JP5107220B2

JP5107220B2 - Fuel supply apparatus and gas turbine

Info

Publication number: JP5107220B2
Application number: JP2008315773A
Authority: JP
Inventors: 敏彦齋藤; 元泉; 幸一西田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-12-11
Also published as: JP2010138797A

Description

本発明は、燃焼器に燃料を供給する燃料供給装置及びガスタービンに関する。 The present invention relates to a fuel supply device that supplies fuel to a combustor and a gas turbine.

従来、燃焼器が燃料を燃焼させることで発生する燃焼ガスからエネルギーを取り出す装置としてガスタービンがある。ガスタービンによってエネルギーが取り出された燃焼ガスは、排気ガスとして排出される。この排気ガスに含まれるＮＯｘを低減する手段の一つとして、燃料に水を添加してから前記燃料を燃焼させる技術がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a gas turbine as a device that extracts energy from combustion gas generated by burning a fuel by a combustor. The combustion gas from which energy has been extracted by the gas turbine is discharged as exhaust gas. As one of means for reducing NOx contained in the exhaust gas, there is a technique for burning the fuel after adding water to the fuel.

このような技術として、例えば、特許文献１には、水噴射穴から供給される水をガス燃料と混合して噴射するガス燃料ノズルが開示されている。 As such a technique, for example, Patent Literature 1 discloses a gas fuel nozzle that mixes and injects water supplied from a water injection hole with gas fuel.

特許第２９５５０９３号公報Japanese Patent No. 2955093

ここで、燃料はガス燃料に限られず、例えば、液体燃料としての油燃料がある。ガス燃焼と同様、油燃料に水を混ぜた燃料（エマルジョン燃料）を燃焼させても、ＮＯｘを低減することができる。しかしながら、水は油と混ざりにくく、油燃料に水を加えても、時間の経過と共に水と油燃料の分離が進行するおそれがある。 Here, the fuel is not limited to gas fuel, and there is, for example, oil fuel as liquid fuel. Similar to gas combustion, NOx can also be reduced by burning fuel (emulsion fuel) in which water is mixed with oil fuel. However, water is difficult to mix with oil, and even when water is added to the oil fuel, there is a possibility that separation of the water and the oil fuel may proceed with time.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、油燃料と水との混合状態を良好にして、油燃料と水との分離の進行を抑制することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at making the mixing state of oil fuel and water favorable, and suppressing progress of isolation | separation of oil fuel and water.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る燃料供給装置は、油燃料と水とが混合したエマルジョン燃料を燃焼器に供給可能な燃料供給通路と、前記燃料供給通路を流れる前記エマルジョン燃料に含まれる前記水の液滴を微細化する水滴微細化手段と、を備え、前記水滴微細化手段は、前記エマルジョン燃料を掻き混ぜる複数のミキサーと、前記複数のミキサーよりも前記エマルジョン燃料の流れの上流側に設けられて、前記各ミキサーに分配する前記エマルジョン燃料の流量を調節可能な燃料分配量調節手段と、を含んで構成され、前記複数のミキサーは、第１ミキサーと、取り扱い可能な前記エマルジョン燃料の流量が前記第１ミキサーよりも大きい第２ミキサーと、から構成され、前記燃料分配量調節手段は、前記第１ミキサーのみに前記エマルジョン燃料を供給する場合と、前記第２ミキサーのみに前記エマルジョン燃料を供給する場合と、前記第１ミキサーと前記第２ミキサーとの両方に前記エマルジョン燃料を供給する場合と、を切り替え可能であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a fuel supply device according to the present invention includes a fuel supply passage capable of supplying emulsion fuel mixed with oil fuel and water to a combustor, and the fuel supply passage. Water droplet refining means for refining the water droplets contained in the flowing emulsion fuel, and the water droplet refining means includes a plurality of mixers for stirring the emulsion fuel, and the plurality of mixers more than the plurality of mixers. A fuel distribution amount adjusting means provided upstream of the flow of the emulsion fuel and capable of adjusting a flow rate of the emulsion fuel distributed to each of the mixers, wherein the plurality of mixers are the first mixer and And a second mixer in which the flow rate of the emulsion fuel that can be handled is larger than that of the first mixer, and the fuel distribution amount adjusting means includes the first A case where the emulsion fuel is supplied only to a mixer, a case where the emulsion fuel is supplied only to the second mixer, and a case where the emulsion fuel is supplied to both the first mixer and the second mixer. It can be switched .

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガスタービンは、油燃料と水とが混合したエマルジョン燃料を供給する燃料供給装置と、前記燃料供給装置から供給された前記エマルジョン燃料を燃焼させる燃焼器と、前記エマルジョン燃料が燃焼した燃焼ガスのエネルギーを回転エネルギーに変換するタービン部と、を備え、前記燃料供給装置は、前記エマルジョン燃料を前記燃焼器に供給可能な燃料供給通路と、前記燃料供給通路を流れる前記エマルジョン燃料に含まれる前記水の液滴を微細化する水滴微細化手段と、を備え、前記水滴微細化手段は、前記エマルジョン燃料を掻き混ぜる複数のミキサーと、前記複数のミキサーよりも前記エマルジョン燃料の流れの上流側に設けられて、前記各ミキサーに分配する前記エマルジョン燃料の流量を調節可能な燃料分配量調節手段と、を含んで構成され、前記複数のミキサーは、第１ミキサーと、取り扱い可能な前記エマルジョン燃料の流量が前記第１ミキサーよりも大きい第２ミキサーと、から構成され、前記燃料分配量調節手段は、前記第１ミキサーのみに前記エマルジョン燃料を供給する場合と、前記第２ミキサーのみに前記エマルジョン燃料を供給する場合と、前記第１ミキサーと前記第２ミキサーとの両方に前記エマルジョン燃料を供給する場合と、を切り替え可能であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a gas turbine according to the present invention is supplied from a fuel supply device that supplies an emulsion fuel in which oil fuel and water are mixed, and the fuel supply device. A combustor that combusts the emulsion fuel; and a turbine unit that converts energy of combustion gas combusted by the emulsion fuel into rotational energy. The fuel supply device can supply the emulsion fuel to the combustor. A fuel supply passage, and water droplet refining means for refining the droplets of water contained in the emulsion fuel flowing through the fuel supply passage , wherein the water droplet refining means is a plurality of agitating the emulsion fuel. A mixer and upstream of the plurality of mixers in the flow of the emulsion fuel before being distributed to the mixers And a fuel distribution amount adjusting means capable of adjusting the flow rate of the emulsion fuel, wherein the plurality of mixers are a first mixer and a second flow rate of the emulsion fuel that can be handled is larger than that of the first mixer. And the fuel distribution amount adjusting means includes a case where the emulsion fuel is supplied only to the first mixer, a case where the emulsion fuel is supplied only to the second mixer, and the first mixer; Switching between supplying the emulsion fuel to both the second mixer and the second mixer is possible .

本発明に係る燃料供給装置及びガスタービンは、上記構成により、水滴微細化手段がエマルジョン燃料を混合して前記エマルジョン燃料に含まれる前記水の液滴を微細化するため、油燃料と水との混合が良好となり、油燃料と水との分離の進行を抑制することができる。 In the fuel supply device and the gas turbine according to the present invention, the water droplet refining means mixes the emulsion fuel to refine the water droplets contained in the emulsion fuel. Mixing becomes good, and the progress of separation between oil fuel and water can be suppressed.

ここで、油燃料と水との分離の進行を抑制する方法として、エマルジョン燃料を乳化される乳化剤をエマルジョン燃料に添加する方法が考えられる。しかしながら、エマルジョン燃料に乳化剤を添加する場合、乳化剤を必要とする分、燃料のコストが増加するおそれが考えられる。また、数ある乳化剤の中には、ガスタービンに不向きな成分を含むものもあり、このような乳化剤を使用した場合、ガスタービンの耐久性が低下するおそれも考えられる。 Here, as a method of suppressing the progress of separation of the oil fuel and water, a method of adding an emulsifier for emulsifying the emulsion fuel to the emulsion fuel is conceivable. However, when an emulsifier is added to the emulsion fuel, there is a possibility that the cost of the fuel increases due to the necessity of the emulsifier. Some emulsifiers contain components that are unsuitable for gas turbines. If such emulsifiers are used, the durability of the gas turbine may be reduced.

しかしながら、本発明に係る燃料供給装置及びガスタービンは、油燃料と水との混合が良好となり、油燃料と水との分離の進行を抑制することができるため、上述の乳化剤を必要としない。よって、燃料供給装置及びガスタービンは、乳化剤を必要としない分、燃料のコストを低減することができる。また、乳化剤を必要としない分、ガスタービンの耐久性が低下するおそれも抑制できる。 However, the fuel supply apparatus and the gas turbine according to the present invention do not require the above-mentioned emulsifier because the mixing of the oil fuel and water becomes good and the progress of the separation of the oil fuel and water can be suppressed. Therefore, the fuel supply device and the gas turbine can reduce the cost of the fuel because the emulsifier is not required. Moreover, since the emulsifier is not required, the possibility that the durability of the gas turbine may be reduced can be suppressed.

例えば、燃料分配量調節手段が複数のミキサーすべてにエマルジョン燃料を分配した場合、水滴微細化手段全体で扱えるエマルジョン燃料の流量は最大となる。また、例えば、燃料分配量調節手段が複数のミキサーのうち、最も扱えるエマルジョン燃料の流量が少ないミキサーのみにエマルジョン燃料を分配した場合、水滴微細化手段全体で扱えるエマルジョン燃料の流量は最小となる。 For example, when the fuel distribution amount adjusting means distributes the emulsion fuel to all of the plurality of mixers, the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the entire water droplet refining means becomes maximum. In addition, for example, when the fuel distribution amount adjusting means distributes the emulsion fuel only to the mixer having the smallest flow rate of the emulsion fuel that can be handled among a plurality of mixers, the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the entire water droplet refining means is minimized.

このようにして、燃料分配量調節手段が各ミキサーに分配する前記エマルジョン燃料の流量を調節することで、本発明に係る燃料供給装置は、水滴微細化手段全体で扱えるエマルジョン燃料の流量が変化する。これにより、燃料供給装置は、燃焼器に供給するエマルジョン燃料の流量にあわせて燃料分配量調節手段が各ミキサーに分配する前記エマルジョン燃料の流量を調節することで、水滴微細化手段全体で扱えるエマルジョン燃料の流量を調節することができる。 Thus, by adjusting the flow rate of the emulsion fuel distributed to each mixer by the fuel distribution amount adjusting means, the fuel supply device according to the present invention changes the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the entire water droplet refining means. . Thus, the fuel supply device adjusts the flow rate of the emulsion fuel distributed to each mixer by the fuel distribution amount adjusting means in accordance with the flow rate of the emulsion fuel supplied to the combustor, so that the emulsion that can be handled by the entire water droplet refining means. The fuel flow rate can be adjusted.

例えば、燃料分配量調節手段が第１ミキサーと第２ミキサーの両方にエマルジョン燃料を分配した場合、水滴微細化手段全体で扱えるエマルジョン燃料の流量は最大となる。また、例えば、燃料分配量調節手段が第１ミキサーのみにエマルジョン燃料を分配した場合、水滴微細化手段全体で扱えるエマルジョン燃料の流量は最小となる。また、例えば、燃料分配量調節手段が第２ミキサーのみにエマルジョン燃料を分配した場合、水滴微細化手段全体で扱えるエマルジョン燃料の流量は前記最大と前記最小の間、つまり中間となる。 For example, when the fuel distribution amount adjusting means distributes the emulsion fuel to both the first mixer and the second mixer, the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the entire water droplet refining means becomes maximum. Further, for example, when the fuel distribution amount adjusting means distributes the emulsion fuel only to the first mixer, the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the entire water droplet refining means is minimized. Further, for example, when the fuel distribution amount adjusting means distributes the emulsion fuel only to the second mixer, the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the entire water droplet refining means is between the maximum and the minimum, that is, in the middle.

