(57)【要約】【課題】ガスタービン高温部材の最高温度よりも、ガスタービン高温部材の表面に生成するアルカリ硫酸塩の融点を高くし、ガスタービン高温部材の腐食を抑制する。【解決手段】ガスタービン高温部材の腐食抑制方法は、カリウムを含む有機化合物およびカリウムを含む無機化合物から選択された１種類以上のカリウム化合物を燃焼ガス中に添加して、燃焼ガス中で生成する硫酸ナトリウムと硫酸カリウムとの共晶組成に比べて、硫酸カリウムの比率を多くすることによって、ガスタービン高温部材の表面に生成するアルカリ硫酸塩の融点を上昇させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カリウムを含む有機化合物およびカリウムを含む無機化合物から選択された１種類以上のカリウム化合物を燃焼ガス中に添加して、燃焼ガス中で生成する硫酸ナトリウムと硫酸カリウムとの共晶組成に比べて、硫酸カリウムの比率を多くすることによって、ガスタービン高温部材の表面に生成するアルカリ硫酸塩の融点を上昇させることを特徴とするガスタービン高温部材の腐食抑制方法。
【請求項２】
前記カリウムを含む無機化合物が、水酸化カリウム、硫酸カリウム、炭酸カリウム、硝酸カリウムおよび塩化カリウムであることを特徴とする請求項１記載のガスタービン高温部材の腐食抑制方法。
【請求項３】
ナトリウムを含む有機化合物およびナトリウムを含む無機化合物から選択された１種類以上のナトリウム化合物を燃焼ガス中に添加して、燃焼ガス中で生成する硫酸ナトリウムと硫酸カリウムとの共晶組成に比べて、硫酸ナトリウムの比率を多くすることによって、ガスタービン高温部材の表面に生成するアルカリ硫酸塩の融点を上昇させることを特徴とするガスタービン高温部材の腐食抑制方法。
【請求項４】
前記ナトリウムを含む無機化合物が、水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウムおよび塩化ナトリウムであることを特徴とする請求項３記載のガスタービン高温部材の腐食抑制方法。
【請求項５】
前記アルカリ硫酸塩の融点を、ガスタービン高温部材の最高温度より高くすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガスタービン高温部材の腐食抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン高温部材の腐食抑制方法に関し、高温においてアルカリ硫酸塩の液相との接触により発生する溶融塩腐食の防食技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、火力発電においては、燃料多様化のニーズがある。特に、ガスタービンは、ＬＮＧや軽油のようなクリーンな燃料から、重油や石炭ガス化燃料等の、比較的不純物を多く含んだ燃料まで使用できるため、燃料多様化に適した発電機器である。
【０００３】
しかし、このような低質の不純物を多く含んだ燃料を用いたり、燃料以外にも取り込まれる空気中に多くの不純物（ＳＯｘや海塩粒子など）が含まれたりする場合、ガスタービンの燃焼器やタービンに用いられるような高温部材に起こる高温腐食が問題となる。特に、ガスタービン高温部材で最も問題となる腐食の一つに溶融塩腐食がある。溶融塩腐食は、溶融した塩によって金属材料やその表面に形成した保護性酸化物を溶解する加速的な腐食である。
【０００４】
この溶融塩腐食を起こす塩は多数あるが、ガスタービンの高温部材で問題となる塩の一つは、燃料、吸込み空気および燃焼器噴霧水に含まれるアルカリ金属と硫黄との化合物であるアルカリ硫酸塩である。アルカリ硫酸塩がガスタービンの高温部材を腐食させるのは、ガスタービンの運転温度付近において融点を有するためである。
【０００５】
従来のガスタービンでは、比較的不純物の少ない燃料を用いているため、高温部材の腐食はあまり大きな問題ではなく、むしろクリープ強度や疲労など、強度を重視した高温材料の設計がなされてきた。例えば、クロム（Ｃｒ）は脆化の原因となる炭化物を形成しやすいため、できるだけ少なくするように設計にされる。一方、Ｃｒは、保護性の酸化皮膜を形成することで耐食性に優れた元素でもある。このため、従来の設計で作られた、Ｃｒの含有率が少ないタービン材料では、耐食性があまり高くなく、不純物を含んだ燃料には適していない。
