(57)【要約】【課題】並列燃料制御弁によるガスタービン調整を提供する。【解決手段】  タービンに接続され且つ互いに並列に配置された複数の燃料制御弁（８０，９０）と、制御弁（８０，９０）の各々を開いてほぼ制御可能な下限燃料流量を各弁（１０６）に通すようにし、タービン（６）を制御するための制御信号（８５）に応答して弁の１つ（８０）を更に開くようにするコントローラ（１００）とを含むタービン（６）用燃料システム（２）。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料制御弁（８０，９０）が並列に配置されたタービンを制御する方法であって、
前記制御弁の各々を開いて制御可能な下限燃料流量を各弁（図４の１０６における８０及び９０）に通す段階と、
前記タービンを制御するための制御信号に応答して、前記制御弁のうちの１つ（図４の１０６〜１０８における８０）を更に開く段階と、
を含む方法。
【請求項２】
前記１つの制御弁を更に開いて制御可能な上限燃料流量を前記１つの制御弁（図４の１０６〜１０８における８０）に通す段階を更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記１つの制御弁（図４の１０６〜１０８における８０）を通す前記制御可能な上限燃料流量を達成した後、前記タービンを制御するための制御信号に応答して、前記制御弁のうちの他方（図４の１０６〜１０８における９０）を更に開く段階を更に含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記制御弁（８０）の１つが、前記制御弁の他方（図４の１０６〜１０８における９０）の更なる開放中に前記制御可能な上限燃料流量にほぼ維持される、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記１つの制御弁（８０）を更に開いて前記制御可能な上限燃料流量を前記１つの制御弁に通す段階が、前記１つの制御弁（図４の１０６〜１０８における８０）の閉鎖部材をほぼ９０％移動まで移動させる段階を含む、請求項２乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記制御弁の各々を開いて前記制御可能な下限燃料流量を各弁に通す段階が、前記制御弁の各々の閉鎖部材をほぼ１０％移動（図４の１０４〜１０６における８０，９０）に移動させる段階を含む、請求項１、請求項４又は請求項５記載の方法。
【請求項７】
タービン（６）と、
タービンに接続され、互いに並列に配置された複数の燃料制御弁（８０，９０）と、
前記制御弁（８０，９０）の各々を開いて前記制御可能な下限燃料流量を各弁（図４の１０６）に通すようにし、前記タービンを制御するための制御信号に応答して前記弁の１つ（図４の１０６〜１０８における８０）を更に開くようにするコントローラ（１００）と、
を備える発電プラント。
【請求項８】
前記コントローラ（１００）が、前記１つの制御弁（８０）を更に開いて、前記制御可能な上限燃料流量（図４の１０８における８０）を前記１つの制御弁に通す、請求項７記載の発電プラント。
【請求項９】
前記１つの制御弁（図４の１０６〜１０８における８０）を通す前記制御可能な燃料流量を達成した後、前記コントローラ（１００）が、前記タービンを制御するための制御信号（９０）に応答して、前記制御弁（９０）のうちの他方を更に開く、請求項８記載の発電プラント。
【請求項１０】
前記コントローラ（１００）が、前記制御弁の他方（図４の１０６〜１０８における９０）の更なる開放中に、前記制御弁（８０）の１つを前記制御可能な上限燃料流量にほぼ維持する、請求項９記載の発電プラント。
【請求項１１】
各弁（８０，９０）を通る前記制御可能な下限燃料流量がほぼ１０％弁移動で生じ、前記制御可能な上限燃料流量がほぼ９０％弁移動で生じる（図４）、請求項１０記載の発電プラント。
【請求項１２】
タービン（６）用燃料システム（２）であって、
タービンに接続し、互いに並列に配置された複数の燃料制御弁（８０，９０）と、
前記制御弁（８０，９０）の各々を開いてほぼ制御可能な下限燃料流量を各弁（図４の１０６）に通すようにし、前記タービンを制御するための制御信号に応答して前記弁の１つ（８０）を更に開くようにするコントローラ（１００）と、
を備える燃料システム。
【請求項１３】
前記コントローラが、前記１つの制御弁（８０）を更に開いて、制御可能な上限燃料流量（図４の１０８）を前記１つの制御弁（８０）に通す、請求項１２記載の燃料システム。
【請求項１４】
前記１つの制御弁（図４の１０８における８０）を通す前記制御可能な上限燃料流量を達成した後、前記コントローラ（１１０）が、前記タービン（６）を制御するための制御信号（９５）に応答して、前記制御弁（９０）のうちの他方を更に開く、請求項１３記載の燃料システム。
【請求項１５】
前記コントローラ（１００）が、前記制御弁の他方（図４の１０８〜１１０における９０）の更なる開放中に、前記制御弁（８０）の１つを前記制御可能な上限燃料流量にほぼ維持する、請求項１４記載の燃料システム。
【請求項１６】
各弁（８０，９０）を通る前記制御可能な下限燃料流量がほぼ１０％弁移動で生じ、前記制御可能な上限燃料流量がほぼ９０％弁移動で生じる（図４）、請求項１５記載の燃料システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で記載される対象は、一般に、燃料量を制御することによって出力が自動的に調整される、燃焼生成物を駆動流体として用いた発電プラントに関し、より詳細には、並列燃料制御弁によるガスタービン調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）発電プラントは、液体又はガス燃料の発生源として合成燃料又は「合成ガス」を使用して電力を生成する多くのタイプの設備のうちの１つである。通常、石炭、石油コークス、バイオマス、又は都市廃棄物などの低価格燃料は、「ガス化」と呼ばれるプロセスにおいて主に水素及び一酸化炭素から構成される混合物に転化される。ヒーター、ボイラー、タービン、及び／又は熱エネルギー変換装置において混合物の燃焼を改善するために、蒸気、水、二酸化炭素、窒素、空気、天然ガス、蒸留物、灯油、及び／又は他の成分も未加工の合成ガスに添加することができる。
【０００３】
合成ガスは通常、天然ガスに比べて１／３〜１／８の発熱量を有する。この結果、所与の負荷に対して、合成ガスを燃料とするタービンには、天然ガス、蒸留物又は他の従来のものを燃料とする同じタービンよりも有意に多量の燃料を注入する必要がある。合成ガス源はまた、これらが生成する燃料の量及び品質が変動する傾向がある。その結果、多くのオペレータは、特に一部の合成ガスの高水素含有量によって使用が特に危険なものとなる始動時に代替又はバックアップ燃料源でタービンを動作できることを好む。このような「燃料融通性」要件は、発電プラント運転において様々な課題を提示する。
【０００４】
タービン又は他の発電プラントの出力をできる限り運転設定点に近く維持するために、燃料供給システムは、通常、燃料供給ラインに１つ又はそれ以上の制御弁を備えている。これらの制御弁は、何らかの負荷変動を補償するためにタービンへの燃料流量を操作して、タービンが適切な速度で動作するよう維持する。例えば、韓国公開特許第１００３１１０６９の英語要約では、独立したガス燃料及び液体燃料弁を含むガスタービン用デュアル燃料システムが開示されている。別の構成では、特開２００３−１６１１６８号の英語要約では、ガスタービン燃焼器の上流側に並列に配置された２つの燃料制御弁が開示されている。
【０００５】
制御弁についての一般的な情報は、米国アイオワ州Ｍａｒｓｈａｌｌｔｏｗｎ他に所在のＥｍｅｒｓｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏ．のＥｍｅｒｓｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ事業部の一部であるＦｉｓｈｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＬＬＣによる「Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ」第４版で入手することができる。当該引例で議論された制御弁組立体は、通常、弁本体、内部トリム部分、弁を動作させる駆動力を提供するためのアクチュエータ、及び種々の追加の弁補機からなり、該弁補機は、位置決め装置、変換器、供給圧力調整器、手動操作器、緩衝器、リミットスイッチ、及び／又は他のデバイスを含むことができる。次いで、コントローラは、制御中のプロセス変数の１つ又はそれ以上のステータスに関する情報に応答して弁を作動させるための適切な信号を提供する。プロセス制御の他の種々の態様は、ＰＡＣｏｎｔｒｏｌ．ｃｏｍ産業オートメーショントレーニングによる「Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ＆  Ｃｏｎｔｒｏｌ：  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ」及び他の出版物で更に議論されている。
【０００６】
これらの制御弁の型及び定寸は、タービンの性能全体に有意な影響を及ぼす可能性がある。弁は、発生する可能性のある全ての不測事象及び燃料形式の下で必要となる流量を通過させる程十分に大きくなければならないが、同時に、大きすぎて適度なプロセス制御が不可能になってはならない。この点に関して、各制御弁は、弁を通る流量と弁閉鎖部材の移動との間の関連性を記述した「流量特性」を有する。この関連性は、弁を通る定格最大制御可能流量のパーセンテージ対閉鎖位置から定格完全開放位置への閉鎖部材の「移動」動作のパーセンテージを用いて表されることが多い。
【０００７】
用語「レンジアビリティ」は、指定された流量特性からの偏差が指定限界を超えない制御可能な定格最大流量と最小流量との比を表すのに用いられる。一般的な経験則として、これらの制御可能な最大及び最小流量は、通常、約９０％移動及び１０％移動でそれぞれ生じる。その結果、オペレータは一般に、これらの移動限界内で制御弁を操作する。良好なレンジアビリティは、燃料流量が燃料のエネルギー含量及び／又はある特定の時点でのタービンへの負荷に応じて幅広く変わる可能性があるような柔軟な燃料用途において、タービン燃料制御弁にとって特に重要である。ほとんどの場合、レンジアビリティが広いことは、作動性の向上にとって好ましいものである。しかしながら、高度なレンジアビリティを有する制御弁が利用可能な場合であっても、こうした弁は、ディスク閉鎖部材と座部との間に必要とされる公差が狭いことに起因して製造コストが一般に高価である。
【０００８】
レンジアビリティが良好であっても、制御弁が過大であることにより、少なくとも２つの点でプロセスの変動に悪影響を与える可能性がある。第１に、過大な弁は一般に、弁のゲインが大きすぎて、プロセス変動を低減するためのコントローラの調整の点で柔軟性を低下させることになる。過大な弁がプロセス変動性に悪影響を及ぼす第２の点は、弁移動の所与の増分に対して不均衡に大きな流れの変化があるより小さい弁開放位置では、弁がより頻繁に動作する可能性が高いことである。この現象は、コントローラからの入力信号の小さな反転が弁閉鎖部材の位置のどのような観測可能な変化も引き起こさない「不感帯」の範囲に関連するプロセス変動を極めて大きくする可能性がある。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２１８９２９号明細書
【特許文献２】特開２００３−１６１１６８号公報
【特許文献３】韓国特許第１００３１１０６９号明細書
【非特許文献１】Ｅｍｅｒｓｏｎ，  ■Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｖａｌｖｅ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，■  ４th ｅｄ，．  Ｃｏｖｅｒ  ａｎｄ  ｐｐ．  ２３−２９  （ａｌｓｏ  ａｖａｉｌａｂｌｅ  ｆｒｏｍ  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ．ｅｍｅｒｓｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．ｃｏｍ／ｇｒｏｕｐｓ／ｐｕｂｌｉｃ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｂｏｏｋ／ｃｖｈ９９．ｐｄｆ）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
こうした従来の手法のこれら及び他の態様は、種々の実施形態において、複数の燃料制御弁が並列に配置されたタービンを制御する方法を提供することにより、本明細書で対処される。１つの実施形態において、制御弁の各々を開いて、ほぼ制御可能な下限燃料流量を各弁に通し、タービンを制御するための制御信号に応答して制御弁の１つを更に開くようにする。
【００１０】
また、本明細書で開示されるのは、タービンと、該タービンに接続され且つ互いに並列に配置された複数の燃料制御弁と、該制御弁の各々を開いて制御可能な下限燃料流量を各弁に通すようにし、タービンを制御するための制御信号に応答して制御弁の１つを更に開くようにするコントローラとを含む発電プラントである。
【００１１】
本明細書で開示される別の実施形態は、一般に、タービンに接続し且つ互いに並列に配置された複数の燃料制御弁と、制御弁の各々を開いてほぼ制御可能な下限燃料流量を各弁に通すようにし、タービンを制御するための制御信号に応答して弁の１つを更に開くようにするコントローラとを含むタービン用燃料システムに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、これら及び他の実施形態の種々の態様を添付図面を参照しながら説明する。各図は、必ずしも縮尺通りに描かれておらず、複数の図を通して同じ参照番号が対応する要素を示している。
【００１３】
図１は、発電プラントで用いるための燃料システム２を示す配管概略図である。図１は、全ての弁が開いた構成の燃料システム２を示し、図２、３、及び５は、燃料システム２の典型的な動作構成又はモードにおいて、弁の幾つかを閉じた構成で（陰付きの黒塗りで示した）示している。図示の発電プラント４はガスタービン６及び圧縮機８を含むが、石油燃焼式タービン、蒸気タービン、ボイラー、ヒーター、発電機、その他を含む、種々の他のタイプの発電プラントもまた、燃料システム２と共に用いることができる。燃料システム２はまた、本明細書で例示したその構成以外の種々の他の配管レイアウト及び構成で実施することができる。例えば、燃料システム２の一部又は全ては、タービン６の一部として、或いは発電プラント４の他の部分として含めることができる。
【００１４】
これらの図で示した概略的な配管構成の実施例では、タービン６は、燃料システム２を通る合成燃料、非合成燃料、窒素、及び空気を受け取る。しかしながら、これらの流体の代わりに、又はこれに加えて種々の他の流体を供給してもよい。以下でより詳細に説明するように、燃料及び空気が燃焼して、タービン排気出口ポート１０に排出され、及び／又は種々の通気孔を通ってパージされる。タービン６は圧縮機を作動させ、該圧縮機が圧縮機空気入口ポート１２で空気を受け取る。タービン６及び圧縮機８の通常運転中、圧縮機８の出口の位置にある圧縮機の加圧吐出空気の一部は、上流側圧縮機排気パージ弁１４及び下流側圧縮機排気パージ弁１６を通ってタービン６の入口に送られる。圧縮機排気通気弁１８は、当該モードで動作中は通常閉じているが、以下でより詳細に説明するように、閉じた弁間の配管キャビティから圧縮機加圧排気空気又は窒素を通気させるために開くこともできる。
【００１５】
本明細書で示されている燃料システム２はまた、乾式不活性ガスでシステムの内容物をパージするための媒体として窒素ガスをシステムに供給する窒素入口ポート２０を備えている。しかしながら、蒸気、二酸化炭素、及び他の不活性媒体といった、多様な他の燃料補助及び／又はパージ材料を窒素入口ポート２０及び／又は本明細書で図示していない他のポートを介して燃料システム２に供給することができる。図示の構成では、窒素入口ポート２０からの窒素は、窒素供給弁２２、２４、及び／又は２６に通じる３つの分岐部を介して供給される。窒素供給ライン内の３つの並列分岐部の各々は、対応する窒素供給弁２２、２４、又は２６を通じて窒素の流量を計測するための流量測定オリフィス２８を備えている。制限オリフィス３０もまた、対応する窒素供給弁２２、２４、又は２６を通じて窒素の流量を制御するために各分岐部内に設けられている。対応する弁を通って通気ポート３２から出る流量を制御するために、圧縮機排気通気弁１８の下流側及び配管キャビティ通気弁３８の上流側に追加の制限オリフィス３０及び／又は流量測定オリフィス（図示せず）も同様に設けられる。しかしながら、燃料システム２全体を通じてこれら及び他の場所において、多様な他のデバイス及び／又は構成を用いて、流体の流れを制御及び／又は測定することもできる。
【００１６】
燃料システム２は、合成ガス入口ポート３４からの合成ガスのような合成燃料を受ける。多くの場合、合成ガスの品質及び量は有意に変わる可能性があるので、非合成燃料は通常、タービン６の始動、及び／又は合成ガス生産能力が変動している間タービンの運転を維持するのに使用される。例えば、非合成燃料は、本明細書では図示していない配管を介してタービン６の入口に供給される液体燃料油又はメタン都市ガスとすることができる。図２は、液体又は非合成燃料のような他の燃料だけを用いてタービン６を点火させるときの図１の燃料システム２の弁位置を示している。図２で閉じている弁は、黒塗りで示されている。
【００１７】
図２では、合成燃料停止弁４２が閉じられ、合成燃料生成システム（図示せず）を燃料システム２の残りの部分から隔離するようにされる。また、制御弁８０及び９０に対する合成燃料供給圧力の制御を助ける合成燃料停止速度比弁４４も閉じられる。配管キャビティ通気弁４６は、通気ポート３２に向けて開放され、停止速度比弁４４と閉じられた合成燃料停止弁４２との間のキャビティからあらゆる残留する燃料、空気、及び／又は窒素を通気するようにされる。通気ポート３２は通常、使用不能な廃ガスを燃焼するためにガスフレア又はフレアスタック（図示せず）に接続される。しかしながら、通気ポート３２に接続するために、多様な他の収集及び／又は廃棄技術も利用可能である。
【００１８】
合成燃料リサイクル弁４７はまた、図２に示す非合成燃料構成において閉じて示されている。しかしながら、合成燃料再循環ポート４８により本明細書で表示されるように、元の合成燃料生成システム（図示せず）に戻す合成燃料の再循環を可能にするため、合成燃料リサイクル弁４７は、合成燃料停止弁４２が閉じられたままでいる間は開くことができる。
【００１９】
図１、２、３、及び５に示す配管図の中心部には、第１（主）の制御弁８０と第２（従）の制御弁９０とが並列に配置されている。制御弁８０及び９０の各々を有する配管分岐部間の燃料圧力の低下は、図示の並列構成でほぼ同じになると言える。以下でより詳細に議論するように、追加の並列制御弁も設けることができる。
【００２０】
コントローラ１００は、信号ライン８５及び９５をそれぞれ介して制御弁８０及び９０に適切な信号を提供し、制御中の１つ又はそれ以上のプロセス変数のステータスに関する情報に応答して弁を作動させるようにする。例えば、コントローラ１００は、タービン６の速度に関する情報と、当該速度が高すぎるときに閉じるようにする制御弁８０，９０の一方又は両方の信号とを受け取ることができる。タービン６が図２に示す弁位置構成で非合成ガスを燃料として動作しているときには、制御弁８０及び９０の両方は完全に閉じており、窒素供給弁２２は、制御弁８０，９０と合成燃料停止速度比弁４４との間の配管キャビティに不活性パージガスを供給するために開いている。
【００２１】
図３は、合成ガス燃料供給構成における図１の燃料システム２の弁位置を示している。図３では、配管キャビティ通気弁４６及び窒素供給弁２２が閉じている。合成燃料停止弁４２は、少なくとも部分的に開いた合成燃料停止速度比弁４４に合成燃料を供給するために開いている。制御弁８０及び９０の少なくとも１つも部分的に開いている（図４を参照して以下で説明される）ので、合成燃料はタービン６の燃料入口に供給される。図３はまた、上流側及び下流側圧縮機排気パージ弁１４及び１６が閉じた位置で、窒素供給弁２２が不活性弁配管キャビティに窒素を供給する開いた位置で示している。
【００２２】
図４は、コントローラ１００を用いて制御弁８０及び９０を作動させる制御技術の概略的なタイミングチャートの１つの実施例である。しかしながら、制御弁８０及び９０はまた、コントローラのマニュアルオーバーライドを含む、種々の他の方法で制御することができる。図４のタイミングチャートの縦軸は、制御弁８０及び９０の移動率を表し、横軸は、各弁の初期開放と最終閉鎖との間の時間の経過と共に典型的な経過を表す。どちらの軸も何らかの特定の尺度では描かれていない。
【００２３】
図４の実線は、第１の（すなわち主の）制御弁８０の動作を表し、破線は、第２の（すなわち従の）制御弁９０の動作を表す。しかしながら、弁は逆にすることもでき、及び／又は図示の制御弁８０及び９０と並列に追加の制御弁を設けることもできる。更に、定常状態の動作期間は、図示の持続時間よりも長くても短くてもよく、これらの持続時間は、制御弁８０及び／又は９０の他の動作で遮られる場合がある。動作変化の変化率はまた、弁間の動作の相対的変化率を含む、図４に示す変化率よりも急勾配又は平坦とすることができる。弁動作はまた、経時的に段階的、曲線的、及び／又は非線形的とすることができる。
【００２４】
図４に示す動作モードにおいて、制御弁８０及び９０の両方は、図２に示す完全閉鎖位置から開始し、非合成燃料だけがタービン６に供給される。制御弁８０及び９０の一方（本明細書では第１の制御弁８０として示されている）は、最初に時間基準１０２に少量開き、ここでは燃料システム２は、合成燃料での運転に完全に移行することが許容される。この移行の一部として、配管システム２の他の弁は、図２に示す構成から図３に示す構成まで開いたまま、及び／又は閉じたままである。
【００２５】
タービン６が次の時間基準１０４で合成燃料に完全に移行されると、制御弁８０及び９０の両方は開いており、又は時間基準１０６で各弁を通過する制御可能な下限燃料流量に対応して更に開かれる。図４は、時間基準１０６で各制御弁８０及び９０について同じ移動を示しているが、異なる移動を用いることも可能である。この制御可能な下限燃料流量は、制御弁８０及び９０の一方又は両方について定格最小制御可能流量の指定パーセンテージで生じることができる。また、安全係数は、制御弁８０及び９０の一方又は両方について、定格最小制御可能流量の１１０％の１０％安全係数、又は定格最小制御可能流量の２００％の１００％安全係数など、定格最小制御可能流量の１００％安全係数を超えて設けることができる。他のあらゆる安全係数を使用してもよい。
【００２６】
代替的に、又はこれに加えて、制御弁８０及び９０の一方又は両方を通過する制御可能な下限燃料流量はまた、指定のパーセント移動で生じることができる。例えば、制御可能な下限燃料流量は、制御弁８０及び９０の一方又は両方について、１〜２５％、５〜２０％、５〜１５％、又はほぼ１０％の弁移動で生じることができる。図に示す実施例では、制御弁８０及び９０は、弁の一方又は両方について制御可能な下限燃料流量が各弁に対しておよそ１０％移動で生じるように設計される。しかしながら、制御可能な下限燃料流量はまた、制御弁８０及び９０の各々の構成、燃料混合物の特徴特性、及び／又は他のプロセスパラメータ及び設計条件に応じて、制御弁８０及び９０の一方又は両方において閉鎖部材の他の部分的開放位置で生じるように構成することができる。また、制御弁８０又は９０の制御可能な下限流量が定格最小制御可能流量である場合、弁８０又は９０の更なる閉鎖は、安全ではなく、プロセス変動の許容できないレベルをもたらす可能性がある。
【００２７】
両方の弁が、時間基準１０６で制御可能な下限流量にほぼ達すると、制御弁の一方（本明細書では第１の制御弁８０として示されている）は、更に開かれ、タービン６への燃料流量を制御するのに使用される。タービン６への燃料供給は、第１の制御弁８０が制御可能な上限流量で動作し始める時間基準１０８まで増大し続ける。例えば、この制御可能な上限流量は、定格最大制御可能流量の指定パーセンテージ、及び／又は制御弁８０及び９０の一方又は両方の関連移動で生じることができる。上記で議論した制御可能な下限流量と同様に、安全係数はまた、制御弁８０及び９０の一方又は両方について、定格最大制御可能流量の９１％での１０％安全係数のような定格最大制御可能流量の９０％（又はその他）に設けることができ、又は定格最大制御可能流量の所与のパーセントに基づいた他の安全係数であってもよい。
【００２８】
代替的に、又はこれに加えて、制御可能な上限流量は、制御弁８０，９０の一方又は両方について、指定のパーセント移動で生じることができる。例えば、制御可能な上限燃料流量は、制御弁８０及び９０の一方又は両方について、７５〜１００％、７５〜９５％、８５〜９５％、又はほぼ９０％の弁移動で生じることができる。図４に示す実施例では、制御弁８０及び／又は９０は、制御弁８０及び９０の両方についての制御可能な上限流量が各弁に対しておよそ９０％移動で生じるように設計される。しかしながら、制御可能な上限流量はまた、制御弁８０及び９０の各々の構成、燃料混合物の特徴特性、及び／又は他のプロセスパラメータ及び設計条件に応じて、制御弁８０及び９０の一方又は両方において閉鎖部材の他の部分的開放位置で生じるように構成することができる。制御弁８０又は９０の制御可能な上限流量がまた定格最大制御可能流量である場合、弁８０又は９０の更なる開放は、安全ではなく、及び／又はプロセス変動の許容できないレベルをもたらす可能性がある。
【００２９】
制御弁８０及び９０は、必ずしも同じ大きさ又は構成とは限らないので、異なる時間及び／又は移動パーセンテージで制御可能な上限及び／又は下限流量に達するよう構成することができる。安全係数はまた、定格最大及び／又は最小制御可能流量に加えておくことができ、オペレータが、燃料システム２の可制御性に有意な影響を及ぼすことなく指定レベルを安全にオーバーシュートすることができるようにする。更に、定格最大及び／又は最小制御可能流量、及び従ってあらゆる対応する制御可能な上限及び下限流量は、多くの場合、プロセスにおける利用可能な圧力低下、燃料源の容量、プロセスゲイン及び弁ゲインのような制御パラメータ、並びにプロセス期間中に異なる時間期間で再算出することができる燃料特性といった種々の要因に応じて決定されることになる。
【００３０】
時間基準１０８では、第１の制御弁８０が制御可能な上限流量に達している。上述のように、この制御可能な上限流量は、弁８０に対して定格最大制御可能流量以下で生じるのが好ましい。燃料についての何らかの追加の要求は、第２の制御弁９０を更に開放することによって対処され、該第２の制御弁９０は、第１の制御弁８０に取って代わり、燃料流量に対して更に調整を加える。或いは、又はこれに加えて、第１の制御弁８０は、その制御可能な上限流量を下回って動作するように燃料流量を低下させるのに用いることができる。
【００３１】
時間基準１１０では、第２の制御弁は、ほぼ９０％近くまで開き、制御弁８０及び９０の両方はこれらの制御可能な上限流量近くになる。図４において、第２の制御弁９０に対する制御可能な上限流量は、第１の制御弁８０に対しての最大制御可能流量及び制御可能な上限流量よりも僅かに低く指定されている。このようにして、追加の制御可能な流量が追加の燃料を必要とする条件の間第２の制御弁９０を通じて利用可能である。しかしながら、制御弁８０及び９０の各々についての制御可能な上限及び／又は下限流量において、種々の他の安全マージンにも適応することができる。
【００３２】
時間基準１１２では、流量要求の低下が始まり、時間基準１１４で制御弁の１つ（本明細書では第２の制御弁９０で示されている）が制御可能な下限流量に達するまで続き、この時間基準１１４で、燃料制御は第１の制御弁８０に移行する。第１の制御弁８０はまた、この（又は別の）時点で完全に閉じることができる。同様に、制御弁８０及び９０の一方又は両方は、同時に又は断続的に閉じることができる。
【００３３】
図４において、時間基準１１４と時間基準１１６との間で第１の制御弁８０を閉じることによって、時間基準１１４後に燃料流量の更なる低下が生じる。時間基準１１６では、制御弁８０及び９０の両方は、これらの制御可能な下限流量にほぼ達し、第２の制御弁９０が時間基準１１８で完全に閉じた位置に移動され、第１の制御弁８０は、部分的に開いたままにされて、タービンに対する所与の燃料要求を維持する。時間基準１２０では、制御弁８０は完全に閉じられ、燃料システム２が運転停止したか、非合成燃料に移行し戻ったことを示している。
【００３４】
これらの各図に示す実施例は、互いに並列に配置された２つの制御弁８０及び９０だけを利用しているが、あらゆる数の制御弁を用いてもよい。こうした構成において、複数の制御弁が制御可能な上限流量にほぼ達した後、発電プラント４に対して流量の更なる増分変化を提供するために、制御弁の他の１つ又はそれ以上をその制御可能な下限流量近傍から更に開くことができる。後続の各制御弁が開かれ、各弁を通じて制御可能な上限及び／又は下限流量を適切に達成するので、次の後続の弁はタービンの制御を引き継ぐことになる。更に、上限及び／又は最大制御可能流量での弁が流量をもはや減速しない状況では、これらの弁は、その全開の１００％移動位置にまで更に開き、燃料システム２を通じた圧力低下を最小にするようにすることができる。
【００３５】
図５は、プロセス遮断中に生じるような、不活性パージ構成モードにおける図１の燃料システムの弁位置を示している。図５において、窒素供給弁２２、２４の各々は、通気弁１８、３８、及び４６の各々と共に開いている。他の弁は閉じている。
【００３６】
上述の動作の実施形態及びモードは、従来技術よりも優れた種々の利点を提供する。例えば、こうした並列燃料制御弁構成は、高いレンジアビリティ弁の公差が狭いことに伴ってコストが追加されることなく、広範なレンジアビリティを提供する。これらの構成はまた、低燃料流量構成では過大になる可能性は低く、どの流量においても「不感帯」の範囲に関連するプロセス変動が大きくなる可能性は低い。これらの利点は、燃料流量要件が啓示的に有意に変わる可能性があるＩＧＣＣ発電プラントにおいて特に有用とすることができる。上述の実施形態、及び特にいずれかの「好ましい」実施形態は、本技術の種々の態様を理解できるように本明細書で記載された種々の実施の単なる実施例に過ぎない点は強調されるべきである。当業者であれば、添付の請求項の適切な構成によってのみ定義される保護の範囲から実質的に逸脱することなくこれらの実施形態の多くを変更することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】発電プラント用の燃料システムを示す概略的な配管図。
【図２】開放位置の弁は陰付きなしで描かれ、閉鎖位置の弁は陰付きで描かれた、非合成燃料供給構成における図１の燃料システムの弁位置を示す図。
【図３】合成燃料供給構成における図１の燃料システムの弁位置を示す図。
【図４】図３の配管図で示される制御弁の移動を示す概略的なタイミング図。
【図５】不活性パージ構成モードにおける図１の燃料システムの弁位置を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
２  燃料システム
４  発電プラント
６  ガスタービン
８  圧縮機
１０  タービン排気出口ポート
１２  圧縮機空気入口ポート
１４  上流側圧縮機排気パージ弁
１６  下流側圧縮機排気パージ弁
１８  圧縮機排気通気弁
２０  窒素入口ポート
２２、２４、２６  窒素供給弁
２８  流量測定オリフィス
３０  制限オリフィス
３２  通気ポート
３４  合成ガス入口ポート
３８  配管キャビティ通気弁
４２  合成燃料停止弁
４４  停止速度比弁
４６  配管キャビティ通気弁
４７  合成燃料リサイクル弁
４８  合成燃料再循環ポート
８０  第１（主）の制御弁
８５、９５  信号ライン
９０  第２（従）の制御弁
１００  コントローラ
【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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