(57)【要約】【課題】ガス燃料とディーゼル燃料を燃料とするガスタービンエンジンにおいて、ガスタービンエンジンの高温となる部分における、ディーゼル燃料の一時的使用に起因する腐食を抑制できる、ガスタービンエンジンの燃料供給システム、ガスタービン発電機及びガスタービンエンジンの燃料供給方法を提供する。【解決手段】ガス燃料Ｇとディーゼル燃料ＭＤＯを燃料とするガスタービンエンジンの燃料油供給システム３において、ディーゼル燃料ＭＤＯを燃焼器２ａに供給する燃料油供給ラインＬｏを、燃料油タンク１１、燃料油ポンプ１２、燃料油浄化装置１６を順に経由して供給するように構成していると共に、燃料油浄化装置１６の上流側の燃料油供給ラインＬｏに、水ＤＷを供給する水供給ラインＬｗを接続して構成している。【選択図】図１
2019011747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料とディーゼル燃料を燃料とするガスタービンエンジンの燃料油供給システムにおいて、
ディーゼル燃料を前記ガスタービンエンジンの燃焼器に供給する燃料油供給ラインを、燃料油タンク、燃料油ポンプ、燃料油浄化装置を順に経由して供給するように構成していると共に、前記燃料油浄化装置の上流側の前記燃料油供給ラインに、水を供給する水供給ラインを接続して構成していることを特徴とするガスタービンエンジンの燃料油供給システム。
【請求項２】
前記燃料油供給ラインと前記水供給ラインとの合流点に、又は、前記燃料油浄化装置よりも上流側の前記液体燃料供給ラインに、混合管を設けている請求項１に記載のガスタービンエンジンの燃料油供給システム。
【請求項３】
前記水供給ラインから供給する水として蒸留水を使用する請求項１又は２に記載のガスタービンエンジンの燃料油供給システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスタービンエンジンの燃料油供給システムを備えていると共に、洋上の設備又は船舶に搭載されることを特徴とするガスタービン発電設備。
【請求項５】
請求項４に記載のガスタービン発電設備を備えていることを特徴とする洋上の設備。
【請求項６】
請求項４に記載のガスタービン発電設備を備えていることを特徴とする船舶。
【請求項７】
ガス燃料とディーゼル燃料を燃料とするガスタービンエンジンの燃料油供給方法において、
燃料油タンク、燃料油ポンプ、燃料油浄化装置を順に経由してディーゼル燃料を前記ガスタービンエンジンの燃焼器に供給すると共に、このディーゼル燃料を前記燃焼器に供給する際に、前記燃料油浄化装置の上流側でディーゼル燃料に水を混入した後、このディーゼル燃料中の水分を前記燃料油浄化装置で分離してから、ディーゼル燃料を前記燃焼器に供給することを特徴とするガスタービンエンジンの燃料油供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス燃料とディーゼル燃料を燃料とする、ガスタービンエンジンの燃料油供給システム、ガスタービン発電設備、洋上の設備、船舶、及びガスタービンエンジンの燃料油供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
洋上に生産設備を設けている浮体式海洋石油・ガス生産貯蔵積出設備（ＦＰＳＯ）等の大規模な生産設備では、大容量の電力需要を賄うために、ガスタービンエンジンを使用した発電設備を設けている。
【０００３】
このガスタービンエンジンにおいては、通常は天然ガスなどのガス燃焼で駆動開始時、緊急時、試験時の場合には、ディーゼルエンジンで使用する軽油や重油などの、例えば、舶用ディーゼル燃料（ＭＤＯ）を燃料としている。このディーゼル燃料の燃料油供給ラインの途中に、燃料油清浄機（purifier）と呼ばれる燃料油浄化装置を設けて、燃料油中の水分及び固形物を遠心分離等で取り除いている。
【０００４】
このディーゼル燃料を使用する期間は、頻度としては多くないが、この舶用ディーゼル燃料には、硫黄成分やバナジウムやアルカリ金属などの腐食性成分が混入しているため、燃料油清浄機では除去できず、ガスタービンエンジンで高温になる部分、例えば、燃焼器やタービンの部分が腐食してしまうという問題がある。
【０００５】
これに関連して、気体燃料及び液体燃料などの複数の燃料を使用するガスタービンエンジンにおいて、水をタービン燃焼器に供給することで、ガスタービン燃焼器内の反応ゾーンを冷却して、燃焼温度を低下させることで、排気中の副生成物（例えば、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯ、又は粒子状物質）の生成を低減するのを助けるために、液体燃料と水を混合して燃料混合物を生成して、ガスタービン燃焼器に導入するタービン燃焼器の燃料混合システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここでの水の役割は、副生成の改善を図っている。
