(57)【要約】【課題】ガスタービンに燃料ガスを供給する前に燃料ガスを過熱するシステム及び方法を提供すること。【解決手段】ガスタービン発電プラント（４００）において、加圧燃料ガスは、ガスタービン（４８０）に提供される前に圧力低下及びガス膨張を生じる。タービン（４８０）に損傷を与える可能性がある凝縮は、燃料ガスが圧力低下及びガス膨張を生じたときに燃料ガスの冷却につれて形成される可能性がある。電気始動ヒータ（３００、４３０）は、凝縮形成が実質的に阻止されるように燃料ガスを過熱するのに使用される。電気始動ヒータ（３００、４３０）は、外部から燃料ガスを加熱するために、燃料ガス管（３１０）の外部に巻かれたバンドヒータ（３２０）を含む。内部加熱素子を通じて過熱を提供する従来のヒータ（１３０）と比べて、電気始動ヒータ（３００、４３０）は、コストが低減され、安全性が高く、運転が効率的で、様々な燃料ガス特性に適応することができる。【選択図】      図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気始動ヒータ（３００、４３０）において、
ガス燃料が貫流できるように構成された燃料ガス管（３１０）と、
前記燃料ガス管（３１０）の外部に巻かれ且つ該ガス管と接触しており、前記燃料ガス管（３１０）を通って流れる燃料ガスを過熱するよう構成された１以上の電気バンドヒータ（３２０）と
を備え、
前記過熱は、前記燃料ガスが前記燃料ガス管（３１０）の下流側で膨張を生じるときに凝縮形成を実質的に阻止するように、前記燃料ガスの温度を十分に上昇させることとして定義される、電気始動ヒータ（３００、４３０）。
【請求項２】
前記燃料ガス管（３１０）の内部に設けられ、前記１以上のバンドヒータ（３２０）から前記燃料ガス管（３１０）を通って流れる燃料ガスへの熱伝達を促進するように構成された１以上のフィン（３３０）を更に備える、請求項１記載の電気始動ヒータ（３００、４３０）。
【請求項３】
前記１以上のフィン（３３０）が、前記燃料ガス管（３１０）の長手方向に実質的に延びる、請求項２記載の電気始動ヒータ（３００、４３０）。
【請求項４】
前記１以上のフィン（３３０）が、前記燃料ガス管（３１０）と一体的に形成される、請求項２又は請求項３記載の電気始動ヒータ（３００、４３０）。
【請求項５】
前記燃料ガス管（３１０）には能動内部加熱素子が存在しない、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電気始動ヒータ（３００、４３０）。
【請求項６】
前記電気始動ヒータ（３００、４３０）が、ガスタービン発電プラント（４００）で使用されるように構成される、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の電気始動ヒータ（３００、４３０）。
【請求項７】
燃料ガスをガスタービン（４８０）に供給するよう構成された燃料ガス供給源と、
前記ガスタービン（４８０）の上流側で且つ前記燃料ガス供給源の下流側に位置付けられ、前記燃料ガス供給源から前記ガスタービン（４８０）への燃料ガスの供給を制御するよう構成されたガス燃料モジュール（４７５）と、
前記燃料ガス供給源の下流側で且つ前記ガス燃料モジュール（４７５）の上流側に位置付けられた電気始動ヒータ（３００、４３０）と、
を備え、
前記電気始動ヒータ（３００、４３０）が、
前記燃料ガス供給源からの燃料ガスが前記ガス燃料モジュール（４７５）に向かって貫流できるように構成された燃料ガス管（３１０）と、
前記燃料ガス管（３１０）の外部に巻かれ且つ該ガス管と接触しており、前記燃料ガス管（３１０）を通って流れる燃料ガスを過熱するよう構成された１以上の電気バンドヒータ（３２０）と
を含み、
