JPH04270821A - 燃焼装置及びその制御方法 - Google Patents
燃焼装置及びその制御方法Info
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- JPH04270821A JPH04270821A JP3030655A JP3065591A JPH04270821A JP H04270821 A JPH04270821 A JP H04270821A JP 3030655 A JP3030655 A JP 3030655A JP 3065591 A JP3065591 A JP 3065591A JP H04270821 A JPH04270821 A JP H04270821A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/40—Control of fuel supply specially adapted to the use of a special fuel or a plurality of fuels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/26—Controlling the air flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]
Landscapes
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼装置及びその制御方
法の改良に係り、特にガスタービンに採用され、予混合
燃焼器と拡散燃焼器とを備えている燃焼装置に関するも
のである。
法の改良に係り、特にガスタービンに採用され、予混合
燃焼器と拡散燃焼器とを備えている燃焼装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般にガスタービンに採用されてい
る燃焼装置は、図２に示すように頭部に拡散燃焼器Ｃ１
を備え、そしてその下流側に予混合燃焼器Ｃ２ を備
えているのが普通である。
る燃焼装置は、図２に示すように頭部に拡散燃焼器Ｃ１
を備え、そしてその下流側に予混合燃焼器Ｃ２ を備
えているのが普通である。
【０００３】このように２段に燃焼器が組合わされるの
は、燃焼安定性の高い拡散燃焼と、安定範囲は狭いがＮ
Ｏｘ低減率の高い予混合燃焼とで、燃焼安定にして低Ｎ
Ｏｘの燃焼装置を得るためである。
は、燃焼安定性の高い拡散燃焼と、安定範囲は狭いがＮ
Ｏｘ低減率の高い予混合燃焼とで、燃焼安定にして低Ｎ
Ｏｘの燃焼装置を得るためである。
【０００４】この２段式の燃焼装置は、副室（拡散燃焼
室）１と拡散燃焼用のＦ１ ノズル２及び主室（予混合
燃焼室）３と予混合燃焼用のＦ２ ノズル４と、それに
燃焼空気供給部とにより構成されており、そして特に安
定燃焼範囲の狭いＦ２ ノズル４の予混合空気Ａ２ の
流量を調整する為に、この部分には内部流量調整機構（
Ｉｎｔｅｒｎａｌ ＦｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌ 、以下Ｉ
ＦＣと呼ぶ）５が設けられている。
室）１と拡散燃焼用のＦ１ ノズル２及び主室（予混合
燃焼室）３と予混合燃焼用のＦ２ ノズル４と、それに
燃焼空気供給部とにより構成されており、そして特に安
定燃焼範囲の狭いＦ２ ノズル４の予混合空気Ａ２ の
流量を調整する為に、この部分には内部流量調整機構（
Ｉｎｔｅｒｎａｌ ＦｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌ 、以下Ｉ
ＦＣと呼ぶ）５が設けられている。
【０００５】このような構成を有する燃焼装置の燃空比
（燃料と空気量との割合）の制御については、特開昭６
０−６６０２０ 号にも記載されている様に、ガスター
ビンの運転に対して予め計画された燃料流量に応じて、
空気流量を変化させて燃空比を一定に制御するものが多
い。つまり、燃料流量は負荷の変動に応じて変化させる
が、この燃料流量の変動に応じて、燃焼器内の空気配分
をも変化させ、燃空比を所定の値に設定することにより
、燃焼の安定化とＮＯｘの低減を実現させるものであっ
た。
（燃料と空気量との割合）の制御については、特開昭６
