CN102076941B - 燃气轮机装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目标是提供一种燃气轮机装置，其能够产生其中三种或更多种类型的气体均匀地混合的混合气体，并能够产生类似物。为了实现这种目标，在构造为将从可燃气体供给装置(8)供给的可燃气体与从空气压缩机(3)供给的压缩空气(b)一起在燃烧室(2)中燃烧，并由在燃烧时产生的燃烧气体(c)可旋转地驱动燃气轮机(1)的燃气轮机装置中，可燃气体供给装置(8)包括两个混合器(15、16)，并构造为通过以比重升序或比重降序在混合器(15、16)中混合第一气体(I)、第二气体(II)和第三气体(III)这三种类型气体而产生混合气体(a)，并将混合气体(a)作为可燃气体供给至燃烧室(2)。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机装置，其采用通过将三种或更多种类型的气体混合在一起获得的作为用于燃烧室的可燃气体的混合气体。
背景技术
专用于低热量气体燃烧(其能够同时采用具有不同卡路里的多种类型的低热量气体)的燃气轮机装置通常熟知为采用通过将三种或更多种类型的气体混合在一起获得的作为用于燃烧室的可燃气体的混合气体的燃气轮机装置的一个例子。例如在钢厂中使用专用于低热量气体燃烧的燃气轮机装置。在钢厂中，在钢材的制造过程中产生各种过量气体，如高炉煤气(B气体)、焦炉煤气(C气体)和转化炉气(L气体)。这些过量气体包含可燃成分。为此原因，在钢厂等中，过量气体用作用于燃气轮机装置的可燃气体，由此有效地使用过量气体。
所产生的副产品气体的量存在大的变化。为此原因，当用作用于燃气轮机装置的燃料时，过量气体中的任何一种不单独使用，而是使用通过混合多种类型的气体获得的混合气体。而且，卡路里调整可以通过进一步将天然气(LNG)等混合到混合气体而进行。
例如，下文列出的专利文献1中披露的燃气轮机装置作为将多种类型的过量气体和天然气的混合气体用作用于燃烧室的可燃气体的燃气轮机装置具体例子。在专利文献1中披露的燃气轮机装置中，如图4所示，高炉煤气、焦炉煤气和天然气由混合器51混合，且这种混合气体作为可燃气体供给至燃气轮机52的燃烧室。
除了专利文献1，专利文献2也给出了与本发明相关的现有技术文献。专利文献2披露了通过将从燃气轮机排出的燃烧气体的一部分供给至空气压缩机而重新利用该部分燃烧气体的燃气轮机装置的例子。
专利文献1：日本专利申请公开No.2004-27975
专利文献2：日本专利No.2954456
发明内容
要解决的技术问题
当多种类型的气体混合并用作用于燃气轮机装置的可燃气体时，如果这些多种类型的气体不均匀地混合，混合气体的卡路里可能不均匀，且可能发生不均匀的燃烧。因此，当多种类型的气体混合并用作用于燃气轮机装置的可燃气体时，多种类型的气体必须尽可能均匀地混合。然而，在专利文献1中披露的常规燃气轮机装置中，不存在特定的与均匀混合相关的措施。
而且，即使产生了其中多种类型的气体均匀地混合的混合气体，仍然存在一种可能性，即混合气体中的氢和氧随后释放且产生氢收集和氧收集。当产生氢收集和氧收集时，增加***的风险。特别地，在用空气压缩机压缩混合气体之后将混合气体供给至燃烧室的燃气轮机装置中，氢收集和氧收集也被压缩，且因此，进一步增加了***的可能性。
考虑到上述情况，本发明的目标是提供一种燃气轮机装置，其能够产生其中三种或更多种类型的气体(例如，来自诸如丁烷气和丙烷气之类的单种气体和其中多种类型的气体混合为如高炉煤气和转化炉气的气体中任一种的三种或更多种类型的气体)均匀地混合的混合气体，并且还能够通过监控混合气体中的氢浓度和氧浓度防止***。
技术方案
用于解决上述问题的第一发明的燃气轮机装置提供了一种燃气轮机装置，构造为将从可燃气体供给装置供给的可燃气体与从空气压缩机供给的压缩空气一起在燃烧室中燃烧，并由在燃烧时产生的燃烧气体可旋转地驱动燃气轮机，该燃气轮机装置的特征在于
