特許第6623318号(P6623318)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 三菱日立パワーシステムズ株式会社の特許一覧
<>
  • 特許6623318-燃料ガス供給装置および方法 図000002
  • 特許6623318-燃料ガス供給装置および方法 図000003
  • 特許6623318-燃料ガス供給装置および方法 図000004
  • 特許6623318-燃料ガス供給装置および方法 図000005
  • 特許6623318-燃料ガス供給装置および方法 図000006
  • 特許6623318-燃料ガス供給装置および方法 図000007
  • 特許6623318-燃料ガス供給装置および方法 図000008
  • 特許6623318-燃料ガス供給装置および方法 図000009
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6623318
(24)【登録日】2019年11月29日
(45)【発行日】2019年12月18日
(54)【発明の名称】燃料ガス供給装置および方法
(51)【国際特許分類】
   F02C 7/22 20060101AFI20191209BHJP
   F02C 9/26 20060101ALI20191209BHJP
   F23K 5/00 20060101ALI20191209BHJP
   F02C 9/48 20060101ALN20191209BHJP
【FI】
   F02C7/22 B
   F02C9/26
   F23K5/00 301E
   !F02C9/48
【請求項の数】9
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2019-90799(P2019-90799)
(22)【出願日】2019年5月13日
【審査請求日】2019年7月1日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】514030104
【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】藤冨 陽介
(72)【発明者】
【氏名】五十嵐 哲也
(72)【発明者】
【氏名】川嵜 祐輔
【審査官】 高吉 統久
(56)【参考文献】
【文献】 特開平05−118297(JP,A)
【文献】 特開2006−316687(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2010/0287945(US,A1)
【文献】 特開2004−211672(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F02C 7/22
F02C 9/26
F02C 9/48
F23K 5/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料ガス供給源と燃焼器とを接続する燃料ガス供給通路と、
前記燃料ガス供給通路に設けられて燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機と、
前記燃料ガス圧縮機に導入される前記燃料ガスの圧力を検出する第1の圧力検出部と、
前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機より上流側に設けられて前記第1の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように前記燃料ガスの圧力を調節する調節弁と、
を備え、
前記燃料ガス圧縮機を迂回するように一端部が前記燃料ガス圧縮機より上流側の前記燃料ガス供給通路に接続されて他端部が前記燃料ガス圧縮機より下流側の前記燃料ガス供給通路に接続されるバイパス通路と、前記バイパス通路における前記燃料ガスの逆流を阻止する逆止弁とが設けられ、前記調節弁の上流側に設けた第2の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記調節弁の処理可能な予め設定された上限圧力以上のときに、前記燃料ガス圧縮機への前記燃料ガスの供給を遮断すると共に前記燃料ガス圧縮機の作動を停止し、前記燃料ガスを前記バイパス通路に流通させる、
ことを特徴とする燃料ガス供給装置。
【請求項2】
前記調節弁は、減圧弁であることを特徴とする請求項1に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項3】
前記第2の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記上限圧力よりも低いときに、前記燃料ガス圧縮機へ前記燃料ガスを供給すると共に前記燃料ガス圧縮機を作動することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項4】
前記調節弁は、前記燃料ガス供給通路と前記バイパス通路の一端部との接続部と、前記燃料ガス圧縮機との間に配置されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項5】
前記調節弁は、前記燃料ガス供給通路における前記バイパス通路の一端部との接続部より上流側に配置されることを特徴とする請求項3に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項6】