０−６６０２０ 号にも記載されている様に、ガスター
ビンの運転に対して予め計画された燃料流量に応じて、
空気流量を変化させて燃空比を一定に制御するものが多
い。つまり、燃料流量は負荷の変動に応じて変化させる
が、この燃料流量の変動に応じて、燃焼器内の空気配分
をも変化させ、燃空比を所定の値に設定することにより
、燃焼の安定化とＮＯｘの低減を実現させるものであっ
た。
【０００６】図３はこの燃空比とＮＯｘの関係を示した
もの、すなわち横軸に燃空比を、また縦軸にＮＯｘ相対
値を示し、拡散燃焼と予混合燃焼の相違を示したもので
ある。メタンガスの理論燃空比は０．０５８ であり、
ガスタービン燃焼器は通常この値よりも小さい燃空比で
用いられる。運用上は、ガスタービンの起動時から低負
荷までは、作動域の広い、安定な拡散燃焼を用い、低負
荷から定格負荷までは、予混合燃焼と拡散燃焼を同時に
用い、低ＮＯｘ化を図る。その際、予混合燃焼（Ｆ２
作動域）は、燃空比帯が狭いため、図２のＩＦＣ５によ
ってＡ２ 空気流量を制御し、燃空比を作動域内に設定
する。 図２のトータル燃焼空気Ａは、副室１空気流量Ａ１ と
主室３空気流量Ａ２ と希釈孔６から流入する空気流量
Ａ３ に分けられるが、ＩＦＣ５が開けばＡ２ 空気が
増しＡ１，Ａ３が減り、逆に閉じるとＡ２ 空気が減り
、Ａ１，Ａ３が増す。
もの、すなわち横軸に燃空比を、また縦軸にＮＯｘ相対
値を示し、拡散燃焼と予混合燃焼の相違を示したもので
ある。メタンガスの理論燃空比は０．０５８ であり、
ガスタービン燃焼器は通常この値よりも小さい燃空比で
用いられる。運用上は、ガスタービンの起動時から低負
荷までは、作動域の広い、安定な拡散燃焼を用い、低負
荷から定格負荷までは、予混合燃焼と拡散燃焼を同時に
用い、低ＮＯｘ化を図る。その際、予混合燃焼（Ｆ２
作動域）は、燃空比帯が狭いため、図２のＩＦＣ５によ
ってＡ２ 空気流量を制御し、燃空比を作動域内に設定
する。 図２のトータル燃焼空気Ａは、副室１空気流量Ａ１ と
主室３空気流量Ａ２ と希釈孔６から流入する空気流量
Ａ３ に分けられるが、ＩＦＣ５が開けばＡ２ 空気が
増しＡ１，Ａ３が減り、逆に閉じるとＡ２ 空気が減り
、Ａ１，Ａ３が増す。
【０００７】そこで、無負荷から定格負荷までの広範囲
で安定な燃焼を実現するため、図４に示す様な制御が行
なわれている。この図は、横軸に無負荷から定格負荷ま
での燃料指令信号を取り、縦軸にＦ１ ノズル２とＦ２
ノズル４の燃料流量とＩＦＣ５開度をとつたものであ
る。 低負荷側では燃料流量が少なく、希薄燃焼となるため、
Ｆ１ ノズル２単独の拡散燃焼を用いる。ＩＦＣ５は、
副室１空気を減らして燃空比を上げて、安定燃焼とする
ため全開とする。運用負荷帯を広げるため、Ｆ２ ノズ
ル４の着火負荷を下げる必要があるが、そこで、ＩＦＣ
５を図４の１から２に閉じることにより主室３空気流量
Ａ２ を少なくし燃料切替時のＦ２ ノズル４燃料で安
定に燃焼できる状態とする。その時、副室１空気流量Ａ
１ は増加するが、切替時のＦ１ ノズル２の燃料流量
で安定に燃焼可能なことが条件でありその負荷が、最低
切替負荷となる。
で安定な燃焼を実現するため、図４に示す様な制御が行
なわれている。この図は、横軸に無負荷から定格負荷ま
での燃料指令信号を取り、縦軸にＦ１ ノズル２とＦ２
ノズル４の燃料流量とＩＦＣ５開度をとつたものであ
る。 低負荷側では燃料流量が少なく、希薄燃焼となるため、
Ｆ１ ノズル２単独の拡散燃焼を用いる。ＩＦＣ５は、
副室１空気を減らして燃空比を上げて、安定燃焼とする
ため全開とする。運用負荷帯を広げるため、Ｆ２ ノズ
ル４の着火負荷を下げる必要があるが、そこで、ＩＦＣ
５を図４の１から２に閉じることにより主室３空気流量
Ａ２ を少なくし燃料切替時のＦ２ ノズル４燃料で安
定に燃焼できる状態とする。その時、副室１空気流量Ａ
１ は増加するが、切替時のＦ１ ノズル２の燃料流量
で安定に燃焼可能なことが条件でありその負荷が、最低
切替負荷となる。
【０００８】Ｆ２ ノズル４に着火した後は、負荷の増
加と共に、ＩＦＣ５の開度を図４のＡ→Ｂ→Ｃ→定格負
荷と増加させ、主室３空気流量Ａ２を増やし、同時にＦ
２ ノズル４の燃料を増加させて、図３の作動域に設定
し低ＮＯｘ化を図るものである。燃料制御は、図２に示
す様に、燃料指令信号をＩＦＣ開度設定器７を通して、
