JPH0486335A - ガスタービン設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
１−することが−船釣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ツサ１２及び空
気パージ人口弁］３を介してガス燃料制御弁１１の下流
側に供給される。］４は不活性ガス１１−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、空気パージ人口弁１３は開とされ、圧縮機６
からの抽気が、昇圧コンプレッサ］２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かク
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か、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］１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、空気パージ人口弁１３を閉じた後
、不活性ガス止弁１４を開とし、ある−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。ここて、ガス燃料圧力制御弁１
０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］１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６１−２４３９３４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） 」二連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の前までをウオ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
ガスラインのウオーミング中に、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
二重燃料系統を有するガスタービンの燃料系統において
、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詳細な説明する。な
お、第２図におけると同一部分には同−句号を付し、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
］１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か供給される。

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
を少量流してウオーミングを行う。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
オーミングが完了すると、ガス燃料制御弁１］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人口弁９を閉じ、不
活性ガス１１．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ＩＩ−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］１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の全開時にリークがあっ
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
、即ちガスタビンの燃焼器圧力（２０Ｋｇ／ｃ♂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１１−することができる。この場合
の不活性ガス仕切弁２］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押えることに
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 ０・・・・・・・・・ガス燃料圧力制御弁１・・・・・
・・・・ガス燃料制御弁 ２・・・・・・・・・昇圧コンプレッサ３・・・・・・
・・・空気パージ人口弁４・・・・・・・・・不活性ガ
ス止弁 Ｏ・・・・・・・・・高圧不活性ガス供給ラインド・・
・・・・・・不活性ガス仕切弁 ２・・・・・・・・・減圧弁 ３・・・・・・・・・ガス圧力検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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を有するガスター
   ビンの燃料系統において、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
   。