JP2001064660A - Fuel oil for gas turbine - Google Patents
Fuel oil for gas turbineInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン用燃
料油に関し、さらに詳しくは、金属分（灰分），硫黄
分，煤の発生及び微粒きょう雑物が少なく、ガスタービ
ン翼の腐食が抑制されると共に、高カロリーを有するガ
スタービン用燃料油に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel oil for a gas turbine, and more particularly, to the generation of metal (ash), sulfur, soot and fine foreign matters, thereby suppressing corrosion of gas turbine blades. And a fuel oil for gas turbines having high calories.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガスタービンは高効率で、排ガスが清浄
である上、メンテナンスが容易であることなどから、近
年産業用ガスタービンコージェネとして急速に普及しつ
つある。このガスタービンにおいては、従来、使用する
燃料油中の硫黄分や金属分（灰分）が、タービン翼の腐
食を引き起こすことが知られており、また、このタービ
ン翼の腐食の面から、煤の発生量および燃料油中の微粒
きょう雑物含有量の少ないのが有利であることが予想さ
れる。そして、近年省エネルギーの観点などから、高カ
ロリーの燃料油が要求される傾向がある。従来、タービ
ン用燃料としては、主として灯油とＡ重油が用いられて
いる。ここで灯油は、硫黄分，金属分（灰分），煤の発
生及び微粒きょう雑物が極めて少なく、ガスタービン翼
の腐食が少ない燃料であるが、発熱量が低いという欠点
を有している。一方、Ａ重油は、一般に安定供給の点で
優れており、かつ灯油に比較して高い発熱量を有してい
るが、ガスタービン運転休止時に、余熱によりコーキン
グを発生しやすいという欠点を有している。また、上記
Ａ重油よりも高カロリーの燃料油として、Ｃ重油が知ら
れているが、このＣ重油は高粘度を有するため、加温設
備が必要であるなど、取扱いが不便である上、金属分
（灰分），硫黄分，煤の発生，残留炭素分，微粒きょう
雑物が多く、ガスタービン翼の腐食が大きいなどの欠点
を有し、ガスタービン用燃料油としては使用しにくい。2. Description of the Related Art In recent years, gas turbines are rapidly spreading as industrial gas turbine cogeneration systems because of their high efficiency, clean exhaust gas and easy maintenance. Conventionally, in this gas turbine, it is known that sulfur and metal (ash) in the fuel oil used cause corrosion of the turbine blades. It is anticipated that it is advantageous to have a low yield and a low particulate matter content in the fuel oil. In recent years, from the viewpoint of energy saving, high calorie fuel oil tends to be required. Conventionally, kerosene and fuel oil A are mainly used as fuel for turbines. Here, kerosene is a fuel that has extremely low sulfur content, metal content (ash content), generation of soot and fine particles, and has little corrosion of gas turbine blades, but has a drawback of low calorific value. On the other hand, fuel oil A is generally superior in terms of stable supply and has a higher calorific value than kerosene, but has the disadvantage that coking is likely to occur due to residual heat when gas turbine operation is stopped. ing. Fuel oil C is known as a fuel oil having a higher calorie than the fuel oil A. However, since fuel oil C has a high viscosity, it is inconvenient to handle, for example, requires heating equipment. Ash, sulfur, soot generation, residual carbon content, fine particles, etc., and the gas turbine blades are highly corroded. Therefore, they are difficult to use as fuel oil for gas turbines.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下で、金属分（灰分），硫黄分，煤の発生及び微粒
きょう雑物が少なく、ガスタービン翼の腐食が抑制され
ると共に、ガスタービン運転休止時の余熱によるコーキ
ングが抑制され、かつ高カロリーを有するガスタービン
用燃料油を提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION Under such circumstances, the present invention reduces the generation of metal (ash), sulfur, soot and fine particles, and suppresses the corrosion of gas turbine blades. It is another object of the present invention to provide a fuel oil for a gas turbine, in which coking due to residual heat during gas turbine operation suspension is suppressed and has high calories.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の好
ましい性質を有するガスタービン用燃料油を開発すべく
鋭意研究を重ねた結果、９０％留出温度がある値以下で
あって、一定値以上の総発熱量を有し、かつ特定の硫黄
化合物及び窒素化合物の含有量を規定した燃料油が、そ
の性質を有し、ガスタービン用燃料油として有効である
ことを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成
したものである。すなわち、本発明は、９０％留出温度
が３６０℃以下で、総発熱量が３９７６０ｋＪ／リット
ル以上であり、かつジベンゾチオフェン類含有量が硫黄
量として２５００重量ｐｐｍ以下、ベンゾチオフェン類
含有量の0.２１倍とジベンゾチオフェン類含有量との合
計が硫黄量として２８５０重量ｐｐｍ以下及びカルバゾ
ール類含有量が窒素量として６００重量ｐｐｍ以下であ
ることを特徴とするガスタービン用燃料油、好ましく
は、ライトサイクルオイルを９０容量％以上含む燃料油
を提供するものである。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to develop a fuel oil for a gas turbine having the above-mentioned preferable properties, and as a result, the 90% distillation temperature is below a certain value. It has been found that a fuel oil having a total calorific value equal to or more than a certain value and defining specific sulfur and nitrogen compound contents has the properties and is effective as a gas turbine fuel oil. The present invention has been completed based on such findings. That is, according to the present invention, the 90% distillation temperature is 360 ° C. or less, the total heat generation is 39760 kJ / liter or more, the dibenzothiophene content is 2500 ppm by weight or less as sulfur content, and the benzothiophene content is 0%. The fuel oil for gas turbines, characterized in that the total of .21 times and the content of dibenzothiophenes is not more than 2850 ppm by weight as sulfur and not more than 600 ppm by weight of nitrogen as nitrogen, preferably light It is intended to provide a fuel oil containing 90% by volume or more of cycle oil.
【０００５】[0005]
【発明の実施の形態】本発明のガスタービン用燃料油に
おいては、９０％留出温度は３６０℃以下である。この
温度が３６０℃を超えると煤の発生が多くなり、本発明
の目的が達せられない。また、総発熱量は、灯油及びＡ
重油に対する優位性の点から、３９７６０ｋＪ／リット
ル（９５００ｋｃａｌ／リットル）以上であり、好まし
くは、４０１９０ｋＪ／リットル（９６００ｋｃａｌ／
リットル）以上である。そして、ガスタービン運転休止
時の余熱によるコーキング抑制の面から、ジベンゾチオ
フェン類含有量は硫黄量として２５００重量ｐｐｍ以下
であり、好ましくは２０００重量ｐｐｍ以下、より好ま
しくは５００重量ｐｐｍ以下である。また、ベンゾチオ
フェン類含有量の0.２１倍とジベンゾチオフェン類含有
量との合計が硫黄量として２８５０重量ｐｐｍ以下であ
り、好ましくは２３５０重量ｐｐｍ以下、より好ましく
は１８５０重量ｐｐｍ以下である。さらに、カルバゾー
ル類含有量が窒素量として６００重量ｐｐｍ以下であ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the fuel oil for a gas turbine of the present invention, the 90% distillation temperature is 360 ° C. or less. If this temperature exceeds 360 ° C., the generation of soot increases, and the object of the present invention cannot be achieved. In addition, the total calorific value is the amount of kerosene and A
In view of its superiority to heavy oil, it is 39760 kJ / liter (9500 kcal / liter) or more, and preferably 40190 kJ / liter (9600 kcal / liter).
Liters) or more. From the viewpoint of suppressing coking due to residual heat when the gas turbine is stopped, the dibenzothiophene content is 2500 ppm by weight or less, preferably 2000 ppm by weight or less, more preferably 500 ppm by weight or less in terms of sulfur. Further, the sum of 0.21 times the benzothiophene content and the dibenzothiophene content is 2850 ppm by weight or less, preferably 2350 ppm by weight or less, more preferably 1850 ppm by weight or less as sulfur content. Further, the carbazole content is 600 ppm by weight or less as a nitrogen amount.
【０００６】また、本発明の燃料油は、上記の性状に加
え、以下に示す性状を有するものが、ガスタービン用と
して好適である。まず、密度（１５℃）は、0.９００ｇ
／ミリリットル以上であるのが好ましい。この密度が0.
９００ｇ／ミリリットル未満では充分な発熱量が得られ
なくなるおそれがある。硫黄分は、硫黄酸化物によるタ
ービン翼の腐食を抑制する点から、0.５重量％以下が好
ましく、特に0.３重量％以下が好ましい。また、タービ
ン翼の腐食を抑制する点から、灰分は0.０１重量％以
下、バナジウム含有量は0.１重量ｐｐｍ以下、ナトリウ
ムとカリウムの合計含有量は0.２重量ｐｐｍ以下である
のが好ましく、微粒きょう雑物の含有量は、好ましくは
１0.０ｍｇ／リットル以下、より好ましくは5.０ｍｇ／
リットル以下であり、反応は中性であるのが好ましい。Further, the fuel oil of the present invention having the following properties in addition to the above properties is suitable for use in gas turbines. First, the density (15 ° C) is 0.900 g
/ Milliliter or more. This density is 0.
If the amount is less than 900 g / milliliter, a sufficient amount of generated heat may not be obtained. The sulfur content is preferably 0.5% by weight or less, particularly preferably 0.3% by weight or less from the viewpoint of suppressing corrosion of turbine blades by sulfur oxides. From the viewpoint of suppressing corrosion of turbine blades, the ash content is preferably 0.01% by weight or less, the vanadium content is 0.1% by weight or less, and the total content of sodium and potassium is 0.2% by weight or less. Preferably, the content of fine foreign matter is preferably 10.0 mg / liter or less, more preferably 5.0 mg / liter.
It is preferably less than one liter and the reaction is neutral.
【０００７】さらに、引火点は、取扱いの安全性の面か
ら６０℃以上が好ましく、５０℃における動粘度は、燃
焼性及び取扱い性の面から、1.５〜5.０ｍｍ2 ／秒の範
囲にあるのが好ましい。そして、１０％残留炭素分は、
煤の発生及びコーキングの抑制の面から、0.３重量％以
下が好ましく、特に0.２重量％以下が好ましい。このよ
うな性状を有する本発明の燃料油は、ライトサイクルオ
イル（ＬＣＯ）を９０容量％以上の割合で含むものが好
適である。ここで、ライトサイクルオイル（ＬＣＯ）
は、通常流動接触分解（ＦＣＣ）または残油流動接触分
解（ＲＦＣＣ）により生成する軽質軽油を指す。なお、
上記諸物性は、後述の方法に従って測定した値である。Further, the flash point is preferably 60 ° C. or more from the viewpoint of handling safety, and the kinematic viscosity at 50 ° C. is in the range of 1.5 to 5.0 mm 2 / sec from the viewpoint of flammability and handleability. Is preferred. And the 10% residual carbon content is
In light of generation of soot and suppression of coking, the content is preferably 0.3% by weight or less, and particularly preferably 0.2% by weight or less. The fuel oil of the present invention having such properties preferably contains light cycle oil (LCO) at a rate of 90% by volume or more. Here, light cycle oil (LCO)
Refers to light gas oil usually produced by fluid catalytic cracking (FCC) or residual fluid fluid catalytic cracking (RFCC). In addition,
The various physical properties are values measured according to the methods described below.
【０００８】[0008]
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。 実施例１及び比較例１〜４ ガスタービン用燃料油を、それぞれＬＣＯ（実施例
１），灯油（比較例１），Ａ重油１（比較例２），Ａ重
油２（比較例３）及びＣ重油（比較例４）を用いて調製
した。それぞれの性状を第１表に示す。また、各燃料油
について、コーキング性テストを行うと共に、実施例１
及び比較例３のものについては下記のガスタービンによ
る燃焼テストを行い、バッハラッカ指数を求めた。これ
らの結果を第１表に示す。Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 and Comparative Examples 1-4 Fuel oils for gas turbines were respectively LCO (Example 1), kerosene (Comparative Example 1), Fuel Oil A 1 (Comparative Example 2), Fuel Oil A 2 (Comparative Example 3) and C It was prepared using heavy oil (Comparative Example 4). Table 1 shows their properties. In addition, a coking test was conducted for each fuel oil, and
And the thing of the comparative example 3 was subjected to a combustion test using the following gas turbine, and a Baharakka index was obtained. Table 1 shows the results.
【０００９】＜ガスタービンによる燃焼テスト＞一軸オ
ープンサイクルガスタービン（出力１５００ｋＷ）を用
い、負荷：１２００〜１２５０ｋＷ、タービン吸気温
度：１8.９〜２1.０℃、タービン出口排気ガス温度：５
２０〜５３３℃、燃料流量：５３０〜５４０リットル／
ｈｒ、蒸気発生：3.９８〜4.１０ｋｇ／ｈｒの条件にて
ガスタービンによる燃焼テストを行い、バッハラッカ指
数を求めた。<Combustion Test Using Gas Turbine> Using a single-shaft open cycle gas turbine (output 1500 kW), load: 1200 to 1250 kW, turbine intake temperature: 18.9 to 21.0 ° C., turbine outlet exhaust gas temperature: 5
20-533 ° C, fuel flow rate: 530-540 liters /
hr, steam generation: A combustion test using a gas turbine was performed under the conditions of 3.98 to 4.10 kg / hr, and a Baharakka index was determined.
【００１０】[0010]
【表１】 [Table 1]
【００１１】[0011]
【表２】 [Table 2]
【００１２】［注］諸物性の測定は、下記の方法に従い
行った。 （１）密度（１５℃）：ＪＩＳ Ｋ２２４９に準拠 （２）硫黄分量：ＪＩＳ Ｋ ２５４１に準拠 （３）９０％留出温度：ＪＩＳ Ｋ２２５４に準拠 （４）灰分量：ＪＩＳ Ｋ２２７２に準拠 （５）バナジウム含有量：ＪＰＩ−５Ｓ−１１に準拠 （６）ナトリウム及びカリウム含有量：ＪＰＩ−５Ｓ−
３に準拠 （７）微粒きょう雑物含有量：ＪＩＳ Ｋ２２７６に準
拠 （８）反応：ＪＩＳ Ｋ２２５２に準拠 （９）引火点：ＪＩＳ Ｋ２２６５に準拠 （１０）動粘度（５０℃）：ＪＩＳ Ｋ２２８３に準拠 （１１）１０％残留炭素分：ＪＩＳ Ｋ２２７０に準拠 （１２）発熱量：ＪＩＳ Ｋ２２７９に準拠 （１３）ジベンゾチオフェン類，ベンゾチオフェン類含
有量：ＧＣ／ＡＥＤ法（ガスクロマトグラフィー／原子
発光検出器法） （１４）カルバゾール類含有量：ＧＣ／ＮＰＤ法（ガス
クロマトグラフィー／窒素リン検出器法） （１５）コーキングテスト 一方端をプラグでふさいだステンレス鋼製パイプ（9.５
φ、３００ｍｍ）に、測定試料を１５ｍｍ3 入れた後、
中央に直径約１ｍｍの孔を開けたプラグで、もう一方端
をふさいだ。上記ステンレス鋼製パイプを燃焼試験炉
（Ａ重油用油圧噴霧バーナによる加熱）の内壁部に固定
した後、燃焼試験炉のバーナに着火し、炉内温度を２５
０℃に４時間保持した。消火後、２４時間放冷し、炉内
温度が室温まで冷却したのを確認後、ステンレス鋼製パ
イプを取り出した。ステンレス鋼製パイプの内部をトル
エンで洗浄、乾燥後、長さ方向に２つ切断した。切断物
を再度トルエンで洗浄、乾燥後、内部を目視観察した。
アスファルテン、炭等の黒色付着物の状況により、良好
○（ほとんど黒色付着物が観察されない。）、普通△
（うっすらと黒色付着物が観察される。）、不良×（黒
色付着物の盛り上りが観察される。）の３種類に評価し
た。[Note] The measurement of various physical properties was performed according to the following methods. (1) Density (15 ° C.): conforms to JIS K2249 (2) Sulfur content: conforms to JIS K2541 (3) 90% distillation temperature: conforms to JIS K2254 (4) Ash content: conforms to JIS K2272 (5) Vanadium content: based on JPI-5S-11 (6) Sodium and potassium content: JPI-5S-
3 (7) Fine particle content: JIS K2276 (8) Reaction: JIS K2252 (9) Flash point: JIS K2265 (10) Kinematic viscosity (50 ° C): JIS K2283 (11) 10% residual carbon content: conforms to JIS K2270 (12) Calorific value: conforms to JIS K2279 (13) Content of dibenzothiophenes and benzothiophenes: GC / AED method (gas chromatography / atomic emission detector method) (14) Carbazole content: GC / NPD method (gas chromatography / nitrogen phosphorus detector method) (15) Caulking test Stainless steel pipe with one end plugged (9.5)
φ, 300 mm), put 15 mm 3 of the measurement sample,
The other end was plugged with a plug having a hole with a diameter of about 1 mm in the center. After fixing the stainless steel pipe on the inner wall of the combustion test furnace (heating by a hydraulic spray burner for heavy fuel oil A), the burner of the combustion test furnace was ignited and the temperature in the furnace was reduced to 25%.
It was kept at 0 ° C. for 4 hours. After the fire was extinguished, it was allowed to cool for 24 hours, and after confirming that the furnace temperature had cooled to room temperature, the stainless steel pipe was taken out. The inside of the stainless steel pipe was washed with toluene, dried, and cut into two pieces in the length direction. The cut product was washed again with toluene and dried, and the inside was visually observed.
Good depending on the situation of black deposits such as asphaltenes and charcoal (good black (almost no black deposits are observed)), normal
(Slight black deposits are observed.), And Bad x (black protrusions are observed).
【００１３】第１表から分かるように、比較例１のもの
（灯油）は、発熱量が規定値より低い。比較例２のもの
（Ａ重油１）は、発熱量が規定値よりも低く、かつベン
ゾチオフェン類含有量の0.２１倍とジベンゾチオフェン
類含有量との合計が硫黄量として規定値を超えており、
コーキング性テストが不良である。比較例３のもの（Ａ
重油２）は、９０％留出温度が規定値よりも高く、かつ
発熱量が規定値よりも低い上、１０％残留炭素分が実施
例１のものに比べて多く、ガスタービンによる燃焼テス
トにおいて、バッハラッカ指数が高い。比較例４のもの
（Ｃ重油）は、９０％留出温度の測定が不能であると共
に、微粒きょう雑物含有量及び１０％残留炭素分が多
く、コーキング性テストが不良である。As can be seen from Table 1, the calorific value of Comparative Example 1 (kerosene) is lower than the specified value. In Comparative Example 2 (Heavy oil A 1), the calorific value was lower than the specified value, and the sum of 0.21 times the benzothiophene content and the dibenzothiophene content exceeded the specified value as the sulfur amount. Yes,
Poor caulking test. Comparative Example 3 (A
Heavy oil 2) has a 90% distilling temperature higher than the specified value, a calorific value lower than the specified value, and a 10% residual carbon content higher than that of Example 1; , The Baharaka index is high. In Comparative Example 4 (Heavy oil C), the 90% distillation temperature could not be measured, and the content of fine particles and 10% residual carbon content were large, and the coking test was poor.
【００１４】[0014]
【発明の効果】本発明のガスタービン用燃料油は、金属
分（灰分），硫黄分，煤の発生及び微粒きょう雑物が少
なく、ガスタービン翼の腐食が抑制されると共に、ガス
タービン運転休止時の余熱によるコーキングが抑制さ
れ、かつ高カロリーを有するものである。本発明のガス
タービン用燃料油は、ガスタービン翼の腐食を低減させ
ることから、ガスタービンの点検頻度及びメンテナンス
の減少、安定運転に寄与すると共に、高カロリーを有す
るので、省エネルギー効果が高く、特に大型ガスタービ
ン用として好適である。The fuel oil for a gas turbine of the present invention has a small amount of metal (ash), sulfur, soot and fine particles, thereby suppressing the corrosion of the gas turbine blades and stopping the operation of the gas turbine. The coking due to the residual heat at the time is suppressed and has high calories. Since the fuel oil for gas turbine of the present invention reduces corrosion of gas turbine blades, it contributes to a reduction in inspection frequency and maintenance of the gas turbine, stable operation, and has a high calorie. It is suitable for large gas turbines.
Claims (2)
熱量が３９７６０ｋＪ／リットル以上であり、かつジベ
ンゾチオフェン類含有量が硫黄量として２５００重量ｐ
ｐｍ以下、ベンゾチオフェン類含有量の0.２１倍とジベ
ンゾチオフェン類含有量との合計が硫黄量として２８５
０重量ｐｐｍ以下及びカルバゾール類含有量が窒素量と
して６００重量ｐｐｍ以下であることを特徴とするガス
タービン用燃料油。1. A 90% distillation temperature of 360 ° C. or lower, a total heat generation of 39760 kJ / liter or more, and a dibenzothiophene content of 2500 wt.
pm or less, the sum of 0.21 times the benzothiophene content and the dibenzothiophene content is 285 as the sulfur content.
A fuel oil for a gas turbine, wherein the fuel oil has a carbazole content of 0 ppm by weight or less and a nitrogen content of 600 ppm by weight or less.
含む請求項１に記載のガスタービン用燃料油。2. The gas turbine fuel oil according to claim 1, comprising 90% by volume or more of light cycle oil.
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1999
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