(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン始動時には液体燃料を供給し、所定の燃焼時間経過後でガスタービンの燃焼室温度が植物油の引火点温度１８０〜１９０℃となったときにメチルエステルに改質された使用済み植物油を燃料とするガスタービン発電設備において、
前記ガスタービンをマイクロガスタービンとすると共に、前記液体燃料を貯留する液体燃料タンクと植物油を貯留する植物油タンクを併設し、各タンクからの送出管路にそれぞれ電磁弁とストレーナを配設し、この送出管路のタンクとは反対側を、燃料供給管路に結合して接続し、この燃料供給管路にチャッキ弁、ポンプ及びフィルターを介して前記マイクロガスタービンを連結し、且つフィルターとマイクロガスタービン間の燃料供給管路と前記タンクからポンプへの燃料供給管路に、燃料供給圧力一定保持のリリーフバルブと、このリリーフバルブからの燃料を貯留して前記ポンプに供給するリザーバタンクを設けたことを特徴とした改質植物油の発電設備。
【請求項２】
前記植物油貯留タンクと液体燃料タンクに設けられた弁体は、それぞれ燃料供給管を介して各別の調圧機能部に連結され、各調圧機能部より前記ガスタービンに燃料を供給するよう構成したことを特徴とした請求項１記載の改質植物油の発電設備。
【請求項３】
前記ガスタービンへの燃料供給は、液体燃料若しくは気体燃料を先に供給した後に、使用済み植物油としたことを特徴とする請求項１又は２記載の改質植物油の発電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用済みの天ぷら油や賞味期限切れの食用油を燃料とするガスタービン発電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発電設備として、排気ガス中に含まれるＮＯｘ排出量が少量等の理由により広く普及されつつあるが、その中でも分散型電源の一環としてマイクロガスタービンが注目されている。このマイクロガスタービンに使用される燃料としては、ＬＮＧ，ＬＰＧのガス系のものと、このガス系燃料よりも比較的に安価な軽油や灯油の液系のものが使用される。
一方、環境及び資源の有効活用として、天ぷら廃油を改質してメチルエステルとし、これをディーゼル車の燃料とする試みがいくつかの自治体や民間企業において検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
天ぷら廃油を改質してメチルエステルとしてディーゼル車の燃料とした場合、その排ガスに異臭が発生し、しかも、その排ガス中にはアルデヒド等の有害物質が含まれる可能性がある。
また、この改質油は引火点が高いことにより、軽油と混合して利用することも考えられるが、混合した場合には軽油税が適用されるために高価な燃料となる等の問題を有している。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは使用済み天ぷら油をガスタービンの燃料とする発電設備を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガスタービン始動時には液体燃料を供給し、所定の燃焼時間経過後でガスタービンの燃焼室温度が植物油の引火点温度１８０〜１９０℃となったときにメチルエステルに改質された使用済み植物油を燃料とするガスタービン発電設備において、
前記ガスタービンをマイクロガスタービンとすると共に、前記液体燃料を貯留する液体燃料タンクと植物油を貯留する植物油タンクを併設し、各タンクからの送出管路にそれぞれ電磁弁とストレーナを配設し、この送出管路のタンクとは反対側を、燃料供給管路に結合して接続し、この燃料供給管路にチャッキ弁、ポンプ及びフィルターを介して前記マイクロガスタービンを連結し、且つフィルターとマイクロガスタービン間の燃料供給管路と前記タンクからポンプへの燃料供給管路に、燃料供給圧力一定保持のリリーフバルブと、このリリーフバルブからの燃料を貯留して前記ポンプに供給するリザーバタンクを設けたことを特徴としたものである。
【０００７】
本発明の第２は、前記植物油貯留タンクと液体燃料タンクに設けられた弁体は、それぞれ燃料供給管を介して各別の調圧機能部に連結され、各調圧機能部より前記ガスタービンに燃料を供給するよう構成したことを特徴とした
