JP6508470B2 - 燃料流量設定方法、この方法を実行する装置、この装置を備えるガスタービンプラント - Google Patents
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Description
予混合燃焼させる燃料を噴射する1以上の予混合ノズルで構成される予混合ノズル群を複数備えるガスタービンの燃料流量設定装置において、ガスタービン出力と相関性を有するパラメータを受け付け、前記パラメータと複数の前記予混合ノズル群相互の燃料流量比との予め定められた流量比関係を用いて、受け付けた前記パラメータに応じた前記燃料流量比を定める流量比演算器と、前記流量比演算器で定められた前記燃料流量比を用いて、複数の前記予混合ノズル群毎に供給する燃料流量を求める流量演算器と、を備え、前記流量比関係は、前記パラメータの変化に対して前記燃料流量比が連続性を持って変化する関係である。
以上のいずれかの前記燃料流量設定装置と、前記ガスタービンと、を備え、前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を有し、前記燃焼器は、燃料が燃焼する燃焼筒と、燃料と空気とが混合した予混合ガスを前記燃焼筒内に噴射する複数のメインバーナと、を有し、複数の前記メインバーナは、それぞれ、前記予混合ノズルとしての一つのメインノズルと、前記一のメインノズルから噴射された燃料と前記圧縮機で圧縮された前記空気とを混合させて前記予混合ガスを生成し、前記燃焼筒内に前記予混合ガスを噴射するガス流路枠と、を有し、前記燃焼器は、1以上の前記メインバーナで構成されるメインバーナ群を複数備え、前記燃料流量設定装置は、複数の前記メインバーナ群毎の燃料流量を定めてもよい。
以上のいずれかの前記燃料流量設定装置と、前記ガスタービンと、を備え、前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を有し、前記燃焼器は、燃料が燃焼する燃焼筒と、燃料と前記圧縮機からの前記空気とが混合した予混合ガスを前記燃焼筒内に噴射する複数のメインバーナと、前記メインバーナに流入する前記圧縮機から空気中に前記燃料を噴射し、前記予混合ノズルとしての複数のトップハットノズルと、を備え、前記燃焼器は、1以上の前記トップハットノズルで構成されるトップハットノズル群を複数備え、前記燃料流量設定装置は、複数の前記トップハットノズル群毎の燃料流量を定めてもよい。
予混合燃焼させる燃料を噴射する1以上の予混合ノズルで構成される予混合ノズル群を複数備えるガスタービンの燃料流量設定方法において、ガスタービン出力と相関性を有するパラメータを受け付け、前記パラメータと複数の前記予混合ノズル群相互の燃料流量比との予め定められた流量比関係を用いて、受け付けた前記パラメータに応じた前記燃料流量比を定める流量比演算工程と、前記流量比演算工程で定められた前記燃料流量比を用いて、複数の前記予混合ノズル群毎の燃料流量を求める流量演算工程と、を実行し、前記流量比関係は、前記パラメータの変化に対して前記燃料流量比が連続性を持って変化する関係である。
本実施形態のガスタービンプラントは、図1に示すように、ガスタービン10と、ガスタービン10の駆動で発電する発電機29と、を備えている。
×100 ・・・・・(1)
なお、700℃MWは、入口温度が下限値である700℃のときにおける発電機出力であり、1500℃MWは、入口温度が上限値である1500℃のときにおける発電機出力である。
MCSO=CLO−PLCSO−THCSO ・・・・・(2)
KMB=MBCSO/(MACSO+MBCSO) ・・・・・(3)
KMB=5/(3+5)=0.625 ・・・・・(4)
この関数Fx1により燃焼負荷指令値CLCSOに対して定められるノズル群流量比KMB0は、この0.625が基準になっている。
上記実施形態において、燃焼負荷指令値CLCSOとノズル群流量比KMB0との関係を定めた関数Fx1は、燃焼振動領域CVRを避けるために、燃焼負荷指令値CLCSOの変化に対して、ノズル群流量比KMB01が燃焼振動領域CVRの外縁の下側(ノズル群流量比KMBが小さい側)に沿って変化する関数である。しかしながら、燃焼器の形態や燃料の種類等によっては、関数Fx1として、図13に示すように、燃焼振動領域CVRを避けるために、燃焼負荷指令値CLCSOの変化に対して、ノズル群流量比KMB01が燃焼振動領域CVRの外縁の上側(ノズル群流量比KMBが大きい側)に沿って変化する関数を用いてもよい。
Claims (19)
- 予混合燃焼させる燃料を噴射する1以上の予混合ノズルで構成される予混合ノズル群を複数備えるガスタービンの燃料流量設定装置において、
ガスタービン出力と相関性を有するパラメータを受け付け、前記パラメータと複数の前記予混合ノズル群相互の燃料流量比との予め定められた流量比関係を用いて、受け付けた前記パラメータに応じた前記燃料流量比を定める流量比演算器と、
前記流量比演算器で定められた前記燃料流量比を用いて、複数の前記予混合ノズル群毎に供給する燃料流量を求める流量演算器と、
前記ガスタービン出力が変化しているときの前記燃料流量比に関する補正値を求める補正値演算器と、
前記補正値演算器で求めた前記補正値を用いて、前記流量比演算器で定めた前記燃料流量比を補正する補正器と、
を備え、
前記流量比関係は、前記パラメータの変化に対して前記燃料流量比が連続性を持って変化する関係であり、
前記流量演算器は、前記ガスタービン出力が変化している場合に、前記補正器で補正された前記燃料流量比を用いて、複数の前記予混合ノズル群毎の前記燃料流量を求める、
燃料流量設定装置。 - 請求項1に記載の燃料流量設定装置において、
前記補正値演算器は、前記パラメータを受け付け、前記パラメータと前記補正値との予め定められた補正値関係を用いて、受け付けた前記パラメータに応じた前記補正値を求める、
燃料流量設定装置。 - 請求項2に記載の燃料流量設定装置において、
前記補正値演算器は、前記ガスタービン出力の変化が出力上昇であるか出力下降であるかを判断し、前記ガスタービン出力の変化が前記出力上昇である場合には、前記補正値関係として出力上昇時用の補正値関係を用いて前記補正値を求め、前記ガスタービン出力の変化が前記出力下降である場合には、前記補正値関係として出力下降時用の補正値関係を用いて前記補正値を求める、
燃料流量設定装置。 - 請求項2又は3に記載の燃料流量設定装置において、
前記補正値関係は、前記補正器で補正された前記燃料流量比で、前記パラメータと前記補正値とで定義される領域のうちで、前記ガスタービン出力変化時のおける燃焼振動が発生する燃焼振動領域を避け得るように定められた関係である、
燃料流量設定装置。 - 請求項2から4のいずれか一項に記載の燃料流量設定装置において、
複数の前記予混合ノズル群のうち、一の予混合ノズル群は、他の予混合ノズル群よりも予混合ノズルの数が多く、
前記補正値関係で定められる前記補正値は、前記一の予混合ノズル群へ供給する前記燃料の流量を減らす値である、
燃料流量設定装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の燃料流量設定装置において、
複数の前記予混合ノズル群毎に設けられ、前記予混合ノズル群に供給する燃料流量を調節する燃料流量調節弁に対して、開度を指示する弁制御器を備え、
前記弁制御器は、複数の前記予混合ノズル群毎の前記燃料流量を用いて、複数の前記予混合ノズル群毎に設けられている前記燃料流量調節弁の開度を定める、
燃料流量設定装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の燃料流量設定装置において、
前記流量比関係は、前記パラメータと前記燃料流量比で定義される領域のうちで燃焼振動が発生する燃焼振動領域を避けるように定められた関係である、
燃料流量設定装置。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の燃料流量設定装置において、
前記ガスタービンのタービン中で、前記ガスタービンの燃焼器からの燃焼ガスが流入するタービン入口の温度と正の相関性を持つ入口温度相関値を前記パラメータとして発生するパラメータ発生器を有する、
燃料流量設定装置。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の燃料流量設定装置において、
複数の前記予混合ノズル群の全てに供給する燃料流量を求める総予混合燃料演算器を備え、
前記流量演算器は、前記総予混合燃料演算器で求められた前記燃料流量と前記流量比演算器で定められた前記燃料流量比を用いて、複数の前記予混合ノズル群毎の燃料流量を求める、
燃料流量設定装置。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載の燃料流量設定装置と、前記ガスタービンと、を備え、
前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を有し、
前記燃焼器は、燃料が燃焼する燃焼筒と、燃料と空気とが混合した予混合ガスを前記燃焼筒内に噴射する複数のメインバーナと、を有し、
複数の前記メインバーナは、それぞれ、前記予混合ノズルとしての一つのメインノズルと、前記一のメインノズルから噴射された燃料と前記圧縮機で圧縮された前記空気とを混合させて前記予混合ガスを生成し、前記燃焼筒内に前記予混合ガスを噴射するガス流路枠と、を有し、
前記燃焼器は、1以上の前記メインバーナで構成されるメインバーナ群を複数備え、
前記燃料流量設定装置は、複数の前記メインバーナ群毎の燃料流量を定める、
ガスタービンプラント。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載の燃料流量設定装置と、前記ガスタービンと、を備え、
前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を有し、
前記燃焼器は、燃料が燃焼する燃焼筒と、燃料と前記圧縮機からの前記空気とが混合した予混合ガスを前記燃焼筒内に噴射する複数のメインバーナと、前記メインバーナに流入する前記圧縮機から空気中に前記燃料を噴射し、前記予混合ノズルとしての複数のトップハットノズルと、を備え、
前記燃焼器は、1以上の前記トップハットノズルで構成されるトップハットノズル群を複数備え、
前記燃料流量設定装置は、複数の前記トップハットノズル群毎の燃料流量を定める、
ガスタービンプラント。 - 予混合燃焼させる燃料を噴射する1以上の予混合ノズルで構成される予混合ノズル群を複数備えるガスタービンの燃料流量設定方法において、
ガスタービン出力と相関性を有するパラメータを受け付け、前記パラメータと複数の前記予混合ノズル群相互の燃料流量比との予め定められた流量比関係を用いて、受け付けた前記パラメータに応じた前記燃料流量比を定める流量比演算工程と、
前記流量比演算工程で定められた前記燃料流量比を用いて、複数の前記予混合ノズル群毎の燃料流量を求める流量演算工程と、
前記ガスタービン出力が変化しているときの前記燃料流量比に関する補正値を求める補正値演算工程と、
前記補正値演算工程で求められた前記補正値を用いて、前記流量比演算工程で定められた前記燃料流量比を補正する補正工程と、
を実行し、
前記流量比関係は、前記パラメータの変化に対して前記燃料流量比が連続性を持って変化する関係であり、
前記流量演算工程では、前記ガスタービン出力が変化している場合に、前記補正工程で補正された前記燃料流量比を用いて、複数の前記予混合ノズル群毎の燃料流量を定める、
燃料流量設定方法。 - 請求項12に記載の燃料流量設定方法において、
前記補正値演算工程では、前記パラメータを受け付け、前記パラメータと前記補正値との予め定められた補正値関係を用いて、受け付けた前記パラメータに応じた前記補正値を求める、
燃料流量設定方法。 - 請求項13に記載の燃料流量設定方法において、
前記補正値演算工程では、前記ガスタービン出力の変化が出力上昇であるか出力下降であるかを判断し、前記ガスタービン出力の変化が前記出力上昇である場合には、前記補正値関係として出力上昇時用の補正値関係を用いて前記補正値を求め、前記ガスタービン出力の変化が前記出力下降である場合には、前記補正値関係として出力下降時用の補正値関係を用いて前記補正値を求める、
燃料流量設定方法。 - 請求項13又は14に記載の燃料流量設定方法において、
前記パラメータと前記補正値とで定義される領域のうちで前記ガスタービン出力変化時のおける燃焼振動が発生する燃焼振動領域を予め調べており、
前記補正値関係は、前記補正工程後の前記燃料流量比が前記燃焼振動領域を避け得るように定められた関係である、
燃料流量設定方法。 - 請求項13から15のいずれか一項に記載の燃料流量設定方法において、
複数の前記予混合ノズル群のうち、一の予混合ノズル群は、他の予混合ノズル群よりも予混合ノズルの数が多く、
前記補正値関係で定められる前記補正値は、前記一の予混合ノズル群へ供給する前記燃料の流量を減らす値である、
燃料流量設定方法。 - 請求項12から16のいずれか一項に記載の燃料流量設定方法において、
複数の前記予混合ノズル群毎に設けられ、前記予混合ノズル群に供給する燃料流量を調節する燃料流量調節弁に対して、開度を指示する弁制御工程を実行し、
前記弁制御工程では、複数の前記予混合ノズル群毎の前記燃料流量を用いて、複数の前記予混合ノズル群毎に設けられている前記燃料流量調節弁の開度を定める、
燃料流量設定方法。 - 請求項12から17のいずれか一項に記載の燃料流量設定方法において、
前記パラメータと前記燃料流量比で定義される領域のうちで燃焼振動が発生する燃焼振動領域を予め調べておき、
前記流量比関係は、前記パラメータに対する前記燃料流量比が前記燃焼振動領域を避けるように定めた関係である、
燃料流量設定方法。 - 請求項12から18のいずれか一項に記載の燃料流量設定方法において、
前記ガスタービンのタービン中で、前記ガスタービンの燃焼器からの燃焼ガスが流入するタービン入口の温度と正の相関性を持つ入口温度相関値を前記パラメータとして発生するパラメータ発生工程を実行する、
燃料流量設定方法。
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