JPH08200650A - 高温ガス逆流防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】排気再燃コンバインドサイクルプラント等の排
ガス出口ダクト系において、ガスタービンの運転停止時
に、排ガス遮断用のダンパの後流側の正圧の排ガスがダ
ンパからリークし、ダンパの前流側に流入しても、ダン
パの前流側およびガスヒータ（熱交換器）部に滞留する
高温ガスが逆流してガスタービンを構成する機器の損傷
を防止する高温ガス逆流防止装置を提供する。 【構成】ガスタービンの運転停止時に、閉鎖したダンパ
の後流側から前流側のダクト内にリークするガス流によ
り、ダンパの前流側のダクト内および熱交換器部に残留
する高温ガスがガスタービンに押し戻されるのを防止す
るために、ダンパの前流側のダクトに、大気との温度差
による煙突効果もしくは換気ファンによって高温ガスを
系外に排出する構造の排気手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排気再燃コンバインドサ
イクルプラント等におけるガスタービン等の運転停止時
に、排ガス出口ダクト内の高温排ガスの逆流によるガス
タービン等の燃焼機器の損傷を防止するのに好適な構造
の高温ガス逆流防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスタービンの排ガス出口ダクト
系の一例として、図３に示すように、ガスタービン７の
排ガス出口ダクト５には、排ガスを加熱するガスヒータ
（熱交換器）６が設けられており、その後流に、上記ガ
スタービンの運転停止時にボイラからの燃焼ガスを遮断
するためのダンパ１が設けられている。すなわち、ガス
タービン７の運転時には、ガスタービン７の排ガスは、
ダクト５に設置されているガスヒータ６とダンパ１を通
り、ボイラ（図示せず）へ供給されている。そして、ガ
スタービンの運転停止時にはダンパ１を遮断していた。
この従来のダクト系において、上記ダンパ１により排ガ
スを完全に遮断することができなくても、ダンパ１の後
流側は常時負圧であるため、ダンパ１の後流側から前流
側への排ガスが逆流する現象は生じなかった。しかし、
排気再燃コンバインドサイクルプラントにおいては、ダ
ンパ１の後流側が正圧となり、ダンパ１の後流側から前
流側へ排ガスがリークし、ダンパ１の前流側のダクト５
およびガスヒータ６内に滞留している高温ガスが押し戻
されガスタービン７等の燃焼機器が損傷されるという問
題があった。なお、従来技術として、例えば、特開昭６
２−４１５１４号公報に記載されている排煙脱硫設備に
おける排ガスの通風制御方法等が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
のガスタービン排ガス出口ダクト系においては、図３に
示すように、排ガス遮断用のダンパ１の後流側は、常に
負圧となるために、ダンパ１の後流側から前流側へ流体
がリークする現象は生じなかった。しかし、排気再燃コ
ンバインドサイクルプラントにおいては、ダンパ後流側
が正圧となる場合があって、ダンパ１の後流側から前流
側へ排ガスがリークし、ダンパ１の前流側のダクト５お
よびガスヒータ６内に滞留している高温ガスがガスター
ビン７の側へ押し戻される、いわゆる逆流現象が生じガ
スタービン７が損傷を受けるという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、排気再燃コンバインドサ
イクルプラント等の排ガス出口ダクト系において、ガス
タービン等の燃焼機器の運転停止時に、排ガス遮断用の
ダンパの後流側の正圧の排ガスがダンパからリークして
ダンパの前流側のダクトに流入しても、ダンパの前流側
のダクトおよびガスヒータ（熱交換器）部に滞留する高
温ガスが押し戻され逆流することがなく、ガスタービン
等の燃焼機器が損傷を受けることのない高温ガス逆流防
止装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明は特許請求の範囲に記載されたよう
な構成とするものである。すなわち、本発明は請求項１
に記載のように、ガスタービン等の燃焼機器の排ガス出
口ダクトに設けられた排ガスを加熱する熱交換器と、該
熱交換器の後流に、上記燃焼機器の運転停止時にボイラ
からの燃焼排ガスを遮断するダンパを少なくとも備えた
ガスタービンの排ガス出口ダクトにおいて、上記燃焼機
器の運転停止時に、閉鎖した上記ダンパの後流側から前
流側のダクト内にリークするガス流により、上記ダンパ
の前流側のダクト内および熱交換器部に残留する高温ガ
スが上記燃焼機器に押し戻されるのを防止するために、
上記ダンパの前流側のダクトの天井部に、大気との温度
差による煙突効果によって高温ガスを系外に排出する構
造の排気手段を少なくとも設けた高温ガス逆流防止装置
とするものである。そして、本発明は具体的に、請求項
２に記載のように、請求項１において、ダンパの前流側
のダクトに、大気との温度差による煙突効果によって高
温ガスを系外に排出する構造の排気手段は、上記ダクト
の天井部に、ガスタービン等の燃焼機器の運転時に閉鎖
するガス抜きバルブを少なくとも２個直列に接続して設
け、かつ上記ガス抜きバルブ間に、ガスタービンの運転
時に、シール用の空気を供給し閉鎖したガス抜きバルブ
からダクト内の高温ガスが大気中にリークするのを防止
するシールエアバルブを連結して設け、上記燃焼機器の
運転停止時には、上記シールエアバルブを全閉にすると
共に、上記ガス抜きバルブを全開操作する手段を少なく
とも設けた構造とするものである。

【０００６】また、本発明は請求項３に記載のように、
請求項２において、ガス抜きバルブの高温ガスの系外へ
の排出部に換気ファンを直列に設けた構造とするもので
ある。

【０００７】また、本発明は請求項４に記載のように、
代表的な燃焼機器としてガスタービンを用いた排気再燃
コンバインドサイクルプラントにおける高温ガス逆流防
止装置とするものである。

【０００８】

【作用】本発明の高温ガス逆流防止装置は、請求項１に
記載のように、ガスタービン等の燃焼機器の運転停止時
において、閉鎖した排ガス出口ダンパの後流側が正圧と
なることが予想される場合において、ダンパの後流側か
ら前流側にリークする排ガス流による高温ガスの逆流を
防止するために、大気との温度差による煙突効果によっ
て高温ガスを系外に排出する構造の排気手段を、ダンパ
の前流側のダクトの天井部に設けているので、これを開
放することにより容易に高温排ガスの逆流を防止するこ
とができ、ガスタービン等の燃焼機器の損傷を効果的に
防止することができる。また、本発明は請求項２に記載
のように、ダンパの前流側のダクトに、大気との温度差
による煙突効果によって高温ガスを系外に排出する構造
の排気手段として、上記ダクトの天井部に、ガスタービ
ン等の燃焼機器の運転時に閉鎖するガス抜きバルブを少
なくとも２個直列に接続して設け、かつ上記ガス抜きバ
ルブ間に、燃焼機器の運転時にシール用の空気を供給し
閉鎖したガス抜きバルブから高温ガスの大気中へのリー
クを防止するシールエアバルブを連結して設け、上記燃
焼機器の運転停止時には上記シールエアバルブを全閉に
すると共に、上記ガス抜きバルブを全開操作する手段を
少なくとも設けた高温ガス逆流防止装置とすることによ
り、ガスタービン等の燃焼機器の運転時には、ガス抜き
バルブからの高温ガスの大気中へのリークをシールエア
バルブの空気によってシールし、ガスタービン等の燃焼
機器の運転停止時には、シールエアバルブを全閉にする
と共に、ガス抜きバルブを全開操作することにより、ダ
ンパの後流側が正圧となる場合において、ダンパの前流
側ダクトの高温ガスと共に、ダンパからのリーク排ガス
を系外へ排出することができ、ダンパのリークガスによ
るダンパ前流側のダクトの高温ガスの逆流を効果的に防
止することができ、排気再燃コンバインドサイクルプラ
ントにおけるガスタービン等の燃焼機器の損傷を未然に
防ぐことができる。また、本発明は請求項３に記載のよ
うに、請求項２におけるガス抜きバルブの高温ガス排出
部に、高温ガスと大気との温度差による煙突効果が小さ
く高温ガスを系外に十分に排気できない時には、換気フ
ァンにより強制的に系外に排出する手段を用いるもので
ある。また、本発明は請求項４に記載のように、排気再
燃コンバインドサイクルプラントにおけるガスタービン
等の燃焼機器の損傷を未然に防ぐことができる顕著な効
果を有するものである。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。図１は、排気再燃コンバインド
サイクルプラントにおいて、本発明の高温ガス逆流防止
装置を設けた場合の配管系を示す模式図である。図にお
いて、ガスタービン７を運転した後の運転休止時におい
て、ダンパ１およびシールエアバルブ２を閉止すると共
に、ガス抜きバルブ（Ａ）３およびガス抜きバルブ
（Ｂ）４を開放して、ダクト５およびガスヒータ（熱交
換器）６内に溜った高温ガスと、ダンパ１からリークし
てくる高温ガスを系外へ排出させる構造になっている。
ここで、図１を用いて、本発明の排気再燃コンバインド
サイクルプラントにおけるダクト内の高温ガス逆流防止
機構について説明する。ガスタービン７の排ガスは、ダ
クト５に設けられている熱交換器（ガスヒータ）６と、
ガスタービン７の停止時にボイラからの燃焼排ガスを遮
断するダンパ１を通してボイラへ供給される。本発明の
高温ガス逆流防止装置は、ガスヒータ６と、ダンパ１の
間のダクト５に設置されており、ガス抜きバルブ（Ａ）
３、ガス抜きバルブ（Ｂ）４およびシールエアバルブ２
により構成されている。高温ガス逆流防止装置は、ガス
タービン７の停止によって閉鎖するダンパ１の閉鎖信号
により、シールエアバルブが閉鎖されると共に、ガス抜
きバルブ（Ａ）３およびガス抜きバルブ（Ｂ）４を開放
して、ダクト５およびガスヒータ６内に滞留した高温ガ
スと、大気との温度差による煙突効果を利用して高温ガ
スを系外へ排出するものである。また、ガスタービン起
動時には、ダンパ１の開放信号により、シールエアバル
ブ２を開放してシールエアを供給すると共に、ガス抜き
バルブ（Ａ）３およびガス抜きバルブ（Ｂ）４を閉鎖
し、ダクト５およびガスヒータ６を流れる高温ガスがガ
ス抜きバルブ（Ａ）３から漏れないようにしている。従
来のガスタービン排ガス出口ダクト系におけるダンパ１
の後流側は、常時負圧となっていたため、ダンパ１によ
り排ガスを完全に遮断できなくても、ダンパ１の後流側
から前流側のダクトへの排ガスの逆流は生じなかった。
しかし、排気再燃コンバインドサイクルプラントにおい
ては、ガスタービン７の運転停止時にダンパ１の後流側
が正圧となることが予想され、それによってダンパ１の
後流側から前流側への排ガスの逆流が起こり、この排ガ
ス流によりダンパ１の前流側のダクト５およびガスヒー
タ６内に滞留した高温ガスが押し戻されガスタービン７
の機器が損傷を受けることになる。したがって、ガスタ
ービン７の停止時には、ガス抜きバルブ（Ａ）３および
ガス抜きバルブ（Ｂ）４を開放して、煙突効果により高
温ガスを系外へ排出する構造にしている。このように、
ガスヒータ６とダンパ１の間のダクト５に、ガス抜きバ
ルブ（Ａ）３、ガス抜きバルブ（Ｂ）４およびシールエ
アバルブ２を設置することにより、タービン７停止時
に、ダンパ１の後流側のダクトが正圧になってもタービ
ン７等の燃焼機器の損傷を防止することができる。次
に、本発明の他の実施例を図２に示す。ガス抜きバルブ
（Ｂ）４の後流に、換気ファン８を設置するものであ
る。本実施例の特長は、ダクト５およびガスヒータ６内
に滞留した高温ガスと大気との温度差による煙突効果が
小さく、高温ガスを系外へ十分に排気できない場合、換
気ファン８により強制的にガスを系外へ排出することが
できる。

【００１０】

【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明の高
温ガス逆流防止装置によれば、排ガスの完全な封鎖が不
可能なダンパの後流側から前流側へリークしてくる排ガ
スによりダンパ前流側の高温ガスが押し戻され逆流する
ことにより引き起こされるダンパ前流側のガスタービン
等の燃焼機器の損傷を未然に防止できる顕著な効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で例示した高温ガス逆流防止装
置の構成を示す模式図。

【図２】本発明の実施例で例示した高温ガス逆流防止装
置の他の構成を示す模式図。

【図３】従来のガスタービン出口排ガスダクト系の機器
の配置を示す模式図。

【符号の説明】

１…ダンパ ２…シールエアバルブ ３…ガス抜きバルブ（Ａ） ４…ガス抜きバルブ（Ｂ） ５…ダクト ６…ガスヒータ（熱交換器） ７…ガスタービン ８…換気ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊賀上 克彦 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼機器の排ガス出口ダクトに設けられた
   排ガスを加熱する熱交換器と、該熱交換器の後流に、上
   記燃焼機器の運転停止時に、ボイラからの燃焼排ガスを
   遮断するダンパを少なくとも備えた排ガス出口ダクトに
   おいて、上記燃焼機器の運転停止時に、閉鎖した上記ダ
   ンパの後流側から前流側のダクト内にリークするガス流
   により、上記ダンパの前流側のダクト内および熱交換器
   部に残留する高温ガスが上記燃焼機器に押し戻されるの
   を防止するために、上記ダンパの前流側のダクトの天井
   部に、大気との温度差による煙突効果によって高温ガス
   を系外に排出する構造の排気手段を少なくとも設けてな
   ることを特徴とする高温ガス逆流防止装置。
2. 【請求項２】請求項１において、ダンパの前流側のダク
   トに、大気との温度差による煙突効果によって高温ガス
   を系外に排出する構造の排気手段は、上記ダクトの天井
   部に、燃焼機器の運転時に閉鎖するガス抜きバルブを少
   なくとも２個直列に接続して設け、かつ上記ガス抜きバ
   ルブ間に、燃焼機器の運転時に、閉鎖したガス抜きバル
   ブから高温ガスが大気中にリークするのを防止するため
   のシール用空気を供給するシールエアバルブを連結して
   設け、上記燃焼機器の運転停止時には、上記シールエア
   バルブを全閉にすると共に、上記ガス抜きバルブを全開
   操作する手段を少なくとも設けてなることを特徴とする
   高温ガス逆流防止装置。
3. 【請求項３】請求項２において、ガス抜きバルブの高温
   ガスの系外への排出部に換気ファンを直列に設けてなる
   ことを特徴とする高温ガス逆流防止装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
   おいて、燃焼機器は、排気再燃コンバインドサイクルプ
   ラントにおけるガスタービンであることを特徴とする高
   温ガス逆流防止装置。