【０００８】
本発明の第３は、前記ガスタービンへの燃料供給は、液体燃料若しくは気体燃料を先に供給した後に、使用済み植物油としたことを特徴としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を示す構成図を示したもので、１は改質された使用済み天ぷら油や賞味期限切れの食用油（以下これら各油を単に植物油という）を貯留する植物油タンク、２は灯油や軽油等を貯留する液体燃料タンク（以下灯油で代表する）で、これら各タンクの送出管路１０，２０にはそれぞれ弁体としての電磁弁１１，２１とストレーナ１２，２２が配設されている。送出管路１０，２０の先端は燃料供給管路３の一端に連接されいおり、また、この燃料供給管路３の他端には調圧機能部４が連接されている。調圧機能部４は、ポンプ４１，フィルター４２及びガスタービンへの燃料の供給圧力を所定値に維持するためのリリーフバルブ４３とリザーバタンク４４を有しており、リザーバタンクを流出した油はポンプ４１に返却される。
【００１１】
５はガスタービンでマイクロガスタービンが使用され、フィルター４２を通った燃料がガスタービンに供給される。このガスタービン５は、図示省略されているが燃焼室や圧縮機，発電機等を有したシステム構成となっている。６は燃料供給管路３に挿入されたチャッキベン弁で、供給される燃料量が前もって調整される。７はガスタービンへの燃料供給管に設けられた圧力ゲージである。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
表１は、改質植物油（改質天ぷら油）の一般的な物性を示したものである。
これによると、引火点は１８０〜１９０℃と高いためにガスタービンをコールドスタートさせることは出来ない。
そのため、ガスタービンの始動時には、電磁弁２１の流路を開路することによって電磁弁２１，チャッキベン弁６、ポンプ４１およびフィルター４２を通ってガスタービン５に灯油を供給し、この灯油によりガスタービンをスタートさせる。このとき、リリーフバルブ４３は、ガスタービンに供給される燃料が所定値となるよう微調整し、余分な燃料をリザーバタンク４４を介してポンプ４１の流入側に送出する。
【００１４】
任意時間が経過後、電磁弁２１を閉じて１１の流路を開路してガスタービンへの供給燃料を切り換える。以下灯油時と同様にして植物油が燃料としてガスタービン５に供給される。このとき、植物油に混入している比較的大きな異物は、ストレーナ１２によって阻止される。このストレーナ１２を濾過した植物油はポンプ４１を介してフィルター４２で再度濾過され、このフィルターにて小さな異物が除去される。
なお、燃料として使用される使用済みの植物油は廃油であるので量には限界がある。したがって、植物油タンク１に貯留された植物油がなくなったときには、電磁弁を再度切り換えて燃料を灯油としてガスタービン５に供給する。
【００１５】
ところで、改質された植物油から灯油に切り換えたときには次のような問題が生じる。植物油の油脂は、グリセリンに３つの脂肪酸が結合したトリアシルグリセリンが多数集まった混合物であり、グリセリンを含むことから粘度が高いものとなっている。そこで燃料として利用するには、アルカリ触媒を用いたメタノールとのエステル交換反応によってグリセリンと脂肪酸エステルにより分ける必要がある。このときのグリセリン除去をおこなうために水で洗浄するが、そのとき燃料となる脂肪酸エステルに水が混入する惧れがある。水が混入すると、極性の低い灯油と混ぜ合わさることによって乳化するため、図１の実施形態においては、フィルターを点線で示す４２‘の位置に配設した場合、乳化した燃料がフィルターに詰まり、燃料を供給出来ない惧れが生じる。そのため、本発明ではポンプ４１の吐出側にフィルター４２を挿入することにより、乳化現象が発生してフィルター４２に付着してもポンプ４１の吐出圧でガスタービン５の燃焼室に送出してフィルター４２の目詰まりを防止している。
【００１６】
図２は、図１の構成による実験を示したもので、植物油として改質天ぷら油を使用したものである。
図２において、１２３分まではガスタービン５の燃料を灯油とし、それ以後は改質天ぷら油としたものである。同図によると、燃料を改質天ぷら油に切り換えた後の１２５分過ぎにガスタービンの温度と出力に変動現象が発生している。
この現象は、調圧機能部４に残存していた灯油と改質天ぷら油とが撹拌されて乳化したことによりガスタービンへの燃料供給が抑制された結果である。この程度の変動現象では実用的には差し支えないが、次にこの変動現象を防止して、円滑な燃料供給を行うための構成を図３に基づいて説明する。
【００１７】
図３において、４ａ，４ｂはそれぞれ調圧機能部で、図１で示す調圧機能部の部材をそれぞれ備えている。
すなわち、図３では灯油の供給ルートと植物油の供給ルートとを個別に設けてそれぞれに調圧機能を持たせ、この調圧機能部のリザーバタンク４４ａ，４４ｂ等における灯油と植物油との撹拌現象を防止して乳化を抑制したものである。
図３の構成における実験によると、図２で示すようなガスタービンの変動現象が生じないことを確認できた。
【００１８】
図４は更に他の実施形態を示したもので、灯油に代えて都市ガス等のガス系を使用したものである。同図において５０はＬＮＧ，ＬＰＧのガス系燃料、５１は昇圧機で、この昇圧機において都市ガスの圧力を３ｋｇｆ／ｃｍ2程度に昇圧する。２３，５２はチャッキ弁、２４，５３は電磁弁である。なお、図１又は図３と同一若しくは相当部分には同符号を付してその説明を省略する。
この例の場合、先ず都市ガス等の気体燃料５０を昇圧機５１によって昇圧した後にチャッキ弁５２，電磁弁５３を介してガスタービン５に供給してこのガスタービンを始動する。ガスタービン５の燃焼室温度が上昇し、植物油の引火点以上に上昇して植物油が着火しやすい状態となったときに電磁弁５３を閉じ、電磁弁２１，２４の流路を開路することによって植物油をガスタービンに供給する。
【００１９】
図５は、図４の構成による実験例を示したもので、植物油は改質天ぷら油を使用した。
図５によると、気体燃料によって始動されてから１４４分経過し、ガスタービンの燃焼室温度が２００℃近辺時に気体燃料から改質天ぷら油に切換えたものである。この切換えは、気体−液体への切換えとなるので、液体−液体切換えのように連続切換えとはならず一度燃焼は途切れるが、燃焼室は十分に温度上昇しているので改質天ぷら油は着火される。改質天ぷら油に切換えて１４８分までは発電機出力３０ｋＷで運転し、それ以後は改質天ぷら油における運転状態確認のために１６０分までを１５ｋＷの出力運転とし、更に、その状態より１６０分において改質天ぷら油から灯油に切換て運転実験をした。その結果、何れの場合においても安定した運転状態が得られ、エンジンスピードや発電機出力は、燃料切換えに基づく悪影響は一切生じないことが確認できた。
【００２０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、マイクロガスタービンの始動時には灯油等の低引火温度燃料で始動し、その後に廃植物油に切り換えて発電するようにしたものであるから、発電コストが低下するばかりでなく、環境面及び資源の有効活用が図られるものである。しかも、廃植物油と灯油とを混合撹拌すると乳化現象が生じるが、この乳化現象の生じる燃料を使用しても、ガスタービンへの燃料供給を所定圧力に維持しながら発電できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明の実験例を示すガスタービンの出力特性図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す構成図。
【図４】本発明の他の実施形態を示す構成図。
【図５】本発明の実験例を示すガスタービンの出力特性図。
【符号の説明】
１…廃植物油タンク
２…液体燃料タンク
３…燃料供給管路
４（４ａ，４ｂ）…調圧機能部
５…ガスタービン
６，２３，５２…チャッキ弁
７…圧力ゲージ
１０，２０…送出管路
１１，２１，２４，５３…電磁弁
１２，２２，…ストレーナ
４１（４１ａ，４１ｂ）…ポンプ
４２（４２ａ，４２ｂ）…フィルター
４３（４３ａ，４３ｂ）…リリーフバルブ
４４（４４ａ，４４ｂ）…リザーバタンク
５０…気体燃料
５１…昇圧機
【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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