(57)【要約】      （修正有）【課題】重質油を高温高圧水と混合、反応させることにより改質された改質油に含まれるバナジウム濃度を、簡易な方法でリアルタイムで計測することができるようにする。【解決手段】重質油１０１を高温高圧水１０２と混合し反応させて改質する反応器１と、この反応器１で得られた改質油１０８を貯留する改質油タンク６と、改質油１０８の動粘度を測定する動粘度測定器７０と、動粘度をもとにＶ濃度（バナジウム濃度）を計算し改質油タンク６に供給する低Ｖ濃度油１１２の流量あるいは改質反応器１へ供給する水及び重質油の量を調節する命令を出すＶ濃度調節コントローラ７１を備えたことを特徴とする重質油改質装置、あるいはこれを具備した重質油焚きガスタービン発電システム。【選択図】図１
2006022135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質し改質油を生成する重質油改質装置において、生成された改質油の動粘度を測定し該動粘度からバナジウム濃度を算出するバナジウム濃度算出装置を備えたことを特徴とする重質油改質装置。
【請求項２】
重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質する反応器と、前記反応器において改質された改質油を貯留する改質油タンクと、前記改質油タンクへ低バナジウム濃度油を補給する低バナジウム濃度油補給装置と、前記改質油の動粘度を測定する動粘度測定器と、動粘度からバナジウム濃度を算出し該バナジウム濃度と前記改質油タンク内の改質油貯留量とから前記改質油タンクへ補給する低バナジウム濃度油の量を決定するバナジウム濃度調節コントローラを備えたことを特徴とする重質油改質装置。
【請求項３】
重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質する反応器と、前記反応器で生成された改質油の動粘度を測定する動粘度測定器と、動粘度からバナジウム濃度を算出して前記反応器へ水および重質油を供給するポンプの流量を調節するバナジウム濃度調節コントローラを備えたことを特徴とする重質油改質装置。
【請求項４】
重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質する反応器を具備する重質油改質装置の制御方法であって、前記反応器で生成された改質油の動粘度を測定し、動粘度からバナジウム濃度を算出し、得られたバナジウム濃度と改質油の生成量とから前記反応器に供給する水の流量および重質油の流量の設定値を計算しポンプの流量を変更するようにしたことを特徴とする重質油改質装置の制御方法。
【請求項５】
重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質油を生成する重質油改質装置と、前記重質油改質装置で生成された改質油を貯留する改質油タンクと、前記改質油タンクから供給された改質油を燃料に用いて発電を行うガスタービン発電装置と、前記改質油タンクへ低バナジウム濃度油を補給する低バナジウム濃度油補給装置と、前記改質油タンクに流入される改質油の動粘度を測定する動粘度測定器と、得られた動粘度からバナジウム濃度を算出し該バナジウム濃度と前記改質油タンクへ流入する改質油の流量および前記改質油タンクの液位とにより前記改質油タンクへ供給する低バナジウム濃度油の補給量を決定するバナジウム濃度調節コントローラを具備したことを特徴とする重質油焚きガスタービン発電システム。
【請求項６】
重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質油を生成する重質油改質装置と、前記重質油改質装置で生成された改質油を貯留する改質油タンクと、前記改質油タンクから供給された改質油を燃料に用いて発電を行うガスタービン発電装置と、前記改質油タンクへ低バナジウム濃度油を補給するための低バナジウム濃度油タンクと、前記重質油改質装置で生成された改質油の動粘度測定結果をもとに算出されたバナジウム濃度が制限値未満であるときに前記改質油タンクに貯留された改質油の一部を前記低バナジウム濃度油タンクへ返送する改質油返送装置とを具備したことを特徴とする重質油焚きガスタービン発電システム。
【請求項７】
