WO2012023302A1 - ガスタービン燃焼器の燃料供給系統およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法 - Google Patents

ガスタービン燃焼器の燃料供給系統およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法 Download PDF

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陽介 恵藤
賢 鵜飼
嘉清 岡本
諒 東
丈尾 平崎
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel supply system for a gas turbine combustor that supplies a low-calorie gas such as blast furnace gas (BFG) as a main fuel to a gas turbine combustor and a fuel supply method for the gas turbine combustor.
  • a low-calorie gas such as blast furnace gas (BFG)
  • BFG blast furnace gas
  • FIG. What is disclosed is known.
  • low-calorie gas such as blast furnace gas (BFG) is supplied from a gas nozzle constituting the combustor via the main system, from a gas nozzle constituting the combustor via the pilot system.
  • a high calorie gas such as coke oven gas (COG) is constantly supplied.
  • high-calorie gas such as coke oven gas (COG) has a higher consumption cost than low-calorie gas such as blast furnace gas (BFG).
  • BFG blast furnace gas
  • high-calorie gas such as coke oven gas (COG) contains more impurities than low-calorie gas such as blast furnace gas (BFG).
  • the pilot system may be clogged by impurities, or a COG compressor for supplying COG to the gas turbine combustor may malfunction, causing the gas turbine to trip (emergency stop).
  • pilot system when the pilot system is clogged, high-calorie gas such as coke oven gas (COG) is not supplied to the pilot nozzle, and the combustion gas in the combustor may flow backward into the pilot nozzle, resulting in a fire. It was.
  • COG coke oven gas
  • maintenance is required to eliminate (correct) the clogging of the pilot system and the COG compressor, leading to problems such as a reduction in the operating rate of the gas turbine and an increase in maintenance costs. there were.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and can reduce the consumption of high-calorie gas such as coke oven gas (COG) during gas turbine operation.
  • COG coke oven gas
  • Providing a fuel supply system for a gas turbine combustor and a fuel supply method for the gas turbine combustor that can prevent the gas turbine from being stopped due to a malfunction of a compressor that compresses high-calorie gas and improve the reliability of the gas turbine The purpose is to do.
  • a gas turbine combustor fuel supply method is a gas turbine combustor fuel supply method for supplying at least two types of fuel having different calories to a gas turbine combustor.
  • low-calorie fuel is supplied to a first fuel supply system that supplies high-calorie fuel to the first nozzle that constitutes the gas turbine combustor, and to a second nozzle that constitutes the gas turbine combustor.
  • the high-calorie fuel and the low-calorie fuel are supplied to the gas turbine combustor using both of the second fuel supply systems to supply, and the gas turbine has reached an output that can be continuously operated only with the low-calorie fuel.
  • the supply of the high calorie fuel to the gas turbine combustor is cut off and only the low calorie fuel is supplied to the gas turbine combustor. It was so.
  • the consumption of high calorie gas such as coke oven gas (COG) during gas turbine operation can be reduced, and the first fuel supply It is possible to reduce the frequency of clogging of the system (pilot system) and the malfunction of the compressor that compresses high calorie gas.
  • COG coke oven gas
  • the second fuel supply system is used.
  • the guided low-calorie fuel is guided to the first nozzle via a sweep line that leads in the middle of the first fuel supply system, and the low-calorie fuel is supplied from both the second nozzle and the first nozzle. It is more preferable to use a configuration in which calorie fuel is ejected.
  • the low calorie is supplied from both the first nozzle and the second nozzle. Since the fuel is ejected and combusted, it is possible to prevent the combustion gas in the combustor from flowing back into the first nozzle (pilot nozzle) and causing a fire.
  • a fuel supply system for a gas turbine combustor is a fuel supply system for a gas turbine combustor that supplies at least two types of fuels having different calories to the gas turbine combustor, wherein the gas turbine A first fuel supply system that supplies high-calorie fuel to a first nozzle that constitutes a combustor, and a second fuel supply that supplies low-calorie fuel to a second nozzle that constitutes the gas turbine combustor A system, a sweep line that guides the low-calorie fuel guided through the second fuel supply system in the middle of the first fuel supply system, and a second in the middle of the sweep line.
  • a sweep valve for switching inflow / shut-off of the low-calorie fuel guided from the fuel supply system to the first fuel supply system; and the sweep valve of the first fuel supply system A first shut-off valve provided on the upstream side of the position where the downstream end of the line is connected, and shuts off the supply of high-calorie fuel guided to the first nozzle via the first fuel supply system; The sweep valve is opened and the first shut-off valve is closed when the gas turbine reaches an output capable of continuous operation only with the low-calorie fuel.
  • the consumption of high calorie gas such as coke oven gas (COG) during gas turbine operation can be reduced, and the first fuel supply It is possible to reduce the frequency of clogging of the system (pilot system) and the malfunction of the compressor that compresses high calorie gas.
  • COG coke oven gas
  • the fuel supply system of the gas turbine combustor when supplying the high-calorie fuel to the gas turbine combustor and supplying only the low-calorie fuel to the gas turbine combustor, Since the low calorie fuel is ejected from both the first nozzle and the second nozzle and burned, the combustion gas in the combustor flows backward into the first nozzle (pilot nozzle), causing a fire. Can be prevented.
  • a second cutoff is provided upstream of the position where the downstream end of the sweep line of the first fuel supply system is connected and downstream of the first cutoff valve. More preferably, the valve is provided.
  • the low calorie fuel that has flowed into the first fuel supply system via the sweep line is prevented from flowing into the first fuel supply system located upstream of the second shutoff valve. can do.
