气体压缩机的清洗方法和装置以及气体压缩机与流程

本发明例如涉及将燃料气体、空气等气体压缩的气体压缩机的清洗方法和装置、以及设置有该气体压缩机的清洗装置的气体压缩机。

背景技术：

通常的燃气轮机由压缩机、燃烧器以及涡轮构成。压缩机将从空气导入口导入的空气压缩以成为高温、高压的压缩空气。燃烧器向该压缩空气供给燃料并使其燃烧以得到高温、高压的燃烧气体。涡轮由该燃烧气体驱动，从而驱动在同一轴上连结的发电机。

在该燃气轮机中，存在将高炉气体(bfg，blastfurnacegas)作为燃料而向燃烧器供给的情况，该高炉气体通过气体压缩机形成高温、高压的燃料气体而向燃烧器供给。该高炉气体是用高炉还原铁矿石而制造生铁时产生的，含有焦油等杂质，气体压缩机在将该高炉气体压缩时，叶片上附着杂质而受到污染，从而性能降低。

作为解决该问题的方法，可以考虑在运转过程中向压缩机内投入清洗材料，从而由该清洗材料将在叶片附着的杂质去除。作为这种气体压缩机的清洗方法，例如有下述专利文献1所记载的方法。在该专利文献1中记载的气体压缩机的清洗方法中，作为清洗材料，而将米粒、坚果壳(胡桃壳的破碎颗粒)、或者冰粒投入压缩机，从而将在叶片附着的杂质去除。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平07-269302号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

由于作为清洗材料利用的米粒、坚果壳是天然原料因此难以获取，另外，存在作为清洗材料的材料成本高这样的课题。另外，在利用冰粒作为清洗材料的情况下，需要事先准备冰粒，从而需要与气体压缩机相邻地设置冰粒的制造装置。因此，导致设备成本增加，并且需要设置空间。

本发明的目的在于，解决上述课题，提供适当地进行压缩机的清洗并且抑制了材料成本的增加的气体压缩机的清洗方法和装置以及气体压缩机。

用于解决课题的方案

用于达成上述目的的本发明的气体压缩机的清洗方法的特征在于，在压缩气体的轴流式的压缩机运转时，从气体导入口投入调整了形态的多孔质的清洗材料而进行叶片的清洗。

因此，压缩机的动叶旋转时，若将清洗材料从气体导入口投入到内部，则该清洗材料与动叶、静叶的表面碰撞从而附着物被去除，而进行叶片的清洗。清洗材料是调整了形态的多孔质因此能够不损害动叶、静叶地将附着物有效地去除，从而能够适当地进行压缩机的清洗。

在本发明的气体压缩机的清洗方法中，其特征在于，所述清洗材料被设定为预先设定的规定硬度以及/或者规定粒径。

因此，与叶片上的附着物相应地将适当的硬度以及/或者粒径的清洗材料从气体导入口投入到内部，从而能够抑制叶片的损伤并且将附着物适当地去除。

在本发明的气体压缩机的清洗方法中，其特征在于，所述清洗材料的硬度以及/或者粒径与所述叶片的附着物的附着状况相应地变更为最佳的规定硬度以及/或者规定粒径。

因此，由于叶片上的附着物是在所压缩的气体中含有的杂质，与该杂质的种类相应地性质也不同，因此清洗材料的硬度以及/或者粒径与叶片的附着物的附着状况相应地变更为最佳的规定硬度以及/或者规定粒径，从而能够将叶片的附着物有效地去除。

在本发明的气体压缩机的清洗方法中，其特征在于，所述清洗材料为焦炭。

因此，由于作为清洗材料的焦炭能够调整硬度，因此不会在压缩了的气体的利用场所产生不良影响。

在本发明的气体压缩机的清洗方法中，其特征在于，在所述压缩机的性能降低到预先设定的规定性能以下时，从所述气体导入口开始所述清洗材料的投入。

因此，当在压缩机的叶片存在附着物时，压缩效率降低而性能降低，因此如果压缩机的性能降低，则开始来自气体导入口的清洗材料的投入，从而能够适当地把握清洗时期从而在最佳的时期进行叶片的清洗。

