(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重質油の供給系統を構成する加圧された重質油を供給する第１の配管と、この第１の配管に設置されており加圧された重質油を加熱する重質油加熱器と、水の供給系統を構成する加圧した水を供給する第２の配管と、この第２の配管に設置されており加圧された水を加熱する水加熱器と、前記第１の配管及び第２の配管と接続しており重質油加熱器で加熱された高温の重質油と水加熱器で加熱された高温の水とを混合した混合流体を供給する第３の配管と、この第３の配管にそれぞれ設置されておりこの混合流体を加熱する予熱器及び該予熱器で加熱された高温高圧の混合流体を水熱反応させて該混合流体中の重質油を改質して改質燃料を生成する反応容器を備えた重質油改質装置において、
水を貯蔵する水タンクを設置し、この水タンクに貯蔵された水を前記予熱器の上流側に供給する別の水供給配管を配設して、前記水タンクから前記別の水供給配管を通じて前記予熱器及び反応容器に水を供給して、該予熱器及び反応容器に存在する重質油を系外にパージできるように構成したことを特徴とする重質油改質装置。
【請求項２】
請求項１に記載の重質油改質装置において、
前記別の水供給配管は重質油加熱器の上流側の重質油供給系統を構成する前記第１の配管に連通するように配設して、該水タンクに貯蔵された水を重質油加熱器を経由して前記予熱器の上流側から該予熱器及び反応容器に供給するように構成したことを特徴とする重質油改質装置。
【請求項３】
請求項１に記載の重質油改質装置において、
前記別の水供給配管は重質油加熱器の下流側の重質油供給系統を構成する前記第１の配管に連通するように配設して、該水タンクに貯蔵された水を重質油加熱器をバイパスして前記予熱器の上流側から該予熱器及び反応容器に供給するように構成したことを特徴とする重質油改質装置。
【請求項４】
請求項１に記載の重質油改質装置において、
前記第２の配管に配置された水加熱器の上流側に更に別の水加熱器を設置し、前記別の水加熱器は、重質油の供給系統を構成する前記第１の配管に配置された前記重質油過熱器と相互に熱交換可能なように該重質油過熱器と近接配置したことを特徴とする重質油改質装置。
【請求項５】
請求項１に記載の重質油改質装置において、
前記反応容器の運転に支障となる状況が生じた際にこの反応容器の運転に生じた支障の発生を検出し、前記水タンクに貯蔵された水を前記予熱器の上流側に供給するように前記別の水供給配管に設置したバルブを操作する制御装置を設置したことを特徴とする重質油改質装置。
【請求項６】
請求項１に記載の重質油改質装置において、
前記水タンクに高圧の不活性ガスを供給する圧力容器を設置して、前記前記水タンクから前記別の水供給配管に供給する水を加圧できるように構成したことを特徴とする重質油改質装置。
【請求項７】
請求項４に記載の重質油改質装置において、
前記別の水供給配管は前記別の水加熱器の上流側の前記第２の配管に連通するように配設して、該水タンクに貯蔵された水を前記別の水加熱器を経由して前記予熱器の上流側から該予熱器及び反応容器に供給するように構成したことを特徴とする重質油改質装置。
【請求項８】
請求項１に記載の重質油改質装置において、
前記水タンクに貯留される水は塩基性水溶液であることを特徴とする重質油改質装置。
【請求項９】
重質油の供給系統を構成する加圧された重質油を供給する第１の配管と、この第１の配管に設置されており加圧された重質油を加熱する重質油加熱器と、水の供給系統を構成する加圧した水を供給する第２の配管と、この第２の配管に設置されており加圧された水を加熱する水加熱器と、前記第１の配管及び第２の配管と接続しており重質油加熱器で加熱された高温の重質油と水加熱器で加熱された高温の水とを混合した混合流体を供給する第３の配管と、この第３の配管にそれぞれ設置されておりこの混合流体を加熱する予熱器及び該予熱器で加熱された高温高圧の混合流体を水熱反応させて該混合流体中の重質油を改質して改質燃料を生成する反応容器を有する重質油改質装置と、前記反応容器で生成した改質燃料を燃焼して駆動するガスタービンとを備え、水を貯蔵する水タンクを設置し、この水タンクに貯蔵された水を前記予熱器の上流側に供給する別の水供給配管を配設して、前記水タンクから前記別の水供給配管を通じて前記予熱器及び反応容器に水を供給して、該予熱器及び反応容器に存在する重質油を系外にパージできるように構成したことを特徴とする重質油改質装置を備えたガスタービン。
