JP2001090950A - Gas turbine combustor - Google Patents

Gas turbine combustor

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JP2001090950A
JP2001090950A JP26322699A JP26322699A JP2001090950A JP 2001090950 A JP2001090950 A JP 2001090950A JP 26322699 A JP26322699 A JP 26322699A JP 26322699 A JP26322699 A JP 26322699A JP 2001090950 A JP2001090950 A JP 2001090950A
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JP
Japan
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fuel
combustor
manifold
gas turbine
pipe
Prior art date
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Application number
JP26322699A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitaka Hirata
義隆 平田
Shohei Yoshida
正平 吉田
Masaya Otsuka
雅哉 大塚
Tomoya Murota
知也 室田
Shigeyoshi Kobayashi
成嘉 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas turbine combustor, reducing the variability of flow rate of fuel by regulating flowing condition in a manifold and capable of preventing increase in combustion vibration or the discharging amount of NOx. SOLUTION: In a fuel supplying system for a gas turbine combustor, consisting of a plurality of sets of combustors 3, a fuel pipeline 14, a manifold 13 and a branch pipe 12, the fuel pipeline 14 is provided with a flow rate distributing valve 18 at the connecting part between the fuel pipeline 14 and a bypass pipeline 17 while the fuel pipeline 14 and the bypass pipeline 17 communicate with the manifold 13 through different routes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン燃焼器
に係り、特にガスタービン燃焼器に供給される燃料の供
給系統に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine combustor, and more particularly to a fuel supply system for supplying gas to the gas turbine combustor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、一般に採用されているガスタービ
ン燃焼器は複数個の燃焼器で構成されており、その各々
中で燃料と圧縮空気を反応させて、高温高圧の燃焼ガス
を生成するように形成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gas turbine combustor generally employed is composed of a plurality of combustors, in each of which a fuel and a compressed air are reacted to generate a high-temperature and high-pressure combustion gas. Is formed.

【0003】各燃焼器への燃料供給方法は、燃料タンク
の燃料をガスコンプレッサー等で昇圧し、燃料配管を通
り、マニホールドを介して各燃焼器へ導入される。マニ
ホールドには、燃焼器数と同数本の分岐管が設けられて
おり、燃料はこの分岐管を通って各燃焼器へ供給され
る。また、燃料配管の途中には、圧力調節弁と流量調節
弁が設けられており、これらの弁をコントロールするこ
とで、燃料流量を調節している。
In order to supply fuel to each combustor, the fuel in the fuel tank is pressurized by a gas compressor or the like, and is introduced into each combustor via a manifold through a fuel pipe. The manifold is provided with the same number of branch pipes as the number of combustors, and fuel is supplied to each combustor through this branch pipe. A pressure control valve and a flow control valve are provided in the middle of the fuel pipe, and the fuel flow is controlled by controlling these valves.

【0004】一方、燃焼用空気の供給方法は、圧縮機か
ら吐出された圧縮空気が車室内部へ導かれ、各燃焼器の
内筒と外筒によって形成される空気流路を通って、燃焼
器内部に導入される。このようにして供給された燃料と
空気を燃焼器内部で反応させ、燃焼ガスを生成し、ガス
タービンを駆動して発電している。
[0004] On the other hand, in the method of supplying combustion air, compressed air discharged from a compressor is guided into a vehicle interior, passes through an air flow path formed by an inner cylinder and an outer cylinder of each combustor, and burns. It is introduced inside the vessel. The fuel and air supplied in this way are reacted inside the combustor to generate combustion gas, and the gas turbine is driven to generate power.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】通常、燃料マニホール
ドには、燃焼器へ燃料を供給する複数の分岐管が設置さ
れており、燃料配管より流入した燃料は、供給開始時に
は燃料配管が接続された近くの分岐管から燃焼器へその
一部の燃料を供給しながら、マニホールド内を充填後、
各燃焼器に均等の燃料を供給するように構成されてい
る。
Normally, a fuel manifold is provided with a plurality of branch pipes for supplying fuel to a combustor, and the fuel flowing from the fuel pipe is connected to the fuel pipe at the start of supply. After filling the inside of the manifold while supplying part of the fuel to the combustor from the nearby branch pipe,
It is configured to supply equal fuel to each combustor.

