JPS6060221A

JPS6060221A - ガスタ−ビンプラントの燃焼用空気供給方法およびその装置

Info

Publication number: JPS6060221A
Application number: JP16677183A
Authority: JP
Inventors: Fumio Koshio; 小塩　文雄; Itsuo Umagoe; 馬越　逸雄; Hiroshi Tomatsu; 戸松　博
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1983-09-12
Filing date: 1983-09-12
Publication date: 1985-04-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野〕本発明は小容量の空気供給設備を追設することにより夏
季又は１日においては日中におけるタービンの出力減少
を防止出来、プラントの年間利用率（年間発電量とプラ
ント容量である年間発電可能量とのパーセント比率〕向
上策として寄与１−るものであり、一般産業界における
機器の駆動用及び発電用として設備されるガスタービン
プラン］・において広く利用出来る燃焼用空気供給方法
およびその装置に関するものである。

（従来技術）従来のガスタービンプラントを第１図に示す０発電機１
と燃料圧縮機２はガスタービン４と軸結合し、空気圧縮
機３はギヤー７を介してガスタービン４と結合している
。一方空気圧縮機３と燃焼器５．燃料圧縮機２と燃焼器
５．燃焼器５とガスタービン４およびガスタービン４と
排ガスボイラ６はそれぞれの配管により結合されている
。

この構成において、大気圧の空気９は空気圧縮機３に吸
引昇圧されて高圧の空気配管１１を通り燃焼器５に供給
され、一方燃料８は燃料圧縮機２で昇圧されて高圧の燃
料配管１０ヲ通り燃焼器５に供給され、この燃焼器５で
燃焼して高温高圧の燃焼ガスが発生する。

この燃焼ガスは高圧の燃焼ガス配管１２を通ってガスタ
ービン４に導入され、ガスタービン４を回転駆動させる
。ガスタービン４から出た燃焼ガスはガスタービン排ガ
ス配管１３を通って排ガスボイラ６に導かれ、ここで液
体又は気体と熱交換し大気中に放出される。

この様なカスタービンプラントにおいては、従来第２図
に示すような冬季と夏季の温度が、たとえば０℃および
３０℃の地域では発電機、燃料圧縮機、燃焼器、ガスタ
ービンおよびボイラは一般的に最低温度の０℃で設備容
量が決定され、（以下これを設計大気温度とする）５空
気圧縮機は中間の温度（第２図では基準出力点）１５℃
で設計されていた。

ところで空気圧縮機に供給される実際の空気量は設備容
量を決定した設計大気温度よりも現大気だけ減小する。

一方燃料の供給量を１定にしておくと、燃焼ガス温度が
段々と上昇し、ガスタービン入口の許容温度を超えてし
貰うので、燃料の供給量も実際の空気量にあわせて減少
させねばならない。

この関係を示したのが第２図の一点鎖線イ〜ハてあり、
その結果発電出力は実線４〜口となり。

夏季（大気温度３０℃）には設備容量に対し約２０係の
出力低下となる。

すなわち従来のガスタービンプラントは空気圧縮機が設
計通り１００％出力で運転されていても。

温度変化により、プラントの年間利用率が低下し。

不経済な運用となる欠点をもっていた。

（発明の目的〕本発明の目的は年間を通じて定格通りの出力が得られる
ガスタービンプラントの燃焼用空気供給方法を提供する
ことである。

（発明の構成・作用）本発明は発電機、空気圧縮機、燃料圧縮機、燃焼器、ガ
スタービン、ボイラ及びそれらを結合する配管【こより
構成されるガスタービンプラントに補助空気供給源を燃
焼器の上流側に設け、設備容量を決定した設計大気温度
と現大気温度との差により補正空気量をめ、その補正空
気量を補助空気供給源から燃焼器に対して供給し１年間
を通じて定格通りの発電出力が得られる様にしたカスタ
ービンプラントの燃焼用空気の供給方法である。

すなわち空気圧縮機のみかけの吸入空気量ソ■とし、設
計大気温度と現大気温度の差を４１℃とと称Ｔ）だけ補
助空気源から燃焼器に対して供給し、定格通りの発電出
力を得ようとするものである。

（実施例〕次に本発明の実施例を図面を用いて説明１−る。

第３図は温度差を検出比較し空気量を増減して燃焼器に
送風する本発明の１実施例を示したものである。

空気圧縮機３への吸入空気温度を温度検出器２６で検出
し、その値を信号配線３０から比較演算制御装置２８ニ
インプツトする。比較演算制御装置公では設計大気温度
と現大気温度の差から補正空気量を計算し、空気制御弁
２９の開度を調節して、補助空気圧縮機１５から燃焼器
５に対して温度差による補正空気量を供給する。この場
合、ガスタービン４の入側の燃焼ガス温度を温度検出器
２７て検出し。

ガスタービン入側許容温度以下になるよう、さらに空気
制御弁２９の開度を調節する二第４図〜第６図は本発明の実施例を示すもので補助空気
供給源の主系統を示したもので比較演算制御装置等は省
略している。

第４図は第１図に示す従来方式のガスタービンプラント
において、燃焼器５の上流側に補助空気圧縮機１５を、
ガスタービン４の軸とギアー７、クラッチ１６を介して
装備し、燃焼器５に対して気温変化に伴う補正空気量を
供給するものである。

第５図は第４図に示す軸系とは別の場所に補助空気圧縮
機１７と電動機１８を設け、燃焼器５に対して気温変化
に伴う補正空気量を供給するものである。

なお第４図、第５図に示した補助空気圧縮機は高負荷か
ら低負荷１で負荷効率のよい空気圧縮機が望ましい。

第６図は中低圧（８〜２　Ｋｇ／ｃｔｐｒ　）の空気配
管１４から余剰空気を受入れ、ガスタービンプラントに
必要とする高圧（１０に９／ｃ、１以上）に昇圧する空
気昇圧機１９を設けて補助空気供給源とＴるもので、高
炉２０と高炉送風機ηを結ぶ配管、酸素発生器２１と原
料空気圧縮機２４を結ぶ配管、雑用空気使用工場２２と
プロセス用空気圧縮機５を結ぶ配管等の中低圧空気配管
１４を空気母管にするものである。

（発明の効果〕本発明の方法を実施することにより ■　ガスタービンプラントの年間利用率が約８％向上す
る。すなわち第２図において、成る温度における発電出
力の低下曲線イー口と年間温度変化累積曲線から約８係
の値が１すＩＯＭＷ発電プラントでの試算を示すと１０ＭＷｘ　ｏ、ｏ　８　（８％アップつＸ８４００時
間／年間×２０円４ぐＷすなわち約１４億円／年間のメ
リットが生じる。

■　特に製鉄所の副生ガスの場合、ガス発生量は約一定
で大気の如く季節による流量変化は生じないので燃料の
需給バランスがとれ、夏季におけるガス放散損失の防止
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガスタービンプラントｆ　示！。第２図は従来のガスタービンプラントにおける大気温度
とガスタービン特性の関係を示す。第３図は本発明の実
質空気量を燃焼器に対して増減して送風する方法の１例
を示す。第４図は補助空気圧縮機の１設置例を示す。第
５図は補助空気圧縮機の別の設置例を示す。第６図は中
低圧空気配管と空気昇圧機を対にして補助空気供給装置
とした１例を示す。１・・・発電機、２・・・燃料圧縮機、３・・・空気圧
縮機、４・・・ガスタービン、５・・・燃焼器、６・・
・排ガスボ゛イラ、７・・・ギヤー、８・・・燃料、９
・・・大気圧の空気。１０・・・高圧の燃料配管、１１・・・高圧の空気配管
、　１２・・・高圧の燃料ガス配管、１３・・・ガスタ
ービン排ガス配管、１４・・・中低圧の空気配管、１５
・・・補助空気圧縮機、１Ｇ・９．クラッチ、１７・・
・別置の補助空気圧縮機、１８・・・電動機、１９・・
・空気昇圧機、　２０・・・高炉、２１・・・酸素発生
器、２２・・・雑用空気の使用工場、２３・・・高炉送
風機５２４・・・原料空気圧縮機、Ｚ５・・・プロセス
用空気圧縮機。２６・・・大気温度検出器、２７・・・タービン入口燃
焼ガス温度検出器、２８・・・比較演算制御装置、２９
・・・空気流量制御弁、３０・・・信号配線。特許出願人　代理人弁理士　矢　葺　知　之（ほか１名〕

Claims

【特許請求の範囲】１゜　発電機、空気圧縮機、燃料圧縮機、燃焼器。ガスタービン、ボイラおよびこれらを結合する配管によ
り構成されるガスタービンプラントに補助空気供給源を
燃焼器の上流側に設け、設備容量を決定した設計大気温
度と現大気温度との差により補正空気量をめ、前記補正
空気量を前記補助空気供給源から燃焼器に対して供給す
ることを特徴とＴるガスタービンプラントの燃焼用空気
供給方法。２、空気圧縮機、燃料圧縮機、燃焼器、ガスタービン及
びそれらを結合する配管から構成されるガスタービンプ
ラントにおいて、前記空気圧縮機と燃焼器とを結ぶ配管
に接続された補助圧縮空気源、前記空気圧縮機の入口空
気温度を検出する温度検出器、設備容量を決定した設計
大気温度と前記温度検出器からの信号とを比較して補正
空気量を演算し、これを出力する比較演算制御装置、及
び前記補助圧縮空気源の出側に配置され前記比較演算制
御装置からの出力信号によって制御される空気流量制御
弁を備えたごとを特徴とするガスタービンプラントの燃
焼用空気供給装置。