JP3836604B2 - ガスタービン燃料ガス減圧加温装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービン燃料ガス減圧加温装置の改良に係わり、特に加熱器にバイパス管路および流量調整弁を備え、この流量調整弁の制御により燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に採用されているこの種の燃料ガス加温装置は、都市ガス供給用の燃料系統に設置されるものが多く、ガス流量の増減の少ない運用で安定した制御性が得られる温水加温方式や蒸気加温方式では加熱器ドレンレベル可変制御などが採用されている。
【０００３】
また、加熱器をバイパスするバイパス管路を設置し、この管路上に減圧装置出口の燃料ガス温度を制御する温度調節弁を設置するようにしたものも知られている。なお、この種の燃料ガス減圧加温装置に関連するものとしては、例えば特開平９−２３６０２５号公報あるいは特開平６−１０２９０３号公報などが挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように形成されている燃料ガス減圧加温装置では、都市ガスの燃料ガス系統に採用する場合には特に問題になることはないのであるが、しかしガスタービンなどにこの燃料ガス減圧加温装置を適用する際には次のような項目の考慮が必要となる。すなわち、（１）大巾な燃料流量の変化があること、（２）ガスタービン必要燃料ガス圧力範囲内で燃料ガスを供給する必要があること、（３）ガスタービン必要燃料ガス温度範囲内で燃料ガスを供給する必要があること、すなわち、都市ガス供給用の燃料ガス系統より大幅に厳しい燃料供給条件を満足する燃料ガス減圧加温装置が必要となるということである。
【０００５】
ガスタービンは発電設備に採用されることが多いため、ガスタービン起動に始まり、点火、昇速、並列、負荷上昇を行い、起動完了後は定められた負荷運用パターンに従い負荷変化を行い、夜間等の電力供給停止時には、定格負荷から負荷降下を行い、解列、消火を経てガスタービン停止となる。
【０００６】
このようなガスタービン運用に対して点火時、乾式低ＮＯｘ燃焼器採用の場合の燃焼器切替え時には、燃料ガス温度の変化幅をできるだけ小さくする必要がある。それは、燃料ガス温度が高いと燃料ガス比重の減少に伴い燃料ガス流量が減少し、燃空比が小さくなり火炎喪失範囲に近づくこと、また逆に燃料ガス温度が高いと上記と逆の理由で逆火範囲に近づくためである。
【０００７】
また、発電負荷の急激な減少に対応したＦＣＢ運転やガスタービン設備の保護を目的としたランバック運転では、燃料ガス流量が急減するので、燃料ガス温度の上昇による火炎喪失を防止する必要がある。
【０００８】
従来の加熱器ドレンレベル可変制御では、熱量増加操作はドレンレベル調節弁を開することによりドレンレベルは速やかに降下することから追従できるが、熱量減少操作においてはドレンレベル調節弁は閉するものの加熱媒体が凝縮してドレン化するのには時間を要することから燃料ガス流量急減時にはガスタービン供給温度が上昇し、加熱器器内圧力の飽和温度相当まで上昇する。
【０００９】
加熱器器内圧力は、ガスタービン燃料ガス供給系統最高使用温度の飽和蒸気圧力相当に設定されることが一般的であるので、燃料ガス温度は、瞬時に常温から１００℃以上に急変することになり、ガスタービン火炎喪失の可能性は増大する恐れがある。
【００１０】
また、加熱器をバイパスする管路およびこの管路上に減圧装置出口の燃料ガス温度を制御する温度調節弁（流量調節弁）を設置した場合においては、温度調節弁が制御状態である時、すなわち燃料ガスの加温が必要な場合には、燃料に与える熱量が増加した時あるいは燃料急減時でも減圧装置出口の燃料ガス温度上昇を捕らえて温度調節弁は開方向に動作してバイパス側へ流れる燃料ガス流量を増加させることにより燃料ガス温度上昇を抑制できるが、温度調節弁が全開状態となってしまった場合には燃料ガス温度は制御不能となり減圧装置出口の燃料ガス温度は変動することが予想される。
【００１１】
これを回避するためには、減圧装置出口燃料ガス温度目標設定値を高く設定してあらゆる設計条件において温度調節弁が中間開度で運用することが必要となり、設備規模の増大、配管・機器材質の強化、補助蒸気などの加熱媒体使用量の増加が考えられる。
【００１２】
本発明は、ガスタービンの燃料ガス減圧加温運転をする場合、燃料ガス基地から供給される燃料ガスの圧力・温度の変動およびガスタービン燃料消費量の変動による必要加熱量の変動に対しても、設備規模の増大、配管・機器材質の強化、補助蒸気などの加熱媒体使用量の増加を抑えガスタービン供給燃料ガスを適正な温度で供給することが可能なこの種のガスタービン燃料ガス減圧加温装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、前記加熱器の加熱媒体供給系に、加熱媒体の流量を遮断する加熱媒体遮断弁あるいは調節弁を設け、かつガスタービンに供給される燃料ガスを加熱する必要が無い場合には、前記加熱媒体遮断弁により加熱器に供給される加熱媒体を遮断するようにし所期の目的を達成するようにしたものである。
【００１４】
またこの場合、前記遮断弁あるいは調節弁を、前記減圧装置出口の燃料ガス温度の上昇が生じた時に遮断動作するように形成したものである。例えば、負荷遮断、ランバックなど、減圧装置出口の燃料ガス温度の上昇を引き起こす事象の発生信号をとらえて遮断動作するように形成する。また、前記遮断弁などを、前記減圧装置出口の燃料ガス温度が規定値以上で遮断動作するように形成したものである。
【００１５】
また本発明は、ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、前記加熱器の加熱媒体供給系に、加熱媒体の流量を遮断する加熱媒体遮断弁を設けるとともに、この加熱媒体遮断弁を前記加熱器内圧力で制御するようになし、かつガスタービンに供給される燃料ガスを加熱する必要が無い場合には、前記加熱器内圧力制御目標設定値を下げることにより、前記加熱媒体を遮断するようにしたものである。あるいは、前記遮断弁に代えて加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に加熱器器内圧力を制御する圧力調整弁を設け、ガスタービンに供給される燃料ガスを加熱しない場合には、加熱器内圧力制御目標設定値を下げて、前記加熱媒体を遮断するようにしたものである。
【００１６】
