氣體發熱量變動抑制裝置、燃料氣體供給設備、燃氣輪機設備及鍋爐設備的製作方法

2023-06-09 20:14:46

專利名稱：氣體發熱量變動抑制裝置、燃料氣體供給設備、燃氣輪機設備及鍋爐設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣體發熱量變動抑制裝置、燃料氣體供給設備、燃氣輪機設備以及鍋 爐設備。更詳細地說，涉及在作為燃燒設備的燃料的氣體為低發熱量氣體那樣的發熱 量變動的情況下，能夠抑制該發熱量變動的氣體發熱量變動抑制裝置、具備該氣體發 熱量變動抑制裝置的燃料氣體供給設備、以及具備燃料氣體供給設備的作為燃燒設備 的燃氣輪機設備和鍋爐。
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在煉鐵領域，例如高爐法生產生鐵的情況下，從高爐產生作為副產品氣體的高爐 瓦斯(Blast Furnace Gas,以下簡稱BFG) 。 BFG的總發熱量甚至達到使用的焦炭的 發熱量的大約一半，因此為了降低生鐵生產成本，BFG在鋼鐵廠中得到廣泛使用。每 投入1噸焦炭發生3000Nn^的BFG,其組成是二氧化碳10 ~ 18 % , —氧化碳22-30 %,氮氣52 — 60%,氣氣0.5 — 4%,甲烷0.5~3%。
除此以外，BFG還包含煙塵2~10g/Nm3,因此用除塵器將其去除到O.Olg/Nm3 左右之後，作為發熱量為800kcal/Ni^左右的燃料使用於熱風爐、焦爐、加熱爐、鍋 爐等。近年來，在燃氣輪機中也由於該技術的提高，已經能夠燃燒低發熱量氣體，將 BFG作為燃氣輪機燃料使用進行發電的事例一直在增加。在這裡，將低發熱量氣體定 義為其發熱量在約12MJ/Nm3以下的氣體。低發熱量氣體不限於高爐瓦斯(BFG), 還包含轉爐氣體(LDG)等多種氣體及其混合氣體。
另 一方面，高爐法以外的新煉鐵工藝(例如FINEX和COREX等直接還原法)得 到開發，對這樣的新工藝發生的副產品氣體的有效利用也能夠適用的燃燒方式有待開 發。任何一種煉鐵工藝發生的副產品氣體的特性(氣體組成和發熱量)都因設備和操 作內容而不同，即使是用同一設備，特性也會相應於各原料的特性和反應過程而時時
刻刻發生變化，並不是一定的。
就副產品氣體作為燃氣輪機的燃料使用的情況下的最重要的特性，即發熱量而 言，在超過各燃氣輪機固有的發熱量允許變動幅度的上限(例如平均發熱量值的約+ 10%)的情況下，也就是發熱量急劇增大的情況下，有時候燃氣輪機的燃燒器內的燃 燒溫度急劇上升到異常高溫。因此燃燒室部分、燃氣輪機的定子葉片(靜子葉片)和 轉動葉片(動葉)會受損，壽命縮短等弊端，在這種情況下燃氣輪機設備要實現經濟、
連續運行是困難的。
為了抑制副產品氣體的發熱量的上升，已知有利用氮氣(N2)稀釋的技術(參照 例如專利文獻1和專利文獻2)。但是在副產品氣體的發熱量值發生變動的情況下， 有時候僅僅利用N2稀釋副產品氣體要把這種變動抑制於燃氣輪機固有的允許發熱量
變動幅度內和允許的發熱量變動速度內是不夠的。這是因為在副產品氣體的發熱量急 劇變動的情況下，發熱量檢測器的響應遲緩，有時候不能夠及時進行稀釋，而且在不 得不大量消耗昂貴的不活潑氣體的情況下，確保使其得到抑制是困難的。
因此，對於副產品氣體的特性變化不太劇烈的BFG,只用N2稀釋是能夠有效應 對的。但是在直接還原煉鐵法等方法中，由於是小容量的反應爐，反覆啟動、停止， 因此氣體的發生量和發熱量值的變動很顯著，因此只利用N2進行稀釋是難於應對的。
專利文獻l:日本特開2002- 155762號公報
專利文獻2:日本特開平9- 317499號公報

發明內容
本發明是為解決這樣的問題而作出的，其目的在於，提供通過抑制作為燃料提供 給燃燒設備的低發熱量氣體等燃料用氣體的發熱量變動，不僅能夠利用對燃料氣體的 稀釋使發熱量減少，而且也容易利用增熱氣體(為提高燃料氣體的發熱量值而混合的 中等發熱量氣體和高發熱量氣體，以下也稱為中、高發熱量氣體)有效地增加發熱量 的設備，而且提供也能夠不利用稀釋氣體減少發熱量而且不利用增熱氣體增加發熱量 的發熱量變動抑制裝置、具備這種發熱量變動抑制裝置的燃料氣體供給設備、以及具 備這種燃料氣體供給設備的燃氣輪機設備和鍋爐設備。
為了實現上述目的，本發明的氣體發熱量變動抑制裝置，
具備將氣體作為燃料提供給燃燒設備用的燃料氣體供給通路上配設的，將燃料氣 體加以混合用的氣體混合裝置，該氣體混合裝置具備具有多條氣體通路的氣體通路 構成構件、燃料氣體從所述燃料氣體供給通路流入氣體通路構成構件內用的入口構 件、以及獨立於該入口構件形成的，燃料氣體從氣體通路構成構件向燃料氣體供給通 路流出用的出口構件，而且形成從所述入口構件連續流入的氣體能夠分別保持時間差 地通過氣體通路構成構件的多條氣體通路後合流，從所述出口構件流出的結構。
通過燃料氣體供給通路時時刻刻提供的燃料用氣體流入氣體通路過程構件內，分 別從多條氣體通路流出合流時實現時間差混合。因此即使是該燃料氣體的發熱量值發 生變動的情況下，也能夠通過時間差混合減少其發熱量變動的幅度，而且能夠減緩發 熱量變動的速度。其結果是，能夠利用稀釋氣體或增熱氣體容易而且有效地將燃料氣 體的發熱量變動調整在燃燒設備的氣體特性允許變動範圍內。而且利用該燃料氣體的
平均發熱量值也能夠使其實現不必減少發熱量也不必增加發熱量的狀態。還有，上述 時間差混合是指連續地在時間上較遲流入氣體通路構成構件內的氣體與已經流入並 滯留的氣體的混合。
還有，上述入口構件上連接的不限於燃料氣體供給通路的上遊側，出口構件上連 接的不限於燃料氣體供給通路的下遊側。如圖22所示，在燃料氣體供給通路上設置 返回通路，在該返回通路上設置氣體通路構成構件的情況下，也可以採用將燃料氣體 供給通路的下遊側連接於氣體通路構成構件的入口構件上，將上遊側連接於出口構件 上，而且在返回通路上設置向氣體通路構成構件壓送燃料氣體的手段的結構。
所述氣體通路構成構件由其內部形成多個構成所述氣體通路的氣體室的第1容器 構成，各氣體室形成氣體入口和氣體出口 ，使所述入口構件從燃料氣體供給通路分叉， 連接於各氣體室的氣體入口 ，將所述出口構件從各氣體室的氣體出口開始匯合後連接 於燃料氣體供給通路，入口構件的各分叉部分上配置能夠改變氣體流量的氣體流量調 整裝置。
由於使提供給各氣體室的氣體的流量不同，氣體分別保持時間差地通過多個氣體 室，因此該氣體在其後合流時能夠實現時間差混入。
也可以形成，所述氣體通路構成構件由其內部形成多個構成所述氣體通路的氣體 室的第l容器構成，各氣體室形成氣體入口和氣體出口，使所述入口構件從燃料氣體 供給通路分叉，連接於各氣體室的氣體入口，將所述出口構件從各氣體室的氣體出口 開始匯合後連接於燃料氣體供給通路，所述多個氣體室形成容積各不相同的結構。
由於使各氣體室的容積不同，氣體分別保持時間差地通過多個氣體室，因此通過 該氣體室的氣體在其後合流時能夠實現時間差混入。
所述氣體通路構成構件具備構成所述氣體通路的多個第2容器，各第2容器上分
別形成氣體入口和氣體出口，使所述入口構件從燃料氣體供給通路分叉，連接於各第
2容器的氣體入口 ，將所述出口構件從各第2容器的氣體出口開始匯合後連接於燃料 氣體供給通路，入口構件的各分叉部分上分別配置能夠改變氣體流量的氣體流量調整 裝置。
可以形成所述氣體通路構成構件具備多個構成所述氣體通路的第2容器，各第2 容器上分別形成氣體入口和氣體出口，使所述入口構件從燃料氣體供給通路分叉，連 接於各第2容器的氣體入口 ，將所述出口構件從各第2容器的氣體出口開始匯合後連 接於燃料氣體供給通路，所述多個第2容器形成容積各不相同的結構。 所述多個第2容器可以捆在一起，也可以形成分離的獨立狀態。 所述氣體通路構成構件由其內部具備形成多個構成所述氣體通路的貫通孔的多 孔板的第3容器構成，第3容器上配設所述入口構件和出口構件'所述多孔板可以配
置得將第3容器的內部分割為入口構件側的空間和出口構件側的空間。
從入口構件提供的氣體通過離入口構件距離不同的多個貫通孔流入出口構件側 的空間，因此能夠在出口側的空間實現時間差混合。
所述第3容器的結構沒有限定。可以是例如容積不變的固定形狀的容器，也可以 是在已有的燃氣輪機設備等中使用作為監視氣體的供需平衡的裝置(儲氣櫃)的容積 可變式的容器。所謂容積可變式的容器，是指能夠相應於容器內部壓力上下移動的， 具有氣密安裝的蓋構件的容器，是能夠利用驅動裝置使蓋構件主動地上下移動，以選 定能夠取得最大的平衡效果的容器容積的容器等。利用這些容器，能夠得到可發揮抑 制燃料氣體發熱量變動的效果的裝置。 所述多孔板保持間隔配置多片。
最好是在所述多孔板上，在與向著第3容器的內部的所述入口構件的氣體流路中 心軸交叉的多孔板的部分及其近旁以外的範圍形成所述貫通孔。因為能夠使流入第3 容器的氣體的滯留時間延長。
最好是具備所述第l容器或第2容器的氣體發熱量變動抑制裝置中，所述氣體出 口形成於偏離氣體入口的中心軸的延長線的位置上。因為能夠使流入第1容器或第2 容器的氣體的滯留時間延長。
最好是所述第l容器或第2容器的氣體發熱量變動抑制裝置中，在氣體入口上設 置形成能夠改變燃料氣體流入所述氣體通路構成構件的氣體通路內的流入角度的結 構的氣體流入裝置。因為能夠調整氣體流入的方向以更有效地實現第1容器或第2容 器內部的氣體的時間差混合。
在具備第3容器的氣體發熱量變動抑制裝置中，最好是在入口構件與第3容器內 的入口構件近旁中的一方設置形成能夠改變燃料氣體流入所述第3容器內的流入角度 的結構的氣體流入裝置。因為能夠調整氣體流入的方向以更有效地實現第3容器內部 的氣體的時間差混合。
上述具備氣體流入裝置的氣體發熱量變動抑制裝置中，氣體流入裝置可由具有安 裝為可搖動，能夠從外部改變其傾斜角度的至少一片百葉窗板的可變百葉窗板構成。
在具備上述第3容器的氣體發熱量變動抑制裝置中，配設多個所述入口構件，形 成能夠從所述入口構件中選擇切換使燃料氣體流入第3容器內的入口構件的結構。利 用這樣的結構，能夠選擇可實現有效的氣體混合的入口構件。
