空气系统提供至比热交换器更靠近涡轮机侧的位置，可使更多的干燥空气流经热交换器，并可快速降低热交换器内部的湿度，因此，可抑制在热交换器中产生锈。
[0032]此外，一般在燃气涡轮机的冷却空气系统中设置热交换器时，热交换器大多设置在冷却空气系统配管全长的一半左右的位置。此时，根据本发明的燃气涡轮机发电设备，由于干燥空气系统连接至冷却空气系统配管全长中靠近涡轮机侧的位置，因此，可从在冷却空气系统配管全长中占较大比例的连接点向压缩机侧的配管高效输送干燥空气。因此，可有效地抑制在冷却空气系统中的配管内表面产生锈。
[0033]有益效果
[0034]根据本发明，可抑制在燃气涡轮机的冷却空气系统中的配管内表面产生锈。
【附图说明】
[0035]图1为本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备的概略结构图。
[0036]图2为本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备中的燃气涡轮机的结构图。
[0037]图3为本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备中的冷却空气系统的结构图。
[0038]图4为本发明的实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备中的冷却空气系统的其他示例的结构图。
【具体实施方式】
[0039]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，本发明并不限于此实施方式。此外，在下述实施方式的结构要素中，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。
[0040]图1为本实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备的概略结构图，图2为本实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备中的燃气涡轮机的结构图，图3为本实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备中的冷却空气系统的结构图。此外，图4为本实施方式所涉及的燃气涡轮机发电设备中的冷却空气系统的其他示例的结构图。
[0041]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和干燥空气系统400。
[0042]发电机100的驱动轴101连接至后述燃气涡轮机200的涡轮轴204，通过涡轮轴204所施加的旋转动力进行发电。另外，发电机100在燃气涡轮机200起动时，也作为向涡轮轴204施加旋转动力的起动用电动机发挥作用。
[0043]燃气涡轮机200具有压缩机201、燃烧器202和涡轮机203。该燃气涡轮机200在压缩机201、燃烧器202及涡轮机203的中心部贯通配置涡轮轴204。压缩机201、燃烧器202及涡轮机203沿涡轮轴204的轴心R，从空气流的前侧向后侧依次并排设置。另外，以下说明中，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。
[0044]压缩机201压缩空气从而生成压缩空气。如图2所示，压缩机201在具有吸入空气的进气口 211的压缩机壳体212内设有压缩机静叶213及压缩机动叶214。压缩机静叶213安装在压缩机壳体212侧，沿涡轮周向并列设置有多个。此外，压缩机动叶214安装在涡轮轴204侧，沿涡轮周向并列设置有多个。这些压缩机静叶213和压缩机动叶214沿涡轮轴向交互设置。
[0045]燃烧器202如图2所示，通过对压缩机201压缩的压缩空气提供燃料，生成高温高压的燃烧气体。燃烧器202具有:作为燃烧筒的、混合压缩空气和燃料使其进行燃烧的内筒221;从内筒221将燃烧气体引导至涡轮机203的尾筒222;外筒223，所述外筒223覆盖内筒221的外周，并形成将来自压缩机201的压缩空气引导至内筒221的空气通道225。该燃烧器202针对形成涡轮缸体的燃烧器壳体224，沿涡轮周向并排设置有多个(例如16个)。