前記過熱は、前記燃料ガスが前記ガス燃料モジュール（４７５）を通って流れるにつれて膨張を生じるときに凝縮形成を実質的に阻止するように、前記ガス燃料モジュール（４７５）の上流側の前記燃料ガスの温度を十分に上昇させることとして定義される、
ガスタービン発電プラント（４００）。
【請求項８】
前記電気始動ヒータ（３００、４３０）が、前記ガス燃料モジュール（４７５）の直ぐ上流側に位置付けられる、請求項７記載のガスタービン発電プラント（４００）。
【請求項９】
前記電気始動ヒータ（３００、４３０）が、前記ガスタービン（４８０）及び前記ガス燃料モジュール（４７５）が位置付けられる発電プラント建物（４８５）内部で同一場所に位置付けられる、請求項７又は請求項８記載のガスタービン発電プラント（４００）。
【請求項１０】
前記電気始動ヒータ（３００、４３０）が更に、前記燃料ガス管（３１０）の内部に設けられ、前記１以上のバンドヒータ（３２０）から前記燃料ガス管（３１０）を通って流れる燃料ガスへの熱伝達を促進するように構成された１以上のフィン（３３０）を更に備える、請求項７乃至請求項９のいずれか１項記載のガスタービン発電プラント（４００）。
【請求項１１】
前記電気始動ヒータ（３００、４３０）の前記燃料ガス管（３１０）を分離するためにバルブ及び固定具は設けられていない、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項記載のガスタービン発電プラント（４００）。
【請求項１２】
前記燃料ガス供給源の下流側で且つ前記電気始動ヒータ（３００、４３０）の上流側に位置付けられ、貫流する前記燃料ガスを過熱するよう構成される高性能ヒータ（４２０）を更に備える、請求項７乃至請求項１１のいずれか１項記載のガスタービン発電プラント（４００）。
【請求項１３】
前記高性能ヒータ（４２０）が、前記ガスタービン発電プラント（４００）の通常運転中に前記燃料ガスを過熱するよう構成され、前記電気始動ヒータ（３００、４３０）が、前記発電プラント（４００）の始動運転中に前記燃料ガスを過熱するよう構成される、請求項１２記載のガスタービン発電プラント（４００）。
【請求項１４】
前記電気始動ヒータ（３００、４３０）が、前記発電プラント（４００）の通常運転中に前記燃料ガスに追加の加熱を提供するよう構成される、請求項７乃至請求項１３のいずれか１項記載のガスタービン発電プラント（４００）。
【請求項１５】
前記電気始動ヒータ（３００、４３０）を制御して、環境及び／又は燃料ガス特性に基づいて提供される前記追加の加熱を制御するように構成されたコントローラを更に備える、
請求項１４記載のガスタービン発電プラント（４００）。
【請求項１６】
ガスタービン発電プラント（４００）を運転する方法であって、
該ガスタービン発電プラント（４００）が、ガスタービン（４８０）の上流側に位置付けられたガス燃料モジュール（４７５）と、燃料ガス供給源の下流側で且つ前記ガス燃料モジュール（４７５）の直ぐ上流側に位置付けられた電気始動ヒータ（３００、４３０）とを備え、前記電気始動ヒータ（３００、４３０）が、燃料ガス管（３１０）と、前記燃料ガス管（３１０）の外部に巻かれ且つ該ガス管と接触している１以上の電気バンドヒータ（３２０）とを含み、前記電気始動ヒータ（３００、４３０）がまた、前記燃料ガス管（３１０）内部に能動加熱素子が存在しておらず、
当該方法が、
前記燃料ガス管（３１０）を通って流れる燃料ガスを前記電気始動ヒータ（３００、４３０）を用いて過熱し、前記燃料ガスが前記ガス燃料モジュール（４７５）を通って流れるにつれて膨張を生じるときに凝縮形成を実質的に阻止するように、前記燃料ガスの温度を十分に上昇させるようにする段階と、
前記ガス燃料モジュール（４７５）を用いて、前記電気始動ヒータ（３００、４３０）から前記ガスタービン（４８０）への過熱燃料ガスの供給を制御する段階と
を含む方法。
【請求項１７】
