JPH0225019B2 - - Google Patents
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- JPH0225019B2 JPH0225019B2 JP60221290A JP22129085A JPH0225019B2 JP H0225019 B2 JPH0225019 B2 JP H0225019B2 JP 60221290 A JP60221290 A JP 60221290A JP 22129085 A JP22129085 A JP 22129085A JP H0225019 B2 JPH0225019 B2 JP H0225019B2
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- Japan
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- fuel gas
- compressor
- gas
- gas turbine
- pressure
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-
- 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
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/22—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
-
- 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
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/22—Fuel supply systems
- F02C7/224—Heating fuel before feeding to the burner
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、エタン、プロパン、ブタン等を含
む凝縮性燃料ガスをガスタービンに供給する燃料
ガス供給方法および装置に関するものである。
む凝縮性燃料ガスをガスタービンに供給する燃料
ガス供給方法および装置に関するものである。
[従来の技術]
ガスタービンにおける燃料ガスは、一般に圧縮
機により圧力を高めてガスタービンに供給されて
いる。第5図は、従来の燃料ガス供給装置を示す
一例で、1は圧縮機、2はガスタービン、3はこ
のガスタービン2に接続された負荷、4および5
は弁、6は冷却器である。この例では、配管fで
供給され圧縮機1で圧縮された圧縮燃料ガスは、
弁4を介して供給管路aから供給管路cを経て所
定量がガスタービン2に供給される。残りの圧縮
燃料ガスは、弁5から戻り管路bに導出され、冷
却器6で冷却され、圧縮機1の吸入側の配管dで
供給燃料ガスと混合され、再び圧縮機1に導かれ
るようになつていた。
機により圧力を高めてガスタービンに供給されて
いる。第5図は、従来の燃料ガス供給装置を示す
一例で、1は圧縮機、2はガスタービン、3はこ
のガスタービン2に接続された負荷、4および5
は弁、6は冷却器である。この例では、配管fで
供給され圧縮機1で圧縮された圧縮燃料ガスは、
弁4を介して供給管路aから供給管路cを経て所
定量がガスタービン2に供給される。残りの圧縮
燃料ガスは、弁5から戻り管路bに導出され、冷
却器6で冷却され、圧縮機1の吸入側の配管dで
供給燃料ガスと混合され、再び圧縮機1に導かれ
るようになつていた。
[発明が解決しようとする課題]
この様な従来の装置を用いてエタン、プロパ
ン、ブタン等を含む凝縮性燃料ガスをガスタービ
ンに供給すると、圧縮比が高い場合、圧縮機1か
ら吐出された凝縮性燃料ガスは該圧縮機1により
かなりの高温となるので、ガスタービン2に供給
された凝縮性燃料ガスが燃焼せられて生じた燃焼
ガスが高温になりすぎ、ガスタービン2の材質が
傷みやすく、頻繁に点検を行つたり部品交換を行
わなければならなかつた。
ン、ブタン等を含む凝縮性燃料ガスをガスタービ
ンに供給すると、圧縮比が高い場合、圧縮機1か
ら吐出された凝縮性燃料ガスは該圧縮機1により
かなりの高温となるので、ガスタービン2に供給
された凝縮性燃料ガスが燃焼せられて生じた燃焼
ガスが高温になりすぎ、ガスタービン2の材質が
傷みやすく、頻繁に点検を行つたり部品交換を行
わなければならなかつた。
この対策として、アフタクーラを供給管路cに
設けて圧縮機で高温となつた凝縮性ガスを冷却し
て供給することが考えられるが、実際にこの対策
を行つてみると、該アフタクーラ内またはその下
流側の供給管路の圧力損失や供給管路中の放熱等
によつて該供給管路で、凝縮性燃料ガスの一部が
凝縮液化してミストが生じ、このミストが燃料ガ
スと同伴して、ガスタービン2の燃料コントロー
ル系統に詰まつて種々のトラブルの原因となつ
た。
設けて圧縮機で高温となつた凝縮性ガスを冷却し
て供給することが考えられるが、実際にこの対策
を行つてみると、該アフタクーラ内またはその下
流側の供給管路の圧力損失や供給管路中の放熱等
によつて該供給管路で、凝縮性燃料ガスの一部が
凝縮液化してミストが生じ、このミストが燃料ガ
スと同伴して、ガスタービン2の燃料コントロー
ル系統に詰まつて種々のトラブルの原因となつ
た。
特に、ガスタービン2の燃焼は、内部加圧した
空気中に円周状に配設された燃料スリツトノズル
から高速で燃料ガスを噴出させて行う。燃料スリ
ツトノズルの大きさは0.5〜2.0mmと非常に小さ
く、ガスタービンを安定して性能を保持するには
複数の上記燃料ノズルからの均一な燃料ガスの噴
出およびそれに基づく均一な燃焼が必要である
が、上記ミストが燃料スリツト部に付着し炭化さ
れたりして燃料噴射のアンバランスが生じ、その
