JP2001254631A - 多機能付加型水噴射マニホールド及びその操作方法 - Google Patents
多機能付加型水噴射マニホールド及びその操作方法Info
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- F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/08—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases
- F05D2270/082—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases with as little NOx as possible
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 従来装置における、タービン停止時の水抜き
は無負荷状態でしかできず、さらには車室内からの高
温、高圧の逆流によりマニホールドが噴破する等の不具
合を解消できる水噴射マニホールドの操作を課題とす
る。 【解決手段】 多機能付加型水噴射マニホールドは、水
噴射マニホールド頂部に設置され、水排出時水噴射マニ
ホールド内を大気に連通させる空気連通装置、水噴射マ
ニホールド５１と燃焼器との間の枝管に介装され、差圧
が所定圧以上で燃焼器に水を供給し、差圧が所定圧以下
で連通を遮断し燃焼器への水を止める加圧型逆止弁５４
からなるものとした。
は無負荷状態でしかできず、さらには車室内からの高
温、高圧の逆流によりマニホールドが噴破する等の不具
合を解消できる水噴射マニホールドの操作を課題とす
る。 【解決手段】 多機能付加型水噴射マニホールドは、水
噴射マニホールド頂部に設置され、水排出時水噴射マニ
ホールド内を大気に連通させる空気連通装置、水噴射マ
ニホールド５１と燃焼器との間の枝管に介装され、差圧
が所定圧以上で燃焼器に水を供給し、差圧が所定圧以下
で連通を遮断し燃焼器への水を止める加圧型逆止弁５４
からなるものとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ガスタービ
ンの運転／停止過程において、ガスタービン燃焼ガスの
低ＮＯｘ化を実現するために、ガスタービンの燃焼温度
を下げるべくガスタービン燃焼室へ供給するようにした
水が、水の供給を止めても水頭圧によりガスタービン内
に侵入するのを防止し、かつドレン弁にゴミがかみ込ん
だ際、高温車室内の高温高圧の空気が、水の供給が止め
られて内圧が低下した水噴射マニホールド内逆流しない
機能を有する多機能付加型水噴射マニホールド及びその
操作方法に関する。
ンの運転／停止過程において、ガスタービン燃焼ガスの
低ＮＯｘ化を実現するために、ガスタービンの燃焼温度
を下げるべくガスタービン燃焼室へ供給するようにした
水が、水の供給を止めても水頭圧によりガスタービン内
に侵入するのを防止し、かつドレン弁にゴミがかみ込ん
だ際、高温車室内の高温高圧の空気が、水の供給が止め
られて内圧が低下した水噴射マニホールド内逆流しない
機能を有する多機能付加型水噴射マニホールド及びその
操作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業用ガスタービンとして使用される、
油焚き専焼の燃焼器又は油焚き−ガス焚き混焼の燃焼器
において低ＮＯｘ化を実現する為に、燃料に水を混入し
又は燃焼ゾーンに水噴射を行い、火炎の温度を低減する
ことが一般的に行なわれている。このうち、油焚き専焼
の火炎の温度を低減するものとしては、本出願人により
特願平１１−１５９７５６号「油焚きＤＬＮ燃焼器の水
噴射制御装置」が提案されている。
油焚き専焼の燃焼器又は油焚き−ガス焚き混焼の燃焼器
において低ＮＯｘ化を実現する為に、燃料に水を混入し
又は燃焼ゾーンに水噴射を行い、火炎の温度を低減する
ことが一般的に行なわれている。このうち、油焚き専焼
の火炎の温度を低減するものとしては、本出願人により
特願平１１−１５９７５６号「油焚きＤＬＮ燃焼器の水
噴射制御装置」が提案されている。
【０００３】すなわち、ガスタービンに用いられる燃焼
器が、油焚予混合燃焼器（ＤｒｙＬｏｗ ＮＯｘ Ｃｏ
ｍｂｕｓｔｏｒ）の水噴射制御装置において、燃料中に
噴射する水量の制御を燃料流量に応じて正確に制御する
ために、パイロット系統、メインＡ，Ｂ系統が流量調整
弁を介して設けられ、油燃料が供給される系統のうちの
メインＡ，Ｂ系統には流量検出器、水噴射流量調整弁を
備えた水噴射系統が設けられ、水噴射流量制御回路によ
り弁が制御され、水噴射量を制御するようにしている。
このために、制御回路には燃料流量制御信号、水流量検
出器の検出信号、車室圧力、水噴射供給圧力（計画値）
が入力され、油燃料流量に比例した弁の開度が先行的に
算出され、検出器からのフィードバック信号によりこの
算出値を補正して、弁を制御するようにしているので油
燃料流量に応じて迅速な水噴射量が制御され、燃焼によ
り生じるＮＯｘ量を低減できるようにしている。
器が、油焚予混合燃焼器（ＤｒｙＬｏｗ ＮＯｘ Ｃｏ
ｍｂｕｓｔｏｒ）の水噴射制御装置において、燃料中に
噴射する水量の制御を燃料流量に応じて正確に制御する
ために、パイロット系統、メインＡ，Ｂ系統が流量調整
弁を介して設けられ、油燃料が供給される系統のうちの
メインＡ，Ｂ系統には流量検出器、水噴射流量調整弁を
備えた水噴射系統が設けられ、水噴射流量制御回路によ
り弁が制御され、水噴射量を制御するようにしている。
このために、制御回路には燃料流量制御信号、水流量検
出器の検出信号、車室圧力、水噴射供給圧力（計画値）
が入力され、油燃料流量に比例した弁の開度が先行的に
算出され、検出器からのフィードバック信号によりこの
算出値を補正して、弁を制御するようにしているので油
燃料流量に応じて迅速な水噴射量が制御され、燃焼によ
り生じるＮＯｘ量を低減できるようにしている。
【０００４】また、従来の油焚き−ガス焚き混焼の拡散
型ガスタービン燃焼器においても、ＮＯｘ量を低減する
ために、ガスタービンの部分図であり軸心よりも上方を
断面図で示し、下方を側面図で示すようにした図３に示
すように、燃焼器１の近傍にガスタービン筒体を取り巻
いて、直径が５〜６ｍ円環状の水噴射マニホールド２が
設けられ、周方向に１０数個から２０数個配置された各
燃焼器１の運転時の火炎に水を噴射して、燃焼温度が低
くなるようにしてＮＯｘの発生量を少なくするようにし
ている。
型ガスタービン燃焼器においても、ＮＯｘ量を低減する
ために、ガスタービンの部分図であり軸心よりも上方を
断面図で示し、下方を側面図で示すようにした図３に示
すように、燃焼器１の近傍にガスタービン筒体を取り巻
いて、直径が５〜６ｍ円環状の水噴射マニホールド２が
設けられ、周方向に１０数個から２０数個配置された各
燃焼器１の運転時の火炎に水を噴射して、燃焼温度が低
くなるようにしてＮＯｘの発生量を少なくするようにし
ている。
【０００５】この水噴射マニホールド２は、ブロック図
である図４に示すように、後述する水穴１６が小径のた
めにノズル差圧約４０〜５０ｋｇ／ｃｍ2 ｇと燃焼器１
の燃焼ガスを発生させる区画（以下車室という）の圧力
１３〜２０ｋｇ／ｃｍ2 ｇの合計圧力である５３〜７０
ｋｇ／ｃｍ2 ｇに達する高圧の水を供給する水供給管３
に、圧縮空気管４、ドレン管５および枝管６がそれぞれ
連結されており、上述したように水噴射マニホールド２
から燃焼器１内の火炎に水を噴射し、燃焼器１における
断熱火炎温度を低くして、燃焼ガスを低ＮＯｘ化すると
ともに、停止時には内部の水を抜き出すようにしてい
る。このために、水供給管４には、水噴射ポンプ７、流
量調整弁８、および遮断弁９が介装されるとともに、ス
イープ空気供給弁１０、逆止弁１１を介装した圧縮空気
管４と途中で連結され、水噴射マニホールド２に火炎冷
却用の水を供給できるようにするとともに、水噴射穴目
塞まり防止（スイープ）用の圧縮空気を供給できるよう
にしている。
である図４に示すように、後述する水穴１６が小径のた
めにノズル差圧約４０〜５０ｋｇ／ｃｍ2 ｇと燃焼器１
の燃焼ガスを発生させる区画（以下車室という）の圧力
１３〜２０ｋｇ／ｃｍ2 ｇの合計圧力である５３〜７０
ｋｇ／ｃｍ2 ｇに達する高圧の水を供給する水供給管３
に、圧縮空気管４、ドレン管５および枝管６がそれぞれ
連結されており、上述したように水噴射マニホールド２
から燃焼器１内の火炎に水を噴射し、燃焼器１における
