JPH0861095A - 負荷遮断時にガスタービンの回転数を制御する方法及び該方法を実施するための装置 - Google Patents
負荷遮断時にガスタービンの回転数を制御する方法及び該方法を実施するための装置Info
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Abstract
る方法において、長い時間が必要でコストの嵩む既存の
制御弁の取替えを行わなくて宜いようにする。 【解決手段】 そのため前混合バーナの1部分を空運転
前混合バーナ(11a)として使用しかつ残りの部分を
主バーナとしてだけ運転し、負荷遮断時には、主バーナ
をバーナ制御弁(6)を用いて遮断し、かつ空運転前混
合バーナ(11a)に制御されたバイパス導管(3)を
介して燃料を供給する。
Description
焼室への燃料導管が制御弁及びバーナ制御弁を介して制
御可能であり、該燃焼室が前混合バーナで運転されてい
る形式のガスタービンにおいて、負荷遮断時にガスター
ビンの回転数を制御する方法に関する。
の欠陥、ボイラ水供給に伴う問題、消費機の突然の遮断
といったガスタービン運転の故障の場合には、ガスター
ビンを直ちに電流網から切り離して発電機の遮断機を開
放しなければならない。この負荷遮断という上述の作業
により、タービンの回転数が負荷の欠落によって上昇す
る。ガスタービンの回転数を制御下におくことができる
ようにするため、燃料の供給は制御弁によって絞られる
けれども、燃焼室内の火炎を完全に消火させてはならな
い。ガスタービンに生ずる応力を低下させかつ故障復旧
後に装置を迅速に電力網につなぐことができるようにす
るためには、ガスタービンを公称回転数に保持するのが
有利である。
は、その火炎が燃料と空気との間の広範な混合特性に亘
って安定しているので、燃料供給の制御ひいては回転数
の制御は制御弁を介して行われて、問題は全く発生して
いない。しかし有害排出物、とりわけ窒素酸化の排出を
低下させるため、拡散形バーナは既存の装置内で前混合
バーナによって取り替えられるようになった。この前混
合バーナは空気割合の非常に高い油の貧化した状態で運
転されるので、窒素酸化物の排出量は極めて僅かであ
る。しかしその火炎は燃料と空気との間の狭い混合割合
の場合にだけ安定しているため、負荷遮断の場合には制
御弁に高度な要求が課せられる。装置内の既存の制御弁
は、通常は充分正確に制御することができず、従ってこ
のような要求に耐えうるように設計されていない。つま
り制御弁を取り換える必要があるが、これには長い時間
がかかりひいては大変なコスト高になる。
で述べた形式の方法において、長い時間が必要でコスト
の嵩む既存の制御弁の取替えを行わなくて宜いようにす
ることにある。
ナの1部分を空運転前混合バーナとして使用しかつ残り
の部分を主バーナとしてだけ運転し、負荷遮断時には、
主バーナをバーナ制御弁を用いて遮断し、かつ空運転前
混合バーナに制御されたバイパス導管を介して燃料を供
給することによって、上記課題を解決することができ
た。
組み込むことによって、ガスタービンの平常運転のため
の既存の制御弁を更に利用することができて、該弁を取
り替える必要がないという点にある。既存の制御弁が不
都合な制御特性を有していても、無負荷運転の場合には
バイパス導管とバイパス弁とによってガスタービンを公
称回転数に保持することができる。その場合、夫々の制
御弁の特性に対応して、一方は迅速に開放し他方は緩慢
に閉じる、2つの異なった型式のバイパス弁が使用され
ていると有利である。更に燃料の質量流れをバイパス導
管によって所要の質量に調節する貫流制限部、所謂絞り
を有している場合は特に有利である。
利なのは、バイパス導管を燃料導管の既存のフランジに
固定することである。これらのフランジは、測定や観察
を行う目的でいずれにしろ燃料導管に取り付けられてい
るものである。
タービンと概略の燃料導管と燃焼室の部分縦断面との概
略図に基いて図示されている。
材だけが図示されている。発電機やガスタービン装置の
その他の部材は図示されていない。
と、図示されていない軸を介して結合されているガスタ
ービン31と、燃焼室10とから成っている。概略図示
された圧縮機30は空気32を吸引してこれを圧縮し、
圧縮された空気9は、この例で使用されているサイロ燃
焼室10の高圧室13に導かれる。高圧室13から圧縮
された空気9は、空気と燃料とが供給されている前混合
バーナ11を介して燃焼室14内に入り、該燃焼室14
内で燃料と空気との混合体が燃焼させられる。発生した
熱風15がガスタービン31内に導かれ、その位置で放
圧されて、熱風のエネルギの1部分が回転エネルギに変
換される。発生した廃ガス33は図示されていない煙突
を介して排出される。
例えばヨーロッパ特許第0321809号明細書で公知
のバーナと同一の、所謂複円錐形バーナである。複円錐
形バーナは主として中空円錐状の2つの部分部体から成
り、該部分部体は流れ方向でみて相互に入り混ってはめ
込まれている。その際両部分部体の夫々の中心軸線は相
互にずらされている。両部分部体の隣接する壁部は、そ
の長手方向でみて接線状の、圧縮空気9のためのスリッ
ト16を形成し、該スリット16はこのような型式でバ
