JP2007077887A - 改質燃料焚きガスタービンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】改質燃料生成の立ち上げ時間を短縮することができ、台数制御用ガスタービン設備の起動時間を短縮することができる改質燃料焚きガスタービンシステムを提供する。
【解決手段】重質油と高温高圧水を混合して改質燃料を生成する燃料改質器２Ａ，２Ｂと、燃料改質器２Ａ，２Ｂで生成した改質燃料を燃焼器３Ａ，３Ｂで燃焼し、発生した燃焼ガスにより駆動するガスタービン７Ａ，７Ｂとを備えたガスタービン設備１Ａ，１Ｂを有し、ガスタービン設備１Ａはベース運転用として連続運転し、ガスタービン設備１Ｂは台数制御用として運転・停止制御する改質燃料焚きガスタービンシステムであって、例えば制御弁１０，１１を制御して停止中の台数制御用ガスタービン設備１Ｂの燃料改質器２Ｂ内に高温高圧水を供給し、燃料改質器２Ｂを加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、重質油を高温高圧水と混合して改質する燃料改質器と、この燃料改質器で生成した改質燃料を燃焼器で燃焼し、発生した燃焼ガスにより駆動するガスタービンとをそれぞれ備えた複数のガスタービン設備を有する改質燃料焚きガスタービンシステムに関する。

一般に、ガスタービン設備は、圧縮空気を生成する圧縮機と、この圧縮機からの圧縮空気と燃料を混合燃焼する燃焼器と、この燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、このガスタービンの駆動によって発電する発電機とを備えている。近年、重質油を軽質化、脱硫黄化、及び脱金属化して、ガスタービンに利用可能な燃料に改質する方法が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。燃料改質器（超臨界反応器）は、重質油の改質反応条件（例えば温度３８０℃、圧力２５ＭＰａ）で重質油と高温高圧水を混合反応させ、熱分解と加水分解を行って改質燃料を生成し、この生成した改質燃料を燃焼器に供給するようになっている。

特開２００２−３３８９７３号公報

ガスタービンを複数台設け、電力需要等に応じて台数制御する方法が一般に知られている。そこで、上述した燃料改質器、燃焼器、及びガスタービン等をそれぞれ備えた複数のガスタービン設備を想定する。すなわち、これら複数のガスタービン設備のうち少なくとも１台はベース運転用として連続運転し、他のガスタービン設備は台数制御用として電力需要に応じて運転・停止制御する。ところが、このような構成において台数制御用ガスタービン発電設備を停止させる場合、燃料改質器への重質油及び高温高圧水の供給を停止すると、燃料改質器が自然放熱により常温近くまで冷却される可能性がある。そのため、台数制御用ガスタービンを再起動させるときに、重質油及び高温高圧水の供給を開始しても、燃料改質器内の温度が重質油の改質反応温度まで上昇するのに時間を要してしまう。

本発明の目的は、改質燃料生成の立ち上げ時間を短縮することができ、台数制御用ガスタービン設備の起動時間を短縮することができる改質燃料焚きガスタービンシステム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、重質油と高温高圧水を混合して改質燃料を生成する燃料改質器と、この燃料改質器で生成した改質燃料を燃焼器で燃焼し、発生した燃焼ガスにより駆動するガスタービンとをそれぞれ備えた複数のガスタービン設備を有し、これら複数のガスタービン設備のうち少なくとも１台はベース運転用として連続運転し、他のガスタービン設備は台数制御用として運転・停止制御する改質燃料焚きガスタービンシステムであって、停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器を加熱する加熱手段を備える。

本発明においては、重質油と高温高圧水を混合して改質燃料を生成する燃料改質器と、この燃料改質器からの改質燃料を燃焼器で燃焼し、発生した燃焼ガスにより駆動するガスタービンとをそれぞれ備えた複数のガスタービン設備を有し、これら複数のガスタービン設備のうち少なくとも１台はベース運転用として連続運転し、他のガスタービン設備は台数制御用として運転・停止制御する。これにより、例えば電力需要の変動に応じてガスタービン設備の運転台数を制御し、効率よく発電することができる。また本発明においては、停止中の台数制御用ガスタービン設備の改質燃料器を加熱する加熱手段を設ける。これにより、自然放熱等による燃料改質器の温度低下を抑制することができる。したがって、重質油及び高温高圧水を供給したときの改質燃料生成の立ち上げ時間を短縮することができ、台数制御用ガスタービン設備の起動時間を短縮することができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記加熱手段は、停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に高温高圧水を供給する供給制御手段である。

これにより、燃料改質器を加熱するとともに洗浄することができる。

（３）上記（１）において、また好ましくは、前記ベース運転用ガスタービン設備のガスタービンからの排熱ガスを利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラを備え、前記加熱手段は、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給する第１の蒸気供給手段である。

（４）上記（１）において、また好ましくは、重質油又は前記燃料改質器から排出したタールを燃焼する燃焼炉と、この燃焼炉で発生した高温ガスを利用して蒸気を生成する熱交換器とを備え、前記加熱手段は、前記熱交換器で生成した蒸気を停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給する第２の蒸気供給手段である。

（５）上記（２）〜（４）のいずれか１つにおいて、好ましくは、停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給した高温高圧水又は蒸気を、運転中の前記ベース運転用ガスタービン設備の燃焼器に導出する合流切換手段を備える。

停止中の台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給された高温高圧水又は蒸気は、燃料改質器内に残留している油分や可燃ガス等の可燃成分を含むようになり、そのままでは大気に放出することができず何らかの処理が必要となる。本発明においては、台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給した高温高圧水又は蒸気をベース運転用ガスタービン設備の燃焼器に導出し、高温高圧水又は蒸気に含まれた可燃成分を燃焼する。これにより、専用処理装置を別途設けることなく、高温高圧水又は蒸気を処理することができる。また、高温高圧水又は蒸気を増加させたぶんだけ燃焼器で発生する燃焼ガスの流量が増加し、ベース運転用ガスタービン設備の出力を向上させることができる。

（６）上記（２）〜（４）のいずれか１つにおいて、また好ましくは、停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に空気を供給する空気供給手段を備える。

これにより、燃料改質器内に付着したコークスが酸化反応し除去しやすくなるので、燃料改質器の洗浄の一助とすることができる。

（７）上記（１）において、また好ましくは、前記加熱手段は、前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器の外部を高温ガスで加熱する外部加熱手段を有する。

（８）上記（７）において、好ましくは、重質油又は前記燃料改質器から排出したタールを燃焼する燃焼炉を備え、前記外部加熱手段は、前記燃焼炉で発生した高温ガスを前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器の外部流路に流通させる。

本発明によれば、改質燃料生成の立ち上げ時間を短縮することができ、台数制御用ガスタービン設備の起動時間を短縮することができる。

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の実施形態を図１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システム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システムは、連続運転するベース運転用ガスタービン設備１Ａと、例えば電力需要等に応じて運転・停止する台数制御用ガスタービン設備１Ｂとを備えている。

ベース運転用ガスタービン設備１Ａは、重質油を高温高圧水と混合して改質する燃料改質器２Ａと、この燃料改質器２Ａで生成した改質燃料を減圧するオリフィス等の減圧器３Ａと、減圧した改質燃料を気液分離する気液分離器４Ａと、この気液分離器４Ａで分離した改質ガス（気体改質燃料）又は改質油（液体改質燃料）を、圧縮機５Ａで生成した圧縮空気とともに混合燃焼する燃焼器６Ａと、この燃焼器６Ａで発生した燃焼ガスにより駆動するガスタービン７Ａと、このガスタービン７Ａの駆動によって発電する発電機（図示せず）とを備えている。

台数制御用ガスタービン設備１Ｂは、ベース運転用ガスタービン設備１Ａと同様の構成であり、重質油を高温高圧水と混合して改質する燃料改質器２Ｂと、この燃料改質器２Ａで生成した改質燃料を減圧するオリフィス等の減圧器３Ｂと、減圧した改質燃料を気液分離する気液分離器４Ｂと、この気液分離器４Ｂで分離した改質ガス（気体改質燃料）又は改質油（液体改質燃料）を、圧縮機５Ｂで生成した圧縮空気とともに混合燃焼する燃焼器６Ｂと、この燃焼器６Ｂで発生した燃焼ガスにより駆動するガスタービン７Ｂと、このガスタービン７Ｂの駆動によって発電する発電機（図示せず）とを備えている。なお、ガスタービン７Ａ，７Ｂからの排熱ガス（燃焼排ガス）は、煙突８を介し大気に放出されるようになっている。

燃料改質器２Ａ，２Ｂは、例えば温度２００〜４００℃、圧力１０〜３０ＭＰａ程度の重質油と例えば３５０〜５００℃、１０〜３０ＭＰａの高温高圧水とが導入され、これら重質油及び高温高圧水を混合反応させ、重質油を軽質化した改質燃料を生成するようになっている。その際に生じた残渣油であるタールは、燃料改質器２Ａ，２Ｂの底部からタール管９Ａ，９Ｂを介し排出されるようになっている。また、燃料改質器２Ｂへの重質油及び高温高圧水の供給系統には、重質油及び高温高圧水の供給量をそれぞれ制御する流量制御弁１０，１１が設けられている。

気液分離器４Ａは、燃料改質器２Ａで生成された改質燃料を改質ガス及び改質油に気液分離し、改質ガスを改質ガス供給系統１２Ａを介し燃焼器６Ａに導出し、改質油を改質油タンク１３に導出するようになっている。また同様に、気液分離器４Ｂは、燃料改質器２Ａで生成した改質燃料を改質ガス及び改質油に気液分離し、改質ガスを改質ガス供給系統１２Ｂを介し燃焼器６Ｂに導出し、改質油を改質油タンク１３に導出するようになっている。改質油タンク１３内の改質油は、改質油ポンプ１４によって改質油供給系統１５Ａ，１５Ｂを介し燃焼器６Ａ，６Ｂにそれぞれ供給されるようになっている。なお、改質ガス供給系統１２Ａ，１２Ｂには、改質ガスの供給量を制御する流量制御弁１６Ａ，１６Ｂがそれぞれ設けられ、改質油供給系統１５Ａ，１５Ｂには、改質油の供給量を制御する流量制御弁１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ設けられている。

また、台数運転制御用ガスタービン設備１Ｂの気液分離器４Ｂの上部とベース運転用ガスタービン設備１Ａの改質ガス供給系統１２Ａにおける供給弁１６Ａの上流側との間に接続された合流系統１８が設けられ、この合流系統１８には連通・遮断状態に切換可能な切換弁１９が設けられている。

なお、上記において、流量制御弁１０，１１は、特許請求の範囲記載の停止中の台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に高温高圧水を供給する供給制御手段を構成する。また、合流系統１８及び切換弁１９は、停止中の台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給した高温高圧水又は蒸気を、運転中のベース運転用ガスタービン設備の燃焼器に導出する合流切換手段を構成する。

次に、本実施形態による改質燃料焚きガスタービンシステムの運転方法を説明する。

例えばベース運転用ガスタービン設備１Ａの最大出力より電力需要が大きい場合、ベース運転用ガスタービン設備１Ａ及び台数制御用ガスタービン設備１Ｂをともに運転させる。詳細には、ベース運転用ガスタービン設備１Ａにおける改質ガス供給系統１２Ａの流量制御弁１６Ａ及び改質油供給系統１５Ａの流量制御弁１７を開放し、台数制御用ガスタービン設備１Ｂにおける改質ガス供給系統１２Ｂの流量制御弁１６Ｂ及び改質油供給系統１５Ｂの流量制御弁１７を開放し、合流系統１８の切換弁１９を閉止する。そして、ベース運転用ガスタービン設備１Ａの燃料改質器２Ａに重質油及び高温高圧水を供給し、これら重質油と高温高圧水を混合反応させて改質燃料を生成し、気液分離器４Ａで改質ガスと改質油に気液分離する。改質ガス及び改質油（但し、改質燃料を生成するまでは改質油タンク１３内の改質油のみ）は、それぞれ改質ガス供給系統１２Ａ及び改質油供給系統１５Ａ等を介し燃焼器６Ａに導入され、圧縮機５Ａからの圧縮空気とともに混合燃焼される。その結果、ガスタービン７Ａが駆動して発電する。

また、流量制御弁１０，１１を開放して台数制御用ガスタービン設備１Ｂの燃料改質器２Ｂに重質油及び高温高圧水を供給し、これら重質油と高温高圧水を混合反応させて改質燃料を生成し、気液分離器４Ｂで改質ガスと改質油に気液分離する。改質ガス及び改質油（但し、改質燃料を生成するまでは改質油タンク１３内の改質油のみ）は、それぞれ改質ガス供給系統１２Ｂ及び改質油供給系統１５Ｂを介し燃焼器６Ｂに導入され、圧縮機５Ｂからの圧縮空気とともに混合燃焼される。その結果、ガスタービン７Ｂが駆動して発電する。そして、例えば流量制御弁１６Ａ，１７Ａ又は１６Ｂ，１７Ｂを制御して燃焼器６Ａ，６Ｂへの改質ガス及び改質油の供給量をそれそれ調整することにより、ガスタービン７Ａ，７Ｂの負荷を変動させ、電力需要に応じた発電を行うことができる。

一方、例えばベース運転用ガスタービン設備１Ａの最大出力より電力需要が小さい場合は、台数制御用ガスタービン１Ｂを停止させる。詳細には、台数制御用ガスタービン１Ｂにおける改質ガス供給系統１２Ｂの流量制御弁１６Ｂ及び改質油供給系統１５Ｂの流量制御弁１７Ｂを閉止する。これにより、燃焼器６Ｂへの改質ガス及び改質油の供給が停止され、ガスタービン７Ｂが停止する。そして、例えばベース運転用ガスタービン設備１Ａの流量制御弁１６Ａ，１７Ａを制御して改質ガス及び改質油の供給量を調整することにより、ガスタービン７Ａの負荷を変動させ、電力需要に応じた発電を行うことができる。

また、台数制御用ガスタービン１Ｂの重質油供給系統の流量制御弁１０を閉止するとともに、高温高圧水供給系統の流量制御弁１１を制御して定格流量より少量（燃料改質器２Ｂを所定の温度に維持するために必要な流量）の高温高圧水を燃料改質器２Ｂに供給する。これにより、燃料改質器２Ｂを加熱して燃料改質器２Ｂ内の温度を所定の温度（例えば重質油を改質反応させる最適温度）に維持するとともに、燃料改質器２Ｂ内を洗浄することができる（コークスの除去効果も得られる）。その結果、台数制御用ガスタービン設備１Ｂを再起動する場合に、重質油供給系統の流量制御弁１０を開放し、高温高圧水供給系統の流量制御弁１１を定格流量に制御して、燃料改質器２Ｂへの重質油及び高温高圧水の供給を開始すると、重質油と高温高圧水とがすみやかに混合反応して改質燃料を生成することができる。

以上のように本実施形態においては、連続運転するベース運転用ガスタービン設備１Ａと、運転・停止制御する台数制御用ガスタービン１Ｂとを備えた構成とすることにより、電力需要等に応じて効率よく発電することができる。また、停止中の台数制御用ガスタービン設備１Ｂの燃料改質器２Ｂ内に高温高圧水を供給することにより、自然放熱等による燃料改質器２Ｂの温度低下を抑えることができる。したがって、重質油及び高温高圧水を供給したときの改質燃料生成の立ち上げ時間を短縮することができ、台数制御用ガスタービン設備１Ｂの起動時間を短縮することができる。

また、停止中の台数制御用ガスタービン設備１Ｂの燃料改質器２Ｂ内に供給された高温高圧水は、燃料改質器２Ｂ内に残留している油分や可燃ガス等の可燃成分を含むようになり、そのままでは大気に放出することができず何らかの処理が必要となる。そこで本実施形態においては、台数制御用ガスタービン設備１Ｂを停止させた場合、改質ガス供給系統１２Ｂの流量制御弁１６Ｂ及び改質油供給系統１５Ｂの流量制御弁１７Ｂを閉止し、合流系統１８の切換弁１９を開放して、燃料改質器２Ｂ内の高温高圧水（蒸気）を減圧弁３Ｂ、気液分離器４Ｂ、及び合流系統１８を経由しベース運転用ガスタービン設備１Ａの改質ガス供給系統１２Ａに合流させる。これにより、改質ガス供給系統１２Ａの改質ガスとともに高温高圧水が燃焼器６Ａに導入され、高温高圧水に含まれた可燃成分が燃焼される。したがって、専用処理装置を別途設けることなく処理することができる。また、高温高圧水を増加させたぶんだけ燃焼器６Ａで発生する燃焼ガスの流量が増加し、ガスタービン７Ａの出力を向上させることができる。

本発明の第２の実施形態を図２により説明する。本実施形態は、運転中のベース運転用ガスタービン設備１Ａのガスタービン７Ａからの排熱ガスを利用して生成した蒸気を、停止中の台数制御用ガスタービン設備１Ｂの燃料改質器２Ｂに供給する実施形態である。

図２は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービンシステムの全体構成を表す概略図である。なお、この図２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、ベース運転用ガスタービン設備１Ａは、ガスタービン７Ａからの排熱ガスを利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラ２０と、この排熱回収ボイラ２０で生成した蒸気によって駆動する蒸気タービン２１と、この蒸気タービン２１の駆動によって発電する発電機（図示せず）とを備えている。蒸気タービン２１から排出された蒸気は、復水器２２で冷却されて水に戻され、水ポンプ２３によって排熱回収ボイラ２０に供給されるようになっている。

また、排熱回収ボイラ２０と台数制御用ガスタービン設備１Ｂの高温高圧水供給系統における流量制御弁１０の下流側との間に接続された蒸気供給系統２４が設けられ、この蒸気供給系統２４には蒸気の供給量を制御する流量制御弁２５が設けられている。

なお、上記において、蒸気供給系統２４及び流量制御弁２５は、特許請求の範囲記載の排熱回収ボイラで生成した蒸気を停止中の台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給する第１の蒸気供給手段手段を構成する。

以上のように構成された本実施形態においては、例えば台数制御用ガスタービン設備１Ｂを停止させる場合、重質油供給系統の流量制御弁１０及び高温高圧水供給系統の流量制御弁１１を閉止して、燃料改質器２Ｂへの重質油及び高温高圧水の供給を停止する。また、蒸気供給系統２４の流量制御弁２５を開放して、排熱回収ボイラ２０で生成した蒸気（高温高圧水より低圧である蒸気）を燃料改質器２Ｂ内に供給する。これにより、燃料改質器２Ｂを加熱して燃料改質器２Ｂ内の温度を所定の温度に維持するとともに、燃料改質器２Ｂ内を洗浄することができる。その結果、台数制御用ガスタービン設備１Ｂを再起動する場合に、蒸気供給系統２４の流量制御弁２５を閉止し、重質油供給系統の流量制御弁１０及び高温高圧水供給系統の流量制御弁１１を開放して、燃料改質器２Ｂへの重質油及び高温高圧水の供給を開始すると、重質油と高温高圧水とがすみやかに混合反応して改質燃料を生成することができる。

したがって本実施形態においても、上記第１の実施形態同様、改質燃料生成の立ち上げ時間を短縮することができ、台数制御用ガスタービン設備１Ｂの起動時間を短縮することができる。

なお、上記第２の実施形態においては、ベース運転用ガスタービン設備１Ａに排熱回収ボイラ２０及び蒸気タービン２１等を設けた構成を説明したが、台数制御用ガスタービン設備１Ｂにも排熱回収ボイラ及び蒸気タービン等を設けてよいことは言うまでもない。また、上記第１の実施形態及び後述する実施形態においても、ガスタービン設備１Ａ，１Ｂに排熱回収ボイラ及び蒸気タービン等を設けてよいことは言うまでもない。

本発明の第３の実施形態を図３により説明する。本実施形態は、燃焼炉で発生した高温ガスを利用して生成した蒸気を、停止中の台数制御用ガスタービン設備１Ｂの燃料改質器２Ｂ内に供給する実施形態である。

図３は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービンシステムの全体構成を表す概略図である。なお、この図３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。

本実施形態では、燃料改質器２Ａ，２Ｂから排出されたタールを貯留するタールタンク２６と、このタールタンク２５からのタール又は重質油を送風機（ブロワ）２７からの空気とともに燃焼する燃焼炉２８とが設けられている。燃焼炉２８へのタール供給系統にはタールの供給量を制御する流量制御弁２９が設けられ、燃焼炉２８への重質油供給系統には重質油の供給量を制御する流量制御弁３０が設けられている。そして、例えば燃焼炉２８の起動時（又はタールタンク２５内のタールがないとき）は、流量制御弁２９を閉止し流量制御弁３０を開放して重質油を燃焼炉２８に供給して燃焼し、定格運転時は、流量制御弁２９を開放し流量制御弁３０を閉止してタールを燃料炉２８に供給して燃焼するようになっている。

また、燃焼炉２８で発生した高温ガスは、燃料改質器２Ａ、２Ｂの外部に設けた加熱流路３１Ａ，３１Ｂに導入され、燃料改質器２Ａ，２Ｂを加熱するようになっている。加熱流路３１Ａ，３１Ｂへの高温ガス供給系統には、高温ガスの供給量を制御する流量制御弁３２Ａ，３２Ｂがそれぞれ設けられている。

また、ベース運転用ガスタービン設備１Ａの燃料改質器２Ａの加熱流路２Ａａから排出された高温ガスと熱交換して水を加熱し、蒸気を生成する熱交換器３３が設けられている。そして、この熱交換器３３と台数制御用ガスタービン設備１Ｂの高温高圧水供給系統における流量制御弁１１の下流側との間に接続された蒸気供給系統３４が設けられ、この蒸気供給系統３４には蒸気の供給量を制御する流量制御弁３５が設けられている。

なお、上記において、燃料改質器２Ｂの加熱流路３１Ｂは、特許請求の範囲記載の台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器の外部を高温ガスで加熱する外部加熱手段を構成する。また、蒸気供給系統３４及び流量制御弁３５は、熱交換器で生成した蒸気を停止中の台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給する第２の蒸気供給手段を構成する。

以上のように構成された本実施形態においては、例えば台数制御用ガスタービン設備１Ｂを停止させる場合、高温ガス供給系統の流量制御弁３２Ｂ（及び３２Ａ）を開放して、燃焼炉２８で発生した高温ガスを燃料改質器２Ｂの加熱流路３１Ｂ（及び燃料改質器２Ａの加熱流路３１Ａ）に供給する。これにより、燃料改質器２Ｂを外部から加熱することができる。また、重質油供給系統の流量制御弁１０及び高温高圧水供給系統の流量制御弁１１を閉止して、燃料改質器２Ｂへの重質油及び高温高圧水の供給を停止するとともに、蒸気供給系統３４の流量制御弁３５を開放して、熱交換器３３で生成した蒸気（高温高圧水より低圧である蒸気）を燃料改質器２Ｂ内に供給する。これにより、燃料改質器２Ｂを加熱して燃料改質器２Ｂ内の温度を所定の温度に維持するとともに、燃料改質器２Ｂ内を洗浄することができる。その結果、台数制御用ガスタービン設備１Ｂを再起動する場合に、蒸気供給系統３４の流量制御弁３５を閉止し、重質油供給系統の流量制御弁１０及び高温高圧水供給系統の流量制御弁１１を開放して、燃料改質器２Ｂへの重質油及び高温高圧水の供給を開始すると、重質油と高温高圧水とがすみやかに混合反応して改質燃料を生成することができる。

したがって本実施形態においても、上記第１及び第２の実施形態同様、改質燃料生成の立ち上げ時間を短縮することができ、台数制御用ガスタービン設備１Ｂの起動時間を短縮することができる。

本発明の第４の実施形態を図４により説明する。本実施形態は、停止中の台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器に上述した蒸気とともに空気を供給する実施形態である。

図４は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービンシステム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、送風機３６によって燃料改質器１Ｂ内に空気を供給する空気供給系統３７が設けられ、この空気供給系統３７には連通・遮断状態に切換可能な切換弁３８が設けられている。なお、これら送風機３６、空気供給系統３７、及び切換弁３８は、特許請求の範囲記載の停止中の台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に空気を供給する空気供給手段を構成する。

以上のように構成された本実施形態においては、上記第３の実施形態同様、改質燃料生成の立ち上げ時間を短縮することができ、台数制御用ガスタービン設備１Ｂの起動時間を短縮することができる。また、燃料改質器２Ｂ内に蒸気とともに空気を供給することにより、燃料改質器内に付着したコークスが酸化反応して除去しやくすることができる。

なお、上記第４の実施形態においては、燃料改質器２Ｂ内に空気を供給する空気供給手段（詳細には、送風機３６、空気供給系統３８、及び切換弁３８）を上記第３の実施形態の構成に設けた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、例えば上記第１又は第２の実施形態の構成に設けてもよく、これらの場合も上記同様の効果を得ることができる。

また、上記第３及び第４の実施形態においては、燃焼炉２８からの高温ガスを燃料改質器２Ｂの加熱流路３１Ｂに流通する手段と、高温ガスを利用して熱交換器３３で生成した蒸気を燃料改質器２Ｂ内に供給する手段とをともに備えた構成を例にとって説明したが、いずれか一方を備えた構成であっても、本発明の効果を得ることができる。また、上記第１又は第２の実施形態において、燃料改質器２Ｂ（及び２Ａ）の外部に加熱流路３１Ｂ（及び３１Ａ）を設け、燃焼炉２８からの高温ガスを流通させるようにしてもよい。このような一変形例を図５及び図６により説明する。

図５は、本変形例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。

本変形例では、水タンク３９と、この水タンク３９からの水を加圧する水ポンプ４０と、この水ポンプ４０によって第１供給系統４１を介し供給された水を、燃焼炉２８からの高温ガスと熱交換して加熱する第１熱交換器４２とが設けられ、この第１熱交換器から４２の高温高圧水が流量制御弁４３Ａ，４４Ｂを介し燃料改質器２Ａ，２Ｂに供給されるようになっている。また、重質油タンク４４と、この重質油タンク４４からの重質油を加圧する重質油ポンプ４５と、この重質油ポンプ４５によって第２供給系統４６を介し供給された重質油（または後述する切換えによって、上記水ポンプ４０からの水）を、第１の熱交換器４２からの高温ガスと熱交換して加熱する第２熱交換器４７とが設けられ、この第２熱交換器４７からの高温高圧水が流量制御弁４８Ａ，４８Ｂを介し燃料改質器２Ａ，２Ｂに供給されるようになっている。

第２供給系統４６には重質油の供給量を制御する流量制御弁４９が設けられ、この第２供給系統４６における流量制御弁４９の上流側と燃焼炉２８との間に接続された重質油供給系統５０が設けられている。また、第２供給系統４６における流量制御弁４９の下流側と第１供給系統４１との間に接続された分岐系統５１が設けられ、この分岐系統５１には第２熱交換器４７への水供給量を制御する流量制御弁５２が設けられている。そして、例えば第２供給系統４６の流量制御弁４９を開放し、分岐系統５１の流量制御弁５２を閉止すると、重質油ポンプ４５で加圧した重質油が第２熱交換器４７に供給され、例えば第２供給系統４６の流量制御弁４９を閉止し、分岐系統５１の流量制御弁５２を開放すると、水ポンプ４０で加圧した水が第２熱交換器４７にも供給されるようになっている。

また、第２熱交換器で使用され排出された高温ガスは、燃料改質器２Ａ、２Ｂの外部に設けた上記加熱流路３１Ａ，３１Ｂに導入され、燃料改質器２Ａ，２Ｂを加熱するようになっている。

なお、上記において、流量制御弁４３Ｂ，４８Ｂは、特許請求の範囲記載の停止中の台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に高温高圧水を供給する供給制御手段を構成する。

次に、本変形例による改質燃料焚きガスタービンシステムの運転方法を図６を用いて説明する。図６は、本変形例の台数制御用ガスタービン設備１Ｂにおけるガスタービン７Ｂの回転数及び負荷、燃料改質器２Ｂへの高温高圧水及び重質油の供給量、燃料改質器２Ｂの改質能力（改質ガス及び改質油の生成量）の経時変化をそれぞれ表すタイムチャートである。なお、この図６において、燃料改質器２Ｂへの高温高圧水の定格供給量（１００％）と重質油の定格供給量（１００％）の比は２：１である。また、ベース運転用ガスタービン設備１Ａの起動時におけるガスタービン７Ａの回転数及び負荷、燃料改質器２Ａへの高温高圧水及び重質油の供給量、燃料改質器２Ｂの改質能力の経時変化は、台数制御用ガスタービン設備１Ｂの起動時とほぼ同じであるため、図示を省略する。

最初に、ベース運転用ガスタービン設備１Ａ及び台数制御用ガスタービン設備１Ｂをともに起動させる場合について説明する。ベース運転用ガスタービン設備１Ａ及び台数制御用ガスタービン設備１Ｂにおける改質油供給系統の流量制御弁１７Ａ，１７Ｂを開放して、改質油タンク１１からの改質油を燃焼器６Ａ，６Ｂにそれぞれ供給して燃焼させ、ガスタービン７Ａ，７Ｂを駆動する。これと同時に、タールタンク２９からのタール（又は重質油タンク４４からの重質油）を燃焼炉２８に供給して燃焼させ、高温ガスを発生させる。発生した高温ガスは第１熱交換器４２及び第２熱交換器４７を経由し、燃料改質器２Ａの加熱流路３１Ａ及び燃料改質器２Ｂの加熱流路３１Ｂにそれぞれ導入され、燃料改質器２Ａ，２Ｂを外部から加熱することができる。

また、第２供給系統４６の流量制御弁４９を閉止し、分岐系統５１の流量制御弁５２を開放して、水ポンプ４０で加圧した水を第１熱交換器４２及び第２熱交換器４７に導入して加熱する。このようにして得た高温高圧水を、流量制御弁４３Ａ，４８Ａを開放して燃料改質器２Ａに供給し、また流量制御弁４３Ｂ，４８Ｂを開放して燃料改質器２Ｂに供給し（このとき、燃料改質器２Ａ，２Ｂへの高温高圧水の供給量は定格流量（１００％）を超える）、これによって燃料改質器２Ａ，２Ｂを加熱するとともに洗浄することができる。

その後、燃料改質器２Ａ，２Ｂ内の温度が所定の温度（例えば重質油を改質反応させる最適温度）に達したら、分岐系統５１の流量制御弁５１を徐々に閉じて燃料改質器２Ａ，２Ｂへの高温高圧水の供給量を減少させ定格流量とするとともに、第２供給系統の流量制御弁４９を徐々に開いて燃料改質器２Ａ，２Ｂへの重質油の供給量を増加させて定格流量とする。このような流量制御により、熱交換器４２，４７における水及び重質油と高温ガスとのヒートバランス（熱収支）を維持しつつ、重質油の供給量を増加させることができる。そして、燃料改質器２Ａ，２Ｂ内に供給された重質油と高温高圧水とがすみやかに混合反応して改質燃料を生成することができ、生成した改質燃料（改質ガス及び改質油）を燃焼器６Ａ，６Ｂに安定して供給することができるようになる。

台数制御用ガスタービン設備１Ｂを停止させる場合について説明する。台数制御用ガスタービン設備１Ｂにおける改質ガス供給系統１２Ｂの流量制御弁１６Ｂ及び改質油供給系統１５Ｂの流量制御弁１７Ｂを閉止して、燃焼器６Ｂへの改質ガス及び改質油の供給を停止し、ガスタービン７Ｂを停止させる。これと同時に、流量制御弁４８Ｂを閉止して燃料改質器２Ｂへの重質油の供給を停止し、流量制御弁４３Ｂを制御して燃料改質器２Ｂへの高温高圧水の供給量を増加させる（定格流量を超えた供給流量とする）。そして、燃焼炉２８に供給するタール（又は重質油）の供給量を徐々に減少させ、これに併せて流量制御弁４３Ｂを制御して燃料改質器２Ｂへの高温高圧水の供給量を定格流量より減少させる（燃料改質器２Ｂを所定の温度に維持するために必要な流量とする）。このような流量制御により、熱交換器４２，４７における水及び重質油と高温ガスとのヒートバランスを維持しつつ、高温高圧水の供給量を減少させることができる。そして、台数制御用ガスタービン設備１Ｂの燃料改質器２Ｂ内に高温高圧水を供給して、燃料改質器２Ｂ内の温度を所定の温度に維持するとともに、燃料改質器２Ｂ内を洗浄することができる。

その後、台数制御用ガスタービン設備１Ｂを再起動させる場合は、燃焼炉２８に供給するタール（又は重質油）の供給量を徐々に増加させ、これに併せて流量制御弁４３Ｂを制御して高温高圧水の供給量を増加させ定格流量を超えた供給流量とする。そして、流量制御弁４８Ｂを開放して燃料改質器２Ｂへの重質油の供給を開始するするとともに、流量制御弁４３Ｂを制御して燃料改質器２Ｂへの高温高圧水の供給量を減少させ定格流量とする。このような流量制御により、熱交換器４２，４７における水及び重質油と高温ガスとのヒートバランスを維持しつつ、重質油の供給量を増加させることができる。そして、燃料改質器２Ｂ内に供給された重質油と高温高圧水とがすみやかに混合反応して改質燃料を生成することができ、生成した改質燃料（改質ガス及び改質油）を燃焼器６Ｂに安定して供給することができるようになる。

以上のような変形例においても、上記実施形態同様の効果を得ることができる。またガスタービン設備１Ａ，１Ｂの運転・停止切換時に、熱交換器４２，４７のヒートバランスを考慮した重質油及び高温高圧水の流量制御を行うので、熱交換器４２，４７が過熱し損傷するのを防止することができる。

本発明の改質燃料焚きガスタービンシステムの第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システムの第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システムの第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システムの第４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システムの一変形例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システムの一変形例における運転方法を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１Ａ ベース運転用ガスタービン設備
１Ｂ 台数制御用ガスタービン設備
２Ａ 燃料改質器
２Ｂ 燃料改質器
６Ａ 燃焼器
６Ｂ 燃焼器
７Ａ ガスタービン
７Ｂ 燃料改質器
１０ 流量制御弁（供給制御手段）
１１ 流量制御弁（供給制御手段）
１８ 合流系統（合流切換手段）
１９ 切換弁（合流切換手段）
２０ 排熱回収ボイラ
２４ 蒸気供給系統（第１の蒸気供給手段）
２５ 流量制御弁（第１の蒸気供給手段）
２８ 燃焼炉
３１Ａ 燃料改質器２Ａの加熱流路（外部加熱手段）
３１Ｂ 燃料改質器２Ｂの加熱流路（外部加熱手段）
３３ 熱交換器
３４ 蒸気供給系統（第２の蒸気供給手段）
３５ 流量制御弁（第２の蒸気供給手段）
３６ 送風機（空気供給手段）
３７ 空気供給系統（空気供給手段）
３８ 切換弁（空気供給手段）
４３Ｂ 流量制御弁（供給制御手段）
４８Ｂ 流量制御弁（供給制御手段）

Claims (8)

1. 重質油と高温高圧水を混合して改質燃料を生成する燃料改質器と、この燃料改質器で生成した改質燃料を燃焼器で燃焼し、発生した燃焼ガスにより駆動するガスタービンとをそれぞれ備えた複数のガスタービン設備を有し、これら複数のガスタービン設備のうち少なくとも１台はベース運転用として連続運転し、他のガスタービン設備は台数制御用として運転・停止制御する改質燃料焚きガスタービンシステムであって、
   停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする改質燃料焚きガスタービンシステム。
2. 請求項１記載の改質燃料焚きガスタービンシステムにおいて、前記加熱手段は、停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に高温高圧水を供給する供給制御手段であることを特徴とする改質燃料焚きガスタービンシステム。
3. 請求項１記載の改質燃料焚きガスタービンシステムにおいて、前記ベース運転用ガスタービン設備のガスタービンからの排熱ガスを利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラを備え、前記加熱手段は、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給する第１の蒸気供給手段であることを特徴とする改質燃料焚きガスタービンシステム。
4. 請求項１記載の改質燃料焚きガスタービンシステムにおいて、重質油又は前記燃料改質器から排出したタールを燃焼する燃焼炉と、この燃焼炉で発生した高温ガスを利用して蒸気を生成する熱交換器とを備え、前記加熱手段は、前記熱交換器で生成した蒸気を停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給する第２の蒸気供給手段であることを特徴とする改質燃料焚きガスタービンシステム。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項記載の改質燃料焚きガスタービンシステムにおいて、停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に供給した高温高圧水又は蒸気を、運転中の前記ベース運転用ガスタービン設備の燃焼器に導出する合流切換手段を備えたことを特徴とする改質燃料焚きガスタービンシステム。
6. 請求項２乃至４のいずれか１項記載の改質燃料焚きガスタービンシステムにおいて、停止中の前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器内に空気を供給する空気供給手段を備えたことを特徴とする改質燃料焚きガスタービンシステム。
7. 請求項１記載の改質燃料焚きガスタービンシステムにおいて、前記加熱手段は、前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器の外部を高温ガスで加熱する外部加熱手段を有することを特徴とする改質燃料焚きガスタービンシステム。
8. 請求項７記載の改質燃料焚きガスタービンシステムにおいて、重質油又は前記燃料改質器から排出したタールを燃焼する燃焼炉を備え、前記外部加熱手段は、前記燃焼炉で発生した高温ガスを前記台数制御用ガスタービン設備の燃料改質器の外部流路に流通させることを特徴とする改質燃料焚きガスタービンシステム。

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