JPH0331901B2 - - Google Patents
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- JPH0331901B2 JPH0331901B2 JP11352287A JP11352287A JPH0331901B2 JP H0331901 B2 JPH0331901 B2 JP H0331901B2 JP 11352287 A JP11352287 A JP 11352287A JP 11352287 A JP11352287 A JP 11352287A JP H0331901 B2 JPH0331901 B2 JP H0331901B2
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- gas
- methanol
- water vapor
- turbine
- combustion
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- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 126
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 70
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
- F01K21/047—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas having at least one combustion gas turbine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、燃料のメタノール改質ガスとその燃
焼用空気の双方が多量の水蒸気を含有する低カロ
リーの混合ガスを使用して、安定した燃焼を行う
ことができるエネルギー効率の高いメタノール改
質型ガスタービンの運転方法に関する。
焼用空気の双方が多量の水蒸気を含有する低カロ
リーの混合ガスを使用して、安定した燃焼を行う
ことができるエネルギー効率の高いメタノール改
質型ガスタービンの運転方法に関する。
従来、ガスタービンの廃熱を利用して原料メタ
ノールおよび水を予熱してそれぞれガス化すると
共に、所定の温度に加熱して改質器に供給し反応
を行わせることによつて改質ガスを得、この改質
ガスをタービンのメインバーナー用燃料として使
用するメタノール改質型ガスタービンの運転方法
は公知である（たとえば、特開昭61−149532号公
報）。
ノールおよび水を予熱してそれぞれガス化すると
共に、所定の温度に加熱して改質器に供給し反応
を行わせることによつて改質ガスを得、この改質
ガスをタービンのメインバーナー用燃料として使
用するメタノール改質型ガスタービンの運転方法
は公知である（たとえば、特開昭61−149532号公
報）。
このガスタービンの廃熱を利用して得られるメ
タノール改質ガスは多量の水蒸気を含有し、燃焼
用空気も多量の水蒸気で含むため、安定して燃焼
させることが困難で、上記タービンを良好、かつ
安定して運転することができなかつた。また、ガ
スタービンの負荷の変動に伴つて、メタノール改
質ガス中の改質燃料成分の種類や量（発熱量）が
変動するため、該メタノール改質ガスの安定な燃
焼が妨げられると言う問題があつた。
タノール改質ガスは多量の水蒸気を含有し、燃焼
用空気も多量の水蒸気で含むため、安定して燃焼
させることが困難で、上記タービンを良好、かつ
安定して運転することができなかつた。また、ガ
スタービンの負荷の変動に伴つて、メタノール改
質ガス中の改質燃料成分の種類や量（発熱量）が
変動するため、該メタノール改質ガスの安定な燃
焼が妨げられると言う問題があつた。
しかしながら、廃熱を効率的に利用するガスタ
ービンの運転において、上記メタノール改質ガス
のみならず、燃焼用空気中の水蒸気量をコントロ
ールすることは、熱効率や出力向上に支障とな
り、設備コストおよびタービンの運転管理上好ま
しいことではない。
ービンの運転において、上記メタノール改質ガス
のみならず、燃焼用空気中の水蒸気量をコントロ
ールすることは、熱効率や出力向上に支障とな
り、設備コストおよびタービンの運転管理上好ま
