(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重質油と超臨界状態の水を混合する混合器、この混合器により混合された燃料中の除去対象物質を脱離させる超臨界水反応器、その脱離した除去対象物質を補捉し外部に除去する捕捉器を有する重質油改質装置と、ガスタービンとを備え、前記重質油改質装置により生成された改質燃料をガスタービンに供給して燃焼させ発生した燃焼ガスでタービンを駆動し発電する発電プラントにおいて、
前記改質燃料を処理するための燃料処理装置を設け、前記燃料処理装置に、前記重質油改質装置からの改質燃料を一旦貯蔵するための貯蔵タンクと、貯蔵された改質燃料を加圧・加熱した後に前記重質油改質装置へ再利用する燃料再利用系統とを設け、
前記改質燃料の燃料供給系統を、その改質燃料を前記タービンに供給する第１の燃料供給系統と前記燃料処理装置に供給する第２の燃料供給系統の２系統に分けたことを特徴とする発電プラント。
【請求項２】
請求項１記載の発電プラントにおいて、
前記第１の燃料供給系統と第２の燃料供給系統のそれぞれに流量制御弁を設け、ガスタービンの負荷変化および負荷遮断等による前記第１の燃料供給系統における燃料流量の急激な変化に対し、前記第２の燃料供給系統に設けた流量制御弁を制御し、前記第１の燃料供給系統に設けた流量制御弁の上流側の圧力の変動を抑制することを特徴とする発電プラント。
【請求項３】
重質油と超臨界状態の水を混合する混合器、この混合器により混合された燃料中の除去対象物質を脱離させる超臨界水反応器、その脱離した除去対象物質を捕捉し外部に除去する捕捉器を有する重質油改質装置と、ガスタービンとを備え、前記重質油改質装置により生成された改質燃料をガスタービンに供給して燃焼させ発生した燃焼ガスでタービンを駆動し発電する発電プラントの運転方法において、
前記改質燃料を処理するための燃料処理装置を設け、前記燃料処理装置に、前記重質油改質装置からの改質燃料を一旦貯蔵するための貯蔵タンクと、貯蔵された改質燃料を加圧・加熱した後に前記重質油改質装置へ再利用する燃料再利用系統とを設け、
前記改質燃料の燃料供給系統を、その改質燃料を前記タービンに供給する第１の燃料供給系統と前記燃料処理装置に供給する第２の燃料供給系統の２系統に分けると共に、前記第１の燃料供給系統と第２の燃料供給系統のそれぞれに流量制御弁を設けること、前記重質油改質装置の起動後、可燃成分の少ない粗悪燃料を、前記第２の燃料供給系統により前記燃料処理装置へ供給して処理すること、前記重質油改質装置より発生する燃料の性状が安定し、前記第１の燃料供給系統より前記タービンに前記改質燃料を供給可能となると改質燃料をタービンに供給し、その後、ガスタービンの負荷変化および負荷遮断等による第１の燃料供給系統における燃料流量の急激な変化に対し、前記第２の燃料供給系統に設けた流量制御弁を制御し、前記第１の燃料供給系統に設けた流量制御弁の上流側の圧力の変動を抑制することを特徴とする発電プラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低質油である重質油と超臨界状態の水を混合して可燃性燃料を生成する重質油改質装置とそれを燃料として用いるガスタービンとを備えた発電プラント及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンからなる火力発電プラントにおいては、主要燃料としてＬＮＧ（天然ガス）、軽油、Ａ重油、特Ａ重油など低質油燃料に比べて高価ではあるもののクリーンな燃料が用いられてきた。これは、タービンなど金属製の機器を腐食などから保護するためであり、低質油の代表燃料であるＣ重油には、タービン翼などの高温腐食の原因となるバナジウム、カリウム、ナトリウム、灰分などが上述のクリーンな燃料に比べて多く含まれているからである。また、低質燃料であるＣ重油には残留炭素が多く含まれており、燃焼の際に煤塵濃度が増加し環境規制を満足するのが困難になっているのが実情である。したがって、上述の低質燃料を高効率であるガスタービン燃料に適用するのは困難とされてきた。
【０００３】