[0046]如图2所示，涡轮机203通过在燃烧器202中燃烧的燃烧气体产生旋转动力。涡轮机203在涡轮壳体231内设有涡轮静叶232及涡轮动叶233。涡轮静叶232安装在涡轮壳体231侦U，沿涡轮周向并列设置有多个。此外，涡轮动叶233安装在涡轮轴204侧，沿涡轮周向并列设置有多个。这些涡轮静叶232和涡轮动叶233沿涡轮轴向交互设置。此外，在涡轮壳体231的后侧设有废气室234，所述废气室234具有连接至涡轮机203的废气扩散器234a。
[0047]涡轮轴204中，压缩机201—侧端部通过轴承部241支撑，废气室234—侧端部通过轴承242支撑，并且涡轮轴204以轴心R为中心可自由旋转地设置。而且，涡轮轴204在压缩机201侧的端部连接有发电机100的驱动轴101。
[0048]这种燃气涡轮机200中，从压缩机201的进气口211吸入的空气通过多个压缩机静叶213和压缩机动叶214后被压缩成高温高压的压缩空气。对于该压缩空气，通过在燃烧器202中混合燃料进行燃烧，生成高温高压的燃烧气体。而且，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，并向连接至该涡轮轴204的发电机100施加旋转动力以进行发电。而且，旋转驱动涡轮轴204后的废气经过废气室234的废气扩散器234a，作为废气排放至大气中。
[0049]冷却空气系统300设在上述燃气涡轮机200中，向涡轮机203提供从压缩机201抽出的压缩空气。
[0050]接下来对冷却空气系统300所涉及的结构进行说明。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，并通过各轴承部241、242旋转自如地被支撑。涡轮盘251在其外周部安装有涡轮动叶233。涡轮动叶233由以下构件构成:在涡轮盘251的外周端部沿涡轮周向固定的多个叶根部233a;连接各叶根部233a的基部233b;在基部233b的外周面沿圆周方向以均等间隔固定的多个动叶部233co
[0051 ]而且，在涡轮轴204的外周附近，沿涡轮周向安装有构成环状的中间轴盖253，在该中间轴盖253的外周，于燃烧器壳体224内且多个燃烧器202的外侧划分形成有涡轮缸体254。另一方面，燃烧器202中，尾筒222与涡轮机203中沿涡轮周向形成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及多个涡轮动叶233(动叶部233c)沿涡轮轴向交互配置。
[0052]涡轮轴204的涡轮盘251上形成有冷却空气供给孔256，所述冷却空气供给孔256沿涡轮轴向设置，压缩机201侧作为入口部开口。冷却空气供给孔256沿涡轮轴向形成，同时，经过各涡轮盘251与设在各涡轮动叶233内部的冷却孔(未图示)相通。而且，在冷却空气供给孔256的入口部周围、中间轴盖253内，设有沿涡轮周向形成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端部紧密安装至中间轴盖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在其内周面侧设有对密封圈保持环257的内周面和涡轮轴204的外周面之间的间隙进行密封的多个密封件258、259、260、261。而且，在中间轴盖253和密封圈保持环257之间划分形成的空间部262经由形成于密封圈保持环257上的贯通孔263，与冷却空气供给孔256的入口部相通。
[0053]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所示为I个，并且如图3所示连接至燃烧器壳体224形成的I个连接部302。此外，冷却空气配管301如图1所示，另一端侧分支并形成为多个(图1中为4个)，分别贯通燃烧器壳体224并安装至中间轴盖253，经过空间部262与冷却空气供给孔256连通。此外，冷却空气配管301在其中途设有热交换器即TCA冷却器303οTCA冷却器303中，在热交换器303c上设置连接至冷却空气配管301的一端侧的入口集管器303a和连接至冷却空气配管301另一端侧的出口集管器303b，使从入口集管器303a供给的压缩空气通过热交换部303c与制冷剂进行热交换，将热交换后的压缩空气从出口集管器303b排出。一般而言，该TCA冷却器303如图1所示，配置在收纳燃气涡轮机200等的燃气涡轮机发电设备I的建筑物Ia外，因此，冷却空气配管301采取以下结构:引出至建筑物Ia外与TCA冷却器303连接，并从TCA冷却器303再次返回建筑物la。而且，如图1所示，冷却空气配管301在其中途且比TCA冷却器303更靠近另一端侧的位置设有过滤器304。
