JP4656295B2 - ガスタービンの燃料制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービンにおける燃料制御方法及び装置に関し、特にメインノズル使用本数の切り換え及び液体燃料とガス燃料の切り換えの両方を行うガスタービンの燃料制御方法及び装置に関する。

ガスタービンの燃焼器は、例えばその内部にパイロットノズルと複数のメインノズルを有しており、燃焼器への燃料噴射に使用するメインノズルの本数を燃焼器に噴射される燃料の総量に応じて増減させるステージングと呼ばれる制御を行う。ステージングによって、メインノズル一本当たりに供給される燃料を適切な範囲内に留めている。これは、メインノズル１本当たりに供給される燃料が少なすぎると効率の良い燃焼ができず、多すぎると高温になりすぎるからである。このように、ガスタービンの出力がある程度増加又は減少すると、メインノズルの使用数を増加又は減少させる。

次に、図５と図６を参照してステージングについて説明する。図５に示されるように、燃焼器の作動初期からガスタービンの出力を増大させる過程においては、図５に示すようにあらかじめ設定した第１中間出力Ｐ1に達するまで例えば図６の３本のメインノズル２２ａからなる第１グループへ燃料を供給してその供給量を漸増させ、第１中間出力Ｐ１に達した時点で例えば図６の３本のメインノズル２２ｂからなる第２グループへも燃料供給を開始し、作動中の第１グループから火移りさせて第２グループも作動させる（アップステージング）とともに、第２グループへの燃料供給分に見合うだけ第１グループへの燃料供給量を減少させている。なお、図６において符号２１はパイロットノズルを示す。

高出力状態から出力を減少させる過程においては、第１中間出力Ｐ１よりもやや低い第２中間出力Ｐ２に達するまでは第１及び第２グループへの燃料供給量を漸減させ、第２中間出力Ｐ２に達した時点で第２グループへの燃料供給を停止して第２グループの作動を停止させる（ダウンステージング）とともに、第２グループへの燃料供給停止時の燃料減少分に見合うだけ第１グループへの燃料供給量を増加させている。

このような、メインノズル使用本数切り換えについては以下の先行技術がある。
特許文献１の「ガスタービン用マルチノズル形燃焼器」には、増負荷時には、第１の中間出力まで漸増させていた第１メインノズルグループへの燃料供給量を、第２メインノズルグループへの燃料供給開始に伴い、その増加分に見合うだけ一部カットする上述の方法が開示されている。
特許文献２の「ガスタービンエンジンの燃料制御方法」には、アップステージングを行うべき中間出力を過ぎた時点から、所定の時間が経過した時点で燃料を供給するメインノズルの本数を増加させる燃料制御方法が開示されている。この方法により、負荷投入時においてアップステージングによるエンジンの回転数または出力の低下を防止している。

また、本発明に関連する燃料切り換えについて、以下の先行技術が存在する。
特許文献３の「ガスタービンシステム」には、複数の流量調節弁を制御することでタービンを停止することなくガス燃料から液体燃料に切り換える方法が開示されている。
特許文献４の「ガスタービン予混合燃焼器の燃料切替システム」には、ガス燃料から液体燃料へ切り換える時にはメインノズル、パイロットノズルの順に、液体燃料からガス燃料へ切り換える時には、パイロットノズル、メインノズルの順に切り換えてパイロット系統を常にガスの状態にし安定した連続燃焼がなされる方法が開示されている。

特開平０８−３１２３７７ 「ガスタービン用マルチノズル形燃焼器」 特開平１１−１４１３５４ 「ガスタービンエンジンの燃料制御方法」 特開２０００−３１４３２６ 「ガスタービンシステム」 特開平１１−２２９９０１ 「ガスタービン予混合燃焼器の燃料切替システム」

しかし、特許文献１又は２のようにガスタービンの起動時においてガス燃料を使用する場合には、安全のためにまず空気をパイロットノズル、メインノズルに通してあらかじめ残留ガスを抜いておく必要がある。従って、ガス燃料を用いてのガスタービンの起動はある程度の時間がかかり、速やかな起動ができない。

また、引用文献３又は４の場合には、出力増加過程で燃料の切り換えを安定して行えても、同時に引用文献１又は２のようにメインノズル使用本数の切り換えにより効率の良い燃焼を確保できるか不明である。さらに、液体燃料はガス燃料よりも高価なので、液体燃料の使用量が増えればそれだけ燃料費がかかることになる。