前記電気始動ヒータ（３００、４３０）は、前記発電プラント（４００）が始動モードにあるときに前記過熱段階を実施する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
高性能ヒータ（４２０）により提供される過熱が、前記凝縮形成を実質的に阻止するのに不十分である場合、前記電気始動ヒータ（３００、４３０）の上流側に位置付けられた前記高性能ヒータ（４２０）により過熱された前記燃料ガスに対して前記電気始動ヒータ（３００、４３０）を用いて補充熱を提供する段階を更に含む、請求項１６又は請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記電気始動ヒータ（３００、４３０）は、前記発電プラント（４００）が通常運転モードであるときに前記補充熱の提供をする段階を実施する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記熱の補充をする段階が、前記電気始動ヒータ（３００、４３０）を用いて、環境及び／又は燃料ガス特性に基づいて提供される前記補充熱を制御する段階を含む、請求項１８又は請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンに燃料ガスを供給する前に燃料ガスを過熱するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス状燃料は、発電プラントにおいて広く使用されている。図１は、ガスタービン発電プラント１００の簡略図を示している。プラント１００は、凝集フィルタ１１０と、高性能ヒータ１２０と、始動ヒータ１３０と、ガス洗浄器１４０と、ＡＳＶ（補助停止バルブ）１５０、ＳＲＶ（速度比バルブ）１６０、及びＧＣＶ（ガス制御バルブ）１７０と、ガスタービン１８０とを含む。
【０００３】
運転及び安全上の理由から、ガスタービンに供給される燃料ガスは、水及び炭化水素液からの水蒸気のような液体が存在すべきではない。水蒸気は、メタンなどの炭化水素と結合し、タービンに損傷を与える可能性がある固体水和物を形成するので、望ましいものではない。炭化水素液は、とりわけ、非制御の熱付加、ガスタービン過速度、自動点火、フラッシュバック、及び再点火などの望ましくない状況につながる可能性がある。
【０００４】
発電プラントに供給される燃料ガスは、タービン１８０に提供される前に、燃料ガスがバルブ１５０、１６０、１７０を通って流れるときに通常は加圧されて減圧及び膨張を生じる。減圧及びガス膨張の結果として、ジュールトムソン作用とも呼ばれるガス冷却が生じる。かなりの冷却が生じた場合、水及び液体炭化水素凝縮が形成され、上記で示したリスクが生じる可能性がある。
【０００５】
凝縮形成を避けるために、燃料ガスは、バルブ１５０、１６０、１７０の上流側で過熱される。すなわち、燃料ガスは、水蒸気及び炭化水素露点を十分に上回って加熱される。上流側で燃料ガスを過熱することにより、ガスがバルブ１５０、１６０、１７０を流れて燃料ガスが減圧及び膨張されたときに下流側での凝縮が阻止される。これにより、ガス状燃料だけがガスタービン１８０の入口に確実に提供される。
【０００６】
図１に示すように、燃料ガスを過熱するために２つのタイプのヒータ、すなわち高性能ヒータ１２０と始動ヒータ１３０とが通常使用される。正常運転中、高性能ヒータ１２０は、温水を熱源として使用して燃料ガスを過熱する。温水は、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（図１には示さず）から提供され、該熱回収蒸気発生器は、ガスタービン１８０からの高温排気ガスを用いて水を加熱する。
【０００７】