ーナ内部に到達している。この位置に液体燃料のための
第1燃料ノズルが配置されている。燃料は鋭角を成して
中空円錐体内に噴射される。発生した円錐形の燃料輪郭
は接線状に流入する空気9によって取り囲まれる。軸方
向でみて燃料の濃度は、圧縮空気との前混合に基いて連
続的に減少する。このためバーナがガス状の燃料で運転
される場合には、両部分部体の壁部内の接線状のスリッ
ト16の領域内に、長手方向に分配されたガス流入開口
が設けられている。従ってガス運転の場合には、燃焼空
気との混合気の形成が入口スリット16のゾーン内で既
に開始される。このような形式で2種類の燃料を用いた
混合運転を行いうることが判るであろう。燃料出口12
では燃料の負荷された円形リング状の横断面に亘って、
可能な限り均一な燃料濃度が達成される。また燃料出口
12には規定された球面状の逆流ゾーンが発生し、その
先端部において点火が行われる。
る。1つの燃料導管8が緊急遮断のために使用される緊
急遮断弁7を介して制御弁5に案内されている。その位
置から燃料導管は、分岐部23に導かれ、該分岐部23
から無負荷運転前混合バーナ11aに、またバーナ制御
弁6を介してその他の前混合バーナ11に夫々開口して
いる。
付けられたバイパス導管3によってバイパスされてい
る。バイパス導管3内には第1バイパス弁1、第2バイ
パス弁2及び所謂絞りである貫流制限部4が設けられて
いる。
パス弁2が閉じられていて、第1バイパス弁1、バーナ
制御弁6及び緊急遮断弁7が開放されている。燃料の質
量流れひいてはガスタービンの回転数は、制御弁5を介
して制御される。制御弁5が絞られると燃料の質量流れ
が減少してバーナ出力が低下し、そのためにガスタービ
ンの回転数が低下する。
いのでガスタービンの回転数が上昇する。バーナ制御弁
6が直ちに閉じられて無負荷前混合バーナ11aだけが
運転されるようになる。同時に制御弁5は回転数を公称
回転数に低下させようとして閉鎖する。無負荷運転前混
合バーナ前方の燃料圧力が所要圧力以下に低下して火炎
が消火しないようにするために、第2のバイパス弁2が
瞬時に開放される。今度はバイパス導管3が無負荷運転
前混合バーナに燃料を供給し、その際絞り4を介して運
転に必要な燃料量に調節される。数秒の後ガスタービン
の回転数が公称回転数で安定したならば直ちに、第1バ
イパス弁1がゆっくりと閉じて制御弁5が後から制御さ
れるようになる。第1バイパス弁1が完全に閉じられた
場合に、制御弁5が再びガスタービンの運転の制御を受
持つようになる。
パス弁1が開放される。このようにしてガスタービンは
再び通常運転のために、また次の負荷遮断のために準備
される。
限定されるものではない。バイパス導管の構成、燃料導
管における固定部並びにバイパス弁の数は任意である。
前提条件は、制御弁がバイパスされており、またバイパ
ス導管が迅速に開放でき、それに対応して制御弁を閉じ
ることができるようになっているということである。バ
ーナの制御のためには複数の制御弁及び燃料制御弁を使
用することができるが、その場合はバイパス導管の数
が、要求に適合していなければならない。
イロバーナ室のような夫々の可能性のある燃焼室型式に
対してもこれを使用することができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 ガスタービンの燃焼室への燃料導管
(8)が制御弁(5)及びバーナ制御弁(6)を介して
制御可能であり、該燃焼室が前混合バーナ(11)で運
転されている形式のガスタービンにおいて、負荷遮断時
にガスタービンの回転数を制御する方法において、 前混合バーナの1部分を空運転前混合バーナ(11a)
として使用しかつ残りの部分を主バーナとしてだけ運転
し、負荷遮断時には、主バーナをバーナ制御弁(6)を
用いて遮断し、かつ空運転前混合バーナ(11a)に制
御されたバイパス導管(3)を介して燃料を供給するこ
とを特徴とする、負荷遮断時にガスタービンの回転数を
制御する方法。 - 【請求項2】 負荷遮断時に燃料導管(8)内の制御弁
(5)を閉鎖し、かつバイパス導管(3)内の第1バイ
パス弁(1)を完全に開放したままにしておき、バイパ
ス導管(3)内の第2バイパス弁(2)を急激に開放す
ることを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載の方法を実施するための
装置であって、燃料導管(8)に接続されている燃焼室
(10)を有し、該燃料導管(8)には制御弁(5)が
配置されている形式のものにおいて、 制御弁(5)をバイパスする制御されたバイパス導管
(3)が設けられていることを特徴とする、請求項1記
載の方法を実施するための装置。 - 【請求項4】 バイパス導管(3)内には2つのバイパ
ス弁(1,2)が、該弁(1,2)の間に位置して空運
転燃料の量を調節するために役立っている絞り(4)と
共に配置されていることを特徴とする、請求項3記載の
装置。 - 【請求項5】 バイパス導管(3)が燃料導管(8)の
既存のフランジ(21,22)に配置されていることを
特徴とする、請求項3記載の装置。
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