专利名称：全燃烧联合设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及发电设备，例如全燃烧联合设备，在这种设备的管道系统中，燃气轮机的排气管道连接在发电设备的另一装置例如锅炉的燃气和空气输送管道上，具体涉及这样一种全燃烧联合设备，在这种设备中燃气轮机受到保护免于进入高温空气，因而可安全地对燃气轮机进行维修和检测。
常规全燃烧设备有一个燃气轮机专用的烟囱，装在燃气轮机的排气管道上。考虑到燃气轮机在起动和停机时的操作以及燃气轮机单独的操作，安装了这种装置，用于将燃气轮机的废气排入大气而不经净化处理，在“Mitsubishi Jyuko技术报告”的Vol.28，No1(1991—1)中公布了这种装置。但是这种装置的价格很贵，而且很多的大气污染物例如氮的氧化物被排放到大气中。
在燃气轮机停机期间，锅炉的燃气和空气输送管道与燃气轮机的排气管道由气流调节器分开，但是在锅炉操作期间，空气通过气流调节器漏出，漏出的气体通过由燃气轮机专用的烟囱排出。
为了满足现在飞速增涨的电力需求，现在正在提出各种设计和结构的全燃烧联合设备。由于全球性的环境恶化限制，安装上述燃气轮机专用的烟囱是困难的，因为燃气轮机废气不经净化便从烟囱排出。
在全燃烧联合设备中，燃气轮机的废气被用作锅炉的燃烧空气。因此燃气轮机的排气管道与锅炉的燃气和空气输送管道连接。特别是，在燃气轮机排气管道与强力鼓风机出口侧的锅炉空气管道或锅炉空气输送管道连接的情况下，在使燃气轮机停止操作而锅炉独自操作期间对燃气轮机进行维修和检测时，燃气轮机的排气管道和锅炉的空气输送管道是用分离装置例如气流调节器分开的。但是，这种分离是不完善的。因此有可能漏过少量的空气，漏过的空气便通过分离装置从锅炉的一侧流到燃气轮机一侧。另外，在锅炉输送管道上装有空气加热器的情况下，漏出的空气温度达到约300℃，因而在维修和检测燃气轮机的安全得不到保证，而且由耐热性低的材料作的燃气轮机部件也可能受到损害。
本发明的目的是提供一种全燃烧联合设备，在这种设备中，在锅炉独自操作期间，即在燃气轮机停止操作而锅炉操作期间，通过气流调节器漏出的高温空气不能进入燃气轮机。
本发明属于全燃烧联合设备，该设备包括锅炉、锅炉的空气输送管道、燃气轮机、燃气轮机的排气管道、关闭装置和排气管，上述锅炉的空气传输管道上装有空气加热器，以便将加热的空气送入锅炉；上述燃气轮机排气管道连接于燃气轮机和空气加热器下游的锅炉空气输送管上，以便将燃气轮机的废气导入锅炉的空气传输管道中；上述关闭装置装在上述燃气轮机排气管道上，用于在燃气轮机停止操作时关闭该管道；上述排气管相对于燃气轮机废气流动方向装在关闭装置上游侧的燃气轮机排气管道上，用于关闭装置上游侧的燃气轮机排气管道排气。
本发明的一个方面是，排气管包括一根管道和一个气流调节器，该管道的一端连接于燃气轮机的排气管道，另一端通向大气，由此实现自然排气。
本发明的另一个方面是，排气管包括管道、气流调节器和通风机，由此实现强迫排气。
本发明的再一个方面是，排气管连接在燃气轮机排气管道上以及锅炉的排气烟囱上，将漏出的空气引入到烟囱。
本发明的又一个方面是，排气管包括压力控制器，该控制器用于控制在关闭装置和燃气轮机之间的燃气轮机排气管道中的燃气轮机废气压力。
本发明的又一个方面是，排气管包括控制关闭装置和气流调节器操作的控制器。
通过关闭装置漏入到在关闭装置和燃气轮机之间的燃气轮机排气管道中的高温空气通过排气管从燃气轮机的排气管道排出。因此高温空气不进入燃气轮机，因而由低耐热性材料作的燃气轮机部不会受到损害，维修和检测燃气轮机时安全可得到保证。