ガスタービン１８０が始動運転中であるときに、ＨＲＳＧからの温水は未だ利用可能ではない。ガスタービン１８０が通常運転に達するまで、始動ヒータ１３０が必要な過熱を行う。一般的には、比較的簡単で利便性がよいことに起因して、電気ヒータが使用される。従来の始動ヒータの外観図が図２に示されている。従来の始動ヒータは、中程度の出力量を生成するプラントでも極めて大きくなる場合がある。例証として、従来の始動ヒータのスキッドは、０．２８メガワット発電容量のガスタービン発電プラントにおいて１５ｆｔ（長さ）×８ｆｔ（幅）×１２ｆｔ（高さ）程の大きさとすることができる。
【０００８】
従来の電気始動ヒータでは、能動加熱素子は、燃料ガスが流れる配管（図示せず）内に装着される。これにより、燃料ガス温度が迅速に上昇できるように高い熱伝達を行うことが可能になる。
【０００９】
従来の電気始動ヒータは、加熱素子が燃料ガスと直接接触していることに起因して、安全性の問題を生じる傾向があることは理解されるであろう。加熱素子が燃料ガス流の経路中にあるので、この加熱素子自体により望ましくない圧力降下が増大する。加熱素子を収容する配管をサービス及びアップグレードのために分離できるように、バルブ、ガスケット、及び他の固定具を必要とする加熱素子が内部に配置されることによって、サービス及びアップグレードが困難になる。運転上、加熱素子の故障の可能性を低減するために、加熱素子が作動中の間は燃料ガスが流れていることが必要とされる可能性がある。また、従来の電気始動ヒータは極めて高価であり、１つのシステムが２６５，０００＄を超える場合がある。従って、システム始動中に燃料ガスを過熱するシステム及び／又は方法に対する必要性が依然としてあり、これにより、従来の電気始動ヒータに関連する欠点が排除できないにしても軽減されることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の例示的で非限定的な態様は、ガスタービン発電プラント用の電気始動ヒータに関する。例示的な始動ヒータは、ガス燃料が貫流できるように構成された燃料ガス管と、燃料ガス管の外部に巻かれ且つ該ガス管と接触した１以上の電気バンドヒータとを含む。バンドヒータは、燃料ガス管を通って流れる燃料ガスを過熱するよう構成される。過熱は、燃料ガスが燃料ガス管の下流側で膨張を生じるときに凝縮形成を実質的に阻止するように、燃料ガス管内に流れる燃料ガスの温度を十分に上昇させることとして定義することができる。
【００１１】
別の非限定的な態様によれば、本発明は、燃料ガスをガスタービンに供給するよう構成された燃料ガス供給源を含み、燃料ガス供給源の下流側で且つガスタービンの上流側に位置付けられるガス燃料モジュールを含むガスタービン発電プラントに関する。ガス燃料モジュールは、ガスタービンへの燃料ガスの供給を制御するよう構成される。発電プラントはまた、燃料ガスを過熱するよう構成され、燃料ガス供給源の下流側で且つガス燃料モジュールの上流側に位置付けられた電気始動ヒータを含む。電気始動ヒータは、燃料ガス供給源からの燃料ガスがガス燃料モジュールに向かって貫流できるように構成された燃料ガス管を備え、更に、該燃料ガス管の外部に巻かれ且つ該ガス管と接触した１以上の電気バンドヒータを含む。電気バンドヒータは、燃料ガス管を通って流れる燃料ガスを過熱し、燃料ガスがガス燃料モジュールを通って流れるにつれて膨張を生じるときに、凝縮形成を実質的に阻止するようにガス燃料モジュールの上流側の燃料ガスの温度を十分に上昇させるよう構成される。
【００１２】
更なる非限定的な態様によれば、本発明は、ガスタービンの上流側に位置付けられたガス燃料モジュールと、燃料ガス供給源の下流側で且つガス燃料モジュールの直ぐ上流側に位置付けられた電気始動ヒータとを備えるガスタービン発電プラントを運転する方法に関する。電気始動ヒータは、燃料ガス管と、燃料ガス管の外部に巻かれ且つ該ガス管と接触している１以上の電気バンドヒータとを含む。電気始動ヒータはまた、燃料ガス管内部に能動加熱素子が存在していない。本方法において、ガス供給源からの燃料ガスは、電気始動ヒータを用いて過熱され、ここで燃料ガスの温度は、ガスがガス燃料モジュールを通って流れるにつれて燃料ガスが膨張を生じるときに凝縮形成が実質的に阻止されるよう十分に上昇される。本方法はまた、ガス燃料モジュールを用いて電気始動ヒータからガスタービンへの過熱燃料ガスの供給を制御することを含む。
