JP2006233920A - 燃料ガスカロリー制御装置及びガスタービンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、カロリーの変動の大きい燃料ガスにおけるカロリー変動を抑制することで、燃料ガスのガスカロリーを一定に制御する燃料ガスカロリー制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ＣＦＧがガスタンク２に供給されると、このＣＦＧに異なる時間遅延を与えるとともに混合することによってＣＦＧのガスカロリーの変動率を抑制する。このＣＦＧをガス混合器３でＢＦＧと混合する際、混合ガスのガスカロリーに基づいてＢＦＧのガス流量をフィードバック制御し、混合ガスのガスカロリーを一定とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高炉ガスを燃料ガスとする燃焼系統における燃料ガスのガスカロリーを一定とする燃料ガスカロリー制御装置に関するとともに、この燃料ガスカロリー制御装置によってガスカロリーが一定に制御された燃料ガスが供給されるガスタービンシステムに関する。

現在、製鉄所内の高炉から排出される副生ガスである高炉ガスはＣＯ分を多く含んでおり、この高炉ガスを主燃料とするガスタービン発電システムが開発されている。このようなガスタービン発電システムにおいては、高炉の操業状態により、発生した高炉ガスのガスカロリーが大きく変動する。よって、この高炉ガスのガスカロリーの変動により、高炉ガスを主燃料とするガスタービンの発電出力が変動してしまう。特に、高炉ガスのガスカロリーの変動が大きいときには、不安定燃焼や失火に至る場合もある。

そのため、ガスタービン発電システムの運転の安定化を図るために、ガスタービン発電システムに供給する燃料ガスのガスカロリーを測定し、ガスカロリーを一定にするよう点火ガス量をフィードバック調整するものやガスタービン発電出力を一定にするように点火ガス量を調整する方法が用いられている。又、この高炉ガス（ＢＦＧ：Blast Furnace Gas）とコークス炉ガス（ＣＯＧ：Cokes Oven Gas）を混合した混合ガスのガスカロリーを一定にする燃焼制御方法として、混合ガス流量を一定とする混合ガス流量一定制御系で変動後に安定化するとＣＯＧ流量を推定し、推定したＣＯＧ流量を用いて混合ガスのガスカロリーを一定とするコークス炉でのガスカロリー一定燃焼制御方法が提案されている（特許文献１参照）。

又、本出願人も、ＢＦＧとＣＯＧとを混合するガス混合器を備えるとともこのガス混合器で混合されて得られた燃料ガスにより運転稼働するガスタービンシステムにおいて、ガス混合器から供給される燃料ガスのガスカロリーを制御するための燃料ガスカロリー制御装置を提案している（特許文献２参照）。

この燃料ガスカロリー制御装置においては、ガスタービンに供給される燃料ガスのガスカロリーを測定するガスカロリー計が設置される。そして、このガスカロリー計による測定結果に基づいて、ガス混合器で混合された燃料ガスのガスカロリーを推定して、ガスタービンに供給される燃料ガスのガスカロリーを一定とするフィードバック制御が行われる。又、ガス混合器に供給されるＢＦＧのガスカロリーを測定するガスカロリー計が設置される。そして、このガスカロリー計による測定結果に基づいて、ＢＦＧのガスカロリーの変動を事前に検知して、燃料ガスがガス混合器からガスタービンに供給されるまでの経過時間の影響を抑制するフィードフォワード制御が行われる。
特開平７−１９４５３号公報 特開２００４−１９０６３２号公報

しかしながら、現在、開発されている新しい製鉄法としてＣＯＲＥＸ法やＦＩＮＥＸ法があるが、ＣＯＲＥＸ法やＦＩＮＥＸ法などの新しい製鉄法を用いた新型炉で発生する副生ガス（ＣＦＧ：Corex Furnace Gas）はカロリーの変動速度及び変動幅が大きい。そのため、従来のガスカロリー一定燃焼制御方法ではその応答性が低くなってしまい、このような新型高炉の副生ガスを用いた燃焼系統において、不安定燃焼や失火が起こってしまう。

又、特許文献２における燃料ガスカロリー制御装置のように、フィードフォワード制御を備えるものとすることで、突発的な外乱などの急激な変化に対応することができる。しかしながら、新型炉からの副生ガスであるＣＦＧを混合する場合、このＣＦＧの変動が急激なものであるため、従来のフィードフォワードを用いたとしても、燃料ガスのガスカロリーの変動値を十分に抑制できない。又、ガスカロリー計の応答性は悪く、その時間遅れが大きいため、この新型好悪炉から発生する副生ガスの急激な変動に対応することが困難である。

このような問題を鑑みて、本発明は、カロリーの変動の大きい燃料ガスにおけるカロリー変動を抑制することで、燃料ガスのガスカロリーを一定に制御する燃料ガスカロリー制御装置及びこの燃料ガスカロリー制御装置によるガスタービンシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の燃料ガスカロリー制御装置は、第１燃料ガスと第２燃料ガスとを混合する第１ガス混合器と、該第１ガス混合器で混合されて得られた混合燃料ガスのガスカロリーを計測する第１ガスカロリー計と、該第１ガスカロリー計の計測結果に基づいて前記混合燃料ガスのガスカロリーが一定となるように前記第１及び第２燃料ガスの流量比を設定するフィードバック制御部と、を備える燃料ガスカロリー制御装置において、前記第１燃料ガスに異なる時間遅れを与えるとともに、異なる時間遅れが与えられた前記第１燃料ガスを混合して前記第１ガス混合器に供給するガスタンクを備えることを特徴とする。

このような燃料ガスカロリー制御装置において、第３燃料ガスと前記第２燃料ガスとを混合して前記第１燃料ガスを生成する第２ガス混合器と、前記第２ガス混合器に供給される前記第３燃料ガスのガスカロリーを計測する第２ガスカロリー計と、該第２ガスカロリー計によって計測される前記第３燃料ガスのガスカロリーに基づいて、現時点で前記ガス混合器に供給される前記第１燃料ガスのガスカロリーを推測して、前記混合燃料ガスのガスカロリーが一定となるように前記第２及び第３燃料ガスの流量比を設定する第１フィードフォワード制御部と、を備えるものとしても構わない。

又、前記ガスタンクから前記第１ガス混合器に供給される前記第１燃料ガスのガスカロリーを計測する第３ガスカロリー計と、該第３ガスカロリー計によって計測される前記第１燃料ガスのガスカロリーに基づいて、現時点で前記ガス混合器に供給される前記第１燃料ガスのガスカロリーを推測して、前記混合燃料ガスのガスカロリーが一定となるように前記第１及び第２燃料ガスの流量比を設定する第２フィードフォワード制御部と、を備えるものとしても構わない。

更に、これらの燃料ガスカロリー制御装置において、前記ガスタンクが、供給された前記第１燃料ガスを混合する筺体と、該筺体外部から該筺体内部に挿入されて、その内側を前記第１燃料ガスが流れるとともに、その外周に複数のノズル孔が形成された時間遅延用配管と、前記筺体における前記時間遅延用配管の設置位置以外の部分に設置されるとともに前記筺体内部で混合された前記第１燃料ガスを前記筺体外部に導出するガス排出用配管と、を備えるものとしても構わない。