しいことではない。
したがつて、メタノール改質ガス並びに燃焼用
空気中に含有される水蒸気量に左右されることな
しに、両者をそのまま利用できれば、上記タービ
ンの廃熱を利用するメタノール改質型タービンの
運転においては、そのエネルギー面および操業面
から著しく有利であることはいうまでもないこと
である。
空気中に含有される水蒸気量に左右されることな
しに、両者をそのまま利用できれば、上記タービ
ンの廃熱を利用するメタノール改質型タービンの
運転においては、そのエネルギー面および操業面
から著しく有利であることはいうまでもないこと
である。
本発明者らは、このメタノール改質ガスおよび
燃焼用空気がそれぞれ多量の水蒸気を含有してい
ても、ガスタービンの燃焼器に水蒸気を実質的に
含有していない少量の空気を一緒に供給すれば、
安定して燃焼させることができることを見出し提
案したが、ガスタービンの負荷の変動が大きくな
ると、安定に継続して燃焼を行わせることができ
ず、場合によつては燃焼が中断する、すなわち保
炎性が失われることに着目し、鋭意検討を行い本
発明を見出した。
燃焼用空気がそれぞれ多量の水蒸気を含有してい
ても、ガスタービンの燃焼器に水蒸気を実質的に
含有していない少量の空気を一緒に供給すれば、
安定して燃焼させることができることを見出し提
案したが、ガスタービンの負荷の変動が大きくな
ると、安定に継続して燃焼を行わせることができ
ず、場合によつては燃焼が中断する、すなわち保
炎性が失われることに着目し、鋭意検討を行い本
発明を見出した。
本発明の目的は、上記メタノール改質ガスのみ
ならず、燃焼用空気が多量の水蒸気を含有してい
ても、安定して燃焼させ、タービンを運転するこ
とができるのみならず、ガスタービンの負荷変動
に対しても保炎性を有し、長時間にわたつて安定
した燃焼、すなわちガスタービンの運転をするこ
とができる方法を提供するにある。
ならず、燃焼用空気が多量の水蒸気を含有してい
ても、安定して燃焼させ、タービンを運転するこ
とができるのみならず、ガスタービンの負荷変動
に対しても保炎性を有し、長時間にわたつて安定
した燃焼、すなわちガスタービンの運転をするこ
とができる方法を提供するにある。
このような本発明の目的は、
燃料のメタノール改質ガスおよび燃焼用空気を
ガスタービンの燃焼器に供給し、燃焼させるに際
して、上記メタノール改質ガスとして水蒸気を含
有するガスを供給すると共に、燃焼用空気の少な
くとも80容量％についても水蒸気を含有する空気
を供給し、かつ燃焼用空気20容量％以下について
は実質的に水蒸気を含有していない空気を供給
し、さらにメタノールガスを供給し、燃焼せしめ
ることによつて達成することができる。
ガスタービンの燃焼器に供給し、燃焼させるに際
して、上記メタノール改質ガスとして水蒸気を含
有するガスを供給すると共に、燃焼用空気の少な
くとも80容量％についても水蒸気を含有する空気
を供給し、かつ燃焼用空気20容量％以下について
は実質的に水蒸気を含有していない空気を供給
し、さらにメタノールガスを供給し、燃焼せしめ
ることによつて達成することができる。
すなわち、本発明の特徴は、通常安定して燃焼
させることが出来ない、多量の水蒸気を含む燃料
のメタノール改質ガスと同じく多量の水蒸気を含
む燃焼用空気との混合ガスを安定に燃焼させ、こ
のような低カロリーの混合ガスを燃料にする場合
のガスタービンの負荷変動に対して優れた保炎性
を有し、長期にわたる安定したガスタービンの運
転を可能にするため、水蒸気を実質的に含有して
いない燃焼用空気を上記改質ガスに混合し、この
混合ガスをタービンの燃焼器の燃焼特性を決定す
ると言われている一次燃焼領域に供給し、さらに
タービンの排気ガスで加熱されたメタノールガス
を該タービンの燃焼器の保炎性を保持するため
に、パイロツトバーナー用燃料として供給するも
のである。
させることが出来ない、多量の水蒸気を含む燃料
のメタノール改質ガスと同じく多量の水蒸気を含
む燃焼用空気との混合ガスを安定に燃焼させ、こ
のような低カロリーの混合ガスを燃料にする場合
のガスタービンの負荷変動に対して優れた保炎性
を有し、長期にわたる安定したガスタービンの運
転を可能にするため、水蒸気を実質的に含有して
いない燃焼用空気を上記改質ガスに混合し、この
混合ガスをタービンの燃焼器の燃焼特性を決定す
ると言われている一次燃焼領域に供給し、さらに
タービンの排気ガスで加熱されたメタノールガス
を該タービンの燃焼器の保炎性を保持するため
に、パイロツトバーナー用燃料として供給するも
のである。
本発明において、上記水蒸気を多量に含有する
メタノール改質ガスは、タービンの廃熱を利用し
て製造し、かつ所定を温度、通常200℃〜300℃の
温度範囲に加熱してタービンの燃焼器に供給さ
れ、またタービンの燃焼器に供給される燃焼用空
気も、タービンの廃熱を利用して所定の温度、通
常450℃〜550℃の温度範囲に加熱するのがよい。
そしてパイロツトバーナー用燃料として供給され
るメタノールガスは、同じく上記タービンの廃熱
を利用して、少なくとも400℃、好ましくは450℃
〜600℃の範囲の高温ガスとして供給される。
メタノール改質ガスは、タービンの廃熱を利用し
て製造し、かつ所定を温度、通常200℃〜300℃の
温度範囲に加熱してタービンの燃焼器に供給さ
れ、またタービンの燃焼器に供給される燃焼用空
気も、タービンの廃熱を利用して所定の温度、通
常450℃〜550℃の温度範囲に加熱するのがよい。
そしてパイロツトバーナー用燃料として供給され
るメタノールガスは、同じく上記タービンの廃熱
を利用して、少なくとも400℃、好ましくは450℃
〜600℃の範囲の高温ガスとして供給される。
（実施例〕
以下、図面に基づいて本発明の実施例を具体的
に説明する。
に説明する。
図は、本発明のガスタービンの運転法を説明す
るためのフローチヤート図である。
るためのフローチヤート図である。
図において、メタノールと水は、それぞれ矢印
方向に移動し、タービン１０の排気ダクト１内に
導入されて、それぞれガス化された後、これら気
化したメタノールガスと水蒸気とはさらに上記排
気ダクト１内に導かれて加熱、昇温せしめられ
る。かくして所定の温度に達したところでメタノ
ールガスは分岐バルブＡで一部のガスを後述する
パイロツトバーナー用燃料として分離し、その大
部分は、分岐バルブＢから分離され、別途排気ダ
クトで加熱された水蒸気と混合される。この混合
ガスはさらに排気ダクトに導かれ、約300〜350℃
の温度範囲内まで昇温されて改質触媒の充填され
ている改質に導入され、ここで化学反応を起こさ
せて改質ガスに転換される。
方向に移動し、タービン１０の排気ダクト１内に
導入されて、それぞれガス化された後、これら気
化したメタノールガスと水蒸気とはさらに上記排
気ダクト１内に導かれて加熱、昇温せしめられ
る。かくして所定の温度に達したところでメタノ
ールガスは分岐バルブＡで一部のガスを後述する
パイロツトバーナー用燃料として分離し、その大
部分は、分岐バルブＢから分離され、別途排気ダ
クトで加熱された水蒸気と混合される。この混合
ガスはさらに排気ダクトに導かれ、約300〜350℃
の温度範囲内まで昇温されて改質触媒の充填され
ている改質に導入され、ここで化学反応を起こさ
せて改質ガスに転換される。
なお、上記メタノールガスと水蒸気との混合割
合としては、メタノールガス20〜50容量％に対し
て、水蒸気を80〜50容量％の範囲内である。
合としては、メタノールガス20〜50容量％に対し
て、水蒸気を80〜50容量％の範囲内である。
上記改質器２中で改質され、カロリーアツプさ
れたメタノール改質ガスは、そのまま燃料として
ガスタービンの燃焼器５に送られる。このメタノ
ール改質ガスの水蒸気含有許容量は、通常多くと
も30容量％、好ましくは１〜20容量％であり、多
量の水蒸気の含有を許容する。
れたメタノール改質ガスは、そのまま燃料として
ガスタービンの燃焼器５に送られる。このメタノ
ール改質ガスの水蒸気含有許容量は、通常多くと
も30容量％、好ましくは１〜20容量％であり、多
量の水蒸気の含有を許容する。
また、図に示すように、改質器２に供給される
前の分岐バルブＡで抜き出された原料メタノール
ガスの一部、好ましくは原料メタノールガスの20
〜40容量％のメタノールガスは、排気ダクト中に
導かれて少なくとも約500℃の温度に昇温せしめ
られ、パイロツトバーナー用燃料としてガスター
ビンの燃焼器５に供給される。
前の分岐バルブＡで抜き出された原料メタノール
ガスの一部、好ましくは原料メタノールガスの20
〜40容量％のメタノールガスは、排気ダクト中に
導かれて少なくとも約500℃の温度に昇温せしめ
られ、パイロツトバーナー用燃料としてガスター
ビンの燃焼器５に供給される。
一方、分岐バルブＢで一部をメタノール改質ガ
ス原料として分離した残りの水蒸気は、混合器７
で圧縮器６からの燃焼用空気の少なくとも80要量
％の空気と混合される。この水蒸気含有空気は、
排気ダクト１に導かれ、約450℃〜500℃に加熱
し、二次燃焼用空気として、タービン１０の燃焼
器５の二次燃焼領域以降に供給されるほか、燃焼
器５内筒の冷却用として効率良く、使用すること
ができる。
ス原料として分離した残りの水蒸気は、混合器７
で圧縮器６からの燃焼用空気の少なくとも80要量
％の空気と混合される。この水蒸気含有空気は、
排気ダクト１に導かれ、約450℃〜500℃に加熱
し、二次燃焼用空気として、タービン１０の燃焼
器５の二次燃焼領域以降に供給されるほか、燃焼
器５内筒の冷却用として効率良く、使用すること
ができる。
また、水蒸気を実質的に含有していない圧縮空
気は、分岐バルブＣで分離され、さらに排気ダク
ト１中に導かれて、約450〜500℃の温度範囲内に
加熱されたあと燃焼器５の一次燃焼領域に供給さ
れる。
気は、分岐バルブＣで分離され、さらに排気ダク
ト１中に導かれて、約450〜500℃の温度範囲内に
加熱されたあと燃焼器５の一次燃焼領域に供給さ
れる。
なお上記燃焼器５に供給される水蒸気含有燃焼
用空気の水蒸気含有許容量は、30容量５以下、好
ましくは１〜５容量％であり、燃料のメタノール
改質ガス同様に、多量の水蒸気の含有を許容す
る。
用空気の水蒸気含有許容量は、30容量５以下、好
ましくは１〜５容量％であり、燃料のメタノール
改質ガス同様に、多量の水蒸気の含有を許容す
る。
図において、燃焼器５中に、水蒸気を20％含有
する230℃の高温メタノール改質ガスを25Kg／Ｓ、
水蒸気を５％含有する496℃の高温空気を222Kg／
Ｓ、水蒸気を含有していない496℃の高温空気を
52Kg／Ｓおよび500℃の高温のメタノールガスを
2.5Kg／Ｓの量でそれぞれ供給し、ガスタービン
を運転した。その結果、安定した燃焼が得られ、
ガスタービンの負荷が変動した場合にも安定した
運転が達成できた。
する230℃の高温メタノール改質ガスを25Kg／Ｓ、
水蒸気を５％含有する496℃の高温空気を222Kg／
Ｓ、水蒸気を含有していない496℃の高温空気を
52Kg／Ｓおよび500℃の高温のメタノールガスを
2.5Kg／Ｓの量でそれぞれ供給し、ガスタービン
を運転した。その結果、安定した燃焼が得られ、
ガスタービンの負荷が変動した場合にも安定した
運転が達成できた。
他方、上記ガスタービンの運転中に一次燃焼用
空気中に水蒸気を混入させていつたところ、火炎
の安定性が低下し、振動燃焼や失火を生じてター
ビンの運転が止まつた。
空気中に水蒸気を混入させていつたところ、火炎
の安定性が低下し、振動燃焼や失火を生じてター
ビンの運転が止まつた。
さらに、パイロツトバーナー用のメタノールガ
スの供給を中止したところ、保炎機能が低下して
火炎が不安定になり、タービンの負荷変動を極限
られた範囲に抑えない限り、燃焼を継続させるこ
とが困難であることが判明した。
スの供給を中止したところ、保炎機能が低下して
火炎が不安定になり、タービンの負荷変動を極限
られた範囲に抑えない限り、燃焼を継続させるこ
とが困難であることが判明した。
本発明によれば、次のような多くの優れた効果
が得られる。
が得られる。
(1) 多量の水蒸気を含有し、、カロリーが低くて
通常はそのままでは、安定に燃焼させることが
できないメタノール改質ガスを同じく多量の水
蒸気を含有する燃焼用空気を用いて、安定して
燃焼させることができる。換言すれば、ガスタ
ービンの廃熱を利用するガスタービンの運転に
おいて、メタノール改質ガスおよび燃焼用空気
中に含有される水蒸気量を気にしな使用でき、
特にコントロールする必要がない。
通常はそのままでは、安定に燃焼させることが
できないメタノール改質ガスを同じく多量の水
蒸気を含有する燃焼用空気を用いて、安定して
燃焼させることができる。換言すれば、ガスタ
ービンの廃熱を利用するガスタービンの運転に
おいて、メタノール改質ガスおよび燃焼用空気
中に含有される水蒸気量を気にしな使用でき、
特にコントロールする必要がない。
(2) 水分や水蒸気を多量に含有する空気であつて
も、燃焼に利用できるので、タービンの起動か
ら定格運転までの広い範囲内の運転が可能であ
る。
も、燃焼に利用できるので、タービンの起動か
ら定格運転までの広い範囲内の運転が可能であ
る。
(3) パイロツトバーナー用燃料として、原料メタ
ノールの一部をガス化したメタノールガスを利
用し、タービンの保炎性を改良したので、前述
した多量の水蒸気を含むメタノール改質ガスと
燃焼用空気を利用する場合のタービンの負荷変
動に伴う燃焼の中断を防止することができ、長
期に及ぶ安定運転が可能である。
ノールの一部をガス化したメタノールガスを利
用し、タービンの保炎性を改良したので、前述
した多量の水蒸気を含むメタノール改質ガスと
燃焼用空気を利用する場合のタービンの負荷変
動に伴う燃焼の中断を防止することができ、長
期に及ぶ安定運転が可能である。
(4) 多量の水蒸気の含有を許容するので、燃焼器
の内筒の温度を低温に保つことができる。
の内筒の温度を低温に保つことができる。
(5) ガスタービンの廃熱を最大限利用することが
でき、該タービンを用いた発電（エネルギー）
効率を向上させることができる。
でき、該タービンを用いた発電（エネルギー）
効率を向上させることができる。
図は、本発明のガスタービンの運転方法を説明
するためのフローチヤート図である。 １……排気ダクト、２……改質器、５……燃焼
器、１０……タービン、１１……発電機。
するためのフローチヤート図である。 １……排気ダクト、２……改質器、５……燃焼
器、１０……タービン、１１……発電機。
Claims (1)
- １ 燃料のメタノール改質ガスおよび燃焼用空気
をガスタービンの燃焼器に供給し、燃焼させるに
際して、上記メタノール改質ガスとして水蒸気を
含有するガスを供給すると共に、燃焼用空気の少
なくとも80容量％についても水蒸気を含有する空
気を供給し、かつ燃焼用空気20容量％以下につい
ては実質的に水蒸気を含有していない空気を供給
し、さらにメタノールガスを供給し、燃焼せしめ
ることを特徴とするメタノール改質型ガスタービ
ンの運転法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11352287A JPS63280824A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | メタノ−ル改質型ガスタ−ビンの運転法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11352287A JPS63280824A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | メタノ−ル改質型ガスタ−ビンの運転法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63280824A JPS63280824A (ja) | 1988-11-17 |
| JPH0331901B2 true JPH0331901B2 (ja) | 1991-05-09 |
Family
ID=14614474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11352287A Granted JPS63280824A (ja) | 1987-05-12 | 1987-05-12 | メタノ−ル改質型ガスタ−ビンの運転法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63280824A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE468910B (sv) * | 1989-04-18 | 1993-04-05 | Gen Electric | Kraftaggregat, vid vilket halten av skadliga foeroreningar i avgaserna minskas |
-
1987
- 1987-05-12 JP JP11352287A patent/JPS63280824A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63280824A (ja) | 1988-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |