[发明专利]燃气涡轮及燃气涡轮的运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及向燃烧器喷射蒸汽或惰性气体的蒸汽或惰性气体喷射型燃气涡轮及其控制方法，尤其是关于燃气涡轮压缩机的运转方法的控制。 

背景技术

在发电用燃气涡轮的高效率化、高输出化中，需要燃烧器的燃烧温度的高温化，另一方面，伴随燃烧温度的上升，由于NOx的产生量指数函数地上升。由于NOx通过扩散火焰在局部温度高的部位发生，因此广泛使用通过将蒸汽向燃烧器内喷射来降低燃烧器内高温部的燃烧温度使NOx减少的方法，另外，由于通过向燃烧器喷射蒸汽，燃烧器内的燃烧温度降低，因此还能够投入更多的燃料并增加燃气涡轮输出。 

如上所述，通过向燃气涡轮燃烧器喷射蒸汽，具有燃气涡轮排气气体的NOx减少及燃气涡轮输出提高的效果，而通过向燃烧器喷射高压的蒸汽，燃气涡轮压缩机的压力比上升，轴流速度降低。因此，压缩机翼的每段的压力比上升，压缩机翼负荷上升，存在发生喘振等的不稳定现象的危险性等，压缩机可靠性下降成为问题。 

另外，在喷射蒸汽或惰性气体的燃气涡轮中，压力比还因周围环境温度的变化而变化。例如在低气温时，大气的密度比高气温时高，因此压缩机内的质量流量增加，与高气温时相比，压力比上升。由此，同样地，压缩机可靠性下降成为问题。 

在燃气涡轮的轴流压缩机中，一般来说，作为压缩机的空气流量调整机构安装了入口引导翼。入口引导翼是指在压缩机的入口附近的一段或多段的静翼中能够主动地控制翼的安装角度的翼，通过调整入口引导翼的角度，能够进行压缩机内的流量及压力比的调整。如果通过入口引导翼的调整，使压缩机的流量降低，则压力比降低，但压缩机内的轴流 速度降低。由此，根据压缩机的段的不同，翼负荷上升，有时会增加发生喘振等的不稳定现象的危险性。 

如上所述，在向燃烧机喷射蒸汽的燃气涡轮中，如果相对于大气温度条件，入口引导翼开度和蒸汽喷射量不适当，则存在压缩机可靠性显著降低的危险性。作为控制相对于蒸汽喷射量的引导翼开度的方法，专利文献1记载了如下方法，为了将压力比保持为一定，对应于蒸汽喷射量的增减，开闭引导翼开度。另外，专利文献2记载了如下方法，为了伴随大气温度及大气湿度，确保压缩机翼可靠性，限制引导翼开度。 

【现有技术文献】 

【专利文献】 

【专利文献1】日本特开平9-125984 

【专利文献2】日本特开2011-32869 

在专利文献1记载的方法中，对应于蒸汽喷射量的上升而关闭入口引导翼开度，使压缩机流量减少，由此，压缩机翼的负荷进一步上升，因此不能避免发生喘振等的不稳定现象的危险性。 

另外，专利文献2记载的方法是避免大气中的湿气的冷凝或结冰对压缩机翼的影响的方法，但没有考虑向燃烧器的蒸汽喷射对压缩机翼负荷的影响。 

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种燃气涡轮，其能够抑制因蒸汽喷射量、气温（压缩机吸气温度）、入口引导翼开度的变化而带来的压缩机的可靠性下降。 

本发明的燃气涡轮具有：压缩空气的压缩机；该燃烧器将从所述压缩机排出的压缩空气取入，与燃料混合并燃烧；涡轮，该涡轮被由所述燃烧器生成的燃烧气体驱动，具有：入口引导翼，该入口引导翼被设置在所述压缩机入口附近的段上，并通过使安装角度变化来调整压缩机流量；向所述燃烧器喷射蒸汽的蒸汽喷射机构、调整所述蒸汽喷射量的蒸汽调整阀以及调整所述蒸汽调整阀开度的蒸汽量控制机构；监视向所述 燃烧器喷射的蒸汽量的蒸汽监视机构；监视大气温度的气温监视机构；控制装置，该控制装置判定是否满足将气温、所述入口引导翼的开度和所述蒸汽喷射量作为指标的蒸汽喷射量的限制值，控制流入所述压缩机的空气的温度、所述蒸汽喷射量或所述入口引导翼的开度中的至少一个。 

本发明的目的是还提供一种燃气涡轮，其具有：压缩空气的压缩机；燃烧器，该燃烧器将从所述压缩机排出的压缩空气取入，与燃料混合并燃烧；涡轮，该涡轮被由所述燃烧器生成的燃烧气体驱动，其中，具有：入口引导翼，该入口引导翼被设置在所述压缩机入口附近的段上，并通过使安装角度变化来调整压缩机流量；向所述燃烧器喷射蒸汽的蒸汽喷射机构、调整所述蒸汽喷射量的蒸汽调整阀以及调整所述蒸汽调整阀开度的蒸汽量控制机构；监视向所述燃烧器喷射的蒸汽量的蒸汽监视机构；测量从所述压缩机排出的压缩空气的压力的压力比监视机构；监视大气温度的气温监视机构；控制装置，该控制装置判定是否满足为了使所述压缩机的翼负荷不过剩而设定的、将所述入口引导翼的开度和气温作为指标的所述压力比的限制值，控制流入所述压缩机的空气的温度、所述蒸汽喷射量或所述入口引导翼的开度中的至少一个。