改质燃料燃烧气体涡轮机系统及其运转方法

专利名称：改质燃料燃烧气体涡轮机系统及其运转方法
技术领域：
本发明涉及把重油改质后的改质燃料作为燃料燃烧的改质燃料燃烧气体涡轮机系统以及改质燃料燃烧气体涡轮机系统的运转方法。
背景技术：
在对于气体涡轮机装置的燃料进行比较的场合，重油比LNG和轻油便宜，但是因为粘度高，而且含有高浓度的硫磺或者重金属成分，所以不适合气体涡轮机用的燃料。
因此，为把该廉价的重油作为燃料有效地利用，正在研究、开发各种把重油轻质化、或者脱硫磺化以及脱金属化、改质为对于气体涡轮机装置也可以利用的燃料的方法。
在特开2002-338973号公报中，公开了关于使水和重油在25MPa、380℃左右高压高温的反应条件下反应，进行重油的热分解和加水分解，从重油生成改质燃料作为气体涡轮机的燃料供给的燃料改质系统的技术。
专利文献1特开2002-338973号公报。

发明内容
在特开2002-338973号公报中记载的燃料改质系统中，为使重油进行水热反应从重油制造优质的改质燃料，需要成立为改质重油的最适合的高温高压的条件。
但是，根据原油的产地或者石油制造制造商的调合方法的不同作为生成改质燃料的对象的重油的组成有种种不同。因此，重油的改质条件(温度，压力)需要选定对应重油的组成的不同的适当的改质条件来制造改质材料。
特别是在改质在重油的组成中包含沥青质成分多的重油的场合，若不选定适当的改质条件，则在改质的过程中或者发生焦化，或者伴随改质生成的焦油的浓度升高，向外部排出困难，在改质处理中引起故障。
但是，在现有技术中在重油的改质时还未进行考虑了重油的组成的差异的改质控制，在从重油生成高质量的改质燃料方面重油的组成的差异经常造成故障。
本发明的目的是提供改质燃料燃烧气体涡轮机系统以及改质燃料燃烧气体涡轮机系统的运转方法，其即使在成为改质的对象的重油的组成不同、在重油的组成中包含沥青质成分多的场合，也选定与重油的组成对应的适当的改质条件经常生成优质的改质燃料。
本发明的改质燃料燃烧气体涡轮机系统，其具有在高压状态下加热重油的重油加热器；在高压状态下加热水的水加热器；混合高温高压的水和重油使之进行水热反应后从重油制造改质燃料的燃料改质器；和把用燃料改质器制造的改质燃料作为燃料驱动的气体涡轮机装置；其特征在于，具有对于用重油加热器加热的高温高压的重油以及用水加热器加热的高温高压的水、分别检测介电常数或者溶解度的检测器；在给重油加热器供给加热介质的系统内装备的调整重油加热器的加热量的第一温度调整阀以及在给水加热器供给加热介质的系统内装备的调整水加热器的加热量的第二温度调整阀、或者在给重油加热器供给重油的系统内装备的调整重油的压力的第一压力调整阀以及在给水加热器供给水的系统内装备的调整水的压力的第二压力调整阀；根据用检测器检测到的重油以及水的介电常数或者溶解度、调节第一温度调整阀以及第二温度调整阀、或者第一压力调整阀以及第二压力调整阀的至少一个调整阀、分别控制供给燃料改质器的高温高压的重油以及高温高压的水的介电常数或者溶解度的控制装置。
另外，本发明的改质燃料燃烧气体涡轮机系统的运转方法，其特征在于，在重油加热器中在高压状态下加热重油、在水加热器中在高压状态下加热水、在燃料改质器中混合高温高压的水和重油使之进行水热反应来从重油制造改质燃料，在气体涡轮机装置中把改质燃料作为燃料进行驱动，对于用重油加热器加热的高温高压的重油以及用水加热器加热的高温高压的水分别检测介电常数或者溶解度，根据该检测到的介电常数或者溶解度，调节在给重油加热器供给加热介质的系统内装备的调整重油加热器的加热量的第一温度调整阀以及在给水加热器供给加热介质的系统内装备的调整水加热器的加热量的第二温度调整阀、或者在给重油加热器供给重油的系统内装备的调整重油的压力的第一压力调整阀以及在给水加热器供给水的系统内装备的调整水的压力的第二压力调整阀的至少一个调整阀的阀开度，分别控制供给燃料改质器的高温高压的重油以及高温高压的水的介电常数或者溶解度。
根据本发明，即使在成为改质的对象的重油的组成不同且在重油的组成中包含沥青质成分多的场合，也能实现选定与重油的组成对应的适当的改质条件来经常生成优质的改质燃料的改质燃料燃烧气体涡轮机系统以及改质燃料燃烧气体涡轮机系统的运转方法。


图1是表示本发明的一个实施例的改质燃料燃烧气体涡轮机系统的概略结构图。
图2是表示压力规定条件中的水蒸气的温度和介电常数的关系的水蒸气的介电常数特性图。
图3是表示常温常压中的一般的油种类和介电常数的关系的油种类的介电常数特性图。
图4是表示图1的实施例的改质燃料燃烧气体涡轮机系统中的压力条件规定方式的控制的控制流程图。
图5是表示图1的实施例的改质燃料燃烧气体涡轮机系统中的温度条件规定方式的控制的控制流程图。
图6是表示图1的实施例的改质燃料燃烧气体涡轮机系统中的控制装置的控制框图。
