JP2000314326A - ガスタービンシステム - Google Patents
ガスタービンシステムInfo
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- JP2000314326A JP2000314326A JP11123437A JP12343799A JP2000314326A JP 2000314326 A JP2000314326 A JP 2000314326A JP 11123437 A JP11123437 A JP 11123437A JP 12343799 A JP12343799 A JP 12343799A JP 2000314326 A JP2000314326 A JP 2000314326A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 タービンの運転を停止することなく、燃料を
低カロリーガスから補助燃料に切り替えることができる
ガスタービンシステムを提供する。 【解決手段】 運転状態切替入力部７２から燃料を低カ
ロリーガスから補助燃料に切替える旨の指示が送られる
と、制御装置８０は、流量調整弁２８，３８を制御し
て、低カロリーガスの流量を減らすと共に低カロリーガ
スの減少した分の流量に応じて窒素の流量を増やす。次
に、流量調整弁２８，３８，４８，６８を制御して、低
カロリーガスと窒素との体積比を一定に保ったまま低カ
ロリーガスと窒素との混合ガスの流量を減らし、混合ガ
スの減少した分の流量に応じて且つ混合ガスの爆発限界
の範囲に入らないように空気の流量を増やすと共に、空
気の増加した分の流量に応じて補助燃料の流量を増や
す。かかる制御を繰返すことにより、第一圧縮機１１に
空気のみを供給し、補助燃料による運転に切り替える。
低カロリーガスから補助燃料に切り替えることができる
ガスタービンシステムを提供する。 【解決手段】 運転状態切替入力部７２から燃料を低カ
ロリーガスから補助燃料に切替える旨の指示が送られる
と、制御装置８０は、流量調整弁２８，３８を制御し
て、低カロリーガスの流量を減らすと共に低カロリーガ
スの減少した分の流量に応じて窒素の流量を増やす。次
に、流量調整弁２８，３８，４８，６８を制御して、低
カロリーガスと窒素との体積比を一定に保ったまま低カ
ロリーガスと窒素との混合ガスの流量を減らし、混合ガ
スの減少した分の流量に応じて且つ混合ガスの爆発限界
の範囲に入らないように空気の流量を増やすと共に、空
気の増加した分の流量に応じて補助燃料の流量を増や
す。かかる制御を繰返すことにより、第一圧縮機１１に
空気のみを供給し、補助燃料による運転に切り替える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高炉ガス等
の低カロリーガスを主燃料とし、主燃料圧縮機で圧縮し
た低カロリーガスを燃焼して、タービンを運転するガス
タービンシステムに関するものである。
の低カロリーガスを主燃料とし、主燃料圧縮機で圧縮し
た低カロリーガスを燃焼して、タービンを運転するガス
タービンシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】製鉄所においては、高炉ガスを使用して
タービンを運転するガスタービンシステムが利用されて
いる。例えば、特開昭５９−１７６４２２号公報では、
高炉ガス圧縮機を吸込管路の切替えによって空気圧縮機
として使用し、高炉ガスの供給停止時にも補助燃料によ
って、本来の設備能力と同等の有効出力を得ることがで
きるガスタービンプラントのシステムが考案されてい
る。すなわち、このシステムでは、高炉ガスの供給が止
まったときには、例えば液化天然ガス等の補助燃料を用
いてタービンの運転を行う。補助燃料を燃焼するときに
必要な空気流量は、高炉ガスを燃焼するときに必要な空
気流量に比べて多く、予め設けられている空気圧縮機だ
けでは、補助燃料を燃焼するときに必要な空気流量のす
べてを圧縮することができない。このため、補助燃料で
タービンを運転する場合に、高炉ガス圧縮機を空気圧縮
機として使用している。また、燃料を高炉ガスから補助
燃料に切り替える場合、いきなり空気を高炉ガス圧縮機
に導入して、空気と高炉ガスとを混合すると、高炉ガス
圧縮機での圧縮過程において混合ガスの圧力・温度が上
昇し、高炉ガスが燃焼又は爆発する危険がある。かかる
危険を避けるため、燃料切替え時には、一旦プラントを
停止して、高炉ガス圧縮機を不活性ガスで置換してい
る。
タービンを運転するガスタービンシステムが利用されて
いる。例えば、特開昭５９−１７６４２２号公報では、
高炉ガス圧縮機を吸込管路の切替えによって空気圧縮機
として使用し、高炉ガスの供給停止時にも補助燃料によ
って、本来の設備能力と同等の有効出力を得ることがで
きるガスタービンプラントのシステムが考案されてい
る。すなわち、このシステムでは、高炉ガスの供給が止
まったときには、例えば液化天然ガス等の補助燃料を用
いてタービンの運転を行う。補助燃料を燃焼するときに
必要な空気流量は、高炉ガスを燃焼するときに必要な空
気流量に比べて多く、予め設けられている空気圧縮機だ
けでは、補助燃料を燃焼するときに必要な空気流量のす
べてを圧縮することができない。このため、補助燃料で
タービンを運転する場合に、高炉ガス圧縮機を空気圧縮
機として使用している。また、燃料を高炉ガスから補助
燃料に切り替える場合、いきなり空気を高炉ガス圧縮機
に導入して、空気と高炉ガスとを混合すると、高炉ガス
圧縮機での圧縮過程において混合ガスの圧力・温度が上
昇し、高炉ガスが燃焼又は爆発する危険がある。かかる
危険を避けるため、燃料切替え時には、一旦プラントを
停止して、高炉ガス圧縮機を不活性ガスで置換してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガスタービンシステムでは、燃料を高炉ガスから補助燃
料に切り替える際に、一旦プラントを停止して高炉ガス
圧縮機を不活性ガスで置換しているため、この間、電力
の供給が停止してしまうという問題があった。しかも、
一旦停止したプラントを立ち上げるには時間がかかり、
燃料の切替えを迅速に行うことができない。また、高炉
ガス圧縮機を不活性ガスで置換する際に、高炉ガスは大
気中に放散するので、かかる高炉ガスを有効に利用する
ことができないという問題もある。
ガスタービンシステムでは、燃料を高炉ガスから補助燃
料に切り替える際に、一旦プラントを停止して高炉ガス
圧縮機を不活性ガスで置換しているため、この間、電力
の供給が停止してしまうという問題があった。しかも、
一旦停止したプラントを立ち上げるには時間がかかり、
燃料の切替えを迅速に行うことができない。また、高炉
ガス圧縮機を不活性ガスで置換する際に、高炉ガスは大
気中に放散するので、かかる高炉ガスを有効に利用する
ことができないという問題もある。
【０００４】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、タービンの運転を停止することなく、燃料を低
カロリーガスから補助燃料に切り替えることができるガ
スタービンシステム及びガスタービンシステムにおける
燃料切替方法を提供することを目的とするものである。
であり、タービンの運転を停止することなく、燃料を低
カロリーガスから補助燃料に切り替えることができるガ
スタービンシステム及びガスタービンシステムにおける
燃料切替方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、低カロリーガスを主燃料として使用し、
主燃料圧縮機で圧縮された前記低カロリーガスを燃焼器
で燃焼し、前記燃焼器で得られた燃焼ガスによりタービ
ンを運転するガスタービンシステムにおいて、前記低カ
ロリーガス、不活性ガス及び空気を前記主燃料圧縮機に
供給するための主燃料供給設備と、補助燃料を前記燃焼
器に供給するための補助燃料供給設備と、前記低カロリ
ーガス、前記不活性ガス、前記空気及び前記補助燃料の
各々について流量を調整する流量調整手段と、前記低カ
ロリーガスによる前記タービンの運転から前記補助燃料
による前記タービンの運転に切り替える旨の指示を入力
するための入力手段と、前記入力手段から前記指示が入
力されたときに、前記低カロリーガスの流量を減らし、
前記低カロリーガスの減少した分の流量に応じて前記不
活性ガスの流量を増やすと共に、前記低カロリーガスと
前記不活性ガスとの体積比を一定に保ったまま前記低カ
ロリーガスと前記不活性ガスとからなる混合ガスの流量
を減らし、前記混合ガスの減少した分の流量に応じて且
つ前記混合ガスの爆発限界の範囲に入らないように前記
空気の流量を増やし、前記空気の増加した分の流量に応
じて前記補助燃料の流量を増やすようにして、前記各流
量調整手段を制御することにより、前記主燃料圧縮機に
前記空気のみを供給し、前記補助燃料による前記タービ
ンの運転に切り替える制御手段と、を具備することを特
徴とするものである。また、上記の目的を達成するため
の本発明に係るガスタービンシステムにおける燃料切替
方法は、主燃料である低カロリーガス、不活性ガス及び
空気を主燃料圧縮機に供給するための主燃料供給設備
と、補助燃料を燃焼器に供給するための補助燃料供給設
備とを有し、前記低カロリーガス又は前記補助燃料を燃
焼器で燃焼し、前記燃焼器で得られた燃焼ガスによりタ
ービンを運転するガスタービンシステムにおいて、前記
低カロリーガスで前記タービンを運転しているときに、
前記低カロリーガスの流量を減らし、前記低カロリーガ
スの減少した分の流量に応じて前記不活性ガスの流量を
増やすと共に、前記低カロリーガスと前記不活性ガスと
の体積比を一定に保ったまま前記低カロリーガスと前記
不活性ガスとからなる混合ガスの流量を減らし、前記混
合ガスの減少した分の流量に応じて且つ前記混合ガスの
爆発限界の範囲に入らないように前記空気の流量を増や
し、前記空気の増加した分の流量に応じて前記補助燃料
の流量を増やすことにより、前記主燃料圧縮機に前記空
気のみを供給し、前記低カロリーガスによる前記タービ
ンの運転から前記補助燃料による前記タービンの運転に
切り替えることを特徴とするものである。
めの本発明は、低カロリーガスを主燃料として使用し、
主燃料圧縮機で圧縮された前記低カロリーガスを燃焼器
で燃焼し、前記燃焼器で得られた燃焼ガスによりタービ
ンを運転するガスタービンシステムにおいて、前記低カ
ロリーガス、不活性ガス及び空気を前記主燃料圧縮機に
供給するための主燃料供給設備と、補助燃料を前記燃焼
器に供給するための補助燃料供給設備と、前記低カロリ
ーガス、前記不活性ガス、前記空気及び前記補助燃料の
各々について流量を調整する流量調整手段と、前記低カ
ロリーガスによる前記タービンの運転から前記補助燃料
による前記タービンの運転に切り替える旨の指示を入力
するための入力手段と、前記入力手段から前記指示が入
力されたときに、前記低カロリーガスの流量を減らし、
前記低カロリーガスの減少した分の流量に応じて前記不
活性ガスの流量を増やすと共に、前記低カロリーガスと
前記不活性ガスとの体積比を一定に保ったまま前記低カ
ロリーガスと前記不活性ガスとからなる混合ガスの流量
を減らし、前記混合ガスの減少した分の流量に応じて且
つ前記混合ガスの爆発限界の範囲に入らないように前記
空気の流量を増やし、前記空気の増加した分の流量に応
じて前記補助燃料の流量を増やすようにして、前記各流
量調整手段を制御することにより、前記主燃料圧縮機に
前記空気のみを供給し、前記補助燃料による前記タービ
ンの運転に切り替える制御手段と、を具備することを特
徴とするものである。また、上記の目的を達成するため
の本発明に係るガスタービンシステムにおける燃料切替
方法は、主燃料である低カロリーガス、不活性ガス及び
空気を主燃料圧縮機に供給するための主燃料供給設備
と、補助燃料を燃焼器に供給するための補助燃料供給設
備とを有し、前記低カロリーガス又は前記補助燃料を燃
焼器で燃焼し、前記燃焼器で得られた燃焼ガスによりタ
ービンを運転するガスタービンシステムにおいて、前記
低カロリーガスで前記タービンを運転しているときに、
前記低カロリーガスの流量を減らし、前記低カロリーガ
スの減少した分の流量に応じて前記不活性ガスの流量を
増やすと共に、前記低カロリーガスと前記不活性ガスと
の体積比を一定に保ったまま前記低カロリーガスと前記
不活性ガスとからなる混合ガスの流量を減らし、前記混
合ガスの減少した分の流量に応じて且つ前記混合ガスの
爆発限界の範囲に入らないように前記空気の流量を増や
し、前記空気の増加した分の流量に応じて前記補助燃料
の流量を増やすことにより、前記主燃料圧縮機に前記空
気のみを供給し、前記低カロリーガスによる前記タービ
ンの運転から前記補助燃料による前記タービンの運転に
切り替えることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
であるガスタービンシステムの概略構成図である。
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
であるガスタービンシステムの概略構成図である。
【０００７】本実施形態のガスタービンシステムは、図
１に示すように、第一圧縮機（主燃料圧縮機）１１と、
歯車装置１２と、負荷１３と、第二圧縮機（空気圧縮
機）１４と、燃焼器１５と、タービン１６と、主燃料供
給設備２０と、補助燃料供給設備６０と、入力装置７０
と、制御装置８０とを備えるものである。第一圧縮機１
１は、負荷１３とともに、歯車装置１２を介してタービ
ン１６と軸で結合されている。また、第二圧縮機１４も
タービン１６と軸で結合されている。燃焼器１５は、主
燃料又は補助燃料を燃焼して、高温、高圧の燃焼ガスを
タービン１６に送るものである。このとき、燃焼ガスが
膨張してタービン翼にあたり、その燃焼ガスのエネルギ
ーがタービン翼の回転エネルギーに変換することによ
り、動力が得られる。
１に示すように、第一圧縮機（主燃料圧縮機）１１と、
歯車装置１２と、負荷１３と、第二圧縮機（空気圧縮
機）１４と、燃焼器１５と、タービン１６と、主燃料供
給設備２０と、補助燃料供給設備６０と、入力装置７０
と、制御装置８０とを備えるものである。第一圧縮機１
１は、負荷１３とともに、歯車装置１２を介してタービ
ン１６と軸で結合されている。また、第二圧縮機１４も
タービン１６と軸で結合されている。燃焼器１５は、主
燃料又は補助燃料を燃焼して、高温、高圧の燃焼ガスを
タービン１６に送るものである。このとき、燃焼ガスが
膨張してタービン翼にあたり、その燃焼ガスのエネルギ
ーがタービン翼の回転エネルギーに変換することによ
り、動力が得られる。
【０００８】また、本実施形態では、かかるガスタービ
ンシステムを、蒸気タービンシステム（不図示）と組み
合わせて使用することにする。すなわち、タービン１６
からの排気ガスをボイラで回収し、そのボイラで得られ
た蒸気を用いて蒸気タービンを運転している。このよう
なシステムは、ガスタービンコンバインドシステム（ga
s turbine conbined system ）と称される。
ンシステムを、蒸気タービンシステム（不図示）と組み
合わせて使用することにする。すなわち、タービン１６
からの排気ガスをボイラで回収し、そのボイラで得られ
た蒸気を用いて蒸気タービンを運転している。このよう
なシステムは、ガスタービンコンバインドシステム（ga
s turbine conbined system ）と称される。
【０００９】本実施形態のガスタービンシステムでは、
主燃料として、低カロリーガスを用いている。具体的に
は、高炉ガス（blast furnace gas （ＢＦＧ））とコー
クス炉ガス（coke oven gas （ＣＯＧ））とを混合した
低カロリーガスを用いる。高炉ガスとは、製鉄所の高炉
から発生するガスのことである。すなわち、高炉に投入
されたコークス等が空気によって部分燃焼し、一酸化炭
素や窒素等を主成分とする還元性のガスとなり、これが
鉄鉱石を還元して生じたものである。本実施形態では、
高炉ガスとして、例えば、ＣＯ：２２．２％、ＣＯ2 ：
２１．０％、Ｈ 2 ：４．２％、Ｎ2 ：５２．６％という
組成を持ち、約７５０ｋｃａｌ／Ｎｍ3であるものを用
いる。ここで、「Ｎｍ3 」は、０℃、１ａｔｍの基準状
態に換算したときの体積を示す。また、コークス炉ガス
とは、石炭をコースク炉で乾留したときに得られるガス
のことである。本実施形態では、コークス炉ガスとし
て、約４５００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 であるものを用いる。
上述のように、高炉ガスは約７５０ｋｃａｌ／Ｎｍ3 と
あまりに低カロリーであるため、その高炉ガスを主燃料
として燃焼することが困難な場合もある。このため、本
実施形態では、コークス炉ガスを高炉ガスに少し混合し
て、約１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 のカロリーをもつよう
に調整された低カロリーガスを主燃料として使用するこ
とにしている。尚、本実施形態においては、低カロリー
ガスとは、６００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 以上１５００ｋｃａ
ｌ／Ｎｍ3 以下のカロリーをもつ燃料ガスのことをい
う。
主燃料として、低カロリーガスを用いている。具体的に
は、高炉ガス（blast furnace gas （ＢＦＧ））とコー
クス炉ガス（coke oven gas （ＣＯＧ））とを混合した
低カロリーガスを用いる。高炉ガスとは、製鉄所の高炉
から発生するガスのことである。すなわち、高炉に投入
されたコークス等が空気によって部分燃焼し、一酸化炭
素や窒素等を主成分とする還元性のガスとなり、これが
鉄鉱石を還元して生じたものである。本実施形態では、
高炉ガスとして、例えば、ＣＯ：２２．２％、ＣＯ2 ：
２１．０％、Ｈ 2 ：４．２％、Ｎ2 ：５２．６％という
組成を持ち、約７５０ｋｃａｌ／Ｎｍ3であるものを用
いる。ここで、「Ｎｍ3 」は、０℃、１ａｔｍの基準状
態に換算したときの体積を示す。また、コークス炉ガス
とは、石炭をコースク炉で乾留したときに得られるガス
のことである。本実施形態では、コークス炉ガスとし
て、約４５００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 であるものを用いる。
上述のように、高炉ガスは約７５０ｋｃａｌ／Ｎｍ3 と
あまりに低カロリーであるため、その高炉ガスを主燃料
として燃焼することが困難な場合もある。このため、本
実施形態では、コークス炉ガスを高炉ガスに少し混合し
て、約１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 のカロリーをもつよう
に調整された低カロリーガスを主燃料として使用するこ
とにしている。尚、本実施形態においては、低カロリー
ガスとは、６００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 以上１５００ｋｃａ
ｌ／Ｎｍ3 以下のカロリーをもつ燃料ガスのことをい
う。
【００１０】ところで、高炉ガスの発生源である高炉は
操業上、停止することがあり、この場合、高炉ガスの供
給が停止される。かかる場合には、主燃料から補助燃料
に切り替えて、ガスタービンの運転を行う。本実施形態
では、補助燃料として、高カロリー燃料である液化天然
ガス（liquefied natural gas （ＬＮＧ））を用いる。
操業上、停止することがあり、この場合、高炉ガスの供
給が停止される。かかる場合には、主燃料から補助燃料
に切り替えて、ガスタービンの運転を行う。本実施形態
では、補助燃料として、高カロリー燃料である液化天然
ガス（liquefied natural gas （ＬＮＧ））を用いる。
【００１１】主燃料供給設備２０は、図１に示すよう
に、低カロリーガスを第一圧縮機１１に供給するための
主燃料供給管２１と、不活性ガスである窒素を第一圧縮
機１１に供給するための窒素供給管３１と、空気を第一
圧縮機１１に供給するための空気供給管４１と、第一圧
縮機１１で圧縮された圧縮ガスを燃焼器１５に供給する
ための圧縮ガス供給管５１とを有する。主燃料供給管２
１、窒素供給管３１及び空気供給管４１にはそれぞれ、
流量計２５，３５，４５と、温度計２６，３６，４６
と、圧力計２７，３７，４７と、流量調整弁（流量調整
手段）２８，３８，４８とが設けられている。また、圧
縮ガス供給管５１には、温度計５６と、圧力計５７とが
設けられている。一方、補助燃料供給設備６０は、図１
に示すように、液化天然ガスを燃焼器１５に供給するた
めの補助燃料供給管６１を有する。この補助燃料供給管
６１にも、流量計６５と、温度計６６と、圧力計６７
と、流量調整弁（流量調整手段）６８とが設けられてい
る。
に、低カロリーガスを第一圧縮機１１に供給するための
主燃料供給管２１と、不活性ガスである窒素を第一圧縮
機１１に供給するための窒素供給管３１と、空気を第一
圧縮機１１に供給するための空気供給管４１と、第一圧
縮機１１で圧縮された圧縮ガスを燃焼器１５に供給する
ための圧縮ガス供給管５１とを有する。主燃料供給管２