在本发明的气体压缩机的清洗方法中，其特征在于，通过加压了的非活性气体从所述气体导入口投入所述清洗材料。

因此，将非活性气体加压，并将加压了的非活性气体与清洗材料混合且从气体导入口投入，由此能够将清洗材料在短时间内从气体导入口投入到内部，从而能够使作业性提升。

另外，本发明的气体压缩机的清洗装置在压缩气体的轴流式的压缩机运转时进行叶片的清洗，其特征在于，所述气体压缩机的清洗装置具备：料斗，其贮存调整了形态的多孔质的清洗材料；供给线路，其将贮存于所述料斗的所述清洗材料向气体导入口供给；以及开闭阀，其设置于所述供给线路。

因此，压缩机的动叶旋转时，若在清洗时期，将开闭阀打开并将贮存于料斗的清洗材料从供给线路向气体导入口供给，则该清洗材料与动叶、静叶的表面碰撞从而附着物被去除，而进行叶片的清洗。清洗材料是调整了形态的多孔质因此能够不损害动叶、静叶地将附着物有效地去除，从而能够适当地进行压缩机的清洗。

在本发明的气体压缩机的清洗装置中，其特征在于，所述气体压缩机的清洗装置设置有：加压混合室，其暂时贮存从所述料斗通过所述供给线路供给的所述清洗材料并且能够供给非活性气体而进行加压；以及混合物供给线路，其将处于所述加压混合室的所述清洗材料与非活性气体的混合物向所述气体导入口供给。

因此，在将贮存于料斗的清洗材料向加压混合室供给时，清洗材料在暂时贮存于加压混合室的状态下，供给非活性气体从而被加压，由加压了的非活性气体将该清洗材料通过混合物供给线路向气体导入口供给，从而能够将清洗材料在短时间内从气体导入口投入到内部，进而能够使作业性提升。

另外，本发明的气体压缩机的特征在于，所述气体压缩机设置有所述气体压缩机的清洗装置。

因此，在气体压缩机运转时，由气体压缩机的清洗装置进行叶片的清洗，从而能够抑制压缩效率的大幅度的降低。

发明效果

根据本发明的气体压缩机的清洗方法和装置以及气体压缩机，能够适当地进行压缩机的清洗，并且能够抑制材料成本的增加。

附图说明

图1是表示应用了本实施方式的气体压缩机的清洗装置的联合循环设备的概要结构图。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明的气体压缩机的清洗方法和装置以及气体压缩机的优选的实施方式。需要说明的是，本发明并不由该实施方式限定，另外，在实施方式存在多个的情况下，还包括将各实施方式组合而构成的方式。

图1是表示应用了本实施方式的气体压缩机的清洗装置的联合循环设备的概要结构图。

在本实施方式中，如图1所示，联合循环设备10具备燃气轮机11、废热回收锅炉(hrsg)12、蒸汽轮机13以及发电机14。在该联合循环设备10中，燃气轮机11形成为旋转轴与蒸汽轮机13的旋转轴配置在一直线上且在该旋转轴连结有发电机14的单轴型形式。

燃气轮机11具有压缩机21、燃烧器22以及涡轮23，压缩机21与涡轮23通过转子(旋转轴)24而以能够一体旋转的方式连结。压缩机21将从空气导入线路l1通过空气导入口导入的空气a压缩，并在空气导入线路l1设置有过滤器25。燃烧器22将从压缩机21通过压缩空气供给线路l2供给的压缩空气ac与从燃料气体供给线路l3供给的燃料气体f(压缩燃料气体fc)混合并使其燃烧。涡轮23由从燃烧器22通过燃烧气体供给线路l4供给的燃烧气体fg驱动而旋转。

废热回收锅炉12由于从燃气轮机11(涡轮23)经由废气排出线路l5排出的废气eg的废热而产生蒸汽(过热蒸汽)s。虽然未图示，但是作为换热器，废热回收锅炉12具有过热器、蒸发器以及节炭器。在废热回收锅炉12中，来自燃气轮机11的废气eg在内部通过，按照过热器、蒸发器、节炭器的顺序进行热回收而生成蒸汽s。而且，废热回收锅炉12经由将生成了蒸汽s的使用后的废气eg排出的废气排出线路l6而连结有烟囱26。

蒸汽轮机13由通过废热回收锅炉12生成的蒸汽s驱动。蒸汽轮机13具有涡轮27，旋转轴28与燃气轮机11的转子24以呈一直线状的方式连结。而且，设置有将废热回收锅炉12的过热器的过热蒸汽向涡轮27供给的蒸汽供给线路l7，并且设置有将驱动了涡轮27的使用后的蒸汽s返回至废热回收锅炉12的再热器的蒸汽回收线路l8，在蒸汽回收线路l8设置有冷凝器29与冷凝水泵30。冷凝器29将从涡轮27排出的蒸汽s通过冷却水(例如，海水)冷却而成为冷凝水w。