【請求項１０】
重質油の供給系統を構成する加圧された重質油を供給する第１の配管と、この第１の配管に設置されており加圧された重質油を加熱する重質油加熱器と、水の供給系統を構成する加圧した水を供給する第２の配管と、この第２の配管に設置されており加圧された水を加熱する水加熱器と、前記第１の配管及び第２の配管と接続しており重質油加熱器で加熱された高温の重質油と水加熱器で加熱された高温の水とを混合した混合流体を供給する第３の配管と、この第３の配管にそれぞれ設置されておりこの混合流体を加熱する予熱器及び該予熱器で加熱された高温高圧の混合流体を水熱反応させて該混合流体中の重質油を改質して改質燃料を生成する反応容器を備えた重質油改質装置の停止方法において、
重質油改質装置の運転を停止する場合に、別設した水タンクに貯蔵している水を該水タンクから前記予熱器の上流側に供給するように配設された別の水供給配管を通じて前記予熱器の上流側から供給して前記予熱器及び反応容器に流入させ、前記予熱器及び反応容器に存在する重質油を前記水で系外にパージさせると共に、水の供給によって前記予熱器及び反応容器を冷却させてから、重質油改質装置の運転を停止させることを特徴とする重質油改質装置の停止方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の重質油改質装置の停止方法において、
水タンクから前記別の水供給配管を通じて供給される水は重質油加熱器をバイパスして該重質油加熱器の下流側の位置から供給して前記予熱器及び反応容器に流入させるようにしたことを特徴とする重質油改質装置の停止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重質油と高温高圧水を水熱反応させて重質油を改質する重質油改質装置、重質油改質装置の停止方法、及び重質油改質装置を備えたガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
水を高温高圧化した高温高圧水は誘電率が低くなるため、水に溶解しない有機物を混入でき、また、高温で分子運動が激しい水分子を高圧により高密度にするため、有機物の水分解や酸化剤の存在下で酸化分解する反応に適した反応溶媒となる。よって、これらの特徴を活用して、高温高圧水を用いた有機廃棄物処理や、その水熱反応を利用して重質油を改質し改質燃料を生成する改質技術が研究されている。高温高圧水による水熱反応を利用した重質油改質装置では、重質油を高温高圧水と接触させ水熱反応させる反応容器内に重質油中に含まれる重質成分が残滓として付着したり、高温反応環境下で重質油の一部が固体炭素、即ちコークスになるコーキングが発生したりする問題がある。
【０００３】
特許文献１には、反応容器にコークス生成の防止、或いはコークスを除去するため、重質油改質装置に複数基の反応容器を設置して洗浄運転する反応容器と改質運転する反応容器とを交互に切り替えて使用する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５-１５４５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
重質油改質装置の機器、例えばポンプ等に故障が生じて重質油改質装置が緊急停止した場合、３５０〜５５０℃の高温条件下で反応容器内に重質油が長時間滞留することになるので、コークスが大量に生成して反応容器や重質油の送給系統が閉塞する。一旦コークスが大量生成してしまうと、反応容器や重質油の送給系統を解体して生成したコークスを反応容器や重質油の送給系統を洗浄して除去しない限り重質油改質装置の運転再開は出来ない。このように反応容器や重質油の送給系統を解体すると、洗浄作業、再組立て作業が必要となるので、重質油改質装置の運転再開までに長期間を要する。よって、重質油改質装置をガスタービン発電所のガスタービン用燃料として供給する場合は、重質油改質装置の運転停止が発電所の運転停止に至るので、重質油改質装置の運転停止時にコークスの発生防止策を講じておかないと、重質油改質装置は安定した電力供給を図る発電設備を構築する上で障害となり得る。
【０００６】