断熱火炎温度を低くして、燃焼ガスを低ＮＯｘ化すると
ともに、停止時には内部の水を抜き出すようにしてい
る。このために、水供給管４には、水噴射ポンプ７、流
量調整弁８、および遮断弁９が介装されるとともに、ス
イープ空気供給弁１０、逆止弁１１を介装した圧縮空気
管４と途中で連結され、水噴射マニホールド２に火炎冷
却用の水を供給できるようにするとともに、水噴射穴目
塞まり防止（スイープ）用の圧縮空気を供給できるよう
にしている。
【０００６】また、ドレン管５は途中にドレン弁１２が
介装されて、水噴射マニホールド２の下端部に連結され
て、ガスタービンへの水噴射が不必要なときには、水噴
射マニホールド２から水抜きを行えるようにしている。
さらに、水噴射マニホールド２と燃焼器１との間には、
１０数ｍｍφの枝管６が設けられているだけで、この枝
管６には、特に弁等の車室内と水噴射マニホールド２と
を遮断するものは、特に設けるようにはしていない。
介装されて、水噴射マニホールド２の下端部に連結され
て、ガスタービンへの水噴射が不必要なときには、水噴
射マニホールド２から水抜きを行えるようにしている。
さらに、水噴射マニホールド２と燃焼器１との間には、
１０数ｍｍφの枝管６が設けられているだけで、この枝
管６には、特に弁等の車室内と水噴射マニホールド２と
を遮断するものは、特に設けるようにはしていない。
【０００７】また、圧縮空気管４には、スイープ空気供
給弁１０と逆止弁１１が介装され、油焚き運転を停止し
た場合、後述する噴射ノズル１７の構造から明らかなよ
うに、水穴１６まで燃料油がたれ、高温環境下でカーボ
ナイズして、水穴１６を閉鎖するのを防止するために、
油焚き運転停止後、スイープ供給弁１０を開放すること
により水穴１６までたれた燃料油を車室内に吹き飛ばす
ようにしている。
給弁１０と逆止弁１１が介装され、油焚き運転を停止し
た場合、後述する噴射ノズル１７の構造から明らかなよ
うに、水穴１６まで燃料油がたれ、高温環境下でカーボ
ナイズして、水穴１６を閉鎖するのを防止するために、
油焚き運転停止後、スイープ供給弁１０を開放すること
により水穴１６までたれた燃料油を車室内に吹き飛ばす
ようにしている。
【０００８】従来の水噴射装置は、上述のように構成さ
れており、通常、ガスタービンが着火した後、無負荷
（Ｎｏ Ｌｏａｄ）又はある低負荷から水噴射を開始
し、負荷の増加に応じて投入水量を増加し、ガスタービ
ンの断熱火炎温度を下げ、断熱火炎温度が高くなるにつ
れて増大する出口ＮＯｘをできるだけ均一となる様制御
している。一方、停止時においては、最大負荷（Ｆｕｌ
ｌ Ｌｏａｄ）から負荷を降下すると同時に投入水量を
減じ、燃料“断”と同時にドレン弁１２を開放すること
で車室残圧６〜１０ｋｇ／ｃｍ2 ｇの圧力空気を利用し
て、瞬時に水噴射マニホールド４内に溜った水を抜く方
法を採用していた。
れており、通常、ガスタービンが着火した後、無負荷
（Ｎｏ Ｌｏａｄ）又はある低負荷から水噴射を開始
し、負荷の増加に応じて投入水量を増加し、ガスタービ
ンの断熱火炎温度を下げ、断熱火炎温度が高くなるにつ
れて増大する出口ＮＯｘをできるだけ均一となる様制御
している。一方、停止時においては、最大負荷（Ｆｕｌ
ｌ Ｌｏａｄ）から負荷を降下すると同時に投入水量を
減じ、燃料“断”と同時にドレン弁１２を開放すること
で車室残圧６〜１０ｋｇ／ｃｍ2 ｇの圧力空気を利用し
て、瞬時に水噴射マニホールド４内に溜った水を抜く方
法を採用していた。
【０００９】すなわち、ガスタービンを油焚きのみでＮ
ｏ ＬｏａｄからＦｕｌｌ Ｌｏａｄまで運転する場合
には、図５の横軸の右向きの矢印で示すように着火後の
ＮｏＬｏａｄのａの状態から液体燃料入熱量の増加、換
言すれば、油焚き負荷の増加ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅにつれ
て投入水量を増加し、Ｆｕｌｌ Ｌｏａｄ迄投入水量を
増やし、また、Ｆｕｌｌ Ｌｏａｄから負荷を降下させ
るときには、左向きの矢印で示すように、ｅ→ｄ→ｃ→
ｂ→ａと投入水量を減少させるようにしている。
ｏ ＬｏａｄからＦｕｌｌ Ｌｏａｄまで運転する場合
には、図５の横軸の右向きの矢印で示すように着火後の
ＮｏＬｏａｄのａの状態から液体燃料入熱量の増加、換
言すれば、油焚き負荷の増加ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅにつれ
て投入水量を増加し、Ｆｕｌｌ Ｌｏａｄ迄投入水量を
増やし、また、Ｆｕｌｌ Ｌｏａｄから負荷を降下させ
るときには、左向きの矢印で示すように、ｅ→ｄ→ｃ→
ｂ→ａと投入水量を減少させるようにしている。
【００１０】さらに、ガスタービンを油焚きとガス焚き
の混焼運転するときには、ｉ）一定負荷、例えば、ｂ−
Ｌｏａｄまでガス焚き運転を行い、ｂ−Ｌｏａｄに達し
た時点でガス焚きに加えて油焚きを行う混焼、すなわ
ち、図３で示すｇ→ｈ→ｉに沿って混焼によりＬｏａｄ
を増加させて、このＬｏａｄの増加につれて投入水量を
増加させ、Ｆｕｌｌ Ｌｏａｄ迄投入水量を増やし、ま
たＦｕｌｌ ＬｏａｄからＬｏａｄを降下させるときに
は、ｉ→ｈ→ｇで示すように、燃料油入熱量をまず減少
させてＦｕｌｌ Ｌｏａｄからｂ−ＬｏａｄまでＬｏａ
ｄを減少させ、次いでガス燃料入熱量を減少させること
により、ｂ−ＬｏａｄからＮｏＬｏａｄまでＬｏａｄを
減少させ、このＬｏａｄの減少と共に投入水量を減少さ
せる方法、又はｉｉ）ガス着火後昇速し、Ｎｏ Ｌｏａ
ｄからＦｕｌｌ Ｌｏａｄまで混焼によりＬｏａｄをｇ
→ｆ→ｋと増加させて、このＬｏａｄの増加につれて投
入水量を増加させ、またＬｏａｄを降下させるときに
は、ｋ→ｆ→ｇとＬｏａｄの減少につれて投入水量を減
少させる方法等が採用されている。
の混焼運転するときには、ｉ）一定負荷、例えば、ｂ−
Ｌｏａｄまでガス焚き運転を行い、ｂ−Ｌｏａｄに達し
た時点でガス焚きに加えて油焚きを行う混焼、すなわ
ち、図３で示すｇ→ｈ→ｉに沿って混焼によりＬｏａｄ
を増加させて、このＬｏａｄの増加につれて投入水量を
増加させ、Ｆｕｌｌ Ｌｏａｄ迄投入水量を増やし、ま
たＦｕｌｌ ＬｏａｄからＬｏａｄを降下させるときに
は、ｉ→ｈ→ｇで示すように、燃料油入熱量をまず減少
させてＦｕｌｌ Ｌｏａｄからｂ−ＬｏａｄまでＬｏａ
ｄを減少させ、次いでガス燃料入熱量を減少させること
により、ｂ−ＬｏａｄからＮｏＬｏａｄまでＬｏａｄを
減少させ、このＬｏａｄの減少と共に投入水量を減少さ
せる方法、又はｉｉ）ガス着火後昇速し、Ｎｏ Ｌｏａ
ｄからＦｕｌｌ Ｌｏａｄまで混焼によりＬｏａｄをｇ
→ｆ→ｋと増加させて、このＬｏａｄの増加につれて投
入水量を増加させ、またＬｏａｄを降下させるときに
は、ｋ→ｆ→ｇとＬｏａｄの減少につれて投入水量を減
少させる方法等が採用されている。
【００１１】なお、図５においては、Ｆｕｌｌ Ｌｏａ
ｄにおけるｋ点はガス燃料入熱量を７０％、液体燃料入
熱量を３０％の場合を示しているが、この入熱量の比は
自在に変えることが出来るが、特に経済性等を考慮し
て、ガス燃料入熱量と液体燃料入熱量の比がＦｕｌｌ
Ｌｏａｄにおいて７０／３０〜３０／７０になるように
している。
ｄにおけるｋ点はガス燃料入熱量を７０％、液体燃料入
熱量を３０％の場合を示しているが、この入熱量の比は
自在に変えることが出来るが、特に経済性等を考慮し
て、ガス燃料入熱量と液体燃料入熱量の比がＦｕｌｌ
Ｌｏａｄにおいて７０／３０〜３０／７０になるように
している。
【００１２】また、燃焼器１内に水を噴射する噴射ノズ
ル１７は、図６に示すように構成されている。すなわ
ち、噴射ノズル１の軸心部には、１次スワラー、２次ス
ワラーで旋回させられている空気と共に、燃料油を燃焼
室内に噴射する油穴１４が設けられ、油穴１４の外周側
には周方向に９０°の角度を設けて水噴射を行う水穴１
６が設けられている。さらに、油穴１４の外周には１２
個のガス穴１３が周方向に等ピッチに配置されて燃焼室
１内に開口するとともに、噴射ノズル１７の最外周部に
は前面で燃焼する火炎に旋回力を付与するスワラー１５
が設けられている。
ル１７は、図６に示すように構成されている。すなわ
ち、噴射ノズル１の軸心部には、１次スワラー、２次ス
ワラーで旋回させられている空気と共に、燃料油を燃焼
室内に噴射する油穴１４が設けられ、油穴１４の外周側
には周方向に９０°の角度を設けて水噴射を行う水穴１
６が設けられている。さらに、油穴１４の外周には１２
個のガス穴１３が周方向に等ピッチに配置されて燃焼室
