JP5865968B2 - 部分負荷エミッション挙動が改良されたガスタービン - Google Patents

Description

本開示は、２段燃焼を行いかつＣＯエミッションが低いガスタービンを運転する方法に関する。

２段燃焼を行うガスタービンは、今のところ商業運転において成功している。このガスタービンにおいて、圧縮空気は第１の燃焼器において燃料とともに燃焼され、高圧タービンと呼ばれる第１のタービンは高温ガスの吸気に曝される。高圧タービンから排出された高温ガスの温度は、燃料の新たな追加およびその燃焼の結果として第２の燃焼器において再び上昇させられ、低圧タービンと呼ばれる第２のタービンはこれらの高温ガスの吸気に曝される。

１つの燃焼器しか有さない慣用のガスタービンと比較して、このタービンは、第１および第２の燃焼器のための別個の燃料制御の付加的な自由度を特徴とする。これは、さらに、まず第１の燃焼器のみを作動させ、より高い負荷の場合にのみ第２の燃焼器を従事させる可能性を提供する。これは、ガスタービンの広い作動範囲にわたり優れたエミッション挙動を伴う、柔軟性のある運転概念を可能にする。

近年、開発の主な焦点は、ＮＯｘエミッションの低減およびより高い部分負荷効率であった。

例えば欧州特許第０７１８４７０号明細書に記載のような公知の方法により運転される２段燃焼を行うガスタービンは、ＮＯｘエミッションが極めて低く、優れた部分負荷効率を達することができる。

しかしながら、前記公知の運転概念は、低い部分負荷においては、特に相対負荷の約２０％〜５０％の範囲においては、高いＣＯ（一酸化炭素）エミッションにつながる恐れがある。

これらの高いＣＯエミッションは、典型的には、２段燃焼を行うガスタービンの第２の燃焼器によって、低い部分負荷の際に生ぜしめられる。慣用的に、第２の燃焼器は、可変圧縮機入口ガイドベーンの列が閉じられ、かつ高圧タービンの高温ガス温度またはタービン入口温度が上限値に達すると、低い部分負荷において点火される。点火のために、第２の燃焼器には、典型的には燃料制御弁の制御特性によって規定される最小燃料流が供給される。第１のタービンの高い排気温度により、第２の燃焼器へ導入される燃料流の自己点火が生じる。燃料流は、負荷制御のために負荷に応じて増大される。燃料流が少ないと、第２の燃焼器における高温ガスの温度は著しく上昇されることはない。これに対応して、反応速度は比較的遅いままであり、燃焼器における短い滞留時間のため、未燃焼の炭化水素およびＣＯが生じ得る。これは、特に希薄燃焼の場合、すなわち空気比λが高い燃焼の場合に生じる。空気比λは、少なくとも所要の理論空気質量に対する、実際に燃焼のために利用できる空気質量の比である。これは、空気係数、空気比数または余剰空気とも呼ばれる。

しかしながら、柔軟性のある発電プラント運転の限界内で、低い部分負荷におけるより長い運転期間にわたる稼働の可能性も、ますます要求される。低い部分負荷におけるより長い運転は、ＣＯエミッションも低レベルにとどまる場合にのみ実現することができる。

部分負荷時のＣＯエミッションを低く維持するための１つの成功した方法は、本出願人のスイス特許第７００７９６号明細書および並行の米国特許第８４３４３１２号明細書から公知である。この方法は、ＣＯエミッションを低く維持するために第２の燃焼器の作動バーナの空燃比を制御する。

欧州特許第０７１８４７０号明細書 スイス特許第７００７９６号明細書 米国特許第８４３４３１２号明細書

本開示の課題は、部分負荷におけるＣＯエミッションが低減された運転を可能にする、２段燃焼を行うガスタービンを運転する別の方法、および２段燃焼を行うガスタービンを提供することである。さらに、この方法は、安全かつ容易に実行できることが望ましい。

