JP4326566B2

JP4326566B2 - Gas calorie fluctuation suppression device, fuel gas supply equipment, gas turbine equipment and boiler equipment

Info

Publication number: JP4326566B2
Application number: JP2006550510A
Authority: JP
Inventors: 正明佐香; 悠二郎藤崎; 秀明大田; 英一原田; 雅俊廣川; 嘉治野中
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: TW200622092A; BRPI0419147A; CN101091044A; WO2006070442A1; TWI276737B; BRPI0419147B1; CN100593633C; KR100875497B1; JPWO2006070442A1; KR20070086401A

Abstract

[PROBLEMS] To provide a gas calorie variation suppressor capable of supplying a low calorie gas as stabilized fuel by suppressing variation in its calorie. [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] The calorie variation suppressor comprises a buffer tank (10) for storing a low calorie gas temporarily arranged in a low calorie gas supply pipe (3) for supplying a low calorie gas as a fuel gas to a gas turbine (2), an inlet (10a) formed in the tank (10) and communicating with the upstream side of the low calorie gas supply pipe (3), an outlet (10b) communicating with the downstream side of the low calorie gas supply pipe (3), and an inclining pipe member formed continuously with the low calorie gas supply pipe (3) communicating with the inlet (10a) and inclining upward.

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明はガスカロリ変動抑制装置、燃料ガス供給設備、ガスタービン設備およびボイラー設備に関する。さらに詳しくは、燃焼設備の燃料としてのガスが低カロリガスのようにその発熱量が変動する場合、この発熱量変動を抑制することができるガスカロリ変動抑制装置、このガスカロリ変動抑制装置を備えた燃料ガス供給設備、並びに、燃料ガス供給設備を備えた燃焼設備としてのガスタービン設備およびボイラー設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄分野において、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（ＢｌａｓｔＦｕｒｎａｃｅＧａｓ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ク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は投入コークス１トン当たり３０００Ｎｍ^３発生し、その組成はＣＯ_２が１０〜１８％、ＣＯが２２〜３０％、Ｎ_２が５２〜６０％、Ｈ_２が０．５〜４％、ＣＨ_４が０．５〜３％とされている。
【０００３】
ＢＦＧはこれ以外に煙塵を２〜１０ｇ／Ｎｍ^３含んでいるので、これを除塵器で０．０１ｇ／Ｎｍ^３程度まで除去した後、発熱量８００ｋｃａｌ／Ｎｍ^３程度の燃料ガスとして、熱風炉、コークス炉、加熱炉、ボイラー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。低カロリガスとは、その発熱量が約１２ＭＪ／Ｎｍ^３以下のガスを言うことが知られている。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、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）などの多くの種類のガスが含まれる。
【０００４】
一方で、近年、高炉法以外の新しい製鉄プロセス（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から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いる。い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って異なっており、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った場合、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。これに起因してバーナー部分、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し、ガスタービン設備の経済的な連続運転が困難になる。
【０００６】
副生ガスのカロリ上昇を抑制するために窒素ガス（Ｎ_２）によって希釈する技術は公知である（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、副生ガスのカロリ値が変動する場合、Ｎ_２によって副生ガスを希釈するだけでは、この変動をガスタービン固有の許容カロリ変動幅や許容カロリ変動速度内に抑制することに十分に対応できない場合がある。これは、副生ガスのカロリ変動が急激な場合にカロリ検出器の応答に遅れが生じて適時の希釈ができないことがあり、また、高価な不活性ガスを大量に消費せざるを得ない場合にこれを確保しておくことが困難である等の理由からである。
【０００７】
したがって、副生ガスの特性変動があまり激しくないＢＦＧに対してはＮ_２による希釈だけで有効に対処することも可能である。しかし、直接還元鉄法等では小容量の反応炉で起動、停止が繰り返されるのでガスの発生量およびカロリ値の変動が大きく顕著になるため、Ｎ_２による希釈だけでは対応は困難である。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、燃焼設備へ燃料として供給される低カロリガス等の燃料用ガスのカロリ変動を抑制することにより、燃料ガスの不活性ガスによる希釈を容易且つ有効なものとし、さらには、不活性ガスによる希釈を不要とすることも可能なガスカロリ変動抑制装置、このガスカロリ変動抑制装置を備えた燃料ガス供給設備、並びに、この燃料ガス供給設備を備えたガスタービン設備およびボイラー設備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】
【０００９】
上記目的のために本発明のガスカロリ変動抑制装置は、
ガスを燃料として燃焼設備に供給するための燃料ガス供給通路に配設された、燃料ガスを一時的に貯留するタンクと、
このタンクに形成された、上記燃料ガス供給通路からタンク内へ燃料ガスが流入するためのガス入口と、
上記タンクに上記ガス入口とは別に形成された、タンクから燃料ガス供給通路に燃料ガスが流出するためのガス出口とを有している。
【００１０】
燃料ガス供給通路を通して時々刻々供給されてくる燃料用のガスがタンク内に一時的に貯留され、その中で時間差混合される。したがって、この燃料ガスが、そのカロリ値が変動している場合であっても、時間差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。その結果、燃料ガスのカロリ変動を、希釈ガスによって燃焼設備のガス特性の許容変動範囲内に調整することが容易且つ有効となる。また、その燃料ガスの平均カロリ値によっては希釈を必要としない状態にすることも可能となる。なお、上記時間差混合とは、連続的に時間遅れでタンク内へ流入してくるガスが既に流入して滞留しているガスと混合することである。
【００１１】
なお、上記ガス入口に接続されるのは燃料ガス供給通路の上流側に限定されず、ガス出口に接続されるのは燃料ガス供給通路の下流側に限定されない。たとえば図２６に示すごとく、燃料ガス供給通路にバイパス通路を設け、このバイパス通路にタンクを設置する場合、バイパス通路の下流側をタンクのガス入口に接続し、上流側をガス出口に接続した上で、下流側バイパス通路に、タンクへ燃料ガスを圧送する手段を設けた構成をも採用することができる。
【００１２】
上記タンクの構造には限定されない。たとえば容積が変化しない固定形状のタンクでもよく、また、従来のガスタービン設備等においてガスの需給バランスを監視する装置（ガスホルダー）として用いられる内容積変動形式のタンクであってもよい。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。これらのタンクを流用して燃料ガスのカロリ変動を抑制する効果を発揮しうる装置とすることができる。
【００１３】
上記ガス入口が水平から上方または下方に傾斜した方向に燃料ガスをタンク内へ流入させるように構成されている。したがって、時間差混合が効果的になされる。
【００１４】
上記のごとくガスの流入方向を傾斜させるために、ガス入口に連通される燃料ガス供給通路に連続して形成された傾斜管部材を含み、この傾斜管部材が水平から上方または下方に傾斜している構成とすることができる。
【００１５】
または、上記ガス入口近傍における燃料ガス供給通路内およびタンク内のうちの一方に配設された固定ルーバを含み、この固定ルーバを、傾斜角度が固定された少なくとも一枚のルーバから構成することによっても、ガスの流入方向を傾斜させることができる。
【００１６】
ガス入口近傍における燃料ガス供給通路内またはタンク内に上記固定ルーバを設置する方法として、たとえばガス入口に接続される燃料ガス供給通路の一部としてハウジングを配設し、このハウジング内に取り付けてもよい。また、たとえば、タンク内部にガス入口に近接して取り付けてもよい。
【００１７】
上記ガス入口に設置されたガス流入装置を含んでおり、このガス流入装置が、タンク内への燃料ガスの流入角度を変更可能に構成されてなるガスカロリ変動抑制装置が好ましい。
【００１８】
上記ガス流入装置に、上記ガス入口近傍における燃料ガス供給通路内およびタンク内のうちの一方に配設された可変ルーバを備え、
この可変ルーバを、その傾斜角度を外部から変更しうるように揺動可能に装着された少なくとも一枚のルーバから構成することができる。
【００１９】
ガス入口近傍における燃料ガス供給通路内またはタンク内に上記可変ルーバを設置する方法としては、たとえば、前述した固定ルーバの設置法と同じ方法を適用することができる。
【００２０】
上記ガス入口が複数個形成されており、このガス入口のうち、燃料ガスをタンク内へ流入させるガス入口を選択して切り換えうるように構成されているガスカロリ変動抑制装置が好ましい。たとえば、ガスを流入させるガス入口を周期的に切り換えることによってタンク内でのガスの時間差混合を促進しうるからである。
【００２１】
かかるガスカロリ変動抑制装置に対して、ガス出口を複数個形成し、上記ガス入口の切り換えに同期して燃料ガスをタンク外へ流出させるガス出口を選択して切り換えうるように構成することができる。
【００２２】
かかるガスカロリ変動抑制装置を、複数個のガス入口のタンク内への燃料ガスの流入方向が互いに相違するように構成することができる。
【００２３】
上記ガス入口が複数個形成されており、各ガス入口に連通される燃料ガス供給通路に設置された流量調整装置を含んでおり、各燃料ガス供給通路を流通するガスの流量を変更しうるように構成されているガスカロリ変動抑制装置が好ましい。たとえば、各ガス入口を通るガス流量を周期的に切り換えることによってタンク内でのガス混合を促進しうるからである。なお、上記流量調整装置としては流量調整弁が採用されうる。
【００２４】
上記タンクに接続された、タンク内へ不活性ガスを流入させるための不活性ガス供給通路を含んでいるガスカロリ変動抑制装置が好ましい。タンク内で燃料ガスと不活性ガスとの時間差混合がなされるからである。
【００２５】
上記ガス入口に連通された燃料ガス供給通路の内部に挿入されるようにして接続された不活性ガス供給通路を含んでおり、この不活性ガス供給通路の出口端が上記ガス入口より上流に位置しているガスカロリ変動抑制装置が好ましい。燃料ガスと不活性ガスとの混合が促進されるからである。
【００２６】
上記不活性ガスが、酸素製造プラントおよび窒素製造プラントのうち少なくとも一方のプラントから排出される廃棄窒素を回収したものであるガスカロリ変動抑制装置が好ましい。不活性ガスの調達が容易且つ安価だからである。なお、酸素製造プラントや窒素製造プラントとしては、たとえば高炉法、直接還元鉄法等のプロセスにおいて設置されるものが適用されうる。
【００２７】
上記タンクに互いに離間して設置された複数個の第一ガス発熱量計測装置をさらに備え、この第一ガス発熱量計測装置によってタンク内のガスの発熱量分布を計測しうるように構成している。
【００２８】
かかるガスカロリ変動抑制装置であって、第一ガス発熱量計測装置の計測値に基づいてタンク内のガスカロリ値の分布を検出し、このガスカロリ値の分布に応じて、タンク内へのガス流入方向を変化させるべく制御する制御装置を含んでいるのが好ましい。タンク内での良好なガス混合を実現しうるからである。
【００２９】
上記ガス入口に連通される燃料ガス供給通路に設置された、入口側のガスカロリ値を計測するための入口ガス発熱量計測装置と、ガス出口に連通される燃料ガス供給通路に設置された、出口側のガスカロリ値を計測するための出口ガス発熱量計測装置とを含んでいるガスカロリ変動抑制装置が好ましい。
【００３０】
かかるガスカロリ変動抑制装置であって、入口ガス発熱量計測装置および出口ガス発熱量計測装置の計測値に基づいて、タンクへの流入ガスのカロリ変動とタンクからの排出ガスのカロリ変動とを対比し、この対比結果に基づいて、タンク内へのガス流入方向を変化させるべく制御する制御装置とを含んでいるのが好ましい。
【００３１】
上記タンクの天井が上下動するように構成されている場合、この天井の上下動の方向および距離に基づいて、タンク内へのガス流入方向を変化させるべく制御する制御装置を備えているのが好ましい。天井の高さに応じて最適なガス混合を得るべくガスの流入方向を選択しうるからである。なお、天井が上下動するタンクとは、前述したように、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（天井を構成している）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をいう。
【００３２】
上記ガス出口が、ガス入口の中心軸の延長線から外れた位置に形成されているのが好ましい。タンクに流入した燃料ガスのタンク内の滞留時間を延長させうるからである。なお、ガス入口の中心軸の延長線とは、たとえば、前述した傾斜管部材の中心軸の延長線等をいう。
【００３３】
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。
【００３４】
本発明の燃料ガス供給設備は、
ガスを燃料として燃焼設備に供給するための燃料ガス供給通路と、
この燃料ガス供給通路を通して供給される燃料ガスの発熱量の変動を抑制するためのガスカロリ抑制装置とを備えており、
このガスカロリ抑制装置が前述したうちいずれか一のガスカロリ変動抑制装置から構成されている。
【００３５】
上記ガスカロリ抑制装置における、
タンクのガス出口と燃料ガス供給通路との間に接続された出口通路と、
タンクのガス入口と燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より上流側および下流側のうちいずれか一方との間に接続された入口通路と、
上記入口通路に配設された、燃料ガスをタンクに向けて圧送するガス圧送装置とをさらに含んでいるのが好ましい。
【００３６】
または、上記ガスカロリ抑制装置における、
タンクのガス出口と燃料ガス供給通路との間に接続された出口通路と、
タンクのガス入口と燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より上流側および下流側の両方との間に接続された入口通路と、
各入口通路に設置された、燃料ガスをタンクに向けて圧送するガス圧送装置とをさらに含んでいるのが好ましい。
【００３７】
または、上記ガスカロリ抑制装置における、
タンクのガス出口と燃料ガス供給通路との間に接続された出口通路と、
タンクのガス入口と燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より上流側との間に接続された入口通路と、
燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より下流側と上流側との間に接続された戻し通路と、
上記入口通路および戻し通路それぞれに設置された、燃料ガスをタンクおよび上流側燃料ガス供給通路に向けて圧送するガス圧送装置とをさらに含んでいるのが好ましい。
【００３８】
または、上記ガスカロリ抑制装置における、
タンクのガス出口に下流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
タンクの一方のガス入口に上流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
タンクの他方のガス入口と下流側の燃料ガス供給通路との間に接続された戻し通路と、
この戻し通路に設置された、燃料ガスをタンクに向けて圧送するガス圧送装置とをさらに含んでいるのが好ましい。
【００３９】
または、上記ガスカロリ抑制装置における、
タンクのガス出口に下流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
タンクの一方のガス入口に上流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
タンクより上流側の燃料ガス供給通路とタンクより下流側の燃料ガス供給通路との間に接続された戻し通路と、
この戻し通路に設置された、燃料ガスを燃料ガス供給通路の下流側から上流側に向けて圧送するガス圧送装置とをさらに含んでいるのが好ましい。
【００４０】
本発明のガスタービン設備は、
燃焼設備と、
この燃焼設備に燃料としてガスを供給するための燃料ガス供給設備とを備えており、
上記燃焼設備がガスタービンであり、
上記燃料ガス供給設備が、前述したうちいずれか一の燃料ガス供給設備から構成されている。
【００４１】
本発明のボイラ設備は、
燃焼設備と、
この燃焼設備に燃料としてガスを供給するための燃料ガス供給設備とを備えており、
上記燃焼設備がガスをバーナーで燃焼させるボイラであり、
上記燃料ガス供給設備が、前述したうちいずれか一の燃料ガス供給設備から構成されている。
【００４２】
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等の燃焼設備に燃料ガスとして供給する場合、時間差混合することによってこの供給される低カロリガスのカロリ変動を抑制（緩和）することができる。すなわち、変動の振幅がを小さくすることはもとより、あたかもローパスフィルタのように、短周期や中周期の変動を消滅させて長周期の変動のみを残存させることができるので、希釈ガスによる希釈が効果的且つ容易になされる。また、希釈ガスによる希釈が不要になる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の燃料ガス供給設備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３】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他の例を示したグラフである。
【図４】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さらに他の例を示したグラフである。
【図５】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６】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一部断面正面図である。
【図７】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一部断面正面図である。
【図８】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一部断面正面図である。
【図９】図８のバッファタンクに使用しているガス流入装置の一例を示す斜視図である。
【図１０】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一部断面正面図である。
【図１１】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一部断面正面図である。
【図１２】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一部断面正面図である。
【図１３】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一部断面正面図である。
【図１４】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一部断面正面図である。
【図１５】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一部断面正面図である。
【図１６】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一部断面正面図である。
【図１７】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一部断面正面図である。
【図１８】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一部断面正面図である。
【図１９】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一部断面正面図である。
【図２０】バッファタンク内のガスの時間差混合のシミュレーションの結果の一例を示すグラフである。
【図２１】バッファタンク内のガスの時間差混合のシミュレーションの結果の他の例を示すグラフである。
【図２２】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２３】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２４】図２２または図２３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２５】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２６】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２７】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２８】本発明の他の実施形態である低カロリガス供給設備を含んだボイラ設備の概略を示す配管図である。
【符号の説明】
【００４４】
【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・・・・希釈ガス供給配管
５・・・・制御装置
６・・・・混合器
７・・・・集塵装置
８・・・・入口カロリメータ
９・・・・出口カロリメータ
１０・・・・バッファタンク
１１・・・・流量計
１２・・・・カロリメータ
１３・・・・混合ガス供給配管
１４・・・・流量計
１５・・・・カロリメータ
１６・・・・燃料ガス圧縮機
１７・・・・燃料配管
１８・・・・流量計
１９・・・・燃焼器
２０・・・・流調弁
２２・・・・発電機
２３・・・・バッファタンク
２４・・・・蓋部材
２５・・・・駆動装置
２６・・・・ケーブル
２７・・・・プーリ
２８・・・・撹拌装置
２９・・・・流量計
３１・・・・バッファタンク
３２・・・・ガス量バランス監視装置
３３ａ・・・・蓋部材（上部タンク）
３３ｂ・・・・下部タンク
３４・・・・おもり
３５・・・・傾斜管部材
３６・・・・ガス流入装置
３７・・・・ハウジング
３８・・・・可変ルーバ
３９・・・・回動軸
４０・・・・接続部材
４１・・・・止め弁
４２・・・・不活性ガス供給配管
４３・・・・連通管（出口配管）
４４・・・・入口配管
４５・・・・ファン
４６・・・・ガス量バランス監視装置
４７・・・・タンク
４８・・・・圧力検出装置
４９・・・・戻し配管
５１・・・・低カロリガス供給設備
５２・・・・ボイラ
５３・・・・低カロリガス供給配管
５４・・・・流量計
Ｓ・・・・直接還元鉄設備
【００４５】
添付の図面を参照しながら本発明のガスカロリ変動抑制装置、燃料ガス供給設備およびガスタービン設備の実施形態を説明する。
【００４６】
図１は燃焼設備として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本発明の燃料ガス供給設備の一実施形態である低カロリガス供給設備１と、この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と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、低カロリガスはその発熱量が約１２ＭＪ／Ｎｍ^３以下のガスを言い、そのカロリ等の特性が変動するものが多い。
【００４７】
この燃料ガス供給設備として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、低カロリガスと呼ぶ）をガスタービン２に燃料として供給する燃料ガス供給通路としての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に希釈用のガスを供給するための希釈ガス供給配管４とを備えている。この希釈ガスを低カロリガスに供給するのは、低カロリガスのカロリ値が変動してガスタービン固有の許容カロリ範囲を超えることを防止するためである。希釈ガス供給配管４には、希釈ガスの流量を調整する流量調整弁（以下、流調弁という）１４と流量計１８とが設置されており、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。上記希釈用ガスとしては不活性ガス、空気、蒸気、燃焼設備等から排出される排気ガス等が採用されうる。不活性ガスとして窒素ガス（Ｎ_２）が好適に採用されうるが、もちろん、不活性ガスとしてはＮ_２に限定されず、ＣＯ_２やＨｅ等であってもよい。低カロリガス供給配管３の混合器６より下流部分は、そこを低カロリガスが希釈ガス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、この範囲の配管を混合ガス供給配管１３と呼ぶ。この低カロリガス供給設備１には、その作動を制御するための制御装置５が配設されている。
【００４８】
上記低カロリガス供給配管３の混合器６より上流部分には、直接還元鉄設備Ｓか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７と、低カロリガスを一次貯留するためのバッファタンク（以下、単にタンクともいう）１０とが設置されている。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、入口１０ａとは別に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。このバッファタンク１０や後述するバッファタンク３１（図６等参照）は、後述する傾斜管部材３５（図６等参照）、ガス流入装置３６、不活性ガス供給通路としての不活性ガス供給配管４２を選択的に含めてガスカロリ変動抑制装置として機能する。
【００４９】
バッファタンク１０は比較的大容量であり、時々刻々とカロリ変動しつつ流入してくる低カロリガスがこのバッファタンク１０の内部で時間差混合される。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から流出する部分から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。ここではこのことを時間差混合と呼ぶ。
【００５０】
バッファタンク１０の上流側および下流側には低カロリガスの発熱量を検出するための発熱量検出装置８、９が設置されており、バッファタンク１０の下流側には流量を計測するための流量計１１が設置されている。図１ではこの流量計１１は低カロリガス供給配管３のバッファタンク１０と混合器６との間の部分に設置されているが、この位置には限定されない。たとえば、混合器６より下流の混合ガス供給配管１３に設置してもよく、後述するガスタービン２の燃焼器１９に接続された燃料配管１７に設置してもよい。低カロリガス供給配管３上の発熱量検出装置８、９に加えて、別の複数個の発熱量検出装置１２がバッファタンク１０に直接取り付けられている。これらの作用については後述する。
【００５１】
ここで、発熱量検出装置８、９、１２として、ガスの発熱量を直接計測する所謂カロリメータ、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。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。さらに、適用される低カロリガスが主に含む可燃成分の種類に応じて、また、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化炭素）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の発熱量検出装置全体を代表して「カロリメータ」と呼ぶ。
【００５２】
混合ガス供給配管１３にはカロリメータ１５が設置されている。これは、タンク１０の出口側のカロリメータ９および流量計１１を監視するとともに、混合ガス供給配管１３のカロリメータ１５を監視することによって上記混合ガスの最終的なカロリ値の適正を判断するためである。さらに、希釈ガスとして空気や燃焼設備からの排ガス等、酸素を含有するガスを用いる場合には、混合ガスの酸素濃度を制御するために混合ガス供給配管１３に酸素濃度計（図示せず）を設置する。
【００５３】
カロリメータ１５の下流側にはガスタービン２の燃料ガス圧縮機１６が設置されている。燃料ガス圧縮機１６からガスタービン２の燃焼器１９に接続された燃料配管１７にはタービン出力を調整するための流量調整弁２０が設置されている。ガスタービン２には発電機２２が連結されている。また、図示しないが、ガスタービン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。
【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。前述のごとく、このバッファタンク１０は、低カロリガス供給配管３がそれぞれに接続された入口１０ａと１０ｂとを有している。したがって、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。このバッファタンクの容積は大きく、たとえば直径が２〜３ｍ程度の低カロリガス供給配管３に対して通常容積が約２００００〜２０００００ｍ^３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時間差混合される。その結果、バッファタンク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一気に縮小され、変動速度は一気に低下させられる。すなわち、カロリ変動が大きく抑制（緩和）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２〜図６を参照しつつ説明する。
【００５５】
図２は、図１中のバッファタンク１０の容積を２０００００ｍ^３としたときに、カロリ変動する低カロリガスが流量５０００００Ｎｍ^３／ｈｒで供給された場合のカロリ変動の抑制（緩和）状態のシミュレーション結果を示したものである。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／Ｎｍ^３）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、十分に時間差混合された上でバッファタンク１０から出ていく低カロリガスのカロリ変動（抑制後変動）を示している。図示のごとく、バッファタンク１０に入る前の低カロリガスのカロリは約１５３０ｋｃａｌ／Ｎｍ^３から約２３６０ｋｃａｌ／Ｎｍ^３まで変動している。つまり平均値（１９４５ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）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、１７８０ｋｃａｌ／Ｎｍ^３から１９６０ｋｃａｌ／Ｎｍ^３までであり、変動幅は平均値（１８７０ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）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は短周期および中周期の変動は除去され、長周期の変動が残存している。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を大きくするほど顕著になる傾向がある。オリジナル変動の周期が短く、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。
【００５６】
図３には、低カロリガスが流量は５０００００Ｎｍ^３／ｈｒ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１０００００ｍ^３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における十分な時間差混合により、１７００ｋｃａｌ／Ｎｍ^３から２０４０ｋｃａｌ／Ｎｍ^３までの範囲に抑制されており、変動幅は平均値（１９７０ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）の約±９％である。
【００５７】
図４は、低カロリガスが流量２０００００Ｎｍ^３／ｈｒで供給される設備においてバッファタンク１０の容積を５００００ｍ^３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における十分な時間差混合により、１７４０ｋｃａｌ／Ｎｍ^３から２０１０ｋｃａｌ／Ｎｍ^３までの範囲に抑制されており、変動幅は平均値（１８７５ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）の約±７．２％である。
【００５８】
図示しないが、低カロリガスが上記と同様に流量２０００００Ｎｍ^３／ｈｒで供給される設備において、バッファタンク１０の容積を上記の半分の２５０００ｍ^３としたときは、変動幅は平均値（１８７５ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）の約±１２％となる。
【００５９】
図５に示すように、低カロリガスが流量２０００００Ｎｍ^３／ｈｒで供給される設備において、容積が２５０００ｍ^３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。
【００６０】
このように、低カロリガスの時間差混合を実現しうるバッファタンクを備えることにより、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、バ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、一定比率の希釈ガスを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を考慮する必要が無くなる。
【００６１】
極端な場合、バッファタンク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が、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、希釈ガスの混合が不要となるだけでなく、希釈ガスを供給する設備が不要となる。
【００６２】
図６には他のバッファタンク（以下、単にタンクともいう）３１が示されている。このバッファタンク３１は従来のガスタービン設備にガスホルダーとして使用されるものをカロリ変動抑制装置として兼用するために改造したものである。すなわち、タンク３１に入口３１ａと出口３１ｂとを別々に形成して、これらに上流側低カロリガス供給配管３と下流側低カロリガス供給配管３とそれぞれを接続している。ガスホルダーは、ガス量バランスを監視する装置３２に含まれるものである。ガス量バランス監視装置３２というのは、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、ガスの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系外に放出するなどし、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。
【００６３】
このガス量バランス監視装置３２は、内容積変動式の上記タンク３１と、タンク３１の上端開口をシール部材３３ｃ等によって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３３ａと、たとえば蓋部材３３ａに連結された調整用おもり３４とを備えている。蓋部材３３ａは天井を有し、下部タンク３３ｂと入れ子式に組み合わされた上部タンクと呼べる。シール部材３３ｃは上部タンク３３ａと下部タンク３３ｂとの間隙に配設されている。上部タンク３３ａの自重と上記おもり３４の重量と大気圧による押し下げ力との総計と、タンク３１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３３ａが上下動する。この蓋部材３３ａの上下動を監視しつつガスの系外放出やタービン負荷の低下等の措置をとる。このガスホルダーを低カロリガスの時間差混合用のバッファタンク３１として兼用している。
【００６４】
上下可動の蓋部材３３ａの有無に拘わらず、バッファタンク１０、３１は所定の容積を有しておれば前述した低カロリガスの時間差混合という作用を奏する。
