(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを燃料として燃焼設備に供給するための燃料ガス供給通路に配設された、燃料ガスを混合するためのガス混合装置を備えており、
該ガス混合装置が、
複数のガス通路を有するガス通路構成部材と、
上記燃料ガス供給通路からガス通路構成部材内へ燃料ガスが流入するための入口部材と、
該入口部材とは別に形成された、ガス通路構成部材から燃料ガス供給通路に燃料ガスが流出するための出口部材とを備えており、さらに、上記入口部材から連続して流入してくるガスが、ガス通路構成部材の複数のガス通路をそれぞれ時間差をもって通過したあと合流して上記出口部材から流出することができるように構成されてなるガスカロリ変動抑制装置。
【請求項２】
上記ガス通路構成部材が、その内部に上記ガス通路を構成するガス室が複数個形成された第一容器から構成されており、
各ガス室がガス入口とガス出口とを有しており、
上記入口部材が、燃料ガス供給通路から各ガス室のガス入口に分岐して接続されており、
上記出口部材が、各ガス室のガス出口から統合して燃料ガス供給通路に接続されており、
入口部材の分岐した部分それぞれに、ガス流量を変更することができるガス流量調整装置が配設されてなる請求項１記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項３】
上記ガス通路構成部材が、その内部に上記ガス通路を構成するガス室が複数個形成された第一容器から構成されており、
各ガス室がガス入口とガス出口とを有しており、
上記入口部材が、燃料ガス供給通路から各ガス室のガス入口に分岐して接続されており、
上記出口部材が、各ガス室のガス出口から統合して燃料ガス供給通路に接続されており、
上記複数のガス室の容積がそれぞれ異なるように構成されてなる請求項１記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項４】
上記ガス通路構成部材が、上記ガス通路を構成する第二容器を複数個備えており、
各第二容器がガス入口とガス出口とを有しており、
上記入口部材が、燃料ガス供給通路から各第二容器のガス入口に分岐して接続されており、
上記出口部材が、各第二容器のガス出口から統合して燃料ガス供給通路に接続されており、
入口部材の分岐した部分それぞれに、ガス流量を変更することができるガス流量調整装置が配設されてなる請求項１記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項５】
上記ガス通路構成部材が、上記ガス通路を構成する第二容器を複数個備えており、
各第二容器がガス入口とガス出口とを有しており、
上記入口部材が、燃料ガス供給通路から各第二容器のガス入口に分岐して接続されており、
上記出口部材が、各第二容器のガス出口から統合して燃料ガス供給通路に接続されており、
上記複数の第二容器の容積がそれぞれ異なるように構成されてなる請求項１記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項６】
上記ガス通路構成部材が、その内部に上記ガス通路を構成する貫通孔が多数形成された多孔板を備えた第三容器から構成されており、
上記入口部材および出口部材が第三容器に配設されており、
上記多孔板が、第三容器の内部を、入口部材側の空間と出口部材側の空間とに仕切るように配置されてなる請求項１記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項７】
上記多孔板が間隔をおいて複数枚配設されてなる請求項６記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項８】
上記多孔板において、第三容器の内部へ向かう上記入口部材のガス流路中心軸と交差する多孔板の部分およびその近傍を除いた範囲に上記貫通孔が形成されている請求項６記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項９】
上記ガス出口が、ガス入口の中心軸の延長線から外れた位置に形成されてなる請求項２〜５のうちいずれか一の項に記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項１０】
上記ガス入口に設置されたガス流入装置を含んでおり、
該ガス流入装置が、上記ガス通路構成部材のガス通路内への燃料ガスの流入角度を変更するように構成されてなる請求項２〜５のうちいずれか一の項に記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項１１】
上記入口部材および第三容器内における入口部材近傍のうち一方に設置されたガス流入装置を含んでおり、
該ガス流入装置が、上記第三容器内への燃料ガスの流入角度を変更するように構成されてなる請求項６記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項１２】
上記ガス流入装置が可変ルーバを有しており、該可変ルーバが、その傾斜角度を外部から変更しうるように揺動可能に装着された少なくとも一枚のルーバである請求項１０または１１記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項１３】
上記入口部材が複数個配設されており、該入口部材のうち、燃料ガスを第三容器内へ流入させる入口部材を選択して切り換えうるように構成されてなる請求項６記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項１４】
上記出口部材が複数個形成されており、上記入口部材の切り換えに同期して燃料ガスをタンク外へ流出させる出口部材を選択して切り換えうるように構成されてなる請求項１３記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項１５】
上記入口部材が複数個形成されており、各入口部材に流量調整装置が設置されており、各入口部材を流通するガスの流量を変更しうるように構成されてなる請求項６記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項１６】
上記ガス通路構成部材に接続された、ガス通路構成部材内へ不活性ガスを流入させるための不活性ガス供給通路を含んでなる請求項１記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項１７】
上記入口部材に接続された、ガス通路構成部材内へ不活性ガスを流入させるための不活性ガス供給通路を含んでなる請求項１記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項１８】
上記不活性ガスが、酸素製造プラントおよび窒素製造プラントのうち少なくとも一方のプラントから排出される廃棄窒素を回収したものである請求項１６または１７記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項１９】
上記ガス混合装置内にガスを撹拌するための撹拌装置が設置されてなる請求項１記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項２０】
上記入口部材に接続されている燃料ガス供給通路および入口部材のうちの一方に設置された、燃料ガスのガスカロリ値を計測するための入口ガス発熱量計測装置と、
上記出口部材に接続されている燃料ガス供給通路および出口部材のうちの一方に設置された、燃料ガスのガスカロリ値を計測するための出口ガス発熱量計測装置とを含んでなる請求項１記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項２１】
上記入口ガス発熱量計測装置および出口ガス発熱量計測装置の計測値に基づいて、ガス通路構成部材への流入ガスのカロリ変動とガス通路構成部材からの排出ガスのカロリ変動とを対比し、この対比結果に基づいて、ガス通路構成部材内へのガス流入量を変化させるべく制御する制御装置を含んでなる請求項２０記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項２２】
上記入口ガス発熱量計測装置および出口ガス発熱量計測装置の計測値に基づいて、ガス通路構成部材への流入ガスのカロリ変動とガス通路構成部材からの排出ガスのカロリ変動とを対比し、この対比結果に基づいて、ガス通路構成部材内へのガス流入方向を変化させるべく制御する制御装置を含んでなる請求項２０記載のガスカロリ変動抑制装置。
【請求項２３】
ガスを燃料として燃焼設備に供給するための燃料ガス供給通路と、
該燃料ガス供給通路を通して供給される燃料ガスの発熱量の変動を抑制するためのガスカロリ変動抑制装置とを備えており、
該ガスカロリ変動抑制装置が請求項１〜２２のうちいずれか一の項に記載のガスカロリ変動抑制装置である燃料ガス供給設備。
【請求項２４】
上記ガスカロリ変動抑制装置における、
ガス混合装置の出口部材と燃料ガス供給通路との間に接続された出口通路と、
ガス混合装置の入口部材と燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より上流側との間に接続された上流側入口通路とをさらに含んでなる請求項２３記載の燃料ガス供給設備。
【請求項２５】
上記ガスカロリ変動抑制装置における、
ガス混合装置の出口部材と燃料ガス供給通路との間に接続された出口通路と、
ガス混合装置の入口部材と燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より下流側との間に接続された下流側入口通路と、
該下流側入口通路に設置された、燃料ガスをガス混合装置に向けて圧送するガス圧送装置とをさらに含んでなる請求項２３または２４記載の燃料ガス供給設備。
【請求項２６】
上記ガスカロリ変動抑制装置における、
ガス混合装置の出口部材と燃料ガス供給通路との間に接続された出口通路と、
ガス混合装置の入口部材と燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より上流側との間に接続された上流側入口通路と、
燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より下流側と燃料ガス供給通路における上記上流側入口通路の接続点より上流側との間に接続された戻し通路と、
上記戻し通路に設置された、燃料ガスを上流側燃料ガス供給通路に向けて圧送するガス圧送装置とをさらに含んでなる請求項２３記載の燃料ガス供給設備。
【請求項２７】
上記ガスカロリ変動抑制装置における、
ガス混合装置が二種の入口部材を有しており、
ガス混合装置の出口部材に下流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
ガス混合装置の一方の入口部材に上流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
ガス混合装置の他方の入口部材と下流側の燃料ガス供給通路との間に接続された戻し通路と、
該戻し通路に設置された、燃料ガスをガス混合装置に向けて圧送するガス圧送装置とをさらに含んでなる請求項２３記載の燃料ガス供給設備。
【請求項２８】
上記ガスカロリ変動抑制装置における、
ガス混合装置の出口部材に下流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
ガス混合装置の入口部材に上流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
ガス混合装置より上流側の燃料ガス供給通路とガス混合装置より下流側の燃料ガス供給通路との間に接続された戻し通路と、
該戻し通路に設置された、燃料ガスを燃料ガス供給通路の下流側から上流側に向けて圧送するガス圧送装置とをさらに含んでなる請求項２３記載の燃料ガス供給設備。