前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機と、前記燃料ガス供給通路と前記バイパス通路の他端部との間に、前記燃料ガス圧縮機の吐出口から前記燃料ガスが流入するのを遮断する隔離弁が設けられることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項7】
前記第1の圧力検出部および前記第2の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力に基づいて前記調節弁および前記燃料ガス圧縮機を制御する制御装置が設けられることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項8】
前記第1の圧力検出部および前記第2の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力に基づいて前記燃料ガス圧縮機を作動するための指令を出す指令装置が設けられることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項9】
燃料ガス供給源と燃焼器とを接続する燃料ガス供給通路と、
前記燃料ガス供給通路を流れる燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機と、
前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機より上流側に設けられる調節弁と、
前記燃料ガス圧縮機を迂回するように一端部が前記燃料ガス圧縮機より上流側の前記燃料ガス供給通路に接続されて他端部が前記燃料ガス圧縮機より下流側の前記燃料ガス供給通路に接続されるバイパス通路と、
前記バイパス通路における前記燃料ガスの逆流を阻止する逆止弁と、
を備える燃料ガス供給装置に於いて、
前記燃料ガス圧縮機に導入される前記燃料ガスの圧力が前記燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように前記調節弁により前記燃料ガスの圧力を調節すると共に、
前記調節弁の上流側に設けた第2の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記調節弁の処理可能な予め設定された上限圧力以上のときに、前記燃料ガス圧縮機への前記燃料ガスの供給を遮断すると共に前記燃料ガス圧縮機の作動を停止し、前記燃料ガスを前記バイパス通路に流通させる、
ことを特徴とする燃料ガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、ガスタービンの燃焼器に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。圧縮機は、空気取入口から取り込まれた空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスを得る。タービンは、この燃焼ガスにより駆動し、同軸上に連結された発電機を駆動する。
【0003】
このガスタービンにて、燃焼器は、所定の圧力の燃料ガスが供給される。この場合、ガス会社から供給される燃料ガスの圧力が、燃焼器に供給する燃料ガスの圧力とほぼ同等であれば、燃料ガスを昇圧する必要がない。しかし、ガス会社から供給される燃料ガスの圧力が、燃焼器に供給する燃料ガスの圧力より低圧であれば、燃料ガス圧縮機により昇圧して燃焼器に供給する。このような燃料ガス供給装置としては、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第3993515号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したようにガス会社から供給される燃料ガスは、圧力が燃焼器に供給する所定の圧力であれば、そのまま燃焼器に供給され、圧力が燃焼器に供給する所定の圧力より低ければ、ガス圧縮機により昇圧してから燃焼器に供給される。ところが、ガス圧縮機は、低圧の燃料ガスを昇圧するものであるが、処理することができる燃料ガスの吸込み圧力に上限値がある。すなわち、ガス圧縮機に対して上限値を超える圧力の燃料ガスが導入されると、ガス圧縮機に大きな負荷が作用し、破損の要因になってしまうおそれがある。ガス圧縮機が破損すると、燃料ガスを燃焼器に供給することができず、プラントが停止してしまうという課題がある。
【0006】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、燃料ガスを昇圧する燃料ガス圧縮機の破損を抑制して適正圧力の燃料ガスを継続して供給することができる燃料ガス供給装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するための本発明の燃料ガス供給装置は、燃料ガス供給源と燃焼器とを接続する燃料ガス供給通路と、前記燃料ガス供給通路に設けられて燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機と、前記燃料ガス圧縮機に導入される前記燃料ガスの圧力を検出する第1の圧力検出部と、前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機より上流側に設けられて前記第1の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように前記燃料ガスの圧力を調節する調節弁と、を備えることを特徴とする。
【0008】