【００６５】
図６〜図１９には、バッファタンク内でより一層十分に低カロリガスの時間差混合がなされるように、タンク内へのガスの流入方向に対して工夫が施された構成が示されている。すなわち、タンクに流入した低カロリガスの一部がタンク内にできるだけ長時間滞留し、タンク内で十分に混合されることにより、理想的な時間差混合がなされることを目的とした工夫がなされている。概説すれば、タンク内へのガス流入方向を水平方向から上方または下方へ傾斜させる構成としている。前提として、タンク内へ流入するガスの容積流量に対してタンクの内容積を十分な大きさにする必要があるだろう。たとえば、図２〜図５を参照しつつ説明したタンク１０のようにである。図６〜図１９において、同一部材には同一符号を付し、図面ごとの説明は省略する。
【００６６】
図６のタンク３１は前述したとおりガスホルダーを利用したバッファタンク３１であるが、これは例示であり、可動式の蓋部材３３ａを有しないタンク１０にもこのガスの流入方向に工夫が施された構成を適用することができる。このことは、後述する図７、図８、図１０、図１２〜図１９、図２２、図２３のタンクについても同じである。タンク３１の周壁の下端近傍に入口３１ａと出口３１ｂとが形成され、それぞれに上流側および下流側の低カロリガス供給配管３が連通している。低カロリガス供給配管３はほぼ水平に配管されているが、入口３１ａに接続される上流側の低カロリガス供給配管３には、これに連続して上方に傾斜した傾斜管部材３５が接続されている。こうすうることにより、低カロリガスはタンク内へ斜め上方に吹き上がり、ガス流の大半は即時に出口３１ｂから流出することなくタンク内を巡る。その結果、低カロリガスがタンク内に長時間滞留し、十分に混合される。出口３１ｂの位置がタンク内へのガスの流入方向の延長線上から外れていることも時間差混合の効果を向上させている。すなわち、傾斜管部材３５や後述のガス流入装置３６の中心軸の延長線から外れた位置に出口３１ｂを形成するのが好ましい。要するに、入口１０ａ（３１ａ）の中心軸の延長線から外れた位置に出口３１ｂを形成するのが好ましい。このことは、以下に説明する他のタンク１０（３１）にも該当する。
【００６７】
また、図示のごとく、タンク３１内のガスを撹拌するために、タンク内にファン等の撹拌装置２８を設置してもよい。タンク内でのガスの混合を促進し、それによってより効果的な時間差混合を実現するためである。撹拌装置２８の設置形態としては、出口３１ｂの近傍からガスをタンクの内方へ向けて流しうる姿勢で出口３１ｂの近傍に設置するのが好ましい。出口３１ｂから流出しようとするガスをタンクの内方へ押し戻してガスのタンク内滞留時間を長くすることができ、それによってガスの効果的な時間差混合が実現されうるからである。また、たとえば出口がタンクの下部に形成されているときはガスを上方に流し、出口がタンクの上部に形成されているときはガスを下方に流しうる配置が好ましい。この撹拌装置２８は、図６のタンク３１に限定されず、他の図面に示すタンク１０、２３、３１、４７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２８の回転駆動機としての電動モータ２８ａ等はタンクの外部に設置しておくのが好ましい。
【００６８】
また、タンク内のガスを撹拌するための機構として、タンク内のガスを循環させるための配管（図示せず）をタンクに接続してもよい。すなわち、タンク壁にガス循環用の入口と出口とを形成し、この出入口に循環用の一本の配管を接続する。そして、この循環用配管の内部に上記撹拌装置２８と同様のファンを設置する。こうすれば、このファンの作動により、タンク内のガスが循環用配管から吸い出されて再度タンク内に流入させられるので、ガスの循環が生じ、ひいてはタンク内でのガスの撹拌効果が生じる。
【００６９】
図７に示すタンク２３は他の種類のガスホルダーを利用した内容積変動式のバッファタンク２３である。このガスホルダーは、タンク内を気密に上下動するように設置された蓋部材２４を駆動装置２５によりチェーンやケーブル２６を介して積極的に上下動させ、操業時のガスの需給バランス効果を最大にしうるタンク容積を決定することができるというものである。図示のごとく蓋部材２４を小型化して軽量にすることにより大容積のタンクにも適用され、上下動させるための駆動系を簡素化することができる。このようなガスホルダーも、低カロリガスの入口２３ａと出口２３ｂとを別に形成し、入口２３ａに上流側低カロリガス供給配管３を接続し、出口２３ｂに下流側低カロリガス供給配管３を接続することにより、カロリ変動抑制効果を奏するバッファタンクとして流用することができる。入口２３ａに接続される上流側の低カロリガス供給配管３にも、これに連続して上方に傾斜した傾斜管部材３５が接続されている。符号２７はケーブル２６を支持するプーリである。
【００７０】
しかし、上流側の低カロリガス供給配管３はタンク２３の底部より下方に配管されている。タンク２３の入口２３ａはタンク底部における周縁近傍に開口され、傾斜管部材３５はタンク底部の下方から上方に傾斜して入口２３ａに接続されている。この構成によっても図６のタンク３１と同様に効果的な時間差混合が実現される。また、入口２３ａがタンク底部に開口されているので、上記蓋部材２４の高さ変動の許容範囲をタンクの底部近傍までとし、タンク２３の内容積を最大限に活用することができる。
【００７１】
以上説明したタンク３１、２３（図６および図７）には上方に傾斜した傾斜管部材３５が配設されているが、かかる構成に限定されない。たとえば、蓋部材を有していない固定形状のタンク１０では、タンク周壁の上端近傍に入口および出口を形成し、これらに低カロリガス供給配管３を接続することもできる。その場合には、上流側低カロリガス供給配管３の先端に連続して下方に傾斜した傾斜管部材を接続することになる。すなわち、上流側低カロリガス供給配管３のタンクへの接続位置の高さに応じて傾斜管部材の傾斜方向を選択すればよい。
【００７２】
図８に示すタンク３１にはその周壁の下端近傍に入口３１ａと出口３１ｂとが形成されている。上流側および下流側の低カロリガス供給配管３ともにほぼ水平に配管されている。上記入口３１ａには、タンク内へのガス流入方向を変更するためのガス流入装置３６が配設されており、このガス流入装置３６に上流側の低カロリガス供給配管３が接続されている。タンク３１はもともとその内部に流入したガスの流れを生じさせて均一に混合しようとする機能を有するが、ガス流入装置３６とこの作動を制御する制御装置５とによってガス流れの態様を変更することを可能とし、均一混合効果をより一層向上させることができる。
【００７３】
図９も合わせて参照すれば明らかなように、このガス流入装置３６は、タンクの入口３１ａの外部に上流側低カロリガス供給配管の一部として形成されたハウジング３７と、このハウジング３７の内部に上下に間隔をおいて収容された複数枚の可変ルーバ３８を有している。各可変ルーバ３８はほぼ水平に配置され、その回動軸３９がハウジング３７の外部に突出されている。この回動軸３９の突出した部分を、電動モータ、油圧モータ、空圧シリンダ、油圧シリンダ等の公知の手段によって回動させてルーバ３８を上下方向に揺動させることができる。ルーバ３８を上下方向に揺動させると、それに応じてガスの流入方向を変更することができる。したがって、図６および図７に示す傾斜管部材３５と同様にガス流を上方に傾斜させることが可能である。設置するルーバの枚数は限定せず、一枚でも複数枚でもよい。枚数が多いと流入方向を定める効果は向上するが流入抵抗が増加する傾向にある。
【００７４】
また、図９に示すように、ハウジング３７の外部に突出した回動軸３９には傾斜方向指示器３９ａが設置されており、ガス流入装置３６の外部からルーバ３８の傾斜方向、ひいてはガスの流入方向を表示することができる。また、このルーバ３８の傾斜方向については、図示しない検出器によって検出して制御装置５にその検出信号を送信し、これに基づいて図示しない遠隔表示装置に表示させるようにしてもよい。また、ハウジング３７に透視窓を形成して、外からルーバ３８の傾斜方向を確認し得るようにしてもよい。
【００７５】
さらに、図示のごとく上下可動の蓋部材３３ａを備えたタンク３１の場合、その天井が上下動するが、制御装置５にその天井の位置信号を入力し、この位置信号に応じて最適なガス流入方向を選定することが可能となる。たとえば、蓋部材３３ａが上昇すればガス流入方向をさらに上方に傾斜させために、ルーバ３８をその水平からの仰角が大きくなるように上方へ揺動させる。蓋部材３３ａが下降すればガス流入方向を現在の方向よりも下方に傾斜させるために、ルーバ３８をその水平からの仰角が小さくなるように揺動させる。
【００７６】
また、図８のタンク３１（蓋部材３３ａを含む）には前述した複数個のカロリメータ１２が間隔をあけて適宜箇所に取り付けられている。このカロリメータ１２の計測値によってタンク３１内のガスの時間差混合の程度を知ることができる。タンク３１内における各部位のカロリ値の差（いわばカロリ値の分布）が小さいほど時間差混合が効果的になされていると判断できる。上記制御装置５によってルーバ３８の傾斜角度を変化させつつこのカロリメータ１２によって連続的にカロリ値を計測する。そうすれば、時間差混合にとって最適のルーバ３８の傾斜角度を知ることができる。また、タンク３１の蓋部材３３ａの高さ位置等、その他の条件ごとにも最適な傾斜角度を知ることもできる。このデータを制御装置５に記憶させておけば、運転の際にこの制御装置５によってタンク内のカロリ値の分布に基づいてルーバ３８を最適な角度にする制御が可能となる。
【００７７】
図８のタンク３１に接続された上流側および下流側の低カロリガス供給配管３にはそれぞれ入口カロリメータ８と出口カロリメータ９とが設置されている。各カロリメータ８、９は連続してガスカロリ値を計測しているので、上流側および下流側の低カロリガス供給配管３におけるカロリ変動を検出することができる。制御装置５は、そこに上流側および下流側それぞれのガスカロリ変動を示す信号が入力されるので、これらを対比することによってタンク３１によるカロリ変動の抑制効果の程度を検出することができる。したがって、この制御装置５により、カロリ変動抑制レベルの設定値と検出値との偏差を算出し、この偏差を埋めるように（均一な時間差混合効果が最大となるように）ルーバ３８の傾斜角度を制御する。
【００７８】
たとえば、上記制御装置５によってルーバ３８の傾斜角度を変化させつつこのカロリメータ８、９によって連続的にカロリ値を計測する。そうすれば、時間差混合にとって最適のルーバ３８の傾斜角度を知ることができる。また、前述したタンク３１の蓋部材３３ａの高さ位置等、その他の条件ごとにも最適な傾斜角度を知ることもできる。このデータを制御装置５に記憶させておけば、運転の際にこの制御装置５によってカロリ変動抑制レベルの設定値と検出値との偏差を埋めるべくルーバ３８を最適な角度にする制御が可能となる。
【００７９】
図８のタンク３１の上記ガス流入装置３６は、タンク外に設置したハウジング３７の内部に可変ルーバ３８を収容しているが、かかる構成に限定されない。たとえば、ハウジングは設けずに、タンク内における入口に近接した位置に、タンク外部から揺動駆動しうるように可変ルーバ３８を設置してもよい。
【００８０】
図１０には、前述したような可変ルーバ３８を内蔵したガス流入装置３６を底部の周縁近傍に備えたタンク３１が示されている。上流側の低カロリガス供給配管３はタンク３１の底部より下方に配管されており、タンク３１の入口３１ａがタンク底部における周縁近傍に開口されている。この開口３１ａの下部にガス流入装置３６が設置されている。この構成によっても図８のタンク３１と同様に、カロリメータ８、９、１２による検出および制御装置５の制御によって効果的な時間差混合が実現される。
【００８１】
ガスの流入方向を変更するためのガス流入装置としては可変ルーバ３８を備えた上記装置３６に限定されない。ガスの流入方向を外部から任意に変更しうるいかなる公知の好適な手段をも採用することができる。また、ガス流入装置３６は可動の蓋部材３３ａを備えたタンク３１に限らず、容積を変更し得ない固定形式のタンク１０（図１、図１１参照）にも設置することが可能である。
【００８２】
以上説明したガス流入装置３６は、タンクへ流入するガスの流れを横方向に変化させるために用いることもできる。すなわち、ガス流入装置３６全体をその中心軸回りに０°〜９０°の範囲で回転可能な構成としてタンク１０、２３、３１に取り付ける。こうすれば、前述したようにカロリメータ８、９、１１によってタンクにおけるカロリ変動抑制効果を連続的に確認しつつガス流の方向を横方向にも変化させて最適な流入方向を設定することができる。
【００８３】
図１１に示すタンク３１はその周壁の下端近傍に入口１０ａと出口１０ｂとが形成されており、出口１０ｂには下流側の低カロリガス供給配管３が接続されているが、入口１０ａからは上流側の低カロリガス供給配管３がタンク内部に挿入されている。タンク内部において、上流側の低カロリガス供給配管３の先端には上方に傾斜した傾斜管部材３５がフランジ等の接続部材４０によって着脱自在に接続されている。もちろん、上流側の低カロリガス供給配管３を入口１０ａに接続し、入口１０ａの内側に傾斜管部材３５を着脱自在に接続してもよい。このタンク１０は可動の蓋部材を有しておらず、天井高さが固定されているので、ガスの流入方向を頻繁に変える必要がない。したがって、低カロリガスの流量を大幅に変更するときなどに、傾斜角度の異なる傾斜管部材３５に取り替えることができるようにしている。また、この傾斜管部材３５を低カロリガス供給配管３の中心軸回りに回転させて（たとえば、相互のフランジ４０のボルト孔を１ピッチまたはそれ以上ずらせて）低カロリガス供給配管３に取り付けることにより、流入方向を上下に限らず左右に（横方向に）も変化させることができる。傾斜角度の異なる傾斜管部材３５を上記のごとく低カロリガス供給配管３の中心軸回りに回転させて付け替えることにより、流入方向を上下に変化させることなく左右にのみ変化させることができる。
【００８４】
図１２に示すタンク３１には三個の入口３１ａが形成され、各入口３１ａに上流側の低カロリガス供給配管３の分岐管（上流側分岐管）３ａが傾斜管部材３５を介して接続されている。入口３１ａおよび上流側分岐管３ａは三個に限定されず、複数個であればよい。上記複数個の入口３１ａは間隔をおいてタンクの周壁（底部でもよい）に形成されている。各上流側分岐管３ａには止め弁（流調弁であってもよい）４１が取り付けられており、これらを適宜選択して開閉することができる。上記制御装置５により、三台の止め弁４１を順次開弁閉弁して三本の上流側分岐管３ａを周期的にまたは非周期的に切り換えることにより、タンク内へのガス流入位置を変化させることができる。
【００８５】
または、この止め弁４１に替えて流調弁を用いることにより、三本の上流側分岐管３ａを通るガスの流量を周期的にまたは非周期的に異ならせることもできる。このようにして制御装置５はタンク内のガス流の態様を最適化するように制御する。この最適の態様は多くの操業データに基づいて作成されたデータセットを基準にして、類似の操業状況（ガスカロリ、ガス流量、ガス成分、タンク内滞留時間等）に最も適したデータセットを適用することができる。なお、上記傾斜管部材３５を介装しなくてもよいが、傾斜管部材３５を取り付けることによって一層効果的な時間差混合が実現される。
【００８６】
また、上記複数個の傾斜管部材３５の中心軸の向く方向、とくに上下方向の傾斜角度を異ならせておいてもよい。このようにすれば、タンクの天井高さの変化等の条件変化に対応して適切なガスの流入方向を選択することができる。
【００８７】
図１２に示してはいないが、複数本の上流側分岐管３ａとともに複数本の下流側分岐管を配設してもよい。各下流側分岐管に止め弁または流調弁を取り付け、これらを適宜選択して開閉することができるように構成してもよい。かかる構成によれば、上記制御装置５により、三本の上流側分岐管３ａを周期的にまたは非周期的に切り換えたり流量を変化させるとともに、下流側分岐管をも周期的にまたは非周期的に切り換えたり流量を変化させることができる。したがって、前述した上流側分岐管３ａのみの制御に比べて、ガスの時間差混合にとって一層好ましいガス流の態様を実現することが可能となる。
【００８８】
このタンク３１の平面図である図１２（ａ）には、上流分岐管３ａと下流側低カロリガス供給配管３とが対向する位置（タンクの中心軸について１８０°の位置）に接続されているが、かかる構成に限定されない。対向しない位置でもよい。たとえば両配管３ａ、３が９０°、１２０°、１３５°等の角度をなす位置に接続してもよい。ガスがタンク内により長く滞留する可能性があるからである。このことは他のタンク（図６〜図８、図１０、図１１、図１３〜図１９）についても同様に言えることである。
【００８９】
図１３に示すタンク３１は、図１２のタンク３１の複数個の入口３１ａそれぞれに前述と同じガス流入装置３６（図９参照）が取り付けられたものである。ここではガス流入装置３６の説明を省略する。このタンク３１にも前述した複数本の下流側分岐管を配設してもよい。この構成によれば、図１２を参照しつつ説明した制御による時間差混合の効果に加えて、可変ルーバ３８によるガス流方向の制御も可能であるため、ガスの時間差混合にとって一層好ましいガス流の態様を実現することが可能となる。
【００９０】
図１４〜図１９にはそれぞれ、低カロリガスを希釈するための不活性ガスをタンクに投入する機構を備えたタンク３１が示されている。図１に示す低カロリガス供給配管３には、そのバッファタンク１０の下流側に不活性ガス等の希釈ガスを供給するための希釈ガス供給配管４が配設されている。これは、前述したように、バッファタンク１０（３１）によってそのカロリ変動が抑制された後の低カロリガスの平均カロリ値がガスタービン固有の許容カロリ値の範囲を超える場合に希釈ガスによってカロリ値を低下させるのが目的である。しかし、上記平均カロリ値を低下させるのに必要な希釈ガスを事前にバッファタンク１０（３１）に投入するようにすれば、上記希釈ガス供給配管４を用いて行うカロリ制御は簡素化されるか、または不要になるので有利である。たとえば、入口カロリメータ８の検出結果から入口側の低カロリガスの平均カロリ値を算出し、この平均カロリ値がガスタービン固有の許容カロリ値の範囲を超える場合に、カロリ値を許容範囲内に低下させるに必要な量の希釈ガスをタンクに投入する。または、入口側の低カロリガスの平均カロリ値が急激上昇したときに、そのときの出口側の平均カロリ値とほぼ等しくなるように必要な量の希釈ガスをタンクに投入する。
【００９１】
しかし、低カロリガスと投入する不活性ガスとの量的な関係だけに着目するのではなく、これに加えて両ガスの混合の促進を図るのが望ましい。かかる理由から、図１４〜図１９に示すタンク３１には上記希釈ガス供給配管４とともにまたはこの配管４に代えて、好適な不活性ガス供給機構がタンク３１へ接続されている。このように、タンク１０（２３、３１、４７）またはその上流から低カロリガスとは別に不活性ガスを低カロリガス供給配管３に供給する場合、タンク１０の下流側に設置された流量計１１（図１参照）とは別に、低カロリガスの流量のみを計測する流量計２９を不活性ガスの供給点より上流の低カロリガス供給配管３に設置している（図１４〜図１９参照）。
【００９２】
図１４および図１５に示すタンク３１の入口３１ａには、図６および図７に示したと同様の傾斜管部材３５を介して上流側低カロリガス供給配管３が接続されている。この点については詳細な説明を省略する。しかし、この上流側低カロリガス供給配管３内部には不活性ガス供給配管４２が挿入されて接続されており、その先端が開放されて不活性ガスを低カロリガスの流れに混入させるように構成されている。したがって、低カロリガス供給配管３における不活性ガス供給配管４２が挿入されている範囲は二重管として構成されている。不活性ガスの流速は低カロリガスの流速より低速とするのが混合性向上の観点から好ましい。以上説明した構成により、不活性ガスは低カロリガスと同一の流入方向でタンク内に投入され、低カロリガス中に不活性ガスが不均一に分布することが防止される。
【００９３】
図１６および図１７に示すタンク３１は、図１４および図１５に示すタンク３１の傾斜管部材３５に代えて図９に示すようなガス流入装置３６が配設されたものである。ガス流入装置３６の構造、機能については説明を省略する。このタンク３１では低カロリガス供給配管３と不活性ガス供給配管４２との二重管を備えているので、可変ルーバ３８によって流入方向が変えられようとも、タンク内に流入する低カロリガスと不活性ガスとは同一方向に流入する。かかる構成により、タンク内で低カロリガス中に不活性ガスが不均一に分布することが防止される。上記二重管は必要に応じて三重管等の多重管としてもよい。
【００９４】
図１８に示すタンク３１には近接した二つの入口３１ａ、４２ａが形成されている。一方の入口３１ａには上流側低カロリガス供給配管３が傾斜管部材３５を介して接続されており、他方の入口４２ａには不活性ガス供給配管４２が傾斜管部材３５を介して接続されている。タンク内への低カロリガスと不活性ガスとの流入方向がほぼ平行となるように、両傾斜管部材３５の水平からの傾斜角度はほぼ同一にされている。低カロリガス供給配管３と不活性ガス供給配管４２とは図示のごとく上下に近接して配管しているが、横方向に近接して配管してもよい。
【００９５】
以上説明したタンクのうち傾斜管部材を用いているものについては、とくに傾斜管部材に限定されることはない。ガスの流入方向を固定的に傾斜させうる他の好適な手段を用いてもよい。たとえば、傾斜角度が固定されたルーバを内蔵したハウジングをタンクの入口１０ａ、３１ａに設置したり、タンク内部における入口近傍に傾斜角度が固定されたルーバを設置してもよい。
【００９６】
図１９に示すタンク３１は、図１８に示すタンク３１の傾斜管部材３５に代えて図９に示すようなガス流入装置３６が不活性ガス供給配管用の入口４２ａに配設されたものである。ガス流入装置３６の構造、機能については説明を省略する。このタンク３１では上下に近接した低カロリガス供給配管３と不活性ガス供給配管４２とはともにガス流入装置３６を備えているので、両ガスの流入方向をほぼ同一方向とすることが可能である。しかし、両ガスのタンクへの流入速度が異なるような特別な場合に、両ガスの流入方向を変えることができるので、様々な制御が可能となる。かかる構成により、タンク内で低カロリガス中に不活性ガスが不均一に分布することが防止される。
【００９７】
以上説明したタンク１０（３１）へ投入する不活性ガスとしては、高炉法、および、ＦＩＮＥＸ法やＣＯＲＥＸ法等の直接還元鉄法で使用される酸素製造プラントから放散される廃棄窒素、並びに、酸素製造プラントに併設される窒素製造プラントから排出される酸素を微量に含んだ廃棄窒素を使用するのが好ましい。大量に廃棄される窒素を回収して使用するので操業コストがきわめて低廉となるからである。
【００９８】
ＦＩＮＥＸ法やＣＯＲＥＸ法等の直接還元鉄法の場合、酸素を用いるので、酸素を大量に製造する酸素製造プラントの設置が必須である。高炉法においても酸素を使用するので規模の差はあっても酸素製造プラントを使用する。酸素製造プラントは空気から窒素を分離して酸素を製造するのであるが、酸素を分離した後の排ガスは廃棄窒素として通常は大気に放散される。一方、酸素製造プラントに窒素製造プラント併設して高純度の窒素を製造することも多々あるが、この場合でも酸素を微量に含んでしまった窒素は廃棄窒素として大気に放散される。このような廃棄窒素は窒素ガスが９５〜９８質量％程度、且つ、酸素が２〜５％程度のガス組成を有しており、低カロリガスの可燃限界の観点からもきわめて安全な希釈ガスである。もちろん、ボンベ等に充填している純粋窒素を用いてもよい。
【００９９】
上記不活性ガス供給配管４２と同様に低カロリガスを希釈する目的で、不活性ガスに代えて、空気または燃焼設備で生じる排ガスをタンク内に供給する設備を設けてもよい。この供給の方法としては、不活性ガスと同様にタンクに直接供給したり、タンクより上流の低カロリガス供給配管に供給する。ただし、空気や排ガスは酸素を含んでいるので低カロリガスの可燃限界に基づいて低カロリガスへの混合割合を決定する必要がある。さらに、低カロリガスと十分に混合させて、含有酸素の濃度の高い部分が生じないようにする必要がある。そのために、空気または排ガスの供給配管とタンクまたは低カロリガス供給配管との接続部には混合器を設置するのが望ましい。
【０１００】
図１２、図１３および図１９を参照しつつ説明したタンク３１では、複数の配管から流入する低カロリガス（および不活性ガス）の流入方向が平面視で平行となるように上流側低カロリガス供給配管３、傾斜管部材３５およびガス流入装置３６の方向付けをした上でタンクに接続している。しかし、かかる構成に限定されない。たとえば、ガス流入方向が平面視でタンクの中心軸を向く方向に流入するように構成してもよい。
【０１０１】
図２０および図２１には、バッファタンク１０内のガスの時間差混合のシミュレーションの結果が、滞留時間と累積ガス流量との関係を表す曲線として示されている。両図ともにタンク内でのガスの滞留時間（秒）を横軸に取り、滞留するガスの割合を縦軸に取っている。図２０のグラフ中の曲線はガスの完全混合がなされている状態を示している。すなわち、ガスが入口からタンク内に流入すると同時に、それまでタンク内に存在していたガスと一気に混合してしまっている状態を示す。これらの図は、タンクの容積を４００００ｍ３とし、流入するガスの流量を５Ｎｍ³／ｈｒとした条件下でのシミュレーション結果を示している。
【０１０２】
このグラフの意味するところは、横軸に示す所定時間に出口から流出するガスの割合、つまりタンク全体のガス容積に対する割合を示している。縦軸の１．０という数値はタンク全体のガス容積を表している。たとえば、図中の横軸上の数値５００秒から６００秒（これはタンクに流入してから経過した時間を、すなわち滞留時間を示す）の１００秒間（符号Ｈ１で示す）に出口から流出するガスのタンク全体のガスに対する割合Ｖ１は、約０．６８９−約０．６２１＝約０．０６８（約６．８％）であることを示す。換言すれば、タンク内に流入してから５００秒後から６００秒後までの間滞留しているガスはタンク内全体のガスの約６．８％であるということである。タンクに流入してから１００秒を経過していない（０秒後から１００秒後までしか滞留していないことであり、Ｈ２で示す）ガスは、約０．１７６−０＝約０．１７６であり、全体の約１７．６％存在している（Ｖ２で示す）が、タンクに流入してから９００秒後から１０００秒後までの間滞留している（Ｈ３で示す）ガスは約０．８６３−約０．８３４＝約０．０２９で、全体の約２．９％しか存在していない（Ｖ３で示す）ということがわかる。
【０１０３】
時間差混合の理想は、流入時からの経過時間に拘わらずガスが同一割合で混合している状態、すなわちグラフに表される線が直線であるのが理想的である。しかし、これは現実には存在しない状態である。図２０に示すような完全混合がなされている状態を、最良の時間差混合がなされている状態と考えるのが妥当である。
【０１０４】
図２１には、前述の完全混合状態と対比し得るように、同一条件下でタンク入口から三種類の仰角をなした方向に流入するガスの時間差混合のシミュレーションの結果が示されている。完全混合状態については実線で示し、水平から６０°の仰角をなして流入する場合を二点鎖線で示し、水平から６５°の仰角をなして流入する場合を一点鎖線で示し、水平から９０°の仰角をなして（ほぼ鉛直上方に）流入する場合を破線で示している。仰角をなして流入するいずれの場合も完全混合状態とは一致しないまでも近い曲線を描いている。すなわち、良好な時間差混合がなされていると言える。その結果、図２〜図５を参照しつつ説明したようにガスカロリの変動が効果的に抑制される。
【０１０５】
図２２には、低カロリガス供給配管３に対していわば並列に設置されたバッファタンク、換言すれば、低カロリガス供給配管３に付設されたバイパス配管に設置されたバッファタンクが示されている。このバッファタンクは、既存の低カロリガス供給設備に設置されているガスホルダーをわずかな構造変更によってガスカロリ変動抑制装置に兼用するものである。従来の低カロリガス供給設備に設置されているガスホルダーは低カロリガス供給配管３に対して一本の連通管によってのみ接続されている。この一本の連通管が出入口を兼ねている。ガスホルダーは低カロリガス供給配管内のガスの需給のバランスを図るだけでよいのであるから、低カロリガス供給配管とは一本の連通管で連通しておけばよい。
【０１０６】
図示のごとく、タンク３１には上記連通管４３が接続されており、この連通管４３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４４が接続されている。入口配管４４と連通管４３とが上記バイパス配管を構成している。この入口配管４４は低カロリガス供給配管３の連通管４３との接続部より上流側に接続されている。この入口配管４４には低カロリガスをタンク３１に送り込むガス圧送装置としてのファン４５が設置されている。したがって、供給される低カロリガスの一部は入口配管４４を通ってタンク３１に流入し、タンク３１内で低カロリガスが時間差混合し、同量のガスが上記連通管４３を通ってタンク３１から低カロリガス供給配管３に戻る。したがって、この場合は上記連通管４３は出口配管とも呼べる。
【０１０７】
図示していないが、上記入口配管４４が接続されるタンクの入口３１ａには前述した傾斜管部材３５またはガス流入装置３６が接続されている。このタンク３１により、低カロリガス供給配管３によってガスタービンへ供給される低カロリガスの一部についてそのカロリ変動が抑制される。
【０１０８】
図２３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っており、入口４７ａと出口４７ｂとがそれぞれ連通管４３および入口配管４４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４７を有している。タンク４７には圧力検出装置４８が設置されており、タンク４７の内圧が常時監視される。制御装置５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バッファタンク１０（図１参照）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。
【０１０９】
図示していないが、上記入口配管４４が接続されるタンクの入口４７ａには前述した傾斜管部材３５またはガス流入装置３６が接続されている。このタンク４７により、低カロリガス供給配管３によってガスタービンへ供給される低カロリガスの一部についてそのカロリ変動が抑制される。
【０１１０】
図２４は、カロリ変動する低カロリガスが流量５０００００Ｎｍ^３／ｈｒで供給される設備において、図２２または図２３中のタンク３１（４７）の容積を２０００００ｍ^３とし、上記ファン４５によって５０００００Ｎｍ^３／ｈｒのうち２０００００Ｎｍ^３／ｈｒのガスをタンク３１（４７）に送り込む場合のカロリ変動の抑制状態を示すグラフである。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）を示している。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を出て上記連通管４３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、低カロリガス供給配管３に連通管４３が接続された点より下流側の低カロリガス供給配管３部分を流れるガスのカロリ変動（抑制後変動）を示している。前述と同じく、タンク３１（４７）に入る前の低カロリガスのカロリは平均値（１９４５ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）の約±２１％の変動幅を持っている。ところが、タンク３１（４７）から連通管４３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、１６９０ｋｃａｌ／Ｎｍ^３から２１００ｋｃａｌ／Ｎｍ^３までであり、変動幅は平均値（１８９５ｋｃａｌ／Ｎｍ^３）の約±１１％まで抑制されている。この数値は一例である。
【０１１１】
このように、ガスホルダー用のタンク３１（４７）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２２および図２３では、低カロリガスをタンク３１（４７）に送り込む入口配管４４が、低カロリガス供給配管３における出口配管（連通管）４３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４３より下流側に接続してもよい。また、両管４３、４４ともに複数本設けてもよい。
【０１１２】
図２５にも図２２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３１が示されている。図示のごとく、タンク３１と低カロリガス供給配管３との間には、ファン４５を備えた入口配管４４と、出口配管としての上記連通管４３とが接続されている。すなわち、タンク３１の入口３１ａには入口配管４４が接続され、出口３１ｂには出口配管４３が接続されている。しかし、このタンク３１にはさらなる入口４９ａが形成され、この入口４９ａに戻し配管４９が接続されている。戻し配管４９は低カロリガス供給配管３における出口配管４３との接続部より下流側に接続されている。この戻し配管４９には低カロリガスをタンク３１に送り込むファン４５が設置されている。図示のごとく、入口配管４４および戻し配管４９のタンク３１への接続位置（入口３１ａ、４９ａ）は互いに近接している。
【０１１３】
この構成によれば、タンク３１には低カロリガス供給配管３の上流側から入口配管４４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の下流側から戻し配管４９を通して低カロリガスの一部が圧送され、時間差混合して出口３１ｂから連通管へと流出する。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時間差混合が実現される。戻し配管４９の長さを長くするほど、時間差混合されるガスの滞留時間が長くなり、一層好ましい時間差混合が実現される。上記戻し配管４９は低カロリガス供給配管３の下流側からタンク３１の入口４９ａに接続されているが、下流側から、低カロリガス供給配管３の入口配管４４との接続部より上流側に接続してもよい。
【０１１４】
図２６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３１が示されている。図示のごとく、タンク３１と低カロリガス供給配管３との間には、入口配管４４および出口配管としての上記連通管４３が接続されている。しかし、入口配管４４は低カロリガス供給配管３の連通管４３との接続部より下流側に接続されている。この入口配管４４には低カロリガスをタンク３１に送り込むファン４５が設置されている。換言すれば、図２６のバッファタンク３１と低カロリガス供給配管３との間の配管は、図２５に示されるバッファタンク３１から入口配管４４を除去し、図２５に示される戻し配管４９を入口配管４４とみなした構成である。
【０１１５】
かかる構成によれば、入口配管４４が低カロリガス供給配管３における連通管４３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４により入口配管４４を通してタンク３１内へ送り込まれ、時間差混合して出口３１ｂから連通管へと流出する。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時間差混合がなされる。そして、上記入口配管４４の長さを長くするほど、タンク内でより長時間に渡る時間差混合が実現される。
【０１１６】
図２７に示すタンク３１は二種類の入口３１ａ、４９ａを有している。一方の入口３１ａには上流側低カロリガス供給配管３が接続され、出口３１ｂ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４９ａには下流側低カロリガス供給配管３との間に戻し配管４９が接続されている。二つの入口３１ａ、４９ａは近接して形成されている。戻し配管４９には低カロリガスをタンクに送り込むためのファン４５が設置されている。
【０１１７】
かかる構成によれば、タンク３１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３１へ戻されて再度時間差混合するので、一層好ましい時間差混合が実現される。戻し配管４９の長さを長くするほど時間差混合されるガスの滞留時間が長くなる。上記戻し配管４９は低カロリガス供給配管３の下流側からタンク３１の入口４９ａに接続されているが、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。
【０１１８】
以上のバッファタンク３１（図２５〜図２７）に接続された上流側低カロリガス供給配管３および戻し配管４９に対しても、傾斜管部材３５およびガス流入装置３６を適用することができる。
【０１１９】
図２８にはボイラ設備が示されている。このボイラ設備には、ボイラ５２と、このボイラ５２に燃料としての低カロリガスを供給するための低カロリガス供給設備５１が配設されている。上記ボイラ５２はガスをバーナーで燃焼させて蒸気を発生し、これを発電に用いたり、発生した蒸気を他の用途に使用する蒸気供給用として用いるものである。
【０１２０】
この低カロリガス供給設備５１は、図１に示す低カロリガス供給設備１から、バッファタンク１０の下流側の低カロリガス供給配管３および混合ガス供給配管１３に設置された機器類を除去したものである。すなわち、図示の低カロリガス供給設備５１は、直接還元鉄設備Ｓで発生した低カロリガスをボイラ５２に燃料として供給する低カロリガス供給配管５３を備えている。この低カロリガス供給配管５３には、直接還元鉄設備Ｓか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７、低カロリガスを一次貯留するためのバッファタンク１０、バッファタンク１０の上流側および下流側に低カロリガスの発熱量を検出するための発熱量検出装置８、９、低カロリガスの供給量を計測する流量計５４が設置されている。図１に示す低カロリガス供給設備１の機器、配管類と同じものには同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１２１】
このボイラ用の低カロリガス供給設備５１に設置するバッファタンクは図２８に示す容積が変化しない固定形状のタンク１０に限定されず、既に述べた他のタンク２３、３１、４７を適用することもできる。この低カロリガス供給設備１には希釈ガス供給設備が設置されていない。これは、ボイラにとってバッファタンク１０、２３、３１、４７によるカロリ変動自体の抑制は安定した出力を得るために望ましいことであるが、前述した低カロリガスのカロリ変動によって上昇した程度の高さのカロリ値は大きな問題を生じるものではないからである。
【０１２２】
図２８では低カロリガス供給設備５１による低カロリガスの供給対象である燃焼設備としてボイラ５２のみが設置されている。しかし、かかる構成には限定されない。ボイラ５２とともに、ガスタービン２（図１）を設置してもよく、他の燃焼設備を併設してもよい。たとえば図１に示すガスタービン２とボイラ５２とを併設する場合、図１の低カロリガス供給配管３におけるカロリメータ９と流量計１１との間の部分に、図２８中のカロリメータ９の下流側からボイラ５２に至る低カロリガス供給配管５３を分岐するように接続すればよい。
【０１２３】
以上説明した実施形態では、燃焼設備としてガスタービンおよびボイラを例示しているが、本発明における燃焼設備はガスタービンやボイラに限定されない。ここで説明したガスカロリ変動抑制装置および低カロリガス供給設備は、他の燃焼設備、たとえば、加熱炉、焼却炉等に適用することも可能である。
【０１２４】
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が、これに限定されない。低カロリガスとしては、高炉ガス（ＢＦＧ）、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）、石炭層に含まれる石炭層ガス（Ｃｏａｌｍｉｎｅｇａｓ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イルガス（Ｔａｉｌｇａｓ）、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（Ｌａｎｄｆｉｌｌｇａｓ）、および、その他の類似の原料を化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、ＢＦＧとＣＯＧとの混合ガスとして用いるように、上記ガスを単独はもとより、二種類以上のガスを適宜混合させて使用する場合でも本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
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等の燃焼設備に燃料ガスとして供給する場合、低カロリガスのカロリ変動を抑制することができるので、希釈ガスによる希釈が効果的且つ容易になされる。また、希釈ガスによる希釈が不要になる場合がある。また、既存のガスホルダーを流用してガスカロリの変動を抑制する装置を構築することも可能である。【Technical field】
[0001]
  The present invention relates to a gas calorie fluctuation suppressing device, a fuel gas supply facility, a gas turbine facility, and a boiler facility. More specifically, when the calorific value of the gas used as the fuel for the combustion equipment fluctuates like low calorie gas, the gas calorie fluctuation suppressing device capable of suppressing the calorific value fluctuation, and the fuel gas provided with the gas calorie fluctuation suppressing device The present invention relates to a supply facility and a gas turbine facility and a boiler facility as a combustion facility equipped with a fuel gas supply facility.
[Background]
[0002]
  In the steelmaking field, for example, when pig iron is produced by the blast furnace method, a furnace top gas (Blast Furnace Gas, hereinafter referred to as BFG) is generated as a by-product gas from the blast furnace. Since the total calorific value of BFG reaches about half of the calorific value of the coke used, BFG is widely used in steelworks to reduce the cost of ironmaking. BFG is 3000 Nm per ton of input coke³And its composition is CO₂10-18%, CO 22-30%, N₂Is 52-60%, H₂0.5-4%, CH₄Is 0.5 to 3%.
[0003]
  BFG has 2-10g / Nm of dust in addition to this³Because it contains, 0.01g / Nm with a dust remover³After removing to the extent, calorific value 800 kcal / Nm³As a moderate amount of fuel gas, it is used in hot blast furnaces, coke ovens, heating furnaces, boilers and the like. In recent years, gas turbines can also be burned with low calorie gas due to improvements in technology, and the number of cases where power is generated using BFG as a gas turbine fuel is increasing. Low calorie gas has a calorific value of about 12 MJ / Nm.³It is known to say the following gas. As will be described later, the low calorie gas is not limited to the blast furnace gas (BFG) but includes many types of gases such as coke oven gas (COG) and converter gas (LDG).
[0004]
  On the other hand, in recent years, new iron-making processes other than the blast furnace method (for example, direct reduction iron methods such as FINEX and COREX) are being developed, and combustion methods that can be applied to the effective use of by-product gases generated from such new processes. Is waiting for development. In any steelmaking process, the characteristics (gas composition and calorie) of the by-product gas generated vary depending on the equipment and operation contents. Even in the same equipment, it changes from time to time according to the characteristics of each raw material and the reaction process. There is no constant.
[0005]
  Looking at calorie, which is the most important characteristic when using byproduct gas as gas turbine fuel, the upper limit of the allowable fluctuation range of calorie inherent to each gas turbine (for example, about + 10% of the average calorie value) When it exceeds, that is, when the calorie increases rapidly, the combustion temperature in the combustor of the gas turbine may suddenly become an abnormally high temperature. As a result, the burner part, the stationary blades and the moving blades of the turbine are damaged and the life is shortened, and the economical continuous operation of the gas turbine equipment becomes difficult.
[0006]
  Nitrogen gas (N₂) Is a known technique (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). However, if the caloric value of the byproduct gas varies, N₂By simply diluting the by-product gas, it may not be possible to sufficiently cope with suppressing the fluctuation within the allowable calorie fluctuation range and the allowable calorie fluctuation speed inherent to the gas turbine. This is because when the by-product gas calorie fluctuation is abrupt, the response of the calorie detector may be delayed and timely dilution may not be possible, and a large amount of expensive inert gas must be consumed. This is because it is difficult to ensure this.
[0007]
  Therefore, for BFG where the by-product gas characteristic fluctuation is not so severe, N₂It is also possible to deal effectively with only dilution by the above. However, in the direct reduced iron method and the like, since the start and stop are repeated in a small-capacity reactor, the amount of gas generated and the caloric value fluctuate greatly.₂It is difficult to deal only with dilution by the above.
[Patent Document 1]
JP 2002-155762 A
[Patent Document 2]
JP 9-317499 A
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0008]
  The present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to easily dilute the fuel gas with the inert gas by suppressing the calorie fluctuation of the fuel gas such as low calorie gas supplied as fuel to the combustion facility. And a gas calorie fluctuation suppressing device that can be made effective and can eliminate the need for dilution with an inert gas, a fuel gas supply facility including the gas calorie fluctuation suppressing device, and a fuel gas supply facility. The object is to provide gas turbine equipment and boiler equipment.
[Means for Solving the Problems]
[0009]
  For the above purpose, the gas calorie fluctuation suppressing device of the present invention is
  GaBurnChargeA tank for temporarily storing fuel gas, disposed in a fuel gas supply passage for supplying to the combustion facility,
  A gas inlet formed in the tank for the fuel gas to flow into the tank from the fuel gas supply passage;
  The tank has a gas outlet that is formed separately from the gas inlet and through which the fuel gas flows from the tank to the fuel gas supply passage.
[0010]
  Fuel gas, which is supplied every moment through the fuel gas supply passage, is temporarily stored in the tank, and is mixed with time difference therein. Therefore, this fuel gas,Even if the calorie value is fluctuating, the time difference mixing reduces the width of the calorie fluctuation and relaxes the calorie fluctuation speed. As a result, it becomes easy and effective to adjust the calorie fluctuation of the fuel gas within the allowable fluctuation range of the gas characteristics of the combustion facility by the dilution gas. Further, depending on the average caloric value of the fuel gas, it is possible to make a state where dilution is not required. Note that the time difference mixing means that the gas flowing into the tank continuously with a time delay is mixed with the gas that has already flowed and stayed.
[0011]
  The connection to the gas inlet is not limited to the upstream side of the fuel gas supply passage, and the connection to the gas outlet is not limited to the downstream side of the fuel gas supply passage. For example, as shown in FIG. 26, when a bypass passage is provided in the fuel gas supply passage and a tank is installed in the bypass passage, the downstream side of the bypass passage is connected to the gas inlet of the tank, and the upstream side is connected to the gas outlet. Thus, it is possible to employ a configuration in which means for pumping fuel gas to the tank is provided in the downstream bypass passage.
[0012]
  The structure of the tank is not limited. For example, it may be a fixed-shaped tank whose volume does not change, or an internal volume fluctuation type tank used as a device (gas holder) for monitoring the gas supply-demand balance in a conventional gas turbine facility or the like. The internal volume variation type tank is a tank having an airtightly attached lid member that can move up and down according to the tank internal pressure, and a tank that can maximize the balance effect by positively moving the lid member up and down by a driving device. A tank or the like whose volume can be selected. It can be set as the apparatus which can exhibit the effect which diverts calorie fluctuation of fuel gas by diverting these tanks.
[0013]
  The gas inlet is configured to flow fuel gas into the tank in a direction inclined upward or downward from the horizontal.The Therefore,Time difference mixing is made effective.The
[0014]
  In order to incline the gas inflow direction as described above, it includes an inclined pipe member formed continuously in the fuel gas supply passage communicated with the gas inlet, and the inclined pipe member is inclined upward or downward from the horizontal. It can be set as a structure.
[0015]
  Or including a fixed louver disposed in one of the fuel gas supply passage and the tank in the vicinity of the gas inlet, and the fixed louver is composed of at least one louver having a fixed inclination angle. In addition, the gas inflow direction can be inclined.
[0016]
  As a method of installing the fixed louver in the fuel gas supply passage or in the tank in the vicinity of the gas inlet, for example, a housing may be provided as a part of the fuel gas supply passage connected to the gas inlet, and attached to the housing. Good. Further, for example, it may be attached inside the tank close to the gas inlet.
[0017]
  A gas calorie fluctuation suppressing device including a gas inflow device installed at the gas inlet and configured so that the inflow angle of the fuel gas into the tank can be changed is preferable.
[0018]
  The gas inflow device includes a variable louver disposed in one of the fuel gas supply passage and the tank in the vicinity of the gas inlet,
  This variable louver can be composed of at least one louver that is swingably mounted so that its inclination angle can be changed from the outside.
[0019]
  As a method of installing the variable louver in the fuel gas supply passage or in the tank near the gas inlet, for example, the same method as the above-described method of installing the fixed louver can be applied.
[0020]
  A gas calorie fluctuation suppressing device configured such that a plurality of the gas inlets are formed and a gas inlet through which the fuel gas flows into the tank can be selected and switched among the gas inlets is preferable. This is because, for example, the time difference mixing of the gas in the tank can be promoted by periodically switching the gas inlet through which the gas flows.
[0021]
  For such a gas calorie fluctuation suppressing device, a plurality of gas outlets can be formed, and a gas outlet through which fuel gas flows out of the tank can be selected and switched in synchronization with the switching of the gas inlet.
[0022]
  Such a gas calorie fluctuation suppressing device can be configured such that the inflow directions of the fuel gas into the tanks of the plurality of gas inlets are different from each other.
[0023]
  A plurality of the gas inlets are formed, including a flow rate adjusting device installed in a fuel gas supply passage communicating with each gas inlet, so that the flow rate of the gas flowing through each fuel gas supply passage can be changed. A gas calorie fluctuation suppressing device configured as described above is preferable. For example, gas mixing in the tank can be facilitated by periodically switching the gas flow rate through each gas inlet. Note that a flow rate adjusting valve may be employed as the flow rate adjusting device.
[0024]
  A gas calorie fluctuation suppressing device including an inert gas supply passage connected to the tank for flowing an inert gas into the tank is preferable. This is because the fuel gas and the inert gas are mixed in the tank with a time difference.
[0025]
  An inert gas supply passage connected so as to be inserted into the fuel gas supply passage communicated with the gas inlet, and an outlet end of the inert gas supply passage is located upstream of the gas inlet. A gas calorie fluctuation suppressing apparatus is preferable. This is because the mixing of the fuel gas and the inert gas is promoted.
[0026]
  A gas calorie fluctuation suppressing device in which the inert gas is a waste nitrogen recovered from at least one of an oxygen production plant and a nitrogen production plant is preferable. This is because it is easy and inexpensive to procure inert gas. In addition, what is installed in processes, such as a blast furnace method and a direct reduction iron method, can be applied as an oxygen production plant or a nitrogen production plant, for example.
[0027]
  A plurality of first gas calorific value measuring devices installed at a distance from the tank are further provided, and the first gas calorific value measuring device can measure the calorific value distribution of the gas in the tank.HaveThe
[0028]
  Such a gas calorie fluctuation suppressing device detects a gas calorie value distribution in the tank based on a measurement value of the first gas calorific value measuring device, and determines a gas inflow direction into the tank according to the gas calorie value distribution. It preferably includes a control device that controls to vary. This is because good gas mixing in the tank can be realized.
[0029]
  An inlet gas calorific value measuring device for measuring the gas calorie value on the inlet side installed in the fuel gas supply passage communicated with the gas inlet, and an outlet installed in the fuel gas supply passage communicated with the gas outlet A gas calorie fluctuation suppressing device including an outlet gas calorific value measuring device for measuring the side gas calorie value is preferable.
[0030]
  Such a gas calorie fluctuation suppressing device compares the calorie fluctuation of the gas flowing into the tank with the calorie fluctuation of the exhaust gas from the tank based on the measured values of the inlet gas calorific value measuring device and the outlet gas calorific value measuring device. And a control device that controls to change the gas inflow direction into the tank based on the comparison result.
[0031]
  When the ceiling of the tank is configured to move up and down, a control device that controls to change the gas inflow direction into the tank based on the direction and distance of the vertical movement of the ceiling is provided. preferable. This is because the gas inflow direction can be selected in accordance with the height of the ceiling to obtain the optimum gas mixture. As described above, the tank whose ceiling moves up and down is a tank having a lid member (which constitutes the ceiling) that can be moved up and down according to the tank internal pressure, and the lid member by the driving device. A tank that can select a tank volume that can maximize the balance effect by positively moving up and down.
[0032]
  The gas outlet is preferably formed at a position deviating from an extension line of the central axis of the gas inlet. This is because the residence time of the fuel gas flowing into the tank can be extended. The extension line of the central axis of the gas inlet means, for example, the extension line of the central axis of the inclined pipe member described above.
[0033]
  It is preferable to install a stirring device for stirring the gas inside the tank.
[0034]
  The fuel gas supply facility of the present invention comprises:
  GaBurnChargeAnd a fuel gas supply passage for supplying to the combustion facility,
  thisFuel gasA gas calorie suppression device for suppressing fluctuations in the calorific value of the fuel gas supplied through the supply passage,
  This gas calorie suppressing device is constituted by any one of the gas calorie fluctuation suppressing devices described above.
[0035]
  In the gas calorie suppression device,
  An outlet passage connected between the gas outlet of the tank and the fuel gas supply passage;
  An inlet passage connected between one of the upstream side and the downstream side from the connection point of the outlet passage in the gas inlet of the tank and the fuel gas supply passage;
  It is preferable to further include a gas pumping device disposed in the inlet passage and pumping the fuel gas toward the tank.
[0036]
  Alternatively, in the gas calorie suppression device,
  An outlet passage connected between the gas outlet of the tank and the fuel gas supply passage;
  An inlet passage connected between both the upstream side and the downstream side of the connection point of the outlet passage in the gas inlet of the tank and the fuel gas supply passage;
  Preferably, it further includes a gas pumping device installed in each inlet passage for pumping the fuel gas toward the tank.
[0037]
  Alternatively, in the gas calorie suppression device,
  An outlet passage connected between the gas outlet of the tank and the fuel gas supply passage;
  An inlet passage connected between the gas inlet of the tank and the upstream side of the connection point of the outlet passage in the fuel gas supply passage;
  A return passage connected between the downstream side and the upstream side of the connection point of the outlet passage in the fuel gas supply passage;
  It is preferable to further include a gas pressure feeding device that is installed in each of the inlet passage and the return passage and pumps the fuel gas toward the tank and the upstream fuel gas supply passage.
[0038]
  Alternatively, in the gas calorie suppression device,
  A fuel gas supply passage on the downstream side is connected to the gas outlet of the tank,
  An upstream fuel gas supply passage is connected to one gas inlet of the tank,
  A return passage connected between the other gas inlet of the tank and the downstream fuel gas supply passage;
  It is preferable to further include a gas pumping device installed in the return passage for pumping the fuel gas toward the tank.
[0039]
  Alternatively, in the gas calorie suppression device,
  A fuel gas supply passage on the downstream side is connected to the gas outlet of the tank,
  An upstream fuel gas supply passage is connected to one gas inlet of the tank,
  A return passage connected between the fuel gas supply passage upstream of the tank and the fuel gas supply passage downstream of the tank;
  It is preferable to further include a gas pumping device that is installed in the return passage and pumps the fuel gas from the downstream side to the upstream side of the fuel gas supply passage.
[0040]
  The gas turbine equipment of the present invention is
  BurningBaked equipment,
  This combustion equipment burnsChargeShiGFuel gas supply equipment for supplying
  The combustion facility is a gas turbine,
  The fuel gas supply facility is composed of any one of the fuel gas supply facilities described above.
[0041]
  The boiler equipment of the present invention is
  BurningBaked equipment,
  This combustion equipment burnsChargeShiGFuel gas supply equipment for supplying
  The combustion facility is a boiler that burns gas with a burner,
  The fuel gas supply facility is composed of any one of the fuel gas supply facilities described above.
[0042]
  According to the present invention, when low calorie gas that can change calorie, such as process by-product gas, is supplied as fuel gas to combustion equipment such as a gas turbine, the calorie fluctuation of the supplied low calorie gas is suppressed by mixing the time difference. (Relaxing). In other words, not only can the amplitude of fluctuations be reduced, but it is also possible to eliminate short-cycle and medium-cycle fluctuations and leave only long-period fluctuations as if they were a low-pass filter. And easy to do. Further, there is a case where dilution with a dilution gas is unnecessary.
[Brief description of the drawings]
[0043]
FIG. 1 is a piping diagram showing an outline of a gas turbine power generation facility including a low calorie gas supply facility which is an embodiment of a fuel gas supply facility of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing an example of a state in which the calorie fluctuation of low calorie gas is alleviated by passing through the buffer tank in FIG. 1;
FIG. 3 is a graph showing another example of a state in which the calorie fluctuation of the low calorie gas is alleviated by passing through the buffer tank.
FIG. 4 is a graph showing still another example of a state where the calorie fluctuation of the low calorie gas is alleviated by passing through the buffer tank.
FIG. 5 is a piping diagram showing another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1;
6 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1. FIG.
7 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1;
8 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1. FIG.
9 is a perspective view showing an example of a gas inflow device used in the buffer tank of FIG. 8. FIG.
10 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1. FIG.
11 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1. FIG.
12 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1. FIG.
13 is a partial sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1. FIG.
14 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG.
15 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1. FIG.
16 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1. FIG.
FIG. 17 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1;
18 is a partial sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG.
FIG. 19 is a partial cross-sectional front view showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1;
FIG. 20 is a graph showing an example of simulation results of time difference mixing of gases in a buffer tank.
FIG. 21 is a graph showing another example of the result of the simulation of the time difference mixing of the gas in the buffer tank.
22 is a piping diagram showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1. FIG.
FIG. 23 is a piping diagram showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1;
24 is a graph showing an example of a state in which the calorie fluctuation of the low calorie gas is alleviated by passing through the buffer tank of FIG. 22 or FIG.
FIG. 25 is a piping diagram showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1;
26 is a piping diagram showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1. FIG.
FIG. 27 is a piping diagram showing still another example of a buffer tank that can be installed in the gas turbine power generation facility of FIG. 1;
FIG. 28 is a piping diagram showing an outline of a boiler facility including a low calorie gas supply facility according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
[0044]
[Explanation of symbols]
                  1 .... Low calorie gas supply equipment
                  2 ... Gas turbine
                  3. Low-calorie gas supply piping
                  4. Dilution gas supply piping
                  5 .... Control device
                  6. Mixer
                  7 ... Dust collector
                  8 ... Inlet calorimeter
                  9 ... Exit calorimeter
                10 ... Buffer tank
                11 .... Flow meter
                12 .... calorimeter
                13. Mixed gas supply piping
                14 .... Flow meter
                15. Calorimeter
                16 .... Fuel gas compressor
                17 ... Fuel piping
                18 .... Flow meter
                19 .. Combustor
                20 ... Flow stylevalve
                22 ... Generator
                23 ... Buffer tank
                24... Lid member
                25... Drive device
                26 ··· Cable
                27... Pulley
                28 .... Agitator
                29 .... Flow meter
                31 ... Buffer tank
                32 ... Gas amount balance monitoring device
                33a ··· Cover member (upper tank)
                33b ... Lower tank
                34 ... Weight
                35.. Inclined pipe member
                36... Gas inflow device
                37... Housing
                38 ... Variable louver
                39 ··· Rotating shaft
                40... Connection member
                41... Stop valve
                42... Inert gas supply piping
                43 ... Communication pipe (exit pipe)
                44 ・・・・ Inlet piping
                45 ... Fan
                46 ... Gas amount balance monitoring device
                47 ... ・ Tank
                48 .... Pressure detection device
                49 ... Return piping
                51 .... Low calorie gas supply equipment
                52 ... Boiler
                53 .... Low calorie gas supply piping
                54 ... Flow meter
                  S ... Direct reduction iron equipment
[0045]
  Embodiments of a gas calorie fluctuation suppressing device, a fuel gas supply facility, and a gas turbine facility of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0046]
  FIG. 1 shows a low-calorie gas supply facility 1 as an embodiment of the fuel gas supply facility of the present invention for supplying low-calorie gas as a fuel gas to a gas turbine as a combustion facility, and a gas turbine facility including the low-calorie gas supply facility 1 It is a piping diagram showing the outline. A gas turbine power generation facility is exemplified as the gas turbine facility. As mentioned above, low calorie gas has a calorific value of about 12 MJ / Nm.³The following gases are often referred to, and their calorie characteristics vary.
[0047]
  The low-calorie gas supply facility 1 as the fuel gas supply facility is a low-calorie gas as a fuel gas supply passage for supplying by-product gas (hereinafter referred to as low-calorie gas) generated directly in the reduced iron facility S to the gas turbine 2 as fuel. A supply pipe 3 and a dilution gas supply pipe 4 for supplying a dilution gas to the low calorie gas supply pipe 3 in order to dilute the low calorie gas are provided. The reason why the dilution gas is supplied to the low calorie gas is to prevent the calorie value of the low calorie gas from fluctuating and exceeding the allowable calorie range inherent to the gas turbine. The dilution gas supply pipe 4 is provided with a flow rate adjustment valve (hereinafter referred to as a flow adjustment valve) 14 and a flow meter 18 for adjusting the flow rate of the dilution gas, and is connected to the low calorie gas supply facility 1 by the mixer 6. ing. As the dilution gas, an inert gas, air, steam, exhaust gas discharged from a combustion facility, or the like can be employed. Nitrogen gas (N₂) Can be suitably employed, but of course, the inert gas is N₂Not limited to CO₂Or He may be used. Since the portion of the low calorie gas supply pipe 3 downstream from the mixer 6 is sometimes sent to the gas turbine 2 in a state where the low calorie gas is mixed with the diluent gas, the pipe in this range is referred to as a mixed gas supply pipe 13. . The low calorie gas supply facility 1 is provided with a control device 5 for controlling the operation thereof.
[0048]
  In the upstream portion of the mixer 6 of the low calorie gas supply pipe 3, a dust collector 7 for removing dust from the low calorie gas directly sent from the reduced iron facility S, and a buffer tank (primarily storing the low calorie gas) (Hereinafter also simply referred to as a tank) 10 is installed. The buffer tank 10 is formed with 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 separately from the inlet 10a. The buffer tank 10 and a buffer tank 31 (see FIG. 6 and the like) described later include an inclined pipe member 35 (see FIG. 6 and the like), a gas inflow device 36, and an inert gas supply pipe 42 as an inert gas supply passage. Functions selectively as a gas calorie fluctuation suppressing device.
[0049]
  The buffer tank 10 has a relatively large capacity, and the low calorie gas flowing in while calorimetrically changing is mixed with time in the buffer tank 10. That is, the low calorie gas that has flowed into the buffer tank 10 at the same time is distributed from a portion that flows out of the outlet 10b relatively early to a portion that stays in the buffer tank 10 from late. On the other hand, since new gas continuously flows in from the inlet 10a, the gas that has flowed in the past and the gas that has flown in the past are constantly mixed. Here, this is called time difference mixing.
[0050]
  On the upstream side and downstream side of the buffer tank 10, calorific value detection devices 8 and 9 for detecting the calorific value of the low calorie gas are installed, and on the downstream side of the buffer tank 10, a flow meter for measuring the flow rate. 11 is installed. In FIG. 1, the flow meter 11 is installed in a portion between the buffer tank 10 and the mixer 6 in the low calorie gas supply pipe 3, but is not limited to this position. For example, you may install in the mixed gas supply piping 13 downstream from the mixer 6, and you may install in the fuel piping 17 connected to the combustor 19 of the gas turbine 2 mentioned later. In addition to the calorific value detection devices 8 and 9 on the low calorie gas supply pipe 3, another plurality of calorific value detection devices 12 are directly attached to the buffer tank 10. These actions will be described later.
[0051]
  Here, as the calorific value detection devices 8, 9, and 12, so-called calorimeters that directly measure the calorific value of gas, devices that measure the content (concentration) of combustible components, and the like are used. When importance is attached to the detection speed, it is preferable to use a combustible gas concentration detector at present. Furthermore, depending on the type of combustible component contained in the low calorie gas applied, and depending on the combustible component in which the main concentration fluctuation occurs (for example, carbon monoxide in the by-product gas in the direct reduced iron method), the component You may use the density | concentration detector which detects this density | concentration. In this specification, these calorific value detection devices as a whole are referred to as “calorimeters”.
[0052]
  A calorimeter 15 is installed in the mixed gas supply pipe 13. This is because the calorimeter 9 and the flow meter 11 on the outlet side of the tank 10 are monitored and the calorimeter 15 of the mixed gas supply pipe 13 is monitored to determine the appropriateness of the final caloric value of the mixed gas. . Further, when using oxygen-containing gas such as air or exhaust gas from combustion equipment as the dilution gas, an oxygen concentration meter (not shown) is provided in the mixed gas supply pipe 13 in order to control the oxygen concentration of the mixed gas. Install.
[0053]
  A fuel gas compressor 16 of the gas turbine 2 is installed downstream of the calorimeter 15. A flow rate adjusting valve 20 for adjusting the turbine output is installed in the fuel pipe 17 connected from the fuel gas compressor 16 to the combustor 19 of the gas turbine 2.. GaA generator 22 is connected to the turbine 2. Although not shown, the gas turbine 2 may be provided with an exhaust heat recovery boiler power generation facility that generates power using the exhaust gas.
[0054]
  Next, the function and effect of the buffer tank 10 in FIG. 1 will be described. As described above, the buffer tank 10 has the inlets 10a and 10b to which the low calorie gas supply pipe 3 is connected. Therefore, all of the low caloric gas that has been sent flows into the buffer tank 10. The buffer tank has a large volume, for example, a normal volume of about 20000 to 200000 m with respect to the low calorie gas supply pipe 3 having a diameter of about 2 to 3 m.³Something is installed. The low calorie gas sent while the calorie fluctuates from time to time is mixed in a time difference in the buffer tank. As a result, the fluctuation range of the calorie of the low calorific gas exiting from the outlet 10b of the buffer tank 10 is reduced at a stroke, and the fluctuation speed is reduced at a stroke. That is, calorie fluctuation is greatly suppressed (relieved). Thus, if the calorie fluctuation | variation is eased in advance, the suppression control of the calorie rise by dilution of air etc. will become very easy downstream. The above phenomenon will be described with reference to FIGS.
[0055]
  2 shows the volume of the buffer tank 10 in FIG.³The low calorie gas that fluctuates calorie is 50000 Nm³The simulation result of the suppression (relaxation) state of the calorie fluctuation when supplied at / hr is shown. The horizontal axis indicates time (minutes), and the vertical axis indicates the gas calorie value (kcal / Nm) which is the calorific value of low calorie gas.³). Moreover, the curve shown with a broken line in the figure has shown the calorie fluctuation | variation (original fluctuation | variation) of the low calorie gas sent to the buffer tank 10. FIG. This is an actually measured sample. The curve represented by the solid line shows the calorie fluctuation (after-suppression fluctuation) of the low calorie gas that comes out of the buffer tank 10 after being sufficiently mixed with time difference. As shown, the calorie of the low caloric gas before entering the buffer tank 10 is about 1530 kcal / Nm.³To about 2360 kcal / Nm³It has fluctuated until. In other words, the average value (1945 kcal / Nm³) Of about ± 21%. According to the result of theoretical calculation of the calorie fluctuation of the low calorie gas exiting from the buffer tank 10, 1780 kcal / Nm³To 1960 kcal / Nm³The fluctuation range is an average value (1870 kcal / Nm³) Of about ± 5%. As shown in the drawing, the fluctuation of the short period and the middle period are removed from the fluctuation period, and the fluctuation of the long period remains. This effect tends to become more prominent as the volume of the buffer tank is increased with respect to the supply flow rate of low calorie gas. If the period of original fluctuation is short and the fluctuation width is small, it is effective to reduce the volume of the buffer tank from the viewpoint of economy.
[0056]
  In FIG. 3, the low calorie gas has a flow rate of 500,000 Nm.³/ Hr, the volume of the buffer tank 10 is half that of the above, 100,000 m³The decay state of calorie fluctuation is shown. The calorie fluctuation in this case is also 1700 kcal / Nm due to sufficient time difference mixing in the buffer tank 10.³To 2040 kcal / Nm³The fluctuation range is an average value (1970 kcal / Nm).³) Of about ± 9%.
[0057]
  FIG. 4 shows that low calorie gas has a flow rate of 200000 Nm.³The capacity of the buffer tank 10 in the equipment supplied at / hr is 50000 m³The decay state of calorie fluctuation is shown. The calorie fluctuation in this case is also 1740 kcal / Nm due to sufficient time difference mixing in the buffer tank 10.³To 2010 kcal / Nm³The fluctuation range is an average value (1875 kcal / Nm).³) Of about ± 7.2%.
[0058]
  Although not shown, low calorie gas has a flow rate of 200000 Nm as above.³In the equipment supplied at / hr, the volume of the buffer tank 10 is 25000 m, which is half of the above.³The fluctuation range is the average value (1875 kcal / Nm³) Of about ± 12%.
[0059]
  As shown in FIG. 5, the low calorie gas has a flow rate of 200000 Nm.³In the equipment supplied at / hr, the volume is 25000m³The two buffer tanks 10 can be installed in parallel, and both can be used during normal operation, and only one tank can be used only for non-stationary situations such as periodic inspections and malfunctions.
[0060]
  Thus, by providing the buffer tank that can realize the time difference mixing of the low calorie gas, the calorie fluctuation of the low calorie gas is greatly suppressed. As a result, the control of mixing air and inert gas downstream is very easy. For example, if 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 that fluctuates downstream of the buffer tank is given to the gas turbine 2. In order to match the set reference caloric value, it is only necessary to provide a buffer tank having a volume that can meet the specifications and supply a constant ratio of dilution gas. Regarding the air supply operation, it is not necessary to consider the calorie fluctuation of the low calorie gas.
[0061]
  In an extreme case, if the average value of the calories that fluctuate in the low calorie gas after passing through the buffer tank 10 is substantially equal to the reference calorie value set in the gas turbine 2, it is not necessary to mix the dilution gas. In addition, a facility for supplying dilution gas is not required.
[0062]
  FIG. 6 shows another buffer tank (hereinafter also simply referred to as a tank) 31. This buffer tank 31 has been modified to be used as a gas holder for a conventional gas turbine facility as a calorie fluctuation suppressing device. That is, the inlet 31a and the outlet 31b are separately formed in the tank 31, and the upstream low calorie gas supply pipe 3 and the downstream low calorie gas supply pipe 3 are connected to these. The gas holder is included in the device 32 for monitoring the gas amount balance. The gas amount balance monitoring device 32 is for balancing the amount of low calorie gas sent from the upstream side and the amount of consumed gas required by the gas turbine. When there are fluctuations in the amount of supplied gas and load fluctuations in the gas turbine, it is necessary to balance between the amount of gas supplied and the amount of consumption. When the supply amount is unexpectedly excessive, it is discharged to the outside of the system. When the supply amount becomes insufficient, the load of the gas turbine is reduced or a part of the operation is stopped.
[0063]
  The gas amount balance monitoring device 32 includes an internal volume variation type tank 31, a lid member 33 a that is hermetically closed by a seal member 33 c or the like at the upper end opening of the tank 31 and that can be moved up and down in the tank. For example, an adjustment weight 34 connected to the lid member 33a is provided. The lid member 33a has a ceiling and can be called an upper tank that is nested with the lower tank 33b. The seal member 33c is disposed in the gap between the upper tank 33a and the lower tank 33b. The tank moves up and down by the balance between the total weight of the weight of the upper tank 33a, the weight of the weight 34 and the push-down force due to the atmospheric pressure, and the push-up force caused by the internal pressure of the tank 31. Therefore, the lid member 33a moves up and down according 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 33a, measures such as the out-of-system release of gas and a reduction in turbine load are taken. This gas holder is also used as a buffer tank 31 for low-calorie gas time difference mixing.
[0064]
  Regardless of the presence or absence of the vertically movable lid member 33a, if the buffer tanks 10 and 31 have a predetermined volume, the above-described low calorific gas time difference mixing is achieved.
[0065]
  6 to 19 show a configuration in which a device is devised with respect to the flow direction of the gas into the tank so that the time difference mixing of the low calorie gas is more sufficiently performed in the buffer tank. That is, a device has been devised in order to achieve ideal time-difference mixing because a part of the low calorific gas flowing into the tank stays in the tank as long as possible and is sufficiently mixed in the tank. . In brief, the gas inflow direction into the tank is inclined upward or downward from the horizontal direction. As a premise, it will be necessary to make the internal volume of the tank sufficiently large with respect to the volume flow rate of the gas flowing into the tank. For example, like the tank 10 described with reference to FIGS. 6-19, the same code | symbol is attached | subjected to the same member and description for every drawing is abbreviate | omitted.
[0066]
  The tank 31 of FIG. 6 is the buffer tank 31 using the gas holder as described above, but this is an example, and the tank 10 without the movable lid member 33a is also devised in the inflow direction of this gas. The configuration can be applied. The same applies to the tanks shown in FIGS. 7, 8, 10, 12 to 19, 22, and 23 described later. An inlet 31a and an outlet 31b are formed in the vicinity of the lower end of the peripheral wall of the tank 31, and the low-calorie gas supply pipes 3 on the upstream side and the downstream side are communicated with each other. The low calorie gas supply pipe 3 is arranged almost horizontally, but the upstream side low calorie gas supply pipe 3 connected to the inlet 31a is connected to an inclined pipe member 35 inclined continuously upward. . As a result, the low calorie gas blows obliquely upward into the tank, and most of the gas flow goes around the tank without immediately flowing out from the outlet 31b. As a result, the low calorie gas stays in the tank for a long time and is well mixed. The fact that the position of the outlet 31b deviates from the extension line in the gas inflow direction into the tank also improves the effect of time difference mixing. That is, it is preferable to form the outlet 31b at a position deviating from the extension line of the central axis of the inclined pipe member 35 and the gas inflow device 36 described later. In short, it is preferable to form the outlet 31b at a position deviating from the extension of the central axis of the inlet 10a (31a). This also applies to the other tank 10 (31) described below.
[0067]
  Further, as illustrated, in order to stir the gas in the tank 31, a stirring device 28 such as a fan may be installed in the tank. This is to promote gas mixing in the tank, thereby realizing more effective time difference mixing. As an installation form of the stirring device 28, it is preferable to install it in the vicinity of the outlet 31b so that the gas can flow from the vicinity of the outlet 31b toward the inside of the tank. This is because it is possible to lengthen the residence time of the gas in the tank by pushing the gas to flow out from the outlet 31b back inward, thereby realizing effective time difference mixing of the gas. Further, for example, an arrangement is preferred in which the gas can flow upward when the outlet is formed in the lower part of the tank and the gas can flow downward when the outlet is formed in the upper part of the tank. The stirring device 28 is not limited to the tank 31 shown in FIG. 6, and can be installed in the tanks 10, 23, 31, 47 shown in other drawings and other tanks that can exert a calorie suppressing effect. It is. In addition, it is preferable to install the electric motor 28a etc. as a rotational drive machine of the stirring apparatus 28 outside the tank.
[0068]
  Further, as a mechanism for stirring the gas in the tank, a pipe (not shown) for circulating the gas in the tank may be connected to the tank. That is, an inlet and an outlet for gas circulation are formed in the tank wall, and a single pipe for circulation is connected to the inlet / outlet. And the fan similar to the said stirring apparatus 28 is installed in the inside of this piping for circulation. In this way, the operation of the fan causes the gas in the tank to be sucked out from the circulation pipe and re-introduced into the tank, so that the gas is circulated and the gas is agitated in the tank.
[0069]
  The tank 23 shown in FIG. 7 is an internal volume variation type buffer tank 23 using another type of gas holder. This gas holder positively moves the lid member 24 installed so as to move up and down airtightly in the tank by a drive device 25 via a chain and a cable 26, thereby maximizing the gas supply and demand balance effect during operation. The tank volume that can be determined is determined. As shown in the figure, the lid member 24 is reduced in size and weight so that it can be applied to a large-capacity tank, and the drive system for moving up and down can be simplified. Such a gas holder also has a low calorie gas inlet 23a and an outlet 23b separately formed by connecting the upstream low calorie gas supply pipe 3 to the inlet 23a and connecting the downstream low calorie gas supply pipe 3 to the outlet 23b. It can be used as a buffer tank that exhibits a calorie fluctuation suppressing effect. An inclined pipe member 35 inclined continuously upward is also connected to the upstream low calorie gas supply pipe 3 connected to the inlet 23a. Reference numeral 27 denotes a pulley that supports the cable 26.
[0070]
  However, the low-calorie gas supply pipe 3 on the upstream side is piped downward from the bottom of the tank 23. The inlet 23a of the tank 23 is opened near the periphery of the tank bottom, and the inclined pipe member 35 is inclined upward from below the tank bottom and connected to the inlet 23a. Also with this configuration, effective time difference mixing is realized as in the tank 31 of FIG. Further, since the inlet 23a is opened at the bottom of the tank, the allowable range of height variation of the lid member 24 can be extended to the vicinity of the bottom of the tank, and the internal volume of the tank 23 can be utilized to the maximum.
[0071]
  The tanks 31 and 23 (FIGS. 6 and 7) described above are provided with the inclined pipe member 35 inclined upward, but the present invention is not limited to this configuration. For example, in the fixed-shaped tank 10 having no lid member, an inlet and an outlet can be formed near the upper end of the peripheral wall of the tank, and the low calorie gas supply pipe 3 can be connected to these. In that case, an inclined pipe member that is continuously inclined downward is connected to the tip of the upstream-side low calorie gas supply pipe 3. That is, the inclination direction of the inclined pipe member may be selected according to the height of the connection position of the upstream low calorie gas supply pipe 3 to the tank.
[0072]
  In the tank 31 shown in FIG. 8, an inlet 31a and an outlet 31b are formed near the lower end of the peripheral wall. Both the upstream and downstream low calorie gas supply pipes 3 are arranged almost horizontally. The inlet 31a is provided with a gas inflow device 36 for changing the gas inflow direction into the tank, and an upstream low calorie gas supply pipe 3 is connected to the gas inflow device 36. The tank 31 originally has a function of generating a flow of gas that has flowed into the tank 31 and trying to mix it uniformly. However, the mode of the gas flow is changed by the gas flow-in device 36 and the control device 5 that controls this operation. And the uniform mixing effect can be further improved.
[0073]
  As is apparent from FIG. 9 as well, the gas inflow device 36 includes a housing 37 formed as a part of the upstream low calorie gas supply pipe outside the tank inlet 31 a, and an interior of the housing 37. It has a plurality of variable louvers 38 which are accommodated at intervals in the vertical direction. Each variable louver 38 is disposed substantially horizontally, and its rotating shaft 39 projects out of the housing 37. The protruding portion of the rotating shaft 39 can be rotated by known means such as an electric motor, a hydraulic motor, a pneumatic cylinder, a hydraulic cylinder, and the louver 38 can be swung in the vertical direction. When the louver 38 is swung in the vertical direction, the gas inflow direction can be changed accordingly. Therefore, it is possible to incline the gas flow upward as in the inclined pipe member 35 shown in FIGS. The number of louvers to be installed is not limited and may be one or more. When the number is large, the effect of determining the inflow direction is improved, but the inflow resistance tends to increase.
[0074]
  Further, as shown in FIG. 9, an inclination direction indicator 39a is installed on the rotation shaft 39 protruding to the outside of the housing 37, and the inclination direction of the louver 38 from the outside of the gas inflow device 36, that is, the inflow of gas. The direction can be displayed. Further, the inclination direction of the louver 38 may be detected by a detector (not shown), and a detection signal thereof may be transmitted to the control device 5 and displayed on a remote display device (not shown) based on the detection signal. Further, a see-through window may be formed in the housing 37 so that the inclination direction of the louver 38 can be confirmed from the outside.
[0075]
  Further, as shown in the figure, in the case of the tank 31 provided with the vertically movable lid member 33a, the ceiling moves up and down, but the ceiling position signal is inputted to the control device 5, and the optimum gas inflow according to this position signal. The direction can be selected. For example, in order to further incline the gas inflow direction when the lid member 33a is raised, the louver 38 is swung upward so that the elevation angle from the horizontal is increased. When the lid member 33a is lowered, the louver 38 is swung so that the elevation angle from the horizontal becomes smaller in order to incline the gas inflow direction below the current direction.
[0076]
  In addition, the plurality of calorimeters 12 described above are attached to the tank 31 (including the lid member 33a) in FIG. The degree of time difference mixing of the gas in the tank 31 can be known from the measured value of the calorimeter 12. It can be determined that the time difference mixing is more effectively performed as the difference in calorie value of each part in the tank 31 (so-called calorie value distribution) is smaller. The calorimeter 12 continuously measures the calorie value while changing the inclination angle of the louver 38 by the control device 5. By doing so, it is possible to know the optimum inclination angle of the louver 38 for the time difference mixing. In addition, the optimum inclination angle can be known for each of other conditions such as the height position of the lid member 33a of the tank 31. If this data is stored in the control device 5, the control device 5 can control the louver 38 to an optimum angle based on the distribution of calorie values in the tank during operation.
[0077]
  An inlet calorimeter 8 and an outlet calorimeter 9 are installed in the upstream and downstream low calorie gas supply pipes 3 connected to the tank 31 of FIG. Since the calorimeters 8 and 9 continuously measure the gas calorie value, the calorie fluctuation in the low calorie gas supply pipe 3 on the upstream side and the downstream side can be detected. Since the control device 5 receives the signals indicating the gas calorie fluctuation on the upstream side and the downstream side thereof, the control device 5 can detect the degree of the effect of suppressing the calorie fluctuation by the tank 31 by comparing them. Therefore, the control device 5 calculates the deviation between the set value and the detected value of the calorie fluctuation suppression level, and the inclination angle of the louver 38 is adjusted so as to fill this deviation (so that the uniform time difference mixing effect is maximized). Control.
[0078]
  For example, the calorimeter values are continuously measured by the calorimeters 8 and 9 while changing the inclination angle of the louver 38 by the control device 5. By doing so, it is possible to know the optimum inclination angle of the louver 38 for the time difference mixing. Further, it is possible to know the optimum inclination angle for each of other conditions such as the height position of the lid member 33a of the tank 31 described above. If this data is stored in the control device 5, it is possible to control the louver 38 at an optimum angle so as to fill the deviation between the set value of the calorie fluctuation suppression level and the detected value by the control device 5 during operation. Become.
[0079]
  The gas inflow device 36 of the tank 31 of FIG. 8 houses a variable louver 38 inside a housing 37 installed outside the tank, but is not limited to this configuration. For example, the variable louver 38 may be installed at a position close to the inlet in the tank so as to be swingable from the outside of the tank without providing a housing.
[0080]
  FIG. 10 shows a tank 31 provided with a gas inflow device 36 incorporating a variable louver 38 as described above in the vicinity of the periphery of the bottom. The low-calorie gas supply pipe 3 on the upstream side is piped downward from the bottom of the tank 31, and the inlet 31a of the tank 31 is opened near the periphery of the tank bottom. A gas inflow device 36 is installed below the opening 31a. Also with this configuration, effective time difference mixing is realized by detection by the calorimeters 8, 9, and 12 and control by the control device 5, as in the tank 31 of FIG. 8.
[0081]
  The gas inflow device for changing the gas inflow direction is not limited to the device 36 provided with the variable louver 38. Any known suitable means capable of arbitrarily changing the gas inflow direction from the outside can be adopted. The gas inflow device 36 is not limited to the tank 31 provided with the movable lid member 33a, but can be installed in a fixed tank 10 (see FIGS. 1 and 11) whose volume cannot be changed.
[0082]
  The gas inflow device 36 described above can also be used to change the flow of gas flowing into the tank in the lateral direction. That is, the entire gas inflow device 36 is attached to the tanks 10, 23, and 31 so as to be rotatable around the central axis in the range of 0 ° to 90 °. In this way, as described above, the calorimeters 8, 9, and 11 can continuously check the calorie fluctuation suppressing effect in the tank while changing the gas flow direction in the lateral direction to set the optimum inflow direction. .
[0083]
  An inlet 10a and an outlet 10b are formed in the vicinity of the lower end of the peripheral wall of the tank 31 shown in FIG. 11, and a low-calorie gas supply pipe 3 on the downstream side is connected to the outlet 10b. The low calorie gas supply pipe 3 is inserted into the tank. In the tank, an inclined pipe member 35 inclined upward is detachably connected to the tip of the low calorie gas supply pipe 3 on the upstream side by a connecting member 40 such as a flange. Of course, the low-calorie gas supply pipe 3 on the upstream side may be connected to the inlet 10a, and the inclined pipe member 35 may be detachably connected to the inner side of the inlet 10a. Since the tank 10 does not have a movable lid member and the ceiling height is fixed, it is not necessary to frequently change the gas inflow direction. Therefore, when the flow rate of the low calorific gas is significantly changed, it is possible to replace the inclined pipe member 35 with a different inclination angle. Further, by rotating the inclined pipe member 35 around the center axis of the low calorie gas supply pipe 3 (for example, by shifting the bolt holes of the flanges 40 by one pitch or more), the inclined pipe member 35 is attached to the low calorie gas supply pipe 3. The inflow direction can be changed not only vertically but also horizontally (laterally). By rotating and changing the inclined pipe member 35 having a different inclination angle around the central axis of the low calorie gas supply pipe 3 as described above, the inflow direction can be changed only to the left and right without changing up and down.
[0084]
  The tank 31 shown in FIG. 12 has three inlets 31a, and branch pipes (upstream branch pipes) 3a of the upstream low calorie gas supply pipe 3 are connected to the inlets 31a through inclined pipe members 35. Yes. The number of the inlets 31a and the upstream branch pipes 3a is not limited to three, and may be plural. The plurality of inlets 31a are formed on the peripheral wall (or the bottom portion) of the tank at intervals. Each upstream branch pipe 3a is provided with a stop valve (which may be a flow control valve) 41, which can be appropriately selected and opened / closed. The control device 5 sequentially opens and closes the three stop valves 41 and switches the three upstream branch pipes 3a periodically or aperiodically, thereby changing the gas inflow position into the tank. Can be made.
[0085]
  Alternatively, by using a flow control valve instead of the stop valve 41, the flow rate of the gas passing through the three upstream branch pipes 3a can be varied periodically or aperiodically. In this way, the control device 5 performs control so as to optimize the mode of gas flow in the tank. This optimal mode applies a data set that is most suitable for similar operating conditions (gas calorie, gas flow rate, gas composition, residence time in tank, etc.) based on a data set created based on a lot of operation data. be able to. Although the inclined pipe member 35 does not need to be interposed, more effective time difference mixing is realized by attaching the inclined pipe member 35.
[0086]
  In addition, the inclination angles in the direction of the central axis of the plurality of inclined pipe members 35, particularly the vertical direction, may be varied. In this way, it is possible to select an appropriate gas inflow direction in response to a change in conditions such as a change in the ceiling height of the tank.
[0087]
  Although not shown in FIG. 12, a plurality of downstream branch pipes may be provided together with the plurality of upstream branch pipes 3a. A stop valve or a flow control valve may be attached to each downstream branch pipe, and may be configured so as to be opened and closed by appropriately selecting them. According to this configuration, the control device 5 switches the three upstream branch pipes 3a periodically or aperiodically or changes the flow rate, and the downstream branch pipes are also periodically or aperiodic. Or change the flow rate. Therefore, it is possible to realize a more preferable gas flow mode for the time difference mixing of the gas as compared with the control of only the upstream branch pipe 3a described above.
[0088]
  12A, which is a plan view of the tank 31, is connected to a position where the upstream branch pipe 3a and the downstream low calorie gas supply pipe 3 face each other (position of 180 ° with respect to the central axis of the tank). The configuration is not limited to this. The position which does not oppose may be sufficient. For example, the pipes 3a and 3 may be connected to a position at an angle of 90 °, 120 °, 135 ° or the like. This is because the gas may stay in the tank longer. This is also true for other tanks (FIGS. 6 to 8, 10, 11, and 13 to 19).
[0089]
  A tank 31 shown in FIG. 13 has the same gas inflow device 36 (see FIG. 9) attached to each of a plurality of inlets 31a of the tank 31 of FIG. Here, the description of the gas inflow device 36 is omitted. The tank 31 may be provided with the plurality of downstream branch pipes described above. According to this configuration, in addition to the effect of the time difference mixing by the control described with reference to FIG. 12, it is possible to control the gas flow direction by the variable louver 38. Therefore, a more preferable mode of gas flow for the time difference mixing of the gas Can be realized.
[0090]
  FIG. 14 to FIG. 19 each show a tank 31 having a mechanism for introducing an inert gas for diluting low calorie gas into the tank. In the low calorie gas supply pipe 3 shown in FIG. 1, a dilution gas supply pipe 4 for supplying a dilution gas such as an inert gas is disposed downstream of the buffer tank 10. As described above, when the average calorie value of the low calorie gas after the calorie fluctuation is suppressed by the buffer tank 10 (31) exceeds the allowable calorie value range specific to the gas turbine, the calorie value is set by the dilution gas. The purpose is to reduce. However, if the dilution gas necessary for lowering the average calorie value is introduced into the buffer tank 10 (31) in advance, can the calorie control performed using the dilution gas supply pipe 4 be simplified? Or is unnecessary. For example, the average calorie value of the low-calorie gas on the inlet side is calculated from the detection result of the inlet calorimeter 8, and when this average calorie value exceeds the allowable calorie value range specific to the gas turbine, the calorie value is reduced within the allowable range. Fill the tank with the necessary amount of dilution gas. Alternatively, when the average caloric value of the low-calorie gas on the inlet side rises rapidly, a necessary amount of dilution gas is introduced into the tank so as to be approximately equal to the average caloric value on the outlet side at that time.
[0091]
  However, it is desirable not to focus only on the quantitative relationship between the low calorie gas and the inert gas to be introduced, but to promote the mixing of both gases in addition to this. For this reason, a suitable inert gas supply mechanism is connected to the tank 31 together with the dilution gas supply pipe 4 or in place of the pipe 4 in the tank 31 shown in FIGS. As described above, when supplying an inert gas to the low calorie gas supply pipe 3 separately from the low calorie gas from the tank 10 (23, 31, 47) or upstream thereof, the flow meter 11 (see FIG. 1), a flow meter 29 for measuring only the flow rate of the low calorie gas is installed in the low calorie gas supply pipe 3 upstream from the supply point of the inert gas (see FIGS. 14 to 19).
[0092]
  The upstream low calorie gas supply pipe 3 is connected to the inlet 31a of the tank 31 shown in FIGS. 14 and 15 through the same inclined pipe member 35 as shown in FIGS. Detailed description of this point is omitted. However, an inert gas supply pipe 42 is inserted into and connected to the upstream side low calorie gas supply pipe 3, and its tip is opened so that the inert gas is mixed into the flow of low calorie gas. Yes. Therefore, the range in which the inert gas supply pipe 42 is inserted in the low calorie gas supply pipe 3 is configured as a double pipe. The flow rate of the inert gas is preferably lower than the flow rate of the low calorie gas from the viewpoint of improving the mixing property. With the configuration described above, the inert gas is introduced into the tank in the same inflow direction as the low calorie gas, and the inert gas is prevented from being unevenly distributed in the low calorie gas.
[0093]
  A tank 31 shown in FIGS. 16 and 17 is provided with a gas inflow device 36 as shown in FIG. 9 in place of the inclined pipe member 35 of the tank 31 shown in FIGS. 14 and 15. Description of the structure and function of the gas inflow device 36 is omitted. Since the tank 31 includes a double pipe of the low calorie gas supply pipe 3 and the inert gas supply pipe 42, the low calorie gas and the inert gas flowing into the tank even if the inflow direction is changed by the variable louver 38. Flows in the same direction. Such a configuration prevents the inert gas from being unevenly distributed in the low calorie gas in the tank. The double tube may be a multiple tube such as a triple tube as required.
[0094]
  Two adjacent inlets 31a and 42a are formed in the tank 31 shown in FIG. An upstream low calorie gas supply pipe 3 is connected to one inlet 31a via an inclined pipe member 35, and an inert gas supply pipe 42 is connected to the other inlet 42a via an inclined pipe member 35. . The inclination angles of the two inclined pipe members 35 from the horizontal are substantially the same so that the inflow directions of the low calorie gas and the inert gas into the tank are substantially parallel. The low calorie gas supply pipe 3 and the inert gas supply pipe 42 are arranged close to each other as shown in the drawing, but may be arranged close to each other in the lateral direction.
[0095]
  Of the tanks described above, those using the inclined pipe member are not particularly limited to the inclined pipe member. Other suitable means that can incline the gas inflow direction in a fixed manner may be used. For example, a housing containing a louver with a fixed inclination angle may be installed at the tank inlets 10a and 31a, or a louver with a fixed inclination angle may be installed near the inlet inside the tank.
[0096]
  In the tank 31 shown in FIG. 19, a gas inflow device 36 as shown in FIG. 9 is provided at the inlet 42a for the inert gas supply pipe instead of the inclined pipe member 35 of the tank 31 shown in FIG. . Description of the structure and function of the gas inflow device 36 is omitted. In this tank 31, the low calorie gas supply pipe 3 and the inert gas supply pipe 42 that are close to each other are provided with the gas inflow device 36, so that the inflow directions of both gases can be made substantially the same. However, in a special case where the inflow speeds of both gases into the tank are different, the inflow directions of both gases can be changed, so that various controls are possible. Such a configuration prevents the inert gas from being unevenly distributed in the low calorie gas in the tank.
[0097]
  As the inert gas charged into the tank 10 (31) described above, waste nitrogen released from an oxygen production plant used in the blast furnace method and direct reduced iron methods such as the FINEX method and the COREX method, and oxygen It is preferable to use waste nitrogen containing a small amount of oxygen discharged from a nitrogen production plant attached to the production plant. This is because the operation cost is extremely low because a large amount of nitrogen is recovered and used.
[0098]
  Direct reduction iron method such as FINEX method or COREX method,acidSince oxygen is used, it is essential to install an oxygen production plant that produces a large amount of oxygen. Since oxygen is also used in the blast furnace method, an oxygen production plant is used even if there is a difference in scale. The oxygen production plant separates nitrogen from air to produce oxygen, but the exhaust gas after the separation of oxygen is normally released to the atmosphere as waste nitrogen. On the other hand, there are many cases where high-purity nitrogen is produced by adding a nitrogen production plant to the oxygen production plant. Even in this case, nitrogen containing a small amount of oxygen is diffused to the atmosphere as waste nitrogen. Such waste nitrogen has a gas composition of about 95 to 98% by mass of nitrogen gas and about 2 to 5% of oxygen, and is a very safe dilution gas from the viewpoint of the low calorific gas flammability limit. . Of course, pure nitrogen filled in a cylinder or the like may be used.
[0099]
  For the purpose of diluting the low calorie gas as in the case of the inert gas supply pipe 42, a facility for supplying air or exhaust gas generated in the combustion facility into the tank may be provided instead of the inert gas. As a supply method, it is directly supplied to the tank as in the case of the inert gas, or is supplied to a low calorie gas supply pipe upstream of the tank. However, since air and exhaust gas contain oxygen, it is necessary to determine the mixing ratio to low calorie gas based on the flammability limit of low calorie gas. Furthermore, it is necessary to mix well with the low calorie gas so as not to generate a portion having a high concentration of oxygen. Therefore, it is desirable to install a mixer at the connection between the air or exhaust gas supply pipe and the tank or low calorie gas supply pipe.
[0100]
  In the tank 31 described with reference to FIGS. 12, 13, and 19, the upstream low calorie gas supply pipe is arranged so that the inflow directions of the low calorie gas (and the inert gas) flowing in from a plurality of pipes are parallel in a plan view. 3. The orientation of the inclined pipe member 35 and the gas inflow device 36 is connected to the tank after orientation. However, it is not limited to such a configuration. For example, you may comprise so that a gas inflow direction may flow in the direction which faces the central axis of a tank by planar view.
[0101]
  20 and FIG. 21, the result of the simulation of the time difference mixing of the gas in the buffer tank 10 is shown as a curve representing the relationship between the residence time and the accumulated gas flow rate. Both figures show gas residence time in the tank (Second) Is taken on the horizontal axis, and the ratio of the staying gas is taken on the vertical axis. The curve in the graph of FIG. 20 shows a state where the gas is completely mixed. That is, the gas flows into the tank from the inlet, and at the same time, the gas is mixed with the gas that has existed in the tank until then. These figures show that the tank volume is 40000 m3 and the flow rate of the inflowing gas is 5 Nm.^ThreeThe simulation result under the condition of / hr is shown.
[0102]
  The meaning of this graph indicates the ratio of the gas flowing out from the outlet at a predetermined time shown on the horizontal axis, that is, the ratio to the gas volume of the entire tank. A numerical value of 1.0 on the vertical axis represents the gas volume of the entire tank. For example, the gas flowing out from the outlet for 100 seconds (indicated by reference numeral H1) of a numerical value on the horizontal axis in the figure from 500 seconds to 600 seconds (this indicates the time elapsed since flowing into the tank, ie, the residence time) The ratio V1 of the entire tank to the gas is about 0.689-about 0.621 = about 0.068 (about 6.8%). In other words, the gas staying between 500 seconds and 600 seconds after flowing into the tank is about 6.8% of the total gas in the tank. The gas that has not passed 100 seconds since flowing into the tank (remaining only after 0 to 100 seconds, indicated by H2) is about 0.176-0 = about 0.176. There is about 17.6% of the total (indicated by V2), but the gas staying between 900 seconds and 1000 seconds after entering the tank (indicated by H3) is about 0.00. From 863 to about 0.834 = about 0.029, it can be seen that only about 2.9% of the whole is present (indicated by V3).
[0103]
  Ideally, the time difference mixing is ideal when the gas is mixed at the same rate regardless of the elapsed time from the inflow, that is, the line shown in the graph is a straight line. However, this is a state that does not actually exist. It is reasonable to consider the state where complete mixing as shown in FIG. 20 is performed as the state where the best time difference mixing is performed.
[0104]
  FIG. 21 shows a simulation result of the time difference mixing of the gas flowing in the direction of three kinds of elevation angles from the tank inlet under the same condition so as to be able to be compared with the above-described complete mixing state. The complete mixed state is indicated by a solid line, the case of flowing in at an elevation angle of 60 ° from the horizontal is indicated by a two-dot chain line, the case of flowing in at an elevation angle of 65 ° from the horizontal is indicated by a one-dot chain line, and 90 ° from the horizontal. The case of flowing in at an elevation angle (substantially vertically upward) is indicated by a broken line. In any case that flows at an elevation angle, a close curve is drawn even if it does not coincide with the completely mixed state. That is, it can be said that good time difference mixing is performed. As a result, as described with reference to FIGS. 2 to 5, the variation in gas calorie is effectively suppressed.
[0105]
  FIG. 22 shows a buffer tank installed in parallel to the low calorie gas supply pipe 3, in other words, a buffer tank installed in a bypass pipe attached to the low calorie gas supply pipe 3. In this buffer tank, a gas holder installed in an existing low calorie gas supply facility is also used as a gas calorie fluctuation suppressing device by a slight structural change. The gas holder installed in the conventional low calorie gas supply facility is connected to the low calorie gas supply pipe 3 only by one communication pipe. This single communication pipe doubles as an entrance. Since the gas holder only needs to balance the supply and demand of the gas in the low calorie gas supply pipe, the gas holder may be connected to the low calorie gas supply pipe with a single communication pipe.
[0106]
  As shown in the figure, the communication pipe 43 is connected to the tank 31, and in addition to the communication pipe 43, an inlet pipe 44 is newly connected to the low calorie gas supply pipe 3. The inlet pipe 44 and the communication pipe 43 constitute the bypass pipe. The inlet pipe 44 is connected to the upstream side of the connecting portion with the communication pipe 43 of the low calorie gas supply pipe 3. The inlet pipe 44 is provided with a fan 45 as a gas pressure feeding device for feeding low calorie gas into the tank 31. Therefore, a part of the low caloric gas supplied flows into the tank 31 through the inlet pipe 44, and the low caloric gas is mixed with time in the tank 31, and the same amount of gas passes from the tank 31 through the communication pipe 43. Return to the calorie gas supply pipe 3. Therefore, in this case, the communication pipe 43 can also be called an outlet pipe.
[0107]
  Although not shown, the inclined pipe member 35 or the gas inflow device 36 is connected to the inlet 31a of the tank to which the inlet pipe 44 is connected. The tank 31 suppresses the calorie fluctuation of a part of the low calorie gas supplied to the gas turbine by the low calorie gas supply pipe 3.
[0108]
  FIG. 23 shows another gas amount balance monitoring device 46 that can be used as calorie fluctuation suppressing means. This gas amount balance monitoring device 46 has a more economical configuration, and has an airtight tank 47 in which an inlet 47a and an outlet 47b are connected to the low calorie gas supply pipe 3 through a communication pipe 43 and an inlet pipe 44, respectively. Have. The tank 47 is provided with a pressure detection device 48, and the internal pressure of the tank 47 is constantly monitored. When the detected pressure reaches the upper limit range, the control device 5 issues a command to increase the gas consumption in the facility, and balances the gas supply and demand. The other structure is the same as that of the above-described buffer tank 10 (see FIG. 1), and can be sufficiently used as calorie fluctuation suppressing means.
[0109]
  Although not shown, the inclined pipe member 35 or the gas inflow device 36 is connected to the inlet 47a of the tank to which the inlet pipe 44 is connected. The tank 47 suppresses the calorie fluctuation of a part of the low calorie gas supplied to the gas turbine by the low calorie gas supply pipe 3.
[0110]
  FIG. 24 shows a flow rate of 500,000 Nm for low calorie gas that fluctuates in calories.³The capacity of the tank 31 (47) in FIG. 22 or FIG.³And 500,000 Nm by the fan 45³/ 200,000 Nm of hr³It is a graph which shows the suppression state of a calorie fluctuation | variation when sending gas of / hr into the tank 31 (47). The curve shown with a broken line in the figure shows the calorie fluctuation (original fluctuation) of the low calorie gas sent directly from the reduced iron facility S. This is the actual measurement sample described above. A curve represented by a two-dot chain line indicates a simulation result of calorie fluctuation (transient fluctuation) of the low calorie gas that leaves the tank and passes through the communication pipe 43. A curve indicated by a solid line indicates a calorie fluctuation (after-suppression fluctuation) of the gas flowing in the low calorie gas supply pipe 3 portion downstream from the point where the communication pipe 43 is connected to the low calorie gas supply pipe 3. As before, the calorie of the low calorific gas before entering the tank 31 (47) is the average value (1945 kcal / Nm).³) Of about ± 21%. However, the calorie fluctuation of the gas after joining the low calorie gas supply pipe 3 from the tank 31 (47) through the communication pipe 43 is 1690 kcal / Nm.³To 2100 kcal / Nm³The fluctuation range is an average value (1895 kcal / Nm³) To about ± 11%. This number is an example.
[0111]
  In this way, it is possible to suppress fluctuations in gas calorie using the existing equipment having the gas holder tank 31 (47). Then, the low calorie gas can be easily diluted with air downstream. In FIG. 22 and FIG. 23, the inlet pipe 44 for feeding the low calorie gas into the tank 31 (47) is connected to the upstream side of the outlet pipe (communication pipe) 43 in the low calorie gas supply pipe 3. However, it may be connected to the downstream side of the outlet pipe 43. A plurality of both the tubes 43 and 44 may be provided.
[0112]
  FIG. 25 also shows a buffer tank 31 installed in parallel to the low calorie gas supply pipe 3 as in the tank of FIG. As illustrated, between the tank 31 and the low calorie gas supply pipe 3, an inlet pipe 44 including a fan 45 and the communication pipe 43 serving as an outlet pipe are connected. That is, an inlet pipe 44 is connected to the inlet 31a of the tank 31, and an outlet pipe 43 is connected to the outlet 31b. However, a further inlet 49a is formed in the tank 31, and a return pipe 49 is connected to the inlet 49a. The return pipe 49 is connected to the downstream side of the connection portion with the outlet pipe 43 in the low calorie gas supply pipe 3. The return pipe 49 is provided with a fan 45 for sending low calorie gas into the tank 31. As shown, the connection positions (inlet 31a, 49a) of the inlet pipe 44 and the return pipe 49 to the tank 31 are close to each other.
[0113]
  According to this configuration, a part of the low calorie gas is pumped to the tank 31 from the upstream side of the low calorie gas supply pipe 3 through the inlet pipe 44, and at the same time, one low calorie gas is supplied from the downstream side of the low calorie gas supply pipe 3 through the return pipe 49. The part is pumped, mixed with time difference, and flows out from the outlet 31b to the communication pipe. That is, since a part of the low calorie gas in which the calorie fluctuation is suppressed circulates, the time difference mixing over a long time is realized in the tank. As the length of the return pipe 49 is increased, the residence time of the gas subjected to the time difference mixing becomes longer, and a more preferable time difference mixing is realized. The return pipe 49 is connected to the inlet 49a of the tank 31 from the downstream side of the low calorie gas supply pipe 3, but is connected from the downstream side to the upstream side from the connection portion with the inlet pipe 44 of the low calorie gas supply pipe 3. Also good.
[0114]
  FIG. 26 also shows a buffer tank 31 installed in parallel to the low calorie gas supply pipe 3. As illustrated, between the tank 31 and the low calorie gas supply pipe 3, the inlet pipe 44 and the communication pipe 43 serving as the outlet pipe are connected. However, the inlet pipe 44 is connected to the downstream side of the connection portion with the communication pipe 43 of the low calorie gas supply pipe 3. The inlet pipe 44 is provided with a fan 45 for sending low calorie gas into the tank 31. In other words, the pipe between the buffer tank 31 and the low calorie gas supply pipe 3 in FIG. 26 removes the inlet pipe 44 from the buffer tank 31 shown in FIG. 25, and the return pipe 49 shown in FIG. The configuration is regarded as 44.
[0115]
  According to such a configuration, even if the inlet pipe 44 is connected to the downstream side from the connection portion with the communication pipe 43 in the low calorie gas supply pipe 3, the low calorie gas is sent into the tank 31 through the inlet pipe 44 by the fan 4. After time difference mixing, it flows out from the outlet 31b to the communication pipe. That is, since a part of the low calorie gas in which the calorie fluctuation is suppressed circulates, effective time difference mixing is performed. The longer the length of the inlet pipe 44, the longer the time difference mixing in the tank.
[0116]
  The tank 31 shown in FIG. 27 has two types of inlets 31a and 49a. One inlet 31a is connected to the upstream low calorie gas supply pipe 3, the outlet 31b is connected to the downstream low calorie gas supply pipe 3, and the other inlet 49a is connected to the downstream low calorie gas supply pipe 3. A return pipe 49 is connected. The two inlets 31a and 49a are formed close to each other. The return pipe 49 is provided with a fan 45 for sending low calorie gas into the tank.
[0117]
  According to such a configuration, a part of the low calorie gas in which the calorie fluctuation is suppressed in the tank 31 is returned to the tank 31 again, and the time difference mixing is performed again, so that more preferable time difference mixing is realized. As the length of the return pipe 49 is increased, the residence time of the gas mixed by time difference is increased. The return pipe 49 is connected to the inlet 49a of the tank 31 from the downstream side of the low calorie gas supply pipe 3, but may be connected to the upstream side of the tank in the low calorie gas supply pipe 3 from the downstream side.
[0118]
  The inclined pipe member 35 and the gas inflow device 36 can be applied to the upstream low calorie gas supply pipe 3 and the return pipe 49 connected to the buffer tank 31 (FIGS. 25 to 27).
[0119]
  FIG. 28 shows a boiler facility. In this boiler facility, a boiler 52 and a low-calorie gas supply facility 51 for supplying low-calorie gas as fuel to the boiler 52 are arranged. The boiler 52 burns gas with a burner to generate steam and uses it for power generation, or uses the generated steam for steam supply for other purposes.
[0120]
  The low calorie gas supply facility 51 is obtained by removing the devices installed in the low calorie gas supply pipe 3 and the mixed gas supply pipe 13 on the downstream side of the buffer tank 10 from the low calorie gas supply facility 1 shown in FIG. That is, the illustrated low calorie gas supply facility 51 includes a low calorie gas supply pipe 53 that supplies low boiler gas generated in the directly reduced iron facility S as fuel to the boiler 52. In the low calorie gas supply pipe 53, a dust collector 7 for removing dust from the low calorie gas directly sent from the reduced iron facility S, a buffer tank 10 for primarily storing the low calorie gas, an upstream side of the buffer tank 10, and On the downstream side, calorific value detection devices 8 and 9 for detecting the calorific value of the low calorie gas, and a flow meter 54 for measuring the supply amount of the low caloric gas are installed. The same components as those of the low calorie gas supply facility 1 shown in FIG.
[0121]
  The buffer tank installed in the low calorie gas supply equipment 51 for the boiler is not limited to the fixed-shaped tank 10 whose volume does not change as shown in FIG. 28, and the other tanks 23, 31, 47 described above can also be applied. . This low calorie gas supply facility 1 is not provided with a dilution gas supply facility. Although it is desirable for the boiler to suppress the calorie fluctuation itself by the buffer tanks 10, 23, 31 and 47 in order to obtain a stable output, the calorie having a height as high as the calorie fluctuation of the low calorific gas described above is obtained. This is because the value does not cause a big problem.
[0122]
  In FIG. 28, only the boiler 52 is installed as the combustion facility that is the supply target of the low calorie gas by the low calorie gas supply facility 51. However, it is not limited to such a configuration. A gas turbine 2 (FIG. 1) may be installed together with the boiler 52, or another combustion facility may be provided. For example, when the gas turbine 2 and the boiler 52 shown in FIG. 1 are provided side by side, a boiler is provided from the downstream side of the calorimeter 9 in FIG. 28 to a portion between the calorimeter 9 and the flow meter 11 in the low calorie gas supply pipe 3 in FIG. What is necessary is just to connect so that the low calorie gas supply piping 53 to 52 may be branched.
[0123]
  In the embodiment described above, the gas turbine and the boiler are exemplified as the combustion facility, but the combustion facility in the present invention is not limited to the gas turbine and the boiler. The gas calorie fluctuation suppressing device and the low calorie gas supply facility described here can also be applied to other combustion facilities such as a heating furnace and an incinerator.
[0124]
  In the embodiment described above, the by-product gas generated by the direct reduction iron manufacturing method is exemplified as the low calorie gas to be used. However, the present invention is not limited to this. Low calorie gas includes blast furnace gas (BFG), coke oven gas (COG), converter gas (LDG), coal bed gas contained in the coal bed (Coal mines gas, expressed as CMG), smelting reduction iron making By-product gas generated, tail gas generated in GTL (Gas-to-Liquid) process, by-product gas generated from oil sand during oil purification process, gas generated by dust incineration using plasma, Low-calorie gas such as by-product gas generated by chemical reaction of methane gas (Landfill gas) generated in the process of fermentation and decomposition of general waste including raw garbage in the landfill Is included. Needless to say, the present invention can be applied even when two or more kinds of gases are appropriately mixed and used as a mixed gas of BFG and COG.
[Industrial applicability]
[0125]
  According to the present invention, when low calorie gas that can change calorie like process by-product gas is supplied as fuel gas to combustion equipment such as a gas turbine, calorie fluctuation of low calorie gas can be suppressed. Dilution is done effectively and easily. Further, there is a case where dilution with a dilution gas is unnecessary. It is also possible to construct an apparatus that suppresses fluctuations in gas calories by using existing gas holders.

Claims

A tank for temporarily storing fuel gas, disposed in a fuel gas supply passage for supplying gas to the combustion facility as fuel;
A gas inlet formed in the tank for the fuel gas to flow into the tank from the fuel gas supply passage;
A gas outlet formed in the tank separately from the gas inlet, through which fuel gas flows out from the tank to the fuel gas supply passage ;
A plurality of first gas calorific value measuring devices installed in the tank apart from each other ;
The gas inlet is configured to flow the fuel gas into the tank in a direction inclined upward or downward from the horizontal,
A gas calorie fluctuation suppressing device configured to be able to measure a calorific value distribution of gas in a tank by the first gas calorific value measuring device.

Including an inclined pipe member formed continuously in the fuel gas supply passage communicating with the gas inlet;
Gas calorie variation suppressing apparatus according to claim 1, wherein the inclined pipe member is inclined from the horizontal upwards or downwards.

Including a fixed louver disposed in one of the fuel gas supply passage and the tank in the vicinity of the gas inlet;
The fixed louvers, gas calorie fluctuation suppressing device according to claim 1, wherein the inclination angle is at least one louver which is fixed.

Including a gas inflow device installed at the gas inlet,
The gas inlet device, gas calorie variation suppressing apparatus capable of changing to become in claim 1, wherein the inflow angle of the fuel gas to the tank.

The gas inflow device has a variable louver disposed in one of the fuel gas supply passage and the tank in the vicinity of the gas inlet;
5. The gas calorie fluctuation suppressing device according to claim 4 , wherein the variable louver is at least one louver mounted so as to be swingable so that an inclination angle thereof can be changed from the outside.

The gas inlet are plural number, of the gas inlet, gas calorie variation suppressing apparatus constructed comprising according to claim 1 so as to be able switched by selecting a gas inlet for flowing a fuel gas into the tank.

7. The gas calorie fluctuation suppression according to claim 6 , wherein a plurality of the gas outlets are formed, and the gas outlets for allowing the fuel gas to flow out of the tank can be selected and switched in synchronization with the switching of the gas inlets. apparatus.

The gas calorie fluctuation suppressing device according to claim 6 or 7 , wherein the inflow directions of the fuel gas into the tanks of the plurality of gas inlets are different from each other.

A plurality of the gas inlets are formed,
Including a flow rate adjusting device installed in a fuel gas supply passage communicating with each gas inlet;
2. The gas calorie fluctuation suppressing device according to claim 1 , wherein the gas calorie fluctuation suppressing device is configured to change a flow rate of gas flowing through each fuel gas supply passage.

The gas calorie fluctuation suppressing device according to any one of claims 1 to 9 , further comprising an inert gas supply passage connected to the tank for allowing an inert gas to flow into the tank.

An inert gas supply passage connected to be inserted into the fuel gas supply passage communicated with the gas inlet;
The gas calorie fluctuation suppressing device according to any one of claims 1 to 9 , wherein an outlet end of the inert gas supply passage is located upstream of the gas inlet.

The gas calorie fluctuation suppression device according to claim 10 or 11 , wherein the inert gas is a waste nitrogen recovered from at least one of an oxygen production plant and a nitrogen production plant.

A control device that detects the distribution of gas calorie values in the tank based on the measurement value of the first gas calorific value measurement device and controls to change the gas inflow direction into the tank according to the distribution of gas calorie values. gas calorie variation suppressing apparatus comprising at claims 1-12, wherein.

An inlet gas calorific value measuring device for measuring a gas calorific value on the inlet side, installed in a fuel gas supply passage communicating with the gas inlet;
The outlet gas calorific value measuring device for measuring the gas calorie value on the outlet side, which is installed in the fuel gas supply passage communicated with the gas outlet, is described in any one of claims 1 to 13. Gas calorie fluctuation suppression device.

Based on the measured values of the inlet gas calorific value measuring device and the outlet gas calorific value measuring device, the calorie fluctuation of the inflow gas into the tank and the calorie fluctuation of the exhaust gas from the tank are compared, and based on this comparison result, 15. The gas calorie fluctuation suppressing device according to claim 14 , further comprising a control device that controls the gas inflow direction into the tank.

The ceiling of the tank is configured to move up and down,
The gas calorie fluctuation suppression according to any one of claims 1 to 15 , further comprising a control device that controls to change a gas inflow direction into the tank based on a direction and distance of the vertical movement of the ceiling. apparatus.

It said gas outlet, gas calorie fluctuation suppressing device according to claim 1, wherein comprising formed at a position deviated from the extension line of the center axis of the gas inlet.

The gas calorie fluctuation suppressing device according to any one of claims 1 to 17 , wherein a stirring device for stirring gas is installed inside the tank.

A fuel gas supply passage for supplying the gas to the combustion facility as a fuel,
And a gas calorie suppression device for suppressing the fluctuation of calorific value of the fuel gas supplied through the fuel gas supply passage,
A fuel gas supply facility, wherein the gas calorie suppression device is the gas calorie fluctuation suppression device according to any one of claims 1 to 18 .

In the gas calorie suppression device,
An outlet passage connected between the gas outlet of the tank and the fuel gas supply passage;
An inlet passage connected between one of the upstream side and the downstream side from the connection point of the outlet passage in the gas inlet of the tank and the fuel gas supply passage;
20. The fuel gas supply facility according to claim 19 , further comprising a gas pumping device disposed in the inlet passage and pumping the fuel gas toward the tank.

In the gas calorie suppression device,
An outlet passage connected between the gas outlet of the tank and the fuel gas supply passage;
An inlet passage connected between both the upstream side and the downstream side of the connection point of the outlet passage in the gas inlet of the tank and the fuel gas supply passage;
20. The fuel gas supply facility according to claim 19 , further comprising a gas pressure feeding device installed in each inlet passage to pump fuel gas toward the tank.

In the gas calorie suppression device,
An outlet passage connected between the gas outlet of the tank and the fuel gas supply passage;
An inlet passage connected between the gas inlet of the tank and the upstream side of the connection point of the outlet passage in the fuel gas supply passage;
A return passage connected between the downstream side and the upstream side of the connection point of the outlet passage in the fuel gas supply passage;
20. The fuel gas supply facility according to claim 19 , further comprising a gas pumping device installed in each of the inlet passage and the return passage for pumping the fuel gas toward the tank and the upstream fuel gas supply passage.

In the gas calorie suppression device,
A fuel gas supply passage on the downstream side is connected to the gas outlet of the tank,
An upstream fuel gas supply passage is connected to one gas inlet of the tank,
A return passage connected between the other gas inlet of the tank and the downstream fuel gas supply passage;
20. The fuel gas supply facility according to claim 19 , further comprising a gas pumping device installed in the return passage for pumping the fuel gas toward the tank.

In the gas calorie suppression device,
A fuel gas supply passage on the downstream side is connected to the gas outlet of the tank,
An upstream fuel gas supply passage is connected to one gas inlet of the tank,
A return passage connected between the fuel gas supply passage upstream of the tank and the fuel gas supply passage downstream of the tank;
20. The fuel gas supply facility according to claim 19 , further comprising a gas pumping device installed in the return passage for pumping fuel gas from the downstream side to the upstream side of the fuel gas supply passage.

And combustion equipment,
And a fuel gas supply system for supplying the gas as a fuel to the combustion equipment,
The combustion facility is a gas turbine,
A gas turbine facility, wherein the fuel gas supply facility is the fuel gas supply facility according to any one of claims 19 to 24 .

And combustion equipment,
And a fuel gas supply system for supplying the gas as a fuel to the combustion equipment,
The combustion facility is a boiler that burns gas with a burner,
25. A boiler facility, wherein the fuel gas supply facility is the fuel gas supply facility according to any one of claims 19 to 24 .