１内に開口するとともに、噴射ノズル１７の最外周部に
は前面で燃焼する火炎に旋回力を付与するスワラー１５
が設けられている。
【００１３】以上、燃焼室１内火炎温度を低くして、低
ＮＯｘ化するための水噴射を行う水噴射マニホールド
２、混焼ガスタービンにおいて従来から行われている水
噴射の方法および水噴射を行う噴射ノズルについて説明
したが、従来の水噴射マニホールド２においては、水噴
射ポンプ７で加圧された水は、流量調整弁８で流量コン
トロールされ、遮断弁９を介し水噴射マニホールド２に
入り、この水噴射マニホールド４から各燃焼器１へ枝管
６を介して、ガスタービンの負荷に対応した量の水を燃
焼室１に噴射して、高温で燃焼している火炎温度を下
げ、燃料ガス中のＮＯｘ量を低下させる。
ＮＯｘ化するための水噴射を行う水噴射マニホールド
２、混焼ガスタービンにおいて従来から行われている水
噴射の方法および水噴射を行う噴射ノズルについて説明
したが、従来の水噴射マニホールド２においては、水噴
射ポンプ７で加圧された水は、流量調整弁８で流量コン
トロールされ、遮断弁９を介し水噴射マニホールド２に
入り、この水噴射マニホールド４から各燃焼器１へ枝管
６を介して、ガスタービンの負荷に対応した量の水を燃
焼室１に噴射して、高温で燃焼している火炎温度を下
げ、燃料ガス中のＮＯｘ量を低下させる。
【００１４】また、水噴射マニホールド２が５〜６ｍに
もなることから、水噴射マニホールド２の上端と下端と
は５〜６ｍの水頭が生じるが、ノズル差圧が４０〜５０
ｋｇ／ｃｍ2 ｇであり運転中は充分に微粒化された水が
供給される。
もなることから、水噴射マニホールド２の上端と下端と
は５〜６ｍの水頭が生じるが、ノズル差圧が４０〜５０
ｋｇ／ｃｍ2 ｇであり運転中は充分に微粒化された水が
供給される。
【００１５】さらに、ガスタービン停止時には、水噴射
マニホールド２に溜った水を抜くためのドレン弁１２が
設置され、タービン停止と同時に遮断弁９を閉鎖し、ド
レン１２を開にして、水噴射マニホールド２に溜った水
を解列と同時に車室残圧を利用して抜く様にしている。
マニホールド２に溜った水を抜くためのドレン弁１２が
設置され、タービン停止と同時に遮断弁９を閉鎖し、ド
レン１２を開にして、水噴射マニホールド２に溜った水
を解列と同時に車室残圧を利用して抜く様にしている。
【００１６】しかしながら、近年上述した油専焼及び混
燃ガスタービンに使用されている従来型水噴射マニホー
ルドでは、以下の技術的課題が顕著となって来ている。
すなわち、ドレン弁１２から排出されるドレンは側溝等
に排出されることが多く、このためにドレン排出時にド
レン弁１２にごみをかみ込むことがある。このように、
ドレン弁５にごみがかみ込んだ場合、ドレンラインから
大気に逃げるわずかな通路が形成される。
燃ガスタービンに使用されている従来型水噴射マニホー
ルドでは、以下の技術的課題が顕著となって来ている。
すなわち、ドレン弁１２から排出されるドレンは側溝等
に排出されることが多く、このためにドレン排出時にド
レン弁１２にごみをかみ込むことがある。このように、
ドレン弁５にごみがかみ込んだ場合、ドレンラインから
大気に逃げるわずかな通路が形成される。
【００１７】ガスタービン運転時のように、水噴射を実
施し、水噴射マニホールド２の内圧が１０〜１２ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇにもなる車室内圧より大きい場合は、ドレンラ
インからわずかな水が漏れるに過ぎず問題はないが、あ
る負荷で運転しているときに、何らかの要因で水噴射
“断”とした場合には、水噴射マニホールド２の内圧が
急激に下がるために、１０〜１２ｋｇ／ｃｍ2 Ｇの車室
内圧により高温・高圧の車室空気がドレン弁１２を介し
逆流し、特に高温ガスの作用により水噴射マニホールド
２が噴破するに至ることがある。
施し、水噴射マニホールド２の内圧が１０〜１２ｋｇ／
ｃｍ2 Ｇにもなる車室内圧より大きい場合は、ドレンラ
インからわずかな水が漏れるに過ぎず問題はないが、あ
る負荷で運転しているときに、何らかの要因で水噴射
“断”とした場合には、水噴射マニホールド２の内圧が
急激に下がるために、１０〜１２ｋｇ／ｃｍ2 Ｇの車室
内圧により高温・高圧の車室空気がドレン弁１２を介し
逆流し、特に高温ガスの作用により水噴射マニホールド
２が噴破するに至ることがある。
【００１８】また、水噴射の投入／停止のタイミングが
ある一定の負荷（例えば１／４負荷）の場合、水噴射マ
ニホールド２を使用するようにしたものであれば水噴射
“断”の後、前述したように車室内温度・圧力が下がる
Ｎｏ Ｌｏａｄまで上記水抜き操作を待つ必要がある。
しかしこの様な水噴射“断”と水抜きとを同時に行なわ
れない場合は、このわずかな時間差の間に水噴射マニホ
ールド２の水頭による圧力では、微粒化しない水がガス
タービン下半部に流れ込む現象が確認されている。そし
て発停操作を繰り返すことで、燃焼器１およびガスター
ビン１段静翼は、加熱、急冷が繰り返し行われ、この強
烈な熱衝撃により、ガスタービンの高温部品が損傷を受
けることがある。
ある一定の負荷（例えば１／４負荷）の場合、水噴射マ
ニホールド２を使用するようにしたものであれば水噴射
“断”の後、前述したように車室内温度・圧力が下がる
Ｎｏ Ｌｏａｄまで上記水抜き操作を待つ必要がある。
しかしこの様な水噴射“断”と水抜きとを同時に行なわ
れない場合は、このわずかな時間差の間に水噴射マニホ
ールド２の水頭による圧力では、微粒化しない水がガス
タービン下半部に流れ込む現象が確認されている。そし
て発停操作を繰り返すことで、燃焼器１およびガスター
ビン１段静翼は、加熱、急冷が繰り返し行われ、この強
烈な熱衝撃により、ガスタービンの高温部品が損傷を受
けることがある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガスタービ
ンの断熱火炎温度を低くして、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を
図るべく燃焼器に水を噴射するために設けられている、
従来の水噴射マニホールドの不具合、すなわち、車室内
の高温、高圧の空気が逆流して水噴射マニホールドを噴
射することがあり、水噴射の投入／停止のタイミングを
一定の負荷時に行われる場合、水噴射“断”後、車室内
温度、圧力が下がるＮｏ Ｌｏａｄまで水抜き操作を持
つ必要がある不具合、又は水噴射“断”と水抜きとを同
時に行わない場合、微粒化しない水がガスタービン下半
部に流れ込み、燃焼器およびガスタービン１段静翼を加
熱、急冷することにより、これらの高温部に強烈な熱衝
撃を付加して損傷に至らせしめる不具合を解消するた
め、ドレン弁にごみ等がかみ込まれるようなことがあっ
ても、車室内の高温、高圧空気が逆流することがなく、
水噴射マニホールドの噴破を防止することができ、水噴
射の投入／停止のタイミングが一定の負荷時に行われる
場合でも、Ｎｏ Ｌｏａｄの状態まで車室内の温度、圧
力が下がるのを待つことなく、水噴射“断”と同時に水
抜き作業ができ、さらには、水噴射“断”と水抜きを同
時に行わない場合でも、微粒化しない水がガスタービン
下半部に流れ込むのを防止でき、燃焼器およびガスター
ビン１段静翼に強烈な熱衝撃が付加されるのを回避で
き、これらの損傷を防止できるようにした多機能付加型
水噴射マニホールドの提供を課題とする。
ンの断熱火炎温度を低くして、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を
図るべく燃焼器に水を噴射するために設けられている、
従来の水噴射マニホールドの不具合、すなわち、車室内
の高温、高圧の空気が逆流して水噴射マニホールドを噴
射することがあり、水噴射の投入／停止のタイミングを
一定の負荷時に行われる場合、水噴射“断”後、車室内
温度、圧力が下がるＮｏ Ｌｏａｄまで水抜き操作を持
つ必要がある不具合、又は水噴射“断”と水抜きとを同
時に行わない場合、微粒化しない水がガスタービン下半
部に流れ込み、燃焼器およびガスタービン１段静翼を加
熱、急冷することにより、これらの高温部に強烈な熱衝
撃を付加して損傷に至らせしめる不具合を解消するた
め、ドレン弁にごみ等がかみ込まれるようなことがあっ
ても、車室内の高温、高圧空気が逆流することがなく、
水噴射マニホールドの噴破を防止することができ、水噴
射の投入／停止のタイミングが一定の負荷時に行われる
場合でも、Ｎｏ Ｌｏａｄの状態まで車室内の温度、圧
