(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス発生源からガス燃焼設備へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給設備であって、
前記ガス発生源から前記ガス燃焼設備までの燃料供給通路を形成するガス供給配管と、
前記燃料供給通路を流れる前記燃料ガスを圧縮する１以上の圧縮機と、
上流端が前記燃料供給通路の前記圧縮機より下流側に位置するサンプリング点に接続され、前記サンプリング点から前記燃料ガスの一部をサンプリングするサンプリング通路を形成するガス抽出配管と、
前記サンプリング通路を流れるサンプルガスの圧力を、前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側の燃料ガスとほぼ同一の圧力とし、該サンプルガスの温度を、前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側の燃料ガスの近傍の温度とすることにより、当該サンプルガスから生じうる凝縮水を検出する湿分検出装置とを備えてなる燃料ガス供給設備。
【請求項２】
前記サンプリング通路は、下流端が前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側に位置する接続点に接続されている、請求項１に記載の燃料ガス供給設備。
【請求項３】
上記燃料ガス供給設備は、前記燃料供給通路の前記接続点より上流側に電気集塵器を更に備えている、請求項２に記載の燃料ガス供給設備。
【請求項４】
前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側の燃料ガス中の水蒸気分圧は水蒸気飽和圧力である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料ガス供給設備。
【請求項５】
上記燃料ガス供給設備は、前記ガス供給配管の前記サンプリング点より上流側に液体の熱媒体によって燃料ガスを加熱する加熱装置または冷却する冷却装置のうち少なくとも一方の装置を備えている、請求項１記載の燃料ガス供給設備。
【請求項６】
上記湿分検出装置が、
前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側の燃料ガスの温度を検出するガス温度検出器と、
前記サンプルガスの圧力を、上記ガス温度検出器による検出温度における水蒸気飽和圧力とほぼ同一の圧力とするガス圧力調節装置と、
水蒸気飽和圧力とほぼ同一の圧力とされた上記サンプルガスの温度を、上記ガス温度検出器による検出温度近傍の温度にするためのガス温度調節装置と、
上記サンプルガスからの凝縮水を検出する凝縮水検知器とを備えてなる請求項１記載の燃料ガス供給設備。
【請求項７】
上記ガス圧力調節装置が、サンプルガスの圧力を水蒸気飽和圧力にするように設定されており、
上記ガス温度調節装置が、サンプルガスの温度を上記ガス温度検出器の検出温度より所定値だけ高い温度にするように設定されており、
上記凝縮水検知器が、サンプルガスからの凝縮水の発生の有無を検出するように構成されてなる請求項６記載の燃料ガス供給設備。
【請求項８】
上記ガス圧力調節装置が、サンプルガスの圧力を水蒸気飽和圧力にするように設定されており、
上記ガス温度調節装置が、サンプルガスの温度を上記ガス温度検出器の検出温度より所定値だけ低い温度にするように設定されており、
上記凝縮水検知器が、サンプルガスからの凝縮水の発生量を検出するように構成されてなる請求項６記載の燃料ガス供給設備。
【請求項９】
上記ガス圧力調節装置が、燃料ガスをサンプリングする通路に形成された絞り部材から構成された減圧部材である請求項６記載の燃料ガス供給設備。
【請求項１０】
上記ガス温度調節装置と凝縮水検知器との対が複数組設置されており、各ガス温度調節装置が、上記ガス圧力調節装置によって一定の圧力にされたサンプルガスを互いに異なる温度にするように設定されてなる請求項７記載の燃料ガス供給設備。
【請求項１１】
前記燃料ガス供給設備は、全ての加熱装置または冷却装置に液体熱媒体を循環させる熱媒体循環通路と、
該熱媒体循環通路に熱媒体を供給する熱媒体貯留容器と、
該熱媒体貯留容器内の熱媒体の量を検出する熱媒体検出装置とを更に備えており、
該熱媒体検出装置による検出結果に基づき、加熱装置または冷却装置から燃料供給通路内への熱媒体の漏洩を検知するように構成されてなる請求項５記載の燃料ガス供給設備。
【請求項１２】
ガス発生源とガス燃焼設備とを繋ぐ燃料供給通路と、この燃料供給通路を流れる燃料ガスを圧縮する１以上の圧縮機とを備えた燃料ガス供給設備において、前記燃料供給通路を通じて前記ガス燃焼設備に燃料として供給される前記燃料ガスの湿分を監視する方法であって、
前記燃料供給通路の前記圧縮機より下流側から前記燃料ガスの一部をサンプリングするガス抽出工程と、
サンプリングされたサンプルガスの圧力を、前記圧縮機より上流側の前記燃料ガスとほぼ同一の圧力とし、前記サンプルガスの温度を、前記圧縮機より上流側の前記燃料ガスの近傍の温度とする圧力温度調節工程と、
かかる圧力および温度にされた前記サンプルガスから発生しうる凝縮水を検出する凝縮水検出工程とを含んでおり、
上記凝縮水検出の結果に基づいて燃料ガスの湿分を監視する方法。
【請求項１３】
凝縮水を検出し終えた前記サンプルガスを前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側へ戻す工程をさらに含む、請求項１２に記載の燃料ガスの湿分を監視する方法。
【請求項１４】
上記圧力温度調節工程が、
前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側の前記燃料ガスの温度を検出するガス温度検出工程と、
前記サンプルガスの圧力を、上記ガス温度検出工程における検出温度における水蒸気飽和圧力とほぼ同一の圧力とするガス圧力調節工程と、
前記サンプルガスの温度を、上記ガス温度検出工程における検出温度近傍の温度にするガス温度調節工程とを含んでなる、請求項１２又は請求項１３記載の燃料ガスの湿分を監視する方法。
【請求項１５】
上記ガス圧力調節工程において、サンプルガスの圧力を水蒸気飽和圧力にし、
上記ガス温度調節工程において、サンプルガスの温度を上記ガス温度検出工程での検出温度より所定値だけ高い温度にし、
上記凝縮水検出工程においてサンプルガスからの凝縮水の発生の有無を検出することによって湿分を監視する請求項１４記載の燃料ガスの湿分を監視する方法。
【請求項１６】
上記ガス圧力調節工程において、サンプルガスの圧力を水蒸気飽和圧力にし、
