熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，在天然氣或輕油等普通燃料和氣化氣體的使用比例變化時，或氣化氣體燃料的組成變化時，可在確保燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的燃燒穩(wěn)定性的同時，將排出的NOx抑制為最少。熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)具備：第一蒸汽系統(tǒng)，相對于燃燒器中的燃燒氣體的流動將剩余蒸汽注入到火焰帶的上游側(cè)；第二蒸汽系統(tǒng)，相對于燃燒器中的燃燒氣體的流動將從第一蒸汽系統(tǒng)分流的剩余蒸汽注入到火焰帶的下游側(cè)；第一蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，控制第一蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量；第二蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，控制第二蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量；控制器，根據(jù)氣化氣體和普通燃料的流量控制第一蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，根據(jù)蒸汽消耗設(shè)備的蒸汽需求量控制第二蒸汽流量調(diào)節(jié)閥。
【專利說明】熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]一種熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，提供熱和電力，并且可以根據(jù)所要求的熱和電力的需求比來使熱電比變化，其作為能源損失小的高效率分散電源而受到期待。具有以下的發(fā)明，在這種熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，為了防止NOx和未燃燒成份的增加，維持全負(fù)荷范圍內(nèi)的低NOx運行和高燃燒效率，具備2個對燃燒器進(jìn)行蒸汽注入的系統(tǒng)，測量排氣中的NOx濃度以及未燃燒成分濃度，根據(jù)該濃度來控制上述2個系統(tǒng)各自的水蒸氣流量(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]另一方面，可謀求在構(gòu)成熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)所使用的燃料的多樣化。例如，具有一種燃?xì)廨啓C(jī)，其使用將作為豐富的能源資源的煤進(jìn)行氣化后的氣體、或者使用將作為無碳能源資源的生物質(zhì)進(jìn)行氣化后的氣體。公開了一種發(fā)明，即在這樣的燃?xì)廨啓C(jī)中，為了謀求使煤氣化后的氣體燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的低NOx化，將在煤氣化設(shè)備中分離生成的氮氣噴射到燃燒器中(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0004]在熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，在使用煤氣化氣體或生物質(zhì)氣化氣體等氣化氣體燃料時，氣化氣體與天然氣和輕油這樣的普通燃料相比，燃料發(fā)熱量小，因此向有效抑制NOx的火焰帶附近注入的蒸汽的需要流量相對減小。另外，當(dāng)注入了與低NOx化所需要的蒸汽流量相比過多的蒸汽流量時，火焰可能會消失，因此與現(xiàn)有的使用普通燃料的情況相比，需要在狹小的范圍內(nèi)高精度地控制蒸汽流量。
[0005]上述專利文獻(xiàn)I的基于排氣組成進(jìn)行的蒸汽量控制在排氣組成檢測時花費時間，從檢測到控制之間產(chǎn)生應(yīng)答延遲。因此，在專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，當(dāng)使用氣化氣體燃料時，擔(dān)心蒸汽流量控制延遲，NOx排出量或未燃燒成分排出量的增加，進(jìn)而火焰消失等情況。
[0006]另一方面，即使是使用專利文獻(xiàn)2記載的氣化氣體的燃?xì)廨啓C(jī)，在啟動時和停止時，有時也使用天然氣或輕油這樣的普通燃料。由于氣化氣體含有氫氣和一氧化碳(CO)，所以點火時擔(dān)心爆炸，停止時擔(dān)心一氧化碳中毒，為了防止這些情況，在啟動時和停止時在燃料配管中用普通燃料來置換。
[0007]在這種將普通燃料和氣化氣體并用的燃?xì)廨啓C(jī)中，產(chǎn)生在普通燃料和氣化氣體之間進(jìn)行雙向的燃料切換的情況，或以一定比例將氣化氣體和普通燃料進(jìn)行混合來燃燒的情況。將這種燃?xì)廨啓C(jī)和上述專利文獻(xiàn)I的基于排氣組成進(jìn)行的蒸汽量控制進(jìn)行組合時，由于燃料的發(fā)熱量和流量發(fā)生變化，所以為了低NOx化所需的蒸汽流量也發(fā)生變化。特別是燃料切換通常在數(shù)秒到數(shù)十秒的時間完成，因此通過檢測具有相同程度的時間延遲的排氣成分，來控制蒸汽流量，可能會導(dǎo)致控制延遲NOx排出量增加或火焰消失。
[0008]另外，氣化氣體與普通燃料相比組成容易發(fā)生變化，發(fā)熱量和所需的燃料流量進(jìn)行變化的幅度變得更大。因此，不僅是混合燃燒比例，還需要與氣化氣體自身的組成變化對應(yīng)的蒸汽流量控制。
[0009]因此，當(dāng)蒸汽的消耗量小時，在兼有NOx排出量控制，將剩余蒸汽注入到燃燒器中來增加發(fā)電量的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，謀求以下對策，即主要使用煤氣化氣體或生物質(zhì)氣化氣體等氣化氣體燃料，將天然氣和輕油這樣的普通燃料用于啟動、停止用和助燃用時，根據(jù)燃料消耗量的變化、蒸汽使用量的變化、氣化氣體比例的變化、氣化氣體的組成的變化來控制注入到燃燒器的蒸汽量。
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特許第4386195號公報
[0011]專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-230287號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明是根據(jù)以上問題而產(chǎn)生的。其目的在于提供一種熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，即使在天然氣和輕油這樣的普通燃料和氣化氣體的使用比例發(fā)生變化時，或者氣化氣體燃料自身的組成發(fā)生變化時，或者蒸汽使用量發(fā)生變化時，也可以確保燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的燃燒穩(wěn)定性，且將排出的NOx抑制為最少。