そのため、燃料ガス圧縮機に導入される燃料ガスは、調節弁により燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように圧力が調節されてから燃料ガス圧縮機に供給される。すると、燃料ガス圧縮機は、燃料ガスを適正に圧縮して所定の圧力まで昇圧した後、燃料ガス供給通路から燃焼器に供給する。その結果、燃料ガスを昇圧する燃料ガス圧縮機の破損を抑制して適正圧力の燃料ガスを継続して燃焼器に供給することができる。
【0009】
本発明の燃料ガス供給装置では、前記調節弁は、減圧弁であることを特徴とする。
【0010】
そのため、調節弁を減圧弁とすることで、燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように燃料ガスの圧力を適正に減圧することができる。
【0011】
本発明の燃料ガス供給装置では、前記燃料ガス圧縮機を迂回するように一端部が前記燃料ガス圧縮機より上流側の前記燃料ガス供給通路に接続されて他端部が前記燃料ガス圧縮機より下流側の前記燃料ガス供給通路に接続されるバイパス通路と、前記バイパス通路における前記燃料ガスの逆流を阻止する逆止弁とが設けられ、前記調節弁の上流側に設けた第2の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記調節弁の処理可能な予め設定された上限圧力以上のときに、前記燃料ガス圧縮機への前記燃料ガスの供給を遮断すると共に前記燃料ガス圧縮機の作動を停止し、前記燃料ガスを前記バイパス通路に流通させることを特徴とする。
【0012】
そのため、燃料ガスの圧力が燃料ガス圧縮機の上限圧力以上のときに、燃料ガス圧縮機への燃料ガスの供給を遮断すると共に燃料ガス圧縮機の作動を停止し、燃料ガスをバイパス通路に流通させることから、高圧の燃料ガスによる燃料ガス圧縮機の破損を抑制することができると共に、燃料ガスを継続して燃焼器に供給することができる。
【0013】
本発明の燃料ガス供給装置では、前記第2の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力が前記上限圧力よりも低いときに、前記燃料ガス圧縮機へ前記燃料ガスを供給すると共に前記燃料ガス圧縮機を作動することを特徴とする。
【0014】
そのため、燃料ガスの圧力が燃料ガス圧縮機の上限圧力よりも低いときに、燃料ガス圧縮機へ燃料ガスを供給することから、燃料ガスを所定の圧力に昇圧してから燃焼器に供給することができる。
【0015】
本発明の燃料ガス供給装置では、前記調節弁は、前記燃料ガス供給通路と前記バイパス通路の一端部との接続部と、前記燃料ガス圧縮機との間に配置されることを特徴とする。
【0016】
そのため、調節弁をバイパス通路の接続部と燃料ガス圧縮機との間に配置することから、調節弁と燃料ガス圧縮機との距離が短くなり、構成及び制御の簡素化を図ることができる。
【0017】
本発明の燃料ガス供給装置では、前記調節弁は、前記燃料ガス供給通路における前記バイパス通路の一端部との接続部より上流側に配置されることを特徴とする。
【0018】
そのため、調節弁をバイパス通路の接続部より上流側に配置することから、燃料ガスの圧力を早期に適正圧力に調節してからバイパス通路に供供することとなり、応答性を向上することができる。
【0019】
本発明の燃料ガス供給装置では、前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機と、前記燃料ガス供給通路と前記バイパス通路の他端部との間に、前記燃料ガス圧縮機の吐出口から前記燃料ガスが流入するのを遮断する隔離弁が設けられることを特徴とする。
【0020】
そのため、燃料ガス圧縮機とバイパス通路の下流側の接続部との間に燃料ガス圧縮機の吐出口から燃料ガスが流入するのを遮断する隔離弁を設けることから、バイパス通路を通った高圧の燃料ガスが隔離弁に阻止されて燃料ガス圧縮機に逆流することがなく、燃料ガス圧縮機の破損を抑制することができる。
【0021】
本発明の燃料ガス供給装置では、前記第1の圧力検出部および前記第2の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力に基づいて前記調節弁および燃料ガス圧縮機を制御する制御装置が設けられることを特徴とする。
【0022】
そのため、制御装置が燃料ガスの圧力に基づいて調節弁および燃料ガス圧縮機を制御することから、燃焼器への供給する燃料ガスの圧力調節を自動で行うことが可能となり、作業性を向上することができる。
【0023】
本発明の燃料ガス供給装置では、前記第1の圧力検出部および前記第2の圧力検出部が検出した前記燃料ガスの圧力に基づいて前記燃料ガス圧縮機を作動するための指令を出す指令装置が設けられることを特徴とする。
【0024】
そのため、指令装置が燃料ガスの圧力に基づいて燃料ガス圧縮機を作動するための指令を出すことから、作業者による燃料ガス圧縮機の作動操作が容易になると共に、自動制御が不要となってコストを削減することができる。
【0025】
また、本発明の燃料ガス供給方法は、燃料ガス供給源と燃焼器とを接続する燃料ガス供給通路と、前記燃料ガス供給通路を流れる燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機と、前記燃料ガス供給通路における前記燃料ガス圧縮機より上流側に設けられる調節弁と、を備える燃料ガス供給装置に於いて、前記燃料ガス圧縮機に導入される前記燃料ガスの圧力が前記燃料ガス圧縮機の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように前記調節弁により前記燃料ガスの圧力を調節する、ことを特徴とする。
【0026】
そのため、高圧の燃料ガスによる燃料ガス圧縮機の破損を抑制することができると共に、燃料ガスを継続して燃焼器に供給することができる。
【発明の効果】
【0027】
本発明の燃料ガス供給装置および方法によれば、燃料ガスを昇圧するガス圧縮機の破損を抑制し、適正圧力の燃料ガスを継続して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
図1図1は、第1実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。
図2図2は、燃料ガス供給方法を表すフローチャートである。
図3図3は、燃料ガス圧縮機の作動状態から停止状態への切替時の制御を表すタイムチャートである。
図4図4は、燃料ガス圧縮機の停止状態から作動状態への切替時の制御を表すタイムチャートである。
図5図5は、第2実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。
図6図6は、燃料ガス供給方法を表すフローチャートである。
図7図7は、第3実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。
図8図8は、ガスタービンの全体構成を表す概略図である。
【0029】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【0030】
[第1実施形態]
図8は、ガスタービンの全体構成を表す概略図である。第1実施形態において、図8に示すように、ガスタービン10は、圧縮機11と、燃焼器12と、タービン13とを備える。
【0031】
圧縮機11とタービン13は、回転軸14により一体回転可能に連結され、回転軸14に発電機15が連結される。圧縮機11は、空気取り込みラインL1から取り込んだ空気Aを圧縮する。燃焼器12は、圧縮機11から圧縮空気供給ラインL2を通して供給された圧縮空気CAと、燃料ガス供給ラインL3から供給された燃料Fとを混合して燃焼する。タービン13は、燃焼器12から燃焼ガス供給ラインL4を通して供給された燃焼ガスCGにより回転駆動する。発電機15は、タービン13が回転することで伝達される回転力により駆動する。また、タービン13は、排ガスEGを排出する排ガス排出ラインL5が連結される。
【0032】
そのため、ガスタービン10の運転時、圧縮機11は空気Aを圧縮し、燃焼器12は供給された圧縮空気CAと燃料Fとを混合して燃焼する。タービン13は燃焼器12から供給された燃焼ガスCGにより回転駆動し、発電機15が発電を行う。そして、ガスタービン10(タービン13)からは、排ガスEGが排出される。
【0033】
第1実施形態の燃料ガス供給装置は、燃料ガス供給ラインL3により燃焼器12に供給される燃料Fを圧縮して昇圧可能である。図1は、第1実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。
【0034】
第1実施形態において、図1に示すように、燃料ガス供給装置20は、燃料ガス供給源100とガスタービン10の燃焼器12とを接続する燃料ガス供給通路としての燃料ガス供給ラインL3に設けられる。燃料ガス供給装置20は、燃料ガス供給ラインL3に、燃料ガスの供給方向の上流側から順に、燃料ガス減圧ステーション21と、燃料ガス浄化装置22と、減圧弁(調節弁)23と、燃料ガス圧縮機24と、隔離弁25と、燃料ガス加温装置26と、圧力調整弁(PCV)27と、流量調整弁(FCV)28が設けられる。
【0035】
燃料ガス減圧ステーション21は、燃料ガス供給源100から供給される燃料ガスの圧力(例えば、3.7MPa〜6.0MPa)を配管の許容圧力以下の所定圧力(例えば、3.7MPa〜4.05MPa)まで減圧するものである。燃料ガス浄化装置22は、燃料ガスに含まれる異物などを除去するフィルタである。減圧弁23は、燃料ガス減圧ステーション21で減圧された燃料ガスを燃料ガス圧縮機24の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力(例えば、3.0MPa)になるように調節(減圧)するものである。減圧弁23は、流れる燃料ガスの流量に応じて切替えられる大流量用減圧弁と小流量用減圧弁を並列に配置することが好ましい。
【0036】
燃料ガス圧縮機24は、燃料ガスを所定圧力(例えば、4.5MPa)まで圧縮して昇圧するものである。隔離弁25は、燃料ガス圧縮機24より下流側に設けられ、燃料ガス供給ラインL3の開放及び遮断を行うものである。燃料ガス加温装置26は、燃料ガスを所定温度まで加温するものである。圧力調整弁27は、燃料ガス圧縮機24により昇圧された燃料ガスを燃焼器12に供給するための最適圧力に調整するものである。流量調整弁28は、圧力調整弁27により圧力が調整された燃料ガスを燃焼器12に供給するための最適量に調整するものである。
【0037】
また、燃料ガス供給装置20は、バイパスライン(バイパス通路)L11と、逆止弁29を有する。
【0038】
バイパスラインL11は、燃料ガス圧縮機24を迂回するように燃料ガス供給ラインL3に並列に設けられる。バイパスラインL11は、上流側の端部(一端部)が減圧弁23および燃料ガス圧縮機24より上流側の燃料ガス供給ラインL3に接続され、下流側の端部(他端部)が燃料ガス圧縮機および隔離弁25より下流側の燃料ガス供給ラインL3に接続される。逆止弁29は、燃料ガスの逆流を阻止するものであり、バイパスラインL11に設けられる。