また本発明は、ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、前記加熱器と加熱器バイパスの分岐から合流までの加熱器側管路上に遮断弁を設けるとともに、ガスタービンに供給される燃料ガスを加熱する必要が無い場合には、前記遮断弁を遮断し、燃料ガスを全量加熱器バイパス側に流すようにしたものである。
【００１７】
またこの場合、前記遮断弁あるいは調整弁を、減圧装置出口の燃料ガス温度の上昇が起きる時に動作するように形成したものである。例えば負荷遮断、ランバックなど減圧装置出口の燃料ガス温度の上昇を引き起こす事象の発生信号をとらえて動作するように形成する。また、前記遮断弁を、減圧装置出口の燃料ガス温度が規定値以上で遮断動作するように形成したものである。
【００１８】
また、ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、前記流量調整弁の制御を、前記減圧装置の上流側の燃料ガス温度で制御するようにしたものである。
【００１９】
また、ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、前記流量調整弁の制御を、前記減圧装置の上流側の燃料ガス温度および圧力で制御するようにしたものである。
【００２０】
すなわちこのように形成されたガスタービン燃料ガス減圧加温装置であると、ガスタービンの各運転状態におけるガスタービン必要加熱量変動の追従性が向上し、また、燃料ガスを加熱する必要がない場合には加熱量を遮断することが可能であり、設備規模の増大や配管・機器材質の強化、また補助蒸気などの加熱媒体使用量を増加させることなく燃料ガスを適正な温度で供給することが可能となるのである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１にはそのガスタービン燃料ガス減圧加温装置の系統が線図で示されている。本実施例の系統構成は、燃料ガス基地から供給されたガスタービン燃料ガスを加温する加熱器１、加温後の燃料ガスを減圧する減圧弁（減圧装置）２、並びに加熱器１を通過する燃料ガスの一部をバイパスする管路（バイパス管路）３、同管路上に減圧装置出口の燃料ガス温度を制御する温度調節弁（流量調整弁）５、および加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に遮断弁７が設置され構成されている。
【００２２】
ここで、減圧加温装置に供給される燃料ガスの圧力および温度は、他の発電プラントの運転状態や季節により変動し、また、当該ガスタービン消費燃料ガス流量は運転状態により変動する。加熱器における燃料ガス必要加熱量は次式で表わされる。
【００２３】
【数１】
Ｑ＝Ｇ×（Ｔo×Ｃpo− Ｔi×Ｃpi） …（１）
ここで、
Ｑ：燃料ガス必要加熱量、Ｇ：燃料ガス消費流量、
Ｔo：加熱器出口燃料ガス温度、Ｃpo：加熱器出口燃料ガス比熱、
Ｔi：加熱器入口燃料ガス温度、Ｃpi：加熱器入口燃料ガス比熱、
である。なお、Ｔoは減圧後の目標温度に供給圧力からガスタービン要求圧力まで減圧した時の温度降下量を加算した値となる。
【００２４】
これより、燃料ガス必要加熱量は供給燃料ガスの圧力、温度、流量の変動により変化する。ガスタービン必要燃料ガス温度は一般に図２で示されるように、必要最低燃料ガス温度から、ガスタービン許容最高燃料ガス温度の範囲で燃料ガスを供給する必要がある。ガスタービン必要最低燃料ガス温度は、ガスタービン供給燃料ガス圧力の露点温度等から決まり、ガスタービン許容最高燃料ガス温度は、燃料ガス系統に使用する弁の材質上の許容温度等から決まり、既設ガスタービンの燃料ガス系統の改造の場合には、既設設備の最高使用温度となる場合もある。
【００２５】
また、ガスタービン運転中において、ガスタービン供給燃料ガスは、図３に示されているようにガスタービン許容変化幅以内で供給する必要もある。ガスタービンランバック等の大幅な負荷降下時には燃料ガス消費量が急減することにより、燃料ガス必要加熱量が急減し、この急減に追従できない場合は燃料ガス必要加熱量に対して実加熱量が大きくなることから、ガスタービン供給燃料ガス温度が急上昇し、ガスタービン燃焼安定性が低下するため、ガスタービン燃料流量の変動に対する燃料ガス必要加熱量の変動に十分追従できるシステム構成および制御方式が必要となる。
【００２６】
本実施例では、通常運転中は、加熱器バイパス系統に設置した温度調節弁５により減圧装置出口の燃料ガス温度を制御する。しかし、温度調節弁５が全開した場合でも加熱器側にも燃料ガスは流れることから、加熱の必要が無い場合でも一部の燃料ガスは加熱をすることになり、この状態で減圧装置出口の燃料ガス温度が上昇した場合には温度を下げる手段が無く、ガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅を超えてしまう恐れがある。
【００２７】
そこで、加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に設置した遮断弁７は、図４に示されているように減圧弁出口の燃料ガス温度がガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値からガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅の間に設定した加熱遮断温度設定値以上となったときに動作させることで、加熱器供給熱源を遮断し燃料ガスの加熱を停止する。本実施例によれば、制御対象である減圧弁出口の燃料ガス温度により制御目標値に対し的確に制御が可能となる。
【００２８】
また、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時において、燃料ガス温度の変化は、燃料ガス流量の変化に対して大きな時間遅れがある。したがって、燃料流量急減時には減圧弁出口の燃料ガス温度の上昇で遮断弁を動作させると遅れてさらに上昇し、ガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅を越える可能性がある。そこで、負荷遮断等の事象発生信号、出力信号、燃料ガス流量信号等により先行的に遮断弁を動作させることで燃料ガス流量急減時にも、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００２９】
なお、図５に示されているようにガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値を下げて積極的に燃料ガスの加熱を停止する運転を行うことで、燃料ガス加熱量が低減されプラントトータル効率の向上が図れる。
【００３０】
