JP2006225470A - Method and apparatus for reforming heavy oil by utilizing hydrothermal reaction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水熱反応利用重質油改質方法及びそれに適した水熱反応利用重質油改質装置に関し、特にガスタービンの主燃料として発電を行うガスタービン発電システムに適した水熱反応利用重質油改質方法及び装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heavy oil reforming method using a hydrothermal reaction and a heavy oil reforming apparatus suitable for the hydrothermal reaction, and in particular, a hydrothermal reaction suitable for a gas turbine power generation system that generates power as a main fuel of a gas turbine. The present invention relates to a heavy oil reforming method and apparatus.
重油は廉価であるが、高粘度であり、高濃度の硫黄分や重金属分を含有しているためにガスタービン燃料には適さない。このため、重油を軽質化、脱硫黄化、脱金属化する方法が、特許文献1に開示されている。また、コンバインドサイクル発電のガスタービン用燃料として使用する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2においては、改質によって生成した軽質油とガスタービン用燃料の混合物をガスタービンに使用し、残分をボイラ用燃料として用いている。特許文献3においては、発電設備用流体燃料の製造方法が記載されている。
Although heavy oil is inexpensive, it is not suitable for gas turbine fuel because it has high viscosity and contains a high concentration of sulfur and heavy metals. For this reason,
上記の公知技術においては改質によって水熱反応装置内に残留する残渣分の処理について、具体的な記載はない。しかし、実際のプラントにおいては、この残渣分の排出が極めて重要で、特にガスタービンなどの燃料として改質燃料を使用するシステムにおいては、改質した燃料の残渣の改質装置からの排出を効率よく、確実に行う必要がある。 In the above known technique, there is no specific description about the treatment of the residue remaining in the hydrothermal reactor due to reforming. However, in an actual plant, the discharge of this residue is extremely important. Particularly in a system that uses reformed fuel as a fuel such as a gas turbine, it is efficient to discharge the reformed fuel residue from the reformer. Well, surely done.
本発明の目的は、重質油から改質燃料を製造する燃料改質器において副次的に生成する高温高圧状態の残渣油のみを、効率的かつ軽質油燃料の損失なく反応系から排出することができる水熱反応利用重質油改質方法及び装置を提供することである。 An object of the present invention is to efficiently discharge only residual oil in a high-temperature and high-pressure state, which is secondarily generated in a fuel reformer that produces reformed fuel from heavy oil, from the reaction system without loss of light oil fuel efficiently. It is to provide a heavy oil reforming method and apparatus utilizing hydrothermal reaction.
本発明における水熱反応利用重質油改質方法においては、高温高圧水と重質油とを水熱反応させて改質油を製造する改質ステップ、製造された改質油を発電装置の燃焼器に供給する改質燃料供給ステップ、改質ステップにおいて残留する残渣を抜き出して改質ステップよりも低い温度と圧力の領域に移動させる抜き出しステップ、抜き出された残渣を貯留する貯留ステップ、上記貯留ステップにおける残渣の液面と該領域の圧力を検出する検出ステップ、検出された残渣の液面と圧力信号に基づいて上記抜き出しステップの開始と停止のタイミングを制御する制御ステップを有することを特徴とするものである。 In the heavy oil reforming method utilizing hydrothermal reaction in the present invention, a reforming step for producing reformed oil by hydrothermal reaction of high-temperature and high-pressure water and heavy oil; A reformed fuel supply step for supplying to the combustor, an extraction step for extracting the residue remaining in the reforming step and moving it to a region of temperature and pressure lower than the reforming step, a storage step for storing the extracted residue, And a detection step for detecting the liquid level of the residue and the pressure in the region in the storage step, and a control step for controlling the start and stop timings of the extraction step based on the detected liquid level of the residue and the pressure signal. It is what.
また、本発明は、貯留ステップにおける圧力上昇をもって、改質ステップにおいて貯留された残渣の排出が実質的に終了したと判断することを特徴とする上記の水熱反応利用重質油改質方法に関する。このように、排出、液面検出、圧力検出を繰り返して、水熱改質装置の底部に貯留する残渣を、半連続的に排出する。残渣を連続的に排出することは不可能である。 The present invention also relates to the above-mentioned heavy oil reforming method utilizing hydrothermal reaction, characterized in that it is determined that the discharge of the residue stored in the reforming step is substantially completed with the pressure increase in the storing step. . In this way, the residue stored at the bottom of the hydrothermal reformer is discharged semi-continuously by repeating discharge, liquid level detection, and pressure detection. It is impossible to discharge the residue continuously.
高温、高圧の水熱改質装置から、低温、低圧の貯留装置(残渣タンク)に直接残渣を抜き出すことはできない。本発明で言う半連続とは、一般に水熱改質装置で行われる残渣の回分処理(バッチ処理)に対比する言葉で、水熱処理系統内で残渣を抜き出すが、その抜き出す作業は非連続であるという意味である。ただ、1回の改質処理の終了毎に(この場合水熱反応は停止される)残渣油を反応装置から抜き出すという回分式とは異なって、本発明は反応系の状態及び残渣油貯留装置の状態を見ながら、水熱反応を継続しながら残渣油を反応系から排出するので、水熱反応の効率、残渣の排出効率がよく、また、生成するガス燃料や軽質油の損失を最小限に抑えられる。従って、本発明の改質装置は、ガスタービンなどの発電装置と組み合わせた設備に最適である。改質によって製造されたガス燃料、軽質燃料は単独で又は他の燃料と混合してガスタービンなどの燃料として使用し、残渣油はボイラなどの燃料として用いられる。 Residues cannot be extracted directly from a high-temperature, high-pressure hydrothermal reformer into a low-temperature, low-pressure storage device (residue tank). Semi-continuous in the present invention is a term that is contrasted with batch processing (batch processing) of residues generally performed in a hydrothermal reformer. Residues are extracted in a hydrothermal treatment system, but the operation of the extraction is discontinuous. It means that. However, unlike the batch system in which the residual oil is extracted from the reactor at the end of one reforming process (in this case, the hydrothermal reaction is stopped), the present invention relates to the state of the reaction system and the residual oil storage device. Since the residual oil is discharged from the reaction system while continuing the hydrothermal reaction while monitoring the state of the water, the efficiency of the hydrothermal reaction and the residue discharge efficiency is good, and the loss of the generated gas fuel and light oil is minimized. Can be suppressed. Therefore, the reformer of the present invention is most suitable for facilities combined with a power generator such as a gas turbine. Gas fuel and light fuel produced by reforming are used alone or mixed with other fuels and used as fuel for gas turbines, etc., and residual oil is used as fuel for boilers and the like.
更に、本発明は、上記抜き出しステップにおける改質ステップからの残渣の排出を半連続的に行うことを特徴とする上記の水熱反応利用重質油改質方法に関する。 Furthermore, the present invention relates to the heavy oil reforming method utilizing hydrothermal reaction, wherein the residue is discharged semi-continuously from the reforming step in the extraction step.
更にまた、本発明は上記貯留ステップにおける圧力を所定の範囲内に調整することを含むことを特徴とする上記の水熱反応利用重質油改質方法に関する。 Furthermore, the present invention relates to the heavy oil reforming method utilizing hydrothermal reaction, characterized in that it includes adjusting the pressure in the storage step within a predetermined range.
本発明による水熱反応利用重質油改質装置の代表的な例は、底部に残渣油を貯留する貯留部を有し、高温高圧水と重質油と混合・反応させて改質燃料を製造する燃料改質器と、前記改質器から改質燃料を抜き出す改質燃料抜き出し手段と、前記改質器の貯留部から残渣油を抜き出す手段と、前記燃料改質器よりも低温、低圧に維持され、抜き出した残渣油を収容する残渣油タンクと、前記残渣油タンクの残渣油面を検出する液面計と、前記残渣油タンクの内圧力を測定する圧力計と、前記液面計から得られる液面信号と前記圧力計から得られる圧力信号により高圧側開閉バルブと低圧側開閉バルブの開閉を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。 A typical example of a heavy oil reforming apparatus utilizing hydrothermal reaction according to the present invention has a storage section for storing residual oil at the bottom, and the reformed fuel is mixed and reacted with high-temperature high-pressure water and heavy oil. A fuel reformer to be manufactured, a reformed fuel extracting means for extracting the reformed fuel from the reformer, a means for extracting residual oil from the reservoir of the reformer, and a lower temperature and lower pressure than the fuel reformer. The residual oil tank that holds the extracted residual oil, a liquid level gauge that detects the residual oil level of the residual oil tank, a pressure gauge that measures the internal pressure of the residual oil tank, and the liquid level gauge And a control device for controlling the opening and closing of the high-pressure side opening / closing valve and the low-pressure side opening / closing valve by the pressure signal obtained from the pressure gauge and the pressure signal obtained from the pressure gauge.
本発明の水熱反応改質装置においては、その設置段階での調整等は自動的に行うことができる部分と、できない部分がある。本発明においては、改質装置が定常運転に入ったときは可能な限り、バルブ操作、検出、その信号による制御等を自動的に行うように構成することが望ましい。従って、以下の説明においては制御、機器の操作を自動的に行う場合について説明するが、本発明はこれに限られるものではない。部分的に人が操作に介入してもよいことは言うまでもない。 In the hydrothermal reaction reforming apparatus of the present invention, there are a part that can be automatically adjusted and a part that cannot be adjusted in the installation stage. In the present invention, when the reformer enters a steady operation, it is desirable that the valve operation, detection, control by the signal, etc. are automatically performed as much as possible. Therefore, in the following description, a case where control and device operation are automatically performed will be described, but the present invention is not limited to this. It goes without saying that people may intervene in the operation in part.
以下に本発明の課題解決手段を例示すると以下のとおりである。 Examples of the problem solving means of the present invention are as follows.
1.改質器の底部に高圧側自動開閉バルブを設け、前記高圧側自動開閉バルブ下流側に残渣油タンクを設け、前記残渣油タンクの下流側に低圧側自動開閉バルブを設け、残渣油タンクに保圧弁、熱電式液面計、および圧力計を設け、前記熱電式液面計から得られる液面信号と前記圧力計から得られる圧力信号を検知する制御器を設け、前記制御器により高圧側自動開閉バルブと低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を自動的に排出させることができる。 1. A high-pressure side automatic opening / closing valve is provided at the bottom of the reformer, a residual oil tank is provided downstream of the high-pressure side automatic opening / closing valve, and a low-pressure side automatic opening / closing valve is provided downstream of the residual oil tank. A pressure valve, a thermoelectric level gauge, and a pressure gauge are provided. A controller is provided for detecting a liquid level signal obtained from the thermoelectric level gauge and a pressure signal obtained from the pressure gauge. Residual oil can be automatically discharged by opening and closing the open / close valve and the low-pressure side automatic open / close valve.
2.改質器の底部に残渣油液面検知用超音波センサを設け、前記超音波センサから得られるセンサ信号により制御器によって高圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を排出させる。 2. An ultrasonic sensor for detecting the residual oil level is provided at the bottom of the reformer, and the high-pressure side automatic open / close valve is opened and closed by the controller in accordance with a sensor signal obtained from the ultrasonic sensor to discharge the residual oil.
3.改質器の底部に残渣油液面検知用差圧計を設け、前記差圧計から得られる差圧信号により制御器によって高圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を排出させる。 3. A differential oil pressure gauge for detecting the residual oil level is provided at the bottom of the reformer, and the high pressure side automatic open / close valve is opened and closed by the controller based on the differential pressure signal obtained from the differential pressure gauge to discharge the residual oil.
4.本残渣油タンクに浮子式液面計を設け、前記浮子式液面計から得られる液面信号により制御器によって低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を排出させる。 4). The residual oil tank is provided with a float-type liquid level gauge, and a low-pressure side automatic opening / closing valve is opened and closed by a controller in accordance with a liquid level signal obtained from the float-type liquid level gauge, and the residual oil is discharged.
5.残渣油タンクに電波(レーダ)式液面計を設け、前記電波(レーダ)式液面計から得られる液面信号により制御器によって低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を排出させる。 5. A radio wave (radar) type liquid level gauge is provided in the residual oil tank, and a low pressure side automatic opening / closing valve is opened and closed by a controller in accordance with a liquid level signal obtained from the radio wave (radar) type liquid level gauge, and the residual oil is discharged.
6.残渣油タンクに質量計を設け、前質量計から得られる質量信号により制御器によって低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を排出させる。 6). A mass meter is provided in the residual oil tank, and the low pressure side automatic open / close valve is opened and closed by the controller based on the mass signal obtained from the previous mass meter, and the residual oil is discharged.
7.残渣油タンクに静電容量式センサを設け、静電容量式センサから得られる信号により制御器によって低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を自動的に排出させる。 7). An electrostatic capacity type sensor is provided in the residual oil tank, and the low pressure side automatic opening / closing valve is opened and closed by a controller in accordance with a signal obtained from the electrostatic capacity type sensor, and the residual oil is automatically discharged.
本発明の代表的な実施形態は、上記の課題を解決するため、高温高圧水を生成する高温高圧水製造装置と、前記高温高圧水製造装置から得られる高温高圧水を重質油と混合して反応させ、改質燃料を製造する燃料改質器と、前記改質器の底部に高圧側自動開閉バルブを設け、前記高圧側自動開閉バルブの下流側に残渣油タンクを設け、前記残渣油タンクの下流側に低圧側自動開閉バルブを設け、残渣油タンクに保圧弁、熱電式液面計、および圧力計を設け、前記熱電式液面計から得られる液面信号と前記圧力計から得られる圧力信号を検知する制御器を設け、前記制御器により高圧側自動開閉バルブと低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を自動的に排出させることができる。 In order to solve the above-described problems, a representative embodiment of the present invention mixes a high-temperature high-pressure water production apparatus that generates high-temperature high-pressure water and high-temperature high-pressure water obtained from the high-temperature high-pressure water production apparatus with heavy oil. A reformer for producing a reformed fuel, a high-pressure side automatic opening / closing valve is provided at the bottom of the reformer, a residual oil tank is provided downstream of the high-pressure side automatic opening / closing valve, and the residual oil A low-pressure side automatic open / close valve is provided on the downstream side of the tank, a pressure holding valve, a thermoelectric liquid level gauge, and a pressure gauge are provided on the residual oil tank, and the liquid level signal obtained from the thermoelectric liquid level gauge and the pressure gauge are obtained. A controller for detecting the pressure signal is provided, and the controller can open and close the high-pressure side automatic opening / closing valve and the low-pressure side automatic opening / closing valve to automatically discharge the residual oil.
本発明では、残渣油を自動的に排出させるために、前記改質器の底部に残渣油液面検知のために、電波式液面計に代えて、超音波センサを設け、前記超音波センサから得られるセンサ信号により制御器によって高圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を排出させる。 In the present invention, in order to automatically discharge the residual oil, an ultrasonic sensor is provided at the bottom of the reformer instead of a radio wave level gauge for detecting the residual oil liquid level, and the ultrasonic sensor The high-pressure side automatic open / close valve is opened and closed by the controller based on the sensor signal obtained from the above, and the residual oil is discharged.
本発明では、残渣油を自動的に排出させるために、前記改質器の底部に残渣油液面検知用差圧計を設け、前記差圧計から得られる差圧信号により制御器によって高圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を排出させる。 In the present invention, in order to automatically discharge the residual oil, a differential pressure gauge for detecting the residual oil liquid level is provided at the bottom of the reformer, and a high-pressure side automatic open / close by the controller based on a differential pressure signal obtained from the differential pressure gauge Open and close the valve to drain the residual oil.
本発明では、残渣油を排出させるために、残渣油タンクに浮子式液面計を設け、上記液面計に代えて浮子式液面計から得られる液面信号により制御器によって低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を排出させる。 In the present invention, in order to discharge the residual oil, a residual oil level gauge is provided in the residual oil tank, and a low-pressure side automatic opening / closing is performed by a controller based on a liquid level signal obtained from the floating type liquid level gauge instead of the liquid level gauge. Open and close the valve to drain the residual oil.
本発明では、残渣油を自動的に排出させるために、残渣油タンクに電波(レーダ)式液面計を設け、前記電波(レーダ)式液面計から得られる液面信号により制御器によって低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を排出させる。 In the present invention, in order to automatically discharge the residual oil, a radio wave (radar) type liquid level gauge is provided in the residual oil tank, and the controller controls the low pressure by a liquid level signal obtained from the radio wave (radar) type liquid level gauge. Open and close the side automatic opening and closing valve to discharge the residual oil.
本発明では、残渣油を自動的に排出させるために、残渣油タンクに質量計を設け、前記質量計から得られる質量信号により制御器によって低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を排出させる。 In the present invention, in order to automatically discharge the residual oil, a mass meter is provided in the residual oil tank, and the low-pressure side automatic open / close valve is opened and closed by the controller based on the mass signal obtained from the mass meter to discharge the residual oil. Let
本発明では、残渣油タンクに静電容量式センサを設け、前記静電容量式センサから得られる信号により制御器によって低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油を自動的に排出させる。 In the present invention, an electrostatic capacity type sensor is provided in the residual oil tank, and the low pressure side automatic opening / closing valve is opened and closed by a controller based on a signal obtained from the electrostatic capacity type sensor, and the residual oil is automatically discharged.
本発明では、残渣油タンクに低圧側圧力計を設け、前記低圧側圧力計から得られる信号により制御器によって低圧側自動開閉バルブの開閉を行い、残渣油タンクからの残渣油を自動的に排出させる。 In the present invention, a low pressure side pressure gauge is provided in the residual oil tank, and the low pressure side automatic open / close valve is opened and closed by a controller based on a signal obtained from the low pressure side pressure gauge, and the residual oil from the residual oil tank is automatically discharged. Let
本発明によれば、重質油から改質燃料を製造する燃料改質器において副次的に生成する高温高圧状態の残渣油を効率よく排出すると同時に、燃料として有効な改質燃料の損失を最小限に抑制することができる。 According to the present invention, high-temperature and high-pressure residual oil that is secondary produced in a fuel reformer that produces reformed fuel from heavy oil is efficiently discharged, and at the same time, the loss of reformed fuel that is effective as fuel is reduced. It can be minimized.
水熱反応利用改質重油焚きガスタービン発電システムは、蒸気タービンを持たないシンプルサイクルや、蒸気タービンを併設しているコンバインドサイクルなど、目的や用途に応じていろいろなシステム構成が考えられる。ここでは一例として図3に示すコンバインドサイクルのシステムについて説明する。 Various reformed heavy oil-fired gas turbine power generation systems utilizing a hydrothermal reaction may have various system configurations depending on the purpose and application, such as a simple cycle without a steam turbine or a combined cycle with a steam turbine. Here, the combined cycle system shown in FIG. 3 will be described as an example.
図3は、ガスタービンの排熱を利用して得られる高温高圧水(350〜500℃、10〜30MPa)を、燃料改質器において重質油と混合し反応させ、重質油を軽質化して改質燃料を製造し、ガスタービン用燃料とするシステム全体を示す構成図である。起動時には起動用燃料である軽油10と、外気より取入られる空気20が空気圧縮機1により圧縮空気となって燃焼器3に供給され、燃焼させることによって起動する。燃焼排ガスはタービン2を駆動させながら排熱回収ボイラ4に送られる。通常の大型ガスタービンでは、定格運転における燃焼排ガス温度は560℃程度である。水30は水加圧ポンプ80によって20〜25MPa程度に昇圧されて排熱回収ボイラ4に送られ、ここで熱交換することによって450℃〜550℃程度の重質油改質用の高温・高圧水31が生成される。
FIG. 3 shows that high-temperature and high-pressure water (350 to 500 ° C., 10 to 30 MPa) obtained by utilizing exhaust heat of a gas turbine is mixed with heavy oil in a fuel reformer and reacted to lighten the heavy oil. 1 is a configuration diagram showing an entire system for producing reformed fuel and using it as a gas turbine fuel. At the time of start-up,
一方、重質油40は、重油加圧ポンプ81によって20〜25MPa程度に昇圧された後、重質油加熱器5にて350℃程度に昇温されて燃料改質器7に供給される。それぞれ昇温昇圧された加熱重質油41及び高温高圧水31を燃料改質器7にて混合し、改質燃料を製造する。ここで、重質油加熱器5に供給する重質油加熱蒸気51とコンバインドサイクルとしての蒸気タービン6用の蒸気タービン用水蒸気50も、排熱回収ボイラ4で同時に生成される。なお、蒸気タービン6には、発電機61、復水器83およびポンプ82が備えられ、復水器83には補給水34が供給できるようになっている。燃料改質器7は、単筒もしくは複数の円筒容器から構成され、各円筒容器内部で高温高圧水と重質油が混合する。
On the other hand, the
この高温高圧水が持つ作用として、重質油との均一層を形成し、重質油中の比較的高分子の油を分解、軽質化するとともに、油分子中に結合しているバナジウムなどの重金属を分離させる働きがある。燃料改質器7内で、重質油改質および重金属除去が行われる。そして、改質された改質燃料90は減圧器100で減圧された後、燃焼器3に供給され、燃焼用空気によって燃焼することにより、タービン2を駆動して発電するシステムとなっている。ここで、重質油改質系をガスタービンに適用したガスタービン発電システムにおいて、主要機器による全体構成のヒートバランスは成立しているものの、具体的な各個別機器の詳細な構造、システム評価、検討はなされていないのが現状である。それ故、本発明では、重質油から改質燃料を製造する燃料改質器において、改質燃料製造時に副次的に生成する高温高圧状態の残渣油を自動的に排出するシステム構成を提案する。
As a function of this high-temperature high-pressure water, it forms a uniform layer with heavy oil, decomposes and lightens relatively high-molecular oil in heavy oil, and binds vanadium and the like in the oil molecule. It works to separate heavy metals. In the
図1は、本発明の第1の実施例を示しておりその構造は、改質器7の底部に高圧側自動開閉バルブ76a、高圧側自動開閉バルブ76aの下流側に残渣油タンク70、残渣油タンク下流側に低圧側自動開閉バルブ76bを設けている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, which has a structure in which a high pressure side automatic opening /
残渣油タンク70には保圧弁72、熱電式液面計75a、および圧力計71が設置され、熱電式液面計75aから得られる液面信号と圧力計71から得られる圧力信号を検知して高圧側自動開閉バルブ76aと低圧側自動開閉バルブ76bの開閉をコントロールする制御器73が設けられている。高圧側自動開閉バルブ76aの開閉を行う開閉信号は、外部信号や手動操作信号または時間管理を行うタイマー74による信号でも構わないが、ここでは一例としてタイマー74を例にとる。本構造による詳細な各機器の動作について以下説明する。
The
高温高圧水(350〜500℃、10〜30MPa)31と高温高圧重油(350〜500℃、10〜30MPa)41を改質器7内に供給することによって、重質油が熱分解し、その多くは軽質化してガス状の改質燃料90となるが、残りの数%は重金属等が濃縮されながら改質せず残渣油91となる。この残渣油91は改質器7内の下部に堆積する。制御器73に設けられているタイマー74によって一定時間間隔毎に高圧側自動開閉バルブ76aを開けるようになっている。それによって残渣油91が残渣油タンク70に流入し始め、その後、改質器7内の残渣油91が全て残渣油タンク70に流入すると、次に高圧(20MPa)のガス状の改質燃料90が流入する。残渣油タンク70内の基準設定圧力は、大気圧より多少高い圧力でも構わないし、また、1〜3MPa程度の圧力でも構わない。ここでは一例として、基準圧力を3MPaとする。
By supplying high-temperature high-pressure water (350-500 ° C., 10-30 MPa) 31 and high-temperature high-pressure heavy oil (350-500 ° C., 10-30 MPa) 41 into the
このように、高圧(20MPa)のガス状の改質燃料90が流入すると、残渣油タンク70内の圧力は徐々に上昇する。一例として、圧力計71の指示値が4MPaを検知した時点で、その圧力信号を制御器73に送信することにより、制御器73は改質器7内の残渣油91全てが残渣油タンク70に流入したと判断して、高圧側自動開閉バルブ76aを閉じる。この時点では、残渣油タンク70内の圧力は4MPaであるが、保圧弁72の作動によって基準設定圧力の3MPaに復帰するよう、徐々に圧力を排出し、3MPaになった時点で保圧弁72の作動が停止する。以上のような動作を繰り返すことによって、改質器7内の残渣油91を自動的に排出するものである。
As described above, when the high-pressure (20 MPa) gaseous reformed
次に、残渣油タンク70内の下部に堆積した残渣油91は、一例として設置している熱電式液面計75aによって、常時、液面信号を制御器73に送信している。この熱電式液面計75aは、発熱体の軸方向に複数の熱電対が付けられており、液体(残渣油91)のある部分と、液体の無い部分で生ずる熱伝達率の違いから、液面を検知するものである。故に、熱電式液面計75aが検知する液面の上限値と下限値を予め設定することによって、制御器により低圧側自動開閉バルブ76bを開閉するものである。
Next, the
すなわち、熱電式液面計75aの液面が上限値を検知すると制御器により低圧側自動開閉バルブ76bを開け残渣油91を排出し、徐々に液面が低下して下限値を検知すると制御器73により低圧側自動開閉バルブ76bを閉止する。以上のような動作を繰り返すことによって、改質器7内の高圧の残渣油91を残渣油タンク70内で減圧しながら液面制御して自動的に残渣油を排出する。
That is, when the liquid level of the
特に、改質器7内の残渣油91を排出する際の残渣油タンク70内の圧力変化と、高圧側自動開閉バルブ76aの作動について図2を用いて説明する。ここでは一例として、残渣油タンク70内の基準設定圧力を3MPaとする。いま、改質器7内の下部に残渣油91が堆積しているが、タイマー74の信号によって制御器73から高圧側自動開閉バルブ76aを開ける指示(O点)が出る。O点からA点間は残渣油91が残渣油タンク70に流入している状態である。A点は、改質器7内の残渣油91全てが残渣油タンク70に流入した状態であり、A点からB点間は高圧(20MPa)のガス状の改質燃料90が流入し、残渣油タンク70内の圧力が上昇している状態である。一例として、B点の圧力計71の指示値が4MPaを検知した時点で、4MPaの圧力信号を送信して制御器73により高圧側自動開閉バルブ76aを閉止する。
In particular, changes in the pressure in the
その後、C点は残渣油タンク70内圧力が基準値である3MPaを超えていることを認識し、保圧弁72が作動した状態である。C点からD点間は、保圧弁72により圧力を排出している状態であり、残渣油タンク70内の圧力が基準設定値3MPaになって、保圧弁72の作動停止状態がD点である。このように、改質器7内から残渣油91を排出するO点からD点の動作を繰り返すことによって、改質器7内の残渣油91を自動的に排出するものである。
Thereafter, the point C indicates that the pressure in the
図4は、本発明の第2の実施例を示しており、その構造は図1と基本的に同じであるが、異なる点は改質器7の下流側に高圧側残渣油タンク7aを追加していることと、超音波センサ75bの信号によって高圧側自動開閉バルブ76aを作動させることである。すなわち、高圧側残渣油タンク7内に残渣油91が堆積し、超音波センサ75bによって、残渣油91の存在を確認したら、超音波センサ75bの信号を制御器73に送信することによって、高圧側自動開閉バルブ76aを開ける。高圧側残渣油タンク7a内の残渣油91が全て残渣油タンク70に流入し圧力が上昇した以降の各機器の作動状態は図1と同様である。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention, the structure of which is basically the same as that of FIG. 1, except that a high-pressure side
図5は、本発明の第3の実施例を示しており、その構造は図4と基本的に同じであるが、異なる点は改質器7の下流側に差圧が得られる構造の高圧側残渣油タンク7aを追加していることと、差圧計75cの信号によって高圧側自動開閉バルブ76aを作動させることである。すなわち、差圧式高圧側残渣油タンク7内に残渣油91が堆積し、差圧計75cの差圧値によって、残渣油91の存在を確認したら、差圧計75cの信号を制御器73に送信することによって、高圧側自動開閉バルブ76aを開ける。高圧側残渣油タンク7a内の残渣油91が全て残渣油タンク70に流入し圧力が上昇した以降の各機器の作動状態は図1と同様である。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, the structure of which is basically the same as that of FIG. 4, except that the high pressure of the structure in which a differential pressure is obtained downstream of the
図6は、本発明の第4の実施例を示しており、その構造は図1と基本的に同じであるが、異なる点は残渣油タンク70内の液面計に浮子式液面計75dを用いて低圧側自動開閉バルブ76bを作動させることである。すなわち、残渣油タンク70内に残渣油91が堆積し、浮子式液面計75dによって、検知する液面の上限値と下限値を予め設定することによって、制御器により低圧側自動開閉バルブ76bを開閉し、残渣油タンク70内の残渣油91を液面制御しながら自動的に排出するものである。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, the structure of which is basically the same as that of FIG. 1, except that the liquid level gauge in the
図7は、本発明の第5の実施例を示しており、その構造は図1と基本的に同じであるが、異なる点は残渣油タンク70内の液面計に電波(レーダ)式液面計75eを用いて低圧側自動開閉バルブ76bを作動させることである。すなわち、残渣油タンク70内に残渣油91が堆積し、電波(レーダ)式液面計75eによって、検知する液面の上限値と下限値を予め設定することによって、制御器により低圧側自動開閉バルブ76bを開閉し、残渣油タンク70内の残渣油91を液面制御しながら自動的に排出するものである。
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention, the structure of which is basically the same as that of FIG. 1, except that a radio wave (radar) type liquid is added to the liquid level gauge in the
図8は、本発明の第6の実施例を示しており、その構造は図1と基本的に同じであるが、異なる点は残渣油タンク70内の液面計に質量計75fを用いて低圧側自動開閉バルブ76bを作動させることである。すなわち、残渣油タンク70内に残渣油91が堆積し、質量計75fによって、検知する質量の上限値と下限値を予め設定することによって、制御器により低圧側自動開閉バルブ76bを開閉し、残渣油タンク70内の残渣油91を液面制御しながら自動的に排出するものである。
FIG. 8 shows a sixth embodiment of the present invention, the structure of which is basically the same as that of FIG. 1, except that a
図9は、本発明の第7の実施例を示しており、その構造は図1と基本的に同じであるが、異なる点は残渣油タンク70内の液面計に静電容量式センサ75gを用いて低圧側自動開閉バルブ76bを作動させることである。すなわち、残渣油タンク70内に残渣油91が堆積し、検知する液面の上限値と下限値にそれぞれ静電容量式センサ75gを設け、その信号を制御器に送信することにより低圧側自動開閉バルブ76bを開閉し、残渣油タンク70内の残渣油91を液面制御しながら自動的に排出するものである。
FIG. 9 shows a seventh embodiment of the present invention, the structure of which is basically the same as FIG. 1, except that a capacitive sensor 75g is added to the level gauge in the
図10は、本発明の第8の実施例を示しており、その構造は図1と基本的に同じである。制御器73に設けられているタイマー74によって一定時間間隔毎にて低圧側自動開閉バルブ76bを開けるようになっている。残渣油タンク70内の基準設定圧力を一例として3MPaとするが、残渣油タンク70から残渣油91が排出されると、残渣油タンク70内の圧力は徐々に低下する。一例として、低圧側圧力計71aの指示値が2MPaを検知した時点で、その圧力信号を制御器73に送信することにより、制御器73は残渣油タンク70内の残渣油91が排出されたと判断して、低圧側自動開閉バルブ76bを閉じる。すなわち、残渣油タンク70内の残渣油91排出する際、残渣油タンク70内の圧力変化は図2の逆になる。
FIG. 10 shows an eighth embodiment of the present invention, and its structure is basically the same as FIG. A low-pressure side automatic opening /
1…空気圧縮機、2…タービン、3…燃焼器、4…排熱回収ボイラ、5…重油加熱器、6…蒸気タービン、7…改質器、7a…高圧側残渣油タンク、10…軽質油、20…空気、30…水、31…高温高圧水、32…改質燃料、33…低温水蒸気、34…補給水、35…冷却水、40…重油、41…高温高圧重油、50…蒸気タービン用水蒸気、51…重油加熱用水蒸気、60…発電機、61…発電機、70…残渣油タンク、71…圧力計、71a…低圧側圧力計、72…保圧弁、73…制御器、74…タイマー、75a…熱電式液面計、75b…超音波センサ、75c…差圧計、75d…浮子式液面計、75e…電波(レーダ)式液面計、75f…質量計、75g…静電容量式センサ、76a…高圧側自動開閉バルブ、76b…低圧側自動開閉バルブ、80…水加圧ポンプ、81…重油加圧ポンプ、82…ポンプ、83…腹水器、84…改質油熱交換器、90…改質燃料、91…気体改質燃料、92…液体改質燃料、100…減圧器。
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