JP4512506B2 - Reformed fuel-fired gas turbine equipment - Google Patents
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Description
本発明は、重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備に関する。 The present invention relates to a reformed fuel-fired gas turbine facility that operates with a reformed fuel obtained by reforming heavy oil.
重質油等の低品位燃料は、ガスタービンの高温腐食の原因となる重金属類、硫黄分、窒素分、灰分等の不純物を多量に含んでいる。この低品位燃料を改質しクリーンな燃料にするため、超臨界水(臨界点:374℃,22.1MPa以上の高温高圧水)又は亜臨界水(臨界点近傍の高温高圧水)の水熱反応を用いた技術が知られている。超臨界水又は亜臨界水は、重質油等の有機物を容易に溶解し、有機物を熱分解、加水分解、または酸化剤の存在下で酸化分解する反応溶媒として働く。近年、このような超臨界水又は亜臨界水の水熱反応により重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備が開発されている。 Low-grade fuel such as heavy oil contains a large amount of impurities such as heavy metals, sulfur, nitrogen and ash that cause high temperature corrosion of gas turbines. Hydrothermal heat of supercritical water (critical point: 374 ° C, high-temperature high-pressure water of 22.1 MPa or higher) or subcritical water (high-temperature high-pressure water near the critical point) to reform this low-grade fuel into a clean fuel A technique using a reaction is known. Supercritical water or subcritical water acts as a reaction solvent that easily dissolves organic substances such as heavy oil and thermally decomposes, hydrolyzes, or oxidatively decomposes organic substances in the presence of an oxidizing agent. In recent years, a reformed fuel-fired gas turbine facility that is operated with a reformed fuel obtained by reforming heavy oil by the hydrothermal reaction of supercritical water or subcritical water has been developed.
この改質燃料焚きガスタービン設備の一例として、従来、高温高圧条件下(例えば300℃〜500℃、20〜30MPa程度)で重質油を水(超臨界水又は亜臨界水)と混合して改質し、その改質燃料を減圧・冷却して分離器内で静置することによりガス成分と液成分である油分及び水分に分離し、油分を蒸留して沸点の低い留出分(軽質分)と沸点の高い残分に分離し、ガス成分及び留出分を燃焼器にそれぞれ供給して燃焼し発生した燃焼ガスによりタービンを駆動して発電する一方、残分はボイラに供給して燃焼しボイラで生成した蒸気により蒸気タービンを駆動して発電する構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 As an example of the reformed fuel-fired gas turbine equipment, conventionally, heavy oil is mixed with water (supercritical water or subcritical water) under high temperature and high pressure conditions (for example, about 300 ° C. to 500 ° C., about 20 to 30 MPa). The reformed fuel is depressurized and cooled and allowed to stand in the separator to separate it into gas and liquid oil and moisture, and the oil is distilled to distillate with a low boiling point (lighter ) And a residue with a high boiling point, and gas components and distillate are supplied to the combustor and burned to generate power by driving the turbine, while the remainder is supplied to the boiler. A configuration in which power is generated by driving a steam turbine with steam generated by combustion and a boiler is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
すなわち、上記従来技術においては、改質燃料を減圧するとともに例えば常温(水飽和温度以下)まで冷却して分離器内で静置することにより、ガス成分と液成分である油分及び水分に分離するようになっている。ところが、重質油は超臨界水又は亜臨界水に完全に溶解しており、改質燃料の減圧・冷却によって極微細な油滴と水滴が混合状態で生成されるため、油分と水分の分離は容易ではない。また、燃焼器に供給するガス成分は常温まで冷却されるため、システム全体の熱効率の観点からは好ましくない。そこで、改質燃料を常温まで冷却しないで、例えば改質燃料の冷却温度を水飽和温度以上とし、水蒸気を含むガス成分と油分に分離する方法が考えられる。ところが、このような場合、ガス成分を燃焼器に供給するための配管において自然放熱してガス成分の温度が低下し、液化してドレンを発生する可能性がある。そして、例えば気液が混在した燃料を燃焼器の気体燃料用バーナに供給すると、間欠燃焼による不安定燃焼やバーナ燃料噴射孔の詰まり、タービンの負荷変動等の問題を引き起こす可能性がある。また例えば、燃焼器が複数缶で構成される場合、各燃焼器に燃料を分配するためのマニホールドに気液混在の燃料を供給すると、各缶で燃料供給偏差及び燃焼温度偏差が生じて、タービン損傷を引き起こす可能性がある。
However, the following problems exist in the above-described conventional technology.