本発明の目的は、重質油改質装置の運転停止時に重質油改質装置を構成する主要機器に重質油から生成したコークスの付着やそれによる系統閉塞を抑制して、重質油改質装置の運転を安全に停止させることができる重質油改質装置、重質油改質装置の停止方法、並びに重質油改質装置を備えたガスタービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の重質油改質装置は、重質油の供給系統を構成する加圧された重質油を供給する第１の配管と、この第１の配管に設置されており加圧された重質油を加熱する重質油加熱器と、水の供給系統を構成する加圧した水を供給する第２の配管と、この第２の配管に設置されており加圧された水を加熱する水加熱器と、前記第１の配管及び第２の配管と接続しており重質油加熱器で加熱された高温の重質油と水加熱器で加熱された高温の水とを混合した混合流体を供給する第３の配管と、この第３の配管にそれぞれ設置されておりこの混合流体を加熱する予熱器及び該予熱器で加熱された高温高圧の混合流体を水熱反応させて該混合流体中の重質油を改質して改質燃料を生成する反応容器を備えた重質油改質装置において、水を貯蔵する水タンクを設置し、この水タンクに貯蔵された水を前記予熱器の上流側に供給する別の水供給配管を配設して、前記水タンクから前記別の水供給配管を通じて前記予熱器及び反応容器に水を供給して、該予熱器及び反応容器に存在する重質油を系外にパージできるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の重質油改質装置の停止方法は、重質油の供給系統を構成する加圧された重質油を供給する第１の配管と、この第１の配管に設置されており加圧された重質油を加熱する重質油加熱器と、水の供給系統を構成する加圧した水を供給する第２の配管と、この第２の配管に設置されており加圧された水を加熱する水加熱器と、前記第１の配管及び第２の配管と接続しており重質油加熱器で加熱された高温の重質油と水加熱器で加熱された高温の水とを混合した混合流体を供給する第３の配管と、この第３の配管にそれぞれ設置されておりこの混合流体を加熱する予熱器及び該予熱器で加熱された高温高圧の混合流体を水熱反応させて該混合流体中の重質油を改質して改質燃料を生成する反応容器を備えた重質油改質装置の停止方法において、重質油改質装置の運転を停止する場合に、別設した水タンクに貯蔵している水を該水タンクから前記予熱器の上流側に供給するように配設された別の水供給配管を通じて前記予熱器の上流側から供給して前記予熱器及び反応容器に流入させ、前記予熱器及び反応容器に存在する重質油を前記水で系外にパージさせると共に、水の供給によって前記予熱器及び反応容器を冷却させてから、重質油改質装置の運転を停止させるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、重質油改質装置の運転停止時に重質油改質装置を構成する主要機器に重質油から生成したコークスの付着やそれによる系統閉塞を抑制して、重質油改質装置の運転を安全に停止させることができる重質油改質装置、重質油改質装置の停止方法、並びに重質油改質装置を備えたガスタービンが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明を適用した実施例である重質油改質装置を備えたガスタービン発電装置について説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の一実施例である重質油改質装置を備えたガスタービン発電装置に適用された重質油改質装置の緊急停止装置について図１を用いて説明する。図１において、重質油改質装置１を構成する重質油の供給系統は、重質油１１aを貯蔵する重質油タンク３３と、該重質油タンク３３の重質油１１aを１３〜３０ＭＰaに加圧して送給する重質油ポンプ３１と、該重質油ポンプ３１から送給された重質油１１aを３５０℃に加熱する重質油加熱器４１と、この重質油加熱器４１で加熱された高温高圧の重質油１１aを供給する配管１０１を備えている。
【００１２】
また、緊急停止時に重質油１１aをパージする系統として緊急放出水タンク３４を設け、この緊急放出水タンク３４に貯留された水１４aを配管１０１を通じて供給する配管１０８を配設して、該配管１０８にバルブ７１と逆止弁９０を設けたものである。前記水１４aとしては塩基性水溶液であることが望ましい。塩基性水溶液を水１４aとして使用すれば、この塩基性水溶液が流入する予熱器４２や反応容器５０、並びに重質油を流下する配管系統の内壁面にポリチオン酸ＳＣＣの発生を抑制することが可能となる。また、前記緊急放出水タンク３４に該緊急放出水タンク３４内の水１４aを押し出す加圧源となる窒素ガス等を貯蔵する圧力タンク３８をバルブ７２を備えた配管１０９を通じて連通させている。
【００１３】
一方、重質油改質装置１を構成する水の供給系統は、水１２aを貯蔵する水タンク３２と、該水タンク３２の水１２aを１３〜３０ＭＰaに加圧して送給する水ポンプ３０と、該水ポンプ３０から送給された水１２aを４５０℃まで加熱する水加熱器４０と、この水加熱器４０で加熱された高温高圧の水１２aを供給する配管１０２を備えている。
【００１４】
そして、前記重質油１１a及び水１２aは、配管１０１と配管１０２との接続点に設けられた重質油改質装置１を構成する混合器４３に流入して重質油１１aと水１２aが混合した高温高圧の混合流体１３aとなり、配管１０３を通して流下して重質油改質装置１を構成する予熱器４２に流入する。１３〜３０ＭＰaに昇圧された混合流体１３aは、この予熱器４２によって所望の温度である４００〜４８０℃に加熱され、配管１０４を通じて流下し、重質油改質装置１を構成する加熱ヒータ２０を備えた反応器５０に流入する。
【００１５】
前記反応器５０では加熱ヒータ２０で外部から加熱することによって、１３〜３０ＭＰaに昇圧された混合流体１３aの温度を所望の４００〜４８０℃に保持しており、この反応器５０の内部にて重質油１１aと水１２aとの混合流体１３aは、圧力１３〜３０ＭＰa、温度４００〜４８０℃の高温高圧状態下の水熱反応によって重質油１１aを分解して改質され、改質燃料１５aを生成する。前記反応容器５０の圧力は減圧器５４と減圧バルブ１２によって調整される。ここで、減圧器５４にはオリフィスを用い、反応容器５０の圧力変動を減圧バルブ１２の微小開閉により抑える。水加熱器４０、油加熱器４１、予熱器４２、反応容器５０で水および重質油を加熱する手段として、本実施例では電気ヒータを用いるが、高温蒸気との熱交換器を用いて水および重質油を加熱しても良いし、重質油を燃焼して得られた燃焼ガスを用いても良い。
【００１６】
そして、反応器５０で生成され、金属類を除去された改質燃料１５aは、配管１１１を通じて抜出され、該配管１１１に設けた減圧バルブ１２を経て該配管１１１が連通する減圧器５４に流入し、更に減圧器５４の下流にある気液分離器５５に供給されて０．１ＭＰaに減圧される。前記気液分離器５５では、この改質燃料１５aを減圧して水蒸気、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の改質燃料ガス１７aと、液化した成分の改質油１８aとに分離する。この改質燃料ガス１７aは重金属のバナジウムを含んでいないため、配管１１２を通じて供給され、該配管１１２に備えられた流量制御バルブ１５によって流量制御されて、ガスタービン装置６０を構成する燃焼器６３に燃料として供給される。
【００１７】
一方、気液分離器５５で分離された改質油１８aは、配管１１３を通じて改質油タンク５６に供給されて貯留される。改質油１８aの用途としてはガスタービン、ディーゼルエンジン等の燃料が考えられる。
【００１８】
そして、前記ガスタービン６０においては、燃焼器６３にて、圧縮機６２で加圧された空気２１aと、前記改質燃料ガス１７aとを混合して燃焼させて燃焼ガス２２aを生成し、この燃焼ガス２２aによってタービン６１を駆動して該タービン６１に連結した発電機６５で発電を行なう。前記タービン６１から排出された燃焼排ガス２３aは、煙突７０から大気中へ放出される。尚、前記燃焼器６３は、重質油の改質燃料が燃料として供給される機器がガスタービン装置に替えてボイラやガスエンジンの場合は、ボイラ用のバーナやガスエンジンの燃焼器となる。
【００１９】
前記反応容器５０の内部では、改質燃料１５aを取り出した残りの重質分１６aは、高温高圧水に溶解、混合せずに反応容器５０の下部に沈降する。重質油中に含まれる金属類は重質分１６aに濃縮されているので、出口バルブ１３を開き、この重質分１６aを配管１０５を通じて重質分抜出器５２に排出する。そして、重質分抜出器５２内の圧力が反応容器５０の圧力と同じ圧力になった後に出口バルブ１３を閉止し、次に抜出バルブ１４を開いて、前記重質分１６aを配管１０７を通じて系外に抜出す。本実施例では、重質分抜出器５２から抜出された重質分１６aは配管１０７を通じて重質分回収器５３に回収している。
【００２０】
また、反応容器５０の下流側の配管１０５で、出口バルブ１３の上流側となる部分からは緊急放出バルブ７３を備えた配管１０６が分岐しており、この配管１０６の他端は緊急放出タンク３５に連通している。よって、重質油改質装置に何らかの原因で緊急停止せざるを得ない状況に至った際には、配管１０６及び緊急放出バルブ７３の操作によって、反応容器５０の内部に存在している重質分１６a及び混合流体１３aを緊急放出タンク３５に抜出せる。
【００２１】
そして、重質油改質装置１が運転を緊急停止する場合には、重質油１１aが３５０℃以上の状態で長時間滞留することによる炭化を防ぎ、重質油加熱器４１、予熱器４２、反応容器５０へのコークスの付着やそれによる閉塞を防止するため、緊急放出水タンク３４に貯留された水１４aを流下させて重質油加熱器４１、該予熱器４２、該反応容器５０の内部に存在する重質油１１aをパージすると共に、これらの各機器の温度を水１４aで冷却して低下させる。
【００２２】
そのための装置として緊急時制御装置２００が設置されており、重質油改質装置１の緊急停止時に水１４aを供給して重質油をパージさせたり、反応容器５０から重質分１６a及び混合流体１３aを取り出したりするのに必要な操作を行なうように構成されている。
【００２３】
次に、上記した重質油改質装置１を備えたガスタービン発電装置において、重質油改質装置１の運転を緊急停止させる場合の動作説明を行なう。反応容器５０の運転に支障となる状況である、停電や重質油改質装置１のポンプ等に故障が生じて重質油改質装置１の運転を緊急停止させる場合は、重質油改質装置１を構成する主要機器である予熱器４２、反応容器５０や重質油が流通する配管系統へのコークスの付着や、コークス付着による閉塞を防ぐために以下の制御操作を行なう。
【００２４】
即ち、停電等が発生して重質油改質装置１を構成する主要機器の反応容器５０の運転に支障となる状況が発生して該反応容器５０が通常運転できなくなると、反応容器５０の圧力や温度は所定値を維持出来なくなる。よって、反応容器５０に設置した圧力計８１で検出する圧力信号２０１を緊急時制御装置２００で常にモニタしておき、圧力の急減時に故障が発生と判断して緊急時制御装置２００からバルブ７１等に対して操作信号２０５を出力する。同様に、重質油ポンプ３１に故障が発生した場合は重質油１１aの吐出圧が急激に下がるので配管１０１に設置した圧力計８２で検出する圧力信号２０２を緊急時制御装置２００で常にモニタしておき、吐出圧の急減時に故障と判断して緊急時制御装置２００からバルブ７１等に対して操作信号２０５を出力する。同様に、水ポンプ３０に故障が発生した場合も水１２aの吐出圧が急激に下がるので配管１０２に設置した圧力計８３で検出する圧力信号２０３を緊急時制御装置２００で常にモニタしておき、吐出圧が急減時に故障と判断して緊急時制御装置２００からバルブ７１等に対して操作信号２０５を出力する。
【００２５】
詳細に説明すると、緊急時制御装置２００でモニタしている主要機器の状態量、例えば圧力値のモニタで反応容器５０の運転に支障となる状況となる上記した何らかの重大な事態や故障の発生を検知した場合には、重質油改質装置１の運転を緊急停止させて重質油改質装置１の主要機器を保護する必要がある。このために、緊急時制御装置２００で重大な故障等の発生を検知すると、重質油改質装置１の主要機器の運転を操作する各種バルブ等に対して緊急時制御装置２００から操作信号２０５を夫々出力して前記各操作バルブを以下のように自動的に開閉操作して、その後に重質油改質装置１の運転を速やかに且つ安全に停止させる。
【００２６】
