JP6742778B2

JP6742778B2 - ガスタービン及びその制御方法

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Publication number: JP6742778B2
Application number: JP2016065393A
Authority: JP
Inventors: 宮本　健司; 健司宮本; 宏太郎宮内; 慶井上; 朋川上
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: WO2017170209A1; CN108779714A; JP2017180168A; US20200300181A1; SA518400057B1; CN108779714B

Description

本発明は、ガスタービン及びその制御方法に関する。

ガスタービンの燃焼器には、第１ノズル及び第２ノズルが設けられている。第１ノズルから噴射された燃料（第１ノズル燃料）を燃焼させて得られる火炎は、第２ノズルの燃料（第２ノズル燃料）による燃焼の種火として用いられる。

下記特許文献１に示すように、ガスタービンを発電に用いる場合、負荷遮断試験に耐え得ることが求められている。負荷遮断とは、何らかの原因により緊急に発電機とガスタービンを切り離すことであり、その際、ガスタービンは直ちに定格回転数無負荷の状態にする必要がある。

また、プラントによっては、高カロリ燃料（メタンなどの炭化水素を主として窒素や二酸化炭素の不活性ガスが少ない燃料）及び中カロリ燃料（メタンなどの炭化水素を主として窒素や二酸化炭素の不活性ガスが多く含まれる燃料）に対し、同一の燃焼器を使用して運用することが要求されている。このようなプラントの場合、中カロリ燃料の適用時に負荷遮断を成立させるためには、第１ノズルから多くの燃料流量供給が必要なため、第１ノズルの孔径を拡大することが必要となる。

特許第３４７２４２４号公報

ただし、中カロリ燃料適用時の負荷遮断を考慮し孔径を拡大した第１ノズルに、高カロリ燃料を適用した場合、ノズル差圧が低下し、第１ノズル内部への高温ガスの逆流が発生する懸念が生じる。

