JP4065824B2 - Gas turbine apparatus and bleed operation method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、ガスタービン圧縮機から抽気した抽気空気を外部の設備に供給するガスタービン装置、及びその抽気運転方法に関する。   The present invention relates to a gas turbine apparatus that supplies extracted air extracted from a gas turbine compressor to an external facility, and a method for extracting the gas turbine apparatus.

ガスタービン装置の圧縮機から空気を抽気して、外部設備に利用する最も典型的なシステムとして石炭ガス化複合発電プラントがある。このシステムでは、ガスタービン圧縮機出口より空気を抽気し、抽気した空気を石炭ガス化炉に直接石炭ガス化剤として供給したり、抽気した空気を空気分離設備に原料空気として供給し、原料空気から酸素を製造し、製造した酸素を石炭ガス化炉にガス化剤として供給する。   There is a coal gasification combined power plant as the most typical system for extracting air from a compressor of a gas turbine device and using it for external equipment. In this system, air is extracted from the gas turbine compressor outlet, and the extracted air is directly supplied to the coal gasifier as a coal gasification agent, or the extracted air is supplied as raw material air to an air separation facility. Oxygen is produced from the coal, and the produced oxygen is supplied to the coal gasifier as a gasifying agent.

石炭ガス化炉に直接石炭ガス化剤としてガスタービンから抽気した空気を供給するシステムについては、特開平1−178727号公報に記載されたものがある。   A system for supplying air extracted from a gas turbine as a coal gasification agent directly to a coal gasifier is described in JP-A-1-178727.

特開平1−178727号公報(第1図)Japanese Patent Laid-Open No. 1-178727 (FIG. 1)

前述した特開平1−178727号公報では、ガスタービン圧縮機の抽気圧力より高い圧力の石炭ガス化炉に、ガス化剤としてガスタービンの抽気空気を供給する。このため、昇圧圧縮機を設置して、圧縮機から抽気した空気を加圧している。そして、この従来技術では、昇圧圧縮機の駆動動力を低減するため、ガスタービン圧縮機入口案内翼を作動させ、ガスタービン圧縮機出口圧力を高くすることにより、抽気空気の圧力(昇圧圧縮機入口圧力)を高くしている。   In Japanese Patent Laid-Open No. 1-178727 described above, the extracted air of the gas turbine is supplied as a gasifying agent to a coal gasification furnace having a pressure higher than the extraction pressure of the gas turbine compressor. For this reason, a booster compressor is installed to pressurize the air extracted from the compressor. In this prior art, in order to reduce the driving power of the booster compressor, the gas turbine compressor inlet guide vanes are operated to increase the gas turbine compressor outlet pressure, thereby increasing the pressure of the bleed air (the booster compressor inlet). Pressure) is increased.

ここで、上記従来技術では、圧縮機出口から抽気することによりガスタービン入口流量が低下し、これに伴って圧縮機出口圧力が低下することを補うため、ガスタービ圧縮機の入口案内翼を開いて圧縮機流量を増加させている。これにより、圧縮機出口圧力を高めることはできる。   Here, in the above prior art, in order to compensate for the decrease in the gas turbine inlet flow rate due to the extraction from the compressor outlet and the accompanying decrease in the compressor outlet pressure, the inlet guide vanes of the gas turbine compressor are opened. The compressor flow rate is increased. Thereby, the compressor outlet pressure can be increased.

ここで、外部に空気を利用する設備を備えたプラントでは、起動過程には補助の空気圧縮機からガスタービン抽気空気に供給を切替える必要があり、停止過程ではガスタービン抽気から補助空気圧縮機に運転を切替える必要がある。このような場合、運転切替えの過程において空気供給先である外部設備の圧力が変動するのを抑制するため、ガスタービン圧縮機から抽気される抽気空気と補助空気圧縮機から供給される原料空気の流量および圧力とを一致させた後に切替えることが望まれる。しかし、上記従来技術では上記の点について考慮されていなかった。   Here, in a plant equipped with equipment that uses air outside, it is necessary to switch the supply from the auxiliary air compressor to the gas turbine bleed air during the start-up process, and from the gas turbine bleed air to the auxiliary air compressor during the stop process. It is necessary to switch operation. In such a case, in order to suppress fluctuations in the pressure of the external equipment that is the air supply destination in the operation switching process, the extracted air extracted from the gas turbine compressor and the raw air supplied from the auxiliary air compressor It is desirable to switch after matching the flow rate and pressure. However, the above-described prior art has not considered the above points.

切替え過程において空気分離設備内の圧力が変動するのを防止するため、ガスタービン圧縮機から抽気される抽気空気と原料空気圧縮機から供給される原料空気の流量および圧力と一致させた後に切替えることが望まれる。   In order to prevent the pressure in the air separation facility from fluctuating during the switching process, the switching is performed after matching the flow rate and pressure of the extracted air extracted from the gas turbine compressor and the raw air supplied from the raw air compressor. Is desired.

本発明の目的は、ガスタービン圧縮機出口からの抽気に切替える過程において空気供給先である外部設備の圧力変動を抑制することができるガスタービン装置、及びその抽気運転方法を提供することにある。   The objective of this invention is providing the gas turbine apparatus which can suppress the pressure fluctuation of the external installation which is an air supply destination in the process switched to the extraction from a gas turbine compressor exit, and its extraction operation method.

上記目的を達成するため、ガスタービン圧縮機に流量可変装置を設置し、当該流量可変装置および燃焼器に供給する燃料量を調整することにより、圧縮機出口から抽気される空気の流量および圧力を調整するようにしたものである。   In order to achieve the above object, a flow rate variable device is installed in the gas turbine compressor, and the flow rate and pressure of air extracted from the compressor outlet are adjusted by adjusting the amount of fuel supplied to the flow rate variable device and the combustor. It is intended to be adjusted.

また、上記目的を達成するためガスタービン出口温度,圧縮機出口圧力からガスタービン入口質量流量を算出する方法を提示し、ことにより、抽気可能な空気流量,圧力を求め、ガスタービン圧縮機に設置した、流量可変装置および燃焼器に供給する燃料量を調整することにより、外部に供給する抽気空気の流量および圧力を変化させることを可能にしたものである。   Also, in order to achieve the above objective, a method for calculating the gas turbine inlet mass flow rate from the gas turbine outlet temperature and compressor outlet pressure is presented, thereby obtaining the bleedable air flow rate and pressure and installing them in the gas turbine compressor The flow rate and pressure of the bleed air supplied to the outside can be changed by adjusting the amount of fuel supplied to the variable flow device and the combustor.

また、上記目的を達成するため、流量可変手段としてガスタービン燃焼器に外部より、蒸気または窒素または二酸化炭素を供給するようにしたものである。   In order to achieve the above object, steam, nitrogen or carbon dioxide is supplied from the outside to the gas turbine combustor as the flow rate varying means.