まず、緊急時制御装置２００からの操作信号２０５によって配管１１２に設置した流量制御バルブ１５が閉弁され、気液分離器５５からガスタービン燃焼器６３に供給される改質燃料ガス１７aの供給を停止する。同時に、配管１１１に設置した減圧バルブ１２も閉弁して反応容器５０から気液分離器５５に供給される改質燃料１５aの供給を停止して減圧器５４及び気液分離器５５の圧力上昇を抑える。同様に、反応容器５０の下流側の配管１０７に設置した出口バルブ１３を閉弁して反応容器５０から重質分抜出器５２に排出する重質分１６aの送給を停止し、重質分抜出器５２の圧力上昇を抑える。一方、反応容器５０自体の圧力上昇を抑えるため、反応容器５０と連通した配管１０７から分岐した配管１０６に設置した緊急放出バルブ７３を開弁し、この配管１０６を通じて緊急放出タンク３５に前記反応容器５０の内部に存在している重質分１６a及び混合流体１３aを抜出す。
【００２７】
上記した各バルブの操作と同時に、緊急時制御装置２００からの操作信号２０５によって重質油供給系統に設置された重質油ポンプ３１の運転を停止させる。次に、重質油供給系統に連通した配管１０８に設置したバルブ７１を開放して、緊急放出水タンク３４に貯留された水１４aを配管１０８を経由して配管１０１に流入させる。前記配管１０１に流入した緊急放出水タンク３４の水１４aは、該配管１０１と連通した配管１０３、配管１０４に順次流下し、重質油加熱器４１、混合器４３、予熱器４２、及び反応容器５０に極めて短時間で順次流入して、これら各機器に存在する重質油１１aを水１４aによって系外にパージすると共に、水１４aの流入によって前記各機器を急冷させて、最終的に前記水１４aを緊急放出タンク３５に排出する。尚、前記緊急放出水タンク３４から貯留された水１４aを重質油加熱器４１、混合器４３、予熱器４２、及び反応容器５０に供給するタイミングは、反応容器５０の圧力が前記水１４aが容易に流入できる圧力に低下してから行なうのが望ましい。
【００２８】
緊急放出水タンク３４に貯留された水１４aを更に急速に前記各機器に供給するための加圧手段として、緊急時制御装置２００からの操作信号２０５によってボンベ３８に貯留された高圧の窒素を配管１０９に設置したバルブ７２を開弁して緊急放出水タンク３４に供給すれば、前記緊急放出水タンク３４の水１４aは加圧されるので前記各機器への水１４aの供給を加速させることができる。窒素等の加圧源がない場合は、重質油改質装置の内圧力が低下する前は配管１０８に設置された逆止弁９０までしか水１４aは供給されないが、重質油改質装置の内圧力が低下すると逆止弁９０を越えて配管１０１に水１４aが供給される。
【００２９】
また、水１４aを容易に配管１０１に供給できるようにするために、緊急放出水タンク３４の設置位置は重質油加熱器４１、予熱器４２、混合器４３、及び反応容器５０よりも高い位置に設置するほうが良い。水１４aを加圧するための窒素に替えて他の不活性ガスでも良い。しかし、空気や酸素など酸化性のガスは、機器の内部で炭化水素ガスと反応して燃焼・爆発する可能性があり、また、酸素が予熱器４２や反応容器５０内に存在すると、重質油に含まれている硫黄から硫化水素が発生し、それらからポリチオン酸ＳＣＣが生じて予熱器４２や反応容器５０の容器に割れ等を引き起こす可能性があるので使用しないほうが良い。そして、上記した各操作が終了した後に、重質油改質装置１の運転を終了させる。
【００３０】
上記した説明から明らかなように、重質油改質装置１を緊急停止させる場合には緊急時制御装置２００からの操作信号２０５によって各種操作バルブを操作し、緊急放出水タンク３４に貯留された水１４aを、３５０℃を越える高温の重質油１１aが通過する重質油改質装置１を構成する主要機器の重質油加熱器４１、予熱器４２、混合器４３、反応容器５０等に送給して前記各機器及び配管内部の重質油１１aをパージすると共に、これら各機器の温度をコークスが発生する温度より低い温度まで急激に下げることができる。
【００３１】
したがって、本実施例によれば、重質油改質装置の運転停止時に重質油改質装置を構成する主要機器に重質油から生成したコークスの付着やそれによる系統閉塞を抑制して、重質油改質装置の運転を安全に停止させることができる重質油改質装置及び重質油改質装置を備えたガスタービンが実現できる。
【実施例２】
【００３２】
次に、本発明の他の実施例である重質油改質装置を備えたガスタービン発電装置に適用された重質油改質装置の緊急停止装置について図２を用いて説明する。図２において、本実施例では、図１に示した実施例１と基本構成と緊急停止時の制御操作は共通であるので、共通の構成と制御操作についてはその説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。本実施例では重質油改質装置１を構成する重質油の供給系統の配管１０１に冷却用の水１４aを供給する系統が図１の実施例１と相違している。本実施例においても、重質油改質装置１の緊急停止時に重質油１１aをパージする系統として、緊急放出水タンク３４と、緊急放出水タンク３４に貯留された水を配管１０１を通じて供給する配管１０８と、配管１０８にバルブ７１と逆止弁９０を設けた構成は実施例１と同じであるが、前記配管１０８の端部が重質油加熱器４１をバイパスして該重質油加熱器４１の下流側の配管１０１に連通している構成が実施例１とは相違している。尚、前記緊急放出水タンク３４には緊急放出水タンク３４内の水を押し出す加圧源となる窒素ガス等を貯蔵する圧力タンク３８をバルブ７２を備えた配管１０９を通じて連通させている構成は実施例１と同じである。
【００３３】
重質油１aには成分の違いによってコークス生成速度が速いものがあり、重質油改質装置１の緊急運転停止時に、温度が高い予熱器４２及び反応容器５０から重質油１aを極力早く抜出すと共に、これらの各機器や重質油の供給系統を冷却して、予熱器４２、反応容器５０や、供給系統に重質油から生成するコークスの付着やそれによる閉塞の発生を防止する場合に本実施例の構成は有効となる。
【００３４】
即ち、緊急時制御装置２００で何らかの重大な故障の発生を検知した場合に、前記緊急時制御装置２００から出力される操作信号２０５によって配管１０８に設置したバルブ７２を開弁し、緊急放出水タンク３４に貯留された水１４aを重質油加熱器４１をバイパスして該重質油加熱器４１の出口側に位置する配管１０１から供給して配管１０３、配管１０３を流下させ、混合器４３、予熱器４２、及び反応容器５０、並びに配管１０１、配管１０３、配管１０３から重質油１１aを水１４aによってパージすると共に、前記各機器を冷却してこれらの機器の温度を下げる。尚、緊急時制御装置２００からの操作信号２０５によって操作される上記以外の機器及びバルブの構成は図１の実施例１と同じであるので説明は省略した。
【００３５】
本実施例によれば、重質油改質装置の緊急停止時に予熱器、反応容器など、３５０℃を越える高温の重質油が通過する各機器を緊急放出水タンク内の水を供給することにより冷却して温度を下げ、予熱器、反応容器に残存する重質油をパージすることができ、予熱器、反応容器等の重質油が流通する配管系統へのコークスの付着やそれによる系統閉塞を防いでいるので、重質油改質装置の緊急停止時にコークスの発生及びそれによる閉塞を防止し、重質油改質装置を安全に停止させることができる。更に、重質油加熱器からは新たな重質油が供給させないため、パージに要する水の量を減少でき、よって水を貯蔵する緊急放出水タンクの容積を小さくできる。
【実施例３】
【００３６】
次に、本発明の更に他の実施例である重質油改質装置を備えたガスタービン発電装置に適用された重質油改質装置の緊急停止装置について図３を用いて説明する。図３において、本実施例では、図１に示した実施例１と基本構成と緊急停止時の制御操作は共通であるので、共通の構成と制御操作についてはその説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。本実施例でも重質油改質装置１を構成する重質油の供給系統の配管１０１に冷却用の水１４aを供給する系統が図１の実施例１と相違している。
【００３７】
つまり、本実施例においても、重質油改質装置１を構成する水の供給系統である、水１２aを貯蔵する水タンク３２と、水タンク３２の水１２aを１３〜３０ＭＰaに加圧して送給する水ポンプ３０と、水ポンプ３０から送給された水１２aを４５０℃まで加熱する水加熱器４０と、水加熱器４０で加熱された高温高圧の水１２aを供給する配管１０２を備えた構成は図１の実施例１と同じであるが、前記水加熱器４０の上流側の配管１０２に水予熱器３９を設置した構成が相違している。また、重質油改質装置１の緊急停止時に重質油１１aをパージする系統として、緊急放出水タンク３４と、この緊急放出水タンク３４に貯留された水１４aを配管１０１を通じて供給する配管１０８と、該配管１０８にバルブ７１と逆止弁９０を設けた構成は図１の実施例１と同じであるが、この配管１０８の端部を前記水予熱器３９の上流側となる配管１０２に連通するように配設した構成が相違している。更に、本実施例では水予熱器３９における配管１０２と、重質油加熱器４１における配管１０１とを互いに近接設置して、重質油加熱器４１の配管１０１を流れる重質油１１aと、水予熱器３９の配管１０２を流れる水１２aとが相互に熱交換する関係となるように、前記配管１０１と配管１０２とを配置させている。