[0013]為了解決上述問題，采用例如權(quán)利要求書所記載的結(jié)構(gòu)。本申請包含多個解決上述問題的手段，舉其中一個例子，是一種熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其具備:燃?xì)廨啓C(jī)，其把固體或者液體的燃料源氣化后的氣化氣體與燃?xì)廨啓C(jī)啟動時、停止時或者所述氣化氣體的供給量小時，作為替代燃料或者輔助燃料的天然氣、石油氣或輕油這樣的普通燃料一起使用；燃燒器，其使所述氣化氣體以及所述普通燃料燃燒產(chǎn)生燃燒氣體；余熱鍋爐，其使用所述燃?xì)廨啓C(jī)的排氣來產(chǎn)生蒸汽；處理系統(tǒng)，其將所述產(chǎn)生的蒸汽提供給蒸汽消耗設(shè)備；以及蒸汽系統(tǒng)，其將剩余的蒸汽注入到所述燃?xì)廨啓C(jī)，所述熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)具備:第一蒸汽系統(tǒng)，其相對于所述燃燒器中的所述燃燒氣體的流動將所述剩余蒸汽注入到火焰帶的上游側(cè)；第二蒸汽系統(tǒng)，其相對于所述燃燒器中的所述燃燒氣體的流動將從所述第一蒸汽系統(tǒng)分流出來的所述剩余蒸汽注入到火焰帶的下游側(cè)；第一蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，其設(shè)置在所述第一蒸汽系統(tǒng)中，能夠控制所述第一蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量；第二蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，其設(shè)置在所述第二蒸汽系統(tǒng)中，能夠控制所述第二蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量；氣化氣體流量檢測單元，其檢測所述氣化氣體的流量；普通燃料流量檢測單元，其檢測所述普通燃料的流量；蒸汽需求量檢測單元，其檢測在所述蒸汽消耗設(shè)備需要的蒸汽需求量；以及控制器，其取得所述氣化氣體流量檢測單元檢測出的所述氣化氣體的流量和所述普通燃料流量檢測單元檢測出的所述普通燃料的流量，根據(jù)這些信號來控制所述第一蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，取得所述蒸汽需求量檢測單元檢測出的所述蒸汽消耗設(shè)備所需要的蒸汽需求量，根據(jù)該信號來控制所述第二蒸汽流量調(diào)節(jié)閥。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，即使在天然氣和輕油這樣的普通燃料和氣化氣體的使用比例發(fā)生變化時，或者氣化氣體燃料自身的組成發(fā)生變化時，或者蒸汽使用量發(fā)生變化時，也可以確保燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的燃燒穩(wěn)定性，且將排出的NOx抑制為最少。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是表不本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的結(jié)構(gòu)一例的系統(tǒng)流程圖。
[0016]圖2是表不本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的蒸汽噴射位置不同的其他例子的系統(tǒng)流程圖。
[0017]圖3是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的蒸汽噴射位置不同的另外其他例子的系統(tǒng)流程圖。
[0018]圖4是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的燃料切換方法的一例的特性圖。
[0019]圖5是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的普通燃料和氣化氣體的混合燃燒方法的一例的特性圖。
[0020]圖6是表示構(gòu)成本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的控制器的結(jié)構(gòu)一例的框圖。
[0021]圖7是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的蒸汽流量控制的一例的特性圖。
[0022]圖8是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第二實施方式的結(jié)構(gòu)的一例的系統(tǒng)流程圖。
[0023]符號說明
[0024]I 壓縮機(jī)
[0025]2 燃燒器
[0026]3 渦輪機(jī)
[0027]4 燃?xì)廨啓C(jī)
[0028]5 余熱鍋爐
[0029]6 蒸汽消耗設(shè)備
[0030]7 燃燒器外殼
[0031]8 燃燒器罩
[0032]9 燃料噴嘴
[0033]10 燃燒器襯套
[0034]11 燃燒器過渡通道
[0035]12 蒸汽壓力計
[0036]13 壓力比檢測單元
[0037]14 溫度計
[0038]15 氣化氣體流量計
[0039]16 普通燃料流量計
[0040]17 發(fā)熱量計
[0041]20 發(fā)電機(jī)
[0042]27 再生器
[0043]100空氣(大氣壓)
[0044]101壓縮空氣
[0045]102襯套冷卻空氣
[0046]103稀釋空氣
[0047]104燃燒空氣
[0048]105燃燒氣體
[0049]106燃?xì)廨啓C(jī)排氣
[0050]107排氣氣體
[0051]200燃料系統(tǒng)
[0052]201氣化氣體燃料系統(tǒng)
[0053]202普通燃料系統(tǒng)
[0054]211氣化氣體流量調(diào)節(jié)閥
[0055]212普通燃料流量調(diào)節(jié)閥
[0056]300蒸汽系統(tǒng)
[0057]301第I注入蒸汽系統(tǒng)
[0058]302第2注入蒸汽系統(tǒng)
[0059]303處理蒸汽系統(tǒng)
[0060]304蒸汽排放系統(tǒng)
[0061]311第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥
[0062]312第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥
[0063]313處理蒸汽流量調(diào)節(jié)閥
[0064]314蒸汽排放閥
[0065]321第 I 蒸汽
[0066]322第 2 蒸汽
[0067]400控制器
[0068]401除法器(混合燃燒比例)
[0069]402第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器
[0070]403第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥開度指令運算器
[0071]404第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器
[0072]405第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥開度指令運算器

【具體實施方式】
[0073]以下使用附圖對本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的實施方式進(jìn)行說明。
[0074](實施例1)
[0075]圖1是表不本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的結(jié)構(gòu)一例的系統(tǒng)流程圖。如圖1所示，熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)主要由燃?xì)廨啓C(jī)4、余熱鍋爐5、發(fā)電機(jī)20、蒸汽供給系統(tǒng)300構(gòu)成。
[0076]燃?xì)廨啓C(jī)4具備壓縮機(jī)1，其壓縮空氣100生成高壓的燃燒用空氣；燃燒器2，其使從該壓縮機(jī)I導(dǎo)入的壓縮空氣101和來自燃料系統(tǒng)200的燃料燃燒來生成燃燒氣體105 ；以及渦輪機(jī)3，其導(dǎo)入所述燃燒器2生成的燃燒氣體105。壓縮機(jī)I的旋轉(zhuǎn)軸和渦輪機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸通過軸21連接。另外，通過燃?xì)廨啓C(jī)4驅(qū)動進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)軸也通過軸21與壓縮機(jī)I的旋轉(zhuǎn)軸和渦輪機(jī)3的旋轉(zhuǎn)軸連接。
[0077]燃燒器2具備形成其側(cè)面的燃燒器外殼7、設(shè)置在燃燒器外殼7的端部的燃燒器罩8、設(shè)置在上游端的燃燒器罩8的內(nèi)部中央的燃料噴嘴9、在燃料噴嘴9的下游，將未燃燒的空氣和已經(jīng)燃燒的燃燒氣體隔開的大概圓筒狀的燃燒器襯套10、以及與燃燒器襯套10的下游側(cè)連接的燃燒器過渡通道11。
[0078]從壓縮機(jī)I排出的高壓的壓縮空氣101被注入到燃燒器外殼7中。在燃燒器外殼7中，壓縮空氣101通過燃燒器襯套10的外側(cè)的大概環(huán)狀的空間流向燃燒器頭部，途中用于燃燒器襯套10的對流冷卻。
[0079]圖1所示的壓縮空氣101中，一部分空氣作為襯套冷卻空氣102從設(shè)置在燃燒器襯套10中的冷卻孔流入燃燒器襯套10內(nèi)，用于氣膜冷卻。另外，另一部分空氣作為稀釋空氣103，從設(shè)置在燃燒器襯套10中的稀釋孔流入燃燒器襯套10內(nèi)，與后述的燃燒氣體105混合。
[0080]并且，剩余的空氣作為燃燒空氣104，從設(shè)置在燃燒器襯套10的上游部的燃燒孔流入燃燒器襯套10內(nèi)，與從燃料噴嘴9噴出的燃料一起用于燃燒，成為高溫的燃燒氣體105。該燃燒氣體105進(jìn)而與襯套冷卻空氣102以及稀釋空氣103混合后，被送入渦輪機(jī)3。從渦輪機(jī)3出來的低壓燃?xì)廨啓C(jī)排氣106通過余熱鍋爐5進(jìn)行熱回收后，作為廢氣107被排入大氣。
[0081]這里，在壓縮機(jī)I中設(shè)置檢測吸入空氣壓力和排出空氣壓力的壓差(壓力比)的壓力檢測單元13。另外，在渦輪機(jī)3和余熱鍋爐5之間設(shè)置檢測燃?xì)廨啓C(jī)排氣106的溫度的溫度計14。將壓力比檢測單元13和溫度計14檢測出的各種信號輸入到后述的控制器400中。
[0082]燃?xì)廨啓C(jī)的燃料系統(tǒng)200具備氣化氣體燃料系統(tǒng)201和普通燃料系統(tǒng)202。氣化氣體燃料系統(tǒng)201的氣化氣體燃料是在未圖示的氣化爐中，將煤或生物質(zhì)作為原料使其氣化而生成的氣體燃料，除了甲烷、乙烷、丙烷等碳化氫氣體燃料之外，還包括氫和一氧化碳，另外還包括二氧化碳和氮，根據(jù)情況還包括水分等不具有發(fā)熱量的成分。
[0083]一同設(shè)置提供天然氣或石油氣或者輕油等普通燃料的普通燃料系統(tǒng)202和氣化氣體燃料系統(tǒng)201。這是由于氣化氣體包含氫和一氧化碳(CO)，擔(dān)心點火時爆炸，停止時引起一氧化碳中毒，為了防止這些情況，希望在啟動時和停止時用普通燃料來置換燃料配管來進(jìn)行運轉(zhuǎn)。
[0084]在氣化氣體燃料系統(tǒng)201中設(shè)置氣化氣體流量調(diào)節(jié)閥211，在普通燃料系統(tǒng)202中設(shè)置普通燃料流量調(diào)節(jié)閥212，可以通過調(diào)整各自的燃料流量來調(diào)整燃?xì)廨啓C(jī)4的發(fā)電輸出。
[0085]另外，氣化氣體燃料系統(tǒng)201中設(shè)置作為燃料流量檢測單元的氣化氣體流量計15和作為檢測氣化氣體的發(fā)熱量的發(fā)熱量檢測單元的發(fā)熱量計17。另外，在普通燃料系統(tǒng)202中設(shè)置作為燃料流量檢測單元的普通燃料流量計16。把這些檢測單元檢測出的各種信號輸入到后述的控制器400中。
[0086]這里，作為燃料流量檢測單元，例如可以使用流量調(diào)節(jié)閥的開度和針對流量調(diào)節(jié)閥的開度指令等來代替本實施例所述的燃料流量計。如果燃料的壓力、溫度大致一定，則燃料流量成為閥的開度的函數(shù)。另一方面，在像氣化氣體燃料那樣壓力、溫度發(fā)生變化的情況下，當(dāng)檢測燃料的壓力、溫度用于流量的計算，可以進(jìn)行精度更高的檢測。
[0087]作為發(fā)熱量檢測單元，考慮例如像氣相色譜法那樣，通過能夠測量的裝置來檢測氣體的成分比的方法。由于氣相色譜法的分析需要數(shù)分鐘左右的時間，因此適合燃料發(fā)熱量的時間變化小的情況。
[0088]更簡單的是可以檢測與氣化氣體的發(fā)熱量變化的相關(guān)性高的特定成分的濃度變化。例如考慮連續(xù)測量氫或甲烷等單成分的方法，或者通過露點計來連續(xù)測量氣體中的水分的方法。根據(jù)該方法，可以更簡單地且連續(xù)地進(jìn)行測量，即使在燃料發(fā)熱量急劇變化時也可以進(jìn)行蒸汽控制。另外，同樣使用2臺測量器，連續(xù)測量2個成分，如果從該結(jié)果推定燃料發(fā)熱量，會成為比通過單成分進(jìn)行推定還要高精度的發(fā)熱量檢測單元，所以可以謀求火焰的穩(wěn)定性和低NOx化。
[0089]接著，說明蒸汽系統(tǒng)300。
[0090]余熱鍋爐5由給水加熱器24、鍋爐25和蒸汽過熱器26構(gòu)成，經(jīng)過蒸汽加熱器26產(chǎn)生的蒸汽主要由蒸汽消耗設(shè)備6消耗。作為蒸汽消耗設(shè)備，考慮工廠等需要熱源的設(shè)備。在用于將蒸汽提供給蒸汽消耗設(shè)備6的處理蒸汽系統(tǒng)303的配管中設(shè)置處理蒸汽流量調(diào)節(jié)閥313，控制送氣蒸汽量。在從余熱鍋爐5開始的主配管中設(shè)置用于檢測由余熱鍋爐5產(chǎn)生的蒸汽的壓力的蒸汽壓力計12。將蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力信號輸入到后述的控制器400。
[0091]另外，為了根據(jù)需要將余熱鍋爐5所產(chǎn)生的蒸汽排放到大氣中，設(shè)置了蒸汽排放系統(tǒng)304。在蒸汽排放系統(tǒng)304的配管中設(shè)置蒸汽排放閥314，控制排放蒸汽量。
[0092]另一方面，當(dāng)余熱鍋爐5所產(chǎn)生的蒸汽量超過蒸汽消耗設(shè)備6所需要的蒸汽量時，將剩余的蒸汽注入到燃燒器2來增加發(fā)電機(jī)20的輸出，使熱電比可變的是熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
[0093]在本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式中，分別在第I注入蒸汽系統(tǒng)301和第2注入蒸汽系統(tǒng)302的兩個系統(tǒng)中設(shè)置該注入蒸汽系統(tǒng)。分別在第I注入蒸汽系統(tǒng)301中設(shè)置第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311，在第2注入蒸汽系統(tǒng)302中設(shè)置第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312，從而可以調(diào)節(jié)各個蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量。從后述的控制器400分別向第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311和第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312輸出開度指令。
[0094]接著，使用圖1至圖3來說明注入蒸汽系統(tǒng)。圖2是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的蒸汽噴射位置不同的其他例子的系統(tǒng)流程圖。圖3是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的蒸汽噴射位置不同的另外其他例子的系統(tǒng)流程圖。在圖2以及圖3中，與圖1所示的符號為相同符號的是相同的部分，所以省略其詳細(xì)的說明。
[0095]首先，說明第I注入蒸汽系統(tǒng)301的噴射位置。
[0096]如圖1所示，第I注入蒸汽系統(tǒng)301相對于燃燒氣體105的流動在火焰帶的上游偵U，在噴射的蒸汽的大部分與燃燒空氣或者燃料進(jìn)行混合的位置注入第I蒸汽321。更具體地說，如圖1的a所示，在燃燒器襯套10的外側(cè)并且相對于燃燒氣體的流動在上游側(cè)，向燃燒器外殼7、燃燒器罩8和燃燒器襯套10包圍的空間進(jìn)行噴射。
[0097]這個位置的燃燒空氣104是壓縮空氣101分流為襯套冷卻空氣102和稀釋空氣103后的空氣，大部分消耗于與燃料的燃燒，因此在該位置與燃燒空氣104混合后的第I蒸汽321使火焰帶的溫度下降的效果大，對低NOx化的貢獻(xiàn)程度大。
[0098]作為第I蒸汽321的噴射位置的其他的實施例，如圖2的b所示，也可以是燃料噴嘴9的外圍?；蛘撸鳛榈贗蒸汽321的噴射位置的另一個實施例，如圖3的c所示，可以向燃燒空氣104流動的噴射孔噴射。無論是上述3個例子的哪一位置，被噴射的蒸汽在火焰帶的上游側(cè)與燃燒空氣104或者燃料混合，可以降低NOx的排放量。
[0099]在向圖1的a部進(jìn)行蒸汽噴射時，可以縮短向燃燒器2內(nèi)突出的蒸汽噴嘴的長度，所以可以確保蒸汽噴嘴的可靠性，進(jìn)而減小擾亂燃燒空氣104的流動的影響，從而降低壓力損失。
[0100]另外，在對圖2的b部進(jìn)行蒸汽噴射時，可以使蒸汽噴嘴沿燃料噴嘴9的結(jié)構(gòu)，或者成為一體，因此和圖1的情況相同，可以縮短向燃燒器2內(nèi)突出的蒸汽噴嘴的長度。這樣，可以確保蒸汽噴嘴的可靠性，進(jìn)而減小擾亂燃燒空氣104的流動的影響，從而降低壓力損失。另外，可以將蒸汽噴射到燃料的附近，所以可促進(jìn)與燃料的混合，低NOx的效果變大。
[0101]并且，在對圖3的c部進(jìn)行蒸汽噴射時，可以使蒸汽噴嘴沿燃燒器襯套10的結(jié)構(gòu)，或者可成為一體，與上述情況相同，可以縮短向燃燒器2內(nèi)突出的蒸汽噴嘴的長度。這樣，具有可以確保蒸汽噴嘴的可靠性的優(yōu)點。另外，可以直接向燃料孔噴射蒸汽，因此促進(jìn)與燃燒空氣104的混合，低NOx的效果變大。
[0102]接著，說明第2注入蒸汽系統(tǒng)302的噴射位置。
[0103]如圖1所示，第2注入蒸汽系統(tǒng)302對于燃燒氣體105的流動在火焰帶的下游側(cè)，在噴射的蒸汽的大部分與燃燒氣體105燃燒后混合的位置注入第2蒸汽322。更具體地，如圖1的d所示，噴射到對于燃燒氣體105的流動在燃燒器襯套10的下游側(cè)，且燃燒器襯套10的內(nèi)部。
[0104]在該位置，噴射的蒸汽和燃燒后的燃燒氣體105或稀釋空氣103混合，因此對火焰帶沒有直接的影響。因此不影響燃燒的穩(wěn)定性，從而可以向燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器2噴射剩余蒸汽來使輸出增加。另外，該位置是渦輪機(jī)3的上游側(cè)，因此可以通過渦輪機(jī)3將蒸汽具有的能量有效地變換為動力。此外，在燃燒氣體105向渦輪機(jī)3流入時，與蒸汽混合而溫度降低，所以如果是相同的輸出，則可以降低燃燒器過渡通道11或渦輪機(jī)3的金屬溫度來提高可靠性和壽命。另外，可以將燃料流量增加蒸汽混合的量，因此如果是相同渦輪機(jī)流入溫度，可以提高蒸汽混合部分的輸出和效率。
[0105]作為第2蒸汽322的噴射位置的其他的實施例，如圖2的e所示，也可以是燃燒器過渡通道11的內(nèi)部?；蛘哌M(jìn)一步作為其他的實施例，如圖3的f所示，也可以向具備燃燒器過渡通道11的外殼7內(nèi)部的空間進(jìn)行噴射。無論是哪一位置，噴射的蒸汽的大部分在火焰帶的下游側(cè)與燃燒氣體105燃燒后進(jìn)行混合，不影響燃燒的穩(wěn)定性。
[0106]對圖1的d部進(jìn)行蒸汽噴射時，可以穿過燃燒器外殼7來配置蒸汽噴射系統(tǒng)，因此與圖2以及圖3那樣配置在燃燒器過渡通道11側(cè)的情況相比，具有容易組合分解的優(yōu)點。并且，由于從蒸汽噴射位置到渦輪機(jī)入口之間的距離變長，所以進(jìn)行第2蒸汽322和燃燒氣體105的混合，對渦輪機(jī)3的熱負(fù)荷變小，從而提高渦輪機(jī)3的可靠性和壽命。
[0107]對圖2的e部進(jìn)行蒸汽噴射時，蒸汽噴射位置離火焰遠(yuǎn)，因此具有可以將對燃燒穩(wěn)定性的影響控制為最小的優(yōu)點。
[0108]對圖3的d部進(jìn)行蒸汽噴射時，可以縮短向燃?xì)廨啓C(jī)4內(nèi)突出的蒸汽噴嘴的長度，所以除了可以確保蒸汽噴嘴的可靠性，還有減小擾亂壓縮空氣101的流動的影響，降低壓力損失的優(yōu)點。另外，蒸汽和壓縮空氣101進(jìn)行混合的距離變長，所以可減少蒸汽噴射部的熱應(yīng)力和渦輪機(jī)入口的溫度偏差，提高燃?xì)廨啓C(jī)4整體的可靠性。
[0109]接著，利用圖4以及圖5來說明本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的燃?xì)廨啓C(jī)的運行方法。圖4是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的燃料切換方法的一例的特性圖，圖5是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的普通燃料和氣化氣體的混合燃燒方法的一例的特性圖。
[0110]首先，燃?xì)廨啓C(jī)4啟動時，僅使用圖1所示的普通燃料系統(tǒng)202，對普通燃料進(jìn)行點火來啟動燃?xì)廨啓C(jī)4。這樣，可以防止氣化氣體中包含的例如氫氣引起的爆炸起火。另外，燃?xì)廨啓C(jī)4停止時，僅使用普通燃料系統(tǒng)202，在降低燃?xì)廨啓C(jī)4的輸出以及轉(zhuǎn)速之后停止。這樣，可以防止氣化氣體中包含的例如一氧化碳在燃?xì)廨啓C(jī)4停止后滯留在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)4內(nèi)的情況。結(jié)果，可以防止操作人員等一氧化碳中毒。
[0111]利用圖4來說明燃?xì)廨啓C(jī)4啟動后的發(fā)電量增加方法。圖4中橫軸表示發(fā)電量，縱軸表示作為氣化氣體燃料以及普通燃料的流量的燃料流量。如圖4所示，在發(fā)電量小的范圍僅增減啟動所使用的普通燃料來應(yīng)對發(fā)電量的增減要求。當(dāng)發(fā)電量達(dá)到圖4的“燃料切換開始”所示的值，并進(jìn)一步增加時，開始從普通燃料向氣化氣體的燃料切換。在發(fā)電量達(dá)到“燃料切換結(jié)束”所示的值期間，普通燃料的流量以一定的比例下降，并且氣化氣體的流量也以一定的比例增加。并且當(dāng)發(fā)電量達(dá)到“燃料切換結(jié)束”所示的值時，全部燃料為氣化氣體。在發(fā)電量比“燃料切換結(jié)束”所示的值大的發(fā)電量范圍中，僅增減氣化氣體燃料來應(yīng)對發(fā)電量的增減要求。
[0112]接著，利用圖5來說明普通燃料和氣化氣體的混合燃燒方法。圖5中橫軸表示發(fā)電量，縱軸表示作為氣化氣體燃料以及普通燃料的流量的燃料流量。在進(jìn)行圖5所示的混合燃燒方法時，例如在圖4所示的燃料切換結(jié)束后的氣化氣體專燒領(lǐng)域，擔(dān)心氣化氣體的燃料流量和發(fā)熱量不足，在這種的情況下，剩余一部分普通燃料與氣化氣體進(jìn)行混合燃燒。此時，燃料的發(fā)熱量和流量根據(jù)氣化氣體和普通燃料的混合燃燒比例而發(fā)生變化。
[0113]用溫度計14檢測圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)排氣106的溫度，調(diào)整燃料流量以使燃?xì)廨啓C(jī)排氣106的溫度不超過預(yù)先決定的溫度(排氣溫度控制)，由此可以控制燃料流量的上限。
[0114]接著，說明本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的蒸汽流量的控制。本實施方式中，蒸汽流量的控制具備熱優(yōu)先的蒸汽流量控制和電力優(yōu)先的蒸汽流量控制。
[0115]首先說明熱優(yōu)先的蒸汽流量控制。在圖1所示的本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式中，當(dāng)發(fā)電機(jī)20根據(jù)電力的要求指令值增加發(fā)電量時，提高氣化氣體流量調(diào)節(jié)閥211的開度來增加燃料流量時，來自余熱鍋爐5的蒸汽量變多，蒸汽壓力計21檢測出的蒸汽壓力變大。當(dāng)該蒸汽壓力超過了預(yù)定的閾值時，對處理蒸汽流量調(diào)節(jié)閥313進(jìn)行開放操作開始對蒸汽消耗設(shè)備6提供蒸汽。當(dāng)開始提供蒸汽時，蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力下降。
[0116]為了將該蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力維持在預(yù)定的值，需要增大燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷指令值或者轉(zhuǎn)速指令值，進(jìn)一步提高氣化氣體流量調(diào)節(jié)閥211的開度。這樣，將使蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力恒定作為控制目標(biāo)，控制燃料流量的是熱優(yōu)先的蒸汽流量控制。在熱優(yōu)先的蒸汽流量控制中，發(fā)電機(jī)20輸出的發(fā)電量根據(jù)蒸汽壓力的變動而發(fā)生變化。因此，對于與電力要求指令值的差分，例如需要根據(jù)電力系統(tǒng)的提供(所謂的買電)等來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0117]另一方面，例如使發(fā)電機(jī)20不與電力系統(tǒng)連接，與在熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱相比優(yōu)先控制電力的情況下，適用電力優(yōu)先的蒸汽流量控制。在圖1所示的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式中，在發(fā)電機(jī)20根據(jù)電力的要求指令值增加發(fā)電量的情況下，當(dāng)提高氣化氣體流量調(diào)節(jié)閥211的開度燃料流量增加時，來自余熱鍋爐5的蒸汽量變多，蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力也變大。
[0118]當(dāng)蒸汽壓力變高時，在蒸汽消耗設(shè)備6中可以使用的最大蒸汽量也變大。產(chǎn)生蒸汽量增加，蒸汽消耗設(shè)備6中的蒸汽消耗量減小，產(chǎn)生剩余蒸汽，當(dāng)蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力進(jìn)一步升高時，首先打開第I注入蒸汽系統(tǒng)301的第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311開始第I蒸汽321的蒸汽注入。第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311的控制為例如控制開度以便將蒸汽壓力維持為大體恒定。
[0119]第I注入蒸汽系統(tǒng)301的蒸汽噴射位置如圖1的a所示，在燃燒器2的上游端，噴射的蒸汽與燃燒空氣104混合流入燃燒器襯套10內(nèi)，與從燃料噴嘴9噴射的燃料進(jìn)行燃燒。此時，燃燒空氣104的熱容量增加蒸汽混合的量，因此火焰溫度下降NOx生成量減少。
[0120]接著，利用圖6以及圖7來說明本實施方式的進(jìn)行蒸汽流量控制的控制器以及其動作。圖6是表示構(gòu)成本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的控制器的結(jié)構(gòu)一例的框圖，圖7是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式的蒸汽流量控制的一例的特性圖。在圖6以及圖7中，與圖1至圖5所示的符號相同的符號的部分是相同的部分，所以省略其詳細(xì)的說明。
[0121]圖6所示的控制器400具備除法器401、第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器402、第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥開度指令運算器403、第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器404和第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥開度指令運算器405。另外，向控制器400輸入氣化氣體流量計15檢測出的氣化氣體的流量信號、普通燃料流量計16檢測出的普通燃料的流量信號、發(fā)熱量計17檢測出的氣化氣體的發(fā)熱量信號、蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力信號、以及壓力比檢測單元13檢測出的吸入空氣壓力和排出空氣壓力的壓差(壓力比)的信號。另外，從控制器400分別對第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311輸出開度指令411，對第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312輸出開度指令 412。
[0122]除法器401輸入氣化氣體的流量信號和普通燃料的流量信號，運算作為氣化氣體和普通燃料的流量比的混合燃燒比例。進(jìn)行運算后的混合燃燒比例的信號被輸入到第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器402中。
[0123]第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器402輸入氣化氣體的流量信號和普通燃料的流量信號和氣化氣體的發(fā)熱量信號以及作為除法器401的輸出的混合燃燒比例的信號，根據(jù)這4個信號來運算第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311的最大開度。更具體地說，燃料的流量越大，氣化氣體的混合燃燒比例越小，另外，氣化氣體的發(fā)熱量越大，進(jìn)行增大最大開度的運算。將運算出的最大開度信號406輸入到第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥開度指令運算器403中。
[0124]第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥開度指令運算器403輸入來自第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器402的最大開度信號406和蒸汽壓力信號，運算第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的開度指令，作為開度指令411輸出給第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311。
[0125]第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器404輸入吸入空氣壓力和排出空氣壓力的壓差(壓力比)的信號，根據(jù)該壓力比的信號來運算第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312的最大開度。更具體地說，壓力比越大，進(jìn)行減小最大開度的運算。把運算出的最大開度信號407輸入到第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥開度指令運算器405中。
[0126]第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥開度指令運算器405輸入來自第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器404的最大開度信號407和蒸汽壓力信號，運算第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的開度指令，作為開度指令412輸出給第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312。
[0127]接著，利用圖7來說明控制器的動作。圖7是表示蒸汽流量控制的一例的特性圖，表示蒸汽流量控制的動作的一例。
[0128]圖7中，橫軸表示蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力的信號，縱軸的(A)?(C)從上開始順序地表示第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311的開度、第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312的開度、蒸汽排放閥314的開度。另外，蒸汽壓力Pl表示開始注入第I蒸汽321的壓力，蒸汽壓力P2表示開始注入第2蒸汽322的壓力，蒸汽壓力P3表示開始蒸汽排放的壓力。
[0129]在電力優(yōu)先的蒸汽流量控制中，當(dāng)發(fā)電機(jī)20根據(jù)電力的要求指令值來增加發(fā)電量，在蒸汽消耗設(shè)備6使用來自余熱鍋爐5的蒸汽的情況下，產(chǎn)生的蒸汽量增加，蒸汽消耗設(shè)備6的蒸汽消耗量減少，從而產(chǎn)生剩余蒸汽，當(dāng)蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力超過預(yù)先設(shè)定的設(shè)定壓力Pl時，如圖7 (A)所示，第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311進(jìn)行打開動作，開始注入第I蒸汽321。對第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311進(jìn)行開度控制，例如將蒸汽壓力維持為大體恒定。另外，如圖6說明的那樣，在控制器400的第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥開度指令運算器403中運算出的第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的開度指令411被輸出到第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311，其變化如大體如圖7的(A)所示。