結果燃焼のバランスがくずれて部分的に高温部
(ヒートスポツト)が生じ、ひいては燃焼器の破
損につながることがあつた。
空気中に円周状に配設された燃料スリツトノズル
から高速で燃料ガスを噴出させて行う。燃料スリ
ツトノズルの大きさは0.5〜2.0mmと非常に小さ
く、ガスタービンを安定して性能を保持するには
複数の上記燃料ノズルからの均一な燃料ガスの噴
出およびそれに基づく均一な燃焼が必要である
が、上記ミストが燃料スリツト部に付着し炭化さ
れたりして燃料噴射のアンバランスが生じ、その
結果燃焼のバランスがくずれて部分的に高温部
(ヒートスポツト)が生じ、ひいては燃焼器の破
損につながることがあつた。
さらに、上記配管fの管路が長い場合、該配管
fの圧力損失や放熱等によつて該配管f中で、凝
縮性燃料ガスの一部が凝縮液化してミストが生
じ、圧縮機のトラブルの原因ともなつた。
fの圧力損失や放熱等によつて該配管f中で、凝
縮性燃料ガスの一部が凝縮液化してミストが生
じ、圧縮機のトラブルの原因ともなつた。
[課題を解決するための手段]
この発明は上記問題点を解消するために提案さ
れたもので、その第1発明は、圧縮機で凝縮性燃
料ガスをガスタービンに供給する方法において、
燃料ガス中のミストの少なくとも一部を除去して
圧縮機に供給し、該圧縮機からの吐出燃料ガスを
冷却して該冷却により生じた凝縮液の少なくとも
一部をさらに除去した後、該燃料ガスの上記ガス
タービンの負荷に応ずる量を加熱してガスタービ
ンに供給すると共に、残りの該燃料ガスを上記圧
縮機の吸入側に戻すガスタービンにおける燃料ガ
ス供給方法である。
れたもので、その第1発明は、圧縮機で凝縮性燃
料ガスをガスタービンに供給する方法において、
燃料ガス中のミストの少なくとも一部を除去して
圧縮機に供給し、該圧縮機からの吐出燃料ガスを
冷却して該冷却により生じた凝縮液の少なくとも
一部をさらに除去した後、該燃料ガスの上記ガス
タービンの負荷に応ずる量を加熱してガスタービ
ンに供給すると共に、残りの該燃料ガスを上記圧
縮機の吸入側に戻すガスタービンにおける燃料ガ
ス供給方法である。
また第2発明は、凝縮性燃料ガス中のミストの
少なくとも一部を除去するミスト除去手段と、そ
の燃料ガスを圧縮する圧縮機と、その吐出燃料ガ
スを冷却して該冷却により生じた凝縮液の少なく
とも一部を除去する冷却凝縮液分離手段と、該冷
却凝縮液分離手段からの燃料ガスを上記圧縮機の
吸入側に戻す管路と、該管路に設けられその上流
側を所定の圧力に制御する圧力調整弁と、該圧力
調整弁の上流側から分岐されガスタービンに燃料
ガスを供給する燃料ガス供給管路と、該燃料ガス
供給管路に設けられ燃料ガスを加熱する加熱手段
とを具備したガスタービンにおける燃料ガス供給
装置である。
少なくとも一部を除去するミスト除去手段と、そ
の燃料ガスを圧縮する圧縮機と、その吐出燃料ガ
スを冷却して該冷却により生じた凝縮液の少なく
とも一部を除去する冷却凝縮液分離手段と、該冷
却凝縮液分離手段からの燃料ガスを上記圧縮機の
吸入側に戻す管路と、該管路に設けられその上流
側を所定の圧力に制御する圧力調整弁と、該圧力
調整弁の上流側から分岐されガスタービンに燃料
ガスを供給する燃料ガス供給管路と、該燃料ガス
供給管路に設けられ燃料ガスを加熱する加熱手段
とを具備したガスタービンにおける燃料ガス供給
装置である。
[作用]
上記手段を講ずることにより、たとえ供給管路
が長く圧力損失や放熱等によつて該管路中で、凝
縮性燃料ガスの一部が凝縮液化してミストが生じ
ても、圧縮機の手前でそのミストが除去されると
共に、圧縮機によつて圧縮され高温となつた吐出
燃料ガスが冷却され、かつ冷却によつて生じた凝
縮液が除去されて圧縮機の吸入側に循環してくる
ので、圧縮機に流入する凝縮性燃料ガスのミスト
量がそれだけ減少する。さらに、循環する凝縮性
燃料ガスの内からガスタービンの負荷に応ずる量
だけを所定温度に加熱してガスタービンに供給す
るので、その循環する凝縮性燃料ガス中に微細な
ミストがあつても、加熱蒸発せられガス状とな
り、またガスタービンまでの供給管路で圧力損失
や放熱等があつてもガスタービンに流入する凝縮
性燃料ガスにはミストが存在しない。
が長く圧力損失や放熱等によつて該管路中で、凝
縮性燃料ガスの一部が凝縮液化してミストが生じ
ても、圧縮機の手前でそのミストが除去されると
共に、圧縮機によつて圧縮され高温となつた吐出
燃料ガスが冷却され、かつ冷却によつて生じた凝
縮液が除去されて圧縮機の吸入側に循環してくる
ので、圧縮機に流入する凝縮性燃料ガスのミスト
量がそれだけ減少する。さらに、循環する凝縮性
燃料ガスの内からガスタービンの負荷に応ずる量
だけを所定温度に加熱してガスタービンに供給す
るので、その循環する凝縮性燃料ガス中に微細な
ミストがあつても、加熱蒸発せられガス状とな
り、またガスタービンまでの供給管路で圧力損失
や放熱等があつてもガスタービンに流入する凝縮
性燃料ガスにはミストが存在しない。
以下、この発明の一実施例を図面に従つて説明
する。
する。
第1図は圧縮設備で昇圧して燃料ガスをガスタ
ービンに供給する場合の実施例で、20はミスト
セパレータ、21は容積式、ターボ式や軸流式等
の圧縮機、22は熱交換器、23はアフタクー
ラ、24はドレンセパレータ、25はフイルタ、
26はガスタービン、27は負荷、28はガスタ
ービンの起動前に使用するための補助ドレンセパ
レータである。そして矢印イのようにガス入口2
9から供給された燃料ガスが、ミストセパレータ
20、圧縮機21、熱交換器22、アフタクーラ
23、ドレンセパレータ24をそれぞれ経て送ら
れるように配管され、さらに、ドレンセパレータ
24の下流の配管Aは、ミストセパレータ20に
戻るバイパス系統の配管Bと、ガスタービン26
に熱交換器22およびフイルタ25を経て送られ
るガスタービン系統の配管C(このうち熱交換器
22の上流の配管をC1、下両の配管をC2とする)
とに分岐配管されている。また、ドレンセパレー
