JP4335409B2 - Gas turbine fuel supply system - Google Patents
Gas turbine fuel supply system Download PDFInfo
- Publication number
- JP4335409B2 JP4335409B2 JP2000125496A JP2000125496A JP4335409B2 JP 4335409 B2 JP4335409 B2 JP 4335409B2 JP 2000125496 A JP2000125496 A JP 2000125496A JP 2000125496 A JP2000125496 A JP 2000125496A JP 4335409 B2 JP4335409 B2 JP 4335409B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- gas turbine
- gas
- steam
- nozzle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼器を蒸気を用いて冷却する蒸気冷却系を有するガスタービンの燃料供給装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、ガスタービン燃焼器として、例えば1500℃級のガスタービンでも低NOXが実現可能な、蒸気冷却式燃焼器が注目を集めている。即ち、燃焼器壁面を蒸気で冷却することにより、それまで壁面冷却に使用していた空気を燃焼用に使用することで、ガスタービンの高温下にもかかわらず予混合燃焼温度を空冷式燃焼器なみに抑えて低NOX化が可能となるのである。
【0003】
このような蒸気冷却は、例えば図3に示すように、パイロット燃料と燃焼用空気とが反応して拡散火炎を形成するコーン1の周囲に、メイン燃料と燃焼用空気との予混合気体を形成・噴出する予混合火炎形成ノズル2を複数に分割・配置してなるマルチノズル形予混合式燃焼器3の尾筒4の冷却に採用される。
【0004】
これによれば、冷却蒸気は尾筒4の壁面に形成した冷却ジャケット(図示せず)及びマニホールド6a,6b,6cにより、先ず、尾筒4の長手方向中間部(マニホールド6b参照)に供給され、ここから図中矢印のようにガス流れの上流側と下流側に分流されて壁面を冷却した後、尾筒4の入口部(マニホールド6a参照)と出口部(マニホールド6c参照)から回収されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したような蒸気冷却の燃焼器を有したガスタービンでは、起動前に燃焼器を含めた蒸気(冷却)系統の暖管を行って、起動時の熱応力の増大による配管等の損傷を未然に回避している。
【0006】
ところが、前記暖管時においても、前記蒸気(冷却)系統のガスタービン本体内部の接続部での蒸気の漏洩は、皆無とすることができない。そのため、ガスタービン本体内部に漏洩した蒸気が、前記燃焼用空気の供給路(図3中の矢印参照)等を通ってパイロット燃料及びメイン燃料の燃料ノズルより同じくパイロット燃料及びメイン燃料の燃料マニホールドに侵入し、結露することとなる。
【0007】
この結果、ガスタービン起動時に、燃料マニホールドから燃料ノズルに至る枝管の一部が水(結露した蒸気)により部分的に閉塞され、十分に燃料を供給することができないことから、正規の燃焼状態が得られず、ひいてはガスタービンが起動できない状態に至るという問題点があった。
【0008】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたもので、暖管時に燃料ノズルから燃料マニホールドへ漏洩蒸気が侵入するのを確実に回避して、ガスタービンプラントの信頼性の向上が図れるガスタービンの燃料供給装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係るガスタービンの燃料供給装置は、燃焼器を蒸気を用いて冷却する蒸気冷却系を有するガスタービンにおいて、前記燃焼器の燃料ノズルへ燃料を供給する燃料供給系に流量調節弁を介して蒸気侵入阻止用のガス供給系を接続し、ガスタービン起動前の前記蒸気冷却系の暖管時に、前記燃料ノズルより前記蒸気侵入阻止用ガスを流出させることを特徴とする。
【0010】
また、前記蒸気侵入阻止用ガスとして別途ノズルパージを行うために設けられた制御空気系からの制御空気を用いることを特徴とする。
【0011】
