JPH11270349A - 蒸気注入式ガスタービン発電設備 - Google Patents

蒸気注入式ガスタービン発電設備

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JPH11270349A
JPH11270349A JP7635598A JP7635598A JPH11270349A JP H11270349 A JPH11270349 A JP H11270349A JP 7635598 A JP7635598 A JP 7635598A JP 7635598 A JP7635598 A JP 7635598A JP H11270349 A JPH11270349 A JP H11270349A
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combustor
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Shinobu Takechi
忍 武市
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Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、負荷遮断時のガスタービンの過速
度を防止でき、かつ燃焼器の火炎の消失を防止できる蒸
気注入式ガスタービン発電設備を提供することを目的と
する。 【解決手段】 ボイラ1と、発電機18に連結されたガ
スタービン16と、供給される燃料を燃焼してボイラ1
から供給される蒸気を加熱し、ガスタービン16へ供給
する燃焼器10を備え、燃焼器10の蒸気の入口に、2
次蒸気遮断弁31を設け、発電機18の負荷遮断時に、
この2次蒸気遮断弁31を全閉する構成とする。この構
成により、発電機18の負荷遮断時に燃焼器10へ注入
される蒸気をほぼ遮断でき、燃焼器10の燃料制御が優
先されることによって、ガスタービン16の過速度を防
止でき、かつ燃焼器10の火炎の消失を防止でき、ガス
タービン16のトリップを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気注入式ガスタ
ービン発電設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の蒸気注入式ガスタービン発電設備
の構成の一例を図3に基づいて説明する。
【0003】図3において、1はドラム形排熱回収ボイ
ラであり、給水ポンプ(図示せず)から供給された水は
ドラム2へ注入され、ドラム2から蒸発器3の蒸発管4
へ送り出され、加熱され蒸気と水の混合体となってドラ
ム2へ戻る。このドラム2で発生する蒸気は、蒸気遮断
弁5と蒸気制御弁6を介して過熱器7の過熱管8へ送ら
れ、過熱器7においてさらに過熱されて蒸気注入管9を
通って燃焼器10へ供給される。11はボイラ1の煙突であ
る。
【0004】また燃焼器10には、燃料制御弁14を介して
ガスタービン燃料が供給され、さらに圧縮機15より圧縮
空気が供給されており、燃焼器10において圧縮空気内で
ガスタービン燃料が燃焼されることにより、ボイラ1よ
り蒸気注入管9を通って供給された蒸気はさらに過熱さ
れて燃焼ガスとともにガスタービン16へ供給され、ガス
タービン16が回転される。上記圧縮機15はガスタービン
16と連結されている。圧縮機15(ガスタービン16)の排
気ガスはボイラ1へ導かれ、その熱エネルギーにより蒸
気が発生される。
【0005】またガスタービン16は減速機17を介して発
電機18に連結され、ガスタービン16が回転することによ
り、発電機18が回転し、発電される。また上記蒸気遮断
弁5は、空気駆動式であり、この蒸気遮断弁5に駆動用
空気を供給する、電磁弁からなる空気供給弁19が設けら
れている。この空気供給弁19と蒸気制御弁6は、注入蒸
気制御装置20により制御され、また燃料制御弁14は燃料
制御装置22により制御される。
【0006】上記注入蒸気制御装置20と燃料制御装置22
による、発電機18に接続された負荷の遮断時の制御につ
いて説明する。重負荷(ガスタービン16の能力の80%
以上)の遮断時;ガスタービン16および発電機18を停止
させて過速度を防止する。すなわち、注入蒸気制御装置
20により空気供給弁19を介して蒸気遮断弁5を全閉と
し、さらに蒸気制御弁6を全閉とし、燃料制御装置22に
より燃料制御弁14を最小に絞って燃焼器10の火炎を最小
とする。
【0007】軽負荷(ガスタービン16の能力の80%未
満)の遮断時;注入蒸気制御装置20により蒸気制御弁6
を絞り、燃料制御装置22により燃料制御弁14を絞って、
燃焼器10へ流入する蒸気量とガスタービン燃料量を制御
して過速度を防止する。
【0008】また図3に示すように、ガスタービン16内
に水滴が入らないようにするために、過熱器7の過熱管
8に電磁弁からなる第1蒸気ドレン弁23が設けられ、蒸
気注入管9に電磁弁からなる第2蒸気ドレン弁24が設け
られている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記重負荷
(ガスタービン16の能力の80%以上)の遮断時には、
過熱器7の過熱管8と蒸気注入管9に残る蒸気量が多い
ことから、燃焼器10へ注入される蒸気量は急に減らない
ため、速度抑制が充分にできず、過速度となってしまう
恐れがあった。また燃焼器10へ注入された蒸気により最
小となった火炎が消されてしまう恐れがあった。さらに
上記過速度が発生すると、あるいは火炎が消えてしまう
と、ガスタービン16はトリップされるため、運転員は、
負荷遮断が発生しトリップされると、ガスタービン16を
再起動させなければならなかった。
【0010】そこで、本発明は、負荷遮断時のガスター
ビンの過速度を防止でき、かつ燃焼器の火炎の消失を防
止できる蒸気注入式ガスタービン発電設備を提供するこ
とを目的としたものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうち請求項1記載の発明は、ボイラ
と、発電機に連結されたガスタービンと、供給される燃
料を燃焼して前記ボイラから供給される蒸気を加熱し、
前記ガスタービンへ供給する燃焼器を備え、前記燃焼器
の前記ボイラから供給される蒸気の入口に、蒸気遮断弁
を設け、前記発電機の負荷遮断時に、この蒸気遮断弁を
全閉することを特徴とするものである。
【0012】上記構成によれば、発電機の負荷遮断時
に、燃焼器入口の蒸気遮断弁を全閉とすることにより、
燃焼器に注入される蒸気はほぼ遮断される。よって、ガ
スタービンの過速度が防止され、かつ燃焼器の火炎の消
失が防止される。
【0013】また請求項2記載の発明は、過熱器を有す
るドラム形ボイラと、発電機に連結されたガスタービン
と、供給される燃料を燃焼して前記ボイラから供給され
る蒸気を加熱し、前記ガスタービンへ供給する燃焼器を
備え、前記ボイラのドラムとボイラの過熱器の間の蒸気
配管に、1次蒸気遮断弁と蒸気制御弁を介装し、前記ボ
イラの過熱器と燃焼器の間の蒸気配管に2次蒸気遮断弁
を介装し、前記ボイラの過熱器の過熱管に第1蒸気ドレ
ン弁を接続し、前記ボイラの過熱器と2次蒸気遮断弁の
間の蒸気配管に第2蒸気ドレン弁を接続し、前記発電機
の負荷遮断時に、前記1次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と2
次蒸気遮断弁と第1蒸気ドレン弁と第2蒸気ドレン弁を
組み合わせて駆動し、無負荷運転に移行することを特徴
とするものである。
【0014】上記構成によれば、発電機の負荷遮断時
に、1次蒸気遮断弁と蒸気制御弁と2次蒸気遮断弁と第
1蒸気ドレン弁と第2蒸気ドレン弁が組み合わせて駆動
されることにより、無負荷運転に移行されることによっ
て、ガスタービンのトリップが防止され、負荷運転まで
の時間が短縮される。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、従来例の図3と同一の構成
には同一の符号を付して説明を省略する。
【0016】図1は本発明の実施の形態における蒸気注
入式ガスタービン発電設備の構成図である。本発明の蒸
気注入式ガスタービン発電設備は、蒸気注入管9の燃焼
器10の入口位置に、空気式の2次蒸気遮断弁31を設けて
いる。この2次蒸気遮断弁31には、駆動用空気を供給す
る電磁弁からなる2次空気供給弁34が設けられている。
この2次蒸気遮断弁31の2次空気供給弁34と(1次)蒸
気遮断弁5の空気供給弁19と蒸気制御弁31と第1蒸気ド
レン弁23と第2蒸気ドレン弁24は、注入蒸気制御装置2
0’により制御される。
【0017】この注入蒸気制御装置20’による負荷遮断
時の制御を図2を参照しながら説明する。 1.負荷遮断発生と同時に、2次蒸気遮断弁31の2次空
気供給弁34と1次蒸気遮断弁5の空気供給弁19を駆動し
て、2次蒸気遮断弁31と1次蒸気遮断弁5を全閉とし、
蒸気制御弁6を強制閉とし、燃焼器10へ注入される蒸気
を遮断する。(また負荷遮断発生と同時に、燃料制御装
置22により燃料制御弁14を最小に絞って燃焼器10の火炎
を最小とする。)これにより、燃焼器10に注入される蒸
気はほぼ遮断され、燃料制御による速度制御が優先され
ることにより、ガスタービン6の過速度が防止され、か
つ燃焼器10の火炎が最小となっても燃焼器10の火炎の消
失が防止され、無負荷運転に移行する。 2.また負荷遮断発生と同時に、第1蒸気ドレン弁23と
第2蒸気ドレン弁24を開とする。これにより、過熱器7
の過熱管8と、蒸気注入管9が放圧され、異常昇圧が防
止される。 3.次に、負荷遮断より規定時間(たとえば30秒)が
経過すると、2次蒸気遮断弁31を徐々に開ける。これに
より、残圧による燃焼器10の火炎の消失が防止される。 4.次に負荷遮断より規定時間(たとえば50秒)が経
過すると、1次蒸気遮断弁5を開け、蒸気制御弁6を開
度5%程度開ける。これにボイラ1からの蒸気の供給が
開始される。 5.次に負荷遮断より規定時間(たとえば60秒)が経
過すると、第1蒸気ドレン弁23と第2蒸気ドレン弁24は
閉とされる。これにより、蒸気制御弁6の開度5%相当
の蒸気が燃焼器10へ注入され、発電機18の無負荷運転に
必要な回転数が維持される。 6.次に負荷遮断より規定時間(たとえば90秒)が経
過し、発電機18が負荷に再び接続されると、蒸気制御弁
6を徐々に開ける。これにより燃焼器10へ供給される蒸
気量が徐々に増加する。 7.次に蒸気制御弁6を自動に投入し、自動負荷運転に
移行する。
【0018】このように、蒸気注入管9に2次蒸気遮断
弁31を介装し、負荷遮断時にこの2次蒸気遮断弁31を全
閉することにより、燃焼器10に注入される蒸気をほぼ遮
断でき、よってガスタービン16の過速度を防止でき、か
つ燃焼器10の火炎が最小となっても火炎の消失を防止で
き、ガスタービン16のトリップを防止できる。またガス
タービン16がトリップすることなく、確実に無負荷運転
に移行することができることにより、負荷運転となるま
での時間を短縮できる。
【0019】また負荷遮断の後、各弁をプログラム的に
動作させることにより、無負荷運転を維持し、負荷運転
を再開することができる。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、負荷
遮断時に燃焼器に注入される蒸気をほぼ遮断でき、よっ
てガスタービンの過速度と燃焼器の火炎の消失を防止で
き、ガスタービンのトリップを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における蒸気注入式ガスタ
ービン発電設備の構成図である。
【図2】同蒸気注入式ガスタービン発電設備における各
弁の動作を示す特性図である。
【図3】従来の蒸気注入式ガスタービン発電設備の構成
図である。
【符号の説明】
1 ボイラ 2 ドラム 3 蒸発器 4 蒸発管 5 1次蒸気遮断弁 6 蒸気制御弁 7 過熱器 8 過熱管 9 蒸気注入管 10 燃焼器 15 圧縮機 16 ガスタービン 17 減速機 18 発電機 20’ 注入蒸気制御装置 21 燃料制御装置 23 第1蒸気ドレン弁 24 第2蒸気ドレン弁 31 2次蒸気遮断弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02C 7/057 F02C 7/057

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボイラと、 発電機に連結されたガスタービンと、 供給される燃料を燃焼して前記ボイラから供給される蒸
    気を加熱し前記ガスタービンへ供給する燃焼器を備え、 前記燃焼器の前記ボイラから供給される蒸気の入口に、
    蒸気遮断弁を設け、前記発電機の負荷遮断時に、この蒸
    気遮断弁を全閉することを特徴とする蒸気注入式ガスタ
    ービン発電設備。
  2. 【請求項2】 過熱器を有するドラム形ボイラと、 発電機に連結されたガスタービンと、 供給される燃料を燃焼して前記ボイラから供給される蒸
    気を加熱し、前記ガスタービンへ供給する燃焼器を備
    え、 前記ボイラのドラムとボイラの過熱器の間の蒸気配管
    に、1次蒸気遮断弁と蒸気制御弁を介装し、 前記ボイラの過熱器と燃焼器の間の蒸気配管に2次蒸気
    遮断弁を介装し、 前記ボイラの過熱器の過熱管に第1蒸気ドレン弁を接続
    し、 前記ボイラの過熱器と2次蒸気遮断弁の間の蒸気配管に
    第2蒸気ドレン弁を接続し、 前記発電機の負荷遮断時に、前記1次蒸気遮断弁と蒸気
    制御弁と2次蒸気遮断弁と第1蒸気ドレン弁と第2蒸気
    ドレン弁を組み合わせて駆動し、無負荷運転に移行する
    ことを特徴とする蒸気注入式ガスタービン発電設備。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7100359B2 (en) 2001-07-26 2006-09-05 Hitachi, Ltd. Gas turbine installation
JP2021191951A (ja) * 2020-06-05 2021-12-16 東芝エネルギーシステムズ株式会社 Co2タービン発電システム
WO2024135246A1 (ja) * 2022-12-19 2024-06-27 三菱重工業株式会社 燃料ガス供給装置

Cited By (4)

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