That is, in the above prior art, the reformed fuel is depressurized and cooled to, for example, room temperature (below the water saturation temperature) and allowed to stand in the separator, thereby separating the oil component and water components as gas components and liquid components. It is like that. However, heavy oil is completely dissolved in supercritical water or subcritical water, and ultrafine oil droplets and water droplets are produced in a mixed state by decompression and cooling of the reformed fuel. Is not easy. Moreover, since the gas component supplied to the combustor is cooled to room temperature, it is not preferable from the viewpoint of the thermal efficiency of the entire system. Therefore, a method may be considered in which the reformed fuel is not cooled to room temperature, for example, the cooling temperature of the reformed fuel is set to a water saturation temperature or higher, and gas components including water vapor and oil components are separated. However, in such a case, there is a possibility that the temperature of the gas component is lowered due to natural heat dissipation in the pipe for supplying the gas component to the combustor, and the gas component is liquefied to generate drain. For example, if fuel mixed with gas and liquid is supplied to the gas fuel burner of the combustor, problems such as unstable combustion due to intermittent combustion, clogging of the burner fuel injection holes, and fluctuations in the load on the turbine may occur. Also, for example, when the combustor is composed of a plurality of cans, if fuel mixed with gas and liquid is supplied to a manifold for distributing fuel to each combustor, a fuel supply deviation and a combustion temperature deviation occur in each can, and the turbine May cause damage.
本発明は、上記の事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、気体改質燃料供給配管内のドレン発生量を低減し、信頼性を向上することができる改質燃料焚きガスタービン設備を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above matters, and an object of the present invention is to provide a reformed fuel-fired gas turbine facility that can reduce the amount of drain generation in the gas reformed fuel supply pipe and improve the reliability. Is to provide.
(1)上記目的を達成するために、本発明は、重質油を改質した改質燃料で運用する改質燃料焚きガスタービン設備において、重質油を超臨界水又は亜臨界水と混合して改質する改質器と、この改質器で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器と、この気液分離器で分離した気体改質燃料の温度を、油蒸留開始温度から水飽和温度までの範囲内の所定の温度に調整する温度調整手段と、前記気液分離器から導入した気体改質燃料を圧縮機から導入した圧縮空気とともに燃焼する燃焼器と、この燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、このタービンの排熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記気液分離器に供給する蒸気供給配管とを備え、前記気液分離器から前記燃焼器に気体改質燃料を供給する気体改質燃料供給配管は、気体改質燃料の温度を水飽和温度以上に保持するように設ける。 (1) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention mixes heavy oil with supercritical water or subcritical water in a reformed fuel-fired gas turbine facility operated with reformed fuel obtained by reforming heavy oil. The reformer reformed in this way, the gas-liquid separator that separates the reformed fuel reformed by the reformer into the gas reformed fuel and the liquid reformed fuel, and the gas reformer separated by the gas-liquid separator. Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the quality fuel to a predetermined temperature within the range from the oil distillation start temperature to the water saturation temperature, and compressed air in which the gas reformed fuel introduced from the gas-liquid separator is introduced from the compressor A combustor that burns with the gas, a turbine that is driven by the combustion gas generated in the combustor , an exhaust heat recovery boiler that generates steam by using exhaust heat of the turbine, and steam that is generated by the exhaust heat recovery boiler. and a steam supply pipe for supplying the gas-liquid separator, wherein Gas reforming fuel supply pipe supplies gas reformed fuel into the combustor from the liquid separator is provided with a temperature of the gas reforming fuel to hold above the water saturation temperature.
(2)上記(1)において、好ましくは、前記気体改質燃料供給配管は、前記温度調整手段で調整した気体改質燃料の温度に対応する配管長さを有し、その配管長さが800m以下となるように配設する。 (2) In the above (1), preferably, the gas reformed fuel supply pipe has a pipe length corresponding to the temperature of the gas reformed fuel adjusted by the temperature adjusting means, and the pipe length is 800 m. It arrange | positions so that it may become the following.