次にもう一つの実施例を説明する。本実施例の系統構成を図６に示す。なお、前述した実施例と同一符号は同一物を示しており、ここではその詳細説明は省略する。本実施例では、加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に設置した加熱器器内圧力を調節する圧力調節弁を設置し、通常運転中は圧力調節弁により加熱器器内圧力を一定に制御するが、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時に圧力設定値を下げることで、加熱媒体供給源を遮断し燃料ガスの過熱を停止する。
【００３１】
本実施例によれば、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料ガス流量急減時に加熱器器内圧力設定値を下げることで遮断弁を使用することなく燃料ガスの加温を停止することが可能となり、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００３２】
次にもう一つの実施例を説明する。本実施例の系統構成を図７に示す。なお、前述した実施例と同一符号は同一物を示しており、ここではその詳細説明は省略する。本実施例では、燃料ガス系統の加熱器側と加熱器バイパス側の分岐から合流までの加熱器側管路上に遮断弁１０を設置し、設置した遮断弁を、減圧弁出口の燃料ガス温度が、ガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値からガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅の間に設定した加熱遮断温度設定値以上となったときに動作させることで燃料ガスを全量加熱器バイパス側に流すことで燃料ガスの加熱を停止する。加熱器加熱媒体供給系統は通常運転状態を継続する。
【００３３】
本実施例によれば、制御対象である減圧弁出口の燃料ガス温度により制御目標値に対し的確に制御が可能となる。また、再び燃料ガスの加温が必要になったときには遮断弁を開して加熱器に燃料ガスを流すことで即対応することができる。
【００３４】
また、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時において、燃料ガス温度の変化は、燃料ガス流量の変化に対して大きな時間遅れがある。したがって、燃料流量急減時には減圧弁出口の燃料ガス温度の上昇で遮断弁を動作させると減圧弁出口の燃料ガス温度は遅れてさらに上昇し、ガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅を越える可能性がある。そこで、負荷遮断等の事象発生信号、出力信号、燃料ガス流量信号等により先行的に遮断弁を動作させることで燃料ガス流量急減時にも、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００３５】
なお、ガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値を下げて積極的に燃料ガスの加熱を停止する運転を行うことで、燃料ガス加熱量が低減されプラントトータル効率の向上が図れる。また、図１０に示すように加熱器側と加熱器バイパス側の分岐点あるいは合流点に三方弁を設置することで加熱器バイパス側に設置した温度調節弁５と加熱器側に設置した遮断弁１０の機能を１弁で実施することができる。
【００３６】
起動時にはガスタービン点火前に減圧加温装置を起動しておく必要があるが、ガスタービン点火前にはガスタービン燃料ガス消費が無いため、減圧弁下流側の燃料ガス圧力がガスタービン要求圧力となった時点で減圧弁は全閉し、燃料ガス供給流量は無くなる。この時点で制御対象場所である減圧弁下流側の燃料ガス温度を検出してガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値との偏差を比例積分演算器に入力して温度調節弁開度を算出する制御方式を採用した場合、温度調節弁は減圧弁下流側の温度に依存することになり、ガスタービン点火直後のガスタービン供給燃料ガス温度が変動することが予想される。
【００３７】
この対策として、供給される燃料ガス圧力が変動しない場合において、減圧加温装置起動からガスタービン点火までの期間は、図８に示されているように、供給燃料ガス圧力から減圧弁出口目標設定圧力まで減圧した時の温度降下量をガスタービン供給燃料ガス目標設定値に加算して減圧弁前目標燃料ガス温度を求め、これと減圧弁入口燃料ガス温度１１（図８においては、加熱器出口温度を用いた例を示す）から加熱器側と加熱器バイパス側の分配量を算出し、分配量に見合った温度調節弁開度とする。本実施例により、供給される燃料ガス圧力が変動しない場合において、ガスタービン点火直後の燃料ガス温度の安定化が図れる。
【００３８】
もう一つの実施例は、供給される燃料ガス圧力が変動する場合において、減圧加温装置起動からガスタービン点火までの期間は、図９に示されているように、減圧弁入口燃料ガス圧力１２から減圧弁出口目標設定圧力まで減圧した時の温度降下量をガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値に加算して減圧弁前目標燃料ガス温度を求め、これと減圧弁入口燃料ガス温度１１（図９においては、加熱器出口温度を用いた例を示す）から加熱器側と加熱器バイパス側の分配量を算出し、分配量に見合った温度調節弁開度とする。
【００３９】
本実施例により、供給される燃料ガス圧力が変動する場合において、ガスタービン点火直後の燃料ガス温度の安定化が図れる。
【００４０】
以上説明してきたようにこのように構成されたスタービン燃料ガス減圧加温装置であると、加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に遮断弁７を設置し、制御対象である減圧弁出口の燃料ガス温度により制御目標値に対し的確に制御が可能となる。また、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時において、負荷遮断等の事象発生信号、出力信号、燃料ガス流量信号等により先行的に遮断弁を動作させることで燃料ガス流量急減時にも、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００４１】