[0130]接著，說明第I注入蒸汽系統(tǒng)301的第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311的開度達(dá)到上限后的控制。在第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥311的開度達(dá)到上限后電力要求指令值變大的情況下，在蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力超過預(yù)先設(shè)定的設(shè)定壓力P2時，如圖7 (B)所示，第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312進(jìn)行打開動作開始注入第2蒸汽322。對第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312進(jìn)行開度控制，例如將蒸汽壓力維持為大體恒定。另外，如圖6說明的那樣，在控制器400的第二蒸汽流量調(diào)節(jié)閥開度指令運算器405中運算出的第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的開度指令412被輸出到第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312，其變化大體如圖7 (B)所示。
[0131]之后，當(dāng)電力要求指令值進(jìn)一步變大，蒸汽壓力計12檢測出的蒸汽壓力超過預(yù)先設(shè)定的設(shè)定壓力P3時，如圖7 (C)所示，打開圖1的蒸汽排放閥314，將蒸汽導(dǎo)入排氣塔，從而可以調(diào)節(jié)蒸汽壓力。其變化大體如圖7 (C)所示。
[0132]如上所述，在本實施方式中，無論是在蒸汽消耗設(shè)備6所需的蒸汽量發(fā)生變化的情況，還是使注入到燃?xì)廨啓C(jī)4的蒸汽量變化來進(jìn)行熱電比可變運用的情況，都可以維持穩(wěn)定的燃燒將NOx排量控制到最小。
[0133]接著，說明氣化氣體和普通燃料的流量比即混合燃燒比例發(fā)生變化的情況。
[0134]例如，當(dāng)氣化氣體的混合燃燒比例變小時，混合后的燃料的發(fā)熱量增加。因此為了將燃?xì)廨啓C(jī)4的發(fā)電機(jī)20的輸出或余熱鍋爐5的蒸汽壓力保持恒定，需要減少燃料流量，與此相伴第I蒸汽321的注入量也減少。此時，與使用普通燃料時燃料的發(fā)熱量恒定僅流量減少的情況不同，由于蒸汽注入量減少火焰溫度上升，火焰穩(wěn)定性提高，但是NOx的產(chǎn)生量可能增加。
[0135]本實施方式中，通過圖6的除法器401來檢測氣化氣體的混合燃燒比例，通過第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器402來進(jìn)行使最大開度變大的運算，因此蒸汽注入量增力口。結(jié)果，可以維持低NOx性能。另外，當(dāng)吸入空氣壓力和排出空氣壓力的壓差(壓力比)的測量信號比預(yù)定的值大時，通過控制器400的第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器404進(jìn)行使最大開度變小的運算，所以第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312的開度變小，能夠?qū)毫Ρ缺３衷谏舷蕖?br> [0136]相反，當(dāng)氣化氣體的混合燃燒比例變大時，為了將燃?xì)廨啓C(jī)4的發(fā)電機(jī)20的輸出或余熱鍋爐5的蒸汽壓力保持恒定，需要增大燃料流量。與此相伴，使第I蒸汽321的注入量也增加，但是在控制器400中，進(jìn)行與上述相同的基于混合燃燒比例的控制，因此可以抑制蒸汽注入量的增加，從而維持燃燒穩(wěn)定性。
[0137]接著，說明氣化氣體的發(fā)熱量發(fā)生變化的情況。
[0138]例如，如果氣化氣體的發(fā)熱量變小，為了將燃?xì)廨啓C(jī)4的發(fā)電機(jī)20的輸出或者余熱鍋爐5的蒸汽壓力保持恒定，需要增加燃料流量，與此相伴，第I蒸汽321的注入量也增力口。這時，與使用普通燃料時燃料的發(fā)熱量恒定僅流量增加的情況不同，由于蒸汽注入量的增加火焰溫度下降，對低NOx化有貢獻(xiàn)，但燃燒穩(wěn)定性可能降低。
[0139]本實施方式中，如圖6所示，通過輸入發(fā)熱量計17檢測出的氣化氣體的發(fā)熱量信號的第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器402，進(jìn)行減小最大開度的運算，抑制蒸汽注入量。結(jié)果可以維持穩(wěn)定燃燒狀態(tài)。
[0140]相反，當(dāng)氣化氣體的發(fā)熱量變大時，為了將燃?xì)廨啓C(jī)4的發(fā)電機(jī)20的輸出或余熱鍋爐5的蒸汽壓力保持恒定，需要減少燃料流量。與此相伴，使第I蒸汽321的注入量也減少，但是在控制器400中，進(jìn)行與上述相同的基于發(fā)熱量的控制，因此可以抑制蒸汽注入量的減少，從而維持低NOx燃燒狀態(tài)。另外，如上所述，當(dāng)吸入空氣壓力和排出空氣壓力的壓差(壓力比)的測量信號比預(yù)定的值大時，通過控制器400的第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥最大開度運算器404來進(jìn)行減小最大開度的運算，所以第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312的開度變小，能夠?qū)毫Ρ缺３衷谏舷蕖?br> [0141]根據(jù)上述本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式，即使在天然氣和輕油這樣的普通燃料和氣化氣體的使用比例發(fā)生變化時，或者在氣化氣體燃料自身的組成發(fā)生變化時，或者在蒸汽使用量發(fā)生變化時，也可以在確保燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器2的燃燒穩(wěn)定性的同時，將排出的NOx抑制為最少。
[0142]另外，根據(jù)上述本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第一實施方式，當(dāng)蒸汽消耗量小時，控制NOx排放量，并將剩余蒸汽注入到燃燒器2來增加發(fā)電量，在這樣的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，使用煤氣化氣體和生物質(zhì)氣化氣體等氣化氣體燃料，并且在啟動、停止和助燃時使用天然氣、輕油那樣的普通燃料的情況下，即使在產(chǎn)生燃料消耗量的變化、蒸汽使用量的變化、氣化氣體比例的變化以及氣化氣體的組成的變化時，都可以控制對燃燒器2的注入蒸汽量，在維持穩(wěn)定的燃燒的同時將NOx排放量抑制為最小限度。
