WO2006033175A1

WO2006033175A1 - ガスタービン設備、低カロリガス供給設備および当該ガスのカロリ上昇抑制方法

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Publication number: WO2006033175A1
Application number: PCT/JP2005/004105
Authority: WO
Inventors: Masaaki Sako; Hideaki Ota
Original assignee: Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-03-30
Also published as: JPWO2006033175A1; KR101012309B1; CN101023256B; JP4503612B2; CN101023256A; KR101008374B1; KR20100123919A; TWI271472B; KR20070043882A; KR100853352B1; TW200610881A; BRPI0515686A; KR20080021845A

Abstract

　低カロリガスを、そのカロリの急上昇を押さえて安定したガスタービン用燃料として供給することができる。低カロリガスをガスタービン（２）に供給する低カロリガス供給配管（３）と、低カロリガス供給配管（３）に空気を供給する空気供給配管（４）と、低カロリガス供給配管（３）と空気供給配管（４）との接続部に配設された第一混合器（６）と、低カロリガス供給配管（３）に配設された、ガス中の発熱量を検出するカロリメータ（１１）と、低カロリガス供給配管（３）における上記第一混合器（６）より下流側に設置された酸素濃度計（１５）と、制御装置（５０）とを備えており、制御装置が（５０）、カロリメータ（１１）の検出値が基準値を超えているときに空気供配管（４）から空気を供給し、酸素濃度計（１５）の検出結果に基づいて、空気比率が低カロリガスの可燃限界に入らないように制御している。

Description

明細書

ガスタービン設備、低カロリガス供給設備および当該ガスのカロリ上昇抑制方法

技術分野

[0001] 本発明はガスタービン設備、低カロリガス供給設備および当該ガスのカロリ上昇抑制方法に関する。さら〖こ詳しくは、低カロリガスをガスタービンの燃料として使用し得る状態でガスタービンに供給する低カロリガス供給設備、この低カロリガス供給設備を備えたガスタービン設備、および、このガスタービン燃料用低カロリガスの発熱量 (力ロリともいう）の上昇を抑制する方法に関する。

背景技術

[0002] 製鉄分野にお!、て、たとえば高炉法で銑鉄を生産する場合、高炉から炉頂ガス ( Blast Furnace Gasであり、以下 BFGと記す）が副生ガスとして発生する。 BFGの総発熱量は使用したコータスの発熱量の約半分にも達するので、製銑原価低減のために BFGは製鉄所内において多方面に利用されている。 BFGは投入コータス 1トン当たり 3000Nm³程度発生し、その組成は二酸ィ匕炭素（CO )が 10— 18容積％ (以下

2

、単に％と記す）、一酸ィ匕炭素（CO)が 22— 30%、窒素（N )が 52— 60%、水素（H

2

)が 0. 5— 4%、メタン（CH )が 0. 5— 3%程度とされている。

2 4

[0003] BFGはこれ以外に煙塵を 2— 10g/Nm³含んでいるので、これを除塵器で 0. Olg /Nm 程度まで除去した後、発熱量 800kcal/Nm³程度の燃料ガスとして、熱風炉、コークス炉、加熱炉、ボイラ等に利用されている。近年、ガスタービンにおいても、その技術の向上により低カロリガスの燃焼が可能となり、 BFGをガスタービン燃料として用いて発電する事例が増加している。ここで言う低カロリガスとは、その発熱量が約 12MJ/Nm³以下のガスと定義している。低カロリガスとしては、後述するように、高炉ガス（BFG)には限らず、転炉ガス（LDG)などの多くの他の種類のガスやそれらの混合ガスが含まれる。

[0004] 一方で、近年、高炉法以外の新 U、製鉄プロセス（たとえば FINEXや COREX等の直接還元鉄法）が開発されつつあり、こうした新プロセス力発生する副生ガスの有効利用に対しても適用できる燃焼方式の開発が待たれて、る。、ずれの製鉄プロセスであれ、発生する副生ガスの特性 (ガス組成やカロリ）は設備や操業内容によつて異なる。同一設備であっても各原料の特性や反応過程に応じて時々刻々変化し、一定することがない。

[0005] 副生ガスをガスタービンの燃料として使用する場合の最も重要な特性であるカロリについて見てみると、各ガスタービンが固有するカロリの許容変動幅の上限 (たとえば平均カロリ値の約 + 10%)を超えた場合、つまりカロリが急激に大きくなつた場合、ガスタービンの燃焼器内での燃焼温度が急激に異常な高温となることがある。これに起因してパーナ部分、タービンの静翼および動翼が損傷を受けて短命化したりする弊害が発生する可能性がある。この場合はガスタービン設備の経済的な連続運転が困難になる。

[0006] 副生ガスの変動するカロリを抑制するために窒素ガス (N )によって希釈する技術

2

は公知である（たとえば特許文献 1および特許文献 2を参照)。しかしながら、 Nのみ

2 によって副生ガスを希釈する場合、カロリの変動値によっては N等の高価な不活性

2

ガスを大量に使用せざるを得ない。また、不活性ガスを連続して大量に確保することは特殊な産業分野を除いて非常に困難である。さらに、大量の不活性ガスの貯蔵設備ゃ、配管を含むガス供給のための各種機器設備等を配設する必要がある。これらの理由により、不活性ガスを使用する方法はガスタービン発電の経済性を低下させ、高効率を標榜するガスタービンの技術的優位性を阻害する。

特許文献 1：特開 2002-155762号公報

特許文献 2 :特開平 9— 317499号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 本発明はカゝかる課題を解決するためになされたものであり、設備コストおよび運転コストが低廉な、ガスタービン用低カロリ燃料ガスのカロリ上昇を緩和することのできる低カロリガス供給設備、この低カロリガス供給設備を備えたガスタービン設備、および、ガスタービン燃料用低カロリガスの発熱量の上昇を抑制する方法を提供することを目的としている。課題を解決するための手段

[0008] 上記目的のために本発明の低カロリガス供給設備は、

低カロリガスを燃料ガスとしてガスタービンに供給するための低カロリガス供給通路と、

この低カロリガス供給通路に接続された、低カロリガス供給通路に空気を供給するための空気供給通路と、

上記低カロリガス供給通路に配設された、ガス中の発熱量を検出するための発熱量検出装置と、

この発熱量検出装置の検出結果に基づいて空気供給通路による空気供給動作を制御しうる制御装置とを備えて、る。

[0009] この発明によれば、窒素ガスを大量に含み且つ調達がきわめて容易な空気を混合することにより、低カロリガスのカロリ上昇を抑制することができる。ここで、発熱量検出装置とは、ガスの発熱量を直接計測する装置 (たとえば、所謂カロリメータ）はもとより

、ガス中の可燃成分の含有率を計測する装置をも含む。

[0010] 上記制御装置は、ガスタービンの燃料ガスの最大許容カロリ値が設定され、低カロリガスのカロリ値がこの最大許容カロリ設定値を超えているときに、空気供給通路から空気が供給されるように構成することができる。

[0011] 上記低カロリガス供給通路における空気供給通路との接続部より下流側の部位に酸素濃度検出装置が配設されており、上記制御装置が、酸素濃度検出装置の検出結果に基づヽて空気供給通路による空気供給動作を制御するように構成されて!ヽる低カロリガス供給設備が好まヽ。低カロリガスと空気との混合気の発火を防止するために、一定比率 (約 21%であってこれは不変）の酸素を含有する空気の低カロリガスに対する混合を、上記混合気の酸素含有率に基づいて制御することができるからである。

[0012] この酸素濃度検出装置を備えた設備は、上記制御装置が、低カロリガスと空気との混合比から得られる低カロリガスの可燃限界情報に基づいて設定された空気の許容混合容積比率を基準に、空気供給通路による空気の供給量を制御するように構成することがでさる。 [0013] この酸素濃度検出装置を備えた設備において、上記低カロリガス供給通路に、不活性ガスを供給するための不活性ガス供給通路が接続されており、上記制御装置が、酸素濃度検出装置の検出結果に基づいて不活性ガス供給通路による不活性ガス供給動作を制御するように構成されて、るのが好ま、。たとえば空気供給を制限することによって低カロリガスのカロリ上昇の抑制が不十分になった場合には、不活性ガスの供給によってカロリ変動の抑制作用を補うことができるからである。なお、上記混合部に至る不活性ガス供給通路の一部分が上記空気供給通路と共通の通路を構成していてもよい。

[0014] 上記低カロリガス供給通路に、不活性ガスを供給するための不活性ガス供給通路が接続されており、上記制御装置が、空気供給通路による低カロリガス供給通路への空気供給をしている状態において、発熱量検出装置の検出結果に基づいて不活性ガス供給通路による不活性ガス供給動作を制御するように構成されてヽる低カロリガス供給設備が好ましい。仮に、空気による低カロリガスのカロリ上昇の抑制が不十分な場合には、不活性ガスによって補うことができるからである。

[0015] 以上の各設備において、上記低カロリガス供給通路に、低カロリガスを一時的に貯留する第一のタンクが配設されており、この第一のタンクが入口と出口とを有しており、入口には低カロリガス供給通路の上流側が接続されており、出口には低カロリガス供給通路の下流側が接続されているのが好ましい。低カロリガス供給通路を通して供給されてくる低カロリガスの全てが第一のタンク内に一時的に貯留され、その中で混合されることにより、そのカロリ変動の幅が減少され、且つ、カロリ変動速度が緩和されるため、第一のタンク出口の下流部での空気を用いた希釈によるカロリ平準化制御が一層容易となるからである。前述した発熱量検出装置は低カロリガス供給通路に設置されるが、低カロリガス供給通路に上記第一のタンクや後述の第二のタンクが設置される設備においては、このタンクも低カロリガス供給通路を構成するので、発熱量検出装置を上記タンクに取り付けることをも含む。

[0016] 上記低カロリガス供給通路に、低カロリガスを一時的に貯留する第二のタンクが配設されており、低カロリガス供給通路と上記第二のタンクとの間に、低カロリガスを低カロリガス供給通路力第二のタンクに送り込むガス入口通路と、低カロリガスを第二のタンク力低カロリガス供給通路へ戻す出口通路とが配設されており、上記入口通路に低カロリガスを第二のタンクに向けて圧送する第一ガス圧送装置が配設されている低カロリガス供給設備が好ましい。上記第一のタンクによる作用と同様な作用がなされるからである。

[0017] なお、前述した第一のタンクおよび第二のタンクはともに、内容積が変化しない固定形式のタンクであってもよぐまた、従来のガスタービン設備等においてガスの需給ノランスを監視する装置 (ガスホルダ）として用いられる内容積変動形式のタンクであつてもよい。内容積変動形式のタンクとは、タンク内圧に応じて上下動しうる気密に装着された蓋部材を有するタンク、駆動装置によって蓋部材を積極的に上下動させることによりバランス効果を最大にしうるタンク容積を選定できるタンク等である。

[0018] 上記低カロリガス供給通路に、供給する低カロリガスの一部をこの低カロリガス供給通路の上流側へ戻す戻し通路が配設されており、この戻し通路に、低カロリガスを低カロリガス供給通路の上流側に向けて圧送する第二ガス圧送装置が配設されている低カロリガス供給設備が好ましい。上記第一のタンクによる作用と同様な作用がなされるカゝらである。

[0019] 上記空気供給通路に配設された、この通路を遮断および開放しうる空気遮断装置と、この空気遮断装置の上流側に配設された空気放出装置とを備えている低カロリガス供給設備が好ましい。空気遮断装置としてはたとえば止め弁や流調弁などが採用されうる。

[0020] 上記不活性ガス供給通路に配設された、この通路を遮断および開放しうる不活性ガス遮断装置と、この不活性ガス遮断装置の上流側に配設された不活性ガス放出装置とを備えてヽる低カロリガス供給設備が好まヽ。不活性ガス遮断装置としてはたとえば止め弁や流調弁などが採用されうる。上記低カロリガス供給通路に至る不活性ガス供給通路の一部分が上記空気供給通路と共通の通路を構成しており、且つ、空気遮断装置と空気放出装置とが配設されて!/ヽる場合には、不活性ガス遮断装置と空気遮断装置とを兼用した一つの遮断装置を備えてもよぐまた、不活性ガス放出装置と空気放出装置とを兼用した一つの放出装置を備えてもよい。

[0021] 本発明のガスタービン設備は、ガスタービンと、このガスタービンに燃料ガスとして低カロリガスを供給するための低カロリガス供給設備とを備えており、この低カロリガス供給設備が、前述したうちのいずれか一の低カロリガス供給設備である。

[0022] 本発明のガスタービン燃料用低カロリガスのカロリ上昇抑制方法は、

燃料ガスとしてガスタービンに供給する低カロリガスの発熱量を計測するカロリ計測ステップと、

この計測結果が設定許容カロリ値を超えているときに、希釈用の空気を上記低カロリガスに混入する空気混入ステップとを含んでいる。

[0023] 上記空気混入ステップが、低カロリガスと空気との混合気の酸素濃度を計測するステツプと、この計測結果が、低カロリガスの可燃限界情報カゝら得られる設定許容空気含有率を超えな、ように空気混入量を調整するステップを含んで、るカロリ上昇抑制方法が好ましい。

[0024] また、最大限の空気供給によっても上記発熱量計測結果が設定許容カロリ値を下回らなヽと判断したときに、不活性ガスを低カロリガスに混入するステップをさらに含んで、るカロリ上昇抑制方法が好ま、。

[0025] そして、空気混入量を調整するステップを含むカロリ上昇抑制方法にぉ、て、空気混入量を減少させれば上記混合気の発熱量が設定許容カロリ値を超え、増大させれば設定許容空気含有率を超える判断したときに、空気混入量を減少させるとともに、不活性ガスを低カロリガスに供給するステップをさらに含んで、るのが好ま、。

[0026] 本発明の他の低カロリガス供給設備は、

低カロリガスを燃料ガスとして供給するための低カロリガス供給通路と、上記低カロリガス供給通路に配設された、低カロリガスを一時的に貯留するタンクとを備えており、

このタンク力低カロリガス供給通路力タンク内へガスが流入するための入口と、タンクカも低カロリガス供給通路へガスが流出する出口とを有している。

[0027] 上記入口に低カロリガス供給通路の上流側を接続し、出口には低カロリガス供給通路の下流側を接続することができる。

[0028] または、低カロリガス供給通路と上記タンクとの間に、低カロリガスを低カロリガス供給通路から上記入口を通してタンクに送り込むガス入口通路と、低カロリガスをタンク力上記出口を通して低カロリガス供給通路へ戻す出口通路とを配設し、上記入口通路に低カロリガスをタンクに向けて圧送するガス圧送装置を配設することができる。

