JPH0777064A - ガスタービン及びその制御方法 - Google Patents

ガスタービン及びその制御方法

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JPH0777064A
JPH0777064A JP22305893A JP22305893A JPH0777064A JP H0777064 A JPH0777064 A JP H0777064A JP 22305893 A JP22305893 A JP 22305893A JP 22305893 A JP22305893 A JP 22305893A JP H0777064 A JPH0777064 A JP H0777064A
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JP
Japan
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fuel
gas
combustion
turbine
temperature
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JP22305893A
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English (en)
Inventor
Kenji Ochiai
健二 落合
Akira Shimura
明 志村
Shigeru Azuhata
茂 小豆畑
Isao Sato
勲 佐藤
Yasutaka Komatsu
康孝 小松
Shinichi Nakahara
信一 中原
Yoshikazu Moritomo
嘉一 森友
Hiroshi Ikeda
池田  啓
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】NOx排出量を年間を通して安定的に低減する
ことが可能であり、かつ年間を通して常に充分安定した
燃焼が行われるガスタービンおよびその制御方法を提供
する。 【構成】ガス燃料供給装置に、供給ガスの温度を検出す
るガス温度検出装置と、このガス温度検出装置の検出値
に基づき前記ガス燃料供給装置のガス供給量を補正制御
する燃料温度補正設定装置とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン及びその制
御方法の改良に係り、特に燃料としてガス燃料が用いら
れ、かつ燃焼装置に拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナ
とを備えているガスタービンの改良に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来一般に採用されているこの種ガス炊
き燃焼装置を備えたガスタービンは、その燃焼装置に拡
散燃焼をする拡散燃焼バーナと予混合燃焼をする予混合
燃焼バーナとの両者を備え、NOxの排出量が少なく、
かつ安定な燃焼が行なわれるように形成されている。
【0003】最近においては、ますます低NOx化の要
望が強くなる傾向にあり、この現状の燃焼装置で低NO
x化を達成するためには、燃焼の安定度は低下するが、
予混合燃焼比率を増加させることになる。
【0004】このように予混合燃焼比率を高める燃焼装
置においては、安定燃焼の向上を図るために、燃焼器運
転時の大気条件(大気温度、湿度など)や、燃料条件
(発熱量など)により、運転条件に種々の補正を加え、
燃焼時の燃空比の安定化を図る必要が生ずる。
【0005】従来、前記運転条件に種々の補正を加える
燃焼安定化制御としては、大気温度に応じて、拡散燃焼
用と予混合燃焼用の燃料流量比率を可変して火炎の安定
化を図るものや、同様に供給燃料の発熱量に応じて燃料
比率を可変とするもの、また、大気湿度に応じて、拡散
燃焼用と予混合燃焼用の空気流量比率を可変させるもの
など種々のものがあり、これら種々の補正を単独、若し
くは複合して燃焼安定化を図り、実稼働プラントにおい
ても運用されている。
【0006】尚、これにら関連するものとしては、特開
昭61−96332号公報や特開昭61−40432号
公報、さらに特開平1−285627号公報などがあ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように形成されて
いる燃焼装置は、燃焼条件に補正がなされ、ある程度満
足できる燃焼安定性が図れる。しかし、このような燃焼
装置の場合、ある定められた時期では満足できるもの
の、その時期から外れると、前述した補正を施しても燃
焼安定性が鈍くなる嫌いがある。
【0008】すなわちこの種燃焼装置は、燃料ガスの供
