JP6409036B2 - ガスタービンエンジン用の液化石油ガス燃料調整システム - Google Patents

Description

本出願及びそれに伴う特許は、一般に、ガスタービンエンジンに関し、特に、ガスタービンエンジンのための代わりの燃料源としてプロパン等を用いるためのプロパン調整システムに関する。

発電分野における高効率ガスタービンエンジンには、一般に、天然ガス等のガス燃料及び／又はディーゼルや灯油等の液体燃料によって燃料が供給される。天然ガス及び／又は液体燃料は、一般に、信頼できる供給源及び信頼できる送出システムを必要とする。結果として、ガスタービンエンジンは、供給源又は送出システムのいずれかが長期間にわたって中断されれば、オフラインで利用されなければならない場合がある。したがって、多くのガスタービンエンジンオペレータは、バックアップ燃料供給源を利用する場合がある。

一般に、バックアップ燃料供給システムは、ガスタービンエンジンに燃料を供給するために灯油又はディーゼル等の液体燃料に依存する場合がある。様々な代わりの軽量で揮発性が高い液体燃料、例えばプロパン、ブタン、及び、液化石油ガス燃料、すなわち、ＬＰＧ燃料として知られる様々な混合物等も代わりの燃料源として適している。ペンタン、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル等の同様の熱力学的特性を有する様々な他の燃料が使用される場合もある。

これらの代わりの液体燃料を使用するためには、燃料を気化させて希釈剤及び／又は空気等のキャリアガスと混合させ、ガス状の燃料混合物を生成しなければならない。ガス状の燃料混合物は、その後、天然ガスと同じ態様で燃焼器内へ注入される場合がある。結果として、信頼できる現場での燃料調整システムが、プロパン及び他のタイプの液化石油ガス等の代わりの燃料の使用にとって有益である。

米国特許出願公開第２０１４／０３１８１３４号明細書

したがって、本出願及びそれに伴う特許は、ガスタービンエンジンと共に用いる液化燃料の流れを調整するための燃料調整システムを提供する。燃料調整システムは、ガスタービンエンジン付近に位置される燃料スキッドと、液化燃料の流れを送出するために燃料スキッド付近に位置される１つ以上のポンプと、液化燃料の流れを気化するために燃料スキッド付近に位置される１つ以上の気化器とを含んでもよい。

また、本出願及びそれに伴う特許は、ガスタービンエンジンで用いるプロパンの流れを調整する方法も提供する。方法は、燃料スキッドにおけるポンプを用いてプロパンの流れの圧力を高めるステップと、燃料スキッドにおける熱流体加熱気化器内でプロパンの流れを気化するステップと、スクラバー内でプロパンの流れを調整するステップと、プロパンの流れをガスタービンエンジンへ供給するステップとを含んでもよい。

更に、本出願及びそれに伴う特許は、ガスタービンエンジンと共に用いるプロパンの流れを調整するための燃料調整システムも提供する。燃料調整システムは、ガスタービンエンジン付近に位置される燃料スキッドと、プロパンの流れを送出するために燃料スキッド付近に位置される多くのポンプと、プロパンの流れを気化するために燃料スキッド付近に位置される多くの熱流体加熱気化器とを含んでもよい。

本出願及びそれに伴う特許のこれら及び他の特徴並びに改良は、幾つかの図面及び添付の特許請求の範囲と併せて解釈する際に以下の詳細な説明を検討すると、当業者に明らかになる。

圧縮機、燃焼器、タービン、及び、負荷を示すガスタービンエンジンの概略図である。 図１のガスタービンエンジンと共に使用されてもよい本明細書中に記載されるプロパン調整システムの概略図である。

ここで、幾つかの図の全体にわたって同様の数字が同様の要素を示す図面を参照すると、図１は、本明細書中で使用されるガスタービンエンジン１０の概略図を示す。ガスタービンエンジン１０は圧縮機１５を含んでもよい。圧縮機１５は、入ってくる空気２０の流れを圧縮する。圧縮機１５は、圧縮された空気２０の流れを燃焼器２５へ送出する。燃焼器２５は、圧縮された空気２０の流れと加圧された燃料３０の流れとを混合させて、混合物に点火し、燃焼ガス３５の流れを形成する。単一の燃焼器２５だけが示されるが、ガスタービンエンジン１０は、周方向の配列を成して構成される任意の数の燃焼器２５を含んでもよい。燃焼ガス３５の流れは、引き続いて、タービン４０へ送出される。燃焼ガス３５の流れは、タービン４０を駆動させて機械的な仕事を生み出す。タービン４０で生み出された機械的な仕事は、シャフト４５を介して圧縮機１５を駆動させるとともに、例えば発電機等の外部の負荷５０を駆動させる。

ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、様々なタイプの合成ガス、液体燃料、及び／又は、他のタイプの燃料、並びに、これらの混合物を使用してもよい。ガスタービンエンジン１０は、例えば７シリーズ又は９シリーズの高馬力ガスタービンエンジン等を含むがこれらに限定されない、ニューヨーク州のスケネクタディのＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙにより提供される多くの様々なガスタービンエンジンのうちのいずれか１つであってもよい。ガスタービンエンジン１０は、異なる形態を有していてもよく、また、他のタイプの構成要素を使用してもよい。また、他のタイプのガスタービンエンジンが本明細書中で使用されてもよい。複数のガスタービンエンジン、他のタイプのタービン、及び、他のタイプの発電機器が本明細書中で一緒に使用されてもよい。

燃焼器２５は、燃料３０の流れを伴う燃料源５５と連通してもよい。前述したように、燃料源５５は天然ガス等の流れをもたらしてもよい。或いは、燃焼器２５が１つ以上の別の燃料源６０とも連通していてもよく、及び／又は、燃焼器２５が代わりに１つ以上の別の燃料源６０と連通していてもよい。別の燃料源６０は、利用可能性、コスト、及び、他のタイプのパラメータに応じて液化石油ガス燃料等を供給してもよい。実際に、別の燃料源６０は、これらのパラメータ及び局所的状態のタイプに応じて主燃料源であってもよい。

図２は、本明細書中に記載されるプロパン調整システム１００を示す。プロパン調整システム１００はガスタービンエンジン１０等と共に使用されてもよい。プロパン調整システム１００は、内部での燃焼のために液化燃料１１０の流れを供給してもよい。前述したように、液化燃料１１０は、プロパン、ブタン、及び、液化石油ガス燃料及び／又は同様の熱力学的特性を有する他の燃料として知られる多くの混合物、例えば、ペンタン、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル等を含んでもよい。他のタイプの燃料及び燃料混合物が本明細書中で使用されてもよい。液化燃料１１０は１つ以上の貯蔵タンク１２０に貯蔵されてもよい。貯蔵タンク１２０は、従来の構造を成していてもよく、また、任意の適したサイズ、形状、又は、形態を有してもよい。

プロパン調整システム１００が１つ以上のプロパンスキッド１３０を含んでもよい。プロパンスキッド１３０が取り外し不能な構造であってもよく、及び／又は、プロパンスキッド１３０が移動できてもよい。プロパンスキッド１３０は、任意の適したサイズ、形状、又は、形態を有してもよい。プロパンスキッド１３０は、貯蔵タンク１２０とガスタービンエンジン１０との間又はその付近に位置されてもよい。任意の数のプロパンスキッド１３０が本明細書中で使用されてもよい。

プロパン調整システム１００は、プロパンスキッド１３０に或いはその付近に位置される１つ以上の液体移送ポンプ１４０を含んでもよい。ポンプ１４０は、従来の構造を成していてもよく、また、任意の適したサイズ又は容量を有してもよい。この例では、第１のポンプ１５０及び第２のポンプ１６０が本明細書中で使用されてもよい。ポンプを通じた全体の質量流量に応じて任意の数のポンプ１４０がプロパンスキッド１３０に或いはその付近に位置されてもよい。ポンプ１４０は、貯蔵タンク１２０からの液化燃料１１０の温度及び圧力を高める。液化燃料１１０の圧力及び温度が変化してもよい。他の構成要素及び他の形態が本明細書中で使用されてもよい。

プロパン調整システム１００は、プロパンスキッド１３０に或いはその付近に位置される１つ以上の気化器１７０を含んでもよい。この例では、第１の気化器１８０、第２の気化器１９０、及び、第３の気化器２００が示されるが、気化器を通じた全体の質量流量に応じて任意の数の気化器１７０が本明細書中で使用されてもよい。気化器１７０は熱流体加熱型気化器２１０であってもよい。熱流体加熱型気化器２１０は、熱伝達媒体を介して液化燃料１１０の流れを気化してもよい。具体的には、熱流体加熱型気化器２１０は間接的な加熱を行なってもよく、その場合、液相熱伝達媒体が加熱されてクローズドループシェル内及びチューブシステム内の１つ以上のエネルギーユーザへと循環される。熱伝達媒体の例としては、熱油、グリコール、水等が挙げられる。他のタイプの気化器及び他のタイプの熱伝達媒体が本明細書中で使用されてもよい。他の構成要素及び他の形態が本明細書中で使用されてもよい。

プロパン調整システム１００は、多くの燃料調整構成要素２２０を含んでもよい。燃料調整構成要素２２０は、プロパンスキッド１３０とガスタービンエンジン１０との間又はその付近に位置されてもよい。燃料調整構成要素２２０は、全体が或いは一部がプロパンスキッド１３０に位置されてもよい。燃料調整構成要素２２０は、スクラバー、流量計、安全遮断弁、濾過器等を含んでもよい。同様に、他のタイプの構成要素、例えば制御器、弁、センサ等がプロパンスキッド１３０に或いはその付近に位置されてもよい。全体的なガスタービンコントローラ及び／又は専用のプロパン調整システムコントローラが使用されてもよい。また、他の構成要素及び他の形態が本明細書中で使用されてもよい。

使用時、プロパン調整システム１００は、液化燃料１１０の流れを貯蔵タンク１２０からポンプ１４０を介してプロパンスキッド１３０へ送出する。ポンプ１４０は、ポンプが液化燃料１１０を熱伝達及び相変化のために気化器１７０へ流すにつれて、液化燃料１１０の圧力及び温度を高める。ここでは、この後、気化された液化燃料１１０が燃料調整構成要素２２０を通じてガスタービンエンジン１０の燃焼器２５内へその内部での燃焼のために流れ込む。プロパンスキッド１３０は、十分な注意から外れた任意の数の冗長なポンプ、気化器、及び、他の構成要素を含んでもよい。したがって、プロパン調整システム１００は、利用可能性、価格、及び、他のパラメータに基づいてガスタービンエンジン１０が液体燃料１１０等を使用できるようにする。プロパン調整システム１００は、完全な別の燃料システムとして及び／又は全体が或いは一部がレトロフィットの一部として提供されてもよい。

以上が本出願及びそれに伴う特許の特定の実施形態にのみ関連することは明らかなはずである。以下の特許請求の範囲及びその等価物により規定される本発明の一般的な思想及び範囲から逸脱することなく多くの変更及び修正が本明細書中で当業者により成されてもよい。

１０ ガスタービンエンジン
１５ 圧縮機
２０ 空気
２５ 燃焼器
３０ 燃料
３５ 燃焼ガス
４０ タービン
４５ シャフト
５０ 負荷
５５ 燃料源
６０ 別の燃料源
１００ プロパン調整システム
１１０ 液化燃料
１２０ 貯蔵タンク
１３０ プロパンスキッド
１４０ ポンプ
１５０ 第１のポンプ
１６０ 第２のポンプ
１７０ 気化器
１８０ 第１の気化器
１９０ 第２の気化器
２００ 第３の気化器
２１０ 熱流体加熱気化器
２２０ 調整構成要素

Claims (15)

1. 天然ガス燃料で稼働する複数のガスタービンエンジン（１０）と共に用いる液化燃料（１１０）の流れを調整するための燃料調整システム（１００）であって、
   前記液化燃料（１１０）の流れを送出するために前記複数のガスタービンエンジン（１０）付近に位置される１つ以上のポンプ（１４０）と、
   各々が前記液化燃料（１１０）の流れを気化するために前記複数のガスタービンエンジン（１０）付近に位置され、気化された液化燃料（１１０）の流れを天然ガス燃料に対するバックアップ燃料として前記複数のガスタービンエンジン（１０）の各々に供給する複数の気化器（１７０）と、
   を備える燃料調整システム（１００）。
2. 前記液化燃料（１１０）が液化石油ガス燃料を備える請求項１記載の燃料調整システム（１００）。
3. 前記液化燃料（１１０）がプロパン燃料を備える請求項１記載の燃料調整システム（１００）。
4. 前記１つ以上のポンプ（１４０）と連通する貯蔵タンク（１２０）を更に備える請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料調整システム（１００）。
5. 前記１つ以上のポンプ（１４０）が設置されたプロパンスキッドが移動可能である請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料調整システム（１００）。
6. 前記１つ以上のポンプ（１４０）が第１のポンプ（１５０）及び第２のポンプ（１６０）を備える請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料調整システム（１００）。
7. 前記複数の気化器（１７０）が設置されたプロパンスキッドが移動可能である請求項１乃至６のいずれかに記載の燃料調整システム（１００）。
8. 前記１つ以上の気化器（１７０）は、第１の気化器（１８０）、第２の気化器（１９０）、及び、第３の気化器（２００）を備える請求項１乃至７のいずれかに記載の燃料調整システム（１００）。
9. 前記複数のガスタービンエンジン（１０）付近に位置される１つ以上の燃料調整構成要素（２２０）を更に備える請求項１乃至８のいずれかに記載の燃料調整システム（１００）。
10. 前記１つ以上の燃料調整構成要素（２２０）は、スクラバー、流量計、安全遮断弁、又は、濾過器を備える請求項９記載の燃料調整システム（１００）。
11. 前記１つ以上のポンプ（１４０）が第１のポンプ（１５０）及び冗長なポンプ（１６０）を備え、前記複数の気化器（１７０）が第１の気化器（１８０）及び冗長な気化器（１９０）を備える請求項１乃至１０のいずれかに記載の燃料調整システム（１００）。
12. 前記複数の気化器（１７０）が熱伝達媒体を備える請求項１乃至１１のいずれかに記載の燃料調整システム（１００）。
13. 天然ガス燃料で稼働する複数のガスタービンエンジン（１０）で用いるプロパン（１１０）の流れを調整する方法であって、
    ポンプ（１４０）を用いて前記プロパン（１１０）の流れの圧力を高めるステップと、
    複数の熱流体加熱気化器（２１０）内で前記プロパン（１１０）の流れを気化するステップと、
    スクラバー（２２０）内で前記プロパン（１１０）の流れを調整するステップと、
    前記プロパン（１１０）の流れを天然ガス燃料に対するバックアップ燃料として前記複数のガスタービンエンジン（１０）の各々へ供給するステップと、
    を備える方法。
14. 複数のポンプ（１４０）を用いて前記プロパン（１１０）の流れの圧力を高めるステップを備える請求項１３記載の方法。
15. 前記複数のガスタービンエンジン（１０）の数よりも多い、複数の熱流体加熱気化器（２１０）内で前記プロパン（１１０）の流れを気化するステップを備える請求項１３または１４に記載の方法。