JP2527170B2 - ガスタ−ビン２段燃焼器の運転方法 - Google Patents
ガスタ−ビン２段燃焼器の運転方法Info
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- JP2527170B2 JP2527170B2 JP61296739A JP29673986A JP2527170B2 JP 2527170 B2 JP2527170 B2 JP 2527170B2 JP 61296739 A JP61296739 A JP 61296739A JP 29673986 A JP29673986 A JP 29673986A JP 2527170 B2 JP2527170 B2 JP 2527170B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービンの燃焼器に係り、特に大幅な低
NOx化を達成出来る２段燃焼器の燃料と空気との最適な
条件を得、燃焼性能を向上しながら低NOx化を図る運転
操作方法に関するものである。
NOx化を達成出来る２段燃焼器の燃料と空気との最適な
条件を得、燃焼性能を向上しながら低NOx化を図る運転
操作方法に関するものである。
省エネルギ，省資源に関する社会的要請の高まりか
ら、最近のニーズは高温，高効率化を目ざす、ガスター
ビンと蒸気タービンとの複合コンバインド発電プラント
の建設計画が進みつつある。ところがガスタービンの排
ガスに対する環境規制が厳しく、特に大気汚染物質と言
われる窒素酸化物（NOx）の排出に関しては一般にガス
タービン燃焼器では規制値内に収まらず低NOx燃焼器の
開発が急務となつている。この開発の結果として燃料を
２系統にし、１次燃料を燃焼させる頭部燃焼室と、この
燃焼室の下流にあつて高負荷帯で２次燃料を燃焼させる
後部燃焼室とを備え、着火から25％程度までの低負荷帯
では１次燃料のみで運転し、それ以上の高負荷帯では1,
2次共に供給、燃焼させる。後部燃焼室では頭部燃焼室
火災によつて２次燃料へ着火する。
ら、最近のニーズは高温，高効率化を目ざす、ガスター
ビンと蒸気タービンとの複合コンバインド発電プラント
の建設計画が進みつつある。ところがガスタービンの排
ガスに対する環境規制が厳しく、特に大気汚染物質と言
われる窒素酸化物（NOx）の排出に関しては一般にガス
タービン燃焼器では規制値内に収まらず低NOx燃焼器の
開発が急務となつている。この開発の結果として燃料を
２系統にし、１次燃料を燃焼させる頭部燃焼室と、この
燃焼室の下流にあつて高負荷帯で２次燃料を燃焼させる
後部燃焼室とを備え、着火から25％程度までの低負荷帯
では１次燃料のみで運転し、それ以上の高負荷帯では1,
2次共に供給、燃焼させる。後部燃焼室では頭部燃焼室
火災によつて２次燃料へ着火する。
それぞれの燃焼室は空気過剰の希薄低温度燃焼が可能
であるため、低NOx化が可能である。ところが、ガスタ
ービンプラントでは負荷変化に対し燃料流量はほぼ比例
して変化するが、圧縮機からの空気量はほぼ一定（ガス
タービン回転数が一定のため）であるため、燃焼器内部
では空気と燃料との重量比（燃空比と言う）が変動す
る。このためガスタービン運転範囲における燃焼状態は
一定せず、ある負荷帯で好ましい燃空比になるように設
定しても別の負荷状態では過剰に燃料が濃くなつたり、
薄くなつたりしてNOが生成し、あるいは一酸化炭素（C
O）や、未然焼燃料成分（HC）などが増大することにな
る。このため特開昭61−52523号に見られるように１次
燃料と空気流量との制御を行い常に一定の燃空比となる
ようにしている。そしてある負荷帯以上では２段目の燃
料の投入を図る。
であるため、低NOx化が可能である。ところが、ガスタ
ービンプラントでは負荷変化に対し燃料流量はほぼ比例
して変化するが、圧縮機からの空気量はほぼ一定（ガス
タービン回転数が一定のため）であるため、燃焼器内部
では空気と燃料との重量比（燃空比と言う）が変動す
る。このためガスタービン運転範囲における燃焼状態は
一定せず、ある負荷帯で好ましい燃空比になるように設