給量を制御する燃料流量指令が弁開度指令のため、燃料
ガスの容積流量が燃料流量指令に対応することとなり、
燃料ガスの容積流量に対応して運転条件が設定される。
【0009】このため冬期、夏期など燃料温度が大幅に
変化すると、燃料ガスの密度変化により、重量流量は異
なり、基準運転条件の燃空比が異なってしまう。この基
準に前述した種々の補正を種々組み合わせて加えても、
一定の燃空比に制御することは困難であり、充分な燃焼
安定化を図ることは難しかった。
【0010】また、同様の理由から冬期と夏期では、同
一燃料流量指令に対する燃料の重量流量が異なってしま
うため、運転時に同一タービン負荷を得るための燃料流
量指令が、季節により変動し、燃料流量指令を基準に設
定される例えば拡散燃焼用燃料流量と予混合燃焼用燃料
流量との比率が季節により変動してしまい、NOx排出
量を年間を通して安定的に低減することができない等の
問題もあった。
【0011】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、NOx排出量を年間を通して安定
的に低減することが可能であり、かつ年間を通して常に
充分安定した燃焼が行われるこの種ガスタービンおよび
その制御方法を提供するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ガス
燃料供給装置に、供給ガスの温度を検出するガス温度検
出装置と、このガス温度検出装置の検出値に基づき前記
ガス燃料供給装置の供給量を補正制御する燃料温度補正
設定装置とを設けるようになし所期の目的を達成するよ
うにしたものである。
【0013】
【作用】すなわちこのように形成されたガスタービンで
あると、燃料流量指令は、燃料温度補正設定器からの燃
料温度補正指令が加味され、燃料温度変化に伴う密度変
化が補正され、重量流量、つまり供給燃料発熱量との相
関が高まり、燃料流量指令により設定される空気流量、
空気配合、拡散燃焼部、予混合燃焼部燃料配分等の設定
条件と実燃料流量(重量流量)との整合性が増し、一定
の燃空比の燃焼条件を実現することができ、したがって
NOx排出量を年間を通して安定的に低減することが可
能であり、かつ年間を通して常に充分安定した燃焼が行
われるようになる。
【0014】
【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。図1にはそのガスタービンがブロック図で
示されている。図中50が燃焼装置であり、燃焼装置は
拡散燃焼用バーナ(燃料ノズル3)と予混合燃焼バーナ
(燃料ノズル4)を備えている。13は燃焼用空気を発
生する圧縮機、12は燃焼装置の燃焼ガスにより駆動さ
れるタービン、12Aaはタービン12に結合された発
電機である。
【0015】燃料ガスFは、燃料発熱量検出器26およ
び燃料温度検出器25を有する配管51より供給され、
燃焼装置流入前で分岐し、一方の燃料ガスは一段目(拡
散燃焼)燃料流量弁1を介し一段目燃料ノズル3より噴
出し、一段目燃焼用空気8a、8bとにより拡散燃焼火
炎9を形成する。
【0016】分岐した他方の燃料ガスは、二段目燃料流
量弁2を介し、二段目燃料ノズル4より噴出し、二段目
燃焼用空気7と予混合管6内にて混合し、予混合気とな
り、予混合管6の出口部に、二段目予混合燃焼火炎10
を形成する。
【0017】燃焼装置50内で燃焼したガスは、尾筒1
1を介してタービン12に導かれ、タービンを駆動す
る。
【0018】燃焼用空気は、圧縮機13により加圧され
燃焼装置に供給され、前述の一段目燃焼用空気8a、8
bと二段目燃焼用空気7とに配分される。一段目燃焼用
空気8a、8bと二段目燃焼用空気7の配分比率は、予
混合管6入口部に設けられた空気配分調整弁5の開度に
より可変調整可能となっている。
【0019】燃焼用空気の供給系は、入口部に空気流量
調整弁27が設けられ、さらに圧縮機13との間に、大
気の温度および湿度を検出する大気温度検出器32、大
気湿度検出器33が設けられている。
【0020】このように形成されたタービンにおいて、
燃焼が安定に行われるその動作について説明する。尚、
ここでは主に定格運転中の場合を例にとり説明する。
【0021】まず、発電機12aからの負荷信号14に
基づき、燃焼流量設定器15で燃料流量指令38が設定
され、この燃料流量指令38に基づき、まず燃料配分設
定器16により、一段目燃料流量指令23および二段目
燃料流量指令24が設定される。
【0022】この一段目燃料流量指令23および二段目
燃料流量指令24により一段目燃料流量弁1、二段目燃
料流量弁2は弁開度が設定され、合計燃料流量および一
段目、二段目の燃焼比率が決定する。
【0023】また、燃焼空気は、前記燃料流量指令38
