JP2006250031A

JP2006250031A - 改質燃料焚きガスタービン設備

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Publication number: JP2006250031A
Application number: JP2005067473A
Authority: JP
Inventors: Akinori Hayashi; 林　　明典; Shinichi Inage; 真一稲毛; Koji Nishida; 浩二西田; Nobuyuki Hokari; 信幸穂刈; Osamu Yokota; 修横田; Hirokazu Takahashi; 宏和高橋; Shinsuke Kokubo; 慎介小久保
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: JP4512506B2

Abstract

【課題】気体改質燃料供給配管内のドレン発生量を低減し、信頼性を向上することができる改質燃料焚きガスタービン設備を提供する。
【解決手段】重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備において、重質油を超臨界水又は亜臨界水と混合して改質する改質器６と、改質器６で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器７と、気液分離器７で分離した気体改質燃料の温度を、水飽和温度Ｔ_４から油蒸留開始温度Ｔ_３までの範囲内の所定の温度に調整する温度調整部１７と、気液分離器７から導入した気体改質燃料を圧縮機８から導入した圧縮空気とともに燃焼する燃焼器９と、燃焼器９で発生した燃焼ガスにより駆動するタービン１０とを備え、気液分離器７から燃焼器９に気体改質燃料を供給する気体改質燃料供給配管１６は、気体改質燃料の温度を水飽和温度Ｔ_４以上に保持するように設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備に関する。

重質油等の低品位燃料は、ガスタービンの高温腐食の原因となる重金属類、硫黄分、窒素分、灰分等の不純物を多量に含んでいる。この低品位燃料を改質しクリーンな燃料にするため、超臨界水（臨界点：３７４℃，２２．１ＭＰａ以上の高温高圧水）又は亜臨界水（臨界点近傍の高温高圧水）の水熱反応を用いた技術が知られている。超臨界水又は亜臨界水は、重質油等の有機物を容易に溶解し、有機物を熱分解、加水分解、または酸化剤の存在下で酸化分解する反応溶媒として働く。近年、このような超臨界水又は亜臨界水の水熱反応により重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備が開発されている。

この改質燃料焚きガスタービン設備の一例として、従来、高温高圧条件下（例えば３００℃〜５００℃、２０〜３０ＭＰａ程度）で重質油を水（超臨界水又は亜臨界水）と混合して改質し、その改質燃料を減圧・冷却して分離器内で静置することによりガス成分と液成分である油分及び水分に分離し、油分を蒸留して沸点の低い留出分（軽質分）と沸点の高い残分に分離し、ガス成分及び留出分を燃焼器にそれぞれ供給して燃焼し発生した燃焼ガスによりタービンを駆動して発電する一方、残分はボイラに供給して燃焼しボイラで生成した蒸気により蒸気タービンを駆動して発電する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−８０７５０号公報

しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
すなわち、上記従来技術においては、改質燃料を減圧するとともに例えば常温（水飽和温度以下）まで冷却して分離器内で静置することにより、ガス成分と液成分である油分及び水分に分離するようになっている。ところが、重質油は超臨界水又は亜臨界水に完全に溶解しており、改質燃料の減圧・冷却によって極微細な油滴と水滴が混合状態で生成されるため、油分と水分の分離は容易ではない。また、燃焼器に供給するガス成分は常温まで冷却されるため、システム全体の熱効率の観点からは好ましくない。そこで、改質燃料を常温まで冷却しないで、例えば改質燃料の冷却温度を水飽和温度以上とし、水蒸気を含むガス成分と油分に分離する方法が考えられる。ところが、このような場合、ガス成分を燃焼器に供給するための配管において自然放熱してガス成分の温度が低下し、液化してドレンを発生する可能性がある。そして、例えば気液が混在した燃料を燃焼器の気体燃料用バーナに供給すると、間欠燃焼による不安定燃焼やバーナ燃料噴射孔の詰まり、タービンの負荷変動等の問題を引き起こす可能性がある。また例えば、燃焼器が複数缶で構成される場合、各燃焼器に燃料を分配するためのマニホールドに気液混在の燃料を供給すると、各缶で燃料供給偏差及び燃焼温度偏差が生じて、タービン損傷を引き起こす可能性がある。

本発明は、上記の事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、気体改質燃料供給配管内のドレン発生量を低減し、信頼性を向上することができる改質燃料焚きガスタービン設備を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備において、重質油を超臨界水又は亜臨界水と混合して改質する改質器と、この改質器で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器と、この気液分離器で分離した気体改質燃料の温度を、油蒸留開始温度から水飽和温度までの範囲内の所定の温度に調整する温度調整手段と、前記気液分離器から導入した気体改質燃料を圧縮機から導入した圧縮空気とともに燃焼する燃焼器と、この燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンとを備え、前記気液分離器から前記燃焼器に気体改質燃料を供給する気体改質燃料供給配管は、気体改質燃料の温度を水飽和温度以上に保持するように設ける。

本発明においては、改質器は、高温高圧条件下で重質油を水（超臨界水又は亜臨界水）と混合して改質し、例えば改質器内に充填した捕捉剤により重金属等の不純物を除去する。気液分離器は、改質器で改質した改質燃料を減圧するとともに例えば冷却水等によって冷却した後、液体改質燃料及び気体改質燃料に分離する。このとき、温度調整手段は、例えば気液分離器における冷却水量を調整して、改質燃料の温度すなわち分離した気体改質燃料（及び液体改質燃料）の温度を、油蒸留開始温度から水飽和温度までの範囲内の所定の温度に調整する。その結果、気液分離器で分離した気体改質燃料には水蒸気が含まれる。この水蒸気を含む気体改質燃料を燃焼器に供給する気体改質燃料供給配管は、気体改質燃料の温度を水飽和温度以上に保持するように、例えば温度調整手段で調整した気体改質燃料の温度に対応する配管長さで配設する。詳細には、気体改質燃料供給配管は、保温用断熱材が巻かれた配管で構成した場合の自然放熱による気体改質燃料の温度低下を考慮し、その温度低下の許容幅（温度調整手段で調整した気体改質燃料の温度すなわち気体改質燃料の気液分離器出口側温度と、水飽和温度との差）に相当する配管長さ以下となるように配設する。すなわち、例えば温度調整手段で気体改質燃料の温度を油蒸留開始温度に調整する場合は、温度低下の許容幅が５０℃程度となり、これに相当する配管長さは８００ｍとなるので、気体改質燃料供給配管の配管長さを８００ｍ以下となるように配設する。

このように本発明においては、温度調整手段は、気体改質燃料の温度を油蒸留開始温度から水飽和温度までの範囲内の所定の温度に調整する。これにより、例えば気体改質燃料を水飽和温度以下の常温まで冷却する場合に比べ、システム全体の熱効率を向上することができる。また、気体改質燃料供給配管は、気体改質燃料の温度を水飽和温度以上に保持するように配設する。これにより、気体改質燃料供給配管内の気体改質燃料は、温度低下に伴う液化量が少ない油蒸留開始温度から水飽和温度までの範囲内に保持され、ドレン発生量を低減することができる。したがって、燃焼器に供給する気体改質燃料にドレンが含まれた場合に生じる様々な問題（例えば燃焼器における不安定燃焼やバーナ燃料噴射孔の詰まり、タービンの負荷変動等）を抑制し、信頼性を向上することができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記気体改質燃料供給配管は、前記温度調整手段で調整した気体改質燃料の温度に対応する配管長さを有し、その配管長さが８００ｍ以下となるように配設する。

（３）上記目的を達成するために、また本発明は、重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備において、高温高圧条件下で重質油及び水を混合して改質する改質器と、この改質器で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器と、この気液分離器から導入した気体改質燃料を圧縮機から導入した圧縮空気とともに燃焼する燃焼器と、この燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、このタービンの排熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記気液分離器から前記燃焼器に気体改質燃料を供給する気体改質燃料供給配管と、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記気液分離器に供給するとともに、前記気体改質燃料供給配管を保温又は加温するように配設した蒸気供給配管とを備える。

本発明においては、蒸気供給配管は、排熱回収ボイラで生成した蒸気を気液分離器に供給し、気液分離器は、この蒸気（但し、蒸気温度は改質温度以下である）を用いて改質燃料を冷却し、水蒸気を含む気体改質燃料と液体改質燃料に分離する。これにより、上記（１）同様、例えば気体改質燃料を水飽和温度以下の常温まで冷却する場合と比べ、システム全体の熱効率の向上を図ることができる。また蒸気供給配管は、気体改質燃料供給配管を保温又は加温するように配設する。これにより、気体改質燃料供給配管を保温又は加温するための熱源を別途設ける必要が生じないのでシステム全体の熱効率が低下することなく、気体改質燃料供給配管を保温又は加温することができ、これによって気体改質燃料供給配管内のドレン発生量を低減することができる。したがって、燃焼器に供給する気体改質燃料にドレンが含まれた場合等に生じる様々な問題を抑制し、信頼性を向上することができる。

（４）上記目的を達成するために、また本発明は、重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備において、少なくとも重質油を加熱する熱交換器と、この熱交換器から導入した重質油を超臨界水又は亜臨界水と混合して改質する改質器と、この改質器で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器と、この気液分離器から導入した気体改質燃料を圧縮機から導入した圧縮空気とともに燃焼する燃焼器と、この燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、このガスタービンの排熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記気液分離器から前記燃焼器に気体改質燃料を供給する気体改質燃料供給配管と、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記熱交換器に供給するとともに、前記気体改質燃料供給配管を保温又は加温するように配設した蒸気供給配管とを備える。

本発明においては、蒸気供給配管は、排熱回収ボイラで生成した蒸気を熱交換器に供給し、熱交換器は、この蒸気を用いて例えば重質油及び水を高温に加熱する。これにより、例えば別途設けた加熱ガス生成装置で生成した加熱ガスを熱交換器に供給する場合に比べ、システム全体の熱効率の向上及びコスト低減を図ることができる。また蒸気供給配管は、気体改質燃料供給配管を保温又は加温するように配設する。これにより、気体改質燃料供給配管を保温又は加温するための熱源を別途設ける必要が生じないのでシステム全体の熱効率が低下することなく、気体改質燃料供給配管を保温又は加温することができ、これによって気体改質燃料供給配管内のドレン発生量を低減することができる。したがって、燃焼器に供給する気体改質燃料にドレンが含まれた場合等に生じる様々な問題を抑制し、信頼性を向上することができる。

（５）上記（３）又は（４）において、好ましくは、前記気体改質燃料供給配管及び前記蒸気供給配管は、二重管における内周側管路及び外周側管路をそれぞれ含むように構成する。

（６）上記（１）〜（５）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記気体改質燃料供給配管の下方側にドレントラップを設ける。

これにより、気体改質燃料供給配管においてドレンが発生した場合、発生したドレンをドレントラップから排出するので、燃焼器に供給する気体改質燃料にドレンが含まれるのを確実に防止することができる。

（７）上記（６）において、好ましくは、前記ドレントラップを介し前記気体改質燃料供給配管から排出したドレンを、前記気液分離器で分離した液体改質燃料に合流させる合流配管手段を設ける。

気体改質燃料供給配管において発生したドレンは液体改質燃料として取り扱うことができる場合があり、このような場合はドレントラップを介し気体改質燃料供給配管から排出したドレンを、気液分離器で分離した液体改質燃料に合流配管手段を介し合流させる。これにより、改質燃料の利用率を向上することができる。

本発明によれば、気体改質燃料供給配管内のドレン発生量を低減し、信頼性を向上することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

本発明の第１実施形態を図１〜図３により説明する。
図１は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービン設備の全体構成を表す概略図である。

この図１において、改質燃料焚きガスタービン設備は、重質油を貯留する重質油タンク１と、この重質油タンク１からの重質油を加圧する重質油加圧ポンプ２と、水を貯留する水タンク３と、この水タンク３からの水を加圧するポンプ４と、ポンプ２，４で加圧した重質油及び水を高温に加熱する熱交換器５と、この熱交換器５から導入した重質油及び水を高温高圧条件下で混合して改質する改質器６と、この改質器６で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器７と、この気液分離器７で分離した液体改質燃料及び気体改質燃料のうちいずれか一方又は両方を圧縮機８からの圧縮空気とともに燃焼する燃焼器９と、圧縮機８のロータ（図示せず）と連結され、燃焼器９で発生した燃焼ガスにより駆動するタービン１０と、このタービン１０の駆動により発電するガスタービン用発電機１１とを備えている。

熱交換器５は、加熱ガス生成装置１２で生成した加熱ガスを導入し、この加熱ガスとの熱交換により重質油及び水を加熱するようになっている。改質器６は、高温高圧条件下で重質油を超臨界水又は亜臨界水と混合し、重質油を分解して軟質化するとともにバナジウム等の重金属を分離し、分離した重金属が改質器６内に充填された捕捉剤と反応して除去される。なお、改質器６内の高温高圧条件は、不純物の除去効率やコーキング防止の観点から、例えば４５０℃、２０ＭＰａ程度とすることが好ましい。

気液分離器７は、改質器６から導入した改質燃料を減圧するとともに例えば冷却水等によって冷却し、気体改質燃料及び液体改質燃料に分離するようになっている。そして、気液分離器７で分離した液体改質燃料は、液体改質燃料タンク１３に一旦貯留され、供給ポンプ１４の駆動によって液体改質燃料供給配管１５を介し燃焼器９に供給されるようになっている。また、気液分離器７で分離した気体改質燃料は、気体改質燃料供給配管１６を介し燃焼器９に供給されるようになっている。

ここで本実施形態の大きな特徴として、気液分離器７には、気体改質燃料の温度を調整する温度調整部１７（温度調整手段）が設けられている。この温度調整部１７は、気液分離器７に導入した改質燃料を冷却する冷却水量を調整して、改質燃料の温度すなわち気体改質燃料及び液体改質燃料の温度を調整するようになっている。次に、この温度調整部１７で調整する気体改質燃料の温度を図２により説明する。図２は、気体改質燃料の温度と液化率の関係を表す特性図である。

この図２において、横軸は気体改質燃料の温度をとって表し、縦軸は気体改質燃料の温度が改質温度Ｔ_１の状態から低下したときの液化率をとって表している。気体改質燃料の温度が改質温度Ｔ_１から温度Ｔ_２（変曲点）までの範囲、及び温度Ｔ_２から油蒸留開始温度Ｔ_３までの範囲では、温度が低くなるにつれて液化率がそれぞれ単調増加する。気体改質燃料の温度が油蒸留開始温度Ｔ_３から水飽和温度Ｔ_４までの範囲（その温度範囲は５０℃程度）では、温度が低くなるにつれてわずかな勾配で液化率が単調増加する。気体改質燃料の温度が水飽和温度Ｔ_４以下となる範囲では、温度が低くなるにつれて比較的大きな勾配で液化率が単調増加する。以上のことから、気体改質燃料の温度が油蒸留開始温度Ｔ_３から水飽和温度Ｔ_４までの範囲内において変化したとき、液化量が一番少ないことがわかる。なお、改質温度Ｔ_１から水飽和温度Ｔ_４までの範囲内で、気体改質燃料の温度が低下したときは、主に油分がドレンとして発生し、水飽和温度Ｔ_４以下となる範囲内で気体改質燃料の温度が低下したときは、水分がドレンとして発生する。

本実施形態の温度調整部１７は、気液分離器７で分離した気体改質燃料の温度を、油蒸留開始温度Ｔ_３から水飽和温度Ｔ_４までの範囲内の所定の温度、好ましくは油蒸留開始温度Ｔ_３となるように調整している。これにより、気液分離器７は、水蒸気を含んだ気体改質燃料と液体改質燃料に分離するようになっている。

また本実施形態の大きな特徴として、上記気体改質燃料供給配管１６は、気体改質燃料の温度が水飽和温度Ｔ_４以上に保持されるように、上記温度調整部１７で調整した気体改質燃料の温度に対応する配管長さ（本実施形態では、気液分離器７から燃焼器９までの配管長さ）で配設している。その詳細を図３により説明する。図３は、気体改質燃料供給配管１６における配管長さと気体改質燃料の温度低下の関係を表す特性図である。

この図３において、横軸は、気体改質燃料供給配管１６の配管長さＬをとって表し、縦軸は、気体改質燃料供給配管１６を保温用断熱材が巻かれた配管で構成した場合の自然放熱による気体改質燃料の温度低下ΔＴをとって表している。気体改質燃料供給配管１６の配管長さＬが長くなるにつれて、自然放熱による気体改質燃料の温度低下ΔＴが単調増加する。

本実施形態の気体改質燃料供給配管１６は、自然放熱による気体改質燃料の温度低下ΔＴを考慮し、その温度低下の許容幅ΔＴ_ｍａｘ（温度調整部１７で調整した気体改質燃料の温度すなわち気体改質燃料の気液分離器７出口側温度と、水飽和温度Ｔ_４との差）に相当する配管長さＬ_ｍａｘ以下となるように配設する。すなわち、例えば温度調整部１７で気体改質燃料の温度を油蒸留開始温度Ｔ_３に調整した場合は、温度低下の許容幅ΔＴ_ｍａｘが５０℃程度（＝Ｔ_３−Ｔ_４、図２参照）となり、これに相当する配管長さＬ_ｍａｘが８００ｍ（図３参照）となる。この場合、気体改質燃料供給配管１６の配管長さを８００ｍ以下となるように配設することにより、気体改質燃料の温度を水飽和温度Ｔ_４以上に保持するようになっている。

以上のように構成された本実施形態においては、温度調整部１７は、気体改質燃料の温度を油蒸留開始温度Ｔ_３から水飽和温度Ｔ_４までの範囲内の所定の温度、例えば油蒸留開始温度Ｔ_３に調整する。これにより、例えば気体改質燃料を水飽和温度Ｔ_４以下の常温まで冷却する場合に比べ、システム全体の熱効率を向上することができる。また、気体改質燃料供給配管１６は、気体改質燃料の温度を水飽和温度Ｔ_４以上に保持するように、温度調整部１７で調整した気体改質燃料の油蒸留開始温度Ｔ_３（すなわち温度低下の許容幅ΔＴ＝５０℃程度）に対応する配管長さ８００ｍ以下で配設する。これにより、気体改質燃料供給配管１６内の気体改質燃料は、温度低下に伴う液化量が少ない油蒸留開始温度Ｔ_３から水飽和温度Ｔ_４までの範囲内に保持され、ドレン発生量を低減することができる。したがって、燃焼器に供給する気体改質燃料にドレンが含まれた場合に生じる様々な問題（例えば燃焼器９における不安定燃焼やバーナ燃料噴射孔の詰まり、タービン１０の負荷変動等）を抑制し、信頼性を向上することができる。

また本実施形態においては、燃焼器９は、水蒸気を含む気体改質燃料を圧縮空気とともに燃焼する。これにより、例えば水蒸気を含まない気体改質燃料を燃焼する場合に比べ、火炎温度低下の作用により窒素酸化物発生の低減等の効果を得ることができる。

なお、上記一実施形態においては、気体改質燃料供給配管１６は、気体改質燃料の温度を水飽和温度Ｔ_４以上に保持するように、気液分離器７から燃焼器９までの配管長さＬを制限する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば気体改質燃料供給配管１６の途中に気体改質燃料を保温又は加温する保温手段を設けた場合は、気液分離器７から保温手段までの配管長さ及び保温手段から燃焼器９までの配管長さを制限し、気体改質燃料の温度を水飽和温度Ｔ_４以上に保持するようにしてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。

本発明の第２実施形態を図４により説明する。本実施形態は、上記気体改質燃料供給配管１６で発生したドレンを排出する配管手段を設けた実施形態である。

図４は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービン設備の全体構成を表す概略図である。なお、この図４において、上記第１の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態では、気体改質燃料供給配管１６の下方側にドレントラップ１８を設け、このドレントラップ１８の下流側に三方弁１９を接続し、この三方弁１９の出口側一方にドレン排出用配管２０を接続し、三方弁１９の出口側他方にドレン合流用配管２１を接続する。例えばタービン起動時等は気体改質燃料供給配管１６の温度が低く、気体改質燃料の温度が水飽和温度Ｔ_４以下となって水を含むドレンが発生する可能性がある。そこで、三方弁１９を切換え操作してドレントラップ１８とドレン排出用配管２０を連通した場合は、気体改質燃料供給配管１６で発生したドレンがドレントラップ１８、三方弁１９、及びドレン排出用配管２０を介し排出され、廃液として処理される。これにより、燃焼器９に供給する気体改質燃料にドレンが含まれるのを確実に防止することができる。

また例えばタービン運転時等に気体改質燃料供給配管１６内の気体改質燃料の温度が水飽和温度Ｔ_４以上に保持された場合、気体改質燃料供給配管１６で発生したドレンは液体改質燃料（油分）として取り扱うことができる。そこで、三方弁１９を切換え操作してドレントラップ１８とドレン合流用配管２１を連通した場合は、気体改質燃料供給配管１６で発生したドレンがドレントラップ１８、三方弁１９、及びドレン合流用配管２１を介し液体改質燃料タンク１３に合流する。これにより、改質燃料の利用率を向上することができる。

本発明の第３の実施形態を図５により説明する。本実施形態は、タービンの排熱により蒸気を生成する排熱回収ボイラを設け、この排熱回収ボイラで生成した蒸気を気液分離器に供給する蒸気供給配管を設けた実施形態である。

図５は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービン設備の全体構成を表す概略図である。なお、この図５において、上記第１及び第２の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態による改質燃料焚きガスタービン設備は、いわゆるコンバインド発電設備であり、上記タービン１０からの排気ガスにより水を加熱して蒸気を生成する排熱回収ボイラ２２と、この排熱回収ボイラ２２で生成した蒸気により駆動する蒸気タービン２３と、この蒸気タービン２３の駆動により発電する蒸気タービン用発電機２４と、排熱回収ボイラ２２で生成した蒸気を気液分離器２５に供給するとともに、気体改質燃料供給配管２６を保温又は加温するように配設した蒸気供給配管２７とを備えている。

気体改質燃料供給配管２６及び蒸気供給配管２７は、二重管２８の内周側管路及び外周側管路をそれぞれ含むように構成している。詳細には、気体改質燃料供給配管２６は、例えば、二重管２８の内周側管路と、二重管２８の内周側管路及び気液分離器２５の間に接続された配管２９と、二重管２８の内周側管路及び燃焼器９の間に接続された配管３０とで構成されており、気液分離器２５で分離した気体改質燃料を燃焼器９に供給するようになっている。蒸気供給配管２７は、例えば、二重管２８の外周側管路と、二重管２８の外周側管路及び排熱回収ボイラ２２の間に接続された配管３１と、二重管２８の外周側管路及び気液分離器２５に接続された配管３２とで構成されており、排熱回収ボイラ２２で生成した蒸気を気液分離器２５に供給するようになっている。なお、配管２９〜３２のうちいずれかを省略して、二重管２８を燃焼器９又は気液分離器２５に直接接続するような構成としてもよい。

気液分離器２５は、蒸気供給配管２７を介し導入した蒸気（但し、蒸気温度は改質温度Ｔ_１以下であり、当然ながら水飽和温度Ｔ_４以上である）を用いて、改質器６から導入した改質燃料を冷却し、水蒸気を含む気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する。これにより、上記第１の実施形態同様、例えば気体改質燃料を水飽和温度Ｔ_４以下の常温まで冷却する場合に比べ、システム全体の熱効率の向上を図ることができる。

また、蒸気供給配管２７を構成する二重管２８の外周側管路は、気体改質燃料供給配管２６を構成する二重管２８の内周側管路を保温又は加温する。これにより、気体改質燃料供給配管２６を保温又は加温するための熱源を別途設ける必要が生じないのでシステム全体の熱効率が低下することなく、気体改質燃料供給配管２６を保温又は加温することができ、これによって気体改質燃料供給配管２６内のドレン発生量を低減することができる。したがって、燃焼器９に供給する気体改質燃料にドレンが含まれた場合等に生じる様々な問題を抑制し、信頼性を向上することができる。

本発明の第４実施形態を図６により説明する。本実施形態は、排熱回収ボイラで生成した蒸気を熱交換器に供給する蒸気供給配管を設けた実施形態である。

図６は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービン設備の全体構成を表す概略図である。なお、この図６において、上記第３の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態では、上記排熱回収ボイラ２２で生成した蒸気を上記熱交換器５に供給するとともに、上記気体改質燃料供給配管２６を保温又は加温するように配設した蒸気供給配管３３を備えている。この蒸気供給配管３３は、例えば、上記二重管２８の外周側管路と、二重管２８の外周側管路及び排熱回収ボイラ２２の間に接続された配管３４と、二重管２８の外周側管路及び熱交換器５に接続された配管３５とで構成されている。なお、二重管２８における蒸気と気体改質燃料の温度差が大きい場合は、二重管２８の内周側管路と外周側管路の間に断熱部材を設けることが好ましい。

本実施形態の熱交換器５は、蒸気供給配管３３を介し導入した蒸気との熱交換により、ポンプ２，４で加圧した重質油及び水を加熱する。これにより、上記実施形態の加熱ガス生成装置１２を設ける必要がなくなり、システム全体の熱効率の向上及びコスト低減を図ることができる。

また、蒸気供給配管３３を構成する二重管２８の外周側管路は、気体改質燃料供給配管２６を構成する二重管２８の内周側管路を保温又は加温する。これにより、気体改質燃料供給配管２６を保温又は加温するための熱源を別途設ける必要が生じないのでシステム全体の熱効率が低下することなく、気体改質燃料供給配管２６を保温又は加温することができ、これによって気体改質燃料供給配管２６内のドレン発生量を低減することができる。したがって、燃焼器９に供給する気体改質燃料にドレンが含まれた場合等に生じる様々な問題を抑制し、信頼性を向上することができる。

なお、上記第３及び第４の実施形態における気体改質燃料供給配管２６の下方側には、上記第２の実施形態で説明したドレントラップ１８、三方弁１９、ドレン排出用配管２０、及びドレン合流用配管２１を設けてもよい。このような場合、上記第２の実施形態同様、気体改質燃料供給配管２６で発生したドレンを排出して燃焼器９に供給する気体改質燃料にドレンが含まれるのを確実に防止することができ、また三方弁１９の切換え操作により、気体改質燃料供給配管２６で発生したドレンを液体改質燃料タンク１３に合流させて改質燃料の利用率を向上することができる。

本発明の改質燃料焚きガスタービン設備の第１の実施形態の全体構成を表す概略図である。本発明の改質燃料焚きガスタービン設備の第１の実施形態における気体改質燃料の温度と液化率の関係を表す特性図である。本発明の改質燃料焚きガスタービン設備の第１の実施形態を構成する気体改質燃料供給配管における配管長さと温度降下の関係を表す特性図である。本発明の改質燃料焚きガスタービン設備の第２の実施形態の全体構成を表す概略図である。本発明の改質燃料焚きガスタービン設備の第３の実施形態の全体構成を表す概略図である。本発明の改質燃料焚きガスタービン設備の第４の実施形態の全体構成を表す概略図である。

符号の説明

６改質器
７気液分離器
８圧縮機
９燃焼器
１０タービン
１６気体改質燃料供給配管
１７温度調整部（温度調整手段）
１８ドレントラップ
１９三方弁（合流配管手段）
２１ドレン合流用配管（合流配管手段）
２２排熱回収ボイラ
２５気液分離器
２６気体改質燃料供給配管
２７蒸気供給配管
２８二重管
３３熱交換器
３４蒸気供給配管
Ｌ気体改質燃料供給配管の配管長さ
Ｔ_３油蒸留開始温度
Ｔ_４水飽和温度

Claims

重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備において、
重質油を超臨界水又は亜臨界水と混合して改質する改質器と、この改質器で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器と、この気液分離器で分離した気体改質燃料の温度を、油蒸留開始温度から水飽和温度までの範囲内の所定の温度に調整する温度調整手段と、前記気液分離器から導入した気体改質燃料を圧縮機から導入した圧縮空気とともに燃焼する燃焼器と、この燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンとを備え、
前記気液分離器から前記燃焼器に気体改質燃料を供給する気体改質燃料供給配管は、気体改質燃料の温度を水飽和温度以上に保持するように設けたことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。
請求項１記載の改質燃料焚きガスタービン設備において、前記気体改質燃料供給配管は、前記温度調整手段で調整した気体改質燃料の温度に対応する配管長さを有し、その配管長さが８００ｍ以下となるように配設したことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。
重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備において、
重質油を超臨界水又は亜臨界水と混合して改質する改質器と、この改質器で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器と、この気液分離器から導入した気体改質燃料を圧縮機から導入した圧縮空気とともに燃焼する燃焼器と、この燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、このタービンの排熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記気液分離器から前記燃焼器に気体改質燃料を供給する気体改質燃料供給配管と、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記気液分離器に供給するとともに、前記気体改質燃料供給配管を保温又は加温するように配設した蒸気供給配管とを備えたことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。
重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備において、
少なくとも重質油を加熱する熱交換器と、この熱交換器から導入した重質油を超臨界水又は亜臨界水と混合して改質する改質器と、この改質器で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器と、この気液分離器から導入した気体改質燃料を圧縮機から導入した圧縮空気とともに燃焼する燃焼器と、この燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、このガスタービンの排熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記気液分離器から前記燃焼器に気体改質燃料を供給する気体改質燃料供給配管と、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記熱交換器に供給するとともに、前記気体改質燃料供給配管を保温又は加温するように配設した蒸気供給配管とを備えたことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。
請求項３又は４記載の改質燃料焚きガスタービン設備において、前記気体改質燃料供給配管及び前記蒸気供給配管は、二重管における内周側管路及び外周側管路をそれぞれ含むように構成したことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。
請求項１〜５のいずれか１項記載の改質燃料焚きガスタービン設備において、前記気体改質燃料供給配管の下方側にドレントラップを設けたことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。
請求項６記載の改質燃料焚きガスタービン設備において、前記ドレントラップを介し前記気体改質燃料供給配管から排出したドレンを、前記気液分離器で分離した液体改質燃料に合流させる合流配管手段を設けたことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。