下面简要说明附图。
图1是本发明全燃烧联合设备一个实施例的示意图；图2是本发明全燃烧联合设备另一实施例的示意图；图3是本发明全燃烧联合设备再一实施例的示意图；图4是本发明全燃烧联合设备又一实施例的示意图；图5A是侧视图，示出装在排气管上的管道；图5B和5C分别是排气管的安装结构透视图；图6是本发明全燃烧联合设备又一实施例的示意图；图7A是本发明全燃烧联合设备又一实施例的示意图7B是说明在关闭装置和排气管之间的操作状况的示意图。
以下参考图1说明本发明的实施例。
图1示出带有燃气轮机保护装置的全燃烧联合设备。全燃烧联合设备包括燃气轮机1、锅炉3、空气加热器6、烟囱8和各种流体管道。
锅炉3通过锅炉的空气输送管道4得到空气。锅炉的空气传输管道4上具有吸进空气并将其输送到锅炉3中的强力鼓风机5和加热输送空气的空气加热器6。
锅炉3的废气通过锅炉排气管道7进入烟囱8并从该烟囱8排放到大气中。空气加热器6连接于锅炉的排气管道7上，因而通过锅炉排气管道中的废气与通过锅炉空气输送管道4中的传送空气进行热交换，输送的空气由废气加热到预定的温度并作为燃烧空气输送到锅炉3。
燃气轮机1的废气通过燃气轮机排气管道2和连接于燃气轮机排气管道2的锅炉输送管道4送入到锅炉3，即废气同燃烧空气一起被输送到锅炉3。燃气轮机废气的温度高到约500—600℃，包括13％—15％的氧含量。本发明的主要目的是，将燃气轮机的废气输送到锅炉3中，利用这种方法降低锅炉的燃耗，提高设备的效率。
全燃烧联合设备装有锅炉旁通管道9，其作用是旁通锅炉3，将燃气轮机废气引到锅炉排气管道7中，以便在起动或关闭燃气轮机1时进行锅炉的燃烧调节。
燃气轮机排气管道2上装有关闭装置10，用于切断从燃气轮机1流到锅炉空气输送管道4的燃气轮机废气。关闭装置10在锅炉单独运转时关闭，可以在关闭装置关闭时进行燃气轮机的维修和检测。
燃气轮机排气管道2上在关闭装置10的下游侧还装有气流调节器11。该调节器11用于调节燃气轮机废气的流速。锅炉旁通管道9上装有两个气流调节器，其中一个12用于调节流速，另一个13用于切断废气流，因而锅炉废气返回到燃气轮机排气管道2中的可能性减少了。
作为关闭装置10，可以利用例如关闭性能极好的密封关闭型放气气流调节器、活门气流调节器和气密式气流调节器等。但是它们中的任何一种都不可能完全关断气流，即因为结构关系，不可避免地有少量气体流出。因此必需防止漏出的高温空气从锅炉空气输送管道4反流到燃气轮机的一侧。
在图1所示的本发明的实施例中，在关闭装置10的上游侧，即在关闭装置10和燃气轮机1之间的燃气轮机的排气管道2上安装排气管14。
排气管14包括管道140和分别装在管道140上的气流调节器141和142，该管道140的一个端部流体相通地连接于关闭装置10上游侧的燃气轮机排气管道2上，其另一端部与大气相通。在气流调节器141和142之间排气管具有管线15，用于将封闭的空气输送到管道140。
按照这种排气结构，在燃气轮机1停止操作而锅炉3单独操作期间，关闭装置10是关闭的。即使空气通过关闭装置10漏入到在关闭装置10上游侧的燃气轮机排气管道中，漏入的空气也不会进入燃气轮机1，因为排气管14的气流调节器141和142是打开的，利用自然通风力可以进行自然排气。
以下参照图2说明本发明的另一实施例。该实施例与图1实施例不同仅在于排气管14的结构。
在图2中，排气管14包括管道140、装在该管道140上的气流调节器141与142和用于强迫排气的排风扇16，管道140的一端连接于在关闭装置10和燃气轮机1之间的燃气轮机排气管道2上，另一端连接于空气加热器6下游的锅炉排气管道7上。排气管14也具有管线15，用于将密封空气输送管道140中。