この課題は、２段燃焼を行うガスタービンに基づく請求項に記載の方法によって達成され、前記ガスタービンは、第１のタービンと、第２のタービンと、少なくとも１つの圧縮機とを備え、少なくとも１つの圧縮機は、可変圧縮機入口ガイドベーンの列と、圧縮機の下流に接続された第１の燃焼器であって、第１の燃焼器の高温ガスは第１のタービンへ進入させられる、第１の燃焼器と、第１のタービンの下流に接続された第２の燃焼器であって、第２の燃焼器の高温ガスは、第２のタービンへ進入させられる、第２の燃焼器と、を有し、第２の燃焼器は、それぞれがバーナ排気温度を有する、作動しているバーナを備える方法において、請求項に記載の方法は、以下のステップ、すなわち：
作動しているバーナのうちの少なくとも１つのバーナ排気温度に応じて可変圧縮機入口ガイドベーンの位置を制御するステップと、
負荷が増大する際に、第２のタービンのタービン排気温度の平均が下限値に達すると、第２の燃焼器の別のバーナを“オン”に切り替えるステップと、
負荷が低下する際に、第２のタービンのタービン排気温度の平均が下限値に達すると、第２の燃焼器の作動しているバーナのうちの１つを“オフ”に切り替えるステップと、を有する。

第２の燃焼器の作動しているバーナのうちの少なくとも１つのバーナ排気温度に応じて可変圧縮機入口ガイドベーンの位置を制御することによって、第２の燃焼器の作動しているバーナまたはタービンの別の構成部材のいずれも、最大許容温度TAT2max controlよりも高い温度に曝されないことを保証することができる。第２の燃焼器のそれぞれの作動しているバーナの排気温度が温度限界TAT2max controlを超えないならば、ガスタービンの第２のタービンのバーナおよびその他の部分が過剰温度に曝されないことを保証することができる。その結果、損傷および構成部材寿命の短縮を回避することができる。

さらに、第２のタービンのタービン排気温度の平均が下限値に達した場合に第２の燃焼器の別のバーナを“オン”に切り替えることによって、第２のタービンの排気温度が、後続の蒸気サイクルまたは廃熱によって駆動される別のプロセスのプロセスパラメータと適合することが保証される。その結果、蒸気サイクルまたは後続の廃熱プロセスを効率よく運転することができる。

同じことは、負荷が低下する際に、第２のタービンのタービン排気温度の平均が前記下限値に達した場合に第２の燃焼器の作動しているバーナのうちの１つを“オフ”に切り替える場合にも当てはまる。

簡単に言えば、請求項に記載の方法は、ガスタービンの構成部材の寿命は過剰な温度によって短縮されることがなく、他方では、後続のプロセス（蒸気サイクルまたは廃熱）のプロセスパラメータが達せられることを保証する。さらに、ＣＯエミッションは少ない。なぜならば、バーナの数が最小限に減じられるので、作動しているバーナの排気温度が相当高く、これがＣＯ₂エミッションの低減につながるからである。この方法をガスタービン制御スキームにおいて実行することはかなり容易である。なぜならば、要求される入力データは、幾つかの別の温度センサを取り付けることによって入手できるまたは容易に得られるからである。

可変圧縮機入口ガイドベーンの位置が、作動しているバーナの最大タービン排気温度に応じて制御されることがさらに請求される。

この特徴は、第２の燃焼器内の作動しているバーナの数およびそれらの位置にかかわらず、これらのバーナのいずれも、この特定のバーナの損傷または寿命短縮を生じ得る高い温度に曝されないことを保証する。

実行するのが単純かつ容易な制御概念を達成するために、可変圧縮機入口ガイドベーンの位置を、作動しているバーナの最も高いバーナ排気温度と最大タービン排気温度との差に応じて制御することがさらに請求される。したがって、作動しているバーナのうちの１つのバーナ排気温度が最大タービン排気温度に達するかまたはこれを超えた場合に可変圧縮機入口ガイドベーンを開くことが可能である。

請求項に記載の発明の別の実施の形態において、作動しているバーナの最も高いバーナ排気温度が最大タービン排気温度TAT2max controlよりも低くなった場合に可変圧縮機入口ガイドベーンを僅かに閉じることが請求される。

これは、可変圧縮機入口ガイドベーンを開くのとは逆のプロセスであり、最大バーナ排気温度、結果として、最小限のＣＯエミッションにつながる。

第２の燃焼器の全てのバーナが作動している場合、可変圧縮機入口ベーンの位置を、タービン排気温度の平均温度に応じて制御する。

この負荷範囲（第２のタービンの全てのバーナが作動している）において、タービン排気温度の平均温度が平均タービン排気温度の上限に等しくなるように可変圧縮機入口ガイドベーンの位置が制御されることがさらに請求される。そうすると、排気温度は、下限値よりも高い温度に上昇させられ、したがって、後続のプロセス（蒸気サイクルまたは廃熱プロセス）は、より大きな出力で作動させられ得る。

さらに、負荷が増大する際に、第２の燃焼器および／または第１の燃焼器への燃料供給量を増大させることが請求される。その結果、第２の燃焼器および／または第１の燃焼器へ供給される燃料の量は、負荷の低下とともに減じられる。

さらに別の利点および発展は、詳細な説明および添付の図面から得られる。全ての説明された利点は、それぞれ明記した組合せにおいて適用可能であるのみならず、開示の範囲から逸脱することなく、その他の組合せにおいてまたは単独で使用することもできる。

２段燃焼を行うガスタービンを示す図である。 ２段燃焼を行うガスタービンの第２の燃焼器、および燃料環状主管と８つのバーナの制限のための８つの個々のオン／オフ弁とを備える燃料分配システムの、断面図である。 ２段燃焼を行うガスタービンの第２の燃焼器、および燃料環状主管と４つのバーナの燃料流を制御するための４つの個々の制御弁とを備える燃料分配システムの、断面図である。 ２段燃焼を行うガスタービンの第２の燃焼器、および２つの別個に制御可能なサブグループと２つの燃料環状主管とを備える燃料分配システムの、断面図である。 ２段燃焼を行うガスタービンを制御するための慣用の方法（従来技術）を示す図である。 ２段燃焼を行うガスタービンを制御する、請求項に記載の方法を示す図であり、この方法において、第２の燃焼器を従事させた後の負荷増大の間、局所的最大TAT限界は低下させられ、TAT平均温度は、２つのより下方の限界値の間に保たれている。 請求項に記載のバーナの切替の間、例えば負荷状態の間（バーナが“オン”に切り替えられているとき）の移行状態を示している。

図１は、本明細書に記載された方法を実施するために有効な、２段燃焼を行うガスタービンを示している。ガスタービンは、圧縮機１と、第１の燃焼器４と、第１のタービン７と、第２の燃焼器１５と、第２のタービン１２とを有する。典型的には、ガスタービンは、発電機１９を含み、この発電機は、ガスタービンの低温端部において、すなわち圧縮機１において、ガスタービンのシャフト１８に連結されている。

燃料、ガスまたは油は、燃料供給部５を通じて第１の燃焼器４に導入され、圧縮機１において圧縮された空気と混合され、燃焼させられる。高温のガス６は、後続の第１のタービン７において部分的に膨張させられ、仕事を行う。

負荷の増大により第２の燃焼器が作動させられるやいなや、追加の燃料が、燃料供給部１０を通じて、第２の燃焼器１５のバーナ９における部分的に膨張したガス８に付加され、第２の燃焼器１５において燃焼させられる。高温ガス１１は、後続の第２のタービン１２において膨張させられ、仕事を行う。排ガス１３を、有利にはコンバインドサイクル発電プラントの排熱ボイラ又は別の排熱用途に供給することができる。

吸気質量流量を制御するために、圧縮機１は、可変圧縮機入口ガイドベーン１４の少なくとも１つの列を有する。

吸気２の温度を上昇させることができるように、凍結防止ライン２６が設けられており、この凍結防止ライン２６を通じて圧縮空気３の一部を吸気２に付加することができる。制御のために、凍結防止制御弁２５が設けられている。これは、通常、圧縮機の凍結のリスクを事前に防止するために、周囲空気における空気湿度が比較的高い低温の日に従事させられる。