另外，燃气轮机11将从未图示的高炉排出的高炉气体(bfg)作为燃料气体f并在压缩之后向燃烧器22供给。将作为燃料气体f的bfg压缩的气体压缩机31是轴流压缩机，并具有涡轮32，并且在旋转轴33的端部固定有从动齿轮34。蒸汽轮机13的涡轮27在旋转轴28的端部固定有驱动齿轮35，驱动齿轮35与从动齿轮34啮合。因此，在蒸汽轮机13的涡轮27驱动时，其旋转力从旋转轴28经由驱动齿轮35以及从动齿轮34而向旋转轴33传递，从而驱动气体压缩机31的涡轮32旋转。

气体压缩机31在气体导入口连结有供给作为燃料气体f的bfg的燃料气体供给线路l11。燃料气体供给线路l11设置有开闭阀36与电集尘器37，电集尘器37收集燃料气体f中所含有的灰尘等并将其去除。氮气供给线路l12将作为非活性气体的氮气(n2)向加压混合室38供给，并设置有开闭阀39。清洗材料供给线路l13将贮存于料斗40的作为清洗材料的焦炭k向加压混合室38供给，并设置有开闭阀41。加压混合室38供给规定量的焦炭k，并且供给规定量的氮气，从而被加压到规定压力。加压混合室38连结有将焦炭k与氮气的混合物从燃料气体供给线路l11向气体压缩机31的气体导入口供给的混合物供给线路l14。混合物供给线路l14设置有开闭阀42。

需要说明的是，混合物供给线路l14也可以不与燃料气体供给线路l11连结，而是与气体压缩机31的气体导入口直接连结。另外，虽然未图示，但是燃料气体供给线路l3设置有将气体压缩机31所压缩的压缩燃料气体fc的一部分作为剩余气体而返回至燃料气体供给线路l11的燃料气体返回线路。该燃料气体返回线路设置有旁通阀与气体冷却器。气体冷却器将剩余气体(压缩燃料气体fc的一部分)冷却。

因此，在联合循环设备10运行时，在燃气轮机11中，压缩机21压缩空气a，燃烧器22将被供给的压缩空气ac与压缩燃料气体fc混合并使其燃烧。此时，气体压缩机31将作为燃料气体f的bfg压缩而成为压缩燃料气体fc，并向燃烧器22供给。涡轮23由从燃烧器22供给的燃烧气体fg驱动而旋转。另外，从燃气轮机11(涡轮23)排出的废气eg被向废热回收锅炉12输送，废热回收锅炉12生成蒸汽(过热蒸汽)s，蒸汽s被向蒸汽轮机13输送。涡轮27由该蒸汽s驱动而旋转。在发电机14中，通过燃气轮机11以及蒸汽轮机13驱动转子24以及旋转轴28旋转从而进行发电。

本实施方式的联合循环设备10设置于炼钢厂。因此，作为燃料气体f而使用bfg。炼钢厂用高炉还原铁矿石而制造生铁，在此时bfg产生。气体压缩机31将产生的bfg压缩而成为压缩燃料气体fc，并向燃烧器22供给。然而，作为燃料气体f的bfg含有焦油等杂质，在气体压缩机31将该bfg压缩时，bfg处于高温因此杂质析出而在动叶、静叶作为杂质附着，从而气体压缩机31的性能降低。因此，需要定期地利用清洗装置而将在动叶、静叶附着的附着物去除。

在本实施方式的气体压缩机的清洗装置中，当将作为燃料气体f的bfg压缩的轴流式的气体压缩机31运转时，进行动叶、静叶的清洗。在本实施方式的气体压缩机的清洗装置中，作为进行动叶、静叶的清洗的清洗材料，使用了多孔质并能够烧毁、并且能够调整作为其形态的硬度、粒径的材料。在本实施方式中，作为清洗材料，而应用了焦炭k。该气体压缩机的清洗装置具备：贮存上述的焦炭k的料斗40；将贮存于料斗40的焦炭k向气体压缩机31的气体导入口供给的清洗材料供给线路l13和混合物供给线路l14；以及设置于各供给线路l13、l14的开闭阀41、42。