また、前記蒸気侵入阻止用ガスとして窒素ガス供給系からの窒素ガスを用いることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスタービンの燃料供給装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【0013】
[第1実施例]
図1は本発明の第1実施例を示すガスタービンの燃料供給系の系統図である。尚、燃焼器の蒸気冷却系は図3を参照して重複する説明は省略する。
【0014】
図1に示すように、図示しない燃料供給源からの液体等の燃料は、メイン燃料通路10を通ってメイン燃料マニホールドへ供給され、ここから各マルチノズル形予混合式燃焼器3(図3参照)の複数のメイン燃料ノズルに分配・供給されるようになっている。前記メイン燃料通路10には、上流側から順に油圧制御弁からなる燃料遮断弁11、メイン燃料圧力調節弁12、メイン燃料流量調節弁13がそれぞれ介装される。
【0015】
また、前記燃料遮断弁11とメイン燃料圧力調節弁12との間のメイン燃料通路10から分岐したパイロット燃料通路14を通って前記燃料がパイロット燃料マニホールドへ供給され、ここから各マルチノズル形予混合式燃焼器3のパイロット燃料ノズルに分配・供給されるようになっている。前記パイロット燃料通路14には、上流側から順に油圧制御弁からなるパイロット燃料圧力調節弁15、パイロット燃料流量調節弁16がそれぞれ介装される。尚、前記燃料遮断弁11直後(下流)のメイン燃料通路10からは燃料逃し通路17が分岐され、該燃料逃し通路17に介装した油圧制御弁からなる燃料逃し弁18によりガスタービンの稼働停止時に燃料が大気に開放されるようになっている。
【0016】
そして、本実施例では、油焚きのガスタービン燃焼器では常設のノズルパージ用の制御空気系からの制御空気が、メイン燃料流量調節弁13下流のメイン燃料通路10に接続された主空気通路19を介してメイン燃料マニホールドへ供給され、ここから各マルチノズル形予混合式燃焼器3の複数のメイン燃料ノズルに分配・供給されるようになっている。前記主空気通路19には、上流側から順に空気式制御弁からなるノズルパージ空気遮断弁20と手動ニードル弁からなるノズルパージ空気流量調節弁21とがそれぞれ介装される。
【0017】
また、前記ノズルパージ空気遮断弁20とノズルパージ空気流量調節弁21との間の主空気通路19から分岐して前記パイロット燃料流量調節弁16下流のパイロット燃料通路14に接続された副空気通路22を通って前記制御空気がパイロット燃料マニホールドへ供給され、ここから各マルチノズル形予混合式燃焼器3のパイロット燃料ノズルに分配・供給されるようになっている。前記副空気通路22には手動ニードル弁からなるノズルパージ空気流量調節弁23が介装される。
【0018】
前記ノズルパージ空気遮断弁20は、ガスタービン起動前の前述した蒸気冷却系(図3参照)の暖管時に、図示しないコントローラからの信号で自動的に、又は手動で開かれると共に、前記ノズルパージ空気流量調節弁21,23は微小開度に設定される。
【0019】
このように構成されるため、燃料遮断弁11が閉じられて(メイン燃料圧力調節弁12、メイン燃料流量調節弁13、パイロット燃料圧力調節弁15及びパイロット燃料流量調節弁16も閉じられる)、メイン燃料ノズル及びパイロット燃料ノズルへの燃料供給が停止されているガスタービン起動前の前述した蒸気冷却系の暖管時には、ノズルパージ空気遮断弁20が開かれると共にノズルパージ空気流量調節弁21,23は微小開度に設定される。
【0020】
これにより、当該時には、ノズルパージ用の制御空気系からの制御空気が、メイン燃料通路10を通ってメイン燃料マニホールドへ供給されると共にパイロット燃料通路14を通ってパイロット燃料マニホールドへ供給され、メイン燃料ノズル及びパイロット燃料ノズルより制御空気が流出される。
【0021】
この結果、蒸気冷却系から漏洩した蒸気がメイン燃料ノズル及びパイロット燃料ノズルから、メイン燃料マニホールド及びパイロット燃料マニホールド側へ侵入することが無くなり、前述したように侵入蒸気の結露によりメイン燃料ノズル及びパイロット燃料ノズルとメイン燃料マニホールド及びパイロット燃料マニホールドとを結ぶ枝管の一部を閉塞することが未然に回避される。
【0022】
また、本実施例では、蒸気侵入阻止用のガスとして、既設のノズルパージ用の制御空気系からの制御空気を用いるので、別途専用のガス供給系を設ける場合に比べてコスト低減と省スペース化が図れる。
【0023】
[第2実施例]
図2は本発明の第2実施例を示すガスタービンの燃料供給系の系統図である。
【0024】