圧縮空気３の一部は、高圧冷却空気２２として抜き取られ、高圧冷却空気冷却器３５を介して再冷却され、冷却空気２２として第１の燃焼器４（冷却空気ラインは図示していない）および第１のタービンへ供給される。

高圧タービン７へ供給される高圧冷却空気２２の質量流量は、実施例においては高圧冷却空気制御弁２１によって制御することができる。

高圧冷却空気２２の一部は、いわゆるキャリヤ空気２４として第２の燃焼器１５のバーナ９のバーナランスへ供給される。キャリヤ空気２４の質量流量は、キャリヤ空気制御弁１７によって制御することができる。

空気の一部は、圧縮機１から、部分的に圧縮された状態で抜き取られ、低圧冷却空気冷却器３６を介して再冷却され、冷却空気２３として第２の燃焼器１５および第２のタービン１２へ供給される。冷却空気２３の質量流量は、実施例においては冷却空気制御弁１６によって制御することができる。

燃焼器４および１５は、図２および図３において例えば第２の燃焼器１５によって示されているように、例えば多数の個々のバーナ９を備える環状燃焼器として構成されている。これらのバーナ９のそれぞれには、燃料分配システム及び燃料供給部１０を通じて燃料が供給される。

図２は、２段燃焼を行うガスタービンのバーナ９を備える第２の燃焼器１５、および燃料環状主管３０と８つのバーナを作動停止させるための８つの個々のオン／オフ弁３７とを備える燃料分配システムの断面図である。個々のオン／オフ弁３７を閉じることにより、個々のバーナ９への燃料供給が停止され、燃料は、残りのバーナへ分配され、その際、全体の燃料質量流量は制御弁２８によって制御される。その結果、作動中のバーナ９の空気比λは減じられる。

明らかに、作動しているバーナ９のそれぞれは高温の排ガスを発生する。これらの高温の排ガスの温度は、バーナ排ガスＢＥＴと呼ばれ、作動するバーナ９ごとに異なり得る。

図３は、第２の燃焼器１５、および燃料環状主管３０と個々のバーナ９への燃料供給部１０とを備える燃料分配システムの断面図を示している。実施例では、４つのバーナ９に、それぞれのバーナ９への燃料供給部１０における燃料流量を制御するための個々の制御弁２７が設けられている。全体の質量流量は、制御弁２８を介して制御される。個々の制御弁２７による４つのバーナ９への質量流量の個別の制御は、段付けを可能にする。４つの個々の制御弁は、低い部分負荷においては完全に開かれ、燃料は第２の燃焼器１５の全てのバーナ９に等しく導入されるので、全てのバーナ９は、ＣＯエミッションを最小限に減じるように同じ空気比λで作動させられる。相対負荷が増大するに従い、特に、例えば７０％よりも高い相対負荷において、増大した脈動が生じる恐れがあるならば、個々の制御弁２７は僅かに閉じられ、段付けを実現し、これにより燃焼を安定させる。この場合、僅かに閉じられた個々の制御弁２７を通じて供給されるバーナ９の空気比λが増大される。しかしながら、これは、高負荷においては、ＣＯエミッションに関して重要ではない。

図４は、２段燃焼を行うガスタービンの第２の燃焼器１５、およびバーナの２つの別個に制御可能なサブグループを備える燃料分配システムの断面図である。これらのサブグループは、それぞれ、第１のサブグループ用の燃料環状主管３１と、第２のサブグループ用の燃料環状主管３２と、関連する燃料供給部１０とを有する。両サブシステムの燃料の量の独立した制御のために、第１のサブグループ用の燃料制御弁３３と、第２のサブグループ用の燃料制御弁３４とが設けられている。

第１および第２のサブグループ用の２つの制御弁３３，３４は、低い部分負荷においては、バーナごとの燃料質量流量が同じになるように制御される。

その結果、燃料は第２の燃焼器１５の全てのバーナ９に等しく導入されるので、全てのバーナ９は、ＣＯエミッションを最小限に減じるように同じ空気比λで作動させられる。相対負荷が増大するに従い、特に、例えば７０％よりも高い相対負荷において、増大した脈動が生じるならば、第１のサブグループの制御弁３３は、第２のサブグループの制御弁３４ほど広く開かれず、段付けを実現し、これにより燃焼を安定させる。

