JPH0583742B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はガスタービンに係り、特にコンバイン
ドサイクル発電において補助燃料の供給がなくて
も安定した燃焼が行なえるようにしたガスタービ
ンに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、エネルギの有効利用の点からガスタービ
ンを運転して発電を行なうと共にガスタービンの
排ガスより熱エネルギを回収し、この熱エネルギ
で蒸気を発生させ蒸気タービンを運転して発電を
行なうコンバインドサイクル発電が注目されてお
り、この発電方式は事業用発電のみならず自家用
発電にも採用されいる。特に製鉄業では、鉄鋼生
産の過程で溶高炉より低カロリの廃ガス（以下
BFG燃料という）が多量に排出されると共にコ
ークス製造の過程で水素、メタンを主成分とする
高カロリのコークスガス（以下COG燃料という）
が得られ、これらBFG燃料とCOG燃料と混合ガ
スをガスタービンの燃料として使用するコンバイ
ンドサイクル発電が実用化されている。

第２図は製鉄業におけるコンバインドサイクル
発電を示し、ガスタービン１、空気圧縮機２、発
電機３、蒸気タービン４および増速装置５が同軸
に配置されている。溶高炉（図示せず）より排出
される低カロリのBFG燃料５１は燃料制御弁６
を備えた低カロリガス燃料供給路Ａより供給され
ると共に高カロリのCOG燃料５２は燃料制御弁
７を備えた高カロリガス燃料供給路Ｂより供給さ
れ、上記BFG燃料５１とCOG燃料５２とを混合
した混合ガス燃料５３は、集塵器８でガス中の不
純物が除かれたのち上記増速装置５によつて駆動
されるガス燃料圧縮機９で圧縮され、ガス燃料止
め弁１０およびガス燃料制御弁１１を備えた混合
ガス燃料供給路Ｃを経て燃焼器１２に供給され
る。この燃焼器１２で上記混合ガス燃料５３は、
上記空気圧縮機２より吐出される圧縮空気５４と
混合して燃焼し、この燃焼ガス５５は上記ガスタ
ービン１を運転する。また、上記ガス燃料圧縮機
９より吐出される混合ガス燃料５３のうち、余剰
分はガス燃料冷却器１３およびバイパス制御弁１
４を経て上記集塵器８の上流に還流させる。

一方、上記ガスタービン１より排出される高温
の排ガス５６は廃熱回収ボイラ１５に導かれボイ
ラ内の復水と熱交換する。これにより発生する蒸
気５７は蒸気止め弁１６、蒸気加減弁１７を経て
上記蒸気タービン４に流入し蒸気タービン４を運
転する。そして上記ガスタービン１と蒸気タービ
ン４の運転により発電機３が駆動される。

このようなコンバインドサイクル発電において
上記燃焼器１２に流入する混合ガス燃料５３は、
ガスタービン１の定格負荷運転時に必要なカロリ
が得られるようにBFG燃料５１とCOG燃料５２
との混合比が調整されており、このカロリ量は高
カロリのガス燃料が必要とされるガスタービン１
の点火および昇速時には及ばないものであつた。
このため、ガスタービン１の点火および昇速時
は、必要なカロリ量が得られるように上記混合ガ
ス燃料５３とは別に高カロリのLNG燃料等の補
助燃料５８を補助燃料供給路Ｄより燃焼器１２に
供給しなければならず、このための供給設備等に
より発電プラントが複雑になると共にコストが上
昇するという問題があつた。

このような問題に対して、補助燃料５８を供給
するかわりにガスタービン１の点火および着火時
に上記混合ガス燃料５３の混合比を変え、高カロ
リのCOG燃料５２の割合をふやし必要なカロリ
量が得られるようにする方法が提案されている。
ところが、一般にガスタービンは最適な燃焼が得
られるようにガス燃料の圧力が圧縮空気の圧力よ
り十分に大きいことが望ましく、ガス燃料圧縮機
の吐出圧力は空気圧縮機のそれより大きくなるよ
うに設計されており、一方高カロリのガス燃料は
水素、メタンを主成分とするため比重が小さく、
第３図に示すように、ガス燃料圧縮機による昇圧
が十分に行なわれないことが知られている。この
ため、上述のように混合ガス燃料５３の混合比を
変え高カロリのガス燃料とすると、ガス燃料圧縮
機９より吐出する混合ガス燃料の圧力が圧縮空気
の圧力と比較して十分に大きくならずガス燃料の
点火ができないという問題が生じ、上記混合ガス
燃料の高カロリ化は解決手段とはなり得なかつ
た。

〔発明の目的〕

そこで本発明の目的は、上記従来技術が有する
問題点を解消し、コンバインドサイクル発電にお
いて高カロリの補助燃料の供給がなくても常に安
定した燃焼が得られるようにしたガスタービンを
提供するものである。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明は低カロリ
ガス燃料供給路より供給される低カロリガス燃料
と高カロリガス燃料供給路より供給される高カロ
リガス燃料とを混合し、ガスタービンと同軸的に
配置されたガス燃料圧縮機を備えた混合ガス燃料
供給路より混合ガス燃料を燃焼器に供給してガス
タービンを運転すると共にこのガスタービンの高
温排ガスエネルギにより蒸気を発生させ蒸気ター
ビン運転し、上記ガスタービンおよび蒸気タービ
ンと同軸的に配置された発電機を駆動するコンバ
インドサイクル発電のガスタービンにおいて；上
記ガス燃料圧縮機をバイパスするように上記高カ
ロリガス燃料供給路とガス燃料圧縮機吐出側の混
合ガス燃料供給路とを接続するバイパス路を設
け、このバイパス路中に設けられたガスタービン
とは別駆動のガス燃料圧縮機により昇圧させた高
カロリガス燃料の一部をガスタービンの点火およ
び昇速時に上記混合ガス燃料と混合させるように
したことを特徴とするもので、高カロリの補助燃
料の供給がなくても常に安定した燃焼が得られる
ようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明によるガスタービンの一実施例を
図面を参照して説明する。なお、従来と同一部分
には同一符号を用いその説明は省略する。

第１図は本発明によるガスタービンが含まれた
コンバインドサイクル発電のブロツク図を示す。
低カロリガス燃料供給路Ａより供給される低カロ
リのBFG燃料５１と高カロリガス燃料供給路Ｂ
より供給される高カロリのCOG燃料５２は、ガ
スタービン１の定格負荷運転時に合わせてその混
合比が調整され、混合ガス燃料５３として混合ガ
ス燃料供給路Ｃより燃焼器１２に供給され圧縮空
気５４と混合して燃焼し、ガスタービン１を運転
している。また、ガスタービン１の高温排ガス５
６のエネルギを利用して蒸気を発生させ、蒸気タ
ービン４を運転している。

上記高カロリのCOG燃料５２の一部は、上記
ガスタービン１の点火および昇速時のみ前記ガス
燃料圧縮機９をバイパスするように高カロリガス
燃料供給路Ｂとガス燃料圧縮機９吐出側の混合ガ
ス燃料供給路Ｃとを接続するバイパス路Ｅに流入
され、集塵器２１でガス中の不純物が除かれたの
ち上流および下流側の止め弁２２，２３を備えた
ガス燃料圧縮機２４で昇圧され、燃料制御弁とし
て働くCOG燃料制御弁２５を経て前記ガス燃料
圧縮機９より吐出される混合ガス燃料５３と混合
される。また、上述のようにバイパスされて供給
されるCOG燃料５２のうち余剰分は、上記COG
燃料制御弁２５上流でバイパスされ、ガス燃料冷
却器２６、バイパス制御弁２７を備えたフイード
バツク路Ｆにより上記集塵器２１の上流に還流さ
れるようになつている。ここで、上記ガス燃料圧
縮機２４は前出のガス燃料圧縮機９のようにガス
タービン１の回転を利用して駆動されるものでは
なく、ガスタービン１との独立した別の動力源に
よつて駆動されるものである。

次に、本発明の作用について説明する。

ガスタービン１の定格負荷運転時は、特に高カ
ロリのガス燃料を必要としないので上記COG燃
料制御弁２５は閉止され、従来通り混合ガス燃料
供給路Ｃより混合ガス燃料５３が供給される。

これに対して、ガスタービン１の点火および昇
速時は、高カロリのガス燃料を必要になるので、
上記COG燃料制御弁２５を開け、ガス燃料圧縮
機２４で昇圧された高カロリのCOG燃料５２を
上記バイパス路Ｅより上記混合ガス燃料５３に流
入させ、燃焼器１２に供給されるガス燃料の高カ
ロリ化を図つている。

このように、COG燃料制御弁２５を開閉制御
することにより高カロリのCOG燃料５２と混合
ガス燃料５３との混合を調整してガスタービン１
の運転状態に合わせた最適のカロリ量を有したガ
ス燃料を生成するようにしているので、従来必要
だつた高カロリの補助燃料供給路Ｄが不要とな
り、装置全体がコンパクトになると共にコストが
低減しより効率的な発電を行なうことができる。

なお、上記ガス燃料圧縮機２４はガスタービン
１とは別の強力な動力源により駆動されるので、
高カロリのCOG燃料５２を十分に昇圧させるこ
とができ、COG燃料５２を前記ガス燃料圧縮機
９より吐出される混合ガス燃料５３の圧力まで昇
圧させたのち混合ガス燃料と混合させるようにし
ている。このため燃焼器１２に流入する高カロリ
のガス燃料はその圧力が圧縮空気より十分に大き
くなつており、ガス燃料の吐出圧力が小さいため
に点火ができないという問題は生じない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明は低カ
ロリのBFG燃料と高カロリのCOG燃料とを混合
して混合ガス燃料を生成すると共にCOG燃料の
一部を別駆動のガス燃料圧縮機で昇圧させたのち
バイパス路より上記混合ガス燃料に流入させるよ
うにしたので、ガスタービンの運転状態に合わせ
た最適なカロリ量を有したガス燃料を生成するこ
とができ、別系統の補助燃料の供給を受けること
なく安定した燃焼が得られ、かつ装置全体がコン
パクトになると共にコストが低減しより効率的な
発電を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガスタービンが含まれた
コンバインドサイクル発電を示すブロツク図、第
２図は従来のコンバインドサイクル発電を示すブ
ロツク図、第３図は圧縮機の回転速度とその吐出
圧力との関係を示す図である。 １……ガスタービン、２……空気圧縮機、３…
…発電機、４……蒸気タービン、５……増速装
置、８，２１……集塵器、９，２４……ガス燃料
圧縮機、１２……燃焼器、１３，２６……ガス燃
料冷却器、１４，２７……バイパス制御弁、２５
……COG燃料制御弁、５１……BFG燃料、５２
……COG燃料、５３……混合ガス燃料、５５…
…燃焼ガス、５６……高温排ガス、５７……蒸
気、５８……補助燃料、Ａ……低カロリガス燃料
供給路、Ｂ……高カロリガス燃料供給路、Ｃ……
混合ガス燃料供給路、Ｄ……補助燃料供給路、Ｅ
……バイパス路、Ｆ……フイードバツク路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低カロリガス燃料供給路より供給される低カ
   ロリガス燃料と高カロリガス燃料供給路より供給
   される高カロリガス燃料とを混合し、ガスタービ
   ンと同軸的に配置されたガス燃料圧縮機を備えた
   混合ガス燃料供給路より混合ガス燃料を燃焼器に
   供給してガスタービンを運転すると共にこのガス
   タービンの高温排ガスエネルギにより蒸気を発生
   させ蒸気タービン運転し、上記ガスタービンおよ
   び蒸気タービンと同軸的に配置された発電機を駆
   動するコンバインドサイクル発電のガスタービン
   において；上記ガス燃料圧縮機をバイパスするよ
   うに上記高カロリガス燃料供給路とガス燃料圧縮
   機吐出側の混合ガス燃料供給路とを接続するバイ
   パス路を設け、このバイパス路中に設けられたガ
   スタービンとは別駆動のガス燃料圧縮機により昇
   圧させた高カロリガス燃料の一部をガスタービン
   の点火および昇速時に上記混合ガス燃料と混合さ
   せるようにしたことを特徴とするガスタービン。 ２ 上記バイパス路には、ガスタービンの点火お
   よび昇速時にのみ開放する燃料制御弁が設けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のガスタービン。 ３ 上記バイパス路には、余分な高カロリガス燃
   料を還流させるフイードバツク路が設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のガスタービン。