ＩＦＣ駆動装置８を動作させる。
加と共に、ＩＦＣ５の開度を図４のＡ→Ｂ→Ｃ→定格負
荷と増加させ、主室３空気流量Ａ２を増やし、同時にＦ
２ ノズル４の燃料を増加させて、図３の作動域に設定
し低ＮＯｘ化を図るものである。燃料制御は、図２に示
す様に、燃料指令信号をＩＦＣ開度設定器７を通して、
ＩＦＣ駆動装置８を動作させる。
【０００９】エネルギー有効利用の観点から、ＬＮＧ発
電でのＢＯＧガス（ボイルオフガス）と呼ばれる気化ガ
スの処理が問題となっている。ＢＯＧガスは燃料成分の
沸点の違いから、ＬＮＧよりも低カロリーのガスとなる
。 ＢＯＧガスは定期的に外部放出しなければ、ＬＮＧタン
クの内圧が上昇し、破損の原因となるため、現状は、Ｌ
ＮＧと混合して処理されている。この為ＬＮＧ発電プラ
ントでは発熱量（カロリー）の変動が突発的に興こる。 現状の様な燃料流量のみの制御では、安定な燃焼，低Ｎ
Ｏｘ化が実現困難である。
電でのＢＯＧガス（ボイルオフガス）と呼ばれる気化ガ
スの処理が問題となっている。ＢＯＧガスは燃料成分の
沸点の違いから、ＬＮＧよりも低カロリーのガスとなる
。 ＢＯＧガスは定期的に外部放出しなければ、ＬＮＧタン
クの内圧が上昇し、破損の原因となるため、現状は、Ｌ
ＮＧと混合して処理されている。この為ＬＮＧ発電プラ
ントでは発熱量（カロリー）の変動が突発的に興こる。 現状の様な燃料流量のみの制御では、安定な燃焼，低Ｎ
Ｏｘ化が実現困難である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、負荷
変動による燃料流量の変化は考慮しているが、燃料の発
熱量等の特性の変化は考慮していなかった。その為低Ｎ
Ｏｘ燃焼器の様な、希薄予混合燃焼や、拡散と予混合の
二段燃焼を行う場合、燃料一定運用中に発熱量の変動が
生ずると、火炎の不安定から更には失火が生じたり逆に
、予混合炎の逆火現象やＮＯｘの増大等の問題が生じる
。更に、その為、燃料流量一定すなわち負荷一定で運転
している時に、供給燃料の発熱量が大幅に変動した場合
、負荷が大きく変動する問題があった。燃料発熱量の変
動は、ＬＮＧ（液化天燃ガス）プラントのＢＯＧガス（
ボイルオフガス）と呼ばれるＬＮＧ上部に気化する低カ
ロリーガスの処理の際に生ずる問題である。
変動による燃料流量の変化は考慮しているが、燃料の発
熱量等の特性の変化は考慮していなかった。その為低Ｎ
Ｏｘ燃焼器の様な、希薄予混合燃焼や、拡散と予混合の
二段燃焼を行う場合、燃料一定運用中に発熱量の変動が
生ずると、火炎の不安定から更には失火が生じたり逆に
、予混合炎の逆火現象やＮＯｘの増大等の問題が生じる
。更に、その為、燃料流量一定すなわち負荷一定で運転
している時に、供給燃料の発熱量が大幅に変動した場合
、負荷が大きく変動する問題があった。燃料発熱量の変
動は、ＬＮＧ（液化天燃ガス）プラントのＢＯＧガス（
ボイルオフガス）と呼ばれるＬＮＧ上部に気化する低カ
ロリーガスの処理の際に生ずる問題である。
【００１１】本発明は、以上の様な問題を解決する事を
目的としており、更に、広範囲な燃料に対応可能な燃焼
装置を提供することにある。
目的としており、更に、広範囲な燃料に対応可能な燃焼
装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために拡散燃焼用空気と予混合燃焼用空気を配分させ
る場合は、燃料組成又は発熱量を燃焼器供給前に測定し
、予混合燃焼域のＮＯｘを安定範囲内で最小とする様に
空気配分を変え、発熱量変動による負荷変動は、拡散燃
焼域の燃料供給によって制御するものである。
るために拡散燃焼用空気と予混合燃焼用空気を配分させ
る場合は、燃料組成又は発熱量を燃焼器供給前に測定し
、予混合燃焼域のＮＯｘを安定範囲内で最小とする様に
空気配分を変え、発熱量変動による負荷変動は、拡散燃
焼域の燃料供給によって制御するものである。
【００１３】（２）また、燃焼用空気を燃焼器出口以後
にバイパスさせて燃空比を制御する場合には、発熱の変
動に応じて、バイパス空気量を予混合燃焼域のＮＯｘを
最小とする様に設定し、発熱量変動による負荷変動は、
拡散燃焼域の燃料供給によって制御する。
にバイパスさせて燃空比を制御する場合には、発熱の変
動に応じて、バイパス空気量を予混合燃焼域のＮＯｘを
