JP2886863B2 - 動力装置 - Google Patents

動力装置

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JP2886863B2
JP2886863B2 JP63053416A JP5341688A JP2886863B2 JP 2886863 B2 JP2886863 B2 JP 2886863B2 JP 63053416 A JP63053416 A JP 63053416A JP 5341688 A JP5341688 A JP 5341688A JP 2886863 B2 JP2886863 B2 JP 2886863B2
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Description

【発明の詳細な説明】 イ.技術分野 本発明は、大気圧を超える圧力で燃料を燃やすための
燃焼室、発生した燃焼ガスで駆動するガスタービン、燃
焼空気を圧縮するためにこのガスタービンによって駆動
する圧縮機及び通常は送電設備網に接続した発電機であ
る第2負荷目的物を含む動力装置に関する。それは、硫
黄吸収剤を含む粒子材料の流動床で石炭又は他の燃料を
燃焼するためのPFBC動力装置用を主として意図してい
る。このPFBCは加圧流動床燃焼を表す。この流動床を備
えた燃焼室は、一般に圧力容器によつて囲まれた床容器
の中に位置する。そこで圧力容器と床容器の間の領域は
圧縮燃焼空気を含む。
ロ.背景技術 PFBC動力装置の流動床に大きなエネルギーを含有するこ
とは、負荷低下とガスタービンの空転で特別の問題を伴
う。燃焼室からのエネルギー供給は、タービンの速度が
危険水準に増すのを防ぐため急速に遮断しなければなら
ない。床容器とタービンの間の熱ガス管に及び圧縮機と
床容器又はこの床容器を囲む圧力容器の間の空気ダクト
に遮断弁が設けられている。この動力装置は又、この熱
ガス管と空気ダクトの間にバイパス導管又は短絡管を含
む。このバイパス管は、ガスタービンが空転するとき開
いて圧縮機とタービンを直接連絡する弁を含む。スウエ
ーデン特許出願8604034−2はこの種のPFBC動力装置と
そのような動力装置を負荷低圧でガスタービンが空転す
る場合どのように制御できるかを記載する。
ハ.発明の開示 本発明によれば、床容器とタービンの間の熱ガス管の
少なくとも一つの弁、圧縮機と床容器の間の燃焼空気管
に並列に配置された複数の弁及び前記の二つの管の間の
短絡装置に並列に配置された複数の弁は単一弁ユニット
を形成する。
この弁ユニットは、弁ハウジング、その中央に位置し
床容器から熱燃焼ガスの通路を形成する円筒を含んでも
よい。この円筒は、一つ以上の弁を含んでもよい。この
円筒とタービンハウジングの間に、圧縮機からの圧縮空
気の通路を形成する環状チヤンネル又は複数のチャンネ
ルがあってもよい。環状チャンネルを備える一つの実施
例では、複数の遮断弁が並列に配置されている。複数の
並列チヤンネルを備える実施例では、各チヤンネルに弁
が適当に設けられているが、各チヤンネルに二つ以上の
弁があつてもよい。更に、弁との複数の接続が空気ダク
トと円筒を通る通路との間に設けられている。空気ダク
トの弁の弁円板及び空気ダクトと円筒の間の接続にある
弁の弁円板は、共通の作動棒上に配置され且つ一つの同
じ制御手段によつて操作される。これらの操作装置が機
能しないときでも空気ダクトの弁を閉じるため、空気ダ
クトの弁の弁円板は、この作動棒上に軸方向に変位可能
に配置され、且つばねによつてその通常位置に保持され
る。もし、操作部材が機能しないなら、この弁の上流側
の圧力は低下し、一方その下流側の圧力はほぼ変わらな
いままだろう。空気ダクトと圧力容器の中の圧縮燃焼空
気は、それで弁を通つて流れ戻ろうとするだろう。弁円
板の両側の間の圧力差は、ばね力を超える力を生じ、且
つ弁円板を弁座に対して閉じた位置に変位させる。この
ようにして、燃焼空気チヤンネルの弁は、その制御装置
の故障の場合に逆止め弁として機能する。これは、この
弁ユニツトの信頼性を増す。
