JP3037804B2 - ガスタービン燃焼器の制御方法及び制御装置 - Google Patents
ガスタービン燃焼器の制御方法及び制御装置Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
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Description
制御方法及び制御装置に係り、特に、起動補助用燃料ノ
ズルを持つガスタービン燃焼器の制御方法及び制御装置
に関する。
として、例えば、特開昭2−208417号公報等に記
載された技術が知られている。
1 ノズルという)及び第2段燃料ノズル(以下、F2 ノ
ズルという)を備え、燃焼ガス内のNOX 値を低減させ
ることのできる燃焼器に関するものであり、この燃焼器
は、さらに、FS ノズルと呼ばれる起動補助用の燃料ノ
ズルが設けられている。この起動補助用の燃料ノズル
は、通常運転時には用いられず、ガスタービンの起動昇
速時にのみ用いられ、その燃料流量が常に一定に制御さ
れるものである。
は、その起動時、ガスタービンの昇速線に対し、起動昇
速時の燃焼安定域が狭く、燃料の発熱量、大気湿度の変
化等により燃焼状態が不安定となりやすい。このため、
起動時の燃焼安定域を確保するために、燃料流量及び空
気流量を制御する必要がある。
の安定化について配慮されておらず、ガスタービンの昇
速線に対し、起動時の燃焼安定域が狭く、燃料発熱量、
大気湿度の変化により燃焼状態が不安定となり易いとい
う問題点を有している。
量に対し、燃料が多すぎるために失火する燃料リッチ限
界となる、ある空気流量に対し、燃料が少なすぎるた
めに失火する燃料リーン限界となる等の問題点を有し、
さらに、ガスタービンの回転数Holdの直後に、必
要燃料流量(F1ノズルとFSノズルとからの供給燃料流
量の和)が少なくなるにもかかわらず、FSノズルから
の燃料供給が一定のため、F1ノズルから燃料の供給を
極端に減少させなければならず、燃料リーン限界以下と
なる、FS燃料ノズルの消火制御時に瞬時に消火させ
るため、F1ノズルが失火し、あるいはガスタービンの
状態が急変する等の問題点を有している。
点を解決し、起動昇速運転時における燃焼安定域を確保
し、F1 ノズルの失火及びガスタービンの状態の急変動
を防止することのできるガスタービン燃焼器の制御方法
及び制御装置を提供することにある。
は、FSノズルの燃料流量を増加させ、かつ、F1ノズ
ルの燃料流量を減少させて、燃料リッチ限界を拡大して
燃料リッチ限界を避けるようにすることにより、ラッ
パ抽気を行うことにより燃空比を上げ、燃料リーン限界
を拡大して燃料リーン限界を避けるようにすることによ
り、ガスタービンの回転数Hold直後に、FSノズ
ルの燃料を絞り込むみ、F1ノズルが燃料リーン限界以
下となることを防止するようにすることにより、また、
FS ノズルの消火時におけるFSノズルの燃料流量を
制御して、F1ノズルの失火及びガスタービンの状態の
急変動を防止するようにすることにより達成される。具
体的に言えば、前記目的は、ガスタービンの起動時に、
起動補助用燃料ノズルが供給する燃料流量と主燃料ノズ
ルが供給する燃料流量とを制御し、ガスタービン燃焼器
に供給する燃料流量を制御するガスタービン燃焼器の制
御方法において、前記ガスタービンの起動中に行う前記
ガスタービンの回転数を定格回転数未満の回転数に所定
時間保持する回転数Hold運転を開始する直前に、前
記起動補助用燃料ノズルが供給する燃料流量の絞り込み
を開始し、かつ、前記主燃料ノズルが供給する燃料流量
の増加を開始することにより、あるいは、回転数Hol
d運転時に、前記起動補助用燃料ノズルが供給する燃料
流量を絞り込み、かつ、前記主燃料ノズルが供給する燃
料流量を増加させることにより達成される。
からの燃料流量を制御することにより、起動時の燃焼安
定域を確保することが可能となる。
御方法及び制御装置の実施例を図面より詳細に説明す
る。
焼器の構造の一例を示す断面図、図2はガスタービンの
起動昇速運転時のタービン回転数と全燃料流量との関係
を示す図、図3は本発明の制御方法を説明するFSノズ
ルの燃料流量とF1ノズルの燃料流量との関係を示す
図、図4はFS ノズルの消火制御時の本発明の制御方法
を説明するタービン回転数とFS ノズルの弁開度との関
係を示す図である。図1において、 1はFSノズル、2
はF1ノズル、3はF2ノズル、4はラッパ抽気配管であ
る。
は、従来公知の構造を備えるもので、図1に示すよう
に、起動補助用燃料ノズル(FS ノズル)1、主燃料ノ
ズル(F1ノズル)2、第2段燃料ノズル(F2ノズル)
3、及び、ラッパ抽気配管4を備えて構成されている。
そして、FSノズル1及びF1ノズル2により第1段燃焼
部が構成されている。
時、タービン回転数が定格回転数の約65%になるま
で、FSノズル及びF1ノズルからの燃料供給を制御する
ことにより、すなわち、第1段燃焼部の燃焼制御により
その運転が制御され、その後、F1 ノズルのみからの燃
料が供給されて定格回転数に達し、ある程度の負荷が取
り出されるまで運転される。そして、F2 ノズルに対す
る燃料の供給は、その後の負荷の大きさに対応して制御
される。
における全燃料流量(F1、FSノズルの供給燃料の和)
と、ガスタービンの回転数との関係を示しており、斜線
で示す部分が燃料リッチ限界と燃料リーン限界の領域で
ある。
図2に示すガスタービン昇速線に沿って行われるが、こ
のガスタービン昇速線は、燃料リッチ限界と燃料リーン
限界との間の燃焼安定領域になければならない。しか
し、燃料リッチ限界と燃料リーン限界の領域は、大気湿
度の上昇、燃料の発熱量の低下により点線で示すような
領域となり、燃焼安定領域が狭くなる。
回転数がHoldされる(図示しない廃熱回収ボイラ等
の予熱のため、定格速度の約50%程度の回転数で、所
定時間タービンの運転を行う状態)と、前述した全燃料
流量が一時降下する。このとき、F1ノズルとFSノズル
とによる供給燃料が燃焼する第1段燃焼部の燃焼状態
は、燃料リーン限界に近づくことになる。
ような状態となるのを避けるため、第1段燃焼部の燃空
比を制御して、その燃焼状態が燃料リーン限界に近づく
ことを防止している。
タービンを昇速していく場合、前述の全燃料流量を上昇
させていくが、タービンの回転数が定格回転数の約65
%となったときに、FSノズル1が消火され、その後は
F1ノズル2のみにより昇速運転が行われる。
給を急激に停止すると、F1ノズル2を失火させ、ある
いは、ガスタービンの状態を不安定にするので、これを
防止するため、本発明の実施例は、後述するように、F
S ノズル1に対する燃料の供給の停止を緩やかに行うよ
うにしている。
において、FS ノズルの燃料流量の変化に対するF1 ノ
ズルの安定燃焼限界の試験結果例を示している。以下、
この図を参照して本発明の実施例による燃焼器の運用方
法を説明する。
ルの燃料流量とF1ノズルの燃料流量との関係が、図3
のA点にあるものとする。この状態は、第1段燃焼部の
燃焼状態が燃料リッチ限界に近い。このような場合、本
発明の実施例では、FS ノズルの燃料流量を増加させる
(この場合、F1ノズルとFSノズルとの燃料流量の和が
ある一定値であるためF1ノズルの燃料流量を減少させ
る)制御を行う。
ルの燃料流量とF1ノズルの燃料流量との関係が、図3
のB点に矢印5に沿って移動することになり、第1段燃
焼部の燃料リッチ限界に対する裕度を大きくすることが
できる。
ルの燃料流量とF1ノズルの燃料流量との関係が、第1
段燃焼部の燃焼状態を燃料リーン限界に近い位置にある
場合、例えば、図3のB点にある場合、本発明の実施例
では、ラッパ抽気を行いラッパ抽気配管4から燃焼用の
空気を引き抜き、第1段燃焼部の燃空比を上げる制御を
行う。
ルの燃料流量とF1ノズルの燃料流量との関係が、図3
のC点に矢印6に沿って移動することになり、第1段燃
焼部の燃料リーン限界に対する裕度を大きくすることが
できる。
開度、横軸にガスタービン回転数をとった図4を参照し
て本発明のさらに他の運用方法を説明する。
ビンの回転数Hold時に全燃料流量が少なくなり、第
1段燃焼部が燃料リーン限界以下となることを防止する
方法及びFSノズルの消火制御方法に関するものであ
る。
ビンの回転数Hold直前までの間にFSノズルの開度
を開き、タービンの回転数Hold直前から直後にかけ
てFSノズルの開度を7として示すように絞り込むよう
にするものである。
に第1段燃焼部が燃料リーン限界以下となることを防止
することができる。
方法は、タービンの回転数が所定の回転数となって、F
S ノズルの消火を行う場合、図4に点線で示す従来技術
の場合のように、瞬時に弁を閉じるのではなく、8に示
すようにFS ノズルの開度を段階的に絞り込むという制
御を行なうものである。
F1ノズルの失火及びガスタービンの状態の急変動を防
ぐことができる。
ズルの開度を制御することにより、ガスタービンの起動
昇速運転時における燃焼安定域を確保し、FS ノズルの
消火制御時に、F1 ノズルの失火を防止し、ガスタービ
ンの状態の急変動を防止することができる。
動昇速運転時における燃焼安定域を確保し、ガスタービ
ンの状態の急変動を防止することができる。
の一例を示す断面図である。
数と全燃料流量との関係を示す図である。
流量とF1ノズルの燃料流量との関係を示す図である。
説明するタービン回転数とFSノズルの弁開度との関係
を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 ガスタービンの起動時に、起動補助用燃
料ノズルが供給する燃料流量と主燃料ノズルが供給する
燃料流量とを制御し、ガスタービン燃焼器に供給する燃
料流量を制御するガスタービン燃焼器の制御方法におい
て、 前記ガスタービンの起動中に行う前記ガスタービンの回
転数を定格回転数未満の回転数に所定時間保持する回転
数Hold運転を開始する直前に、前記起動補助用燃料
ノズルが供給する燃料流量の絞り込みを開始し、かつ、
前記主燃料ノズルが供給する燃料流量の増加を開始する
ことを特徴とするガスタービン燃焼器の制御方法。 - 【請求項2】 ガスタービンの起動時に、起動補助用燃
料ノズルが供給する燃料流量と主燃料ノズルが供給する
燃料流量とを制御し、ガスタービン燃焼器に供給する燃
料流量を制御するガスタービン燃焼器の制御方法におい
て、 前記ガスタービンの起動中に行う前記ガスタービンの回
転数を定格回転数未満の回転数に所定時間保持する回転
数Hold運転時に、前記起動補助用燃料ノズルが供給
する燃料流量を絞り込み、かつ、前記主燃料ノズルが供
給する燃料流量を増加させることを特徴とするガスター
ビン燃焼器の制御方法。 - 【請求項3】 ガスタービンの起動時に、起動補助用燃
料ノズルが供給する燃料流量と主燃料ノズルが供給する
燃料流量とを制御し、ガスタービン燃焼器に供給する燃
料流量を制御するガスタービン燃焼器の制御方法におい
て、 前記ガスタービンの起動中に前記起動補助用燃料ノズル
が供給する燃料流量と前記主燃料ノズルが供給する燃料
流量との合計である全燃料流量が減少するときに、前記
起動補助用燃料ノズルが供給する燃料流量を絞り込み、
かつ、前記主燃料ノズルが供給する燃料流量を増加させ
ることを特徴とするガスタービン燃焼器の制御方法。 - 【請求項4】 ガスタービンの起動時に、起動補助用燃
料ノズルが供給する燃料流量と主燃料ノズルが供給する
燃料流量とを制御し、ガスタービン燃焼器に供給する燃
料流量を制御するガスタービン燃焼器の制御装置におい
て、 前記ガスタービンの起動中に行う前記ガスタービンの回
転数を定格回転数未満の回転数に所定時間保持する回転
数Hold運転時に、前記起動補助用燃料ノズ ルが供給
する燃料流量を絞り込み、かつ、前記主燃料ノズルが供
給する燃料流量を増加させることを特徴とするガスター
ビン燃焼器の制御装置。 - 【請求項5】 ガスタービンの起動時に、起動補助用燃
料ノズルが供給する燃料流量と主燃料ノズルが供給する
燃料流量とを制御し、ガスタービン燃焼器に供給する燃
料流量を制御するガスタービン燃焼器の制御装置におい
て、 前記ガスタービンの起動中に前記起動補助用燃料ガスが
供給する燃料流量と前記主燃料ノズルが供給する燃料流
量との合計である全燃料流量が減少するときに、前記起
動補助用燃料ノズルが供給する燃料流量を絞り込み、か
つ、前記主燃料ノズルが供給する燃料流量を増加させる
ことを特徴とするガスタービン燃焼器の制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3341701A JP3037804B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | ガスタービン燃焼器の制御方法及び制御装置 |
US07/984,483 US5319919A (en) | 1991-12-02 | 1992-12-02 | Method for controlling gas turbine combustor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3341701A JP3037804B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | ガスタービン燃焼器の制御方法及び制御装置 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3341701A Expired - Lifetime JP3037804B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | ガスタービン燃焼器の制御方法及び制御装置 |
Country Status (2)
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- 1991-12-02 JP JP3341701A patent/JP3037804B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-12-02 US US07/984,483 patent/US5319919A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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