また、ガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値を下げて積極的に燃料ガスの加熱を停止する運転を行うことで、燃料ガス加熱量が低減されプラントトータル効率の向上が図れる。また、加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に設置した加熱器器内圧力を調節する圧力調節弁８を設置し、通常運転中は圧力調節弁により加熱器器内圧力を一定に制御するが、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時に圧力設定値を下げることで、加熱器供給熱源を遮断し燃料ガスの加熱を停止し、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料ガス流量急減時に加熱器器内圧力設定値を下げることで遮断弁を使用することなく燃料ガスの加温を停止することが可能となり、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００４２】
また、燃料ガス系統の加熱器側と加熱器バイパス側の分岐から合流までの加熱器側管路上に遮断弁を設置し、制御対象である減圧弁出口の燃料ガス温度により制御目標値に対し的確に制御が可能となる。また、再び燃料ガスの加温が必要になったときには遮断弁を開して加熱器に燃料ガスを流すことで即対応することができる。また、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時において、負荷遮断等の事象発生信号、出力信号、燃料ガス流量信号等により先行的に遮断弁を動作させることで燃料ガス流量急減時にも、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００４３】
また、ガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値を下げて積極的に燃料ガスの加熱を停止する運転を行うことで、燃料ガス加熱量が低減されプラントトータル効率の向上が図れる。また、加熱器側と加熱器バイパス側の分岐点あるいは合流点に三方弁を設置することで加熱器バイパス側に設置した温度調節弁と加熱器側に設置した遮断弁の機能を１弁で実施することができる。
【００４４】
また、減圧加温装置起動からガスタービン点火までの期間は、減圧弁入口燃料ガス温度から温度調節弁開度を算出することにより、供給される燃料ガス圧力が変動しない場合において、ガスタービン点火直後の燃料ガス温度の安定化が図れる。また、減圧加温装置起動からガスタービン点火までの期間は、減圧弁入口燃料ガス圧力および減圧弁入口燃料ガス温度から温度調節弁開度を算出することにより、供給される燃料ガス圧力が変動する場合においてガスタービン点火直後の燃料ガス温度の安定化が図れるのである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、ガスタービンの燃料ガス減圧加温運転をする場合、燃料ガス基地から供給される燃料ガスの圧力・温度の変動およびガスタ−ビン燃料消費量の変動による必要加熱量の変動に対しても、設備規模の増大、配管・機器材質の強化、補助蒸気などの加熱媒体使用量の増加を抑え、ガスタービン供給燃料ガスを適正な温度で供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の一実施例を示す概略系統図である。
【図２】ガスタービン運転必要燃料ガス温度範囲を示す図である。
【図３】ガスタービン運転必要燃料ガス温度変化範囲を示す図である。
【図４】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の遮断弁の動作特性を示す図である。
【図５】燃料ガス温度目標設定値と加熱媒体使用量の関係を示す図である。
【図６】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の他の実施例を示す概略系統図である。
【図７】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の他の実施例を示す概略系統図である。
【図８】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の他の実施例を示す概略系統図である。
【図９】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の他の実施例を示す概略系統図である。
【図１０】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の他の実施例を示す概略系統図である。
【符号の説明】
１…加熱器、２…減圧弁（減圧装置）、３…加熱器バイパス管路、４…減圧弁出口温度検出器、５…温度調節弁（流量調整弁）、６…加熱媒体供給管路、７…加熱媒体遮断弁、８…加熱器器内圧力調節弁、９…加熱器器内圧力検出器、１０…加熱器ガス遮断弁、１１…減圧弁入口温度検出器、１２…減圧弁入口圧力検出器、１３…温度調節弁（三方口弁）。
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービン燃料ガス減圧加温装置の改良に係わり、特に加熱器にバイパス管路および流量調整弁を備え、この流量調整弁の制御により燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に採用されているこの種の燃料ガス加温装置は、都市ガス供給用の燃料系統に設置されるものが多く、ガス流量の増減の少ない運用で安定した制御性が得られる温水加温方式や蒸気加温方式では加熱器ドレンレベル可変制御などが採用されている。
【０００３】
また、加熱器をバイパスするバイパス管路を設置し、この管路上に減圧装置出口の燃料ガス温度を制御する温度調節弁を設置するようにしたものも知られている。なお、この種の燃料ガス減圧加温装置に関連するものとしては、例えば特開平９−２３６０２５号公報あるいは特開平６−１０２９０３号公報などが挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように形成されている燃料ガス減圧加温装置では、都市ガスの燃料ガス系統に採用する場合には特に問題になることはないのであるが、しかしガスタービンなどにこの燃料ガス減圧加温装置を適用する際には次のような項目の考慮が必要となる。すなわち、（１）大巾な燃料流量の変化があること、（２）ガスタービン必要燃料ガス圧力範囲内で燃料ガスを供給する必要があること、（３）ガスタービン必要燃料ガス温度範囲内で燃料ガスを供給する必要があること、すなわち、都市ガス供給用の燃料ガス系統より大幅に厳しい燃料供給条件を満足する燃料ガス減圧加温装置が必要となるということである。
【０００５】
