JPH10176504A - 発電所装置運転時の周波数の維持方法 - Google Patents

発電所装置運転時の周波数の維持方法

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JPH10176504A
JPH10176504A JP9340043A JP34004397A JPH10176504A JP H10176504 A JPH10176504 A JP H10176504A JP 9340043 A JP9340043 A JP 9340043A JP 34004397 A JP34004397 A JP 34004397A JP H10176504 A JPH10176504 A JP H10176504A
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JP
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power plant
combustion chamber
water
fuel
medium
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JP9340043A
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Hansulrich Frutschi
フルッチ ハンスウルリッヒ
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/24—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being liquid at standard temperature and pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • F02C3/305—Increasing the power, speed, torque or efficiency of a gas turbine or the thrust of a turbojet engine by injecting or adding water, steam or other fluids
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自発の出力上昇が発電所装置のオペレーティ
ング・プロセスへの付加的な媒体の供給によって起こ
る、発電所装置運転時の周波数の維持方法の場合に、自
発の正の出力のステップ状変化を可能にする予防措置を
提案すること。 【解決手段】 媒体が、その化学的及び／又は物理的反
応に必要なエネルギーが添加された基礎物質からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】請求項１記載の上位概念によ
る方法、即ち発電所装置運転時の周波数の維持方法であ
って、この場合、自発の出力上昇が発電所装置のオペレ
ーティング・プロセスへの付加的な媒体の供給によって
起こる、発電所装置運転時の周波数の維持方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】閉じた電力系統内で比較的大きな発電所
ブロックが何らかの理由で自発的に該系統から脱落する
場合には、残された発電所装置は、該系統の崩壊が直ち
に生じることなく、損失した出力を即座に代替すること
ができなければならない。このことに利用される時間
は、秒で測定することができる。完全な系統崩壊の緩和
装置として、確かに全ての連結された回転する集合体、
例えばタービンセット及び被動装置は、機能する。しか
し、重要でない使用者を直ちに解放もしくは解除するこ
とができないか又は損失出力を他の方法で直ちに得るこ
とができない場合には、該系統の崩壊は、完全である。
特に一軸形ガスタービンは、故障の連鎖反応にさらされ
ており、それというのも、その圧縮機が一定数以下の、
依然として高い回転数でサージングを開始する可能性が
あるからである。
【０００３】他方では、直線の一軸形ガスタービンは、
正の出力のステップ状変化(positive Leistungsprueng
e)を実施するのに好適である。
【０００４】一軸形ガスタービンの場合には出力のステ
ップ状変化を圧縮機の後方の自発の水噴射によって達成
することができる。それにもかかわらず、このような予
防措置によって、燃料系統の慣性による不利な瞬時作用
が、燃焼室中の火炎安定性がもはや保証され得ない程度
に誘発され、この場合、消火の危険が切迫して存在して
いる。さらに、このような水噴射によって自発の出力の
上昇は、達成することができず、それというのも所望の
出力の上昇に対して上記装置が、温度の低下のために一
時的に不利な応答をもって反応するからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題の
解決を行なう。特許請求の範囲の記載で特徴付けられる
本発明の課題は、冒頭に記載された種類の方法の場合
に、自発の正の出力のステップ状変化を可能にする予防
措置を提案することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
によって、蒸発及び発生する蒸気の混合温度への過熱に
必要な一定量の燃料を、基礎媒体としての添加された水
に直接混入することによって、燃料系統の慣性を回避す
ることが提案される。この場合には当然のことながら噴
射される一定量の水の計量は、発生器、分流器及び機械
部材のそれぞれの過負荷容量に合致されなければならな
い。
【０００７】本発明の本質的な利点は、有利に液体燃料
で富化された加圧下にある貯水が備えられており、この
混合物の燃焼室中への噴射のための該貯水の噴射装置が
有利に周波数の低下の勾配によって制御されることにあ
る。
【０００８】基礎となる基礎媒体並びに混入すべき一定
量の燃料は、それぞれ水並びに油に限定されない。他の
エマルジョン及び溶液は、可能である。さらに、基礎媒
体として蒸気又はガスを使用することは、問題なく可能
である。
【０００９】本発明の有利かつ適当な更なる発展は、更
なる従属請求項の記載によって特徴付けられている。
【００１０】次に、本発明の実施例を図につき詳説す
る。本発明の理解に必要とされない全ての要素は、省略
されている。媒体の流れの方向は、矢印で示されてい
る。
【００１１】
【実施例】図は、圧縮機１、該圧縮機１に後方接続され