【００１３】
以下で示される図面と共に本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のガスタービン発電プラントのブロック図。
【図２】従来の始動ヒータの図。
【図３Ａ】電気始動ヒータの例示的で非限定的な実施形態の斜視図。
【図３Ｂ】電気始動ヒータの例示的で非限定的な実施形態の断面図。
【図３Ｃ】電気始動ヒータの例示的で非限定的な実施形態の断面図。
【図３Ｄ】電気始動ヒータの例示的で非限定的な実施形態の断面図。
【図４】電気始動ヒータの非限定的で例示的な断面図。
【図５】ガスタービン発電プラントの例示的で非限定的な運転方法のフロー図。
【図６】ガスタービン発電プラントの例示的で非限定的な運転方法のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以上の通り、燃料ガスは、ガスタービンに提供される前に、バルブを通して膨張するときに凝縮形成を阻止するために過熱される。発電プラントが始動運転中であるときに、始動ヒータが必要な過熱を行う。通常、水蒸気露点又は炭化水素露点（何れか大きい方）を上回って約５０°Ｆまで燃料ガスを過熱することで十分である。一部のガスタービンは、凝縮が存在することに対してある程度の許容範囲を有する。すなわち、過熱は、燃料ガス温度を上昇させて、凝縮形成を実質的に阻止するようにすることとみなすことができる。勿論、完全又はほぼ完全な阻止が最も望ましい。
【００１６】
電気始動ヒータの非限定的な１以上の実施形態は、新規の加熱コンセプトを利用する。これらの実施形態において、能動加熱素子が燃料ガス流の外側に配置され、外側から内部に熱が伝達される。加熱素子は、燃料ガス流が流れる配管の周りに巻かれた、比較的簡素な高性能電気バンドヒータとすることができる。
【００１７】
熱伝達効率については、バンドヒータは、配管の外側表面と接触しているのが好ましい。バンドヒータは、電気的に絶縁され且つ熱伝導性の材料間に挟まれた加熱素子から形成することができる。これにより質量の小さいバンドヒータが得られ、これは、バンドヒータ自体が、例えばバンドヒータ及び配管を２分未満で急速に加熱できることを意味する。この結果、配管の加熱セクションが目標温度に迅速に到達できる。
【００１８】
加熱セクションは、約１５ｆｔ長さの従来のヒータよりも僅かに長い配管長さ（約１８ｆｔ）だけを必要とする可能性がある。実装面積要件は、従来の電気始動ヒータよりもそれほど大きくはない。実際に、実装面積は、大きな熱流束が考慮される場合に実質的にかなり小さくなる可能性が高い。本発明の１以上の例示的な電気始動ヒータの極めて重要な利点は、燃料ガス管の幅を付加する必要がない理由から、既存の配管ラインにシームレスに一体化することができることである。更に、既存の制御装置を用いて、電気始動ヒータ実施形態を制御することができる。
【００１９】
図３Ａ〜３Ｄは、電気始動ヒータ３００の例示的で非限定的な実施形態を示す。図３Ａに示すように、電気始動ヒータ３００は、燃料ガスが流れる燃料ガス管３１０を含む。１以上の電気バンドヒータ３２０は、燃料ガス管３１０の外部に巻き付けられる。バンドヒータ３２０は、熱伝達を最大にするために燃料ガス管と密接しているのが好ましい。
【００２０】