そこで、本発明では、上記技術的課題に鑑みて、高カロリ燃料及び中カロリ燃料に対し同一の燃焼器を使用する場合、高カロリ燃料適用時に、第１ノズル内部への高温ガスの逆流が発生させることなく、かつ、中カロリ燃料適用時の負荷遮断の際に、必要な第１ノズル燃料を確実に供給することができる、ガスタービン及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るガスタービンは、負荷遮断が可能であり、高カロリ燃料及び中カロリ燃料に対し使用される燃焼器を備え、前記燃焼器は、前記高カロリ燃料又は前記中カロリ燃料からなる第１ノズル燃料を、前記燃焼器内の空気流中に噴射する第１ノズル、及び、前記高カロリ燃料又は前記中カロリ燃料からなり、前記第１ノズルから噴射された燃料を燃焼させて得られる火炎を種火として燃焼する第２ノズル燃料を、前記燃焼器内の空気流中に噴射する第２ノズルを備える、ガスタービンであって、前記第１ノズルは、前記第１ノズル燃料を噴射する第１ノズル内径側燃料噴射孔、及び、該第１ノズル内径側燃料噴射孔よりも前記第１ノズルの外周側かつ前記燃焼器内の空気流の上流側に形成され、前記第１ノズル燃料を噴射する第１ノズル外径側燃料噴射孔を有し、前記第１ノズル内径側燃料噴射孔及び前記第１ノズル外径側燃料噴射孔の孔径は、前記第１ノズル燃料が前記高カロリ燃料からなる場合に合わせた孔径とし、前記第１ノズル燃料が前記中カロリ燃料からなる場合に、前記第１ノズル内径側燃料噴射孔からは、前記ガスタービンの駆動中には常に前記第１ノズル燃料を噴射しておき、前記第１ノズル外径側燃料噴射孔からは、前記ガスタービンの定格回転数での駆動中には常に前記第１ノズル燃料を噴射しておくことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係るガスタービンは、上記第１の発明に係るガスタービンにおいて、前記第１ノズル燃料を供給する第１ノズル燃料系統から分岐した一方の管であり、下流端において前記第１ノズル内径側燃料噴射孔と連通する第１ノズル内径側燃料供給管と、前記第１ノズル燃料系統から分岐した他方の管であり、下流端において前記第１ノズル外径側燃料噴射孔と連通する第１ノズル外径側燃料供給管と、前記第１ノズル燃料系統における分岐点よりも上流側に設けられ、弁開度を制御する圧力調整弁用コントローラが接続される、圧力調整弁と、前記第１ノズル内径側燃料供給管に設けられ、弁開度を制御する第１流量調整弁用コントローラが接続される、第１流量調整弁と、前記第１ノズル外径側燃料供給管に設けられ、弁開度を制御する第２流量調整弁用コントローラが接続される、第２流量調整弁とを備え、前記圧力調整弁用コントローラ、前記第１流量調整弁用コントローラ、及び、前記第２流量調整弁用コントローラは、前記第１ノズル燃料が前記中カロリ燃料からなる場合に、前記ガスタービンの駆動中、前記第１ノズル内径側燃料噴射孔から常に前記第１ノズル燃料を噴射し、前記ガスタービンの定格回転数での駆動中にはさらに、前記第１ノズル外径側燃料噴射孔から常に前記第１ノズル燃料を噴射するように、前記圧力調整弁、前記第１流量調整弁、及び、前記第２流量調整弁の弁開度をそれぞれ制御することを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係るガスタービンの制御方法は、負荷遮断が可能であり、高カロリ燃料及び中カロリ燃料に対し使用される燃焼器を備え、前記燃焼器は、前記高カロリ燃料又は前記中カロリ燃料からなる第１ノズル燃料を、前記燃焼器内の空気流中に噴射する第１ノズル、及び、前記高カロリ燃料又は前記中カロリ燃料からなり、前記第１ノズルから噴射された燃料を燃焼させて得られる火炎を種火として燃焼する第２ノズル燃料を、前記燃焼器内の空気流中に噴射する第２ノズルを備える、ガスタービンの制御方法であって、前記第１ノズルが、本体の下流側の先端部に形成され、前記第１ノズル燃料を噴射する第１ノズル内径側燃料噴射孔、及び、該第１ノズル内径側燃料噴射孔よりも前記第１ノズルの外周側かつ前記燃焼器内の空気流の上流側に形成され、前記第１ノズル燃料を噴射する第１ノズル外径側燃料噴射孔を有するものとし、前記第１ノズル内径側燃料噴射孔及び前記第１ノズル外径側燃料噴射孔の孔径は、前記第１ノズル燃料が前記高カロリ燃料からなる場合に合わせた孔径とし、前記第１ノズル燃料が前記中カロリ燃料からなる場合に、前記第１ノズル内径側燃料噴射孔からは、前記ガスタービンの駆動中には常に前記第１ノズル燃料を噴射させ、前記第１ノズル外径側燃料噴射孔からは、前記ガスタービンの定格回転数での駆動中には常に前記第１ノズル燃料を噴射させておくことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係るガスタービンの制御方法は、上記第３の発明に係るガスタービンの制御方法において、前記ガスタービンに、前記第１ノズル燃料を供給する第１ノズル燃料系統から分岐した一方の管であり、下流端において前記第１ノズル内径側燃料噴射孔と連通する第１ノズル内径側燃料供給管と、前記第１ノズル燃料系統から分岐した他方の管であり、下流端において前記第１ノズル外径側燃料噴射孔と連通する第１ノズル外径側燃料供給管と、前記第１ノズル燃料系統における分岐点よりも上流側に設けられ、弁開度を制御する圧力調整弁用コントローラが接続される、圧力調整弁と、前記第１ノズル内径側燃料供給管に設けられ、弁開度を制御する第１流量調整弁用コントローラが接続される、第１流量調整弁と、前記第１ノズル外径側燃料供給管に設けられ、弁開度を制御する第２流量調整弁用コントローラが接続される、第２流量調整弁とを設け、前記第１ノズル燃料が前記中カロリ燃料からなる場合に、前記ガスタービンの駆動中、前記第１ノズル内径側燃料噴射孔から常に前記第１ノズル燃料を噴射し、前記ガスタービンの定格回転数での駆動中にはさらに、前記第１ノズル外径側燃料噴射孔から常に前記第１ノズル燃料を噴射するように、前記圧力調整弁、前記第１流量調整弁、及び、前記第２流量調整弁の弁開度をそれぞれ制御することを特徴とする。

