JP4206908B2 - Gas turbine combustor - Google Patents
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Description
本発明は、ガスタービン燃焼器に関する。 The present invention relates to a gas turbine combustor.
ガス燃料及び液体燃料の両方を燃焼可能であり、ガスタービンの運転状態に応じて燃料を切り替えることが可能な燃焼器は、デュアル燃料対応ガスタービン燃焼器と呼ばれている。このデュアル燃料対応ガスタービン燃焼器は、ガス焚き時において液体燃料の供給を止めるため、液体燃料系統に残存した液体燃料がコーキングしてしまうという問題がある。したがって、特許文献1には液体燃料の配管系統に外部からパージ空気を供給するパージエア系配管を接続することで、液体燃料系統に残存した液体燃料をパージする方法が開示されている。 A combustor capable of burning both gas fuel and liquid fuel and capable of switching the fuel according to the operating state of the gas turbine is called a dual-fuel compatible gas turbine combustor. This dual fuel compatible gas turbine combustor has a problem that the liquid fuel remaining in the liquid fuel system cokes because the supply of the liquid fuel is stopped at the time of gas burning. Therefore, Patent Document 1 discloses a method of purging liquid fuel remaining in a liquid fuel system by connecting a purge air system pipe for supplying purge air from the outside to the liquid fuel pipe system.
しかし、特許文献1記載の技術では、液体燃料系統に供給するパージ用空気を燃焼器の外部から導入するため、流路構成が複雑となる。 However, in the technique described in Patent Document 1, purge air supplied to the liquid fuel system is introduced from the outside of the combustor, so that the flow path configuration is complicated.
本発明は、ガス燃料及び液体燃料の供給流路構成が簡素なガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a gas turbine combustor having a simple supply flow path configuration for gas fuel and liquid fuel.
本発明は、前記ガス燃料系統に圧力調節弁と流量調節弁とを設置し、前記ガス燃料系統中の前記圧力調節弁と前記流量調節弁との間で前記液体燃料系統と接続する第一の流路を設け、該第一の流路中に圧力に応じて前記第一の流路の開閉を切り替える第一のチェック弁と前記第一の流路の開閉を切り替える手段とを設け、前記第一の流路中の前記第一のチェック弁と前記流路の開閉を切り替える手段との間で前記流量調節弁の下流側の前記ガス燃料系統と接続する第二の流路を備えることを特徴とする。 The present invention provides a first pressure control valve and a flow rate control valve installed in the gas fuel system and connected to the liquid fuel system between the pressure control valve and the flow rate control valve in the gas fuel system. A first check valve that switches between opening and closing of the first channel according to pressure and means for switching between opening and closing of the first channel are provided in the first channel; A second flow path connected to the gas fuel system on the downstream side of the flow rate control valve is provided between the first check valve in one flow path and the means for switching between opening and closing of the flow path. And
本発明によれば、ガス燃料及び液体燃料の供給流路構成が簡素なガスタービン燃焼器を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the gas turbine combustor with the simple supply flow path structure of gas fuel and liquid fuel.
本実施例では、ガス燃料及び液体燃料の両方を燃焼可能な、デュアル燃料対応ガスタービン燃焼器を説明する。一般に、灯油,軽油,重油等の液体燃料では、温度の上昇に伴って液体燃料中の成分がカーボン化するコーキングと呼ばれる事象が生じる。コーキングが生じると液体燃料系統の閉塞を引き起こす可能性が高くなるので、少なくとも液体燃料ノズル内でのコーキングは防止しなければならない。コーキングが発生する状況は燃料性状に大きく依存するが、上記のような液体燃料の場合、約200℃以上でコーキングが発生する。一方、約500℃以上の温度になるとコーキング物質は分解する。しかし、液体燃料系統を500℃以上にするのは現実的でないため、コーキングの防止には液体燃料系統内の温度をコーキングが発生する温度以下に保つことが重要である。 In this embodiment, a dual-fuel compatible gas turbine combustor capable of burning both gas fuel and liquid fuel will be described. In general, in liquid fuels such as kerosene, light oil, and heavy oil, an event called coking occurs in which components in the liquid fuel are carbonized as the temperature rises. Since coking is likely to cause clogging of the liquid fuel system, at least coking in the liquid fuel nozzle must be prevented. The situation where coking occurs largely depends on the fuel properties, but in the case of the above liquid fuel, coking occurs at about 200 ° C. or higher. On the other hand, when the temperature reaches about 500 ° C. or higher, the coking substance is decomposed. However, since it is not realistic to set the liquid fuel system to 500 ° C. or higher, it is important to keep the temperature in the liquid fuel system below the temperature at which coking occurs in order to prevent coking.
このコーキングの発生は、デュアル燃料対応ガスタービン燃焼器において、より深刻な問題となる。液体燃料を燃焼させる時には、液体燃料ノズル内部の流路は流れている液体燃料により冷却され、コーキング温度以下に保たれる。これに対し、ガス燃料を燃焼させるガス焚き時には液体燃料系統に液体燃料が流れない。そのため、液体燃料系統の温度が熱伝導あるいは熱伝達によりコーキング温度以上になる可能性が高くなり、深刻な問題となる。この事象に対処するため、ガス焚き時には、液体燃料ノズル内及びその近傍の液体燃料系統内に残存する液体燃料を排出するパージを実施する。このパージは、一般的に気体で行われる。また、液体燃料ノズルの先端を燃焼室内の燃焼ガスから保護するために、ガス焚き中はパージを継続することが望ましい。このように、デュアル燃料対応ガスタービン燃焼器において、液体燃料ノズルに残存した液体燃料を除去するパージが重要である。 The occurrence of coking becomes a more serious problem in a dual fuel gas turbine combustor. When the liquid fuel is burned, the flow path inside the liquid fuel nozzle is cooled by the flowing liquid fuel and is kept below the coking temperature. On the other hand, the liquid fuel does not flow to the liquid fuel system at the time of gas burning for burning the gas fuel. Therefore, there is a high possibility that the temperature of the liquid fuel system becomes higher than the coking temperature due to heat conduction or heat transfer, which becomes a serious problem. In order to cope with this phenomenon, when gas is burned, a purge is performed to discharge the liquid fuel remaining in the liquid fuel nozzle and in the liquid fuel system in the vicinity thereof. This purging is generally performed with gas. Further, in order to protect the tip of the liquid fuel nozzle from the combustion gas in the combustion chamber, it is desirable to continue purging during gas burning. As described above, in the dual-fuel compatible gas turbine combustor, the purge for removing the liquid fuel remaining in the liquid fuel nozzle is important.
デュアル燃料対応ガスタービン燃焼器における運用の実施例を図2により説明する。ガスタービンの燃焼器2は、ガスタービンの周囲に複数缶配置される。各燃焼器2は、少なくとも燃料噴射ノズル1と燃焼室ライナ3を有する。燃料噴射ノズル1は、ガス燃料を噴射するガス燃料ノズル10と液体燃料を噴射する液体燃料ノズル20を有する。燃焼室ライナ3には、圧縮機から吐出された燃焼用空気100を噴出するための燃焼孔4a,4b,4c,4dが配置される。ただし、燃焼孔4a,4b,4c,4dの個数及び配置も特には限定されない。
An operation example of the dual-fuel compatible gas turbine combustor will be described with reference to FIG. A plurality of cans of the
燃焼用空気100は、圧縮機から燃焼器2に供給される。そして、燃焼室ライナ3に沿って流れる過程で燃焼孔4a,4b,4c,4dから燃焼室ライナ3内に流入する。また、燃焼用空気100の一部100aは、燃料噴射ノズル1の近傍に到達する。燃料噴射ノズル1には空気旋回器5が配置されており、この部分からも燃焼用空気100aが噴出する。これらの構成及び構造も特に限定されない。
本実施例において、ガス燃料系統はガス燃料供給ポンプからガス燃料ノズル10に至るまでの流路で構成されている。また、液体燃料系統は液体燃料供給ポンプから液体燃料ノズル20に至るまでの流路で構成される。そして、ガス燃料ノズル10と液体燃料ノズル20により燃料噴射ノズル1を構成する。本実施例のガスタービン燃焼器では、ガス燃料ノズル10から噴出するガス燃料200又は液体燃料ノズル20から噴出する液体燃料
300と燃焼用空気とを燃焼室6内で混合燃焼させる。燃焼室6から排出された燃焼ガスは燃焼室の下流側に設置されたタービンに送られ、タービンを駆動する。
In this embodiment, the gas fuel system is composed of a flow path from the gas fuel supply pump to the
燃焼室6にガス燃料200を噴射するガス燃料ノズル10の先端には、ガス噴孔が設けられている。一方、液体燃料ノズル20には液体燃料300が供給され、燃焼室6側の先端に設けられたノズル噴孔から噴射される。液体燃料ノズル20は、ノズル噴孔から液体燃料300を高速で燃焼室内に噴射させて微粒化を図る圧力噴霧式ノズルである。ガスタービン燃焼器において、液体燃料300はできる限り微粒化して燃焼室6に噴射することが重要である。微粒化が不十分であると、燃焼不安定や排ガス特性の悪化等の不具合が発生する可能性が高くなるためである。一方、ガスタービン燃焼器に供給される燃料流量は、起動から定格負荷まで大幅に変化するため、広い燃料流量範囲で液体燃料300の微粒化特性が良好な液体燃料ノズルが望ましい。そこで、本実施例の液体燃料ノズル20はパイロットノズル21とメインノズル22とを有する。そして、燃焼室6側に開口する噴孔の開口面積は、メインノズル22よりパイロットノズル21の方が小さくなっている。また、メインノズル22にはチェック弁30が配置される。チェック弁30は、チェック弁30の上流側と下流側との差圧が設定値になるまでは液体燃料300は流れず、設定値以上で流れるように設定されている。この設定値のことをチェック弁のクラック圧と呼ぶ。そして、このクラック圧は、ガスタービンの起動時に、メインノズル22に液体燃料300が流れないように設定する。クラック圧をこのように設定することで、ガスタービン起動時の燃料流量が少ない条件においてもノズル噴孔の開口面積が小さいパイロットノズルから高速の液体燃料300aを噴射できる。したがって、液体燃料の微粒化が可能となる。液体燃料300の供給圧力が上昇するとチェック弁30が開いてメインノズル22にも液体燃料300bが流れる。これにより液体燃料300の供給圧力が過度に上昇することを抑制することができる。
A gas injection hole is provided at the tip of the
本実施例のガスタービン燃焼器においては、ガス燃料200及び液体燃料300の何れでも起動が可能である。また、ガスタービンの負荷運転中にガス燃料200から液体燃料300へ、あるいはその逆へ、燃料種の切替えをすることが可能である。
In the gas turbine combustor of the present embodiment, either the
次に、液体燃料ノズルに残留した液体燃料をパージするための気体について説明する。液体燃料ノズルの燃料噴霧方式が、噴霧空気を用いるエアアシスト形である場合、パージ気体として噴霧空気を用いる。この噴霧空気は外部から供給されるため、必要な圧力で噴霧空気を供給することが可能であり、問題は比較的少ない。一方、液体燃料ノズルの燃料噴霧方式が液体燃料自身の圧力により液体燃料を噴霧する圧力噴霧形の場合がある。本実施例では、この圧力噴霧形のようにエアアシスト形では無いため、ガス燃料をパージ気体として用いる。 Next, the gas for purging the liquid fuel remaining in the liquid fuel nozzle will be described. When the fuel spray system of the liquid fuel nozzle is an air assist type using spray air, spray air is used as the purge gas. Since the atomizing air is supplied from the outside, it is possible to supply the atomizing air at a necessary pressure, and there are relatively few problems. On the other hand, the fuel spray system of the liquid fuel nozzle may be a pressure spray type in which the liquid fuel is sprayed by the pressure of the liquid fuel itself. In the present embodiment, the gas fuel is used as the purge gas because it is not an air assist type unlike the pressure spray type.