在這樣的氣體發熱量變動抑制裝置中，配設多個所述出口構件，形成能夠與所述 入口構件的切換同步，選擇切換使燃料氣體向第3容器外流出的出口構件的結構。
在具備上述第3容器的氣體發熱量變動抑制裝置中，形成多個入口構件，在各入 口構件上設置流量調整裝置，形成能夠改變通過各入口構件流通的氣體的流量的結
構。如果釆用這樣的結構，則能夠通過周期性地切換使氣體流入的氣體入口，促進第 3容器內的氣體的時間差混合。
最好是在所述氣體通路構成構件或入口構件上連接使不活潑氣體流入氣體通路 構成構件內用的不活潑氣體供給通路。因為在氣體通路構成構件內預先進行燃料氣體 與不活潑氣體的時間差混合。
最好是利用從制氧工廠和制氮工廠中的至少一種工廠排出的廢棄的氮氣。因為不 活潑氣體的籌措容易而且便宜。還有，作為制氧工廠和制氮工廠可以利用流入高爐法、 直接還原煉鐵法等工藝中設置的工廠。
可以在所述氣體混合裝置內設置對氣體進行攪拌用的攪拌裝置。具備裝置可以採 用風扇等。
可以在連接於所述入口構件上的燃料氣體供給通路以及入口構件中的一方設置 對燃料氣體的氣體發熱量值進行測定用的入口氣體發熱量測量裝置，而且在連接於所 述出口構件上的燃料氣體供給通路以及出口構件中的一方設置對燃料氣體的氣體發 熱量值進行測定用的出口氣體發熱量測量裝置。
在這樣的氣體發熱量變動抑制裝置中，可以配置根據所述入口氣體發熱量測量裝 置以及出口氣體發熱量測量裝置的測量值，將流入氣體通路構成構件的氣體的發熱量 變動與從氣體通路構成構件排出的氣體的發熱量變動加以對比，根據該對比結果進行
使流入氣體通路構成構件內的氣體流入量改變的控制的控制裝置。
而且，可以配置據所述入口氣體發熱量測量裝置以及出口氣體發熱量測量裝置的
測量值，將流入氣體通路構成構件的氣體的發熱量變動與從氣體通路構成構件排出的
氣體的發熱量變動加以對比，根據該對比結果進行使流入氣體通路構成構件內的氣體
流入方向改變的控制的控制裝置。
本發明的燃料氣體供給設備，具備將氣體作為燃料提供給燃燒設備用的燃料氣體
供給通路、以及抑制通過該燃料氣體供給通路提供的燃料氣體的發熱量變動用的氣體
發熱量變動抑制裝置，該氣體發熱量變動抑制裝置是上面所述的任一所述氣體發熱量
變動抑制裝置構成的。
在這樣的燃料氣體供給設備中，還可以具備所述氣體發熱量變動抑制裝置中的在
氣體混合裝置的出口構件與燃料氣體供給通路之間連接的出口通路、以及氣體混合裝 置的入口構件與燃料氣體供給通路中的所述出口通路的連接點的上遊側之間連接的
上遊側入口通路。
或是還具備對該氣體發熱量變動抑制裝置，取代上遊側入口通路，或是與上遊側 入口通路同時，具備在氣體混合裝置的入口構件與燃料氣體供給通路中的所述出口通 路的連接點的下遊側之間連接的下遊側入口通路、以及在該下遊側入口通路上設置
的，向氣體混合裝置壓送燃料氣體的氣體壓送裝置。
或是還具備所述氣體發熱量變動抑制裝置中的在氣體混合裝置的出口構件與燃 料氣體供給通路之間連接的出口通路、氣體混合裝置的入口構件與燃料氣體供給通路 中的所述出口通路的連接點的上遊側之間連接的上遊側入口通路、在燃料氣體供給通 路上的所述出口通路的連接點的下遊側與燃料氣體供給通路上的所述上遊側入口通 路的連接點的上遊側之間連接的返回通路、以及在所述返回通路上設置的，向上遊側 燃料氣體供給通路壓送燃料氣體的氣體壓送裝置。
或是所述氣體發熱量變動抑制裝置中的氣體混合裝置具有兩種入口構件，在氣體 混合裝置的出口構件上連接下遊側的燃料氣體供給通路，在氣體混合裝置的一個入口 構件上連接上遊側的燃料氣體供給通路，還包含在氣體混合裝置的另一個入口構件與 下遊側的燃料氣體供給通路之間連接的返回通路、以及在該返回通路上設置的，向氣 體混合裝置壓送燃料氣體的氣體壓送裝置。
或是所述氣體發熱量變動抑制裝置中的氣體混合裝置的出口構件上連接下遊側 的燃料氣體供給通路，氣體混合裝置的一個入口構件上連接上遊側的燃料氣體供給通 路，還包含在氣體混合裝置上遊側的燃料氣體供給通路與氣體混合裝置的下遊側的燃 料氣體供給通路之間連接的返回通路、以及在該返回通路上設置的，從燃料氣體供給 通路的下遊側向上遊側壓送燃料氣體的氣體壓送裝置。
本發明的燃氣輪機設備，具備所述燃燒設備以及將氣體作為燃料提供給該燃燒設 備用的燃料氣體供給設備，所述燃燒設備是燃氣輪機，所述燃料氣體供給設備由如上 所述的任一燃料氣體供給設備構成。
本發明的鍋爐設備，具備所述燃燒設備以及將氣體作為燃料提供給該燃燒設備用 的燃料氣體供給設備，所述燃燒設備是使氣體在燃燒器中燃燒的鍋爐，所述燃料氣體 供給設備由如上所述的任 一燃料氣體供給設備構成。
如果釆用本發明，則在將像工藝副產品氣體那樣發熱量會發生變動的低發熱量氣 體作為燃料氣體提供給燃氣輪機等燃燒設備的情況下，藉助於時間差混合能夠抑制 (緩和)所提供的該低發熱量氣體的發熱量變動。也就是說，當然可以使變動的幅度 減小，像低通濾波器那樣，能夠消滅短周期和中周期的變動，只使長周期的變動殘留， 因此能夠有效地、容易地利用稀釋氣體使發熱量減少，利用增加發熱量的氣體使發熱 量增加。又，有時候不需要利用稀釋氣體使發熱量減少或利用增加發熱量的氣體使發 熱量增加。
附圖概述
圖l是表示包含作為本發明的燃料氣體供給設備的一實施形態的低發熱量氣體供
給設備的燃氣輪機發電設備的大概情況的配管圖。
圖2是低發熱量氣體通過氣體混合裝置，因而該氣體的發熱量變動受到抑制的狀 態的一個例子的曲線圖。
圖3是能夠在

圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的另一例子的配管圖。
圖4(a)是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個 例子的，在沿著該裝置的中心軸的面切斷的縱剖面，圖4(b)是圖4(a)的IV-IV 線的剖面圖。
圖5(a)是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個 例子的，在沿著該裝置的中心軸的面切斷的縱剖面，圖5 (b)是圖5 (a)的V - V 線的剖面圖。
圖6是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例子 的縱剖面圖。
圖7是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例子 的縱剖面圖。
圖8(a)是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個 例子的正視圖，圖8 (b)是圖8 (a)的預-VUI線的剖面圖。
圖9是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例子 的部分缺口的立體圖。
圖IO是利用沿著圖9的氣體混合裝置的中心軸的面切斷的縱剖面圖。
圖11是表示氣體混合裝置內的氣體的時間差混合的模擬結果的一個例子的曲線圖。
圖12是表示氣體混合裝置內的氣體的時間差混合的模擬結果的另一個例子的曲 線圖。
圖13 (a)是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一 個例子的，利用沿該裝置的中心軸的面切斷的縱剖面圖，圖13 (b)是圖13 (a)的 X III - X III線的剖面圖。
圖14是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例 子的縱剖面圖。
圖15是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例 子的縱剖面圖。
圖16是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例 子的縱剖面圖。
圖17是表示在圖16的氣體混合裝置中使用的氣體流入裝置的一個例子的部分缺 口的立體圖。
圖18是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例 子的橫剖面圖。
圖19是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例 子的縱剖面圖。
圖20是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例 子的配管圖。
圖21是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例 子的配管圖。
圖22是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例 子的配管圖。
圖23是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例 子的配管圖。
圖24是表示能夠在圖1的燃氣輪機發電設備中設置的氣體混合裝置的再一個例 子的配管圖。
圖25是表示包含作為本發明的另一實施形態的低發熱量氣體供給設備的鍋爐設 備的大概情況的配管圖。
符號說明1低發熱量氣體供給設備
2燃氣輪機
3低發熱量氣體供給配管
4稀釋氣體供給配管
5控制裝置
6混合器
7集塵裝置
8入口發熱量計
9出口發熱量計
10氣體混合裝置
11入口構件
12出口構件
13流量計
14混合氣體供給配管
15 發熱量計
16 燃料氣體壓縮機
17 燃料配管
18 流量計
19 流量調整閥
20 燃燒器
21 流量調整閥
22 發電機
23 氣體通路構成構件
24 氣體室(氣體通路)
25 容器
26 圓筒狀隔板
27 入口孔
28 出口孔
29 配管
30 流量調整閥
31 氣體混合裝置
32 氣體室(氣體通路)
33 氣體通路構成構件
35 氣體混合裝置
36 氣體通路構成構件
37 水平隔板