【0039】
第1実施形態では、バイパスラインL11は、減圧弁23と、燃料ガス圧縮機24と、隔離弁25を迂回するように設けられる。そして、燃料ガス圧縮機24は、減圧弁23と隔離弁25との間に配置される。そのため、減圧弁23および隔離弁25を開放すると、燃料ガスは、燃料ガス圧縮機24に導入され、燃料ガス圧縮機24は、導入した燃料ガスを圧縮する。一方、減圧弁23および隔離弁25を閉止すると、燃料ガス圧縮機24への燃料ガスの導入が遮断され、燃料ガスは、バイパスラインL11に流れ、燃料ガス圧縮機24に圧縮されない。
【0040】
更に、燃料ガス供給装置20は、圧力検出器(第2の圧力検出部)31と、圧力検出器(第1の圧力検出部)32と、圧力検出器33と、圧力検出器34と、制御装置35とを有する。
【0041】
圧力検出器31は、燃料ガス減圧ステーション21と燃料ガス浄化装置22との間に配置され、減圧弁23を通して燃料ガス圧縮機24に導入される燃料ガスの圧力P1を検出する。圧力検出器32は、減圧弁23と燃料ガス圧縮機24との間に配置され、減圧弁23により減圧されて燃料ガス圧縮機24に導入される燃料ガスの圧力P2を検出する。圧力検出器33は、燃料ガス圧縮機24と隔離弁25との間に配置され、燃料ガス圧縮機24により圧縮された燃料ガスの圧力P3を検出する。圧力検出器34は、燃料ガス加温装置26と圧力調整弁27との間に配置され、圧力調整弁27と流量調整弁28により圧力と流量が調整される前の燃料ガスの圧力P4を検出する。
【0042】
制御装置35は、圧力検出器31と圧力検出器32と圧力検出器33と圧力検出器34の検出結果が入力される。制御装置35は、入力結果に基づいて減圧弁23と、燃料ガス圧縮機24と、隔離弁25と、燃料ガス加温装置26と、圧力調整弁27と、流量調整弁28を制御する。
【0043】
すなわち、制御装置35は、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力が、減圧弁23の処理可能な予め設定された上限圧力(例えば、4.05MPa)よりも低いときに、減圧弁23および隔離弁25を開放し、減圧弁23および燃料ガス圧縮機24へ燃料ガスを供給すると共に、燃料ガス圧縮機24を作動する。一方、制御装置35は、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力が上限圧力(例えば、4.05MPa)以上のときに、減圧弁23および隔離弁25を閉止し、減圧弁23および燃料ガス圧縮機24への燃料ガスの供給を遮断すると共に、燃料ガス圧縮機24の作動を停止する。すると、燃料ガスは、バイパスラインL11に流れる。
【0044】
そして、燃料ガス圧縮機24が作動するとき、制御装置35は、燃料ガス圧縮機24に導入される燃料ガスの圧力が、燃料ガス圧縮機24の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力(例えば、3.0MPa)になるように減圧弁23を制御する。また、制御装置35は、圧力検出器32の検出結果に基づいて、減圧弁23をフィードバック制御する。制御装置35は、圧力検出器33の検出結果に基づいて燃料ガス圧縮機24をフィードバック制御する。制御装置35は、圧力検出器34の検出結果に基づいて燃料ガス加温装置26の加温による圧力変化をフィードバック制御する。
【0045】
図2は、燃料ガス供給方法を表すフローチャートである。
【0046】
図1および図2に示すように、ステップS11にて、制御装置35は、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力P1が入力される。ステップS12にて、制御装置35は、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力P1が、燃料ガス圧縮機24の処理可能な吸込み圧力(例えば、3.0MPa)に減圧弁23が減圧可能な上限圧力PL1(例えば、4.05MPa)以上であるか否かを判定する。ここで、燃料ガスの圧力P1が上限圧力PL1より低いと判定(No)されると、制御装置35は、ステップS13にて、減圧弁23を開放し、ステップS14にて、隔離弁25を開放し、ステップS15にて、燃料ガス圧縮機24を作動する。すると、減圧弁23は、圧力が、例えば、3.7MPaから4.05MPaの燃料ガスを3.0MPaまで減圧し、燃料ガス圧縮機24は、圧力が、例えば、3.0MPaの燃料ガスを圧縮し、例えば、4.5MPaまで昇圧する。このとき、バイパスラインL11に逆止弁29が設けられていることから、燃料ガス圧縮機24により昇圧された燃料ガスがバイパスラインL11を逆流することがない。
【0047】
一方、ステップS12にて、燃料ガスの圧力P1が上限圧力PL1以上であると判定(Yes)されると、制御装置35は、ステップS16にて、減圧弁23を閉止し、ステップS17にて、隔離弁25を閉止し、ステップS18にて、燃料ガス圧縮機24の作動を停止する。すると、圧力が、例えば、4.05MPa以上の燃料ガスは、バイパスラインL11に流れ、減圧弁23、燃料ガス圧縮機24、隔離弁25を迂回する。このとき、隔離弁25が閉止していることから、例えば、4.05MPa以上の燃料ガスが燃料ガス供給ラインL3を逆流して燃料ガス圧縮機24に流れ込むことがない。
【0048】
図3は、燃料ガス圧縮機の作動状態から停止状態への切替時の制御を表すタイムチャート、図4は、燃料ガス圧縮機の停止状態から作動状態への切替時の制御を表すタイムチャートである。
【0049】