具体实施例方式
下面参照

作为本发明的一个实施例的改质燃料燃烧气体涡轮机系统。
第一实施例使用图1说明作为本发明的一个实施例的改质燃料燃烧气体涡轮机系统。
在图1所示的作为本发明的实施例的改质燃料燃烧气体涡轮机系统中，使重油进行水热反应从重油制造优质的改质燃料的设备，作为重油系统，具有贮藏重油1a的重油槽1、和通过重油泵5把在重油槽1中贮藏的重油1a通过配管81供给加热加压到高温高压(200～400℃，10～30MPa)的重油加热器4。
另外，作为水系统，具有贮藏纯度高的水或者纯水3a的纯水槽3、和通过纯水泵6把在纯水槽3中贮藏的纯水3a通过配管82供给加热加压到高温高压(350～500℃，10～30MPa)的水加热器或者纯水加热器2。
然后，具有分别通过配管81、82供给通过把通过重油加热器4加热加压到高温高压(200～400℃，10～30MPa)的重油1a和通过水加热器2加热加压到高温高压(350～500℃，10～30MPa)的纯水3a，，在上述的高温高压的条件下混合该重油1a和纯水3a并使之进行水热反应，与此改质重油来生成改质燃料的燃料改质器7。
供给燃料改质器7的高温高压的重油1a的流量，通过在配管81上设置的高温高压重油供给阀52进行调整，供给燃料改质器7的高温高压的纯水3a通过在配管82上设置的高温高压水供给阀51进行调整。
用燃料改质器7进行水热反应的结果生成的在燃料改质器7的底部积存的残渣油的焦油17a，从燃料改质器7的底部抽出，通过配管83供给焦油槽9。
在该焦油槽9中贮藏的焦油17a，通过在配管83上设置的焦油开闭阀44调整其流量，和从鼓风机21供给的空气一起供给焦油燃烧炉10进行燃烧，发生成为加热源的热介质。
亦即，在焦油燃烧炉10中燃烧焦油17a生成的加热源的热介质，通过配管84、配管85供给重油加热器4和纯水加热器2、作为分别生成高温高压的重油1a和纯水3a的加热源利用。
从焦油燃烧炉10供给重油加热器4的加热源的热介质的流量，通过在配管84上设置的重油加热用温度调整阀55进行调整，从焦油燃烧炉10供给纯水加热器2的加热源的热介质的流量，通过在配管85上设置的纯水加热用温度调整阀56进行调整。
此外，在用焦油燃烧炉10燃烧生成的加热源的热介质不足的场合，能够把在重油槽1内贮藏的重油1a的一部分通过从配管81分支的配管86供给焦油燃烧炉10燃烧。
用燃料改质器7生成的改质燃料18a，因为是高温高压，所以通过在配管87上设置的减压节流孔11进行减压，通过该配管87供给气液分离器12。
在气液分离器12中把改质燃料18a分离成改质气体19a和液体改质燃料20a。被分离的液体改质燃料20a通过配管89供给改质油槽14进行贮藏。
在改质油槽14中贮藏的液体改质燃料20a，通过在配管89上设置的改质燃料泵27加压，供给燃烧器24作为燃料燃烧。另外，在配管89上设置改质油供给阀40，可以调整供给燃烧器24的液体改质燃料20a的流量。
另一方面，用气液分离器12分离的改质气体19a，通过配管88和液体改质燃料20a同样也供给燃烧器24作为燃料燃烧。另外，在配管88上设置改质气体供给阀41，可以调整供给燃烧器24的改质气体19a的流量。
另外，在上述改质燃料燃烧气体涡轮机系统中，使使用燃料改质器7成为高温高压条件下的重油1a和纯水3a发生水热反应生成的优质的改质燃料18a作为燃料燃烧发电的气体涡轮机设备200，具有加压空气的空气压缩机22、使和改质燃料18a一起燃烧用空气压缩机22加压的空气生成燃烧气体25a的燃烧器24、通过用燃烧器24生成的燃烧气体25a驱动的涡轮机23、成为用涡轮机23驱动的负荷的发电机28、和向大气排出流过涡轮机23的燃烧气体25a的烟囱26。
然后，在该改质燃料燃烧气体涡轮机系统中，设置分别控制在从焦油燃烧炉10供给对于重油加热器4的热介质的配管84上设置的重油加热器温度调整阀55、以及在从焦油燃烧炉10供给对于纯水加热器2的热介质的配管85上设置的纯水加热器温度调整阀56的阀开度的控制装置60。
在高温高压下加热重油1a的重油加热器4的下游侧的配管81上，设置测定流过该配管内的重油1a的介电常数ε1的重油测定用静电电容传感器70，在高温高压下加热纯水3a的纯水加热器2的下游侧的配管82上，设置测定流过该配管内的纯水3a的介电常数ε2的纯水测定用静电电容传感器71。
然后，把用上述重油测定用静电电容传感器70以及纯水测定用静电电容传感器71分别检测到的重油1a和纯水3a的各介电常数，作为输入数据给予上述控制装置60。
也可以在在高压状态下加热重油1a的重油加热器4的下游侧的配管81上，代替重油测定用静电电容传感器70设置测定流过配管内的重油1a的溶解度的重油测定用溶解度传感器91，在在高压状态下加热纯水3a的纯水加热器2的下游侧的配管82上，代替纯水测定用静电电容传感器71设置测定流过配管内的纯水3a的溶解度的纯水测定用溶解度传感器92。
