JPH10311229A - Gas turbine plant - Google Patents

Gas turbine plant

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JPH10311229A
JPH10311229A JP12257397A JP12257397A JPH10311229A JP H10311229 A JPH10311229 A JP H10311229A JP 12257397 A JP12257397 A JP 12257397A JP 12257397 A JP12257397 A JP 12257397A JP H10311229 A JPH10311229 A JP H10311229A
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JP
Japan
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gas turbine
fuel
compressor
liquid fuel
atomizing
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Application number
JP12257397A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Okamoto
安夫 岡本
Isamu Suzuki
勇 鈴木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve ignition reliability of a gas turbine combustor, perform stable combustion, further reduce an amount of NOx emission of a dry type liquid low NOx combustor to reduce an amount of NOx generation, and provide an eminently increased life for a combustor liner through suppression of combustion vibration in the combustor. SOLUTION: A gas turbine 31, a turbine compressor 32, and a generator 33 are intercoupled through a turbine shaft 34. An air feed system 40 is provided to feed air to atomize liquid fuel to a combustor 36. The air feed system 40 is provided with a compressor 41 for atomizing liquid fuel having a shaft different from a turbine shaft 34. The compressor 41 for atomizing liquid fuel is coupled to a motor 42, serving as a drive machine, through a boosting gear 43. The motor 42 forms a number of revolution variable type and the number of revolutions is controlled through a motor control system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は動力源として液体燃
料を使用するガスタービンプラントに係り、特に燃焼火
炎の安定化および排出NOx濃度の低減が有効的に図れ
るガスタービンプラントに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine plant using a liquid fuel as a power source, and more particularly to a gas turbine plant capable of effectively stabilizing a combustion flame and reducing the concentration of exhaust NOx.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、発電用ガスタービンプラント等で
は燃料として液化天然ガス等の気体燃料が多用されてい
るが、燃料の安定供給面から多様化が求められ、近年で
は気体燃料に加えて、石油系燃料やアルコール燃料等の
液体燃料を適用する技術開発が進められている。
2. Description of the Related Art Conventionally, gaseous fuels such as liquefied natural gas are often used as fuels in gas turbine plants for power generation. However, diversification has been demanded from the viewpoint of stable fuel supply, and in recent years, in addition to gaseous fuels, Technology development for applying liquid fuels such as petroleum fuels and alcohol fuels has been advanced.

【0003】なお最近では、ガスタービンと蒸気タービ
ンとを組合せたコンバインド発電プラントが効率向上の
点から着目され、発電プラントの主流を占める状態とな
っており、このコンバインド発電プラントのガスタービ
ン用燃料としても、気体燃料と液体燃料とを組合せた複
数の燃料を用いることが要望されるようになっている。
[0003] Recently, a combined power plant combining a gas turbine and a steam turbine has attracted attention from the viewpoint of improving efficiency, and has become a state occupying the mainstream of the power plant. Also, it has been demanded to use a plurality of fuels in which a gaseous fuel and a liquid fuel are combined.

【0004】ところで、液体燃料をガスタービンの燃焼
器で燃焼させる場合、空気との混合による噴霧状態で供
給するのが一般的であるが、噴霧される液体燃料の粒子
は液化天然ガス等の気体燃料に比べて大きいため、液化
天然ガスの燃焼を主目的として開発されてきた通常のガ
スタービンの燃焼器の燃料ノズルは、液体燃料の供給に
必ずしも好適ではない。
[0004] When a liquid fuel is burned in a combustor of a gas turbine, it is generally supplied in a spray state by mixing with air. However, particles of the liquid fuel to be sprayed are gas such as liquefied natural gas. The fuel nozzle of the combustor of a normal gas turbine, which has been developed mainly for the combustion of liquefied natural gas, is not necessarily suitable for supplying liquid fuel because it is larger than the fuel.

【0005】このことから液体燃料供給に好適な燃料ノ
ズルの研究が進められ、液体燃料の周囲にノズル先端か
ら燃料微粒化用の高速の空気(アトマイズエア)を吹出
して、液体燃料を微粒化する構成の燃料ノズルが提案さ
れるとともに、液体燃料をアトマイズエアによって微粒
化させるための液体燃料微粒化用空気供給系統を付加す
る技術が提案されている。
[0005] From this, research on a fuel nozzle suitable for liquid fuel supply has been advanced, and high-speed air (atomized air) for atomizing fuel is blown from the nozzle tip around the liquid fuel to atomize the liquid fuel. A fuel nozzle having a configuration is proposed, and a technique for adding a liquid fuel atomizing air supply system for atomizing liquid fuel by atomizing air is proposed.

【0006】図7は、これまでに開発された液体燃料用
ガスタービンプラントを示す系統図である。このプラン
トでは、ガスタービン1、タービン圧縮機2および発電
機3がタービン軸4によって連結されている。そして、
通常の燃焼用空気供給系統では、燃焼用空気(大気)a
をダクト5を介してタービン圧縮機2に導入し、このタ
ービン圧縮機2で加圧した空気を燃焼器6の燃料ノズル
7に供給して、燃料配管8から供給される液体燃料bを
燃焼させるようになっている。燃焼器6で発生した高温
燃焼ガスは、ガスタービン1に流入してタービン駆動を
行った後、排気塔9を介して排出される。ガスタービン
1で発生した動力は、タービン軸4に連結されたタービ
ン圧縮機2と発電機3とを駆動する動力となる。
FIG. 7 is a system diagram showing a gas turbine plant for liquid fuel developed so far. In this plant, a gas turbine 1, a turbine compressor 2 and a generator 3 are connected by a turbine shaft 4. And
In a normal combustion air supply system, combustion air (atmosphere) a
Is introduced into the turbine compressor 2 through the duct 5, and the air pressurized by the turbine compressor 2 is supplied to the fuel nozzle 7 of the combustor 6 to burn the liquid fuel b supplied from the fuel pipe 8. It has become. The high-temperature combustion gas generated in the combustor 6 flows into the gas turbine 1 to drive the turbine, and then is discharged through the exhaust tower 9. Power generated by the gas turbine 1 is power for driving the turbine compressor 2 and the generator 3 connected to the turbine shaft 4.

【0007】このような構成において、液体燃料を微粒
化させるための空気を供給する液体燃料微粒化用空気供
給系統10が設けられている。この液体燃料微粒化用空
気供給系統10は、タービン軸4に増速用のギア機構1
1を介して連結された液体燃料微粒化用圧縮機12と、
タービン軸4とは別軸の補助微粒化用圧縮機13とを有
している。
In such a configuration, an air supply system 10 for atomizing liquid fuel which supplies air for atomizing liquid fuel is provided. The air supply system 10 for atomizing liquid fuel is provided with a gear mechanism 1 for speed increase on the turbine shaft 4.
1, a liquid fuel atomization compressor 12 connected via
It has an auxiliary atomizing compressor 13 that is separate from the turbine shaft 4.

【0008】燃料微粒化用圧縮機12は通常運転時に使
用されるもので、タービン圧縮機2から高圧の吐出空気
を連結配管14を介して取入れ、さらに高圧化してアト
マイズエアとして空気供給配管15を介して燃焼器6の
燃料ノズル7に供給するものである。このアトマイズエ
アが、燃料ノズル7の先端から液体燃料の周囲に高速で
吹出し、液体燃料を微粒噴霧状態とするようになってい
る。なお、連結配管14にはタービン圧縮機2からの吐
出空気を冷却するための熱交換器16および逆流防止用
の逆止弁17が設けられている。また、空気供給配管1
5には過流量を防止するためのオリフィス18が設けら
れている。この燃料微粒化用圧縮機12ではタービン軸
4を駆動源とするため、タービン軸4が安定回転してい
る場合には定速で安定な圧縮作用を行うが、タービン軸
4の回転が不安定になった場合には圧縮作用も不安定と
なる。
[0008] The fuel atomizing compressor 12 is used during normal operation. High-pressure discharge air from the turbine compressor 2 is taken in through a connecting pipe 14, and is further pressurized to form an air supply pipe 15 as atomized air. The fuel is supplied to the fuel nozzle 7 of the combustor 6 via the fuel nozzle 7. This atomized air is blown out from the tip of the fuel nozzle 7 around the liquid fuel at a high speed so that the liquid fuel is in a fine spray state. The connection pipe 14 is provided with a heat exchanger 16 for cooling air discharged from the turbine compressor 2 and a check valve 17 for preventing backflow. Air supply pipe 1
5 is provided with an orifice 18 for preventing overflow. In the fuel atomization compressor 12, since the turbine shaft 4 is used as a driving source, a stable compression action is performed at a constant speed when the turbine shaft 4 is rotating stably, but the rotation of the turbine shaft 4 is unstable. , The compression action becomes unstable.

【0009】一方、補助微粒化用圧縮機13はガスター
ビン起動時のように、タービン軸4が十分に高速回転を
行うまでの昇速途中等に使用されるもので、駆動機19
によって一定速度で回転駆動されるようになっている。
この補助微粒化用圧縮機13の吐出口側は、逆止弁20
を有する補助配管21によって燃料微粒化用圧縮機12
の吸込み口側に連結され、外部から取入れた空気cを圧
縮してアトマイズエアとし、補助配管21、燃料微粒化
用圧縮機12および空気供給配管15を介して燃焼器6
の燃料ノズル7に供給するようになっている。
On the other hand, the auxiliary atomizing compressor 13 is used during the speed-up period until the turbine shaft 4 rotates at a sufficiently high speed, such as when the gas turbine is started.
With this, it is driven to rotate at a constant speed.
The discharge port side of the auxiliary atomizing compressor 13 is connected to a check valve 20.
Atomizing compressor 12 by an auxiliary pipe 21 having
The air c, which is connected to the suction port side, is compressed into atomized air by taking in the air c from the outside, and the air c is supplied to the combustor 6 through the auxiliary pipe 21, the fuel atomizing compressor 12, and the air supply pipe 15.
To the fuel nozzle 7.