另外，本实施方式的气体压缩机的清洗装置设置有加压混合室38，以使得将处于加压混合室38的焦炭k与氮气的混合物通过混合物供给线路l14向气体压缩机31的气体导入口供给，加压混合室38暂时贮存从料斗40通过清洗材料供给线路l13供给的焦炭k，并且能够供给氮气而进行加压。

在炼钢厂中，将原料即铁矿石、焦炭k以及石灰石投入高炉。于是，在高炉中，焦炭k燃烧而处于高温，生成一氧化碳并在炉内上升。此时，铁矿石熔化而变成铁水，并被一氧化碳还原而制造生铁。焦炭k具有高发热量，从而需要焦炭k来使高炉内的温度上升。另外，焦炭k在高炉内发散热并且一边产生炭黑一边燃烧，因此产生的炭黑作为吸附被氧化的铁矿石的氧的还原材料而发挥作用，从而能够去除在铁矿石中含有的杂质。

在气体压缩机31运转时，本实施方式的气体压缩机的清洗装置从气体导入口投入焦炭k而进行叶片的清洗。此时，焦炭k被设定为预先设定的规定硬度或者规定粒径。即，对于焦炭k，焦炭k的硬度或者粒径与附着物向叶片附着的附着状况相应地变更为最佳的规定硬度或者规定粒径。

焦炭k是通过在炼钢厂的炉中干蒸煤而制造的。该焦炭k为多孔质，与用途相应地选定其硬度与粒径。在本实施方式中，与叶片上的附着物的种类、附着量相应地选定最佳的焦炭k的硬度、粒径。焦炭k的硬度越高或粒径越大则叶片的附着物的去除性能越高，但是若去除性能过高，则存在对叶片造成损害、或者造成损伤的风险。另一方面，若将焦炭k设为低硬度或者小粒径，则虽然抑制了损害、或者损伤叶片的情况，但是去除性能过低而导致不能将叶片的附着物充分地去除、或者去除时间大幅度地延长。

标准的焦炭k的硬度按照莫氏硬度为2.5～3左右，与叶片上的附着物的种类、附着量相应地变更焦炭k的硬度。另外，标准的焦炭k的粒径为1mm～1.4mm左右，与叶片上的附着物的种类、附着量相应地变更焦炭k的粒径。

因此，在联合循环设备10运行时，气体压缩机31将作为燃料气体f的bfg压缩而成为压缩燃料气体fc，并向燃气轮机11的燃烧器22供给。此时，当气体压缩机31的性能降低到预先设定的规定性能以下时，使气体压缩机的清洗装置工作而从气体压缩机31的导入口开始焦炭k的投入。此时，与叶片上的附着物的附着状况(附着物的种类、附着量)相应地具有将最佳的硬度且最佳的粒径的焦炭k预先贮存于料斗40。在该情况下，也可以构成为，设置有多个料斗，将不同的硬度、粒径的焦炭k预先贮存于各料斗，并切换使用的料斗。

即，将开闭阀41打开而将贮存于料斗40的焦炭k通过清洗材料供给线路l13向加压混合室38供给规定量，然后将开闭阀41关闭。另外，将开闭阀39打开而将氮气通过氮气供给线路l12向加压混合室38供给规定量。在此，由氮气将加压混合室38加压到规定压力。在加压混合室38被加压到规定压力时，将开闭阀39关闭。而且，将开闭阀42打开而将位于加压混合室38的规定量的焦炭k由高压的氮气通过混合物供给线路l14向气体压缩机31的气体导入口供给。

于是，气在体压缩机31的动叶旋转时，从气体导入口投入到内部的焦炭k与动叶、静叶的表面碰撞从而去除附着物被，由此进行叶片的清洗。在清洗中使用的焦炭k保持原样地通过气体压缩机31而向燃烧器22供给并由燃烧器22的燃烧气体烧毁。

这样在本实施方式的气体压缩机的清洗方法中，在将燃料气体f压缩的轴流式的气体压缩机31运转时，从气体导入口投入多孔质并能够烧毁的清洗材料(例如，焦炭k)而进行叶片的清洗。

因此，在气体压缩机31的动叶旋转时，若焦炭k从气体导入口被投入到内部，该焦炭k与动叶、静叶的表面碰撞从而附着物被去除，由此进行叶片的清洗。焦炭k是多孔质因此不损害动叶、静叶地有效地去除附着物，并能够使被去除的附着物附着于焦炭k而向外部排出，从而能够适当地进行气体压缩机31的清洗。另外，焦炭k能够烧毁因此不会在压缩了的气体的利用场所产生不良影响。需要说明的是，在作为清洗材料而应用了焦炭k的情况下，由于焦炭k大量地存在于炼钢厂等，因此获取性良好，不需要用高价买入，能够抑制材料成本以及材料的获取成本的增加。