[0029] 上記タンクの入口および出口にそれぞれ低カロリガス供給通路の上流側および下流側が接続された低カロリガス供給設備において、タンクより上流側の低カロリガス供給通路とタンクより下流側の低カロリガス供給通路との間に戻し通路を接続し、この戻し通路に、燃料ガスをタンクより上流側の低カロリガス供給通路に向けて圧送するガス圧送装置を設置することができる。

[0030] 上記した低カロリガス供給通路とタンクとを接続する入口通路および出口通路をを有する低カロリガス供給設備において、低カロリガス供給通路における出口通路との接続点より下流側と、低カロリガス供給通路における入口通路との接続点より上流側と、の間に戻し通路を接続し、この戻し通路に、燃料ガスを上流側低カロリガス供給通路に向けて圧送するガス圧送装置を設置することができる。

[0031] 上記タンクの内部にガスを撹拌するための撹拌装置を設置するのが好ましい。

[0032] 本発明の他の低カロリガス供給設備は、

低カロリガスを燃料ガスとして供給するための低カロリガス供給通路と、上記低カロリガス供給通路における上流部分と下流部分との間に接続された戻し通路とを備えており、

この戻し通路に、低カロリガス供給通路を流れるガスの一部を低カロリガス供給通路の下流部分力上流部分に向けて圧送するガス圧送装置が配設されている。発明の効果

[0033] 本発明によれば、プロセス副生ガスのようにカロリ変動しうる低カロリガスをガスタービンに供給する設備が、低廉な設備コストおよび運転コストによって実現する。燃料ガスとして利用できる低カロリガスのカロリ上昇を抑制するために、大量且つ一定量の窒素ガスを含む空気を容易に且つ大量に入手することができるからである。

図面の簡単な説明

[0034] [図 1]図 1は、本発明の一実施形態である低カロリガス供給設備を含んだガスタービン発電設備の概略を示す配管図である。 [図 2]図 2は、低カロリガスと空気との混合気の可燃限界を、横軸に低カロリガスの容積比率を取り、縦軸に温度を取って表したグラフである。

[図 3]図 3は、図 1におけるバッファタンクを通過することによって低カロリガスのカロリ変動が緩和される状態の一例を示したグラフである。

[図 4]図 4は、ノッファタンクを通過することによって低カロリガスのカロリ変動が緩和される状態の他の例を示したグラフである。

[図 5]図 5は、ノッファタンクを通過することによって低カロリガスのカロリ変動が緩和される状態のさらに他の例を示したグラフである。

[図 6]図 6は、図 1のガスタービン発電設備において設置されうるバッファタンクの他の例を示す配管図である。

[図 7]図 7は、図 1のガスタービン発電設備において設置されうるバッファタンクのさらに他の例を示す配管図である。

[図 8]図 8は、図 1のガスタービン発電設備において設置されうるバッファタンクのさらに他の例を示す配管図である。

[図 9]図 9は、図 7または図 8のバッファタンクを通過することによって低カロリガスの力ロリ変動が緩和される状態の一例を示したグラフである。

[図 10]図 10は、図 1のガスタービン発電設備において設置されうるカロリ変動抑制手段の他の例を示す配管図である。

[図 11]図 11は、図 1のガスタービン発電設備にぉ、て設置されうるバッファタンクのさらに他の例を示す配管図である。

[図 12]図 12は、図 1のガスタービン発電設備において設置されうるバッファタンクのさらに他の例を示す配管図である。

[図 13]図 13は、図 1のガスタービン発電設備において設置されうるバッファタンクのさらに他の例を示す配管図である。

[図 14]図 14は、図 1のガスタービン発電設備において設置されうるバッファタンクのさらに他の例を示す配管図である。

符号の説明

1…，低カロリガス供給設備 2" ··ガスタービン

3·· ··低カロリガス供給配管

4·· ··空気供給配管

5·· ••N供給配管

2

6·· ··第一混合器

7" ··第二混合器

8·· ··希釈ガス供給配管

9·· ··集塵装置

10·· ..ノッファタンク

11·· ··カロリメータ

12·· • ·流靡十

13·· ··混合ガス供給配管

14·· ··カロリメータ

15·· ··酸素濃度計

16·· ··低圧圧縮機

17·· ··高圧圧縮機

18·· ··冷却器

19·· ··燃焼器

20·· ··流調弁

21·· "フィルタ

22·· "発電機

23·· "フィルタ

24·· ··ファン

25·· ··逆止弁

26·· ··止め弁

27·· • ·流虽 3十

28·· ··流調弁

29·· ··空気放出管 30·· ··流調弁

31·· ··止め弁

32·· • '流量計

33·· ··流調弁

34·· ··止め弁

35·· ··逆止弁

36·· ··連絡管

37·· • '流直十

38·· ··流調弁

39·· ··ファン

40·· ··ガス量バランス監視装置

41·· ··連通管（出口配管）

42·· タンク

43·· ··蓋部材

44·· ··調整用おもり

45·· ·· (上流側)入口配管

46·· • ·ガス量バランス監視装置

46a- "タンク

47·· ··圧力検出装置

48·· ··戻し配管

49·· '，ファン

50·· ··制御装置

51·· •撹拌装置

52·· '(下流側)入口配管

53·· •戻し配管

S-- ··直接還元鉄設備

発明を実施するための最良の形態

添付の図面を参照しながら本発明の低カロリガス供給設備、それを備えたガスタビン設備、および、ガスタービン燃料用低カロリガスの発熱量の上昇を抑制する方法の実施形態を説明する。

[0037] 図 1は本発明の一実施形態である低カロリガス供給設備 1を含んだガスタービン設備の概略を示す配管図である。ガスタービン設備としてはガスタービン発電設備を例示している。前述したように、低カロリガスをその発熱量が約 12MjZNm³以下のガスと定義する。低カロリガスはそのカロリ等の特性が変動するものが多、。

[0038] この低カロリガス供給設備 1は、直接還元鉄設備 Sで発生した副生ガス (以下、低力口リガスと呼ぶ）をガスタービン 2に燃料として供給する低カロリガス供給配管 3と、この低カロリガスを希釈するために低カロリガス供給配管 3に空気を供給するために空気供給配管 4と、低カロリガス供給配管 3に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給配管 5とを備えている。この低カロリガス供給設備 1の作動を制御するための制御装置 50が配設されている。本実施形態では不活性ガスとして窒素ガス (N )を使用し

2 ているため、この不活性ガス供給配管を N供給配管 5と呼ぶ。不活性ガスとしては N

2

に限定されず、 COやヘリウム（He)等であってもよい。

2 2

[0039] 本実施形態では空気供給配管 4および N供給配管 5が第二混合器 7に接続して

2

おり、第二混合器 7から低カロリガス供給配管 3までは空気と Nの共通の配管が接続

2

されている。この共通配管を希釈ガス供給配管 8と呼ぶ。この希釈ガス供給配管 8は第一混合器 6によって低カロリガス供給設備 1に接続されている。空気供給配管 4と N 供給配管 5とを合流させずにそれぞれ 4、 5を直接第一混合器 6に接続してもよいが

2

、設備コストの低減のためには図示のごとく両者 4、 5を予め接続しておくのが好ましい。また、第二混合器 7を用いずに空気供給配管 4および N供給配管 5の配管同士

2

を直接接続してもよい。しかし、第一混合器 6における副生ガスと希釈ガスとの混合性を良くするため、前もって希釈用空気と N とを均一に混合した混合ガスを第一混

2

合器 6に送ることが好ましいので、第二混合器 7を介して接続するのが好ましい。

[0040] 上記低カロリガス供給配管 3の第一混合器 6より上流部分には、直接還元鉄設備 S カゝら送られてくる低カロリガスを除塵するための集塵装置 9と、低カロリガスを一次貯留するためのバッファタンク 10とが設置されている。ノッファタンク 10は比較的大容量であり、時々刻々とカロリ変動しつつ駐留されていく低カロリガスがこのバッファタンク 10の内部で混合される。その効果については後述する。ノッファタンク 10の下流側には低力口リガスの発熱量を検出するための発熱量検出装置 11と流量を計測するための流量計 12とが設置されている。この流量計 12の設置位置は第一混合器 6の上流側に限定されない。第一混合器 6の下流側でもよい。たとえば後述する高圧圧縮機 17と燃焼器 19との間でもよい。

[0041] 発熱量検出装置 11の設置位置は、ノッファタンク 10の下流側には限定されない。

たとえばバッファタンク 10の上流側であってもよい。バッファタンク 10の上流側でガスのカロリ変動を事前に検知することにより、第一混合器 6を使用した発熱量制御をより確実に行うことができる。さらに、ノッファタンク 10の上流側とともに下流側にも発熱量検出装置を設置し、両発熱量検出装置によってバッファタンク 10のガスカロリ変動抑制効果を監視することにより、ノッファタンク 10におけるガス混合作用を併用した力ロリ変動の抑制システムの総合的性能を把握することができる。当該発熱量検出装置はバッファタンク 10に直接取り付けることも可能である。低カロリガス供給配管 3における上記発熱量検出装置 11にカ卩えてバッファタンク 10に別の発熱量検出装置を取り付けてもよい。

[0042] ここで、発熱量検出装置 11としては、ガスの発熱量を直接計測する所謂カロリメ一タ、可燃成分の含有率 (濃度)を計測する装置などが用いられる。上記発熱量検出装置 11はバッファタンク 10に直接取り付けることも可能である。低カロリガス供給配管 3 上の発熱量検出装置 11に加えてバッファタンク 10に別の発熱量検出装置を取り付けてもよい。検出速度を重視する場合は現在では可燃性ガス濃度検出器を用いるのが好ましい。適用される低カロリガスが主に含む可燃成分の種類や主たる濃度変動が生じる可燃成分 (たとえば、直接還元鉄法における副生ガスでは一酸ィ匕炭素）に応じて、その成分の濃度を検出する濃度検出器を用いても良い。本明細書ではこれら発熱量検出装置全体を代表して「カロリメータ」と呼ぶ。

[0043] 低カロリガス供給配管 3の第一混合器 6より下流部分は、そこを低カロリガスが空気や Nと混合された状態でガスタービン 2まで送られることがあるので、この範囲の配

2

管を混合ガス供給配管 13と呼ぶ。混合ガス供給配管 13にはカロリメータ 14と混合ガス中の酸素濃度を計測するための酸素濃度計 15とが設置されている。酸素濃度計 1 5の下流側にはガスタービン 2の低圧燃料ガス圧縮機 (以下、低圧圧縮機と呼ぶ） 16 と高圧燃料ガス圧縮機 (以下、高圧圧縮機と呼ぶ） 17とがその順に設置されている。両圧縮機 16、 17の間には燃料ガスである混合ガスを冷却するための冷却器 18が配設されている。高圧圧縮機 17からガスタービン 2の燃焼器 19に接続された燃料配管 13aにはタービン出力を調整するための流量調整弁（以下、流調弁という） 20が設置されている。符号 21は燃焼器 19へ空気を供給する配管に設置されたフィルタである。ガスタービン 2には発電機 22が連結されている。

[0044] 図 1は、両圧縮機 16、 17ともにタービン 2によって回転駆動されるタイプのものを示しているが、これに限定されずに両圧縮機 16、 17がタービン 2と同軸に連結されず、専用のモータによって駆動されるように構成してもよい。また、図示しないが、ガスタ一ビン 2にはその排ガスを利用して発電する排熱回収ボイラ発電設備等を設置してもよい。

[0045] つぎに、空気の供給設備について説明する。空気供給配管 4には、外部から空気を取り入れる入口にフィルタ 23が設置されている。空気供給配管 4のフィルタ 23より下流部分は分岐され、外部力空気を吸引して空気供給配管 4内を圧送するための駆動源たるファン 24がメンテナンス時等の便宜のために並列に二機設置されている。各ファン 24の下流側にはファン 24側への逆流防止のために逆止弁 25が配設されている。空気供給配管 4は、両逆止弁 25の下流側で再度一本に統合されている。その下流の部分には止め弁 26、流量計 27および流調弁 28がその順に設置され、第二混合器 7に接続されている。空気供給配管 4の上記止め弁 26と流量計 27との間には、空気を大気放出するための空気放出配管 29が配設されている。この空気放出配管 29には流調弁 30が設置されて、る。

[0046] つぎに、 N の供給設備について説明する。 N供給配管 5は、上流側から順に止め

2 2

弁 31、流量計 32および流調弁 33を有しており、第二混合器 7に接続されている。第二混合器 7から第一混合器 6に至る希釈ガス供給配管 8には、その上流側力も順に止め弁 34と逆止弁 35とが設置されている。逆止弁 35は低カロリガスが希釈ガス供給配管 8に逆流することを防止するためのものである。この希釈ガス供給配管 8の止め弁 34の上流側部分と、上記空気放出配管 29の流調弁 30の下流側部分との間には、空気と Nとの混合器を空気放出配管 29を通して大気放出するために連絡管 36が

2

接続されている。この連絡管 36には流量計 37と流調弁 38とが設置されている。空気供給配管 4および N供給配管 5が別配管でそれぞれ第一混合器 6まで延設されて

2

いる場合は、各配管 4、 5に止め弁と逆止弁とがそれぞれ設置され、連絡管 36は削除される。その代わり、 N供給配管 5における止め弁 31と流量計 32との間に、流調

2

弁を備えた N放出配管が設置される。

2

[0047] つぎに、制御装置 50によるこの設備の運転制御の一例を説明する。まず、低カロリガス供給配管 3のカロリメータ 11と流量計 12とを監視しつつ低カロリガスをガスタービン 2に向けて圧送する。このとき、すでに空気供給配管 4ではその止め弁 26を開いて流調弁 28を閉じ、連絡管 36の流調弁 38とを閉じ、空気放出配管 29の流調弁 30を開いた状態でファン 24が作動している。つまり、空気が吸引されて空気放出配管 29 力も大気に放出されている。 N供給配管 5の流調弁 33は閉じられている。他の止め

2

弁 31、 34はともに開いている。

[0048] 制御装置 50には、各ガスタービン 2の燃料ガスの使用上の許容カロリ範囲が設定されている。すなわち、基準カロリ値 (たとえば 1600kcalZNm³ )と変動幅 (たとえば基準カロリ値の ± 10%)である。そして、上記低カロリガスのカロリ値がこの許容変動の上限カロリ値（たとえば + 10%であり、 1760kcal/Nm³ )を超えているときには、空気供給配管 4の流調弁 28が開くように、空気放出配管 29の流調弁 30を閉弁方向に調整する。これによつて低カロリガスに空気を混合してカロリ値を許容範囲内に下げる。空気を供給するときおよび後述の Nを供給するときは、上記カロリメータ 11およ