可燃气体供给装置包括多个混合器，并且构造为通过以比重升序或比重降序在所述混合器中混合三种或更多种类型的气体而产生混合气体，并将所述混合气体作为可燃气体供给至燃烧室。
第二发明的燃气轮机装置提供了第一发明的具有下述特征的燃气轮机装置，即可燃气体供给装置构造为包括：
氢/氧传感器，检测所述混合气体中的氢浓度和氧浓度；
稀释气混合器，将用于冲淡所述氢浓度和氧浓度的稀释气混合到混合气体中；和
控制器，使稀释气混合器在由氢/氧传感器检测到所述氢浓度和氧浓度变为等于或大于设定值时运行，以将稀释气混合到混合气体中。
第三发明的燃气轮机装置提供了第二发明的具有下述特征的燃气轮机装置，即稀释气混合器构造为将所述燃烧气体的从燃气轮机排出的一部分作为稀释气混合到混合气体中。
第四发明的燃气轮机装置提供了第一发明的具有下述特征的燃气轮机装置，即可燃气体供给装置构造为包括通过搅拌所述混合气体而进行再次混合的复混器。
第五发明的燃气轮机装置提供了第四发明的具有下述特征的燃气轮机装置，即可燃气体供给装置构造为包括：
氢/氧传感器，检测所述混合气体中的氢浓度和氧浓度；和
控制器，使复混器在由氢/氧传感器检测到所述氢浓度和氧浓度变为等于或大于设定值时运行，以再次混合混合气体。
第六发明的燃气轮机装置提供了第一发明的具有下述特征的燃气轮机装置，即可燃气体供给装置构造为包括：
氢/氧传感器，检测所述混合气体中的氢浓度和氧浓度；
紧急排出阀；
控制器，使紧急排出阀在由氢/氧传感器检测到所述氢浓度和氧浓度变为等于或大于设定值时运行，以排出混合气体。
第七发明的燃气轮机装置提供了第二、第五和第六发明中的任一方面的具有下述特征的燃气轮机装置，即可燃气体供给装置构造为进行由稀释气混合器进行稀释气的混合、由复混器进行混合气体的再次混合、和由位于氢/氧传感器的下游位置处的紧急排出阀进行混合气体的排出中的任一种。
第八发明的燃气轮机装置提供了第二至第七发明中的任一方面的具有下述特征的燃气轮机装置，即还包括压缩所述混合气体并将如此压缩的混合气体供给至燃烧室的空气压缩机，该燃气轮机装置的特征在于，
可燃气体供给装置构造为进行由稀释气混合器进行稀释气的混合、由复混器进行混合气体的再次混合、和由位于空气压缩机上游位置处的紧急排出阀进行混合气体的排出中的任一种。
有益效果
第一发明的燃气轮机装置提供了一种燃气轮机装置，构造为将从可燃气体供给装置供给的可燃气体与从空气压缩机供给的压缩空气一起在燃烧室中燃烧，并由在燃烧时产生的燃烧气体可旋转地驱动燃气轮机，该燃气轮机装置的特征在于，可燃气体供给装置包括多个混合器，并且构造为通过以比重升序或比重降序在所述混合器中混合三种或更多种类型的气体而产生混合气体，并将所述混合气体作为可燃气体供给至燃烧室。因此，在比重升序或比重降序混合两种情况中，具有类似比重的气体顺序混合。这允许产生其中三种类型气均匀混合的混合气体。当这种均匀的混合气体用作燃烧室的可燃气体时，防止不均匀燃烧的发生，并且使稳定燃烧变为可能。
第二发明的燃气轮机装置提供了第一发明的具有下述特征的燃气轮机装置，即可燃气体供给装置构造为包括：氢/氧传感器，检测所述混合气体中的氢浓度和氧浓度；稀释气混合器，将用于冲淡所述氢浓度和氧浓度的稀释气混合到混合气体中；和控制器，使稀释气混合器在由氢/氧传感器检测到所述氢浓度和氧浓度变为等于或大于设定值时运行，以将稀释气混合到混合气体中。因此，即使在混合气体中的氢和氧释放且产生氢收集和氧收集时，也能够在高的氢浓度和氧浓度供给到燃烧室之前检测混合气体中的氢浓度和氧浓度等于或大于设定值，并用稀释气冲淡和降低混合气体的氢浓度和氧浓度。因此，将混合气体的氢浓度和氧浓度抑制到等于或低于***极限的浓度，并且燃气轮机装置可以安全地运行。
第三发明的燃气轮机装置提供了第二发明的具有下述特征的燃气轮机装置，即稀释气混合器构造为将所述燃烧气体的从燃气轮机排出的一部分作为稀释气混合到混合气体中。因此，燃烧气体有效地用作稀释气，且不需要氮气等。因此，可以实现有效且廉价的燃气轮机装置。
第四发明的燃气轮机装置提供了第一发明的具有下述特征的燃气轮机装置，即可燃气体供给装置构造为包括通过搅拌所述混合气体而进行再次混合的复混器。因此，即使在混合气体中的氢和氧释放且产生氢收集和氧收集(出现重力分离)时，也能够在混合气体供给到燃烧室之前检测混合气体中的氢浓度和氧浓度等于或大于设定值，并经由在混合气体供给至燃烧室之前用复混器搅拌混合气体进行再次混合而再次获得均匀混合的状态。因此，降低了***的危险，并且燃气轮机装置可以安全地运行。
第五发明的燃气轮机装置提供了第四发明的具有下述特征的燃气轮机装置，即可燃气体供给装置构造为包括：氢/氧传感器，检测所述混合气体中的氢浓度和氧浓度；和控制器，使复混器在由氢/氧传感器检测到所述氢浓度和氧浓度变为等于或大于设定值时运行，以再次混合混合气体。因此，即使在混合气体中的氢和氧释放且产生氢收集和氧收集(出现重力分离)时，也能够在混合气体供给到燃烧室之前检测混合气体中的氢浓度和氧浓度等于或大于设定值，并经由在混合气体供给至燃烧室之前用复混器搅拌混合气体进行再次混合而再次获得均匀混合的状态。因此，降低了***的危险，并且燃气轮机装置可以安全地运行。
第六发明的燃气轮机装置提供了第一发明的具有下述特征的燃气轮机装置，即可燃气体供给装置构造为包括：氢/氧传感器，检测所述混合气体中的氢浓度和氧浓度；紧急排出阀；控制器，使紧急排出阀在由氢/氧传感器检测到所述氢浓度和氧浓度变为等于或大于设定值时运行，以排出混合气体。因此，即使在混合气体中的氢和氧释放且产生氢收集和氧收集、由此引起混合气体中的氢浓度和氧浓度增加时，也能够在混合气体供给到燃烧室之前检测混合气体中的氢浓度和氧浓度等于或大于第二设定值，并排出混合气体。因此，降低了***的危险，并且燃气轮机装置可以安全地运行。
第七发明的燃气轮机装置提供了第二、第五和第六发明中的任一方面的具有下述特征的燃气轮机装置，即可燃气体供给装置构造进行为由稀释气混合器进行稀释气的混合、由复混器进行混合气体的再次混合、和由位于氢/氧传感器的下游位置处的紧急排出阀进行混合气体的排出中的任一种。因此，由氢/氧传感器检测到的具有高氢浓度和氧浓度的混合气体可以安全地由稀释气混合器与稀释气混合，由复混器再次混合，或由下游侧的紧急排出阀排出。
第八发明的燃气轮机装置提供了第二至第七发明中的任一方面的具有下述特征的燃气轮机装置，即还包括压缩所述混合气体并将如此压缩的混合气体供给至燃烧室的空气压缩机，该燃气轮机装置的特征在于，可燃气体供给装置构造为进行由稀释气混合器进行稀释气的混合、由复混器进行混合气体的再次混合、和由位于空气压缩机上游位置处的紧急排出阀进行混合气体的排出中的任一种。因此，具有高氢浓度和氧浓度的混合气体在流入空气压缩机之前由稀释气混合器与稀释气混合，由复混器再次混合，或由紧急排出阀排出。因此，可以安全地降低在具有空气压缩机的燃气轮机装置中***的风险。
附图说明
图1为根据本发明实施方式1的燃气轮机装置的结构示意图。
图2为根据本发明实施方式2的燃气轮机装置的结构示意图。
图3为根据本发明实施方式3的燃气轮机装置的结构示意图。
图4为常规燃气轮机装置的结构示意图。
附图标记说明
1燃气轮机，2燃烧室，3空气压缩机，4发电机，5蒸汽轮机，6空气压缩机，7废热利用锅炉，8可燃气体供给装置，9，10燃料供给管线，11旋转轴，12排气管线，13烟道，14蒸汽管线，15第一混合器，16第二混合器，17流量调节阀，18燃料供给管线，19流量调节阀，20，21燃料供给管线，22流量调节阀，23燃料供给管线，31氢/氧传感器，32紧急排出阀，33控制器，34稀释气混合器，35稀释气供给管线，36风扇，37气体冷却器，38流量调节阀，39氢/氧传感器，41复混器，42控制器，I第一气体，II第二气体，III第三气体，a混合气体(可燃气体)，b压缩空气，c可燃气体，废气，d给水，e蒸汽，f混合气体，g外部空气(空气)
具体实施方式
以下将以附图为基础详细描述本发明的各实施方式。
<实施方式1>
图1为根据本发明实施方式1的燃气轮机装置的结构示意图。如图1所示，实施方式1的燃气轮机装置为复合循环发电装置，其通过使燃气轮机和蒸汽轮机运转而产生电力。燃气轮机装置包括燃气轮机1、蒸汽轮机5、燃烧室2、空气压缩机3、发电机4、空气压缩机6、废热利用锅炉7和可燃气体供给装置8。
在可燃气体供给装置8中产生的混合气体a通过燃料供给管线9流入空气压缩机6，并在那里被压缩。随后，压缩的混合气体a作为可燃气体通过燃料供给管线10供给至燃烧室2。在燃烧室2中，从可燃气体供给装置8供给的可燃气体(混合气体a)与从空气压缩机3供给的压缩空气b一起燃烧。在燃烧时产生的燃烧气体c供给到燃气轮机1中，以旋转驱动燃气轮机1。
从燃气轮机1排出的燃烧气体(废气)c流过排气管线(通气管)12。随后，经由与设置至排气管线12的废热利用锅炉7中的给水d的热交换产品每个燃烧气体c回收热量。随后，燃烧气体c从烟道13消散。同时，给水d由于与燃烧气体(废气)c的热交换而被加热，在废热利用锅炉7中变成蒸汽e。这种蒸汽e通过蒸汽管线14供给至蒸汽轮机5，因此蒸汽轮机5被旋转驱动。从蒸汽轮机5排出的蒸汽e在未图示的冷凝器中冷凝，并作为给水d重新使用。
燃气轮机1、蒸汽轮机5、空气压缩机3、发电机4和空气压缩机6设置同一旋转轴11上。空气压缩机3、发电机4和空气压缩机6由燃气轮机1和蒸汽轮机5旋转驱动。因此，空气压缩机3吸入并压缩外部空气(空气)g，并且将这种压缩空气b供给至燃烧室2，如上所述。发电机4产生电力，并将这种产生的电力传递至钢厂内和钢厂外的未图示的电力***。空气压缩机6吸入并压缩混合气体a，并将这种压缩的混合气体a供给至燃烧室2，如上所述。
作为实施方式1的特征的可燃气体供给装置8包括两个混合器15、16。通过使用这些混合器15、16，第一气体I、第二气体II和第三气体III这三种类型气体以比重升序或比重降序混合，因此产生混合气体a。随后，可燃气体供给装置8通过空气压缩机6将该混合气体a供给至燃烧室2，如上所述。
具体地，第一混合器15的进口侧连接至设置有流量调节阀17的燃料供给管线18的下游端，并且连接至设置有流量调节阀19的燃料供给管线20的下游端。另一方面，第一混合器15的出口侧连接至燃料供给管线21的上游端。同时，第二混合器16的进口侧连接至燃料供给管线21的下游端，并且还连接至设置有流量调节阀22的燃料供给管线23的下游端。另一方面，第二混合器16的出口侧连接至燃料供给管线9的上游端。
因此，在可燃气体供给装置8中，第一气体I和第二气体II首先在第一混合器15中混合，产生混合气体f，通过燃料供给管线18供给第一气体I，同时由流量调节阀17调节其流量，通过燃料供给管线20供给第二气体II，同时由流量调节阀19调节其流量。接下来，第三气体III和混合气体f在第二混合器16中混合，且产生混合气体a，通过燃料供给管线23供给第三气体III，同时由流量调节阀22调节其流量，通过燃料供给管线21供给混合气体f。
而且，第一气体I、第二气体II和第三气体III以它们在比重方面的关系满足第一气体I＜第二气体II＜第三气体III，或者第一气体I＞第二气体II＞第三气体III的方式被选择。因此，第一气体I、第二气体II和第三气体III以比重升序或以比重降序混合。表格1示出了各种气体的比重。在这些气体中，假设例如使用高炉煤气、焦炉煤气(其为钢厂中产生的过量气体)和天然气(LNG)。在以比重降序混合的情况中，第一气体I为高炉煤气，第二气体II为天然气，第三气体III为焦炉煤气。在以比重升序混合的情况中，第一气体I为焦炉煤气，第二气体II为天然气，第三气体III为高炉煤气。
[表1]
成分例子
根据实施方式1的燃气轮机装置，在构造为在燃烧室2中一起燃烧从可燃气体供给装置8供给的可燃气体和从空气压缩机3供给的压缩空气b、并由燃烧产生的燃烧气体c旋转驱动燃气轮机1的燃气轮机装置中，可燃气体供给装置8包括两个混合器15、16，并且构造为通过将第一气体I、第二气体II、第三气体III这三种类型气在混合器15、16以比重升序或比重降序混合产生混合气体，且将混合气体a作为可燃气体供给至燃烧室2。因此，在比重升序或比重降序混合两种情况中，具有类似比重的气体顺序混合。这允许产生其中第一气体I、第二气体II、第三气体III这三种类型气均匀混合的混合气体a。当这种均匀的混合气体a用作燃烧室2的可燃气体时，防止不均匀燃烧的发生，并且使稳定燃烧变为可能。
注意到，本发明不限于混合三种类型气体(例如，来自诸如丁烷气和丙烷气之类的单种气体和其中多种类型的气体混合为如高炉煤气和转化炉气的气体中任一种的三种类型的气体)的情况，且还可以应用于混合三种或更多种类型的气体(例如，来自诸如丁烷气和丙烷气之类的单种气体和其中多种类型的气体混合为如高炉煤气和转化炉气的气体中任一种的三种类型的气体)的情况。
<实施方式2>
图2为根据本发明实施方式2的燃气轮机装置的结构示意图。注意到，在图2中，与图1(实施方式1)中相同的元件用与图1中相同的附图标记表示，且将省略对它们的重复详细描述。
如图2所示，除了与实施方式1(图1)的可燃气体供给装置8的相同的结构之外，实施方式2的可燃气体供给装置8还包括氢/氧传感器31、39，紧急排出阀32、控制器33和稀释气混合器34。
氢/氧传感器31在第二混合器16的下游位置设置至燃料供给管线9，并检测混合气体a中的氢浓度和氧浓度。紧急排出阀32为在氢/氧传感器31下游位置设置至燃料供给管线9的三通阀。紧急排出阀32通常允许混合气体a流向空气压缩机6，以便混合气体a供给至燃烧室2。另一方面，在其中混合气体a中的氢浓度和氧浓度高的紧急情况中，紧急排出阀32切换流向并从燃料供给管线9排出混合气体a。
稀释气混合器34具有其中风扇36、气体冷却器37和流量调节阀38从上游开始以此顺序设置在稀释气供给管线35中。稀释气供给管线35的上游侧在废热利用锅炉7的下游侧位置连接至排气管线12，稀释气供给管线35连接至的下游侧在紧急排出阀32的下游侧位置连接至燃料供给管线9。因此，当风扇36运转时，燃烧气体(废气)c的流过排气管线12的一部分引入稀释气供给管线35，由气体冷却器37冷却，并由流量调节阀38调节其流量，且作为稀释气与混合气体a混合。此时，混合气体a中的氢浓度和氧浓度由可燃气体a中的所述部分(稀释气)冲淡，并由此降低。注意到，虽然在图示的例子中，燃料供给管线9和稀释气供给管线35的连接部为混合部，但混合器可以设置在该连接部处，以混合混合气体a和燃烧气体(废气)c。氢/氧传感器39在连接部(混合部)紧后的位置和空气压缩机6的入口之间的任何位置处设置至燃料供给管线9，该连接部位于紧急排出阀32的下游，并且混合气体a和燃烧气体(废气)c在该连接部混合。氢/氧传感器39检测混合气体a中的氢浓度和氧浓度，或检测混合气体a和燃烧气体(废气)c的混合气体中的氢浓度和氧浓度。
控制器33使稀释气混合器34在由氢/氧传感器31检测到的混合气体a中的氢浓度和氧浓度变为等于或大于第一设定值(设置为低于***极限的值)时运行。换句话说，控制器33启动风扇36并打开流量调节阀38，以开始流量控制。结果，如上所述，燃烧气体(废气)c的所述部分作为稀释气与混合气体a混合。此外，控制器33使紧急排出阀32在由氢/氧传感器31检测到的混合气体a中的氢浓度和氧浓度变为等于或大于高于第一设定值的第二设定值(设置为低于***极限的值)时运行(切换紧急排出阀32的流向)，以排出混合气体a。可替换地，控制器33可以使稀释气混合器34在由氢/氧传感器39检测到的混合气体a中的氢浓度和氧浓度变为等于或大于第一设定值时运行(启动风扇36并打开流量调节阀38，以开始流量控制)，并且可以使紧急排出阀32在由氢/氧传感器39检测到的混合气体a中的氢浓度和氧浓度变为等于或大于第二设定值时运行(切换紧急排出阀32的流向)，以排出混合气体a。
实施方式2的燃气轮机装置的其它结构与实施方式1(图1)的燃气轮机装置相同。
根据实施方式2的燃气轮机装置，可以获得类似于上述实施方式1的运行效果。除此之外，获得下述效果。可燃气体供给装置8构造为包括检测混合气体a中的氢浓度和氧浓度的氢/氧传感器31(或39)、将用于冲淡氢浓度和氧浓度的稀释气混合到混合气体a中的稀释气混合器34、以及使稀释气混合器34在由氢/氧传感器31(或39)检测到的氢浓度和氧浓度变为等于或大于第一设定值时运行、以将稀释气混合到混合气体a中的控制器33。因此，即使在混合气体a中的氢和氧释放且产生氢收集和氧收集时，也能够在高的氢浓度和氧浓度供给到燃烧室2之前检测混合气体a中的氢浓度和氧浓度等于或大于第一设定值，并用稀释气冲淡和降低混合气体a的氢浓度和氧浓度。因此，将混合气体a的氢浓度和氧浓度抑制到等于或低于***极限的浓度，并且燃气轮机装置可以安全地运行。
而且，根据实施方式2的燃气轮机装置，稀释气混合器8构造为将燃烧气体(废气)c的从燃气轮机1排出的一部分作为稀释气混合到混合气体a中。因此，燃烧气体有效地用作稀释气，且不需要氮气等。因此，可以实现有效且廉价的燃气轮机装置。
此外，根据实施方式2的燃气轮机装置，可燃气体供给装置8构造为包括检测混合气体a中的氢浓度和氧浓度的氢/氧传感器31(或39)、紧急排出阀32、以及使紧急排出阀32在由氢/氧传感器31(或39)检测到的氢浓度和氧浓度变为等于或大于第二设定值时运行、以排出混合气体a的控制器33。因此，即使在混合气体a中的氢和氧释放且产生氢收集和氧收集、由此引起混合气体a中的氢浓度和氧浓度增加时，也能够在混合气体a供给到燃烧室2之前检测混合气体中的氢浓度和氧浓度等于或大于第二设定值，并排出混合气体a。因此，降低了***的危险，并且燃气轮机装置可以安全地运行。
而且，根据实施方式2的燃气轮机装置，可燃气体供给装置8构造为由稀释气混合器34进行稀释气的混合和由位于氢/氧传感器31下游位置处的紧急排出阀32进行混合气体a的排放。因此，由位于上游侧的氢/氧传感器31检测到具有高氢浓度和氧浓度的混合气体a可以安全地由稀释气混合器34与稀释气混合，并由下游侧的紧急排出阀32排出。
而且，实施方式2的燃气轮机装置包括压缩混合气体a并如此压缩的混合气体a供给至燃烧室2的空气压缩机6、以及构造为由稀释气混合器34进行稀释气的混合和由位于空气压缩机6上游位置处的紧急排出阀32进行混合气体a的排出的可燃气体供给装置8。因此，具有高氢浓度和氧浓度的混合气体a在流入空气压缩机6之前由稀释气混合器34与稀释气进行混合，并由紧急排出阀32排出。因此，可以安全地降低在具有空气压缩机6的燃气轮机装置中***的风险。
<实施方式3>
图3为根据本发明实施方式3的燃气轮机装置的结构示意图。注意到，在图3中，与图1(实施方式1)和图2(实施方式2)中相同的元件用与图1和图2中相同的附图标记表示，且将省略对它们的重复详细描述。
如图3所示，除了与实施方式1(图1)的可燃气体供给装置8相同的结构之外，实施方式3的可燃气体供给装置8还包括氢/氧传感器31、39，紧急排出阀32、复混器41和控制器42。
复混器41在氢/氧传感器31和紧急排出阀32的下游位置处设置在燃料供给管线9上。复混器41通过搅拌在第二混合器16中产生的混合气体a而进行再次混合。氢/氧传感器39在复混器41紧后的位置和空气压缩机6的入口之间的任何位置处设置至燃料供给管线9，并检测混合气体a中的氢浓度和氧浓度。控制器42使复混器41在由氢/氧传感器31检测到的混合气体a中的氢浓度和氧浓度变为等于或大于第一设定值(设为低于***极限的值)时运行，以再次混合混合气体a。此外，控制器42使紧急排出阀32在由氢/氧传感器31检测到的混合气体a中的氢浓度和氧浓度变为等于或大于高于第一设定值的第二设定值(设为低于***极限的值)时运行(切换紧急排出阀32的流向)，以排出混合气体a。可替换地，控制器42可以使复混器41在由氢/氧传感器39检测到的混合气体a中的氢浓度和氧浓度变为等于或大于第一设定值时运行，以再次混合混合气体a，并且可以使紧急排出阀32在由氢/氧传感器39检测到的混合气体a中的氢浓度和氧浓度变为等于或大于第二设定值时运行(切换紧急排出阀32的流向)，以排出混合气体。
实施方式3的燃气轮机装置的其它结构与实施方式1，2(图1，2)的燃气轮机装置相同。
根据实施方式3的燃气轮机装置，可以获得类似于上述实施方式1的操作效果，并可以获得类似于上述实施方式2的操作效果。除此之外，还获得下述效果。可燃气体供给装置8具有一种结构，其包括检测混合气体a中的氢浓度和氧浓度的氢/氧传感器31(或39)，以及在由氢/氧传感器31(或39)检测到的氢浓度和氧浓度变为等于或大于第一设定值时使复混器41运行以再次混合混合气体a的控制器42。因此，即使在混合气体a中的氢和氧释放且产生氢收集和氧收集(出现重力分离)时，也能够在混合气体a供给到燃烧室2之前检测混合气体中的氢浓度和氧浓度等于或大于第一设定值，并经由在混合气体a供给至燃烧室2之前用复混器2搅拌混合气体a进行再次混合而再次获得均匀混合的状态。因此，降低了***的危险，并且燃气轮机装置可以安全地运行。
注意到，复混器41不限于如上所述其中控制器42基于氢/氧传感器31(或39)的检测信号使复混器41运行的情况。相反，可以总是使复混器41连续或间歇运行。
而且，根据实施方式3的燃气轮机装置，可燃气体供给装置8构造为由位于氢/氧传感器31的下游位置处的复混器41进行混合气体a的混合。因此，可以安全地由位于下游侧的复混器41对由氢/氧传感器31检测到的具有高氢浓度和氧浓度的混合气体a再次混合。
而且，实施方式3的燃气轮机装置包括压缩混合气体a并将如此压缩的混合气体a供给至燃烧室2的空气压缩机6、以及构造为由位于空气压缩机6上游位置的复混器41进行混合气体a的再次混合的可燃气体供给装置8。因此，具有高氢浓度和氧浓度的混合气体a在流入空气压缩机6之前由复混器41再次混合。因此，可以安全地降低在具有空气压缩机6的燃气轮机装置中***的风险。
注意到，实施方式3的结构与实施方式2的结构结合。
而且，本发明不仅可以应用于专用于低热量气体燃烧的燃气轮机装置，而且可以应用于将通过将三种或更多种类型的气体混合在一起获得的混合气体用作用于燃烧室的可燃气体的燃气轮机装置。
工业应用性
本发明涉及将通过将三种或更多种类型的气体(例如，来自诸如丁烷气和丙烷气之类的单种气体和其中多种类型的气体混合为高炉煤气和转化炉气的气体中的任一种的三种或更多种类型的气体)混合在一起获得的混合气体用作用于燃烧室的可燃气体的燃气轮机装置，并且例如在应用于其中通过将在钢厂中产生的各种过量气体混合在一起获得的混合气体用作用于燃烧室的可燃气体是有效的。
Claims (11)
1.一种燃气轮机装置，构造为将从可燃气体供给装置供给的可燃气体与从空气压缩机供给的压缩空气一起在燃烧室中燃烧，并由在燃烧时产生的燃烧气体可旋转地驱动燃气轮机，该燃气轮机装置的特征在于
可燃气体供给装置包括多个混合器，并且构造为通过以比重升序或比重降序在所述混合器中混合三种或更多种类型的气体而产生混合气体，并将所述混合气体作为可燃气体供给至燃烧室;和
可燃气体供给装置构造为包括通过搅拌所述混合气体而进行再次混合的复混器。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机装置，其特征在于，该可燃气体供给装置构造为包括:
氢/氧传感器，检测所述混合气体中的氢浓度和氧浓度;