【0006】しかし、マニホールドのような分配管は構
造上、分岐管による分岐流損失、分岐部、曲がり部での
剥離渦による圧力損失、管摩擦損失の影響により、マニ
ホールド内静圧分布を完全に一様にすることは困難であ
り、各分岐管部に接続された燃焼器とマニホールド内圧
力との間にもわずかな圧力差が生じ、各燃焼器に供給さ
れる燃料流量も一様にはならない。
However, a distribution pipe such as a manifold has a structure in which the static pressure distribution in the manifold is completely reduced due to the effects of branch flow loss due to the branch pipe, pressure loss due to separation vortex at the branch and bend, and pipe friction loss. It is difficult to make them uniform, and there is a slight pressure difference between the combustor connected to each branch pipe and the pressure inside the manifold, and the fuel flow supplied to each combustor is also uniform. No.

【0007】また、燃焼用の圧縮空気は、圧縮機から車
室へ導かれ、各燃焼器の内筒と外筒によって形成される
空気流路を通って、燃焼器内部に導入されるが、圧縮機
から車室へ導入される流路形状などの影響により、車室
内部にも圧力損失分布が発生し、この圧力損失分布によ
る、各燃焼器への空気流量にも分布が発生する。これら
の空気流量分布は、前述したように圧縮機の空気取り入
れ構造からタービンケーシング構造とトランジションピ
ース形状などから決まる流路形状、車室の構造などに起
因することから、その分布の発生範囲は、広範囲に及ぶ
ことが考えられる。
[0007] The compressed air for combustion is guided from the compressor to the passenger compartment, and is introduced into the inside of the combustor through an air passage formed by an inner cylinder and an outer cylinder of each combustor. Due to the influence of the shape of the flow path introduced from the compressor into the cabin, a pressure loss distribution also occurs inside the cabin, and the pressure loss distribution also causes a distribution of air flow to each combustor. As described above, these air flow distributions are caused by the air intake structure of the compressor, the flow path shape determined by the turbine casing structure and the transition piece shape, the structure of the vehicle compartment, and the like. It can be extensive.

【0008】また、各燃焼器の部品ばらつきによって
も、燃焼器間の燃料流量や空気流量に偏差が発生し、こ
れらの影響により、燃料、空気流量の分布の組合わせ
で、燃焼特性にも微妙な違いが生じることになり、運転
においてはその積算された影響が長時間継続されると、
燃焼器やタービン翼の寿命に影響を及ぼすことが考えら
れる。
Further, deviations in the fuel flow rate and air flow rate between the combustors also occur due to variations in the components of each combustor. Due to these effects, the combination of the distribution of the fuel and air flow rates causes subtle combustion characteristics. When driving, if the accumulated effects continue for a long time,
This may affect the life of the combustor and turbine blades.

【0009】特開平8−135910号に示す従来技術のよう
な、マニホールド構造であると、マニホールド内部の圧
力分布を均一化し、燃焼器に供給する燃料を均一化する
のに効果が期待できる。しかし、従来技術では、燃焼空
気流量分布による各燃焼器の燃料、空気流量比を均一に
することは期待できず、また、マニホールド内部の流動
状態を制御することも不可能で、下記に示すような課題
が考えられた。
With the manifold structure as in the prior art shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-135910, an effect can be expected in that the pressure distribution inside the manifold is made uniform and the fuel supplied to the combustor is made uniform. However, in the prior art, it is not possible to expect to make the fuel and air flow ratio of each combustor uniform by the combustion air flow distribution, and it is also impossible to control the flow state inside the manifold, as shown below. Issues were considered.

【0010】すなわち、燃料の流れそのものによる乱れ
と燃焼器内圧の変動によって、マニホールド内部の流動
状態が時間的、空間的に変動し、この変動がさらに圧力
分布を生み出すことにより、各燃焼器に供給される燃料
流量が時間的、空間的圧力分布を形成し、この結果、燃
焼振動、燃焼温度、NOx排出量などの増大する缶を発生
させることが考えられる。
That is, the flow state inside the manifold temporally and spatially fluctuates due to the turbulence due to the fuel flow itself and the fluctuation of the internal pressure of the combustor, and this fluctuation further produces a pressure distribution, thereby supplying the fuel to each combustor. It is conceivable that the fuel flow rate that forms a temporal and spatial pressure distribution, resulting in cans with increased combustion oscillations, combustion temperatures, NOx emissions, and the like.

【0011】また、長期にわたって運転されるガスター
ビンでは、このような燃焼特性の偏りが固定された燃焼
器に発生することは、ガスタービンの信頼性を損なうこ
とになる。
In a gas turbine that is operated for a long period of time, such a deviation in combustion characteristics occurring in a fixed combustor impairs the reliability of the gas turbine.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るガスタービン燃焼器の第一の特徴は、
燃料と空気を供給し、高温の燃焼ガスを発生させる複数
のガスタービン燃焼器を備え、該複数の燃焼器への燃料
供給が、燃料配管からマニホールドを介して行われるよ
うなガスタービン燃焼器において、該燃料配管にバイパ
ス管を設け、燃料配管とは別経路でマニホールドへ接続
し、該バイパス管分岐部に流量分配制御機構を設け、該
流量分配制御機構は燃焼に関連する状態量の計測結果に
基づいて制御するようにしたことにある。
In order to achieve the above object, a first feature of a gas turbine combustor according to the present invention is as follows.
In a gas turbine combustor including a plurality of gas turbine combustors for supplying fuel and air and generating a high-temperature combustion gas, and a fuel supply to the plurality of combustors is performed from a fuel pipe via a manifold. , A bypass pipe is provided in the fuel pipe, the fuel pipe is connected to the manifold through a different route from the fuel pipe, and a flow distribution control mechanism is provided in the bypass pipe branch portion, and the flow distribution control mechanism measures a state quantity related to combustion. The control is based on the

【0013】また、本発明の第二の特徴は、前記マニホ
ールドを分割構造とし、分割されたマニホールドには、
燃料配管から分岐したバイパス管が接続され、各バイパ
ス管分岐部に流量分配制御機構を設け、該流量分配制御
機構は燃焼に関連する状態量の計測結果に基づいて制御
するようにしたことにある。
[0013] A second feature of the present invention is that the manifold has a divided structure, and the divided manifold includes:
A bypass pipe branched from the fuel pipe is connected, and a flow distribution control mechanism is provided at each bypass pipe branch portion, and the flow distribution control mechanism performs control based on a measurement result of a state quantity related to combustion. .

【0014】このように構成したガスタービン燃焼器で
あると、従来技術と同様に、燃料マニホールド内部の静
圧分布の発生を減少し、各燃焼器に均一な燃料流量を供
給できること。さらに、空気流量に偏差が発生した場
合、燃料流量を制御することが可能なため、燃料と空気
の割合である燃空比を一定にし、燃焼振動の増大など異
常燃焼の発生を防止することが可能となる。
[0014] With the gas turbine combustor thus configured, the generation of static pressure distribution inside the fuel manifold can be reduced and a uniform fuel flow can be supplied to each combustor, as in the prior art. Furthermore, when a deviation occurs in the air flow rate, the fuel flow rate can be controlled, so that the fuel-air ratio, which is the ratio of fuel to air, is kept constant, and abnormal combustion such as increased combustion vibration can be prevented. It becomes possible.

【0015】また、マニホールドに供給される燃料流量
が定常状態であっても、バイパス管分岐部に設けた流量
分配制御機構を制御することによって、マニホールド内
部の流動状態を調節することが可能となり、マニホール
ド内部に形成される、時間的、空間的に変化する圧力分
布の発生を抑え、上記課題を解決することができる。ま
た、本発明では、燃焼振動や燃焼器メタル温度、排気ガ
ス温度などの情報によって、流量分配制御機構をコント
ロールするよう構成されているため、本発明にガスター
ビンの運転監視装置を付加することで、試運転時にガス
タービンの起動から定格負荷までの全運転条件で、最適
な流量分配ができるように流量分配制御装置の動作状態
を確認し、制御装置に組込むことにより、起動から定格
負荷までのあらゆる運転条件において、流量分配制御装
置を動作させることができ、常に最適な流量配分での運
転が可能となり、安定した燃焼状態を維持することがで
きる。
Further, even when the flow rate of fuel supplied to the manifold is in a steady state, the flow state inside the manifold can be adjusted by controlling the flow rate distribution control mechanism provided at the bypass pipe branch portion. The above problem can be solved by suppressing the occurrence of a temporally and spatially varying pressure distribution formed inside the manifold. Further, in the present invention, since the flow distribution control mechanism is controlled based on information such as combustion vibration, combustor metal temperature, and exhaust gas temperature, an operation monitoring device for a gas turbine can be added to the present invention. In the test run, the operating condition of the flow distribution control device is checked so that optimum flow distribution can be performed under all operating conditions from the start of the gas turbine to the rated load, and by incorporating it into the control device, Under the operating conditions, the flow distribution control device can be operated, the operation can always be performed with the optimal flow distribution, and a stable combustion state can be maintained.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。図1には、本発明の第一の実施例の燃焼
器を備えたガスタービンプラントの要部が示されてい
る。このガスタービンプラントは、主としてガスタービ
ン2とガスタービン2に連結され、燃焼用の圧縮空気1
0を得る圧縮機1と燃焼器3により構成されており、圧
縮機1より吐出された圧縮空気10は、圧縮空気流路を
通って燃焼器3に導かれ、燃焼器3の内部に形成されて
いる内筒6で燃料とともに燃焼する。燃焼によって生成
された燃焼ガス11は、トランジションピース7を経て
ガスタービン2に噴射されガスタービン2を駆動する。
そして、図示してはいないが、一般にガスタービンに連
結されている発電機によって発電するように構成されて
いる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a main part of a gas turbine plant including a combustor according to a first embodiment of the present invention. This gas turbine plant is mainly connected to a gas turbine 2 and a compressed air 1 for combustion.
The compressor 1 is configured by a compressor 1 and a combustor 3 that obtains zero. The compressed air 10 discharged from the compressor 1 is guided to the combustor 3 through a compressed air flow path and is formed inside the combustor 3. The fuel is burned together with the fuel in the inner cylinder 6. The combustion gas 11 generated by the combustion is injected into the gas turbine 2 via the transition piece 7 to drive the gas turbine 2.
And, although not shown, the power is generally generated by a generator connected to the gas turbine.

【0017】燃焼器3の主な構成は、燃焼ガス11を生
成する内筒6、トランジションピース7と、燃料を供給
する燃料ノズル8と、燃焼器3を点火させるための点火
栓4を外筒5で密閉している。燃焼器3は複数個周状に
配置されており、隣接する燃焼器は火炎伝播管9で内筒
6が連絡されている。
The main structure of the combustor 3 is that an inner cylinder 6 for producing combustion gas 11, a transition piece 7, a fuel nozzle 8 for supplying fuel, and an ignition plug 4 for igniting the combustor 3 include an outer cylinder. Closed with 5. A plurality of combustors 3 are circumferentially arranged, and the adjacent combustors are connected to the inner cylinder 6 by a flame propagation pipe 9.

【0018】次に、燃焼器3への燃料供給系統について
簡単に説明する。図示してはいないが、燃料タンクの燃
料は、ガスコンプレッサー等で所定の圧力まで昇圧さ
れ、燃料母管を通り、各々ガスタービンへ繋がる燃料配
管14に分岐される。その後、マニホールド13に導か
れ、マニホールド13に設置されている分岐管によっ
て、各燃焼器3へ供給される。各燃焼器3へ供給される
燃料ガスの流量は、燃料配管14途中に設けられている
圧力調節弁16と流量調節弁15によって決定される。
Next, the fuel supply system to the combustor 3 will be briefly described. Although not shown, the fuel in the fuel tank is pressurized to a predetermined pressure by a gas compressor or the like, passes through a fuel mother pipe, and is branched into fuel pipes 14 each connected to a gas turbine. Thereafter, the mixture is guided to the manifold 13 and supplied to each combustor 3 by a branch pipe installed in the manifold 13. The flow rate of the fuel gas supplied to each combustor 3 is determined by a pressure control valve 16 and a flow control valve 15 provided in the fuel pipe 14.

【0019】本発明の第一の実施例は、燃料配管14に
燃料バイパス管17を設け、この燃料バイパス管17と
マニホールド13の接続部は、燃料配管14とマニホー
ルド13の接続部と対向する位置に設置し、燃料配管1
4と燃料バイパス管17の接続部には、流量配分を調節
できる流量分配弁18と流量分配弁18の動作指令を出
す流量分配弁制御装置19を設けたものである。さら
に、燃焼器には燃焼状態を監視するための燃焼振動セン
サ20、燃焼器メタル温度監視用の熱電対21や燃焼器
排気ガス温度監視用の熱電対22が設けられており、流
量分配弁18は燃焼振動、燃焼器メタル温度、燃焼器排
気ガス温度の信号を受け、コントロールすることが可能
な構成となっている。また、流量分配弁制御装置19に
は、運転状態監視装置23が設けられており、ガスター
ビンの運転状態によって、流量分配弁18をコントロー
ルすることが可能な構成となっている。
In the first embodiment of the present invention, a fuel bypass pipe 17 is provided in a fuel pipe 14, and a connection between the fuel bypass pipe 17 and the manifold 13 is located at a position opposed to a connection between the fuel pipe 14 and the manifold 13. Installed in the fuel pipe 1
A connection portion between the fuel supply pipe 4 and the fuel bypass pipe 17 is provided with a flow distribution valve 18 that can adjust the flow distribution and a flow distribution valve control device 19 that issues an operation command for the flow distribution valve 18. Further, the combustor is provided with a combustion vibration sensor 20 for monitoring a combustion state, a thermocouple 21 for monitoring a combustor metal temperature, and a thermocouple 22 for monitoring a combustor exhaust gas temperature. Is configured to receive and control signals of combustion vibration, combustor metal temperature, and combustor exhaust gas temperature. Further, the flow distribution valve control device 19 is provided with an operation state monitoring device 23, and is configured to be able to control the flow distribution valve 18 according to the operation state of the gas turbine.

【0020】次に、ガスタービンの運転と本発明による
第一の実施例の流量分配弁18の動作について説明す
る。まず、ガスタービン起動時、燃焼器3の点火指令に
よって流量調節弁15が開き、燃料がマニホールド13
へ流入する。この時、流量分配弁18は燃料配管14側
に全ての燃料を供給するように動作するため、燃料は燃
料配管14を通り、マニホールド13へ流入することに
なる。マニホールド13に流入した燃料は各燃焼器へ燃
料を供給しながら、マニホールド13内を流下し、燃料
配管14の接合部と対向する位置へ到達する。燃料配管
14の接合部と対向する位置、すなわち、燃料到達が最
も遅い位置には点火栓4が設置されており、点火栓設置
缶に点火し、隣接缶へ火炎伝播管9によって火移りさ
せ、全燃焼器を点火させる。
Next, the operation of the gas turbine and the operation of the flow distribution valve 18 of the first embodiment according to the present invention will be described. First, when the gas turbine is started, the flow control valve 15 is opened by the ignition command of the combustor 3, and the fuel is supplied to the manifold 13.
Flows into At this time, since the flow distribution valve 18 operates so as to supply all the fuel to the fuel pipe 14 side, the fuel flows into the manifold 13 through the fuel pipe 14. The fuel that has flowed into the manifold 13 flows down the manifold 13 while supplying fuel to each combustor, and reaches a position facing the joint of the fuel pipe 14. A spark plug 4 is installed at a position facing the joint of the fuel pipe 14, that is, at a position where the fuel reaches the slowest, ignites the spark plug installation can and causes the flame to be transferred to the adjacent can by the flame spread pipe 9, Ignite all combustors.

【0021】従来技術では、燃料が2系統からマニホー
ルドへ流入するため、点火栓設置缶が点火した時、他の
燃焼器の燃料濃度が点火栓設置缶よりも小さく、点火不
具合を発生する可能性があったが、本実施例では、流量
分配弁18を制御し、燃料が燃料配管14だけに流れる
ように構成したため、点火栓4設置燃焼器が点火する燃
料濃度となる時間内には、他の全ての燃焼器に燃料が十
分に供給されているため、点火性能を向上することが可
能である。
In the prior art, since fuel flows into the manifold from two systems, when the spark plug can ignites, the fuel concentration of the other combustor is lower than that of the spark plug can, which may cause an ignition failure. However, in the present embodiment, the flow distribution valve 18 is controlled so that the fuel flows only through the fuel pipe 14, so that the fuel concentration at which the combustor provided with the spark plug 4 ignites becomes different from the other fuels. Since the fuel is sufficiently supplied to all the combustors, the ignition performance can be improved.

【0022】また、点火不具合が発生した場合、従来例
では、燃料供給量や供給圧力を変更し調整していたが、
本実施例では、これに加え流量分配弁18を制御するこ
とによって、マニホールドに流入する燃料流動状態を調
整することが可能であり、従来技術よりも点火特性に対
する調整幅が広がる。
When an ignition failure occurs, the fuel supply amount and the supply pressure are changed and adjusted in the conventional example.
In this embodiment, in addition to this, by controlling the flow distribution valve 18, it is possible to adjust the flow state of the fuel flowing into the manifold, and the adjustment range for the ignition characteristics is wider than in the prior art.

【0023】次に、ガスタービン負荷の上昇に伴う燃料
供給量の増加や、各燃焼器部品のばらつきにより、マニ
ホールド13内部には圧力勾配が発生し、燃焼器に供給
される燃料流量に偏差が生じることが考えられる。
Next, a pressure gradient is generated inside the manifold 13 due to an increase in the amount of fuel supplied due to an increase in the load of the gas turbine and variations in the components of each combustor, causing a deviation in the flow rate of the fuel supplied to the combustor. Is likely to occur.