定しても別の負荷状態では過剰に燃料が濃くなつたり、
薄くなつたりしてNOが生成し、あるいは一酸化炭素（C
O）や、未然焼燃料成分（HC）などが増大することにな
る。このため特開昭61−52523号に見られるように１次
燃料と空気流量との制御を行い常に一定の燃空比となる
ようにしている。そしてある負荷帯以上では２段目の燃
料の投入を図る。
この従来技術では１次頭部燃焼室は燃料と空気とを燃
焼以前に予混合するための燃焼範囲は限られる。このた
めに着火から常に一定の燃空比となるように、１次空気
流量を制御している。空気流量の制御は圧縮機からの空
気の１部を抽気し、さらに昇圧し、流量調節しているた
め効率低下となるだけでなく着火から２次燃料投入まで
の広範囲の条件で流量調節する必要性があり、昇圧に費
するエネルギ損失となり広範囲の運転帯において、効率
低下をまねく要因となる。一方２次空気は流量調節して
いないための２次燃料投入時からの高負荷帯においては
２次燃料と空気との燃空比が異なるため、２次燃料投入
時の燃料流量が少ない時には燃料濃度が薄くなるため可
燃焼範囲に入るまでは２次燃料が未然となつて排出さ
れ、かつ燃焼域に入つても低濃度の場合にはCO,HCの発
生が多いという欠点がある。
焼以前に予混合するための燃焼範囲は限られる。このた
めに着火から常に一定の燃空比となるように、１次空気
流量を制御している。空気流量の制御は圧縮機からの空
気の１部を抽気し、さらに昇圧し、流量調節しているた
め効率低下となるだけでなく着火から２次燃料投入まで
の広範囲の条件で流量調節する必要性があり、昇圧に費
するエネルギ損失となり広範囲の運転帯において、効率
低下をまねく要因となる。一方２次空気は流量調節して
いないための２次燃料投入時からの高負荷帯においては
２次燃料と空気との燃空比が異なるため、２次燃料投入
時の燃料流量が少ない時には燃料濃度が薄くなるため可
燃焼範囲に入るまでは２次燃料が未然となつて排出さ
れ、かつ燃焼域に入つても低濃度の場合にはCO,HCの発
生が多いという欠点がある。
前記従来技術においては、２次燃料投入時に、２時燃
料が薄いので燃焼範囲からずれるため未燃焼成分やCOの
発生が多くなり、又、２段目燃焼開始による急激な負荷
変動が考慮されておらず、ガスタービンの急激な負荷変
動による空気流動的な衝撃力や熱衝撃による破損や信頼
性低下などの問題があつた。
料が薄いので燃焼範囲からずれるため未燃焼成分やCOの
発生が多くなり、又、２段目燃焼開始による急激な負荷
変動が考慮されておらず、ガスタービンの急激な負荷変
動による空気流動的な衝撃力や熱衝撃による破損や信頼
性低下などの問題があつた。
本発明の目的は２段燃焼方式のガスタービンプラント
において１次燃料の炎から２次燃料への着火を容易に
し、急激な負荷変動を無くし、１次燃焼の燃焼性能を向
上させ、COやHCの発生を抑えながら、２次燃焼の２次空
気との燃空比制御を行うことによりガスタービンの全運
用負荷帯にわたり、燃焼性能を向上させ、低NOx化を実
現することにある。
において１次燃料の炎から２次燃料への着火を容易に
し、急激な負荷変動を無くし、１次燃焼の燃焼性能を向
上させ、COやHCの発生を抑えながら、２次燃焼の２次空
気との燃空比制御を行うことによりガスタービンの全運
用負荷帯にわたり、燃焼性能を向上させ、低NOx化を実
現することにある。
上記目的を達成するために創作した本発明の運転方法
は、２次燃料投入による急激な負荷変動を抑え、かつ、
２次燃料投入後のCO,HC発生を抑えるため、１次と２次
燃料の和を抑えた状態で１次燃料を減少しながら２次燃
料を増大する作用を短時間で行うことにより急激な負荷
変動を抑える。また、１次燃料の減少量を抑え、少量の
２次燃料で２次燃焼を実現するための２次空気の流量制
御を併用することによりCO,HCの発生を抑え、２次燃焼
を容易にする。さらに高負荷時においては２次空気を増
大すると共に２次燃料を増加させ予混合希釈燃焼を行わ
せることにより大幅な低NOx化を図りながら１次燃料増
加を抑え、頭部燃焼室でのNOx発生を抑える。このよう
に２次燃料の投入後、1,2次燃料の制御と２次空気の制
