JPH09104880A - 重油焚きガスタービンの高温腐食防止方法 - Google Patents
重油焚きガスタービンの高温腐食防止方法Info
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- JPH09104880A JPH09104880A JP26034495A JP26034495A JPH09104880A JP H09104880 A JPH09104880 A JP H09104880A JP 26034495 A JP26034495 A JP 26034495A JP 26034495 A JP26034495 A JP 26034495A JP H09104880 A JPH09104880 A JP H09104880A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 重油焚きガスタービンの高温腐食防止方法を
提供する。 【解決手段】 高温腐食性を有する不純物を多量に含む
重油等低質燃料を燃焼するガスタービンにおける高温腐
食を低減するため、燃料中のNa/V又は〔Na+Ca
(Mg)〕/V(重量比)が1〜5となるようにNa化
合物を単独又はアルカリ土類金属化合物との混合物とし
て燃料中へ添加し、高温部品に付着する燃料灰組成を硫
酸塩リッチとすることを特徴とする重油等低質燃料油焚
きガスタービンの高温腐食低減方法。
提供する。 【解決手段】 高温腐食性を有する不純物を多量に含む
重油等低質燃料を燃焼するガスタービンにおける高温腐
食を低減するため、燃料中のNa/V又は〔Na+Ca
(Mg)〕/V(重量比)が1〜5となるようにNa化
合物を単独又はアルカリ土類金属化合物との混合物とし
て燃料中へ添加し、高温部品に付着する燃料灰組成を硫
酸塩リッチとすることを特徴とする重油等低質燃料油焚
きガスタービンの高温腐食低減方法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】C重油等低質燃料油を燃焼す
るガスタービンの高温腐食防止方法に関する。
るガスタービンの高温腐食防止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コンバインドサイクルプラントに代表さ
れる高効率化された最近の産業用ガスタービンのタービ
ン入口ガス温度の上昇は著しく1300℃以上となって
いる。このような高温ガスに曝露される動・静翼に使用
される耐熱合金は精力的な研究開発が行なわれ、その許
容使用温度も年々上昇しているが、実用合金では850
〜900℃程度である。このため、実機ガスタービンで
は薄肉化した内部空気冷却翼が用いられているが、高温
ガスと接する翼表面では高温酸化や高温腐食が避けられ
ない為、MCrAlY(M=Ni、Co等を表す)のコ
ーティングやMCrAlYコーティングの上に熱伝導率
の低いZrO2 系セラミックをコーティングした、遮熱
コーティング(TBC)等が用いられている。一方、使
用される燃料はLNG、副生ガスや重油におよび最近で
は石炭を液化又はガス化して利用することも研究されて
いるため、空気冷却翼の高温酸化や高温腐食防止を目的
として低圧プラズマで溶射法(以下、VPSという)に
よりNiCoCrAlYやCoCrAlYなどの耐食合
金のコーティングが行なわれている。
れる高効率化された最近の産業用ガスタービンのタービ
ン入口ガス温度の上昇は著しく1300℃以上となって
いる。このような高温ガスに曝露される動・静翼に使用
される耐熱合金は精力的な研究開発が行なわれ、その許
容使用温度も年々上昇しているが、実用合金では850
〜900℃程度である。このため、実機ガスタービンで
は薄肉化した内部空気冷却翼が用いられているが、高温
ガスと接する翼表面では高温酸化や高温腐食が避けられ
ない為、MCrAlY(M=Ni、Co等を表す)のコ
ーティングやMCrAlYコーティングの上に熱伝導率
の低いZrO2 系セラミックをコーティングした、遮熱
コーティング(TBC)等が用いられている。一方、使
用される燃料はLNG、副生ガスや重油におよび最近で
は石炭を液化又はガス化して利用することも研究されて
いるため、空気冷却翼の高温酸化や高温腐食防止を目的
として低圧プラズマで溶射法(以下、VPSという)に
よりNiCoCrAlYやCoCrAlYなどの耐食合
金のコーティングが行なわれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高温化されたガスター
ビンにおいて、直接燃焼ガスと接触する動・静翼はガス
温度の上昇にともなって酸化速度や腐食速度が増加し、
前記のような耐食耐酸化、コーティングを行った場合で
も、S,Na,V等を多量に含むC重油等低質燃料を燃
焼させる場合Na2 SO4 やV化合物が燃料灰として動
・静翼等の高温部品に付着しはげしい高温腐食を生じ、
その減耗を著しく加速することが知られている。この種
燃料油使用時の腐食性低減方法として、Na分を水洗等
により除去する方法が知られているが、V分については
実用的な除去手法は未だ確立していない。このためV分
による腐食作用(バナジウムアタック又は加速酸化腐
食)を抑制する手法として、Mg化合物〔多くはMg
(OH)2 又はMgO〕を燃料油中へ添加し、高融点で
腐食性の低いxMgO・V2 O5 化合物を形成させる方
法があるが、このxMgO・V2 O5 化合物が燃焼器や
タービン動・静翼に付着し、ガス流路を閉塞し、ガスタ
ービン効率を大きく低下させる欠点がある。このように
Na2 SO4 とV化合物混合灰による高温腐食対策とし
ては決め手がないのが実状であるが、特に灰分組成がV
分リッチとなる場合、その腐食速度が著しく増加する問
題がある。本発明は上記の問題点を解消することのでき
る、C重油等低質燃料を燃焼するガスタービンの高温腐
食防止方法を提供することを目的とする。
ビンにおいて、直接燃焼ガスと接触する動・静翼はガス
温度の上昇にともなって酸化速度や腐食速度が増加し、
前記のような耐食耐酸化、コーティングを行った場合で
も、S,Na,V等を多量に含むC重油等低質燃料を燃
焼させる場合Na2 SO4 やV化合物が燃料灰として動
・静翼等の高温部品に付着しはげしい高温腐食を生じ、
その減耗を著しく加速することが知られている。この種
燃料油使用時の腐食性低減方法として、Na分を水洗等
により除去する方法が知られているが、V分については
実用的な除去手法は未だ確立していない。このためV分
による腐食作用(バナジウムアタック又は加速酸化腐
食)を抑制する手法として、Mg化合物〔多くはMg
(OH)2 又はMgO〕を燃料油中へ添加し、高融点で
腐食性の低いxMgO・V2 O5 化合物を形成させる方
法があるが、このxMgO・V2 O5 化合物が燃焼器や
タービン動・静翼に付着し、ガス流路を閉塞し、ガスタ
ービン効率を大きく低下させる欠点がある。このように
Na2 SO4 とV化合物混合灰による高温腐食対策とし
ては決め手がないのが実状であるが、特に灰分組成がV
分リッチとなる場合、その腐食速度が著しく増加する問
題がある。本発明は上記の問題点を解消することのでき
る、C重油等低質燃料を燃焼するガスタービンの高温腐
食防止方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、高温腐食性を
有する不純物を多量に含む重油等低質燃料を燃焼するガ
スタービンにおける高温腐食損傷の低減を目的として燃
料中のNa/V又は〔Na+Ca(Mg)〕/Vがいず
れも重量比で1〜5、好ましくは3〜5となるようにN
a化合物、例えば、Na2 SO4 、Na2 CO3 、Na
HCO3 、NaHSO4 、NaOH、Na系界面活性剤
(Na−石鹸やNa系合成洗剤)等を単独又はアルカリ
土類金属化合物、例えば、CaSO4 、CaCO3 、C
a(HCO3 )2 、Ca(HSO4 )2 、Ca(OH)
2 、MgCO3 、Mg(HCO3)2 、Mg(HS
O4 )2 、Mg(OH)2 、 MgSO4 、Ca−石
鹸、Mg−石鹸等との混合物として燃料中に添加し高温
部品、例えば、燃焼器や動・静翼等に付着する燃料灰組
成をNa2 SO4 、CaSO4 、MgSO4 等の硫酸塩
リッチとすることを特徴とする重油等低質燃料油焚きガ
スタービンの高温腐食低減方法を提供する。すなわち、
S,Na,V等高温腐食性を有する不純物を多量に含む
重油等低質燃料を使用するガスタービンにおいて、その
燃料灰組成がVリッチとなることが予想される場合、積
極的にNa2 SO4 やNa系界面活性剤等Na化合物を
単独、又はCaSO4 (MgSO4 )、Ca(Mg)セ
ッケン等アルカリ土類金属化合物との混合物としてNa
/V又は〔Na+Ca(Mg)〕/Vが、いずれも重量
比で1〜5となるように燃料中等へ添加し、燃料灰組成
をNa 2 SO4 やCaSO4 、MgSO4 等の硫酸塩で
富化するものである。
有する不純物を多量に含む重油等低質燃料を燃焼するガ
スタービンにおける高温腐食損傷の低減を目的として燃
料中のNa/V又は〔Na+Ca(Mg)〕/Vがいず
れも重量比で1〜5、好ましくは3〜5となるようにN
a化合物、例えば、Na2 SO4 、Na2 CO3 、Na
HCO3 、NaHSO4 、NaOH、Na系界面活性剤
(Na−石鹸やNa系合成洗剤)等を単独又はアルカリ
土類金属化合物、例えば、CaSO4 、CaCO3 、C
a(HCO3 )2 、Ca(HSO4 )2 、Ca(OH)
2 、MgCO3 、Mg(HCO3)2 、Mg(HS
O4 )2 、Mg(OH)2 、 MgSO4 、Ca−石
鹸、Mg−石鹸等との混合物として燃料中に添加し高温
部品、例えば、燃焼器や動・静翼等に付着する燃料灰組
成をNa2 SO4 、CaSO4 、MgSO4 等の硫酸塩
リッチとすることを特徴とする重油等低質燃料油焚きガ
スタービンの高温腐食低減方法を提供する。すなわち、
S,Na,V等高温腐食性を有する不純物を多量に含む
重油等低質燃料を使用するガスタービンにおいて、その
燃料灰組成がVリッチとなることが予想される場合、積
極的にNa2 SO4 やNa系界面活性剤等Na化合物を
単独、又はCaSO4 (MgSO4 )、Ca(Mg)セ
ッケン等アルカリ土類金属化合物との混合物としてNa
/V又は〔Na+Ca(Mg)〕/Vが、いずれも重量
比で1〜5となるように燃料中等へ添加し、燃料灰組成
をNa 2 SO4 やCaSO4 、MgSO4 等の硫酸塩で
富化するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】C重油等使用燃料中へ上記のよう
なNa化合物を単独又はCaやMg等のアルカリ土類金
属化合物との混合物でNa/V又は〔Na+Ca(M
g)〕/V=1〜5(重量比)となるように添加するこ
とにより、ガスタービン動翼又は静翼上に付着する灰分
組成(V2 O5 /Na2 SO4 )を1.0以下(重量)
とすることができる。この結果、灰分の高温腐食作用は
(V2 O5 /Na2 SO4 )が1.0以上(重量比)の
ものに比較し大幅に低減する。本発明はMg化合物やC
a化合物のみを注入する方法に比べ、Na化合物を主成
分として添加するため、MgやCaとV分との高融点化
合物(例えば3MgO・V2 O5 、mp.1191℃、
3CaO・V2 O5 、mp.1019℃)は形成され
ず、灰の大部分は850〜900℃にコントロールされ
ている翼面上で融液となり、ガス流路の閉塞を生じな
い。ここで、Ca(Mg)化合物のNa化合物に対する
添加割合Ca(Mg)化合物/Na化合物(モル比)は
0〜1.0とするのが好ましい。
なNa化合物を単独又はCaやMg等のアルカリ土類金
属化合物との混合物でNa/V又は〔Na+Ca(M
g)〕/V=1〜5(重量比)となるように添加するこ
とにより、ガスタービン動翼又は静翼上に付着する灰分
組成(V2 O5 /Na2 SO4 )を1.0以下(重量)
とすることができる。この結果、灰分の高温腐食作用は
(V2 O5 /Na2 SO4 )が1.0以上(重量比)の
ものに比較し大幅に低減する。本発明はMg化合物やC
a化合物のみを注入する方法に比べ、Na化合物を主成
分として添加するため、MgやCaとV分との高融点化
合物(例えば3MgO・V2 O5 、mp.1191℃、
3CaO・V2 O5 、mp.1019℃)は形成され
ず、灰の大部分は850〜900℃にコントロールされ
ている翼面上で融液となり、ガス流路の閉塞を生じな
い。ここで、Ca(Mg)化合物のNa化合物に対する
添加割合Ca(Mg)化合物/Na化合物(モル比)は
0〜1.0とするのが好ましい。
【0006】
【実施例】本発明の効果を確認するため、高V重油を燃
焼するガスタービンの燃焼ガス環境を模擬し、表1のよ
うな条件で空冷試験片を用い、ガスおよび試験片をそれ
ぞれ所定の温度にコントロールし、途中2度の起動・停
止を含む300時間の試験を実施した。S,Na,V,
Ca,Mg等の添加成分は模擬試験(1ata)と実プ
ラント(12ata)との圧力差を考慮し、実機条件の
12倍相当量を添加した。 *高V重油模擬例:Naに比べV含有量の大きい重油を
模擬 (従来例)本例では実機における燃料条件をS=0.5
%、Na=1ppm、V=10ppm相当量とし、それ
ぞれ12倍相当量をSO2 ガス、0.5%NaVO3 、
0.5%VOSO4 としてバーナ先端部より注入した。
即ちS=6%、V=120ppm、Na=12ppmと
した。
焼するガスタービンの燃焼ガス環境を模擬し、表1のよ
うな条件で空冷試験片を用い、ガスおよび試験片をそれ
ぞれ所定の温度にコントロールし、途中2度の起動・停
止を含む300時間の試験を実施した。S,Na,V,
Ca,Mg等の添加成分は模擬試験(1ata)と実プ
ラント(12ata)との圧力差を考慮し、実機条件の
12倍相当量を添加した。 *高V重油模擬例:Naに比べV含有量の大きい重油を
模擬 (従来例)本例では実機における燃料条件をS=0.5
%、Na=1ppm、V=10ppm相当量とし、それ
ぞれ12倍相当量をSO2 ガス、0.5%NaVO3 、
0.5%VOSO4 としてバーナ先端部より注入した。
即ちS=6%、V=120ppm、Na=12ppmと
した。
【0007】(実施例1)従来例(Na=1ppm)に
加えてNa2 SO4 を用いて、Na=19ppm相当量
を添加して、20ppmとした。表1のデータは、これ
を12倍して240ppmとしたものである。Na/V
=2(重量比)となった。 (実施例2)従来例(Na=1ppm)に加えて、アル
キルベンゼンスルフォン酸ソーダ(R−C6 H4 −SO
3 Na)を用いてNa=29ppm相当量及び、Mg
(OH)2 によりMg=10ppm相当量を添加した。
表1には、これらを12倍した値が示してある。(Na
+Mg)/V=4(重量比)となった。 (実施例3)実施例2のMgに替えて、ステアリン酸カ
ルシウム〔2(CH3 (CH2 )16COO)Ca〕を用
いCa=10ppm相当量を添加した。表1では、これ
を12倍して120ppmとした。(Na+Ca)/V
=4(重量比)となった。
加えてNa2 SO4 を用いて、Na=19ppm相当量
を添加して、20ppmとした。表1のデータは、これ
を12倍して240ppmとしたものである。Na/V
=2(重量比)となった。 (実施例2)従来例(Na=1ppm)に加えて、アル
キルベンゼンスルフォン酸ソーダ(R−C6 H4 −SO
3 Na)を用いてNa=29ppm相当量及び、Mg
(OH)2 によりMg=10ppm相当量を添加した。
表1には、これらを12倍した値が示してある。(Na
+Mg)/V=4(重量比)となった。 (実施例3)実施例2のMgに替えて、ステアリン酸カ
ルシウム〔2(CH3 (CH2 )16COO)Ca〕を用
いCa=10ppm相当量を添加した。表1では、これ
を12倍して120ppmとした。(Na+Ca)/V
=4(重量比)となった。
【0008】
【表1】 *1 燃料灯油に対する添加量(重量比)を示す。 *2 ECY 768:静翼等に用いられるCo基超合金 *3 実施例3は実施例2の添加成分MgをCaに替えたものである。
【0009】実施例1〜3と高V重油模擬例による試験
片(ECY763)の腐食状況調査結果を表2にとりま
とめて示した。
片(ECY763)の腐食状況調査結果を表2にとりま
とめて示した。
【0010】
【表2】 *1 それぞれ高V重油模擬例の値を100とした。
【0011】この結果、NaやNa+Ca(又はMg)
等を添加しなかった高V重油模擬例に比較し、実施例1
の腐食減量(最大腐食深さ)は25%(30%)又は実
施例2,3では腐食減量は10%程度、最大腐食深さは
15%程度にとどまっており、いずれも顕著な腐食低減
効果が認められた。(表2の腐食減量及び最大腐食深さ
は高V重油模擬例の値を100として表示した。)
等を添加しなかった高V重油模擬例に比較し、実施例1
の腐食減量(最大腐食深さ)は25%(30%)又は実
施例2,3では腐食減量は10%程度、最大腐食深さは
15%程度にとどまっており、いずれも顕著な腐食低減
効果が認められた。(表2の腐食減量及び最大腐食深さ
は高V重油模擬例の値を100として表示した。)
【0012】
【発明の効果】C重油等の低質燃料油を燃焼するガスタ
ービンの高温下における腐食を効果的に防止することが
できる。
ービンの高温下における腐食を効果的に防止することが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 英之 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 小城 育昌 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内
Claims (1)
- 【請求項1】 高温腐食性を有する不純物を多量に含む
重油等低質燃料を燃焼するガスタービンにおける高温腐
食を低減するため、燃料中のNa/V又は〔Na+Ca
(Mg)〕/V(重量比)が1〜5となるようにNa化
合物を単独又はアルカリ土類金属化合物との混合物とし
て燃料中へ添加し、高温部品に付着する燃料灰組成を硫
酸塩リッチとすることを特徴とする重油等低質燃料油焚
きガスタービンの高温腐食低減方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26034495A JPH09104880A (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 重油焚きガスタービンの高温腐食防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26034495A JPH09104880A (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 重油焚きガスタービンの高温腐食防止方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09104880A true JPH09104880A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17346674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26034495A Withdrawn JPH09104880A (ja) | 1995-10-06 | 1995-10-06 | 重油焚きガスタービンの高温腐食防止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09104880A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003066198A1 (fr) * | 2000-08-10 | 2003-08-14 | Mineral Fine-Chemicals,Inc. | Additif pour gaz d'echappement, procede de fabrication de cet additif et procede de generation de puissance au moyen de cet additif |
-
1995
- 1995-10-06 JP JP26034495A patent/JPH09104880A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003066198A1 (fr) * | 2000-08-10 | 2003-08-14 | Mineral Fine-Chemicals,Inc. | Additif pour gaz d'echappement, procede de fabrication de cet additif et procede de generation de puissance au moyen de cet additif |
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