JP2007239578A - ガスタービン発電設備の運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】外気温度が上昇すると空気が希薄化し燃焼効率が低下し発電効率が低下する。この空気希薄化による弊害を安価でかつ確実な手段で解決すること課題とする。
【解決手段】
圧縮機から投入される圧縮空気と高炉ガスとコークス炉ガスとを混合して発熱量を一定とした混合ガスAを燃焼させて発電するガスタービン装置において、前記圧縮空気の理論空気量に基づいて、前記コークス炉ガスを前記コークス炉ガスより理論空気量の少ないガスBと置換し、発熱量が一定となるように混合ガスAと混合して、混合ガスの理論空気量を低減させて燃焼させることを特徴とするガスタービン発電設備の運転方法。
【選択図】図1
【解決手段】
圧縮機から投入される圧縮空気と高炉ガスとコークス炉ガスとを混合して発熱量を一定とした混合ガスAを燃焼させて発電するガスタービン装置において、前記圧縮空気の理論空気量に基づいて、前記コークス炉ガスを前記コークス炉ガスより理論空気量の少ないガスBと置換し、発熱量が一定となるように混合ガスAと混合して、混合ガスの理論空気量を低減させて燃焼させることを特徴とするガスタービン発電設備の運転方法。
【選択図】図1
Description
本発明は、製鉄所等で使用されるガスタービン発電設備の運転方法に関するものである。
一例として、製鉄所では電力取得の一手段として、製鉄所内の高炉で発生する高炉ガスやコークス炉で発生するコークス炉ガスを燃料として用い、該燃料を燃焼室で燃焼させることにより高温高圧の燃焼ガスを発生させてガスタービンを駆動させ、その回転動力から電力回収を図るガスタービン方式の発電設備がある。
前記ガスタービン発電設備の燃料は、高炉ガスを主燃料としコークス炉ガスとの混合状態で一定発熱量を確保しながら使用される。
しかしながら、ガスタービンの空気圧縮機に取り込まれる燃焼空気温度は30℃程度を想定して設計されているため、夏季等の外気空気温度が30℃以上に上昇すると空気密度が希薄となるので空気の容積増加に伴って空気圧縮機の実質送気能力が低下する。
そのため燃焼空気不足となりガスタービン発電設備の発電出力が定格レベルに維持できなくなり低下させざるを得ない事態が生じ、特に電力需要の多い夏場であると大きな問題が発生することになる。
前記ガスタービン発電設備の燃料は、高炉ガスを主燃料としコークス炉ガスとの混合状態で一定発熱量を確保しながら使用される。
しかしながら、ガスタービンの空気圧縮機に取り込まれる燃焼空気温度は30℃程度を想定して設計されているため、夏季等の外気空気温度が30℃以上に上昇すると空気密度が希薄となるので空気の容積増加に伴って空気圧縮機の実質送気能力が低下する。
そのため燃焼空気不足となりガスタービン発電設備の発電出力が定格レベルに維持できなくなり低下させざるを得ない事態が生じ、特に電力需要の多い夏場であると大きな問題が発生することになる。
前述の夏季等の外気温度上昇がもたらす問題を解決する手段として、空気圧縮機の外気吸入空気温度を冷却して空気密度を上げるとの発想から空気取り入れ口に冷却水噴霧機構を設けた発明(下記特許文献1)が開示されている。
しかしながらこの特許文献1の開示技術においては、冷却水を得るための冷凍機、氷蓄熱槽、噴霧ノズル機構、と装置が大掛かりとなり設備コストの増大、設置面積の増大をまねく問題がある。
また、前述の外気温度上昇に伴う空気量の不足を解決するため空気圧縮機の大型化を図る方法もあるが設備コストが高価となる問題がある。
特開平8−284685号公報
しかしながらこの特許文献1の開示技術においては、冷却水を得るための冷凍機、氷蓄熱槽、噴霧ノズル機構、と装置が大掛かりとなり設備コストの増大、設置面積の増大をまねく問題がある。
また、前述の外気温度上昇に伴う空気量の不足を解決するため空気圧縮機の大型化を図る方法もあるが設備コストが高価となる問題がある。
本発明の解決しようとする問題は、前述の外気空気温度の上昇によるガスタービン出力低下、強いては電力発生の低下の問題を、安価でかつ確実な手段で解決することにある。
第一の発明は、圧縮機から投入される圧縮空気と高炉ガスとコークス炉ガスとを混合して発熱量を一定とした混合ガスAを燃焼させて発電するガスタービン装置において、前記圧縮空気の理論空気量に基づいて、前記コークス炉ガスを前記コークス炉ガスより理論空気量の少ないガスBと置換し、発熱量が一定となるように混合ガスAと混合して、混合ガスの理論空気量を低減させて燃焼させることを特徴とするガスタービン発電設備の運転方法である。
第二の発明は、ガスBが転炉ガスであることを特徴とする第一の発明に記載のガスタービン発電設備の運転方法である。
本発明によれば外気温度の上昇により空気密度の希薄化が発生しても製鉄所での副生ガスとして豊富な高炉ガスとコークス炉ガスを主燃料とし、別途新たな転炉ガスを補助燃料として追加するので空気圧縮機はそのままの状態で発電することができ、維持コストも安価である。
また、空気圧縮機の容量大型化を図ることなく対応でき、設備コストを大幅に低減できる。
また、空気圧縮機の容量大型化を図ることなく対応でき、設備コストを大幅に低減できる。
空気圧縮機で高温、高圧の圧縮空気を燃焼室へ供給する。一方、外気空気温度の変動に応じて混合器では高炉ガスおよびコークス炉ガスの主燃料と、理論空気量およびカロリーが異なる新たな転炉ガスの補助燃料とを混合させて新燃料を生成し、該新燃料を燃焼室に供給する。
新燃料の混合割合は外気空気温度の度合いに応じて調整される。
図1は、本発明にかかるガスタービン発電設備の運転方法の1実施例を示す構成図である。
1は空気圧縮機、2は外気の空気を取り入れる空気圧縮機入側、3は空気圧縮機1により発生する高圧空気の空気圧縮機出側、4は燃焼室、5は燃料で、当該燃焼室4では空気圧縮機1で生成された高温・高圧空気に燃料5が噴射され、高温高圧の燃焼ガスを生成させ、当該燃焼ガスをタービン6に投入し、タービン6と直結する発電機(図示せず)を回転させ電力を得る。
1は空気圧縮機、2は外気の空気を取り入れる空気圧縮機入側、3は空気圧縮機1により発生する高圧空気の空気圧縮機出側、4は燃焼室、5は燃料で、当該燃焼室4では空気圧縮機1で生成された高温・高圧空気に燃料5が噴射され、高温高圧の燃焼ガスを生成させ、当該燃焼ガスをタービン6に投入し、タービン6と直結する発電機(図示せず)を回転させ電力を得る。
7は混合器で前記燃焼室4へ供給する燃料5を生成する。8は高炉ガス、9はコーク炉ガスで該高炉ガス8とコークス炉ガス9とで通常は主燃料とする。
10は前記高炉ガス8およびコークス炉ガス9とは異なる理論空気量、カロリーを有する転炉ガスである。
前記補助燃料10は圧縮空気の送気能力と対応するように外気空気温度に応じて添加量を調整し混合されて、燃焼室4へ燃料5として供給される。
前記補助燃料10は圧縮空気の送気能力と対応するように外気空気温度に応じて添加量を調整し混合されて、燃焼室4へ燃料5として供給される。
次に、本発明例に使用したガスは、高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガスの3種類であり、これらのガスの諸元を表1に示す。尚、表1の高炉ガス、コークス炉ガス及び転炉ガスの発熱量及び理論空気量は、代表的な組成時の値を示す。
発熱量は、高炉ガス、転炉ガス、コークス炉ガスの順に大きくなり、これらのガスを燃焼させるために必要な理論空気量も高炉ガス、転炉ガス、コークス炉ガスの順に大きくなっている。
発熱量は、高炉ガス、転炉ガス、コークス炉ガスの順に大きくなり、これらのガスを燃焼させるために必要な理論空気量も高炉ガス、転炉ガス、コークス炉ガスの順に大きくなっている。
次に外気温度が変化した場合の各ガスの具体的混合例を表2に示す。尚、表2の混合ガスの発熱量及び理論空気量は、表1の各ガスの値より求めた。
従来例No.1〜3では、混合ガスAは、高炉ガスとコークス炉ガスの2種類のガスで発熱量を一定(4.4MJ/Nm3)とするため、高炉ガスとコークス炉ガスの混合比率は一義的に決定され(高炉ガス94.0vol.%、コークス炉ガス6.0vol.%)、これにより混合ガスの理論空気量も一定となる(0.894Nm3/Nm3)。
従来例No.1〜3では、混合ガスAは、高炉ガスとコークス炉ガスの2種類のガスで発熱量を一定(4.4MJ/Nm3)とするため、高炉ガスとコークス炉ガスの混合比率は一義的に決定され(高炉ガス94.0vol.%、コークス炉ガス6.0vol.%)、これにより混合ガスの理論空気量も一定となる(0.894Nm3/Nm3)。
一方、圧縮空気の送気能力は、外気温度の影響を受けて変動するため、外気温度30℃における軸動力が負荷上限で設計されており(従来例No.2)、この軸動力が各外気温度での送気可能な空気量を示す。従って、外気温度15℃(従来例No.1)では問題なくても、外気温度35℃(従来例No.3)では燃料空気不足となりガスタービン発電設備の発電出力を低下させざるを得ない事態となる。
従って、本発明例では、外気温度が30℃を超えても、上記したような燃焼空気不足を発生しないように高炉ガス、転炉ガス、コークス炉ガスの3種類のガスを混合することとした。即ち、発明例No.4〜No.13では、コークス炉ガスに比較して理論空気量の少ない転炉ガス(表1参照)を用いて発熱量一定の条件(4.4MJ/Nm3)で、3種類のガス(高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガス)を混合して、混合ガスの理論空気量を低減させることとした。これにより、外気温度が31℃から40℃まで上昇しても、混合ガスは発熱量を一定にして理論空気量は発明例No.4の0.890 Nm3/Nm3から発明例No.13の0.863 Nm3/Nm3に低減することができた。
これにより、外気温度上昇時の燃焼空気不足を解消し、ガスタービン発電設備の定格出力の維持が可能となった。
本発明は製鉄所内で豊富に存在する高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガス、が使用できるので製鉄業における発電効率を大幅に向上させることができる。
1 空気圧縮機
2 空気圧縮機入側
3 空気圧縮機出側
4 燃焼室
5 燃料
6 タービン
7 混合器
8 高炉ガス
9 コークス炉ガス
10 転炉ガス
2 空気圧縮機入側
3 空気圧縮機出側
4 燃焼室
5 燃料
6 タービン
7 混合器
8 高炉ガス
9 コークス炉ガス
10 転炉ガス
Claims (2)
- 圧縮機から投入される圧縮空気と高炉ガスとコークス炉ガスとを混合して発熱量を一定とした混合ガスAを燃焼させて発電するガスタービン装置において、前記圧縮空気の理論空気量に基づいて、前記コークス炉ガスを前記コークス炉ガスより理論空気量の少ないガスBと置換し、発熱量が一定となるように混合ガスAと混合して、混合ガスの理論空気量を低減させて燃焼させることを特徴とするガスタービン発電設備の運転方法。
- ガスBが転炉ガスであることを特徴とする請求項1記載のガスタービン発電設備の運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006062525A JP2007239578A (ja) | 2006-03-08 | 2006-03-08 | ガスタービン発電設備の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006062525A JP2007239578A (ja) | 2006-03-08 | 2006-03-08 | ガスタービン発電設備の運転方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007239578A true JP2007239578A (ja) | 2007-09-20 |
Family
ID=38585362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006062525A Pending JP2007239578A (ja) | 2006-03-08 | 2006-03-08 | ガスタービン発電設備の運転方法 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2007239578A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102080600A (zh) * | 2010-12-01 | 2011-06-01 | 株洲南方燃气轮机成套制造安装有限公司 | 一种应用化工驰放气发电的系统及方法 |
CN104774985A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-07-15 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种高炉喷煤空压机组恒压稳定运行的方法 |
-
2006
- 2006-03-08 JP JP2006062525A patent/JP2007239578A/ja active Pending
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