  • the first fuel supply system located between the first shut-off valve and the second shut-off valve, configured to N 2 seal line for supplying a N 2 for seal is connected Is more preferable.
  • N 2 is substituted between the first shut-off valve and the second shut-off valve during operation (zero pilot operation) in which only the low calorie fuel is supplied to the gas turbine combustor.
  • a gas turbine according to a third aspect of the present invention includes any one of the above gas turbine combustor fuel supply systems.
  • the consumption of high-calorie gas such as coke oven gas (COG) during gas turbine operation can be reduced, the running cost can be reduced, and the first fuel supply
  • the frequency of the clogging of the system (pilot system) and the malfunction of the compressor that compresses the high calorie gas can be reduced, the maintenance cost can be reduced, and the reliability of the gas turbine can be improved.
  • a power plant according to a fourth aspect of the present invention includes the gas turbine.
  • the running cost and the maintenance cost are low and the highly reliable gas turbine is equipped (adopted), the running cost and the maintenance of the entire power plant. Costs can be reduced and the reliability of the entire power plant can be improved.
  • the consumption of high calorie gas such as coke oven gas (COG) during gas turbine operation can be reduced. It is possible to prevent the gas turbine from being stopped due to the clogging of the pilot system or the malfunction of the compressor that compresses the high calorie gas, and to improve the reliability.
  • COG coke oven gas
  • FIG. 2 is an enlarged detailed view showing a main part of FIG. 1. It is a timing chart which shows the opening-and-closing state of each valve shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between the speed (rotation speed) and load of a gas turbine, and COG flow volume.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power plant including a fuel supply system for a gas turbine combustor according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a detailed view showing an enlarged main part of FIG. 1
  • FIG. 4 is a chart showing the relationship between the speed (rotation speed) and load of the gas turbine and the COG flow rate.
  • a power plant 10 includes a gas turbine 11, a BFG compressor 12, a generator 13, a gas cooler 14, and a fuel supply system for a gas turbine combustor (hereinafter referred to as “fuel turbine”). (Referred to as “fuel supply system”) 15.
  • the gas turbine 11 includes an air compressor 16, a (gas turbine) combustor 17, and a turbine 18.
  • a filter 20 is provided in the middle of an air introduction pipe 19 that guides air (outside air) to the air compressor 16. Is provided.
  • the gas turbine 11, the BFG compressor 12, and the generator 13 are connected via the main gear device 21, and when the gas turbine 11 rotates, the BFG compressor 12 and the generator 13 rotate together. It is like that.
  • the fuel supply system 15 includes a first fuel supply system 31 that guides high-calorie fuel to the combustor 17 and a second fuel supply system 32 that guides low-calorie fuel to the combustor 17.
  • the first fuel supply system 31 is a fuel supply line that guides COG (coke oven gas) to a pilot nozzle (first fuel nozzle) (not shown) that constitutes the combustor 17. 33 and a sweep BFG cutoff valve (second cutoff valve) 34 are provided.
  • the second fuel supply system 32 is a fuel supply line that leads BFG (blast furnace gas) to a gas nozzle (second fuel nozzle) (not shown) that constitutes the combustor 17, and BFG generated in the blast furnace 35 is compressed by BFG.
  • An upstream line 36 that leads to the machine 12
  • a downstream line 37 that leads the BFG compressed by the BFG compressor 12 (sent (discharged) from the BFG compressor 12) to the gas nozzle, and midway and downstream of the upstream line 36
  • a bypass line 38 that communicates with the middle of the side line 37 and returns BFG passing through the downstream line 37 to the upstream line 36 as necessary is provided.
  • N 2 for heat reduction and / or COG for heat increase are mixed with BFG led from the inside of the blast furnace 35 to have an appropriate calorie (second calorie).
  • a mixer 39 that adjusts to a BFG (with a calorific value that allows the combustor 17 to maintain a combustion state by only the BFG guided to the combustor 17 via the fuel supply system 32), and the mixer 39 to the BFG compressor
  • a dust collector (for example, an electrostatic precipitator) 40 that separates and removes fine particles such as dust from the BFG guided to 12 is provided.
  • a bypass valve that adjusts the flow rate of BFG that is returned from the middle of the downstream line 37 to the middle of the upstream line 36 located between the mixer 39 and the dust collector 40 (flow rate adjustment).
  • Valve) 41 and BFG which is located downstream of the bypass valve 41 and returned from the middle of the downstream line 37 to the middle of the upstream line 36 located between the mixer 39 and the dust collector 40 Gas cooler 14 is provided.
  • a sweep line 51 is provided that communicates with the middle and guides part of the BFG passing through the downstream line 37 to the middle of the first fuel supply system 31 as necessary. Further, as shown in FIG. 2, in the middle of the sweep line 51, a sweeper 52 and a sweep valve for switching inflow / interruption of BFG guided (swept) from the middle of the downstream line 37 to the combustor 17.
  • Flow control valve 53 is provided, and when the sweep valve 53 is opened, a part of the BFG compressed by the BFG compressor 12 (sent (discharged) from the BFG compressor 12) is swept. It is guided to a pilot nozzle (first fuel nozzle) (not shown) via a line 51 and ejected from the pilot nozzle.
  • a COG cutoff valve (first cutoff valve) 54 and a first fuel supply system 31 are interposed.
  • a COG flow regulating valve (flow regulating valve) 55 for adjusting the flow rate of COG guided to the combustor 17 is provided from the upstream side.
  • N 2 for sealing N 2 seal line 56 is connected, in the middle of the N 2 seal line 56, N 2 supply valve 57 is provided.