本発明の好ましい態様としては、前記エマルジョン燃料が前記ミキサーを通過する際に損失した圧力を測定可能な圧力損失測定手段を備え、前記燃料分配量調節手段によって前記各ミキサーに分配される前記エマルジョン燃料の流量を、前記圧力損失測定手段が測定した値に基づいて変更することが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, the emulsion fuel is provided with pressure loss measuring means capable of measuring a pressure lost when the emulsion fuel passes through the mixer, and is distributed to each mixer by the fuel distribution amount adjusting means. It is desirable to change the flow rate of the flow rate based on the value measured by the pressure loss measuring means.

一般的に、前記ミキサーが扱えるエマルジョン燃料の流量よりも、前記ミキサーに供給されたエマルジョン燃料の流量が多くなるほど、ミキサーを通過する際にエマルジョン燃料が損失する圧力は大きくなる。本発明に係る燃料供給装置は、ミキサーを通過する際にエマルジョン燃料が損失する圧力に基づいて、前記ミキサーが扱えるエマルジョン燃料の流量よりも、前記ミキサーに供給されたエマルジョン燃料の流量が多いか否かを判定することができる。 In general, the greater the flow rate of emulsion fuel supplied to the mixer than the flow rate of emulsion fuel that can be handled by the mixer, the greater the pressure that the emulsion fuel loses when passing through the mixer. The fuel supply device according to the present invention is based on the pressure at which the emulsion fuel is lost when passing through the mixer, and whether the flow rate of the emulsion fuel supplied to the mixer is larger than the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the mixer. Can be determined.

これにより、燃料供給装置は、前記ミキサーが扱えるエマルジョン燃料の流量よりも、前記ミキサーに供給されたエマルジョン燃料の流量が多い場合に、燃料分配量調節手段が前記ミキサー以外のミキサーに燃料を分配することができる。これにより、燃料供給装置は、水滴微細化手段全体で扱えるエマルジョン燃料の流量を増加させることができる。 Thus, the fuel supply device distributes the fuel to the mixer other than the mixer when the flow rate of the emulsion fuel supplied to the mixer is larger than the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the mixer. be able to. Thereby, the fuel supply apparatus can increase the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the whole water droplet refining means.

ここで、前記ミキサーが扱えるエマルジョン燃料の流量よりも、前記ミキサーに供給されたエマルジョン燃料の流量が多い場合、燃料供給装置は、エマルジョン燃料の圧力の損失が増大することに起因して、燃焼器に供給可能なエマルジョン燃料の流量が不足するおそれがある。しかしながら、燃料供給装置は、水滴微細化手段全体で扱えるエマルジョン燃料の流量を増加させることができるので、燃焼器に供給可能なエマルジョン燃料の流量が不足するおそれを抑制することができる。 Here, when the flow rate of the emulsion fuel supplied to the mixer is larger than the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the mixer, the fuel supply device has a combustor due to an increase in pressure loss of the emulsion fuel. There is a risk that the flow rate of the emulsion fuel that can be supplied to the tank is insufficient. However, since the fuel supply device can increase the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the entire water droplet refining means, it is possible to suppress the possibility that the flow rate of the emulsion fuel that can be supplied to the combustor is insufficient.

本発明の好ましい態様としては、前記燃焼器が前記エマルジョン燃料を燃焼させる際に燃焼振動を生じた場合、前記燃料分配量調節手段によって前記各ミキサーに分配される前記エマルジョン燃料の流量を変更することが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, when the combustor generates combustion vibration when combusting the emulsion fuel, the flow rate of the emulsion fuel distributed to the mixers is changed by the fuel distribution amount adjusting means. Is desirable.

燃焼器が燃焼振動を生じた際は、燃焼の燃焼速度を変えることによって前記燃焼振動を抑制することができる。そこで、本発明に係る燃料供給装置は、エマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさを変化させることによって、燃焼器での水滴の蒸発の時期を変化させ、結果としてエマルジョン燃料の燃焼速度を変化させる。 When the combustor generates combustion vibration, the combustion vibration can be suppressed by changing the combustion speed of combustion. Therefore, the fuel supply device according to the present invention changes the time of evaporation of water droplets in the combustor by changing the size of the water droplets contained in the emulsion fuel, and as a result, changes the combustion speed of the emulsion fuel.

具体的には、燃料供給装置は、水滴微細化手段全体での許容量を変化させることによって、エマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさを変化させる。ここで、許容量とは、ミキサーが取り扱い可能なエマルジョン燃料の流量である。ミキサーに許容量と同じ流量のエマルジョン燃料が供給されると、ミキサーはエマルジョン燃料を適当に混合することができる。 Specifically, the fuel supply device changes the size of the water droplets contained in the emulsion fuel by changing the allowable amount of the entire water droplet refining means. Here, the allowable amount is the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the mixer. When the mixer is supplied with the same amount of emulsion fuel as allowed, the mixer can properly mix the emulsion fuel.

例えば、ミキサーに供給されるエマルジョン燃料の流量が一定で、ミキサーの許容量が小さくなればなるほどエマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさは小さくなる。一方、ミキサーに供給されるエマルジョン燃料の流量が一定で、ミキサーの許容量が大きくなればなるほどエマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさは大きくなる。 For example, as the flow rate of the emulsion fuel supplied to the mixer is constant and the allowable amount of the mixer becomes smaller, the size of water droplets contained in the emulsion fuel becomes smaller. On the other hand, as the flow rate of the emulsion fuel supplied to the mixer is constant and the allowable amount of the mixer increases, the size of the water droplets contained in the emulsion fuel increases.

燃料供給装置は、燃料分配量調節手段が各ミキサーに分配するエマルジョン燃料の流量を変化させることによって、水滴微細化手段全体での許容量を変化させる。例えば、燃料供給装置は、第１ミキサーのみにエマルジョン燃料を供給することにより、水滴微細化手段全体での許容量を最小とし、第１ミキサー及び第２ミキサーの両方にエマルジョン燃料を供給することによって水滴微細化手段全体での許容量を最大とする。 The fuel supply device changes the allowable amount of the entire water droplet refining means by changing the flow rate of the emulsion fuel distributed to each mixer by the fuel distribution amount adjusting means. For example, the fuel supply device minimizes the allowable amount of the entire water droplet refining means by supplying the emulsion fuel only to the first mixer, and supplies the emulsion fuel to both the first mixer and the second mixer. The allowable amount of the entire water droplet refining means is maximized.

燃料供給装置は、このようにして水滴微細化手段全体での許容量を変化させることによって、燃料器に供給するエマルジョン燃料の流量を変化させることなく、エマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさを調節する。これにより、燃料供給装置は、燃焼器での水滴の蒸発の時期を変化さてエマルジョン燃料の燃焼速度を変化させる。結果として、燃料供給装置は、燃料振動を抑制することができる。 The fuel supply device thus adjusts the size of the water droplets contained in the emulsion fuel without changing the flow rate of the emulsion fuel supplied to the fuel device by changing the allowable amount of the entire water droplet refining means. To do. Thereby, the fuel supply device changes the combustion speed of the emulsion fuel by changing the timing of evaporation of water droplets in the combustor. As a result, the fuel supply device can suppress fuel vibration.

本発明の好ましい態様としては、前記水滴微細化手段は、前記エマルジョン燃料が流動可能な外管の内部に静止部材が固定されて構成されるスタティックミキサーを含んで構成されることが望ましい。 As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the water droplet refining means includes a static mixer in which a stationary member is fixed inside an outer tube through which the emulsion fuel can flow.

スタティックミキサーは、可動部材がない。一般的に可動部材は、静止部材よりも不具合が発生しやすい。よって、燃料供給装置は、可動部材がない分、不具合の発生を抑制することができる。また、可動部材を動かすための構成やエネルギーを必要としないため、燃料供給装置は、部品点数が低減され、コストが低減される。また、部品点数が低減されるため、燃料供給装置は、構成の複雑化が抑制される。 The static mixer has no movable member. In general, a movable member is more likely to have a defect than a stationary member. Therefore, the fuel supply device can suppress the occurrence of problems due to the absence of the movable member. Moreover, since the structure and energy for moving a movable member are not required, a fuel supply apparatus reduces a number of parts and reduces cost. Moreover, since the number of parts is reduced, the configuration of the fuel supply device is suppressed from being complicated.

本発明は、油燃料と水との混合状態を良好にして、油燃料と水との分離の進行を抑制することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can improve the mixing state of oil fuel and water and suppress the progress of separation of oil fuel and water.

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the best mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as an embodiment). In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range.

（実施形態１）
図１は、ガスタービンを示す構成図である。本実施形態に係るガスタービン５００は、図１に示すように、気体の流れの上流側から下流側に向けて順に、圧縮部５１０と、燃焼部５２０と、タービン部５３０と、排気部５４０とを含んで構成される。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a gas turbine. As shown in FIG. 1, the gas turbine 500 according to this embodiment includes a compression unit 510, a combustion unit 520, a turbine unit 530, and an exhaust unit 540 in order from the upstream side to the downstream side of the gas flow. It is comprised including.

圧縮部５１０は空気を加圧して、燃焼部５２０へ加圧された空気を送り出す。燃焼部５２０は、前記加圧された空気に燃料を供給すると共に燃料を燃焼させる。タービン部５３０は、燃焼部５２０から送り出された燃焼ガスが持つエネルギーを回転エネルギーに変換する。排気部５４０は、前記燃焼ガスを大気へと排出する。 The compression unit 510 pressurizes air and sends the pressurized air to the combustion unit 520. The combustion unit 520 supplies fuel to the pressurized air and burns the fuel. The turbine unit 530 converts the energy of the combustion gas sent out from the combustion unit 520 into rotational energy. The exhaust unit 540 exhausts the combustion gas to the atmosphere.

燃焼部５２０は、複数の燃焼器５２１を含んで構成される。複数の燃焼器５２１は、それぞれ、内筒５２２と、尾筒５２３と、燃料ノズル５２４とを含んで構成される。内筒５２２は、圧縮空気の通路であって略円筒形状に形成さる。内筒５２２は、燃料ノズル５２４を構成するメインノズルと、パイロットノズルとを内部に支持する。 Combustion unit 520 includes a plurality of combustors 521. Each of the plurality of combustors 521 includes an inner cylinder 522, a tail cylinder 523, and a fuel nozzle 524. The inner cylinder 522 is a compressed air passage and is formed in a substantially cylindrical shape. The inner cylinder 522 supports a main nozzle constituting the fuel nozzle 524 and a pilot nozzle inside.