【請求項２９】
上記燃焼設備と、
該燃焼設備にガスを燃料として供給するための燃料ガス供給設備とを備えており、
上記燃焼設備がガスタービンであり、
上記燃料ガス供給設備が、請求項２３〜２８のうちいずれか一の項に記載の燃料ガス供給設備であるガスタービン設備。
【請求項３０】
上記燃焼設備と、
該燃焼設備にガスを燃料として供給するための燃料ガス供給設備とを備えており、
上記燃焼設備がガスをバーナーで燃焼させるボイラであり、
上記燃料ガス供給設備が、請求項２３〜２８のうちいずれか一の項に記載の燃料ガス供給設備であるボイラ設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はガスカロリ変動抑制装置、燃料ガス供給設備、ガスタービン設備およびボイラー設備に関する。さらに詳しくは、燃焼設備の燃料としてのガスが低カロリガスのようにその発熱量（カロリともいう）が変動する場合、この発熱量変動を抑制することができるガスカロリ変動抑制装置、このガスカロリ変動抑制装置を備えた燃料ガス供給設備、並びに、燃料ガス供給設備を備えた燃焼設備としてのガスタービン設備およびボイラー設備に関する。
【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、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。ＢＦＧの総発熱量は使用したコークスの発熱量の約半分にも達するので、製銑原価低減のためにＢＦＧは製鉄所内において多方面に利用されている。ＢＦＧは投入コークス１トン当たり３０００Ｎｍ３発生し、その組成は二酸化炭素（ＣＯ２）が１０〜１８容積％（以下、単に％と示す）、一酸化炭素（ＣＯ）が２２〜３０％、窒素（Ｎ２）が５２〜６０％、水素（Ｈ２）が０．５〜４％、メタン（ＣＨ４）が０．５〜３％とされている。【０００３】  ＢＦＧはこれ以外に煙塵を２〜１０ｇ／Ｎｍ３含んでいるので、これを除塵器で０．０１ｇ／Ｎｍ３程度まで除去した後、発熱量８００ｋｃａｌ／Ｎｍ３程度の燃料ガスとして、熱風炉、コークス炉、加熱炉、ボイラー等に利用されている。近年、ガスタービンにおいても、その技術の向上により低カロリガスの燃焼が可能となり、ＢＦＧをガスタービン燃料として用いて発電する事例が増加している。ここでは、低カロリガスを、その発熱量が約１２ＭＪ／Ｎｍ３以下のガスと定義する。低カロリガスとしては、後述するように、高炉ガス（ＢＦＧ）には限らず、転炉ガス（ＬＤＧ）などの多種類のガスおよびそれらの混合ガスが含まれる。【０００４】  一方で、近年、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の有効利用に対しても適用できる燃焼方式の開発が待たれている。いずれの製鉄プロセスであれ、発生する副生ガスの特性（ガス組成やカロリ）は設備や操業内容によって異なっており、同一設備であっても各原料の特性や反応過程に応じて時々刻々変化し、一定することがない。【０００５】  副生ガスをガスタービンの燃料として使用する場合の最も重要な特性であるカロリについて見てみると、各ガスタービンが固有するカロリの許容変動幅の上限（たとえば平均カロリ値の約＋１０％）を超えた場合、つまりカロリが急激に大きくなった場合、ガスタービンの燃焼器内での燃焼温度が急激に異常な高温となることがある。これに起因してバーナー部分、タービンの静翼および動翼が損傷を受けて短命化したりする弊害が発生する可能性があり、この場合はガスタービン設備の経済的な連続運転が困難になる。【０００６】  副生ガスのカロリ上昇を抑制するために窒素ガス（Ｎ２）によって希釈する技術は公知である（たとえば特許文献１および特許文献２を参照）。しかしながら、副生ガスのカロリ値が変動する場合、Ｎ２によって副生ガスを希釈するだけでは、この変動をガスタービン固有の許容カロリ変動幅や許容カロリ変動速度内に抑制することに十分に対応できない場合がある。これは、副生ガスのカロリ変動が急激な場合にカロリ検出器の応答に遅れが生じて適時の希釈ができないことがあり、また、高価な不活性ガスを大量に消費せざるを得ない場合にこれを確保しておくことが困難である等の理由からである。【０００７】  したがって、副生ガスの特性変動があまり激しくないＢＦＧに対してはＮ２による希釈だけで有効に対処することも��能である。しかし、直接還元鉄法等では小容量の反応炉で起動、停止が繰り返されるのでガスの発生量およびカロリ値の変動が大きく顕著になるため、Ｎ２による希釈だけでは対応は困難である。
【特許文献１】特開２００２−１５５７６２号公報
【特許文献２】特開平９−３１７４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、燃焼設備へ燃料として供給される低カロリガス等の燃料用ガスのカロリ変動を抑制することにより、燃料ガスの希釈ガスによる減熱のみならず増熱ガス（燃料ガスのカロリ値を上昇させるために混合する中カロリおよび高カロリなガスであり、以下、中・高カロリガスとも呼ぶ）による増熱をも容易且つ有効なものとし、さらには、希釈ガスによる減熱や増熱ガスによる増熱を不要とすることも可能なガスカロリ変動抑制装置、このガスカロリ変動抑制装置を備えた燃料ガス供給設備、並びに、この燃料ガス供給設備を備えたガスタービン設備およびボイラー設備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】  上記目的のために本発明のガスカロリ変動抑制装置は、
ガスを燃料として燃焼設備に供給するための燃料ガス供給通路に配設された、燃料ガスを混合するためのガス混合装置を備えており、
このガス混合装置が、複数のガス通路を有するガス通路構成部材と、上記燃料ガス供給通路からガス通路構成部材内へ燃料ガスが流入するための入口部材と、この入口部材とは別に形成された、ガス通路構成部材から燃料ガス供給通路に燃料ガスが流出するための出口部材とを備えており、さらに、上記入口部材から連続して流入してくるガスが、ガス通路構成部材の複数のガス通路をそれぞれ時間差をもって通過したあと合流して上記出口部材から流出することができるように構成されている。【００１０】  燃料ガス供給通路を通して時々刻々供給されてくる燃料用のガスがガス通路構成部材内に流入し、複数のガス通路それぞれから出てきて合流したときに時間差混合される。したがって、この燃料ガスのカロリ値が変動している場合であっても、時間差混合されることにより、そのカロリ変動の幅が減少され、且つ、カロリ変動速度が緩和される。その結果、燃料ガスのカロリ変動を、希釈ガスまたは増熱ガスによって燃焼設備のガス特性の許容変動範囲内に調整することが容易且つ有効となる。また、その燃料ガスの平均カロリ値によっては減熱や増熱を必要としない状態にすることも可能となる。なお、上記時間差混合とは、連続的に時間遅れでガス通路構成部材内へ流入してくるガスが既に流入して滞留しているガスと混合することである。【００１１】  なお、上記入口部材に接続されるのは燃料ガス供給通路の上流側に限定されず、出口部材に接続されるのは燃料ガス供給通路の下流側に限定されない。たとえば図２２に示すごとく、燃料ガス供給通路に戻し通路を設け、この戻し通路にガス通路構成部材を設置する場合、燃料ガス供給通路の下流側をガス通路構成部材の入口部材に接続し、上流側を出口部材に接続したうえで、戻し通路に、ガス通路構成部材へ燃料ガスを圧送する手段を設けた構成をも採用することができる。【００１２】  上記ガス通路構成部材を、その内部に上記ガス通路を構成するガス室が複数個形成された第一容器から構成し、
各ガス室にガス入口とガス出口とを形成し、
上記入口部材を、燃料ガス供給通路から各ガス室のガス入口に分岐して接続し、
上記出口部材を、各ガス室のガス出口から統合して燃料ガス供給通路に接続し、
入口部材の分岐した部分それぞれに、ガス流量を変更することができるガス流量調整装置を配設することができる。【００１３】  各ガス室に供給するガスの流量を相違させることにより、ガスが複数のガス室をそれぞれ時間差をもって通過することになるので、このガスが後に合流するときに時間差混合することが可能となる。【００１４】  上記ガス通路構成部材を、その内部に上記ガス通路を構成するガス室が複数個形成された第一容器から構成し、
各ガス室にガス入口とガス出口とを形成し、
上記入口部材を、燃料ガス供給通路から各ガス室のガス入口に分岐して接続し、
上記出口部材を、各ガス室のガス出口から統合して燃料ガス供給通路に接続し、
上記複数のガス室の容積がそれぞれ異なるように構成することもできる。【００１５】  各ガス室の容積を相違させることにより、ガスが複数のガス室をそれぞれ時間差をもって通過することになるので、このガス室を通過したガスが後に合流するときに時間差混合することが可能となる。【００１６】  上記ガス通路構成部材に、上記ガス通路を構成する第二容器を複数個備え、
各第二容器にそれぞれガス入口とガス出口とを形成し、
上記入口部材を、燃料ガス供給通路から各第二容器のガス入口に分岐して接続し、
上記出口部材を、各第二容器のガス出口から統合して燃料ガス供給通路に接続し、
入口部材の分岐した部分それぞれに、ガス流量を変更することができるガス流量調整装置を配設することができる。【００１７】  上記ガス通路構成部材に、上記ガス通路を構成する第二容器を複数個備え、
各第二容器それぞれにガス入口とガス出口とを形成し、
上記入口部材を、燃料ガス供給通路から各第二容器のガス入口に分岐して接続し、
上記出口部材を、各第二容器のガス出口から統合して燃料ガス供給通路に接続し、
上記複数の第二容器の容積がそれぞれ異なるように構成することができる。【００１８】  以上の複数個の第二容器は、一体に結束してもよく、独立分離した状態であってもよい。【００１９】  上記ガス通路構成部材を、その内部に上記ガス通路を構成する貫通孔が多数形成された多孔板を備えた第三容器から構成し、
上記入口部材および出口部材を第三容器に配設し、
上記多孔板を、第三容器の内部を入口部材側の空間と出口部材側の空間とに仕切るように配置することができる。【００２０】  入口部材から供給されるガスは、入口部材からの距離が異なる多数の貫通孔を通過して出口部材側の空間へ流れるので、出口部材側の空間ではガスの時間差混合がなされる。【００２１】  上記第三容器の構造には限定されない。たとえば容積が変化しない固定形状の容器でもよく、また、従来のガスタービン設備等においてガスの需給バランスを監視する装置（ガスホルダー）として用いられる内容積変動式のタンクであってもよい。内容積変動式のタンクとは、タンク内圧に応じて上下動しうる気密に装着された蓋部材を有するタンク、駆動装置によって蓋部材を積極的に上下動させることによりバランス効果を最大にしうるタンク容積を選定できるタンク等である。これらのタンクを流用して燃料ガスのカロリ変動を抑制する効果を発揮しうる装置とすることができる。【００２２】  上記多孔板は間隔をおいて複数枚配設してもよい。【００２３】  上記多孔板において、第三容器の内部へ向かう上記入口部材のガス流路中心軸と交差する多孔板の部分およびその近傍を除いた範囲に上記貫通孔を形成するのが好ましい。第三容器に流入したガスの滞留時間を延長させうるからである。【００２４】  上記第一容器または第二容器を備えたガスカロリ変動抑制装置において、上記ガス出口が、ガス入口の中心軸の延長線から外れた位置に形成されているのが好ましい。第一容器または第二容器に流入したガスの滞留時間を延長させうるからである。【００２５】  上記第一容器または第二容器を備えたガスカロリ変動抑制装置において、ガス入口に、上記ガス通路構成部材のガス通路内への燃料ガスの流入角度を変更しうるように構成されたガス流入装置を設置するのが好ましい。第一容器または第二容器の内部でガスの時間差混合が効果的になされるようにガス流入方向の調節をすることができるからである。