【０００６】
これまで、不純物を多く含んだ燃料を用いるガスタービンにおいては、高温部材の腐食による損傷を防止するために、高温部材の表面に耐食性の高いコーティングを施工している。
【０００７】
一般的に、高温耐食性の高いＭＣｒＡｌＹ（ＭはＮｉ、Ｃｏのいずれかもしくは両方）と呼ばれる合金を溶射等の方法によって基材表面にコーティングすることが知られている。ＭＣｒＡｌＹ合金は、ガスタービン高温部材よりも保護性酸化皮膜を形成するＡｌやＣｒを多く含むため、腐食や酸化といった耐環境性に優れている。
【０００８】
特許文献１には、ＣｏまたはＣｏとＮｉとを主成分とするＭＣｒＡｌＹ合金からなる下部合金被覆層と、Ｎｉを主成分とするＭＣｒＡｌＹ合金からなる上部合金被覆層と、上部合金被覆層の表面部のＡｌ含有量が最外表面部で最も大きくした合金被覆ガスタービン翼が開示されている。
【０００９】
特許文献２には、金属よりも化学的に安定なセラミックを施工して、耐食性を向上させる方法が記載されている。
【００１０】
ガスタービン高温部材の防食方法としては、燃焼ガス中に含まれる不純物を少なくする方法もある。例えば、特許文献３には、脱塵処理後の高温・高圧燃焼ガスを、金属酸化物の粒状物を反応媒体とする充填層または移動層と接触させて、燃焼ガスに含まれるアルカリ金属化合物の蒸気およびミストを除去する方法が記載されている。また、特許文献４には、生成ガスを湿式脱硫処理し、その後、合成ゼオライトを用いた脱硫触媒により乾式脱硫処理を行うガス精製方法が記載されている。
【００１１】
さらに、特許文献５には、燃料中のＮａ／Ｖまたは〔Ｎａ＋Ｃａ（Ｍｇ）〕／Ｖ（重量比）が１〜５となるようにＮａ化合物を単独またはアルカリ土類金属化合物との混合物として燃料中に添加し、高温部品に付着する燃料灰組成を硫酸塩リッチとする低質燃料油焚きガスタービンの高温腐食低減方法が記載されている。特許文献６には、ボイラから回収した燃料灰を水洗分離し、Ｎａ２ＳＯ４リッチとなった水洗液を燃料または燃焼用空気などに添加し、Ｎａ２ＳＯ４を再循環する高温腐食抑止方法が記載されている。
【００１２】
以上のような方法をとることで、燃焼ガス中への不純物の混入を抑制し腐食性物質を生成しないようにし、防食を達成する。
【００１３】
【特許文献１】特開平５−７８８６０号公報
【特許文献２】特許第３８０２１３２号公報
【特許文献３】特開平０１−２９９６２１号公報
【特許文献４】特開２００７−１８２４６８号公報
【特許文献５】特開平０９−１０４８８０号公報
【特許文献６】特開昭６３−２８２２８４号公報
【非特許文献１】Ｂ．  Ｂｏｒｄｅｎｅｔ  ｅｔ  ａｌ．：  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｎｅｗ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ  Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ：  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ  Ｖｏｌｓ．  ４６１−４６４  （２００４）  ｐｐ．  ９０７−９１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
コーティングを施工した高温部材は、基材のみに比べて施工に大きなコストがかかることが問題となる。また、合金コーティングに比べて化学的に安定なセラミックコーティングでは更に耐食性が高まるが、コストの問題に加えて剥離の危険性が伴う。セラミックコーティングは合金コーティングよりも剥離しやすく、剥離すると急激に材料の耐食性が下がることが懸念される。
【００１５】