  • a vent line 58 is connected in the middle of the first fuel supply system 31 located between the COG shut-off valve 54 and the COG flow control valve 55, and in the middle of the vent line 58, a vent valve 59 is connected. Is provided.
  • COG is supplied to the combustor 17 via the first fuel supply system 31 and then supplied to the combustor 17 via the second fuel supply system 32.
  • BFG is supplied and ignited by an ignition device (not shown). Subsequently, BFG is supplied to the combustor 17 via the second fuel supply system 32 to form a combustion state in the combustor 17.
  • the vent valve 59, the sweep valve 53, and the N 2 supply valve 57 are fully closed.
  • the COG flow control valve 55 When ignition is confirmed, the COG flow control valve 55 is once throttled (closed) to the second predetermined opening, and the rotational speed of the gas turbine 11 is gradually increased to a predetermined rotational speed (for example, 81% speed) to When the rotational speed of the gas turbine 11 reaches this rotational speed (for example, 81% speed), the COG flow regulating valve 55 is gradually operated in the opening direction to set the rotational speed of the gas turbine 11 to 100% speed (rated speed: rated rotational speed). ) Until it rises gradually.
  • a predetermined rotational speed for example, 81% speed
  • the gas turbine 11 When the rotation speed of the gas turbine 11 reaches 100% speed and a predetermined time (for example, 30 minutes) elapses, the gas turbine 11 enters (shifts) to 0% load (no load) operation, and at the same time, a command to start zero pilot. A signal is sent to a controller (not shown) to enter (transition) zero pilot operation.
  • a predetermined time for example, 30 minutes
  • the COG flow control valve 55 that has been open / close controlled (operated) by a controller (not shown) is gradually operated to the fully closed state, and the sweep valve 53 is moved from the fully closed state all at once. Open and fully open.
  • the COG cutoff valve 54 and the sweep BFG cutoff valve 34 remain fully open, and the vent valve 59 and the N 2 supply valve 57 remain fully closed.
  • the COG flow control valve 55 is fully closed, the COG shut-off valve 54 and the sweep BFG shut-off valve 34 are closed from the fully open state to the fully closed state, and the vent valve 59 and the N 2 supply valve 57 are fully closed. Open from the state at once and make it fully open.
  • the fully closed COG flow control valve 55 is opened at a stroke and is fully opened for a moment, and then is closed at a stroke and is fully closed, and the N 2 supply valve 57 and the COG flow control valve 55 are closed.
  • the COG staying (existing) in between is purged (released out of the system) through the vent line 58 and the vent valve 59.
  • zero pilot operation that is, in which BFG is injected into the combustor 17 via a pilot nozzle (first fuel nozzle) and a gas nozzle (second fuel nozzle) (not shown) constituting the combustor 17 and burned.
  • first fuel nozzle first fuel nozzle
  • second fuel nozzle second fuel nozzle
  • the broken line in FIG. 4 indicates a pilot nozzle (first fuel nozzle) (not shown) that constitutes the combustor 17 when the conventional gas turbine combustor fuel supply system and gas turbine combustor fuel supply method are used. ) Shows the flow rate (consumption amount: supply amount) of COG ejected (supplied).
  • COG is supplied to the combustor 17 through the first fuel supply system 31 and BFG is supplied to the combustor 17 through the second fuel supply system 32.
  • a zero pilot end command signal is sent to a controller (not shown), and at the same time, the COG flow control valve 55 that has been fully closed by the controller (not shown) is gradually operated in the opening direction.
  • the COG shut-off valve 54 and the sweep BFG shut-off valve 34 are opened from the fully closed state to the fully opened state, and the vent valve 59 and the N 2 supply valve 57 are closed from the fully opened state to the fully closed state.
  • the COG flow regulating valve 55 is controlled to be opened / closed (operated) by a controller (not shown)
  • the sweep valve 53 is closed from the fully open state to the fully closed state.
  • the supply of BFG to the fuel supply system 31 (more specifically, a pilot nozzle (not shown) constituting the combustor 17) is shut off.
  • the consumption of high calorie gas such as coke oven gas (COG) during operation of the gas turbine 11 is reduced. This can reduce the frequency of the clogging of the first fuel supply system (pilot system) 31 and the malfunction of the COG compressor 33 that compresses the high calorie gas. Further, according to the fuel supply system 15 of the gas turbine combustor and the fuel supply method of the gas turbine combustor according to the present embodiment, the supply of the high calorie fuel to the combustor 17 is cut off, and the low calorie fuel is supplied to the combustor 17.
  • COG coke oven gas
  • the combustion gas in the combustor 17 is It is possible to prevent a fire from flowing back into the pilot nozzle (first fuel nozzle).
  • the first fuel supply system 31 is upstream of the position where the downstream end of the sweep line 51 is connected, and the COG is cut off. Since the sweep BFG shut-off valve 34 is provided on the downstream side of the valve 54, the low calorie fuel flowing into the first fuel supply system 31 via the sweep line 51 is located upstream of the sweep BFG shut-off valve 34. Inflow into the first fuel supply system 31 located can be prevented. Furthermore, according to the fuel supply system 15 of the gas turbine combustor according to the present embodiment, the first fuel supply system 31 positioned between the COG shut-off valve 54 and the sweep BFG shut-off valve 34 has N for sealing.
  • N 2 seal line 56 for supplying 2 Since the N 2 seal line 56 for supplying 2 is connected, during the operation (zero pilot operation) in which only the low-calorie fuel is supplied to the combustor 17, there is a gap between the COG cutoff valve 54 and the sweep BFG cutoff valve 34. By replacing with N 2 , it is possible to prevent flammable gas from staying in the first fuel supply system 31.