【0010】なお、燃焼器に設けられる燃料ノズル7
は、燃焼室の頭部に設けられるパイロット燃料ノズル
と、このパイロット燃料ノズルの周囲に配置される予混
合ダクトに稀薄用燃料を吹き込む多数のメイン燃料ノズ
ルとからなっており、ガスタービン起動時には主にパイ
ロット燃料ノズルが使用され、定常運転時には主にメイ
ン燃料ノズルが使用される。つまり、おおよそ発電機の
回転数が定格運転になるまではパイロット燃料ノズルか
ら噴射する燃料の燃焼ガスによってガスタービンの加速
が行われ、その後燃焼器6のライナ内部温度が上昇して
予混合燃焼が可能な状態になると、メイン燃料ノズルに
第2段燃料を投入するようにしている。
The fuel nozzle 7 provided in the combustor
Consists of a pilot fuel nozzle provided at the head of the combustion chamber, and a number of main fuel nozzles for blowing lean fuel into a premixing duct arranged around the pilot fuel nozzle. The pilot fuel nozzle is used for the normal operation, and the main fuel nozzle is mainly used during the steady operation. That is, the gas turbine is accelerated by the combustion gas of the fuel injected from the pilot fuel nozzle until the number of revolutions of the generator reaches the rated operation, and then the temperature inside the liner of the combustor 6 rises and premixed combustion is performed. When it becomes possible, the second stage fuel is injected into the main fuel nozzle.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、ガスタ
ービン排ガスについて環境保護の観点から窒素酸化物
(NOx)の低減が要求されており、これに対応して天
然ガス燃焼式のガスタービンでは低NOx燃焼器が開発
されるとともに、液体燃料燃焼用のガスタービンにおい
ても低NOx化が進められ、効率のよい乾式の低NOx
燃焼器が開発されている。
In recent years, it has been required to reduce nitrogen oxides (NOx) in gas turbine exhaust gas from the viewpoint of environmental protection. In response to this, natural gas combustion type gas turbines have low NOx. Along with the development of combustors, the reduction of NOx in gas turbines for liquid fuel combustion has also been promoted, and an efficient dry low NOx
Combustors are being developed.

【0012】このような乾式の低NOx燃焼器では、N
Oxの低減を図るためにメイン燃料ノズルおよび予混合
ダクトを使用した予混合稀薄燃焼方式を全体の80%近
くまで採用しているが、この燃焼方式では燃焼器内の火
炎が不安定の方向にあるため、燃料微粒化用のアトマイ
ズエアを適性な値に制御しないと火炎喪失(失火)が起
こり、発電が停止するという重大な問題に発展する可能
性がある。
In such a dry low NOx combustor, N
In order to reduce Ox, a premixed lean combustion system using a main fuel nozzle and a premixing duct is employed up to nearly 80% of the total, but in this combustion system, the flame in the combustor tends to be unstable. Therefore, if the atomizing air for atomizing the fuel is not controlled to an appropriate value, flame loss (misfire) occurs, which may cause a serious problem that power generation is stopped.

【0013】一方、液体燃料を使用する場合にはNOx
を低減させるために燃料をより微粒化して予混合ダクト
内で気化させ、かつ均一に混合する必要から、大量のア
トマイズエアを供給しなければならない。図8は、予混
合ダクト内での燃焼時、すなわち上述した第2段燃料投
入による第2段燃焼時における、NOx排出特性と燃料
の噴霧粒径との関係を示したものである。同図の特性線
Aに示すように、NOx低減特性を向上させるために
は、燃料の微粒化が必要であることが分かる。この燃料
微粒化のために、大量のアトマイズエアを必要とするも
のである。
On the other hand, when liquid fuel is used, NOx
In order to reduce fuel consumption, a large amount of atomized air must be supplied because the fuel needs to be atomized and vaporized in the premixing duct and mixed uniformly. FIG. 8 shows the relationship between the NOx emission characteristics and the spray particle diameter of the fuel during combustion in the premixing duct, that is, during the second-stage combustion with the above-described second-stage fuel injection. As shown by the characteristic line A in the figure, it is understood that atomization of the fuel is necessary to improve the NOx reduction characteristics. This atomization of fuel requires a large amount of atomized air.

【0014】このように、液体燃料を使用するメイン燃
料ノズルにおいては、燃焼器内の火炎を安定させるため
にアトマイズエアを適性な値に制御する必要がある反面
で、NOx低減のためには大量のアトマイズエアを供給
して燃料を微粒化させる必要があるという、両面からの
相反する要求に対応しなければならない。
As described above, in the main fuel nozzle using the liquid fuel, it is necessary to control the atomized air to an appropriate value in order to stabilize the flame in the combustor. The need to supply atomized air to atomize fuel must meet the conflicting demands from both sides.

【0015】また、同様の相反する要求は、メイン燃料
ノズルとパイロット燃料ノズルとの関係を見た場合にも
現れる。すなわち、タービン圧縮機2の出口では燃焼用
空気の温度が高いため、この高温の空気と液体燃料とが
混合した場合、燃料の加熱によって一定時間が経過した
ときに自然発火が生じる。自然発火が生じると、燃焼器
6の部品が溶損し、さらに下流側のタービン部品が損傷
を受ける等の問題が生じる。そこで、このような自然発
火を防止する見地から、メイン燃料ノズルが配置する予
混合部では燃料の滞留時間に限界があり、予混合ダクト
をむやみに長くすることはできない。つまり、予混合ダ
クト内では短時間で液体燃料を気化させ、均一の混合状
態とするためには燃料噴霧の微粒化が強く要求され、そ
のためにメイン燃料ノズルには大量のアトマイズエアを
流入させる必要がある。
[0015] Similar conflicting demands also appear when looking at the relationship between the main fuel nozzle and the pilot fuel nozzle. That is, since the temperature of the combustion air is high at the outlet of the turbine compressor 2, when the high-temperature air and the liquid fuel are mixed, spontaneous ignition occurs when a certain time has elapsed due to heating of the fuel. When spontaneous ignition occurs, there arises a problem that components of the combustor 6 are melted and turbine components on the downstream side are damaged. Therefore, from the viewpoint of preventing such spontaneous firing, the premixing section provided with the main fuel nozzle has a limit in the fuel residence time, and the premixing duct cannot be lengthened unnecessarily. In other words, in order to vaporize the liquid fuel in a short time in the premixing duct and achieve a uniform mixing state, atomization of the fuel spray is strongly required, and therefore, a large amount of atomized air must flow into the main fuel nozzle. There is.

【0016】図9はアトマイズエアの供給量と液体燃料
の噴霧粒径との関係を示したものである。同図に示す特
性線Bから、液体燃料の噴霧粒径を小さくするためには
アトマイズエア供給量を多くする必要があることが分か
る。
FIG. 9 shows the relationship between the supply amount of the atomized air and the spray particle size of the liquid fuel. From the characteristic line B shown in the figure, it is understood that it is necessary to increase the supply amount of atomized air in order to reduce the spray particle diameter of the liquid fuel.

【0017】これに対し、パイロット燃料ノズルの場合
は燃料着火後、ガスタービン定格回転数付近までの昇速
領域で火炎の安定化を図るため、供給燃料割合を多くし
なければならない。図10は、パイロット燃料ノズルで
運転する着火後からガスタービン定格回転数付近までの
燃料・燃焼用空気比(F/A比)と、ガスタービン回転
数(%)との関係を示したものである。すなわち、ガス
タービンでは燃焼器が複数設けられており、点火時は通
常二つの燃焼器に電気火花を飛ばして着火させ、他の燃
焼器には火炎伝播管を経て火を回らせている。この火炎
を伝播の際、通常の着火F/A比では火炎温度が低く、
隣接する燃焼器に十分火が回らないことから、実際には
十分な火炎伝播を行わせるために燃料を一時的に多く供
給して火炎を安定させる。そして、全燃焼器火が回った
ことを確認してからガスタービン高温機器の保護のため
に燃料を絞り込んで暖気運転を行う。そして、暫く暖気
運転を行った後、定格回転数に向けて加速運転に移行す
る。加速運転終了付近では、ガスタービンの回転数増加
に伴い圧縮機出口、すなわち燃焼器入口の圧縮空気温度
が上昇してくるため、これまでと同じF/A比で運転す
ると回転数の上昇が大きくなり過ぎるので、オーバスピ
ードにならないよう燃料を徐々に絞り込む必要がある。
On the other hand, in the case of the pilot fuel nozzle, the fuel supply rate must be increased in order to stabilize the flame in the speed-up region up to the vicinity of the rated speed of the gas turbine after ignition of the fuel. FIG. 10 shows the relationship between the fuel / combustion air ratio (F / A ratio) and the gas turbine speed (%) from the time after ignition operating with the pilot fuel nozzle to the vicinity of the gas turbine rated speed. is there. That is, in a gas turbine, a plurality of combustors are provided, and at the time of ignition, two electric combustors are usually ignited by flying electric sparks, and the other combustors are ignited through a flame propagation tube. When propagating this flame, the flame temperature is low at the normal ignition F / A ratio,
Since the adjacent combustor is not sufficiently fired, a large amount of fuel is temporarily supplied to stabilize the flame in order to actually perform sufficient flame propagation. Then, after confirming that all the combustors have fired, the fuel is narrowed down and the warm-up operation is performed to protect the gas turbine high-temperature equipment. After performing the warm-up operation for a while, the operation shifts to the acceleration operation toward the rated rotation speed. In the vicinity of the end of the acceleration operation, the compressed air temperature at the compressor outlet, that is, at the inlet of the combustor, increases with the rotation speed of the gas turbine. Therefore, when the operation is performed at the same F / A ratio as before, the rotation speed increases greatly. Since it becomes too much, it is necessary to gradually narrow down the fuel so as not to overspeed.

【0018】図10では通常のF/A比の特性線Cを実
線で示し、不安定時の特性線Dを破線実線で示してい
る。通常運転時の特性線CからF/A比が下って燃焼温
度が低下し、特性線Dで示す状態になるとパイロット燃
焼部の火炎が不安定となり、特性線D以下になると極端
な場合には火炎の吹き飛び(失火)となる。
In FIG. 10, a characteristic line C of a normal F / A ratio is indicated by a solid line, and a characteristic line D at an unstable time is indicated by a broken line. When the F / A ratio drops from the characteristic line C during normal operation, the combustion temperature decreases, and when the state shown by the characteristic line D is reached, the flame of the pilot combustion section becomes unstable. Flame blows out (misfire).

【0019】このように、着火から低NOx燃焼状態ま
で燃焼火炎を保持しているパイロット燃料ノズルの中心
部に対し、NOx低減のために大量のアトマイズエアを
流すと温度の低下と局所の流速上昇をもたらし、昇速途
中で火炎が不安定となり、時には失火が発生する可能性
がある。
As described above, when a large amount of atomized air is supplied to the center of the pilot fuel nozzle that holds the combustion flame from ignition to low NOx combustion to reduce NOx, the temperature decreases and the local flow velocity increases. And the flame becomes unstable during acceleration, and sometimes misfire may occur.

【0020】以上の事情のもとで、従来では上述したよ
うに、アトマイズエアが常に固定された流量で供給され
ており、NOx低減と火炎の安定化のためにアトマイズ
エアが必ずしも適切に制御されていない。
Under the circumstances described above, conventionally, as described above, the atomized air is always supplied at a fixed flow rate, and the atomized air is not always appropriately controlled to reduce NOx and stabilize the flame. Not.