タ24の下流の配管Aの分岐する直前の部分およ
びミストセパレータ20にはガスの圧力を検知し
てその圧力に応じて制御信号を出す圧力制御装置
30,31がそれぞれ設けられ、前記配管Bには
圧力調整弁32が設けられている。この圧力調整
弁32は、通常は配管Aの圧力制御装置30によ
つて制御されるが、ミストセパレータ20内の圧
力(すなわち、圧縮機21の吸込圧力)が異常に
低下したとき、選択制御装置33によつて切替え
られてミストセパレータ20側の圧力制御装置3
1の制御信号により作動するようになつている。
ービンに供給する場合の実施例で、20はミスト
セパレータ、21は容積式、ターボ式や軸流式等
の圧縮機、22は熱交換器、23はアフタクー
ラ、24はドレンセパレータ、25はフイルタ、
26はガスタービン、27は負荷、28はガスタ
ービンの起動前に使用するための補助ドレンセパ
レータである。そして矢印イのようにガス入口2
9から供給された燃料ガスが、ミストセパレータ
20、圧縮機21、熱交換器22、アフタクーラ
23、ドレンセパレータ24をそれぞれ経て送ら
れるように配管され、さらに、ドレンセパレータ
24の下流の配管Aは、ミストセパレータ20に
戻るバイパス系統の配管Bと、ガスタービン26
に熱交換器22およびフイルタ25を経て送られ
るガスタービン系統の配管C(このうち熱交換器
22の上流の配管をC1、下両の配管をC2とする)
とに分岐配管されている。また、ドレンセパレー
タ24の下流の配管Aの分岐する直前の部分およ
びミストセパレータ20にはガスの圧力を検知し
てその圧力に応じて制御信号を出す圧力制御装置
30,31がそれぞれ設けられ、前記配管Bには
圧力調整弁32が設けられている。この圧力調整
弁32は、通常は配管Aの圧力制御装置30によ
つて制御されるが、ミストセパレータ20内の圧
力(すなわち、圧縮機21の吸込圧力)が異常に
低下したとき、選択制御装置33によつて切替え
られてミストセパレータ20側の圧力制御装置3
1の制御信号により作動するようになつている。
次に上述の燃料ガス供給装置の運転について説
明する。
明する。
(1) ガス入口29における燃料ガスは通常、温度
は常温、圧力は1.0〜7.0Kg/cm2A(絶対圧)で
ある。
は常温、圧力は1.0〜7.0Kg/cm2A(絶対圧)で
ある。
(2) ミストセパレータ20により通常ミストの約
90%が除去される。
90%が除去される。
(3) 圧縮機21の吸込口においては、ミストセパ
レータ20および配管系の圧力損失により、圧
力がガス入口29での圧力より、通常約0.2〜
1.0Kg/cm2低くなる。
レータ20および配管系の圧力損失により、圧
力がガス入口29での圧力より、通常約0.2〜
1.0Kg/cm2低くなる。
(4) 圧縮機21の吐出側では、吐出圧力は通常10
〜16Kg/cm2A(これは、ガスタービン26の要
求ガス圧力に圧縮機21とガスタービンとの間
の配管系の圧力損失を加えた大きさの吐出圧力
である)、吐出温度は90〜130℃である。
〜16Kg/cm2A(これは、ガスタービン26の要
求ガス圧力に圧縮機21とガスタービンとの間
の配管系の圧力損失を加えた大きさの吐出圧力
である)、吐出温度は90〜130℃である。
なお、吐出温度は次式により定まる。
Td=Ts×(Pd/Ps)k-1/k ………()
但し、可逆断熱式圧縮の場合(容積式圧縮
機) Td=Ts×(Pd/Ps)o-1/o ………() 但し、ポリトロープ圧縮の場合(ターボ式圧
縮機) ここで、Td:吐出温度(〓) Ts:吸気温度(〓) Pd:吐出圧力(Kg/cm2A) Ps:吸込圧力(Kg/cm2A) K:ガス定数比cp/cv Cp:定圧比熱 Cv:定容比熱 n:ポリトロープ変化の場合の指数 上記の()、()式から明らかなように、圧
縮機21の吐出圧力Pdを下げれば吐出温度Tdも
下がる。そして、圧縮機21の吐出圧力Pdは圧
力制御装置30の設定値を下げることによつて下
げることができる。
機) Td=Ts×(Pd/Ps)o-1/o ………() 但し、ポリトロープ圧縮の場合(ターボ式圧
縮機) ここで、Td:吐出温度(〓) Ts:吸気温度(〓) Pd:吐出圧力(Kg/cm2A) Ps:吸込圧力(Kg/cm2A) K:ガス定数比cp/cv Cp:定圧比熱 Cv:定容比熱 n:ポリトロープ変化の場合の指数 上記の()、()式から明らかなように、圧
縮機21の吐出圧力Pdを下げれば吐出温度Tdも
下がる。そして、圧縮機21の吐出圧力Pdは圧
力制御装置30の設定値を下げることによつて下
げることができる。
(5) 熱交換器22においては、圧縮機21から出
た高温燃料ガスがガスタービン系統の配管Cを
流れる低温燃料ガスに熱エネルギを与えてこれ
を加熱する。なお、この熱交換の現象について
は後でさらに詳しく述べる。
た高温燃料ガスがガスタービン系統の配管Cを
流れる低温燃料ガスに熱エネルギを与えてこれ
を加熱する。なお、この熱交換の現象について
は後でさらに詳しく述べる。
(6) 熱交換機22において少し冷やされた高温燃
料ガスはアフタクーラ23において常温近くま
で再度冷却される。このとき、燃料ガス中に含
まれる一部の成分は、温度が下がることによつ
て凝縮液化する。なお、クーラの種類によつて
は、この凝縮液は一部クーラのドレン排出口に
より排出される。
料ガスはアフタクーラ23において常温近くま
で再度冷却される。このとき、燃料ガス中に含
まれる一部の成分は、温度が下がることによつ
て凝縮液化する。なお、クーラの種類によつて
は、この凝縮液は一部クーラのドレン排出口に
より排出される。
(7) 上記の凝縮液化したガス成分はドレンセパレ
ータ24で分離除去される。
ータ24で分離除去される。
(8) なおガス入口29からドレンセパレータ24
の下流の配管Aまでの間には、圧縮機21の容
量分だけの燃料ガスが流れている。
の下流の配管Aまでの間には、圧縮機21の容
量分だけの燃料ガスが流れている。
