JPS6226366A - 燃料油供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、燃料油供給装置に係シ、特に重質油全燃焼装
置へ供給する系統において、起動、停止及び燃料油の混
合運転においても、燃料油の安定供給に優れた燃料系統
に関するものである。

〔発明の背景〕

ガスタービン燃料系統として、例えば特開昭５３−１６
１１１号公報に示される様に、重質油を供給する場合に
は燃焼器のノズルでの噴霧性能を向上するために、重質
油供給配管上に加熱装置が設置されている。また、ガス
タービン起動時の着火を確実に行ない、さらに、停止時
にノズル、フローディバイダー等に重質油が残留しない
様重質油を排出するため軽質油系統が設けられている。

この様な系統において、軽質油から加熱された重質油（
または、この逆の場合も同様であるが）に切換える場合
、急激に燃料油の温度が変化するため燃料油移送機器（
フローディバイダー等）が熱疲労を受ける問題があった
。

点検、故障等によりブラントが停止する場合、重質油供
給管内の重質油が凝固するため、再起動が不可能となる
問題があった。

重質油の粘度が非常に高い場合、この重質油を燃焼する
ための加熱温度が燃料移送機器の設計温度を越えるため
運転が不可能であった。

また、燃料油の混合運転及び混合比の変化に伴なう燃料
油の粘度変化に関しては配慮されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は１重質油を燃料とするガスタービンにお
いて重質油及び軽質油の混合運転を行ない、粗悪重質油
の使用を可能とし、混合運転及び軽質油と重質油の切換
時においても適切な温度及び粘度の燃料油の供給を可能
とし、さらに、プラントの再起動を容易に行なえるよう
にした経済性。

信頼性及び起動性に優れた燃料油供給装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

重質油でガスタービンを運転する場合１着火性の良い軽
質油にて起動し、その後重質油に切換え運転している。

また、停止時においても、再起動に備え重質油から軽質
油に切換え、系統内の重質油を軽質油にて排出した後停
止している。

しかし、この燃料油の切換えの際に、重質油は高温に加
熱されているため燃料油の温度が急激に変化し、燃料油
移送機器が熱疲労を受ける問題があった。

この熱疲労を解消するために軽質油系統にも加熱装置を
設置し１重質油と軽質油の温度差をなくする方法が取ら
れるが、低粘度の軽質油を加熱した場合、この粘度が規
準値以下となり燃料油移送機器を損傷するといった問題
があった。

しかし、軽質油及び重質油を徐々に切換え、その下流側
で切換の過程における燃料油の混合割合に応じて、混合
油を徐々に加熱すれば急激な温度変化はおこらない。

プラントが停止した場合、重質油供給配管内の重質油が
凝固するため、再起動が不可能となる問題があった。

従来、この重質油凝固防止として全重質油配管の加熱を
行なっているが、プラントの点検による停止時や加熱器
の故障等により重質油が凝固した場合には、凝固した重
質油を流動させるために大容量の配管加熱器が必要であ
り、この配管加熱器を設置しても円滑な再起動は望めな
かった。

しかし、プラントを停止する際に全ての重質油供給配管
内の重質油を軽質油で排出し、軽質油に置換する事によ
り前述の問題を解決できる。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の燃料油供給装置の実施例図である。軽
質油タンク１と重質油タンク６とは、それぞれ軽質油及
び重質油とを貯留する。重質油タンク６は、タンク加熱
器５で加熱できる構成をなす。

軽質油タンク１の出側には、流′を調節器２．流量計３
ｆ：設けた軽質油供給配管４を配置した。重質油タンク
６の出側には、流量調節器７、流量計８を設けた重質油
供給配管９を配置した。配管４と９ととは合流して共通
供給配管１５を構成する。

との配管１５には、移送ポンプ１０．加熱器１３を設け
る。

ガスタービンパッケージ′２０は、遮断弁１６゜主油ポ
ンプ１７、フローデバイダ−１８，ノズル１９より成る
。フローデバイダ−１８の分配先には、ノズル１９以外
にも各種の機器が接続される。

