JP6623318B1 - 燃料ガス供給装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料ガス供給装置および方法において、燃料ガスを昇圧する燃料ガス圧縮機の破損を抑制して適正圧力の燃料ガスを継続して供給することができる。【解決手段】燃料ガス供給源１００と燃焼器１２とを接続する燃料ガス供給ラインＬ３と、燃料ガス供給ラインＬ３に設けられて燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機２４と、燃料ガス圧縮機２４に導入される燃料ガスの圧力Ｐ２を検出する圧力検出器３２と、燃料ガス供給ラインＬ３における燃料ガス圧縮機２４より上流側に設けられて圧力検出器３２が検出した燃料ガスの圧力Ｐ１が燃料ガス圧縮機２４の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように燃料ガスの圧力を調節する減圧弁２３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、ガスタービンの燃焼器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置および方法に関するものである。

一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。圧縮機は、空気取入口から取り込まれた空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスを得る。タービンは、この燃焼ガスにより駆動し、同軸上に連結された発電機を駆動する。

このガスタービンにて、燃焼器は、所定の圧力の燃料ガスが供給される。この場合、ガス会社から供給される燃料ガスの圧力が、燃焼器に供給する燃料ガスの圧力とほぼ同等であれば、燃料ガスを昇圧する必要がない。しかし、ガス会社から供給される燃料ガスの圧力が、燃焼器に供給する燃料ガスの圧力より低圧であれば、燃料ガス圧縮機により昇圧して燃焼器に供給する。このような燃料ガス供給装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特許第３９９３５１５号公報

上述したようにガス会社から供給される燃料ガスは、圧力が燃焼器に供給する所定の圧力であれば、そのまま燃焼器に供給され、圧力が燃焼器に供給する所定の圧力より低ければ、ガス圧縮機により昇圧してから燃焼器に供給される。ところが、ガス圧縮機は、低圧の燃料ガスを昇圧するものであるが、処理することができる燃料ガスの吸込み圧力に上限値がある。すなわち、ガス圧縮機に対して上限値を超える圧力の燃料ガスが導入されると、ガス圧縮機に大きな負荷が作用し、破損の要因になってしまうおそれがある。ガス圧縮機が破損すると、燃料ガスを燃焼器に供給することができず、プラントが停止してしまうという課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、燃料ガスを昇圧する燃料ガス圧縮機の破損を抑制して適正圧力の燃料ガスを継続して供給することができる燃料ガス供給装置および方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の燃料ガス供給装置は、燃料ガス供給源と燃焼器とを接続する燃料ガス供給通路と、前記燃料ガス供給通路に設けられて燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機と、前記燃料ガス圧縮機に導入される前記燃料ガスの圧力を検出する第１の圧力検出部と、前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機より上流側に設けられて前記第１の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように前記燃料ガスの圧力を調節する調節弁と、を備えることを特徴とする。

そのため、燃料ガス圧縮機に導入される燃料ガスは、調節弁により燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように圧力が調節されてから燃料ガス圧縮機に供給される。すると、燃料ガス圧縮機は、燃料ガスを適正に圧縮して所定の圧力まで昇圧した後、燃料ガス供給通路から燃焼器に供給する。その結果、燃料ガスを昇圧する燃料ガス圧縮機の破損を抑制して適正圧力の燃料ガスを継続して燃焼器に供給することができる。

本発明の燃料ガス供給装置では、前記調節弁は、減圧弁であることを特徴とする。

そのため、調節弁を減圧弁とすることで、燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように燃料ガスの圧力を適正に減圧することができる。

本発明の燃料ガス供給装置では、前記燃料ガス圧縮機を迂回するように一端部が前記燃料ガス圧縮機より上流側の前記燃料ガス供給通路に接続されて他端部が前記燃料ガス圧縮機より下流側の前記燃料ガス供給通路に接続されるバイパス通路と、前記バイパス通路における前記燃料ガスの逆流を阻止する逆止弁とが設けられ、前記調節弁の上流側に設けた第２の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記調節弁の処理可能な予め設定された上限圧力以上のときに、前記燃料ガス圧縮機への前記燃料ガスの供給を遮断すると共に前記燃料ガス圧縮機の作動を停止し、前記燃料ガスを前記バイパス通路に流通させることを特徴とする。

そのため、燃料ガスの圧力が燃料ガス圧縮機の上限圧力以上のときに、燃料ガス圧縮機への燃料ガスの供給を遮断すると共に燃料ガス圧縮機の作動を停止し、燃料ガスをバイパス通路に流通させることから、高圧の燃料ガスによる燃料ガス圧縮機の破損を抑制することができると共に、燃料ガスを継続して燃焼器に供給することができる。

本発明の燃料ガス供給装置では、前記第２の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記上限圧力よりも低いときに、前記燃料ガス圧縮機へ前記燃料ガスを供給すると共に前記燃料ガス圧縮機を作動することを特徴とする。

そのため、燃料ガスの圧力が燃料ガス圧縮機の上限圧力よりも低いときに、燃料ガス圧縮機へ燃料ガスを供給することから、燃料ガスを所定の圧力に昇圧してから燃焼器に供給することができる。

本発明の燃料ガス供給装置では、前記調節弁は、前記燃料ガス供給通路と前記バイパス通路の一端部との接続部と、前記燃料ガス圧縮機との間に配置されることを特徴とする。

そのため、調節弁をバイパス通路の接続部と燃料ガス圧縮機との間に配置することから、調節弁と燃料ガス圧縮機との距離が短くなり、構成及び制御の簡素化を図ることができる。

本発明の燃料ガス供給装置では、前記調節弁は、前記燃料ガス供給通路における前記バイパス通路の一端部との接続部より上流側に配置されることを特徴とする。

そのため、調節弁をバイパス通路の接続部より上流側に配置することから、燃料ガスの圧力を早期に適正圧力に調節してからバイパス通路に供供することとなり、応答性を向上することができる。

本発明の燃料ガス供給装置では、前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機と、前記燃料ガス供給通路と前記バイパス通路の他端部との間に、前記燃料ガス圧縮機の吐出口から前記燃料ガスが流入するのを遮断する隔離弁が設けられることを特徴とする。

そのため、燃料ガス圧縮機とバイパス通路の下流側の接続部との間に燃料ガス圧縮機の吐出口から燃料ガスが流入するのを遮断する隔離弁を設けることから、バイパス通路を通った高圧の燃料ガスが隔離弁に阻止されて燃料ガス圧縮機に逆流することがなく、燃料ガス圧縮機の破損を抑制することができる。

本発明の燃料ガス供給装置では、前記第１の圧力検出部および前記第２の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力に基づいて前記調節弁および燃料ガス圧縮機を制御する制御装置が設けられることを特徴とする。

そのため、制御装置が燃料ガスの圧力に基づいて調節弁および燃料ガス圧縮機を制御することから、燃焼器への供給する燃料ガスの圧力調節を自動で行うことが可能となり、作業性を向上することができる。

本発明の燃料ガス供給装置では、前記第１の圧力検出部および前記第２の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力に基づいて前記燃料ガス圧縮機を作動するための指令を出す指令装置が設けられることを特徴とする。

そのため、指令装置が燃料ガスの圧力に基づいて燃料ガス圧縮機を作動するための指令を出すことから、作業者による燃料ガス圧縮機の作動操作が容易になると共に、自動制御が不要となってコストを削減することができる。

また、本発明の燃料ガス供給方法は、燃料ガス供給源と燃焼器とを接続する燃料ガス供給通路と、前記燃料ガス供給通路を流れる燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機と、前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機より上流側に設けられる調節弁と、を備える燃料ガス供給装置に於いて、前記燃料ガス圧縮機に導入される前記燃料ガスの圧力が前記燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように前記調節弁により前記燃料ガスの圧力を調節する、ことを特徴とする。

そのため、高圧の燃料ガスによる燃料ガス圧縮機の破損を抑制することができると共に、燃料ガスを継続して燃焼器に供給することができる。

本発明の燃料ガス供給装置および方法によれば、燃料ガスを昇圧するガス圧縮機の破損を抑制し、適正圧力の燃料ガスを継続して供給することができる。

図１は、第１実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。 図２は、燃料ガス供給方法を表すフローチャートである。 図３は、燃料ガス圧縮機の作動状態から停止状態への切替時の制御を表すタイムチャートである。 図４は、燃料ガス圧縮機の停止状態から作動状態への切替時の制御を表すタイムチャートである。 図５は、第２実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。 図６は、燃料ガス供給方法を表すフローチャートである。 図７は、第３実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。 図８は、ガスタービンの全体構成を表す概略図である。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図８は、ガスタービンの全体構成を表す概略図である。第１実施形態において、図８に示すように、ガスタービン１０は、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３とを備える。

圧縮機１１とタービン１３は、回転軸１４により一体回転可能に連結され、回転軸１４に発電機１５が連結される。圧縮機１１は、空気取り込みラインＬ１から取り込んだ空気Ａを圧縮する。燃焼器１２は、圧縮機１１から圧縮空気供給ラインＬ２を通して供給された圧縮空気ＣＡと、燃料ガス供給ラインＬ３から供給された燃料Ｆとを混合して燃焼する。タービン１３は、燃焼器１２から燃焼ガス供給ラインＬ４を通して供給された燃焼ガスＣＧにより回転駆動する。発電機１５は、タービン１３が回転することで伝達される回転力により駆動する。また、タービン１３は、排ガスＥＧを排出する排ガス排出ラインＬ５が連結される。

そのため、ガスタービン１０の運転時、圧縮機１１は空気Ａを圧縮し、燃焼器１２は供給された圧縮空気ＣＡと燃料Ｆとを混合して燃焼する。タービン１３は燃焼器１２から供給された燃焼ガスＣＧにより回転駆動し、発電機１５が発電を行う。そして、ガスタービン１０（タービン１３）からは、排ガスＥＧが排出される。

第１実施形態の燃料ガス供給装置は、燃料ガス供給ラインＬ３により燃焼器１２に供給される燃料Ｆを圧縮して昇圧可能である。図１は、第１実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。

第１実施形態において、図１に示すように、燃料ガス供給装置２０は、燃料ガス供給源１００とガスタービン１０の燃焼器１２とを接続する燃料ガス供給通路としての燃料ガス供給ラインＬ３に設けられる。燃料ガス供給装置２０は、燃料ガス供給ラインＬ３に、燃料ガスの供給方向の上流側から順に、燃料ガス減圧ステーション２１と、燃料ガス浄化装置２２と、減圧弁（調節弁）２３と、燃料ガス圧縮機２４と、隔離弁２５と、燃料ガス加温装置２６と、圧力調整弁（ＰＣＶ）２７と、流量調整弁（ＦＣＶ）２８が設けられる。

燃料ガス減圧ステーション２１は、燃料ガス供給源１００から供給される燃料ガスの圧力（例えば、３．７ＭＰａ〜６．０ＭＰａ）を配管の許容圧力以下の所定圧力（例えば、３．７ＭＰａ〜４．０５ＭＰａ）まで減圧するものである。燃料ガス浄化装置２２は、燃料ガスに含まれる異物などを除去するフィルタである。減圧弁２３は、燃料ガス減圧ステーション２１で減圧された燃料ガスを燃料ガス圧縮機２４の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力（例えば、３．０ＭＰａ）になるように調節（減圧）するものである。減圧弁２３は、流れる燃料ガスの流量に応じて切替えられる大流量用減圧弁と小流量用減圧弁を並列に配置することが好ましい。

燃料ガス圧縮機２４は、燃料ガスを所定圧力（例えば、４．５ＭＰａ）まで圧縮して昇圧するものである。隔離弁２５は、燃料ガス圧縮機２４より下流側に設けられ、燃料ガス供給ラインＬ３の開放及び遮断を行うものである。燃料ガス加温装置２６は、燃料ガスを所定温度まで加温するものである。圧力調整弁２７は、燃料ガス圧縮機２４により昇圧された燃料ガスを燃焼器１２に供給するための最適圧力に調整するものである。流量調整弁２８は、圧力調整弁２７により圧力が調整された燃料ガスを燃焼器１２に供給するための最適量に調整するものである。

また、燃料ガス供給装置２０は、バイパスライン（バイパス通路）Ｌ１１と、逆止弁２９を有する。

バイパスラインＬ１１は、燃料ガス圧縮機２４を迂回するように燃料ガス供給ラインＬ３に並列に設けられる。バイパスラインＬ１１は、上流側の端部（一端部）が減圧弁２３および燃料ガス圧縮機２４より上流側の燃料ガス供給ラインＬ３に接続され、下流側の端部（他端部）が燃料ガス圧縮機および隔離弁２５より下流側の燃料ガス供給ラインＬ３に接続される。逆止弁２９は、燃料ガスの逆流を阻止するものであり、バイパスラインＬ１１に設けられる。

第１実施形態では、バイパスラインＬ１１は、減圧弁２３と、燃料ガス圧縮機２４と、隔離弁２５を迂回するように設けられる。そして、燃料ガス圧縮機２４は、減圧弁２３と隔離弁２５との間に配置される。そのため、減圧弁２３および隔離弁２５を開放すると、燃料ガスは、燃料ガス圧縮機２４に導入され、燃料ガス圧縮機２４は、導入した燃料ガスを圧縮する。一方、減圧弁２３および隔離弁２５を閉止すると、燃料ガス圧縮機２４への燃料ガスの導入が遮断され、燃料ガスは、バイパスラインＬ１１に流れ、燃料ガス圧縮機２４に圧縮されない。

更に、燃料ガス供給装置２０は、圧力検出器（第２の圧力検出部）３１と、圧力検出器（第１の圧力検出部）３２と、圧力検出器３３と、圧力検出器３４と、制御装置３５とを有する。

圧力検出器３１は、燃料ガス減圧ステーション２１と燃料ガス浄化装置２２との間に配置され、減圧弁２３を通して燃料ガス圧縮機２４に導入される燃料ガスの圧力Ｐ１を検出する。圧力検出器３２は、減圧弁２３と燃料ガス圧縮機２４との間に配置され、減圧弁２３により減圧されて燃料ガス圧縮機２４に導入される燃料ガスの圧力Ｐ２を検出する。圧力検出器３３は、燃料ガス圧縮機２４と隔離弁２５との間に配置され、燃料ガス圧縮機２４により圧縮された燃料ガスの圧力Ｐ３を検出する。圧力検出器３４は、燃料ガス加温装置２６と圧力調整弁２７との間に配置され、圧力調整弁２７と流量調整弁２８により圧力と流量が調整される前の燃料ガスの圧力Ｐ４を検出する。

制御装置３５は、圧力検出器３１と圧力検出器３２と圧力検出器３３と圧力検出器３４の検出結果が入力される。制御装置３５は、入力結果に基づいて減圧弁２３と、燃料ガス圧縮機２４と、隔離弁２５と、燃料ガス加温装置２６と、圧力調整弁２７と、流量調整弁２８を制御する。

すなわち、制御装置３５は、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力が、減圧弁２３の処理可能な予め設定された上限圧力（例えば、４．０５ＭＰａ）よりも低いときに、減圧弁２３および隔離弁２５を開放し、減圧弁２３および燃料ガス圧縮機２４へ燃料ガスを供給すると共に、燃料ガス圧縮機２４を作動する。一方、制御装置３５は、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力が上限圧力（例えば、４．０５ＭＰａ）以上のときに、減圧弁２３および隔離弁２５を閉止し、減圧弁２３および燃料ガス圧縮機２４への燃料ガスの供給を遮断すると共に、燃料ガス圧縮機２４の作動を停止する。すると、燃料ガスは、バイパスラインＬ１１に流れる。

そして、燃料ガス圧縮機２４が作動するとき、制御装置３５は、燃料ガス圧縮機２４に導入される燃料ガスの圧力が、燃料ガス圧縮機２４の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力（例えば、３．０ＭＰａ）になるように減圧弁２３を制御する。また、制御装置３５は、圧力検出器３２の検出結果に基づいて、減圧弁２３をフィードバック制御する。制御装置３５は、圧力検出器３３の検出結果に基づいて燃料ガス圧縮機２４をフィードバック制御する。制御装置３５は、圧力検出器３４の検出結果に基づいて燃料ガス加温装置２６の加温による圧力変化をフィードバック制御する。

図２は、燃料ガス供給方法を表すフローチャートである。

図１および図２に示すように、ステップＳ１１にて、制御装置３５は、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力Ｐ１が入力される。ステップＳ１２にて、制御装置３５は、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力Ｐ１が、燃料ガス圧縮機２４の処理可能な吸込み圧力（例えば、３．０ＭＰａ）に減圧弁２３が減圧可能な上限圧力ＰＬ１（例えば、４．０５ＭＰａ）以上であるか否かを判定する。ここで、燃料ガスの圧力Ｐ１が上限圧力ＰＬ１より低いと判定（Ｎｏ）されると、制御装置３５は、ステップＳ１３にて、減圧弁２３を開放し、ステップＳ１４にて、隔離弁２５を開放し、ステップＳ１５にて、燃料ガス圧縮機２４を作動する。すると、減圧弁２３は、圧力が、例えば、３．７ＭＰａから４．０５ＭＰａの燃料ガスを３．０ＭＰａまで減圧し、燃料ガス圧縮機２４は、圧力が、例えば、３．０ＭＰａの燃料ガスを圧縮し、例えば、４．５ＭＰａまで昇圧する。このとき、バイパスラインＬ１１に逆止弁２９が設けられていることから、燃料ガス圧縮機２４により昇圧された燃料ガスがバイパスラインＬ１１を逆流することがない。

一方、ステップＳ１２にて、燃料ガスの圧力Ｐ１が上限圧力ＰＬ１以上であると判定（Ｙｅｓ）されると、制御装置３５は、ステップＳ１６にて、減圧弁２３を閉止し、ステップＳ１７にて、隔離弁２５を閉止し、ステップＳ１８にて、燃料ガス圧縮機２４の作動を停止する。すると、圧力が、例えば、４．０５ＭＰａ以上の燃料ガスは、バイパスラインＬ１１に流れ、減圧弁２３、燃料ガス圧縮機２４、隔離弁２５を迂回する。このとき、隔離弁２５が閉止していることから、例えば、４．０５ＭＰａ以上の燃料ガスが燃料ガス供給ラインＬ３を逆流して燃料ガス圧縮機２４に流れ込むことがない。

図３は、燃料ガス圧縮機の作動状態から停止状態への切替時の制御を表すタイムチャート、図４は、燃料ガス圧縮機の停止状態から作動状態への切替時の制御を表すタイムチャートである。

図１および図３に示すように、時間ｔ１にて、供給される燃料ガスの圧力Ｐ１が上限圧力ＰＬ１より低いとき、減圧弁２３および隔離弁２５が開放され、燃料ガス圧縮機２４は、燃料ガスを圧縮している。そのため、燃焼器１２へ供給する燃料ガスの圧力Ｐ４は、燃料ガス圧縮機２４の吐出圧である圧力Ｐ３、例えば、４．５ＭＰａに維持される。ここで、供給される燃料ガスの圧力Ｐ１が上昇し、時間ｔ２にて、上限圧力ＰＬ１以上になると、燃料ガス圧縮機２４の作動を停止し、遅れて減圧弁２３および隔離弁２５を閉止する。すると、時間ｔ２にて、燃料ガス圧縮機２４の下流側の燃料ガスのＰ３が低下し始めるものの、供給される燃料ガスの圧力Ｐ１が上限圧力ＰＬ１を超えていることから、燃焼器１２へ供給する燃料ガスの圧力Ｐ４は、時間ｔ３にて、供給される燃料ガスの圧力Ｐ１、例えば、４．０５ＭＰａ以上に維持される。

図１および図４に示すように、時間ｔ１１にて、供給される燃料ガスの圧力Ｐ１が上限圧力ＰＬ１以上であるとき、減圧弁２３および隔離弁２５が閉止され、燃料ガス圧縮機２４の作動が停止している。そのため、燃焼器１２へ供給する燃料ガスの圧力Ｐ４は、供給される燃料ガスの圧力Ｐ１、例えば、４．０５ＭＰａ以上に維持される。時間ｔ１２にて、供給される燃料ガスの圧力Ｐ１が低下し、時間ｔ１３にて、上限圧力ＰＬ１より低くなると、燃料ガス圧縮機２４を作動し、減圧弁２３および隔離弁２５を開放する。すると、供給される燃料ガスの圧力Ｐ１が低下するものの、燃料ガス圧縮機２４の下流側の燃料ガスの圧力Ｐ３が上昇し、時間ｔ１４にて、燃焼器１２へ供給する燃料ガスの圧力Ｐ４が切り替わって上昇し、例えば、４．５ＭＰａに維持される。

なお、燃料ガス圧縮機２４の作動を開始してから燃料ガスの圧力Ｐ３を、例えば、４．５ＭＰａまで上昇させるには、所定の時間が必要となり、燃焼器１２へ供給する燃料ガスの圧力Ｐ４が下限圧力以下になるおそれがある。そのため、燃料ガスの圧力Ｐ１が上限圧力ＰＬ１より低くなったときに燃料ガス圧縮機２４を作動するのではなく、燃料ガスの圧力Ｐ１が上限圧力ＰＬ１より高い上限圧力ＰＬ２より低くなったときに燃料ガス圧縮機２４を作動するように構成してもよい。また、燃料ガスの圧力Ｐ１の低下率に基づいて燃料ガス圧縮機２４の作動開始時期を設定してもよい。

このように第１実施形態の燃料ガス供給装置にあっては、燃料ガス供給源１００と燃焼器１２とを接続する燃料ガス供給ラインＬ３と、燃料ガス供給ラインＬ３に設けられて燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機２４と、燃料ガス圧縮機２４に導入される燃料ガスの圧力Ｐ２を検出する圧力検出器３２（燃料ガスの圧力Ｐ１を検出する圧力検出器３１）と、燃料ガス供給ラインＬ３における燃料ガス圧縮機２４より上流側に設けられて圧力検出器３２（圧力検出器３１）が検出した燃料ガスの圧力Ｐ２（圧力Ｐ１）が燃料ガス圧縮機２４の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように燃料ガスの圧力を調節する減圧弁２３とを備える。

そのため、燃料ガス圧縮機２４は、燃料ガスを適正に圧縮して所定の圧力まで昇圧した後、燃料ガス供給ラインＬ３から燃焼器１２に供給する。その結果、適正圧力の燃料ガスを継続して燃焼器１２に供給することができる。

第１実施形態の燃料ガス供給装置では、燃料ガス圧縮機２４より上流側に減圧弁２３を配置している。そのため、燃料ガス圧縮機２４の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように燃料ガスの圧力を適正に減圧することができる。

第１実施形態の燃料ガス供給装置では、燃料ガス圧縮機２４を迂回するように一端部が燃料ガス圧縮機２４より上流側の燃料ガス供給ラインＬ３に接続されて他端部が燃料ガス圧縮機２４より下流側の燃料ガス供給ラインＬ３に接続されるバイパスラインＬ１１と、バイパスラインＬ１１における燃料ガスの逆流を阻止する逆止弁２９とを設け、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力Ｐ１が燃料ガス圧縮機２４の処理可能な吸込み圧力（例えば、３．０ＭＰａ）に減圧弁２３が減圧可能な予め設定された上限圧力ＰＬ１以上のときに、燃料ガス圧縮機２４への燃料ガスの供給を遮断すると共に燃料ガス圧縮機２４の作動を停止し、燃料ガスをバイパスラインＬ１１に流通させる。そのため、高圧の燃料ガスによる燃料ガス圧縮機２４の破損を抑制することができると共に、燃料ガスを継続して燃焼器１２に供給することができると共に、燃料ガス圧縮機２４の作動を停止することにより、作動のための電力を節減できる。

第１実施形態の燃料ガス供給装置では、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力Ｐ１が上限圧力ＰＬ１よりも低いときに、燃料ガス圧縮機２４へ燃料ガスを供給すると共に燃料ガス圧縮機２４を作動する。そのため、燃燃料ガスを所定の圧力に昇圧してから燃焼器１２に供給することができる。

第１実施形態の燃料ガス供給装置では、減圧弁２３を燃料ガス供給ラインＬ３とバイパスラインＬ１１の一端部との接続部と、燃料ガス圧縮機２４との間に配置する。そのため、減圧弁２３と燃料ガス圧縮機２４との距離が短くなり、構成及び制御の簡素化を図ることができる。

第１実施形態の燃料ガス供給装置では、燃料ガス供給ラインＬ３における燃料ガス圧縮機２４と、燃料ガス供給ラインＬ３とバイパスラインＬ１１の他端部との間に隔離弁２５を設ける。そのため、バイパスラインＬ１１を通った高圧の燃料ガスが隔離弁２５に阻止されて燃料ガス圧縮機２４に逆流することがなく、燃料ガス圧縮機２４の破損を抑制することができる。

第１実施形態の燃料ガス供給装置では、圧力検出器３１および圧力検出器３２が検出した燃料ガスの圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて減圧弁２３および燃料ガス圧縮機２４を制御する制御装置３５を設ける。そのため、燃焼器１２への供給する燃料ガスの圧力調節を自動で行うことが可能となり、作業性を向上することができる。

また、第１実施形態の燃料ガス供給方法にあっては、燃料ガス圧縮機２４に導入される燃料ガスの圧力が燃料ガス圧縮機２４の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように減圧弁２３により燃料ガスの圧力を調節する。そのため、燃料ガス圧縮機２４は、燃料ガスを適正に圧縮して定格吐出圧力まで昇圧した後、燃料ガス供給ラインＬ３から燃焼器１２に供給する。その結果、燃料ガスを昇圧する燃料ガス圧縮機２４の破損を抑制して適正圧力の燃料ガスを継続して燃焼器１２に供給することができる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態において、図５に示すように、燃料ガス供給装置２０Ａは、燃料ガス供給ラインＬ３に、燃料ガスの供給方向の上流側から順に、燃料ガス減圧ステーション２１と、減圧弁（調節弁）２３と、燃料ガス浄化装置２２と、第１開閉弁４１と、燃料ガス圧縮機２４と、隔離弁２５と、燃料ガス加温装置２６と、圧力調整弁（ＰＣＶ）２７と、流量調整弁（ＦＣＶ）２８が設けられる。

また、燃料ガス供給装置２０Ａは、バイパスライン（バイパス通路）Ｌ１１と、第２開閉弁４２と、逆止弁２９を有する。

第２実施形態では、減圧弁２３は、燃料ガス供給ラインＬ３におけるバイパスラインＬ１１の一端部との接続部より上流側に配置される。バイパスラインＬ１１は、第１開閉弁４１と、燃料ガス圧縮機２４と、隔離弁２５を迂回するように設けられる。そして、燃料ガス圧縮機２４は、第１開閉弁４１と隔離弁２５との間に配置される。一方、バイパスラインＬ１１に第２開閉弁４２が設けられる。そのため、第１開閉弁４１および隔離弁２５を開放し、第２開閉弁を閉止すると、燃料ガスは、燃料ガス圧縮機２４に導入され、燃料ガス圧縮機２４は、導入した燃料ガスを圧縮する。一方、第１開閉弁４１および隔離弁２５を閉止し、第２開閉弁４２を開放すると、燃料ガス圧縮機２４への燃料ガスの導入が遮断され、燃料ガスは、バイパスラインＬ１１に流れ、燃料ガス圧縮機２４に圧縮されない。

更に、燃料ガス供給装置２０Ａは、圧力検出器３１と、圧力検出器３２と、圧力検出器３３と、圧力検出器３４と、制御装置３５とを有する。

圧力検出器３１は、燃料ガス減圧ステーション２１と減圧弁２３との間に配置され、減圧弁２３および燃料ガス浄化装置２２を通して燃料ガス圧縮機２４に導入される燃料ガスの圧力Ｐ１を検出する。制御装置３５は、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力が、燃料ガス圧縮機２４の処理可能な吸込み圧力（例えば、３．０ＭＰａ）に減圧弁２３が減圧可能な予め設定された上限圧力（例えば、４．０５ＭＰａ）よりも低いときに、減圧弁２３および隔離弁２５を開放し、減圧弁２３および燃料ガス圧縮機２４へ燃料ガスを供給すると共に、燃料ガス圧縮機２４を作動する。一方、制御装置３５は、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力が上限圧力（例えば、４．０５ＭＰａ）以上のときに、減圧弁２３を開放し、第１開閉弁４１および隔離弁２５を閉止し、第２開閉弁を開放することにより、減圧弁２３および燃料ガス圧縮機２４への燃料ガスの供給を遮断すると共に、燃料ガス圧縮機２４の作動を停止する。すると、燃料ガスは、バイパスラインＬ１１に流れる。

そして、燃料ガス圧縮機２４が作動するとき、制御装置３５は、燃料ガス圧縮機２４に導入される燃料ガスの圧力が、燃料ガス圧縮機２４の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力（例えば、３．０ＭＰａ）になるように減圧弁２３を制御する。

図６は、燃料ガス供給方法を表すフローチャートである。

図５および図６に示すように、ステップＳ３１にて、制御装置３５は、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力Ｐ１が入力される。ステップＳ３２にて、制御装置３５は、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力Ｐ１が、燃料ガス圧縮機２４の処理可能な吸込み圧力（例えば、３．０ＭＰａ）に減圧弁２３が減圧可能な上限圧力ＰＬ１（例えば、４．０５ＭＰａ）以上であるか否かを判定する。ここで、燃料ガスの圧力Ｐ１が上限圧力ＰＬ１より低いと判定（Ｎｏ）されると、制御装置３５は、ステップＳ３３にて、第１開閉弁４１を開放し、第２開閉弁４２を閉止する。そして、ステップＳ３４にて、減圧弁２３を開放し、ステップＳ３５にて、隔離弁２５を開放し、ステップＳ３６にて、燃料ガス圧縮機２４を作動する。すると、減圧弁２３は、圧力が、例えば、３．７ＭＰａから４．０５ＭＰａの燃料ガスを３．０ＭＰａまで減圧し、燃料ガス圧縮機２４は、圧力が、例えば、３．０ＭＰａの燃料ガスを圧縮し、例えば、４．５ＭＰａまで昇圧する。このとき、バイパスラインＬ１１の第２開閉弁４２が閉止していることから、燃料ガスがバイパスラインＬ１１を流れることがない。

一方、ステップＳ３２にて、燃料ガスの圧力Ｐ１が上限圧力ＰＬ１以上であると判定（Ｙｅｓ）されると、制御装置３５は、ステップＳ３７にて、第１開閉弁４１を閉止し、第２開閉弁４２を開放する。そして、ステップＳ３８にて、減圧弁２３を開放し、ステップＳ３９にて、隔離弁２５を閉止し、ステップＳ４０にて、燃料ガス圧縮機２４の作動を停止する。すると、圧力が、例えば、４．０５ＭＰａ以上の燃料ガスは、バイパスラインＬ１１に流れ、第１開閉弁、燃料ガス圧縮機２４、隔離弁２５を迂回する。このとき、第１開閉弁４１および隔離弁２５が閉止していることから、燃料ガスが燃料ガス圧縮機２４に流れ込むことがない。

このように第２実施形態の燃料ガス供給装置にあっては、減圧弁２３を燃料ガス供給ラインＬ３におけるバイパスラインＬ１１の一端部との接続部より上流側に配置する。そのため、燃料ガスの圧力を早期に適正圧力に調節することとなり、応答性を向上することができる。

［第３実施形態］
図７は、第３実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第３実施形態において、図７に示すように、燃料ガス供給装置２０Ｂは、燃料ガス供給ラインＬ３に、燃料ガスの供給方向の上流側から順に、燃料ガス減圧ステーション２１と、減圧弁（調節弁）２３と、燃料ガス浄化装置２２と、第１開閉弁４１と、燃料ガス圧縮機２４と、隔離弁２５と、燃料ガス加温装置２６と、圧力調整弁（ＰＣＶ）２７と、流量調整弁（ＦＣＶ）２８が設けられる。また、燃料ガス供給装置２０Ｂは、バイパスライン（バイパス通路）Ｌ１１と、第２開閉弁４２と、逆止弁２９を有する。

また、燃料ガス供給装置２０Ｂは、圧力検出器３１と、圧力検出器３２と、圧力検出器３３と、圧力検出器３４と、制御装置３５とを有する。

更に、燃料ガス供給装置２０Ｂは、圧力検出器３１が検出した燃料ガスの圧力に基づいて前記燃料ガス圧縮機を作動するための指令を出す指令装置４５が設けられる。

第３実施形態では、制御装置３５は、燃料ガス圧縮機２４に導入される燃料ガスの圧力が、燃料ガス圧縮機２４の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力（例えば、３．０ＭＰａ）になるように減圧弁２３を制御する。但し、制御装置３５は、燃料ガス圧縮機２４と第１開閉弁４１と第２開閉弁４２を制御することはない。燃料ガス圧縮機２４の作動と停止、第１開閉弁４１および第２開閉弁４２の開閉操作は、作業者が手動により行うものである。そのため、制御装置３５は、燃料ガス圧縮機２４の作動と停止、第１開閉弁４１および第２開閉弁４２の開閉操作を行う必要かあるとき、指令装置４５を作動する。

この指令装置４５は、例えば、表示装置やスピーカなどであり、燃料ガス圧縮機２４の作動と停止を指令したり、第１開閉弁４１および第２開閉弁４２の開閉操作を指令したりする。

このように第３実施形態の燃料ガス供給装置にあっては、圧力検出器３１および圧力検出器３２が検出した燃料ガスの圧力Ｐ１に基づいて燃料ガス圧縮機２４を作動するための指令を出す指令装置４５を設ける。そのため、作業者による燃料ガス圧縮機２４の作動操作が容易になると共に、自動制御が不要となってコストを削減することができる。

１０ ガスタービン
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ タービン
１４ 回転軸
１５ 発電機
２０，２０Ａ，２０Ｂ 燃料ガス供給装置
２１ 燃料ガス減圧ステーション
２２ 燃料ガス浄化装置
２３ 減圧弁（調節弁）
２４ 燃料ガス圧縮機
２５ 隔離弁
２６ 燃料ガス加温装置
２７ 圧力調整弁（ＰＣＶ）
２８ 流量調整弁（ＦＣＶ）
２９ 逆止弁
３１ 圧力検出器（第２の圧力検出部）
３２ 圧力検出器（第１の圧力検出部）
３３ 圧力検出器
３４ 圧力検出器
３５ 制御装置
４１ 第１開閉弁
４２ 第２開閉弁
４５ 指令装置
１００ 燃料ガス供給源
Ｌ１ 空気取り込みライン
Ｌ２ 圧縮空気供給ライン
Ｌ３ 燃料ガス供給ライン
Ｌ４ 燃焼ガス供給ライン
Ｌ５ 排ガス排出ライン
Ｌ１１ バイパスライン（バイパス通路）
Ａ 空気
ＣＡ 圧縮空気
Ｆ 燃料
ＣＧ 燃焼ガス
ＥＧ 排ガス

Claims (9)

1. 燃料ガス供給源と燃焼器とを接続する燃料ガス供給通路と、
   前記燃料ガス供給通路に設けられて燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機と、
   前記燃料ガス圧縮機に導入される前記燃料ガスの圧力を検出する第１の圧力検出部と、
   前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機より上流側に設けられて前記第１の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように前記燃料ガスの圧力を調節する調節弁と、
   を備え、
   前記燃料ガス圧縮機を迂回するように一端部が前記燃料ガス圧縮機より上流側の前記燃料ガス供給通路に接続されて他端部が前記燃料ガス圧縮機より下流側の前記燃料ガス供給通路に接続されるバイパス通路と、前記バイパス通路における前記燃料ガスの逆流を阻止する逆止弁とが設けられ、前記調節弁の上流側に設けた第２の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記調節弁の処理可能な予め設定された上限圧力以上のときに、前記燃料ガス圧縮機への前記燃料ガスの供給を遮断すると共に前記燃料ガス圧縮機の作動を停止し、前記燃料ガスを前記バイパス通路に流通させる、
   ことを特徴とする燃料ガス供給装置。
2. 前記調節弁は、減圧弁であることを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス供給装置。
3. 前記第２の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記上限圧力よりも低いときに、前記燃料ガス圧縮機へ前記燃料ガスを供給すると共に前記燃料ガス圧縮機を作動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料ガス供給装置。
4. 前記調節弁は、前記燃料ガス供給通路と前記バイパス通路の一端部との接続部と、前記燃料ガス圧縮機との間に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料ガス供給装置。
5. 前記調節弁は、前記燃料ガス供給通路における前記バイパス通路の一端部との接続部より上流側に配置されることを特徴とする請求項３に記載の燃料ガス供給装置。
6. 前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機と、前記燃料ガス供給通路と前記バイパス通路の他端部との間に、前記燃料ガス圧縮機の吐出口から前記燃料ガスが流入するのを遮断する隔離弁が設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料ガス供給装置。
7. 前記第１の圧力検出部および前記第２の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力に基づいて前記調節弁および前記燃料ガス圧縮機を制御する制御装置が設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料ガス供給装置。
8. 前記第１の圧力検出部および前記第２の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力に基づいて前記燃料ガス圧縮機を作動するための指令を出す指令装置が設けられることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の燃料ガス供給装置。
9. 燃料ガス供給源と燃焼器とを接続する燃料ガス供給通路と、
   前記燃料ガス供給通路を流れる燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機と、
   前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機より上流側に設けられる調節弁と、
   前記燃料ガス圧縮機を迂回するように一端部が前記燃料ガス圧縮機より上流側の前記燃料ガス供給通路に接続されて他端部が前記燃料ガス圧縮機より下流側の前記燃料ガス供給通路に接続されるバイパス通路と、
   前記バイパス通路における前記燃料ガスの逆流を阻止する逆止弁と、
   を備える燃料ガス供給装置に於いて、
   前記燃料ガス圧縮機に導入される前記燃料ガスの圧力が前記燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように前記調節弁により前記燃料ガスの圧力を調節すると共に、
   前記調節弁の上流側に設けた第２の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記調節弁の処理可能な予め設定された上限圧力以上のときに、前記燃料ガス圧縮機への前記燃料ガスの供給を遮断すると共に前記燃料ガス圧縮機の作動を停止し、前記燃料ガスを前記バイパス通路に流通させる、
   ことを特徴とする燃料ガス供給方法。

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