(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを燃料とするガスタービンと、
燃料ガス圧縮機で加圧されて再循環される燃料ガスを、冷却水で冷却する燃料ガス冷却器と、
前記燃料ガス圧縮機に導かれる燃料ガス中から不純物を分離・除去する集塵装置と、を備えた発電プラントであって、
前記集塵装置に導かれる燃料ガスを、前記燃料ガス圧縮機のローターに、反スラスト力を生じさせるのに利用された燃料ガスを用いて加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする発電プラント。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記集塵装置に導かれる燃料ガス中に、前記燃料ガス圧縮機のバランス室から導かれた燃料ガスを噴射するノズルを備えていることを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉ガス（ＢＦＧ）等の低カロリーガスを燃料とするガスタービンと、燃料ガス圧縮機で加圧されて再循環される燃料ガスを冷却する燃料ガス冷却器とを備えた発電プラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉ガス（ＢＦＧ）等の低カロリーガスを燃料とするガスタービンと、燃料ガス圧縮機で加圧されて再循環される燃料ガスを冷却する燃料ガス冷却器とを備えた発電プラントとしては、例えば、特許文献１の図１に開示されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−７９０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１の図１に開示された発電プラントを、寒冷地等の燃料ガス温度が５℃以下となるような場所で使用する場合、集塵器（集塵装置）５に氷が付着して、集塵器５が異常放電を起こしてしまったり、集塵器５に付着した氷が下流側に位置する燃料ガス圧縮機６に飛散して、燃料ガス圧縮機６のブレード（翼）を損傷してしまうおそれがある。そこで、上記特許文献１の図１に開示された発電プラントを、寒冷地等の外気温度が５℃以下となるような場所で使用する場合には、適当な熱量（カロリー）を有するように混合器４で混合・調整された燃料ガスを集塵器５に導く配管（燃料ガス供給系統）の途中に、燃料ガス冷却器１６を通過した燃料ガスを供給し、配管内を通過する燃料ガスを意図的に昇温（加熱）するようにしていた。
【０００５】
しかしながら、ガスタービンが定格出力で運転されている場合には、燃料ガス冷却器１６にバイパスされる燃料ガスがほとんど存在しなくなる。そのため、このような場合には、ガスタービンの出力（すなわち、発電量）を強制的に下げて燃料ガス冷却器１６にバイパスされる燃料ガスを無理矢理作り出し、燃料ガス冷却器１６から供給された燃料ガスによって配管内を通過する燃料ガスを昇温（加熱）する必要があり、発電量が制限されてしまうといった問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガスタービンの出力を低下させることなく、集塵装置に導かれる燃料ガスを昇温（加熱）することができる発電プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る発電プラントは、燃料ガスを燃料とするガスタービンと、燃料ガス圧縮機で加圧されて再循環される燃料ガスを、冷却水で冷却する燃料ガス冷却器と、前記燃料ガス圧縮機に導かれる燃料ガス中から不純物を分離・除去する集塵装置と、を備えた発電プラントであって、前記集塵装置に導かれる燃料ガスを、前記燃料ガス圧縮機のローターに、反スラスト力を生じさせるのに利用された燃料ガスを用いて加熱する加熱手段が設けられている。
【０００８】
本発明に係る発電プラントによれば、ガスタービンの出力に関係なく、燃料ガス圧縮機のローターに、反スラスト力を生じさせるのに利用された燃料ガスを用いて、集塵装置に導かれる燃料ガスが昇温（加熱）させられることになる。
