JPH057941U - 外部燃焼型ガスタービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 独立した大容量の外部燃焼器（２）を有する
ガスタービンにおいて、回転系がトリップした時に作動
するガス逃し弁（Ｖ３）下流の配管を簡単にし、排ガス
ボイラ（５）の熱衝撃を緩和するとともに、空気圧縮機
（１）の吐出側圧力の上昇、ひいてはサージングを防止
すること。 【構成】 ガス逃し弁（Ｖ３）の下流に減温器（７）を
設けるとともに、トリップ時には、空気圧縮機（１）の
吐出空気を、遮断弁（Ｖ６）付きのバイパス管路（９）
で減温器（７）に導いて、減温流体として用いる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は外部燃焼器を有するガスタービン、特にトリップ時の保安装置系統に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

図５および図６は従来の外部燃焼型ガスタービンの回転系トリップ時における 保安装置の一例を示す系統図であって、図５は通常運転時、図６はトリップ時の 弁操作状況を示す。

【０００３】 まず図５において、空気圧縮機１の吐出空気は、外部燃焼器２で低カロリー燃 料を燃焼させて高温高圧ガスとなり、タービン３で膨脹して負荷４を駆動する。 タービン３の排ガスは、排ガスボイラ等の熱交換器５で熱回収されたのち、煙突 ６から大気へ放出される。

【０００４】 発熱量の低い燃料を使う場合、ガスタービン燃焼器の燃焼負荷率（heat relea seと呼ばれる）は極めて低い。このため燃焼器の内筒容積は、天然ガスや軽油を 燃料とする場合に比べて極端に大きくなり、１０倍以上に達する。したがってガ スタービン本体と一体に形成される環状缶形や環形の燃焼器を使うことができず 、独立した大容量の単筒形燃焼器２が使われる。このような燃焼器を使用するガ スタービンを、外部燃焼型ガスタービンと言う。

【０００５】 この種ガスタービンの回転系がトリップした場合、通常のガスタービンのよう に燃料遮断弁Ｖ１を閉じるだけでは、外部燃焼器２と配管内の大量のガスがター ビン３に流入するので、ガスタービンは急速に停止することができない。この現 象は、燃焼器を燃料供給源に近接させるためタービンから離して設置した場合、 特に著しい。そこで図６に示されるように、トリップ信号によって、ガス遮断弁 Ｖ２を閉じガス逃し弁Ｖ３を開いて燃焼ガスがタービン３に流入するのを防止す るとともに、高圧空気遮断弁Ｖ４を閉じて燃焼器への送気を停止し、バイパス弁 Ｖ５を開いて圧縮機のサージングを防止するようにしている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来のトリップ時保安装置には、次のような解決すべき課題があった。す なわち、ガス逃し弁Ｖ３の下流側配管を耐熱仕様とする必要があり、また熱交換 器５が熱衝撃によって損傷する場合があった。また各遮断弁の開閉同調と開閉速 度にずれがあると、空気圧縮機吐出側圧力が上昇し、圧縮機がサージングに突入 する場合があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記従来の課題を解決するために、外部燃焼器の出口側配管から分 岐してタービンをバイパスする配管系のガス逃し弁下流に減温器を設けるととも に、空気圧縮機の吐出側配管から分岐して上記減温器に連通し、かつ遮断弁を有 するバイパス管路を設けたことを特徴とする外部燃焼型ガスタービンを提案する ものである。

【０００８】

【作用】

本考案によれば、ガスタービントリップ時にガス逃し弁を通った高温ガスは、 減温器で冷却されてから、非耐熱仕様の下流側配管を経て熱交換器へ流入する。 また、空気圧縮機吐出側の空気の大部分は、タービンを経ることなく直接減温器 に供給されるので、圧縮機吐出空気の圧力は上昇しない。更に、減温流体として 上記圧縮機吐出空気が使用されるので、特別な減温流体設備を必要としないか、 または少容量ですむ。

【０００９】

【実施例】

図１および図２は本考案の一実施例を示す系統図で、図１は運転時、図２はト リップ時の弁操作状況を示す。

【００１０】 本実施例では、ガス逃し弁Ｖ３の下流側近傍に減温器７が設置される。また、 空気圧縮機１の吐出側配管には、タービン３をバイパスして上記減温器７へ連通 するバイパス管路９が設けられ、このバイパス管路９には圧縮空気バイパス弁（ 遮断弁）Ｖ６が設けられている。すなわち、空気圧縮機１の吐出空気が減温器７ の減温流体として使用される。そして、減温流体として上記吐出空気だけでは不 足するときは、更に水を使用する。その場合には貯水槽８からの清水がスプレー される。なお貯水槽遮断弁Ｖ７はトリップ信号に同調して作動する。

【００１１】 上記高圧空気遮断弁Ｖ４はガスタービン運転中は開かれトリップ時は閉じられ るのに対して、圧縮空気バイパス弁Ｖ６は運転中は閉じられトリップ時は開かれ る。すなわちこれら両弁Ｖ４，Ｖ６はそれぞれ同調して逆動作をさせる必要があ る。ところが、両弁を独立して開閉操作すると、信号の遅れやヒステリシスおよ び弁固有特性等のために、完全には同期作動せず、空気圧縮機がサージングに突 入したり、減温流体としての空気圧縮機吐出空気が不足する場合が起り得る。一 方ガスタービン起動時には、起動を円滑にするために、両弁の開度をそれぞれ独 立して制御しなければならない。そこで本実施例では、高圧空気遮断弁Ｖ４と圧 縮空気バイパス弁Ｖ６とをクラッチを介して機械的に結合し、かつ両弁にそれぞ れ独立した弁駆動機を設ける。

【００１２】 図３および図４は、そのような両弁Ｖ４，Ｖ６の連動機構を示す断面図で、図 ３はクラッチが嵌合した状態、図４はクラッチが離脱した状態をそれぞれ示す。 これらの図において、高圧空気遮断弁Ｖ４の弁軸と圧縮空気バイパス弁Ｖ６の弁 軸はクラッチ１１で結合され、それら弁軸の端部にはそれぞれ弁駆動モータ１２ Ａ，１２Ｂが取り付けられている。図示例では、クラッチ１１として円錐クラッ チが使われている。図３に示されるクラッチ嵌合時には、両弁Ｖ４，Ｖ６は１台 の弁駆動機（図示例の円錐クラッチの場合は弁駆動モータ１２Ａ）によって駆動 される。

【００１３】 ガスタービン起動時には、図４に示されるようにクラッチ１１を外しておけば 、高圧空気遮断弁Ｖ４と圧縮空気バイパス弁Ｖ６は独立した弁駆動機１２Ａ，１ ２Ｂによってそれぞれの開度が制御され、空気圧縮機の吐出空気の一部が燃焼器 へ送られる。そして起動完了後、図３に示されるようにクラッチ１１を入れてお けば、高圧空気遮断弁Ｖ４と圧縮空気バイパス弁Ｖ６は機械的に結合され、両弁 は完全に同調して作動する。したがって、ガスタービントリップ時には、空気圧 縮機から吐出された高圧空気は、燃焼器へ入ることなく減温器へ送られる。

【００１４】 本実施例においては、ガス逃し弁Ｖ３のすぐ後流に減温器７を設け、減温流体 として空気圧縮機１の吐出空気を用いるので、その下流側配管を高価な耐熱仕様 とする必要がなく、また熱交換器５の損傷や空気圧縮機１のサージングも発生し ない。したがってコストを低減し、プラントの信頼性を向上させることができる 。また、高圧空気遮断弁Ｖ４と圧縮空気バイパス弁Ｖ６とをクラッチ１１を介し て結合し、かつ両弁にそれぞれ独立した弁駆動機構を設けたので、タービントリ ップ時に高圧空気遮断弁と圧縮空気バイパス弁とは同期作動し、圧縮機のサージ ングや減温器への冷却空気量不足が生じない。そして起動時には、両弁は独立し て制御され、ガスタービンを円滑に起動できる。

【００１５】

【考案の効果】

本考案によれば、ガス逃し弁の下流側配管を高価な耐熱仕様とする必要がなく 、また熱交換器の損傷や空気圧縮機のサージングも発生しない。したがってコス トを低減し、プラントの信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例において、ガスタービ
ン運転時の弁操作状況を示す系統図である。

【図２】図２は上記実施例においてガスタービントリッ
プ時の弁操作状況を示す系統図である。

【図３】図３は図１および図２中の高圧空気遮断弁と圧
縮空気バイパス弁の連動機構において、クラッチが嵌合
した状態を示す図である。

【図４】図４は上記連動機構においてクラッチが離脱し
た状態を示す図である。

【図５】図５は従来の外部燃焼型ガスタービンの回転系
トリップ時保安装置の一例において、タービン運転時の
弁操作状況を示す図である。

【図６】図６は上記従来の保安装置において、タービン
トリップ時の弁操作状況を示す図である。

【符号の説明】

１ 空気圧縮機 ２ 外部燃焼器 ３ タービン ４，５ 熱交換器（排ガスボイラ） ６ 煙突 ７ 減温器 ８ 貯水槽 ９ バイパス配管 １１ クラッチ １２Ａ，１２Ｂ 弁駆動モータ Ｖ１ 燃料遮断弁 Ｖ２ ガス遮断弁 Ｖ３ ガス逃し弁 Ｖ４ 高圧空気遮断弁 Ｖ５ バイパス弁 Ｖ６ 圧縮空気バイパス弁（遮断弁）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 荒瀬 謙一 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 外部燃焼器の出口側配管から分岐してタ
   ービンをバイパスする配管系のガス逃し弁下流に減温器
   を設けるとともに、空気圧縮機の吐出側配管から分岐し
   て上記減温器に連通し、かつ遮断弁を有するバイパス管
   路を設けたことを特徴とする外部燃焼型ガスタービン。