御を併用することによりガスタービンの運用負荷帯にお
いてCO,HCの発生を抑え、かつ、NOxの低減化を図ること
が出来る。
は、２次燃料投入による急激な負荷変動を抑え、かつ、
２次燃料投入後のCO,HC発生を抑えるため、１次と２次
燃料の和を抑えた状態で１次燃料を減少しながら２次燃
料を増大する作用を短時間で行うことにより急激な負荷
変動を抑える。また、１次燃料の減少量を抑え、少量の
２次燃料で２次燃焼を実現するための２次空気の流量制
御を併用することによりCO,HCの発生を抑え、２次燃焼
を容易にする。さらに高負荷時においては２次空気を増
大すると共に２次燃料を増加させ予混合希釈燃焼を行わ
せることにより大幅な低NOx化を図りながら１次燃料増
加を抑え、頭部燃焼室でのNOx発生を抑える。このよう
に２次燃料の投入後、1,2次燃料の制御と２次空気の制
御を併用することによりガスタービンの運用負荷帯にお
いてCO,HCの発生を抑え、かつ、NOxの低減化を図ること
が出来る。
２次燃料投入時の２次燃焼による急激な負荷変動を避
けるため、１次燃料を減少させる。例えばガスータビン
25％負荷時で２次燃料投入を開始する時は１次燃料を約
60〜70％に減じながら、減少した量を２次燃料の投入で
補うようにする。１次燃料の減少量を大きくしないこと
により頭部燃焼室の空気過剰となる現像を抑えることが
出来るための頭部燃焼室からのCO,HCの発生を抑えるこ
とが可能となる。さらに、２次空気を減少させることに
よつて少量の２次燃料を可燃範囲に入れることが可能と
なり、２次燃料の着火を容易にすることが出来る。一
方、定格時の燃焼量が多い状態では２次空気流量を多く
し、これに追従して２次燃料を増加することが出来るた
め、常に空気過剰の予混合燃料を行うことが出来るため
低NOx化を図ると共に１次燃料の増加を抑えて２次予混
合燃焼の比率を大きくとることにより拡散燃焼である１
次燃焼によるNOxの発生も抑えることが出来る。
けるため、１次燃料を減少させる。例えばガスータビン
25％負荷時で２次燃料投入を開始する時は１次燃料を約
60〜70％に減じながら、減少した量を２次燃料の投入で
補うようにする。１次燃料の減少量を大きくしないこと
により頭部燃焼室の空気過剰となる現像を抑えることが
出来るための頭部燃焼室からのCO,HCの発生を抑えるこ
とが可能となる。さらに、２次空気を減少させることに
よつて少量の２次燃料を可燃範囲に入れることが可能と
なり、２次燃料の着火を容易にすることが出来る。一
方、定格時の燃焼量が多い状態では２次空気流量を多く
し、これに追従して２次燃料を増加することが出来るた
め、常に空気過剰の予混合燃料を行うことが出来るため
低NOx化を図ると共に１次燃料の増加を抑えて２次予混
合燃焼の比率を大きくとることにより拡散燃焼である１
次燃焼によるNOxの発生も抑えることが出来る。
第１図に本発明の方法を適用する対象であるガスター
ビン燃焼器の構成を示す。
ビン燃焼器の構成を示す。
ガスタービンは圧縮機1,タービン2,燃焼器３などによ
つて構成され、圧縮機１で圧縮された空気1aはケーシン
グ４内を通り、燃焼器３に導かれる。燃焼器３は外筒5
a,5b,ライナ6a,6bおよび頭部燃焼室７とこれよりも径が
大きい後部燃焼室８などの主要材で成立つている。頭部
燃焼室７へは１次燃料９を供給する。１次燃料ノズル10
がカバー11に取付けられ、内筒12とライナ6aとの間の環
状部へライナキヤツプ13を貫通して燃料を供給する。ラ
イナ6aには１次燃焼用の複数個，複数列の空気孔が開口
し、さらに壁面冷却用の空気孔を開口しており、この冷
却孔は内筒にも開口している。頭部燃焼室７と後部燃焼
室８と接続部13には２次空気供給孔14が設けられこの空
気通路部に２次燃料ノズル15から２次燃料16が供給され
空気通路部17が２次空気と燃料との予混合部となり予混
合した２次空気と２次燃料との予混合ガスは後部燃焼室
８に供給され、頭部燃焼室７からの火炎18を着火源とし
て、２次燃焼火災19を形成する。１次燃料への着火は図
示していないが点火栓によつて行い火炎検知器によつて
検知するようになつている。又、２次燃焼火炎の検知は
