JPH066208Y2 - Control device for catalytic combustion type gas turbine - Google Patents

Control device for catalytic combustion type gas turbine

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JPH066208Y2
JPH066208Y2 JP7825390U JP7825390U JPH066208Y2 JP H066208 Y2 JPH066208 Y2 JP H066208Y2 JP 7825390 U JP7825390 U JP 7825390U JP 7825390 U JP7825390 U JP 7825390U JP H066208 Y2 JPH066208 Y2 JP H066208Y2
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JP
Japan
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gas turbine
catalyst
control
catalytic combustion
combustion type
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JP7825390U
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真市 梶田
泰充 黒崎
泰太郎 田中
靖弘 小川
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Kawasaki Motors Ltd
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Kawasaki Jukogyo KK
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この考案は、たとえば発電用ガスタービンなどの産業用
ガスタービンに適用されるもので、年々厳しくなりつつ
ある排ガス規制に対応するように、燃焼器の内部に燃料
を低温で燃焼させてNOの発生を抑制する触媒を組み
込んでなる触媒燃焼方式ガスタービンの制御装置に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial field of application] This invention is applied to an industrial gas turbine such as a gas turbine for power generation, for example, in order to comply with exhaust gas regulations which are becoming stricter year by year. The present invention relates to a control device for a catalytic combustion type gas turbine in which a catalyst that burns fuel at a low temperature to suppress the generation of NO X is incorporated into the interior of the reactor.

[従来の技術] この種の触媒燃焼方式ガスタービンは、上記のように触
媒による低温燃焼でNOの発生を抑制するものである
が、このようなガスタービンの安定運転のためには、一
般のガスタービンと同様に、燃料供給流量の操作による
回転数の制御のほかに、触媒の安定燃焼のために触媒の
温度を一定に保つための制御が必要である。
[Prior Art] This type of catalytic combustion type gas turbine suppresses the generation of NO X by low temperature combustion with a catalyst as described above. Similar to the gas turbine of (1), in addition to the control of the rotation speed by operating the fuel supply flow rate, control for keeping the temperature of the catalyst constant for stable combustion of the catalyst is required.

その2つの制御を実行するにあたって、従来では、第4
図に示すように、実回転数と回転数設定値との偏差を求
め、その偏差から制御量を演算して燃料制御弁を制御す
る回転数制御ループと、実触媒温度と触媒温度設定値と
の偏差を求め、その偏差から制御量を演算して触媒への
空気供給流量を操作する空気制御弁を制御する触媒温度
制御ループといった互いに独立した2つの単一制御ルー
プを組合せた制御方式が採用されていた。
In executing the two controls, in the past, the fourth
As shown in the figure, the deviation between the actual rotation speed and the rotation speed setting value is obtained, and the rotation speed control loop that controls the fuel control valve by calculating the control amount from the deviation, the actual catalyst temperature and the catalyst temperature setting value The control method that combines two independent control loops such as a catalyst temperature control loop that controls the air control valve that operates the air supply flow rate to the catalyst by calculating the deviation of It had been.

[考案が解決しようとする課題] 上記のような従来の触媒燃焼方式ガスタービンの制御装
置による場合は、触媒を有していない通常のガスタービ
ンにくらべて、燃焼器内に組み込まれた触媒の熱容量が
相当に大きいために、燃料制御弁の操作による燃料供給
流量の変化に対する回転数の応答性が悪く、高速応答が
要求される発電用ガスタービンなどに適応した回転数制
御性能を発揮させることができず、制御性能における信
頼性の面で改善の余地があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the case of the conventional catalytic combustion type gas turbine control device as described above, compared with a normal gas turbine which does not have a catalyst, Since the heat capacity is considerably large, the responsiveness of the rotational speed to the change in the fuel supply flow rate due to the operation of the fuel control valve is poor, and the rotational speed control performance suitable for a gas turbine for power generation etc. that requires high-speed response is to be exhibited. However, there was room for improvement in terms of reliability in control performance.