本発明に係るガスタービン及びその制御方法によれば、高カロリ燃料及び中カロリ燃料に対し同一の燃焼器を使用する場合、高カロリ燃料適用時に、第１ノズル内部への高温ガスの逆流が発生させることなく、かつ、中カロリ燃料適用時の負荷遮断の際に、必要な第１ノズル燃料を確実に供給することができる。

本発明の実施例に係るガスタービンに設けられている燃焼器の概略図である。本発明の実施例に係る第１ノズル燃料系の系統図である。中カロリ適用時の本発明の実施例における負荷と燃料供給量の関係を示した燃料スケジュールのグラフである。中カロリ適用時の本発明の実施例における負荷遮断の際の燃料供給量を表すグラフである。

以下、本発明に係るガスタービン及びその制御方法を実施例にて図面を用いて説明する。

まず、本実施例に係るガスタービンの構成について説明する。ガスタービンプラントに設けられているガスタービンは、燃料として燃料ガス（気体燃料）を用いる。ガスタービンは、図示しない圧縮機、燃焼器、及び、タービンを有し、タービンの出力により発電機を回転させ電力を得る。また、本実施例に係るガスタービンは負荷遮断が可能である。

図１は、本発明の実施例に係るガスタービンに設けられている燃焼器の概略図である。図１に示すように、本実施例に係るガスタービンに設けられている燃焼器は、高カロリ燃料及び中カロリ燃料に対し使用されるものであり、第１ノズル１、及び、第１ノズル１の外周に複数配置されている第２ノズル２を備えている。

第１ノズル１は、燃焼器内の空気流中に、燃料ガスである第１ノズル燃料（予混合燃料あるいは拡散燃料）を噴射するものである。なお、この第１ノズル燃料は、高カロリ燃料又は中カロリ燃料からなるものとする。

また、第１ノズル１は、燃焼器内の空気の流れ方向に沿って配置されている第１ノズル本体１０、第１ノズル本体１０の内部を通る複数の第１ノズル内径側燃料供給管１１、同じく第１ノズル本体１０の内部を通る複数の第１ノズル外径側燃料供給管１２、第１ノズル本体１０の下流側の先端部に形成されている複数の第１ノズル内径側燃料噴射孔１３、及び、第１ノズル本体１０の下流側に形成されている複数の第１ノズル外径側燃料噴射孔１４を備えている。

複数の第１ノズル内径側燃料噴射孔１３は、それぞれ複数の第１ノズル内径側燃料供給管１１の下流端に連通し、複数の第１ノズル外径側燃料噴射孔１４は、それぞれ複数の第１ノズル外径側燃料供給管１２の下流端に連通している。さらに、複数の第１ノズル外径側燃料噴射孔１４は、それぞれ、複数の第１ノズル内径側燃料噴射孔１３よりも、第１ノズル１の外周側、かつ、燃焼器内の空気流の上流側に形成されている。

また、本実施例においては、第１ノズル内径側燃料噴射孔１３、及び、第１ノズル外径側燃料噴射孔１４の孔径は、高カロリ燃料適用時（第１ノズル燃料が高カロリ燃料からなる場合）に合わせた小さいサイズにしておく。

一方、第２ノズル２は、燃焼器内の空気流中に、燃料ガスである第２ノズル燃料（予混合燃料）を噴射するものである。なお、この第２ノズル燃料は、第１ノズル燃料同様、高カロリ燃料又は中カロリ燃料からなるものとする。

また、第２ノズル２は、従来同様、燃焼器内の空気の流れ方向に沿って配置されている第２ノズル本体２０、第２ノズル本体２０の内部を通る第２ノズル燃料供給管２１、及び、第２ノズル本体２０の下流側に形成されている複数の第２ノズル燃料噴射孔２２を備えている。