そこで、本発明の目的は、速やかにガスタービンを起動し、燃料コストを抑えることができ、効率の良い燃焼を実現するガスタービンの燃料制御方法及び装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、さらに燃焼状態の安定性の維持も実現できるガスタービン燃料制御方法及び装置を提供することにある。

本発明によると上記目的を達成するため、液体燃料及びガス燃料により燃焼を行う燃焼器と、該燃焼器へ液体燃料及びガス燃料を噴射する複数のメインノズルとを有するガスタービンの燃料制御方法であって、
出力増加過程において、液体燃料のみを使用する場合に、各メインノズルに供給される液体燃料量が、効率よく燃焼を行うための範囲内に留まるように、メインノズルの使用本数を増やすと、メインノズルの使用本数は、第１の出力範囲では、第１の使用本数となり、前記第１の出力範囲よりも出力が高い第２の出力範囲では、前記第１の使用本数から第２の使用本数に増え、
出力増加過程において、ガス燃料のみを使用する場合に、各メインノズルに供給されるガス燃料量が、効率よく燃焼を行うための範囲内に留まるように、メインノズルの使用本数を増やすと、メインノズルの使用本数は、前記第１の出力範囲と部分的に重複する第３の出力範囲では、前記第１の使用本数となり、前記第２の出力範囲と部分的に重複し前記第３の出力範囲よりも出力が高い第４の出力範囲では、前記第１の使用本数から前記第２の使用本数に増え、
ガスタービンの起動時から第１の切換出力まで液体燃料を前記複数のメインノズルの一部である前記第１の使用本数のメインノズルに供給し、
前記第１の切換出力になった時に、第１の切換出力を維持したままメインノズルの使用本数を前記第１の使用本数から前記第２の使用本数に増やし、
さらに、出力増加過程においてメインノズルへ供給する燃料を液体燃料からガス燃料へ切り換える、ことを特徴とするガスタービンの燃料制御方法が提供される。

また、本発明によると、液体燃料及びガス燃料により燃焼を行う燃焼器と、
該燃焼器へ液体燃料及びガス燃料を噴射する複数のメインノズルと、
液体燃料及びガス燃料を前記メインノズルへ供給する燃料供給手段と、
出力増加過程と出力減少過程の一方または両方でガスタービンの出力に応じて前記メインノズルの使用本数を切り換えるノズル切換手段とを備え、
出力増加過程において、液体燃料のみを使用する場合に、各メインノズルに供給される液体燃料量が、効率よく燃焼を行うための範囲内に留まるように、メインノズルの使用本数を増やすと、メインノズルの使用本数は、第１の出力範囲では、第１の使用本数となり、前記第１の出力範囲よりも出力が高い第２の出力範囲では、前記第１の使用本数から第２の使用本数に増え、
出力増加過程において、ガス燃料のみを使用する場合に、各メインノズルに供給されるガス燃料量が、効率よく燃焼を行うための範囲内に留まるように、メインノズルの使用本数を増やすと、メインノズルの使用本数は、前記第１の出力範囲と部分的に重複する第３の出力範囲では、前記第１の使用本数となり、前記第２の出力範囲と部分的に重複し前記第３の出力範囲よりも出力が高い第４の出力範囲では、前記第１の使用本数から前記第２の使用本数に増え、
出力増加過程でメインノズルの使用本数を切り換える場合には、前記ノズル切換手段は、前記第１の切換出力において、第１の切換出力を維持したままメインノズルの使用本数を前記第１の使用本数から前記第２の使用本数に増やし、
出力減少過程でメインノズルの使用本数を切り換える場合には、前記ノズル切換手段は、前記第２の切換出力において、第２の切換出力を維持したままメインノズルの使用本数を前記第２の使用本数から前記第１の使用本数に減らし、
前記燃料供給手段は、出力増加過程と出力減少過程の一方または両方でメインノズルへ供給する燃料を切り換え、
出力増加過程で燃料を切り換える場合には、前記燃料供給手段はメインノズルへ供給する燃料を液体燃料からガス燃料へ切り換え、
出力減少過程で燃料を切り換える場合には、前記燃料供給手段はメインノズルへ供給する燃料をガス燃料から液体燃料へ切り換えることを特徴とするガスタービンの燃料制御装置が提供される。

