燃料ガス制御弁のダスト除去装置
【課題】発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって、ダストの付着、堆積によって発生する燃料ガス制御弁の作動不良および固着を確実に防止すること。
【解決手段】燃料ガスの経路となる弁箱５３の内部に形成された上流空間ＵＳと下流空間ＤＳとの間の導通状態を、弁箱５３に対してスライド移動自在な弁棒５７に固定されてこの弁棒５７のスライド移動に伴い往復直線運動をする弁体５６の弁座５５に対する開閉によって制御する構造を基本とし、上流および下流の空間を形成する弁箱５３の弁棒５７と対面する端面にガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）を形成し、このガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）から燃料ガスを噴射し、弁箱５３と弁棒５７との対面箇所に付着し堆積するダストを除去できるようにした。
【解決手段】燃料ガスの経路となる弁箱５３の内部に形成された上流空間ＵＳと下流空間ＤＳとの間の導通状態を、弁箱５３に対してスライド移動自在な弁棒５７に固定されてこの弁棒５７のスライド移動に伴い往復直線運動をする弁体５６の弁座５５に対する開閉によって制御する構造を基本とし、上流および下流の空間を形成する弁箱５３の弁棒５７と対面する端面にガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）を形成し、このガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）から燃料ガスを噴射し、弁箱５３と弁棒５７との対面箇所に付着し堆積するダストを除去できるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガス制御弁にダストが付着することにより発生する同制御弁の作動不良および固着を防止するためのダスト除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスの供給経路には、燃料ガス制御弁が設置されることがある。
【０００３】
一例として、製鉄所副生ガスを使用する高炉ガス焚き発電設備では、燃料ガスを所定の発熱量とするために、高発熱量を有する混合ガスで高炉ガスを増熱して燃料ガス圧縮機へ供給している。このようなシステムでは、高炉ガスに対する混合ガスの混合の割合を制御するために、混合ガスの供給経路に燃料ガス制御弁が設置される。
【０００４】
製鉄所副生ガスは、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）と比べて、ダスト（不純物）を多く含んでいる。このため、上記発電設備では、燃料ガス圧縮機の上流側に電気集塵装置を設置して発電設備を保護しているものの、混合ガス用の燃料ガス制御弁には生の混合ガスが導かれる。その結果、燃料ガス制御弁の内部にダストが付着して堆積し、作動不良を起こすことがある。燃料ガス制御弁に作動不良が発生すると、燃料ガスの発熱量が規定値を逸脱し、各種の不都合をもたらす。例えば、燃料ガス制御弁が完全に開放しきらない場合には、混合ガスの流量が不足して、発電ユニットの出力が低下してしまう。また、燃料ガス制御弁が完全に固着してしまったような場合には、ユニットトリップに至る場合さえ想定される。
【０００５】
そこで、燃料ガス制御弁の使用に際しては、その内部に付着するダストを定期的にまたは必要に応じて除去する必要がある。この場合、燃料ガスは有毒な一酸化炭素を含んでいるために、発電ユニットの運転中に堆積したダストを掃除し除去することは極めて困難である。その一方で、定期点検時にのみ堆積したダストの掃除をする運用は、時宜にダストを除去できなかったり、定期点検のための労力が増大したりするので、あまり望ましい運用とは云えない。あるいは、混合ガスの経路中、燃料ガス制御弁の上流側に電気集塵装置を設置するという方策も考えられるが、プラント設備の追加となるため、設置スペース上の観点および経済上の観点から望ましくない。
【０００６】
このようなことから、燃料ガス制御弁においては、発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって内部に付着するダストを除去する技術の実現が望まれている。この出願の出願人は、こうした観点から特許調査を実施し、特許文献１〜４に掲げる文献を見出した。
【０００７】
特許文献１に記載されている技術は、上下動する弁体にスクレーパを取り付けておき、オリフィス出口付近に付着するダストを弁体の上下動に伴いスクレーパによって掻き取る、というものである。
【０００８】
また、特許文献２に記載されている技術は、弁体に付着するダストを、弁体を大きく駆動動作させることにより除去する、というものである。
【０００９】
そして、特許文献３、４には、いずれにも、弁体と弁座との間の隙間にパージガスを供給することが記載されている。とりわけ、特許文献４に記載されている技術は、単に弁体と弁座との間の隙間にパージガスを供給するに過ぎない特許文献３に記載の技術に比べて、そのような掃除対象箇所にパージガスを直接的に噴射するという点で、より大きな効果をもたらすことであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０９−２７３６３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１０７６８６公報
【特許文献３】特開平１１−１９５６４９号公報
【特許文献４】特開２００５−０２６５１６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載された技術は、制御弁内において掃除対象箇所が限られることから、その採用に消極的にならざるを得ない。特許文献２に記載された技術も、その効果について懐疑的にならざるを得ず、同様に採用に踏み切り難い。
【００１２】
この点、掃除対象箇所にパージガスを導く（特許文献３、４）、とりわけ局所的に噴射するという技術（特許文献４）は、その実現に大きな障害がなく、総じて魅力的に感じられる。
【００１３】
もっとも、特許文献３、４は、掃除対象箇所として、弁体と弁座との間の隙間のみを教示しているところ、燃料ガス制御弁に作動不良を生じさせるダストの付着、体積箇所は、そのような弁体と弁座との間の隙間に限らない。むしろ、弁体を備える弁棒に付着し堆積するダストが、燃料ガス制御弁に作動不良および固着を引き起こす元凶であると云える。
【００１４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって、ダストの付着、堆積によって発生する燃料ガス制御弁の作動不良および固着を確実に防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、燃料ガスの経路となる弁箱の内部である弁室に形成された上流空間と下流空間との間の導通状態を、前記弁箱に対してスライド移動自在な弁棒に固定されてこの弁棒のスライド移動に伴い往復直線運動をする弁体の弁座に対する開閉によって制御するようにした燃料ガス制御弁において、前記弁室を形成する領域内であって前記弁箱の前記弁棒と対面する端面に配置されたガス噴射口と、前記ガス噴射口に前記燃料ガスを圧縮して導く圧縮燃料ガス供給装置と、を備えることによって上記課題を解決するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上流および下流の空間を形成する弁箱の弁棒と対面する端面に形成されたガス噴射口から燃料ガスを噴射させることができるので、発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって、ダストの付着、堆積によって発生する燃料ガス制御弁の作動不良および固着を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の一形態として、燃料ガス制御弁のダスト除去装置が適用される発電システムの概要を示す回路図。
