JP2012017747A

JP2012017747A - Gas turbine device

Info

Publication number: JP2012017747A
Application number: JP2011233484A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanabe; 浩史田邉; Noboru Hisaka; 昇日坂
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: JP5200150B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas turbine device, capable of generating mixed gas uniformly mixing three or more kinds of gases, and capable of preventing explosion by monitoring hydrogen and oxygen concentrations in the mixed gas.SOLUTION: The gas turbine device burns fuel gas supplied from a fuel gas supply device 8 together with compressed air b supplied from an air compressor 3 in a combustor 2, and drives and rotates a gas turbine 1 by combustion gas c formed during combustion. The fuel gas supply device 8 includes two mixers 15, 16, three kinds of first gas I, second gas II, and third gas III are mixed in a light specific gravity order or in a heavy specific gravity order to form the mixed gas "a" by the mixers 15, 16, and the mixed gas "a" is supplied to the combustor 2 as fuel gas. The fuel gas supply device 8 includes a re-mixer 41 stirring the mixed gas to re-mix it.

Description

本発明は３種以上のガスを混合してなる混合ガスを燃焼器の燃料ガスとして用いるガスタービン装置に関する。 The present invention relates to a gas turbine device using a mixed gas obtained by mixing three or more kinds of gases as a fuel gas for a combustor.

３種以上のガスを混合してなる混合ガスを燃焼器の燃料ガスとして用いるガスタービン装置の例としては、一般に各種のカロリーの異なる低カロリーガスを同時に複数使用可能な低カロリーガス専焼ガスタービン装置が知られている。この低カロリーガス専焼ガスタービン装置は例えば製鉄所で使用されている。製鉄所では鉄鋼製品の製造過程において高炉ガス（Ｂガス）、コークス炉ガス（Ｃガス）、転炉ガス（Ｌガス）などの各種の副生ガスが発生するが、これらの副生ガスは可燃性成分を含んでいる。このため、製鉄所では前記副生ガスをガスタービン装置の燃料ガスなどに使用することによって前記副生ガスの有効利用が図っている。 As an example of a gas turbine apparatus that uses a mixed gas obtained by mixing three or more kinds of gases as a fuel gas for a combustor, a low-calorie gas-only-fired gas turbine apparatus that can generally use a plurality of low-calorie gases having different calories at the same time. It has been known. This low-calorie gas-only fired gas turbine device is used in, for example, an ironworks. In steelworks, various by-product gases such as blast furnace gas (B gas), coke oven gas (C gas), and converter gas (L gas) are generated in the manufacturing process of steel products. These by-product gases are combustible. Contains sexual components. For this reason, in the steelworks, the by-product gas is effectively used by using the by-product gas as a fuel gas of a gas turbine device.

前記副生ガスは発生量の変動が大きいため、ガスタービン装置の燃料ガスとして用いる場合には単独では用いずに複数のガス種を混合した混合ガスとして用いられる。また、前記混合ガスに更に天然ガス（ＬＮＧ）などを混合してカロリー調整が行われることもある。 Since the amount of generated by-product gas varies greatly, when it is used as a fuel gas for a gas turbine device, it is not used alone but as a mixed gas in which a plurality of gas types are mixed. In addition, calorie adjustment may be performed by further mixing natural gas (LNG) or the like with the mixed gas.

このような複数種の副生ガスと天然ガスを混合した混合ガスを燃焼器の燃料ガスとして用いるガスタービン装置の具体例としては、例えば下記の特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示されたガスタービン装置では、図４に示すように高炉ガスとコークス炉ガスと天然ガスとを混合部５１で混合し、この混合ガスを燃料ガスとしてガスタービン５２の燃焼器へ供給する。 As a specific example of a gas turbine device using such a mixed gas obtained by mixing a plurality of types of by-product gas and natural gas as a fuel gas for a combustor, for example, there is one disclosed in Patent Document 1 below. In the gas turbine apparatus disclosed in Patent Document 1, blast furnace gas, coke oven gas, and natural gas are mixed in a mixing section 51 as shown in FIG. 4, and the combustor of the gas turbine 52 is made by using the mixed gas as fuel gas. To supply.

なお、本発明に関連する先行技術文献としては前述の特許文献１の他、特許文献２も挙げられる。この特許文献２にはガスタービンから排出された燃焼ガスの一部を空気圧縮機に供給して再利用するガスタービン装置の例が開示されている。 In addition, as a prior art document relevant to this invention, patent document 2 other than the above-mentioned patent document 1 is mentioned. Patent Document 2 discloses an example of a gas turbine device that supplies a part of combustion gas discharged from a gas turbine to an air compressor and reuses it.

特開２００４−２７９７５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-27975 特許第２９５４４５６号公報Japanese Patent No. 295456

複数種のガスを混合してガスタービン装置の燃料ガスに用いる場合、これら複数種のガスが均一に混合されていないと、混合ガスのカロリーが均一にならずに燃焼ムラが生じるおそれがある。このため、複数種のガスを混合してガスタービン装置の燃料ガスに用いる場合には、これら複数種のガスをできるだけ均一に混合する必要があるが、上記特許文献１に開示された従来のガスタービン装置では均一混合に関する工夫については特にみられない。 When a plurality of types of gases are mixed and used as the fuel gas of the gas turbine apparatus, if these types of gases are not uniformly mixed, the calories of the mixed gas may not be uniform and combustion unevenness may occur. For this reason, when a plurality of types of gases are mixed and used as the fuel gas of the gas turbine apparatus, it is necessary to mix these plurality of types of gases as uniformly as possible. In the turbine device, there is no particular idea about uniform mixing.

更には、複数種のガスを均一に混合した混合ガスを生成したとしても、その後に前記混合ガス中の水素や酸素が遊離して水素塊や酸素塊が発生する可能性があり、水素塊や酸素塊が発生すると爆発の危険性が高まる。特に混合ガスをガス圧縮機で圧縮してから燃焼器に供給する方式のガスタービン装置においては、前記水素塊や前記酸素塊も圧縮されるため、更に爆発する可能性が高くなる。 Furthermore, even when a mixed gas in which a plurality of types of gases are uniformly mixed is generated, hydrogen and oxygen in the mixed gas may be liberated thereafter to generate hydrogen lumps and oxygen lumps. Oxygen lumps increase the risk of explosion. In particular, in a gas turbine apparatus of a type in which a mixed gas is compressed by a gas compressor and then supplied to a combustor, the hydrogen mass and the oxygen mass are also compressed, so the possibility of further explosion increases.

従って本発明は上記の事情に鑑み、３種以上のガス（例えばブタンガスやプロパンガスなどのような単独のガスや、高炉ガスや転炉ガスなどのような複数種のガスが混合されたガスのうちの３種以上のガス）を均一に混合した混合ガスを生成することができ、更には前記混合ガス中の水素濃度及び酸素濃度を監視して爆発を防止することもできるガスタービン装置を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention is a gas in which three or more kinds of gases (for example, a single gas such as butane gas and propane gas, or a gas in which a plurality of kinds of gases such as blast furnace gas and converter gas are mixed) are used. Provided is a gas turbine device that can generate a mixed gas in which three or more of these gases are uniformly mixed, and can also prevent explosion by monitoring the hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas. The task is to do.

上記課題を解決する第１発明のガスタービン装置は、燃料ガス供給装置から供給される燃料ガスを空気圧縮機から供給される圧縮空気とともに燃焼器で燃焼し、このときに発生する燃焼ガスによってガスタービンを回転駆動する構成のガスタービン装置において、
前記燃料ガス供給装置は複数の混合器を有しており、これらの混合器で３種以上のガスを、比重の軽いものから順に混合して又は比重の重いものから順に混合して混合ガスを生成し、この混合ガスを前記燃料ガスとして前記燃焼器に供給する構成とし、
且つ、前記燃料ガス供給装置は、前記混合ガスを攪拌して再混合する再混合器を有する構成としたことを特徴とする。 A gas turbine device according to a first aspect of the present invention that solves the above-mentioned problem burns fuel gas supplied from a fuel gas supply device together with compressed air supplied from an air compressor in a combustor, and gas is generated by combustion gas generated at this time. In the gas turbine device configured to rotationally drive the turbine,
The fuel gas supply device has a plurality of mixers. In these mixers, three or more kinds of gases are mixed in order from the lighter specific gravity or mixed in order from the higher specific gravity. Generating and supplying the mixed gas as the fuel gas to the combustor,
In addition, the fuel gas supply device includes a remixer that stirs and remixes the mixed gas.

また、第２発明のガスタービン装置は、第１発明のガスタービン装置において、
前記燃料ガス供給装置は、
前記混合ガス中の水素濃度及び酸素濃度を検出する水素・酸素センサと、
この水素・酸素センサで検出した前記水素濃度及び酸素濃度が設定値以上になったときに前記再混合器を作動させて前記混合ガスを再混合させる制御装置と、
を有する構成としたことを特徴とする。 The gas turbine device of the second invention is the gas turbine device of the first invention,
The fuel gas supply device comprises:
A hydrogen / oxygen sensor for detecting hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas;
A control device for remixing the mixed gas by operating the remixer when the hydrogen concentration and the oxygen concentration detected by the hydrogen / oxygen sensor exceed a set value;
It is set as the structure which has these.

また、第３発明のガスタービン装置は、第２発明のガスタービン装置において、
前記燃料ガス供給装置は、前記水素・酸素センサよりも下流側で、前記再混合器による前記混合ガスの再混合を行なう構成としたことを特徴とする。 The gas turbine device of the third invention is the gas turbine device of the second invention,
The fuel gas supply device is configured to perform remixing of the mixed gas by the remixer on the downstream side of the hydrogen / oxygen sensor.

また、第４発明のガスタービン装置は、第１〜第３発明の何れか１つのガスタービン装置において、
前記混合ガスを圧縮して前記燃焼器へ供給するガス圧縮機を有しており、
前記燃料ガス供給装置は、このガス圧縮機の上流側で、前記再混合器による前記混合ガスの再混合を行なう構成としたことを特徴とする。 Moreover, the gas turbine apparatus of 4th invention is the gas turbine apparatus of any one of 1st-3rd invention,
A gas compressor that compresses the mixed gas and supplies the compressed gas to the combustor;
The fuel gas supply device is characterized in that the mixed gas is remixed by the remixer upstream of the gas compressor.

第１発明のガスタービン装置によれば、燃料ガス供給装置から供給される燃料ガスを空気圧縮機から供給される圧縮空気とともに燃焼器で燃焼し、このときに発生する燃焼ガスによってガスタービンを回転駆動する構成のガスタービン装置において、前記燃料ガス供給装置は複数の混合器を有しており、これらの混合器で３種以上のガスを、比重の軽いものから順に混合して又は比重の重いものから順に混合して混合ガスを生成し、この混合ガスを前記燃料ガスとして前記燃焼器に供給する構成とした特徴としているため、比重の軽いものから順に混合する場合と比重の重いものから順に混合する場合の何れでも、比重の近いものから順次に混合されることになる。このため、３種以上のガスが均一に混合された混合ガスの生成が可能となり、この均一混合ガスが燃焼器の燃料ガスとして用いられることによって燃焼ムラの発生が防止され、安定した燃焼が可能となる。 According to the gas turbine apparatus of the first invention, the fuel gas supplied from the fuel gas supply apparatus is combusted in the combustor together with the compressed air supplied from the air compressor, and the gas turbine is rotated by the combustion gas generated at this time. In the gas turbine apparatus configured to be driven, the fuel gas supply apparatus includes a plurality of mixers, and these mixers mix three or more kinds of gases in order from a lighter specific gravity or a higher specific gravity. Since the mixed gas is generated in order from the one to produce a mixed gas, and this mixed gas is supplied to the combustor as the fuel gas, it is characterized in that it is mixed in order from the one with the lower specific gravity and the one with the higher specific gravity in order. In any of the cases where mixing is performed, mixing is performed sequentially from the one having a specific gravity. For this reason, it is possible to generate a mixed gas in which three or more kinds of gases are uniformly mixed. By using this uniform mixed gas as the fuel gas of the combustor, the occurrence of uneven combustion is prevented and stable combustion is possible. It becomes.

また、第１発明のガスタービン装置によれば、前記燃料ガス供給装置は、前記混合ガスを攪拌して再混合する再混合器を有する構成としたことを特徴としているため、混合ガス中の水素や酸素が遊離して水素塊や酸素塊が発生したとしても（比重分離を起こしても）、当該混合ガスが燃焼器に供給される前に当該混合ガスを再混合器で攪拌して再混合することにより、再度、均一混合状態にすることができる。このため、爆発の危険性が低減されて安全なガスタービン装置の操業が可能となる。 According to the gas turbine apparatus of the first invention, the fuel gas supply device has a remixer for stirring and remixing the mixed gas. Even if hydrogen and oxygen lumps are generated due to liberation of oxygen and oxygen (even if specific gravity separation occurs), the mixed gas is stirred and remixed in the remixer before the mixed gas is supplied to the combustor. By doing so, a uniform mixed state can be obtained again. For this reason, the danger of an explosion is reduced and the safe operation of the gas turbine apparatus becomes possible.

また、第２発明のガスタービン装置によれば、第１発明のガスタービン装置において、
前記燃料ガス供給装置は、前記混合ガス中の水素濃度及び酸素濃度を検出する水素・酸素センサと、この水素・酸素センサで検出した前記水素濃度及び酸素濃度が設定値以上になったときに前記再混合器を作動させて前記混合ガスを再混合させる制御装置とを有する構成としたことを特徴とするため、混合ガス中の水素や酸素が遊離して水素塊や酸素塊が発生したとしても（比重分離を起こしても）、この水素濃度及び酸素濃度の高い混合ガスが燃焼器に供給される前に当該混合ガスの水素濃度及び酸素濃度が設定値以上であることを検知し、当該混合ガスが燃焼器に供給される前に当該混合ガスを再混合器で攪拌して再混合することにより、再度、均一混合状態にすることができる。このため、爆発の危険性が低減されて安全なガスタービン装置の操業が可能となる。 According to the gas turbine device of the second invention, in the gas turbine device of the first invention,
The fuel gas supply device includes a hydrogen / oxygen sensor for detecting a hydrogen concentration and an oxygen concentration in the mixed gas, and the hydrogen concentration and the oxygen concentration detected by the hydrogen / oxygen sensor are equal to or higher than a set value. Since it has a structure having a control device that operates the remixer and remixes the mixed gas, even if hydrogen and oxygen in the mixed gas are liberated and hydrogen and oxygen are generated (Even if specific gravity separation occurs), before the mixed gas with high hydrogen concentration and oxygen concentration is supplied to the combustor, it is detected that the hydrogen concentration and oxygen concentration of the mixed gas are equal to or higher than the set values. By mixing the mixed gas with a remixer and remixing it before the gas is supplied to the combustor, a uniform mixed state can be obtained again. For this reason, the danger of an explosion is reduced and the safe operation of the gas turbine apparatus becomes possible.

また、第３発明のガスタービン装置によれば、第２発明のガスタービン装置において、前記燃料ガス供給装置は、前記水素・酸素センサよりも下流側で、前記再混合器による前記混合ガスの再混合を行なう構成としたことを特徴としているため、上流側の水素・酸素センサで検知された水素濃度及び酸素濃度の高い混合ガスに対して、より確実に下流側で再混合器による混合ガスの再混合を行うことができる。 According to the gas turbine apparatus of the third aspect of the invention, in the gas turbine apparatus of the second aspect of the invention, the fuel gas supply device is configured to regenerate the mixed gas by the remixer on the downstream side of the hydrogen / oxygen sensor. Since it is characterized by mixing, the mixed gas detected by the upstream hydrogen / oxygen sensor with high hydrogen concentration and oxygen concentration is more reliably transferred downstream by the remixer. Remixing can be performed.

また、第４発明のガスタービン装置によれば、第１〜第３発明の何れか１つのガスタービン装置において、前記混合ガスを圧縮して前記燃焼器へ供給するガス圧縮機を有しており、前記燃料ガス供給装置は、このガス圧縮機の上流側で、前記再混合器による前記混合ガスの再混合を行なう構成としたことを特徴としており、水素濃度及び酸素濃度の高い混合ガスがガス圧縮機に流入する前に再混合器による混合ガスの再混合が行われるため、ガス圧縮機を有するガスタービン装置に対しても確実に爆発の危険性を低減することができる。 Moreover, according to the gas turbine apparatus of 4th invention, it has the gas compressor which compresses the said mixed gas and supplies it to the said combustor in any one gas turbine apparatus of the 1st-3rd invention. The fuel gas supply device is characterized in that the mixed gas is remixed by the remixer on the upstream side of the gas compressor, and the mixed gas having a high hydrogen concentration and oxygen concentration is a gas. Since the mixed gas is remixed by the remixer before flowing into the compressor, the risk of explosion can be reliably reduced even for the gas turbine device having the gas compressor.

本発明の参考例１に係るガスタービン装置の構成図である。It is a block diagram of the gas turbine apparatus which concerns on the reference example 1 of this invention. 本発明の参考例２に係るガスタービン装置の構成図である。It is a block diagram of the gas turbine apparatus which concerns on the reference example 2 of this invention. 本発明の実施の形態例に係るガスタービン装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a gas turbine apparatus according to an embodiment of the present invention. 従来のガスタービン装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional gas turbine apparatus.

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

＜参考例１＞
図１は本発明の参考例１に係るガスタービン装置の構成図である。図１に示すように、本参考例１のガスタービン装置はガスタービンと蒸気タービンとを稼動させて発電を行うコンバインド発電装置であり、ガスタービン１と蒸気タービン５と燃焼器２と空気圧縮機３と発電機４とガス圧縮機６と排熱回収ボイラ７と燃料ガス供給装置８とを有している。 <Reference Example 1>
FIG. 1 is a configuration diagram of a gas turbine apparatus according to Reference Example 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the gas turbine device of the first reference example is a combined power generation device that generates power by operating a gas turbine and a steam turbine, and includes a gas turbine 1, a steam turbine 5, a combustor 2, and an air compressor. 3, a generator 4, a gas compressor 6, an exhaust heat recovery boiler 7, and a fuel gas supply device 8.

燃料ガス供給装置８で生成された混合ガスａは、燃料供給ライン９を介してガス圧縮機６へ流入し、ここで圧縮された後、燃料供給ライン１０を介して燃焼器２へ燃料ガスとして供給される。燃焼器２では燃料ガス供給装置８から供給される燃料ガス（混合ガスａ）を、空気圧縮機３から供給される圧縮空気ｂとともに燃焼する。このときに発生する燃焼ガスｃがガスタービン１に供給されてガスタービン１を回転駆動する。 The mixed gas a generated by the fuel gas supply device 8 flows into the gas compressor 6 via the fuel supply line 9 and is compressed here, and then is supplied as fuel gas to the combustor 2 via the fuel supply line 10. Supplied. In the combustor 2, the fuel gas (mixed gas a) supplied from the fuel gas supply device 8 is burned together with the compressed air b supplied from the air compressor 3. The combustion gas c generated at this time is supplied to the gas turbine 1 to rotationally drive the gas turbine 1.

ガスタービン１から排出された燃焼ガス（排ガス）ｃは排気ライン（煙道）１２を流通し、排気ライン１２に設けられた排熱回収ボイラ７で給水ｄと熱交換されて熱回収された後、煙突１３から放散される。一方、給水ｄは排熱回収ボイラ７で燃焼ガス（排ガス）ｃとの熱交換により加熱されて水蒸気ｅとなる。この水蒸気ｅが蒸気ライン１４を介して蒸
気タービン５に供給されることにより蒸気タービン５が回転駆動される。蒸気タービン５から排出された水蒸気ｅは図示しない復水器で復水され、再び給水ｄとして利用される。 After the combustion gas (exhaust gas) c discharged from the gas turbine 1 circulates through the exhaust line (smoke) 12, heat is recovered by heat exchange with the feed water d in the exhaust heat recovery boiler 7 provided in the exhaust line 12. , Emitted from the chimney 13. On the other hand, the feed water d is heated by the heat exchange with the combustion gas (exhaust gas) c in the exhaust heat recovery boiler 7 to become water vapor e. The steam turbine 5 is rotationally driven by supplying the steam e to the steam turbine 5 through the steam line 14. The steam e discharged from the steam turbine 5 is condensed by a condenser (not shown) and used again as the feed water d.

ガスタービン１、蒸気タービン５、空気圧縮機３、発電機４及びガス圧縮機６は同一の回転軸１１上に配置されており、空気圧縮機３、発電機４及びガス圧縮機６はガスタービン１及び蒸気タービン５によって回転駆動される。このため、空気圧縮機３では外気（空気）ｇを吸入して圧縮し、この圧縮空気ｂを前述の如く燃焼器２へ供給する。発電機４では発電し、この発電電力を製鉄所内や製鉄所外の図示しない電力系統に送電する。ガス圧縮機６では混合ガスａを吸入して圧縮し、この圧縮混合ガスａを前述の如く燃焼器２へ供給する。 The gas turbine 1, the steam turbine 5, the air compressor 3, the generator 4 and the gas compressor 6 are disposed on the same rotating shaft 11, and the air compressor 3, the generator 4 and the gas compressor 6 are gas turbines. 1 and the steam turbine 5 are rotationally driven. For this reason, the air compressor 3 sucks outside air (air) g and compresses it, and supplies the compressed air b to the combustor 2 as described above. The generator 4 generates power and transmits this generated power to a power system (not shown) inside or outside the steelworks. The gas compressor 6 sucks and compresses the mixed gas a, and supplies the compressed mixed gas a to the combustor 2 as described above.

そして、本参考例１の特徴である燃料ガス供給装置８は、２つの混合器１５，１６を有しており、これらの混合器１５，１６で３種の第１ガスＩ，第２ガスII及び第３ガスIIIを、比重の軽いものから順に混合して又は比重の重いものから順に混合して混合ガスａを生成し、この混合ガスａを前述の如くガス圧縮機６を介して燃焼器２に供給する構成となっている。 The fuel gas supply device 8, which is a feature of the first reference example, has two mixers 15 and 16, and these mixers 15 and 16 use the three types of first gas I and second gas II. And the third gas III are mixed in order from a lighter specific gravity or in order from a higher specific gravity to produce a mixed gas a, and the mixed gas a is combusted through the gas compressor 6 as described above. 2 is provided.

詳述すると、第１混合器１５の入口側には流量調整弁１７を備えた燃料供給ライン１８の下流端と、流量調整弁１９を備えた燃料供給ライン２０の下流端とが接続される一方、第１混合器１５の出口側には燃料供給ライン２１の上流端が接続されている。また、第２混合器１６の入口側には燃料供給ライン２１の下流端と、流量調整弁２２を備えた燃料供給ライン２３の下流端とが接続される一方、第２混合器１６の出口側には燃料供給ライン９の上流端が接続されている。 Specifically, on the inlet side of the first mixer 15, a downstream end of a fuel supply line 18 provided with a flow rate adjustment valve 17 and a downstream end of a fuel supply line 20 provided with a flow rate adjustment valve 19 are connected. The upstream end of the fuel supply line 21 is connected to the outlet side of the first mixer 15. Further, the downstream end of the fuel supply line 21 and the downstream end of the fuel supply line 23 provided with the flow rate adjusting valve 22 are connected to the inlet side of the second mixer 16, while the outlet side of the second mixer 16 is connected. Is connected to the upstream end of the fuel supply line 9.

従って、燃料ガス供給装置８では、まず、第１混合器１５において、流量調整弁１７で流量調整されながら燃料供給ライン１８を介して供給される第１ガスＩと、流量調整弁１９で流量調整されながら燃料供給ライン２０を介して供給される第２ガスIIとが混合されて混合ガスｆが生成される。続いて、第２混合器１６において、流量調整弁２２で流量調整されながら燃料供給ライン２３を介して供給される第３ガスIIIと、燃料供給ライン２１を介して供給される前記混合ガスｆとが混合されて混合ガスａが生成される。 Accordingly, in the fuel gas supply device 8, first, in the first mixer 15, the first gas I supplied through the fuel supply line 18 while the flow rate is adjusted by the flow rate adjustment valve 17, and the flow rate adjustment by the flow rate adjustment valve 19. The second gas II supplied through the fuel supply line 20 is mixed while the mixed gas f is generated. Subsequently, in the second mixer 16, the third gas III supplied through the fuel supply line 23 while the flow rate is adjusted by the flow control valve 22, and the mixed gas f supplied through the fuel supply line 21. Are mixed to generate a mixed gas a.

しかも、第１ガスＩと第２ガスIIと第３ガスIIIは、これらの比重の大小関係が、第１ガスＩ＜第２ガスII＜第３ガスIII、又は、第１ガスＩ＞第２ガスII＞第３ガスIIIとなるように選択されている。このため、第１ガスＩと第２ガスIIと第３ガスIIIは、比重の軽いものから順に混合されるか、又は、比重の重いものから順に混合されることになる。表１に各ガス種の比重を示す。これらのガス種から、例えば製鉄所の副生ガスである高炉ガス及びコークス炉ガスと天然ガス（ＬＮＧ）を用いるとすると、比重の重いものから順に混合する場合には第１ガスＩが高炉ガス、第２ガスIIが天然ガス、第３ガスIIIがコークス炉ガスとなり、比重の軽いものから順に混合する場合には第１ガスＩがコークス炉ガス、第２ガスIIが天然ガス、第３ガスIIIが高炉ガスとなる。 Moreover, the first gas I, the second gas II, and the third gas III have a specific gravity relationship such that the first gas I <second gas II <third gas III or the first gas I> second. The gas II is selected to be greater than the third gas III. For this reason, the 1st gas I, the 2nd gas II, and the 3rd gas III are mixed in an order from light specific gravity, or are mixed in order from a heavy specific gravity. Table 1 shows the specific gravity of each gas type. For example, when using blast furnace gas, coke oven gas, and natural gas (LNG), which are by-products of an ironworks, the first gas I is blast furnace gas when they are mixed in descending order of specific gravity. When the second gas II is natural gas, the third gas III is coke oven gas, and the gases are mixed in order from lighter specific gravity, the first gas I is coke oven gas, the second gas II is natural gas, and the third gas. III becomes blast furnace gas.

本参考例１のガスタービン装置によれば、燃料ガス供給装置８から供給される燃料ガスを空気圧縮機３から供給される圧縮空気ｂとともに燃焼器２で燃焼し、このときに発生する燃焼ガスｃによってガスタービン１を回転駆動する構成のガスタービン装置において、燃料ガス供給装置８は２つの混合器１５，１６を有しており、これらの混合器１５，１６で３種の第１ガスＩ、第２ガスII及び第３ガスIIIを、比重の軽いものから順に混合して又は比重の重いものから順に混合して混合ガスａを生成し、この混合ガスａを燃料ガスとして燃焼器２に供給する構成であるため、比重の軽いものから順に混合する場合と比重の重いものから順に混合する場合の何れでも、比重の近いものから順次に混合されることになる。このため、３種の第１ガスＩ、第２ガスII及び第３ガスIIIが均一に混合された混合ガスａの生成が可能となり、この均一混合ガスａが燃焼器２の燃料ガスとして用いられることによって燃焼ムラの発生が防止され、安定した燃焼が可能となる。 According to the gas turbine device of the first reference example, the fuel gas supplied from the fuel gas supply device 8 is combusted in the combustor 2 together with the compressed air b supplied from the air compressor 3, and the combustion gas generated at this time In the gas turbine device configured to rotationally drive the gas turbine 1 by c, the fuel gas supply device 8 has two mixers 15 and 16, and these mixers 15 and 16 use the three kinds of first gases I. The second gas II and the third gas III are mixed in order from the lighter specific gravity or mixed in order from the higher specific gravity to generate the mixed gas a, and the mixed gas a is used as the fuel gas in the combustor 2. Since it is a structure to supply, in the case of mixing in order from the lighter specific gravity and in the case of mixing in the order from the higher specific gravity, the ones having the same specific gravity are mixed sequentially. Therefore, it is possible to generate a mixed gas a in which three kinds of the first gas I, the second gas II, and the third gas III are uniformly mixed, and this uniform mixed gas a is used as the fuel gas of the combustor 2. This prevents the occurrence of uneven combustion and enables stable combustion.

なお、本発明は３種のガス（例えばブタンガスやプロパンガスなどのような単独のガスや、高炉ガスや転炉ガスなどのような複数種のガスが混合されたガスうちの３種のガス）を混合する場合に限定するものではなく、３種以上のガス（例えばブタンガスやプロパンガスなどのような単独のガスや、高炉ガスや転炉ガスなどのような複数種のガスが混合されたガスのうちの３種以上のガス）を混合する場合にも適用することができる。 In the present invention, there are three kinds of gases (for example, three kinds of gases such as a single gas such as butane gas and propane gas, or a mixture of plural kinds of gases such as blast furnace gas and converter gas). The gas is not limited to a mixture of three or more gases (for example, a single gas such as butane gas or propane gas, or a gas in which a plurality of gases such as blast furnace gas or converter gas are mixed). It can also be applied to the case of mixing three or more gases.

＜参考例２＞
図２は本発明の参考例２に係るガスタービン装置の構成図である。なお、図２において図１（参考例１）と同様の部分については図１と同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。 <Reference Example 2>
FIG. 2 is a configuration diagram of a gas turbine apparatus according to Reference Example 2 of the present invention. 2, the same parts as those in FIG. 1 (Reference Example 1) are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1, and detailed description thereof is omitted.

図２に示すように、本参考例２の燃料ガス供給装置８では、上記参考例１の燃料ガス供給装置８（図１）と同様の構成に加えて、更に水素・酸素センサ３１，３９と緊急放出弁３２と制御装置３３と希釈ガス混合装置３４とを有している。 As shown in FIG. 2, the fuel gas supply device 8 of the present reference example 2 has the same configuration as the fuel gas supply device 8 of the reference example 1 (FIG. 1), and further includes hydrogen / oxygen sensors 31 and 39. An emergency discharge valve 32, a control device 33, and a dilution gas mixing device 34 are provided.

水素・酸素センサ３１は第２混合器１６の下流側で燃料供給ライン９に設けられており、混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度を検出する。緊急放出弁３２は水素・酸素センサ３１よりも下流側において燃料供給ライン９に設けられた三方弁であり、通常は混合ガスａをガス圧縮機６側へ流通させて燃焼器２へ供給させる一方、混合ガスａ中の水素濃度や酸素濃度が高い緊急時には流通方向を切り換えて混合ガスａを燃料供給ライン９から放出する。 The hydrogen / oxygen sensor 31 is provided in the fuel supply line 9 on the downstream side of the second mixer 16 and detects the hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas a. The emergency release valve 32 is a three-way valve provided in the fuel supply line 9 on the downstream side of the hydrogen / oxygen sensor 31. Normally, the mixed gas a is circulated to the gas compressor 6 side and supplied to the combustor 2. In an emergency where the hydrogen concentration or oxygen concentration in the mixed gas a is high, the flow direction is switched and the mixed gas a is discharged from the fuel supply line 9.

希釈ガス混合装置３４は希釈ガス供給ライン３５に上流側から順に通風機３６、ガス冷却器３７及び流量調整弁３８を配置した構成となっている。また、希釈ガス供給ライン３５の上流側は、排熱回収ボイラ７の下流側で排気ライン１２に接続され、希釈ガス供給ライン３５の下流側は、緊急放出弁３２の下流側で燃料供給ライン９に接続されている。従って、通風機３６が作動すると、排気ライン１２を流れる燃焼ガス（排ガス）ｃの一部が、希釈ガス供給ライン３５に導入され、ガス冷却器３７で冷却され、且つ、流量調整弁３８で流量調整されて混合ガスａに希釈ガスとして混合される。このとき混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度が、前記燃料ガスａの一部（希釈ガス）に希釈されて低減する。なお、図示例では燃料供給ライン９と希釈ガス供給ライン３５の接続部が混合部となっているが、ここに混合器を設けて混合ガスａと燃焼ガス（排ガス）ｃを混合するようにしてもよい。水素・酸素センサ３９は緊急放出弁３２の下流側で混合ガスａと燃焼ガス（排ガス）ｃとが混合する前記接続部（混合部）の直後からガス圧縮機６に入るまでの間で燃料供給ライン９に設けられており、混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度、或いは混合ガスａと燃焼ガス（排ガス）ｃとの混合ガス中の水素濃度及び酸素濃度を検出する。 The dilution gas mixing device 34 has a configuration in which an aerator 36, a gas cooler 37, and a flow rate adjustment valve 38 are arranged in the dilution gas supply line 35 in order from the upstream side. The upstream side of the dilution gas supply line 35 is connected to the exhaust line 12 on the downstream side of the exhaust heat recovery boiler 7, and the downstream side of the dilution gas supply line 35 is connected to the fuel supply line 9 on the downstream side of the emergency release valve 32. It is connected to the. Accordingly, when the ventilator 36 is activated, a part of the combustion gas (exhaust gas) c flowing through the exhaust line 12 is introduced into the dilution gas supply line 35, cooled by the gas cooler 37, and flowed by the flow rate adjustment valve 38. It is adjusted and mixed with the mixed gas a as a diluent gas. At this time, the hydrogen concentration and the oxygen concentration in the mixed gas a are diluted with a part of the fuel gas a (diluted gas) to be reduced. In the illustrated example, the connecting portion of the fuel supply line 9 and the dilution gas supply line 35 is a mixing portion, but a mixer is provided here to mix the mixed gas a and the combustion gas (exhaust gas) c. Also good. The hydrogen / oxygen sensor 39 supplies fuel immediately after the connecting portion (mixing portion) where the mixed gas a and the combustion gas (exhaust gas) c are mixed on the downstream side of the emergency release valve 32 and before entering the gas compressor 6. It is provided in the line 9 and detects the hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas a or the hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas of the mixed gas a and the combustion gas (exhaust gas) c.

制御装置３３では、水素・酸素センサ３１で検出した混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度が第１設定値（爆発限界よりも低く設定された値）以上になったときに希釈ガス混合装置３４を作動させる。即ち、通風機３６を起動させるとともに流量調整弁３８を開けて流量調整を開始させる。その結果、前述の如く燃焼ガス（排ガス）ｃの一部が希釈ガスとして混合ガスａに混合させる。また、制御装置３３では、水素・酸素センサ３１で検出した混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度が前記第１設定値よりも高値の第２設定値（爆発限界よりも低く設定された値）以上になったときに緊急放出弁３２を作動させて（緊急放出弁３２の流通方向を切り換えて）、混合ガスａを放出させる。或いは、制御装置３３では、水素・酸素センサ３９で検出した混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度が前記第１設定値以上になったときに希釈ガス混合装置３４を作動（通風機３６を起動させるとともに流量調整弁３８を開けて流量調整を開始）させ、水素・酸素センサ３９で検出した混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度が前記第２設定値以上になったときに緊急放出弁３２を作動させて（緊急放出弁３２の流通方向を切り換えて）、混合ガスａを放出させるようにしてもよい。 In the control device 33, when the hydrogen concentration and the oxygen concentration in the mixed gas a detected by the hydrogen / oxygen sensor 31 are equal to or higher than the first set value (value set lower than the explosion limit), the dilution gas mixing device 34 is used. Is activated. That is, the ventilator 36 is started and the flow rate adjustment valve 38 is opened to start the flow rate adjustment. As a result, as described above, a part of the combustion gas (exhaust gas) c is mixed with the mixed gas a as a diluent gas. Further, in the control device 33, the hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas a detected by the hydrogen / oxygen sensor 31 are higher than the first set value, the second set value (value set lower than the explosion limit). When the above is reached, the emergency release valve 32 is operated (the flow direction of the emergency release valve 32 is switched) to release the mixed gas a. Alternatively, the control device 33 operates the diluting gas mixing device 34 (starts the ventilator 36) when the hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas a detected by the hydrogen / oxygen sensor 39 exceeds the first set value. And the flow rate adjustment valve 38 is opened to start the flow rate adjustment), and the emergency release valve 32 when the hydrogen concentration and the oxygen concentration in the mixed gas a detected by the hydrogen / oxygen sensor 39 become equal to or higher than the second set value. May be operated (by switching the flow direction of the emergency release valve 32) to release the mixed gas a.

本参考例２のガスタービン装置のその他の構成については、上記参考例１（図１）のガスタービン装置と同様である。 The other configuration of the gas turbine apparatus of the reference example 2 is the same as that of the gas turbine apparatus of the reference example 1 (FIG. 1).

本参考例２のガスタービン装置によれば、上記参考例１と同様の作用効果が得られ、しかも、燃料ガス供給装置８は、混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度を検出する水素・酸素センサ３１（又は３９）と、水素濃度及び酸素濃度を希釈するための希釈ガスを混合ガスａに混合する希釈ガス混合装置３４と、水素・酸素センサ３１（又は３９）で検出した水素濃度及び酸素濃度が第１設定値以上になったときに希釈ガス混合装置３４を作動させて希釈ガスを混合ガスａに混合させる制御装置３３とを有する構成としたため、混合ガスａ中の水素や酸素が遊離して水素塊や酸素塊が発生したとしても、この水素濃度及び酸素濃度の高い混合ガスａが燃焼器２に供給される前に当該混合ガスａの水素濃度及び酸素濃度が設定値以上であることを検知し、希釈ガスで当該混合ガスａの水素濃度及び酸素濃度を希釈して低減することができる。このため、混合ガスａの水素濃度及び酸素濃度を爆発限界以下に抑えて安全なガスタービン装置の操業が可能となる。 According to the gas turbine device of the present reference example 2, the same effects as those of the reference example 1 can be obtained, and the fuel gas supply device 8 can detect hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas a. The hydrogen concentration and oxygen detected by the sensor 31 (or 39), the diluting gas mixing device 34 for mixing the diluting gas for diluting the hydrogen concentration and oxygen concentration with the mixed gas a, and the hydrogen / oxygen sensor 31 (or 39). Since the control device 33 is configured to operate the dilution gas mixing device 34 and mix the dilution gas with the mixed gas a when the concentration exceeds the first set value, hydrogen and oxygen in the mixed gas a are liberated. Even if hydrogen lumps or oxygen lumps are generated, the hydrogen concentration and oxygen concentration of the mixed gas a are equal to or higher than the set values before the mixed gas a having a high hydrogen concentration and oxygen concentration is supplied to the combustor 2. Inspect And, it can be reduced by diluting the hydrogen concentration and the oxygen concentration of the mixed gas a at a dilution gas. For this reason, it is possible to operate the gas turbine device safely by suppressing the hydrogen concentration and oxygen concentration of the mixed gas a to below the explosion limit.

また、本参考例２のガスタービン装置によれば、希釈ガス混合装置８は、ガスタービン１から排出された燃焼ガス（排ガス）ｃの一部を希釈ガスとして混合ガスａに混合する構成としており、希釈ガスとして燃焼ガスが有効利用され、窒素ガスなどを必要としないため、効率的で安価なガスタービン装置を実現することができる。 Further, according to the gas turbine device of the present reference example 2, the dilution gas mixing device 8 is configured to mix a part of the combustion gas (exhaust gas) c discharged from the gas turbine 1 into the mixed gas a as a dilution gas. Since the combustion gas is effectively used as the dilution gas and does not require nitrogen gas or the like, an efficient and inexpensive gas turbine device can be realized.

また、本参考例２のガスタービン装置によれば、燃料ガス供給装置８は、混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度を検出する水素・酸素センサ３１（又は３９）と、緊急放出弁３２と、水素・酸素センサ３１（又は３９）で検出した水素濃度及び酸素濃度が第２設定値以上になったときに緊急放出弁３２を作動させて混合ガスａを放出させる制御装置３３とを有する構成としたため、混合ガスａ中の水素や酸素が遊離して水素塊や酸素塊が発生することによって当該混合ガスａの水素濃度及び酸素濃度の高くなったときには、当該混合ガスａが燃焼器２に供給される前に当該混合ガスａの水素濃度及び酸素濃度が第２設定値以上になったことを検知して当該混合ガスａを放出することができる。このため、爆発の危険性が低減されて安全なガスタービン装置の操業が可能となる。 Further, according to the gas turbine device of the present reference example 2, the fuel gas supply device 8 includes the hydrogen / oxygen sensor 31 (or 39) for detecting the hydrogen concentration and the oxygen concentration in the mixed gas a, the emergency release valve 32, And a control device 33 for operating the emergency release valve 32 to release the mixed gas a when the hydrogen concentration and the oxygen concentration detected by the hydrogen / oxygen sensor 31 (or 39) are equal to or higher than the second set value. Therefore, when the hydrogen concentration and oxygen concentration of the mixed gas a increase due to the release of hydrogen and oxygen in the mixed gas a and the generation of hydrogen and oxygen lumps, the mixed gas a enters the combustor 2. Before being supplied, it is possible to detect that the hydrogen concentration and oxygen concentration of the mixed gas a are equal to or higher than the second set value, and release the mixed gas a. For this reason, the danger of an explosion is reduced and the safe operation of the gas turbine apparatus becomes possible.

また、本参考例２のガスタービン装置によれば、燃料ガス供給装置８は、水素・酸素センサ３１よりも下流側で、希釈ガス混合装置３４による希釈ガスの混合、及び、緊急放出弁３２による混合ガスａの放出を行なう構成としたため、上流側の水素・酸素センサ３１で検知された水素濃度及び酸素濃度の高い混合ガスａに対して、より確実に下流側で希釈ガス混合装置３４による希釈ガスの混合、及び、緊急放出弁３２による混合ガスａの放出を行うことができる。 Further, according to the gas turbine device of the present reference example 2, the fuel gas supply device 8 is mixed with the dilution gas by the dilution gas mixing device 34 and the emergency release valve 32 on the downstream side of the hydrogen / oxygen sensor 31. Since the mixed gas a is discharged, the mixed gas a detected by the upstream hydrogen / oxygen sensor 31 with high hydrogen concentration and oxygen concentration is more reliably diluted by the dilution gas mixing device 34 on the downstream side. Mixing of gas and release of the mixed gas a by the emergency release valve 32 can be performed.

また、本参考例２のガスタービン装置によれば、混合ガスａを圧縮して燃焼器２へ供給するガス圧縮機６を有しており、燃料ガス供給装置８は、このガス圧縮機６の上流側で、希釈ガス混合装置３４による希釈ガスの混合、及び、緊急放出弁３２による混合ガスａの放出を行なう構成としており、水素濃度及び酸素濃度の高い混合ガスａがガス圧縮機６に流入する前に希釈ガス混合装置３４による希釈ガスの混合、及び、緊急放出弁３２による混合ガスａの放出が行われるため、ガス圧縮機６を有するガスタービン装置に対しても確実に爆発の危険性を低減することができる。 Further, according to the gas turbine device of the present reference example 2, the gas compressor 6 includes the gas compressor 6 that compresses the mixed gas a and supplies the mixed gas a to the combustor 2. On the upstream side, the dilution gas mixing device 34 mixes the dilution gas and the emergency discharge valve 32 releases the mixed gas a. The mixed gas a having a high hydrogen concentration and an oxygen concentration flows into the gas compressor 6. Since the dilution gas is mixed by the dilution gas mixing device 34 and the mixed gas a is discharged by the emergency discharge valve 32 before the gas turbine device is started, the risk of explosion is surely also caused for the gas turbine device having the gas compressor 6. Can be reduced.

＜実施の形態例＞
図３は本発明の実施の形態例に係るガスタービン装置の構成図である。なお、図３において図１（参考例１）及び図２（参考例２）と同様の部分については図１及び図２と同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。 <Embodiment example>
FIG. 3 is a configuration diagram of a gas turbine apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 that are the same as those in FIG. 1 (Reference Example 1) and FIG. 2 (Reference Example 2) are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 and FIG.

図３に示すように、本実施の形態例の燃料ガス供給装置８では、上記参考例１の燃料ガス供給装置８（図１）と同様の構成に加えて、更に水素・酸素センサ３１，３９と緊急放出弁３２と再混合器４１と制御装置４２とを有している。 As shown in FIG. 3, in the fuel gas supply device 8 of the present embodiment, in addition to the same configuration as the fuel gas supply device 8 (FIG. 1) of the reference example 1, hydrogen / oxygen sensors 31, 39 are further provided. And an emergency discharge valve 32, a remixer 41, and a control device 42.

再混合器４１は水素・酸素センサ３１及び緊急放出弁３２よりも下流側において燃料供給ライン９に設置されており、第２混合器１６で生成された混合ガスａを攪拌して再混合する。水素・酸素センサ３９は再混合器４１の直後からガス圧縮機６に入るまでの間で燃料供給ライン９に設けられており、混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度を検出する。制御装置４２では、水素・酸素センサ３１で検出した混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度が第１設定値（爆発限界よりも低く設定された値）以上になったときに再混合器４１を作動させて混合ガスａを再混合させる。また、制御装置４２では、水素・酸素センサ３１で検出した混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度が前記第１設定値よりも高値の第２設定値
（爆発限界よりも低く設定された値）以上になったときに緊急放出弁３２を作動させて（緊急放出弁３２の流通方向を切り換えて）、混合ガスａを放出させる。或いは、制御装置４２では、水素・酸素センサ３９で検出した混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度が前記第１設定値以上になったときに再混合器４１を作動させて混合ガスａを再混合させ、水素・酸素センサ３９で検出した混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度が前記第２設定値以上になったときに緊急放出弁３２を作動させて（緊急放出弁３２の流通方向を切り換えて）、混合ガスａを放出させるようにしてもよい。 The remixer 41 is installed in the fuel supply line 9 on the downstream side of the hydrogen / oxygen sensor 31 and the emergency release valve 32, and the mixed gas a generated in the second mixer 16 is stirred and remixed. The hydrogen / oxygen sensor 39 is provided in the fuel supply line 9 immediately after the remixer 41 and before entering the gas compressor 6, and detects the hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas a. In the control device 42, when the hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas a detected by the hydrogen / oxygen sensor 31 are equal to or higher than the first set value (value set lower than the explosion limit), the remixer 41 is turned on. Operate to remix gas mixture a. Further, in the control device 42, the hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas a detected by the hydrogen / oxygen sensor 31 are higher than the first set value, the second set value (value set lower than the explosion limit). When the above is reached, the emergency release valve 32 is operated (the flow direction of the emergency release valve 32 is switched) to release the mixed gas a. Alternatively, the control device 42 operates the remixer 41 when the hydrogen concentration and the oxygen concentration in the mixed gas a detected by the hydrogen / oxygen sensor 39 are equal to or higher than the first set value, thereby reusing the mixed gas a. When the hydrogen concentration and the oxygen concentration in the mixed gas a detected by the hydrogen / oxygen sensor 39 are equal to or higher than the second set value, the emergency release valve 32 is operated (the flow direction of the emergency release valve 32 is changed). Alternatively, the mixed gas a may be released.

本実施の形態例のガスタービン装置のその他の構成については、上記参考例１，２（図１，図２）のガスタービン装置と同様である。 Other configurations of the gas turbine apparatus of the present embodiment are the same as those of the gas turbine apparatus of the reference examples 1 and 2 (FIGS. 1 and 2).

本実施の形態例のガスタービン装置によれば、上記参考例１と同様の作用効果が得られるとともに、緊急放出弁３２に関しては上記参考例２と同様の作用効果が得られ、しかも、燃料ガス供給装置８は、混合ガスａ中の水素濃度及び酸素濃度を検出する水素・酸素センサ３１（又は３９）と、この水素・酸素センサ３１（又は３９）で検出した水素濃度及び酸素濃度が第１設定値以上になったときに再混合器４１を作動させて混合ガスａを再混合させる制御装置４２とを有する構成としたため、混合ガスａ中の水素や酸素が遊離して水素塊や酸素塊が発生したとしても（比重分離を起こしても）、この水素濃度及び酸素濃度の高い混合ガスａが燃焼器２に供給される前に当該混合ガスａの水素濃度及び酸素濃度が第１設定値以上であることを検知し、当該混合ガスａが燃焼器２に供給される前に当該混合ガスａを再混合器２で攪拌して再混合することにより、再度、均一混合状態にすることができる。このため、爆発の危険性が低減されて安全なガスタービン装置の操業が可能となる。 According to the gas turbine apparatus of the present embodiment, the same operational effects as those of the above-mentioned reference example 1 can be obtained, and the same operations and effects as those of the above-mentioned reference example 2 can be obtained with respect to the emergency release valve 32. The supply device 8 includes a hydrogen / oxygen sensor 31 (or 39) that detects the hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas a, and the hydrogen concentration and oxygen concentration detected by the hydrogen / oxygen sensor 31 (or 39) are the first. Since the control device 42 is configured to operate the remixer 41 to remix the mixed gas a when the set value is exceeded, the hydrogen and oxygen in the mixed gas a are released and the hydrogen and oxygen lumps are released. Is generated (even if specific gravity separation occurs), before the mixed gas a having a high hydrogen concentration and oxygen concentration is supplied to the combustor 2, the hydrogen concentration and oxygen concentration of the mixed gas a are set to the first set value. That is more And knowledge, by the mixed gas a re mixed by stirring the mixture gas a re mixer 2 before being supplied to the combustor 2 can again be uniform mixed state. For this reason, the danger of an explosion is reduced and the safe operation of the gas turbine apparatus becomes possible.

なお、再混合器４１は、上記の如く水素・酸素センサ３１（又は３９）の検知信号に基づいて制御装置４２が再混合器４１を作動させる場合に限定するものでなく、常時、連続的に或いは間欠的に作動するようにしてもよい。 The remixer 41 is not limited to the case where the control device 42 operates the remixer 41 based on the detection signal of the hydrogen / oxygen sensor 31 (or 39) as described above. Or you may make it operate | move intermittently.

また、本実施の形態例のガスタービン装置によれば、燃料ガス供給装置８は、水素・酸素センサ３１よりも下流側で、再混合器４１による混合ガスａの再混合を行なう構成としたため、上流側の水素・酸素センサ３１で検知された水素濃度及び酸素濃度の高い混合ガスａに対して、より確実に下流側で再混合器４１による混合ガスａの再混合を行なうことができる。 Further, according to the gas turbine device of the present embodiment, the fuel gas supply device 8 is configured to perform remixing of the mixed gas a by the remixer 41 on the downstream side of the hydrogen / oxygen sensor 31. The mixed gas a detected by the upstream hydrogen / oxygen sensor 31 can be more reliably remixed by the remixer 41 on the downstream side with respect to the mixed gas a having a high hydrogen concentration and high oxygen concentration.

また、本実施の形態例のガスタービン装置によれば、混合ガスａを圧縮して燃焼器２へ供給するガス圧縮機６を有しており、燃料ガス供給装置８は、このガス圧縮機６の上流側で、再混合器４１による混合ガスａの再混合を行なう構成としており、水素濃度及び酸素濃度の高い混合ガスａがガス圧縮機６に流入する前に再混合器４１による混合ガスａの再混合が行われるため、ガス圧縮機６を有するガスタービン装置に対しても確実に爆発の危険性を低減することができる。 In addition, according to the gas turbine apparatus of the present embodiment, the gas compressor 6 includes the gas compressor 6 that compresses the mixed gas a and supplies it to the combustor 2. The fuel gas supply apparatus 8 includes the gas compressor 6. The mixed gas a is remixed by the remixer 41 on the upstream side, and the mixed gas a by the remixer 41 before the mixed gas a having a high hydrogen concentration and high oxygen concentration flows into the gas compressor 6. Therefore, the risk of explosion can be reliably reduced even for the gas turbine apparatus having the gas compressor 6.

なお、本実施の形態例の構成に上記参考例２の構成を組み合わせてもよい。 Note that the configuration of the second embodiment may be combined with the configuration of the present embodiment.

また、本発明は低カロリーガス専焼ガスタービン装置に限らず、３種以上のガスを混合した混合ガスを燃焼器の燃料ガスとして用いるガスタービン装置であれば適用することができる。 The present invention is not limited to a low-calorie gas-only-fired gas turbine apparatus, and can be applied to any gas turbine apparatus that uses a mixed gas obtained by mixing three or more gases as a fuel gas for a combustor.

本発明は３種類以上のガス（例えばブタンガスやプロパンガスなどのような単独のガスや、高炉ガスや転炉ガスなどのような複数種のガスが混合されたガスのうちの３種以上のガス）を混合した混合ガスを燃焼器の燃料ガスとして用いるガスタービン装置に関するものであり、例えば製鉄所で発生する各種の副生ガスなどを混合した混合ガスを燃焼器の燃料ガスとして用いる場合に適用して有用なものである。 In the present invention, three or more kinds of gases (for example, a single gas such as butane gas or propane gas, or a mixture of a plurality of kinds of gases such as a blast furnace gas or a converter gas) ) Is used as a fuel gas for the combustor. For example, it is applied to a case where a mixed gas mixed with various by-product gases generated at an ironworks is used as the fuel gas for the combustor. It is useful.

１ガスタービン
２燃焼器
３空気圧縮機
４発電機
５蒸気タービン
６ガス圧縮機
７排熱回収ボイラ
８燃料ガス供給装
９，１０燃料供給ライン
１１回転軸
１２排気ライン
１３煙突
１４蒸気ライン
１５第１混合器
１６第２混合器
１７流量調整弁
１８燃料供給ライン
１９流量調整弁
２０，２１燃料供給ライン
２２流量調整弁
２３燃料供給ライン
３１水素・酸素センサ
３２緊急放出弁
３３制御装置
３４希釈ガス混合装置
３５希釈ガス供給ライン
３６通風機
３７ガス冷却器
３８流量調整弁
３９水素・酸素センサ
４１再混合器
４２制御装置
Ｉ第１ガス
ＩＩ第２ガス
ＩＩＩ第３ガス
ａ混合ガス（燃料ガス）
ｂ圧縮空気
ｃ燃焼ガス，排ガス
ｄ給水
ｅ水蒸気
ｆ混合ガス
ｇ外気（空気） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine 2 Combustor 3 Air compressor 4 Generator 5 Steam turbine 6 Gas compressor 7 Waste heat recovery boiler 8 Fuel gas supply device 9,10 Fuel supply line 11 Rotating shaft 12 Exhaust line 13 Chimney 14 Steam line 15 1st Mixer 16 Second mixer 17 Flow rate adjustment valve 18 Fuel supply line 19 Flow rate adjustment valve 20, 21 Fuel supply line 22 Flow rate adjustment valve 23 Fuel supply line 31 Hydrogen / oxygen sensor 32 Emergency release valve 33 Control device 34 Diluent gas mixing device 35 Dilution gas supply line 36 Ventilator 37 Gas cooler 38 Flow control valve 39 Hydrogen / oxygen sensor 41 Remixer 42 Controller I First gas II Second gas III Third gas a Mixed gas (fuel gas)
b Compressed air c Combustion gas, exhaust gas d Supply water e Water vapor f Mixed gas g Outside air (air)

Claims

In a gas turbine device configured to burn fuel gas supplied from a fuel gas supply device together with compressed air supplied from an air compressor in a combustor, and to rotationally drive the gas turbine by the combustion gas generated at this time,
The fuel gas supply device has a plurality of mixers. In these mixers, three or more kinds of gases are mixed in order from the lighter specific gravity or mixed in order from the higher specific gravity. Generating and supplying the mixed gas as the fuel gas to the combustor,
The fuel gas supply device includes a remixer for stirring and remixing the mixed gas.

The gas turbine apparatus according to claim 1, wherein
The fuel gas supply device comprises:
A hydrogen / oxygen sensor for detecting hydrogen concentration and oxygen concentration in the mixed gas;
A control device for remixing the mixed gas by operating the remixer when the hydrogen concentration and the oxygen concentration detected by the hydrogen / oxygen sensor exceed a set value;
A gas turbine apparatus characterized by comprising:

The gas turbine apparatus according to claim 2,
The gas turbine apparatus, wherein the fuel gas supply device is configured to remix the mixed gas by the remixer downstream of the hydrogen / oxygen sensor.

In the gas turbine device according to any one of claims 1 to 3,
A gas compressor that compresses the mixed gas and supplies the compressed gas to the combustor;
The gas turbine apparatus is characterized in that the fuel gas supply device is configured to remix the mixed gas by the remixer on the upstream side of the gas compressor.