燃气轮机及其运转方法技术

本发明专利技术提供一种燃气轮机及其运转方法，燃气轮机构成为在燃烧器中对由压缩机压缩而成的压缩空气供给燃料而使该燃料燃烧，并将产生的燃烧废气向涡轮供给从而得到旋转动力，其中，具有：升压机构，其与从压缩机的喷出侧流路分支的分支流路连接，且能够进行将温度调整介质导入而使其升压的、独立于压缩机的运转；温度调整介质供给流路，其将由该升压机构升压后的升压温度调整介质向设置在涡轮的静止系部件内的涡轮冷却介质流路引导；温度调整介质返回流路，其将通过涡轮冷却介质流路后的升压温度调整介质向喷出侧流路引导而使其合流，在燃气轮机额定运转时，使升压机构运转，并使升压温度调整介质流入涡轮冷却介质流路内而冷却。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】本申请是申请号为200980130681.0、申请日为2009年9月24日、其分案申请的申请号为201310355200.4、分案申请提交日为2013年8月15日、专利技术名称为“”的申请的分案申请的再次分案申请。
本专利技术涉及，尤其涉及燃气轮机起动时的主动间隙控制(Active Clearance Control ；ACC)系统及燃气轮机停止时的猫背(cat back)防止。
技术介绍
通常的燃气轮机由压缩机、燃烧器和涡轮构成，通过压缩机将从空气取入口取入的空气压缩而成为高温?高压的压缩空气。该压缩空气向燃烧器供给，在燃烧器内，对压缩空气供给燃料而使该燃料燃烧，从而生成高温.高压的燃烧废气。该燃烧废气驱动与压缩机连接的涡轮，因此若在例如燃气轮机的输出轴侧连结发电机，则能够通过燃气轮机驱动发电机而使其发电。在这样的燃气轮机中，通过主动间隙控制(以下，称为ACC)系统，将受到根据运转状态变化的温度、离心力的影响而变动的顶隙控制为最小，实现旋转部/静止部间的干涉防止及运转的高效化。通常，在未控制顶隙的燃气轮机中，顶隙为最小的位置不是额定运转时而是起动时。因此，在ACC系统中，通过在起动燃气轮机前的阶段使对顶隙波及影响的静止系部件升温，将顶隙为最小的运转状态设定成额定运转时。即，如图12A至图12D所示，ACC系统是在起动燃气轮机前使涡轮静止部升温而预先扩大间隙，在额定运转时调整涡轮静止部的温度，从而在额定运转时实现最小的间隙而确保运转效率的方法。此外，基于上述的ACC系统的燃气轮机的运转可以大致划分为下述的五个状态。(I)即将即将起动之前为了运行ACC系统，在涡轮静叶片侧的静止系部件中使温度调整介质(加热介质)流动而使该静止系部件升温，扩大伸长率而使叶片环等的静止部与作为旋转部的动叶片之间的间隙扩大。(2)起动状态(增加负载的中途)与即将即将起动之前同样地使静止系部件继续升温，以消除起动状态下没有间隙(静止部与旋转部不接触)。(3)额定运转时通过改变在静止系部件中流动的温度调整介质(加热介质)的状态(温度等)，使静止部与旋转部之间的间隙最小。(4)停止状态(减小负载的中途)与即将即将起动之前同样地使静止系部件继续升温，以消除停止时没有间隙(静止部与旋转部不接触)。(5)停止时为了防止猫背，将残留在燃气轮机内部的高温的气体向燃气轮机外部排出。此外，为了防止猫背，在静止系部件中使温度调整介质(加热介质)流动而消除残留在燃气轮机内部的气体的分布。在上述的ACC系统中，燃气轮机的间隙控制方法分成下述的三类。(I)使在涡轮叶片内部流动的冷却介质的状态变化而控制的方法是通过变更冷却介质的冷却方法(例如从无冷却变更为空气冷却或蒸气冷却)等而使在涡轮内部流动的冷却介质的温度变化，使涡轮叶片自身的伸长量变化而调整间隙的控制方法，其需要改变冷却介质的冷却方法的机构。(2)通过空气或蒸气对静止系部件进行温度调整而进行控制的方法在通过阀等调整由排气锅炉产生的蒸气等后，使其在静止系部件中流动而控制间隙的方式，通常在使用空气的情况下，不进行回收而向气体排出侧放掉，因此循环效率降低。此外，在使用蒸气的情况下，通过单循环无法运转，需要进行锅炉暖机因此起动时间长。另外，在使用蒸气的情况下，需要用于起动的辅助锅炉、来自排气锅炉的蒸气配管等附带设备。(3)通过机械的机构使叶片或箱体动作而进行控制的方法是通过设置致动器这样的机械的机构而使叶片或箱体移动而调整间隙的控制方法。作为与上述的ACC系统相关的现有技术，存在抽取压缩空气，使其经过流量调整阀后将静止系部件的分割环冷却的技术。(例如，参照专利文献I)此外，存在取出在蒸气涡轮中使用的蒸气的一部分，使其通过阀调整后冷却分割环并返回蒸气涡轮系统的技术。(例如，专利文献2参照)如此，在通过ACC系统将燃气轮机停止时，发现存在猫背的问题。该猫背是在燃气轮机停止时因温度差引起燃气轮机弯曲的现象。即，由于在运转时燃气轮机内部为高温，因此停止后在燃气轮机内部也产生温度分层，在燃气轮机上部(高温)与燃气轮机下部(低温)之间形成温度差。其结果是，由于在燃气轮机的上部与下部之间产生伸长量的差，因此燃气轮机整体如猫背那样弯曲。作为防止这样的猫背的现有技术，有如下技术:为了减小上下的温度差，在机室箱体的上部设置喷嘴，使冷却用的空气朝向机室内壁面的上部流动(例如，参照专利文献3)。此外，有如下技术:在机室下部和机室上部设置开口部，利用栗而在机室内进行空气循环。(例如，参照专利文献4)【专利文献I】:日本特开平6-317184号公报【专利文献2】:日本特开2001-248406号公报【专利文献3】:日本特开2005-171455号公报【专利文献4】:日本特开2002-371806号公报此外，在上述的燃气轮机中，从提高设备的运转效率等的观点出发，要求燃气轮机起动的高速化。因此，在燃气轮机起动时的ACC系统中，希望使静止系部件迅速地升温至期望的温度而伸长，使在静止部与旋转部之间形成的间隙扩展至最佳值而达成燃气轮机起动的高速化。此时，希望将附带设备的附加抑制在最小限度。此外，在上述的燃气轮机中，要求提高额定运转时的涡轮静止系部件的冷却效率。此时，希望将附带设备的附加抑制在最小限度。另外，驱动例如发电机的燃气轮机为了应对白天及夜间的电力需要变动而进行DSS(Daily Start and Stop)运转。即，在这样的DSS运转下，由于频繁进行燃气轮机的运转?停止，因此希望迅速地完成猫背防止所必要的运转操作。此外，在进行DSS运转的燃气轮机的情况下，希望起动需要的时间为短时间。另外，希望将猫背防止所必要的附带设备限制在最小限度。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种进行燃气轮机起动时的ACC系统的迅速的运转控制，能够达成燃气轮机起动的高速化的燃气轮机及其起动时运转方法。本专利技术的另一目的在于提供一种能够在燃气轮机额定运转时的ACC系统中达成涡轮静止系部件的冷却效率提高的燃气轮机及其额定时运转方法。本专利技术的又一目的在于提供一种能够在燃气轮机停止时迅速地实施猫背防止所需要的运转操作的燃气轮机及其停止时运转方法。本专利技术为了解决上述问题，采用下述的机构。本专利技术的第一方案所涉及的燃气轮机构成为在燃烧器中对由压缩机压缩而成的压缩空气供给燃料而使该燃料燃烧，并将产生的燃烧废气向涡轮供给从而得到旋转动力，其中，具有:升压机构，其与从所述压缩机的喷出侧分支的分支流路连接，且能够进行将加热介质导入而使其升压的、独立于所述压缩机的运转；加热介质供给流路，其将由该升压机构升压后的升压加热介质向设置在所述涡轮的静止系部件内的涡轮冷却介质流路引导；加热介质返回流路，其将通过所述涡轮冷却介质流路后的所述升压加热介质向所述喷出侧流路引导而使其合流，作为燃气轮机起动时及即将该起动之前准备，使所述升压机构运转，并使所述升压加热介质在所述涡轮冷却介质流路内流动而升温。根据这样的燃气轮机装置，由于具有:升压机构，其与从压缩机的喷出侧分支的分支流路连接，且能够进行将加热介质导入而使其升压的从所述压缩机独立的运转；加热介质供给流路，其将由该升压机构升压后的升压加热介质向设置在所述涡轮的静止系部件内的涡轮冷却介质流路引导；加热介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机，其构成为在燃烧器中对由压缩机压缩而成的压缩空气供给燃料而使该燃料燃烧，并将产生的燃烧废气向涡轮供给从而得到旋转动力，其中，具有：升压机构，其与从所述压缩机的喷出侧流路分支的分支流路连接，且能够进行将温度调整介质导入而使其升压的、独立于所述压缩机的运转；温度调整介质供给流路，其将由该升压机构升压后的升压温度调整介质向设置在所述涡轮的静止系部件内的涡轮冷却介质流路引导；温度调整介质返回流路，其将通过所述涡轮冷却介质流路后的所述升压温度调整介质向所述喷出侧流路引导而使其合流，所述燃气轮机还设有换气冷却系统，其在燃气轮机停止时，使所述升压机构运转，并将残留在所述涡轮内的高温废气排出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：水上聪，石黑达男，正田淳一郎，高田和正，福永祐也，高桥宏树，佐藤真树，西村由明，大贝宣雄，长谷川宗司，林将人，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP