KR100807924B1

KR100807924B1 - Gas turbine apparatus, low calorie content gas feeding apparatus, and method of suppressing rise of calorie content of the gas

Info

Publication number: KR100807924B1
Application number: KR1020077005369A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 사코; 히데아키 오타
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2008-03-03
Also published as: TWI263734B; JPWO2006035522A1; BRPI0515692A; TW200610882A; JP4546482B2; CN101023255B; CN101023255A; WO2006035522A1; KR20070041616A

Abstract

The present invention provides a low-calorie gas supply facility that can suppress a sudden rise in low-calorie gas and supply low-calorie gas as a stable gas turbine fuel. The low calorie gas supply facility according to the present invention includes a low calorie gas supply pipe 3 for supplying a low calorie gas to the gas turbine 2; An exhaust gas supply pipe 4 for supplying exhaust gas to the low calorie gas supply pipe 3; A first mixer 6 provided at a connection portion of the low calorie gas supply pipe 3 and the exhaust gas supply pipe 4; A calorie meter 11 installed in the low calorie gas supply pipe 3 and detecting a calorific value in the gas; An oxygen concentration meter (15) provided downstream from the first mixer (6) in the low calorie gas supply pipe (3); And a control device 100. The control device 100 supplies the exhaust gas from the exhaust gas supply pipe 4 when the detection value of the calorimeter 11 exceeds the reference value, and based on the detection result of the oxygen concentration meter 15, the exhaust gas mixing ratio. It controls so that it may not enter the flammable limit of this low calorie gas.

Gas, turbine, fuel, calories, rise, suppression

Description

GAS TURBINE APPARATUS, LOW CALORIE CONTENT GAS FEEDING APPARATUS, AND METHOD OF SUPPRESSING RISE OF CALORIE CONTENT OF THE GAS}

본 발명은 가스 터빈 설비, 저칼로리 가스 공급 설비 및 그 가스의 칼로리 상승 억제 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 저칼로리 가스를 가스 터빈의 연료로서 사용할 수 있는 상태로 가스 터빈에 공급하는 저칼로리 가스 공급 설비, 이 저칼로리 가스 공급 설비를 구비한 가스 터빈 설비 및 이 가스 터빈 연료용 저칼로리 가스의 발열량(칼로리라고도 함)의 상승을 억제하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a gas turbine installation, a low calorie gas supply facility and a method for suppressing calorie rise of the gas. More specifically, the low calorie gas supply facility which supplies a low calorie gas to a gas turbine in the state which can be used as a fuel of a gas turbine, the gas turbine installation provided with this low calorie gas supply facility, and the calorific value of the low calorie gas for this gas turbine fuel ( Also known as calories).

제철 분야에 있어서, 예를 들면 용광로 법으로 선철을 생산하는 경우, 용광로에서 노정(爐頂) 가스(Blast Furnace Gas; 이하 'BFG'로 표기한다)가 부생(副生) 가스로서 발생한다. BFG의 총 발열량은 사용한 코크스의 발열량의 절반까지 이르기 때문에, 제철 생산의 원가 저감을 위하여 BFG는 제철소 내에서 다방면으로 이용되고 있다. BFG는 투입 코크스 1톤당 3000N㎥ 정도 발생하고, 그 조성은 이산화탄소(CO₂)가 10 ~ 18 용적%(이하, 간략히 '%'로 표기한다), 일산화탄소(CO)가 22 ~ 30%, 질소(N₂)가 52 ~ 60%, 수소(H₂)가 0.5 ~ 4%, 메탄(CH₄)이 0.5 ~ 3% 정도로 이 루어진다.In the field of steel making, for example, when pig iron is produced by a blast furnace method, a blast furnace gas (hereinafter referred to as 'BFG') is generated as a by-product gas. Since the total calorific value of BFG reaches half the calorific value of the coke used, BFG has been used in various ways in steel mills in order to reduce the cost of steel production. BFG generates about 3000Nm3 per ton of coke, and its composition is 10 to 18% by volume of carbon dioxide (CO ₂ ) (hereinafter referred to simply as '%'), 22 to 30% of carbon monoxide (CO), and nitrogen ( N ₂ ) is 52 to 60%, hydrogen (H ₂ ) is 0.5 to 4%, and methane (CH ₄ ) is about 0.5 to 3%.

BFG는 이들 이외에 연진(煙塵)을 2 ~ 10g/N㎥ 함유하고 있기 때문에, 이것을 제진기(除塵器)에서 0.01g/N㎥ 정도까지 제거한 후, 발열량 800kcal/N㎥ 정도의 연료 가스로서 열풍로, 코크스로, 가열로, 보일러 등에 이용되고 있다. 최근, 가스 터빈에 있어서도, 그 기술의 향상에 의해 저칼로리 가스의 연소가 가능해지고, BFG를 가스 터빈 연료로서 이용하여 발전하는 사례가 증가하고 있다. 여기서 말하는 저칼로리 가스란, 그 발열량이 약 12MJ/N㎥ 이하의 가스로 정의되고 있다. 저칼로리 가스로는, 후술하는 바와 같이, 용광로 가스(BFG)에만 한하지 않고, 전로(轉爐) 가스(LDG) 등의 여러 가지 다른 종류의 가스나 그들의 혼합 가스가 포함된다. Since BFG contains 2 to 10 g / Nm3 of fume dust in addition to these, after removing it to about 0.01g / Nm3 from a damper, it is a fuel gas with a heating value of 800 kcal / Nm3 as a fuel gas. It is used for a coke oven, a heating furnace, a boiler, etc. In recent years, also in gas turbines, combustion of low-calorie gas is enabled by the improvement of the technique, and the number of cases of generating electricity by using BFG as a gas turbine fuel is increasing. The low calorie gas here is defined as a gas whose calorific value is about 12 MJ / Nm 3 or less. The low-calorie gas includes not only the furnace gas (BFG) but also various other kinds of gases such as converter gas (LDG) and mixed gas thereof, as will be described later.

한편으로, 최근 용광로 법 이외의 새로운 제철 프로세스(예를 들면 FINEX나 COREX 등의 직접 환원 제철법)가 개발되고 있어, 이러한 신규 프로세스로부터 발생하는 부생 가스의 유효한 이용에 대해서도 적용할 수 있는 연소 방식의 개발이 기다려지고 있다. 제철 프로세스에 있어서, 발생하는 부생 가스의 특성(가스 조성이나 칼로리)은 설비나 조업 내용에 따라서 다르다. 부생 가스의 특성은 동일 설비이어도 각 원료의 특성이나 반응 정도에 따라서 시시각각 변화하고, 일정한 것이 없다. On the other hand, new steelmaking processes other than the blast furnace method (for example, direct reduction steelmaking methods such as FINEX and COREX) have been developed, and the combustion method that can be applied to the effective use of by-product gas generated from these new processes is applied. Development is waiting. In the steelmaking process, the characteristics (gas composition and calories) of the by-product gas generated vary depending on the equipment and operation contents. Even if the characteristics of the by-product gas are the same facilities, they are constantly changed depending on the characteristics and the degree of reaction of each raw material, and there is no constant.

부생 가스를 가스 터빈의 연료로서 사용하는 경우의 가장 중요한 특성인 칼로리에 관하여 살펴보면, 각 가스 터빈이 본래 가지는 칼로리의 허용 변동폭의 상한(예를 들면 평균 칼로리 값의 약 +10%)을 초과하는 경우, 즉 칼로리가 급격히 커진 경우, 가스 터빈의 연소기 내에서의 연소 온도가 급격히 비정상적인 고온으로 된다. 이에 기인하여 버너 부분, 터빈의 정익(靜翼) 및 동익(動翼)이 손상을 받아서 수명을 단축하기도 하는 폐해가 발생할 가능성이 있다. 이 경우, 가스 터빈 설비의 경제적인 연속 운전이 곤란해진다. Looking at the calorie which is the most important characteristic when using by-product gas as the fuel of the gas turbine, if the gas turbine exceeds the upper limit of the allowed variation of calories (for example, about + 10% of the average calorie value), In other words, when the calories are rapidly increased, the combustion temperature in the combustor of the gas turbine is abruptly abnormal high temperature. Due to this, there is a possibility that a burner part, a vane and a rotor blade of the turbine are damaged, and a damage that shortens the life may occur. In this case, economical continuous operation of the gas turbine installation becomes difficult.

부생 가스의 변동하는 칼로리를 억제하기 위하여, 질소 가스(N₂)에 의해 희석하는 기술은 공지되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 및 특허문헌 2를 참조). 그러나, N₂만에 의해 부생 가스를 희석하는 경우, 칼로리의 변동 값에 따라 N₂ 등의 고가인 불활성 가스를 대량으로 사용하지 않을 수 없다. 또, 불활성 가스를 연속하여 대량으로 확보하는 것은 특수한 산업 분야를 제외하고는 매우 어렵다. 또한, 대량의 불활성 가스의 저장 설비나, 배관을 포함하는 가스 공급을 위한 각종 기기 설비 등을 설치할 필요가 있다. 이러한 이유에 따라, 불활성 가스를 사용하는 방법은 가스 터빈 발전의 경제성을 저하시켜, 고효율을 표방하는 가스 터빈의 기술적 우위성을 저해한다. In order to suppress the variation calorie by-product gas to a technique for diluted by a nitrogen gas (N ₂₎ are known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). However, when the dilution of the product gas by the man N _2, N ₂ with a range of caloric value Expensive inert gases such as these must be used in large quantities. In addition, it is very difficult to secure a continuous large amount of inert gas except in a special industrial field. In addition, it is necessary to provide a storage facility for a large amount of inert gas, and various equipment facilities for supplying gas including piping. For this reason, the method of using an inert gas lowers the economics of gas turbine power generation and hinders the technical superiority of the gas turbine which exhibits high efficiency.

특허문헌 1: 일본 특개2002-155762호 공보 Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-155762

특허문헌 2: 일본 특개평9-317499호 공보 Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-317499

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 설비 비용 및 운전 비용이 저렴하면서 가스 터빈용 저칼로리 연료 가스의 칼로리 상승을 완화할 수 있는 저칼로리 가스 공급 설비, 이 저칼로리 가스 공급 설비를 구비한 가스 터빈 설비 및 가스 터빈 연료용 저칼로리 가스의 발열량의 상승을 억제하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a low-calorie gas supply facility capable of alleviating the calorie rise of a low-calorie fuel gas for a gas turbine while having a low installation cost and an operating cost, and a gas turbine installation having the low-calorie gas supply facility And a method of suppressing an increase in the calorific value of a low calorie gas for a gas turbine fuel.

상기 목적을 위하여 본 발명의 저칼로리 가스 공급 설비는, Low calorie gas supply equipment of the present invention for the above purpose,

저칼로리 가스를 연료 가스로서 가스 터빈에 공급하기 위한 저칼로리 가스 공급 통로와, A low calorie gas supply passage for supplying a low calorie gas to the gas turbine as fuel gas;

상기 저칼로리 가스 공급 통로에 접속되고, 연소 설비에서 발생하는 배기 가스를 저칼로리 가스 공급 통로에 공급하기 위한 배기 가스 공급 통로와, An exhaust gas supply passage connected to the low calorie gas supply passage and for supplying exhaust gas generated in a combustion facility to the low calorie gas supply passage;

상기 저칼로리 가스 공급 통로에 설치되고, 가스 중의 발열량을 검출하기 위한 발열량 검출 장치와, A calorific value detecting device provided in the low calorie gas supply passage, for detecting a calorific value in the gas;

상기 발열량 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 배기 가스 공급 통로에 의한 배기 가스 공급 동작을 제어할 수 있는 제어 장치를 구비하고 있다. A control device capable of controlling the exhaust gas supply operation by the exhaust gas supply passage on the basis of the detection result of the calorific value detection device is provided.

본 발명은, 질소(N₂), 이산화탄소(CO₂) 등의 불연성 가스를 대량으로 포함(가연성 가스는 포함하지 않음)하면서 조달이 극히 용이한 연소 설비의 배기 가스를 저칼로리 가스에 혼합하여 저칼로리 가스를 희석시킴으로써, 저칼로리 가스의 칼로리 상승을 억제할 수 있다. 여기서, 발열량 검출 장치란, 가스의 발열량을 직접 계측하는 장치(예를 들면, 이른바 '칼로리미터')는 물론, 가스 중의 가연 성분의 함유율을 계측하는 장치도 포함한다. The present invention provides a low-calorie gas by mixing a low-calorie gas with a low-calorie gas by mixing a large amount of non-combustible gas such as nitrogen (N ₂ ) and carbon dioxide (CO ₂ ) (not including a flammable gas) while procuring extremely easy procurement. By diluting it, the calorie rise of low-calorie gas can be suppressed. Here, the calorific value detecting device includes not only an apparatus for directly measuring the calorific value of the gas (eg, a so-called 'calorimeter') but also an apparatus for measuring the content rate of the combustible component in the gas.

상기 제어 장치는, 가스 터빈의 연료 가스의 최대 허용 칼로리 값이 설정되고, 저칼로리 가스의 칼로리 값이 상기 최대 허용 칼로리 설정 값을 초과할 때에, 배기 가스 공급 통로로부터 배기 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. The control device may be configured to supply the exhaust gas from the exhaust gas supply passage when the maximum allowable caloric value of the fuel gas of the gas turbine is set and the caloric value of the low calorie gas exceeds the maximum allowable calorie set value. .

상기 저칼로리 가스 공급 통로와 상기 배기 가스 공급 통로와의 접속부보다 하류 측 부위에 산소 농도 검출 장치가 설치되고, 상기 제어 장치는 산소 농도 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 배기 가스 공급 통로에 의한 배기 가스 공급 동작을 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다. 저칼로리 가스와 배기 가스의 혼합기에서의 발화를 방지하기 위하여, 산소를 함유하는 배기 가스에 대한 저칼로리 가스의 혼합은 상기 혼합기의 산소 함유율에 기초하여 제어될 수 있다.An oxygen concentration detection device is provided at a portion downstream from the connection portion between the low calorie gas supply passage and the exhaust gas supply passage, and the control device supplies the exhaust gas by the exhaust gas supply passage based on the detection result of the oxygen concentration detection apparatus. It is preferably configured to control the operation. In order to prevent ignition in the mixer of the low calorie gas and the exhaust gas, the mixing of the low calorie gas with respect to the oxygen-containing exhaust gas can be controlled based on the oxygen content of the mixer.

상기 산소 농도 검출 장치를 구비한 설비에 있어서, 상기 제어 장치는 저칼로리 가스와 배기 가스의 혼합비로부터 얻어지는 저칼로리 가스의 가연 한계 정보에 기초하여 설정된 배기 가스의 허용 혼합 용적 비율을 기준으로 배기 가스 공급 통로에 의한 배기 가스의 공급량을 제어하도록 구성될 수 있다. In the facility provided with the oxygen concentration detecting device, the control device is provided to the exhaust gas supply passage on the basis of the allowable mixing volume ratio of the exhaust gas set based on the flammability limit information of the low calorie gas obtained from the mixing ratio of the low calorie gas and the exhaust gas. Can be configured to control the supply amount of the exhaust gas.

또는, 상기 산소 농도 검출기를 구비한 설비에 있어서, 상기 제어 장치는 저칼로리 가스와 공기의 혼합비로부터 얻어지는 저칼로리 가스의 가연 한계 정보에 기초하여 설정된 공기의 허용 혼합 용적 비율로부터, 산소 함유율의 비에 기초하여 산출된 배기 가스의 허용 혼합 용적 비율을 기준으로, 배기 가스 공급 통로에 의한 배기 가스의 공급량을 제어하도록 구성될 수 있다. Or in the installation provided with the said oxygen concentration detector, the said control apparatus is based on the ratio of oxygen content rate from the allowable mixing volume ratio of the air set based on the flammability limit information of the low calorie gas obtained from the mixing ratio of low calorie gas and air. The amount of exhaust gas supplied by the exhaust gas supply passage may be controlled based on the calculated allowed mixing volume ratio of the exhaust gas.