【図２】燃料ガス制御弁のダスト除去装置の一部を構成する圧縮燃料ガス供給装置の回路図。
【図３】ガス噴射口を示す燃料ガス制御弁の縦断正面図。
【図４】上部のガス噴射口を拡大して示す縦断正面図。
【図５】下部のガス噴射口を拡大して示す縦断正面図。
【図６】中間上部のガス噴射口を拡大して示す縦断正面図。
【図７】中間下部のガス噴射口を拡大して示す縦断正面図。
【図８】圧縮燃料ガス供給装置がガス噴射口から吐出させる圧縮ガスのパルスパターンを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の一形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、製鉄所副生ガスを使用する高炉ガス焚きガスタービンコンバインドの発電設備１であって、燃料ガスを所定の発熱量とするために、高発熱量を有する混合ガスとしてコークス炉ガスや転炉ガス等を混合したＭガスで高炉ガスを増熱して燃料ガス圧縮機１１へ供給するようにしたシステムへの適用例である（図１、図２参照）。本実施の形態の燃料ガス制御弁５１のダスト除去装置１０１は、Ｍガスの供給経路２０１に設置され、高炉ガスに対するＭガスの混合の割合を制御するための燃料ガス制御弁５１をダスト除去対象としている。
【００１９】
図１は、燃料ガス制御弁５１のダスト除去装置１０１が適用される発電設備１の概要を示す回路図である。発電設備１は、ガスタービン１２と蒸気タービン１３とで一つの発電機１４を回転させて発電するコンバインド方式の発電ユニットを採用している。つまり、高炉ガスとＭガスとを燃料とし、これらのガスを混合器１５で混合して燃料ガス圧縮機１１で圧縮し、これを燃焼器１６で燃焼する。この際に発生する熱によってガスタービン１２を動かすわけである。そして、ガスタービン１２から排出される高温排ガスを排熱回収ボイラ１７に導き、ここで蒸気を発生させて蒸気タービン１３を動かす。これにより、一つの発電機１４がガスタービン１２と蒸気タービン１３とによって回転させられ、発電がなされる。
【００２０】
このような発電設備１において、混合器１５から燃料ガス圧縮機１１に供給する燃料は、電気集塵装置１８によって集塵され、清浄化される。
【００２１】
また、燃料ガス圧縮機１１で圧縮された燃料ガスは、戻量制御Ａ弁１９とＢ弁２０との開閉制御に応じてガス冷却器２１に導かれ、再度、燃料ガス圧縮機１１に導入される。これにより、燃焼器１６に導く圧縮された燃料ガスの流量を制御することができる。
【００２２】
また、燃料ガス圧縮機１１によって圧縮された燃料ガスは、燃料遮断弁２２の開閉制御に応じて燃焼器１６に導かれる。そして、燃焼器１６には、ガスタービン１２に駆動されて動作する空気圧縮機２３によって圧縮された空気が導かれる。空気圧縮機２３が取り込む空気は、フィルター２４によって予め清浄化されている。
【００２３】
そして、混合器１５に至るＭガスの供給経路２０１（図２参照）には、燃料ガス制御弁５１が設置されている。燃料ガス制御弁５１を制御することによって、高炉ガスとＭガスとの混合割合を調節することが可能となる。
【００２４】
図２は、燃料ガス制御弁５１のダスト除去装置１０１の一部を構成する圧縮燃料ガス供給装置１０２の回路図である。圧縮燃料ガス供給装置１０２は、燃料ガス制御弁５１が有する後述するガス噴射口５２に燃料ガスを圧縮して導く装置である。
【００２５】
高炉ガスの供給経路３０１は、前述した混合器１５よりも上流側にＵ字水封弁３０２とＢガス遮断弁３０３とが配置されている。そして、混合器１５に連絡するＭガスの供給経路２０１には、前述した燃料ガス制御弁５１よりも上流側にＵ字水封弁２０２とＭガス遮断弁２０３とが配置されている。Ｍガスの供給経路２０１は、Ｍガス遮断弁２０３と燃料ガス制御弁５１との間で分岐し、圧縮燃料ガス供給装置１０２に連なっている。
【００２６】
圧縮燃料ガス供給装置１０２は、供給経路２０１の分岐位置から燃料ガス制御弁５１に至る圧縮燃料ガス供給経路１０３を有している。この圧縮燃料ガス供給経路１０３には、上流側から下流側に向けて、入口弁１０４、フィルター１０５、圧縮機１０６、除湿装置１０７、貯蔵庫１０８、調節弁１０９、および出口弁１１０が配置されている。したがって、圧縮燃料ガス供給装置１０２は、入口弁１０４を開いた状態で圧縮機１０６を作動させると、供給経路２０１からＭガスを引いてくることができる。圧縮燃料ガス供給経路１０３に引かれたＭガスは、フィルター１０５で清浄化されて除湿装置１０７で除湿され、調節弁１０９または出口弁１１０のいずれか一方が閉じられているならば、貯蔵庫１０８に圧縮状態で蓄えられる。この状態で、出口弁１１０を開き、調節弁１０９の開度を調節することで、燃料ガス制御弁５１に対して、必要な分だけ圧縮されたＭガスを供給することが可能となる。
【００２７】
図３は、ガス噴射口５２を示す燃料ガス制御弁５１の縦断正面図である。燃料ガス制御弁５１は、弁箱５３の内部に弁室５４を形成する。弁室５４は、Ｍガスの供給経路２０１をなし、この供給経路２０１を上流空間ＵＳと下流空間ＤＳとに分離する。つまり、弁箱５３は、管状の基本形態をなし、その一部にバブル状に膨らんだバブル部Ｂを有している。そして、このバブル部Ｂには、上流空間ＵＳをなす弁箱５３の一部が舌片形状になって下流空間ＤＳに入り込み、この入り込んだ部分に弁フレームＶＦが形成されている。弁フレームＶＦは、上流空間ＵＳを内部に形成し、この上流空間ＵＳと下流空間ＤＳとを連絡させる弁孔ＶＨを上下に形成している。これらの弁孔ＶＨは、それらの上部にそれぞれ弁座５５を形成している。上方に位置する弁体５６は、下流空間ＤＳに位置付けられ、下流空間ＤＳの側から弁座５５に接離する。下方に位置する弁体５６は、上流空間ＵＳに位置付けられ、上流空間ＵＳの側から弁座５５に接離する。このような一対の弁体５６は、単一の弁棒５７に固定されており、この弁棒５７のスライド移動に伴い直線運動をし、これによって一対の弁座５５を開閉する。
【００２８】
弁箱５３は、バブル部Ｂに位置させて、弁棒５７を貫通させる上下一対の貫通孔５８を形成している。弁棒５７は、これらの貫通孔５８に僅かな隙間を開けてスライド自在に保持されている。そして、弁箱５３の外部上方位置には、上方に位置する貫通孔５８を貫通する弁棒５７を保持するホルダ５９が固定されている。このホルダ５９には、弁棒５７に密着するように環状のグランドパッキン６０が取り付けられており、弁室５４をシールして気密に保っている。また、弁箱５３の外部下方位置には、下方に位置する貫通孔５８をシールして塞ぐ栓体６１が固定されている。栓体６１は、弁棒５７を貫通させているわけではないので、グランドパッキン６０と栓体６１とによって、弁室５４は気密に維持されている。こうして、ホルダ５９および栓体６１は、弁箱５３とは別個の部材を弁箱５３に固定したものであるが、概念的には、弁箱５３の一部を構成することになる。
【００２９】