共通供給配管１５の途中からオリフィスｌｌを介して戻
り配管１２が接続され、流：１ａｌ１節器７と流量計８
との間に戻る構成とした。

流量制御器２１は、ガスタービン起動処理２３０指令及
び流量計３，８の検出流量信号を受けて。

流量調節器２．３の開度制御を行う。

加熱量制御器２２は、加熱器１３を介しての混合油供給
配管１５上の流ｉｔ検出する油量検出計（又は油量調節
計でもよい）１４の出方と流量計３．８の検出流量とを
取込み、加熱器１３の加熱制御を行う。

流量調節器２．３の開度制御及び加熱器１３の加熱制御
は１重質油、軽質油のそれぞれに基づく粘度を考慮して
、適正な粘度になる工つな制御をすることを目的とする
。

まず、軽質油タンク１に貯蔵されている軽質油は、軽質
油流量調節器２．流量計３及び軽質油供給配管４を通シ
移送ポンプ１０にて昇圧され混合油供給配管１５及び加
熱器１３を通シガスタービンハッケージ２０へ供給され
る。ガスタービンパッケージ２０へ供給された軽質油は
、遮断弁１６を通シ主油ポンプ１７にてさらに昇圧され
フローディバイダー１８にて分配されノズル１９へ送ら
れる。

また、重質油タンク６に貯蔵されている重質油は、タン
ク加熱器５により流動可能な粘度となるまで加熱され、
重質油流量調節器７．流量計８及び重質油供給配管９を
通シ移送ポンプ１０にて昇圧され、混合油供給配管１５
を通シ加熱器、１３においてノズル１９で噴霧するため
に適当な温度に加熱すれガスタービンパッケージ２０へ
供給される。

移送ポンプ１０にて昇圧された燃料油の一部は、移送ポ
ンプ１０出口の混合油供給配管１５及び重質油流量調節
器７出口の重質油供給配管９を結ぶ戻り配管１２により
、戻り配管１２に設けたオリフィス１１を通シ、重質油
タンク６出口に設けた重質油流量調節器７出口へ戻され
る。

以上は一般的な動作であシ、以下、具体的な動作を説明
する。先ず、ガスタービン起動時の動作を述べる。

ガスタービン起動時は、ガスタービン起動信号２３を流
量制御器２１に入力し流量制御器２１の信号により、軽
質油流量調節器２を全開、重質油流量調節器７ｆ、全閉
とする。次にガスタービン起動信号２３により移送ポン
プ１０が起動、遮断弁１６開、主油ポンプ１７起動とな
シ軽質油タンク１内の軽質油がノズル１９へ供給され燃
焼される。

ガスタービンの燃焼が安定した後、流量制御器２１から
の信号により徐々に軽質油流量調節器２を開にし、これ
と同時に重質油流、を調節器７を開とし燃料油を混合し
ながら徐々に切換え、この下流側に設置した加熱器１３
により軽質油から重質油に切換える際の重質油の混合割
合に応じて燃料油を加熱する。混合割合は事前に決まっ
ておることが多く、制御器２２はその予じめ定めた指令
値に従って、加熱制御ヲすることになる。

この時の時間と温度との関係？第２図に示す。

燃料油切換えた場合、従来は点線の如く急激な変化を呈
したが、本実施例では、実線の如く、燃料油は徐々に温
度上昇をはかることができた。

以上の実施例の改良について述べる。

この軽質油と重質油の切換の過程において、混合油供給
配管１５内を流れる混合油の比率が軽質油１００優から
重質油１００チまで変化する。このため、第３図に示す
様に混合比によって混合油の粘度が変化し安定した粘度
の混合油を供給できず燃焼及び燃料移送機器に悪影響を
及ぼすことが考えられる。

即ち、第３図で、横軸を混合割合とし、縦軸を対数表示
の動粘度とする。０チで動粘度、Ｃ，５０チで動粘度ｂ
、１００チで動粘度ａとした。従って、油の粘度は、混
合割合に対して指数関数的な変化を呈する。

