JP3605138B2 - Ignition switching method for gas turbine device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、異種燃料を使用する2系列以上の燃焼器を有するガスタービン装置の着火切替方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガスタービン装置では各種異種燃料が使用されるが、それらが単独系列或いは複数系列で使用される場合がある。
図3は1系列の燃焼器を有するガスタービン装置の概略系統図で空気圧縮機1とガスタービン2とを繋ぐ接続管3には燃焼器5が設置されている。
【0003】
このような1系列の燃焼器5を有するガスタービン装置では、低回転域で燃焼器5の着火を行いガスタービン2を定格運転後、無負荷、定格回転数で燃焼器5への燃料を遮断しガスタービン2を停止させる。
【0004】
図4は1系列燃焼器を有するガスタービンの着火から燃料遮断までの燃料流量及び回転数の推移図を示す。
図4に見られるように、ガスタービンの着火時回転数はE点から徐々に上昇し定格回転数F点で運転される。その間、燃料は着火から定格回転数まで徐々に増加される。
定格回転数で運転後、無負荷定格回転数G点で燃焼器への燃料を遮断しガスタービンは停止される。
【0005】
図5は空気圧縮機とガスタービンとの間に並列に2系列の燃焼器をもつガスタービン装置においてその燃焼器切替時の両燃焼器における制御弁開度及び燃料流量の推移図である。
両燃焼器への燃料の熱量の和が同一になるように、両燃焼器の制御弁開度を直線的に増減させ、ガスタービン出力が一定の状態で燃料の切替えが行なわれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
空気圧縮機とガスタービンとの間に並列に配置された2系列の燃焼器を有するガスタービン装置での燃料切替えにおいては、ガスタービン出力に過渡的な増減を生じさせないため、或いは、燃料配管系に圧力波による損傷などの発生を生じさせないために切替時に着火する燃焼器を高圧下で着火する必要がある。
【0007】
しかしながら、燃焼器を高圧下で着火させると、燃料の発熱量の相異や、燃料配管系の圧損の相異或いは両制御弁の操作の複雑さのために着火時に負荷変動が大きく生ずるという問題点がある。
【0008】
本発明は、空気圧縮機、ガスタービン、及び空気圧縮機とガスタービンとの間に並列に設置された複数の燃焼器を有するガスタービン装置において、負荷変動を生じさせることなく、切替えるべき燃焼器を着火させて燃焼器の切替えを行わせうる着火切替方法を提供することを課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段と作用】
本発明は、空気圧縮機、ガスタービン、及びその空気圧縮機とガスタービンとの間に並列に設置された複数の燃焼器を有するガスタービン装置の着火切替方法における前記課題を解決するため、前記した各燃焼器の後流側にそれぞれ設けられ放風弁を具えた放風系統、及び各燃焼器と前記ガスタービンをつなぐ各接続管に設けられ流れるガス量を制御する制御弁を設けた構成を採用する。
【0011】
本発明によるガスタービン装置の着火切替方法では、2系列の燃焼器の後流にそれぞれ放風弁付の放風系統を設置したことによって、切替時に新たに着火する側の燃焼器は、その後流の放風弁を開け、ガスタービンとの間を制御弁で閉じることによって低圧下で着火し、着火後放風弁を徐々に閉にして昇圧した後、燃焼器とガスタービンの間の制御弁を開にして燃焼器の切替えを行なえば、燃焼中の他方の燃焼器と同等の燃焼条件にて燃焼器の切替え、すなわち燃料切替えが可能となる。
【0012】
従って本発明のガスタービン装置の着火切替方法では、燃焼器の切替えを行うとき、高圧下での着火時の問題点であった負荷変動を防止することができまた振動を惹き起す圧力波をも防止できる。
【0013】
前記した本発明によるガスタービン装置における燃焼器の切替えは、次の手順で行うのが効果的である。
すなわち、燃焼器の切替えに当っては、切替えて燃焼させる燃焼器の後流に設けられた放風弁および制御弁を、それぞれ、開及び閉にして着火する過程と、この着火後にその放風弁と制御弁を、それぞれ、閉及び開にする過程と、切替前に燃焼中の燃焼器への燃料流量を徐々に減少させ遮断すると共に着火した燃焼器の燃料流量を徐々に増加させて所定量まで至る過程とをこの順に行わせる。
【0014】
以上の過程を経て燃焼器の切替えを行えば、放風によって燃焼器の着火が安定したのち放風が遮断され、この燃焼器の圧力が上昇してゆき先に燃焼されている燃焼器をバックアップしてゆく。そして先に燃焼されている燃焼器での燃焼が徐々に減少されると共に後で着火した燃焼器での燃焼が徐々に増加されて行き燃焼器の切替えが円滑に完了する。
【0015】
なお、以上説明した着火切替方法において、切替後に燃焼させる燃焼器に着火後、前記した放風弁を閉、制御弁を開にする過程を、その燃焼器への燃料流量を徐々に増やしながら行うと、その燃焼器での燃焼を増加させ先に燃焼していた燃焼器に対するバックアップを徐々に増加させてゆき、燃焼器の圧力が上昇後に燃焼器の切替えを円滑に行えるので好ましい。
【0016】
【実施例】
以下、本発明によるガスタービン装置の着火切替方法の実施例を図1に基づいて説明する。
図1は、空気圧縮機とガスタービン2の間に並列に設置された2系列による燃焼器を有するガスタービン装置の概略系統図である。
図1において、空気圧縮機1とガスタービン2とを繋ぐ接続管3には分岐管4A,4Bが並列に配管されておりそれらの分岐管4A,4Bには、燃焼器5A,5Bが設置されている。
【0017】
また、並列な分岐管4A,4Bの燃焼器5A,5Bの下流側には、それぞれに放風管6A,6Bが配管されておりそれらの放風管6A,6Bには、それぞれ放風弁7A,7Bが設置されて2つの放風系統が形成されている。