尾筒５２３は筒状に形成され、内部に燃料が燃焼する燃焼領域が形成される。尾筒５２３は、内筒５２２の軸方向の端部のうち、一方の端部に取り付けられる。内筒５２２の軸方向の端部のうち尾筒５２３とは反対側の他方の端部には、内筒５２２の内部に配置される燃料ノズル５２４に燃料を供給するための燃料供給装置１００の配管が接続される。 The transition piece 523 is formed in a cylindrical shape, and a combustion region in which fuel is burned is formed. The tail cylinder 523 is attached to one end of the axial ends of the inner cylinder 522. Of the end of the inner cylinder 522 in the axial direction, the other end of the inner cylinder 522 opposite to the tail cylinder 523 has a fuel supply device 100 for supplying fuel to the fuel nozzle 524 disposed inside the inner cylinder 522. Piping is connected.

ここで、燃料供給装置１００によって燃料ノズル５２４に供給される燃料は、油燃料と水とが混合されたエマルジョン燃料である。燃料供給装置１００は、油燃料と水とを混合させて燃料ノズル５２４にエマルジョン燃料を供給する。以下に燃料供給装置１００の構成を説明する。 Here, the fuel supplied to the fuel nozzle 524 by the fuel supply device 100 is an emulsion fuel in which oil fuel and water are mixed. The fuel supply device 100 mixes oil fuel and water and supplies the emulsion fuel to the fuel nozzle 524. The configuration of the fuel supply device 100 will be described below.

図２は、燃料供給装置を示す構成図である。燃料供給装置１００は、油燃料タンク１１１と、水タンク１１２と、油燃料管１１３と、水管１１４と、油燃料ポンプ１１５と、水ポンプ１１６と、油燃料分配器１１７と、水分配器１１８と、燃料供給通路としての複数の燃料供給管１２１と、複数の水供給管１２２とを含んで構成される。油燃料タンク１１１は、油燃料を溜める容器である。油燃料分配器１１７は、供給された油燃料を複数の経路に分配する手段である。 FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the fuel supply device. The fuel supply apparatus 100 includes an oil fuel tank 111, a water tank 112, an oil fuel pipe 113, a water pipe 114, an oil fuel pump 115, a water pump 116, an oil fuel distributor 117, a water distributor 118, A plurality of fuel supply pipes 121 as a fuel supply passage and a plurality of water supply pipes 122 are configured. The oil fuel tank 111 is a container for storing oil fuel. The oil fuel distributor 117 is means for distributing the supplied oil fuel to a plurality of paths.

油燃料タンク１１１と油燃料分配器１１７とは、油燃料ポンプ１１５を介して油燃料管１１３で接続される。燃料供給装置１００は、油燃料分配器１１７に複数の燃料供給管１２１が接続される。燃料供給管１２１は、一方の端部が油燃料分配器１１７に接続され、他方の端部が図１に示す複数の燃焼器５２１の燃料ノズル５２４にそれぞれ接続される。 The oil fuel tank 111 and the oil fuel distributor 117 are connected by an oil fuel pipe 113 via an oil fuel pump 115. In the fuel supply apparatus 100, a plurality of fuel supply pipes 121 are connected to an oil fuel distributor 117. The fuel supply pipe 121 has one end connected to the oil fuel distributor 117 and the other end connected to the fuel nozzles 524 of the plurality of combustors 521 shown in FIG.

水タンク１１２は、油燃料に混合させる水を溜める容器である。水分配器１１８は、供給された水を複数の経路に分配する手段である。水タンク１１２と水分配器１１８とは、水ポンプ１１６を介して水管１１４で接続される。燃料供給装置１００は、水分配器１１８に複数の水供給管１２２が接続される。水供給管１２２は、一方の端部が水分配器１１８に接続され、他方の端部が複数の燃料供給管１２１にそれぞれ開口する。 The water tank 112 is a container for storing water to be mixed with oil fuel. The water distributor 118 is means for distributing the supplied water to a plurality of paths. The water tank 112 and the water distributor 118 are connected by a water pipe 114 via a water pump 116. In the fuel supply apparatus 100, a plurality of water supply pipes 122 are connected to a water distributor 118. The water supply pipe 122 has one end connected to the water distributor 118 and the other end opened to the plurality of fuel supply pipes 121.

上記構成の燃料供給装置１００は、油燃料ポンプ１１５が油燃料管１１３を介して油燃料タンク１１１から油燃料分配器１１７へ油燃料を供給する。油燃料分配器１１７によって複数の燃料供給管１２１に分配された油燃料は、燃料供給管１２１を介して、図１に示す複数の燃料ノズル５２４に導かれる。 In the fuel supply apparatus 100 configured as described above, the oil fuel pump 115 supplies oil fuel from the oil fuel tank 111 to the oil fuel distributor 117 via the oil fuel pipe 113. The oil fuel distributed to the plurality of fuel supply pipes 121 by the oil / fuel distributor 117 is guided to the plurality of fuel nozzles 524 shown in FIG.

また、燃料供給装置１００は、水ポンプ１１６が水管１１４を介して水タンク１１２から水分配器１１８へ水を供給する。水分配器１１８によって複数の水供給管１２２に分配された水は、水供給管１２２を介して複数の燃料供給管１２１に導かれる。これにより、油燃料と水とが混ざってエマルジョン燃料となり、燃料供給装置１００は、このエマルジョン燃料を燃料ノズル５２４に供給する。 In the fuel supply apparatus 100, the water pump 116 supplies water from the water tank 112 to the water distributor 118 via the water pipe 114. The water distributed to the plurality of water supply pipes 122 by the water distributor 118 is guided to the plurality of fuel supply pipes 121 through the water supply pipes 122. As a result, the oil fuel and water are mixed to become an emulsion fuel, and the fuel supply device 100 supplies this emulsion fuel to the fuel nozzle 524.

ここで、エマルジョン燃料は、時間の経過と共に油燃料と水との分離が進行する。ここで、油燃料と水との分離の進行とは、具体的には、油燃料の中に混在する水の液滴が寄り集まって大きくなることである。以下、エマルジョン燃料の油燃料の中に混在する水の液滴を水滴という。水滴の大きさが適当な大きさよりも大きくなると、ガスタービンは、排気ガスに含まれるＮＯｘやスス低減が不十分となる。 Here, in the emulsion fuel, separation of the oil fuel and water proceeds with time. Here, the progress of the separation of the oil fuel and the water specifically means that water droplets mixed in the oil fuel gather together and become larger. Hereinafter, water droplets mixed in the oil fuel of the emulsion fuel are referred to as water droplets. If the size of the water droplet is larger than an appropriate size, the gas turbine is insufficient in reducing NOx and soot contained in the exhaust gas.

エマルジョン燃料に乳化剤を添加してエマルジョン燃料を乳化させることによっても、油燃料と水との分離の進行は抑制することができる。しかしながら、乳化剤をエマルジョン燃料に添加する場合、乳化剤を必要とする分、燃料のコストが増加するおそれが考えられる。また、数ある乳化剤の中には、ガスタービンに不向きな成分を含むものもあり、このような乳化剤を使用した場合、ガスタービンの耐久性が低下するおそれも考えられる。 The progress of separation between the oil fuel and water can also be suppressed by adding an emulsifier to the emulsion fuel to emulsify the emulsion fuel. However, when an emulsifier is added to the emulsion fuel, there is a possibility that the cost of the fuel increases due to the necessity of the emulsifier. Some emulsifiers contain components that are unsuitable for gas turbines. If such emulsifiers are used, the durability of the gas turbine may be reduced.

そこで、本実施形態の燃料供給装置１００は、乳化剤を添加することなく、エマルジョン燃料の油燃料と水との混合を良好にして、油燃料と水との分離の進行を抑制する。以下にそのための構成を説明する。 Therefore, the fuel supply device 100 of the present embodiment improves the mixing of the oil fuel and water of the emulsion fuel without adding an emulsifier, and suppresses the progress of separation of the oil fuel and water. The configuration for this will be described below.

図３は、実施形態１の水滴微細化装置を示す構成図である。燃料供給装置１００は、図２に示す水供給管１２２が燃料供給管１２１に開口する部分と図１に示す燃料ノズル５２４との間の燃料供給管１２１に、図３に示す水滴微細化手段としての水滴微細化装置１３０を有する。本実施形態の水滴微細化装置１３０は、スタティックミキサー１３１によって構成される。 FIG. 3 is a configuration diagram illustrating the water droplet refining apparatus according to the first embodiment. The fuel supply apparatus 100 includes a water supply pipe 121 shown in FIG. 2 between the portion where the water supply pipe 122 opens into the fuel supply pipe 121 and the fuel nozzle 524 shown in FIG. The water droplet refining device 130 is provided. The water droplet refining device 130 of this embodiment is configured by a static mixer 131.

スタティックミキサー１３１は、例えば、筒状の部材である。スタティックミキサー１３１は、エマルジョン燃料が流動可能な外管の内部に静止部材が固定されて構成される。 The static mixer 131 is a cylindrical member, for example. The static mixer 131 is configured by fixing a stationary member inside an outer tube through which emulsion fuel can flow.

具体的には、スタティックミキサー１３１は、図３に示すように、例えば、筒状に形成された外管１３２と、静止部材としての羽根１３３及び羽根１３４及び複数の突起１３５とを有する。羽根１３３と羽根１３４とは、互いに交差して外管１３２の内部に固定される。羽根１３３及び羽根１３４は、エマルジョン燃料の流れの方向、つまり、外管１３２の軸方向に対して角度を有する面を備える。 Specifically, as shown in FIG. 3, the static mixer 131 includes, for example, an outer tube 132 formed in a cylindrical shape, and blades 133 and blades 134 and a plurality of protrusions 135 as stationary members. The blade 133 and the blade 134 cross each other and are fixed inside the outer tube 132. Each of the blades 133 and 134 includes a surface having an angle with respect to the flow direction of the emulsion fuel, that is, the axial direction of the outer tube 132.

複数の突起１３５は、例えば、外管１３２及び羽根１３３よりも、エマルジョン燃料の流れの下流側の外管１３２に固定される。突起１３５は、例えば、外管１３２の径方向内側に向かって外管１３２の内周部に固定される。なお、以下、エマルジョン燃料の流れの下流側を単に下流側といい、エマルジョン燃料の流れの上流側を単に上流側という。 For example, the plurality of protrusions 135 are fixed to the outer pipe 132 on the downstream side of the emulsion fuel flow with respect to the outer pipe 132 and the blade 133. For example, the protrusion 135 is fixed to the inner peripheral portion of the outer tube 132 toward the radially inner side of the outer tube 132. Hereinafter, the downstream side of the emulsion fuel flow is simply referred to as the downstream side, and the upstream side of the emulsion fuel flow is simply referred to as the upstream side.

スタティックミキサー１３１に供給されたエマルジョン燃料は、まず羽根１３３及び羽根１３４によって流れが変化する。ここで、羽根１３３及び羽根１３４は、エマルジョン燃料を切り刻む機能も実現する。スタティックミキサー１３１は、羽根１３３及び羽根１３４によってエマルジョン燃料の流れを変化すると共に、エマルジョン燃料に含まれる水滴を切り刻むことによって、エマルジョン燃料の油燃料に混在する水滴を微細化する。 The flow of the emulsion fuel supplied to the static mixer 131 is first changed by the blade 133 and the blade 134. Here, the blade 133 and the blade 134 also realize a function of chopping the emulsion fuel. The static mixer 131 changes the flow of the emulsion fuel by the blades 133 and 134 and chops up the water droplets contained in the emulsion fuel, thereby miniaturizing the water droplets mixed in the oil fuel of the emulsion fuel.

