JP4865476B2

JP4865476B2 - ガスタービンの起動停止方法及び起動停止制御装置

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Publication number: JP4865476B2
Application number: JP2006264084A
Authority: JP
Inventors: 聡史田中; 浩史田邉; 安弘橋本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: KR101016083B1; JP2008082262A; WO2008041478A1; CN102654080A; US8151572B2; US20090314001A1; CN101523031A; KR20090045399A; EP2067965A1; CN102654080B; EP2067965A4; EP2067965B1

Description

本発明はガスタービンの起動停止方法及び起動停止制御装置に関する。

図４は従来のガスタービンの起動停止制御装置を示す図、図５は前記起動停止制御装置によって実施される起動シーケンスを示す図である。

図４に示すようにガスタービン１はガスタービン本体２とともに燃焼器３、コンプレッサ４、排気ガスダクト５、回転数計１３、起動停止制御装置１４などを有している。コンプレッサ４は、その回転軸６がガスタービン本体２の図示しない回転軸に結合されており、ガスタービン本体２とともに回転することによって吸気した外気（空気）を圧縮する。燃焼器３では燃料ガスを、コンプレッサ４から供給される圧縮空気とともに燃焼してガスタービン本体２を回転させるための燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスをガスタービン本体２に供給する。ガスタービン本体２を流通後の燃焼ガスは、ガスタービン本体２の後部（下流側）に設けられた排気ガスダクト５を介して排出される。この排出された燃焼ガスは図示しない排熱回収ボイラ（Heat Recovery Steam Generator：ＨＲＧＳ）で熱回収された後、図示しないスタックから大気中へ放出される。

回転数計１３ではガスタービン本体２の回転数を計測し、この回転数計測信号を起動停止制御装置１４へ出力する。また、コンプレッサ４の回転軸６には発電機７の回転軸８も接続されている。従って発電機７はガスタービン本体２とともに回転して発電する。

燃焼器３には燃料ガス配管９の先端側（下流側）が接続され、この燃料ガス配管９の途中には燃料ガス遮断弁１０が設けられている。また、燃料ガス配管９には窒素ガス配管１１の先端側（下流側）が接続され、この窒素ガス配管１１の途中には窒素ガス遮断弁１２が設けられている。窒素ガス配管１１の基端側（上流側）は図示しない窒素ガス供給装置に接続されている。そして、燃料ガス配管９の基端側（上流側）は図示しない製鉄所の高炉に接続されており、燃料ガス遮断弁１０を開けると、前記高炉から排出された高炉ガスが、燃料ガス配管９を介して燃焼器３へ供給される。即ち、図示例のガスタービン１では燃料ガスとして高炉ガスが利用されている。

そして、この高炉ガスは一酸化炭素を主成分とするものであるため、定期点検などのためにガスタービン１を停止したときにはガスタービン本体２などに残留している未燃の燃料ガス（高炉ガス）をパージする必要がある。また、ガスタービン１を起動するときにも、排気ガスダクト５などに未燃の燃料ガス（高炉ガス）が残っていると、当該燃料ガスが燃焼ガスにより加熱されて排気ガスダクト５内などで燃焼してしまうおそれがあるため、当該燃料ガスをパージしてから、燃焼器３への燃料ガスの供給を開始して点火する必要がある。このため、起動停止制御装置１４では次のようなガスタービン停止制御と、ガスタービン起動制御とを行う。

＜ガスタービン停止制御＞
図示は省略するが（図２参照）、ガスタービン停止時には、燃料ガス遮断弁１０を閉じた後、窒素ガス遮断弁１２を所定時間だけ開ける。その結果、窒素ガス供給装置から窒素ガス配管１１を介して供給される窒素ガスより、燃料ガス配管９、燃焼器３、ガスタービン本体２及び排気ガスダクト５に残っている未燃の燃焼ガスが押し出される。