(9) ガスタービン系統の配管Cには、ガスタービ
ン26の負荷が要求する分だけ燃料ガスが分岐
して送られる。
ン26の負荷が要求する分だけ燃料ガスが分岐
して送られる。
そして、熱交換器22に入る前には飽和状態
又は過飽和状態にあつた燃料ガスは、熱交換器
22によつて加熱されて過熱ガスとなりガスタ
ービン26に供給される。
又は過飽和状態にあつた燃料ガスは、熱交換器
22によつて加熱されて過熱ガスとなりガスタ
ービン26に供給される。
(10) ガスタービン系統の配管Cに送られる燃料ガ
スは上述のようにガスタービン26の負荷27
に見合う量だけしか流れないため、余剰分の燃
料ガスは圧力調整弁32及び配管Bを経てガス
入口29に戻る。
スは上述のようにガスタービン26の負荷27
に見合う量だけしか流れないため、余剰分の燃
料ガスは圧力調整弁32及び配管Bを経てガス
入口29に戻る。
したがつて、圧力制御装置30によつて圧力
を検知して、その検知した圧力に応じて圧力調
整弁32の開度を調整することにより、ガスタ
ービン系統の配管Cに送られる燃料ガスの圧力
を一定に保つことができる。
を検知して、その検知した圧力に応じて圧力調
整弁32の開度を調整することにより、ガスタ
ービン系統の配管Cに送られる燃料ガスの圧力
を一定に保つことができる。
なお、バイパス系統の配管Bからガス入口2
9に戻る燃料ガスはアフタクーラ23を経たも
のでなければならない。なぜならば、圧縮機2
1が容積式のものであつても、完全な可逆断熱
変化により圧縮されるのではなく、圧縮機の摩
擦熱などにより実際には余分に加熱されるた
め、圧縮された高温燃料ガスを圧力調整弁32
で断熱膨張させたとしても、もとの供給ガス温
度まで下がらず、したがつて、このバイパスガ
スが循環していると仮に考えると、その燃料ガ
スは圧縮機21により相乗的に加熱され、その
結果圧縮機21の吐出ガスの温度が上昇してい
き機械的問題が生じるからである。
9に戻る燃料ガスはアフタクーラ23を経たも
のでなければならない。なぜならば、圧縮機2
1が容積式のものであつても、完全な可逆断熱
変化により圧縮されるのではなく、圧縮機の摩
擦熱などにより実際には余分に加熱されるた
め、圧縮された高温燃料ガスを圧力調整弁32
で断熱膨張させたとしても、もとの供給ガス温
度まで下がらず、したがつて、このバイパスガ
スが循環していると仮に考えると、その燃料ガ
スは圧縮機21により相乗的に加熱され、その
結果圧縮機21の吐出ガスの温度が上昇してい
き機械的問題が生じるからである。
(11) ミストセパレータ20側の圧力制御装置34
は、ドレンセパレータ24の下流の配管Aの圧
力制御装置30と同様に制御信号を出してお
り、通常は選択制御装置33によつて無視され
ているが、ガス入口29の燃料ガスの供給量が
減少して圧縮機21の吸込圧力が一定値以下に
下つたときには、選択制御装置33によつて切
替えがなされ、圧力調整弁32は、ミストセパ
レータ20側の圧力制御装置31によつてのみ
制御される。この場合、配管Aの圧力制御装置
30は無視され、圧縮機21の吐出側のガスを
吸込側に戻して圧縮機21の吸込側の圧力低下
を防ぐように、圧力調整弁32が開となる制御
がなされる。これは、圧縮機21の吸込圧力が
低下した場合、圧縮機21に異常な影響を与え
て故障の原因となるし、また、吸込圧が真空近
くになれば空気を吸う可能性ができてきわめて
危険であるためであり、すなわちガスタービン
26への供給より、圧縮機21の保護を優先さ
せるためである。この様に入口29の供給量が
減つてガスタービン系統の配管Cにおける圧力
が一定値以下に低下したときには、図示しない
別の燃料系統(通常は液体燃料)に切り替える
か、あるいはガスタービン26の運転を止め
る。
は、ドレンセパレータ24の下流の配管Aの圧
力制御装置30と同様に制御信号を出してお
り、通常は選択制御装置33によつて無視され
ているが、ガス入口29の燃料ガスの供給量が
減少して圧縮機21の吸込圧力が一定値以下に
下つたときには、選択制御装置33によつて切
替えがなされ、圧力調整弁32は、ミストセパ
レータ20側の圧力制御装置31によつてのみ
制御される。この場合、配管Aの圧力制御装置
30は無視され、圧縮機21の吐出側のガスを
吸込側に戻して圧縮機21の吸込側の圧力低下
を防ぐように、圧力調整弁32が開となる制御
がなされる。これは、圧縮機21の吸込圧力が
低下した場合、圧縮機21に異常な影響を与え
て故障の原因となるし、また、吸込圧が真空近
くになれば空気を吸う可能性ができてきわめて
危険であるためであり、すなわちガスタービン
26への供給より、圧縮機21の保護を優先さ
せるためである。この様に入口29の供給量が
減つてガスタービン系統の配管Cにおける圧力
が一定値以下に低下したときには、図示しない
別の燃料系統(通常は液体燃料)に切り替える
か、あるいはガスタービン26の運転を止め
る。
(12) また、補助ドレンセパレータ28はガスター
ビン26の起動時に用いるもので、起動前にガ
スタービン26の手前のバルブ34を閉、補助
ドレンセパレータ28側のバルブ35を開とし
て圧縮機21を運転し、燃料ガスを循環させて
冷えている配管を温め、各配管が温まつた後ガ
スタービン26を起動する。これによつて起動
のはじめから好ましい過熱ガスをガスタービン
26に供給することができる。
ビン26の起動時に用いるもので、起動前にガ
スタービン26の手前のバルブ34を閉、補助
ドレンセパレータ28側のバルブ35を開とし
て圧縮機21を運転し、燃料ガスを循環させて
冷えている配管を温め、各配管が温まつた後ガ
スタービン26を起動する。これによつて起動
のはじめから好ましい過熱ガスをガスタービン
26に供給することができる。
次に前述の(5)の項で述べた熱交換器22におけ
る熱交換の現象について述べる。
る熱交換の現象について述べる。
一般に熱交換器における交換熱量Qは次式で定
まる。
まる。