図３Ｂ、３Ｃ、及び３Ｄは、燃料ガス管３１０の内部の例示的で非限定的な断面図を示している。図示のように、管３１０は、バンドヒータ３２０から燃料ガスへの熱伝達を更に促進するために１以上のフィン３３０を備えることができる。図示のように、フィン３３０は、ガス管３１０の内壁から突出する。好ましくは、フィン３３０は、燃料流れの外乱を最小限にするためにできる限り薄く作られる。熱伝達用の表面積を増大させるために、フィンは、管３１０の長さの少なくとも一部に沿って長手方向（図３Ｂ、３Ｃ、及び３Ｄで紙面に向かって）に延びることができる。
【００２１】
フィン３３０は、表面積を増やすために種々の手法で形成することができる。例えば、フィン３３０は、図３Ｃではジグザグ形にされている。フィン３３０の数はあらゆる特定の数に限定されない。更に、フィン３３０は、必ずしも管３１０の中心に直接向けられている必要はなく、すなわち、フィン３３０は、図３Ｄに示すように角度を付けることができる。突出部の特定の向き及びフィン形状は、熱伝達を実現するのに必要な表面積量など、種々の設計考慮事項及び要件に基づいて決定することができる。フィン３３０は、管３３０と一体化することができ、或いは、熱伝達特性、耐変形性、コスト、その他などの要因を考慮して他の材料で形成してもよい。
【００２２】
フィン３３０は、燃料管３１０の所要目標温度を下げることができる点で極めて有用とすることができる。例えば、流量９Ｌｂ／ｓｅｃで流れる燃料ガスを過熱するための２０ｆｔ長燃料ガス管３１０において、十分な熱伝達をもたらすためにフィン３３０なしの管３１０の温度を５００°Ｆ近くまで上昇させる必要がある可能性がある。フィン３３０を備える場合、管３１０の目標温度は、４００°Ｆまで下げることができ、更に十分な熱伝達を提供することができる。換言すると、フィン３３０を備える管３１０は、目標温度により早く到達することができ、配管温度が低くなることに起因して、運転をより安全にすることができる。
【００２３】
図示していないが、外部バンドヒータに加えて、燃料ガス管３１０の内部に能動加熱素子も設けることが企図される。全体として、バンドヒータ３２０及び内部加熱素子は、燃料ガス温度を迅速に上昇させることができる。
【００２４】
しかしながら、燃料ガス管３１０は、内部加熱素子が存在しないことがより好ましい。上述のように、内部加熱素子は、通常はフィン３３０のように形成できないので、有意な圧力低下の一因となる可能性がある。また、内部素子の保守整備は、内部に配置されていることに起因して困難である。更に、ガス管３１０を分離して保守整備を可能にするために、バルブ、ガスケット、及び固定具が必要とされる。
【００２５】
能動内部加熱素子が存在しないガス管は、あまり複雑ではなく、維持が容易で安価であり、必要なスペースが少ない。加えて、内部加熱素子にアクセスする必要がないので、バルブ、ガスケット、固定具が不要になる。バンドヒータ３２０は、外部に位置付けられ、すなわちアクセスが容易であるので、これらの保守整備は比較的簡単である。
【００２６】
例示的な電気始動ヒータ３００の配置は重要な利点がある。１つの有意な実施例は上記の通りであり、ヒータは、燃料ガス管の幅を付加する必要がない理由から、既存の配管ラインにシームレスに一体化することができる。すなわち、バンドヒータが小型であるので、湾曲及び／又は屈曲部を有する管（図示せず）は、始動ヒータとして機能するよう構成することができる。これは、スペースが貴重である場合の始動ヒータの位置付けにおいて大きな柔軟性を示す。
【００２７】
例示的な電気始動ヒータは、図４に示すようにガスタービン発電プラント４００の一部とすることができる。図において、発電プラント４００は、凝集フィルタ４１０、高性能ヒータ４２０、始動ヒータ４３０、ガス洗浄器４４０、ＡＳＶ４５０、ＳＲＶ４６０、ＧＣＶ４７０、及びガスタービン４８０を含む。バルブ４５０、４６０、４７０は、ガス燃料モジュール４７５内に共に収容され、ガス供給源からタービン４８０への燃料ガスの供給を制御するよう構成することができる。ガス燃料モジュールは、ガスタービン４８０の上流側で且つ燃料ガス供給源の下流側に位置付けられる。
