(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの回転軸に接続されそのガスタービンにより駆動される発電機と、上記ガスタービンの燃焼器温度を計測するための温度計と、灯油や軽油などの液体化石燃料を貯溜する液体化石燃料タンクと、乳化剤と液体燃料と水とを主成分とし且つこれら乳化剤と液体燃料と水とが予め混入されたエマルジョン燃料を貯溜するエマルジョン燃料タンクと、上記ガスタービンの燃焼器に接続されそのガスタービンの燃焼器に上記液体化石燃料及び上記エマルジョン燃料を供給するための燃料供給ラインと、該燃料供給ラインと上記液体化石燃料タンクとを結ぶ液体化石燃料供給ラインと、上記燃料供給ラインと上記エマルジョン燃料タンクとを結ぶエマルジョン燃料供給ラインと、上記液体化石燃料供給ライン及び上記エマルジョン燃料供給ラインのうちいずれか一方を上記燃料供給ラインに連通させるべく切り替えるための燃料切替え弁と、該燃料切替え弁に接続されその燃料切替え弁を制御するための制御部とを備え、
該制御部は、上記ガスタービンを始動させる際に、上記発電機により上記ガスタービンの回転軸を回転させると共に、上記燃料切替え弁により上記燃料供給ラインと上記液体化石燃料供給ラインとを連通させて、上記液体化石燃料を上記ガスタービンの燃焼器に供給して燃焼させ、
上記温度計により計測された燃焼器温度が所定温度に達したときに、上記燃料切替え弁により上記燃料供給ラインと上記エマルジョン燃料供給ラインとを連通させて、上記エマルジョン燃料を上記ガスタービンの燃焼器に供給して燃焼させ、
上記ガスタービンを停止させる際に、上記燃料切替え弁により上記燃料供給ラインと上記液体化石燃料供給ラインとを連通させて、上記液体化石燃料を上記ガスタービンの燃焼器に供給して燃焼させ、所定時間経過後、上記液体化石燃料の供給を停止する、
ことを特徴とするガスタービンの燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機やエンジン等に用いられるガスタービンの燃料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、本発明者らは、従来の石油系液体化石燃料等に代わる新しい燃料として、クリーンで熱効率に優れたエマルジョン燃料を開発し、多くの分野で注目を浴びている（特願平７−２７３１１０号等）。
【０００３】
このエマルジョン燃料は、合成アニオン系界面活性剤と蒸留水のムース状乳化剤と、灯油等の石油系液体燃料材とからなる濃縮エマルジョン燃料材に、容量比で１〜２倍程度の水を混合攪拌してなるものであり、単独燃焼で高い燃焼熱を発生することができると共に、燃焼時における排ガス中の煤塵や窒素酸化物が極めて少なく、長期の保存でも安定している等といった優れた特長を有している。
【０００４】
そして、現在、本発明者らはこのような優れたエマルジョン燃料を、例えば、火力発電所のボイラーや、ガスタービン、レシプロエンジン等の燃料として利用すべく効果的に燃焼させる方法を鋭意研究開発している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このエマルジョン燃料をガスタービンの燃料としてそのまま従来の石油系液体化石燃料に代えて使用した場合、ガスタービンの始動時に良好に着火せず、燃焼が行われ難いといった不都合がある。
【０００６】
これは、エマルジョン燃料が多くの水分を含有して着火温度が４００℃以上を要するからであり、ガスタービンの燃焼器が冷えた状態の始動時において、点火プラグなどの点火手段を用いても容易に点火が行われない。
【０００７】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、ガスタービンの燃料としてエマルジョン燃料を効果的に利用することができる新規なガスタービンの燃料供給装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、ガスタービンの回転軸に接続されそのガスタービンにより駆動される発電機と、上記ガスタービンの燃焼器温度を計測するための温度計と、灯油や軽油などの液体化石燃料を貯溜する液体化石燃料タンクと、乳化剤と液体燃料と水とを主成分とし且つこれら乳化剤と液体燃料と水とが予め混入されたエマルジョン燃料を貯溜するエマルジョン燃料タンクと、上記ガスタービンの燃焼器に接続されそのガスタービンの燃焼器に上記液体化石燃料及び上記エマルジョン燃料を供給するための燃料供給ラインと、該燃料供給ラインと上記液体化石燃料タンクとを結ぶ液体化石燃料供給ラインと、上記燃料供給ラインと上記エマルジョン燃料タンクとを結ぶエマルジョン燃料供給ラインと、上記液体化石燃料供給ライン及び上記エマルジョン燃料供給ラインのうちいずれか一方を上記燃料供給ラインに連通させるべく切り替えるための燃料切替え弁と、該燃料切替え弁に接続されその燃料切替え弁を制御するための制御部とを備え、該制御部は、上記ガスタービンを始動させる際に、上記発電機により上記ガスタービンの回転軸を回転させると共に、上記燃料切替え弁により上記燃料供給ラインと上記液体化石燃料供給ラインとを連通させて、上記液体化石燃料を上記ガスタービンの燃焼器に供給して燃焼させ、上記温度計により計測された燃焼器温度が所定温度に達したときに、上記燃料切替え弁により上記燃料供給ラインと上記エマルジョン燃料供給ラインとを連通させて、上記エマルジョン燃料を上記ガスタービンの燃焼器に供給して燃焼させ、上記ガスタービンを停止させる際に、上記燃料切替え弁により上記燃料供給ラインと上記液体化石燃料供給ラインとを連通させて、上記液体化石燃料を上記ガスタービンの燃焼器に供給して燃焼させ、所定時間経過後、上記液体化石燃料の供給を停止するようにしたものである。
【０００９】
従って、着火温度の高いエマルジョン燃料を燃焼器内において効果的に燃焼させることができると共に、ガスタービンの再起動時においても良好に起動することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本発明に係るガスタービンの燃料供給装置を示すものであり、図中１は従来のガスタービン、２はこのガスタービン１に接続された発電機、３はこのガスタービン１に燃料を供給する燃料供給ラインである。
【００１２】
ガスタービン１は、従来周知のように略円筒状をしたケーシング４内に、圧縮機５と、燃焼器６と、タービン７とを主に収容したものであり、ケーシング４の開口端から吸い込んだ燃焼空気を圧縮機５で圧縮した後、燃焼器６内において、この圧縮空気とノズル８から噴き出される燃料を混ぜて燃焼させ、その燃焼で発生した高温高圧の燃焼ガスでタービン７を高速回転させるようになっている。また、この燃焼器６には、燃焼器６の温度を計測する熱電対などの温度計９が設けられており、その計測値を制御部１０に入力するようになっている。
【００１３】
発電機２は、このタービン７の回転軸７ａに、直接又は図示しない変速機などを介して接続しており、タービン７に伴って回転する図示しないロータ等を回転させることによって発電を行うようになっている。
【００１４】
燃料供給ライン３は、燃焼器６のノズル８側に、本発明者らが開発したエマルジョン燃料、または灯油や石油などの従来の石油系液体化石燃料を供給するものであり、その下流側は、電磁バルブやエアーバルブ等の燃料切替え弁１１を介して液体化石燃料供給ライン１２と、エマルジョン燃料供給ライン１３との二つのラインが接続されている。
【００１５】
この燃料切替え弁１１は電磁バルブやエアーバルブ等であり、燃料供給ライン３を液体化石燃料供給ライン１２とエマルジョン燃料供給ライン１３とのいずれかに接続すべく任意に切り替えるようになっている。
【００１６】
そして、この一方の液体化石燃料供給ライン１２には液体化石燃料Ｓが貯溜された液体化石燃料タンク１４が接続されており、ライン上に設けられた供給ポンプ１５によって液体化石燃料Ｓを燃料切替え弁１１を介して燃料供給ライン３側に任意に供給するようになっている。他方、エマルジョン燃料供給ライン１３にも同様に、エマルジョン燃料Ｎを貯溜するエマルジョン燃料タンク１６が接続されており、ライン上に設けられた供給ポンプ１７によってエマルジョン燃料Ｎを燃料切替え弁１１を介して燃料供給ライン３側に任意に供給するようになっている。
【００１７】
また、これら燃料切替え弁１１，供給ポンプ１５，１７は、温度計９と同様に制御部１０に接続されており、制御部１０に組み込まれたマイクロコンピュータ等によって自動的にあるいは、作業員の手動によって、その開閉及び作動停止等が遠隔制御されるようになっている。
【００１８】
エマルジョン燃料タンク１６内に貯溜されているエマルジョン燃料Ｎは、上述したように本発明者らが新規に開発したものであり、アニオン系界面活性剤からなる乳化剤と、灯油や軽油などの石油系の液体化石燃料と、水を主成分とするものである（特願平７−２７３１１０号）。
【００１９】
具体的には、アニオン系界面活性剤のアルキルエーテル硫酸エステルナトリウムとアルキルベンゼン酸ナトリウムとの混合液である合成アニオン系界面活性剤溶液、又は同じくアニオン系界面活性剤のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム塩とアルファオレフィンスルホン酸ナトリウム塩との混合液である合成アニオン系界面活性剤溶液に、蒸留水を投入攪拌して気泡性を均一に含有するムース状乳化剤を形成すると共に、このムース状乳化剤に、灯油や軽油等の石油系液体燃料を混入攪拌して濃縮エマルジョン燃料材を製造した後、この濃縮エマルジョン燃料材に、容量比で０．２〜２．０倍の水を混入してなるものである。そして、このエマルジョン燃料Ｎは、長期の保存でも分離することなく、化学的安定性に優れ、かつ燃焼後は他の加熱手段や燃料を用いることなく、従来の石油系液体燃料と同様に、単独燃焼で最高約１２００℃以上の高い燃焼熱を発生すると共に、クリーンな燃焼排ガスを排出できる等といった点が既に本発明者らの行った実験の結果、明らかとなっている。
【００２０】