そして、図３に示すように、燃料ガス制御弁５１は、弁室５４を形成する領域内の上部位置、下部位置、および中間位置のそれぞれに、二種類ずつの異なるガス噴射口５２を複数個備えている。
【００３０】
上部に位置するガス噴射口５２は、一種類が弁箱５３の一部をなすホルダ５９の弁棒５７と対面する端面に配置されており、もう一種類は弁箱５３の一部をなすホルダ５９の弁棒５７と対面する端面に配置されている。以下、説明の便宜上、上記一種類目のガス噴射口５２をガス噴射口５２ａと呼び、上記もう一種類のガス噴射口５２をガス噴射口５２ｂと呼ぶ。
【００３１】
下部に位置するガス噴射口５２は、一種類が弁箱５３の弁棒５７と対面する端面に配置されており、もう一種類が弁箱５３の一部をなす栓体６１の底面に配置されている。以下、説明の便宜上、上記一種類目のガス噴射口５２をガス噴射口５２ｃと呼び、上記もう一種類のガス噴射口５２をガス噴射口５２ｄと呼ぶ。
【００３２】
中間部に位置するガス噴射口５２は、一種類が上方に位置する弁孔ＶＨの近傍に配置されており、もう一種類が下方に位置する弁孔ＶＨの近傍に配置されている。以下、説明の便宜上、上記一種類目のガス噴射口５２をガス噴射口５２ｅと呼び、上記もう一種類のガス噴射口５２をガス噴射口５２ｆと呼ぶ。
【００３３】
以下、上記各種のガス噴射口５２（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ）について掘り下げる。
【００３４】
図４は、上部のガス噴射口５２（５２ａ、５２ｂ）を拡大して示す縦断正面図である。
【００３５】
ガス噴射口５２ａは、弁箱５３の一部をなすホルダ５９の孔部端面に形成された凹部６２に開口している。このようなガス噴射口５２ａは、ホルダ５９に埋め込んだ中空のガス管路６３ａの端部開口部分である。ガス管路６３ａは、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。
【００３６】
ガス噴射口５２ｂは、弁箱５３の天井面のうち、上部に位置する貫通孔５８の周辺部分に環状に形成された環状溝６４ｂに配置された環状パイプ６５ｂに複数個形成されており、ガス噴射方向を斜め下方に向けている。環状パイプ６５ｂは、文字通り環状をなす中空部材であり、中空のガス管路６３ｂを介して、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。このような環状パイプ６５ｂは、弁箱５３における貫通孔５８の周辺の天井面にねじ止めされた押えプレートＨＰと環状溝６４ｂとの間の空間に挟みこまれて保持されている。
【００３７】
図５は、下部のガス噴射口５２（５２ｃ、５２ｄ）を拡大して示す縦断正面図である。
【００３８】
ガス噴射口５２ｃは、弁箱５３が形成する下部に位置する貫通孔５８の上端面に環状に形成された環状溝６４ｃに配置された環状パイプ６５ｃに複数個形成されており、ガス噴射方向を斜め上方に向けている。環状パイプ６５ｃは、文字通り環状をなす中空部材であり、中空のガス管路６３ｃを介して、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。
【００３９】
ガス噴射口５２ｄは、栓体６１の底面に開口している。このようなガス噴射口５２ｄは、栓体６１に埋め込んだ中空のガス管路６３ｄの端部開口部分である。ガス管路６３ｄは、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。
【００４０】
図６は、中間上部のガス噴射口５２（５２ｅ）を拡大して示す縦断正面図である。
【００４１】
ガス噴射口５２ｅは、弁箱５３のバブル部Ｂの内部に位置する弁フレームＶＦに形成されている上部の弁孔ＶＨの周囲を取り囲む環状パイプ６５ｅに複数個形成されている。環状パイプ６５ｅは、文字通り環状をなす中空部材であり、中空のガス管路６３ｅを介して、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。このような環状パイプ６５ｅは、弁フレームＶＦにねじ止めされた環状のパイプサポート６６ｅによって、弁フレームＶＦの上面とパイプサポート６６ｅとの間に固定されている。
【００４２】
図７は、中間下部のガス噴射口５２（５２ｆ）を拡大して示す縦断正面図である。
【００４３】
ガス噴射口５２ｆは、弁箱５３のバブル部Ｂの内部に位置する弁フレームＶＦに形成されている下部の弁孔ＶＨの周囲を取り囲む環状パイプ６５ｆに複数個形成されており、ガス噴射方向を斜め上方に向けている。環状パイプ６５ｆは、文字通り環状をなす中空部材であり、中空のガス管路６３ｆを介して、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。このような環状パイプ６５ｅは、弁フレームＶＦにねじ止めされた環状のパイプホルダ６７ｆと環状のプレート６８ｆとの間に形成されている溝内に固定されている。
【００４４】
このような構成において、ダスト除去装置１０１を構成する圧縮燃料ガス供給装置１０２は、入口弁１０４を開いた状態で圧縮機１０６を作動させることで、供給経路２０１からＭガスを引いてくることができ、このＭガスを貯蔵庫１０８に圧縮状態で蓄えることができる。この状態で、出口弁１１０を開いたまま、調節弁１０９の開度を調節すると、燃料ガス制御弁５１が有している各所のガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）に対して、必要な量の圧縮されたＭガスを供給することが可能となる。この際のＭガスは、フィルター１０５によって濾過されているので、不純物が除去された後の清浄なＭガスである。
【００４５】
なお、燃料ガス制御弁５１が有している各所のガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）に対して圧縮されたＭガスを個別に供給したい場合には、個々のガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）のそれぞれに出口弁１１０を設置し、必要に応じてその開閉を制御するようにすればよい。また、個々のガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）に対するＭガスの供給量の調節も所望の場合には、個々のガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）のそれぞれに調節弁１０９も設置し、調節弁１０９の開度を調節するようにすればよい。
【００４６】
圧縮燃料ガス供給装置１０２の圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ａに供給されたＭガスは、ガス噴射口５２ａにて圧力解放され、このガス噴射口５２ａから噴射して弁棒５７の周面に吹き付けられる。また、圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ｂに供給されたＭガスは、個々のガス噴射口５２ｂにて圧力解放され、このガス噴射口５２ｂから噴射して弁棒５７の周面に吹き付けられる。また、圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ｃに供給されたＭガスは、個々のガス噴射口５２ｃにて圧力解放され、このガス噴射口５２ｃから噴射して弁棒５７の周面に吹き付けられる。そして、圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ｄに供給されたＭガスは、ガス噴射口５２ｄにて圧力解放され、このガス噴射口５２ｄから噴射して弁棒５７の底面に吹き付けられる。