상기 산소 농도 검출 장치를 구비한 설비에 있어서, 상기 저칼로리 가스 공급 통로에, 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급 통로가 접속되고, 상기 제어 장치가, 산소 농도 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 불활성 가스 공급 통로에 의한 불활성 가스 공급 동작을 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 배기 가스 공급을 제한하는 것에 의해서 저칼로리 가스의 칼로리 상승의 억제가 불충분하게 된 경우에는, 불활성 가스의 공급에 의해서 칼로리 변동의 억제 작용을 보충할 수 있다. 또한, 상기 혼합기에 이르는 불활성 가스 공급 통로의 일부가 상기 배기 가스 공급 통로와 공통의 통로를 구성할 수 있다.In the facility provided with the said oxygen concentration detection apparatus, the inert gas supply passage for supplying an inert gas is connected to the said low calorie gas supply passage, and the said control apparatus is an inert gas based on the detection result of an oxygen concentration detection apparatus. It is preferably configured to control the inert gas supply operation by the supply passage. For example, when the suppression of the calorie increase of the low calorie gas is insufficient by restricting the exhaust gas supply, the suppression of the calorie fluctuation can be compensated by the supply of the inert gas. In addition, a part of the inert gas supply passage leading to the mixer may constitute a passage common to the exhaust gas supply passage.

저칼로리 가스 공급 설비에 있어서, 상기 저칼로리 가스 공급 통로에 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급 통로가 접속되고, 상기 제어 장치가, 배기 가스 공급 통로에 의한 저칼로리 가스 공급 통로로의 배기 가스 공급을 하고 있는 상태에서, 발열량 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 불활성 가스 공급 통로에 의한 불활성 가스 공급 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 만일 배기 가스에 의한 저칼로리 가스의 칼로리 상승의 억제가 불충분한 경우에는, 불활성 가스에 의해 보충할 수가 있기 때문이다. In the low calorie gas supply facility, an inert gas supply passage for supplying an inert gas to the low calorie gas supply passage is connected, and the control device supplies exhaust gas to the low calorie gas supply passage by the exhaust gas supply passage. In the state, it can be configured to control the inert gas supply operation by the inert gas supply passage based on the detection result of the calorific value detection device. This is because, if the suppression of the increase in the calorie of the low calorie gas by the exhaust gas is insufficient, it can be replenished with the inert gas.

이상의 각 설비에 있어서, 상기 저칼로리 가스 공급 통로에, 저칼로리 가스를 일시적으로 저장(貯留)하는 제1탱크가 설치되고, 상기 제1탱크는 입구와 출구를 가진다. 상기 입구에는 저칼로리 가스 공급 통로의 상류 측이 접속되고, 상기 출구에는 저칼로리 가스 공급 통로의 하류 측이 접속되는 것이 바람직하다. 저칼로리 가스 공급 통로를 통하여 공급되는 저칼로리 가스 전체가 제1탱크 내에 일시적으로 저장되고, 그 안에서 혼합되는 것에 의해, 그의 칼로리 변동의 폭이 감소한다. 한편, 상기 칼로리 변동 속도의 완화로 인하여, 제1탱크 출구의 하류부에서의 배기 가스를 이용하여 희석시키는 칼로리 평준화 제어가 한층 용이해진다. 전술한 발열량 검출 장치는 저칼로리 가스 공급 통로에 설치되지만, 저칼로리 가스 공급 통로에 상기 제1탱크나 후술하는 제2탱크가 설치되는 설비에 있어서는, 상기 탱크도 저칼로리 가스 공급 통로를 구성하기 때문에, 상기 발열량 검출 장치는 상기 탱크에 설치될 수도 있다.In each of the above facilities, a first tank for temporarily storing low calorie gas is provided in the low calorie gas supply passage, and the first tank has an inlet and an outlet. It is preferable that the upstream side of the low calorie gas supply passage is connected to the inlet, and the downstream side of the low calorie gas supply passage is connected to the outlet. The whole of the low calorie gas supplied through the low calorie gas supply passage is temporarily stored in the first tank and mixed therein, whereby the width of the calorie fluctuation is reduced. On the other hand, due to the relaxation of the calorie fluctuation rate, calorie equalization control to be diluted using exhaust gas downstream of the first tank outlet becomes easier. The calorific value detection device described above is provided in the low calorie gas supply passage, but in a facility in which the first tank or the second tank described later is installed in the low calorie gas supply passage, the tank also constitutes the low calorie gas supply passage, and thus the calorific value The detection device may be installed in the tank.

상기 저칼로리 가스 공급 설비에 있어서, 상기 저칼로리 가스 공급 통로에 저칼로리 가스를 일시적으로 저장하는 제2탱크가 설치되고, 저칼로리 가스 공급 통로와 상기 제2탱크 사이에 저칼로리 가스를 저칼로리 가스 공급 통로로부터 제2탱크에 보내는 가스 입구 통로와, 저칼로리 가스를 제2탱크로부터 저칼로리 가스 공급 통로로 되돌리는 출구 통로가 설치되며, 상기 입구 통로에 저칼로리 가스를 제2탱크를 향하여 압송하는 제1 가스 압송 장치가 설치될 수 있다. 상기 제1탱크에 의한 작용과 동일한 작용이 이루어지기 때문이다. In the low calorie gas supply facility, a second tank for temporarily storing low calorie gas is provided in the low calorie gas supply passage, and a low calorie gas is supplied between the low calorie gas supply passage and the second tank from the low calorie gas supply passage to the second tank. And an outlet passage for returning the low-calorie gas from the second tank to the low-calorie gas supply passage, and a first gas feeding device for feeding the low-calorie gas toward the second tank may be installed in the inlet passage. have. This is because the same operation as that by the first tank is achieved.

또한, 전술한 제1탱크 및 제2탱크는 모두, 내부 용적이 변화하지 않는 고정 형식의 탱크이거나, 종래의 가스 터빈 설비 등에 있어서 가스의 수급 밸런스를 감시하는 장치(gas holder)로서 이용되는 내부 용적 변동 형식의 탱크일 수 있다. 내부 용적 변동 형식의 탱크란, 탱크 내압(內壓)에 대응하여 상하 이동할 수 있도록 기밀(氣密)하게 장착된 뚜껑 부재를 가지는 탱크, 구동 장치에 의해 뚜껑 부재를 적극적으로 상하 이동시키는 것에 의해 밸런스 효과를 최대로 할 수 있도록 탱크 용적을 선정할 수 있는 탱크 등을 말한다.In addition, the above-mentioned first tank and the second tank are both fixed type tanks in which the internal volume does not change, or an internal volume used as a gas holder for monitoring the supply and demand balance of gas in a conventional gas turbine installation or the like. It may be a tank of variable type. A tank having an internal volume variation type is a tank having a lid member that is airtightly mounted so as to move up and down in response to a tank internal pressure, and is balanced by actively moving the lid member up and down by a driving device. The tank etc. which can select the volume of a tank to maximize the effect.

상기 저칼로리 가스 공급 통로에, 공급할 저칼로리 가스의 일부를 상기 저칼로리 가스 공급 통로의 상류 측으로 되돌리는 귀환 통로가 설치되고, 이 귀환 통로에, 저칼로리 가스를 저칼로리 공급 통로의 상류 측을 향하여 압송하는 제2 가스 압송 장치가 설치되어 있는 저칼로리 가스 공급 설비가 바람직하다. 상기 제1 탱크에 의한 작용과 동일한 작용이 이루어지기 때문이다. In the low-calorie gas supply passage, a return passage for returning a part of the low-calorie gas to be supplied to the upstream side of the low-calorie gas supply passage is provided, and in the return passage, a second gas for feeding the low-calorie gas toward the upstream side of the low-calorie supply passage. A low calorie gas supply facility in which a pressure feeding device is installed is preferable. This is because the same operation as that by the first tank is achieved.

상기 배기 가스 공급 통로에 설치되고, 이 통로를 차단 및 개방할 수 있는 배기 가스 차단 장치와, 상기 배기 가스 차단 장치의 상류 측에 설치된 배기 가스 방출 장치를 구비하는 저칼로리 가스 공급 설비가 바람직하다. 배기 가스 차단 장치로서는 예를 들면 스톱 밸브나 유량 조절 밸브 등이 사용될 수 있다. The low-calorie gas supply facility provided in the said exhaust gas supply passage and equipped with the exhaust gas interruption | blocking apparatus which can block and open this passage, and the exhaust gas discharge | release apparatus provided upstream of the said exhaust gas shutoff apparatus is preferable. As the exhaust gas shutoff device, for example, a stop valve, a flow control valve, or the like can be used.

상기 불활성 가스 공급 통로에 설치되고, 이 통로를 차단 및 개방할 수 있는 불활성 가스 차단 장치와, 이 불활성 가스 차단 장치의 상류 측에 설치된 불활성 가스 방출 장치를 구비하는 저칼로리 가스 공급 설비가 바람직하다. 불활성 가스 차단 장치로서는 예를 들면 스톱 밸브나 유량 조절 밸브 등이 사용될 수 있다. 상기 저칼로리 가스 공급 통로에 이르는 불활성 가스 공급 통로의 일부분이 상기 배기 가스 공급 통로와 공통의 통로를 구성하고 있고, 동시에 배기 가스 차단 장치와 배기 가스 방출 장치가 설치되어 있는 경우에는, 불활성 가스 방출 장치와 배기 가스 방출 장치를 겸용하는 하나의 방출 장치가 구비될 수도 있다.The low-calorie gas supply facility provided with the said inert gas supply passage | path and having an inert gas shutoff apparatus which can block | open and open this passage | pass and an inert gas discharge | release apparatus provided upstream of this inert gas shutoff apparatus is preferable. As the inert gas shutoff device, for example, a stop valve, a flow control valve, or the like can be used. When a part of the inert gas supply passage leading to the low calorie gas supply passage forms a common passage with the exhaust gas supply passage, and at the same time, an exhaust gas shutoff device and an exhaust gas discharge device are provided, the inert gas discharge device and One discharge device may also be provided which serves as an exhaust gas discharge device.

상기 연소 설비의 희석용 배기 가스로서, 상기 저칼로리 가스 공급 설비가 연료를 공급하는 대상인 상기 가스 터빈에서 발생하는 배기 가스를 이용할 수 있다. 또한, 상기 가스 터빈에서 발생하는 배기 가스를 직접 이용하는 것은 물론, 배기 가스를 일단 배기열 회수(排熱回收) 보일러 등에서 이용한 후에 희석용 가스로서 이용하는 것도 가능하다.As the exhaust gas for dilution of the said combustion installation, the exhaust gas which generate | occur | produces in the said gas turbine which is the object which the low calorie gas supply facility supplies fuel can be used. In addition, the exhaust gas generated in the gas turbine can be used directly, and the exhaust gas can be used as a dilution gas after being used in an exhaust heat recovery boiler.

또는, 연소 설비의 배기 가스로서, 증기력(汽力) 발전 설비의 보일러에서 발생하는 배기 가스를 이용할 수도 있다. 증기력 발전 설비의 보일러에서 발생하는 배기 가스는 가스 터빈 배기 가스에 비하여 산소 함유율이 낮기 때문에, 그의 혼합 비율을 증대할 수가 있다. Alternatively, the exhaust gas generated in the boiler of the steam power generation equipment may be used as the exhaust gas of the combustion equipment. Since the exhaust gas generated in the boiler of the steam power plant has a lower oxygen content than the gas turbine exhaust gas, its mixing ratio can be increased.

본 발명의 가스 터빈 설비는, 가스 터빈과, 이 가스 터빈에 연료 가스로서 저칼로리 가스를 공급하기 위한 저칼로리 가스 공급 설비를 구비한다. 상기 저칼로리 가스 공급 설비는 전술한 것들 중 어느 하나의 저칼로리 가스 공급 설비이다. The gas turbine installation of this invention is equipped with the gas turbine and the low-calorie gas supply facility for supplying low-calorie gas as fuel gas to this gas turbine. The low calorie gas supply facility is the low calorie gas supply facility of any of the above.

상기한 가스 터빈 설비에 있어서, 가스 터빈이 복수로 설치되고, 각 가스 터빈에 저칼로리 가스 공급 설비가 병설되는 경우, 저칼로리 가스 공급 설비의 상기 연소 설비는 대응하는 가스 터빈 이외의 가스 터빈일 수 있다. 즉, 저칼로리 가스 공급 설비용의 희석용 배기 가스로서, 저칼로리 가스 공급 설비는 그에 대응하는 가스 터빈 이외의 가스 터빈으로부터 발생하는 배기 가스를 사용할 수 있다. In the above-described gas turbine installation, when a plurality of gas turbines are provided and the low-calorie gas supply facility is provided in each gas turbine, the combustion facility of the low-calorie gas supply facility may be a gas turbine other than the corresponding gas turbine. That is, as the diluent exhaust gas for a low calorie gas supply facility, the low calorie gas supply facility can use the exhaust gas emitted from gas turbines other than the gas turbine corresponding to it.

본 발명의 가스 터빈 연료용 저칼로리 가스의 칼로리 상승 억제 방법은, The calorie rise suppression method of the low-calorie gas for gas turbine fuel of this invention,

연료 가스로서 가스 터빈에 공급하는 저칼로리 가스의 발열량을 계측하는 칼로리 계측 단계와, A calorie measurement step of measuring the calorific value of the low calorie gas supplied to the gas turbine as fuel gas,

상기 계측 결과가 설정된 허용 칼로리 값을 초과할 때에, 연소 설비로부터 채취한 희석용 배기 가스를 상기 저칼로리 가스에 혼입하는 배기 가스 혼입 단계를 포함한다. When the measurement result exceeds the set allowable calorie value, the exhaust gas mixing step of mixing the dilution exhaust gas collected from the combustion equipment into the low calorie gas.

상기 배기 가스 혼입 단계는, 저칼로리 가스와 배기 가스 혼합기의 산소 농도를 계측하는 단계와, 이 계측 결과가, 저칼로리 가스의 가연 한계 정보로부터 얻어지는 설정된 허용 배기 가스 함유율을 초과하지 않도록 배기 가스 혼입량을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.The exhaust gas mixing step includes measuring the oxygen concentration of the low calorie gas and the exhaust gas mixer, and adjusting the exhaust gas incorporation amount so that the measurement result does not exceed the set allowable exhaust gas content rate obtained from the flammability limit information of the low calorie gas. It may include a step.

또한, 상기 칼로리 상승 억제 방법은, 최대한의 배기 가스 공급에 의해서도 상기 발열량 계측 결과가 설정된 허용 칼로리 값 이하로 내려가지 않는 것으로 판단한 때에, 불활성 가스를 저칼로리 가스에 혼입하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the calorie increase suppression method may further include the step of incorporating an inert gas into a low calorie gas when it is determined that the calorific value measurement result does not fall below a set allowable calorie value even by the maximum exhaust gas supply.

그리고 배기 가스 혼입량을 조정하는 단계를 포함하는 칼로리 상승 억제 방법은, 배기 가스 혼입량을 감소시키면 상기 혼합기의 발열량이 설정된 허용 칼로리를 초과하고, 증대시키면 설정된 허용 배기 가스 함유율을 초과한다고 판단했을 때에, 배기 가스 혼입량을 감소시킴과 더불어, 불활성 가스를 저칼로리 가스에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.And the calorie rise suppression method comprising adjusting the amount of exhaust gas is mixed, when the exhaust gas content is reduced, when it is determined that the calorific value of the mixer exceeds the set allowable calories, and when the amount is increased exceeds the set allowable exhaust gas content, In addition to reducing the amount of gas incorporation, the method may further include supplying an inert gas to the low calorie gas.

상기 탱크의 입구 및 출구에 각각 저칼로리 가스 공급 통로의 상류 측 및 하류 측이 접속된 저칼로리 가스 공급 설비에 있어서, 탱크보다 상류 측의 저칼로리 가스 공급 통로와 탱크보다 하류 측의 저칼로리 가스 공급 통로 사이에 귀환 통로를 접속하고, 이 귀환 통로에, 연료 가스를 탱크보다 상류 측의 저칼로리 가스 공급 통로를 향하여 압송하는 가스 압송 장치를 설치할 수 있다. A low-calorie gas supply facility in which an upstream side and a downstream side of a low-calorie gas supply passage are connected to an inlet and an outlet of the tank, respectively, wherein a low-calorie gas supply passage upstream of the tank and a low-calorie gas supply passage downstream of the tank are returned. A passage is connected and a gas feeding device for feeding fuel gas toward the low-calorie gas supply passage on the upstream side of the tank can be provided in the return passage.

상기한 저칼로리 가스 공급 통로와 탱크를 접속하는 입구 통로 및 출구 통로를 가지는 저칼로리 가스 공급 설비에 있어서, A low calorie gas supply facility having an inlet passage and an outlet passage connecting a low calorie gas supply passage to a tank,

상기 저칼로리 가스 공급 통로에서의 출구 통로와의 접속점보다 하류 측과, 저칼로리 가스 공급 통로에서의 입구 통로와의 접속점보다 상류 측과의 사이에 귀환 통로를 접속하고, 이 귀환 통로에 연료 가스를 상류 측 저칼로리 가스 공급 통로를 향하여 압송하는 가스 압송 장치를 설치할 수 있다. The return passage is connected between the downstream side of the low-calorie gas supply passage and the upstream side of the low-calorie gas supply passage and the upstream side of the low-calorie gas supply passage. A gas pressure feeding device that pumps toward the low calorie gas supply passage can be provided.

상기 탱크의 내부에 가스를 교반하기 위한 교반 장치를 설치하는 것이 바람직하다. It is preferable to provide a stirring device for stirring the gas inside the tank.

본 발명에 의하면, 프로세스로부터 발생하는 부생 가스와 같이 칼로리가 변동할 수 있는 저칼로리 가스를 가스 터빈에 공급하는 설비가, 저렴한 설비 비용 및 운전 비용에 의해서 실현된다. 연료 가스로서 이용할 수 있는 저칼로리 가스의 칼로리 상승을 억제하기 위하여, N₂, CO₂를 비롯한 불연성 가스를 대량으로 포함하는 배기 가스를 용이하게 대량으로 입수할 수 있기 때문이다. According to the present invention, a facility for supplying a gas turbine with a low-calorie gas whose calories may fluctuate, such as by-product gas generated from a process, is realized by a low installation cost and an operating cost. This is because an exhaust gas containing a large amount of non-combustible gases including N ₂ and CO ₂ can be easily obtained in order to suppress a calorie increase of the low calorie gas that can be used as the fuel gas.

도 1은 본 발명의 일실시예인 저칼로리 가스 공급 설비를 포함한 가스 터빈 발전 설비를 개략적으로 나타내는 배관도이다. 1 is a schematic diagram illustrating a gas turbine power generation facility including a low calorie gas supply facility according to an embodiment of the present invention.

도 2는 저칼로리 가스와 공기의 혼합기의 가연 한계를, 횡축에 저칼로리 가스의 용적비율을 취하고, 종축에 온도를 취하여 표시한 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing the flammability limit of the low-calorie gas and air mixer by taking the volume ratio of the low-calorie gas on the horizontal axis and the temperature on the vertical axis.

도 3은 도 1에서의 버퍼 탱크를 통과함에 따라 저칼로리 가스의 칼로리 변동이 완화되는 상태의 일례를 나타낸 그래프이다. FIG. 3 is a graph illustrating an example of a state in which calorie fluctuation of low calorie gas is relaxed as it passes through the buffer tank of FIG. 1.

도 4는 버퍼 탱크를 통과함에 따라 저칼로리 가스의 칼로리 변동이 완화되는 상태의 다른 예를 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing another example of a state in which calorie fluctuation of low calorie gas is relaxed as it passes through a buffer tank.

도 5는 버퍼 탱크를 통과함에 따라 저칼로리 가스의 칼로리 변동이 완화되는 상태의 또 다른 예를 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing another example of a state in which a calorie fluctuation of low calorie gas is relaxed as it passes through a buffer tank.

도 6은 도 1의 가스 터빈 발전 설비에서 설치될 수 있는 버퍼 탱크의 다른 예를 나타내는 배관도이다. 6 is a piping diagram illustrating another example of a buffer tank that may be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1.

도 7은 도 1의 가스 터빈 발전 설비에서 설치될 수 있는 버퍼 탱크의 또 다른 예를 나타내는 배관도이다. FIG. 7 is a piping diagram illustrating another example of a buffer tank that may be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1.

도 8은 도 1의 가스 터빈 발전 설비에서 설치될 수 있는 버퍼 탱크의 또 다른 예를 나타내는 배관도이다. FIG. 8 is a piping diagram illustrating another example of a buffer tank that may be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1.

도 9는 도 7 또는 도 8의 버퍼 탱크를 통과함에 따라 저칼로리 가스의 칼로리 변동이 완화되는 상태의 일례를 나타낸 그래프이다. FIG. 9 is a graph illustrating an example of a state in which calorie fluctuation of low calorie gas is relaxed as it passes through the buffer tank of FIG. 7 or FIG. 8.

도 10은 도 1의 가스 터빈 발전 설비에서 설치될 수 있는 칼로리 변동 억제 수단의 다른 예를 나타내는 배관도이다. 10 is a piping diagram illustrating another example of calorie fluctuation suppressing means that may be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1.

도 11은 도 1의 가스 터빈 발전 설비에서 설치될 수 있는 버퍼 탱크의 또 다른 예를 나타내는 배관도이다. FIG. 11 is a piping diagram illustrating another example of a buffer tank that may be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1.

도 12는 도 1의 가스 터빈 발전 설비에서 설치될 수 있는 버퍼 탱크의 또 다른 예를 나타내는 배관도이다. 12 is a piping diagram illustrating another example of a buffer tank that may be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1.

도 13은 도 1의 가스 터빈 발전 설비에서 설치될 수 있는 버퍼 탱크의 또 다른 예를 나타내는 배관도이다. FIG. 13 is a piping diagram illustrating still another example of a buffer tank that may be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1.

도 14는 도 1의 가스 터빈 발전 설비에서 설치될 수 있는 버퍼 탱크의 또 다른 예를 나타내는 배관도이다. 14 is a piping diagram illustrating still another example of a buffer tank that may be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 저칼로리 가스 공급 설비 2: 가스 터빈 1: low calorie gas supply equipment 2: gas turbine

3: 저칼로리 가스 공급 배관 4: 배기 가스 공급 배관 3: low calorie gas supply piping 4: exhaust gas supply piping

5: N₂ 공급 배관 6: 제1혼합기 5: N ₂ supply piping 6: 1st mixer

7: 제2혼합기 8: 희석 가스 공급 배관 7: second mixer 8: dilution gas supply piping

9: 집진 장치 10: 버퍼 탱크 9: dust collector 10: buffer tank

11: 칼로리미터 12: 유량계 11: calorimeter 12: flow meter

13: 혼합 가스 공급 배관 14: 칼로리미터 13: Mixed gas supply piping 14: Calorimeter

15: 산소 농도계 16: 저압 압축기 15: oximeter 16: low pressure compressor

17: 고압 압축기 18: 냉각기 17: high pressure compressor 18: cooler

19: 연소기 20: 유량 조절 밸브 19: combustor 20: flow control valve

21: 필터 22: 발전기 21: filter 22: generator

23: 필터 24: 팬 23: filter 24: fan

25: 역류 방지 밸브 26: 스톱 밸브 25: non-return valve 26: stop valve

27: 유량계 28: 유량 조절 밸브 27: flow meter 28: flow control valve

29: 배기 가스 방출관 30: 유량 조절 밸브 29: exhaust gas discharge pipe 30: flow control valve

31: 스톱 밸브 32: 유량계 31: stop valve 32: flow meter

33: 유량 조절 밸브 34: 스톱 밸브 33: flow control valve 34: stop valve

35: 역류 방지 밸브 36: 연락관 35: non-return valve 36: contact tube

37: 유량계 38: 유량 조절 밸브 37: flow meter 38: flow control valve

39: 팬 40: 가스량 밸런스 감시 장치 39: fan 40: gas amount balance monitoring device

41: 연통관(출구 배관) 42: 탱크 41: communication pipe (outlet piping) 42: tank

43: 뚜껑 부재 44: 조정용 추 43: lid member 44: adjustment weight

45: (상류 측)입구 배관 46: 가스량 밸런스 감시 장치 45: (upstream side) inlet piping 46: gas amount balance monitoring device

46a: 탱크 47: 압력 검출 장치 46a: tank 47: pressure detection device

48: 귀환 배관 49: 귀환 배관 48: return piping 49: return piping

50: (하류 측)입구 배관 51: 배기열 회수 보일러 50: (downstream) inlet piping 51: exhaust heat recovery boiler

52: 굴뚝 53: 배기 가스 도입 배관 52: chimney 53: exhaust gas introduction pipe

54: 냉각기 55: 드레인 배관 54: cooler 55: drain piping

56: 산소 농도계 57: 교반 장치 56: oxygen concentration meter 57: stirring device

100: 제어 장치 S: 직접 환원 제철 설비 100: control device S: direct reduction ironworks

첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 저칼로리 가스 공급 설비, 이를 구비한 가스 터빈 설비 및 가스 터빈 연료용 저칼로리 가스의 발열량의 상승을 억제하는 방법의 실시예를 설명한다. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An embodiment of a method for suppressing an increase in the calorific value of a low calorie gas supplying facility, a gas turbine installation having the same, and a low calorie gas for a gas turbine fuel of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 저칼로리 가스 공급 설비(1)를 포함한 가스 터빈 설비를 개략적으로 나타내는 배관도이다. 가스 터빈 설비로서는 가스 터빈 발전 설비를 예시하고 있다. 전술한 바와 같이, 저칼로리 가스를 그 발열량이 약12MJ/N㎥ 이하의 가스로 정의한다. 저칼로리 가스는 그의 칼로리 등의 특성이 변동하는 경우가 많다. 1 is a piping diagram schematically showing a gas turbine installation including a low calorie gas supply facility 1 according to an embodiment of the present invention. As a gas turbine installation, the gas turbine power generation facility is illustrated. As described above, the low calorie gas is defined as a gas whose calorific value is about 12 MJ / Nm 3 or less. Low-calorie gas often fluctuates characteristics such as calories.

상기 저칼로리 가스 공급 설비(1)는, 직접 환원 제철 설비(S)에서 발생한 부생 가스(이하, '저칼로리 가스'라 한다)를 가스 터빈(2)에 연료로서 공급하는 저칼 로리 가스 공급 배관(3)과, 상기 저칼로리 가스를 희석하기 위하여 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 연소 배기 가스를 공급하기 위한 배기 가스 공급 배관(4)과, 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 불활성 가스를 공급하기 위한 불활성 가스 공급 배관(5)을 구비하고 있다. 저칼로리 가스를 희석하여 그의 칼로리 상승을 억제하기 위하여 연소 배기 가스를 혼합하는 이유는, 배기 가스는 대량의 불연성 가스(N₂, CO₂ 등)를 포함하는 한편, 가연성 가스는 거의 포함하고 있지 않기 때문이다. 배기 가스는 온도가 높기 때문에, 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 대한 혼합 위치의 선택 자유도가 높아진다. The low-calorie gas supply facility 1 is a low-calorie gas supply pipe 3 that supplies by-product gas (hereinafter referred to as 'low-calorie gas') generated in the direct reduction steelmaking facility S to the gas turbine 2 as fuel. And an exhaust gas supply pipe 4 for supplying combustion exhaust gas to the low calorie gas supply pipe 3 to dilute the low calorie gas, and an inert gas supply for supplying an inert gas to the low calorie gas supply pipe 3. The pipe 5 is provided. The reason why the combustion exhaust gas is mixed in order to dilute the low calorie gas and suppress its calorie rise is that the exhaust gas contains a large amount of non-combustible gas (N ₂ , CO _2, etc.) while almost no flammable gas. to be. Since the exhaust gas has a high temperature, the freedom of selection of the mixing position with respect to the low-calorie gas supply piping 3 becomes high.

상기 저칼로리 가스 공급 설비(1)의 작동을 제어하기 위하여 제어 장치(100)가 설치된다. 본 실시예에서는 불활성 가스로서 질소 가스(N₂)를 사용하고 있기 때문에, 이 불활성 가스 공급 배관을 N₂ 공급 배관(5)이라 한다. 불활성 가스로서는 N₂에 한정되지 않고, CO₂나 헬륨(He) 등이 사용될 수 있다. A control device 100 is installed to control the operation of the low calorie gas supply facility 1. In this embodiment, since nitrogen gas (N ₂ ) is used as the inert gas, this inert gas supply pipe is referred to as N ₂ supply pipe (5). The inert gas is not limited to N ₂ , and CO ₂ or helium (He) may be used.

본 실시예에서는 배기 가스 공급 배관(4) 및 N₂ 공급 배관(5)이 제2혼합기(7)에 접속하고 있고, 제2혼합기(7)로부터 저칼로리 가스 공급 배관(3)까지는 배기 가스와 N₂의 공통 배관이 접속되어 있다. 이 공통 배관을 희석 가스 공급 배관(8)이라 한다. 이 희석 가스 공급 배관(8)은 제1혼합기(6)에 의해서 저칼로리 가스 공급 설비(1)에 접속되어 있다. 배기 가스 공급 배관(4)과 N₂ 공급 배관(5)을 합류시키지 않고 각각(4, 5)을 직접 제1혼합기(6)에 접속할 수 있으나, 설비 비용의 저감을 위하여는 도시된 것과 같이 양자(4, 5)를 미리 접속해 두는 것이 바람직하다. 또, 제2혼합기(7)를 이용하지 않고 배기 가스 공급 배관(4) 및 N₂ 공급 배관(5) 끼리 직접 접속할 수도 있다. 그러나 제1혼합기(6)에서의 저칼로리 가스와 희석 가스의 혼합성을 양호하게 하기 위하여, 미리 희석용 배기 가스와 N₂를 균일하게 혼합한 혼합 가스를 제1혼합기(6)에 보내는 것이 바람직하므로, 제2혼합기(7)를 개재하여 접속하는 것이 바람직하다. In this embodiment, the exhaust gas supply pipe 4 and N ₂ The supply pipe 5 is connected to the second mixer 7, and a common pipe of exhaust gas and N ₂ is connected from the second mixer 7 to the low calorie gas supply pipe 3. This common pipe is called the dilution gas supply pipe 8. This dilution gas supply piping 8 is connected to the low-calorie gas supply facility 1 by the 1st mixer 6. Exhaust gas supply line (4) and N ₂ Each of the 4 and 5 can be directly connected to the first mixer 6 without joining the supply pipes 5, but in order to reduce the equipment cost, the 4 and 5 are connected in advance as shown. It is preferable. In addition, the exhaust gas supply pipe 4 and N ₂ without using the second mixer 7. Supply pipes 5 can also be connected directly. However, in order to improve the mixing property of the low-calorie gas and the dilution gas in the first mixer 6, it is preferable to send the mixed gas in which the dilution exhaust gas and N ₂ are uniformly mixed to the first mixer 6 in advance. It is preferable to connect through the 2nd mixer 7.

상기 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 제1혼합기(6)보다 상류 부분에는, 직접 환원 제철 설비(S)로부터 나오는 저칼로리 가스를 제진(除塵)하기 위한 제진 장치(9)와, 저칼로리 가스를 1차로 저장(貯留)하기 위한 버퍼 탱크(10)가 설치되어 있다. 버퍼 탱크(10)는 비교적 대용량이며, 시시각각으로 칼로리 변동하면서 저장되어 가는 저칼로리 가스는 상기 버퍼 탱크(10)의 내부에서 혼합된다. 그 효과에 관해서는 후술한다. 버퍼 탱크(10)의 하류 측에는 저칼로리 가스의 발열량을 검출하기 위한 발열량 검출 장치(11)와 유량을 계측하기 위한 유량계(12)가 설치되어 있다. 상기 유량계(12)의 설치 위치는 제1혼합기(6)의 상류 측에 한정되지 않으며, 제1혼합기(6)의 하류 측일 수 있다. 예를 들면, 후술하는 고압 압축기(17)와 연소기(19) 사이에 설치될 수도 있다. In the upstream part of the said 1st mixer 6 of the said low-calorie gas supply piping 3, the damping apparatus 9 and the low-calorie gas for dust-removing the low-calorie gas emitted directly from the reducing steelmaking facility S are primarily A buffer tank 10 for storing is provided. The buffer tank 10 has a relatively large capacity, and low calorie gas, which is stored while changing calories at an instant, is mixed in the buffer tank 10. The effect is mentioned later. On the downstream side of the buffer tank 10, a calorific value detecting device 11 for detecting the calorific value of the low calorie gas and a flowmeter 12 for measuring the flow rate are provided. The installation position of the flow meter 12 is not limited to an upstream side of the first mixer 6, but may be a downstream side of the first mixer 6. For example, it may be provided between the high pressure compressor 17 and the combustor 19 described later.

발열량 검출 장치(11)의 설치 위치는, 버퍼 탱크(10)의 하류 측에만 한정되지 않으며, 버퍼 탱크(10)의 상류 측일 수 있다. 버퍼 탱크(10)의 상류 측에서 가스의 칼로리 변동을 사전에 검출함으로써, 제1혼합기(6)를 사용한 발열량 제어를 보다 확실하게 행할 수가 있다. 또한, 버퍼 탱크(10)의 상류 측과 더불어 하류 측에도 발열량 검출 장치를 설치하고, 양측의 발열량 검출 장치에 의해서 버퍼 탱크(10)의 가스 칼로리 변동 억제 효과를 감시할 수 있으며, 이에 의해 버퍼 탱크(10)에서의 가스 혼합 작용을 병용한 칼로리 변동 제어 시스템의 종합적 성능을 파악할 수가 있다. 해당 발열량 검출 장치는 버퍼 탱크(10)에 직접 설치하는 것도 가능하다. 저칼로리 가스 공급 배관(3)에서의 상기 발열량 검출 장치(11)에 더하여 버퍼 탱크(10)에 별도의 발열량 검출 장치를 설치할 수 있다.The installation position of the calorific value detecting device 11 is not limited to the downstream side of the buffer tank 10 but may be an upstream side of the buffer tank 10. By detecting the calorie fluctuation of the gas in advance on the upstream side of the buffer tank 10, the calorific value control using the first mixer 6 can be more reliably performed. In addition, a calorific value detecting device is provided at the upstream side and the downstream side of the buffer tank 10, and the calorific value suppression effect of the gas calorie fluctuation of the buffer tank 10 can be monitored by the calorific value detecting devices at both sides, whereby the buffer tank ( The overall performance of the calorie fluctuation control system using the gas mixing action in 10) can be grasped. The calorific value detecting device can also be installed directly in the buffer tank 10. In addition to the calorific value detecting device 11 in the low calorie gas supply pipe 3, a separate calorific value detecting device may be provided in the buffer tank 10.

여기서, 발열량 검출 장치(11)로서는, 가스의 발열량을 직접 계측하는 이른바 '칼로리미터', 가연 성분의 함유율(농도)을 계측하는 장치 등이 이용된다. 상기 발열량 검출 장치(11)는 버퍼 탱크(10)에 직접 설치하는 것도 가능하다. 저칼로리 가스 공급 배관(3) 상의 발열량 검출 장치(11)에 더하여 버퍼 탱크(10)에 별도의 발열량 검출 장치를 설치할 수도 있다. 검출 속도를 중요시하는 경우는 현재로서는 가연성 가스 농도 검출기를 이용하는 것이 바람직하다. 적용되는 저칼로리 가스가 주로 포함하는 가연 성분의 종류나 주된 농도 변동이 생기는 가연 성분(예를 들면, 직접 환원 제철법에서의 부생 가스로서는 일산화탄소)에 대응하여, 그 성분의 농도를 검출하는 농도 검출기를 이용할 수도 있다. 본 명세서에서는 이들 발열량 검출 장치 전체를 대표하여 「칼로리미터」라고 한다. Here, as the calorific value detecting device 11, a so-called 'calorimeter' for directly measuring the calorific value of the gas, an apparatus for measuring the content rate (concentration) of the combustible component, and the like are used. The calorific value detecting device 11 can also be directly installed in the buffer tank 10. In addition to the calorific value detecting device 11 on the low calorie gas supply pipe 3, a separate calorific value detecting device may be provided in the buffer tank 10. When the detection speed is important, it is preferable to use a flammable gas concentration detector at present. The concentration detector which detects the density | concentration of the component corresponding to the kind of combustible component mainly contained in the low calorie gas applied, and the combustible component (for example, carbon monoxide as a by-product gas in a direct reduction iron-making method) produces It can also be used. In the present specification, the entire calorific value detection device is referred to as "calorimeter".

저칼로리 가스 공급 배관(3)의 제1혼합기(6)보다 하류 부분에는 저칼로리 가스가 배기 가스나 N₂와 혼합된 상태에서 가스 터빈(2)까지 보내지기 때문에, 이 범 위의 배관을 혼합 가스 공급 배관(13)이라고 한다. 혼합 가스 공급 배관(13)에는 칼로리미터(14)와 혼합 가스 중의 산소 농도를 계측하기 위한 산소 농도계(15)가 설치되어 있다. 산소 농도계(15)의 하류 측에는 가스 터빈(2)의 저압 연료 가스 압축기(이하, '저압 압축기'라 한다)(16)와 고압 연료 가스 압축기(이하, '고압 압축기'라 한다)(17)가 차례로 설치되어 있다. 양 압축기(16, 17) 사이에는 연료 가스인 혼합 가스를 냉각하기 위한 냉각기(18)가 설치되어 있다. 고압 압축기(17)로부터 가스 터빈(2)의 연소기(19)에 접속된 연료 배관(13a)에는 터빈 출력을 조정하기 위한 유량 조정 밸브(이하, '유량 조절 밸브'라고 한다)(20)가 설치되어 있다. 참조 부호 '21'은 연소기(19)로 배기 가스를 공급하는 배관에 설치된 필터이다. 가스 터빈(2)에는 발전기(22)가 연결되어 있다. Since the low-calorie gas is sent to the gas turbine 2 in a state where the low-calorie gas is mixed with the exhaust gas or N _{2 in the} downstream portion of the first mixer 6 of the low-calorie gas supply pipe 3, the piping in this range is supplied to the mixed gas supply. Called piping 13. The mixed gas supply pipe 13 is provided with a calorimeter 14 and an oxygen concentration meter 15 for measuring the oxygen concentration in the mixed gas. Downstream of the oximeter 15 is a low pressure fuel gas compressor (hereinafter referred to as a "low pressure compressor") 16 and a high pressure fuel gas compressor (hereinafter referred to as a "high pressure compressor") 17 of the gas turbine 2. It is installed in turn. Between both compressors 16 and 17, the cooler 18 for cooling the mixed gas which is fuel gas is provided. The fuel pipe 13a connected to the combustor 19 of the gas turbine 2 from the high pressure compressor 17 is provided with a flow control valve (hereinafter referred to as a 'flow control valve') 20 for adjusting the turbine output. It is. Reference numeral 21 denotes a filter installed in a pipe for supplying exhaust gas to the combustor 19. The generator 22 is connected to the gas turbine 2.

도 1은 양 압축기(16, 17)와 함께 터빈(2)에 의해서 회전 구동되는 형태의 것을 나타내고 있으나, 이것에 한정되지 않고, 양 압축기(16, 17)가 터빈(2)과 동일한 축으로 연결되지 않고, 전용의 모터에 의해서 구동되도록 구성될 수도 있다. 또한, 이 가스 터빈 발전 설비에는, 도시한 것과 같이 가스 터빈(2)의 배기 가스를 이용한 배기열 회수(排熱回收) 보일러(51)가 설치될 수 있다. 상기 배기열 회수 보일러(51)에서 얻어지는 수증기는 프로세스 증기로서 사용될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 상기 수증기에 의해 발전하는 증기 터빈이 설치될 수도 있다. 배기열 회수 보일러(51)에는, 배기 가스를 방출하기 위한 굴뚝(52)이 설치되어 있다. 이 배기 가스는, 방출되는 것만이 아니라, 이하와 같이 가스 터빈(2)의 연료인 저칼로리 가스를 희석하기 위해서도 이용된다. Fig. 1 shows a type of rotationally driven by the turbine 2 together with both compressors 16 and 17. However, the present invention is not limited thereto, and both compressors 16 and 17 are connected in the same axis as the turbine 2. Instead, it may be configured to be driven by a dedicated motor. Moreover, the exhaust heat recovery boiler 51 using the exhaust gas of the gas turbine 2 can be provided in this gas turbine power generation facility. Water vapor obtained in the exhaust heat recovery boiler 51 may be used as process steam. In addition, although not shown, a steam turbine that generates electricity by the steam may be provided. The exhaust heat recovery boiler 51 is provided with a chimney 52 for releasing exhaust gas. This exhaust gas is used not only to be discharged but also to dilute the low calorie gas which is the fuel of the gas turbine 2 as follows.

배기 가스 공급 설비에 관하여 설명한다. 배기 가스 공급 배관(4)에는, 상기 배기열 회수 보일러(51)로부터 배기 가스를 보내주기 위한 배기 가스 도입 배관(53)이 접속되어 있다. 이 배기 가스 도입 배관(53)에는 냉각기(54)가 설치되어 있다. 상기 냉각기(54)는 배기 가스를 저칼로리 가스에 혼합하기에 적당한 온도까지 냉각할 수 있도록 함과 동시에, 드레인(drain) 배관(55)을 통하여 배기 가스 중의 습분(濕分)을 제거한다. 본 실시예에서 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 희석용 가스로서 공급하는 배기 가스는, 해당 저칼로리 가스 공급 배관(3)이 저칼로리 가스를 공급하는 대상인 가스 터빈(2)의 배기 가스이지만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 증기력(汽力) 발전 설비가 가까이 설치되어 있는 경우 등에서는, 이 설비의 보일러의 배기 가스를 이용할 수도 있다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같은 저칼로리 가스 공급 설비(1)와 가스 터빈(2)이 조합된 가스 터빈 발전 설비가 복수 계통으로 설치되어 있을 때, 타 계통의 가스 터빈의 배기 가스를 희석용 가스로서 이용할 수 있다. 이것은, 배기 가스 도입 배관(53)이나 냉각기(54)에 이상이 생겨 배기 가스를 공급할 수 없게 된 경우에도 가스 터빈을 정지시키지 않기 위함이다. 이와 같이 다른 가스 터빈이나 보일러로부터 배기 가스를 도입하는 경우에도, 상기 배기 가스 공급 배관(4)으로 배기 가스를 보내준다. The exhaust gas supply facility will be described. The exhaust gas supply pipe 4 is connected to an exhaust gas introduction pipe 53 for sending exhaust gas from the exhaust heat recovery boiler 51. The cooler 54 is provided in the exhaust gas introduction pipe 53. The cooler 54 makes it possible to cool the exhaust gas to a temperature suitable for mixing with the low calorie gas and removes moisture in the exhaust gas through the drain pipe 55. In the present embodiment, the exhaust gas supplied as the dilution gas to the low-calorie gas supply pipe 3 is the exhaust gas of the gas turbine 2 to which the low-calorie gas supply pipe 3 supplies the low-calorie gas. It is not limited to this structure. For example, in the case where a steam power generation facility is provided near, the exhaust gas of the boiler of this facility can also be used. In addition, when the gas turbine power generation facility which combined the low-calorie gas supply facility 1 and the gas turbine 2 as shown in FIG. 1 is provided in multiple systems, the exhaust gas of the other system's gas turbine is used as a dilution gas. It is available. This is because the gas turbine is not stopped even when an abnormality occurs in the exhaust gas introduction pipe 53 or the cooler 54 and the exhaust gas cannot be supplied. In such a case, when the exhaust gas is introduced from another gas turbine or boiler, the exhaust gas is sent to the exhaust gas supply pipe 4.

배기 가스 도입 배관(53)에 접속된 배기 가스 공급 배관(4)은 분기되고, 배기 가스 도입 배관(53)으로부터 배기 가스를 흡인하여 배가 가스 공급 배관(4) 내 가스를 압송하기 위한 팬(fan)(24)이 유지보수(maintenance) 시 등의 편의를 위하여 분기된 각 배기 가스 공급 배관에 병렬로 2대 설치되어 있다. 각 팬(24)의 하류 측에는 팬(24) 측으로의 역류 방지를 위해 역류 방지 밸브(25)가 설치되어 있다. 배기 가스 공급 배관(4)은, 양 역류 방지 밸브(25)의 하류 측에서 다시 일체로 통합된다. 상기 배기 가스 공급 배관(4)의 하류 부분에는 스톱 밸브(26), 유량계(27), 유량 조절 밸브(28) 및 산소 농도계(56)가 차례로 설치되고, 결국 배기 가스 공급 배관(4)은 제2혼합기(7)에 접속된다. 배기 가스 공급 배관(4)의 상기 스톱 밸브(26)와 유량계(27) 사이에는, 배기 가스를 대기로 방출하기 위한 배기 가스 방출 배관(29)이 설치되어 있다. 이 배기 가스 방출 배관(29)에는 유량 조절 밸브(30)가 설치되어 있다. The exhaust gas supply pipe 4 connected to the exhaust gas introduction pipe 53 branches and sucks the exhaust gas from the exhaust gas introduction pipe 53 to pressurize the gas in the double gas supply pipe 4. Two (24) are installed in parallel in each branched exhaust gas supply pipe for the convenience of maintenance. On the downstream side of each fan 24, a non-return valve 25 is provided to prevent the reverse flow to the fan 24 side. The exhaust gas supply pipe 4 is integrally integrated again on the downstream side of both the non-return valves 25. Downstream of the exhaust gas supply pipe 4 is provided with a stop valve 26, a flow meter 27, a flow control valve 28 and an oxygen concentration meter 56, in turn, the exhaust gas supply pipe (4) It is connected to the two mixers 7. An exhaust gas discharge pipe 29 for discharging the exhaust gas into the atmosphere is provided between the stop valve 26 and the flow meter 27 of the exhaust gas supply pipe 4. The exhaust gas discharge pipe 29 is provided with a flow rate control valve 30.

다음에, N₂ 공급 설비에 관하여 설명한다. N₂ 공급 배관(5)은, 상류 측으로부터 차례로 스톱 밸브(31), 유량계(32) 및 유량 조절 밸브(33)를 구비하고 있고, 제2혼합기(7)에 접속되어 있다. 제2혼합기(7)로부터 제1혼합기(6)에 이르는 희석 가스 공급 배관(8)에는, 그의 상류 측으로부터 차례로 스톱 밸브(34)와 역류 방지 밸브(35)가 설치되어 있다. 역류 방지 밸브(35)는 저칼로리 가스가 희석 가스 공급 배관(8)으로 역류하는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 희석 가스 공급 배관(8)의 스톱 밸브(34)의 상류 측 부분과 상기 배기 가스 방출 배관(29)의 유량 조절 밸브(30)의 하류 측 부분 사이에는, 배기 가스와 N₂의 혼합기를 배기 가스 방출 배관(29)을 통하여 대기로 방출하기 위하여 연락관(36)이 접속되어 있다. 이 연락관(36)에는 유량계(37)와 유량 조절 밸브(38)가 설치되어 있다. 배기 가스 공급 배관(4) 및 N₂ 공급 배관(5)이 별도의 배관으로 각각 제1혼합기(6)까지 연장설치되어 있는 경우는, 각 배관(4, 5)에 스톱 밸브나 역류 방지 밸브가 각각 설치되게 되고, 연락관(36)은 제거된다. 그 대신에, N₂ 공급 배관(5)에서의 스톱 밸브(31)와 유량계(32) 사이에, 유량 조절 밸브를 구비한 N₂ 방출 배관이 설치된다. Next, the N ₂ supply equipment will be described. The N ₂ supply pipe 5 is provided with the stop valve 31, the flowmeter 32, and the flow control valve 33 in order from the upstream side, and is connected to the second mixer 7. In the dilution gas supply pipe 8 from the 2nd mixer 7 to the 1st mixer 6, the stop valve 34 and the backflow prevention valve 35 are provided in order from the upstream side. The non-return valve 35 is for preventing the low calorie gas from flowing back into the dilution gas supply pipe 8. Between the upstream side of the stop valve 34 of the dilution gas supply pipe 8 and the downstream side of the flow rate control valve 30 of the exhaust gas discharge pipe 29, the exhaust gas and the N ₂ mixer are exhausted. The communication pipe 36 is connected to discharge to the atmosphere through the gas discharge pipe 29. The communication pipe 36 is provided with a flow meter 37 and a flow control valve 38. In the case where the exhaust gas supply pipe 4 and the N ₂ supply pipe 5 are extended to the first mixer 6 as separate pipes, respectively, a stop valve and a backflow prevention valve are provided in each pipe 4 and 5. Each is installed, the contact pipe 36 is removed. Instead, an N ₂ discharge pipe provided with a flow control valve is provided between the stop valve 31 and the flow meter 32 in the N ₂ supply pipe 5.

다음에, 제어 장치(100)에 의한 본 설비의 운전 제어의 일례를 설명한다. 우선, 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 칼로리미터(11)와 유량계(12)를 감시하면서 저칼로리 가스를 가스 터빈(2)을 향하여 압송한다. 이때, 이미 배기 가스 공급 배관(4)에서는 그의 스톱 밸브(26)를 열어서 유량 조절 밸브(28)를 닫고, 연락관(36)의 유량 조절 밸브(38)를 닫고, 배기 가스 방출 배관(29)의 유량 조절 밸브(30)를 연 상태에서 팬(24)이 작동하고 있다. 결국, 배기 가스가 흡인되어 배기 가스 방출 배관(29)으로부터 도시하지 않은 굴뚝을 통해 대기로 방출되고 있다. N₂ 공급 배관(5)의 유량 조절 밸브(33)는 닫혀져 있다. 다른 스톱 밸브(31, 34)는 함께 열려 있다. Next, an example of the operation control of this equipment by the control apparatus 100 is demonstrated. First, the low calorie gas is pumped toward the gas turbine 2 while monitoring the calorimeter 11 and the flowmeter 12 of the low calorie gas supply pipe 3. At this time, in the exhaust gas supply pipe 4, the stop valve 26 thereof is opened to close the flow control valve 28, the flow control valve 38 of the communication pipe 36 is closed, and the exhaust gas discharge pipe 29 The fan 24 is operating with the flow regulating valve 30 open. As a result, the exhaust gas is sucked and discharged from the exhaust gas discharge pipe 29 to the atmosphere through a chimney not shown. The flow regulating valve 33 of the N ₂ supply pipe 5 is closed. The other stop valves 31 and 34 are open together.

제어장치(100)에는, 각 가스 터빈(2)의 연료 가스의 사용상의 허용 칼로리 범위가 설정되어 있다. 즉, 기준 칼로리 값(예를 들면 1600㎉/N㎥)과 변동폭(예를 들면 기준 칼로리 값의 ±10%)이다. 그리고 상기 저칼로리 가스의 칼로리 값이 상기 허용 변동의 상한 칼로리 값(예를 들면 +10%이고, 1760㎉/N㎥)을 초과할 때에는, 배기 가스 공급 배관(4)의 유량 조절 밸브(28)가 열리도록, 배기 가스 방출 배관(29)의 유량 조절 밸브(30)를 닫힘 방향으로 조정한다. 이것에 의해 저칼로리 가스에 배기 가스를 혼합하여 칼로리 값을 허용 범위 안으로 내린다. 배기 가스를 공급할 때 및 후술하는 N₂를 공급할 때는, 상기 칼로리미터(11) 및 유량계(12)의 감시와 더불어, 최종적인 칼로리 값이 적당한지를 판단하기 위하여 혼합 가스 공급 배관(13)의 칼로리미터(14)를 감시한다. 배기 가스를 공급할 때에는, 후술하는 바와 같이 혼합 가스 공급 배관(13)의 산소 농도계(15)에 의해서 연료 가스의 산소 농도를 감시한다. In the control apparatus 100, the allowable calorie range on the use of the fuel gas of each gas turbine 2 is set. That is, it is a reference calorie value (for example 1600 mW / Nm <3>) and a fluctuation range (for example, ± 10% of a reference calorie value). And when the calorie value of the said low calorie gas exceeds the upper limit calorie value (for example, +10% and 1760 kPa / Nm <3>) of the said permissible fluctuation, the flow volume control valve 28 of the exhaust gas supply piping 4 will To open, the flow rate control valve 30 of the exhaust gas discharge pipe 29 is adjusted in the closing direction. As a result, the exhaust gas is mixed with the low calorie gas to lower the calorie value into the allowable range. When supplying the exhaust gas and supplying N ₂ described later, a calorimeter of the mixed gas supply pipe 13 to monitor the calorimeter 11 and the flowmeter 12 and determine whether the final calorie value is appropriate. Monitor (14). When supplying the exhaust gas, the oxygen concentration of the fuel gas is monitored by the oxygen concentration meter 15 of the mixed gas supply pipe 13 as described later.

혼합 가스 공급 배관(13)의 칼로리미터(14)의 계측 결과로부터, 최대한의 배기 가스 공급에 의해서도 여전히 칼로리 값이 허용 범위에 들지 않은 것으로 판단한 때에는, N₂ 공급 배관(5)의 유량계(32)를 감시하면서, 유량 조절 밸브(33)를 열도록 조정하는 것에 의해 N₂를 저칼로리 가스에 혼합하여 칼로리 값을 허용 범위 안으로 내린다. 이때에는, 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 유량계(12)도 감시하면서 배기 가스 방출 배관(29)의 유량 조절 밸브(30)를 열림 방향으로 조정하여 배기 가스를 방출하고 그의 혼합량을 감소시킨다. 이상과 같이 하여 저칼로리 가스의 칼로리가 허용 상한치를 초과하는 것을 방지한다. From the measurement result of the calorimeter 14 of the mixed gas supply pipe 13, when it is determined that the calorie value is still not within the allowable range even by the maximum exhaust gas supply, the flowmeter 32 of the N ₂ supply pipe 5 While monitoring, the N ₂ is mixed into the low calorie gas to adjust the calorific value to fall within the allowable range by adjusting to open the flow regulating valve 33. At this time, while monitoring the flowmeter 12 of the low-calorie gas supply piping 3, the flow control valve 30 of the exhaust-gas discharge piping 29 is adjusted to an opening direction, and exhaust gas is discharged and the mixing amount is reduced. In this manner, the calorie of the low calorie gas is prevented from exceeding the allowable upper limit.

다음으로, 희석 가스 공급 배관(8)으로부터 배기 가스 방출 배관(29)으로 연락관(36)을 접속하여 N₂ 또는 N₂와 배기 가스의 혼합기(희석 가스)를 대기로 방출하도록 구성한 점에 관하여 설명한다. 희석 가스의 양은 통상적으로 유량 조절 밸브(28, 33)에 의해서 제어된다. 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 칼로리미터(11)의 검출 값이 급격하게 감소한 경우, 상기 유량 조절 밸브(28, 33)에 의한 제어에서는 그 응답성에 문제가 생길 가능성도 있다. 이와 같은 경우, 연락관(36)의 유량 조절 밸브(38)에 의해 희석 가스의 일부를 대기로 방출하는 것에 의해, 희석 가스의 공급량을 급격히 감소시켜서 칼로리 값의 급감에 대응한다. Next, the connection pipe 36 is connected from the dilution gas supply pipe 8 to the exhaust gas discharge pipe 29 so as to discharge a mixture of N ₂ or N ₂ and the exhaust gas (dilution gas) into the atmosphere. do. The amount of diluent gas is typically controlled by flow control valves 28, 33. When the detection value of the calorimeter 11 of the low-calorie gas supply piping 3 decreases rapidly, there exists a possibility that the response may arise in control by the said flow regulating valves 28 and 33. In such a case, by discharging a part of dilution gas to the atmosphere by the flow control valve 38 of the communication pipe 36, the supply amount of the dilution gas is drastically reduced to cope with the sudden drop in calorie value.

가스 터빈(2)의 배기 가스에는 약 10∼13%의 산소가 포함되어 있으므로, 배기 가스를 저칼로리 가스에 혼합하면 이 혼합 가스의 산소 함유량(산소 농도)이 상승한다. 가연 가스 중에 소정 비율의 산소가 포함된 경우, 이론적으로는 소정 온도에서 해당 가연 가스가 가연 범위 내에 들어간다. 이와 같은 상황에 빠지기 전에 배기 가스의 공급량을 제한하지 않으면 안 된다. 이때에도 여전히 저칼로리 가스의 칼로리 값을 낮출 필요가 있을 때에는, 전술한 바와 같이, 저칼로리 가스의 배기 가스 혼합량을 감소시키면서 N₂를 공급하여 혼합시킨다. Since the exhaust gas of the gas turbine 2 contains about 10 to 13% of oxygen, when the exhaust gas is mixed with the low calorie gas, the oxygen content (oxygen concentration) of the mixed gas increases. When a certain proportion of oxygen is contained in the combustible gas, the combustible gas is theoretically in the combustible range at a predetermined temperature. Before entering such a situation, the amount of exhaust gas must be limited. At this time, when it is still necessary to lower the calorie value of the low calorie gas, as described above, N ₂ is supplied and mixed while reducing the exhaust gas mixing amount of the low calorie gas.

또한, 배기 가스의 종류에 따라 산소 함유율은 상이하다. 저칼로리 가스를 연료로 한 가스 터빈의 연소 가스로서는 그의 산소 함유율(용적 비율)은 약 10 ∼ 13%이지만, 증기력(汽力) 발전에 이용되는 보일러의 배기 가스는 약 3 ∼ 6%의 산소밖에 포함하고 있지 않다. 따라서, 사용하는 배기 가스마다 해당 배기 가스와 저칼로리 가스의 혼합 가스의 가연 한계를 저칼로리 가스 또는 배기 가스의 용적 비율에 대해서 구하고, 이 데이터에 기초하여 배기 가스의 최대 허용 혼합 비율을 설정할 수 있다.Moreover, oxygen content rate changes with kinds of exhaust gas. As a combustion gas of a gas turbine fueled by low calorie gas, its oxygen content (volume ratio) is about 10 to 13%, but the exhaust gas of the boiler used for steam power generation contains only about 3 to 6% oxygen. I'm not doing it. Therefore, the flammable limit of the mixed gas of the said exhaust gas and low calorie gas for every exhaust gas used can be calculated | required with respect to the volume ratio of the low calorie gas or exhaust gas, and the maximum allowable mixing ratio of exhaust gas can be set based on this data.

한편, 공기에는 일정 용적 비율(약 21%로 불변)의 산소가 포함되어 있으므로, 공기와 저칼로리 가스와의 혼합기의 가연 한계를 저칼로리 가스 또는 공기의 용적 비율에 대하여 구하고, 이것으로부터 공기의 허용 최대 혼합 비율을 설정해 두어, 이 데이터 및 산소 함유율의 비에 기초하여 배기 가스의 최대 허용 혼합 비율을 산출하고 설정하는 것이 편리하다. 예를 들면, 공기의 허용 최대 혼합 비율에, 공기의 산소 함유율(21%)과 이용하는 배기 가스의 산소 함유율(가스 터빈의 연소 가스로서는 약 10∼13%)의 비를 곱하는 것이다. 이하에서, 설명한다. On the other hand, since air contains oxygen at a constant volume ratio (unchanged at about 21%), the flammability limit of the mixer between air and low calorie gas is determined with respect to the volume ratio of low calorie gas or air, and from this, the maximum allowable mixing of air. By setting the ratio, it is convenient to calculate and set the maximum allowable mixing ratio of the exhaust gas based on this data and the ratio of the oxygen content rate. For example, the allowable maximum mixing ratio of air is multiplied by the ratio of the oxygen content rate of air (21%) and the oxygen content rate of the exhaust gas to be used (about 10 to 13% as the combustion gas of the gas turbine). Hereinafter, it demonstrates.

도 2에는 저칼로리 가스와 공기의 혼합 가스에 관하여, 그 가연 한계를 저칼로리 가스의 용적 비율과 온도의 관계로 나타내고 있다. 도면 중 좌측의 둥근 흑점을 이은 곡선은, 혼합 가스의 가연 범위 중, 저칼로리 가스의 최소 용적 비율(공기의 최대 용적 비율)을 나타낸다. 우측의 사각형 흑점을 이은 곡선은, 혼합 가스의 가연 범위 중, 저칼로리 가스의 최대 용적 비율(공기의 최소 용적 비율)을 나타낸다. 양 곡선 사이에 낀 범위가 가연 범위이다. 저칼로리 가스의 칼로리 값은 변동하므로 상기 양 곡선도 변동한다. 따라서, 제어 장치(100)에는, 이와 같은 데이터에 기초하여, 안전율을 고려한 후에 공기의 최대 허용 혼합 용적률이 설정되어 있다. 예를 들면, 도 2에 나타낸, 공기의 용적 비율 20%(저칼로리 가스의 용적 비율 80%)이다. 우측의 사각형 흑점을 이은 곡선으로 나타낸 공기의 최소 용적 비율보다도 더 작은 비율(20%)로 설정되어 있다. 단, 이 수치는 일례이다. In FIG. 2, the flammable limit is shown by the relationship between the volume ratio of low-calorie gas and temperature with respect to the mixed gas of low-calorie gas and air. In the figure, the curve which follows the round black spot of the left side shows the minimum volume ratio (maximum volume ratio of air) of low-calorie gas in the combustible range of mixed gas. The curve following the square black spot on the right shows the maximum volume ratio (minimum volume ratio of air) of the low calorie gas in the combustible range of the mixed gas. The range between the two curves is the flammable range. Since the calorie value of low calorie gas fluctuates, both curves also fluctuate. Therefore, in the control apparatus 100, after considering a safety factor, the maximum allowable mixing volume ratio of air is set based on such data. For example, it is 20% of the volume ratio of air (80% of the volume ratio of low calorie gas) shown in FIG. It is set to a ratio (20%) smaller than the minimum volume ratio of air represented by the curve following the square black spot on the right side. However, this figure is an example.

공기와 가스 터빈 배기 가스의 산소 함유율의 비는 21/13이다. 배기 가스의 산소 함유율은 안전 쪽을 취하여 13%로 하고 있다. 공기의 최대 허용 혼합 용적률이 20%이므로, 배기 가스의 최대 허용 혼합 용적률은, 20% × 21/13 ≒ 32%가 된다. 보일러 배기 가스의 최대 허용 혼합 용적률은, 20% × 21/6 ≒ 70%가 된다. 제어 장치(100)에 이들 배기 가스 최대 허용 혼합 용적률이 설정되지만, 이들은 혼합 가스의 가연 한계로부터 유도된 최대 허용 혼합 용적률이다. 가스 터빈 배기 가스의 용적 비율이 예를 들어 상한치(32%)보다 약간 작은 25%를 초과하면, 전술한 대로 배기 가스의 혼합량을 감소시켜, 필요에 대응하여 N₂를 공급한다. 상기 제어는 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 유량계(12) 및 배기 가스 공급 배관(4)의 유량계(27)의 검출 결과에 기초하여 행해진다. 또한, 상기 산소 농도계(15, 56)에 의해서 혼합 가스의 산소 농도 및 배기 가스의 산소 농도는 모두 항상 감시된다. 예기치 않은 산소 농도의 변동에 대처하기 위한 것이다. The ratio of the oxygen content of air and gas turbine exhaust gas is 21/13. The oxygen content of the exhaust gas is set at 13% in consideration of safety. Since the maximum allowable mixing volume ratio of the air is 20%, the maximum allowable mixing volume ratio of the exhaust gas is 20% x 21/13 Pa 32%. The maximum allowable mixing volume fraction of the boiler exhaust gas is 20% x 21/6 Pa 70%. Although these exhaust gas maximum allowable mixing volume ratios are set in the control apparatus 100, they are the maximum allowable mixing volume ratios derived from the flammable limit of the mixed gas. If the volume ratio of the gas turbine exhaust gas exceeds 25%, which is slightly smaller than the upper limit (32%), for example, the mixing amount of the exhaust gas is reduced as described above, and N ₂ is supplied as necessary. The control is performed based on the detection results of the flowmeter 12 of the low calorie gas supply pipe 3 and the flowmeter 27 of the exhaust gas supply pipe 4. In addition, both the oxygen concentration of the mixed gas and the oxygen concentration of the exhaust gas are always monitored by the oxygen concentration meters 15 and 56. To cope with unexpected fluctuations in oxygen concentration.

다음으로, 도 1 중 버퍼 탱크(10)의 작용 효과에 관하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 상기 버퍼 탱크(10)에는, 상류 측의 저칼로리 가스 공급 배관(3)이 접속되는 입구(10a)와, 하류 측의 저칼로리 가스 공급 배관(3)이 접속되는 출구(10b)가 형성되어 있다. 따라서, 흐르는 저칼로리 가스의 전부가 상기 버퍼 탱크(10)에 유입된다. 도 1의 버퍼 탱크(10)에서는, 그의 입구(10a) 및 출구(10b)는 탱크 둘레 벽의 하단 근방에 형성되어 있으나, 특별히 이들 형성 위치에 한정되지 않으며, 예를 들면 탱크 둘레 벽의 중간부, 상부, 탱크의 바닥부 등에 형성될 수 있다. Next, the effect of the buffer tank 10 in FIG. 1 is demonstrated. As shown, the buffer tank 10 has an inlet 10a to which the upstream low calorie gas supply pipe 3 is connected, and an outlet 10b to which the downstream low calorie gas supply pipe 3 is connected. Formed. Thus, all of the flowing low calorie gas flows into the buffer tank 10. In the buffer tank 10 of FIG. 1, the inlet 10a and the outlet 10b thereof are formed near the lower end of the tank circumferential wall, but are not particularly limited to these formation positions, for example, an intermediate portion of the tank circumferential wall. It may be formed on the top, the bottom of the tank.

상기 버퍼 탱크는 예를 들면 직경이 2∼3m 정도의 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 대하여 용적이 통상 20,000∼200,000㎥ 정도의 것이 설치된다. 시시각각 칼로리가 변동하면서 흐르는 저칼로리 가스는 버퍼 탱크 안에서 혼합된다. 본 명세서에서 언급하는 탱크 안에서의 가스 혼합이란, 말하자면 시간차의 혼합을 의미한다. 즉, 동시에 버퍼 탱크(10)에 유입된 저칼로리 가스는, 비교적 빨리 출구(10b) 에서부터 유출하는 부분으로부터 늦게까지 버퍼 탱크(10) 내에 체류하는 부분까지 분포된다. 한편, 입구(10a)로부터는 연속하여 새로운 가스가 유입되고 있기 때문에, 과거에 유입된 가스와 새로이 유입된 가스가 끊임없이 혼합된다. 이것을 시간차 혼합이라고 말한다. 이 시간차 혼합의 결과, 버퍼 탱크(10)의 출구(10b)로부터 나가는 저칼로리 가스의 칼로리 변동폭은 축소되고, 변동 속도는 저하된다. 즉, 칼로리 변동이 크게 완화(억제)된다. 이와 같이 칼로리 변동이 사전에 완화되면, 하류에서 배기 가스 등의 희석에 의한 칼로리 상승의 억제 제어가 매우 용이해 진다. 상기 현상에 대하여, 도 3 내지 도 8 및 도 11 내지 도 14를 참조하여 설명한다. For example, the buffer tank is provided with a volume of about 20,000 to 200,000 m 3 with respect to the low calorie gas supply pipe 3 having a diameter of about 2 to 3 m. Low calorie gas that flows from time to time as the calories fluctuate is mixed in the buffer tank. Gas mixing in a tank as referred to herein means, in other words, mixing of time differences. That is, the low calorie gas which flowed into the buffer tank 10 at the same time is distributed to the part which stays in the buffer tank 10 late from the part which flows out from the outlet 10b relatively late. On the other hand, since new gas is continuously introduced from the inlet 10a, the gas introduced in the past and the newly introduced gas are constantly mixed. This is called time difference mixing. As a result of this time difference mixing, the calorie fluctuation range of the low-calorie gas exiting from the outlet 10b of the buffer tank 10 is reduced, and the fluctuation rate is lowered. That is, the calorie fluctuation is greatly alleviated (suppressed). When the calorie fluctuation is alleviated in advance in this manner, it becomes very easy to control the suppression of the calorie rise by dilution of exhaust gas or the like downstream. The above phenomenon will be described with reference to FIGS. 3 to 8 and 11 to 14.

도 3은 도 1 중의 버퍼 탱크(10)의 용적을 200,000㎥으로 한 때에, 칼로리 변동하는 저칼로리 가스가 유량 500,000N㎥/hr로 공급된 경우의 칼로리 변동의 완화(억제) 상태의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 횡축은 시간(분)을 나타내고, 종축은 저칼로리 가스의 발열량인 가스 칼로리 값(㎉/N㎥)을 나타내고 있다. 또, 도면 중에 점선으로 표시한 곡선은 버퍼 탱크(10)로 유입되는 저칼로리 가스의 칼로리 변동(고유(original) 변동)을 나타내고 있다. 이것은 실제 측정한 하나의 샘플(sample)이다. 실선으로 표시한 곡선은 버퍼 탱크(10)로부터 유출되는 저칼로리 가스의 칼로리 변동(억제 후 변동)을 나타내고 있다. 도시한 것과 같이, 버퍼 탱크(10)에 들어가기 전의 저칼로리 가스의 칼로리는 약 1,530㎉/N㎥으로부터 2,360㎉/N㎥까지 변동하고 있다. 요컨대, 이들 두 값의 평균치(이하, 간략히 '평균치'라고 한다)(1945㎉/N㎥)의 약 ±21%의 변동폭을 가진다. 버퍼 탱크(10)로부터 나가는 저칼로리 가스의 칼로리 변동을 이론적으로 계산한 결과에 의하면, 1,780㎉ /N㎥으로부터 1,960㎉/N㎥까지이고, 변동폭은 평균치(1,870㎉/N㎥)의 약 ±5%까지 억제되고 있다. 도시한 것과 같은 변동 주기에 관해서도 단주기(短周期) 성분 및 중주기(中周期) 성분이 대폭 억제되고 있다. 이 결과는 저칼로리 가스의 공급 유량에 대하여 버퍼 탱크의 용적이 클수록 현저해지는 경향이 있다. 고유 변동의 변동폭이 작은 경우는 경제성의 측면에서 버퍼 탱크의 용적을 작게 하여도 효과가 있다. FIG. 3 shows simulation results of the relaxation (suppression) state of calorie fluctuation when the calorie fluctuating low-calorie gas is supplied at a flow rate of 500,000 Nm 3 / hr when the volume of the buffer tank 10 in FIG. 1 is 200,000 m 3. It is a graph. The horizontal axis represents time (minutes), and the vertical axis represents gas calorie value (mm 3 / Nm 3), which is a calorific value of low calorie gas. Moreover, the curve shown by the dotted line in the figure shows the calorie fluctuation (original fluctuation) of the low calorie gas which flows into the buffer tank 10. This is one sample actually measured. The curve shown by the solid line shows the calorie fluctuation (change after suppression) of the low calorie gas flowing out from the buffer tank 10. As shown, the calorie of the low calorie gas before entering the buffer tank 10 fluctuates from about 1,530 kcal / Nm3 to 2,360 kcal / Nm3. In short, there is a variation of about ± 21% of the average of these two values (hereinafter, simply referred to as 'average') (1945㎉ / N㎥). Theoretically calculated calorie fluctuations of low-calorie gas exiting the buffer tank 10 range from 1,780 mW / Nm3 to 1,960 mW / Nm3, and the variation range is about ± 5% of the average value (1,870 mW / Nm3). It is suppressed until. Also in the fluctuating period as shown in the figure, the short period component and the middle period component are greatly suppressed. This result tends to be remarkable as the volume of the buffer tank increases with respect to the supply flow rate of low calorie gas. When the fluctuation range of the intrinsic fluctuation is small, it is effective even if the volume of the buffer tank is made small from the viewpoint of economy.

도 4에는 저칼로리 가스의 유량은 500,000N㎥/hr으로 한 채, 버퍼 탱크(10)의 용적을 상기의 것의 절반인 100,000㎥으로 한 때의 칼로리 변동의 감쇄 상태가 나타나 있다. 이 경우의 칼로리 변동도 버퍼 탱크(10)에 의해서 1,700㎉/N㎥으로부터 2,040㎉/N㎥까지의 범위로 억제되고 있고, 변동폭은 평균치(1,970㎉/N㎥)의 약±9%이다. 4 shows the attenuation state of the calorie fluctuation when the volume of the low calorie gas is 500,000 Nm 3 / hr and the volume of the buffer tank 10 is 100,000 m 3, which is half of the above. In this case, the calorie fluctuation is also suppressed by the buffer tank 10 in the range from 1,700 kPa / Nm 3 to 2,040 kPa / Nm 3, and the variation range is about ± 9% of the average value (1,970 kPa / Nm 3).

도 5는 저칼로리 가스가 유량 200,000N㎥/hr로 공급되는 설비에서 버퍼 탱크(10)의 용적을 50,000㎥으로 했을 때의, 칼로리 변동의 감쇄 상태를 나타내고 있다. 이 경우의 칼로리 변동도 버퍼 탱크(10)에 의해서 1,740㎉/N㎥으로부터 2,010㎉/N㎥까지의 범위로 억제되고 있고, 변동폭은 평균치(1,875㎉/N㎥)의 약±7.2%이다. FIG. 5 shows the attenuation state of the calorie fluctuation when the volume of the buffer tank 10 is 50,000 m 3 in a facility where low calorie gas is supplied at a flow rate of 200,000 Nm 3 / hr. The calorie fluctuation in this case is also suppressed by the buffer tank 10 in the range from 1,740 kPa / Nm 3 to 2,010 kPa / Nm 3, and the variation range is about ± 7.2% of the average value (1,875 kPa / Nm 3).

도시하지 않았지만, 저칼로리 가스가 상기와 같이 유량 200,000N㎥/hr로 공급되는 설비에 있어서, 버퍼 탱크(10)의 용적을 상기의 절반인 25,000㎥으로 했을 때에는, 변동폭은 평균치(1,875㎉/N㎥)의 약±12%가 된다. Although not shown, in a facility in which low-calorie gas is supplied at a flow rate of 200,000 Nm 3 / hr as described above, when the volume of the buffer tank 10 is set to 25,000 m 3, which is half of the above, the variation range is an average value (1,875 kPa / Nm 3). ) Is about ± 12%.

도 6에 나타난 바와 같이, 저칼로리 가스가 유량 200,000N㎥/hr로 공급되는 설비에 있어서, 용적이 25,000㎥의 버퍼 탱크(10)를 병렬로 2대 설치해 두고, 통상 운전 시에는 2대 모두 사용하고, 정기 점검이나 작동 불량 시 등의 비정상 사태에만 한쪽의 탱크만을 사용할 수도 있다.As shown in Fig. 6, in a facility in which low-calorie gas is supplied at a flow rate of 200,000 Nm 3 / hr, two buffer tanks 10 having a volume of 25,000 m 3 are provided in parallel, and both of them are used during normal operation. For example, only one tank may be used for abnormalities such as regular inspections or malfunctions.

이와 같이, 버퍼 탱크를 갖추는 것만으로, 적극적인 제어를 하는 일 없이 저칼로리 가스의 칼로리 변동이 크게 억제된다. 그 결과, 하류에서 배기 가스나 불활성 가스를 혼합하는 제어가 매우 용이하게 이루어진다. 예를 들면, 가스 터빈(2)의 연료 가스의 칼로리 변동폭이 기준 칼로리 값(평균치)의 ±10%로 설정되어 있는 경우라면, 버퍼 탱크의 하류에서는 변동하는 칼로리의 평균치를, 가스 터빈(2)에 설정된 기준 칼로리 값과 일치시키기 위하여, 그 시방에 적합할 수 있는 용적의 버퍼 탱크를 갖추어 일정 비율의 배기 가스를 하류 측에 공급하는 것만으로 양호해진다. 배기 가스의 공급 동작에 관해서는 저칼로리 가스의 칼로리 변동의 양태를 고려할 필요가 없어진다. Thus, only the buffer tank is provided, and the calorie fluctuation of low-calorie gas is largely suppressed without active control. As a result, the control of mixing the exhaust gas and the inert gas downstream is very easy. For example, when the calorie fluctuation range of the fuel gas of the gas turbine 2 is set to +/- 10% of the reference calorie value (average value), the average value of the calorie fluctuating downstream of the buffer tank is the gas turbine 2 In order to coincide with the reference calorie value set in the above, a buffer tank having a volume that can be adapted to the specification is provided, and only a predetermined ratio of exhaust gas is supplied to the downstream side. As for the operation of supplying the exhaust gas, it is not necessary to consider the mode of the calorie fluctuation of the low calorie gas.

극단적인 경우, 버퍼 탱크(10)를 통과한 후의 저칼로리 가스의 변동하는 칼로리의 평균치가, 가스 터빈(2)에 설정된 기준 칼로리 값과 거의 일치하고 있다면, 배기 가스 공급 설비나 불활성 가스 공급 설비는 필요 없어진다. 양 설비가 설치되어 있는 경우이더라도, 도 1의 희석 가스 공급 배관(8)의 스톱 밸브(34)를 닫은 상태에서 설비를 운전하면 된다. 당연히, 발생한 저칼로리 가스의 칼로리 변동이 본래 크지 않은 경우는, 버퍼 탱크의 설치는 필요치 않고, 배기 가스 공급 설비나 불활성 가스 공급 설비만으로 충분히 대응 가능하다. In extreme cases, if the average value of the calorie fluctuations of the low calorie gas after passing through the buffer tank 10 is approximately equal to the reference calorie value set in the gas turbine 2, an exhaust gas supply facility or an inert gas supply facility is necessary. Disappear. Even when both facilities are provided, the facility may be operated with the stop valve 34 of the dilution gas supply pipe 8 shown in FIG. 1 closed. Naturally, when the calorie fluctuations of the generated low-calorie gas are not large, the installation of the buffer tank is not necessary, and the exhaust gas supply facility or the inert gas supply facility can be sufficiently coped with.

도 7에는 다른 버퍼 탱크(42)가 도시되어 있다. 이 버퍼 탱크(42)는 종래의 가스 터빈 설비에 사용되는 것으로, 가스량 밸런스를 감시하는 장치(40)에 포함되는 것이다. 상기 가스량 밸런스 감시 장치(40)는, 상류 측으로부터 유입되는 저칼로리 가스의 양과 가스 터빈에서 필요로 하는 소비 가스량과의 밸런스를 맞추기 위한 것이다. 공급 가스량의 변동이나 가스 터빈의 부하 변동이 있을 경우, 공급량과 소비량 사이에서 밸런스를 맞출 필요가 있다. 공급량이 예상외로 과잉이 되었을 때에는 대기로 방출하고, 공급 부족이 되었을 때에는 가스 터빈의 부하를 저하시키거나 일부의 운전을 정지하기도 한다. Another buffer tank 42 is shown in FIG. 7. This buffer tank 42 is used for the conventional gas turbine installation, and is included in the apparatus 40 for monitoring the gas amount balance. The gas amount balance monitoring device 40 is for balancing the amount of low calorie gas flowing in from the upstream side with the amount of gas consumed required by the gas turbine. When there is a fluctuation in the amount of supply gas or a load variation of the gas turbine, it is necessary to balance the amount of supply with the amount of consumption. When the supply is unexpectedly excessive, it is released to the atmosphere. When the supply is insufficient, the gas turbine load is reduced or some operations are stopped.

상기 가스량 밸런스 감시 장치(40)는, 연통관(41)에 의해서 저칼로리 가스 공급 배관(3)과 접속된 탱크(42)와, 탱크(42)의 상단 개구를 기밀하게 밀폐함과 더불어 탱크 안을 상하 이동 가능하게 설치된 뚜껑 부재(43), 및 뚜껑 부재(43)에 설치된 조정용 추(44)를 구비하고 있다. 뚜껑 부재(43)는, 자중과 상기 추(44)의 중량과 대기압에 의한 눌러 내리는 힘의 총계와, 탱크(42)의 내압(內壓)에 의한 밀어 올리는 힘과의 밸런스에 의해서 탱크 안을 상하 이동한다. 따라서, 저칼로리 가스의 공급량과 소비량과의 밸런스의 변화에 대응하여 뚜껑 부재(43)가 상하로 이동한다. 상기 뚜껑 부재(43)의 상하 이동을 감시하면서 가스의 대기 방출이나 터빈 부하의 저하 등의 조치를 취한다. The gas amount balance monitoring device 40 seals the tank 42 connected to the low-calorie gas supply pipe 3 by the communication tube 41 and the upper opening of the tank 42 in an airtight manner and moves up and down inside the tank. The lid member 43 provided as possible, and the weight 44 for adjustment provided in the lid member 43 are provided. The lid member 43 is moved up and down in the tank by the balance between the weight of the weight 44 and the total amount of pushing force due to atmospheric pressure, and the pushing force due to the internal pressure of the tank 42. Move. Therefore, the lid member 43 moves up and down in response to a change in the balance between the supply amount and the consumption amount of the low calorie gas. While monitoring the vertical movement of the lid member 43, measures such as the release of gas to the atmosphere and a decrease in the turbine load are taken.

상기 가스량 밸런스 감시 장치(40)는 칼로리 변동 억제를 위하여 이용되는 것이다. 상기 탱크(42)에는, 상기 연통관(41) 이외에 새롭게 저칼로리 가스 공급 배관(3)과 연통하는 입구 배관(45)이 접속되어 있다. 상기 입구 배관(45)에는 저칼로리 가스를 탱크(42)로 보내주는 팬(39)이 설치되어 있다. 입구 배관(45)은 연통 관(41)보다 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 상류 측에 접속되어 있으므로, 압력 손실을 고려한 배관 설계에 의해서 상기 팬(39)은 생략될 수도 있다. 이는 도 8 및 도 12에 도시된 상류 측 입구 배관(45)에 대해서도 마찬가지로 적용될 수 있다. 공급되는 저칼로리 가스의 일부는 입구 배관(45)을 통하여 탱크(42)로 유입되고, 탱크(42) 안에서 저칼로리 가스가 혼합되며, 동일한 양의 가스가 상기 연통관(41)을 통하여 탱크(42)로부터 저칼로리 가스 공급 배관(3)으로 되돌아간다. 이 경우, 상기 연통관(41)은 출구 배관으로도 부를 수 있다. 상기 버퍼 탱크(42)는 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 바이패스(bypass) 배관을 구성하는 입구 배관(45)과 출구 배관(41)에 각각 접속되어 있다. 즉, 버퍼 탱크(42)는 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 대하여 병렬로 설치되어 있다. The gas amount balance monitoring device 40 is used to suppress calorie fluctuations. In addition to the communication pipe 41, the tank 42 is connected to an inlet pipe 45 that newly communicates with the low calorie gas supply pipe 3. The inlet pipe 45 is provided with a fan 39 for sending low-calorie gas to the tank 42. Since the inlet pipe 45 is connected to the upstream side of the low-calorie gas supply pipe 3 rather than the communication pipe 41, the fan 39 may be omitted by the pipe design considering the pressure loss. The same can be applied to the upstream inlet pipe 45 shown in FIGS. 8 and 12. A part of the low calorie gas supplied is introduced into the tank 42 through the inlet pipe 45, the low calorie gas is mixed in the tank 42, and the same amount of gas is supplied from the tank 42 through the communication pipe 41. Return to the low-calorie gas supply pipe 3. In this case, the communication pipe 41 may also be referred to as an outlet pipe. The buffer tank 42 is connected to the inlet pipe 45 and the outlet pipe 41 which respectively constitute a bypass pipe of the low calorie gas supply pipe 3. That is, the buffer tank 42 is provided in parallel with respect to the low calorie gas supply piping 3.

도 8에는, 칼로리 변동 억제 수단으로서 이용할 수 있는 다른 가스량 밸런스 감시 장치(46)가 도시되어 있다. 상기 가스량 밸런스 감시 장치(46)는, 더욱 경제적인 구성을 취하고 있으며, 연통관(41)에 의해서 저칼로리 가스 공급 배관(3)과 연통된 기밀 구조의 탱크(46a)를 구비하고 있다. 탱크(46a)에는 압력 검출 장치(47)가 설치되고, 이에 의해 탱크(46a)의 내압은 항상 감시된다. 제어 장치(100)는, 검출 압력이 상한 구역에 도달하면 설비 내의 가스 소비량을 증가하는 지령을 내려, 가스의 수급 밸런스를 맞춘다. 그 이외의 구조는 전술한 장치(40)(도 7)와 동일하고, 칼로리 변동 억제 수단으로서 충분히 이용 가능하다. 8 shows another gas amount balance monitoring device 46 which can be used as calorie fluctuation suppressing means. The gas amount balance monitoring device 46 has a more economical configuration, and has a gas tight tank 46a in communication with the low-calorie gas supply pipe 3 by the communication pipe 41. The pressure detection device 47 is provided in the tank 46a, whereby the internal pressure of the tank 46a is always monitored. When the detection pressure reaches the upper limit zone, the control device 100 issues a command to increase the gas consumption in the facility to balance the supply and demand of the gas. The other structure is the same as the apparatus 40 (FIG. 7) mentioned above, and can fully utilize as a calorie fluctuation suppression means.

도 9는 칼로리 변동하는 저칼로리 가스가 유량 500,000N㎥/hr로 공급되는 설비에 있어서, 도 7 또는 도 8 중의 탱크(42)(46a)의 용적을 200,000㎥으로 하고, 상기 팬(39)에 의해서 500,000N㎥/hr의 유량 중 200,000N㎥/hr의 가스를 탱크(42)(46a)에 보내는 경우의 칼로리 변동의 완화 상태를 나타낸 것이다. 도면 중에 점선으로 표시한 곡선은 직접 환원 제철 설비(S)로부터 보내오는 저칼로리 가스의 칼로리 변동(고유 변동)을 나타내고 있다. 이것은 전술한 실제 측정 샘플이다. 이점 쇄선으로 표시한 곡선은 탱크(42)를 나가서 상기 연통관(41)을 통과하는 저칼로리 가스의 칼로리 변동(과도(過渡) 변동)의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 실선으로 나타낸 곡선은, 연통관(41)보다 하류의 저칼로리 가스 공급 배관(3) 부분을 통하여 제1혼합기(6)에 이르는 가스의 칼로리 변동(억제 후 변동)을 나타내고 있다. 전술한 바와 같이, 탱크(42)(46a)에 들어가기 전의 저칼로리 가스의 칼로리는 평균치(1945㎉/N㎥)의 약 ±21%의 변동폭을 가진다. 그런데, 탱크(42)로부터 연통관(41)을 통해서 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 합류한 후의 가스의 칼로리 변동은, 1,690㎉/N㎥으로부터 2,100㎉/N㎥까지이고, 변동폭은 평균치(1, 895㎉/N㎥)의 약 ±11%까지 억제되고 있다. 이 수치는 일례이다. FIG. 9 shows the capacity of the tanks 42 and 46a in FIG. 7 or FIG. 8 to be 200,000 m 3 in a facility in which calorie fluctuating low calorie gas is supplied at a flow rate of 500,000 Nm 3 / hr. The relaxed state of the calorie fluctuation | variation at the time of sending 200,000 Nm <3> / hr gas to the tanks 42 and 46a among 500,000 Nm <3> / hr flow rates is shown. The curve shown by the dotted line in the figure shows the calorie fluctuation (unique fluctuation) of the low calorie gas sent directly from the reducing steelmaking facility S. This is the actual measurement sample described above. The curve indicated by the dashed-dotted line shows the simulation result of the calorie fluctuation (transient fluctuation) of the low calorie gas which exits the tank 42 and passes through the communication pipe 41. The curve shown by the solid line shows the calorie fluctuation (change after suppression) of the gas which reaches the 1st mixer 6 through the low-calorie gas supply piping 3 part downstream from the communication pipe 41. As described above, the calorie of the low calorie gas before entering the tanks 42 and 46a has a variation range of about ± 21% of the average value (1945 kV / Nm 3). By the way, the calorie fluctuation of the gas after joining the low-calorie gas supply piping 3 from the tank 42 through the communication pipe 41 is from 1,690 kPa / Nm3 to 2,100 kPa / Nm3, and the fluctuation range is the average value (1, 895 kV / Nm 3) is suppressed to about ± 11%. This figure is an example.

이와 같이, 탱크(42)(46a)를 구비하는 기존 설비를 이용하여 가스 칼로리 변동을 억제하는 것도 가능하다. 그리고, 이에 의해 하류에서 배기 가스에 의한 저칼로리 가스의 희석을 용이하게 행할 수 있게 된다. 도 7 및 도 8에서는, 저칼로리 가스를 탱크(42)(46a)에 보내는 입구 배관(45)이, 저칼로리 가스 공급 배관(3)에서의 출구 배관(41)보다 상류 측에 접속되어 있으나, 본 발명은 특별히 이러한 구성에 한정되지 않으며, 입구 배관(45)이 출구 배관(41)보다 하류 측에 접속될 수도 있다. 또한, 양 관(41, 45)은 모두 복수 라인으로 설치될 수도 있다. In this manner, it is also possible to suppress the gas calorie fluctuation by using an existing facility including the tanks 42 and 46a. This makes it possible to easily dilute the low calorie gas with the exhaust gas downstream. In FIG.7 and FIG.8, although the inlet pipe 45 which sends low-calorie gas to the tanks 42 and 46a is connected to the upstream side rather than the outlet pipe 41 in the low-calorie gas supply pipe 3, this invention Is not particularly limited to this configuration, and the inlet pipe 45 may be connected to the downstream side of the outlet pipe 41. In addition, both pipes 41 and 45 may be provided in multiple lines.

도 10에는 또 다른 칼로리 변동 억제 수단이 도시되어 있다. 상기 수단은, 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 설치되고, 저칼로리 가스의 일부를 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 상류 측으로 되돌리기 위한 귀환 배관(48)을 포함한다. 상기 귀환 배관(48)에는 저칼로리 가스를 상류 측으로 압송하는 팬(39)이 설치되어 있다. 도시된 귀환 배관(48)은 1개소의 흡인부로부터 복수 라인의 지관(48a)으로 분기되어 이전의 저칼로리 가스 공급 배관(3)으로 되돌리도록 구성되어 있으나, 1라인의 귀환 배관으로 구성될 수도 있다. 또한, 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 다른 복수 지점에 각각 1라인의 귀환 배관을 설치할 수 있다. 이러한 수단에 의해서도, 저칼로리 가스는 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 상류로 되돌려진 때에 새로운 저칼로리 가스와 혼합하여 칼로리 변동이 완화된다. 이 작용을 증대시키려면, 귀환 배관(48)의 길이를 크게 하고, 공급 가스량에 대한 귀환 가스량의 용적 비율을 크게 하면 된다. Another calorie fluctuation suppressing means is shown in FIG. The said means is provided in the low calorie gas supply piping 3, and includes the return piping 48 for returning a part of low calorie gas to the upstream side of the low calorie gas supply piping 3. The return pipe 48 is provided with a fan 39 for pumping low-calorie gas upstream. The illustrated return pipe 48 is configured to branch from one suction portion to a plurality of lines of branch pipes 48a and return to the previous low-calorie gas supply pipe 3, but may also be composed of one line return pipe. . In addition, one line return pipe | tube can be provided in several different points of the low-calorie gas supply piping 3, respectively. Even with this means, the low calorie gas is mixed with the new low calorie gas when it is returned upstream of the low calorie gas supply pipe 3 to alleviate the calorie fluctuation. In order to increase this effect, the length of the return pipe 48 may be increased, and the volume ratio of the return gas amount to the supply gas amount may be increased.

도시하지 않았지만, 도 7에 나타낸 것과 동일한 가스량 밸런스 감시 장치(40)용 버퍼 탱크(42)를 도 1에 있어서의 내부 용적 고정형 버퍼 탱크로 교체하여 설치할 수도 좋다. 즉, 도 7의 버퍼 탱크(42)는 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 바이패스 배관을 구성하는 입구 배관(45)과 연통관(41)에 접속되어 있으나, 이 버퍼 탱크(42)를 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 직접 접속할 수 있는 것이다. 구체적으로는, 버퍼 탱크(42)에 형성된 입구에 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 상류 측을 직접 접속하고, 출구에 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 하류 측을 직접 접속하여도 좋다. Although not shown in figure, the same buffer tank 42 for gas amount balance monitoring apparatus 40 as shown in FIG. 7 may be replaced with the internal volume fixed type buffer tank in FIG. That is, although the buffer tank 42 of FIG. 7 is connected to the inlet piping 45 and the communication pipe 41 which comprise the bypass piping of the low calorie gas supply piping 3, this buffer tank 42 supplies a low calorie gas. It can be connected directly to the pipe (3). Specifically, the upstream side of the low calorie gas supply pipe 3 may be directly connected to the inlet formed in the buffer tank 42, and the downstream side of the low calorie gas supply pipe 3 may be directly connected to the outlet.

도 11에는, 상기와 같은 배관 구조와 실질적으로 동일한 배관이 도시되어 있다. 도 11의 버퍼 탱크(42)는 도 7에 나타낸 것과 동일한 가스량 밸런스 감시 장치(40)용의 버퍼 탱크(42)이다. 다른 점은 저칼로리 가스 공급 배관(3)을 접속하는 배관의 구조이다. 도 11의 배관 구조는, 도 7의 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 있어서, 입구 배관(45)과의 접속부로부터 연통관(41)과의 접속부까지의 부분을 없애고, 더 나아가 입구 배관(45) 상의 팬(39)을 제거한 것이다. 즉, 입구(42a)에 상류 측의 저칼로리 가스 공급 배관(3)이 접속되고, 출구(42b)에 하류 측의 저칼로리 가스 공급 배관(3)이 접속되어 있다. 바꾸어 말하면, 도 1에 나타낸 버퍼 탱크(10)를 가스량 밸런스 감시 장치(40)용의 탱크(42)로 교체한 것이다. 이러한 배관은, 기존의 가스량 밸런스 감시 장치(40)를 가스 칼로리 변동 억제 장치로서 겸용하고자 할 때 용이하게 개조할 수 있는 형태이다. In Fig. 11, a pipe substantially the same as the above pipe structure is shown. The buffer tank 42 of FIG. 11 is a buffer tank 42 for the gas amount balance monitoring apparatus 40 similar to that shown in FIG. Another point is the structure of the pipe which connects the low-calorie gas supply pipe 3. The piping structure of FIG. 11 removes the part from the connection part with the inlet pipe 45 to the connection part with the communication pipe 41 in the low-calorie gas supply piping 3 of FIG. The fan 39 is removed. That is, the low calorie gas supply pipe 3 on the upstream side is connected to the inlet 42a, and the low calorie gas supply pipe 3 on the downstream side is connected to the outlet 42b. In other words, the buffer tank 10 shown in FIG. 1 is replaced with the tank 42 for the gas amount balance monitoring apparatus 40. Such piping is a form that can be easily retrofitted when the existing gas amount balance monitoring device 40 is to be used as a gas calorie fluctuation suppressing device.

또한, 도시한 것과 같이, 상기 탱크(42)의 내부에는 가스를 교반하기 위하여 팬 등의 교반 장치(57)가 설치될 수 있다. 탱크 안에서 가스의 혼합을 촉진하고, 그것에 의해 보다 효과적인 칼로리 변동 억제를 실현하기 때문이다. 교반 장치(57)의 설치 형태로서는, 탱크의 출구(42b) 근방으로부터 가스를 탱크 안쪽을 향해 흘려보낼 수 있도록 출구(42b) 근방에 설치하는 것이 가스의 효과적인 혼합의 관점에 있어서 바람직하다. 상기 교반 장치(57)를, 도 11의 탱크(42)에 한정하지 않고, 다른 도면에 나타낸 탱크(10, 42, 46a)나, 칼로리 억제 효과를 발휘할 수 있는 다른 탱크에 대하여도 설치하는 것도 가능하다. 또한, 교반 장치(57)의 회전 구동기로서의 전동 모터(57a) 등은 탱크의 외부에 설치해 두는 것이 바람직하다. In addition, as illustrated, a stirring device 57 such as a fan may be installed in the tank 42 to stir the gas. This is because gas mixing is promoted in the tank, thereby realizing more effective calorie fluctuation suppression. As an installation form of the stirring apparatus 57, it is preferable from a viewpoint of the effective mixing of gas so that it may be provided in the vicinity of the outlet 42b so that gas may flow from the vicinity of the outlet 42b of a tank toward a tank inside. The agitator 57 is not limited to the tank 42 of FIG. 11, but can also be provided for the tanks 10, 42, 46a shown in other drawings and other tanks capable of exhibiting a calorie suppressing effect. Do. Moreover, it is preferable to provide the electric motor 57a etc. as a rotational drive of the stirring apparatus 57 outside the tank.

도 12에도 도 7의 탱크와 동일한 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 대하여 병렬로 설치된 버퍼 탱크(42)가 도시되어 있다. 도시된 것과 같이, 탱크(42)의 출구(42b)와 저칼로리 가스 공급 배관(3) 사이에는 출구 배관(41)이 접속되고, 탱크(42)의 입구(42a)와 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 있어서의 상기 출구 배관(41)의 접속부보다 상류 측과의 사이에는 입구 배관(45)이 접속되어 있다. 따라서, 상기 입구 배관(45)을 상류 측 입구 배관(45)으로 칭한다. 한편, 상기 탱크(42)에는 새로운 입구(50a)가 형성되고, 상기 입구(50a)에는, 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 있어서의 출구 배관(41)과의 접속부보다 하류 측에 접속된 입구 배관(50)이 접속되어 있다. 상기 입구 배관(50)을 하류 측 입구 배관(50)으로 칭한다. 양 입구 배관(45, 50)에는 저칼로리 가스를 탱크(42)에 보내는 팬(39)이 설치되어 있다. 도시된 것과 같이, 상류 측 입구 배관(45) 및 하류 측 입구 배관(50)의 탱크(42)로의 접속 위치(입구(42a, 50a))는 서로 근접하고 있다. FIG. 12 also shows a buffer tank 42 provided in parallel with respect to the same low calorie gas supply pipe 3 as the tank of FIG. 7. As shown, the outlet pipe 41 is connected between the outlet 42b of the tank 42 and the low calorie gas supply pipe 3, and the inlet 42a and the low calorie gas supply pipe 3 of the tank 42 are connected. The inlet pipe 45 is connected between the upstream side rather than the connection part of the said outlet pipe 41 in the above. Therefore, the inlet pipe 45 is referred to as an upstream side inlet pipe 45. On the other hand, a new inlet 50a is formed in the tank 42, and the inlet pipe connected to the inlet 50a is downstream from the connection portion with the outlet pipe 41 in the low-calorie gas supply pipe 3. 50 is connected. The inlet pipe 50 is referred to as a downstream inlet pipe 50. Both inlet pipes 45 and 50 are provided with a fan 39 for sending low-calorie gas to the tank 42. As shown in the drawing, the connection positions (inlets 42a and 50a) of the upstream side inlet pipe 45 and the downstream side inlet pipe 50 to the tank 42 are close to each other.

본 구조에 의하면, 탱크(42)에는, 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 상류 측으로부터 상류 측 입구 배관(45)을 통하여 저칼로리 가스의 일부가 압송되고, 동시에 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 하류 측으로부터 하류 측 입구 배관(50)을 통하여 저칼로리 가스의 일부가 압송된다. 상기 압송된 각 가스는 탱크(42)에서 혼합되어 출구(42b)로부터 출구 배관(41)으로 유출된다. 결국, 칼로리 변동이 억제된 저칼로리 가스의 일부가 순환하므로, 탱크 내에서 장시간에 걸쳐 혼합이 실현된다. 하류 측 입구 배관(50)의 길이를 길게 할수록 혼합되는 가스의 체류 시간이 길어져 혼합의 효과는 더욱 증대된다. 상기 하류 측 입구 배관(50)은, 저칼로리 가스 공급 배 관(3)의 하류 측으로부터 탱크(42)의 입구(50a)에 접속되어 있으나, 하류 측으로부터, 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 상류 측 입구배관(45)과의 접속부보다 상류 측에 접속될 수도 있다. According to this structure, a part of low-calorie gas is pressurized to the tank 42 through the upstream side inlet_pipe 45 from the upstream of the low-calorie gas supply piping 3, and at the same time, the downstream of the low-calorie gas supply piping 3 A portion of low calorie gas is pumped from the downstream through the inlet pipe 50. Each pressurized gas is mixed in the tank 42 and flows out of the outlet 42b to the outlet pipe 41. As a result, a part of the low-calorie gas whose calorie fluctuations are suppressed circulates, so that mixing is realized for a long time in the tank. The longer the length of the downstream inlet pipe 50 is, the longer the residence time of the gas to be mixed becomes, and the effect of mixing is further increased. The downstream inlet pipe 50 is connected to the inlet 50a of the tank 42 from the downstream side of the low calorie gas supply pipe 3, but is located upstream of the low calorie gas supply pipe 3 from the downstream side. It may be connected to an upstream side rather than a connection with the inlet pipe 45.

도 13에도 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 대하여 병렬로 설치된 버퍼 탱크(42)가 도시되어 있다. 도시된 것과 같이, 탱크(42)와 저칼로리 가스 공급 배관(3) 사이에는, 출구 배관으로서의 상기 연통관(41)과 하류 측 입구 배관(50)이 접속되어 있다. 상기 하류 측 입구 배관(50)에는 저칼로리 가스를 탱크(42)에 보내는 팬(39)이 설치되어 있다. 13 also shows the buffer tank 42 provided in parallel with respect to the low-calorie gas supply piping 3. As illustrated, the communication pipe 41 and the downstream inlet pipe 50 as the outlet pipe are connected between the tank 42 and the low calorie gas supply pipe 3. The downstream side inlet pipe 50 is provided with a fan 39 for sending low-calorie gas to the tank 42.

이러한 구성에 의하면, 하류 측 입구 배관(50)이 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 있어서의 출구 배관(41)과의 접속부보다 하류 측에 접속되어 있어도, 저칼로리 가스는 팬(39)에 의해 하류 측 입구 배관(50)을 통하여 탱크(42) 안으로 보내지고, 혼합되어 출구(42b)로부터 출구 배관(41)으로 유출된다. 결국, 칼로리 변동이 억제된 저칼로리 가스의 일부가 순환하므로 효과적인 혼합이 이루어진다. 그리고 상기 하류 측 입구 배관(50)의 길이를 길게 할수록, 탱크 안에서 더욱 장시간에 걸쳐 혼합이 실현된다. According to this structure, even if the downstream inlet piping 50 is connected to the downstream side rather than the connection part with the outlet piping 41 in the low calorie gas supply piping 3, the low calorie gas will be downstream by the fan 39. It is sent into the tank 42 through the inlet pipe 50, mixed, and flows out from the outlet 42b to the outlet pipe 41. As a result, a part of the low calorie gas whose calorie fluctuation is suppressed circulates, so that effective mixing is achieved. And the longer the length of the downstream inlet pipe 50 is, the longer the mixing is realized in the tank.

도 14에 나타낸 탱크(42)는 2종류의 입구(42a, 49a)를 가지고 있다. 한쪽의 입구(42a)에는 상류 측 저칼로리 가스 공급 배관(3)이 접속되고, 출구(42b)에는 하류 측 저칼로리 가스 공급 배관(3)이 접속되며, 더 나아가 다른 쪽의 입구(49a)에는 하류 측 저칼로리 가스 공급 배관(3)과 접속된 귀환 배관(49)이 접속되어 있다. 2개의 입구(42a, 49a)는 근접하여 형성되어 있다. 귀환 배관(49)에는 저칼로리 가 스를 탱크로 보내기 위한 팬(39)이 설치되어 있다. The tank 42 shown in FIG. 14 has two types of inlets 42a and 49a. The upstream low calorie gas supply pipe 3 is connected to one inlet 42a, and the downstream low calorie gas supply pipe 3 is connected to the outlet 42b, and further downstream is connected to the downstream inlet 49a. The return pipe 49 connected with the low-calorie gas supply pipe 3 is connected. The two inlets 42a and 49a are formed in close proximity. The return pipe 49 is provided with a fan 39 for sending low calorie gas to the tank.

이러한 구성에 의하면, 탱크(42)에서 칼로리 변동이 억제된 저칼로리 가스의 일부는 재차 탱크(42)로 반송되어 재차 혼합되기 때문에, 한층 바람직한 혼합이 실현된다. 귀환 배관(49)의 길이를 길게 할수록 혼합되는 가스의 체류 시간이 길어진다. 상기 귀환 배관(49)은, 저칼로리 가스 공급 배관(3)의 하류 측으로부터 탱크(42)의 입구(49a)에 접속되어 있지만, 하류 측으로부터, 저칼로리 가스 공급 배관(3)에 있어서의 탱크보다 상류 측에 접속될 수 있다. According to such a structure, since some of the low-calorie gas whose calorie fluctuation was suppressed in the tank 42 is conveyed to the tank 42 again, and mixed again, more preferable mixing is implement | achieved. The longer the length of the return pipe 49, the longer the residence time of the gas to be mixed. Although the said return pipe 49 is connected to the inlet 49a of the tank 42 from the downstream of the low calorie gas supply piping 3, it is upstream than the tank in the low calorie gas supply piping 3 from a downstream side. Can be connected to the side.

이상 설명한 실시예에서는, 사용하는 저칼로리 가스로서 직접 환원 제철법에 의해서 발생하는 부생 가스를 예시하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 저칼로리 가스로서는, 용광로 가스(BFG), 전로(轉爐) 가스(LDG), 석탄층에 포함되는 석탄층 가스(Coal Mine Gas; 'CMG'으로 표시됨), 용융 환원 제철법에 의해서 발생하는 부생 가스, GTL(Gas-To-Liquids) 프로세스에서 발생하는 테일 가스(Tail gas), 오일 샌드(Oil sand)로부터 오일 정제 프로세스에 수반하여 발생하는 부생 가스, 플라즈마를 이용한 쓰레기 소각에 의해서 발생하는 가스, 생활 쓰레기를 포함하는 일반폐기물이 그의 매립지에서 발효, 분해하는 과정에서 생기는 메탄가스(Landfill gas), 및 그 밖의 유사한 원료를 화학 반응시키는 것에 수반하여 발생하는 부생 가스 등의 저칼로리 가스가 포함된다. 물론, 상기 가스를 단독은 물론 BFG와 LDG의 혼합 가스와 같이, 복수의 이종(異種) 가스를 혼합한 결과 그의 발열량이 약 12MJ/N㎥ 이하로 이루어진 가스도 포함한다. In the above-described examples, the by-product gas generated by the direct reduction iron production method is illustrated as the low calorie gas to be used, but the present invention is not limited thereto. Examples of low-calorie gas include blast furnace gas (BFG), converter gas (LDG), coal bed gas contained in the coal bed (Coal Mine Gas; denoted as 'CMG'), by-product gas generated by the molten reduction steelmaking method, and GTL ( Tail gas generated in Gas-To-Liquids process, by-product gas generated by oil refining process from oil sand, gas generated by waste incineration using plasma, and household waste Low-calorie gas, such as by-product gas generated by chemical reaction of methane gas (Landfill gas) generated during the fermentation and decomposition of the general waste material at its landfill, and other similar raw materials. As a matter of course, a mixture of a plurality of different gases such as a mixed gas of BFG and LDG, as well as the gas alone, also includes a gas whose calorific value is about 12 MJ / Nm 3 or less.

본 발명에 의하면, 그의 칼로리가 시시각각 변화하는 저칼로리 가스를, 대량으로 존재함과 더불어 채취가 용이한 저산소 농도인 배기 가스에 의해서 희석함으로써, 연소 온도의 비정상적인 상승을 억제하여 안정된 연소를 지속시킬 수 있다. 즉, 저렴한 설비 비용 및 운전 비용에 의해서 상기 효과가 얻어진다. According to the present invention, by diluting low calorie gas whose calorie changes every time by exhaust gas having a large amount of oxygen and a low oxygen concentration that is easy to collect, it is possible to suppress abnormal rise in combustion temperature and to maintain stable combustion. . That is, the said effect is acquired by low installation cost and operation cost.

Claims

A low calorie gas supply passage for supplying a low calorie gas as a fuel gas to the gas turbine;

An exhaust gas supply passage, connected to the low calorie gas supply passage, for supplying exhaust gas generated in a combustion facility to the low calorie gas supply passage;

A calorific value detector provided in the low calorie gas supply passage and configured to detect a calorific value in the gas; And

And a control device capable of controlling the exhaust gas supply operation by the exhaust gas supply passage on the basis of the detection result of the calorific value detection device.

The method of claim 1,

The control device is configured to set the maximum allowable calorie value of the fuel gas of the gas turbine and to supply the exhaust gas from the exhaust gas supply passage when the calorie value of the low calorie gas exceeds the maximum allowable calorie set value. Low calorie gas supply equipment.

The method of claim 1,

An oxygen concentration detecting device is provided at a portion downstream from the connection portion with the exhaust gas supply passage in the low calorie gas supply passage,

And the control device is configured to control the exhaust gas supply operation by the exhaust gas supply passage based on a detection result of the oxygen concentration detection device.

The method of claim 3,

The control device is configured to control the supply amount of the exhaust gas by the exhaust gas supply passage based on the allowable mixing volume ratio of the exhaust gas set based on the flammability limit information of the low calorie gas obtained from the mixing ratio of the low calorie gas and the exhaust gas. Low calorie gas supply equipment, characterized in that.

The method of claim 3,

The control device is based on the allowable mixing volume ratio of the exhaust gas calculated based on the ratio of the oxygen content ratio from the allowable mixing volume ratio of the air set based on the flammability limit information of the low calorie gas obtained from the mixing ratio of the low calorie gas and the air. And a low calorie gas supply facility, configured to control a supply amount of exhaust gas by the exhaust gas supply passage.

The method according to any one of claims 3 to 5,

An inert gas supply passage for supplying an inert gas is connected to the low calorie gas supply passage,

And the control device is configured to control the inert gas supply operation by the inert gas supply passage based on the detection result of the oxygen concentration detection device.

The method of claim 1,

The control device is configured to control the inert gas supply operation by the inert gas supply passage on the basis of the detection result of the calorific value detection device in a state where the exhaust gas is supplied to the low calorie gas supply passage by the exhaust gas supply passage. Low calorie gas supply equipment, characterized in that.

The method of claim 1,

In the low calorie gas supply passage, a first tank for temporarily storing low calorie gas is provided,

The first tank has an inlet and an outlet, an upstream side of the low calorie gas supply passage is connected to the inlet, and a downstream side of the low calorie gas supply passage is connected to the outlet.

The method of claim 1,

In the low calorie gas supply passage, a second tank for temporarily storing the low calorie gas is provided,

Between the low calorie gas supply passage and the second tank, a gas inlet passage for sending low calorie gas from the low calorie gas supply passage to the second tank, and an outlet passage for returning the low calorie gas from the second tank to the low calorie gas supply passage,

A low-calorie gas supply facility, wherein a first gas pressure feeding device for feeding low-calorie gas toward the second tank is provided in the inlet passage.

The method of claim 1,

The low-calorie gas supply passage is provided with a return passage for returning a part of the low-calorie gas to be supplied to an upstream side of the low-calorie gas supply passage, and a second path for feeding low-calorie gas toward the upstream side of the low-calorie gas supply passage in the return passage. A low calorie gas supply facility characterized in that a gas pumping device is installed.

The method of claim 1,

And an exhaust gas shutoff device provided in the exhaust gas supply passage and capable of blocking and opening the passage, and an exhaust gas discharge device provided upstream of the exhaust gas shutoff apparatus.

The method of claim 6,

And an inert gas shutoff device provided in the inert gas supply passage and capable of blocking and opening the passage, and an inert gas discharge device provided upstream of the inert gas shutoff apparatus.

The method of claim 1,

The low calorie gas supply facility, characterized in that the combustion facility is the turbine.

The method of claim 1,

A low calorie gas supply facility, wherein the combustion facility is a boiler of a steam power generation facility.

Gas turbines; And

A low calorie gas supply facility for supplying a low calorie gas as fuel gas to the gas turbine,

The low-calorie gas supply facility is the low-calorie gas supply facility in any one of Claims 1-5 or 7-14, The gas turbine installation characterized by the above-mentioned.

The method of claim 15,

A plurality of said gas turbines are provided, the low-calorie gas supply facility is provided in each said gas turbine, and the said combustion installation of a low-calorie gas supply facility is a gas turbine other than the corresponding gas turbine.

A calorie measurement step of measuring the calorific value of the low calorie gas supplied to the gas turbine as fuel gas; And

When the measurement result exceeds the set allowable calorie value, the exhaust gas mixing step of mixing the dilution exhaust gas collected from the combustion equipment into the low-calorie gas, suppressing the calorie increase of the low-calorie gas for gas turbine fuel, characterized in that Way.

The method of claim 17,

In the exhaust gas mixing step, the oxygen concentration of the low calorie gas and the exhaust gas mixer is measured, and the amount of the exhaust gas is adjusted so that the measurement result does not exceed the set allowable exhaust gas content rate obtained from the flammability limit information of the low calorie gas. The method of suppressing the calorie rise of low-calorie gas for a gas turbine fuel, characterized by including the.

The method of claim 17,

When it is determined that the calorific value measurement result does not fall below the set allowable calorie value even by supplying the maximum exhaust gas, the calorie of the low calorie gas for the gas turbine fuel further comprises the step of incorporating an inert gas into the low calorie gas. Ascent suppression method.

The method of claim 18,

When the amount of exhaust gas is reduced, when the calorific value of the mixer exceeds the set allowable calories, and when the amount of exhaust gas is increased, the amount of exhaust gas is reduced and the inert gas is supplied to the low calorie gas when it is determined that the amount of exhaust gas is exceeded. The method of suppressing the increase in calories of low-calorie gas for gas turbine fuel further comprising.

The method of claim 8,

A feedback passage is connected between the low calorie gas supply passage upstream from the tank and the low calorie gas supply passage downstream from the tank,

And a gas feeding device for feeding fuel gas toward the low-calorie gas supply passage upstream from the tank in the return passage.

The method of claim 9,

A feedback passage is connected between the downstream side of the low-calorie gas supply passage and the upstream side than the connection point of the inlet passage in the low-calorie gas supply passage,

And a gas feeding device for feeding fuel gas toward the upstream low-calorie gas supply passage in the return passage.

The method according to claim 8 or 9,

Low calorie gas supply facility, characterized in that the stirring device for stirring the gas inside the tank is installed.

Gas turbines; And

The said low calorie gas supply facility is a low calorie gas supply facility of Claim 6, The gas turbine installation characterized by the above-mentioned.