また、上記目的を達成するため、補助燃料設備からの補助燃料をガスタービン燃焼器に供給するようにしたものである。   In order to achieve the above object, auxiliary fuel from auxiliary fuel equipment is supplied to the gas turbine combustor.

本発明によれば、圧縮機出口より抽気する空気の質量流量,圧力を調整することができるため、ガスタービン圧縮機出口からの抽気に切替える過程において、空気供給先である外部設備の圧力変動を抑制することができるという効果を奏する。   According to the present invention, the mass flow rate and pressure of the air extracted from the compressor outlet can be adjusted. Therefore, in the process of switching to the extraction from the gas turbine compressor outlet, the pressure fluctuation of the external equipment that is the air supply destination is changed. There exists an effect that it can control.

以下、本発明の実施の形態について、図1から図4を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明の一実施例であるガスタービン装置のシステム系統図を示す。ガスタービン装置の主要構成機器は、圧縮機2,燃焼器3,ガスタービン4である。圧縮機2とガスタービン4は動力的に結合され、さらに発電機5とも動力的に結合されている。圧縮機2入口には、入口案内翼1がその駆動装置と共に設置されている。また、ガスタービン4への冷却空気の供給系統として、圧縮機2の出口空気または中間段から抽気した空気を供給する冷却空気流路22を設けている。ガスタービン4出口には、ガスタービンを駆動した燃焼排ガスを熱回収設備11に導く排ガスダクト28が接続される。ガスタービン出口には、ガスタービン排気温度を測定するガスタービン排気温度計52が設置される。ガスタービンから排出された燃焼排ガスは、排ガスダクト28に接続された熱回収設備11で排熱回収が行われる。熱回収設備11出口は煙突12に接続されている。   FIG. 1 is a system diagram of a gas turbine apparatus according to an embodiment of the present invention. The main components of the gas turbine apparatus are a compressor 2, a combustor 3, and a gas turbine 4. The compressor 2 and the gas turbine 4 are coupled dynamically, and further coupled to the generator 5 also. An inlet guide vane 1 is installed at the inlet of the compressor 2 together with its driving device. In addition, as a cooling air supply system to the gas turbine 4, a cooling air passage 22 for supplying the outlet air of the compressor 2 or the air extracted from the intermediate stage is provided. An exhaust gas duct 28 that guides the combustion exhaust gas that has driven the gas turbine to the heat recovery facility 11 is connected to the outlet of the gas turbine 4. A gas turbine exhaust thermometer 52 for measuring the gas turbine exhaust temperature is installed at the gas turbine outlet. The flue gas exhausted from the gas turbine is subjected to exhaust heat recovery by the heat recovery equipment 11 connected to the exhaust gas duct 28. The outlet of the heat recovery facility 11 is connected to the chimney 12.

燃料ガス供給設備9は、燃料配管21を介して燃焼器3に接続されている。ガスタービン設備の燃焼器3に燃料を供給する燃料配管21には、燃料の供給を遮断する燃料元遮断弁32,燃料の圧力を調節する燃料圧力調節弁33,燃料の流量を調節する燃料流量調節弁35、および燃料圧力を計測する燃料圧力計34が設置されている。   The fuel gas supply facility 9 is connected to the combustor 3 through a fuel pipe 21. A fuel pipe 21 that supplies fuel to the combustor 3 of the gas turbine equipment includes a fuel source cutoff valve 32 that shuts off the fuel supply, a fuel pressure adjustment valve 33 that regulates the fuel pressure, and a fuel flow rate that regulates the fuel flow rate. A control valve 35 and a fuel pressure gauge 34 for measuring the fuel pressure are installed.

圧縮機2出口には、圧縮機出口圧力計50および圧縮機出口温度計51が設置され、圧縮機2出口での圧縮空気の圧力、及び温度を計測している。また、圧縮機2出口には、圧縮機からの抽気空気を抽気空気冷却器6に供給する抽気配管A23が接続されている。また、抽気空気冷却器6は冷却水流量制御弁36を備えた冷却配管31が接続されており、抽気空気の冷却媒体として冷却水が供給される。抽気空気冷却器6と気水分離器7は抽気配管B24で接続され、この抽気配管Bには抽気空気温度計37が設置されている。気水分離器7の出口側には抽気配管C25が接続されており、この抽気配管C25には流量測定オリフィス38,抽気流量計39が設置されている。また、抽気配管C25は抽気配管D26と抽気配管E27によって流路が分岐されている。抽気配管D26には逆止弁40,抽気空気遮断弁41および抽気空気圧力計42が設置され、抽気空気供給先の外部設備8に接続されている。抽気配管E27には、抽気流量制御弁43が設置され、その先は抽気放風ダクト10に接続されている。   A compressor outlet pressure gauge 50 and a compressor outlet thermometer 51 are installed at the outlet of the compressor 2 to measure the pressure and temperature of the compressed air at the outlet of the compressor 2. In addition, an extraction pipe A <b> 23 that supplies the extraction air from the compressor to the extraction air cooler 6 is connected to the outlet of the compressor 2. The extraction air cooler 6 is connected to a cooling pipe 31 having a cooling water flow rate control valve 36, and is supplied with cooling water as a cooling medium for the extraction air. The extraction air cooler 6 and the air / water separator 7 are connected by an extraction pipe B24, and an extraction air thermometer 37 is installed in the extraction pipe B. A bleed pipe C25 is connected to the outlet side of the steam separator 7, and a flow measurement orifice 38 and a bleed flow meter 39 are installed in the bleed pipe C25. Further, the flow path of the extraction pipe C25 is branched by the extraction pipe D26 and the extraction pipe E27. A check valve 40, a bleed air shutoff valve 41, and a bleed air pressure gauge 42 are installed in the bleed pipe D26, and are connected to the external equipment 8 to which the bleed air is supplied. A bleed flow control valve 43 is installed in the bleed pipe E27, and the tip is connected to the bleed air discharge duct 10.

以上のように構成された本実施例のガスタービン装置では、入口案内翼1によって流入空気量が調節された空気20を圧縮機2に取り込み、圧縮機2にて昇圧して燃焼器3に供給する。燃焼器3では、燃料ガス供給設備9から燃料配管21を介して供給される燃料ガスを燃料として燃焼させ、燃焼ガスによりガスタービン4を駆動して動力を発生させる。これにより、圧縮機2および発電機5が駆動され、発電機5では電力が発生する。燃料配管21に設置された燃料元遮断弁32は、ガスタービン停止時等において燃料ガスの供給を遮断する際に使用される。   In the gas turbine apparatus of the present embodiment configured as described above, the air 20 whose inflow air amount is adjusted by the inlet guide vanes 1 is taken into the compressor 2, and the pressure is increased by the compressor 2 and supplied to the combustor 3. To do. In the combustor 3, the fuel gas supplied from the fuel gas supply facility 9 through the fuel pipe 21 is burned as fuel, and the gas turbine 4 is driven by the combustion gas to generate power. As a result, the compressor 2 and the generator 5 are driven, and the generator 5 generates electric power. The fuel source shutoff valve 32 installed in the fuel pipe 21 is used when shutting off the supply of fuel gas when the gas turbine is stopped.