これにより、ガスタービンの出力を低下させることなく、集塵装置に導かれる燃料ガスを昇温（加熱）することができる。
また、集塵装置に導かれる燃料ガスを昇温（加熱）することにより、集塵装置への着氷を防止することができ、集塵装置の異常放電を防止することができる。
さらに、集塵装置に導かれる燃料ガスが昇温（加熱）され、燃料ガス圧縮機に流入する燃料ガスの温度を所望の範囲内（例えば、２０℃〜３０℃の範囲内）に収めることができ、燃料ガス圧縮機の圧縮機効率が低下しない外気温度範囲を広げることができる。
【０００９】
上記発電プラントにおいて、前記加熱手段は、前記集塵装置に導かれる燃料ガス中に、前記燃料ガス圧縮機のバランス室から導かれた燃料ガスを噴射するノズルを備えているとさらに好適である。
【００１０】
このような発電プラントによれば、燃料ガス圧縮機のローターに、反スラスト力を生じさせるのに利用されて、燃料ガス圧縮機のバランス室に達した燃料ガスが、ノズルを介して集塵装置に向かう燃料ガス中に（直接）噴霧され、集塵装置に向かって流れる燃料ガスを（直接）温めることになる。
これにより、集塵装置の上流側に、構造が複雑で、接触面積および流路抵抗（圧力損失）が必然的に大きくなってしまう熱交換装置（熱交換器）を設置する必要がなくなり、構造の簡素化を図ることができ、流路抵抗（圧力損失）の増大を最小限に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る発電プラントによれば、従来、反スラスト力を生じさせるのに利用された後、燃料ガス冷却器に排気・排熱されていたスラストバランスガスを有効に利用することにより、ガスタービンの出力を低下させることなく、集塵装置に導かれる燃料ガスを昇温（加熱）することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る発電プラントの概略構成図である。
【図２】図１に示すＢＦＧ圧縮機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る発電プラントについて、図１および図２を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る発電プラントの概略構成図、図２は図１に示すＢＦＧ圧縮機の断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係る発電プラント１０は、ガスタービン１１と、ＢＦＧ圧縮機（燃料ガス圧縮機）１２と、発電機（図示せず）と、燃料ガス冷却器（以下、「ガス冷却器」という。）１３と、ＢＦＧ（高炉ガス）供給系統１４と、ＣＯＧ（コークス炉ガス）供給系統（図示せず）と、ＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）１５とを備えている。
ガスタービン１１は、空気圧縮機１６と、（ガスタービン）燃焼器１７と、タービン１８とを備えている。また、ガスタービン１１と、ＢＦＧ圧縮機１２と、発電機とは、減速機構１９を介して連結されており、ガスタービン１１が回転すると、ＢＦＧ圧縮機１２および発電機も共に回転するようになっている。
【００１５】
ＢＦＧ供給系統１４は、ＢＦＧ（低カロリーの燃料ガス）を、燃焼器１７を構成する図示しないガスノズルに導く燃料供給ラインであり、ＣＯＧ供給系統は、ＣＯＧ（高カロリーの燃料ガス）を、ＢＦＧに混合しＢＦＧカロリーを適当な熱量に調整する燃料供給ラインであって、このＣＯＧを混合したＢＦＧ供給系統の下流端は、燃焼器１７に接続されている。
【００１６】
ＢＦＧ供給系統１４は、図示しない高炉内で発生したＢＦＧをＢＦＧ圧縮機１２に導く上流側ライン２１と、ＢＦＧ圧縮機１２で圧縮された（ＢＦＧ圧縮機１２から送出（吐出）された）ＢＦＧをガスノズルに導く下流側ライン２２と、上流側ライン２１の途中と下流側ライン２２の途中とを連通して、下流側ライン２２を通過するＢＦＧを、必要に応じて上流側ライン２１に戻すバイパスライン２３とを備えている。
【００１７】
上流側ライン２１の途中には、高炉内から導かれたＢＦＧに、熱量調整用ガス(例えば、減熱用のＮ２および／または増熱用のＣＯＧ)を混合して、適当な熱量（カロリー）を有するＢＦＧに調整する混合器２４と、混合器２４からＢＦＧ圧縮機１２に導かれるＢＦＧ中から塵ゴミ等の微粒子（不純物）を分離・除去する集塵装置（例えば、湿式電気集塵（Electrostatic Precipitator)）２５と、集塵装置２５に流入するＢＦＧの温度を検出する（第１の）温度検出器２６とが設けられている。
また、下流側ライン２２の途中には、遮断弁２７が設けられている。
【００１８】
バイパスライン２３の途中には、下流側ライン２２の途中から、混合器２４と集塵装置２５との間に位置する上流側ライン２１の途中に戻される（抽出される）ＢＦＧの流量を調整するバイパス弁（流量調整弁）２８と、バイパス弁２８の下流側に位置して、下流側ライン２２の途中から、混合器２４と集塵装置２５との間に位置する上流側ライン２１の途中に戻される（抽出される）ＢＦＧを冷却するガス冷却器１３とが設けられている。
【００１９】
ガス冷却器１３は、冷却水ピット３１に貯まった冷却水を、ガス冷却器１３の内部に配置されたスプレーノズル（図示せず）に導く冷却水供給管３２と、スプレーノズルから噴霧されてＢＦＧを冷却し滴下してきた冷却水を回収するホッパー（図示せず）と、ホッパーに貯まった冷却水を冷却水ピット３１に導く冷却水戻り管３３とを備えている。また、冷却水供給管３２の途中には、冷却水ポンプ３４と、クーラー（図示せず）とが設けられている。
なお、ホッパーに貯まる冷却水のレベル（水位）は、冷却水戻り管３３の最上流部に設けられたＵ字管（図示せず）により一定レベル（水位）に（自然に）維持されるようになっている。
【００２０】
一方、クーラー３５の下流側に位置する冷却水供給管３２には、冷却水ピット３１に貯まった冷却水を図示しない排水ピットに導く排水ライン３５が接続されており、排水ライン３５の途中には、オリフィス３６と、常時開状態にされる開閉弁３７とが設けられている。
また、排水ピットに貯められた排水（汚水）は、ブローライン（図示せず）およびブローポンプ（図示せず）を用いて、適宜必要に応じて系外にブロー（排出）されるようになっている。
【００２１】
図２に示すように、ＢＦＧ圧縮機１２には、バランスディスク４１が設けられており、これにより、ローター４２に働く（作用する）スラスト力（ローター４２を軸方向（図２において左右方向）に沿って図２において左側に押す力）を相殺する（打ち消す）反スラスト力（ローター４２を軸方向（図２において左右方向）に沿って図２において右側に押す力）が、ローター４２に働く（作用する）ようになっている。そして、バランスディスク４１の周縁部に設けられたラビリンスシール４３から漏れ出したＢＦＧは、ケーシング１２ａ内に設けられた（形成された）バランス室４４に流入した後、ＢＦＧ戻り管４５（図１参照）を介してガス冷却器１３内に形成された流路の途中に戻される（帰される）ようになっている。
【００２２】
図１に示すように、ＢＦＧ戻り管４５の途中には、（第１の）切替弁４６が設けられており、切替弁４６よりも上流側に位置するＢＦＧ戻り管４５には、上流側ライン２１の途中とＢＦＧ戻り管４５の途中とを連通して、ＢＦＧ戻り管４５を通過するＢＦＧを、必要に応じて上流側ライン２１に流入させるＢＦＧ加熱ライン（加熱手段）５１が接続されている。ＢＦＧ加熱ライン５１の下流端（出口端）は、混合器２４よりも下流側で、かつ、バイパスライン２３の下流端（出口端）が接続されている位置よりも上流側に位置する上流側ライン２１に接続されている。また、ＢＦＧ加熱ライン５１の途中には、（第２の）切替弁５２が設けられており、ＢＦＧ加熱ライン５１の下流端（出口端）には、ノズル（図示せず）が設けられている。
【００２３】
ノズルから噴射されたＢＦＧは、上流側ライン２１を通過する（流れる）ＢＦＧを（直接）温め、上流側ライン２１内を上流側から流れてくるＢＦＧとともに上流側ライン２１内を集塵装置２５に向かって下流側に流れ、集塵装置２５に流入し、集塵装置２５においてＢＦＧ中から塵ゴミ等の微粒子（不純物）が分離・除去された後、ＢＦＧ圧縮機１２に導かれるようになっている。
【００２４】
なお、温度検出器２６で検出された温度が５℃を上回っている（超えている）場合、切替弁４６は全開状態とされ、切替弁５２は全閉状態とされている。そして、温度検出器２６で検出された温度が５℃以下になったら、切替弁４６は全閉状態とされ、切替弁５２は全開状態とされる。
【００２５】
本実施形態に係る発電プラント１０によれば、ガスタービン１１の出力に関係なく、ＢＦＧ圧縮機１２のローター４２に、反スラスト力を生じさせるのに利用されたＢＦＧを用いて、集塵装置２５に導かれるＢＦＧが昇温（加熱）させられることになる。
これにより、ガスタービン１１の出力を低下させることなく、集塵装置２５に導かれるＢＦＧを昇温（加熱）することができる。
また、集塵装置２５に導かれるＢＦＧを昇温（加熱）することにより、集塵装置２５への着氷を防止することができ、集塵装置２５の異常放電を防止することができる。
さらに、集塵装置２５に導かれるＢＦＧが昇温（加熱）され、ＢＦＧガス圧縮機１２に流入するＢＦＧの温度を所望の範囲内（例えば、２０℃〜３０℃の範囲内）に収めることができ、ＢＦＧガス圧縮機１２の圧縮機効率が低下しない外気温度範囲を広げることができる。
【００２６】
また、本実施形態に係る発電プラント１０によれば、ＢＦＧ圧縮機１２のローター４２に、反スラスト力を生じさせるのに利用されて、ＢＦＧ圧縮機１２のバランス室４４に達したＢＦＧが、ノズルを介して集塵装置２５に向かうＢＦＧ中に（直接）噴霧され、集塵装置２５に向かって流れるＢＦＧを（直接）温めることになる。
これにより、集塵装置２５の上流側に、構造が複雑で、接触面積および流路抵抗（圧力損失）が必然的に大きくなってしまう熱交換装置（熱交換器）を設置する必要がなくなり、構造の簡素化を図ることができ、流路抵抗（圧力損失）の増大を最小限に抑えることができる。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更実施可能である。
例えば、上述した実施形態では、高カロリーの燃料としてＣＯＧ（コークス炉ガス）を、低カロリーの燃料としてＢＦＧ（高炉ガス）を一具体例として挙げて説明したが、燃料の種類としては、ＣＯＧ（コークス炉ガス）、ＢＦＧ（高炉ガス）以外のものであってもよい。
【００２８】
また、上述した実施形態では、ＢＦＧ加熱ライン５１の下流端（出口端）を、混合器２４よりも下流側で、かつ、バイパスライン２３の下流端（出口端）が接続されている位置よりも上流側に位置する上流側ライン２１に接続するようにしているが、ＢＦＧ加熱ライン５１の下流端（出口端）を、ガス冷却器１３と上流側ライン２１とを連通するバイパスライン２３の途中に接続するようにしてもよい。
【００２９】
さらに、ＢＦＧ圧縮機１２の入口（吸入口）近傍に、ＢＦＧ圧縮機１２に流入するＢＦＧの温度を検出する（第２の）温度検出器（図示せず）を配置するとともに、ＢＦＧ加熱ライン５１から枝分かれした枝管（図示せず）の下流端（出口端）を、集塵装置２５とＢＦＧ圧縮機１２とを連通する上流側ライン２１の途中に接続して、（第２の）温度検出器で検出された温度を見ながら、枝管の途中に設けられた流量調整弁（図示せず）の開度を調整して、ＢＦＧ圧縮機１２に流入するＢＦＧの温度を詳細に調整（制御）するようにしてもよい。
これにより、ＢＦＧガス圧縮機１２に流入するＢＦＧの温度を所望の範囲内に収めることができ、ＢＦＧガス圧縮機１２の圧縮機効率が低下しない外気温度範囲を広げることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  発電プラント
１１  ガスタービン
１２  ＢＦＧ圧縮機（燃料ガス圧縮機）
１３  （燃料）ガス冷却器
２５  集塵装置
４２  ローター
４４  バランス室
５１  ＢＦＧ加熱ライン（加熱手段）
【図１】
0005364684.tif 000002
【図２】
0005364684.tif 000003