上記ガス温度調節工程において、サンプルガスの温度を上記ガス温度検出工程での検出温度より所定値だけ低い温度にし、
上記凝縮水検出工程においてサンプルガスからの凝縮水の量を検出することによって湿分を監視する請求項１４記載の燃料ガスの湿分を監視する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料ガスの湿分監視装置および湿分監視方法に関する。さらに詳しくは、燃焼設備に供給される燃料ガスが含んでいる湿分を監視する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄分野において、たとえば高炉法で銑鉄を生産する場合に高炉から炉頂ガス（Blast Furnace Gas であり、以下ＢＦＧと記す）が副生ガスとして発生する。近年では省エネルギ等の目的でこれらの副生ガスをガスタービン発電プラントにおける燃料ガスとして用いる事例が増加している。また、高炉法以外の新しい製鉄プロセス（たとえば FINEX や COREX 等の直接還元鉄法）が開発されつつあり、こうした新プロセスから発生する副生ガス等をも燃料として有効利用する事例が現れてきている。【０００３】
一方、これら副生ガス中には硫化水素、シアン化水素、塩素化合物、硫化カルボニル、アンモニア等の不純物の他、水蒸気も含まれている。そして、一般的に、副生ガスはその発生時では高温であるために水の噴霧等によって冷却されるので、燃料ガスとして供給されるときにはその中の水蒸気は飽和状態となっている。【０００４】
このようなガスを燃料として使用する場合、ガス中の湿分が何らかの原因によって所定の上限想定値を超えると燃料ガスの供給ラインにおいて凝縮して液体の水になる。そうすれば、この凝縮水が燃料ガス供給設備、燃焼設備、排熱回収設備等の配管や機器類に付着し、上記不純物との相互作用によって腐食を発生させる可能性がある。また、燃料ガス中の湿分が大幅に増加すれば燃料としての発熱量が相対的に低下し、この燃料ガスを使用する燃焼設備の効率、たとえばガスタービン単体や発電プラント全体の効率を低下させる可能性もある。【０００５】
さらに、副生ガスを燃料とするガスタービン発電プラントにおいては、副生ガスの供給圧力が低圧（大気圧＋数百ｍｍＡｑ程度）であるので、圧縮機を用いてこれを圧縮する必要がある。圧縮される副生ガスは、それがドライ状態でない場合には湿分が凝縮して水滴を生じるので、圧縮機に腐食が発生したりダストが付着して圧縮効率が低下する可能性がある。このように、燃料ガスがドライ状態にあることは、機器の腐食を防ぎ、圧縮機の性能を確保し、発電プラントの効率を維持するための前提条件である。しかし、燃料ガスである副生ガスは自然発生するガスであり、ガス特性が絶えず変動するものであるが、このガスの発生源を直接コントロールすることはできない。【０００６】
燃料ガス中の湿分を除去するために、燃料ガスを圧縮する手段、冷却する手段、水分吸着手段を備えた燃料ガス供給装置は知られている（特許文献１参照）。【０００７】
しかしながら、燃料ガスの効果的な除湿や湿分に関係する不具合の原因検知のためにも、燃料ガス中の湿分が飽和以下の状態であることを確認すべく湿分の監視をすることが望まれるが、従来、たとえばガスタービンの燃料ガス中の湿分を監視することはなされておらず、そのため、監視する技術も知られていない。たとえば、一般的なガス中の湿分検出器として知られている鏡面反射式、静電容量式、抵抗式等の各湿分検出器を燃料ガス中の湿分監視のために用いようとしても、これらは主に大気中の湿分を検出するものであり、毒性、可燃性、腐食性を有する副生ガスに対して長期に渡って信頼性のある監視を行うためには不適である。燃料ガスの湿分管理のための計測器は、この異常なケースを検出するために長期間安定して性能を発揮し続けるように信頼性が高いものでなくてはならない。
【特許文献１】特開２００４−９２５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、副生ガス等の燃料ガス中の湿分を検出するに際し、特殊な装置を使用することなく、単純な原理に基づいて、既存のプラントにおいて使用実績のある機器や計測器をその要素として組み合わせることにより、信頼性が向上し長寿命化された湿分監視装置を提供すること、および、湿分を監視する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る燃料ガス供給設備は、
ガス発生源からガス燃焼設備へ燃料ガスを供給する燃料ガス供給設備あって、
前記ガス発生源から前記ガス燃焼設備までの燃料供給通路を形成するガス供給配管と、
前記燃料供給通路を流れる前記燃料ガスを圧縮する１以上の圧縮機と、
上流端が前記燃料供給通路の前記圧縮機より下流側に位置するサンプリング点に接続され、前記サンプリング点から前記燃料ガスの一部をサンプリングするサンプリング通路を形成するガス抽出配管と、
前記サンプリング通路を流れるサンプルガスの圧力を、前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側の燃料ガスとほぼ同一の圧力とし、このサンプルガスの温度を、前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側の燃料ガスの近傍の温度とすることにより、当該サンプルガスから生じうる凝縮水を検出する湿分検出装置とを備えている。上記燃料ガス供給設備において、前記サンプリング通路は、下流端が前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側に位置する接続点に接続されていることが好ましい。また、上記燃料ガス供給設備において、前記燃料供給通路の前記接続点より上流側に電気集塵器を更に備えることができる。さらに、上記燃料ガス供給設備において、前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側の燃料ガス中の水蒸気分圧は水蒸気飽和圧力であってよい。
【００１０】
かかる構成により、供給された燃料ガス中の湿分が何らかの原因で増加している場合、サンプルガスから凝縮水が発生してこれが検出される。このことにより、燃料ガス中の湿分が増加していることが判る。【００１１】
上記燃料ガス供給設備が液体の熱媒体によって燃料ガスを加熱する加熱装置または冷却する冷却装置のうち少なくとも一方の装置を備えている場合は、上記ガス抽出装置を、この加熱装置または冷却装置の下流側から燃料ガスをサンプリングするように構成するのが好ましい。水等の液体熱媒体を用いて燃料ガスの加熱や冷却を行う熱交換器であれば、燃料ガス中にこの液体が漏出する可能性はゼロではない。したがって、これら装置の下流側におけるサンプルガスから凝縮水が検出されれば、燃料ガス中の湿分の増加の原因が上記装置であるという推測が可能となる。【００１２】