【００４７】
したがって、弁棒５７とこれを支持する弁箱５３の端面等との間に付着するダストが吹き飛ばされ、当該箇所に対するダストの付着、堆積を確実に防止することができる。
【００４８】
また、圧縮燃料ガス供給装置１０２の圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ｅに供給されたＭガスは、個々のガス噴射口５２ｅにて圧力解放され、このガス噴射口５２ｅから噴射して上部に位置する弁体５６に吹き付けられる。そして、圧縮燃料ガス供給装置１０２の圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ｆに供給されたＭガスは、個々のガス噴射口５２ｆにて圧力解放され、このガス噴射口５２ｆから噴射して上部に位置する弁体５６に吹き付けられる。
【００４９】
したがって、二つの弁体５６に付着するダストが吹き飛ばされ、当該箇所に対するダストの付着、堆積を確実に防止することができる。
【００５０】
こうして、燃料ガス制御弁５１では、弁棒５７とこれを支持する弁箱５３の端面や、弁箱５３を構成する栓体６１と弁棒５７の下面との間に付着するダスト、それに二つの弁体５６に付着するダストが吹き飛ばされ、これらの各部へのダストの付着、堆積が防止される結果、発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって、ダストの付着、堆積によって発生する燃料ガス制御弁５１の作動不良および固着を確実に防止することができる。
【００５１】
図８は、圧縮燃料ガス供給装置１０２がガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）から吐出させる圧縮ガスのパルスパターンを示すグラフである。図８（ａ）に示すパルスパターン（パルスパターンＡ）は、燃料ガスであるＭガスの定常流にパルス状のパターンを重畳させたパターンである。図８（ｂ）に示すパルスパターン（パルスパターンＢ）は、基本的には図８（ａ）のパターンと同様であるが、定常流のガス量をより多くしたパターンである。これらのパルスパターン（パルスパターンＡ、Ｂ）は、圧縮燃料ガス供給装置１０２において、調節弁１０９の開度を適宜制御することによって、容易に実現可能である。
【００５２】
こうして、本実施の形態では、図８（ａ）、（ｂ）に例示するような定常流にパルスを重畳したパターンでガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）からＭガスを噴射させる。これにより、ガス噴射口５２ａ〜５２ｄによるガス噴射位置においては、弁棒５７とこれを支持する弁箱５３の端面や、弁箱５３を構成する栓体６１と弁棒５７の下面との間の空間がＭガスの定常流によってシールされた状態となる。その結果、弁棒５７およびその支持構造物に対するダストの付着そのものが抑制傾向となり、より一層、それらの箇所に対するダストの付着、堆積防止の効果を高めることができる。
【００５３】
なお、図８（ａ）に例示するパルスパターン（パルスパターンＡ）と（ｂ）に例示するパルスパターン（パルスパターンＢ）との使い分けについてであるが、単一のガス噴射口５２を採用しているガス噴射口５２ａおよびガス噴射口５２ｄについては、定常流の量がより多いパルスパターンＢの採用が望ましい。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態のダスト除去装置１０１によれば、発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって、ダストの付着、堆積によって発生する燃料ガス制御弁５１の作動不良および固着を確実に防止することができるという、優れた作用効果が奏される。本実施の形態のダスト除去装置１０１は、その他にも、様々な工夫によってそれに応じた特有の作用効果を生じさせる。以下、その一部を紹介し、本実施の形態の説明を終了する。
【００５５】
まず、本実施の形態によれば、ガス噴射口５２ａは、弁棒５７に対面する弁箱５３の一部をなすホルダ５９の端面に形成された凹部６２に開口している。これにより、凹部６２がガス噴射口５２ａから噴射されたＭガスの収納空間となり、弁棒５７とその支持部分であるホルダ５９との間の僅かな隙間に対しても、より円滑にＭガスを送り込むことができる。
【００５６】
次いで、本実施の形態によれば、ガス噴射口５２ｂ、５２ｃは、弁箱５３の端面に環状に形成された環状溝６４ｂ、６４ｃに配置された環状パイプ６５ｂ、６５ｃに複数個形成されている。これにより、複数個のガス噴射口５２ｂ、５２ｃより、弁棒５７の周面に満遍なくＭガスを吹き付けることが可能となり、ダスト付着防止効果を高めることができる。
【００５７】
次いで、本実施の形態によれば、圧縮燃料ガス供給装置１０２は、ガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）からパルス状に燃料ガスを噴射させる。これにより、弁棒５７や弁体５６に付着したダストの剥離効果を高めることができる。
【００５８】
そして、本実施の形態によれば、圧縮燃料ガス供給装置１０２は、燃料ガス（Ｍガス）の経路である供給経路２０１中、燃料ガス制御弁５１の上流側から取り出した燃料ガス（Ｍガス）を濾過してガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）に導く。これにより、圧縮燃料ガス供給装置１０２を別途に新調する必要をなくし、経済的でコンパクトな装置構成とすることができる。
【００５９】
なお、ガス噴射口５２の角度や環状パイプ６５ｅを固定する構造としてパイプサポート６６ｅを用いるかどうか等は、実施の一態様に過ぎず、本発明はそのような構造に限定されることがない。実施に際しては、各種の変形等が許容されることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
５１ 燃料ガス制御弁
５２ ガス噴射口
５３ 弁箱
５４ 弁室
５５ 弁座
５６ 弁体
５７ 弁棒
６２ 凹部
６４ｂ 環状溝
６４ｃ 環状溝
６５ｂ 環状パイプ
６５ｃ 環状パイプ
１０２ 圧縮燃料ガス供給装置
ＤＳ 下流空間
ＵＳ 上流空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガス制御弁にダストが付着することにより発生する同制御弁の作動不良および固着を防止するためのダスト除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガスの供給経路には、燃料ガス制御弁が設置されることがある。
【０００３】
一例として、製鉄所副生ガスを使用する高炉ガス焚き発電設備では、燃料ガスを所定の発熱量とするために、高発熱量を有する混合ガスで高炉ガスを増熱して燃料ガス圧縮機へ供給している。このようなシステムでは、高炉ガスに対する混合ガスの混合の割合を制御するために、混合ガスの供給経路に燃料ガス制御弁が設置される。
【０００４】
製鉄所副生ガスは、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）と比べて、ダスト（不純物）を多く含んでいる。このため、上記発電設備では、燃料ガス圧縮機の上流側に電気集塵装置を設置して発電設備を保護しているものの、混合ガス用の燃料ガス制御弁には生の混合ガスが導かれる。その結果、燃料ガス制御弁の内部にダストが付着して堆積し、作動不良を起こすことがある。燃料ガス制御弁に作動不良が発生すると、燃料ガスの発熱量が規定値を逸脱し、各種の不都合をもたらす。例えば、燃料ガス制御弁が完全に開放しきらない場合には、混合ガスの流量が不足して、発電ユニットの出力が低下してしまう。また、燃料ガス制御弁が完全に固着してしまったような場合には、ユニットトリップに至る場合さえ想定される。
【０００５】
そこで、燃料ガス制御弁の使用に際しては、その内部に付着するダストを定期的にまたは必要に応じて除去する必要がある。この場合、燃料ガスは有毒な一酸化炭素を含んでいるために、発電ユニットの運転中に堆積したダストを掃除し除去することは極めて困難である。その一方で、定期点検時にのみ堆積したダストの掃除をする運用は、時宜にダストを除去できなかったり、定期点検のための労力が増大したりするので、あまり望ましい運用とは云えない。あるいは、混合ガスの経路中、燃料ガス制御弁の上流側に電気集塵装置を設置するという方策も考えられるが、プラント設備の追加となるため、設置スペース上の観点および経済上の観点から望ましくない。
【０００６】
このようなことから、燃料ガス制御弁においては、発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって内部に付着するダストを除去する技術の実現が望まれている。この出願の出願人は、こうした観点から特許調査を実施し、特許文献１〜４に掲げる文献を見出した。
【０００７】
特許文献１に記載されている技術は、上下動する弁体にスクレーパを取り付けておき、オリフィス出口付近に付着するダストを弁体の上下動に伴いスクレーパによって掻き取る、というものである。
【０００８】
また、特許文献２に記載されている技術は、弁体に付着するダストを、弁体を大きく駆動動作させることにより除去する、というものである。
【０００９】
そして、特許文献３、４には、いずれにも、弁体と弁座との間の隙間にパージガスを供給することが記載されている。とりわけ、特許文献４に記載されている技術は、単に弁体と弁座との間の隙間にパージガスを供給するに過ぎない特許文献３に記載の技術に比べて、そのような掃除対象箇所にパージガスを直接的に噴射するという点で、より大きな効果をもたらすことであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０９−２７３６３８号公報
【特許文献２】特開２００７−１０７６８６公報
【特許文献３】特開平１１−１９５６４９号公報
【特許文献４】特開２００５−０２６５１６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載された技術は、制御弁内において掃除対象箇所が限られることから、その採用に消極的にならざるを得ない。特許文献２に記載された技術も、その効果について懐疑的にならざるを得ず、同様に採用に踏み切り難い。
【００１２】
この点、掃除対象箇所にパージガスを導く（特許文献３、４）、とりわけ局所的に噴射するという技術（特許文献４）は、その実現に大きな障害がなく、総じて魅力的に感じられる。
【００１３】
もっとも、特許文献３、４は、掃除対象箇所として、弁体と弁座との間の隙間のみを教示しているところ、燃料ガス制御弁に作動不良を生じさせるダストの付着、体積箇所は、そのような弁体と弁座との間の隙間に限らない。むしろ、弁体を備える弁棒に付着し堆積するダストが、燃料ガス制御弁に作動不良および固着を引き起こす元凶であると云える。
【００１４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって、ダストの付着、堆積によって発生する燃料ガス制御弁の作動不良および固着を確実に防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、燃料ガスの経路となる弁箱の内部である弁室に形成された上流空間と下流空間との間の導通状態を、前記弁箱に対してスライド移動自在な弁棒に固定されてこの弁棒のスライド移動に伴い往復直線運動をする弁体の弁座に対する開閉によって制御するようにした燃料ガス制御弁において、前記弁室を形成する領域内であって前記弁箱の前記弁棒と対面する端面に配置されたガス噴射口と、前記ガス噴射口に前記燃料ガスを圧縮して導く圧縮燃料ガス供給装置と、を備えることによって上記課題を解決するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上流および下流の空間を形成する弁箱の弁棒と対面する端面に形成されたガス噴射口から燃料ガスを噴射させることができるので、発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって、ダストの付着、堆積によって発生する燃料ガス制御弁の作動不良および固着を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の一形態として、燃料ガス制御弁のダスト除去装置が適用される発電システムの概要を示す回路図。
【図２】燃料ガス制御弁のダスト除去装置の一部を構成する圧縮燃料ガス供給装置の回路図。
【図３】ガス噴射口を示す燃料ガス制御弁の縦断正面図。
【図４】上部のガス噴射口を拡大して示す縦断正面図。
【図５】下部のガス噴射口を拡大して示す縦断正面図。
【図６】中間上部のガス噴射口を拡大して示す縦断正面図。
【図７】中間下部のガス噴射口を拡大して示す縦断正面図。
【図８】圧縮燃料ガス供給装置がガス噴射口から吐出させる圧縮ガスのパルスパターンを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の一形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、製鉄所副生ガスを使用する高炉ガス焚きガスタービンコンバインドの発電設備１であって、燃料ガスを所定の発熱量とするために、高発熱量を有する混合ガスとしてコークス炉ガスや転炉ガス等を混合したＭガスで高炉ガスを増熱して燃料ガス圧縮機１１へ供給するようにしたシステムへの適用例である（図１、図２参照）。本実施の形態の燃料ガス制御弁５１のダスト除去装置１０１は、Ｍガスの供給経路２０１に設置され、高炉ガスに対するＭガスの混合の割合を制御するための燃料ガス制御弁５１をダスト除去対象としている。
【００１９】
図１は、燃料ガス制御弁５１のダスト除去装置１０１が適用される発電設備１の概要を示す回路図である。発電設備１は、ガスタービン１２と蒸気タービン１３とで一つの発電機１４を回転させて発電するコンバインド方式の発電ユニットを採用している。つまり、高炉ガスとＭガスとを燃料とし、これらのガスを混合器１５で混合して燃料ガス圧縮機１１で圧縮し、これを燃焼器１６で燃焼する。この際に発生する熱によってガスタービン１２を動かすわけである。そして、ガスタービン１２から排出される高温排ガスを排熱回収ボイラ１７に導き、ここで蒸気を発生させて蒸気タービン１３を動かす。これにより、一つの発電機１４がガスタービン１２と蒸気タービン１３とによって回転させられ、発電がなされる。
【００２０】
このような発電設備１において、混合器１５から燃料ガス圧縮機１１に供給する燃料は、電気集塵装置１８によって集塵され、清浄化される。
【００２１】
また、燃料ガス圧縮機１１で圧縮された燃料ガスは、戻量制御Ａ弁１９とＢ弁２０との開閉制御に応じてガス冷却器２１に導かれ、再度、燃料ガス圧縮機１１に導入される。これにより、燃焼器１６に導く圧縮された燃料ガスの流量を制御することができる。
【００２２】