ニ.実施例 第1図から第3図で、1及び2は、床容器4を備えた
圧力容器3及びタービン/圧縮機・設備5を収容する建
物を示す。この床容器4にはノズル9をもつた底6があ
り、そこを通してこの床容器4と圧力容器3の間の空間
から、矢印8で示すように、燃焼空気がこの床容器4に
供給される。この床容器4は粒子材料の床10を含む。ノ
ズル9を通して流れ込む空気は、この床10の材料を流動
化し、燃料管11を通してこの床に供給される燃料を燃焼
する。一組の管12がこの床容器4に設けられ、蒸気ター
ビン(図示せず)を駆動する蒸気を発生し且つこの床10
を冷却してその温度が燃焼に適した高さ、即ち通常800
°乃至950℃の範囲に維持されるようにする。燃焼ガス
は、床10の上の空間13に集められ、管14を通してサイク
ロン15で象徴するちり分離装置へ導かれる。分離された
ちりは、冷却器の形をした減圧送り出し手段16を通して
引出される。これは、図面に示すように、床容器4の底
6の下の軸又はチヤンネル17に置いてもよい。この燃焼
空気は、冷却剤を構成し、熱はこの燃焼空気を予熱する
たに利用される。
燃焼ガスは管20の中をガスタービン21まで運ばれ、そ
のタービンは圧縮機22及び及び発電機23を駆動する。こ
の圧縮機22で、圧縮された空気は管24の中を空間7まで
運ばれる。遮断弁25及び26は、それぞれ管20及び24に設
けられ、それぞれ制御手段27及び28によつて操作され
る。管20と24の間に、バイパス又は短絡管30があり、そ
れは制御装置32によつて操作される弁31を備える。この
管30は、弁25とガスタービン21の間、及び弁26と圧縮機
22の間で、それぞれ管20及び24に接続される。多数の吹
出し弁33、34及び35は、この空気導管24に結合され、試
験弁36,37及び38がそれと直列に接続されている。これ
らの弁は、それぞれ共通の制御手段40及び41によつてま
とめて操作されるか又は別々の制御装置によつて操作さ
れる。この吹出し空気用の消音器39は建物2に設けられ
ている。弁33乃至35は、この代りに灰冷却器16が吹出し
中でも空気流によつて冷却されるような方法で圧力容器
又は軸17に直接結合されてもよい。この動力装置は不活
性ガスシステム(図示せず)を備えてもよく、吹出し中
はそこから不活性ガスを圧力容器及び/又は床容器に供
給することができる。
この動力装置のガスタービン/圧縮機部に外乱がある
場合、例えば、もし負荷がなくなつたためにタービンが
空転するなら、管20及び24の弁25及び26は閉ざされ且つ
同時にバイパス管30の弁31は開かれて圧縮機22とガスタ
ービン21の間を短絡するだろう。この弁25からの熱ガス
の漏れは防ぐことができないので、ある量のエネルギー
はまだタービン21に供給される。
もし、この外乱が直らず、短時間に正常運転に回復で
きないなら、この動力装置全体の運転を止めなければな
らない。熱ガス管20の弁25は高温を受け、完全なシール
は不可能である。この弁25の漏れのため、床容器の中で
圧力が次第に低下する。同時に、弁33乃至35の一つ以上
が開かれ、空気が空間7から吹出る。試験弁36乃至38は
通常開かれ、且つ弁33乃至35の機能を試験するとき、又
はこれらの弁の一つが故障の場合にのみ閉ざされる。
第2図に示すガスタービン/圧縮機ユニツトは、ガス
タービン21、圧縮機22及び発電機23を含み、その発電機
は始動モータとして役立てもよい。このタービン21から
のガス出口50は管52を経て排気ボイラ(図示せず)に接
続され、そこでこのタービン21から出るガスの残留熱を
利用する。第1図に示す弁25,26,31は一つのユニツト58
にまとめられ、このガスタービンハウジング21aに直接
結合される。これは、図示しない方法で、タービン21の
ガス入口へ燃焼ガスを導き且つ圧縮機22の弁ユニツト58
から圧縮空気を導くチヤンネルが備えられている。
第2図及び第3図に示すように、ちり分離装置15から
タービンまでの熱ガス管20及び圧縮機21から圧力容器3
までの圧縮燃焼空気用管24は、それぞれ二つの同心管60