Q=U×A×Δtm ………()
U:総括伝熱係数
A:伝熱面積(一定)
Δtm:対数平均温度差
Δtm=Δt1−Δt2/log eΔt1/Δt2………(
) Δt1=T2−t1 Δt2=T1−t2 T1:加熱流体の熱交換器入口における温度 T2:加熱流体の熱交換器出口における温度 t1:被加熱流体の熱交換器入口おける温度 t2:被加熱流体の熱交換器出口における温度 被加熱流体の流量(すなわち、ガスタービン系
統の配管Cにおける流量)が減り、ガス流速が減
ると、総括伝熱係数Uが小さくなる。また、被加
熱流体の出口における温度t2は上昇するが、加熱
流体と被加熱流体の温度差、すなわちT1−t2(=
Δt2)が小さくなり、()式における分子の数
値は大きくなるが、それにも増して分母の数値の
方が大きくなるので対数平均温度差Δtmは小さ
くなる(このことは、()式において、数学的
演算により直ちに導かれることである)。したが
つて、被加熱流体の流量Gが小さくなると熱交換
量Qも小さくなる。
) Δt1=T2−t1 Δt2=T1−t2 T1:加熱流体の熱交換器入口における温度 T2:加熱流体の熱交換器出口における温度 t1:被加熱流体の熱交換器入口おける温度 t2:被加熱流体の熱交換器出口における温度 被加熱流体の流量(すなわち、ガスタービン系
統の配管Cにおける流量)が減り、ガス流速が減
ると、総括伝熱係数Uが小さくなる。また、被加
熱流体の出口における温度t2は上昇するが、加熱
流体と被加熱流体の温度差、すなわちT1−t2(=
Δt2)が小さくなり、()式における分子の数
値は大きくなるが、それにも増して分母の数値の
方が大きくなるので対数平均温度差Δtmは小さ
くなる(このことは、()式において、数学的
演算により直ちに導かれることである)。したが
つて、被加熱流体の流量Gが小さくなると熱交換
量Qも小さくなる。
ところで、一定の熱面積を有する熱交換器にお
いて移動する熱量として、加熱される被加熱流体
の温度上昇は次式で定まる。
いて移動する熱量として、加熱される被加熱流体
の温度上昇は次式で定まる。
Δt=Q/G×Cp
G:被加熱流体の流量
Cp:被加熱流体の比熱
Δt:被加熱流体の温度上昇
ここにおいて、前述した如く被加熱流体の流量
Gが小さくなつても、熱交換量Qも小さくなるの
で、被加熱流体の温度上昇Δtはそれ程大きくな
らない。
Gが小さくなつても、熱交換量Qも小さくなるの
で、被加熱流体の温度上昇Δtはそれ程大きくな
らない。
すなわち、ガスタービン26の負荷が減少し
て、ガスタービン系統の配管Cに流れるガス量が
減つても(なお、その限度は、一般に定格負荷時
の流量の約40%である)、この熱交換器22にお
いて加熱しすぎることがない。このように実施例
においては、熱交換器22の加熱流体として圧縮
機の吐出燃料ガスを用いていることにより、この
熱交換器22は、加熱しすぎることのない自己調
整能をもつものとなつており、ガスタービン26
へ送る燃料ガスの温度上昇を許容値以内に収める
ことが可能となつている。
て、ガスタービン系統の配管Cに流れるガス量が
減つても(なお、その限度は、一般に定格負荷時
の流量の約40%である)、この熱交換器22にお
いて加熱しすぎることがない。このように実施例
においては、熱交換器22の加熱流体として圧縮
機の吐出燃料ガスを用いていることにより、この
熱交換器22は、加熱しすぎることのない自己調
整能をもつものとなつており、ガスタービン26
へ送る燃料ガスの温度上昇を許容値以内に収める
ことが可能となつている。
さらに、上記温度上昇が許容値を越えるケース
がある場合でも、ガスタービン26が必要とする
圧力範囲(通常約8〜14Kg/cm2G(ゲージ圧))で
吐圧力を下げることにより圧縮機21の吐出温度
を下げて、ガスタービン26へ送る燃料ガスの温
度を許容値以内に納めることができる。この状況
を詳しく説明すれば、前述した()式、()
式より明らかとなり、圧縮機21の吐出圧力Pd
を下げれば、吐出温度Tdも下がる。そして圧縮
機21の吐出圧力Pdを下げることは圧力制御装
置30の設定値を下げることによつて行うことが
できるので、圧力制御装置30の設定値をガスタ
ービン26が必要とする圧力範囲内で低く設定す
ることによつて圧縮機21の吐出温度を下げるこ
とができ、その結果として、ガスタービン系統の
配管C2のガス温度を下げることができる。
がある場合でも、ガスタービン26が必要とする
圧力範囲(通常約8〜14Kg/cm2G(ゲージ圧))で
吐圧力を下げることにより圧縮機21の吐出温度
を下げて、ガスタービン26へ送る燃料ガスの温
度を許容値以内に納めることができる。この状況
を詳しく説明すれば、前述した()式、()
式より明らかとなり、圧縮機21の吐出圧力Pd
を下げれば、吐出温度Tdも下がる。そして圧縮
機21の吐出圧力Pdを下げることは圧力制御装
置30の設定値を下げることによつて行うことが
できるので、圧力制御装置30の設定値をガスタ
ービン26が必要とする圧力範囲内で低く設定す
ることによつて圧縮機21の吐出温度を下げるこ
とができ、その結果として、ガスタービン系統の
配管C2のガス温度を下げることができる。
そして、圧力制御装置30の設定値を変えるこ
とは、手動で行つてもよい。このような設定値の
変更は、夏期と冬期とでガス入口29から供給さ
れる燃料ガスの温度に著しい差がある場合などに
行うとよい。又、第2図のように、ガスタービン
系統の配管C2に、温度を検知してその検知した
温度に応じた制御信号を出す温度制御装置36を
設け、この制御信号によつて配管Aの圧力制御装
置30の設定値を変えるようにし、このようなカ
スケード制御によつて圧力制御装置30の設定値
の変更を自動的に行うようにしてもよい。
とは、手動で行つてもよい。このような設定値の
変更は、夏期と冬期とでガス入口29から供給さ
れる燃料ガスの温度に著しい差がある場合などに
行うとよい。又、第2図のように、ガスタービン
系統の配管C2に、温度を検知してその検知した