ガスタービンは発電設備に採用されることが多いため、ガスタービン起動に始まり、点火、昇速、並列、負荷上昇を行い、起動完了後は定められた負荷運用パターンに従い負荷変化を行い、夜間等の電力供給停止時には、定格負荷から負荷降下を行い、解列、消火を経てガスタービン停止となる。
【０００６】
このようなガスタービン運用に対して点火時、乾式低ＮＯｘ燃焼器採用の場合の燃焼器切替え時には、燃料ガス温度の変化幅をできるだけ小さくする必要がある。それは、燃料ガス温度が高いと燃料ガス比重の減少に伴い燃料ガス流量が減少し、燃空比が小さくなり火炎喪失範囲に近づくこと、また逆に燃料ガス温度が高いと上記と逆の理由で逆火範囲に近づくためである。
【０００７】
また、発電負荷の急激な減少に対応したＦＣＢ運転やガスタービン設備の保護を目的としたランバック運転では、燃料ガス流量が急減するので、燃料ガス温度の上昇による火炎喪失を防止する必要がある。
【０００８】
従来の加熱器ドレンレベル可変制御では、熱量増加操作はドレンレベル調節弁を開することによりドレンレベルは速やかに降下することから追従できるが、熱量減少操作においてはドレンレベル調節弁は閉するものの加熱媒体が凝縮してドレン化するのには時間を要することから燃料ガス流量急減時にはガスタービン供給温度が上昇し、加熱器器内圧力の飽和温度相当まで上昇する。
【０００９】
加熱器器内圧力は、ガスタービン燃料ガス供給系統最高使用温度の飽和蒸気圧力相当に設定されることが一般的であるので、燃料ガス温度は、瞬時に常温から１００℃以上に急変することになり、ガスタービン火炎喪失の可能性は増大する恐れがある。
【００１０】
また、加熱器をバイパスする管路およびこの管路上に減圧装置出口の燃料ガス温度を制御する温度調節弁（流量調節弁）を設置した場合においては、温度調節弁が制御状態である時、すなわち燃料ガスの加温が必要な場合には、燃料に与える熱量が増加した時あるいは燃料急減時でも減圧装置出口の燃料ガス温度上昇を捕らえて温度調節弁は開方向に動作してバイパス側へ流れる燃料ガス流量を増加させることにより燃料ガス温度上昇を抑制できるが、温度調節弁が全開状態となってしまった場合には燃料ガス温度は制御不能となり減圧装置出口の燃料ガス温度は変動することが予想される。
【００１１】
これを回避するためには、減圧装置出口燃料ガス温度目標設定値を高く設定してあらゆる設計条件において温度調節弁が中間開度で運用することが必要となり、設備規模の増大、配管・機器材質の強化、補助蒸気などの加熱媒体使用量の増加が考えられる。
【００１２】
本発明は、ガスタービンの燃料ガス減圧加温運転をする場合、燃料ガス基地から供給される燃料ガスの圧力・温度の変動およびガスタービン燃料消費量の変動による必要加熱量の変動に対しても、設備規模の増大、配管・機器材質の強化、補助蒸気などの加熱媒体使用量の増加を抑えガスタービン供給燃料ガスを適正な温度で供給することが可能なこの種のガスタービン燃料ガス減圧加温装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、前記加熱器の加熱媒体供給系に、加熱媒体の流量を遮断する加熱媒体遮断弁あるいは調節弁を設け、かつガスタービンに供給される燃料ガスを加熱する必要が無い場合には、前記加熱媒体遮断弁により加熱器に供給される加熱媒体を遮断するようにし所期の目的を達成するようにしたものである。
【００１４】
またこの場合、前記遮断弁あるいは調節弁を、前記減圧装置出口の燃料ガス温度の上昇が生じた時に遮断動作するように形成したものである。例えば、負荷遮断、ランバックなど、減圧装置出口の燃料ガス温度の上昇を引き起こす事象の発生信号をとらえて遮断動作するように形成する。また、前記遮断弁などを、前記減圧装置出口の燃料ガス温度が規定値以上で遮断動作するように形成したものである。
【００１５】
また本発明は、ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、前記加熱器の加熱媒体供給系に、加熱媒体の流量を遮断する加熱媒体遮断弁を設けるとともに、この加熱媒体遮断弁を前記加熱器内圧力で制御するようになし、かつガスタービンに供給される燃料ガスを加熱する必要が無い場合には、前記加熱器内圧力制御目標設定値を下げることにより、前記加熱媒体を遮断するようにしたものである。あるいは、前記遮断弁に代えて加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に加熱器器内圧力を制御する圧力調整弁を設け、ガスタービンに供給される燃料ガスを加熱しない場合には、加熱器内圧力制御目標設定値を下げて、前記加熱媒体を遮断するようにしたものである。
【００１６】
また本発明は、ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、前記加熱器と加熱器バイパスの分岐から合流までの加熱器側管路上に遮断弁を設けるとともに、ガスタービンに供給される燃料ガスを加熱する必要が無い場合には、前記遮断弁を遮断し、燃料ガスを全量加熱器バイパス側に流すようにしたものである。
【００１７】
またこの場合、前記遮断弁あるいは調整弁を、減圧装置出口の燃料ガス温度の上昇が起きる時に動作するように形成したものである。例えば負荷遮断、ランバックなど減圧装置出口の燃料ガス温度の上昇を引き起こす事象の発生信号をとらえて動作するように形成する。また、前記遮断弁を、減圧装置出口の燃料ガス温度が規定値以上で遮断動作するように形成したものである。
【００１８】
また、ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、前記流量調整弁の制御を、前記減圧装置の上流側の燃料ガス温度で制御するようにしたものである。
【００１９】
また、ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、前記流量調整弁の制御を、前記減圧装置の上流側の燃料ガス温度および圧力で制御するようにしたものである。
【００２０】
すなわちこのように形成されたガスタービン燃料ガス減圧加温装置であると、ガスタービンの各運転状態におけるガスタービン必要加熱量変動の追従性が向上し、また、燃料ガスを加熱する必要がない場合には加熱量を遮断することが可能であり、設備規模の増大や配管・機器材質の強化、また補助蒸気などの加熱媒体使用量を増加させることなく燃料ガスを適正な温度で供給することが可能となるのである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１にはそのガスタービン燃料ガス減圧加温装置の系統が線図で示されている。本実施例の系統構成は、燃料ガス基地から供給されたガスタービン燃料ガスを加温する加熱器１、加温後の燃料ガスを減圧する減圧弁（減圧装置）２、並びに加熱器１を通過する燃料ガスの一部をバイパスする管路（バイパス管路）３、同管路上に減圧装置出口の燃料ガス温度を制御する温度調節弁（流量調整弁）５、および加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に遮断弁７が設置され構成されている。