本発明においては、蒸気供給配管は、排熱回収ボイラで生成した蒸気を気液分離器に供給し、気液分離器は、この蒸気(但し、蒸気温度は改質温度以下である)を用いて改質燃料を冷却し、水蒸気を含む気体改質燃料と液体改質燃料に分離する。これにより、例えば気体改質燃料を水飽和温度以下の常温まで冷却する場合と比べ、システム全体の熱効率の向上を図ることができる。また蒸気供給配管は、気体改質燃料供給配管を保温又は加温するように配設する。これにより、気体改質燃料供給配管を保温又は加温するための熱源を別途設ける必要が生じないのでシステム全体の熱効率が低下することなく、気体改質燃料供給配管を保温又は加温することができ、これによって気体改質燃料供給配管内のドレン発生量を低減することができる。したがって、燃焼器に供給する気体改質燃料にドレンが含まれた場合等に生じる様々な問題を抑制し、信頼性を向上することができる。 In the present invention, the steam supply pipe supplies steam generated in the exhaust heat recovery boiler to the gas-liquid separator, and the gas-liquid separator uses this steam (however, the steam temperature is equal to or lower than the reforming temperature). Then, the reformed fuel is cooled and separated into gas reformed fuel and liquid reformed fuel containing water vapor. Thus, the gas reformed fuel than when cooled to below room temperature water saturation temperature, it is possible to improve the thermal efficiency of the entire system if example embodiment. The steam supply pipe is disposed so as to keep the temperature of the gas reformed fuel supply pipe warm or warm. As a result, there is no need to separately provide a heat source for warming or warming the gas reformed fuel supply pipe, so that the gas reformed fuel supply pipe can be warmed or warmed without lowering the thermal efficiency of the entire system. This can reduce the amount of drain generated in the gas reformed fuel supply pipe. Therefore, it is possible to suppress various problems that occur when drain is included in the gas reformed fuel supplied to the combustor and improve reliability.
(3)上記(1)又は(2)において、好ましくは、前記気体改質燃料供給配管及び前記蒸気供給配管は、二重管における内周側管路及び外周側管路をそれぞれ含むように構成する。 ( 3 ) In the above ( 1 ) or ( 2 ), preferably, the gas reformed fuel supply pipe and the steam supply pipe include an inner peripheral side pipe and an outer peripheral side pipe in a double pipe, respectively. To do.
(4)上記(1)〜(3)のいずれか1つにおいて、好ましくは、前記気体改質燃料供給配管の下方側にドレントラップを設ける。 ( 4 ) In any one of the above (1) to ( 3 ), preferably, a drain trap is provided below the gas reformed fuel supply pipe.
これにより、気体改質燃料供給配管においてドレンが発生した場合、発生したドレンをドレントラップから排出するので、燃焼器に供給する気体改質燃料にドレンが含まれるのを確実に防止することができる。 Thus, when drain is generated in the gas reformed fuel supply pipe, the generated drain is discharged from the drain trap, so that it is possible to reliably prevent the gas reformed fuel supplied to the combustor from containing drain. .
(5)上記(4)において、好ましくは、前記ドレントラップを介し前記気体改質燃料供給配管から排出したドレンを、前記気液分離器で分離した液体改質燃料に合流させる合流配管手段を設ける。 ( 5 ) In the above ( 4 ), preferably, there is provided a merging pipe means for merging the drain discharged from the gas reformed fuel supply pipe via the drain trap with the liquid reformed fuel separated by the gas-liquid separator. .
気体改質燃料供給配管において発生したドレンは液体改質燃料として取り扱うことができる場合があり、このような場合はドレントラップを介し気体改質燃料供給配管から排出したドレンを、気液分離器で分離した液体改質燃料に合流配管手段を介し合流させる。これにより、改質燃料の利用率を向上することができる。 In some cases, the drain generated in the gas reformed fuel supply pipe can be handled as a liquid reformed fuel. In such a case, the drain discharged from the gas reformed fuel supply pipe via the drain trap is removed by the gas-liquid separator. The separated liquid reformed fuel is joined through a joining pipe means. Thereby, the utilization factor of reformed fuel can be improved.
本発明によれば、気体改質燃料供給配管内のドレン発生量を低減し、信頼性を向上することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the amount of drain generation in gas reforming fuel supply piping can be reduced, and reliability can be improved.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の第1実施形態を図1〜図3により説明する。
図1は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービン設備の全体構成を表す概略図である。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of a reformed fuel-fired gas turbine facility according to the present embodiment.