【0021】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、液体燃料を使用するガスタービン
プラントにあって、アトマイズエアを適切に制御するこ
とができ、それにより着火時から定常回転までの全運転
期間に亘って失火等のおそれなく安定な運転が行えると
ともに、NOx低減のための十分な燃料微粒化も可能と
することができるようにすることにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and a purpose thereof is to provide a gas turbine plant using a liquid fuel, which can appropriately control atomized air, and thereby, from the time of ignition. An object of the present invention is to make it possible to perform stable operation without fear of misfiring or the like over the entire operation period up to steady-state rotation, and to enable sufficient atomization of fuel to reduce NOx.

【0022】また、本発明は同時に、燃焼器内での燃焼
振動を抑制して燃焼器ライナの寿命向上を図り、かつガ
スタービンの高温機器の着火時の熱応力を減少させるこ
とにより高温部品に発生しやすい表面のクラックの発生
も予防し、メンテナンスの時間間隔の長期化、保守点検
費用の低減等も図れるようにするものである。
Further, the present invention simultaneously enhances the life of the combustor liner by suppressing combustion oscillation in the combustor, and reduces the thermal stress at the time of ignition of the high-temperature equipment of the gas turbine. It is intended to prevent the occurrence of cracks on the surface which are likely to occur, to prolong the time interval of maintenance, to reduce the maintenance and inspection costs, and the like.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項1の発明では、液体燃料を空気との混合に
よって微粒化し、この微粒化した液体燃料を燃焼器に吹
き込んで燃焼させ、その燃焼ガスによってガスタービン
を駆動するガスタービンプラントであって、前記微粒化
用の空気を液体燃料微粒化用圧縮機によって加圧された
高速流として前記燃焼器の燃料ノズル先端に供給するも
のにおいて、前記液体燃料微粒化用圧縮機をモータによ
って駆動する構成とし、かつ前記モータは回転数可変と
したことを特徴とするガスタービンプラントを提供す
る。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, liquid fuel is atomized by mixing with air, and the atomized liquid fuel is blown into a combustor for combustion. A gas turbine plant for driving a gas turbine with the combustion gas, wherein the atomizing air is supplied to a fuel nozzle tip of the combustor as a high-speed flow pressurized by a liquid fuel atomizing compressor. , Wherein the liquid fuel atomizing compressor is driven by a motor, and the motor has a variable number of revolutions.

【0024】請求項2の発明では、請求項1記載のガス
タービンプラントにおいて、燃料ノズルは燃焼室の頭部
に設けられたパイロット燃料ノズルおよびその周囲に配
置される予混合ダクトに稀薄用燃料を吹き込むメイン燃
料ノズルであり、これらの燃料ノズルは、加圧状態の液
体燃料を連続的に噴出する圧力噴霧式の燃料噴出ノズル
部と、この燃料噴出ノズル部の周囲から液体燃料に燃料
微粒化用空気を吹き込んで混合させる燃料微粒化用空気
供給ノズル部とを有することを特徴とするガスタービン
プラントを提供する。
According to a second aspect of the present invention, in the gas turbine plant according to the first aspect, the fuel nozzle supplies lean fuel to a pilot fuel nozzle provided at the head of the combustion chamber and a premixing duct disposed therearound. These fuel nozzles are the main fuel nozzles to be blown in. These fuel nozzles are a fuel spray nozzle of a pressure spray type that continuously jets a pressurized liquid fuel, and a fuel atomizer for atomizing the liquid fuel from around the fuel jet nozzle. A gas turbine plant having an air supply nozzle for atomizing fuel for blowing and mixing air.

【0025】請求項3の発明では、請求項1記載のガス
タービンプラントにおいて、液体燃料微粒化用圧縮機の
回転数を、タービン軸の回転数に基づいて制御する構成
としたことを特徴とするガスタービンプラントを提供す
る。
According to a third aspect of the present invention, in the gas turbine plant according to the first aspect, the rotation speed of the liquid fuel atomization compressor is controlled based on the rotation speed of the turbine shaft. Provide a gas turbine plant.

【0026】請求項4の発明では、請求項1記載のガス
タービンプラントにおいて、液体燃料微粒化用圧縮機の
回転数を、プラント出力に基づいて制御する構成とした
ことを特徴とするガスタービンプラントを提供する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the gas turbine plant according to the first aspect, the rotation speed of the liquid fuel atomization compressor is controlled based on the plant output. I will provide a.

【0027】請求項5の発明では、請求項1記載のガス
タービンプラントにおいて、液体燃料微粒化用圧縮機の
回転数を、タービン軸の回転数およびプラント出力の両
要素に基づいて制御する構成としたことを特徴とするガ
スタービンプラントを提供する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the gas turbine plant of the first aspect, a configuration is provided in which the rotation speed of the compressor for atomizing the liquid fuel is controlled based on both the rotation speed of the turbine shaft and the plant output. There is provided a gas turbine plant characterized by the above.

【0028】請求項6の発明では、請求項1記載のガス
タービンプラントにおいて、液体燃料微粒化用圧縮機の
回転数を、燃焼器内の燃焼振動に基づいて制御する構成
としたことを特徴とするガスタービンプラントを提供す
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the gas turbine plant according to the first aspect, the number of revolutions of the compressor for atomizing the liquid fuel is controlled based on combustion vibration in the combustor. To provide a gas turbine plant.

【0029】請求項7の発明では、請求項1記載のガス
タービンプラントにおいて、液体燃料微粒化用圧縮機の
回転数を、燃焼器内の燃焼振動およびタービン軸の回転
数の両要素に基づいて制御する構成としたことを特徴と
するガスタービンプラントを提供する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the gas turbine plant according to the first aspect, the rotational speed of the compressor for atomizing the liquid fuel is determined based on both factors of the combustion vibration in the combustor and the rotational speed of the turbine shaft. Provided is a gas turbine plant having a control structure.

【0030】請求項8の発明では、請求項1記載のガス
タービンプラントにおいて、液体燃料微粒化用圧縮機の
回転数を、燃焼器内の燃焼振動およびプラント出力の両
要素に基づいて制御する構成としたことを特徴とするガ
スタービンプラントを提供する。
According to an eighth aspect of the present invention, in the gas turbine plant according to the first aspect, the rotational speed of the compressor for atomizing the liquid fuel is controlled based on both factors of the combustion oscillation in the combustor and the plant output. A gas turbine plant is provided.

【0031】請求項9の発明では、請求項1記載のガス
タービンプラントにおいて、液体燃料微粒化用圧縮機の
回転数を、燃焼器内の燃焼振動、タービン軸の回転数お
よびプラント出力の三要素に基づいて制御する構成とし
たことを特徴とするガスタービンプラントを提供する。
According to a ninth aspect of the present invention, in the gas turbine plant according to the first aspect, the number of revolutions of the compressor for atomizing the liquid fuel is determined by the three factors of combustion oscillation in the combustor, the number of revolutions of the turbine shaft, and the plant output. A gas turbine plant characterized in that the control is performed based on the following.

【0032】請求項10の発明では、請求項1から9ま
でのいずれかに記載のガスタービンプラントにおいて、
液体燃料微粒化用圧縮機と燃焼器の燃料ノズルとを微粒
化用空気供給配管で接続し、その配管の途中部分に流量
調整用オリフィスを設けたことを特徴とするガスタービ
ンプラントを提供する。
According to a tenth aspect, in the gas turbine plant according to any one of the first to ninth aspects,
Provided is a gas turbine plant wherein a liquid fuel atomizing compressor and a fuel nozzle of a combustor are connected by an atomizing air supply pipe, and a flow rate adjusting orifice is provided at an intermediate portion of the pipe.

【0033】請求項11の発明では、請求項10記載の
ガスタービンプラントにおいて、液体燃料微粒化用圧縮
機と燃焼器の燃料ノズルとを接続する微粒化用空気供給
配管は、パイロット燃料ノズルおよびメイン燃料ノズル
に対応して複数本設けられていることを特徴とするガス
タービンプラントを提供する。
According to the eleventh aspect of the present invention, in the gas turbine plant according to the tenth aspect, the atomizing air supply pipe for connecting the liquid fuel atomizing compressor and the fuel nozzle of the combustor includes the pilot fuel nozzle and the main fuel nozzle. A gas turbine plant is provided in which a plurality of fuel nozzles are provided corresponding to fuel nozzles.

【0034】請求項12の発明では、請求項11記載の
ガスタービンプラントにおいて、液体燃料微粒化用圧縮
機と燃焼器の燃料ノズルとを接続する微粒化用空気供給
配管はパイロット燃料ノズルおよびメイン燃料ノズルに
対応して複数本設けられ、かつその各微粒化用空気供給
配管にそれぞれ流量調整用オリフィスが設けられている
ことを特徴とするガスタービンプラントを提供する。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the gas turbine plant according to the eleventh aspect, the atomizing air supply pipe connecting the liquid fuel atomizing compressor and the fuel nozzle of the combustor includes a pilot fuel nozzle and a main fuel nozzle. A gas turbine plant is provided, wherein a plurality of nozzles are provided corresponding to the nozzles, and a flow adjusting orifice is provided in each of the atomizing air supply pipes.

【0035】請求項13の発明では、請求項10から1
2までのいずれかに記載のガスタービンプラントにおい
て、微粒化用空気供給配管から分岐して液体燃料微粒化
用圧縮機の吐出空気をその液体燃料微粒化用圧縮機の吸
込み側に戻す微粒化用空気戻し配管を設け、この微粒化
用空気戻し配管の途中部分に流量調節弁を設けたことを
特徴とするガスタービンプラントを提供する。
According to the thirteenth aspect, in the tenth aspect,
2. In the gas turbine plant according to any one of (2) to (2), the air discharged from the liquid fuel atomizing compressor is branched from the atomizing air supply pipe and returned to the suction side of the liquid fuel atomizing compressor. A gas turbine plant is provided, wherein an air return pipe is provided, and a flow control valve is provided at an intermediate portion of the air return pipe for atomization.