全数の燃焼器の後部燃焼室８火炎19を検知する火炎検知
器を装着している。
つて構成され、圧縮機１で圧縮された空気1aはケーシン
グ４内を通り、燃焼器３に導かれる。燃焼器３は外筒5
a,5b,ライナ6a,6bおよび頭部燃焼室７とこれよりも径が
大きい後部燃焼室８などの主要材で成立つている。頭部
燃焼室７へは１次燃料９を供給する。１次燃料ノズル10
がカバー11に取付けられ、内筒12とライナ6aとの間の環
状部へライナキヤツプ13を貫通して燃料を供給する。ラ
イナ6aには１次燃焼用の複数個，複数列の空気孔が開口
し、さらに壁面冷却用の空気孔を開口しており、この冷
却孔は内筒にも開口している。頭部燃焼室７と後部燃焼
室８と接続部13には２次空気供給孔14が設けられこの空
気通路部に２次燃料ノズル15から２次燃料16が供給され
空気通路部17が２次空気と燃料との予混合部となり予混
合した２次空気と２次燃料との予混合ガスは後部燃焼室
８に供給され、頭部燃焼室７からの火炎18を着火源とし
て、２次燃焼火災19を形成する。１次燃料への着火は図
示していないが点火栓によつて行い火炎検知器によつて
検知するようになつている。又、２次燃焼火炎の検知は
全数の燃焼器の後部燃焼室８火炎19を検知する火炎検知
器を装着している。
第２図に燃焼器３の詳細構造を示す。
２次空気通路17の入口部20を覆いかつ前後に動くこと
により空気入口部面積を変化させて２次空気流量を変え
る空気流量調節用スライドリング21が取付けられてい
る。スライドリング21には周４ケ所に支持部22が取付け
られ、該支持部材22には外筒6bの壁側に近接する環状部
材23が接続される。この環状部材23には外筒6bの外部レ
バー24が矢印の方向へ動くことにより支軸25を介し内部
レバー25Aが外部レバー24と反対の動きを行う。そして
内部レバー25Aには、接続部材26により環状部材23に連
結され、したがつて外部レバー24を動かすことにより、
スライドリング21が前後に動き２次空気開口面積を変え
ることが出来るようになつている。２次燃料16は２次フ
ランジ27に貫通した燃料マニホールド室28に導かれる。
そして２次空気通路17に位置する２次燃料ノズル15の先
端近傍に開口した燃焼噴出口29から空気通路内部へ２次
燃料が供給され、通路内部17で空気との混合が図られ
る。スライドリング21開度により２次空気流量を任意に
決定することが出来るようになつている。
により空気入口部面積を変化させて２次空気流量を変え
る空気流量調節用スライドリング21が取付けられてい
る。スライドリング21には周４ケ所に支持部22が取付け
られ、該支持部材22には外筒6bの壁側に近接する環状部
材23が接続される。この環状部材23には外筒6bの外部レ
バー24が矢印の方向へ動くことにより支軸25を介し内部
レバー25Aが外部レバー24と反対の動きを行う。そして
内部レバー25Aには、接続部材26により環状部材23に連
結され、したがつて外部レバー24を動かすことにより、
スライドリング21が前後に動き２次空気開口面積を変え
ることが出来るようになつている。２次燃料16は２次フ
ランジ27に貫通した燃料マニホールド室28に導かれる。
そして２次空気通路17に位置する２次燃料ノズル15の先
端近傍に開口した燃焼噴出口29から空気通路内部へ２次
燃料が供給され、通路内部17で空気との混合が図られ
る。スライドリング21開度により２次空気流量を任意に
決定することが出来るようになつている。
第３図にガスタービン立上げから定格負荷までの２次
空気流量の変化を示し、これに追従したスライドリング
の開度変化を第４図に示す。
空気流量の変化を示し、これに追従したスライドリング
の開度変化を第４図に示す。
着火からタービン回転数100％までは圧縮機の回転数
上昇に伴う空気流量が増加する。100％回転数では全体
空気の約25〜30％が２次空気となる。100％回転数時が
０％負荷時であり100％負荷まではタービン回転数が一
定であるための空気流量はほぼ一定である。しかしなが
ら２次空気は第３図に示すごとく25％近傍で２段目燃料
の投入開始となるための２次空気は1/2以下となる。第