これに代えて、第１のサブグループ用の制御弁３３を第２の制御弁３４の下流に接続することができる。この場合、図３の例と同様に、部分負荷において、第１のサブグループの制御弁３３は完全に開かれ、高い部分負荷においては、制限され、これにより段付けを実現する。したがって、全体の燃料質量流量は、制御弁３４を介して制御される。燃料が、油などの液体燃料である場合、バーナのタイプに応じて、ＮＯｘエミッションを減じるために水噴射が必要である。これは、例えば燃料供給と同様に行われ、対応するラインおよび制御システムのために設けられる。

油などの液体燃料と、天然ガスなどの可燃性ガスとの両方を用いて作動させることができるいわゆるデュアル燃料ガスタービンの場合、各燃料用に別個の燃料分配システムが設けられる。

図５は、負荷の変化とともに、２段燃焼を行うガスタービンを制御するための慣用の方法（従来技術）を示す図である。無負荷運転、すなわち相対負荷Prelが０％の状態から始まって、ガスタービンは、全負荷、すなわち相対負荷Prelが１００％の状態まで負荷上昇される。Prelが０％のときには、可変圧縮機入口ガイドベーンの列は閉じられ、すなわち、最小開放角度に調節される。

第１の燃焼器が点火され、これは、第１のタービン７のタービン入口温度TIT1と、対応するタービン排気温度TAT1とを生じる。第２の燃焼器はまだ作動しておらず、第２の燃焼器におけるガスの加熱は生じていない。第１のタービン７から排出されるガスの温度TAT1は、燃焼器冷却の結果として、また、低圧タービン冷却の考慮においても、第２のタービン１２のタービン入口温度TIT2に減じられる。膨張したガスは、温度TAT2で第２のタービン１２から排出される。

方法の１つの段階Ｉにおいて、Prel０％からパワー増大のためにTIT1はまずTIT1限界まで増大される。TIT1が増大するとともに、排気温度TAT1と、後続の第２のタービン１２の温度TIT2およびTAT2も上昇する。

TIT1限界に達した後にパワーをさらに増大させるために、段階ＩＩの最初において第２の燃焼器１５が点火され、第２の燃焼器のバーナ９への燃料供給１０が、負荷に比例して増大させられる。TIT1およびTAT2は、TAT2の第１の限界に達するまで、急激な勾配で、段階ＩＩにおける負荷にわたって対応して増大する。慣用的に、TAT2限界は、TAT2全負荷限界と同じである。

TAT2限界に達した後にパワーをさらに増大させるために、方法の段階ＩＩＩにおいて、可変圧縮機入口ガイドベーン１４の列は、吸気質量流量を増大させることによってパワーを制御するために開かれる。第２のタービン１２の圧力比は吸気質量流量に比例して増大し、これが、TAT2が一定のままTIT2が第１のTIT2限界に達するまで相対負荷Prelにわたってさらに増大する理由である。第１のTIT2限界に達した後に相対負荷Prelをさらに増大させるために、方法の段階ＩＶにおいて、可変圧縮機入口ガイドベーン１４の列は、最大開放位置に達するまで、TIT2が一定のままさらに開かれる。

示された実施例において、方法の段階Ｖにおいて、可変圧縮機入口ガイドベーン１４の列が一定の位置のまま、TIT2は、Prelが１００％に達するまで第１のTIT2限界から第２のTIT2限界まで増大させられる。

図６は、２段燃焼を行うガスタービンを制御する新たな本発明による方法と、変化する負荷とを示している。図６の段階Ａは、図５の段階Ｉと同じである。

図６に見られるように、作動しているバーナ９のバーナ排気温度BETは、相対負荷Prelが増大するに従い上昇する。

図６には、１つのバーナ排気温度BETのみが示されている。これは、作動しているバーナ９の中で最も高いバーナ排気温度BETである。前述のように、それぞれの作動しているバーナ９の個々のバーナ排気温度BETは、適切な温度センサによって監視される。

負荷Prel,1において、第２の燃焼器１５のバーナ９のうちの幾つかが点火される。点火されるバーナ９の数はできるだけ少ない。その数は、ガスタービンに応じて１またはそれ以上のバーナ９であってよい。したがって、図６におけるPrel,1において、点火されるバーナ９の数はＮminと表される。第２の燃焼器１５のバーナ９の数は、Ｎmaxに等しい。

請求項に記載の方法は、段階Ｂにおいて実施され、この段階Ｂは２０％〜７０％の負荷範囲にわたってよい。段階Ｂは、“第２の燃焼器バーナグルーピング範囲”とも呼ばれる。

負荷Prelがさらに増大すると、より多くの燃料が供給され、可変圧縮機入口ガイドベーン１４の列の開きVIGVは一定のままである。その結果、バーナ排気温度BETが上昇する。

相対負荷Prel,2において、作動しているバーナ９のうちの１つのバーナ排気温度BETは、最大許容温度TAT2max,controlに達する。

この特定のバーナ９の過熱を回避するために、可変圧縮機入口ガイドベーン１４の列の開きVIGVが増大される。これは、タービンを通る増大した空気流を生じ、その結果、バーナ排気温度BETは、最大許容温度TAT2max,controlにおいて一定のままとなる。

これは、Prel,1とPrel,2との間の負荷範囲において、タービンのＣＯエミッションも極めて低いレベルにあることを意味する。

図６は、請求項に記載の方法のより概略的な図であるのに対し、図７は、請求項に記載の方法を典型的な負荷状態の間についてより詳細に示している。

図６に見られるように、段階Ｂにおいて、負荷の増大とともに、負荷Prel,3において全てのバーナ９が“オン”に切り替えられ、作動するバーナ９の数がＮmaxと等しくなるまで、作動するバーナ９の数が段階的に増大される。

概して言えば、Prel,2とPrel,3との間の負荷範囲において、可変圧縮機入口ガイドベーン１４の列の開きが増大され（線VIGV参照）、バーナ排気温度BETは、最大許容温度TAT2max controlであるまたは少なくともそれに近い温度である。その結果、タービンのＣＯエミッションは、負荷範囲においても極めて低いレベルにとどまる。

さらに、第２のタービンの平均排気温度TAT2averageは、鋸歯状であり、TAT2average,lower limitよりも低くなることはない。

Prel,3よりも高い負荷では、第２のタービンの平均排気温度TAT2averageがもはや鋸歯状ではなく、最終的にTAT2average, upper limitに達することが図６から分かる。

バーナ排気温度BETに関しては、これは、Prel,3よりも高い負荷において、全負荷まで減少することが分かる。

ここで図７を見ると、請求項に記載の方法は、負荷を増大させる場合についてより詳細に説明される。

図７は、請求項に記載の方法に従って作動させられたガスタービンの挙動を時間に関して示している。

負荷Prel,2において始まって、負荷を増大させると、（図６にも示されているように）作動するバーナ９のうちの１つのバーナ排気温度BETがPrel,2において最大許容温度TAT2maxcontrolに達することが図７から分かる。

Prel,2とPrel,4との間の負荷範囲において、可変圧縮機入口ガイドベーン１４の列の開きVIGVは、開きを増大させる傾向とともに、変化する傾斜を有する。VIGVの傾斜は、バーナ排気温度BETをTAT2maxlimitに制限する。その結果、平均温度TAT2averageはこの負荷範囲において低下する。

Prel,4において、平均温度TAT2averageはTAT2lowerlimitと等しい。負荷がさらに増大する場合に効率の低下を回避するために、平均温度TAT2averageは、別のバーナ９を点火することによって上昇させられなければならない。

そうすると、燃料がより多くのバーナ９に分配されるので、作動するバーナ９のバーナ排気温度BETが著しく低下させられる（図７参照）。

その結果、VIGVは、Prel,4とPrel,5との間の負荷範囲において僅かに閉じられてよい。これは、作動するバーナ９のバーナ排気温度BETと、平均温度TAT2averageとの両方のかなり大きな傾斜につながる。

負荷Prel,5において、平均温度TAT2averageはやはりTAT2lowerlimitと等しい。この温度のさらなる上昇を回避するために、可変圧縮機入口ガイドベーン１４の列の開きVIGVは再びゼロよりも大きな傾斜を有する。Prel,5とPrel,6との間の負荷範囲における開きVIGVの傾斜は、Prel,2とPrel,3との間の負荷範囲における傾斜と等しいかまたは少なくともそれにかなり似ている。

再びこれは、TAT2maxlimitと等しい一定のバーナ排気温度BETにつながる。その結果、平均温度TAT2averageもこの負荷範囲において低下する。

負荷Prel,6において、平均温度TAT2averageはTAT2lowerlimitと等しい。負荷がさらに増大する場合に効率の低下を回避するために、平均温度TAT2averageは、別のバーナを点火することによって上昇させられなければならない。

Prel,6から始まってPrel,7（図示せず）において終了する負荷範囲において、制御は、Prel,4とPrel,5との間の負荷範囲における制御と同じである。

このプロセスは、全てのバーナ９がPrel,3において点火されるまで継続する（図６参照）。

負荷が、例えば全負荷から部分負荷に減じられる場合、前記方法を逆の順序で行うことができる。

請求項に記載の方法は、タービンを、部分負荷において、高い効率で、それと同時に低いエミッション、特にＣＯエミッションで運転することを可能にする。この方法は、実行が容易で、問題を生じない。

１ 圧縮機
２ 吸気
３ 圧縮空気
４ 第１の燃焼器
５ 燃料供給部
６ 高温ガス
７ 第１のタービン
８ 部分的に膨張した高温ガス
９ 第２の燃焼器のバーナ
１０ 燃料供給部
１１ 高温ガス
１２ 第２のタービン
１３ （廃熱ボイラ用の）排ガス
１４ 可変圧縮機入口ガイドベーン
１５ 第２の燃焼器
１６ 低圧冷却空気制御弁
１７ キャリヤ空気制御弁
１８ シャフト
１９ 発電機
２１ 高圧冷却空気制御弁
２２ 高圧冷却空気
２３ 冷却空気
２４ キャリヤ空気
２５ 凍結防止制御弁
２６ 凍結防止ライン
２７ 個々の制御弁
２８ 燃料制御弁
２９ 燃料供給部
３０ 燃料環状主管
３１ 第１のサブグループ用の燃料環状主管
３２ 第２のサブグループ用の燃料環状主管
３３ 第１のサブグループ用の燃料制御弁
３４ 第２のサブグループ用の燃料制御弁
３５ 高圧冷却空気冷却器
３６ 低圧冷却空気冷却器
３７ 個々のオン／オフ弁
３８ 分割平面
BET 作動するバーナ９のバーナ排気温度
Ｎmax 第２の燃焼器のバーナの数
Ｎmin 作動するバーナの最小の数
TAT タービン排気温度
TAT1 第１のタービンのタービン排気温度
TAT2 第２のタービンのタービン排気温度
TIT タービン入口温度
TIT1 第１のタービンのタービン入口温度
TIT2 第２のタービンのタービン入口温度
Prel 相対負荷

Claims (11)

