燃料供给设备以及燃气轮机装置的制造方法
【专利摘要】向燃气轮机(2)的燃料器(21)供给燃料气体(Gf)的燃料供给设备(40)包括：气体压缩机(60)，其使燃料气体(Gf)升压；燃料气体配管(41)，其向燃烧器(21)输送通过气体压缩机(60)而被升压后的燃料气体(Gf)；以及水喷射装置(50)，其向燃料气体配管(41)中的、比全长的中点靠上游侧的上游侧配管(42)内喷射水。
【专利说明】
燃料供给设备以及燃气轮机装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及燃料供给设备以及燃气轮机装置。
【背景技术】
[0002]燃气轮机具备:吸入空气且将其压缩的压缩机;在通过压缩机而被压缩后的空气中使燃料燃烧而生成燃烧气体的燃烧器;以及由燃烧气体驱动的涡轮。
[0003]当燃气轮机的设置环境中的大气的温度升高时，燃气轮机的压缩机的吸入的空气的质量流量减少。因此，流入涡轮的气体的质量流量减少。因此，一直以来公知当大气的温度升高时燃气轮机的输出降低。
[0004]由此，在以下的专利文献I中记载的燃料供给设备中，向燃料气体中吹入水，将包含所吹入的水的燃烧气体向燃料器内供给，抑制大气的温度升高时的燃气轮机的输出降低。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I:日本专利第4529220号公报
[0008]然而，在上述专利文献I那样的燃料供给设备中，在未适当实施系统设计的情况下，存在吹入燃料气体中的水未蒸发而导致水滴流入燃烧器的可能性。
【实用新型内容】
[0009]实用新型所要解决的课题
[0010]由此，本实用新型的目的在于，提供能够抑制水滴向燃烧器流入的燃料供给设备以及燃气轮机装置。同时，本实用新型的目的还在于，实现性能的最佳化与抑制运转时向燃烧器内带入异物的风险。
[0011]用于解决课题的方案
[0012]用于达到所述目的的作为实用新型所涉及的第一方式的燃料供给设备向燃气轮机的燃烧器供给燃料气体，其特征在于，所述燃料供给设备具备:气体压缩机，其使燃料气体升压;燃料气体配管，其向所述燃烧器输送通过所述气体压缩机升压后的燃料气体；以及水喷射装置，其向所述燃料气体配管中的、比全长的中点靠上游侧的上游侧配管内喷射水。
[0013]本方式中，使水喷射装置向燃料气体配管中的、比全长的中点靠上游侧的上游侧配管内喷射水，由此能够在注入燃料气体的水到达燃料器期间获得用于蒸发的时间，因此能够抑制水滴从燃料供给设备向燃烧器流入。
[0014]用于达到所述目的的实用新型所涉及的作为第二方式的燃料供给设备的特征在于，在第一燃料供给设备的基础上，所述燃料供给设备还具备从所述上游侧配管分支并使所述燃料气体返回所述气体压缩机的回流配管，所述水喷射装置向所述上游侧配管中比所述回流配管分支的位置靠上游侧的分支前配管内喷射水。
[0015]本方式中，通过在比燃料气体配管的分支的位置靠上游侧配置水喷射装置，由此向更上游侧设置水喷射装置。
[0016]用于达到所述目的的实用新型所涉及的作为第三方式的燃料供给设备的特征在于，在第一燃料供给设备的基础上，所述燃料供给设备还具备从所述上游侧配管分支并使所述燃料气体返回所述气体压缩机的回流配管，所述水喷射装置向所述上游侧配管中的、比所述回流配管分支的位置靠下游侧的分支后配管内喷射水。
[0017]本方式中，通过向比燃料气体配管的分支的位置靠下游侧的分支后配管内喷射水，由此能够向朝燃料器输送的燃料气体以及返回气体压缩机的燃料气体中的、朝燃料器输送的燃料气体供给水。
[0018]用于达到所述目的的实用新型所涉及的作为第四方式的燃料供给设备的特征在于，在第一燃料供给设备的基础上，所述燃料供给设备还具备捕捉部，所述捕捉部在所述燃料气体配管中的、比所述水喷射装置的水喷射位置靠下游侧的弯曲部，以所述弯曲部为基准沿上游侧的所述燃料气体配管的延长方向从所述弯曲部延伸。
[0019]本方式中，利用弯曲部中的燃料气体与燃料气体中的异物的惯性的不同，从而在惯性捕捉部中捕捉异物，来抑制异物向燃料器混入。
[0020]用于达到所述目的的实用新型所涉及的作为第五方式的燃料供给设备的特征在于，在第一燃料供给设备的基础上，所述水喷射装置包括向所述燃料气体配管内以雾状喷射所述水的多个喷嘴。
[0021 ]本方式中，能够向燃料气体均匀地供给大量的水。
[0022]用于达到所述目的的实用新型所涉及的作为第六方式的燃料供给设备的特征在于，在第五燃料供给设备的基础上，多个所述喷嘴从所述燃料气体配管的管轴方向上的不同位置喷射所述水。
[0023]本方式中，利用管轴方向的空间能够供给大量的水。
[0024]用于达到所述目的的实用新型所涉及的作为第七方式的燃料供给设备的特征在于，在第六燃料供给设备的基础上，多个所述喷嘴从所述燃料气体配管的周向上的不同位置喷射所述水。
[0025]本方式中，能够抑制多个喷嘴供给的水彼此结合。