【０００６】
しかしながら、このような水を燃焼室に供給する方法では、燃焼室に、硫黄成分やバナジウムやアルカリ金属などの腐食性成分が入り込むことを防止できず、燃焼器やタービンの部分の腐食を防止できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−９２３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、ガス燃料とディーゼル燃料を燃料とするガスタービンエンジンにおいて、ガスタービンエンジンの高温となる部分における、ディーゼル燃料の使用に起因する腐食を抑制できる、ガスタービンエンジンの燃料供給システム、ガスタービン発電機及びガスタービンエンジンの燃料供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するための本発明のガスタービンエンジンの燃料油供給システムは、ガス燃料とディーゼル燃料を燃料とするガスタービンエンジンの燃料油供給システムにおいて、ディーゼル燃料を前記ガスタービンエンジンの燃焼器に供給する燃料油供給ラインを、燃料油タンク、燃料油ポンプ、燃料油浄化装置を順に経由して供給するように構成していると共に、前記燃料油浄化装置の上流側の前記燃料油供給ラインに、水を供給する水供給ラインを接続して構成されている。
【００１０】
なお、ここでいう「ディーゼル燃料」とは、ディーゼルエンジンの燃料となる燃料のことであり、軽油、重油（Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油）等の舶用ディーゼル燃料（ＭＤＯ、ＭＧＯ、ＡＤＯ、ＨＦＯなどに代表されるＤｉｅｓｅｌ  Ｏｉｌ）、バイオディーゼル燃料を含んでいる。
【００１１】
この構成によれば、ディーゼル燃料に水を混合した後に、燃料油浄化装置で水分を分離するので、ディーゼル燃料中に含まれている、燃焼後に腐食成分となるアルカリ金属などを水分と共に分離でき、ディーゼル燃料の一時的使用に起因するガスタービンエンジンにおける腐食を抑制できる。
【００１２】
上記のガスタービンエンジンの燃料油供給システムにおいて、前記燃料油供給ラインと前記水供給ラインとの合流点に、又は、前記燃料油浄化装置よりも上流側の前記液体燃料供給ラインに、混合管を設けて構成されていると、この混合管により、水とディーゼル燃料との混合をより促進できるので、ディーゼル燃料に含まれているアルカリ金属と水との接触の機会を大幅に増進でき、これにより、燃焼後に腐食成分となるアルカリ金属などをディーゼル燃料からより効率よく分離できる。
【００１３】
上記のガスタービンエンジンの燃料油供給システムにおいて、前記水供給ラインから供給する水として蒸留水を使用するように構成されていると、蒸留水には燃焼後に腐食成分となるアルカリ金属などを除去するのに必要な成分以外のものが含まれていないので、意図しない成分がディーゼル燃料に伴って燃焼器内に入り込むことを回避できる。
【００１４】
上記のような目的を達成するための本発明のガスタービン発電設備は、上記のガスタービンエンジンの燃料油供給システムを備えていると共に、洋上の設備又は船舶に搭載されるものであり、上記のガスタービンエンジンの燃料油供給システムと同様の効果を発揮できる。
【００１５】
上記のような目的を達成するための本発明の洋上の設備は、上記のガスタービン発電設備を備えているものであり、上記のガスタービン発電設備と同様の効果を発揮できる。また、同様に、上記のような目的を達成するための本発明の船舶は、上記のガスタービン発電設備を備えているものであり、上記のガスタービン発電設備と同様の効果を発揮できる。
【００１６】
上記のような目的を達成するための本発明のガスタービンエンジンの燃料油供給方法は、ガス燃料とディーゼル燃料を燃料とするガスタービンエンジンの燃料油供給方法において、燃料油タンク、燃料油ポンプ、燃料油浄化装置を順に経由してディーゼル燃料を前記ガスタービンエンジンの燃焼器に供給すると共に、このディーゼル燃料を前記燃焼器に供給する際に、前記燃料油浄化装置の上流側でディーゼル燃料に水を混入した後、このディーゼル燃料中の水分を前記浄化装置で分離してから、ディーゼル燃料を前記燃焼器に供給することを特徴とする方法である。
【００１７】
この方法によれば、ディーゼル燃料に水を混合した後に、燃料油浄化装置で水分を分離するので、ディーゼル燃料中に含まれている、燃焼後に腐食成分となるアルカリ金属などを水分と共に分離でき、ディーゼル燃料の一時的使用に起因するガスタービンエンジンにおける腐食を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のガスタービンエンジンの燃料油供給システム、ガスタービン発電設備、洋上の設備、船舶、及びガスタービンエンジンの燃料油供給方法によれば、ガス燃料とディーゼル燃料を燃料とするガスタービンエンジンにおいて、ガスタービンエンジンの高温となる部分における、ディーゼル燃料の一時的使用に起因する腐食を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態のガスタービンエンジンの燃料油供給システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】比較例として従来技術のガスタービンエンジンの燃料油供給システムの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態のガスタービンエンジンの燃料油供給システム、ガスタービン発電設備、洋上の設備、船舶、及びガスタービンエンジンの燃料油供給方法を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
なお、ここでいう「ディーゼル燃料」とは、ディーゼルエンジンの燃料となる燃料のことであり、軽油、重油（Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油）等の舶用ディーゼル燃料（ＭＤＯ：Ｍａｒｉｎｅ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｏｉｌ）、バイオディーゼル燃料等を含んでいる。また、ここでは、ディーゼル燃料として舶用ディーゼル燃料（ＭＤＯ）をそれぞれ例にして、また、水として、蒸留水（ＤＷ：Ｄｉｓｔｉｌｌｅｄ  Ｗａｔｅｒ）を例にして説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
図１に示すように、本発明に係る実施の形態のガスタービンエンジンの燃料油供給システム３は、図２に比較例として示す従来技術のガスタービンエンジンの燃料油供給システム３Ｘと同様に、ガス燃料Ｇと舶用ディーゼル燃料ＭＤＯを燃料とするガスタービンエンジンの燃料油供給システムであり、このシステム３、３Ｘにおいては、ガス燃料Ｇをガスタービンエンジン２の燃焼器２ａに、ガス燃料Ｇを供給するガス燃料供給ラインＬｇと、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯを供給する燃料油供給ラインＬｏとを接続している。
【００２３】
この燃料油供給ラインＬｏでは、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯを燃料油タンク１１、燃料油ポンプ１２、燃料油浄化装置１６、サービスタンク１７を順に経由してガスタービンエンジン２の燃焼器２ａに供給する構成としている。この燃料油供給ラインＬｏにおいては、さらに、戻し配管１８に接続する三方弁１３、バルブ１４、バルブ１５等に加えて、圧力計２１、オイルサンプルを採取するためのサンプリングポート２２、２３、２４が設けられている。
【００２４】
本発明では、それと共に、図１に示すように、燃料油浄化装置１３の上流側の燃料油供給ラインＬｏに、蒸留水（水）ＤＷを供給する蒸留水供給ラインＬｗを接続して構成されている。この蒸留水供給ラインＬｗは、蒸留水供給システム３０で構成され、蒸留水ＤＷを蒸留水供給ラインＬｗに設けた混合管３８に供給して、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯに蒸留水ＤＷを混合する。この蒸留水供給ラインＬｗを形成する蒸留水供給システム３０を設けている点が、図２の比較例と異なる。
【００２５】
この混合管３８としては、燃料油供給ラインＬｏと蒸留水供給ラインＬｗとの合流部に設ける場合には、図１に示すような、２つの流体が流れる配管が垂直に接続するＴ字合流配管（Ｔ字配管合流部）、及び、配管ライン中の流体に直接液体を吹き込む混合器であるインラインミキサー等を採用することができる。また、図示しないが、この合流部より下流側の燃料油供給ラインＬｏに設ける場合には、螺旋状のエレメントを交互に並べたような駆動部の無いスタティックミキサー（静的ミキサー）等を採用することができる。
【００２６】
そして、蒸留水供給ラインＬｗは、上流側から順に、蒸留水ＤＷを貯蔵する蒸留水タンク３１、蒸留水ＤＷの流れを制御するバルブ３２、蒸留水ＤＷを混合管３８に送り込むための蒸留水用ポンプ３３、蒸留水ＤＷを流したり止めたりする開閉バルブ３４、ポンプを出た後の蒸留水ＤＷの流量を制御するためのニードルバルブ３５、蒸留水ＤＷの逆流を防止するための逆止弁３６、閉弁したときに舶用ディーゼル燃料ＭＤＯが漏出し難く、蒸留水ＤＷを流したり止めたりするボール弁３７を有して構成されている。
【００２７】
また、蒸留水用ポンプ３３の出口側に、蒸留水ＤＷの流量を検出するための流量計（ＦＩ）４１が、混合管３８に送り込む蒸留水ＤＷの圧力を検出するための圧力計（ＰＩ）４２が逆止弁３６とボール弁３７の間に設けられている。