[0054]燃气涡轮机200运行时，向涡轮缸体254提供通过燃气涡轮机200的压缩机201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，经过尾筒222流入燃烧气体通道255并送至涡轮机203。冷却空气系统300中，向连通压缩机201出口的涡轮缸体254提供的部分压缩空气从冷却空气配管301的一端侧被抽出，然后从冷却空气配管301的另一端侧经过空间部262并通过贯通孔263提供至涡轮机203侧的冷却空气供给孔256，并通过各涡轮动叶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，并通过过滤器304除去异物后到达各涡轮动叶233，对各涡轮动叶233进行冷却。
[0055]在这种冷却空气系统300中，冷却空气配管301以充分的配管截面积形成，以避免产生不必要的压力损失。此外，一般而言，燃气涡轮机200的冷却空气系统300中，在连接冷却空气配管301 —端侧的压缩机201侧的涡轮缸体254中，需要在无压力损失的情况下，将抽出的压缩空气提供至涡轮侧。另一方面，连接冷却空气配管301另一端侧的涡轮机203侧的冷却空气供给孔256和涡轮动叶233的冷却孔为了避免不必要地消耗冷却的空气，以致降低燃气涡轮机性能，需要减少从密封部分等泄露的空气量。因此，如果对冷却空气配管301的一端侧即涡轮缸体254与冷却空气配管301的另一端侧即冷却空气供给孔256、涡轮动叶233的冷却孔的CdA值(流路的流量系数Cd和面积A的积)进行比较，则存在涡轮缸体254侧大、冷却空气供给孔256和涡轮动叶233的冷却孔侧小的关系。
[0056]然而，虽然上述冷却空气系统300从压缩机201的出口抽出压缩空气并提供至涡轮机203侧，但对于其他冷却空气系统也可适用本发明。图4为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结构图，显示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的中间段抽出压缩空气并提供至涡轮机203侧。
[0057]如图2所示，上述燃气涡轮机200中，压缩机201在压缩机壳体212的压缩机静叶213的位置外侧设有压缩机抽气室215，所述压缩机抽气室215与压缩机壳体212的内部连通，同时沿涡轮周向形成环状。此外，涡轮机203在燃烧器壳体224的涡轮静叶232的位置外侧设有沿涡轮周向形成环状的涡轮叶片环槽235。涡轮叶片环槽235与在各涡轮静叶232内部设置的冷却孔(未图示)相通。
[0058]如图4所示，压缩机抽气室215与构成冷却空气系统500的冷却空气配管501的一端侧连接。此外，冷却空气配管501的另一端侧与涡轮叶片环槽235连接。此外，冷却空气配管501在其中途设有热交换器即TCA冷却器503 JCA冷却器503中，在热交换器503c上设置连接至冷却空气配管501的一端侧的入口集管器503a和连接至冷却空气配管501另一端侧的出口集管器503b，使从入口集管器503a供给的冷却对象通过热交换部503c进行热交换，将热交换后的冷却对象从出口集管器503b排出。如图4所示，为了提高热交换效率，该TCA冷却器503配置在收纳燃气涡轮机200等的燃气涡轮机发电设备I的建筑物Ia外，冷却空气配管501被引出至建筑物Ia外并与TCA冷却器503连接。而且，如图4所示，冷却空气配管501在其中途且比TCA冷却器503更靠近另一端侧的位置设有过滤器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外。
[0059]从而，冷却空气系统500中，通过燃气涡轮机200的压缩机201压缩的压缩空气由压缩机抽气室215从冷却空气配管501的一端侧抽出，并从冷却空气配管501另一端侧经过涡轮叶片环槽235，通过各涡轮静叶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，并通过过滤器504除去从压缩机抽气室215带来的异物后到达各涡轮静叶232，对各涡轮静叶232进行冷却。
