WO2019022162A1 - ガス圧縮機の洗浄方法及び装置並びにガス圧縮機 - Google Patents

ガス圧縮機の洗浄方法及び装置並びにガス圧縮機 Download PDF

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俊一 石井
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a cleaning method and apparatus for a gas compressor for compressing a gas such as fuel gas and air, and a gas compressor provided with the cleaning apparatus for the gas compressor.
  • a typical gas turbine is composed of a compressor, a combustor and a turbine.
  • the compressor compresses the air taken in from the air intake into high temperature / high pressure compressed air.
  • the combustor supplies a fuel to the compressed air and burns it to obtain a high temperature and high pressure combustion gas.
  • the turbine is driven by the combustion gas to drive a coaxially coupled generator.
  • blast furnace gas BFG, Blast Furnace Gas
  • BFG Blast Furnace Gas
  • the blast furnace gas is generated when the iron ore is reduced in a blast furnace to produce pig iron, and impurities such as tar are contained, and when the gas compressor compresses the blast furnace gas, impurities in the blade are generated. Is attached and becomes dirty, and the performance is reduced.
  • Patent Document 1 As a method of cleaning such a gas compressor, for example, there is one described in Patent Document 1 below.
  • the rice grains and nut shells broken shells of the husks of walnuts
  • ice grains are attached to the wing as a cleaning material by inserting them into the compressor. The impurities are removed.
  • Rice grains and nut shells used as cleaning materials are difficult to obtain because they are natural materials, and there is a problem that the cost of materials as cleaning materials is high. Moreover, when using an ice particle as a washing
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for cleaning a gas compressor and a gas compressor, which appropriately cleans the compressor and suppresses an increase in material cost. .
  • a porous cleaning material whose form is adjusted from a gas intake is introduced. It is characterized in that the wing is cleaned.
  • the cleaning material when the cleaning material is introduced into the interior from the gas intake port when the rotor of the compressor rotates, the cleaning material collides with the surfaces of the rotor and the stator to remove deposits, and Cleaning is performed. Since the cleaning material is porous, the form of which has been adjusted, the adhered matter can be effectively removed without damaging the blades and the stator blades, and the compressor can be properly cleaned.
  • the cleaning material is set to have a predetermined hardness and / or a predetermined particle diameter set in advance.
  • the washing material having the appropriate hardness and / or particle size may be introduced into the interior through the gas intake port to properly remove the deposits while suppressing damage to the wing. it can.
  • the hardness and / or the particle size of the cleaning material is changed to an optimum predetermined hardness and / or a predetermined particle size in accordance with the adhesion state of the deposits on the wing.
  • the deposit on the wing is an impurity contained in the gas to be compressed, and the nature is different according to the type of the impurity, and therefore the hardness and / or the particle size of the cleaning material according to the deposition situation of the deposit.
  • the diameter By changing the diameter to a predetermined hardness and / or a predetermined particle diameter, the adhesion of the wing can be effectively removed.
  • the cleaning material is coke.
  • the coke as the cleaning material can be adjusted in hardness, so that it does not adversely affect where compressed gas is used.
  • the method for cleaning a gas compressor according to the present invention is characterized in that when the performance of the compressor falls below a predetermined performance set in advance, the introduction of the cleaning material is started from the gas intake port.
  • the compression efficiency is lowered and the performance is lowered. Therefore, if the compressor performance is lowered, the washing is started by introducing the cleaning material from the gas intake port. The timing can be properly grasped and the wing can be cleaned at the optimum time.
  • the cleaning method of the gas compressor according to the present invention is characterized in that the cleaning material is charged from the gas intake port by pressurized inert gas.
  • the cleaning material can be introduced into the interior from the gas intake port in a short time, Workability can be improved.
  • a porous cleaning material whose form is adjusted is used in a cleaning device for a gas compressor that cleans blades during operation of an axial flow compressor that compresses gas.
  • a hopper for storing, a supply line for supplying the cleaning material stored in the hopper to a gas intake, and an on-off valve provided for the supply line are provided.
  • the cleaning material stored in the hopper is supplied from the supply line to the gas intake port by opening the on-off valve at the cleaning time, the cleaning material becomes the rotor and stator By colliding with the surface, deposits are removed and the wing is cleaned. Since the cleaning material is porous, the form of which has been adjusted, the adhered matter can be effectively removed without damaging the blades and the stator blades, and the compressor can be properly cleaned.
  • a pressurized mixing chamber capable of temporarily storing the cleaning material supplied from the hopper by the supply line and supplying an inert gas and pressurizing the mixture can be used.
  • a mixture supply line is provided to supply a mixture of the cleaning material and the inert gas in a chamber to the gas inlet.
  • the cleaning material stored in the hopper is supplied to the pressure mixing chamber, the cleaning material is pressurized and pressurized by being supplied with the inert gas while being temporarily stored in the pressure mixing chamber.
  • This cleaning material is supplied to the gas intake port through the mixture supply line by the inert gas, so that the cleaning material can be introduced into the interior from the gas intake port in a short time, and the workability can be improved. it can.
  • the gas compressor of the present invention is characterized in that a cleaning device for the gas compressor is provided.
  • the blades are cleaned by the cleaning device for the gas compressor, and a significant reduction in compression efficiency can be suppressed.
  • the compressor can be properly cleaned and an increase in material cost can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a combined cycle plant to which a cleaning device of a gas compressor of the present embodiment is applied.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a combined cycle plant to which a cleaning device of a gas compressor of the present embodiment is applied.
  • the combined cycle plant 10 includes a gas turbine 11, a heat recovery steam generator (HRSG) 12, a steam turbine 13, and a generator 14.
  • the combined cycle plant 10 is of a single-shaft type in which the rotary shaft of the gas turbine 11 and the rotary shaft of the steam turbine 13 are disposed in a straight line and the generator 14 is connected to the rotary shaft.
  • the gas turbine 11 includes a compressor 21, a combustor 22, and a turbine 23.
  • the compressor 21 and the turbine 23 are integrally rotatably coupled by a rotor (rotational shaft) 24.