＜ガスタービン起動制御＞
一方、ガスタービン起動時には、補助モータなどの回転駆動手段（図示せず）によって、図５に示すようにガスタービン本体２は着火回転数Ｎ（例えば６００ｒｐｍ）に到達するまで昇速されて、この着火回転数Ｎに保持される。このときガスタービン本体２とともにコンプレッサ４も回転するため、このコンプレッサ４によって圧縮された空気が、燃焼器３、ガスタービン本体２及び排気ガスダクト５へと流れることになる。

そこで、起動停止制御装置１４では、時刻Ｔ１において、回転数計１３の回転数計測信号に基づき、前記回転駆動手段によって回転駆動されるガスタービン本体２の回転数が着火回転数Ｎに達したと判定すると、このときから、所定時間ΔＴが経過するまでの間（時刻Ｔ２までの間）、燃料ガス遮断弁１０の閉状態を維持する。その結果、ガスタービン１内（排気ガスダクト５など）に未燃の燃料ガスが残留している場合には、当該残留燃料ガスが、ガスタービン本体２とともに着火回転数Ｎで回転しているコンプレッサ４の圧縮空気によって押し出される。即ち、排気ガスダクトパージが実施される。なお、所定時間ΔＴが経過したか否かは、起動停止制御装置１４が保有するタイマーによって判定される。

その後、起動停止制御装置１４では、時刻Ｔ２において所定時間ΔＴが経過したと判定すると、燃料ガス遮断弁１０を開けることにより、燃料ガスを燃焼器３へ供給して点火栓により点火する。従って、これ以降、ガスタービン本体２は、燃焼器３で生成される燃焼ガスによって回転駆動され、定格回転数（例えば３６００ｒｐｍ）に達するまで昇速される。

なお、未燃燃料のパージについて記載された先行技術文献としては次のものがある。
特開昭５９−１８２４０号公報

上記従来の起動停止制御装置１４では、ガスタービン起動時に排気ガスダクトパージだけを行うため、排気ガスダクト５などの圧縮空気が流通する部分に残留している未燃の燃料ガスをパージすることはできるが、燃料ガス遮断弁１０と燃焼器３との間の燃料ガス配管９に残留している窒素ガスをパージすることはできない。

そして、燃料ガス配管９に窒素ガスが残留している状態のままで燃料ガス遮断弁１０を開けて、燃料ガスを燃焼器３に供給して点火しようとしても、燃料ガスの割合が過少で着火しない場合がある。特に、燃料ガスとして高炉ガスのような低カロリーガスを用いる場合には、所定量のカロリーを得るために燃料ガス配管９の口径を大きくして高炉ガス流量を多くする必要があるため、ガスタービン停止時に燃料ガス配管９に残留する窒素ガスの量も多くなる。このため、燃料ガスの割合が過少で着火しないという場合も多々ある。

従って本発明は上記の事情に鑑み、燃料ガス配管に残留しているパージガス（窒素ガス）によって燃料ガスが正常に着火しないという不具合を解消して、安定した燃料ガスの着火が可能なガスタービンの起動停止方法及び起動停止制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明のガスタービンの起動停止方法は、ガスタービン本体と、このガスタービン本体の下流側に設けた排気ガスダクトと、燃料ガスを圧縮空気とともに燃焼して前記ガスタービン本体を回転させるための燃焼ガスを生成する燃焼器と、この燃焼器に接続した燃料ガス配管と、この燃料ガス配管に設けた燃料ガス遮断弁と、この燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との間で前記燃料ガス配管に接続したパージガス配管と、このパージガス配管に設けたパージガス遮断弁と、前記ガスタービン本体とともに回転して圧縮した空気を前記燃焼器へ供給するコンプレッサとを備えたガスタービンの起動停止方法であって、
ガスタービン停止時には、前記燃料ガス遮断弁を閉じた後、前記パージガス遮断弁を所定時間開けることよって、前記燃料ガス配管、前記燃焼器、前記ガスタービン本体及び前記排気ガスダクトに残った燃料ガスを、パージガスにより押し出す一方、
ガスタービン起動時には、
前記燃料ガス遮断弁を開けて、前記ガスタービン停止時に前記燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との間の前記燃料ガス配管に残った前記パージガスを、前記燃料ガスにより押し出す燃料ガス配管パージを実施し、その後、前記燃料ガス遮断弁を再度開くことにより、前記燃料ガスを前記燃焼器へ供給して点火することを特徴とする。
また、第２発明のガスタービンの起動停止方法は、第１発明のガスタービンの起動停止方法において、
前記ガスタービン起動時には、
回転駆動手段によって昇速される前記ガスタービン本体の回転数が所定の着火回転数に達したときから、第１の所定時間が経過するまでの間、前記ガスタービン停止時に前記排気ガスダクトに残った前記燃料ガスを、前記コンプレッサの圧縮空気により押し出す第１の排気ガスダクトパージと、
前記第１の所定時間が経過したときから、第２の所定時間が経過するまでの間、前記燃料ガス遮断弁を開けて、前記ガスタービン停止時に前記燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との間の前記燃料ガス配管に残った前記パージガスを、前記燃料ガスにより押し出す燃料ガス配管パージと、
前記第２の所定時間が経過したときから、第３の所定時間が経過するまでの間、前記燃料ガス配管パージのときに前記排気ガスダクトに残った前記燃料ガスを、前記コンプレッサの圧縮空気により押し出す第２の排気ガスダクトパージと、
を順次実施するようにしたことを特徴とする。

また、第３発明のガスタービンの起動停止制御装置は、ガスタービン本体と、このガスタービン本体の下流側に設けた排気ガスダクトと、燃料ガスを圧縮空気とともに燃焼して前記ガスタービン本体を回転させるための燃焼ガスを生成する燃焼器と、この燃焼器に接続した燃料ガス配管と、この燃料ガス配管に設けた燃料ガス遮断弁と、この燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との間で前記燃料ガス配管に接続したパージガス配管と、このパージガス配管に設けたパージガス遮断弁と、前記ガスタービン本体とともに回転して圧縮した空気を前記燃焼器へ供給するコンプレッサとを備えたガスタービンの起動停止制御装置であって、
ガスタービン停止時には、前記燃料ガス遮断弁を閉じた後、前記パージガス遮断弁を所定時間開けることよって、前記燃料ガス配管、前記燃焼器、前記ガスタービン本体及び前記排気ガスダクトに残った燃料ガスを、パージガスにより押し出す一方、
ガスタービン起動時には、
前記燃料ガス遮断弁を開けて、前記ガスタービン停止時に前記燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との間の前記燃料ガス配管に残った前記パージガスを、前記燃料ガスにより押し出す燃料ガス配管パージを実施し、その後、前記燃料ガス遮断弁を再度開くことにより、前記燃料ガスを前記燃焼器へ供給して点火するように制御することを特徴とする。
また、第４発明のガスタービンの起動停止制御装置は、第３発明のガスタービンの起動停止制御装置において、
前記ガスタービン起動時には、
回転駆動手段によって昇速される前記ガスタービン本体の回転数が所定の着火回転数に達したときから、第１の所定時間が経過するまでの間、前記ガスタービン停止時に前記排気ガスダクトに残った前記燃料ガスを、前記コンプレッサの圧縮空気により押し出す第１の排気ガスダクトパージと、
前記第１の所定時間が経過したときから、第２の所定時間が経過するまでの間、前記燃料ガス遮断弁を開けて、前記ガスタービン停止時に前記燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との
間の前記燃料ガス配管に残った前記パージガスを、前記燃料ガスにより押し出す燃料ガス
配管パージと、
前記第２の所定時間が経過したときから、第３の所定時間が経過するまでの間、前記燃料ガス配管パージのときに前記排気ガスダクトに残った前記燃料ガスを、前記コンプレッサの圧縮空気により押し出す第２の排気ガスダクトパージと、
を順次実施するようにしたことを特徴とする。

第１発明のガスタービンの起動停止方法又は第３発明のガスタービンの起動停止制御装置によれば、ガスタービン停止時に燃料ガス遮断弁と燃焼器との間の燃料ガス配管に残ったパージガスを燃料ガスにより押し出す燃料ガス配管パージを実施するため、従来のような燃料ガス配管に残留しているパージガス（窒素ガス）によって燃料ガスが正常に着火しないという不具合を解消することができ、安定した燃料ガスの着火が可能となる。
また、第２発明のガスタービンの起動停止方法又は第４発明のガスタービンの起動停止制御装置によれば、ガスタービン停止時に排気ガスダクトに残った燃料ガスを、コンプレッサの圧縮空気により押し出す第１の排気ガスダクトパージに加えて、燃料ガス配管パージのときに排気ガスダクトに残った燃料ガスをコンプレッサの圧縮空気により押し出す第２の排気ガスダクトパージも行うため、燃料ガス配管パージの際に燃料ガスがガスタービン本体や排気ガスダクトにまで流れ込んで残留しているとしても、当該燃料ガスが排気ガスダクト内などで燃焼する防止することもできる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態例に係るガスタービンの起動停止制御装置を示す図、図２は前記起動停止制御装置によって実施される停止シーケンスを示す図、図３は前記起動停止制御装置によって実施される起動シーケンスを示す図である。

図１に示すようにガスタービン２１は従来と同様にガスタービン本体２２とともに燃焼器２３、コンプレッサ２４、排気ガスダクト２５、回転数計３３、起動停止制御装置３４などを有している。コンプレッサ２４は、その回転軸２６がガスタービン本体２２の図示しない回転軸に結合されており、ガスタービン本体２２とともに回転することによって吸気した外気（空気）を圧縮する。燃焼器２３では燃料ガスを、コンプレッサ２４から供給される圧縮空気とともに燃焼してガスタービン本体２２を回転させるための燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスをガスタービン本体２２に供給する。ガスタービン本体２２を流通後の燃焼ガスは、ガスタービン本体２２の後部（下流側）に設けられた排気ガスダクト２５を介して排出される。この排出された燃焼ガスは例えば図示しない排熱回収ボイラ（ＨＲＧＳ）で熱回収された後、図示しないスタックから大気中へ放出される。

また、図示は省略するが、ガスタービン２１には、従来と同様にガスタービン本体２２を、燃料ガスの着火前に昇速させるための回転駆動手段も装備されている。この回転駆動手段としては、例えば補助モータ、発電機２７、蒸気タービンなどがある。補助モータを回転駆動手段とする場合には、回転軸がガスタービン本体２２の回転軸に着脱可能に結合された補助モータにより、ガスタービン本体２２を回転駆動する。発電機２７を回転駆動手段とする場合には、発電機２７をモータとして機能させることにより、ガスタービン本体２２を回転駆動する。蒸気タービンを回転駆動手段とする場合には、回転軸がガスタービン本体２２の回転軸に結合された蒸気タービンを補助ボイラなどで生成した補助蒸気で回転させることにより、ガスタービン本体２２を回転駆動する。

回転数計３３ではガスタービン本体２２の回転数を計測し、この回転数計測信号を起動停止制御装置３４へ出力する。また、コンプレッサ２４の回転軸２６には発電機２７の回転軸２８も接続されている。従って発電機２７はガスタービン本体２２とともに回転して発電する。

燃焼器２３には燃料ガス配管２９の先端側（下流側）が接続され、この燃料ガス配管２９の途中には燃料ガス遮断弁３０が設けられている。また、燃料ガス配管２９（燃料ガス遮断弁３０と燃焼器２３の間）には窒素ガス配管３１の先端側（下流側）が接続され、この窒素ガス配管３１の途中には窒素ガス遮断弁３２が設けられている。窒素ガス配管３１の基端側（上流側）は図示しない窒素ガス供給装置に接続されている。そして、燃料ガス配管２９の基端側（上流側）は図示しない製鉄所の高炉に接続されており、燃料ガス遮断弁３０を開けると、前記高炉から排出された高炉ガスが、燃料ガス配管２９を介して燃焼器２３へ供給される。即ち、図示例のガスタービン２１では燃料ガスとして高炉ガスが利用されている。

そして、この高炉ガスは一酸化炭素を主成分とするものであるため、定期点検などのためにガスタービン２１を停止したときにはガスタービン本体２２などから未燃の燃料ガス（高炉ガス）をパージする必要がある。即ち、仮にガスタービン停止時に窒素ガスによる残留燃料ガスパージを行わずにガスタービン２１（燃焼器２３など）に燃料ガスが残っている状態で開放作業を行うと、作業者が有害な燃料ガスを吸ってしまうおそれがある。このため、ガスタービン停止時には窒素ガスによって残留燃料ガスパージを行うことにより、作業者が開放作業をしても大丈夫な状態にする必要がある。また、ガスタービン起動時にも圧縮空気によって残留燃料ガスをパージする必要がある。ガスタービン起動時にガスタービン２１に残留燃料ガスが存在するケースとしては、前回の起動で燃料ガスの着火に失敗したケースなどが想定される（燃料ガスを投入したが着火しなかった場合には投入された燃料ガスがガスタービン２１の中に留まる）。このような状態のときに燃料ガスを燃焼器２３に投入して着火し、高温の燃焼ガスが流れると、ガスタービン２１内で残留燃料ガスが自然発火するおそれがある。従って、ガスタービン起動時にも、ガスタービン２１内（排気ガスダクト２５など）に残留しているおそれのある燃料ガスを圧縮空気によってパージしてから、燃焼器２３への燃料ガスの供給を開始して点火する必要がある。そして更には、安定した燃料ガスの着火を実現するため、燃料ガス配管２９に残留している窒素ガスもパージする必要がある。このため、起動停止制御装置３４では次のようなガスタービン停止制御と、ガスタービン起動制御とを行う。

＜ガスタービン停止制御＞
図２に示すように、ガスタービン停止時には、例えば時刻Ｔ１１で燃料ガス遮断弁３０を閉じる。その結果、燃焼器２３への燃焼ガス（高炉ガス）の供給が遮断されて、ガスタービン２１が停止する。即ち、図示例のようにガスタービン本体２２の回転が低下する。その後、時刻Ｔ１２において所定時間ΔＴ１が経過したと判定すると、このときから、所定時間ΔＴ２が経過するまでの間（時刻Ｔ１３までの間）、窒素ガス遮断弁３２を開く。その結果、窒素ガス供給装置から窒素ガス配管３１を介して供給される窒素ガスにより、燃料ガス配管２９、燃焼器２３、ガスタービン本体２２及び排気ガスダクト２５に残っている未燃の燃料ガスが押し出される（窒素ガスとともに流出する）。

＜ガスタービン起動制御＞
一方、ガスタービン起動時には、前記回転駆動手段により、図３に示すようにガスタービン本体２２は着火回転数Ｎに到達するまで昇速されて、この着火回転数Ｎに保持される。このときガスタービン本体２２とともにコンプレッサ２４も回転するため、このコンプレッサ２４によって圧縮された空気が、燃焼器２３、ガスタービン本体２２及び排気ガスダクト２５へと流れることになる。

そこで、起動停止制御装置３４では、時刻Ｔ２１において、回転数計３３の回転数計測信号に基づき、前記回転駆動手段によって回転駆動されるガスタービン本体２２の回転数が着火回転数Ｎに達したと判定すると、このときから、第１の所定時間ΔＴ１１（例えば１０分間）が経過するまでの間（時刻Ｔ２２までの間）、燃料ガス遮断弁３０の閉状態を維持する。

その結果、ガスタービン２１内（排気ガスダクト２５など）に未燃の燃料ガスが残留している場合には、当該残留燃料ガスが、ガスタービン本体２２とともに着火回転数Ｎで回転しているコンプレッサ２４の圧縮空気によって押し出される（圧縮空気とともに流出する）。即ち、第１の排気ガスダクトパージが実施される。勿論、このときに燃焼器２３やガスタービン本体２２などにも未燃の燃料ガスが残留していれば、これらの燃料ガスも圧縮空気によって押し出される（圧縮空気とともに流出する）ことになる。

なお、ガスタービン本体２２の回転数が着火回転数Ｎに達したか否かの判定手段としては、回転数計３３の回転数計測信号に基づく手段に限定するものではなく、その他の判定手段を適用してもよい。例えば所定の昇速指令値（回転数指令値）に応じてガスタービン本体２２を昇速させる場合には、この昇速指令値（回転数指令値）が着火回転数Ｎに達したときにガスタービン本体２２の回転数が着火回転数Ｎに達したと判定してもよい。

次に、時刻Ｔ２２において第１の所定時間ΔＴ１１が経過したと判定すると、このときから、第２の所定時間ΔＴ１２（例えば１０秒間）が経過するまでの間（時刻Ｔ２３までの間）、燃料ガス遮断弁３０を開ける。その結果、前記ガスタービン停止時に燃料ガス遮断弁３０と燃焼器２３との間の燃料ガス配管２９に残った窒素ガスが、高炉から供給される燃料ガス（高炉ガス）によって押し出される（燃料ガスとともに流出する）。即ち、燃料ガス配管パージが実施される。

また、この燃料ガス配管パージの際にも燃料ガスがガスタービン本体２２や排気ガスダクト２５にまで流れ込んでいる可能性があるため、燃料ガス配管パージ後、すぐには燃料ガス供給を開始せず、しばらくしてから燃料ガス供給を開始する。

即ち、時刻Ｔ２３において第２の所定時間ΔＴ１２が経過したと判定すると、このときから、第３の所定時間ΔＴ１３（例えば１０分間）が経過するまでの間（時刻Ｔ２４までの間）、燃料ガス遮断弁３０の閉状態を維持する。その結果、前記燃料ガス配管パージ時に排気ガスダクト２５などに残った燃料ガスが、ガスタービン本体２２とともに着火回転数Ｎで回転しているコンプレッサ２４の圧縮空気によって押し出される（圧縮空気とともに流出する）。即ち、第２の排気ガスダクトパージが実施される。勿論、このときに燃焼器２３やガスタービン本体２２などにも流れ込んだ燃料ガスが残留していれば、これらの燃料ガスも圧縮空気によって押し出される（圧縮空気とともに流出する）ことになる。

その後、起動停止制御装置３４では、時刻Ｔ２４において第３の所定時間ΔＴ１３が経過したと判定すると、時刻Ｔ２３で一旦閉じた燃料ガス遮断弁３０を再度開くことにより、燃料ガスを燃焼器２３へ供給して点火栓により点火する。従って、これ以降、ガスタービン本体２２は、燃焼器２３で生成される燃焼ガスによって回転駆動され、定格回転数（例えば３６００ｒｐｍ）に達するまで昇速される。なお、各所定時間ΔＴ１，ΔＴ２，ΔＴ１１，ΔＴ１２，ΔＴ１３が経過したか否かは、起動停止制御装置３４が保有するタイマーによって判定される。また、ガスタービン起動時及び運転時には、窒素ガス遮断弁３２は常に閉状態のままである。

以上のように本実施の形態例の起動停止制御装置３４は、ガスタービン停止時には、燃料ガス遮断弁３０を閉じた後、窒素ガス遮断弁３２を所定時間ΔＴ２だけ開けることよって、燃料ガス配管２９、燃焼器２３、ガスタービン本体２２及び排気ガスダクト２５に残った燃料ガスを、窒素ガスにより押し出す一方、ガスタービン起動時には、回転駆動手段によって昇速されるガスタービン本体２２の回転数が所定の着火回転数Ｎに達したときから、第１の所定時間ΔＴ１１が経過するまでの間、排気ガスダクト２５などに残っている燃料ガスを、コンプレッサ２４の圧縮空気により押し出す第１の排気ガスダクトパージと、第１の所定時間ΔＴ１１が経過したときから、第２の所定時間ΔＴ１２が経過するまでの間、燃料ガス遮断弁３０を開けて、前記ガスタービン停止時に燃料ガス遮断弁３０と燃焼器２３との間の燃料ガス配管２９に残った窒素ガスを、燃料ガスにより押し出す燃料ガス配管パージと、第２の所定時間ΔＴ１２が経過したときから、第３の所定時間ΔＴ１３が経過するまでの間、前記燃料ガス配管パージのときに排気ガスダクト２５などに残った燃料ガスを、コンプレッサ２４の圧縮空気により押し出す第２の排気ガスダクトパージとを順次実施し、その後、燃料ガス遮断弁３０を再度開くことにより、燃料ガスを燃焼器２３へ供給して点火するように制御することを特徴とするため、次のような作用効果が得られる。

即ち、本実施の形態例の起動停止制御装置３４によれば、ガスタービン停止時に燃料ガス遮断弁３０と燃焼器２３との間の燃料ガス配管２９に残った窒素ガスを燃料ガスにより押し出す燃料ガス配管パージを実施するため、従来のような燃料ガス配管に残留している窒素ガスによって燃料ガスが正常に着火しないという不具合を解消することができ、安定した燃料ガスの着火が可能となる。

また、ガスタービン停止時に排気ガスダクト２５などに残った燃料ガスを、コンプレッサ２４の圧縮空気により押し出す第１の排気ガスダクトパージに加えて、燃料ガス配管パージのときに排気ガスダクト２５などに残った燃料ガスをコンプレッサ２４の圧縮空気により押し出す第２の排気ガスダクトパージも行うため、燃料ガス配管パージの際に燃料ガスがガスタービン本体２２や排気ガスダクト２５にまで流れ込んで残留しているとしても、当該燃料ガスが排気ガスダクト２５内などで燃焼するのを防止することもできる。

なお、上記では燃料ガスとして高炉ガスを用いる場合について説明したが、これに限定するものではなく、ガスタービン停止時にパージガス（窒素ガス）による残留燃料ガスのパージが必要となるような燃料ガス（例えば製鉄所の転炉ガスなど）が用いられるガスタービンであれば、本発明を適用することができる。

また、各所定時間ΔＴ１１，ΔＴ１２，ΔＴ１３などは、排気ガスダクト２５や燃料ガス配管２９などの容積やガス流量などに基づき、残留燃料ガスや残留窒素ガスがパージされる時間を計算して或いは試験をして、適宜決定すればよい。

本発明はガスタービンの起動停止方法及び起動停止制御装置に関し、高炉ガスなどのようなガスタービン停止時にパージガス（窒素ガス）による残留燃料ガスのパージが必要となるような燃料ガスが用いられるガスタービンに適用して有用なものである。

本発明の実施形態例に係るガスタービンの起動停止制御装置を示す図である。前記起動停止制御装置によって実施される停止シーケンスを示す図である。前記起動停止制御装置によって実施される起動シーケンスを示す図である。従来のガスタービンの起動停止制御装置を示す図である。前記起動停止制御装置によって実施される起動シーケンスを示す図である。

符号の説明

２１ガスタービン
２２ガスタービン本体
２３燃焼器
２４コンプレッサ
２５排気ガスダクト
２６回転軸
２７発電機
２８回転軸
２９燃料ガス配管
３０燃料ガス遮断弁
３１窒素ガス配管
３２窒素ガス遮断弁
３３回転数計
３４起動停止制御装置

Claims

ガスタービン本体と、このガスタービン本体の下流側に設けた排気ガスダクトと、燃料ガスを圧縮空気とともに燃焼して前記ガスタービン本体を回転させるための燃焼ガスを生成する燃焼器と、この燃焼器に接続した燃料ガス配管と、この燃料ガス配管に設けた燃料ガス遮断弁と、この燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との間で前記燃料ガス配管に接続したパージガス配管と、このパージガス配管に設けたパージガス遮断弁と、前記ガスタービン本体とともに回転して圧縮した空気を前記燃焼器へ供給するコンプレッサとを備えたガスタービンの起動停止方法であって、
ガスタービン停止時には、前記燃料ガス遮断弁を閉じた後、前記パージガス遮断弁を所定時間開けることよって、前記燃料ガス配管、前記燃焼器、前記ガスタービン本体及び前記排気ガスダクトに残った燃料ガスを、パージガスにより押し出す一方、
ガスタービン起動時には、
前記燃料ガス遮断弁を開けて、前記ガスタービン停止時に前記燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との間の前記燃料ガス配管に残った前記パージガスを、前記燃料ガスにより押し出す燃料ガス配管パージを実施し、その後、前記燃料ガス遮断弁を再度開くことにより、前記燃料ガスを前記燃焼器へ供給して点火することを特徴とするガスタービンの起動停止方法。
前記ガスタービン起動時には、
回転駆動手段によって昇速される前記ガスタービン本体の回転数が所定の着火回転数に達したときから、第１の所定時間が経過するまでの間、前記ガスタービン停止時に前記排気ガスダクトに残った前記燃料ガスを、前記コンプレッサの圧縮空気により押し出す第１の排気ガスダクトパージと、
前記第１の所定時間が経過したときから、第２の所定時間が経過するまでの間、前記燃料ガス遮断弁を開けて、前記ガスタービン停止時に前記燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との間の前記燃料ガス配管に残った前記パージガスを、前記燃料ガスにより押し出す燃料ガス配管パージと、
前記第２の所定時間が経過したときから、第３の所定時間が経過するまでの間、前記燃料ガス配管パージのときに前記排気ガスダクトに残った前記燃料ガスを、前記コンプレッサの圧縮空気により押し出す第２の排気ガスダクトパージと、
を順次実施するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの起動停止方法。
ガスタービン本体と、このガスタービン本体の下流側に設けた排気ガスダクトと、燃料ガスを圧縮空気とともに燃焼して前記ガスタービン本体を回転させるための燃焼ガスを生成する燃焼器と、この燃焼器に接続した燃料ガス配管と、この燃料ガス配管に設けた燃料ガス遮断弁と、この燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との間で前記燃料ガス配管に接続したパージガス配管と、このパージガス配管に設けたパージガス遮断弁と、前記ガスタービン本体とともに回転して圧縮した空気を前記燃焼器へ供給するコンプレッサとを備えたガスタービンの起動停止制御装置であって、
ガスタービン停止時には、前記燃料ガス遮断弁を閉じた後、前記パージガス遮断弁を所定時間開けることよって、前記燃料ガス配管、前記燃焼器、前記ガスタービン本体及び前記排気ガスダクトに残った燃料ガスを、パージガスにより押し出す一方、
ガスタービン起動時には、
前記燃料ガス遮断弁を開けて、前記ガスタービン停止時に前記燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との間の前記燃料ガス配管に残った前記パージガスを、前記燃料ガスにより押し出す燃料ガス配管パージを実施し、その後、前記燃料ガス遮断弁を再度開くことにより、前記燃料ガスを前記燃焼器へ供給して点火するように制御することを特徴とするガスタービンの起動停止制御装置。
前記ガスタービン起動時には、
回転駆動手段によって昇速される前記ガスタービン本体の回転数が所定の着火回転数に達したときから、第１の所定時間が経過するまでの間、前記ガスタービン停止時に前記排気ガスダクトに残った前記燃料ガスを、前記コンプレッサの圧縮空気により押し出す第１の排気ガスダクトパージと、
前記第１の所定時間が経過したときから、第２の所定時間が経過するまでの間、前記燃料ガス遮断弁を開けて、前記ガスタービン停止時に前記燃料ガス遮断弁と前記燃焼器との
間の前記燃料ガス配管に残った前記パージガスを、前記燃料ガスにより押し出す燃料ガス
配管パージと、
前記第２の所定時間が経過したときから、第３の所定時間が経過するまでの間、前記燃料ガス配管パージのときに前記排気ガスダクトに残った前記燃料ガスを、前記コンプレッサの圧縮空気により押し出す第２の排気ガスダクトパージと、
を順次実施するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のガスタービンの起動停止制御装置。