JPS6185542A - ガスタ−ビン排気温度制御装置 - Google Patents
ガスタ−ビン排気温度制御装置Info
- Publication number
- JPS6185542A JPS6185542A JP20630684A JP20630684A JPS6185542A JP S6185542 A JPS6185542 A JP S6185542A JP 20630684 A JP20630684 A JP 20630684A JP 20630684 A JP20630684 A JP 20630684A JP S6185542 A JPS6185542 A JP S6185542A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas turbine
- exhaust
- damper
- temperature
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/16—Control of working fluid flow
- F02C9/20—Control of working fluid flow by throttling; by adjusting vanes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/101—Regulating means specially adapted therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/008—Adaptations for flue gas purification in steam generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
- F01K11/04—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the boilers or condensers being rotated in use
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、ガスクービンの排気圧力を調節し、排気温度
を制御し、下流の脱硝装置の効率を改善するガスタービ
ンの排気温度制御装置に関する。
を制御し、下流の脱硝装置の効率を改善するガスタービ
ンの排気温度制御装置に関する。
ガスタービンの高温部分の構造材料の保護のために、燃
焼温度を一定値以下に制御する必要がろり、そのために
、燃焼温度を直接測定するか、又は、圧縮機出口圧力及
び排気温度を測定し、間接的に燃焼温度を求める方法に
よって、最終的には、燃料流量を制御しているのが従来
のガスタービン排気（燃焼）温度制御であり、燃焼温度
を一定に制御することだけを目的としたガスタービンの
制御方法でろる。近年、ガスタービンの排気ガス中に含
まれる窒素酸化物＃度（以下Ｎｏｒ）に対する環境規制
が厳しくなってきておシ、ガスタービンでは、燃焼器部
分の低Ｎ Ｏｘ化の対策を行なう一方排気ガス系統に脱
硝装置を設置することにより、ガスタービンプラントか
ら排出されるＮＯｘ量を低減する工夫がなされてきてい
る。ガスタービン燃焼器部分の対策については、Ｎ０ｘ
ｌｌｔｔ”大巾に減少する方法について、現状では、と
くに完成されておらず、今後、実績等を含め、検討の余
地が数多く残されている。一方、排ガス系統内の脱硝装
置については、既にその設備は完成されており、実績的
にも十分実証されている。ガスタービン−蒸気夕〜ビン
を組合せたコンパインンド丈イクル発屯プラントの脱硝
装置適用例を第４図に示す。本系統において、燃滉器４
より出た燃焼ガスは、ガスタービン２に導かれ、その排
ガスは、排ガスボイラ５に導かれる。排ガスは、排ガス
ボイラ５内の脱硝装置６で触媒と反応した後、排ガス煙
突より大気に放出される。本システム中のダンパ■■は
単に系統の遮断、開、にのみ使用されている 本システ
ムを使用した場合、定格負荷運転中、即ち、ガスタービ
ン２の排気ガス温度が高く安定している場合には、脱硝
装置６は、効率が良く、従って、排出Ｎ Ｏｘ値も十分
低い値に抑制することは可能でるるか、一方、ガスター
ビン２の起動時、ＮＯｘ値が比較的高く、かつ、脱硝装
置６の入口排ガス温度が、低く不安定な状態では脱硝′
ｊｊＪ率は低く、従って、起動時のＮ Ｏｘ値をおさえ
ることが困難でろり、プラント設置上の大きな制約とな
っている。この観点から、ガスタービン２の排気ガス温
度を低負荷時に極力高くする必要がめるが、この排気ガ
ス温度制御方法として、ガスタービン２０入口空気流量
を極力絞りこみ、その分だけ、燃焼温度を高めるやり方
がめる。この方法は、低負荷時に排ガス温度を高めるこ
とにより、排ガスボイラ５の入口ガス温度を高くするこ
とによって、コンバインドサイクル発電効率を改善しよ
うとするものである（添付公知側参照）が、併せて、脱
硝効率もある程度改善することが可能である。第５図に
排ガス温度特性を示す。
焼温度を一定値以下に制御する必要がろり、そのために
、燃焼温度を直接測定するか、又は、圧縮機出口圧力及
び排気温度を測定し、間接的に燃焼温度を求める方法に
よって、最終的には、燃料流量を制御しているのが従来
のガスタービン排気（燃焼）温度制御であり、燃焼温度
を一定に制御することだけを目的としたガスタービンの
制御方法でろる。近年、ガスタービンの排気ガス中に含
まれる窒素酸化物＃度（以下Ｎｏｒ）に対する環境規制
が厳しくなってきておシ、ガスタービンでは、燃焼器部
分の低Ｎ Ｏｘ化の対策を行なう一方排気ガス系統に脱
硝装置を設置することにより、ガスタービンプラントか
ら排出されるＮＯｘ量を低減する工夫がなされてきてい
る。ガスタービン燃焼器部分の対策については、Ｎ０ｘ
ｌｌｔｔ”大巾に減少する方法について、現状では、と
くに完成されておらず、今後、実績等を含め、検討の余
地が数多く残されている。一方、排ガス系統内の脱硝装
置については、既にその設備は完成されており、実績的
にも十分実証されている。ガスタービン−蒸気夕〜ビン
を組合せたコンパインンド丈イクル発屯プラントの脱硝
装置適用例を第４図に示す。本系統において、燃滉器４
より出た燃焼ガスは、ガスタービン２に導かれ、その排
ガスは、排ガスボイラ５に導かれる。排ガスは、排ガス
ボイラ５内の脱硝装置６で触媒と反応した後、排ガス煙
突より大気に放出される。本システム中のダンパ■■は
単に系統の遮断、開、にのみ使用されている 本システ
ムを使用した場合、定格負荷運転中、即ち、ガスタービ
ン２の排気ガス温度が高く安定している場合には、脱硝
装置６は、効率が良く、従って、排出Ｎ Ｏｘ値も十分
低い値に抑制することは可能でるるか、一方、ガスター
ビン２の起動時、ＮＯｘ値が比較的高く、かつ、脱硝装
置６の入口排ガス温度が、低く不安定な状態では脱硝′
ｊｊＪ率は低く、従って、起動時のＮ Ｏｘ値をおさえ
ることが困難でろり、プラント設置上の大きな制約とな
っている。この観点から、ガスタービン２の排気ガス温
度を低負荷時に極力高くする必要がめるが、この排気ガ
ス温度制御方法として、ガスタービン２０入口空気流量
を極力絞りこみ、その分だけ、燃焼温度を高めるやり方
がめる。この方法は、低負荷時に排ガス温度を高めるこ
とにより、排ガスボイラ５の入口ガス温度を高くするこ
とによって、コンバインドサイクル発電効率を改善しよ
うとするものである（添付公知側参照）が、併せて、脱
硝効率もある程度改善することが可能である。第５図に
排ガス温度特性を示す。
しかし、入口空気量の絞りこみについては、ガスタービ
ン圧縮機ｌの特性上、極端に絞ればサージングの発生が
あり、この方法に依る排ガス温度上昇には、限度があり
、プラント運用上、危険度のポテンシャルが大きく、ま
して、入口空気量を任意に制御することは、信頼性、及
び制御上、はとんど不可能である。このため、排気ガス
温度を任意に制御し、脱硝装置の効率を常に最適に制御
できる方法が必要でらる。
ン圧縮機ｌの特性上、極端に絞ればサージングの発生が
あり、この方法に依る排ガス温度上昇には、限度があり
、プラント運用上、危険度のポテンシャルが大きく、ま
して、入口空気量を任意に制御することは、信頼性、及
び制御上、はとんど不可能である。このため、排気ガス
温度を任意に制御し、脱硝装置の効率を常に最適に制御
できる方法が必要でらる。
本発明の目的は、規制ＮＯｘ濃度に対し、ガスタービン
排気ガス温度を制御し、脱硝装置の効率を改善するガス
タービンの排気ガス温度制御装置′５ｃ提供することに
ある。。
排気ガス温度を制御し、脱硝装置の効率を改善するガス
タービンの排気ガス温度制御装置′５ｃ提供することに
ある。。
不発明は、ガスタービ排気カス系統内にダンパを設け、
排気ダクトガス流路面積を任意に制御し、排気ガス圧力
を制御することで、ガスタービン排気ガス温度を脱硝装
置の効率を改善することを特徴とする、 〔発明の実施例〕 第１図は、本発明の実施例を示す図でるる。
排気ダクトガス流路面積を任意に制御し、排気ガス圧力
を制御することで、ガスタービン排気ガス温度を脱硝装
置の効率を改善することを特徴とする、 〔発明の実施例〕 第１図は、本発明の実施例を示す図でるる。
規制ＮＯｘ値と煙突部で測定したＮＯｘ値との１ＪｉＩ
ｉ差信号ΔＮＯｘ信号によって、ダンパのストロークｓ
７ｉ？演算７し、ダンパ１０を開閉制御する。
ｉ差信号ΔＮＯｘ信号によって、ダンパのストロークｓ
７ｉ？演算７し、ダンパ１０を開閉制御する。
ガスタービン２の排気ガス系統の圧力を変化させた場合
には、タービンのＴ−８ｇ図上、圧力変動分だけ排気温
度が変化する。第２図にソービン部分のＴ−８線図を示
す。本図に於いて、タービン排気圧力がダンパ操作によ
って増加（ΔＰｘ）すると、排気温度ＴｘはΔＴｘだけ
増加する。脱硝装置入口温度（中タービン排気温度）Ｔ
Ｉと脱硝効率ηとの関係は、ηは、はぼＴ’ｘに対し二
次曲線となり、低温部では、りは急勾配を示し、高温に
なるにつれて、ｌはなだらかな特性を示す。従って、ガ
スタービンの排気温度の低い、部分負荷時又は、起動時
に於いて、このダンパ制御は、効果が大きい。第３図に
％Ｔ！−ηの一般例を示す。
には、タービンのＴ−８ｇ図上、圧力変動分だけ排気温
度が変化する。第２図にソービン部分のＴ−８線図を示
す。本図に於いて、タービン排気圧力がダンパ操作によ
って増加（ΔＰｘ）すると、排気温度ＴｘはΔＴｘだけ
増加する。脱硝装置入口温度（中タービン排気温度）Ｔ
Ｉと脱硝効率ηとの関係は、ηは、はぼＴ’ｘに対し二
次曲線となり、低温部では、りは急勾配を示し、高温に
なるにつれて、ｌはなだらかな特性を示す。従って、ガ
スタービンの排気温度の低い、部分負荷時又は、起動時
に於いて、このダンパ制御は、効果が大きい。第３図に
％Ｔ！−ηの一般例を示す。
本図に於いて、脱硝効率は、低温部分で急勾配を示して
おシ、ガスタービン起動時のガス温度が２５０Ｃ前後の
点では脱硝効率は、約６９チと低い値を示す之めに、脱
硝装置出口のＮＯｘ値は高レベルとなり、環境規制をク
リアできないが、ダンパ操作を行なうことで、ガス圧力
は約１０２０■水柱だけ増加するため、ガス温度は、約
１１ｃ増加可能でろる。この効果によって、脱硝装置の
効率は、絶対値で約５％向上することができる。
おシ、ガスタービン起動時のガス温度が２５０Ｃ前後の
点では脱硝効率は、約６９チと低い値を示す之めに、脱
硝装置出口のＮＯｘ値は高レベルとなり、環境規制をク
リアできないが、ダンパ操作を行なうことで、ガス圧力
は約１０２０■水柱だけ増加するため、ガス温度は、約
１１ｃ増加可能でろる。この効果によって、脱硝装置の
効率は、絶対値で約５％向上することができる。
ダンパストローク演算装置でストロークＳを算出するが
、演算過程は、次のよりでろる。
、演算過程は、次のよりでろる。
脱硝必要効率偏差 Δη（チ）
Δη”ｆｘ（ΔＮＯｘ ） ・・・・曲・α）
タービン出口必要温度偏差 ΔＴｘ（Ｃ）ΔＴＸ＝ｆ２
（η）×Δη ・・・・曲・（２）タービン出口
必要圧力偏差ΔＰ ｘ （ｗＡｇ ）ΔＰｘ ＝＝ｊ（
×（Δ’１’Ｘ ＞ −・−・・−−−−
（ａ）Ｋ：定数 ダンパ必要ストローク偏差ΔＳ（％） Δ５＝ｆ３（Ｆ、 Ｔｘ 、ΔＰｘ ） −−−
（４）Ｆ：排気ガス流量（チ） この計算過程によって算出されたダンパストロークΔＳ
の信号によって、ダンパを必要開度に調節することによ
って、所定の脱硝効率を設定し、排ガス中のＮＯ！濃度
を規制値内に制御できる。
タービン出口必要温度偏差 ΔＴｘ（Ｃ）ΔＴＸ＝ｆ２
（η）×Δη ・・・・曲・（２）タービン出口
必要圧力偏差ΔＰ ｘ （ｗＡｇ ）ΔＰｘ ＝＝ｊ（
×（Δ’１’Ｘ ＞ −・−・・−−−−
（ａ）Ｋ：定数 ダンパ必要ストローク偏差ΔＳ（％） Δ５＝ｆ３（Ｆ、 Ｔｘ 、ΔＰｘ ） −−−
（４）Ｆ：排気ガス流量（チ） この計算過程によって算出されたダンパストロークΔＳ
の信号によって、ダンパを必要開度に調節することによ
って、所定の脱硝効率を設定し、排ガス中のＮＯ！濃度
を規制値内に制御できる。
図中３は発電機、８は規制ＮＯｘ、９は燃焼器、２０は
蒸気タービン、３０は発電機、４０は復水イ凱５０は低
圧給水加熱器、６０は脱気器、７０は復水ポンプ、８０
は給水ポンプ、９０はタービンバイパス弁である。
蒸気タービン、３０は発電機、４０は復水イ凱５０は低
圧給水加熱器、６０は脱気器、７０は復水ポンプ、８０
は給水ポンプ、９０はタービンバイパス弁である。
不発明の排カス温度制御装置は、プラント設備として、
単純、安価でｌ、ＮＯｘ制御上、信頼性の向上を図るこ
とができる。
単純、安価でｌ、ＮＯｘ制御上、信頼性の向上を図るこ
とができる。
第１図は、本発明の排気ガス温度制御装置を示す図、第
２図は、ガスタービンの′ｒ−ｓｓ図、第３図は、脱硝
効率曲線図、第４図は、従来のコンバインドサイクル系
統を示す概略図、第５図は、ガスタービンの排気ガス温
度特性図でおる、７・・・ダンパーストローク演算器、
８・・・規制ＮＯｘ、１０・・・ダンパ。
２図は、ガスタービンの′ｒ−ｓｓ図、第３図は、脱硝
効率曲線図、第４図は、従来のコンバインドサイクル系
統を示す概略図、第５図は、ガスタービンの排気ガス温
度特性図でおる、７・・・ダンパーストローク演算器、
８・・・規制ＮＯｘ、１０・・・ダンパ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ガスタービンの排気系統にダンパを設け、排気ガス
流路制御を行ない、排気圧力を調節することにより、前
記ガスタービンの排気温度を制御することを特徴とする
ガスタービン排気温度制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ガスタービン
の下流に脱硝装置を設け、脱硝効率を改善するために排
気温度を制御する手段を設けたことを特徴とするガスタ
ービン排気温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20630684A JPS6185542A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | ガスタ−ビン排気温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20630684A JPS6185542A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | ガスタ−ビン排気温度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6185542A true JPS6185542A (ja) | 1986-05-01 |
Family
ID=16521114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20630684A Pending JPS6185542A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | ガスタ−ビン排気温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6185542A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4912928A (en) * | 1987-09-11 | 1990-04-03 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust heat exchanger system |
| US5855111A (en) * | 1993-12-24 | 1999-01-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitrogen oxide removal control apparatus |
-
1984
- 1984-10-03 JP JP20630684A patent/JPS6185542A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4912928A (en) * | 1987-09-11 | 1990-04-03 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Exhaust heat exchanger system |
| US5855111A (en) * | 1993-12-24 | 1999-01-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitrogen oxide removal control apparatus |
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