及び62を含む。それで、管60は管20に対応し、管60と62
の間の隙間64は管24に対応する。
第3図に示すように、弁ユニツト58は、ボルト継手67
を備える上部66a及び下部66bで構成される弁ハウジング
66から成る。この上部66aはボルト継手68によつて管62
に結合され、下部66bはボルト継手70によつてタービン
ハウジング21aに結合されている。このハウジングの内
側に、それに接続され、上部で管60に結合された円筒72
がある。この円筒72は内側に内部絶縁層(図示せず)が
ある。このハウジング66の下部66bの一部74と円筒72は
それらの間に空間76を形成する。この部分74はボルト継
手78によつて管80に結合され、その管はこのタービンハ
ウジング21aの内側でタービン入口に結合される。この
弁ハウジングの上部66aと円筒72の間に環状隙間82が形
成され、同様に弁ハウジングの下部66bと部分74の間に
環状隙間84が形成される。このチャンネル84と円筒72は
空間85及び隙間76を経て通じてもよい。圧縮機22からの
出口88はガスタービンハウジング21aに結合され、圧縮
機をタービンハウジング21aの空間86を経てチヤンネル
に接続する。
第1図の弁25,26,31に対応する三つの弁90,96,98はこ
の弁ユニツト58に配置されている。この円筒72の中に、
直列に配置された二つの弁円板90a及び90bを備えた弁90
があり、それが弁25に対応する。これらの弁円板は、そ
れぞれ軸92a及び92bにつけられ、90°回転できる。円板
72に対して完全なシールを得ることは不可能である。従
つて、閉じた後もわずかなガスの流れがあるうだろう。
これらの弁円板は、第2図に示すように、制御手段94a
及び94bによつて操作される。
弁26及び31に相当するものが弁ハウジング66の下部66
bに配置され、それぞれ並列に配置された、複数、例え
ば2,3又は4個の弁96及び98を含み、そのうちの二つを
第3図に示す。この図の右手順に弁96は開き、弁98は閉
じて、即ちそれらの正常動作位置で示されている。図の
左手側では、弁96は閉じ、弁98は開いて、即ち圧縮機と
ガスタービンを短絡したガスタービン空転の場合のそれ
らの位置で示されている。これらの弁96,98は、ハウジ
ング部66bに、それぞれ弁座96a及び98aを有し、そして
弁円板96b及び98bは、それぞれそれらと協同し且つブラ
ケット102及び円板104にそれぞれ軸受された共通作動棒
100に配置されている。この作動棒100は、二つの弁96及
び98に共通の操作装置106に結合されている。この弁円
板96bは、スピンドル100上を軸方向に変位でき、且つ第
3図に示すように正常位置へばね108によつて上方に動
かされる。弁円板98bはスピンドル100に永久的に固定さ
れている。
このPFBC動力装置が運転しているとき、弁90は開か
れ、弁円板90a及び90bは第3図に示す位置にあるだろ
う。床容器4からの推進ガスは、第1図に模式的に示す
管20に対応する管90、円筒72及び管80を通りタービン入
口へ流れる。圧縮機2からの圧縮燃焼空気は空間86を経
てタービンハウジング21aの中へ流れ、隙間84、弁96の
開口部96c、隙間82及び管60と62の間の隙間64を通り圧
力容器3へ流れ、ここから床容器4へ流れる。第3図の
右側部参照。
ガスタービンが空転する場合、弁円板90a及び90bは90
°回転し、従つて弁90は閉じるだろう。同時に弁96は開
から閉位置へ且つ弁98は閉から開位置へそれらの共通の
操作装置106によつて動かされるだろう。即ち、弁円板9
6a及び98aは第3図の右手部に示す位置から左手部に示
す位置へ動かされる。弁90を通る推進ガスの流れは漏れ
流だけに減ずる。圧縮機22からの圧縮燃焼空気は、空間
86、隙間84、弁98の弁開口部98c、空間86、隙間76及び
管80を通り、完全にシールされていない弁90を通る漏れ
ガスと共に、直接タービンへ流れる。床容器4からのエ
ネルギー供給はほぼ完全に止まり、発電機23が切離され
それによつて負荷が突然低下したときタービンが空転す
るのを防止する。弁96を閉じることは圧力容器3の中の
圧縮燃焼空気が逆流してタービンの推進ガスとなるのを
防止する。
いくつかの弁96及び98を並列に備え、且つスピンドル
100上を軸方向に可動の弁円板96bを備えることは、操作
運動が不十分となる操作装置の故障に対して十分な安全
を保証する。制御装置106が機能しない場合、弁98はど
んな場合も閉じるだろう。他の弁96が開くとき、急速な
圧力低下が得られる。チヤンネル82とチヤンネル84の
間、従つて弁円板96bの両側にかなりの圧力差が得られ
る。得られた力はばね108の力を超え、弁円板96bを下方
に変位して弁座96aと協働させ、弁開口部96cを閉じる。
弁98は閉じたままである。四つのうち一つの弁98が開か
ないことは大した危険を伴わず、圧縮機22とタービン21
の間の短絡結合の抵抗がいくらか増すだけである。安全
性が増す外に、弁ユニツト58を二つの弁機能に分け、複
数の弁ユニツト96及び98を並列に配置することは又、弁
ユニツト58が非常にコンパクトに作れ、従つて少ない空
間でよいことを意味する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を有利に利用できるPFBC動力装置を模
式的に示す。 第2図は、本発明による弁装置を備えたガスタービン/
圧縮機の図である。 第3図は、本発明による弁装置の断面図である。 4…燃焼室、20,60…第1ガス導管、21…ガスタービ
ン、22…圧縮機、24,64…第2ガス導管、25,90、26,96
…遮断弁、30,76,85…短絡接続、31,98…弁、58…弁ユ
ニツト、66…弁ハウジング、72…円筒、82,84…チヤン
ネル、96b,98b…弁円板、100…スピンドル、106…操作
装置、108…ばね。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中で燃料を大気圧を超える圧力で燃焼する
    ための燃焼室(4)、 発生した燃焼ガスで駆動するガスタービン(21)、 前記ガスタービン(21)で駆動されて燃焼空気を圧縮す
    る圧縮機(22)、 前記燃焼室(4)から前記タービン(21)へ燃焼ガスを
    運ぶための第1ガス導管(20,60)、 前記圧縮機(22)から前記燃焼室(4)へ燃焼空気を運
    ぶための第2ガス導管(24,64)、 前記第1ガス導管(20,60)に設けられた少なくとも1
    つの燃焼ガス遮断弁(25,90)、 前記第2ガス導管(24,64)に設けられた少なくとも1
    つの燃焼空気遮断弁(26,96)、 前記圧縮機(22)と前記タービン(21)との間の短絡回
    路(30,85)、及び、 前記短絡回路に設けた少なくとも一つの短絡弁(31,9
    8)を含む動力装置に於いて、 前記第1ガス導管(60)の少なくとも一つの燃焼ガス遮
    断弁(90)と、前記第2ガス導管(64)に並列に配置さ
    れ複数の燃焼空気遮断弁(96)及び前記短絡回路(76,8
    5)に並列に配置された複数の短絡弁(98)が単一弁ユ
    ニット(58)中に設けられていることを特徴とする動力
    装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の動力装置に於いて、前記弁
    ユニット(58)が弁ハウジング(66)と、 前記弁ハウジングの中央に位置し前記第1ガス導管(2
    0,60)の役目をする貫通円筒(72)、 前記円筒(72)中に設けた前記少なくとも1つの燃焼ガ
    ス遮断弁(90)、 前記ハウジング(66)と前記円筒(72)との間で画成さ
    れ、該円筒(72)のまわりに配置され、且つ該弁ユニッ
    ト(58)を貫通して前記第2ガス導管(24,64)の役目
    をするチャンネル(82,84)、 該複数のチャンネル中に並列に配置された前記複数の燃
    焼空気遮断弁(96)、 前記チャンネル(82,84)と前記円筒(72)との間に設
    けられ前記短絡回路(30,85)の役目をする連絡装置(7
    6,85)並びに、 該連絡装置中に配置された前記複数の短絡弁(98)を含
    むことを特徴とする動力装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の動力装置に於いて、前記弁
    ユニットが 弁ハウジング(66)、 該弁ハウジング(66)の中央に位置し前記第1ガス導管
    (20,60)の役目をする貫通円筒(72)、 該円筒(72)中に設けられた前記少なくとも一つの燃焼
    ガス遮断弁(90)、 前記ハウジング(66)と前記円筒(72)との間に形成さ
    れ、該円筒(72)のまわりに配置されかつ前記弁ユニッ
    ト(58)を貫通して前記第2ガス導管(24,64)の役目
    をする複数のチャンネル(82,84)、 該複数のチャンネル(82,84)中にそれぞれ設けた前記
    燃焼空気遮断弁(96)、 前記複数のチャンネル(82,84)と前記円筒(72)との
    間に設けられ前記短絡回路(30,85)の役目をする連絡
    装置(76,85)、及び 該連絡装置(76,85)にそれぞれ設けられた前記短絡弁
    (98)とを含むことを特徴とする動力装置。
  4. 【請求項4】請求項2又は請求項3記載の動力装置に於
    いて、前記円筒(72)のまわりに配置された燃焼空気遮
    断弁(96)と前記チャンネル(82,84)と該円筒(72)
    の間の前記連絡装置(76,85)中の前記短絡弁(98)が
    共通スピンドル(100)上に配置され且つ共通操作装置
    (106)によって動作される弁円板(96b,98b)を備えて
    いることを特徴とする動力装置。
  5. 【請求項5】請求項4記載の動力装置に於いて、前記円
    筒(72)のまわりの前記チャンネル(82,84)中の前記
    燃焼空気遮断弁(96)の前記弁円板(96b)が前記スピ
    ンドル(100)上を軸方向に変位可能であり、且つ該弁
    円板(96b)をスピンドル(100)に対して通常位置に保
    持するばね(108)によって一方向に偏倚されているこ
    とを特徴とする動力装置。
JP63053416A 1987-03-09 1988-03-07 動力装置 Expired - Lifetime JP2886863B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8700960-1 1987-03-09
SE8700960A SE456757B (sv) 1987-03-09 1987-03-09 Kraftanlaeggning med foerbraenning vid hoegt tryck och en gasturbin driven av foerbraenningsgaserna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63230927A JPS63230927A (ja) 1988-09-27
JP2886863B2 true JP2886863B2 (ja) 1999-04-26

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ID=20367789

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63053416A Expired - Lifetime JP2886863B2 (ja) 1987-03-09 1988-03-07 動力装置

Country Status (12)

Country Link
US (1) US4860535A (ja)
EP (1) EP0285825B1 (ja)
JP (1) JP2886863B2 (ja)
KR (1) KR960004213B1 (ja)
AT (1) ATE59693T1 (ja)
AU (1) AU601816B2 (ja)
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