このように前記ガスタンクを構成するとき、前記時間遅延用配管が、前記筺体の内壁に沿うように形成された本管と、該本管より形成される複数の枝管と、によって構成されるものとしても構わない。このとき、又、前記筺体が円筒形状であり、前記本管が前記筺体の上端面と側面との境界及び前記筺体の下端面と側面との境界に沿うとともに、前記筺体の上端面と側面との境界及び前記筺体の下端面と側面との境界に沿う部分を接続するように形成され、複数の前記枝管が前記筺体の外周面に平行となるように形成され、前記ガス排出用配管が前記筺体内部に挿入されるとともに、前記ガス排出口が前記筺体の端面の中心位置に設けられるものとしても構わない。

又、上述の燃料ガスカロリー制御装置において、前記ガスタンクが、供給された前記第１燃料ガスを混合する円筒形状の筺体と、前記第１燃料ガスが導入されるガス導入配管と、前記筺体の一方の端面に接続されて該筺体の内部を２つの領域に分離するとともに、内周面に前記２つの領域をつなぐノズル孔が設置される内筒と、前記筺体内部で混合された前記第１燃料ガスを前記筺体外部に導出するガス排出用配管と、を備えるものとしても構わない。このとき、前記内筒の内周面を、前記筺体の他方の端面近傍に向かってテーパー形状としても構わない。

又、上述の燃料ガスカロリー制御装置において、前記ガスタンクが、供給された前記第１燃料ガスを混合する筺体と、前記筺体に挿入されるとともに前記第１燃料ガスが導入されるガス導入配管と、該ガス導入配管の先端に設けられるノズルと、前記筺体内部で混合された前記第１燃料ガスを前記筺体外部に導出するガス排出用配管と、該ガス排出用配管と前記筺体が接続されるガス排出口と、を有し、前記ノズルの向きが、前記ガス排出口から遠ざかる向きとされるものとしても構わない。

このような燃料ガスカロリー制御装置において、前記ノズル及び前記ガス排出口が前記筺体の下端面側に設置されるとともに、前記ノズルが前記筺体の下端面に対して仰角を備え、前記筺体の上端面側に前記第１燃料ガスを噴出するものとしても構わない。そして、前記ノズルの向きを前記筺体の中心軸に向かう方向としても構わないし、前記ノズルの向きを前記筺体の側面の周方向に沿った方向としても構わない。更に、前記ガス排出口近傍に、前記ガス排出口に流れ込む前記第１燃料ガスの流れを遮る遮断板が設置されるものとしても構わない。

又、前記ガス導入配管が前記筺体の複数箇所より挿入されるとともに、前記ノズルを複数備えるものとしても構わない。このとき、前記ガス排出口を複数備えるものとしても構わない。

又、上述の燃料ガスカロリー制御装置において、前記ガスタンクが、前記筺体内部の前記第１燃料ガスを拡散する複数のファンを備えるものとしても構わない。又、前記筺体内部に供給された前記第１燃料ガスを外部に設置された経路に一時的に放出し、当該外部の経路に放出された前記第１燃料ガスと前記筺体内部に残留した前記第１燃料ガスとを混合するように、前記外部の経路に前記第１燃料ガスを放出するブロアを設置するものとしても構わない。

更に、本発明のガスタービンシステムは、燃料ガスを圧縮するガス圧縮機と、空気を圧縮する空気圧縮機と、前記ガス圧縮機からの前記燃料ガスと前記空気圧縮機からの前記空気が供給されるとともに燃焼させることで燃焼ガスを精製する燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスによって回転駆動するガスタービンと、を備えるガスタービンシステムにおいて、上述のいずれかの燃料ガスカロリー制御装置を備えるとともに、前記燃料ガスカロリー制御装置からの前記混合燃料ガスが、前記燃料ガスとして前記ガス圧縮機に供給されることを特徴とする。

本発明によると、異なる時間遅れが与えられた燃料ガスを混合するガスタンクを備えるため、この燃料ガスのガスカロリーの変動率を緩やかなものとすることができ、ガスカロリー計の測定値によるフィードバック制御を安定したものとすることができる。よって、このガスタンクから供給される燃料ガスと他の燃料ガスとが混合されて得られる混合燃料ガスのガスカロリーを一定に制御する際、この混合燃料ガスのガスカロリーの変動を小さくすることができる。又、ガスタンクに供給する前に一度燃料ガスを混合するとともに、この混合する燃料ガスのガスカロリーをフィードフォワード制御によって制御することで、最終的に必要となる混合燃料ガスのガスカロリーにおける変動率に含まれる高周波成分を低減することができる。更に、ガスタンクから排出される燃料ガスのガスカロリーを用いたフィードフォワード制御を行うことによっても、最終的に必要となる混合燃料ガスのガスカロリーにおける変動率に含まれる高周波成分を低減することができる。このように、混合燃料ガスのガスカロリーの変動率を抑え、安定させることができるため、ガスタービンシステムなどで使用されるとき、安定した燃焼動作を行うことができる。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のガスタービンシステムの構成を示すブロック図である。

図１のガスタービンシステムは、ＣＯＲＥＸ炉やＦＩＮＥＸ炉などの新型炉（不図示）から排出されるＣＦＧを供給するＣＦＧ導入管１ａと、高炉から排出されるＢＦＧを供給するＢＦＧ導入管１ｂと、ＣＦＧ導入管１ａで供給されたＣＦＧの変動率を抑制するためのガスタンク２と、ガスタンク２から排出されたＣＦＧとＢＦＧ導入管１ｂから供給されるＢＦＧとを混合するガス混合器３と、ガス混合器３でＣＦＧとＢＦＧとが混合された混合ガスにおけるダストなどを集塵する電気集塵機（ＥＰ：Electrical dust Precipitator）４と、を備える。

このようなガスタービンシステムにおいて、ＣＦＧ導入管１ａより導入されるＣＦＧがガスタンク２に供給されると、ガスタンク２内で時間遅延されたＣＦＧと時間遅延されていないＣＦＧとが混合され、ＣＦＧの時間的な変動を機械的に抑制する。即ち、このガスタンク２に供給されるＣＦＧがガスタンク２から排出されるまでの到達時間が変化するように、ガスタンク２が機械的に構成されることで、ＣＦＧの時間的な変動が抑制される。

そして、このガスタンク２から排出されたＣＦＧがガス混合器３に供給されると、同様にガス混合器３に供給されるＢＦＧと混合されて、燃料ガスとなる混合ガスが得られる。この混合ガスがＥＰ４に供給されると、ＥＰ４において、放電極と集塵極との間に高圧直流電流を荷電し、その内部にコロナ放電を発生させることで、混合ガスに含まれるダストにマイナスイオンを帯電させることで集塵し、混合ガスの洗浄を行う。

又、このガスタービンシステムは、ＥＰ４で洗浄された混合ガスを圧縮するガス圧縮機５と、外部から供給される空気を圧縮する空気圧縮機６と、ガス圧縮機５及び空気圧縮機６それぞれで圧縮された混合ガス及び空気が供給されて燃焼動作を行う燃焼器７と、燃焼器７で燃焼されて得られた燃焼ガスが供給されて回転するガスタービン８と、ガスタービン８の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機９と、を備える。

このように構成されるとき、ガス圧縮機５、空気圧縮機６、ガスタービン８、及び発電機９が同軸で構成され、ガスタービン８の回転によりガス圧縮機５及び空気圧縮機６及び発電機９が回転する。このとき、ＥＰ４からの燃料ガスとなる混合ガスがガス圧縮機５に供給されると、ガス圧縮機５で高温高圧に圧縮されて燃焼器７に供給される。又、外部の空気が空気圧縮機６に供給されることで、同様に高温高圧に圧縮されて燃焼器７に供給される。