按照这种排气管14，通过关闭装置漏入的空气被强制送入锅炉排气管道7中，然后通过烟囱8排出。在本实施例中，采用强制通风力来防止漏入的空气进入燃气轮机1。
在图1和图2的每个实施例中，可以装上许多排气管14，另外，通过关闭装置10漏入的高温空气可以排入大气，压力低于大气压的装置，例如锅炉排气管道7、强力鼓风机5的入口管道等。
以下参照图3说明本发明的再一实施例。该实施例不同于图1实施例之处在于，在燃气轮机排气管道2上装有两个关闭装置，而且排气管14连接于在两个关闭装置10之间的燃气轮机排气管道2上。在图3中示出自然排气的排气管，但是也可以利用图2所示的应用强制排风力的排气管14来代替这一排气管14。
以下参照图4说明本发明的又一实施例。该实施例不同于图1实施例之处在于，排气管14连接在关闭装置10上。关闭装置10是密封关闭型气流调节器，该调节器在其主体上具有一个开口。当气流调节器关闭时，开口连通于排气管的管道上，因而使漏入的高温空气通到排气管14的管道中。高温漏入空气因而可以排入大气。
图5A、5B和5C分别示出配置排气管14的例子，在该配置中，排气管14配置在关闭装置10和燃气轮机1之间的燃气轮机排气管道2上，靠近关闭装置10配置并配置在燃气轮机排气管道的上表面上。在图5B中，排气管14有许多连接于燃气轮机排气管道的入口。在图5C中是排气管有许多从管道开始分支的入口分支管，每个入口分支管上具有许多气流调节器。
图6示出本发明的又一实施例。在图6中装在关闭装置10和燃气轮机1之间的燃气轮机排气管道2上的排气管14包括连接于在关闭装置10上游侧的燃气轮机排气管道2上的管道140、气流调节器17与142、连接于在关闭装置10和燃气轮机1之间燃气轮机排气管道2上的压力传感器18和电连接于气流调节器17与压力传感器18的压力控制器19。压力控制器19输入由压力传感器18传感的压力并控制气流调节器17，因而压力将是预定的压力。
本发明的又一个实施例示于7A和7B。在图7A中排气管14包括连接于关闭装置10上游侧的燃气轮机排气管道2上的管道140、气流调节装置17与142和连接于关闭装置与气流调节器17、21的控制器20。当关闭关闭装置的指令传到控制器20时，该控制器20控制关闭装置10和气流调节器17、142，如图7B所示。即控制器20如此控制，使得关闭装置10完全关闭从而关断燃气轮机排气管道2以后，在运转排气管14时气流调节器17和142打开，而在停止排管14操作时关闭。当控制器20收到燃气轮机起动的指令时，控制器20使气流调节器17和142完全关闭而关闭装置10打开。当排气管14上装有如图2所示的排风扇16时，该排风扇16与气流调节器17、142同步地操作。
按照本发明，在燃气轮机停机时，在维修和检测期间泄漏的高温空气不能反向流入燃气轮机内，因而维修和检测燃气轮机时的安全得到保证，而且燃气轮机的低温部件也不会受到损害。
另外，为了防止燃气轮机在每天停机时的高温空气反向流动，可以自动地控制与关闭装置的关、开操作状态连锁的排气管，因而可以减小操作者的手工操作。
与常规的由燃气轮机专用的烟囱装置相比，实现本发明装置的成本大约仅为常规的1/10或更低，与燃气轮机的废气流速相比，漏出空气的流速大约为该废气的1/100或更低，因而要求的管道排气面积大约仅为燃气轮机排气管道的管道面积的1/100或更低。
权利要求
1.一种全燃烧联合设备，它包括锅炉；锅炉排气管道，用于将上述锅炉的废气送入烟囱；锅炉的空气输送管道，用于将空气输送到上述锅炉；空气加热器，它安装在上述锅炉空气传送管道上和上述锅炉排气管道上，使得可以利用排放废气加热传送的空气；燃气轮机；燃气轮机排气管道，它连接于上述燃气轮机和上述锅炉的空气传送管道上，用于将上述燃气轮机的废气送入到上述锅炉空气传送管道中；关闭装置，安装在上述燃气轮机排气管道上，用于在上述燃气轮机停止操作时关断上述燃气轮机排气管道；排气管，安装在上述关闭装置上游侧的上述燃气轮机的排气管道上，用于上述关闭装置上游侧的上述燃气轮机排气管道的排气。
2.如权利要求1所述的全燃烧联合设备，其特征在于，上述排气管包括管道和气流调节器，该管道的一端与在上述关闭装置上游一侧的上述燃气轮机排气管道连接，另一端通向大气；上述气流调节器装在上述管道上，使得通过上述气流调节器的操作可以实现自然排气。
3.如权利要求1所述的全燃烧联合设备，其特征在于，上述排气管包括管道、气流调节器和排风扇，该管道与在上述关闭装置上游侧的上述燃气轮机排气管道流体相通；上述气流调节器装在上述管道上；上述排风扇装在上述管道上，用于实现强制排气。
4.如权利要求3所述的全燃烧联合设备，其特征在于，上述管道连接于上述烟囱，因而可以实现通过上述烟囱的强制排气。
5.如权利要求1所述的全燃烧联合装置，其特征在于，上述排气管包括控制上述燃气轮机排气管中压力的压力控制器。
6.如权利要求1所述的全燃烧联合装置，其特征在于，上述排气管包括控制上述排气管操作的控制器，当上述关闭装置打开时，上述排气管停止操作，而在上述关闭装置关闭后，上述排气管开始操作。
7.如权利要求6所述的全燃烧联合设备，其特征在于，上述排气管包含与上述燃气轮机排气管道流体相通的管道和至少一个装在上述管道上的气流调节器，上述控制器电气连接于上述关闭装置和至少一个气流调节器，用于控制上述关闭装置和上述至少一个气流调节器。
8.一种全燃烧联合设备，它包括锅炉；锅炉排气管道，用于将上述锅炉的废气引到烟囱；锅炉空气传送管道，用于将空气输送到上述锅炉；空气加热器，安装在上述锅炉空气输送管道和上述锅炉排气管上，使得用排放的废气加热输送的空气；燃气轮机；燃气轮机排气管道，连接于上述燃气轮机和空气加热器下游侧的上述锅炉空气输送管道，用于将上述燃气轮机的废气引入到上述锅炉空气输送管道中；锅炉旁通管道，连接于上述燃气轮机排气管道和上述锅炉排气管道；关闭装置，装在上述锅炉旁通管道连接器上游侧的上述燃气轮机排气管道上，用于在停止操作上述燃气轮机时关断上述燃气轮机排气管道；排气管，装在上述关闭装置上游侧的上述燃气轮机排气管道上，用于使上述关闭装置上游侧的上述燃气轮机排气管道排气。
9.如权利要求8所述的全燃烧联合设备，其特征在于，上述排气管包括连接于上述关闭装置上游侧的上述燃气轮机排气管道的管道和至少一个装在上述管道上的气流调节器。
10.如权利要求9所述的全燃烧联合设备，其特征在于，上述排气管包括控制器，该控制器按照上述关闭装置和上述至少一个气流调节器之间预定的操作关系控制上述关闭装置和上述至少一个气流调节器的操作。
全文摘要
全燃烧联合设备包括锅炉；装有空气加热器的锅炉空气输送管道，用于将加热的空气输送到锅炉；燃气轮机；燃气轮机排气管道，它连接在燃气轮机和空气加热器下游的锅炉空气输送管道上，用于将燃气轮机的废气送入锅炉空气输送管道中；关闭装置；装在燃气轮机排气管道上，用于在燃气轮机停机时关断该排气管道；排气管，相对于燃气轮机废气流方向装在关闭装置上游侧的燃气轮机排气管道上。用于使关闭装置上游侧的燃气轮机排气管道排气。
文档编号F02C6/18GK1123364SQ9511690
公开日1996年5月29日 申请日期1995年8月30日 优先权日1994年8月31日
发明者川内章弘 申请人:株式会社日立制作所