また、燃料改質設備等を設置すると、ガスタービンシステム全体の構成が複雑となるとともに、設置コストも増大する。
【００１６】
本発明は、燃焼ガス中に、問題となっているナトリウム分もしくはカリウム分を、さらに添加することで、燃焼の際に生成する硫酸ナトリウムと硫酸カリウムとの共晶組成比から大きくずらし、ガスタービン高温部材の最高温度よりも融点を高くすることで、腐食を防止する方法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】
【００１７】
本発明によるガスタービン高温部材の腐食抑制方法は、カリウムを含む有機化合物およびカリウムを含む無機化合物から選択された１種類以上のカリウム化合物を燃焼ガス中に添加して、燃焼ガス中で生成する硫酸ナトリウムと硫酸カリウムとの共晶組成に比べて、硫酸カリウムの比率を多くすることによって、ガスタービン高温部材の表面に生成するアルカリ硫酸塩の融点を上昇させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、Ｎａ／Ｋ比をナトリウムリッチもしくはカリウムリッチにすることで、ガスタービン高温部材の表面に生成するアルカリ硫酸塩の融点を、その融点よりも高い純硫酸ナトリウムまたは純硫酸カリウムの融点に近づけることができる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、ガスタービン高温部材の表面に生成するアルカリ硫酸塩の融点を上昇させ、ガスタービン高温部材の溶融塩による腐食を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、不純物を含む燃料を用いた際に、タービン高温部材に発生する溶融塩腐食を防ぐ方法を提供するものである。
【００２１】
また、本発明は、ガスタービン高温部材の腐食抑制方法に関し、高温においてアルカリ硫酸塩の液相との接触により発生する溶融塩腐食の防食技術に関する。
【００２２】
本発明によるガスタービン高温部材の腐食抑制方法は、燃焼ガス中のナトリウムおよびカリウムの重量濃度（以下、濃度は重量濃度で記載する）が総量で０．００２ｐｐｍ以上で、硫黄分が０．０１％以上含んだ燃焼ガスを発生するガスタービンで、ナトリウム、カリウムおよび硫黄は、燃料中、吸込み空気中、燃焼器噴霧水およびその他燃焼ガス中に投入される物質のいずれかもしくはすべてから混入する可能性のあるガスタービンの、８００℃以上に曝される高温部材表面において、ナトリウム、カリウムおよび硫黄が反応して生成するアルカリ硫酸塩の融点を、この高温部材の表面温度よりも高くすることを特徴とする。
【００２３】
図１は、Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４の擬二元系状態図である。横軸にＮａ２ＳＯ４とＮａ２ＳＯ４およびＫ２ＳＯ４とのモル比、縦軸に温度をとっている。
【００２４】
ナトリウムおよびカリウムの硫酸塩は、図１のように混合して存在すると融点が下がり、重量比でＮａ：Ｋ≒６：４（モル比で約７：３）で最も低い８３１℃をとる。
【００２５】
そこで、アルカリ硫酸塩の融点を上昇させるには、次の物質を添加することで、融点を高温部材の表面温度よりも高い温度にする。
【００２６】
水酸化カリウム、硫酸カリウム、炭酸カリウム、硝酸カリウム、塩化カリウムおよびカリウムを含んだ有機化合物のいずれかもしくはいくつかを燃焼ガス中に添加することで、カリウムリッチの組成とする。これにより、融点を最高で約１０６９℃まで上げることが可能となる。
【００２７】
水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウムおよびナトリウムを含んだ有機化合物のいずれかもしくはいくつかを燃焼ガス中に添加することで、ナトリウムリッチの組成とする。これにより、融点を最高で約８８４℃まで上げることが可能となる。
【００２８】
これらの添加方法としては、以下のような方法がある。
【００２９】
有機化合物のような親油性の物質については、それらを油燃料中に溶解することで添加する。