そして、燃焼器７において、ガス圧縮機５から供給される混合ガスが空気圧縮機６より供給される空気とともに燃焼されることで、燃焼ガスが生成されてガスタービン８に供給される。この燃焼器７からの燃焼ガスによってガスタービン８が回転することで、ガス圧縮機５及び空気圧縮機６及び発電機９が回転し、ガス圧縮機５及び空気圧縮機６において混合ガス及び空気の圧縮が行われるとともに、回転する発電機９において発電動作が行われる。

更に、このガスタービンシステムは、ＥＰ４からの混合ガスのガスカロリーを計測するガスカロリー計１０ａと、ＢＦＧ導入管１ｂに設置されてガス混合器３に供給するＢＦＧの流量を設定するＢＦＧ流量制御弁１１と、ガスカロリー計１０ａによって計測された混合ガスのガスカロリーに基づいてＢＦＧ流量制御弁１１の開度を設定するガスカロリー制御部１２と、を備える。

このように構成されるとき、ガスカロリー計１０ａにおいて、ＥＰ４から混合ガスのガスカロリーが計測されると、この計測された混合ガスのガスカロリーがガスカロリー制御部１２に与えられる。そして、このガスカロリー制御部１２において、まず、ガスカロリー計１０ａで計測された混合ガスのガスカロリーと目標値として設定したガスカロリーとを比較する。そして、計測された混合ガスのガスカロリーと目標値として設定したガスカロリーとの偏差に基づいて、ＢＦＧ導入管１ｂよりガス混合器３に供給するＢＦＧの流量を設定する。その後、この設定したＢＦＧの流量に基づいて、ＢＦＧ流量制御弁１１の開度を調整することによって、ＥＰ４から排出される混合ガスのガスカロリーが目標値で一定となるように調整する。

即ち、カロリー制御部１２では、ガスカロリー計１０ａで計測された混合ガスのガスカロリーによりＢＦＧの流量を制御するためのフィードバック制御が行われる。このようなフィードバック制御が行われるとき、ガスカロリー計１０ａで計測された混合ガスのガスカロリーと目標値として設定したガスカロリーとの偏差に積分成分及び微分成分が加えられたＰＩ制御が行われるものとしても構わない。尚、本実施形態を含め以下の各実施形態において、ガスカロリー計として、その応答性が１分数十秒となる高応答性のものが使用される。

このようなガスタービンシステムにおけるガスタンク２の構成について説明する。図２〜図９は、ガスタンク２の各構成例を示す概略図である。

１．第１構成例
ガスタンク２の第１構成例について、図２を参照して説明する。この図２に示すガスタンク２は、ＣＦＧ導入管１ａから供給されるとともに時間遅延されたＣＦＧの混合を行う円筒形状の筺体２０と、ＣＦＧ導入管１ａと接続されるＣＦＧ導入口２１と、ＣＦＧ導入口２１と接続されるとともに複数のノズル孔２３を備えたＣＦＧ遅延用配管２２と、筺体２０で混合されたＣＦＧが排出される複数のＣＦＧ排出口２４と、複数のＣＦＧ排出口２４を連結するとともにガス混合器３への配管に接続されたＣＦＧ排出用配管２５と、を備える。尚、図２において、筺体２０内部に構成される部分については、点線で図示する。

このガスタンク２において、筺体２０の側面における一方の端面近傍にＣＦＧ導入口２１が設置されるとともに、ＣＦＧ排出口２４が筺体２０の側面におけるＣＦＧ導入口２１の設置位置と逆側となる位置に設置される。このとき、複数のＣＦＧ排出口２４が、筺体２０の側面において、両端面との間で等間隔となるように設置される。又、ＣＦＧ遅延用配管２２は、ＣＦＧ導入口２１に接続されるとともに、ＣＦＧ導入口２１から離れた位置に設置されたＣＦＧ排出口２４に向かって延びた状態となるように構成される。そして、このＣＦＧ遅延用配管２２には、ＣＦＧ遅延用配管２２を流れるＣＦＧの一部が配管より漏れるように、その外周面に複数のノズル孔２３が形成される。

このようにガスタンク２が構成されるとき、ＣＦＧ遅延用配管２２において、ＣＦＧ導入口２１側におけるノズル孔２３からＣＦＧ排出口２４までの距離と、ＣＦＧ排出口２４側におけるノズル孔２３からＣＦＧ排出口２４までの距離とが異なるものとなる。尚、このＣＦＧ遅延用配管２２は、ＣＦＧ排出口２４近傍まで到達するように形成されるとともに、ＣＦＧ導入口２１と接続された端部と逆側の端部にもノズル孔２３が設けられる。又、ＣＦＧ排出口２４それぞれについても、ＣＦＧ導入口２１との距離が異なるものとなる。

このとき、ＣＦＧ導入口２１から導入されたＣＦＧは、ＣＦＧ遅延用配管２２を流れる間に、その一部がノズル孔２３それぞれから漏れる。そして、ノズル孔２３それぞれから漏れたＣＦＧがＣＦＧ排出口２４それぞれに向かって流れる。このとき、各ノズル孔２３からＣＦＧ排出口２４それぞれに向かって流れるＣＦＧの距離が異なるものとなるため、ＣＦＧ導入口２１に導入された時刻の異なるＣＦＧがＣＦＧ排出口２４に同時に到達することとなる。即ち、ＣＦＧ遅延用配管２２のノズル孔２３それぞれからＣＦＧの一部を漏れるようにすることで、ＣＦＧ導入口２１から導入されたＣＦＧの一部を遅延させてＣＦＧ排出口２４に到達させることができる。

よって、ＣＦＧ排出口２４において、異なる時刻にＣＦＧ導入口２１に導入されたＣＦＧが混合されてＣＦＧ排出用配管２５に排出される。又、ＣＦＧ排出口２４それぞれが、ＣＦＧ導入口２１との相対位置の異なる位置に設置されるため、ＣＦＧ排出口２４それぞれからＣＦＧ排出用配管２５に排出されることで混合されるＣＦＧそれぞれについても、異なる時刻にＣＦＧ導入口２１に導入されたＣＦＧとなる。よって、ＣＦＧ排出用配管２５において、ＣＦＧ排出用配管２５によって遅延されたＣＦＧが更に混合される。

このように、異なる時刻にＣＦＧ導入口２１に導入されたＣＦＧが混合されることによって、ガスカロリーの異なるＣＦＧが混合されることとなる。そのため、ガスタンク２のＣＦＧ排出用配管２５を通じてガス混合器３に供給されるＣＦＧは、ＣＦＧ導入管１ａより供給されるＣＦＧにおけるガスカロリーの変動率に比べて、そのガスカロリーの変動率が緩和された状態となる。よって、このガスカロリーの変動率が緩和されたＣＦＧがガス混合器３でＢＦＧと混合されて得られた混合ガスのガスカロリーについても、その変動率が抑制されることとなる。

２．第２構成例
ガスタンク２の第２構成例について、図３を参照して説明する。尚、図３における構成において、図２における構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。この図３に示すガスタンク２は、筺体２０と、ＣＦＧ導入口２１と、ＣＦＧ導入口２１と接続されるとともに複数のノズル孔２３を備えたＣＦＧ遅延用配管３０と、筺体２０で混合されたＣＦＧが排出されるＣＦＧ排出口３１と、ＣＦＧ排出口３１に挿入されるとともにガス混合器３への配管に接続されたＣＦＧ排出用配管３２と、を備える。尚、図３において、筺体２内部の構成を実線で図示するとともに、筺体２内部で各部品の重なる部分を点線で示すものとする。

このようにガスタンク２が構成されるとき、ＣＦＧ遅延用配管３０が、筺体２０の側面と上端面及び下端面それぞれとの境界線の沿うように形成された本管３０ａと、本管３０ａから突出するとともに筺体２０の一方の端面から他方の端面に向かって筺体の２０の側面と平行となるように形成される複数の枝管３０ｂと、を備える。又、これらの本管３０ａ及び枝管３０ｂそれぞれの側面及び端部には、複数のノズル孔２３が構成され、本管３０ａ及び枝管３０ｂを流れるＣＦＧの一部が筺体２０内に漏れる。

このとき、本管３０ａが、筺体２０の側面における上端面側に設置されたＣＦＧ導入口２１と接続されるとともに筺体２０の側面と上端面との境界線に沿うようにして筺体２０の上端面の外周略１周分だけ形成される部分と、筺体２０の側面と下端面との境界線に沿うようにして筺体２０の下端面の外周略１周分だけ形成される部分と、この筺体２０の上端面及び下端面それぞれの外周に沿うように形成された部分をつなぐ部分と、を備える。そして、この本管３０ａにおける筺体２０の上端面及び下端面それぞれの外周に沿うように形成された部分それぞれに、複数の枝管３０ｂが形成される。

更に、ＣＦＧ排出口３１が、筺体２０の上端面の中央に設置されるとともに、ＣＦＧ排出用配管３２が、このＣＦＧ排出口３１を通して筺体２０の中央部まで挿入される。即ち、排出用配管３２を中心にして、その外周を囲むように、ＣＦＧ遅延用配管３０の枝管３０ｂが配置されるとともに、ＣＦＧ遅延用配管３０の本管３０ａにおける筺体２０の上端面の外周に沿うように形成された部分が、ＣＦＧ排出口３１を囲むように形成される。

このようにＣＦＧ遅延用配管３０を構成することで、ＣＦＧ遅延用配管３０を流れるＣＦＧが、いずれかのノズル孔２３より筺体２０に漏れてＣＦＧ排出用配管３２内部に流れ込むため、ＣＦＧ導入口２０からＣＦＧ排出口３１へのＣＦＧの流れる経路を筺体２０内部に複数形成することができる。そして、ＣＦＧ排出用配管３２の構成を複雑にするとともに、このＣＦＧ排出用配管３２における様々な位置にノズル孔２３が設けられるため、複数形成されたＣＦＧのＣＦＧ導入口２０からＣＦＧ排出口３１へ流れる経路の距離を様々な長さとすることができる。よって、異なる時刻にＣＦＧ導入口２０よりガスタンク２に供給されたＣＦＧがＣＦＧ排出用配管３２に流れ込むこととなり、この異なる時刻にガスタンク２に供給されたＣＦＧが混合されて、ＣＦＧのガスカロリーの変動率が抑制されることとなる。

３．第３構成例
ガスタンク２の第３構成例について、図４を参照して説明する。尚、図４における構成において、図２における構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。この図４に示すガスタンク２は、筺体２０と、ＣＦＧ導入口２１と、ＣＦＧ排出口２４と、ＣＦＧ排出用配管２５と、ＣＦＧ導入口２１を通じて挿入されたＣＦＧ導入管１ａと接続されるとともに複数のノズル孔２３を備えたテーパー形状の内筒４０と、を備える。尚、図４において、筺体２０内部に構成される部分については、点線で図示する。

このようにガスタンク２が構成されるとき、内筒４０が筺体２０の上端面と側面との境界線から筺体４０の中心に向かってテーパー形状となるように形成される。そして、この内筒４０の上端面を筺体２０の上端面とするとともに内筒４０の下端を筺体４０の下端面に近接する位置に形成することで、筺体２０内部の空間を、内筒４０の内部と外部の２領域に分割する。又、この内筒４０の下端側は解放された状態とされる。そして、この内筒４０の側面に複数のノズル孔２３を形成するとともに、ＣＦＧ導入口２１を通じて挿入されたＣＦＧ導入管１ａが内筒４０の側面に沿うように接続される。更に、ＣＦＧ排出口２４が、筺体２０の側面の上端面側に設置されるとともに、このＣＦＧ排出口２４にＣＦＧ排出用配管２５が接続される。

この内筒４０が設けられることによって、ＣＦＧ導入管１ａより内筒４０の内側領域に導入されたＣＦＧが、内筒４０の側面に沿って流れるため、内筒４０の内側領域にＣＦＧによる旋回流が生じ、このＣＦＧが内筒４０の下端側に流れた後、内筒４０の下端から内筒４０の外側領域に流出する。このとき、内筒４０の側面に沿って流れるＣＦＧの一部が内筒４０の側面に形成された複数のノズル孔２３から内筒４０の外側領域に漏れる。よって、内筒４０の外側領域において、ノズル孔２３から漏れたＣＦＧと内筒４０の下端から流出するＣＦＧとが混合された後、この混合されたＣＦＧがＣＦＧ排出口２４を通じてＣＦＧ排出用配管２５に排出される。

このような内筒４０を筺体２０内部に構成することによって、異なる時刻にＣＦＧ導入口２０よりガスタンク２に供給されたＣＦＧがＣＦＧ排出用配管２５に流れ込むこととなり、この異なる時刻にガスタンク２に供給されたＣＦＧが混合されて、ＣＦＧのガスカロリーの変動率が抑制されることとなる。

４．第４構成例
ガスタンク２の第４構成例について、図５を参照して説明する。尚、図５における構成において、図２における構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。この図５に示すガスタンク２は、筺体２０と、ＣＦＧ導入口２１と、ＣＦＧ排出口２４と、ＣＦＧ排出用配管２５と、筺体２０に導入されたＣＦＧを拡散することで混合する複数のファン５０と、ファン５０それぞれを回転させる複数のモータ５１と、を備える。尚、図５において、筺体２０内部に構成される部分については、点線で図示する。

このようにガスタンク２が構成されるとき、筺体２０の側面における一方の端面（図５では上端面）近傍にＣＦＧ導入口２１が設置されるとともに、ＣＦＧ排出口２４が筺体２０の側面におけるＣＦＧ導入口２１の設置位置と逆側となる位置で且つ筺体２０の側面における他方の端面（図５では下端面）近傍に設置される。そして、筺体２０内部における筺体２０の両端面にファン５０が設置されるとともに、このファン５０それぞれの軸と接続されたモータ５１が筺体２０外部における筺体２０の両端面に設置される。

このようなファン５０及びモータ５１が設置されることによって、ＣＦＧ導入口２１を通じてＣＦＧ導入管１ａより筺体２０内部に供給されるＣＦＧが、モータ５１によって回転される複数のファン５０によって拡散される。よって、筺体２０内部において十分に拡散されたＣＦＧが混合されることで、ＣＦＧ排出口２を通じて、異なる時刻にＣＦＧ導入口２０よりガスタンク２に供給されたＣＦＧがＣＦＧ排出用配管２５に流れ込むこととなり、この異なる時刻にガスタンク２に供給されたＣＦＧが混合されて、ＣＦＧのガスカロリーの変動率が抑制されることとなる。

５．第５構成例
ガスタンク２の第５構成例について、図６を参照して説明する。尚、図６における構成において、図２における構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。この図６に示すガスタンク２は、筺体２０と、ＣＦＧ導入口２１と、ＣＦＧ排出口２４と、ＣＦＧ排出用配管２５と、ＣＦＧ導入口２１より筺体２０内部に挿入されたＣＦＧ導入管１ａの先端に設けられるノズル６０と、を備える。尚、図６において、筺体２０内部に構成される部分については、点線で図示する。

このようにガスタンク２が構成されるとき、ＣＦＧ導入口２１とＣＦＧ排出口２４とが、筺体２０側面の下端面側において、筺体２０下端面の中心を挟んで反対側となるように設置されるとともに、その設置高さがほぼ同じ高さとされる。又、ＣＦＧ導入管１ａの先端に設置されたノズル６０は、筺体２０の下端面に対して所定の仰角（例えば、４５度）を備えるとともに、ノズル６０のＣＦＧ導入管１ａとの結合部から先端までの長さが、ノズル６０の口径の定数倍（例えば、略３倍）とされる。

そして、このノズル６０は、その向きが筺体２０の下端面及び上端面の中心を結ぶ中心軸に向かう方向となるように設置される。このようにノズル６０を設置することで、ＣＦＧ導入管１ａより導入されたＣＦＧがノズル６０より先端より筺体２０内部に供給されるとき、筺体２０の下端面から上端面に対してＣＦＧが放出されることとなる。そして、ノズル６０の先端が示す延長線上にＣＦＧ排出口２４が存在しないので、ノズル６０からＣＦＧ排出口２４までの経路が長くなる。

よって、本構成例では、ＣＦＧ導入管１ａから導入されるＣＦＧがノズル６０より筺体２０内部に放出されると、筺体２０の下端面側に設置されたＣＦＧ排出口２４に至るまでに時間がかかり、遅延が生じることとなる。又、このとき、ノズル６０から放出されるＣＦＧによる噴出流に沿って筺体２０内部に残存している周りのＣＦＧが巻き込まれるため、異なる時間に筺体２０内部に供給されたＣＦＧが混合される。そのため、本構成例においても、異なる時刻にガスタンク２に供給されたＣＦＧが混合されて、ＣＦＧのガスカロリーの変動率が抑制されることとなる。

６．第６構成例
ガスタンク２の第６構成例について、図７を参照して説明する。尚、図７における構成において、図６における構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。この図７に示すガスタンク２は、筺体２０と、ＣＦＧ導入口２１と、ＣＦＧ排出口２４と、ＣＦＧ排出用配管２５と、ノズル６０と、ＣＦＧ排出口２４を覆うように設置された遮断板７０と、を備える。尚、図７において、筺体２０内部に構成される部分については、点線で図示する。

このようにガスタンク２が構成されるとき、第５構成例と異なり、ＣＦＧ排出口２４が筺体２０の下端面の中央に設置される。又、このＣＦＧ排出口２４の上側を覆うように設置される遮断板７０は、筺体２０の下端面よりも少し高い位置に設置され、遮断板７０とＣＦＧ２４との間に空隙が設けられる。更に、ノズル６０の構成は、第５構成例と同様、筺体２０の中心軸に向かう向きとされるとともに所定の仰角及び口径の定数倍とされる。

よって、本構成例では、まず、ＣＦＧ導入管１ａより導入されたＣＦＧがノズル６０より先端より筺体２０内部に供給されるとき、筺体２０の下端面から上端面に対してＣＦＧが放出され、このノズル６０から放出されるＣＦＧによる噴出流に沿って筺体２０内部に残存している周りのＣＦＧが巻き込まれる。又、ＣＦＧ排出口２４の上側に遮断板７０が設けられることにより、ＣＦＧ排出口２４より排出されるＣＦＧが遮断板７０を周り込む必要があるため、筺体２０内部におけるＣＦＧが滞留する空間を構成することを防ぐとともに、更にＣＦＧが混合されることとなる。

７．第７構成例
ガスタンク２の第７構成例について、図８を参照して説明する。尚、図８における構成において、図７における構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。この図８に示すガスタンク２は、筺体２０と、ＣＦＧ排出口２４と、ＣＦＧ排出用配管２５と、筺体２０の側面の離れた位置に設けられる２つのＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂと、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂそれぞれから挿入されるＣＦＧ導入管１ａの先端に設けられたノズル６０ａ，６０ｂと、を備える。尚、図８において、図８（ａ）がガスタンク２の上から見た平面断面図を示すとともに、図８（ｂ）がガスタンク２の正面図を示す。

このとき、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂの位置関係が、図８（ａ）に示すように、お互いを結ぶ直線上に筺体２０下端面の中心があるような関係とされる。即ち、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂが、筺体２０側面の周方向に対して等間隔となる位置に配置される。又、図８（ａ）では、ＣＦＧ導入管１ａの分岐点８０からＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂそれぞれまでへの距離が等しくなる位置に分岐点８０が設けられるものとしているが、分岐点８０からＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂそれぞれまでへの距離が異なるような位置に分岐点８０が設けられるものとしても構わない。更に、図８（ｂ）のように、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂが筺体２０側面の下端面側に設置されるとともに、ＣＦＧ排出口２４が、第６構成例と同様、筺体２０の下端面の中央に設置される。

本構成例では、第５及び第６構成例と異なり、ノズル６０ａ，６０ｂの向きが筺体２０側面の周方向に沿う方向とされるとともに、ノズル６０ａ，６０ｂの向きが筺体２０の側面の周方向に対して同じ向き（図８（ａ）の例では反時計回りの向き）とされる。又、ノズル６０ａ，６０ｂそれぞれの筺体２０の下端面に対する仰角は、図８（ｂ）のように、第５及び第６構成例の仰角よりも小さい角度（例えば、１３度）とされる。尚、ノズル６０ａ，６０ｂの長さについては、第５及び第６構成例と同様、ノズル６０ａ，６０ｂの口径の定数倍（例えば、３倍）とするものとしても良い。このように構成することで、ＣＦＧ導入管１ａより供給されるＣＦＧをノズル６０ａ，６０ｂより筺体２０の上端面に向かって噴出したとき、筺体２０側面の周方向に旋回させる回転力（図８（ａ）の例では反時計回りの回転力）が与えられるため、筺体２０内部に残存している周りのＣＦＧが巻き込まれて混合され、筺体２０下端面中央のＣＦＧ排出口２４より外部に排出される。

８．第８構成例
ガスタンク２の第８構成例について、図９を参照して説明する。尚、図９における構成において、図８における構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。この図９に示すガスタンク２は、筺体２０と、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂと、ノズル６０ａ，６０ｂと、筺体２０の側面の離れた位置に設けられる２つのＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂと、ＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂと接続したＣＦＧ排出用配管２５と、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂからＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂへ流れるＣＦＧの流れを遮るように設置された遮断板９０ａ，９０ｂと、を備える。尚、図９において、図９（ａ）がガスタンク２の上から見た平面断面図を示すとともに、図９（ｂ）がガスタンク２の正面断面図を示す。

このとき、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂの位置関係が、第７構成例と同様、図９（ａ）に示すように、お互いを結ぶ直線上に筺体２０下端面の中心があるような関係とされる。即ち、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂが、筺体２０側面の周方向に対して等間隔となる位置に配置される。尚、本構成例では、第７構成例と異なり、図９（ａ）のように、ＣＦＧ導入管１ａにおいて、その分岐点８０からＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂそれぞれまでへの距離が異なるような位置に分岐点８０が設けられる。又、このＣＦＧ導入管１ａの分岐点８０は、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂそれぞれまでへの距離が等しくなる位置に設けられるものとしても構わない。