これにより、起動時に液体燃料を使用することで安全のためガス抜きを行う必要がなく速やかに起動でき、安価なガス燃料に切り換え、その後ガス燃料を使用し続けることで燃料コストを抑えることができる。さらに、出力増加過程及び／又は出力減少過程において、メインノズルの使用本数を適切に切り換えることで、低出力時及び高出力時において、１本当たりのメインノズルに供給される燃料の量を燃焼効率の良い範囲内に留めることができる。

出力増加過程における液体燃料からガス燃料へ切り換えは、第１の切換出力以上の出力時に行われることが好ましい。

出力増加過程においてガス燃料のみを使用した場合にメインノズルの使用本数を増やす出力から出力増加過程で液体燃料のみを使用した場合にメインノズルの使用本数を増やす出力までの区間内において、前記増やした後のメインノズル使用本数は、ガス燃料にとっても液体燃料にとっても好適である。従って、出力を維持したまま、ガス燃料にとって好適なメインノズル使用本数に切り換えてからガス燃料に切り換えるので、燃焼状態の安定性を維持したままノズル本数切り換え及び燃料切り換えの両方を実行できる。

出力が前記第１の切換出力より高く、ガス燃料を使用している状態からの出力減少過程において、第２の切換出力になった時に、第２の切換出力を維持したままメインノズルの使用本数を前記第２の使用本数から前記第１の使用本数に減らし、その後、ガス燃料から液体燃料へ切り換えることが好ましい。

第２の切換出力は、出力減少過程でガス燃料のみを使用した場合にメインノズルの使用本数を減らす出力から出力減少過程で液体燃料のみを使用した場合にメインノズルの使用本数を減らす出力までの区間内において、前記減らした後のメインノズル使用本数は、ガス燃料にとっても液体燃料にとっても好適な範囲内にある。従って、出力を維持したまま、液体燃料にとって好適なメインノズル使用本数に切り換えてから液体燃料に切り換えるので、燃焼状態の安定性を維持したままメインノズル本数切り換え及び燃料切り換えの両方を実行できる。

前記出力増加中の切換出力はガスタービンのアイドル時の出力以上であることが好ましい。アイドル時以上の出力状態では燃焼が安定しているので、これにより出力減少過程においても燃焼状態の安定性を高く維持したままメインノズル本数切り換え及び燃料切り換えの両方を実行できる。

液体燃料からガス燃料へ切り換える場合には、液体燃料の供給量を徐々に減らしながらガス燃料の供給量を徐々に増やすことが好ましい。これにより、燃焼状態をより安定させたまま燃料の切り換えを実行できる。

ガスタービンの起動時には液体燃料を用い、出力増加中にガス燃料へ切り換え。その後は安価なガス燃料を使用し続けることで、速やかに起動することができ燃料費を抑えることができる。また、出力増加過程、出力減少過程において適切な出力範囲でメインノズルの使用本数を切り換えるので、メインノズル１本当たりに供給される燃料の量を燃焼効率が良好な範囲内に留めておくことができる。これらの効果はメインノズル使用本数の切り換え及び燃料切り換えにより実現される。さらに、本発明によると、燃料切り換えは、出力を維持したまま、液体燃料又はガス燃料にとって好適なメインノズル使用本数に切り換えてから液体燃料又はガス燃料に切り換えるので、燃焼状態の安定性が維持される。

本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

最初に本発明の原理を明確にするための実施形態を説明し、その後具体的な実施例について説明する。

図１は、本発明の実施形態によるガスタービンの燃料制御装置１０を示しており、図中の実線は液体燃料の供給ラインであり破線はガス燃料の供給ラインである。図１において液体燃料源から液体燃料をパイロットノズル７及びメインノズル８に供給する場合には流量制御弁２を開け、ガス燃料源からガス燃料をパイロットノズル７及びメインノズル８に供給する場合には流量制御弁３を開ける。遮断弁９ａを開けることでパイロットノズル７へ液体燃料を供給する。また、遮断弁５ａを開けて、ｘ本のメインノズル８へ液体燃料を供給し、遮断弁５ａだけでなく遮断弁５ｂも開けてｘ＋ｙ本のメインノズル８へ液体燃料を供給する。遮断弁９ｂを開けることでパイロットノズル７へガス燃料を供給する。また、遮断弁６ａを開けて、ｘ本のメインノズル８へガス燃料を供給し、遮断弁６ａだけでなく遮断弁６ｂも開けてｘ＋ｙ本のメインノズル８へガス燃料を供給する。流量制御弁２又は３の開度を大きく又は小さくすることでガスタービンの出力を増加又は減少させる。以下において、図１の燃料制御装置により使用するメインノズルの切り換え及び燃料の切り替えを行う。

図２は本発明の原理を示す図である。図２の実線は液体燃料のみを用いた場合のガスタービン出力とメインノズル１本当たりの燃料流量との関係を示している。図２の実線に示されるように、液体燃料のみを用いる場合には、起動時から出力を増加し出力Ｐ１になるまでは、図１の遮断弁５ａを開け遮断弁５ｂを閉じてｘ本のメインノズル８を使用し、出力Ｐ１の時点で遮断弁５ａ及び５ｂの両方を開けてメインノズル８の使用本数をｘ本からｘ＋ｙ本に切り換える。切り換え後、さらに出力を増加させていく。一方、液体燃料のみを用いての出力減少過程では、出力がＰ１よりも高くメインノズル８の使用本数がｘ＋ｙである高出力状態から、出力をＰ１より低いＰ２まで下げる。そして、出力Ｐ２の時点で遮断弁５ｂを閉じてメインノズルの使用本数をｘ＋ｙ本からｘ本に切り換える。

出力増加過程と減少過程とでメインノズル８の使用本数を切り換える時の出力はそれぞれＰ１とＰ２とで離れている。これは、出力Ｐ１、Ｐ２近傍で負荷変動が生じてもメインノズル使用数の切り換えが頻繁に行われることを防止するためである。

これに対して、図２の破線はガス燃料のみを用いた場合のガスタービン出力とメインノズル１本当たりの燃料流量との関係を示している。ガス燃料のみを用いる場合も、液体燃料のみの場合と同じ手順でメインノズルの使用本数をｘ本とｘ＋ｙ本との間で切り換える。出力増加過程では出力がＰ３になった時にメインノズルの使用本数をｘ本からｘ＋ｙ本に切り換え、出力減少過程では出力がＰ３よりも低いＰ４になった時にメインノズルの使用本数をｘ＋ｙ本からｘ本に切り換える。

図２に示されるように、出力増加過程では、液体燃料のみを用いる場合のノズル本数の切り換え時である出力Ｐ１は、ガス燃料のみを用いる場合のノズル本数の切り換え時である出力Ｐ３から高出力側へずれている。これは、液体燃料とガス燃料の単位体積当たりの発熱量が異なることによる。同じ理由で、出力減少過程において、液体燃料のみを用いる場合のノズル使用数の切り換え時Ｐ２も、ガス燃料のみを用いる場合のノズル使用数の切り換え時Ｐ４から高出力側へずれている。

本発明の実施形態によると起動時には液体燃料を用い、出力増加途中でガス燃料に切り換える。起動時に液体燃料を用いるのは、速やかな起動のためである。上述したように、起動時にガス燃料を用いると、安全のためまずパイロットノズル、メインノズルに空気を通して残留ガスを抜いてからガス燃料をパイロットノズル、メインノズルに供給する必要がありその分だけ起動が遅くなるからである。また、途中でガス燃料に切り換えるのはガス燃料の方が安価だからである。

本発明の実施形態によると、出力増加過程において起動時から出力Ｐ３の時点までは液体燃料を用い燃料噴射にｘ本のメインノズル８を使用する。その後、出力増加過程において図２の出力Ｐ３とＰ１との間の区間ａ内にある第１の切換出力になった時に第１の切換出力を維持したままメインノズルの使用本数をｘ本からｘ＋ｙ本に切り換える。メインノズル使用本数をｘ＋ｙ本に切り換えたら、速やかに液体からガスへの燃料切り換えを行う。このように本発明の実施形態によると、図２の区間ａにおいてまずメインノズル使用本数をこの区間でガス燃料にとっても液体燃料にとっても好適なメインノズル使用本数ｘ＋ｙに切り換えておいてから、ガス燃料への燃料切り換えを行うので、ガス燃料への切り換え時にはガス燃料にとってその時の出力に好適なメインノズル本数ｘ＋ｙになっている。よって、燃焼状態の安定性を維持したままノズル本数切り換え及び燃料切り換えの両方を実行できる。