【００２２】
ここで、減圧加温装置に供給される燃料ガスの圧力および温度は、他の発電プラントの運転状態や季節により変動し、また、当該ガスタービン消費燃料ガス流量は運転状態により変動する。加熱器における燃料ガス必要加熱量は次式で表わされる。
【００２３】
【数１】
Ｑ＝Ｇ×（Ｔo×Ｃpo− Ｔi×Ｃpi） …（１）
ここで、
Ｑ：燃料ガス必要加熱量、Ｇ：燃料ガス消費流量、
Ｔo：加熱器出口燃料ガス温度、Ｃpo：加熱器出口燃料ガス比熱、
Ｔi：加熱器入口燃料ガス温度、Ｃpi：加熱器入口燃料ガス比熱、
である。なお、Ｔoは減圧後の目標温度に供給圧力からガスタービン要求圧力まで減圧した時の温度降下量を加算した値となる。
【００２４】
これより、燃料ガス必要加熱量は供給燃料ガスの圧力、温度、流量の変動により変化する。ガスタービン必要燃料ガス温度は一般に図２で示されるように、必要最低燃料ガス温度から、ガスタービン許容最高燃料ガス温度の範囲で燃料ガスを供給する必要がある。ガスタービン必要最低燃料ガス温度は、ガスタービン供給燃料ガス圧力の露点温度等から決まり、ガスタービン許容最高燃料ガス温度は、燃料ガス系統に使用する弁の材質上の許容温度等から決まり、既設ガスタービンの燃料ガス系統の改造の場合には、既設設備の最高使用温度となる場合もある。
【００２５】
また、ガスタービン運転中において、ガスタービン供給燃料ガスは、図３に示されているようにガスタービン許容変化幅以内で供給する必要もある。ガスタービンランバック等の大幅な負荷降下時には燃料ガス消費量が急減することにより、燃料ガス必要加熱量が急減し、この急減に追従できない場合は燃料ガス必要加熱量に対して実加熱量が大きくなることから、ガスタービン供給燃料ガス温度が急上昇し、ガスタービン燃焼安定性が低下するため、ガスタービン燃料流量の変動に対する燃料ガス必要加熱量の変動に十分追従できるシステム構成および制御方式が必要となる。
【００２６】
本実施例では、通常運転中は、加熱器バイパス系統に設置した温度調節弁５により減圧装置出口の燃料ガス温度を制御する。しかし、温度調節弁５が全開した場合でも加熱器側にも燃料ガスは流れることから、加熱の必要が無い場合でも一部の燃料ガスは加熱をすることになり、この状態で減圧装置出口の燃料ガス温度が上昇した場合には温度を下げる手段が無く、ガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅を超えてしまう恐れがある。
【００２７】
そこで、加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に設置した遮断弁７は、図４に示されているように減圧弁出口の燃料ガス温度がガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値からガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅の間に設定した加熱遮断温度設定値以上となったときに動作させることで、加熱器供給熱源を遮断し燃料ガスの加熱を停止する。本実施例によれば、制御対象である減圧弁出口の燃料ガス温度により制御目標値に対し的確に制御が可能となる。
【００２８】
また、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時において、燃料ガス温度の変化は、燃料ガス流量の変化に対して大きな時間遅れがある。したがって、燃料流量急減時には減圧弁出口の燃料ガス温度の上昇で遮断弁を動作させると遅れてさらに上昇し、ガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅を越える可能性がある。そこで、負荷遮断等の事象発生信号、出力信号、燃料ガス流量信号等により先行的に遮断弁を動作させることで燃料ガス流量急減時にも、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００２９】
なお、図５に示されているようにガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値を下げて積極的に燃料ガスの加熱を停止する運転を行うことで、燃料ガス加熱量が低減されプラントトータル効率の向上が図れる。
【００３０】
次にもう一つの実施例を説明する。本実施例の系統構成を図６に示す。なお、前述した実施例と同一符号は同一物を示しており、ここではその詳細説明は省略する。本実施例では、加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に設置した加熱器器内圧力を調節する圧力調節弁を設置し、通常運転中は圧力調節弁により加熱器器内圧力を一定に制御するが、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時に圧力設定値を下げることで、加熱媒体供給源を遮断し燃料ガスの過熱を停止する。
【００３１】
本実施例によれば、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料ガス流量急減時に加熱器器内圧力設定値を下げることで遮断弁を使用することなく燃料ガスの加温を停止することが可能となり、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００３２】
次にもう一つの実施例を説明する。本実施例の系統構成を図７に示す。なお、前述した実施例と同一符号は同一物を示しており、ここではその詳細説明は省略する。本実施例では、燃料ガス系統の加熱器側と加熱器バイパス側の分岐から合流までの加熱器側管路上に遮断弁１０を設置し、設置した遮断弁を、減圧弁出口の燃料ガス温度が、ガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値からガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅の間に設定した加熱遮断温度設定値以上となったときに動作させることで燃料ガスを全量加熱器バイパス側に流すことで燃料ガスの加熱を停止する。加熱器加熱媒体供給系統は通常運転状態を継続する。
【００３３】
本実施例によれば、制御対象である減圧弁出口の燃料ガス温度により制御目標値に対し的確に制御が可能となる。また、再び燃料ガスの加温が必要になったときには遮断弁を開して加熱器に燃料ガスを流すことで即対応することができる。
【００３４】
また、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時において、燃料ガス温度の変化は、燃料ガス流量の変化に対して大きな時間遅れがある。したがって、燃料流量急減時には減圧弁出口の燃料ガス温度の上昇で遮断弁を動作させると減圧弁出口の燃料ガス温度は遅れてさらに上昇し、ガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅を越える可能性がある。そこで、負荷遮断等の事象発生信号、出力信号、燃料ガス流量信号等により先行的に遮断弁を動作させることで燃料ガス流量急減時にも、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００３５】
なお、ガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値を下げて積極的に燃料ガスの加熱を停止する運転を行うことで、燃料ガス加熱量が低減されプラントトータル効率の向上が図れる。また、図１０に示すように加熱器側と加熱器バイパス側の分岐点あるいは合流点に三方弁を設置することで加熱器バイパス側に設置した温度調節弁５と加熱器側に設置した遮断弁１０の機能を１弁で実施することができる。
【００３６】
起動時にはガスタービン点火前に減圧加温装置を起動しておく必要があるが、ガスタービン点火前にはガスタービン燃料ガス消費が無いため、減圧弁下流側の燃料ガス圧力がガスタービン要求圧力となった時点で減圧弁は全閉し、燃料ガス供給流量は無くなる。この時点で制御対象場所である減圧弁下流側の燃料ガス温度を検出してガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値との偏差を比例積分演算器に入力して温度調節弁開度を算出する制御方式を採用した場合、温度調節弁は減圧弁下流側の温度に依存することになり、ガスタービン点火直後のガスタービン供給燃料ガス温度が変動することが予想される。
【００３７】
この対策として、供給される燃料ガス圧力が変動しない場合において、減圧加温装置起動からガスタービン点火までの期間は、図８に示されているように、供給燃料ガス圧力から減圧弁出口目標設定圧力まで減圧した時の温度降下量をガスタービン供給燃料ガス目標設定値に加算して減圧弁前目標燃料ガス温度を求め、これと減圧弁入口燃料ガス温度１１（図８においては、加熱器出口温度を用いた例を示す）から加熱器側と加熱器バイパス側の分配量を算出し、分配量に見合った温度調節弁開度とする。本実施例により、供給される燃料ガス圧力が変動しない場合において、ガスタービン点火直後の燃料ガス温度の安定化が図れる。
【００３８】
もう一つの実施例は、供給される燃料ガス圧力が変動する場合において、減圧加温装置起動からガスタービン点火までの期間は、図９に示されているように、減圧弁入口燃料ガス圧力１２から減圧弁出口目標設定圧力まで減圧した時の温度降下量をガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値に加算して減圧弁前目標燃料ガス温度を求め、これと減圧弁入口燃料ガス温度１１（図９においては、加熱器出口温度を用いた例を示す）から加熱器側と加熱器バイパス側の分配量を算出し、分配量に見合った温度調節弁開度とする。
【００３９】
本実施例により、供給される燃料ガス圧力が変動する場合において、ガスタービン点火直後の燃料ガス温度の安定化が図れる。
【００４０】
以上説明してきたようにこのように構成されたスタービン燃料ガス減圧加温装置であると、加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に遮断弁７を設置し、制御対象である減圧弁出口の燃料ガス温度により制御目標値に対し的確に制御が可能となる。また、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時において、負荷遮断等の事象発生信号、出力信号、燃料ガス流量信号等により先行的に遮断弁を動作させることで燃料ガス流量急減時にも、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００４１】
また、ガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値を下げて積極的に燃料ガスの加熱を停止する運転を行うことで、燃料ガス加熱量が低減されプラントトータル効率の向上が図れる。また、加熱媒体供給源から加熱器までの管路上に設置した加熱器器内圧力を調節する圧力調節弁８を設置し、通常運転中は圧力調節弁により加熱器器内圧力を一定に制御するが、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時に圧力設定値を下げることで、加熱器供給熱源を遮断し燃料ガスの加熱を停止し、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料ガス流量急減時に加熱器器内圧力設定値を下げることで遮断弁を使用することなく燃料ガスの加温を停止することが可能となり、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００４２】
また、燃料ガス系統の加熱器側と加熱器バイパス側の分岐から合流までの加熱器側管路上に遮断弁を設置し、制御対象である減圧弁出口の燃料ガス温度により制御目標値に対し的確に制御が可能となる。また、再び燃料ガスの加温が必要になったときには遮断弁を開して加熱器に燃料ガスを流すことで即対応することができる。また、ガスタービン負荷遮断、ランバック等の燃料流量急減時において、負荷遮断等の事象発生信号、出力信号、燃料ガス流量信号等により先行的に遮断弁を動作させることで燃料ガス流量急減時にも、ガスタービン供給燃料ガス温度をガスタービン許容燃料ガス温度上昇幅内に抑えることができる。
【００４３】
また、ガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値を下げて積極的に燃料ガスの加熱を停止する運転を行うことで、燃料ガス加熱量が低減されプラントトータル効率の向上が図れる。また、加熱器側と加熱器バイパス側の分岐点あるいは合流点に三方弁を設置することで加熱器バイパス側に設置した温度調節弁と加熱器側に設置した遮断弁の機能を１弁で実施することができる。
