涡轮增压集群燃气轮机系统及其起动方法技术方案

本发明专利技术提供一种布局自由度高的涡轮增压集群燃气轮机系统。具备：至少一个燃烧器，其构成为使燃料燃烧而生成燃烧气体；输出涡轮，其构成为由来自至少一个燃烧器的燃烧气体驱动；多个增压系统，其构成为供给用于向至少一个燃烧器供给的压缩空气；增压系统分别包括：第一涡轮增压器，其构成为具有与输出涡轮的旋转轴另行构成的旋转轴，且由来自燃烧器的所述燃烧气体驱动；第一空气线路，其用于将由第一涡轮增压器的压缩机压缩的压缩空气供给到燃烧器；第一燃烧气体线路，其用于将来自燃烧器的燃烧气体供给到第一涡轮增压器的涡轮。

【技术实现步骤摘要】
涡轮增压集群燃气轮机系统及其起动方法
本公开涉及涡轮增压集群燃气轮机系统及其起动方法。
技术介绍
例如，如专利文献1所述那样，现有的燃气轮机构成为压缩机和输出涡轮在同轴上一体地旋转。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-73782号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，如果以压缩机和输出涡轮在同轴上一体旋转的方式构成燃气轮机，则燃气轮机在轴向上大型化，从而容易产生燃气轮机的布局上的限制。鉴于上述情况，本专利技术的至少一个实施方式的目的在于，提供布局自由度高的涡轮增压集群燃气轮机系统及其起动方法。用于解决问题的技术方案(1)本专利技术的至少一个实施方式提供一种涡轮增压集群燃气轮机系统，其具备：至少一个燃烧器，其构成为使燃料燃烧而生成燃烧气体；输出涡轮，其构成为由来自所述至少一个燃烧器的所述燃烧气体驱动；多个增压系统，其构成为供给用于向所述至少一个燃烧器供给的压缩空气；所述增压系统分别包括：第一涡轮增压器，其构成为具有与所述输出涡轮的旋转轴另行构成的旋转轴，且由来自所述燃烧器的所述燃烧气体驱动；第一空气线路，其用于将由所述第一涡轮增压器的压缩机压缩的压缩空气供给到所述燃烧器；第一燃烧气体线路，其用于将来自所述燃烧器的所述燃烧气体供给到所述第一涡轮增压器的涡轮。根据上述(1)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，由于第一涡轮增压器的旋转轴与输出涡轮的旋转轴分开构成，因此能够将多个第一涡轮增压器配置于与输出涡轮分开的轴上，能够实现布局自由高的涡轮增压集群燃气轮机系统。另外，与构成为压缩机和输出涡轮在一个轴上一体地旋转的现有燃气轮机相比，能够在输出涡轮轴向上将包括输出涡轮在内的与输出涡轮一体构成的设备小型化，同时利用多个第一涡轮增压器获得输出涡轮的期望的输出。另外，通过调节多个第一涡轮增压器中驱动的第一涡轮增压器的个数，能够实现灵活的部分负荷运转。另外，即使多个增压系统中的一部分增压系统由于某种原因而暂时不能使用，也能够通过其他的增压系统维持输出涡轮的运转，因此，在运转的稳定性方面能够实现较高的可靠性。另外，如果使用小型的涡轮增压器作为多个第一涡轮增压器，则能够实现良好的维护性。(2)在一些实施方式中，在上述(1)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统中，所述增压系统分别包括：至少一个第二涡轮增压器，其具有与所述输出涡轮的旋转轴及所述第一涡轮增压器的旋转轴分别另行构成的旋转轴；第二空气线路，其用于将由所述第二涡轮增压器的压缩机压缩的压缩空气供给到所述第一涡轮增压器的压缩机；第二燃烧气体线路，其用于将从所述第一涡轮增压器的涡轮排出的所述燃烧气体供给到所述第二涡轮增压器的涡轮。根据上述(2)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，由于第一涡轮增压器的旋转轴、第二涡轮增压器的旋转轴以及输出涡轮的旋转轴分开构成，所以能够将多个第一涡轮增压器、多个第二涡轮增压器以及输出涡轮配置于分开的轴上，能够实现布局自由度高的涡轮增压集群燃气轮机系统。通过向燃烧器供给由第一涡轮增压器及第二涡轮增压器压缩的高压的空气，能够获得高的燃烧能量，能够实现输出涡轮的高输出。(3)在一些实施方式中，在上述(2)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统中，所述涡轮增压集群燃气轮机系统包括多个所述燃烧器，所述多个增压系统构成为向所述多个燃烧器分别供给压缩空气。根据上述(3)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，经由第一空气线路从一个第一涡轮增压器的压缩机向一个燃烧器(一个燃烧筒)供给压缩空气。因此，由于能够将各增压系统的第一空气线路不与其它增压系统的第一空气线路合流地与对应的燃烧器连接，所以能够通过顺畅的增压来降低压力损失，从而能够实现高效的燃烧。通过调节多个第一涡轮增压器中的驱动的第一涡轮增压器的个数，能够实现灵活的部分负荷运转。(4)在一些实施方式中，在上述(2)或(3)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统中，所述输出涡轮设置于所述第一燃烧气体线路。根据上述(4)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，能够将经过输出涡轮而温度降低的燃烧气体供给到第一涡轮增压器。因此，即使将燃烧器出口处的燃烧气体的温度设定为与通常的船舶用燃气轮机的燃烧器的出口处的燃烧气体的温度同等水平的温度即1300℃左右，第一涡轮增压器的涡轮的入口处的燃烧气体的温度也能够降低到960℃左右。因此，在耐热性的观点上，能够使用将镍基合金等用于构成部件的材料的面向汽车用汽油发动机的涡轮增压器(能够通过生产线生产来实现低成本化的涡轮增压器)作为第一涡轮增压器，能够实现涡轮增压集群燃气轮机系统的低成本化。(5)在一些实施方式中，在上述(2)或(3)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统中，所述增压系统分别包括用于向所述输出涡轮供给经过了所述第二涡轮增压器的涡轮的所述燃烧气体的第三燃烧气体线路。根据上述(5)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，通过适当地调节燃烧器的出口处的燃烧气体的温度，能够将使用镍基合金等材料的面向汽车用汽油发动机的涡轮增压器(能够通过生产线生产来实现低成本化的涡轮增压器)作为第一涡轮增压器使用，能够实现涡轮增压集群燃气轮机系统的低成本化。(6)在一些实施方式中，在上述(2)～(5)中任一项所述的涡轮增压集群燃气轮机系统中，所述增压系统分别包括设置于所述第二空气线路的中冷器。根据上述(6)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，能够提高向燃烧器供给的压缩空气的密度，从而提高燃烧器的燃烧效率。(7)在一些实施方式中，在上述(2)～(6)中任一项所述的涡轮增压集群燃气轮机系统中，所述第一涡轮增压器的个数和所述第二涡轮增压器的个数的总和为10以上。根据上述(7)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，能够利用10个以上的多个第一涡轮增压器来获得输出涡轮的期望的输出。另外，通过调节10个以上的第一涡轮增压器中驱动的第一涡轮增压器的个数，能够实现灵活的部分负荷运转。(8)在一些实施方式中，在上述(2)～(7)中任一项所述的涡轮增压集群燃气轮机系统中，还具备用于进行流经所述第一空气线路的压缩空气和从所述第二涡轮增压器的所述涡轮排出的燃烧气体的热交换的热交换器。根据上述(8)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，能够使用热交换器来回收第二涡轮增压器的排热，能够提高系统整体的效率。(9)在一些实施方式中，在上述(2)～(7)中任一项所述的涡轮增压集群燃气轮机系统中，还具备：热交换器，其用于进行从所述第二涡轮增压器的涡轮排出的燃烧气体和热介质的热交换；涡轮，其构成为由从所述热交换器排出的热介质驱动。根据上述(9)所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，能够经由热交换器及涡轮来回收第二涡轮增压器的排热，能够提高系统整体的效率。(10)在一些实施方式中，在上述(1)～(9)中任一项所述的涡轮增压集群燃气轮机系统中，还具备：往复式发动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮增压集群燃气轮机系统，其具备：/n至少一个燃烧器，其构成为使燃料燃烧而生成燃烧气体；/n输出涡轮，其构成为由来自所述至少一个燃烧器的所述燃烧气体驱动；/n多个增压系统，其构成为供给用于向所述至少一个燃烧器供给的压缩空气；/n所述增压系统分别包括：/n第一涡轮增压器，其构成为具有与所述输出涡轮的旋转轴另行构成的旋转轴，且由来自所述燃烧器的所述燃烧气体驱动；/n第一空气线路，其用于将由所述第一涡轮增压器的压缩机压缩的压缩空气供给到所述燃烧器；/n第一燃烧气体线路，其用于将来自所述燃烧器的所述燃烧气体供给到所述第一涡轮增压器的涡轮。/n