【0036】請求項14の発明では、液体燃料を空気と
の混合によって微粒化し、この微粒化した液体燃料を燃
焼器に吹き込んで燃焼させ、その燃焼ガスによってガス
タービンを駆動するガスタービンプラントであって、前
記微粒化用の空気を液体燃料微粒化用圧縮機によって加
圧された高速流として前記燃焼器の燃料ノズル先端に供
給するものにおいて、ガスタービン回転数が高い場合に
は前記液体燃料微粒化用圧縮機をタービン軸によって駆
動するとともに、ガスタービン回転数が低いときには別
置きのモータ駆動式補助圧縮機で駆動する構成とし、か
つ請求項10から12までのいずれかに記載の流量調整
用オリフィス付き微粒化用空気供給配管と、請求項13
記載の流量調節弁付きの微粒化用空気戻し配管とを設け
たことを特徴とするガスタービンプラントを提供する。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a gas turbine plant in which liquid fuel is atomized by mixing with air, and the atomized liquid fuel is blown into a combustor to be burned, and the combustion gas drives a gas turbine. Supplying the air for atomization as a high-speed flow compressed by a compressor for atomizing liquid fuel to the tip of a fuel nozzle of the combustor; The compressor for driving the gasification is driven by a turbine shaft, and when the rotation speed of the gas turbine is low, the compressor is driven by a separate motor-driven auxiliary compressor, and the flow rate adjusting device according to any one of claims 10 to 12 An atomizing air supply pipe with an orifice;
A gas turbine plant provided with the atomizing air return pipe with the flow control valve described above.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
プラントの実施形態を図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a gas turbine plant according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0038】図1は本発明の一実施形態によるガスター
ビンプラントの構成を示す系統図である。本実施形態で
は、ガスタービン31、タービン圧縮機32および発電
機33がタービン軸34によって連結されている。そし
て、通常の燃焼用空気供給系統では、燃焼用空気(大
気)aをダクト35を介してタービン圧縮機32に導入
し、このタービン圧縮機32で加圧した空気を燃焼器3
6の燃料ノズル37に供給して、燃料配管38から供給
される液体燃料bを燃焼させるようになっている。燃焼
器36で発生した高温燃焼ガスは、ガスタービン31に
流入してタービン駆動を行った後、排気塔39を介して
排出される。ガスタービン31で発生した動力は、ター
ビン軸34に連結されたタービン圧縮機32と発電機3
3とを駆動する動力となる。
FIG. 1 is a system diagram showing a configuration of a gas turbine plant according to one embodiment of the present invention. In the present embodiment, the gas turbine 31, the turbine compressor 32, and the generator 33 are connected by a turbine shaft 34. Then, in a normal combustion air supply system, combustion air (atmosphere) a is introduced into the turbine compressor 32 via a duct 35, and the air compressed by the turbine compressor 32 is
The liquid fuel b supplied from the fuel pipe 38 is supplied to the fuel nozzle 37 of No. 6 to burn the liquid fuel b. The high-temperature combustion gas generated in the combustor 36 flows into the gas turbine 31 to drive the turbine, and then is discharged through the exhaust tower 39. The power generated by the gas turbine 31 is supplied to a turbine compressor 32 connected to a turbine shaft 34 and a power generator 3.
3 is the driving power.

【0039】このような構成において、本実施形態で
は、液体燃料を微粒化させるための空気を供給する液体
燃料微粒化用空気供給系統40が、タービン軸34とは
別軸の液体燃料微粒化用圧縮機41を有する構成となっ
ている。
In such a configuration, in the present embodiment, the liquid fuel atomizing air supply system 40 for supplying air for atomizing the liquid fuel is provided with a liquid fuel atomizing air supply system separate from the turbine shaft 34. The configuration includes a compressor 41.

【0040】すなわち、液体燃料微粒化用圧縮機41
は、駆動機としてのモータ42に増速歯車43を介して
連結されている。モータ42は回転数可変型とされ、後
述するモータ制御系によって回転数制御されるようにな
っている。
That is, the liquid fuel atomizing compressor 41
Is connected via a speed increasing gear 43 to a motor 42 as a driving machine. The motor 42 is of a variable rotation speed type, and is controlled in rotation speed by a motor control system described later.

【0041】液体燃料微粒化用圧縮機41は、タービン
圧縮機32から高圧の吐出空気を連結配管44を介して
取込むようになっており、この連結配管44にはタービ
ン圧縮機32から取込む空気を冷却するための熱交換器
45が設けられている。熱交換器45としては、例えば
冷却水dを循環させるタイプのものが適用され、連結配
管44内の空気温度を温度センサ46で検出して冷却水
管47の流量調整弁48の開度を制御するようになって
いる。
The compressor 41 for atomizing liquid fuel takes in high-pressure discharge air from the turbine compressor 32 via a connecting pipe 44, and takes in the connecting pipe 44 from the turbine compressor 32. A heat exchanger 45 for cooling the air is provided. As the heat exchanger 45, for example, a type that circulates the cooling water d is applied, and the temperature of the air in the connecting pipe 44 is detected by the temperature sensor 46 to control the opening of the flow control valve 48 of the cooling water pipe 47. It has become.

【0042】また、液体燃料微粒化用圧縮機41の出口
側には微粒化用空気供給配管49が設けられ、この微粒
化用空気供給配管49は途中で複数に分岐して、燃焼器
36内の燃料ノズル、すなわち後述するパイロット燃料
ノズルおよびメイン燃料ノズルにそれぞれ接続されてい
る。これにより、液体燃料微粒化用圧縮機41で高圧化
された空気がアトマイズエアとして燃焼器36の燃料ノ
ズルに供給され、燃料ノズルの先端から液体燃料bの周
囲に高速で吹出し、液体燃料bを微粒噴霧状態とする。
微粒化用空気供給配管49には、逆流防止のための逆止
弁50、および流量調整用のオリフィス51が設けられ
ている。
An air supply pipe 49 for atomization is provided at the outlet side of the compressor 41 for atomizing liquid fuel. , Ie, a pilot fuel nozzle and a main fuel nozzle described later. As a result, the air pressurized by the liquid fuel atomization compressor 41 is supplied to the fuel nozzle of the combustor 36 as atomized air, and is blown from the tip of the fuel nozzle around the liquid fuel b at a high speed to discharge the liquid fuel b. Fine spray state.
The atomizing air supply pipe 49 is provided with a check valve 50 for preventing backflow and an orifice 51 for adjusting flow rate.

【0043】ここで、液体燃料微粒化用圧縮機41を駆
動するモータ42の制御を行うためのモータ制御系52
について説明する。このモータ制御系52は、液体燃料
微粒化用圧縮機41の回転数(モータ42の回転数)
を、燃焼器36内の燃焼振動、タービン軸34の回転数
およびプラント出力の三要素に基づいて制御する構成と
なっている。
Here, a motor control system 52 for controlling the motor 42 for driving the compressor 41 for atomizing the liquid fuel.
Will be described. The motor control system 52 controls the rotation speed of the liquid fuel atomization compressor 41 (the rotation speed of the motor 42).
Is controlled on the basis of three factors: combustion vibration in the combustor 36, the rotation speed of the turbine shaft 34, and the plant output.

【0044】すなわち、燃焼器36には振動検出センサ
53が設けられ、燃焼状態の変化によって燃焼器36に
発生する振動を検出して振動信号S1を発するようにな
っている。また、タービン軸34には回転数検出センサ
54が設けられ、運転時のタービン軸回転数変化を検出
して回転数信号S2を発するようになっている。さらに
発電機33には発電機出力変換器55が接続され、プラ
ント出力信号S3を発するようになっている。これらの
各センサ53,54,55から発した信号S1,S2,
S3は演算装置56に入力され、これに基づいて演算装
置56で制御用演算が行われ、その結果が演算信号S4
として回転数制御装置57に出力される。そして、回転
数制御装置57では各センサ53,54,55からの運
転状態に応じた回転数制御信号S5がモータ42に出力
され、モータ43の回転数ひいては液体燃料微粒化用圧
縮機41の回転数が制御され、アトマイズエアの燃焼器
36への供給量が制御されるようになっている。
That is, a vibration detection sensor 53 is provided in the combustor 36, and detects a vibration generated in the combustor 36 due to a change in the combustion state and generates a vibration signal S1. The turbine shaft 34 is provided with a rotation speed detection sensor 54, which detects a change in the rotation speed of the turbine shaft during operation and generates a rotation speed signal S2. Further, a generator output converter 55 is connected to the generator 33 to emit a plant output signal S3. Signals S1, S2 and S2 emitted from these sensors 53, 54 and 55, respectively.
S3 is input to the arithmetic unit 56, and based on this, the arithmetic unit 56 performs a control operation, and the result is output as an arithmetic signal S4
Is output to the rotation speed control device 57. Then, in the rotation speed control device 57, a rotation speed control signal S5 according to the operating state from each of the sensors 53, 54, 55 is output to the motor 42, and the rotation speed of the motor 43 and, consequently, the rotation of the compressor 41 for atomizing the liquid fuel. The number is controlled, and the supply amount of the atomized air to the combustor 36 is controlled.

【0045】次に、図2〜図4によって燃焼器(液体燃
料用低NOx燃焼器)36およびそれに設けられる燃料
ノズルの構成例について説明する。図2は燃焼器36の
概略構成および燃料ノズル(パイロット燃料ノズル5
8、メイン燃料ノズル59)の配置構成等を示す断面図
である。図3はパイロット燃料ノズル58を拡大して一
部を断面で示した構成図であり、図4はメイン燃料ノズ
ル59を拡大して全体を断面で示した構成図である。
Next, an example of the structure of the combustor (low NOx combustor for liquid fuel) 36 and the fuel nozzle provided therein will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a schematic configuration of the combustor 36 and a fuel nozzle (pilot fuel nozzle 5).
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an arrangement configuration and the like of a main fuel nozzle 59). FIG. 3 is a configuration diagram in which the pilot fuel nozzle 58 is enlarged and a part is shown in cross section, and FIG. 4 is a configuration diagram in which the main fuel nozzle 59 is enlarged and shown in cross section.

【0046】図2に示すように、燃焼器36は全体とし
て円筒状をなし、外殻を構成する外周壁60の内周側
に、燃焼用空気をガイドするフロースリーブ61が設け
られ、さらにその内周側に燃焼器本体としてのライナ6
2が配置されており、ライナ62内が燃焼室63とされ
ている。この燃焼器36の頭部中心位置にパイロット燃
料ノズル58が設けられ、またパイロット燃料ノズルを
囲む配置で設けられた多岐管からなる複数の予混合ダク
ト64の頭部側に、それぞれメイン燃料ノズル59が設
けられている。
As shown in FIG. 2, the combustor 36 has a cylindrical shape as a whole, and a flow sleeve 61 for guiding combustion air is provided on the inner peripheral side of an outer peripheral wall 60 constituting an outer shell. Liner 6 as a combustor body on the inner peripheral side
2 are arranged, and the inside of the liner 62 is a combustion chamber 63. A pilot fuel nozzle 58 is provided at the center position of the head of the combustor 36, and a main fuel nozzle 59 is provided on the head side of a plurality of premixing ducts 64 formed of manifolds provided so as to surround the pilot fuel nozzle. Is provided.