温度に応じた制御信号を出す温度制御装置36を
設け、この制御信号によつて配管Aの圧力制御装
置30の設定値を変えるようにし、このようなカ
スケード制御によつて圧力制御装置30の設定値
の変更を自動的に行うようにしてもよい。
以上の様にしてガスタービン26に許容値以内
の温度でミストのない過熱燃料ガスを供給するこ
とができる。
の温度でミストのない過熱燃料ガスを供給するこ
とができる。
上記第1図及び第2図で示した実施例では、本
発明の冷却凝縮液分離手段がアフタクーラ23と
ドレンセパレータ24で構成され、また、ミスト
除去手段がミストセパレータ20によつて構成さ
れるとともに、本発明の加熱手段が熱交換器22
で構成されている。
発明の冷却凝縮液分離手段がアフタクーラ23と
ドレンセパレータ24で構成され、また、ミスト
除去手段がミストセパレータ20によつて構成さ
れるとともに、本発明の加熱手段が熱交換器22
で構成されている。
第3図は、他の具体的な実施例を示すもので、
定格2500KWのガスタービン26,26の2基に
燃料を供給するものである。そして、吸込圧力
1.033Kg/cm2Aから吐出圧力17.3Kg/cm2Gに圧縮
するために2段の往復動圧縮機41,42を設
け、中間クーラ(冷却器)43、中間ミストセパ
レータ44を設けている。中間クーラ43、およ
びアフタクーラ23は大気温度が最高45℃の条件
における空冷式である。また、熱交換器22の容
量はガスタービン定格2500KW2台分とし、約
10000kcal/Hの交換熱容量を有する伝熱面積1.4
m2の二重管式熱交換器を用いている。なお、第1
図と共通する部分については同一符号を付して説
明を省略する。また使用する燃料ガスの性状は次
のものとする。
定格2500KWのガスタービン26,26の2基に
燃料を供給するものである。そして、吸込圧力
1.033Kg/cm2Aから吐出圧力17.3Kg/cm2Gに圧縮
するために2段の往復動圧縮機41,42を設
け、中間クーラ(冷却器)43、中間ミストセパ
レータ44を設けている。中間クーラ43、およ
びアフタクーラ23は大気温度が最高45℃の条件
における空冷式である。また、熱交換器22の容
量はガスタービン定格2500KW2台分とし、約
10000kcal/Hの交換熱容量を有する伝熱面積1.4
m2の二重管式熱交換器を用いている。なお、第1
図と共通する部分については同一符号を付して説
明を省略する。また使用する燃料ガスの性状は次
のものとする。
成分 1段目圧縮機41入口におけるモル比
(%) メタン 15.82 エタン 13.84 プロパン 22.26 イソブタン 6.26 ノルマルブタン 13.99 ノルマルペンタン 5.50 ヘキサン 4.40 ヘプタン 3.69 水蒸気 3.14 硫化水素 3.95 窒 素 0.87 炭酸ガス 1.34 合 計 100% 上記燃料ガスを用いた場合の結果を示すと、第
3図の各段階に記す通りとなり、ガスタービン2
6に65℃のミストのない燃料ガスを供給すること
ができた。
(%) メタン 15.82 エタン 13.84 プロパン 22.26 イソブタン 6.26 ノルマルブタン 13.99 ノルマルペンタン 5.50 ヘキサン 4.40 ヘプタン 3.69 水蒸気 3.14 硫化水素 3.95 窒 素 0.87 炭酸ガス 1.34 合 計 100% 上記燃料ガスを用いた場合の結果を示すと、第
3図の各段階に記す通りとなり、ガスタービン2
6に65℃のミストのない燃料ガスを供給すること
ができた。
以上の実施例において、アフタクラー23の容
量は、後述の第4図に示す外部熱源によるヒータ
50を用いたものと較べ、熱交換器22の容量
10000Kcal/H相当分だけ小さくすることが可能
となつた。
量は、後述の第4図に示す外部熱源によるヒータ
50を用いたものと較べ、熱交換器22の容量
10000Kcal/H相当分だけ小さくすることが可能
となつた。
また、ガスタービン26側への燃料ガス供給量
はガスタービン1台無負荷運転の時に最少となる
が、このときガスタービン26へ送られる燃料ガ
スは熱交換器22において最高に加熱され、その
ときのガス温度は77℃であつた。この温度はガス
タービンへ送られる燃料ガスとしては許容される
範囲内のものである。またこれによつてミストの
ない過熱燃料ガスを供給することができたのでガ
スタービンのオーバホールの行なう時期を通常の
10%程度のばしても問題なく、かつ運転中のトラ
ブル頻度は約半分に減つた。さらに4000時間毎に
点検・清掃作業を行なう定期点検においてもガス
タービンの燃焼器、燃料ノズル部分の清掃が第5
図に示す従来の燃料ガス供給装置の場合に比べて
極端が差があり、その部分交換も少なかつた。
はガスタービン1台無負荷運転の時に最少となる
が、このときガスタービン26へ送られる燃料ガ
スは熱交換器22において最高に加熱され、その
ときのガス温度は77℃であつた。この温度はガス
タービンへ送られる燃料ガスとしては許容される
範囲内のものである。またこれによつてミストの
ない過熱燃料ガスを供給することができたのでガ
スタービンのオーバホールの行なう時期を通常の
10%程度のばしても問題なく、かつ運転中のトラ
ブル頻度は約半分に減つた。さらに4000時間毎に
点検・清掃作業を行なう定期点検においてもガス
タービンの燃焼器、燃料ノズル部分の清掃が第5
図に示す従来の燃料ガス供給装置の場合に比べて
極端が差があり、その部分交換も少なかつた。
以上の実施例については、この発明の加熱手段
を圧縮機21の吐出燃料ガスを加熱流体とする熱
交換器22を使用した例を示したが、これに代え
て蒸気等の加熱流体又は電気を熱源とする外部熱
源をもちいてもよい。
を圧縮機21の吐出燃料ガスを加熱流体とする熱
交換器22を使用した例を示したが、これに代え
て蒸気等の加熱流体又は電気を熱源とする外部熱
源をもちいてもよい。
第4図は、加熱手段として外部熱源によるヒー
タ50をもちいた実施例である。なお、第1図と
共通する部分については同一符号を付して説明を
省略する。
タ50をもちいた実施例である。なお、第1図と
共通する部分については同一符号を付して説明を
省略する。
第4図において矢印イのようにガス入口29か
ら供給された燃料ガスが、ミストセパレータ2
0、圧縮機21、アフタクーラ23、ドレンセパ
レータ24をそれぞれ経て送られるように配管さ
れ、さらに、ドレンセパレータ24の下流の配管
Aは、ミストセパレータ20に戻るバイパス系統
の配管Bと、ガスタービン26にヒータ50を経
て送られるガスタービン系統の配管Cとに分岐配
管されている。また、ドレンセパレータ24の下
流の配管Aの分岐点とヒータ50の間の配管Cに
圧力制御装置30が設けられ、ヒータ50とガス
タービン26の間のガスタービン近傍の配管Cに
は温度制御装置51が設けられている。この温度
制御装置51によつてガスタービン26におくら
れる燃料ガスの温度を常時検出しながらヒータ5
0の蒸気等の加熱流体供給配管52に設けられた
流量調整弁53を制御し、ミストのない過熱燃料
ガスをガスタービン26に供給するようになつて
いる。この過熱の程度はヒータ50からガスター
ビン26までの配管Cの長さ及び外気温によつて
ことなるが、一般的には供給燃料ガスの露点プラ
ス5℃〜20℃に加熱すれば十分である。このヒー
タ50の加熱によりミストがガスタービン26に
流入しないのでガスタービンの燃焼状態を長期に
安定させることができる。
ら供給された燃料ガスが、ミストセパレータ2
0、圧縮機21、アフタクーラ23、ドレンセパ
レータ24をそれぞれ経て送られるように配管さ
れ、さらに、ドレンセパレータ24の下流の配管
Aは、ミストセパレータ20に戻るバイパス系統
の配管Bと、ガスタービン26にヒータ50を経
て送られるガスタービン系統の配管Cとに分岐配
管されている。また、ドレンセパレータ24の下
流の配管Aの分岐点とヒータ50の間の配管Cに
圧力制御装置30が設けられ、ヒータ50とガス
タービン26の間のガスタービン近傍の配管Cに
は温度制御装置51が設けられている。この温度
制御装置51によつてガスタービン26におくら
れる燃料ガスの温度を常時検出しながらヒータ5
0の蒸気等の加熱流体供給配管52に設けられた
流量調整弁53を制御し、ミストのない過熱燃料
ガスをガスタービン26に供給するようになつて
いる。この過熱の程度はヒータ50からガスター
ビン26までの配管Cの長さ及び外気温によつて
ことなるが、一般的には供給燃料ガスの露点プラ
ス5℃〜20℃に加熱すれば十分である。このヒー
タ50の加熱によりミストがガスタービン26に
流入しないのでガスタービンの燃焼状態を長期に
安定させることができる。
なお、54は加熱流体の戻り配管である。
[発明の効果]
以上説明したように、この発明の燃料ガス供給
方法および装置によれば、凝縮性燃料ガス中のミ
ストの少なくとも一部を除去して圧縮機に供給
し、該圧縮機からの吐出燃料ガスを冷却し生じた
凝縮液の少なくとも一部をさらに除去した後、該
燃料ガスの上記ガスタービンの負荷に応ずる量を
加熱してガスタービンに供給すると共に、残りの
該燃料ガスを上記圧縮機の吸入側に戻すようにし
たので、 イ 凝縮性燃料ガス特有の問題である燃料ガス供
給管路の圧力損失や供給管路中の放熱等によつ
て生ずるミストにより、燃料スリツト部に炭化
物が付着する等のガスタービンの燃料系統のト
ラブルを押えることができると共に、ガスター
ビンの燃焼状態を長期に安定させることができ
てタービンのトラブル頻度を押えることができ
る。
方法および装置によれば、凝縮性燃料ガス中のミ
ストの少なくとも一部を除去して圧縮機に供給
し、該圧縮機からの吐出燃料ガスを冷却し生じた
凝縮液の少なくとも一部をさらに除去した後、該
燃料ガスの上記ガスタービンの負荷に応ずる量を
加熱してガスタービンに供給すると共に、残りの
該燃料ガスを上記圧縮機の吸入側に戻すようにし
たので、 イ 凝縮性燃料ガス特有の問題である燃料ガス供
給管路の圧力損失や供給管路中の放熱等によつ
て生ずるミストにより、燃料スリツト部に炭化
物が付着する等のガスタービンの燃料系統のト
ラブルを押えることができると共に、ガスター
ビンの燃焼状態を長期に安定させることができ
てタービンのトラブル頻度を押えることができ
る。
ロ また、定期点検時における燃料ノズルの清掃
が軽減されその部品交換も少なくなる。
が軽減されその部品交換も少なくなる。
ハ 圧縮機からの吐出燃料ガスを冷却し、生じた
凝縮液の少なくとも一部を除去した燃料ガスを
圧縮機の吸入側に循環するようにしたので、圧
縮機に流入する燃料ガスのミスト量がそれだけ
減り、冷却凝縮液分離手段や加熱手段の負荷を
軽減できる。
凝縮液の少なくとも一部を除去した燃料ガスを
圧縮機の吸入側に循環するようにしたので、圧
縮機に流入する燃料ガスのミスト量がそれだけ
減り、冷却凝縮液分離手段や加熱手段の負荷を
軽減できる。
ニ 燃料ガスの上記ガスタービンの負荷に応ずる
量を加熱してガスタービンに供給するようにし
たので、加熱手段の負荷を低減でき、省エネル
ギーである。
量を加熱してガスタービンに供給するようにし
たので、加熱手段の負荷を低減でき、省エネル
ギーである。
ホ ミスト除去手段で燃料ガス中のミストの少な
くとも一部を除去して圧縮機に供給するように
したので、圧縮機、冷却凝縮液分離手段および
加熱手段の負荷を低減できると共に、圧縮機の
トラブルを軽減できる。
くとも一部を除去して圧縮機に供給するように
したので、圧縮機、冷却凝縮液分離手段および
加熱手段の負荷を低減できると共に、圧縮機の
トラブルを軽減できる。
など、種々のきわめて優れた効果がえられる。
第1図は本発明の一実施例を示すシステム図、
第2図は他の実施例を示すシステム図、第3図は
さらに他の実施例を示すシステム図、第4図はさ
らに他の実施例を示すシステム図、第5図は従来
の燃料ガス供給装置のシステム図である。 21……圧縮機、23……アフタクーラ、24
……ドレンセパレータ、26……ガスタービン、
22……熱交換器、29……ガス入口、30,3
1……圧力制御装置、32……圧力調整弁、33
……選択制御装置、41……1段目圧縮機、42
……2段目圧縮機、43……中間クーラ。
第2図は他の実施例を示すシステム図、第3図は
さらに他の実施例を示すシステム図、第4図はさ
らに他の実施例を示すシステム図、第5図は従来
の燃料ガス供給装置のシステム図である。 21……圧縮機、23……アフタクーラ、24
……ドレンセパレータ、26……ガスタービン、
22……熱交換器、29……ガス入口、30,3
1……圧力制御装置、32……圧力調整弁、33
……選択制御装置、41……1段目圧縮機、42
……2段目圧縮機、43……中間クーラ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 圧縮機で凝縮性燃料ガスをガスタービンに供
給する方法において、燃料ガス中のミストの少な
くとも一部を除去して圧縮機に供給し、該圧縮機
からの吐出燃料ガスを冷却して該冷却により生じ
た凝縮液の少なくとも一部をさらに除去した後、
該燃料ガスの上記ガスタービンの負荷に応ずる量
を加熱してガスタービンに供給すると共に、残り
の該燃料ガスを上記圧縮機の吸入側に戻すことを
特徴とするガスタービンにおける燃料ガス供給方
法。 2 凝縮性燃料ガス中のミストの少なくとも一部
を除去するミスト除去手段と、その燃料ガスを圧
縮する圧縮機と、その吐出燃料ガスを冷却して該
冷却により生じた凝縮液の少なくとも一部を除去
する冷却凝縮液分離手段と、該冷却凝縮液分離手
段からの燃料ガスを上記圧縮機の吸入側に戻す管
路と、該管路に設けられその上流側を所定の圧力
に制御する圧力調整弁と、該圧力調整弁の上流側
から分岐されガスタービンに燃料ガスを供給する
燃料ガス供給管路と、該燃料ガス供給管路に設け
られ燃料ガスを加熱する加熱手段とを具備したこ
とを特徴とするガスタービンにおける燃料ガス供
給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22129085A JPS6187926A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | ガスタービンにおける燃料ガス供給方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22129085A JPS6187926A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | ガスタービンにおける燃料ガス供給方法及び装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56063073A Division JPS57179356A (en) | 1981-04-25 | 1981-04-25 | Fuel gas feeding apparatus for gas combustion type internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6187926A JPS6187926A (ja) | 1986-05-06 |
| JPH0225019B2 true JPH0225019B2 (ja) | 1990-05-31 |
Family
ID=16764466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22129085A Granted JPS6187926A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | ガスタービンにおける燃料ガス供給方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6187926A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012087786A (ja) * | 2010-10-18 | 2012-05-10 | General Electric Co <Ge> | ガス・タービンに燃料を供給するためのシステムおよび方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9371917B2 (en) * | 2013-04-30 | 2016-06-21 | General Electric Company | Fuel conditioning system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5565296A (en) * | 1978-11-06 | 1980-05-16 | Texaco Development Corp | Production of hydrogen and carbon monoxide contained gas flow |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP22129085A patent/JPS6187926A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012087786A (ja) * | 2010-10-18 | 2012-05-10 | General Electric Co <Ge> | ガス・タービンに燃料を供給するためのシステムおよび方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6187926A (ja) | 1986-05-06 |
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