JPH0286928A - ガスタービン燃焼システム - Google Patents
ガスタービン燃焼システムInfo
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- JPH0286928A JPH0286928A JP23750488A JP23750488A JPH0286928A JP H0286928 A JPH0286928 A JP H0286928A JP 23750488 A JP23750488 A JP 23750488A JP 23750488 A JP23750488 A JP 23750488A JP H0286928 A JPH0286928 A JP H0286928A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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燃焼システムに係り、特に単位量
当りの発熱量が異なる複数種類の燃料例えば石炭ガス化
燃料と油または天然ガス燃料を選燃料ノズルと、該高発
熱量燃料ノズルの外周に配置され低発熱量燃料を前記燃
焼室に噴出する低発熱量燃料ノズルと、これらの燃料ノ
ズルの外周に配置され前記燃焼室に燃焼用空気を噴出す
る空気ノズルとを備えたことを特徴とするガスタービン
燃焼システム。
当りの発熱量が異なる複数種類の燃料例えば石炭ガス化
燃料と油または天然ガス燃料を選燃料ノズルと、該高発
熱量燃料ノズルの外周に配置され低発熱量燃料を前記燃
焼室に噴出する低発熱量燃料ノズルと、これらの燃料ノ
ズルの外周に配置され前記燃焼室に燃焼用空気を噴出す
る空気ノズルとを備えたことを特徴とするガスタービン
燃焼システム。
10、特許請求の範囲第8項または第9項において、前
記分岐流路に該流路を流れる空気を加圧する加圧手段を
備えたことを特徴とするガスタービン燃焼システム。
記分岐流路に該流路を流れる空気を加圧する加圧手段を
備えたことを特徴とするガスタービン燃焼システム。
11、特許請求の範囲第8項または第9項または第10
項において、前記分岐流路は逆流防止手段を備えたこと
を特徴とするガスタービン燃焼システム。
項において、前記分岐流路は逆流防止手段を備えたこと
を特徴とするガスタービン燃焼システム。
12、特許請求の範囲第8項において、前記燃料供給系
は石炭ガス化燃料を供給する低発熱量燃料供給系と該石
炭ガス化燃料よりも単位量当りの発熱量が多い燃料を供
給する高発熱量燃料供給系とを備え、前記分岐流路は前
記燃料供給系が発熱量の多い燃料供給時には前記抽気し
た空択的に使用することができるガスタービン燃焼シス
テムに関する。
は石炭ガス化燃料を供給する低発熱量燃料供給系と該石
炭ガス化燃料よりも単位量当りの発熱量が多い燃料を供
給する高発熱量燃料供給系とを備え、前記分岐流路は前
記燃料供給系が発熱量の多い燃料供給時には前記抽気し
た空択的に使用することができるガスタービン燃焼シス
テムに関する。
[従来の技m1
発電機を駆動するガスタービンの燃焼システムは、燃料
の経済性等の観点から複数種類の燃料を選択的に使用で
きるように構成される。一般に使用される燃料は、軽油
、燈油などの油や天然ガスのような高発熱量燃料と石炭
ガス化燃料のような低発熱量燃料である。
の経済性等の観点から複数種類の燃料を選択的に使用で
きるように構成される。一般に使用される燃料は、軽油
、燈油などの油や天然ガスのような高発熱量燃料と石炭
ガス化燃料のような低発熱量燃料である。
第11図は、燃料として高発熱量燃料である油燃料と低
発熱量燃料である石炭ガス化燃料を使用する石炭ガス化
複合発電システムにおけるガスタービン燃焼システムの
系統図である。
発熱量燃料である石炭ガス化燃料を使用する石炭ガス化
複合発電システムにおけるガスタービン燃焼システムの
系統図である。
ガスタービン1と直結された圧縮機2は大気を圧縮して
燃焼器3に供給する。
燃焼器3に供給する。
圧縮機2から吐出される空気の一部は抽気され、空気冷
却器4で冷却され、昇圧圧縮機5で昇圧され、空気予熱
器6で予熱されて石炭ガス化炉7に供給される。補助圧
縮機8は前記油気空気が供給されるまでの間前記石炭ガ
ス化炉7に空気を供給するのに使用される。石炭ガス化
炉7は前記空気と石炭供給装置9から供給される微粉炭
を反応させてC○、 H2,Co2. H2O等の混合
ガスを発生し、ガス精製装置10を介して精製された石
炭ガス化燃料を前記燃焼器3に供給する石炭ガス化燃料
供給系を構成する。
却器4で冷却され、昇圧圧縮機5で昇圧され、空気予熱
器6で予熱されて石炭ガス化炉7に供給される。補助圧
縮機8は前記油気空気が供給されるまでの間前記石炭ガ
ス化炉7に空気を供給するのに使用される。石炭ガス化
炉7は前記空気と石炭供給装置9から供給される微粉炭
を反応させてC○、 H2,Co2. H2O等の混合
ガスを発生し、ガス精製装置10を介して精製された石
炭ガス化燃料を前記燃焼器3に供給する石炭ガス化燃料
供給系を構成する。
そして燃焼器3は前記石炭ガス化燃料供給系から供給さ
れる石炭ガス化燃料または油燃料供給系11から供給さ
れる油燃料を前記圧縮機2から供給される空気により燃
焼させてその燃焼ガスをガスタービン1に供給する。
れる石炭ガス化燃料または油燃料供給系11から供給さ
れる油燃料を前記圧縮機2から供給される空気により燃
焼させてその燃焼ガスをガスタービン1に供給する。
このようなガスタービン燃焼システムにおいて、起動時
は、先ずタービン1に直結した外部駆動源(図示せず)
によって圧縮機2を駆動してガスタービン1の定格回転
速度の20%程度まで昇速する。そして圧縮機2から燃
焼に必要な空気量が得られた状態で前記燃焼器3に油燃
料系11から油燃料の供給を開始して点火する。燃焼器
3で燃焼が開始されガスタービン1に燃焼ガスが供給さ
れると該ガスタービン1の回転速度が上昇し、それこの
石炭ガス化燃料の供給開始に伴って油燃料の供給量を徐
々に減少し、遂には石炭ガス化燃料単独燃焼に移行する
。
は、先ずタービン1に直結した外部駆動源(図示せず)
によって圧縮機2を駆動してガスタービン1の定格回転
速度の20%程度まで昇速する。そして圧縮機2から燃
焼に必要な空気量が得られた状態で前記燃焼器3に油燃
料系11から油燃料の供給を開始して点火する。燃焼器
3で燃焼が開始されガスタービン1に燃焼ガスが供給さ
れると該ガスタービン1の回転速度が上昇し、それこの
石炭ガス化燃料の供給開始に伴って油燃料の供給量を徐
々に減少し、遂には石炭ガス化燃料単独燃焼に移行する
。
このような石炭ガス化複合発電システムにおけるガスタ
ービン燃焼システムは、電源開発株式会社委託調査報告
書「石炭ガス化発電装置実用化に関するフィーシビリテ
イ スタデイ」 (昭和55年3月 P 1−42)に
開示されている。
ービン燃焼システムは、電源開発株式会社委託調査報告
書「石炭ガス化発電装置実用化に関するフィーシビリテ
イ スタデイ」 (昭和55年3月 P 1−42)に
開示されている。
[発明が解決しようとする課題]
ところでこのようなガスタービン燃焼システムにおいて
、使用する燃料が高発熱量の油燃料である場合と低発熱
量の石炭ガス化燃料の場合とでは、圧縮機2から吐出さ
れる空気の流路が変り、また燃焼器3が必要とする空気
の量も変化する。しかしながら圧縮機2の空気吐出量お
よび燃焼器3内の空気流路は、一般に、低発熱量燃料で
の運転に合わせて設計されているので、高発熱量燃料で
運転するときには燃焼器3内での圧力損失が大きくなり
、また燃焼室内での燃焼状態が不安定になって効率が低
下する問題がある。
、使用する燃料が高発熱量の油燃料である場合と低発熱
量の石炭ガス化燃料の場合とでは、圧縮機2から吐出さ
れる空気の流路が変り、また燃焼器3が必要とする空気
の量も変化する。しかしながら圧縮機2の空気吐出量お
よび燃焼器3内の空気流路は、一般に、低発熱量燃料で
の運転に合わせて設計されているので、高発熱量燃料で
運転するときには燃焼器3内での圧力損失が大きくなり
、また燃焼室内での燃焼状態が不安定になって効率が低
下する問題がある。
に伴って圧縮機2の回転速度も上昇する。油燃料の供給
量を徐々に増加させるとガスタービン1の回転速度が更
に上昇して、遂には定格回転速度に到達する。定格回転
速度に到達すると、圧縮機2から吐出される空気量はほ
ぼ一定値になる。
量を徐々に増加させるとガスタービン1の回転速度が更
に上昇して、遂には定格回転速度に到達する。定格回転
速度に到達すると、圧縮機2から吐出される空気量はほ
ぼ一定値になる。
この状態でガスタービン1に直結された発電機(図示せ
ず)に負荷がかけられ、負荷の増加に応じて油燃料の供
給量も増加される。
ず)に負荷がかけられ、負荷の増加に応じて油燃料の供
給量も増加される。
石炭ガス化燃料に切り換えて運転しようとする場合は、
負荷が定格負荷の25%〜50%に到達したときに前記
圧縮機2から吐出される空気の油気を開始する。抽出し
た空気は、空気冷却器4で冷却し、昇圧圧縮機5で昇圧
し、空気予熱器6で予熱して石炭ガス化炉7に供給され
る。補助圧縮機8は該油気空気が供給されるまでの間前
記石炭ガス化炉7に空気を供給する。石炭ガス化炉7は
前記空気と石炭供給装置9から供給される微粉炭を反応
させてGo、H2,Co2.H,O等の混合ガスを発生
し、ガス精製装置10を介して精製した石炭ガス化燃料
を前記燃焼器3に供給開始する。
負荷が定格負荷の25%〜50%に到達したときに前記
圧縮機2から吐出される空気の油気を開始する。抽出し
た空気は、空気冷却器4で冷却し、昇圧圧縮機5で昇圧
し、空気予熱器6で予熱して石炭ガス化炉7に供給され
る。補助圧縮機8は該油気空気が供給されるまでの間前
記石炭ガス化炉7に空気を供給する。石炭ガス化炉7は
前記空気と石炭供給装置9から供給される微粉炭を反応
させてGo、H2,Co2.H,O等の混合ガスを発生
し、ガス精製装置10を介して精製した石炭ガス化燃料
を前記燃焼器3に供給開始する。
すなわち、石炭ガス化燃料を燃焼させる場合は、油燃料
を燃焼させる場合に比べて単位量当りの空気量を減らし
て所定のガス温度を得ることになる。
を燃焼させる場合に比べて単位量当りの空気量を減らし
て所定のガス温度を得ることになる。
例えば、国産の石炭から噴流床形式ガス化炉で作った石
炭ガスの発熱量は900kcal/Nm3〜1000k
ca l/Nmaであるのに対して、一般の油や天然ガ
スの発熱量は10000kcal/Nm3であり、約1
0倍の差があるから、高発熱量燃料運転の場合と同じ出
力を得ようとすると高発熱量燃料流量の10倍の燃料流
量が必要である。一方、低発熱量燃料運転時には該低発
熱量燃料である石炭ガス化のために使用する空気量だけ
燃焼器3に供給される空気量は少なく、従って燃焼器3
はこの少ない空気量を有効に利用して器内の冷却と高速
流燃料の燃焼効率を高めるように空気流路が設計されて
いる。特に冷却部は流速を高めて冷却効果を上げるため
に流路を絞っである。
炭ガスの発熱量は900kcal/Nm3〜1000k
ca l/Nmaであるのに対して、一般の油や天然ガ
スの発熱量は10000kcal/Nm3であり、約1
0倍の差があるから、高発熱量燃料運転の場合と同じ出
力を得ようとすると高発熱量燃料流量の10倍の燃料流
量が必要である。一方、低発熱量燃料運転時には該低発
熱量燃料である石炭ガス化のために使用する空気量だけ
燃焼器3に供給される空気量は少なく、従って燃焼器3
はこの少ない空気量を有効に利用して器内の冷却と高速
流燃料の燃焼効率を高めるように空気流路が設計されて
いる。特に冷却部は流速を高めて冷却効果を上げるため
に流路を絞っである。
このように設計された燃焼器3を高発熱量燃料である油
燃料を使用して運転すると、石炭ガス化のだめの空気が
不要となることから圧縮機2から吐出された空気はすべ
て燃焼器3に供給されてその供給量が増加し、流路が絞
られた冷却部での圧力損失が増加して効率が低下するこ
とになる。
燃料を使用して運転すると、石炭ガス化のだめの空気が
不要となることから圧縮機2から吐出された空気はすべ
て燃焼器3に供給されてその供給量が増加し、流路が絞
られた冷却部での圧力損失が増加して効率が低下するこ
とになる。
また、比較的低流速の油燃料流に高速燃料流用に設計さ
れた空気流路から高速で燃焼空気を供給しても効率のよ
い安定した燃焼は得られない。
れた空気流路から高速で燃焼空気を供給しても効率のよ
い安定した燃焼は得られない。
更にまた、低発熱量燃料供給系は燃焼器3の燃焼室に多
量の燃料を供給しなければならないことから比較的大き
な口径の低発熱量燃料ノズルが燃焼室に開口している。
量の燃料を供給しなければならないことから比較的大き
な口径の低発熱量燃料ノズルが燃焼室に開口している。
従って、高発熱量燃料で運転中に燃焼ガスが休止中の低
発熱量燃料ノズルを逆流する危険があり、燃焼が不安定
になり並列運転されている複数の燃焼器間に燃焼圧力差
が発生すると燃焼ガスが燃焼器間を移動して非常に危険
である。
発熱量燃料ノズルを逆流する危険があり、燃焼が不安定
になり並列運転されている複数の燃焼器間に燃焼圧力差
が発生すると燃焼ガスが燃焼器間を移動して非常に危険
である。
従って本発明の第1の目的は、単位量当りの発熱量が異
なる燃料を選択的に使用するガスタービン燃焼システム
において何れの燃料も効率よく燃焼できるようにするこ
とにあり、具体的には、石縮空気をそれぞれ燃焼器に供
給して燃料を燃焼し、燃焼ガスをガスタービンに供給す
るガスタービン燃焼システムにおいて、前記圧縮機から
前記燃焼器に供給される圧縮空気の一部を、燃焼させる
前記燃料の種類に応じて前記燃焼器の冷却空気通路の上
流部から抽気し、該抽気した空気を前記燃焼器の圧力損
失の少ない位置に戻す分岐流路を設けたことを特徴とし
、 第2の発明は、単位量当りの発熱量が異なる複数種類の
燃料を供給可能な燃料供給系から燃料を、また圧縮機か
ら圧縮空気をそれぞれ燃焼器に供給して燃料を燃焼し、
燃焼ガスをガスタービンに供給するガスタービン燃焼シ
ステムにおいて、前記圧縮機から吐出される圧縮空気の
一部を、燃焼させる前記燃料の種類に応じて抽気し、該
抽気した空気を低発熱量燃料供給系を介して前記燃焼器
に戻す分岐流路を設けたことを特徴とする。
なる燃料を選択的に使用するガスタービン燃焼システム
において何れの燃料も効率よく燃焼できるようにするこ
とにあり、具体的には、石縮空気をそれぞれ燃焼器に供
給して燃料を燃焼し、燃焼ガスをガスタービンに供給す
るガスタービン燃焼システムにおいて、前記圧縮機から
前記燃焼器に供給される圧縮空気の一部を、燃焼させる
前記燃料の種類に応じて前記燃焼器の冷却空気通路の上
流部から抽気し、該抽気した空気を前記燃焼器の圧力損
失の少ない位置に戻す分岐流路を設けたことを特徴とし
、 第2の発明は、単位量当りの発熱量が異なる複数種類の
燃料を供給可能な燃料供給系から燃料を、また圧縮機か
ら圧縮空気をそれぞれ燃焼器に供給して燃料を燃焼し、
燃焼ガスをガスタービンに供給するガスタービン燃焼シ
ステムにおいて、前記圧縮機から吐出される圧縮空気の
一部を、燃焼させる前記燃料の種類に応じて抽気し、該
抽気した空気を低発熱量燃料供給系を介して前記燃焼器
に戻す分岐流路を設けたことを特徴とする。
[作用]
燃焼させる燃料の単位量当りの発熱量に応じて燃焼器内
の空気流量分布が変化して何れの燃料を炭ガス化複合発
電システムにおけるガスタービン燃焼システムにおいて
低発熱量の石炭ガス化燃料を効率よく燃焼できるように
設計した燃焼器を油または天然ガスのような高発熱量燃
料も効率よく燃焼できるようにすることにある。
の空気流量分布が変化して何れの燃料を炭ガス化複合発
電システムにおけるガスタービン燃焼システムにおいて
低発熱量の石炭ガス化燃料を効率よく燃焼できるように
設計した燃焼器を油または天然ガスのような高発熱量燃
料も効率よく燃焼できるようにすることにある。
本発明の第2の目的は、単位量当りの発熱量が異なる燃
料を選択的に使用するガスタービン燃焼システムにおい
て何れの燃料も安全に燃焼できるようにすることにあり
、具体的には、石炭ガス化複合発電システムにおけるガ
スタービン燃焼システムにおいて低発熱量の石炭ガス化
燃料を燃焼するように設計した燃焼器で油または天然ガ
スのような高発熱量燃料も安全に燃焼できるようにする
ことにあり、更に具体的には高発熱量燃料燃焼時に燃焼
ガスが低発熱量燃料供給系に逆流しないようにすること
にある。
料を選択的に使用するガスタービン燃焼システムにおい
て何れの燃料も安全に燃焼できるようにすることにあり
、具体的には、石炭ガス化複合発電システムにおけるガ
スタービン燃焼システムにおいて低発熱量の石炭ガス化
燃料を燃焼するように設計した燃焼器で油または天然ガ
スのような高発熱量燃料も安全に燃焼できるようにする
ことにあり、更に具体的には高発熱量燃料燃焼時に燃焼
ガスが低発熱量燃料供給系に逆流しないようにすること
にある。
[課題を解決するための手段]
この目的を達成するために、第1の発明は、単位量当り
の発熱量が異なる複数種類の燃料を供給可能な燃料供給
系から燃料を、また圧縮機がら圧も効率よく燃焼させる
。
の発熱量が異なる複数種類の燃料を供給可能な燃料供給
系から燃料を、また圧縮機がら圧も効率よく燃焼させる
。
また、高発熱量燃料燃焼時には低発熱量燃料供給系から
燃焼室に抽出空気を供給するので該低発熱量燃料系に燃
焼ガスが逆流することがない。
燃焼室に抽出空気を供給するので該低発熱量燃料系に燃
焼ガスが逆流することがない。
[実施例]
以下、本発明の実施例を第1図〜第10図を参照して説
明する。
明する。
第1図は石炭ガス化複合発電システムにおけるガスター
ビン本体の燃焼器部と燃料供給系と油気および該抽気し
た空気の戻り系統を示している。
ビン本体の燃焼器部と燃料供給系と油気および該抽気し
た空気の戻り系統を示している。
燃焼器部3は、第2図〜第5図にも示すように、圧縮機
2から吐出された圧縮空気が車室外枠310に形成した
空気人口311から車室312内に供給される。車室3
12内には燃焼器ライナ320の後端に結合された尾筒
330と前記燃焼器ライナ320の後部及び該尾筒33
0の外周を空気流路313を介して取り囲むように位置
した尾筒冷却用フロースリーブ314があり、車室31
2に供給された空気は該空気流路313を流れて燃焼器
ライナ320外周の燃焼器外筒室315に至る。
2から吐出された圧縮空気が車室外枠310に形成した
空気人口311から車室312内に供給される。車室3
12内には燃焼器ライナ320の後端に結合された尾筒
330と前記燃焼器ライナ320の後部及び該尾筒33
0の外周を空気流路313を介して取り囲むように位置
した尾筒冷却用フロースリーブ314があり、車室31
2に供給された空気は該空気流路313を流れて燃焼器
ライナ320外周の燃焼器外筒室315に至る。
燃焼器外筒室315の空気は前記燃焼器ライナ320の
頭部外周を取り囲んで設けたライナ冷却用フロースリー
ブ340に形成された通気穴341を通過して燃焼器ラ
イナ320の頭部外周に至る。
頭部外周を取り囲んで設けたライナ冷却用フロースリー
ブ340に形成された通気穴341を通過して燃焼器ラ
イナ320の頭部外周に至る。
前記燃焼器ライナ320は燃料ノズルアッセンブリー3
50の先端のノズルヘッド部351に結合され、その内
部に燃焼室321を形成する。該燃焼器ライナ320の
外周の空気の一部は該燃焼器ライナ320の周壁に形成
された通気穴322を通過して前記燃焼室321に供給
され、他の一部は前記燃料ノズルアッセンブリー350
の前記ノズルヘッド部351に形成された空気旋回噴出
ノズル352から前記燃焼室321内に供給される。
50の先端のノズルヘッド部351に結合され、その内
部に燃焼室321を形成する。該燃焼器ライナ320の
外周の空気の一部は該燃焼器ライナ320の周壁に形成
された通気穴322を通過して前記燃焼室321に供給
され、他の一部は前記燃料ノズルアッセンブリー350
の前記ノズルヘッド部351に形成された空気旋回噴出
ノズル352から前記燃焼室321内に供給される。
前記燃料ノズルアッセンブリー350は、第2図〜第5
図に詳細に図示されているように、ノズルヘッド部35
1の中心に形成された油燃料噴出ノズル353から噴出
する油と空気を供給する油燃料供給路354と噴霧空気
供給路355と、前記油燃料噴出ノズル353の外側に
形成された多のガスをガス精製装置10に供給する。ガ
ス精製装置10は前記ガスを精製して石炭ガス化燃料流
路20に供給し、開閉弁21と流量調整弁22を介して
前記燃料ノズルアッセンブリー350の石炭ガス化燃料
供給路358に供給する。
図に詳細に図示されているように、ノズルヘッド部35
1の中心に形成された油燃料噴出ノズル353から噴出
する油と空気を供給する油燃料供給路354と噴霧空気
供給路355と、前記油燃料噴出ノズル353の外側に
形成された多のガスをガス精製装置10に供給する。ガ
ス精製装置10は前記ガスを精製して石炭ガス化燃料流
路20に供給し、開閉弁21と流量調整弁22を介して
前記燃料ノズルアッセンブリー350の石炭ガス化燃料
供給路358に供給する。
更にまた、前記空気流路12の昇圧圧縮機5の下流から
は空気流路23が分岐され、昇圧した空気の一部を流量
調整弁24と逆止弁25を介して前記石炭ガス化燃料流
路20の前記流量調整弁22の下流に供給する。そして
流量調整弁22の上流は不活性ガス流路26によって開
閉弁27を介して不活性ガス供給装置28に接続される
。
は空気流路23が分岐され、昇圧した空気の一部を流量
調整弁24と逆止弁25を介して前記石炭ガス化燃料流
路20の前記流量調整弁22の下流に供給する。そして
流量調整弁22の上流は不活性ガス流路26によって開
閉弁27を介して不活性ガス供給装置28に接続される
。
以上の構成において、この石炭ガス化複合発電システム
を石炭ガス化燃料で運転する場合について説明する。
を石炭ガス化燃料で運転する場合について説明する。
起動時は、先ず、タービンと直結した圧縮機を外部駆動
源によって駆動して得た圧縮空気を空気人口311と噴
霧空気供給路355に供給する。
源によって駆動して得た圧縮空気を空気人口311と噴
霧空気供給路355に供給する。
そして油燃料供給路354に油燃料を供給して油燃料噴
出ノズル353から噴出する燃料を点火し数の石炭ガス
化燃料噴出ノズル356,357から旋回噴出する低発
熱量の石炭ガス化燃料を供給する石炭ガス化燃料供給路
358とを備える。なお、ノズルヘッド部351におけ
る各ノズルの配列は、中心に油燃料噴出ノズル353、
その外側に環状に配列された多数の石炭ガス化燃料噴出
ノズル356、更にその外側に環状に交互に配列された
多数の前記空気旋回噴出ノズル352と石炭ガス化燃料
噴出ノズル357の順になる。
出ノズル353から噴出する燃料を点火し数の石炭ガス
化燃料噴出ノズル356,357から旋回噴出する低発
熱量の石炭ガス化燃料を供給する石炭ガス化燃料供給路
358とを備える。なお、ノズルヘッド部351におけ
る各ノズルの配列は、中心に油燃料噴出ノズル353、
その外側に環状に配列された多数の石炭ガス化燃料噴出
ノズル356、更にその外側に環状に交互に配列された
多数の前記空気旋回噴出ノズル352と石炭ガス化燃料
噴出ノズル357の順になる。
第1図に戻って、車室外枠310に形成されて車室31
2に開口する抽気口316は圧縮機2から前記車室31
2に供給された圧縮空気の一部を抽気して空気流路12
に分岐する。空気流路12に抽気された空気の一部は空
気流路13と開閉弁14を介して抽気戻り口317から
前記燃焼器外筒室315に戻される。また、空気流路1
2の空気は昇圧圧縮機5で加圧され、逆止弁18と流量
調整弁19を経て石炭ガス化炉7に供給される。
2に開口する抽気口316は圧縮機2から前記車室31
2に供給された圧縮空気の一部を抽気して空気流路12
に分岐する。空気流路12に抽気された空気の一部は空
気流路13と開閉弁14を介して抽気戻り口317から
前記燃焼器外筒室315に戻される。また、空気流路1
2の空気は昇圧圧縮機5で加圧され、逆止弁18と流量
調整弁19を経て石炭ガス化炉7に供給される。
石炭ガス化炉7はこの空気と石炭供給装置9から供給さ
れる微粉炭を反応させてガスを生成し、こて燃焼させる
。油燃料の供給量を徐々に増加させていくとタービンの
回転速度が上昇して定格回転速度に達する。一方、車室
312から抽気口316を介して抽気した空気の一部は
空気流路12の昇圧圧縮機5と逆止弁18と流量調整弁
19を介して石炭ガス化炉7に供給されて石炭ガス化に
使用される。石炭ガスの発生量が所定量になるまでは油
燃料による燃焼が継続される。
れる微粉炭を反応させてガスを生成し、こて燃焼させる
。油燃料の供給量を徐々に増加させていくとタービンの
回転速度が上昇して定格回転速度に達する。一方、車室
312から抽気口316を介して抽気した空気の一部は
空気流路12の昇圧圧縮機5と逆止弁18と流量調整弁
19を介して石炭ガス化炉7に供給されて石炭ガス化に
使用される。石炭ガスの発生量が所定量になるまでは油
燃料による燃焼が継続される。
この間、昇圧圧縮機5によって圧縮された空気の一部は
空気流路23から流量調整弁24と逆止弁25を介して
燃料ノズルアッセンブリー350の石炭ガス化燃料供給
路358から石炭ガス化燃料噴出ノズル356,357
に供給されて燃焼室321内に噴出される。この噴出空
気は油燃料噴出ノズル353から噴出する燃料旋回流を
形成するので該油燃料噴出ノズル353から噴出する燃
料との混合が促進され、燃焼効率が向上する。また、石
炭ガス化燃料噴出ノズル356,357から石炭ガス化
燃料供給路358に燃焼ガスが逆流することもない。石
炭ガス化燃料噴出ノズル356゜357から燃焼室32
1内に噴出される空気の流量は、油燃料の供給量に応じ
て流量調整弁24によって調整される。
空気流路23から流量調整弁24と逆止弁25を介して
燃料ノズルアッセンブリー350の石炭ガス化燃料供給
路358から石炭ガス化燃料噴出ノズル356,357
に供給されて燃焼室321内に噴出される。この噴出空
気は油燃料噴出ノズル353から噴出する燃料旋回流を
形成するので該油燃料噴出ノズル353から噴出する燃
料との混合が促進され、燃焼効率が向上する。また、石
炭ガス化燃料噴出ノズル356,357から石炭ガス化
燃料供給路358に燃焼ガスが逆流することもない。石
炭ガス化燃料噴出ノズル356゜357から燃焼室32
1内に噴出される空気の流量は、油燃料の供給量に応じ
て流量調整弁24によって調整される。
そして石炭ガス化燃料の発生量が所定の量に達すると、
燃料が油燃料から石炭ガス化燃料に切り換えられる。こ
の切り換えでは、先ず、開閉弁21を閉じて開閉弁27
を開く。そして流量調整弁22によって流量を調整しな
がら不活性ガス供給装置28から不活性ガスを供給し、
石炭ガス化燃料流路20の下流と石炭ガス化燃料供給路
358に残留する空気を該不活性ガスで置換する。その
後、開閉弁27を閉じ開閉弁21を開いて前記ガス精製
装置10からの石炭ガス化燃料を石炭ガス化燃料流路2
0を介して前記石炭ガス化燃料供給路358に供給し、
油燃料供給路354への油燃料の供給を中止する。空気
流路23に設けた逆止弁25は、不活性ガスおよび石炭
ガス化燃料が空気流路23に混入するのを防止する。
燃料が油燃料から石炭ガス化燃料に切り換えられる。こ
の切り換えでは、先ず、開閉弁21を閉じて開閉弁27
を開く。そして流量調整弁22によって流量を調整しな
がら不活性ガス供給装置28から不活性ガスを供給し、
石炭ガス化燃料流路20の下流と石炭ガス化燃料供給路
358に残留する空気を該不活性ガスで置換する。その
後、開閉弁27を閉じ開閉弁21を開いて前記ガス精製
装置10からの石炭ガス化燃料を石炭ガス化燃料流路2
0を介して前記石炭ガス化燃料供給路358に供給し、
油燃料供給路354への油燃料の供給を中止する。空気
流路23に設けた逆止弁25は、不活性ガスおよび石炭
ガス化燃料が空気流路23に混入するのを防止する。
ところで、高発熱量燃料で単独運転するために石炭ガス
化炉7への吸気を止めたり多量の燃焼室321に供給す
る空気量を減少することなく圧力損失の増加を防止する
ことができる。この分岐流路の通気抵抗が大きくて十分
な流量が得られない場合には、空気流路13を昇圧圧縮
機5の下流から分岐して十分な分岐流量を得るようにす
るとよい。また、この分岐流路は車室312と燃焼器外
筒室315間の仕切壁に連通穴を形成し、該連通穴に開
閉弁を設けても同様に構成することができる。因に、抽
気口316から抽気する空気量は、車室312に供給さ
れる空気量の30%程度である。
化炉7への吸気を止めたり多量の燃焼室321に供給す
る空気量を減少することなく圧力損失の増加を防止する
ことができる。この分岐流路の通気抵抗が大きくて十分
な流量が得られない場合には、空気流路13を昇圧圧縮
機5の下流から分岐して十分な分岐流量を得るようにす
るとよい。また、この分岐流路は車室312と燃焼器外
筒室315間の仕切壁に連通穴を形成し、該連通穴に開
閉弁を設けても同様に構成することができる。因に、抽
気口316から抽気する空気量は、車室312に供給さ
れる空気量の30%程度である。
第6図はこの実施例における圧力損失特性を示している
。石炭ガス化燃料による燃焼では燃焼器出口331での
全圧力損失率が1,6%であるが、燃料をそのまま油燃
料に切り換えると4.5%になる。しかしながらこの実
施例のように油気分岐流路を設けて空気を分流すると、
全圧力損失は1.9%に改善される。
。石炭ガス化燃料による燃焼では燃焼器出口331での
全圧力損失率が1,6%であるが、燃料をそのまま油燃
料に切り換えると4.5%になる。しかしながらこの実
施例のように油気分岐流路を設けて空気を分流すると、
全圧力損失は1.9%に改善される。
第7図は油燃料燃焼時のCO排出濃度を示し、第8図は
石炭ガス化燃料燃焼時のCO排出濃度を気を燃焼室32
1に供給しようとすると、燃焼器3内の空気流路313
の空気流量が多くなって圧力損失が増大する。すなわち
、この種燃焼器3の燃焼器ライナ320と尾筒330は
燃焼ガスからの輻射熱や対流によって加熱されるので、
効率よく冷却することが必要である。このために、燃焼
器ライナ320はその内壁に沿って空気層を形成して対
流入熱を少なくするフィルム冷却を採用しているが、尾
筒330はフィルム形成が困難なために衝突冷却、対流
冷却あるいは内面に断熱材を施すサーマルバリアコーテ
ィング等を採用している。従って、空気流路313での
圧力損失が大きく、特にその出口での損失が大きい。
石炭ガス化燃料燃焼時のCO排出濃度を気を燃焼室32
1に供給しようとすると、燃焼器3内の空気流路313
の空気流量が多くなって圧力損失が増大する。すなわち
、この種燃焼器3の燃焼器ライナ320と尾筒330は
燃焼ガスからの輻射熱や対流によって加熱されるので、
効率よく冷却することが必要である。このために、燃焼
器ライナ320はその内壁に沿って空気層を形成して対
流入熱を少なくするフィルム冷却を採用しているが、尾
筒330はフィルム形成が困難なために衝突冷却、対流
冷却あるいは内面に断熱材を施すサーマルバリアコーテ
ィング等を採用している。従って、空気流路313での
圧力損失が大きく、特にその出口での損失が大きい。
この空気流路313での圧力損失の増加を防止するため
に、この実施例では、車室312から抽気した空気を石
炭ガス化燃料供給系を介して燃焼室321に戻す分岐流
路のほかに前記抽気した空気を空気流路13と開閉弁1
4を介して抽気戻り口317から前記燃焼器外筒室31
5に戻す分岐流路を設けている。このようにすれば、燃
焼室示している。何れの燃料燃焼でもタービン運転範囲
ではCO排出濃度が低く良好な燃焼が得られていること
がわかる。
に、この実施例では、車室312から抽気した空気を石
炭ガス化燃料供給系を介して燃焼室321に戻す分岐流
路のほかに前記抽気した空気を空気流路13と開閉弁1
4を介して抽気戻り口317から前記燃焼器外筒室31
5に戻す分岐流路を設けている。このようにすれば、燃
焼室示している。何れの燃料燃焼でもタービン運転範囲
ではCO排出濃度が低く良好な燃焼が得られていること
がわかる。
第9図と第10図はこれを燃焼効率で示した特性図であ
り、第9図は油燃料燃焼時を示し、第10図は石炭ガス
化燃料燃焼時を示している。何れの燃焼でもほぼ100
%の燃焼効率であることがわかる。
り、第9図は油燃料燃焼時を示し、第10図は石炭ガス
化燃料燃焼時を示している。何れの燃焼でもほぼ100
%の燃焼効率であることがわかる。
以上に述べた各流量調整弁や開閉弁の制御は、燃料制御
系や圧力センサからの電気信号を参照して自動的に行な
われる。
系や圧力センサからの電気信号を参照して自動的に行な
われる。
[発明の効果]
以上のように本発明は、燃焼させる燃料の単位量当りの
発熱量に応じて燃焼器内の空気流量分布を変化させて何
れの燃料をも効率よく燃焼させることができ、また、高
発熱量燃料燃焼時には低発熱量燃料供給系から燃焼室に
抽出空気を供給するので該低発熱量燃料供給系に燃焼ガ
スが逆流することがなく安全な燃焼を実現することがで
きる。
発熱量に応じて燃焼器内の空気流量分布を変化させて何
れの燃料をも効率よく燃焼させることができ、また、高
発熱量燃料燃焼時には低発熱量燃料供給系から燃焼室に
抽出空気を供給するので該低発熱量燃料供給系に燃焼ガ
スが逆流することがなく安全な燃焼を実現することがで
きる。