【技术特征摘要】
20190509 JP 2019-0887761.一种涡轮增压集群燃气轮机系统，其具备：
至少一个燃烧器，其构成为使燃料燃烧而生成燃烧气体；
输出涡轮，其构成为由来自所述至少一个燃烧器的所述燃烧气体驱动；
多个增压系统，其构成为供给用于向所述至少一个燃烧器供给的压缩空气；
所述增压系统分别包括：
第一涡轮增压器，其构成为具有与所述输出涡轮的旋转轴另行构成的旋转轴，且由来自所述燃烧器的所述燃烧气体驱动；
第一空气线路，其用于将由所述第一涡轮增压器的压缩机压缩的压缩空气供给到所述燃烧器；
第一燃烧气体线路，其用于将来自所述燃烧器的所述燃烧气体供给到所述第一涡轮增压器的涡轮。


2.如权利要求1所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，其中，
所述增压系统分别包括：
至少一个第二涡轮增压器，其具有与所述输出涡轮的旋转轴及所述第一涡轮增压器的旋转轴分别另行构成的旋转轴；
第二空气线路，其用于将由所述第二涡轮增压器的压缩机压缩的压缩空气供给到所述第一涡轮增压器的压缩机；
第二燃烧气体线路，其用于将从所述第一涡轮增压器的涡轮排出的所述燃烧气体供给到所述第二涡轮增压器的涡轮。


3.如权利要求2所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，其中，
所述涡轮增压集群燃气轮机系统包括多个所述燃烧器，
所述多个增压系统构成为向多个所述燃烧器分别供给压缩空气。


4.如权利要求2或3所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，其中，
所述输出涡轮设置于所述第一燃烧气体线路。


5.如权利要求2或3所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，其中，
所述增压系统分别包括第三燃烧气体线路，该第三燃烧气体线路用于向所述输出涡轮供给经过了所述第二涡轮增压器的涡轮的所述燃烧气体。


6.如权利要求2～5中任一项所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，其中，
所述增压系统分别包括设置于所述第二空气线路的中冷器。


7.如权利要求2～6中任一项所述的涡轮增压集群燃气轮机系统，其中，

【专利技术属性】
技术研发人员：高田亮，横山隆雄，中道宪治，佐藤慎辅，
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