４図に示すごとくスライドリング開度が閉方向に移動
し、約40％負荷時までは一定の閉開度を保ち、それ以上
の負荷時では徐々に開度が大となり約75％負荷時でスラ
イドリングが全開となる。２次空気流量をスライドリン
グ21開となるにつれて増大する。75％以上でさらに２次
空気量が増大することは圧縮機入口部に装着した空気案
内羽根角度を開方向とするため全体的に空気流量が増大
することに起因するものである。第５図にスライドリン
グ開度に対する２次空気の変化と１次空気の変化とを示
す。２次空気の変化はスライドリング開度を変化するこ
とによつて変わるが１次空気量はスライドリング開度を
閉とすることによつて２次空気が減少する。この減少し
た量がライナ6bとライナ6aに増加となつて配分されるた
め１次空気量が増大するものである。第６図に１次,2次
燃料投入計画を示す。着火からガスタービン負荷25％近
傍までは１次燃料のみで燃焼を行ない、25％以上で２次
燃料を投入する。この時、急激な負荷変動を無くするた
め１次,2次燃料流量の総和を各負荷に応じた一定量にし
ておき１次燃料を減ずると共に減少分量に見合つた２次
燃料を投入する。約40％負荷までは２次空気量を一定
（第3,4図に示すようにスラドリングを閉近傍一定とす
る）の小流量にしているため２次燃料を出来るだけ小量
に抑えることが望ましく、これによりCOなどの未燃焼成
分を抑えることが出来る。第７図に１次燃焼によるCO,N
Oxの特性を示す。
上昇に伴う空気流量が増加する。100％回転数では全体
空気の約25〜30％が２次空気となる。100％回転数時が
０％負荷時であり100％負荷まではタービン回転数が一
定であるための空気流量はほぼ一定である。しかしなが
ら２次空気は第３図に示すごとく25％近傍で２段目燃料
の投入開始となるための２次空気は1/2以下となる。第
４図に示すごとくスライドリング開度が閉方向に移動
し、約40％負荷時までは一定の閉開度を保ち、それ以上
の負荷時では徐々に開度が大となり約75％負荷時でスラ
イドリングが全開となる。２次空気流量をスライドリン
グ21開となるにつれて増大する。75％以上でさらに２次
空気量が増大することは圧縮機入口部に装着した空気案
内羽根角度を開方向とするため全体的に空気流量が増大
することに起因するものである。第５図にスライドリン
グ開度に対する２次空気の変化と１次空気の変化とを示
す。２次空気の変化はスライドリング開度を変化するこ
とによつて変わるが１次空気量はスライドリング開度を
閉とすることによつて２次空気が減少する。この減少し
た量がライナ6bとライナ6aに増加となつて配分されるた
め１次空気量が増大するものである。第６図に１次,2次
燃料投入計画を示す。着火からガスタービン負荷25％近
傍までは１次燃料のみで燃焼を行ない、25％以上で２次
燃料を投入する。この時、急激な負荷変動を無くするた
め１次,2次燃料流量の総和を各負荷に応じた一定量にし
ておき１次燃料を減ずると共に減少分量に見合つた２次
燃料を投入する。約40％負荷までは２次空気量を一定
（第3,4図に示すようにスラドリングを閉近傍一定とす
る）の小流量にしているため２次燃料を出来るだけ小量
に抑えることが望ましく、これによりCOなどの未燃焼成
分を抑えることが出来る。第７図に１次燃焼によるCO,N
Oxの特性を示す。
１次燃料が多く、かつ１次空気が多いとCOが発生す
る。これは過冷却燃焼によるためであるがCO濃度を低く
抑えるためにはF/A1＝0.007以下となるように１次燃料
を減少しすぎることは出来ない。したがつて、２次燃料
投入時にはスライドリング開度を小さくし、２次燃料を
出来るだけ小さくすることが必要であり、スライドリン
グ開度を閉方向としたために１次空気流量が増加するこ
の空気流量の増加以上に１次燃料流量を増加した状態で
燃焼を行うものである。
る。これは過冷却燃焼によるためであるがCO濃度を低く
抑えるためにはF/A1＝0.007以下となるように１次燃料
を減少しすぎることは出来ない。したがつて、２次燃料
投入時にはスライドリング開度を小さくし、２次燃料を
出来るだけ小さくすることが必要であり、スライドリン