最小とする様に設定し、発熱量変動による負荷変動は、
拡散燃焼域の燃料供給によって制御する。
【００１４】
【作用】燃料発熱量は、燃料が、ガスタービン燃焼器に
、流入する前に、発熱量を測定する手段又は装置によっ
て、計測される。また、燃焼器の空気流量配分を調整す
る手段又は装置は、設計燃料の、流量変化に応じて、空
気配分を変え、燃空比を設計値に押える様に動作する。 ここで、設計燃料は、発熱量をパラメーターとして数種
類に場合分けされており、測定された発熱量に応じて、
同一燃料流量における空気流量が変化する様に制御が構
成される。
、流入する前に、発熱量を測定する手段又は装置によっ
て、計測される。また、燃焼器の空気流量配分を調整す
る手段又は装置は、設計燃料の、流量変化に応じて、空
気配分を変え、燃空比を設計値に押える様に動作する。 ここで、設計燃料は、発熱量をパラメーターとして数種
類に場合分けされており、測定された発熱量に応じて、
同一燃料流量における空気流量が変化する様に制御が構
成される。
【００１５】つまり、発熱量が、その中央値から低い側
に変化した時は、空気を絞る側に移向し、逆に高い側に
変化した時は空気を増す側に移向する。
に変化した時は、空気を絞る側に移向し、逆に高い側に
変化した時は空気を増す側に移向する。
【００１６】燃料配分の制御は、予混合燃焼域の燃料投
入量は、発熱量変化前と同一とし、負荷変動を修正する
燃料の増減は、拡散燃焼域への投入燃料流量を変化させ
る。発熱量が低下した時は燃料投入量を増加し、発熱量
が上昇した時は、燃料投入量を減少させ、負荷一定に制
御する。
入量は、発熱量変化前と同一とし、負荷変動を修正する
燃料の増減は、拡散燃焼域への投入燃料流量を変化させ
る。発熱量が低下した時は燃料投入量を増加し、発熱量
が上昇した時は、燃料投入量を減少させ、負荷一定に制
御する。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。
る。
【００１８】本実施例は、Ｆ１ 燃料制御弁１２，Ｆ２
燃料制御弁１３の上流から、燃料をサンプリングし、
発熱量測定器９により、発熱量を測定し、計画値からの
偏差をＩＦＣ開度補正器１０に送り、その信号と、燃料
制御指令から、ＩＦＣ開度設定器７を出た信号を加算器
１１で加えて、燃料信号に発熱量の補正を加えて、ＩＦ
Ｃ駆動装置８を動作させ、ＩＦＣ５を開閉し、Ａ２ 空
気と、Ｆ２ 燃料ノズル２燃料の比を目標値に設定する
ものである。
燃料制御弁１３の上流から、燃料をサンプリングし、
発熱量測定器９により、発熱量を測定し、計画値からの
偏差をＩＦＣ開度補正器１０に送り、その信号と、燃料
制御指令から、ＩＦＣ開度設定器７を出た信号を加算器
１１で加えて、燃料信号に発熱量の補正を加えて、ＩＦ
Ｃ駆動装置８を動作させ、ＩＦＣ５を開閉し、Ａ２ 空
気と、Ｆ２ 燃料ノズル２燃料の比を目標値に設定する
ものである。
【００１９】又、発熱量測定器９の信号は同時に、燃料
配分補正器１７に入り、発熱量変動による出力の増減を
修正する燃料流量を拡散燃焼であるＦ１ ノズル２のみ
に配分される様に制御し、Ｆ２ 燃料流量は出力修正に
寄与しない様にする。
配分補正器１７に入り、発熱量変動による出力の増減を
修正する燃料流量を拡散燃焼であるＦ１ ノズル２のみ
に配分される様に制御し、Ｆ２ 燃料流量は出力修正に
寄与しない様にする。
【００２０】図５は、横軸に燃料発熱量、縦軸にＮＯｘ
濃度を取り、ＩＦＣ開度をパラメーターとして示したも
のである。設計点で運転中に、発熱量の変動があった場
合、従来の燃料流量のみの制御の場合は、ＩＦＣ開度は
変化しないから、発熱量がｍｉｎ 以下の場合は、予混
合火炎吹消え限界に達し、失火する。又逆に発熱量が増
加した場合は、ＮＯｘが増加し、更に増加してＭＡＸに
達した場合は、予混合火炎の逆火限界を超え、逆火し、
Ｆ２ ノズル２が焼損する可能性がある。
濃度を取り、ＩＦＣ開度をパラメーターとして示したも
のである。設計点で運転中に、発熱量の変動があった場
合、従来の燃料流量のみの制御の場合は、ＩＦＣ開度は
変化しないから、発熱量がｍｉｎ 以下の場合は、予混
合火炎吹消え限界に達し、失火する。又逆に発熱量が増
加した場合は、ＮＯｘが増加し、更に増加してＭＡＸに
達した場合は、予混合火炎の逆火限界を超え、逆火し、