具体的には、ガス燃料ノズル10でガス燃料200を燃焼する際には、液体燃料ノズル20の流路21及び22にパージ用ガス燃料400を流す。前述のように、メインノズルにはチェック弁30が配置されているので、パージ用ガス燃料400は、チェック弁30の下流側にも供給できるように流路を400aと400bとに分岐して、それぞれパイロットノズル21とメインノズル22に残存した液体燃料をパージするのが望ましい。ただし、これは必須事項では無く、パイロットノズル流路21あるいはメインノズル流路22の何れかにのみパージ用ガス燃料400を供給するようにしても良い。
Specifically, when the
次に、液体燃料ノズル20に残留した液体燃料をガス燃料系統内のガス燃料でパージする場合に、ガスタービンの全負荷範囲で確実にパージを行うパージシステムの詳細を図1にて説明する。
Next, the details of the purge system that reliably purges the full load range of the gas turbine when the liquid fuel remaining in the
図1において、ガス燃料200の系統には、圧力調節弁40と流量調節弁50が配置される。圧力調節弁40は、その下流側の系統圧力を設定値に調節する。流量調節弁50は、ガス燃料ノズル10に供給するガス燃料流量を調節する。流量調節弁50の上流側の系統圧力は、圧力調節弁40により制御されている。そのため、燃料流量と流量調節弁50の弁開度との間の相関を把握することができ、燃料流量制御が容易となる。圧力調節弁
40と流量調節弁50との間のガス燃料系統を液体燃料系統と接続する第一の流路500を配置する。そして、第一の流路500には第一のチェック弁70と開閉弁60を配置する。この第一のチェック弁70も、図2で説明したチェック弁30と同じ作用をするものであり、圧力に応じて第一の流路の開閉を切り替えている。即ち、第一のチェック弁70の上流側と下流側との差圧が設定値になるまではガス燃料200は流れず、設定値以上で流れるようになるものである。前記と同様に、この設定値のことをチェック弁のクラック圧と呼ぶ。また、流路の開閉を切り替える手段である開閉弁60の開閉により液体燃料系統にガス燃料を供給する。但し、ガスタービン負荷が低い範囲において、第一のチェック弁70における上下流側の圧力差は大きい。そのため、第一のチェック弁70を設置しない場合、液体燃料ノズル20の流路内に高速のガス流れが生じ、構成部材のエロージョンを引き起こす可能性が高くなる。したがって、第一の流路500に第一のチェック弁70を配置することでエロージョンを緩和することが可能である。
In FIG. 1, a
さらに、第一のチェック弁70と開閉弁60との間の流路を、流量調節弁50の下流側のガス燃料系統と接続する第二の流路600を配置する。そして、第二の流路600には第二のチェック弁80を備える。後述のように、第二のチェック弁80は逆止弁としての作用が主目的になるため、そのクラック圧は第一のチェック弁70のクラック圧よりも低目に設定される。なお、第二のチェック弁も圧力に応じて第二の流路600の開閉を切り替えるものである。液体燃料ノズル20に残存した液体燃料をパージする場合、開閉弁
60を開としてパージ用ガス燃料400を供給する。
Further, a
本実施例では、ガス燃料系統と液体燃料系統とを接続する流路は、第一の流路500と第二の流路600より構成され、第一の流路500上に流路の開閉を切り替える手段である開閉弁60が設けられている。ガス焚き時には、この開閉弁60を開にして、液体燃料ノズル20にパージ用ガス燃料400を流す。したがって、燃焼器の外部からパージエアを導入する場合と比べ、ガス燃料及び液体燃料の流路構成が簡素なガスタービン燃焼器を提供することが可能となる。また、ガス焚き中であっても液体燃料ノズル20の温度をパージ用ガス燃料400の温度に近い状態にすることができる。パージ用ガス燃料400の温度は100℃を超えることは通常無いため、液体燃料300がコーキングする温度である200℃以下に液体燃料ノズル20を保つことが可能である。
In the present embodiment, the flow path connecting the gas fuel system and the liquid fuel system is composed of the
ただし、燃焼器内の圧力が負荷によって変化するため、開閉弁60のみではパージ用ガス燃料の流量が必要以上に変化する。したがって、パージ用ガス燃料の量を調整する必要がある。そのために、パージ用のガス燃料流量を制御するのが望ましいが、制御するための制御弁及び制御装置が必要になり、設備コストが増加する。一方、パージ用ガス燃料流量を制御弁で制御しない場合には、ガス燃料流量はガス燃料の供給圧力と燃焼器内圧力との差圧により変化する。燃焼器内圧力はガスタービン負荷の増加に伴って増加する。仮にパージ用ガス燃料の供給圧力が変化しない場合、負荷が大きい程ガス燃料の燃料供給圧力と燃焼器内圧力との差圧が小さくなり、パージ用ガス燃料流量が減少する。ガス焚き時において液体燃料系統にコーキングが発生するポテンシャルは、負荷が大きいほど大きくなるのが普通であるから、上記のようなパージシステムは望ましくない。
However, since the pressure in the combustor changes depending on the load, the flow rate of the purge gas fuel changes more than necessary with the on-off
他のパージシステムとしては、燃焼器のガス燃料ノズルに供給する流量制御弁とガス燃料ノズルとの間からパージ用ガス燃料を分岐する方法が考えられる。この場合、負荷が上昇するに伴ってガス燃料流量が増加するため、ガス燃料ノズルの前圧は、燃焼器内圧力とガス燃料ノズル噴孔からのガス噴出圧力の和となる。そのため、当該分岐部位におけるガス燃料圧力は増加する。したがって、液体燃料ノズルに残存した液体燃料をパージするためのガス燃料流量も負荷の増加と共に増加する。しかし、このパージシステムの難点は、パージ用ガス燃料を供給した時に液体燃料ノズルに至る流路の圧力損失が大きい場合、負荷が低い時には分岐部位のガス燃料圧力が小さいために、パージ用ガス燃料流量を十分に確保できないことである。 As another purge system, a method of branching the purge gas fuel from between the flow rate control valve supplied to the gas fuel nozzle of the combustor and the gas fuel nozzle can be considered. In this case, since the gas fuel flow rate increases as the load increases, the pre-pressure of the gas fuel nozzle is the sum of the combustor internal pressure and the gas ejection pressure from the gas fuel nozzle nozzle hole. Therefore, the gas fuel pressure at the branch site increases. Therefore, the gas fuel flow rate for purging the liquid fuel remaining in the liquid fuel nozzle also increases as the load increases. However, the disadvantage of this purge system is that when the pressure loss in the flow path to the liquid fuel nozzle is large when the purge gas fuel is supplied, the gas fuel pressure at the branch portion is small when the load is low. The flow rate cannot be secured sufficiently.
そこで、本実施例では、圧力調節弁40と流量調節弁50との間のガス燃料系統を第一の流路500により、液体燃料系統と接続している。この第一の流路500には、第一のチェック弁70と開閉弁60を設置する。更に、第一のチェック弁70と開閉弁60との間の第一の流路500を、流量調節弁50下流側のガス燃料系統と接続する。このような構成において、ガス焚き時に開閉弁60を開にして、液体燃料ノズル20にパージ用ガス燃料400を流すことで、液体燃料ノズル20の温度をパージ用ガス燃料400の温度に近い状態にすることができる。また、第一の流路500に設けられたチェック弁70により、ガスタービン負荷の小さい範囲において問題となるエロージョンを緩和することが可能となる。
Therefore, in this embodiment, the gas fuel system between the
更に、第二の流路600上に第二のチェック弁80を設けることで、ガスタービン負荷が低い範囲のみでなく、ガスタービン全負荷において安定したパージ用ガス燃料400を液体燃料系統に供給することが可能である。また、パージ用ガス燃料400の量をチェック弁により調節しているため、制御するための制御弁及び制御装置が不要になり、設備コストが低下する。
Further, by providing the
液体燃料300の燃料流量制御については、本実施例では特には限定されないので説明を割愛する。ただし、ガス燃料系統700と液体燃料系統800とが配管で接続されるため、このような場合に通常行われる逆流防止対策が確実に成されることが重要である。これには、例えば、ガス燃料配管700と液体燃料配管800のそれぞれにチェック弁90及び91を配置する方法が適用できる。この場合のチェック弁90及び91は、主に逆止弁としての作用を求められるものであり、そのクラック圧は1〜50kPa程度の比較的小さい値に設定される。
The fuel flow rate control of the
以上で説明した図1,図2の実施例における作用・効果を図3,図4,図5を用いて更に説明する。図3は、ガスタービン負荷に対する図1の各部分の圧力を示す。縦軸は、燃焼器における各部分の圧力を表し、横軸は、ガスタービン負荷を表している。そして横軸において、右側に向かうに従い、ガスタービン負荷が増加することを示しており、定格負荷は100%のときである。ガスタービン負荷の上昇に伴って燃焼室6内の圧力は増加する。また、流量調節弁50とガス燃料ノズル10間の圧力(以下、P3圧力と呼称する)は、ガス燃料流量が増加するので、燃焼室6内の圧力の増加傾向より大きい増加となる。一方、圧力調節弁40と流量調節弁50との間の圧力(以下、P2圧力と呼称する)は、圧力調節弁40の設定値に制御されるので実質的に大きな変化は無い。
1 and 2 described above will be further described with reference to FIGS. 3, 4 and 5. FIG. FIG. 3 shows the pressure of each part of FIG. 1 with respect to the gas turbine load. The vertical axis represents the pressure of each part in the combustor, and the horizontal axis represents the gas turbine load. And in the horizontal axis, toward the right side, it shows that the gas turbine load increases, the rated load is at 100%. As the gas turbine load increases, the pressure in the combustion chamber 6 increases. Further, the pressure between the flow
図4は、図3で示した各部の圧力から、パージ用ガス燃料400の流量に関わる各部の差圧を示したものである。まず、P3圧力と燃焼器内圧力との圧力差は、図6においてパージ用ガス燃料が燃焼器内に流入する流量に相当する。流量は圧力差の平方根にほぼ比例する。したがって、ガスタービン負荷の上昇に伴ってパージ用ガス燃料流量は増加する。ここで、この流量特性自体には不都合は無い。しかし、ガスタービン負荷が低い時には
P3圧力と燃焼器内圧力の圧力差が小さい。そのため、配管途中の圧力損失が大きいとパージ用ガス燃料流量が減少し、液体燃料ノズル20の冷却が不十分となる可能性が生じる。また、配管途中に逆流防止のためのチェック弁90を設けると、チェック弁90のクラック圧が圧力損失となってしまう。パージ用ガス燃料流量が減少すると、最悪の場合、液体燃料ノズル20内にコーキングが発生する恐れが生じる。
FIG. 4 shows the differential pressure of each part related to the flow rate of the
次に、P2圧力と燃焼器内圧力との圧力差は、図7においてパージ用ガス燃料が燃焼器内に流入する流量に相当する。この場合も、流量は圧力差の平方根にほぼ比例する。したがって、ガスタービン負荷の上昇に伴ってパージ用ガス燃料流量は減少する。この燃料流量特性は、液体燃料ノズル20の冷却が高負荷ほど厳しくなることを考慮すると望ましくない。また、ガスタービン負荷が低い範囲で大きな圧力差となるため、液体燃料ノズル
20の流路内に高速のガス流れが生じる。したがって、構成部材のエロージョンを引き起こす可能性が高くなる。そこで、第一の流路500に第一のチェック弁70を配置することで緩和することが可能である。即ち、第一のチェック弁70のクラック圧が圧力損失となるため、第一のチェック弁70の出口圧(以下、P4圧力と呼称する)と燃焼器内圧との圧力差は、P2圧力と燃焼器内圧との圧力差に比べて低減する。第一のチェック弁70のクラック圧は、全負荷範囲で必要なパージ用ガス燃料流量から決められ、例えば400〜800kPaとする。しかし、図7のように第一の流路500のみでは、ガスタービン負荷の上昇に伴ってパージ用ガス燃料流量が減少してしまうという問題が引き続き残る。
Next, the pressure difference between the P2 pressure and the combustor internal pressure corresponds to the flow rate at which the purge gas fuel flows into the combustor in FIG. Again, the flow rate is approximately proportional to the square root of the pressure difference. Therefore, the purge gas fuel flow rate decreases as the gas turbine load increases. This fuel flow rate characteristic is not desirable considering that the cooling of the
そこで、本実施例は第一のチェック弁70と開閉弁60の間における第一の流路500と第二の流路600とを接続する。ここで、第二の流路600に第二のチェック弁80を配置するのが重要である。第二のチェック弁80は、ガス燃料の逆流を防止するのが主要な役割であり、そのクラック圧は1〜50kPa程度の比較的小さい値に設定される。
Therefore, in this embodiment, the
図5に、液体燃料ノズル20に供給されるパージ用ガス燃料流量に寄与するP4圧力と燃焼器内圧との差圧の変化をガスタービン負荷との関係で示す。ガスタービン負荷が低い範囲では、P4圧力は第一のチェック弁70からのガス燃料により決まるように、第一のチェック弁70のクラック圧を設定する。具体的には、例えばガスタービン負荷が0〜
25%の範囲で第一のチェック弁70の下流側圧力(P4圧力)がP3圧力よりも高くなるようにする。こうしても、第二のチェック弁80の作用により、ガス燃料200が第二の流路600を逆流することは無い。更にガスタービン負荷が上昇すると、P4圧力は第二のチェック弁80からのガス燃料により決まるようになる。また、第一のチェック弁
70は閉となる。ここで、第一のチェック弁70はガスタービン負荷25%以上で閉止状態となるが、定格負荷に到達する前に第一のチェック弁70が閉止しているようにクラック圧を設定することが望ましい。定格負荷でも第一のチェック弁70が開いていると、ガスタービン負荷が高いほどパージ燃料流量が多くなり、前述のように液体燃料ノズルのパージシステムとして適切ではないからである。そのため、第一のチェック弁70のクラック圧は、例えば0〜25%負荷の範囲で必要なパージ用ガス燃料流量が確保できるように設定するのが望ましく、場合によっては図4で例示した400〜800kPaよりも大きい1200kPa程度に設定する。
FIG. 5 shows the change in the differential pressure between the P4 pressure and the combustor internal pressure that contribute to the purge gas fuel flow rate supplied to the
The downstream pressure (P4 pressure) of the
以上のようにシステムを構築し、第一のチェック弁70のクラック圧を設定することにより、P4圧力と燃焼器内圧との差圧は、低負荷でも確保され、また、高負荷で増加する望ましい燃料流量となる傾向にすることができる。
By constructing the system as described above and setting the crack pressure of the
本実施例によれば、ガスタービン負荷の低い範囲においてパージ用ガス燃料流量を確保することができる。また、ガスタービン負荷の高い範囲では、負荷の上昇に伴ってパージ用ガス燃料流量を増加することができ、液体燃料ノズルの冷却を強化することができる効果がある。 According to the present embodiment, the purge gas fuel flow rate can be secured in a range where the gas turbine load is low. Moreover, in the high range of the gas turbine load, the purge gas fuel flow rate can be increased as the load increases, and the cooling of the liquid fuel nozzle can be enhanced.
1…燃料噴射ノズル、2…燃焼器、6…燃焼室、10…ガス燃料ノズル、20…液体燃料ノズル、40…圧力調節弁、50…流量調節弁、60…開閉弁、70…第一のチェック弁、80…第二のチェック弁、100…燃焼用空気、200…ガス燃料、300…液体燃料、400…パージ用ガス燃料、500…第一の流路、600…第二の流路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel injection nozzle, 2 ... Combustor, 6 ... Combustion chamber, 10 ... Gas fuel nozzle, 20 ... Liquid fuel nozzle, 40 ... Pressure control valve, 50 ... Flow control valve, 60 ... Open / close valve, 70 ... First Check valve, 80 ... second check valve, 100 ... combustion air, 200 ... gas fuel, 300 ... liquid fuel, 400 ... purge gas fuel, 500 ... first flow path, 600 ... second flow path.
Claims (3)
料を液体燃料供給ポンプから液体燃料ノズルに供給する液体燃料系統とを備え、前記ガスA liquid fuel system for supplying a fuel from a liquid fuel supply pump to a liquid fuel nozzle, the gas
燃料ノズルから噴出するガス燃料又は前記液体燃料ノズルから噴出する液体燃料と燃焼用Gas fuel ejected from a fuel nozzle or liquid fuel ejected from the liquid fuel nozzle and for combustion
空気とを混合燃焼させるガスタービン燃焼器であって、A gas turbine combustor for mixing and burning air,
前記ガス燃料系統に圧力調節弁と流量調節弁とを設置し、A pressure control valve and a flow control valve are installed in the gas fuel system,
前記ガス燃料系統中の前記圧力調節弁と前記流量調節弁との間で前記液体燃料系統と接The liquid fuel system is connected between the pressure control valve and the flow rate control valve in the gas fuel system.
続する第一の流路を設け、A first flow path is provided,
該第一の流路中に圧力に応じて前記第一の流路の開閉を切り替える第一のチェック弁とA first check valve that switches between opening and closing of the first flow path according to pressure in the first flow path;
前記第一の流路の開閉を切り替える手段とを設け、Means for switching opening and closing of the first flow path,
前記第一の流路中の前記第一のチェック弁と前記流路の開閉を切り替える手段との間でBetween the first check valve in the first flow path and the means for switching the opening and closing of the flow path
前記流量調節弁の下流側の前記ガス燃料系統と接続する第二の流路を備えることを特徴とA second flow path connected to the gas fuel system on the downstream side of the flow control valve;
するガスタービン燃焼器。Gas turbine combustor.
料を液体燃料供給ポンプから液体燃料ノズルに供給する液体燃料系統とを備え、前記ガスA liquid fuel system for supplying a fuel from a liquid fuel supply pump to a liquid fuel nozzle, the gas
燃料ノズルから噴出するガス燃料又は前記液体燃料ノズルから噴出する液体燃料と燃焼用Gas fuel ejected from a fuel nozzle or liquid fuel ejected from the liquid fuel nozzle and for combustion
空気とを混合燃焼させるガスタービン燃焼器であって、A gas turbine combustor for mixing and burning air,
前記ガス燃料系統に圧力調節弁と流量調節弁とを設置し、A pressure control valve and a flow control valve are installed in the gas fuel system,
前記ガス燃料系統中の前記圧力調節弁と前記流量調節弁との間で前記液体燃料系統と接The liquid fuel system is connected between the pressure control valve and the flow rate control valve in the gas fuel system.
続する第一の流路を設け、A first flow path is provided,
該第一の流路中に圧力に応じて前記第一の流路の開閉を切り替える第一のチェック弁とA first check valve that switches between opening and closing of the first flow path according to pressure in the first flow path;
前記第一の流路の開閉を切り替える手段を設け、A means for switching the opening and closing of the first flow path;
前記第一の流路中の前記第一のチェック弁と前記流路の開閉を切り替える手段との間でBetween the first check valve in the first flow path and the means for switching the opening and closing of the flow path
前記流量調節弁の下流側のガス燃料系統と接続する第二の流路を設け、Providing a second flow path connected to the gas fuel system downstream of the flow control valve;
該第二の流路中に圧力に応じて前記第二の流路の開閉を切り替える第二のチェック弁をA second check valve that switches between opening and closing of the second flow path according to pressure in the second flow path;
備えることを特徴とするガスタービン燃焼器。A gas turbine combustor comprising:
前記第二のチェック弁のクラック圧を、前記第一のチェック弁のクラック圧より低く設The crack pressure of the second check valve is set lower than the crack pressure of the first check valve.
定することを特徴とするガスタービン燃焼器。A gas turbine combustor.
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