グ開度を閉方向としたために１次空気流量が増加するこ
の空気流量の増加以上に１次燃料流量を増加した状態で
燃焼を行うものである。
F/A1は0.007以上〜0.012以下とすることが、COの発生
を抑えNOx濃度を低く抑えるために好ましい。第８図に
２次燃料投入後の25〜40％負荷近傍におけるCOの発生特
性を示す。F1/A2比率が1/1の場合に比べF1/F2＝6/4のよ
うにF2に対する比率が多くなるとCOの発生を少なく抑え
ることが出来、F1/F2＝6/4程度が良好である。これはF1
/F2＝4/6よりもF1が少なくなるとF1失火に至り、逆にF1
/F2＝7/3以上にF1を増加するとNOx増大とF2の失火に結
びつくものである。第９図に定格時のF2燃焼のNOxCO特
性を示す。F2/A2＝0.045近傍でCOが増大し、さらにF2量
を減少すると不安定範囲に入り、その後吹消えに至る。
又F2/A2＝5.3近傍から急激にNOxが増加し始め、さらにF
2量を増大すると２次空気通路が過熱され始める。最適
範囲は0.045≦F2/A2≦0.053が好ましい。第10図に高負
荷時におけるCO,NO特性に及ぼすF1/F2の関係を示すF1/F
1＝1/1の場合にはほぼNOx限界値となりF1/F2＝0.8/1.2
の場合には２次空気，燃料の予混合量が増加し、かつF1
量が減少するためNOxの発生を少なくすることが出来
る。すなわち、F1/F2比が1/1〜0.8/1.2で良好であり、F
1/F2＝0.6/1.4よりもF1量が小となるとCOが発生し、F1/
F2＝1/1よりもF1量が大となるとNOxが発生する。このよ
うにF1量を減少すればF1燃料が空気過剰となるためCOが
発生する範囲となり、逆にF1量が多くなるとNOxが発生
するようになる。第11図にガスタービン負荷に対し、本
発明による運転制御を用いた場合のNOxCO特性を示す。
とくに25％近傍からのF2投入後では点線で示すF1/F2＝1
/1の場合に比べF1/F2＝6/4とした場合のCOは半減するこ
とが出来、さらに40％程度の負荷帯でCOを殆ど無くする
ことが出来る。一方NOxは若干高くなるものの全体的に
低く抑えることが出来る。特に100％負荷近傍において
は第10図に示す如くF1/F2が1/1の場合に比べF1/F2＝0.8
/1.2の場合にはNOx濃度を約25％低減することが出来
る。このようにF2投入時にはF1/F2のF1比率を大きく
し、また定格時にはF1/F2のF2比率を大きくすることに
よりF2投入後のCO濃度および定格時のNOx濃度を低く抑
えることが出来る。
を抑えNOx濃度を低く抑えるために好ましい。第８図に
２次燃料投入後の25〜40％負荷近傍におけるCOの発生特
性を示す。F1/A2比率が1/1の場合に比べF1/F2＝6/4のよ
うにF2に対する比率が多くなるとCOの発生を少なく抑え
ることが出来、F1/F2＝6/4程度が良好である。これはF1
/F2＝4/6よりもF1が少なくなるとF1失火に至り、逆にF1
/F2＝7/3以上にF1を増加するとNOx増大とF2の失火に結
びつくものである。第９図に定格時のF2燃焼のNOxCO特
性を示す。F2/A2＝0.045近傍でCOが増大し、さらにF2量
を減少すると不安定範囲に入り、その後吹消えに至る。
又F2/A2＝5.3近傍から急激にNOxが増加し始め、さらにF
2量を増大すると２次空気通路が過熱され始める。最適
範囲は0.045≦F2/A2≦0.053が好ましい。第10図に高負
荷時におけるCO,NO特性に及ぼすF1/F2の関係を示すF1/F
1＝1/1の場合にはほぼNOx限界値となりF1/F2＝0.8/1.2
の場合には２次空気，燃料の予混合量が増加し、かつF1
量が減少するためNOxの発生を少なくすることが出来
る。すなわち、F1/F2比が1/1〜0.8/1.2で良好であり、F
1/F2＝0.6/1.4よりもF1量が小となるとCOが発生し、F1/
F2＝1/1よりもF1量が大となるとNOxが発生する。このよ
うにF1量を減少すればF1燃料が空気過剰となるためCOが
発生する範囲となり、逆にF1量が多くなるとNOxが発生