第２ノズル燃料供給管２１の下流側は複数に分岐しており、複数の第２ノズル燃料噴射孔２２は、分岐した第２ノズル燃料供給管２１の下流端のそれぞれに連通している。

複数の第２ノズル燃料噴射孔２２は、それぞれ、第１ノズル１に設けられている複数の第１ノズル内径側燃料噴射孔１３及び第１ノズル外径側燃料噴射孔１４よりも、燃焼器内の空気流中の上流側に設けられている。

図２は、第１ノズル燃料系を表す系統図である。図２に示すように、第１ノズル１へ第１ノズル燃料を供給するための第１ノズル燃料系統３０は、既に説明した第１ノズル内径側燃料供給管１１と第１ノズル外径側燃料供給管１２の２系統に分岐している。

第１ノズル燃料系統３０における、上述のように２系統に分岐する分岐点よりも上流側には、圧力調整弁３１が設けられており、第１ノズル内径側燃料供給管１１には、第１流量調整弁３２が設けられており、第１ノズル外径側燃料供給管１２には、第２流量調整弁３３が設けられている。

また、圧力調整弁３１には、圧力調整弁３１の弁開度を制御する圧力調整弁用コントローラ３４が接続されており、第１流量調整弁３２には、第１流量調整弁３２の弁開度を制御する第１流量調整弁用コントローラ３５が接続されており、第２流量調整弁３３には、第２流量調整弁３３の弁開度を制御する第２流量調整弁用コントローラ３６が接続されている。

圧力調整弁用コントローラ３４、第１流量調整弁用コントローラ３５、及び、第２流量調整弁用コントローラ３６は、ガスタービンの負荷状態に応じて、それぞれ圧力調整弁３１、第１流量調整弁３２、及び、第２流量調整弁３３の弁開度を制御する。

なお、第２ノズル燃料系統にも調整弁及び該調整弁を制御するコントローラが設けられているが、ここでは図示及び説明を省略する。

以上が本実施例に係るガスタービンの構成である。以下では、上記構成とした本実施例に係るガスタービンの動作（及び作用）について説明する。

第１ノズル１において、第１ノズル内径側燃料供給管１１の下流端に連通する第１ノズル内径側燃料噴射孔１３は、第１ノズル内径側燃料供給管１１から供給された第１ノズル燃料（第１ノズル内径側燃料）を、燃焼器内に噴射する。また、第１ノズル外径側燃料供給管１２の下流端に連通する第１ノズル外径側燃料噴射孔１４は、第１ノズル外径側燃料供給管１２から供給された第１ノズル燃料（第１ノズル外径側燃料）を、燃焼器内に噴射する。このような第１ノズル１から噴射された燃料を燃焼させて得られる火炎は、第２ノズル２による燃焼の種火として用いられる。

第２ノズル２において、第２ノズル燃料供給管２１の下流端に連通する第２ノズル燃料噴射孔２２は、第２ノズル燃料供給管２１から供給された第２ノズル燃料を、燃焼器内に噴射する。第２ノズル燃料供給管２１から燃焼器内の空気流中に噴射された第２ノズル燃料は、第１ノズル１によって生成された火炎を種火として燃焼する。

また、本実施例においては、既に説明した如く、第１ノズル内径側燃料噴射孔１３、及び、第１ノズル外径側燃料噴射孔１４の孔径を、高カロリ燃料適用時（第１ノズル燃料が高カロリ燃料からなる場合）に合わせた小さいサイズにしておくことで、高カロリ燃料適用時にノズル差圧を保つことができる。

ここで、図３は、中カロリ適用時（第１ノズル燃料及び第２ノズル燃料が中カロリ燃料からなる場合）の本実施例における負荷と燃料供給量の関係を示した燃料スケジュールのグラフである。横軸はタービンの回転数（％）及び負荷（％）を表し、縦軸は燃料供給量（％）を表している。なお、燃料供給量（％）は、定格回転かつ負荷１００％のときの第２ノズル燃料の燃料供給量を１００％としたときの割合である。

第２ノズル２においては従来同様に、第２ノズル燃料供給管２１は、第２ノズル燃料供給管２１に設けられた調整弁（図示略）の弁開度がコントローラ（図示略）により制御されることにより、ガスタービンの駆動開始とともに第２ノズル燃料の供給を開始し、ガスタービンの回転数の上昇、そして、負荷の上昇とともに第２ノズル燃料の供給量を増加させ、負荷が１００％のときに供給量１００％となるようにする。

第１ノズル１において、第１ノズル内径側燃料供給管１１は、圧力調整弁３１、及び、第１流量調整弁３２の弁開度が、圧力調整弁用コントローラ３４、及び、第１流量調整弁用コントローラ３５により制御されることにより、ガスタービンの駆動開始とともに第１ノズル内径側燃料の供給を開始し、ガスタービンの駆動中、常に第１ノズル内径側燃料を供給する（すなわち、ガスタービンの駆動中、第１ノズル内径側燃料噴射孔１３から常に第１ノズル内径側燃料を噴射する）。詳細には、ガスタービンの回転数が１００％に上昇するまでは徐々に第１ノズル内径側燃料の供給量を増加させていき、その後、ガスタービンの負荷が０から１００％に上昇するにつれ漸減するように制御する。

また、第１ノズル１において、第１ノズル外径側燃料供給管１２は、圧力調整弁３１、及び、第２流量調整弁３３の弁開度が、圧力調整弁用コントローラ３４、及び、第２流量調整弁用コントローラ３６により制御されることにより、第１ノズル外径側燃料供給管１２は、ガスタービンの回転数が１００％の状態（定格回転数での駆動中）において、（平常運転時には）負荷に依らず常に微量の第１ノズル外径側燃料を供給する（すなわち、ガスタービンの定格回転数での駆動中には、第１ノズル内径側燃料に加えさらに、第１ノズル外径側燃料噴射孔１４から常に第１ノズル外径側燃料を噴射する）。なお、ここでの微量とは、０．０１〜１％を指す。

すなわち、本実施例においては、前記第１ノズル燃料が前記中カロリ燃料からなる場合に、第１ノズル内径側燃料噴射孔１３からは、ガスタービンの駆動中には常に第１ノズル内径側燃料を噴射しておき、第１ノズル外径側燃料噴射孔１４からは、ガスタービンの定格回転数（負荷０％〜１００％）での駆動中には常に第１ノズル外径側燃料を噴射しておく。このように設定する理由は下記のとおりである。

まず、通常ガスタービンは、負荷遮断（定格回転数無負荷）指令の際に、第２ノズル燃料の供給量を急激に減少させるが、それとともに第１ノズル燃料の供給量を増加させる必要がある。

しかし、本実施例のように、第１ノズル内径側燃料噴射孔１３、及び、第１ノズル外径側燃料噴射孔１４の孔径を、高カロリ適用時に合わせて小さくしている場合、仮に、第１ノズル外径側燃料供給管１２からの第１ノズル外径側燃料の供給を考慮せず、第１ノズル内径側燃料供給管１１からの第１ノズル内径側燃料の供給のみを考慮すると、中カロリ燃料適用時の負荷遮断指令の際に、第１ノズル内径側燃料の供給量を瞬時に必要量まで増加させることができない。

また、第１ノズル外径側燃料供給管１２からの第１ノズル外径側燃料の供給も考慮したとしても、仮に、平常運転時には第１ノズル外径側燃料供給管１２からの第１ノズル外径側燃料の燃料供給がないものとした場合は、負荷遮断という瞬時の変化には供給速度が対応することができず、やはり、中カロリ燃料適用時の負荷遮断の際に、第１ノズル燃料（第１ノズル内径側燃料＋第１ノズル外径側燃料）の供給量を瞬時に必要量まで増加させることができない。

しかしながら、本実施例では、中カロリ燃料適用時の負荷遮断指令の際に、燃料供給量が少なくなることを避けるため、常に（圧力調整弁３１、及び、第２流量調整弁３３の弁開度が、圧力調整弁用コントローラ３４、及び、第２流量調整弁用コントローラ３６により制御されることにより）第１ノズル外径側燃料を微量供給しておくことで、負荷遮断指令の際、ただちに必要量の第１ノズル燃料（第１ノズル内径側燃料＋第１ノズル外径側燃料）を供給することができる。

すなわち、本実施例においては、第１ノズル外径側燃料供給管１２から常に微量供給することにより、供給管内に常に燃料が充填された状態となる。すると、中カロリ燃料適用時の負荷遮断指令の際に、瞬時に（燃焼器内に）第１ノズル外径側燃料の燃料供給量を増加させることができ、第１ノズル内径側燃料の供給量の必要量からの不足分を補うことができる。

図４は、中カロリ適用時の本実施例における負荷遮断の際の燃料供給量を表すグラフである。横軸は時刻を表し、縦軸は燃料供給量（％）を表している。

負荷遮断（定格回転無負荷）指令の際には、第２ノズル燃料は従来同様に、図３のグラフの回転数１００％かつ負荷０％の値とする。すなわち、第２ノズル燃料供給管２１に設けられた調整弁（図示略）の弁開度が、コントローラ（図示略）により制御されることにより、第２ノズル燃料供給管２１から供給される第２ノズル燃料は急激に減少する。

また同時に、圧力調整弁３１、第１流量調整弁３２、及び、第２流量調整弁３３の弁開度が、圧力調整弁用コントローラ３４、第１流量調整弁用コントローラ３５、及び、第２流量調整弁用コントローラ３６により、それぞれ制御されることにより、第１ノズル内径側燃料供給管１１、及び、第１ノズル外径側燃料供給管１２から供給される第１ノズル内径側燃料及び第１ノズル外径側燃料を増加させるが、上述の如く、供給管内に第１ノズル外径側燃料が充填されているため、確実に必要量まで増加させることができる。
以上が、本実施例に係るガスタービンの動作（及び作用）の説明である。

なお、上述においては、第１ノズル外径側燃料を微量であるものとしたが、本実施例はこれに限定されるものではなく、第１ノズル外径側燃料が例えば第１ノズル内径側燃料と同じ程度の供給量であってもよい。ただし、第１ノズル外径側燃料を微量とすることで、ＮＯｘの発生を抑制することができる。また、本実施例における第１ノズル外径側燃料を、予混合燃料とすることで、ＮＯｘの発生を抑制することができる。

また、本実施例に係るガスタービンの制御方法としては、負荷遮断が可能であり、高カロリ燃料及び中カロリ燃料に対し使用される燃焼器を備え、この燃焼器は、高カロリ燃料又は中カロリ燃料からなる第１ノズル燃料を、燃焼器内の空気流中に噴射する第１ノズル１、及び、高カロリ燃料又は中カロリ燃料からなり、第１ノズル１から噴射された燃料を燃焼させて得られる火炎を種火として燃焼する第２ノズル燃料を、燃焼器内の空気流中に噴射する第２ノズル２を備える、ガスタービンの制御方法であって、第１ノズル１が、本体１０の下流側の先端部に形成され、第１ノズル燃料を噴射する第１ノズル内径側燃料噴射孔１３、及び、第１ノズル内径側燃料噴射孔１３よりも第１ノズル１の外周側かつ燃焼器内の空気流の上流側に形成され、第１ノズル燃料を噴射する第１ノズル外径側燃料噴射孔１４を有するものとし、第１ノズル燃料が中カロリ燃料からなる場合に、第１ノズル内径側燃料噴射孔１３からは、ガスタービンの駆動中には常に第１ノズル燃料を噴射させ、第１ノズル外径側燃料噴射孔１４からは、ガスタービンの定格回転数での駆動中には常に第１ノズル燃料を噴射させておくものである。

さらに、本実施例に係るガスタービンの制御方法は、ガスタービンに、第１ノズル燃料を供給する第１ノズル燃料系統３０から分岐した一方の管であり、下流端において第１ノズル内径側燃料噴射孔１３と連通する第１ノズル内径側燃料供給管１１と、第１ノズル燃料系統３０から分岐した他方の管であり、下流端において第１ノズル外径側燃料噴射孔１４と連通する第１ノズル外径側燃料供給管１２と、第１ノズル燃料系統３０における分岐点よりも上流側に設けられ、弁開度を制御する圧力調整弁用コントローラ３４が接続される、圧力調整弁３１と、第１ノズル内径側燃料供給管１１に設けられ、弁開度を制御する第１流量調整弁用コントローラ３５が接続される、第１流量調整弁３２と、第１ノズル外径側燃料供給管１２に設けられ、弁開度を制御する第２流量調整弁用コントローラ３６が接続される、第２流量調整弁３３とを設け、第１ノズル燃料が中カロリ燃料からなる場合に、ガスタービンの駆動中、第１ノズル内径側燃料噴射孔１３から常に第１ノズル燃料を噴射し、ガスタービンの定格回転数での駆動中にはさらに、第１ノズル外径側燃料噴射孔１４から常に第１ノズル燃料を噴射するように、圧力調整弁３１、第１流量調整弁３２、及び、第２流量調整弁３３の弁開度をそれぞれ制御するものである。

さらに、本実施例に係るガスタービンの制御方法は、第１ノズル内径側燃料噴射孔１３及び第１ノズル外径側燃料噴射孔１４の孔径は、第１ノズル燃料が高カロリ燃料からなる場合に合わせた孔径とするものである。

以上、本実施例に係るガスタービン及びその制御方法について説明したが、本実施例に係るガスタービン及びその制御方法によれば、中カロリ適用時のために孔径を拡大することなく、中カロリ燃料適用時の負荷遮断の際に確実に保炎することができる。

本発明は、ガスタービン及びその制御方法として好適である。

１第１ノズル
２第２ノズル
１０第１ノズル本体
１１第１ノズル内径側燃料供給管
１２第１ノズル外径側燃料供給管
１３第１ノズル内径側燃料噴射孔
１４第１ノズル外径側燃料噴射孔
２０第２ノズル本体
２１第２ノズル燃料供給管
２２第２ノズル燃料噴射孔
３０第１ノズル燃料系統
３１圧力調整弁
３２第１流量調整弁
３３第２流量調整弁
３４圧力調整弁用コントローラ
３５第１流量調整弁用コントローラ
３６第２流量調整弁用コントローラ

Claims

負荷遮断が可能であり、
高カロリ燃料及び中カロリ燃料に対し使用される燃焼器を備え、
前記燃焼器は、前記高カロリ燃料又は前記中カロリ燃料からなる第１ノズル燃料を、前記燃焼器内の空気流中に噴射する第１ノズル、及び、前記高カロリ燃料又は前記中カロリ燃料からなり、前記第１ノズルから噴射された燃料を燃焼させて得られる火炎を種火として燃焼する第２ノズル燃料を、前記燃焼器内の空気流中に噴射する第２ノズルを備えるガスタービンであって、
前記第１ノズルは、
前記第１ノズル燃料を噴射する第１ノズル内径側燃料噴射孔、及び、該第１ノズル内径側燃料噴射孔よりも前記第１ノズルの外周側かつ前記燃焼器内の空気流の上流側に形成され、前記第１ノズル燃料を噴射する第１ノズル外径側燃料噴射孔を有し、
前記第１ノズル内径側燃料噴射孔及び前記第１ノズル外径側燃料噴射孔の孔径は、前記第１ノズル燃料が前記高カロリ燃料からなる場合に合わせた孔径とし、
前記第１ノズル燃料が前記中カロリ燃料からなる場合に、前記第１ノズル内径側燃料噴射孔からは、前記ガスタービンの駆動中には常に前記第１ノズル燃料を噴射しておき、前記第１ノズル外径側燃料噴射孔からは、前記ガスタービンの定格回転数での駆動中には常に前記第１ノズル燃料を噴射しておくことを特徴とするガスタービン。
前記第１ノズル燃料を供給する第１ノズル燃料系統から分岐した一方の管であり、下流端において前記第１ノズル内径側燃料噴射孔と連通する第１ノズル内径側燃料供給管と、
前記第１ノズル燃料系統から分岐した他方の管であり、下流端において前記第１ノズル外径側燃料噴射孔と連通する第１ノズル外径側燃料供給管と、
前記第１ノズル燃料系統における分岐点よりも上流側に設けられ、弁開度を制御する圧力調整弁用コントローラが接続される、圧力調整弁と、
前記第１ノズル内径側燃料供給管に設けられ、弁開度を制御する第１流量調整弁用コントローラが接続される、第１流量調整弁と、
前記第１ノズル外径側燃料供給管に設けられ、弁開度を制御する第２流量調整弁用コントローラが接続される、第２流量調整弁とを備え、
前記圧力調整弁用コントローラ、前記第１流量調整弁用コントローラ、及び、前記第２流量調整弁用コントローラは、前記第１ノズル燃料が前記中カロリ燃料からなる場合に、前記ガスタービンの駆動中、前記第１ノズル内径側燃料噴射孔から常に前記第１ノズル燃料を噴射し、前記ガスタービンの定格回転数での駆動中にはさらに、前記第１ノズル外径側燃料噴射孔から常に前記第１ノズル燃料を噴射するように、前記圧力調整弁、前記第１流量調整弁、及び、前記第２流量調整弁の弁開度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
負荷遮断が可能であり、
高カロリ燃料及び中カロリ燃料に対し使用される燃焼器を備え、
前記燃焼器は、前記高カロリ燃料又は前記中カロリ燃料からなる第１ノズル燃料を、前記燃焼器内の空気流中に噴射する第１ノズル、及び、前記高カロリ燃料又は前記中カロリ燃料からなり、前記第１ノズルから噴射された燃料を燃焼させて得られる火炎を種火として燃焼する第２ノズル燃料を、前記燃焼器内の空気流中に噴射する第２ノズルを備えるガスタービンの制御方法であって、
前記第１ノズルが、本体の下流側の先端部に形成され、前記第１ノズル燃料を噴射する第１ノズル内径側燃料噴射孔、及び、該第１ノズル内径側燃料噴射孔よりも前記第１ノズルの外周側かつ前記燃焼器内の空気流の上流側に形成され、前記第１ノズル燃料を噴射する第１ノズル外径側燃料噴射孔を有するものとし、
前記第１ノズル内径側燃料噴射孔及び前記第１ノズル外径側燃料噴射孔の孔径は、前記第１ノズル燃料が前記高カロリ燃料からなる場合に合わせた孔径とし、
前記第１ノズル燃料が前記中カロリ燃料からなる場合に、前記第１ノズル内径側燃料噴射孔からは、前記ガスタービンの駆動中には常に前記第１ノズル燃料を噴射させ、前記第１ノズル外径側燃料噴射孔からは、前記ガスタービンの定格回転数での駆動中には常に前記第１ノズル燃料を噴射させておくことを特徴とするガスタービンの制御方法。
前記ガスタービンに、
前記第１ノズル燃料を供給する第１ノズル燃料系統から分岐した一方の管であり、下流端において前記第１ノズル内径側燃料噴射孔と連通する第１ノズル内径側燃料供給管と、
前記第１ノズル燃料系統から分岐した他方の管であり、下流端において前記第１ノズル外径側燃料噴射孔と連通する第１ノズル外径側燃料供給管と、
前記第１ノズル燃料系統における分岐点よりも上流側に設けられ、弁開度を制御する圧力調整弁用コントローラが接続される、圧力調整弁と、
前記第１ノズル内径側燃料供給管に設けられ、弁開度を制御する第１流量調整弁用コントローラが接続される、第１流量調整弁と、
前記第１ノズル外径側燃料供給管に設けられ、弁開度を制御する第２流量調整弁用コントローラが接続される、第２流量調整弁とを設け、
前記第１ノズル燃料が前記中カロリ燃料からなる場合に、前記ガスタービンの駆動中、前記第１ノズル内径側燃料噴射孔から常に前記第１ノズル燃料を噴射し、前記ガスタービンの定格回転数での駆動中にはさらに、前記第１ノズル外径側燃料噴射孔から常に前記第１ノズル燃料を噴射するように、前記圧力調整弁、前記第１流量調整弁、及び、前記第２流量調整弁の弁開度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項３に記載のガスタービンの制御方法。