特許 7403698 ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、及び、ガスタービン制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-14

(45)【発行日】2023-12-22

(54)【発明の名称】ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、及び、ガスタービン制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   F02C 9/40 20060101AFI20231215BHJP

   F02C 7/22 20060101ALI20231215BHJP

   F02C 3/22 20060101ALI20231215BHJP

【ＦＩ】

F02C9/40 A

F02C7/22 A

F02C3/22

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023064706

(22)【出願日】2023-04-12

【審査請求日】2023-04-21

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】中村 聡介

(72)【発明者】

【氏名】川上 朋

(72)【発明者】

【氏名】松本 照弘

(72)【発明者】

【氏名】盛下 光寛

【審査官】北村 一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０３０９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５８７３２３９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１９－１３８１５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｃ １／００－ ９／５８

Ｆ２３Ｒ ３／００－ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１燃料と、前記第１燃料よりも燃焼速度が高い第２燃料とを混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンを制御するためのガスタービン制御装置であって、
前記第２燃料の混焼率を取得するための混焼率取得部と、
前記混焼率を予め設定された目標混焼率になるように制御するための混焼率制御部と、
前記混焼率が、前記目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きいか否かを判定するための混焼率判定部と、
前記第２燃料の燃料流量を制御するための第２燃料流量制御部と、
を備え、
前記第２燃料流量制御部は、前記混焼率が前記第１基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記目標混焼率より低く設定された第２基準値より小さくなるように、前記目標混焼率に関わらず前記第２燃料の燃料流量を制御する、ガスタービン制御装置。

【請求項2】

前記第２燃料は、前記第１燃料より単位体積当たりの熱量が小さく、
前記ガスタービン制御装置は、
前記混焼率の減少レートの大きさが第３基準値より大きいか否かを判定するための減少レート判定部を更に備え、
前記第２燃料流量制御部は、前記減少レートの大きさが前記第３基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記第２基準値より小さくなるように、前記第２燃料の燃料流量を制御する、請求項１に記載のガスタービン制御装置。

【請求項3】

前記第２燃料流量制御部は、前記混焼率を前記第２基準値より小さくする場合に、前記第２燃料の減少レートの大きさが前記第３基準値未満となるように前記第２燃料の燃料流量を制御する、請求項２に記載のガスタービン制御装置。

【請求項4】

前記混焼率の増加レートの大きさが第４基準値より大きいか否かを判定するための増加レート判定部を更に備え、
前記第２燃料流量制御部は、前記増加レートの大きさが前記第４基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記第２基準値より小さくなるように、前記第２燃料の燃料流量を制御する、請求項１又は２に記載のガスタービン制御装置。

【請求項5】

前記ガスタービンは、
前記第１燃料を供給するための第１燃料供給ラインと、
前記第２燃料を供給するための第２燃料供給ラインと、
前記第１燃料供給ライン及び前記第２燃料供給ラインの合流点を前記燃焼器に接続する混合ラインと、
を備え、
前記混焼率は、前記第１燃料供給ラインにおける前記第１燃料の流量、及び、前記第２燃料供給ラインにおける前記第２燃料の流量に基づいて算出される、請求項１又は２に記載のガスタービン制御装置。

【請求項6】

前記第１燃料は天然ガスであり、
前記第２燃料は水素ガスである、請求項１又は２に記載のガスタービン制御装置。

【請求項7】

第１燃料と、前記第１燃料よりも燃焼速度が高い第２燃料とを混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンを制御するためのガスタービン制御方法であって、
前記第２燃料の混焼率を取得する工程と、
前記混焼率を予め設定された目標混焼率になるように制御する工程と、
前記混焼率が、前記目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きいか否かを判定する工程と、
前記混焼率が前記第１基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記目標混焼率より低く設定された第２基準値より小さくなるように、前記目標混焼率に関わらず前記第２燃料の燃料流量を制御する工程と、
を備える、ガスタービン制御方法。

【請求項8】

第１燃料と、前記第１燃料よりも燃焼速度が高い第２燃料とを混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンを制御するためのガスタービン制御プログラムであって、
コンピュータ装置に、
前記第２燃料の混焼率を取得する工程と、
前記混焼率を予め設定された目標混焼率になるように制御する工程と、
前記混焼率が、前記目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きいか否かを判定する工程と、
前記混焼率が前記第１基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記目標混焼率より低く設定された第２基準値より小さくなるように、前記目標混焼率に関わらず前記第２燃料の燃料流量を制御する工程と、
を実行させる、ガスタービン制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、及び、ガスタービン制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば火力発電プラントでは、発電機を駆動するためのタービンとして、燃料の燃焼によって生成された燃焼ガスで駆動されるガスタービンが用いられる。この種のガスタービンは、燃料を燃焼するための燃焼器を備えており、ガスタービンの運転状態に応じて、燃焼器に対する燃料の供給量が可変に制御される。例えば、特許文献１には、燃焼器に供給される燃料ガスの発熱量が急変したと判定された場合に、燃料ガスの流量を低減させることにより、タービンを非常停止することなく、運転を継続可能とする技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－２４０６３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで近年の火力発電プラントでは、地球温暖化の原因となる二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出量を削減する手段として、発電効率の向上や化石燃料以外の水素などの燃料を積極的に利用することが検討されている。二酸化炭素の排出量を削減するためには、天然ガスのような第１燃料に対して、単位体積当たりの熱量が比較的低い第２燃料（水素）の混焼率を高めることが望ましい。しかし、水素は着火エネルギーが小さく、燃焼速度が速いため、水素の混焼率が過大になると、フラッシュバック（火炎の逆流）や高レベルの燃焼振動を生じる可能性が高まってしまう。一方、水素の混焼率が過小になった場合においても、燃焼器に供給される混合燃料の入熱量が過大となり、タービン入口温度がオーバーシュートすることにより、やはりフラッシュバックや高レベルの燃焼振動を生じる可能性が高まってしまう。

【0005】

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、燃焼器に供給される燃料の混焼率を適切に制御することにより、フラッシュバックや高レベルの燃焼振動の発生を好適に防止可能なガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、及び、ガスタービン改造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン制御装置は、上記課題を解決するために、
第１燃料と、前記第１燃料よりも燃焼速度が高い第２燃料とを混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンを制御するためのガスタービン制御装置であって、
前記第２燃料の混焼率を取得するための混焼率取得部と、
前記混焼率を予め設定された目標混焼率になるように制御するための混焼率制御部と、
前記混焼率が、前記目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きいか否かを判定するための混焼率判定部と、
前記第２燃料の燃料流量を制御するための第２燃料流量制御部と、
を備え、
前記第２燃料流量制御部は、前記混焼率が前記第１基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記目標混焼率より低く設定された第２基準値より小さくなるように、前記第２燃料の燃料流量を制御する。

【0007】

本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン制御方法は、上記課題を解決するために、
第１燃料と、前記第１燃料よりも燃焼速度が高い第２燃料とを混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンを制御するためのガスタービン制御方法であって、
前記第２燃料の混焼率を取得する工程と、
前記混焼率を予め設定された目標混焼率になるように制御する工程と、
前記混焼率が、前記目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きいか否かを判定する工程と、
前記混焼率が前記第１基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記目標混焼率より低く設定された第２基準値より小さくなるように、前記第２燃料の燃料流量を制御する工程と、
を備える。

【0008】

本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン制御プログラムは、上記課題を解決するために、
第１燃料と、前記第１燃料よりも燃焼速度が高い第２燃料とを混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンを制御するためのガスタービン制御プログラムであって、
コンピュータ装置に、
前記第２燃料の混焼率を取得する工程と、
前記混焼率を予め設定された目標混焼率になるように制御する工程と、
前記混焼率が、前記目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きいか否かを判定する工程と、
前記混焼率が前記第１基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記目標混焼率より低く設定された第２基準値より小さくなるように、前記第２燃料の燃料流量を制御する工程と、
を実行させる。

【発明の効果】

【0009】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、燃焼器に供給される燃料の混焼率を適切に制御することにより、フラッシュバックや高レベルの燃焼振動の発生を好適に防止可能なガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、及び、ガスタービン改造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係るガスタービンの概略構成を示す図である。

【図2】一実施形態に係るガスタービン制御装置の機能的構成を示すブロック図である。

【図3】混焼率が第１基準値より大きくなった場合におけるガスタービンの負荷及び混焼率の時間的推移を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0012】

まず図１を参照して、本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン制御装置の制御対象であるガスタービンについて説明する。図１は一実施形態に係るガスタービン１の概略構成を示す図である。

【0013】

ガスタービン１は、圧縮空気を生成するための圧縮機３、圧縮機３で生成された圧縮空気と燃料とを混焼することで燃焼ガスを生成するための燃焼器２、燃焼器２に燃料を供給する燃料供給系統４、及び、燃焼ガスによって駆動されるタービン６を備える。圧縮機３及びタービン６は、一軸に連結されている。このような構成を有するガスタービン１では、燃焼器２には、圧縮機３により圧縮された圧縮空気、及び、燃料供給系統４から供給される燃料が供給され、これらが混合燃焼されて、燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、タービン６に流入し、タービン６を駆動するための動力として機能する。

【0014】

燃料供給系統４は、燃焼器２に供給される燃料として、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２が混合された混合燃料を取り扱う。第２燃料Ｆ２は第１燃料Ｆ１に比べて燃焼速度が大きい燃料である。また第２燃料Ｆ２は第１燃料Ｆ１に比べて、単位体積当たりの熱量が低い燃料である。本実施形態では、第１燃料Ｆ１は液化天然ガス（ＬＮＧ：Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）であり、第２燃料Ｆ２は水素ガスである。

【0015】

第１燃料Ｆ１は、第１燃料供給源７に接続された第１燃料供給ライン８を介して供給される。第１燃料供給ライン８には、第１燃料Ｆ１の流量を検出するための流量計１０が設けられる。

【0016】

第２燃料Ｆ２は、第２燃料供給源１４に接続された第２燃料供給ライン１６を介して供給される。第２燃料供給ライン１６には、第２燃料Ｆ２の流量を検出するための流量計１５、第２燃料Ｆ２の流量を調整するための第１流量調整弁１８が設けられる。

【0017】

第１燃料供給ライン８及び第２燃料供給ライン１６は、下流側で互いに合流して混合管２２に接続される。第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２は、第１燃料供給ライン８及び第２燃料供給ライン１６の合流点２５で合流することで混合され、当該混合された燃料（以下、適宜「混合燃料Ｆｍ」と称する）は混合管２２によって送られる。
尚、混合管２２には、混合燃料Ｆｍの流量を調整するための第２流量調整弁２６が設けられる。

【0018】

混合管２２の下流側は、詳細な図示は省略するが、燃焼器２が備える複数の燃料噴射ノズルに分岐して接続される。これらの燃料噴射ノズルは、混合管２２から供給される混合燃料Ｆｍと、圧縮機３から供給される燃焼用空気とを予混合して燃焼室に噴射して火炎を形成可能な、予混合式の燃料噴射ノズルである。

【0019】

続いて上記構成を有するガスタービン１を制御するためのガスタービン制御装置１００について説明する。ガスタービン制御装置１００は、ガスタービン１を制御するためのコントロールユニットであり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。尚、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0020】

図２は一実施形態に係るガスタービン制御装置１００の機能的構成を示すブロック図である。ガスタービン制御装置１００は、混焼率取得部１０２と、目標混焼率設定部１０４と、混焼率制御部１０５と、混焼率判定部１０６と、減少レート判定部１０８と、増加レート判定部１１０と、第２燃料流量制御部１１２とを備える。

【0021】

混焼率取得部１０２は、混合燃料Ｆｍにおける第２燃料Ｆ２の混焼率Ｒを取得するための構成である。本実施形態では、混焼率取得部１０２は、第１燃料供給ライン８に配置された流量計１０で計測される第１燃料Ｆ１の流量計測値、及び、第２燃料供給ライン１６に配置された流量計１５で計測される第２燃料Ｆ２の流量計測値を取得し、これらの流量計測値に基づいて混焼率Ｒを演算的に算出することにより取得するように構成される。

【0022】

尚、混焼率取得部１０２は、外部から混焼率Ｒの演算結果を取得してもよいし、流量計１０，１５の計測結果を取得して混焼率取得部１０４自身が混焼率Ｒの演算を行うことにより混焼率Ｒを取得してもよい。

【0023】

目標混焼率設定部１０４は、混焼率Ｒに関する目標値（目標混焼率Ｒｔ）を設定するための構成である。目標混焼率Ｒｔは予め設定されるが、具体的には、ガスタービン１の運転状態に応じて可変に設定される。

【0024】

混焼率制御部１０５は、第２燃料Ｆ２の混合率Ｒを制御するための構成である。本実施形態では、混焼率制御部１０５による混焼率Ｒの制御は、混焼率取得部１０２で取得される混焼率Ｒ（実測値）と、目標混焼率Ｒｔとの偏差ΔＲが小さくなるように第２燃料Ｆ２の流量を調整することにより行われる。より具体的には、混焼率制御部１０５は、目標混焼率Ｒｔとの偏差ΔＲが小さくするための第２燃料Ｆ２の流量を実現するために、第２燃料供給ラインに配置された第１流量調整弁１８に対して、開度指令値Ｐを制御信号として出力する。

【0025】

混焼率判定部１０６は、混焼率取得部１０２で取得された混焼率Ｒについて、目標混焼率Ｒｔより大きく設定された第１基準値Ｒｅｆ１より大きいか否かを判定するための構成である。混焼率判定部１０６は、混焼率取得部１０２から混焼率Ｒを所定の時間間隔ごとに取得し、取得された混焼率Ｒと第１基準値Ｒｅｆ１との大小関係を比較することにより判定を行う。混焼率判定部１０６によって混焼率１０６が第１基準値Ｒｅｆ１より大きくなった場合の具体的な制御例については、図３を参照して後述する。

【0026】

減少レート判定部１０８は、混焼率取得部１０２で取得された混焼率Ｒについて、混焼率Ｒの減少レートの大きさＣｄが第３基準値Ｒｅｆ３より大きいか否かを判定するための構成である。減少レート判定部１０８は、混焼率取得部１０２から混焼率Ｒを所定の時間間隔ごとに取得することにより、混焼率Ｒの時間的な変化傾向に基づいて減少レートを算出し、減少レートの大きさＣｄと第３基準値Ｒｅｆ３との大小関係を比較することにより判定を行う。減少レート判定部１０８によって減少レートの大きさＣｄが第３基準値Ｒｅｆ３より大きくなった場合の具体的な制御例については、後述する。

【0027】

増加レート判定部１１０は、混焼率取得部１０２で取得された混焼率Ｒについて、混焼率Ｒの増加レートの大きさが第４基準値Ｒｒｅｆ４より大きいか否かを判定するための構成である。増加レート判定部１１０は、混焼率取得部１０２から混焼率Ｒを所定の時間間隔ごとに取得することにより、混焼率Ｒの時間的な変化傾向に基づいて増加レートを算出し、増加レートの大きさＣｉと第４基準値Ｒｅｆ４との大小関係を比較することにより判定を行う。増加レート判定部１１０によって増加レートの大きさＣｉが第４基準値Ｒｅｆ４より大きくなった場合の具体的な制御例については、後述する。

【0028】

第２燃料流量制御部１１２は、上記の混焼率判定部１０６、減少レート判定部１０８又は増加レート判定部１１０の少なくとも一つの判定結果に応じて、第２燃料Ｆ２の流量制御を行うための構成である。具体的には、混焼率判定部１０６、減少レート判定部１０８又は増加レート判定部１１０の少なくとも一つにおいて成立判定がなされた場合に、第２燃料流量制御部１１２は、混焼率Ｒが目標混焼率Ｒｔより低く設定された第２基準値Ｒｅｆ２より小さくなるように、第２燃料Ｆ２の燃料流量を制御する。これにより、混焼率Ｒ、減少レートＣｄ又は増加レートＣｉが過大になった場合に、混焼率Ｒを十分に低下させることで、フラッシュバックや燃焼振動の発生を効果的に抑制できる。
尚、第２基準値Ｒｅｆ２はゼロ％であってもよい。

【0029】

続いて上記構成を有するガスタービン制御装置１００の動作について、図３を参照して具体的に説明する。

【0030】

まず図３は混焼率Ｒが第１基準値Ｒｅｆ１より大きくなった場合におけるガスタービン１の負荷Ｌ及び混焼率Ｒの時間的推移を示すタイムチャートである。この例では、時刻ｔ１までは混焼率制御部１０５によって略一定に設定された目標混焼率Ｒｔになるように混焼率Ｒが好適に制御されているが、その後、燃料供給系統４の第２燃料供給源１４や第２燃料供給ライン１６における異常などの何らかの要因により混焼率Ｒが増加してしまった様子が示されている。混焼率Ｒは、次第に上昇することにより目標混焼率Ｒｔに対する乖離量が増加し、時刻ｔ２で第１基準値Ｒｅｆ１に到達している。この場合、混焼率判定部１０６によって、混焼率Ｒが第１基準値Ｒｅｆ１より大きいと判定されると、第２燃料流量制御部１１２によって第２燃料Ｆ２の流量が制御され、混焼率Ｒが第２基準値Ｒｅｆ２より小さくなるように調整される。本実施形態では、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて混焼率Ｒが所定の減少レートで低減されるように制御される。

【0031】

このように何らかの要因により混焼率Ｒが第１基準値Ｒｅｆ１より大きくなることにより目標混焼率Ｒｔに対して過大になったと判定された場合には、第２燃料Ｆ２の流量を調整することによって目標混焼率Ｒｔより十分に小さく混焼率Ｒを制御することで、フラッシュバックや高レベルの燃焼振動の発生を効果的に抑制できる。

【0032】

また、何らかの要因によって、意図せずに、第２燃料Ｆ２の流量が急激に減少する可能性もある。この場合、第２流量調整弁２６の弁開度の制御が追い付かず、単位体積当たりの熱量が高い第１燃料Ｆ１が多く流れることにより、燃焼器２に供給される熱量が増加して、タービン入口温度がオーバーシュートし、フラッシュバックや高レベルの燃焼振動が発生してしまうリスクがある。

【0033】

そこで、混焼制御部１０５は、混焼率Ｒの減少レートの大きさＣｄに基づいて、目標混焼率Ｒｔを調整するように制御する。具体的には、減少レートの大きさＣｄが第３基準値Ｒｅｆ３より大きいか否か判定し、大きいと判定されると、第２燃料流量制御部１１２は、第２燃料Ｆ２の流量を制限するように第１流量調整弁１８を制御し、混焼率Ｒが第２基準値Ｒｅｆ２より小さくなるように調整する。同時に、燃焼器２に供給される熱量が変化しないように、第２流量調整弁２６の弁開度が小さくなるように制御する。

【0034】

このように混焼率Ｒの減少レートの大きさＣｄが過大になった場合に、第２燃料Ｆ２の流量を制限するように調整することによって目標混焼率Ｒｔより十分に小さく混焼率Ｒを制御することで、フラッシュバックや高レベルの燃焼振動の発生を効果的に抑制できる。

【0035】

また、何らかの要因によって、意図せずに、第２燃料Ｆ２の流量が急激に増加する可能性もある。この場合も、燃焼器２において高レベルの燃焼振動が発生してしまうリスクがある。

【0036】

そこで、混焼制御部１０５は、混焼率Ｒの増加レートの大きさＣｉに基づいて、目標混焼率Ｒｔを調整するように制御する。具体的には、増加レートの大きさＣｉが第４基準値Ｒｅｆ４より大きいか否か判定し、大きいと判定されると、第２燃料流量制御部１１２は第２燃料Ｆ２の流量を制限するように第１流量調整弁１８を制御し、混焼率Ｒが第２基準値Ｒｅｆ２より小さくなるように調整する。

【0037】

このように混焼率Ｒの増加レートの大きさＣｉが過大になった場合に、第２燃料Ｆ２の流量を制限するように調整することによって目標混焼率Ｒｔより十分に小さく混焼率Ｒを制御することで、高レベルの燃焼振動の発生を効果的に抑制できる。

【0038】

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【0039】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0040】

（１）一態様に係るガスタービン制御装置は、
第１燃料と、前記第１燃料よりも燃焼速度が高い第２燃料とを混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンを制御するためのガスタービン制御装置であって、
前記第２燃料の混焼率を取得するための混焼率取得部と、
前記混焼率を予め設定された目標混焼率になるように制御するための混焼率制御部と、
前記混焼率が、前記目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きいか否かを判定するための混焼率判定部と、
前記第２燃料の燃料流量を制御するための第２燃料流量制御部と、
を備え、
前記第２燃料流量制御部は、前記混焼率が前記第１基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記目標混焼率より低く設定された第２基準値より小さくなるように、前記第２燃料の燃料流量を制御する。

【0041】

上記（１）の態様によれば、第２燃料の混焼率が予め設定された目標混焼率になるように制御される際に、目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きくなったか否かが判定される。その結果、混焼率が第１基準値より大きくなったと判定された場合、混焼率が第２基準値より小さくなるように、第２燃料の流量が制御される。このように何らかの要因により混焼率が目標混焼率に対して過大になった場合に、第２燃料の流量を調整することによって目標混焼率より十分に小さく混焼率を制御することで、フラッシュバックや燃焼振動の発生を効果的に抑制できる。

【0042】

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記第２燃料は、前記第１燃料より単位体積当たりの熱量が小さく、
前記ガスタービン制御装置は、
前記混焼率の減少レートの大きさが第３基準値より大きいか否かを判定するための減少レート判定部を更に備え、
前記第２燃料流量制御部は、前記減少レートの大きさが前記第３基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記第２基準値より小さくなるように、前記第２燃料の燃料流量を制御する。

【0043】

上記（２）の態様によれば、混焼率が目標混焼率になるようにガスタービンが制御されている間に混焼率が減少傾向を示す際、その減少レートの大きさが第３基準値より大きいか否かが判定される。その結果、減少レートの大きさが第３基準値より大きいと判定された場合、混焼率が第２基準値より小さくなるように、第２燃料の流量が制御される。このように何らかの要因により混焼率の減少レートの大きさが過大になった場合に、第２燃料の流量を調整することによって目標混焼率より十分に小さく混焼率を制御することで、フラッシュバックや燃焼振動の発生を効果的に抑制できる。

【0044】

（３）他の態様では、上記（２）の態様において、
前記第２燃料流量制御部は、前記混焼率を前記第２基準値より小さくする場合に、前記第２燃料の減少レートの大きさが前記第３基準値未満となるように前記第２燃料の燃料流量を制御する。

【0045】

上記（３）の態様によれば、第２燃料の燃料流量を減少するように制御させる際に、混焼率の減少レートの大きさが第３基準値未満になるように調整される。これにより、混焼率の減少レートの大きさが過大になることで、フラッシュバックや燃焼振動が発生することを効果的に抑制できる。

【0046】

（４）他の態様では、上記（１）から（３）のいずれか一態様において、
前記混焼率の増加レートの大きさが第４基準値より大きいか否かを判定するための増加レート判定部を更に備え、
前記第２燃料流量制御部は、前記増加レートの大きさが前記第４基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記第２基準値より小さくなるように、前記第２燃料の燃料流量を制御する。

【0047】

上記（４）の態様によれば、混焼率が目標混焼率になるようにガスタービンが制御されている間に混焼率が増加傾向を示す際、その増加レートの大きさが第４基準値より大きいか否かが判定される。その結果、増加レートの大きさが第４基準値より大きいと判定された場合、混焼率が第２基準値より小さくなるように、第２燃料の流量が制御される。このように何らかの要因により混焼率の増加レートの大きさが過大になった場合に、第２燃料の流量を調整することによって目標混焼率より十分に小さく混焼率を制御することで、燃焼振動の発生を効果的に抑制できる。

【0048】

（５）他の態様では、上記（１）から（４）のいずれか一態様において、
前記ガスタービンは、
前記第１燃料を供給するための第１燃料供給ラインと、
前記第２燃料を供給するための第２燃料供給ラインと、
前記第１燃料供給ライン及び前記第２燃料供給ラインの合流点を前記燃焼器に接続する混合ラインと、
を備え、
前記混焼率は、前記第１燃料供給ラインにおける前記第１燃料の流量、及び、前記第２燃料供給ラインにおける前記第２燃料の流量に基づいて算出される。

【0049】

上記（５）の態様によれば、上記制御に用いられる混焼率が、第１燃料供給ライン及び第２燃料供給ラインにおける第１燃料及び第２燃料のそれぞれの流量に基づいて算出される演算値として好適に取得できる。

【0050】

（６）他の態様では、上記（１）から（５）のいずれか一態様において、
前記第１燃料は天然ガスであり、
前記第２燃料は水素ガスである。

【0051】

上記（６）の態様によれば、天然ガスと水素ガスとを含む混合燃料を燃焼可能な燃焼器を備えるガスタービンにおいて、燃焼器に供給される燃料の混焼率を適切に制御することにより、フラッシュバックや燃焼振動の発生を好適に防止できる。

【0052】

（７）一態様に係るガスタービン制御方法は、
第１燃料と、前記第１燃料よりも燃焼速度が高い第２燃料とを混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンを制御するためのガスタービン制御方法であって、
前記第２燃料の混焼率を取得する工程と、
前記混焼率を予め設定された目標混焼率になるように制御する工程と、
前記混焼率が、前記目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きいか否かを判定する工程と、
前記混焼率が前記第１基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記目標混焼率より低く設定された第２基準値より小さくなるように、前記第２燃料の燃料流量を制御する工程と、
を備える。

【0053】

上記（７）の態様によれば、第２燃料の混焼率が予め設定された目標混焼率になるように制御される際に、目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きくなったか否かが判定される。その結果、混焼率が第１基準値より大きくなったと判定された場合、混焼率が第２基準値より小さくなるように、第２燃料の流量が制御される。このように何らかの要因により混焼率が目標混焼率に対して過大になった場合に、第２燃料の流量を調整することによって目標混焼率より十分に小さく混焼率を制御することで、フラッシュバックや燃焼振動の発生を効果的に抑制できる。

【0054】

（８）一態様に係るガスタービン制御プログラムは、
第１燃料と、前記第１燃料よりも燃焼速度が高い第２燃料とを混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンを制御するためのガスタービン制御プログラムであって、
コンピュータ装置に、
前記第２燃料の混焼率を取得する工程と、
前記混焼率を予め設定された目標混焼率になるように制御する工程と、
前記混焼率が、前記目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きいか否かを判定する工程と、
前記混焼率が前記第１基準値より大きいと判定された場合に、前記混焼率が前記目標混焼率より低く設定された第２基準値より小さくなるように、前記第２燃料の燃料流量を制御する工程と、
を実行させる。

【0055】

上記（８）の態様によれば、第２燃料の混焼率が予め設定された目標混焼率になるように制御される際に、目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きくなったか否かが判定される。その結果、混焼率が第１基準値より大きくなったと判定された場合、混焼率が第２基準値より小さくなるように、第２燃料の流量が制御される。このように何らかの要因により混焼率が目標混焼率に対して過大になった場合に、第２燃料の流量を調整することによって目標混焼率より十分に小さく混焼率を制御することで、フラッシュバックや燃焼振動の発生を効果的に抑制できる。

【符号の説明】

【0056】

１ ガスタービン
２ 燃焼器
３ 圧縮機
６ タービン
７ 第１燃料供給源
８ 第１燃料供給ライン
１０ 流量計
１４ 第２燃料供給源
１５ 流量計
１６ 第２燃料供給ライン
１８ 第１流量調整弁
２２ 混合管
２５ 合流点
２６ 第２流量調整弁
１００ ガスタービン制御装置
１０２ 混焼率取得部
１０４ 目標混焼率設定部
１０５ 混焼率制御部
１０６ 混焼率判定部
１０８ 減少レート判定部
１１０ 増加レート判定部
１１２ 第２燃料流量制御部

【要約】

【課題】燃焼器に供給される燃料の混焼率を適切に制御することにより、フラッシュバックや燃焼振動の発生を防止する。
【解決手段】本願は、第１燃料と、燃焼速度が高い第２燃料とを混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンを制御するためのガスタービン制御装置に関する。本装置は、第２燃料の混焼率を、予め設定された目標混焼率になるように制御する。混焼率が目標混焼率より大きく設定された第１基準値より大きいと判定された場合、混焼率が目標混焼率より低く設定された第２基準値より小さくなるように、第２燃料の燃料流量を制御する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】