(57)【要約】【課題】余分な電力を消費せずに、車室の最大温度差が予め設定された許容温度差以下となるように低減させるガスタービン運転方法を提供すること。【解決手段】タービン１６は、タービン１６の構成要素である車室１８と、車室１８内で前記燃焼ガスによって軸方向に回転するタービン羽根車２０とから構成されている。この車室１８は、車室上半部２２と車室下半部とが、上下方向からタービン羽根車２０を挟むように構成されている。車室１８内には、燃焼器１４には、内筒２４と、内筒２４の中心軸線上に、液体燃料と気体燃料の双方を燃焼器１４内に供給させるデュアル燃料パイロットノズル（油噴射孔）２６と、デュアル燃料パイロットノズル２６の周囲の等間隔に、燃料を噴射させる複数本のデュアル燃料メインノズル（油噴射孔）２８とが設けられている構成とした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取り込んだ空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの空気を燃料とともに混合燃焼させる燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスを取り込んでその流体エネルギーを回転エネルギーに変換するタービンとを備え、
前記タービンが前記燃焼ガスを受けて前記回転エネルギーを発生させるタービン羽根車と、該羽根車を収容する車室とを備えるガスタービンの運転方法であって、
運転停止後から前記車室内に流すパージ空気を、前記車室の最大温度差が予め設定された許容温度差に達しないように流し続ける
ことを特徴とするガスタービン運転方法。
【請求項２】
取り込んだ空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの空気を燃料とともに混合燃焼させる燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスを取り込んでその流体エネルギーを回転エネルギーに変換するタービンとを備え、
前記タービンが前記燃焼ガスを受けて前記回転エネルギーを発生させるタービン羽根車と、該羽根車を収容する車室とを備えるガスタービンの運転方法であって、
運転停止後の前記車室内に流すパージ空気を、少なくとも１６時間以上流し続けることを特徴とするガスタービン運転方法。
【請求項３】
前記ガスタービンは、ガス焚き及び油焚き兼用のデュアル焚きガスタービンであり、
前記パージ空気を、前記燃焼器に備えられたデュアル燃料ノズルの油噴射孔から供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスタービン車室温度差低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン運転停止後の車室温度差を低減させる運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、流体の持つエネルギーから機械エネルギーを得る機械として、タービン等が知られている。このタービンを備える代表的なタービン機械であるガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮空気へ燃料ノズルから燃料を噴射して連続的に燃焼させる燃焼器と、燃焼器によって得られた高温・高圧の燃焼ガスを膨張させて回転力を得るタービンとから構成されている。また、このガスタービンは、車室と、車室内で燃焼ガスによって回転するタービン羽根車とから構成されている。
【０００３】
上記のようなガスタービンでは、燃焼器によって燃焼したガスの温度は約７００℃〜約１４００℃程度まで達する。そのため、ガスタービンの運転停止後、高温のガスが滞留する車室の上半部と車室下半部との間で温度差が生ずる。このとき、図５に示すように、車室１内部に配設されたタービン羽根車２に対して、温度の高い車室上半部３側は膨張し、温度の低い車室下半部４側は縮むことによって車室が変形し、車室下半部４とタービン羽根車２とが接触する車室キャットバックが発生する。
【０００４】
この車室キャットバックの発生を抑制するため、ガスタービン運転停止後、タービン羽根車２のみを間欠回転させることによって車室１内に気流を発生させ、車室１の温度差を低減させる運転方法（スピン冷却）や、ガスタービンに設けられたガス供給手段から、タービン運転停止後の車室内に冷却ガスを供給・循環させて、タービン車室の温度差を低減させる運転方法（例えば、特許文献１、２及び３参照）等が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１９７１９０号公報（第１図）
【特許文献２】
特開平０９−７９０４４号公報
【特許文献３】
特開２００２−１２９９８１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のガスタービン運転方法におけるスピン冷却では、ガスタービン停止後であるため、起動モータによってタービン羽根車のみを回転させることとなって、起動モータ回転用電力を別途用意する必要が生じていた。また、スピン冷却によって、コンバインドサイクルプラントの場合、ボイラ及び蒸気が必要以上に冷却されてしまい、急遽プラントの運転を再開する際に、立ち上がり時間が遅くなる現象を生じていた。
【０００７】
さらに、ガス供給・循環によるタービン車室温度差低減方法においては、冷却空気管等のガス供給系統をあらかじめガスタービンに増設しておく必要があった。
【０００８】
このため、上記のような構造を採用したにもかかわらず、余分な電力や設備を用意するため、ガスタービン全体の運転効率が向上し難かった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、余分な電力を消費せずに、車室の最大温度差が予め設定された許容温度差以下となるように低減させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
請求項１に記載の発明は、取り込んだ空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの空気を燃料とともに混合燃焼させる燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスを取り込んでその流体エネルギーを回転エネルギーに変換するタービンとを備え、前記タービンが前記燃焼ガスを受けて前記回転エネルギーを発生させるタービン羽根車と、該羽根車を収容する車室とを備えるガスタービンの運転方法であって、運転停止後から前記車室内に流すパージ空気を、前記車室の最大温度差が予め設定された許容温度差に達しないように流し続けることを特徴とする。
【００１１】
このようなガスタービン運転方法では、車室の温度が、予め設定した許容温度差に達しないようにパージ空気が流されるので、車室の温度差が緩和される。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、取り込んだ空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの空気を燃料とともに混合燃焼させる燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスを取り込んでその流体エネルギーを回転エネルギーに変換するタービンとを備え、前記タービンが前記燃焼ガスを受けて前記回転エネルギーを発生させるタービン羽根車と、該羽根車を収容する車室とを備えるガスタービンの運転方法であって、
運転停止後の前記車室内に流すパージ空気を、少なくとも１６時間以上流し続けることを特徴とする。
【００１３】
このようなガスタービン運転方法では、十分な車室冷却時間が設けられるので、車室の温度差が緩和されるとともに、車室温度差が起因の車室変形量も低減する。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のガスタービン運転方法であって、前記ガスタービンは、ガス焚き及び油焚き兼用のデュアル焚きガスタービンであり、前記パージ空気を、前記燃焼器に備えられたデュアル燃料ノズルの油噴射孔から供給することを特徴とする。
【００１５】
このようなガスタービン運転方法では、パージ空気がデュアル燃料ノズルの油噴射孔から供給されるので、既設のノズルを利用して車室の冷却が実施され、車室の温度差が低減する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１から図３は本発明の第１の実施形態を示す。
図１に示すデュアル焚きガスタービン１０は、空気を圧縮する圧縮機１２と、圧縮機１２によって圧縮された空気と導入された燃料とを混合して連続的に燃焼させる燃焼器１４と、燃焼器１４によって得られた高温・高圧の燃焼ガスを膨張させて回転力を得るタービン１６とから構成されている。
【００１７】
タービン１６は、タービン１６の構成要素である車室１８と、車室１８内で前記燃焼ガスによって軸方向回りに回転するタービン羽根車２０とから構成されている。
この車室１８は、図２に示すように車室上半部２２と、車室下半部２３とが、上下方向からタービン羽根車２０を挟むように構成されている。
【００１８】
図３に示すように、燃焼器１４には、内筒２４と、内筒２４の中心軸線上にデュアル燃料ノズル２５とが設けられている。デュアル燃料ノズル２５は、液体燃料と気体燃料の双方を燃焼器１４内に供給させるデュアル燃料パイロットノズル（油噴射孔）２６と、デュアル燃料パイロットノズル２６の周囲に環状に等間隔配置され燃料を噴射させる複数本のデュアル燃料メインノズル（油噴射孔）２８とから構成されている。
【００１９】
デュアル燃料パイロットノズル２６とデュアル燃料メインノズル２８との間には、デュアル燃料パイロットノズル２６によって点火された燃焼ガスを尾筒１５内に誘導させる円錐状のコーン３０が配設されている。また、デュアル燃料パイロットノズル２６とデュアル燃料メインノズル２８の周囲には、周囲より流入する空気を円周方向に回転させるスワラー３２が配設されている。
【００２０】
次に、このような構成からなるデュアル焚きガスタービン１０の液体燃料による運転時及び運転停止後の作用について説明する。
デュアル焚きガスタービン１０は、デュアル燃料パイロットノズル２６によって噴射させた液体燃料と空気との混合流体を、コーン３０に沿って内筒２２内に誘導して着火させる。着火によって発生した火炎に向けて、デュアル燃料メインノズル２８から液体燃料と、スワラー３２を通過する空気とを混合させたものを噴射することによって、高温・高圧の燃焼ガスを生成する。
【００２１】
この燃焼ガスを、燃焼器１４からタービン１６に導入させると、燃焼ガスはタービン１６を通過する間に膨張して、タービン羽根車２０を回転させる。
【００２２】
次に、このガスタービン１０の運転を停止させる。このとき、車室１８内に残された燃焼後のガスは高温状態で維持されるため、温度の高いガスは車室の上部のほうに滞留する。そのため、車室上半部２２は車室下半部よりも高温となって、車室下半部よりも膨張する。
【００２３】
一方、ガスタービン１０の運転停止後は、燃料供給も止まるので、デュアル燃料パイロットノズル２６及びデュアル燃料メインノズル２８内には液体燃料が残される。これを放置すると、ノズル内で液体燃料が余熱により炭化・固着してしまうので、これを避けるため、デュアル燃料パイロットノズル２６及びデュアル燃料メインノズル２８に空気を供給する図示しない供給ラインから、ノズル内の液体燃料をパージするための空気を１０時間流し続けることによって液体燃料を吹き飛ばし、ノズル内に液体燃料が残留しないよう操作する。
【００２４】
このパージ後も引き続いて、上記の空気を車室１８に供給し続けることによって、車室１８内に残存する空気等を攪拌する。
すなわち、車室温度のうち、最高温度を示す値と最小温度を示す値との温度差が、車室キャットバックが抑制可能となる温度としてあらかじめ決められた変形許容温度差（例えば、６０℃）以上である場合には、空気の供給を続けさせる。
ここで、車室温度差は、図１に示すＢ点における車室上半部と車室下半部との温度差を測定する。
【００２５】
上記の操作による車室１８の温度差と、ガスタービンの運転停止後経過時間との関係を図４に示す。ガスを流さない場合の温度差変化（（１）の線として図示）に対して、パージのみを実施した場合（（２）の線として図示）には、パージ停止後、車室温度差が再び上昇に転じる現象が生じる。しかし、車室温度差が前記変形許容温度差を超えないように、ピークとなる時間までガスを供給し続けることによって（（３）の線として図示）、車室温度差の最大値は、上昇に転じることなく変形許容温度差以下を維持する。
【００２６】
この方法によれば、デュアル燃料パイロットノズル２６及びデュアル燃料メインノズル２８に残存する液体燃料のパージに引き続いて車室温度差を低減することとなって、車室キャットバックを抑制することができる。
【００２７】
なお、気体燃料を燃焼させる運転方法においても、ガスタービンの運転停止後、デュアル燃料パイロットノズル２６及びデュアル燃料メインノズル２８からパージ用空気を車室内に供給させ、車室温度差が設定された変形許容温度差以下となるよう前記パージ用空気を供給し続けることによって、上述と同様の作用・効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した本発明のガスタービン車室温度差低減方法においては以下の効果を奏する。
本発明は、余分な電力を消費せずに、車室の最大温度差が予め設定された許容温度差以下となるように低減させるので、ガスタービン運転停止後の車室とロータとの干渉を抑制できる。また、冷却時間経過後に運転再開を容易に実施できるため、ガスタービン全体の運転効率の向上を図ることができる。
【００２９】
本発明は、新たな機器を増設しなくても、運転停止後の車室変形を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるガスタービンの断面図である。
【図２】図１に示すガスタービンの軸方向断面概要図である。
【図３】図１のＡ部拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態における車室温度差変化を示す図である。
【図５】車室キャットバックの概要図である。
【符号の説明】
１０  デュアル焚きガスタービン
１２  圧縮機
１４  燃焼器
１６  タービン
１８  車室
２０  タービン羽根車
２５  デュアル燃料ノズル
２６  デュアル燃料パイロットノズル（油噴射孔）
２８  デュアル燃料メインノズル（油噴射孔）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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