さらに、エマルジョン燃料は、羽根１３３及び羽根１３４を通過した後、複数の突起１３５と衝突する。これにより、スタティックミキサー１３１は、エマルジョン燃料を構成する油燃料と水との混合を促進して、エマルジョン燃料の油燃料に混在する水滴をさらに微細化する。 Further, the emulsion fuel collides with the plurality of protrusions 135 after passing through the blade 133 and the blade 134. Thereby, the static mixer 131 accelerates | stimulates mixing of the oil fuel and water which comprise an emulsion fuel, and further refines | miniaturizes the water droplet mixed in the oil fuel of an emulsion fuel.

スタティックミキサー１３１は、本実施形態では、燃料供給管１２１の一部に直列に取り付けられる。つまり、本実施形態では、スタティックミキサー１３１は、燃料供給管１２１の一部をバイパスせずに取り付けられる。以下に、燃料供給管１２１の一部に直列に取り付けられると好ましい理由及び効果を説明する。 In this embodiment, the static mixer 131 is attached to a part of the fuel supply pipe 121 in series. That is, in this embodiment, the static mixer 131 is attached without bypassing a part of the fuel supply pipe 121. Below, a reason and effect which are preferable if it attaches in series to a part of fuel supply pipe | tube 121 are demonstrated.

水滴微細化装置１３０は、エマルジョン燃料がスタティックミキサー１３１を通過することによって、油燃料に混在する水滴を微細化する。よって、水滴微細化装置１３０は、より多くのエマルジョン燃料をスタティックミキサー１３１に供給する方が油燃料に混在する水滴を微細化することができる。 The water droplet refiner 130 refines the water droplets mixed in the oil fuel when the emulsion fuel passes through the static mixer 131. Therefore, the water droplet refining apparatus 130 can refine the water droplets mixed in the oil fuel by supplying more emulsion fuel to the static mixer 131.

燃料供給管１２１を流れるエマルジョン燃料の量が同じであれば、スタティックミキサー１３１が燃料供給管１２１の一部に直列に取り付けられる場合にスタティックミキサー１３１を通過するエマルジョン燃料の量は、スタティックミキサー１３１が燃料供給管１２１の一部をバイパスして燃料供給管１２１に取り付けられる場合にスタティックミキサー１３１を通過するエマルジョン燃料の量よりも多い。 If the amount of the emulsion fuel flowing through the fuel supply pipe 121 is the same, the amount of the emulsion fuel passing through the static mixer 131 when the static mixer 131 is attached in series to a part of the fuel supply pipe 121 is determined by the static mixer 131. When the fuel supply pipe 121 is attached to the fuel supply pipe 121 by bypassing part of the fuel supply pipe 121, the amount is larger than the amount of emulsion fuel passing through the static mixer 131.

これにより、水滴微細化装置１３０は、スタティックミキサー１３１が燃料供給管１２１の一部に直列に取り付けられることによって、より多くのエマルジョン燃料の油燃料の中に含まれる水滴を微細化することができる。 As a result, the water droplet refining device 130 can reduce the water droplets contained in the oil fuel of more emulsion fuel by attaching the static mixer 131 in series to a part of the fuel supply pipe 121. .

但し、スタティックミキサー１３１が燃料供給管１２１の一部をバイパスして燃料供給管１２１に取り付けられる場合であっても、エマルジョン燃料の一部はスタティックミキサー１３１を通過する。よって、水滴微細化装置１３０は、スタティックミキサー１３１が燃料供給管１２１の一部をバイパスして燃料供給管１２１に取り付けられる場合でも、燃料供給管１２１にスタティックミキサー１３１が全く取り付けられない場合よりは、より多くのエマルジョン燃料の油燃料の中に含まれる水滴を微細化することができる。 However, even if the static mixer 131 is attached to the fuel supply pipe 121 by bypassing a part of the fuel supply pipe 121, a part of the emulsion fuel passes through the static mixer 131. Therefore, the water droplet refining apparatus 130 is more suitable than the case where the static mixer 131 is not attached to the fuel supply pipe 121 even when the static mixer 131 is attached to the fuel supply pipe 121 by bypassing a part of the fuel supply pipe 121. The water droplets contained in the oil fuel of more emulsion fuel can be made finer.

スタティックミキサー１３１が燃料供給管１２１の一部に直列に取り付けられる場合、燃料供給装置１００は、例えば、燃料供給管１２１の一部が切除されて、この切除された部分にスタティックミキサー１３１が溶接によって取り付けられる。また、燃料供給装置１００は、スタティックミキサー１３１の両端部にフランジが形成され、スタティックミキサー１３１の前記フランジが燃料供給管１２１に形成されたフランジに取り付けられることによって燃料供給管１２１に取り付けられてもよい。 When the static mixer 131 is attached to a part of the fuel supply pipe 121 in series, the fuel supply apparatus 100 is configured such that, for example, a part of the fuel supply pipe 121 is cut off and the static mixer 131 is welded to the cut off part. It is attached. Further, the fuel supply device 100 may be attached to the fuel supply pipe 121 by forming flanges at both ends of the static mixer 131 and attaching the flange of the static mixer 131 to the flange formed on the fuel supply pipe 121. Good.

なお、スタティックミキサー１３１の構成は上記構成に限定されない。燃料供給装置１００は、スタティックミキサー１３１が有する羽根の数、羽根の形状、突起の数、突起の形状、羽根と突起との位置関係等が自由に変更されてかまわない。 The configuration of the static mixer 131 is not limited to the above configuration. In the fuel supply device 100, the number of blades, the shape of the blades, the number of protrusions, the shape of the protrusions, the positional relationship between the blades and the protrusions, and the like included in the static mixer 131 may be freely changed.

また、スタティックミキサー１３１は、羽根１３３及び羽根１３４及び突起１３５が外管１３２に固定されて外管１３２に対して動かない構成、つまり、すべて静止部材で構成されているが、水滴微細化装置１３０は、このようなスタティックミキサー１３１に替えて、可動部材を含んで構成されるダイナミックミキサーによって構成されてもよい。可動部材を含んで構成されるダイナミックミキサーとは、例えば、外管の中心軸を軸に回転可能に外管の内部に支持される羽根車を含んで構成されるミキサーである。 The static mixer 131 has a configuration in which the blades 133, the blades 134, and the protrusions 135 are fixed to the outer tube 132 and do not move with respect to the outer tube 132, that is, all of the static mixer 131 includes a stationary member. May be configured by a dynamic mixer including a movable member instead of the static mixer 131. A dynamic mixer including a movable member is, for example, a mixer including an impeller supported inside the outer tube so as to be rotatable about the central axis of the outer tube.

前記ミキサーは、例えば、モーターの回転が前記羽根車に伝わるように構成される。これにより、前記羽根車が回転して外管の内部を通過するエマルジョン燃料を掻き混ぜる。このようなミキサーによって構成されても、水滴微細化装置１３０は、エマルジョン燃料の油燃料に混在する水滴を微細化することができる。 For example, the mixer is configured such that the rotation of a motor is transmitted to the impeller. Thereby, the said impeller rotates and it stirs the emulsion fuel which passes the inside of an outer tube | pipe. Even if it is constituted by such a mixer, the water droplet refining device 130 can refine water droplets mixed in the oil fuel of the emulsion fuel.

但し、スタティックミキサー１３１は、可動部材がないため可動部材を動かすためのエネルギーを必要としない。これにより、スタティックミキサー１３１は、エマルジョン燃料の油燃料に混在する水滴を微細化するために必要なエネルギーを抑制することができる。 However, the static mixer 131 does not require energy for moving the movable member because there is no movable member. Thereby, the static mixer 131 can suppress energy required to make the water droplets mixed in the oil fuel of the emulsion fuel fine.

また、スタティックミキサー１３１は、可動部材を動かすための構成、例えば、モーターや、モーターに電気を供給するための電源装置及び配線を必要としない。これにより、スタティックミキサー１３１は、燃料供給装置１００の部品点数の増加や、構成の複雑化を抑制することができる。 The static mixer 131 does not require a configuration for moving the movable member, for example, a motor, a power supply device for supplying electricity to the motor, and wiring. Thereby, the static mixer 131 can suppress the increase in the number of parts of the fuel supply apparatus 100, and the complication of a structure.

また、一般的に可動部材は、静止部材よりも不具合が発生しやすい。スタティックミキサー１３１は、可動部材がないため、燃料供給装置１００は、不具合の発生を抑制することができる。 In general, the movable member is more prone to problems than the stationary member. Since the static mixer 131 does not have a movable member, the fuel supply apparatus 100 can suppress the occurrence of problems.

スタティックミキサー１３１は、エマルジョン燃料の油燃料に混在する水滴を、例えば、３μｍから１０μｍまでの直径になるまで微細化する。これは、近年の研究によって、エマルジョン燃料の油燃料に混在する水滴の大きさが３μｍから１０μｍまでの直径である場合に、排気ガスに含まれるＮＯｘやススを好適に抑制できることが判明したためである。 The static mixer 131 refines the water droplets mixed in the oil fuel of the emulsion fuel to a diameter of, for example, 3 μm to 10 μm. This is because recent research has revealed that NOx and soot contained in exhaust gas can be suitably suppressed when the size of water droplets mixed in the oil fuel of emulsion fuel has a diameter of 3 μm to 10 μm. .

エマルジョン燃料は、燃焼器で燃焼する際に、まず油燃料に含まれる水が蒸発して急膨張する。この水の急膨張によって油燃料の液滴が微細化してエマルジョン燃料の燃焼速度が向上する。ここで、水滴の大きさが変化すると、水が蒸発する時期が変化する。これにより、油燃料の液滴が微細化する時期も変化して、結果的にエマルジョン燃料の燃焼速度も変化する。 When the emulsion fuel is combusted in the combustor, first, water contained in the oil fuel evaporates and rapidly expands. The rapid expansion of the water makes the droplets of the oil fuel fine and improves the combustion speed of the emulsion fuel. Here, when the size of the water droplet changes, the time when the water evaporates changes. As a result, the time when the droplets of the oil fuel become finer also changes, and as a result, the combustion speed of the emulsion fuel also changes.

このような原理を踏まえて、排気ガスに含まれるＮＯｘやススを好適に抑制することができる燃焼速度を実現できる水滴の大きさを実験によって調査したところ、エマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさは、３μｍから１０μｍまでが好ましいと判明した。 Based on such a principle, when the size of water droplets capable of realizing a combustion speed capable of suitably suppressing NOx and soot contained in exhaust gas was investigated by experiment, the size of water droplets contained in emulsion fuel was It has been found that 3 μm to 10 μm is preferable.

以上の理由により、エマルジョン燃料の油燃料に混在する水滴を、例えば、３μｍから１０μｍまでの直径になるまで微細化することができるスタティックミキサー１３１を備えることで、燃料供給装置１００は、排気ガスに含まれるＮＯｘやススをより好適に抑制することができる。 For the above reason, the fuel supply apparatus 100 can be used as an exhaust gas by providing the static mixer 131 that can reduce the water droplets mixed in the oil fuel of the emulsion fuel to a diameter of, for example, 3 μm to 10 μm. The contained NOx and soot can be suppressed more suitably.

ここで、本実施形態では、燃料供給装置１００は、ガスタービンの燃焼器にエマルジョン燃料を供給するものとして説明したが、燃料供給装置１００は、例えば、空調装置のボイラにエマルジョン燃料を供給してもよい。この場合でも、燃料供給装置１００は、油燃料と水との混合が良好となり、油燃料と水との分離の進行を抑制することができる。 Here, in the present embodiment, the fuel supply device 100 has been described as supplying emulsion fuel to the combustor of the gas turbine. However, the fuel supply device 100 supplies emulsion fuel to, for example, a boiler of an air conditioner. Also good. Even in this case, the fuel supply device 100 can improve the mixing of the oil fuel and the water, and can suppress the progress of the separation of the oil fuel and the water.

（実施形態２）
図４は、実施形態２の水滴微細化装置を示す構成図である。ここで、スタティックミキサーには、個体や種類によって適当に混合することができる液体の流量がある。なお、ここでは、水滴の大きさは、３μｍから１０μｍまでの大きさに微細化することができる場合を「適当」とする。以下、スタティックミキサーが適当に混合することができるエマルジョン燃料の流量をスタティックミキサーの許容量という。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating the water droplet refining apparatus according to the second embodiment. Here, the static mixer has a flow rate of liquid that can be appropriately mixed depending on the individual and type. Here, the case where the size of the water droplet can be reduced to a size of 3 μm to 10 μm is “appropriate”. Hereinafter, the flow rate of the emulsion fuel that can be appropriately mixed by the static mixer is referred to as an allowable amount of the static mixer.

スタティックミキサーは、例えば、外管の径が大きいほど許容量が増加する。仮に、スタティックミキサーの許容量よりも、スタティックミキサーに供給されるエマルジョン燃料の流量が少ない場合、燃料供給装置は、エマルジョン燃料に含まれる水滴の微細化が不十分になるおそれがある。 For example, the allowable amount of the static mixer increases as the diameter of the outer tube increases. If the flow rate of the emulsion fuel supplied to the static mixer is less than the allowable amount of the static mixer, the fuel supply device may not sufficiently refine the water droplets contained in the emulsion fuel.

これは、スタティックミキサー内でのエマルジョン燃料の圧力が不足して、例えば、エマルジョン燃料が図３に示す突起１３５と衝突する際のエネルギーが小さくなるためである。このようにして、燃料供給装置は、エマルジョン燃料に含まれる水滴の微細化が不十分になるおそれがある。 This is because the pressure of the emulsion fuel in the static mixer is insufficient, and for example, the energy when the emulsion fuel collides with the protrusions 135 shown in FIG. 3 becomes small. In this way, the fuel supply device may have insufficient water droplets contained in the emulsion fuel.

また、仮に、図１に示す燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が増加すると、スタティックミキサーに供給されるエマルジョン燃料の流量も増加する。これによって、スタティックミキサーの許容量よりも、スタティックミキサーに供給されるエマルジョン燃料の流量が多くなる場合、燃料供給装置は、スタティックミキサーでの圧力の損失によって、燃料ノズルに供給されるエマルジョン燃料が不足するおそれがある。 Further, if the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 shown in FIG. 1 increases, the flow rate of the emulsion fuel supplied to the static mixer also increases. As a result, when the flow rate of the emulsion fuel supplied to the static mixer is larger than the allowable amount of the static mixer, the fuel supply device lacks the emulsion fuel supplied to the fuel nozzle due to the pressure loss in the static mixer. There is a risk.

実施形態２の燃料供給装置２００が備える水滴微細化装置２３０は、図１に示す燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が変化しても、燃料ノズルに供給することができるエマルジョン燃料が不足するおそれを抑制することができると共に、エマルジョン燃料に含まれる水滴を微細化することができる点に特徴がある。以下、水滴微細化装置２３０の構成を説明する。 The water droplet refining device 230 included in the fuel supply device 200 according to the second embodiment has an emulsion fuel that can be supplied to the fuel nozzle even if the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 shown in FIG. 1 changes. There is a feature in that the fear of shortage can be suppressed and water droplets contained in the emulsion fuel can be refined. Hereinafter, the configuration of the water droplet refiner 230 will be described.

水滴微細化装置２３０は、図４に示すように、第２ミキサーとしての大容量スタティックミキサー２３１と、第１ミキサーとしての小容量スタティックミキサー２３２と、バイパス管２３３と、燃料分配量調節手段としての大容量側バルブ２３４と、燃料分配量調節手段としての小容量側バルブ２３５とを備える。大容量スタティックミキサー２３１は、小容量スタティックミキサー２３２よりも、許容量が多いスタティックミキサーである。大容量側バルブ２３４及び小容量側バルブ２３５は、自身よりも下流側に流すエマルジョン燃料の流量を調節するためのバルブである。 As shown in FIG. 4, the water droplet refining device 230 includes a large-capacity static mixer 231 as a second mixer, a small-capacity static mixer 232 as a first mixer, a bypass pipe 233, and fuel distribution amount adjusting means. A large-capacity side valve 234 and a small-capacity side valve 235 as fuel distribution amount adjusting means are provided. The large capacity static mixer 231 is a static mixer having a larger allowable amount than the small capacity static mixer 232. The large capacity side valve 234 and the small capacity side valve 235 are valves for adjusting the flow rate of the emulsion fuel flowing downstream from itself.

燃料供給装置２００は、燃料供給管１２１に、上流側から下流側に向かって順に、大容量側バルブ２３４と、大容量スタティックミキサー２３１とが配置される。また、燃料供給装置２００は、バイパス管２３３が大容量側バルブ２３４及び大容量スタティックミキサー２３１をバイパスして設けられる。 In the fuel supply apparatus 200, a large capacity side valve 234 and a large capacity static mixer 231 are arranged in the fuel supply pipe 121 in order from the upstream side to the downstream side. Further, the fuel supply apparatus 200 is provided with a bypass pipe 233 bypassing the large capacity side valve 234 and the large capacity static mixer 231.

つまり、バイパス管２３３は、一方の端部が大容量側バルブ２３４よりも上流側の燃料供給管１２１に開口し、他方の端部が大容量スタティックミキサー２３１よりも下流側に開口する。燃料供給装置２００は、バイパス管２３３に、上流側から下流側に向かって順に、小容量側バルブ２３５及び小容量スタティックミキサー２３２が配置される。 That is, one end of the bypass pipe 233 opens to the fuel supply pipe 121 upstream of the large capacity side valve 234, and the other end opens to the downstream side of the large capacity static mixer 231. In the fuel supply device 200, a small capacity side valve 235 and a small capacity static mixer 232 are arranged in the bypass pipe 233 in order from the upstream side to the downstream side.

上記構成により、大容量側バルブ２３４が開弁し、小容量側バルブ２３５も開弁している場合には、燃料供給装置２００は、大容量スタティックミキサー２３１及び小容量スタティックミキサー２３２の両方にエマルジョン燃料が供給される。 With the above configuration, when the large-capacity side valve 234 is opened and the small-capacity side valve 235 is also opened, the fuel supply device 200 sends an emulsion to both the large-capacity static mixer 231 and the small-capacity static mixer 232. Fuel is supplied.

また、大容量側バルブ２３４が開弁し、小容量側バルブ２３５が閉弁している場合には、燃料供給装置２００は、大容量スタティックミキサー２３１のみにエマルジョン燃料が供給される。 Further, when the large capacity side valve 234 is opened and the small capacity side valve 235 is closed, the fuel supply device 200 supplies the emulsion fuel only to the large capacity static mixer 231.

また、大容量側バルブ２３４が閉弁し、小容量側バルブ２３５が開弁している場合には、燃料供給装置２００は、小容量スタティックミキサー２３２のみにエマルジョン燃料が供給される。 Further, when the large capacity side valve 234 is closed and the small capacity side valve 235 is opened, the fuel supply device 200 supplies the emulsion fuel only to the small capacity static mixer 232.

ガスタービン５００のオペレータは、燃料ノズル５２４に供給する燃料の流量によって、大容量側バルブ２３４及び小容量側バルブ２３５を操作する。具体的には、例えば、図１に示す燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量を「最大」と「中間」と「最小」との三段階に分け、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が最大の段階の際には、オペレータは、大容量側バルブ２３４及び小容量側バルブ２３５を開弁する。 The operator of the gas turbine 500 operates the large-capacity side valve 234 and the small-capacity side valve 235 according to the flow rate of the fuel supplied to the fuel nozzle 524. Specifically, for example, the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 shown in FIG. 1 is divided into three stages of “maximum”, “intermediate”, and “minimum”, and the fuel nozzle 524 is to be supplied. When the flow rate of the emulsion fuel is at the maximum level, the operator opens the large capacity side valve 234 and the small capacity side valve 235.

また、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が三段階の内の中間の段階の際には、オペレータは、大容量側バルブ２３４を開弁し、小容量側バルブ２３５を閉弁する。また、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が最小の段階の際には、オペレータは、大容量側バルブ２３４を閉弁し、小容量側バルブ２３５を開弁する。 When the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 is an intermediate stage among the three stages, the operator opens the large capacity side valve 234 and closes the small capacity side valve 235. . Further, when the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 is at a minimum stage, the operator closes the large capacity side valve 234 and opens the small capacity side valve 235.

オペレータがこのように大容量側バルブ２３４及び小容量側バルブ２３５を操作することにより、燃料供給装置２００は、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が、三段階の内最大の段階の際に、大容量スタティックミキサー２３１及び小容量スタティックミキサー２３２の両方にエマルジョン燃料が供給される。 When the operator operates the large-capacity side valve 234 and the small-capacity side valve 235 in this manner, the fuel supply device 200 has a flow rate of emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 at the maximum of the three stages. In this case, the emulsion fuel is supplied to both the large capacity static mixer 231 and the small capacity static mixer 232.

また、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が三段階の内の中間の段階の際には、燃料供給装置２００は、大容量スタティックミキサー２３１のみにエマルジョン燃料が供給される。また、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が最小の段階の際には、燃料供給装置２００は、小容量スタティックミキサー２３２のみにエマルジョン燃料が供給される。 In addition, when the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 is an intermediate stage of the three stages, the fuel supply apparatus 200 supplies the emulsion fuel only to the large-capacity static mixer 231. In addition, when the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 is at a minimum stage, the fuel supply device 200 supplies the emulsion fuel only to the small-capacity static mixer 232.

これにより、燃料供給装置２００は、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が変化しても、それにともなってオペレータが大容量側バルブ２３４及び小容量側バルブ２３５を操作することによって、水滴微細化装置２３０全体で扱えるエマルジョン燃料の流量が変化する。以下、水滴微細化装置全体で扱えるエマルジョン燃料の流量を水滴微細化装置全体の許容量という。 As a result, even if the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 changes, the fuel supply device 200 causes the operator to operate the large capacity side valve 234 and the small capacity side valve 235, thereby The flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the entire miniaturization device 230 changes. Hereinafter, the flow rate of the emulsion fuel that can be handled by the entire water droplet refining apparatus is referred to as an allowable amount of the entire water droplet refining apparatus.

よって、燃料供給装置２００は、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が変化しても、燃料ノズルに供給されるエマルジョン燃料が不足するおそれを抑制しつつ、エマルジョン燃料に含まれる水滴を微細化することができる。 Therefore, the fuel supply device 200 suppresses the fear that the emulsion fuel supplied to the fuel nozzle is insufficient even if the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 is changed, and drops water contained in the emulsion fuel. It can be miniaturized.

なお、水滴微細化装置２３０は、大容量側バルブ２３４及び小容量側バルブ２３５に替えて、エマルジョン燃料の流路を、大容量スタティックミキサー２３１側と、小容量スタティックミキサー２３２側とのうちのどちらか一方に切り替える切り替えバルブを備えてもよい。 The water droplet refining device 230 replaces the large-capacity side valve 234 and the small-capacity side valve 235 with the emulsion fuel flow path, either the large-capacity static mixer 231 side or the small-capacity static mixer 232 side. You may provide the switching valve switched to either.