【００３０】
塩のような親水性の物質については、それらを水に溶解し、燃焼器噴霧水として燃焼ガスに添加する。
【００３１】
また、添加量については、以下のようにする。
【００３２】
Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４の二元系状態図上で、高温部材の最高温度と固相線との交点の組成比を求める。その組成をＮａ２ＳＯ４とＫ２ＳＯ４との比で表したとき、Ｎａ／Ｋで表現するとする。
【００３３】
図２には、Ｎａ／Ｋ比に対する固相線の温度変化を示す。Ｎａ／Ｋ比が約１．５の時に最も固相線の温度が下がり、その比からずれると上昇する。Ｎａ２ＳＯ４を多くすると、最高で８８４℃、Ｋ２ＳＯ４を多くすると最高で１０６９℃まで上昇することがわかる。
【００３４】
交点のＮａ／Ｋ（重量比、以下同様に重量比で表現する）が１．５より小さい時は、カリウム化合物を添加してＮａ／Ｋを交点の組成比よりも小さくすることで、高温部材の最高温度よりも高い温度を有するようなＮａ／Ｋとするアルカリ硫酸塩を生成するようにする。
【００３５】
一方、Ｎａ／Ｋが１．５より大きい場合、カリウム化合物を添加することでＮａ／Ｋを交点の組成比よりも小さくする、もしくはナトリウム化合物を添加することでＮａ／Ｋを交点の組成比よりも大きくすることで、高温部材の最高温度よりも高い融点を有するようなＮａ／Ｋとするアルカリ硫酸塩を生成するようにする。
【００３６】
最高温度が２か所で固相線と交わる場合は、ナトリウム分を加えてもカリウム分を加えてもよいが、硫酸カリウムの方が、融点が高いため、Ｎａ／Ｋ比を小さくするように、カリウム分を添加する方が望ましい。
【００３７】
上記の方法により、燃焼ガス中のアルカリ硫酸塩の固相温度を上昇させ、高温部材の最高温度よりも高くすることで、溶融しにくくさせ、腐食を抑制する。
【００３８】
アルカリ硫酸塩の液体、いわゆる溶融塩は、ガスタービンの燃焼温度付近の高温中で金属表面に形成する保護性酸化皮膜を溶解し、高温部材の加速的な腐食損傷をもたらす。アルカリ硫酸塩は、燃料、取り込み空気および燃焼器噴霧水の中に含まれるナトリウム、カリウムおよび硫黄に由来して生成する。燃料中のナトリウム、カリウム等のアルカリ金属のほとんどが海水由来のものであり、混合比は前後するが、ナトリウムおよびカリウムが共存する。
【００３９】
図１に示したように、両者が共存すると、混合塩となり、純硫酸ナトリウム、純硫酸カリウムよりも融点が下がる。これにより、熱力学的に液相で存在する温度域が低温側に広がるため、腐食の発生する温度域が広がってしまう。
【００４０】
アルカリ硫酸塩の液相の存在温度域は、ガスタービンに投入される全ての成分より、熱力学計算によってアルカリ硫酸塩の固相線・露点として求めることができる。燃焼ガスの温度が十分に高いと、アルカリ硫酸塩はガス成分となるが、燃焼ガスの温度が下がると、飽和蒸気圧が小さくなり、露点に達したとき液相として凝縮し始める。
【００４１】
露点に関しては、非特許文献１において、同様に熱力学計算を用いて求めている。ここで、横軸を燃焼ガスの圧力、縦軸を温度にとり、燃焼ガス中のある一定の不純物量において、熱力学平衡計算をしてアルカリ硫酸塩の露点と固相線温度を求め、アルカリ硫酸塩の液相すなわち溶融塩の存在条件を領域として求めることができる。
【００４２】
固相線に関しては、気相との反応がないため、圧力にほとんど依存しない。それに対して、露点は気相との反応であるため、燃焼ガス圧力に依存し、燃焼ガス圧力が高くなるほど露点が高くなる。この両者に囲まれた領域がアルカリ硫酸塩の溶融塩が生成する領域である。
【００４３】
ガスタービンの高温部品は、高温の燃焼ガスに曝されているが、現在の高温部品は、内部冷却空気で冷却されているため、高温部材の温度は燃焼ガスよりも低くなる。そのため燃焼ガス温度が１０００℃を超えていても、翼表面温度は７００〜９００℃の温度となるようになっている。１０００℃以上の高温中では、アルカリ硫酸塩はほとんど蒸発するが、高温部材の表面が溶融塩の存在領域内の条件であったとすると、高温部材の表面に溶融塩が凝縮し、腐食が発生することが予想される。
【００４４】
前述の固相線および露点の性質を踏まえると、熱力学的には燃焼ガス中のナトリウムおよびカリウム濃度が各々０．００２ｐｐｍ以下では、静圧が１．５ＭＰａ以上でないと生成しないが、０．００２ｐｐｍ以上の燃焼ガス中にナトリウム分およびカリウム分を含むと、アルカリ硫酸塩の露点が高くなり、燃焼ガスの静圧１．５ＭＰａ以下においても溶融塩が生成する。
【００４５】
前述のように、燃焼ガス中のアルカリ硫酸塩が液相で存在できる下限温度は、固相線温度となるが、固相線温度は、硫酸ナトリウムと硫酸カリウムとが共存する場合、その組成比によって変化する。このことは、図１の硫酸ナトリウムおよび硫酸カリウムの擬二元系状態図で説明できる。純硫酸ナトリウムおよび純硫酸カリウムの場合は、各々の融点が固相線温度となるが、両者が混合した場合、融点が下がり、硫酸ナトリウムと硫酸カリウムとの組成比（重量）が約３：２のときに約８３０℃となる。前述のように、ガスタービン燃焼環境中には、アルカリ金属としてナトリウムのみもしくはカリウムのみで存在することはなく、必ず両者が共存しているため、固相線温度が８５０℃前後、最低で８３０℃まで下がる可能性がある。混合塩となることで、溶融塩が存在する条件が低温側に広がる。
【００４６】
図２にＮａ／Ｋ比（Ｎａを一定とした）に対する固相線温度の変化を示す。本図は、燃料としてＣ重油およびＬＳＡ重油を用いた場合の燃料成分を想定した場合について固相線温度を算出したものである。
【００４７】
Ｎａ／Ｋ＝１．５のときに極小値を示し、その比からずれると固相線温度が上昇することがわかる。特に、Ｋが多いと大きく上昇している。Ｎａ＝６０ｐｐｍの場合に固相線温度が低い理由は、反応するＳの量がＮａ＝０．４ｐｐｍに比べ相対的に少ないためであると考えられる。
【００４８】
そこで、燃焼ガス中にナトリウム分およびカリウム分を各々少なくとも０．００２ｐｐｍ以上、硫黄分を少なくとも０．０１重量％以上含んだ燃焼ガスを発生し、燃焼ガスの静圧が１．５ＭＰａ以下であるガスタービンで、ガスタービンの高温部材の表面最高温度が燃焼環境中のアルカリ硫酸塩の固相線温度よりも高い場合、本発明による方法によって、アルカリ硫酸塩の固相線温度を高くし、高温部材の表面温度においてアルカリ硫酸塩が溶融しないようにすることで、腐食の発生を抑制する。
【００４９】
また、タービン高温部材の表面において、冷却翼の効果によりアルカリ硫酸塩は固相の状態となり、表面に付着することが懸念される。これらの付着は燃焼ガスの流れを阻害し、効率を下げるとともに、表面の熱伝達係数を上昇させ、結果として冷却効果が低減する恐れがある。
【００５０】
従来、バナジウムアタックを防止するために、バナジウムを含んだ燃料を燃やす際にはＭｇ化合物やＣａ化合物を添加することで、高融点の化合物を生成する防食法がとられた。しかし、これらは上記のような問題を引き起こした経緯がある。対策として定期的に水のみの噴霧を行い、翼面上を清掃するという手段がとられたが、十分なものではなかった。
【００５１】
本発明においては、翼表面に堆積した塩は水溶性であるため、水のみの噴霧で清掃することが可能となる。
【００５２】
以下、本発明による作用を確認するための試験結果、および実際のガスタービンへの適用例を示す。
【実施例１】
【００５３】
まず、９００℃におけるバーナリグ試験について説明する。
【００５４】
図３に試験装置の模式図を示す。バーナリグ試験は、バーナ１、燃焼筒２、燃料供給装置３、空気供給装置４および水供給装置５などを用いて、実際の燃焼環境における腐食試験を行う試験である。
【００５５】