た第１燃焼室２（以下、ＨＤ燃焼室と呼称する）、該燃
焼室の下流で機能するＨＤタービン３、該ＨＤタービン
３に後方接続された第２燃焼室４（以下、ＮＤ燃焼室と
呼称する）及び該燃焼室の下流で機能するＮＤタービン
５からなるガスタービン群を示している。発電機６は、
電流発生をもたらす。圧縮機１への吸気１６は、圧縮が
行なわれた後に圧縮空気８としてＨＤ燃焼室２中に導入
される。この燃焼室２は、燃料９によって燃焼が行なわ
れ、この燃料は、該燃焼室中で使用されているバーナの
種類に応じて気体及び／又は液体であることができる。
この燃焼室２は、通常、拡散バーナで運転されるが、し
かしながら、有利に、例えば欧州特許第０３２１８０９
号明細書（Ｂ１）に記載されているプレミックスバーナ
で運転され、この場合、この本発明の対象は、この記載
の主要な部分である。次に、ＨＤ燃焼室２からの高温ガ
ス１０は、ＨＤタービン３に送り込まれる。この場合に
は該タービン３は、この場合に、排ガス１１が比較的に
高い温度を有する程度に最小の膨張が起こる程度に設計
されている。該タービン３の下流に、本質的に環状の円
筒形を有するＮＤ燃焼室４が存在する。該燃焼室４は、
従来のバーナの構成を有しておらず、この場合には燃焼
は、高温の排ガス１１中に噴射された燃料１３の自然発
火によって行なわれる。気体燃料、即ち例えば天然ガス
であるということから出発し、自然発火について一定の
不可欠な前提条件が満たされなければならない。先ず第
一に、自然発火が現行の装置に従って温度約１０００℃
で初めて起こるということから出発されなければなら
ず、このことは、部分負荷運転の場合にも該当する。し
かし、この要求は重大に、ガスタービン過程の最適の熱
力学的設計に不利に影響を及ぼす可能性がある。従っ
て、熱力学的な理由からＨＤタービン３の圧力比は、後
方接続された常用の燃焼室の安全な運転にとって有利で
ある例えば約５００℃の低い出口温度が生じるほど高く
上昇してはならない。ＮＤ燃焼室４中での確実な自然発
火を不利な条件下でも保証するために、ＮＤ燃焼室４中
に噴射された気体燃料１３を、低い発火温度を有する一
定量の他の燃料１２と混合することができる。この場合
には、気体の基礎燃料の補助燃料として油は、好適であ
る。この液体の補助燃料１２は、相応に噴射されること
によって、いわゆる導火線として機能しかつ、ＨＤター
ビン３からの排ガス１１がその最適な自己発火温度を下
回る温度を有する場合にも、ＮＤ燃焼室４中での自己発
火を可能にする。引き続き、ＮＤ燃焼室４中で供給され
る高温ガス１４は、ＮＤタービン５に送り込まれる。該
ＮＤタービン５からの排ガス１５の熱ポテンシャルは、
例えば蒸気循環路７の後方接続によって、蒸気タービン
の運転のための一定量の蒸気の供給及び／又は噴射水の
前加熱に十分に利用することができる。
【００１２】殊にこのような装置構成の場合には燃焼室
並びにタービンの熱負荷は、かなり高く、従って同様に
冷却は、きわめて効果的な結果が得られなければならな
い。この場合には同時に、効率及び比出力が顕著に低下
すべきではない場合には、上記の高性能段階のガスター
ビン群が通常、冷却のために空気をほとんど解放するこ
とができないことは、なお考慮されなければならない。
しかし、熱負荷された装置の冷却は、有利に、後方接続
された蒸気循環路に元々十分な量及び質で存在している
蒸気によって行なうことができる。
【００１３】容器２０は、圧力２６下にある一定量の水
１７及び相応して供給された一定量の燃料１８からなる
エマルジョン又は溶液１９を適当な量で含有している。
２つの媒体１７、１８は、対応するポンプ１７ａ、１８
ａによって供給される。この溶液１９は、必要に応じ
て、即ち切迫した系統崩壊のために自発的に必要となっ
た出力上昇の場合に、ＨＤ燃焼室２及び／又はＮＤ燃焼
室４中に噴射される。このような噴射量２１、２３は、
制御された同時に作動する装置２２によって供給され、
この場合、初期噴射量は、系統周波数ないしはガスター
ビン群の回転数の遅延によって決定される。この目的の
ために該装置２２は、系統周波数によって問い合わされ
た信号２４によって制御され、この場合、この信号は、
コンピュータ２５によって処理される。このコンピュー
タ２５によって、例えばエマルジョン又は溶液の連続し
継続する噴射が適当な法則に従って行なわれることが配
慮され、このことは、発電機６の周波数ないしは回転数
に依存している。自発の出力上昇は、燃料で富化された
このような一定量の水によって同時に行なわれ、反応性
能における遅延又は出力の減衰は、この場合にはまった
く生じない。エマルジョン又は溶液１９又はその噴射量
の燃料の富化は、発電機６、分流器及び機械部材の可能
な過負荷容量に依存している。燃料で富化された水の噴
射は、場合によっては一時的にのみ行なわれる。一定量
の燃料９／１３の増大につれて順次、純粋な水へと移行
しうる。ここに記載された、順次の加熱を伴ったガスタ
ービン群の場合には、熱力学的な観点から約３０％の過
負荷容量は、可能である。既述のとおり、種々の燃料の
種類を含有する基礎媒体からなるエマルジョン及び溶液
は、可能であり、この場合、噴射量の物質の態種は、気
体であってもよい。基本的に、水１７に添加される一定
量の燃料１８は、燃料のエネルギーが水の蒸発及び、対
応するタービン３、５の入口での混合温度への水の過熱
を担う程度に計量されることは、保証されなければなら
ない。従って、燃料としてのアルコールの場合には、水
中にアルコール約１５〜２０％を含有する溶液が必要で
ある。このような溶液は、アルコール性溶液に相応し、
かつ問題なく容器２０中で貯蔵することができる。
【００１４】符号一覧 １ 圧縮機 ２ ＨＤ燃焼室 ３ ＨＤタービン ４ ＮＤ燃焼室 ５ ＮＤタービン ６ 発電機 ７ 蒸気循環路 ８ 圧縮空気 ９ 燃料 １０ 高温ガス １１ 高温の排ガス １２ 補助燃料 １３ 燃料 １４ 高温ガス １５ 排ガス １６ 吸気 １７ 水、基礎媒体 １７ａ 供給ポンプ １８ 燃料、油 １８ａ 供給ポンプ １９ エマルジョン、溶液 ２０ 容器 ２１ 噴射量 ２２ 噴射装置 ２３ 噴射量 ２４ 信号発生器 ２５ コンピュータ ２６ ガス圧力クッション
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料含有の水混合物の順次燃焼装置及び噴射装
置を備えたガスタービン群の図である。
【符号の説明】
３，５ タービン、 ６ 発生器、 １７ 水、 １８
燃料、 １９，２１，２３ 媒体、 ２０ 容器、
２２ 制御された装置、 ２５ コンピュータ、 ２６
圧力

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発電所装置運転時の周波数の維持方法で
    あって、この場合、自発の出力上昇が発電所装置のオペ
    レーティング・プロセスへの付加的な媒体の供給によっ
    て起こる、発電所装置運転時の周波数の維持方法におい
    て、媒体（１９、２１、２３）が、その化学的及び／又
    は物理的反応に必要なエネルギー（１８）が添加された
    基礎物質（１７）からなることを特徴とする、発電所装
    置運転時の周波数の維持方法。
  2. 【請求項２】 発電所装置のオペレーティング・プロセ
    スに導入される媒体（１９）を一定量の水（１７）と一
    定量の燃料（１８）の混合物から形成する、請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 一定量の水（１７）に油を燃料（１８）
    として添加し、かつこのようにして得られたエマルジョ
    ン（１９）を容器（２０）中で貯蔵する、請求項２記載
    の方法。
  4. 【請求項４】 一定量の水（１７）にアルコールを燃料
    （１８）として添加し、かつこのようにして得られた溶
    液（１９）を容器（２０）中で貯蔵する、請求項２記載
    の方法。
  5. 【請求項５】 発電所装置のオペレーティング・プロセ
    スのための容器（２０）に供給された媒体（１９）を圧
    力（２６）下に維持する、請求項１から４までのいずれ
    か１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 発電所装置の上記プロセス中への媒体
    （１９）の連続的な供給を制御された装置（２２）によ
    って行なう、請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 一定量の水の蒸発及び、発電所装置のタ
    ービン（３、５）の入口での混合温度への一定量の水の
    過熱が行なわれる程度に一定量の燃料（１８）の混入を
    計量する、請求項１又は２記載の方法。
  8. 【請求項８】 媒体（１９、２１、２３）の連続的な供
    給を、発生器（６）の周波数及び／又は回転数に依存し
    てコンピュータ（２５）で連続的に決定される上記プロ
    セスの適当な比例領域に従って行なう、請求項１記載の
    方法。
  9. 【請求項９】 発電所装置が少なくとも１つのガスター
    ビン群を有しており、このガスタービン群の運転が少な
    くとも１つの燃焼室によって維持される、請求項１から
    ８までのいずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 ガスタービン群に後方接続された蒸気
    循環路を有する発電所装置を運転する、請求項９記載の
    方法。
JP9340043A 1996-12-13 1997-12-10 発電所装置運転時の周波数の維持方法 Pending JPH10176504A (ja)

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DE19651882.2 1996-12-13
DE19651882A DE19651882A1 (de) 1996-12-13 1996-12-13 Verfahren zur Frequenzstützung beim Betrieb einer Kraftwerksanlage

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EP (1) EP0848149B1 (ja)
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