【００３８】
上記した構成により、水予熱器３９の配管１０２と重質油加熱器４１の配管１０１とが互いに近接配置しているので、水ポンプ３０で水１２aを、例えば２０ＭＰaに昇圧し、水予熱器３９で２０ＭＰaの水の沸点(３６６℃)まで加熱する。水の蒸発には潜熱が必要であるため、３６６℃以上に上げるには水１２aが全て気化してからである。そのため、重質油加熱器４１を流れる重質油１１aは３６６℃以上には上昇しにくいため、高温にさらされて炭化することが予防される。水１２aは下流側の水加熱器４０で加熱されて高温高圧の水１２aとなる。
【００３９】
本実施例では、重質油改質装置１の緊急停止時に緊急時制御装置２００から出力される操作信号２０５によって配管１０８に設置したバルブ７１を開弁し、緊急放出水タンク３４の水１４aを水予熱器３９の入口側の配管１０２に供給して流下させ、水予熱器３９に近接している重質油加熱器４１を冷却する。そして水予熱器３９の入口側から該タンク３４の水１４aを供給することで、高温の配管に常温の水を供給して配管や機器に熱収縮による応力を急激に生じさせることなく各機器を冷却させることができ、熱収縮による配管の割れのリスクを軽減できる。同時に、緊急放出水タンク３４に貯留された水１４aは配管１０３、配管１０３を流下させ、混合器４３、予熱器４２、及び反応容器５０、並びに配管１０１、配管１０３、配管１０３から重質油１１aを水１４aによってパージすると共に、前記各機器を冷却してこれらの機器の温度を下げる。
【００４０】
尚、緊急時制御装置２００からの操作信号２０５によって操作される上記以外の機器及びバルブ等の構成は図１の実施例１と同一なので説明を省略した。
【００４１】
本実施例によれば、重質油改質装置の緊急停止時に予熱器、反応容器など、３５０℃を越える高温の重質油が通過する各機器を緊急放出水タンク内の水を供給することにより冷却して温度を下げ、予熱器、反応容器に残存する重質油をパージするので、重質油加熱器、予熱器、反応容器等の重質油が流通する配管系統へのコークスの付着やそれによる系統閉塞を防止して、重質油改質装置を安全に停止させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、重質油から改質燃料を製造する重質油改質装置、並びに重質油改質装置を備えたガスタービンに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例である重質油改質装置を備えたガスタービン発電装置の構成を示すプラント系統図。
【図２】本発明の他の実施例である重質油改質装置を備えたガスタービン発電装置の構成を示すプラント系統図。
【図３】本発明の更に他の実施例である重質油改質装置を備えたガスタービン発電装置の構成を示すプラント系統図。
【符号の説明】
【００４４】
１：重質油改質装置、１１a：重質油、１２a：水、１３a：混合流体、１４a：水、１５a：改質燃料、１６a：重質分、１７a：改質燃料ガス、１８a：改質油、１２：減圧バルブ、１３：出口バルブ、１４：抜出バルブ、１５：流量制御バルブ、２０：加熱ヒータ、２１a：加圧空気、２２a：燃焼ガス、２３a：燃焼排ガス、３０：水ポンプ、３１：重質油ポンプ、３２：水タンク、３３：重質油タンク、３４：緊急放出水タンク、３８：ボンベ、３９：水予熱器、４０：水加熱器、４１：油加熱器、４２：予熱器、４３：混合器、５０：反応容器、５２：重質分抜出器、５３：重質分回収器、５４：減圧器、５５：気液分離器、５６：改質油タンク、７０：煙突、６０：ガスタービン、６３：ガスタービン燃焼器、６１：タービン、６２：圧縮機、７１、７２、７３：バルブ、９０：逆止弁、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９：配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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