[0026]用于达到所述目的的实用新型所涉及的作为第八方式的燃料供给设备的特征在于，在第五燃料供给设备的基础上，多个所述喷嘴从所述燃料气体配管的管轴方向上的相同位置中的、所述燃料气体配管的周向上的不同位置喷射所述水。
[0027]本方式中，能够从燃料气体配管的管轴方向的相同的位置供给大量的水，并且能够抑制多个喷嘴供给的水彼此结合。
[0028]用于达到所述目的的实用新型所涉及的作为第九方式的燃料供给设备的特征在于，在第五至八中任一个燃料供给设备的基础上，所述水喷射装置具有分别包含一个以上的喷嘴的多个喷嘴组，每个所述喷嘴组具备对所述喷嘴组喷射的水的喷射量进行调节的水喷射量调节部。
[0029]本方式中，能够对每个喷嘴组控制水的喷射量。
[0030]用于达到所述目的的实用新型所涉及的作为第十方式的燃料供给设备的特征在于，所述燃气轮机装置具有:第一至九方式中任一方式的燃料供给设备;所述燃气轮机；以及控制所述燃料供给设备的控制装置，所述燃料供给设备具有对向所述燃烧器供给的燃料气体的流量进行调节的燃料气体流量调节阀，所述控制装置具有:对所述水喷射装置控制水的喷射的水喷射控制部、控制所述燃料气体流量调节阀的开度的燃料气体控制部，所述燃料气体控制部具有温度调节控制部，所述温度调节控制部具有温度调节线，所述温度调节线确定使所述燃气轮机的涡轮的燃烧气体入口处的燃烧气体的温度恒定的两个参数的相互关系，所述温度调节控制部以使两个参数位于所述温度调节线上的方式确定向所述燃烧器供给的燃料气体的流量，且对所述燃料气体流量调节阀作出指示以成为与确定了的所述燃料气体的流量相当的开度，所述温度调节控制部具有:所述水喷射控制部未对所述水喷射装置指示水喷射时的非喷射时温度调节线、以及所述水喷射控制部对所述水喷射装置指示水喷射时的喷射时温度调节线，在所述水喷射控制部未对所述水喷射装置指示水喷射时，使用所述非喷射时温度调节线来确定所述燃料气体的流量，在所述水喷射控制部对所述水喷射装置指示水喷射时，使用所述喷射时温度调节线来确定所述燃料气体的流量。[0031 ]本方式中，为了使燃气轮机的涡轮的燃烧气体入口处的燃烧气体的温度恒定，基于确定使燃烧气体入口处的燃烧气体的温度恒定的两个参数的相互关系的温度调节线，来确定向燃烧器供给的燃料气体的流量以使两个参数位于温度调节线上，由此，能够根据向燃料气体喷射的水的量来控制向燃烧器供给的燃料气体的流量。需要说明的是，两个参数是与涡轮的燃烧气体入口处的燃烧气体的温度有相关性的参数。
[0032]实用新型效果
[0033]根据本实用新型的一方式，能够抑制水滴向燃烧器流入。同时还能够实现性能的最佳化与抑制运转时向燃烧器内带入异物的风险。
【附图说明】
[0034]图1是本实用新型所涉及的一实施方式中的燃气轮机装置的系统图。
[0035]图2是本实用新型所涉及的一实施方式中的燃料气体配管整体的简略图。
[0036]图3是本实用新型所涉及的一实施方式中的燃料气体配管的主要部分剖视图。
[0037]图4是本实用新型所涉及的一实施方式中的燃料气体配管的主要部分剖视图。
[0038]图5是本实用新型所涉及的一实施方式的第二变形例中的燃料气体配管的主要部分侧视图。
[0039]图6是本实用新型所涉及的一实施方式的第三变形例中的燃料气体配管的主要部分剖视图。
[0040]图7是本实用新型所涉及的一实施方式的第四变形例中的燃料气体配管的主要部分剖视图。
[0041 ]图8是图7中的VIII部的放大图。
[0042]图9是本实用新型所涉及的一实施方式的第五变形例中的燃料气体配管的主要部分剖视图。
[0043]图10是图9中的X-X线剖视图。
[0044]图11是图9中的X1-XI线剖视图。
[0045]图12是本实用新型所涉及的一实施方式的第六变形例中的燃料气体配管的主要部分剖视图。
[0046]图13是图12中的XII1-XIII线剖视图。
[0047]图14是图12中的XIV-XIV线剖视图。
[0048]图15是本实用新型所涉及的一实施方式的第七变形例中的燃料气体配管的主要部分剖视图。
[0049]图16是图15中的XVI线剖视图。
[0050]图17是本实用新型所涉及的一实施方式的第八变形例中的燃料气体配管的主要部分剖视图。
[0051]图18是说明本实用新型所涉及的一实施方式的燃料气体控制部的功能的坐标图。
[0052]图19是说明本实用新型所涉及的一实施方式的燃料气体控制部的功能的坐标图。
[0053]附图标记说明
[0054]2燃气轮机
[0055]10 涡轮
[0056]1a涡轮转子
[0057]1b涡轮外壳
[0058]11排出气体温度计
[0059]20空气压缩机
[0060]20a空气压缩机转子[0061 ]20b空气压缩机外壳
[0062]21燃烧器
[0063]22压力计
[0064]30发电机
[0065]31燃气轮机转子
[0066]32变速器
[0067]41燃料气体配管
[0068]42上游侧配管
[0069]42a分支前配管
