JPH11132057A - 加圧流動床ボイラ用ガスタービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ガスタービンの異常発生を未然に防止できる安
全性の高い加圧流動床ボイラ用ガスタービンを提供す
る。 【解決手段】圧縮機１と、タービン２と、圧縮機の空気
吐出部は、圧縮機出口弁４を備えた加圧流動床ボイラ８
に連結する圧縮機空気供給経路に連絡し、タービンの燃
焼ガスの供給部は、同ボイラに連結し高温ガス弁５を備
えた燃焼ガス供給経路に連絡し、前記圧縮空気供給経路
と燃焼ガス供給経路とは、吐出空気を加圧流動床ボイラ
をバイパスしてタービンに流し、そのバイパス流量を制
御する圧縮機バイパス弁６を備えたバイパス経路で連絡
されてなる加圧流動床ボイラ用ガスタービンにおいて、
起動時に前記圧縮機出口弁の開度の異常を検知する異常
検出手段と、前記検出手段の信号に基づきガスタービン
をトリップさせるよう制御する制御手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンに係
り、吐出された空気を加圧流動床ボイラに導くよう構成
される圧縮機と、同ボイラからの燃焼排ガスが供給され
て駆動されるタービンとを備えた加圧流動床ボイラ用ガ
スタービンに関する。

【０００２】

【従来の技術】加圧流動床ボイラとガスタービンとを備
えたプラントに関しては、特開平6−281103号公報等が
あり、通常運転中に発電所内全部の機器の停止が発生し
た場合に、プラントを構成する機器の焼損を防止するた
めの機構が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ガスタービンの機関に
おいて、ガスタービンの回転により空気が圧縮機に流入
し圧縮される。圧縮した空気は燃焼装置により燃料と燃
焼，高温燃焼ガスとなりタービンに流入することにより
タービンを駆動して動力を得る。通常のガスタービン機
関においては、気体もしくは液体の燃料を使用し、圧縮
機出口近傍にある燃焼装置によって燃焼が行われる。こ
の場合燃焼装置の容量は流入空気量に対して比較的小さ
い為、燃焼装置内の圧力は圧縮機出口圧力に短時間で追
従し変化する。ガスタービンの圧縮機吐出圧力は要求負
荷等により迅速に変化することができる。

【０００４】一方、加圧流動床ボイラ内或いは同ボイラ
から排出される排ガスは、ボイラの容量が大きいため圧
力変化等は迅速ではない。加圧流動床ボイラである火炉
は圧力容器を持つ石炭燃焼装置であり、火炉の圧力は圧
縮機からの供給空気圧力により決定されるが、火炉の容
量は圧縮機の容量と比較して相当大きくなる為、圧縮機
に供給する空気量を制御する圧縮機入口減圧弁および圧
縮機入口案内翼による圧縮機の吐出圧力の変化に比べ、
火炉の圧力変化は非常に遅い。従って通常運転時、圧縮
機吐出空気の火炉への流量を制御する圧縮機出口弁，火
炉から排出される排ガスが流れる経路の排ガス流量を制
御する高温ガス弁，圧縮機から吐出された空気のうち一
部を火炉をバイパスして火炉の下流側に流す量を制御す
る圧縮空気バイパス弁が正常に動作している場合圧縮機
吐出圧力およびタービン入口圧力は、ガスタービン圧縮
機案内翼および圧縮機入口減圧弁の状態の如何に関わら
ず殆ど変化しない。

【０００５】このため、ガスタービン側と火炉側の圧力
変動のアンバランスが生じると、変化追従の遅れ等によ
りガスタービンに悪影響を及ぼす可能性がある。また、
現われる影響を監視する際は、未然に影響が出ることを
抑制する対策を講じることが望まれる。急激に影響が生
じる場合はこのような対策をとることがより重要であ
る。

【０００６】一方、引用例には、ガスタービン運転中に
係る加圧流動床ボイラ用ガスタービン特有の事象を未然
に防ぐことに関して具体的記載はない。

【０００７】そこで、本発明の目的は、ガスタービンの
異常発生を未然に防止できる安全性の高い加圧流動床ボ
イラ用ガスタービンを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は加圧流動床ボイ
ラ複合発電設備等に使用する加圧流動床ボイラ用ガスタ
ービンに関して、ガスタービン圧縮機入口に設置する圧
縮機入口減圧弁，圧縮機出口と火炉である加圧流動床ボ
イラの間に設置する圧縮機出口弁，火炉とガスタービン
入口の間に設置する高温ガス弁、および圧縮機出口とタ
ービン入口の間に設置する圧縮空気バイパス弁のよう
な、弁開度異常等弁の誤動作が生じた場合加圧流動床ボ
イラと連絡されるガスタービンへの悪影響が大きいこと
を見いだし、係る弁の状態を監視して開度異常等を検知
した場合に事前対策をとり、ガスタービン圧縮機圧力比
の上昇，低下によるガスタービンの振動発生，二重配管
部の差圧上昇および系統の流量・温度の偏差によりガス
タービンが損傷することを未然に防止できるものであ
る。また、ガスタービンを安全に停止することもでき
る。