力が下がるのを待つことなく、水噴射“断”と同時に水
抜き作業ができ、さらには、水噴射“断”と水抜きを同
時に行わない場合でも、微粒化しない水がガスタービン
下半部に流れ込むのを防止でき、燃焼器およびガスター
ビン１段静翼に強烈な熱衝撃が付加されるのを回避で
き、これらの損傷を防止できるようにした多機能付加型
水噴射マニホールドの提供を課題とする。
【００２０】
【課題を解決する為の手段】この為、本発明の多機能付
加型水噴射マニホールドは次の手段とした。
加型水噴射マニホールドは次の手段とした。
【００２１】（１）燃焼器に噴射する水を充填する水噴
射マニホールドの頂部に設置された空気抜き管に空気抜
け弁を介装し、水噴射マニホールド内から水を排出する
ときには、空気抜け弁を開放することにより水噴射マニ
ホールド内上部を大気に連通させ、水噴射マニホールド
内に空気を導入し、水噴射マニホールドから水を抜き出
すことができるようにした空気連通装置を設けた。
射マニホールドの頂部に設置された空気抜き管に空気抜
け弁を介装し、水噴射マニホールド内から水を排出する
ときには、空気抜け弁を開放することにより水噴射マニ
ホールド内上部を大気に連通させ、水噴射マニホールド
内に空気を導入し、水噴射マニホールドから水を抜き出
すことができるようにした空気連通装置を設けた。
【００２２】（２）水噴射マニホールドから噴射する水
を燃焼器に供給するために、水噴射マニホールドと燃焼
器との間に連結された枝管の途中に介装され、水噴射マ
ニホールドと燃焼器との差圧が、所定圧以上では水噴射
マニホールドから燃焼器に自由に水を供給できるが、水
噴射マニホールドと燃焼器との間の差圧が所定圧、例え
ば、水噴射マニホールド内の水頭圧以下になったときに
は、水噴射マニホールドと燃焼器との連通を遮断して、
水噴射マニホールドから燃焼器へ微粒化しない水の流れ
を止めることのできる加圧型逆止弁を設けた。
を燃焼器に供給するために、水噴射マニホールドと燃焼
器との間に連結された枝管の途中に介装され、水噴射マ
ニホールドと燃焼器との差圧が、所定圧以上では水噴射
マニホールドから燃焼器に自由に水を供給できるが、水
噴射マニホールドと燃焼器との間の差圧が所定圧、例え
ば、水噴射マニホールド内の水頭圧以下になったときに
は、水噴射マニホールドと燃焼器との連通を遮断して、
水噴射マニホールドから燃焼器へ微粒化しない水の流れ
を止めることのできる加圧型逆止弁を設けた。
【００２３】（ａ）これにより、水噴射の投入／停止の
タイミングがある一定負荷で行なわれる場合でも、火炎
温度の低減を行なっている車室内の温度、圧力状態が無
負荷の状態になるのを待つことなく、燃焼器への水の供
給を止め水噴射マニホールド内からの水抜き操作が出来
るようになる。
タイミングがある一定負荷で行なわれる場合でも、火炎
温度の低減を行なっている車室内の温度、圧力状態が無
負荷の状態になるのを待つことなく、燃焼器への水の供
給を止め水噴射マニホールド内からの水抜き操作が出来
るようになる。
【００２４】すなわち、水噴射の投入／停止のタイミン
グがある一定負荷で行なわれ、投入／停止のタイミング
である一定負荷時に水抜き操作を行なう場合でも、水噴
射マニホールド内圧力を水噴射マニホールド内と大気と
を連通させることにより低下させ、又はドレン弁にごみ
のかみこみがあって低下して、水噴射マニホールドの圧
力よりも燃焼室の圧力が高くなっても、加圧型逆止弁に
依って阻止され、燃焼室から水噴射マニホールドへの高
温、高圧の状態の空気の逆流が生じるようなことがな
く、高温、高圧の状態の空気の逆流による水噴射マニホ
ールドの噴破を防止することができる。
グがある一定負荷で行なわれ、投入／停止のタイミング
である一定負荷時に水抜き操作を行なう場合でも、水噴
射マニホールド内圧力を水噴射マニホールド内と大気と
を連通させることにより低下させ、又はドレン弁にごみ
のかみこみがあって低下して、水噴射マニホールドの圧
力よりも燃焼室の圧力が高くなっても、加圧型逆止弁に
依って阻止され、燃焼室から水噴射マニホールドへの高
温、高圧の状態の空気の逆流が生じるようなことがな
く、高温、高圧の状態の空気の逆流による水噴射マニホ
ールドの噴破を防止することができる。
【００２５】また、水噴射の投入／停止のタイミングが
ある一定負荷で行なわれる場合でも、車室内の温度、圧
力が無負荷の状態になるまで待つことなく、水噴射マニ
ホールドからの水抜き操作が直ちに行なえることから、
スイープ操作が水噴射の停止後時間を要することなく行
なえることから、油焚き運転停止後直ちにスイープ操作
を行ない、燃料噴射口の近傍に開口する水穴に垂れた液
体燃料が高温によりコーキングするのを防止でき、水穴
が閉鎖されるのを防止することができる。
ある一定負荷で行なわれる場合でも、車室内の温度、圧
力が無負荷の状態になるまで待つことなく、水噴射マニ
ホールドからの水抜き操作が直ちに行なえることから、
スイープ操作が水噴射の停止後時間を要することなく行
なえることから、油焚き運転停止後直ちにスイープ操作
を行ない、燃料噴射口の近傍に開口する水穴に垂れた液
体燃料が高温によりコーキングするのを防止でき、水穴
が閉鎖されるのを防止することができる。
【００２６】さらに、水噴射マニホールドと燃焼器との
間の差圧が水噴射マニホールド内上端まで充填された水
の水頭圧以下になったときには、加圧型逆止弁に設けた
スプリングの加圧力等により、水噴射マニホールドから
燃焼器への連通が遮断されるので、水噴射マニホールド
から上述の水頭圧では微粒化されない水が燃焼器に流入
し、高温の状態の燃焼器下部、又は第１段静翼等に接触
することがなく、これらの高温部品に生じる熱衝撃を低
減することができ、高温部品の損傷を防止することがで
きる。
間の差圧が水噴射マニホールド内上端まで充填された水
の水頭圧以下になったときには、加圧型逆止弁に設けた
スプリングの加圧力等により、水噴射マニホールドから
燃焼器への連通が遮断されるので、水噴射マニホールド
から上述の水頭圧では微粒化されない水が燃焼器に流入
し、高温の状態の燃焼器下部、又は第１段静翼等に接触
することがなく、これらの高温部品に生じる熱衝撃を低
減することができ、高温部品の損傷を防止することがで
きる。
【００２７】このように、本発明の多機能付加型水噴射
ノズルによれば、いかなる混焼ガスタービン負荷におい
ても、ガスタービンの高温部品にダメージあたえること
なく、ＮＯｘ低減のための水の投入／停止が可能とな
り、ガスタービンの水噴射運用範囲を著しく広げ、且
つ、高温部品には損傷が全く発生しないため、補修費用
低減による経済効果を大きくすることができる。また、
通常のガスタービンにおいて必要としているマニホール
ドの水抜き、水穴のスイープ操作が確実に、しかも負荷
運転停止の場合でも時間を置かずに行なえることから、
液体燃料による水穴のコーキング閉鎖が起こらず、安定
した運転をすることができる。
ノズルによれば、いかなる混焼ガスタービン負荷におい
ても、ガスタービンの高温部品にダメージあたえること
なく、ＮＯｘ低減のための水の投入／停止が可能とな
り、ガスタービンの水噴射運用範囲を著しく広げ、且
つ、高温部品には損傷が全く発生しないため、補修費用
低減による経済効果を大きくすることができる。また、
通常のガスタービンにおいて必要としているマニホール
ドの水抜き、水穴のスイープ操作が確実に、しかも負荷
運転停止の場合でも時間を置かずに行なえることから、
液体燃料による水穴のコーキング閉鎖が起こらず、安定
した運転をすることができる。
【００２８】このように、本発明の多機能付加型水噴射
マニホールドは、ＮＯｘ低減のための水の投入／停止の
タイミングを自在に選定できるため、油専焼及び混焼ガ
スタービンにおいてその効果は、経済性、信頼性、安定
運転の面から見て絶大なものにできる。
マニホールドは、ＮＯｘ低減のための水の投入／停止の
タイミングを自在に選定できるため、油専焼及び混焼ガ
スタービンにおいてその効果は、経済性、信頼性、安定
運転の面から見て絶大なものにできる。
【００２９】また、本発明の多機能付加型水噴射マニホ
ールド操作方法は、次の手段を採用した。
ールド操作方法は、次の手段を採用した。
【００３０】（３）油専焼及び混焼ガスタービン負荷運
転時において、燃焼器に噴射する水を充填する水噴射マ
ニホールドの頂部に設置された空気連通装置により水噴
射マニホールド内を大気と連通させる工程、（４）水噴
射マニホールドの底部に設置されたドレン管からドレン
弁を開放することにより水噴射マニホールド内の水を外
部へ排出する工程、（５）水噴射マニホールドと燃焼器
とを連通する枝管に介装した加圧型逆止弁により、遮断
弁の閉鎖により、燃焼器内の圧力が水噴射マニホールド
内の圧力よりも充分高いときにおいても、燃焼器から水
噴射マニホールドへの空気の逆流を防止するとともに、
差圧が水噴射マニホールドの水頭程度の所定圧以下にな
ったときには、水噴射マニホールドから燃焼器への水の
通過を遮断する工程、とからなり、油専焼及び混焼ガス
タービンのいかなる負荷運転時においても、ＮＯｘ低減
のための水の投入／停止操作を行なっても、無負荷にな
るのを待たずに水噴射マニホールドから水抜きを行なえ
るようにした。
転時において、燃焼器に噴射する水を充填する水噴射マ
ニホールドの頂部に設置された空気連通装置により水噴
射マニホールド内を大気と連通させる工程、（４）水噴
射マニホールドの底部に設置されたドレン管からドレン
弁を開放することにより水噴射マニホールド内の水を外
部へ排出する工程、（５）水噴射マニホールドと燃焼器
とを連通する枝管に介装した加圧型逆止弁により、遮断
弁の閉鎖により、燃焼器内の圧力が水噴射マニホールド
内の圧力よりも充分高いときにおいても、燃焼器から水
噴射マニホールドへの空気の逆流を防止するとともに、
差圧が水噴射マニホールドの水頭程度の所定圧以下にな
ったときには、水噴射マニホールドから燃焼器への水の
通過を遮断する工程、とからなり、油専焼及び混焼ガス
タービンのいかなる負荷運転時においても、ＮＯｘ低減
のための水の投入／停止操作を行なっても、無負荷にな
るのを待たずに水噴射マニホールドから水抜きを行なえ
るようにした。
【００３１】このような工程からなる多機能付加型水噴
射マニホールド操作方法を採用したことにより、上記
（ａ）と同様な作用、効果が得られる。
射マニホールド操作方法を採用したことにより、上記
（ａ）と同様な作用、効果が得られる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の多機能付加型水噴
射マニホールドの実施の一形態を図面にもとづき説明す
る。なお、図において図４に示す従来の水噴射マニホー
ルドブロック図に示された部材と同一若しくは類似の部
材には同一符号を符して説明は省略する。図１は、本発
明の多機能付加型水噴射マニホールドの実施の第１形態
を示す図、図２は図に示す枝管６に介装するようにした
加圧型逆止弁の詳細図を示す断面図である。
射マニホールドの実施の一形態を図面にもとづき説明す
る。なお、図において図４に示す従来の水噴射マニホー
ルドブロック図に示された部材と同一若しくは類似の部
材には同一符号を符して説明は省略する。図１は、本発
明の多機能付加型水噴射マニホールドの実施の第１形態
を示す図、図２は図に示す枝管６に介装するようにした
加圧型逆止弁の詳細図を示す断面図である。
【００３３】図に示すように、本実施の形態の多機能付
加型水噴射マニホールド５０に採用される水噴射マニホ
ールド５１は、図３に示す燃焼器１におのおの接続され
る１５ｍｍφの枝管６と、ガスタービンの外周を囲繞し
て円周状に配置され、直径５〜６ｍのリング形状をした
母管で構成されている。このように、本実施の形態の多
機能付加型水噴射マニホールド５０を構成する水噴射マ
ニホールド５１の基本的な構成は、図３で説明した従来
型の水噴射マニホールド２と同じであるが、本実施の形
態の水噴射マニホールド５１においては、水噴射マニホ
ールド２のものに加えて、水噴射マニホールド５１の上
部に空気抜き管５２を設け、空気抜き管５２の途中に空
気抜け弁５３を介装した点及び水噴射マニホールド５１
からおのおの燃焼器１へ接続される枝管６に加圧型逆止
弁５４を設置するようにした点が、従来の水噴射マニホ
ールド２とは異なる。
加型水噴射マニホールド５０に採用される水噴射マニホ
ールド５１は、図３に示す燃焼器１におのおの接続され
る１５ｍｍφの枝管６と、ガスタービンの外周を囲繞し
て円周状に配置され、直径５〜６ｍのリング形状をした
母管で構成されている。このように、本実施の形態の多
機能付加型水噴射マニホールド５０を構成する水噴射マ
ニホールド５１の基本的な構成は、図３で説明した従来
型の水噴射マニホールド２と同じであるが、本実施の形
態の水噴射マニホールド５１においては、水噴射マニホ
ールド２のものに加えて、水噴射マニホールド５１の上
部に空気抜き管５２を設け、空気抜き管５２の途中に空
気抜け弁５３を介装した点及び水噴射マニホールド５１
からおのおの燃焼器１へ接続される枝管６に加圧型逆止
弁５４を設置するようにした点が、従来の水噴射マニホ
ールド２とは異なる。
【００３４】このうち、空気抜き管５２および空気抜け
弁５３は、従来の水噴射マニホールド２が車室内の高圧
空気を使用して内部の水抜きを行うようにしているのに
対して、車室内の状況、換言すれば水噴射の投入／停止
のタイミングがある一定負荷で行われる場合でも、水噴
射“断”の後、車室内の温度、圧力がＮｏ Ｌｏａｄま
で待つことなく、水抜き操作を出来るようにするために
設けたものである。この加圧型逆止弁５４は、その詳細
を示す図２に示す断面図に示されるように水噴射をある
負荷で停止した場合、燃焼器１側から停止時の負荷に対
応する一定の車室内圧で高温の空気が水噴射マニホール
ド５１内にかからないようにしているので、Ｎｏ Ｌｏ
ａｄまで待つことなく水抜きをしても、停止を行う負荷
によっては高温、高圧の車室内の空気が噴射マニホール
ド５１に流入して、噴射マニホールド５１が噴破するの
を防止することができる。
弁５３は、従来の水噴射マニホールド２が車室内の高圧
空気を使用して内部の水抜きを行うようにしているのに
対して、車室内の状況、換言すれば水噴射の投入／停止
のタイミングがある一定負荷で行われる場合でも、水噴
射“断”の後、車室内の温度、圧力がＮｏ Ｌｏａｄま
で待つことなく、水抜き操作を出来るようにするために
設けたものである。この加圧型逆止弁５４は、その詳細
を示す図２に示す断面図に示されるように水噴射をある
負荷で停止した場合、燃焼器１側から停止時の負荷に対
応する一定の車室内圧で高温の空気が水噴射マニホール
ド５１内にかからないようにしているので、Ｎｏ Ｌｏ
ａｄまで待つことなく水抜きをしても、停止を行う負荷
によっては高温、高圧の車室内の空気が噴射マニホール
ド５１に流入して、噴射マニホールド５１が噴破するの
を防止することができる。
【００３５】また、水噴射マニホールド５１は前述した
ように直径５〜６ｍの大型リングである為、水噴射マニ
ホールド５１の上部と下部では、この車室内圧に加え、
水頭分の圧力差が出来るがこの圧力差を補正する為に、
加圧型逆止弁５４を貫通して設けた通路を開閉するため
のバルブ部５５にスプリング５６を設け、このスプリン
グ５６により、水頭分の圧力差に対応する５〜６ｍ
（０．５〜０．６ｋｇ／ｃｍ2 ｇ）の加圧力でバルブ部
５５の弁体を押し付けて水頭分の圧力差を補償し、遮断
弁９“断”と同時に水抜きを行わない場合に生じる水頭
によって、微粒化しない水がガスタービンの下半部に流
れ込む現象が生じないようにした。これにより、微粒化
しない水によって燃焼室１下部、第１段静翼が急冷され
ることがなく、強烈な熱衝撃が付加され損傷するのを回
避することができる。
ように直径５〜６ｍの大型リングである為、水噴射マニ
ホールド５１の上部と下部では、この車室内圧に加え、
水頭分の圧力差が出来るがこの圧力差を補正する為に、
加圧型逆止弁５４を貫通して設けた通路を開閉するため
のバルブ部５５にスプリング５６を設け、このスプリン
グ５６により、水頭分の圧力差に対応する５〜６ｍ
（０．５〜０．６ｋｇ／ｃｍ2 ｇ）の加圧力でバルブ部
５５の弁体を押し付けて水頭分の圧力差を補償し、遮断
弁９“断”と同時に水抜きを行わない場合に生じる水頭
によって、微粒化しない水がガスタービンの下半部に流
れ込む現象が生じないようにした。これにより、微粒化
しない水によって燃焼室１下部、第１段静翼が急冷され
ることがなく、強烈な熱衝撃が付加され損傷するのを回
避することができる。
【００３６】また、水噴射を実施する噴射ノズル１７
は、図６において説明したように燃焼ノズル中心部から
油穴１４、その囲りをかこむ様に水穴１６を配置し、そ
して最も外囲部にはガス穴１３が配置されている。従っ
て、油焚きでの運転を停止した場合、水穴１６まで燃料
油がたれ、これが高温環境下において、この燃料油はカ
ーボナイズし水穴１６の目づまり起す可能性がある為、
水噴射停止後、水抜きを実施し、前述したように、スイ