【0047】そして、タービン圧縮機から供給された燃
焼用空気は、図2に矢印eで示すようにフロースリーブ
61の内側を通って頭部側に流動した後、パイロットノ
ズル58の先端周囲部のスワーラ65から燃焼室63内
に吹込まれてパイロット燃焼に供されるとともに、予混
合ダクト64の頭部側に吹込まれてメイン燃焼にも供さ
れる。
The combustion air supplied from the turbine compressor flows inside the flow sleeve 61 toward the head side as shown by an arrow e in FIG. The air is blown into the combustion chamber 63 from the swirler 65 to be used for pilot combustion, and is also blown into the head side of the premixing duct 64 to be used for main combustion.

【0048】パイロット燃料ノズル58は図3に示すよ
うに、例えばガス燃料fと液体燃料bとを選択的に燃焼
させるタイプのものであり、中心部に液体燃料通路6
6、その周囲にアトマイズエア通路67、さらにその周
囲にガス燃料通路68を有する3重通路構成となってい
る。そして、液体燃料bは中心部の液体燃料通路66を
通る間に通路変化による攪拌作用を得てノズル先端から
吹出され、そのノズル先端部の周囲から噴出するアトマ
イズエアgによって微粒化されるものである。なお、ガ
ス燃料を使用する場合には、最外周のガス燃料通路66
からガス燃料fがスワーラ65に噴出して燃焼用空気e
と混合される。
As shown in FIG. 3, the pilot fuel nozzle 58 is of a type for selectively burning gas fuel f and liquid fuel b, for example.
6, a triple passage configuration having an atomizing air passage 67 around the periphery and a gas fuel passage 68 around the periphery. The liquid fuel b is agitated by the passage change while passing through the liquid fuel passage 66 in the center, is blown out from the nozzle tip, and is atomized by atomizing air g ejected from around the nozzle tip. is there. When gas fuel is used, the outermost gas fuel passage 66 is used.
From the fuel gas f blows out to the swirler 65 and the combustion air e
Mixed with.

【0049】また、メイン燃料ノズル59は図4に示す
ように、液体燃料bを専用に噴射するタイプのものであ
り、中心部に液体燃料通路69、その周囲にアトマイズ
エア通路70を有する2重通路構成となっている。そし
て、液体燃料bは中心部の液体燃料通路69を通る間に
通路変化による攪拌作用を得てノズル先端から吹出さ
れ、そのノズル先端部の周囲から噴出するアトマイズエ
アgによって微粒化されるものである。
As shown in FIG. 4, the main fuel nozzle 59 is of a type for injecting the liquid fuel b exclusively, and has a liquid fuel passage 69 at the center and an atomizing air passage 70 around the double passage. It has a passage configuration. The liquid fuel b is blown out from the nozzle tip by obtaining the stirring action by the passage change while passing through the liquid fuel passage 69 at the center, and is atomized by the atomized air g ejected from around the nozzle tip. is there.

【0050】次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

【0051】運転時には、まず図示しない起動モータで
タービン軸34を回転し、ガスタービン31の回転数が
所定の回転数に到達し、ガスタービン31から煙突39
までを含む排気ダクト内に可燃混合気が存在しないよう
に、タービン圧縮機32でエアパージ運転を行う。
During operation, first, the turbine shaft 34 is rotated by a starting motor (not shown), and the rotation speed of the gas turbine 31 reaches a predetermined rotation speed.
The air purge operation is performed by the turbine compressor 32 so that the combustible air-fuel mixture does not exist in the exhaust duct including the air compressor.

【0052】エアパージが完了し、ガスタービン31の
回転数を着火回転数に設定した後、燃焼器36内の点火
プラグで放電させつつ、液体燃料bをアトマイズエアで
微粒化して燃焼器36内のパイロット燃料ノズル58に
吹き込み、着火を行う。複数の燃焼器36の全てについ
て着火が完了したら、ガスタービン高温部の各機器を保
護するために燃料を絞り込み、着火時の非定常熱応力を
低減させて機器の寿命を延ばす方法を採る。
After the air purge is completed and the rotation speed of the gas turbine 31 is set to the ignition rotation speed, the liquid fuel b is atomized with atomized air while discharging by the spark plug in the combustor 36, and The fuel is blown into the pilot fuel nozzle 58 to ignite. When the ignition of all of the plurality of combustors 36 is completed, a method of narrowing down the fuel in order to protect each device in the high temperature portion of the gas turbine, reducing the unsteady thermal stress at the time of ignition, and extending the life of the device is adopted.

【0053】着火後の暖気運転では、極端にアトマイズ
エア流量が多いと、前述した図10で示したように、パ
イロット火炎の吹き消え限界に近い領域で運転されるこ
とになる。さらに、この回転数ではタービン圧縮機32
の出口温度が常温に近い状態であるため失火し易い。そ
こで、暖気運転においては、燃焼器36内の着火および
火移りが完了して燃料を絞り込む段階で、回転数制御装
置57からの指令により液体燃料微粒化用圧縮機41の
回転数を下げ、アトマイズエアの供給量を減少させる。
In the warm-up operation after ignition, if the flow rate of the atomized air is extremely large, as shown in FIG. 10 described above, the operation is performed in a region near the limit of the blow-out of the pilot flame. Further, at this rotation speed, the turbine compressor 32
Since the outlet temperature is close to room temperature, it is easy to misfire. Therefore, in the warm-up operation, at the stage where the ignition and the transfer of the fire in the combustor 36 are completed and the fuel is narrowed down, the rotation speed of the liquid fuel atomization compressor 41 is reduced by a command from the rotation speed control device 57 and the atomization is performed. Reduce the air supply.

【0054】本実施形態では、回転数制御装置57の制
御要素として、振動検出センサ53からの燃焼器36の
振動信号S1、回転数検出センサ54からのタービン軸
34の回転数回転数信号S2、および発電機出力変換器
55からのプラント出力信号S3が用いられ、これらの
信号S1,S2,S3に基づいて演算装置56および回
転数制御装置57において暖気運転時の不安定燃焼によ
る振動、低回転、低出力等に応じた回転数制御信号S5
がモータ42に出力される。そして、液体燃料微粒化用
圧縮機41の回転数を減少させ、アトマイズエアの燃焼
器36への供給量を低減させる。これにより、燃焼を安
定させることができる。
In this embodiment, as the control elements of the rotation speed control device 57, the vibration signal S1 of the combustor 36 from the vibration detection sensor 53, the rotation speed rotation signal S2 of the turbine shaft 34 from the rotation speed detection sensor 54, And the plant output signal S3 from the generator output converter 55 is used. Based on these signals S1, S2, and S3, the arithmetic unit 56 and the rotation speed control unit 57 vibrate due to unstable combustion during warm-up operation, Speed control signal S5 according to the low output, etc.
Is output to the motor 42. Then, the rotation speed of the liquid fuel atomization compressor 41 is reduced, and the supply amount of the atomized air to the combustor 36 is reduced. Thereby, combustion can be stabilized.

【0055】暖気運転後は、定格運転に向けて加速運転
に移行する。この場合、ガスタービンの着火から定格運
転付近までの昇速途中においても、パイロット燃料ノズ
ル単独の使用による燃焼が行われ、しかも燃焼器内の温
度が低い状態で燃焼領域の火炎は不安定な状態にある。
このような運転状態で燃料流量に対するアトマイズエア
の割合を高めて予混合燃焼時のように大量に供給する
と、燃焼器内に噴出する速度が高過ぎて燃焼速度が追い
付かなくなり、燃焼不安定や火炎の吹き飛びが起こる。
そこでこの段階においても、液体微粒化用圧縮機41の
回転数を下げ、アトマイズエア流量を減少させる。これ
により、パイロット火炎温度の上昇が図れ、かつパイロ
ット火炎の中心部の保炎領域の循環速度を下げることが
できるので、不安定燃焼や燃焼振動、あるいはパイロッ
ト火炎吹き飛び(失火)によるガスタービントリップを
防止することができる。
After the warm-up operation, the operation shifts to the acceleration operation for the rated operation. In this case, even during the speed increase from the ignition of the gas turbine to the vicinity of the rated operation, combustion is performed by using the pilot fuel nozzle alone, and the flame in the combustion region is unstable due to the low temperature in the combustor. It is in.
If the ratio of the atomized air to the fuel flow rate is increased in such an operating state and a large amount is supplied as in premixed combustion, the speed of injection into the combustor is too high to keep up with the combustion speed, resulting in unstable combustion and flame. Blow off occurs.
Therefore, also at this stage, the rotation speed of the liquid atomizing compressor 41 is reduced, and the atomized air flow rate is reduced. As a result, the pilot flame temperature can be increased, and the circulation speed of the flame holding region at the center of the pilot flame can be reduced. Therefore, gas turbine trip due to unstable combustion, combustion vibration, or pilot flame blow-off (misfire) can be prevented. Can be prevented.

【0056】この作用について詳説すると、前述した図
10において、ガスタービンの起動から定格回転数(1
00%)までの燃焼器内の液体燃料と空気との比(F/
A比)の変化を示す実線Cに対し、従来技術では液体微
粒化用圧縮機41の回転数が固定式でアトマイズエア流
量が一定量であったことから、失火域が破線Dのライン
となっていた。そして、このグラフから分かるように、
実線Cで示すF/A比が失火ラインである破線Dに接近
する領域は、暖機運転と加速運転の後半部であり、この
部分での燃焼が特に不安定であった。これに対し、本実
施形態では、この部分について、液体燃料微粒化用圧縮
気41の回転数を下げてアトマイズエア流量を減少する
制御を行うことにより、供給空気量自体を低減させるこ
とができるので、失火域を図10に破線Eで示すライン
まで低下することができるものである。したがって、実
線Cに沿って運転した場合、失火ラインである破線Eか
ら十分離間させる運転が可能となり、火炎の不安定範囲
の改善がなされ、失火防止の確実化が図れるようになる
ものである。
This operation will be described in detail with reference to FIG. 10 described above.
00%), the ratio of liquid fuel to air in the combustor (F /
In contrast, in the prior art, the rotational speed of the liquid atomizing compressor 41 was fixed and the atomized air flow rate was constant. I was And as you can see from this graph,
The region where the F / A ratio indicated by the solid line C approaches the broken line D, which is the misfire line, is the latter half of the warm-up operation and the acceleration operation, and combustion in this portion was particularly unstable. On the other hand, in the present embodiment, the supply air amount itself can be reduced by controlling the rotation speed of the compressed air 41 for atomizing the liquid fuel to decrease the flow rate of the atomized air in this portion. , The misfire range can be reduced to the line indicated by the broken line E in FIG. Therefore, when the operation is performed along the solid line C, it is possible to perform an operation that is sufficiently separated from the broken line E, which is the misfire line, to improve the unstable range of the flame, and to ensure the prevention of misfire.