しかしながら、最近では、低質油である重質油をガスタービンの燃料として用いる発電プラントが検討されている。その代表的なものとして、例えば特開平１１−８０７５０号公報記載のものがある。この発電プラントでは重質油と超臨界状態の水とを混合してして反応器で反応させ、比較的気体燃料に近い燃料を生成し、その中に含有されている不純物を分離器で除去した上でガスタービンの燃料として用いるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術には次のような問題がある。
【０００５】
重質油と超臨界状態の水とを混合させ、反応器において抽出される改質燃料をガスタービン燃料として供給する発電プラントでは、反応器において重質油と超臨界状態の水を混合・反応させた後、生成燃料を得ることになるが、反応器内へ供給される燃料および水の流量比率を瞬時に最適値に設定するのは困難であり、また、反応器内において燃料と水が反応して燃料が生成されるには滞留時間が必要なことから、重質油改質装置の起動直後は、ガスタービンで燃焼困難な粗悪燃料が供給されるという問題が生じる。
【０００６】
また、重質油改質装置を運転後、燃料組成が安定化し、ガスタービンに改質燃料を供給してガスタービンと重質油改質装置とが連携して運転する状態となった場合、ガスタービンの負荷変化あるいは負荷遮断など、燃料流量が急激に変化することが考えられ、この場合にはガスタービンの燃料流量制御弁の上流側の圧力が大きく変化し、燃料供給系統の制御が困難になるなどの問題が生じる。特に、ガスタービンの負荷遮断においては、瞬時に燃料流量を低下させるため、燃料流量制御弁の上流側では供給燃料過剰分の行き場がなくなり、重質油改質装置では燃料供給系統が閉塞気味となり、重質油改質装置がトリップを起こすなどのトラブルを引き起こす可能性がある。
【０００７】
また、重質油改質装置に供給する超臨界状態の水を発生させるには加熱源が必要であるが、ガスタービンの起動時はタービンの排気ガス温度が低いため、その熱を加熱源として使用できず、加熱源として別置型のボイラーを用いる必要がある。しかし、水を超臨界状態とするための圧力は約２５ＭＰａと高圧であり、また重質油改質装置では大量の超臨界状態の水を必要とするため、起動時に用いるボイラーの容量も大きくなり、設備コストを増大させる原因となる。
【０００８】
本発明の第１の目的は、重質油改質装置の起動直後に発生する粗悪燃料をガスタービンで燃焼させずに処理できる発電プラント及びその運転方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、ガスタービンと重質油改質装置の連携運転時に発生する燃料供給系統の圧力変化を抑制できる発電プラント及びその運転方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、重質油と超臨界状態の水を混合する混合器、この混合器により混合された燃料中の除去対象物質を脱離させる超臨界水反応器、その脱離した除去対象物質を補捉し外部に除去する捕捉器を有する重質油改質装置と、ガスタービンとを備え、前記重質油改質装置により生成された改質燃料をガスタービンに供給して燃焼させ発生した燃焼ガスでタービンを駆動し発電する発電プラントにおいて、前記改質燃料を処理するための燃料処理装置を設け、前記燃料処理装置に、前記重質油改質装置からの改質燃料を一旦貯蔵するための貯蔵タンクと、貯蔵された改質燃料を加圧・加熱した後に前記重質油改質装置へ再利用する燃料再利用系統とを設け、前記改質燃料の燃料供給系統を、その改質燃料を前記タービンに供給する第１の燃料供給系統と前記燃料処理装置に供給する第２の燃料供給系統の２系統に分けたものとする。
【００１２】
これにより重質油改質装置が起動直後の不安定な状態で粗悪燃料を生成した場合でも、第１の燃料供給系統を介してガスタービンに供給せずに第２の燃料供給系統に退避させて燃料処理装置に処理させることができ、また重質油改質装置の運転が安定した後には、生成された可燃性燃料をガスタービンに適切に供給できるよう切り換えて連携運転を行うことができる。したがって重質油改質装置の起動直後に発生する粗悪燃料をガスタービンで燃焼させずに処理することができる。さらに、燃料処理装置に、貯蔵タンクと燃料再利用系統とを設けることにより、貯蔵タンク内に一旦貯蔵された余剰分の燃料が、加圧・加熱されることにより重質油改質装置に供給可能な燃料として再利用可能となり、重質油の消費量を抑制することができる。