【００２６】  上記第三容器を備えたガスカロリ変動抑制装置において、入口部材および第三容器内における入口部材近傍のうち一方に、上記第三容器内への燃料ガスの流入角度が変更されうるように構成されたガス流入装置を設置するのが好ましい。第三容器の内部でガスの時間差混合が効果的になされるようにガス流入方向の調節をすることができるからである。【００２７】  上記ガス流入装置を備えたガスカロリ変動抑制装置において、ガス流入装置を、傾斜角度を外部から変更しうるように揺動可能に装着された少なくとも一枚のルーバを有する可変ルーバから構成することができる。【００２８】  上記第三容器を備えたガスカロリ変動抑制装置において、上記入口部材を複数個配設し、この入口部材のうち燃料ガスを第三容器内へ流入させる入口部材を選択して切り換えうるように構成することができる。かかる構成により、効果的なガスの混合がなされる入口部材を選択することができる。【００２９】  かかるガスカロリ変動抑制装置において、上記出口部材を複数個配設し、上記入口部材の切り換えに同期して燃料ガスを第三容器外へ流出させる出口部材を選択して切り換えうるように構成することができる。【００３０】  上記第三容器を備えたガスカロリ変動抑制装��において、入口部材を複数個形成し、各入口部材に流量調整装置を設置し、各入口部材を流通するガスの流量を変更しうるように構成することができる。かかる構成によれば、たとえば、ガスを流入させるガス入口を周期的に切り換えることによって第三容器内でのガスの時間差混合を促進することができる。【００３１】  上記ガス通路構成部材または入口部材に、ガス通路構成部材内へ不活性ガスを流入させるための不活性ガス供給通路を接続するのが好ましい。ガス通路構成部材内で予め燃料ガスと不活性ガスとの時間差混合がなされるからである。【００３２】  上記不活性ガスを、酸素製造プラントおよび窒素製造プラントのうち少なくとも一方のプラントから排出される廃棄窒素を利用するのが好ましい。不活性ガスの調達が容易且つ安価だからである。なお、酸素製造プラントや窒素製造プラントとしては、たとえば高炉法、直接還元鉄法等のプロセスにおいて設置されるものが適用されうる。【００３３】  上記ガス混合装置内にガスを撹拌するための撹拌装置を設置することができる。撹拌装置としてはファン等が採用されうる。【００３４】  上記入口部材に接続されている燃料ガス供給通路および入口部材のうちの一方に、燃料ガスのガスカロリ値を計測するための入口ガス発熱量計測装置を設置し、上記出口部材に接続されている燃料ガス供給通路および出口部材のうちの一方に、燃料ガスのガスカロリ値を計測するための出口ガス発熱量計測装置を設置することができる。【００３５】  かかるガスカロリ変動抑制装置において、上記入口ガス発熱量計測装置および出口ガス発熱量計測装置の計測値に基づいて、ガス通路構成部材へ流入するガスのカロリ変動とガス通路構成部材から排出されるガスのカロリ変動とを対比し、この対比結果に基づいて、ガス通路構成部材内へのガス流入量を変化させるべく制御する制御装置を配設することができる。【００３６】  また、上記入口ガス発熱量計測装置および出口ガス発熱量計測装置の計測値に基づいて、ガス通路構成部材への流入ガスのカロリ変動とガス通路構成部材からの排出ガスのカロリ変動とを対比し、この対比結果に基づいて、ガス通路構成部材内へのガス流入方向を変化させるべく制御する制御装置を配設することができる。【００３７】  本発明の燃料ガス供給設備は、
ガスを燃料として燃焼設備に供給するための燃料ガス供給通路と、
この燃料ガス供給通路を通して供給される燃料ガスの発熱量の変動を抑制するためのガスカロリ変動抑制装置とを備えており、
このガスカロリ変動抑制装置が前述したうちのいずれか一のガスカロリ変動抑制装置から構成されている。【００３８】  かかる燃料ガス供給設備には、上記ガスカロリ変動抑制装置における、
ガス混合装置の出口部材と燃料ガス供給通路との間に接続された出口通路と、
ガス混合装置の入口部材と燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より上流側との間に接続された上流側入口通路とをさらに備えることができる。【００３９】  または、このガスカロリ変動抑制装置に対して、上流側入口通路に代えて、または上流側入口通路とともに、ガス混合装置の入口部材と燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より下流側との間に接続された下流側入口通路と、この下流側入口通路に設置された、燃料ガスをガス混合装置に向けて圧送するガス圧送装置とをさらに備えることができる。【００４０】  または、上記ガスカロリ変動抑制装置における、
ガス混合装置の出口部材と燃料ガス供給通路との間に接続された出口通路と、
ガス混合装置の入口部材と燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より上流側との間に接続された上流側入口通路と、
燃料ガス供給通路における上記出口通路の接続点より下流側と燃料ガス供給通路における上記上流側入口通路の接続点より上流側との間に接続された戻し通路と、
上記戻し通路に設置された、燃料ガスを上流側燃料ガス供給通路に向けて圧送するガス圧送装置とをさらに備えることができる。【００４１】  または、上記ガスカロリ変動抑制装置における、
ガス混合装置が二種の入口部材を有しており、
ガス混合装置の出口部材に下流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
ガス混合装置の一方の入口部材に上流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
ガス混合装置の他方の入口部材と下流側の燃料ガス供給通路との間に接続された戻し通路と、
この戻し通路に設置された、燃料ガスをガス混合装置に向けて圧送するガス圧送装置とをさらに備えることができる。【００４２】  または、上記ガスカロリ変動抑制装置における、
ガス混合装置の出口部材に下流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
ガス混合装置の入口部材に上流側の燃料ガス供給通路が接続されており、
ガス混合装置より上流側の燃料ガス供給通路とガス混合装置より下流側の燃料ガス供給通路との間に接続された戻し通路と、
この戻し通路に設置された、燃料ガスを燃料ガス供給通路の下流側から上流側に向けて圧送するガス圧送装置とをさらに備えることができる。【００４３】  本発明のガスタービン設備は、
上記燃焼設備と、
この燃焼設備にガスを燃料として供給するための燃料ガス供給設備とを備えており、
上記燃焼設備がガスタービンであり、
上記燃料ガス供給設備が、前述したうちいずれか一の燃料ガス供給設備から構成されている。【００４４】  本発明のボイラ設備は、
上記燃焼設備と、
この燃焼設備にガスを燃料として供給するための燃料ガス供給設備とを備えており、
上記燃焼設備がガスをバーナーで燃焼させるボイラであり、
上記燃料ガス供給設備が、前述したうちいずれか一の燃料ガス供給設備から構成されている。
【発明の効果】
【００４５】  本発明によれば、プロセス副生ガスのようにカロリ変動しうる低カロリガスをガスタービン等の燃焼設備に燃料ガスとして供給する場合、時間差混合することによってこの供給される低カロリガスのカロリ変動を抑制（緩和）することができる。すなわち、変動の振幅を小さくすることはもとより、あたかもローパスフィルタのように、短周期や中周期の変動を消滅させて長周期の変動のみを残存させることができるので、希釈ガスによる減熱や増熱ガスによる増熱が効果的且つ容易になされる。また、希釈ガスによる減熱や増熱ガスによる増熱が不要になる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明の燃料ガス供給設備の一実施形態である低カロリガス供給設備を含んだガスタービン発電設備の概略を示す配管図である。
【図２】図２は、低カロリガスがガス混合装置を通過することによって当該ガスのカロリ変動が抑制される状態の一例を示したグラフである。
【図３】図３は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置の他の例を示す配管図である。
【図４】図４（ａ）は図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す、当該装置の中心軸に沿った面によって切った縦断面であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図５（ａ）は図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す、当該装置の中心軸に沿った面によって切った縦断面であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図６は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図７】図７は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図８】図８（ａ）は図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す正面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】図９は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す一部切り欠き斜視図である。
【図１０】図１０は、図９のガス混合装置の中心軸に沿った面によって切った縦断面である。
【図１１】図１１は、ガス混合装置内のガスの時間差混合のシミュレーションの結果の一例を示すグラフである。
【図１２】図１２は、ガス混合装置内のガスの時間差混合のシミュレーションの結果の他の例を示すグラフである。
【図１３】図１３（ａ）は図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す、当該装置の中心軸に沿った面によって切った縦断面であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】図１４は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図１５】図１５は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図１６】図１６は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図１７】図１７は、図１６のガス混合装置に使用されるガス流入装置の一例を示す一部切り欠き斜視図である。
【図１８】図１８は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す横断面図である。
【図１９】図１９は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図２０】図２０は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す配管図である。
【図２１】図２１は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す配管図である。
【図２２】図２２は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す配管図である。
【図２３】図２３は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す配管図である。
【図２４】図２４は、図１のガスタービン発電設備において設置されうるガス混合装置のさらに他の例を示す配管図である。
【図２５】図２５は、本発明の他の実施形態である低カロリガス供給設備を含んだボイラ設備の概略を示す配管図である。
【符号の説明】
【００４７】  １・・・・低カロリガス供給設備
２・・・・ガスタービン
３・・・・低カロリガス供給配管
４・・・・希釈ガス供給配管
５・・・・制御装置
６・・・・混合器
７・・・・集塵装置
８・・・・入口カロリメータ
９・・・・出口カロリメータ
１０・・・・ガス混合装置
１１・・・・入口部材
１２・・・・出口部材
１３・・・・流量計
１４・・・・混合ガス供給配管
１５・・・・カロリメータ
１６・・・・燃料ガス圧縮機
１７・・・・燃料配管
１８・・・・流量計
１９・・・・流調弁
２０・・・・燃焼器
２１・・・・流調弁
２２・・・・発電機
２３・・・・ガス通路構成部材
２４・・・・ガス室（ガス通路）
２５・・・・タンク
２６・・・・円筒状隔壁
２７・・・・入口孔
２８・・・・出口孔
２９・・・・配管
３０・・・・流調弁
３１・・・・ガス混合装置
３２・・・・ガス室（ガス通路）
３３・・・・ガス通路構成部材
３５・・・・ガス混合装置
３６・・・・ガス通路構成部材
３７・・・・水平隔壁
３８・・・・ガス室（ガス通路）
３９・・・・配管
４０・・・・ガス混合装置
４１・・・・容器（ガス室）
４２・・・・ガス通路構成部材
４３・・・・ガス混合装置
４４・・・・ガス通路構成部材
４５・・・・ガス混合装置
４６・・・・タンク
４７・・・・多孔板
４８・・・・無孔領域
４９・・・・ガス混合装置
５０・・・・ガス混合装置
５１・・・・タンク
５２・・・・蓋部材
５３・・・・傾斜管
５４・・・・ガス流入装置
５５・・・・ハウジング
５６・・・・可変ルーバ
５７・・・・配管
５８・・・・配管
５９・・・・流調弁
６０・・・・ガス混合装置
６１・・・・不活性ガス供給配管
６２・・・・配管
６３・・・・出口配管
６４・・・・上流側入口配管
６５・・・・ファン
６６・・・・ガス混合装置
６７・・・・タンク
６８・・・・圧力検出装置
６９・・・・戻し配管
７０・・・・入口部材
７１・・・・下流側入口配管
７２・・・・低カロリガス供給設備
７３・・・・ボイラ
７４・・・・低カロリガス供給配管
７５・・・・流量計
Ｓ・・・・直接還元鉄設備
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】  添付の図面を参照しながら本発明のガスカロリ変動抑制装置、燃料ガス供給設備、ガスタービン設備およびボイラ設備の実施形態を説明する。【００４９】  図１は燃焼設備としてのガスタービンに燃料ガスとして低カロリガスを供給する本発明の燃料ガス供給設備の一実施形態である低カロリガス供給設備１と、この低カロリガス供給設備１を含んだガスタービン設備の概略とを示す配管図である。ガスタービン設備としてはガスタービン発電設備を例示している。前述したように、その発熱量が約１２ＭＪ／Ｎｍ３以下のガスと定義された低カロリガスは、そのカロリ等の特性が変動するものが多い。【００５０】  この燃料ガス供給設備としての低カロリガス供給設備１は、直接還元鉄設備Ｓで発生した副生ガス（以下、低カロリガスと呼ぶ）をガスタービン２に燃料として供給する燃料ガス供給通路としての低カロリガス供給配管３と、この低カロリガスを減熱するために低カロリガス供給配管３に希釈用のガスを供給するための希釈ガス供給配管４とを備えている。この希釈ガスを低カロリガスに供給するのは、低カロリガスのカロリ値が変動してガスタービン固有の許容カロリ範囲を超えることを防止するためである。なお、後述するように、この希釈ガス供給配管４に代えて、または希釈ガス供給配管４とともに、低カロリガスのカロリ値が許容カロリ範囲を下回らないように増熱ガスを供給する増熱ガス供給配管を設置してもよい。【００５１】  希釈ガス供給配管４には、流量計１８と希釈ガスの流量を調整する流量調整弁（以下、流調弁という）１９とが設置されており、混合器６によって低カロリガス供給設備１に接続されている。上記希釈用ガスとしては不活性ガス、空気、蒸気、燃焼設備等から排出される排気ガス等が採用されうる。不活性ガスとして窒素ガス（Ｎ２）が好適に採用されうるが、もちろん、Ｎ２には限定されず、ＣＯ２やヘリウム（Ｈｅ）等であってもよい。低カロリガス供給配管３の混合器６より下流部分は、そこを低カロリガスが希釈ガスと混合された状態でガスタービン２まで送られることがあるので、この範囲の配管を混合ガス供給配管１４と呼ぶ。この低カロリガス供給設備１には、その作動を制御するための制御装置５が配設されている。【００５２】  上記低カロリガス供給配管３の混合器６より上流部分には、直接還元鉄設備Ｓから送られてくる低カロリガスを除塵するための集塵装置７と、低カロリガスを混合するためのガス混合装置１０とが設置されている。ガス混合装置１０は、複数のガス通路を有するガス通路構成部材２３と、このガス通路構成部材２３に上流側の低カロリガス供給配管３を接続する入口部材１１と、入口部材１１とは別にガス通路構成部材２３に下流側の低カロリガス供給配管３を接続する出口部材１２とを備えている。【００５３】  ガス混合装置１０は比較的大容量であり、時々刻々とカロリ変動しつつ流入してくる低カロリガスがこのガス混合装置１０の内部で時間差混合される。すなわち、同時にガス混合装置１０に流入した低カロリガスは、比較的早く出口部材１２から流出する部分から遅くまでガス混合装置１０内に滞留する部分まで分布している。一方、入口部材１１からは連続して新たなガスが流入してくるので、過去に流入したガスと新たに流入したガスとが絶えず混合されている。ここではこのことを時間差混合と呼ぶ。後述するように、この時間差混合という作用を発揮することによってガス混合装置がガスカロリ変動抑制装置として機能する。【００５４】  ガス混合装置１０の上流側および下流側には低カロリガスの発熱量を検出するための発熱量検出装置８、９が設置されており、ガス混合装置１０の下流側にはガス流量を計測するための流量計１３が設置されている。発熱量検出装置８、９の設置場所は低カロリガス供給配管３に限定されず、可能であればガス混合装置１０の入口部材１１および出口部材１２に設置してもよい。図１ではこの流量計１３は低カロリガス供給配管３のガス混合装置１０と混合器６との間の部分に設置されているが、この位置には限定されない。たとえば、混合器６より下流の混合ガス供給配管１４に設置してもよく、後述するガスタービン２の燃焼器２０に接続された燃料配管１７に設置してもよい。【００５５】  ここで、発熱量検出装置８、９として、ガスの発熱量を直接計測する所謂カロリメータ、可燃成分の含有率（濃度）を計測する装置などが用いられる。検出速度を重視する場合は現在では可燃性ガス濃度検出器を用いるのが好ましい。さらに、適用される低カロリガスが主に含む可燃成分の種類に応じて、また、主たる濃度変動が生じる可燃成分（たとえば、直接還元鉄法における副生ガスでは一酸化炭素）に応じて、その成分の濃度を検出する濃度検出器を用いても良い。本明細書ではこれらの発熱量検出装置全体を代表して「カロリメータ」と呼ぶ。【００５６】  混合ガス供給配管１４にはカロリメータ１５が設置されている。これは、ガス混合装置１０の出口側のカロリメータ９および流量計１３を監視するとともに、混合ガス供給配管１４のカロリメータ１５を監視することによって上記混合ガスの最終的なカロリ値の適正を判断するためである。さらに、希釈ガスとして、空気や燃焼設備からの排ガス等、酸素を比較的多く含有するガスを用いる場合には、混合ガスの酸素濃度を制御するために混合ガス供給配管１４や希釈ガス供給配管４に酸素濃度計（図示せず）を設置することが望ましい。【００５７】  カロリメータ１５の下流側にはガスタービン２の燃料ガス圧縮機１６が設置されている。燃料ガス圧縮機１６からガスタービン２の燃焼器２０に接続された燃料配管１７にはタービン出力を調整するための流調弁２１が設置されている。ガスタービン２には発電機２２が連結されている。また、図示しないが、ガスタービン２にはその排ガスを利用して発電する排熱回収ボイラ発電設備等を設置してもよい。【００５８】  つぎに、図１中のガス混合装置１０の作用効果について説明する。前述のごとく、このガス混合装置１０は、低カロリガス供給配管３が接続される入口部材１１と出口部材１２とを有している。したがって、送られてきた低カロリガスが入口部材１１を通ってガス通路構成部材２３に流入する。このガス通路構成部材２３の容積は大きく、たとえば直径が２〜３ｍ程度の低カロリガス供給配管３に対して通常容積が約２００００〜２０００００ｍ３程度のものが設置される。時々刻々カロリが変動しつつ送られてきた低カロリガスはガス混��装置内で時間差混合される。その結果、ガス混合装置１０の出口部材１２から出ていく低カロリガスのカロリの変動幅は縮小され、変動速度は低下させられる。すなわち、カロリ変動が大きく抑制（緩和）される。このようにカロリ変動が事前に緩和されると、下流において不活性ガス等の希釈ガスによるカロリ上昇の抑制制御が非常に容易となる。以上の現象を図２を参照しつつ説明する。【００５９】  図２は、図１中のガス混合装置１０が有する後述のガス通路構成部材２３の容積を２０００００ｍ３としたときに、カロリ変動する低カロリガスが流量５０００００Ｎｍ３／ｈｒで供給された場合のカロリ変動の抑制（緩和）状態のシミュレーション結果を示したものである。横軸は時間（分）を示し、縦軸は低カロリガスの発熱量であるガスカロリ値（ｋｃａｌ／Ｎｍ３）を示している。また、図中に破線で表す曲線はガス混合装置１０に送られてきた低カロリガスのカロリ変動（オリジナル変動）を示している。これは実測した一サンプルである。実線で表す曲線は、十分に時間差混合された上でガス混合装置１０から出ていく低カロリガスのカロリ変動（抑制後変動）を示している。図示のごとく、ガス混合装置１０に入る前の低カロリガスのカロリは約１５３０ｋｃａｌ／Ｎｍ３から約２３６０ｋｃａｌ／Ｎｍ３まで変動している。つまり平均値（１９４５ｋｃａｌ／Ｎｍ３）の約±２１％の変動幅を持っている。ガス混合装置１０から出ていく低カロリガスのカロリ変動を理論計算した結果によれば、１７８０ｋｃａｌ／Ｎｍ３から１９６０ｋｃａｌ／Ｎｍ３までであり、変動幅は平均値（１８７０ｋｃａｌ／Ｎｍ３）の約±５％まで抑制されている。図示のごとく変動周期については短周期および中周期の変動は除去され、比較的長周期の変動が残存している。この効果は低カロリガスの供給流量に対してガス混合装置の容積を大きくするほど顕著になる傾向がある。オリジナル変動の周期が短く、変動幅が小さい場合は経済性の見地からガス混合装置の容積を小さくしても効果がある。【００６０】  図３に示すように、低カロリガスが流量２０００００Ｎｍ３／ｈｒで供給される設備において、容積が２５０００ｍ３のガス混合装置１０を並列に二台設置しておき、通常運転時には二台とも使用し、定期点検や作動不良時等の非定常事態にのみ片方のガス混合装置のみを使用するという工夫もできる。【００６１】  このように、低カロリガスの時間差混合を実現しうるガス混合装置を備えることにより、低カロリガスのカロリ変動が大きく抑制される。その結果、下流において希釈ガスを混合する制御が非常に容易になされる。たとえば、ガスタービン２の燃料ガスのカロリ変動幅が基準カロリ値（平均値）の±１０％と設定されている場合であれば、ガス混合装置の下流では変動するカロリの平均値をガスタービン２に設定された基準カロリ値と一致させるために、その仕様に適合させうる容積のガス混合装置を備え、一定比率の希釈ガスを供給するだけで良くなる。空気の供給動作に関しては低カロリガスのカロリ変動を考慮する必要が無くなる。【００６２】  極端な場合、ガス混合装置１０を通過した後の低カロリガスの変動するカロリの平均値が、ガスタービン２に設定された基準カロリ値とほぼ一致しているなら、希釈ガスの混合が不要となるだけでなく、希釈ガスを供給する設備が不要となる。【００６３】  上記ガス混合装置１０は所定の容積を有しておれば前述した低カロリガスの時間差混合という作用を奏するが、ガス混合装置内でより一層十分に低カロリガスの時間差混合がなされるように種々の工夫が施されている。