然后，把通过上述重油测定用静电电容传感器70以及纯水测定用静电电容传感器71、或者重油测定用溶解度传感器91以及纯水测定用溶解度传感器92，分别检测到的重油1a和纯水3a的各介电常数ε1和ε2、或者各溶解度，作为输入数据给予控制装置60。
另外，在燃料改质器7的内部设置检测用燃料改质器7生成的改质燃料18a的状态的改质燃料测定用静电电容传感器72，并在在从燃料改质器7向外部引出作为残渣的焦油17a的配管83上设置的焦油管8上设置检测焦油17a的状态的焦油测定用静电电容传感器73。
然后，把用上述改质燃料测定用静电电容传感器72以及焦油测定用静电电容传感器73分别检测到的改质燃料18a和焦油17a的各介电常数ε3和ε4，也作为输入数据给予上述控制装置60。
如图6所示，向控制装置60从控制方式指令器63输入选定用控制运算器61进行从控制方式指令器63指令的压力条件规定方式或者温度条件规定方式的任何一个的控制方式的指令信号。
在控制装置60的运算器61上，输入流过通过重油加热器4加热到高温高压的流过配管81的、用在配管81上设置的压力计95以及温度计94检测的重油1a的压力信号p1以及温度信号t1。
同样，在该运算器61上，输入流过通过纯水加热器2加热到高温高压的流过配管82的、用在配管82上设置的压力计98以及温度计97检测的纯水3a的压力信号p2以及温度信号t2。
在控制装置60中，具有控制运算器61和条件输入器62，前者根据用控制方式指令器63选定的控制方式指令信号、以及检测重油1a、纯水3a、改质燃料18a以及焦油17a的介电常数的状态量的各检测值ε1、ε2、ε3、ε4，分别运算阀开度的指令信号c1到c7后向各种调整阀51到57输出；后者设定重油1a、纯水3a以及改质燃料18a的各介电常数的条件值ε1a、ε2a、ε3a后输入到该控制运算器61。
下面，使用图4以及图5所示的控制流程图、说明供给燃料改质器7的重油1a以及纯水3a的各供给量的控制，在供给燃料改质器的处理52a中，为使在高温高压下进行水热反应生成改质燃料18a供给燃料改质器7重油1a以及纯水3a的各供给量，分别通过在配管81上设置的高温高压重油供给阀52以及在配管82上设置的高温高压纯水供给阀51进行调节，根据用控制运算器61运算后指令的阀开度的指令信号3c以及4c，控制高温高压重油供给阀52以及高温高压纯水供给阀51的阀开度。
下面，说明供给燃料改质器7的高温高压的重油1a的压力控制，在上述控制流程图的压力调整阀控制的处理53a中，重油1a的压力通过在重油泵5的下游侧的配管81上设置的重油压力调整阀53进行调节。
另外，说明高温高压的重油1a的温度控制，在温度调整阀控制的处理55a中，重油1a的温度通过在向重油加热器4导入用焦油燃烧炉10燃烧生成的加热源的热介质的配管84上设置的重油加热器温度调整阀55进行调节。
然后在控制运算器61中，比较用在配管81上设置的压力计95以及温度计94检测到的重油1a的压力信号p1以及温度信号t1、和用条件输入器62设定的重油1a的设定压力p1a以及设定温度t1a，根据用控制运算器61运算的阀开度的指令信号c6以及c1，控制重油压力调整阀53以及重油加热器温度调整阀55的阀开度，来分别控制高温高压的重油1a的压力p1以及温度t1，以使实测的压力信号p1以及温度信号t1分别和设定压力p1a以及设定温度t1a一致。
同样，供给燃料改质器7的高温高压的纯水3a的压力的调整，在上述控制流程图的温度调整阀控制的处理54a中，通过操作在纯水泵6的下游侧的配管82上设置的纯水压力调整阀54进行调节。
另外，高温高压的纯水3a的温度的调节，在温度调整阀控制的处理56a中，通过操作在向纯水加热器2导入用焦油燃烧炉10燃烧生成的加热源的热介质的配管85上设置的纯水加热器温度调整阀56进行调节。
然后，在控制运算器61中，比较用在配管82上设置的压力计98以及温度计97检测到的纯水3a的压力信号p2以及温度信号t2、和用条件输入器62设定的纯水3a的设定压力p2a以及设定温度t2a，根据用控制运算器61运算的阀开度的指令信号c7以及c2，控制纯水压力调整阀54以及纯水加热器温度调整阀56的阀开度来分别控制高温高压的纯水3a的压力p2以及温度t2，以使实测的压力信号p2以及温度信号t2分别和设定压力p2a以及设定温度t2a一致。
接着，说明具有上述结构的控制装置60的改质燃料燃烧气体涡轮机系统的运转方法。
在图1以及图6中，通过在高温高压下混合重油1a和纯水3a使进行水热反应改质重油生成改质燃料18a的方法，通过在配管81上设置的高温高压重油供给阀52以及在配管82上设置的高温高压水供给阀51，分别调整通过重油加热器4成为高温高压的重油1a(200～400℃，10～30MPa)、和通过纯水加热器2成为高温高压的纯水3a(350～500℃，10～30MPa)的流量，供给燃料改质器7。