【００１３】
（２）また、上記第２の目的を達成するために、上記（１）の発電プラントにおいて、前記第１の燃料供給系統と第２の燃料供給系統のそれぞれに流量制御弁を設け、ガスタービンの負荷変化および負荷遮断等による前記第１の燃料供給系統における燃料流量の急激な変化に対し、前記第２の燃料供給系統に設けた流量制御弁を制御し、前記第１の燃料供給系統に設けた流量制御弁の上流側の圧力の変動を抑制するものとする。
【００１４】
これによりガスタービンに供給する燃料流量を急激に減少させ、タービン負荷を低下させても燃料供給系統に生じる余剰分の燃料を第２の燃料供給系統に退避させるよう調整できる。したがってガスタービンと重質油改質装置の連携運転時に発生する燃料供給系統の圧力変化を抑制することができる。
【００２５】
（３）また、上記第１及び第２の目的を達成するために、本発明は、重質油と超臨界状態の水を混合する混合器、この混合器により混合された燃料中の除去対象物質を脱離させる超臨界水反応器、その脱離した除去対象物質を補捉し外部に除去する捕捉器を有する重質油改質装置と、ガスタービンとを備え、前記重質油改質装置により生成された改質燃料をガスタービンに供給して燃焼させ発生した燃焼ガスでタービンを駆動し発電する発電プラントの運転方法において、前記改質燃料を処理するための燃料処理装置を設け、前記燃料処理装置に、前記重質油改質装置からの改質燃料を一旦貯蔵するための貯蔵タンクと、貯蔵された改質燃料を加圧・加熱した後に前記重質油改質装置へ再利用する燃料再利用系統とを設け、前記改質燃料の燃料供給系統を、その改質燃料を前記タービンに供給する第１の燃料供給系統と前記燃料処理装置に供給する第２の燃料供給系統の２系統に分けると共に、前記第１の燃料供給系統と第２の燃料供給系統のそれぞれに流量制御弁を設け、前記重質油改質装置の起動後、可燃成分の少ない粗悪燃料を、前記第２の燃料供給系統により前記燃料処理装置へ供給して処理し、前記重質油改質装置より発生する燃料の性状が安定し、前記第１の燃料供給系統より前記タービンに前記改質燃料を供給可能となると改質燃料をタービンに供給し、その後、ガスタービンの負荷変化および負荷遮断等による第１の燃料供給系統における燃料流量の急激な変化に対し、前記第２の燃料供給系統に設けた流量制御弁を制御し、前記第１の燃料供給系統に設けた流量制御弁の上流側の圧力の変動を抑制するものとする。
【００２６】
これにより上記（１）で述べたように重質油改質装置の起動直後に発生する粗悪燃料をガスタービンで燃焼させずに処理することができると共に、重質油の消費量を抑制することができ、また、上記（２）で述べたようにガスタービンと重質油改質装置の連携運転時に発生する燃料供給系統の圧力変化を抑制することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１の基本構成に係る発電プラントの全体構成図である。
【００２９】
図１において、本基本構成に係る発電プラント１は、概略的に言うと、重質油改質装置５と、ガスタービン７と、発電機８と、排熱回収ボイラー１３と、重質油改質装置５に対する燃料・水供給系統５０と、燃料処理装置６０と、重質油改質装置５で生成された改質燃料の供給系統４とを備えている。
【００３０】
改質燃料の供給系統４は改質燃料１０１をガスタービン７に供給する第１の燃料供給系統６と燃料処理装置６０に供給する第２の燃料供給系統９の２系統に分けられている。またガスタービン７に対しては、起動用の燃料供給系統１１が設けられている。
【００３１】
重質油改質装置５は、低質油燃料である重質油燃料１０３と超臨界状態の水１０４を混合する混合器１４と、混合器１４の混合物１０５を反応させ不純物である硫黄、バナジウムなどを炭化水素燃料から脱離させるための超臨界水反応器１５と、超臨界水反応器１５の反応物混合気１０６から不純物１０７を捕捉するための捕捉器１６と、捕捉器１６で不純物１０７を捕捉した捕捉剤１０８を洗浄する捕捉剤洗浄器１７とを備えている。