又、ＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂの位置関係が、図９（ａ）に示すように、お互いを結ぶ直線上に筺体２０下端面の中心があるような関係とされる。即ち、ＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂが、筺体２０側面の周方向に対して等間隔となる位置に配置される。又、図９（ａ）では、ＣＦＧ排出用配管２５の分岐点９１からＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂそれぞれまでへの距離が異なるような位置に分岐点９１が設けられるものとしているが、分岐点９１からＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂそれぞれまでへの距離が等しくなる位置に分岐点９１が設けられるものとしても構わない。

更に、このようにしてＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂ及びＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂが設けられるとき、ＣＦＧ導入口２１ａの近傍にＣＦＧ排出口２４ｂが設けられるとともに、ＣＦＧ２１ｂの近傍にＣＦＧ排出口２４ａが設けられる。即ち、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂとＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂが、筺体２０側面の周方向に対して、ＣＦＧ導入口２１ａ、ＣＦＧ排出口２４ｂ、ＣＦＧ導入口２１ｂ、ＣＦＧ排出口２４ａの順に交互に配置される。

又、ＣＦＧ導入口２１ａに挿入されるＣＦＧ導入管１ａの先端に設置されるノズル６０ａの向きが、筺体２０側面の周方向に沿ってＣＦＧ排出口２４ａに向かうような方向に設定されるとともに、ＣＦＧ導入口２１ｂに挿入されるＣＦＧ導入管１ａの先端に設置されるノズル６０ｂの向きが、筺体２０側面の周方向に沿ってＣＦＧ排出口２４ｂに向かうような方向に設定される。即ち、図９（ａ）の例において、ＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂとＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂが、ＣＦＧ導入口２１ａ、ＣＦＧ排出口２４ｂ、ＣＦＧ導入口２１ｂ、ＣＦＧ排出口２４ａの順に時計回りに配置されるとともに、ノズル６０ａ，６０ｂの向きが反時計回りの方向にＣＦＧを噴出する向きとされる。

更に、このノズル６０ａ，６０ｂは、図９（ｂ）のように、第７構成例と同様、筺体２０の下端面に対する仰角は第５及び第６構成例の仰角よりも小さい角度とされる。尚、ノズル６０ａ，６０ｂの長さについては、第５及び第６構成例と同様、ノズル６０ａ，６０ｂの口径の定数倍（例えば、３倍）とするものとしても良い。又、図９（ｂ）のように、ＣＧＦ導入口２１ａ，２１ｂ及びＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂは、筺体２０側面の下端面側に設置されるとともに、ＣＧＦ導入口２１ａ，２１ｂがＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂの上側となるように設置される。

そして、ＣＦＧ導入口２１ａからＣＦＧ排出口２４ａまでの筺体２０側面に周方向に沿った経路には、ＣＦＧ排出口２４ａの近傍の位置に遮断板９０ａが筺体２０下端面に設置され、又、ＣＦＧ導入口２１ｂからＣＦＧ排出口２４ｂまでの筺体２０側面に周方向に沿った経路には、ＣＦＧ排出口２４ｂの近傍の位置に遮断板９０ｂが筺体２０下端面に設置される。更に、この遮断板９０ａ，９０ｂの筺体２０下端面からの高さは、筺体２０の高さの略半分程度とする。尚、遮断板９０ａ，９０ｂの筺体２０下端面からの高さは、ＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂに流れ込むＣＦＧの流れを遮断するような高さであり、高くするほど、ＣＦＧの混合率が高くなる。

このように構成することで、ＣＦＧ導入管１ａより供給されるＣＦＧをノズル６０ａ，６０ｂより筺体２０の上端面に向かって噴出したとき、筺体２０側面の周方向に旋回させる回転力（図８（ａ）の例では反時計回りの回転力）が与えられるため、筺体２０内部に残存している周りのＣＦＧが巻き込まれて混合される。そして、ＣＦＧ排出口２４ａ，２４ｂに向かって混合されたＣＦＧが遮断板９０ａ，９０ｂを回り込んで流れ込むため、更に混合率を高くすることができる。

尚、第４構成例においてガスタンク２に設置されたファン５０及びモータ５１を、筺体２０内部にＣＦＧ遅延用配管２２，３０を設置した第１及び第２構成例におけるガスタンク２や、筺体２０内部に内筒４０を設置した第３構成例におけるガスタンク２や、ノズル６０，６０ａ，６０ｂを設置した第５〜第８の構成例におけるガスタンク２に、設置するものとしても構わない。又、第２〜第４構成例において、第１構成例のように、ＣＦＧ排出口２４，３１を複数設けるものとし、ＣＦＧ排出配管２５，３２によって各ＣＦＧ排出口２４，３１を接続するようにしても構わない。

更に、第５又は第６構成例において、第７又は第８構成例と同様、ＣＦＧ導入管１ａを分岐させるとともに、筺体２０の側面おいて、その周方向に複数のＣＦＧ導入口２１を設けるものとしても構わない。そして、この複数のＣＦＧ導入口２１に挿入されるＣＦＧ導入管１ａそれぞれの先端には、筺体２０の中心軸の方向を向いたノズル６０が設置される。

又、第７又は第８構成例においても、２つのＣＦＧ導入口２１ａ，２１ｂだけでなく２つ以上の複数のＣＦＧ導入口２１を、筺体２０側面の周方向において等間隔に配置するようにしても構わない。そして、この複数のＣＦＧ導入口２１に挿入されるＣＦＧ導入管１ａそれぞれの先端には、筺体２０側面の周方向に沿った方向を向いたノズル６０が設置される。更に、第８構成例において、複数のＣＦＧ導入口２１及びＣＦＧ排出口２４それぞれ筺体２０側面の周方向において等間隔に配置するようにしても構わない。このとき、ＣＦＧ導入口とＣＦＧ排出口を筺体２０側面の周方向に沿って交互に配置するとともに、ＣＦＧ導入口とＣＦＧ排出口との筺体２０側面の周方向に沿った経路を遮るように、板が設けられる。

又、第５構成例において、ＣＦＧ導入口２１とＣＦＧ排出口２４とをほぼ同じ高さとするとともに、ノズル６０の向きの延長線上にＣＦＧ排出口２４が配置されていない状態とするものであれば、ＣＦＧ導入口２１とＣＦＧ排出口２４が配置される位置は、筺体２０の側面の下端面側以外の位置でも構わない。更に、第１〜第８構成例では、筺体２０内部においてＣＦＧの経路を複数形成することで、ガスタンク２の内部に供給されたＣＦＧを攪拌するものとしたが、筺体２０内に供給されたＣＦＧの一部をブロアなどによって一時的に外部に放出した後に筺体２０に戻す経路を、筺体２０の外部に形成するものとしても構わない。このとき、この筺体２０外部の経路を通過するＣＦＧと筺体２０内に残留するＣＦＧとが混合されるため、結果的にＣＦＧが攪拌されることとなる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図１０は、本実施形態のガスタービンシステムの構成を示すブロック図である。尚、図１０における構成において、図１における構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。又、本実施形態のガスタービンシステムにおけるガスタンクについても、第１の実施形態におけるガスタンクの第１〜第８構成例（図２〜図９参照）における構成のガスタンクが使用されるものとし、その詳細な説明は省略する。

図１０のガスタービンシステムは、第１の実施形態におけるガスタービンシステム（図１参照）に、ガスタンク２において時間遅れ効果が与えられて排出されるＣＦＧのガスカロリーを計測するガスカロリー計１０ｂが付加されるとともに、ガスカロリー制御部１２の代わりにガスカロリー計１０ａ，１０ｂの測定結果に基づいてＢＦＧ流量制御弁１１の開度を設定するガスカロリー制御部１２ａを備えた構成となる。

このように構成されるとき、ガスカロリー制御部１２ａでは、第１の実施形態と同様、ガスカロリー計１０ａにおいて計測されたＥＰ４からの混合ガスのガスカロリーと目標値とする混合ガスのガスカロリーとの偏差に基づくフィードバック制御が行われる。このガスカロリー計１０ａにおいて計測された混合ガスのガスカロリーに基づいてＢＦＧ流量が制御されるフィードバック制御が行われると同時に、ガスカロリー計１０ｂにおいて計測されるガスタンク２から排出されるＣＦＧのガスカロリーに基づいたフィードフォワード制御が行われる。

このガスカロリー制御部１２ａによるフィードフォワード制御は、ガスカロリー計１０ｂにおいて、ガスタンク２から排出されるＣＦＧのガスカロリーが計測されると、ＣＦＧのガス流量により推測されるＣＦＧのガスカロリー計１０ｂからガス混合器３に到達するまでの時間と、ガスカロリー計１０ｂで計測されたＣＦＧのガスカロリーとに基づいて、ガス混合器３に供給されるＣＦＧのガスカロリーが事前に確認される。そして、ガスカロリー計１０ａにおける計測値に基づくフィードバック制御により設定されるＢＦＧ流量制御弁１１の開度が、ガスカロリー計１０ｂにおける計測値に基づくフィードフォワード制御により推測された現時点においてガス混合器３に供給されるＣＦＧのガスカロリーに基づいて補正される。

このように、本実施形態のガスタービンシステムは、第１の実施形態と同様、まず、ガスタンク２の機械的構成により、ガス圧縮機５に供給される混合ガスのガスカロリーの変動成分を低周波化及び低振幅化するとともに、ガスカロリー計１０ａにおける計測値に基づくフィードバック制御により、混合ガスのガスカロリーにおける低周波成分の振幅を更に抑制することができる。そして、ガスカロリー計１０ｂにおける計測値に基づくフィードフォワード制御を追加することによって、更に、混合ガスのガスカロリーにおける低周波成分に重畳される高周波成分の振幅をも抑制することができる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図１１は、本実施形態のガスタービンシステムの構成を示すブロック図である。尚、図１１における構成において、図１０における構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。又、本実施形態のガスタービンシステムにおけるガスタンクについても、第１の実施形態におけるガスタンクの第１〜第８構成例（図２〜図９）における構成のガスタンクが使用されるものとし、その詳細な説明は省略する。

図１１のガスタービンシステムは、第２の実施形態におけるガスタービンシステム（図１０参照）に、ガスタンク２に供給されるまえのＣＦＧ導入管１ａを通過するＣＦＧのガスカロリーを計測するガスカロリー計１０ｃと、ＣＦＧ導入管１ａを通過するＣＦＧとＢＦＧ導入管１ｂからのＢＦＧの一部とを混合するガス混合器３ａと、ガス混合器３ａに供給するＢＦＧ流量を設定するＢＦＧ流量制御弁１１ａが付加されるとともに、ガスカロリー制御部１２ａの代わりにガスカロリー計１０ａ，１０ｂの測定結果に基づいてＢＦＧ流量制御弁１１の開度を設定するとともにガスカロリー計１０ｃの測定結果に基づいてＢＦＧ流量制御弁１１ａの開度を設定するガスカロリー制御部１２ｂを備えた構成となる。

このように構成されるとき、ガスカロリー制御部１２ｂでは、第２の実施形態と同様、ガスカロリー計１０ａにおいて計測されたＥＰ４からの混合ガスのガスカロリーに基づくフィードバック制御が行われると同時に、ガスカロリー計１０ｂにおいて計測されるガスタンク２から排出されるＣＦＧのガスカロリーに基づいたフィードフォワード制御が行われる。このガスカロリー計１０ａにおいて計測された混合ガスのガスカロリーに基づくフィードバック制御と、ガスカロリー計１０ｂにおいて計測されたＣＦＧのガスカロリーに基づくフィードフォワード制御とは、第２の実施形態のガスカロリー制御部１２ａによるフィードバック制御及びフィードフォワード制御と同一の動作を行うことで、ＢＦＧ制御弁１１の開度が制御されて、ガス混合器３に供給されるＢＦＧの流量が制御される。

又、ガスカロリー制御部１２ｂにおいては、このガスカロリー計１０ａ，１０ｂによるＢＦＧ制御弁１１の開度の制御動作以外に、ガスカロリー計１０ｃによって計測されたＣＦＧ導入管１ａを通過するＣＦＧのガスカロリーに基づいてＢＦＧ制御弁１１ａの開度を制御するためのフィードフォワード制御を行う。即ち、まず、ガスカロリー計１０ｃにおいて、ＣＦＧ導入管１ａからガス混合器３ａに供給される前のＣＦＧのガスカロリーが計測される。そして、ＣＦＧのガス流量により推測されるＣＦＧのガスカロリー計１０ｃからガス混合器３ａに到達するまでの時間と、ガスカロリー計１０ｃで計測されたＣＦＧのガスカロリーとに基づいて、ガス混合器３ａに供給されるＣＦＧのガスカロリーが事前に確認される。

このようにして、ガスカロリー計１０ｃにおける計測値に基づくフィードフォワード制御により推測された現時点においてガス混合器３ａに供給されるＣＦＧのガスカロリーが認識される。よって、推測された現時点においてガス混合器３ａに供給されるＣＦＧのガスカロリーに基づいて、ガス混合器３ａでＢＦＧと混合された混合ガスのガスカロリーが一定となるように、ＢＦＧ流量制御弁１１ａの開度が設定され、ガス混合器３ａへのＢＦＧの流量が設定される。そして、このガス混合器３ａでＣＦＧとＢＦＧとが混合されて得られた混合ガスが、ガスタンク２において時間遅延による混合がなされた後、再び、ガス混合器３でＢＦＧと混合される。

このように、本実施形態のガスタービンシステムにおいても、第２の実施形態と同様、まず、ガスタンク２により、ガス圧縮機５に供給される混合ガスのガスカロリーの変動成分を低周波化及び低振幅化するとともに、ガスカロリー計１０ａ，１０ｂにおける計測値に基づく制御動作により、混合ガスのガスカロリーにおける低周波成分及び高周波成分の振幅を抑制することができる。更に、ガスカロリー計１０ｃにおける計測値に基づくフィードフォワード制御をガス混合器３の前段に設けられるガス混合器３ａに対して行うことによって、混合器３に供給される混合ガスのガスカロリーの変動率を緩やかなものとして、ガス圧縮機５に供給される混合ガスのガスカロリーにおける低周波成分に重畳される高周波成分の振幅を更に抑制することができる。

尚、上述の各実施形態において、燃料ガスとなる混合ガスがＣＦＧとＢＦＧを混合されることで生成されるものとしたが、ＢＦＧとＣＯＧとが混合されて燃料ガスとなる混合ガスが生成されるものとしても構わない。このとき、混合ガス及びＢＦＧのガスカロリーに基づいてＣＯＧの流量が設定される。又、上述の各実施形態において、ガスタンク２がＢＦＧの供給路に設けられるものとしても構わないし、第２及び第３の各実施形態において、ＢＦＧ及びＣＯＧそれぞれのガスカロリーに基づいてフィードフォワード制御が行われるものとしても構わない。

本発明の燃料ガスカロリー制御装置は、上述の説明においてガスタービンシステムに利用されるものとしたが、ガスタービンシステムだけでなく、燃料ガスとして高炉ガスが供給されるボイラにおいても利用することができる。

は、第１の実施形態のガスタービンシステムの構成を示すブロック図である。 は、ガスタンクの第１構成例を示す概略構成図である。 は、ガスタンクの第２構成例を示す概略構成図である。 は、ガスタンクの第３構成例を示す概略構成図である。 は、ガスタンクの第４構成例を示す概略構成図である。 は、ガスタンクの第５構成例を示す概略構成図である。 は、ガスタンクの第６構成例を示す概略構成図である。 は、ガスタンクの第７構成例を示す概略構成図である。 は、ガスタンクの第８構成例を示す概略構成図である。 は、第２の実施形態のガスタービンシステムの構成を示すブロック図である。 は、第３の実施形態のガスタービンシステムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ａ ＣＦＧ導入管
１ｂ ＢＦＧ導入管
２ ガスタンク
３，３ａ ガス混合器
４ ＥＰ
５ ガス圧縮機
６ 空気圧縮機
７ 燃焼器
８ ガスタービン
９ 発電機
１０ａ〜１０ｃ ガスカロリー計
１１，１１ａ ＢＦＧ流量制御弁
１２，１２ａ，１２ｂ カロリー制御部

Claims (17)

1. 第１燃料ガスと第２燃料ガスとを混合する第１ガス混合器と、該第１ガス混合器で混合されて得られた混合燃料ガスのガスカロリーを計測する第１ガスカロリー計と、該第１ガスカロリー計の計測結果に基づいて前記混合燃料ガスのガスカロリーが一定となるように前記第１及び第２燃料ガスの流量比を設定するフィードバック制御部と、を備える燃料ガスカロリー制御装置において、
   前記第１燃料ガスに異なる時間遅れを与えるとともに、異なる時間遅れが与えられた前記第１燃料ガスを混合して前記第１ガス混合器に供給するガスタンクを備えることを特徴とする燃料ガスカロリー制御装置。
2. 第３燃料ガスと前記第２燃料ガスとを混合して前記第１燃料ガスを生成する第２ガス混合器と、
   前記第２ガス混合器に供給される前記第３燃料ガスのガスカロリーを計測する第２ガスカロリー計と、
   該第２ガスカロリー計によって計測される前記第３燃料ガスのガスカロリーに基づいて、現時点で前記ガス混合器に供給される前記第１燃料ガスのガスカロリーを推測して、前記混合燃料ガスのガスカロリーが一定となるように前記第２及び第３燃料ガスの流量比を設定する第１フィードフォワード制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料ガスカロリー制御装置。
3. 前記ガスタンクから前記第１ガス混合器に供給される前記第１燃料ガスのガスカロリーを計測する第３ガスカロリー計と、
   該第３ガスカロリー計によって計測される前記第１燃料ガスのガスカロリーに基づいて、現時点で前記ガス混合器に供給される前記第１燃料ガスのガスカロリーを推測して、前記混合燃料ガスのガスカロリーが一定となるように前記第１及び第２燃料ガスの流量比を設定する第２フィードフォワード制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料ガスカロリー制御装置。
4. 前記ガスタンクが、
   供給された前記第１燃料ガスを混合する筺体と、
   該筺体外部から該筺体内部に挿入されて、その内側を前記第１燃料ガスが流れるとともに、その外周に複数のノズル孔が形成された時間遅延用配管と、
   前記筺体における前記時間遅延用配管の設置位置以外の部分に設置されるとともに前記筺体内部で混合された前記第１燃料ガスを前記筺体外部に導出するガス排出用配管と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料ガスカロリー制御装置。
5. 前記ガスタンクにおいて、
   前記時間遅延用配管が、前記筺体の内壁に沿うように形成された本管と、該本管より形成される複数の枝管と、によって構成されることを特徴とする請求項４に記載の燃料ガスカロリー制御装置。
6. 前記ガスタンクにおいて、
   前記筺体が円筒形状であり、
   前記本管が前記筺体の上端面と側面との境界及び前記筺体の下端面と側面との境界に沿うとともに、前記筺体の上端面と側面との境界及び前記筺体の下端面と側面との境界に沿う部分を接続するように形成され、
   複数の前記枝管が前記筺体の外周面に平行となるように形成され、
   前記ガス排出用配管が前記筺体内部に挿入されるとともに、前記ガス排出口が前記筺体の端面の中心位置に設けられることを特徴とする請求項５に記載の燃料ガスカロリー制御装置。
7. 前記ガスタンクが、
   供給された前記第１燃料ガスを混合する円筒形状の筺体と、
   前記第１燃料ガスが導入されるガス導入配管と、
   前記筺体の一方の端面に接続されて該筺体の内部を２つの領域に分離するとともに、内 周面に前記２つの領域をつなぐノズル孔が設置される内筒と、
   前記筺体内部で混合された前記第１燃料ガスを前記筺体外部に導出するガス排出用配管と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料ガスカロリー制御装置。
8. 前記内筒の内周面が前記筺体の他方の端面近傍に向かってテーパー形状となることを特徴とする請求項７に記載の燃料ガスカロリー制御装置。
9. 前記ガスタンクが、
   供給された前記第１燃料ガスを混合する筺体と、
   前記筺体に挿入されるとともに前記第１燃料ガスが導入されるガス導入配管と、
   該ガス導入配管の先端に設けられるノズルと、
   前記筺体内部で混合された前記第１燃料ガスを前記筺体外部に導出するガス排出用配管と、
   該ガス排出用配管と前記筺体が接続されるガス排出口と、
   を備え、
   前記ノズルの向きが、前記ガス排出口から遠ざかる向きとされることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のガスカロリー制御装置。
10. 前記ノズル及び前記ガス排出口が前記筺体の下端面側に設置されるとともに、前記ノズルが前記筺体の下端面に対して仰角を備え、前記筺体の上端面側に前記第１燃料ガスを噴出することを特徴とする請求項９に記載の燃料ガスカロリー制御装置。
11. 前記ノズルの向きを前記筺体の中心軸に向かう方向とすることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の燃料ガスカロリー制御装置。
12. 前記ノズルの向きを前記筺体の側面の周方向に沿った方向とすることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の燃料ガスカロリー制御装置。
13. 前記ガス排出口近傍に、前記ガス排出口に流れ込む前記第１燃料ガスの流れを遮る遮断板が設置されることを特徴とする請求項９〜請求項１２のいずれかに記載の燃料ガスカロリー制御装置。
14. 前記ガス導入配管が前記筺体の複数箇所より挿入されるとともに、前記ノズルを複数備えることを特徴とする請求項９〜請求項１３のいずれかに記載の燃料ガスカロリー制御装置。
15. 前記ガス排出口を複数備えることを特徴とする請求項１４に記載の燃料ガスカロリー制御装置。
16. 前記ガスタンクが、前記筺体内部の前記第１燃料ガスを拡散する複数のファンを備えることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の燃料ガスカロリー制御装置。
17. 燃料ガスを圧縮するガス圧縮機と、空気を圧縮する空気圧縮機と、前記ガス圧縮機からの前記燃料ガスと前記空気圧縮機からの前記空気が供給されるとともに燃焼させることで燃焼ガスを精製する燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスによって回転駆動するガスタービンと、を備えるガスタービンシステムにおいて、
    請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の燃料ガスカロリー制御装置を備えるとともに、
    前記燃料ガスカロリー制御装置からの前記混合燃料ガスが、前記燃料ガスとして前記ガス圧縮機に供給されることを特徴とするガスタービンシステム。

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