このように区間ａよりも高い出力の時は、メインノズル８の使用本数はｘ＋ｙであり、ガス燃料を用いている。このような高出力状態から出力を減少される場合について説明する。区間ａよりも高い出力状態から図２の区間ｂに至るまで出力を減少させ区間ｂ内にある第２の切換出力において、第２の切換出力を維持したままメインノズル使用本数をｘ＋ｙ本からｘ本へ切り換える。このノズル使用数の切り換え後、速やかに燃料をガスから液体へ切り換える。本発明の実施形態によると、図２の区間ｂにおいてまずメインノズル使用本数をこの区間で液体燃料にとってもガス燃料にとっても好適な範囲内であるメインノズル使用本数ｘに切り換えておいてから、液体燃料への燃料切り換えを行うので、液体燃料への切り換え時にはその時の出力に好適なメインノズル本数ｘになっている。よって、燃焼状態の安定性を維持したままノズル本数の切り換え及び燃料の切り換えの両方を実行できる。

なお、図１の液体燃料源、ガス燃料源、流量調整弁２、３、液体燃料供給ライン、ガス燃料供給ライン及びガスタービンの出力を検知しこれに基づき流量調整弁２、３の開閉を制御する制御部（図示せず）は燃料供給手段を構成する。また、図１の遮断弁５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ及びガスタービンの出力を検知しこれに基づき遮断弁５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂの開閉を制御する制御部（図示せず）はノズル切換手段を構成する。

以上が本発明の原理である。次に、本発明の具体的な実施例を説明する。

まず、参考のために灯油等の液体燃料のみを使用してガスタービンを運転させる場合について図３を参照して説明する。図３においてガスタービン起動時に流量制御弁２と遮断弁９を開いて液体燃料源からパイロットノズル７に液体燃料を供給し、パイロットノズル７から燃料を噴射させて着火を行う。

その後、液体燃料源からの燃料供給量を漸増させるべく流量制御弁２の開度を次第に大きくしていく。上述のように効率よく燃焼を行うにはメインノズル８に供給される燃料量は適切な範囲内に留まっている必要がある。そのため、流量制御弁２の開度の増加に伴って使用するメインノズル８の数も増やしていくことが好ましい。液体燃料のみを用いた場合に、ガスタービン始動時から高出力までのメインノズル８の使用本数は、一般的には図４の実線が示すように増加する。図４の例では、ガスタービンの出力の増大につれて３回のタイミングのそれぞれにおいて、メインノズル８の使用数を０→２→４→６の順に増加させている。この使用数の増加は遮断弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃをそれぞれのタイミングで開けることでなされる。これにより、メインノズルから噴射されるガス燃料量は、高温になりすぎず効率よく燃焼させるのに適切な範囲内に留めておくことができる。

同様に、参考のためにＬＮＧ等のガス燃料のみを使用してガスタービンを運転させる場合についても図４を参照して説明する。ガス燃料のみの場合は、一般的には、液体燃料の場合のようにメインノズルへの燃料供給量の増加に伴って、図４の破線が示すように使用するメインノズルの数を５回のタイミングで０→１→３→４→５→６の順に増加させる。これにより、メインノズルから噴射される液体燃料の量を高温になりすぎず効率よく燃焼を行える適切な範囲内に留めておくことができる。

図４から分かるように、燃焼状態が比較的安定しているアイドル時以降において、液体燃料のみの場合とガス燃料のみの場合とでメインノズルの使用本数が重複しているのは４本と６本の時である。そこで、本発明の実施例では、燃料の切り換えはメインノズルの使用本数が４本又は６本の時に行い、ガスタービンの全出力範囲において使用するメインノズルの本数を０本、４本、６本のいずれかにする。これにより、図４のように細かく使用本数を切り換える場合と比較すると燃焼効率はやや低下するが、切り換え頻度が減らされ動作が簡単になる。

次にメインノズル使用本数の切り換え及び燃料の切り換えを行うガスタービンの燃料制御方法の本発明の実施例について図１及び図２を参照して説明する。なお、パイロットノズルとメインノズルは図６に示されるものと同様の配列であってよい。なお、本発明の実施例では、図１及び図２のｘ本は４本でありｙ本は２本である。

また、上述したようにガス燃料よりも液体燃料を用いた方がガスタービンを速やかに起動させることができるので、起動時は液体燃料を用いる。

ガスタービンを起動し出力を増加させる場合には、図１の流量制御弁２と遮断弁９ａを開けてパイロットノズル７から液体燃料を噴射させ点火を行い、その後遮断弁５ａを開け４本（図１のｘ本に対応する）のメインノズル８を使用状態にする。続いて、流量制御弁２の開度を徐々に大きくし液体燃料源からの燃料供給量を増加させる。そして出力が図２の区間ａ内にある第１の切換出力において、第１の切換出力を維持したまま遮断弁５ｂを開けて６本（図１のｘ＋ｙ本に対応する）のメインノズルに液体燃料を供給すると同時に遮断弁６ａ、６ｂも開ける。このように区間ａにおいてメインノズル使用本数を４本から６本に切り換えたら、速やかに液体燃料用の流量制御弁２の開度を徐々に小さくし、かつ、ガス燃料用の流量制御弁３の開度を徐々に大きくしていく。これにより液体燃料用の流量制御弁２を完全に閉じたら遮断弁５ａ及び５ｂも閉じ、最終的には液体燃料からガス燃料へ切り換わる。なお、上記において遮断弁５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂを開けてメインノズル使用本数を４本から６本に切り換える時に、パイロットノズル７用の遮断弁９ｂも開ける。遮断弁９ａは起動時からガス燃料に完全に切り換わるまで開けておき、ガス燃料に完全に切り換わったら閉じるのが好ましい。

このように、図２から分かるように液体燃料からガス燃料へ切り換える時には、メインノズルの使用本数はガス燃料にとってその時の出力に好適な６本に切り換わっているので、燃焼状態を安定させたままメインノズル使用本数の切り換え及び燃料切り換えの両方を実行できる。燃料をガスに完全に切り換えた後は、流量制御弁３の開度を大きくさせて出力をさらに上げることができる。

このように、ガス燃料を用いている高出力状態では、流量制御弁３及び遮断弁６ａ、６ｂ、９ｂが開いており、流量制御弁２及び遮断弁５ａ、５ｂ、９ａが閉じている。ガス燃料に完全に切り換わっているこのような高出力状態から流量制御弁３の開度を小さくして出力を減少させる過程でも、図１の区間ｂ内にある第２の切換出力において、第２の切換出力を維持したまま遮断弁６ｂを閉じ遮断弁５ａ、９ａを開けることで、遮断弁５ａ，６ａ、９ａ、９ｂを開いた状態とし遮断弁５ｂ、６ｂを閉じた状態にする。これによりメインノズル使用本数を６本から４本へ切り換えたら、速やかにガス燃料用の流量制御弁３の開度を徐々に小さくしていくと同時に液体燃料用の流量制御弁２の開度を徐々に大きくしていく。これによりガス燃料用の流量制御弁３を完全に閉じたら遮断弁６ａ、９ｂも閉じ、最終的にはガス燃料から液体燃料へ切り換わる。ガスから液体へ燃料を完全に切り換えた後、ガスタービンを停止させる場合には、流量調整弁２の開度を徐々に小さくする。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の実施形態によるガスタービンの燃料制御装置を示す図である。 本発明の原理を説明するための図である。 液体燃料のみを用いる場合の燃料制御装置を示す図である。 液体燃料のみを用いた場合とガス燃料のみを用いた場合のメインノズルの使用本数の切り換えを示す図である。 従来のアップステージングとダウンステージングの説明図である。 パイロットノズルと複数のメインノズルの配置を示す図である。

符号の説明

２ 液体燃料用の流量制御弁
３ ガス燃料用の流量制御弁
５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ、９ａ、９ｂ 遮断弁
７ パイロットノズル
８ メインノズル
１０ 燃料制御装置
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 遮断弁

Claims (6)