【００４４】
また、減圧加温装置起動からガスタービン点火までの期間は、減圧弁入口燃料ガス温度から温度調節弁開度を算出することにより、供給される燃料ガス圧力が変動しない場合において、ガスタービン点火直後の燃料ガス温度の安定化が図れる。また、減圧加温装置起動からガスタービン点火までの期間は、減圧弁入口燃料ガス圧力および減圧弁入口燃料ガス温度から温度調節弁開度を算出することにより、供給される燃料ガス圧力が変動する場合においてガスタービン点火直後の燃料ガス温度の安定化が図れるのである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、ガスタービンの燃料ガス減圧加温運転をする場合、燃料ガス基地から供給される燃料ガスの圧力・温度の変動およびガスタ−ビン燃料消費量の変動による必要加熱量の変動に対しても、設備規模の増大、配管・機器材質の強化、補助蒸気などの加熱媒体使用量の増加を抑え、ガスタービン供給燃料ガスを適正な温度で供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の一実施例を示す概略系統図である。
【図２】ガスタービン運転必要燃料ガス温度範囲を示す図である。
【図３】ガスタービン運転必要燃料ガス温度変化範囲を示す図である。
【図４】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の遮断弁の動作特性を示す図である。
【図５】燃料ガス温度目標設定値と加熱媒体使用量の関係を示す図である。
【図６】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の他の実施例を示す概略系統図である。
【図７】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の他の実施例を示す概略系統図である。
【図８】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の他の実施例を示す概略系統図である。
【図９】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の他の実施例を示す概略系統図である。
【図１０】本発明のガスタービン燃料ガス減圧加温装置の他の実施例を示す概略系統図である。
【符号の説明】
１…加熱器、２…減圧弁（減圧装置）、３…加熱器バイパス管路、４…減圧弁出口温度検出器、５…温度調節弁（流量調整弁）、６…加熱媒体供給管路、７…加熱媒体遮断弁、８…加熱器器内圧力調節弁、９…加熱器器内圧力検出器、１０…加熱器ガス遮断弁、１１…減圧弁入口温度検出器、１２…減圧弁入口圧力検出器、１３…温度調節弁（三方口弁）。
Claims (9)
- ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、
前記加熱器の加熱媒体供給系に、ガスタービンに供給される燃料ガスの温度上昇時に動作して加熱器に供給される加熱媒体を遮断する加熱媒体遮断弁あるいは調節弁を設けたことを特徴とするガスタービン燃料ガス減圧加温装置。 - 前記加熱媒体遮断弁あるいは調節弁が、前記減圧装置出口の燃料ガス温度の上昇が生じた時に遮断動作するように形成されてなる請求項１記載のガスタービン燃料ガス減圧加温装置。
- 前記加熱媒体遮断弁あるいは調節弁が、前記減圧装置出口の燃料ガス温度が規定値以上で遮断動作するように形成されてなる請求項１記載のガスタービン燃料ガス減圧加温装置。
- ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、
加熱媒体供給源から前記加熱器までの管路上に加熱器器内圧力を制御する圧力調整弁を設けると共に、ガスタービンに供給される燃料ガス流量急減時に加熱器器内圧力設定値を下げることで前記圧力調整弁により加熱媒体供給源を遮断するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料ガス減圧加温装置。 - ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、
前記バイパス管路の分岐から合流までの加熱器側管路上に遮断弁あるいは調節弁を設けると共に、この遮断弁あるいは調節弁を、ガスタービンに供給される燃料ガス温度が加熱遮断温度設定値以上となったとき遮断動作させるようにしたことを特徴とするガスタービン燃料ガス減圧加温装置。 - 前記遮断弁あるいは調節弁が、減圧装置出口の燃焼ガス温度の上昇が起きる時に動作するように形成されてなる請求項５記載のガスタービン燃料ガス減圧加温装置。
- 前記遮断弁あるいは調節弁が、減圧装置出口の燃焼ガス温度が規定値以上で遮断動作するように形成されてなる請求項５記載のガスタービン燃料ガス減圧加温装置。
- ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、
前記減圧装置での減圧による燃料ガス温度降下量をガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値に加算して減圧装置入口目標燃料ガス温度を求め、前記減圧装置の上流側で検知された燃料ガス温度が前記減圧装置入口目標燃料ガス温度となるよう前記流量調整弁を制御するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料ガス減圧加温装置。 - ガスタービン燃料ガス供給系に配置され、燃料ガスを加温する加熱器と、この加熱器を通過する燃料ガスの一部をバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路上に設けられた流量調整弁と、前記加熱器の下流側に配置され、前記加熱器にて加温されたガスを減圧する減圧装置とを備え、前記流量調整弁の制御により、前記減圧装置出口の燃料ガス温度を制御するようにしたガスタービン燃料ガス減圧加温装置において、
前記減圧装置の入口側で検出された燃料ガス圧力とガスタービン供給燃料ガス圧力目標設定値から前記減圧装置での減圧による燃料ガス温度降下量を求め、この温度降下量をガスタービン供給燃料ガス温度目標設定値に加算して減圧装置入口目標燃料ガス温度を求め、前記減圧装置の上流側で検出された燃料ガス温度が前記減圧装置入口目標燃料ガス温度となるように前記流量調整弁を制御するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料ガス減圧加温装置。
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