JP2015140661A - 燃料供給装置、燃焼器、ガスタービン、及び燃料供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼器及びガスタービンの性能の低下を抑制できる燃料供給装置を提供する。
【解決手段】燃料供給装置は、第１燃料と第２燃料との混合燃料をガスタービンの燃焼器に供給する。燃料供給装置は、第１燃料と第２燃料との混合比率を設定する混合比率設定部と、設定された混合比率で第１燃料と第２燃料とが混合される混合部と、第１燃料の低位発熱量及び比重を含む第１燃料の特性情報と、第２燃料の低位発熱量及び比重を含む第２燃料の特性情報と、混合比率設定部で設定された混合比率とに基づいて、混合比率の混合燃料のモディファイドウォッベ指数が目標値になるように、燃焼器に供給される混合燃料の目標温度を設定する温度設定部と、温度設定部で設定された目標温度に基づいて、燃焼器に供給される混合燃料の温度を調整する温度調整装置と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料供給装置、燃焼器、ガスタービン、及び燃料供給方法に関する。

ガスタービンは、燃焼用空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機から供給された圧縮空気に燃料を噴射して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼器から供給された燃焼ガスにより駆動するタービンと、燃焼器に燃料を供給する燃料供給装置とを備えている。

発電プラントのガスタービンにおいて、燃料として天然ガスが使用される場合が多い。天然ガスの供給事情及び経済性等の観点から、天然ガスと他のガス（例えば、水素ガス、プロパンガス、及びブタンガスなど）とが混合された混合ガスが燃料として使用される場合もある。２種類以上の燃料が混合された燃料配合物により駆動されるガスタービンに関する技術の一例が特許文献１に開示されている。

特開２０１０−１５６３２４号公報

燃料供給装置から燃焼器に供給される燃料の性状が変化すると、例えば燃焼器の内部において圧力変動（燃焼振動）が発生する可能性がある。燃焼振動が発生すると、燃焼が不安定になったり、燃焼器及びタービン部品が劣化したりする可能性がある。その結果、燃焼器及びガスタービンの性能が低下する可能性がある。

本発明は、燃焼器及びガスタービンの性能の低下を抑制できる燃料供給装置及び燃料供給方法を提供することを目的とする。また、本発明は、性能の低下が抑制される燃焼器及びガスタービンを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、第１燃料と第２燃料との混合燃料をガスタービンの燃焼器に供給する燃料供給装置であって、前記第１燃料と前記第２燃料との混合比率を設定する混合比率設定部と、前記設定された混合比率で前記第１燃料と前記第２燃料とが混合される混合部と、前記第１燃料の低位発熱量及び比重を含む前記第１燃料の特性情報と、前記第２燃料の低位発熱量及び比重を含む前記第２燃料の特性情報と、前記混合比率設定部で設定された前記混合比率とに基づいて、前記混合比率の前記混合燃料のモディファイドウォッベ指数が目標値になるように、前記燃焼器に供給される前記混合燃料の目標温度を設定する温度設定部と、前記温度設定部で設定された前記目標温度に基づいて、前記燃焼器に供給される前記混合燃料の温度を調整する温度調整装置と、を備える燃料供給装置を提供する。

本発明の第２の態様は、第１の態様の燃料供給装置から前記混合燃料が供給される燃焼器を提供する。

本発明の第３の態様は、第１の態様の燃料供給装置と、前記燃料供給装置から前記混合燃料が供給される燃焼器と、を備えるガスタービンを提供する。

本発明の第４の態様は、第１燃料と第２燃料との混合燃料をガスタービンの燃焼器に供給する燃料供給方法であって、前記第１燃料と前記第２燃料との混合比率を設定することと、前記設定された混合比率で前記第１燃料と前記第２燃料とを混合することと、前記第１燃料の低位発熱量及び比重を含む前記第１燃料の特性情報と、前記第２燃料の低位発熱量及び比重を含む前記第２燃料の特性情報と、前記混合比率設定部で設定された前記混合比率とに基づいて、前記混合比率の前記混合燃料のモディファイドウォッベ指数が目標値になるように、前記燃焼器に供給される前記混合燃料の目標温度を設定することと、設定された前記目標温度に基づいて、前記燃焼器に供給される前記混合燃料の温度を調整することと、を含む燃料供給方法を提供する。

本発明によれば、燃焼器及びガスタービンの性能の低下を抑制できる。

図１は、第１実施形態に係るガスタービンの一例を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る燃料供給装置の一例を示す模式図である。 図３は、第１実施形態に係る燃料供給装置の一例を示す機能ブロック図である。 図４は、第１実施形態に係る燃料供給方法の一例を示すフローチャートである。 図５は、第１実施形態に係る燃料の混合比率と時間との関係の一例を示す図である。 図６は、第１実施形態に係る燃料の温度と時間との関係の一例を示す図である。 図７は、第１実施形態に係る燃料のモディファイドウォッベ指数と時間との関係の一例を示す図である。 図８は、第２実施形態に係る燃料供給装置の一例を示す機能ブロック図である。 図９は、燃料の温度と時間との関係の一例を示す図である。 図１０は、燃料のモディファイドウォッベ指数と時間との関係の一例を示す図である。 図１１は、第２実施形態に係る燃料の混合比率と時間との関係の一例を示す図である。 図１２は、第２実施形態に係る燃料のモディファイドウォッベ指数と時間との関係の一例を示す図である。 図１３は、第３実施形態に係る燃料の混合比率と燃料の温度との関係の一例を示す図である。 図１４は、第４実施形態に係る燃料の温度と時間との関係の一例を示す図である。 図１５は、第４実施形態に係る燃料供給装置の一例を示す模式図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態における構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るガスタービン１の一例を示す図である。図１に示すように、ガスタービン１は、燃焼用空気を圧縮する圧縮機２と、圧縮機２から供給された圧縮空気に燃料を噴射して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器３と、燃焼器３から供給された燃焼ガスにより駆動するタービン４と、燃焼器３に燃料を供給する燃料供給装置１０とを備えている。

タービン４は、動翼５を有するロータ６と、ロータ６の周囲に配置される静翼７を有するステータ８とを備えている。ロータ６は、回転軸ＡＸを中心に回転する。動翼５は、タービン４のロータ軸に設けられる。動翼５は、軸方向に複数段配置される。静翼７は、ステータ８のケーシングに設けられる。静翼７は、軸方向に複数段配置される。軸方向に関して、動翼５（動翼列）と静翼７（静翼列）とは、交互に配置される。

次に、本実施形態に係る燃料供給装置１０の一例について説明する。図２は、本実施形態に係る燃料供給装置１０の一例を示す模式図である。本実施形態において、燃料供給装置１０は、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合燃料Ｇｍをガスタービン１の燃焼器３に供給する。燃焼器３に燃料供給装置１０から混合燃料Ｇｍが供給される。燃焼器３は、圧縮機２から供給された圧縮空気に混合燃料Ｇｍを噴射して燃焼させることによって、燃焼ガスを生成する。

第１燃料Ｇ１及び第２燃料Ｇ２のそれぞれは、ガス（気体燃料）である。混合燃料Ｇｍも、ガス（気体燃料）である。本実施形態において、第１燃料Ｇ１は、天然ガスである。第２燃料Ｇ２は、第１燃料Ｇ１とは性状が異なるガスである。第２燃料Ｇ２は、水素ガス、エタンガス、プロパンガス、及びブタンガスの少なくとも一つを含む。なお、第２燃料Ｇ２が、窒素ガス及び二酸化炭素ガスのような不活性ガスを含んでもよい。

図２に示すように、燃料供給装置１０は、第１燃料Ｇ１を供給する第１燃料供給装置１１と、第２燃料Ｇ２を供給する第２燃料供給装置１２と、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２とが混合される混合部１５と、混合部１５で生成された第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合燃料Ｇｍの温度を調整する温度調整装置１６と、温度調整装置１６で温度調整された混合燃料Ｇｍの温度を検出する温度センサ１７と、第１燃料供給装置１１から混合部１５に供給される第１燃料Ｇ１の供給量を調整する第１供給量調整装置１３と、第２燃料供給装置１２から混合部１５に供給される第２燃料Ｇ２の供給量を調整する第２供給量調整装置１４と、燃焼器３に供給される混合燃料Ｇｍの圧力を調整する圧力調整弁１８と、燃焼器３に供給される混合燃料Ｇｍの供給量を調整する供給量調整弁１９と、燃料供給装置１０を制御する制御装置２０と、を備えている。

第１燃料供給装置１１は、第１燃料Ｇ１を送出可能である。第１燃料供給装置１１と混合部１５とは配管４１を介して接続される。第１燃料供給装置１１から送出された第１燃料Ｇ１は、配管４１を介して混合部１５に供給される。

第２燃料供給装置１２は、第２燃料Ｇ２を送出可能である。第２燃料供給装置１２と混合部１５とは配管４２を介して接続される。第２燃料供給装置１２から送出された第２燃料Ｇ２は、配管４２を介して混合部１５に供給される。

第１供給量調整装置１３は、第１燃料供給装置１１から混合部１５に供給される単位時間当たりの第１燃料Ｇ１の供給量を調整する。第１供給量調整装置１３は、配管４１に配置される。第１供給量調整装置１３は、バルブ機構を含み、バルブ機構の開度（又は配管４１の流路の開口率Ｐ）を調整することによって、第１燃料Ｇ１の供給量を調整する。第１供給量調整装置１３は、制御装置２０に制御される。第１燃料供給装置１１から送出された第１燃料Ｇ１は、第１供給量調整装置１３を介して、混合部１５に供給される。

第２供給量調整装置１４は、第２燃料供給装置１２から混合部１５に供給される単位時間当たりの第２燃料Ｇ２の供給量を調整する。第２供給量調整装置１４は、配管４２に配置される。第２供給量調整装置１４は、バルブ機構を含み、バルブ機構の開度（又は配管４２の流路の開口率Ｑ）を調整することによって、第２燃料Ｇ２の供給量を調整する。第２供給量調整装置１４は、制御装置２０に制御される。第２燃料供給装置１２から送出された第２燃料Ｇ２は、第２供給量調整装置１４を介して、混合部１５に供給される。

混合部１５は、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２とを混合する。混合部１５において、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合燃料Ｇｍが生成される。混合部１５で生成された混合燃料Ｇｍは、配管４３を介して、燃焼器３に供給される。

温度調整装置１６は、混合部１５で生成され、燃焼器３に供給される混合燃料Ｇｍの温度を調整する。温度調整装置１６は、配管４３に配置される。温度調整装置１６は、加熱装置及び冷却装置を含む。温度調整装置１６は、制御装置２０に制御される。温度調整装置１６は、混合燃料Ｇｍの温度が目標温度になるように、混合部１５で生成された混合燃料Ｇｍの温度を調整する。

温度センサ１７は、温度調整装置１６で温度調整された混合燃料Ｇｍの温度を検出する。温度センサ１７は、配管４３を流れる混合燃料Ｇｍの温度を検出する。温度センサ１７の検出信号は、制御装置２０に出力される。制御装置２０は、温度センサ１７の検出値に基づいて、温度調整装置１６を制御する。

制御装置２０は、燃料の供給に関する各種の処理を実行する。制御装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含み、燃料の供給に関する演算処理及び信号処理を含む各種の処理を実行する。制御装置２０は、燃料の供給に関する各種の情報を記憶する記憶部を含む。記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、及びハードディスクドライブの少なくとも一つを含む。

図３は、本実施形態に係る燃料供給装置１０の一例を示す機能ブロック図である。図３に示すように、制御装置２０は、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合比率を設定する混合比率設定部２１と、第１燃料Ｇ１の特性情報を記憶する第１燃料データベース（第１記憶部）２２と、第２燃料Ｇ２の特性情報を記憶する第２燃料データベース（第２記憶部）２３と、混合燃料Ｇｍの特性情報を算出する演算部２４と、燃焼器３に供給される混合燃料Ｇｍの目標温度Ｔｒを設定する温度設定部２５と、を備えている。

混合比率設定部２１は、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合比率を設定する。本実施形態において、制御装置２０に入力装置５０が接続される。入力装置５０は、例えばキーボード及びタッチパネルの少なくとも一つを含み、作業者によって操作される。作業者により、混合比率に関する情報が入力装置５０を介して制御装置２０に入力される。入力装置５０が操作されることによって生成された入力信号は、混合比率設定部２１に入力される。混合比率設定部２１は、入力装置５０からの入力信号に基づいて、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合比率を設定する。

混合比率設定部２１で設定された混合比率に基づいて、第１供給量調整装置１３及び第２供給量調整装置１４が制御される。第１供給量調整装置１３は、混合比率設定部２１で設定された混合比率に基づいて、混合部１５に供給される第１燃料Ｇ１の供給量（単位時間当たりの供給量）を調整する。第２供給量調整装置１４は、混合比率設定部２１で設定された混合比率に基づいて、混合部１５に供給される第２燃料Ｇ２の供給量（単位時間当たりの供給量）を調整する。制御装置２０は、混合部１５において生成される混合燃料Ｇｍの第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合比率が混合比率設定部２１で設定した混合比率になるように、第１供給量調整装置１３及び第２供給量調整装置１４を制御する。混合比率設定部２１で設定された混合比率で、混合部１５において第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２とが混合される。

第１燃料データベース２２は、第１燃料Ｇ１の特性情報を記憶する。第１燃料Ｇ１の特性情報は、第１燃料Ｇ１の低位発熱量ＬＨＶ１、及び第１燃料Ｇ１の比重ｄ１を含む。第２燃料データベース２３は、第２燃料Ｇ２の特性情報を記憶する。第２燃料Ｇ２の特性情報は、第２燃料Ｇ２の低位発熱量ＬＨＶ２、及び第２燃料Ｇ２の比重ｄ２を含む。第１燃料Ｇ１の特性情報及び第２燃料Ｇ２の特性情報は、事前に測定された既知情報である。

演算部２４は、混合燃料Ｇｍの特性情報を算出する。混合燃料Ｇｍの特性情報は、混合燃料Ｇｍの低位発熱量ＬＨＶｍ、及び混合燃料Ｇｍの比重ｄｍを含む。演算部２４は、第１燃料データベース２２に記憶されている第１燃料Ｇ１の特性情報と、第２燃料データベース２３に記憶されている第２燃料Ｇ２の特性情報と、混合比率設定部２１で設定された混合比率とに基づいて、混合燃料Ｇｍの特性情報を算出する。

例えば、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合比率がｋ１：ｋ２である場合、混合燃料Ｇｍの低位発熱量ＬＨＶｍ、及び混合燃料Ｇｍの比重ｄｍは、以下の（１）式及び（２）式に基づいて算出される。

温度設定部２５は、第１燃料Ｇ１の特性情報と、第２燃料Ｇ２の特性情報と、混合比率設定部２１で設定された混合比率とに基づいて、混合比率設定部２１で設定された混合比率で混合された混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒになるように、燃焼器３に供給される混合燃料Ｇｍの目標温度Ｔｒを設定する。本実施形態において、温度設定部２５は、第１燃料Ｇ１の特性情報と第２燃料Ｇ２の特性情報と混合比率設定部２１で設定された混合比率とに基づいて演算部２４において算出された混合燃料Ｇｍの特性情報に基づいて、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒになるように、混合燃料Ｇｍの目標温度Ｔｒを設定する。

例えば特開２０１０−１５６３２４号公報に記載されているように、ガスの低位発熱量をＬＨＶ［ｋｃａｌ／ｋｇ］、ガスの比重（空気に対するガスの密度比）をｄ、ガスの温度をＴ［Ｋ］としたとき、ガスのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩは、以下の（３）式で定義される。

したがって、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩの目標値をＭＷＩｒとしたとき、目標値ＭＷＩｒは、以下の（４）式で定義される。

低位発熱量ＬＨＶｍ及び比重ｄｍを含む混合燃料Ｇｍの特性は、混合燃料Ｇｍの性状（成分）に依存する。混合燃料Ｇｍの温度Ｔは、温度調整装置１６で調整可能である。本実施形態において、温度設定部２５は、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒになるように、混合燃料Ｇｍの目標温度Ｔｒを設定する。目標温度Ｔｒは、以下の（５）式に基づいて設定される。

温度調整装置１６は、温度設定部２５で設定された目標温度Ｔｒに基づいて、燃焼器３に供給される混合燃料Ｇｍの温度を調整する。温度調整装置１６は、燃焼器３に供給される混合燃料Ｇｍの温度が目標温度Ｔｒになるように、混合部１５で生成された混合燃料Ｇｍの温度を調整する。これにより、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒに調整された混合燃料Ｇｍが燃焼器３に供給される。

次に、本実施形態に係る燃料供給方法の一例について説明する。本実施形態においては、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合比率が任意のタイミングで変更される。混合比率が変更されても、温度設定部２５は、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒになるように、混合燃料Ｇｍの目標温度Ｔｒを設定する。温度調整装置１６は、混合比率が変更される前と後とのそれぞれにおいて、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒになるように、温度設定部２５で設定された目標温度Ｔｒに基づいて、混合燃料Ｇｍの温度を調整する。

目標値ＭＷＩｒは、所期の数値でもよいし、所期の数値及びその数値を基準とした許容範囲内の数値でもよい。本実施形態においては、混合比率の変更前と変更後とのそれぞれにおいて、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが許容範囲内の数値となるように、目標温度Ｔｒが設定される。

図４は、本実施形態に係る燃料供給方法の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、本実施形態においては、第１の混合比率（ｋ１ａ：ｋ２ａ）で第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２とを混合して、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍを生成すること（ステップＳＡ１）と、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒになるように目標温度Ｔｒを設定すること（ステップＳＡ２）と、ステップＳＡ２で設定した目標温度Ｔｒになるように混合部１５で生成された第１の混合比率の混合燃料Ｇｍの温度を調整すること（ステップＳＡ３）と、第１の混合比率から第２の混合比率に変更するための指令信号を出力すること（ステップＳＡ４）と、第２の混合比率（ｋ１ｂ：ｋ２ｂ）で第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２とを混合して、第２の混合比率の混合燃料Ｇｍを生成すること（ステップＳＡ５）と、第２の混合比率の混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒになるように目標温度Ｔｒを設定すること（ステップＳＡ６）と、ステップＳＡ６で設定した目標温度Ｔｒになるように混合部１５で生成された第２の混合比率の混合燃料Ｇｍの温度を調整すること（ステップＳＡ７）と、が実行される。

第１の混合比率は、変更前の混合比率である。第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との第１の混合比率は、ｋ１ａ：ｋ２ａである。第２の混合比率は、変更後の混合比率である。第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との第２の混合比率は、ｋ１ｂ：ｋ２ｂである。

第１の混合比率の混合燃料Ｇｍが燃焼器３に供給されるように、制御装置２０は、第１供給量調整装置１３及び第２供給量調整装置１４を制御する。本実施形態において、第１の混合比率ｋ１ａ：ｋ２ａ＝１：０である。すなわち、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１ａは、１００％であり、第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２ａは、０％である。換言すれば、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍは、第１燃料Ｇ１のみを含み、第２燃料Ｇ２を含まない。制御装置２０は、第１燃料供給装置１１から混合部１５に第１燃料Ｇ１が供給され、第２燃料供給装置１２から混合部１５に第２燃料Ｇ２が供給されないように、第１供給量調整装置１３及び第２供給量調整装置１４を制御する。第１供給量調整装置１３は、配管４１の流路の開口率がＰａ％（１００％）となるように、配管４１の流路を開ける。第２供給量調整装置１４は、配管４２の流路の開口率がＱａ％（０％）となるように、配管４２の流路を閉じる。これにより、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍが生成される（ステップＳＡ１）。

制御装置２０は、上述の（１）式から（５）式に従って、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒになるように目標温度Ｔｒを設定する（ステップＳＡ２）。制御装置２０は、温度調整装置１６を制御して、ステップＳＡ２で設定した目標温度Ｔｒになるように、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍの温度を調整する（ステップＳＡ３）。温度調整装置１６は、第１の混合比率（ｋ１ａ：ｋ２ａ）に対応する目標温度Ｔｒに基づいて、混合燃料Ｇｍの温度調整を開始する。混合燃料Ｇｍの温度は、温度センサ１７で検出される。温度センサ１７の検出信号は、制御装置２０に出力される。制御装置２０は、温度センサ１７の検出値に基づいて、目標温度Ｔｒになるように、温度調整装置１６を使って混合燃料Ｇｍの温度を調整する。

これにより、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒに調整された第１の混合比率の混合燃料Ｇｍが燃焼器３に供給される。

本実施形態においては、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍが燃焼器３に供給されている状態で、燃焼器３の燃焼調整作業が行われる。燃焼調整作業とは、燃焼時における燃焼器３の内部の圧力変動（燃焼振動）の防止及びＮＯｘの低減のために、ガスタービン１が有する複数の燃焼器３に対する燃料の供給量の配分を調整する作業をいう。

ガスタービン１は、例えば拡散燃焼器のようなパイロット燃焼器、及び予混合燃焼器のようなメイン燃焼器など、複数の燃焼器（燃焼系統）を有する。燃料供給装置１０は、それら複数の燃焼系統（拡散燃焼系統及び予混合燃焼系統）に燃料を供給する。それら複数の燃焼系統に対する燃料の供給量の配分が適切に行われないと、燃焼振動が発生したり、ＮＯｘの量が増大したりして、燃焼器３の性能が低下する可能性がある。本実施形態においては、燃焼振動の防止及びＮＯｘの低減のために、燃焼調整作業により複数の燃焼器３に対する燃料の供給量の配分が調整される。

燃焼調整作業が終了した後、混合燃料Ｇｍの混合比率の変更が行われる（ステップＳＡ４）。第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合比率の変更のために、作業者により任意のタイミングで入力装置５０が操作される。その入力装置５０の入力信号に基づいて、混合比率設定部２１は、混合比率を変更するための指令信号を第１供給量調整装置１３及び第２供給量調整装置１４のそれぞれに出力する。第１供給量調整装置１３及び第２供給量調整装置１４のそれぞれは、混合比率設定部２１から出力された混合比率を変更する指令信号に基づいて、混合比率を変更するための動作を開始する。

混合比率を変更するための動作は、第１燃料供給装置１１から混合部１５に対して供給される第１燃料Ｇ１の供給量を変更する動作、及び第２燃料供給装置１２から混合部１５に対して供給される第２燃料Ｇ２の供給量を変更する動作を含む。制御装置２０は、第１燃料Ｇ１の供給量が変更されるように、第１供給量調整装置１３を制御する。また、制御装置制御装置２０は、第２燃料Ｇ２の供給量が変更されるように、第２供給量調整装置１４を制御する。

上述のように、本実施形態において、第１供給量調整装置１３は、バルブ機構を含み、バルブ機構の開度（又は配管４１の流路の開口率Ｐ）を調整することによって、第１燃料Ｇ１の供給量を調整する。第２供給量調整装置１４は、バルブ機構を含み、バルブ機構の開度（又は配管４２の流路の開口率Ｑ）を調整することによって、第２燃料Ｇ２の供給量を調整する。本実施形態において、第１燃料Ｇ１の供給量を変更する動作は、配管４１の流路の開口率Ｐを変更する動作を含む。第２燃料Ｇ２の供給量を変更する動作は、配管４２の流路の開口率Ｑを変更する動作を含む。

以下の説明において、混合比率を変更するための動作が開始される時点を、時点ｔａ、と称する。本実施形態においては、時点ｔａにおいて、第１燃料供給装置１１から混合部１５に対して供給される第１燃料Ｇ１の供給量を変更する動作、及び第２燃料供給装置１２から混合部１５に対して供給される第２燃料Ｇ２の供給量を変更する動作が開始される。すなわち、時点ｔａにおいて、配管４１の流路の開口率Ｐを変更する動作、及び配管４２の流路の開口率Ｑを変更する動作が開始される。

第２の混合比率の混合燃料Ｇｍが燃焼器３に供給されるように、制御装置２０は、第１供給量調整装置１３及び第２供給量調整装置１４を制御する。本実施形態において、第２の混合比率（ｋ１ｂ：ｋ２ｂ）において、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１ｂ及び第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２ｂのそれぞれは０％でない。例えば、第２の混合比率において、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１ｂは、１００％未満９０％以上であり、第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２ｂは、その残余である。制御装置２０は、第１燃料供給装置１１から混合部１５に混合比率ｋ１ｂで第１燃料Ｇ１が供給され、第２燃料供給装置１２から混合部１５に混合比率ｋ２ｂで第２燃料Ｇ２が供給されるように、第１供給量調整装置１３及び第２供給量調整装置１４を制御する。第１供給量調整装置１３は、配管４１の流路の開口率がＰｂ％（例えば９５％）となるように、配管４１の流路を開ける。第２供給量調整装置１４は、配管４２の流路の開口率がＱｂ％（例えば５％）となるように、配管４２の流路を開ける。これにより、第２の混合比率の混合燃料Ｇｍが生成される（ステップＳＡ５）。

すなわち、本実施形態においては、第１の混合比率（ｋ１ａ：ｋ２ａ）の混合燃料Ｇｍの生成のために、配管４１の流路の開口率がＰａ％になるように調整され、配管４２の流路の開口率がＱａ％になるように調整される。第１の混合比率（ｋ１ａ：ｋ２ａ）から第２の混合比率（ｋ１ｂ：ｋ２ｂ）の変更のために、時点ｔａにおいて配管４１の流路の開口率がＰａ％からＰｂ％に変更され、配管４２の流路の開口率がＱａ％からＱｂ％に変更される。第２の混合比率（ｋ１ｂ：ｋ２ｂ）の混合燃料Ｇｍの生成のために、配管４１の流路の開口率がＰｂ％になるように調整され、配管４２の流路の開口率がＱｂ％になるように調整される。

制御装置２０は、上述の（１）式から（５）式に従って、第２の混合比率の混合燃料混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒになるように目標温度Ｔｒを設定する（ステップＳＡ６）。制御装置２０は、温度調整装置１６を制御して、ステップＳＡ５で設定した目標温度Ｔｒになるように、第２の混合比率の混合燃料Ｇｍの温度を調整する（ステップＳＡ７）。温度調整装置１６は、第２の混合比率（ｋ１ｂ：ｋ２ｂ）に対応する目標温度Ｔｒに基づいて、混合燃料Ｇｍの温度調整を開始する。混合燃料Ｇｍの温度は、温度センサ１７で検出される。温度センサ１７の検出信号は、制御装置２０に出力される。制御装置２０は、温度センサ１７の検出値に基づいて、目標温度Ｔｒになるように、混合燃料Ｇｍの温度を調整する。

これにより、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒに調整された第２の混合比率の混合燃料Ｇｍが燃焼器３に供給される。本実施形態においては、第２の混合比率の混合燃料Ｇｍが燃焼器３に供給されている状態で、燃焼器３がその混合燃料Ｇｍを圧縮空気に噴射して燃焼ガスを生成する。これにより、ガスタービン１が作動する。

図５は、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１及び第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２の変化の一例を示すタイミングチャートである。図５において、横軸は、時間であり、縦軸は、混合比率を示す。図５に示すように、時点ｔａにおいて、混合比率を変更するための動作が開始される。時点ｔａよりも前の期間において、混合比率は、ｋ１ａ：ｋ２ａである。時点ｔａよりも後の期間において、混合比率は、ｋ１ｂ：ｋ２ｂである。

図６は、混合燃料Ｇｍの温度の変化の一例を示すタイミングチャートである。図６において、横軸は、時間であり、縦軸は、混合燃料Ｇｍの温度（ガス温度）を示す。図６に示すように、混合比率を変更するための動作が開始される時点ｔａと同時に、目標温度Ｔｒが変更される。また、時点ｔａと同時に、変更後の目標温度Ｔｒに基づく温度調整装置１６による温度調整が開始される。図６において、目標温度Ｔｒ１は、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩを目標値ＭＷＩｒにするための温度である。目標温度Ｔｒ２は、第２の混合比率の混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩを目標値ＭＷＩｒにするための温度である。

図７は、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩの変化の一例を示すタイミングチャートである。図７において、横軸は、時間であり、縦軸は、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩを示す。図７に示すように、混合比率を変更するための動作が開始される時点ｔａと同時に、混合燃料Ｇｍの温度が変更されることによって、混合比率の変更前及び混合比率の変更後のそれぞれにおいて、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩは一定の値（目標値）ＭＷＩｒに維持される。すなわち、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍの温度が目標温度Ｔｒ１に調整され、第２の混合比率の混合燃料Ｇｍの温度が目標温度Ｔｒ２に調整されることにより、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩと、第２の混合比率の混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩとは、等しい値になる。

なお、本実施形態において、第１の混合比率から第２の混合比率に変更後の混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩの目標値は、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩｒを基準とする許容範囲（ＭＷＩｒ−ΔＭとＭＷＩｒ−ΔＭとの間の範囲）に定められる。ΔＭは、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩの５％である。

図７に、混合比率（ｋ１：ｋ２）が変更されても混合燃料Ｇｍの温度が変更されないときのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩの一例をラインＭＬＪに示す。図７に示すように、混合比率が変更されても混合燃料Ｇｍの温度が変更されないと、混合比率の変更により、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが大きく変化し、許容範囲を逸脱する可能性がある。本実施形態においては、混合燃料Ｇｍの特性情報と混合比率とに基づいて、混合比率の変更前と変更後とにおいて混合燃料Ｇｍの温度（目標温度）を変更するようにしたので、混合比率の変更前と変更後とにおいてモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが大きく変化することが抑制される。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１燃料Ｇ１の特性情報と、第２燃料Ｇ２の特性情報と、混合比率設定部２１で設定された混合比率とに基づいて、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが目標値ＭＷＩｒになるように、混合燃料Ｇｍの目標温度Ｔｒを設定するようにしたので、その目標温度Ｔｒに基づいて混合燃料Ｇｍの温度を調整することにより、混合比率が変更されても、燃焼器３に供給される混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩを一定にすることができる。

これにより、混合比率の変更前と変更後とで、燃料供給装置１０から燃焼器３に供給される混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが変動することが抑制される。そのため、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩの変化に起因する、燃焼器３の内部における燃焼振動の発生が抑制される。

燃焼振動は、燃焼器３の内部において発生する圧力変動であり、過大な燃焼振動は、燃焼器３及びタービン部品の劣化（損傷）をもたらす。また、第１燃料Ｇ１である天然ガスの主成分はメタンである。メタンは、エタン、プロパンなどの他の炭化水素成分に比べて燃焼速度が遅く、燃焼性が悪い。そのため、第１燃料Ｇ１（天然ガス）と第２燃料Ｇ２（他のガス）とを混合して、混合燃料Ｇｍ中のメタン濃度が変化すると、燃焼性が変化し、その結果、燃焼振動が発生する可能性がある。

本実施形態においては、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩを一定に維持することにより、燃焼振動が抑制される。燃焼振動が抑制されることにより、燃焼器３において燃焼が不安定になること、及び燃焼器３及びタービン部品が劣化することなどが抑制される。したがって、燃焼器３及びガスタービン１の性能の低下が抑制される。

また、混合比率が変更されてもモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが一定になるように混合燃料Ｇｍの温度が調整されることによって、燃焼調整作業の再実行を回避できるなど、作業の負担を低減することができる。

また、本実施形態においては、混合比率が設定された後、その設定された混合比率に基づいて混合燃料Ｇｍの温度が調整される方法である。モディファイドウォッベ指数ＭＷＩを一定にするために、温度が一定に維持された状態で混合比率が調整される方法に比べて、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩを一定にするための処理が円滑に行われる。

また、本実施形態においては、混合比率の変更において、混合比率設定部２１から混合比率を変更する指令信号が出力される。第１供給量調整装置１３及び第２供給量調整装置１４のそれぞれは、混合比率設定部２１から出力された混合比率を変更する指令信号に基づいて、変更比率を変更するための動作を開始する。本実施形態においては、混合比率を変更するための動作を開始する時点ｔａにおいて目標温度Ｔｒを変更する処理が行われる。また、本実施形態において、温度調整装置１６は、変更後の混合比率に対応する目標温度Ｔｒに基づいて、混合燃料混合燃料Ｇｍの温度調整を開始する。すなわち、時点ｔａに基づいて、変更後の目標温度Ｔｒに基づく混合燃料Ｇｍの温度調整の開始時点が規定される。したがって、混合比率の変更後、その変更後の混合比率に対応する目標温度Ｔｒに基づく温度調整装置１６による温度調整が適切な時点で開始される。

また、本実施形態においては、第１燃料Ｇ１の特性情報及び第２燃料Ｇ２の特性情報が事前に測定され、その第１燃料Ｇ１の特性情報が第１燃料データベース２２に記憶され、第２燃料Ｇ２の特性情報が第２燃料データベース２３に記憶される。温度設定部２５は、第１燃料データベース２２の記憶情報と、第２燃料データベース２３の記憶情報と、混合比率設定部２１で設定された混合比率とに基づいて、混合燃料Ｇｍの目標温度Ｔｒを設定する。これにより、温度設定部２５は、目標温度Ｔｒの設定を迅速に行うことができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図８は、本実施形態に係る燃料供給装置１０の一例を示す機能ブロック図である。本実施形態において、燃料供給装置１０は、温度調整装置１６で調整される混合燃料Ｇｍの実温度Ｔｇの変化率に基づいて、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１の変化率及び第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２の変化率を調整する混合比率変化率調整部２６を備えている。

本実施形態において、混合比率変化率調整部２６は、温度調整装置１６で温度調整されたる混合燃料Ｇｍの実温度Ｔｇの変化率に基づいて、第１供給量調整装置１３の第１燃料第１燃料Ｇ１の供給量の変化率及び第２供給量調整装置１４の第２燃料Ｇ２の供給量の変化率のそれぞれを調整する。

本実施形態において、混合比率の変化率とは、単位時間当たりの混合比率の変化量（変化速度）である。温度の変化率とは、単位時間当たりの温度の変化量（変化速度）である。供給量の変化率とは、単位時間当たりの供給量の変化量（変化速度）である。

時点ｔａにおいて混合燃料Ｇｍの目標温度Ｔｒが目標温度Ｔｒ１から目標温度Ｔｒ２に変更された場合、時点ｔａにおいて温度調整装置１６がその目標温度Ｔｒ２に基づいて混合燃料Ｇｍの温度調整を開始したとしても、例えば、温度調整装置１６の熱伝達遅れ、及び混合燃料Ｇｍの熱容量などに起因して、混合燃料Ｇｍの実温度Ｔｇに、制御遅れ（温度調整遅れ）が発生する可能性がある。

図９は、制御遅れの一例を説明するための図である。図９において、横軸は、時間であり、縦軸は、混合燃料Ｇｍの温度（ガス温度）である。時点ｔａにおいて、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合比率が第１の混合比率から第２の混合比率に変更される。時点ｔａにおいて、温度調整装置１６は、目標温度Ｔｒ２に基づいて混合燃料Ｇｍの温度調整を開始する。制御遅れにより、時点ｔａにおいて、混合燃料Ｇｍの実温度Ｔｇは、目標温度Ｔｒ１から目標温度Ｔｒ２に直ちに変化しない。混合燃料Ｇｍの実温度Ｔｇは、目標温度Ｔｒ１から目標温度Ｔｒ２に徐々に変化し、時点ｔａから所定時間（遅れ時間）Ｈｂ経過後の時点ｔｂにおいて、目標温度Ｔｒ２に達する。

図１０は、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩの変化の一例を示す模式図である。図１０は、実温度Ｔｇに制御遅れが発生しているにも関わらず、その制御遅れを考慮せずに、第１供給量調整装置１３及び第２供給量調整装置１４が作動した例を示す。図１０は、時点ｔａにおいて、配管４１の開口率Ｐが開口率Ｐａから開口率Ｐｂに瞬時に変更され、配管４２の開口率Ｑが開口率Ｑａから開口率Ｑｂに瞬時に変更された例を示す。すなわち、第１燃料Ｇ１の供給量が、第１の混合比率に対応する供給量から第２の混合比率に対応する供給量に瞬時に変更され、第２燃料Ｇ２の供給量が、第１の混合比率に対応する供給量から第２の混合比率に対応する供給量に瞬時に変更された例を示す。

時点ｔａにおいて、実温度Ｔｇが目標温度Ｔｒ２に変化しきれていないにもかかわらず、開口率Ｐが目標温度Ｔｒ２に対応した開口率Ｐｂに変更され、開口率Ｑが目標温度Ｔｒ２に対応した開口率Ｑｂに変更される。その結果、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが大きく変動し、図１０に示すように、許容範囲を逸脱する可能性がある。

本実施形態において、混合比率変化率調整部２６は、実温度Ｔｇの制御遅れを考慮して、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１の変化率、及び第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２の変化率のそれぞれを調整する。

第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１の調整は、第１供給量調整装置１３の第１燃料Ｇ１の供給量の調整を含む。第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２の調整は、第２供給量調整装置１４の第２燃料Ｇ２の供給量の調整を含む。

したがって、混合比率変化率調整部２６は、実温度Ｔｇの制御遅れを考慮して、第１供給量調整装置１３の第１燃料Ｇ１の供給量の変化率、及び第２供給量調整装置１４の第２燃料Ｇ２の供給量の変化率のそれぞれを調整する。

すなわち、混合比率変化率調整部２６は、温度調整装置１６で調整される混合燃料Ｇｍの実温度Ｔｇの変化率に基づいて、第１供給量調整装置１３の第１燃料Ｇ１の供給量の変化率及び第２供給量調整装置１４の第２燃料Ｇ２の供給量の変化率のそれぞれを調整する。

本実施形態において、第１燃料Ｇ１の供給量の調整は、配管４１の流路の開口率Ｐの調整を含む。第２燃料Ｇ２の供給量の調整は、配管４２の流路の開口率Ｑの調整を含む。

したがって、混合比率変化率調整部２６は、温度調整装置１６で調整される混合燃料Ｇｍの実温度Ｔｇの変化率に基づいて、開口率Ｐの変化率及び開口率Ｑの変化率を調整する。開口率の変化率とは、単位時間当たりの開口率の変化量（変化速度）である。

図１１は、実温度Ｔｇの制御遅れを考慮して変化率が調整された第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１’、及び第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２’を示す。図１１に示すように、実温度Ｔｇの制御遅れを考慮して、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１’、第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２’のそれぞれは、時点ｔａからゆっくりと変化する。

実温度Ｔｇの時定数をｔ１としたとき、混合比率ｋ１’及び混合比率ｋ２’は、以下の（６）式及び（７）式で定義される。時定数ｔ１は、実温度Ｔｇの制御遅れを考慮して定められる。

図１２は、実温度Ｔｇの制御遅れを考慮して、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１’の変化率、及び第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２’の変化率が調整されたときの、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩの変化の一例を示す模式図である。実温度Ｔｇに制御遅れが発生する場合、実温度Ｔｇの制御遅れを考慮して、混合比率の変化率（供給量の変化率、開口率の変化率）が調整されることにより、図１２に示すように、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩは、許容範囲に収まる。

以上説明したように、実温度Ｔｇに制御遅れが発生する場合、温度調整装置１６で調整される混合燃料Ｇｍの実温度Ｔｇの変化率に基づいて、混合比率の変更の前後においてモディファイドウォッベ指数ＭＷＩが許容範囲を逸脱しないように、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１’の変化率及び第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２’の変化率が調整されることによって、混合比率が変更された場合でも、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩを許容範囲に収めることができる。したがって、燃焼振動の発生が抑制され、燃焼器３及びガスタービン１の性能の低下が抑制される。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

本実施形態においては、混合比率変化率調整部２６が、温度センサ１７の検出結果（検出値Ｔｍ）と温度センサ１７の検出遅れとを考慮して推定された混合燃料Ｇｍの実温度推定値Ｔｅｓｔに基づいて、混合比率の変化率を調整する例について説明する。

時点ｔａにおいて、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２との混合比率が第１の混合比率から第２の混合比率に変更される。時点ｔａにおいて、混合燃料Ｇｍの目標温度Ｔｒが目標温度Ｔｒ１から目標温度Ｔｒ２に変更される。時点ｔａにおいて、温度調整装置１６は、温度センサ１７の検出値Ｔｍに基づいて、混合燃料Ｇｍの温度が目標温度Ｔｒ２になるように、混合燃料Ｇｍの温度調整を開始する。温度センサ１７に検出遅れが発生する場合、時点ｔａにおいて、温度調整装置１６が目標温度Ｔｒ２になるように混合燃料Ｇｍの温度調整を開始しても、温度センサ１７の検出遅れに起因して、混合燃料Ｇｍの温度調整が精度良く行われない可能性がある。

すなわち、温度センサ１７に検出遅れが発生する場合、実温度Ｔｇとは異なる温度センサ１７の検出値Ｔｍに基づいて、混合比率ｋ１の変化率及び第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２の変化率が調整されることとなる。温度センサ１７の検出遅れが考慮されない場合、制御装置２０は、温度センサ１７に騙された状態で、混合比率の変化率を調整してしまうこととなる。その結果、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが許容範囲から逸脱してしまう可能性がある。

温度センサ１７の検出遅れが発生する場合、例えば、時点ｔａにおいて実温度Ｔｇが目標温度Ｔｒ２に変化したにもかかわらず、検出値Ｔｍに基づいて第１燃料Ｇ１の供給量（開口率Ｐ）及び第２燃料Ｇ２の供給量（開口率Ｑ）が調整されると、第１燃料Ｇ１の供給量（開口率Ｐ）及び第２燃料Ｇ２の供給量（開口率Ｑ）は、目標温度Ｔｒ２に対応した値に変更されない可能性がある。その結果、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが大きく変動し、許容範囲を逸脱する可能性がある。

本実施形態においては、温度センサ１７の検出値Ｔｍと温度センサ１７の検出遅れとを考慮して、実温度推定値Ｔｅｓｔが導出される。その実温度推定値Ｔｅｓｔに基づいて、混合比率の変化率が調整される。

温度センサ１７の時定数をｔ２、温度センサ１７の検出値をＴｍとしたとき、実温度推定値Ｔｅｓｔは、以下の（８）式で定義される。時定数ｔ２は、温度センサ１７の制御遅れを考慮して定められる。

制御装置２０は、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが許容範囲を逸脱しないように、温度センサ１７の検出値Ｔｍと温度センサ１７の検出遅れとを考慮して推定された混合燃料Ｇｍの実温度推定値Ｔｅｓｔに基づいて、混合比率の変化率を調整する。温度センサ１７の検出遅れのみならず、温度調整装置１６による実温度Ｔｇの制御遅れも発生する場合、制御装置２０は、実温度Ｔｇの制御遅れ及び温度センサ１７の検出遅れの両方を考慮して、混合比率ｋ１及び混合比率ｋ２のそれぞれをゆっくりと変化させる。これにより、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが許容範囲から逸脱することが抑制される。

また、本実施形態において、混合比率変化率調整部２６は、温度センサ１７の検出値Ｔｍと温度センサ１７の検出遅れとを考慮して推定された混合燃料Ｇｍの実温度推定値Ｔｅｓｔに基づいて、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１の制限値（上限値及び下限値）と、第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２の制限値（上限値及び下限値）とを規定する。混合比率変化率調整部２６は、その規定された混合比率の制限値に基づいて、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが許容範囲を逸脱しないように、混合比率の変化率を調整する。

なお、上述の実施形態と同様、混合比率を変更するための動作は、第１供給量調整装置１３により配管４１の流路の開口率Ｐを変更する動作、及び第２供給量調整装置１４により配管４２の流路の開口率Ｑを変更する動作を含む。

図１３は、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１の上限値及び下限値の一例を示す図である。図１３において、横軸は、温度センサ１７の検出値及びその温度センサ１７の検出遅れを考慮して推定される混合燃料Ｇｍの実温度推定値Ｔｅｓｔを示す。縦軸は、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１を示す。図１３に示す実温度推定値Ｔｅｓｔと第１燃料Ｇ１のｋ１との関係は、事前の実験（予備実験）により求められる。第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２の制限値（上限値及び下限値）は、ｋ２＝１−ｋ１により求められる。実温度推定値Ｔｅｓｔと第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１の制限値との関係、及び実温度推定値Ｔｅｓｔと第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２の制限値との関係は、制御装置２０の記憶部に記憶される。

混合比率の制限値とは、実温度推定値Ｔｅｓｔにおいて、その制限値を逸脱しなければモディファイドウォッベ指数ＭＷＩを許容範囲に収めることができる値である。上述のように、混合比率の制限値は、予備実験により求められてもよい。なお、混合比率の制限値が、シミュレーションにより求められてもよい。制御装置２０は、実温度推定値Ｔｅｓｔに基づいて混合比率を変化させる場合、混合比率が制限値を逸脱しないように、その混合比率をゆっくりと変化させる。これにより、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩは、許容範囲に収まる。

以上説明したように、温度センサ１７に検出遅れが発生する場合、実温度推定値Ｔｅｓｔに基づいて、第１燃料Ｇ１の混合比率ｋ１の変化率及び第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２の変化率を制限値の範囲内で調整することによって、混合比率を変更した場合でも、混合燃料Ｇｍのモディファイドウォッベ指数ＭＷＩを許容範囲に収めることができる。したがって、燃焼振動の発生が抑制され、燃焼器３及びガスタービン１の性能の低下が抑制される。

＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

本実施形態においては、混合比率を変更するための動作が開始されてから変更後の混合比率の混合燃料Ｇｍが温度調整装置１６に到達するまでの時間に基づいて、変更後の混合比率に対応する目標温度Ｔｒ２に基づく温度調整装置１６による温度調整の開始時点が規定される例について説明する。

混合比率を変更するための動作（第１燃料Ｇ１の供給量を変更する動作及び第２燃料Ｇ２の供給量を変更する動作）が実行され、変更後の混合比率の混合燃料Ｇｍが混合部１５において生成されても、混合比率を変更するための動作が開始された時点及び直後の時点においては、温度調整装置１６には、混合比率が変更される前の混合燃料Ｇｍが存在する。その状態で、温度調整装置１６が、変更後の混合比率に基づいて、混合燃料Ｇｍの温度調整を開始してしまうと、変更前の混合比率の混合燃料Ｇｍを、変更後の混合比率に対応する目標温度Ｔｒ２に基づいて温度調整してしまうこととなる。その結果、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが許容範囲を逸脱する可能性がある。

そこで、本実施形態においては、混合比率を変更するための動作が開始されてから変更後の混合比率の混合燃料Ｇｍが温度調整装置１６に到達するまでの時間Ｈｃに基づいて、変更後の混合比率に対応する目標温度Ｔｒ２に基づく温度調整装置１６による温度調整の開始時点ｔｃを規定する。

図１４は、本実施形態に係る混合燃料Ｇｍの温度の変化の一例を示すタイミングチャートである。図１４において、横軸は、時間であり、縦軸は、混合燃料Ｇｍの温度（ガス温度）を示す。図１４に示すように、時点ｔａにおいて、混合比率を変更するための動作が開始される。上述の実施形態で説明したように、混合比率を変更するための動作は、第１供給量調整装置１３により配管４１の流路の開口率Ｐを変更する動作、及び第２供給量調整装置１４により配管４２の流路の開口率Ｑを変更する動作を含む。時点ｔａにおいて、第１供給量調整装置１３により、配管４１の流路の開口率Ｐａが開口率Ｐｂに変更される。時点ｔａにおいて、第２供給量調整装置１４により、配管４２の流路の開口率Ｑａが開口率Ｑｂに変更される。

変更後の混合比率に対応する目標温度Ｔｒ２に基づく温度調整装置１６による温度調整は、時点ｔａから時間Ｈｃ経過後の時点ｔｃにおいて開始される。時点ｔｃまで、温度調整装置１６は、変更前の混合比率に対応する目標温度Ｔｒ１に基づいて混合燃料Ｇｍの温度調整を実行する。

時間Ｈｃは、第１燃料Ｇ１が第１供給量調整装置１３から混合部１５を経て温度調整装置１６まで移動（流動）するのに要する時間である。また、時間Ｈｃは、第２燃料Ｇ２が第２供給量調整装置１４から混合部１５を経て温度調整装置１６まで移動（流動）するのに要する時間である。時間Ｈｃは、第１燃料Ｇ１の流速と第１供給量調整装置１３から温度調整装置１６までの距離とに基づいて求められる。また、時間Ｈｃは、第２燃料Ｇ２の流速と第２供給量調整装置１４から温度調整装置１６までの距離とに基づいて求められる。時間Ｈｃは、事前の実験（予備実験）により求められてもよいし、シミュレーションにより求められてもよい。

以上説明したように、第１供給量調整装置１３又は第２供給量調整装置１４から温度調整装置１６までの燃料の流動遅れがある場合、混合比率を変更するための動作が開始されてから変更後の混合比率の混合燃料Ｇｍが温度調整装置１６に到達するまでの時間Ｈｃが経過するまでは、変更前の混合比率に対応する目標温度Ｔｒ１に基づいて温度調整装置１６による混合燃料混合燃料Ｇｍの温度調整が行われ、時間Ｈｃが経過する時点ｔｃで、変更後の混合比率に対応する目標温度Ｔｒ２に基づいて温度調整装置１６による混合燃料Ｇｍの温度調整が開始される。これにより、混合比率に対応した適切な目標温度に基づいて混合燃料Ｇｍを温度調整することができる。したがって、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩが許容範囲を逸脱することが抑制される。

＜第５実施形態＞
第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１５は、本実施形態に係る燃料供給装置１０の一例を示す模式図である。本実施形態において、燃料供給装置１０は、第１燃料Ｇ１の特性情報を検出する第１検出装置３１と、第２燃料Ｇ２の特性情報を検出する第２検出装置３２とを備えている。第１検出装置３１は、第１燃料供給装置１１と混合部１５との間の配管４１に配置される。第１検出装置３１は、第１燃料供給装置１１から送出され、混合部１５に供給される前の第１燃料Ｇ１の特性を検出する。第２検出装置３２は、第２燃料供給装置１２と混合部１５との間の配管４２に配置される。第２検出装置３２は、第２燃料供給装置１２から送出され、混合部１５に供給される前の第２燃料Ｇ２の特性を検出する。

第１検出装置３１は、第１燃料Ｇ１の低位発熱量ＬＨＶ１を検出可能なカロリー計、及び第１燃料Ｇ１の比重ｄ１を検出可能な密度計を含む。第２検出装置３２は、第２燃料Ｇ２の低位発熱量ＬＨＶ２を検出可能なカロリー計、及び第２燃料Ｇ２の比重ｄ２を検出可能な密度計を含む。第１検出装置３１の検出信号及び第２検出装置３２の検出信号は、制御装置２０に出力される。

本実施形態においては、第１検出装置３１の検出結果に基づいて、第１燃料データベース２２の記憶情報が更新される。第２検出装置３２の検出結果に基づいて、第２燃料データベース２３の記憶情報が更新される。

第１燃料データベース２２の記憶情報と、第１燃料供給装置１１から供給される第１燃料Ｇ１の特性とにずれが生じる可能性がある。本実施形態においては、第１検出装置３１で第１燃料供給装置１１から供給される第１燃料Ｇ１の特性を検出し、その検出結果に基づいて、第１燃料データベース２２の記憶情報を定期的に更新する。これにより、第１燃料データベース２２の記憶情報と、第１燃料供給装置１１から供給される第１燃料Ｇ１の特性（実特性）とのずれの発生を抑制できる。同様に、第２検出装置３２の検出結果に基づいて、第２燃料データベース２３の記憶情報が定期的に更新されることにより、第２燃料データベース２３の記憶情報と、第２燃料供給装置１２から供給される第２燃料Ｇ２の特性（実特性）とのずれの発生を抑制できる。したがって、混合燃料Ｇｍの目標温度Ｔｒの設定を精度良く行うことができる。

なお、上述の各実施形態においては、第１の混合比率（ｋ１ａ：ｋ２ａ）において、第２燃料Ｇ２の混合比率ｋ２ａが０％であることとした。すなわち、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍに第２燃料Ｇ２が含まれないこととした。第１の混合比率の混合燃料Ｇｍに、第１燃料Ｇ１及び第２燃料Ｇ２の両方が含まれてもよい。

なお、上述の各実施形態においては、第１の混合比率の混合燃料Ｇｍを使って燃焼調整作業が行われ、第２の混合比率の混合燃料Ｇｍを使ってガスタービン１の実働が行われることとした。第１の混合比率の混合燃料Ｇｍ及び第２の混合比率の混合燃料Ｇｍのそれぞれを使ってガスタービン１の実働が行われてもよい。

なお、上述の各実施形態においては、第１燃料Ｇ１と第２燃料Ｇ２とが混合されることにより混合燃料Ｇｍが生成されることとした。異なる３種類以上の複数の燃料が混合されることにより混合燃料Ｇｍが生成されてもよい。

なお、上述の各実施形態においては、混合比率が変更されたときに、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩの変動が抑制されるように、混合燃料Ｇｍの温度を調整することとした。燃焼器３に供給する燃料の種類（性状、成分）を切り替えたときに、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩの変動が抑制されるように、混合燃料Ｇｍの温度を調整してもよい。例えば、燃焼器３に供給する燃料を、天然ガスから他のガスに切り替えたときに、モディファイドウォッベ指数ＭＷＩの変動が抑制されるように、混合燃料Ｇｍの温度を調整してもよい。

１ ガスタービン
２ 圧縮機
３ 燃焼器
４ タービン
５ 動翼
６ ロータ
７ 静翼
８ ステータ
１０ 燃料供給装置
１１ 第１燃料供給装置
１２ 第２燃料供給装置
１３ 第１供給量調整装置
１４ 第２供給量調整装置
１５ 混合部
１６ 温度調整装置
１７ 温度センサ
１８ 圧力調整弁
１９ 供給量調整弁
２０ 制御装置
２１ 混合比率設定部
２２ 第１燃料データベース（第１記憶部）
２３ 第２燃料データベース（第２記憶部）
２４ 演算部
２５ 温度設定部
２６ 混合比率変化率調整部
３１ 第１検出装置
３２ 第２検出装置
４１ 配管
４２ 配管
４３ 配管
５０ 入力装置
ｄ１ 比重
ｄ２ 比重
ｄｍ 比重
Ｇ１ 第１燃料
Ｇ２ 第２燃料
Ｇｍ 混合燃料
ＬＨＶ１ 低位発熱量
ＬＨＶ２ 低位発熱量
ＬＨＶｍ 低位発熱量
ＭＷＩ モディファイドウォッベ指数
ＭＷＩｒ 目標値
Ｔｒ 目標温度

Claims (12)

1. 第１燃料と第２燃料との混合燃料をガスタービンの燃焼器に供給する燃料供給装置であって、
   前記第１燃料と前記第２燃料との混合比率を設定する混合比率設定部と、
   前記設定された混合比率で前記第１燃料と前記第２燃料とが混合される混合部と、
   前記第１燃料の低位発熱量及び比重を含む前記第１燃料の特性情報と、前記第２燃料の低位発熱量及び比重を含む前記第２燃料の特性情報と、前記混合比率設定部で設定された前記混合比率とに基づいて、前記混合比率の前記混合燃料のモディファイドウォッベ指数が目標値になるように、前記燃焼器に供給される前記混合燃料の目標温度を設定する温度設定部と、
   前記温度設定部で設定された前記目標温度に基づいて、前記燃焼器に供給される前記混合燃料の温度を調整する温度調整装置と、
   を備える燃料供給装置。
2. 前記混合比率設定部で設定された前記混合比率に基づいて、前記混合部に供給される前記第１燃料の供給量を調整する第１供給量調整装置と、
   前記混合比率設定部で設定された前記混合比率に基づいて、前記混合部に供給される前記第２燃料の供給量を調整する第２供給量調整装置と、
   を備える請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記混合比率設定部から出力された前記混合比率を変更する指令信号に基づいて、前記混合比率を変更するための動作が開始され、
   前記温度調整装置は、前記変更後の混合比率に対応する目標温度に基づいて、前記混合燃料の温度調整を開始する請求項１又は請求項２に記載の燃料供給装置。
4. 前記温度調整装置で調整される前記混合燃料の実温度の変化率に基づいて、前記混合比率の変化率を調整する混合比率変化率調整部を備える請求項３に記載の燃料供給装置。
5. 前記温度調整装置で温度調整された前記混合燃料の温度を検出する温度センサを備え、
   前記混合比率変化率調整部は、前記温度センサの検出結果と前記温度センサの検出遅れとを考慮して推定された前記混合燃料の実温度推定値に基づいて前記混合比率の制限値を規定して、前記混合比率の変化率を調整する請求項４に記載の燃料供給装置。
6. 前記温度設定部は、前記指令信号に基づいて、前記変更後の混合比率に対応する目標温度を設定し、
   前記混合比率を変更するための動作が開始されてから前記変更後の混合比率の混合燃料が前記温度調整装置に到達するまでの時間に基づいて、前記変更後の混合比率に対応する目標温度に基づく前記温度調整装置による温度調整の開始時点が規定される請求項３に記載の燃料供給装置。
7. 前記第１燃料の前記特性情報を記憶する第１記憶部と、
   前記第２燃料の前記特性情報を記憶する第２記憶部と、を備え、
   前記温度設定部は、前記第１記憶部の記憶情報と、前記第２記憶部の記憶情報と、前記前記混合比率設定部で設定された前記混合比率とに基づいて、前記混合燃料の目標温度を設定する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
8. 前記第１燃料の特性情報を検出する第１検出装置と、
   前記第２燃料の特性情報を検出する第２検出装置と、を備え、
   前記第１検出装置の検出結果に基づいて、前記第１記憶部の記憶情報が更新され、
   前記第２検出装置の検出結果に基づいて、前記第２記憶部の記憶情報が更新される請求項７に記載の燃料供給装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料供給装置から前記混合燃料が供給される燃焼器。
10. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料供給装置と、
    前記燃料供給装置から前記混合燃料が供給される燃焼器と、
    を備えるガスタービン。
11. 第１燃料と第２燃料との混合燃料をガスタービンの燃焼器に供給する燃料供給方法であって、
    前記第１燃料と前記第２燃料との混合比率を設定することと、
    前記設定された混合比率で前記第１燃料と前記第２燃料とを混合することと、
    前記第１燃料の低位発熱量及び比重を含む前記第１燃料の特性情報と、前記第２燃料の低位発熱量及び比重を含む前記第２燃料の特性情報と、前記混合比率設定部で設定された前記混合比率とに基づいて、前記混合比率の前記混合燃料のモディファイドウォッベ指数が目標値になるように、前記燃焼器に供給される前記混合燃料の目標温度を設定することと、
    設定された前記目標温度に基づいて、前記燃焼器に供給される前記混合燃料の温度を調整することと、
    を含む燃料供給方法。
12. 第１の混合比率を設定して、前記第１の混合比率の混合燃料を生成することと、
    前記第１の混合比率の混合燃料のモディファイドウォッベ指数が目標値になるように前記目標温度を設定して、前記第１の混合比率の混合燃料の温度を調整することと、
    第１の混合比率を第２の混合比率に変更して、前記第２の混合比率の混合燃料を生成することと、
    前記第２の混合比率の混合燃料のモディファイドウォッベ指数が目標値になるように前記目標温度を設定して、前記第２の混合比率の混合燃料の温度を調整することと、
    を含む請求項１１に記載の燃料供給方法。

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