38 氣體室(氣體通路)
39 配管
40 氣體混合裝置
41 容器(氣體室)
42 氣體通路構成構件
43 氣體混合裝置
44 氣體通路構成構件
45 氣體混合裝置
46 容器
47 多孔板
48 無孔區域
49氣體混合裝置
50氣體混合裝置
51容器
52蓋構件
53傾斜管
54氣體流入裝置
55罩殼
56可變百葉窗板
57配管
58配管
59流量調整閥
60氣體混合裝置
61不活潑氣體供給配管
62配管
63出口配管
64上遊側入口配管
65風扇
66氣體混合裝置
67容器
68壓力檢測裝置
69返回配管
70入口構件
71下遊側入口配管
72低發熱量氣體供給配管
73鍋爐
74低發熱量氣體供給配管
75流量計
S直接還原鐵設備
具體實施例方式
下面參照附圖對本發明的氣體發熱量變動抑制裝置、燃料氣體供給設備、燃氣輪 機設備以及鍋爐設備的實施形態進行說明。
圖1是表示將低發熱量氣體作為燃料氣體提供給作為燃燒該
明的燃料氣體供給設備的一實施形態的低發熱量氣體供給設備l以及包含該低發熱量 氣體供給設備1的燃氣輪機設備大概情況的配管圖。作為燃氣輪機設備有例如燃氣輪 機發電設備。如上所述，定義為其發熱量在約12MJ/NmS以下的氣體的低發熱量氣體， 其發熱量等特性往往發生變動。
作為這種燃料氣體供給設備的低發熱量氣體供給設備1>具備將直接還原鐵設備 S發生的副產品氣體(以下稱為低發熱量氣體)作為燃料提供給燃氣輪機2的燃料氣 體供給通路、即低發熱量氣體供給配管3、以及為了減少該低發熱量氣體的發熱量向 低發熱量氣體供給配管3提供稀釋氣體用的稀釋氣體供給配管4。對低發熱量氣體提 供這種稀釋氣體是為了防止低發熱量氣體的發熱量值發生變動而且超過燃氣輪機固 有的允許發熱量範圍的情況發生。還有，如下所述，也可以取代該稀釋氣體供給配管 4,或與稀釋氣體供給配管4同時，設置提供增熱氣體，使低發熱量氣體的發熱量值 不低於允許的發熱量範圍的增熱氣體供給配管。
在稀釋氣體供給配管4上設置流量計18和對稀釋氣體的流量進行調整的流量調 整閥19,藉助於混合器6連接於低發熱量氣體供給設備1上。所述稀釋用氣體採用不 活潑氣體、空氣、蒸汽、燃燒設備等排出的排氣等。不活潑氣體適於採用氮氣(N2), 但是當然並不限於N2，也可以釆用C02、氦氣(He)等。低發熱量氣體供給配管3 的比混合器6下遊的部分，由於通過該處將低發熱量氣體與稀釋氣體混合的狀態下的 氣體送入燃氣輪機2，因此將該範圍的配管稱為混合氣體供給配管14。在該低發熱量 氣體供給設備1上配設對其動作進行控制用的控制裝置5。
在上述低發熱量氣體供給配管3的比混合器6上遊的部分，設置對直接還原鐵設 備S送來的低發熱量氣體進行除塵用的集塵裝置7、以及對低發熱量氣體進行混合用 的氣體混合裝置10。氣體混合裝置10具備具有多條氣體通路的氣體通路構成構件23、 在該氣體通路構成構件23上連接上遊側的低發熱量氣體供給配管3的入口構件11、 以及在入口構件11之外在氣體通路構成構件23上連接下遊惻的低發熱量氣體供給配 管3的出口構件12。
氣體混合裝置10是具有較大容量的裝置，流入的發熱量時時刻刻發生變動的低 發熱量氣體在該氣體混合裝置10的內部實現時間差混合。也就是說'同時流入氣體 混合裝置IO的低發熱量氣體形成包含比較早從出口構件12流出的部分到在氣體混合 裝置10中滯留比較久的部分的分布。另一方面，新的氣體從入口構件11連續流入' 因此，過去流入的氣體與新流入的氣體不斷混合。在這裡，將這種情況稱為時間差混 合。如下面所述，藉助於發揮這種時間差混合的作用，氣體混合裝置能夠作為氣體發 熱量變動抑制裝置起作用。
在氣體混合裝置10的上遊側和下遊側，設置檢測低發熱量氣體的發熱量用的發
熱量檢測裝置8、 9,在氣體混合裝置10的下遊側設置測定氣體流量用的流量計13。 發熱量檢測裝置8、 9的設置場所不限於低發熱量氣體供給配管3,如果可能，也可以 設置於氣體混合裝置10的入口構件11和出口構件12上。圖1中該流量計13設置於 低發熱量氣體供給配管3的氣體混合裝置10與混合器6之間的部分，但是不限於該 位置。例如也可以設置於比混合器6下遊的混合氣體供給配管14上，還可以設置於 下述燃氣輪機2的燃燒器20上連接的燃料配管17上。
在這裡，發熱量檢測裝置8、 9採用直接測量氣體的發熱量的所謂發熱量計(卡 路裡計)、測量可燃成分的含有率(濃度)的裝置等。在重視檢測速度的情況下，當 前最好是使用可燃性氣體濃度檢測器。還可以使用根據所使用的低發熱量氣體主要包 含的可燃成分的種類，或根據發生濃度變動的主要的可燃成分(例如直接還原煉鐵法 的副產品氣體中的一氧化碳)，檢測該成分的濃度的濃度檢測器。在本說明書中以"發 熱量計"代表所有這些發熱量檢測裝置。
在混合氣體供給配管M上設置發熱量計15。這是為了監視氣體混合裝置10的出 口側的發熱量計9和流量計13,同時通過監視混合氣體供給配管14的發熱量計15, 判斷上述混合氣體的最後的發熱量值是否準確。還有，在稀釋氣體採用空氣或燃燒設 備排出的排氣等還有比較多的氧氣的氣體的情況下，為了控制混合氣體的氧濃度，最 好是在混合氣體供給配管14或稀釋氣體供給配管4上設置氧濃度計(來圖示)。
在發熱量計15的下遊側設置燃氣輪機2的燃料氣體壓縮機16。從燃料氣體壓縮 機16向燃氣輪機2的燃燒器20連接的燃料配管17上，設置調整燃氣輪機輸出用的 流量調整閥21。燃氣輪機2上連接發電機22。又可以在燃氣輪機2上設置利用其排
出的排氣進行發電的排熱回收鍋爐發電設備等(來圖示)。
下面對圖1中的氣體混合裝置10的作用效果進行說明。如上所述，該氣體混合 裝置IO具有連接低發熱量氣體供給配管3的入口構件11和出口構件12。因此送來的 低發熱量氣體通過入口構件11流入氣體通路構成構件23。該氣體通路構成構件23的 容積大，例如對於直徑為2-3m左右的低發熱量氣體供給配管3,通常設置容積為約 20000 ~ 200000m3左右的構件。被送來的發熱量時時刻刻發生變動的低發熱量氣體在 氣體混合裝置內實現時間差混合。其結果是，從氣體混合裝置10的出口構件12出來 的低發熱量氣體的發熱量的變動幅度縮小，變動速度下降。也就是說，發熱量變動大 大受到抑制(緩和)。這樣事先使發熱量變動得到緩和，在下遊利用不活潑氣體等稀 釋氣體進行抑制發熱量上升的控制就變得非常容易。下面參照圖2對上述現象進行說 明。
圖2表示圖1中的氣體混合裝置10具有的下述氣體通路構成構件23的容積採用 2000001113時，有發熱量變動的低發熱量氣體以500000NmVhi:的流量提供的情況下的，
發熱量變動受到抑制(緩和)的狀態的模擬結果。橫軸表示時間(分)，縱軸表示作 為低發熱量氣體的發熱量的氣體發熱量值(kcal/Nm3)。而圖中虛線所示的曲線表示 送到氣體混合裝置0來的低發熱量氣體的發熱量變動(最初變動)。這是實測的樣 品。以實線表示的曲線表示實線充分的時間差混合之後從氣體混合裝置10出來的低 發熱量氣體的發熱量變動(抑制後變動)。如圖所示，進入氣體混合裝置10之前的 低發熱量氣體的發熱量在約1530kcal/Nm3到約2360kcal/Nm3之間變動。也就是說， 具有平均值(1945kcal/Nm3)的約±21%的變動幅度。對從氣體混合裝置10出來的低 發熱量氣體的發熱量變動進行理論計算，其計算結果是1780kcal/Nm3到 1960kca畫m3,變動幅度被抑制在平均值(1870kcal/Nm3)的約± 5% 。如圖所示，變 動周期為短周期和中等周期的變動被去除，殘留的是比較長周期的變動。這種效果有 相對於低發熱量氣體的供給流量將氣體混合裝置的容積做得越大越顯著的傾向。最初 的變動的周期短，變動幅度小的情況下，從經濟性看即使是將氣體混合裝置的容積做 得小也有效果。
如圖3所示，也可以採用在低發熱量氣體以20OO0ONm3/hr的流量提供的設備中 並列設置兩臺容積為25000m3的氣體混合裝置10,在通常運行時兩臺都使用，只在定 期維修保養和動作不良等非常情況下使用單側的氣體混合裝置的安排。
這樣，由於具備能夠實現低發熱量氣體的時間差混合的氣體混合裝置，能夠在很 大的程度上抑制低發熱量氣體的發熱量變動。其結果是，在下遊側非常容易進行混合 稀釋氣體的控制。例如，如果是將燃氣輪機2的燃料氣體的發熱量變動幅度設定為基 準發熱量值(平均值)的±10%的情況下，在氣體混合裝置的下遊，為能夠適合該規 格的容積的氣體混合裝置，只要提供一定比例的稀釋氣體即可。關於空氣的供給動作， 沒有必要考慮低發熱量氣體的發熱量變動。
在極端情況下，通過氣體混合裝置10後的低發熱量氣體的變動的發熱量的平均 值如果與燃氣輪機2中設定的基準發熱量值大致一致，則不僅不需要混合稀釋氣體， 而且不需要提供稀釋氣體的設備。
上述氣體混合裝置10如果具有規定的容積，就能夠起上述低發熱量氣體的時間 差混合的作用，但是釆取了各種對策以便能夠在氣體混合裝置內實施更充分的低發熱 量氣體的時間差混合。也就是說，氣體混合裝置形成能夠使流入該處的低發熱量氣體 的一部分儘量長時間地滯留於容器內，在容器內進行充分混合，以實現更加有效的時 間差混合的結構。概括地說，氣體混合裝置形成能夠使得流入其內部的氣體以各不相 同的時間通過在其中形成的多條氣體通路，然後使通過各氣體通路的氣體混合，以此 實現時間差混合的結構。
下面參照圖4~圖19說明這種結構。
圖4所示的氣體混合裝置10,氣體通路構成構件23採用在內部構成多個作為氣 體通路的氣體室24的容器25。在該實施形態中，在圓簡狀的容器23內的底板上保持 間隔成同心圓狀配設上端開放的多個圓簡狀隔板26,容器圓周壁與圓簡狀隔板26之 間的空間以及圓簡狀隔板26之間的空間分別構成氣體通路24。圓筒狀隔板26的上端 的高度比容器25的頂板的高度低，利用容器25的頂板與各圓簡狀隔板26之間的空 間連通各氣體室(氣體通路)24。在容器25的底部的與各氣體室24對應的位置上， 形成各氣體入口孔27,容器25的頂板上，形成與下遊側的低發熱量氣體供給配管3 連接的一個氣體出口孔28。