また、燃料配管21に設置された燃料圧力調節弁33は、燃料流量調節弁35の上流側に設置された燃料圧力計34にて計測された燃料圧力を一定にするように制御を行う。これにより燃料流量調節弁35は、弁開度に応じた燃料ガス流量を燃焼器3に供給することができる。   The fuel pressure control valve 33 installed in the fuel pipe 21 performs control so that the fuel pressure measured by the fuel pressure gauge 34 installed on the upstream side of the fuel flow control valve 35 is constant. Thereby, the fuel flow rate adjustment valve 35 can supply the fuel gas flow rate corresponding to the valve opening degree to the combustor 3.

ガスタービン4の入口温度は高温であるため、冷却空気として圧縮機2から圧縮空気を抽気し、冷却空気通路22を介してガスタービン4に供給する。ガスタービン4を出た燃焼排気ガスは、排ガスダクト28を通り熱回収設備11に供給される。熱回収設備11では、燃焼排ガスから排熱を回収することによって蒸気等を発生させる。熱回収設備11を出た燃焼排気ガス30は、煙突12から大気に放出される。   Since the inlet temperature of the gas turbine 4 is high, the compressed air is extracted from the compressor 2 as cooling air and supplied to the gas turbine 4 through the cooling air passage 22. The combustion exhaust gas leaving the gas turbine 4 passes through the exhaust gas duct 28 and is supplied to the heat recovery facility 11. In the heat recovery facility 11, steam or the like is generated by recovering exhaust heat from the combustion exhaust gas. The combustion exhaust gas 30 exiting the heat recovery facility 11 is released from the chimney 12 to the atmosphere.

また、圧縮機2を出た抽気空気は、抽気配管A23を通り抽気空気冷却器6に供給される。抽気空気冷却器6では、冷却水流量制御弁36を備えた冷却配管31から供給された冷却水により冷却される。ここで、抽気空気冷却器6で冷却する抽気空気の温度は、抽気空気冷却器6の後流側に位置する抽気配管B24に設置された抽気空気温度計37が、抽気空気供給先の外部設備8が要求する所定の温度になるように冷却水流量制御弁36が制御される。   Further, the bleed air leaving the compressor 2 is supplied to the bleed air cooler 6 through the bleed pipe A23. The extraction air cooler 6 is cooled by the cooling water supplied from the cooling pipe 31 provided with the cooling water flow rate control valve 36. Here, the temperature of the extraction air cooled by the extraction air cooler 6 is determined by the extraction air thermometer 37 installed in the extraction pipe B24 located on the downstream side of the extraction air cooler 6 from the external equipment of the extraction air supply destination. The cooling water flow rate control valve 36 is controlled so that the predetermined temperature required by 8 is reached.

抽気空気冷却器6で冷却された抽気空気は、抽気配管B24を介して気水分離器7に供給される。気水分離器7では、抽気空気冷却器6で冷却された抽気空気中から凝縮した水分を分離する。気水分離器7を出た抽気空気は、抽気配管C25を通り流量測定オリフィス38,抽気流量計39により抽気空気流量が計測される。流量測定オリフィス38から抽気配管D26に流れた抽気空気は、逆止弁40,抽気空気遮断弁41を通り、抽気空気を利用する外部設備8に供給される。また、抽気配管E27に分岐して流れた抽気空気は、抽気流量制御弁43を通り抽気放風ダクト10から大気に放風される。   The extraction air cooled by the extraction air cooler 6 is supplied to the steam separator 7 through the extraction pipe B24. In the steam / water separator 7, the condensed water is separated from the extracted air cooled by the extracted air cooler 6. The bleed air that has exited the steam separator 7 passes through the bleed pipe C25, and the bleed air flow rate is measured by the flow measurement orifice 38 and the bleed flow meter 39. The extracted air that has flowed from the flow rate measurement orifice 38 to the extraction pipe D26 passes through the check valve 40 and the extraction air shut-off valve 41, and is supplied to the external equipment 8 that uses the extracted air. In addition, the extracted air that has branched and flowed to the extraction pipe E27 passes through the extraction flow control valve 43 and is discharged from the extraction air discharge duct 10 to the atmosphere.

ガスタービン4では、一般のガスタービンと同様に、入口の質量流量G3,温度T3と圧力P3間に楕円法則と呼ばれる
G3×T30.5/P3=一定
の関係が成立する。圧縮機2出口の圧力P2とガスタービン4入口の圧力P3には燃焼器通過時の圧力損失があるが、一般には圧力損失は2〜4%程度であり、P2≒P3とすれば、
G3×T30.5/P2=一定 …(式1)
となる。この式から、ガスタービン4入口の質量流量G3,絶対温度T3と圧力P3の関係が明確となり、例えば質量流量G3が変化した場合P2を一定に保つには、T3をどのようにすればよいかわかるが、実際には、ガスタービン4入口の温度T3は、高温であるため測定することはできず、さらにG3を直接測定することはできない。
In the gas turbine 4, as in a general gas turbine, a constant relationship called G3 × T3 0.5 / P3 = constant is established between the mass flow rate G3 at the inlet, the temperature T3, and the pressure P3. The pressure P2 at the outlet of the compressor 2 and the pressure P3 at the inlet of the gas turbine 4 have a pressure loss when passing through the combustor. Generally, the pressure loss is about 2 to 4%, and if P2≈P3,
G3 × T3 0.5 / P2 = constant (Expression 1)
It becomes. From this equation, the relationship between the mass flow rate G3 at the inlet of the gas turbine 4 and the absolute temperature T3 and the pressure P3 is clarified. For example, in order to keep P2 constant when the mass flow rate G3 changes, how should T3 be set? As can be seen, in practice, the temperature T3 at the inlet of the gas turbine 4 cannot be measured because it is high, and G3 cannot be directly measured.

