JP3866976B2 - ガス・蒸気複合タービン設備 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、ガスタービンに燃焼ガス側において廃熱ボイラが後置接続され、この廃熱ボイラの加熱器が蒸気タービンの水・蒸気・回路に接続され、ガスタービンの燃焼器に燃料系統が前置接続され、この燃料ガス系統が化石燃料のガス化装置およびガス化装置から分岐してガスタービンの燃焼器に開口する燃料ガス管を有しているガス・蒸気複合タービン設備に関する。その燃料ガス管には通常、ガス浄化用の構成要素が接続されている。
【０００２】
この種設備は、英国特許出願公開第２２３４９８４号明細書等で公知である。
【０００３】
ガス化化石燃料又は合成ガスの燃焼に伴う有害物の発生量を減少すべく、燃料ガス管に飽和器が接続される。設備の運転中、飽和器において合成ガスに水蒸気が付加される。そのために合成ガスは飽和器を、飽和器回路と呼ばれる水回路内を導かれる水流と対向流で貫流する。特に高い効率を得るため、水・蒸気回路からの熱を飽和器回路に入れるようにしている。
【０００４】
ガス化燃料は、飽和器で飽和器回路内を流れる加熱された水流との接触により水蒸気で飽和化され、多少加熱される。熱工学と運転上の理由から、ガスタービンの燃焼器への導入前に、燃料を熱交換器により一層加熱する必要がある。
【０００５】
ガス・蒸気複合タービン設備の特に確実な運転を保障するため、ガスタービンの燃焼器への合成ガスの供給は何時でも停止できねばならない。このため、通常燃焼器の手前で燃料ガス管に高速閉鎖弁を接続している。この弁は、必要に応じガスタービンに付属する燃焼器に合成ガスが到達しないよう、特に短時間で燃料ガス管を遮断する。
【０００６】
燃料系統は、その安全基準に基づいて通常、燃料ガス止めを有している。その燃料ガス止めは、ガス流路を開閉する２つの弁、例えば玉弁を含んでいる。その２つの弁間に、中間放出装置又は圧力管が接続されている。中間放出装置は、余分な燃料ガスを少しずつ燃やす余剰ガスバーナに接続されている。その中間放出装置の代わりに、燃料ガスが燃料ガス止め弁を通って流れないように作用する圧力配管が接続される。即ち燃料ガス止めは燃料系統を、第１部位又は燃料ガス止めの上流のガス化系統と、第２部位又は燃料ガス止めの下流における所謂ガスタービン・燃料系統とに気密に分離している。
【０００７】
ガス化装置を備えたガス・蒸気複合タービン設備は、例えば石炭や残留油から発生した合成ガス並びに例えば天然ガス等の第２燃料で運転される。合成ガスから第２燃料に、又はその逆に切り換える際、安全上の理由から、燃料ガス止めと燃焼器との間の部位、即ちガスタービン・燃料系統を、窒素又は蒸気のような不活性媒体で洗浄する必要がある。この場合、洗浄すべき部位の体積は場合によっては熱交換器をも含み非常に大きいので、ガスタービン・燃料系統からの合成ガス又は第２燃料並びに場合によっては侵入した燃焼ガスのほぼ完全な排除を達成すべく、その部位を燃料ガスの流れ方向とその逆方向とに洗浄する必要がある。しかしその被洗浄体積が大きいので、純窒素による洗浄は不経済である。また蒸気による洗浄は、蒸気の用意を前提とし、このためその洗浄過程は、通常蒸気タービン設備の廃熱ボイラの運転に左右される。この場合更に、廃熱ボイラから取り出された蒸気の冷却又は特に高温蒸気からの構成要素の保護が必要とされ、これに伴い、洗浄過程の準備に高い経費がかかる。更に、高価な廃水系統が必要であり、蒸気が供給される系統を腐食から保護せねばならない。
【０００８】
前方および後方洗浄を含む洗浄法は、洗浄時の制御を複雑にし、設備の運転に要する経費を高める。更にこの場合、設備の始動・停止時間が大幅に延びる。
【０００９】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式のガス・蒸気複合タービン設備を、ガスタービンの燃焼器に導入すべき燃料ガスの交換時に、燃料系統を特に簡単に洗浄できるよう改良することにある。また、ガス・蒸気複合タービン設備の燃料系統の洗浄を、特に短時間で且つ特に簡単に可能な洗浄方法を提供することにある。
【００１０】
ガス・蒸気複合タービン設備に関する課題は、本発明に基づき、燃焼器の上流で燃料ガス管に燃料ガス止めが接続され、該ガス止めが高速閉鎖弁、放圧系統又は過圧系統および燃料ガス止め弁を含むことにより解決される。
【００１１】
本発明は、ガスタービンの燃焼器に導入すべき燃料ガスの交換時に、燃料系統からの合成ガス又は第２燃料並び場合によっては燃焼ガスの排除が、被洗浄体積が小さいとき特に確実に保障されるという考えから出発する。被洗浄体積が小さい場合、一方向だけの洗浄で十分であることが確認され、この結果洗浄過程の複雑な制御機構は省略できる。洗浄は燃料ガスの流れ方向においてだけ、即ちガスタービンの燃焼器内だけ行われる。そして洗浄過程は蒸気又は窒素、例えば純窒素で実施できる。被洗浄体積が小さいため、窒素による洗浄は経済的に行える。その場合、更に蒸気タービン設備から洗浄過程用に蒸気を取り出す必要がなく、この結果、ガス・蒸気複合タービン設備の総合効率が特に向上する。その上、腐食現象が全く又はほんの僅かしか生じないので、高合金鋼の利用が省ける。
【００１２】
構成要素のコンパクトな構成に伴い、小さな被洗浄体積が得られる。燃料ガス止めと高速閉鎖弁を並べて配置するとき、高速閉鎖弁が燃料ガス止めに課せられる弁の機能を負うので、その弁は省かれ、ガスタービン・燃料系統の被洗浄体積が特に小さくなる。
【００１３】
燃料ガス止めに対する弁として、通常高い気密性を示す玉弁やボール弁が採用される。高速閉鎖弁は、通常高速閉鎖フラッパ弁として形成される。しかしそのため、弁の構造的大きさに応じ、高速閉鎖可能な他の全ての弁が採用できる。
【００１４】
本発明の有利な実施態様では、場合により燃料ガス管に接続された熱交換器が燃料ガス止めの上流に接続される。これによっても、ガスタービン・燃料系統における被洗浄体積が減少する。熱交換器は、例えば一次側が、同様に燃料ガス止めの上流に配置された飽和器とガス化装置との間で、燃料ガス管に接続される。これに伴い熱交換器は、飽和器に流入する合成ガスの熱を、飽和器から流出する合成ガスに伝達する。従って、合成ガス・熱交換器とも呼べるこの熱交換器は、飽和器の少なくとも部分的な熱的迂回を生じさせるので、合成ガスによる合成ガスの加熱に伴い、総合プロセスの熱力学的損失が特に小さくなる。従ってそのような配置により、一定最終温度の周辺条件下では、非常に大きな熱量が飽和器から流出する合成ガスに伝達されるので、特に良好な熱交換が可能である。
【００１５】
或いは、例えば合成ガスを加熱するために高温給水又は蒸気が供給される熱交換器の接続に対する異なった形態も勿論考えられる。
【００１６】
合成ガスに窒素を混入すべく、合成ガスに水蒸気を供給するため用意した飽和器の上流で燃料ガス管に混合装置が接続される。合成ガスへの窒素の混入は、合成ガス燃焼時のＮＯ_Xの発生量を特に小さな限界値に維持する目的で行われる。
【００１７】
洗浄管を燃料ガス止め弁の直ぐ下流で燃料ガス管に開口するとよい。この場合は、燃焼ガス止め弁と燃焼器との間での燃料系統の確実な洗浄が保障される。燃料系統のコンパクトな構造に基づいて、必要な洗浄媒体量が特に少なくなり、そのため、設備の運転が特に経済的となる。燃料系統を洗浄するための窒素又は他の不活性媒体の採用は、蒸気による洗浄に比べて、蒸気での洗浄時に必要な排水のための配管系が不要となる点で特に有利である。更に、窒素又は他の不活性媒体は、水・蒸気系統の運転と無関係に用意できる。また、窒素や不活性媒体は、設備から取り出した蒸気に比べて温度が低く、そのため構成要素の許容できない高い蒸気温度からの保護が不要となる。更に、腐食に全く又は殆ど曝されないので、高合金鋼を採用する必要がない。しかし原理的には、もし蒸気が存在するならば、その蒸気ででも洗浄できる。窒素による洗浄又は蒸気以外の他の不活性媒体による洗浄の場合、中間貯蔵器を設けるとよい。この中間貯蔵により、不活性媒体の供給系統の停止時でも洗浄を行える。
【００１８】
化石燃料をガス化装置において高温でほぼ完全に転換するために、通常空気分解設備からの酸素の供給が考慮される。その場合、窒素も生ずる。この窒素、特に純窒素を、洗浄に利用する。このため、中間貯蔵器を、供給管を介して空気分解設備に接続すると有利である。
【００１９】
空気分解設備から延びる供給管に予備供給管を開口させ、該供給管の入口側を窒素、特に純窒素の非常充填系統に接続するとよい。これにより、空気分解設備の休止時でも、窒素、特に純窒素による燃料系統の洗浄を確実に保障できる。
【００２０】
場合により空気分解設備に接続される中間貯蔵器を含む洗浄系統は、燃料ガス止めを上述の如く特別に設けないでガス・蒸気複合タービン設備に採用できる。
【００２１】
ガス・蒸気複合タービン設備の燃料系統を洗浄する方法に関する課題は、本発明に基づき、燃料系統を燃料ガス止めと燃焼器との間で、燃料ガスの流れ方向、即ち燃焼器に向かって洗浄媒体で洗浄することで解決できる。燃料ガスの流れ方向だけの洗浄により、洗浄時間が特に短くなり、これに伴い、合成ガスから第２燃料への交換が特に経済的に行える。
【００２２】
洗浄のために窒素を利用するとき、この窒素を空気分解設備から取り出すとよい。そのため、空気分解設備で発生した、特に純窒素である窒素を、中間貯蔵器に供給管を介して導入する。燃料系統を洗浄する上での必要に応じ、中間貯蔵器から純窒素を燃料ガス管に供給する。
【００２３】
燃料系統を、燃焼器と燃料ガス止めとの間で燃料ガスの流れ方向に、燃料ガス止めと制御弁との間に導入される不活性媒体で洗浄するとよい。ガスタービン・燃料系統と同様に、ガス化系統も安全上の理由から、ガス化装置と燃料ガス止めとの間で、不活性媒体で洗浄せねばならない。このため、一般に不活性媒体として必要な圧力レベルにある窒素、特に純窒素又は蒸気を利用する。その洗浄処置の構成および周辺条件は、採用したガス化方法に左右される。
【００２４】
以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２５】
図１に示すガス・蒸気複合タービン設備１は、ガスタービン設備１ａと蒸気タービン設備１ｂを備える。ガスタービン設備１ａは、空気圧縮機４が連結されたガスタービン２と、該タービン２に前置接続された燃焼器６とを有する。燃焼器６は圧縮機４の圧縮空気管８に接続されている。ガスタービン２、空気圧縮機４および発電機１０は共通の軸１２上に置かれている。
【００２６】
蒸気タービン設備１ｂは発電機２２が連結された蒸気タービン２０を有し、更にその水・蒸気回路２４内に蒸気タービン２０に後置接続された復水器２６と廃熱ボイラ３０を備える。蒸気タービン２０は第１圧力段、即ち高圧部２０ａ、第２圧力段、即ち中圧部２０ｂおよび第３圧力段、即ち低圧部２０ｃから成り、圧力段２０ａ、２０ｂ、２０ｃは共通の軸３２を経て発電機２２を駆動する。
【００２７】
ガスタービン２で膨張した作動媒体ＡＭ、即ち燃焼ガスを廃熱ボイラ３０に導入すべく、排気管３４が廃熱ボイラ３０の入口３０ａに接続されている。ガスタービン２からの膨張した作動媒体ＡＭは、廃熱ボイラ３０からその出口３０ｂを通って煙突（図示せず）に向かって流れ出る。
【００２８】
廃熱ボイラ３０は復水加熱器４０を備える。該加熱器４０の入口側に、復水器２６から復水管４２を経て復水Ｋが供給される。復水管４２には復水ポンプ４４が接続されている。復水加熱器４０は、出口側が配管４５を経て給水タンク４６に接続されている。必要に応じ復水加熱器４０を迂回するため、復水管４２はバイパス管（図示せず）を経て直に給水タンク４６に接続される。給水タンク４６は、配管４７を経て中圧抽出口付きの高圧給水ポンプ４８に接続されている。
【００２９】
高圧給水ポンプ４８は、給水タンク４６から流出する給水Ｓを、蒸気タービン２０の高圧部２０ａに付属する水・蒸気回路２４の高圧段５０に適した圧力レベルにする。高圧状態の給水Ｓは給水加熱器５２を経て高圧段５０に導入される。この給水加熱器５２は、出口側が弁５４で遮断できる給水管５６を介して高圧ドラム（気水分離器）５８に接続されている。このドラム５８は、廃熱ボイラ３０内に配置された高圧蒸発器６０に、水・蒸気循環路６２を形成すべく接続されている。高圧ドラム５８は主蒸気Ｆを排出するために廃熱ボイラ３０内に配置された高圧過熱器６４に接続されている。この高圧過熱器６４は、出口側が蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気入口６６に接続されている。
【００３０】
蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気出口６８は、再熱器７０を介して蒸気タービン２０の中圧部２０ｂの蒸気入口７２に接続されている。該出口７４は、蒸気転流管７６を経て蒸気タービン２０の低圧部２０ｃの蒸気入口７８に接続されている。蒸気タービン２０の低圧部２０ｃの蒸気出口８０は蒸気管８２を経て復水器２６に接続されている。この結果水・蒸気閉回路２４が生ずる。
【００３１】
高圧給水ポンプ４８から分岐管８４が、復水Ｋが中間圧に達する抽出口で分岐している。この分岐管８４は他の（第２）給水加熱器８６又は中圧エコノマイザを介し蒸気タービン２０の中圧部２０ｂに付属する水・蒸気回路２４の中圧段９０に接続されている。そのため第２給水加熱器８６の出口側は、弁９２で遮断できる給水管９４を介し中圧段９０の中圧ドラム９６に接続されている。中圧ドラム９６は、廃熱ボイラ３０内に配置され中圧蒸発器として形成された加熱器９８に水・蒸気循環路１００を形成すべく接続されている。中圧・主蒸気Ｆ′を排出するため、中圧ドラム９６は蒸気管１０２を介して再熱器７０に接続され、従って蒸気タービン２０の中圧部２０ｂの蒸気入口７２に接続されている。
【００３２】
給水タンク４６からの配管４７から、低圧給水ポンプ１０７を備え弁１０８で遮断できるもう１つの配管１１０が分岐している。この分岐管１１０は蒸気タービン２０の低圧部２０ｃに付属する水・蒸気回路２４の低圧段１２０に接続されている。この低圧段１２０は低圧ドラム１２２を有し、該ドラム１２２は廃熱ボイラ３０内に配置され低圧蒸発器として形成された加熱器１２４に水・蒸気循環路１２６を形成すべく接続されている。低圧・主蒸気Ｆ″を排出するため、低圧ドラム１２２は、低圧過熱器１２８が接続された蒸気管１２７を介して転流管７６に接続されている。従ってこの実施例では、ガス・蒸気複合タービン設備１の水・蒸気回路２４は、３つの圧力段５０、９０、１２０を有している。しかしまた、より少数の、例えば２つの圧力段にすることもできる。
【００３３】
ガスタービン設備１ａは、化石燃料Ｂのガス化により発生した気化原ガスや合成ガスＳＧによる運転用に設計されている。合成ガスとして、例えば石炭ガスや油ガスが利用される。そのため、ガスタービン設備１ａは燃料系統１２９を有し、この系統１２９を介してガスタービン４の燃焼器６に合成ガスが供給される。燃料系統１２９は燃料ガス管１３０を有し、該ガス管１３０はガスタービンの燃焼器６にガス化装置１３２を接続している。ガス化装置１３２には装填装置１３４を経て化石燃料Ｂである石炭、天然ガス又は油が供給される。更に燃料系統１２９は、ガス化装置１３２とガスタービン２の燃焼器６との間で燃料ガス管１３０に接続された構成要素を有している。
【００３４】
化石燃料Ｂのガス化に必要な酸素Ｏ₂の供給のため、ガス化装置１３２に酸素管１３６を経て空気分解設備１３８が前置接続され、該設備１３８の入口側に空気流Ｌが供給される。空気流Ｌは第１部分流Ｔ１と第２部分流Ｔ２から成る。第１部分流Ｔ１は空気圧縮機４で圧縮された空気から取り出される。そのため、空気分解設備１３８の入口側は、圧縮空気管８から分岐個所１４２で分岐する抽出空気管１４０に接続されている。該空気管１４０に、更に補助空気圧縮機１４４が接続されたもう１つの空気管１４３が開口している。この管１４３を経て第２部分流Ｔ２が空気分解設備１３８に導入される。従って本実施例で、空気分解設備１３８に流入する全空気流Ｌは、圧縮空気管８から分岐した部分流Ｔ１と、補助空気圧縮機１４４で搬送される空気流Ｔ２とから成る。この回路構成は部分一体設備構成と呼ばれる。異なる形態、所謂完全一体設備構成では、空気管１４３を補助空気圧縮機１４４と共に省略可能であり、その場合空気分解設備１３８への空気の供給は、圧縮空気管８から取り出した部分流Ｔ１で完全に行われる。
【００３５】
空気分解設備１３８での空気流Ｌの分解中に、酸素Ｏ₂に加えて付随的に得られる窒素Ｎ₂は、空気分解設備１３８に接続された窒素管２３０を経て混合装置１４６に導かれ、そこで合成ガスＳＧに混入される。混合装置１４６は窒素Ｎ₂と合成ガスＳＧを特に一様に、偏りのないように混合すべく形成されている。
【００３６】
ガス化装置１３２から流出する合成ガスＳＧは、燃料ガス管１３０を介してまず合成ガス・廃熱ボイラ１４７に送られ、ここで流れ媒体との熱交換により冷却される。この熱交換で発生した高圧蒸気は、図示しない方法で、水・蒸気回路２４の高圧段５０に導入される。
【００３７】
合成ガスＳＧの流れ方向に見て合成ガス・廃熱ボイラ１４７の下流および混合装置１４６の上流に、燃料ガス管１３０に合成ガスＳＧ用の集じん装置１４８と脱硫設備１４９が挿入されている。又は異なった実施例では、集じん装置１４９の代わりに、特に燃料として油をガス化する場合、煤洗浄装置も設けられる。
【００３８】
燃焼器６でのガス化燃料燃焼中の有害物質の発生を特に減少すべく、ガス化燃料が燃焼器６に流入する前に、燃料に水蒸気を加える。これは飽和器系統で熱工学的に特に有利に行える。このため、燃料ガス管１３０に飽和器１５０が接続されている。飽和器１５０内で、ガス化燃料は加熱された飽和器水に対し対向流として流れる。飽和器１５０に接続された飽和器回路１５２内を飽和器水が循環する。飽和器回路は、循環ポンプ１５４並びに飽和器水を加熱する熱交換器１８９と接続されている。熱交換器１８９の一次側に、水・蒸気回路２４の中圧段９０からの加熱済み給水が供給される。ガス化燃料の飽和化時に生ずる飽和器水の損失を補償すべく、飽和器回路１５２に給水管１５８が接続されている。
【００３９】
従って合成ガスＳＧの流れ方向に見て飽和器１５０の下流で、燃料ガス管１３０に合成ガス・混合ガス熱交換器として作用する熱交換器１５９の二次側が接続されている。熱交換器１５９は一次側が集じん装置１４８の手前の個所で燃料ガス管１３０に接続されている。その結果、集じん装置１４８に流入する合成ガスＳＧはその熱の一部を、飽和器１５０から流出する合成ガスＳＧに伝える。脱硫設備１４９に流入前の、熱交換器１５９を経る合成ガスＳＧの案内は、別の構成要素を変更した回路構成ででも考えられる。特に煤洗浄装置を接続する場合、熱交換器は、合成ガス側を、特に煤洗浄装置の下流側に配置するとよい。
【００４０】
飽和器１５０と熱交換器１５９の間で、燃料ガス管１３０にもう１つの熱交換器１６０の二次側が接続されている。一次側で給水が加熱又は蒸発される。その際、合成ガス・純ガス熱交換器として形成された熱交換器１５９と熱交換器１６０により、ガス・蒸気複合タービン設備１の種々の運転状態においても、ガスタービン２の燃焼器６に流入する合成ガスＳＧの特に確実な加熱が保障される。
【００４１】
空気分解設備１３８に導入され、抽出空気とも呼ばれる圧縮空気の部分流Ｔ１を冷却するため、抽出空気管１４０に熱交換器１６２の一次側が接続され、その二次側は流れ媒体Ｓ′に対する中圧蒸発器として形成されている。この熱交換器１６２は蒸発器循環路１６３を形成するために中圧ドラムとして形成された気水分離器１６４に接続されている。この気水分離器１６４は配管１６６、１６８を経て水・蒸気循環路１００に付属する中圧ドラム９６に接続されている。或いは熱交換器１６２は、二次側を中圧ドラム９６に直に接続してもよい。即ちこの実施例で気水分離器１６４は、中圧蒸発器として形成された加熱器９８に間接的に接続されている。蒸発した流れ媒体Ｓ′を補給するため、気水分離器１６４に更に給水管１７０が接続されている。
【００４２】
圧縮空気の部分流Ｔ１の流れ方向に見て熱交換器１６２の下流で、抽出空気管１４０にもう１つの熱交換器１７２が接続され、その二次側は流れ媒体Ｓ″に対する低圧蒸発器を形成している。熱交換器１７２は蒸発器循環路１７４を形成すべく、低圧ドラムとして形成された気水分離器１７６に接続されている。本実施例で、気水分離器１７６は配管１７８、１８０を経て、水・蒸気循環路１２６に付属する低圧ドラム１２２に接続され、従って低圧蒸発器として形成された加熱器１２４に間接的に接続されている。或いは気水分離器１７６は別の適当な方式で接続することもでき、その場合、気水分離器１７６から取り出された蒸気は、副次的負荷にプロセス蒸気および／又は加熱蒸気として導入される。異なった実施形態において、熱交換器１７２は二次側を低圧ドラム１２２に直に接続することもできる。気水分離器１７６は更に給水管１８２に接続されている。
【００４３】
蒸発器循環路１６３、１７４は各々強制循環路として形成でき、その場合、流れ媒体Ｓ′、Ｓ″の循環は循環ポンプにより保障され、その流れ媒体Ｓ′、Ｓ″は蒸発器として形成された熱交換器１６２、１７２において少なくとも部分的に蒸発する。しかし実施例では、蒸発器循環路１６３並びに蒸発器循環路１７４は自然循環路として形成され、流れ媒体Ｓ′、Ｓ″の循環は、蒸発過程で生ずる差圧および／又は各々の熱交換器１６２、１７２および各々の気水分離器１６４、１７６の上下の配置関係により保障されている。この実施形態で、蒸発器循環路１６３から蒸発器循環路１７４に、系統を始動すべく単に各々比較的小形の循環ポンプ（図示せず）が接続されている。
【００４４】
飽和器回路１５２に入熱するため、給水加熱器８６の下流で分岐された加熱済み給水が供給される熱交換器１８９に加えて、飽和器水・熱交換器１８４が設けられている。この飽和器水・熱交換器１８４の一次側には給水タンク４６から給水が供給される。そのため、飽和器水・熱交換器１８４は一次側の入口が配管１８６を介して分岐管８４に接続され、出口が配管１８８を介して給水タンク４６に接続されている。飽和器水・熱交換器１８４から流出する冷却済み給水Ｓを再熱するため、配管１８８に補助熱交換器１９０が接続されている。この補助熱交換器１９０は一次側が抽出空気管１４０における熱交換器１７２に後置接続されている。かかる配置により、抽出空気からの特に高い熱回収と、ガス・蒸気複合タービン設備の特に高い効率が得られる。
【００４５】
圧縮空気部分流Ｔ１の流れ方向に見て熱交換器１７２と熱交換器１９０との間で、抽出空気管１４０から冷却空気管１９２が分岐している。この冷却空気管１９２を介してガスタービン２に、冷却済み部分流Ｔの一部Ｔ′がタービン翼冷却用の冷却空気として導入される。
【００４６】
燃料系統１２９の停止時、洗浄が必要である。これは、燃料・ガス化系統１２９の第１および第２部位を、１回又は数回の工程で別個に窒素で洗浄することで達せられる。ガス化系統、即ち第１部位と、ガスタービン・燃料系統、即ち第２部位とは、範囲２３６内の燃料ガス止め２００で互いに分離されている。ガス化系統は燃料ガス止め２００迄のガス化装置１３２を含み、ガスタービン・燃料系統はガスタービン２の燃焼器６迄の燃料ガス止め２００および後置接続された構成要素を含んでいる。
【００４７】
燃料ガス止め２００は、図２に詳細に示し（範囲２３６の拡大詳細図）、図１Ａで理解できる燃料ガス管１３０に配置されている。燃料ガス止め２００は燃料ガス管１３０内で熱交換器１５９の下流に配置されている。このガス止めは燃料ガス管１３０に配置された高速閉鎖弁２０２を含み、該弁２０２の直後に、玉弁として形成された燃料ガス止め弁２０４が配置されている。ガス化装置の遮断後の洗浄時又は飽和器およびそれに後置接続された熱交換器の洗浄時に残留する燃料ガスは、燃料ガス止め弁２０２の上流にある排気管２０７を介して余剰ガスバーナに排出される。弁の付属する排気管２０７は、燃料ガス止めの圧力放出系統２０６として使われる。燃料ガス管１３０は燃料ガス止め２００によって気密に遮断でき、必要なら高速閉鎖弁２０２を介して特に短時間で閉鎖できる。
【００４８】
燃料ガス管１３０に、燃料ガス止め２００の直後で制御弁２０８が接続されている。全ての負荷状態において、制御弁２０８を用いてガスタービンへの燃料供給量が調整される。
【００４９】
ガス化系統又は燃料系統の第１部位、即ち燃料ガス止め２００迄のガス化装置１３２を窒素Ｎ₂で洗浄するため、空気分解設備１３８からの純窒素Ｒ−Ｎ₂が利用される。そのため、空気分解設備１３８内での空気流Ｌの分解時、酸素Ｏ₂に付随して発生する窒素Ｎ₂が、純窒素Ｒ−Ｎ₂として供給管２１０を経て空気分解設備１３８から排出される。弁２１２で遮断できる分岐管２１４が、その第１供給管２１０から分岐している。分岐管２１４は燃料系統１２９の第１部位を洗浄すべく化石燃料Ｂのガス化装置１３２に開口している。
【００５０】
第２部位、即ちガスタービン・燃料系統１２９を、洗浄媒体である窒素Ｎ₂で洗浄すべく、同様に純窒素Ｒ−Ｎ₂を用いる。そのため、供給管２１０が窒素貯蔵タンク２２０に開口している。弁２２２で遮断できる予備供給管２２４が補助的に供給管２１０に開口している。供給管２２４は入口側が純窒素Ｒ−Ｎ₂の非常充填系２２６に接続されている。窒素貯蔵タンク２２０が空気分解設備１３８と非常充填系２２６に接続されているので、窒素貯蔵タンク２２０に、空気分解設備１３８からの純窒素Ｒ−Ｎ₂と非常充填系２２６からの純窒素Ｒ−Ｎ₂が充填される。この結果、空気分解設備１３８の休止時でも、ガス化系統１２９の洗浄が確実に行える。非常充填系２２６は、十分大きな予備容量を含めて、洗浄過程での純窒素Ｒ−Ｎ₂に対する需要を満たすよう設計されている。窒素貯蔵タンク２２０は、出口側が窒素管２２８を経て燃料ガス管１３０に接続されている。窒素管２２８の燃料ガス管１３０への開口は、合成ガスＳＧの流れ方向における燃料ガス止め２００の直後、即ち燃料ガス止め弁２０４の下流で行われる。
【００５１】
空気分解設備１３８で発生した不純窒素Ｕ−Ｎ₂を供給すべく、空気分解設備１３８から第２供給管２３０が分岐し、該管２３０は混合装置１４６に開口している。ガスタービンのＮＯ_X発生量を減少すべく、混合装置１４６で合成ガスＳＧに不純窒素Ｕ−Ｎ₂が混入される。混合装置１４６は、窒素Ｎ₂と合成ガスＳＧとを特に一様に混合させるべく形成されている。
【００５２】
燃焼器６に導入される燃料ガスの交換に相当するガスタービン２の合成ガスＳＧから第２燃料への切換毎に、ガスタービン・燃料系統１２９の窒素による洗浄が考慮されている。ガスタービン・燃料系統に存在する合成ガスＳＧは、安全上の理由から、洗浄過程によってほぼ完全に排除せねばならない。
【００５３】
燃料系統１２９の第１部位、即ちガス化系統を純窒素Ｒ−Ｎ₂で洗浄すべく、供給管２１０と分岐管２１４を経て、ガス化装置１３２に純窒素Ｒ−Ｎ₂が供給される。この場合、通常、燃料系統１２９のガス化装置１３２と燃料ガス止め２００との間の範囲からの合成ガスＳＧの排除を保障するために、長時間にわたって洗浄媒体として十分な量の純窒素Ｒ−Ｎ₂が、その範囲を燃料ガスの流れ方向に洗浄するように配慮されている。洗浄過程の排気は、燃料ガス止め２００の上流で排気管２０７を介してガス化系統１２９から排出される。
【００５４】
燃料ガス止め２００とガスタービン２の燃焼器６間の燃料系統は、純窒素Ｒ−Ｎ₂で燃料ガスの流れ方向に洗浄される。このため、空気分解設備１３８で発生した純窒素Ｒ−Ｎ₂が窒素管２２８を経て燃料ガス管１３０に導入される。この系統の体積が小さいので、燃料ガスの流れ方向における純窒素Ｒ−Ｎ₂による洗浄で十分足りる。
【００５５】
高速閉鎖弁２０２、余剰ガスバーナに接続された圧力放出系統２０６、燃料ガス止め弁２０４および合成ガスＳＧの流れ方向において熱交換器１５９の後ろの燃料ガス止め２００の配置を含めた燃料ガス止め２００のコンパクトな構成に伴い、ガスタービン２の合成ガスＳＧから第２燃料への切り換え後に必要な燃料系統１２９の洗浄が、特に簡単且つ短時間で実行できる。これは、構成要素の数が非常に少なく、特に良好に配置されていることによって達成され、この結果、洗浄すべき体積が特に小さくなる。ガス・蒸気複合タービン設備１の停止時も洗浄が必要である。この場合、廃熱ボイラ３０の状態と無関係に窒素が用意されるので、該窒素を洗浄のために利用すると特に有利である。この結果、ガス・蒸気複合タービン設備１を特に確実に運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づくガス・蒸気複合タービン設備の概略配管系統図。
【図２】 図１における燃料ガス止めの部分の詳細図。
【符号の説明】
１ ガス・蒸気複合タービン設備
２ ガスタービン
６ 燃焼器
２０ 蒸気タービン
２４ 水・蒸気回路
３０ 廃熱ボイラ
１２９ 燃料系統
１３０ 燃料ガス管
１３２ ガス化装置
１３８ 空気分解設備
１５０ 飽和器
２００ 燃料ガス止め
２０２ 高速閉鎖弁
２０４ 燃料ガス止め弁
２０８ 制御弁
２１０ 供給管
２２０ 窒素貯蔵タンク
２２４ 予備供給管

Claims (11)

1. ガスタービン（２）の燃焼ガス側に廃熱ボイラ（３０）が後置接続され、ボイラ（３０）の加熱器が蒸気タービン（２０）の水・蒸気回路（２４）に接続され、ガスタービン（２）の燃焼器（６）に燃料系統（１２９）が前置接続され、該系統（１２９）が化石燃料（Ｂ）のガス化装置（１３２）およびガス化装置（１３２）から分岐してガスタービン（２）の燃焼器（６）に開口する燃料ガス管（１３０）を持つガス・蒸気複合タービン設備（１）において、
   燃焼器（６）の上流で燃料ガス管（１３０）に燃料ガス止め（２００）が接続され、該ガス止め（２００）が、高速閉鎖弁（２０２）、圧力放出系統（２０６）および燃料ガス止め弁（２０４）を含み、
   前記燃料ガス止め弁（２０４）の下流に燃料ガス管（１３０）内の洗浄のために洗浄管（２２８）が開口し、しかも
   洗浄媒体として不活性で蒸気を含有しない洗浄媒体が使用されることを特徴とするガス・蒸気複合タービン設備。
2. 燃料ガス管（１３０）の燃料ガス止め（２００）の上流に、熱交換器（１５９）が接続されたことを特徴とする請求項１記載の設備。
3. 燃料ガス管（１３０）の燃料ガス止め（２００）の上流に、飽和器（１５０）が接続されたことを特徴とする請求項１又は２記載の設備。
4. 飽和器（１５０）が熱交換器（１５９）の上流に配置されたことを特徴とする請求項３記載の設備。
5. 洗浄管（２２８）が、燃料ガス管（１３０）を一方向に洗浄するよう配置されたことを特徴とする請求項１から４の１つに記載の設備。
6. 洗浄管（２２８）が中間貯蔵器（２２０）に接続されたことを特徴とする請求項５記載の設備。
7. 中間貯蔵器（２２０）が供給管（２１０）を介して空気分解設備（１３８）に接続されたことを特徴とする請求項６記載の設備。
8. 供給管（２１０）に予備供給管（２２４）が開口し、該供給管（２２４）の入口側が、窒素（Ｕ−Ｎ₂、Ｒ−Ｎ₂ ）の非常充填系統（２２６）に接続されたことを特徴とする請求項７記載の設備。
9. 請求項１から８の１つに記載のガス・蒸気複合タービン設備（１）の燃料系統（１２９）の洗浄方法において、
   燃料系統（１２９）を燃料ガス止め（２００）と燃焼器（６）との間で燃焼器（６）に向けて、不活性で蒸気を含有しない洗浄媒体（１）で洗浄することを特徴とする方法。
10. 洗浄媒体を燃料ガス止め（２００）の下流で、燃料ガス止め弁（２０４）と制御弁（２０８）との間に供給することを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 洗浄用に窒素（Ｕ−Ｎ₂、Ｒ−Ｎ₂）を空気分解設備（１３８）から取り出すことを特徴とする請求項９又は１０記載の方法。

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