入口構件ll,具備從上遊側的低發熱量氣體供給配管3開始分叉，分別連接於上 述各入口孔27上的配管29、以及配設於該配管29上的，調節流入氣體量的流量調整 閥30。出口構件12可以說是由上述出口孔28與各圓簡狀隔板26的上端上方的容器 25的部分構成的。也就是說，出口構件12是包含出口孔28的，區隔容器25的頂板 與各圓筒狀隔板26的上端之間的空間的容器的部分。從各氣體通路24分開通過而來 的氣體在該出口構件12合流，在這裡混合。
圖4的氣體通路構成構件23具有4個氣體通路24a、 24b、 24c、 24d，但是不限 於這一數目，只要是2個以上即可，從氣體有效地進行時間差混合的考慮出發，越多 越好。
入口構件11在各氣體通路24上的連接不限於本實施形態這樣連接於容器25的 底部，但是以從入口構件11到出口構件12的氣體通路的長度偏長為理想，因此在氣 體通路24的上端開放，與出口構件12連通的情況下，只要如圖所示將入口構件11 連接於容器25的底部即可。
在本實施形態中，全部氣體室24的容積大致一致。而且對上述流量調整閩30的 開度進行調整，使流入各氣體室24的氣體流量互不相同。其結果是，同時流入各氣 體室24的氣體到達出口構件12的時間因氣體室24a、 24b、 24c、 24d而不同。結果， 從各氣體室流出合流的氣體實現時間差混合，發熱量變動得到抑制。以下對此進行說 明。
例如，將通過入口構件11的總氣體流量記為V,具有相同的容積W的從第1到 第n的這n個氣體通路流入的氣體流量之比，利用流量閎調節為1: 2: 3:…n時， 在某一時刻流入第1氣體通路的氣體量V/{n . (n+1 )/2}經過時間W n (n + 1 )/2V之後從第1氣體通路流出。與第1氣體通路同一時刻流入第2氣體通路的氣 體量2V/(n. (n+1) /2}在經過時間t2 = W . n ( n + 1 ) /4V = 1/2 x tl之後從第2 氣體通路流出。同一時刻流入第n氣體通路的氣體量ii V/ . (n+l)/2)經過時 間1/nxt,之後從第n氣體通路流出。
這樣同時流入全部氣體通路的氣體即具有大致相同發熱量值的氣體在經過不同 的時間後從各氣體通路流出，在出口構件12合流實現混合。其結果是，流入氣體混 合裝置10中的氣體實現了有效的時間混合，該氣體的發熱量變動得到抑制。從各氣 體通路保持時間差流出的氣體在合流後為了進一步混合，也可以在出口構件12(例如 容器25內的氣體通路24上方的部分)設置混合器或撹拌裝置。攪拌裝置可以釆用風
扇等。驅動風扇等的電動機等最好是設置於容器或氣體通路的外部。在上述實施形態 中，流入各氣體通路的氣體流量釆用整數比，但是並不限於這樣的結構，可以採用任 意流量比。又可以根據需要使一部分多個氣體通路中流入相同流量的氣體。
圖4的氣體混合裝置10中，多個氣體通路具有相同的容積，使流入各氣體通路 的氣體流量不同，但是也可以如下所述使多個氣體通路的容積不同而使流入氣體流量 相同。
圖5所示的氣體混合裝置31具有形成容積互不相同的多個氣體室32a、32b、32c、 32d的氣體通路構成構件33。該氣體通路構成構件33,與圖4的氣體通路構成構件 10同樣具有將上端開放的多個圓簡狀隔板26在底面上保持間隔配設為同心圓狀的容 器25,容器25的圓周壁與圓筒狀隔板26之間的空間、以及圓簡狀隔板26之間的空 間分別構成氣體通路32。如下所述，最內的圓簡狀隔板26a的內側形成合流的氣體流 出的路徑的一部分。全部圓簡狀隔板26的上端位於容器25的頂板的下方，並且與頂 板保持間隔。
但是，圓簡狀隔板26之間的間隔與圖4的情況不同，氣體室32a、 32b、 32c、 32d 形成容積比為l: 2: 3: 4的結構。而且入口構件11具有從上遊側的低發熱量氣體供 給配管3分叉，分別連接於上述容器25的入口孔27的配管29,但是不具備上述流量 調節閥30。而且全部氣體通路(氣體室)32流入大致相同流量的氣體。
容器25的出口孔28形成於容器25的底部中央，與最內側的圓筒狀隔板26a的 內惻對應的位置上。該最內側的圓簡狀隔板26a的內側的空間構成出口構件12的一 部分。而且流入各氣體室32a、 32b、 32c、 32d的氣體從容器25內的全部氣體室32, 通過上部的空間和最內側的圓簡狀隔板26a的內側，從出口孔28向下遊側的低發熱 量氣體供給配管3流出，因此，可以說出口構件12由各氣體室32上方的容器25的 部分、最內側的圓簡狀隔板26a的內側、以及出口孔28構成。也就是說，出口構件 12是包含出口孔28的，區隔各容器25的頂板與各圓簡狀隔板26的上端之間的空間 的容器的部分與最內惻的圓簡狀隔板26a。分開通過各氣體通路32而來的氣體在出口 構件12合流，在這裡實現混合。對本氣體混合裝置31,也可以在其出口構件12 (例 如容器25內的氣體室24上方的部分或最內側的圓簡狀隔板26a的內惻)上設置混合 器或攪拌裝置。在該氣體混合裝置31,也是從該處流出的氣體實現時間差混合，發熱
量變動得到抑制。下面對這一情況進行說明。
例如，將通過入口構件11的總氣體流量記為V,從第1到第n的這n個氣體通 路的容積比假設為1: 2: 3:…n。在某一時刻流入具有容積W的第1氣體通路的氣 體量v = V/n經過時間t, = 1W/v之後從第1氣體通路流出。與第1氣體通路同一時刻 流入具有容積2W的第2氣體通路的同一氣體量v= V/n經過時間t2-2W/v-2ti之後 從第2氣體通路流出。同一時刻流入具有容積nW的第n氣體通路的氣體量v = V/n 經過時間nt,之後從第n氣體通路流出。
這樣同時流入全部氣體通路的氣體、即具有大致相同發熱量值的氣體在不同的時 間之後從各氣體通路流出，在出口構件12合流進行混合。其結果是，流入氣體混合 裝置31的氣體得到有效的時間差混合，該氣體的發熱量變動受到抑制。
上述實施形態中，將氣體通路的容積比假設為整數比，但是不限於這樣的結構， 可以選擇任意容積比。又，可以根據需要使一部分多個氣體通路採用相同的容積。
氣體通路構成構件、入口構件、以及出口構件不限定於圖4和圖5的結構，可以 採用各種合適的結構。
例如圖6所示的氣體混合裝置35中的氣體通路構成構件36,是用上下保持間隔 的多個水平隔板37將容器25的內部分隔，形成多個氣體通路(氣體室)38的。水平 隔板37相互之間保持相等間隔地配置，全部氣體室38形成大致相同的容積。在各氣 體室38的一端形成入口孔27,另一端上形成出口孔28。入口孔27與出口孔28不相 對，在偏離入口孔27的中心軸的位置上形成出口孔28。這是為了阻止從入口孔27流 入氣體室38的氣體的一部分在極短的時間內從出口孔流出，使氣體在氣體室38內滯 留儘可能長的時間。將出口孔28形成於偏離入口孔27的中心軸的位置上(未圖示) 這樣的配置並不限於圖6的氣體通路構成構件36,也可以使用於其他附圖所示的氣體 室或容器。
氣體室38利用水平隔板37區隔，但是不限於這樣的結構，例如也可以利用在鉛 直方向上延伸的隔板進行區隔，也可以在上下左右進行為棋盤狀的區隔或蜂窩狀區 隔。又可以像柑橘的果實的斷面那樣區隔為輻射狀。
入口構件ii與圖4所示的構件相同，具備從上遊側的低發熱量氣體供給配管3 開始分又分別連接於多個上述入口孔27的配管29、以及在該配管29上設置的流量調 整閥30。通過調整該流量調整閥30的開度，使流入各氣體室38的氣體流量互不相同。 出口構件12由連接於多個上述出口孔28，匯合後連接於下遊側的低發熱量氣體供給 配管3上的配管39構成。保持時間差從氣體室38流出的氣體在匯合的配管部分39 中開始混合。因此，為了促進氣體的混合，也可以在出口構件12 (例如匯合後的配管 部分)設置混合器或攪拌裝置。在該氣體通路構成構件36中，也與對圖4的氣體混
合裝置IO的說明一樣，流入的氣體實現了有效的時間差混合，該氣體的發熱量變動 得到抑制。
即使是圖6所示的，形成上下具備多級氣體室的形狀的氣體混合裝置35,也可以 使流入例如各氣體室的氣體流量大致相同，使氣體室的容積互不相同。在這種情況下， 不特別需要在入口構件上設置流量調整閥。即使是這樣的氣體混合裝置35,也能夠與 對圖5的氣體混合裝置31的說明一樣，流入的氣體能夠實現有效的混合，該氣體的 發熱量變動得到抑制。
對上述容器25的形狀沒有限定，除了圓簡狀外，也可以釆用多稜簡狀、球狀等 各種形狀。而且氣體通路構成構件不限於圖4~圖6所示的在一個容器的內部形成多 個氣體室的氣體通路構成構件23、 33,可以由獨立的多個容器構成。
圖7表示具有由如上所述的獨立的多個容器41構成的氣體通路構成構件42的氣 體混合裝置40。各容器41構成氣體室(氣體通路)，不管哪一個都具有大致相同的 容積。各容器41的下端(也可以是上端、側面)上形成入口孔27,上端(也可以是 下端、側面)上形成氣體出口孔28。
入口構件11與圖4和圖6所示的入口構件相同，具備從上遊側的低發熱量氣體 供給配管3分叉，分別連接於多個上述入口孔27的配管29、以及設置於該配管29的 各分叉部分的流量調整閩30。通過調整該流量調整閥的開度，使流入各氣體室41的 氣體流量不同。出口構件12與圖6所示的相同，由在多個上述出口孔28上連接，匯 合之後連接於下遊側的低發熱量氣體供給配管3上的配管39構成。保持時間差從氣 體室41流出的氣體在匯合的配管部分39開始混合。因此，為了促進氣體混合，也可 以在出口構件12(例如匯合後的配管部分)上設置混合器或攪拌裝置。在該氣體混合 裝置40中，也與對圖4的氣體混合裝置IO說明的相同，流入的氣體有效地實現了時 間差混合，該氣體的發熱量變動得到抑制。而且各氣體通路由一個獨立的容器構成， 因此能夠省去分隔氣體室的隔板的設置工作等，製造容易。
也可以如圖7所示，即使是具有獨立的多個容器41作為氣體通路的氣體混合裝 置，也可以使流入各容器的氣體流量大致相等，使各容器的容積互不相同。在這種情 況下，不特別需要在入口構件上設置流量調整閥。即使是這樣的氣體混合裝置，也與 對圖5的氣體混合裝置31的說明一樣，流量的氣體實現了有效的時間差混合，該氣 體的發熱量變動得到抑制。但是不限於如上所述的容器41形狀，可以採用圓筒狀、 多稜筒狀、球狀等各種形狀。由於由一個獨立的容器構成各氣體通路，能夠使容器的 容積不同。各容器可以用例如不同直徑的金屬管或長度不同的金屬管做成。
圖8所示的氣體混合裝置43是將圖7所示的容器41集束形成一體構成的。除了 多個容器41緊湊地形成一東外，具有與圖7所示的氣體混合裝置40大致相同的結構，
因此與圖7相同的構件標以相同的符號並省略其詳細說明。這種氣體混合裝置43能 夠節約設置空間。
圖9和圖10所示的氣體混合裝置45在容器46內部配設具有多個貫通孔47a的 多孔板47。圖9是氣體混合裝置45的部分缺口的立體圖，圖10是縱剖面圖。容器 46的圓周壁上形成入口孔27和出口孔28,入口孔27上連接上遊側的低發熱量氣體 供給配管3,出口孔28上連接下遊側的低發熱量供給配管3。上述多孔板47在鉛直 方向上以將容器46的內部空間區隔為入口孔27 —側的空間和出口孔28 —側的空間 的方式配置。在本實施形態中，入口孔27和出口孔28形成於容器46的圓周壁上的 相對的位置上，多孔板47鉛直配置，與連接入口孔27和出口孔28的假想直線垂直， 但是不限於這樣的結構。
在這樣的氣體混合裝置45中，入口孔27和在該入口孔27上連接低發熱量供給 配管3的容器46的部分構成入口構件，出口孔28和在該出口孔28上連接低發熱量 供給配管3的容器46的部分構成出口構件。
多孔板47中，在與從入口孔27的中心向低熱量供給配管3的入口孔27上連接 的部分的中心軸的方向與延伸的假想直線L(以下稱為入口孔27的中心軸)交叉的點 的周邊沒有形成貫通孔。這被稱為無孔區域48(圖中的二點鎖線包圍的區域)。該無 孔區域48是為了能夠在極短的時間阻止從入口孔27流入的氣體的一部分到達出口孔 28，使氣體儘可能長時間滯留在容器46內而形成的從入口孔27流入容器46內的氣 體大部分在與無孔區域發生衝突後通過各貫通孔47a,因此氣體在容器內的滯留時間 變長。無孔區域48採用圖9的實施形態中例如與入口孔27和出口孔28的形狀大致 相同的範圍，但是也可以是比其更大的範圍。
該容器46和多孔板47構成氣體通路構成構件。也就是說，多孔板47的多個貫 通孔47a分別構成氣體通路。從入口孔27流入容器46內的氣體通過多孔板47的貫 通孔47a到達出口孔28的情況下，如果通過不同的貫通孔47a,其流線的方向和長度 也不相同。從氣體的時間差混合的觀點考慮，這可以說是不同的氣體通路。
在該氣體混合裝置45中，氣體在多孔板47靠入口孔一側的空間實現時間差混合， 通過多孔板的貫通孔47a後在出口孔一側的空間也進一步進行時間差混合。因此能夠 有效地抑制氣體的發熱量變動。
還有，該多孔板47也可以設置於圖4~圖8所示的氣體通路構件23、 33、 36、
42、 44中的氣體室24、 32、 38以及容器41的內部。如果這樣做，則在各氣體通路內
也能夠實現氣體的時間差混合。
圖11和圖12中，氣體混合裝置內的氣體的時間差混合的模擬結果以表示氣體的 滯留時間與累計氣體流量的關係曲線表示。在兩個圖中都是採用氣體通路構成構件使用容器的模式，橫軸表示容器內的氣體的滯留時間(分)，縱軸表示滯留的氣體的比 例。圖11的曲線表示氣體完全混合的狀態。也就是表示在氣體從入口流入容器內的 同時，與迄今為止在容器內存在的氣體一下子混合的狀態。這些圖表示容器容積為 40000 m3,流入的氣體的流量為280000NmVhr的條件下的模擬結果。
該曲線圖表示橫軸所示的規定時間從出口流出的氣體的比例，也就是相對於整個 容器的容積的比例。縱軸的l.O的數值表示整個容器的氣體容積。例如圖11中的橫軸 上的數值500~ 600分鐘(這表示流入容器後經過的時間、即滯留時間)這100分鐘 (用符號HI表示)從出口流出的氣體相對於整個容器的氣體的比例VI為約0.689 -約0.621 =約0.068 (約6.8% )。換句話說，流入容器內後從第500分鐘到第600分 鐘的時間滯留的氣體為整個容器內的氣體的約6.8%。可知流入容器後沒有經過100 分鐘(僅僅滯留0分鐘 100分鐘，用H2表示)的氣體約為0.176-0=約0.176,是 總體的約17.6% (用V2表示)，流入容器後從900分鐘~ 1000分鐘滯留(用H3表 示)的氣體約0.863-約0.834-約0.029,佔總體的約2.9% (用V3表示)。
從流入後不管經過時間如何，氣體與相同的比例混合的狀態、即在曲線圖上表示 的線為直線是理想的時間差混合。但是這是在現實中不存在的狀態。將圖11所示的 實現完全混合的狀態考慮為最佳的實現時間差混合的狀態是妥當的。
圖12表示出圖11的實現完全混合的狀態的曲線、以及表示以內裝圖9和圖10 所示的多孔板47的氣體混合裝置45為模式的氣體的時間差混合的模擬結果的曲線。 為了能夠與上述完全混合狀態對比，模擬將氣體流量和容器容積等條件設定為相同條 件的氣體的時間差混合。對於上述完全混合狀態用實線表示，使用內裝多孔板的氣體 混合裝置45的情況用虛線表示。在內裝多孔板的氣體混合裝置45的情況下，即時是 與完全混合狀態不一致也描畫出與其接近的曲線。也就是說，可以說實現了良好的時 間差混合。其結果表示，在該氣體混合裝置45中也實現了對氣體發熱量變動的有效 抑制。
圖13所示的氣體混合裝置49是在容器46內部保持間隔大致平行地配置兩片(也 可以是3片以上)多孔板47。因此容器46內部形成由多孔板47分隔的3個空間。與 圖9的氣體混合裝置45相比，在本氣體混合裝置49中，利用兩片多孔板47之間的 空間進一步進行時間差混合，因此能夠更加有效地抑制氣體的發熱量變動。還有，出 口孔28 —側的多孔板上也可以形成無孔區域28。
圖14表示另 一氣體混合裝置50。該氣體混合裝置50是將已有的燃氣輪機設備中 作為儲氣櫃使用的容器51改造為兼用作氣體發熱量變動抑制裝置的氣體混合裝置。 也就是說，在儲氣拒上分別形成入口孔27和出口孔28,分別在其上連接上遊側低發 熱量氣體供給配管3和下遊側低發熱量供給配管3,再在該儲氣櫃的內部與圖9的氣
體混合裝置45 —樣設置多孔板47。
儲氣櫃是監視氣體量平衡的裝置。所謂氣體量平衡監視裝置，是為了取得從上遊 側送來的低發熱量氣體的量與燃氣輪機所需要的消耗氣體量的平衡而設置的裝置。在 供給氣體量有變動或燃氣輪機的負載有變動的情況下，有必要取得氣體供給量與消耗 量之間的平衡。供給量過剩超過預想的量時，向系統外排放或釆取其他方法，供給量 不足時使燃氣輪機的負載減小或部分停止運行。
該氣體量平衡監視裝置具備上述容器51、設置為能夠將容器51的上端開口用密 封構件52a等氣密密封並且能夠在容器內上下移動的蓋構件52、以及例如在蓋構件 52上連接的調整用平衡錘52b。密封構件52a配設於蓋構件52與容器51的內圓柱面 之間的間隙中。藉助於蓋構件52的自重與上述平衡錘52b的重量以及大氣壓的向下 壓力的總和與容器51的內壓產生的向上推力的平衡在容器內上下移動。因此蓋構件 52相應於低發熱量氣體的供給量與消耗量之間的平衡的變化而上下移動。採取一邊監 視該蓋構件52的上下移動一邊將氣體向系統外放出或減小燃氣輪機的負荷等措施。 將該儲氣櫃兼用為低發熱量氣體的時間差混合用的氣體混合裝置50。
如上所述，蓋構件52上下移動，因此將多孔板47的高度做得低以便不妨礙該上 下移動的蓋構件52。因此在蓋構件52上升時多孔板47的上端與蓋構件52之間形成 空間51a，該空間51a也可以認為是多個氣體通路中的一個。在該氣體混合裝置50中， 也由於與對圖9的氣體混合裝置45的說明相同的作用能夠實現良好的時間差混合， 氣體發熱量的變動能夠得到抑制。
圖15表示與圖9和圖10的氣體混合裝置45相同的，作為內裝多孔板47的氣體 通路構成構件的容器46。但是在該容器46的入口孔27和低發熱量氣體供給配管3之 間，安裝有與低發熱量氣體供給配管3連接的從水平方向向上方傾斜的傾斜管53。偏 離水平線的傾斜角度ct沒有限定。這樣做使得向容器46內流入的氣體的流入方向偏 離出口孔28的位置。通過使該傾斜管53能夠在低發熱量氣體供給配管3和容器46 上裝卸，能夠替換為具有不同傾斜角度的傾斜管。在使用沒有形成無孔區域48(整個 面上均句形成貫通孔47a)的多孔板的情況下，該傾斜管53的使用能夠使流入氣體容 器46內的流路方向遠離出口孔28的位置，因此是理想的。
該傾斜管53不是只設置於內裝多孔板47的氣體混合裝置。例如也可以通過在構 成圖4~圖8所示的入口構件的配管29上連接，使得出口孔28偏離氣體通路的入口 孔27的中心軸的延長線，在這種情況下，傾斜管53的方向和偏離入口孔中心軸的傾
斜角度只要選擇對該氣體通路合適的即可。
圖16表示與圖M所示的一樣利用已有的儲氣櫃的氣體混合裝置50，但是在容器 51的入口孔27與低發熱量氣體供給配管3之間配設改變氣體的流路方向用的氣體流
路裝置54。氣體混合裝置50原來發揮使流入其內部的氣體實現時間差混合的作用， 但是可以相應於容器51的蓋構件52的上下運動，利用氣體流入裝置54改變氣體流 動的狀態，能夠進一步提高均勾混合效果。
如果也同時參照圖17,就可以清楚了解到，該氣體流入裝置54具有配設於容器 的入口孔27與低發熱量氣體供給配管3之間的罩殼55、上下保持間隔容納於該罩殼 55內部的多片可變百葉窗板56。各可變百葉窗板56大致水平配置，其轉動軸56a突 出於罩殼55的外部。利用電動機、油壓馬達、空壓汽缸、油壓汽缸等公知的手段能 夠使該轉動軸56a的突出部分轉動，使百葉窗板56上下搖動。 一旦使百葉窗板56在 上下方向搖動，就能夠與其相應改變氣體的流路方向。設置的百葉窗板的數量也不限 制，可以是一片也可以是多片。
