JP4011572B2 - ガス改質設備 - Google Patents
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Description
本発明はガス改質設備に関する。さらに詳しくは、低カロリガス（たとえば高炉ガス（ＢＦＧ）およびその他の製鉄プロセス副生ガスである）をガスタービンの燃料として使用する際に、継続的な安定燃焼を可能とするため、上記低カロリガスに改質ガスを付加混入することによって燃料ガスのガス成分またはガスカロリの調整を行うガス改質設備に関する。
従来、低カロリガスの活用例として、たとえば製鉄分野におけるＢＦＧ等の副生ガスをガスタービンの燃料として用いることによって発電等を行う事例が増加している。一方、高炉内のエネルギ効率が向上しているため、プロセス排ガスとしてのＢＦＧの発熱量が年々低下してきている。かかる低カロリの高炉ガスを燃料とした場合はガスタービンの失火が生じやすく、失火した場合にはガスタービンは緊急停止する。また、水素含有量の少ないＢＦＧの場合は着火保炎性が悪いため、失火状態となり易い。さらに、上記低カロリガスにはその発熱量や発生量が変動するものもある。
かかる問題を解消せんとして低カロリなＢＦＧに、コークス炉ガス（ＣＯＧともいう）や天然ガス（ＮＧともいう）を混合することによって発熱量やガス量そのものを増大して燃焼させることが提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。
ＣＯＧを使用する理由は、ＣＯＧが中カロリガスであり、低カロリガスとのカロリ差が小さいため、混合しやすいことと、ＣＯＧの主成分が水素であるので低カロリガス中の水素含有量を増加させることにより着火保炎性をよくすることができるためである。
しかしながら、ＣＯＧはどこでも容易に入手できるというガスではない。また、ＣＯＧにはアンモニア、シアン化水素等が多く含まれており、燃焼によって有害な窒素酸化物が多量に発生する。さらに、ＣＯＧに含まれる窒素酸化物とブタジエン・シクロペンタジェン等の不飽和炭化水素とが重合反応して高分子のガム状物質（ＮＯ−Ｇｕｍとも呼ばれる）が生成され、これによって燃料制御弁やガスタービンノズル等に不具合が生じる可能性がある。これらの問題を解消するには大規模なＣＯＧの前処理設備（アンモニアおよびシアン化水素の除去、水素添加のための装置）が必要となる。また、ＣＯＧは硫化水素（Ｈ２Ｓ）も多く含むため、燃焼後の排気ガス中の二酸化硫黄の濃度を減少させるための脱硫装置が必要となる場合もある。このように、設備コストが大幅に上昇し、さらにその保守負荷が増大する。
一方、ＮＧを混合する場合、一般的なＮＧは水素を含まないため、ＣＯＧを混合する場合と比較して燃料ガスを燃焼安定性保持のため高カロリにせざるを得ない。その結果、燃焼時にいわゆる thermal NO を増加させる。また、ＮＧが含有する可燃性成分はメタンを主とした炭化水素がほとんどであり、低カロリガスへの混合によって低カロリガスの組成を大きく変化させる畏れがある。また、天然ガスは高カロリガス（約４０ＭＪ／ｍ3Ｎ ）であり、低カロリ副生ガスのカロリ（約１２ＭＪ／ｍ3Ｎ 以下）とは大きな差がある。このため、ＮＧの増熱効果が著しいので、増熱の際の低カロリ副生ガスと天然ガスとの混合比を小さくせざるを得ず、その結果、増熱による一様なガス混合性の確保が困難となる。その不一様性の偏差が大きい場合、その影響はガスタービンでの燃焼時に現れ、燃焼温度の不均一を生じる。この不均一がはなはだしい場合にはガスタービンの燃焼器やタービン部を損傷させる。
特開２００２−１５５７６２号公報
特開平９−３１７４９９号公報
本発明者らは、ＢＦＧ等の低カロリガスを燃料ガスとして安定して燃焼させるには、低カロリガスに高カロリガスを混合してこの混合ガスの発熱量を増化させることによって安定燃焼を確保するという一義的な方法ではなく、同時に低カロリガス中の水素含有量を安定燃焼に必要なレベルまで増加させることが有効であることに着目した。水素ガスは着火保炎性がよく、この性質を有効利用できるからである。
また、本発明者らは、低カロリガスの燃焼装置への供給量が減少し、たとえば、燃焼装置の一種であるガスタービンの出力を下げざるを得ない場合や、ガスタービンの部分負荷運転を含めた安定運転が困難な状態となる場合、ガス改質設備によって低〜中カロリガス（発熱量が２０ＭＪ／ｍ3Ｎ 程度のガス）を発生させて、低カロリガスに混合することにより、低カロリガスを増熱することを実現し、ガスタービンの運転を継続できることに着目した。これは、低カロリガスの増熱に天然ガスのような高カロリガスを用いた場合、低カロリガスに対する高カロリガスの混合比が小さいために一様なガス混合性の確保が困難となる反面、低〜中カロリガスの場合にはその混合比を大きくできること、混合する二種類のガスのカロリ差が小さいために一様なガス混合性の確保が容易となること、且つ、着火保炎性のよい水素ガス量も混合後に増加することからである。
本発明はかかる経緯からなされたものであり、ガスタービンの燃料ガスとして低カロリガスを用いる場合、これに改質ガスを加えて低カロリガスを改質し、燃焼安定性を実現するためのガス改質設備を提供することを目的としている。
上記目的のために本発明のガス改質設備は、
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。
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。
低カロリガスとは、たとえば高炉ガス（ＢＦＧ）、直接還元製鉄法や溶融還元製鉄法によって発生する副生ガス、ＧＴＬ（Gas to Liquids）プロセスにおいて発生するテイルガス、オイルサンドからオイル精製プロセスに伴って発生する副生ガス、プラズマを用いたゴミ焼却によって発生するガス、および、その他の類似の高熱によって原料を熱化学反応させることに伴って発生する副生ガス等の低カロリガスを含む。天然ガスは液化天然ガスをも含んでいる。
また、上記改質ガス製造装置が、プロセス蒸気供給ラインをさらに備えており、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いるのが好ましい。プロセス蒸気の混合によって改質ガスの水素濃度がさらに上昇するからである。
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燃料ガスの水素濃度検出器をさらに備え、
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燃料ガスの水素濃度検出器をさらに備え、
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。
上記改質ガス製造装置がプロセス蒸気供給ラインを備えているものにおいて、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、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。
上記改質ガス製造装置がプロセス蒸気供給ラインを備えているものにおいて、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、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、
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、
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。
上記改質ガス製造装置がプロセス蒸気供給ラインを備えているものにおいて、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、
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をさらに備え、
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、
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。
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。
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るのが好ましい。
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の加熱用に、上記加熱用蒸気供給ラインに加えて、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をさらに備え、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いるのが好ましい。反応筒における化学反応を開始させる時点で、未だ当該設備内で蒸気が発生していない過渡的状態であるが故に反応を加速させるに必要となる熱源を得ることができるからである。
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、この熱交換手段が、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いるのが好ましい。高温化された改質ガスを適度な温度に冷却しうるとともに、反応に先立って混合気体を予熱することができるからである。
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いるのが好ましい。
上記冷却手段が、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いるのが好ましい。
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、この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いるのが好ましい。混合調整装置において低カロリガスに対する改質ガスの均一な混合が可能となるからである。
本発明によれば、不純物のほとんど無いＮＧを改質して水素ガスを顕在させ、この水素ガスを含有するクリーンな改質ガスをＢＦＧ等の低カロリガスに対する改質ガスとして用いることができる。その結果、低カロリガスの水素ガス含有率を安定化させる等、低カロリガスを安定した燃料として改質することができる。
また、低カロリガスの供給量が減少した場合でも、低カロリガスとの混合性がよく且つ着火保炎性がよい水素ガスを含有する改質ガスによって低カロリガスを増熱することにより、設備の運転を安定的に継続することができる。
添付の図面を参照しながら本発明のガス改質設備の実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態であるガス改質設備（以下、単に設備という）の概略を示すブロック図である。この設備はガスタービン発電設備１に低カロリガス（以下、本実施形他ではＢＦＧで代表させる）を主体とした燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管２と、改質ガスを製造する改質ガス製造設備３と、改質ガス製造設備３から改質ガスを燃料ガス供給配管２に合流させる改質ガス供給配管４と、燃料ガス供給配管２と改質ガス供給配管４との合流点に配設された、ＢＦＧと改質ガスとを混合して燃料ガスの調整を行う混合調整装置５とを備えている。ガスタービン発電設備１には排熱を有効利用する付帯設備６が付設されている。改質ガス製造設備３には改質ガスの原料となるＮＧ、空気およびプロセス蒸気（以下、水蒸気という）を供給するＮＧ供給配管７、空気供給配管８およびプロセス蒸気配管９１が接続されている。さらに、改質ガス製造設備３には、そこでＮＧを部分酸化反応させるために加熱する加熱用蒸気供給配管９およびガスタービン抽気空気配管（以下、単に抽気配管という）９２が接続されている。また、この設備１には、改質ガスの製造、改質ガスの供給、および、ＢＦＧと改質ガスとの混合調整を制御するための制御装置１０が設置されている。
上記改質ガス製造設備３ではＮＧを空気と混合して部分酸化し、ＮＧ中のメタンガス（ＣＨ４）を分解して水素ガス（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水分（Ｈ２Ｏ）を顕在化させる。液化した水分はドレンとして排出されるが、その他は全て改質ガスとしてＢＦＧに混合される。このように、ＮＧを分解するだけであって純水水素を取り出すのではないので、脱硫、タール除去、ナフタリン除去などの前処理設備は不要である。また、可燃成分としてＣＨ４、Ｈ２、ＣＯが得られる。ＮＧと空気との混合比を変えることによってこれら可燃成分の割合を調節することが可能である。したがって、燃料ガスとして選択される低カロリガスの成分に適合させることが可能である。
使用するＮＧが低圧である場合と高圧である場合とで配管設備が若干異なるが、図１では両者を併せて記載している。たとえば、上記改質ガス供給配管４は、ＮＧが低圧か高圧かによって異なるが、図１では低圧改質ガス供給配管４ａと高圧改質ガス供給配管４ｂとが合わせて示されている。低圧のＮＧとは、改質ガス製造設備３に供給されるＮＧがガスタービンへの供給燃料に対して要求される圧力よりも低い圧力の場合を言う。高圧のＮＧとは、逆にガスタービンへの供給燃料に対して要求される圧力よりも高い圧力のＮＧを言い、たとえば液化天然ガスを閉所において気化させた状態のものである。
低圧ＮＧを使用して得られる改質ガスの圧力も低いものとなる。この場合、低圧の改質ガスは低圧改質ガス供給配管４ａを通して混合調整装置５に送られ、ここでＢＦＧと混合される。混合調整装置５では、燃料ガス中の水素ガス含有率が所定範囲となるように、改質ガス供給配管４ａからＢＦＧに対して供給される改質ガスの量を調整すると共に希釈ガスを必要に応じて供給する。ガスタービン発電設備１ではこの改質された混合ＢＦＧを燃料としてガスタービンを運転し、発電する。付帯設備６には後述するように、ガスタービン３６からの排熱を利用する排熱回収ボイラー４１や蒸気タービン４２が設置されている。
高圧ＮＧを用いる場合は、後述するように空気供給配管８も高圧用のものを用いるので、低圧ＮＧを用いる場合とでは異なる。また、高圧ＮＧを使用して得られる改質ガスの圧力は高いものとなる。高圧の改質ガスは混合調整装置５には送られずに、高圧改質ガス供給配管４ｂを通してガスタービン発電設備１内の燃料ガス供給配管２に直接送られ、ここでＢＦＧと混合される。
図２〜３を参照しつつ上記各設備２、３、５、６を説明するが、まず、低圧ＮＧを使用する場合について説明し、その後で、高圧ＮＧを使用する場合についての差違点について説明する。
（低圧改質ガス製造設備３の構成）
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。
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。
改質ガス製造設備３はＮＧと空気とを混合するための第一混合器１１、混合された気体を加熱することによって部分酸化させる反応筒１２、および、反応筒１２に送られる混合気体と反応熱によって高温化された気体との熱交換を行う熱交換器１３を備えている。混合気体の化学反応に必要な温度まで反応筒１２を加熱するために、反応筒１２に接続された加熱用蒸気供給配管９からは水蒸気が供給され、または、ガスタービン空気圧縮機３８ａ（図４参照）から反応筒１２に接続された上記抽気配管９２からは抽気された高温圧縮空気が流調弁１０３を通して供給される。抽気配管９２には温度計８９が設置されている。上記ガスタービン空気圧縮機３８ａからの高温圧縮空気が利用できないときに加熱用蒸気供給配管９からの水蒸気を用いる。また、水蒸気や高温圧縮空気は反応筒１２の起動時のみ供給され、反応開始後は混合気体自らの反応熱によって反応が継続される。
この改質ガス製造設備３の各配管には各種の計測機器および流量調整弁（以下、流調弁という）が設置されている。これらを流体の流れに沿って説明する。
まず、ＮＧ供給配管７を通して供給されるＮＧは、流調弁５１を通ったあとミストセパレータ１４に至って液分が除去される。改質ガス製造設備３の第一混合器１１へ至る配管７には圧力計６１と流量計７１が設置されている。第一混合器１１にも圧力計６３が設置されている。
空気供給配管８を通して供給される空気は、フィルタ１５によって除塵されたあと、昇圧ファン１６により、流調弁５２ａ、５２ｂを通して第一混合器１１へ圧送される。第一混合器１１において、空気はＮＧと混合される。この空気供給配管８における上記流調弁５２ａの下流に圧力計６２および流量計７２が設置されている。また、空気供給配管８には上記昇圧ファン１６をバイパスするバイパス配管１６ａが配設されている。このバイパス配管１６ａには流調弁５３が設置されている。このバイパス配管１６ａは昇圧ファン１６の連続運転が可能な最小流量を確保するためのものである。
一方、プロセス蒸気配管９１を通して供給される水蒸気は流調弁９３を通ったあと第三混合器９４に供給され、ＮＧと空気との混合ガスに混合される。符号７６は流量計である。
改質ガス製造設備３においては、第一混合器１１によって空気とＮＧとが混合されてなる混合気体が熱交換器１３によって昇温されたあと、反応筒１２に送られる。熱交換器１３の上流側および下流側の混合気体供給配管１７にはそれぞれ温度計８１、８２が設置されている。反応筒１２および加熱用蒸気供給配管９にもそれぞれ温度計８３、８４が設置されている。反応筒１２では、ＮＧが部分酸化されてその含有ＣＨ４がＨ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏに分解される。これらは分離されることなく改質ガスとして改質ガス供給配管４に送られる。この改質ガス供給配管４中の改質ガスは、前述の熱交換器１３を通ることによってＮＧと空気との混合気体によって冷却される。反応筒１２と熱交換器１３との間の改質ガス供給配管４の部分には圧力計６４と温度計８５とが設置されている。
改質ガス供給配管４は改質ガス製造設備３から混合調整装置５の第二混合器１８まで延設されている。改質ガス製造設備３から出たあとの改質ガス供給配管４には冷却器１９およびバッファタンク２０が配設されている。バッファタンク２０は改質ガス流量の変動を吸収するためのものである。改質ガスは冷却器１９によって冷却され、凝縮した液分はドレンとして排出される。その後、改質ガスはバッファタンク２０に所定量充満された状態で、流調弁５４によって流量調整されつつ第二混合器１８に送られる。流調弁５４によって流量調整された改質ガスの流量は、流調弁の下流に設置された流量計７３によって検出される。
冷却器１９とバッファタンク２０との間の改質ガス供給配管４の部分には、改質ガス流れの下流に向かって、温度計８６、Ｈ２濃度計２１、Ｏ２濃度計２２、ＣＯ濃度計２３およびＣＨ４濃度計２４が設置されている。バッファタンク２０には圧力計６４が設置されている。改質ガス供給配管４にはバッファタンク２０をバイパスするバイパス配管２５が配設されている。
（混合調整装置５の構成）
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。
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。
混合調整装置５におけるＢＦＧ供給配管２６には、ＣＨ４濃度計１１１、ＣＯ濃度計２８、Ｈ２濃度計２９、上記第二混合器１８およびＨ２希釈装置３０が、流体流れの下流に向かって順に設置されている。ただし、この機器の配置は例示であってこれに限定されるものではない。ＢＦＧと改質ガス（Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等）とは、第二混合器１８によって混合されて混合ガス（燃料ガス）となり、燃料ガス供給配管２を通してガスタービン発電設備１の燃料圧縮機３５（図４参照）に送られる。
Ｈ２希釈装置３０は燃料ガス中のＨ２濃度が所定範囲を超えたときにＮ２ガスを混合してＨ２濃度を低下させるためのものである。このＨ２希釈装置３０には図示しない窒素ガス（Ｎ２）供給源から希釈用ガスとしてのＮ２ガスを供給する供給配管３１が接続されている。Ｎ２供給配管３１には流調弁５５と流量計７４とが設置されている。
混合調整装置５からガスタービン発電設備１に至る燃料ガス供給配管２には、下流に向けて除塵器３２、ＣＯ濃度計１１２、Ｈ２濃度計３３、ＣＨ４濃度計１１３、圧力計６６、温度計８８およびカロリメータ（たとえばガス分析器）３４が設置されている。
（ガスタービン発電設備１の構成）
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。
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。
このガスタービン発電設備１に付設された付帯設備６は、排熱回収ボイラー４１、この排熱回収ボイラー４１の水蒸気によって発電するための蒸気タービン４２、および、排ガスを放散するための煙突４３である。もちろん蒸気タービン４２には発電機４４が接続されている。また、排熱回収ボイラー４１から所定のユースポイントＵＰへ水蒸気を供給するための蒸気供給配管４５が設置されており、この蒸気供給配管４５には流調弁５８が設置されている。この蒸気供給配管４５によって前述の反応筒１２に加熱用の水蒸気を供給してもよい。
以上のガス改質設備は上記制御装置１０によってその運転が制御される。制御装置１０は、ＢＦＧに改質ガスや希釈用ガスを必要量混合してＢＦＧの特性を改良するための混合調整装置５の制御と、この混合調整装置５からの要求指令によってＮＧと空気との混合ガスから所用の改質ガスを製造するための改質ガス製造装置３の制御とを行う。以下の通りである。
（改質ガス製造装置３の制御）
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。
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。
ＮＧおよび空気の供給量およびこれらの混合比の調節は、各供給配管７、８の流調弁５１、５２ａ、５２ｂの開度を調整することによりなされる。ＮＧと空気との混合比は、前述した基準混合比となるように、各供給配管７、８の流量計７１、７２による計測情報に基づいてフィードバック制御される。改質ガスの製造量と混合調整装置５への供給量との調整は、第一混合器１１の内圧、または、改質ガス供給配管４上のバッファタンク２０の内圧、が所定範囲となるように流調弁５１によってＮＧ流量を制御することによりなされる。予め混合比が定まっているので、流調弁５１によってＮＧ流量（流量計７１によって計測）が定まると、自動的に空気供給配管８の流調弁５２ａの開度が決定され、流調弁５２ｂによって空気流量（流量計７２によって計測）が調整される。一方の流調弁５２ａはＮＧと空気との混合比によって自動的に開度を定める固定開度弁である。他方の流調弁５２ｂは混合比を正しく調整する自動制御弁として作動する。これら流調弁５２ａ、５２ｂの流量割合は任意に設定することができる。
改質ガスの発熱量は、図５に示すように、ＮＧ（ＣＨ４が１００であると想定して）に混合する空気の容積比率が０のときに最大で、この比率が大きくなるほど低下する。一方、改質ガス中の水素濃度は、図６に示すように、空気の容積比率が０のときに０であり、２０〜３５（％）あたりで大きくなり、それから空気比率が大きくなるほど低下していく。なお、図５は、成分がＣＨ４のみであると仮定したＮＧに対する空気の混合比率に対する、当該混合ガスの発熱量を示すグラフである。また、図６は、成分がＣＨ４のみであると仮定したＮＧに対する空気の混合比率に対する、製造後の改質ガスの主燃焼成分の容積割合を示すグラフである。
水蒸気は、ＮＧと空気との混合比が同じ場合、改質ガス中の水素濃度を高くする効果があるため、同じＮＧと空気との混合比によるより高い水素濃度の改質ガスが必要な場合に供給される。この水素濃度の変化によって発熱量も変化するので、発熱量を調整することを目的として水蒸気濃度を調整してもよい。
また、改質ガスの製造において、安全上の理由から改質ガス中の酸素濃度を所定値（たとえば１容積％）以下にすべく制御される。このためには、Ｏ２濃度計２２の検出結果に基づき、空気の混合比を減少させる方向で流調弁５２ｂによってフィードバック制御を行う。また、燃料ガスの発熱量を調整することができるように、Ｈ２濃度計２１、ＣＯ濃度計２３、ＣＨ４濃度計２４、圧力計６４および温度計８６による検出情報から制御装置１０が改質ガスの発熱量を算出する。ＮＧを用いた改質ガスの可燃成分は主にＨ２ガス、ＣＯガスおよびＣＨ４ガスだからである。この算出発熱量に基づき、所定の発熱量となるように流調弁５２ｂを用いて空気混合比を変更することによって調整する。なお、発熱量の算出に検出温度および検出圧力をも用いるのは水蒸気分圧補正を行うためである。
（混合調整装置５の制御）
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。
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。
まず、燃料ガス中の水素含有量制御を説明する。水素ガスは燃焼速度が速く着火保炎性がよいため、低カロリであるＢＦＧの安定した燃焼の維持に貢献する。したがって、水素含有率の低い低カロリガスに対して、制御装置１０は燃料ガス中の水素濃度が所定値（たとえば４容積％）に維持されるように制御する。ガスタービンの場合、ＢＦＧの水素含有率が２容積％以下であると失火しやすいからである。なお、水素濃度制御におけるＢＦＧと改質ガスとの計画混合比および最大混合比は手動入力によって任意に設定することが可能である。計画混合比および最大混合比については後述する。
もし、改質ガスの供給量を調整（増大）することによっても水素濃度が所定値を下回る場合、制御装置１０はアラーム（low-alarm ）を発すると共に、改質ガス製造装置３に対して水素濃度増加指令を発する。この指令を受けた改質ガス製造装置３では、ＮＧへの空気混合比率を変えて改質ガス中の水素濃度を上昇させる。改質ガス中の水素濃度はＮＧと空気との混合比が３０容積％程度で最大となるため、この混合比においてもなお改質ガス中の水素濃度を高くする必要がある場合、ＮＧと空気との混合比を固定しておいて水蒸気を混合する。水素濃度の上昇によって発熱量も上昇するので、水蒸気の混合率を変化させることによって発熱量制御も行うことができる。水蒸気の混合量の最大値は第三混合器９４の濃度条件下で飽和圧力以下とする。
改質ガスの水素濃度を最大に上昇させることによっても水素濃度が所定値を下回る場合、制御装置１０はアラーム（low-low alarm ）を発すると共に、水素濃度制御から発熱量制御に切り替える。すなわち、改質ガス製造装置３に対して改質ガスの発熱量を増大させる指令を発する。この指令を受けた改質ガス製造装置３では、ＮＧへの空気混合比率を変えて改質ガスの発熱量を増大させる。具体的にはＮＧへの空気混合比率を低下させることによって改質ガスの発熱量を増大させる。
一方、もし改質ガスの供給量を調整（減少）することによっても水素濃度が所定値を超える場合、制御装置１０はアラーム（high-alarm）を発すると共に、改質ガス製造装置３に対して水素濃度低下指令を発する。この指令を受けた改質ガス製造装置３では、ＮＧへの空気混合比率を変えて改質ガス中の水素濃度を低下させる。
また、改質ガスの水素濃度を最小まで低下させることによっても水素濃度が所定値を超える場合、制御装置１０はアラーム（high-high-alarm ）を発すると共に、水素濃度が所定値となるように、Ｎ２供給配管３１の流調弁５５を調整して希釈装置３０に供給する希釈用ガスの必要流量（流量計７４によって検出）を設定する。希釈用ガスとしては通常Ｎ２が使用されるが、これに限定されない。
以上の制御は、燃料ガスたるＢＦＧ中の水素濃度を所定値に保つための制御であるが、もともと水素濃度が十分且つ安定した（５容積％以上）低カロリー副生ガスも存在する。かかる低カロリーな副生ガスであっても、主製品の操業プロセスの操業条件変更の影響を受けて発熱量（ガスカロリー）が変化することがある。このような低カロリガスのカロリー変動に対応して、燃料ガスの発熱量を安定させることにより運転を維持するための制御（発熱量制御）を行うことも可能である。
すなわち、改質ガス供給配管４および燃料ガス供給配管２に設置された流量計７３、７４、７５と、燃料ガス供給配管２に設置されたＨ２濃度計２９、ＣＯ濃度計２８、ＣＨ４濃度計１１１、圧力計６５および温度計８７とによる検出結果に基づいてＢＦＧの発熱量を計算し、さらに、改質ガス供給配管４に設置された流量計７３、Ｈ２濃度計２１、ＣＯ濃度計２３、ＣＨ４濃度計２４、圧力計６４および温度計８６による検出結果に基づいて改質ガスの発熱量を計算する。これらのトータルの発熱量がガスタービン３６の運転に必要な発熱量を下回った場合に、改質ガス供給配管４からより高位の中〜低カロリを有する高カロリ改質ガスを供給して燃料ガスの必要発熱量まで上昇させる制御である。改質ガスの供給量は流調弁５４によって制御する。なお、発熱量の算出に検出温度および検出圧力をも用いるのは水蒸気分圧補正を行うためである。
発熱量計算のための濃度検出に各成分ガスの濃度計２１、２３、２４、２８、２９、１１１を用いたのは、検出速度が速いため、プロセス制御に適しているからである。一方、検出速度は遅いがガス成分を正確に計測することができる前述のカロリメータ３４は燃料ガスの性状変化を監視するために用いられる。したがって、ＢＦＧと改質ガスとを混合したあとの燃料ガスの可燃性成分はこのカロリメータ３４によって計測し、調整のために制御装置１０へフィードバックすることができる。
また、この燃料ガスのカロリー値（可燃成分の濃度）の検出速度を速くして即応性を持たせるには、燃料ガス供給配管２に設置されたＣＯ濃度計１１２とＨ２濃度計３３とＣＨ４濃度計１１３とを用いて可燃成分の濃度を検出し、圧力計６６および温度計８８による計測圧力および計測温度から水分補正をして計算すればよい。混合後の燃料ガスの発熱量がガスタービンの許容カロリー変動幅の上限値を超す場合には、Ｎ２供給配管３１によってＮ２ガスを供給することにより発熱量を低減する。
この発熱量制御におけるＢＦＧと改質ガスとの計画混合比、最小混合比および最大混合比は手動入力によって任意に設定することができる。これは、各高炉ごとに発生するＢＦＧの組成は異なり、必然的にこれに連係すべき改質ガスの組成も異ならざるを得ないので、これに対応すべく適宜変更設定するためである。また、低カロリー副生ガスには前述のとおり水素ガスを５容積％以上含むようなものも存在するが、ＢＦＧのように水素濃度の低いものもある。このようなガスでは、発熱量制御時においても前述した所定の水素濃度を維持するのが望ましい。なぜなら、水素ガスは着火保炎性がよく、安定燃焼を確保するために必要なガス成分だからである。
前述した計画混合比とは、ある水素濃度のＢＦＧに対する、予め計画された水素濃度を有する改質ガスの混合比であり、予め設計段階で計算によって得られる比である。この計画混合比が予め得られておれば、ＢＦＧの水素濃度変化に対して制御応答性が良くなる。そして、燃料ガス供給配管２のＨ２濃度計３３の検出結果に基づくフィードバック制御によって微調整がなされる。最大混合比とは、計器の誤信号による改質ガスの過剰混合を防止するために設定する混合比の上限値である。同様に、最小混合比とは、計器の誤信号による改質ガスの混合不足（発熱量不足）を防止するために設定する混合比の下限値である。
以下、具体的な発熱量制御を説明する。通常運転中に燃料ガスの発熱量が予め定められた範囲を下回った場合、制御装置１０は燃料ガスの発熱量が所定値となるように、改質ガス供給配管４の流調弁５４の開度を増大して第二混合器１８へ供給する改質ガスの流量（流量計７３によって検出）を増大する。
改質ガスの流量を増大してもなお燃料ガスの発熱量が設定値を下回る場合、制御装置１０はアラーム（low-alarm ）を発すると共に、改質ガス製造装置３に対して発熱量増加指令を発する。この指令を受けた改質ガス製造装置３では、ＮＧへの空気混合比率を変えて改質ガスの発熱量を上昇させる。ＮＧへの空気混合比率の調節量は図５のグラフの傾向に合わせて決定される。必要に応じて水蒸気の混合率も変化させることにより改質ガスの発熱量を上昇させる。
改質ガスの発熱量を最大に上昇させることによってもなお燃料ガスの発熱量が所定値を下回る場合、制御装置１０はアラーム（low-low alarm ）を発する。これに応じて操作員が適切な処置を行う。
一方、もし改質ガスの供給量を調整（減少）することによっても発熱量が所定の上限値を超える場合、制御装置１０はアラーム（high-alarm）を発すると共に、改質ガス製造装置３に対して発熱量低下指令を発する。この指令を受けた改質ガス製造装置３では、ＮＧへの空気混合比率を変えて改質ガスの発熱量を低下させる。
また、改質ガスの発熱量を最小まで低下させることによってもなお燃料ガスの発熱量が所定の高上限値を超える場合、制御装置１０はアラーム（high-high-alarm ）を発すると共に、発熱量が所定の低上限値となるように、Ｎ２供給配管３１の流調弁５５を調整して希釈装置３０に供給する希釈用ガスの必要流量（流量計７４によって検出）を設定する。
なお、水素濃度制御時および発熱量制御時に、ＮＧと空気との混合比を変更する際には混合に必要な時間遅れを考慮して行うのが望ましい。
以上述べた燃料ガスの発熱量制御は、燃料ガスの発熱量を検出しつつ改質ガスやＮ２ガスの供給により直接的に発熱量を増減する制御である。
つぎに、図７〜図９を併せて参照しつつ、前述の低圧ＮＧではなく、高圧ＮＧを用いる場合の設備上の差違点を中心に説明する。
高圧ＮＧを用いる場合は、合わせて供給する空気も高圧にする必要があるが、図７および図８を参照しつつ以下に二種類の高圧仕様の空気供給配管８について説明する。図７において二点鎖線で示す範囲の配管は高圧用として、図２中の低圧空気供給配管８における二点鎖線で囲むＡ部に代えて採用するものである。
図７に示す空気供給配管８には、後述するガスタービンにおける空気圧縮機３８ａに接続された抽気配管９２を通して抽気される高温高圧空気が、流調弁１０３によって流量調整されつつ導かれる。そして、この空気供給配管８における前述の流調弁５２ａ、５２ｂの下流に昇圧用の圧縮機９５が配設されている。空気供給配管８にはこの昇圧用圧縮機９５をバイパスするバイパス配管９６が接続され、このバイパス配管９６には、空気冷却器９７と昇圧用圧縮機９５のサージングを防止するための流調弁９８とが配設されている。このようにしてガスタービンにおける空気圧縮機３８ａからの高温高圧空気を利用することができる。
図８に示す空気供給配管８には、図２中の低圧空気供給配管８と同様に低圧の空気が供給されてくる。しかし、この高圧空気供給配管８には、図２中の低圧空気供給配管８における昇圧ファン１６に代えて、高圧の空気圧縮機９９が配設されている。また、空気供給配管８にはこの空気圧縮機９９をバイパスするバイパス配管１００が接続され、このバイパス配管１００には、空気冷却器１０１と空気圧縮機９９のサージングを防止するための流調弁１０３とが配設されている。
図９には高圧のＮＧから製造した高圧の改質ガスを利用するガスタービン発電設備１の配管設備が示されており、これは図３および図４に示す低圧の改質ガスを使用する配管に相当する。ここには、図３に示すようなＢＦＧと改質ガスとの混合調整を行う混合調整装置５が纏まった形では配設されていない。具体的には、図示のごとく、前述した混合調整装置５のうちの、圧力計６５、ＣＯ濃度計２８およびＨ２濃度計２９が燃料圧縮機３５の上流側に設置されており、改質ガスとＢＦＧとを混合する第四混合器１０４と、流調弁５５、流量計７４およびＨ２希釈装置３０が設置されたＮ２供給配管３１とが燃料圧縮機３５の下流側に設置されている。このように、混合調整装置５の構成要素が燃料圧縮機３５の上流と下流とに分かれて設置されている。これは、ＢＦＧに混合する改質ガスは高圧であって上記燃料圧縮機３５による昇圧を必要としないため、改質ガス供給配管４を燃料圧縮機３５の下流側に接続したことによる。また、ガスタービン３６中の空気圧縮機３８ａに抽気配管９２が接続されている。空気圧縮機３８ａからこの抽気配管９２を通して高温高圧空気が前述した改質ガス製造装置３への空気供給配管８に送られる。以上の点が図３および図４に示す低圧の改質ガスを使用する配管と相違する。
本発明によれば、不純物のほとんど無いＮＧを分解することによって水素ガスを含有するクリーンな改質ガスを用いることができるので、改質ガスの前処理設備などを要することなくガスタービンの継続的安定燃焼を実現することが可能となる。
１・・・・ガスタービン発電設備
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
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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