2

び流量計 12の監視とともに、最終的なカロリ値の適正を判断するために混合ガス供給配管 13のカロリメータ 14を監視する。空気を供給するときには、後述するように低カロリガス供給配管 3の酸素濃度計 15によって燃料ガスの酸素濃度を監視する。

[0049] 混合ガス供給配管 13のカロリメータ 14の計測結果から、最大限の空気供給によつてもなおカロリ値が許容範囲に入らないと判断したときには、 N供給配管 5の流量計

2

32を監視しつつ、流調弁 33が開くように調整することにより Nを低カロリガスに混合

2

してカロリ値を許容範囲内に下げる。このときは、混合ガス供給配管 13の流量計 15 をも監視しつつ空気放出配管 29の流調弁 30を開弁方向に調整して空気を放出してその混合量を減少させる。以上のごとくして低カロリガスのカロリが許容上限値を超えることを防止する。

[0050] つぎに、希釈ガス供給配管 8から空気放出配管 29に連絡管 36を接続して Nまた

2 は Nと空気との混合気 (希釈ガス）を大気放出しうる構成にした点について説明する

2

。希釈ガスの量は通常は流調弁 28、 33によって制御される。低カロリガス供給配管 3 のカロリメータ 11の検出値が急激に減少した場合、この流調弁 28、 33による制御ではその応答性に問題が生じる可能性もある。このような場合、連絡管 36の流調弁 38 によって希釈ガスの一部を大気放散することにより、希釈ガスの供給量を急激に減少させてカロリ値の急減に対応する。

[0051] 空気には約 21%の酸素が含まれているので、空気を低カロリガスに混合すればこの混合ガスの酸素含有量 (酸素濃度)が上昇する。可燃ガス中に所定割合の酸素が含まれた場合、理論的には所定温度で当該可燃ガスが可燃範囲内に入る。このような状況に陥る前には空気の供給量を制限しなければならない。そのときになお、低力口リガスのカロリ値を下げる必要があるときには、前述のごとぐ低カロリガスへの空気混合量を減少させつつ Nを供給して混合させる。

2

[0052] 図 2には、低カロリガスと空気との混合ガスについて、その可燃限界を低カロリガスの容積比率と温度との関係で示している。図中左側の黒丸印をつないだ曲線は、混合ガスの可燃範囲のうち、低カロリガスの最小容積比率 (空気の最大容積比率)を示す。右側の黒四角印をつないだ曲線は、混合ガスの可燃範囲のうち、低カロリガスの最大容積比率 (空気の最小容積比率)を示す。両曲線で挟まれた範囲が可燃範囲である。低カロリガスのカロリ値は変動するので上記両曲線も変動する。したがって、制御装置 50には、このようなデータに基づき、安全率を考慮したうえで空気の最大許容混合容積率が設定されている。たとえば図 2中に示す、空気の容積比率 20% ( 低カロリガスの容積比率 80%)である。右側の黒四角印をつな、だ曲線で示す空気の最小容積比率よりもさらに小さい比率（20%)に設定されている。ただし、この数値は一例である。

[0053] そして、空気の容積比率がたとえば上限値（20%)よりわずかに小さい、たとえば 1 5%を超えると、前述のとおり空気の混合量を減少させ、必要に応じて Nを供給するのである。この制御は低カロリガス供給配管 3の流量計 12および空気供給配管 4の流量計 27の検出結果に基づいて行われる。

[0054] つぎに、図 1中のバッファタンク 10の作用効果について説明する。図示のごとぐこのバッファタンク 10には、上流側の低カロリガス供給配管 3が接続される入口 10aと、下流側の低カロリガス供給配管 3が接続される出口 10bとが形成されている。したがつて、送られてきた低カロリガスの全部がこのバッファタンク 10に流入する。図 1のバッファタンク 10では、その入口 10aおよび出口 10bはタンク周壁の下端近傍に形成されているが、とくにこれらの形成位置に限定されず、たとえばタンク周壁の中部、上部、タンクの底部等に形成してもよい。

[0055] このバッファタンクの容積は大きぐたとえば直径が 2— 3m程度の低カロリガス供給配管 3に対して容積が通常 20000— 200000m³程度のものが設置される。時々刻々カロリが変動しつつ送られてきた低カロリガスはバッファタンク内で混合される。この明細書でいうタンク内でのガスの混合とは、いわば時間差の混合を意味する。すなわち、同時にバッファタンク 10に流入した低カロリガスは、比較的早く出口 10bから流出する部分力も遅くまでバッファタンク 10内に滞留する部分まで分布している。一方、入口 10aからは連続して新たなガスが流入してくるので、過去に流入したガスと新たに流入したガスとが絶えず混合されている。このことを時間差混合と言う。この時間差混合の結果、ノッファタンク 10の出口 10bから出ていく低カロリガスのカロリの変動幅は縮小され、変動速度は低下させられる。すなわち、カロリ変動が大きく緩和 (抑制）される。このようにカロリ変動が事前に緩和されると、下流において空気等の希釈によるカロリ上昇の抑制制御が非常に容易となる。以上の現象を図 3—図 8、図 11一図 1 4を参照しつつ説明する。

[0056] 図 3は、図 1中のバッファタンク 10の容積を 200000m³としたときに、カロリ変動する低カロリガスが流量 500000Nm³ /hrで供給された場合のカロリ変動の緩和（抑制）状態のシミュレーション結果を示すグラフである。横軸は時間（分)を示し、縦軸は低カロリガスの発熱量であるガスカロリ値 (kcal/Nm³ )を示している。また、図中に破線で表す曲線はバッファタンク 10に送られてきた低カロリガスのカロリ変動 (オリジナル変動）を示している。これは実測した一サンプルである。実線で表す曲線はバッファタンク 10から出て、く低カロリガスのカロリ変動（抑制後変動）を示して、る。図示のごとぐバッファタンク 10に入る前の低カロリガスのカロリは最低約 1530kcal/Nm 3力も最高約 2360kcalZNm³まで変動している。つまり、これら二値の平均値（以下、単に平均値という）（1945kcalZNm³ )の約 ± 21%の変動幅を持っている。バッファタンク 10から出ていく低カロリガスのカロリ変動を理論計算した結果によれば、最低 1780kcal/Nm³力ら最高 1960kcalZNm³までであり、変動幅は平均値（1870k calZNm³ )の約 ± 5%まで抑制されている。図示のごとく変動周期についても短周期成分および中周期成分が大幅に抑制されている。この効果は低カロリガスの供給流量に対してバッファタンクの容積が大きいほど顕著になる傾向がある。オリジナル変動の変動幅が小さい場合は経済性の見地からバッファタンクの容積を小さくしても効果がある。

[0057] 図 4には、低カロリガスが流量は 500000Nm³ Zhrとしたままで、バッファタンク 10 の容積を上記のものの半分の 100000m³としたときのカロリ変動の減衰状態が示されている。この場合のカロリ変動もバッファタンク 10によって 1700kcal/Nm³力も 2 040kcal/Nm³までの範囲に抑制されており、変動幅は平均値（1970kcalZNm³ )の約 ± 9%である。

[0058] 図 5は、低カロリガスが流量 200000Nm³ Zhrで供給される設備においてバッファタンク 10の容積を 50000m³としたときの、カロリ変動の減衰状態を示している。この場合のカロリ変動もバッファタンク 10によって 1740kcalZNm³力ら 2010kcalZNm 3までの範囲に抑制されており、変動幅は平均値（1875kcalZNm³ )の約 ± 7. 2% である。

[0059] 図示しないが、低カロリガスが上記と同様に流量 200000Nm³ Zhrで供給される設備において、ノッファタンク 10の容積を上記の半分の 25000m³としたときは、変動幅は平均値（1875kcalZNm³ )の約 ± 12%となる。

[0060] 図 6に示すように、低カロリガスが流量 200000Nm³ Zhrで供給される設備において、容積が 25000m³のバッファタンク 10を並列に二台設置しておき、通常運転時には二台とも使用し、定期点検や作動不良時等の非定常事態にのみ片方のタンクのみを使用するという工夫もできる。 [0061] このように、ノッファタンクを備えるだけで、積極的な制御をすることなく低カロリガスのカロリ変動が大きく抑制される。その結果、下流において空気や不活性ガスを混合する制御が非常に容易になされる。たとえば、ガスタービン 2の燃料ガスのカロリ変動幅が基準カロリ値 (平均値)の ± 10%と設定されている場合であれば、ノッファタンクの下流では変動するカロリの平均値を、ガスタービン 2に設定された基準カロリ値と一致させるために、その仕様に適合させうる容積のバッファタンクを備え、一定比率の空気を下流側で供給するだけで良くなる。空気の供給動作に関しては低カロリガスのカロリ変動の様態を考慮する必要が無くなる。

[0062] 極端な場合、ノッファタンク 10を通過した後の低カロリガスの変動するカロリの平均値力ガスタービン 2に設定された基準カロリ値とほぼ一致しているなら、空気供給設備ゃ不活性ガス供給設備は必要無くなる。両設備が設けられてヽる場合であっても、図 1の希釈ガス供給配管 8の止め弁 34を閉止した状態で設備を運転すれば良い。当然ながら、発生した低カロリガスのカロリ変動がもともと大きくない場合は、バッファタンクの設置は必要でなぐ空気供給設備や不活性ガス供給設備のみで十分に対応可能である。

[0063] 図 7には他のバッファタンク 42が示されている。このバッファタンク 42は従来のガスタービン設備に使用されることのあるもので、ガス量バランスを監視する装置 40に含まれるものである。このガス量バランス監視装置 40は、上流側から送られてくる低カロリガスの量とガスタービンで必要とする消費ガス量とのバランスを取るためのものである。供給ガス量の変動やガスタービンの負荷変動がある場合、供給量と消費量との間でバランスを取る必要がある。供給量が予想外に過剰となったときには大気に放散するなどし、供給不足となったときにはガスタービンの負荷を低下させたり、一部の運転を停止したりする。

[0064] このガス量バランス監視装置 40は、連通管 41によって低カロリガス供給配管 3と接続されたタンク 42と、タンク 42の上端開口を気密に閉止し且つタンク内を上下動可能に配設された蓋部材 43と、たとえば蓋部材 43に設置された調整用おもり 44とを備えている。蓋部材 43は、自重と上記おもり 44の重量と大気圧による押し下げ力との総計と、タンク 42の内圧による押し上げ力とのバランスによってタンク内を上下動する。したがって、低カロリガスの供給量と消費量とのバランスの変化に応じて蓋部材 43 が上下動する。この蓋部材 43の上下動を監視しつつガスの大気放散やタービン負荷の低下等の措置をとる。

[0065] このガス量バランス監視装置 40をカロリ変動抑制のために利用するのである。このタンク 42〖こは、上記連通管 41の他に新たに低カロリガス供給配管 3と連通する入口配管 45が接続されている。この入口配管 45には低カロリガスをタンク 42に送り込むファン 39が設置されている。入口配管 45は連通管 41より低カロリガス供給配管 3の上流側に接続されているので、圧力損失を考慮した配管設計によって上記ファン 39 を省略することもできる。これは図 8および図 12に示す上流側入口配管 45についても同様である。供給される低カロリガスの一部は入口配管 45を通ってタンク 42に流入し、タンク 42内で低カロリガスが混合し、同量のガスが上記連通管 41を通ってタンク 4 2から低カロリガス供給配管 3に戻る。この場合は上記連通管 41は出口配管とも呼べる。このバッファタンク 42は低カロリガス供給配管 3のバイパス配管を構成する入口配管 45と出口配管 41とに接続されており、いわば低カロリガス供給配管 3に対して並列に設置されている。

[0066] 図 8には、カロリ変動抑制手段として利用しうる他のガス量バランス監視装置 46が示されている。このガス量バランス監視装置 46は、さらに経済的な構成をとつており、連通管 41によって低カロリガス供給配管 3と連通された気密構造のタンク 46aを有している。タンク 46aには圧力検出装置 47が設置され、タンク 46aの内圧が常時監視される。制御装置 50は、検出圧力が上限域に達すると設備内のガス消費量を増加する指令を出し、ガスの需給バランスをとる。その他の構造は前述の装置 40 (図 7)と同じであり、カロリ変動抑制手段として十分に利用可能である。

[0067] 図 9は、カロリ変動する低カロリガスが流量 500000Nm³ /hrで供給される設備において、図 7または図 8中のタンク 42 (46a)の容積を 200000m³とし、上記ファン 39 によって 500000Nm³ Zhrの流量のうち 200000Nm³ Zhrのガスをタンク 42 (46a )に送り込む場合のカロリ変動の緩和状態を示す。図中に破線で表す曲線は直接還元鉄設備 Sから送られてくる低カロリガスのカロリ変動 (オリジナル変動）を示して!/、る。これは前述の実測サンプルである。二点鎖線で表す曲線はタンク 42を出て上記連通管 41を通る低カロリガスのカロリ変動 (過渡変動）のシミュレーション結果を示している。実線で示す曲線は、連通管 41より下流の低カロリガス供給配管 3部分を通って第一混合器 6に至るガスのカロリ変動 (抑制後変動）を示している。前述と同じぐタンク 42 (46a)に入る前の低カロリガスのカロリは平均値（1945kcalZNm³ )の約 ± 21 %の変動幅を持っている。ところが、タンク 42 (46a)力も連通管 41を通って低カロリガス供給配管 3に合流した後のガスのカロリ変動は、 1690kcalZNm³から 2100kc al/Nm³までであり、変動幅は平均値（1895kcalZNm³ )の約 ± 11%まで抑制されている。この数値は一例である。

[0068] このように、タンク 42 (46a)を有する既設の設備を利用してガスカロリの変動を抑制することも可能である。そして、下流において空気による低カロリガスの希釈を容易に行うことができるようになる。なお、図 7および図 8では、低カロリガスをタンク 42 (46a) に送り込む入口配管 45が、低カロリガス供給配管 3における出口配管 41より上流側に接続されているが、とくにこの構成に限定されず、出口配管 41より下流側に接続してもよい。また、両管 41、 45ともに複数本設けてもよい。

[0069] 図 10には、他のカロリ変動抑制手段が示されている。この手段は、低カロリガス供給配管 3に配設された、低カロリガスの一部を低カロリガス供給配管 3の上流側へ戻すための戻し配管 48である。この戻し配管 48には低カロリガスを上流側へ圧送するファン 49が設置されている。図示の戻し配管 48は一力所の吸引部力複数本の枝管 48aに分岐してもとの低カロリガス供給配管 3に戻すように構成されている力一本の戻し配管力も構成してもよい。また、低カロリガス供給配管 3の異なる複数部位にそれぞれ一本の戻し配管を配設してもよい。カゝかる手段によっても、低カロリガスは低力口リガス供給配管 3の上流へ戻されたときに新しい低カロリガスと混合し、カロリ変動が緩和される。この作用を増大するには、戻し配管 48を長さを長くし、供給ガス量に対する戻しガス量の容積割合を大きくすればょ、。