これは、第1実施例におけるノズルパージ用の制御空気系からの制御空気に代えて、ガスタービン起動前の前述した蒸気冷却系の暖管時には、ガス燃料のガスタービン燃焼器では保安上常設の窒素ガス供給系からの窒素ガスを、メイン燃料流量調節弁13及びパイロット燃料流量調節弁16直前(上流)のメイン燃料通路10及びパイロット燃料通路14にそれぞれ供給するようにしたものである。
【0025】
これによれば、前記暖管時にメイン燃料流量調節弁13及びパイロット燃料流量調節弁16が微小開度に設定される以外は、第1実施例と同様の作用・効果が得られる。
【0026】
尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、流量調節弁との兼ね合いで窒素ガス又は制御空気の供給箇所を変更することや蒸気侵入阻止用のガスとして他のガスを用いる等各種変更が可能であることはいうまでもない。
【0027】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項1に係る発明は、燃焼器を蒸気を用いて冷却する蒸気冷却系を有するガスタービンにおいて、前記燃焼器の燃料ノズルへ燃料を供給する燃料供給系に流量調節弁を介して蒸気侵入阻止用のガス供給系を接続し、ガスタービン起動前の前記蒸気冷却系の暖管時に、前記燃料ノズルより前記蒸気侵入阻止用ガスを流出させることを特徴とするので、暖管時に燃料ノズルから燃料マニホールドへ漏洩蒸気が侵入するのを確実に回避して、ガスタービンプラントの信頼性の向上が図れる。
【0028】
本発明の請求項2に係る発明は、前記蒸気侵入阻止用ガスとして別途ノズルパージを行うために設けられた制御空気系からの制御空気を用いることを特徴とするので、請求項1に係る発明と同様の効果に加えて、油焚きのガスタービン燃焼器では常設のノズルパージ用の制御空気系からの制御空気を用いるので、別途専用のガス供給系を設ける場合に比べてコスト低減と省スペース化が図れる。
【0029】
本発明の請求項3に係る発明は、前記蒸気侵入阻止用ガスとして窒素ガス供給系からの窒素ガスを用いることを特徴とするので、請求項1に係る発明と同様の効果に加えて、ガス燃料のガスタービン燃焼器では常設の窒素ガス供給系からの窒素ガスを用いるので、別途専用のガス供給系を設ける場合に比べてコスト低減と省スペース化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すガスタービンの燃料供給系の系統図である。
【図2】本発明の第2実施例を示すガスタービンの燃料供給系の系統図である。
【図3】ガスタービン燃焼器周りの側断面図である。
【符号の説明】
1 コーン
2 予混合火炎形成ノズル
3 マルチノズル形予混合式燃焼器
4 尾筒
6a,6b,6c マニホールド
10 メイン燃料通路
11 燃料遮断弁
12 メイン燃料圧力調節弁
13 メイン燃料流量調節弁
14 パイロット燃料通路
15 パイロット燃料圧力調節弁
16 パイロット燃料流量調節弁
17 燃料逃し通路
18 燃料逃し弁
19 主空気通路
20 ノズルパージ空気遮断弁
21 ノズルパージ空気流量調節弁
22 副空気通路
23 ノズルパージ空気流量調節弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply apparatus for a gas turbine having a steam cooling system for cooling a combustor using steam.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a gas turbine combustor, for example, a steam-cooled combustor that can achieve low NO x even with a 1500 ° C. class gas turbine has attracted attention. That is, by cooling the combustor wall surface with steam, the air previously used for wall surface cooling is used for combustion, so that the premixed combustion temperature can be set to the air-cooled combustor despite the high temperature of the gas turbine. it is the low NO X reduction is possible by suppressing the tears.