[0070]42b分支后配管[0071 ]43下游侧配管
[0072]44回流配管
[0073]45升压前配管
[0074]46燃料气体流量调节阀
[0075]47惯性过滤器
[0076]48回流流量调节阀
[0077]49冷却器
[0078]50水喷射装置
[0079]51水流量调节阀
[0080]52喷嘴组[0081 ]52a 喷嘴
[0082]54水压力调节器
[0083]60燃料气体压缩机
[0084]60a燃料气体压缩机转子
[0085]60b气体压缩机外壳
[0086]70控制装置
[0087]71燃料气体控制部
[0088]71a温度调节控制部
[0089]72水喷射控制部
[0090]142凸缘管
[0091]142a 凸缘
[0092]142b 凸缘
[0093]142c 保护壁
[0094]142d焊接部位
[0095]143弯曲部
[0096]150水喷射装置
[0097]151水流量调节阀
[0098]152喷嘴组
[0099]152a 喷嘴
[0100]152b 环状管
[0101]154水压力调节器
[0102]251水流量调节阀
[0103]252喷嘴组
[0104]252a 喷嘴
[0105]252b 环状管
[0106]350水喷射装置
[0107]351水流量调节阀
[0108]352喷嘴组
[0109]352a 喷嘴
[0110]352b 环状管
[0111]451水流量调节阀
[0112]452喷嘴组
[0113]452a 喷嘴
[0114]452b 环状管
[0115]550水喷射装置
[0116]551水流量调节阀
[0117]552喷嘴组
[0118]552a 喷嘴
[0119]552b 环状管
[0120]554水压力调节器
[0121]651水流量调节阀
[0122]652喷嘴组
[0123]652a 喷嘴
[0124]652b 环状管
[0125]654水压力调节器
【具体实施方式】
[0126]下面，参照附图对本实用新型的一实施方式以及其变形例进行详细说明。
[0127]依照图1?图4对本实用新型的一实施方式的燃气轮机装置进行说明。
[0128]如图1所示，本实施方式的燃气轮机装置具备:燃气轮机2、燃料供给设备40、控制装置70。
[0129]燃气轮机2具备:压缩空气的空气压缩机20;在通过空气压缩机20而被压缩后的空气A中使燃料燃烧而生成燃烧气体的燃烧器21;以及由燃烧气体驱动的涡轮10。
[0130]并且，燃气轮机2具备:通过涡轮10的驱动而发电的发电机30、排出气体温度计11、压力计22。
[0131 ]控制装置70对燃料供给设备40进行控制。
[0132]涡轮10具有:通过燃烧气体旋转的涡轮转子10a、将涡轮转子1a覆盖为能够旋转的涡轮外壳10b。
[0133]空气压缩机20具有:空气压缩机转子20a、将空气压缩机转子20a覆盖为能够旋转的空气压缩机外壳20b。
[0134]涡轮转子1a与空气压缩机转子20a成为一体而构成燃气轮机转子31。
[0135]发电机30具有:发电机转子、将该发电机转子覆盖为能够旋转的发电机外壳。发电机转子与燃气轮机转子31连结。因此，当燃气轮机转子31旋转时，发电转子也一体地旋转。
[0136]燃料供给设备40向燃烧器21供给燃料气体Gf。
[0137]燃料供给设备40具备:供给升压前的燃料气体叶的升压前配管45.使通过升压前配管45供给的燃料气体Gf升压的燃料气体压缩机60;供升压后的燃料气体Gf流通的燃料气体配管41;向升压后的燃料气体Gf喷射水的水喷射装置50;以及使升压后的燃料气体Gf返回升压前配管45的回流配管44。
[0138]并且，燃料供给设备40具备:捕捉异物的惯性过滤器47、调节向燃烧器21供给的燃料气体Gf的流量的燃料气体流量调节阀46。惯性过滤器47以及燃料气体流量调节阀46设于燃料气体配管41中的比水喷射装置50的水喷射位置靠下游侧的燃料气体配管41上。
[0139]燃料气体压缩机60具备:燃料气体压缩机转子60a、将燃料气体压缩机转子60a覆盖为能够旋转的气体压缩机外壳60b。燃料气体压缩机转子60a经由变速器32与发电机转子或燃气轮机转子31机械连接而旋转。在本实施方式中，使用减速器作为变速器32。也可以使燃料气体压缩机转子60a不与发电机转子或燃气轮机转子31连接，而与另外设置的驱动源连接而使其旋转。
[0140]燃料气体压缩机60通过燃料气体压缩机转子60a的旋转，在内部压缩由升压前配管45供给的燃料气体Gf，向燃料气体配管41输送升压后的燃料气体Gf。
[0141]本实施方式中，作为燃料气体Gf，将从炼铁厂的高炉等作为低热量燃料气体产生的BFG(Blast Furnace Gas)向燃料供给设备40供给，然而燃料气体的种类没有限制。
[0142]燃料气体配管41是将燃料气体压缩机60与燃烧器21之间连接的配管。由此，通过燃料气体压缩机60升压后的燃料气体Gf经由燃料气体配管41向燃烧器21供给。通常，燃气轮机2具备多个燃烧器21，因此燃料气体配管41在下游端与多个燃烧器21连接。在本实施方式的情况下，燃料气体配管41的下游端分支成多个，与多个燃烧器21分别连接。