在燃料改质器7中混合这些高温高压的重油1a和高温高压的纯水3a使进行水热反应，使重油1a轻质化，制造改质燃料18a。
从燃料改质器7的底部，为向外部排出作为在制造改质燃料时生成的残渣油的焦油17a，从在配管83上设置的焦油管8向外部取出。
向外部取出的焦油17a，通过配管83供给焦油槽9，从该焦油槽9供给把焦油17a作为主燃料的焦油燃烧炉10，和从鼓风机21供给的空气一起在焦油燃烧炉10中燃烧，发生成为加热源的热介质。
在焦油燃烧炉10中燃烧焦油17a生成的热介质，通过对于在配管84上设置的重油加热器温度调整阀55的来自控制装置60的阀开度的指令信号c1控制供给重油加热器4在加热中使用的流量，调整用重油加热器4加热的重油1a的加热温度。
同样，通过对于在配管85上设置的纯水加热器温度调整阀56的来自控制装置60的阀开度的指令信号c2控制供给纯水加热器2在加热中使用的热介质的流量，调整用纯水加热器2加热的纯水3a的加热温度。
使用燃料改质器7的水热反应使重油轻质化制造的改质燃料18a，因为是高温高压所以通过在配管87上设置的减压节流孔11减压后，通过配管87供给气液分离器12。
在气液分离器12中把改质燃料18a分离为改质气体19a和液体改质燃料20a。然后把被分离的一方的液体改质燃料20a通过配管89供给改质油槽14。
然后，在改质油槽14中贮藏的液体改质燃料20a，通过改质燃料泵27加压，通过配管89供给气体涡轮机设备200的燃烧器24作为燃料燃烧。
另外，用气液分离器12分离的改质气体19a，通过配管88也供给气体涡轮机设备200的燃烧器24，和液体改质燃料20a一起作为燃料燃烧。
这样，在气体涡轮机设备200中，使使用构成气体涡轮机设备200的空气压缩机22加压的压缩空气、分离改质燃料18a后的改质气体19a和液体改质燃料20a，在燃烧器24中混合燃烧，通过在燃烧中生成的燃烧气体使涡轮机23旋转，驱动发电机28进行发电。
流过涡轮机23的燃烧气体作为燃烧排放气体25a从位于下游的烟囱26向大气中排出。
此外，在上述的说明中，作为重油1a以及纯水3a的加热方法，把通过在焦油燃烧炉10中燃烧从燃料改质器7的底部取出的残渣油的焦油17a得到的高温气体的热介质，作为重油加热器4以及纯水加热器2的加热源，但是使用通过其他设备的加热源，例如通过电气加热器的加热设备也没有问题。
下面，作为一般的性质说明介电常数和混合特性的关系，通常，常温常压状态的水和油不会均匀混合，这样不混合的两物质的介电常数多数差异很大。反之，可以理解容易良好地混合的两物质的介电常数几乎是相同的值。
例如，不相互混合的两个物质的介电常数ε十分不同。亦即对于水的介电常数ε＝80(常温大气压)，而油的介电常数ε＝1.8～2.4(常温大气压)，两种物质的介电常数的值相差40倍左右。
但是，如图2中表示关于在高压下加热的水、温度和介电常数ε的关系的特性图那样，当使水成为高温高压的水蒸气状态时，水的介电常数ε极度降低。
在图2中，如从表示在高压状态(20MPa)下加热水的场合的温度和介电常数ε的关系的特性图所看到的那样，随着水的温度的上升介电常数ε慢慢降低，在越过饱和温度时，介电常数ε急剧减小。
另一方面，如在图3中表示常温常压状态的不同油的种类的介电常数特性那样，作为轻质油的介电常数ε＝1.8～2.0，作为重油的重油的介电常数ε＝2.0～2.4，超重油(焦油，沥青类)的介电常数ε成为ε＝2.0～2.4。
如从图3所示的不同油的种类的介电常数特性能够理解的那样，随着油从轻油成为重油有其介电常数的值变大的倾向。另外，即使在油中介电常数也根据温度压力条件而发生变化。
因此，关于通过装备图1以及图6所示的控制装置的作为本发明的一个实施例的改质燃料燃烧气体涡轮机系统的控制方法的具体内容，并用图4以及图5的控制流程图进行说明。
下面，说明使压力条件一定的压力条件规定方式中的改质燃料燃烧气体涡轮机系统的控制方法，在图1所示的改质燃料燃烧气体涡轮机系统中，一边在规定的高压状态下保持重油1a和纯水3a的压力，一边分别在重油加热器4和纯水加热器2中加热，在燃料改质器7中在高温高压条件下混合重油1a和纯水3a使进行水热反应从重油1a制造改质燃料18a。
因为重油1a随原油的产地或者石油制造制造商的调合方法的不同，重油1a的组成有各种各样的不同，所以需要使在燃料改质器7中使重油1a和纯水3a在高温高压下进行水热反应改质重油的改质条件(温度，压力)，与重油1a的组成的不同对应，变更适当的改质条件来制造改质燃料18a。