重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質油を生成し、生成した改質油の動粘度を測定し、該動粘度からバナジウム濃度を算出し、改質油のバナジウム濃度が制限値を超えている場合に前記改質油に低バナジウム濃度油を補給しバナジウム濃度を調節して改質油利用機器へ供給することを特徴とする改質油の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重質油の改質装置とその制御方法に係る。また重質油改質装置を備えたガスタービン発電システムに関する。更に、重質油改質装置で改質された改質油を改質油利用機器で使用するための使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重金属を多く含む重質油はガスタービン発電燃料として適さないので、脱金属して有用なエネルギー源に変換する方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１および２には、高温高圧水と重質油を20MPa以上、400℃程度の反応条件下で接触させることにより、重質油を分解して、炭化水素ガス、軽質油分、重質分、金属酸化物等の金属化合物を得ることが記載されている。また、炭化水素ガスと軽質油分を高温高圧水に溶解させて改質油とし、一方、重質油中に存在する金属化合物をカルシウム化合物、コークス等の捕捉剤と結合させることにより捕捉して除去することが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開2003-261881号公報（要約）
【特許文献２】特開2003-49180号公報（要約、段落番号0009）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献には、改質油に含まれる腐食性物質であるバナジウム(Ｖ)等の金属の濃度をリアルタイムで確認する方法は記載されていない。Ｖ等の金属の濃度を計測する方法には、ICPやフレームレス原子吸光法などがあるが、計測に時間がかかる。測定頻度が少ない場合には、Ｖ濃度の高い改質油がガスタービン燃焼器に供給される場合があり、タービン翼の腐食が進行して発電効率を下げる恐れがある。このため、メンテナンス作業の周期を上げなければならないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質する重質油改質装置において、改質油に含まれるＶの濃度をリアルタイムで計測することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、重質油を高温高圧水と混合、反応させて改質する重質油改質装置において、生成された改質油の動粘度を測定し、この動粘度からＶ濃度を算出するＶ濃度算出装置を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、改質油の動粘度からＶ濃度を算出できるという新知見に基づくものであり、これによってリアルタイムでＶ濃度を計測することが可能になった。
【０００９】
本発明によれば、重質油改質装置をガスタービン等の重質油利用機器と接続して使用する場合に、改質油のＶ濃度を連続的或いは所定の周期で計測し、Ｖ濃度が高い場合に改質油に低Ｖ濃度油を補給して利用機器へ供給することが可能になる。
【００１０】
以上を踏まえて、本発明では、重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質する反応器と、前記反応器において改質された改質油を貯留する改質油タンクと、前記改質油タンクへ低Ｖ濃度油を補給する低Ｖム濃度油補給装置と、前記改質油の動粘度を測定する動粘度測定器と、動粘度からＶ濃度を算出し該Ｖ濃度と前記改質油タンク内の改質油貯留量とにより前記改質油タンクへ補給する低Ｖ濃度油の量を決定するＶ濃度調節コントローラを備えた重質油改質装置を提案する。
【００１１】
また、重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質する反応器と、前記反応器で生成された改質油の動粘度を測定する動粘度測定器と、動粘度からＶ濃度を算出して前記反応器へ水および重質油を供給するポンプの流量を調節するＶ濃度調節コントローラを備えた重質油改質装置を提案する。
【００１２】
また、重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質する反応器を具備する重質油改質装置の制御方法であって、前記反応器で生成された改質油の動粘度を測定し、動粘度からＶ濃度を算出し、得られたＶ濃度と改質油の生成量から前記反応器へ供給する水の流量および重質油の流量の設定値を計算しポンプの流量を変更するようにした重質油改質装置の制御方法を提案する。