本実施例においては、バーナリグ試験を大気圧で実施したため、また、加速試験を行うために、実際の濃度よりも多い不純物量を添加した。ナトリウムおよびカリウムの添加量は、総量で５００ｐｐｍとなるようにしたが、ナトリウムおよびカリウムをそれぞれ、条件１〔０．６８ｐｐｍ、１３ｐｐｍの場合（Ｎａ／Ｋ≒０．０５、融点約９５０℃）〕、条件２〔８．６ｐｐｍ、５．７ｐｐｍ（Ｎａ／Ｋ＝１．５、融点約８３０℃）〕および条件３〔１４．３ｐｐｍ、０ｐｐｍの場合（Ｎａ／Ｋ＝∞）〕の３条件とした。硫黄濃度は１７ｐｐｍで同じとした。ナトリウムおよびカリウムは、それぞれ硫酸ナトリウム、硫酸カリウムを水に溶解し、その水溶液を噴霧水６として燃焼ガス中に水供給装置５を用いて噴霧した。硫黄は、親油性のＣ４Ｈ４Ｓという有機化合物を燃料（軽油）中に溶解し、添加した。曝露時間は５０時間とした。
【００５６】
熱力学計算によると、条件１のＮａ／Ｋ比では、固相線温度は約９５７℃、条件２では約８４３℃、条件３では約８８６℃である。すなわち、条件１では腐食は起こりにくく、条件２および３では起こりやすいと予想される。試験条件を表１にまとめた。
【００５７】
供試材としては、Ｎｉ基合金Ａ、Ｂの２種類を用いた。合金Ａは低Ａｌ高Ｃｒ、合金Ｂは低Ａｌ低Ｃｒである。腐食量の評価としては、単位面積あたりの重量変化で評価した。
【００５８】
【表１】
2009185683.tif 000003
試験結果を図４および表２に示す。図４は条件２の重量変化量を１とした相対値で表した。最も融点の低くなるＮａ／Ｋ比である条件２に対して、条件３では、重量変化は小さくなるものの、大きな防食効果は得られていない。それに対して、Ｎａ／Ｋ比を小さくした条件１では、どちらの合金においても、約１／１０程度の重量変化にとどまった。
【００５９】
【表２】
2009185683.tif 000004
【実施例２】
【００６０】
つぎに、８５０℃におけるバーナリグ試験を示す。ナトリウムおよびカリウムの添加量は、総量で５００ｐｐｍとなるようにしたが、ナトリウムおよびカリウムをそれぞれ、条件４〔１４．３ｐｐｍ、０ｐｐｍの場合（純Ｎａ２ＳＯ４、融点約８８６℃）〕および条件５〔８．６ｐｐｍ、５．７ｐｐｍ（Ｎａ／Ｋ＝１．５、融点約８３０℃）〕の２条件とした。硫黄濃度は１７ｐｐｍで同じとした。ナトリウムおよび硫黄は、それぞれＣ１３Ｈ２７Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）３ＣＨ２ＣＯＯＮａおよびＣ４Ｈ４Ｓという化学式を有する有機化合物を燃料（軽油）中に所定量添加した。カリウムは、塩化カリウムを水に溶解し、その水溶液を燃焼ガス中に噴霧することで添加した。曝露時間は１００時間とした。熱力学計算によると、条件３のＮａ／Ｋ比では、固相線温度は８８６℃、条件４では８４３℃であり、条件３では腐食が起こりにくく、条件４では起こりやすい条件であることが予想される。試験条件を表３にまとめた。供試材としては、実施例１と同様に、Ｎｉ基合金Ａ、Ｂの２種類を用いた。すなわち、合金Ａは低Ａｌ高Ｃｒ、合金Ｂは低Ａｌ低Ｃｒである。腐食量の評価としては、単位面積あたりの重量変化で評価した。
【００６１】
【表３】
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試験結果を図５および表４に示す。実施例１のように条件３を基準とする相対値として表した。合金Ａについては、両条件においても大きな差がないように見えるが、実施例１よりも温度が低い８５０℃での試験であるため、絶対的な腐食量が小さかった。合金Ｂでは、この温度においても大きな重量変化を示しており、相対値を比較すると、条件５が条件４に対して１４％程度の重量変化しか起こしていないことがわかる。
【００６２】
【表４】
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【実施例３】
【００６３】
実際のガスタービンに適用した場合の例を示す。
【００６４】
実機ガスタービンに適用する場合、添加方法としては、大きく二つに分けられる。燃料に所定の物質を添加する方法および燃焼器噴霧水に添加する方法である。
【００６５】
図６は本発明によるガスタービンの概略構成図を示す。本図において、ガスタービンは、空気供給装置７、予混合装置８、燃焼器９、燃料タンク１０、噴霧水タンク１１および撹拌装置１２を含む。
【００６６】