【0024】しかし、本実施例では燃焼振動やメタル温
度情報によって、流量分配弁18を制御し、燃料流量の
ばらつきを小さくすることに効果があり、燃焼振動やN
Ox排出量の増大を未然に防止することが可能である。
However, the present embodiment is effective in controlling the flow distribution valve 18 based on combustion vibration and metal temperature information to reduce variations in the fuel flow rate.
It is possible to prevent an increase in the amount of Ox emission beforehand.

【0025】さらに、ガスタービンの運転状態が変化す
ると、燃焼振動、燃料の流れによる乱れが発生し、マニ
ホールド13内部には時間的、空間的な圧力分布が発生
し、これによって、燃焼器に供給される燃料流量に偏差
が生じ、この結果、燃焼振動やNOx排出量が増加する
ことが考えられる。
Further, when the operating state of the gas turbine changes, turbulence due to combustion vibration and fuel flow occurs, and a temporal and spatial pressure distribution is generated inside the manifold 13, whereby the gas is supplied to the combustor. It is conceivable that a deviation occurs in the fuel flow to be performed, and as a result, the combustion oscillation and the NOx emission amount increase.

【0026】また、マニホールド13内部に発生する圧
力分布は、分岐管12より伝播される燃焼器内圧の変動
と、マニホールド13に流入する際に発生する渦などの
変動周期が同調すると、圧力分布が増大し、燃焼不安定
の発生を引起こすことになる。
The pressure distribution generated inside the manifold 13 is such that when the fluctuation of the internal pressure of the combustor propagated from the branch pipe 12 and the fluctuation period of the vortex generated when flowing into the manifold 13 are synchronized, the pressure distribution is changed. And the occurrence of combustion instability.

【0027】しかし、本実施例によれば、燃焼振動や燃
焼器メタル温度、排気ガス温度を常時監視し、ばらつき
が大きくなる傾向が見られた場合、これらの情報によっ
て、流量分配弁18をコントロールし、マニホールド1
3内の流動状態を変化させ、マニホールド13内部の圧
力分布の発生を防止することが可能となり、燃焼振動レ
ベルや燃焼器メタル温度、排気ガス温度を低減すること
ができ、安定した燃焼を確保することが可能となる。
However, according to this embodiment, the combustion oscillation, the combustor metal temperature, and the exhaust gas temperature are constantly monitored, and if the dispersion tends to increase, the flow distribution valve 18 is controlled based on these information. And manifold 1
3, it is possible to prevent the occurrence of pressure distribution inside the manifold 13 by changing the flow state within the manifold 3, reduce the combustion vibration level, the combustor metal temperature, and the exhaust gas temperature, and secure stable combustion. It becomes possible.

【0028】また、ガスタービンは運転条件によって、
それぞれ、燃料や空気流量が異なってくるため、マニホ
ールド13内の圧力分布は、それに伴い時々刻々と変化
する可能性がある。このため、それぞれの運転条件で、
各燃焼器に供給される燃料流量のバランスは異なってく
ることが考えられ、それぞれ異なった問題が生じる可能
性がある。しかし、本実施例によれば、試運転時に運転
条件を管理し、それぞれの運転条件で、流量分配弁18
の最適な動作状態を確認し、これらの情報を運転状態監
視装置23、流量分配弁制御装置19に組込むことで、
起動から定格負荷までのあらゆる運転条件において、流
量分配弁18を動作させ、最適な流量配分を行うことが
可能となり、常に安定した燃焼状態を維持することが可
能となる。
The gas turbine depends on the operating conditions.
Since the fuel and air flow rates are different from each other, the pressure distribution in the manifold 13 may change every moment. Therefore, under each operating condition,
It is conceivable that the balance of the fuel flow supplied to each combustor will be different, which may cause different problems. However, according to the present embodiment, the operation conditions are managed during the test operation, and the flow distribution valve 18 is controlled under each operation condition.
By confirming the optimal operation state of the above, and incorporating this information into the operation state monitoring device 23 and the flow distribution valve control device 19,
Under all operating conditions from the start to the rated load, the flow distribution valve 18 can be operated to perform an optimal flow distribution, and a stable combustion state can always be maintained.