安定な粘度を得るためには、混合割合に応じた動粘度特
性を知っておき、それに従った運転をはかる必要がある
。

そこで軽質油及び重質油の流量を流量計３及び８にて測
定し加熱制御器２２に入力し、実際に流れる燃料の混合
割合に対する粘度及び最適加熱温度を演算し、油温調節
計（燃料油温度計）１４からの信号を加熱制御器２２に
て補正し加熱器１３を制御する事により、あらゆる混合
比においても適切な粘度を保てるようにした。

第４図は、横軸を温度、縦軸を対数表示の動粘度とし１
重質油のみの場合の動粘度特性Ａと、軽質油のみの場合
の動粘度特性Ｂとを示す。更に、動粘度として、上限設
定値ｅ及び下限設定値ｄとを求めておき、とのｅ　−ｄ
との間に動粘度がなるように粘度制御を行う。軽質油と
重質油との混合比とに応じた動粘度特性は、ＡとＢとに
平行で、且つＡとＢとの間に存在する。図では点線で５
０％混合割合Ｃｔ−示している。従って、混合比（０％
は１００％−ｉ含めて考える）に応じて、ｄ−６の範囲
におさまるように温度制御を行わせる。

また１重質油の粘度が非常に高い場合粘度を下げ着火性
を良くするためには重質油を燃料移送機器の設計温度以
上に加熱する必要がある。重質油にガスタービンの高温
部を腐食させる金属（ナトリウム、カリウム等）が規制
値以上に含有している等の理由により重質油の使用が不
可能な場合においても、流量制御器２１の信号により軽
質油流量調節器２及び重質油流量調節器７２制呻し軽質
油及び重質油を混合し、前記方法により混合比及び混合
油の温度及び粘度を制御するため、重質油の粘度及び前
記不純物の濃度を下げる事ができ。

前記重質油の使用が可能となる。

しかし、軽質油流量調節器２及び重質油流量調節器７の
入口圧力は軽質油タンク１及び重質油タンク６のオイル
レベルによって変動し、さらに重質油においては常にタ
ンク加熱器５により加熱されているため、この加熱にバ
ラツキが生じた場合。

これに伴ない重質油の粘度が変動し１重質油タンク節器
７の入口圧力も常に変動するため、混合比が設定値と等
しくならない問題がある。

また、重質油の温度を一定に保つ事が可能であっても、
軽質油の温度が外気温により変動し、これに伴なって粘
度も変動するため軽質油流量調節器２０入口圧力が常に
変動し、−？［Ｊ）混合比が設定１直と等しくならない
問題がある。

しかし、軽質油流量調節器２出口及び重質油流量調節器
７出口に流量計３及び８を各々設置し、この流量計３及
び８の信号を流量制御器２１にフィードバックし軽質油
流量調節器２及び重質油流量調節器７を制御する事によ
り、設定した混合比に対し実際に流れる混合比の誤差を
なくする事が゛可能である。

ガスタービンが停止する際は、ガスタービン停止信号ま
たは同等の信号を流量制御器２１に入力し流量制御器２
１からの信号により軽質油流を調節器２を全開、重質油
流量調節器７を全閉とし、軽質油にて運転し１重質油供
給配管９の重質油を戻り配管１２により重質油流量調節
器７出口に戻される軽質油にて排出し、全燃料油配管内
の重質油を軽質油に置換した後で主油ポンプ１７．移送
ポンプ１０を停止するため、停止時における重質油配管
の加熱が不要となった。また、長期間に渡る点検後の再
起動の際も１重質油タンク６の加熱のみで容易に再起動
が行なえるようになった。

本実施例によれば、ガスタービンの起動時において軽質
油から重質油への切換を、流量制御器２１からの信号に
より徐々に行ない、さらにその下流側に設置した加熱器
１３により混合比に適した温度となる様徐々に加熱する
ため、安定した温度変化及び一定粘度の燃料油の供給を
可能とした。

また、二重燃料を使用する場合、従来二重系統としてい
たが、本発明は信頼性を向上しかつこれを一系統とした
ため経済性に優れている。

軽質油及び重質油の混合運転時において、流量計３及び
８の信号を流量制御器２１にフィードバックし軽質油流
量調節器２及び重質油流量調節器７ｆ、制御するため、
軽質油流量調節器２及び重質油流量調節器７の入口圧力
が変化しても、設定した混合比に対し実際に流れる軽質
油及び重質油の混合比をほぼ等しくする事ができる。

ガスタービンに使用できなかった安価ではあるが粗悪な
重質油を、前述の方法により混合・加熱する事により使
用可能とし、経済性に優れた運転を可能とじ九。

ガスタービンを停止する際には、全燃料配管内の燃料油
を軽質油に置換した後ガスタービンを停止するため１重
質油の全配管を加熱する加熱器が不要となり、長期停止
後の再起動においても容易に行なえるようになシ、設備
費を低減しプラントの起動性を向上させた。

〔発明の効果〕

本発明によれば１重質油を燃焼するガスタービンにおい
て１重質油及び軽質油の混合運転及びその切換時におい
ても、常に適切な粘度及び温度の燃料油供給を可能とし
、粗悪重質油の使用を可能とした。さらにプラントの再
起動を容易に行なえるようにした経済性、信頼性及び起
動性に優れた燃料油供給装置を提供できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例図、第２図は燃料油切換に伴う
温度変化の比較図、第３図は混合割合と動粘度との関係
を示す図、第４図は温度と動粘度との関係を示す図であ
る。 １・・・軽質油タンク、２，７・・・流量調節計、３．
８・・・流量計、１０・・・移送ポンプ、１１・・・オ
リフィス。 １３・・・加熱器、２１・・・流量制御器、２２・・・
加熱量制御器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軽質油を貯蔵する軽質油タンクからの軽質油を供給
   する軽質油供給配管と、該軽質油供給配管上に設けられ
   た軽質油流量調節器と、軽質油を貯蔵する重質油タンク
   からの重質油を供給する重質油供給配管と、該重質油供
   給配管上に設けられた重質油流量調節器と、上記軽質油
   供給配管と重質油供給配管の供給点から接続された共通
   供給配管と、該共通供給配管上に設けられ該配管内を通
   る油を昇圧する燃料移送装置と、該燃料移送装置の下流
   側の上該共通供給配管上に設けられ管内を通る油を加熱
   する燃料油加熱装置と、より成る燃料油供給装置。 ２、上記燃料移送装置の出口配管と上記重質油供給配管
   の重質油流量調節器の出口配管との間に、燃料油の一部
   を戻す戻り配管を設けた特許請求の範囲第１項記載の燃
   料油供給装置。 ３、軽質油を貯蔵する軽質油タンクからの軽質油を供給
   する軽質油供給配管と、該軽質油供給配管上に設けられ
   た軽質油流量調節器と、該軽質油流量調節器の下流側に
   設けられ該配管中を通る軽質油流量を検出する軽質油流
   量計と、重質油を貯蔵する重質油タンクからの重質油を
   供給する重質油供給配管と、該重質油供給配管上に設け
   られた重軽質流量調節器と、該重質油流量調節器の下流
   側に設けられ該配管中を通る軽質油流量を検出する重質
   油流量計と、上記軽質油供給配管と重質油供給配管の給
   合点から接続された共通供給配管と、該共通供給配管上
   に設けられ該配管内を通る油を昇圧する燃料移送装置と
   、該燃料移送装置の下流側の上記共通供給配管上に設け
   られ管内を通る油を加熱する燃料油加熱装置と、該燃料
   油加熱装置で加熱された燃料油の温度を検出する温度検
   出計と、該温度検出計及び軽質油流量計及び重質油流量
   計の各検出値をもとに粘度を考慮した加熱量を設定し上
   記燃料油加熱装置を制御する加熱量制御器と、上記軽質
   油流量計及び重質油流量計の検出値をもとに上記軽質油
   調節器の開度及び重質油調節器の開度を制御する流量制
   御器と、より成る燃料油供給装置。 ４、上記燃料移送装置の出口配管と上記重質油供給配管
   の重質油流量調節器の出口配管との間に、燃料油の一部
   を戻す戻り配管を設けた特許請求の範囲第３項記載の燃
   料油供給装置。 ５、上記加熱量制御器は、燃料油供給先となるガスター
   ビンの起動指令を受けて作動させることとした特許請求
   の範囲第３項記載の燃料油供給装置。