また、燃料ガス圧縮機１１によって圧縮された燃料ガスは、燃料遮断弁２２の開閉制御に応じて燃焼器１６に導かれる。そして、燃焼器１６には、ガスタービン１２に駆動されて動作する空気圧縮機２３によって圧縮された空気が導かれる。空気圧縮機２３が取り込む空気は、フィルター２４によって予め清浄化されている。
【００２３】
そして、混合器１５に至るＭガスの供給経路２０１（図２参照）には、燃料ガス制御弁５１が設置されている。燃料ガス制御弁５１を制御することによって、高炉ガスとＭガスとの混合割合を調節することが可能となる。
【００２４】
図２は、燃料ガス制御弁５１のダスト除去装置１０１の一部を構成する圧縮燃料ガス供給装置１０２の回路図である。圧縮燃料ガス供給装置１０２は、燃料ガス制御弁５１が有する後述するガス噴射口５２に燃料ガスを圧縮して導く装置である。
【００２５】
高炉ガスの供給経路３０１は、前述した混合器１５よりも上流側にＵ字水封弁３０２とＢガス遮断弁３０３とが配置されている。そして、混合器１５に連絡するＭガスの供給経路２０１には、前述した燃料ガス制御弁５１よりも上流側にＵ字水封弁２０２とＭガス遮断弁２０３とが配置されている。Ｍガスの供給経路２０１は、Ｍガス遮断弁２０３と燃料ガス制御弁５１との間で分岐し、圧縮燃料ガス供給装置１０２に連なっている。
【００２６】
圧縮燃料ガス供給装置１０２は、供給経路２０１の分岐位置から燃料ガス制御弁５１に至る圧縮燃料ガス供給経路１０３を有している。この圧縮燃料ガス供給経路１０３には、上流側から下流側に向けて、入口弁１０４、フィルター１０５、圧縮機１０６、除湿装置１０７、貯蔵庫１０８、調節弁１０９、および出口弁１１０が配置されている。したがって、圧縮燃料ガス供給装置１０２は、入口弁１０４を開いた状態で圧縮機１０６を作動させると、供給経路２０１からＭガスを引いてくることができる。圧縮燃料ガス供給経路１０３に引かれたＭガスは、フィルター１０５で清浄化されて除湿装置１０７で除湿され、調節弁１０９または出口弁１１０のいずれか一方が閉じられているならば、貯蔵庫１０８に圧縮状態で蓄えられる。この状態で、出口弁１１０を開き、調節弁１０９の開度を調節することで、燃料ガス制御弁５１に対して、必要な分だけ圧縮されたＭガスを供給することが可能となる。
【００２７】
図３は、ガス噴射口５２を示す燃料ガス制御弁５１の縦断正面図である。燃料ガス制御弁５１は、弁箱５３の内部に弁室５４を形成する。弁室５４は、Ｍガスの供給経路２０１をなし、この供給経路２０１を上流空間ＵＳと下流空間ＤＳとに分離する。つまり、弁箱５３は、管状の基本形態をなし、その一部にバブル状に膨らんだバブル部Ｂを有している。そして、このバブル部Ｂには、上流空間ＵＳをなす弁箱５３の一部が舌片形状になって下流空間ＤＳに入り込み、この入り込んだ部分に弁フレームＶＦが形成されている。弁フレームＶＦは、上流空間ＵＳを内部に形成し、この上流空間ＵＳと下流空間ＤＳとを連絡させる弁孔ＶＨを上下に形成している。これらの弁孔ＶＨは、それらの上部にそれぞれ弁座５５を形成している。上方に位置する弁体５６は、下流空間ＤＳに位置付けられ、下流空間ＤＳの側から弁座５５に接離する。下方に位置する弁体５６は、上流空間ＵＳに位置付けられ、上流空間ＵＳの側から弁座５５に接離する。このような一対の弁体５６は、単一の弁棒５７に固定されており、この弁棒５７のスライド移動に伴い直線運動をし、これによって一対の弁座５５を開閉する。
【００２８】
弁箱５３は、バブル部Ｂに位置させて、弁棒５７を貫通させる上下一対の貫通孔５８を形成している。弁棒５７は、これらの貫通孔５８に僅かな隙間を開けてスライド自在に保持されている。そして、弁箱５３の外部上方位置には、上方に位置する貫通孔５８を貫通する弁棒５７を保持するホルダ５９が固定されている。このホルダ５９には、弁棒５７に密着するように環状のグランドパッキン６０が取り付けられており、弁室５４をシールして気密に保っている。また、弁箱５３の外部下方位置には、下方に位置する貫通孔５８をシールして塞ぐ栓体６１が固定されている。栓体６１は、弁棒５７を貫通させているわけではないので、グランドパッキン６０と栓体６１とによって、弁室５４は気密に維持されている。こうして、ホルダ５９および栓体６１は、弁箱５３とは別個の部材を弁箱５３に固定したものであるが、概念的には、弁箱５３の一部を構成することになる。
【００２９】
そして、図３に示すように、燃料ガス制御弁５１は、弁室５４を形成する領域内の上部位置、下部位置、および中間位置のそれぞれに、二種類ずつの異なるガス噴射口５２を複数個備えている。
【００３０】
上部に位置するガス噴射口５２は、一種類が弁箱５３の一部をなすホルダ５９の弁棒５７と対面する端面に配置されており、もう一種類は弁箱５３の一部をなすホルダ５９の弁棒５７と対面する端面に配置されている。以下、説明の便宜上、上記一種類目のガス噴射口５２をガス噴射口５２ａと呼び、上記もう一種類のガス噴射口５２をガス噴射口５２ｂと呼ぶ。
【００３１】
下部に位置するガス噴射口５２は、一種類が弁箱５３の弁棒５７と対面する端面に配置されており、もう一種類が弁箱５３の一部をなす栓体６１の底面に配置されている。以下、説明の便宜上、上記一種類目のガス噴射口５２をガス噴射口５２ｃと呼び、上記もう一種類のガス噴射口５２をガス噴射口５２ｄと呼ぶ。
【００３２】
中間部に位置するガス噴射口５２は、一種類が上方に位置する弁孔ＶＨの近傍に配置されており、もう一種類が下方に位置する弁孔ＶＨの近傍に配置されている。以下、説明の便宜上、上記一種類目のガス噴射口５２をガス噴射口５２ｅと呼び、上記もう一種類のガス噴射口５２をガス噴射口５２ｆと呼ぶ。
【００３３】
以下、上記各種のガス噴射口５２（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ）について掘り下げる。
【００３４】
図４は、上部のガス噴射口５２（５２ａ、５２ｂ）を拡大して示す縦断正面図である。
【００３５】
ガス噴射口５２ａは、弁箱５３の一部をなすホルダ５９の孔部端面に形成された凹部６２に開口している。このようなガス噴射口５２ａは、ホルダ５９に埋め込んだ中空のガス管路６３ａの端部開口部分である。ガス管路６３ａは、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。
【００３６】
ガス噴射口５２ｂは、弁箱５３の天井面のうち、上部に位置する貫通孔５８の周辺部分に環状に形成された環状溝６４ｂに配置された環状パイプ６５ｂに複数個形成されており、ガス噴射方向を斜め下方に向けている。環状パイプ６５ｂは、文字通り環状をなす中空部材であり、中空のガス管路６３ｂを介して、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。このような環状パイプ６５ｂは、弁箱５３における貫通孔５８の周辺の天井面にねじ止めされた押えプレートＨＰと環状溝６４ｂとの間の空間に挟みこまれて保持されている。
【００３７】
図５は、下部のガス噴射口５２（５２ｃ、５２ｄ）を拡大して示す縦断正面図である。
【００３８】
ガス噴射口５２ｃは、弁箱５３が形成する下部に位置する貫通孔５８の上端面に環状に形成された環状溝６４ｃに配置された環状パイプ６５ｃに複数個形成されており、ガス噴射方向を斜め上方に向けている。環状パイプ６５ｃは、文字通り環状をなす中空部材であり、中空のガス管路６３ｃを介して、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。
【００３９】