この考案は上記実情に鑑みてなされたもので、適切なパ
ラメータのもとで、NO低減効果を保ちながら、応答
性に優れた回転数制御性能を発揮させることができる触
媒燃焼方式ガスタービンの制御装置を提供することを目
的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a catalytic combustion type gas turbine capable of exhibiting excellent responsiveness in rotation speed control performance while maintaining the NO X reduction effect under appropriate parameters. The purpose is to provide a control device.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、この考案に係る触媒燃焼方
式ガスタービンの制御装置は、燃焼器と、この燃焼器内
に組み込まれた触媒と、この触媒での燃焼ガスにより回
転されるガスタービンと、このガスタービンの回転数を
制御するように上記燃焼器内への燃料供給流量を調整操
作する燃料制御弁と、上記触媒の出口温度を制御するよ
うに上記燃焼器への空気供給流量を調整操作するバイパ
ス弁とを備えた触媒燃焼方式ガスタービンの制御装置に
おいて、上記バイパス弁の操作を、上記ガスタービンの
回転数の制御に併用可能に構成したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a control device for a catalytic combustion type gas turbine according to the present invention comprises a combustor, a catalyst incorporated in the combustor, and A gas turbine that is rotated by combustion gas, a fuel control valve that adjusts the fuel supply flow rate into the combustor so as to control the number of revolutions of the gas turbine, and a fuel control valve that controls the outlet temperature of the catalyst. In a control device for a catalytic combustion type gas turbine having a bypass valve for adjusting and operating an air supply flow rate to a combustor, the operation of the bypass valve can be used together with the control of the rotational speed of the gas turbine. is there.

[作用] この考案によれば、燃料制御弁の操作によるガスタービ
ンの回転数制御に併行して、バイパス弁の操作により触
媒を通過させることなく、低温空気をガスタービンに直
接、送り込ませることができるため、触媒の熱容量の影
響で遅れを生じることなく、所定の回転数制御を非常に
応答性よく行なうことができる。
[Operation] According to the present invention, the low-temperature air can be directly sent to the gas turbine without passing through the catalyst by operating the bypass valve in parallel with the control of the rotational speed of the gas turbine by operating the fuel control valve. Therefore, the predetermined rotation speed control can be performed with extremely high responsiveness without causing a delay due to the influence of the heat capacity of the catalyst.

[実施例] 以下、この考案の一実施例を図面にもとづいて説明す
る。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの考案に係る触媒燃焼方式ガスタービンの全
体の概略構成図を示し、同図において、1は燃焼器で、
その内部に触媒2が組み込まれている。3は上記燃焼器
1内に燃料Fを供給する燃料供給管で、燃料供給流量を
調整操作する燃料制御弁4が介挿されている。
FIG. 1 shows an overall schematic configuration diagram of a catalytic combustion type gas turbine according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a combustor,
The catalyst 2 is incorporated inside. Reference numeral 3 is a fuel supply pipe for supplying the fuel F into the combustor 1, and a fuel control valve 4 for adjusting the fuel supply flow rate is inserted therein.

5はガスタービンで、上記触媒2により燃料を低温で燃
焼させることにより生成される燃焼ガスGにより回転さ
れるもので、その出力軸6に発電機などの負荷7が連結
されているとともに、圧縮機8が同軸上に一体化されて
いる。このガスタービン5は、上記燃料制御弁4による
燃料供給流量の調整操作により、その回転数が制御され
る。
A gas turbine 5 is rotated by a combustion gas G generated by burning the fuel at a low temperature by the catalyst 2, and a load 7 such as a generator is connected to an output shaft 6 of the gas turbine and compression is performed. The machine 8 is coaxially integrated. The number of revolutions of the gas turbine 5 is controlled by adjusting the fuel supply flow rate by the fuel control valve 4.