在本实施方式的气体压缩机的清洗方法中，将焦炭k设定为预先设定的规定硬度以及/或者规定粒径。因此，与叶片上的附着物相应地将适当的硬度以及/或者粒径的焦炭k从气体导入口投入到内部，从而能够抑制叶片的损伤并且适当地去除附着物。

在本实施方式的气体压缩机的清洗方法中，与叶片的附着物的附着状况相应地将焦炭k的硬度以及/或者粒径变更为最佳的规定硬度以及/或者规定粒径。因此，由于叶片上的附着物是在所压缩的气体中含有的杂质，与该杂质的种类相应地性质也不同，因此通过焦炭k的硬度以及/或者粒径与该附着物的附着状况相应地变更为最佳的规定硬度以及/或者规定粒径，从而能够将叶片的附着物有效地去除。

在本实施方式的气体压缩机的清洗方法中，在气体压缩机31的性能降低到预先设定的规定性能以下时，从气体导入口开始焦炭k的投入。因此，由于在气体压缩机31的叶片存在附着物时，压缩效率降低从而性能降低，因此如果气体压缩机31的性能降低，则开始来自气体导入口的焦炭k的投入，从而能够适当地把握清洗时期而在最佳时期进行叶片的清洗。

在本实施方式的气体压缩机的清洗方法中，由加压了的氮气将焦炭k从气体导入口投入。因此，对氮气加压，并将加压了的氮气与焦炭k混合而从气体导入口投入，由此能够将焦炭k在短时间内从气体导入口投入到内部，从而能够使作业性提升。

另外，本实施方式的气体压缩机的清洗装置具备：贮存焦炭k的料斗40；将贮存于料斗40的焦炭k向气体导入口供给的供给线路l13、l14；以及设置于供给线路l13、l14的开闭阀41、42。

因此，在气体压缩机31的动叶旋转时，若在清洗时期，将开闭阀41、42打开而将贮存于料斗40的焦炭k从供给线路l13、l14向气体导入口供给，则该焦炭k与动叶、静叶的表面碰撞从而附着物被去除，而进行叶片的清洗。焦炭k是多孔质因此能够不损害动叶、静叶地将附着物有效地去除，从而能够适当地进行气体压缩机31的清洗。另外，焦炭k大量地存在于炼钢厂等，因此不需要用高价买入，能够抑制材料成本的增加。

在本实施方式的气体压缩机的清洗装置中，设置有暂时贮存从料斗40通过清洗材料供给线路l13供给的焦炭k并且能够供给氮气而进行加压的加压混合室38、以及将处于加压混合室38的焦炭k与氮气的混合物向气体导入口供给的混合物供给线路l14。因此，在将贮存于料斗40的焦炭k向加压混合室38供给时，焦炭k在暂时贮存于加压混合室38的状态下，通过供给氮气而被加压，且该焦炭k由加压了的氮气通过混合物供给线路l14向气体导入口供给，能够将焦炭k在短时间内从气体导入口投入到内部，从而能够使作业性提升。

另外，在本实施方式的气体压缩机中，在将作为燃料气体f的bfg压缩并向燃气轮机11的燃烧器22供给的气体压缩机31中，在气体压缩机31设置有清洗装置。因此，在气体压缩机31运转时，进行叶片的清洗，从而能够抑制压缩效率的大幅度的降低。

需要说明的是，在上述的实施方式中，作为清洗材料而应用了焦炭k，但并不限定于焦炭k，清洗材料只要是多孔质并能够烧毁的材料即可，例如，也可以为煤。

另外，在上述的实施方式中，将本发明的气体压缩机设为对作为燃料气体f的高炉气体(bfg)进行压缩的构件而进行了说明，但也可以将本发明的气体压缩机应用于压缩空气的压缩机。

附图标记说明

10联合循环设备

11燃气轮机

12废热回收锅炉

13蒸汽轮机

14发电机

21压缩机

22燃烧器

23涡轮

24转子

27涡轮

31气体压缩机

32涡轮

38加压混合室

40料斗

a空气

ac压缩空气

f燃料气体

fc压缩燃料气体

fg燃烧气体

eg废气

s蒸汽

w冷凝水。