に基づき、空気配分調整弁設定器18で空気配分調整弁
開度指令28が設定され、空気配分調整弁5の開度が決
定し、一段目燃焼用空気8a、8b、二段目燃焼用空気
7との配分比率が決まる。
【0024】さらに燃料流量指令38に基づき空気流量
調整弁開度設定器17で空気流量調整弁27の開度が決
定される。
【0025】さらに、燃料ガス供給系には、燃料温度検
出器25が設けられ、この燃料温度検出器25の燃料温
度検出信号36に基づき、燃料温度補正設定器19で燃
料温度補正指令37が出され、そしてこの燃料温度補正
指令37で燃料流量指令38に補正を加え、指令38a
とする。
【0026】本機能により指令38aは燃料の温度変化
に起因する密度変化が補正され、重量流量をベースとし
た指令に近づき、38aに基づき設定される前記各設定
運転条件は、従来のものに比べより安定した燃空比を実
現することができる。すなわち、四季を通じ大幅に安定
した燃焼を維持することができる。
【0027】また、このような制御をすると、指令38
aが従来の容積流量ベースに近づくため、季節変化に対
し同一負荷を得るときの指令38aの変化幅が小さくな
り、指令38aに基づき設定される燃料配分比率の変化
幅を小さく押さえることができ、NOx低減に適する予
混合燃焼比率を四季を通じて設定することができ、燃焼
安定化と低NOx化をともに図ることができる。
【0028】尚、燃料ガス供給系に設けられるガス温度
検出器25は、噴射ガスの温度を正確に検出するため
に、できるだけノズルの近傍に設けることが望ましい。
また燃料供給系にコンプレッサが設けられている場合に
は、コンプレッサの前後ではガス温度が異なることか
ら、コンプレッサの後側に設けるようにする。
【0029】次に図3に基づき他の実施例について説明
する。概略的には前記実施例と同一であり同一符号を附
しその説明は省略する。
【0030】前述の実施例においては燃料発熱量補正に
関し、従来の燃焼安定化制御装置と同様に、燃料発熱量
検定器26の燃料発熱量検出信号39に応じた燃料発熱
量補正指令30を燃料発熱量補正設定器21で決定し補
正指令30を空気配分調整弁開度指令31に加味させる
ものであったが、これに対しこの実施例では、燃料発熱
量補正指令30を、燃料温度補正指令37と同様に燃料
流量指令38に加味させるものである。
【0031】この実施例では、燃料流量指令38は、温
度補正に加え、燃料組成に起因する発熱量の補正が加味
されるため、さらに実質供給発熱量との相関が高まるた
め、さらに一定燃空比制御に近づき、より一層の燃焼安
定化が図られるものである。
【0032】また、従来の如く発熱量補正指令30を空
気配分調整弁開度指令31に加味し、予混合燃焼の燃空
比のみの安定化を図るものに比べ、この実施例では拡散
燃焼、予混合燃焼双方の燃空比および一段目、二段目燃
焼比率を安定化させるものであり、より安定度の高いも
のとなる。
【0033】尚、以上の説明では従来より加えられてい
る補正に更に補正を加えるように説明してきたが、常に
このようにしなければならないわけではなく、このもの
単独に使用してもよいであろうし、また、従来のものと
種々組み合わせるようにしてもよいであろう。
【0034】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、燃料流量指令は、燃料温度補正設定器からの燃料温
度補正指令を加味することにより、燃料温度変化に伴う
密度変化が補正され、重量流量、つまり供給燃料発熱量
との相関が高まり、燃料流量指令により設定される、空
気流量、空気配合等の設定条件と実燃料流量(重量流
量)との整合性が増し一定の燃空比の燃焼条件を実現す
ることができ、したがってNOx排出量を年間を通して
安定的に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガスタービンの一実施例を示すブロッ
ク線図である。
【図2】本発明のガスタービンの他の実施例を示すブロ
ック線図である。
【図3】本発明のガスタービンの他の実施例を示すブロ
ック線図である。
【符号の説明】
12…タービン、13…圧縮機、12a…発電機、19
…燃料温度補正設定器、25…ガス温度検出器、50…
燃焼装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勲 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 小松 康孝 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 中原 信一 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 森友 嘉一 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 池田 啓 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス炊きの燃焼装置と、該燃焼装置にタ
    ービンの負荷に応じた量の燃料ガスを供給する燃料供給
    装置とを備えたガスタービンにおいて、 前記タービン負荷に応じた燃料ガス流量の指令に、前記
    燃焼装置に供給される燃料ガスの温度に対応した流量補
    正指令を加えるようにしたことを特徴とするガスタービ
    ンの制御方法。
  2. 【請求項2】 ガス燃料にて燃焼される燃焼装置と、該
    燃焼装置にタービンの負荷に応じた量の燃料ガスを供給
    する燃料供給装置とを備えたガスタービンにおいて、 前記燃焼装置に供給される燃料ガスの温度を検出し、こ
    の検出値に基づき前記タービン負荷に応じた燃料流量の
    指令を補正するようにしたことを特徴とするガスタービ
    ンの制御方法。
  3. 【請求項3】 ガス燃料にて燃焼される燃焼装置と、該
    燃焼装置にタービンの負荷に応じた量の燃料ガスを供給
    する燃料供給装置とを備えたガスタービンにおいて、 前記燃焼装置に供給される燃料ガスの噴射直前の温度を
    検出し、この検出値に対応して前記燃料供給装置のター
    ビン負荷にて決定される燃料流量指令を補正するように
    したことを特徴とするガスタービンの制御方法。
  4. 【請求項4】 ガス燃料にて燃焼する燃焼装置と、該燃
    焼装置にタービンの負荷に応じた量の燃料ガスを供給す
    る燃料供給装置とを備え、かつ前記燃料供給装置にさら
    に供給燃料ガスの発熱量に応じて燃料供給量を補正する
    ように形成されているガスタービンにおいて、 前記供給燃料の発熱量に応じた燃料供給量の補正に、さ
    らに燃料ガス温度値に対応した補正を加えるようにした
    ことを特徴とするガスタービンの制御方法。
  5. 【請求項5】 前記燃料ガス温度値に対応した補正は、
    燃焼装置の運転開始後、所定時間おいてから加えるよう
    にした請求項4記載のガスタービンの制御方法。
  6. 【請求項6】 ガス燃料にて燃焼される燃焼装置と、該
    燃焼装置にタービンの負荷に応じた量の燃料を供給する
    燃料供給装置とを備えたガスタービンにおいて、 前記ガス燃料供給装置に、供給ガスの温度を検出するガ
    ス温度検出装置と、 該ガス温度検出装置の検出値に基づき前記ガス燃料供給
    装置のガス供給量を補正制御する燃料温度補正設定装置
    とを設けたことを特徴とするガスタービン。
  7. 【請求項7】 ガス燃料にて燃焼される燃焼装置と、該
    燃焼装置に燃料を供給する燃料供給装置と、該燃料供給
    装置の供給燃料流量をタービンの負荷に応じて制御する
    制御装置とを備えてなるガスタービンにおいて、 前記燃料供給装置に、供給ガスの温度を検出するガス温
    度検出装置を設けるとともに、前記制御装置に、前記ガ
    ス温度検出装置の検出値に基づき供給ガス流量を補正制
    御する燃料温度補正設定装置を設けるようにしたことを
    特徴とするガスタービン。
  8. 【請求項8】 ガス燃料にて燃焼される燃焼装置と、該
    燃焼装置に燃料を供給する燃料供給装置と、該燃料供給
    装置の供給燃料流量をタービンの負荷に応じて制御する
    制御装置とを備え、前記燃料供給装置のガス供給系に供
    給ガスを加圧するコンプレッサを備えたガスタービンに
    おいて、 前記ガス供給系のコンプレッサ下流側に、供給ガスの温
    度を検出するガス温度検出装置を設けるとともに、前記
    制御装置に、前記ガス温度検出装置の検出値に基づき前
    記ガス供給系の供給量を補正制御する燃料温度補正設定
    装置を設けたことを特徴とするガスタービン。
  9. 【請求項9】 前記ガス温度検出装置の検出値を時間平
    均化処理し、この時間平均化処理値に基づき燃料供給装
    置の供給量を補正制御してなる請求項6、7若しくは8
    記載のガスタービン。
JP22305893A 1993-09-08 1993-09-08 ガスタービン及びその制御方法 Pending JPH0777064A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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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