この場合、図１に示す燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量を例えば二段階に分け、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が多い段階の際には、オペレータは、前記切り替えバルブを大容量側バルブ２３４側に切り替える。また、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が少ない段階の際には、オペレータは、前記切り替えバルブを小容量側バルブ２３５側に切り替える。 In this case, the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 shown in FIG. 1 is divided into two stages, for example, and at the stage where the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 is high, the operator The switching valve is switched to the large capacity side valve 234 side. When the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 is small, the operator switches the switching valve to the small capacity side valve 235 side.

このように、前記切り替えバルブを備える場合であっても、燃料供給装置２００は、燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が変化しても、それにともなってオペレータが前記切り替えバルブを操作することによって、水滴微細化装置２３０全体の許容量が変化する。 As described above, even when the switching valve is provided, the fuel supply device 200 causes the operator to operate the switching valve even if the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 changes. As a result, the allowable amount of the entire water droplet refining device 230 changes.

よって、燃料供給装置２００は、燃料ノズルに供給されるエマルジョン燃料が不足するおそれを抑制しつつ、エマルジョン燃料に含まれる水滴を微細化することができる。さらに、前記切り替えバルブを備えることにより、水滴微細化装置２３０は、必要なバルブの数が低減される。よって、水滴微細化装置２３０は、構成の複雑化を抑制することができる。 Therefore, the fuel supply apparatus 200 can refine the water droplets contained in the emulsion fuel while suppressing the fear that the emulsion fuel supplied to the fuel nozzle is insufficient. Furthermore, by providing the switching valve, the number of necessary valves is reduced in the water droplet refining device 230. Therefore, the water droplet refining device 230 can suppress the complication of the configuration.

（実施形態３）
図５は、実施形態３の水滴微細化装置を示す構成図である。実施形態２の水滴微細化装置２３０は、オペレータによって大容量側バルブ２３４と小容量側バルブ２３５とが操作されたが、図５に示す実施形態３の燃料供給装置３００は、自動で大容量側バルブ２３４の開度と小容量側バルブ２３５の開度とが変更される。 (Embodiment 3)
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating the water droplet refining apparatus according to the third embodiment. In the water droplet refining device 230 of the second embodiment, the large-capacity side valve 234 and the small-capacity side valve 235 are operated by the operator, but the fuel supply device 300 of the third embodiment shown in FIG. The opening degree of the valve 234 and the opening degree of the small capacity side valve 235 are changed.

水滴微細化装置３３０は、燃料分配量調節手段としての大容量側流量調整装置３３４と、燃料分配量調節手段としての小容量側流量調整装置３３５と、圧力損失測定手段としての大容量側圧力損失測定装置３３６と、圧力損失測定手段としての小容量側圧力損失測定装置３３７と、制御装置３４０とを含んで構成される。 The water droplet refining device 330 includes a large-capacity side flow rate adjusting device 334 as a fuel distribution amount adjusting unit, a small-capacity side flow rate adjusting device 335 as a fuel distribution amount adjusting unit, and a large-capacity side pressure loss as a pressure loss measuring unit. It is configured to include a measuring device 336, a small-capacity side pressure loss measuring device 337 as pressure loss measuring means, and a control device 340.

大容量側流量調整装置３３４は、水供給管１２２が燃料供給管１２１に開口する部分と、大容量スタティックミキサー２３１との間の燃料供給管１２１に設けられる。これにより、大容量側流量調整装置３３４は、大容量スタティックミキサー２３１に供給するエマルジョン燃料の流量を調節する。 The large capacity flow rate adjusting device 334 is provided in the fuel supply pipe 121 between the portion where the water supply pipe 122 opens to the fuel supply pipe 121 and the large capacity static mixer 231. As a result, the large-capacity flow rate adjusting device 334 adjusts the flow rate of the emulsion fuel supplied to the large-capacity static mixer 231.

小容量側流量調整装置３３５は、小容量スタティックミキサー２３２よりも上流側のバイパス管２３３に設けられる。これにより、小容量側流量調整装置３３５は、小容量スタティックミキサー２３２に供給するエマルジョン燃料の流量を調節する。大容量側流量調整装置３３４及び小容量側流量調整装置３３５は、例えば、それぞれ弁体と、弁体を動作させるモーターやアクチュエータなどの駆動装置とを含んで構成される。 The small capacity flow rate adjusting device 335 is provided in the bypass pipe 233 on the upstream side of the small capacity static mixer 232. As a result, the small-capacity side flow rate adjusting device 335 adjusts the flow rate of the emulsion fuel supplied to the small-capacity static mixer 232. The large-capacity-side flow rate adjusting device 334 and the small-capacity-side flow rate adjusting device 335 are each configured to include, for example, a valve body and driving devices such as a motor and an actuator that operate the valve body.

大容量側圧力損失測定装置３３６は、大容量側流量調整装置３３４と大容量スタティックミキサー２３１との間の燃料供給管１２１内の圧力と、大容量スタティックミキサー２３１よりも下流側の圧力との差を測定する。つまり、大容量側圧力損失測定装置３３６は、エマルジョン燃料が大容量スタティックミキサー２３１を通過する際の圧力の損失を測定する。 The large-capacity pressure loss measuring device 336 includes a difference between the pressure in the fuel supply pipe 121 between the large-capacity flow rate adjustment device 334 and the large-capacity static mixer 231 and the pressure downstream of the large-capacity static mixer 231. Measure. That is, the large-capacity pressure loss measuring device 336 measures the pressure loss when the emulsion fuel passes through the large-capacity static mixer 231.

小容量側圧力損失測定装置３３７は、小容量側流量調整装置３３５と小容量スタティックミキサー２３２との間のバイパス管２３３内の圧力と、小容量スタティックミキサー２３２よりも下流側の圧力との差を測定する。つまり、小容量側圧力損失測定装置３３７は、エマルジョン燃料が小容量スタティックミキサー２３２を通過する際の圧力の損失を測定する。 The small capacity side pressure loss measuring device 337 calculates the difference between the pressure in the bypass pipe 233 between the small capacity side flow rate adjusting device 335 and the small capacity static mixer 232 and the pressure downstream of the small capacity static mixer 232. taking measurement. That is, the small volume side pressure loss measuring device 337 measures the pressure loss when the emulsion fuel passes through the small volume static mixer 232.

制御装置３４０は、大容量側圧力損失測定装置３３６及び小容量側圧力損失測定装置３３７に電気的に接続される。これにより、制御装置３４０は、大容量側圧力損失測定装置３３６及び小容量側圧力損失測定装置３３７から、エマルジョン燃料が大容量スタティックミキサー２３１を通過する際に損失した圧力及びエマルジョン燃料が小容量スタティックミキサー２３２を通過する際に損失した圧力を取得する。 The control device 340 is electrically connected to the large capacity side pressure loss measuring device 336 and the small capacity side pressure loss measuring device 337. As a result, the control device 340 causes the pressure and emulsion fuel lost when the emulsion fuel passes through the large-capacity static mixer 231 from the large-capacity side pressure loss measurement device 336 and the small-capacity side pressure loss measurement device 337. The pressure lost when passing through the mixer 232 is acquired.

また、制御装置３４０は、大容量側流量調整装置３３４及び小容量側流量調整装置３３５の駆動装置と電気的に接続される。これにより、制御装置３４０は、前記駆動装置を制御する。以下に、制御装置３４０が大容量側圧力損失測定装置３３６及び小容量側圧力損失測定装置３３７から取得した値に基づいて、大容量側流量調整装置３３４及び小容量側流量調整装置３３５を制御する具体的な一例を説明する。 Further, the control device 340 is electrically connected to the driving devices of the large capacity side flow rate adjustment device 334 and the small capacity side flow rate adjustment device 335. Thereby, the control device 340 controls the drive device. Hereinafter, based on the values acquired by the control device 340 from the large-capacity side pressure loss measurement device 336 and the small-capacity side pressure loss measurement device 337, the large-capacity side flow rate adjustment device 334 and the small-capacity side flow rate adjustment device 335 are controlled. A specific example will be described.

以下、大容量側圧力損失測定装置３３６の値、つまり大容量スタティックミキサー２３１での圧力の損失を大容量側圧損Ｐ１とする。また、小容量側圧力損失測定装置３３７の値、つまり小容量スタティックミキサー２３２での圧力の損失を小容量側圧損Ｐ２とする。 Hereinafter, the value of the large-capacity pressure loss measuring device 336, that is, the pressure loss in the large-capacity static mixer 231 is referred to as a large-capacity pressure loss P1. Further, the value of the small capacity side pressure loss measuring device 337, that is, the pressure loss in the small capacity static mixer 232 is defined as the small capacity side pressure loss P2.

また、大容量スタティックミキサー２３１での圧力の損失の許容値を大容量側許容最小値Ｐ１ｍｉｎ以上大容量側許容最大値Ｐ１ｍａｘ以下の範囲とする。つまり、この範囲であれば、大容量スタティックミキサー２３１に供給されるエマルジョン燃料の流量が適当の範囲となり、大容量スタティックミキサー２３１は、大容量スタティックミキサー２３１に供給されるエマルジョン燃料に含まれる水滴を３μｍから１０μｍの大きさまで微細化することができる。 In addition, the allowable value of the pressure loss in the large capacity static mixer 231 is set in a range from the large capacity side allowable minimum value P1min to the large capacity side allowable maximum value P1max. That is, within this range, the flow rate of the emulsion fuel supplied to the large-capacity static mixer 231 becomes an appropriate range, and the large-capacity static mixer 231 removes water droplets contained in the emulsion fuel supplied to the large-capacity static mixer 231. The size can be reduced from 3 μm to 10 μm.

また、小容量スタティックミキサー２３２での圧力の損失の許容値を小容量側許容最小値Ｐ２ｍｉｎ以上小容量側許容最大値Ｐ２ｍａｘ以下の範囲とする。つまり、この範囲であれば、小容量スタティックミキサー２３２に供給されるエマルジョン燃料の流量が適当の範囲となり、小容量スタティックミキサー２３２は、小容量スタティックミキサー２３２に供給されるエマルジョン燃料に含まれる水滴を３μｍから１０μｍの大きさまで微細化することができる。 Further, the allowable value of the pressure loss in the small-capacity static mixer 232 is set in the range of the small-capacity side allowable minimum value P2min to the small-capacity side allowable maximum value P2max. That is, within this range, the flow rate of the emulsion fuel supplied to the small-capacity static mixer 232 becomes an appropriate range, and the small-capacity static mixer 232 removes water droplets contained in the emulsion fuel supplied to the small-capacity static mixer 232. The size can be reduced from 3 μm to 10 μm.

制御装置３４０は、大容量側圧損Ｐ１が、大容量側許容最小値Ｐ１ｍｉｎ以上大容量側許容最大値Ｐ１ｍａｘ以下の場合は、大容量側流量調整装置３３４を開弁とし、小容量側流量調整装置３３５を閉弁とする。これにより、水滴微細化装置３３０全体の許容量は、三段階のうち中間の段階に設定される。 When the large-capacity side pressure loss P1 is not less than the large-capacity side allowable minimum value P1min and not more than the large-capacity side allowable maximum value P1max, the control device 340 opens the large-capacity side flow rate adjustment device 334 and opens the small-capacity side flow rate adjustment device. 335 is closed. Thereby, the allowable amount of the entire water droplet refining apparatus 330 is set to an intermediate stage among the three stages.

また、制御装置３４０は、小容量側圧損Ｐ２が、小容量側許容最小値Ｐ２ｍｉｎ以上小容量側許容最大値Ｐ２ｍａｘ以下の場合は、大容量側流量調整装置３３４を閉弁とし、小容量側流量調整装置３３５を開弁とする。これにより、水滴微細化装置３３０全体の許容量は、三段階のうち最小の段階に設定される。 Further, the control device 340 closes the large-capacity-side flow rate adjusting device 334 when the small-capacity-side pressure loss P2 is not less than the small-capacity-side allowable minimum value P2min and not more than the small-capacity-side allowable maximum value P2max. The adjustment device 335 is opened. As a result, the allowable amount of the entire water droplet refining device 330 is set to the minimum of the three stages.

また、制御装置３４０は、大容量側圧損Ｐ１が大容量側許容最大値Ｐ１ｍａｘを超える場合は、大容量側流量調整装置３３４及び小容量側流量調整装置３３５を共に開弁とする。これにより、水滴微細化装置３３０全体の許容量は、三段階のうち最大の段階に設定される。 In addition, when the large-capacity pressure loss P1 exceeds the large-capacity allowable maximum value P1max, the control device 340 opens both the large-capacity flow rate adjustment device 334 and the small-capacity flow rate adjustment device 335. Thereby, the allowable amount of the entire water droplet refining apparatus 330 is set to the maximum stage among the three stages.

ここで、水滴微細化装置３３０全体の許容量が、三段階のうち最大の段階に設定されている時に、大容量側圧損Ｐ１が大容量側許容最小値Ｐ１ｍｉｎ未満になった場合、または、小容量側圧損Ｐ２が小容量側許容最小値Ｐ２ｍｉｎ未満になった場合、制御装置３４０は、小容量側流量調整装置３３５のみを閉弁する。これにより、水滴微細化装置３３０全体の許容量は、三段階のうち中間の段階に設定される。 Here, when the allowable amount of the entire water droplet refining device 330 is set to the maximum step among the three steps, the large capacity side pressure loss P1 becomes less than the large capacity side allowable minimum value P1min, or the small amount When the capacity side pressure loss P2 becomes less than the small capacity side allowable minimum value P2min, the control device 340 closes only the small capacity side flow rate adjustment device 335. Thereby, the allowable amount of the entire water droplet refining apparatus 330 is set to an intermediate stage among the three stages.

水滴微細化装置３３０全体の許容量が、三段階のうち中間の段階に設定されている時に、大容量側圧損Ｐ１が、大容量側許容最小値Ｐ１ｍｉｎ未満になった場合、制御装置３４０は、大容量側流量調整装置３３４を閉弁し、小容量側流量調整装置３３５を開弁する。これにより、水滴微細化装置３３０全体の許容量は、三段階のうち最小の段階に設定される。 When the allowable amount of the entire water droplet refining device 330 is set to an intermediate stage among the three stages, when the large capacity side pressure loss P1 becomes less than the large capacity side allowable minimum value P1min, the control apparatus 340 The large-capacity side flow rate adjustment device 334 is closed, and the small-capacity side flow rate adjustment device 335 is opened. As a result, the allowable amount of the entire water droplet refining device 330 is set to the minimum of the three stages.

また、水滴微細化装置３３０全体の許容量が、三段階のうち中間の段階に設定されている時に、大容量側圧損Ｐ１が、大容量側許容最大値Ｐ１ｍａｘを超える場合、制御装置３４０は、小容量側流量調整装置３３５を開弁する。これにより、水滴微細化装置３３０全体の許容量は、三段階のうち最大の段階に設定される。 Further, when the allowable amount of the entire water droplet refining apparatus 330 is set to an intermediate stage among the three stages, and the large capacity side pressure loss P1 exceeds the large capacity side allowable maximum value P1max, the control apparatus 340 The small capacity side flow rate adjusting device 335 is opened. Thereby, the allowable amount of the entire water droplet refining apparatus 330 is set to the maximum stage among the three stages.

水滴微細化装置３３０全体の許容量が、三段階のうち最小の段階に設定されている時に、小容量側圧損Ｐ２が、小容量側許容最大値Ｐ２ｍａｘを超える場合、制御装置３４０は、大容量側流量調整装置３３４を開弁し、小容量側流量調整装置３３５を閉弁する。これにより、水滴微細化装置３３０全体の許容量は、三段階のうち中間の段階に設定される。 When the allowable amount of the entire water droplet refining device 330 is set to the minimum step among the three steps, if the small-capacity side pressure loss P2 exceeds the small-capacity side allowable maximum value P2max, the control device 340 The side flow rate adjusting device 334 is opened, and the small capacity side flow rate adjusting device 335 is closed. Thereby, the allowable amount of the entire water droplet refining apparatus 330 is set to an intermediate stage among the three stages.

このように、制御装置３４０は、大容量側圧力損失測定装置３３６及び小容量側圧力損失測定装置３３７から大容量側圧損Ｐ１及び小容量側圧損Ｐ２を定期的に取得して、大容量側圧損Ｐ１及び小容量側圧損Ｐ２に基づいて大容量側流量調整装置３３４及び小容量側流量調整装置３３５を制御する。 Thus, the control device 340 periodically acquires the large-capacity side pressure loss P1 and the small-capacity side pressure loss P2 from the large-capacity side pressure loss measurement device 336 and the small-capacity side pressure loss measurement device 337, and The large-capacity side flow rate adjustment device 334 and the small-capacity side flow rate adjustment device 335 are controlled based on P1 and the small-capacity side pressure loss P2.

上記構成により、燃料供給装置３００は、図１に示す燃料ノズル５２４に供給しようとするエマルジョン燃料の流量が変化しても、大容量側圧損Ｐ１及び小容量側圧損Ｐ２に基づいて、制御装置３４０が自動で大容量側流量調整装置３３４及び小容量側流量調整装置３３５を制御する。これにより、燃料供給装置３００は、水滴微細化装置３３０全体の許容量が自動で調節される。 With the above configuration, the fuel supply device 300 can control the control device 340 based on the large-capacity side pressure loss P1 and the small-capacity side pressure loss P2 even if the flow rate of the emulsion fuel to be supplied to the fuel nozzle 524 shown in FIG. Automatically controls the large capacity flow rate adjustment device 334 and the small capacity flow rate adjustment device 335. Thereby, the fuel supply device 300 automatically adjusts the allowable amount of the entire water droplet refining device 330.

これにより、燃料供給装置３００は、オペレータの操作を必要とせずに、水滴微細化装置３３０での圧力の損失に起因する燃料ノズルに供給されるエマルジョン燃料が不足するおそれを抑制することができる。また、燃料供給装置３００は、水滴微細化装置３３０に供給されるエマルジョン燃料の流量が、水滴微細化装置３３０の許容量に対して過小となることに起因するエマルジョン燃料に含まれる水滴の微細化が不十分となるおそれを抑制することができる。 Thereby, the fuel supply apparatus 300 can suppress the fear that the emulsion fuel supplied to the fuel nozzle due to the pressure loss in the water droplet refining apparatus 330 is insufficient without requiring an operator's operation. In addition, the fuel supply device 300 makes the water droplets contained in the emulsion fuel finer because the flow rate of the emulsion fuel supplied to the water droplet refining device 330 is too small relative to the allowable amount of the water droplet refining device 330. The risk of becoming insufficient can be suppressed.

（実施形態４）
図６は、実施形態４の水滴微細化装置を示す構成図である。実施形態４の燃料供給装置４００は、図５に示す制御装置３４０に替えて制御装置４４０を備える点で実施形態３の燃料供給装置３００と異なる。制御装置４４０は、図１に示すガスタービン５００に燃焼振動が生じた際に、大容量側流量調整装置３３４及び小容量側流量調整装置３３５を制御して前記燃焼振動を抑制する点に特徴がある。 (Embodiment 4)
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a water droplet refining apparatus according to a fourth embodiment. The fuel supply device 400 of the fourth embodiment is different from the fuel supply device 300 of the third embodiment in that a control device 440 is provided instead of the control device 340 shown in FIG. The control device 440 is characterized in that when combustion vibration occurs in the gas turbine 500 shown in FIG. 1, the control device 440 controls the large capacity side flow rate adjustment device 334 and the small capacity side flow rate adjustment device 335 to suppress the combustion vibration. is there.

上述したように、エマルジョン燃料を燃焼させるガスタービンでは、エマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさが変化すると、前記水が蒸発する時期が変化する。具体的には、水滴微細化装置４３０の許容量が、実際に水滴微細化装置４３０に供給されているエマルジョン燃料の流量よりも大きくなると、エマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさが大きくなる。これにより、前記水が蒸発する時期は、現在よりも遅くなる。 As described above, in the gas turbine that burns the emulsion fuel, when the size of the water droplets contained in the emulsion fuel changes, the time when the water evaporates changes. Specifically, when the allowable amount of the water droplet refining device 430 is larger than the flow rate of the emulsion fuel actually supplied to the water droplet refining device 430, the size of the water droplets contained in the emulsion fuel increases. Thereby, the time when the water evaporates becomes later than the present time.

また、水滴微細化装置４３０全体の許容量が、実際に水滴微細化装置４３０に供給されているエマルジョン燃料の流量よりも小さくなると、エマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさが小さくなって、前記水が蒸発する時期が現在よりも早くなる。 Further, when the allowable amount of the entire water droplet refining device 430 is smaller than the flow rate of the emulsion fuel actually supplied to the water droplet refining device 430, the size of the water droplets contained in the emulsion fuel is reduced, and the water Will evaporate sooner than now.

このように、前記水滴の大きさが変化すると、前記水が蒸発する時期が変化して、エマルジョン燃料に含まれる油燃料の液滴の大きさが変化する。すると、前記油燃料が燃焼する時期が変化して、結果として、ガスタービン５００は、エマルジョン燃料の燃焼速度が変化する。 Thus, when the size of the water droplets changes, the time when the water evaporates changes, and the size of the oil fuel droplets contained in the emulsion fuel changes. Then, the timing when the oil fuel burns changes, and as a result, the gas turbine 500 changes the combustion speed of the emulsion fuel.

一般的に、燃焼振動が生じた際は、燃料の燃焼速度を変化させることで前記燃焼振動を抑制することができる。制御装置４４０は、この原理に基づいて、エマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさを変化させて、燃焼振動を抑制する。以下に、燃焼振動が生じた際に、制御装置４４０が、大容量側流量調整装置３３４及び小容量側流量調整装置３３５の状態を現在から変化させる具体的な一例を説明する。 Generally, when combustion vibration occurs, the combustion vibration can be suppressed by changing the combustion speed of the fuel. Based on this principle, the control device 440 changes the size of water droplets contained in the emulsion fuel and suppresses combustion vibration. Hereinafter, a specific example will be described in which the control device 440 changes the state of the large-capacity side flow rate adjustment device 334 and the small-capacity side flow rate adjustment device 335 from the present when combustion vibration occurs.

例えば、水滴微細化装置４３０全体の許容量が、三段階のうち最大の段階に設定されている時に燃焼振動が生じた場合、制御装置４４０は、小容量側流量調整装置３３５のみを閉弁する。これにより、水滴微細化装置４３０全体の許容量は、三段階のうち中間の段階に変化する。 For example, when combustion vibration occurs when the allowable amount of the entire water droplet refining device 430 is set to the maximum among the three steps, the control device 440 closes only the small-capacity side flow rate adjustment device 335. . Thereby, the allowable amount of the entire water droplet refining device 430 changes to an intermediate stage among the three stages.

また、例えば、水滴微細化装置４３０全体の許容量が、三段階のうち中間の段階に設定されている時に燃焼振動が生じた場合、制御装置４４０は、小容量側流量調整装置３３５を開弁する。これにより、水滴微細化装置４３０全体の許容量は、三段階のうち最大の段階に変化する。または、大容量側流量調整装置３３４を閉弁し、小容量側流量調整装置３３５を開弁する。これにより、水滴微細化装置４３０全体の許容量は、三段階のうち最小の段階に変化する。 Further, for example, when combustion vibration occurs when the allowable amount of the entire water droplet refining device 430 is set to an intermediate stage among the three stages, the control device 440 opens the small-capacity side flow rate adjusting device 335. To do. Thereby, the allowable amount of the entire water droplet refining device 430 changes to the maximum stage among the three stages. Alternatively, the large-capacity side flow rate adjustment device 334 is closed and the small-capacity side flow rate adjustment device 335 is opened. As a result, the allowable amount of the entire water droplet refining device 430 changes to the minimum of the three stages.

また、例えば、水滴微細化装置４３０全体の許容量が、三段階のうち最小の段階に設定されている時に燃焼振動が生じた場合、制御装置４４０は、大容量側流量調整装置３３４を開弁し、小容量側流量調整装置３３５を閉弁する。これにより、水滴微細化装置４３０全体の許容量は、三段階のうち中間の段階に変化する。 For example, when combustion vibration occurs when the allowable amount of the entire water droplet refining device 430 is set to the minimum of the three steps, the control device 440 opens the large-capacity side flow rate adjustment device 334. Then, the small capacity flow rate adjusting device 335 is closed. Thereby, the allowable amount of the entire water droplet refining device 430 changes to an intermediate stage among the three stages.

上記構成により、燃料供給装置４００は、制御装置４４０がエマルジョン燃料に含まれる水滴の大きさを調節して燃焼振動を抑制することができる。 With the above configuration, the fuel supply device 400 can suppress combustion vibration by the control device 440 adjusting the size of water droplets contained in the emulsion fuel.

以上のように、本実施形態に係る燃料供給装置は、ガスタービンの燃焼器にエマルジョン燃料を供給する技術に適している。 As described above, the fuel supply apparatus according to the present embodiment is suitable for a technique for supplying emulsion fuel to the combustor of the gas turbine.

ガスタービンを示す構成図である。It is a block diagram which shows a gas turbine. 燃料供給装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows a fuel supply apparatus. 実施形態１の水滴微細化装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the water droplet refinement | miniaturization apparatus of Embodiment 1. FIG. 実施形態２の水滴微細化装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the water droplet refinement | miniaturization apparatus of Embodiment 2. 実施形態３の水滴微細化装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the water droplet refinement | miniaturization apparatus of Embodiment 3. 実施形態４の水滴微細化装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the water droplet refinement | miniaturization apparatus of Embodiment 4.

符号の説明Explanation of symbols

１００、２００、３００、４００燃料供給装置
１１１油燃料タンク
１１２水タンク
１１３油燃料管
１１４水管
１１５油燃料ポンプ
１１６水ポンプ
１１７油燃料分配器
１１８水分配器
１２１燃料供給管（燃料供給通路）
１２２水供給管
１３０、２３０、３３０、４３０水滴微細化装置（水滴微細化手段）
１３１スタティックミキサー（ミキサー）
１３２外管
１３３羽根（静止部材）
１３４羽根（静止部材）
１３５突起（静止部材）
２３１大容量スタティックミキサー（第２ミキサー）
２３２小容量スタティックミキサー（第１ミキサー）
２３３バイパス管
２３４大容量側バルブ（燃料分配量調節手段）
２３５小容量側バルブ（燃料分配量調節手段）
３３４大容量側流量調整装置（燃料分配量調節手段）
３３５小容量側流量調整装置（燃料分配量調節手段）
３３６大容量側圧力損失測定装置（圧力損失測定手段）
３３７小容量側圧力損失測定装置（圧力損失測定手段）
３４０、４４０制御装置
５００ガスタービン
５１０圧縮部
５２０燃焼部
５２１燃焼器
５３０タービン部
５４０排気部 100, 200, 300, 400 Fuel supply apparatus 111 Oil fuel tank 112 Water tank 113 Oil fuel pipe 114 Water pipe 115 Oil fuel pump 116 Water pump 117 Oil fuel distributor 118 Water distributor 121 Fuel supply pipe (fuel supply passage)
122 Water supply pipe 130, 230, 330, 430 Water droplet refining device (water droplet refining means)
131 Static mixer
132 Outer tube 133 Blade (stationary member)
134 Blade (stationary member)
135 Protrusion (stationary member)
231 Large capacity static mixer (second mixer)
232 Small static mixer (first mixer)
233 Bypass pipe 234 Large capacity side valve (Fuel distribution adjustment means)
235 Small capacity side valve (Fuel distribution adjustment means)
334 Large-capacity side flow control device (Fuel distribution adjustment device)
335 Small-capacity side flow rate adjustment device (Fuel distribution adjustment means)
336 Large-capacity pressure loss measuring device (pressure loss measuring means)
337 Small volume side pressure loss measuring device (pressure loss measuring means)
340, 440 Control device 500 Gas turbine 510 Compression unit 520 Combustion unit 521 Combustor 530 Turbine unit 540 Exhaust unit

Claims

油燃料と水とが混合したエマルジョン燃料を燃焼器に供給可能な燃料供給通路と、
前記燃料供給通路を流れる前記エマルジョン燃料に含まれる前記水の液滴を微細化する水滴微細化手段と、
を備え、
前記水滴微細化手段は、
前記エマルジョン燃料を掻き混ぜる複数のミキサーと、
前記複数のミキサーよりも前記エマルジョン燃料の流れの上流側に設けられて、前記各ミキサーに分配する前記エマルジョン燃料の流量を調節可能な燃料分配量調節手段と、
を含んで構成され、
前記複数のミキサーは、
第１ミキサーと、
取り扱い可能な前記エマルジョン燃料の流量が前記第１ミキサーよりも大きい第２ミキサーと、
から構成され、
前記燃料分配量調節手段は、
前記第１ミキサーのみに前記エマルジョン燃料を供給する場合と、
前記第２ミキサーのみに前記エマルジョン燃料を供給する場合と、
前記第１ミキサーと前記第２ミキサーとの両方に前記エマルジョン燃料を供給する場合と、
を切り替え可能であることを特徴とする燃料供給装置。 A fuel supply passage capable of supplying emulsion fuel mixed with oil fuel and water to the combustor;
Water droplet refining means for refining the water droplets contained in the emulsion fuel flowing through the fuel supply passage;
Equipped with a,
The water droplet refining means includes
A plurality of mixers for stirring the emulsion fuel;
A fuel distribution amount adjusting means provided upstream of the plurality of mixers in the flow of the emulsion fuel and capable of adjusting the flow rate of the emulsion fuel distributed to the mixers;
Comprising
The plurality of mixers are:
A first mixer;
A second mixer in which the flow rate of the emulsion fuel that can be handled is larger than that of the first mixer;
Consisting of
The fuel distribution amount adjusting means includes:
Supplying the emulsion fuel only to the first mixer;
Supplying the emulsion fuel only to the second mixer;
Supplying the emulsion fuel to both the first mixer and the second mixer;
It is possible to switch the fuel supply device.

前記エマルジョン燃料が前記ミキサーを通過する際に損失した圧力を測定可能な圧力損失測定手段を備え、
前記燃料分配量調節手段によって前記各ミキサーに分配される前記エマルジョン燃料の流量を、前記圧力損失測定手段が測定した値に基づいて変更することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。 Pressure loss measuring means capable of measuring the pressure lost when the emulsion fuel passes through the mixer;
The fuel supply apparatus according to claim 1, characterized in that to change the flow rate of the emulsion fuel to be distributed to each of the mixer by the fuel dispensing rate adjusting means based on the value of the pressure loss measuring means has measured.

前記燃焼器が前記エマルジョン燃料を燃焼させる際に燃焼振動を生じた場合、
前記燃料分配量調節手段によって前記各ミキサーに分配される前記エマルジョン燃料の流量を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給装置。 If the combustor produces combustion oscillations when burning the emulsion fuel,
The fuel supply apparatus according to claim 1 or 2 , wherein a flow rate of the emulsion fuel distributed to each mixer is changed by the fuel distribution amount adjusting means.

前記水滴微細化手段は、
前記エマルジョン燃料が流動可能な外管の内部に静止部材が固定されて構成されるスタティックミキサーを含んで構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料供給装置。 The water droplet refining means includes
The fuel according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a static mixer in which a stationary member is fixed inside an outer pipe through which the emulsion fuel can flow. Feeding device.

油燃料と水とが混合したエマルジョン燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から供給された前記エマルジョン燃料を燃焼させる燃焼器と、
前記エマルジョン燃料が燃焼した燃焼ガスのエネルギーを回転エネルギーに変換するタービン部と、
を備え、
前記燃料供給装置は、
前記エマルジョン燃料を前記燃焼器に供給可能な燃料供給通路と、
前記燃料供給通路を流れる前記エマルジョン燃料に含まれる前記水の液滴を微細化する水滴微細化手段と、
を備え、
前記水滴微細化手段は、
前記エマルジョン燃料を掻き混ぜる複数のミキサーと、
前記複数のミキサーよりも前記エマルジョン燃料の流れの上流側に設けられて、前記各ミキサーに分配する前記エマルジョン燃料の流量を調節可能な燃料分配量調節手段と、
を含んで構成され、
前記複数のミキサーは、
第１ミキサーと、
取り扱い可能な前記エマルジョン燃料の流量が前記第１ミキサーよりも大きい第２ミキサーと、
から構成され、
前記燃料分配量調節手段は、
前記第１ミキサーのみに前記エマルジョン燃料を供給する場合と、
前記第２ミキサーのみに前記エマルジョン燃料を供給する場合と、
前記第１ミキサーと前記第２ミキサーとの両方に前記エマルジョン燃料を供給する場合と、
を切り替え可能であることを特徴とするガスタービン。 A fuel supply device for supplying an emulsion fuel in which oil fuel and water are mixed;
A combustor for combusting the emulsion fuel supplied from the fuel supply device;
A turbine section that converts energy of combustion gas combusted by the emulsion fuel into rotational energy;
With
The fuel supply device includes:
A fuel supply passage capable of supplying the emulsion fuel to the combustor;
Water droplet refining means for refining the water droplets contained in the emulsion fuel flowing through the fuel supply passage;
Equipped with a,
The water droplet refining means includes
A plurality of mixers for stirring the emulsion fuel;
A fuel distribution amount adjusting means provided upstream of the plurality of mixers in the flow of the emulsion fuel and capable of adjusting the flow rate of the emulsion fuel distributed to the mixers;
Comprising
The plurality of mixers are:
A first mixer;
A second mixer in which the flow rate of the emulsion fuel that can be handled is larger than that of the first mixer;
Consisting of
The fuel distribution amount adjusting means includes:
Supplying the emulsion fuel only to the first mixer;
Supplying the emulsion fuel only to the second mixer;
Supplying the emulsion fuel to both the first mixer and the second mixer;
A gas turbine characterized by being switchable .