[0143]如图1以及图2所示，燃料气体配管41包括:比全长的中点靠上游侧的上游侧配管42以及比全长的中点靠下游侧的下游侧配管43。即，将全长(La+Lb)分割成La = Lb的燃料气体配管41中，上游侧的长度La的部分是上游侧配管42，下游侧的长度Lb的部分是下游侧配管43。
[0144]回流配管44的一端与燃料气体配管41的中途分支连接。在本实施方式的情况下，回流配管44从上游侧配管42分支。
[0145]回流配管44的另一端经由冷却器49而与升压前配管45连接。由此，燃料气体配管41内的燃料气体Gf中的、未向燃烧器21供给的燃料气体Gf经由回流配管44而返回升压前配管45。返回后的燃料气体Gf经由升压前配管45而流入燃料气体压缩机60，被再次升压，然后向燃料气体配管41输送。
[0146]回流配管44在从分支连接部位至冷却器49之间具备对燃料气体Gf的流量进行调节的回流流量调节阀48。
[0147]水喷射装置50向燃料气体配管41中的、上游侧配管42内，S卩比全长的中点靠上游侧的上游侧配管42内喷射水。
[0148]如图3所示，本实施方式的水喷射装置50具备:包含以雾状喷射水的一个以上的喷嘴52a的喷嘴组52;调节向喷嘴组52供给的水的流量的水流量调节阀51;调节向喷嘴组52供给的水的压力的水压力调节器54。
[0149]水流量调节阀51以及水压力调节器54调节喷嘴组52所喷射的水的喷射量。
[0150]喷嘴52a向上游侧配管42内喷射雾状的水。另外，喷嘴52a朝向燃料气体Gf的流动的方向喷射水。由此，水喷射装置50能够向燃料气体Gf均匀地供给水。
[0151]水压力调节器54只要能够对向水喷射装置50供给的水Wi施加压力即可，可以采用任意的机构，例如，可以仅使用栗，也可以使用将压力调节阀与栗组合的机构。
[0152]本实施方式的情况下，水喷射装置50向上游侧配管42中的、比回流配管44分支的位置靠下游侧的分支后配管42b内喷射水。
[0153]如图2所示，包含分支后配管42b的燃料气体配管41沿铅直方向以及水平方向蛇形设置。只要是上游侧配管42便可，水喷射装置50可以向蛇形设置的分支后配管42b的任意位置喷射水。例如，可以向燃料气体Gf沿铅直朝下的方向流动的位置P1、燃料气体Gf铅直朝上地流动的位置P2、燃料气体Gf沿水平方向流动的位置P3的任意位置喷射水。
[0154]如图4所示，惯性过滤器47设为，在下游侧配管43的弯曲部143处以弯曲部143为基准沿上游侧的下游侧配管43的延长方向延伸。
[0155]像这样构成的惯性过滤器47能够利用弯曲部143中的燃料气体Gf与燃料气体Gf中的异物Cnt的惯性的不同，在惯性过滤器47中捕捉异物，来抑制异物向燃料器混入。
[0156]排出气体温度计11设于涡轮10的燃烧气体的出口，而对从涡轮10排出的作为燃烧气体的排气气体的温度、即涡轮10的出口温度Tex进行检测。压力计22设于空气压缩机20的出口与燃烧器21的压缩空气入口之间的压缩空气所流动的压缩空气流路。压力计22对从空气压缩机20导入燃烧器21的空气的压力Pcs进行检测。
[0157]控制装置70由具有CPU、存储部、I/O部等的计算机系统构成。控制装置70功能性地具备:包含温度调节控制部71a的燃料气体控制部71、水喷射控制部72。
[0158]燃料气体控制部71接收由排出气体温度计11以及压力计22检测出的各检测信号，且通过温度调节控制部71a，来决定向燃烧器21供给的最佳的燃料气体Gf的流量。燃料气体控制部71通过向燃料气体流量调节阀46发送控制信号，对燃料气体流量调节阀46进行指示以成为所决定的燃料气体的流量相当的开度。
[0159]水喷射控制部72向水流量调节阀51发送控制信号，以成为向控制装置70输入的或由控制装置70自身设定的水喷射量。
[0160]若能够通过水压力调节器54的控制来控制水喷射量，则也可以向水压力调节器54发送控制信号，以成为向控制装置70输入的或由控制装置70自身设定的水喷射量。
[0161]控制装置70的燃料气体控制部71以及水喷射控制部72可以一体地或单独地由电气回路或电子回路构成。
[0162]对本实施方式的作用进行说明。
[0163]实施方式的燃料供给设备40中，使水喷射装置50向燃料气体配管41中的、比全长的中点靠上游侧的上游侧配管42内喷射水，由此包含水的燃料气体Gf至少流通与下游侧配管43的长度相应的距离。由此，包含水的燃料气体Gf至少能够在流通与下游侧配管43的长度相应的距离期间获得使水蒸发的时间。
[0164]因此，能够抑制水滴从燃料供给设备40向燃烧器21流入。
[0165]下面，依照图1及图5?图17对本实施方式的变形例进行说明。