ここで、比較的低温で測定が可能なガスタービン出口温度T4を用いる。ガスタービン4の出口温度T4は、ガスタービンのポリトロープ指数をn、ガスタービン出口圧力を
P4とすれば一般に、
T4=T3(P4/P3)(n-1)/n
となり、P2≒P3とすれば、
T4=T3(P4/P2)(n-1)/n …(式2)
となる。ここで、(式2)を(式1)に代入すると、
(G3/P2)・{T4・(P2/P4)(n-1)/n0.5
={(G3/P2)2・T4・(P2/P4)(n-1)/n0.5
=一定
G32・T4・P2-(n+1)/n/P4(n-1)/n=一定
となり、ガスタービン出口圧力P4は、ほぼ一定とみなせるので、
G32・T4・(1/P2)(n+1)/n=一定
となる。したがって、ベースとなるG3,T4,P2と、任意のG3′,T4′,P2′の関係を求めると、
T4′=T4(G3/G3′)2・(P2′/P2)(n+1)/n …(式3)
となる。この式は、ベース条件として、G3,T4,P2が与えられた場合、タービン入口の質量流量G3′とタービン出口温度T4′と圧縮機出口圧力P2′の関係を明確に示す。
Here, a gas turbine outlet temperature T4 that can be measured at a relatively low temperature is used. The outlet temperature T4 of the gas turbine 4 is generally determined by assuming that the polytropic index of the gas turbine is n and the gas turbine outlet pressure is P4.
T4 = T3 (P4 / P3) (n-1) / n
If P2≈P3, then
T4 = T3 (P4 / P2) (n-1) / n (Formula 2)
It becomes. Here, if (Equation 2) is substituted into (Equation 1),
(G3 / P2). {T4. (P2 / P4) (n-1) / n } 0.5
= {(G3 / P2) 2 · T4 · (P2 / P4) (n-1) / n } 0.5
= Constant G3 2 · T4 · P2- (n + 1) / n / P4 (n-1) / n = constant, and the gas turbine outlet pressure P4 can be regarded as substantially constant.
G3 2 · T4 · (1 / P2) (n + 1) / n = constant. Therefore, when the relationship between G3, T4, and P2 as the base and any G3 ′, T4 ′, and P2 ′ is obtained,
T4 '= T4 (G3 / G3') 2. (P2 '/ P2) (n + 1) / n (Formula 3)
It becomes. When G3, T4, and P2 are given as base conditions, this equation clearly shows the relationship among the turbine inlet mass flow rate G3 ′, the turbine outlet temperature T4 ′, and the compressor outlet pressure P2 ′.

ポリトロープ指数nは、ベース条件、T3,T4,P4,P2が与えられれば、(式2)より
(n−1)/n=1n(T4/T3)/1n(P4/P2)
(n+1)/n=2−(n−1)/n
となり、これを(式3)に代入できる。タービン入口の質量流量G3は、
G3=G0−Gc+Gf−Gex
となる。
The polytropic index n is given by (n-1) / n = 1n (T4 / T3) / 1n (P4 / P2) from (Equation 2) if the base conditions T3, T4, P4 and P2 are given.
(N + 1) / n = 2− (n−1) / n
This can be substituted into (Equation 3). The mass flow rate G3 at the turbine inlet is
G3 = G0−Gc + Gf−Gex
It becomes.

ここで、G0:圧縮機入口空気質量流量,Gc:タービン冷却空気質量流量,Gf:燃料質量流量,Gex:抽気空気質量流量で表すことができる。燃料質量流量Gfは燃料流量調節弁35の開度等から、抽気空気質量流量Gexは抽気流量計39により計測することができる。圧縮機入口空気質量流量G0は、大気温度により変化し、また圧縮機の経年変化によっても変化するため、正確な値を求めることは困難である。タービン冷却空気質量流量Gcは、計画値および試験時の計測値は明らかであるが、実機における正確な値を求めるのは経年変化等を考慮すると困難である。本発明では、(式3)によって、測定可能なガスタービン出口温度T4および圧縮機出口圧力P2からタービン入口質量流量G3を求めることができる。これらの関係を図2に示す。   Here, G0: compressor inlet air mass flow rate, Gc: turbine cooling air mass flow rate, Gf: fuel mass flow rate, Gex: bleed air mass flow rate. The fuel mass flow rate Gf can be measured by the bleed flow meter 39 from the opening degree of the fuel flow rate control valve 35 and the like. Since the compressor inlet air mass flow rate G0 varies depending on the atmospheric temperature and also varies with the aging of the compressor, it is difficult to obtain an accurate value. As for the turbine cooling air mass flow rate Gc, the planned value and the measured value at the time of the test are clear, but it is difficult to obtain an accurate value in an actual machine in consideration of a secular change or the like. In the present invention, the turbine inlet mass flow rate G3 can be obtained from the measurable gas turbine outlet temperature T4 and the compressor outlet pressure P2 by (Equation 3). These relationships are shown in FIG.

図2は、ベース条件として、タービン入口質量流量G3=100kg/s、タービン入口温度T3=1673K,圧縮機出口圧力P2=1.57MPa ,ガスタービン出口圧力
P4=0.1013MPa ,ガスタービン出口温度T4=873Kとした場合、タービン入口質量流量G3をパラメタとして70,75,80,85,90,100kg/s一定とした場合のタービン出口温度T4と圧縮機出口圧力P2の関係を示している。また、参考のためにタービン入口温度T3が一定の線を破線で示す。
FIG. 2 shows that the turbine inlet mass flow rate G3 = 100 kg / s, the turbine inlet temperature T3 = 1673K, the compressor outlet pressure P2 = 1.57 MPa, the gas turbine outlet pressure P4 = 0.01013 MPa, and the gas turbine outlet temperature T4 as base conditions. = 873K, the relationship between the turbine outlet temperature T4 and the compressor outlet pressure P2 when the turbine inlet mass flow rate G3 is a constant 70, 75, 80, 85, 90, 100 kg / s is shown. For reference, a line having a constant turbine inlet temperature T3 is indicated by a broken line.

次に、図2を用いて、圧縮機2より抽気する抽気空気の流量および圧力を調整可能とする運転方法を説明する。先ず、ある運転状態Aを仮定する。具体的には図2に示すA点で、この点は、圧縮機出口圧力計50により測定された圧縮機出口圧力P2=1.3Mpa 、およびガスタービン排気温度計52により測定されたガスタービン出口温度T4=421℃からタービン入口質量流量G3が計算でき、A点の運転状態がわかる。   Next, an operation method that enables adjustment of the flow rate and pressure of the extraction air extracted from the compressor 2 will be described with reference to FIG. First, a certain operating state A is assumed. Specifically, the point A shown in FIG. 2 indicates that the compressor outlet pressure P2 = 1.3 Mpa measured by the compressor outlet pressure gauge 50 and the gas turbine outlet thermometer 52 measured by the gas turbine exhaust thermometer 52. The turbine inlet mass flow rate G3 can be calculated from the temperature T4 = 421 ° C., and the operating state at the point A can be known.

次に、A点で運転されているガスタービン装置から10kg/s抽気を行う場合を説明する。抽気配管D26の抽気空気遮断弁41を全閉とし、抽気配管E27の抽気流量制御弁43を開けて抽気を行うと、圧縮機2出口から空気が抽気配管A23を通り抽気され、抽気空気冷却器6および気水分離器7を通り、抽気放風ダクト10から大気に放出される。   Next, a case where 10 kg / s extraction is performed from the gas turbine apparatus operated at the point A will be described. When the extraction air shutoff valve 41 of the extraction pipe D26 is fully closed and the extraction flow rate control valve 43 of the extraction pipe E27 is opened to perform extraction, air is extracted from the outlet of the compressor 2 through the extraction pipe A23, and the extraction air cooler 6 and the steam separator 7 are discharged from the bleed air discharge duct 10 to the atmosphere.