本実施例では、燃料タンク１０および噴霧水タンク１１のいずれかもしくは両方に必要量の添加剤を添加し、撹拌装置１２で均一に撹拌する。そして、予混合装置８において、燃料タンク１０からの燃料、空気供給装置７からの空気および噴霧水タンク１１からの水を混合し、これらの混合物を燃焼器９に導入して燃焼させる。
【００６７】
図７は本発明によるガスタービンの他の実施例を示す。本図においては、燃料タンク１０から予混合装置８への配管にフィーダー１３を接続して必要量の添加剤を燃料に添加するようになっている。
【００６８】
図８は本発明によるガスタービンの他の実施例を示す。本図においては、噴霧水タンク１１から予混合装置８への配管にフィーダー１４を接続して必要量の添加剤を水に添加するようになっている。
【００６９】
図９は本発明によるガスタービンの他の実施例を示す。本図においては、燃料タンク１０および噴霧水タンク１１にフィーダー１３、１４を接続して必要量の添加剤を燃料および水に添加するようになっている。
【００７０】
図１０は本発明によるガスタービンの他の実施例を示す。本図の合流部において燃料および水が既に昇圧してある場合には、燃料添加フィーダー１５および水添加フィーダー１６に昇圧装置（図示せず）を設ける。
【００７１】
図６〜１０のいずれの場合においても、フィーダーには使用する適量の燃料または水を入れ、予備混合した上で添加した方が、より均一に混合できる。
【００７２】
添加剤として考えられるものとしては、上述の通りであるが、これらの二つの方法は添加する物質が親水性であるか親油性であるかによって、どちらに添加するかまたは両方に添加するかは適宜である。また、添加剤としてエマルジョンを用いてもよい。
【００７３】
以下、本発明による効果について更に説明する。
【００７４】
従来、バナジウムアタックを防ぐために、ＭｇやＣａの化合物を添加し、高融点物質を生成させて防食するという手法があった。
【００７５】
しかし、この添加方法は、高融点の粉状の物質が翼面上に付着し、タービン効率を下げるという問題がある。
【００７６】
この問題を解決するため、定期的に燃焼を止め、水のみをタービン内に投入して洗浄する、という工程が実施されるようになった。
【００７７】
しかし、この洗浄を行っても、タービン内の付着物質全部が除去できるということはなく、定期点検の際に高温部材に付着物質が多量に堆積していることが確認された。
【００７８】
本発明を適用した場合、タービン内に付着する固相物質がアルカリ硫酸塩であるため、水溶性であり、この方法で付着物質を十分除去することが可能である。
【００７９】
したがって、定期的な洗浄によって、ガスタービンの効率が下がることもない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４の擬二元系状態図である。
【図２】燃焼ガス中のアルカリ硫酸塩固相線温度のＮａ／Ｋ依存性である。
【図３】バーナリグ試験装置の概略構成図である。
【図４】実施例１の重量変化の相対値を表したグラフである。
【図５】実施例２の重量変化の相対値を表したグラフである。
【図６】本発明によるガスタービンの実施例を示す概略構成図である。
【図７】本発明によるガスタービンの他の実施例を示す概略構成図である。
【図８】本発明によるガスタービンの変形実施例を示す概略構成図である。
【図９】本発明によるガスタービンの別の変形実施例を示す概略構成図である。
【図１０】本発明によるガスタービンの更に別の変形実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８１】
１：バーナ１、２：燃焼筒、３：燃料供給装置、４：空気供給装置、５：水供給装置、６：噴霧水、７：空気供給装置、８：予混合装置、９：燃焼器、１０：燃料タンク、１１：噴霧水タンク、１２：撹拌装置。
【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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