ープ空気供給弁１０を開放することにより、７ｋｇ／ｃ
ｍ2 ｇ程度のスイープ空気を供給し、水穴１６周辺に垂
れた燃料油を車室内に吹き飛ばし、目づまり防止を実施
している。
は、図６において説明したように燃焼ノズル中心部から
油穴１４、その囲りをかこむ様に水穴１６を配置し、そ
して最も外囲部にはガス穴１３が配置されている。従っ
て、油焚きでの運転を停止した場合、水穴１６まで燃料
油がたれ、これが高温環境下において、この燃料油はカ
ーボナイズし水穴１６の目づまり起す可能性がある為、
水噴射停止後、水抜きを実施し、前述したように、スイ
ープ空気供給弁１０を開放することにより、７ｋｇ／ｃ
ｍ2 ｇ程度のスイープ空気を供給し、水穴１６周辺に垂
れた燃料油を車室内に吹き飛ばし、目づまり防止を実施
している。
【００３７】以上説明した様に、本実施の形態の多機能
付加型水噴射マニホールド５１によれば、水噴射マニホ
ールド５１と燃焼器１とを連結する枝管６の途中に加圧
型逆止弁５４を設置することで、加圧逆止弁５４を介し
て車室内と水噴射マニホールド５１とは完全に分離され
ている為、仮にドレン弁１２にごみがかみ込み、大気に
通じるわずかな通路が形成されて、水噴射マニホールド
４の内圧が車室内圧力より低くなったとしても、高温・
高圧の車室空気が水噴射マニホールド５１内まで逆流す
ることは無い。
付加型水噴射マニホールド５１によれば、水噴射マニホ
ールド５１と燃焼器１とを連結する枝管６の途中に加圧
型逆止弁５４を設置することで、加圧逆止弁５４を介し
て車室内と水噴射マニホールド５１とは完全に分離され
ている為、仮にドレン弁１２にごみがかみ込み、大気に
通じるわずかな通路が形成されて、水噴射マニホールド
４の内圧が車室内圧力より低くなったとしても、高温・
高圧の車室空気が水噴射マニホールド５１内まで逆流す
ることは無い。
【００３８】このことは、いかなる条件においても、ガ
スタービンを安全に運転、すなわち、運転／停止するこ
とが可能になり、信頼性の高い設備を供給することが出
来ることになる。さらに、この加圧型逆止弁５４には、
水噴射マニホールド５１の水頭５〜６ｍに打ち勝つ程度
の反力、すなわち０．５〜０．６ｋｇのスプリング加圧
力にされたスプリング５６が装着され、このスプリング
５４が車室内側から水噴射マニホールド側に向けて、加
圧しており、いかなるガスタービン負荷において、遮断
弁９を閉鎖して水噴射“断”とした場合でも、噴射マニ
ホールド５１の水頭により微粒化されない水が、燃焼器
１および第１段静翼の下半部に流れ込まないようにする
ことができ、特に高負荷時において運転停止した場合に
おける微粒化されない水による高温部品の急冷を防止す
ることができ、ガスタービンの故障を少くし、耐久性の
高いものにすることができる。
スタービンを安全に運転、すなわち、運転／停止するこ
とが可能になり、信頼性の高い設備を供給することが出
来ることになる。さらに、この加圧型逆止弁５４には、
水噴射マニホールド５１の水頭５〜６ｍに打ち勝つ程度
の反力、すなわち０．５〜０．６ｋｇのスプリング加圧
力にされたスプリング５６が装着され、このスプリング
５４が車室内側から水噴射マニホールド側に向けて、加
圧しており、いかなるガスタービン負荷において、遮断
弁９を閉鎖して水噴射“断”とした場合でも、噴射マニ
ホールド５１の水頭により微粒化されない水が、燃焼器
１および第１段静翼の下半部に流れ込まないようにする
ことができ、特に高負荷時において運転停止した場合に
おける微粒化されない水による高温部品の急冷を防止す
ることができ、ガスタービンの故障を少くし、耐久性の
高いものにすることができる。
【００３９】このように、本実施の形態の水噴射マニホ
ールド５１によれば、いかなるガスタービン負荷におい
ても、ガスタービンの高温部品にダメージを与えること
無く、水の投入／停止が可能となり、ガスタービンの水
噴射運用範囲を著しく広げ、かつ、高温部品に損傷が全
く発生しない為、保修費用低減による経済効果を大きく
することができる。
ールド５１によれば、いかなるガスタービン負荷におい
ても、ガスタービンの高温部品にダメージを与えること
無く、水の投入／停止が可能となり、ガスタービンの水
噴射運用範囲を著しく広げ、かつ、高温部品に損傷が全
く発生しない為、保修費用低減による経済効果を大きく
することができる。
【００４０】また、水噴射マニホールド５１から水抜き
をする場合、空気抜け弁５３を開放し、ドレン弁１２を
開けることで完全に実施することが可能である。また、
車室内に水噴射を行う水穴１６は小口径であり、かつ油
穴１４付近に配置されている為、油焚きガスタービン停
止後、水穴コーキング防止のスイープ操作を行う必要が
あるが、この場合でも、水を抜いた後直ちにスイープ用
の圧力空気７〜５ｋｇ／ｃｍ2 ｇを流すことで、スプリ
ング５６の水頭５〜６ｍの圧力（０．５〜０．６ｋｇ
ｆ）に打ち勝ち、確実にスイープすることが可能であ
る。
をする場合、空気抜け弁５３を開放し、ドレン弁１２を
開けることで完全に実施することが可能である。また、
車室内に水噴射を行う水穴１６は小口径であり、かつ油
穴１４付近に配置されている為、油焚きガスタービン停
止後、水穴コーキング防止のスイープ操作を行う必要が
あるが、この場合でも、水を抜いた後直ちにスイープ用
の圧力空気７〜５ｋｇ／ｃｍ2 ｇを流すことで、スプリ
ング５６の水頭５〜６ｍの圧力（０．５〜０．６ｋｇ
ｆ）に打ち勝ち、確実にスイープすることが可能であ
る。
【００４１】このように、通常のガスタービンにおいて
必要な操作としてマニホールドの水抜き、水噴射穴のス
イープが確実に出来る為、ノズル穴コーキングが起こら
ず、安定した運転をすることが可能であり、本実施の形
態の多機能付加型水噴射マニホールド５０の効果は、経
済性、信頼性、安定運転の面から見て絶大である。
必要な操作としてマニホールドの水抜き、水噴射穴のス
イープが確実に出来る為、ノズル穴コーキングが起こら
ず、安定した運転をすることが可能であり、本実施の形
態の多機能付加型水噴射マニホールド５０の効果は、経
済性、信頼性、安定運転の面から見て絶大である。
【００４２】以上、本実施の形態の多機能付加型水噴射
マニホールド５０について説明したが、本実施の形態の
多機能付水噴射マニホールド５０のガスタービン起動時
〜停止時にわたる操作方法を示すために、これら操作の
ために装着されている弁操作の態様を表１により示す。
マニホールド５０について説明したが、本実施の形態の
多機能付水噴射マニホールド５０のガスタービン起動時
〜停止時にわたる操作方法を示すために、これら操作の
ために装着されている弁操作の態様を表１により示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の多機能付
加型水噴射マニホールドは、燃焼器に噴射する水を充填
する水噴射マニホールドの頂部に設置され、水噴射マニ
ホールド内から水を排出するとき、空気抜け弁の開放に
より水噴射マニホールド内上部を大気に連通させ、内部
に空気を導入する空気連通装置、水噴射マニホールドか
ら燃焼器に水を供給する水噴射マニホールドと燃焼器と
の間に連結された枝管の途中に介装され、水噴射マニホ
ールドと燃焼器との差圧が所定圧以上では、水噴射マニ
ホールドから燃焼器に水を供給でき、差圧が所定圧以下
になったとき、連通を遮断し、水噴射マニホールドから
燃焼器への水を止める加圧型逆止弁からなるものとし
た。
加型水噴射マニホールドは、燃焼器に噴射する水を充填
する水噴射マニホールドの頂部に設置され、水噴射マニ
ホールド内から水を排出するとき、空気抜け弁の開放に
より水噴射マニホールド内上部を大気に連通させ、内部
に空気を導入する空気連通装置、水噴射マニホールドか
ら燃焼器に水を供給する水噴射マニホールドと燃焼器と
の間に連結された枝管の途中に介装され、水噴射マニホ
ールドと燃焼器との差圧が所定圧以上では、水噴射マニ
ホールドから燃焼器に水を供給でき、差圧が所定圧以下
になったとき、連通を遮断し、水噴射マニホールドから
燃焼器への水を止める加圧型逆止弁からなるものとし
た。
【００４５】これにより、水噴射の投入／停止のタイミ
ングがある一定負荷で行なう場合でも、火炎温度の低減
を目的として、車室内の温度、圧力状態が無負荷の状態
になるのを待たず、水の供給を止め水噴射マニホールド
内からの水抜きが出来る。また、水噴射の投入／停止の
タイミングがある一定負荷で行なわれる場合でも、車室
内の温度、圧力が無負荷の状態まで待たず、水抜き操作
が直ちに行ないスイープ操作を水噴射の停止後、時間を
要することなくでき、特に油焚き運転停止後直ちにスイ
ープ操作ができることから、燃料噴射口の近傍に開口す
る水穴に垂れた液体燃料のコーキングを防止でき、水穴
の閉鎖を防止できる。
ングがある一定負荷で行なう場合でも、火炎温度の低減
を目的として、車室内の温度、圧力状態が無負荷の状態
になるのを待たず、水の供給を止め水噴射マニホールド
内からの水抜きが出来る。また、水噴射の投入／停止の
タイミングがある一定負荷で行なわれる場合でも、車室
内の温度、圧力が無負荷の状態まで待たず、水抜き操作
が直ちに行ないスイープ操作を水噴射の停止後、時間を
要することなくでき、特に油焚き運転停止後直ちにスイ
ープ操作ができることから、燃料噴射口の近傍に開口す
る水穴に垂れた液体燃料のコーキングを防止でき、水穴
の閉鎖を防止できる。
【００４６】さらに、差圧が水噴射マニホールド内上端
まで充填された水の水頭圧以下では、加圧型逆止弁によ
り水噴射マニホールドから燃焼器への連通が遮断され、
水噴射マニホールドから微粒化されない水が燃焼器に流
入し、高温部品に接触することがなく、これらの高温部
品の熱衝撃を低減でき損傷を防止できる。
まで充填された水の水頭圧以下では、加圧型逆止弁によ
り水噴射マニホールドから燃焼器への連通が遮断され、
水噴射マニホールドから微粒化されない水が燃焼器に流
入し、高温部品に接触することがなく、これらの高温部
品の熱衝撃を低減でき損傷を防止できる。
【００４７】このように、本発明の多機能付加型水噴射
マニホールドによれば、いかなる油専焼及び混焼ガスタ
ービンの負荷においても、ガスタービンの高温部品にダ
メージを与えることなく、ＮＯｘ低減の水の投入／停止
が可能となり、ガスタービンの水噴射運用範囲を著しく
広げ、且つ、高温部品には損傷が全く発生せず、補修費
用低減による経済効果を大きくできる。
マニホールドによれば、いかなる油専焼及び混焼ガスタ
ービンの負荷においても、ガスタービンの高温部品にダ
メージを与えることなく、ＮＯｘ低減の水の投入／停止
が可能となり、ガスタービンの水噴射運用範囲を著しく
広げ、且つ、高温部品には損傷が全く発生せず、補修費
用低減による経済効果を大きくできる。
【００４８】このように、本発明の多機能付加型水噴射
マニホールドは、ＮＯｘ低減のための水の投入／停止の
タイミングを自在に選定でき、混焼ガスタービンを経済
性、信頼性、安定運転の面から効果の絶大なものにでき
る。
マニホールドは、ＮＯｘ低減のための水の投入／停止の
タイミングを自在に選定でき、混焼ガスタービンを経済
性、信頼性、安定運転の面から効果の絶大なものにでき
る。
【００４９】また、本発明の多機能付加型水噴射マニホ
ールド操作方法は、混焼ガスタービン負荷運転時に、燃
焼器に噴射する水を充填する水噴射マニホールドの頂部
に設置した空気連通装置から水噴射マニホールド内に空
気を導入する工程、水噴射マニホールドの底部に設置さ
れたドレン管から水を外部へ排出する工程、枝管に介装
した加圧型逆止弁を設置して、燃焼器から水噴射マニホ
ールドへの空気の逆流を防止および差圧が所定圧以下の
とき水噴射マニホールドから燃焼器への水の通過を遮断
する工程とからなり、いかなる負荷運転時においてＮＯ
ｘ低減の水の投入／停止操作を行なっても、無負荷にな
るのを待たず水噴射マニホールドから水抜きができるよ
うにした。
ールド操作方法は、混焼ガスタービン負荷運転時に、燃
焼器に噴射する水を充填する水噴射マニホールドの頂部
に設置した空気連通装置から水噴射マニホールド内に空
気を導入する工程、水噴射マニホールドの底部に設置さ
れたドレン管から水を外部へ排出する工程、枝管に介装
した加圧型逆止弁を設置して、燃焼器から水噴射マニホ
ールドへの空気の逆流を防止および差圧が所定圧以下の
とき水噴射マニホールドから燃焼器への水の通過を遮断
する工程とからなり、いかなる負荷運転時においてＮＯ
ｘ低減の水の投入／停止操作を行なっても、無負荷にな
るのを待たず水噴射マニホールドから水抜きができるよ
うにした。
【００５０】この工程からなる多機能付加型水噴射マニ
ホールド操作方法を採用により、上記（ａ）と同様な作
用、効果が得られる。
ホールド操作方法を採用により、上記（ａ）と同様な作
用、効果が得られる。
【図１】本発明の多機能付加型水噴射マニホールドの実
施の第１形態を示すブロック図、
施の第１形態を示すブロック図、
【図２】図１に示す加圧型逆止弁の縦断面図、
【図３】油専焼及び混焼ガスタービンに従来の水噴射マ
ニホールドを設置したものを示す図で、中心より上部は
断面図、下部は側面図、
ニホールドを設置したものを示す図で、中心より上部は
断面図、下部は側面図、
【図４】従来の水噴射マニホールドを示すブロック図、
【図５】混焼ガスタービンの液体燃料入熱量、ガス燃料
入熱量および負荷状態を示す図、
入熱量および負荷状態を示す図、
【図６】燃焼器の噴射ノズルを示す図で、図６（ａ）は
部分縦断面図、図６（ｂ）は正面図である。
部分縦断面図、図６（ｂ）は正面図である。
１ 燃焼器 ２ 水噴射マニホールド ３ 水供給管 ４ 圧縮空気管 ５ ドレン管 ６ 枝管 ７ 水噴射ポンプ ８ 流量調整弁 ９ 遮断弁 １０ スイープ空気供給弁 １１ 逆止弁 １２ ドレン弁 １３ ガス穴 １４ 油穴 １５ スワラー １６ 水穴 １７ 噴射ノズル ５０ 多機能付加型水噴射マニホールド ５１ 水噴射マニホールド ５２ 空気抜き管 ５３ 空気抜け弁 ５４ 加圧型逆止弁 ５５ バルブ部 ５６ スプリング
Claims (2)
- 【請求項１】 液体燃料専焼及び液体燃料とガス燃料と
を混焼させて駆動力を発生させる混焼ガスタービンの燃
焼温度を低減し、燃焼ガスの低ＮＯｘ化のために燃焼器
内に水噴射を行なうための多機能付加型水噴射マニホー
ルドにおいて、燃焼器内に噴射する水を充填する水噴射
マニホールドの頂部に設置された空気抜き管および空気
抜け弁とからなり、水噴射マニホールド内と大気とを連
通する空気連通装置と、前記水噴射マニホールドから前
記燃焼器に水を供給する枝管に介装され、前記水噴射マ
ニホールドと前記燃焼器との差圧が所定圧以上では、前
記水噴射マニホールドから前記燃焼器に水を自由に通過
させ、前記差圧が所定圧以下では前記水噴射マニホール
ドと前記燃焼器との連通を遮断する加圧型逆止弁とを設
けたことを特徴とする多機能付加型水噴射マニホール
ド。 - 【請求項２】 液体燃料専焼及び液体燃料とガス燃料と
を混焼させて駆動力を発生させる混焼ガスタービンの燃
焼温度を低減し、燃焼ガスの低ＮＯｘ化のために燃焼器
内に水噴射を行なうための多機能付加型水噴射マニホー
ルド操作方法において、前記液体燃料専焼及び混焼ガス
タービンの運転時において、燃焼器内に噴射する水を充
填する水噴射マニホールドの頂部に設置された空気連通
装置により前記水噴射マニホールド内を大気に連通する
工程と、前記水噴射マニホールドの底部に設置されたド
レン管から前記水噴射マニホールド内の水を排出する工
程と、前記水噴射マニホールドと前記燃焼器とを連通す
る枝管に介装した加圧型逆止弁により、前記燃焼器から
前記水噴射マニホールドへの空気の逆流を防止するとと
もに、差圧が所定圧以下では前記水噴射マニホールドか
ら前記燃焼器への水の通過を遮断する工程とからなり、
前記混焼ガスタービンの負荷運転を停止するときにおい
ても、無負荷になるのを持たずに前記水噴射マニホール
ドから水抜きが行なえるようにしたことを特徴とする多
機能付加型水噴射マニホールド操作方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000066481A JP4246874B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 多機能付加型水噴射マニホールド及びその操作方法 |
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| DE60012684T DE60012684T2 (de) | 2000-03-10 | 2000-05-30 | Mehrzweckverteilerrohr zur Wassereinspritzung einer Gasturbine und dessen Arbeitsweise |
| EP00111558A EP1132593B1 (en) | 2000-03-10 | 2000-05-30 | Gas turbine including multifunctional water injection manifold and operation method thereof |