圧縮機2出口より抽気が行われると、ガスタービン入口質量流量G3が減少するため、(式1)で明らかなように圧縮機出口圧力P2が低下する。また、燃料流量調節弁35開度が一定で燃焼器に供給される燃料ガス量が変化しなければ、燃焼器3へ供給される空気量が減少するため、タービン入口温度T3が上昇する。したがって、A点で運転されていたガスタービン装置の運転点は、10kg/sの抽気によりC点となる。なお、燃料流量調節弁35の開度を調整し、タービン入口温度を一定(図2中における1,000℃)に保つ場合には、ガスタービン装置の運転点はB点となる。   When bleed is performed from the outlet of the compressor 2, the gas turbine inlet mass flow rate G3 decreases, so that the compressor outlet pressure P2 decreases as apparent from (Equation 1). Further, if the fuel flow rate adjustment valve 35 is kept open and the amount of fuel gas supplied to the combustor does not change, the amount of air supplied to the combustor 3 decreases, so that the turbine inlet temperature T3 rises. Therefore, the operating point of the gas turbine apparatus that was operating at point A becomes point C due to extraction of 10 kg / s. When the opening of the fuel flow rate adjustment valve 35 is adjusted and the turbine inlet temperature is kept constant (1,000 ° C. in FIG. 2), the operating point of the gas turbine device is point B.

A点で運転されているガスタービン装置の圧縮機出口圧力P2を1.3MPa に一定に保ちながら、10kg/sの抽気を行うには、図2で示すA点からD点になるような運転を行えば良いことがわかる。   In order to perform 10 kg / s extraction while keeping the compressor outlet pressure P2 of the gas turbine apparatus operating at point A constant at 1.3 MPa, the operation from point A to point D shown in FIG. You can see that

すなわち、外部設備8が10kg/s,1.3MPaの抽気空気を必要としている場合には、ガスタービン入口質量流量G3を計算することにより、(式3)から抽気後のガスタービン入口質量流量G3′がわかる。燃料流量調節弁35の開度を一定に保ち、抽気空気遮断弁41を全閉とし、抽気流量制御弁43を開けて抽気を行う。これにより抽気流量は、所定の質量流量となるが、圧力が低下する。ここで、(式3)から外部設備が必要とする抽気空気の圧力まで上昇させるための抽気後の目標ガスタービン出口温度T4′が計算でき、式2から外部設備が必要とする抽気空気の圧力まで上昇させるための抽気後のガスタービン入口温度T3′が計算できる。抽気後のガスタービン入口温度T3′が、ガスタービンが許容する最高入口温度以下であれば、抽気圧力が1.3MPaに達するまで、即ち(式2)から求めたガスタービン入口温度T3′となるように燃料流量調節弁35の開度を徐々に開けると同時に、抽気質量流量が一定となるように抽気流量制御弁43を制御する。この操作により外部設備8が必要とする10kg/s,1.3MPaの抽気空気が放風抽気ダクト10から大気に放出される。外部設備8への供給は、抽気空気遮断弁41を開け抽気空気遮断弁41の前後を均圧にした後、抽気流量制御弁43を徐々に閉めることにより行う。 That is, the external equipment 8 is 10 kg / s, when in need of extracted air of 1.3MPa by calculating the gas turbine inlet mass flow rate G3, the gas turbine after extraction from (Equation 3) inlet mass flow rate G3 I know. The opening of the fuel flow control valve 35 is kept constant, the extraction air shutoff valve 41 is fully closed, and the extraction flow control valve 43 is opened to perform extraction. As a result, the extraction flow rate becomes a predetermined mass flow rate, but the pressure decreases. Here, the target gas turbine outlet temperature T4 ′ after bleed for raising to the pressure of the bleed air required by the external equipment can be calculated from ( Formula 3 ), and the bleed air required by the external equipment can be calculated from ( Formula 2 ). It is possible to calculate the gas turbine inlet temperature T3 ′ after bleed for raising the pressure to If the gas turbine inlet temperature T3 ′ after extraction is equal to or lower than the maximum inlet temperature allowed by the gas turbine, the gas turbine inlet temperature T3 ′ obtained from (Equation 2) is obtained until the extraction pressure reaches 1.3 MPa. In this way, the bleed flow control valve 43 is controlled so that the bleed mass flow rate becomes constant at the same time as the opening of the fuel flow rate adjustment valve 35 is gradually opened. By this operation, 10 kg / s, 1.3 MPa bleed air required by the external equipment 8 is discharged from the bleed bleed duct 10 to the atmosphere. Supply to the external equipment 8 is performed by gradually closing the extraction flow control valve 43 after opening the extraction air cutoff valve 41 to equalize the pressure before and after the extraction air cutoff valve 41.

(式2)からガスタービン入口温度T3′を計算し、抽気後のガスタービン入口温度
T3′がガスタービンが許容する最高入口温度以上になる場合は、燃料流量を増加させてガスタービン入口温度を上昇させるだけでは、所定の流量,圧力の抽気空気を得られないことがある。このため、本実施例では燃料流量の増加に加え、圧縮機2入口の入口案内翼1の開度を開き、圧縮機入口質量流量を増加させる。これによりタービン入口質量流量
G3が増加し、圧縮機出口圧力P2が増加する。この場合、式3から求めたタービン入口質量流量G3と抽気流量Gexおよび燃料流量増加分より入口案内翼1を開度変化に伴う圧縮機入口質量流量の増加分を計算することができる。
Calculate the gas turbine inlet temperature T3 ′ from (Equation 2), and if the gas turbine inlet temperature T3 ′ after bleed is equal to or higher than the maximum inlet temperature allowed by the gas turbine, increase the fuel flow rate to increase the gas turbine inlet temperature. It may not be possible to obtain the bleed air having a predetermined flow rate and pressure only by raising it. For this reason, in this embodiment, in addition to the increase in the fuel flow rate, the opening degree of the inlet guide vane 1 at the inlet of the compressor 2 is opened to increase the compressor inlet mass flow rate. As a result, the turbine inlet mass flow rate G3 increases and the compressor outlet pressure P2 increases. In this case, from the turbine inlet mass flow rate G3, the extraction flow rate Gex, and the fuel flow rate increase obtained from Equation 3, an increase in the compressor inlet mass flow rate associated with the opening change of the inlet guide vane 1 can be calculated.

なお、入口案内翼1の開度を先に開き、圧縮機入口質量流量を増加させ、これによりタービン入口質量流量G3を増加させて圧縮機出口圧力P2を増加する場合にも、同様な運転方法ができる。   The same operation method is used when the opening degree of the inlet guide vane 1 is opened first to increase the compressor inlet mass flow rate, thereby increasing the turbine inlet mass flow rate G3 to increase the compressor outlet pressure P2. Can do.

さらに、圧縮機出口圧力P2,ガスタービン出口温度T4の計測結果から、タービン入口質量流量G3を逐次計算し、入口案内翼1の開度および燃料流量を最適になるように制御し、所定の抽気流量,抽気圧力を得ることができる。   Further, from the measurement result of the compressor outlet pressure P2 and the gas turbine outlet temperature T4, the turbine inlet mass flow rate G3 is sequentially calculated, and the opening degree of the inlet guide vane 1 and the fuel flow rate are controlled to be optimal, and a predetermined extraction Flow rate and extraction pressure can be obtained.

本実施例では、ガスタービン装置の圧縮機入口流量を変化させる一般的的な装置の例として入口案内翼を示しているが、同様な装置として圧縮機の可変静翼があり、これにより本実施例と同様の効果が得られることは明らかである。また、本実施例の説明では、説明を簡単にするためタービン入口質量流量としてkg/sの実流量を用いたが、kg/sを%に変換した相対流量でも同様な効果がえられる。この場合、タービン入口の実流量は、相対流量と実測される抽気質量流量により求めることができる。   In the present embodiment, an inlet guide vane is shown as an example of a general device for changing the compressor inlet flow rate of the gas turbine apparatus, but there is a variable stator vane of the compressor as a similar device. It is clear that the same effect as the example can be obtained. In the description of the present embodiment, the actual flow rate of kg / s is used as the turbine inlet mass flow rate for the sake of simplicity, but the same effect can be obtained even when the relative flow rate is converted from kg / s to%. In this case, the actual flow rate at the turbine inlet can be obtained from the relative flow rate and the measured bleed mass flow rate.

ここで、特に抽気空気を空気分離設備に原料空気として供給し、酸素を製造し、その酸素を石炭ガス化炉にガス化剤として供給するような酸素酸化の石炭ガス化複合発電プラントでは、起動過程において補助の原料空気圧縮機を運転し、これから発生した原料空気を用いた後、原料空気をガスタービン抽気に切替えて利用する。また、停止過程では、逆に原料空気をガスタービン抽気から補助の原料空気圧縮機に切替えたりする必要が生じる。このような場合、切替過程において空気分離設備内の圧力が変動するのを抑制するため、ガスタービン圧縮機から抽気される抽気空気と原料空気圧縮機から供給される原料空気の流量および圧力と一致させるた後切替えることが望まれていた。   Here, in particular, an oxygen-oxidized coal gasification combined power plant that supplies extracted air as raw material air to an air separation facility, produces oxygen, and supplies the oxygen as a gasifying agent to a coal gasifier In the process, the auxiliary raw material air compressor is operated, and the raw material air generated from this is used, and then the raw material air is switched to gas turbine bleed air for use. Further, in the stop process, it is necessary to switch the raw material air from the gas turbine bleed air to the auxiliary raw material air compressor. In such a case, the flow rate and pressure of the extracted air extracted from the gas turbine compressor and the source air supplied from the source air compressor are the same in order to suppress fluctuations in the pressure in the air separation facility during the switching process. It was hoped that it would be switched after it was made.

以上説明した本実施例によれば、要求される流量,圧力の抽気空気を抽気した場合における運転状態を予測することができるため、要求される流量,圧力の抽気が可能であるか否を判断することができる。そして、本実施例においては、圧縮機出口より抽気する空気の質量流量,圧力を調整できるため、外部設備が必要とする空気圧力,流量と一致させた状態で、補助空気圧縮機の空気からガスタービンの抽気空気に切替えが可能となり、外部設備内の圧力変動を抑制することができる。   According to the present embodiment described above, it is possible to predict the operation state when the extraction air of the required flow rate and pressure is extracted, so it is determined whether the required flow rate and pressure extraction can be performed. can do. In this embodiment, since the mass flow rate and pressure of the air extracted from the compressor outlet can be adjusted, the gas from the air of the auxiliary air compressor is matched with the air pressure and flow rate required by the external equipment. Switching to the extracted air of the turbine is possible, and the pressure fluctuation in the external equipment can be suppressed.

以下、本発明の他の実施例を図3を用いて説明する。なお、図1と同一の構成については説明を省略する。図3に示す本実施例は、図1における熱回収設備11を排熱回収ボイラとし、熱回収設備11で発生した蒸気を燃焼器3に供給する蒸気供給配管60を設置し、この蒸気供給配管60に蒸気供給遮断弁62および蒸気流量制御弁61を設置している。   Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The description of the same configuration as that in FIG. 1 is omitted. In this embodiment shown in FIG. 3, the heat recovery equipment 11 in FIG. 1 is used as an exhaust heat recovery boiler, and a steam supply pipe 60 for supplying the steam generated in the heat recovery equipment 11 to the combustor 3 is installed. A steam supply shut-off valve 62 and a steam flow control valve 61 are installed at 60.

以上の構成において、圧縮機2出口より抽気配管A23の抽気を開始すると抽気圧力が低下することになる。そこで本実施例では、蒸気供給遮断弁62を開け、蒸気流量制御弁61の開度を調節することにより、蒸気をガスタービン燃焼器3に供給する。これによりガスタービン4入口の質量流量が増加し、圧縮機出口圧力が上昇し、所定の抽気圧力を得ることができる。燃焼器3の燃焼バーナ近くに蒸気供給を行うと、燃焼のピーク温度を抑えNOxの発生を減少する効果があるが、蒸気供給量が増加すると燃焼が不安定になる。このため、多量に蒸気を供給する場合には、蒸気供給先を燃焼器3とガスタービン4間にしたり、圧縮機2と燃焼器3間にて、抽気後の燃焼用空気と蒸気を予め混合させることも可能である。   In the above configuration, when the extraction of the extraction pipe A23 is started from the outlet of the compressor 2, the extraction pressure is reduced. Therefore, in this embodiment, the steam supply cutoff valve 62 is opened and the opening of the steam flow control valve 61 is adjusted to supply steam to the gas turbine combustor 3. As a result, the mass flow rate at the inlet of the gas turbine 4 increases, the compressor outlet pressure increases, and a predetermined extraction pressure can be obtained. If steam is supplied near the combustion burner of the combustor 3, there is an effect of suppressing the peak temperature of combustion and reducing the generation of NOx. However, if the steam supply amount increases, the combustion becomes unstable. For this reason, when supplying a large amount of steam, the steam supply destination is between the combustor 3 and the gas turbine 4, or between the compressor 2 and the combustor 3, and the combustion air and steam after extraction are mixed in advance. It is also possible to make it.

また、蒸気に代えて窒素,二酸化炭素を燃焼器3に供給することによっても同様な効果をえることができる。   The same effect can be obtained by supplying nitrogen and carbon dioxide to the combustor 3 instead of steam.

本実施例によれば、NOx発生を抑制できるだけでなく、外部より供給された媒体によりガスタービン4入口質量流量を増加させることができるので、抽気によるガスタービン出力低下を補う効果がある。   According to this embodiment, not only the generation of NOx can be suppressed, but also the mass flow rate at the inlet of the gas turbine 4 can be increased by the medium supplied from the outside.

