(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン（１８）の燃焼器（１６）へ供給される液体燃料から夾雑アルカリ金属を連続的に除去して液体燃料中のアルカリ金属含量を０．１ｐｐｍ未満とするシステム（１０）であって、当該システムが、
燃料源（１１）と、液体燃料をガスタービンへ供給する手段（１２，１４，２６）と、燃料源の下流かつガスタービンの上流に位置し、液体燃料から固体粒子を除去するためのプレフィルタ（２０）と、プレフィルタの下流かつガスタービンの上流に位置し、液体燃料からアルカリ金属を含有する水を分離するためのコアレッサ（２２）と、コアレッサの下流の水センサ（２８）及び／又は流量計（３０）と
を含んでなり、上記プレフィルタ（２０）が２５μｍよりも大きな固形粒状物質を除去する、システム（１０）。
【請求項２】
水センサ（２８）及び／又は流量計（３０）の下流に１以上のサンプルポート（３４）をさらに含んでなる、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
ガスタービンの燃焼器（１６）へ供給される液体燃料から夾雑アルカリ金属を連続的に除去して液体燃料中のアルカリ金属含量を０．１ｐｐｍ未満とする方法であって、当該方法が、
ａ）液体燃料を供給源（１１）からプレフィルタ（２０）へ供給する段階、
ｂ）プレフィルタ（２０）で液体燃料から固体粒子を除去する段階、
ｃ）続いて、液体燃料をコアレッサ（２２）へ供給し、そこで夾雑アルカリ金属を含有する水を分離・除去する段階、
ｄ）段階ｃ）の後に、液体燃料中に残存する水を検知する段階、及び
ｅ）液体燃料をコアレッサ（２２）からガスタービン燃焼器（１６）へ供給する段階
を含んでなり、上記プレフィルタ（２０）が２５μｍよりも大きな固形粒状物質を除去する、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概してガスタービン用燃料に関し、具体的には液体燃料から夾雑アルカリ金属を除去する方法に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
燃焼タービンは、アルカリ金属（ナトリウムやカリウム）含有量の極めて低い燃料を必要とする。これは、かかるタービンの高温ガス経路部品の作動温度において、かかる部品を構成する合金が燃焼ガスに含まれる許容レベル以上のアルカリ金属に暴露されると、激しい腐蝕損傷を受けかねないからである。幾つかの慣用ガスタービン液体燃料の規格におけるアルカリ金属の許容レベルを以下の表１に示す。
【０００３】
【表１】
0004268776.tif 000002
【０００４】
幾つかの最新鋭タービンは高温性能に優れ強度を高めた合金で設計されているが、これらの材料はアルカリ金属に極めて敏感であり、そのため以下の表２に示すような一段と厳しい条件が要求される。
【０００５】
【表２】
0004268776.tif 000003
【０００６】
アルカリ金属化合物はある種のガスタービン用燃料に溶解して存在する。ただし、発電用ガスタービンに用いられる燃料では、アルカリ金属は燃料に通常含まれる少量の水に溶解して存在する。こうした水は懸濁もしくは離散した液滴として存在し、燃料に真に溶解しているごく微量の水ではない。ナトリウム塩及びカリウム塩は、最も一般的にみられるアルカリ金属であるので、最も問題となる。リチウム塩は腐蝕性の点では問題であるが、有意な濃度では存在しない。
【０００７】
燃料の汚染に対処するため、ガスタービンのオペレータは以下の手段を講じ得る。
【０００８】
１）燃料が燃焼時に懸濁水をほとんど又は全く含まないように、使用前に燃料を貯蔵タンク内で沈降させる；或いは
２）燃料を高純度の水で洗浄し、この水を遠心機で機械的に除去もしくは電気脱塩機で静電的に除去する。
【０００９】
これらの方法では、購入もしくは処理済燃料がアルカリ金属に関する規格を満たしていることを確認するため、正確な燃料サンプリング及び分析法が必要とされる。また、これらの方法は、発電プラントや工業プラント環境下で信頼性をもって実施するのが極めて難しい。
【００１０】
【発明の概要】
本発明では、ガスタービン燃焼器への燃料供給ラインにプレフィルタとコアレッサフィルタを直列に組み込む。これらの構成要素は、燃料オイルをガスタービンに送る際に、燃料オイルから水、そしてアルカリ金属を連続的に除去する。プレフィルタは約２５μｍより大きな粒子を除去して、コアレッサフィルタを汚染から保護する。コアレッサフィルタは、フィルタ通過時に水の移動を遅らせる疎水性媒体で作られている。この水は最終的には液滴の形態に凝集し、コアレッサから排出される。
【００１１】
本発明の別の構成要素として、コアレッサの下流にコアレッサが適切に機能していることを確認するための水センサ及び／又は流量計を適宜組み込んでもよい。
【００１２】
そこで、第一の態様では、本発明は、ガスタービンの燃焼器へ供給される液体燃料から夾雑アルカリ金属を連続的に除去するシステムであって、燃料源；燃料をガスタービンへ供給する手段；燃料源の下流かつガスタービンの上流に位置し、液体燃料から固体粒子を除去するためのプレフィルタ；及びプレフィルタの下流かつガスタービンの上流に位置し、液体燃料からアルカリ金属を含有する水を分離するためのコアレッサを含んでなるシステムに関する。
【００１３】
もう一つの態様では、本発明は、ガスタービンの燃焼器へ供給される液体燃料から夾雑アルカリ金属を連続的に除去する方法であって、
ａ）液体燃料を供給源からプレフィルタへ供給する段階、
ｂ）プレフィルタで液体燃料から固体粒子を除去する段階、
ｃ）続いて、液体燃料をコアレッサへ供給し、そこで夾雑アルカリ金属を含有する水を分離・除去する段階、及び
ｄ）液体燃料をコアレッサからガスタービン燃焼器へ供給する段階
を含んでなる方法に関する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に、ガスタービン用液体燃料からアルカリ金属を除去するシステム１０の概略を示す。液体燃料は、貯蔵タンク（図示せず）から流路１２及びポンプ１４を経由してガスタービン１８の燃焼器１６へ流れる。ただし、燃料はプレフィルタ２０及びコアレッサ２２に通してはじめて汚染を除去できる。
【００１５】
プレフィルタ２０及びコアレッサフィルタ２２は市販されている適当な設計のものでよい。かかる装置の一つとして、Ｐａｌｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｇｒｏｕｐから市販のＰｈａｓｅＳｅｐ（登録商標）Ｃｏａｌｅｓｃｅｒ及び付属プレフィルタがある。プレフィルタ２０は固形粒状物質（２５μｍよりも大きな粒子）の除去に用いられる。固形物の除去は、コアレッサ２２を保護するとともにその寿命を延ばし、粒子濃度を低減し、さらにフィルタ通過時に水の移動を遅らせる疎水性媒体フィルタを利用しての液体燃料オイルからの水の分離を容易にする。その結果、フィルタ内でオイル中の水の濃度が増加して、水滴同士が接触して凝集するのを促進する。フィルタの下流では、大きな水滴が重力によって沈降し、ドレン２４を介して燃料の流れから分離される。清浄な燃料がコアレッサからライン２６を介して出て、従来の燃料供給バルブ及び付属制御装置（図示せず）を利用して燃焼器１６へと供給される。
【００１６】
コアレッサが適切に稼働していることを確認するため、水センサ２８及び流量計３０をライン２６のコアレッサ２２の下流に設置してもよい。このように、システムが規格通り機能していることをオペレータにリアルタイムに示すことは有意義である。従来の市販の各種水センサ（例えば、光散乱及び／又は光吸収に基づく光学装置、水を吸収する吸湿性フィルタなど）のいずれを用いてもよい。さらに、プレフィルタ及びコアレッサ装置の効率をモニタするため、入口サンプルポート３２及び出口サンプルポート３４を使用してもよい。
【００１７】
以下に本願発明の各種実施形態を示す。
１．  ガスタービン（１８）の燃焼器（１６）へ供給される液体燃料から夾雑アルカリ金属を連続的に除去するシステム（１０）であって、
燃料源（１１）；燃料をガスタービンへ供給する手段（１２，１４，２６）；燃料源の下流かつガスタービンの上流に位置し、液体燃料から固体粒子を除去するためのプレフィルタ（２０）；及びプレフィルタの下流かつガスタービンの上流に位置し、液体燃料からアルカリ金属を含有する水を分離するためのコアレッサ（２２）
を含んでなるシステム（１０）。
２．  コアレッサの下流に水センサ（２８）をさらに含んでなる、１のシステム。
３．  コアレッサの下流に流量計（３０）をさらに含んでなる、１のシステム。
４．  コアレッサの下流に１以上のサンプルポート（３４）をさらに含んでなる、１のシステム。
５．流量計の下流に１以上のサンプルポート（３４）をさらに含んでなる、３のシステム。
６．  ガスタービンの燃焼器（１６）へ供給される液体燃料から夾雑アルカリ金属を連続的に除去する方法であって、
ａ）液体燃料を供給源（１１）からプレフィルタ（２０）へ供給する段階、
ｂ）プレフィルタ（２０）で液体燃料から固体粒子を除去する段階、
ｃ）続いて、液体燃料をコアレッサ（２２）へ供給し、そこで夾雑アルカリ金属を含有する水を分離・除去する段階、及び
ｄ）液体燃料をコアレッサ（２２）からガスタービン燃焼器（１６）へ供給する段階
を含んでなる方法。
７．  段階ｃ）の後に、液体燃料中に残存する水を検知する段階をさらに含む、６の方法。
【００１８】
本発明の有益な効果は以下の通りである。
【００１９】
１）アルカリ金属含量が０．１ｐｐｍ未満で最新鋭ガスタービンの規格をも凌ぐ液体燃料をガスタービンへ連続的に供給することができること；
２）輸送中、すなわち初期清浄後に燃料の汚染が起こった場合でもタービンの損傷が防止されること；
３）極めて高純度の燃料を供給する必要がなく、標準的な純度の市販燃料を選択できること；並びに
４）最新鋭ガスタービンでの使用についての適性を確認するため燃料を連続的にサンプリングして試験する必要がないこと。
【００２０】
以上、現時点で最も実用的で好ましいと思料される実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想及び技術的範囲に属する様々な変更及び均等な構成を包含する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ガスタービン用燃料から夾雑アルカリ金属を除去するための本発明に係るシステムの概略図である。
【符号の説明】
１０  システム
１２  流路
１４  ポンプ
１６  燃焼器
１８  ガスタービン
２０  プレフィルタ
２２  コアレッサ
２４  ドレン
２６  ライン
２８  水センサ
３０  流量計
３２  入口サンプルポート
３４  出口サンプルポート
【図１】
0004268776.tif 000004