ガス噴射口５２ｄは、栓体６１の底面に開口している。このようなガス噴射口５２ｄは、栓体６１に埋め込んだ中空のガス管路６３ｄの端部開口部分である。ガス管路６３ｄは、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。
【００４０】
図６は、中間上部のガス噴射口５２（５２ｅ）を拡大して示す縦断正面図である。
【００４１】
ガス噴射口５２ｅは、弁箱５３のバブル部Ｂの内部に位置する弁フレームＶＦに形成されている上部の弁孔ＶＨの周囲を取り囲む環状パイプ６５ｅに複数個形成されている。環状パイプ６５ｅは、文字通り環状をなす中空部材であり、中空のガス管路６３ｅを介して、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。このような環状パイプ６５ｅは、弁フレームＶＦにねじ止めされた環状のパイプサポート６６ｅによって、弁フレームＶＦの上面とパイプサポート６６ｅとの間に固定されている。
【００４２】
図７は、中間下部のガス噴射口５２（５２ｆ）を拡大して示す縦断正面図である。
【００４３】
ガス噴射口５２ｆは、弁箱５３のバブル部Ｂの内部に位置する弁フレームＶＦに形成されている下部の弁孔ＶＨの周囲を取り囲む環状パイプ６５ｆに複数個形成されており、ガス噴射方向を斜め上方に向けている。環状パイプ６５ｆは、文字通り環状をなす中空部材であり、中空のガス管路６３ｆを介して、圧縮燃料ガス供給装置１０２に設けられた圧縮燃料ガス供給経路１０３の終端に連結され、圧縮燃料ガスの供給を受ける。このような環状パイプ６５ｅは、弁フレームＶＦにねじ止めされた環状のパイプホルダ６７ｆと環状のプレート６８ｆとの間に形成されている溝内に固定されている。
【００４４】
このような構成において、ダスト除去装置１０１を構成する圧縮燃料ガス供給装置１０２は、入口弁１０４を開いた状態で圧縮機１０６を作動させることで、供給経路２０１からＭガスを引いてくることができ、このＭガスを貯蔵庫１０８に圧縮状態で蓄えることができる。この状態で、出口弁１１０を開いたまま、調節弁１０９の開度を調節すると、燃料ガス制御弁５１が有している各所のガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）に対して、必要な量の圧縮されたＭガスを供給することが可能となる。この際のＭガスは、フィルター１０５によって濾過されているので、不純物が除去された後の清浄なＭガスである。
【００４５】
なお、燃料ガス制御弁５１が有している各所のガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）に対して圧縮されたＭガスを個別に供給したい場合には、個々のガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）のそれぞれに出口弁１１０を設置し、必要に応じてその開閉を制御するようにすればよい。また、個々のガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）に対するＭガスの供給量の調節も所望の場合には、個々のガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）のそれぞれに調節弁１０９も設置し、調節弁１０９の開度を調節するようにすればよい。
【００４６】
圧縮燃料ガス供給装置１０２の圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ａに供給されたＭガスは、ガス噴射口５２ａにて圧力解放され、このガス噴射口５２ａから噴射して弁棒５７の周面に吹き付けられる。また、圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ｂに供給されたＭガスは、個々のガス噴射口５２ｂにて圧力解放され、このガス噴射口５２ｂから噴射して弁棒５７の周面に吹き付けられる。また、圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ｃに供給されたＭガスは、個々のガス噴射口５２ｃにて圧力解放され、このガス噴射口５２ｃから噴射して弁棒５７の周面に吹き付けられる。そして、圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ｄに供給されたＭガスは、ガス噴射口５２ｄにて圧力解放され、このガス噴射口５２ｄから噴射して弁棒５７の底面に吹き付けられる。
【００４７】
したがって、弁棒５７とこれを支持する弁箱５３の端面等との間に付着するダストが吹き飛ばされ、当該箇所に対するダストの付着、堆積を確実に防止することができる。
【００４８】
また、圧縮燃料ガス供給装置１０２の圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ｅに供給されたＭガスは、個々のガス噴射口５２ｅにて圧力解放され、このガス噴射口５２ｅから噴射して上部に位置する弁体５６に吹き付けられる。そして、圧縮燃料ガス供給装置１０２の圧縮燃料ガス供給経路１０３からガス管路６３ｆに供給されたＭガスは、個々のガス噴射口５２ｆにて圧力解放され、このガス噴射口５２ｆから噴射して上部に位置する弁体５６に吹き付けられる。
【００４９】
したがって、二つの弁体５６に付着するダストが吹き飛ばされ、当該箇所に対するダストの付着、堆積を確実に防止することができる。
【００５０】
こうして、燃料ガス制御弁５１では、弁棒５７とこれを支持する弁箱５３の端面や、弁箱５３を構成する栓体６１と弁棒５７の下面との間に付着するダスト、それに二つの弁体５６に付着するダストが吹き飛ばされ、これらの各部へのダストの付着、堆積が防止される結果、発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって、ダストの付着、堆積によって発生する燃料ガス制御弁５１の作動不良および固着を確実に防止することができる。
【００５１】
図８は、圧縮燃料ガス供給装置１０２がガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）から吐出させる圧縮ガスのパルスパターンを示すグラフである。図８（ａ）に示すパルスパターン（パルスパターンＡ）は、燃料ガスであるＭガスの定常流にパルス状のパターンを重畳させたパターンである。図８（ｂ）に示すパルスパターン（パルスパターンＢ）は、基本的には図８（ａ）のパターンと同様であるが、定常流のガス量をより多くしたパターンである。これらのパルスパターン（パルスパターンＡ、Ｂ）は、圧縮燃料ガス供給装置１０２において、調節弁１０９の開度を適宜制御することによって、容易に実現可能である。
【００５２】
こうして、本実施の形態では、図８（ａ）、（ｂ）に例示するような定常流にパルスを重畳したパターンでガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）からＭガスを噴射させる。これにより、ガス噴射口５２ａ〜５２ｄによるガス噴射位置においては、弁棒５７とこれを支持する弁箱５３の端面や、弁箱５３を構成する栓体６１と弁棒５７の下面との間の空間がＭガスの定常流によってシールされた状態となる。その結果、弁棒５７およびその支持構造物に対するダストの付着そのものが抑制傾向となり、より一層、それらの箇所に対するダストの付着、堆積防止の効果を高めることができる。
【００５３】
なお、図８（ａ）に例示するパルスパターン（パルスパターンＡ）と（ｂ）に例示するパルスパターン（パルスパターンＢ）との使い分けについてであるが、単一のガス噴射口５２を採用しているガス噴射口５２ａおよびガス噴射口５２ｄについては、定常流の量がより多いパルスパターンＢの採用が望ましい。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態のダスト除去装置１０１によれば、発電ユニットの運転中であっても、簡易な手法によって、ダストの付着、堆積によって発生する燃料ガス制御弁５１の作動不良および固着を確実に防止することができるという、優れた作用効果が奏される。本実施の形態のダスト除去装置１０１は、その他にも、様々な工夫によってそれに応じた特有の作用効果を生じさせる。以下、その一部を紹介し、本実施の形態の説明を終了する。
【００５５】
まず、本実施の形態によれば、ガス噴射口５２ａは、弁棒５７に対面する弁箱５３の一部をなすホルダ５９の端面に形成された凹部６２に開口している。これにより、凹部６２がガス噴射口５２ａから噴射されたＭガスの収納空間となり、弁棒５７とその支持部分であるホルダ５９との間の僅かな隙間に対しても、より円滑にＭガスを送り込むことができる。
【００５６】
次いで、本実施の形態によれば、ガス噴射口５２ｂ、５２ｃは、弁箱５３の端面に環状に形成された環状溝６４ｂ、６４ｃに配置された環状パイプ６５ｂ、６５ｃに複数個形成されている。これにより、複数個のガス噴射口５２ｂ、５２ｃより、弁棒５７の周面に満遍なくＭガスを吹き付けることが可能となり、ダスト付着防止効果を高めることができる。
【００５７】
次いで、本実施の形態によれば、圧縮燃料ガス供給装置１０２は、ガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）からパルス状に燃料ガスを噴射させる。これにより、弁棒５７や弁体５６に付着したダストの剥離効果を高めることができる。
【００５８】
そして、本実施の形態によれば、圧縮燃料ガス供給装置１０２は、燃料ガス（Ｍガス）の経路である供給経路２０１中、燃料ガス制御弁５１の上流側から取り出した燃料ガス（Ｍガス）を濾過してガス噴射口５２（５２ａ〜５２ｆ）に導く。これにより、圧縮燃料ガス供給装置１０２を別途に新調する必要をなくし、経済的でコンパクトな装置構成とすることができる。
【００５９】
なお、ガス噴射口５２の角度や環状パイプ６５ｅを固定する構造としてパイプサポート６６ｅを用いるかどうか等は、実施の一態様に過ぎず、本発明はそのような構造に限定されることがない。実施に際しては、各種の変形等が許容されることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
５１ 燃料ガス制御弁
５２ ガス噴射口
５３ 弁箱
５４ 弁室
５５ 弁座
５６ 弁体
５７ 弁棒
６２ 凹部
６４ｂ 環状溝
６４ｃ 環状溝
６５ｂ 環状パイプ
６５ｃ 環状パイプ
１０２ 圧縮燃料ガス供給装置
ＤＳ 下流空間
ＵＳ 上流空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスの経路となる弁箱の内部である弁室に形成された上流空間と下流空間との間の導通状態を、前記弁箱に対してスライド移動自在な弁棒に固定されてこの弁棒のスライド移動に伴い往復直線運動をする弁体の弁座に対する開閉によって制御するようにした燃料ガス制御弁において、
前記弁室を形成する領域内であって前記弁箱の前記弁棒と対面する端面に配置されたガス噴射口と、
前記ガス噴射口に前記燃料ガスを圧縮して導く圧縮燃料ガス供給装置と、
を備える、ことを特徴とする燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項２】
前記ガス噴射口は、前記弁箱の前記端面に形成された凹部に開口している、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項３】
前記ガス噴射口は、前記弁箱の前記端面に環状に形成された環状溝に配置された環状パイプに複数個形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項４】
前記圧縮燃料ガス供給装置は、前記ガス噴射口からパルス状に前記燃料ガスを噴射させる、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項５】
前記圧縮燃料ガス供給装置は、前記燃料ガスの定常流にパルスを重畳して前記ガス噴射口からパルス状に前記燃料ガスを噴射させる、ことを特徴とする請求項４に記載の燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項６】
前記圧縮燃料ガス供給装置は、前記燃料ガスの経路中、前記燃料ガス制御弁の上流側から取り出した前記燃料ガスを濾過して前記ガス噴射口に導く、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項１】
燃料ガスの経路となる弁箱の内部である弁室に形成された上流空間と下流空間との間の導通状態を、前記弁箱に対してスライド移動自在な弁棒に固定されてこの弁棒のスライド移動に伴い往復直線運動をする弁体の弁座に対する開閉によって制御するようにした燃料ガス制御弁において、
前記弁室を形成する領域内であって前記弁箱の前記弁棒と対面する端面に配置されたガス噴射口と、
前記ガス噴射口に前記燃料ガスを圧縮して導く圧縮燃料ガス供給装置と、
を備える、ことを特徴とする燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項２】
前記ガス噴射口は、前記弁箱の前記端面に形成された凹部に開口している、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項３】
前記ガス噴射口は、前記弁箱の前記端面に環状に形成された環状溝に配置された環状パイプに複数個形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項４】
前記圧縮燃料ガス供給装置は、前記ガス噴射口からパルス状に前記燃料ガスを噴射させる、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一に記載の燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項５】
前記圧縮燃料ガス供給装置は、前記燃料ガスの定常流にパルスを重畳して前記ガス噴射口からパルス状に前記燃料ガスを噴射させる、ことを特徴とする請求項４に記載の燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【請求項６】
前記圧縮燃料ガス供給装置は、前記燃料ガスの経路中、前記燃料ガス制御弁の上流側から取り出した前記燃料ガスを濾過して前記ガス噴射口に導く、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の燃料ガス制御弁のダスト除去装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−５７６９５（Ｐ２０１２−５７６９５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２００７７８（Ｐ２０１０−２００７７８）
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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