【0057】なお、加速運転が終了する時点では、ガス
タービンの回転数増加に伴って、タービン圧縮機32出
口すなわち燃焼器36の入口の圧縮空気温度が上昇する
ため、そのままのF/A比で運転すると回転数の上昇が
大きくなり過ぎる。そこで、オーバスピードとならない
ように、燃料を徐々に絞り込む。
At the end of the acceleration operation, the temperature of the compressed air at the outlet of the turbine compressor 32, that is, at the inlet of the combustor 36, increases with the rotation speed of the gas turbine. When driving, the increase in the number of revolutions becomes too large. Therefore, the fuel is gradually reduced so as not to cause overspeed.

【0058】以後は、第2段燃料の投入により、メイン
燃料ノズルを使用した燃焼となり、定格運転となる。こ
の場合には前述したように、NOx発生が問題となって
いたが、本実施形態ではこのNOx発生量をアトマイズ
エア供給量の増加により低減させることができる。
Thereafter, when the second stage fuel is supplied, combustion is performed using the main fuel nozzle, and the rated operation is performed. In this case, as described above, the generation of NOx has been a problem, but in the present embodiment, this NOx generation amount can be reduced by increasing the supply amount of the atomized air.

【0059】すなわち、定格運転時には燃焼が安定する
ため燃焼器36の振動が小さくなり、これが振動検出セ
ンサ53からの振動信号S1によって検出される。ま
た、タービン軸34の高速回転は、回転数検出センサ5
4からの回転数回転数信号S2によって検出される。さ
らに、プラント出力の上昇は発電機出力変換器55から
のプラント出力信号S3によって検出される。本実施形
態では、これらの信号S1,S2,S3に基づいて演算
装置56および回転数制御装置57において定常運転時
の安定燃焼による低振動、高回転、高出力等に応じた回
転数制御信号S5がモータ42に出力される。そして、
液体燃料微粒化用圧縮機41の回転数を上昇させ、アト
マイズエアの燃焼器36への供給量を高める。アトマイ
ズエアの作用について説明すると、以下の通りである。
That is, the vibration of the combustor 36 becomes small because the combustion is stable during the rated operation, and this is detected by the vibration signal S 1 from the vibration detection sensor 53. The high-speed rotation of the turbine shaft 34 is controlled by the rotation speed detection sensor 5.
4 is detected by the rotational speed signal S2 from the motor. Further, an increase in the plant output is detected by a plant output signal S3 from the generator output converter 55. In the present embodiment, based on these signals S1, S2, S3, the arithmetic unit 56 and the rotational speed control unit 57 control the rotational speed control signal S5 corresponding to low vibration, high rotational speed, high output, etc. due to stable combustion during steady operation. Is output to the motor 42. And
The rotation speed of the liquid fuel atomization compressor 41 is increased, and the supply amount of the atomized air to the combustor 36 is increased. The operation of the atomized air will be described below.

【0060】すなわち、図5は、液体燃料微粒化用圧縮
機41における圧力比と回転数との関係を示したもので
ある。この図5に示した特性線Fから分かるように、圧
縮機回転数の上昇に伴い、圧縮気出口圧力(P2)を圧
縮気入口圧力(P1)で除した圧力比(P2/P1)
は、加速度的に上昇する。一方、前述した図9に特性線
Bで示したように、空気微粒化式液体燃料ノズルの微粒
化特性については、アトマイズエアの増加により液体燃
料の噴霧粒径が加速度的に小さくなる。このことは、液
体燃料微粒化用圧縮機41の回転数を高めてアトマイズ
エアを多量に供給することによって燃料の予混合予蒸発
が短時間で行えば、均一な稀薄予混合気を作ることがで
き、燃焼器内で発生するNOxを大幅に低減することが
可能となることを意味する。本実施形態では、液体燃料
微粒化用圧縮機41の回転数が可変で、必要な回転数へ
の設定を行うことが可能であることから、予混合燃焼状
態では液体燃料微粒化用圧縮機41の回転数を高めて予
混合燃料に大量のアトマイズエアを流し、燃料の微粒化
が達成できる。したがって、燃料の予混合予蒸発を短時
間で行うことができ、一定以下の予混合ノズル64の長
さ範囲において均一な稀薄予混合気を作ることができ、
燃焼器内で発生するNOxを大幅に低減することができ
るものである。
That is, FIG. 5 shows the relationship between the pressure ratio and the rotation speed in the compressor 41 for atomizing liquid fuel. As can be seen from the characteristic line F shown in FIG. 5, the pressure ratio (P2 / P1) obtained by dividing the compressed air outlet pressure (P2) by the compressed air inlet pressure (P1) with an increase in the compressor rotation speed.
Rises at an accelerated rate. On the other hand, as shown by the characteristic line B in FIG. 9 described above, with respect to the atomization characteristics of the air atomization type liquid fuel nozzle, the spray particle diameter of the liquid fuel decreases at an accelerated rate due to an increase in atomized air. This means that if the premixing and pre-evaporation of the fuel is performed in a short time by increasing the rotation speed of the liquid fuel atomizing compressor 41 and supplying a large amount of atomized air, a uniform lean premixed gas can be produced. This means that NOx generated in the combustor can be significantly reduced. In the present embodiment, since the rotation speed of the liquid fuel atomization compressor 41 is variable and can be set to a required rotation speed, the liquid fuel atomization compressor 41 in the premixed combustion state. A large amount of atomized air is flowed into the premixed fuel by increasing the rotation speed of the premixed fuel, and atomization of the fuel can be achieved. Therefore, the premixing pre-evaporation of the fuel can be performed in a short time, and a uniform lean premixed gas can be produced in the length range of the premixing nozzle 64 equal to or less than a certain value.
NOx generated in the combustor can be significantly reduced.

【0061】また、本実施形態によれば、短時間で燃料
液滴の蒸発が完了できるので、均一な予混合気を作るこ
とができ、それににより予混合部での自然発火や逆火を
防止することができ、信頼性の高い乾式低NOx型液体
燃焼器を構成することができる。また、電気的スパーク
による火花点火方式のガスタービンにおいては、液体燃
料が微粒化されるとガスタービンの着火確率が高まり、
発電運転の信頼性を高くすることもできる。
Further, according to this embodiment, since the evaporation of the fuel droplets can be completed in a short time, a uniform premixed gas can be produced, thereby preventing spontaneous ignition and flashback in the premixing section. And a highly reliable dry low-NOx liquid combustor can be constructed. Further, in a gas turbine of a spark ignition type using an electric spark, the ignition probability of the gas turbine increases when the liquid fuel is atomized,
It is also possible to increase the reliability of the power generation operation.

【0062】しかも、本実施形態によれば、液体燃料微
粒化用圧縮機41がタービン軸34から独立しているの
で、従来起動時に使用するために設置されていた補助微
粒化用圧縮機が不要となる。したがって、保守点検の対
象となる機器を減少することができ、定期点検費用の低
減および点検期間の減少が図れる。また、液体燃料微粒
化用圧縮機41はタービン軸34から離間設置できるの
で、分解点検が容易となり、それによっても点検期間が
短縮できるようになる。
Further, according to the present embodiment, since the compressor 41 for atomizing liquid fuel is independent of the turbine shaft 34, the compressor for auxiliary atomization which is conventionally provided for use at the time of startup is unnecessary. Becomes Therefore, the number of devices to be subjected to maintenance and inspection can be reduced, and the cost for periodic inspection and the inspection period can be reduced. Further, since the liquid fuel atomizing compressor 41 can be installed at a distance from the turbine shaft 34, the disassembly and inspection can be facilitated, thereby also shortening the inspection period.

【0063】以上のように、本実施形態によれば、ガス
タービン燃焼器の着火信頼性を高めることができるとと
もに、安定した燃焼を行わせることができ、しかもNO
x発生量の低減を図った乾式液体低NOx燃焼器におけ
るNOx排出量を一層減少させることができる。また、
燃焼器内での燃焼振動を抑制して燃焼器ライナの寿命を
著しく向上させることができ、さらに、ガスタービンの
高温機器の着火時の熱応力を減少させることにより高温
部品に発生しやすい表面のクラックの発生を予防してメ
ンテナンスの時間間隔を長くすることができ、保守点検
費用も低減できる。
As described above, according to this embodiment, the ignition reliability of the gas turbine combustor can be improved, and stable combustion can be performed.
It is possible to further reduce the amount of NOx emission in the dry liquid low NOx combustor in which the amount of generated x is reduced. Also,
The life of the combustor liner can be significantly improved by suppressing combustion oscillations in the combustor.Furthermore, by reducing the thermal stress at the time of ignition of high-temperature components of the gas turbine, the surface The occurrence of cracks can be prevented, the time interval of maintenance can be extended, and the maintenance and inspection costs can be reduced.

【0064】なお、本発明は以上の一実施形態で示した
構成のものに限らず、種々の応用または変形が可能であ
る。例えばアトマイズエアの流量調整を行うために、従
来の液体燃料微粒化用圧縮機と補助微粒化用圧縮機とを
用いた構成において、液体燃料微粒化用圧縮機の吐出側
から吸込み側にアトマイズエアの戻り経路を設けて、そ
の戻り量を調整する流量調整弁を設けるようにしてもよ
い。
It should be noted that the present invention is not limited to the configuration shown in the above embodiment, and various applications or modifications are possible. For example, in a configuration using a conventional liquid fuel atomizing compressor and an auxiliary atomizing compressor to adjust the flow rate of atomized air, the atomizing air is moved from the discharge side to the suction side of the liquid fuel atomizing compressor. May be provided, and a flow control valve for adjusting the return amount may be provided.

【0065】図6は、このようなアトマイズエアの戻り
経路を有する実施形態を示している。この実施形態で
は、ガスタービン31、タービン圧縮機32および発電
機33がタービン軸34によって連結されている。そし
て、通常の燃焼用空気供給系統では、燃焼用空気(大
気)aをダクト35を介してタービン圧縮機32に導入
し、このタービン圧縮機32で加圧した空気を燃焼器3
6の燃料ノズル37に供給して、燃料配管38から供給
される液体燃料bを燃焼させるようになっている。
FIG. 6 shows an embodiment having such a return path for the atomized air. In this embodiment, a gas turbine 31, a turbine compressor 32 and a generator 33 are connected by a turbine shaft 34. Then, in a normal combustion air supply system, combustion air (atmosphere) a is introduced into the turbine compressor 32 via a duct 35, and the air compressed by the turbine compressor 32 is
The liquid fuel b supplied from the fuel pipe 38 is supplied to the fuel nozzle 37 of No. 6 to burn the liquid fuel b.

