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JP2756396B2 - Method for cleaning blades of fuel-fired gas turbine device - Google Patents

Method for cleaning blades of fuel-fired gas turbine device

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JP2756396B2
JP2756396B2 JP4305457A JP30545792A JP2756396B2 JP 2756396 B2 JP2756396 B2 JP 2756396B2 JP 4305457 A JP4305457 A JP 4305457A JP 30545792 A JP30545792 A JP 30545792A JP 2756396 B2 JP2756396 B2 JP 2756396B2
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JP
Japan
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gas turbine
cleaning
fuel
air compressor
amount
Prior art date
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JP4305457A
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冬樹 相馬
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は燃料焚きガスタービン装
置の翼洗浄方法に関し、特に通常運転中の洗浄に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cleaning blades of a fuel-fired gas turbine apparatus, and more particularly to cleaning during normal operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に燃料焚きガスタービン装置は空気
圧縮機とガスタービンとが直結されており、空気圧縮機
の効率維持がガスタービン装置全体の効率維持につなが
るため、空気圧縮機の翼の汚れ防止が高効率維持のポイ
ントとなる。この翼の汚れ防止対策として水や蒸気を吸
い込んで翼とダストとの接触を遮断する方法が以前から
知られている。
2. Description of the Related Art Generally, in a fuel-fired gas turbine device, an air compressor and a gas turbine are directly connected, and maintaining the efficiency of the air compressor leads to maintaining the efficiency of the entire gas turbine device. Prevention is the key to maintaining high efficiency. As a countermeasure for preventing the contamination of the wing, a method of sucking water or steam to cut off contact between the wing and dust has been known for some time.

【0003】特開昭52−36208号公報では、ガス
タービン2の翼の形状を工夫し、図7に示すように、遠
心方向流を生ずるタービン動翼21を設け、その外周方
向に捕集装置22を設けてダストを排塵室24に導き、
噴水装置23によりダストを洗い流し、最終的に排水口
25より取り出すようにした装置が開示されている。ま
た、特開昭52−101309号公報では、図8に示す
ように、タービン静翼30自体を多孔通気性材質の焼結
合金31で構成し、中空部32を設け水又は蒸気が通気
性を有する多孔質焼結合金31を通って表面ににじみ出
て、そこに潤滑性を与えてダストの付着を防ぐ技術が開
示されている。
In Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 52-36208, the shape of the blades of the gas turbine 2 is devised, and as shown in FIG. 22 to guide the dust to the dust chamber 24,
A device is disclosed in which dust is washed out by a fountain device 23 and finally taken out from a drain port 25. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-101309, as shown in FIG. 8, the turbine vane 30 itself is made of a sintered alloy 31 made of a porous gas permeable material, and a hollow portion 32 is provided to allow water or steam to be permeable. There is disclosed a technology in which the material oozes out to the surface through a porous sintered alloy 31 and has lubricity to prevent the adhesion of dust.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術であ
る、水や蒸気等を噴射する技術では燃料焚きガスタービ
ン装置では失火の危険性があることから、通常は、運転
を中断して翼の洗浄作業を行う。運転中断中は例えば発
電用のガスタービン装置では発電を停止しなければなら
ないという問題があった。また、特開昭52−3620
8号公報の技術ではタービン翼の改造、捕集装置、噴水
装置、排水口等を圧縮機のケーシング周辺に設置するこ
とが必要であることから、ガスタービン装置本体の構造
上の制約が発生するという問題があった。さらに、特開
昭52−101309号公報の技術は翼を中空構造にし
てその中に水や蒸気を通す必要があるため、特に既設の
圧縮機に適用するには大幅な改造が必要であるという問
題があった。
In the above-mentioned prior art technology for injecting water, steam, or the like, there is a risk of misfiring in a fuel-fired gas turbine device. Perform cleaning work. During operation interruption, for example, there is a problem that power generation must be stopped in a gas turbine device for power generation. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-3620
In the technique disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 8 (1994), it is necessary to remodel the turbine blades and to install a collecting device, a fountain device, a drain port, and the like around the casing of the compressor. There was a problem. Furthermore, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-101309 requires that the wings have a hollow structure to allow water or steam to pass therethrough, so that a significant modification is required especially for application to existing compressors. There was a problem.

【0005】本発明は前記問題点を解決した燃料焚き
スタービン装置の翼洗浄方法の技術を提供することを目
的とするものであって、空気圧縮機の吸込側に、翼洗浄
用の洗浄剤噴射用ノズルを設けたガスタービン設備に適
用される、運転中の燃料焚きガスタービン装置の翼洗浄
方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for cleaning blades of a fuel-fired gas turbine apparatus which solves the above-mentioned problems. The present invention provides a method for cleaning blades of a fuel-fired gas turbine device during operation, which is applied to gas turbine equipment provided with a cleaning agent injection nozzle for use.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するためになされたもので、燃料焚きガスタービンの
空気圧縮機の吸入空気中の洗浄剤濃度に対する失火危険
域を予め把握しておき、運転中に空気圧縮機の吸い込み
空気量を検知し、この吸込空気量に対し、予め規定した
空気中の最適洗浄剤濃度になるように、調節器によって
洗浄剤の投入量を演算、判定させ、空気圧縮機の吸込側
に設けた翼洗浄用の洗浄剤噴射用ノズルからの洗浄剤の
投入量を調整するようにしたものである。この場合、本
発明によればガスタービン装置の空気圧縮機の入側ガイ
ドベーン開度により吸込空気量を検知し、吸込空気量に
対し予め規定した空気中の最適洗浄剤濃度になるよう
に、洗浄剤投入量を調整するので、通常の運転状態で翼
洗浄作業を行うことができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has been developed for a fuel-fired gas turbine.
Misfire risk for detergent concentration in intake air of air compressor
The operating range of the air compressor is detected in advance, and the amount of air sucked into the air compressor is detected during operation . The input amount is calculated and determined, and the input amount of the cleaning agent from the cleaning agent injection nozzle for blade cleaning provided on the suction side of the air compressor is adjusted. In this case, according to the present invention, the suction air amount is detected based on the opening degree of the guide vane on the inlet side of the air compressor of the gas turbine device, and the optimum cleaning agent concentration in the air is determined in advance with respect to the suction air amount. Since the amount of the detergent is adjusted, the blade cleaning operation can be performed in a normal operation state.

【0007】[0007]

【作用】本発明は発明者の研究結果の知見に着目したも
ので、以下に説明する。すなわち、燃料焚きガスタービ
ン装置の空気圧縮機の入側ガイドベーン開度と吸込空気
量との関係を予め把握しておく。さらに空気中の洗浄剤
濃度が低くければ洗浄効果も低く、逆に洗浄剤濃度が高
ければ洗浄効果は高いものの、燃料焚きガスタービン装
置の燃焼機の失火の危険性も高くなるため、失火の危険
域に入る前の最高濃度も把握しておく。これらによって
空気圧縮機の入側ガイドベーン開度から常に最適洗浄剤
濃度を維持するような洗浄剤投入量を決めることが可能
となるため、失火の心配がなく、通常運転中に、適切な
翼洗浄作業を実施することができる。
The present invention focuses on the findings of the inventors' research results and will be described below. That is, the relationship between the inlet guide vane opening of the air compressor of the fuel-fired gas turbine device and the amount of intake air is grasped in advance. Furthermore, if the concentration of the detergent in the air is low, the cleaning effect is low.On the contrary, if the concentration of the detergent is high, the cleaning effect is high, but the danger of misfire of the combustor of the fuel-fired gas turbine unit increases. Know the highest concentration before entering the danger zone. With these, it is possible to determine the amount of detergent to be maintained so as to always maintain the optimum detergent concentration from the opening degree of the guide vane on the inlet side of the air compressor. A cleaning operation can be performed.

【0008】本発明の構成とその作用を図1〜4により
以下に説明する。図1は空気圧縮機1の入側部分を示し
たものである。空気吸入口5から吸入され空気圧縮機1
で圧縮されながら、図1の向かって右の方に進み、図1
の向かって右にある図示省略したガス燃焼室に導入さ
れ、ガスを燃焼して燃焼ガスとなり、さらに右側に進
み、空気圧縮機と共通軸に設けられてるガスタービンに
入って、ガスタービンを駆動する。ガスタービンには発
電機が結合されている。
The structure and operation of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows the inlet side of the air compressor 1. The air compressor 1 sucked from the air inlet 5
While being compressed in the direction shown in FIG.
The gas is introduced into a gas combustion chamber (not shown) on the right side, and the gas is burned to become a combustion gas, further proceeds to the right, enters a gas turbine provided on a common shaft with the air compressor, and drives the gas turbine. I do. A generator is coupled to the gas turbine.

【0009】空気圧縮機1の静翼4の1段目は、開度可
変機構を有する入側ガイドべーン4となっており、この
入側ガイドベーン4の開度により空気吸込口5からの吸
込空気量を調節することができる。ガイドベーンの全開
を100%とすると、ガイドベーンの開度を閉じること
により吸込空気量はおよそ70%程度まで絞ることがで
きる。
The first stage of the vane 4 of the air compressor 1 is an inlet guide vane 4 having a variable opening degree mechanism. The amount of suction air can be adjusted. Assuming that the guide vanes are fully opened at 100%, the intake air amount can be reduced to about 70% by closing the guide vanes.

【0010】空気圧縮機1の吸入側には洗浄剤吹込用の
噴射ノズル6が円周方向に複数個設置されている。この
噴射ノズル6に洗浄剤を供給する装置を図3に示した。
この装置はタンク本体11、タンク11からの噴射ノズ
ルまでの配管12、タンク上部から圧力をかけて洗浄剤
を噴射ノズルまで圧送するための圧縮空気配管13、洗
浄剤の流量をコントロールするための流量コントロール
弁14等から構成される。この流量コントロール弁14
の動作により噴射ノズルから吹込む洗浄剤の量を調節で
きるようにする。
On the suction side of the air compressor 1, a plurality of spray nozzles 6 for blowing a cleaning agent are provided in the circumferential direction. FIG. 3 shows an apparatus for supplying a cleaning agent to the injection nozzle 6.
This device includes a tank body 11, a pipe 12 from the tank 11 to the injection nozzle, a compressed air pipe 13 for applying pressure from the upper part of the tank to pump the cleaning agent to the injection nozzle, and a flow rate for controlling the flow rate of the cleaning agent. It comprises a control valve 14 and the like. This flow control valve 14
The above operation allows the amount of the cleaning agent blown from the injection nozzle to be adjusted.

【0011】洗浄剤濃度を制御するフローを図4に示
す。空気圧縮機1の入側ガイドベーン4の開度と吸込空
気量との関係を予め把握しておき、さらに噴射ノズル6
から吹込む洗浄剤の量を流量計17から取り込み、調節
器18により最適濃度になるよう流量コントロール弁1
4を制御する。
FIG. 4 shows a flow for controlling the detergent concentration. The relationship between the opening degree of the inlet-side guide vane 4 of the air compressor 1 and the amount of intake air is grasped in advance, and the injection nozzle 6
The amount of the cleaning agent blown from the inlet is taken in from the flow meter 17, and the flow control valve 1 is adjusted by the controller 18 so that the concentration becomes optimum.
4 is controlled.

【0012】[0012]

【実施例】実施例として製鉄所で副生する低カロリーガ
スと燃料とした発電用ガスタービンプラントの翼洗浄方
法に関して記述する。このガスタービンプラントでは燃
料は高炉ガス(約750kcal/Nm3 )、転炉ガス
(約2000kcal/Nm3 )、コークス炉ガス(4
300kcal/Nm3 )の混合ガスで約1000kc
al/Nm3 に制御され、燃焼温度が1154℃、定格
出力が122600kW、空気圧縮機は軸流17段であ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an embodiment, a method of cleaning blades of a gas turbine plant for power generation using low-calorie gas and fuel as by-products in an ironworks will be described. In this gas turbine plant, the fuel is blast furnace gas (about 750 kcal / Nm 3 ), converter gas (about 2000 kcal / Nm 3 ), coke oven gas (4 kcal / Nm 3 ).
300 kcal / Nm 3 ) mixed gas of about 1000 kc
al / Nm 3 , the combustion temperature is 1154 ° C., the rated output is 122600 kW, and the air compressor has 17 stages of axial flow.

【0013】この燃料焚きガスタービン装置を備えた
スタービンプラントの吸込空気量中の洗浄剤濃度を失火
の危険域以下の最適値に調整する必要がある。実機での
実験データより吸込空気量中の洗浄剤濃度とプラントの
効率との関係を図2に示す。プラント効率の定義には次
に示す通りである。
[0013] It is necessary to adjust the concentration of the detergent in the intake air amount of the gas turbine plant provided with the fuel-fired gas turbine device to an optimum value which is equal to or less than a risk range of misfire. FIG. 2 shows the relationship between the concentration of the cleaning agent in the amount of intake air and the efficiency of the plant based on experimental data on actual equipment. The definition of plant efficiency is as follows.

【0014】[0014]

【数1】 (Equation 1)

【0015】図2から、吸込空気量中の洗浄剤濃度の調
節目標値を約8cc/Nm3 とすると、失火の危険性が
なく、かつプラント効率の復帰率も高いことがわかる。
これによって発電運転中に定期的に翼洗浄作業を実施す
ることが可能となり、翼の汚れによる効率低下を防止す
ることができる。プラントを停止しなければ翼洗浄作業
を実施できない場合には、プラントを停止することによ
る発電量減少のデメリットが発生するが、運転中に翼洗
浄が可能であれば、このデメリットは発生しない。な
お、運転中に実施可能であるから、翼洗浄作業の実施は
定期的に行ってもよく、プラント効率を監視して、その
効率が低下した時に適時に実施することとすることも可
能である。したがって、常にプラント効率を高いレベル
に維持することが可能である。
From FIG. 2, it can be seen that when the adjustment target value of the concentration of the detergent in the intake air amount is about 8 cc / Nm 3 , there is no risk of misfire and the recovery rate of the plant efficiency is high.
This makes it possible to periodically perform the blade cleaning operation during the power generation operation, and to prevent a decrease in efficiency due to blade contamination. If the blade cleaning operation cannot be performed without stopping the plant, there is a disadvantage that the power generation amount is reduced by stopping the plant. However, if the blade cleaning is possible during operation, this disadvantage does not occur. Since the operation can be performed during the operation, the blade cleaning operation may be performed periodically, and the efficiency of the plant may be monitored and the efficiency may be reduced when the efficiency is reduced. . Therefore, it is possible to always maintain the plant efficiency at a high level.

【0016】図5に、プラントを停止して翼洗浄作業を
実施した場合、図6に、運転中に洗浄可能な場合のプラ
ント効率の推移を示す。プラントを停止する場合には、
停止デメリットが発生するため、翼洗浄作業の周期は長
くなる。したがって、プラント効率の低下は大きい。し
かしながら、図5のように、運転中に洗浄可能な場合
は、いつでも翼洗浄作業を実施できるため、常にプラン
トを高効率に維持することができる。
FIG. 5 shows the transition of the plant efficiency in the case where the plant is stopped and the blade cleaning operation is performed, and FIG. 6 shows the case where the cleaning is possible during the operation. When shutting down the plant,
Since the shutdown disadvantage occurs, the cycle of the blade cleaning operation becomes longer. Therefore, the decrease in plant efficiency is large. However, as shown in FIG. 5, when the cleaning can be performed during the operation, the blade cleaning operation can be performed at any time, so that the plant can always be maintained at high efficiency.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明によれば燃料焚きガスタービン
の翼洗浄作業において、吸込空気量中の洗浄剤濃度を
最適値に管理することにより、失火の危険域を避け、か
つ洗浄効率の高い洗浄剤濃度で翼洗浄の実施が可能とな
る。したがって、運転中に最も洗浄効果のある時点で洗
浄作業を行い、プラントを高効率に維持することができ
る。
According to the present invention, a fuel-fired gas turbine device is provided.
In blade cleaning operation of the location, by managing the detergent concentration of the suction air quantity in the optimal value, avoiding the danger zone of the misfire, and it is possible to practice the wing washed with high washing efficiency detergent concentration. Therefore, during the operation, the cleaning operation is performed at the time when the cleaning effect is the highest, and the plant can be maintained at high efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例の空気圧縮機の吸込側の洗浄剤噴射ノズ
ルの設置状況を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an installation state of a cleaning agent injection nozzle on a suction side of an air compressor according to an embodiment.

【図2】燃料焚きガスタービン装置の吸込空気量の洗浄
剤濃度とプラント効率復帰率の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a cleaning agent concentration of an intake air amount of a fuel-fired gas turbine device and a plant efficiency return rate.

【図3】洗浄剤供給タンクの模式図である。FIG. 3 is a schematic view of a cleaning agent supply tank.

【図4】本発明の実施例のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図5】プラント停止して翼洗浄を実施した場合の効率
推移チャートである。
FIG. 5 is an efficiency transition chart when the plant is stopped and blade cleaning is performed.

【図6】運転中に翼洗浄を実施した場合の効率推移チャ
ートである。
FIG. 6 is an efficiency transition chart in a case where blade cleaning is performed during operation.

【図7】ダストの捕集装置が設置されている圧縮機の断
面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a compressor provided with a dust collecting device.

【図8】多孔通気性材質の焼結合金で構成される圧縮機
の翼の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a compressor blade made of a sintered alloy of a porous gas-permeable material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空気圧縮機 2 ガスタービン 3 動翼1段 4 静翼1段(入側ガイドベーン) 5 空気吸込口 6 噴射ノズル 7 洗浄剤 11 タンク本体 12 洗浄剤供給配管 13 圧縮空気配管 14 流量コントロール弁 17 洗浄剤流量計 18 調節器 22 捕集装置 23 噴水装置 24 排塵室 25 排出口 30 静翼 31 多孔通気性材質の焼結合金 32 中空部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air compressor 2 Gas turbine 3 Moving blade 1 stage 4 Stator blade 1 stage (entrance guide vane) 5 Air suction port 6 Injection nozzle 7 Cleaning agent 11 Tank body 12 Cleaning agent supply pipe 13 Compressed air piping 14 Flow control valve 17 Cleaning agent flow meter 18 Controller 22 Collection device 23 Fountain device 24 Dust chamber 25 Discharge port 30 Stator vane 31 Sintered alloy of porous air-permeable material 32 Hollow portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02C 7/30 F02B 39/16──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F02C 7/30 F02B 39/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 空気圧縮機の吸入空気中の洗浄剤濃度に
対する失火危険域を予め把握しておき、運転中に空気圧
縮機の吸込空気量を検知し、洗浄剤濃度が前記失火危険
域外の最適洗浄剤濃度になるように、空気圧縮機の吸込
側に設けた翼洗浄用の洗浄剤噴射用ノズルからの洗浄剤
の投入量を調整することを特徴とする燃料焚きガスター
ビン装置の翼洗浄方法。
1. The cleaning agent concentration in the intake air of an air compressor.
Advance grasped misfire danger zone against detects the intake air amount of the air compressor during operation, the cleaning agent concentration the misfire dangerous
A fuel-fired gas turbine device characterized in that the amount of detergent supplied from a nozzle for nozzle injection for cleaning the blades provided on the suction side of the air compressor is adjusted so that the optimum detergent concentration is out of the range. Wing cleaning method.
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JPS5514926A (en) * 1978-07-19 1980-02-01 Hitachi Ltd Water injection system for gas turbine
JPS63131834A (en) * 1986-11-19 1988-06-03 Toshiba Eng & Constr Co Ltd Device for detecting pollution in air compressor and gas turbine and washing device using said detecting device
JPS6414409A (en) * 1988-04-06 1989-01-18 Iwasaki Kogyo Kk Automatic arranging and recovering device for cone road-sign

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