JPH06241402A - ガスタービン排気再燃焼ボイラの燃焼システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービン異常停止時に、比較的簡単な装
置で燃焼用空気変化などの外乱に耐え得るボイラの安定
運転が継続できる装置を提供する。 【構成】 ガスタービン１の停止時の燃焼用空気系統の
外乱に対しても、起動時間の短い小容量通風機６によ
り、仕切板７で分割されたダクト２から空気をボイラ３
のバーナ８のノズル付近に集中的に供給できるため、火
炎の安定化が図れ、安定した運転の継続が可能となる。
このとき、大容量通風機５は起動時間が長いため、早急
にはバーナ８へ空気を供給することはできないが、ガス
タービン１が慣性で回り、空気を供給している間に大容
量通風機５よりの燃焼用空気を供給することができる。
この場合、バーナ８へ供給される空気温度は低下し、従
ってその体積流量も低下するため、バーナ８の燃焼用供
給流路の一部がダンパ９、１０により閉められ、必要な
バーナ差圧が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスタービン停止時もボ
イラ単独で運転の継続が必要なガスタービン排気再燃焼
ボイラにおけるボイラ燃焼システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】最近はガスタービンの排ガス中には、か
なりの酸素が含まれているので、ガスタービン排ガスを
ボイラの燃焼用ガスとして再利用するガスタービン排気
再熱システムの研究開発が盛んになっている（特開昭６
４−７５８０３号等）。ガスタービン排気再熱システム
において、ガスタービン停止時にはボイラ単独運転を必
要とするが、従来の装置では図４に示すようにガスター
ビン２１の出口とボイラ２３の間に設けられたボイラ単
独運転用の通風機３１からのダクト２２が接続され、ガ
スタービン２１の停止時は通風機３１が起動し、燃焼用
空気を供給し、ボイラ２３単独の運転を行う。ガスター
ビン２１の運転時のボイラ２３の燃焼用排ガスはガス温
度が約５００℃程度と高く、かつ、排ガス中の酸素濃度
が低いため、通風機３１の運転によるボイラ２３の単独
運転時と比べ燃焼用排ガスの体積流量は大きくなる。な
お、通風機３１の運転時には、ダクト２２に分岐したダ
クト２４に設けられた防風ダンパ２５、ガスタービン出
口部に設けられたダンパ２６は閉じ、通風機３１出口と
ダクト２２を接続するダクト３２に設けられたダンパ２
７を開放する。このようにガスタービン２１の運転時と
ボイラ２３の単独運転時では必要なバーナスロー部面積
が大きく異なる。このため、図４に示すようにバーナ２
８の燃焼空気供給流路（ダクト）２２を２つ分け、高
温、低酸素量のガスタービン排ガスに対しては、ダンパ
２９、３０を開いて双方の流路を使用し、通風機３１に
よるボイラ単独運転においては、ダンパ２９、３０の一
方を閉じて一流路での運用とし、バーナスロー部の流速
を確保し、安定した燃焼状態を確保することとしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ガスタービン排気
再熱システムにおいて、ガスタービン２１が異常停止
（トリップ）した場合、ボイラ２３の運転を継続するた
め、ガスタービン２１の慣性による空気の供給が停止す
る前に通風機３１を早急に起動させてボイラ２３の燃焼
用空気を供給する必要がある。このために、ガスタービ
ン２１の慣性により空気が供給され続けている短時間の
間に通風機３１を起動させ、燃焼用空気をボイラ２３に
供給するためには通風機３１に対し通常より大きなモー
タを取り付ける必要がある。また、ボイラ２３のバーナ
２８の安定した燃焼を保持するため、各々のダンパ２
９、３０の操作のインターロックシステムや、放風設備
を設ける必要がある。本発明はガスタービン緊急停止時
に、比較的簡単な装置で燃焼用空気変化などの外乱に耐
え得るガスタービン排気再熱システムを提供し、ボイラ
の安定した運転の継続を行う事ができるガスタービン排
気再燃焼ボイラの燃焼システムを提供することを目的と
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、次
の構成により達成される。ガスタービンの排気ガスをダ
クトを介してボイラのバーナの燃焼用空気として供給す
るガスタービン排気再燃焼ボイラの燃焼システムにおい
て、ダクトを大容量通風機からの燃焼用空気流路と小容
量通風機からの燃焼用空気流路に分割し、小容量通風機
からの燃焼用空気流路をボイラのバーナの燃料噴射口近
傍に集中的に燃焼用空気として供給できる構造とし、こ
れらの燃焼用空気流路への空気供給量を調整できる機構
を設けたガスタービン排気再燃焼ボイラの燃焼システ
ム、または、ガスタービンの排気ガスをダクトを介して
ボイラのバーナの燃焼用空気として供給するガスタービ
ン排気再燃焼ボイラの燃焼システムにおいて、ダクトに
比較的大容量通風機からの燃焼用空気流路を設け、ボイ
ラの各々のバーナには燃焼用空気供給用の比較的小容量
通風機を設けたガスタービン排気再燃焼ボイラの燃焼シ
ステムである。

【０００５】

【作用】本発明によれば、ガスタービン停止時の燃焼用
空気系統の外乱に対しても、起動時間の短い小容量の通
風機により、小容量通風機の空気をボイラのバーナノズ
ル付近に集中的に供給できるため、火炎の安定化が図
れ、安定した運転の継続が可能となる。このとき、大容
量通風機も小容量通風機と同時に起動されるが、起動時
間が長いため、早急にはボイラのバーナの燃焼用空気を
供給することはできないが、ガスタービンが慣性で回
り、空気を供給している間に大容量通風機よりの燃焼用
空気をバーナに供給することができる。この場合、バー
ナへ供給される空気温度は低下し、従ってその体積流量
も低下するため、バーナの燃焼用供給流路の一部がダン
パにより閉められ、必要なバーナ差圧が確保される。前
記小容量の通風機の代わりに、各バーナに燃焼安定用空
気通風機を設けることでもガスタービンのトリップ時の
燃焼用空気の変動に対してもバーナの安定燃焼を持続さ
せることができる。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例を図面と共に説明する。ま
ず、図１、図２に示す実施例の説明をする。本実施例の
図１はガスタービン排気再燃システムの全体構成図を示
し、図２は図１のバーナ部分の詳細図を示す。ガスター
ビン１よりの排気ガスはダクト２を通しボイラ３のウイ
ンドボックス４に供給される。このダクト２の部分に大
容量通風機５と小容量通風機６の２台の通風機を設け
る。ダクト２はこれら２つの通風機５、６に合わせて仕
切板７により分割される。そして、大容量通風機５より
バーナ８へ供給される空気は入口ダンパ１４のあるダク
ト２の分割された一方の流路からウインドボックス４内
のダンパ９付きの二次空気用エアレジスタ１２とダンパ
１０が入口部にある三次空気用エアレジスタ１３に分割
して供給され、小容量通風機６よりの空気はダンパ１５
のあるダクト２の分割された他方の流路からバーナ８近
傍のダンパ１１が開放されている時にはボイラ３に設け
られたバーナ８の燃料噴射口近傍に集中的に燃焼用空気
として供給される構造である。なお、ガスタービン１に
は出口ダンパ１６が設けられガスタービン１からの排ガ
スをボイラ３に供給停止する時に閉じられる。また、大
容量通風機５出口および小容量通風機６出口にはそれぞ
れダンパ１７、１８が設けられ通風機５、６からの空気
をダクト２内への供給停止をする場合に閉じられる。

【０００７】本実施例の上記構造により、ボイラ３のバ
ーナ８への空気供給に対しては、バーナ８の燃焼空気流
路（ダクト２）は３分割に分かれることになる。そし
て、高温、低酸素濃度のガスタービン１からの排ガスを
ボイラ３に供給する場合には、バーナ８のウインドボッ
クス４に設置したダンパ９、１０を開けダクト２の全流
路を運用する。また、低温、高酸素濃度の大気よりの燃
焼用空気をボイラ３に供給する場合は、ダンパ９、１０
の開閉制御により、部分的に燃焼用空気の供給を停止
し、バーナスロー部の空気流速を最適の状態にし、安定
した燃焼を確保する。なお、必要に応じて３分割以上に
バーナ８の燃焼空気流路を細かく分割してもよい。

【０００８】通常ガスタービン１の運用時は大容量通風
機５、小容量通風機６の運転は停止され、ガスタービン
１の全排ガスがバーナ８の燃焼用空気として供給され
る。しかし、ガスタービン１の異常停止時は起動時間の
短い小容量通風機６が直ちに起動し、ダンパ１５が閉と
なり（ダンパ１４のみ開となり）、バーナ８の燃料噴射
口近傍に集中的に小容量通風機６から燃焼用空気が供給
される。このとき、大容量通風機５も小容量通風機６と
同時に起動されるが、起動時間が長いため、早急にはバ
ーナ８への燃焼用空気を供給することはできない。しか
し、ガスタービン１が慣性で回り、空気を供給している
間に大容量通風機５よりの燃焼用空気をバーナ８に供給
することができる。この場合、バーナ８へ供給される空
気温度は低下し、従ってその体積流量も低下するため、
バーナ８の燃焼用供給流路の一部がダンパ９またはダン
パ１０にて閉められ、必要なバーナ差圧が確保される。

【０００９】一般に、大容量通風機によりバーナ８燃焼
用空気をバックアップする場合には、燃焼用空気の供給
状態（ドラフトなど）が大きく変化するおそれがあり、
図４に示す従来技術の場合には大容量通風機３１の運転
時には、防風ダンパ２５、ガスタービン出口ダンパ２
６、通風機３１の出口ダンパ２７の開閉制御でドラフト
の変化を少なくする必要がある。しかし、本実施例の場
合、大容量通風機５の運転を開始しても小容量通風機６
によりバーナ８の火炎の安定化が図られており、前記ド
ラフト変動にも耐え得ることが可能となる。こうして、
本実施例はガスタービン１の停止時の運転状態などによ
り燃焼用空気供給系統の切替時の状態が変化しても、こ
れら変化に対しても十分耐え得るシステムとなる。

【００１０】本発明の他の実施例を図３に示す。本実施
例は前記実施例の小容量通風機６の代わりに各バーナ８
に燃焼安定用空気通風機１８を設けたものであり、ガス
タービン１のトリップ時の燃焼用空気切替時の燃焼用空
気の変動に対しても十分耐え得ることが可能となる。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、大容量の通風機の他に
起動時間の短い小容量の通風機を設けること、バーナノ
ズル周りに火炎を安定させるためのスリーブを設け、こ
の小容量通風機の空気をこのバーナノズル付近に集中的
に供給することで、ガスタービン停止時の燃焼用空気系
統の外乱に対しても、早期にバーナ火炎の安定を図れ、
バーナの安定した運転の継続が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例による排気再燃システムの
全体構成図である。

【図２】 図１のバーナ部の詳細図である。

【図３】 図１に示す小容量通風機設置の代わりに通風
機を各々のバーナに設ける本発明の他の実施例のバーナ
部の詳細図である。

【図４】 従来の排気再燃システムの全体構成図であ
る。

【符号の説明】

１…ガスタービン、２…ダクト、３…ボイラ、５…大容
量通風機、６…小容量通風機、８…バーナ、１８…燃焼
安定用空気通風機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンの排気ガスをダクトを介し
   てボイラのバーナの燃焼用空気として供給するガスター
   ビン排気再燃焼ボイラの燃焼システムにおいて、 ダクトを大容量通風機からの燃焼用空気流路と小容量通
   風機からの燃焼用空気流路に分割し、小容量通風機から
   の燃焼用空気流路をボイラのバーナの燃料噴射口近傍に
   集中的に燃焼用空気として供給できる構造とし、これら
   の燃焼用空気流路への空気供給量を調整できる機構を設
   けたことを特徴とするガスタービン排気再燃焼ボイラの
   燃焼システム。
2. 【請求項２】 ガスタービンの排気ガスをダクトを介し
   てボイラのバーナの燃焼用空気として供給するガスター
   ビン排気再燃焼ボイラの燃焼システムにおいて、 ダクトに比較的大容量通風機からの燃焼用空気流路を設
   け、ボイラの各々のバーナには燃焼用空気供給用の比較
   的小容量通風機を設けたことを特徴とするガスタービン
   排気再燃焼ボイラの燃焼システム。