JP2856860B2

JP2856860B2 - ガスタービン設備

Info

Publication number: JP2856860B2
Application number: JP2203104A
Authority: JP
Inventors: 一衛永田; 仁志田邊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1999-02-10
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JPH0486335A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、液体とガスの二重燃料系統を有するガスタ
ービン設備において、液体燃料からガス燃料への燃料切
替え前に行うガス燃料配管の不活性ガスパージに関する
ものである。

（従来の技術）最近では、省エネルギー及びエネルギー多様化への対
応のため、高炉排ガスや石炭ガス等の低カロリー燃料
（発熱量が3000Kcal/Kg以下）を用いるガスタービンが
広く使用されている。

このような低カロリーのガス燃料は、一般に、起動時
の着火性及び低負荷時の燃焼安定性が悪いため、ガスタ
ービン設備の燃料系統に、液体燃料とガス燃料の二重燃
料系統を設け、起動時や低負荷時には、液体燃料を使用
するようにしている。

もちろん、LNGのような高カロリーのガス燃料を使う
場合でも、運転中の使用燃料の切替えの融通性を持たせ
る場合には、二重系統を構成することがあるが、石炭ガ
スのように、発熱量の低い燃料ガスを使用するガスター
ビンの場合には、安全上の観点から二重燃料系統とし、
起動時は、液体燃料でガスタービンを立ち上げ、所定の
負荷到達後に、低カロリーのガス燃料に切替える方法を
とっている。また、ガスタービンの停止時においても、
所定の負荷到達後に液体燃料に切替え、液体燃料で停止
することが一般的な運用となっている。

第２図は、液体とガスの二重燃料系統を備えた従来の
ガスタービン設備の一例を示す。

同図において、ガスタービンの起動時及び燃料ガスへ
の切替え負荷までの運転は、液体燃料で行われる。この
場合、液体燃料は液体燃料タンク１から送出され、燃料
移送ポンプ２及びギアポンプ３で昇圧されて燃焼器５へ
供給される。この時の液体燃料の流量調節は、液体燃料
制御弁４により行われる。

燃焼器５に入った液体燃料は、噴霧空気（図示せず）
により霧状の燃料となり、圧縮機６からの空気と混合し
て燃焼し、高温の燃焼ガスとなってタービン７を駆動す
る。

一方、ガス燃料系統には、燃料ガス発生部８から燃焼
器５に至るラインに、燃料ガス仕切弁９、ガス燃料圧力
制御弁10及びガス燃料制御弁11が順に設けられている。
また、圧縮機６の抽気は昇圧コンプレッサ12及び空気パ
ージ入口弁13を介してガス燃料制御弁11の下流側に供給
される。14は不活性ガス止弁を示す。

液体燃料の燃焼時には、燃料ガス仕切弁９は閉じら
れ、燃焼器５と燃料ガス発生部８との間は仕切られてい
る。この場合、空気パージ入口弁13は開とされ、圧縮機
６からの抽気が、昇圧コンプレッサ12で昇圧された後、
ガス燃料制御弁11の下流へパージ空気として供給されて
いる。

このように、液体燃料の使用時に、ガス燃料制御弁11
の下流を空気でパージする目的は、燃焼器５の直前の燃
料ガス配管を通じて、各燃焼室間で高温の燃焼ガスがク
ロスフローすることを防止すると共に、液体燃料で運転
中のガス燃料ノズルを清浄に保つためである。

ガスタービンが所定の負荷に到達すると、液体燃料か
らガス燃料に切替えるが、この時、ガス燃料をそのまま
燃焼器５へ導入するのは、ガス燃料制御弁11の下流に燃
料ガスと空気の混合雰囲気をつくることになり、爆発の
危険があるので好ましくない。

そこで、液体燃料からガス燃料へ切替える直前には、
それまで空気パージを行っていたガス燃料制御弁11の下
流側を、不活性ガスでパージするようにしている。

不活性ガスパージは、空気パージ入口弁13を閉じた
後、不活性ガス止弁14を開とし、ある一定時間、不活性
ガスをガス燃料制御弁11の下流に導入することによって
行われる。

一方、不活性ガスパージの少し前から、来たるべき燃
料切替えに備えて、燃料ガス仕切弁９が開とされ、燃料
ガスをガス燃料圧力制御弁10の直前まで流し、配管のウ
オーミングが行われる。ここで、ガス燃料圧力制御弁10
は、ガス燃料制御弁11の前圧を制御するものであるが、
ガスタービン側としてのガス燃料の遮断機能も合わせ有
している。