  • the compressor 21 compresses the air A taken in from the air intake line L1 through the air intake port, and the air intake line L1 is provided with the filter 25.
  • the combustor 22 mixes and burns the compressed air AC supplied from the compressor 21 through the compressed air supply line L2 and the fuel gas F (compressed fuel gas FC) supplied from the fuel gas supply line L3. is there.
  • the turbine 23 is rotationally driven by the combustion gas FG supplied from the combustor 22 through the combustion gas supply line L4.
  • the exhaust heat recovery boiler 12 generates steam (superheated steam) S by exhaust heat of the exhaust gas EG discharged from the gas turbine 11 (turbine 23) through the exhaust gas discharge line L5.
  • the exhaust heat recovery boiler 12 has a superheater, an evaporator and an economizer as heat exchangers.
  • the exhaust heat recovery boiler 12 generates steam S by performing heat recovery in the order of the superheater, the evaporator, and the economizer when the exhaust gas EG from the gas turbine 11 passes through the inside.
  • the exhaust heat recovery boiler 12 is connected to the chimney 26 via an exhaust gas discharge line L6 for discharging the used exhaust gas EG that has generated the steam S.
  • the steam turbine 13 is driven by the steam S generated by the waste heat recovery boiler 12.
  • the steam turbine 13 has a turbine 27, and a rotating shaft 28 is connected in a straight line with the rotor 24 of the gas turbine 11.
  • a steam supply line L7 for supplying the superheated steam of the superheater of the waste heat recovery boiler 12 to the turbine 27 is provided, and the used steam S driving the turbine 27 is returned to the reheater of the waste heat recovery boiler 12
  • a steam recovery line L8 is provided, and a condenser 29 and a condensate pump 30 are provided on the steam recovery line L8.
  • the condenser 29 cools the steam S discharged from the turbine 27 with cooling water (for example, seawater) to make the condensate W.
  • the gas turbine 11 compresses blast furnace gas (BFG) discharged from a blast furnace (not shown) as the fuel gas F, and supplies the compressed fuel gas F to the combustor 22.
  • the gas compressor 31 that compresses BFG as the fuel gas F is an axial compressor, and includes a turbine 32.
  • a driven gear 34 is fixed to an end of the rotation shaft 33.
  • a drive gear 35 is fixed to an end of the rotation shaft 28, and the drive gear 35 meshes with the driven gear 34. Therefore, when the turbine 27 of the steam turbine 13 is driven, its rotational force is transmitted from the rotary shaft 28 to the rotary shaft 33 via the drive gear 35 and the driven gear 34, and the turbine 32 of the gas compressor 31 is driven to rotate.
  • the gas compressor 31 has a gas intake port connected to a fuel gas supply line L11 to which BFG as the fuel gas F is supplied.
  • the fuel gas supply line L11 is provided with an on-off valve 36 and an electrostatic precipitator 37.
  • the electrostatic precipitator 37 collects and removes dust and the like contained in the fuel gas F.
  • the nitrogen gas supply line L12 supplies nitrogen gas (N 2 ) as an inert gas to the pressure mixing chamber 38, and an open / close valve 39 is provided.
  • the cleaning material supply line L13 supplies coke K as a cleaning material stored in the hopper 40 to the pressure mixing chamber 38, and is provided with an on-off valve 41.
  • the pressurized mixing chamber 38 is pressurized to a predetermined pressure by supplying a predetermined amount of coke K and supplying a predetermined amount of nitrogen gas.
  • the pressure mixing chamber 38 is connected to a mixture supply line L14 for supplying a mixture of coke K and nitrogen gas from the fuel gas supply line L11 to the gas intake port of the gas compressor 31.
  • the mixture supply line L14 is provided with an on-off valve 42.
  • the mixture supply line L14 may be directly connected to the gas intake port of the gas compressor 31 without being connected to the fuel gas supply line L11. Further, although not shown, the fuel gas supply line L3 is provided with a fuel gas return line for returning a part of the compressed fuel gas FC compressed by the gas compressor 31 as a surplus gas to the fuel gas supply line L11.
  • the fuel gas return line is provided with a bypass valve and a gas cooler. The gas cooler cools the surplus gas (part of the compressed fuel gas FC).
  • the compressor 21 compresses the air A in the gas turbine 11, and the combustor 22 mixes and burns the supplied compressed air AC and the compressed fuel gas FC.
  • the gas compressor 31 compresses BFG as the fuel gas F into compressed fuel gas FC, and supplies the compressed fuel gas FC to the combustor 22.
  • the turbine 23 is rotationally driven by the combustion gas FG supplied from the combustor 22.
  • the exhaust gas EG discharged from the gas turbine 11 (turbine 23) is sent to the exhaust heat recovery boiler 12, and the exhaust heat recovery boiler 12 generates steam (superheated steam) S, and the steam S is sent to the steam turbine 13.
  • Be The turbine 27 is rotationally driven by the steam S.
  • the generator 14 generates power when the rotor 24 and the rotating shaft 28 are driven and rotated by the gas turbine 11 and the steam turbine 13.
  • the combined cycle plant 10 of the present embodiment is provided in a steel mill. Therefore, BFG is used as the fuel gas F.
  • a steelmaking plant reduces iron ore in a blast furnace to produce pig iron, and at this time, BFG occurs.
  • the gas compressor 31 compresses the generated BFG into compressed fuel gas FC, which is supplied to the combustor 22.
  • BFG as the fuel gas F contains impurities such as tar, and when the gas compressor 31 compresses the BFG, the BFG becomes high temperature, so the impurities are deposited, and the blades and blades are produced. As a result, the performance of the gas compressor 31 is reduced. Therefore, it is necessary to periodically remove the deposits attached to the moving blades and the stationary blades using a cleaning device.
  • the apparatus for cleaning a gas compressor cleans the moving blades and the stationary blades during operation of the axial flow gas compressor 31 that compresses BFG as the fuel gas F.
  • the cleaning device of the gas compressor according to the present embodiment uses a porous and burnable material that is capable of adjusting the hardness and the particle size as its form as a cleaning material for cleaning the moving blades and the stationary blades. .
  • coke K is applied as the cleaning material.
  • the cleaning device for the gas compressor includes the hopper 40 for storing the above-described coke K, the cleaning material supply line L13 for supplying the coke K stored in the hopper 40 to the gas intake port of the gas compressor 31, and the mixture supply line L14. And on-off valves 41 and 42 provided in the respective supply lines L13 and L14.
  • the cleaning device of the gas compressor temporarily stores the coke K supplied from the hopper 40 by the cleaning material supply line L13, and supplies the nitrogen gas and can pressurize the pressure mixing chamber 38.
  • the mixture of coke K and nitrogen gas in the pressure mixing chamber 38 is supplied to the gas intake port of the gas compressor 31 through the mixture supply line L14.
  • iron ore, coke K and limestone which are raw materials, are introduced into the blast furnace. Then, in the blast furnace, the coke K burns and becomes high temperature, carbon monoxide is generated, and the inside of the furnace is raised. At this time, the iron ore melts and becomes molten iron, and is reduced by carbon monoxide to produce pig iron.
  • the coke K has a high calorific value and is required to raise the temperature in the blast furnace.
  • the generated carbon acts as a reducing material for adsorbing oxygen of the oxidized iron ore, and impurities contained in iron ore are It can be removed.
  • the gas compressor cleaning device of the present embodiment when the gas compressor 31 is operated, coke K is introduced from the gas intake port to clean the blades. At this time, the coke K is set to a predetermined hardness or particle diameter set in advance. That is, the coke K is changed to a predetermined hardness or particle diameter that is optimum for the hardness or particle diameter of the coke K depending on the adhesion state of the deposits on the blade.
  • Coke K is produced by steaming coal in a furnace of a steel mill.
  • the coke K is porous, and its hardness and particle size are selected according to the application.
  • the optimum hardness and particle size of the coke K are selected in accordance with the type and the amount of adhesion on the wing.
  • Coke K has a higher ability to remove deposits on the blade as it has higher hardness or a larger particle size, but if the removal performance is too high, the blade may be damaged or damaged.
  • the coke K has a low hardness or a small particle size, damage and damage to the blade can be suppressed, but the removal performance is too low to sufficiently remove the deposits on the blade, and removal time Will be significantly longer.
  • the hardness of the standard coke K is about 2.5 to 3 in Mohs hardness, and the hardness of the coke K is changed according to the kind and the amount of the deposit on the blade.
  • the particle size of the standard coke K is about 1 mm to 1.4 mm, and the particle size of the coke K is changed according to the type and the amount of the deposit on the blade.
  • the gas compressor 31 compresses BFG as the fuel gas F into compressed fuel gas FC, and supplies the compressed fuel gas FC to the combustor 22 of the gas turbine 11.
  • the cleaning device of the gas compressor is operated to start the charging of coke K from the intake port of the gas compressor 31.
  • the coke K having the optimum particle diameter and the optimum particle size is stored in the hopper 40 in accordance with the adhesion situation (type of adhesion, adhesion amount) of the adhesion to the wing.
  • a plurality of hoppers may be provided, coke K of different hardness and particle size may be stored in each hopper, and the hoppers used may be switched.
  • the on-off valve 41 is opened, the coke K stored in the hopper 40 is supplied to the pressure mixing chamber 38 by the predetermined amount through the cleaning material supply line L13, and the on-off valve 41 is closed. Further, the open / close valve 39 is opened to supply nitrogen gas to the pressure mixing chamber 38 by a predetermined amount through the nitrogen gas supply line L12. Here, the pressure mixing chamber 38 is pressurized to a predetermined pressure by nitrogen gas. When the pressure mixing chamber 38 is pressurized to a predetermined pressure, the on-off valve 39 is closed. Then, the on-off valve 42 is opened, and a predetermined amount of coke K in the pressure mixing chamber 38 is supplied to the gas intake port of the gas compressor 31 through the mixture supply line L14 using high pressure nitrogen gas.
  • the coke K introduced from the gas intake port collides with the surfaces of the moving blades and the stationary blades, whereby the deposits are removed and the blades are cleaned.
  • the coke K used for the cleaning passes through the gas compressor 31 as it is and is supplied to the combustor 22 and burned off by the combustion gas of the combustor 22.
  • the cleaning material for example, porous and burnt away from the gas intake port during operation of the axial flow type gas compressor 31 that compresses the fuel gas F
  • Coke K to clean the wing
  • the coke K when the coke K is introduced into the inside from the gas intake port when the blades of the gas compressor 31 rotate, the coke K collides with the surfaces of the blades and the vanes, thereby removing deposits.
  • the wings are cleaned. Since the coke K is porous, the deposits can be effectively removed without damaging the blades and blades, and the removed deposits can be deposited on the coke K and discharged to the outside, so that the gas compressor can 31 can be properly cleaned.
  • coke K does not adversely affect the use of compressed gas because it can be burned away.
  • coke K when applied as a cleaning material, coke K is abundantly available in a steelworks etc., so it is highly available, and it is not necessary to buy it at a high price, increasing material costs and material acquisition costs. It can be suppressed.
  • the coke K is set to a predetermined hardness and / or a predetermined particle diameter set in advance. Therefore, depending on the deposits on the wing, the coke K having an appropriate hardness and / or particle size may be introduced into the interior through the gas intake port to properly remove the deposits while suppressing damage to the wing. it can.
  • the hardness and / or the particle size of the coke K is changed to the optimum predetermined hardness and / or the predetermined particle size according to the adhesion state of the deposits on the wing. Therefore, the deposit on the wing is an impurity contained in the gas to be compressed, and the nature is different according to the type of the impurity, and therefore the hardness and / or the grain of coke K is determined according to the deposition situation of the deposit.
  • the diameter By changing the diameter to a predetermined hardness and / or a predetermined particle diameter, the adhesion of the wing can be effectively removed.
  • the cleaning method of the gas compressor of the present embodiment when the performance of the gas compressor 31 falls below a predetermined performance set in advance, the charging of the coke K is started from the gas intake port. Therefore, if there is a deposit on the blade of the gas compressor 31, the compression efficiency is lowered and the performance is lowered. Therefore, when the performance of the gas compressor 31 is lowered, the charging of coke K from the gas intake port is started. Thus, the wing can be cleaned at an optimal time by properly grasping the cleaning time.
  • coke K is charged from the gas intake port by pressurized nitrogen gas. Therefore, by pressurizing nitrogen gas, mixing the pressurized nitrogen gas and coke K and injecting from the gas intake port, coke K can be injected from the gas intake port into the inside in a short time, and the workability Can be improved.
  • the hopper 40 for storing the coke K the supply lines L13 and L14 for supplying the coke K stored in the hopper 40 to the gas intake, and the supply line It is equipped with on-off valves 41 and 42 provided in L13 and L14.
  • the on-off valves 41 and 42 are opened at the cleaning time to supply the coke K stored in the hopper 40 from the supply lines L13 and L14 to the gas intake port.
  • the coke K collides with the surfaces of the blades and vanes to remove deposits, and the wings are cleaned. Since the coke K is porous, the deposits can be effectively removed without damaging the blades and the vanes, and the gas compressor 31 can be properly cleaned.
  • coke K is present in a large amount at a steel mill or the like, it is expensive and does not need to be purchased, and an increase in material cost can be suppressed.
  • the coke K supplied from the hopper 40 through the cleaning material supply line L13 is temporarily stored, and nitrogen gas is supplied to be pressurized to pressurize the pressure mixing chamber 38, and pressurization
  • a mixture supply line L14 for supplying a mixture of coke K and nitrogen gas in the mixing chamber 38 to a gas intake port is provided. Therefore, when the coke K stored in the hopper 40 is supplied to the pressure mixing chamber 38, the coke K is pressurized by being supplied with nitrogen gas while being temporarily stored in the pressure mixing chamber 38, and the coke K is pressurized.
  • the coke K is supplied to the gas intake port through the mixture supply line L14 by the pressurized nitrogen gas, and the coke K can be introduced into the inside from the gas intake port in a short time, thereby improving the workability. be able to.
  • a cleaning device is provided in the gas compressor 31 in the gas compressor 31 which compresses BFG as the fuel gas F and supplies it to the combustor 22 of the gas turbine 11. Be Accordingly, the blades are cleaned when the gas compressor 31 is operated, and a significant reduction in compression efficiency can be suppressed.