因此，首先为把在重油加热器4中加热的高温高压的重油1a，调节到规定的温度以及压力，在图4的控制流程中的压力调整阀控制的运算处理53a、以及温度调整阀控制的运算处理55a中，通过控制装置60的运算器61的运算，根据用在向燃料改质器7导入重油1a的配管81上设置的压力计95以及温度计94检测到的重油1a的压力信号p1以及温度信号t1、和用条件输入器62设定的重油1a的设定压力p1a以及设定温度t1a，向在配管81上设置的重油压力调整阀53，输出阀开度的指令信号c6，向在配管84上设置的重油加热器温度调整阀55，输出阀开度的指令信号c1，把重油1a调节到规定的温度以及压力的200～400℃、10～30MPa。
同样，为把在纯水加热器2中加热的高温高压的纯水3a调节到规定的温度以及压力，在图4的控制流程中的压力调整阀控制的运算处理54a、以及温度调整阀控制的运算处理56a中，通过控制装置60的运算器61的运算，根据用在向燃料改质器7导入纯水3a的配管82上设置的压力计98以及温度计97检测到的纯水3a的压力信号p2以及温度信号t2、和用条件输入器62设定的纯水3a的设定压力p2a以及设定温度t2a，向在配管82上设置的纯水压力调整阀54输出阀开度的指令信号c7，向在配管85上设置的纯水加热器温度调整阀56输出阀开度的指令信号c2，把纯水3a调节到规定的温度以及压力的350～500℃、10～30MPa。
接着，把用在向燃料改质器7导入用重油加热器4加热的高温高压状态的重油1a的配管81上设置的重油测定用静电电容传感器70检测到的重油1a的介电常数ε1、和用在向燃料改质器7导入用纯水加热器2加热的高温高压状态的纯水3a的配管82上设置的纯水测定用静电电容传感器71检测到的纯水3a的介电常数ε2的实测值，作为检测数据分别输入控制装置60的运算器61。
下面，说明通过控制装置60在使压力条件成为一定的压力条件规定方式下控制的场合，对于关于重油1a设定的规定的压力值中的重油1a的介电常数，在条件输入器62上设定介电常数ε1a。同样，对于关于纯水3a设定的规定的压力值中的纯水3a的介电常数，在条件输入器62上设定介电常数ε2a。
把该重油1a的介电常数的设定值ε1a，输入控制装置60的运算器61，但是如用图4的控制流程中的ε1ε1a的运算处理60a运算的那样，在运算器61中，比较用重油测定用静电电容传感器70检测到的重油1a的介电常数的实测值ε1和用条件输入器62设定的重油1a的介电常数的设定值ε1a，根据用控制运算器61运算的阀开度的指令信号c1，调节重油加热器温度调整阀55的阀开度进行重油1a的温度的调整控制，以使实测值的介电常数ε1与设定值的介电常数ε1a一致。
同样，把该纯水3a的介电常数的设定值ε2a输入控制装置60的运算器61，但是如用图4的控制流程中的ε2ε2a的运算处理60b运算的那样，在运算器61中比较用纯水测定用静电电容传感器71检测到的纯水3a的介电常数的实测值ε2和用条件输入器62设定的纯水3a的介电常数的设定值ε2a，根据用控制运算器61运算的阀开度的指令信号c2调节纯水加热器温度调整阀56的阀开度进行纯水3a的温度的调整控制，以使实测值的介电常数ε2与设定值的介电常数ε2a一致。
接着，在通过上述ε1ε1a的运算处理60a的重油1a的温度的调整控制、以及通过上述ε2ε2a的运算处理60b的纯水3a的温度的调整控制分别结束后，在图4的控制流程中的ε1ε2的运算处理60c中进行重油1 a的介电常数的实测值ε1和纯水3a的介电常数的实测值ε2是否已经成为大体一致的状态的比较运算。
然后，根据在该ε1ε2的运算处理60c中的比较运算，在重油1a的介电常数ε1和纯水3a的介电常数ε2成为大体一致(ε1ε2)的状态的场合，前进到供给燃料改质器的处理52a，根据从控制装置60的运算器61的指令，打开高温高压重油供给阀52以及高温高压水供给阀51，分别向燃料改质器7供给两者的介电常数大体一致的重油1a以及纯水3a，使该重油1a和纯水3a在燃料改质器7中在高温高压的条件下混合进行水热反应，改质重油1a，生成改质燃料18a。
但是，在上述ε1 ε2的运算处理60c中的比较运算中，在判断重油1a的介电常数ε1和纯水3a的介电常数ε2之间还存在差异(ε1≠ε2)的状态的场合，和上述进行纯水3a的温度的调整的温度调整阀控制的处理56a同样，根据来自控制运算器61的阀开度的指令信号c2，控制纯水加热器温度调整阀56的阀开度，调节高温高压的纯水3a的温度，进行调节纯水3a的实测值的介电常数ε2的控制。
但是，在流程图中没有图示，不过，在介电常数ε1和介电常数ε2之间还存在差异需要温度调节的场合，再次进行的温度调整控制，也可以不是通过纯水侧的纯水加热器温度调整阀56的温度调节，而是通过重油侧的重油加热器温度调整阀55的温度调节。
接着，当在燃料改质器7中通过重油1a和纯水3a的水热反应生成改质重油1a的改质燃料18a时，通过在燃料改质器7内设置的改质燃料测定用静电电容传感器72，检测改质燃料1 8a的介电常数ε3，把该介电常数的实测值ε3输入运算器61。
在控制装置60的运算器61中，通过图4的控制流程中的ε3a≥ε3的运算处理60d的运算，用改质燃料测定用静电电容传感器72检测到的改质燃料18a的介电常数的实测值ε3，和用条件输入器62设定的改质燃料的质量界限值的介电常数ε3a进行比较。
然后，生成的改质燃料18a的介电常数ε3在满足表示在质量界限值的介电常数ε3a的范围内的良好的状态ε3a≥ε3的条件的场合，判断为改质燃料18a被良好地软质化。
接着，通过图4的控制流程中的ε4a≥ε4的运算处理60e的运算，比较用在改质油槽14上设置的改质燃料测定用静电电容传感器74检测到的在改质油槽14内贮藏的液体改质燃料20a的介电常数的实测值ε4和用条件输入器62设定的改质燃料的质量界限值的介电常数ε4a。
然后，液体改质燃料20a的介电常数ε4在满足表示在质量界限值的介电常数ε4a的范围内的良好的状态ε4a≥ε4的条件的场合，判断为液体改质燃料20a被良好地软质化，前进到下面的供给GT的处理57a。
在供给GT的处理57a中，根据在ε3a≥ε3的运算处理60d中已经被判断为改质燃料18a的介电常数ε3在质量界限值的介电常数ε3a的范围内，打开在配管87上设置的改质器压力调整阀57，从燃料改质器7给气液分离器12供给用燃料改质器7生成的改质燃料18a，把在该气液分离器12中从改质燃料18a分离的改质气体19a，通过打开在配管88上设置的改质气体供给阀41，供给气体涡轮机设备200的燃烧器24。
另一方面，在气液分离器12中从改质燃料18a分离的另一方的液体改质燃料20a，通过配管89送给改质油槽14贮藏。
进而，在供给GT的处理57a中，根据在ε4a≥ε4的运算处理60e中已经被判断为在改质油槽14中贮藏的液体改质燃料20a的介电常数的实测值ε4在质量界限值的介电常数ε4a的范围内，打开在配管89上设置的改质油供给阀40，供给气体涡轮机设备200的燃烧器24。
这样，在气液分离器12中分离的液体改质燃料20a和改质气体19a，通过配管89以及配管88，分别供给气体涡轮机设备200的燃烧器24作为燃料燃烧，驱动气体涡轮机设备200。
但是，在ε3a≥ε3的运算处理60d的运算中，在用燃料改质器7生成的改质燃料18a的实测的介电常数ε3是大的值，被判断为成为在改质燃料的质量界限值的介电常数ε3a的范围外的低的质量的场合，改质燃料18a不作为燃料供给气体涡轮机设备200，在系统外废弃。
同样，在ε4a≥ε4的运算处理60e的运算中，在用气液分离器12分离的液体改质燃料20a的实测的介电常数ε4是大的值，被判断为成为在改质燃料的质量界限值的介电常数ε4a的范围外的低的质量的场合，液体改质燃料20a不作为燃料供给气体涡轮机设备200，在系统外废弃。
如从以上的说明可理解的那样，根据上述的实施例的运转控制，在使重油1a进行水热反应生成改质燃料时，即使在改质对象的重油1a中组成有不同的场合，也能够进行确立对应该组成的不同的重油1a的最适合的改质条件(温度，压力)的运转控制。
另外，在上述实施例中的重油1a以及纯水3a的介电常数的测定中，使用了重油测定用静电电容传感器70以及纯水测定用静电电容传感器71，但是，作为代替测量设备为检测和介电常数有相关性的溶解度，也可以使用检测和溶解度有相关性的导电率的重油测定用导电率传感器91以及纯水测定用导电率传感器92，根据该导电率传感器的检测值用，由控制装置60的运算器61运算的指令信号c1到c7分别控制上述各供给阀以及调整阀51到56的阀开度。
另外，对于在燃料改质器7的生成过程中生成的作为残渣油的焦油17a，通过在从燃料改质器7取出焦油17a的配管83上设置的焦油检测器8内设置的焦油测定用静电电容传感器73测定其介电常数ε5，输入控制装置60的运算器61。
通过测定该焦油17a的介电常数ε5，在运算器61中把握残渣油的焦油17a的状态，用作判别在燃料改质器7中的改质状态是否良好的一个判断基准。
根据上述的实施例，即使在重油的组成不同的场合，也能够与重油组成的不同无关地在良好的改质条件(温度，压力)下进行运转控制，能够提供经常生成良好的改质燃料的改质燃料燃烧气体涡轮机系统。
下面说明使温度条件一定的温度条件规定方式中的改质燃料燃烧气体涡轮机系统的控制方法。本实施例的温度条件规定方式中的改质燃料燃烧气体涡轮机系统，因为是和图1以及图6所示的第一实施例相同的结构，所以省略说明。
使用图5说明温度条件规定方式中的改质燃料燃烧气体涡轮机系统的控制方法。
通过温度条件规定方式的改质燃料燃烧气体涡轮机系统的控制方法，因为大部分和图4所示的压力条件规定方式中的改质燃料燃烧气体涡轮机系统的控制方法相同，所以仅说明不同的部分。
在图5的控制流程中使温度条件一定的温度条件规定方式的控制中，把重油1a调节到规定的温度以及压力的压力调整阀控制的运算处理53a以及温度调整阀控制的运算处理55a、以及纯水3a调节到规定的温度以及压力的压力调整阀控制的运算处理54a以及温度调整阀控制的运算处理56a，和图4的控制流程中的压力条件规定方式相同。
然后，关于重油1a的介电常数，在图5的控制流程中的ε1ε1a的运算处理60a中，在运算器61中比较用重油测定用静电电容传感器70检测到的重油1a的介电常数的实测值ε1和用条件输入器62设定的重油1a的介电常数的设定值ε1a，根据用控制运算器61运算的阀开度的指令信号c6调节重油压力调整阀53的阀开度进行重油1a的压力的调整控制以使实测值的介电常数ε1和设定的介电常数ε1a一致这一点，和图4的压力条件规定方式下调节重油加热器温度调整阀55的阀开度进行重油1a的温度的调整控制不同。
另外，关于纯水3a的介电常数，在图5的控制流程中的ε2ε2a的运算处理60b中，在运算器61中比较用纯水测定用静电电容传感器71检测到的纯水3a的介电常数的实测值ε2和用条件输入器62设定的纯水3a的介电常数的设定值ε2a，根据用控制运算器61运算的阀开度的指令信号c7调节纯水压力调整阀54的阀开度进行纯水3a的压力的调整控制以使实测值的介电常数ε2和设定的介电常数ε2a一致这一点，和图4的压力条件规定方式下调节纯水过热器温度调整阀56的阀开度进行纯水3a的温度的调整控制不同。
进而，关于重油1a和纯水3a的介电常数的比较研究，在图5的控制流程中的ε1ε2的运算处理60c中的比较运算中，在判断为在重油1a的介电常数ε1和纯水3a的介电常数ε2之间还存在差异(ε1≠ε2)的状态的场合，对于纯水3a，根据来自控制运算器61的阀开度的指令信号c7控制纯水压力调整阀54的阀开度调节高温高压的纯水3a的压力，进行微调节纯水3a的实测值的介电常数ε2的压力的控制这一点，和在图4的压力条件规定方式下调节纯水过热器温度调整阀56的阀开度进行纯水3a的温度的调整控制不同。
或者，对于重油1a，根据来自控制运算器61的阀开度的指令信号c6控制重油压力调整阀53的阀开度调节高温高压的重油1a的压力，进行微调节重油1 a的实测值的介电常数ε1的压力的控制这一点，和在图4的压力条件规定方式下调节重油加热器温度调整阀55的阀开度进行重油1a的温度的调整控制不同。
然后，根据图5的温度条件规定方式的控制中的ε3a≥ε3的运算处理60d的运算、以及ε4a≥ε4的运算处理60e的运算的控制，成为和图4的压力条件规定方式的场合相同的控制内容。
根据上述的本发明的实施例，即使在成为改质的对象的重油的组成不同在重油的组成中包含沥青质成分多的场合，也能够实现选定与重油的组成的差异对应的适合的改质条件来经常生成优质的改质燃料的改质燃料燃烧气体涡轮机系统、以及改质燃料燃烧气体涡轮机系统的运转方法。
本发明，可以适用于使重油进行水热反应把改质后的改质燃料作为燃料的改质燃料燃烧气体涡轮机系统、以及改质燃料燃烧气体涡轮机系统的运转方法。
权利要求
1.一种改质燃料燃烧气体涡轮机系统，其具在高压状态下加热重油的重油加热器、在高压状态下加热水的水加热器、混合高温高压的水和重油使之进行水热反应由重油制造改质燃料的燃料改质器、以及将所述燃料改质器制造的改质燃料作为燃料进行驱动的气体涡轮机装置，其特征在于，具有对于用所述重油加热器加热的高温高压的重油以及用所述水加热器加热的高温高压的水，分别检测介电常数或者溶解度的第一检测器；对所述重油加热器供给加热介质的系统中具备的、调整所述重油加热器的加热量的第一温度调整阀；对所述水加热器供给加热介质的系统中具备的、调整所述水加热器的加热量的第二温度调整阀；以及根据用所述第一检测器检测到的重油以及水的介电常数或者溶解度，调节所述第一温度调整阀以及所述第二温度调整阀，分别控制对所述燃料改质器提供的高温高压的重油以及高温高压的水的介电常数或者溶解度的控制装置。
2.一种改质燃料燃烧气体涡轮机系统，其具在高压状态下加热重油的重油加热器、在高压状态下加热水的水加热器、混合高温高压的水和重油使之进行水热反应由重油制造改质燃料的燃料改质器、以及将所述燃料改质器制造的改质燃料作为燃料进行驱动的气体涡轮机装置，其特征在于，具有对于用所述重油加热器加热的高温高压的重油以及用所述水加热器加热的高温高压的水，分别检测介电常数或者溶解度的第一检测器；在对所述重油加热器供给重油的系统中具备的、调整重油的压力的第一压力调整阀；在对所述水加热器供给水的系统中具备的、调整水的压力的第二压力调整阀；以及根据由所述第一检测器检测到的重油以及水的介电常数或者溶解度，调节所述第一压力调整阀以及所述第二压力调整阀，分别控制对所述燃料改质器提供的高温高压的重油以及高温高压的水的介电常数或者溶解度的控制装置。
3.根据权利要求1所述的改质燃料燃烧气体涡轮机系统，其特征在于，具有在对所述重油加热器供给重油的系统中具备的、调整重油的压力的第一压力调整阀；以及在对所述水加热器供给水的系统中具备的、调整水的压力的第二压力调整阀，所述控制装置根据由所述第一检测器检测到的重油以及水的介电常数或者溶解度，调节所述第一压力调整阀以及所述第二压力调整阀，来分别控制对所述燃料改质器提供的高温高压的重油以及高温高压的水的介电常数或者溶解度。
4.根据权利要求1所述的改质燃料燃烧气体涡轮机系统，其特征在于，所述控制装置把对所述水加热器提供的水以及对所述重油加热器提供的重油的压力保持在规定的压力，根据由所述第一检测器检测到的重油以及水的介电常数或者溶解度，调节所述第一温度调整阀以及所述第二温度调整阀，来分别控制对所述燃料改质器提供的高温高压的重油以及高温高压的水的介电常数或者溶解度。
5.根据权利要求2所述的改质燃料燃烧气体涡轮机系统，其特征在于，所述控制装置把对所述水加热器提供的水以及对所述重油加热器提供的重油的温度保持在规定的温度，根据由所述第一检测器检测到的重油以及水的介电常数或者溶解度，调节所述第一压力调整阀以及所述第二压力调整阀，来分别控制对所述燃料改质器提供的高温高压的重油以及高温高压的水的介电常数或者溶解度。
6.根据权利要求1或者2所述的改质燃料燃烧气体涡轮机系统，其特征在于，具有对于由所述燃料改质器制造的改质燃料检测介电常数或者溶解度的第二检测器；以及在从所述燃料改质器对所述气体涡轮机装置供给改质燃料的系统中具备的、调整改质燃料的供给量的供给阀，所述控制装置根据用所述第二检测器检测到的改质燃料的介电常数或者溶解度来控制所述供给阀。
7.根据权利要求1或者2所述的改质燃料燃烧气体涡轮机系统，其特征在于，所述第一检测器是电电容传感器或者导电率传感器。
8.根据权利要求6所述的改质燃料燃烧气体涡轮机系统，其特征在于，所述第二检测器是静电电容传感器或者导电率传感器。
9.一种改质燃料燃烧气体涡轮机系统的运转方法，其通过重油加热器在高压状态下加热重油，通过水加热器在高压状态下加热水，通过燃料改质器混合高温高压的水和重油使之进行水热反应，由重油制造改质燃料，在气体涡轮机装置中把改质燃料作为燃料进行驱动，其特征在于，对于由所述重油加热器加热的高温高压的重油以及由所述水加热器加热的高温高压的水，分别检测介电常数或者溶解度，根据该检测到的介电常数或者溶解度，调节对所述重油加热器提供加热介质的系统中具备的、调整所述重油加热器的加热量的第一温度调整阀以及对所述水加热器提供加热介质的系统中具备的、调整所述水加热器的加热量的第二温度调整阀，来分别控制对所述燃料改质器提供的高温高压的重油以及高温高压的水的介电常数或者溶解度。
10.一种改质燃料燃烧气体涡轮机系统的运转方法，其通过重油加热器在高压状态下加热重油，通过水加热器在高压状态下加热水，通过燃料改质器混合高温高压的水和重油使之进行水热反应，由重油制造改质燃料，在气体涡轮机装置中把改质燃料作为燃料进行驱动，其特征在于，对于由所述重油加热器加热的高温高压的重油以及由所述水加热器加热的高温高压的水，分别检测介电常数或者溶解度，根据该检测到的介电常数或者溶解度，调节对所述重油加热器提供重油的系统中具备的、调整重油的压力的第一压力调整阀以及对所述水加热器提供水的系统中具备的、调整水的压力的第二压力调整阀的阀开度，来分别控制对所述燃料改质器提供的高温高压的重油以及高温高压的水的介电常数或者溶解度。
11.根据权利要求9或者10所述的改质燃料燃烧气体涡轮机系统的运转方法，其特征在于，对于由所述燃料改质器制造的改质燃料检测介电常数或者溶解度，根据该检测到的改质燃料的介电常数或者溶解度，调节从所述燃料改质器向所述气体涡轮机装置供给改质燃料的系统中具备的、调整改质燃料的供给量的供给阀的阀开度，来控制从所述燃料改质器向所述气体涡轮机装置供给的改质燃料。
全文摘要
本发明的改质燃料燃烧气体涡轮机系统，具有重油加热器、水加热器、使高温高压的水和重油发生水热反应后从重油制造改质燃料的燃料改质器、和把改质燃料作为燃料的气体涡轮机装置，并具有分别检测用重油加热器以及水加热器加热的高温高压的重油以及水的介电常数或者溶解度的检测器、调整重油加热器的加热量的第一温度调整阀以及调整水加热器的加热量的第二温度调整阀、和根据用检测器检测到的重油以及水的介电常数或者溶解度调节第一温度调整阀以及第二温度调整阀分别控制供给燃料改质器的高温高压的重油以及高温高压的水的介电常数或者溶解度的控制装置。
文档编号F02C9/28GK101086230SQ20071010894
公开日2007年12月12日 申请日期2007年6月7日 优先权日2006年6月9日
发明者横田修, 稻毛真一, 西田浩二, 林明典, 高桥宏和, 小久保慎介 申请人:株式会社日立制作所, 财团法人石油产业活性化中心