上記湿分検出装置には、前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側の燃料ガスの温度を検出するガス温度検出器と、
前記サンプルガスの圧力を、上記ガス温度検出器による検出温度における水蒸気飽和圧力とほぼ同一の圧力とするガス圧力調節装置と、
水蒸気飽和圧力とほぼ同一の圧力とされた上記サンプルガスの温度を、上記ガス温度検出器による検出温度近傍の温度にするためのガス温度調節装置と、
上記サンプルガスからの凝縮水を検出する凝縮水検知器とを備えることができる。
【００１３】
上記ガス圧力調節装置がサンプルガスの圧力を水蒸気飽和圧力とするように設定し、
上記ガス温度調節装置がサンプルガスの温度を上記ガス温度検出器の検出温度より所定値だけ高い温度とするように設定し、
上記凝縮水検知器を、サンプルガスからの凝縮水の発生の有無を検出するように構成することができる。【００１４】
このように、サンプルガスの温度を水蒸気飽和温度より所定値だけ高くしておくことにより、燃料ガス中の湿分割合が通常の問題のない範囲で変動したり、計測誤差等を生じているときに、これらを吸収して安定した監視動作を維持することができる。そして、実際に凝縮水の発生を検知したときに燃料ガス中の湿分が増加したと判断することができる。【００１５】
上記ガス圧力調節装置がサンプルガスの圧力を水蒸気飽和圧力にするように設定し、
上記ガス温度調節装置がサンプルガスの温度を上記ガス温度検出器の検出温度より所定値だけ低い温度にするように設定し、
上記凝縮水検知器を、サンプルガスからの凝縮水の発生量を検出するように構成することができる。【００１６】
このように、サンプルガスの温度を水蒸気飽和温度より所定値だけ低くしておくことにより、燃料ガスが水蒸気飽和の状態であったとしても凝縮水が発生することになるが、凝縮水検知器が検出したこの凝縮水の発生量によって燃料ガス中の湿分が増加したか否かを判断することができる。【００１７】
上記ガス圧力調節装置を、燃料ガスをサンプリングする通路に形成された絞り部材から構成することができる。【００１８】
上記ガス温度調節装置と凝縮水検知器との対を複数組設置し、各ガス温度調節装置を、上記ガス圧力調節装置によって一定の圧力にされたサンプルガスが互いに異なる温度になるように設定することができる。こうすることにより、たとえば燃料ガス中の湿分が増加していく場合でも、増加の程度に応じて複数組の対が順次凝縮水を検知していくので、湿分割合の変化を知ることができる。【００１９】
前記燃料ガス供給設備は、全ての加熱装置または冷却装置に液体熱媒体を循環させる熱媒体循環通路と、
この熱媒体循環通路に熱媒体を供給する熱媒体貯留容器と、
この熱媒体貯留容器内の熱媒体の量を検出する熱媒体検出装置とを更に備えており、
この熱媒体検出装置による検出結果に基づき、加熱装置または冷却装置から燃料ガス供給通路内への熱媒体の漏洩を検知するように構成されていてよい。
【００２０】
かかる構成によれば、たとえば上記加熱装置または冷却装置において燃料ガス中に液体熱媒体が混入して燃料ガス中の湿分が増加するような事態が発生しても、そのときには熱媒体貯留容器から熱媒体循環通路へ熱媒体が補充されるので、熱媒体貯留容器内の熱媒体の量の変化を検出することにより、上記事態を察知することができる。【００２１】
本発明の燃料ガスの湿分監視方法は、
ガス発生源とガス燃焼設備とを繋ぐ燃料供給通路と、この燃料供給通路を流れる燃料ガスを圧縮する１以上の圧縮機とを備えた燃料ガス供給設備において、前記燃料供給通路を通じて前記ガス燃焼設備に燃料として供給される前記燃料ガスの湿分を監視する方法であって、
前記圧縮機より下流側から前記燃料ガスの一部をサンプリングするガス抽出工程と、
サンプリングされたサンプルガスの圧力を、前記圧縮機より上流側の前記燃料ガスとほぼ同一の圧力とし、前記サンプルガスの温度を、前記圧縮機より上流側の前記燃料ガスの近傍の温度とする圧力温度調節工程と、
かかる圧力および温度にされた前記サンプルガスから発生しうる凝縮水を検出する凝縮水検出工程とを含んでおり、
凝縮水の検出結果に基づいて燃料ガスの湿分を監視するものである。
上記方法において、凝縮水を検出し終えた前記サンプルガスを前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側へ戻す工程をさらに含むことが望ましい。
【００２２】
上記圧力温度調節工程に、
前記燃料供給通路の前記圧縮機より上流側の前記燃料ガスの温度を検出するガス温度検出工程と、
前記サンプルガスの圧力を、上記ガス温度検出工程における検出温度における水蒸気飽和圧力とほぼ同一の圧力とするガス圧力調節工程と、
前記サンプルガスの温度を、上記ガス温度検出工程における検出温度近傍の温度にするガス温度調節工程とを含めることができる。
【００２３】
上記ガス圧力調節工程において、サンプルガスの圧力を水蒸気飽和圧力にし、
上記ガス温度調節工程において、サンプルガスの温度を上記ガス温度検出工程での検出温度より所定値だけ高い温度にし、
上記凝縮水検出工程においては、サンプルガスからの凝縮水の発生の有無を検出することによって湿分を監視する燃料ガスの湿分を監視することができる。【００２４】
上記ガス圧力調節工程において、サンプルガスの圧力を水蒸気飽和圧力にし、
上記ガス温度調節工程において、サンプルガスの温度を上記ガス温度検出工程での検出温度より所定値だけ低い温度にし、
上記凝縮水検出工程においては、サンプルガスからの凝縮水の量を検出することによって湿分を監視する燃料ガスの湿分を監視することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、単純な原理および簡易な構成を採用することにより、信頼性が高く長寿命の湿分監視装置を提供することができる。また、装置のメンテナンス頻度も較正頻度も低いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である燃料ガスの湿分監視装置が設置された燃料ガス供給設備を有するガスタービン発電プラントを例示する配管図である。
【図２】図２は、燃料ガスおよびこの燃料ガスからサンプリングされたサンプルガスの温度変化を示すグラフである。
【図３】図３は、燃料ガス中の水蒸気分圧の、当該燃料ガスの温度に対する変化を示す水蒸気飽和曲線である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である湿分監視装置が設置された他の燃料ガス供給設備を有するガスタービン発電プラントを例示する配管図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態にかかる湿分監視装置が設置された燃料ガス供給設備を有するガスタービン発電プラントを例示する配管図である。
【図６】図６は、本発明のさらに他の実施形態にかかる湿分監視装置が設置された燃料ガス供給設備を有するガスタービン発電プラントを例示する配管図である。
【図７】図７は、本発明のさらに他の実施形態にかかる湿分監視装置が設置された燃料ガス供給設備を有するガスタービン発電プラントを例示する配管図である。
【図８】図８は、本発明のさらに他の実施形態にかかる湿分監視装置が設置された燃料ガス供給設備を有するガスタービン発電プラントを例示する配管図である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・・湿分監視装置
２・・・・燃料ガス供給設備
３・・・・ガスタービン
４・・・・ガスタービン発電プラント
５・・・・ガス供給配管
６・・・・電気集塵器
７・・・・ガスヒータ
８・・・・低圧圧縮機
９・・・・インタークーラ
１０・・・・高圧圧縮機
１１・・・・戻し配管
１２・・・・止め弁
１３・・・・ガスクーラ
１４・・・・ガス抽出配管
１５・・・・燃料ガス温度計
１６・・・・絞り部材
１７・・・・サンプルガスクーラ
１８・・・・ドレンポット
１９・・・・サンプルガス温度計
２０・・・・制御装置
２１・・・・冷却水供給配管
２２・・・・流量調整弁
２３・・・・燃料ガス供給設備
２４・・・・湿分監視装置
２５・・・・排出弁
２６・・・・圧力計
２７・・・・圧力計
３１・・・・湿分監視装置
３２・・・・熱媒体循環配管
３３・・・・熱媒タンク
３４・・・・熱媒供給配管
３５・・・・止め弁
３６・・・・液面計
３７・・・・熱媒ポンプ
３８・・・・熱媒用クーラ
４２・・・・発電機
４３・・・・空気圧縮機
４４・・・・燃焼器
４５・・・・熱量計
４６・・・・流量計
４７・・・・発電出力計
５０・・・・燃料圧縮機
５１・・・・定量ポンプ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
添付の図面を参照しながら本発明の燃料ガスの湿分監視装置および湿分監視方法の一実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態である燃料ガスの湿分監視装置１が設置された燃料ガス供給設備２と、ガスタービン３とを備えたガスタービン発電プラント４を例示している。本発明の湿分監視装置の適用対象はとくにかかるガスタービン発電プラント４に限定はされない。【００２９】
図１では、たとえば高炉や直接還元鉄設備等のガス発生源Ｓで発生した副生ガスがガスタービン３用の燃料として燃料ガス供給設備２のガス供給配管５に供給される。ガスタービン３に至るガス供給配管５には、その上流側から順に、電気集塵器６、ガスヒータ７、低圧燃料ガス圧縮機（以下、単に低圧圧縮機という）８、インタークーラ９、高圧燃料ガス圧縮機（以下、単に高圧圧縮機という）１０が設置されている。このように、この燃料ガス供給設備２では燃料ガスを低圧および高圧の二段で圧縮するようにされており、二段の圧縮工程の間でインタークーラ９によって燃料ガスの冷却が行われる。もちろん、本発明の適用対象はかかる構成の設備には限定されない。【００３０】
このガス供給配管５には、そのガスタービン３の入口手前から低圧圧縮機８の上流側まで燃料ガスの少なくとも一部を戻すことができる戻し配管１１が接続されている。この戻し配管１１は、たとえば、送電系統に異常が発生して燃料ガス供給量を瞬時に絞る（減少させる）必要が生じた場合に、圧縮機７、８におけるガス流量が少ないとサージング現象が発生して振動が起こる可能性があるのでこれを回避するためのものである。戻し配管１１の下流端のガス供給配管５への接続位置は、この燃料ガス供給設備２への燃料ガスの供給位置から低圧圧縮機８までの低圧ラインであればいずれの位置でもよい。この戻し配管１１には、その上流側から順に止め弁１２とガスクーラ１３とが設置されている。一般的に、この戻し配管１１はガスタービン３の起動時に使用され、通常運転時には上記止め弁１２が閉止され、燃料ガスの流通が停止される。上記ガスクーラ１３と前述したガスヒータ７およびインタークーラ９とはいずれも、チューブ内を流通する温水や冷水等の液体熱媒体によって燃料ガスを加熱または冷却する熱交換器である。もちろん、他の種類のヒータやクーラを用いてもよい。【００３１】
上記湿分監視装置１はガス供給配管５から燃料ガスの一部をサンプリングし、このサンプルガス中の湿分を検出するものである。この燃料ガスをサンプリングするガス抽出配管１４がガス供給配管５のインタークーラ９と高圧圧縮機１０との間の部分に接続されている（図中に符号Ｃで示す）。後述するように、このガス抽出配管１４は、サンプルガスをガス供給配管５に戻すために、その下流端がガス供給配管５における電気集塵器６と戻し配管１１の接続部との間に接続されている（図中に符号Ｄで示す）。【００３２】
本燃料ガス供給設備２では、燃料ガスは冷却のために水が噴霧されて水蒸気飽和の状態でガス供給配管５に供給される。そして、電気集塵器６においてさらに水が噴霧されることにより塵埃が除去される。電気集塵器６ではミストセパレータによって燃料ガス中の液分が除去される。このように処理された燃料ガスはガスヒータ７に至るまではほぼ水蒸気飽和の状態であると考えられる。そして、一般的にはガスヒータ７によって加熱された後、ガスタービン３に至るまで燃料ガスは水蒸気飽和未満の状態（ドライ状態）に保たれる。【００３３】
しかしながら、万が一、電気集塵器６のミストセパレータによって燃料ガスから液分が十分に除去されなかったり、ガスヒータ７やインタークーラ９から液体熱媒体が燃料ガス中に漏れ出たりするような事態になれば、燃料ガスは水蒸気飽和または過飽和の状態に変化する。その結果、燃料ガス供給設備２における低温部位に凝縮水が付着する可能性が出てくる。したがって、湿分監視装置１は、このように何らかの原因によって燃料ガスが水蒸気飽和以上の状態になる可能性がゼロではない部分に設ける。すなわち、本実施形態では電気集塵器６からガスタービン３までの間のガス供給配管５に設けることができる。【００３４】
所望の部位に湿分監視装置１を設置し、設置した部位の燃料ガスのサンプルを減圧減温する。つまり、サンプルガスの圧力温度を、燃料ガスのサンプリング位置より上流における水蒸気飽和状態の燃料ガスとほぼ同じ圧力温度に下げることによって凝縮水（以下、ドレンとも言う）を検知する。こうすることによって燃料ガスの湿分を監視する。上記水蒸気飽和状態の燃料ガスの圧力および温度を「基準圧力」および「基準温度」と呼ぶことができる。この基準温度は図１におけるガス供給配管５上の燃料ガス温度計１５が設置されている部位の燃料ガスの温度とする。この部位の燃料ガスは正常状態において水蒸気飽和状態に保たれているため、基準圧力はその基準温度における水蒸気飽和圧力とする。【００３５】
上記ガス抽出配管１４にはその上流側から順に、サンプルガスの圧力を低下させるためのガス圧力調節装置としての絞り部材１６、サンプルガスを冷却するガス温度調節装置としてのサンプルガスクーラ１７、および、ドレンを収集するドレンポット１８が設置されている。このドレンポット１８がサンプルガス（燃料ガス）の湿分を検出する凝縮水検知器としての役目を担う。ドレンポット１８にはドレンの発生の有無を検出するドレン検出器（図示しない）が設置されている。ドレン検出器としては公知且つ好適ないかなる検出器をも採用することができる。たとえば、ドレンの発生による電気導通によって検知するもの、ドレンの重量を検知するもの、ドレンの貯水レベルを検知するもの等である。【００３６】
ガス抽出配管１４の下流端は、前述のとおりガス供給配管５における電気集塵器６と戻し配管１１の接続部との間の位置Ｄに接続されている。ガス抽出配管１４の下流端のこの接続部位Ｄは、そこのガス供給配管５を流れる燃料ガスが通常水蒸気飽和の状態に保たれているところである。また、戻し配管１１によって戻された高圧の燃料ガスの影響を受けないように戻し配管１１の接続部より上流側に接続されている。【００３７】
したがって、上記絞り部材１６より下流側のガス抽出配管１４内のサンプルガスの圧力は、ガス供給配管５におけるガス抽出配管１４の下流端が接続されている部位Ｄを流れる燃料ガスの圧力（上記基準圧力）と同等の圧力となる。また、サンプルガスの温度は、サンプルガスクーラ１７によって、ガス供給配管５におけるガス抽出配管１４の下流端が接続されている部位Ｄを流れる燃料ガスの温度（上記基準温度であり図２に符号Ｔｓで示す）より若干高い温度（目標温度）まで冷却される。【００３８】
図２には、ガス発生源Ｓから供給された燃料ガスが、電気集塵器６、ガスヒータ７、低圧圧縮機８、インタークーラ９を経て、サンプリング点Ｃからガス抽出管１４を通って、サンプルガスクーラ１７、およびドレンポット１８を経てガス供給配管５への接続点Ｄに至るまでの、温度変化の一例が示されている。図２の縦軸はガス温度を示し、横軸はガスが通過する上記機器類等を示している。【００３９】
図１に示すように、サンプルガスクーラ１７の下流側にはサンプルガス温度計１９が設置されている。また、サンプルガスクーラ１７の冷却水供給配管２１には冷却水の流量を調節する流量調整弁２２が設置されている。サンプルガスを目標温度にするための温度調節装置としてサンプルガスクーラ１７を用いるのは、サンプルガスが基準温度Ｔｓより高い温度Ｔａだからである。上記燃料ガス温度計１５、絞り部材１６、サンプルガスクーラ１７、ドレンポット１８およびサンプルガス温度計１９を、燃料ガスの湿分を検出するための湿分検出装置と呼ぶことができる。【００４０】
サンプルガスクーラ１７は、サンプルガス温度が上記目標温度となるように制御装置２０によって制御される。すなわち制御装置２０は、上記基準温度Ｔｓより若干高い温度（Ｔｓ＋Δｔ）をサンプルガスの目標温度とし、サンプルガス温度計１９によって検出されたサンプルガスの実際の温度Ｔａと目標温度Ｔｓ＋Δｔとの偏差を埋めるべく、上記冷却水供給配管２１の流量調整弁２２の開度を調節する。燃料ガスの水蒸気飽和点を超えるような湿分増加を検出するために、サンプルガスを基準温度および基準圧力に調整する際に、以下の理由により、ドレン検出のためのサンプルガスの目標温度を基準温度（飽和温度）Ｔｓより若干高くしている。すなわち、燃料ガスの特性が微小変動していたり、燃料流路の状態がそれの設置場所の環境条件の変化に影響されたりして誤差が生じるので、そうした誤差を吸収するためである。【００４１】
この目標温度と基準温度との差Δｔは蒸気表（図３参照）で示される一定の水蒸気分圧（換言すれば燃料ガス中の水分の体積割合）に対応するように決定されるので、供給される燃料ガス温度に応じて変更する。すなわち、Δｔは水蒸気飽和に設定されている上記低圧ラインにおける燃料ガスの温度に応じて変わってくる。図３に示すように、燃料ガスの水蒸気分圧の変化割合（燃料ガスの温度変化に対する水蒸気分圧の変化）は燃料ガスの温度が高いほど大きい。このように、一定の水蒸気分圧に対応するようにΔｔを設定するので、供給された燃料ガスの温度が高いときのΔｔは、低いときのΔｔより低い温度差となる。たとえば、図３に示すように、燃料ガス温度が２０〜３０゜Ｃの付近では水分の体積割合が約２％（図３中に符号Ｍで示す）に対応する温度差は約１０゜Ｃ（図３中に符号Ｎで示す）であるが、燃料ガス温度が６０゜Ｃの付近では水分の体積割合が約２％（図３中に符号Ｘで示す）に対応する温度差は約２゜Ｃ（図３中に符号Ｎで示す）となる。図３は、縦軸に水蒸気分圧をとり、横軸に燃料ガス温度（水蒸気の温度）をとって飽和水蒸気線を示したものである。【００４２】
このように、一旦水蒸気飽和の状態で供給された燃料ガスがガスヒータ７等によって過熱蒸気状態になっていても、この燃料ガスをもとの水蒸気飽和に近い圧力温度に戻してドレンの有無を検出することにより、燃料ガス中に湿分の異常な増加があったか否かを検知することができる。たとえば、図１に示す実施形態では、電気集塵器６、ガスヒータ７およびインタークーラ９において燃料ガス中に水分が混入することによって湿分の増加があればこれが検出されうる。この目的のためには、ガス供給配管５における燃料ガスのサンプリング位置、すなわちガス抽出配管１４の接続位置Ｃは、インタークーラ９の下流でガスタービン３より上流であれば任意の位置でよい。また、万が一ガス抽出配管１４のサンプルガスクーラ１７において燃料ガスに湿分が混入した場合でも、その下流にドレンポット１８が設置されているので検出が可能である。【００４３】
図４には他の燃料ガス供給設備２３が示されている。この設備２３では、ガス供給配管５に一段の燃料ガス圧縮機５０しか設けられていない。そして、インタークーラ９も設置されていない。また、インタークーラ９と同様に、上記ガスヒータ７もとくに本発明にとっての必須の構成部材ではない。この燃料ガス供給設備２３では、湿分監視装置１は燃料ガス圧縮機５０の下流側に設置されている。この湿分監視装置１の構成は図１における湿分監視装置１と実質的に同一であるので、詳細な説明は省略する。この湿分監視装置１によれば、たとえば電気集塵器６およびガスヒータ７において燃料ガス中に水分が混入することによって湿分の増加があればこれが検出されうる。この目的のためには、ガス供給配管５における燃料ガスのサンプリング位置、すなわちガス抽出配管１４の接続位置は、ガスヒータ７の下流でガスタービン３より上流であれば任意の位置でよい。【００４４】
以上説明したごとく、湿分監視装置１の設置位置、すなわちガス供給配管５とガス抽出配管１４との接続位置Ｃは、燃料ガス中に湿分が混入する可能性のある機器の下流に設定するのが便利である。すなわち、図５に示すように、図１のガスタービン発電プラント４における電気集塵器６、低圧圧縮機８およびインタークーラ９それぞれの下流側に湿分監視装置２４、１を設置する。そうすれば、特定の湿分監視装置から湿分が検出されることにより、いずれの機器６、７、８、９において燃料ガス中に湿分が混入したかがおおよそ特定される。そして、適切且つ迅速な処置を講じることが可能となる。【００４５】
図５については、図１におけると同一の配管および同一の機器には同一の符号を付記してその詳細な説明を省略する。電気集塵器６の下流側、低圧圧縮機８とインタークーラ９との間、および、インタークーラ９のすぐ下流側にはそれぞれガス抽出配管１４が接続されている。低圧圧縮機８とインタークーラ９との間およびインタークーラ９の下流側の湿分監視装置１は実質的に同一構成であり、両監視装置１のガス抽出配管１４は互いに接続されたうえでその下流端がガス供給配管５における電気集塵器６と戻し配管１１の接続部との間の位置Ｄに接続されている。両監視装置１ではサンプルガスが絞り部材１６によってともに前述の基準圧力にされ、サンプルガスクーラ１７によって基準温度Ｔｓより若干高い温度（Ｔｓ＋Δｔ）になるように制御されている。サンプリングする位置が異なるため、両絞り部材１６は異なる流路抵抗値に設定されている。【００４６】
なお、低圧圧縮機８とインタークーラ９との間に監視用のガス抽出配管１４を接続したのは、電気集塵器６から低圧圧縮機８までは流路抵抗が小さく、ガスヒータ７のすぐ下流位置での燃料ガス圧力と、ガス抽出配管１４の下流端での燃料ガス圧力との差が小さ過ぎるため、サンプルガスが十分に流れないからである。かかる理由から、圧力の高い低圧圧縮機８の下流側をサンプリング位置としている。【００４７】
一方、電気集塵器６の上流に設置された湿分監視装置２４は上記した監視装置１とは異なり、そのガス抽出配管１４には絞り部材もサンプルガスクーラも設置されておらず、サンプリング流量を確保するための定量ポンプ５１およびドレンポット１８が設置されている。また、このガス抽出配管１４は前述した両監視装置１のガス抽出配管１４と接続されて合流している。絞り部材およびサンプルガスクーラを設置していないのは、サンプルガスの抽出が、電気集塵器６とガスヒータ７との間、すなわち、水蒸気飽和状態の燃料ガスが流れているところだからである。このため、サンプルガスは減圧することも冷却することも必要としないのである。水蒸気飽和状態のままの燃料ガスをサンプリングしてそのドレンの有無を検出すればよいのである。もちろん、サンプルガスの温度を基準温度Ｔｓより若干高い温度（Ｔｓ＋Δｔ）にするために、ガス抽出配管１４のドレンポットの上流側にヒータを設置してもよい。【００４８】
以上説明した実施形態では、燃料ガス中に水を噴霧する電気集塵器６、液体熱媒体を用いるガスヒータ７およびインタークーラ９を主に湿分供給源とみなしてそれらの下流側に湿分監視装置２４、１を設置したが、かかる構成に限定されない。ガスタービン発電プラントに限らず他の燃焼設備においても、上記機器類６、７、９以外に湿分が燃料ガス中に混入する可能性がゼロではない箇所があれば、その箇所より下流側に湿分監視装置１を設置するのがよい。そして、各湿分監視装置に湿分異常の発生を知らせる表示や音声によるアラーム機構を設置しておいてもよい。そうすることにより、いずれの機器において燃料ガス中に湿分が混入したかを推測することができ、当該機器等の修復工事や改善工事に必要な準備を行うことができ、最適なタイミングで設備の操業を停止し、短時間の工事が可能となる。【００４９】
図６には、ガス供給配管５における同一のサンプルガス抽出位置に、サンプルガスクーラ１７の設定温度が異なる複数組の湿分監視装置１を備えたものが示されている。図６の燃料ガス供給設備２は図１に示す設備２と同じであるため、図１におけると同一の配管および同一の機器には同一の符号を付記して詳細な説明を省略する。図６では複数組（本実施形態では三組）の湿分監視装置１が並列に設置されているが直列であってもよい。ただし、サンプルガスの圧損を同一となるように調節する必要が無い点で並列配置が好ましい。ガス供給配管５のサンプルガス抽出位置（インタークーラ９と高圧圧縮機１０との間）に一本のガス抽出配管１４が接続され、このガス抽出配管１４が三本のガス抽出配管１４ａ、１４ｂ、１４ｃに分岐している。【００５０】
上記一本のガス抽出配管１４の部分に絞り部材１６が設置されている。分岐された配管１４ａ、１４ｂ、１４ｃにはそれぞれサンプルガスクーラ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、サンプルガス温度計１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、および、ドレンポット１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設置されている。そして、ガス抽出配管１４ａ、１４ｂ、１４ｃは再度一本のガス抽出配管１４に統合された上で、その下流端がガス供給配管５の電気集塵器６と戻し配管１１の接続部との間の位置Ｄに接続されている。【００５１】
サンプルガスクーラ１７ａ、１７ｂ、１７ｃについて、たとえば、第一のサンプルガスクーラ１７ａの設定温度は基準温度Ｔｓより若干高い温度（Ｔｓ＋Δｔ１）にされ、第二のサンプルガスクーラ１７ｂの設定温度は第一のそれより若干高い温度（Ｔｓ＋Δｔ１＋Δｔ２）にされ、第三のサンプルガスクーラ１７ｃの設定温度は第二のそれより若干高い温度（Ｔｓ＋Δｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３）にされている。これらの温度差はわずかである。このように、燃料ガスは、各分岐配管１４ａ、１４ｂ、１４ｃに同一圧力で流れ込み、各ドレンポット１８ａ、１８ｂ、１８ｃには互いにわずかな温度差をもって流れ込むことになる。【００５２】
それぞれのサンプルガスクーラの設定温度における基準温度より若干高い温度Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３は前述したと同様に、蒸気表（図３参照）で示される一定の水蒸気分圧（換言すれば燃料ガス中の水分の体積割合）に対応するように決定される。したがって、供給される燃料ガスの温度に応じて、すなわち水蒸気飽和の状態に設定されている上記低圧ラインにおける燃料ガスの温度に応じてΔｔ１、Δｔ２、Δｔ３は変更される。【００５３】
かかる構成の湿分監視装置によれば、何らかの原因によって増加した燃料ガス中の湿分が検出される場合としては、第一のドレンポット１８ａのみによってドレンが検出される第一のケース、第一および第二のドレンポット１８ａ、１８ｂのみによって検出される第二のケース、全てのドレンポット１８ａ、１８ｂ、１８ｃによって検出される第三のケースがある。所定の許容超過湿分量に対応する温度差を予め図３に示す蒸気表から算出しておき、これを上記第三のケース（たとえば警報を発すべきケースとする）に対応するΔｔ１＋Δｔ２＋Δｔ３として設定する。そして、順次第二のケース（たとえば第二段階の注意報を発すべきケースとする）に対応するΔｔ１＋Δｔ２、第一のケース（たとえば第一段階の注意報を発すべきケースとする）に対応するΔｔ１を設定する。こうすることにより、湿分の増加を予告することができる。【００５４】
湿分監視装置としては、図１、図４および図５の湿分監視装置１におけるドレンポット１８に設置されるドレン検出器、すなわち、単にドレンの有無を検知するドレン検知器に代えて、単位時間当たりのドレンの発生量（以下、流量ともいう）を計測するドレン計測器を採用したものでもよい。図示しないが、この湿分監視装置の全体構成は図１、図４および図５の湿分監視装置１と同じである。相違するのは上記のとおりドレンポット１８に設置する検出器として単位時間当たりのドレン発生量を計測する計測器を用いた点、および、サンプルガスクーラ１７の設定温度を基準温度Ｔｓより若干低い温度（Ｔｓ−δｔ）にした点である。【００５５】
このように、燃料ガスに想定外の湿分増加が無い健全な状態の燃料ガスであってもそのサンプルガスからある流量のドレンが生じるようにサンプルガスクーラ１７の温度を設定しておく。この設定温度と基準温度との差δｔは、前述のΔｔと同様に、蒸気表（図３参照）で示される一定の水蒸気分圧に対応するように決定される。したがって、このδｔは供給される燃料ガスの温度に応じて、すなわち水蒸気飽和の状態に設定されている上記低圧ラインにおける燃料ガスの温度に応じて変更する。【００５６】
かかる湿分監視装置によれば、何らかの原因によって燃料ガス中の湿分が増加すればそれに伴ってドレンの発生量が増加する。そして制御装置２０は、たとえば、サンプルガスの質量流量に対する当該サンプルガスから発生したドレンの質量流量の比を算出して燃料ガス中の湿分の増加の程度を判断する。すなわち、図３に示す蒸気表から飽和水蒸気状態のサンプルガスの質量流量に対するドレンの質量流量の比を計算によって求めておき、この比と実測したサンプルガスの質量流量に対するドレンの質量流量の比とを対比することにより判断する。たとえば、この比が所定値より大きいときにアラームを発する。【００５７】
このアラーム発生条件を式で表すと以下のとおりになる。
（Ｗａ／Ｇａ）／（Ｗｓ／Ｇｓ）  ＞  １＋α
ここで、Ｇａは実測したサンプルガスの質量流量、Ｗａは当該サンプルガスから生じたドレンの実測質量流量、Ｗｓは算出した水蒸気飽和状態のサンプルガスの質量流量、Ｇｓは当該サンプルガスから生じるドレンの計算質量流量、αは予め見込んでおくマージンである。上記ＷｓおよびＧｓは、ガス供給配管５のうち水蒸気飽和状態に設定されている電気集塵器６の下流側の温度および圧力から図３に示す蒸気表に基づいて算出する。【００５８】
ドレン流量の計測方法の一例としていわゆるレベルコントロールが採用されうる。たとえば、制御装置２０によってドレンポット１８の水位が一定となるようにドレンポット１８の底部の排出弁２５の開度を連続的に制御し、この排出弁２５の開度からドレン流量を算出する。または、ドレンポット１８の水位が一定となるようにドレンポット１８の底部の排出弁２５を断続的に開弁し、この開弁周期からドレン流量を算出する。その他の好適ないかなる計測方法をも採用することができる。【００５９】
一方、サンプルガスの流量はガス抽出配管１４に設置されたオリフィスである絞り部材１６の前後の圧力差から算出することができる。その場合、一般的に既存のガスタービン発電プラント４の燃料ガス供給設備に設置されている圧力計２６、２７を用いることが可能である。この圧力計は図１に示すように、通常は低圧圧縮機８の入口側に設置された圧力計２６および高圧圧縮機１０の入口側に設置された圧力計２７である。両圧力計２６、２７は絞り部材１６から離間してはいるが、一の圧力計２７から絞り部材１６の入口までの間の圧力損失、および、絞り部材１６の出口から他の圧力計２６までの間の圧力損失がともに絞り部材１６の直前直後の差圧と比較してはるかに小さいため、これらの圧力計の計測値を絞り部材１６の直前直後の圧力とみなしてガス流量を計算しても差し支えがない。このように既存の機器を利用して燃料ガス中の湿分を監視することも可能である。もちろん、絞り部材１６の直前直後の位置それぞれにガス流量の計算用に圧力計を設置してもよく、また、マノメータを用いてもよい。【００６０】
また、ドレン流量を計測し、この計測結果である流量値からそのときの燃料ガス中の水蒸気分圧を算出することができる。その結果、図３に示す蒸気表からそのときの燃料ガス中の水蒸気が、当初飽和状態に設定されているガス供給配管５内の条件において、実際に飽和蒸気であるのか、または、どの程度の湿り蒸気であるのか、を判定することもできる。【００６１】
図７に示すのは図１のガスタービン発電プラント４と同じプラントであるが、このガスタービン発電プラント４には図１の湿分監視装置１とは異なる湿分監視装置３１が装備されている。この湿分監視装置３１は専ら冷却装置や加熱装置から燃料ガスへ混入した湿分を検出するものである。この場合の冷却装置や加熱装置は液体の熱媒体を使用しているものであり、上記湿分監視装置３１はこの熱媒体の燃料ガス中への漏洩を検出するものといえる。【００６２】
図７に示す燃料ガス供給設備２に設置されているガスヒータ７、インタークーラ９およびガスクーラ１３には、それらに供給されるべき液体熱媒体が循環させられている。すなわち、図示のごとく全装置７、９、１３の熱媒体用チューブ３２は全体で閉ループを構成している。この熱媒体を循環させる配管（以下、熱媒循環配管と呼ぶ）３２にはそこに熱媒体を補充するための熱媒タンク３３が接続されている。熱媒タンク３３にはそこに熱媒を供給するための熱媒供給配管３４が接続されており、この熱媒供給配管３４には止め弁（流量調整弁でもよい）３５が設置されている。熱媒タンク３３には液面計３６が取り付けられている。制御装置２０は、液面計３６の計測結果に応じて熱媒供給配管３４の止め弁３５を開閉して熱媒タンク３３内の液面位置、すなわち熱媒体の量を一定に保つように制御している。したがって、液面計に限定されず、熱媒タンク３３内の熱媒体の量を検知することができるものであれば他の公知の計測器を採用してもよい。【００６３】
液体熱媒体としては水が採用されている。符号３７で示すのは熱媒循環配管３２に熱媒体を循環させるための熱媒ポンプである。符号３８で示すのは循環させる熱媒体を冷却するための熱媒用クーラである。【００６４】
本実施形態では、熱媒体は熱媒用クーラ３８によって冷却されたうえでインタークーラ９およびガスクーラ１３に供給されて燃料ガスを冷却する。その後、ガスクーラ１３に供給された熱媒体は熱媒ポンプ３４に戻されて循環させられるが、インタークーラ９に供給された熱媒体はそこで燃料ガスによって加熱され、そのうえでガスヒータ７に送られて上流側の燃料ガスを加熱する。このように、熱媒体は漏洩等によって損失しない限りほぼ一定量が上記クーラやヒータ等を循環する。その場合、熱媒タンク３３の液面位置は変動しない。【００６５】
しかし、万が一、ガスヒータ７、インタークーラ９およびガスクーラ１３において熱媒体が燃料ガス中に漏洩するような事態が発生すると、熱媒タンク３３から熱媒循環配管３２に熱媒体が補充されるので熱媒タンク３３内の液面が一旦低下する。液面計３６からの液面低下信号を受けて制御装置２０は止め弁３５を開弁して熱媒体を熱媒循環配管３２に補充する。また、制御装置２０は液面低下信号によってアラームをも発する。かかる構成の湿分監視装置３１によっても燃料ガス中への湿分が混入した可能性を察知することができる。または、熱媒体を熱媒循環配管３２に補充するための止め弁３５の単位時間当たり開弁頻度や開弁時間に基づいてアラームを発するようにしてもよい。また、止め弁に代えて流量調整弁を用いる場合には、その弁開度の変化を監視しておき、開度が所定値より大きくなったときにアラームを発するようにしてもよい。この湿分監視装置３１を前述の湿分監視装置１等と併用してもよい。【００６６】
図８には他の湿分監視装置が示されている。図８に示されているのは、図１のガスタービン発電プラント４と同じプラント４である。この湿分監視装置は既存のプラント４に通常設置されている計測器類を利用することにより、その計測結果から算出されるガスタービン３の発電端効率を監視し、その変化に基づいて燃料ガス中の湿分の変化を判断しようというものである。【００６７】
図８ではガスタービン３がより詳細に表されている。このガスタービン発電プラント４では、ガスタービン３、高圧圧縮機１０、低圧圧縮機８および発電機４２が同軸に連結されているが、かかる構成に限定されない。圧縮機８、１０がガスタービン３から切り離して配置し、別の駆動源によって駆動してもよい。図中には、ガスタービン３が備える空気圧縮機４３および燃焼器４４が示されている。【００６８】
上記湿分監視装置は、通常は既存のプラント４のガス供給配管５上に設置されている前述の燃料ガス温度計１５、燃料ガスの発熱量（燃焼熱量）を計測する熱量計４５、燃料ガスの流量を計測する流量計４６、および、発電機４２に設置されている発電出力計４７を利用する。上記熱量計４５は湿分を除去した状態の（いわゆるドライ状態の）燃料ガスの発熱量を計測するものである。一方、上記流量計４６は湿分も含んだ流量を計測するものである。燃料ガス温度計１５は電気集塵器６の出口近傍に設置されており、熱量計４５はガス供給配管５のいずれの位置に設置してもよい。流量計４６は燃焼器４４の入口近傍、すなわち、ガス供給配管５内に湿分が混入する可能性がゼロではない機器の下流側に設置されている。【００６９】
燃料ガス温度計１５、熱量計４５、流量計４６等の既設の計測器を使用することにより、燃料ガスとしてガスタービンに入力される熱量を算出し、上記発電出力計４７を用いてガスタービン３の出力を算出する。ガスタービンへの入力熱量とガスタービン出力との比を上記発電端効率と呼ぶ。熱量計４５は前述のとおりドライ状態の燃料ガスの発熱量を計測するため、燃料ガス自体の特性が変化しないかぎりそこに含まれる湿分が変化したとしても計測発熱量の値は一定である。一方、定常運転時のガスタービン３の運転制御は、一定の出力を維持するようになされている。その結果、何らかの原因によって燃料ガス中の湿分が増加した場合には供給燃料ガスの単位体積当たりの発熱量が低下するため、ガスタービンに送る燃料ガスの流量を増加するような制御がなされる。その結果、ガスタービンに供給される燃料ガスの見かけの入力熱量が増加する一方で発電出力は一定に維持されるため、発電端効率が低下する。【００７０】
かかる湿分監視装置によってこの発電端効率の低下を検知することにより、燃料ガス中への湿分が混入した可能性を察知することができる。この発電端効率の低下が設備異常に起因する場合には、故障部分の修復等の迅速な処置を行うことにより操業の安定化が図られる。また、燃料としての副生ガス自体に異常の原因が存在する場合には、ガス発生プロセスを見直して異常原因の是正を図ることができる。また、副生ガスの異常が惹起する設備の損傷を早期に発見し、適切な処置を施して安全操業を確保して継続することが可能となる。【００７１】
以上説明した湿分監視装置としては、いずれもガスタービン発電プラントに設置されたものを例示しているが、設置対象はガスタービン発電プラントに限定されない。たとえば、石化燃料焚きボイラ発電設備、ガス溶融炉ガス焚きボイラ発電設備、内燃機関発電設備等、ガスを燃料として用いる燃焼設備における燃料ガス供給設備であればいかなるものにも適用可能である。【００７２】
また、以上説明した湿分監視装置の使用または湿分監視方法の実施により、設備の操業中に発生する湿分異常を操業中に検知することが可能となる。そして、適宜箇所に複数の湿分監視装置を設置しておけば（たとえば図５参照）、設備中の異常箇所を調査するために操業を中止する必要なく、異常箇所を推測することも可能となる。その結果、異常箇所の修復工事に必要な準備を行い、運転スケジュールを見直す等して操業に最も影響の少ない工事行程を策定することが可能となる。この工事行程に沿って人員配置を行い、最適なタイミングで設備の操業を停止して短時間で工事を遂行することができるような設備の管理方法を構築することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明の燃料ガスの湿分監視装置は、燃料ガス供給設備に備わっている既存の機器を利用することもできる。また、原理が単純で構成も簡易であるため、湿分監視の性能が安定し且つ長期間にわたって使用可能である。
【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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