ガス燃料制御弁11下流の不活性ガスパージが所定時間
で終了した後、ガス燃料圧力制御弁10とガス燃料制御弁
11は開とされ、燃料ガスは燃焼器５に導入され、燃料切
替えが行われる。この燃料切替えは、例えば、特開昭62
−243934号公報に示す様な方法で行われる。

以上の液体燃料使用中の燃料切替え手順をまとめる
と、下記の様になる。

（イ）ガス燃料ラインのガス燃料制御弁11下流の空気パ
ージ。

（ロ）ガス燃料仕切弁９を開き、ガス燃料ラインのウオ
ーミング。

（ハ）ガス燃料制御弁11下流の不活性ガスパージ。

（ニ）不活性ガスパージ終了後、ガス燃料制御弁11を開
き、液体燃料からガス燃料への燃料切替え。

（発明が解決しようとする課題）上述した従来技術による燃料切替えにおいては、ガス
燃料切替え前に、ガス燃料仕切弁９を開いてガス燃料圧
力制御弁10の前までをウォーミングしている際に、燃料
ガスがガス燃料圧力制御弁10とガス燃料制御弁11をリー
クし、空気パージ中のガス燃料制御弁11の下流へ流れ込
んだ場合、この部分にガス燃料と空気の混合雰囲気が形
成され、酸素リッチの状態となるため、僅かな発火媒体
でも爆発するという危険性がある。

本発明は、このような課題を解決するために創案され
たもので、液体からガス燃料への切替え前に行われる燃
料ガスラインのウォーミング中に、ガス燃料制御弁下流
への燃料ガスのリークを防止し、空気パージから不活性
ガスパージまでの間、ガス燃料がガス燃料制御弁の下流
で混合することを防止して爆発の危険性を回避したガス
タービン設備を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明のガスタービン設備は、液体燃料とガス燃料を
燃焼可能であり、かつ運転中に相互の燃料切替えが可能
な二重燃料系統、および液体燃料の燃焼時にガス燃料制
御弁の下流へパージ用空気を供給するパージ用空気供給
系を有するガスタービン設備の燃料系統において、前記
ガス燃料制御弁の上流に、不活性ガスの供給系統を設
け、液体燃料をガスタービンで燃焼中に、前記ガス燃料
制御弁の上流側に、その下流へのパージ用空気の圧力よ
りも高い圧力の不活性ガスを供給するよう構成したこと
を特徴とするものである。

（作用）上述のように、本発明のガスタービン設備では、ガス
燃料圧力制御弁と、ガス燃料制御弁の間に、高圧の不活
性ガスを供給する（この供給圧力は、ガス燃料制御弁の
下流へのパージ空気圧力及び不活性ガスパージ圧力より
十分高く、かつ燃料ガスの圧力よりも高いものとする）
ことにより、ガス燃料圧力制御弁の前側の燃料ガスとガ
ス燃料制御弁の下流の空気パージ中の空気との遮断が行
われる。

この高圧の不活性ガスパージを、ガス燃料への切替え
開始前のガス燃料圧力制御弁までの配管ウオーミング時
に実行し、ガス燃料圧力制御弁とガス燃料制御弁の間
に、高圧の不活性ガス雰囲気を作り、燃料ガスのリーク
によるガス燃料制御弁の下流でのガス燃料と空気の混合
雰囲気の形成を防止する。

（実施例）次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明す
る。なお、第２図における同一部分には同一符号を付
し、同一部分の説明は、必要な場合を除き、省略する。

第１図において、ガス燃料制御弁11の上流には高圧の
不活性ガス供給ライン20が接続され、ガス燃料制御弁11
と、ガス燃料圧力制御弁10の間に、不活性ガス仕切弁21
を介して高圧の不活性ガスが供給される。

また、ガス燃料制御弁11の下流には、高圧不活性ガス
供給ライン20からの不活性ガスが、減圧弁22で減圧され
て供給される。

このような構成の本発明の設備において、燃料系統を
液体燃料からガス燃料に切替える際には、先ず、不活性
ガス仕切弁21を開とし、ガス燃料制御弁11の上流に高圧
の不活性ガスを供給しておき、ガスタービンへのガス燃
料配管のウオーミングのため、ガス燃料仕切弁９を微開
して、ガス燃料圧力制御弁10の上流まで、ガス燃料を少
量流してウォーミングを行う。この時は、ガス燃料制御
弁11の下流は、まだ空気パージ中である。