【０００９】このため、ガスタービンの異常を未然に防
止できる、安全性の高い加圧流動床ボイラ用ガスタービ
ンを提供できる。尚、加圧流動床ボイラ用ガスタービン
は、加圧流動床ボイラとガスタービンとを備えたプラン
トに適用するガスタービンであればよい。

【００１０】具体的には、空気を圧縮して吐出する圧縮
機と、該圧縮機と連結され、燃焼ガスが供給されて駆動
するタービンと、圧縮機の空気吐出部は、加圧流動床ボ
イラへ吐出空気を供給し、該吐出空気の加圧流動床ボイ
ラへの流量をコントロールする圧縮機出口弁を備えた圧
縮機空気供給経路に連絡し、タービンの燃焼ガスの供給
部は、加圧流動床ボイラから燃焼ガスが供給され、加圧
流動床ボイラからの排ガスのタービンへの流量をコント
ロールする高温ガス弁を備えた燃焼ガス供給経路に連絡
し、前記圧縮空気供給経路と燃焼ガス供給経路とは、圧
縮機吐出空気を加圧流動床ボイラをバイパスしてタービ
ンに流し、バイパス流量をコントロールする圧縮機バイ
パス弁を備えたバイパス経路で連絡されてなる加圧流動
床ボイラ用ガスタービンにおいて、ガスタービン起動時
であって、前記圧縮機出口弁が閉又は微開、高温ガス弁
を閉、圧縮機バイパス弁を開として運転する際に、前記
圧縮機出口弁の開度の異常を検知する異常検出手段と、
前記検出手段の信号に基づきガスタービンをトリップさ
せるよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

【００１１】または、空気を圧縮して吐出する圧縮機
と、該圧縮機に入る空気流量をコントロールする圧縮機
入口減圧弁と、該圧縮機と連結され、燃焼ガスが供給さ
れて駆動するタービンと、圧縮機の空気吐出部は、加圧
流動床ボイラへ吐出空気を供給し、該吐出空気の加圧流
動床ボイラへの流量をコントロールする圧縮機出口弁を
備えた圧縮機空気供給経路に連絡し、タービンの燃焼ガ
スの供給部は、加圧流動床ボイラから燃焼ガスが供給さ
れ、加圧流動床ボイラからの排ガスのタービンへの流量
をコントロールする高温ガス弁を備えた燃焼ガス供給経
路に連絡し、前記圧縮空気供給経路と燃焼ガス供給経路
とは、圧縮機吐出空気を加圧流動床ボイラをバイパスし
てタービンに流し、バイパス流量をコントロールする圧
縮機バイパス弁を備えたバイパス経路で連絡されてなる
加圧流動床ボイラ用ガスタービンにおいて、前記圧縮機
出口弁を開，高温ガス弁を開，圧縮機バイパス弁を閉と
して運転する際に、前記圧縮機入口減圧弁の開度の異常
を検知する異常検出手段と、前記検出手段の信号に基づ
きガスタービンをトリップさせるよう制御する制御手段
を備えたことを特徴とする。

【００１２】または、空気を圧縮して吐出する圧縮機
と、該圧縮機と連結され、燃焼ガスが供給されて駆動す
るタービンと、圧縮機の空気吐出部は、加圧流動床ボイ
ラへ吐出空気を供給し、該吐出空気の加圧流動床ボイラ
への流量をコントロールする圧縮機出口弁を備えた圧縮
機空気供給経路に連絡し、タービンの燃焼ガスの供給部
は、加圧流動床ボイラから燃焼ガスが供給され、加圧流
動床ボイラからの排ガスのタービンへの流量をコントロ
ールする高温ガス弁を備えた燃焼ガス供給経路に連絡
し、前記圧縮空気供給経路と燃焼ガス供給経路とは、圧
縮機吐出空気を加圧流動床ボイラをバイパスしてタービ
ンに流し、バイパス流量をコントロールする圧縮機バイ
パス弁を備えたバイパス経路で連絡されてなる加圧流動
床ボイラ用ガスタービンにおいて、前記圧縮機出口弁が
開，高温ガス弁を開，圧縮機バイパス弁を閉として運転
する際に、前記圧縮機出口弁の開度の異常を検知する異
常検出手段と、前記検出手段の信号に基づきガスタービ
ンをトリップさせるよう制御する制御手段を備えたこと
を特徴とする。

