JP2535766B2 - Ｌｐガスを液状の燃料とするガスタ―ビン燃焼器の燃料供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液化ブタン等の
液化ガス（ＬＰガス）を液状の燃料とするガスタービン
燃焼器の燃料供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にガスタービン燃焼器においては、
液体燃料としては灯油やＡ重油等が使用されている。こ
の液体燃料の供給装置の一例を説明すれば、第３図に示
すように燃料タンク１とガスタービン燃焼器２の燃料噴
射弁３とを移送ポンプ４と燃料噴射ポンプ５と燃料流量
制御弁６と、図示しないガスタービン制御装置からの信
号Ｖ₁ により制御される遮断弁７とを有する燃料供給管
路８で連結して構成されている。なお、９は１次フィル
ター、１０は２次フィルターである。

【０００３】そしてこの構成によるガスタービン燃焼器
の燃料供給装置においては、移送ポンプ４及び燃料噴射
ポンプ５により移送される液体燃料は、タービンの起動
による信号Ｖ₁ により遮断弁７が開放されると燃料供給
管路８から燃料噴射弁３に至り、こゝからガスタービン
燃焼器２内に噴射されるようになっている。そしてガス
タービンが停止されると遮断弁７が閉鎖され、この遮断
弁７と燃料噴射弁３との間の燃料供給管路８ａに液体燃
料が溜まった状態となる。この燃料供給管路８ａに残留
する液体燃料はガスタービンの再起動により上流側から
移送される液体燃料により押圧され燃料噴射弁３に供給
されることとなる。

【０００４】ところで、近来このガスタービンの燃料の
多様化が要望され、例えば液化プロパンや液化ブタン等
の気化し易い液化ＬＰガスを液状の燃料として使用する
ことが提案されている。しかしながらこのような液化Ｌ
Ｐガスを前記したような液体燃料供給装置を用いてガス
タービン燃焼器へ供給するには問題がある。第１の問題
は、ガスタービン停止時において遮断弁７と燃料噴射弁
３との間の燃料供給管路８ａに溜った液化ＬＰガスは、
外気温度に相応する蒸気圧（液化ブタンの場合は通常１
〜４atg ）を有するためにガスタービン停止後も燃料噴
射弁３からガスタービン燃焼器２内へ噴射することにな
る。

【０００５】この状態は燃料供給管路８ａ内の液化ＬＰ
ガスが全て気化するまで続けられ、その時間は実際には
数１０分にも及ぶ場合がある。この噴出したＬＰガスは
タービン燃焼器２内に限らずタービン本体内や排気ダク
ト内部に滞留するために爆発性の予混合気を形成するこ
とになり非常に危険な状態となる。第２の問題は、燃料
供給管路８ａ内が大気圧となっているためガスタービン
起動時において移送ポンプ４及び燃料ポンプ５によりこ
の燃料供給管路８ａ内に供給された液化ＬＰガスは直ち
に気化を始め、そのガスの蒸気圧まで上昇する。

【０００６】しかし、燃料供給管路８ａ内の空気や気化
したＬＰガスを圧縮するため所定の燃料噴射弁前圧まで
上昇させるにはかなりな時間が必要となり、ガスタービ
ン燃焼器での着火操作を行うことができず、トリップに
より停止することとなる。このようなことから、従来こ
の種の液化ＬＰガスを燃料とするガスタービン燃焼器の
燃料供給装置としては液化ＬＰガス貯槽からガスタービ
ン燃焼器を連結する燃料供給管路に気化器や再液化防止
のための配管ヒートトレース装置等を配置し、液化ＬＰ
ガスを一度気化させてＬＰガスとし、このＬＰガスを燃
料噴射弁に供給する方法が採られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記したよう
な液化ＬＰガスを燃料とするガスタービン燃焼器の燃料
供給装置においては、気化器や配管ヒートトレース装置
等設備が必要であるばかりでなくその熱源も必要であ
り、初期投資や運転費用も大きくなるという問題があ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 本発明は、係る従来技
術の問題点を解決するためになされたものであって、液
化ＬＰガス燃料貯槽とガスタービン燃焼器の燃料噴射弁
とを、燃料ポンプと主燃料遮断弁とノズル前遮断弁とを
有する燃料供給管路で連通すると共に、主燃料遮断弁か
らノズル前遮断弁に至る燃料供給管路と前記液化ＬＰガ
ス燃料貯槽とを逃し弁を有する燃料逃がし管路で連通
し、且つ、前記ノズル前遮断弁の上流側にベント弁を有
するベント管を連結し、前記主燃料遮断弁と前記ノズル
前遮断弁と逃がし弁と前記ベント弁とを、夫々、ガスタ
ービン制御装置からの信号Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４，Ｖ_５によ
り制御するように構成したことを特徴とするＬＰガスを
液体の燃料とするガスタービン燃焼器の燃料供給装置で
ある。 上記ノズル前遮断弁は、燃料噴射弁に接近して配
置されるが望ましい。

【０００９】

【作 用】かゝる構成の液化ＬＰガスを液状の燃料とす
るガスタービン燃焼器の燃料供給装置において、ガスタ
ービンを起動する際は、このガスタービンの起動と同時
に或いは起動後すぐに主燃料遮断弁１６と逃し弁１９と
を開き、ベント弁２２が閉鎖される。この一連の操作に
よりノズル前遮断弁１７の上流の燃料供給管路１８ａ内
に液化ＬＰガスが次第に充填され、燃料供給管路１８ａ
内の圧力が予め設定された調圧弁２０の開弁圧まで上昇
すると燃料逃し管路２１を経由して液化ＬＰガスが燃料
貯槽１１へ戻される。

【００１０】このように燃料供給管１８ａ内の圧力が次
第に高まり、調整弁２０による所定の値に達し、液化Ｌ
Ｐガスが燃料供給管１８ａ内に充填されると、燃料逃が
し管路２１を経由して液化ＬＰガスが貯槽１１で還流す
る。その後、ノズル前遮断弁１７を開放して液化ＬＰガ
スを燃料噴射弁１３に供給するのである。一方、ガスタ
ービン停止時においては、主燃料遮断弁１６とノズル前
遮断弁１７とが閉鎖され、ベント弁２２が開放され燃料
供給管路１８ａ内の液化ＬＰガスは管路１８ａ外へ放出
される。

【００１１】

【実 施 例】以下図１及び図２を参照して本発明の液
化ＬＰガスを液状の燃料とするガスタービン燃焼器の燃
料供給装置の実施例を説明する。図１において１１は液
化ＬＰガス燃料貯槽であって、この液化ＬＰガス燃料貯
槽１１とガスタービン燃焼器１２の燃料噴射弁１３とは
少なくとも燃料ポンプ１５と主燃料遮断弁１６とノズル
前遮断弁１７とを有する燃料供給管路１８により連結さ
れている。また、液化ＬＰガス燃料貯槽１１と主燃料遮
断弁１６の下流側からノズル前遮断弁１７の上流側の燃
料供給管路１８ａとは逃し弁１９と圧力調整弁２０とを
有する燃料逃し管路２１により連結されている。

【００１２】 そして、燃料供給管路１８ａには、ベン
ト弁２２を有し、かつ、図示しないベントスタック等に
連結されたベント管２４の一端が連結されている。一
方、三方弁で構成された主燃料遮断弁１６と逃し管路２
１とは、圧力調整弁２５を有する戻り管路２６により連
結されている。なお、９は１次フィルター、１０は２次
フィルター、２７は安全弁であり、そして、３０は移送
ポンプである。また、３１は流量制御弁、３２は圧力ス
イッチ、３３は絞り弁、３５は圧力計、３６はアキュー
ムレータ、３７は緊急遮断弁、３８は圧力調整弁、３９
は流量計を示している。

【００１３】前記構成において、ガスタービン起動時と
同時に、或いは起動後直ちに図示しないガスタービンの
制御装置からの信号Ｖ₂ ，Ｖ₃ ，Ｖ₄ により主燃料遮断
弁１６と逃がし弁１９を開放しベント弁２２が閉鎖され
ると、燃料ポンプ１５より移送される液化ＬＰガスは主
燃料遮断弁１６を経て燃料供給管路１８ａに供給され、
この燃料供給管路１８ａ内の圧力を高めるとともに、逃
がし弁１９と圧力調整弁２０を経て液化ＬＰガス燃料貯
槽１１内へ戻されることになる。

【００１４】この燃料供給管路１８ａ内が所定圧力に達
すると、信号Ｖ₅ によりノズル前遮断弁１７が開放さ
れ、液化ＬＰガスは燃料噴射弁１３に供給されるのであ
る。次に図１と図２を参照してガスタービンの起動方法
について説明する。液化ＬＰガス燃料貯槽１１内には液
化ＬＰガス燃料が貯蔵されているが、この液化ＬＰガス
は通常、気液２相状態でこの貯槽１１の内部は外気温度
に相当する蒸気圧（液化ブタンの場合は通常１〜４atg
）となっている。

【００１５】そしてこの液化ＬＰガスは移送ポンプ３０
で燃料ポンプ１５へ圧送される。このとき移送ポンプ３
０の吐出圧力は燃料ポンプ１５が吸い込みでキャビテー
ションを起こさない圧力まで高められる。燃料ポンプ１
５から吐出される液化ＬＰガスは三方弁で構成される主
燃料遮断弁１６から圧力調整弁２５を有する戻し管路２
６を経て液化ＬＰガス燃料貯槽１１へ戻されている。

【００１６】このような状態においてガスタービンが起
動されると同時に、或いは起動後直ちに主燃料遮断弁１
６と逃がし弁１９が開放され、そしてベント弁２２が閉
鎖される。勿論このときノズル前遮断弁１７は閉鎖され
ている。ガスタービンは通常、起動後所定時間（３分程
度）パージタイムが設定され、このパージタイム中は定
格回転数の１７％程度の回転が与えられ、タービン内部
や排気ダクト内部に滞留すると考えられる爆発性予混合
気を空気で置換することが行われる。そしてこのパージ
タイムの間に逃がし管路２１に設けられた圧力調整弁２
０が働き、燃料供給管路１８ａ内の圧力が高められる。

【００１７】その後、ガスタービンの回転数を一旦低下
させてからノズル前遮断弁１７を開放すると液化ＬＰガ
スは燃料噴射弁１３に供給され、燃焼器１２が点火され
る。この時、燃料供給管路１８ａ内の圧力は瞬間的に低
下することになる。そして１２の着火が確認された後、
逃がし弁１９が閉鎖されると燃料供給管路１８ａ内の圧
力は順次上昇し、所定の圧力まで達する。これに併せて
燃料噴射弁１３に所定の液化ＬＰガス燃料が供給される
ためガスタービンの回転数を１００％まで上げることが
できるのである。

【００１８】このようにしてガスタービンを起動させて
運転した後、これを停止したときは主燃料遮断弁１６と
ノズル前遮断弁１７を閉鎖し、ベント弁２２が開放され
る。このため燃料供給管路１８ａ内に残留する液化ＬＰ
ガスはベント管路２４から図示しないベントスタック等
へ放出されることとなる。

【００１９】

【発明の効果】 上記のように、本発明に係るＬＰガス
を液体の燃料とするガスタービン燃焼器の燃料供給装置
は、液化ＬＰガス燃料貯槽１１とガスタービン燃焼器１
２の燃料噴射弁１３とを、燃料ポンプ１５と主燃料遮断
弁１６とノズル前遮断弁１７とを有する燃料供給管路１
８で連通すると共に、主燃料遮断弁１６からノズル前遮
断弁１７に至る燃料供給管路１８ａと前記液化ＬＰガス
燃料貯槽１１とを逃し弁１９を有する燃料逃がし管路２
１で連通し、且つ、前記ノズル前遮断弁１７の上流側に
ベント弁２２を有するベント管２４を連結し、前記主燃
料遮断弁１６と前記ノズル前遮断弁１７と逃がし弁１９
と前記ベント弁２２とを、夫々、ガスタービン制御装置
からの信号Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４，Ｖ_５により制御するよう
に構成されている。

【００２０】従って、気化し易い液化ブタン等の液化Ｌ
Ｐガス燃料をガスタービンに液体燃料として直接使用す
ることが可能となり、着火時に迅速かつ確実な着火を行
なわせ、またガスタービン停止後に燃焼器内部に噴射さ
れる液化ＬＰガス燃料の後垂れを最小に抑制することが
でき、更に燃料供給管路１８ａ内に残留する液化ＬＰガ
ス燃料をベントスタック等に放出して安全にガスタービ
ンを停止させることができる。

【００２１】このように本発明によれば、ガスタービン
を起動した際には液化ＬＰガスを気化させることなく直
接燃料噴射弁へ供給するため、特別の設備と熱源が必要
なくなり建設費や運転費用の大巾な低減を図ることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＬＰガスを液状の燃料とするガス
タービン燃焼器の燃料供給装置の回路図である。

【図２】ガスタービン起動時の作用説明図である。

【図３】従来の液体燃料を燃料とするガスタービン燃焼
器の燃料供給装置の回路図である。

【符号の説明】 １１ 液化ＬＰガス燃料貯槽 １２ 燃料ポン
プ １３ 燃料噴射弁 １８ 燃料供給
管路 １５ 燃料ポンプ １６ 主燃料遮
断弁 １７ ノズル前遮断弁 １９ 逃がし弁 ２０，２５ 圧力調整弁 ２１ 逃がし管
路 ２２ ベント弁 ３０ 移送ポン
プ ３１ 燃料流量制御弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液化ＬＰガス燃料貯槽（１１）とガスタ
   ービン燃焼器（１２）の燃料噴射弁（１３）とを、燃料
   ポンプ（１５）と主燃料遮断弁（１６）とノズル前遮断
   弁（１７）とを有する燃料供給管路（１８）で連通する
   と共に、主燃料遮断弁（１６）からノズル前遮断弁（１
   ７）に至る燃料供給管路（１８ａ）と前記液化ＬＰガス
   燃料貯槽（１１）とを逃し弁（１９）を有する燃料逃が
   し管路（２１）で連通し、且つ、前記ノズル前遮断弁
   （１７）の上流側にベント弁（２２）を有するベント管
   （２４）を連結し、前記主燃料遮断弁（１６）と前記ノ
   ズル前遮断弁（１７）と逃がし弁（１９）と前記ベント
   弁（２２）とを、夫々、ガスタービン制御装置からの信
   号Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４，Ｖ_５により制御するように構成し
   たことを特徴とするＬＰガスを液状の燃料とするガスタ
   ービン燃焼器の燃料供給装置。