【００２８】
電気始動ヒータ４３０は、燃料ガス供給源の下流側で且つガス燃料モジュール４７５の上流側に位置付けられる。運転上の効率化のために、始動ヒータ４３０をできる限りガスタービン４８０に近接して位置付けるのが望ましい。図４において、始動ヒータ４３０は、ガス燃料モジュール４７５の直ぐ上流側に位置付けられる。
【００２９】
ガスタービン４８０及びガス燃料モジュール４７５は、図４における発電プラント建物４８５などの建造物内に位置付けられることが多い。また、始動ヒータ４３０をガスタービン４８０に近接して位置付けることを可能にするために、始動ヒータ４３０を同じ発電プラント建物４８５内で同一場所に位置付けることが望ましい。始動ヒータ４３０をガスタービンと同じ発電プラント建物４８５内に位置付けることは、困難であり、及び／又は賢明ではないことになる。従来のヒータの全体の大きさは、同一場所に配置する上で問題がある。しかしながら、恐らくはより重要なことには、従来の始動ヒータは、上述のようにバルブ、ガスケット、及び他の固定具を必要とする。バルブ、ガスケット、又は固定具は、発生可能な燃料漏出の発生源であり、従来のヒータが同一場所に配置される場合には安全性の問題が生じる。しかしながら、例示的な始動ヒータ４３０はバルブ、ガスケット、及び固定具を必要とせず、燃料漏出の問題を大幅に低減する。これにより、始動ヒータ４３０を同じ発電プラント建物４８５内に位置付け、従って、ガスタービン４８０に近接して位置付けることが可能になる。
【００３０】
図４では、ガス供給源の下流側で且つ始動ヒータ４３０の上流側に位置付けられた高性能ヒータ４２０を用いて、図１に示す従来の発電プラントに極めて類似して通常運転中に燃料ガスを過熱することができる。
【００３１】
しかしながら、ある条件下では、高性能ヒータ４２０は、十分な過熱を提供することができない場合がある。例えば、ガスタービン４８０は、天然ガス及び合成ガスなどの異なるタイプの燃料ガスで運転することが必要な場合がある。天然ガスにおいても、該ガスが均質ではないことがよく知られており、すなわち、ガスは、時間又は地形に応じて一定ではない。発電プラント４００に供給される天然ガスの組成（例えば、メタン、エタン、プロパン、その他の割合）及び特性にかなりのばらつきが存在する場合がある。これらのばらつきは、燃料ガスの露点も同様に変化する可能性があることを示唆している。従って、発電プラント４００に供給される燃料ガスの特性によっては、高性能ヒータ４２０が十分な過熱を提供できない（又は、他の場合には提供するのに経済的ではない）可能性がある。
別の実施例として、高性能ヒータ４２０は、運転可能ではあるが、高性能ヒータ４２０の一部がメンテナンス又は補修のためにシャットダウンされている場合のように、全容量ではない場合がある。
【００３２】
従って、非限定的な態様において、電気始動ヒータ４３０は、通常運転中に追加の加熱を補充すなわち提供し、燃料ガスがガスタービン４８０に提供される前に確実に十分に過熱されるようにするのに使用される。図示していないが、電気始動ヒータ４３０は、始動ヒータ４３０の運転を制御するコントローラを含む。
【００３３】
また、始動ヒータ４３０を用いて、環境及び／又は燃料ガス特性に基づく微細レベルの補充加熱を提供し、発電プラント運転を最適にすることができる。例えば、センサを用いて、高性能ヒータ４２０により付加される熱量、燃料ガス流量、燃料ガス特性、及びその他を監視することができ、コントローラは、この監視結果に基づき補充熱を微細に制御することができる。このような燃料温度の微調整は、規制要件に適合するようにＮＯｘ及びＣＯを減少させるための制御ループに統合することができる。
【００３４】