一定時間を経過し、ガス燃料圧力制御弁10の上流のウ
ォーミングが完了すると、ガス燃料制御弁11の下流の不
活性ガスパージが行なわれる。

この不活性ガスパージは、先ず、空気昇圧コンプレッ
サー12の出口側に設けた空気パージ入口弁９を閉じ、不
活性ガス止弁14を開とし、減圧弁22で減圧された低圧の
不活性ガスをガス燃料制御弁11の下流に導入することに
よって行われる。

不活性ガスパージを一定時間実施した後、低圧の不活
性ガス止弁14を閉じ、同時に高圧の不活性ガス仕切弁21
も閉じて不活性ガスパージを終了させ、燃料ガス仕切弁
９を開き、ガス燃料圧力制御弁10とガス燃料制御弁11の
開度を制御しながら、燃料ガスを燃焼器５に導入し、液
体燃料からガス燃料への燃料切替えを行う。

このように、本発明のガスタービン設備では、液体燃
料からガス燃料への燃料切替え時に、燃料ガスと空気と
の接触を避けるため、ガス燃料制御弁11の上流側に高圧
の不活性ガスを導入し、高圧の不活性ガス雰囲気をガス
燃料圧力制御弁10の二次側に作っておくことにより、た
とえガス燃料圧力制御弁10の全閉時にリークがあって
も、その背圧によって燃料ガスの侵入を押えることがで
き、従ってガス燃料制御弁11の下流側の空気とガス燃料
の接触を防止できる。

なお、以上の説明では、液体燃料からガス燃料への燃
料切替え前に、高圧の不活性ガスを供給する実施例につ
き述べたが、本発明においては、液体燃料でガスタービ
ンを運転中に、燃料ガス発生部が運転しており、ガスタ
ービンへの燃料ガス配管内のガス圧力がある程度高い場
合、即ちガスタービンの燃焼器圧力（20Kg/cm²程度）以
上のガス燃料供給圧力が存在する場合は、燃料ガスがガ
ス燃料制御弁11の下流へリークする危険性があるので、
そのような場合には、ガス燃料制御弁11の上流側に、常
に高圧の不活性ガスを供給するようにしてもよい。

例えば、液体燃料の使用中にガス圧力検出器23が所定
の圧力以上を示す場合には、不活性ガス仕切弁21を常時
開とすることにより、ガス燃料制御弁11の上流へのガス
燃料の侵入を防止することができる。この場合の不活性
ガス仕切弁21の制御ロジック例を第３図に示す。

［発明の効果］上述のように、本発明によれば、ガスタービン設備を
液体燃料で運転している場合、燃料ガスのリークにより
生ずる燃料ガスと空気の混合雰囲気の形成を抑えること
により、混合による爆発の危険を回避でき、液体燃料か
らガス燃料への燃料切替えを安全に実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスタービン設備の実施例を示す系統
図、第２図は従来のガスタービン設備を例示する系統
図、第３図は本発明の変形例における不活性ガス仕切弁
の制御ロジック図である。１……液体燃料タンク２……燃料移送ポンプ３……ギアポンプ４……液体燃料制御弁５……燃焼器６……圧縮機７……タービン８……燃料ガス発生部９……燃料ガス仕切弁 10……ガス燃料圧力制御弁 11……ガス燃料制御弁 12……昇圧コンプレッサ 13……空気パージ入口弁 14……不活性ガス止弁 20……高圧不活性ガス供給ライン 21……不活性ガス仕切弁 22……減圧弁 23……ガス圧力検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02C 7/22 F02C 7/232 F02C 9/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体燃料とガス燃料を燃焼可能であり、か
つ運転中に相互の燃料切替えが可能な二重燃料系統、お
よび液体燃料の燃焼時にガス燃料制御弁の下流へパージ
用空気を供給するパージ用空気供給系を有するガスター
ビン設備の燃料系統において、前記ガス燃料制御弁の上
流に、不活性ガスの供給系統を設け、液体燃料をガスタ
ービンで燃焼中に、前記ガス燃料制御弁の上流側に、そ
の下流へのパージ用空気の圧力よりも高い圧力の不活性
ガスを供給するよう構成したことを特徴とするガスター
ビン設備。