[0070] 図示しないが、図 7に示すのと同じガス量バランス監視装置 40用のバッファタンク 4 2を図 1における内容積固定型のノッファタンクと取り替えた態様にしてもよい。すなわち、図 7のノッファタンク 42は低カロリガス供給配管 3のバイノス配管を構成する入口配管 45と連通管 41とに接続されている力このノッファタンク 42を低カロリガス供給配管 3に直接接続してもよい。具体的には、ノッファタンク 42に形成された入口に低カロリガス供給配管 3の上流側を直接接続し、出口に低カロリガス供給配管 3の上流側を直接接続してもよい。

[0071] 図 11には、上記のような配管態様と実質的に同一の配管の態様が示されている。

図 11のバッファタンク 42は図 7に示すのと同じガス量バランス監視装置 40用のバッファタンク 42である。相違点は低カロリガス供給配管 3とを接続する配管の態様である。図 11の配管態様は、図 7の低カロリガス供給配管 3における、入口配管 45との接続部から連通管 41との接続部までの部分を取り除き、さらに、入口配管 45上のファン 39を取り除いたものである。すなわち、入口 42aに上流側の低カロリガス供給配管 3が接続され、出口 42bに下流側の低カロリガス供給配管 3が接続されている。換言すれば、図 1に示すバッファタンク 10をガス量バランス監視装置 40用のタンク 42に取り替えたものである。かかる配管は、既存のガス量バランス監視装置 40をガスカロリの変動抑制装置として兼用するに際して容易に改造し得る態様である。

[0072] さらに、図示のごとぐこのタンク 42の内部にはガスを撹拌するために、ファン等の撹拌装置 51を設置してもよい。タンク内でのガスの混合を促進し、それによつてより効果的なカロリ変動抑制を実現するためである。撹拌装置 51の設置形態としては、タンクの出口 42bの近傍力ガスをタンクの内方へ向けて流しうる姿勢で出口 42bの近傍に設置するのが、ガスの効果的な混合という観点力も好ましい。この撹拌装置 51を、図 11のタンク 42に限定されず、他の図面に示すタンク 10、 42、 46aや、カロリ抑制効果を発揮しうる他のタンクに対しても設置することが可能である。なお、撹拌装置 5 1の回転駆動機としての電動モータ 51a等はタンクの外部に設置しておくのが好ましい。

[0073] 図 12にも図 7のタンクと同様に低カロリガス供給配管 3に対して並列に設置されたバッファタンク 42が示されている。図示のごとぐタンク 42の出口 42bと低カロリガス供給配管 3との間には出口配管 41が接続され、タンク 42の入口 42aと低カロリガス供給配管 3における出口配管 41の接続部より上流側との間には入口配管 45が接続されている。したがって、この入口配管 45を上流側入口配管 45と呼ぶ。一方、このタンク 42にはさらなる入口 52aが形成され、この入口 52aに、低カロリガス供給配管 3における出口配管 41との接続部より下流側に接続された入口配管 52が接続されている。この入口配管 52を下流側入口配管 52と呼ぶ。両入口配管 45、 52には低カロリガスをタンク 42に送り込むファン 39が設置されている。図示のごとぐ上流側入口配管 45 および下流側入口配管 52のタンク 42への接続位置 (入口 42a、 52a)は互いに近接している。

[0074] この構成によれば、タンク 42には低カロリガス供給配管 3の上流側から上流側入口配管 45を通して低カロリガスの一部が圧送され、同時に低カロリガス供給配管 3の下流側から下流側入口配管 52を通して低カロリガスの一部が圧送され、混合して出口 42bから出口配管 41へと流出する。つまり、カロリ変動が抑制された低カロリガスの一部が循環するので、タンク内で長時間に渡る混合が実現される。下流側入口配管 52 の長さを長くするほど、混合されるガスの滞留時間が長くなり、一層好ましい混合が実現される。上記下流側入口配管 52は低カロリガス供給配管 3の下流側からタンク 4 2の入口 52aに接続されている力下流側から、低カロリガス供給配管 3の上流側入口配管 45との接続部より上流側に接続してもよ、。

[0075] 図 13にも低カロリガス供給配管 3に対して並列に設置されたバッファタンク 42が示されている。図示のごとぐタンク 42と低カロリガス供給配管 3との間には、出口配管としての上記連通管 41と下流側入口配管 52とが接続されて、る。この下流側入口配管 52には低カロリガスをタンク 42に送り込むファン 39が設置されている。

[0076] 力かる構成によれば、下流側入口配管 52が低カロリガス供給配管 3における出口配管 41との接続部より下流側に接続されていても、低カロリガスはファン 39より下流側入口配管 52を通してタンク 42内へ送り込まれ、混合して出口 42bから出口配管 4 1へと流出する。つまり、カロリ変動が抑制された低カロリガスの一部が循環するので効果的な混合がなされる。そして、上記下流側入口配管 52の長さを長くするほど、タンク内でより長時間に渡る混合が実現される。

[0077] 図 14に示すタンク 42は二種類の入口 42a、 53aを有している。一方の入口 42aには上流側低カロリガス供給配管 3が接続され、出口 42bには下流側低カロリガス供給配管 3が接続され、さらに、他方の入口 53aには下流側低カロリガス供給配管 3と接続された戻し配管 53が接続されている。二つの入口 42a、 53aは近接して形成されている。戻し配管 53には低カロリガスをタンクに送り込むためのファン 39が設置されている。

[0078] 力かる構成によれば、タンク 42でカロリ変動が抑制された低カロリガスの一部は再度タンク 42へ戻されて再度混合するので、一層好ましい混合が実現される。戻し配管 53の長さを長くするほど混合されるガスの滞留時間が長くなる。上記戻し配管 53 は低カロリガス供給配管 3の下流側からタンク 42の入口 53aに接続されている力下流側から、低カロリガス供給配管 3におけるタンクより上流側に接続してもよい。

[0079] 以上説明した実施形態では、使用する低カロリガスとして直接還元製鉄法によって発生する副生ガスを例示した力これに限定されない。低カロリガスとしては、高炉ガス（BFG)、転炉ガス (LDG)、石炭層に含まれる石炭層ガス (Coal mine gasであり、 CMGと表す）、溶融還元製鉄法によって発生する副生ガス、 GTL (Gas-to-Liquid ) プロセスにおいて発生するティルガス（Tail gas)、オイルサンドからオイル精製プロセスに伴って発生する副生ガス、プラズマを用いたゴミ焼却によって発生するガス、生ゴミを含む一般廃棄物がその埋め立て地において発酵、分解する過程で生じるメタンガス（Landfill gas)、および、その他の類似の原料をィ匕学反応させることに伴って発生する副生ガス等の低カロリガス等が含まれる。もちろん、上記ガスを単独はもとより、 BFGと LDGとの混合ガスのように、複数の異種ガスを混合した結果その発熱量が約 12MJ/Nm³以下となったガスをも含む。

産業上の利用可能性

[0080] 本発明によれば、そのカロリが時々刻々変化する低カロリガスを無尽蔵且つ採取容易な空気によって希釈することにより、燃焼温度の異常な上昇を抑えて安定燃焼を «続させることができる。すなわち、低廉な設備コストおよび運転コストによって上記効果が得られる。