【００１３】または、空気を圧縮して吐出する圧縮機
と、該圧縮機と連結され、燃焼ガスが供給されて駆動す
るタービンと、圧縮機の空気吐出部は、加圧流動床ボイ
ラへ吐出空気を供給し、該吐出空気の加圧流動床ボイラ
への流量をコントロールする圧縮機出口弁を備えた圧縮
機空気供給経路に連絡し、タービンの燃焼ガスの供給部
は、加圧流動床ボイラから燃焼ガスが供給され、加圧流
動床ボイラからの排ガスのタービンへの流量をコントロ
ールする高温ガス弁を備えた燃焼ガス供給経路に連絡
し、前記圧縮空気供給経路と燃焼ガス供給経路とは、圧
縮機吐出空気を加圧流動床ボイラをバイパスしてタービ
ンに流し、バイパス流量をコントロールする圧縮機バイ
パス弁を備えたバイパス経路で連絡されてなる加圧流動
床ボイラ用ガスタービンにおいて、前記圧縮機出口弁を
開、高温ガス弁を開、圧縮機バイパス弁を閉として運転
する際に、前記高温ガス弁の開度の異常を検知する異常
検出手段と、前記検出手段の信号に基づきガスタービン
をトリップさせるよう制御する制御手段を備えることを
特徴とする。

【００１４】または、空気を圧縮して吐出する圧縮機
と、該圧縮機と連結され、燃焼ガスが供給されて駆動す
るタービンと、圧縮機の空気吐出部は、加圧流動床ボイ
ラへ吐出空気を供給し、該吐出空気の加圧流動床ボイラ
への流量をコントロールする圧縮機出口弁を備えた圧縮
機空気供給経路に連絡し、タービンの燃焼ガスの供給部
は、加圧流動床ボイラから燃焼ガスが供給され、加圧流
動床ボイラからの排ガスのタービンへの流量をコントロ
ールする高温ガス弁を備えた燃焼ガス供給経路に連絡
し、前記圧縮空気供給経路と燃焼ガス供給経路とは、圧
縮機吐出空気を加圧流動床ボイラをバイパスしてタービ
ンに流し、バイパス流量をコントロールする圧縮機バイ
パス弁を備えたバイパス経路で連絡されてなる加圧流動
床ボイラ用ガスタービンにおいて、前記圧縮機出口弁を
開，高温ガス弁を開，圧縮機バイパス弁を閉として運転
する際に、前記圧縮機バイパス弁の開度の異常を検知す
る異常検出手段と、前記検出手段の信号に基づきガスタ
ービンをトリップさせるよう制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする。

【００１５】このように本発明により、ガスタービン機
関の圧縮機は圧縮機入口圧力と出口圧力の比である圧力
比により圧縮機翼の振動が発生する可能性があり、本発
明により振動等による悪影響を未然に防止することがで
きる。

【００１６】本発明により、圧縮機圧力比が上昇して、
圧縮機は翼の前後差圧が大きくなり、該圧縮機特有の制
限値以上となった場合、翼廻りの流れに剥離が発生、翼
しいてはタービン軸に振動が発生することを予防でき
る。また、圧縮機圧力比が低下して、圧縮機最終段にお
ける流れが臨界に達した場合、流れの乱れによりタービ
ン軸に振動が発生することを予防できる。タービン軸が
振動した場合、圧縮機翼およびタービン翼の先端がそれ
らを覆うタービンケーシングとの関係等でガスタービン
を損傷させる要因となるため、ガスタービンの安全性を
高めることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図１及び
図３を用いて説明する。

【００１８】加圧流動床ボイラ（以下ＰＦＢＣともい
う）複合発電設備におけるＰＦＢＣ用ガスタービン機関
を含むＰＦＢＣプラントの構成を図１に示す。ガスター
ビン圧縮機１によって圧縮した圧縮空気は火炉８に送り
込まれ、火炉８の流動床において石炭と燃焼する。火炉
８で発生した燃焼ガスはタービン２に送り込むことによ
りガスタービン動力を得る。同時に火炉における熱交換
によって蒸気を発生させ、蒸気タービンの駆動用等とし
て利用することが可能である。加圧流動床ボイラにおけ
る火炉８においては石炭を燃焼させる流動床の高さによ
って負荷を制御をしており、また流動床の高さは投入燃
料量，流動床下部から供給される空気圧力および流量に
よって決まる。加圧流動床ボイラ複合発電設備において
は前記供給空気はガスタービン圧縮機１出口空気を使用
している。尚、各弁には、開度等を監視して異常を検出
する異常検出手段が設置されており検出手段による信号
は制御装置２０に導入される。制御装置２０では検出信
号に基づきガスタービンの負荷制御や、各弁の動作制御
等を行う。