[0166]作为第一变形例，水喷射装置50可以向上游侧配管42中的、比回流配管44分支的位置靠上游侧的分支前配管42a内喷射水。即，可以取代由图1的虚线围成的水喷射装置50，而利用由图1的双点划线围成的水喷射装置50向分支前配管42a内喷射水。通过向分支前配管42a内喷射水，由此能够向更上游侧喷射水。若向更上游侧喷射水，则在到达燃料器之前水会进一步蒸发，因此能够进一步抑制水滴从燃料供给设备向燃烧器流入。
[0167]另一方面，若像上述所示的本实用新型的一实施方式那样，利用由图1的虚线围成的水喷射装置50向分支后配管42b内喷射水，则能够对向燃烧器21输送的燃料气体Gf以及返回燃料气体压缩机60的燃料气体Gf中的、向燃烧器21输送的燃料气体Gf供给水。若能够对向燃烧器21输送的燃料气体Gf供给水，则能够将供给的水的大部分向燃烧器21导入，因此向燃烧器21输送的水的供给量的控制变得简单。另外，若能够对向燃烧器21输送的燃料气体Gf供给水，则能够抑制水向回流配管44流出、混入。
[0168]因此，向分支后配管42b内喷射水的情况以及向分支前配管42a内喷射水的情况具有相同的有利的效果，另一方面分别具有固有的有利的效果，因此对于燃料供给设备40而言可以按照应用环境、规格来选择所需的结构。
[0169]作为第二变形例，如图5所示，也可以由具有能够进行基于螺纹紧固的拆装连接的凸缘142a以及凸缘142b的凸缘管142来构成喷嘴组52附近的上游侧配管42的一部分。
[0170]喷嘴组52附近的上游侧配管42有时会发生因喷射的水导致的腐蚀(侵蚀)。在这样的情况下，由凸缘管142构成喷嘴组52附近的上游侧配管42的中途的配管。若由凸缘管142构成，则即使在凸缘管142内发生腐蚀，通过更换凸缘管142便能够简单地进行燃料供给设备40的修补及维护。
[0171]在设置凸缘管142的情况下，水喷射装置50也设于向燃料气体配管41中的、包含凸缘管142的上游侧配管42内喷射水的位置。即，水喷射装置50与凸缘管142的长度无关地向燃料气体配管41中的、包含凸缘管142的比全长的中点靠上游侧喷射水。
[0172]作为第三变形例，如图6所示，也可以在喷嘴组52附近的上游侧配管42的内壁设置保护壁142c。保护壁142c遍及上游侧配管42的内壁中的、管轴方向Dz规定长度的整周而设置。
[0173]此处，管轴方向Dz是燃料气体配管41的管轴方向。下面，将燃料气体配管41的管轴方向设为Dz，将周向设为Dc，将径向设为Dr。
[0174]若在上游侧配管42的内壁设置保护壁142c，则若非至少厚度减少与保护壁142c的厚度相应的量之后，便不会发生上游侧配管42的腐蚀。由此，能够延长上游侧配管42对腐蚀的寿命。
[0175]并且，若保护壁142c使用厚度减少耐性高的材料，则能够进一步延长上游侧配管42对腐蚀的寿命。作为厚度减少耐性高的材料可以列举不锈钢。
[0176]如图6所示，保护壁142dl过将焊接部位142d焊接，从而固定在上游侧配管42的内壁。
[0177]作为第四变形例，如图7所示，保护壁142c也可以通过螺钉142e从上游侧配管42的内侧固定于内壁。在通过螺钉142e固定的情况下，如图8所示，从上游侧配管42的内侧以不贯通上游侧配管42的方式进行螺纹紧固。
[0178]水喷射装置也可以设置多个包含一个以上喷嘴的喷嘴组。以下对设置多个喷嘴组的情况的变形例进行说明。
[0179]作为第五变形例，图9?图11所示的水喷射装置150在上游侧配管42上设有:包含多个喷嘴152a以及环状管152b的喷嘴组152、包含多个喷嘴252a以及环状管252b的喷嘴组252。此处，为了容易与图1O比较，图11省略了在背后可见的多个喷嘴152a。
[0180]水喷射装置150还具备:对向喷嘴组152供给的水的流量进行调节的水流量调节阀151;对向喷嘴组252供给的水的流量进行调节的水流量调节阀251;以及对向喷嘴组152以及喷嘴组252供给的水的压力进行调节的水压力调节器154。
[0181]向水喷射装置150供给的7jCWi被水压力调节器154加压，向水流量调节阀151与水流量调节阀251分支供给。
[0182]因此，在本变形例中，对每个喷嘴组设置水流量调节阀，来调节喷嘴组喷射的水的喷射量。
[0183]本变形例中，喷嘴组152具备:沿周向Dc包围上游侧配管42外周的环状管152b以及沿周向Dc均匀地设置的四个喷嘴152a。各四个喷嘴152a以向从环状管152b朝向管轴Ap的方向且向燃料气体Gf流动的方向倾斜的方式延伸。四个喷嘴152a各自的前端从上游侧配管42的外周朝向内部贯通上游侧配管42的管壁。
[0184]由此，向水喷射装置150供给的水经由环状管152b向四个喷嘴152a各自供给，从四个喷嘴152a各自的前端向上游侧配管42内喷射。
[0185]并且，喷嘴152a通过向上游侧配管42内朝向燃料气体Gf的流动的方向喷射雾状的水，由此能够向燃料气体Gf均匀地供给水。