9は上記燃焼器1内への燃焼用空気A1の供給通路で、
その端部にノズル9aが設けられている。10はバイパ
ス弁で、上記燃焼用空気供給通路9と上記ガスタービン
5の入口部5aとの間に形成されたバイパス路11に介
挿されており、このバイパス弁10による燃焼器1内へ
の燃焼用空気A1の供給流量の調整操作により、上記触
媒2およびその出口温度が制御されるとともに、ガスタ
ービン5の入口部5aへのバイパス空気A2の供給量の
調整により上記ガスタービン5の回転数を制御可能に構
成している。
Reference numeral 9 is a supply passage for the combustion air A1 into the combustor 1.
The nozzle 9a is provided at the end thereof. Reference numeral 10 denotes a bypass valve, which is inserted in a bypass passage 11 formed between the combustion air supply passage 9 and the inlet portion 5a of the gas turbine 5. The catalyst 2 and its outlet temperature are controlled by adjusting the supply flow rate of the combustion air A1, and the rotation speed of the gas turbine 5 is adjusted by adjusting the supply amount of the bypass air A2 to the inlet portion 5a of the gas turbine 5. Is controllable.

つぎに、上記構成の動作について、第2図および第3図
を参照しながら説明する。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図はこの考案の触媒燃焼方式ガスタービンの制御装
置における制御系のブロック図であり、ガスタービン5
の回転数設定値と実回転数の偏差が積分補償要素(KNI
/S)により積分される。これは、実回転数に係数KNP
を乗じた演算結果および実回転数の微分にKNDを乗じた
演算結果と加え合わせられ、その結果により、パラメー
タスケジュールにもとづいて燃料制御弁4が調整操作さ
れて、ガスタービン5の回転数が制御される。
FIG. 2 is a block diagram of a control system in the control device for the catalytic combustion type gas turbine of the present invention.
The deviation between the set speed and the actual speed is the integral compensation factor (K NI
/ S). This is the coefficient K NP for the actual speed.
Is added to the calculation result obtained by multiplying the differential of the actual rotation speed by K ND, and by that result, the fuel control valve 4 is adjusted based on the parameter schedule, and the rotation speed of the gas turbine 5 is changed. Controlled.

一方、触媒2の温度設定値と実触媒温度との偏差が積分
要素により積分される。これは、実触媒温度に係数(K
TI/S),KTPを乗じた演算結果および実触媒温度の微
分にKTDを乗じた演算結果と加え合わせられ、この結果
と、さらに実回転数に係数Kを乗じた演算結果とが加え
合わせられ、その結果により、パラメータスケジュール
にもとづいてバイパス弁10が調整操作されて、触媒2
の温度およびガスタービン5の回転数が制御される。
On the other hand, the deviation between the temperature set value of the catalyst 2 and the actual catalyst temperature is integrated by the integration element. This is a factor (K
TI / S), K TP multiplied by the calculation result and the actual catalyst temperature derivative multiplied by K TD , and this result is added to the actual rotation speed multiplied by the coefficient K. The result is that the bypass valve 10 is adjusted and operated according to the parameter schedule based on the parameter schedule.
The temperature and the rotation speed of the gas turbine 5 are controlled.

すなわち、バイパス弁10の開度調整により、ガスター
ビン5の入口部5aに、圧縮機8を出た直後の低温空気
が送り込まれるため、ガスタービン5の入口温度が急激
に変化し、これにともないガスタービン5の回転数が素
早く変化するという性質を利用することで、所定の回転
数制御を非常に応答性よくおこなうことができる。
That is, since the low-temperature air immediately after leaving the compressor 8 is sent to the inlet portion 5a of the gas turbine 5 by adjusting the opening degree of the bypass valve 10, the inlet temperature of the gas turbine 5 changes abruptly. By utilizing the property that the rotation speed of the gas turbine 5 changes quickly, it is possible to perform predetermined rotation speed control with extremely high responsiveness.