図1および図3に示すように、時間t1にて、供給される燃料ガスの圧力P1が上限圧力PL1より低いとき、減圧弁23および隔離弁25が開放され、燃料ガス圧縮機24は、燃料ガスを圧縮している。そのため、燃焼器12へ供給する燃料ガスの圧力P4は、燃料ガス圧縮機24の吐出圧である圧力P3、例えば、4.5MPaに維持される。ここで、供給される燃料ガスの圧力P1が上昇し、時間t2にて、上限圧力PL1以上になると、燃料ガス圧縮機24の作動を停止し、遅れて減圧弁23および隔離弁25を閉止する。すると、時間t2にて、燃料ガス圧縮機24の下流側の燃料ガスのP3が低下し始めるものの、供給される燃料ガスの圧力P1が上限圧力PL1を超えていることから、燃焼器12へ供給する燃料ガスの圧力P4は、時間t3にて、供給される燃料ガスの圧力P1、例えば、4.05MPa以上に維持される。
【0050】
図1および図4に示すように、時間t11にて、供給される燃料ガスの圧力P1が上限圧力PL1以上であるとき、減圧弁23および隔離弁25が閉止され、燃料ガス圧縮機24の作動が停止している。そのため、燃焼器12へ供給する燃料ガスの圧力P4は、供給される燃料ガスの圧力P1、例えば、4.05MPa以上に維持される。時間t12にて、供給される燃料ガスの圧力P1が低下し、時間t13にて、上限圧力PL1より低くなると、燃料ガス圧縮機24を作動し、減圧弁23および隔離弁25を開放する。すると、供給される燃料ガスの圧力P1が低下するものの、燃料ガス圧縮機24の下流側の燃料ガスの圧力P3が上昇し、時間t14にて、燃焼器12へ供給する燃料ガスの圧力P4が切り替わって上昇し、例えば、4.5MPaに維持される。
【0051】
なお、燃料ガス圧縮機24の作動を開始してから燃料ガスの圧力P3を、例えば、4.5MPaまで上昇させるには、所定の時間が必要となり、燃焼器12へ供給する燃料ガスの圧力P4が下限圧力以下になるおそれがある。そのため、燃料ガスの圧力P1が上限圧力PL1より低くなったときに燃料ガス圧縮機24を作動するのではなく、燃料ガスの圧力P1が上限圧力PL1より高い上限圧力PL2より低くなったときに燃料ガス圧縮機24を作動するように構成してもよい。また、燃料ガスの圧力P1の低下率に基づいて燃料ガス圧縮機24の作動開始時期を設定してもよい。
【0052】
このように第1実施形態の燃料ガス供給装置にあっては、燃料ガス供給源100と燃焼器12とを接続する燃料ガス供給ラインL3と、燃料ガス供給ラインL3に設けられて燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機24と、燃料ガス圧縮機24に導入される燃料ガスの圧力P2を検出する圧力検出器32(燃料ガスの圧力P1を検出する圧力検出器31)と、燃料ガス供給ラインL3における燃料ガス圧縮機24より上流側に設けられて圧力検出器32(圧力検出器31)が検出した燃料ガスの圧力P2(圧力P1)が燃料ガス圧縮機24の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように燃料ガスの圧力を調節する減圧弁23とを備える。
【0053】
そのため、燃料ガス圧縮機24は、燃料ガスを適正に圧縮して所定の圧力まで昇圧した後、燃料ガス供給ラインL3から燃焼器12に供給する。その結果、適正圧力の燃料ガスを継続して燃焼器12に供給することができる。
【0054】
第1実施形態の燃料ガス供給装置では、燃料ガス圧縮機24より上流側に減圧弁23を配置している。そのため、燃料ガス圧縮機24の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように燃料ガスの圧力を適正に減圧することができる。
【0055】
第1実施形態の燃料ガス供給装置では、燃料ガス圧縮機24を迂回するように一端部が燃料ガス圧縮機24より上流側の燃料ガス供給ラインL3に接続されて他端部が燃料ガス圧縮機24より下流側の燃料ガス供給ラインL3に接続されるバイパスラインL11と、バイパスラインL11における燃料ガスの逆流を阻止する逆止弁29とを設け、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力P1が燃料ガス圧縮機24の処理可能な吸込み圧力(例えば、3.0MPa)に減圧弁23が減圧可能な予め設定された上限圧力PL1以上のときに、燃料ガス圧縮機24への燃料ガスの供給を遮断すると共に燃料ガス圧縮機24の作動を停止し、燃料ガスをバイパスラインL11に流通させる。そのため、高圧の燃料ガスによる燃料ガス圧縮機24の破損を抑制することができると共に、燃料ガスを継続して燃焼器12に供給することができると共に、燃料ガス圧縮機24の作動を停止することにより、作動のための電力を節減できる。
【0056】
第1実施形態の燃料ガス供給装置では、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力P1が上限圧力PL1よりも低いときに、燃料ガス圧縮機24へ燃料ガスを供給すると共に燃料ガス圧縮機24を作動する。そのため、燃燃料ガスを所定の圧力に昇圧してから燃焼器12に供給することができる。
【0057】
第1実施形態の燃料ガス供給装置では、減圧弁23を燃料ガス供給ラインL3とバイパスラインL11の一端部との接続部と、燃料ガス圧縮機24との間に配置する。そのため、減圧弁23と燃料ガス圧縮機24との距離が短くなり、構成及び制御の簡素化を図ることができる。
【0058】
第1実施形態の燃料ガス供給装置では、燃料ガス供給ラインL3における燃料ガス圧縮機24と、燃料ガス供給ラインL3とバイパスラインL11の他端部との間に隔離弁25を設ける。そのため、バイパスラインL11を通った高圧の燃料ガスが隔離弁25に阻止されて燃料ガス圧縮機24に逆流することがなく、燃料ガス圧縮機24の破損を抑制することができる。
【0059】
第1実施形態の燃料ガス供給装置では、圧力検出器31および圧力検出器32が検出した燃料ガスの圧力P1,P2に基づいて減圧弁23および燃料ガス圧縮機24を制御する制御装置35を設ける。そのため、燃焼器12への供給する燃料ガスの圧力調節を自動で行うことが可能となり、作業性を向上することができる。
【0060】
また、第1実施形態の燃料ガス供給方法にあっては、燃料ガス圧縮機24に導入される燃料ガスの圧力が燃料ガス圧縮機24の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように減圧弁23により燃料ガスの圧力を調節する。そのため、燃料ガス圧縮機24は、燃料ガスを適正に圧縮して定格吐出圧力まで昇圧した後、燃料ガス供給ラインL3から燃焼器12に供給する。その結果、燃料ガスを昇圧する燃料ガス圧縮機24の破損を抑制して適正圧力の燃料ガスを継続して燃焼器12に供給することができる。
【0061】
[第2実施形態]
図5は、第2実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。なお、上述した第1実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0062】
第2実施形態において、図5に示すように、燃料ガス供給装置20Aは、燃料ガス供給ラインL3に、燃料ガスの供給方向の上流側から順に、燃料ガス減圧ステーション21と、減圧弁(調節弁)23と、燃料ガス浄化装置22と、第1開閉弁41と、燃料ガス圧縮機24と、隔離弁25と、燃料ガス加温装置26と、圧力調整弁(PCV)27と、流量調整弁(FCV)28が設けられる。
【0063】
また、燃料ガス供給装置20Aは、バイパスライン(バイパス通路)L11と、第2開閉弁42と、逆止弁29を有する。
【0064】
第2実施形態では、減圧弁23は、燃料ガス供給ラインL3におけるバイパスラインL11の一端部との接続部より上流側に配置される。バイパスラインL11は、第1開閉弁41と、燃料ガス圧縮機24と、隔離弁25を迂回するように設けられる。そして、燃料ガス圧縮機24は、第1開閉弁41と隔離弁25との間に配置される。一方、バイパスラインL11に第2開閉弁42が設けられる。そのため、第1開閉弁41および隔離弁25を開放し、第2開閉弁を閉止すると、燃料ガスは、燃料ガス圧縮機24に導入され、燃料ガス圧縮機24は、導入した燃料ガスを圧縮する。一方、第1開閉弁41および隔離弁25を閉止し、第2開閉弁42を開放すると、燃料ガス圧縮機24への燃料ガスの導入が遮断され、燃料ガスは、バイパスラインL11に流れ、燃料ガス圧縮機24に圧縮されない。
【0065】
更に、燃料ガス供給装置20Aは、圧力検出器31と、圧力検出器32と、圧力検出器33と、圧力検出器34と、制御装置35とを有する。
【0066】
圧力検出器31は、燃料ガス減圧ステーション21と減圧弁23との間に配置され、減圧弁23および燃料ガス浄化装置22を通して燃料ガス圧縮機24に導入される燃料ガスの圧力P1を検出する。制御装置35は、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力が、燃料ガス圧縮機24の処理可能な吸込み圧力(例えば、3.0MPa)に減圧弁23が減圧可能な予め設定された上限圧力(例えば、4.05MPa)よりも低いときに、減圧弁23および隔離弁25を開放し、減圧弁23および燃料ガス圧縮機24へ燃料ガスを供給すると共に、燃料ガス圧縮機24を作動する。一方、制御装置35は、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力が上限圧力(例えば、4.05MPa)以上のときに、減圧弁23を開放し、第1開閉弁41および隔離弁25を閉止し、第2開閉弁を開放することにより、減圧弁23および燃料ガス圧縮機24への燃料ガスの供給を遮断すると共に、燃料ガス圧縮機24の作動を停止する。すると、燃料ガスは、バイパスラインL11に流れる。
【0067】
そして、燃料ガス圧縮機24が作動するとき、制御装置35は、燃料ガス圧縮機24に導入される燃料ガスの圧力が、燃料ガス圧縮機24の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力(例えば、3.0MPa)になるように減圧弁23を制御する。
【0068】
図6は、燃料ガス供給方法を表すフローチャートである。
【0069】
図5および図6に示すように、ステップS31にて、制御装置35は、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力P1が入力される。ステップS32にて、制御装置35は、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力P1が、燃料ガス圧縮機24の処理可能な吸込み圧力(例えば、3.0MPa)に減圧弁23が減圧可能な上限圧力PL1(例えば、4.05MPa)以上であるか否かを判定する。ここで、燃料ガスの圧力P1が上限圧力PL1より低いと判定(No)されると、制御装置35は、ステップS33にて、第1開閉弁41を開放し、第2開閉弁42を閉止する。そして、ステップS34にて、減圧弁23を開放し、ステップS35にて、隔離弁25を開放し、ステップS36にて、燃料ガス圧縮機24を作動する。すると、減圧弁23は、圧力が、例えば、3.7MPaから4.05MPaの燃料ガスを3.0MPaまで減圧し、燃料ガス圧縮機24は、圧力が、例えば、3.0MPaの燃料ガスを圧縮し、例えば、4.5MPaまで昇圧する。このとき、バイパスラインL11の第2開閉弁42が閉止していることから、燃料ガスがバイパスラインL11を流れることがない。
【0070】
一方、ステップS32にて、燃料ガスの圧力P1が上限圧力PL1以上であると判定(Yes)されると、制御装置35は、ステップS37にて、第1開閉弁41を閉止し、第2開閉弁42を開放する。そして、ステップS38にて、減圧弁23を開放し、ステップS39にて、隔離弁25を閉止し、ステップS40にて、燃料ガス圧縮機24の作動を停止する。すると、圧力が、例えば、4.05MPa以上の燃料ガスは、バイパスラインL11に流れ、第1開閉弁、燃料ガス圧縮機24、隔離弁25を迂回する。このとき、第1開閉弁41および隔離弁25が閉止していることから、燃料ガスが燃料ガス圧縮機24に流れ込むことがない。
【0071】
このように第2実施形態の燃料ガス供給装置にあっては、減圧弁23を燃料ガス供給ラインL3におけるバイパスラインL11の一端部との接続部より上流側に配置する。そのため、燃料ガスの圧力を早期に適正圧力に調節することとなり、応答性を向上することができる。
【0072】
[第3実施形態]
図7は、第3実施形態の燃料ガス供給装置を表すブロック構成図である。なお、上述した第1実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0073】
第3実施形態において、図7に示すように、燃料ガス供給装置20Bは、燃料ガス供給ラインL3に、燃料ガスの供給方向の上流側から順に、燃料ガス減圧ステーション21と、減圧弁(調節弁)23と、燃料ガス浄化装置22と、第1開閉弁41と、燃料ガス圧縮機24と、隔離弁25と、燃料ガス加温装置26と、圧力調整弁(PCV)27と、流量調整弁(FCV)28が設けられる。また、燃料ガス供給装置20Bは、バイパスライン(バイパス通路)L11と、第2開閉弁42と、逆止弁29を有する。
【0074】
また、燃料ガス供給装置20Bは、圧力検出器31と、圧力検出器32と、圧力検出器33と、圧力検出器34と、制御装置35とを有する。
【0075】
更に、燃料ガス供給装置20Bは、圧力検出器31が検出した燃料ガスの圧力に基づいて前記燃料ガス圧縮機を作動するための指令を出す指令装置45が設けられる。
【0076】
第3実施形態では、制御装置35は、燃料ガス圧縮機24に導入される燃料ガスの圧力が、燃料ガス圧縮機24の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力(例えば、3.0MPa)になるように減圧弁23を制御する。但し、制御装置35は、燃料ガス圧縮機24と第1開閉弁41と第2開閉弁42を制御することはない。燃料ガス圧縮機24の作動と停止、第1開閉弁41および第2開閉弁42の開閉操作は、作業者が手動により行うものである。そのため、制御装置35は、燃料ガス圧縮機24の作動と停止、第1開閉弁41および第2開閉弁42の開閉操作を行う必要かあるとき、指令装置45を作動する。
【0077】
この指令装置45は、例えば、表示装置やスピーカなどであり、燃料ガス圧縮機24の作動と停止を指令したり、第1開閉弁41および第2開閉弁42の開閉操作を指令したりする。
【0078】
このように第3実施形態の燃料ガス供給装置にあっては、圧力検出器31および圧力検出器32が検出した燃料ガスの圧力P1に基づいて燃料ガス圧縮機24を作動するための指令を出す指令装置45を設ける。そのため、作業者による燃料ガス圧縮機24の作動操作が容易になると共に、自動制御が不要となってコストを削減することができる。
【符号の説明】
【0079】
10 ガスタービン
11 圧縮機
12 燃焼器
13 タービン
14 回転軸
15 発電機
20,20A,20B 燃料ガス供給装置
21 燃料ガス減圧ステーション
22 燃料ガス浄化装置
23 減圧弁(調節弁)
24 燃料ガス圧縮機
25 隔離弁
26 燃料ガス加温装置
27 圧力調整弁(PCV)
28 流量調整弁(FCV)
29 逆止弁
31 圧力検出器(第2の圧力検出部)
32 圧力検出器(第1の圧力検出部)
33 圧力検出器
34 圧力検出器
35 制御装置
41 第1開閉弁
42 第2開閉弁
45 指令装置
100 燃料ガス供給源
L1 空気取り込みライン
L2 圧縮空気供給ライン
L3 燃料ガス供給ライン
L4 燃焼ガス供給ライン
L5 排ガス排出ライン
L11 バイパスライン(バイパス通路)
A 空気
CA 圧縮空気
F 燃料
CG 燃焼ガス
EG 排ガス
【要約】
【課題】燃料ガス供給装置および方法において、燃料ガスを昇圧する燃料ガス圧縮機の破損を抑制して適正圧力の燃料ガスを継続して供給することができる。
【解決手段】燃料ガス供給源100と燃焼器12とを接続する燃料ガス供給ラインL3と、燃料ガス供給ラインL3に設けられて燃料ガスを圧縮する燃料ガス圧縮機24と、燃料ガス圧縮機24に導入される燃料ガスの圧力P2を検出する圧力検出器32と、燃料ガス供給ラインL3における燃料ガス圧縮機24より上流側に設けられて圧力検出器32が検出した燃料ガスの圧力P1が燃料ガス圧縮機24の定格吐出圧力とする一定の目標吸込み圧力になるように燃料ガスの圧力を調節する減圧弁23とを備える。
【選択図】図2
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8