次に、本発明の他の実施例を図4を用いて説明する。本実施例は、図1の実施例に加え、液体燃料タンク68,液体燃料ポンプ67,液体燃料配管65,液体燃料制御弁66を設置した構成となっている。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a liquid fuel tank 68, a liquid fuel pump 67, a liquid fuel pipe 65, and a liquid fuel control valve 66 are installed in addition to the embodiment of FIG.

図1の実施例では、抽気による圧縮機2出口圧力の低下を補うため、燃料流量調節弁
35を開き燃料供給量を増加させた。しかしながら、燃料供給量に制限がある場合には燃料供給量を増加させることはできない。具体的には、従来技術で示した、抽気空気を空気分離設備に原料空気として供給し、酸素を製造し、その酸素を石炭ガス化炉にガス化剤として供給するような酸素酸化の石炭ガス化複合発電プラントで、起動過程において補助の原料空気圧縮機を運転し、これによって発生した原料空気を用いた後、原料空気をガスタービン抽気に切替えて利用する場合、燃料ガス供給設備9である石炭ガス化炉からの燃料供給量には制限がある。
In the embodiment of FIG. 1, the fuel flow control valve 35 is opened to increase the fuel supply amount in order to compensate for the decrease in the compressor 2 outlet pressure due to bleed air. However, when the fuel supply amount is limited, the fuel supply amount cannot be increased. Specifically, as shown in the prior art, oxygen-oxidized coal gas that supplies extracted air as raw air to an air separation facility, produces oxygen, and supplies the oxygen as a gasifying agent to a coal gasifier A fuel gas supply facility 9 is used when operating an auxiliary raw material air compressor in the start-up process and using the raw material air generated thereby in the combined power plant, and then switching the raw material air to gas turbine extraction. There is a limit to the amount of fuel supplied from the coal gasifier.

そこで、本実施例では補助燃料設備として液体燃料タンク68,液体燃料ポンプ67,液体燃料配管65,液体燃料制御弁66を設置し、ガスタービン出口温度T4を上昇させる手段として、液体燃料制御弁66を開き、液体燃料タンク68から燃焼器3に補助液体燃料を供給する。本実施例によれば、主燃料流量の制限に係らず、補助燃料の使用により抽気空気の圧力を調整できる効果がある。   Therefore, in this embodiment, a liquid fuel tank 68, a liquid fuel pump 67, a liquid fuel pipe 65, and a liquid fuel control valve 66 are installed as auxiliary fuel equipment, and the liquid fuel control valve 66 is used as means for increasing the gas turbine outlet temperature T4. And the auxiliary liquid fuel is supplied from the liquid fuel tank 68 to the combustor 3. According to this embodiment, there is an effect that the pressure of the extraction air can be adjusted by using the auxiliary fuel regardless of the restriction of the main fuel flow rate.

本発明の一実施例であるガスタービン装置のシステム系統図。1 is a system diagram of a gas turbine apparatus according to an embodiment of the present invention. ガスタービン装置運転点を示す図。The figure which shows a gas turbine apparatus operating point. 本発明の他の実施例を示す図。The figure which shows the other Example of this invention. 本発明の他の実施例を示す図。The figure which shows the other Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…入口案内翼、2…圧縮機、3…燃焼器、4…ガスタービン、6…抽気空気冷却器、7…気水分離器、8…抽気空気供給先の外部設備、9…燃料ガス供給設備、23…抽気配管A、35…燃料流量調節弁、41…抽気空気遮断弁、43…抽気流量制御弁、50…圧縮機出口圧力計、52…ガスタービン排気温度計、60…蒸気供給配管、61…蒸気流量制御弁、65…液体燃料配管、66…液体燃料制御弁、68…液体燃料タンク。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inlet guide vane, 2 ... Compressor, 3 ... Combustor, 4 ... Gas turbine, 6 ... Extraction air cooler, 7 ... Air / water separator, 8 ... External equipment of extraction air supply destination, 9 ... Fuel gas supply Equipment 23 ... Extraction piping A, 35 ... Fuel flow control valve, 41 ... Extraction air shut-off valve, 43 ... Extraction flow control valve, 50 ... Compressor outlet pressure gauge, 52 ... Gas turbine exhaust thermometer, 60 ... Steam supply piping 61 ... Steam flow rate control valve, 65 ... Liquid fuel piping, 66 ... Liquid fuel control valve, 68 ... Liquid fuel tank.

Claims (8)

圧縮機から抽気した空気を外部設備に供給するガスタービン装置において、
前記圧縮機から前記外部設備へ抽気を行う際に、前記外部設備へ抽気空気を供給するに先立って、抽気流量制御弁を介して前記外部設備への抽気流量と同じ量を大気に放出させて圧縮機出口圧力を低下させ、該低下させた圧縮機出口圧力前記外部設備が必要とする圧縮機出口圧力となるまで、該圧力を目標値として、前記ガスタービンに供給する燃料流量を増加させた後、前記抽気流量制御弁を閉じて前記外部設備に抽気空気を供給するように構成したことを特徴とするガスタービン装置。
In a gas turbine device that supplies air extracted from a compressor to external equipment,
When bleed from the compressor to the external equipment , before supplying the bleed air to the external equipment, the same amount as the bleed flow rate to the external equipment is released to the atmosphere via the bleed flow control valve. Decreasing the compressor outlet pressure, and increasing the flow rate of fuel supplied to the gas turbine using the pressure as a target value until the reduced compressor outlet pressure reaches the compressor outlet pressure required by the external equipment. Then, the extraction flow control valve is closed and the extraction air is supplied to the external equipment.
圧縮機から抽気した空気を外部設備に供給するガスタービン装置において、
前記圧縮機から前記外部設備へ抽気を行う際に、前記外部設備へ抽気空気を供給するに先立って、抽気流量制御弁を介して前記外部設備への抽気流量と同じ量を大気に放出させて圧縮機出口圧力を低下させ、該低下させた圧縮機出口圧力前記外部設備が必要とする圧縮機出口圧力となるまで、該圧力を目標値として、前記圧縮機の入口に設置される入口案内翼、或いは前記圧縮機の可変静翼の開度を制御して圧縮機入口流量を増加させた後、前記抽気流量制御弁を閉じて前記外部設備に抽気空気を供給するように構成したことを特徴とするガスタービン装置。
In a gas turbine device that supplies air extracted from a compressor to external equipment,
When bleed from the compressor to the external equipment , before supplying the bleed air to the external equipment, the same amount as the bleed flow rate to the external equipment is released to the atmosphere via the bleed flow control valve. An inlet guide installed at the inlet of the compressor with the pressure as a target value until the compressor outlet pressure is reduced and the reduced compressor outlet pressure reaches the compressor outlet pressure required by the external equipment. After controlling the opening of the blades or the variable stationary blades of the compressor to increase the compressor inlet flow rate, the extraction flow rate control valve is closed to supply the extraction air to the external equipment. A gas turbine device that is characterized.
前記圧縮機出口圧力を上昇させる手段として、更に、前記ガスタービン装置の圧縮機とガスタービン間の流路に、外部より蒸気,窒素、或いは二酸化炭素を供給する系統を備えたことを特徴とする請求項2に記載のガスタービン装置。 The means for increasing the compressor outlet pressure further includes a system for supplying steam, nitrogen, or carbon dioxide from the outside to the flow path between the compressor and the gas turbine of the gas turbine apparatus. The gas turbine apparatus according to claim 2 . 前記ガスタービン装置に燃料を供給する燃料供給装置とは別に補助燃料供給装置を設けたことを特徴とする請求項1に記載のガスタービン装置。   The gas turbine apparatus according to claim 1, wherein an auxiliary fuel supply apparatus is provided separately from a fuel supply apparatus that supplies fuel to the gas turbine apparatus. 空気を圧縮する圧縮機と、圧縮された空気と燃料とを燃焼させる燃焼器と、該燃焼器の燃焼排ガスによって駆動されるガスタービンと、
前記燃焼器に燃料を供給する燃料ガス供給設備と、該燃料ガス供給設備から前記燃焼器に供給する燃料の流量を調節する燃料流量調節弁を備えた燃料配管と、
前記圧縮機出口の空気を抽気して抽気空気を利用する外部設備に供給する抽気配管と、
該抽気配管に設けられ前記外部設備に供給する抽気空気を遮断する抽気空気遮断弁と、
前記抽気配管から分岐し、抽気空気を外部に放風する抽気配管と、該抽気配管を流通する抽気空気の流量を制御する抽気流量制御弁とを備え、
前記圧縮機から抽気を行う際に、前記抽気空気遮断弁を閉止すると共に抽気流量制御弁を開にし、抽気空気を利用する外部設備が必要とする抽気圧力となるまで、該圧力を目標値として、前記燃料流量調節弁を開いてガスタービンに供給する燃料流量を増加させて、抽気後に低下した圧縮機出口圧力を上昇させた後、前記抽気流量制御弁を閉めて前記抽気空気遮断弁を開き、前記外部設備に抽気空気を供給するように構成したことを特徴とするガスタービン装置。
A compressor that compresses air; a combustor that combusts the compressed air and fuel; a gas turbine that is driven by the combustion exhaust gas of the combustor;
A fuel gas supply facility for supplying fuel to the combustor, and a fuel pipe having a fuel flow rate adjusting valve for adjusting a flow rate of fuel supplied from the fuel gas supply facility to the combustor;
An extraction pipe for extracting air from the compressor outlet and supplying the external equipment using the extracted air;
A bleed air shut-off valve that is provided in the bleed piping and shuts out the bleed air supplied to the external equipment;
A bleed pipe E branching from the bleed pipe and discharging the bleed air to the outside, and a bleed flow control valve for controlling the flow rate of the bleed air flowing through the bleed pipe E ,
When bleed from the compressor, the bleed air shut-off valve is closed and the bleed flow control valve is opened, and the pressure is set as a target value until the bleed pressure required by the external equipment using the bleed air is reached. The fuel flow rate control valve is opened to increase the flow rate of fuel supplied to the gas turbine, the compressor outlet pressure that has decreased after bleed is increased, the bleed flow rate control valve is closed, and the bleed air shut-off valve is opened. A gas turbine apparatus configured to supply extracted air to the external equipment.
前記ガスタービン装置は、前記圧縮機に取り込む空気流量を調節する入口案内翼と、前記圧縮機の静翼を可変にした可変静翼を備えたものであって、
前記燃焼器に供給する燃料流量を増加することによってガスタービン入口温度が許容温度以上となる場合には、前記入口案内翼又は可変静翼の開度を調節して圧縮機入口質量流量を増加させることによって、圧縮機出口圧力を増加させることを特徴とする請求項5に記載のガスタービン装置。
The gas turbine apparatus includes an inlet guide vane that adjusts an air flow rate taken into the compressor, and a variable vane that makes the compressor vane variable.
When the gas turbine inlet temperature exceeds the allowable temperature by increasing the flow rate of fuel supplied to the combustor, the opening amount of the inlet guide vane or variable stationary vane is adjusted to increase the compressor inlet mass flow rate. The gas turbine apparatus according to claim 5, wherein the compressor outlet pressure is increased.
圧縮機から抽気した空気を外部設備に供給するガスタービン装置の抽気運転方法において、
前記圧縮機から前記外部設備へ抽気空気を供給するに先立って、抽気流量制御弁を介して前記外部設備への抽気流量と同じ量を抽気して大気に放出させて圧縮機出口圧力を低下させ、
前記抽気前後のガスタービン出口温度,前記抽気前後の圧縮機出口圧力,前記抽気前のガスタービン入口質量流量に基づいて、前記圧縮機から抽気した後のガスタービン入口質量流量を算出し、前記抽気により低下する圧縮機出口圧力を、前記外部設備が必要とする抽気空気の圧力まで上昇させるための目標ガスタービン入口温度を算出し、ガスタービン燃焼器に供給する燃料流量を前記目標ガスタービン入口温度となる燃料流量まで増加させた後前記抽気流量制御弁を閉じて前記外部設備に抽気空気を供給することを特徴とするガスタービン装置の抽気運転方法。
In the extraction operation method of the gas turbine device for supplying the air extracted from the compressor to the external equipment,
Prior to supplying the extraction air from the compressor to the external equipment, the same amount as the extraction flow to the external equipment is extracted through the extraction flow control valve and released to the atmosphere to reduce the compressor outlet pressure. ,
The extraction before and after the gas turbine outlet temperature, the bleed air around the compressor outlet pressure, based on the gas turbine inlet mass flow rate before the extraction, to calculate the gas turbine inlet mass flow rate after bled from the compressor, it said bleed The target gas turbine inlet temperature for increasing the compressor outlet pressure, which is reduced by the above, to the extraction air pressure required by the external equipment is calculated, and the flow rate of fuel supplied to the gas turbine combustor is calculated as the target gas turbine inlet temperature. after increasing to the fuel flow rate as a bleed method of operating a gas turbine apparatus and supplying the bleed air to the external equipment by closing the bleed flow control valve.
前記ガスタービン装置の抽気運転法は、前記燃焼器に供給する燃料流量の増加によってガスタービン入口温度が許容温度以上となる場合には、圧縮機の入口案内翼又は可変静翼の開度を調節して圧縮機入口質量流量を増加させることによって、圧縮機出口圧力を増加させることを特徴とする請求項7に記載のガスタービン装置の抽気運転方法。 Bleed operation how the gas turbine apparatus, wherein, when the gas turbine inlet temperature by the increase of the fuel flow rate supplied to the combustor is equal to or higher than the allowable temperature, the opening of the inlet guide vanes or variable stator vanes of the compressor The bleed operation method of a gas turbine device according to claim 7, wherein the compressor outlet pressure is increased by adjusting and increasing the compressor inlet mass flow rate.
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