JP3605138B2 - ガスタービン装置の着火切替方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、異種燃料を使用する２系列以上の燃焼器を有するガスタービン装置の着火切替方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービン装置では各種異種燃料が使用されるが、それらが単独系列或いは複数系列で使用される場合がある。
図３は１系列の燃焼器を有するガスタービン装置の概略系統図で空気圧縮機１とガスタービン２とを繋ぐ接続管３には燃焼器５が設置されている。
【０００３】
このような１系列の燃焼器５を有するガスタービン装置では、低回転域で燃焼器５の着火を行いガスタービン２を定格運転後、無負荷、定格回転数で燃焼器５への燃料を遮断しガスタービン２を停止させる。
【０００４】
図４は１系列燃焼器を有するガスタービンの着火から燃料遮断までの燃料流量及び回転数の推移図を示す。
図４に見られるように、ガスタービンの着火時回転数はＥ点から徐々に上昇し定格回転数Ｆ点で運転される。その間、燃料は着火から定格回転数まで徐々に増加される。
定格回転数で運転後、無負荷定格回転数Ｇ点で燃焼器への燃料を遮断しガスタービンは停止される。
【０００５】
図５は空気圧縮機とガスタービンとの間に並列に２系列の燃焼器をもつガスタービン装置においてその燃焼器切替時の両燃焼器における制御弁開度及び燃料流量の推移図である。
両燃焼器への燃料の熱量の和が同一になるように、両燃焼器の制御弁開度を直線的に増減させ、ガスタービン出力が一定の状態で燃料の切替えが行なわれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
空気圧縮機とガスタービンとの間に並列に配置された２系列の燃焼器を有するガスタービン装置での燃料切替えにおいては、ガスタービン出力に過渡的な増減を生じさせないため、或いは、燃料配管系に圧力波による損傷などの発生を生じさせないために切替時に着火する燃焼器を高圧下で着火する必要がある。
【０００７】
しかしながら、燃焼器を高圧下で着火させると、燃料の発熱量の相異や、燃料配管系の圧損の相異或いは両制御弁の操作の複雑さのために着火時に負荷変動が大きく生ずるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、空気圧縮機、ガスタービン、及び空気圧縮機とガスタービンとの間に並列に設置された複数の燃焼器を有するガスタービン装置において、負荷変動を生じさせることなく、切替えるべき燃焼器を着火させて燃焼器の切替えを行わせうる着火切替方法を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段と作用】
本発明は、空気圧縮機、ガスタービン、及びその空気圧縮機とガスタービンとの間に並列に設置された複数の燃焼器を有するガスタービン装置の着火切替方法における前記課題を解決するため、前記した各燃焼器の後流側にそれぞれ設けられ放風弁を具えた放風系統、及び各燃焼器と前記ガスタービンをつなぐ各接続管に設けられ流れるガス量を制御する制御弁を設けた構成を採用する。
【００１１】
本発明によるガスタービン装置の着火切替方法では、２系列の燃焼器の後流にそれぞれ放風弁付の放風系統を設置したことによって、切替時に新たに着火する側の燃焼器は、その後流の放風弁を開け、ガスタービンとの間を制御弁で閉じることによって低圧下で着火し、着火後放風弁を徐々に閉にして昇圧した後、燃焼器とガスタービンの間の制御弁を開にして燃焼器の切替えを行なえば、燃焼中の他方の燃焼器と同等の燃焼条件にて燃焼器の切替え、すなわち燃料切替えが可能となる。
【００１２】
従って本発明のガスタービン装置の着火切替方法では、燃焼器の切替えを行うとき、高圧下での着火時の問題点であった負荷変動を防止することができまた振動を惹き起す圧力波をも防止できる。
【００１３】
前記した本発明によるガスタービン装置における燃焼器の切替えは、次の手順で行うのが効果的である。
すなわち、燃焼器の切替えに当っては、切替えて燃焼させる燃焼器の後流に設けられた放風弁および制御弁を、それぞれ、開及び閉にして着火する過程と、この着火後にその放風弁と制御弁を、それぞれ、閉及び開にする過程と、切替前に燃焼中の燃焼器への燃料流量を徐々に減少させ遮断すると共に着火した燃焼器の燃料流量を徐々に増加させて所定量まで至る過程とをこの順に行わせる。
【００１４】
以上の過程を経て燃焼器の切替えを行えば、放風によって燃焼器の着火が安定したのち放風が遮断され、この燃焼器の圧力が上昇してゆき先に燃焼されている燃焼器をバックアップしてゆく。そして先に燃焼されている燃焼器での燃焼が徐々に減少されると共に後で着火した燃焼器での燃焼が徐々に増加されて行き燃焼器の切替えが円滑に完了する。
【００１５】
なお、以上説明した着火切替方法において、切替後に燃焼させる燃焼器に着火後、前記した放風弁を閉、制御弁を開にする過程を、その燃焼器への燃料流量を徐々に増やしながら行うと、その燃焼器での燃焼を増加させ先に燃焼していた燃焼器に対するバックアップを徐々に増加させてゆき、燃焼器の圧力が上昇後に燃焼器の切替えを円滑に行えるので好ましい。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明によるガスタービン装置の着火切替方法の実施例を図１に基づいて説明する。
図１は、空気圧縮機とガスタービン２の間に並列に設置された２系列による燃焼器を有するガスタービン装置の概略系統図である。
図１において、空気圧縮機１とガスタービン２とを繋ぐ接続管３には分岐管４Ａ，４Ｂが並列に配管されておりそれらの分岐管４Ａ，４Ｂには、燃焼器５Ａ，５Ｂが設置されている。
【００１７】
また、並列な分岐管４Ａ，４Ｂの燃焼器５Ａ，５Ｂの下流側には、それぞれに放風管６Ａ，６Ｂが配管されておりそれらの放風管６Ａ，６Ｂには、それぞれ放風弁７Ａ，７Ｂが設置されて２つの放風系統が形成されている。
図２は、燃焼器５Ａ，５Ｂの燃焼切替時のガスタービン２の回転数、各燃焼器５Ａ，５Ｂへの燃料流量及び各放風系統における放風空気量の推移図である。
【００１８】
図１に示したガスタービン装置における燃焼器の切替えは次のように行われる。
先に燃焼器５Ａが着火され燃料流量が増して回転数が上昇し定格回転数・負荷に至り運転を継続しているとする。この状態から燃焼器５Ｂの燃焼へと切替える。まず、燃焼器５Ａによる運転継続中、燃焼器５Ｂは放風弁７Ｂを開いて放風を開始した後着火され（このとき制御弁８Ｂは閉じられている。）着火が安定した後燃料流量が徐々に増され、それとともに放風弁７Ｂは閉ざされていき、圧力上昇後、制御弁８Ｂが開となるとともに、放風は完全に遮断される。
【００１９】
こうして燃焼器５Ｂの圧力が上昇し燃焼器５Ａをバックアップするようになると、燃焼器５Ａの燃料流量を徐々に減少し図２に示されたＣ点で燃焼器５Ａから５Ｂへの切替えが完了する。
ガスタービン２停止時は、燃焼器５Ａを起動時の状態に戻すため再度燃焼器５Ｂ→５Ａの操作を前記したと同様に行なった後、図２に見るように無負荷定格回転数Ｄ点で燃焼器５Ａへの燃料を遮断しガスタービン２を停止する。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガスタービン装置の着火切替方法によれば、空気圧縮機とガスタービンの間に並列に設置された複数の燃焼器の燃焼を切替えるときに、各燃焼器の後流にそれぞれ設けられた放風系統を使って着火時の負荷変動を生じないようにして着火切替えを行うことができる。
【００２１】
また、本発明によるガスタービン装置の着火切替方法によれば負荷変動を防止しつつ、円滑に燃焼器の切替えが行われるので従来問題となっていた圧力波による二次損傷などの影響をも防止することができるのでガスタービンの信頼性向上に寄与する効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る着火切替方法を適用する２系列の燃焼器を有するガスタービン装置の略系統図。
【図２】図１に示したガスタービン装置において２系列の燃焼器を切替時のガスタービン回転数、各燃焼器での燃料流量、放風量の変化を示す推移図。
【図３】従来の１系列燃焼器をもつガスタービン装置の概略系統図。
【図４】従来の１系列の燃焼器をもつガスタービン装置における回転数、燃料流量の推移図。
【図５】従来の２系列の燃焼器をもつガスタービン装置における燃焼器切替時の制御弁開度と燃料流量の推移図。
【符号の説明】
１ 空気圧縮機
２ ガスタービン
３ 接続管
４Ａ，４Ｂ 分岐管
５Ａ，５Ｂ 燃焼器
６Ａ，６Ｂ 放風管
７Ａ，７Ｂ 放風弁
８Ａ，８Ｂ 制御弁

Claims (2)

1. 空気圧縮機、ガスタービン、及び同空気圧縮機と同ガスタービンとの間に並列に設置された複数の燃焼器を有するガスタービン装置において、前記各燃焼器の後流側にそれぞれ設けられ放風弁を具えた放風系統、及び前記各燃焼器と前記ガスタービンをつなぐ各接続管に設けられ流れるガス量を制御する制御弁を設け、切替えて燃焼させる燃焼器の後流に設けられた前記放風弁および前記制御弁を、それぞれ、開及び閉にして着火する過程と、同着火後にその放風弁と制御弁を、それぞれ、閉及び開にする過程と、切替前に燃焼中の燃焼器への燃料流量を徐々に減少させ遮断すると共に着火した前記燃焼器の燃料流量を徐々に増加させて所定量まで至る過程とを含むことを特徴とするガスタービン装置の着火切替方法。
2. 切替後に燃焼させる前記燃焼器に着火後、前記放風弁を閉にし前記制御弁を開にする過程を、その燃焼器への燃料流量を徐々に増やしながら行う、請求項１記載のガスタービン装置の着火切替方法。

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