１、窒素供給管３１及び空気供給管４１にはそれぞれ、
流量計２５，３５，４５と、温度計２６，３６，４６
と、圧力計２７，３７，４７と、流量調整弁（流量調整
手段）２８，３８，４８とが設けられている。また、圧
縮ガス供給管５１には、温度計５６と、圧力計５７とが
設けられている。一方、補助燃料供給設備６０は、図１
に示すように、液化天然ガスを燃焼器１５に供給するた
めの補助燃料供給管６１を有する。この補助燃料供給管
６１にも、流量計６５と、温度計６６と、圧力計６７
と、流量調整弁（流量調整手段）６８とが設けられてい
る。
【００１２】一般に、補助燃料としての液化天然ガス
は、例えば６０ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧力をもっている。
そして、かかる液化天然ガスでタービン１６を運転する
ときに、燃焼器１５からタービン１６に入っていく液化
天然ガスの圧力は約２０ｋｇ／ｃｍ2 である。これに比
べて、高炉ガス又は低カロリーガスの圧力はとても低
い。このため、低カロリーガスでタービン１６を運転す
るときには、主燃料供給管２１から低カロリーガスを第
一圧縮機１１に導き、第一圧縮機１１で圧縮されて圧力
が高められた低カロリーガスを燃焼器１５に供給するこ
とにしている。
は、例えば６０ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧力をもっている。
そして、かかる液化天然ガスでタービン１６を運転する
ときに、燃焼器１５からタービン１６に入っていく液化
天然ガスの圧力は約２０ｋｇ／ｃｍ2 である。これに比
べて、高炉ガス又は低カロリーガスの圧力はとても低
い。このため、低カロリーガスでタービン１６を運転す
るときには、主燃料供給管２１から低カロリーガスを第
一圧縮機１１に導き、第一圧縮機１１で圧縮されて圧力
が高められた低カロリーガスを燃焼器１５に供給するこ
とにしている。
【００１３】また、第二圧縮機１４は空気専用の圧縮機
であり、第二圧縮機１４で圧縮された空気は燃焼器１５
に供給される。この第二圧縮機１４を空気専用としたの
は、タービン翼内部冷却用空気として清浄な空気の供給
を確保する必要があるためである。
であり、第二圧縮機１４で圧縮された空気は燃焼器１５
に供給される。この第二圧縮機１４を空気専用としたの
は、タービン翼内部冷却用空気として清浄な空気の供給
を確保する必要があるためである。
【００１４】以下では、主燃料である低カロリーガスで
ガスタービンを運転している状態を運転状態Ａと称し、
一方、補助燃料である液化天然ガスでガスタービンを運
転している状態を運転状態Ｂと称することにする。ま
た、本実施形態では、１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 の低カ
ロリーガスを用いて、上述のガスタービンコンバインド
システムを稼働することにより、１５０メガワット（Ｍ
Ｗ）の出力を得る場合を考える。ここで、タービン入口
温度Ｔ0 は１３００℃とする。
ガスタービンを運転している状態を運転状態Ａと称し、
一方、補助燃料である液化天然ガスでガスタービンを運
転している状態を運転状態Ｂと称することにする。ま
た、本実施形態では、１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 の低カ
ロリーガスを用いて、上述のガスタービンコンバインド
システムを稼働することにより、１５０メガワット（Ｍ
Ｗ）の出力を得る場合を考える。ここで、タービン入口
温度Ｔ0 は１３００℃とする。
【００１５】次に、運転状態Ａ，Ｂにおける燃料流量バ
ランス及び空気流量バランスについて説明する。図２は
１５０ＭＷの出力を得る場合にタービン入口温度Ｔ0 に
応じた燃料流量バランスを説明するための図、図３は図
２の場合にタービン入口温度Ｔ0 に応じた空気流量バラ
ンスを説明するための図である。
ランス及び空気流量バランスについて説明する。図２は
１５０ＭＷの出力を得る場合にタービン入口温度Ｔ0 に
応じた燃料流量バランスを説明するための図、図３は図
２の場合にタービン入口温度Ｔ0 に応じた空気流量バラ
ンスを説明するための図である。
【００１６】運転状態Ａ，Ｂの切替え前後で、タービン
翼を一定の速度で回転して、出力を一定に維持するため
には、運転状態に応じて所定流量の燃焼ガスをタービン
１６に供給する必要がある。かかる燃焼ガスの流量から
逆算することにより、図２に示すように、運転状態Ａの
場合に第一圧縮機１１に供給すべき低カロリーガスの流
量と、運転状態Ｂの場合に燃焼器１５に供給すべき液化
天然ガスの流量とが求められる。本実施形態では、ター
ビン入口温度Ｔ0 が１３００℃である場合を考えている
ので、１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 の低カロリーガスの流
量割合については、図２に示すように、高炉ガスの流量
が２６２．６１ｋＮｍ3 ／ｈ、コークス炉ガスの流量が
１４．４９ｋＮｍ3 ／ｈとなるようにする。すなわち、
低カロリーガス全体では、２７７．１０ｋＮｍ3 ／ｈの
流量を必要とする。かかる流量の低カロリーガスを燃焼
することにより、ガスタービンコンバインドシステムに
おいて１５０ＭＷの出力を得ることができる。一方、液
化天然ガスを用いて、タービン入口温度Ｔ0 が１３００
℃であって１５０ＭＷの出力を得るためには、図２に示
すように、２７．６７ｋＮｍ3 ／ｈの流量の液化天然ガ
スを必要とする。液化天然ガスは低カロリーガスに比べ
てカロリーが高いため、液化天然ガスの流量は、低カロ
リーガスの流量の約１０分の１と少なくて済む。
翼を一定の速度で回転して、出力を一定に維持するため
には、運転状態に応じて所定流量の燃焼ガスをタービン
１６に供給する必要がある。かかる燃焼ガスの流量から
逆算することにより、図２に示すように、運転状態Ａの
場合に第一圧縮機１１に供給すべき低カロリーガスの流
量と、運転状態Ｂの場合に燃焼器１５に供給すべき液化
天然ガスの流量とが求められる。本実施形態では、ター
ビン入口温度Ｔ0 が１３００℃である場合を考えている
ので、１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 の低カロリーガスの流
量割合については、図２に示すように、高炉ガスの流量
が２６２．６１ｋＮｍ3 ／ｈ、コークス炉ガスの流量が
１４．４９ｋＮｍ3 ／ｈとなるようにする。すなわち、
低カロリーガス全体では、２７７．１０ｋＮｍ3 ／ｈの
流量を必要とする。かかる流量の低カロリーガスを燃焼
することにより、ガスタービンコンバインドシステムに
おいて１５０ＭＷの出力を得ることができる。一方、液
化天然ガスを用いて、タービン入口温度Ｔ0 が１３００
℃であって１５０ＭＷの出力を得るためには、図２に示
すように、２７．６７ｋＮｍ3 ／ｈの流量の液化天然ガ
スを必要とする。液化天然ガスは低カロリーガスに比べ
てカロリーが高いため、液化天然ガスの流量は、低カロ
リーガスの流量の約１０分の１と少なくて済む。
【００１７】また、両運転状態Ａ，Ｂにおいてタービン
１６に供給する燃焼ガスの流量を合わせるために、低カ
ロリーガスの流量と液化天然ガスの流量との相違に応じ
て、液化天然ガスに対する空気流量を、低カロリーガス
に対する空気量に比べて多くしなければならない。ター
ビン入口温度Ｔ0 が１３００℃であるときに、流量２７
７．１０ｋＮｍ3 ／ｈの低カロリーガスに対する空気流
量は、図３に示すように、５３４．２ｋＮｍ3 ／ｈであ
り、一方、流量２７．６７ｋＮｍ3 ／ｈの液化天然ガス
に対する空気流量は、７１４．５ｋＮｍ3 ／ｈである。
すなわち、低カロリーガスに対する空気流量と液化天然
ガスに対する空気流量との比は、１対１．３４である。
このように、運転状態Ｂのときには、運転状態Ａのとき
に比べて、多くの空気流量を必要とするので、運転状態
Ｂでは、大きな容量の圧縮機を用いる必要がある。本実
施形態では、運転状態Ｂのときには、第二圧縮機１４に
加えて、第一圧縮機１１を空気圧縮機として使用する。
これにより、第二圧縮機１４としては容量の小さいもの
用いることができるという利点がある。
１６に供給する燃焼ガスの流量を合わせるために、低カ
ロリーガスの流量と液化天然ガスの流量との相違に応じ
て、液化天然ガスに対する空気流量を、低カロリーガス
に対する空気量に比べて多くしなければならない。ター
ビン入口温度Ｔ0 が１３００℃であるときに、流量２７
７．１０ｋＮｍ3 ／ｈの低カロリーガスに対する空気流
量は、図３に示すように、５３４．２ｋＮｍ3 ／ｈであ
り、一方、流量２７．６７ｋＮｍ3 ／ｈの液化天然ガス
に対する空気流量は、７１４．５ｋＮｍ3 ／ｈである。
すなわち、低カロリーガスに対する空気流量と液化天然
ガスに対する空気流量との比は、１対１．３４である。
このように、運転状態Ｂのときには、運転状態Ａのとき
に比べて、多くの空気流量を必要とするので、運転状態
Ｂでは、大きな容量の圧縮機を用いる必要がある。本実
施形態では、運転状態Ｂのときには、第二圧縮機１４に
加えて、第一圧縮機１１を空気圧縮機として使用する。
これにより、第二圧縮機１４としては容量の小さいもの
用いることができるという利点がある。
【００１８】尚、図３に示す空気流量には、低カロリー
ガス又は液化天然ガスを燃焼するために必要な空気量だ
けでなく、タービン翼を冷却するための空気量、燃焼器
１５を冷却するための空気量やガス温度を調整するため
の空気量等も含まれている。また、図３では、低カロリ
ーガスに対する空気流量は、空気比を２．２４と設定し
て算出し、一方、液化天然ガスに対する空気流量は、空
気比を２．３６と設定して算出した。ここで、空気比と
は、理論的に必要な空気流量に対して実際に必要な空気
流量の比のことである。
ガス又は液化天然ガスを燃焼するために必要な空気量だ
けでなく、タービン翼を冷却するための空気量、燃焼器
１５を冷却するための空気量やガス温度を調整するため
の空気量等も含まれている。また、図３では、低カロリ
ーガスに対する空気流量は、空気比を２．２４と設定し
て算出し、一方、液化天然ガスに対する空気流量は、空
気比を２．３６と設定して算出した。ここで、空気比と
は、理論的に必要な空気流量に対して実際に必要な空気
流量の比のことである。
【００１９】次に、運転状態Ａ，Ｂのときに、燃料及び
空気を第一圧縮機１１及び第二圧縮機１４にどのように
振り分けるかについて説明する。図４（ａ）は運転状態
Ａのときに各圧縮機に振り分けられる燃料及び空気の流
量を説明するための図、図４（ｂ）は運転状態Ｂのとき
の各圧縮機に振り分けられる燃料及び空気の流量を説明
するための図である。
空気を第一圧縮機１１及び第二圧縮機１４にどのように
振り分けるかについて説明する。図４（ａ）は運転状態
Ａのときに各圧縮機に振り分けられる燃料及び空気の流
量を説明するための図、図４（ｂ）は運転状態Ｂのとき
の各圧縮機に振り分けられる燃料及び空気の流量を説明
するための図である。
【００２０】運転状態Ａのときには、第一圧縮機１１
に、２７７．１０ｋＮｍ3 ／ｈの低カロリーガスと所定
流量の空気とを供給する。この第一圧縮機１１に供給す
る空気流量は、２７７．１０ｋＮｍ3 ／ｈの低カロリー
ガスと混合しても低カロリーガスの爆発限界の範囲に入
らない流量とする。ここでは、その爆発限界の範囲に入
らないような低カロリーガスの流量と空気の流量との比
を７５対２５と設定し、９２．４ｋＮｍ3 ／ｈの空気を
第一圧縮機１１に供給することにする。爆発限界につい
ては後に詳述する。また、第二圧縮機１４には、５３
４．２ｋＮｍ3 ／ｈの全空気流量から第一圧縮機１１に
供給される空気流量を引いた流量、すなわち、４４１．
８ｋＮｍ3 ／ｈの空気を供給する。
に、２７７．１０ｋＮｍ3 ／ｈの低カロリーガスと所定
流量の空気とを供給する。この第一圧縮機１１に供給す
る空気流量は、２７７．１０ｋＮｍ3 ／ｈの低カロリー
ガスと混合しても低カロリーガスの爆発限界の範囲に入
らない流量とする。ここでは、その爆発限界の範囲に入
らないような低カロリーガスの流量と空気の流量との比
を７５対２５と設定し、９２．４ｋＮｍ3 ／ｈの空気を
第一圧縮機１１に供給することにする。爆発限界につい
ては後に詳述する。また、第二圧縮機１４には、５３
４．２ｋＮｍ3 ／ｈの全空気流量から第一圧縮機１１に
供給される空気流量を引いた流量、すなわち、４４１．
８ｋＮｍ3 ／ｈの空気を供給する。
【００２１】一方、運転状態Ｂのときには、７１４．５
ｋＮｍ3 ／ｈの全空気流量を第一圧縮機１１と第二圧縮
機１４とに次のように振り分ける。上述したように、こ
の全空気流量には、タービン翼冷却用の空気等も含まれ
ている。運転状態Ａ時の第一圧縮機１１は低カロリーガ
スを圧縮しているため、運転状態Ｂ時に第一圧縮機１１
を空気圧縮機として使用しても、その第一圧縮機１１で
圧縮された空気には埃等が含まれ、綺麗な空気とは言え
ない。特に、タービン翼冷却のためには、綺麗な空気を
用いることが望ましい。このため、本実施形態では、運
転状態Ｂのときには、第一圧縮機１１は、液化天然ガス
を燃焼するために必要な空気を圧縮し、第二圧縮機１４
は、液化天然ガスを燃焼するのに必要な残りの空気やタ
ービン翼冷却用の空気等を圧縮するものとする。具体的
には、２７．６７ｋＮｍ3 ／ｈの液化天然ガスに対する
理論燃焼空気流量は３０２．８ｋＮｍ3 ／ｈであり、こ
れだけの空気流量を第一圧縮機１１に供給する。そし
て、第二圧縮機１４には、７１４．５ｋＮｍ3 ／ｈの全
空気流量から第一圧縮機１１に供給される空気流量を引
いた量、すなわち、４１１．７ｋＮｍ3 ／ｈの空気を供
給する。尚、当然のことであるが、運転状態Ａのときに
も、第二圧縮機１４で圧縮された空気の一部がタービン
翼冷却用等として用いられる。
ｋＮｍ3 ／ｈの全空気流量を第一圧縮機１１と第二圧縮
機１４とに次のように振り分ける。上述したように、こ
の全空気流量には、タービン翼冷却用の空気等も含まれ
ている。運転状態Ａ時の第一圧縮機１１は低カロリーガ
スを圧縮しているため、運転状態Ｂ時に第一圧縮機１１
を空気圧縮機として使用しても、その第一圧縮機１１で
圧縮された空気には埃等が含まれ、綺麗な空気とは言え
ない。特に、タービン翼冷却のためには、綺麗な空気を
用いることが望ましい。このため、本実施形態では、運
転状態Ｂのときには、第一圧縮機１１は、液化天然ガス
を燃焼するために必要な空気を圧縮し、第二圧縮機１４
は、液化天然ガスを燃焼するのに必要な残りの空気やタ
ービン翼冷却用の空気等を圧縮するものとする。具体的
には、２７．６７ｋＮｍ3 ／ｈの液化天然ガスに対する
理論燃焼空気流量は３０２．８ｋＮｍ3 ／ｈであり、こ
れだけの空気流量を第一圧縮機１１に供給する。そし
て、第二圧縮機１４には、７１４．５ｋＮｍ3 ／ｈの全
空気流量から第一圧縮機１１に供給される空気流量を引
いた量、すなわち、４１１．７ｋＮｍ3 ／ｈの空気を供
給する。尚、当然のことであるが、運転状態Ａのときに
も、第二圧縮機１４で圧縮された空気の一部がタービン
翼冷却用等として用いられる。
【００２２】また、上記のようにして各運転状態Ａ，Ｂ
のときに燃料及び空気を各圧縮機１１，１４に振り分け
ることにしたが、第二圧縮機１４には、運転状態Ａ及び
運転状態Ｂのいずれのときであっても、略同じ流量の空
気が供給される。
のときに燃料及び空気を各圧縮機１１，１４に振り分け
ることにしたが、第二圧縮機１４には、運転状態Ａ及び
運転状態Ｂのいずれのときであっても、略同じ流量の空
気が供給される。
【００２３】尚、第一圧縮機１１、第二圧縮機１４とし
ては、運転状態Ａのときに供給される全流量及び運転状
態Ｂのときに供給される全流量のいずれにも対応できる
容量を有するものを用いる必要がある。したがって、第
一圧縮機１１としては、運転状態Ａのときに供給される
流量２７７．１＋９２．４＝３６９．５ｋＮｍ3 ／ｈに
対応できる容量のものを使用する。また、第二圧縮機１
４としては、運転状態Ａのときに供給される流量４４
１．８ｋＮｍ3 ／ｈに対応できる容量のものを使用す
る。
ては、運転状態Ａのときに供給される全流量及び運転状
態Ｂのときに供給される全流量のいずれにも対応できる
容量を有するものを用いる必要がある。したがって、第
一圧縮機１１としては、運転状態Ａのときに供給される
流量２７７．１＋９２．４＝３６９．５ｋＮｍ3 ／ｈに
対応できる容量のものを使用する。また、第二圧縮機１
４としては、運転状態Ａのときに供給される流量４４
１．８ｋＮｍ3 ／ｈに対応できる容量のものを使用す
る。
【００２４】次に、爆発限界について説明する。可燃ガ
スはそれだけでは燃焼又は爆発を起こさないが、酸素又
は空気とある割合で混合すると、燃焼又は爆発を起こ
す。例えば、可燃ガスを空気で薄めていくと、はじめは
燃焼しないが、ある混合割合になると燃焼又は爆発する
ようになる。しかし、さらに薄めていくと、再び燃焼又
は爆発しなくなる。このように、燃焼又は爆発しうる、
可燃ガスと酸素又は空気との混合割合の限界を、爆発限
界（又は燃焼限界）という。この爆発限界は、混合気中
における可燃ガスの体積％（濃度）で表され、燃焼又は
爆発しうる最高濃度を上限、最低濃度を下限という。
尚、一般に、爆発限界は、温度や圧力に依存する。
スはそれだけでは燃焼又は爆発を起こさないが、酸素又
は空気とある割合で混合すると、燃焼又は爆発を起こ
す。例えば、可燃ガスを空気で薄めていくと、はじめは
燃焼しないが、ある混合割合になると燃焼又は爆発する
ようになる。しかし、さらに薄めていくと、再び燃焼又
は爆発しなくなる。このように、燃焼又は爆発しうる、
可燃ガスと酸素又は空気との混合割合の限界を、爆発限
界（又は燃焼限界）という。この爆発限界は、混合気中
における可燃ガスの体積％（濃度）で表され、燃焼又は
爆発しうる最高濃度を上限、最低濃度を下限という。
尚、一般に、爆発限界は、温度や圧力に依存する。
【００２５】図５は可燃ガスと不燃ガスとの混合ガスの
空気中における爆発限界を説明するための図である。こ
こでは、一酸化炭素と二酸化炭素との混合ガス、一酸化
炭素と窒素との混合ガス、水素と二酸化炭素との混合ガ
ス、及び水素と窒素との混合ガスについての爆発限界を
示している。また、図５において、横軸は可燃ガスに対
する不燃ガスの体積比を表し、縦軸は爆発限界（混合ガ
ス×１００／（混合ガス＋空気））を表す。図５で曲線
と縦軸とで囲まれる範囲が燃焼又は爆発しうる爆発限界
の範囲である。図５に示すように、爆発限界の範囲は可
燃ガスに対する不燃ガスの体積比に応じて変化する。例
えば、一酸化炭素と二酸化炭素との混合ガスについて
は、一酸化炭素に対する二酸化炭素の体積比が０から徐
々に大きくなると、爆発限界の範囲はだんだん狭くな
り、その体積比がある臨界値に達すると、爆発限界の上
限と下限とが一致する。その体積比が臨界値よりも大き
いときには、爆発限界は現れず、その混合ガスにどんな
量の空気を混ぜても、燃焼又は爆発しなくなる。
空気中における爆発限界を説明するための図である。こ
こでは、一酸化炭素と二酸化炭素との混合ガス、一酸化
炭素と窒素との混合ガス、水素と二酸化炭素との混合ガ
ス、及び水素と窒素との混合ガスについての爆発限界を
示している。また、図５において、横軸は可燃ガスに対
する不燃ガスの体積比を表し、縦軸は爆発限界（混合ガ
ス×１００／（混合ガス＋空気））を表す。図５で曲線
と縦軸とで囲まれる範囲が燃焼又は爆発しうる爆発限界
の範囲である。図５に示すように、爆発限界の範囲は可
燃ガスに対する不燃ガスの体積比に応じて変化する。例
えば、一酸化炭素と二酸化炭素との混合ガスについて
は、一酸化炭素に対する二酸化炭素の体積比が０から徐
々に大きくなると、爆発限界の範囲はだんだん狭くな
り、その体積比がある臨界値に達すると、爆発限界の上
限と下限とが一致する。その体積比が臨界値よりも大き
いときには、爆発限界は現れず、その混合ガスにどんな
量の空気を混ぜても、燃焼又は爆発しなくなる。
【００２６】また、二種以上のガスを含む混合ガスにつ
いての爆発限界は、ル・シャトリエの式を用いることに
より、容易に求めることができる。このル・シャトリエ
の式は、混合ガスの爆発限界（上限又は下限）をＬとす
ると、Ｌ＝１００／｛（Ｐ1／Ｍ1 ）＋（Ｐ2 ／Ｍ2 ）
＋（Ｐ3 ／Ｍ3 ）＋・・・ ｝で与えられる。ここで、Ｍ
1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，・・・ は各可燃ガスの爆発限界（上限又
は下限）、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，・・・ は混合ガス中の各可
燃ガスの体積（％）である。
いての爆発限界は、ル・シャトリエの式を用いることに
より、容易に求めることができる。このル・シャトリエ
の式は、混合ガスの爆発限界（上限又は下限）をＬとす
ると、Ｌ＝１００／｛（Ｐ1／Ｍ1 ）＋（Ｐ2 ／Ｍ2 ）
＋（Ｐ3 ／Ｍ3 ）＋・・・ ｝で与えられる。ここで、Ｍ
1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，・・・ は各可燃ガスの爆発限界（上限又
は下限）、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 ，・・・ は混合ガス中の各可
燃ガスの体積（％）である。
【００２７】図６は本実施形態において主燃料として用
いられる低カロリーガスと窒素との混合ガスの空気中に
おける爆発限界を定性的に示す図である。この図は上記
図５及びル・シャトリエの式に基づいて作成したもので
ある。横軸は低カロリーガスに対する窒素の体積比ｒを
表し、縦軸は低カロリーガスと窒素との混合ガスについ
ての爆発限界を表す。図６に示すように、低カロリーガ
スに窒素を混合しないとき（ｒ＝０）には、低カロリー
ガスの爆発限界の上限は、約７１％である。したがっ
て、上述したように、運転状態Ａでは、低カロリーガス
の流量と空気の流量との比を７５対２５として、低カロ
リーガスと空気とを第一圧縮機１１に供給しても燃焼又
は爆発することはない。一方、体積比ｒ＝０のとき、低
カロリーガスの爆発限界の下限は、約３８％である。ま
た、低カロリーガスに窒素を混合していくと、その混合
ガスについての爆発限界の上限は小さくなり、その下限
は大きくなるので、爆発限界の範囲はだんだん狭くな
る。このため、その爆発限界の上限が減少した分だけ、
混合ガスに空気を混ぜることができる。そして、低カロ
リーガスに対する窒素の体積比ｒが臨界値ｒC に達する
と、爆発限界の上限と下限とが一致し、さらに体積比ｒ
が臨界値ｒC よりも大きくなると、その混合ガスに任意
の量の空気を導入することが可能となる。ここで、この
臨界値ｒC は０．６７であり、このときの爆発限界は６
８．９％である。
いられる低カロリーガスと窒素との混合ガスの空気中に
おける爆発限界を定性的に示す図である。この図は上記
図５及びル・シャトリエの式に基づいて作成したもので
ある。横軸は低カロリーガスに対する窒素の体積比ｒを
表し、縦軸は低カロリーガスと窒素との混合ガスについ
ての爆発限界を表す。図６に示すように、低カロリーガ
スに窒素を混合しないとき（ｒ＝０）には、低カロリー
ガスの爆発限界の上限は、約７１％である。したがっ
て、上述したように、運転状態Ａでは、低カロリーガス
の流量と空気の流量との比を７５対２５として、低カロ
リーガスと空気とを第一圧縮機１１に供給しても燃焼又
は爆発することはない。一方、体積比ｒ＝０のとき、低
カロリーガスの爆発限界の下限は、約３８％である。ま
た、低カロリーガスに窒素を混合していくと、その混合
ガスについての爆発限界の上限は小さくなり、その下限
は大きくなるので、爆発限界の範囲はだんだん狭くな
る。このため、その爆発限界の上限が減少した分だけ、
混合ガスに空気を混ぜることができる。そして、低カロ
リーガスに対する窒素の体積比ｒが臨界値ｒC に達する
と、爆発限界の上限と下限とが一致し、さらに体積比ｒ
が臨界値ｒC よりも大きくなると、その混合ガスに任意
の量の空気を導入することが可能となる。ここで、この
臨界値ｒC は０．６７であり、このときの爆発限界は６
８．９％である。
【００２８】入力装置７０は、図１に示すように、ＭＷ
設定部７１と、運転状態切替入力部７２とを有する。Ｍ
Ｗ設定部７１は、本実施形態のガスタービンシステムを
用いたガスタービンコンバインドシステムにおける出力
値を設定するためのものである。例えば、オペレータ
は、出力値を１５０ＭＷと入力する。また、運転状態切
替入力部７２は、運転状態を切り替える旨の命令を入力
するためのものである。
設定部７１と、運転状態切替入力部７２とを有する。Ｍ
Ｗ設定部７１は、本実施形態のガスタービンシステムを
用いたガスタービンコンバインドシステムにおける出力
値を設定するためのものである。例えば、オペレータ
は、出力値を１５０ＭＷと入力する。また、運転状態切
替入力部７２は、運転状態を切り替える旨の命令を入力
するためのものである。
【００２９】制御装置８０は、図１に示すように、四つ
の流量演算部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄと、流量
比演算部８２と、燃料／空気のクロスリミット制御部８
３と、ＭＷ設定値補正部８４と、発電機出力制御部８５
と、運転状態切替制御部８６と、燃料負荷配分選択部８
７と、四つの流量調節部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８
ｄとを有する。
の流量演算部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄと、流量
比演算部８２と、燃料／空気のクロスリミット制御部８
３と、ＭＷ設定値補正部８４と、発電機出力制御部８５
と、運転状態切替制御部８６と、燃料負荷配分選択部８
７と、四つの流量調節部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８
ｄとを有する。
【００３０】四つの流量演算部８１ａ，８１ｂ，８１
ｃ，８１ｄはそれぞれ、供給管２１，３１，４１，６１
に設けられた流量計、温度計及び圧力計からの計測値に
基づいて、基準状態における流体の流量を算出するもの
である。各流量演算部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ
で得られた結果は、流量比演算部８２に送られると共
に、それぞれ対応する流量調節部８８ａ，８８ｂ，８８
ｃ，８８ｄに送られる。流量比演算部８２は、各流量演
算部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄで算出された結果
に基づいて、各流体の流量比を求めるものである。
ｃ，８１ｄはそれぞれ、供給管２１，３１，４１，６１
に設けられた流量計、温度計及び圧力計からの計測値に
基づいて、基準状態における流体の流量を算出するもの
である。各流量演算部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ
で得られた結果は、流量比演算部８２に送られると共
に、それぞれ対応する流量調節部８８ａ，８８ｂ，８８
ｃ，８８ｄに送られる。流量比演算部８２は、各流量演
算部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄで算出された結果
に基づいて、各流体の流量比を求めるものである。
【００３１】燃料／空気のクロスリミット制御部８３
は、流量比演算部８２で求められた各流体の流量比に基
づいて、燃料／空気のクロスリミットを制御する。すな
わち、出力を増加するときには、空気を燃料よりも先に
増やすように、逆に、出力を減少するときには、燃料を
空気よりも先に減らすように、制御を行う。これは、常
に、空気リッチ状態で、燃料を増減しなければ、爆発の
危険があるからである。また、ＭＷ設定値補正部８４
は、ＭＷ設定部７１で出力値が設定されたときに、クロ
スリミット制御や運転状態切替制御等の種々の制約に基
づいて、その設定された出力値を補正するものである。
かかる燃料／空気のクロスリミット制御、ＭＷ設定値補
正は、通常行われている制御である。
は、流量比演算部８２で求められた各流体の流量比に基
づいて、燃料／空気のクロスリミットを制御する。すな
わち、出力を増加するときには、空気を燃料よりも先に
増やすように、逆に、出力を減少するときには、燃料を
空気よりも先に減らすように、制御を行う。これは、常
に、空気リッチ状態で、燃料を増減しなければ、爆発の
危険があるからである。また、ＭＷ設定値補正部８４
は、ＭＷ設定部７１で出力値が設定されたときに、クロ
スリミット制御や運転状態切替制御等の種々の制約に基
づいて、その設定された出力値を補正するものである。
かかる燃料／空気のクロスリミット制御、ＭＷ設定値補
正は、通常行われている制御である。
【００３２】発電機出力制御部８５は、ＭＷ設定値補正
部８４で補正された設定値に基づいて、当該設定値を得
るために必要な各流体の流量を具体的に算出する。この
算出した流量は、燃料負荷配分選択部８７に送られる。
部８４で補正された設定値に基づいて、当該設定値を得
るために必要な各流体の流量を具体的に算出する。この
算出した流量は、燃料負荷配分選択部８７に送られる。
【００３３】運転状態切替制御部８６は、運転状態切替
入力部７２から運転状態をＡからＢに切り替える旨の指
示を受けたときに、流量比演算部８２で求められた各流
体の流量比、圧縮ガス供給管５１に設けられた温度計５
６及び圧力計５７からの計測値に基づいて、切替え時に
おける各流体の流量を算出する。そして、かかる算出し
た流量に基づいて、燃料負荷配分選択部８７及び流量調
節部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄを介して各流量調
整弁２８，３８，４８，６８を制御することにより、第
一圧縮機１１に空気のみを供給し、液化天然ガスによる
タービン１６の運転に切り替える。具体的には、低カロ
リーガスの流量を減らし、その低カロリーガスの減少し
た分の流量に応じて窒素の流量を増やすと共に、低カロ
リーガスと窒素との体積比を一定に保ったまま低カロリ
ーガスと窒素とからなる混合ガスの流量を減らし、その
混合ガスの減少した分の流量に応じて且つ混合ガスの爆
発限界の範囲に入らないように空気の流量を増やし、そ
の空気の増加した分の流量に応じて液化天然ガスの流量
を増やすという制御を行う。
入力部７２から運転状態をＡからＢに切り替える旨の指
示を受けたときに、流量比演算部８２で求められた各流
体の流量比、圧縮ガス供給管５１に設けられた温度計５
６及び圧力計５７からの計測値に基づいて、切替え時に
おける各流体の流量を算出する。そして、かかる算出し
た流量に基づいて、燃料負荷配分選択部８７及び流量調
節部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄを介して各流量調
整弁２８，３８，４８，６８を制御することにより、第
一圧縮機１１に空気のみを供給し、液化天然ガスによる
タービン１６の運転に切り替える。具体的には、低カロ
リーガスの流量を減らし、その低カロリーガスの減少し
た分の流量に応じて窒素の流量を増やすと共に、低カロ
リーガスと窒素との体積比を一定に保ったまま低カロリ
ーガスと窒素とからなる混合ガスの流量を減らし、その
混合ガスの減少した分の流量に応じて且つ混合ガスの爆
発限界の範囲に入らないように空気の流量を増やし、そ
の空気の増加した分の流量に応じて液化天然ガスの流量
を増やすという制御を行う。
【００３４】燃料負荷配分選択部８７は、運転状態Ａ又
は運転状態Ｂのときには発電機出力制御部８５から送ら
れる命令にしたがって、一方、運転状態を切り替えると
きには運転状態切替制御部８６から送られる命令にした
がって、各流体についての流量設定値（ＳＶ）をそれぞ
れ対応する流量調節部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄ
に送る。流量調節部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄは
それぞれ、流量演算部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ
から送られた現在の流量値（ＰＶ）と燃料負荷配分選択
部８６から送られた流量設定値（ＳＶ）とに基づいて、
現在の流量値（ＰＶ）が流量設定値（ＳＶ）に近づき、
その差が縮まるように、流量調整弁２８，３８，４８，
６８を制御する。尚、流量調整弁２８，３８，４８，６
８を制御する際には、流体に大きな外乱を与えないよう
に、変化率リミッタ等により流体の流量を少しずつ増加
又は減少させるようにする。これは、出力値変更時又は
運転状態切替時に、タービン入口温度Ｔ0 が変動するの
を防止するためである。
は運転状態Ｂのときには発電機出力制御部８５から送ら
れる命令にしたがって、一方、運転状態を切り替えると
きには運転状態切替制御部８６から送られる命令にした
がって、各流体についての流量設定値（ＳＶ）をそれぞ
れ対応する流量調節部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄ
に送る。流量調節部８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄは
それぞれ、流量演算部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ
から送られた現在の流量値（ＰＶ）と燃料負荷配分選択
部８６から送られた流量設定値（ＳＶ）とに基づいて、
現在の流量値（ＰＶ）が流量設定値（ＳＶ）に近づき、
その差が縮まるように、流量調整弁２８，３８，４８，
６８を制御する。尚、流量調整弁２８，３８，４８，６
８を制御する際には、流体に大きな外乱を与えないよう
に、変化率リミッタ等により流体の流量を少しずつ増加
又は減少させるようにする。これは、出力値変更時又は
運転状態切替時に、タービン入口温度Ｔ0 が変動するの
を防止するためである。
【００３５】次に、運転状態を切り替えるときの制御の
仕方について説明する。図７は本実施形態のガスタービ
ンシステムにおいて運転状態をＡからＢに切り替えると
きの処理手順を説明するためのフローチャートである。
仕方について説明する。図７は本実施形態のガスタービ
ンシステムにおいて運転状態をＡからＢに切り替えると
きの処理手順を説明するためのフローチャートである。
【００３６】まず、運転状態Ａから運転状態Ｂに切り替
える旨の命令が運転状態切替入力部７２から送られる
と、運転状態切替制御部８６は、現在の流量値ＬＣＧの
低カロリーガスを一定流量ΔＬＣＧだけ減らすように、
燃料負荷配分選択部８７に命令を送る（Ｓ１１）。する
と、燃料負荷配分選択部８７は流量調節部８８ａに流量
設定値ＬＣＧ−ΔＬＣＧを送る。そして、流量調節部８
８ａはその流量設定値ＬＣＧ−ΔＬＣＧに基づいて流量
調整弁２８を制御することにより、低カロリーガスが一
定流量ΔＬＣＧだけ減少する。尚、減少させるべき低カ
ロリーガスの流量ΔＬＣＧは、外乱を与えない範囲で任
意に設定することができる。
える旨の命令が運転状態切替入力部７２から送られる
と、運転状態切替制御部８６は、現在の流量値ＬＣＧの
低カロリーガスを一定流量ΔＬＣＧだけ減らすように、
燃料負荷配分選択部８７に命令を送る（Ｓ１１）。する
と、燃料負荷配分選択部８７は流量調節部８８ａに流量
設定値ＬＣＧ−ΔＬＣＧを送る。そして、流量調節部８
８ａはその流量設定値ＬＣＧ−ΔＬＣＧに基づいて流量
調整弁２８を制御することにより、低カロリーガスが一
定流量ΔＬＣＧだけ減少する。尚、減少させるべき低カ
ロリーガスの流量ΔＬＣＧは、外乱を与えない範囲で任
意に設定することができる。
【００３７】低カロリーガスの流量が減少したというこ
とは、現在、第一圧縮機１１及び第二圧縮機１４に供給
している空気流量は、その減少後の低カロリーガスに対
して必要な空気流量よりも多く、したがって、余分の空
気流量が発生する。このため、かかる余分の空気流量を
液化天然ガスに対する空気流量として使用することにす
る。具体的には、運転状態切替制御部８６は、流量比演
算部８２から送られる各流体の流量比に基づいて、余分
の空気流量を算出する。そして、その余分の空気流量に
対応する液化天然ガスの流量ΔＬＮＧ(1) を算出し、液
化天然ガスをその算出した流量ΔＬＮＧ(1) だけ増やす
ように、燃料負荷配分選択部８７に命令を送る（Ｓ１
２）。すると、燃料負荷配分選択部８７は流量調節部８
８ｄに流量設定値ＬＮＧ＋ΔＬＮＧ(1) を送る。ここ
で、ＬＮＧは液化天然ガスの現在の流量値であり、切替
え動作の当初はＬＮＧ＝０である。そして、流量調節部
８８ｄはその流量設定値ＬＮＧ＋ΔＬＮＧ(1) に基づい
て流量調整弁６８を制御することにより、液化天然ガス
が一定流量ΔＬＮＧ(1) だけ増加する。
とは、現在、第一圧縮機１１及び第二圧縮機１４に供給
している空気流量は、その減少後の低カロリーガスに対
して必要な空気流量よりも多く、したがって、余分の空
気流量が発生する。このため、かかる余分の空気流量を
液化天然ガスに対する空気流量として使用することにす
る。具体的には、運転状態切替制御部８６は、流量比演
算部８２から送られる各流体の流量比に基づいて、余分
の空気流量を算出する。そして、その余分の空気流量に
対応する液化天然ガスの流量ΔＬＮＧ(1) を算出し、液
化天然ガスをその算出した流量ΔＬＮＧ(1) だけ増やす
ように、燃料負荷配分選択部８７に命令を送る（Ｓ１
２）。すると、燃料負荷配分選択部８７は流量調節部８
８ｄに流量設定値ＬＮＧ＋ΔＬＮＧ(1) を送る。ここ
で、ＬＮＧは液化天然ガスの現在の流量値であり、切替
え動作の当初はＬＮＧ＝０である。そして、流量調節部
８８ｄはその流量設定値ＬＮＧ＋ΔＬＮＧ(1) に基づい
て流量調整弁６８を制御することにより、液化天然ガス
が一定流量ΔＬＮＧ(1) だけ増加する。
【００３８】次に、運転状態切替制御部８６は、低カロ
リーガスの減少した分の流量ΔＬＣＧに応じて所定の流
量ΔＮ2 だけ窒素を増やすように、燃料負荷配分選択部
８７に命令を送る（Ｓ１３）。すると、燃料負荷配分選
択部８７は流量調節部８８ｂに流量設定値Ｎ2 ＋ΔＮ2
を送る。ここで、Ｎ2 は窒素の現在の流量値であり、切
替え動作の当初はＮ2 ＝０である。そして、流量調節部
８８ｂはその流量設定値Ｎ2 ＋ΔＮ2 に基づいて流量調
整弁３８を制御することにより、窒素が一定流量ΔＮ2
だけ増加する。尚、図６から分かるように、窒素を導入
するにつれて、低カロリーガスと窒素とからなる混合ガ
スについての爆発限界の上限がだんだん小さくなる。し
かも、第一圧縮機１１に供給される空気の流量は一定の
ままであるので、窒素導入時に、かかる混合ガスの爆発
限界を考慮する必要はない。
リーガスの減少した分の流量ΔＬＣＧに応じて所定の流
量ΔＮ2 だけ窒素を増やすように、燃料負荷配分選択部
８７に命令を送る（Ｓ１３）。すると、燃料負荷配分選
択部８７は流量調節部８８ｂに流量設定値Ｎ2 ＋ΔＮ2
を送る。ここで、Ｎ2 は窒素の現在の流量値であり、切
替え動作の当初はＮ2 ＝０である。そして、流量調節部
８８ｂはその流量設定値Ｎ2 ＋ΔＮ2 に基づいて流量調
整弁３８を制御することにより、窒素が一定流量ΔＮ2
だけ増加する。尚、図６から分かるように、窒素を導入
するにつれて、低カロリーガスと窒素とからなる混合ガ
スについての爆発限界の上限がだんだん小さくなる。し
かも、第一圧縮機１１に供給される空気の流量は一定の
ままであるので、窒素導入時に、かかる混合ガスの爆発
限界を考慮する必要はない。
【００３９】このステップＳ１３の処理が行われた段階
では、一定流量ΔＬＣＧだけ減少した低カロリーガス
と、一定流量ΔＮ2 だけ増加した窒素と、ステップＳ１
１の処理を行う前と同じ流量の空気とが第一圧縮機１１
に供給される。ここで、この時点での低カロリーガスと
窒素とからなる混合ガスの流量は、ＭＧ−ΔＬＣＧ＋Δ
Ｎ2 である。ここで、ＭＧとは、ステップＳ１１の処理
が行われる前に第一圧縮機１１に供給されていた低カロ
リーガスと窒素とからなる混合ガスの流量である。
では、一定流量ΔＬＣＧだけ減少した低カロリーガス
と、一定流量ΔＮ2 だけ増加した窒素と、ステップＳ１
１の処理を行う前と同じ流量の空気とが第一圧縮機１１
に供給される。ここで、この時点での低カロリーガスと
窒素とからなる混合ガスの流量は、ＭＧ−ΔＬＣＧ＋Δ
Ｎ2 である。ここで、ＭＧとは、ステップＳ１１の処理
が行われる前に第一圧縮機１１に供給されていた低カロ
リーガスと窒素とからなる混合ガスの流量である。
【００４０】次に、運転状態切替制御部８６は、第一圧
縮機１１に現在供給されている低カロリーガスと窒素と
からなる混合ガスについての爆発限界を算出する（Ｓ１
４）。ここで、爆発限界は、図５又は図６に示すような
爆発限界のグラフについてのデータやル・シャトリエの
式を使って算出する。これらのデータ等は予め所定のメ
モリに記憶されている。また、一般に、爆発限界は混合
ガスの温度及び圧力に依存するので、運転状態切替制御
部８６は、圧縮ガス供給管５１に設けられた温度計５６
及び圧力計５７からの計測値に基づいて爆発限界を補正
して、爆発限界を正確に算出する。ここで、第一圧縮機
１１の出口側での温度と圧力を用いることにしているの
は、かかる出口側において混合ガスの温度・圧力の条件
が最も厳しいことを前提としているからである。
縮機１１に現在供給されている低カロリーガスと窒素と
からなる混合ガスについての爆発限界を算出する（Ｓ１
４）。ここで、爆発限界は、図５又は図６に示すような
爆発限界のグラフについてのデータやル・シャトリエの
式を使って算出する。これらのデータ等は予め所定のメ
モリに記憶されている。また、一般に、爆発限界は混合
ガスの温度及び圧力に依存するので、運転状態切替制御
部８６は、圧縮ガス供給管５１に設けられた温度計５６
及び圧力計５７からの計測値に基づいて爆発限界を補正
して、爆発限界を正確に算出する。ここで、第一圧縮機
１１の出口側での温度と圧力を用いることにしているの
は、かかる出口側において混合ガスの温度・圧力の条件
が最も厳しいことを前提としているからである。
【００４１】また、この時点での混合ガスの爆発限界の
上限は、ステップＳ１１の処理を行う前の爆発限界の上
限よりも小さくなっているので、その混合ガスにはさら
に所定流量の空気を混合することが可能である。このた
め、運転状態切替制御部８６は、まず、燃料負荷配分選
択部８７に命令を送ることにより、現在の混合ガス中の
低カロリーガスと窒素との体積比をそのままにして、す
なわち、爆発限界が変動しないようにして、低カロリー
ガスと窒素とをそれぞれ所定流量だけ削減する（Ｓ１
５）。次に、運転状態切替制御部８６は、ステップＳ１
４の処理で算出した爆発限界に基づいて、現在の混合ガ
スの爆発限界の範囲に入らないようにしてさらに混合す
ることができる空気の最大流量を算出する。そして、そ
の算出した空気の最大流量の範囲内で、上記の混合ガス
の削減した分の流量に応じた所定流量ΔＡｉｒだけ空気
を増やすように、燃料負荷配分選択部８７に命令を送る
（Ｓ１６）。すると、燃料負荷配分選択部８７は流量調
節部８８ｃに流量設定値Ａｉｒ＋ΔＡｉｒを送る。ここ
で、Ａｉｒは空気の現在の流量値である。そして、流量
調節部８８ｃはその流量設定値Ａｉｒ＋ΔＡｉｒに基づ
いて流量調整弁４８を制御することにより、空気が一定
流量ΔＡｉｒだけ増加する。
上限は、ステップＳ１１の処理を行う前の爆発限界の上
限よりも小さくなっているので、その混合ガスにはさら
に所定流量の空気を混合することが可能である。このた
め、運転状態切替制御部８６は、まず、燃料負荷配分選
択部８７に命令を送ることにより、現在の混合ガス中の
低カロリーガスと窒素との体積比をそのままにして、す
なわち、爆発限界が変動しないようにして、低カロリー
ガスと窒素とをそれぞれ所定流量だけ削減する（Ｓ１
５）。次に、運転状態切替制御部８６は、ステップＳ１
４の処理で算出した爆発限界に基づいて、現在の混合ガ
スの爆発限界の範囲に入らないようにしてさらに混合す
ることができる空気の最大流量を算出する。そして、そ
の算出した空気の最大流量の範囲内で、上記の混合ガス
の削減した分の流量に応じた所定流量ΔＡｉｒだけ空気
を増やすように、燃料負荷配分選択部８７に命令を送る
（Ｓ１６）。すると、燃料負荷配分選択部８７は流量調
節部８８ｃに流量設定値Ａｉｒ＋ΔＡｉｒを送る。ここ
で、Ａｉｒは空気の現在の流量値である。そして、流量
調節部８８ｃはその流量設定値Ａｉｒ＋ΔＡｉｒに基づ
いて流量調整弁４８を制御することにより、空気が一定
流量ΔＡｉｒだけ増加する。
【００４２】その後、運転状態切替制御部８６は、ステ
ップＳ１６の処理により空気の増加した分の流量ΔＡｉ
ｒを用いて燃焼することができる液化天然ガスの流量Δ
ＬＮＧ(2) を算出し、液化天然ガスをその算出した流量
ΔＬＮＧ(2) だけ増やすように、燃料負荷配分選択部８
７に命令を送る（Ｓ１７）。すると、燃料負荷配分選択
部８７は流量調節部８８ｄに流量設定値ＬＮＧ＋ΔＬＮ
Ｇ(2) を送る。そして、流量調節部８８ｄはその流量設
定値ＬＮＧ＋ΔＬＮＧ(2) に基づいて流量調整弁６８を
制御することにより、液化天然ガスが一定流量ΔＬＮＧ
(2) だけ増加する。
ップＳ１６の処理により空気の増加した分の流量ΔＡｉ
ｒを用いて燃焼することができる液化天然ガスの流量Δ
ＬＮＧ(2) を算出し、液化天然ガスをその算出した流量
ΔＬＮＧ(2) だけ増やすように、燃料負荷配分選択部８
７に命令を送る（Ｓ１７）。すると、燃料負荷配分選択
部８７は流量調節部８８ｄに流量設定値ＬＮＧ＋ΔＬＮ
Ｇ(2) を送る。そして、流量調節部８８ｄはその流量設
定値ＬＮＧ＋ΔＬＮＧ(2) に基づいて流量調整弁６８を
制御することにより、液化天然ガスが一定流量ΔＬＮＧ
(2) だけ増加する。
【００４３】次に、運転状態切替制御部８６は、現在の
混合ガス中の低カロリーガスに対する窒素の体積比ｒ
が、爆発限界の臨界値ｒC よりも大きいか否かを判断す
る（Ｓ１８）。その体積比ｒが臨界値ｒC 以下であると
判断されると、運転状態切替制御部８６は、ステップＳ
１１に移行し、上述の各処理を繰り返す。
混合ガス中の低カロリーガスに対する窒素の体積比ｒ
が、爆発限界の臨界値ｒC よりも大きいか否かを判断す
る（Ｓ１８）。その体積比ｒが臨界値ｒC 以下であると
判断されると、運転状態切替制御部８６は、ステップＳ
１１に移行し、上述の各処理を繰り返す。
【００４４】一方、現在の混合ガス中の低カロリーガス
に対する窒素の体積比ｒが臨界値ｒ C よりも大きいと判
断されると、その混合ガスには任意の量の空気を混合し
ても燃焼又は爆発することはないので、運転状態切替制
御部８６は、上記各ステップＳ１１〜Ｓ１７のように各
流体の流量を個別に制御することなく、流体の置換制御
を行う。具体的には、低カロリーガスの流量と窒素の流
量とをともに減らすと共に、それらの減少した分の流量
に応じて空気の流量を増やすように、燃料負荷配分選択
部８７に命令を送る。また、運転状態切替制御部８６
は、その空気の増加した分の流量を用いて燃焼すること
ができる液化天然ガスの流量を算出し、液化天然ガスを
その算出した流量だけ増やすように、燃料負荷配分選択
部８７に命令を送る（Ｓ１９）。こうして、最終的に、
第一圧縮機１１には３０２．８ｋＮｍ3 ／ｈの空気のみ
が供給され、一方、燃焼器１５には２７．６７ｋＮｍ3
／ｈの液化天然ガスが供給される。以上で、運転状態が
ＡからＢに切り替わる。
に対する窒素の体積比ｒが臨界値ｒ C よりも大きいと判
断されると、その混合ガスには任意の量の空気を混合し
ても燃焼又は爆発することはないので、運転状態切替制
御部８６は、上記各ステップＳ１１〜Ｓ１７のように各
流体の流量を個別に制御することなく、流体の置換制御
を行う。具体的には、低カロリーガスの流量と窒素の流
量とをともに減らすと共に、それらの減少した分の流量
に応じて空気の流量を増やすように、燃料負荷配分選択
部８７に命令を送る。また、運転状態切替制御部８６
は、その空気の増加した分の流量を用いて燃焼すること
ができる液化天然ガスの流量を算出し、液化天然ガスを
その算出した流量だけ増やすように、燃料負荷配分選択
部８７に命令を送る（Ｓ１９）。こうして、最終的に、
第一圧縮機１１には３０２．８ｋＮｍ3 ／ｈの空気のみ
が供給され、一方、燃焼器１５には２７．６７ｋＮｍ3
／ｈの液化天然ガスが供給される。以上で、運転状態が
ＡからＢに切り替わる。
【００４５】本実施形態のガスタービンシステムでは、
制御装置が、運転状態をＡからＢに切り替えるときに、
低カロリーガスの流量を減らし、その低カロリーガスの
減少した分の流量に応じて窒素の流量を増やすと共に、
低カロリーガスと窒素との体積比を一定に保ったまま低
カロリーガスと窒素とからなる混合ガスの流量を減ら
し、その混合ガスの減少した分の流量に応じて且つ混合
ガスの爆発限界の範囲に入らないように空気の流量を増
やし、その空気の増加した分の流量に応じて補助燃料の
流量を増やすように、各流量調整弁を制御することによ
り、タービンの運転を停止することなく、燃料を低カロ
リーガスから補助燃料に切り替えることができる。ま
た、かかる切替え動作の間でも、低カロリーガスを第一
圧縮機に供給しているので、低カロリーガスを有効に利
用することができる。
制御装置が、運転状態をＡからＢに切り替えるときに、
低カロリーガスの流量を減らし、その低カロリーガスの
減少した分の流量に応じて窒素の流量を増やすと共に、
低カロリーガスと窒素との体積比を一定に保ったまま低
カロリーガスと窒素とからなる混合ガスの流量を減ら
し、その混合ガスの減少した分の流量に応じて且つ混合
ガスの爆発限界の範囲に入らないように空気の流量を増
やし、その空気の増加した分の流量に応じて補助燃料の
流量を増やすように、各流量調整弁を制御することによ
り、タービンの運転を停止することなく、燃料を低カロ
リーガスから補助燃料に切り替えることができる。ま
た、かかる切替え動作の間でも、低カロリーガスを第一
圧縮機に供給しているので、低カロリーガスを有効に利
用することができる。
【００４６】尚、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。
【００４７】例えば、上記の実施形態では、高炉ガスと
コースク炉ガスとを混合した低カロリーガスを主燃料と
して用いた場合について説明したが、高炉ガスからなる
低カロリーガスを用いてもよい。
コースク炉ガスとを混合した低カロリーガスを主燃料と
して用いた場合について説明したが、高炉ガスからなる
低カロリーガスを用いてもよい。
【００４８】また、上記の実施形態では、運転状態をＡ
からＢに切り替える際に、窒素を用いて低カロリーガス
の爆発限界の上限を下げる場合について説明したが、窒
素以外の不活性ガスを用いてもよい。
からＢに切り替える際に、窒素を用いて低カロリーガス
の爆発限界の上限を下げる場合について説明したが、窒
素以外の不活性ガスを用いてもよい。
【００４９】更に、上記の実施形態において、次のよう
に制御することにより、運転状態をＡからＢに切り替え
ることも可能である。すなわち、まず、低カロリーガス
の流量を減らすと共に、その低カロリーガスの減少した
分の流量に応じて窒素の流量を増やす。かかる動作を繰
り返し、低カロリーガスと窒素との混合ガスについてそ
の爆発限界が現れないような状態にする。その後、混合
ガスの流量を減らすと共に、その混合ガスの減少した分
の流量に応じて空気の流量を増やし、その空気の増加し
た分の流量に応じて液化天然ガスの流量を増やしてい
く。この制御方法では、上記の実施形態の方法に比べて
制御が簡単であるという利点がある。しかし、最初に窒
素のみを導入して、混合ガスについてその爆発限界が現
れないような状態にするため、この間は、低カロリーガ
スが燃焼しにくく、タービン入口温度Ｔ0 が低下してし
まうという欠点がある。この点から考えると、上記実施
形態に示したような、最初から空気と液化天然ガスを少
しずつ導入しながら運転状態をＡからＢに切り替える方
法は、システムにとって好ましい制御方法であると言え
る。
に制御することにより、運転状態をＡからＢに切り替え
ることも可能である。すなわち、まず、低カロリーガス
の流量を減らすと共に、その低カロリーガスの減少した
分の流量に応じて窒素の流量を増やす。かかる動作を繰
り返し、低カロリーガスと窒素との混合ガスについてそ
の爆発限界が現れないような状態にする。その後、混合
ガスの流量を減らすと共に、その混合ガスの減少した分
の流量に応じて空気の流量を増やし、その空気の増加し
た分の流量に応じて液化天然ガスの流量を増やしてい
く。この制御方法では、上記の実施形態の方法に比べて
制御が簡単であるという利点がある。しかし、最初に窒
素のみを導入して、混合ガスについてその爆発限界が現
れないような状態にするため、この間は、低カロリーガ
スが燃焼しにくく、タービン入口温度Ｔ0 が低下してし
まうという欠点がある。この点から考えると、上記実施
形態に示したような、最初から空気と液化天然ガスを少
しずつ導入しながら運転状態をＡからＢに切り替える方
法は、システムにとって好ましい制御方法であると言え
る。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明のガスタービ
ンシステムによれば、制御手段が、入力手段から所定の
指示が入力されたときに、低カロリーガスの流量を減ら
し、その低カロリーガスの減少した分の流量に応じて不
活性ガスの流量を増やすと共に、低カロリーガスと不活
性ガスとの体積比を一定に保ったまま低カロリーガスと
不活性ガスとからなる混合ガスの流量を減らし、その混
合ガスの減少した分の流量に応じて且つ混合ガスの爆発
限界の範囲に入らないように空気の流量を増やし、その
空気の増加した分の流量に応じて高カロリーガスの流量
を増やすように、各流量調整手段を制御することによ
り、タービンの運転を停止することなく、燃料を低カロ
リーガスから補助燃料に切り替えることができる。ま
た、かかる切替え動作の間でも、低カロリーガスを主燃
料圧縮機に供給しているので、低カロリーガスを有効に
利用することができる。
ンシステムによれば、制御手段が、入力手段から所定の
指示が入力されたときに、低カロリーガスの流量を減ら
し、その低カロリーガスの減少した分の流量に応じて不
活性ガスの流量を増やすと共に、低カロリーガスと不活
性ガスとの体積比を一定に保ったまま低カロリーガスと
不活性ガスとからなる混合ガスの流量を減らし、その混
合ガスの減少した分の流量に応じて且つ混合ガスの爆発
限界の範囲に入らないように空気の流量を増やし、その
空気の増加した分の流量に応じて高カロリーガスの流量
を増やすように、各流量調整手段を制御することによ
り、タービンの運転を停止することなく、燃料を低カロ
リーガスから補助燃料に切り替えることができる。ま
た、かかる切替え動作の間でも、低カロリーガスを主燃
料圧縮機に供給しているので、低カロリーガスを有効に
利用することができる。
【００５１】また、以上説明したように本発明のガスタ
ービンシステムにおける燃料切替方法によれば、同様
に、タービンの運転を停止することなく、燃料を低カロ
リーガスから補助燃料に切り替えることができる。
ービンシステムにおける燃料切替方法によれば、同様
に、タービンの運転を停止することなく、燃料を低カロ
リーガスから補助燃料に切り替えることができる。
【図１】本発明の一実施形態であるガスタービンシステ
ムの概略構成図である。
ムの概略構成図である。
【図２】１５０ＭＷの出力を得る場合にタービン入口温
度Ｔ0 に応じた燃料流量バランスを説明するための図で
ある。
度Ｔ0 に応じた燃料流量バランスを説明するための図で
ある。
【図３】図２の場合にタービン入口温度Ｔ0 に応じた空
気流量バランスを説明するための図である。
気流量バランスを説明するための図である。
【図４】運転状態Ａ，Ｂのときに各圧縮機に振り分けら
れる燃料及び空気の流量を説明するための図である。
れる燃料及び空気の流量を説明するための図である。
【図５】可燃ガスと不燃ガスとの混合ガスの空気中にお
ける爆発限界を説明するための図である。
ける爆発限界を説明するための図である。
【図６】本実施形態において主燃料として用いられる低
カロリーガスと窒素との混合ガスの空気中における爆発
限界を定性的に示す図である。
カロリーガスと窒素との混合ガスの空気中における爆発
限界を定性的に示す図である。
【図７】本実施形態のガスタービンシステムにおいて運
転状態をＡからＢに切り替えるときの処理手順を説明す
るためのフローチャートである。
転状態をＡからＢに切り替えるときの処理手順を説明す
るためのフローチャートである。
１１ 第一圧縮機 １２ 歯車装置 １３ 負荷 １４ 第二圧縮機 １５ 燃焼器 １６ タービン ２０ 主燃料供給設備 ２１ 主燃料供給管 ２５ 流量計 ２６ 温度計 ２７ 圧力計 ２８ 流量調整弁 ３１ 窒素供給管 ３５ 流量計 ３６ 温度計 ３７ 圧力計 ３８ 流量調整弁 ４１ 空気供給管 ４５ 流量計 ４６ 温度計 ４７ 圧力計 ４８ 流量調整弁 ５１ 圧縮ガス供給管 ５６ 温度計 ５７ 圧力計 ６０ 補助燃料供給設備 ６１ 補助燃料供給管 ６５ 流量計 ６６ 温度計 ６７ 圧力計 ６８ 流量調整弁 ７０ 入力装置 ７１ ＭＷ設定部 ７２ 運転状態切替入力部 ８０ 制御装置 ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ 流量演算部 ８２ 流量比演算部 ８３ 燃料／空気のクロスリミット制御部 ８４ ＭＷ設定値補正部 ８５ 発電機出力制御部 ８６ 運転状態切替制御部 ８７ 燃料負荷配分選択部 ８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄ 流量調節部
Claims (6)
- 【請求項１】 低カロリーガスを主燃料として使用し、
主燃料圧縮機で圧縮された前記低カロリーガスを燃焼器
で燃焼し、前記燃焼器で得られた燃焼ガスによりタービ
ンを運転するガスタービンシステムにおいて、 前記低カロリーガス、不活性ガス及び空気を前記主燃料
圧縮機に供給するための主燃料供給設備と、 補助燃料を前記燃焼器に供給するための補助燃料供給設
備と、 前記低カロリーガス、前記不活性ガス、前記空気及び前
記補助燃料の各々について流量を調整する流量調整手段
と、 前記低カロリーガスによる前記タービンの運転から前記
補助燃料による前記タービンの運転に切り替える旨の指
示を入力するための入力手段と、 前記入力手段から前記指示が入力されたときに、前記低
カロリーガスの流量を減らし、前記低カロリーガスの減
少した分の流量に応じて前記不活性ガスの流量を増やす
と共に、前記低カロリーガスと前記不活性ガスとの体積
比を一定に保ったまま前記低カロリーガスと前記不活性
ガスとからなる混合ガスの流量を減らし、前記混合ガス
の減少した分の流量に応じて且つ前記混合ガスの爆発限
界の範囲に入らないように前記空気の流量を増やし、前
記空気の増加した分の流量に応じて前記補助燃料の流量
を増やすように、前記各流量調整手段を制御することに
より、前記主燃料圧縮機に前記空気のみを供給し、前記
補助燃料による前記タービンの運転に切り替える制御手
段と、 を具備することを特徴とするガスタービンシステム。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記不活性ガスの流量
を増やすことによって前記混合ガスの爆発限界が現れな
くなったときには、前記混合ガスの流量を減らし、前記
混合ガスの減少した分の流量に応じて前記空気の流量を
増やすと共に、前記空気の増加した分の流量に応じて前
記補助燃料の流量を増やすように、前記各流量調整手段
を制御することを特徴とすることを特徴とする請求項１
記載のガスタービンシステム。 - 【請求項３】 前記低カロリーガスは、高炉ガスを含む
ものであることを特徴とする請求項１又は２記載のガス
タービンシステム。 - 【請求項４】 主燃料である低カロリーガス、不活性ガ
ス及び空気を主燃料圧縮機に供給するための主燃料供給
設備と、補助燃料を燃焼器に供給するための補助燃料供
給設備とを有し、前記低カロリーガス又は前記補助燃料
を燃焼器で燃焼し、前記燃焼器で得られた燃焼ガスによ
りタービンを運転するガスタービンシステムにおいて、 前記低カロリーガスで前記タービンを運転しているとき
に、前記低カロリーガスの流量を減らし、前記低カロリ
ーガスの減少した分の流量に応じて前記不活性ガスの流
量を増やすと共に、前記低カロリーガスと前記不活性ガ
スとの体積比を一定に保ったまま前記低カロリーガスと
前記不活性ガスとからなる混合ガスの流量を減らし、前
記混合ガスの減少した分の流量に応じて且つ前記混合ガ
スの爆発限界の範囲に入らないように前記空気の流量を
増やし、前記空気の増加した分の流量に応じて前記補助
燃料の流量を増やすことにより、前記主燃料圧縮機に前
記空気のみを供給し、前記補助燃料による前記タービン
の運転に切り替えることを特徴とするガスタービンシス
テムにおける燃料切替方法。 - 【請求項５】 前記不活性ガスの流量を増やすことによ
って前記混合ガスの爆発限界が現れなくなったときに
は、前記混合ガスの流量を減らし、前記混合ガスの減少
した分の流量に応じて前記空気の流量を増やすと共に、
前記空気の増加した分の流量に応じて前記補助燃料の流
量を増やすことを特徴とする請求項４記載のガスタービ
ンシステムにおける燃料切替方法。 - 【請求項６】 前記低カロリーガスは、高炉ガスを含む
ものであることを特徴とする請求項４又は５記載のガス
タービンシステムにおける燃料切替方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11123437A JP2000314326A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | ガスタービンシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11123437A JP2000314326A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | ガスタービンシステム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000314326A true JP2000314326A (ja) | 2000-11-14 |
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ID=14860572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11123437A Withdrawn JP2000314326A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | ガスタービンシステム |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2000314326A (ja) |
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1999
- 1999-04-30 JP JP11123437A patent/JP2000314326A/ja not_active Withdrawn
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