[0186]喷嘴组252也具备:沿周向Dc包围上游侧配管42外周的环状管252b以及沿周向Dc均匀地设置的四个喷嘴152a，以与喷嘴组152相同的方式构成。
[0187]如图9所示，四个喷嘴252a相对于四个喷嘴152a设于上游侧配管42的下游侧。另夕卜，如图9?图11所示，四个喷嘴252a的周向Dc的配置与四个喷嘴152a的周向Dc的配置不同。在本变形例中，四个喷嘴252a的周向Dc的配置成为相对于四个喷嘴152a的周向Dc的配置旋转了 45度的配置。
[0188]因此，喷嘴152a以及喷嘴252a从在管轴方向Dz上分离的位置且沿周向Dc错开45度的位置喷射水。
[0189]本变形例中，喷嘴152a以及喷嘴252a在周向Dc上错开，因此能够抑制相邻的喷嘴组彼此喷射的雾状的水结合。另外，利用管轴方向的空间，沿管轴方向设有多个喷嘴组，因此能够供给大量的水。
[0190]作为第六变形例，也可以是图12?图14所示的水喷射装置350那样的结构。水喷射装置350在上游侧配管42上设有:包含多个喷嘴352a以及环状管352b的喷嘴组352、包含多个喷嘴452a以及环状管452b的喷嘴组452。
[0191]水喷射装置350还具备:对向喷嘴组352供给的水的流量进行调节的水流量调节阀351;对向喷嘴组452供给的水的流量进行调节的水流量调节阀451;以及对向喷嘴组352以及喷嘴组452供给的水的压力进行调节的水压力调节器154。
[0192]通过水压力调节器154供给的水向水流量调节阀351与喷嘴组452分支供给。
[0193]因此，在本变形例中，对每个喷嘴组设置水流量调节阀，来调节喷嘴组喷射的水的喷射量。
[0194]喷嘴组352以及喷嘴组452也是与喷嘴组152以及喷嘴组252相同的结构，然而不同点在于，在本变形例的情况下，如图12?图14所示，喷嘴452a的周向Dc的配置与喷嘴352a的周向Dc的配置相同。
[0195]因此，喷嘴352a以及喷嘴452a从在管轴方向Dz上分离的位置且周向Dc上相同的位置喷射水。
[0196]本变形例中，即使在周向上仅存在有限的空间，利用管轴方向的空间而沿管轴方向设有多个喷嘴组，因此也能够供给大量的水。
[0197]作为第七变形例，也可以是图15?图16所示的水喷射装置550那样的结构。水喷射装置550在上游侧配管42上设有:包含多个喷嘴552a以及环状管552b的喷嘴组552、包含多个喷嘴652a以及环状管652b的喷嘴组652。
[0198]喷嘴组552以及喷嘴组652也是与喷嘴组152以及喷嘴组252相同的结构，然而不同点在于，在本变形例的情况下，如图15?图16所示，喷嘴组552以及喷嘴组652彼此在管轴方向Dz上接近地设置。不同点还在于，如图15所示，以喷嘴552a的前端以及喷嘴652a的前端在相同的管轴方向Dz上的位置PN处一致的方式延伸。
[0199]因此，四个喷嘴552a以及四个喷嘴652a从管轴方向Dz的相同的位置PN且在周向Dc上相互错开45度的位置喷射水。
[0200]本变形例中，将水压力调节器554与喷嘴组552连接。因此，向水喷射装置550供给的水Wi通过利用水压力调节器554加压调节至恒定的压力，从而以恒定的流量向喷嘴组552供给。此时调节的压力设为，使喷嘴组552的各喷嘴552a达到能够维持良好的雾状的水的喷射的适当的喷射量那样的压力。
[0201]相同地，将水压力调节器654与喷嘴组652连接。因此，向水喷射装置550供给的水Wi通过利用水压力调节器654加压调节至恒定的压力，从而以恒定的流量向喷嘴组652供给水。此时调节的压力设为，使喷嘴组652的各喷嘴652a达到能够维持良好的雾状的水的喷射的适当的喷射量那样的压力。
[0202]水压力调节器554以及水压力调节器654构成为，能够独立地0N/0FF(开启/关闭)。即，能够选择设为“将水压力调节器554以及水压力调节器654双方设为0N”的第一模式、设为“将水压力调节器554或水压力调节器654的一方设为0N，而将另一方设为OFF”的第二模式、设为“将水压力调节器554以及水压力调节器654双方设为OFF”的第三模式这三个模式。此处，ON是指，水压力调节器以对水加压的方式动作的状态，OFF是指，水压力调节器以不对水加压的方式动作的状态。
[0203]因此，在本变形例中，即使不改变水压力调节器的压力、或者不设置水流量调节阀，通过选择三个模式，也能够将向上游侧配管42内喷射的水的喷射量(包含O)调节为三个阶段。
[0204]若像这样设为选择三个模式的方式，则各喷嘴552a以及各喷嘴652a能够维持适当的喷射量，并且选择向上游侧配管42内喷射的水的喷射量。而且，根据本变形例，具有能够维持更良好的雾状的水的喷射并且调节水的喷射量的效果。
[0205]作为第八变形例，在一定程度地改变向喷嘴组552、喷嘴组652供给的水的流量也能够维持良好的雾状的水的喷射的情况下，也可以像图17那样构成。与第七变形例相比不同点在于，在本变形例的情况下，将水压力调节器554以及水流量调节阀551与喷嘴组552连接，将水压力调节器654以及水流量调节阀651与喷嘴组652连接。在本变形例中，对每个喷嘴组设置水压力调节器以及水流量调节阀，来调节喷嘴组喷射的水的喷射量。