この図1において、改質燃料焚きガスタービン設備は、重質油を貯留する重質油タンク1と、この重質油タンク1からの重質油を加圧する重質油加圧ポンプ2と、水を貯留する水タンク3と、この水タンク3からの水を加圧するポンプ4と、ポンプ2,4で加圧した重質油及び水を高温に加熱する熱交換器5と、この熱交換器5から導入した重質油及び水を高温高圧条件下で混合して改質する改質器6と、この改質器6で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器7と、この気液分離器7で分離した液体改質燃料及び気体改質燃料のうちいずれか一方又は両方を圧縮機8からの圧縮空気とともに燃焼する燃焼器9と、圧縮機8のロータ(図示せず)と連結され、燃焼器9で発生した燃焼ガスにより駆動するタービン10と、このタービン10の駆動により発電するガスタービン用発電機11とを備えている。
In FIG. 1, a reformed fuel-fired gas turbine facility includes a heavy oil tank 1 that stores heavy oil, a heavy oil pressure pump 2 that pressurizes heavy oil from the heavy oil tank 1, A
熱交換器5は、加熱ガス生成装置12で生成した加熱ガスを導入し、この加熱ガスとの熱交換により重質油及び水を加熱するようになっている。改質器6は、高温高圧条件下で重質油を超臨界水又は亜臨界水と混合し、重質油を分解して軟質化するとともにバナジウム等の重金属を分離し、分離した重金属が改質器6内に充填された捕捉剤と反応して除去される。なお、改質器6内の高温高圧条件は、不純物の除去効率やコーキング防止の観点から、例えば450℃、20MPa程度とすることが好ましい。
The
気液分離器7は、改質器6から導入した改質燃料を減圧するとともに例えば冷却水等によって冷却し、気体改質燃料及び液体改質燃料に分離するようになっている。そして、気液分離器7で分離した液体改質燃料は、液体改質燃料タンク13に一旦貯留され、供給ポンプ14の駆動によって液体改質燃料供給配管15を介し燃焼器9に供給されるようになっている。また、気液分離器7で分離した気体改質燃料は、気体改質燃料供給配管16を介し燃焼器9に供給されるようになっている。
The gas-
ここで本実施形態の大きな特徴として、気液分離器7には、気体改質燃料の温度を調整する温度調整部17(温度調整手段)が設けられている。この温度調整部17は、気液分離器7に導入した改質燃料を冷却する冷却水量を調整して、改質燃料の温度すなわち気体改質燃料及び液体改質燃料の温度を調整するようになっている。次に、この温度調整部17で調整する気体改質燃料の温度を図2により説明する。図2は、気体改質燃料の温度と液化率の関係を表す特性図である。
Here, as a major feature of the present embodiment, the gas-
この図2において、横軸は気体改質燃料の温度をとって表し、縦軸は気体改質燃料の温度が改質温度T1の状態から低下したときの液化率をとって表している。気体改質燃料の温度が改質温度T1から温度T2(変曲点)までの範囲、及び温度T2から油蒸留開始温度T3までの範囲では、温度が低くなるにつれて液化率がそれぞれ単調増加する。気体改質燃料の温度が油蒸留開始温度T3から水飽和温度T4までの範囲(その温度範囲は50℃程度)では、温度が低くなるにつれてわずかな勾配で液化率が単調増加する。気体改質燃料の温度が水飽和温度T4以下となる範囲では、温度が低くなるにつれて比較的大きな勾配で液化率が単調増加する。以上のことから、気体改質燃料の温度が油蒸留開始温度T3から水飽和温度T4までの範囲内において変化したとき、液化量が一番少ないことがわかる。なお、改質温度T1から水飽和温度T4までの範囲内で、気体改質燃料の温度が低下したときは、主に油分がドレンとして発生し、水飽和温度T4以下となる範囲内で気体改質燃料の温度が低下したときは、水分がドレンとして発生する。 In FIG. 2, the horizontal axis represents the temperature of the gas reforming fuel, the vertical axis represents taking liquefaction rate when the temperature of the gas reforming fuel is decreased from the state of the reforming temperature T 1. Range of temperature of the gas reforming fuel from the reforming temperatures T 1 to temperature T 2 (inflection point), and the range of temperature T 2 to the oil still starting temperature T 3, the liquefaction rate respectively as the temperature is lowered Monotonically increasing. In the range of temperature of the gas reforming fuel from the oil distillation starting temperature T 3 until the water saturation temperature T 4 (the temperature range is about 50 ° C.), slight slope in the liquefaction rate as temperature decreases monotonically increases. In the range where the temperature of the gas reforming fuel is water saturation temperature T 4 less, liquefied ratio with a relatively large gradient as the temperature decreases monotonically increases. From the above, when the temperature of the gas reforming fuel is changed in the range from oil distillation starting temperature T 3 until the water saturation temperature T 4, it is understood that the liquefaction amount is small best. In the range from the reforming temperatures T 1 until the water saturation temperature T 4, when the temperature of the gas reforming fuel is decreased, mainly oil is generated as a drain, the range of water saturation temperature T 4 less When the temperature of the gas reformed fuel decreases, moisture is generated as drain.
本実施形態の温度調整部17は、気液分離器7で分離した気体改質燃料の温度を、油蒸留開始温度T3から水飽和温度T4までの範囲内の所定の温度、好ましくは油蒸留開始温度T3となるように調整している。これにより、気液分離器7は、水蒸気を含んだ気体改質燃料と液体改質燃料に分離するようになっている。
また本実施形態の大きな特徴として、上記気体改質燃料供給配管16は、気体改質燃料の温度が水飽和温度T4以上に保持されるように、上記温度調整部17で調整した気体改質燃料の温度に対応する配管長さ(本実施形態では、気液分離器7から燃焼器9までの配管長さ)で配設している。その詳細を図3により説明する。図3は、気体改質燃料供給配管16における配管長さと気体改質燃料の温度低下の関係を表す特性図である。
The A major feature of this embodiment, the gas reforming
この図3において、横軸は、気体改質燃料供給配管16の配管長さLをとって表し、縦軸は、気体改質燃料供給配管16を保温用断熱材が巻かれた配管で構成した場合の自然放熱による気体改質燃料の温度低下ΔTをとって表している。気体改質燃料供給配管16の配管長さLが長くなるにつれて、自然放熱による気体改質燃料の温度低下ΔTが単調増加する。
In FIG. 3, the horizontal axis represents the length L of the gas reformed
本実施形態の気体改質燃料供給配管16は、自然放熱による気体改質燃料の温度低下ΔTを考慮し、その温度低下の許容幅ΔTmax(温度調整部17で調整した気体改質燃料の温度すなわち気体改質燃料の気液分離器7出口側温度と、水飽和温度T4との差)に相当する配管長さLmax以下となるように配設する。すなわち、例えば温度調整部17で気体改質燃料の温度を油蒸留開始温度T3に調整した場合は、温度低下の許容幅ΔTmaxが50℃程度(=T3−T4、図2参照)となり、これに相当する配管長さLmaxが800m(図3参照)となる。この場合、気体改質燃料供給配管16の配管長さを800m以下となるように配設することにより、気体改質燃料の温度を水飽和温度T4以上に保持するようになっている。
The gas reformed
以上のように構成された本実施形態においては、温度調整部17は、気体改質燃料の温度を油蒸留開始温度T3から水飽和温度T4までの範囲内の所定の温度、例えば油蒸留開始温度T3に調整する。これにより、例えば気体改質燃料を水飽和温度T4以下の常温まで冷却する場合に比べ、システム全体の熱効率を向上することができる。また、気体改質燃料供給配管16は、気体改質燃料の温度を水飽和温度T4以上に保持するように、温度調整部17で調整した気体改質燃料の油蒸留開始温度T3(すなわち温度低下の許容幅ΔT=50℃程度)に対応する配管長さ800m以下で配設する。これにより、気体改質燃料供給配管16内の気体改質燃料は、温度低下に伴う液化量が少ない油蒸留開始温度T3から水飽和温度T4までの範囲内に保持され、ドレン発生量を低減することができる。したがって、燃焼器に供給する気体改質燃料にドレンが含まれた場合に生じる様々な問題(例えば燃焼器9における不安定燃焼やバーナ燃料噴射孔の詰まり、タービン10の負荷変動等)を抑制し、信頼性を向上することができる。
In the present embodiment configured as described above, the
また本実施形態においては、燃焼器9は、水蒸気を含む気体改質燃料を圧縮空気とともに燃焼する。これにより、例えば水蒸気を含まない気体改質燃料を燃焼する場合に比べ、火炎温度低下の作用により窒素酸化物発生の低減等の効果を得ることができる。
Moreover, in this embodiment, the
なお、上記一実施形態においては、気体改質燃料供給配管16は、気体改質燃料の温度を水飽和温度T4以上に保持するように、気液分離器7から燃焼器9までの配管長さLを制限する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば気体改質燃料供給配管16の途中に気体改質燃料を保温又は加温する保温手段を設けた場合は、気液分離器7から保温手段までの配管長さ及び保温手段から燃焼器9までの配管長さを制限し、気体改質燃料の温度を水飽和温度T4以上に保持するようにしてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
In the above embodiment, the gas reforming
本発明の第2実施形態を図4により説明する。本実施形態は、上記気体改質燃料供給配管16で発生したドレンを排出する配管手段を設けた実施形態である。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an embodiment in which piping means for discharging the drain generated in the gas reformed
図4は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービン設備の全体構成を表す概略図である。なお、この図4において、上記第1の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the overall configuration of the reformed fuel-fired gas turbine facility according to the present embodiment. In FIG. 4, parts that are the same as in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted as appropriate.