【００１３】
更に、重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質油を生成する重質油改質装置と、前記重質油改質装置で生成された改質油を貯留する改質油タンクと、前記改質油タンクから供給された改質油を燃料に用いて発電を行うガスタービン発電装置と、前記改質油タンクへ低Ｖ濃度油を補給する低Ｖ濃度油補給装置と、前記改質油タンクに流入される改質油の動粘度を測定する動粘度測定器と、得られた動粘度をもとにＶ濃度を算出し該Ｖ濃度と前記改質油タンクへ流入する改質油の流量および前記改質油タンクの液位から前記改質油タンクへ供給する低Ｖ濃度油の補給量を決定するＶ濃度調節コントローラを具備した重質油焚きガスタービン発電システムを提案する。
【００１４】
更に、重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質油を生成する重質油改質装置と、前記重質油改質装置で生成された改質油を貯留する改質油タンクと、前記改質油タンクから供給された改質油を燃料に用いて発電を行うガスタービン発電装置と、前記改質油タンクへ低Ｖ濃度油を補給するための低Ｖ濃度油タンクと、前記重質油改質装置で生成された改質油の動粘度測定結果をもとに算出されたＶ濃度が制限値未満であるときに前記改質油タンクに貯留された改質油の一部を前記低Ｖ濃度油タンクへ返送する改質油返送装置とを具備した重質油焚きガスタービン発電システムを提案する。
【００１５】
また、重質油を高温高圧水と混合し反応させて改質油を生成し、生成した改質油の動粘度を測定し、該動粘度からＶ濃度を算出し、改質油のＶ濃度が制限値を超えている場合に前記改質油に低Ｖ濃度油を補給しＶ濃度を調節して改質油利用機器へ供給する方法を提案する。
【００１６】
本発明の重質油改質装置は、重質油を高温高圧水と混合、反応させて分解し改質する反応器と、この反応器で得られた改質油を減圧後に水蒸気を含む炭化水素ガスと改質油とに気液分離する気液分離器と、分離された改質油を貯留する改質油タンクと、改質油タンク内の改質油あるいは改質油タンクに流入する改質油の一部を抜き出して動粘度を測定する動粘度測定器と、改質油中のＶ濃度を動粘度から計算し改質油タンクに供給する低Ｖ濃度油の流量を調節する命令を出すＶ濃度調節コントローラを含むことができる。
【００１７】
重質油改質装置で得られた改質油は、例えばガスタービン発電システムにおいて発電機駆動用の動力を発生させる燃料として使用することができる。
【００１８】
本発明によれば、ガスタービン燃焼器にＶ濃度が制限値以下の改質油を供給することができ、改質油中のＶ濃度をコントロールして、ガスタービン翼の腐食を抑制できる。また、重質油改質装置の性能劣化による改質油中のＶ濃度上昇に対して、メンテナンス周期を長期化できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、改質油に含まれるＶ濃度を簡易な方法で計測することができるようになった。これにより、改質油利用機器例えばガスタービンの腐食を抑制できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されない。
【実施例１】
【００２１】
本実施例では、重質油を改質し、改質油中のＶ濃度を測定し、Ｖ濃度が高いときにＶ濃度が低い油を混合してＶ濃度を調整し、これを燃料に用いてガスタービンを駆動する重質油焚ガスタービン発電システムについて、図１及び図２を用いて説明する。
【００２２】
本システムでは、水を加圧供給する水供給ポンプ30で水100を20MPaに昇圧し、水予熱器40で450℃まで加熱することによって高温高圧水102を生成する。同様に、重質油を加圧供給する重質油供給ポンプ31で重質油101を20MPaに昇圧し、油予熱器41で350℃まで加熱することによって油を高温高圧重質油103とする。水予熱器40および油予熱器41には電気ヒータ、あるいは高温蒸気との熱交換器等を用いることができる。
【００２３】
高温高圧水102および高温高圧重質油103は反応器1の上流で混合され混合流体104となり、反応器1に供給される。反応器1を外部から加熱ヒータ20で加熱し混合流体104の温度を450℃に昇温した。反応器1における蒸気換算の平均滞留時間は30h-1とした。混合流体104に含まれる重質油と水との反応により、重質油が改質され、炭化水素ガスおよび軽質油、分子量の大きい重質分となる。炭化水素ガス、軽質油は高温高圧水に溶解、混合して改質分106となり、反応器1の上部から搬送される。重質分105は高温高圧水には溶解、混合せず、反応器1の下部に沈降する。重質油中に含まれる金属類は重質分105に濃縮され、反応器出口バルブ13を開閉することにより、重質分抜き出し器2へ除去される。重質分抜き出し器2内の圧力が反応器1の圧力と同じ圧力になった後、反応器出口バルブ13を閉止し、重質分抜き出しバルブ14を開放し、重質分105を系外に抜き出す。本実施例では、重質分抜き出し器2より抜き出された重質分105は重質分回収器3に回収した。反応器1の圧力は減圧器4と減圧バルブ12によって調整される。ここで、減圧器4にはオリフィスを用い、反応器1の圧力変動を減圧バルブ12の微小開閉により抑える。
【００２４】
金属類を除去された改質分106は、減圧器4で0.1MPaに減圧された後、気液分離器5に供給され、水蒸気、水素、一酸化炭素、メタン、エタン、プロパン、ブタン等を含んだ炭化水素ガス107と液化する成分である改質油108に分離される。炭化水素ガス107はＶを含んでいないため、そのまま炭化水素ガス流量制御バルブ16で流量制御されガスタービン燃焼器60へ供給される。
【００２５】
気液分離器5で分離された改質油108は改質油流量計73で流量を計測された後、改質油タンク6に貯留される。改質油タンク6に貯留された改質油108の一部は改質油抜き出しバルブ15を開けることで動粘度測定器70に抜き出され、動粘度が測定される。測定された動粘度の信号は、Ｖ濃度調節コントローラ71に送られ、Ｖ濃度が計算される。つまり、動粘度測定器70とＶ濃度調節コントローラ71によってＶ濃度算出装置が形成される。Ｖ濃度が制限値よりも高い場合には、低Ｖ濃度油タンク7に貯留された低Ｖ濃度油112が低Ｖ濃度油ポンプ32を用いて改質油タンク6に供給され、改質油108中のＶ濃度が調整される。低Ｖ濃度油112には軽油やＡ重油等のように、動粘度、密度、発熱量等の物性値が改質油に近くＶ濃度の低い燃料油が用いられる。Ｖ濃度がガスタービン制限値未満に調整された軽質油109は、軽質油ポンプ33により加圧され、ガスタービン燃料油110としてガスタービン燃焼器60に供給される。ガスタービン燃焼器60に供給された軽質油109および炭化水素ガス107は、圧縮機62で加圧された空気113と混合して燃焼し、燃焼ガス114となりガスタービン61を駆動し、燃焼排ガス115となり煙突53より大気中へ放出される。
【００２６】
図２は本実施形態における運転・制御方法のフローチャートである。図1と合わせて重質油改質装置の運転・制御方法を説明する。
【００２７】
本発明の重質油改質装置の運転方法では、ガスタービン61にＶ濃度の高いガスタービン燃料油110が供給されることのないように、改質油108の動粘度を測定してＶ濃度を予測し、改質油タンク6に低Ｖ濃度油112を供給してＶ濃度を調節する。ステップS1では改質油108は改質油タンク6に供給、貯留され、改質油108の一部が一定時間間隔で改質油抜き出しバルブ15を開けることにより改質油タンク6から抜き出される。ステップS2では、動粘度測定器70にて改質油108の動粘度を測定し、測定結果をＶ濃度調節コントローラ71に送る。ステップS3では、送られた動粘度をもとに、Ｖ濃度調節コントローラ71において図３に示した実験的に調べた改質油中Ｖ濃度と動粘度の関係を関数にしたものから改質油108のＶ濃度が計算される。ここで、改質油中Ｖ濃度と動粘度の関係は原料の重質油によって異なるが、実験により改質油中Ｖ濃度と動粘度の関数を調べることができる。ステップS4では、改質油タンク6の液位を改質油タンク液位計72により測定し、ステップS5ではステップS4の測定結果の信号をＶ濃度調節コントローラ71が受け、改質油108の貯留量を計算する。
【００２８】
一方、ステップS6では、改質油流量計73で改質油108の流量を測定しておき、ステップS7ではＶ濃度調節コントローラ71により測定間隔の間の改質油流量平均値を求める。
【００２９】
次にステップS8では、次回ステップS1を実施するまでの測定間隔を決定する。測定間隔が短いほどＶ濃度を正確に管理できるが、ここでは改質油タンク6の容量、改質油108の流量およびＶ濃度から計算される以下の(1)〜(3)式を用いて測定間隔を決める。
【００３０】
(1)式は改質油108のバナジウム濃度を求める式である。
【００３１】
【数１】
2006022135.tif 000003
【００３２】
(2)式は改質油108のバナジウム濃度aが、ガスタービン燃焼器に改質油を供給する際の制限値として設定した0.5ppmより低い場合に、動粘度の測定間隔を求める式である。