【0029】次に、本発明の第二の実施例を図2を用い
て説明する。本実施例の基本構成部品は、第一の実施例
と同様である。本実施例ではマニホールド13に仕切り
板24を4つ設け、マニホールド13を4分割構造とし
たもので、さらに、燃料配管14と燃料バイパス管17
を2系統に分岐し、それぞれの枝管25、26、27、
28には、4分割されたマニホールド13がそれぞれ連
絡されており、枝管26の長さは他の枝管25、27、
28よりも長く構成している。また、燃料配管14と燃
料バイパス管17との分岐部、燃料配管14、燃料バイ
パス管17の分岐部にはそれぞれ、流量分配弁18、2
9、30が設置されており、これらの流量分配弁18、
29、30は、燃焼振動、燃焼器メタル温度、燃焼器排
気ガス温度の情報を受けコントロールすることが可能な
構成となっている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The basic components of this embodiment are the same as those of the first embodiment. In this embodiment, four partition plates 24 are provided on the manifold 13 and the manifold 13 is divided into four parts.
Into two systems, and branch pipes 25, 26, 27,
28, the manifold 13 divided into four parts is connected to each other, and the length of the branch pipe 26 is set to the other branch pipes 25, 27,
It is configured to be longer than 28. Further, the flow distribution valves 18 and 2 are provided at the branch between the fuel pipe 14 and the fuel bypass pipe 17 and at the branch between the fuel pipe 14 and the fuel bypass pipe 17, respectively.
9 and 30 are installed, and these flow distribution valves 18,
Reference numerals 29 and 30 are configured to receive and control information on combustion oscillation, combustor metal temperature, and combustor exhaust gas temperature.

【0030】また、流量分配弁制御装置19には、運転
状態監視装置23が設けられており、ガスタービンの運
転状態によって、流量分配弁18、29、30をコント
ロールすることが可能な構成となっている。
Further, the flow distribution valve control device 19 is provided with an operation state monitoring device 23 so that the flow distribution valves 18, 29 and 30 can be controlled according to the operation state of the gas turbine. ing.

【0031】このように構成すると、燃焼器起動時に
は、流量分配弁18、29、30を均一配分にすること
により、枝管25、27、28よりもバイパス管17の
枝管26が長く構成されている分、燃料到達が遅れ、特
に、点火栓4設置燃焼器への燃料到達を最も遅くするこ
とができ、点火栓4設置燃焼器が点火する燃料濃度とな
る時間内には、他の全ての燃焼器に燃料が十分に供給さ
れているため、点火性能を損なうことがない。
With this configuration, when the combustor is started, the branch pipes 26 of the bypass pipe 17 are configured to be longer than the branch pipes 25, 27, 28 by uniformly distributing the flow distribution valves 18, 29, 30. In this case, the fuel arrival is delayed, and in particular, the fuel arrival to the ignition plug 4 installed combustor can be made the slowest. Since the fuel is sufficiently supplied to the combustor, the ignition performance is not impaired.

【0032】また、ガスタービンでは、圧縮機から車室
への空気流路形状や、負荷上昇に伴う空気流動変動によ
り、車室内部には圧力分布が発生し、燃焼器に供給され
る空気流量に偏差が生じることが考えられる。供給され
る燃料流量が一定の場合、空気流量が少ないと、燃料と
空気の比率である燃空比が高くなり、燃焼振動やNOx
排出量が増加することが考えられる。
Further, in the gas turbine, a pressure distribution is generated in the vehicle interior due to the shape of the air flow path from the compressor to the vehicle interior and the air flow fluctuation caused by the load increase, and the air flow supplied to the combustor is increased. It is conceivable that a deviation occurs in. When the supplied fuel flow rate is constant, if the air flow rate is small, the fuel-air ratio, which is the ratio of fuel to air, increases, and combustion vibration and NOx
Emissions may increase.

【0033】第一の実施例では、マニホールド13に流
入する燃料流量の流動状態を制御し、マニホールド13
内部の圧力分布の発生を防止し、安定燃焼を行うことが
可能であるが、前記した空気流量の変動によって発生す
る燃焼不安定問題には、大きな効果が期待できなかっ
た。
In the first embodiment, the flow state of the fuel flow rate flowing into the manifold 13 is controlled,
Although it is possible to prevent the occurrence of an internal pressure distribution and perform stable combustion, it was not possible to expect a significant effect on the combustion instability problem caused by the fluctuation of the air flow rate.

