JPH09256812A - コンバインドサイクル発電プラント - Google Patents

コンバインドサイクル発電プラント

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JPH09256812A
JPH09256812A JP8064859A JP6485996A JPH09256812A JP H09256812 A JPH09256812 A JP H09256812A JP 8064859 A JP8064859 A JP 8064859A JP 6485996 A JP6485996 A JP 6485996A JP H09256812 A JPH09256812 A JP H09256812A
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fuel
combustor
gas turbine
petroleum
combined cycle
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JP8064859A
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Masanori Kodaira
平 政 宣 小
Yoshihisa Sato
藤 義 久 佐
Toru Tamagawa
川 徹 玉
Kinya Matsutani
谷 欣 也 松
Shinichi Kimura
村 信 一 木
Shinichi Hanawa
伸 一 塙
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/22Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
    • F02M37/32Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by filters or filter arrangements
    • F02M37/52Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by filters or filter arrangements using magnetic means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低質な重油等の石油燃料の使用をも十分可能
としたコンバインドサイクル発電プラントを得ること。 【解決手段】 石油を原料とする燃料を使用するコンバ
インドサイクル発電プラントにおいて、燃焼器2への燃
料供給管路11またはガスタービンへの燃焼ガス供給管
路16に、石油を原料とする燃料中に含まれる金属分や
硫黄分を除去する磁気分離装置12を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石油、重油等の石
油を原料とする燃料(以下石油燃料という)を直焚きす
るようにしたコンバインドサイクル発電プラントに関す
る。
【0002】
【従来の技術】図6は従来のコンバインドサイクル発電
プラントの概略系統を示す図であり、圧縮機1で圧縮さ
れた空気は燃焼器2に送給され、燃料源3から上記燃焼
器2に直接供給された石油燃料とともに燃焼される。そ
して、上記燃焼器2で発生した高温高圧の燃焼ガスがガ
スタービン4に送られ、ガスタービン4を作動させ同軸
上に連結された発電機5が回転駆動され発電が行われ
る。
【0003】上記ガスタービン4から排出された排ガス
は排熱回収ボイラ6を通り電気集塵器7で除塵された後
大気中に排出される。一方、上記排熱回収ボイラ6には
復水ポンプ8によって給水が供給されており、そこで前
記ガスタービン4からの排ガスと熱交換して蒸気が発生
され、その蒸気が蒸気タービン9に供給される。蒸気タ
ービン9に供給された蒸気はそこで仕事を行い、蒸気タ
ービン9を駆動するとともに、仕事を行った蒸気は復水
器8に導入され復水が行われる。なお、図中符号10は
起動機である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
燃料直焚き式のコンバインドサイクル発電プラントにお
いては、燃焼ガスが直接ガスタービン4に送り込まれる
ため、燃料中に含まれる金属類(バナジウム、ナトリウ
ム等)が燃焼されてできる酸化物や塩が、同様に燃料中
に含まれる硫黄分と反応してガスタービン4のブレード
を腐食させたり、ブレードへの付着により発電効率を著
しく低下させる等の問題がある。
【0005】従来は燃料に酸化マグネシウム等の腐食防
止剤を添加し腐食防止を施していたが、この防止剤もブ
レードに付着し、さらに発電効率を低下させる原因とな
る。そしてこれらの付着物はさらにガスタービン4のみ
ならず排熱回収ボイラ6のフインチューブへも付着し、
その性能を大幅に劣化させる。したがって、このような
発電効率の低下や信頼性の低下を防ぐため、数十時間か
ら数百時間毎にコンバインドサイクル発電プラントを停
止させ、ガスタービン4や排熱回収ボイラ6を洗浄する
必要があり、このためにプラントの運転効率が低下する
という不都合がある。
【0006】すなわち、石油やその精製過程で残される
残さ重油や油中に存在する金属類は、ナフテン環や芳香
族環と複雑に重合し合い、化学的に安定で強固な形態を
なしている。このため、これらの金属類を化学的に分離
除去することはできず、特に低質の重油や残さ油は燃料
直焚きのコンバインドサイクル発電プラントの燃料とし
て不適当とされ、あまり使用されていなかった。
【0007】一方、近年の石油や天然ガス資源の枯渇問
題等により、燃料の種類の多様化が進められようとして
おり、低質な重油や残さ油の燃料化が望まれている。
【0008】本発明はこのような点に鑑み、プラントの
運転効率の低下をもたらすことなく、低質な重油等の石
油燃料の使用をも十分可能としたコンバインドサイクル
発電プラントを得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、石油を原
料とする燃料を使用するコンバインドサイクル発電プラ
ントにおいて、燃焼器への燃料供給管路またはガスター
ビンへの燃焼ガス供給管路に、石油燃料中に含まれる金
属分や硫黄分を除去する磁気分離装置を設けたことを特
徴とする。
【0010】第2の発明は、互いに除去可能な金属や金
属錯体の種類を異にする複数の磁気分離装置が複数段に
わたって設けられていることを特徴とする。
【0011】また、第3の発明は、磁気分離装置の上流
側に、燃料中の金属類を強磁性体化および大粒径化する
反応処理槽が設けられていることを特徴とする。
【0012】第4の発明は、磁気分離装置とともに遠心
分離装置が併設されていることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図5を参照して本
発明の実施の形態について説明する。なお、図中図6と
同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略す
る。
【0014】図1は本発明のコンバインドサイクル発電
プラントの一実施の形態の概略系統を示す図であって、
燃料源3から石油燃料を燃焼器2に供給する燃料供給管
路11にはその途中に磁気分離装置12が設けられてい
る。
【0015】しかして、石油燃料は燃焼器2へ供給され
る前に、上記磁気分離装置12で金属類が除去され清浄
化される。そして分離された金属類は排液とともに排出
される。したがって、ガスタービン4に供給される燃焼
ガスの中にはガスタービン4のブレードの腐食や付着に
よる効率低下を引き起こす金属の酸化物や塩がなくな
り、ガスタービン4や排熱回収ボイラ6の信頼性や運用
効率を向上させることができる。
【0016】上記磁気分離装置12は、溶媒(以下分散
媒)中に分散する微粒子(以下分散質)を磁気力によっ
て選別或はろ過する技術であり、従来化学的性質が似て
いる物質同士や化学的に安定で強固な結合をしている物
質の分解や分離が化学的には難しいもの、また溶液中に
錯体をなして溶け込み、遠心分離では分離が不可能であ
った金属や金属化合物・金属錯体を、磁気的な性質の違
いを利用して分離するものである。
【0017】上記分散媒に分散する分散質を選別する磁
気力は下記の(1),(2)式で表わされる。 Fm=V×μo×M×▽H …(1)
【0018】
【数1】 ここで、各パラメータは以下の通りである。 Fm:分散質に働く磁気力 V :分散質の体積 μo:真空の透磁率 M :分散質と分散媒の相対磁比 H :外部磁界 ▽H:外部磁界の傾き xp:分散質の体積磁化率 xf:分散媒の体積磁化率 このようにして分離した分散質に働く磁気力Fmを利用
して、分散媒からの分離を行うことができる。磁気分離
では、磁気力Fmを大きくしてより分離性能を上げるた
め、超電導率電磁石を用いて外部磁界Hを大きくするこ
とにより、分散質が強磁性体のみならず常磁性体や反磁
性体であっても分離が可能である。
【0019】上記磁気分離装置としては、例えば線径数
10〜100μm程度のステンレス強磁性細線に外部磁
界を垂直に印加する方法等がある。
【0020】ところで、上記外部磁界の傾き▽Hを大き
くするためには、磁性体の細いフイラメント状のメッシ
ュを分散媒中に入れたり、酸化鉄などの強磁性体を添加
して分散質と結合させ、分散質を強磁性体化させるなど
の手法があり、従来法である化学的分離法や遠心分離法
では除去不可能な燃料中の金属類を除去することができ
る。
【0021】図2は、本発明の他の実施の形態を示す図
であり、燃料供給管路11には多段の磁気分離装置12
a,12b,12cが設けられている。
【0022】磁気分離装置によって分離可能な金属類
は、(1),(2)式からも明らかなように、印加する
外部磁界強度H、メッシュ状フィラメントを使って作る
磁界の傾斜度▽Hによって変化する。そのため、図2に
示すように磁気分離システムを多段化し、印加する磁界
H、および磁界傾斜▽Hを各段の磁気分離装置12a,
12b,12c毎に変化させることにより、効率よく金
属類の除去ができるばかりでなく、除去可能な金属や金
属錯体の種類が限定されることから、各磁気分離装置か
らの排液中に含まれる金属が限定され、特定金属の回収
を容易に行うことができる。
【0023】図3は本発明のさらに他の実施の形態を示
す図であり、磁気分離装置12の上流側に燃料中の金属
類を強磁性体化および大粒径化させることにより分離性
能を向上させる反応処理槽13が設けられている。上記
反応処理槽13には添加剤源14から添加剤が供給され
るようにしてあり、その反応処理槽13内で燃料に対し
て添加剤が混入されさらに反応が行われる。これによ
り、燃料中の金属類が強磁性化および大粒径化され、分
散媒からの分離性能・速度が向上される。
【0024】図4は本発明のさらに他の実施の形態を示
す図であり、磁気分離装置12の上流側に遠心分離機1
5が設けられている。しかして、上記遠心分離機15に
おいては磁気分離で原理的に分離機能がない油水分離や
汚泥除去等が行われる。このように分離機能の違うもの
をハイブリッド化して使用することで、より広範囲に不
要分の燃料中よりの除去が可能となる。さらに装置を多
段化・ハイブリッド化して分離機能を分けることによ
り、排出される排液中には特定の金属類のみが含まれ、
バナジウム等のレアーメタルなど付加価値の高い金属類
については、その回収を効率よく行うことができる。
【0025】なお、上記各実施の形態においては、燃料
供給管路11に磁気分離装置12を設けたものを示した
が、図5に示すように、磁気分離のもつ分離機能を燃焼
ガスに対して適用するため、ガスタービン4に燃焼ガス
を供給する燃焼ガス供給管路16に磁気分離装置12を
設けてもよい。
【0026】すなわち、磁気分離装置はその分離原理に
より、分離機能は被分離対象物が必ずしも液体である必
要がないことから、これを燃焼ガスに適用したものであ
る。しかして、液体状態では分離が難しい金属錯体など
も磁気分離装置を用いることにより、燃焼後の酸化物と
して燃焼ガスから除去することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は燃料供給
管路または燃焼ガス供給管路に磁気分離装置を設けたの
で、低質の石油燃料直焚きのコンバインドサイクル発電
プラントの問題点であったガスタービンへの金属酸化物
や塩の付着による効率低下やブレードの腐食および排熱
回収ボイラの性能劣化を防ぐことができる。したがっ
て、従来補助運転的に使用されていた石油や重油等の直
炊きコンバインドサイクル発電プラントが運転効率や信
頼性の向上により液化天然ガスを使用するものと同様に
主機としての役割を担うことができる。さらに、LNG
に比べ低価格である重油等を燃料とすることができ発電
コストを大幅に下げることもできる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンバインドサイクル発電プラントの
概略系統図。
【図2】本発明のコンバインドサイクル発電プラントの
他の実施の形態を示す図。
【図3】本発明のコンバインドサイクル発電プラントの
さらに他の実施の形態を示す図。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す図。
【図5】本発明のさらに他の実施の形態を示す図。
【図6】従来のコンバインドサイクル発電プラントの概
略系統図。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 燃焼器 4 ガスタービン 5 発電機 6 排熱回収ボイラ 9 蒸気タービン 11 燃料供給管路 12 磁気分離装置 13 反応処理槽 15 遠心分離機
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F22B 1/18 F22B 1/18 (72)発明者 松 谷 欣 也 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 木 村 信 一 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 塙 伸 一 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】石油を原料とする燃料を使用するコンバイ
    ンドサイクル発電プラントにおいて、燃焼器への燃料供
    給管路またはガスタービンへの燃焼ガス供給管路に、石
    油を原料とする燃料中に含まれる金属分や硫黄分を除去
    する磁気分離装置を設けたことを特徴とする、コンバイ
    ンドサイクル発電プラント。
  2. 【請求項2】互いに除去可能な金属や金属錯体の種類を
    異にする複数の磁気分離装置が複数段にわたって設けら
    れていることを特徴とする、請求項1記載のコンバイン
    ドサイクル発電プラント。
  3. 【請求項3】磁気分離装置の上流側に、燃料中の金属類
    を強磁性体化および大粒径化する反応処理槽が配設され
    ていることを特徴とする、請求項1記載のコンバインド
    サイクル発電プラント。
  4. 【請求項4】磁気分離装置とともに遠心分離装置が併設
    されていることを特徴とする、請求項1記載のコンバイ
    ンドサイクル発電プラント。
JP8064859A 1996-03-21 1996-03-21 コンバインドサイクル発電プラント Pending JPH09256812A (ja)

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