稀释气混合器，将用于冲淡所述氢浓度和氧浓度的稀释气混合到混合气体中;和
控制器，使稀释气混合器在由氢/氧传感器检测到所述氢浓度和氧浓度变为等于或大于设定值时运行，以将稀释气混合到混合气体中。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机装置，其特征在于，稀释气混合器构造为将从燃气轮机排出的所述燃烧气体的一部分作为稀释气混合到混合气体中。
4.根据权利要求1所述的燃气轮机装置，其特征在于，可燃气体供给装置构造为包括:
氢/氧传感器，检测所述混合气体中的氢浓度和氧浓度;和
控制器，使复混器在由氢/氧传感器检测到所述氢浓度和氧浓度变为等于或大于设定值时运行，以再次混合混合气体。
5.根据权利要求4所述的燃气轮机装置，其特征在于，可燃气体供给装置构造为由位于氢/氧传感器的下游位置处的复混器执行混合气体的再次混合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的燃气轮机装置，其特征在于，还包括压缩所述混合气体并将如此压缩的混合气体供给至燃烧室的空气压缩机，该燃气轮机装置的特征在于，
可燃气体供给装置构造为执行由稀释气混合器进行稀释气的混合、由复混器进行混合气体的再次混合、和由位于空气压缩机上游位置处的紧急排出阀进行混合气体的排出中的任一种。
7.一种燃气轮机装置，构造为将从可燃气体供给装置供给的可燃气体与从空气压缩机供给的压缩空气一起在燃烧室中燃烧，并由在燃烧时产生的燃烧气体可旋转地驱动燃气轮机，该燃气轮机装置的特征在于
可燃气体供给装置包括多个混合器，并且构造为通过以比重升序或比重降序在所述混合器中混合三种或更多种类型的气体而产生混合气体，并将所述混合气体作为可燃气体供给至燃烧室，
可燃气体供给装置构造为包括:
氢/氧传感器，检测所述混合气体中的氢浓度和氧浓度;
紧急排出阀;和
控制器，使紧急排出阀在由氢/氧传感器检测到所述氢浓度和氧浓度变为等于或大于设定值时运行，以排出混合气体。
8.根据权利要求7所述的燃气轮机装置，其特征在于，可燃气体供给装置构造为由位于氢/氧传感器的下游位置处的紧急排出阀执行混合气体的排出。
9.根据权利要求7-8中任一项所述的燃气轮机装置，其特征在于，还包括压缩所述混合气体并将如此压缩的混合气体供给至燃烧室的空气压缩机，该燃气轮机装置的特征在于，
可燃气体供给装置构造为执行由稀释气混合器进行稀释气的混合、由复混器进行混合气体的再次混合、和由位于空气压缩机上游位置处的紧急排出阀进行混合气体的排出中的任一种。
10.一种燃气轮机装置，构造为将从可燃气体供给装置供给的可燃气体与从空气压缩机供给的压缩空气一起在燃烧室中燃烧，并由在燃烧时产生的燃烧气体可旋转地驱动燃气轮机，该燃气轮机装置的特征在于
可燃气体供给装置包括多个混合器，并且构造为通过以比重升序或比重降序在所述混合器中混合三种或更多种类型的气体而产生混合气体，并将所述混合气体作为可燃气体供给至燃烧室，
该可燃气体供给装置构造为包括:
氢/氧传感器，检测所述混合气体中的氢浓度和氧浓度;
稀释气混合器，将用于冲淡所述氢浓度和氧浓度的稀释气混合到混合气体中;和
控制器，使稀释气混合器在由氢/氧传感器检测到所述氢浓度和氧浓度变为等于或大于设定值时运行，以将稀释气混合到混合气体中，和
可燃气体供给装置构造为由位于氢/氧传感器的下游位置处的稀释气混合器执行稀释气的混合。
11.根据权利要求10所述的燃气轮机装置，其特征在于，还包括压缩所述混合气体并将如此压缩的混合气体供给至燃烧室的空气压缩机，该燃气轮机装置的特征在于，
可燃气体供给装置构造为执行由稀释气混合器进行稀释气的混合、由复混器进行混合气体的再次混合、和由位于空气压缩机上游位置处的紧急排出阀进行混合气体的排出中的任一种。
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