【００２８】
この構成により、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯに蒸留水ＤＷを混合した後に、燃料油浄化装置１６で水分Ｗを遠心分離して、排出管１６ａより排出するので、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯ中に含まれている、燃焼後に腐食成分となるアルカリ金属などを水分Ｗと共に分離でき、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯの一時的使用に起因するガスタービンエンジン２の高温部分における腐食を抑制できる。
【００２９】
また、混合管３８を設けているので、この混合管３８により、蒸留水ＤＷと舶用ディーゼル燃料ＭＤＯとの混合をより促進でき、これにより、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯに含まれているアルカリ金属と蒸留水ＤＷとの接触の機会を大幅に増進できる。その結果、燃焼後に腐食成分となるアルカリ金属などを、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯからより効率よく分離できる。
【００３０】
また、水上設備や船舶などでは、蒸留水を蓄えているので、また、蒸留水ＤＷには、水以外の成分が含まれていないので、この蒸留水ＤＷを舶用ディーゼル燃料ＭＤＯに混合するために供給する水として用いることが好ましい。これにより、意図しない成分が舶用ディーゼル燃料ＭＤＯに混入して燃焼器２ａ内に入り込むことを回避することができる。
そして、本発明に係る実施の形態のガスタービン発電設備は、上記のガスタービンエンジンの燃料油供給システム３を備えていると共に、洋上の設備又は船舶に搭載されるものである。
【００３１】
また、本発明に係る実施の形態の洋上の設備、及び、本発明に係る実施の形態の船舶は、上記のガスタービン発電設備を備えて構成され、上記のガスタービン発電設備と同様の効果を発揮できる。
【００３２】
次に、本発明に係る実施の形態のガスタービンエンジンの燃料油供給方法について説明する。この方法は、ガスタービンエンジンの燃料油供給システム３を用いた方法であり、ガス燃料Ｇと舶用ディーゼル燃料ＭＤＯを燃料とするガスタービンエンジン２の燃料油供給方法である。そして、この方法において、燃料油タンク１１、燃料油ポンプ１２、燃料油浄化装置１６を順に経由して舶用ディーゼル燃料ＭＤＯをガスタービンエンジン２の燃焼器２ａに供給すると共に、この舶用ディーゼル燃料ＭＤＯを燃焼器２ａに供給する際に、燃料油浄化装置１６の上流側で舶用ディーゼル燃料ＭＤＯに蒸留水ＤＷを混入した後、この舶用ディーゼル燃料ＭＤＯ中の水分Ｗを燃料油浄化装置１６で分離してから、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯを燃焼器２ａに供給する。
【００３３】
この方法によれば、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯに蒸留水ＤＷを混合した後に、燃料油浄化装置１６で水分Ｗを分離するので、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯ中に含まれている、燃焼後に腐食成分となるアルカリ金属（カリウム、カルシウム）などを水分Ｗと共に分離できる。
【００３４】
従って、本発明に係る実施の形態のガスタービンエンジンの燃料油供給システム３、ガスタービン発電設備、洋上の設備、船舶、及びガスタービンエンジンの燃料油供給方法によれば、ガス燃料Ｇと舶用ディーゼル燃料ＭＤＯを燃料とするガスタービンエンジン２において、ガスタービンエンジン２の高温となる部分における、舶用ディーゼル燃料ＭＤＯの一時的使用に起因する腐食を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３５】
２  ガスタービンエンジン
２ａ  燃焼器
３  燃料油供給システム
１１  燃料油タンク
１２  燃料油ポンプ
１３  三方弁
１４  バルブ
１５  バルブ
１６  燃料油浄化装置
１７  サービスタンク
１８  戻し配管
２１  圧力計
２２、２３、２４  サンプリングポート
３０  蒸留水供給システム（水供給システム）
３１  蒸留水タンク
３２  バルブ
３３  蒸留水用ポンプ
３４  バルブ
３５  バルブ
３６  逆止弁
３７  ボール弁
３８  混合管
４１  流量計
４２  圧力計
Ｇ  ガス燃料
ＤＷ  蒸留水（水）
Ｌｇ  ガス燃料供給ライン
Ｌｏ  燃料油供給ライン
Ｌｗ  蒸留水供給ライン
ＭＤＯ  舶用ディーゼル燃料（ディーゼル燃料）
Ｗ  水分
【図１】
2019011747.tif 000003
【図２】
2019011747.tif 000004