[0206]依照图18以及图19对控制装置70的功能进行说明。
[0207]图18是表示温度调节线的坐标图，该温度调节线确定使燃气轮机2的涡轮10的燃烧气体入口处的燃烧气体的温度恒定的两个参数的相互关系。此处，作为两个参数而使用压力Pcs以及出口温度Tex，且示出了压力Pcs以及出口温度Tex的相互关系。表示该温度调节线的坐标图的横轴示出了从空气压缩机20导入燃烧器21的空气的压力Pcs，纵轴示出了涡轮10的出口温度Tex。另外，Qw是从水喷射装置50喷出的水的喷射量，使用向控制装置70输入或由控制装置70自身设定的值。
[0208]图18的温度调节线是表示用于针对水的各喷射量使涡轮10的燃烧气体的入口温度达到目标值θο的压力Pcs以及出口温度Tex的关系的坐标图。
[0209]因此，若调节燃料气体的流量以使压力Pcs以及出口温度Tex位于各温度调节线上，则能够将涡轮10的燃烧气体的入口温度保持为目标值θ0。
[0210]例如，图18的坐标图中的Qw= O的温度调节线表示，水的喷射量:Qw = O的情况下的(不从水喷射装置50喷射水时的)、为了将涡轮10的燃烧气体的入口温度调节为目标值θ0所需的压力Pcs以及出口温度Tex的关系。
[0211]另外，Qw= Qx所示的温度调节线表示，水的喷射量= Qw = Qx的情况下的、用于将涡轮10的燃烧气体的入口温度调节为目标值θο所需的压力Pcs以及出口温度Tex的关系。
[0212]此处，对设定Qw = Qx所示的温度调节线的处理进行说明。
[0213]图18的Qw= Qx的温度调节线相当于，使在Qw = O的情况下祸轮10的燃烧气体的入口温度成为比目标值θ0略高的温度那样的温度调节线。因此，Qw = Qx所示的温度调节线比Qw = O的温度调节线向上偏移。
[0214]通常，在使水的喷射量从Qw= O变成Qw = Qx时，在涡轮10的燃烧气体入口的从入口至出口之间燃烧气体的比热变高，因此涡轮10的燃烧气体的入口温度降低。因此，为了将涡轮10的燃烧气体的入口温度维持在目标值00，需要设定成比目标值θο表面上略高的温度。
[0215]基于图19的坐标图可以求出设定的略高的温度。如上所述，在从Qw = O变成Qw = Qx时，需要设定为比设定值表面上略高的温度。此处，将目标值θο与表面上略高的温度的温度差作为温度调节偏差9c。图19为，将横轴设为Qw，将纵轴设为温度调节偏差0C，而示出了温度调节偏差9c相对于Qw的坐标图。
[0216]因此，通过将根据图19的坐标图求出的Qw= Qx时的温度调节偏差ΘΧ加在目标值Θο上，由此求出在Qw = O的情况下涡轮10的燃烧气体的入口温度成为Θ0+ΘΧ那样的温度调节线，而设定为Qw = Qx的温度调节线。
[0217]然后，包含温度调节控制部7Ia的燃料气体控制部71控制燃料气体流量调节阀46的阀开度，以将燃烧气体从燃烧器21流入的涡轮10的燃烧气体的入口温度保持为预先确定的目标值θο。
[0218]温度调节控制部71a预先存储与各Qw相配的温度调节线。或者，也可以通过实施控制装置70的程序，来求出与各Qw相配的温度调节线。
[0219]包含温度调节控制部71a的燃料气体控制部71控制燃料气体流量调节阀46，以成为与各温度调节线相配的压力Pcs以及出口温度Tex。
[0220]S卩，当水喷射控制部72未对水喷射装置50指示水喷射时(Qw = O时)，根据Qw = O的温度调节线即非喷射时温度调节线来确定燃料气体的流量地进行控制。
[0221]另外，当水喷射控制部对水喷射装置50指示水喷射时(Qw= Qx时)，根据Qw = Qx的温度调节线即喷射时温度调节线来确定燃料气体的流量地进行控制。
[0222]也可以取代与各Qw相配的温度调节线，而存储由各Qw的表数据构成的温度调节数据。在该情况下，包含温度调节控制部71a的燃料气体控制部71，根据与输入或设定的值Qw相配的表数据，来控制燃料气体流量调节阀46的阀开度，以使涡轮10的燃烧气体的入口温度保持预先确定的上限值。
[0223]以上参照附图对本实用新型的实施方式进行了详细说明，然而具体的结构不局限于上述实施方式，也包含不脱离本实用新型的主旨范围的设计变更等。
[0224]惯性过滤器不局限于下游侧配管43的弯曲部，只要是比水喷射装置喷出水的位置靠下游的位置，则也可以设置在上游侧配管42的弯曲部。
[0225]将水喷射装置设于分支前配管42a的情况下，回流配管44的分支连接部位也可以设于下游侧配管43。
[0226]设置的多个喷嘴组不仅可以像第五?第八变形例那样设置成2组，也可以设置成3组、4组或4组以上。在将3组以上喷嘴组配置在燃料气体配管的管轴方向上不同的位置的情况下，与第一以及第二喷嘴组的变形例相同，可以构成为从周向上相同的位置喷射水，也可以构成为从周向上不同的位置喷射水。另外，也可以构成为沿周向朝向管轴方向从成为交错配置的位置喷射水。若从成为交错配置的位置喷射水，则能够抑制由相邻的喷嘴组彼此喷射的雾状的水结合。