Ｆ２ ノズル２が焼損する可能性がある。
【００２１】この発明によれば、発熱量が小に移向した
場合設計ＩＦＣ開度から、開度小に移向し、Ａにセット
されるため吹消えは防止される。また逆に発熱量が増加
した時は、ＩＦＣは開度大に移向してＢにセットされる
ため、ＮＯｘは低く押えられ、逆火も防止される。
場合設計ＩＦＣ開度から、開度小に移向し、Ａにセット
されるため吹消えは防止される。また逆に発熱量が増加
した時は、ＩＦＣは開度大に移向してＢにセットされる
ため、ＮＯｘは低く押えられ、逆火も防止される。
【００２２】図６は、横軸に燃料指令信号，縦軸にＩＦ
Ｃ開度を取ったものである。同一燃料指令信号に対して
、発熱量の変化の測定値からＩＦＣ開度を増減する。 低負荷側では、燃料流量が少ないので発熱量変動に対す
る空気流量の補正量も少ないため、図６のＩＦＣ開度は
横軸Ａの＋ＫＡ，−ＫＡの幅に押える。負荷が増加し、
燃料が増すにつれて、同一発熱量の変動でも、必要な空
気の補正は大きくなるため、横軸のＢの＋ＫＢ，−ＫＢ
横軸Ｃの＋ＫＣ，−ＫＣと補正量を大きくする。
Ｃ開度を取ったものである。同一燃料指令信号に対して
、発熱量の変化の測定値からＩＦＣ開度を増減する。 低負荷側では、燃料流量が少ないので発熱量変動に対す
る空気流量の補正量も少ないため、図６のＩＦＣ開度は
横軸Ａの＋ＫＡ，−ＫＡの幅に押える。負荷が増加し、
燃料が増すにつれて、同一発熱量の変動でも、必要な空
気の補正は大きくなるため、横軸のＢの＋ＫＢ，−ＫＢ
横軸Ｃの＋ＫＣ，−ＫＣと補正量を大きくする。
【００２３】図１０は横軸に出力、縦軸にＦ１，Ｆ２燃
料を示し、発熱量をパラメーターにしたものである。１
００％出力時に発熱量が低下した場合、設計点Ａから出
力が低下し、Ｄ点に移向する。出力を一定に運用する場
合には燃料を発熱量の低下分だけ増加させ、Ｅ点とする
必要がある。本発明においては、この時、発熱量変動に
よる出力変動増えるための燃料を、安定なＦ１ 拡散燃
焼にのみ行なわせ、Ｆ２ 予混合燃焼は、発熱量変動時
、直ちに、空気流量のみを変化させ、安定かつ低ＮＯｘ
化の図れる燃空比に設定するものとする。図９は、横軸
に燃空比，縦軸にＮＯｘ相対値を示し、本制御方法の効
果を示したものである。設計点Ａで運転中、燃料発熱量
が低下した時、Ｆ１，Ｆ２ＮＯｘはＤ点に移向する本制
御では直ちに図１のＩＦＣ５が閉に移向し、Ａ２ 空気
が減少し、Ａ１ 空気が増加する。図９Ｆ２ 予混合燃
焼はＥ点に移向して安定や低ＮＯｘ燃焼となる。Ｆ１
拡散燃焼は、Ａ１ 空気が増加した分Ｄ点からＥ点に移
向し、不安定側に近付くが、安定な燃空比範囲がＦ２
予混合燃焼に比較して広いので、問題なく、更に、出力
一定にする際の燃料不足分が、Ｆ１ 拡散燃焼域に投入
されるため、Ｅ点からＥ′点に移向し、より安定な燃焼
となる。
料を示し、発熱量をパラメーターにしたものである。１
００％出力時に発熱量が低下した場合、設計点Ａから出
力が低下し、Ｄ点に移向する。出力を一定に運用する場
合には燃料を発熱量の低下分だけ増加させ、Ｅ点とする
必要がある。本発明においては、この時、発熱量変動に
よる出力変動増えるための燃料を、安定なＦ１ 拡散燃
焼にのみ行なわせ、Ｆ２ 予混合燃焼は、発熱量変動時
、直ちに、空気流量のみを変化させ、安定かつ低ＮＯｘ
化の図れる燃空比に設定するものとする。図９は、横軸
に燃空比，縦軸にＮＯｘ相対値を示し、本制御方法の効
果を示したものである。設計点Ａで運転中、燃料発熱量
が低下した時、Ｆ１，Ｆ２ＮＯｘはＤ点に移向する本制
御では直ちに図１のＩＦＣ５が閉に移向し、Ａ２ 空気
が減少し、Ａ１ 空気が増加する。図９Ｆ２ 予混合燃
焼はＥ点に移向して安定や低ＮＯｘ燃焼となる。Ｆ１
拡散燃焼は、Ａ１ 空気が増加した分Ｄ点からＥ点に移
向し、不安定側に近付くが、安定な燃空比範囲がＦ２
予混合燃焼に比較して広いので、問題なく、更に、出力
一定にする際の燃料不足分が、Ｆ１ 拡散燃焼域に投入
されるため、Ｅ点からＥ′点に移向し、より安定な燃焼
となる。
【００２４】以上により、発熱量が変動した場合でも安
定な低ＮＯｘ燃焼が実現できる。
定な低ＮＯｘ燃焼が実現できる。
【００２５】図７は、横軸に発熱量信号を縦軸に、ＩＦ
Ｃ開度補正量を取ったものである。パラメーターは燃料
指令信号の範囲であり、図６のＡ〜Ｂの間は１、Ｂ〜Ｃ
の間は２、Ｃから定格までは３に設定し、燃料流量の増
加による空気流量補正量の感度の増加を考慮している。
Ｃ開度補正量を取ったものである。パラメーターは燃料
指令信号の範囲であり、図６のＡ〜Ｂの間は１、Ｂ〜Ｃ
の間は２、Ｃから定格までは３に設定し、燃料流量の増
加による空気流量補正量の感度の増加を考慮している。
【００２６】図８は、本発明の制御ブロック図を示した
ものである。ＩＦＣ開度設定器７は、従来の設定器図４
であり、ＩＦＣ開度補正器１０は、図７である。ＩＦＣ
開閉速度を制限するためレートリミット１４を追加して
加算器１１を通す。ＩＦＣ制御信号とする前に、リミッ
ター１５を通すことにより、ＩＦＣ全開を越えて指令が
でた場合の保護としている。
ものである。ＩＦＣ開度設定器７は、従来の設定器図４
であり、ＩＦＣ開度補正器１０は、図７である。ＩＦＣ
開閉速度を制限するためレートリミット１４を追加して
加算器１１を通す。ＩＦＣ制御信号とする前に、リミッ
ター１５を通すことにより、ＩＦＣ全開を越えて指令が
でた場合の保護としている。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、燃料発熱量の変動によ
る、予混合火炎の吹消えや逆火、ＮＯｘ濃度の上昇等を
防止することが可能であり、ＬＮＧ焚コンバインドサイ
クル発電プラントのＢＯＧガスの処理に対する信頼性も
向上する。
る、予混合火炎の吹消えや逆火、ＮＯｘ濃度の上昇等を
防止することが可能であり、ＬＮＧ焚コンバインドサイ
クル発電プラントのＢＯＧガスの処理に対する信頼性も
向上する。
【図１】本発明の燃焼装置の要部を示す線図。
【図２】従来の燃焼装置を示す縦断側面図。
【図３】燃焼装置のＮＯｘと燃空比との関係を示す曲線
図。
図。
【図４】従来の燃焼装置における燃料指令信号と燃料流
量及び空気流量の関係を示す曲線図。
量及び空気流量の関係を示す曲線図。
【図５】燃焼が含有している発熱量とＮＯｘの関係を示
す特性図。
す特性図。
【図６】本発明の燃焼装置における燃料指令信号と空気
流量の関係を示す特性図。
流量の関係を示す特性図。
【図７】内部流量調整機構開度補正値と発熱量信号との
関係を示す線図。
関係を示す線図。
【図８】本発明燃焼装置の作動説明ブロック図。
【図９】本発明の燃焼装置における燃空比とＮＯｘとの
関係を示す図。
関係を示す図。
【図１０】本発明の燃焼装置における出力と燃料配分と
の関係を示す図。
の関係を示す図。
１…副室、２…Ｆ１ ノズル、３…主室、４…Ｆ２ ノ
ズル、５…ＩＦＣ（内部流量調整機構）、６…希釈孔、
７…ＩＦＣ開度設定器、８…ＩＦＣ駆動装置、９…発熱
量測定器、１０…ＩＦＣ開度補正器、１１…加算器、１
２…Ｆ１ 燃料制御弁、１３…Ｆ２ 燃料制御弁、１４
…レートリミット、１５…リミッター。
ズル、５…ＩＦＣ（内部流量調整機構）、６…希釈孔、
７…ＩＦＣ開度設定器、８…ＩＦＣ駆動装置、９…発熱
量測定器、１０…ＩＦＣ開度補正器、１１…加算器、１
２…Ｆ１ 燃料制御弁、１３…Ｆ２ 燃料制御弁、１４
…レートリミット、１５…リミッター。
Claims (11)
- 【請求項１】予混合燃焼器と拡散燃焼器とを備えた燃焼
装置の制御方法において前記装置へ供給される燃料のカ
ロリーに対応して、前記予混合燃焼器の空気供給量を、
予混合燃焼器が安定燃焼範囲内で、低ＮＯｘとなるよう
に制御し、かつ前記予混合燃焼器の空気供給量制御に伴
う燃焼装置の出力変動分を、前記拡散燃焼器の燃料供給
量を制御することにより補うようにしたことを特徴とす
る燃焼装置の制御方法。 - 【請求項２】予混合燃焼器と拡散燃焼器とを備えた燃焼
装置の制御方法において前記予混合燃焼器へ供給される
燃料のカロリーが変動した場合、そのカロリー変動量に
対応して、前記予混合燃焼器の空気供給量を、安定燃焼
範囲内で、低ＮＯｘとなるように制御し、かつ燃料のカ
ロリー変動に伴う燃焼装置の出力変動分を、前記拡散燃
焼器の燃料供給量を制御することにより補うようにした
ことを特徴とする燃焼装置の制御方法。 - 【請求項３】予混合燃焼器及び拡散燃焼器を備え、両者
燃焼器の燃料が同一燃焼供給系より供給される燃焼装置
の制御方法において、前記供給燃料のカロリーが変動し
た場合、そのカロリー変動量に対応して、前記予混合燃
焼器の燃空比を、その燃焼が安定燃焼範囲内で、かつ低
ＮＯｘとなるように制御し、かつ燃料のカロリー変動に
伴う燃焼装置の出力変動分を、前記拡散燃焼器への燃料
供給量を制御することにより補うようにしたことを特徴
とする燃焼装置の制御方法。 - 【請求項４】予混合燃焼器及び拡散燃焼器を備え、両者
燃焼器の燃料が同一燃焼供給系より供給される燃焼装置
の制御方法において、前記燃料が含有している発熱量を
監視すると共に、監視による発熱量変動検出に対応して
、前記予混合燃焼器の燃空比を、その燃焼が安定燃焼範
囲内となるように制御し、燃料の発熱量変動に伴う燃焼
装置の出力変動分を、前記拡散燃焼器への燃料供給量を
制御することにより補うようにしたことを特徴とする燃
焼装置の制御方法。 - 【請求項５】予混合燃焼器及び拡散燃焼器を備え、両者
燃焼器が同種の燃料により燃焼される燃焼装置の制御方
法において、前記燃料が含有する発熱を監視すると共に
、この監視により発熱量の異なる供給燃料が検出された
場合、この発熱量の変動に対応して、前記予混合燃焼器
の燃空比を、安定燃焼範囲内で、かつＮＯｘが低くなる
ように制御し、次いで燃料の発熱量変動に伴う燃焼装置
の出力変動分を、前記拡散燃焼器への燃料供給量を制御
することにより補うようにしたことを特徴とする燃焼装
置の制御方法。 - 【請求項６】予混合燃焼器及び拡散燃焼器を備え、両者
燃焼器が同種の燃料により燃焼される燃焼装置の制御方
法において、前記燃料が含有する発熱量を監視すると共
に、この監視により発熱量の異なる供給燃料が検出され
た場合、この発熱量の変動に対応して、前記予混合燃焼
器が安定燃焼を行い、かつＮＯｘが低くなるように予混
合燃焼器の供給空気量を制御し、燃料の発熱量変動に伴
う燃焼装置の出力変動分を、前記拡散燃焼器への燃料供
給量を制御することにより補うようにしたことを特徴と
する燃焼装置の制御方法。 - 【請求項７】予混合燃焼器及び拡散燃焼器を備え、両者
燃焼器の燃料が同一燃料供給系より供給されると共に、
その燃料供給量及び空気供給量が燃焼装置の負荷に応じ
て制御される燃焼装置の制御方法において、前記燃料が
含有する発熱量を監視すると共に、この監視により発熱
量の異なる供給燃料が検出された場合、この発熱量の変
動に対応して、前記予混合燃焼器が安定燃焼を行い、か
つＮＯｘが低くなるように予混合燃焼器の空気供給量を
制御し、燃料の発熱量変動に伴う燃焼装置の出力変動分
を、前記拡散燃焼器への燃料供給量を制御することによ
り補うようにしたことを特徴とする燃焼装置の制御方法
。 - 【請求項８】予混合燃焼器と拡散燃焼器とを備えた燃焼
装置の制御方法において前記予混合燃焼器へ供給される
燃料のカロリーに変動が生じた場合、前記予混合燃焼器
が安定燃焼範囲ないで、かつ低ＮＯｘ燃焼となるように
、前記予混合燃焼器の空気供給量を制御し、次いで燃焼
のカロリー変動に伴う燃焼装置の出力変動分を、前記拡
散燃焼器の燃料供給量を制御することにより補うように
したことを特徴とする燃焼装置の制御方法。 - 【請求項９】予混合燃焼器と拡散燃焼器とを備えた燃焼
装置の制御方法において前記燃焼装置へ供給される燃料
の発熱量値を測定する発熱量測定装置と、該発熱量測定
装置の検知値に基づき、予混合燃焼器が安定燃焼範囲内
で、かつ低ＮＯｘ燃焼となるように、予混合燃焼器の空
気供給量を制御する制御装置と、前記発熱量値の変動に
伴う燃焼装置の出力変動分を補うように、前記拡散燃焼
器の燃料供給量を制御する制御装置と、を備えてなる燃
焼装置。 - 【請求項１０】拡散燃焼器と予混合燃焼器とを有し、か
つ前記予混合燃焼器の空気供給系に、供給空気量を調節
する供給空気調節装置を備えた燃焼装置において、前記
予混合燃焼器の燃料供給系に、供給燃料が含有する発熱
量を計測すると共に、かつその発熱量に応じて指令信号
を発する燃料組成監視装置を有し、前記予混合燃焼器の
供給空気調節装置に、前記指令信号を受け、かつこの指
令信号に応じて、前記予混合燃焼器の燃焼が安定範囲内
で、ＮＯｘが低くなるような供給空気量となるように、
この供給空気調節装置を制御する制御装置を有し、前記
拡散燃焼器の燃料供給系に、前記発熱量の変動に伴う燃
焼装置の出力変動分を補うように、拡散燃焼器への供給
燃料を制御する燃料制御装置を有してなる燃焼装置。 - 【請求項１１】拡散燃焼器と予混合燃焼器とを有し、か
つ前記予混合燃焼器の空気供給系に、供給空気量を調節
する供給空気調節装置を備えた燃焼装置において、前記
予混合燃焼器の燃料供給系に、供給燃料が含有するカロ
リーを計測し、かつそのカロリーに応じた信号を発する
燃料組成監視装置を設け、かつ前記予混合燃焼器の供給
空気調節装置に、前記信号を受け、かつこの信号に応じ
て、前記予混合燃焼器の燃焼が安定範囲内で、ＮＯｘが
低くなるような供給空気量となるように、この供給空気
調節装置を制御する制御装置を設け、かつ前記拡散燃焼
器の燃料供給系に、前記カロリーの変動に伴う燃焼装置
の出力変動分を補うように、供給燃料を制御する燃料制
御装置を設けたことを特徴とする燃焼装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3030655A JP2961913B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 燃焼装置及びその制御方法 |
| EP92102875A EP0501313B1 (en) | 1991-02-26 | 1992-02-20 | Combustion apparatus and control method therefor |
| DE69217093T DE69217093T2 (de) | 1991-02-26 | 1992-02-20 | Verbrennungsvorrichtung und Steuerverfahren |
| US07/840,813 US5281129A (en) | 1991-02-26 | 1992-02-25 | Combustion apparatus and control method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3030655A JP2961913B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 燃焼装置及びその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04270821A true JPH04270821A (ja) | 1992-09-28 |
| JP2961913B2 JP2961913B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=12309794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3030655A Expired - Lifetime JP2961913B2 (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 燃焼装置及びその制御方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5281129A (ja) |
| EP (1) | EP0501313B1 (ja) |
| JP (1) | JP2961913B2 (ja) |
| DE (1) | DE69217093T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001073804A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-03-21 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンノズル用の燃料ステージング装置および方法 |
| JP2005515358A (ja) * | 2002-01-25 | 2005-05-26 | アルストム テクノロジー リミテッド | ガスタービン群を運転するための方法 |
| JP2011074844A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器の制御装置およびガスタービン燃焼器の制御方法 |
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1992
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