するようになる。第11図にガスタービン負荷に対し、本
発明による運転制御を用いた場合のNOxCO特性を示す。
とくに25％近傍からのF2投入後では点線で示すF1/F2＝1
/1の場合に比べF1/F2＝6/4とした場合のCOは半減するこ
とが出来、さらに40％程度の負荷帯でCOを殆ど無くする
ことが出来る。一方NOxは若干高くなるものの全体的に
低く抑えることが出来る。特に100％負荷近傍において
は第10図に示す如くF1/F2が1/1の場合に比べF1/F2＝0.8
/1.2の場合にはNOx濃度を約25％低減することが出来
る。このようにF2投入時にはF1/F2のF1比率を大きく
し、また定格時にはF1/F2のF2比率を大きくすることに
よりF2投入後のCO濃度および定格時のNOx濃度を低く抑
えることが出来る。
又、第12図に示すようにスライドリング21の制御信号
30を介してF2流量を制御し最適なF2/A2となるような運
転を行うのみならず、この制御信号30によつてF1流量も
制御することによりF2投入時に見られるCO発生を抑える
ことが出来る。
30を介してF2流量を制御し最適なF2/A2となるような運
転を行うのみならず、この制御信号30によつてF1流量も
制御することによりF2投入時に見られるCO発生を抑える
ことが出来る。
本発明によれば、特にF2投入後の燃焼特性を向上さ
せ、定格時のNOx濃度を低く抑えることが出来るという
利点を生じる。さらにF1/A1、およびF2/A2の最適な運転
制御範囲を明確化し、最良の運転パターンで操作するこ
とが出来る。又、F2投入による急激な負荷変動を防止す
ることが出来るという利点も生じる。
せ、定格時のNOx濃度を低く抑えることが出来るという
利点を生じる。さらにF1/A1、およびF2/A2の最適な運転
制御範囲を明確化し、最良の運転パターンで操作するこ
とが出来る。又、F2投入による急激な負荷変動を防止す
ることが出来るという利点も生じる。
第１図はガスタービン燃焼器の構成を示す断面図、第２
図は２次燃料供給部の拡大断面図、第３図及び第４図は
ガスタービン負荷に対するスライドリング動作計画を示
す図表、第５図はスライドリング開度とA1,A2量との変
化を示す図表、第６図はガスタービン負荷に対する燃料
計画を示す図表、第７図は１次燃焼によるCO,NO特性を
示す図表、第８図は２燃料投入直後の特性を示す図表、
第９図及び第10図は、100％近傍負荷時のCO,NOx特性を
示す図表、第11図は全負荷帯にわたるCO,NOx特性を示す
図表、第12図はスライドリングおよびF1,F2の制御の説
明図である。 ７……頭部燃焼室、８……後部燃焼室、９……１次燃
料、16……２次燃料、21……スライドリング、17……空
気通路部。
図は２次燃料供給部の拡大断面図、第３図及び第４図は
ガスタービン負荷に対するスライドリング動作計画を示
す図表、第５図はスライドリング開度とA1,A2量との変
化を示す図表、第６図はガスタービン負荷に対する燃料
計画を示す図表、第７図は１次燃焼によるCO,NO特性を
示す図表、第８図は２燃料投入直後の特性を示す図表、
第９図及び第10図は、100％近傍負荷時のCO,NOx特性を
示す図表、第11図は全負荷帯にわたるCO,NOx特性を示す
図表、第12図はスライドリングおよびF1,F2の制御の説
明図である。 ７……頭部燃焼室、８……後部燃焼室、９……１次燃
料、16……２次燃料、21……スライドリング、17……空
気通路部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 好弘 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (72)発明者 黒田 倫夫 日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日 立製作所日立工場内 (72)発明者 広瀬 文之 日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日 立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭60−57131（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−52523（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】燃焼室の上流側に設けられた１次燃焼用燃