[0003]
For example, as shown in FIG. 3, such steam cooling forms a premixed gas of main fuel and combustion air around the cone 1 where the pilot fuel and combustion air react to form a diffusion flame. -It is employ | adopted for cooling of the
[0004]
According to this, the cooling steam is first supplied to the longitudinal intermediate portion (see the manifold 6b) of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a gas turbine having a steam-cooled combustor as described above, the steam (cooling) system including the combustor is warmed before startup, and damage to piping and the like due to increased thermal stress at startup Is avoided in advance.
[0006]
However, even at the time of the warm pipe, the leakage of steam at the connection part inside the gas turbine main body of the steam (cooling) system cannot be completely eliminated. Therefore, the steam leaked into the gas turbine main body passes through the combustion air supply passage (see the arrow in FIG. 3) and the like, and also from the fuel nozzle for the pilot fuel and the main fuel to the fuel manifold for the pilot fuel and the main fuel. Intrusion and condensation will occur.
[0007]
As a result, when the gas turbine is started, a part of the branch pipe from the fuel manifold to the fuel nozzle is partially blocked by water (condensed steam), and the fuel cannot be supplied sufficiently. Cannot be obtained, and as a result, the gas turbine cannot be started.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described situation, and reliably prevents leakage steam from entering the fuel manifold from the fuel nozzle during the warm pipe, thereby improving the reliability of the gas turbine plant. An object is to provide a fuel supply device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a fuel supply apparatus for a gas turbine according to the present invention includes a fuel for supplying fuel to a fuel nozzle of the combustor in a gas turbine having a steam cooling system for cooling the combustor using steam. A gas supply system for preventing steam intrusion is connected to the supply system via a flow control valve, and the steam intrusion preventing gas is allowed to flow out from the fuel nozzle during warm pipes of the steam cooling system before starting the gas turbine. Features.
[0010]
Further, control air from a control air system provided for performing a separate nozzle purge is used as the vapor intrusion prevention gas.
[0011]
Further, nitrogen gas from a nitrogen gas supply system is used as the vapor intrusion prevention gas.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a fuel supply apparatus for a gas turbine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings by way of examples.
[0013]
[First embodiment]
FIG. 1 is a system diagram of a fuel supply system of a gas turbine showing a first embodiment of the present invention. Note that the description of the steam cooling system of the combustor is omitted with reference to FIG.
[0014]
As shown in FIG. 1, a fuel such as a liquid from a fuel supply source (not shown) is supplied to a main fuel manifold through a
[0015]
Further, the fuel is supplied to the pilot fuel manifold through a
[0016]
In this embodiment, in the oil-fired gas turbine combustor, the control air from the control air system for permanent nozzle purge passes through the
[0017]
Further, it branches from a
[0018]
The nozzle purge air shut-off
[0019]
With this configuration, the
[0020]
Thus, at this time, the control air from the control air system for nozzle purging is supplied to the main fuel manifold through the
[0021]
As a result, the steam leaked from the steam cooling system does not enter the main fuel manifold and the pilot fuel manifold side from the main fuel nozzle and the pilot fuel nozzle, and the main fuel nozzle and the pilot fuel are caused by the condensation of the intruding steam as described above. Blocking a part of the branch pipe connecting the nozzle, the main fuel manifold, and the pilot fuel manifold is avoided in advance.
[0022]
Further, in this embodiment, control air from the existing nozzle purge control air system is used as the gas for preventing vapor intrusion, so that cost reduction and space saving can be achieved compared to the case where a separate dedicated gas supply system is provided. I can plan.
[0023]
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a system diagram of a fuel supply system of a gas turbine showing a second embodiment of the present invention.
[0024]
This is because, in place of the control air from the control air system for nozzle purge in the first embodiment, when the steam cooling system is warmed before the gas turbine is started, in the gas turbine combustor of the gas fuel, nitrogen that is permanently installed for safety is used. Nitrogen gas from the gas supply system is supplied to the
[0025]
According to this, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained except that the main fuel flow
[0026]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and within a range that does not depart from the gist of the present invention, it is possible to change the supply location of nitrogen gas or control air in consideration of the flow rate control valve or to prevent vapor intrusion. It goes without saying that various modifications such as using other gases are possible.
[0027]
【The invention's effect】
As described above in detail based on the embodiments, the invention according to claim 1 of the present invention is directed to a fuel nozzle of the combustor in a gas turbine having a steam cooling system for cooling the combustor using steam. A gas supply system for preventing steam intrusion is connected to a fuel supply system for supplying fuel via a flow rate control valve, and the gas for preventing steam intrusion is supplied from the fuel nozzle during warm-up of the steam cooling system before starting the gas turbine. Therefore, it is possible to reliably prevent the leaked steam from entering the fuel manifold from the fuel nozzle during the warm pipe, thereby improving the reliability of the gas turbine plant.
[0028]
The invention according to
[0029]
The invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a fuel supply system of a gas turbine showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram of a fuel supply system of a gas turbine showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side sectional view around a gas turbine combustor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000125496A JP4335409B2 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Gas turbine fuel supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000125496A JP4335409B2 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Gas turbine fuel supply system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001303973A JP2001303973A (en) | 2001-10-31 |
JP4335409B2 true JP4335409B2 (en) | 2009-09-30 |
Family
ID=18635445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000125496A Expired - Lifetime JP4335409B2 (en) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | Gas turbine fuel supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4335409B2 (en) |
-
2000
- 2000-04-26 JP JP2000125496A patent/JP4335409B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001303973A (en) | 2001-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6609380B2 (en) | Liquid fuel nozzle apparatus with passive protective purge | |
US20160186671A1 (en) | System and method for purging fuel from turbomachine | |
JP5132194B2 (en) | System and method for secondary fuel injection from first stage nozzle | |
CN103104345B (en) | For purging the system of the gaseous fuel circuit of gas-turbine unit | |
US5720164A (en) | Gas generators having dual fuel injector purge means | |
US8572977B2 (en) | Combustor of a gas turbine engine | |
US7712317B2 (en) | Flow control systems | |
US20120180490A1 (en) | Fuel nozzle, gas turbine combustor with the same, and gas turbine with the same | |
US4062183A (en) | Fuel supply system for a gas turbine engine | |
US9303562B2 (en) | Methods and systems for operating gas turbine engines | |
JP2014181902A (en) | System for providing fuel to combustor | |
JP2011137453A (en) | Ejector/mixer nozzle for noise reduction | |
US20100263755A1 (en) | Fuel distributor valve | |
JP2006342799A (en) | Internal combustion engine | |
JP3462502B2 (en) | Pilot fuel cooled flow divider valve for stage combustion chamber | |
JP4335409B2 (en) | Gas turbine fuel supply system | |
NO142680B (en) | Combustion engine combustion chambers. | |
JP2009108859A (en) | Annular combustion chamber for gas turbine engine | |
JP3035289B1 (en) | Hybrid combustor | |
JPH0979044A (en) | Gas turbine nozzle purge method | |
JPS60104728A (en) | Purging for fuel oil in gas turbine | |
JP4436309B2 (en) | Intake device and gas engine having the same | |
JPH10306924A (en) | Gas turbine | |
RU2327049C2 (en) | Fuel distributor for gas turbine manifolds | |
JPH04214931A (en) | Gas turbine facility |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070404 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090213 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090224 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090423 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090609 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090625 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4335409 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120703 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130703 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |