專利名稱：燃汽輪機(jī)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃汽輪機(jī)設(shè)備，其例如將像從煉鐵エ藝流程產(chǎn)生的煉鐵廠副產(chǎn)氣體等那樣在燃料中含有灰塵和硫成分的氣體作為燃料而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
以往，公知有一種將煉鐵エ藝流程中大量產(chǎn)生的煉鐵廠副產(chǎn)氣體(Blast FurnaceGas BFG)作為燃料而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的燃汽輪機(jī)設(shè)備、即、將BFG作為燃料而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備。以往的BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備例如圖4所示，以壓縮機(jī)I、燃燒器2及汽輪機(jī)3為主要構(gòu)成要素的燃汽輪機(jī)10將從煉鐵エ藝流程的高爐40等產(chǎn)生的BFG作為燃料而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。在高爐40中產(chǎn)生的BFG由濕式電集塵器(EP) 50除去灰塵后，被氣體壓縮機(jī)60壓縮而向燃燒器2供給。具備這樣的電集塵器50及氣體壓縮機(jī)60的結(jié)構(gòu)例如在下述的專利文獻(xiàn)I中被公開。即，在將BFG作為燃料而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備中，為了除去從高爐40供給的BFG中的灰塵(Fe成分)，而在氣體壓縮機(jī)60的上游側(cè)設(shè)置濕式電集塵器50，該氣體壓縮機(jī)60對BFG進(jìn)行壓縮而向燃燒器2供給。另外，例如圖5所示，燃燒器2的內(nèi)部對從壓縮機(jī)I供給的燃燒用空氣(圖中的箭頭AR)的流路進(jìn)行選擇切換，從而使燃燒用空氣的一部分繞過燃燒器部21而向尾筒22側(cè)流動。為了進(jìn)行燃燒用空氣的流路切換，在燃燒器2的內(nèi)部形成有具備旁通開閉閥23的旁通流路24。該旁通開閉閥23對在燃燒器2的內(nèi)筒內(nèi)部形成的燃燒室25內(nèi)的空氣比進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)。需要說明的是，圖5(a)為旁通開閉閥23打開的狀態(tài)，圖5(b)為旁通開閉閥23關(guān)閉的狀態(tài)。在上述的BFG焚燒燃汽輪機(jī)中，公知有例如下述的專利文獻(xiàn)2所公開的那樣通過干冰粒的噴射來除去附著于汽輪機(jī)靜葉片的灰塵的技術(shù)、或例如下述的專利文獻(xiàn)3所公開的那樣直接且高精度地檢測導(dǎo)電性灰塵的含有量而提前防止汽輪機(jī)葉片的損耗的技木。專利文獻(xiàn)I日本特開2004-190633號公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開平10-220251號公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開平7-265630號公報(bào)在上述的以往的BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備中，通過濕式電集塵器50能夠除去BFG中含有的灰塵(Fe成分)。但是，由于濕式電集塵器50無法連氣體狀的硫化氫(H2S)也除去，因此含有硫化氫的BFG被向燃燒器2供給。另外，由于濕式電集塵器50的尾流配管為鋼材，因此從這里產(chǎn)生的銹(Fe成分)不會被除去，而作為灰塵與BFG的流動一起向燃汽輪機(jī)10的燃燒器2供給。另外，還存在未被濕式電機(jī)集塵器50完全除去的灰塵向燃汽輪機(jī)10供給的情況。
因此，供給到燃汽輪機(jī)10的灰塵中含有的Fe成分與BFG中含有的硫化氫的硫成分反應(yīng)，而生成熔點(diǎn)低的硫化鐵(FeS)。該硫化鐵在燃燒器2的內(nèi)部熔融，從而成為沉淀而附著于燃汽輪機(jī)10內(nèi)的高溫部件表面。該情況的沉淀是例如在燃汽輪機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)中，熔融了的硫化鐵伴隨時(shí)間的經(jīng)過而附著并固化于構(gòu)成汽輪機(jī)3的高溫部件(動葉片或靜葉片等)的表面上的附著物(堆積物)。另一方面，在燃汽輪機(jī)10中，當(dāng)燃燒器2的旁通開閉閥23打開時(shí)，在燃燒室25的燃燒區(qū)域F中燃燒溫度上升。燃燒區(qū)域F的燃燒溫度越高，供給到燃燒器2中的鐵成分的灰塵越熔融成大的粒徑。因此，燃燒區(qū)域F的燃燒溫度越高，越促進(jìn)硫化鐵(FeS)的生成， 在打開燃燒器2的旁通開閉閥23的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，沉淀附著量存在增加的傾向。上述的沉淀導(dǎo)致產(chǎn)生除去沉淀的作業(yè)，或者因沉淀附著而使高溫部件的壽命降低，因此具有沉淀除去或高溫部件更換等維修作業(yè)所需要的設(shè)備停止時(shí)間增大這樣的問題。這樣的設(shè)備停止時(shí)間的增大成為使BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備的可用性降低的原因，因此對于設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性來說不優(yōu)選，從而，期望有沉淀的降低對策。需要說明的是，該情況的可用性例如在通過BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備進(jìn)行發(fā)電的情況下，可以由下述的式子表示?？捎眯?(發(fā)電要求時(shí)間-停止時(shí)間)/發(fā)電要求時(shí)間 如此，以往的BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備因沉淀附著而設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的縮短不可避免，因此期望減少沉淀附著量而提高可用性及經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述的情況而提出，其目的在于減少例如BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備那樣以在燃料中含有灰塵和硫成分的氣體為燃料而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的燃汽輪機(jī)的沉淀附著量，從而提高可用性及經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明為了解決上述的課題，采用下述的方法。本發(fā)明的燃汽輪機(jī)設(shè)備以含有灰塵和硫成分的氣體為燃料，并將由集塵器除去灰塵后的所述燃料向燃汽輪機(jī)的燃燒器供給而使該燃燒器運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，從所述集塵器到所述燃燒器弓I導(dǎo)燃料的流路為防銹配管。根據(jù)這樣的燃汽輪機(jī)設(shè)備，由于從集塵器到燃燒器引導(dǎo)燃料的流路為防銹配管， 因此從集塵器下游的配管內(nèi)產(chǎn)生銹的鐵(Fe)成分減少。因此，與燃料一起向燃燒器供給的鐵成分也減少，從而與硫化氫反應(yīng)而生成的硫化鐵也減少，進(jìn)而能夠降低附著在燃汽輪機(jī)的高溫部件上的沉淀量。在該情況下，作為適合的防銹配管，存在不銹鋼(SUS)制的配管或在配管內(nèi)表面實(shí)施了防銹涂敷的配管。另外，作為防銹涂敷，存在使用了耐蝕性優(yōu)良的乙烯基酯系樹脂或聚酯系樹脂的片狀涂敷。在上述的發(fā)明中，優(yōu)選所述燃燒器具備使燃燒用空氣繞過燃燒器部而向尾筒側(cè)流動的旁通流路，在該旁通流路中設(shè)置的旁通開閉閥的開度控制是向燃燒溫度及灰塵的滯留時(shí)間降低的方向縮小所述旁通開閉閥，由此，能夠抑制供給到燃燒器中的灰塵(鐵成分)的熔融而減少沉淀附著量。即，通過采用防銹配管，除了灰塵(銹的鐵成分)產(chǎn)生量減少以外，還抑制到達(dá)燃燒器的灰塵的熔融，因此沉淀附著量進(jìn)ー步減少。在該情況下，優(yōu)選所述旁通閥的開度控制在從所述燃汽輪機(jī)的無負(fù)載至中間負(fù)載的低負(fù)載區(qū)域中，從全開到全閉逐漸縮小閥開度，在高負(fù)載區(qū)域中，維持全閉狀態(tài)。發(fā)明效果根據(jù)上述的本發(fā)明，能夠得到如下這樣顯著的效果，即，減少例如像BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備等那樣將在燃料中含有灰塵和硫成分的氣體作為燃料而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的燃汽輪機(jī)設(shè)備中成為問題的沉淀附著量，提高可用性及經(jīng)濟(jì)性。


圖I是表示作為本發(fā)明的燃汽輪機(jī)設(shè)備的ー實(shí)施方式的BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備的簡要結(jié)構(gòu)例的系統(tǒng)圖。 圖2是在燃燒器內(nèi)溫度(橫軸)及滯留時(shí)間(縱軸)的圖形中，表示大粒徑及小粒徑的灰塵(硫化鉄)熔融線與設(shè)置于燃燒器的旁通開閉閥的開度的關(guān)系的說明圖。圖3是對以往及本發(fā)明進(jìn)行比較而示出燃汽輪機(jī)的負(fù)載(橫軸)與設(shè)置于燃燒器的旁通開閉閥的開度(縱軸)的關(guān)系的說明圖。圖4是表示作為燃汽輪機(jī)設(shè)備的現(xiàn)有例的BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備的簡要結(jié)構(gòu)例的系統(tǒng)圖。圖5是表示在燃汽輪機(jī)的燃燒器中形成的旁通流路的結(jié)構(gòu)的圖，(a)為旁通開閉閥打開的狀態(tài)，(b)為旁通開閉閥關(guān)閉的狀態(tài)。符號說明I 壓縮機(jī)2 燃燒器3 汽輪機(jī)10 燃汽輪機(jī)21 燃燒器部22 尾筒23 旁通開閉閥24 旁通流路25 燃燒室40 高爐(煉鐵設(shè)備)50 濕式電集塵器60 氣體壓縮機(jī)70 防銹配管
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖，對本發(fā)明的燃汽輪機(jī)設(shè)備的ー實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖I所示的實(shí)施方式的燃汽輪機(jī)設(shè)備為將煉鐵エ藝流程中大量產(chǎn)生的煉鐵廠副產(chǎn)氣體(BFG)作為燃料而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備，燃汽輪機(jī)10的輸出使用于發(fā)電機(jī)的驅(qū)動等。
圖示的燃汽輪機(jī)設(shè)備通過將由集塵器50除去灰塵后的燃料的BFG向燃汽輪機(jī)10 的燃燒器2供給而使其運(yùn)轉(zhuǎn)。燃汽輪機(jī)10是以壓縮機(jī)I、燃燒器2及汽輪機(jī)3為主要構(gòu)成要素的內(nèi)燃機(jī)的原動機(jī)，通過燃料的燃燒等生成的高溫的燃燒氣體使汽輪機(jī)3旋轉(zhuǎn)而得到旋轉(zhuǎn)動能(軸輸出)。壓縮機(jī)I吸入外部氣體并將壓縮后的燃燒用空氣向燃燒器2供給。燃燒器2利用燃燒用空氣使燃料的BFG燃燒，生成高溫高壓的燃燒氣體而向汽輪機(jī)3供給。接受到燃燒氣體的供給的汽輪機(jī)3在燃燒氣體所持有的熱能的作用下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)， 從而能夠得到對與汽輪機(jī)3的主軸連結(jié)的壓縮機(jī)I或發(fā)電機(jī)(未圖示)進(jìn)行驅(qū)動的輸出。 需要說明的是，從汽輪機(jī)3排出的燃燒氣體能夠二次利用，例如導(dǎo)入排熱回收鍋爐而使用于蒸氣生成等。另外，成為燃汽輪機(jī)10的燃料的BFG在煉鐵工藝流程的過程中從高爐40產(chǎn)生，在通過濕式電集塵器(EP)50除去BFG中的灰塵(粒子)后，被氣體壓縮機(jī)60壓縮而向燃燒器2供給。在本實(shí)施方式中，從濕式集塵器50到燃燒器2引導(dǎo)燃料的BFG的流路的配管使用防銹配管70。該防銹配管70例如為不銹鋼原料的配管(不銹鋼配管)或在配管內(nèi)表面實(shí)施了防銹涂敷的配管(涂敷配管)，其防止或抑制配管內(nèi)的銹產(chǎn)生。即，當(dāng)防銹配管70使用不銹鋼配管或涂敷配管時(shí)，即使BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，也能夠?qū)臐袷郊瘔m器 50的下游側(cè)的防銹配管70產(chǎn)生的銹(鐵成分)的灰塵量抑制成最小限度。在此，作為涂敷配管的方法，列舉出使用了乙烯基酯系樹脂或聚酯系樹脂的片狀涂敷。片狀涂敷是指在樹脂中混入片狀(薄片)狀的玻璃，并通過抹涂、刷涂、噴射等實(shí)施涂敷的方法，通過將片狀狀的玻璃片多層重疊，從而具有優(yōu)良的耐蝕性。另外，作為乙烯基酯系樹脂，列舉出雙酚型或酚醛型乙烯基酯樹脂，作為聚酯系樹脂，列舉出鄰苯二甲酸系、 間苯二甲酸系、雙酚系、鹵化改性聚酯樹脂等。需要說明的是，因BFG的成分不同，也可以適當(dāng)選擇其他的防銹涂敷材料。如此，若使從濕式電集塵器50到燃燒器2引導(dǎo)BFG的流路為防銹配管70，則從成為集塵器下游的燃料流路的配管產(chǎn)生的銹的灰塵量減少，因此和BFG —起向燃燒器2供給的鐵成分的灰塵量也減少。即，在濕式電集塵器50中未能除去的鐵成分的產(chǎn)生量減少，因此在高溫的燃燒器2中，與同樣在濕式電集塵器50中未能除去的硫化氫反應(yīng)而生成的硫化鐵量也減少。由于上述的硫化鐵的熔點(diǎn)低，因此以熔融的液狀與高溫的燃燒氣體一起向下游側(cè)流動，并附著在燃汽輪機(jī)10的高溫部件表面而成為沉淀。因此，在燃燒器2中生成的硫化鐵量的減少對附著于燃汽輪機(jī)10的高溫部件表面、例如汽輪機(jī)3的動葉片或靜葉片的表面的沉淀量的減少有效。另一方面，為了在燃燒器2的內(nèi)部進(jìn)行燃燒用空氣的流路切換，而形成具備圖5所示那樣的旁通開閉閥23的旁通流路24。 旁通開閉閥23是對在燃燒器2的內(nèi)筒內(nèi)部形成的燃燒室25內(nèi)的空氣比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)的空氣流量調(diào)整閥，通過增大旁通開閉閥23的開度，從而繞過燃燒器部21而流動的燃燒空氣量增加，在燃燒室25的燃燒區(qū)域F中燃燒溫度上升。圖2在以橫軸為燃燒器25內(nèi)的燃燒溫度、以縱軸為成為硫化鐵的灰塵通過燃燒器25內(nèi)的時(shí)間(滯留時(shí)間)的圖形中示出大粒徑灰塵熔融線及小粒徑灰塵熔融線。需要說明的是，在圖中，在比大粒徑灰塵熔融線及小粒徑灰塵熔融線靠上側(cè)的區(qū)域中，灰塵熔融而成為液體，因此處于容易與硫化氫反應(yīng)而生成硫化鐵的狀況，在下側(cè)的區(qū)域中，灰塵為粒子狀的固體，因此處于不與硫化氫反應(yīng)的狀況。根據(jù)附圖可知，與大粒徑的灰塵相比，小粒徑的灰塵即使橫軸的燃燒器內(nèi)溫度低也容易熔融，并且，與大粒徑的灰塵相比，小徑的灰塵即使縱軸的滯留時(shí)間短也容易熔融。換言之，在粒徑相同的灰塵的情況下，燃燒器溫度越高，越容易熔融，滯留時(shí)間約長，越容易熔融。因此，縮小旁通開閉閥23的開度，實(shí)施使繞過燃燒器部21而向尾筒22側(cè)流動的燃燒空氣量減少的開度控制。即，本實(shí)施方式的開度控制在燃汽輪機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)條件相同的情況下與以往相比時(shí)，例如圖3所示，在從低負(fù)載到高負(fù)載的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中，將旁通開閉·閥23的閥開度設(shè)定得比以往控制的閥開度縮小。通過這樣的本實(shí)施方式的開度控制，從壓縮機(jī)I供給的燃燒空氣量向燃燒器部21分配的燃燒空氣量増加，從而向旁通流路24分配的燃燒空氣量減少。在這樣的旁通開閉閥23的開度控制中，適合的閥開度控制如圖3中實(shí)線所示，在大致均分最大負(fù)載值時(shí)的低負(fù)載區(qū)域側(cè)，使閥開度逐漸縮小，在高負(fù)載側(cè)，使閥開度全閉。換言之，優(yōu)選旁通開閉閥23的開度控制在從無負(fù)載的全開狀態(tài)至中間負(fù)載(大致50%負(fù)載)的全閉狀態(tài)的低負(fù)載區(qū)域中，隨著負(fù)載的上升而閥開度逐漸縮小直至全閉，從中間負(fù)載到最大負(fù)載的高負(fù)載區(qū)域中，維持全閉狀態(tài)。其結(jié)果是，在整個(gè)負(fù)載區(qū)域中，向燃燒區(qū)域F分配的燃燒空氣量増加。因此，通過燃燒區(qū)域F的燃燒空氣的流速増加而灰塵的滯留時(shí)間縮短，并且，燃燒區(qū)域F的燃燒溫度也降低。因此，鐵成分的灰塵在燃燒器2內(nèi)成為難以熔融的狀況，例如圖2中空心箭頭所示，通過使旁通開閉閥23的開度向關(guān)閉方向變更而縮小，從而燃燒區(qū)域F的狀況進(jìn)入比大粒徑灰塵熔融線靠下方的區(qū)域，灰塵成為固體的狀態(tài)而不與硫化氫反應(yīng)。即，通過使旁通開閉閥23的開度向關(guān)閉方向變更而縮小，從而燃燒區(qū)域F的狀況從大粒徑灰塵熔融的Pl向不熔融的P2變化。通過進(jìn)行這樣的旁通閥23的開度控制，與燃料的BFG —起向燃燒器2供給的鐵成分的灰塵難以熔融，因此能夠減少與硫化氫反應(yīng)而生成的硫化鐵的產(chǎn)生量。當(dāng)這樣減少硫化鐵的產(chǎn)生量吋，能夠抑制或防止在高溫的環(huán)境下熔融了的硫化鐵的液體與燃燒氣體一起向下游側(cè)流動，附著在例如汽輪機(jī)3的動葉片或靜葉片等的高溫部件表面，并且其固化而成為沉淀的附著物殘留的情況。即，通過采用防銹配管70，除了減少灰塵產(chǎn)生量以外，對于到達(dá)燃燒器2的少量的灰塵，也能夠抑制其熔融，因此使沉淀附著量進(jìn)ー步減少。這樣，當(dāng)在BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備中成為問題的沉淀附著量減少時(shí)，沉淀除去的作業(yè)量降低、能夠防止沉淀附著引起的高溫部件的壽命降低，因此沉淀除去或高溫部件更換等維修作業(yè)所需的設(shè)備停止時(shí)間減少，從而可用性及經(jīng)濟(jì)性提高，因此對BFG焚燒燃汽輪機(jī)設(shè)備的產(chǎn)品競爭カ提高起到顯著的效果。需要說明的是，本發(fā)明沒有限定為上述的實(shí)施方式，在不脫離其主g的范圍內(nèi)能夠適當(dāng)變更，例如本發(fā)明還能夠適用于將像煤或殘?jiān)偷葰饣蟮臍怏w那樣含有灰塵及硫成分的BFG以外的燃料氣體作為燃料進(jìn)行使用的燃汽輪機(jī)設(shè)備等 。
權(quán)利要求
1.一種燃汽輪機(jī)設(shè)備，其以含有灰塵和硫成分的氣體為燃料，并將由集塵器除去灰塵后的所述燃料向燃汽輪機(jī)的燃燒器供給而使該燃燒器運(yùn)轉(zhuǎn)，其中， 從所述集塵器到所述燃燒器弓I導(dǎo)燃料的流路為防銹配管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的燃汽輪機(jī)設(shè)備，其中， 所述燃燒器具備使燃燒用空氣繞過燃燒器部而向尾筒側(cè)流動的旁通流路，在該旁通流路中設(shè)置的旁通開閉閥的開度控制是向燃燒溫度及灰塵的滯留時(shí)間降低的方向縮小所述旁通開閉閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃汽輪機(jī)設(shè)備，其中， 所述旁通閥的開度控制是在從所述燃汽輪機(jī)的無負(fù)載至中間負(fù)載的低負(fù)載區(qū)域中，從全開到全閉逐漸縮小閥開度，在高負(fù)載區(qū)域中，維持全閉狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的燃汽輪機(jī)設(shè)備，其中， 所述防銹配管是在內(nèi)表面實(shí)施了使用乙烯基酯系樹脂或聚酯系樹脂的片狀涂敷的配管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的燃汽輪機(jī)設(shè)備，其中， 所述防銹配管為不銹鋼制配管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃汽輪機(jī)設(shè)備，其將燃料向燃汽輪機(jī)(10)的燃燒器(2)供給而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，該燃料為通過濕式電集塵器(50)從含有灰塵和硫成分的氣體的燃料中除去了灰塵而得到的燃料，其中，從濕式電集塵器(50)到燃燒器(2)引導(dǎo)燃料的BFG的流路為防銹配管(70)。
文檔編號F23R3/28GK102705869SQ20111032811
公開日2012年10月3日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月4日
發(fā)明者山口明范, 山本智彥, 平崎丈尾, 秋月涉 申請人:三菱重工業(yè)株式會社