一方、液体化石燃料タンク１４内に貯溜されている液体化石燃料Ｓは、灯油や軽油などの一般的な液体化石燃料の他に、ＬＮＧ（液化天然ガス）、ＬＰＧ（液化プロパンガス）、ガソリン、重油等の着火温度が低い石油系液体化石燃料、或いはこれらの混合燃料であれば良く、特に限定されるものではない。
【００２１】
次に、このような構成を用いて燃料供給方法の一例を図１を参照しながら図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２２】
先ず、ガスタービン１を運転開始する際には、制御部１０によって燃料切替え弁１１を制御して、燃料供給ライン３と液体化石燃料供給ライン１２を連通させた後、供給ポンプ１５を駆動して液体化石燃料タンク１４内の液体化石燃料Ｓをガスタービン１側に供給する。この時、エマルジョン燃料供給ライン１３は閉じた状態となっていることから、エマルジョン燃料タンク１６内のエマルジョン燃料Ｎはガスタービン１側には供給されない状態となっている。
【００２３】
ガスタービン１側に供給された液体化石燃料Ｓはノズル８から燃焼器６内に噴射されると同時に図示しない点火プラグなどによって着火され、圧縮機４側から送られる燃焼空気によって燃焼器６内で燃焼されて高温・高圧の燃焼排ガスを発生してタービン７を駆動する。そして、このタービン７の駆動によってタービン７の回転軸７ａが回転され、これに連結された発電機２を駆動して発電を行うことになる。尚、このガスタービン１の始動時においては、燃焼空気を燃焼器６側に供給するために発電機２をスターターとして用いても良い。
【００２４】
このようにして燃焼器６内で液体化石燃料Ｓの燃焼が始まると、その燃焼器６の温度が温度計９によって計測され、その信号が温度計９から制御部１０に送られる。制御部１０はこの燃焼器６の温度が４００℃以上に達するまで液体化石燃料の供給を続け、その燃焼を継続して燃焼器６を加熱する。そして、この燃焼によって燃焼器６の温度が４００℃以上に達すると、制御部１０は供給ポンプ１５を停止すると同時に、燃料切替え弁１１をエマルジョン燃料供給ライン１３側に切り替えて供給ポンプ１７を駆動してガスタービン１に供給する燃料を液体化石燃料Ｓからエマルジョン燃料Ｎに切り替える。燃焼器６側に供給されたエマルジョン燃料は燃焼器６内の温度が既に４００℃以上になっているので、ノズル８から噴射されると同時に着火して燃焼が行われ、液体化石燃料Ｎの場合と同様に高温高圧の燃焼排ガスを発生させてタービン７を駆動することになる。
【００２５】
次に、このガスタービン１を停止する際には、制御部１０が燃料切替え弁１１を制御してガスタービン１側に供給する燃料を再びエマルジョン燃料Ｎから液体化石燃料Ｓに戻して暫く（２〜３分程度）、燃焼させた後、供給ポンプ１５を止めて液体化石燃料Ｓの供給を停止することになる。
【００２６】
すなわち、エマルジョン燃料Ｎを供給した状態でガスタービン１を停止すると、エマルジョン燃料Ｎ中の水滴が燃焼器６内に残った状態となると共に、燃料供給ライン６内にもエマルジョン燃料Ｎが残ったままとなって、次回の運転開始時に燃焼器６内においてに液体化石燃料の着火が良好に行われなくなってしまうからである。
【００２７】
このように本発明はガスタービン１の運転開始時と、終了時のみに従来の液体化石燃料を用い、本燃焼時に本発明者らが開発した新規なエマルジョン燃料を使用するようにしたため、エマルジョン燃料によってガスタービンを効果的に運転することができる。しかも、上述したように、このエマルジョン燃料は水を大量に含んでいる等から燃料コストも安価に抑えることが可能となると同時に、煤塵や窒素酸化物が極めて少ないクリーンな排ガスを排出することができる。
【００２８】
尚、本実施の形態では、ガスタービン発電を例にして説明したが、ガスタービンを用いた推進機、例えば、ターボプロップエンジン、ターボシャフトエンジン、ターボファンエンジン、ターボジェットエンジン、ラムジェットエンジンなどにも同様に適用できることは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、本発明者らが開発したクリーンで安価なエマルジョン燃料によってガスタービンを安価に、かつ効果的に運転制御することができる等といった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るガスタービンの燃料供給装置の一形態を示す構成図である。
【図２】  燃料供給方法の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１    ガスタービン
２    発電機
３    燃料供給ライン
４    ケーシング
５    圧縮機
６    燃焼器
７    タービン
１０  制御部
１１  燃料切替え弁
１４  液体化石燃料タンク
１６  エマルジョン燃料タンク
Ｓ    液体化石燃料
Ｎ    エマルジョン燃料
【図１】
0003789575.tif 000002
【図２】
0003789575.tif 000003