Claims

請求の範囲

[1] 低カロリガスを燃料ガスとしてガスタービンに供給するための低カロリガス供給通路と、

該低カロリガス供給通路に接続された、低カロリガス供給通路に空気を供給するための空気供給通路と、

該発熱量検出装置の検出結果に基づいて空気供給通路による空気供給動作を制御しうる制御装置とを備えてなる低カロリガス供給設備。

[2] 上記制御装置が、ガスタービンの燃料ガスの最大許容カロリ値を設定しており、低カロリガスのカロリ値が該最大許容カロリ設定値を超えているときに、空気供給通路から空気を供給するように構成されてなる請求項 1記載の低カロリガス供給設備。

[3] 上記低カロリガス供給通路における、空気供給通路との接続部より下流側の部位に酸素濃度検出装置が配設されており、

上記制御装置が、酸素濃度検出装置の検出結果に基づいて空気供給通路による空気供給動作を制御するように構成されてなる請求項 1記載の低カロリガス供給設備

[4] 上記制御装置が、低カロリガスと空気との混合比カゝら得られる低カロリガスの可燃限界情報に基づ、て設定された空気の許容混合容積比率を基準に、空気供給通路による空気の供給量を制御するように構成されてなる請求項 3記載の低カロリガス供給設備。

[5] 上記低カロリガス供給通路に、不活性ガスを供給するための不活性ガス供給通路が接続されており、

上記制御装置が、酸素濃度検出装置の検出結果に基づいて不活性ガス供給通路による不活性ガス供給動作を制御するように構成されてなる請求項 3または 4記載の低カロリガス供給設備。

[6] 上記低カロリガス供給通路に、不活性ガスを供給するための不活性ガス供給通路が接続されており、上記制御装置が、空気供給通路による低カロリガス供給通路への空気供給をしている状態において、発熱量検出装置の検出結果に基づいて不活性ガス供給通路による不活性ガス供給動作を制御するように構成されてなる請求項 1記載の低カロリガス供給設備。

[7] 上記低カロリガス供給通路に、低カロリガスを一時的に貯留する第一のタンクが配設されており、

該第一のタンクが入口と出口とを有しており、入口には低カロリガス供給通路の上流側が接続されており、出口には低カロリガス供給通路の下流側が接続されてなる請求項 1記載の低カロリガス供給設備。

[8] 上記低カロリガス供給通路に、低カロリガスを一時的に貯留する第二のタンクが配設されており、

低カロリガス供給通路と上記第二のタンクとの間に、低カロリガスを低カロリガス供給通路力第二のタンクに送り込むガス入口通路と、低カロリガスを第二のタンク力低カロリガス供給通路へ戻す出口通路とが配設されており、

上記入口通路に低カロリガスを第二のタンクに向けて圧送する第一ガス圧送装置が配設されてなる請求項 1記載の低カロリガス供給設備。

[9] 上記低カロリガス供給通路に、供給する低カロリガスの一部を該低カロリガス供給通路の上流側へ戻す戻し通路が配設されており、該戻し通路に、低カロリガスを低カロリガス供給通路の上流側に向けて圧送する第二ガス圧送装置が配設されてなる請求項 1記載の低カロリガス供給設備。

[10] 上記空気供給通路に配設された、該通路を遮断および開放しうる空気遮断装置と

、該空気遮断装置の上流側に配設された空気放出装置とを備えてなる請求項 1記載の低カロリガス供給設備。

[11] 上記不活性ガス供給通路に配設された、該通路を遮断および開放しうる不活性ガス遮断装置と、該不活性ガス遮断装置の上流側に配設された不活性ガス放出装置とを備えてなる請求項 5記載の低カロリガス供給設備。

[12] ガスタービンと、

該ガスタービンに燃料ガスとして低カロリガスを供給するための低カロリガス供給設備とを備えており、

該低カロリガス供給設備が、請求項 1一 11のうちのいずれか一の項に記載の低力口リガス供給設備であるガスタービン設備。

[13] 燃料ガスとしてガスタービンに供給する低カロリガスの発熱量を計測するカロリ計測ステップと、

この計測結果が設定許容カロリ値を超えているときに、希釈用の空気を上記低カロリガスに混入する空気混入ステップとを含んでなるガスタービン燃料用低カロリガスのカロリ上昇抑制方法。

[14] 上記空気混入ステップが、低カロリガスと空気との混合気の酸素濃度を計測するステツプと、この計測結果が、低カロリガスの可燃限界情報カゝら得られる設定許容空気含有率を超えな、ように空気混入量を調整するステップを含んでなる請求項 13記載のカロリ上昇抑制方法。

[15] 最大限の空気供給によっても上記発熱量計測結果が設定許容カロリ値を下回らな Vヽと判断したときに、不活性ガスを低カロリガスに混入するステップをさらに含んでなる請求項 13記載のカロリ上昇抑制方法。

[16] 空気混入量を減少させれば上記混合気の発熱量が設定許容カロリ値を超え、増大させれば設定許容空気含有率を超えると判断したときに、空気混入量を減少させるとともに、不活性ガスを低カロリガスに供給するステップをさらに含んでなる請求項 14 記載のカロリ上昇抑制方法。

[17] 低カロリガスを燃料ガスとして供給するための低カロリガス供給通路と、

上記低カロリガス供給通路に配設された、低カロリガスを一時的に貯留するタンクとを備えており、

該タンク力低カロリガス供給通路力タンク内へガスが流入するための入口と、タンク力低カロリガス供給通路へガスが流出する出口とを有してなる低カロリガス供給設備。

[18] 上記入口には低カロリガス供給通路の上流側が接続されており、出口には低カロリガス供給通路の下流側が接続されてなる請求項 17記載の低カロリガス供給設備。

[19] 低カロリガス供給通路と上記タンクとの間に、低カロリガスを低カロリガス供給通路から上記入口を通してタンクに送り込むガス入口通路と、低カロリガスをタンクから上記出口を通して低カロリガス供給通路へ戻す出口通路とが配設されており、

上記入口通路に低カロリガスをタンクに向けて圧送するガス圧送装置が配設されてなる請求項 17記載の低カロリガス供給設備。

[20] 上記タンクより上流側の低カロリガス供給通路とタンクより下流側の低カロリガス供給通路との間に戻し通路が接続されており、

該戻し通路に、燃料ガスをタンクより上流側の低カロリガス供給通路に向けて圧送するガス圧送装置が設置されてなる請求項 18記載の低カロリガス供給設備。

[21] 上記低カロリガス供給通路における出口通路との接続点より下流側と、低カロリガス供給通路における入口通路との接続点より上流側と、の間に戻し通路が接続されており、

該戻し通路に、燃料ガスを上流側低カロリガス供給通路に向けて圧送するガス圧送装置が設置されてなる請求項 19記載の低カロリガス供給設備。

[22] 上記タンクの内部にガスを撹拌するための撹拌装置が設置されてなる請求項 17記載の低カロリガス供給設備。

[23] 低カロリガスを燃料ガスとして供給するための低カロリガス供給通路と、

上記低カロリガス供給通路における上流部分と下流部分との間に接続された戻し通路とを備えており、

該戻し通路に、低カロリガス供給通路を流れるガスの一部を低カロリガス供給通路の下流部分力上流部分に向けて圧送するガス圧送装置が配設されてなる低カロリガス供給設備。