  • coke K is applied as the cleaning material, but the invention is not limited to coke K, and the cleaning material may be porous and burnable, for example, coal. It is also good.
  • the gas compressor of the present invention is described as compressing blast furnace gas (BFG) as the fuel gas F, but may be applied to a compressor that compresses air.
  • BFG blast furnace gas

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Abstract

ガス圧縮機の洗浄方法及び装置並びにガス圧縮機において、燃料ガス（Ｆ）を圧縮する軸流式のガス圧縮機（３１）の運転時に、加圧した窒素ガスによりコークス（Ｋ）をガス取り込み口から内部に投入して翼の洗浄を行うものである。

Description

ガス圧縮機の洗浄方法及び装置並びにガス圧縮機
　本発明は、例えば、燃料ガスや空気などのガスを圧縮するガス圧縮機の洗浄方法及び装置、並びに、このガス圧縮機の洗浄装置が設けられたガス圧縮機に関するものである。
　一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。圧縮機は、空気取入口から取り込まれた空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスを得る。タービンは、この燃焼ガスにより駆動し、同軸上に連結された発電機を駆動する。
　このガスタービンにおいて、高炉ガス（ＢＦＧ、Blast　Furnace　Gas）を燃料として燃焼器に供給するものがあり、この高炉ガスは、ガス圧縮機により高温・高圧の燃料ガスとなって燃焼器に供給される。この高炉ガスは、高炉で鉄鉱石を還元して銑鉄を製造するとき発生するものであり、タールなどの不純物が含まれており、ガス圧縮機がこの高炉ガスを圧縮するときに、翼に不純物が付着して汚れ、性能が低下してしまう。
　この問題を解決するものとして、運転中に圧縮機内に洗浄材を投入し、この洗浄材により翼に付着した不純物を除去することが考えられている。このようなガス圧縮機の洗浄方法としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたガス圧縮機の洗浄方法は、洗浄材として、米穀やナッツシェル（胡桃の殻の破砕粒）、または、氷粒を圧縮機に投入することで、翼に付着した不純物を除去している。
特開平０７－２６９３０２号公報
　洗浄材として用いる米穀やナッツシェルは、自然素材であることから入手が困難であり、また、洗浄材としての材料コストが高いという課題がある。また、洗浄材として氷粒を用いる場合、事前に氷粒を用意する必要があり、ガス圧縮機に隣接して氷粒の製造装置を設置する必要がある。そのため、設備コストが増加すると共に、設置スペースが必要となってしまう。
　本発明は、上述した課題を解決するものであり、圧縮機の洗浄を適正に行うと共に材料コストの増加を抑制するガス圧縮機の洗浄方法及び装置並びにガス圧縮機を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するための本発明のガス圧縮機の洗浄方法は、ガスを圧縮する軸流式の圧縮機の運転時に、ガス取り込み口から形態が調整された多孔質な洗浄材を投入して翼の洗浄を行う、ことを特徴とするものである。
　従って、圧縮機の動翼が回転するとき、洗浄材がガス取り込み口から内部に投入されると、この洗浄材が動翼や静翼の表面に衝突することで付着物が除去され、翼の洗浄が行われる。洗浄材は、形態が調整された多孔質であることから動翼や静翼を傷つけずに付着物を効果的に除去することができ、圧縮機の洗浄を適正に行うことができる。
　本発明のガス圧縮機の洗浄方法では、前記洗浄材は、予め設定された所定硬度及び／または所定粒径に設定されることを特徴としている。
　従って、翼への付着物に応じて、適正な硬度及び／または粒径の洗浄材をガス取り込み口から内部に投入することで、翼の損傷を抑制しながら付着物を適正に除去することができる。
　本発明のガス圧縮機の洗浄方法では、前記翼の付着物の付着状況に応じて前記洗浄材の硬度及び／または粒径が最適な所定硬度及び／または所定粒径に変更することを特徴としている。
　従って、翼への付着物は、圧縮するガスに含有する不純物であり、この不純物の種類に応じて性質が相違することから、その付着物の付着状況に応じて洗浄材の硬度及び／または粒径が最適な所定硬度及び／または所定粒径に変更することで、翼の付着物を効果的に除去することができる。
　本発明のガス圧縮機の洗浄方法では、前記洗浄材は、コークスであることを特徴としている。
　従って、洗浄材としてのコークスは、硬度を調整可能であることから、圧縮したガスの利用先で悪影響を与えることがない。
　本発明のガス圧縮機の洗浄方法では、前記圧縮機の性能が予め設定された所定性能以下に低下すると、前記ガス取り込み口から前記洗浄材の投入を開始することを特徴としている。
　従って、圧縮機の翼に付着物があると、圧縮効率が低下して性能が低下することから、圧縮機の性能が低下したら、ガス取り込み口からの洗浄材の投入を開始することで、洗浄時期を適正に把握して最適な時期に翼の洗浄を行うことができる。
　本発明のガス圧縮機の洗浄方法では、加圧した不活性ガスにより前記洗浄材を前記ガス取り込み口から投入することを特徴としている。
　従って、不活性ガスを加圧し、加圧した不活性ガスと洗浄材とを混合してガス取り込み口から投入することで、洗浄材を短時間でガス取り込み口から内部に投入することができ、作業性を向上することができる。
　また、本発明のガス圧縮機の洗浄装置は、ガスを圧縮する軸流式の圧縮機の運転時に翼の洗浄を行うガス圧縮機の洗浄装置において、形態が調整された多孔質な洗浄材を貯留するホッパと、前記ホッパに貯留された前記洗浄材をガス取り込み口に供給する供給ラインと、前記供給ラインに設けられる開閉弁と、を備えることを特徴とするものである。
　従って、圧縮機の動翼が回転するとき、洗浄時期に、開閉弁を開放してホッパに貯留された洗浄材を供給ラインからガス取り込み口に供給すると、この洗浄材が動翼や静翼の表面に衝突することで付着物が除去され、翼の洗浄を行われる。洗浄材は、形態が調整された多孔質であることから動翼や静翼を傷つけずに付着物を効果的に除去することができ、圧縮機の洗浄を適正に行うことができる。
　本発明のガス圧縮機の洗浄装置では、前記ホッパから前記供給ラインにより供給される前記洗浄材を一時貯留すると共に不活性ガスを供給して加圧可能な加圧混合室と、前記加圧混合室にある前記洗浄材と不活性ガスの混合物を前記ガス取り込み口に供給する混合物供給ラインが設けられることを特徴としている。
　従って、ホッパに貯留された洗浄材を加圧混合室に供給すると、洗浄材は、加圧混合室に一時貯留された状態で、不活性ガスが供給されることで加圧され、加圧された不活性ガスによりこの洗浄材が混合物供給ラインを通ってガス取り込み口に供給されることとなり、洗浄材を短時間でガス取り込み口から内部に投入することができ、作業性を向上することができる。
　また、本発明のガス圧縮機は、前記ガス圧縮機の洗浄装置が設けられることを特徴とするものである。
　従って、ガス圧縮機の運転時に、ガス圧縮機の洗浄装置により翼の洗浄が行われることとなり、圧縮効率の大幅な低下を抑制することができる。
　本発明のガス圧縮機の洗浄方法及び装置並びにガス圧縮機によれば、圧縮機の洗浄を適正に行うことができると共に、材料コストの増加を抑制することができる。
図１は、本実施形態のガス圧縮機の洗浄装置が適用されたコンバインドサイクルプラントを表す概略構成図である。
　以下、図面に基づいて本発明に係るガス圧縮機の洗浄方法及び装置並びにガス圧縮機の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
　図１は、本実施形態のガス圧縮機の洗浄装置が適用されたコンバインドサイクルプラントを表す概略構成図である。
　本実施形態において、図１に示すように、コンバインドサイクルプラント１０は、ガスタービン１１と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１２と、蒸気タービン１３と、発電機１４とを備えている。このコンバインドサイクルプラント１０は、ガスタービン１１の回転軸と蒸気タービン１３の回転軸が一直線に配置され、この回転軸に発電機１４が連結された一軸型形式となっている。
　ガスタービン１１は、圧縮機２１と、燃焼器２２と、タービン２３とを有しており、圧縮機２１とタービン２３は、ロータ（回転軸）２４により一体回転可能に連結されている。圧縮機２１は、空気取り込みラインＬ１から空気取り込み口を通して取り込んだ空気Ａを圧縮するものであり、空気取り込みラインＬ１にフィルタ２５が設けられている。燃焼器２２は、圧縮機２１から圧縮空気供給ラインＬ２を通して供給された圧縮空気ＡＣと、燃料ガス供給ラインＬ３から供給された燃料ガスＦ（圧縮燃料ガスＦＣ）とを混合して燃焼するものである。タービン２３は、燃焼器２２から燃焼ガス供給ラインＬ４を通して供給された燃焼ガスＦＧにより回転駆動するものである。
　排熱回収ボイラ１２は、ガスタービン１１（タービン２３）から排ガス排出ラインＬ５を介して排出された排ガスＥＧの排熱によって蒸気（過熱蒸気）Ｓを発生させるものである。排熱回収ボイラ１２は、図示しないが、熱交換器として、過熱器と蒸発器と節炭器とを有している。排熱回収ボイラ１２は、ガスタービン１１からの排ガスＥＧが内部を通過することで、過熱器、蒸発器、節炭器の順に熱回収を行うことで蒸気Ｓを生成する。そして、排熱回収ボイラ１２は、蒸気Ｓを生成した使用済の排ガスＥＧを排出する排ガス排出ラインＬ６を介して煙突２６が連結されている。
　蒸気タービン１３は、排熱回収ボイラ１２により生成された蒸気Ｓにより駆動するものである。蒸気タービン１３は、タービン２７を有しており、回転軸２８がガスタービン１１のロータ２４と一直線状をなして連結されている。そして、排熱回収ボイラ１２の過熱器の過熱蒸気をタービン２７に供給する蒸気供給ラインＬ７が設けられると共に、タービン２７を駆動した使用済の蒸気Ｓを排熱回収ボイラ１２の再熱器に戻す蒸気回収ラインＬ８が設けられており、蒸気回収ラインＬ８に復水器２９と復水ポンプ３０が設けられている。復水器２９は、タービン２７から排出された蒸気Ｓを冷却水（例えば、海水）により冷却して復水Ｗとするものである。
　また、ガスタービン１１は、図示しない高炉から排出された高炉ガス（ＢＦＧ）を燃料ガスＦとして圧縮してから燃焼器２２に供給するものである。燃料ガスＦとしてのＢＦＧを圧縮するガス圧縮機３１は、軸流圧縮機であって、タービン３２を有しており、回転軸３３の端部に従動歯車３４が固定されている。蒸気タービン１３のタービン２７は、回転軸２８の端部に駆動歯車３５が固定されており、駆動歯車３５が従動歯車３４に噛み合っている。そのため、蒸気タービン１３のタービン２７が駆動すると、その回転力が回転軸２８から駆動歯車３５及び従動歯車３４を介して回転軸３３に伝達され、ガス圧縮機３１のタービン３２が駆動回転する。
　ガス圧縮機３１は、ガス取り込み口に燃料ガスＦとしてのＢＦＧが供給される燃料ガス供給ラインＬ１１が連結されている。燃料ガス供給ラインＬ１１は、開閉弁３６と電気集塵機３７が設けられており、電気集塵機３７は、燃料ガスＦに含まれるダストなどを集塵して除去する。窒素ガス供給ラインＬ１２は、不活性ガスとしての窒素ガス（Ｎ２）を加圧混合室３８に供給するものであり、開閉弁３９が設けられている。洗浄材供給ラインＬ１３は、ホッパ４０に貯留されている洗浄材としてのコークスＫを加圧混合室３８に供給するものであり、開閉弁４１が設けられている。加圧混合室３８は、所定量のコークスＫが供給されると共に、所定量の窒素ガスが供給されることで所定圧力まで加圧される。加圧混合室３８は、コークスＫと窒素ガスとの混合物を燃料ガス供給ラインＬ１１からガス圧縮機３１のガス取り込み口に供給する混合物供給ラインＬ１４が連結されている。混合物供給ラインＬ１４は開閉弁４２が設けられている。
　なお、混合物供給ラインＬ１４は、燃料ガス供給ラインＬ１１に連結されずに、ガス圧縮機３１のガス取り込み口に直接連結されていてもよい。また、図示しないが、燃料ガス供給ラインＬ３は、ガス圧縮機３１が圧縮した圧縮燃料ガスＦＣの一部を余剰ガスとして燃料ガス供給ラインＬ１１に戻す燃料ガス戻しラインが設けられている。この燃料ガス戻しラインは、バイパス弁とガス冷却器が設けられている。ガス冷却器は、余剰ガス（圧縮燃料ガスＦＣの一部）を冷却する。
　そのため、コンバインドサイクルプラント１０の稼働時、ガスタービン１１にて、圧縮機２１は空気Ａを圧縮し、燃焼器２２は供給された圧縮空気ＡＣと圧縮燃料ガスＦＣとを混合して燃焼する。このとき、ガス圧縮機３１は、燃料ガスＦとしてのＢＦＧを圧縮して圧縮燃料ガスＦＣとし、燃焼器２２に供給する。タービン２３は燃焼器２２から供給された燃焼ガスＦＧにより回転駆動する。また、ガスタービン１１（タービン２３）から排出された排ガスＥＧは、排熱回収ボイラ１２に送られ、排熱回収ボイラ１２は蒸気（過熱蒸気）Ｓを生成し、蒸気Ｓが蒸気タービン１３に送られる。タービン２７は、この蒸気Ｓにより回転駆動する。発電機１４は、ガスタービン１１及び蒸気タービン１３によりロータ２４及び回転軸２８が駆動回転することで発電を行う。
　本実施形態のコンバインドサイクルプラント１０は、製鉄所に設けられている。そのため、燃料ガスＦとしてＢＦＧを使用する。製鉄所は、高炉で鉄鉱石を還元して銑鉄を製造するものであり、このときにＢＦＧが発生する。ガス圧縮機３１は、発生したＢＦＧを圧縮して圧縮燃料ガスＦＣとし、燃焼器２２に供給する。ところが、燃料ガスＦとしてのＢＦＧは、タールなどの不純物が含まれており、ガス圧縮機３１がこのＢＦＧを圧縮するときに、ＢＦＧが高温となることから不純物が析出して動翼や静翼に不純物として付着してガス圧縮機３１の性能が低下してしまう。そのため、定期的に、洗浄装置を用いて動翼や静翼に付着している付着物を除去する必要がある。
　本実施形態のガス圧縮機の洗浄装置は、燃料ガスＦとしてのＢＦＧを圧縮する軸流式のガス圧縮機３１の運転時に、動翼や静翼の洗浄を行うものである。本実施形態のガス圧縮機の洗浄装置は、動翼や静翼の洗浄を行う洗浄材として、多孔質で焼失可能であると共に、その形態としての硬度や粒径を調整可能な材料を使用する。本実施形態では、洗浄材として、コークスＫを適用する。このガス圧縮機の洗浄装置は、上述したコークスＫを貯留するホッパ４０と、ホッパ４０に貯留されたコークスＫをガス圧縮機３１のガス取り込み口に供給する洗浄材供給ラインＬ１３及び混合物供給ラインＬ１４と、各供給ラインＬ１３，Ｌ１４に設けられる開閉弁４１，４２とを備えている。
　また、本実施形態のガス圧縮機の洗浄装置は、ホッパ４０から洗浄材供給ラインＬ１３により供給されるコークスＫを一時貯留すると共に、窒素ガスを供給して加圧可能な加圧混合室３８を設け、加圧混合室３８にあるコークスＫと窒素ガスの混合物を混合物供給ラインＬ１４によりガス圧縮機３１のガス取り込み口に供給するようにしている。
　製鉄所では、原料である鉄鉱石とコークスＫと石灰石を高炉に投入する。すると、高炉では、コークスＫが燃えて高温となり、一酸化炭素が生成されて炉内を上昇する。このとき、鉄鉱石が溶けて溶鉄となり、一酸化炭素により還元されて銑鉄が製造される。コークスＫは、高い発熱量を有しており、高炉内の温度を上昇させるために必要となる。また、コークスＫは、高炉内で熱を発散すると共にカーボンを発生しながら燃焼することから、発生したカーボンが酸化した鉄鉱石の酸素を吸着する還元材として作用し、鉄鉱石に含まれる不純物を取り除くことができる。
　本実施形態のガス圧縮機の洗浄装置は、ガス圧縮機３１の運転時に、ガス取り込み口からコークスＫを投入して翼の洗浄を行う。このとき、コークスＫは、予め設定された所定硬度または所定粒径に設定されている。即ち、コークスＫは、翼への付着物の付着状況に応じてコークスＫの硬度または粒径が最適な所定硬度または所定粒径に変更される。
　コークスＫは、製鉄所の炉の中で石炭を蒸し焼きにして製造される。このコークスＫは、多孔質であり、用途に応じてその硬度と粒径が選定される。本実施形態では、翼への付着物の種類や付着量に応じて最適なコークスＫの硬度や粒径を選定する。コークスＫは、高硬度または大粒径ほどに翼の付着物の除去性能が高いものであるが、除去性能が高すぎると、翼に傷を付けたり、損傷させたりしてしまうおそれがある。一方、コークスＫを低硬度または小粒径にすると、翼を傷付けたり、損傷させたりすることが抑制されるが、除去性能が低すぎて翼の付着物を十分に除去できなかったり、除去時間が大幅に長くなったりしてしまう。
　標準的なコークスＫの硬度は、モース硬度にて２．５～３程度であり、翼への付着物の種類や付着量に応じてコークスＫの硬度を変更する。また、標準的なコークスＫの粒径は、１ｍｍ～１．４ｍｍ程度であり、翼への付着物の種類や付着量に応じてコークスＫの粒径を変更する。
　そのため、コンバインドサイクルプラント１０の稼働時、ガス圧縮機３１は、燃料ガスＦとしてのＢＦＧを圧縮して圧縮燃料ガスＦＣとし、ガスタービン１１の燃焼器２２に供給している。このとき、ガス圧縮機３１の性能が予め設定された所定性能以下に低下すると、ガス圧縮機の洗浄装置を作動してガス圧縮機３１の取り込み口からコークスＫの投入を開始する。このとき、翼への付着物の付着状況（付着物の種類、付着量）に応じて最適な硬度で最適な粒径のコークスＫをホッパ４０に貯留しておく。この場合、複数のホッパを設け、異なる硬度や粒径のコークスＫを各ホッパに貯留しておき、使用するホッパを切り替えるように構成してもよい。
　即ち、開閉弁４１を開放してホッパ４０に貯留されているコークスＫを洗浄材供給ラインＬ１３により所定量だけ加圧混合室３８に供給し、開閉弁４１を閉止する。また、開閉弁３９を開放して窒素ガスを窒素ガス供給ラインＬ１２により所定量だけ加圧混合室３８に供給する。ここで、窒素ガスにより加圧混合室３８を所定圧力まで加圧する。加圧混合室３８が所定圧力まで加圧されると、開閉弁３９を閉止する。そして、開閉弁４２を開放して加圧混合室３８にある所定量のコークスＫを高圧の窒素ガスにより混合物供給ラインＬ１４によりガス圧縮機３１のガス取り込み口に供給する。
　すると、ガス圧縮機３１の動翼が回転するとき、ガス取り込み口から内部に投入されたコークスＫが動翼や静翼の表面に衝突することで付着物が除去され、翼の洗浄を行われる。洗浄に使用されたコークスＫは、そのままガス圧縮機３１を通過して燃焼器２２に供給されて燃焼器２２の燃焼ガスで焼失される。
　このように本実施形態のガス圧縮機の洗浄方法にあっては、燃料ガスＦを圧縮する軸流式のガス圧縮機３１の運転時に、ガス取り込み口から多孔質で焼失可能な洗浄材（例えば、コークスＫ）を投入して翼の洗浄を行うものである。
　従って、ガス圧縮機３１の動翼が回転するとき、コークスＫがガス取り込み口から内部に投入されると、このコークスＫが動翼や静翼の表面に衝突することで付着物が除去され、翼の洗浄を行われる。コークスＫは、多孔質であることから動翼や静翼を傷つけずに付着物を効果的に除去し、除去した付着物をコークスＫに付着させて外部に排出することができ、ガス圧縮機３１の洗浄を適正に行うことができる。また、コークスＫは、焼失可能であることから圧縮したガスの利用先で悪影響を与えることがない。なお、洗浄材としてコークスＫを適用した場合、コークスＫは、製鉄所などに多量に存在することから、入手性が良く、高額で買い入れる必要がなく、材料コスト及び材料の入手コストの増加を抑制することができる。
　本実施形態のガス圧縮機の洗浄方法では、コークスＫを予め設定された所定硬度及び／または所定粒径に設定している。従って、翼への付着物に応じて、適正な硬度及び／または粒径のコークスＫをガス取り込み口から内部に投入することで、翼の損傷を抑制しながら付着物を適正に除去することができる。
　本実施形態のガス圧縮機の洗浄方法では、翼の付着物の付着状況に応じてコークスＫの硬度及び／または粒径を最適な所定硬度及び／または所定粒径に変更する。従って、翼への付着物は、圧縮するガスに含有する不純物であり、この不純物の種類に応じて性質が相違することから、その付着物の付着状況に応じてコークスＫの硬度及び／または粒径が最適な所定硬度及び／または所定粒径に変更することで、翼の付着物を効果的に除去することができる。
　本実施形態のガス圧縮機の洗浄方法では、ガス圧縮機３１の性能が予め設定された所定性能以下に低下すると、ガス取り込み口からコークスＫの投入を開始する。従って、ガス圧縮機３１の翼に付着物があると、圧縮効率が低下して性能が低下することから、ガス圧縮機３１の性能が低下したら、ガス取り込み口からのコークスＫの投入を開始することで、洗浄時期を適正に把握して最適な時期に翼の洗浄を行うことができる。
　本実施形態のガス圧縮機の洗浄方法では、加圧した窒素ガスによりコークスＫをガス取り込み口から投入している。従って、窒素ガスを加圧し、加圧した窒素ガスとコークスＫとを混合してガス取り込み口から投入することで、コークスＫを短時間でガス取り込み口から内部に投入することができ、作業性を向上することができる。
　また、本実施形態のガス圧縮機の洗浄装置にあっては、コークスＫを貯留するホッパ４０と、ホッパ４０に貯留されたコークスＫをガス取り込み口に供給する供給ラインＬ１３，Ｌ１４と、供給ラインＬ１３，Ｌ１４に設けられる開閉弁４１，４２とを備えるものである。
　従って、ガス圧縮機３１の動翼が回転するとき、洗浄時期に、開閉弁４１，４２を開放してホッパ４０に貯留されたコークスＫを供給ラインＬ１３，Ｌ１４からガス取り込み口に供給すると、このコークスＫが動翼や静翼の表面に衝突することで付着物が除去され、翼の洗浄を行われる。コークスＫは、多孔質であることから動翼や静翼を傷つけずに付着物を効果的に除去することができ、ガス圧縮機３１の洗浄を適正に行うことができる。また、コークスＫは、製鉄所などに多量に存在することから、高額で買い入れる必要がなく、材料コストの増加を抑制することができる。
　本実施形態のガス圧縮機の洗浄装置では、ホッパ４０から洗浄材供給ラインＬ１３により供給されるコークスＫを一時貯留すると共に窒素ガスを供給して加圧可能な加圧混合室３８と、加圧混合室３８にあるコークスＫと窒素ガスの混合物をガス取り込み口に供給する混合物供給ラインＬ１４を設けている。従って、ホッパ４０に貯留されたコークスＫを加圧混合室３８に供給すると、コークスＫは、加圧混合室３８に一時貯留された状態で、窒素ガスが供給されることで加圧され、加圧された窒素ガスによりこのコークスＫが混合物供給ラインＬ１４を通ってガス取り込み口に供給されることとなり、コークスＫを短時間でガス取り込み口から内部に投入することができ、作業性を向上することができる。
　また、本実施形態のガス圧縮機にあっては、燃料ガスＦとしてのＢＦＧを圧縮してガスタービン１１の燃焼器２２に供給するガス圧縮機３１にて、ガス圧縮機３１に洗浄装置が設けられる。従って、ガス圧縮機３１の運転時に、翼の洗浄が行われることとなり、圧縮効率の大幅な低下を抑制することができる。
　なお、上述した実施形態では、洗浄材としてコークスＫを適用したが、コークスＫに限定されるものではなく、洗浄材は、多孔質で焼失可能なものであればよく、例えば、石炭であってもよい。
　また、上述した実施形態では、本発明のガス圧縮機を燃料ガスＦとしての高炉ガス（ＢＦＧ）を圧縮するものとして説明したが、空気を圧縮する圧縮機に適用してもよい。
　１０　コンバインドサイクルプラント
　１１　ガスタービン
　１２　排熱回収ボイラ
　１３　蒸気タービン
　１４　発電機
　２１　圧縮機
　２２　燃焼器
　２３　タービン
　２４　ロータ
　２７　タービン
　３１　ガス圧縮機
　３２　タービン
　３８　加圧混合室
　４０　ホッパ
　Ａ　空気
　ＡＣ　圧縮空気
　Ｆ　燃料ガス
　ＦＣ　圧縮燃料ガス
　ＦＧ　燃焼ガス
　ＥＧ　排ガス
　Ｓ　蒸気
　Ｗ　復水

Claims (9)

  1. 　ガスを圧縮する軸流式の圧縮機の運転時に、ガス取り込み口から形態が調整された多孔質な洗浄材を投入して翼の洗浄を行う、
    　ことを特徴とするガス圧縮機の洗浄方法。
  2. 　前記洗浄材は、予め設定された所定硬度及び／または所定粒径に設定されることを特徴とする請求項１に記載のガス圧縮機の洗浄方法。
  3. 　前記翼の付着物の付着状況に応じて前記洗浄材の硬度及び／または粒径が最適な所定硬度及び／または所定粒径に変更することを特徴とする請求項２に記載のガス圧縮機の洗浄方法。
  4. 　前記洗浄材は、コークスであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガス圧縮機の洗浄方法。
  5. 　前記圧縮機の性能が予め設定された所定性能以下に低下すると、前記ガス取り込み口から前記洗浄材の投入を開始することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガス圧縮機の洗浄方法。
  6. 　加圧した不活性ガスにより前記洗浄材を前記ガス取り込み口から投入することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガス圧縮機の洗浄方法。
  7. 　ガスを圧縮する軸流式の圧縮機の運転時に翼の洗浄を行うガス圧縮機の洗浄装置において、
    　形態が調整された多孔質な洗浄材を貯留するホッパと、
    　前記ホッパに貯留された前記洗浄材をガス取り込み口に供給する供給ラインと、
    　前記供給ラインに設けられる開閉弁と、
    　を備えることを特徴とするガス圧縮機の洗浄装置。
  8. 　前記ホッパから前記供給ラインにより供給される洗浄材を一時貯留すると共に不活性ガスを供給して加圧可能な加圧混合室と、前記加圧混合室にある前記洗浄材と不活性ガスの混合物を前記ガス取り込み口に供給する混合物供給ラインが設けられることを特徴とする請求項７に記載のガス圧縮機の洗浄装置。
  9. 　請求項７または請求項８に記載のガス圧縮機の洗浄装置が設けられることを特徴とするガス圧縮機。
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