【0034】しかし、第二の実施例では、分割された各
々のマニホールド13に供給される燃料流量を制御する
ことができるため、空気流量配分に偏りが生じても、燃
料流量を制御することにより、燃空比を一定にすること
が可能となり、燃焼振動やNOx排出量の増大を防止す
ることができる。
However, in the second embodiment, since the fuel flow supplied to each of the divided manifolds 13 can be controlled, even if the air flow distribution is uneven, the fuel flow can be controlled by controlling the fuel flow. In addition, the fuel-air ratio can be made constant, and combustion oscillation and an increase in NOx emission can be prevented.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
ニホールド内の燃料流動状態を調整することができ、燃
焼振動やNOx生成量の低減、燃焼器メタル温度や排気
ガス温度の上昇を防止する効果がある。
As described above, according to the present invention, the fuel flow state in the manifold can be adjusted, the combustion vibration and the NOx generation amount can be reduced, and the temperature of the combustor metal and the exhaust gas temperature can be prevented from rising. Has the effect of doing

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施例とその構成を説明する
図。
FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention and its configuration.

【図2】本発明の第二の実施例とその構成を説明する
図。
FIG. 2 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention and its configuration.

【符号の説明】 1…圧縮機、2…ガスタービン、3…燃焼器、4…点火
栓、6…内筒、7…トランジションピース、8…バー
ナ、10…圧縮空気、13…マニホールド、14…燃料
配管、15…流量調節弁、16…圧力調節弁、17…燃
料バイパス管、18…流量分配弁、19…流量分配弁制
御装置、20…燃焼振動監視用センサ、21…燃焼器メ
タル温度監視用熱電対、22…排気ガス温度監視用熱電
対、23…運転状態監視装置、24…仕切板。
[Description of Signs] 1 ... Compressor, 2 ... Gas turbine, 3 ... Combustor, 4 ... Ignition plug, 6 ... Inner cylinder, 7 ... Transition piece, 8 ... Burner, 10 ... Compressed air, 13 ... Manifold, 14 ... Fuel pipe, 15: flow control valve, 16: pressure control valve, 17: fuel bypass pipe, 18: flow distribution valve, 19: flow distribution valve control device, 20: combustion vibration monitoring sensor, 21: combustor metal temperature monitoring Thermocouple for monitoring, 22: thermocouple for monitoring exhaust gas temperature, 23: monitoring device for operating condition, 24: partition plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 雅哉 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 室田 知也 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 小林 成嘉 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masaya Otsuka 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Power & Electric Development Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tomoya Murota Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 7-2-1, Hitachi, Ltd. Power and Electricity Development Laboratory (72) Inventor Narika Kobayashi 7-2-1, Omika-cho, Hitachi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Power and Electricity Development Laboratory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料と空気を供給し、高温の燃焼ガスを
発生させる複数のガスタービン燃焼器を備え、該複数の
燃焼器への燃料供給が、燃料配管からマニホールドを介
して行われるようなガスタービン燃焼器において、該燃
料配管にバイパス管を設け、燃料配管とは別経路でマニ
ホールドへ連絡し、該バイパス管分岐部に流量分配制御
機構を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
1. A fuel cell system comprising: a plurality of gas turbine combustors for supplying fuel and air to generate a high-temperature combustion gas, wherein fuel is supplied to the plurality of combustors from a fuel pipe via a manifold. In a gas turbine combustor, a gas pipe combustor is provided, wherein a bypass pipe is provided in the fuel pipe, a manifold is connected to the fuel pipe by a different path from the fuel pipe, and a flow distribution control mechanism is provided in a branch of the bypass pipe.
【請求項2】 請求項1に記載のガスタービン燃焼器に
おいて、該流量分配制御機構は燃焼状態監視の状態量で
制御するようにしたことを特徴とするガスタービン燃焼
器。
2. The gas turbine combustor according to claim 1, wherein said flow distribution control mechanism is controlled by a state quantity of combustion state monitoring.
【請求項3】 請求項1に記載のガスタービン燃焼器に
おいて、前記マニホールドを分割構造とし、分割された
各々のマニホールドに、燃料配管から分岐したバイパス
管を連絡するように構成し、各バイパス管分岐部に流量
分配制御機構を設け、該流量分配制御機構は燃焼状態監
視の状態量で制御するようにしたことを特徴とするガス
タービン燃焼器。
3. The gas turbine combustor according to claim 1, wherein the manifold has a divided structure, and a bypass pipe branched from a fuel pipe is connected to each of the divided manifolds. A gas turbine combustor characterized in that a flow distribution control mechanism is provided at a branch portion, and the flow distribution control mechanism is controlled by a state quantity of combustion state monitoring.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004534197A (en) * 2001-07-13 2004-11-11 プラット アンド ホイットニー カナダ コーポレイション Premixing chamber for turbine combustor
JP2012007565A (en) * 2010-06-25 2012-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine

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