  • the gas turbine 11 since the gas turbine 11 according to the present embodiment includes the fuel supply system 15 of the gas turbine combustor according to the present embodiment, consumption of high calorie gas such as coke oven gas (COG) during operation of the gas turbine 11. The amount can be reduced, and the running cost can be reduced. In addition, it is possible to prevent the gas turbine 11 from being stopped due to clogging of the first fuel supply system 31 or a malfunction of the COG compressor 33 that compresses high calorie gas, thereby improving the operating rate and reducing maintenance costs. Therefore, the reliability of the gas turbine 11 can be improved.
  • COG coke oven gas
  • the power plant 10 according to the present embodiment is equipped (adopted) with the gas turbine 11 according to the present embodiment, that is, the gas turbine 11 with low running cost and low maintenance cost and high reliability.
  • the running cost and maintenance cost of the entire power plant 10 can be reduced, and the reliability of the entire power plant 10 can be improved.
  • COG coke oven gas
  • BFG blast furnace gas
  • Coke oven gas and BFG (blast furnace gas) may be used.

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Abstract

ガスタービン運転中におけるコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスの消費量を低減させ、パイロット系統の目詰まりや高カロリーガスを圧縮する圧縮機の不具合等によるガスタービンの停止を防止し、ガスタービンの信頼性を向上させること。ガスタービン（１１）の運転開始時には、燃焼器（１７）を構成する第１のノズルに、高カロリー燃料を供給する第１の燃料供給系統（３１）、および燃焼器（１７）を構成する第２のノズルに、低カロリー燃料を供給する第２の燃料供給系統（３２）の双方を用いて、燃焼器（１７）に高カロリー燃料および低カロリー燃料を供給し、ガスタービン（１１）が低カロリー燃料のみで継続運転可能な出力に達した時点で、燃焼器（１７）への高カロリー燃料の供給を遮断し、燃焼器（１７）に低カロリー燃料のみを供給するようにした。

Description

ガスタービン燃焼器の燃料供給系統およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法
　　本発明は、高炉ガス（ＢＦＧ）等の低カロリーガスを主燃料としてガスタービン燃焼器に供給するガスタービン燃焼器の燃料供給系統およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法に関するものである。
高炉ガス（ＢＦＧ）等の低カロリーガスを主燃料としてガスタービン燃焼器に供給するガスタービン燃焼器の燃料供給系統およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法としては、例えば、特許文献１の図５に開示されたものが知られている。
特開平７－１０２９９８号公報
　上記特許文献１の図５に開示されたものでは、メイン系統を介して燃焼器を構成するガスノズルから高炉ガス（ＢＦＧ）等の低カロリーガスが、パイロット系統を介して燃焼器を構成するガスノズルからコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスが、常時供給されるようになっている。
　しかしながら、コークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスは、高炉ガス（ＢＦＧ）等の低カロリーガスに比べて消費コストが高いため、近年、ガスタービン運転中のコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスの消費量を減らしたいとの要望がユーザーから数多く寄せられていた。
　また、コークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスは、高炉ガス（ＢＦＧ）等の低カロリーガスに比べて不純物が多く含まれている。そのため、不純物によってパイロット系統に詰まりが生じたり、ガスタービン燃焼器にＣＯＧを供給するためのＣＯＧ圧縮機に不具合が生じたりして、ガスタービンがトリップ（危急停止）してしまうことがあった。
　さらに、パイロット系統が詰まったりすることによりパイロットノズルにコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスが供給されなくなり、燃焼器内の燃焼ガスがパイロットノズル内に逆流して、火災に至るおそれもあった。