[0227]各喷嘴组上设置的喷嘴不仅可以像第五?第八变形例那样设置成4个，也可以设置成I个?3个或5个以上。并且在喷嘴组彼此设置的喷嘴的数量可以相同也可以不同。设置越多的喷嘴则越能够供给大量的水。
[0228]第五?第八变形例中，在上游侧配管42的外周设有环状管，然而只要能够向上游侧配管42内喷射水，则也可以在下游侧配管43的外周设置环状管。
[0229]另外，在第五?第八变形例中，喷嘴从上游侧配管42的外周朝向内部贯通上游侧配管42的管壁，然而只要能够向上游侧配管42内喷射水，则也可以使喷嘴从下游侧配管43的外周朝向内部贯通下游侧配管43的管壁。
[0230]另外，对以上的各实施方式的燃料供给设备中使用从炼铁厂的高炉等中作为低热量燃料气体而产生的BFG的情况进行了说明，然而也可以用于燃料供给设备中使用从炼焦装置的炼焦炉中作为高热量燃料气体而产生的C0G(C0KE OVEN GAS)的情况。另外，也可以用于使用BFG与COG的混合物的情况，并且，也可以使用其他的燃料气体，例如，天然气、生物气等。
[0231]工业实用性
[0232]根据本实用新型所涉及的一方式，可以提供能够抑制水滴向燃烧器流入的燃料供给设备。
【主权项】
1.一种燃料供给设备，其向燃气轮机的燃烧器供给燃料气体，其特征在于， 所述燃料供给设备具备: 气体压缩机，其使燃料气体升压； 燃料气体配管，其向所述燃烧器输送通过所述气体压缩机升压后的燃料气体；以及 水喷射装置，其向所述燃料气体配管中的、比全长的中点靠上游侧的上游侧配管内喷射水。2.根据权利要求1所述的燃料供给设备，其特征在于， 所述燃料供给设备还具备从所述上游侧配管分支并使所述燃料气体返回所述气体压缩机的回流配管， 所述水喷射装置向所述上游侧配管中比所述回流配管分支的位置靠上游侧的分支前配管内喷射水。3.根据权利要求1所述的燃料供给设备，其特征在于， 所述燃料供给设备还具备从所述上游侧配管分支并使所述燃料气体返回所述气体压缩机的回流配管， 所述水喷射装置向所述上游侧配管中的、比所述回流配管分支的位置靠下游侧的分支后配管内喷射水。4.根据权利要求1所述的燃料供给设备，其特征在于， 所述燃料供给设备还具备捕捉部，所述捕捉部在所述燃料气体配管中的、比所述水喷射装置的水喷射位置靠下游侧的弯曲部，以所述弯曲部为基准沿上游侧的所述燃料气体配管的延长方向从所述弯曲部延伸。5.根据权利要求1所述的燃料供给设备，其特征在于， 所述水喷射装置包括向所述燃料气体配管内以雾状喷射所述水的多个喷嘴。6.根据权利要求5所述的燃料供给设备，其特征在于， 多个所述喷嘴从所述燃料气体配管的管轴方向上的不同位置喷射所述水。7.根据权利要求6所述的燃料供给设备，其特征在于， 多个所述喷嘴从所述燃料气体配管的周向上的不同位置喷射所述水。8.根据权利要求5所述的燃料供给设备，其特征在于， 多个所述喷嘴从所述燃料气体配管的管轴方向上的相同位置中的、所述燃料气体配管的周向上的不同位置喷射所述水。9.根据权利要求5至8中任一项所述的燃料供给设备，其特征在于， 所述水喷射装置具有分别包含一个以上的喷嘴的多个喷嘴组， 每个所述喷嘴组具备对所述喷嘴组喷射的水的喷射量进行调节的水喷射量调节部。10.一种燃气轮机装置，其特征在于， 所述燃气轮机装置具有: 权利要求1至9中任一项所述的燃料供给设备； 所述燃气轮机；以及 控制所述燃料供给设备的控制装置， 所述燃料供给设备具有对向所述燃烧器供给的燃料气体的流量进行调节的燃料气体流量调节阀， 所述控制装置具有:对所述水喷射装置控制水的喷射的水喷射控制部、控制所述燃料气体流量调节阀的开度的燃料气体控制部， 所述燃料气体控制部具有温度调节控制部，所述温度调节控制部具有温度调节线，所述温度调节线确定使所述燃气轮机的涡轮的燃烧气体入口处的燃烧气体的温度恒定的两个参数的相互关系，所述温度调节控制部以使两个参数位于所述温度调节线上的方式确定向所述燃烧器供给的燃料气体的流量，且对所述燃料气体流量调节阀作出指示以成为与确定了的所述燃料气体的流量相当的开度， 所述温度调节控制部具有:所述水喷射控制部未对所述水喷射装置指示水喷射时的非喷射时温度调节线、以及所述水喷射控制部对所述水喷射装置指示水喷射时的喷射时温度调节线，在所述水喷射控制部未对所述水喷射装置指示水喷射时，使用所述非喷射时温度调节线来确定所述燃料气体的流量，在所述水喷射控制部对所述水喷射装置指示水喷射时，使用所述喷射时温度调节线来确定所述燃料气体的流量。
【文档编号】F23R3/28GK205593000SQ201620300589
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】金箱笃彦, 高松优
【申请人】三菱日立电力系统株式会社