| US09/592,281 US6349536B1 (en) | 2000-03-10 | 2000-06-12 | Multifunctional water injection manifold device and operation method thereof |
| CNB001219340A CN1233925C (zh) | 2000-03-10 | 2000-07-26 | 附加多功能型水喷射歧管及其操作方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000066481A JP4246874B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 多機能付加型水噴射マニホールド及びその操作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP4246874B2 JP4246874B2 (ja) | 2009-04-02 |
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ID=18585834
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000066481A Expired - Fee Related JP4246874B2 (ja) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | 多機能付加型水噴射マニホールド及びその操作方法 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1132593B1 (ja) |
| JP (1) | JP4246874B2 (ja) |
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| DE (1) | DE60012684T2 (ja) |
| TW (1) | TW487774B (ja) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006071275A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンエンジンの排出を低減する方法および装置 |
| JP2007182889A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-07-19 | General Electric Co <Ge> | 水噴射マニホルド圧力リリーフ排出口 |
| JP2017524890A (ja) * | 2014-08-14 | 2017-08-31 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 熱シールドを備える多機能燃料ノズル |
| JP2017525924A (ja) * | 2014-08-14 | 2017-09-07 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 噴霧器配列を備える多機能燃料ノズル |
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| JP2002156115A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器 |
| FR2822191B1 (fr) * | 2001-03-19 | 2003-09-19 | Inst Francais Du Petrole | Methode et dispositif pour neutraliser par injection controlee de gaz, la formation de bouchons de liquide au pied d'un riser se raccordant a une conduite d'acheminement de fluides polyphasiques |
| DE102004052483A1 (de) | 2004-10-28 | 2006-05-11 | Man Turbo Ag | Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser oder Wasserdampf in das Arbeitsmittel einer Gasturbinenanlage |
| DE602006007870D1 (ja) * | 2005-09-19 | 2009-08-27 | Bp Exploration Operating | |
| DE102007054502A1 (de) * | 2007-11-13 | 2009-05-14 | Häußer, Achim | Heizung mit Wassereintrag |
| US8381529B2 (en) * | 2009-01-29 | 2013-02-26 | General Electric Company | System and method for water injection in a turbine engine |
| EP2441936A1 (fr) | 2010-10-12 | 2012-04-18 | GE Energy Products France SNC | Turbine à gaz avec contrôle d'injection d'eau |
| CH705965A1 (de) * | 2012-01-09 | 2013-07-15 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine. |
| CN102937050B (zh) * | 2012-10-16 | 2014-07-30 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种应用于车用燃气轮机燃油稳燃的高压空气路系统 |
| US9657899B2 (en) * | 2013-08-26 | 2017-05-23 | General Electric Company | Replacement oil cartridge tip and method |
| JP6086860B2 (ja) * | 2013-11-29 | 2017-03-01 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ノズル、燃焼器、及びガスタービン |
| JP2016048044A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 川崎重工業株式会社 | ガスタービンエンジンシステム |
| CN104454174A (zh) * | 2014-10-13 | 2015-03-25 | 罗显平 | 一种提高燃气发动机动力输出功率的方法 |
| US10215060B2 (en) * | 2014-11-06 | 2019-02-26 | Powerphase Llc | Gas turbine efficiency and power augmentation improvements utilizing heated compressed air |
| FR3030628B1 (fr) * | 2014-12-23 | 2017-02-03 | Ge Energy Products France Snc | Installation et procede d'alimentation d'une chambre de combustion, notamment d'une turbine a gaz, a injection d'eau dans une cavite d'un circuit de purge |
| US10082083B2 (en) * | 2015-12-22 | 2018-09-25 | General Electric Company | False start drain system with vertical header |
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