従って例えば、石炭ガス化複合発電システムにおけるガ
スタービン燃焼システムにおいて低発熱量の石炭ガス化
燃料を効率よく燃焼できるように設計した燃焼器により
油または天然ガスのような高発熱量燃料も効率よく安全
に燃焼させることができる。
スタービン燃焼システムにおいて低発熱量の石炭ガス化
燃料を効率よく燃焼できるように設計した燃焼器により
油または天然ガスのような高発熱量燃料も効率よく安全
に燃焼させることができる。
第1図〜第10図は本発明の一実施例を示したもので、
第1図は石炭ガス化複合発電システムにおけるガスター
ビン本体の燃焼器部と燃料供給系と抽気および該抽気し
た空気の戻り系統を示した系統図、第2図は燃焼器にお
ける燃焼室まわりの縦断斜視図、第3図はノズルヘッド
部の縦断斜視図、第4図は第3図のmV−IV断側面図
、第5図はノズルヘッドの正面図、第6図は燃焼器の圧
力損失特性図、第7図および第8図はCO排出濃度特性
図、第9図および第10図は燃焼効率特性図であり、第
11図は従来の燃料として高発熱量燃料である油燃料と
低発熱量燃料である石炭ガス化燃料を使用する石炭ガス
化複合発電システムにおけるガスタービン燃焼システム
の系統図である。 3・・・・・・燃焼器、7・・・・・・石炭ガス化炉、
12゜13・・・・・・空気流路、10・・・・・・ガ
ス精製装置、14・・・・・・開閉弁、20・・・・・
・石炭ガス化燃料流路、26・・・・・・不活性ガス流
路、28・・・・・・不活性ガス供給装置、310・・
・・・・車室外枠、311・・・・・・空気入口、31
2・・・・・・車室、313・・・・・・空気流路、3
14・・・・・・尾筒冷却用フロースリーブ、315・
・・・・・燃焼器外筒室、alg・・・・・・抽気口、
317・・・・・・抽気戻)イ320・・・・・・燃焼
器ライナ、321・・・・・・燃焼室、330・・・・
・・尾筒、350・・・・・・燃料ノズルアッセンブリ
ー、351・・・・・・ノズルヘッド部、352・・・
・・・空気旋回噴出ノズル、353・・・・・・油燃料
噴出ノズル、354・・・・・・油燃料供給路、355
・・・・・・噴震空気供給路、356,357・・・・
・・石炭ガス化燃料噴出ノズル、358・・・・・・石
炭ガス化燃料供給路。 第6図 31I 3/3/l出口 出口33/ 第7図 ガスタービン負荷 (%) 第8図 カ゛スタ Lゴ′ン1隨3吉丁r%ノ
第1図は石炭ガス化複合発電システムにおけるガスター
ビン本体の燃焼器部と燃料供給系と抽気および該抽気し
た空気の戻り系統を示した系統図、第2図は燃焼器にお
ける燃焼室まわりの縦断斜視図、第3図はノズルヘッド
部の縦断斜視図、第4図は第3図のmV−IV断側面図
、第5図はノズルヘッドの正面図、第6図は燃焼器の圧
力損失特性図、第7図および第8図はCO排出濃度特性
図、第9図および第10図は燃焼効率特性図であり、第
11図は従来の燃料として高発熱量燃料である油燃料と
低発熱量燃料である石炭ガス化燃料を使用する石炭ガス
化複合発電システムにおけるガスタービン燃焼システム
の系統図である。 3・・・・・・燃焼器、7・・・・・・石炭ガス化炉、
12゜13・・・・・・空気流路、10・・・・・・ガ
ス精製装置、14・・・・・・開閉弁、20・・・・・
・石炭ガス化燃料流路、26・・・・・・不活性ガス流
路、28・・・・・・不活性ガス供給装置、310・・
・・・・車室外枠、311・・・・・・空気入口、31
2・・・・・・車室、313・・・・・・空気流路、3
14・・・・・・尾筒冷却用フロースリーブ、315・
・・・・・燃焼器外筒室、alg・・・・・・抽気口、
317・・・・・・抽気戻)イ320・・・・・・燃焼
器ライナ、321・・・・・・燃焼室、330・・・・
・・尾筒、350・・・・・・燃料ノズルアッセンブリ
ー、351・・・・・・ノズルヘッド部、352・・・
・・・空気旋回噴出ノズル、353・・・・・・油燃料
噴出ノズル、354・・・・・・油燃料供給路、355
・・・・・・噴震空気供給路、356,357・・・・
・・石炭ガス化燃料噴出ノズル、358・・・・・・石
炭ガス化燃料供給路。 第6図 31I 3/3/l出口 出口33/ 第7図 ガスタービン負荷 (%) 第8図 カ゛スタ Lゴ′ン1隨3吉丁r%ノ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、単位量当りの発熱量が異なる複数種類の燃料を供給
可能な燃料供給系から燃料を、また圧縮機から圧縮空気
をそれぞれ燃焼器に供給して燃料を燃焼し、燃焼ガスを
ガスタービンに供給するガスタービン燃焼システムにお
いて、前記圧縮機から前記燃焼器に供給される圧縮空気
の一部を、燃焼させる前記燃料の種類に応じて前記燃焼
器の冷却空気通路の上流部から抽気し、該抽気した空気
を前記燃焼器の圧力損失の少ない位置に戻す分岐流路を
設けたことを特徴とするガスタービン燃焼システム。 2、特許請求の範囲第1項において、前記分岐流路に該
流路を流れる空気を加圧する加圧手段を備えたことを特
徴とするガスタービン燃焼システム。 3、特許請求の範囲第1項または第2項において、前記
分岐流路は逆流防止手段を備えたことを特徴とするガス
タービン燃焼システム。 4、特許請求の範囲第1項において、前記燃料供給系は
石炭ガス化燃料を供給する燃料供給系と該石炭ガス化燃
料よりも単位量当りの発熱量が多い燃料を供給する燃料
供給系とを備え、前記分岐流路は前記燃料供給系が発熱
量の多い燃料供給時には前記圧縮機から前記燃焼器に供
給される圧縮空気の一部を前記燃焼器の冷却空気通路の
上流部から抽気し、該抽気した空気を前記燃焼器の圧力
損失の少ない位置に戻すことを特徴とするガスタービン
燃焼システム。 5、特許請求の範囲第1項〜第4項の1つにおいて、前
記分岐流路は前記抽気した空気を低発熱量燃料供給系を
介して前記燃焼器へ戻すようにしたことを特徴とするガ
スタービン燃焼システム。 6、特許請求の範囲第5項において、前記低発熱量燃料
供給系のうち前記抽気した空気が通過する領域に不活性
ガスを供給する不活性ガス供給系と、該領域において燃
料と空気が混入しないように該領域に燃料と空気と不活
性ガスの供給を制御する制御手段を設けたことを特徴と
するガスタービン燃焼システム。 7、特許請求の範囲第6項において、前記制御手段は低
発熱量燃料供給前に前記領域に不活性ガスを供給するこ
とを特徴とするガスタービン燃焼システム。 8、単位量当りの発熱量が異なる複数種類の燃料を供給
可能な燃料供給系から燃料を、また圧縮機から圧縮空気
をそれぞれ燃焼器に供給して燃料を燃焼し、燃焼ガスを
ガスタービンに供給するガスタービン燃焼システムにお
いて、前記圧縮機から吐出される圧縮空気の一部を、燃
焼させる前記燃料の種類に応じて抽気し、該抽気した空
気を低発熱量燃料供給系を介して前記燃焼器に戻す分岐
流路を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼システ
ム。 9、特許請求の範囲第8項において、前記燃焼器は、高
発熱量燃料を燃焼室に噴出する高発熱量燃料ノズルと、
該高発熱量燃料ノズルの外周に配置され低発熱量燃料を
前記燃焼室に噴出する低発熱量燃料ノズルと、これらの
燃料ノズルの外周に配置され前記燃焼室に燃焼用空気を
噴出する空気ノズルとを備えたことを特徴とするガスタ
ービン燃焼システム。10、特許請求の範囲第8項また
は第9項において、前記分岐流路に該流路を流れる空気
を加圧する加圧手段を備えたことを特徴とするガスター
ビン燃焼システム。 11、特許請求の範囲第8項または第9項または第10
項において、前記分岐流路は逆流防止手段を備えたこと
を特徴とするガスタービン燃焼システム。 12、特許請求の範囲第8項において、前記燃料供給系
は石炭ガス化燃料を供給する低発熱量燃料供給系と該石
炭ガス化燃料よりも単位量当りの発熱量が多い燃料を供
給する高発熱量燃料供給系とを備え、前記分岐流路は前
記燃料供給系が発熱量の多い燃料供給時には前記抽気し
た空気を低発熱量燃料供給系を介して前記燃焼器に戻す
ことを特徴とするガスタービン燃焼システム。 13、特許請求の範囲第8項〜第12項の1つにおいて
、前記低発熱量燃料供給系のうち前記抽気した空気が通
過する領域に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系と
、該領域において燃料と空気が混入しないように該領域
への燃料と空気と不活性ガスの供給を制御する制御手段
を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼システム。 14、特許請求の範囲第13項において、前記制御手段
は低発熱量燃料供給前に前記領域に不活性ガスを供給す
ることを特徴とするガスタービン燃焼システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23750488A JPH0286928A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | ガスタービン燃焼システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23750488A JPH0286928A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | ガスタービン燃焼システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0286928A true JPH0286928A (ja) | 1990-03-27 |
JPH0584827B2 JPH0584827B2 (ja) | 1993-12-03 |
Family
ID=17016298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23750488A Granted JPH0286928A (ja) | 1988-09-24 | 1988-09-24 | ガスタービン燃焼システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0286928A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1162622A (ja) * | 1997-08-22 | 1999-03-05 | Toshiba Corp | 石炭ガス化複合発電設備およびその運転方法 |
-
1988
- 1988-09-24 JP JP23750488A patent/JPH0286928A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1162622A (ja) * | 1997-08-22 | 1999-03-05 | Toshiba Corp | 石炭ガス化複合発電設備およびその運転方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0584827B2 (ja) | 1993-12-03 |
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