本実施形態では、気体改質燃料供給配管16の下方側にドレントラップ18を設け、このドレントラップ18の下流側に三方弁19を接続し、この三方弁19の出口側一方にドレン排出用配管20を接続し、三方弁19の出口側他方にドレン合流用配管21を接続する。例えばタービン起動時等は気体改質燃料供給配管16の温度が低く、気体改質燃料の温度が水飽和温度T4以下となって水を含むドレンが発生する可能性がある。そこで、三方弁19を切換え操作してドレントラップ18とドレン排出用配管20を連通した場合は、気体改質燃料供給配管16で発生したドレンがドレントラップ18、三方弁19、及びドレン排出用配管20を介し排出され、廃液として処理される。これにより、燃焼器9に供給する気体改質燃料にドレンが含まれるのを確実に防止することができる。
In this embodiment, a drain trap 18 is provided below the gas reformed
また例えばタービン運転時等に気体改質燃料供給配管16内の気体改質燃料の温度が水飽和温度T4以上に保持された場合、気体改質燃料供給配管16で発生したドレンは液体改質燃料(油分)として取り扱うことができる。そこで、三方弁19を切換え操作してドレントラップ18とドレン合流用配管21を連通した場合は、気体改質燃料供給配管16で発生したドレンがドレントラップ18、三方弁19、及びドレン合流用配管21を介し液体改質燃料タンク13に合流する。これにより、改質燃料の利用率を向上することができる。
Further, for example if the temperature of the gas reforming fuel turbine operation or the like gas reforming
本発明の第3の実施形態を図5により説明する。本実施形態は、タービンの排熱により蒸気を生成する排熱回収ボイラを設け、この排熱回収ボイラで生成した蒸気を気液分離器に供給する蒸気供給配管を設けた実施形態である。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, an exhaust heat recovery boiler that generates steam by exhaust heat of the turbine is provided, and a steam supply pipe that supplies steam generated by the exhaust heat recovery boiler to a gas-liquid separator is provided.
図5は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービン設備の全体構成を表す概略図である。なお、この図5において、上記第1及び第2の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。 FIG. 5 is a schematic diagram showing the overall configuration of the reformed fuel-fired gas turbine facility according to the present embodiment. In FIG. 5, the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
本実施形態による改質燃料焚きガスタービン設備は、いわゆるコンバインド発電設備であり、上記タービン10からの排気ガスにより水を加熱して蒸気を生成する排熱回収ボイラ22と、この排熱回収ボイラ22で生成した蒸気により駆動する蒸気タービン23と、この蒸気タービン23の駆動により発電する蒸気タービン用発電機24と、排熱回収ボイラ22で生成した蒸気を気液分離器25に供給するとともに、気体改質燃料供給配管26を保温又は加温するように配設した蒸気供給配管27とを備えている。
The reformed fuel-fired gas turbine facility according to the present embodiment is a so-called combined power generation facility, and an exhaust
気体改質燃料供給配管26及び蒸気供給配管27は、二重管28の内周側管路及び外周側管路をそれぞれ含むように構成している。詳細には、気体改質燃料供給配管26は、例えば、二重管28の内周側管路と、二重管28の内周側管路及び気液分離器25の間に接続された配管29と、二重管28の内周側管路及び燃焼器9の間に接続された配管30とで構成されており、気液分離器25で分離した気体改質燃料を燃焼器9に供給するようになっている。蒸気供給配管27は、例えば、二重管28の外周側管路と、二重管28の外周側管路及び排熱回収ボイラ22の間に接続された配管31と、二重管28の外周側管路及び気液分離器25に接続された配管32とで構成されており、排熱回収ボイラ22で生成した蒸気を気液分離器25に供給するようになっている。なお、配管29〜32のうちいずれかを省略して、二重管28を燃焼器9又は気液分離器25に直接接続するような構成としてもよい。
The gas reformed
気液分離器25は、蒸気供給配管27を介し導入した蒸気(但し、蒸気温度は改質温度T1以下であり、当然ながら水飽和温度T4以上である)を用いて、改質器6から導入した改質燃料を冷却し、水蒸気を含む気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する。これにより、上記第1の実施形態同様、例えば気体改質燃料を水飽和温度T4以下の常温まで冷却する場合に比べ、システム全体の熱効率の向上を図ることができる。
Gas-
また、蒸気供給配管27を構成する二重管28の外周側管路は、気体改質燃料供給配管26を構成する二重管28の内周側管路を保温又は加温する。これにより、気体改質燃料供給配管26を保温又は加温するための熱源を別途設ける必要が生じないのでシステム全体の熱効率が低下することなく、気体改質燃料供給配管26を保温又は加温することができ、これによって気体改質燃料供給配管26内のドレン発生量を低減することができる。したがって、燃焼器9に供給する気体改質燃料にドレンが含まれた場合等に生じる様々な問題を抑制し、信頼性を向上することができる。
Further, the outer peripheral side pipe of the
本発明の第4実施形態を図6により説明する。本実施形態は、排熱回収ボイラで生成した蒸気を熱交換器に供給する蒸気供給配管を設けた実施形態である。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an embodiment in which a steam supply pipe for supplying steam generated by the exhaust heat recovery boiler to the heat exchanger is provided.
図6は、本実施形態による改質燃料焚きガスタービン設備の全体構成を表す概略図である。なお、この図6において、上記第3の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the overall configuration of the reformed fuel-fired gas turbine facility according to the present embodiment. In FIG. 6, the same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
本実施形態では、上記排熱回収ボイラ22で生成した蒸気を上記熱交換器5に供給するとともに、上記気体改質燃料供給配管26を保温又は加温するように配設した蒸気供給配管33を備えている。この蒸気供給配管33は、例えば、上記二重管28の外周側管路と、二重管28の外周側管路及び排熱回収ボイラ22の間に接続された配管34と、二重管28の外周側管路及び熱交換器5に接続された配管35とで構成されている。なお、二重管28における蒸気と気体改質燃料の温度差が大きい場合は、二重管28の内周側管路と外周側管路の間に断熱部材を設けることが好ましい。
In the present embodiment, the steam generated by the exhaust
本実施形態の熱交換器5は、蒸気供給配管33を介し導入した蒸気との熱交換により、ポンプ2,4で加圧した重質油及び水を加熱する。これにより、上記実施形態の加熱ガス生成装置12を設ける必要がなくなり、システム全体の熱効率の向上及びコスト低減を図ることができる。
The
また、蒸気供給配管33を構成する二重管28の外周側管路は、気体改質燃料供給配管26を構成する二重管28の内周側管路を保温又は加温する。これにより、気体改質燃料供給配管26を保温又は加温するための熱源を別途設ける必要が生じないのでシステム全体の熱効率が低下することなく、気体改質燃料供給配管26を保温又は加温することができ、これによって気体改質燃料供給配管26内のドレン発生量を低減することができる。したがって、燃焼器9に供給する気体改質燃料にドレンが含まれた場合等に生じる様々な問題を抑制し、信頼性を向上することができる。
Further, the outer peripheral side pipe of the
なお、上記第3及び第4の実施形態における気体改質燃料供給配管26の下方側には、上記第2の実施形態で説明したドレントラップ18、三方弁19、ドレン排出用配管20、及びドレン合流用配管21を設けてもよい。このような場合、上記第2の実施形態同様、気体改質燃料供給配管26で発生したドレンを排出して燃焼器9に供給する気体改質燃料にドレンが含まれるのを確実に防止することができ、また三方弁19の切換え操作により、気体改質燃料供給配管26で発生したドレンを液体改質燃料タンク13に合流させて改質燃料の利用率を向上することができる。
The drain trap 18, the three-
6 改質器
7 気液分離器
8 圧縮機
9 燃焼器
10 タービン
16 気体改質燃料供給配管
17 温度調整部(温度調整手段)
18 ドレントラップ
19 三方弁(合流配管手段)
21 ドレン合流用配管(合流配管手段)
22 排熱回収ボイラ
25 気液分離器
26 気体改質燃料供給配管
27 蒸気供給配管
28 二重管
33 熱交換器
34 蒸気供給配管
L 気体改質燃料供給配管の配管長さ
T3 油蒸留開始温度
T4 水飽和温度
6
18
21 Drain merging piping (merging piping means)
22 Waste
Claims (5)
重質油を超臨界水又は亜臨界水と混合して改質する改質器と、
この改質器で改質した改質燃料を気体改質燃料及び液体改質燃料に分離する気液分離器と、
この気液分離器で分離した気体改質燃料の温度を、油蒸留開始温度から水飽和温度までの範囲内の所定の温度に調整する温度調整手段と、
前記気液分離器から導入した気体改質燃料を圧縮機から導入した圧縮空気とともに燃焼する燃焼器と、
この燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、
このタービンの排熱を利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を前記気液分離器に供給する蒸気供給配管とを備え、
前記気液分離器から前記燃焼器に気体改質燃料を供給する気体改質燃料供給配管は、気体改質燃料の温度を水飽和温度以上に保持するように設けた
ことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。 In the reformed fuel-fired gas turbine facility that operates with the reformed fuel that reformed heavy oil,
A reformer for reforming by mixing heavy oil with supercritical water or subcritical water;
A gas-liquid separator for separating the reformed fuel reformed by the reformer into a gas reformed fuel and a liquid reformed fuel;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the gas reformed fuel separated by the gas-liquid separator to a predetermined temperature within the range from the oil distillation start temperature to the water saturation temperature;
A combustor for combusting the gas reformed fuel introduced from the gas-liquid separator together with the compressed air introduced from the compressor;
A turbine driven by combustion gas generated in the combustor ;
An exhaust heat recovery boiler that generates steam using the exhaust heat of this turbine;
A steam supply pipe for supplying steam generated in the exhaust heat recovery boiler to the gas-liquid separator ;
A gas reforming fuel supply pipe for supplying gas reforming fuel from the gas-liquid separator to the combustor is provided so as to maintain the temperature of the gas reforming fuel at or above the water saturation temperature. Fuel-fired gas turbine equipment.
前記気体改質燃料供給配管は、前記温度調整手段で調整した気体改質燃料の温度に対応する配管長さを有し、その配管長さが800m以下となるように配設した
ことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。 In the reformed fuel-fired gas turbine equipment according to claim 1,
The gas reformed fuel supply pipe has a pipe length corresponding to the temperature of the gas reformed fuel adjusted by the temperature adjusting means, and the pipe length is arranged to be 800 m or less. Reformed fuel-fired gas turbine equipment.
前記気体改質燃料供給配管及び前記蒸気供給配管は、二重管における内周側管路及び外周側管路をそれぞれ含むように構成した
ことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。 In reformed-fuel-burning gas turbine equipment according to claim 1 or 2, wherein,
The gas reformed fuel supply pipe and the steam supply pipe are each configured to include an inner peripheral side pipe and an outer peripheral side pipe in a double pipe, respectively.
前記気体改質燃料供給配管の下方側にドレントラップを設けた
ことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。 In the reformed fuel-fired gas turbine equipment according to any one of claims 1 to 3 ,
A reformed fuel-fired gas turbine facility, wherein a drain trap is provided below the gas reformed fuel supply pipe.
前記ドレントラップを介し前記気体改質燃料供給配管から排出したドレンを、前記気液分離器で分離した液体改質燃料に合流させる合流配管手段を設けた
ことを特徴とする改質燃料焚きガスタービン設備。 In the reformed fuel-fired gas turbine equipment according to claim 4 ,
A reformed fuel-fired gas turbine characterized by comprising a joining pipe means for joining the drain discharged from the gas reformed fuel supply pipe via the drain trap to the liquid reformed fuel separated by the gas-liquid separator. Facility.
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