料ノズルと、該１次燃焼用燃料ノズルの下流側に設けら
れた２次燃焼用燃料ノズルと、２次燃焼用空気の流量を
調節する手段とを備えるガスタービン２段燃焼器の運転
方法において、ガスタービン負荷が前記２次燃焼用燃料
ノズルから２次燃料を投入する負荷になったとき該負荷
から所要負荷に達するまでの期間は該２次燃料を徐々に
増量すると共に、前記１次燃焼用燃料ノズルから供給さ
れている１次燃料を徐々に減量して１次燃料と２次燃料
の和が略一定となるように制御することを特徴とするガ
スタービン２段燃焼器の運転方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記１次
燃料の減量に対応して前記２次燃焼用空気の流量を徐々
に減量させることを特徴とするガスタービン２段燃焼器
の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61296739A JP2527170B2 (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | ガスタ−ビン２段燃焼器の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61296739A JP2527170B2 (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | ガスタ−ビン２段燃焼器の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63150517A JPS63150517A (ja) | 1988-06-23 |
| JP2527170B2 true JP2527170B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=17837475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61296739A Expired - Lifetime JP2527170B2 (ja) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | ガスタ−ビン２段燃焼器の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2527170B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0275820A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-15 | Toshiba Corp | ガスタービン燃焼器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057131A (ja) * | 1983-09-08 | 1985-04-02 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン燃焼器の燃料供給方法 |
| JPS6152523A (ja) * | 1984-08-22 | 1986-03-15 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン燃焼器 |
-
1986
- 1986-12-15 JP JP61296739A patent/JP2527170B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63150517A (ja) | 1988-06-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |