JP4377486B2

JP4377486B2 - Gas turbine fuel oil

Info

Publication number: JP4377486B2
Application number: JP23863699A
Authority: JP
Inventors: 浩平野; 喜右衛門小出; 貞憲澤田
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JP2001064659A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン用燃料油に関し、さらに詳しくは、煤の発生が少なく、かつタービン翼の腐食を効果的に抑制することができ、特に大型ガスタービン用として好適な燃料油に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンは高効率で、排ガスが清浄であるうえに、メンテナンスが容易であることなどから、近年産業用ガスタービンコージェネとして急速に普及しつつある。
このガスタービンにおいては、従来、使用する燃料油中の硫黄分や金属分（灰分）が、タービン翼の腐食を引き起こすことが知られているが、それ以外の腐食の原因は明らかではなく、タービン翼の腐食の観点からは、充分な性能を有する燃料油は、これまで見出されていないのが実状である。
従来、タービン用燃料としては、主として灯油とＡ重油が用いられている。ここで灯油は、硫黄分，金属分（灰分），煤の発生及び微粒きょう雑物が極めて少なく、ガスタービン翼の腐食が少ない燃料であるが、発熱量が低いという欠点を有している。一方、Ａ重油は、一般に安定供給の点で優れており、かつ灯油に比較して高い発熱量を有しているが、硫黄分，金属分（灰分），煤の発生及び微粒きょう雑物が多いという欠点を有している。したがって、現在は、硫黄分や金属分（灰分）の含有量の少ないＡ重油が、ガスタービン用燃料油として用いられているが、タービン翼の腐食の観点からは、必ずしも充分に満足しうるものではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、比較的発熱量が高く、硫黄分や金属分（灰分）が少ない上、煤の発生が少なく、しかもタービン翼の腐食を効果的に抑制しうるガスタービン用燃料油を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の好ましい性質を有するガスタービン用燃料油を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、燃料油中の微粒きょう雑物が、タービン翼の腐食に対して大きな影響を与えることに着目し、この微粒きょう雑物の含有量がある値以下、特に特定の粒径の微粒きょう雑物の含有量がある値以下であり、かつ９０％留出温度がある値以下である燃料油が、その目的に適合しうることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、９０％留出温度が３６０℃以下であり、かつ微粒きょう雑物の含有量が１0.０ｍｇ／リットル以下であることを特徴とするガスタービン用燃料油、特に好ましくは、直径５μｍ未満の微粒きょう雑物の個数が１０００万個／リットル以下、直径５〜１５μｍの微粒きょう雑物の個数が１０００万個／リットル以下及び直径１５μｍを越える微粒きょう雑物の個数が１００万個／リットル以下であるガスタービン用燃料油を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のガスタービン用燃料油においては、９０％留出温度は３６０℃以下である。この温度が３６０℃を超えると煤の発生が多くなり、本発明の目的が達せられない。また、微粒きょう雑物の含有量は１0.０ｍｇ／リットル以下である。この含有量が１0.０ｍｇ／リットルを超えるとタービン翼の腐食抑制効果が不充分となり、本発明の目的が達せられない。この微粒きょう雑物の好ましい含有量は、5.０ｍｇ／リットル以下である。なお、該微粒きょう雑物とは、粒径が0.８〜１００μｍ程度のものを指す。
【０００６】
本発明においては、上記微粒きょう雑物の含有量としては、タービン翼の腐食を効果的に抑制する点から、下記の条件を満たすことが、特に有利である。すなわち、直径５μｍ未満の微粒きょう雑物の個数が、好ましくは１０００万個／リットル以下、より好ましくは５００万個／リットル以下、さらに好ましくは２５０万個／リットル以下で、かつ直径５〜１５μｍの微粒きょう雑物の個数が、好ましくは１０００万個／リットル以下、より好ましくは５００万個／リットル以下、さらに好ましくは２００万個／リットル以下であり、かつ直径１５μｍを越える微粒きょう雑物の個数が、好ましくは１００万個／リットル以下、より好ましくは５０万個／リットル以下、さらに好ましくは２０万個／リットル以下である。
さらに、目開き５μｍ以下のフィルターを通過させることにより、粒径の大きな微粒きょう雑物を除去してなる燃料油が、煤の発生抑制及びタービン翼の腐食抑制の観点から好適である。
【０００７】
また、本発明の燃料油は、上記の性状に加え、以下に示す性状を有するものが、ガスタービン用として好適である。
まず、密度（１５℃）は、0.８２０〜0.８９０ｇ／ミリリットルの範囲にあるのが好ましい。この密度が0.８２０ｇ／ミリリットル未満では充分な発熱量が得られないおそれがあり、0.８９０ｇ／ミリリットルを超えると煤の発生が多くなる傾向がある。硫黄分は、硫黄酸化物による腐食を抑制する点から0.１重量％以下が好ましく、また腐食抑制面から、反応は中性であるのが好ましい。引火点は、取扱いの安全性の面から６０℃以上が好ましく、５０℃における動粘度は、燃焼性の面から、1.５〜5.０ｍｍ²／秒の範囲にあるのが好ましい。さらに、１０％残留炭素分は、税法上の面、煤の発生及び微粒きょう雑物の抑制の面から、0.２１〜0.７０重量％の範囲にあるのが好ましい。そして、粒径の小さな微粒きょう雑物を低減させる点から、残留炭素源のうち、脱硫重油（ＤＳＲＣ）と接触分解残渣油（ＣＬＯ）由来のものは、好ましくは５０容量％未満、より好ましくは２５容量％以下、さらに好ましくは１０容量％以下である。また、総発熱量は、灯油に対する優位性の点から、３8,３００ｋＪ／リットル以上が好ましい。水分は、通常0.１容量％以下である。
なお、上記諸物性は、後述の方法に従って測定した値である。
【０００８】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１，２及び比較例１，２
目開き５μｍのフィルター（ろ過面積：１５２ｍｍφ×３６８リットルのマイクロカートリッジ１２０本）を用い、ろ過速度１２０キロリットル／ｈｒの条件で各燃料油をろ過して、第１表に示す性状のものを調製し、実施例１，２及び比較例２のものについては、下記のガスタービンによる燃焼テストを行い、バッハラッカ数を求めた。その結果を第１表に示す。
【０００９】
＜ガスタービンによる燃焼テスト＞
一軸オープンサイクルガスタービン（出力１５００ｋＷ）を用い、負荷：１２００〜１２５０ｋＷ、タービン吸気温度：１8.９〜２1.０℃、タービン出口排気ガス温度：５２０〜５３３℃、燃料流量：５３０〜５４０リットル／ｈｒ、蒸気発生：3.９８〜4.１０ｋｇ／ｈｒの条件にてガスタービンによる燃焼テストを行い、バッハラッカ数を求めた。
【００１０】
比較例３
フィルターろ過を行わずに、第１表に示す性状の燃料油を調製した。なお、ガスタービンによる燃焼テストは行わなかった。
比較例４
燃料油として灯油を用いた。その性状を第１表に示す。なお、ガスタービンによる燃焼テストは行わなかった。
【００１１】
【表１】

【００１２】
【表２】

【００１３】
［注］諸物性の測定は、下記の方法に従い行った。
（１）密度（１５℃）：ＪＩＳＫ２２４９に準拠
（２）硫黄分：ＪＩＳＫ２５４１に準拠
（３）９０％留出温度：ＪＩＳＫ２２５４に準拠
（４）灰分：ＪＩＳＫ２２７２に準拠
（５）水分：ＪＩＳＫ２２７５に準拠
（６）反応：ＪＩＳＫ２２５２に準拠
（７）引火点：ＪＩＳＫ２２６５に準拠
（８）動粘度（５０℃）：ＪＩＳＫ２２８３に準拠
（９）発熱量：ＪＩＳＫ２２７９に準拠
（１０）１０％残留炭素分：ＪＩＳＫ２２７０に準拠
（１１）微粒きょう雑物含有量：ＪＩＳＫ２２７６に準拠
（１２）微粒きょう雑物の粒径毎の個数：レーザー光散乱回折法（粒度分布測定装置）
【００１４】
第１表から分かるように、比較例１のものは、残留炭素源がＤＳＲＣ由来のものであって、微粒きょう雑物含有量が規定値を超えており、また、直径５μｍ未満の微粒きょう雑物の個数及び直径５〜１５μｍの微粒きょう雑物の個数が実施例のものに比べて多い。比較例２のものは、９０％留出温度が規定値を超えており、そしてガスタービンによる燃焼テストにおいてバッハラッカ数が高い。比較例３のものは、フィルターろ過を行っていないので、微粒きょう雑物の含有量が規定値を超えており、そして直径１５μｍを超える微粒きょう雑物の個数が実施例のものより著しく多い。比較例４のものは灯油であり、発熱量が、他の例のものに比べてかなり低い。
【００１５】
【発明の効果】
本発明のガスタービン用燃料油は、比較的発熱量が高く、硫黄分や金属分（灰分）が少ない上、微粒きょう雑物が少なく、煤の発生が抑制されると共に、タービン翼の腐食を効果的に抑制することができ、特に大型ガスタービン用として好適である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel oil for a gas turbine, and more particularly to a fuel oil that is less likely to generate soot and that can effectively suppress the corrosion of turbine blades and that is particularly suitable for a large gas turbine. .
[0002]
[Prior art]
Gas turbines are becoming increasingly popular as industrial gas turbine cogeneration in recent years because of their high efficiency, clean exhaust gas, and easy maintenance.
In this gas turbine, it has been known that sulfur and metal (ash) in the fuel oil to be used cause corrosion of the turbine blades, but other causes of corrosion are not clear. From the viewpoint of wing corrosion, a fuel oil having sufficient performance has not been found so far.
Conventionally, kerosene and heavy fuel oil A are mainly used as turbine fuels. Here, kerosene is a fuel that generates very little sulfur, metal (ash), soot, and fine impurities, and that does not corrode gas turbine blades. However, kerosene has the drawback of low calorific value. On the other hand, A heavy oil is generally superior in terms of stable supply and has a higher calorific value than kerosene, but it contains sulfur, metal (ash), soot generation, and fine impurities. There are many disadvantages. Therefore, currently, A heavy oil with a low content of sulfur and metal (ash) is used as fuel oil for gas turbines, but from the viewpoint of turbine blade corrosion, it is not necessarily satisfactory. is not.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present invention is a gas turbine that has a relatively high calorific value, low sulfur content and metal content (ash content), little soot generation, and can effectively suppress the corrosion of turbine blades. It aims to provide fuel oil for use.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to develop a fuel oil for gas turbines having the above-mentioned preferable properties, the present inventors have found that fine impurities in the fuel oil have a great influence on the turbine blade corrosion. In particular, the fuel in which the content of the fine particles is less than a certain value, in particular, the content of the fine particles of a specific particle size is less than the certain value and the 90% distillation temperature is less than the certain value. We have found that the oil can fit its purpose. The present invention has been completed based on such findings.
That is, the present invention provides a gas turbine fuel oil characterized by having a 90% distillation temperature of 360 ° C. or less and a fine dust content of 10.0 mg / liter or less. The number of fine particles having a diameter of less than 5 μm is 10 million pieces / liter or less, the number of fine particles having a diameter of 5 to 15 μm is 10 million pieces / liter or less, and the number of fine particles having a diameter of more than 15 μm is 1,000,000. The fuel oil for gas turbines which is less than 1 piece / liter is provided.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the gas turbine fuel oil of the present invention, the 90% distillation temperature is 360 ° C. or lower. If this temperature exceeds 360 ° C., the generation of soot increases and the object of the present invention cannot be achieved. The content of fine impurities is not more than 10.0 mg / liter. If this content exceeds 10.0 mg / liter, the effect of inhibiting the corrosion of the turbine blade becomes insufficient, and the object of the present invention cannot be achieved. The preferable content of the fine particles is 5.0 mg / liter or less. The fine particles refer to those having a particle size of about 0.8 to 100 μm.
[0006]
In the present invention, it is particularly advantageous that the content of the fine dusts satisfies the following condition from the viewpoint of effectively suppressing the corrosion of the turbine blade. That is, the number of fine impurities having a diameter of less than 5 μm is preferably 10 million pieces / liter or less, more preferably 5 million pieces / liter or less, further preferably 2.5 million pieces / liter or less, and a diameter of 5 to 15 μm. The number of fine contaminants is preferably 10 million pieces / liter or less, more preferably 5 million pieces / liter or less, even more preferably 2 million pieces / liter or less, and the number of fine foreign matters having a diameter of more than 15 μm. However, it is preferably 1 million pieces / liter or less, more preferably 500,000 pieces / liter or less, and still more preferably 200,000 pieces / liter or less.
Further, a fuel oil obtained by removing fine impurities having a large particle diameter by passing through a filter having an opening of 5 μm or less is preferable from the viewpoint of suppressing generation of soot and corrosion of turbine blades.
[0007]
In addition to the above properties, the fuel oil of the present invention having the following properties is suitable for gas turbines.
First, the density (15 ° C.) is preferably in the range of 0.820 to 0.890 g / ml. If this density is less than 0.820 g / milliliter, a sufficient calorific value may not be obtained, and if it exceeds 0.890 g / milliliter, the generation of soot tends to increase. The sulfur content is preferably 0.1% by weight or less from the viewpoint of inhibiting corrosion by sulfur oxides, and the reaction is preferably neutral from the viewpoint of inhibiting corrosion. The flash point is preferably 60 ° C. or more from the viewpoint of handling safety, and the kinematic viscosity at 50 ° C. is preferably in the range of 1.5 to 5.0 mm ² / sec from the viewpoint of combustibility. Further, the 10% residual carbon content is preferably in the range of 0.21 to 0.70% by weight in terms of tax law, generation of soot and suppression of fine impurities. And from the point of reducing fine particles of small particle size, among the residual carbon sources, those derived from desulfurized heavy oil (DSRC) and catalytic cracking residue oil (CLO) are preferably less than 50% by volume, more preferably It is 25 volume% or less, More preferably, it is 10 volume% or less. The total calorific value is preferably 38,300 kJ / liter or more from the viewpoint of superiority to kerosene. The water content is usually 0.1% by volume or less.
In addition, the said various physical properties are the values measured according to the below-mentioned method.
[0008]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2
Each fuel oil is filtered using a filter with a mesh opening of 5 μm (filtration area: 120 micro cartridges with a diameter of 152 mmφ × 368 liters) at a filtration rate of 120 kiloliters / hr to prepare the properties shown in Table 1. And about the thing of Examples 1, 2 and the comparative example 2, the combustion test by the following gas turbine was done, and the number of Baharakka was calculated | required. The results are shown in Table 1.
[0009]
<Combustion test with gas turbine>
Using a single-shaft open-cycle gas turbine (output 1500 kW), load: 1200 to 1250 kW, turbine intake temperature: 18.9 to 21.0 ° C, turbine outlet exhaust gas temperature: 520 to 533 ° C, fuel flow rate: 530 to 540 liters / hr, steam generation: A combustion test using a gas turbine was performed under the conditions of 3.98 to 4.10 kg / hr, and the number of Baharakka was determined.
[0010]
Comparative Example 3
The fuel oil having the properties shown in Table 1 was prepared without filtering. A combustion test using a gas turbine was not performed.
Comparative Example 4
Kerosene was used as the fuel oil. The properties are shown in Table 1. A combustion test using a gas turbine was not performed.
[0011]
[Table 1]

[0012]
[Table 2]

[0013]
[Note] Various physical properties were measured according to the following methods.
(1) Density (15 ° C.): Conforms to JIS K2249 (2) Sulfur content: Conforms to JIS K2541 (3) 90% Distillation temperature: Conforms to JIS K2254 (4) Ash content: Conforms to JIS K2272 (5) Moisture: Conforms to JIS K2275 (6) Reaction: Conforms to JIS K2252 (7) Flash point: Conforms to JIS K2265 (8) Kinematic viscosity (50 ° C.): Conforms to JIS K2283 (9) Calorific value: Conforms to JIS K2279 (10) 10% residual carbon content: Conforms to JIS K2270 (11) Content of fine particles: Conforms to JIS K2276 (12) Number of fine particles per particle size: Laser light scattering diffraction method (particle size distribution measuring device)
[0014]
As can be seen from Table 1, in Comparative Example 1, the residual carbon source is derived from DSRC, the content of fine impurities exceeds the specified value, and the fine particles with a diameter of less than 5 μm. The number of objects and the number of fine particles having a diameter of 5 to 15 μm are larger than those in Examples. In Comparative Example 2, the 90% distillation temperature exceeds the specified value, and the Bharakka number is high in a combustion test using a gas turbine. Since the filter of Comparative Example 3 is not filtered, the content of fine particles exceeds the specified value, and the number of fine particles having a diameter exceeding 15 μm is significantly larger than that of Examples. The thing of the comparative example 4 is kerosene, and the emitted-heat amount is quite low compared with the thing of another example.
[0015]
【The invention's effect】
The gas turbine fuel oil of the present invention has a relatively high calorific value, low sulfur content and metal content (ash content), small amount of fine impurities, suppression of soot generation, and corrosion of turbine blades. It can be effectively suppressed and is particularly suitable for large gas turbines.

Claims

Mesh opening becomes by passing the following filter 5 [mu] m, 90% distillation temperature is at 360 ° C. or less, the total calorific value 38,300KJ / l or more, a flash point of 60 ° C. or higher, a sulfur content of 0.1 wt% The number of fine contaminants having a diameter of 0.8 to 100 μm in the range of 0.8 to 100 μm and a fine content of less than 5.0 mg / liter and a diameter of less than 0.8 to 5 μm is 2.5 million. A gas characterized in that the number of fine particles having a diameter of 5 to 15 μm or less is 2 million pieces / liter or less, and the number of fine particles having a diameter of more than 15 μm and 100 μm is 200,000 pieces / liter or less. Turbine fuel oil.

The reaction is neutral, the density (15 ° C.) is 0.820 to 0.890 g / ml, and the kinematic viscosity at 0 ° C. is 1.5 to 5.0 mm. ²² The gas turbine fuel oil according to claim 1, wherein 10% residual carbon content is in the range of 0.21 to 0.70 wt%.