【００３３】
【数２】
2006022135.tif 000004
【００３４】
(3)式は改質油108のバナジウム濃度aが0.5ppmより高い場合に動粘度の測定間隔を求める式である。
【００３５】
【数３】
2006022135.tif 000005
【００３６】
ここで、tは定間隔、Vは改質油タンク6中の油の貯留量、Fは改質油108の流量（ステップS7で求めた測定間隔の間の平均値）、aは改質油108中のバナジウム濃度、cnは今回測定した改質油タンク6中の油のバナジウム濃度、cn-1は前回測定した改質油タンク6中の油のバナジウム濃度である。
【００３７】
ステップS9では、ステップS3で求めた改質油タンク中の改質油のＶ濃度が制限値未満であることを確認する。制限値未満であれば改質油に低Ｖ濃度油を供給する必要もなく、かつ水供給ポンプ30および重質油供給ポンプ31を調節する必要もないので、ステップS8の(3)式で計算した測定間隔時間後にステップS1からステップS9までを繰り返す。改質油タンク6中の油のＶ濃度が制限値以上である場合にはステップS10以降に進む。
【００３８】
ステップS10では、改質油タンク6内の改質油108のバナジウム濃度をガスタービン入口燃料制限値以下に下げるのに必要な低Ｖ濃度油112の供給量を計算する。供給量の計算は、Ｖ濃度と改質油タンク6中の油の貯留量から式(4)を用いて計算する。
【００３９】
【数４】
2006022135.tif 000006
【００４０】
ここで、ΔVは低Ｖ濃度油112の供給量、clはバナジウム濃度のガスタービン入口制限値である。
【００４１】
ステップS11ではステップS10で計算した量の低Ｖ濃度油を改質油タンク6に供給した場合の液位を計算し、液位がタンクの許容量未満であるか否かを判定する。改質油タンク6の液位が許容量未満であればステップS12に進み、許容値以上になる場合にはステップS13に進む。ステップS12では低Ｖ濃度油ポンプ32を起動し、ステップS10で計算した量の低Ｖ濃度油を改質油タンク6に供給し、改質油タンク6中の油のＶ濃度をガスタービン入口制限値未満に調節する。ステップS13でも低Ｖ濃度油ポンプ32を起動し、改質油タンク6の許容値まで低Ｖ濃度油112を供給して、改質油タンク6中の油のＶ濃度を可能な限り低下させる。
【００４２】
ステップS12あるいはステップS13が終了後、ステップS14に進み、改質油108中のＶ濃度を低下させるために、水供給ポンプ30および重質油供給ポンプ31の流量を計算する。我々の実験の結果、図４に示すように反応器1内の混合流体104の滞留時間が長いほど改質油108中のＶ濃度は低くなるという関係を見出した。この関係から分かるように、反応器1における混合流体104の滞留時間を長くすることで、改質油108中のＶ濃度をガスタービン入口制限値未満に低下させることができる。反応器1の滞留時間に対する改質油108中のＶ濃度を指数関数などの近似式にして、ステップS8で求めた改質油108中のＶ濃度aを制限値未満に下げるために必要な滞留時間を計算し、さらに該滞留時間にするための水供給ポンプ30および重質油供給ポンプ31の流量設定値を計算する。反応器1での反応速度に大きな変化を与えないように、水と重質油の割合は一定にして流量を変化させることが好ましいが、必ずしも割合を固定する必要はない。
【００４３】
ステップS15では、ステップS14で計算した水供給ポンプ30および重質油供給ポンプ31の流量設定をＶ濃度調節コントローラ71から出る信号で変更させる。これにより反応器1の滞留時間を最適化し、改質油108中のＶ濃度がガスタービン入口制限値未満になる。ステップS15の終了後、ステップS6で計算した測定間隔後に再度ステップS1から繰り返す。
【００４４】
図５に本実施例における反応器1の温度すなわち反応温度と改質油108中のＶ濃度との関係を示す。反応器1の圧力は5〜30MPa、滞留時間は120h-1〜12h-1の範囲である。この範囲において、350℃以上の反応温度でＶ除去反応が進行することから、反応温度は350℃以上であることが望ましい。また、反応器1の加熱手段である加熱ヒータ20に熱交換器を用いる場合、高温側の流体に燃焼排ガス115を用いることが可能である。燃焼排ガス115の温度は約550℃であり、反応温度は550℃以下が好ましい。より好ましくは、燃焼排ガス115と熱交換して混合流体104を昇温できる現実的な温度である450℃程度がより好ましい。
【００４５】
