JPH0343457B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、粉砕燃料が燃焼するための流動床
燃焼機とコンプレツサとを有するガスタービン発
電プラントの安全制御装置に関し、特にガスター
ビン発電プラント内のコンプレツサの安全制御を
行なうガスタービン発電プラントの安全制御装置
に関する。

ガスタービン発電プラントは、シヤブ氏、その
他、米国特許番号3791137、1974年２月12日、及
びモスコヴイツ氏、その他、4164846、1979年８
月21日、及びV.デイ・バイアス「60−Mw
『PFB』ガスタービン発電プラント」ガスタービ
ンワールドマガジン、1977年３月において公知で
あり、コンプレツサによつて運転されるガスター
ビンからの圧縮された空気が二酸化炭素と二酸化
イオウとの吸着をする粒状吸着剤を拡散するよう
な流動床反応機あるいは流動床燃焼機を備えてい
る。燃焼機のガス状生成物は、燃焼機から運ばれ
た固体の除去をするセパレータ（ガス洗浄装置）
を通つて、負荷運転をする発電機としてのガスタ
ービンへ導かれる。

このようなガスタービン発電プラントの運転に
おいて、ガスタービンが故意あるいは偶発的に停
止する場合、負荷喪失によつて圧力のサージと衝
激が生じるという問題がある。流動床燃焼機及び
セパレータ、あるいは燃焼生産物のガス洗浄装置
は、圧縮され、極めて大きな体積を有する気体が
供給されるから、高温ガス流体（例えば371℃と
約1051℃との間で55000ft³の体積）はすばやく放
出されず、このプラントが停止され、コンプレツ
サの出力が減少あるいは降下した時、流動床燃焼
機からコンプレツサの方向へガス流体の流れが生
じる。この高温ガス流体の逆流はコンプレツサの
放出部で逆圧力を生じ、この逆圧力はコンプレツ
サ内に押しよせ、コンプレツサに損傷を与える。
さらに、高温ガスと、運ばれてきたガス流内の不
燃焼炭、ドルマイト、灰のような微粉固体とはコ
ンプレツサが他の組部に損傷を与える。

この発明は以上の点に鑑みてなされたもので、
流動床燃焼機を有するガスタービン発電プラント
において、ヒータの負荷が喪失した際のコンプレ
ツサ内への固体物の流入とサージの発生とを防止
するガスタービンの安全制御装置の提供を目的と
する。

つまり、流動床燃焼機からコンプレツサへのガ
ス流体の逆流を防止して、サージを発生させるこ
となく、そしてコンプレツサに損傷を与えること
なく流動床燃焼機を有するプラントを停止できる
ガスタービン発電プラントの安全制御装置の提供
を目的とする。

この発明の安全制御装置は、粉砕燃料を燃焼し
て高圧燃焼ガスを生成する流動床燃焼機を有する
型のガスタービン発電プラントに設けられる。空
気入口と空気放出口を有する圧縮手段は、その空
気放出口が第１導管手段によつて流動床燃焼機と
連結されていて、粉砕燃料と不活性物質とを浮か
せて燃焼を促進するための圧縮空気を流動床燃焼
機へ送り込む。またプラントには、第２導管手段
により流動床燃焼機と連絡されたガスタービンな
どのエクスパンダが設けられている。ガスタービ
ンは流動床燃焼機から送り込まれる燃焼ガスによ
つて運転される。

また第２導管手段には、燃焼ガスの流れを制御
するとともに、所定の操作位置においてエクスパ
ンダへの流れを遮断するバルブ手段が設けらる。
自動制御手段は例えば逆止め弁であつて第１導管
手段に設けられ、第１導管手段内を流動床燃焼機
から圧縮手段へ流れるガスを遮断する。ベント手
段は、プラントの停止を伴う流動床燃焼機のブロ
ーダウンのために設けられる。

この実施態様の安全制御装置における第１導管
手段は、粒状固体燃料と二酸化イオウの吸着剤を
拡散して粒状固体燃料の燃焼を促進するために圧
縮空気の一部を圧縮手段から流動床燃焼機へ送る
枝導管と、熱交換によつて流動床燃焼機内の温度
を制御するために圧縮空気の一部を流動床燃焼機
に送る枝導管と、燃焼ガスに混入した固体の除去
を促進するために圧縮空気の一部をセパレート手
段へ送る枝導管とを備えている。そして自動制御
手段は２つの逆止め弁であつて、そのうちの１つ
は第１導管手段の２本の枝導管の間に設けられ、
もう１つの逆止め弁は残りの枝導管と圧縮手段の
空気排出口との間に設けられている。

以下にこの発明に関するガスタービン発電プラ
ントの安全制御装置の一実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。

参照番号１０は、この発明の一実施例の安全制
御装置を有するガスタービン発電プラントであ
る。この発電プラントは流動床燃焼機１２を備
え、この流動床燃焼機１２は、反応又は燃焼ゾー
ン１８と、２つの入口高圧部２０と、２２と、出
口高圧部２４とに、流動床燃焼機の内部を４つに
分けている３つの横断して伸びている仕切り１
４，１５，１６を備えている。流動床燃焼機１２
は導管２６を介して、燃料供給手段２８へ結合
し、この燃料供給手段は燃焼ゾーン１８へ粒状固
体燃料を供給する。この流動床燃焼機１２で使わ
れる粒状固体燃料は石炭であつても良い。また、
流動床燃焼機１２は導管３２を介して供給手段３
０へ結合し、この供給手段は、例えば粉砕ドルマ
イトのような二酸化イオウの吸着剤を燃焼ゾーン
１８へ供給する。仕切り１４は穴があけられ、ま
たはツイヤを有し、燃焼ゾーン１８内へ高圧部２
０から空気が供給される。燃焼ゾーン１８内の燃
焼温度を制御するために、熱交換器３４は燃焼ゾ
ーン１８へ挿入され、入口高圧部２２から空気を
導入し、出口高圧部２４内へ熱交換された気体を
放出するように結合されている。燃焼ゾーン１８
内で生産された灰は、放出導管２１と、灰クーラ
２３と、灰ホツパ２５を介して燃焼ゾーン１８か
ら取り除かれる。

圧縮空気は、第１導管手段を構成するメイン導
管３６と枝導管４０とを介して、コンプレツサ３
８から入口高圧部２０内へ供給される。一方、コ
ンプレツサ３８からの冷たい空気は、メイン導管
３６と枝導管４１とを介して、入口高圧部２２へ
分配されて供給される。枝導管４０及び４１を通
る圧縮空気の流れは各々のパイプ内においてバル
ブ４２，４４によつて調節される。バルブ４２，
４４はコンプレツサ３８から放出される圧縮空気
の分配を調節し、この圧縮空気のおよそ1/3は高
圧部２０へ導入され、粒状固体燃料を拡散し、燃
料の燃焼を促進し、一方圧縮空気の2/3は高圧部
２２へ分配され、熱交換器３４へ流れ、燃焼ゾー
ン１８を冷す。

バイパス導管４６の一端はメイン導管３６へ結
合し、メイン導管３６からの圧縮空気が導入さ
れ、補助燃焼機４８を通過する。ガスやオイルの
ような燃料は選択的に補助燃焼機４８内へ注入さ
れ、運転開始時に圧縮空気を熱することが必要な
時に熱いガスを導管４０を介して高圧部２０へ供
給する。バルブ５０はバイパス導管４６へ供給さ
れ、補助燃焼機４８へ流れる圧縮空気を制御す
る。

始動燃焼機５２は、導管５４を介してメイン導
管３６から圧縮空気を受け入れて、燃焼ガスを作
り出す。バルブ５５は導管５４を通る流れを制御
するため導管５４内へ提供される。この燃焼ガス
は導管５８ときれいな燃焼ガスの導管６０とを介
して、始動燃焼機５２からタービンへ運ばれる。
このきれいな燃焼ガスの導管６０はバルブ６１を
備えている。ガスタービン５６はコンプレツサ３
８を運転するように結合されている。

清浄システムはプラント内に備えられ、この清
浄システムは、出口導管７６を介して流動床燃焼
機１２から放出された燃焼ガスを、導管７０，７
２，７４によつて直列に連通している複数のセパ
レータ６２，６４，６６，６８に連続的に供給す
るものである。セパレータ６２は導管７１を介し
て流動床燃焼機１２へ結合され、燃焼ガスと一緒
に運ばれて、セパレータ６２内で分離された未燃
焼粒状固体燃料は燃焼ゾーン１８へ返却される。
きれいな燃焼ガスは、出口導管７８を介してセパ
レータ６８から放出され、きれいな燃焼ガスの導
管６０内へ流れ、ガスタービン５６へ運ばれる。
出口導管７８は、バルブ８２を有する導管８０を
備えるベント手段へ結合し、このベント手段は水
洗浄機８４によつて放出される流体流を制御する
導管８５と結合されている。セパレータ６８は、
空気を必要とするので導管８８によつて流動床燃
焼機１２と結合している。導管８８はその一端で
流動床燃焼機１２の出口高圧部２４と結合し、他
端はセパレータ６８と結合している。一部の圧縮
空気は、メイン導管３６と導管８８とへ結合され
ているバイパス導管９０を通つて、セパレータ６
８へ直接供給される。バルブ９２は導管９０に挿
入され、通過流量を制御する。圧縮空気は、セパ
レータ６８を通り、バルブ９６を備えるバイパス
導管９４を介してきれいな燃焼ガスの導管６０中
へ流れる事が可能である。

ガスタービン５６は、導管１０２と１０３とに
よつて自由タービン１００へ排気ガスを放出する
ように連結されている。隔離バルブ１０４は導管
１０３に挿入され、ガスタービン５６から自由タ
ービン１００中へ排気ガスの流れを制御する。ま
た、バルブ制御されるバイパス導管１０６は、ガ
スタービン５６から自由タービン１００の排気導
管１０８へ排気ガスを通過させるように備えられ
ている。導管１１０は、自由タービン１００の排
気導管１０８から、又はガスタービン５６の排気
導管１０２から、廃熱ボイラ（図示せず）へ排気
ガスを導入するように備えられている。バルブ１
１２は導管１１０に備えられ、この導管１１０は
ガスタービン５６から自由タービン１００へ通じ
るバイパスへ排気ガスを導入して、廃熱ボイラへ
連結されている。自由タービン１００は交流機１
１４のような負荷へ連結されている。

この実施例の安全制御装置は、一端がメイン導
管３６に連絡し、他端が図示しない消音機を介し
て大気中に連絡しているバイパス導管１１６を有
している。バイパス導管１１６には、プラントの
緊急停止による突然の負荷損失の際に開いて圧縮
空気を大気中へ放出するアンチサージバルブ１１
８が設けられている。流動床燃焼機１２からコン
プレツサ３８へ向かつてメイン導管３６内を流れ
るガスを遮断するよう自動制御手段が設けられ
る。自動制御手段は、バイパス導管１１６との接
合部の下流側においてメイン導管３６に設けた逆
止め弁１２０を備えている。また自動制御手段
は、枝導管４０の連結部と枝導管４１の連結部と
の間においてメイン導管３６に設けた第２の逆止
め弁１２２も含んでいる。この逆止め弁１２２
は、突然の負荷喪失すなわちプラントの運転停止
のとき、一連のバルブ４２と５０と５５が開いた
ままの場合に導管３７と３６と５４と５８と６０
を通つて流動床燃焼機１２からタービン５６へ向
かうガスの流れを遮断し、一連のバルブ４２と５
０と９２と９６と６１が開いたままの場合に導管
３７と３６と９０と９４と６０を通つて流動床燃
焼機１２からタービン５６へ向かうガスの流れを
遮断する。プラント１０の停止と、セパレータ６
４と６６と６８を備える洗浄手段と流動床燃焼機
１２のブローダウンすなわち圧力低下とを効果的
にするため、バルブ８２と８６が開かれ、バルブ
６１が閉じられる。これにより流動床燃焼機と洗
浄手段は導管８０と８５を介して通風される。通
風されたガスは、汚染をさけるために大気中へ放
出される前に水洗浄機８４で洗浄される。

負荷損失の際にはコンプレツサを通風し、サー
ジを引き起こすことなく、また排気ポートを通つ
て流入する粒状固体物によつてコンプレツサを傷
つけることなく流動床燃焼機のブローダウンを可
能にする、流動床燃焼機を備えたガスタービン用
の安全制御装置が提供される。

本発明は、上記一実施例に限られることなく、
この発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
である。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、この発明のガスタービン発電プラ
ントの安全制御装置のブロツク図である。 １２…流動床燃焼機、２８…粉砕燃料供給手
段、３４…熱交換器、３６…メイン導管、３８…
コンプレツサ、４０，４１，９０…枝導管、５６
…ガスタービン、６２，６４，６６，６８…セパ
レータ、８４…水洗浄装置、１００…自由タービ
ン、１２０，１２２…逆止め弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料供給手段から供給される粉砕燃料を燃焼
   して燃焼ガスを生成する流動床燃焼機と、空気入
   口と空気放出口を有する圧縮手段と、上記粉砕燃
   料を拡散して燃焼を促進するように上記圧縮手段
   の空気放出口と上記流動床燃焼機とを連絡する第
   １導管手段と、エクスパンダ手段と、上記エクス
   パンダ手段を運転するように上記流動床燃焼機か
   ら上記エクスパンダ手段へ上記燃焼ガスを導く第
   ２導管手段とを備えるガスタービン発電プラント
   の安全制御装置であつて、上記エクスパンダ手段
   の上流において上記第２導管手段に設けられ、上
   記ガスタービン発電プラントの停止の際に上記エ
   クスパンダ手段に供給される上記燃焼ガスの流れ
   を止めるバルブ手段と、上記第１導管手段に設け
   られ、上記流動床燃焼機から上記圧縮手段に向か
   うガス流体の流れを止める自動制御手段とを備え
   ているガスタービン発電プラントの安全制御装
   置。 ２ 上記エクスパンダ手段は、上記空気圧縮手段
   を運転するガスタービンと、ガスタービンの排気
   ガスを導入して負荷を運転する自由タービンとを
   備えている特許請求の範囲第１項記載のガスター
   ビン発電プラントの安全制御装置。 ３ 上記自動制御手段が少なくとも１つの逆止め
   弁を備えている特許請求の範囲第１項記載のガス
   タービン発電プラントの安全制御装置。 ４ 上記第１導管手段は、上記空気圧縮手段の放
   出口と上記自動制御との間において連通し、圧縮
   空気に上記流動床燃焼機を迂回させるバルブ制御
   バイパス導管を備えている特許請求の範囲第２項
   記載のガスタービン発電プラントの安全制御装
   置。 ５ 上記流動床燃焼機は温度を制御する熱交換器
   を備え、上記第２導管手段は燃焼ガスと共に運ば
   れてくる固体粒子を燃焼ガスから除去するセパレ
   ート手段を有し、上記第１導管手段は、圧縮空気
   を上記熱交換器に導入する第１の枝導管と、圧縮
   空気を上記セパレート手段に導入する第２の枝導
   管とを備え、上記自動制御手段は上記第１導管手
   段に設けられた２つの逆止め弁を有し、第１の逆
   止め弁は上記第１及び第２の枝導管と上記第１導
   管手段との連結部より下流に設けられ、第２の逆
   止め弁は上記第１及び第２の枝導管と上記第１導
   管手段との連結部より上流に設けられている特許
   請求の範囲第１項記載のガスタービン発電プラン
   トの安全制御装置。