【００１９】従ってボイラの負荷制御を行う為、従来の
ガスタービン機関と異なり、ガスタービン圧縮機出口空
気圧力は低圧から高圧まで幅広い制御を行う必要があ
る。しかしながら圧縮空気流量の変化幅を大きくする
為、圧縮機入口案内翼７の角度の変動範囲を拡げる必要
があり、その場合範囲によっては圧縮機圧力比が制限範
囲外となり、タービン軸の振動によりガスタービンが損
傷する可能性がある。圧縮機圧力比の過大な変動を防止
し、ガスタービン圧縮機吐出空気流量を制御する方法の
一例としてガスタービン圧縮機入口に圧縮機入口減圧弁
３を設けて圧縮機入口空気圧力を制御する。

【００２０】ＰＦＢＣ用ガスタービンではプラントの起
動時のガスタービン昇速，火炉通気準備状態および停止
時のガスタービン降速状態に於いて火炉への圧縮空気お
よび火炉８からのガスを遮断し、圧縮空気に火炉をバイ
パスさせてタービンに流入させる必要がある。上記の目
的の為、圧縮機出口と火炉の間に圧縮機出口弁４、火炉
とタービン入口の間に高温ガス弁５、圧縮機出口とター
ビン入口の間に圧縮空気バイパス弁６をそれぞれ設置し
ている。具体的には、図３に示すように、PFBC用ガスタ
ービンの主たる構成要素は圧縮機入口減圧弁３，圧縮機
入口案内翼７，圧縮機１，圧縮空気ヘッダ１０，圧縮機
出口弁４，高温ガス弁５，高温ガスヘッダ１１，タービ
ン２，圧縮空気バイパス弁６である。高温ガスヘッダ１
１は外側を圧縮空気ヘッダ１０で囲い二重配管構造をと
ることより、内部に高温高圧のガスが流入した場合も外
側を圧縮空気で覆うことで高温ガスヘッダ１１強度は、
内部ガス圧力の内圧による設計より薄肉構造を採用可能
な圧縮空気ヘッダ１０内の圧縮空気との差圧により設計
することを可能としている。ここでは圧縮機入口減圧弁
３，圧縮空気ヘッダ１０，高温ガス弁５，高温ガスヘッ
ダ１１はそれぞれ左右２系統を有する。尚、各弁には開
度等を監視する異常検出手段が設置されており、当該検
出手段による信号は制御装置２０に導入される。検出信
号に基づきガスタービンの負荷制御や各弁の動作制御等
が行われる。高温ガス弁５はタービン入口にあり、ター
ビン２に流入するガスを制御しており、該弁が何らかの
原因により閉止しない場合、タービン２の回転数の制御
が不能となり、ガスタービンの負荷が急激に下がった時
にはタービン２が加速運転し、その遠心力の増加により
タービン翼に悪影響を及ぼす原因となる為、左右それぞ
れ二重化構成とし１弁動作不良時もガスタービンを保護
可能な構成とする。圧縮空気バイパス弁６はガスタービ
ン停止時に弁動作不調により開しない場合、圧縮機出口
空気が圧縮機バイパス弁より高温ガスヘッダ１１に流入
出来ず、高温ガスヘッダ１１の圧力が低下、二重配管構
成している圧縮空気ヘッダ１０との差圧の増加によりヘ
ッダに悪影響を及ぼす為、左右にそれぞれ二弁並列構成
とし１弁動作不良時もガスタービンを保護可能な構成と
する。

【００２１】ＰＦＢＣ用ガスタービンは通常運転時は大
気より吸入した空気は圧縮機入口減圧弁３，圧縮機入口
案内翼７を経て圧縮機１で圧縮され、左右の圧縮空気ヘ
ッダ１０を経て加圧流動床ボイラの火炉に送風される。
火炉では石炭と石灰，水等の脱硫・脱硝を目的とした触
媒の混合物の下部より圧縮空気を供給して流動床を形成
する。圧縮空気は流動床中で石炭と燃焼し、高温ガスと
なり火炉より放出され、ガスタービンに供給される。供
給された高温ガスは高温ガス弁５，高温ガスヘッダ１１
を経て圧縮機１と同軸で構成するタービン２に流入し、
ガスタービン出力を得る。

【００２２】ＰＦＢＣ用ガスタービンは起動時加圧流動
床ボイラの火炉およびその周辺機器の起動準備の為、圧
縮機出口弁４および高温ガス弁５を閉し、圧縮空気バイ
パス弁６を開して、ガスタービンを起動定格回転数にて
運転させる。定格回転数運転を行う手段としてはモー
タ，補助用の燃焼設備等があるがここではその方法につ
ては問わない。ガスタービンは定格回転数到達後火炉お
よびそれに附随する機器の石炭燃焼暖時に発生した酸性
腐食物の除去の為それらの機器の暖気，乾燥を目的とし
て圧縮機出口弁を微開させて圧縮機出口空気の一部を火
炉に供給する。乾燥運転終了後、加圧流動床ボイラの火
炉を起動時圧力まで上昇させる為、圧縮機出口圧力を制
御しながら圧縮機出口弁を微開して火炉の昇圧を行う。
ＰＦＢＣ用ガスタービンは起動時圧縮機出口弁４および
高温ガス弁５を閉、圧縮空気バイパス弁６を開してガス
タービンを昇速、火炉８への通気準備をし、火炉通気条
件成立後、先ず圧縮機出口弁４を開し火炉昇圧後、高温
ガス弁５を開、最後に圧縮空気バイパス弁６を閉するこ
とにより圧縮機出口とタービン入口の間に過大な差圧を
発生させることなく、圧縮空気を火炉８に送風し、火炉
８からのガスをタービンに流入させる運転状態に移行す
る。

【００２３】一方停止時は火炉燃焼停止の為に圧縮空気
の火炉への供給を遮断する為圧縮機出口弁４を閉、火炉
の燃焼ガスのタービン２への流入を防止する為高温ガス
弁５を閉、また停止後もガスタービンの回転数が低下す
るまである時間を要し、高圧の圧縮機出口空気を下流側
へ放出する為圧縮空気バイパス弁を開する。

【００２４】またＰＦＢＣ用ガスタービンにおいては起
動時、通常運転中に火炉への送風量制御の為に圧縮機入
口減圧弁３および圧縮機入口案内翼７の開度制御により
圧縮機入口空気量の制御を行う。全制御範囲に亘り圧縮
機入口案内翼７により圧縮機出口圧力を制御する場合、
圧縮機入口案内翼７の角度制御幅が大きくなり開度によ
っては圧縮機圧力比が上昇し、圧縮機特有の制限値を上
回る場合が生じるおそれがある。圧縮機圧力比が制限値
を上回った場合圧縮機翼表面の空気流れが剥離現象を起
こしガスタービンに振動が発生した場合圧縮機ひいては
タービンに悪影響を及ぼすことになる。その為圧縮機出
口圧力が低い範囲の制御は圧縮機入口減圧弁３によって
行い、圧縮機出口圧がある一定以上からは圧縮機入口案
内翼７によって行うものとする。

【００２５】ＰＦＢＣ用ガスタービン保護システムを図
２に示す。

【００２６】ＰＦＢＣ用ガスタービンは圧縮機出口弁４
を閉，高温ガス弁５を閉，圧縮空気バイパス弁６を開の
状態で起動装置により定格回転数まで速度上昇を行う。
速度上昇後火炉の起動準備完了まで定格回転数で運転を
継続するが、このＰＦＢＣガスタービン起動状態におい
て圧縮機出口弁４が何らかの異常により開した場合、ガ
スタービン圧縮機１の吐出空気は圧縮空気バイパス弁６
よりタービン２へ流入する系統の他、圧縮機出口弁４よ
り火炉へ流入する系統が発生することにより圧縮機吐出
圧力が急激に低下する。圧縮機吐出圧力すなわち圧縮機
圧力比が低下し、該圧縮機固有の制限値以下となると圧
縮機最終段落部で空気流れが臨界となり圧縮機１に振動
が発生、ガスタービンは圧縮機圧力比が上昇した場合と
同様に振動により損傷する。圧縮機圧力比低下による圧
縮機１の振動発生は圧力比低下事象発生から機器損傷に
至る時間が極めて短い。このため、前記圧縮機出口弁４
の異常を監視しておき、ＰＦＢＣガスタービン起動状態
において圧縮機出口弁４が一定開度以上となるのを検知
し、ガスタービンをトリップすることにより、圧縮機圧
力比の低下によるガスタービンの損傷を未然に防止す
る。また、併せて圧縮機出口弁，高温ガス弁を閉止し、
圧縮空気バイパス弁を開放することによりガスタービン
の安全を確保できる。

【００２７】また、他には、ＰＦＢＣ用ガスタービンは
圧縮機出口弁４を開，高温ガス弁５を開，圧縮空気バイ
パス弁６を閉にて運転状態となる。ＰＦＢＣガスタービ
ン運転状態において圧縮機出口弁４が閉した場合、圧縮
機出口が閉塞し圧縮機圧力比が急上昇すると共に二重配
管を構成する圧縮空気ヘッダ１０の圧力が急激に上昇す
る。圧縮機圧力比が該圧縮機固有の制限値を上回った場
合、圧縮機翼廻りの流れが剥離することにより圧縮機１
に振動が発生し、ガスタービンに悪影響を及ぼす場合が
ある。圧縮機圧力比上昇による圧縮機１の振動発生は圧
力比上昇事象発生からガスタービン機器への影響を及ぼ
すに至る時間が極めて短い。また圧縮空気ヘッダ１０の
圧力が上昇し、内部にある高温ガスヘッダ１１との差圧
が規定値を越えた場合、高温ガスヘッダ１１部に悪影響
を及ぼす。圧縮空気ヘッダ１０と高温ガスヘッダ１１の
差圧上昇から影響発生までの時間は極めて短い。このた
め、ＰＦＢＣガスタービンいわゆる通常運転状態におい
て圧縮機出口弁４の異常を監視しておき、係る運転条件
下で圧縮機出口弁４が一定開度以下となるのを検知し、
ガスタービンをトリップすることにより、前記影響を解
消でき、圧縮機圧力比の上昇および圧縮空気ヘッダ１０
の圧力上昇によるガスタービンの損傷を未然に防止す
る。また、併せて圧縮機出口弁，高温ガス弁を閉止し、
圧縮空気バイパス弁を開放することによりガスタービン
の安全を確保できる。

【００２８】また、ＰＦＢＣガスタービン運転状態にお
いて圧縮空気バイパス弁６の４弁中１弁が開した場合、
左右の系統中圧縮空気バイパス弁が開した系統のガス温
度が急激に低下し、左右系統のガス温度差が発生する。
タービン２に流入する左右系統のガス温度差が発生した
場合、ガスタービンの左右で熱伸び差が生じる。仮にガ
スタービンが左右非対称な変形を生じると、左右非対称
な変形によりガスタービンは軸振れ振動を起こし、ター
ビンに悪影響を及ぼすおそれがある。ガス温度変化が急
激に起きると、ガス温度偏差発生からガスタービンの振
動発生等の影響が生じるに至る時間は極めて短い。

【００２９】このため、ＰＦＢＣガスタービン運転状態
において、前記圧縮空気バイパス弁６の異常を監視して
おき、圧縮空気バイパス弁６が一定開度以上となるのを
検知し、ガスタービンをトリップすることにより、ガス
タービン左右温度偏差発生によるガスタービンの損傷を
未然に防止する。また、併せて圧縮機出口弁，高温ガス
弁を閉止し、圧縮空気バイパス弁を開放することにより
ガスタービンの安全を確保できる。

【００３０】また、ＰＦＢＣガスタービン運転状態にお
いて高温ガス弁５の４弁中１弁が閉した場合、左右の系
統中高温ガス弁が閉した系統のガス温度が急激に低下
し、左右系統のガス温度差が発生すると同時に高温ガス
ヘッダ１１の圧力が急激に低下し、圧縮空気ヘッダ１０
との差圧が増加する。タービン２に流入する左右系統の
ガス温度差が発生した場合、ガスタービンの左右熱伸び
差が生じるとガスタービンは振動等により悪影響を生じ
る。高温ヘッダ１１の圧力が上昇し、外部にある圧縮空
気ヘッダ１０との差圧が所定の規定値を越えた場合、高
温ガスヘッダ１１に悪影響が発生するおそれがある。

【００３１】このため、前記高温ガス弁５の異常を監視
しておき、ＰＦＢＣガスタービン運転状態において高温
ガス弁５が一定開度以下となるのを検知し、ガスタービ
ンをトリップすることにより、ガスタービン左右温度偏
差の増大および高温ガスヘッダ１１の圧力低下によるガ
スタービンの損傷を未然に防止する。また、併せて圧縮
機出口弁，高温ガス弁を閉止し、圧縮空気バイパス弁を
開放することによりガスタービンの安全を確保できる。

【００３２】また、ＰＦＢＣガスタービン運転状態にお
いて圧縮機入口減圧弁３の２弁中いずれかが開度異常に
より閉した場合、圧縮機入口圧力が低下するが、火炉と
連通している圧縮機吐出圧力は変化しない為、圧縮機圧
力比が上昇する。圧縮機圧力比が該圧縮機固有の制限値
を上回った場合、圧縮機翼廻りの流れが剥離することに
より圧縮機１に振動が発生すると、ガスタービンに悪影
響を及ぼす。またPFBCガスタービン運転状態において圧
縮機入口減圧弁３の２弁中いずれかが開度異常により開
した場合、圧縮機入口圧力が上昇するが、火炉と連通し
ている圧縮機吐出圧力は変化しない為圧縮機圧力比が低
下する。圧縮機圧力比が低下し、該圧縮機固有の制限値
以下となると圧縮機最終段落部で空気流れが臨界となり
圧縮機１に振動が発生、ガスタービン損傷する。圧縮機
圧力比の上昇および低下は圧縮機入口減圧弁３の動作速
度によるが、該弁異常時における動作速度制御は困難で
あり、火炉の圧力変化に比べ充分速くなることが予想さ
れ、事象発生から機器へ影響発生に至る時間は極めて短
い。

【００３３】このため、前記圧縮機入口減圧弁３の異常
を監視しておき、ＰＦＢＣガスタービン運転状態におい
て圧縮機入口減圧弁３が開度異常となるのを検知し、ガ
スタービンをトリップすることにより、ガスタービン圧
縮機圧力比の上昇および低下によるガスタービンの損傷
を未然に防止する。また、併せて圧縮機出口弁，高温ガ
ス弁を閉止し、圧縮空気バイパス弁を開放することによ
りガスタービンの安全を確保できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明により、ガスタービンの異常発生
を未然に防止できる安全性の高い加圧流動床ボイラ用ガ
スタービンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の基本的なＰＦＢＣ用ガスタ
ービン機関を含むＰＦＢＣプラント構成図である。

【図２】本発明の一実施例のＰＦＢＣ用ガスタービン保
護システムを示す図である。

【図３】本発明の一実施例のＰＦＢＣ用ガスタービンの
構成を示す図である。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…ガスタービン、３…圧縮機入口減圧
弁、４…圧縮機出口弁、５…高温ガス弁、６…圧縮空気
バイパス弁、７…圧縮機入口案内翼、８…PFBC（火
炉）、９…発電機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｃ 11/02 ３０５ Ｆ２３Ｃ 11/02 ３０５ ３１０ ３１０ (72)発明者 広瀬 文之 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気を圧縮して吐出する圧縮機と、 該圧縮機と連結され、燃焼ガスが供給されて駆動するタ
   ービンと、 圧縮機の空気吐出部は、加圧流動床ボイラへ吐出空気を
   供給し、該吐出空気の加圧流動床ボイラへの流量をコン
   トロールする圧縮機出口弁を備えた圧縮機空気供給経路
   に連絡し、 タービンの燃焼ガスの供給部は、加圧流動床ボイラから
   燃焼ガスが供給され、加圧流動床ボイラからの排ガスの
   タービンへの流量をコントロールする高温ガス弁を備え
   た燃焼ガス供給経路に連絡し、 前記圧縮空気供給経路と燃焼ガス供給経路とは、圧縮機
   吐出空気を加圧流動床ボイラをバイパスしてタービンに
   流し、バイパス流量をコントロールする圧縮機バイパス
   弁を備えたバイパス経路で連絡されてなる加圧流動床ボ
   イラ用ガスタービンにおいて、 ガスタービン起動時であって、前記圧縮機出口弁が閉又
   は微開，高温ガス弁を閉，圧縮機バイパス弁を開として
   運転する際に、前記圧縮機出口弁の開度の異常を検知す
   る異常検出手段と、 前記検出手段の信号に基づきガスタービンをトリップさ
   せるよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする加
   圧流動床ボイラ用ガスタービン。
2. 【請求項２】空気を圧縮して吐出する圧縮機と、 該圧縮機に入る空気流量をコントロールする圧縮機入口
   減圧弁と、 該圧縮機と連結され、燃焼ガスが供給されて駆動するタ
   ービンと、 圧縮機の空気吐出部は、加圧流動床ボイラへ吐出空気を
   供給し、該吐出空気の加圧流動床ボイラへの流量をコン
   トロールする圧縮機出口弁を備えた圧縮機空気供給経路
   に連絡し、 タービンの燃焼ガスの供給部は、加圧流動床ボイラから
   燃焼ガスが供給され、加圧流動床ボイラからの排ガスの
   タービンへの流量をコントロールする高温ガス弁を備え
   た燃焼ガス供給経路に連絡し、 前記圧縮空気供給経路と燃焼ガス供給経路とは、圧縮機
   吐出空気を加圧流動床ボイラをバイパスしてタービンに
   流し、バイパス流量をコントロールする圧縮機バイパス
   弁を備えたバイパス経路で連絡されてなる加圧流動床ボ
   イラ用ガスタービンにおいて、 前記圧縮機出口弁を開，高温ガス弁を開，圧縮機バイパ
   ス弁を閉として運転する際に、前記圧縮機入口減圧弁の
   開度の異常を検知する異常検出手段と、 前記検出手段の信号に基づきガスタービンをトリップさ
   せるよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする加
   圧流動床ボイラ用ガスタービン。
3. 【請求項３】空気を圧縮して吐出する圧縮機と、 該圧縮機と連結され、燃焼ガスが供給されて駆動するタ
   ービンと、 圧縮機の空気吐出部は、加圧流動床ボイラへ吐出空気を
   供給し、該吐出空気の加圧流動床ボイラへの流量をコン
   トロールする圧縮機出口弁を備えた圧縮機空気供給経路
   に連絡し、 タービンの燃焼ガスの供給部は、加圧流動床ボイラから
   燃焼ガスが供給され、加圧流動床ボイラからの排ガスの
   タービンへの流量をコントロールする高温ガス弁を備え
   た燃焼ガス供給経路に連絡し、 前記圧縮空気供給経路と燃焼ガス供給経路とは、圧縮機
   吐出空気を加圧流動床ボイラをバイパスしてタービンに
   流し、バイパス流量をコントロールする圧縮機バイパス
   弁を備えたバイパス経路で連絡されてなる加圧流動床ボ
   イラ用ガスタービンにおいて、 前記圧縮機出口弁が開，高温ガス弁を開，圧縮機バイパ
   ス弁を閉として運転する際に、前記圧縮機出口弁の開度
   の異常を検知する異常検出手段と、 前記検出手段の信号に基づきガスタービンをトリップさ
   せるよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする加
   圧流動床ボイラ用ガスタービン。
4. 【請求項４】空気を圧縮して吐出する圧縮機と、 該圧縮機と連結され、燃焼ガスが供給されて駆動するタ
   ービンと、 圧縮機の空気吐出部は、加圧流動床ボイラへ吐出空気を
   供給し、該吐出空気の加圧流動床ボイラへの流量をコン
   トロールする圧縮機出口弁を備えた圧縮機空気供給経路
   に連絡し、 タービンの燃焼ガスの供給部は、加圧流動床ボイラから
   燃焼ガスが供給され、 加圧流動床ボイラからの排ガスのタービンへの流量をコ
   ントロールする高温ガス弁を備えた燃焼ガス供給経路に
   連絡し、 前記圧縮空気供給経路と燃焼ガス供給経路とは、圧縮機
   吐出空気を加圧流動床ボイラをバイパスしてタービンに
   流し、バイパス流量をコントロールする圧縮機バイパス
   弁を備えたバイパス経路で連絡されてなる加圧流動床ボ
   イラ用ガスタービンにおいて、 前記圧縮機出口弁を開，高温ガス弁を開，圧縮機バイパ
   ス弁を閉として運転する際に、前記高温ガス弁の開度の
   異常を検知する異常検出手段と、 前記検出手段の信号に基づきガスタービンをトリップさ
   せるよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする加
   圧流動床ボイラ用ガスタービン。
5. 【請求項５】空気を圧縮して吐出する圧縮機と、 該圧縮機と連結され、燃焼ガスが供給されて駆動するタ
   ービンと、 圧縮機の空気吐出部は、加圧流動床ボイラへ吐出空気を
   供給し、該吐出空気の加圧流動床ボイラへの流量をコン
   トロールする圧縮機出口弁を備えた圧縮機空気供給経路
   に連絡し、 タービンの燃焼ガスの供給部は、加圧流動床ボイラから
   燃焼ガスが供給され、加圧流動床ボイラからの排ガスの
   タービンへの流量をコントロールする高温ガス弁を備え
   た燃焼ガス供給経路に連絡し、 前記圧縮空気供給経路と燃焼ガス供給経路とは、圧縮機
   吐出空気を加圧流動床ボイラをバイパスしてタービンに
   流し、バイパス流量をコントロールする圧縮機バイパス
   弁を備えたバイパス経路で連絡されてなる加圧流動床ボ
   イラ用ガスタービンにおいて、 前記圧縮機出口弁を開，高温ガス弁を開，圧縮機バイパ
   ス弁を閉として運転する際に、前記圧縮機バイパス弁の
   開度の異常を検知する異常検出手段と、 前記検出手段の信号に基づきガスタービンをトリップさ
   せるよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする加
   圧流動床ボイラ用ガスタービン。