JPS6275033A

JPS6275033A - ガスタ−ビン

Info

Publication number: JPS6275033A
Application number: JP21381885A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Narabe; 奈良部　厚; Toshiki Furukawa; 俊樹古川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1987-04-06
Also published as: JPH0583742B2

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】（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Ｂ
ＦＧＩＦＩ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燃料の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によっ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１４を経て上記集塵器８の
上流に還流される。

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１
６、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ＢＦ
Ｇ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
あった。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
補助燃料供給路りより燃焼器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った。

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
はなり得なかった。

〔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、フ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ック図を示す。

低カロリガス燃料供給路へより供給される低カロリのＢ
ＦＧ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
５６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。

上記高力Ｏりの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に止め弁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＜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５
２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
を備えたフィードバック路Ｆにより上記集塵器２１の上
流に還流′されるようになっている。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とは独立した別の動力源によって駆動さ
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、特に高力ロリのガ
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Ｆ３１．５３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が必要になるので、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っている。

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燃利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、従来必要だった高カロリの補助燃料供給路り
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ＣＯ
Ｇ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
くなっており、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、本発明は低力０りのＢ
ＦＧ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フンバイ
ンドサイクル発電を示すブロック図、第２図は従来のコ
ンバインドサイクル発電を示すブロック図、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、５
６・・・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・・・
フィードバック路。

Claims

【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
流させるフィードバッ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。