[0143](實施例2)
[0144]以下使用附圖來說明本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第二實施方式。圖8是表示本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第二實施方式的結(jié)構(gòu)的一例的系統(tǒng)流程圖。圖8中，與圖1至圖7所示的符號相同的符號的部分是相同的部分，所以省略其詳細(xì)的說明。
[0145]圖8所示的本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第二實施方式由與第一實施方式大體相同的設(shè)備構(gòu)成，但是以下結(jié)構(gòu)不同。本實施方式中，在余熱鍋爐5的上游設(shè)置將從渦輪機(jī)3出來的低壓的燃?xì)廨啓C(jī)排氣106作為熱源的再生器27。在壓縮機(jī)I進(jìn)行壓縮后的壓縮空氣101被抽到燃?xì)廨啓C(jī)4外之后，流入再生器27，與燃?xì)廨啓C(jī)排氣106進(jìn)行熱交換成為高溫空氣108。在再生器27中，通過利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣106的排熱來加熱壓縮空氣101，可以節(jié)約燃燒器2所需的燃料的流量謀求高效化。
[0146]另外，本實施方式中，來自第2注入蒸汽系統(tǒng)302的蒸汽經(jīng)由第2蒸汽流量調(diào)節(jié)閥312在再生器27的上游側(cè)(圖8的g位置)注入到壓縮空氣101中。
[0147]在再生器27進(jìn)行加熱后的高溫空氣108流入燃燒器外殼7內(nèi)，與第I實施方式相同，作為襯套冷卻空氣102、稀釋空氣103、燃燒空氣104使用。這里，高溫空氣108的大部分作為襯套冷卻空氣102以及稀釋空氣103，不流入火焰帶而與燃燒后的燃燒氣體105合流。因此，與上述第I實施方式相同，可以不損害火焰的穩(wěn)定性地將蒸汽注入到燃?xì)廨啓C(jī)4中。
[0148]根據(jù)上述本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第二實施方式，可以得到與上述第一實施方式相同的效果。
[0149]另外，根據(jù)上述本發(fā)明的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的第二實施方式，不只是蒸汽，壓縮空氣101也可以回收燃?xì)廨啓C(jī)排氣106的排熱，所以適合于最大蒸汽產(chǎn)生量少，或者蒸汽消耗設(shè)備6的要求蒸汽量少，電力需求量大的系統(tǒng)，即熱電比小的系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，具備:燃?xì)廨啓C(jī)，其把固體或者液體的燃料源氣化后的氣化氣體與燃?xì)廨啓C(jī)啟動時、停止時或者所述氣化氣體的供給量小時作為替代燃料或者輔助燃料的天然氣、石油氣或輕油這樣的普通燃料一起使用；燃燒器，其使所述氣化氣體以及所述普通燃料燃燒產(chǎn)生燃燒氣體；余熱鍋爐，其使用所述燃?xì)廨啓C(jī)的排氣來產(chǎn)生蒸汽；處理系統(tǒng)，其將所述產(chǎn)生的蒸汽提供給蒸汽消耗設(shè)備；以及蒸汽系統(tǒng)，其將剩余的蒸汽注入到所述燃?xì)廨啓C(jī)， 所述熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的特征在于，具備: 第一蒸汽系統(tǒng)，其相對于所述燃燒器中的所述燃燒氣體的流動，將所述剩余的蒸汽注入到火焰帶的上游側(cè)； 第二蒸汽系統(tǒng)，其相對于所述燃燒器中的所述燃燒氣體的流動，將從所述第一蒸汽系統(tǒng)分流的所述剩余的蒸汽注入到火焰帶的下游側(cè)； 第一蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，其設(shè)置在所述第一蒸汽系統(tǒng)中，能夠控制所述第一蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量； 第二蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，其設(shè)置在所述第二蒸汽系統(tǒng)中，能夠控制所述第二蒸汽系統(tǒng)的蒸汽流量； 氣化氣體流量檢測單元，其檢測所述氣化氣體的流量； 普通燃料流量檢測單元，其檢測所述普通燃料的流量； 蒸汽需求量檢測單元，其檢測所述蒸汽消耗設(shè)備需要的蒸汽需求量；以及控制器，其取得所述氣化氣體流量檢測單元檢測出的所述氣化氣體的流量和所述普通燃料流量檢測單元檢測出的所述普通燃料的流量，根據(jù)這些信號來控制所述第一蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，取得所述蒸汽需求量檢測單元檢測出的所述蒸汽消耗設(shè)備需要的蒸汽需求量，根據(jù)該信號來控制所述第二蒸汽流量調(diào)節(jié)閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于， 所述第I蒸汽系統(tǒng)向所述燃燒器注入所述剩余的蒸汽的部位是噴射的蒸汽的大部分相對于所述燃燒氣體的流動在火焰帶的上游側(cè)與燃燒空氣或者燃料進(jìn)行混合的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于， 所述第2蒸汽系統(tǒng)向所述燃燒器注入所述剩余的蒸汽的部位是噴射的蒸汽的大部分相對于所述燃燒氣體的流動在火焰帶的下游側(cè)與所述燃燒氣體燃燒后進(jìn)行混合的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于， 所述蒸汽需求量檢測單元是蒸汽壓力計。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制器具備:除法器，其取得所述氣化氣體流量檢測單元檢測出的所述氣化氣體的流量和所述普通燃料流量檢測單元檢測出的所述普通燃料的流量，計算混合燃燒比例；運算器，其根據(jù)來自所述除法器的混合燃燒比例信號來運算閥開度，控制所述第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電比可變型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于， 具備發(fā)熱量檢測單元，其檢測所述氣化氣體的發(fā)熱量； 所述控制器具備運算器，其取得所述發(fā)熱量檢測單元檢測出的所述氣化氣體的發(fā)熱量，根據(jù)所述氣化氣體的發(fā)熱量的信號來運算閥開度，控制所述第I蒸汽流量調(diào)節(jié)閥。
【文檔編號】F23L7/00GK104048313SQ201310529733
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】小金澤知己, 阿部一幾 申請人:株式會社日立制作所