JP4377486B2 - ガスタービン用燃料油 - Google Patents
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
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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℃）：ＪＩＳ Ｋ２２４９に準拠
（２）硫黄分：ＪＩＳ Ｋ２５４１に準拠
（３）９０％留出温度：ＪＩＳ Ｋ２２５４に準拠
（４）灰分：ＪＩＳ Ｋ２２７２に準拠
（５）水分：ＪＩＳ Ｋ２２７５に準拠
（６）反応：ＪＩＳ Ｋ２２５２に準拠
（７）引火点：ＪＩＳ Ｋ２２６５に準拠
（８）動粘度（５０℃）：ＪＩＳ Ｋ２２８３に準拠
（９）発熱量：ＪＩＳ Ｋ２２７９に準拠
（１０）１０％残留炭素分：ＪＩＳ Ｋ２２７０に準拠
（１１）微粒きょう雑物含有量：ＪＩＳ Ｋ２２７６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。
【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】
【表２】
［注］諸物性の測定は、下記の方法に従い行った。
（１）密度（１５℃）：ＪＩＳ Ｋ２２４９に準拠
（２）硫黄分：ＪＩＳ Ｋ２５４１に準拠
（３）９０％留出温度：ＪＩＳ Ｋ２２５４に準拠
（４）灰分：ＪＩＳ Ｋ２２７２に準拠
（５）水分：ＪＩＳ Ｋ２２７５に準拠
（６）反応：ＪＩＳ Ｋ２２５２に準拠
（７）引火点：ＪＩＳ Ｋ２２６５に準拠
（８）動粘度（５０℃）：ＪＩＳ Ｋ２２８３に準拠
（９）発熱量：ＪＩＳ Ｋ２２７９に準拠
（１０）１０％残留炭素分：ＪＩＳ Ｋ２２７０に準拠
（１１）微粒きょう雑物含有量：ＪＩＳ Ｋ２２７６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。
Claims (2)
- 目開き５μｍ以下のフィルターを通過させてなり、９０％留出温度が３６０℃以下であり、総発熱量が３８，３００ｋＪ／リットル以上、引火点が６０℃以上、硫黄分が０．１重量％以下であって、直径０．８〜１００μｍの範囲の微粒きょう雑物の含有量が５.０ｍｇ／リットル以下で、かつ直径０．８〜５μｍ未満の微粒きょう雑物の個数が２５０万個／リットル以下、直径５〜１５μｍの微粒きょう雑物の個数が２００万個／リットル以下及び直径１５μｍを超え１００μｍの微粒きょう雑物の個数が２０万個／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。
- 反応が中性であり、密度（１５℃）が０.８２０〜０.８９０ｇ／ミリリットル、０℃における動粘度が１．５〜５．０ｍｍ 2 ／秒、１０％残留炭素分が０.２１〜０.７０重量％の範囲である請求項１記載のガスタービン用燃料油。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23863699A JP4377486B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | ガスタービン用燃料油 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23863699A JP4377486B2 (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | ガスタービン用燃料油 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001064659A JP2001064659A (ja) | 2001-03-13 |
| JP2001064659A5 JP2001064659A5 (ja) | 2006-05-18 |
| JP4377486B2 true JP4377486B2 (ja) | 2009-12-02 |
Family
ID=17033095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4377486B2 (ja) |
-
1999
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