　さらにまた、パイロット系統の目詰まりやＣＯＧ圧縮機の不具合を解消（是正）するためのメンテナンスが必要となり、ガスタービンの稼働率が低下したり、メンテナンス費用が高騰したりしてしまうといった問題点もあった。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガスタービン運転中におけるコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスの消費量を低減させることができ、パイロット系統の目詰まりや高カロリーガスを圧縮する圧縮機の不具合等によるガスタービンの停止を防止し、ガスタービンの信頼性を向上させることができるガスタービン燃焼器の燃料供給系統およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
　本発明の第１の態様に係るガスタービン燃焼器の燃料供給方法は、カロリーの異なる少なくとも二種類の燃料をガスタービン燃焼器に供給するガスタービン燃焼器の燃料供給方法であって、ガスタービンの運転開始時には、前記ガスタービン燃焼器を構成する第１のノズルに、高カロリー燃料を供給する第１の燃料供給系統、および前記ガスタービン燃焼器を構成する第２のノズルに、低カロリー燃料を供給する第２の燃料供給系統の双方を用いて、前記ガスタービン燃焼器に前記高カロリー燃料および前記低カロリー燃料を供給し、ガスタービンが前記低カロリー燃料のみで継続運転可能な出力に達した時点で、前記ガスタービン燃焼器への前記高カロリー燃料の供給を遮断し、前記ガスタービン燃焼器に前記低カロリー燃料のみを供給するようにした。
　前記第１の態様に係るガスタービン燃焼器の燃料供給方法によれば、ガスタービン運転中におけるコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスの消費量を低減させることができ、第１の燃料供給系統（パイロット系統）の目詰まりや高カロリーガスを圧縮する圧縮機の不具合の頻度を減少させることができる。
　前記第１の態様において、前記ガスタービン燃焼器への前記高カロリー燃料の供給を遮断し、前記ガスタービン燃焼器に前記低カロリー燃料のみを供給する際、前記第２の燃料供給系統を介して導かれた前記低カロリー燃料を、前記第１の燃料供給系統の途中に導くスイープラインを介して、前記第１のノズルに導き、前記第２のノズルおよび前記第１のノズルの双方から前記低カロリー燃料を噴出させる構成にするとさらに好適である。
　上記構成によれば、ガスタービン燃焼器への高カロリー燃料の供給を遮断し、ガスタービン燃焼器に低カロリー燃料のみを供給する場合でも、第１のノズルおよび第２のノズルの双方から低カロリー燃料が噴出され、燃焼させられることになるので、燃焼器内の燃焼ガスが第１のノズル（パイロットノズル）内に逆流して、火災に至るのを防止することができる。
　本発明の第２の態様に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統は、カロリーの異なる少なくとも二種類の燃料をガスタービン燃焼器に供給するガスタービン燃焼器の燃料供給系統であって、前記ガスタービン燃焼器を構成する第１のノズルに、高カロリー燃料を供給する第１の燃料供給系統と、前記ガスタービン燃焼器を構成する第２のノズルに、低カロリー燃料を供給する第２の燃料供給系統と、前記第２の燃料供給系統を介して導かれた前記低カロリー燃料を、前記第１の燃料供給系統の途中に導くスイープラインと、前記スイープラインの途中に設けられて、前記第２の燃料供給系統から前記第１の燃料供給系統に導かれる前記低カロリー燃料の流入／遮断を切り換えるためのスイープ弁と、前記第１の燃料供給系統の、前記スイープラインの下流端が接続された位置よりも上流側に設けられ、前記第１の燃料供給系統を介して前記第１のノズルに導かれる高カロリー燃料の供給を遮断する第１の遮断弁と、を備え、ガスタービンが前記低カロリー燃料のみで継続運転可能な出力に達した時点で、前記スイープ弁が開かれ、前記第１の遮断弁が閉じられるように構成されている。
　前記第２の態様に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統によれば、ガスタービン運転中におけるコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスの消費量を低減させることができ、第１の燃料供給系統（パイロット系統）の目詰まりや高カロリーガスを圧縮する圧縮機の不具合の頻度を減少させることができる。
　また、前記第２の態様に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統によれば、ガスタービン燃焼器への高カロリー燃料の供給を遮断し、ガスタービン燃焼器に低カロリー燃料のみを供給する際、第１のノズルおよび第２のノズルの双方から低カロリー燃料が噴出され、燃焼させられることになるので、燃焼器内の燃焼ガスが第１のノズル（パイロットノズル）内に逆流して、火災に至るのを防止することができる。
　前記第２の態様において、前記第１の燃料供給系統の、前記スイープラインの下流端が接続された位置よりも上流側で、かつ、前記第１の遮断弁の下流側に、第２の遮断弁が設けられている構成であるとさらに好適である。
　上記構成によれば、スイープラインを介して第１の燃料供給系統に流入した低カロリー燃料が、第２の遮断弁よりも上流側に位置する第１の燃料供給系統内に流入するのを防止することができる。
　上記構成において、前記第１の遮断弁と前記第２の遮断弁との間に位置する前記第１の燃料供給系統に、シール用のＮ２を供給するＮ２シールラインが接続されている構成であるとさらに好適である。
　上記構成によれば、ガスタービン燃焼器に低カロリー燃料のみが供給される運転（ゼロパイロット運転）時に、第１の遮断弁と第２の遮断弁との間をＮ２で置換しておくことにより、第１の燃料供給系統内に可燃性ガスが滞留することを防止することができる。
　本発明の第３の態様に係るガスタービンは、上記いずれかのガスタービン燃焼器の燃料供給系統を具備している。