第3図に、燃料制御弁4およびバイパス弁10のステッ
プ変化による回転数および触媒温度の応答試験の結果を
示している。同図からも明らかなように、バイパス弁1
0を開いた直後に回転数は急激に下降し、そののち、時
間の経過とともに回転数が上昇するという応答特性を呈
する。
FIG. 3 shows the result of the response test of the rotation speed and the catalyst temperature by the step change of the fuel control valve 4 and the bypass valve 10. As is clear from the figure, the bypass valve 1
Immediately after 0 is opened, the rotation speed sharply decreases, and thereafter, the rotation speed increases with the passage of time, which is a response characteristic.

[考案の効果] 以上のように、この考案によれば、ガスタービンの回転
数の制御に、燃料供給流量の調整操作と触媒を組み込ん
だ燃焼器への空気供給流量を調整するためのバイパス弁
の操作を併用することにより、熱容量が大きい触媒通過
にともなう制御遅れに影響されることなく、所定の回転
数制御を非常に応答性よく行なうことができ、これによ
り、発電用ガスタービンなど高速応答を要するガスター
ビンにも十分に適応可能な制御性能を発揮させることが
できる。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, the bypass valve for controlling the rotational speed of the gas turbine, adjusting the fuel supply flow rate, and adjusting the air supply flow rate to the combustor incorporating the catalyst. By using this operation together, it is possible to perform predetermined rotational speed control with extremely high responsiveness without being affected by the control delay due to passage of a catalyst with a large heat capacity. It is possible to exhibit a control performance that can be sufficiently applied to a gas turbine that requires.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの考案に係る触媒燃焼方式ガスタービンの全
体の概略構成図、第2図はその制御系のブロック図、第
3図は燃料制御弁およびバイパス弁のステップ変化試験
の結果を説明する図、第4図は従来の制御方式の説明図
である。 1…燃焼器、2…触媒、4…燃料制御弁、5…ガスター
ビン、10…バイパス弁。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the entire catalytic combustion type gas turbine according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of its control system, and FIG. 3 is a result of a step change test of a fuel control valve and a bypass valve. FIG. 4 and FIG. 4 are explanatory views of a conventional control method. 1 ... Combustor, 2 ... Catalyst, 4 ... Fuel control valve, 5 ... Gas turbine, 10 ... Bypass valve.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 小川 靖弘 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (56)参考文献 実公 平4−50439(JP,Y2) 実公 昭63−49551(JP,Y2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiro Ogawa 1-1 Kawasaki-cho, Akashi-shi, Hyogo Kawasaki Heavy Industries Ltd. Akashi factory (56) References 63-49551 (JP, Y2)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】燃焼器と、この燃焼器内に組み込まれた触
媒と、この触媒での燃焼ガスにより回転されるガスター
ビンと、このガスタービンの回転数を制御するように上
記燃焼器内への燃料供給流量を調整操作する燃料制御弁
と、上記触媒の出口温度を制御するように上記燃焼器へ
の空気供給流量を調整操作するバイパス弁とを備えた触
媒燃焼方式ガスタービンの制御装置において、上記バイ
パス弁の操作を、上記ガスタービンの回転数の制御に併
用可能に構成したことを特徴とする触媒燃焼方式ガスタ
ービンの制御装置。
1. A combustor, a catalyst incorporated in the combustor, a gas turbine rotated by combustion gas in the catalyst, and a combustor for controlling the rotational speed of the gas turbine. In a catalytic combustion type gas turbine control device including a fuel control valve for adjusting and operating the fuel supply flow rate of A control device for a catalytic combustion type gas turbine, wherein the operation of the bypass valve can be used together with the control of the rotational speed of the gas turbine.
JP7825390U 1990-07-24 1990-07-24 Control device for catalytic combustion type gas turbine Expired - Lifetime JPH066208Y2 (en)

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US8678814B2 (en) 2004-10-28 2014-03-25 General Electric Company Control system of an internal combustion engine

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