1. 液体燃料及びガス燃料により燃焼を行う燃焼器と、該燃焼器へ液体燃料及びガス燃料を噴射する複数のメインノズルとを有するガスタービンの燃料制御方法であって、
   出力増加過程において、液体燃料のみを使用する場合に、各メインノズルに供給される液体燃料量が、効率よく燃焼を行うための範囲内に留まるように、メインノズルの使用本数を増やすと、メインノズルの使用本数は、第１の出力範囲では、第１の使用本数となり、前記第１の出力範囲よりも出力が高い第２の出力範囲では、前記第１の使用本数から第２の使用本数に増え、
   出力増加過程において、ガス燃料のみを使用する場合に、各メインノズルに供給されるガス燃料量が、効率よく燃焼を行うための範囲内に留まるように、メインノズルの使用本数を増やすと、メインノズルの使用本数は、前記第１の出力範囲と部分的に重複する第３の出力範囲では、前記第１の使用本数となり、前記第２の出力範囲と部分的に重複し前記第３の出力範囲よりも出力が高い第４の出力範囲では、前記第１の使用本数から前記第２の使用本数に増え、
   ガスタービンの起動時から第１の切換出力まで液体燃料を前記複数のメインノズルの一部である前記第１の使用本数のメインノズルに供給し、
   前記第１の切換出力になった時に、第１の切換出力を維持したままメインノズルの使用本数を前記第１の使用本数から前記第２の使用本数に増やし、
   さらに、出力増加過程においてメインノズルへ供給する燃料を液体燃料からガス燃料へ切り換える、ことを特徴とするガスタービンの燃料制御方法。
2. 出力増加過程における液体燃料からガス燃料へ切り換えは、第１の切換出力以上の出力時に行われる、ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの燃料制御方法。
3. 出力が前記第１の切換出力より高く、ガス燃料を使用している状態からの出力減少過程において、第２の切換出力になった時に、第２の切換出力を維持したままメインノズルの使用本数を前記第２の使用本数から前記第１の使用本数に減らし、その後、ガス燃料から液体燃料へ切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスタービンの燃料制御方法。
4. 前記第１の切換出力はガスタービンのアイドル時の出力以上であることを特徴とする請求項１、２または３に記載のガスタービンの燃料制御方法。
5. 液体燃料からガス燃料へ切り換える場合には、液体燃料の供給量を徐々に減らしながらガス燃料の供給量を徐々に増やすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガスタービンの燃料制御方法。
6. 液体燃料及びガス燃料により燃焼を行う燃焼器と、
   該燃焼器へ液体燃料及びガス燃料を噴射する複数のメインノズルと、
   液体燃料及びガス燃料を前記メインノズルへ供給する燃料供給手段と、
   出力増加過程と出力減少過程の一方または両方でガスタービンの出力に応じて前記メインノズルの使用本数を切り換えるノズル切換手段とを備え、
   出力増加過程において、液体燃料のみを使用する場合に、各メインノズルに供給される液体燃料量が、効率よく燃焼を行うための範囲内に留まるように、メインノズルの使用本数を増やすと、メインノズルの使用本数は、第１の出力範囲では、第１の使用本数となり、前記第１の出力範囲よりも出力が高い第２の出力範囲では、前記第１の使用本数から第２の使用本数に増え、
   出力増加過程において、ガス燃料のみを使用する場合に、各メインノズルに供給されるガス燃料量が、効率よく燃焼を行うための範囲内に留まるように、メインノズルの使用本数を増やすと、メインノズルの使用本数は、前記第１の出力範囲と部分的に重複する第３の出力範囲では、前記第１の使用本数となり、前記第２の出力範囲と部分的に重複し前記第３の出力範囲よりも出力が高い第４の出力範囲では、前記第１の使用本数から前記第２の使用本数に増え、
   出力増加過程でメインノズルの使用本数を切り換える場合には、前記ノズル切換手段は、前記第１の切換出力において、第１の切換出力を維持したままメインノズルの使用本数を前記第１の使用本数から前記第２の使用本数に増やし、
   出力減少過程でメインノズルの使用本数を切り換える場合には、前記ノズル切換手段は、前記第２の切換出力において、第２の切換出力を維持したままメインノズルの使用本数を前記第２の使用本数から前記第１の使用本数に減らし、
   前記燃料供給手段は、出力増加過程と出力減少過程の一方または両方でメインノズルへ供給する燃料を切り換え、
   出力増加過程で燃料を切り換える場合には、前記燃料供給手段はメインノズルへ供給する燃料を液体燃料からガス燃料へ切り換え、
   出力減少過程で燃料を切り換える場合には、前記燃料供給手段はメインノズルへ供給する燃料をガス燃料から液体燃料へ切り換えることを特徴とするガスタービンの燃料制御装置。

Images