図５は、図４に示すプラントなどのガスタービン発電プラントを運転する例示的で非限定的な方法５００を示している。ステップ５１０では、電気始動ヒータ（例えば、始動ヒータのコントローラ）は、発電プラントが始動モードであるか否かを判定する。始動モードである場合、ステップ５２０において、始動ヒータが燃料ガスを過熱し、ステップ５３０において、ガス燃料モジュールは、ガスタービンへの過熱燃料ガスの供給を制御する。
【００３５】
発電プラントが始動モードでない（すなわち、プラントが通常運転モードである）と始動ヒータが判定した場合、ステップ５４０において、始動ヒータは、高性能ヒータからの過熱が十分であるか否かを判定する。過熱が十分でないと判定された場合、始動ヒータは、ステップ５５０において、補充過熱を提供し、十分な過熱を確保するようにする。次いで、燃料ガスが十分に過熱された後（ステップ５４０又は５５０の後）、本方法はステップ５３０に進む。工程は、ステップ５６０においてプラントがシャットダウンされるまで継続する。
【００３６】
発電プラントが始動モードであるか、又は通常運転モードであるかの識別は、従来の機構であり、厳密に始動ヒータの観点によるものである必要はない。この観点から、十分に過熱された燃料ガスをガス燃料モジュールに提供することだけが必要とされる。
【００３７】
これは、発電プラントを運転する別の例示的で非限定的な方法６００を示す図６で実証される。ステップ６１０では、始動ヒータは、燃料ガス管を通って流れる燃料ガスが十分に過熱されているかどうかが判定される。十分に過熱されていない場合、ステップ６２０において、過熱が十分に付加される。例えば、高性能ヒータが全く作動していない場合、全容量で作動していない場合、又は全容量下でも高性能ヒータにより提供できる熱よりも多くを燃料ガス自体が必要としている場合には常に、不十分な過熱が発生する可能性がある。ステップ６３０において（ステップ６１０又は６２０の後）、ガス燃料モジュールは、ガスタービンへの過熱燃料ガスの供給を制御する。過熱運転は、ステップ６４０においてプラントがシャットダウンされるまで継続する。
【００３８】
以上のことから、非限定的で例示的な電気始動ヒータ並びに該始動ヒータを含むガスタービン発電プラントが多くの利点を提供することは理解されるであろう。このような利点の非網羅的な項目を挙げると、費用の削減、既存の配管に組み込めること、始動ヒータをガスタービンに近接して配置すること、始動ヒータとガスタービンを同じ建造物内に配置すること、メンテナンス及び性能改善が容易であること、比較的簡素である（例えば、バルブ及び固定具が不要）こと、スペース要件が少ないこと、並びに圧力低下が小さく、安全性が高いこと（例えば、加熱素子が燃料流の直接経路内にない）が挙げられる。
【００３９】
現時点で最も実用的且つ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではない点を理解されたい。例えば、例示的な電気始動ヒータの使用は、ガスタービン発電プラントに限定されるものではない。始動ヒータは、単に過熱だけでなく、燃料ガスを過熱することが有利である多くの燃料システムで用いることができる。本発明は、添付の請求項の技術的思想及び範囲内に含まれる種々の修正形態及び均等な構成を保護するものとする。
【符号の説明】
【００４０】
１００，４００  ガスタービン発電プラント
１１０，４１０  凝集フィルタ
１２０，４２０  高性能ヒータ
１３０，３００，４３０  始動ヒータ
１４０，４４０  ガス洗浄器
１５０，４５０  補助停止バルブ
１６０，４６０  速度比バルブ
１７０，４７０  ガス制御バルブ
１８０，４８０  ガスタービン
３２０  電気バンドヒータ
３３０  フィン
４７５  ガス燃料モジュール
４８５  発電プラント建物
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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