1. ２段燃焼を行うガスタービンの低ＣＯエミッション運転の方法において、前記ガスタービンは、第１のタービン（７）と、第２のタービン（１２）と、少なくとも１つの圧縮機（１）とを備え、該少なくとも１つの圧縮機（１）は、可変圧縮機入口ガイドベーン（１４）の列と、前記圧縮機（１）の下流に接続された第１の燃焼器（４）であって、該第１の燃焼器（４）の高温ガスは前記第１のタービン（７）へ進入させられる、第１の燃焼器（４）と、前記第１のタービン（７）の下流に接続された第２の燃焼器（１５）であって、該第２の燃焼器（１５）の高温ガスは、前記第２のタービン（１２）へ進入させられる、第２の燃焼器（１５）と、を有し、該第２の燃焼器（１５）は、それぞれがバーナ排気温度（BET,i）を有する、作動しているバーナ（９）を有する、方法において、
   前記第２の燃焼器（１５）の少なくとも１つの作動しているバーナ（９）のバーナ排気温度（BET,i）に応じて前記可変圧縮機入口ガイドベーン（１４）の位置を制御し、
   負荷が増大する際に、前記第２のタービン（１２）のタービン排気温度の平均（TAT2average）が下限値（TAT2average, lower limit）に達すると、前記第２の燃焼器（１５）の別のバーナ（９）を“オン”に切り替え、
   負荷が低下する際に、前記第２のタービン（１２）のタービン排気温度（TAT2average）の平均が下限値（TAT2average, lower limit）に達すると、前記第２の燃焼器（１５）の作動しているバーナ（９）のうちの１つを“オフ”に切り替えることを特徴とする、２段燃焼を行うガスタービンの低ＣＯエミッション運転の方法。
2. 前記第２の燃焼器（１５）の作動しているバーナの最大タービン排気温度（TAT2,max,control）に応じて前記可変圧縮機入口ガイドベーン（１４）の位置を制御する、請求項１記載の方法。
3. 前記作動しているバーナ（９）の最も高いバーナ排気温度（BET,i）と前記第２の燃焼器（１５）の作動しているバーナの最大タービン排気温度（TAT2,max,control）との差に応じて前記可変圧縮機入口ガイドベーン（１４）の位置を制御する、請求項１記載の方法。
4. 前記作動しているバーナ（９）のうちの１つのバーナ排気温度（BET,i）が前記最大タービン排気温度（TAT2,max,control）に達するかまたは該最大タービン排気温度を超過すると前記可変圧縮機入口ガイドベーン（１４）を開く、請求項１又は２記載の方法。
5. 前記作動しているバーナ（９）の最も高いバーナ排気温度（BET,i）が前記最大タービン排気温度（TAT2,max,control）よりも低くなると前記可変圧縮機入口ガイドベーン（１４）を閉じる、請求項１，２，４のいずれか１項記載の方法。
6. 前記第２の燃焼器（１５）の全てのバーナ（９）が作動している場合に、前記タービン排気温度の平均温度（TAT2average）に応じて前記可変圧縮機入口ガイドベーン（１４）の位置を制御する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記タービン排気温度の平均温度（TAT2average）が平均タービン排気温度の上限値（TAT2average upper limit）と等しくなるように前記可変圧縮機入口ガイドベーン（１４）の位置を制御する、請求項６記載の方法。
8. 前記上限値（TAT2average, upper limit）は前記下限値（TAT2average, lower limit）よりも高い、請求項７記載の方法。
9. 負荷が増大するとともに前記第２の燃焼器（１５）および／または前記第１の燃焼器（４）に供給される燃料の量を増大することをさらに含む、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 負荷が低下するとともに前記第２の燃焼器（１５）および／または前記第１の燃焼器（４）に供給される燃料の量を減少させることをさらに含む、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. ガスタービンであって、
    可変入口ガイドベーン（１４）を備えた圧縮機と、
    第１のタービン（７）と、
    第２のタービン（１２）と、
    第１の燃焼器（４）であって、作動中に該第１の燃焼器（４）からの高温ガスが前記第１のタービン（７）へ進入させられるように前記圧縮機（１）の下流に接続されている、第１の燃焼器（４）と、
    第２の燃焼器（１５）であって、該第２の燃焼器（１５）からの高温ガスが前記第２のタービン（１２）へ進入させられるように前記第１のタービン（７）の下流に接続されており、前記第２の燃焼器（１５）は複数のバーナ（９）を有する、第２の燃焼器（１５）と、
    前記複数のバーナ（９）に通じる少なくとも１つの燃料ライン（２９）と、
    個々のバーナ（９）を制御するために前記少なくとも１つの燃料ライン（２９）に配置された個々のオン／オフ弁（３７）または個々の制御弁（２８）と、
    制御ユニットと、を備える、ガスタービンにおいて、
    前記制御ユニットは、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法を実施することを特徴とする、ガスタービン。

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