図６に反応器1の圧力と改質油108中のＶ濃度との関係を示す。反応器1の温度は450℃、滞留時間は約30h-1である。本実施例では圧力が20MPaの場合について記述したが、5〜30MPaにおいても改質油108中のＶ濃度をガスタービン入口制限値未満に下げることが可能であることを確認した。
【００４６】
本実施例により、改質油に含まれるＶ濃度を連続的に観測でき、ガスタービン燃料油110に含まれるＶ濃度をガスタービン入口制限値未満にすることができ、バナジウムアタック等の高温腐食によるガスタービン翼寿命の短命化を防ぐことができる。
【実施例２】
【００４７】
本実施例では改質油108の一部を改質油タンク6の上流から抜き出して動粘度を測定し、動粘度をもとにＶ濃度を計算し、改質油タンク6中に貯留された油中のＶ濃度を調節する場合について図７を用いて説明する。図１と異なる点についてのみ説明し、同一の部分については説明を省略する。
【００４８】
本システムでは、改質油タンク6の上流に、改質油108を抜き出す配管である改質油抜き出し配管9が設けられる。実施例１の場合と同様に、気液分離器5で分離された改質油108は改質油流量計73で流量を測定された後、改質油タンク6に貯留される。改質油108の一部は改質油抜き出しバルブ15を開けることで動粘度測定器70に抜き出され、動粘度が測定される。得られた動粘度の信号はＶ濃度調節コントローラ71に送られ、そこでＶ濃度が計算される。
【００４９】
低Ｖ濃度油タンク7に貯留された低Ｖ濃度油112は低Ｖ濃度油ポンプ32を用いて改質油タンク6に供給され、改質油中のＶ濃度が調整される。以後は、実施例1の場合と同様である。
【００５０】
図８は本実施形態における運転・制御方法のフローチャートであり、図７と合わせて重質油改質装置の運転・制御方法を説明する。
【００５１】
ステップS1〜ステップS3までは実施例１と同様である。ステップS4では、ステップS3で求めた改質油タンク中の改質油のＶ濃度が制限値未満であることを確認する。制限値未満であれば改質油に低Ｖ濃度油を供給する必要もなく、かつ水供給ポンプ30および重質油供給ポンプ31を調節する必要もないのでステップS1からステップS9までを繰り返す。測定間隔は短いほど、Ｖ濃度の高いガスタービン燃料油110をガスタービンに供給するリスクが減るが、測定間隔は任意に決めることができる。ただし、水供給ポンプ30および重質油供給ポンプ31の流量を変更した場合には、流量を変更したときにポンプから供給された水100および重質油101が改質油108として流出する時間を予測して、その時間に改質油108を抜き出してステップS1からの手順を繰り返すことが望ましい。
【００５２】
改質油108中のＶ濃度がガスタービン入口制限値より高い場合にはステップS5以降に進む。ステップS5では、改質油流量計73で改質油108の流量を測定し、ステップS6では実施例1と同様に、図４に示したように反応器1内の混合流体104の滞留時間と改質油108中のＶ濃度との関係を用いて、水供給ポンプ30および重質油供給ポンプ31の流量設定値を決定する。ステップS7では、ステップS6で計算した水供給ポンプ30および重質油供給ポンプ31の流量設定をＶ濃度調節コントローラ71から出る信号で変更させる。これにより反応器1の滞留時間を最適化し、改質油108中のＶ濃度がガスタービン入口制限値未満になる。
【００５３】
さらに、ステップS8ではＶ濃度調節コントローラ71で、改質油108と低Ｖ濃度油112を改質油タンク6の中で混合したときにＶ濃度が制限値未満になる流量を以下の式(5)を用いて計算する。
【００５４】
【数５】
2006022135.tif 000007
【００５５】
ここで、Flは低V濃度油112の流量、Fは改質油108の流量、cnは今回測定時の改質油108中のバナジウム濃度、cは低Ｖ濃度油112中のバナジウム濃度、clはバナジウム濃度のガスタービン入口制限値である。
【００５６】
ステップS9では、改質油タンク6内の液位を改質油タンク液位計72で測定し、液位が改質油タンク6の液位の制限値を超えていないことを確認する。液位が制限値を超えていない場合にはステップS10に進み、改質油タンク6への低Ｖ濃度油112の供給を続ける。一方、改質油タンクの液位が制限値を超えた場合には、低Ｖ濃度油の供給を中止し、上記で設定した測定周期時間後に再度ステップS1からの手順を始める。
【００５７】
本実施例により、改質油108のＶ濃度をリアルタイムに計測でき、低Ｖ濃度油112の供給量を適切に、速やかにコントロールできる。これにより、ガスタービン燃料油110に含まれるＶ濃度をガスタービン入口制限値未満にすることができ、バナジウムアタック等の高温腐食によるガスタービン翼寿命の短命化を防ぐことができる。本実施例では、改質油タンクに貯留され、Ｖ濃度が平均化された油を抜き出して動粘度を測定するのではなく、改質油タンク6に貯留される前の改質油の動粘度を計測するため、水供給ポンプ30および重質油供給ポンプ31の流量を正確に設定できる。
【実施例３】
【００５８】
本実施例では、ガスタービン燃料となる軽質油の一部を低Ｖ濃度油タンク7に返送する改質油返送装置を含む重質油焚きガスタービン発電システムについて図９を用いて説明する。なお、図１と異なる部分についてのみ説明し、同一の部分については説明を省略する。
【００５９】
本システムでは、改質油108の動粘度から計算されたＶ濃度がガスタービン燃焼器60に供給するための制限値以下である例えば0.1ppm程度の場合、軽質油ポンプ33で加圧されたガスタービン燃料油110の一部を低Ｖ濃度油タンク入口バルブ18の開放により貯留油111として低Ｖ濃度油タンク7へ供給する構成を持つ。動粘度測定器70とＶ濃度調節コントローラ71と軽質油ポンプ33および低Ｖ濃度油タンク入口バルブ18によって、本発明で云うところの改質油返送装置が形成される。
【００６０】
貯留油111を抜き出すのは改質油タンク108内にガスタービンの連続運転に充分な量の油を持ち、かつ改質油タンク6内の油のＶ濃度がガスタービン入口制限値より低い場合である。特に、改質油タンク6内の油中のＶ濃度は0.1ppm程度或いはそれ以下であることが望ましい。
【００６１】
本実施例により、重質油の改質により生成した改質油を低Ｖ濃度油として貯留することができ、軽油やＡ重油などのように重質油より高価な燃料を購入しなくても良く、低コストで発電が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明により、重質油を高温高圧水と混合、反応させて改質する重質油改質装置或いはこれを具備したガスタービン発電システム等において、改質油のバナジウム濃度をオンタイムで計測することが可能になった。これにより、改質油のＶ濃度をコントロールして、ガスタービンの腐食を抑制することができるようになった。本発明によれば、重質油改質装置のメンテナンス周期を長期化できるというメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施例による重質油焚きガスタービン発電システムの概略図。
【図２】図１の実施例における運転・制御方法のフローチャートを示す図。
【図３】改質油中のバナジウム濃度と動粘度の関係を示す図。
【図４】改質油中のバナジウム濃度に及ぼす反応器内の混合流体滞留時間の影響を示す図。
【図５】改質油中のバナジウム濃度に及ぼす反応器の温度の影響を示す図。
【図６】改質油中のバナジウム濃度に及ぼす反応器の圧力の影響を示す図。
【図７】本発明の他の実施例による重質油焚きガスタービン発電システムの概略図。
【図８】図２の実施例における運転・制御方法のフローチャートを示す図。
【図９】本発明の更に他の実施例による重質油焚きガスタービン発電システムの概略図。
【符号の説明】
【００６４】
1…反応器、2…重質分抜き出し器、3…重質分回収器、4…減圧器、5…気液分離器、6…改質油タンク、7…低Ｖ濃度油タンク、9…改質油抜き出し配管、12…減圧バルブ、13…反応器出口バルブ、14…重質分抜き出しバルブ、15…改質油抜き出しバルブ、16…炭化水素ガス流量制御バルブ、17…燃焼器入口バルブ、18…低Ｖ濃度油タンク入口バルブ、20…加熱ヒータ、30…水供給ポンプ、31…重質油供給ポンプ、32…低Ｖ濃度油ポンプ、33…軽質油ポンプ、40…水予熱器、41…油予熱器、53…煙突、60…ガスタービン燃焼器、61…ガスタービン、62…圧縮機、70…動粘度測定器、71…Ｖ濃度調節コントローラ、72…改質油タンク液位計、73…改質油流量計、100…水、101…重質油、102…高温高圧水、103…高温高圧重質油、104…混合流体、105…重質分、106…改質分、107…炭化水素ガス、108…改質油、109…軽質油、110…ガスタービン燃料油、111…貯留油、112…低Ｖ濃度油、113…空気、114…燃焼ガス、115…燃焼排ガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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