　前記第３の態様によれば、ガスタービン運転中におけるコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスの消費量を低減させることができ、ランニングコストを低減させることができるとともに、第１の燃料供給系統（パイロット系統）の目詰まりや高カロリーガスを圧縮する圧縮機の不具合の頻度を減少させることができ、メンテナンスコストを低減させることができて、ガスタービンの信頼性を向上させることができる。
　本発明の第４の態様に係る発電プラントは、上記ガスタービンを具備している。
　前記第４の態様に係る発電プラントによれば、ランニングコストおよびメンテナンスコストが低く、かつ、信頼性の高いガスタービンが装備（採用）されていることになるので、発電プラント全体のランニングコストおよびメンテナンスコストを低減させることができ、発電プラント全体の信頼性を向上させることができる。
　本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法によれば、ガスタービン運転中におけるコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスの消費量を低減させることができ、パイロット系統の目詰まりや高カロリーガスを圧縮する圧縮機の不具合等によるガスタービンの停止を防止し、信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統を具備した発電プラントの概略構成図である。 図１の要部を拡大して示す詳細図である。 図２に示す各弁の開閉状態を示すタイミングチャートである。 ガスタービンの速度（回転数）および負荷とＣＯＧ流量との関係を示す図表である。
　以下、本発明の一実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法について、図１から図４を参照しながら説明する。
　図１は本実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統を具備した発電プラントの概略構成図、図２は図１の要部を拡大して示す詳細図、図３は図２に示す各弁の開閉状態を示すタイミングチャート、図４はガスタービンの速度（回転数）および負荷とＣＯＧ流量との関係を示す図表である。
　図１に示すように、本実施形態に係る発電プラント１０は、ガスタービン１１と、ＢＦＧ圧縮機１２と、発電機１３と、ガス冷却器１４と、ガスタービン燃焼器の燃料供給系統（以下、「燃料供給系統」という。）１５とを備えている。
　ガスタービン１１は、空気圧縮機１６と、（ガスタービン）燃焼器１７と、タービン１８とを備えており、空気圧縮機１６に空気（外気）を導く空気導入管１９の途中には、フィルタ２０が設けられている。また、ガスタービン１１と、ＢＦＧ圧縮機１２と、発電機１３とは、主歯車装置２１を介して連結されており、ガスタービン１１が回転すると、ＢＦＧ圧縮機１２および発電機１３も共に回転するようになっている。
　燃料供給系統１５は、高カロリーの燃料を燃焼器１７に導く第１の燃料供給系統３１と、低カロリーの燃料を燃焼器１７に導く第２の燃料供給系統３２とを備えている。
　第１の燃料供給系統３１は、ＣＯＧ（コークス炉ガス）を、燃焼器１７を構成する図示しないパイロットノズル（第１の燃料ノズル）に導く燃料供給ラインであり、その途中には、ＣＯＧ圧縮機３３と、スイープＢＦＧ遮断弁（第２の遮断弁）３４とが設けられている。
　第２の燃料供給系統３２は、ＢＦＧ（高炉ガス）を、燃焼器１７を構成する図示しないガスノズル（第２の燃料ノズル）に導く燃料供給ラインであり、高炉３５内で発生したＢＦＧをＢＦＧ圧縮機１２に導く上流側ライン３６と、ＢＦＧ圧縮機１２で圧縮された（ＢＦＧ圧縮機１２から送出（吐出）された）ＢＦＧをガスノズルに導く下流側ライン３７と、上流側ライン３６の途中と下流側ライン３７の途中とを連通して、下流側ライン３７を通過するＢＦＧを必要に応じて上流側ライン３６に戻すバイパスライン３８とを備えている。
　上流側ライン３６の途中には、高炉３５内から導かれたＢＦＧに、減熱用のＮ２および／または増熱用のＣＯＧを混合して、適当な熱量（カロリー）を有する（第２の燃料供給系統３２を介して燃焼器１７に導かれたＢＦＧのみで、燃焼器１７が燃焼状態を維持することのできる熱量を有する）ＢＦＧに調整する混合器３９と、混合器３９からＢＦＧ圧縮機１２に導かれるＢＦＧ中から塵ゴミ等の微粒子を分離・除去する集塵装置（例えば、電気集塵（Electrostatic Precipitator)）４０とが設けられている。
　バイパスライン３８の途中には、下流側ライン３７の途中から、混合器３９と集塵装置４０との間に位置する上流側ライン３６の途中に戻されるＢＦＧの流量を調整するバイパス弁（流量調整弁）４１と、バイパス弁４１の下流側に位置して、下流側ライン３７の途中から、混合器３９と集塵装置４０との間に位置する上流側ライン３６の途中に戻されるＢＦＧを冷却するガス冷却器１４とが設けられている。
　図１および図２に示すように、下流側ライン３７の途中には、下流側ライン３７の途中と、スイープＢＦＧ遮断弁３４と燃焼器１７との間に位置する第１の燃料供給系統３１の途中とを連通して、下流側ライン３７を通過するＢＦＧの一部を、必要に応じて第１の燃料供給系統３１の途中に導くスイープライン５１が設けられている。
　また、図２に示すように、スイープライン５１の途中には、ストレーナ５２と、下流側ライン３７の途中から燃焼器１７に導かれる（スイープされる）ＢＦＧの流入／遮断を切り換えるためのスイープ弁（流量調整弁）５３とが設けられており、スイープ弁５３が開かれることにより、ＢＦＧ圧縮機１２で圧縮された（ＢＦＧ圧縮機１２から送出（吐出）された）ＢＦＧの一部が、スイープライン５１を介して図示しないパイロットノズル（第１の燃料ノズル）に導かれ、パイロットノズルから噴出されるようになっている。
　ＣＯＧ圧縮機３３とスイープＢＦＧ遮断弁３４との間に位置する第１の燃料供給系統３１の途中には、ＣＯＧ遮断弁（第１の遮断弁）５４と、第１の燃料供給系統３１を介して燃焼器１７に導かれるＣＯＧの流量を調整するＣＯＧ流調弁（流量調整弁）５５とが上流側から設けられている。また、ＣＯＧ流調弁５５とスイープＢＦＧ遮断弁３４との間に位置する第１の燃料供給系統３１の途中には、シール用のＮ２を供給するＮ２シールライン５６が接続されており、Ｎ２シールライン５６の途中には、Ｎ２供給弁５７が設けられている。さらに、ＣＯＧ遮断弁５４とＣＯＧ流調弁５５との間に位置する第１の燃料供給系統３１の途中には、ベントライン５８が接続されており、ベントライン５８の途中には、ベント弁５９が設けられている。
　つぎに、図３を用いてＣＯＧ流調弁５５、ＣＯＧ遮断弁５４、ベント弁５９、スイープ弁５３、スイープＢＦＧ遮断弁３４、Ｎ２供給弁５７の開閉状態を説明する。
　図４に示すように、ガスタービン１１の運転開始時（起動時）には、スターター（図示せず）によりガスタービン１１が回転させられ、ガスタービン１１の回転数が着火回転数（例えば定格速度（定格回転数）の２１％speed）に達したら、ＣＯＧ遮断弁５４、スイープＢＦＧ遮断弁３４を全開状態とする。さらに、ＣＯＧ流調弁５５を着火開度まで開くことにより、第１の燃料供給系統３１を介して燃焼器１７にＣＯＧを供給して、第２の燃料供給系統３２を介して燃焼器１７にＢＦＧを供給して、着火装置（図示せず）により着火する。続いて、第２の燃料供給系統３２を介して燃焼器１７にＢＦＧを供給して、燃焼器１７内に燃焼状態を形成させる。
　なお、ベント弁５９、スイープ弁５３、Ｎ２供給弁５７は、このとき全閉状態になっている。
　着火が確認されたらＣＯＧ流調弁５５を第２の所定の開度まで一旦絞り（閉じ）、ガスタービン１１の回転数を所定の回転数（例えば８１％speed）まで徐々に上昇させ、ガスタービン１１の回転数がこの回転数（例えば８１％speed）に達したら、ＣＯＧ流調弁５５を開方向に徐々に操作して、ガスタービン１１の回転数を１００％speed（定格速度：定格回転数）まで徐々に上昇させる。ガスタービン１１の回転数が１００％speedに達し、所定時間（例えば、３０分）経過すると、ガスタービン１１は０％load（無負荷）運転に入る（移行する）と同時に、ゼロパイロット開始の指令信号が制御器（図示せず）に送られて、ゼロパイロット運転に入る（移行する）。
　ゼロパイロット運転に入ると同時に、制御器（図示せず）により開閉制御（操作）されていたＣＯＧ流調弁５５を全閉状態まで徐々に操作し、かつ、スイープ弁５３を全閉状態から一気に開いて全開状態にする。このとき、ＣＯＧ遮断弁５４、スイープＢＦＧ遮断弁３４は全開状態のまま、ベント弁５９、Ｎ２供給弁５７は全閉状態のままになっている。
　そして、ＣＯＧ流調弁５５が全閉状態になると同時にＣＯＧ遮断弁５４、スイープＢＦＧ遮断弁３４を全開状態から一気に閉じて全閉状態にするとともに、ベント弁５９、Ｎ２供給弁５７を全閉状態から一気に開いて全開状態にする。このとき、全閉状態にされたＣＯＧ流調弁５５は一気に開かれて一瞬間だけ全開状態にされた後、一気に閉じられて全閉状態にされ、Ｎ２供給弁５７とＣＯＧ流調弁５５との間に滞留する（存する）ＣＯＧが、ベントライン５８、ベント弁５９を介してパージされる（系外に放出される）ことになる。
　ゼロパイロット運転、すなわち、燃焼器１７を構成する図示しないパイロットノズル（第１の燃料ノズル）およびガスノズル（第２の燃料ノズル）を介して燃焼器１７内にＢＦＧが噴出され、燃焼させられる運転では、図４に示すように、燃焼器１７内へのＣＯＧの供給が遮断され、ＣＯＧの流量（消費量：供給量）が０（ゼロ）となる。
　ゼロパイロット運転に入ると、ガスタービン１１の負荷を１００％load（定格負荷）まで徐々に上昇させ、定格運転に入る。
　なお、図４中の破線は、従来のガスタービン燃焼器の燃料供給系統およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法を用いた場合に、燃焼器１７を構成する図示しないパイロットノズル（第１の燃料ノズル）から噴出される（供給される）ＣＯＧの流量（消費量：供給量）を示している。
　また、ゼロパイロット運転を終了して、第１の燃料供給系統３１を介して燃焼器１７にＣＯＧを供給するとともに、第２の燃料供給系統３２を介して燃焼器１７にＢＦＧを供給する運転に戻すには、ゼロパイロット終了の指令信号を制御器（図示せず）に送ると同時に、制御器（図示せず）により全閉状態とされていたＣＯＧ流調弁５５を開方向に徐々に操作し、かつ、ＣＯＧ遮断弁５４、スイープＢＦＧ遮断弁３４を全閉状態から一気に開いて全開状態にするとともに、ベント弁５９、Ｎ２供給弁５７を全開状態から一気に閉じて全閉状態にする。そして、ＣＯＧ流調弁５５が制御器（図示せず）により開閉制御（操作）された状態になったら、スイープ弁５３を全開状態から一気に閉じて全閉状態にし、スイープライン５１から第１の燃料供給系統３１（より詳しくは、燃焼器１７を構成する図示しないパイロットノズル）へのＢＦＧの供給を遮断する。
　本実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統１５およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法によれば、ガスタービン１１運転中におけるコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスの消費量を低減させることができ、第１の燃料供給系統（パイロット系統）３１の目詰まりや高カロリーガスを圧縮するＣＯＧ圧縮機３３の不具合の頻度を減少させることができる。
　また、本実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統１５およびガスタービン燃焼器の燃料供給方法によれば、燃焼器１７への高カロリー燃料の供給を遮断し、燃焼器１７に低カロリー燃料のみを供給する際、パイロットノズル（第１の燃料ノズル）およびガスノズル（第２の燃料ノズル）の双方から低カロリー燃料が噴出され、燃焼させられることになるので、燃焼器１７内の燃焼ガスがパイロットノズル（第１の燃料ノズル）内に逆流して、火災に至るのを防止することができる。
　さらに、本実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統１５によれば、第１の燃料供給系統３１の、スイープライン５１の下流端が接続された位置よりも上流側で、かつ、ＣＯＧ遮断弁５４の下流側に、スイープＢＦＧ遮断弁３４が設けられているので、スイープライン５１を介して第１の燃料供給系統３１に流入した低カロリー燃料が、スイープＢＦＧ遮断弁３４よりも上流側に位置する第１の燃料供給系統３１内に流入するのを防止することができる。
　さらにまた、本実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統１５によれば、ＣＯＧ遮断弁５４とスイープＢＦＧ遮断弁３４との間に位置する第１の燃料供給系統３１に、シール用のＮ２を供給するＮ２シールライン５６が接続されているので、燃焼器１７に低カロリー燃料のみが供給される運転（ゼロパイロット運転）時に、ＣＯＧ遮断弁５４とスイープＢＦＧ遮断弁３４との間をＮ２で置換しておくことにより、第１の燃料供給系統３１内に可燃性ガスが滞留することを防止することができる。
　本実施形態に係るガスタービン１１は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃料供給系統１５を具備しているので、ガスタービン１１運転中におけるコークス炉ガス（ＣＯＧ）等の高カロリーガスの消費量を低減させることができ、ランニングコストを低減させることができる。また、第１の燃料供給系統３１の目詰まりや高カロリーガスを圧縮するＣＯＧ圧縮機３３の不具合によるガスタービン１１の停止を防止し、稼働率を向上させることができると共に、メンテナンスコストを低減させることができて、ガスタービン１１の信頼性を向上させることができる。
　本実施形態に係る発電プラント１０は、本実施形態に係るガスタービン１１、すなわち、ランニングコストおよびメンテナンスコストが低く、かつ、信頼性の高いガスタービン１１が装備（採用）されていることになるので、発電プラント１０全体のランニングコストおよびメンテナンスコストを低減させることができ、発電プラント１０全体の信頼性を向上させることができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更実施可能である。
　例えば、上述した実施形態では、高カロリーの燃料としてＣＯＧ（コークス炉ガス）を、低カロリーの燃料としてＢＦＧ（高炉ガス）を一具体例として挙げて説明したが、燃料の種類としては、ＣＯＧ（コークス炉ガス）、ＢＦＧ（高炉ガス）以外のものであってもよい。
１０　発電プラント
１１　ガスタービン
１５　（ガスタービン燃焼器の）燃料供給系統
１７　（ガスタービン）燃焼器
３１　第１の燃料供給系統
３２　第２の燃料供給系統
３４　スイープＢＦＧ遮断弁（第２の遮断弁）
５１　スイープライン
５３　スイープ弁
５４　ＣＯＧ遮断弁（第１の遮断弁）
５６　Ｎ２シールライン

Claims (7)

  1. 　カロリーの異なる少なくとも二種類の燃料をガスタービン燃焼器に供給するガスタービン燃焼器の燃料供給方法であって、
    　ガスタービンの運転開始時には、前記ガスタービン燃焼器を構成する第１のノズルに、高カロリー燃料を供給する第１の燃料供給系統、および前記ガスタービン燃焼器を構成する第２のノズルに、低カロリー燃料を供給する第２の燃料供給系統の双方を用いて、前記ガスタービン燃焼器に前記高カロリー燃料および前記低カロリー燃料を供給し、
    　ガスタービンが前記低カロリー燃料のみで継続運転可能な出力に達した時点で、前記ガスタービン燃焼器への前記高カロリー燃料の供給を遮断し、前記ガスタービン燃焼器に前記低カロリー燃料のみを供給するようにしたガスタービン燃焼器の燃料供給方法。
  2. 　前記ガスタービン燃焼器への前記高カロリー燃料の供給を遮断し、前記ガスタービン燃焼器に前記低カロリー燃料のみを供給する際、前記第２の燃料供給系統を介して導かれた前記低カロリー燃料を、前記第１の燃料供給系統の途中に導くスイープラインを介して、前記第１のノズルに導き、前記第２のノズルおよび前記第１のノズルの双方から前記低カロリー燃料を噴出させるようにした請求項１に記載のガスタービン燃焼器の燃料供給方法。
  3. 　カロリーの異なる少なくとも二種類の燃料をガスタービン燃焼器に供給するガスタービン燃焼器の燃料供給系統であって、
    　前記ガスタービン燃焼器を構成する第１のノズルに、高カロリー燃料を供給する第１の燃料供給系統と、
    　前記ガスタービン燃焼器を構成する第２のノズルに、低カロリー燃料を供給する第２の燃料供給系統と、
    　前記第２の燃料供給系統を介して導かれた前記低カロリー燃料を、前記第１の燃料供給系統の途中に導くスイープラインと、
    　前記スイープラインの途中に設けられて、前記第２の燃料供給系統から前記第１の燃料供給系統に導かれる前記低カロリー燃料の流入／遮断を切り換えるためのスイープ弁と、
    　前記第１の燃料供給系統の、前記スイープラインの下流端が接続された位置よりも上流側に設けられ、前記第１の燃料供給系統を介して前記第１のノズルに導かれる高カロリー燃料の供給を遮断する第１の遮断弁と、を備え、
    　ガスタービンが前記低カロリー燃料のみで継続運転可能な出力に達した時点で、前記スイープ弁が開かれ、前記第１の遮断弁が閉じられるように構成されているガスタービン燃焼器の燃料供給系統。
  4. 　前記第１の燃料供給系統の、前記スイープラインの下流端が接続された位置よりも上流側で、かつ、前記第１の遮断弁の下流側に、第２の遮断弁が設けられている請求項３に記載のガスタービン燃焼器の燃料供給系統。
  5. 　前記第１の遮断弁と前記第２の遮断弁との間に位置する前記第１の燃料供給系統に、シール用のＮ２を供給するＮ２シールラインが接続されている請求項４に記載のガスタービン燃焼器の燃料供給系統。
  6. 　請求項３から５のいずれか一項に記載のガスタービン燃焼器の燃料供給系統を具備しているガスタービン。
  7. 　請求項６に記載のガスタービンを具備している発電プラント。
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