【0066】一方、図7に示した従来のものと同様に、
タービン軸31と同軸の液体燃料微粒化用圧縮機72
と、別置きのモータ駆動式補助圧縮機73とを備えてい
る。ただし、微粒化用空気供給配管74から分岐して液
体燃料微粒化用圧縮機72の吐出空気をその液体燃料微
粒化用圧縮機72の吸込み側に戻す微粒化用空気戻し配
管75を設け、この微粒化用空気戻し配管75の途中部
分に流量調節弁76を設けてある。そして、ガスタービ
ン回転数が高い場合には液体燃料微粒化用圧縮機72を
タービン軸によって駆動するとともに、ガスタービン回
転数が低いときには別置きのモータ駆動式補助圧縮機7
3で駆動する構成となっている。なお、微粒化用空気供
給配管74は複数に分かれ、それぞれに流量調整用オリ
フィス77が設けられている。なお、他の配管構成等に
ついては図7と同様であるから、図に同一符号を付して
説明を省略する。
On the other hand, similar to the conventional one shown in FIG.
Liquid fuel atomizing compressor 72 coaxial with turbine shaft 31
And a separately provided motor-driven auxiliary compressor 73. However, an atomizing air return pipe 75 which branches from the atomizing air supply pipe 74 and returns the discharge air of the liquid fuel atomizing compressor 72 to the suction side of the liquid fuel atomizing compressor 72 is provided. A flow control valve 76 is provided at an intermediate portion of the atomizing air return pipe 75. When the rotation speed of the gas turbine is high, the compressor 72 for atomizing liquid fuel is driven by the turbine shaft, and when the rotation speed of the gas turbine is low, the separately mounted motor-driven auxiliary compressor 7 is provided.
3 is driven. The atomizing air supply pipe 74 is divided into a plurality of sections, each of which is provided with a flow rate adjusting orifice 77. Since other piping configurations and the like are the same as those in FIG. 7, the same reference numerals are given to the drawings and description thereof will be omitted.

【0067】また、流量調節弁76は弁制御系78によ
って制御されるようになっている。この制御系も前記一
実施形態と同様に、燃焼器36の振動検出センサ53、
タービン軸34の回転数検出センサ54、発電機33の
発電機出力変換器55が等を備えている。これらの各セ
ンサ53,54,55から発した信号S1,S2,S3
は演算装置56に入力され、これに基づいて演算装置5
6で制御用演算が行われ、その結果が演算信号S4とし
て弁制御装置79に出力される。そして、各センサ5
3,54,55からの運転状態に応じた弁制御信号S6
5が流量調整弁76に出力され、微粒化用空気戻し配管
75への流量を調整することにより、流量調整用オリフ
ィス77付きの微粒化用空気供給配管74によるアトマ
イズエア供給量が制御されるようになっている。
The flow control valve 76 is controlled by a valve control system 78. This control system also has the vibration detection sensor 53 of the combustor 36, as in the first embodiment.
The rotation speed detection sensor 54 of the turbine shaft 34, the generator output converter 55 of the generator 33, and the like are provided. Signals S1, S2, S3 emitted from these sensors 53, 54, 55
Is input to the arithmetic unit 56, and based on this, the arithmetic unit 5
In 6, a control calculation is performed, and the result is output to the valve control device 79 as a calculation signal S <b> 4. And each sensor 5
Valve control signal S6 according to the operation state from 3, 54, 55
5 is output to the flow control valve 76 and the flow rate to the atomizing air return pipe 75 is adjusted so that the amount of atomized air supplied by the atomizing air supply pipe 74 with the flow rate adjusting orifice 77 is controlled. It has become.

【0068】このような図6に示した実施形態において
も、液体燃料微粒化用圧縮機72からの燃焼器36への
アトマイズエア供給量の調整が可能となり、前記一実施
形態と略同様の作用効果が奏されるものである。なお、
この他の実施形態においては、液体燃料微粒化用圧縮機
72を回転数可変とすることで、さらにきめ細かい調整
が可能となる。また、回転数調整機構が故障したときの
補助機構としても用いることが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 6 as well, the supply amount of the atomized air from the liquid fuel atomizing compressor 72 to the combustor 36 can be adjusted. The effect is achieved. In addition,
In this other embodiment, finer adjustments can be made by making the rotation speed of the liquid fuel atomization compressor 72 variable. Further, it can be used as an auxiliary mechanism when the rotation speed adjusting mechanism breaks down.

【0069】また、本発明においては、液体燃料微粒化
用圧縮機の回転数を可変とするために、駆動機と圧縮機
羽根車との中間で変速機を設けた構成とすることも可能
である。
In the present invention, a transmission may be provided between the drive unit and the compressor impeller in order to make the rotation speed of the compressor for atomizing liquid fuel variable. is there.

【0070】さらに、前記各実施形態におけるオリフィ
スに変えて弁機構を適用し、あるいはオリフィスと弁機
構とを併用することも可能である。
Further, it is also possible to apply a valve mechanism instead of the orifice in each of the above embodiments, or to use an orifice and a valve mechanism together.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、ガスタービン燃焼器の着火信頼性を高めることがで
きるとともに、安定した燃焼を行わせることができ、し
かもNOx発生量の低減を図った乾式液体低NOx燃焼
器におけるNOx排出量を一層減少させることができ
る。また、燃焼器内での燃焼振動を抑制して燃焼器ライ
ナの寿命を著しく向上させることができ、さらに、ガス
タービンの高温機器の着火時の熱応力を減少させること
により高温部品に発生しやすい表面のクラックの発生を
予防してメンテナンスの時間間隔を長くすることがで
き、保守点検費用も低減できる等の効果が奏される。
As described above in detail, according to the present invention, the ignition reliability of the gas turbine combustor can be improved, stable combustion can be performed, and the amount of NOx generated can be reduced. Therefore, the NOx emission amount in the dry liquid low NOx combustor can be further reduced. In addition, the life of the combustor liner can be significantly improved by suppressing combustion oscillation in the combustor, and moreover, the thermal stress at the time of ignition of the high-temperature equipment of the gas turbine is reduced, so that the high-temperature parts are easily generated. It is possible to prevent the occurrence of cracks on the surface, increase the time interval for maintenance, and reduce the maintenance and inspection costs.

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

【図1】本発明に係るガスタービンプラントの一実施形
態の構成を示す系統図。
FIG. 1 is a system diagram showing a configuration of an embodiment of a gas turbine plant according to the present invention.

【図2】同実施形態における燃焼器構造を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a combustor structure in the embodiment.

【図3】同実施形態におけるパイロット燃料ノズルの構
成を示す拡大図。
FIG. 3 is an enlarged view showing a configuration of a pilot fuel nozzle in the embodiment.

【図4】同実施形態におけるメイン燃料ノズルの構成を
示す拡大図。
FIG. 4 is an enlarged view showing a configuration of a main fuel nozzle in the embodiment.

【図5】圧縮機における圧力比と回転数との関係を示す
グラフ。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a pressure ratio and a rotation speed in the compressor.

【図6】本発明に係るガスタービンプラントの他の実施
形態の構成を示す系統図。
FIG. 6 is a system diagram showing a configuration of another embodiment of the gas turbine plant according to the present invention.

【図7】従来のガスタービンプラントの構成を示す系統
図。
FIG. 7 is a system diagram showing a configuration of a conventional gas turbine plant.

【図8】燃料の噴霧粒径とNOx発生量との関係を示す
グラフ。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the spray particle size of fuel and the amount of generated NOx.

【図9】燃料の噴霧粒径とアトマイズエア流量との関係
を示すグラフ。
FIG. 9 is a graph showing a relationship between a spray particle diameter of fuel and an atomized air flow rate.

【図10】空気燃料比とガスタービン回転数との関係を
示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between an air-fuel ratio and a gas turbine speed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガスタービン 2 タービン圧縮機 3 発電機 4 タービン軸 5 ダクト 6 燃焼器 7 燃料ノズル 8 燃料配管 9 排気塔 10 液体燃料微粒化用空気供給系統 11 ギア機構 12 液体燃料微粒化用圧縮機 13 補助微粒化用圧縮機 14 連結配管 15 空気供給配管 16 熱交換器 17 逆止弁 18 オリフィス 19 駆動機 20 逆止弁 21 補助配管 31 ガスタービン 32 タービン圧縮機 33 発電機 34 タービン軸 35 ダクト 36 燃焼器 37 燃料ノズル 38 燃料配管 39 排気塔 40 液体燃料微粒化用空気供給系統 41 液体燃料微粒化用圧縮機 42 モータ 43 増速歯車 44 連結配管 45 熱交換器 46 温度センサ 47 冷却水管 48 流量調整弁 49 微粒化用空気供給配管 50 逆止弁 51 オリフィス 52 モータ制御系 53 振動検出センサ 54 回転数検出センサ 55 発電機出力変換器 56 演算装置 57 回転数制御装置 58 パイロット燃料ノズル 59 メイン燃料ノズル 60 外周壁 61 フロースリーブ 62 ライナ 63 燃焼室 64 予混合ダクト 65 スワーラ 66 液体燃料通路 67 アトマイズエア通路 68 ガス燃料通路 69 液体燃料通路 70 アトマイズエア通路 72 液体燃料微粒化用圧縮機 73 モータ駆動式補助圧縮機 74 微粒化用空気供給配管 75 微粒化用空気戻し配管 76 流量調節弁 79 弁制御装置 77 流量調整用オリフィス a 燃焼用空気(大気) b 液体燃料 c 空気 d 冷却水 f ガス燃料 g アトマイズエア DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine 2 Turbine compressor 3 Generator 4 Turbine shaft 5 Duct 6 Combustor 7 Fuel nozzle 8 Fuel pipe 9 Exhaust tower 10 Air supply system for atomizing liquid fuel 11 Gear mechanism 12 Compressor for atomizing liquid fuel 13 Auxiliary particles Compressor 14 Connecting pipe 15 Air supply pipe 16 Heat exchanger 17 Check valve 18 Orifice 19 Drive 20 Check valve 21 Auxiliary pipe 31 Gas turbine 32 Turbine compressor 33 Generator 34 Turbine shaft 35 Duct 36 Combustor 37 Fuel nozzle 38 Fuel pipe 39 Exhaust tower 40 Air supply system for liquid fuel atomization 41 Compressor for liquid fuel atomization 42 Motor 43 Speed-up gear 44 Connecting pipe 45 Heat exchanger 46 Temperature sensor 47 Cooling water pipe 48 Flow rate control valve 49 Fine particles Air supply piping 50 Check valve 51 Orifice 52 Motor control system 5 Vibration detection sensor 54 Rotation speed detection sensor 55 Generator output converter 56 Calculation device 57 Rotation speed control device 58 Pilot fuel nozzle 59 Main fuel nozzle 60 Outer peripheral wall 61 Flow sleeve 62 Liner 63 Combustion chamber 64 Premix duct 65 Swirler 66 Liquid fuel Passage 67 Atomized air passage 68 Gas fuel passage 69 Liquid fuel passage 70 Atomized air passage 72 Compressor for atomizing liquid fuel 73 Motor-driven auxiliary compressor 74 Air supply pipe for atomization 75 Air return pipe for atomization 76 Flow control valve 79 Valve control device 77 Flow control orifice a Combustion air (atmosphere) b Liquid fuel c Air d Cooling water f Gas fuel g Atomized air