すなわち、ガス混合装置は、そこに流入した低カロリガスの一部がタンク内にできるだけ長時間滞留し、タンク内で十分に混合されることにより、より効果的な時間差混合がなされるように構成されている。概説すれば、ガス混合装置は、その内部に流入したガスが、そこに形成された複数のガス通路をそれぞれ異なる時間をかけて通過し、各ガス通路を通過したガスが混合されることにより、時間差混合が達成されるように構成されている。【００６４】  この構成を図４〜図１９を参照しつつ説明する。【００６５】  図４に示すガス混合装置１０は、ガス通路構成部材２３として、内部に複数のガス通路としてのガス室２４が構成されたタンク２５を採用している。この実施形態では、円筒状のタンク２３内の床面上に上端が開放された複数個の円筒状隔壁２６が間隔をおいて同心状に配設されており、タンク周壁と円筒状隔壁２６との間の空間、および、円筒状隔壁２６同士の間の空間がそれぞれガス通路２４を構成している。円筒状隔壁２６の上端の高さはタンク２５の天井の高さより低くされており、タンク２５の天井と各円筒状隔壁２６の上端との間の空間によって各ガス室（ガス通路）２４が連通されている。タンク２５の底部における各ガス室２４に対応する位置にはそれぞれガスの入口孔２７が形成されており、タンク２５の天井には、下流側の低カロリガス供給配管３と接続される一つのガス出口孔２８が形成されている。【００６６】  入口部材１１は、上流側の低カロリガス供給配管３から分岐して上記入口孔２７それぞれに接続される配管２９、および、この配管２９に設置された、流入ガス量を調節する流調弁３０を備えている。出口部材１２は、上記出口孔２８と、各円筒状隔壁２６の上端より上方のタンク２５の部分とから構成されていると言える。すなわち、出口部材１２は、出口孔２８を含む、タンク２５の天井と各円筒状隔壁２６の上端との間の空間を区画するタンクの部分である。各ガス通路２４に分かれて通って来るガスは、この出口部材１２において合流し、ここで混合される。【００６７】  図４のガス通路構成部材２３は四つのガス通路２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを有しているが、この個数には限定されず、二個以上であればよいが、ガスの効果的な時間差混合を実現するという観点からは多いほどよい。【００６８】  各ガス通路２４への入口部材１１の接続は本実施形態のごとくタンク２５の底に限定されないが、入口部材１１から出口部材１２に至るガス通路２４の長さが長い方が好ましいので、ガス通路２４の上端が開放されて出口部材１２に連通される場合は図示のごとくタンク２５の底に入口部材１１を接続するのがよい。【００６９】  本実施形態では、全てのガス室２４の容積をほぼ同一にしている。そのうえで、上記流調弁３０の開度を調整して、各ガス室２４に流入するガス流量を相違させている。その結果、各ガス室２４���同時に流入したガスが出口部材１２に至るまでの時間がガス室２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄによって異なることになる。その結果、各ガス室から流出して合流したガスは時間差混合がなされてカロリ変動が抑制される。以下、このことについて説明する。【００７０】  たとえば、入口部材１１を通る総ガス流量をＶとし、同一容積Ｗを有する第一から第ｎまでのｎ個のガス通路へ流入するガス流量の比が１：２：３：・・・ｎとなるように流量弁を調節すると、ある時刻に第一のガス通路に流入したガス量Ｖ／｛ｎ・（ｎ＋１）／２｝は時間ｔ１＝Ｗ・ｎ・（ｎ＋１）／２Ｖが経過した後に第一ガス通路から流出する。第一ガス通路と同時刻に第二ガス通路に流入したガス量２Ｖ／｛ｎ・（ｎ＋１）／２｝は時間ｔ２＝Ｗ・ｎ・（ｎ＋１）／４Ｖ＝１／２×ｔ１が経過した後に第二ガス通路から流出する。第ｎガス通路に同時刻に流入したガス量ｎ・Ｖ／｛ｎ・（ｎ＋１）／２｝は１／ｎ×ｔ１後に第ｎガス通路から流出する。【００７１】  このように同時に全ガス通路に流入したガス、すなわちほぼ同一カロリ値を有するガス、が異なる時間後に各ガス通路から流出し、出口部材１２において合流して混合される。その結果、ガス混合装置１０に流入したガスは効果的に時間差混合がなされ、当該ガスのカロリ変動が抑制される。各ガス通路から時間差をもって流出したガスを、合流後に一層混合するために、出口部材１２（たとえばタンク２５内におけるガス通路２４より上方の部分）に混合器や撹拌装置を設置してもよい。撹拌装置としてはファン等が採用されうる。ファン等を駆動する電動モータ等はタンクやガス通路の外部に設置しておくのが好ましい。上記実施形態では各ガス通路に流入するガス流量を整数比としているが、かかる構成に限定されず、任意の流量比を選択することができる。また、必要に応じて一部の複数ガス通路に同一流量のガスを流入させてもよい。【００７２】  図４のガス混合装置１０では複数のガス通路が同一容積を有し、各ガス通路に流入するガス流量を相違させているが、以下に説明するように、複数のガス通路の容積を相違させ、流入ガス流量を同一としてもよい。【００７３】  図５に示すガス混合装置３１は互いに異なる容積を有する複数のガス室３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが形成されたガス通路構成部材３３を有している。このガス通路構成部材３３は、図４のガス通路構成部材１０と同様に、床面上に上端が開放された複数個の円筒状隔壁２６が間隔をおいて同心状に配設されたタンク２５を有し、タンク２５の周壁と円筒状隔壁２６との間の空間、および、円筒状隔壁２６同士の間の空間がそれぞれガス通路３２を構成している。後述するように最内の円筒状隔壁２６ａの内側は合流したガスが流出する経路の一部となっている。全円筒状隔壁２６の上端はタンク２５の天井から下方に間隔をおいた位置となっている。【００７４】  しかしながら、円筒状隔壁２６同士の間隔が図４のものとは異なり、ガス室３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの容積比が１：２：３：４となるように構成されている。そして、入口部材１１は、上流側の低カロリガス供給配管３から分岐して上記タンク２５の入口孔２７それぞれに接続される配管２９を有しているが、上記流調��３０は備えていない。そして、全ガス通路（ガス室）３２にほぼ同一流量のガスが流入するようにされている。【００７５】  タンク２５の出口孔２８はタンク２５の底の中央であって最内の円筒状隔壁２６ａの内側に対応する位置に形成されている。この最内の円筒状隔壁２６ａの内側の空間が出口部材１２の一部を構成している。そして各ガス室３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに流入したガスはタンク２５内の全ガス室３２より上部の空間および最内の円筒状隔壁２６ａの内側を通って出口孔２８から下流側の低カロリガス供給配管３に流出する。したがって、出口部材１２は、各ガス室３２より上方のタンク２５の部分と、最内の円筒状隔壁２６ａの内側と、出口孔２８とから構成されていると言える。すなわち、出口部材１２は、出口孔２８を含む、タンク２５の天井と各円筒状隔壁２６の上端との間の空間を区画するタンクの部分と、最内の円筒状隔壁２６ａとである。各ガス通路３２に分かれて通って来るガスは、この出口部材１２において合流し、ここで混合される。本ガス混合装置３１に対しても、その出口部材１２（たとえばタンク２５内におけるガス室２４より上方の部分、または、最内の円筒状隔壁２６ａの内側）に混合器または撹拌装置を設置してもよい。【００７６】  このガス混合装置３１においても、そこから流出するガスは時間差混合がなされてカロリ変動が抑制される。以下、このことを説明する。【００７７】  たとえば、入口部材１１を通る総ガス流量をＶとし、第一から第ｎまでのｎ個のガス通路の容積比が１：２：３：・・・ｎであるとする。ある時刻に容積Ｗを有する第一のガス通路に流入したガス量ｖ＝Ｖ／ｎは、時間ｔ１＝１Ｗ／ｖが経過した後に第一ガス通路から流出する。第一ガス通路と同時刻に容積２Ｗを有する第二ガス通路に流入した同一ガス量ｖ＝Ｖ／ｎは時間ｔ２＝２Ｗ／ｖ＝２ｔ１が経過した後に第二ガス通路から流出する。容積ｎＷを有する第ｎガス通路に同時刻に流入したガス量ｖ＝Ｖ／ｎはｎｔ１後に第ｎガス通路から流出する。【００７８】  このように同時に全ガス通路に流入したガス、すなわちほぼ同一カロリ値を有するガス、が異なる時間後に各ガス通路から流出し、出口部材１２において合流して混合される。その結果、ガス混合装置３１に流入したガスは効果的に時間差混合がなされ、当該ガスのカロリ変動が抑制される。【００７９】  上記実施形態ではガス通路の容積比を整数比としているが、かかる構成に限定されず、任意の容積比を選択することができる。また、必要に応じて一部の複数のガス通路を同一の容積としてもよい。【００８０】  ガス通路構成部材、入口部材および出口部材は図４および図５の構成に限定されず、様々な好適な構成を採用することができる。【００８１】  たとえば、図６に示すガス混合装置３５におけるガス通路構成部材３６は、タンク２５の内部を上下に間隔をおいた複数枚の水平隔壁３７で仕切ることによって複数のガス通路（ガス室）３８が形成されたものである。水平隔壁３７同士は等間隔に配置され、全てのガス室３８はほぼ同一容積となる。各ガス室３８の一端には入口孔２７が形成され、他端には出口孔２８が形成されている。入口孔２７と出口孔２８とは対向しておらず、入口孔２７の中心軸から外れた位置に出口孔２８が形成されている。これは、入口孔２７からガス室３８に流入したガスの一部がきわめて短時間に出口孔から流出することを阻止して、ガス室３８内にガスをできるだけ長時間滞留させるためである。図示していないが、出口孔２８を入口孔２７の中心軸から外れた位置に形成することは、図６のガス通路構成部材３６に限定されず、他の図面に示すガス室やタンクにも適用することができる。【００８２】  ガス室３８は水平隔壁３７によって区画されているが、かかる構成に限定されず、たとえば鉛直方向に延びる隔壁によって区画してもよく、上下左右に碁盤の目状や蜂の巣状に区画されていてもよい。また、柑橘類の実の断面のごとく放射状に区画されていてもよい。【００８３】  入口部材１１は図４に示すものと同じであり、上流側の低カロリガス供給配管３から分岐して複数の上記入口孔２７それぞれに接続される配管２９、および、この配管２９に設置された流調弁３０を備えている。この流調弁３０の開度を調節することによって各ガス室３８に流入するガス流量を相違させている。出口部材１２は複数の上記出口孔２８に接続され、統合して下流側の低カロリガス供給配管３に接続される配管３９から構成されている。時間差をもってガス室３８から流出したガスは統合した配管部分３９において混合し始める。したがって、ガスの混合を促進するために、出口部材１２（たとえば統合した配管部分）に混合器または撹拌装置を設置してもよい。このガス通路構成部材３６においても、図４のガス混合装置１０について説明したと同様に、流入したガスが効果的に時間差混合がなされ、当該ガスのカロリ変動が抑制される。【００８４】  図６に示すような、上下に複数段のガス室を備えた形状のガス混合装置３５であっても、たとえば各ガス室に流入させるガス流量をほぼ同一とし、ガス室の容積を相互に相違させてもよい。この場合は入口部材に流調弁を設置することは特に必要ではない。かかるガス混合装置３５であっても、図５のガス混合装置３１について説明したと同様に、流入したガスが効果的に時間差混合がなされ、当該ガスのカロリ変動が抑制される。【００８５】  前述したタンク２５の形状には限定されない、円筒状の他に多角筒状や球状等、種々の形状のものを採用することができる。また、ガス通路構成部材としては、図４〜図６に示すような一つのタンクの内部に複数個のガス室が形成されたガス通路構成部材２３、３３に限定されず、独立した複数個の容器から構成されたものでもよい。【００８６】  図７に上記したような独立した複数個の容器４１から構成されたガス通路構成部材４２を有するガス混合装置４０が示されている。各容器４１がガス室（ガス通路）を構成しており、いずれもほぼ同一の容積を有している。各容器４１の下端（上端でも側面でもよい）には入口孔２７が形成されており、上端（下端でも側面でもよい）にはガスの出口孔２８が形成されている。【００８７】  入口部材１１は図４や図６に示すものと同じであり、上流側の低カロリガス供給配管３から分岐して複数の上記入口孔２７それぞれに接続される配管２９、および、この配管２９の分岐した部分それぞれに設置された流調弁３０を備えている。この流調弁の開度を調節することによって各ガス室４１に流入するガス流量を相違させている。出口部材１２は図６に示すものと同じであり、複数の上記出口孔２８に接続され、統合して下流側の低カロリガス供給配管３に接続される配管３９から構成されている。時間差をもってガス室４１から流出したガスは統合した配管部分３９において混合し始める。したがって、ガスの混合を促進するために、出口部材１２（たとえば統合した配管部分）に混合器または撹拌装置を設置してもよい。このガス混合装置４０においても、図４のガス混合装置１０について説明したと同様に、流入したガスが効果的に時間差混合がなされ、当該ガスのカロリ変動が抑制される。また、各ガス通路を独立した一つの容器から構成するため、ガス室を仕切る隔壁の設置作業等を省略することができるので製造が容易となる。【００８８】  図７に示すような、独立した複数の容器４１をガス通路として有するガス混合装置であっても、たとえば各容器に流入させるガス流量をほぼ同一とし、各容器の容積を相互に相違させてもよい。この場合は入口部材に流調弁を設置することは特に必要ではない。かかるガス混合装置であっても、図５のガス混合装置３１について説明したと同様に、流入したガスの効果的な時間差混合がなされ、当該ガスのカロリ変動が抑制される。前述した容器４１の形状には限定されない、円筒状、多角筒状、球状等、種々の形状のものを採用することができる。各ガス通路を独立した一つの容器から構成するため、容易に容器の容積を相違させることができる。各容器を、たとえば異なる直径の金属製パイプや長さの異なる金属製パイプ等から形成することができる。【００８９】  図８に示すガス混合装置４３は、そのガス通路構成部材４４が図７に示す容器４１を一体に結束することにより構成されたものである。複数の容器４１がコンパクトに結束されていることを除いては図７に示すガス混合装置４０とほぼ同一の構成であるので、図７と同一部材には同一符号を付記して詳細な説明を省略する。このガス混合装置４３は、設置スペースを節約することができる。【００９０】  図９および図１０に示すガス混合装置４５は、タンク４６の内部に多数の貫通孔４７ａを有する多孔板４７が配設されたものである。図９はガス混合装置４５の一部切り欠き斜視図であり図１０は縦断面図である。タンク４６の周壁には入口孔２７および出口孔２８が形成され、入口孔２７には上流側の低カロリガス供給配管３が接続され、出口孔２８には下流側の低カロリガス供給配管３が接続されている。上記多孔板４７はタンク４６の内部の空間を入口孔２７側の空間と出口孔２８側の空間とに区切るように鉛直方向に配置されている。本実施形態では、入口孔２７と出口孔２８とがタンク４６の周壁における対向する位置に形成され、多孔板４７が入口孔２７と出口孔２８とを結ぶ仮想直線に直交するように鉛直に配置されているが、かかる構成に限定されない。【００９１】  このガス混合装置４５においては、入口孔２７およびこの入口孔２７に低カロリガス供給配管３を接続するタンク４６の部分が入口部材を構成することになり、出口孔２８およびこの出口孔２８に低カロリガス供給配管３を接続するタンク４６の部分が出口部材を構成���ることになる。【００９２】  多孔板４７のうち、入口孔２７の中心から低カロリガス供給配管３の入口孔２７に接続されている部分の中心軸の方向に延びる仮想直線Ｌ（以下、入口孔２７の中心軸と呼ぶ）と交差する点の周辺には貫通孔は形成されていない。これを無孔領域４８（図中に二点鎖線で囲んで示す）と呼ぶ。この無孔領域４８は、入口孔２７から流入したガスの一部がきわめて短時間に出口孔２８に至ることを阻止して、タンク４６内にガスをできるだけ長時間滞留させるために形成している。入口孔２７からタンク４６内に流入したガスの多くは無孔領域に衝突してから各貫通孔４７ａを通過するので、ガスのタンク内滞留時間が長くなる。無孔領域４８は、図９の実施形態では一例として入口孔２７および出口孔２８の形状とほぼ同じ範囲としているが、それ以上の範囲であってもよい。【００９３】  このタンク４６および多孔板４７がガス通路構成部材を構成している。すなわち、多孔板４７の多数の貫通孔４７ａがそれそれガス通路を構成している。入口孔２７からタンク４６内に流入したガスが多孔板４７の貫通孔４７ａを通過して出口孔２８に至る場合、異なる貫通孔４７ａを通ればその流線の方向や長さが異なってくる。ガスの時間差混合の観点から、これは異なるガス通路であるといえる。【００９４】  このガス混合装置４５においては、ガスは多孔板４７より入口孔側の空間で時間差混合がなされ、多孔板の貫通孔４７ａを通過して出口孔側の空間においてもさらに時間差混合がなされる。したがって、ガスのカロリ変動の抑制が効果的になされる。【００９５】  なお、この多孔板４７は図４〜図８に示すガス通路構成部材２３、３３、３６、４２、４４におけるガス室２４、３２、３８および容器４１の内部に設置してもよい。そうすれば、各ガス通路内においてもガスの時間差混合が可能となる。【００９６】  図１１および図１２には、ガス混合装置内のガスの時間差混合のシミュレーションの結果が、ガスの滞留時間と累積ガス流量との関係を表す曲線として示されている。両図ともにガス通路構成部材としてタンクを用いたモデルによるものであり、タンク内でのガスの滞留時間（分）を横軸に取り、滞留するガスの割合を縦軸に取っている。図１１のグラフ中の曲線はガスの完全混合がなされている状態を示している。すなわち、ガスが入口からタンク内に流入すると同時に、それまでタンク内に存在していたガスと一気に混合してしまっている状態を示す。これらの図は、タンクの容積を４００００ｍ３とし、流入するガスの流量を２８００００Ｎｍ３／ｈｒとした条件下でのシミュレーション結果を示している。【００９７】  このグラフの意味するところは、横軸に示す所定時間に出口から流出するガスの割合、つまりタンク全体のガス容積に対する割合を示している。縦軸の１．０という数値はタンク全体のガス容積を表している。たとえば、図１１中の横軸上の数値５００分から６００分（これはタンクに流入してから経過した時間を、すなわち滞留時間を示す）の１００分間（符号Ｈ１で示す）に出口から流出するガスのタンク全体のガスに対する割合Ｖ１は、約０．６８９−約０．６２１＝約０．０６８（約６．８％）であることを示す。換言すれば、タンク内に流���してから５００分後から６００分後までの間滞留しているガスはタンク内全体のガスの約６．８％であるということである。タンクに流入してから１００分を経過していない（０分後から１００分後までしか滞留していないことであり、Ｈ２で示す）ガスは、約０．１７６−０＝約０．１７６であり、全体の約１７．６％存在している（Ｖ２で示す）が、タンクに流入してから９００分後から１０００分後までの間滞留している（Ｈ３で示す）ガスは約０．８６３−約０．８３４＝約０．０２９で、全体の約２．９％しか存在していない（Ｖ３で示す）ということがわかる。【００９８】  時間差混合の理想は、流入時からの経過時間に拘わらずガスが同一割合で混合している状態、すなわちグラフに表される線が直線であるのが理想的である。しかし、これは現実には存在しない状態である。図１１に示すような完全混合がなされている状態を、最良の時間差混合がなされている状態と考えるのが妥当である。【００９９】  図１２には、図１１の完全混合がなされている状態を示す曲線と、図９および図１０に示す多孔板４７を内蔵したガス混合装置４５をモデルとしたガスの時間差混合のシミュレーションの結果を示す曲線とが示されている。前述の完全混合状態と対比し得るように、ガス流量やタンク容積等の条件を同一としたガスの時間差混合をシミュレートしている。前述した完全混合状態については実線で示し、多孔板を内蔵したガス混合装置４５を用いた場合を破線で示している。多孔板を内蔵したガス混合装置４５の場合は完全混合状態とは一致しないまでも近い曲線を描いている。すなわち、良好な時間差混合がなされていると言える。その結果、このガス混合装置４５においてもガスカロリの変動が効果的に抑制される。【０１００】  図１３に示すガス混合装置４９は、タンク４６の内部に間隔をおいて二枚（三枚以上でってもよい）の多孔板４７がほぼ平行に配設されたものである。したがって、タンク４６の内部は多孔板４７に区切られた三つの空間が形成される。図９のガス混合装置４５に比べると、本ガス混合装置４９では二枚の多孔板４７の間の空間によってさらなる時間差混合がなされるので、一層効果的にガスのカロリ変動を抑制することができる。なお、出口孔２８側の多孔板に無孔領域２８を形成してもよい。【０１０１】  図１４には他のガス混合装置５０が示されている。このガス混合装置５０は従来のガスタービン設備にガスホルダーとして使用されるタンク５１をガスカロリ変動抑制装置として兼用するために改造したものである。すなわち、ガスホルダに入口孔２７と出口孔２８とを別々に形成して、これらに上流側低カロリガス供給配管３と下流側低カロリガス供給配管３とそれぞれを接続し、さらに、このガスホルダの内部に図９のガス混合装置４５と同じように多孔板４７を設置している。【０１０２】  ガスホルダーは、ガス量バランスを監視する装置である。ガス量バランス監視装置というのは、上流側から送られてくる低カロリガスの量とガスタービンで必要とする消費ガス量とのバランスを取るためのものである。供給ガス量の変動やガスタービンの負荷変動がある場合、ガスの供給量と消費量との間でバランスを取る必要がある。供給量が予想外に過剰となったときには系外に放出するなどし、供給不足となったときにはガスタービンの負荷を低下させたり、一部の運転を停止したりする。【０１０３】  このガス量バランス監視装置は、上記タンク５１と、タンク５１の上端開口をシール部材５２ａ等によって気密に閉止し且つタンク内を上下動可能に配設された蓋部材５２と、たとえば蓋部材５２に連結された調整用おもり５２ｂとを備えている。シール部材５２ａは蓋部材５２とタンク５１の内周面との間隙に配設されている。蓋部材５２の自重と上記おもり５２ｂの重量と大気圧による押し下げ力との総計と、タンク５１の内圧による押し上げ力とのバランスによってタンク内を上下動する。したがって、低カロリガスの供給量と消費量とのバランスの変化に応じて蓋部材５２が上下動する。この蓋部材５２の上下動を監視しつつガスの系外放出やタービン負荷の低下等の措置をとる。このガスホルダーを低カロリガスの時間差混合用のガス混合装置５０として兼用している。【０１０４】  前述のとおり蓋部材５２が上下動するので、この上下動する蓋部材５２と干渉しないように、多孔板４７の高さを低くしている。したがって、蓋部材５２が上昇したときには多孔板４７の上端と蓋部材５２との間に空間５１ａが生じるが、この空間５１ａも複数のガス通路のうちの一つと考えることができる。このガス混合装置５０においても、図９のガス混合装置４５について説明したと同様な作用によって良好な時間差混合がなされ、ガスカロリの変動が抑制される。【０１０５】  図１５には、図９および図１０のガス混合装置４５と同じ、多孔板４７を内蔵したガス通路構成部材としてのタンク４６が示されている。しかし、このタンク４６の入口孔２７と低カロリガス供給配管３との間には、低カロリガス供給配管３に連続して水平から上方に傾斜した傾斜管５３が介装されている。水平線からの傾斜角度αは限定されない。こうすることにより、タンク４６内へのガスの流入方向が出口孔２８の位置から外れるようにしている。この傾斜管５３を低カロリガス供給配管３およびタンク４６に着脱可能とすることにより、異なる傾斜角度を持つ傾斜管に取り替え可能にすることができる。この傾斜管５３の使用は、無孔領域４８を形成しない（全面に均一に貫通孔４７ａが形成された）多孔板を使用する場合、ガスのタンク４６内への流入方向を出口孔２８の位置から遠ざけることができるので好ましい。【０１０６】  この傾斜管５３は、多孔板４７を内蔵したガス混合装置にのみ設置されるものではない。たとえば、図４〜図８に示す入口部材を構成する配管２９に接続することによって、ガス通路の入口孔２７の中心軸の延長線上から出口孔２８が外れるようにしてもよい。この場合、傾斜管５３の方向および入口孔の中心軸からの傾斜角度はそのガス通路に合わせて好適なものを選択すればよい。【０１０７】  図１６には図１４に示すものと同じく、従来のガスホルダを利用したガス混合装置５０が示されているが、タンク５１の入口孔２７と低カロリガス供給配管３との間には、ガスの流入方向を変更するためのガス流入装置５４が配設されている。ガス混合装置５０はもともとその内部に流入したガスを時間差混合する機能を発揮するが、タンク５１の蓋部材５２の上下動に応じ、ガス流入装置５４によってガス流れの態様を変更することを可能とし、均一混合効果をより一層向上させることができる。【０１０８】  図１７も合わせて参照すれば明らかなように、このガス流入装置５４は、タンクの入口孔２７と低カロリガス供給配管３との間に配設されたハウジング５５と、このハウジング５５の内部に上下に間隔をおいて収容された複数枚の可変ルーバ５６を有している。各可変ルーバ５６はほぼ水平に配置され、その回動軸５６ａがハウジング５５の外部に突出されている。この回動軸５６ａの突出した部分を、電動モータ、油圧モータ、空圧シリンダ、油圧シリンダ等の公知の手段によって回動させてルーバ５６を上下方向に揺動させることができる。ルーバ５６を上下方向に揺動させると、それに応じてガスの流入方向を変更することができる。設置するルーバの枚数は限定せず、一枚でも複数枚でもよい。【０１０９】  また、図１７に示すように、ハウジング５５の外部に突出した回動軸５６ａには傾斜方向指示器５６ｂが設置されており、ガス流入装置５４の外部からルーバ５６の傾斜方向、ひいてはガスの流入方向を表示することができる。また、このルーバ５６の傾斜方向については、図示しない検出器によって検出して制御装置５にその検出信号を送信し、これに基づいて図示しない遠隔表示装置に表示させるようにしてもよい。また、ハウジング５５に透視窓を形成して、外からルーバ５６の傾斜方向を確認し得るようにしてもよい。【０１１０】  前述のごとく、蓋部材５２の上下動に応じてガスの流れの態様を変更する際、たとえば、制御装置５にその蓋部材５２の位置信号を入力し、この位置信号に応じて最適なガス流入方向を選定することが可能となる。たとえば、蓋部材５２が上昇すればガス流入方向をさらに上方に傾斜させために、ルーバ５６をその水平からの仰角が大きくなるように上方へ揺動させればい。蓋部材５２が下降すればガス流入方向を現在の方向よりも下方に傾斜させるために、ルーバ５６をその水平からの仰角が小さくなるように揺動させればい。【０１１１】  前述したごとく、ガス混合装置の上流側および下流側の低カロリガス供給配管３にそれぞれ入口カロリメータ８および出口カロリメータ９が設置されている（図１参照）。各カロリメータ８、９は連続してガスカロリ値を計測しているので、上流側および下流側の低カロリガス供給配管３におけるカロリ変動を検出することができる。制御装置５は、そこに上流側および下流側それぞれのガスカロリ変動を示す信号が入力されるので、これらを対比することによってガス混合装置によるカロリ変動の抑制効果の程度を検出することができる。したがって、この制御装置５により、カロリ変動抑制レベルの設定値と検出値との偏差を算出し、この偏差を埋めるように（均一な時間差混合効果が最大となるように）ガス流入装置５４のガス流入角度（ルーバ５６の傾斜角度）を制御する。【０１１２】  このガス流入装置５４は内容積変動式のガス混合装置５０に限らず、天井が上下動しない容積固定型のガス混合装置１０、３１、３６、４０、４３、４５、４９にも適用することができる。そして、上記制御装置５によってルーバ５６の傾斜角度を変化させつつこのカロリメータ８、９に��って連続的にカロリ値を計測し、カロリ変動の抑制効果を監視することができる。そうすれば、時間差混合にとって最適のルーバ５６の傾斜角度を知ることができる。【０１１３】  図１６のガス流入装置５４は、タンク外に設置したハウジング５５の内部に可変ルーバ５６を収容しているが、かかる構成に限定されない。たとえば、ハウジングは設けずに、タンク内における入口に近接した位置に、タンク外部から揺動駆動しうるように可変ルーバ５６を設置してもよい。【０１１４】  図１８に示すタンク５１の周壁（タンクの底部でもよい）には二個（三個以上であってもよい）の入口孔２７および二個の出口孔２８（三個以上であってもよい）が形成されている。各入口孔２７と低カロリガス供給配管３とを接続する入口部材として、低カロリガス供給配管３から各入口孔２７に向けて分岐する分岐管５７ａを有する配管５７、および、上記分岐管５７ａに設置された流調弁（または止め弁）５９が配設されている。また、各出口孔２８と低カロリガス供給配管３とを接続する出口部材として、各出口孔２７から低カロリガス供給配管３と統合して接続された分岐管５８ａを有する配管５８、および、上記分岐管５８ａに設置された流調弁５９が配設されている。なお、出口孔２８は一個のみに形成し、入口孔２７のみ複数個形成してもよい。【０１１５】  上記制御装置５により、入口側の流調弁５９を適宜選択して開閉したり流量調節をして、タンク５１内へのガスの流入位置を変化させたり、ガス流入位置におけるガス流量を変化させることができる。このようにして制御装置５はタンク５１内のガス流の態様を最適化するように制御する。この最適の態様は多くの操業データに基づいて作成されたデータセットを基準にして、類似の操業状況（ガスカロリ、ガス流量、ガス成分、タンク内滞留時間等）に最も適したデータセットを適用することができる。たとえば、制御装置５により、カロリ変動抑制レベルの設定値と両カロリメータ８、９の検出値に基づく実測変動抑制レベルとの偏差を算出し、この偏差を埋めるように（均一な時間差混合効果が最大となるように）流量調節およびガスの流入位置変更を行う。【０１１６】  また、上記制御装置５により、出口側の流量弁５９を入口側の流調弁５９の操作と同期して操作すれば、入口側の流調弁５９のみの制御に比べて、ガスの時間差混合にとって一層好ましいガス流の態様を実現することが可能となる。なお、分岐した入口側の配管５７と前述した傾斜管５３やガス流入装置５４とを組み合わせることもできる。【０１１７】  図１９に示すガス混合装置６０は、図９のガス混合装置４５と同様に多孔板４７を内蔵するタンク４６を備えている。しかし、入口孔２７と低カロリガス供給配管３とを接続する入口部材として、不活性ガス供給配管６１が接続された配管６２が配設されている。不活性ガス供給配管６１は、低カロリガスを減熱するための不活性ガスをタンク４６内に投入するためのものである。上記配管６２の内部には不活性ガス供給配管６１が挿入されて接続されており、その先端が開放されて不活性ガスを低カロリガスの流れに混入させるように構成されている。したがって、この配管６２は二重管として構成されている。不活性ガスの流速は���カロリガスの流速より低速とするのが混合性向上の観点から好ましい。以上説明した構成により、不活性ガスは低カロリガスと同一の流入方向でタンク内に投入され、低カロリガス中に不活性ガスが不均一に分布することが防止される。【０１１８】  図１に示す低カロリガス供給配管３には、そのガス混合装置１０の下流側に不活性ガス等の希釈ガスを供給するための希釈ガス供給配管４が配設されている。これは、前述したように、ガス混合装置によってそのカロリ変動が抑制された後の低カロリガスの平均カロリ値がガスタービン固有の許容カロリ値の範囲を超えようとする場合に、希釈ガスによってカロリ値を低下させるのが目的である。しかし、上記平均カロリ値を低下させるのに必要な希釈ガスを事前にガス混合装置１０に投入するようにすれば、上記希釈ガス供給配管４を用いて行うカロリ制御は簡素化されるか、または不要になるので有利である。【０１１９】  たとえば、入口カロリメータ８（図１参照）の検出結果から入口側の低カロリガスの平均カロリ値を算出し、この平均カロリ値がガスタービン固有の許容カロリ値の範囲を超える場合に、カロリ値を許容範囲内に低下させるに必要な量の希釈ガスをタンク４６内に投入する。または、入口側の低カロリガスの平均カロリ値が急激に上昇したときに、そのときの出口側の平均カロリ値とほぼ等しくなるように必要な量の希釈ガスをタンク４６内に投入する。【０１２０】  不活性ガスをタンク４６内に供給するためには、図１９に示す構成に限定されない。たとえば、不活性ガス供給配管６１を低カロリガス供給配管３とは別に単独でタンク４６に直接接続してもよい。また、不活性ガス供給配管６１の設置対象は多孔板４７を内蔵したガス混合装置（図９、図１３〜１９参照）に限定されない。たとえば図４〜図８に示すガス混合装置にも適用可能である。【０１２１】  以上説明したガス混合装置へ投入する不活性ガスとしては、高炉法、および、ＦＩＮＥＸ法やＣＯＲＥＸ法等の直接還元鉄法で使用される酸素製造プラントから放散される廃棄窒素、並びに、酸素製造プラントに併設される窒素製造プラントから排出される酸素を微量に含んだ廃棄窒素を回収して使用するのが好ましい。大量に廃棄される窒素を回収して使用するので操業コストがきわめて低廉となるからである。【０１２２】  ＦＩＮＥＸ法やＣＯＲＥＸ法等の直接還元鉄法の場合、還元剤として酸素を用いるので、酸素を大量に製造する酸素製造プラントの設置が必須である。高炉法においても酸素を使用するので規模の差はあっても酸素製造プラントを使用する。酸素製造プラントは空気から窒素を分離して酸素を製造するのであるが、酸素を分離した後の排ガスは廃棄窒素として通常は大気に放散される。一方、酸素製造プラントに窒素製造プラント併設して高純度の窒素を製造することも多々あるが、この場合でも酸素を微量に含んでしまった窒素は廃棄窒素として大気に放散される。このような廃棄窒素は窒素ガスが９５〜９８容積％程度、且つ、酸素が２〜５％程度のガス組成を有しており、低カロリガスの可燃限界の観点からもきわめて安全な希釈ガスである。もちろん、高純度に精製された窒素を用いてもよい。【０１２３】  以上説明した傾斜管５３、ガス流入装���５４および不活性ガス供給配管６１をそれぞれガス混合装置に組み合わせたものもここで言うガスカロリ変動抑制装置に含まれるものである。【０１２４】  図２０〜図２４には、低カロリガス供給設備１において、前述したガス混合装置を低カロリガス供給配管３に接続する際の各種の配管の態様が例示されている。しかし、配管はこれら図面に示した範囲には限定されない。【０１２５】  図２０には、低カロリガス供給配管３に対していわば並列に設置されたガス混合装置５０、換言すれば、低カロリガス供給配管３に付設されたバイパス配管に設置されたガス混合装置５０が示されている。このガス混合装置５０は、既存の低カロリガス供給設備に設置されているガスホルダーをわずかな構造変更によってガスカロリ変動抑制装置に兼用するものである。したがって、図１４および図１６に示す内容積変動式のガス混合装置５０が好適に図２０に示すように配置されうる。この場合、出口孔２８はタンク５１の底部のほぼ中央に形成されているので、タンク５１内部の多孔板はタンク５１の中心軸より若干入口孔２７に近い位置に配設される。【０１２６】  従来の低カロリガス供給設備に設置されているガスホルダーは低カロリガス供給配管３に対して一本の連通管（図２０において符号６３で示す出口配管に相当）によってのみ接続されている。この一本の連通管が出入口を兼ねている。ガスホルダーは低カロリガス供給配管内のガスの需給のバランスを図るだけでよいのであるから、低カロリガス供給配管とは一本の連通管で連通しておけばよい。【０１２７】  図２０に示すごとく、タンク５１の出口部材１２には出口配管としての上記連通管６３が接続されており、この出口配管６３の他に新たに低カロリガス供給配管３と連通する上流側入口配管６４がタンク５１の入口部材１１に接続されている。上流側入口配管６４と出口配管６３とが上記バイパス配管を構成している。この上流側入口配管６４は低カロリガス供給配管３の出口配管６３との接続部より上流側に接続されている。この上流側入口配管６４には低カロリガスをタンク５１に送り込むガス圧送装置としてのファン６５が設置されている。したがって、供給される低カロリガスの一部は上流側入口配管６４を通ってタンク５１に流入し、タンク５１内で低カロリガスが時間差混合し、同量のガスが上記出口配管６３を通ってタンク５１から低カロリガス供給配管３に戻る。上流側入口配管６４は出口配管６３より低カロリガス供給配管３の上流側に接続されているので、圧力損失を考慮した配管設計によって上記ファン６５を省略することもできる。これは図２１および図２３に示す上流側入口配管６４についても同様である。【０１２８】  図２１には、カロリ変動抑制手段として利用しうる他のガス量バランス監視装置を流用したガス混合装置６６が示されている。このガス混合装置６６は、ガス量バランス監視装置としてさらに経済的な構成をとっており、入口部材１１と出口部材１２とがそれぞれ上流側入口配管６４および出口配管（連通管）６３によって低カロリガス供給配管３と接続された気密構造のタンク６７を有している。このタンク６７には図示しない多孔板が内蔵されており、さらに、圧力検出装置６８が設置されており、タンク６７の内圧が常時監視される。制御装置５は、検出圧力が上限域に達すると設備内のガス消費量を増加する指令を出し、ガスの需給バランスをとる。他の配管の構成は図２０に示すものと同じであるため、説明を省略する。このガス混合装置６６によっても、低カロリガス供給配管３によってガスタービンへ供給される低カロリガスの一部についてそのカロリ変動が抑制される。【０１２９】  図２２にも低カロリガス供給配管３に対して並列に設置されたガス混合装置５０が示されている。図示のごとく、タンク５１の入口部材１１および出口部材１２と低カロリガス供給配管３との間にはそれぞれ、入口配管６９および出口配管６３が接続されている。しかし、この入口配管６９は、低カロリガス供給配管３と出口配管６３との接続部より下流側に接続されている。したがって、この入口配管６９を下流側入口配管６９と呼ぶ。この下流側入口配管６９には低カロリガスをタンク５１に送り込むファン６５が設置されている。【０１３０】  かかる構成によれば、下流側入口配管６９が低カロリガス供給配管３における出口配管６３との接続部より下流側に接続されていても、低カロリガスはファン６５により下流側入口配管６９を通してタンク５１内へ送り込まれ、時間差混合して出口部材１２から出口配管６３へと流出する。つまり、カロリ変動が抑制された低カロリガスの一部が循環するので効果的な時間差混合がなされる。そして、上記下流側入口配管６９の長さを長くするほど、タンク５１内でより長時間に渡る時間差混合が実現される。【０１３１】  図２３にも低カロリガス供給配管３に対して並列に設置されたガス混合装置５０が示されている。図示のごとく、タンク５１と低カロリガス供給配管３との間には、出口配管６３とファン６５を備えた上流側入口配管６４とが接続されている。すなわち、タンク５１の入口部材１１には上流側入口配管６４が接続され、出口部材１２には出口配管６３が接続されている。しかし、このタンク５１にはさらなる入口部材７０が形成され、この入口部材７０に下流側入口配管６９が接続されている。下流側入口配管６９は低カロリガス供給配管３における出口配管６３との接続部より下流側に接続されている。この下流側入口配管６９には低カロリガスをタンク５１に送り込むファン６５が設置されている。図示のごとく、上流側入口配管６４および下流側入口配管６９のタンク５１への接続位置（入口部材１１、７０）は互いに近接している。【０１３２】  この構成によれば、タンク５１には低カロリガス供給配管３の上流側から上流側入口配管６４を通して低カロリガスの一部が圧送され、同時に低カロリガス供給配管３の下流側から下流側入口配管６９を通して低カロリガスの一部が圧送され、時間差混合して出口部材１２から出口配管６３へと流出する。つまり、カロリ変動が抑制された低カロリガスの一部が循環するので、タンク５１内で長時間に渡る時間差混合が実現される。下流側入口配管６９の長さを長くするほど、時間差混合されるガスの滞留時間が長くなり、一層好ましい時間差混合が実現される。上記下流側入口配管６９は低カロリガス供給配管３の下流側からタンク５１の入口部材７０に接続されているが、この下流側入口配管６９に代えて���低カロリガス供給配管３の下流側から、低カロリガス供給配管３の上流側入口配管６４との接続部より上流側に接続する戻し配管を接続してもよい。【０１３３】  図２０〜図２３に示した、ガス混合装置を低カロリガス供給設備１に接続する配管の態様は、従来のガスホルダを利用したガス混合装置５０、６６に好適ではあるが、それ以外の前述したガス混合装置に適用することも可能である。【０１３４】  図２４に示すガス混合装置４５のタンク４６は一つの出口部材１２と二種類の入口部材１１、７０とを有している。一方の入口部材１１には上流側低カロリガス供給配管３が接続され、出口部材１２には下流側低カロリガス供給配管３が接続され、さらに、他方の入口部材７０には下流側低カロリガス供給配管３に接続された戻し配管７１が接続されている。二つの入口部材１２、７０は近接して形成されている。戻し配管７１には低カロリガスをタンク４６に送り込むためのファン６５が設置されている。【０１３５】  かかる構成によれば、タンク４６でカロリ変動が抑制された低カロリガスの一部は再度タンク４６へ戻されて再度時間差混合するので、一層好ましい時間差混合が実現される。戻し配管７１の長さを長くするほど時間差混合されるガスの滞留時間が長くなる。上記戻し配管７１は低カロリガス供給配管３の下流側からタンク４６の入口部材７０に接続されているが、下流側から、低カロリガス供給配管３におけるタンク４６より上流側に接続してもよい。【０１３６】  図２４に示した、ガス混合装置を低カロリガス供給設備１に接続する配管の態様は、図９および図１０に示すガス混合装置４５に対して好適ではあるが、それ以外の前述したガス混合装置に適用することも可能である。【０１３７】  図２５にはボイラ設備が示されている。このボイラ設備には、ボイラ７３と、このボイラ７３に燃料としての低カロリガスを供給するための低カロリガス供給設備７２が配設されている。上記ボイラ７３はガスをバーナーで燃焼させて蒸気を発生し、これを発電に用いたり、発生した蒸気を他の用途に使用する蒸気供給用として用いるものである。【０１３８】  この低カロリガス供給設備７２は、図１に示す低カロリガス供給設備１から、ガス混合装置１０の下流側の低カロリガス供給配管３および混合ガス供給配管１４に設置された機器類を除去したものである。すなわち、図２５に示す低カロリガス供給設備７２は、直接還元鉄設備Ｓで発生した低カロリガスをボイラ７３に燃料として供給する低カロリガス供給配管７４を備えている。この低カロリガス供給配管７４には、直接還元鉄設備Ｓから送られてくる低カロリガスを除塵するための集塵装置７、低カロリガスを一次貯留するためのガス混合装置１０、ガス混合装置１０の上流側および下流側において低カロリガスの発熱量を検出するための発熱量検出装置８、９、並びに、低カロリガスの供給量を計測する流量計７５が設置されている。図１に示す低カロリガス供給設備１の機器、配管類と同じものには同一の符号を付して詳細な説明を省略する。【０１３９】  このボイラ用の低カロリガス供給設備７２に設置するガス混合装置としては、図４に示すガス混合装置１０に限らず既に述べた全てのガス混合装置を適用することができる��この低カロリガス供給設備７２には希釈ガス供給設備が設置されていない。これは、ボイラにとってガス混合装置によるカロリ変動自体の抑制は安定した出力を得るために望ましいことであるが、前述した低カロリガスのカロリ変動によって上昇した程度の高さのカロリ値は大きな問題を生じるものではないからである。【０１４０】  図２５では低カロリガス供給設備７２による低カロリガスの供給対象である燃焼設備としてボイラ７３のみが設置されている。しかし、かかる構成には限定されない。ボイラ７３とともに、ガスタービン２（図１）を設置してもよく、他の燃焼設備を併設してもよい。たとえば図１に示すガスタービン２とボイラ７３とを併設する場合、図１の低カロリガス供給配管３におけるカロリメータ９と流量計１３との間の部分に、図２５中のカロリメータ９の下流側からボイラ７３に至る低カロリガス供給配管７４を分岐するように接続すればよい。【０１４１】  以上説明した実施形態では、燃焼設備としてガスタービンおよびボイラを例示しているが、本発明における燃焼設備はガスタービンやボイラに限定されない。ここで説明したガスカロリ変動抑制装置および低カロリガス供給設備は、他の燃焼設備、たとえば、加熱炉、焼却炉等に適用することも可能である。【０１４２】  以上の説明では、低カロリガスのカロリ変動を抑制した後、希釈ガスによってカロリ値を下げる構成を例示しているが、本発明の燃料ガス供給設備には希釈ガス供給設備のみならず、これに代えて、または希釈ガス供給設備とともに増熱ガス供給設備を備えてもよい。要するに、ここで述べた燃料ガス供給設備は、前述の実施形態をもって例示したガスカロリ変動抑制装置（ガス混合装置）を備えていることを特徴としている。なお、増熱ガス供給設備とは、ガスタービンやボイラ等の燃焼設備のガス特性の許容変動範囲内に調整するために、燃料ガスのカロリ値の低下を防止すべく、燃料ガスに中・高カロリなガスを混合する設備である。中・高カロリガスとしては、天然ガスやコークス炉ガス（ＣＯＧ）等が挙げられる。【０１４３】  以上説明した実施形態では、使用する低カロリガスとして直接還元製鉄法によって発生する副生ガスを例示したが、これに限定されない。低カロリガスとしては、高炉ガス（ＢＦＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）、石炭層に含まれる石炭層ガス（Ｃｏａｌ  ｍｉｎｅ  ｇａｓであり、ＣＭＧと表す）、溶融還元製鉄法によって発生する副生ガス、ＧＴＬ（Ｇａｓ−ｔｏ−Ｌｉｑｕｉｄ）プロセスにおいて発生するテイルガス（Ｔａｉｌ  ｇａｓ）、オイルサンドからオイル精製プロセスに伴って発生する副生ガス、プラズマを用いたゴミ焼却によって発生するガス、生ゴミを含む一般廃棄物がその埋め立て地において発酵、分解する過程で生じるメタンガス（Ｌａｎｄｆｉｌｌ  ｇａｓ）、および、その他の類似の原料を化学反応させることに伴って発生する副生ガス等の低カロリガス等が含まれる。もちろん、低カロリガスとしては、上記ガスを単独はもとより、二種類以上のガスを適宜混合させて使用する場合、および、上記低カロリガスに中・高カロリガスを混合させた結果その発熱量が約１２ＭＪ／Ｎｍ３以下となったガスをも含む。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】  本発明によれば、プロセス副生ガスのようにカロリ変動しうる低カロリガスをガスタービン等の燃焼設備に燃料ガスとして供給する場合、低カロリガスのカロリ変動を抑制することができるので、希釈ガスによる減熱や増熱ガスによる増熱が効果的且つ容易になされる。また、希釈ガスによる減熱や増熱ガスによる増熱が不要になる場合がある。また、既存のガスホルダーを流用してガスカロリの変動を抑制する装置を構築することも可能である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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