[0060]在这种冷却空气系统500中，冷却空气配管501以充分的配管截面积形成，以避免产生不必要的压力损失。此外，一般而言，燃气涡轮机200的冷却空气系统500中，在连接冷却空气配管501 —端侧的压缩机201侧的压缩机抽气室215中，需要在无压力损失的情况下，将抽出的压缩空气提供至涡轮侧。另一方面，连接冷却空气配管501另一端侧的涡轮机203侧的涡轮静叶232的冷却孔为了避免不必要地消耗冷却的空气，以致降低燃气涡轮机性能，需要减少从密封部分等泄露的空气量。因此，如果对冷却空气配管501的一端侧即压缩机抽气室215与冷却空气配管501的另一端侧即涡轮静叶232的冷却孔的CdA值(流路的流量系数Cd和面积A的积)进行比较，则存在压缩机抽气室215侧大、祸轮静叶232的冷却孔侧小的关系O
[0061 ]干燥空气系统400为燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置，其向冷却空气系统300、500内提供干燥空气。如图1和图4所示，干燥空气系统400中，干燥空气供给源401所连接的干燥空气配管402连接至冷却空气配管301、501。干燥空气供给源401能产生干燥空气即可，本实施方式中，从向设备内提供控制空气的控制空气供给系统获取干燥空气。控制空气供给系统是配置在发电设备中的气动阀的驱动源，未进行图示，通过压缩机压缩空气并通过除湿机除湿后产生干燥空气。控制空气供给系统中，将干燥空气储存在空气槽中，从该处供给至发电设备内的各处(例如，建筑物la、锅炉设备以及水处理设备)并用于各种气动阀的驱动。
[0062]此外，如图1和图4所示，干燥空气系统400中，干燥空气配管402优选靠近冷却空气系统300、500的冷却空气配管301、501的另一端侧，并且连接至比热交换器即TCA冷却器303、503更靠近涡轮机203侧。而且，干燥空气系统400中，干燥空气配管402优选靠近冷却空气系统300、500的冷却空气配管301、501的另一端侧，并且连接至比过滤器304、504更靠近涡轮机203侧。
[0063]干燥空气系统400的构成如下:干燥空气配管402连接至冷却空气配管301、501，根据需要，可从干燥空气供给源401向冷却空气系统300、500提供干燥空气。因此，干燥空气配管402设有开关阀。开关阀可设置I个，但为了安全起见，优选从干燥空气供给源401侧朝向冷却空气系统300、500，具有第一开关阀403及第二开关阀404。各开关阀403、404之间的干燥空气配管402连接有向外部空气开放的扫气配管402a。该扫气配管402a通过扫气开关阀405开关。
[0064]而且，在燃气涡轮机200停止时(主要是涡轮静止或回转状态)使用干燥空气系统400。也就是说，燃气涡轮机200停止时，将作为开关阀的第一开关阀403及第二开关阀404设为打开状态，将扫气开关阀405设为关闭状态。这样，干燥空气从干燥空气供给源401经过干燥空气配管402提供至冷却空气配管301、501。因此，干燥空气被送至冷却空气系统300、500内，使该冷却空气系统300、500内保持干燥。结果，抑制了冷却空气系统300、500的冷却空气配管301、501内表面产生锈。另外，作为向冷却空气系统300、500提供干燥空气的时机，可在燃气涡轮机200停止时至经过3天时进行。这是因为如果燃气涡轮机200停止后经过3天以上，则冷却空气配管301、501内的空气温度很可能会降至露点以下，并且大气中的湿气会产生结露。
[0065]另外，干燥空气系统400也可为以下构成:在燃气涡轮机200停止时或停止后经过3天时自动工作。此时，干燥空气系统400具有控制装置406，所述控制装置406对燃气涡轮机200的停止和运行进行检测，并控制第一开关阀403、第二开关阀404及扫气开关阀405。控制装置406为了对燃气涡轮机200的停止进行检测，例如，与燃气涡轮机200的控制装置(未图示)相连接。此外，控制装置406为了控制第一开关阀403、第二开关阀404及扫气开关阀405，与第一开关阀403、第二开关阀404及扫气开关阀405相连接。而且，在燃气涡轮机200运行期间，控制装置406对第一开关阀403、第二开关阀404及扫气开关阀405进行控制使其关闭。此夕卜，在燃气涡轮机200停止时，控制装置406保持对扫气开关阀405的关闭控制，并按照第一开关阀403、第二开关阀404的顺序进行开放控制。此外，在燃气涡轮机200运行期间，第一开关阀403及第二开关阀404无法转换为关闭状态时，控制装置406对扫气开关阀405进行开放控制。
[0066]如此，本实施方式的燃气涡轮机发电设备I具有:燃气涡轮机200，所述燃气涡轮机200具备连接至发电机100的涡轮机203、向涡轮机203提供燃烧气体的燃烧器202以及向燃烧器202提供压缩空气的压缩机201;冷却空气系统300、500，所述冷却空气系统300、500的一端侧连接至压缩机201的中间段或出口，另一端侧连接至涡轮机203，向涡轮机203提供从压缩机201抽出的压缩空气;干燥空气系统400，所述干燥空气系统400连接至冷却空气系统
300、500，在燃气涡轮机200停止时，向冷却空气系统300、500内提供干燥空气。
[0067]根据该燃气涡轮机发电设备I，在燃气涡轮机200停止时，通过向冷却空气系统
300、500提供干燥空气，使该冷却空气系统300、500内保持干燥。结果，可抑制在冷却空气系统300、500中的冷却空气配管301、501的内表面产生锈。
[0068]然而，长期停止燃气涡轮机200(例如，30天以上)时，可以考虑到以排出冷却空气系统300、500中的冷却空气配管301、501的内表面的锈为目的，在燃气涡轮机200无负荷的情况下进行冷却空气系统300、500的扫气运行，但该扫气运行将消耗不用于发电的燃料。根据本实施方式的燃气涡轮机发电设备I，燃气涡轮机200停止时，通过向冷却空气系统300、500提供干燥空气，使该冷却空气系统300、500内保持干燥，抑制了锈的产生，因此，不再需要进行扫气运行，可降低燃料使用量。
[0069]此外，本实施方式的燃气涡轮机发电设备I中，干燥空气系统400连接至靠近冷却空气系统300、500的另一端侧的位置。
[0070]冷却空气系统300中，由于冷却空气配管301的一端侧即冷却空气配管301和燃烧器壳体224的连接部的开口的CdA值大、连接至冷却空气配管301的另一端侧的涡轮动叶233的冷却孔侧的CdA值小，因此，干燥空气大部分朝向冷却空气配管301的一端侧即燃烧器壳体224侧流动。此外，冷却空气系统500中，由于冷却空气配管501的一端侧即压缩机抽气室215侧的CdA值大、连接至冷却空气配管501的另一端侧的涡轮静叶232的冷却孔侧的CdA值小，因此，干燥空气大部分朝向冷却空气配管501的一端侧即压缩机抽气室215侧流动。从而，如本实施方式的燃气涡轮机发电设备I所述，通过将干燥空气系统400连接至靠近冷却空气系统300、500的另一端侧的位置(优选为冷却空气配管301、501的另一端部)，可高效地将冷却空气系统300、500整体的空气置换为干燥空气，并可显著获得抑制在冷却空气系统300、500中的冷却空气配管301、501的内表面产生锈的效果。
[0071]此外，本实施方式的燃气涡轮机发电设备I中，冷却空气系统300、500在其中途具备冷却压缩空气的TCA冷却器(热交换器)303、503，干燥空气系统400在比TCA冷却器303、503更靠近涡轮机203侧的位置连接至冷却空气系统300、500。
[0072]冷却空气系统300中，由于冷却空气配管301的一端侧即冷却空气配管301和燃烧器壳体224的连接部的开口的CdA值大、连接至冷却空气配管301的另一端侧的涡轮动叶233的冷却孔侧的CdA值小，因此，干燥空气大部分朝向冷却空气配管301的一端侧即燃烧器壳体224侧流动。此外，冷却空气系统500中，由于冷却空气配管501的一端侧即压缩机抽气室215侧的CdA值大、连接至冷却空气配管501的另一端侧的涡轮静叶232的冷却孔侧的CdA值小，因此，干燥空气大部分朝向冷却空气配管501的一端侧即压缩机抽气室215侧流动。从而，如本实施方式的燃气涡轮机发电设备I所述，通过将干燥空气系统400在比TCA冷却器303、503更靠近涡轮机203侧的位置连接至冷却空气系统300、500，可高效地将冷却空气系统300、500整体的空气置换为干燥空气，并可显著获得抑制在冷却空气系统300、500中的冷却空气配管301、501的内表面产生锈的效果。而且，根据该燃气涡轮机发电设备I，通过将干燥空气系统400在比TCA冷却器303、503更靠近涡轮机203侧的位置连接至冷却空气系统
300、500，可使更多的干燥空气流经TCA冷却器303、503，并可快速降低TCA冷却器303、503内部的湿度，因此，可抑制在TCA冷却器303、503中产生锈。
[0073]此外，一般在燃气涡轮机200的冷却空气配管301、501中设置1^六冷却器303、503时，TCA冷却器303、503大多设置在冷却空气配管301、501的配管全长的一半左右的位置。此时，根据本实施方式的燃气涡轮机发电设备I，由于干燥空气系统400连接至冷却空气配管
301、501的配管全长中靠近涡轮机203侧(另一端侧)的位置，因此，可从在冷却空气配管
301、501的配管全长中占较大比例的连接点向压缩机201侧的配管高效输送干燥空气。因此，可有效地抑制在冷却空气配管301、501中的配管内表面产生锈。
[0074]此外，本实施方式的燃气涡轮机发电设备I中，冷却空气系统300、500在其中途具备从压缩空气中去除异物的过滤器304、504，干燥空气系统400在比过滤器304、504更靠近涡轮机203侧的位置连接至冷却空气系统300、500。
[0075]如前所述，干燥空气中的大部分向冷却空气配管501的一端侧即压缩机抽气室215侧流动。从而，如本实施方式的燃气涡轮机发电设备I所述，通过将干燥空气系统400在比过滤器304、504更靠近涡轮机203侧的位置连接至冷却空气系统300、500，可使更多的干燥空气流经整个冷却空气系统300、500，并可显著获得抑制在冷却空气系统300、500中的冷却空气配管301、501的内表面产生锈的效果。而且，根据该燃气涡轮机发电设备I，可使更多的干燥空气流经过滤器304、504，并可抑制在过滤器304、504中产生锈。
[0076]此外，本实施方式的燃气涡轮机发电设备I中，干燥空气系统400从向设备内提供控制空气的控制空气供给系统获得干燥空气。
[0077]控制空气供给系统是配置在设备中的气动阀的驱动源，产生除湿后的干燥空气。该控制空气供给系统在燃气涡轮机200停止时需要的干燥空气量较少，因此，通过在干燥空气系统400中使用该干燥空气，无需准备新的干燥空气供给源，可有效利用设备内使用的干燥空气。
[0078]符号说明
[0079]I燃气涡轮机发电设备
[0080]100发电机[0081 ] 200燃气涡轮机
[0082]201压缩机
[0083]203涡轮机
[0084]300、500冷却空气系统
[0085]301、501冷却空气配管
[0086]303、503 TCA冷却器(热交换器)
[0087]400干燥空气系统
【主权项】
1.一种燃气涡轮机发电设备，其特征在于，具有:燃气涡轮机，所述燃气涡轮机具备连接至发电机的涡轮机、向所述涡轮机提供燃烧气体的燃烧器以及向所述燃烧器提供压缩空气的压缩机； 冷却空气系统，所述冷却空气系统的一端侧连接至所述压缩机的中间段或出口，另一端侧连接至所述涡轮机，向所述涡轮机提供从所述压缩机抽出的压缩空气； 干燥空气系统，所述干燥空气系统连接至所述冷却空气系统，在所述燃气涡轮机停止时，向所述冷却空气系统内提供干燥空气。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮机发电设备，其特征在于，所述冷却空气系统在中途具备冷却所述压缩空气的热交换器， 所述干燥空气系统在比所述热交换器更靠近所述涡轮机侧的位置连接至所述冷却空气系统。3.根据权利要求1或2所述的燃气涡轮机发电设备，其特征在于，所述干燥空气系统从向设备内提供控制空气的控制空气供给系统获得干燥空气。4.一种燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置，其将燃气涡轮机中的压缩机的中间段或出口与涡轮机连接，对向所述涡轮机提供从所述压缩机抽出的压缩空气的冷却空气系统进行干燥，其特征在于， 具有干燥空气系统，所述干燥空气系统连接至所述冷却空气系统，向所述冷却空气系统内提供干燥空气。5.根据权利要求4所述的燃气涡轮机冷却空气系统干燥装置，其特征在于，在所述冷却空气系统的中途设置热交换器，所述干燥空气系统连接至比所述热交换器更靠近涡轮机侧的位置。6.一种燃气涡轮机冷却空气系统干燥方法，其将燃气涡轮机中的压缩机的中间段或出口与涡轮机连接，对向所述涡轮机提供从所述压缩机抽出的压缩空气的冷却空气系统进行干燥，其特征在于， 在所述燃气涡轮机停止时，向所述冷却空气系统内提供干燥空气。7.根据权利要求6所述的燃气涡轮机冷却空气系统干燥方法，其特征在于，在所述冷却空气系统的中途设置热交换器，将干燥空气提供至比所述热交换器更靠近涡轮机侧的位置。
【文档编号】F02C6/08GK105899783SQ201580004049
【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, 朝来野二郎
【申请人】三菱日立电力系统株式会社