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体燃料を空気との混合によって微粒化
し、この微粒化した液体燃料を燃焼器に吹き込んで燃焼
させ、その燃焼ガスによってガスタービンを駆動するガ
スタービンプラントであって、前記微粒化用の空気を液
体燃料微粒化用圧縮機によって加圧された高速流として
前記燃焼器の燃料ノズル先端に供給するものにおいて、
前記液体燃料微粒化用圧縮機をモータによって駆動する
構成とし、かつ前記モータは回転数可変としたことを特
徴とするガスタービンプラント。
1. A gas turbine plant which atomizes liquid fuel by mixing with air, blows the atomized liquid fuel into a combustor and burns the fuel, and drives a gas turbine with the combustion gas. Supplying air to the fuel nozzle tip of the combustor as a high-speed stream pressurized by a liquid fuel atomization compressor,
A gas turbine plant, wherein the liquid fuel atomizing compressor is driven by a motor, and the motor has a variable rotation speed.
【請求項2】 請求項1記載のガスタービンプラントに
おいて、燃料ノズルは燃焼室の頭部に設けられたパイロ
ット燃料ノズルおよびその周囲に配置される予混合ダク
トに稀薄用燃料を吹き込むメイン燃料ノズルであり、こ
れらの燃料ノズルは、加圧状態の液体燃料を連続的に噴
出する圧力噴霧式の燃料噴出ノズル部と、この燃料噴出
ノズル部の周囲から液体燃料に燃料微粒化用空気を吹き
込んで混合させる燃料微粒化用空気供給ノズル部とを有
することを特徴とするガスタービンプラント。
2. The gas turbine plant according to claim 1, wherein the fuel nozzle is a main fuel nozzle that blows lean fuel into a pilot fuel nozzle provided at the head of the combustion chamber and a premixing duct disposed around the pilot fuel nozzle. These fuel nozzles have a pressure spray type fuel ejection nozzle that continuously ejects pressurized liquid fuel, and a fuel atomization air is injected into the liquid fuel from around the fuel ejection nozzle to mix. A gas turbine plant comprising an air supply nozzle for atomizing fuel.
【請求項3】 請求項1記載のガスタービンプラントに
おいて、液体燃料微粒化用圧縮機の回転数を、タービン
軸の回転数に基づいて制御する構成としたことを特徴と
するガスタービンプラント。
3. The gas turbine plant according to claim 1, wherein a rotation speed of the compressor for atomizing liquid fuel is controlled based on a rotation speed of a turbine shaft.
【請求項4】 請求項1記載のガスタービンプラントに
おいて、液体燃料微粒化用圧縮機の回転数を、プラント
出力に基づいて制御する構成としたことを特徴とするガ
スタービンプラント。
4. The gas turbine plant according to claim 1, wherein the number of revolutions of the compressor for atomizing liquid fuel is controlled based on the plant output.
【請求項5】 請求項1記載のガスタービンプラントに
おいて、液体燃料微粒化用圧縮機の回転数を、タービン
軸の回転数およびプラント出力の両要素に基づいて制御
する構成としたことを特徴とするガスタービンプラン
ト。
5. The gas turbine plant according to claim 1, wherein the rotation speed of the compressor for atomizing the liquid fuel is controlled based on both the rotation speed of the turbine shaft and the plant output. Gas turbine plant.
【請求項6】 請求項1記載のガスタービンプラントに
おいて、液体燃料微粒化用圧縮機の回転数を、燃焼器内
の燃焼振動に基づいて制御する構成としたことを特徴と
するガスタービンプラント。
6. The gas turbine plant according to claim 1, wherein the number of revolutions of the compressor for atomizing the liquid fuel is controlled based on combustion vibration in the combustor.
【請求項7】 請求項1記載のガスタービンプラントに
おいて、液体燃料微粒化用圧縮機の回転数を、燃焼器内
の燃焼振動およびタービン軸の回転数の両要素に基づい
て制御する構成としたことを特徴とするガスタービンプ
ラント。
7. The gas turbine plant according to claim 1, wherein the number of revolutions of the compressor for atomizing the liquid fuel is controlled based on both factors of combustion vibration in the combustor and the number of revolutions of the turbine shaft. A gas turbine plant characterized by the above.
【請求項8】 請求項1記載のガスタービンプラントに
おいて、液体燃料微粒化用圧縮機の回転数を、燃焼器内
の燃焼振動およびプラント出力の両要素に基づいて制御
する構成としたことを特徴とするガスタービンプラン
ト。
8. The gas turbine plant according to claim 1, wherein the number of revolutions of the liquid fuel atomization compressor is controlled based on both factors of combustion oscillation in the combustor and plant output. And a gas turbine plant.
【請求項9】 請求項1記載のガスタービンプラントに
おいて、液体燃料微粒化用圧縮機の回転数を、燃焼器内
の燃焼振動、タービン軸の回転数およびプラント出力の
三要素に基づいて制御する構成としたことを特徴とする
ガスタービンプラント。
9. The gas turbine plant according to claim 1, wherein the number of revolutions of the compressor for atomizing the liquid fuel is controlled based on three factors: combustion vibration in the combustor, the number of revolutions of the turbine shaft, and plant output. A gas turbine plant having a configuration.
【請求項10】 請求項1から9までのいずれかに記載
のガスタービンプラントにおいて、液体燃料微粒化用圧
縮機と燃焼器の燃料ノズルとを微粒化用空気供給配管で
接続し、その配管の途中部分に流量調整用オリフィスを
設けたことを特徴とするガスタービンプラント。
10. The gas turbine plant according to claim 1, wherein the liquid fuel atomizing compressor and the fuel nozzle of the combustor are connected by an atomizing air supply pipe. A gas turbine plant comprising a flow control orifice at an intermediate position.
【請求項11】 請求項10記載のガスタービンプラン
トにおいて、液体燃料微粒化用圧縮機と燃焼器の燃料ノ
ズルとを接続する微粒化用空気供給配管は、パイロット
燃料ノズルおよびメイン燃料ノズルに対応して複数本設
けられていることを特徴とするガスタービンプラント。
11. The gas turbine plant according to claim 10, wherein the atomizing air supply pipe connecting the liquid fuel atomizing compressor and the fuel nozzle of the combustor corresponds to the pilot fuel nozzle and the main fuel nozzle. A gas turbine plant comprising a plurality of gas turbines.
【請求項12】 請求項11記載のガスタービンプラン
トにおいて、液体燃料微粒化用圧縮機と燃焼器の燃料ノ
ズルとを接続する微粒化用空気供給配管はパイロット燃
料ノズルおよびメイン燃料ノズルに対応して複数本設け
られ、かつその各微粒化用空気供給配管にそれぞれ流量
調整用オリフィスが設けられていることを特徴とするガ
スタービンプラント。
12. The gas turbine plant according to claim 11, wherein the atomizing air supply pipe connecting the liquid fuel atomizing compressor and the fuel nozzle of the combustor corresponds to the pilot fuel nozzle and the main fuel nozzle. A gas turbine plant comprising a plurality of gas turbines and a flow control orifice provided in each of the atomizing air supply pipes.
【請求項13】 請求項10から12までのいずれかに
記載のガスタービンプラントにおいて、微粒化用空気供
給配管から分岐して液体燃料微粒化用圧縮機の吐出空気
をその液体燃料微粒化用圧縮機の吸込み側に戻す微粒化
用空気戻し配管を設け、この微粒化用空気戻し配管の途
中部分に流量調節弁を設けたことを特徴とするガスター
ビンプラント。
13. The gas turbine plant according to any one of claims 10 to 12, wherein the air discharged from the liquid fuel atomizing compressor is branched from the atomizing air supply pipe and the liquid fuel atomizing compressor is compressed. A gas turbine plant comprising: an air return pipe for atomization for returning to the suction side of the machine; and a flow control valve provided at an intermediate portion of the air return pipe for atomization.
【請求項14】 液体燃料を空気との混合によって微粒
化し、この微粒化した液体燃料を燃焼器に吹き込んで燃
焼させ、その燃焼ガスによってガスタービンを駆動する
ガスタービンプラントであって、前記微粒化用の空気を
液体燃料微粒化用圧縮機によって加圧された高速流とし
て前記燃焼器の燃料ノズル先端に供給するものにおい
て、ガスタービン回転数が高い場合には前記液体燃料微
粒化用圧縮機をタービン軸によって駆動するとともに、
ガスタービン回転数が低いときには別置きのモータ駆動
式補助圧縮機で駆動する構成とし、かつ請求項10から
12までのいずれかに記載の流量調整用オリフィス付き
微粒化用空気供給配管と、請求項13記載の流量調節弁
付きの微粒化用空気戻し配管とを設けたことを特徴とす
るガスタービンプラント。
14. A gas turbine plant which atomizes liquid fuel by mixing with air, blows the atomized liquid fuel into a combustor and burns the fuel, and drives a gas turbine with the combustion gas. Supply air to the tip of the fuel nozzle of the combustor as a high-speed stream pressurized by the liquid fuel atomization compressor, when the gas turbine rotation speed is high, the liquid fuel atomization compressor Driven by the turbine shaft,
An air supply pipe for atomization with a flow control orifice according to any one of claims 10 to 12, wherein the gas turbine is driven by a separate motor-driven auxiliary compressor when the rotation speed of the gas turbine is low. 14. A gas turbine plant, comprising: an air return pipe for atomization with a flow control valve according to claim 13.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030032521A (en) * 2001-10-18 2003-04-26 기아자동차주식회사 Controlling Apparatus and Method of Electronic Turbochager of Internal Combustion Engine
CN107201954A (en) * 2017-05-05 2017-09-26 杭州华电半山发电有限公司 Using LVE scheme DLN2.6+ combustion system combustion engine startup stage combustion stability control methods

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