【００３２】
ガスタービン７は、圧縮機１８と、第１の燃料供給系統６及び起動用の燃料供給系統１１に接続された燃焼器１９と、その燃焼ガス１１２によって回転駆動されるタービン２０とを備え、発電機８はタービン２０に連結されている。
【００３３】
排熱回収ボイラー１３は、ガスタービン７の排気ガス１１７の排熱を利用して燃料・水供給系統５０の水１１６と重質油燃料１０３を加熱するものであり、燃料・水供給系統５０に対して熱交換器を構成している。
【００３４】
燃料・水供給系統５０は、重質油タンク２４、重質油加圧ポンプ２５、水源２６、水加圧ポンプ２７、加圧ポンプ２８を有し、重質油加圧ポンプ２５により供給された重質油燃料１０３は、排熱回収ボイラー１３で加熱されて重質油改質装置５の混合器１４に供給されるとともに、水加圧ポンプ２７により供給された水１１６は、加圧ポンプ２８で昇圧され、排熱回収ボイラー１３で加熱されて超臨界状態の水１０４となり、重質油改質装置５の混合器１４に供給される。
【００３５】
燃料処理装置６０は、一例として処理燃焼炉１０を有し、燃料１２０と、空気１２１の供給によって燃焼ガス１１４を発生させ、これを種火として改質燃料（通常、単独では着火しにくい粗悪燃料も含む）を燃焼処理する。
【００３６】
第１の燃料供給系統６は、流量制御弁２１と圧力制御弁２２を備え、第２の燃料供給系統９は流量制御弁２３を備えている。
【００３７】
次に、本基本構成の発電プラント１の動作を説明する。
【００３８】
〈ガスタービン７〉
まず始動時において、ガスタービン７は図示しない起動用モータ等の外部動力により駆動されることで、圧縮機１８が外気１１０を吸入・圧縮して燃焼器１９に圧縮空気１１１を送り込む。また同時に、燃焼器１９には起動用の燃料供給系統から起動用燃料１１３が送られ、燃焼器１９において圧縮空気１１１と起動用燃料１１３を混合して着火・燃焼が行われる。この燃焼により発生した燃焼ガス１１２が、タービン２０に供給されてタービン２０を回転駆動する。
【００３９】
起動用燃料１１３の流量の増加と共にタービン２０が昇速し、その後起動用モーターの離脱によりガスタービン７は自立運転を始め、さらに昇速を続けて無負荷定格回転数（０％負荷、１００％回転数）に達する。その後、発電機８の負荷を投入し、更には燃焼器１９へ供給する燃料流量の増加によりタービン２０入口のガス温度が上昇し、負荷が上昇する。タービン２０の排気ガス１１７の温度は、ガスタービン７の負荷上昇とともに上昇し、排気ガス１１７は排熱回収ボイラー１３を通過後、最終的に大気に放出される。
【００４０】
〈排熱回収ボイラー１３〉
水源２６から水加圧ポンプ２７により加圧供給された水１１６は、排熱回収ボイラー１３において一旦昇温され、その後、超臨界状態とするための圧力条件（約２５Ｍｐａ）まで、加圧ポンプ２８により加圧される。さらにガスタービン７の負荷上昇によって排気ガス１１７の温度が上昇し、加圧された水１１６が再び排熱回収ボイラー１３内で加熱されることにより超臨界状態の水１０４が生成される。また同時に、重質油タンク２４から重質油加圧ポンプ２５により加圧供給された重質油燃料１０３も、排熱回収ボイラー１３においてガスタービン７の排気ガス１１７の排熱を利用して加熱される。
【００４１】
〈重質油改質装置５〉
超臨界状態の水１０４と加熱された重質油燃料１０３は、重質油改質装置５内の混合器１４に供給され、所定の比率で混合される。重質油燃料１０３と超臨界状態の水１０４の混合物１０５は超臨界水反応器１５に送られ、超臨界水反応器１５内では超臨界状態の水１０４の加水分解剤作用により、重質油燃料１０３中に含まれる硫黄分やバナジウムなど、ガスタービン７の腐食等の原因となる不純物が炭化水素化合物から脱離される。その後、反応混合気１０６は捕捉器１６に送られ、捕捉器１６内に充填された捕捉剤１０８により不純物１０７が捕捉分離される。不純物１０７が除去された改質燃料１０１は、減圧された後に供給系統４の第１の燃料供給系統６、あるいは第２の燃料供給系統９を介してガスタービン７あるいは燃料処理装置６０に供給される。一方、捕捉器１６内で反応混合気１０６から不純物１０７を捕捉した捕捉剤１０８は捕捉剤洗浄器１７に送られ、不純物１０７を洗浄除去した後、さらに新規投入用捕捉材１０９が加えられて捕捉器１６内に送られる。
【００４２】
〈第１の燃料供給系統６、第２の燃料供給系統９〉
上述したように改質燃料の供給系統４は、改質燃料１０１をガスタービン７に供給する第１の燃料供給系統６と燃料処理装置６０に供給する第２の燃料供給系統９に分けられ、重質油改質装置５で生成された改質燃料１０１はガスタービン７又は燃料処理装置６０に供給される。
【００４３】
重質油改質装置５において、混合器１４への重質油燃料１０３または超臨界状態の水１０４の供給が遅れたり、あるいは超臨界状態の水１０４の供給が計画よりも多くなった場合は、可燃成分の少ない粗悪な燃料が生成されることになる。本実施の形態では、この粗悪燃料を第２の燃料供給系統９を介して燃料処理装置６０に供給し、ガスタービン７での粗悪燃料の混焼による不安定燃焼を防止する。
【００４４】
また第１の燃料供給系統６では、流量制御弁２１の開度と流量制御弁２１の前後の差圧によりガスタービン７への燃料の供給流量が決定し、その供給流量は流量制御弁２１の開度を調整することにより行う。
【００４５】
このとき、ガスタービン７の負荷変化に対し流量制御弁２１の開度調整によりガスタービン７への燃料流量を変化させる場合は、燃料処理装置６０の流量制御弁２３にて圧力制御弁２２の前圧の変動を制御する（流量の制御方法は、図２を用いて説明する）。このようにすることで、ガスタービン７の負荷変化に対し、圧力制御弁２２の前圧をほぼ一定条件とすることが可能となる。
【００４６】
〈処理燃焼装置６０〉
処理燃焼炉１０は、燃料１２０と空気１２１を供給して燃焼ガス１１４を発生させ、その熱によって第２の燃料供給系統９を介して供給された改質燃料１０１を燃焼処理する。処理後の排気ガス１１４は、所定の処理をしたのち大気に放出される。なお、この処理燃焼炉１０は燃料処理装置６０の一例であり、ボイラーであってもよい。
【００４７】
次に、本基本構成の発電プラントの起動時の運転例を図２を用いて説明する。
【００４８】
図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、ガスタービン７に供給される起動用燃料１１３、ガスタービン７に供給される改質燃料１０１、燃料処理装置６０に供給される改質燃料１０１のそれぞれの流量変化をガスタービン７が起動してから無負荷定格回転数に至り、さらに定格負荷状態に至るまでの間について示したものである。
【００４９】
まず図２（ａ）において、上述したように図示しない起動モータ等の外部動力の駆動により、ガスタービン７が着火条件となる回転数に達すると起動用燃料１１３が燃焼器１９に供給され、圧縮空気１１１と混合して着火が行われる（図２（ａ）のｆ点）。燃焼器１９の着火後、起動用燃料１１３の流量を次第に増加することによりガスタービン７が昇速し、起動モータの離脱により自立運転に移り、その後さらに昇速して定格回転数（１００％回転数）に達する。回転数が整定した後、発電機８の負荷投入および起動用燃料１１３の流量の増加とともに、ガスタービン７の負荷が上昇する。
【００５０】
一方、ガスタービン７の起動とは別に重質油改質装置５を起動し、改質燃料１０１の生成を開始する（図２（ｃ）のｏ点）。この重質油改質装置５の起動直後には改質燃料１０１の生成量が少なく、ガスタービン７による燃焼が困難な粗悪燃料が生成される可能性が高い。そこで、燃料性状が安定するまでは、第１の燃料供給系統６の流量制御弁２１を閉じ、第２の燃料供給系統９の流量制御弁２３を開け、全ての燃料を第２の燃料供給系統９を介して燃料処理装置６０に供給し、熱反応処理する（図中ｏ−ｃの範囲）。
【００５１】
その後、ある時間（図中のｃ−ａの範囲）を経て燃料性状を安定化させた後、ガスタービン７に対し、起動用燃料１１３と改質燃料１０１の供給切換操作が行われる。図２（ａ）〜（ｃ）中のａ−ｂの範囲が、その供給切換操作での流量変化を示しており、起動用燃料１１３の流量を一定の比率で減少させるとともに、ガスタービン７に対する改質燃料１０１の供給流量を一定の比率で増加させ、燃料切替を行う。この改質燃料１０１の供給流量の増加は、第１の燃料供給系統６の流量制御弁２１の開度を増加させることにより行う。この場合、改質燃料１０１の発熱量が低下し、改質燃料１０１で単独燃焼が困難な場合は、起動用燃料を完全に止めることなく混焼で運用できるものとする。
【００５２】
上記の供給切替操作後は、負荷上昇に伴ってガスタービン７への燃料流量を増加させ、定格負荷状態（１００％負荷）にする。
【００５３】
一方、燃料処理装置６０においては、ガスタービン７への改質燃料１０１の流量増加に伴い、流量制御弁２３の開度を減少させることで燃料流量を減少させ、第１の燃料供給系統６の圧力制御弁２２の前圧をほぼ一定条件とするように、流量を変化させる（図２（ｃ）中のａ−ｂおよび定格負荷までの範囲）。
【００５４】
以上のように構成した本基本構成によれば、次の効果が得られる。
【００５５】
重質油改質装置５の起動後は、重質油燃料１０３および超臨界状態の水１０４を瞬時に計画比率に設定するのは困難であり、また、重質油改質装置５の超臨界水反応器１５において、燃料と水が混合して反応するには滞留時間が必要となる。そのため、従来技術では重質油改質装置５の起動直後からガスタービン７で燃焼可能な改質燃料１０１を供給するのは困難であった。しかし本実施の形態の発電プラント１によれば、重質油改質装置５の起動直後から燃料性状が計画組成となるまでは、上記のように第２の燃料供給系統９に燃焼困難な燃料（粗悪燃料）を供給し、燃料処理装置６０にて粗悪燃料を処理することにより、重質油改質装置５の起動直後に発生する粗悪燃料をガスタービン７で燃焼させずに処理することができる。
【００５６】
またガスタービン７と重質油改質装置５との連携運転時においては、ガスタービン７の負荷変化や負荷遮断などにより、ガスタービン７に必要となる燃料流量が変化するため、その変化に応じて重質油改質装置５での生成燃料量を変化させるのは困難である。前述したように、重質油改質装置５では、重質油燃料１０３と超臨界状態の水１０４を混合し、それらを反応させることによって改質燃料１０１が生成されることになり、その生成には反応時間が必要となる。したがって、重質油改質装置５側でガスタービン７の流量変化を考慮し、それに合わせて改質燃料１０１の生成量を制御するのは事実上困難と考えられる。
【００５７】
これらの課題は、上述のように、ガスタービン７に燃料を供給する第１の燃料供給系統６のほかに、燃料処理を行える燃料処理装置６０とそれに燃料を供給する第２の燃料供給系統９を設けることで解決できる。例えばガスタービン７の負荷を上昇させる場合、ガスタービン７への燃料流量を増加させるため、第１の燃料供給系統６の流量制御弁２１の開度を増加させると共に、燃料処理装置６０へ供給する第２の燃料供給系統９での流量制御弁２３の開度を減少させて燃料流量を減少させ、第１の燃料供給系統６の圧力がガスタービン７の負荷上昇によって減少するのを防ぐことが可能となる。一方、ガスタービン７が負荷降下する際には、ガスタービン７への第１の燃料供給系統６の燃料流量を減少させるため、第１の燃料供給系統６の流量制御弁２１の開度を減少させると共に、第２の燃料供給系統９の流量制御弁２３の開度を増加させて燃料処理装置６０への燃料流量を増加させる。
【００５８】
このようにすることで、ガスタービン７の負荷変化にかかわらず、改質燃料の供給系統４や第１の燃料供給系統６の圧力がほぼ一定状態に保たれ、ガスタービン７ヘの燃料流量の制御が可能となる。逆に、改質燃料１０１の供給圧力が変化すると、第１の燃料供給系統６の流量制御弁２１の開度が一定であっても、ガスタービン７に供給される燃料流量が変化するため、設定負荷に対するタービン入口温度が異なり、ガスタービン７の負荷制御が困難となる。なお、これら第１の燃料供給系統６および第２の燃料供給系統９で圧力バランスを制御するには、重質油改質装置５において、ガスタービン７に必要な最大燃料流量よりも過剰な量を生成することが重要となる。以上により、本基本構成の発電プラント１は、ガスタービン７と重質油改質装置５の連携運転時に発生する改質燃料の供給系統４の圧力変化を抑制できる。
【００５９】
また、水１１６を超臨界状態とするためには加熱源が必要であるが、その熱源として本実施の形態のようにガスタービン７の排熱を利用する排熱回収ボイラー１３を用いる以外に、独立して起動・運転可能なボイラーを別に用いる方法が考えられる。しかしこの場合、超臨界状態とするための圧力が約２５ＭＰａ（ガスタービン燃焼器１９圧力の約１５倍）と高圧になること、さらには超臨界状態にする水１１６の量も多いため、それに伴いボイラーの容量も大きいものが必要となり、設備コストの大幅な増加が問題となる。
【００６０】
しかし本基本構成の発電プラント１においては、ガスタービン７の起動用に設けた起動用の燃料供給系統１１が上記大容量ボイラーよりもコストが低く、また重質油改質装置５が起動できないとガスタービン７が起動できないという制約がなくなるといった利点がある。そのため重質油改質装置５の起動・安定化を待たずとも、ガスタービン７を起動することができ、そしてガスタービン７の排熱が超臨界状態を成すことのできる温度（約５００℃）にまで高められる負荷条件に達してから（図２（ｃ）中のｏの時点）重質油改質装置５の起動を始めればよい。したがって本基本構成の発電プラント１によれば、重質油改質装置５の起動専用のボイラーを設けることなく超臨界状態の水１０４を生成し重質油改質装置５を起動できる。
【００６１】
本発明の第２の基本構成を図３により説明する。図中、図１に示す部分と同等の部分には同じ符号を付し説明を省略する。本基本構成は、第２の燃料供給系統９にバッファータンクを設けたものである。
【００６２】
図３において、第２の燃料供給系統９は、流量制御弁２３の上流側に分岐して設けたバッファータンク入口遮断弁３１と、バッファータンク入口遮断弁３１の上流側に設けた圧力検出器３２と、第２の燃料供給系統９の流量制御弁２３の下流側に分岐して設けたバッファータンク出口遮断弁３３と、バッファータンク入口遮断弁３１およびバッファータンク出口遮断弁３３を接続するように設けたバッファータンク本体３４とを備えている。
【００６３】
なお以上において、圧力検出器３２とバッファータンク入口遮断弁３１とバッファータンク出口遮断弁３３とバッファータンク本体３４は、第２の燃料供給系統９の流量制御弁２３の上流側と下流側の両方に接続するように設けられ、上流側の圧力が設定値以上に昇圧した場合に上流側の燃料を吸収可能なバッファータンク３５を構成している。
【００６４】
ガスタービン負荷の急激な降下により、第１の燃料供給系統６の圧力制御弁２２および流量制御弁２１において燃料流量を瞬時に低下させる時、それらの制御弁の動作よりも第２の燃料供給系統９の流量制御弁２３の応答性が遅い場合は、改質燃料の供給系統４の圧力が上昇し、重質油改質装置５がトラブルを引き起こす可能性がある。本基本構成のバッファータンク３５はそれらを回避しようとするものである。
【００６５】
まず、圧力検出器３２により第２の燃料供給系統９の流量制御弁２３の上流側の圧力が上昇したと検出されたときには、バッファータンク入口遮断弁３１が開動作となりバッファータンク本体３４に燃料が供給され、第２の燃料供給系統９の圧力上昇を回避する。その後、バッファータンク本体３４内の圧力が更に上昇した場合には、バッファータンク入口遮断弁３１を閉め、バッファータンク出口遮断弁３３を開動作させることでバッファータンク本体３４内の燃料を燃料処理装置６０に供給する。このように余剰分の燃料を一時的にバッファータンク３５に退避させている間に第２の燃料供給系統９の流量制御弁２３を開動作させることにより、第１の燃料供給系統６の流量制御弁２１と第２の燃料供給系統９の流量制御弁２３の動作の時間差による改質燃料の供給系統４及び第１の燃料供給系統６の圧力上昇を防ぎ、重質油改質装置５のトラブルを防止できる。
【００６６】
本発明の第１の実施の形態を図４により説明する。図中、図３に示す部分と同等の部分には同じ符号を付し説明を省略する。本実施の形態は、第２の燃料供給系統９において処理燃焼炉１０の代わりに貯蔵タンクと燃料再利用系統を設けたものである。
【００６７】
図４において、第２の燃料供給系統９は、第２の燃料供給系統９の流量制御弁２３の下流側に設けた貯蔵タンク４１と、貯蔵タンク４１から排熱回収ボイラー１３を通過して重質油改質装置５の混合器１４と接続する燃料再利用系統４２と、燃料再利用系統４２の上流側に設けた吐出燃料流量制御弁４３と、燃料再利用系統４２の排熱回収ボイラー１３の上流側に設けた加圧ポンプ４４とを備えている。
【００６８】
第２の燃料供給系統９より供給されて貯蔵タンク４１内に一旦貯蔵された改質燃料１０１を、吐出燃料流量制御弁４３により流量を調整しながら燃料再利用系統４２に吐出し、加圧ポンプ４４によって加圧した後、排熱回収ボイラー１３によって再加熱する。これにより重質油改質装置５で再利用可能な燃料となり、再び重質油改質装置５の混合器１４に戻すことで低質油燃料の消費量を抑制することが可能となる。
【００６９】
なお、本実施の形態における燃料再利用系統４２は、貯蔵タンク４１に貯蔵された改質燃料１０１を加熱・加圧することにより再利用可能とする構成であるが、これに限られず、貯蔵タンク４１内に貯蔵された改質燃料１０１を、水と油に分離し、それらを再利用する装置としても同様の効果が得られる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、重質油改質装置が起動直後の不安定な状態で粗悪燃料を生成した場合でも、第１の燃料供給系統を介してガスタービンに供給せずに第２の燃料供給系統に退避させて燃料処理装置に処理させることができ、また重質油改質装置の運転が安定した後には、生成された可燃性燃料をガスタービンに適切に供給できるよう切り換えて連携運転を行うことができる。したがって重質油改質装置の起動直後に発生する粗悪燃料をガスタービンで燃焼させずに処理することができる。
【００７１】
また本発明によれば、ガスタービンに供給する燃料流量を急激に減少させ、タービン負荷を低下させた場合でも、燃料供給系統に生じる余剰分の燃料を第２の燃料供給系統に退避させるよう調整できる。したがってガスタービンと重質油改質装置の連携運転時に発生する燃料供給系統の圧力変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の基本構成に係る発電プラントの全体構成図である。
【図２】  ガスタービンの起動から無負荷定格回転数に至り、さらに定格負荷状態に至るまで連続して行われる起動操作の一例において、各燃料供給系統における燃料流量の変化推移を示したものである。
【図３】  本発明の第２の基本構成に係る発電プラントの全体構成図である。
【図４】  本発明の第１の実施の形態に係る発電プラントの全体構成図である。
【符号の説明】
１  第１の実施の形態の発電プラント
２  第２の実施の形態の発電プラント
３  第３の実施の形態の発電プラント
４  改質燃料の供給系統
５  重質油改質装置
６  第１の燃料供給系統
７  ガスタービン
８  発電機
９  第２の燃料供給系統
１０  処理燃焼炉
１１  起動用の燃料供給系統
１３  排熱回収ボイラー
１４  混合器
１５  超臨界水反応器
１６  捕捉器
１７  捕捉剤洗浄器
１８  圧縮機
１９  燃焼器
２０  タービン
２１  第１の燃料供給系統の流量制御弁
２２  圧力制御弁
２３  第２の燃料供給系統の流量制御弁
２４  重質油タンク
２５  重質油加圧ポンプ
２６  水源
２７  水加圧ポンプ
２８  加圧ポンプ
３１  バッファータンク入口遮断弁
３２  圧力検出器
３３  バッファータンク出口遮断弁
３４  バッファータンク本体
３５  バッファータンク
４１  貯蔵タンク
４２  燃料再利用系統
４３  吐出燃料流量制御弁
４４  加圧ポンプ
５０  燃料・水供給系統
６０  燃料処理装置
１０１  改質燃料
１０２  排気ガス
１０３  重質油燃料
１０４  超臨界状態の水
１０５  混合物
１０６  反応混合気
１０７  不純物
１０８  捕捉剤
１０９  新規投入捕捉剤
１１０  外気
１１１  圧縮空気
１１２  燃焼ガス
１１３  起動用燃料
１１４  燃焼ガス
１１６  水
１１７  排気ガス
１１９  排気ガス
１２０  燃料
１２１  空気
【図１】
0003839693.tif 000002
【図２】
0003839693.tif 000003
【図３】
0003839693.tif 000004
【図４】
0003839693.tif 000005