図2は、燃焼器5A,5Bの燃焼切替時のガスタービン2の回転数、各燃焼器5A,5Bへの燃料流量及び各放風系統における放風空気量の推移図である。
【0018】
図1に示したガスタービン装置における燃焼器の切替えは次のように行われる。
先に燃焼器5Aが着火され燃料流量が増して回転数が上昇し定格回転数・負荷に至り運転を継続しているとする。この状態から燃焼器5Bの燃焼へと切替える。まず、燃焼器5Aによる運転継続中、燃焼器5Bは放風弁7Bを開いて放風を開始した後着火され(このとき制御弁8Bは閉じられている。)着火が安定した後燃料流量が徐々に増され、それとともに放風弁7Bは閉ざされていき、圧力上昇後、制御弁8Bが開となるとともに、放風は完全に遮断される。
【0019】
こうして燃焼器5Bの圧力が上昇し燃焼器5Aをバックアップするようになると、燃焼器5Aの燃料流量を徐々に減少し図2に示されたC点で燃焼器5Aから5Bへの切替えが完了する。
ガスタービン2停止時は、燃焼器5Aを起動時の状態に戻すため再度燃焼器5B→5Aの操作を前記したと同様に行なった後、図2に見るように無負荷定格回転数D点で燃焼器5Aへの燃料を遮断しガスタービン2を停止する。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガスタービン装置の着火切替方法によれば、空気圧縮機とガスタービンの間に並列に設置された複数の燃焼器の燃焼を切替えるときに、各燃焼器の後流にそれぞれ設けられた放風系統を使って着火時の負荷変動を生じないようにして着火切替えを行うことができる。
【0021】
また、本発明によるガスタービン装置の着火切替方法によれば負荷変動を防止しつつ、円滑に燃焼器の切替えが行われるので従来問題となっていた圧力波による二次損傷などの影響をも防止することができるのでガスタービンの信頼性向上に寄与する効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る着火切替方法を適用する2系列の燃焼器を有するガスタービン装置の略系統図。
【図2】図1に示したガスタービン装置において2系列の燃焼器を切替時のガスタービン回転数、各燃焼器での燃料流量、放風量の変化を示す推移図。
【図3】従来の1系列燃焼器をもつガスタービン装置の概略系統図。
【図4】従来の1系列の燃焼器をもつガスタービン装置における回転数、燃料流量の推移図。
【図5】従来の2系列の燃焼器をもつガスタービン装置における燃焼器切替時の制御弁開度と燃料流量の推移図。
【符号の説明】
1 空気圧縮機
2 ガスタービン
3 接続管
4A,4B 分岐管
5A,5B 燃焼器
6A,6B 放風管
7A,7B 放風弁
8A,8B 制御弁[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to ignition switching method of the gas turbine equipment having two or more series of combustors that use different fuels.
[0002]
[Prior art]
Various kinds of different fuels are used in the gas turbine device, and they may be used in a single system or in a plurality of systems.
FIG. 3 is a schematic system diagram of a gas turbine device having one series of combustors. A combustor 5 is installed in a connecting
[0003]
In the gas turbine device having such a single-system combustor 5, the combustor 5 is ignited in a low rotation range, and after rated operation of the
[0004]
FIG. 4 is a transition diagram of a fuel flow rate and a rotation speed from ignition to fuel cutoff of a gas turbine having a single-line combustor.
As shown in FIG. 4, the rotation speed at the time of ignition of the gas turbine gradually increases from the point E, and the gas turbine is operated at the rated rotation speed F point. Meanwhile, the fuel is gradually increased from ignition to the rated speed.
After operation at the rated speed, the fuel to the combustor is shut off at the no-load rated speed G, and the gas turbine is stopped.
[0005]
FIG. 5 is a transition diagram of the control valve opening and the fuel flow rate in both combustors when the combustor is switched in a gas turbine device having two series of combustors in parallel between the air compressor and the gas turbine.
The control valve opening of both combustors is increased or decreased linearly so that the sum of the calorific values of the fuel to both combustors is the same, and the fuel is switched while the gas turbine output is constant.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In fuel switching in a gas turbine apparatus having two series of combustors arranged in parallel between an air compressor and a gas turbine, a transient change in gas turbine output is not required, or a fuel piping system is used. It is necessary to ignite the combustor that ignites at the time of switching under a high pressure in order to prevent the occurrence of damages due to the pressure wave.
[0007]
However, if the combustor is ignited at a high pressure, the load fluctuates greatly at the time of ignition due to the difference in the calorific value of the fuel, the difference in the pressure loss of the fuel piping system, or the complicated operation of both control valves. There are points.
[0008]
The present invention relates to a gas turbine device having an air compressor, a gas turbine, and a plurality of combustors installed in parallel between the air compressor and the gas turbine, wherein a combustor to be switched without causing a load change. It is an object of the present invention to provide an ignition switching method capable of igniting and switching a combustor.
[0010]
[Means and Actions for Solving the Problems]
The present invention provides an air compressor, a gas turbine, and a method for switching ignition of a gas turbine device having a plurality of combustors installed in parallel between the air compressor and the gas turbine. A blow-off system provided with a blow-off valve provided on the downstream side of each combustor, and a control valve provided on each connection pipe connecting each combustor and the gas turbine to control the amount of flowing gas. Is adopted.
[0011]
In the ignition switching method for the gas turbine device according to the present invention, the air discharge system with the air release valve is installed in each of the wakes of the two series of combustors. Open the blow-off valve and close the gas turbine with the control valve to ignite under low pressure.After ignition, gradually close the blow-off valve and raise the pressure, then the control valve between the combustor and the gas turbine. When the combustor is switched by opening the combustor, the combustor can be switched under the same combustion conditions as the other combustor during combustion, that is, the fuel can be switched.
[0012]
Therefore, according to the ignition switching method of the gas turbine device of the present invention, when switching the combustor, it is possible to prevent the load fluctuation, which is a problem at the time of ignition under a high pressure, and to generate a pressure wave causing vibration. Can be prevented.
[0013]
The switching of the combustor in the gas turbine device according to the present invention described above is effectively performed in the following procedure.
That is, in switching the combustor, the process of opening and closing the blow-off valve and the control valve provided in the downstream of the combustor for switching and burning, respectively, and igniting, The process of closing and opening the valve and the control valve, respectively, and the step of gradually reducing and shutting off the fuel flow to the burning combustor before switching, and gradually increasing the fuel flow of the ignited combustor before switching. The process up to quantification is performed in this order.
[0014]
If the combustor is switched through the above process, the combustion of the combustor is stabilized by the blown air, then the blown air is cut off, and the pressure of the combustor rises to back up the combustor that is burning ahead I will do it. Then, the combustion in the combustor that is burning first is gradually reduced, and the combustion in the combustor that has been ignited later is gradually increased, so that the switching of the combustor is completed smoothly.
[0015]
In the ignition switching method described above, the process of closing the blow-off valve and opening the control valve after igniting the combustor that burns after the switching is performed while gradually increasing the fuel flow rate to the combustor. This is preferable because the combustion in the combustor is increased and the backup for the previously combusted combustor is gradually increased, so that the combustor can be switched smoothly after the pressure of the combustor increases.
[0016]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the ignition switch method for a gas turbine equipment according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic system diagram of a gas turbine device having two series of combustors installed in parallel between an air compressor and a
In FIG. 1,
[0017]
Downstream of the
FIG. 2 is a transition diagram of the number of revolutions of the
[0018]
The switching of the combustor in the gas turbine device shown in FIG. 1 is performed as follows.
Assume that the
[0019]
When the pressure of the
When the
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the ignition switching method for the gas turbine device of the present invention, when switching the combustion of a plurality of combustors installed in parallel between the air compressor and the gas turbine, the switching after each combustor is performed. The ignition switching can be performed by using the air discharge system provided in each of the streams so as not to cause a load variation at the time of ignition.
[0021]
In addition, according to the ignition switching method of the gas turbine device according to the present invention, the switching of the combustor is performed smoothly while preventing the load fluctuation, so that the influence such as the secondary damage due to the pressure wave, which has conventionally been a problem, is also prevented. Therefore, the effect of improving the reliability of the gas turbine is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system diagram of a gas turbine device having two series of combustors to which an ignition switching method according to an embodiment of the present invention is applied .
FIG. 2 is a transition diagram showing changes in the number of revolutions of the gas turbine, the fuel flow rate in each combustor, and the amount of blown air when switching between two series of combustors in the gas turbine device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic system diagram of a conventional gas turbine device having a single-line combustor.
FIG. 4 is a transition diagram of a rotation speed and a fuel flow rate in a conventional gas turbine device having one series of combustors.
FIG. 5 is a transition diagram of a control valve opening degree and a fuel flow rate when a combustor is switched in a conventional gas turbine device having two series of combustors.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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Priority Applications (1)
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JP08448394A JP3605138B2 (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Ignition switching method for gas turbine device |
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