(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロットノズルを有するパイロット系統とメインノズルを有するメイン系統とを備えたガスタービンに液体燃料と気体燃料を切替えて供給するガスタービンの燃料切替装置であって、
パイロット系統とメイン系統の両方に液体燃料を流量制御して供給する単一の液体燃料制御弁と、
前記液体燃料制御弁とパイロット系統を直結する第１液体ラインに設置された第１開閉弁と、
前記液体燃料制御弁とパイロット系統を直結する第２液体ラインに定流量弁と直列に設置された第２開閉弁と、
前記液体燃料制御弁とメイン系統を直結する第３液体ラインに設置された第３開閉弁と、
パイロット系統に気体燃料を流量制御して供給するパイロット系統気体燃料制御弁と、
メイン系統に気体燃料を流量制御して供給するメイン系統気体燃料制御弁と、
前記液体燃料制御弁と各開閉弁を制御する切替制御装置とを備え、
該切替制御装置により、気体燃料から液体燃料に切替える際にはパイロット系統を先に切替え、その後メイン系統を切替え、
液体燃料から気体燃料へ切替える際にはメイン系統を先に切替え、その後パイロット系統を切替える、ことを特徴とするガスタービンの燃料切替装置。
【請求項２】
前記切替制御装置により、気体燃料から液体燃料に切替える際には、第１開閉弁のみを開いてパイロット系統を気体燃料から液体燃料に切替え、次いで第１開閉弁を閉じ、第２開閉弁及び第３開閉弁を開いてメイン系統を気体燃料から液体燃料に切替え、
前記切替制御装置により、液体燃料から気体燃料へ切替える際には、第１開閉弁を閉じ、第２開閉弁及び第３開閉弁を開いた状態で、メイン系統を液体燃料から気体燃料に切替え、次いで第１開閉弁を開き、第２開閉弁及び第３開閉弁を閉じてパイロット系統を液体燃料から気体燃料に切替える、ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの燃料切替装置。
【請求項３】
前記液体燃料制御弁は、圧力補償機構付き流量調整弁である、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の燃料切替装置。
【請求項４】
パイロットノズルを有するパイロット系統とメインノズルを有するメイン系統とを備えたガスタービンに液体燃料と気体燃料を切替えて供給するガスタービンの燃料切替方法であって、
気体燃料から液体燃料に切替える際にはパイロット系統を先に切替え、その後メイン系統を切替え、
液体燃料から気体燃料へ切替える際にはメイン系統を先に切替え、その後パイロット系統を切替える、ことを特徴とするガスタービンの燃料切替方法。
【請求項５】
パイロット系統とメイン系統の両方に液体燃料を流量制御して供給する単一の液体燃料制御弁と、
前記液体燃料制御弁とパイロット系統を直結する第１液体ラインに設置された第１開閉弁と、
前記液体燃料制御弁とパイロット系統を直結する第２液体ラインに定流量弁と直列に設置された第２開閉弁と、
前記液体燃料制御弁とメイン系統を直結する第３液体ラインに設置された第３開閉弁と、
パイロット系統に気体燃料を流量制御して供給するパイロット系統気体燃料制御弁と、
メイン系統に気体燃料を流量制御して供給するメイン系統気体燃料制御弁と、を備え、
気体燃料から液体燃料に切替える際には、第１開閉弁のみを開いてパイロット系統を気体燃料から液体燃料に切替え、次いで第１開閉弁を閉じ、第２開閉弁及び第３開閉弁を開いてメイン系統を気体燃料から液体燃料に切替え、
液体燃料から気体燃料へ切替える際には、第１開閉弁を閉じ、第２開閉弁及び第３開閉弁を開いた状態で、メイン系統を液体燃料から気体燃料に切替え、次いで第１開閉弁を開き、第２開閉弁及び第３開閉弁を閉じてパイロット系統を液体燃料から気体燃料に切替える、ことを特徴とする請求項４に記載のガスタービンの燃料切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイロット系統とメイン系統を備えたガスタービンを安定した連続燃焼を維持したまま気体燃料と液体燃料を切替えるガスタービンの燃料切替装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンを用いた発電装置（以下、「ガスタービン発電装置」という）は、省エネルギー、環境問題への対応などのためのコージェネレーションシステムや、停電に備えた非常用発電装置として従来から用いられている。
また、同一のガスタービン発電装置を、通常時にはコージェネレーションシステムとして運転し、停電等の非常時には非常用発電装置として運転することが要望されている。以下、かかるガスタービン発電装置を「防災兼用発電装置」と呼ぶ。
【０００３】
ガスタービン発電装置を防災兼用発電装置として使用するメリットは、常用及び非常用の発電装置を別個に準備する必要がなく、設置コストを大幅に削減でき、かつ設置面積も大幅に削減できることにある。
【０００４】
このような防災兼用発電装置では通常時には省エネルギー、環境問題への対応が容易な気体燃料を使用し、非常時には燃料の長期保存が容易な液体燃料を使用することが好ましい。
そのため、防災兼用発電装置では、安定した発電を継続しながら燃料を異なる燃料（気体燃料と液体燃料）に円滑に切替えできる必要がある。このように異なる２つの燃料を切替えて使用できるガスタービンを「デュアルフューエルガスタービン」と呼ぶ。
【０００５】
デュアルフューエルエンジンの燃料切替手段は、例えば特許文献１，２に既に開示されている。
【０００６】
特許文献１の「デュアルフューエルエンジンの燃料切換装置」は、エンジンに供給する燃料を気体燃料から液体燃料に切り換える際に、一定期間において気体燃料の供給を継続し、エンジンの低速回転時、又は、高負荷時でもエンジンの停止を確実に防止することを目的とし、図１１において、選択スイッチ５２がＬＰＧ側からガソリン側に操作されると、同時に開閉接点Ｓ３及びＳ４が閉成されるとともに開閉接点Ｓ１が開成され、タイマ要素Ｔ２が遅延時間ｔ２を計時した後に開閉接点Ｓ２が開成され、選択スイッチ５２の操作時から遅延時間ｔ２が経過するまでの間、開閉接点Ｓ３及びＳ４を介してソレノイド５８に電流が流れて開閉弁５７が開放され、開閉接点Ｓ２を介してソレノイド５４にも電流が流れて開閉弁５３の開放し、開閉弁１７が開放されてからガソリンがノズル５９ｂに達するまでの間において気化器５９にＬＰＧが継続して供給され、これによりエンジン５１に対する燃料供給が途絶えることがないものである。
【０００７】
特許文献２の「ガスタービン予混合燃焼器の燃料切替システム」は、ガスタービン予混合燃焼器の燃料切替システムに関し、燃料切替え時にメイン系統の安定した連続燃焼を確保することを目的とし、図１２に示すように、燃料選択指令信号発生回路１からは全体の燃料比率制御信号７０が出され、この信号７０に基づいてメイン燃料比率制御信号発生回路７２からメイン燃料比率制御信号７４が、パイロット燃料比率制御信号発生回路７３からパイロット燃料比率制御信号７５がそれぞれ出力され、メイン系統Ｂ、パイロット系統Ａに入力し、それぞれ、メイン系統、パイロット系統の燃料をガスと油に切替えるための燃料制御信号を出力する。制御信号７４と７５はガスから油へ切替え時にはメイン、パイロットの順に、又、油からガスへ切替え時にはパイロット、メインの順に切替え制御するのでメイン切替え時にはパイロット系統は常にガスの状態となり、安定した連続燃焼がなされるものである。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−８２０８３号公報、「デュアルフューエルエンジンの燃料切換装置」
【特許文献２】特開平１１−２２９９０１号公報、「ガスタービン予混合燃焼器の燃料切替システム」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
予混合燃焼器を有する発電装置用のガスタービンは、拡散燃焼方式のパイロットノズルと予混合燃焼方式のメインノズルを通常備える。拡散燃焼方式のパイロットノズルは、燃焼安定性が高く保炎性が高い特徴を有する。これに対し、予混合燃焼方式のメインノズルは、低ＮＯｘ燃焼が可能であり、省エネルギー、環境問題への対応性が高い特徴がある。
従って、ガスタービンの燃料切替時には、パイロットノズルとメインノズルの特性を生かしながら、安定した連続燃焼を維持する必要がある。
【００１０】
上述した特許文献１は、デュアルフューエルエンジンとして作業用車両の原動機（すなわち内燃機関）を対象とするため、この手段をガスタービンの燃料切替にそのまま適用することはできない。
【００１１】
これに対し、上述した特許文献２は、パイロットノズル系統の周囲に複数のメインノズル系統を配置したガスタービン燃焼器を対象とするため、上述した防災兼用発電装置への適用が可能である。
しかし、特許文献２では、液体燃料用とガス燃料用にそれぞれメイン系統燃料調節弁とパイロット系統燃料調節弁を必要とするため、燃料調節弁を少なくとも４つ使用する必要があった。
【００１２】
また、特に並列に配置された２つの燃料調節弁（メイン系統燃料調節弁とパイロット燃料調節弁）を用いて液体燃料の流量（以下、質量流量を指す）を制御する場合、一方の燃料調節弁の流量制御による上流側の圧力変動が他方の上流側の圧力変動を引き起こすため、同じ液体燃料供給源を持つ複数の液体燃料制御弁では、液体燃料の圧力変動が互いに干渉し、液体燃料圧力が発散し、流量制御が困難となる可能性があった。
【００１３】
すなわち、燃料調節弁として一般的な圧力補償機構付き流量調整弁を用いる場合、圧力補償機構によりオリフィスを通過する流量の圧力差を常に一定に保つことができ、安定した流量制御ができるが、その反面、下流側（出口側）の圧力変動が上流側に伝わりやすい問題がある。
そのため、このような流量調整弁では、系の動作開始時あるいは動作圧力の急激な変化を伴うとき、圧力補償部の動作遅れにより、設定値より過大な流量が短時間ながれるジャンピング現象が生じるおそれがあった。
【００１４】
また、このような圧力変動を回避できる流量調整弁は原理的には可能であるが極めて高価となる問題点があった。
【００１５】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、拡散燃焼方式のパイロット系統と予混合燃焼方式のメイン系統を備えたガスタービンを、上流側の圧力変動を抑制して安定した連続燃焼を維持したまま気体燃料と液体燃料を切替えることができ、かつ圧力補償機構付き流量調整弁の必要数を削減できるガスタービンの燃料切替装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、パイロットノズルを有するパイロット系統とメインノズルを有するメイン系統とを備えたガスタービンに液体燃料と気体燃料を切替えて供給するガスタービンの燃料切替装置であって、
パイロット系統とメイン系統の両方に液体燃料を流量制御して供給する単一の液体燃料制御弁と、
前記液体燃料制御弁とパイロット系統を直結する第１液体ラインに設置された第１開閉弁と、
前記液体燃料制御弁とパイロット系統を直結する第２液体ラインに定流量弁と直列に設置された第２開閉弁と、
前記液体燃料制御弁とメイン系統を直結する第３液体ラインに設置された第３開閉弁と、
パイロット系統に気体燃料を流量制御して供給するパイロット系統気体燃料制御弁と、
メイン系統に気体燃料を流量制御して供給するメイン系統気体燃料制御弁と、
前記液体燃料制御弁と各開閉弁を制御する切替制御装置とを備え、
該切替制御装置により、気体燃料から液体燃料に切替える際にはパイロット系統を先に切替え、その後メイン系統を切替え、
液体燃料から気体燃料へ切替える際にはメイン系統を先に切替え、その後パイロット系統を切替える、ことを特徴とするガスタービンの燃料切替装置が提供される。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記切替制御装置により、気体燃料から液体燃料に切替える際には、第１開閉弁のみを開いてパイロット系統を気体燃料から液体燃料に切替え、次いで第１開閉弁を閉じ、第２開閉弁及び第３開閉弁を開いてメイン系統を気体燃料から液体燃料に切替え、
前記切替制御装置により、液体燃料から気体燃料へ切替える際には、第１開閉弁を閉じ、第２開閉弁及び第３開閉弁を開いた状態で、メイン系統を液体燃料から気体燃料に切替え、次いで第１開閉弁を開き、第２開閉弁及び第３開閉弁を閉じてパイロット系統を液体燃料から気体燃料に切替える。
【００１８】
前記液体燃料制御弁は、圧力補償機構付き流量調整弁である、ことが好ましい。
【００１９】
また本発明によれば、パイロットノズルを有するパイロット系統とメインノズルを有するメイン系統とを備えたガスタービンに液体燃料と気体燃料を切替えて供給するガスタービンの燃料切替方法であって、
気体燃料から液体燃料に切替える際にはパイロット系統を先に切替え、その後メイン系統を切替え、
液体燃料から気体燃料へ切替える際にはメイン系統を先に切替え、その後パイロット系統を切替える、ことを特徴とするガスタービンの燃料切替方法が提供される。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、パイロット系統とメイン系統の両方に液体燃料を流量制御して供給する単一の液体燃料制御弁と、
前記液体燃料制御弁とパイロット系統を直結する第１液体ラインに設置された第１開閉弁と、
前記液体燃料制御弁とパイロット系統を直結する第２液体ラインに定流量弁と直列に設置された第２開閉弁と、
前記液体燃料制御弁とメイン系統を直結する第３液体ラインに設置された第３開閉弁と、
パイロット系統に気体燃料を流量制御して供給するパイロット系統気体燃料制御弁と、
メイン系統に気体燃料を流量制御して供給するメイン系統気体燃料制御弁と、を備え、
気体燃料から液体燃料に切替える際には、第１開閉弁のみを開いてパイロット系統を気体燃料から液体燃料に切替え、次いで第１開閉弁を閉じ、第２開閉弁及び第３開閉弁を開いてメイン系統を気体燃料から液体燃料に切替え、
液体燃料から気体燃料へ切替える際には、第１開閉弁を閉じ、第２開閉弁及び第３開閉弁を開いた状態で、メイン系統を液体燃料から気体燃料に切替え、次いで第１開閉弁を開き、第２開閉弁及び第３開閉弁を閉じてパイロット系統を液体燃料から気体燃料に切替える。
【発明の効果】
【００２１】
上記本発明の装置及び方法によれば、単一の液体燃料制御弁でパイロット系統とメイン系統の両方に液体燃料を流量制御して供給するので、液体燃料制御弁として一般的な圧力補償機構付き流量調整弁を用いて、流量制御を容易に行うことができる。
【００２２】
また、気体燃料から液体燃料に切替える際にはパイロット系統を先に切替えるので、燃焼性が高い気体燃料でメイン系統の安定燃焼を維持したまま、パイロット系統を気体燃料から液体燃料に切替えることができ、メイン系統の安定燃焼によりパイロット系統の保炎を確実に行うことができる。
さらに、パイロット系統が液体燃料に切替り安定燃焼した後に、メイン系統を切替えるので、パイロット系統の安定燃焼によりメイン系統の保炎を確実に行うことができる。
また、液体燃料から気体燃料へ切替える際にはメイン系統を先に切替えるので、パイロット系統の安定燃焼を維持したまま、メイン系統を液体燃料から気体燃料に切替えることができ、パイロットの安定燃焼によりメイン系統の保炎を確実に行うことができる。特に定流量弁と直列に設置された第２開閉弁により、パイロット系統の液体燃料による安定燃焼を容易に維持することができる。
さらに、メイン系統が燃焼性が高い気体燃料に切替り安定燃焼した後に、パイロット系統を切替えるので、メイン系統の安定燃焼によりパイロット系統の保炎を確実に行うことができる。
【００２３】
従って、拡散燃焼方式のパイロット系統と予混合燃焼方式のメイン系統を備えたガスタービンを、上流側の圧力変動を抑制して安定した連続燃焼を維持したまま気体燃料と液体燃料を切替えることができる。
さらに、本発明の装置及び方法によれば、液体燃料を単一の液体燃料制御弁で流量制御するので、圧力補償機構付き流量調整弁の必要数を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２５】
図１は、本発明による燃料切替装置の全体構成図である。
本発明のガスタービンの燃料切替装置１０は、拡散燃焼方式のパイロットノズル１を有するパイロット系統と予混合燃焼方式のメインノズル２を有するメイン系統とを備えたガスタービンに液体燃料３と気体燃料４を切替えて供給するガスタービンの燃料切替装置である。
【００２６】
パイロットノズル１とメインノズル２は、ガスタービンの燃焼器５に取り付けられ、内部で燃料（液体燃料３と気体燃料４）を燃焼させるようになっている。拡散燃焼方式のパイロットノズルは、燃焼安定性が高く保炎性が高い特徴を有する。これに対し、予混合燃焼方式のメインノズルは、低ＮＯｘ燃焼が可能であり、省エネルギー、環境問題への対応性が高い特徴がある。
パイロットノズル１は、通常１つであり、その周囲に複数のメインノズル２が配置される。しかし本発明はこの構成に限定されず、任意の配置を採用することができる。
【００２７】
液体燃料３は、例えば灯油、重油であり、図示しない液体燃料供給源から一定の圧力で供給される。また、気体燃料４は、例えば都市ガスであり、図示しない気体燃料供給源から一定の圧力で供給される。
【００２８】
図１において、本発明の燃料切替装置１０は、パイロット系統気体燃料制御弁１２、メイン系統気体燃料制御弁１４、液体燃料制御弁１６、第１開閉弁１８、第２開閉弁２０、第３開閉弁２２、定流量弁２４および切替制御装置２６を備える。
【００２９】
パイロット系統気体燃料制御弁１２は、好ましくは単一の圧力補償機構付き流量調整弁であり、パイロット系統のパイロットノズル１に第１気体ライン３１を介して気体燃料４を流量制御して供給する。
メイン系統気体燃料制御弁１４は、好ましくは単一の圧力補償機構付き流量調整弁であり、メイン系統のメインノズル２に第２気体ライン３２を介して気体燃料を流量制御して供給する。
液体燃料制御弁１６は、好ましくは単一の圧力補償機構付き流量調整弁であり、パイロット系統のパイロットノズル１とメイン系統のメインノズル２の両方に液体ライン３３，３４，３５を介して液体燃料を流量制御して供給するようになっている。
【００３０】
第１開閉弁１８は、液体燃料制御弁１６とパイロット系統のパイロットノズル１を直結する第１液体ライン３３に設置されている。
第２開閉弁２０は、液体燃料制御弁１６とパイロット系統のパイロットノズル１を直結する第２液体ライン３４に定流量弁２４と直列に設置されている。
第３開閉弁２２は、液体燃料制御弁１６とメイン系統のメインノズル２を直結する第３液体ライン３５に設置されている。
【００３１】
定流量弁２４は、好ましくは単一の圧力補償機構付きの固定流量弁であり、上流側圧力が規定圧以上である限り、パイロットノズル１の安定燃焼に適した所定の一定流量を流すようになっている。
【００３２】
切替制御装置２６は、例えばＰＣ（コンピュータ）であり、図示しない制御指令に応じて各燃料制御弁１２，１４，１６と各開閉弁１８，２０，２２を制御する。
この切替制御装置２６は、気体燃料から液体燃料に切替える際にはパイロット系統を先に切替え、その後メイン系統を切替え、液体燃料から気体燃料へ切替える際にはメイン系統を先に切替え、その後パイロット系統を切替えるようになっている。
【００３３】
図２は、本発明の燃料切替装置１０の気体燃料から液体燃料への切替説明図である。
この図に示すように、本発明の装置および方法では、切替制御装置２６により、気体燃料から液体燃料に切替える際には、第１開閉弁１８のみを開いてパイロット系統を気体燃料から液体燃料に切替え、次いで第１開閉弁１８を閉じ、第２開閉弁２０及び第３開閉弁２２を開いてメイン系統を気体燃料から液体燃料に切替える。
第１開閉弁１８を閉じ、第２開閉弁２０及び第３開閉弁２２を開くタイミングは、同時に限定されず、第２開閉弁２０及び第３開閉弁２２の開動作を先行させてもよい。
【００３４】
この構成により、気体燃料から液体燃料に切替える際にパイロット系統を先に切替えるので、燃焼性が高い気体燃料でメイン系統の安定燃焼を維持したまま、パイロット系統を気体燃料から液体燃料に切替えることができ、メイン系統の安定燃焼によりパイロット系統の保炎を確実に行うことができる。
さらに、パイロット系統が液体燃料に切替り安定燃焼した後に、メイン系統を切替えるので、パイロット系統の安定燃焼によりメイン系統の保炎を確実に行うことができる。
【００３５】
図３は、本発明の燃料切替装置の液体燃料から気体燃料への切替説明図である。
この図に示すように、本発明の装置および方法では、切替制御装置２６により、液体燃料から気体燃料へ切替える際には、第１開閉弁１８を閉じ、第２開閉弁２０及び第３開閉弁２２を開いた状態で、メイン系統を液体燃料から気体燃料に切替え、次いで第１開閉弁１８を開き、第２開閉弁２０及び第３開閉弁２２を閉じてパイロット系統を液体燃料から気体燃料に切替える。
第１開閉弁１８を開き、第２開閉弁２０及び第３開閉弁２２を閉じるタイミングは、同時に限定されず、第１開閉弁１８の開動作を先行させてもよい。
【００３６】
この構成により、液体燃料から気体燃料へ切替える際にメイン系統を先に切替えるので、パイロット系統の安定燃焼を維持したまま、メイン系統を液体燃料から気体燃料に切替えることができ、パイロットの安定燃焼によりメイン系統の保炎を確実に行うことができる。特に定流量弁２４と直列に設置された第２開閉弁２０により、パイロット系統の液体燃料による安定燃焼を容易に維持することができる。
さらに、メイン系統が燃焼性が高い気体燃料に切替り安定燃焼した後に、パイロット系統を切替えるので、メイン系統の安定燃焼によりパイロット系統の保炎を確実に行うことができる。
【００３７】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００３８】
上述した本発明の燃料切替装置を、既存のガスタービンに適用し、安定した発電を継続しながら燃料を異なる燃料（気体燃料と液体燃料）に円滑に切替えできることを確認した。
【００３９】
（ガスタービンの仕様）
図４は、本発明の燃料切替装置を適用したガスタービンの概略図である。このガスタービンは、既存のガスタービンをベースとしている。
表１にこのガスタービンの概略仕様を示す。
【００４０】
【表１】
0004775643.tif 000002
【００４１】
（防災兼用発電装置として想定する運転モデル）
ガスタービンの燃料として通常時は気体燃料を使用した運転を行い、発電および排熱を利用して蒸気を発生させる。
また災害を含め何らかの原因で停電が発生した場合は、気体燃料の供給が停止する可能性があるため、予め備蓄した液体燃料を使用した運転で発電のみを行う。
【００４２】
（使用燃料）
気体燃料は都市ガス１３Ａ相当とし、液体燃料は灯油および特Ａ重油に対応している。
【００４３】
（燃料系統）
図５は、本発明によるガスタービンの燃料系統概略図である。この図は、図１に示した本発明による燃料切替装置の全体構成図と実質的に同一である。
図６は、ガスタービンの燃焼器断面図である。
【００４４】
図５、図６に示すようにガスタービンの燃料系統は、気体燃料３と液体燃料４が完全に独立して、燃料ノズル（パイロットノズル１とメインノズル２）に供給される。
燃料ノズルはパイロットノズル１本とメインノズル６本で構成され、気体燃料はパイロットとメインを異なる制御弁１２，１４で制御し、液体燃料は１つの制御弁１６で制御する。
【００４５】
（燃料切替）
通常時は気体燃料で運転し、災害を含む何らかの原因により気体燃料供給圧力が低下した場合は、気体燃料での運転から液体燃料への運転に切替える。この時、ガスタービンを停止することなく運転中に切替えることにより、ユーザが必要とする電力を途切らせることなく供給することが可能となる。
【００４６】
図７は、液体燃料から気体燃料への切替工程の説明図であり、図８は、気体燃料から液体燃料への切替工程の説明図である。
このガスタービンの燃料切替は図７、図８に示すようにパイロット燃料とメイン燃料を個々に切替える方法とし、切替中は気体燃料と液体燃料の割合を徐々に変化させる比率切替を用いて燃焼を維持させている。
切替は無負荷から非常用最大負荷のあらゆる負荷で可能であり、切替中の負荷変動にも対応が可能である。
また、液体燃料の少ない領域では切替速度を上げて、炭化し易い特Ａ重油でも炭化しないように配慮している。
【００４７】
本発明のガスタービンの燃料切替装置及び方法では、切替時の燃料制御に特色がある。
すなわち、液体燃料から気体燃料の切替時はメイン、パイロットの順に切替え、逆に気体燃料から液体燃料の切替時はパイロット、メインの順に切替える方式となっている。
切替の順序が異なるのは液体燃料制御弁１６が１個であることに起因している。液体燃料制御弁１６が１個である理由は、液体燃料制御弁が差圧一定制御をするので、複数の制御弁を使用した場合、圧力制御が干渉して不安定になるためである。以下にパイロット、メインの切替順について説明する。
【００４８】
（液体燃料から気体燃料の切替）
図５において、液体燃料での負荷運転中は総燃料流量を液体燃料制御弁１６でコントロールし、パイロット燃料流量はコンスタントフローバルブ（定流量弁２４）により、一定流量にセットされている。したがって、液体燃料から気体燃料に切替える場合、パイロット、メインの順で切替えようとしても、液体燃料制御弁１６ではメイン燃料を減らすことなく液体パイロット燃料の比率切替ができない。
パイロット燃料を先に切替えようとするならば、液体燃料のパイロット流量は一定にして、気体燃料のパイロット流量を徐々に増加させ、気体燃料だけで火炎が維持できる流量に到達した後に電磁弁を閉じることでパイロットに供給している液体燃料を遮断する切替方法となるが、パイロットの燃料流量変動が大きく、安定した切替とならない。
一方、メイン、パイロットの順で切替えると、メイン燃料を比率切替している間、パイロットは通常使用している定流量弁２４を経由して燃料を供給できるため、安定燃焼が可能であり、メイン切替（液体メイン燃料遮断）後は液体パイロット燃料を制御弁１６でコントロールすることになるので、気液比率切替を除々に切替えることが可能となる。
したがって、図７に示すように、液体燃料から気体燃料への切替は、メイン、パイロットの順としている。
【００４９】
（気体燃料から液体燃料への切替）
気体燃料から液体燃料の切替時はパイロット、メインの順に切替える。パイロットの比率切替完了後、パイロット液体燃料は定流量弁２４を経由して供給させ、その後、メイン燃料を比率切替する。
逆にメイン、パイロットの順で切替えると、メインは比率切替可能であるが、パイロットは比率切替不可能である。
【００５０】
（切替実績）
図９は、液体燃料から気体燃料への燃料切替の実施例であり、図１０は、気体燃料から液体燃料への燃料切替の実施例である。
図９、図１０に示すように、このガスタービンでは特Ａ重油の場合でも、無負荷から定格発電電力１５００ＫＷ間のいずれの発電電力において、気体燃料から液体燃料への切替、及びその逆の切替が可能であり、特に非常時の気体燃料から液体燃料への切替は３０秒以内で可能であることが実証されている。
【００５１】
なお本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による燃料切替装置の全体構成図である。
【図２】本発明の燃料切替装置の気体燃料から液体燃料への切替説明図である。
【図３】本発明の燃料切替装置の液体燃料から気体燃料への切替説明図である。
【図４】本発明の燃料切替装置を適用したガスタービンの概略図である。
【図５】本発明によるガスタービンの燃料系統概略図である。
【図６】ガスタービンのパイロットノズル（Ａ）とメインノズル（Ｂ）の構成図である。
【図７】液体燃料から気体燃料への切替工程の説明図である。
【図８】気体燃料から液体燃料への切替工程の説明図である。
【図９】液体燃料から気体燃料への燃料切替の実施例である。
【図１０】気体燃料から液体燃料への燃料切替の実施例である。
【図１１】特許文献１の燃料切換装置の模式図である。
【図１２】特許文献２の燃料切替システムの模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  パイロットノズル、２  メインノズル、
３  液体燃料、４  気体燃料、５  燃焼器、
１０  燃料切替装置、１２  パイロット系統気体燃料制御弁、
１４  メイン系統気体燃料制御弁、１６  液体燃料制御弁、
１８  第１開閉弁、２０  第２開閉弁、２２  第３開閉弁、
２４  定流量弁、２６  切替制御装置、
３１  第１気体ライン、３２  第２気体ライン、
３３  第１液体ライン、３４  第２液体ライン、３５  第３液体ライン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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