JP4011572B2 - ガス改質設備 - Google Patents
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Description
天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスとこの改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置とを備えて
いる。
上記制御装置が上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて改質ガス製造装置から混合調整装置へ供給される改質ガスの量を調整するように構成するのが好ましい。
上記制御装置が上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて改質ガス製造装置における天然ガスと空気との混合比を変更することにより、改質ガスの水素濃度を変更するように構成するのが好ましい。
上記制御装置が、上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置における天然ガスと空気とプロセス蒸気との混合比を変更することにより、改質ガスの水素濃度を変更するように構成するのが好ましい。プロセス蒸気の混合によって改質ガスの水素濃度の調整幅が拡がるからである。
上記混合調整装置内に配設された、燃料ガスを希釈用ガスによって希釈するための希釈ガス供給装置とをさらに備え、
上記制御装置が上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて燃料ガスに対して希釈ガス供給装置から希釈ガスを混合するように構成するのが好ましい。
上記制御装置が上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて改質ガス製造装置における天然ガスと空気との混合比を変更することにより改質ガスの発熱量を変更するように構成するのが好ましい。
上記制御装置が、上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置における天然ガスと空気とプロセス蒸気との混合比を変更することにより、改質ガスの発熱量を変更するように構成するのが好ましい。
上記制御装置が上記発熱量計測手段の検出情報に基づいて改質ガス製造装置から混合調整装置へ供給される改質ガスの量を調整するように構成するのが好ましい。
上記制御装置が上記発熱量計測手段の検出情報に基づいて改質ガス製造装置における天然ガスと空気との混合比を変更することにより改質ガスの発熱量を変更するように構成するのが好ましい。
上記制御装置が、上記発熱量計測手段の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置における天然ガスと空気とプロセス蒸気との混合比を変更することにより、改質ガスの発熱量を変更するように構成するのが好ましい。
上記制御装置が、上記圧力計測手段の計測情報に基づいて、改質ガス製造装置から混合調整装置へ供給される改質ガスの量を調整するように構成するのが好ましい。
上記混合調整装置内に配設された、燃料ガスを希釈用ガスによって希釈するための希釈ガス供給装置とをさらに備え、
上記制御装置が上記発熱量計測手段の検出情報に基づいて燃料ガスに対して希釈ガス供給装置から希釈ガスを混合するように構成するのが好ましい。
図2には改質ガス製造設備3を構成する機器配管の概念図が示されている。実機においては、各機器の数量、配管順序等が変更されることはあり得る。また、予備機器、予備系統、保守用装置、監視用装置、高機能化、高精度化、安定化、簡易化等に限らず、設備設計者や使用者の意図により、本発明の範囲内において詳細各部が変更される場合があり得る。
つぎに、図3を参照しつつ混合調整装置5を説明する。混合調整装置5にはBFG供給配管26が接続されている。BFG供給配管26には温度計87、バッファタンク27および圧力計65が設置されている。バッファタンク27はBFGの流量が変動した場合に、それに起因する圧力の変動を緩和するためのものである。
図4を参照すると、ガスタービン発電設備1における燃料ガス供給配管2にはモーターMで駆動される上記燃料圧縮機35が設置され、燃料ガスはこの燃料圧縮機35により、燃料ガス供給配管2を通して上記ガスタービン36の燃焼器37に圧送される。燃料圧縮機35と燃焼器37との間の燃料ガス供給配管2の部分には流量計75と流調弁56とが設置されている。ガスタービン36には発電機38が接続されている。符号38aはガスタービンの空気圧縮機である。上記燃料圧縮機35にはバイパス配管39が配設されている。このバイパス配管39は、圧縮機38aの出口の燃料ガス圧力を所定の圧力に制御するためのものであり、流調弁57と冷却器40とを備えている。
NGを化学反応させて得られる改質ガスは、BFGに比べてはるかに水素含有率および発熱量が高い。したがって、改質ガス製造装置3の制御は、改質ガスの製造量および混合調整装置5への供給量、改質ガスの水素含有率、並びに、改質ガスの発熱量を、要求された仕様に合致するよう調整することを一つの目的にしている。そのために、改質ガス製造装置3へのNG、空気および水蒸気の供給量およびこれらの混合比が調節される。NGと空気の混合比は、使用されるガスタービンによって定まる燃料ガス中の要求水素濃度、事前に計測されたBFG中の水素濃度、改質ガス製造装置3の改質ガス製造能力、上記ガスタービンの全負荷運転時の燃料消費量などに基づいて予め決定される。予め定められたこの混合比(基準混合比)は必要に応じて変更される。
混合調整装置5の制御は、ガスタービン36に供給すべきBFGに混合する改質ガスの量を調整することにより、また改質ガス製造装置3に対して水素濃度変更指令を発することにより、またBFGに希釈用ガスを混合することにより、混合ガス(燃料ガス)の水素濃度を要求値に適合させることを目的としている。また、改質ガス製造装置3に対して改質ガスの発熱量を変更する指令を発することにより、燃料ガスの発熱量を調整することも可能である。ガスタービン36が消費する燃料ガスの量はガスタービンの負荷に従って変動するので、ガスタービン36の運転制御と連動してBFG、改質ガスおよび希釈ガスの量と混合比とを調整する。
2・・・・燃料ガス供給配管
3・・・・改質ガス製造装置
4・・・・改質ガス供給配管
5・・・・混合調整装置
6・・・・付帯設備
7・・・・NG供給配管
8・・・・空気供給配管
9・・・・加熱用蒸気供給配管
10・・・・制御装置
11・・・・第一混合器
12・・・・触媒反応筒
13・・・・熱交換器
14・・・・ミストセパレータ
15・・・・フィルタ
16・・・・昇圧ファン
16a・・・バイパス配管
17・・・・混合気体供給配管
18・・・・第二混合器
19・・・・冷却器
20・・・・バッファタンク
21・・・・H2濃度計
22・・・・O2濃度計
23・・・・CO濃度計
24・・・・CH4濃度計
25・・・・バイパス配管
26・・・・BFG供給配管
27・・・・バッファタンク
28・・・・CO濃度計
29・・・・H2濃度計
30・・・・希釈装置
31・・・・N2供給配管
32・・・・除塵器
33・・・・H2濃度計
34・・・・カロリメータ(ガス分析器)
35・・・・燃料圧縮機
36・・・・ガスタービン
37・・・・燃焼器
38・・・・発電機
39・・・・バイパス配管
40・・・・冷却器
41・・・・排熱回収ボイラー
42・・・・蒸気タービン
43・・・・煙突
44・・・・発電機
45・・・・蒸気供給管
51〜58・・・・流調弁
61〜66・・・・圧力計
71〜76・・・・流量計
81〜89・・・・温度計
91・・・・プロセス蒸気配管
92・・・・抽気配管
93・・・・流調弁
94・・・・第三混合器
95・・・・昇圧圧縮機
96・・・・バイパス配管
97・・・・空気冷却器
98・・・・流調弁
99・・・・空気圧縮機
100・・・・バイパス配管
101・・・・空気冷却器
102、103・・・・流調弁
104・・・・第四混合器
111・・・・CH4濃度計
112・・・・CO濃度計
113・・・・CH4濃度計
AIR・・・・空気
BFG・・・・高炉ガス
NG・・・・天然ガス
U・・・・ユースポイント
Claims (17)
- 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置と、
上記改質ガス供給通路および燃料ガス供給通路のうち少なくとも燃料ガス供給通路に配設された燃料ガスの水素濃度検出器とを備えており、
上記制御装置が、上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置から混合調整装置へ供給される改質ガスの量を調整するように構成されてなるガス改質設備。 - 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置と、
上記改質ガス供給通路および燃料ガス供給通路のうち少なくとも燃料ガス供給通路に配設された燃料ガスの水素濃度検出器とを備えており、
上記制御装置が、上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置における天然ガスと空気との混合比を変更することにより、改質ガスの水素濃度を変更するように構成されてなるガス改質設備。 - 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置と、
上記改質ガス供給通路および燃料ガス供給通路のうち少なくとも燃料ガス供給通路に配設された燃料ガスの水素濃度検出器とを備えており、
上記改質ガス製造装置が、プロセス蒸気供給ラインを備えており、天然ガスと空気の混合気体にさらにプロセス蒸気を加えて化学反応させることにより改質して得られる改質ガスを上記混合調整装置へ供給しうるように構成されており、
上記制御装置が、上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置における天然ガスと空気とプロセス蒸気との混合比を変更することにより、改質ガスの水素濃度を変更するように構成されてなるガス改質設備。 - 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置と、
上記改質ガス供給通路および燃料ガス供給通路のうち少なくとも燃料ガス供給通路に配設された燃料ガスの水素濃度検出器と、
上記混合調整装置内に配設された、燃料ガスを希釈用ガスによって希釈するための希釈ガス供給装置とを備えており、
上記制御装置が、上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて、燃料ガスに対して希釈ガス供給装置から希釈ガスを混合するように構成されてなるガス改質設備。 - 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置と、
上記改質ガス供給通路および燃料ガス供給通路のうち少なくとも燃料ガス供給通路に配設された燃料ガスの水素濃度検出器とを備えており、
上記制御装置が、上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置における天然ガスと空気との混合比を変更することにより、改質ガスの発熱量を変更するように構成されてなるガス改質設備。 - 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置と、
上記改質ガス供給通路および燃料ガス供給通路のうち少なくとも燃料ガス供給通路に配設された燃料ガスの水素濃度検出器とを備えており、
上記改質ガス製造装置が、プロセス蒸気供給ラインを備えており、天然ガスと空気の混合気体にさらにプロセス蒸気を加えて化学反応させることにより改質して得られる改質ガスを上記混合調整装置へ供給しうるように構成されており、
上記制御装置が、上記水素濃度検出器の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置における天然ガスと空気とプロセス蒸気との混合比を変更することにより、改質ガスの発熱量を変更するように構成されてなるガス改質設備。 - 上記改質ガス供給通路および燃料ガス供給通路のうち少なくとも燃料ガス供給通路に配設された燃料ガスの発熱量計測手段をさらに備えており、
上記制御装置が、上記発熱量計測手段の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置から混合調整装置へ供給される改質ガスの量を調整するように構成されてなる請求項1〜6のうちのいずれか一の項に記載のガス改質設備。 - 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置と、
上記改質ガス供給通路および燃料ガス供給通路のうち少なくとも燃料ガス供給通路に配設された燃料ガスの発熱量計測手段とを備えており、
上記制御装置が、上記発熱量計測手段の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置における天然ガスと空気との混合比を変更することにより、改質ガスの発熱量を変更するように構成されてなるガス改質設備。 - 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置と、
上記改質ガス供給通路および燃料ガス供給通路のうち少なくとも燃料ガス供給通路に配設された燃料ガスの発熱量計測手段とを備えており、
上記改質ガス製造装置が、プロセス蒸気供給ラインを備えており、天然ガスと空気の混合気体にさらにプロセス蒸気を加えて化学反応させることにより改質して得られる改質ガスを上記混合調整装置へ供給しうるように構成されており、
上記制御装置が、上記発熱量計測手段の検出情報に基づいて、改質ガス製造装置における天然ガスと空気とプロセス蒸気との混合比を変更することにより、改質ガスの発熱量を変更するように構成されてなるガス改質設備。 - 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置と、
上記燃料ガス供給通路に配設された通路の内圧を計測する圧力計測手段とを備えており、
上記制御装置が、上記圧力計測手段の計測情報に基づいて、改質ガス製造装置から混合調整装置へ供給される改質ガスの量を調整するように構成されてなるガス改質設備。 - 上記改質ガス供給通路および燃料ガス供給通路のうち少なくとも燃料ガス供給通路に配設された燃料ガスの発熱量計測手段と、
上記混合調整装置内に配設された、燃料ガスを希釈用ガスによって希釈するための希釈ガス供給装置とをさらに備えており、
上記制御装置が、上記発熱量計測手段の検出情報に基づいて、燃料ガスに対して希釈ガス供給装置から希釈ガスを混合するように構成されてなる請求項1〜6、10のうちのいずれか一の項に記載のガス改質設備。 - 上記改質ガス製造装置が、その反応筒における化学反応の促進のためにガスタービン設備から加熱用の蒸気を供給するための加熱用蒸気供給ラインをさらに備えてなる請求項1〜11のうちのいずれか一の項に記載のガス改質設備。
- 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置とを備えており、
上記改質ガス製造装置が、その反応筒における化学反応の促進のためにガスタービン設備から加熱用の蒸気を供給するための加熱用蒸気供給ラインと、その反応筒における化学反応の促進のための加熱用にガスタービン設備から高温圧縮空気を取り出して反応筒に供給する抽気ラインとを有しており、蒸気と高温抽気とを選択的に供給しうるように構成されてなるガス改質設備。 - 天然ガス供給ラインおよび空気供給ラインを有し、天然ガスと空気とを混合させ、この混合気体を化学反応させて改質することによって水素ガスを含有する改質ガスを製造するための反応筒を有する改質ガス製造装置と、
低カロリガスと該改質ガス製造装置から供給される改質ガスとを混合してガスタービン設備に燃料ガスとして供給するための混合調整装置と、
上記改質ガス製造装置から上記混合調整装置へ改質ガスを供給するための改質ガス供給通路と、
上記混合調整装置からガスタービン設備に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給通路と、
上記改質ガス製造装置および混合調整装置の動作を制御するための制御装置とを備えており、
上記改質ガス製造装置が、その改質ガス供給通路に熱交換手段を有しており、該熱交換手段が、反応筒へ供給される天然ガスおよび空気の混合気体と上記混合調整装置へ供給される改質ガスとの熱交換を行うように構成されてなるガス改質設備。 - 上記改質ガス供給通路が、上記混合調整装置へ供給される改質ガスを冷却するための冷却手段を有してなる請求項1〜14のうちのいずれか一の項に記載のガス改質設備。
- 上記改質ガス供給通路が、上記混合調整装置へ供給される改質ガスを冷却するための冷却手段を有しており、
該冷却手段が、改質ガス供給通路における上記熱交換手段の下流側に配設されており、改質ガス中の液分を凝縮して除去するように構成されてなる請求項14記載のガス改質設備。 - 上記改質ガス供給通路にバッファタンクが配設されており、該バッファタンクが改質ガス流量の変動を吸収することにより、上記混合調整装置へ供給される改質ガスの圧力が安定するように構成されてなる請求項1〜16のうちのいずれか一の項に記載のガス改質設備。
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