又如圖17所示，在向罩殼55外部突出的轉動軸56a上設置傾斜方向指示器56b, 可以從氣體流入裝置54的外部顯示百葉窗板56的傾斜方向還有氣體流入方向。又可 以就該百葉窗板56的傾斜方向，利用未圖示的檢測器進行檢測，將其檢測信號發送 到控制裝置5，根據該信號，在未圖示的遠距離顯示裝置上進行顯示。又可以在罩殼 55上形成透視窗，以便能夠從外部確認百葉窗板56的傾斜方向。
如上所述，在相應於蓋構件52的上下移動改變氣體的流動情況時，將該蓋構件 52的位置信號輸入例如控制裝置5,根據該位置信號能夠選擇最合適的氣體流路方向。 例如如果蓋構件52上升，則為了進一步使氣體流入方向向上方傾斜，也可以向上方 搖動百葉窗板56,使其偏離水平方向的仰角變大。如果蓋構件52下降，則為了使氣 體流入方向比現在的方向更向下方傾斜，也可以搖動百葉窗板56使其偏離水平方向 的仰角變小。
如上所述，在氣體混合裝置的上遊側和下遊側的低發熱量氣體供給配管3分別配 置入口發熱量計8和出口發熱量計9(參照圖1)。各發熱量計8、 9連續對氣體發熱 量進行測量，因此能夠檢測出上遊側和下遊側的低發熱量氣體併給配管3中的發熱量 變動。控制裝置5由於在其中輸入表示上遊側和下遊側各自的氣體發熱量變動的信號， 因此能夠將它們加以對比以便檢測出氣體混合裝置的發熱量變動抑制效果的大小。因 此利用該控制裝置5能夠計算出發熱量變動抑制水平的設定值和檢測值之間的偏差， 控制氣體流入裝置54的氣體流入角度(百葉窗板56的傾斜角度)，以便消除這一偏差。
該氣體流入裝置54不限於內部容積變動式的氣體混合裝置50,也可以使用於頂 板不上下移動的容積固定型的氣體混合裝置10、 31、 36、 40、 43、 45、 49。而且藉助 於上述控制裝置5—邊使百葉窗板56的傾斜角度改變， 一邊利用該發熱量計8、 9連 續進行發熱量測量，能夠監視發熱量變動抑制效果。這樣一來，就能夠根據時間差混合了解到最佳的百葉窗板5 6傾斜角度。
圖16的氣體流入裝置54在設置於容器外的罩殼55的內部收容可變百葉窗板56， 並不限於這樣的結構。例如也可以不設置罩殼，而在接近容器內的入口的位置上設置 可變百葉窗板56以便能夠從容器外部進行搖動驅動。
在圖18所示的容器51的圓周壁(也可以是容器底部)上形成兩個(也可以是三 個以上)入口孔27和兩個出口孔28 (也可以是三個以上)。作為連接各入口孔27與 低發熱量供給配管3的入口構件，配設具有從低發熱量氣體供給配管3向各入口孔27 分叉的分叉管57a的配管57、以及在上述設置於上述分叉管57a上的流量調整閥(或 截止閥)59。而且，作為連接各出口孔28與低發熱量氣體供給配管3的出口構件， 配設具有從各出口孔27匯合連接為低發熱量氣體供給配管3的分叉管58a的配管58、 以及設置於該分叉管58a上的流量調整閥59。還可以是，出口孔28隻在一個上形成， 只有入口孔27可以形成多個。
可以利用上述控制裝置5適當選擇入口側的流量調整閥59進行開閉，或對流量 進行調節，使流入容器51內的氣體的流入位置發生改變，使氣體流入位置上的氣體 流量發生改變。這樣，控制裝置5進行控制以使容器51內的氣流的狀態最佳化。這 種最佳狀態以基於許多操作數據作成的數據組為基準，可以使用對於類似的搡作狀況 (氣體發熱量、氣體流量、氣體成分、容器內滯留時間等)最合適的數據組。例如利 用控制裝置5計算出發熱量變動抑制水平的設定值與基於兩個發熱量計8、 9的檢測 值的實測變動抑制水平之差，進行流量調節並改變氣體流進入位置以便消除該偏差 (使均勻的時間差混合效果為最大)。
又，如果利用上述控制裝置5對出口側的流量閥59的操作與入口側的流量閥59 的搡作同步進行，則與只對入口側的流量調整閥59進行控制相比，對於氣體的時間 差混合能夠實現更理想的氣流狀態。還有，也可以將分叉的入口側配管57與上述傾 斜管53和氣體流路裝置54加以組合。
圖19所示的氣體混合裝置60與圖9的氣體混合裝置45同樣具備內裝多孔板47 的容器46。而且配設連接不活潑氣體供給配管61的配管62作為將入口孔27與低發 熱量氣體供給配管3加以連接的入口構件。不活潑氣體供給配管61是用於將使低發 熱量氣體減少發熱量用的不活潑氣體投入容器內的配管。在上述配管62的內部插入 並連接不活潑氣體供給配管61,形成其前端開放使不活潑氣體能夠混入低發熱量氣體 的氣流中的結構。因此，這種配管62形成為雙重管。不活潑氣體的流速採用比低發 熱量氣體的流速低的速度，這從提高混合性能的考慮出發是理想的。藉助於以上所述 的結構，不活潑氣體以和低發熱量氣體相同的流入方向進入容器內，能夠防止不活潑 氣體在低發熱量氣體中分布不均勻的情況發生。
圖1所示的低發熱量氣體供給配管3上，在其氣體混合裝置10的下遊側設置不 活潑氣體等稀釋氣體提供用的稀釋氣體供給配管4。其目的是，如上所述利用氣體混
合裝置抑制其氣體發熱量變動之後的低發熱量氣體的平均發熱量值要超過燃氣輪機 固有的允許發熱量值範圍的情況下，利用稀釋氣體使發熱量值降低。但是如果將使上 述平均發熱量值降低所需要的稀釋氣體事先投入氣體混合裝置10，則利用上述稀釋氣 體供給配管4進行的發熱量控制會得到簡化或不再需要，因此是有利的。
例如根據入口發熱量計8 (參照圖1)的檢測結果計算入口側的低發熱量氣體的
平均發熱量值，在該平均發熱量值超過燃氣輪機固有的允許發熱量值範圍的情況下，
在容器46內投入使發熱量值下降到允許範圍內所需要的稀釋氣體。又，在入口側的 低發熱量氣體的平均發熱量值急劇上升時，在容器46內投入使其與該時刻的出口側 的平均發熱量值大致相等所需要的數量的稀釋氣體。
為了向容器46內提供不活潑氣體，不限於圖19所示的結構。例如也可以與低發 熱量氣體供給配管3無關地，將不活潑氣體供給配管61單獨地直接連接於容器46。 而且不活紱氣體供給配管61的設置對象不限定於內裝多孔板47的氣體混合裝置(參 照圖9、圖13~圖19)。例如也可以使用於圖4-圖8所示的氣體混合裝置。
作為投入如上所述的氣體混合裝置的不活潑氣體，最好是回收使用高爐法以及 FINEX法或COREX法等直接還原煉鐵方法使用氧氣的制氧廠放出的廢棄氮氣以及與 制氧廠並設的制氮廠排出的還有微量氧的廢棄氮氣。由於回收使用大量排氣的氮氣， 操作成本變得非常低廉。
FINEX法或COREX法等直接還原煉鐵方法的情況下，使用氧氣作為還原劑，因 此必須設置大量製造氧氣的制氧廠。在高爐法中也使用氧氣，因此也使用制氧廠，雖 然規模上存在差別。制氧廠是從空氣中分離氮氣製造氧氣，分離氧氣之後的排氣通常 作為廢棄氮氣放入大氣中。另一方面，在制氧廠並設制氮廠生產高純度氮氣的情況也 很多，但是即時在這種情況下，也是將含有微量氧氣的氮氣作為廢棄氮氣排放到大氣 中。這樣的廢棄氮氣是氮氣具有95 - 98體積％左右，而且具有氧氣2~5%左右，從 低發熱量氣體的可燃極限的觀點考慮也是極其安全的稀釋氣體。當然也可以使用精製 到高純度的氮氣。
將以上說明的傾斜管53、氣體流入裝置54、以及不活潑氣體供給配管61分別組
合到氣體混合裝置中的裝置也包含在這裡所說的氣體發熱量變動抑制裝置中。
圖20-圖24中，例示了在低發熱量氣體供給設備1中，將上述氣體混合裝置連 接於低發熱量氣體供給配管3上時的各種配管的狀態。但是這些配管不限於這些圖中 所示的範圍。
在圖20中，表示出相對於低發熱量氣體供給配管3,換句話說，並列設置的混合
裝置50，換句話說，在低發熱量氣體供給配管3上附設的旁通配管上設置的氣體混合 裝置50。這種氣體混合裝置50是將已有的低發熱量氣體供給設備上設置的儲氣櫃作 微小的結構變更，以兼用作氣體發熱量變動抑制裝置的裝置。因此圖14和圖16所示 的內部容積變動式氣體混合裝置50能夠如圖20所示合適地配置。在這種情況下，出 口孔28形成於容器51的底部的大致中央，因此容器51的內部的多孔板配設於偏離 容器51的中心軸向若干入口孔27靠近的位置上。
已有的低發熱量氣體供給設備上配置的儲氣櫃只利用一根連通管(相當於圖20 中符號63所示的出口配管)與低發熱量氣體供給配管3連接。這一根連通管兼作出 入口。儲氣櫃只要能夠謀求低發熱量氣體供給配管內的供需平衡即可，因此只要用一 根連通管與低發熱量氣體供給配管連通即可。
如圖20所示，在容器51的出口構件12上連接作為出口配管的上述連通管63, 該出口配管63之外新與低發熱量氣體供給配管3連通的上遊側入口配管64連接於容 器51的入口構件U上。上遊側入口配管64與出口配管63構成上述旁通配管。該上 遊側入口配管64連接於與低發熱量氣體供給配管3的出口配管63的連接部上遊側。 該上遊側入口配管64上設置作為將低發熱量氣體送入容器51的氣體壓送裝置的風扇 65。因此，所提供的低發熱量氣體的一部分通過上遊側入口配管64流入容器51,在 容器51內，低發熱量氣體實現時間差混合，相同量的氣體通過上述出口配管63從容 器51返回低發熱量氣體供給配管3。上遊側入口配管64由於連接於低發熱量氣體供 給配管3的比出口配管63更靠上遊的一側，藉助於考慮壓力損失的配管設計，可以 省略上述風扇65。這對於圖21和圖23所示的上遊側入口配管64也相同。
圖21表示借用可以作為發熱量變動抑制手段使用的另一氣體量平衡監視裝置的 氣體混合裝置66。該氣體混合裝置66作為氣體量平衡監視裝置採用更加經濟的結構， 具有入口構件11和出口構件12分別利用上遊側入口配管64和出口配管(連通管) 63與低發熱量氣體供給配管3連接的形成氣密結構的容器67。該容器67中內裝未圖 示的多孔板，而且設置壓力檢測裝置68,經常對容器67的內壓進行監視。控制裝置 5在檢測壓力達到上限區域時輸出使設備內的氣體消耗量增加的指令，取得氣體的供 需平衡。其他配管的結構與圖20所示的相同，因此其說明省略。藉助於該氣體混合 裝置66,也能夠對低發熱量氣體供給配管3向燃氣輪機提供的低發熱量氣體的一部分， 抑制其發熱量變動。
圖22也表示對低發熱量氣體供給配管3並列設置的氣體混合裝置50。如圖所示， 在容器51的入口構件11以及出口構件12和低發熱量氣體供給配管3之間，分別連 接入口配管69和出口配管63。但是，該入口配管69連接於低發熱量氣體供給配管3 與出口配管63的連接部的下遊側。因此將該入口配管69稱為下遊側入口配管69。在
該下遊側入口配管69上設置將低發熱量氣體送入容器51的風扇65。
如果採用這樣的結構，下遊側入口配管69即使是連接於低發熱量氣體供給配管3 的與出口配管63的連接部的下遊側，低發熱量氣體也能夠利用風扇65通過下遊側入 口配管69向容器51內輸送，經過時間差混合後從出口構件12流出到出口配管63。 也就是說，發熱量變動受到抑制的低發熱量氣體的一部分由於進行循環，能夠實現有 效的時間差混合。而且上述下遊側入口配管69越長越是能夠在容器51內進行更長時 間的時間差混合。
圖23也表示相對於低發熱量氣體供給配管3並列設置的氣體混合裝置50。如圖 所示，在容器51與低發熱量氣體供給配管3之間，連接出口配管63和具備風扇65 的上遊側入口配管64。也就是說，在容器51的入口構件11上連接上遊側入口配管 64，在出口構件12上連接出口配管63。但是在該容器51上還形成入口構件70,在 該入口構件70上連接下遊側入口配管69。下遊側入口配管69連接於低發熱量氣體供 給配管3的與出口配管63的連接部的下遊側。在該下遊側入口配管69上設置將低發 熱量氣體送入容器51的風扇65。如圖所示，上遊側入口配管64和下遊側入口配管 69的與容器51的連接位置(入口構件11、 70)相互接近。
如果釆取這種結構，將低發熱量氣體的一部分從低發熱量氣體供給配管3的上遊 側通過上遊側入口配管64向容器51壓送，同時將低發熱量氣體的一部分從低發熱量 氣體供給配管3的下遊側通過下遊側入口配管69向容器51壓送，進行時間差混合後 從出口構件12向出口配管63流出。也就是說，發熱量變動受到抑制的低發熱量氣體 的一部分由於發生循環，在容器51內能夠實現長時間的時間差混合。下遊側入口配 管69的長度越長，則進行時間差混合的氣體的滯留時間越長，越是能夠實現理想的 時間差混合。所述下遊側入口配管69從低發熱量氣體供給配管3的下遊側連接到容 器51的入口構件70上，但是也可以取代該下遊側入口配管69,連接從低發熱量氣體 供給配管3連接到低發熱量氣體供給配管3的與上遊側入口配管64的連接部的上遊 惻的返回配管。
如圖20~圖23所示的，將氣體混合裝置連接於低發熱量氣體供給設備1的配管 的形態對於利用已有的儲氣櫃的氣體混合裝置50、 66是合適的，也可以使用於此外 的上述氣體混合裝置。
圖24所示的氣體混合裝置45的容器46具有一個出口構件12和兩種入口構件11、 70。在一個入口構件11上連接上遊側低發熱量氣體供給配管3,在出口構件12上連 接下遊側低發熱量氣體供給配管3,而且在另一入口構件70上連接與下遊側低發熱量 氣體供給配管3連接的返回配管71。兩個入口構件12、 70形成於相互靠近的位置上。 返回配管71上設置將低發熱量氣體送入容器46用的風扇65。
如果釆用這樣的結構，則用容器46抑制發熱量變動的低發熱量氣體的一部分再 度返回容器46進行時間差混合，因此能夠實現更理想的時間差混合。返回配管71的 長度越長，則進行時間差混合的氣體的滯留時間越長。上述返回配管71從低發熱量 氣體供給配管3的下遊側連接到容器46的入口構件70，但是也可以從下遊側連接到 低發熱量氣體供給配管3的比容器46上遊的一側。
圖24所示的將氣體混合裝置連接於低發熱量氣體供給設備1的形態，對於圖9 和圖10所示的氣體混合裝置45是合適的，但是也可以使用於此外的上述氣體混合裝 置。
圖25表示鍋爐設備。該鍋爐設備中設置鍋爐73、以及將作為燃料的低發熱量氣 體提供給該鍋爐73用的低發熱量氣體供給設備72。上述鍋爐73使氣體在燃燒器中燃 燒發生蒸汽，將其用於發電，或將發生的蒸汽使用於其他用途。
該低發熱量氣體供給設備72是從圖1所示的低發熱量氣體供給設備1中去除氣 體混合裝置10的下遊側的低發熱量氣體供給配管3以及混合氣體供給配管14上設置 的設備得到的設備。也就是說，圖25所示的低發熱量氣體供給設備72具備將直接還 原鐵設備S發生的低發熱量氣體作為燃料提供給鍋爐73的低發熱量氣體供給配管74。 該低發熱量氣體供給配管74上設置對直接還原鐵設備S送來的低發熱量氣體進行除 塵用的集塵裝置7、暫時貯存低發熱量氣體用的氣體混合裝置10、在氣體混合裝置10 的上遊側和下遊側檢測低發熱量氣體的發熱量用的發熱量檢測裝置8、 9以及對低發 熱量氣體的供給量進行測量用的流量計75。對於與圖1所示的低發熱量氣體供給設備 l的設備、配管相同的設備、配管標以相同的符號並省略其詳細說明。
作為該鍋爐用的低發熱量氣體供給設備72上設置的氣體混合裝置，不限於使用 圖4所示的氣體混合裝置10,也可以使用已經敘述過的全部氣體混合裝置。該低發熱 量氣體供給設備72上沒有設置稀釋氣體供給設備。這是因為，對於鍋爐來說利用氣 體混合裝置抑制發熱量變動本身由於能夠得到穩定的輸出，因此是所希望的，但是上 述低發熱量氣體的發熱量變動造成的發熱量值的上升並不會造成大的問題。
在圖25中，作為低發熱量氣體供給設備72的低發熱量氣體供給對象的燃燒設備 只設置鍋爐73。但是並不限定於這樣的結構。也可以與鍋爐73 —起設置燃氣輪機2 (圖l),又可以一起設置其他燃燒設備。例如在並設圖l所示的燃氣輪機2與鍋爐 73的情況下，也可以在圖1的低發熱量氣體供給配管3的發熱量計9與流量計13之 間的部分連接為使得從圖25中的發熱量計9的下遊側到鍋爐73的低發熱量氣體供給 配管74分叉。
在以上說明的實施形態中，作為燃燒設備的例子例示了燃氣輪機和鍋爐，但是本 發明的燃燒設備並不限定於燃氣輪機或鍋爐。在這裡說明的氣體發熱量變動抑制裝置
和低發熱量氣體供給設備也可以使用於其他燃燒設備、例如加熱爐、焚燒爐等。
在上述說明中，例示了對低發熱量氣體的發熱量變動進行抑制之後利用稀釋氣體 降低發熱量值的結構，但是本發明的燃料氣體供給設備中不僅具備稀釋氣體供給設 備，也可以取而代之，或在具備稀釋氣體供給設備同時具備增熱氣體供給設備。要而 言之，在這裡敘述的燃料氣體供給設備，其特徵在於，具備以上述實施形態例示的氣 體發熱量變動抑制裝置(氣體混合裝置)。還有，所謂增熱氣體供給設備是為了在燃 氣輪機或鍋爐等燃燒設備的氣體特性容許變動範圍內進行調整，能夠防止燃料氣體的 發熱量值下降的，在燃料氣體中混合中、高發熱量的氣體的設備。作為中、高發熱量 氣體，有例如天然氣和煉焦爐氣體(COG)等。
在以上說明的實施形態中，使用的低發熱量氣體以直接還原煉鐵法發生的副產品 氣體為例進行了說明，但是並不限於此。作為低發熱量氣體有例如高爐瓦斯(BFG)、 轉爐氣體(LDG)、煤層中包含的煤層氣體(Coalmine gas,簡稱CMG)、熔融還原 煉鐵法發生的副產品氣體、氣體液化(Gas-to-Liquid，簡稱GTL )工藝中發生的尾氣 (Tail gas)、從油砂中精製油的工藝中伴隨發生的副產品氣體、使用等離子體的垃圾 焚燒中發生的氣體、包含生垃圾的一般廢棄物在其掩埋地發酵、分解的過程中產生的 甲烷氣體(Landfill gas)、以及其他類似的原料發生化學反應時伴隨發生的副產品氣 體等低發熱量氣體。當然作為低發熱量氣體，不用說單獨使用上述氣體，也包含將兩 種以上的氣體適當的混合使用的情況、以及在上述低發熱量氣體中混合中、高發熱量 氣體，結果其發熱量低於約12MJ/Nn^的氣體。 工業應用性
如果採用本發明，在將像工藝副產品氣體那樣發熱量會發生變動的低發熱量氣體 作為燃料氣體提供給燃氣輪機等燃燒設備的情況下，能夠抑制低發熱量氣體的發熱量 變動，因此容易有效地利用稀釋氣體使發熱量減少或利用增熱氣體使發熱量增加。而 且有時候不需要利用稀釋氣體使發熱量減少或利用增熱氣體使發熱量增加。而且，也 可以利用已有的儲氣櫃構築抑制氣體發熱量變動的裝置。
權利要求
1.一種氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，具備將氣體作為燃料提供給燃燒設備用的燃料氣體供給通路上配設的，將燃料氣體加以混合用的氣體混合裝置，該氣體混合裝置具備具有多條氣體通路的氣體通路構成構件、燃料氣體從所述燃料氣體供給通路流入氣體通路構成構件內用的入口構件、以及獨立於該入口構件形成的，燃料氣體從氣體通路構成構件向燃料氣體供給通路流出用的出口構件，而且形成從所述入口構件連續流入的氣體能夠分別保持時間差地通過氣體通路構成構件的多條氣體通路後合流，從所述出口構件流出的結構。
2. 根據權利要求l所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於， 所述氣體通路構成構件由其內部形成多個構成所述氣體通路的氣體室的第l容器構成，各氣體室具有氣體入口和氣體出口，所述入口構件從燃料氣體供給通路分叉，連接於各氣體室的氣體入口， 所述出口構件從各氣體室的氣體出口開始匯合後連接於燃料氣體供給通路， 入口構件的各分叉部分上配置能夠改變氣體流量的氣體流量調整裝置。
3. 根據權利要求l所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於， 所述氣體通路構成構件由其內部形成多個構成所述氣體通路的氣體室的第1容器構成，各氣體室具有氣體入口和氣體出口，所述入口構件從燃料氣體供給通路分叉，連接於各氣體室的氣體入口 ，所述出口構件從各氣體室的氣體出口開始匯合後連接於燃料氣體供給通路，所述多個氣體室形成容積各不相同的結構。
4. 根據權利要求l所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於， 所述氣體通路構成構件具備構成所述氣體通路的多個第2容器， 各第2容器具有氣體入口和氣體出口，所述入口構件從燃料氣體供給通路分叉，連接於第2容器的氣體入口， 所述出口構件從各第2容器的氣體出口開始匯合後連接於燃料氣體供給通路， 入口構件的各分叉部分上分別配置能夠改變氣體流量的氣體流量調整裝置。
5. 根據權利要求l所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於， 所述氣體通路構成構件具備多個構成所述氣體通路的第2容器， 各第2容器具有氣體入口和氣體出口，所述入口構件從燃料氣體供給通路分叉，連接於各第2容器的氣體入口 ， 所述出口構件從各第2容器的氣體出口開始匯合後連接於燃料氣體供給通路， 所述多個第2容器形成容積各不相同的結構。
6. 根據權利要求l所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，所述氣體通路構成構件由其內部具備形成多個構成所述氣體通路的貫通孔的多孔板的第3容器構成，第3容器上配設所述入口構件和出口構件，所述多孔板配置得將第3容器的內部分割為入口構件側的空間和出口構件側的空間。
7. 根據權利要求6所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，保持間隔配 置多片所述多孔板。
8. 根據權利要求6所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，在所述多孔 板上，在與向著第3容器的內部的所述入口構件的氣體流路中心軸交叉的多孔板的部 分及其近旁以外的範圍形成所述貫通孔。
9. 根據權利要求2~5中的任一項所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於， 所述氣體出口形成於偏離氣體入口的中心軸的延長線的位置上。
10. 根據權利要求2-5中的任一項所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，包含設置於所述氣體入口上的氣體流入裝置，該氣體流入裝置形成能夠改變燃料氣體流入所述氣體通路構成構件的氣體通路 內的流入角度的結構。
11. 根據權利要求6所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於， 包含在所述入口構件與第3容器內的入口構件近旁中的一方設置的氣體流入裝置，該氣體流入裝置形成能夠改變燃料氣體流入所述第3容器內的流入角度的結構。
12. 根據權利要求10或ll所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，所述 氣體流入裝置具有可變百葉窗板，該可變百葉窗板是安裝為可搖動，能夠從外部改變 其傾斜角度的至少一片百葉窗板。
13. 根據權利要求6所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，配設多個所 述入口構件，形成能夠從所述入口構件中選擇切換使燃料氣體流入第3容器內的入口 構件的結構。
14. 根據權利要求13所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，形成多個 所述出口構件，形成能夠與所述入口構件的切換同步，選擇切換使燃料氣體向容器外 流出的出口構件的結構。
15. 根據權利要求6所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，形成多個所 述入口構件，在各入口構件上設置流量調整裝置，形成能夠改變通過各入口構件流通 的氣體的流量的結構。
16. 根據權利要求l所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，包含與所述氣體通路構成構件連接的，使不活潑氣體流入氣體通路構成構件內用的不活潑氣體供 給通路。
17. 根據權利要求l所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，包含與所述 入口構件連接的，使不活潑氣體流入氣體通路構成構件內用的不活潑氣體供給通路。
18. 根據權利要求16或17所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，所述 不活潑氣體是回收從制氧工廠和制氮工廠中的至少一種工廠排出的廢棄的氮氣得到 的產品。
19. 根據權利要求l所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，在所述氣體 混合裝置內設置對氣體進行攪拌用的攪拌裝置。
20. 根據權利要求l所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，包含 在連接於所述入口構件上的燃料氣體供給通路以及入口構件中的一方設置的，對燃料氣體的氣體發熱量值進行測定用的入口氣體發熱量測量裝置、以及在連接於所述出口構件上的燃料氣體供給通路以及出口構件中的一方設置的，對 燃料氣體的氣體發熱量值進行測定用的出口氣體發熱量測量裝置。
21. 根據權利要求20所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，包含根據 所述入口氣體發熱量測量裝置以及出口氣體發熱量測量裝置的測量值，將流入氣體通 路構成構件的氣體的發熱量變動與從氣體通路構成構件排出的氣體的發熱量變動加 以對比，根據該對比結果進行使流入氣體通路構成構件內的氣體流入量改變的控制的 控制裝置。
22. 根據權利要求20所述的氣體發熱量變動抑制裝置，其特徵在於，包含根據 所述入口氣體發熱量測量裝置以及出口氣體發熱量測量裝置的測量值，將流入氣體通 路構成構件的氣體的發熱量變動與從氣體通路構成構件排出的氣體的發熱量變動加 以對比，根據該對比結果進行使流入氣體通路構成構件內的氣體流入方向改變的控制 的控制裝置。
23. —種燃料氣體供給設備，其特徵在於，料氣體供給通路提供的燃料氣體的發熱量變動用的氣體發熱量變動抑制裝置， 該氣體發熱量變動抑制裝置是權利要求l-22中的任一項所述的氣體發熱量變動 抑制裝置。
24. 根據權利要求23所述的燃料氣體供給設備，其特徵在於，還包含所述氣體發 熱量變動抑制裝置中的在氣體混合裝置的出口構件與燃料氣體供給通路之間連接的出口通路、以及 氣體混合裝置的入口構件與燃料氣體供給通路中的所述出口通路的連接點的上 遊側之間連接的上遊側入口通路。
25. 根據權利要求23或24所述的燃料氣體供給設備，其特徵在於，還包含所述 氣體發熱量變動抑制裝置中的在氣體混合裝置的出口構件與燃料氣體供給通路之間連接的出口通路、 氣體混合裝置的入口構件與燃料氣體供給通路中的所述出口通路的連接點的下 遊側之間連接的下遊側入口通路、以及在該下遊側入口通路上設置的，向氣體混合裝置壓送燃料氣體的氣體壓送裝置。
26. 根據權利要求23所述的燃料氣體供給設備，其特徵在於，還包含所述氣體發 熱量變動抑制裝置中的在氣體混合裝置的出口構件與燃料氣體供給通路之間連接的出口通路、氣體混合裝置的入口構件與燃料氣體供給通路中的所述出口通路的連接點的上 遊側之間連接的上遊側入口通路、在燃料氣體供給通路上的所述出口通路的連接點的下遊側與燃料氣體供給通路 上的所述上遊側入口通路的連接點的上遊側之間連接的返回通路、以及在所述返回通路上設置的，向上遊側燃料氣體供給通路壓送燃料氣體的氣體壓送 裝置。
27. 根據權利要求23所述的燃料氣體供給設備，其特徵在於， 所述氣體發熱量變動抑制裝置中的 氣體混合裝置具有兩種入口構件，在氣體混合裝置的出口構件上連接下遊側的燃料氣體供給通路， 在氣體混合裝置的一個入口構件上連接上遊側的燃料氣體供給通路， 還包含在氣體混合裝置的另一個入口構件與下遊側的燃料氣體供給通路之間連 接的返回通路、以及在該返回通路上設置的，向氣體混合裝置壓送燃料氣體的氣體壓送裝置。
28. 根據權利要求23所述的燃料氣體供給設備，其特徵在於， 所述氣體發熱量變動抑制裝置中的氣體混合裝置的出口構件上連接下遊側的燃料氣體供給通路， 氣體混合裝置的一個入口構件上連接上遊側的燃料氣體供給通路， 還包含在氣體混合裝置上遊側的燃料氣體供給通路與氣體混合裝置的下遊側的燃料氣體供給通路之間連接的返回通路、以及在該返回通路上設置的，從燃料氣體供給通路的下遊側向上遊側壓送燃料氣體的氣體壓送裝置。
29. —種燃氣輪機設備，其特徵在於，具備所述燃燒設備以及將氣體作為燃料提供給該燃燒設備用的燃料氣體供給設備，所述燃燒設備是燃氣輪機，所述燃料氣體供給設備是權利要求23-28中的任一項所述的燃料氣體供給設備。
30. —種鍋爐設備，其特徵在於，具備所述燃燒設備以及將氣體作為燃料提供給該燃燒設備用的燃料氣體供給設備，所述燃燒設備是使氣體在燃燒器中燃燒的鍋爐，所述燃料氣體供給設備是權利要求23 28中的任一項所述的燃料氣體供給設備。
全文摘要
本發明提供能夠對燃料氣體抑制其發熱量變動，將其作為穩定的燃料提供的氣體發熱量變動抑制裝置。這種氣體發熱量變動抑制裝置具備將低發熱量氣體作為燃料氣體提供給燃氣輪機(2)等燃燒設備用的低發熱量氣體供給配管(3)上配設的，將低發熱量氣體加以混合用的氣體混合裝置(10)，該氣體混合裝置(10)具備具有多條氣體通路的氣體通路構成構件(23)、氣體從低發熱量氣體供給配管(3)流入氣體通路構成構件(23)用的入口構件(11)、以及氣體從氣體通路構成構件(23)向低發熱量氣體供給配管(3)流出用的出口構件(12)，而且該氣體混合裝置(10)形成從入口構件(11)連續流入的氣體能夠分別保持時間差地通過氣體通路構成構件(23)的多條氣體通路後合流，從出口構件(12)流出的結構。
文檔編號F23K5/14GK101107434SQ20058004706
公開日2008年1月16日 申請日期2005年1月26日 優先權日2005年1月26日
發明者佐香正明, 原田英一, 大田秀明, 廣川雅俊, 藤崎悠二郎, 野中嘉治 申請人:川崎重工業株式會社