DE102006008712B4

DE102006008712B4 - Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung und Gasturbinensystem

Info

Publication number: DE102006008712B4
Application number: DE102006008712.7A
Authority: DE
Inventors: Koji Hiramoto; Takuya Murase; Tomoshige Takata; Hiroshi Kawane; Takashi Sonoda
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2026-02-25
Also published as: KR20060095455A; US20060248894A1; CN1828029A; JP2006233920A; KR100743806B1; CN1828029B; DE102006008712A1

Abstract

Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung mit einem ersten Gasmischer (3) zum Mischen eines ersten Brennstoffgases und eines zweiten Brennstoffgases zum Bilden eines Brennstoffgasgemisches, einem ersten Gaskalorimeter (10a) zum Messen von Gaskalorien des Brennstoffgasgemisches, welches durch Mischen in dem ersten Gasmischer (3) gebildet wurde, einem Rückkoppelungs-Regelungsabschnitt (12; 12a; 12b), der basierend auf dem Messergebnis des ersten Gaskalorimeters (10a) das Strömungsratenverhältnis der in den ersten Gasmischer (3) zugeführten ersten und zweiten Brennstoffgase so einzustellen vermag, dass Gaskalorien des Brennstoffgasgemisches auf einen Sollwert eingestellt werden, wobei ein Gasbehälter (2) stromauf des ersten Gasmischers (3) vorgesehen und mechanisch so aufgebaut ist, dass das zu unterschiedlichen Zeiten in den Gasbehälter (2) eingeleitete erste Brennstoffgas in diesem aktiv gemischt und mit einer Zeitverzögerung ausgetragen und dem ersten Gasmischer (3) zugeführt wird, um Fluktuationen der Gaskalorien des ersten Brennstoffgases zu verringern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffgas-Kalorie-Steuer- oder Regelungsvorrichtung, die Gaskalorien eines Brennstoffgases in einem Verbrennungssystem steuert oder genauer gesagt regelt, das ein als Brennstoffgas dienendes Hochofengas bzw. Gichtgas aufweist, und bezieht sich auch auf ein Gasturbinensystem, das mit einem Brennstoffgas versorgt wird, dessen Gaskalorien durch die Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gesteuert oder genauer gesagt geregelt werden.
Derzeit enthält ein Gichtgas, das ein aus einem Hochofen eines Stahlwerks ausgetragenes Nebenproduktgas ist, eine große Menge an Kohlenmonoxid (CO), und es wurde ein Gasturbinen-Energieerzeugungssystem entwickelt, das das Hochofengas als Hauptbrennstoff verwendet. Bei einem solchen Gasturbinen-Energieerzeugungssystem fluktuieren die von Gichtgas erzeugten Gaskalorien je nach der Betriebsbedingung des Hochofens stark. Infolgedessen erfährt aufgrund der Fluktuationen der Gaskalorien des Gichtgases eine Ausgangsleistung bei der Energieerzeugung einer Gasturbine, die das Gichtgas als Hauptbrennstoff einsetzt, eine Änderung. Insbesondere wenn die Gaskalorien des Gichtgases stark fluktuieren, kommt es zu einem Fall, der zu einer unstabilen Verbrennung oder einem unvorhergesehenen Brand führt. Daher wird zur Stabilisierung des Betriebs eines Gasturbinen-Energieerzeugungssystems ein Verfahren wie das Messen der Gaskalorien eines dem Gasturbinen-Energieerzeugungssystem zugeführten Brennstoffgases und das Vornehmen einer Rückkoppelungseinstellung der zu zündenden Gasmenge angewandt, so dass die Gaskalorien genau geregelt werden, oder es wird ein Verfahren angewandt wie das Einstellen der zu zündenden Gasmenge, so dass die Ausgangsleistung der Energieerzeugung einer Gasturbine genau geregelt wird. Zusätzlich wird als Verbrennungs-Regelungsverfahren zum Regeln der Gaskalorien eines Gasgemischs mit gemischtem Gichtgas (BFG = Blast Furnace Gas) und Koksofengas (COG = Coke Oven Gas), ein Verbrennungs-Regelungsverfahren zum Regeln der Gaskalorien für einen Koksofen vorgeschlagen, das eine COG-Strömungsrate einschätzt, wenn deren Fluktuationen in einem Gasgemisch-Strömungsraten-Regelungssystem, das die Strömungsrate eines Gasgemischs regelt und die Gaskalorien des Gasgemischs durch Anwendung der geschätzten COG-Strömungsrate regelt, stabilisiert werden (siehe JP H7-19453 A ).
Außerdem schlägt der Anmelder der Erfindung auch eine Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung zum Regeln der Gaskalorien eines Brennstoffgases vor, das von einem Gasmischer in einem Gasturbinensystem geliefert wird, welches mit einem BFG und COG mischenden Gasmischer versehen ist und mittels eines in dem Gasmischer gemischten Brennstoffgases in Gang gesetzt wird (siehe JP 2004-190632 A ).
Die oben beschriebene Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung ist mit einem Gaskalorimeter bzw. Gasmengenmesser versehen, der die Gaskalorien eines einer Gasturbine zugeführten Brennstoffgases misst. Dabei werden, basierend auf den Messergebnissen des Gaskalorimeters, die Gaskalorien eines in einem Gasmischer gemischten Brennstoffgasgemisches geschätzt, so dass eine Rückkoppelungsregelung durchgeführt wird, welche die Gaskalorie eines der Gasturbine zugeführten Brennstoffgases steuert. Außerdem ist ein Gaskalorimeter installiert, um die Gaskalorien von dem dem Gasmischer zugeführten BFG zu messen. Dabei werden, basierend auf den Messergebnissen des Gaskalorimeters, Fluktuationen der Gaskalorien des BFG im Voraus erfasst, wodurch eine Optimalwertsteuerung bzw. Vorwärtsregelung durchgeführt wird, die nachteilige Auswirkungen einer Zeitverzögerung begrenzt, wenn ein Brennstoffgas einer Gasturbine aus einem Gasmischer zugeführt wird.
Obwohl derzeit neue Eisenherstellungsprozesse wie ein sog. COREX-Prozess und ein sog. FINEX-Prozess entwickelt wurden, hat ein Nebenproduktgas, das bei einer neuen Hochofenart erzeugt wird, welche einen neuen Eisenherstellungsprozess wie einen COREX-Prozess, einen FINEX-Prozess und dgl. (CFG: COREX Furnace Gas) anwendet, eine erhebliche Fluktuationsgeschwindigkeit und ein breiteres Kalorien-Fluktuationsband. Deshalb wird bei einem herkömmlichen Verbrennungs-Regelungsverfahren zum Regeln der Gaskalorien dessen Ansprechverhalten gemindert, was zu einer unstabilen Verbrennung oder einem unvorhergesehenen Brand in einem ein Nebenproduktgas eines neuartigen Hochofens einsetzenden Verbrennungssystem führt.
Durch die Ausstattung mit einer Vorwärtsregelungsfunktion ist es bei einer Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung, die in der JP 2004-190632 A beschrieben ist, möglich, eine rasche Änderung, wie z. B. eine unerwartete Störung und dgl., zu bewältigen. In einem Fall jedoch, bei dem CFG als Nebenproduktgas von einem neuen Hochofen eingemischt wird, erfolgen die Fluktuationen der Gaskalorien von CFG rasch. Daher können auch dann, wenn eine herkömmliche Optimalwertsteuerung bzw. Vorwärtsregelung eingesetzt wird, die Werte der Gaskaloriefluktuationen eines Brennstoffgases nicht hinreichend geregelt werden. Da das Ansprechverhalten eines Gaskalorimeters niedrig ist und dessen Zeitverzögerung groß ist, ist es schwierig, auf rasche Fluktuationen eines Nebenproduktgases, das in dem neuen Hochofen erzeugt wird, zu reagieren.
Aus der JP S56-118533 A ist eine Brennstoffgas-Aufbereitungsvorrichtung speziell für Faulgase (Methan) bekannt, bei der das Faulgas mit einem Hilfsbrennstoff gemischt wird. Für das Faulgas ist ein Pufferbehälter und ein Gastank vorgesehen. An einem Densitometer wird die Dichte des Faulgases gemessen. Dieser Messwert wird mit einem Drehzahlsignal verknüpft und dadurch das Strömungsratenverhältnis von Faulgas und Zusatzbrennstoff geregelt.
Die JP S62-075033 A zeigt zwar eine Brennstoffgas-Aufbereitungsvorrichtung, bei der Brennstoffgase mit unterschiedlichem Brennwert gemischt werden, bevor diese einem Brennstoffgaskompressor und einer Brennkammer zugeführt werden. Allerdings wird der Brennwert des der Brennkammer zugeführten Brennstoffgasgemisches bei dieser Vorrichtung dadurch eingestellt, dass eine Bypass-Leitung für den Brennstoff mit höherem Brennwert um den Kompressor herum vorgesehen ist, und in bestimmten Phasen des Gasturbinenbetriebs, beispielsweise bei der Zündung und der Anfahrphase, ein Teil des Brennstoffgases mit höherem Brennwert am Kompressor vorbei geleitet und vor der Einleitung in die Brennkammer mit dem komprimierten Brennstoffgasgemisch vermischt wird. Hierfür ist auch keine separate Gasmischvorrichtung vorgesehen.
Die JP 2002-004885 A beschreibt eine Brennstoffgas-Aufbereitungsvorrichtung, bei der Brennstoffgase unterschiedlichen Brennwerts (Methan und LPG) gemischt werden. Bei dieser Vorrichtung ist auch ein Gastank vorgesehen, der allerdings das Brennstoffgasgemisch aufnimmt und damit stromab des Mischers vorgesehen ist. Dieser Gastank dient daher der Stabilisierung des Brennstoffgasgemisches aus zwei unterschiedlichen Brennstoffgasen und nicht dem Ausgleich von zeitlichen Brennwertfluktuationen eines einzelnen Brennstoffgases.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung bereitzustellen, welche die Gaskalorien eines Brennstoffgases so spezifisch steuert (d. h. auf einen Sollwert einstellt), dass die Kaloriefluktuationen eines Brennstoffgases mit starken Kaloriefluktuationen geregelt werden, und ein Gasturbinensystem mit einer solchen vorstehend beschriebenen Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung bereitzustellen.
Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, wird eine Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 vorgeschlagen. Bevorzugte Ausgestaltungen der Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Außerdem besitzt ein Gasturbinensystem gemäß der Erfindung die Merkmale des Patentanspruches 17. Gemäß der Erfindung kann durch die Ausstattung mit einem Gasbehälter, der ein mit unterschiedlichen Zeitverzögerungen geliefertes Brennstoffgas einmischt, das Fluktuationsverhältnis der Gaskalorien des Brennstoffgases abgeschwächt werden, wodurch die auf den Messwerten des Gaskalorimeters basierende Rückkopplungsregelung stabilisiert wird. Infolgedessen können beim Regeln der Gaskalorien eines Brennstoffgasgemisches, das durch Mischen des von dem Gasbehälter gelieferten Brennstoffgases mit einem weiteren Brennstoffgas erhalten wird, die Fluktuationen der Gaskalorien des Brennstoffgasgemisches klein gehalten werden. Außerdem ist es durch einmaliges Mischen eines Brennstoffgases vor der Zufuhr zu dem Gasbehälter und durch Regeln der Gaskalorien des zu mischenden Brennstoffgases mittels der Vorwärtsregelungsfunktion möglich, hochfrequente Komponenten, die in dem Fluktuationsverhältnis in den Gaskalorien eines Brennstoffgasgemisches enthalten sind, und die schließlich und endlich notwendig ist, zu verringern. Außerdem ist es durch Ausführen der Vorwärtsregelung mittels der Gaskalorien eines von dem Gasbehälter ausgestoßenen Brennstoffgases auch möglich, eine in dem Fluktuationsverhältnis in den Gaskalorien des Brennstoffgasgemisches enthaltene hochfrequente Komponente zu verringern, was letztendlich nötig ist. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann ein stabiles Verbrennungsverhalten erreicht werden, da die Fluktuationsrate der Gaskalorien eines Brennstoffgasgemisches eingeschränkt und stabilisiert werden kann, wenn die Gaskalorie-Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einem Gasturbinensystem eingesetzt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Gasturbinensystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt,
2 ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Konfigurationsbeispiels eines Gasbehälters,
3 ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Konfigurationsbeispiels eines Gasbehälters,
4 ein schematisches Blockdiagramm eines dritten Konfigurationsbeispiels eines Gasbehälters,
5 ein schematisches Blockdiagramm eines vierten Konfigurationsbeispiels eines Gasbehälters,
6 ein schematisches Blockdiagramm eines fünften Konfigurationsbeispiels eines Gasbehälters,
7 ein schematisches Blockdiagramm eines sechsten Konfigurationsbeispiels eines Gasbehälters,
8 ein schematisches Blockdiagramm eines siebten Konfigurationsbeispiels eines Gasbehälters,
9 ein schematisches Blockdiagramm eines achten Konfigurationsbeispiels eines Gasbehälters,
10 ein Blockdiagramm eines Aufbaus eines Gasturbinensystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
11 ein Blockdiagramm eines Aufbaus eines Gasturbinensystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
<Erste Ausführungsform>
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird im Folgenden eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Gasturbinensystems gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein in 1 dargestelltes Gasturbinensystem umfasst ein CFG-Einlassrohr 1a, das aus einem neuartigen Hochofentyp (nicht dargestellt), wie z. B. einem COREX-Hochofen, einem FINEX-Hochofen und dgl. ausgetragenes CFG zuführt, ein BFG-Einlassrohr 1b, das aus einem Hochofen ausgetragenes BFG zuführt, einen Gasbehälter 2, der das Fluktuationsverhältnis des aus dem CFG-Einlassrohr 1a zugeführten CFG begrenzt, einen Gasmischer 3, der das aus dem Gasbehälter 2 ausgetragene CFG mit dem von dem BFG-Einlassrohr 1b zugeführten BFG mischt, und einen elektrischen Staubabscheider (EP) 4, der Stäube und dgl. in einem aus CFG und BFG in dem Gasmischer 3 gemischten Gasgemisch sammelt.
In einem Gasturbinensystem nach obiger Beschreibung wird, wenn das von dem CFG-Einlassrohr 1a dem Gasbehälter 2 zugeführte CFG eingeleitet wird, das mit Zeitverzögerung in den Gasbehälter 2 gelieferte CFG mit dem ohne Zeitverzögerung gelieferten CFG gemischt, wodurch die zeitliche Fluktuation des CFG mechanisch eingeschränkt wird. Im Einzelnen wird die zeitliche Fluktuation des CFG dadurch eingeschränkt, dass der Gasbehälter 2 mechanisch auf eine Weise aufgebaut ist, dass sich die Zeit, bis das dem Gasbehälter 2 zugeführte CFG aus dem Gasbehälter 2 ausgetragen wird, ändert.
Wenn dann das aus dem Gasbehälter 2 ausgetragene CFG einem Gasmischer 3 zugeführt wird, wird das CFG mit dem dem Gasmischer 3 auf die gleiche Weise zugeführten BFG gemischt, wobei ein als Brennstoffgas dienendes Gasgemisch erzeugt wird. Wenn das Gasgemisch dem EP 4 zugeführt wird, wird ein elektrischer Hochdruck-Gleichstrom zwischen einer Entladeelektrode und einer Staubsammelelektrode geladen und es kommt zu einer Corona-Entladung zwischen den beiden, was bewirkt, dass in dem Gasgemisch enthaltene Stäube mit negativen Ionen geladen werden, wodurch die Stäube gesammelt werden und das Gasgemisch gereinigt wird.
Außerdem umfasst das oben beschriebene Gasturbinensystem einen Gaskompressor 5, der das in dem EP 4 gereinigte Gasgemisch komprimiert, einen Luftkompressor 6, der die von außen zugeführte Luft komprimiert, eine Brennkammer 7, die mit dem von dem Gaskompressor 5 bzw. dem Luftkompressor 6 komprimierten Gasgemisch und der Druckluft versorgt wird, und eine Verbrennung durchführt, eine Gasturbine 8, die mit durch Verbrennung in der Brennkammer 7 erhaltenem Verbrennungsgas versorgt wird, so dass sie sich dreht, und einen Generator 9, der eine Rotationsenergie der Gasturbine 8 in elektrische Energie umwandelt.
Bei dem Aufbau nach obiger Beschreibung sind der Gaskompressor 5, der Luftkompressor 6, die Gasturbine 8 und der Generator 9 konzentrisch aufgebaut, und der Gaskompressor 5, der Luftkompressor 6 und der Generator 9 drehen sich durch Drehung der Gasturbine 8. Hierbei wird ein Gasgemisch von dem EP 4, das als Brennstoffgas dient, dem Gaskompressor geliefert und das Gasgemisch durch den Gaskompressor 5 zu einem Hochtemperatur- und Hochdruckgas komprimiert, so dass es der Brennkammer 7 zugeführt werden kann. Indem dem Luftkompressor 6 die Außenluft zugeführt wird, wird auch die Außenluft auf die gleiche Weise zu Hochtemperatur- und Hochdruckluft komprimiert, so dass sie der Brennkammer 7 zugeführt werden kann.
Dann wird in der Brennkammer 7 Verbrennungsgas erzeugt, indem ein von dem Gaskompressor 5 geliefertes Gasgemisch mit der von dem Luftkompressor 6 gelieferten Luft verbrannt wird und der Gasturbine 8 geliefert wird. Indem sich die Gasturbine 8 mittels des Verbrennungsgases von der Brennkammer 7 dreht, drehen sich auch der Gaskompressor 5, der Luftkompressor 6 und der Generator 9; das Gasgemisch und die Luft werden in dem Gaskompressor 5 und dem Luftkompressor 6 komprimiert und der sich drehende Generator 9 erzeugt Elektrizität.
Außerdem ist das Gasturbinensystem mit einem Gaskalorimeter bzw. Wärmemengenmesser versehen, das bzw. der die Gaskalorien aus einem Gasgemisch von EP 4 misst, wobei ein BFG-Strömungseinstellventil 11 an dem BFG-Einlassrohr 1b installiert ist und die Strömungsrate des dem Gasmischer 3 zugeführten BFG einstellt, und ein Gaskalorien-Regelungsabschnitt 12 den Öffnungsbetrag des BFG-Strömungseinstellventils 11 basierend auf den mit dem Gaskalorimeter 10a gemessenen Gaskalorien eines Gasgemischs einstellt.
Wenn bei dem oben beschriebenen Aufbau die Gaskalorie eines Gasgemischs aus dem EP 4 mit dem Gaskalorimeter 10a gemessen wird, wird die gemessene Gaskalorie des Gasgemischs dem Gaskalorie-Regelungsabschnitt 12 zugeführt. Dann wird zunächst in dem Gaskalorie-Regelungsabschnitt 12 die Gaskalorie des mit dem Gaskalorimeter 10a gemessenen Gasgemischs mit der als Zielwert oder Sollwert spezifizierten Gaskalorie verglichen. Als nächstes wird auf der Basis der Abweichung der gemessenen Gaskalorie des Gasgemischs von der als Sollwert spezifizierten Gaskalorie die Strömungsrate des BFG, die dem Gasmischer 3 von der BFG-Einlassleitung 1b zuzuführen ist, bestimmt. Anschließend wird durch Einstellen des Öffnungsbetrags des BFG-Strömungseinstellventils 11 basierend auf der bestimmten BFG-Strömungsrate die Gaskalorie des aus dem EP 4 ausgetragenen Gasgemischs eingestellt, so dass sie ebenso wie der Sollwert spezifiziert ist.
Insbesondere in dem Kalorie-Regelungsabschnitt 12 wird eine Rückkopplungsregelung zum Regeln der BFG-Strömungsrate durch die mit dem Gaskalorimeter 10a gemessenen Gaskalorien des Gasgemischs durchgeführt. Wenn die Rückkoppelungsregelung nach obiger Beschreibung durchgeführt wird, kann eine PI-Regelung durch Hinzufügen eines integralen Bestandteils und eines abgeleiteten Bestandteils zu der Abweichung der mit einem Gaskalorimeter 10a gemessenen Gaskalorie eines Gasgemischs von der als Sollwert festgelegten Gaskalorie ausgeführt werden. Außerdem wird bei jeder der folgenden Ausführungsformen einschließlich der vorliegenden Ausführungsform ein Gaskalorimeter mit einem so hohen Ansprechverhalten eingesetzt, dass es in einer Minute und einigen Sekunden ansprechen kann.
Ein Aufbau eines Gasbehälters in dem Gasturbinensystem nach obiger Beschreibung wird nachstehend erläutert. 2 bis 9 sind schematische Diagramme, die jeweils ein Konfigurationsbeispiel des Gasbehälters 2 zeigen.
1. Erstes Konfigurationsbeispiel
Eine erste Konfiguration eines Gasbehälters 2 wird mit Bezug auf 2 beschrieben. Der in 2 gezeigte Gasbehälter ist mit einem zylindrischen Chassis 20 versehen, das das von einem CFG-Einlassrohr 1a gelieferte und mit einer Zeitverzögerung versehene CFG mischt, einer CFG-Einlassöffnung 21, die mit dem CFG-Einlassrohr 1a verbunden ist, einer CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 22, die mit der CFG-Einlassöffnung 21 verbunden ist und mit mehreren Düsenlöchern 23 versehen ist, mehreren CFG-Auslassöffnungen 24, die das im Chassis 20 gemischte CFG austragen und eine CFG-Austragsleitung 25, welche mehrere der CFG-Auslass-Öffnungen 24 verbindet und mit einer Rohrleitung zu dem Gasmischer 3 verbunden ist. Außerdem sind in 2 Abschnitte, die innerhalb des Chassis 20 aufgebaut sind, mit gestrichelten Linien dargestellt.
Der Gasbehälter 2 hat eine CFG-Einlassöffnung 21, die in der Umgebung einer Endfläche an der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen ist, und gleichzeitig sind die CFG-Auslassöffnungen 24 an den Stellen vorgesehen, die der Position gegenüberliegen, an der die CFG-Einlassöffnung 21 an der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen ist. Hierbei sind mehrere der CFG-Auslassöffnungen 24 an der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen und gleich zwischen den beiden Endflächen beabstandet. Außerdem ist die CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 22 so aufgebaut, dass sie mit der CFG-Einlassöffnung 21 verbunden ist und sich zu den CFG-Auslassöffnungen 24 erstreckt, die an der von der CFG-Einlassöffnung 21 entfernten Position vorgesehen sind. Dabei hat die CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 22 mehrere an deren Außenumfangsfläche ausgebildete Düsenlöcher, und zwar derart, dass ein Teil des durch die CFG-Leitung zur Zeitverzögerung strömenden CFGs aus der Rohrleitung leckt.
Wenn der Gasbehälter 2 nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, sind in der CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 22 die Abstände von den Düsenlöchern 23 auf der Seite der CFG-Einlassöffnung 21 zu den CFG-Auslassöffnungen 24 unterschiedlich zu den Abständen von den Düsenlöchern 23 auf der Seite der CFG-Auslassöffnungen 24 zu den CFG-Auslassöffnungen 24. Außerdem ist die CFG-Leitung zur Zeitverzögerung so ausgebildet, dass sie die Umgebung der CFG-Auslassöffnungen 24 erreicht, und die Düsenlöcher 23 sind am Randabschnitt vorgesehen, der dem mit der CFG-Einlassöffnung 21 verbundenen Randabschnitt gegenüberliegt. Ferner hat jede der CFG-Auslassöffnungen 24 unterschiedliche Abstände zu der CFG-Einlassöffnung 21.
Während das von der CFG-Einlassöffnung 21 eingeleitete CFG durch die CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 22 strömt, leckt hierbei jeweils ein Teil davon durch die Düsenlöcher 23. Dabei strömt das aus jedem der Düsenlöcher 23 leckende CFG jeweils zu den CFG-Auslassöffnungen 24. Da hierbei der Abstand von dem aus jedem der Düsenlöcher 23 zu jeder der CFG-Auslassöffnungen 24 strömenden CFGs jeweils unterschiedlich ist, erreichen die zeitlich unterschiedlichen CFGs, die in die CFG-Einlassöffnung 21 einzuleiten sind, gleichzeitig die CFG-Auslassöffnungen 24. Indem ein Teil des CFG von jeder der Düsen 23 der CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 22 entweicht, kann ein Teil des von der CFG-Einlassöffnung 21 eingeleiteten CFG die CFG-Auslassöffnungen 24 erreichen, wobei ein Teil des von der CFG-Einlassöffnung 21 eingeleiteten CFG verzögert ist bzw. wird.
Infolgedessen werden an den CFG-Auslassöffnungen 24 die von der CFG-Einlassöffnung 21 zu unterschiedlichen Zeiten eingeleiteten CFGs gemischt und in die CFG-Austragsleitung 25 ausgetragen. Da außerdem jede der CFG-Auslassöffnungen 24 an einer Position vorgesehen ist, die sich von der Position der CFG-Einlassöffnung 21 relativ unterscheidet, wird jedes CFG, das durch Austragen in die CFG-Austragsleitung 25 von jeder der CFG-Auslassöffnungen 24 gemischt werden soll, jeweils ein CFG, das in die CFG-Einlassöffnung 21 zu einer unterschiedlichen Zeit eingeleitet wird. Infolgedessen werden die CFGs, die durch die CFG-Austragsleitung 25 verzögert werden, weiter in der CFG-Austragsleitung 25 gemischt.
Durch Mischen der zu unterschiedlichen Zeiten in die CFG-Einlassöffnung 21 eingeleiteten CFGs nach obiger Beschreibung werden die CFGs mit unterschiedlichen Gaskalorien gemischt. Daher wird das Fluktuationsverhältnis der Gaskalorien des CFG, das einem Gasmischer über die CFG-Austragsleitung 25 eines Gasbehälters 2 zugeführt wird, im Vergleich zu dem Fluktuationsverhältnis der Gaskalorien des CFG, das von der CFG-Einlassleitung 1a zugeführt wird, gemäßigt. Infolgedessen kann das Fluktuationsverhältnis der Gaskalorien eines Gasgemischs, das durch Mischen des CFG mit dem mit einem BFG in dem Gasmischer 3 gemäßigten Fluktuationsverhältnis der Gaskalorien ebenfalls abgeschwächt werden.
2. Zweites Konfigurationsbeispiel
Ein zweites Konfigurationsbeispiel eines Gasbehälters 2 wird mit Bezug auf 3 beschrieben. In dem Aufbau in 3 werden gleiche Abschnitte wie beim Aufbau der 2 mit gleichen Symbolen versehen und eine detaillierte Beschreibung hiervon entfällt. Der in 3 gezeigte Gasbehälter 2 ist mit einem Chassis 20 vor einer CFG-Einlassöffnung 21, einer CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 30, die mit der CFG-Einlassöffnung 21 verbunden ist und mit mehreren Düsenlöchern 23 versehen ist, einer CFG-Auslassöffnung 31 zum Austragen des in dem Chassis 20 gemischten CFG und einer CFG-Austragsleitung 32, die in die CFG-Auslassöffnung 31 eingesetzt und mit einer Rohrleitung zu dem Gasmischer 3 verbunden ist, versehen. In 3 ist der Aufbau des Innenraums des Chassis 20 mit durchgezogenen Linien dargestellt, und jede Komponente innerhalb des Chassis 20, die überlappt, ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt.
Wenn ein Gasbehälter 2 nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, wird die CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 30 mit einem Hauptrohr 30a versehen, das so ausgebildet ist, dass es entlang der Grenzlinie zwischen der Seitenfläche des Chassis 20 und jeder der oberen Endfläche bzw. unteren Endfläche verläuft, sowie mit mehreren Verzweigungsrohren 30b, die von dem Hauptrohr 30a vorstehen und so ausgebildet sind, dass sie parallel zu der Seitenfläche des Chassis 20 von einer Endfläche des Chassis 20 zu der anderen Endfläche verlaufen. Außerdem sind in jeder Seitenfläche und jedem Randabschnitt des Hauptrohrs 30a und der Verzweigungsrohre 30b mehrere Düsenlöcher 23 vorgesehen, und ein Teil des durch das Hauptrohr 30a und die Verzweigungsrohre 30b strömenden CFG entweicht ins Innere des Chassis 20.
Hierbei ist das Hauptrohr 30a mit einem Abschnitt versehen, der so ausgebildet ist, dass er mit der CFG-Einlassöffnung 21 verbunden ist, die an der oberen Endflächenseite der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen ist, und entlang der Grenzlinie zwischen der Seitenfläche und der oberen Endfläche des Chassis 20 über etwa einen Außenumfang der oberen Endfläche des Chassis 20 verläuft, wobei ein Abschnitt so ausgebildet ist, dass er entlang der Grenzlinie zwischen der Seitenfläche und der unteren Endfläche des Chassis 20 über etwa einen Außenumfang jeder der oberen Endfläche und der unteren Endfläche des Chassis 20 verläuft, sowie mit einem Abschnitt, der Abschnitte verbindet, die so ausgebildet sind, dass sie entlang jedem Außenumfang der oberen Endfläche bzw. der unteren Endfläche des Chassis 20 verlaufen. Dabei sind mehrere Verzweigungsrohre 30b in jedem der Abschnitte des Hauptrohrs 30a so ausgebildet, dass sie entlang den Außenumfängen der oberen Endfläche bzw. der unteren Endfläche des Chassis 20 verlaufen.
Zusätzlich ist die CFG-Auslassöffnung 31 in der Mitte der oberen Endfläche des Chassis 20 vorgesehen, und die CFG-Austragsleitung 32 ist in den mittleren Abschnitt des Chassis 20 über die CFG-Auslassöffnung 31 eingesetzt. Insbesondere sind die Verzweigungsrohre 30b der CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 30 so installiert, dass sie den Außenumfang der Austragsleitung 32 umgeben, wobei die Austragsleitung 32 als Zentrum dient, und der Abschnitt ist so geformt, dass er entlang dem Außenumfang der oberen Endfläche des Chassis 20 verläuft, und das Hauptrohr 30a der CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 30 ist so ausgebildet, dass es die CFG-Auslassöffnung 31 umgibt.
Da das durch die CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 30 strömende CFG über irgendeines der Düsenlöcher 23 in das Chassis 20 entweicht und ins Innere der CFG-Austragsleitung 32 strömt, indem die CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 30 nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, können mehrere Durchgangswege, in denen das CFG von der CFG-Einlassöffnung 20 zur CFG-Auslassöffnung 31 strömt, in dem Chassis 20 gebildet werden. Da der Aufbau der CFG-Austragsleitung 32 kompliziert gestaltet ist und die Düsenlöcher 23 an verschiedenen Positionen in der CFG-Austragsleitung 32 vorgesehen sind, kann hierbei der Abstand von mehreren Durchgangswegen des von der CFG-Einlassöffnung 20 zur CFG-Auslassöffnung 31 strömenden CFGs verschiedene Längen aufweisen. Infolgedessen strömen die dem Gasbehälter 2 von der CFG-Einlassöffnung 20 zu unterschiedlichen Zeiten zugeführten CFGs in die CFG-Austragsleitung 32, und die dem Gasbehälter 2 zu verschiedenen Zeiten zugeführten CFGs werden gemischt, wodurch das Fluktuationsverhältnis der Gaskalorien der CFGs abgeschwächt wird.
3. Drittes Konfigurationsbeispiel
Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 ein drittes Konfigurationsbeispiel eines Gasbehälters 2 beschrieben. Bei dem Aufbau in 4 werden gleiche Abschnitte wie bei dem Aufbau in 2 mit gleichen Symbolen versehen und eine detaillierte Beschreibung hiervon entfällt. Der in 4 gezeigte Gasbehälter ist mit einem Chassis 20, einer CFG-Einlassöffnung 21, einer CFG-Auslassöffnung 24, einer CFG-Austragsleitung 25 und einem sich konisch verjüngenden inneren Zylinder 40 versehen, der mit dem durch die CFG-Einlassöffnung 21 eingesetzten CFG-Einlassrohr 1a verbunden ist und mehrere Düsenlöcher 23 aufweist. In 4 sind innerhalb des Chassis 20 aufgebaute Abschnitte mit gestrichelten Linien dargestellt.
Wenn ein Gasbehälter 2 nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, ist der Innenzylinder 40 so ausgebildet, dass er sich zum Zentrum des Chassis 20 von der Grenzlinie zwischen der oberen Endfläche und der Seitenfläche des Chassis 20 konisch verjüngt. Dabei ist dadurch, dass die obere Endfläche des Innenzylinders 40 als obere Endfläche des Chassis 20 dient und den unteren Rand des Innenzylinders 40 an einer der unteren Endfläche des Chassis 20 benachbarten Position bildet, der Raum innerhalb des Chassis 20 in zwei Bereiche unterteilt, nämlich das Innere und das Äußere des Innenzylinders 40. Außerdem ist das untere Ende des Innenzylinders 40 in einen freien Zustand versetzt. Dabei sind mehrere Düsenlöcher 23 an der Seitenfläche des Innenzylinders 40 ausgebildet, und gleichzeitig ist die durch die CFG-Einlassöffnung 21 eingesetzte CFG-Einlassrohrleitung 1a so verbunden, dass sie entlang der Seitenfläche des Innenzylinders 40 verläuft. Außerdem ist die CFG-Auslassöffnung 24 an der oberen Endfläche der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen, und gleichzeitig ist eine CFG-Austragsleitung 25 mit der CFG-Auslassöffnung 24 verbunden.
Dadurch, dass der Innenzylinder 40 installiert ist, strömt das in den inneren Bereich des Innenzylinders 40 von dem CFG-Einlassrohr 1a eingeleitete CFG entlang der Seitenfläche des Innenzylinders 40, wodurch eine Drehströmung durch das CFG in dem inneren Bereich des Innenzylinders 40 erzeugt wird, und nachdem es zu dem unteren Ende des Innenzylinders 40 geströmt ist, strömt das CFG zu dem Außenbereich des Innenzylinders 40 vom unteren Ende des Innenzylinders 40. Hierbei entweicht ein Teil des entlang der Seitenfläche des Innenzylinders 40 strömenden CFGs zum Außenbereich des Innenzylinders über mehrere der Düsenlöcher 23, die an bzw. in der Seitenfläche des Innenzylinders ausgebildet sind. Nachdem das aus den Düsenlöchern 23 entweichende CFG mit dem von dem unteren Ende des Innenzylinders 40 in den Außenbereich des Innenzylinders 40 strömenden CFG gemischt wurde, wird anschließend das gemischte CFG zu der CFG-Austragsleitung 25 über die CFG-Auslassöffnung 24 ausgetragen.
Indem ein solcher Innenzylinder 40 nach obiger Beschreibung innerhalb des Chassis 20 aufgebaut ist, strömen die dem Gasbehälter 2 zugeführten CFGs von der CFG-Einlassöffnung 20 zu unterschiedlichen Zeiten zu der CFG-Austragsleitung 25, und die dem Gasbehälter 2 zu unterschiedlichen Zeiten zugeführten CFGs werden gemischt, wodurch das Fluktuationsverhältnis der Gaskalorien der CFGs abgeschwächt wird.
4. Viertes Konfigurationsbeispiel
Ein viertes Konfigurationsbeispiel eines Gasbehälters wird mit Bezug auf 5 beschrieben. Bei dem Aufbau in 5 werden gleiche Abschnitte wie bei dem Aufbau in 2 mit gleichen Symbolen versehen und eine detaillierte Beschreibung hiervon entfällt. Der in 5 gezeigte Gasbehälter 2 ist mit einem Chassis 20, einer CFG-Einlassöffnung 21, einer CFG-Auslassöffnung 24, einer CFG-Austragsleitung 25, mehreren Gebläsen 50, welche die in das Chassis 20 eingeleiteten CFGs durch Diffusion mischen, und mehreren Motoren 51, welche die Gebläse 50 jeweils drehen, aufgebaut. In 5 sind Abschnitte, die innerhalb des Chassis 20 aufgebaut sind, mit gestrichelten Linien dargestellt.
Wenn ein Gasbehälter 2 nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, ist eine CFG-Einlassöffnung 21 in der Nachbarschaft einer Endfläche (der oberen Endfläche in 5) der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen, und gleichzeitig ist eine CFG-Auslassöffnung 24 in der Umgebung der anderen Endfläche (der unteren Endfläche in 5) der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen, und zwar gegenüber der Position, an der die CFG-Einlassöffnung 21 an der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen ist. Dabei sind die Gebläse 50 an beiden Endflächen des Chassis 20 innerhalb des Chassis 20 vorgesehen und gleichzeitig die mit der Welle jedes der Gebläse 50 verbundenen Motoren 1 an beiden Endflächen des Chassis 20 außerhalb des Chassis 20 installiert.
Durch die Installation solcher Gebläse 50 und Motoren 51 nach obiger Beschreibung wird das dem Inneren des Chassis 20 von dem CFG-Einlassrohr 1a über die CFG-Einlassöffnung 21 zugeführte CFG durch mehrere von den Motoren 51 gedrehte Gebläse 50 diffundiert. Indem die ausreichend innerhalb des Chassis 20 diffundierten CFGs gemischt werden, strömen infolgedessen die dem Gasbehälter 2 über die CFG-Einlassöffnung 21 zu unterschiedlichen Zeiten zugeführten CFGs durch die CFG-Auslassöffnung 24 in die CFG-Austragsleitung 25, und die zu unterschiedlichen Zeiten dem Gasbehälter 2 zugeführten CFGs werden gemischt, wodurch das Fluktuationsverhältnis der Gaskalorien der CFGs abgeschwächt wird.
5. Fünftes Konfigurationsbeispiel
Ein fünftes Konfigurationsbeispiel eines Gasbehälters wird mit Bezug auf 6 beschrieben. In dem Aufbau der 6 werden gleiche Abschnitte wie in dem Aufbau in 2 mit gleichen Symbolen versehen und eine detaillierte Beschreibung derselben entfällt. Der in 6 gezeigte Gasbehälter 2 ist mit einem Chassis 20, einer CFG-Einlassöffnung 21, einer CFG-Auslassöffnung 24, einer CFG-Austragsleitung 25 und einer Düse 60 versehen, die am Rand des in das Innere des Chassis 20 über die CFG-Einlassöffnung 21 eingesetzten CFG-Einlassrohrs 1a installiert ist, versehen. In 6 sind Abschnitte, die sich in dem Chassis 20 befinden, mit gestrichelten Linien dargestellt.
Wenn der Gasbehälter 2 nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, sind die CFG-Einlassöffnung 21 und die CFG-Auslassöffnung 24 an der unteren Endfläche der Seitenfläche des Chassis 20 so vorgesehen, dass sie einander über dem Zentrum der unteren Endfläche des Chassis 20 gegenüberliegen und sich annähernd auf der gleichen Höhe befinden. Außerdem ist die am Rand des CFG-Einlassrohrs 1a installierte Düse 60 mit einem vorbestimmten Erhebungswinkel (beispielsweise 45°) in Bezug auf die untere Endfläche des Chassis 20 vorgesehen, und die Länge von dem Verbindungsabschnitt der Düse 60 bis zum Rand des CFG-Einlassrohrs 1a muss konstant das Mehrfache (beispielsweise etwa das Dreifache) des Durchmessers der Düse 60 betragen.
Dabei ist die Düse 60 so installiert, dass sie auf die Zentralachse hin gerichtet ist, welche die Mitten der unteren Endfläche und der oberen Endfläche des Chassis 20 verbindet. Durch Installieren der Düse 60 nach obiger Beschreibung wird, wenn das von dem CFG-Einlassrohr 1a eingeleitete CFG dem Inneren des Chassis 20 vom Rand der Düse 60 aus zugeführt wird, das von der CFG-Einlassleitung 1a eingeleitete CFG von der unteren Endfläche zur oberen Endfläche des Chassis 20 ausgetragen. Da sich die CFG-Auslassöffnung nicht auf der Verlängerungslinie des Randes der Düse 60 befindet, wird der Durchgangsweg von der Düse 60 bis zu der CFG-Auslassöffnung 24 lang.
Wenn daher bei dem vorliegenden Konfigurationsbeispiel die durch das CFG-Einlassrohr eingeleiteten CFGs ins Innere des Chassis 20 von der Düse 60 ausgetragen werden, braucht es daher Zeit, die an der unteren Endfläche des Chassis 20 vorgesehene CFG-Auslassöffnung 24 zu erreichen, was zu Verzögerungen führt. Außerdem werden hierbei die innerhalb des Chassis 20 verbleibenden, umgebenden CFGs entlang den von den aus der Düse 60 ausgetragenen CFGs bewirkten Düsenströmen eingefangen, die sich mit den dem Inneren des Chassis 20 zu unterschiedlichen Zeiten zugeführten CFGs vermischen. Infolgedessen werden bei dem vorliegenden Konfigurationsbeispiel die dem Gasbehälter 2 zu unterschiedlichen Zeiten zugeführten CFGs gemischt, wodurch das Fluktuationsverhältnis der Gaskalorien der CFGs abgeschwächt wird.
6. Sechstes Konfigurationsbeispiel
Ein sechstes Konfigurationsbeispiel eines Gasbehälters wird mit Bezug auf 7 beschrieben. Bei dem Aufbau in 7 sind die gleichen Abschnitte wie in dem Aufbau in 6 mit gleichen Symbolen versehen und eine detaillierte Beschreibung hiervon entfällt. Der in 7 gezeigte Gasbehälter 2 ist mit einem Chassis 20, einer CFG-Einlassöffnung 21, einer CFG-Auslassöffnung 24, einer CFG-Austragsleitung 25, einer Düse 60 und einer Blockierplatte 70, die so installiert ist, dass sie die CFG-Auslassöffnung 24 bedeckt, versehen. In 7 sind Abschnitte, die sich in dem Chassis 20 befinden, mit gestrichelten Linien dargestellt.
Wenn der Gasbehälter 2 nach obiger Beschreibung aufgebaut ist, wobei er sich von dem fünften Konfigurationsbeispiel unterscheidet, ist die CFG-Auslassöffnung 24 im Zentrum der unteren Endfläche des Chassis 20 vorgesehen. Außerdem ist die Blockierplatte 70, die so installiert ist, dass sie die Oberseite der CFG-Auslassöffnung 20 bedeckt, an einer geringfügig höheren Position als die untere Endfläche des Chassis 20 angeordnet, und erzeugt einen Zwischenraum zwischen der Blockierplatte 70 und der CFG-Auslassöffnung 24. Außerdem ist ebenso wie bei dem fünften Konfigurationsbeispiel die Düse 60 so aufgebaut, dass sie der Zentralachse des Chassis 20 zugewandt ist und einen vorbestimmten Erhebungswinkel und eine konstante Länge aufweist, die das Mehrfache ihres Durchmessers beträgt.
Daher werden bei dem vorliegenden Konfigurationsbeispiel zunächst, wenn die CFGs vom Rand der Düse 60 aus über das CFG-Einlassrohr 1a ins Innere des Chassis 20 eingeleitet werden, die CFGs von der unteren Endfläche zur oberen Endfläche des Chassis 20 ausgetragen, und die umgebenden CFGs, die in dem Chassis 20 entlang der Düsenströmung verbleiben, die durch die von der Düse 60 ausgetragenen CFGs bewirkt wird, werden eingefangen. Da eine Blockierplatte über der Oberseite der CFG-Auslassöffnung 24 installiert ist, ist es außerdem notwendig, dass die CFGs von der CFG-Auslassöffnung 24 ausgetragen werden und die Blockierplatte 70 umgeben, was verhindert, dass die CFGs einen Verweilraum in dem Chassis 20 aufbauen und die CFGs weiter durchmischt werden.
7. Siebtes Konfigurationsbeispiel
Ein siebtes Konfigurationsbeispiel eines Gasbehälters wird mit Bezug auf 8 beschrieben. In dem Aufbau in 8 sind die gleichen Abschnitte wie im Aufbau der 7 mit gleichen Symbolen versehen und eine detaillierte Beschreibung hiervon entfällt. Der in 8 gezeigte Gasbehälter ist mit einem Chassis 20, einer CFG-Auslassöffnung 24, einer CFG-Austragsleitung 25, zwei CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b, die an voneinander beabstandeten Positionen an der Seitenfläche des Chassis vorgesehen sind, sowie Düsen 60a und 60b, die an den Rändern des an den CFG-Einlassöffnungen 21a bzw. 21b eingesetzten CFG-Einlassrohrs 1a vorgesehen sind, versehen. In 8 ist 8(a) eine plane Schnittansicht, von der Oberseite des Gasbehälters 2 aus betrachtet, und 8(b) zeigt eine Vorderansicht des Gasbehälters 2.
Hierbei ist, wie 8(a) zeigt, die Positionsbeziehung zwischen den CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b derart, dass die Mitte der unteren Endfläche des Chassis 20 auf die gemeinsame gerade Verbindungslinie fällt. Im Einzelnen werden die CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b so angeordnet, dass sie gegenüber der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 gleichmäßig beabstandet sind. Außerdem ist in 8(a) ein Abweichungspunkt 80 an einer Position vorgesehen, an der die Abstände von dem Abweichungspunkt 80 des CFG-Einlassrohrs 1a zu den jeweiligen CFG-Einlassöffnungen 21a bzw. 21b die gleichen sind. Der Abweichungspunkt 80 kann aber auch an einer Position vorgesehen sein, an der die Abstände von dem Abweichungspunkt 80 zu den CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b unterschiedlich sind. Außerdem sind, wie 8(b) zeigt, die CFG-Einlassöffnungen 21a bzw. 21b an der unteren Endfläche der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen, und gleichzeitig ist die CFG-Auslassöffnung 24 in der Mitte der unteren Endfläche des Chassis 20 auf die gleiche Weise wie bei dem sechsten Konfigurationsbeispiel vorgesehen.
In dem vorliegenden Konfigurationsbeispiel, das sich von den fünften und sechsten Konfigurationsbeispielen unterscheidet, verlaufen die Richtungen der Düsen 60a und 60b entlang der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20, und gleichzeitig verlaufen die Düsen 60a und 60b in der gleichen Richtung gegen die Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 (in dem Beispiel von 8(a) im Gegenuhrzeigersinn). Außerdem ist der Erhebungswinkel jeder der Düsen 60a bzw. 60b in Bezug auf die untere Endfläche des Chassis 20 kleiner als die Erhebungswinkel der fünften und sechsten Konfigurationsbeispiele (beispielsweise 13°), wie 8(b) zeigt. Darüber hinaus kann ebenso wie bei den fünften und sechsten Konfigurationsbeispielen die Menge der Düsen 60a und 60b ein konstantes Vielfaches (beispielsweise das Dreifache) des Durchmessers der Düsen 60a und 60b betragen. Da die Düsen 60a und 60b nach obiger Beschreibung aufgebaut sind, wird bei Einspritzung der CFGs über das CFG-Einlassrohr 1a zu der oberen Endfläche des Chassis 20 aus den Düsen 60a und 60b eine Drehkraft bereitgestellt, welche die CFGs in der Umfangsrichtung der Seitenflächen des Chassis 20 dreht (eine Drehkraft im Gegenuhrzeigersinn bei dem Beispiel von 8(a)), so dass die umgebenden CFGs, die in dem Chassis 20 verbleiben, eingefangen und gemischt werden und anschließend von der CFG-Auslassöffnung 24 in der Mitte der unteren Endfläche des Chassis 20 nach außen abgeführt werden.
8. Achtes Konfigurationsbeispiel
Ein achtes Konfigurationsbeispiel eines Gasbehälters wird mit Bezug auf 9 beschrieben. Bei dem Aufbau in 9 sind die gleichen Abschnitte wie in dem Aufbau in 8 mit gleichen Symbolen versehen und eine detaillierte Beschreibung hiervon entfällt. Der in 9 gezeigte Gasbehälter 2 ist mit einem Chassis 20, einer CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b, Düsen 60a und 60b, zwei CFG-Auslassöffnungen 24a und 24b, die an den voneinander entfernten Positionen an der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen sind, einer CFG-Austragsleitung 25, die mit den CFG-Auslassöffnungen 24a und 24b verbunden ist sowie Blockierplatten 90a und 80b, die so installiert ist, dass sie die Strömung der von den CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b zu den CFG-Auslassöffnungen 24a und 24b strömenden CFGs blockieren, versehen. Außerdem ist in 9 die 9(a) eine plane Schnittansicht eines Gasbehälters 2, von dessen Oberseite aus gesehen, und 9(b) eine Schnittansicht des Gasbehälters von vorne.
Hierbei ist gemäß 9(a) die Positionsbeziehung zwischen den CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b derart, dass die Mitte der unteren Endfläche des Chassis 20 auf die gerade Linie fällt, die diese miteinander verbindet, und zwar auf die gleiche Weise wie bei dem siebten Konfigurationsbeispiel. Im Einzelnen sind die CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b so angeordnet, dass sie gegenüber der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 gleichmäßig beabstandet sind. Außerdem ist bei dem vorliegenden Konfigurationsbeispiel, das sich von dem siebten Beispiel unterscheidet, wie 9(a) zeigt, der Abweichungspunkt 80 des CFG-Einlassrohrs 1a an einer Position vorgesehen, an der die Abstände von dem Abweichungspunkt 80 zu den CFG-Einlassöffnungen 21a bzw. 21b unterschiedlich sind. Außerdem kann der Abweichungspunkt 80 des CFG-Einlassrohrs 1a an einer Position vorgesehen sein, an der die Abstände von dem Abweichungspunkt 80 zu den CFG-Einlassöffnungen 21a bzw. 21b die gleichen sind.
Außerdem ist gemäß 9(a) die Positionsbeziehung zwischen den CFG-Auslassöffnungen 24a und 24b derart, dass die Mitte der unteren Endfläche des Chassis 20 auf die gerade Linie fällt, die diese miteinander verbindet. Genauer gesagt, sind die CFG-Auslassöffnungen 24a und 24b so angeordnet, dass sie gegenüber der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 gleichmäßig beabstandet sind. Ferner ist in 9(a) ein Abweichungspunkt 91 an einer Position vorgesehen, an der die Abstände von dem Abweichungspunkt 91 der CFG-Austragsleitung 25 zu den CFG-Auslassöffnungen 24a bzw. 24b unterschiedlich sind. Der Abweichungspunkt 91 kann aber auch an einer Position vorgesehen sein, an der die Abstände von dem Abweichungspunkt 91 zu den CFG-Auslass-öffnungen 24a bzw. 24b die gleichen sind.
Wenn die CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b sowie die CFG-Auslassöffnungen 24a und 34b nach obiger Beschreibung vorgesehen sind, ist ferner die CFG-Auslassöffnung 24b in der Nachbarschaft der CFG-Einlassöffnung 21a installiert, und gleichzeitig ist die CFG-Auslassöffnung 24a in der Nachbarschaft der CFG-Einlassöffnung 21b installiert. Genauer gesagt, sind die CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b sowie die CFG-Auslassöffnungen 24a und 34b alternierend gegenüber der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 in einer Reihenfolge als CFG-Einlassöffnung 21a, CFG-Auslassöffnung 24b, CFG-Einlassöffnung 21b und CFG-Auslassöffnung 24a angeordnet.
Außerdem ist die Richtung der am Rand des in die CFG-Einlassöffnung 21a eingesetzten CFG-Einlassrohrs 1a installierten Düse 60a derart eingestellt, dass sie der CFG-Auslassöffnung 24a entlang der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 zugewandt ist, und gleichzeitig ist die Richtung der am Rand des in die CFG-Einlassöffnung 21b eingesetzten CFG-Einlassrohrs 1a installierten Düse 60 derart eingestellt, dass sie der CFG-Auslassöffnung 24b entlang der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 zugewandt ist. Im Einzelnen sind in dem Beispiel der 9(a) die CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b sowie die CFG-Auslassöffnungen 24a und 24b im Uhrzeigersinn in einer Sequenz von CFG-Einlassöffnung 21a, CFG-Auslassöffnung 24b, CFG-Einlassöffnung 21b und CFG-Auslassöffnung 24a angeordnet, und gleichzeitig sind die Düsen 60a und 60b der Richtung zugewandt, in der die CFGs im Gegenuhrzeigersinn eingespritzt werden.
Darüber hinaus haben gemäß 9(b) ebenso wie bei dem siebten Konfigurationsbeispiel die Düsen 60a und 60b Erhebungswinkel in Bezug auf die untere Endfläche des Chassis 20, die kleiner sind als die Erhebungswinkel in den fünften und sechsten Konfigurationsbeispielen. Außerdem kann die Länge der Düsen 60a und 60b konstant das Mehrfache (beispielsweise das Dreifache) des Durchmessers der Düsen 60a und 60b, ebenso wie bei den fünften und sechsten Konfigurationsbeispielen, betragen. Ferner sind, wie 9(b) zeigt, die CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b sowie die CFG-Auslassöffnungen 24a und 24b an der unteren Endfläche der Seitenfläche des Chassis 20 vorgesehen, und gleichzeitig sind die CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b derart vorgesehen, dass sie sich oberhalb der CFG-Auslassöffnungen 24a und 24b befinden.
Dabei besitzt der Durchgangsweg entlang der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 von der CFG-Einlassöffnung 21a zu der CFG-Auslassöffnung 24a eine Blockierplatte 90a, die an der unteren Endfläche des Chassis 20 in der Umgebung der CFG-Auslassöffnung 24a installiert ist, und der Durchgangsweg entlang der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 von der CFG-Einlassöffnung 21b zur CFG-Auslassöffnung 24b besitzt eine an der unteren Endfläche des Chassis 20 in der Umgebung der CFG-Auslassöffnung 24b installierte Blockierplatte 90b. Ferner beträgt die Höhe der Blockierplatten 90a und 90b von der unteren Endfläche des Chassis 20 in etwa die Hälfte der Höhe des Chassis 20. Außerdem ist die Höhe der Blockierplatten 90a und 90b von der unteren Endfläche des Chassis 20 derart, dass die Strömung der in die CFG-Auslassöffnungen 24a und 24b strömenden CFGs blockiert ist, wobei mit zunehmender Höhe der Blockierplatten 90a und 90b das Mischverhältnis der CFGs verbessert wird.
Durch den oben beschriebenen Aufbau wird, wenn die von dem CFG-Einlassrohr 1a zu der oberen Endfläche des Chassis 20 gelieferten CFGs von den Düsen 60a und 60b eingespritzt werden, eine Drehkraft bereitgestellt, welche die CFGs in der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 (eine Drehkraft im Gegenuhrzeigersinn im Beispiel von 8(a)) dreht, so dass die umgebenden CFGs, die in dem Chassis 20 verbleiben, eingeschlossen und gemischt werden. Dabei strömen die gemischten CFGs zu den und in die CFG-Auslassöffnungen 24a und 24b, wobei sie die Blockierplatten 90a und 90b umgehen, wodurch das Mischverhältnis weiter verbessert wird. Außerdem können die Gebläse 50 und Motoren 51, die an dem Gasbehälter 2 in dem vierten Konfigurationsbeispiel installiert sind, an einem Gasbehälter 2 in den ersten und zweiten Konfigurationsbeispielen mit der in dem Chassis 20 installierten CFG-Leitung zur Zeitverzögerung 22 und 30 versehen sein, bei einem Gasbehälter in dem dritten Konfigurationsbeispiel mit einem in dem Chassis 20 installierten Innenzylinder 40, und bei einem Gasbehälter 2 in den fünften bis achten Konfigurationsbeispielen mit den daran installierten Düsen 60, 60a und 60b. Ferner sind in den zweiten bis vierten Konfigurationsbeispielen wie beim ersten Konfigurationsbeispiel mehrere CFG-Auslassöffnungen 24 und 31 vorgesehen, und jede der CFG-Auslassöffnungen 24 und 31 kann durch die CFG-Austragsleitung 25 und 32 verbunden sein bzw. werden.
Darüber hinaus kann in dem fünften und sechsten Konfigurationsbeispiel ebenso wie in dem siebten oder achten Konfigurationsbeispiel die CFG-Einlassleitung 1a divergieren, und gleichzeitig können mehrere der CFG-Einlassöffnungen 21 an der Seitenfläche des Chassis in dessen Umfangsrichtung vorgesehen sein. Dabei ist jeder der Ränder der CFG-Einlassleitung 1a, die in die mehreren CFG-Einlassöffnungen 21 einzusetzen ist, mit einer zu der Zentralachse des Chassis 20 gewandten Düse 60 versehen.
Außerdem können in dem siebten oder dem achten Konfigurationsbeispiel nicht nur zwei CFG-Einlassöffnungen 21a und 21b, sondern mehrere, das heißt mehr als zwei CFG-Einlassöffnungen 21 so vorgesehen sein, dass sie gleichmäßig in der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 beabstandet sind. Dabei ist jedes der Ränder des CFG-Einlassrohrs 1a, die in die mehreren CFG-Einlassöffnungen 21 eingesetzt sind, mit der in der Richtung entlang der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 ausgerichteten Düse 60 versehen. Außerdem können in dem achten Konfigurationsbeispiel mehrere CFG-Einlassöffnungen 21 und CFG-Auslassöffnungen 24 so vorgesehen sein, dass sie in der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 jeweils gleichmäßig beabstandet sind. Hierbei sind die CFG-Einlassöffnungen 21 und die CFG-Auslassöffnungen 24 alternierend entlang der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 angeordnet, und gleichzeitig sind Blockierplatten vorgesehen, um die Durchgangswege entlang der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis 20 von dem CFG-Einlassöffnungen zu den CFG-Auslassöffnungen zu blockieren.
Außerdem können bei dem fünften Konfigurationsbeispiel, wenn die CFG-Einlassöffnung und die CFG-Auslassöffnung 24 in etwa die gleiche Höhe aufweisen und gleichzeitig die CFG-Auslassöffnung 24 nicht auf einer Verlängerungslinie der Richtung der Düse 60 angeordnet ist, die CFG-Einlassöffnung und die CFG-Auslassöffnung an anderen Positionen als der unteren Endfläche der Seitenfläche des Chassis 20 angeordnet sein bzw. werden. Ferner werden bei dem ersten bis achten Konfigurationsbeispielen durch Ausbilden mehrerer Durchgangswege der CFGs innerhalb des Chassis 20 die dem Inneren des Gasbehälters 2 zugeführten CFGs bewegt. Es kann aber ein Durchgangsweg außerhalb des Chassis 20 ausgebildet werden, damit ein Teil der dem Inneren des Chassis 20 zugeführten CFGs zu dem Chassis 20 zurückkehrt, nachdem er vorübergehend durch ein Gebläse und dgl. nach außen abgeführt wurde. Hierbei werden die durch die Durchgangswege außerhalb des Chassis 20 passierenden CFGs und die innerhalb des Chassis 20 verbleibenden CFGs durchmischt und ergeben eine Durcheinanderbewegung der CFGs.
<Zweite Ausführungsform>
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 10 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Aufbaus eines Gasturbinensystems der vorliegenden Ausführungsform. In dem in 10 gezeigten Aufbau sind gleiche Abschnitte wie bei dem Aufbau in 1 mit gleichen Symbolen versehen und eine detaillierte Beschreibung hiervon entfällt. Außerdem wird ein Gasbehälter, der gemäß den ersten bis achten Konfigurationsbeispielen (siehe 2 bis 9) gemäß der ersten Ausführungsform aufgebaut ist, als Gasbehälter in dem Gasturbinensystem mit der vorliegenden Ausführungsform benutzt, und eine detaillierte Beschreibung hiervon entfällt.
Das Gasturbinensystem in 10 ist ein Gasturbinensystem gemäß der ersten, Ausführungsform (siehe 1), zu dem ein Gaskalorimeter 10b hinzukommt, welches die Gaskalorien der ausgetragenen CFGs misst, nachdem ihnen ein Zeitverzögerungseffekt in dem Gasbehälter 2 vermittelt wurde, und das anstelle des Gaskalorie-Regelungsabschnitts 12 mit einem Gaskalorie-Regelungsabschnitt 12a ausgerüstet ist, der den Öffnungsbetrag des BFG-Strömungseinstellventils 11 basierend auf den Messergebnissen der Gaskalorimeter 10a und 10b einstellt.
Bei dem Aufbau nach obiger Beschreibung, der der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform ist, wird in dem Gaskalorie-Regelungsabschnitt 12a eine Rückkoppelungssteuerung, basierend auf der Abweichung der mit dem Gaskalorimeter 10a gemessenen Gaskalorien eines Gasgemischs von EP 4, von den Soll-Gaskalorien eines Gasgemischs durchgeführt. Wenn die Rückkoppelungsregelung, welche die BFG-Strömungsrate regelt, basierend auf den mit dem Gaskalorimeter 10a gemessenen Gaskalorien eines Gasgemischs durchgeführt wird, wird gleichzeitig eine Vorwärtsregelung, basierend auf den Gaskalorien der von dem Gasbehälter 2 ausgetragenen und mit dem Gaskalorimeter 10b gemessenen CFGs durchgeführt.
Wenn bei der Vorwärtsregelung durch den Gaskalorie-Regelungsabschnitt 12a die Gaskalorien der aus dem Gasbehälter 2 ausgetragenen CFGs mit dem Gaskalorimeter 10b gemessen werden, werden die Gaskalorien der einem Gasmischer zugeführten CFGs, basierend auf der Zeit, die die CFGs zum Erreichen des Gasmischers 3 von dem Gaskalorimeter 10b brauchen, und die anhand der Gasströmungsrate der CFGs und den mit dem Gaskalorimeter 10b gemessenen Gaskalorien der CFGs abgeschätzt wird, vorab festgestellt. Dann wird der Öffnungsbetrag des BFG-Einstellventils 11, der von der Rückkoppelungsregelung auf der Basis der Messwerte mit dem Gaskalorimeter 10a bestimmt wird, basierend auf den dem Gasmischer 3 zugeführten CFGs in dem aktuellen Augenblick korrigiert, wenn eine Schätzung durch die Vorwärtsregelung auf der Basis der Messwerte mit dem Gaskalorimeter 10b vorgenommen wird. Wie oben beschrieben wurde, verringert ebenso wie bei der ersten Ausführungsform zunächst das Gasturbinensystem der vorliegenden Ausführungsform die Frequenz und Amplitude der Fluktuaktionsbestandteile der Gaskalorien eines Gasgemischs, das einem Gaskompressor 5 zugeführt wird, durch den mechanischen Aufbau des Gasbehälters 2, und kann die Amplitude der niedrigen Frequenzen der Gaskalorien des Gasgemischs durch die Rückkoppelungsregelung, basierend auf den Messwerten mit dem Gaskalorimeter 10a weiter mäßigen bzw. einschränken. Infolgedessen kann durch die zusätzliche Vorwärtsregelung auf der Basis der Messwerte mit dem Gaskalorimeter 10b die Amplitude der hohen Frequenzen, welche die niedrigen Frequenzen der Gaskalorien des Gasgemischs überlappen, weiter verringert werden.
<Dritte Ausführungsform>
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 11 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung des Aufbaus eines Gasturbinensystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei dem Aufbau in 11 sind gleiche Abschnitte wie bei dem Aufbau von 10 mit gleichen Symbolen versehen und eine detaillierte Erläuterung hiervon entfällt. Außerdem wird ein Gasbehälter, der gemäß den ersten bis achten Konfigurationsbeispielen (siehe 2 bis 9) entsprechend der ersten Ausführungsform aufgebaut ist, als Gasbehälter in dem Gasturbinensystem bei der zweiten Ausführungsform eingesetzt und eine detaillierte Beschreibung hiervon entfällt.
Ein Gasturbinensystem in 11 ist ein Gasturbinensystem gemäß der zweiten Ausführungsform (siehe 10), zu dem ein Gaskalorimeter 10c hinzukommt, welches die Gaskalorien der das CFG-Einlassrohr 1a passierenden CFGs misst, bevor sie dem Gasbehälter 2 zugeführt werden, ein Gasmischer 3a, der einen Teil der von dem BFG-Einlassrohr 1b kommenden BFG mischt, und ein BFG-Strömungseinstellventil 11a, welches die Strömungsrate der dem Gasmischer 3a zugeführten BFGs einstellt, wobei sie statt mit dem Gaskalorie-Regelungsabschnitt 12a ausgestattet zu sein, mit einem Gaskalorie-Regelungsabschnitt 12b versehen ist, welcher den Öffnungsbetrag des BFG-Strömungseinstellventils 11 basierend auf den Messergebnissen der Gaskalorimeter 10a und 10b einstellt, und den Öffnungsbetrag des BFG-Strömungseinstellventils 11a basierend auf den Messergebnissen des Gaskalorimeters 10c einstellt.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird in dem Gaskalorie-Regelungsabschnitt 12b ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung die Rückkoppelungsregelung basierend auf den Gaskalorien eines Gasgemischs von EP 4 durchgeführt, die mit dem Gaskalorimeter 10a gemessen werden, und gleichzeitig wird die Vorwärtsregelung basierend auf den Gaskalorien der aus dem Gasbehälter 2 ausgetragenen CFGs, die mit dem Gaskalorimeter 10b gemessen werden, durchgeführt. Die Rückkoppelungsregelung, die auf den Gaskalorien der CFGs basiert, welche mit dem Gaskalorimeter 10a gemessen werden, und die Vorwärtsregelung, die auf den Gaskalorien der CFGs basiert, welche mit den Gaskalorimetern 10b gemessen werden, verhalten sich auf die gleiche Weise wie die Rückkoppelungsregelung und Vorwärtsregelung, die durch den Gaskalorie-Regelungsabschnitt 12a der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden, wodurch der Öffnungsbetrag des BFG-Einstellventils 11 gesteuert wird, so dass die Strömungsrate der dem Gasmischer 3 zugeführten BFGs gesteuert wird.
Außerdem wird in dem Gaskalorie-Regelungsabschnitt 12b zusätzlich zu dem Verhalten beim Steuern des Öffnungsbetrags des BEG-Einstellventils 11 mittels der Gaskalorimeter 10a und 10b eine Vorwärtsregelung durchgeführt, um den Öffnungsbetrag des BEG-Einstellventils 11a basierend auf den Gaskalorien der die CFG-Einlassleitung 1a passierenden CFGs, die mit dem Gaskalorimeter 10c gemessen werden, zu steuern. Im Einzelnen misst zunächst das Gaskalorimeter 10c die Gaskalorien der CFGs im Voraus, bevor diese dem Gasmischer 3a über das CFG-Einlassrohr 1a zugeführt werden. Dann werden, basierend auf der Zeit, die die CFGs brauchen, um den Gasmischer 3a von dem Gaskalorimeter 10c zu erreichen, und die anhand der Gasströmungsrate der CFGs und der mit dem Gaskalorimeter 10b gemessenen Gaskalorien der CFGs abgeschätzt wird, die Gaskalorien der dem Gasmischer 3a zuzuführenden CFGs vorab festgelegt.
Wie oben beschrieben wurde, werden die Gaskalorien der dem Gasmischer 3a zugeführten CFGs im aktuellen Augenblick, wenn eine Einschätzung durch die Vorwärtsregelung auf der Basis der Messwerte mit dem Gaskalorimetern 10 vorgenommen wird, festgestellt. Infolgedessen wird der Öffnungsbetrag des BFG-Strömungseinstellventils 11a, basierend auf den Gaskalorien der dem Gasmischer 3a zum aktuellen Augenblick der Schätzung zugeführten CFGs festgelegt, so dass die Gaskalorien des mit dem BFG in dem Gasmischer 3a gemischten Gasgemischs gesteuert werden, und die Strömungsrate des BFG zum Gasmischer 3a festgelegt wird. Dabei wird das Gasgemisch, das durch Mischen der CFGs und der BFGs in dem Gasmischer 3a erhalten wird, nochmals mit dem BFG in dem Gasmischer 3 gemischt, nachdem es durch Zeitverzögerung in dem Gasbehälter 2 gemischt wurde.
Wie oben beschrieben wurde, werden in dem Gasturbinensystem bei der vorliegenden Ausführungsform ebenso wie bei der zweiten Ausführungsform zunächst die Frequenz und Amplitude der Fluktuaktionsbestandteile der Gaskalorien eines Gasgemischs, das einem Gaskompressor 5 zugeführt wird, durch den Gasbehälter 2 verringert, und gleichzeitig können die Amplituden der niedrigen Frequenzen und der hohen Frequenzen der Gaskalorien des Gasgemischs durch Steuern der Performance, basierend auf den Messwerten mit den Gaskalorimetern 10a und 10b begrenzt werden. Außerdem wird durch Ausführen einer Vorwärtsregelung auf der Basis der Messwerte mit dem Gaskalorimeter 10c für den Gasmischer 3a, der auf der Stufe vor dem Gasmischer 3 installiert ist, das Fluktuationsverhältnis der Gaskalorien des dem Gasmischer 3 zugeführten Gasgemischs gedämpft bzw. gemäßigt, wodurch die Amplitude der hohen Frequenzen, welche die niedrigen Frequenzen der Gaskalorien des dem Gaskompressor 5 zugeführten Gasgemischs überlappen, abgeschwächt wird.
Außerdem wird bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ein Gasgemisch, das als Brennstoffgas dient, durch Mischen der CFGs und der BFGs erzeugt. Ein Gasgemisch kann aber auch durch Mischen der BFGs mit COG erzeugt werden, so dass es als Brennstoffgas dient. Hierbei wird die Strömungsrate des COG, basierend auf den Gaskalorien des Gasgemischs und des BFG festgelegt. Darüber hinaus kann bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen der Gasbehälter 2 an einem BFG-Zuführweg installiert werden, und bei jeder der zweiten und dritten Ausführungsformen kann die Vorwärtsregelung basierend auf den Gaskalorien des BFG bzw. des COG durchgeführt werden.
In der obigen Beschreibung wird die Gaskalorie-Regelungsvorrichtung gemäß der Erfindung für ein Gasturbinensystem eingesetzt. Die Erfindung kann aber nicht nur auf das Gasturbinensystem angewandt werden, sondern auch auf einen Heizkessel, dem ein Hochofengas als Brennstoffgas zugeführt wird.

Claims

Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung mit einem ersten Gasmischer (3) zum Mischen eines ersten Brennstoffgases und eines zweiten Brennstoffgases zum Bilden eines Brennstoffgasgemisches, einem ersten Gaskalorimeter (10a) zum Messen von Gaskalorien des Brennstoffgasgemisches, welches durch Mischen in dem ersten Gasmischer (3) gebildet wurde, einem Rückkoppelungs-Regelungsabschnitt (12; 12a; 12b), der basierend auf dem Messergebnis des ersten Gaskalorimeters (10a) das Strömungsratenverhältnis der in den ersten Gasmischer (3) zugeführten ersten und zweiten Brennstoffgase so einzustellen vermag, dass Gaskalorien des Brennstoffgasgemisches auf einen Sollwert eingestellt werden, wobei ein Gasbehälter (2) stromauf des ersten Gasmischers (3) vorgesehen und mechanisch so aufgebaut ist, dass das zu unterschiedlichen Zeiten in den Gasbehälter (2) eingeleitete erste Brennstoffgas in diesem aktiv gemischt und mit einer Zeitverzögerung ausgetragen und dem ersten Gasmischer (3) zugeführt wird, um Fluktuationen der Gaskalorien des ersten Brennstoffgases zu verringern.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einem zweiten Gaskalorimeter (10b) zum Messen von Gaskalorien des aus dem Gasbehälter (2) ausgetragenen ersten Brennstoffgases, und einem ersten Vorwärts-Regelungsabschnitt zum Abschätzen von Gaskalorien des dem ersten Gasmischer (3) im aktuellen Augenblick zugeführten Brennstoffgases, basierend auf den mit dem zweiten Gaskalorimeter (10b) gemessenen Gaskalorien des ersten Brennstoffgases, und zum Einstellen des Strömungsratenverhältnisses der in den ersten Gasmischer (3) zugeführten ersten und zweiten Brennstoffgase so, dass Gaskalorien des Brennstoffgasgemischs auf den Sollwert eingestellt werden.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit: einem zweiten Gasmischer (3a) zum Erzeugen des ersten Brennstoffgases als Brennstoffgasgemisch durch Mischen eines dritten Brennstoffgases mit dem zweiten Brennstoffgas, einem dritten Gaskalorimeter (10c) zum Messen von Gaskalorien des dem zweiten Gasmischer (3a) zugeführten dritten Brennstoffgases, einem zweiten Vorwärts-Regelungsabschnitt zum Abschätzen von Gaskalorien des dem zweiten Gasmischer (3a) im jeweiligen aktuellen Augenblick zugeführten Brennstoffgases, basierend auf den mit dem dritten Gaskalorimeter (10c) gemessenen Gaskalorien des dritten Brennstoffgases, und zum Einstellen des Strömungsratenverhältnisses der in den zweiten Gasmischer (3a) zugeführten zweiten und dritten Brennstoffgase so, dass Gaskalorien des Brennstoffgasgemischs auf einen Sollwert eingestellt werden.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gasbehälter (2) umfasst: ein Chassis (20) zum Mischen des zugeführten ersten Brennstoffgases, eine Rohrleitung (22; 30) zur Zeitverzögerung, die von außerhalb des Chassis (20) ins Innere des Chassis (20) eingesetzt ist, durch die der erste Brennstoffgasstrom strömt, und an deren Außenumfang mehrere Düsenlöcher (23) ausgebildet sind, und einem Gasaustragsrohr (25; 32), das an einem Abschnitt mit Ausnahme eines Abschnitts, an dem die Rohrleitung (22; 30) zur Zeitverzögerung in dem Chassis (20) installiert ist, und durch welches das erste Brennstoffgas, das in dem Chassis (20) gemischt wurde, aus dem Chassis (20) ausgeleitet wird, installiert ist.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Rohrleitung (30) des Gasbehälters (2) zur Zeitverzögerung ein Hauptrohr (30a), das entlang einer Innenwand des Chassis (20) ausgebildet ist, und mehrere Verzweigungsrohre (30b), die von dem Hauptrohr (30a) abzweigend ausgebildet sind, umfasst.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Chassis (20) des Gasbehälters (2) zylindrisch ausgebildet ist, das Hauptrohr (30a) so ausgebildet ist, dass es entlang einer Grenzlinie zwischen einer oberen Endfläche und einer Seitenfläche des Chassis (20), und einer Grenzfläche zwischen der unteren Endfläche und einer Seitenfläche des Chassis (20) verläuft, und Abschnitte verbindet, die entlang der Grenzlinie zwischen der oberen Endfläche und der Seitenfläche des Chassis (20) sowie entlang der Grenzlinie der unteren Endfläche und der Seitenfläche des Chassis (20) verlaufen, mehrere der Verzweigungsrohre (30) so ausgebildet sind, dass sie parallel zu der Außenumfangsflache des Chassis (20) sind, und das Gasaustragsrohr (32) ins Innere des Chassis (20) eingesetzt ist und eine Gasauslassöffnung (31) in der Mitte einer Endfläche des Chassis (20) vorgesehen ist.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gasbehälter (2) umfasst: ein zylindrisches Chassis (20) zum Mischen des ersten zugeführten Brennstoffgases, ein Gaseinlassrohr (1a) zum Einleiten des ersten Brennstoffgases, einen Innenzylinder (40), der mit einer Endfläche des Chassis (20) verbunden ist und das Innere des Chassis (20) in zwei Bereiche unterteilt und Düsenlöcher (23) aufweist, welche die beiden Bereiche verbinden und an der Innenumfangsfläche des Innenzylinders (40) vorgesehen sind, und eine Gasaustragsleitung (25) zum Abführen des ersten in dem Chassis (20) gemischten Brennstoffgases aus dem Chassis (20).
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Innenumfangsflache des Innenzylinders (40) bis in die Nähe einer anderen Endfläche des Chassis (20) konisch verjüngt ist.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gasbehälter (2) umfasst: ein zylindrisches Chassis (20) zum Mischen des ersten zugeführten Brennstoffgases, ein Gaseinlassrohr (1a), das in das Chassis (20) eingesetzt ist, zum Einleiten des ersten Brennstoffgases, Düsen (60), die am Rand des Gaseinlassrohrs (1a) vorgesehen sind, eine Gasaustragsleitung (25) zum Abführen des ersten in dem Chassis (20) gemischten Brennstoffgases aus dem Chassis (20), und eine Gasauslassöffnung (24), an der die Gasaustragsleitung (25) und das Chassis (20) verbunden sind, wobei die Richtung der Düsen (60) von der Gasauslassöffnung (24) abgewandt ist.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Düsen (60) und die Gasauslassöffnung (24) an einer unteren Endfläche des Chassis (20) vorgesehen sind, und die Düsen (60) Erhebungswinkel in Bezug auf die untere Endfläche des Chassis (20) aufweisen und das erste Brennstoffgas zu einer oberen Endfläche des Chassis (20) einspritzen.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Richtung der Düsen (60) der Zentralachse des Chassis (20) zugewandt ist.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Richtung der Düsen (60) entlang der Umfangsrichtung der Seitenfläche des Chassis (20) gerichtet ist.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei eine Blockierplatte (70), welche die Strömung des ersten in die Gasauslassöffnung (24) strömenden Brennstoffgases blockiert, in der Nachbarschaft der Gasauslassöffnung (24) installiert ist.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei Gaseinlassrohre (1a) von mehreren Positionen des Chassis (20) aus eingesetzt und mit mehreren der Düsen (60) versehen sind.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei mehrere der Gasauslassöffnungen (24) vorgesehen sind.
Brennstoffgas-Kalorie-Regelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Gasbehälter (2) mit mehreren Gebläsen (50) versehen ist, welche das erste Brennstoffgas in dem Chassis (20) verteilen.
Gasturbinensystem mit einem Gaskompressor (5) zum Komprimieren von Brennstoffgas, einem Luftkompressor (6) zum Komprimieren von Luft, einer Brennkammer (7), in die das Brennstoffgas von dem Gaskompressor (5) und die Luft von dem Luftkompressor (6) zugeführt werden, um darin verbrannt zu werden, und einer Gasturbine (8), die durch Verbrennungsgas von der Brennkammer (7) zur Drehung angetrieben ist, wobei eine Brennstoffgas-Kalorien-Regelungsvorrichtung vorgesehen ist, wie sie in einem der Ansprüche 1 bis 16 beschrieben ist, und wobei das Brennstoffgasgemisch von der Brennstoffgas-Kalorien-Regelungsvorrichtung dem Gaskompressor (5) als Brennstoffgas zugeführt wird.