气体发热量变动抑制装置、燃料气体供给设备、燃气轮机设备及锅炉设备转让专利
申请号 : CN200480044726.X
文献号 : CN100593633C
文献日 : 2010-03-10
发明人 : 佐香正明 , 藤崎悠二郎 , 大田秀明 , 原田英一 , 广川雅俊 , 野中嘉治
申请人 : 川崎重工业株式会社
摘要 :
本发明的目的在于，提供能够对低发热量气体抑制其发热量变动，将其作为稳定的燃料提供的气体发热量(卡路里)变动抑制装置。解决的手段是，这种气体发热量变动抑制装置包含将低发热量气体提供给燃气轮机(2)作为燃料气体用的低发热量气体供给配管(3)上设置的，暂时贮存低发热量气体的缓冲容器(10)、形成于该容器(10)上的，与低发热量气体供给配管(3)的上游侧连通的入口(10a)、与低发热量气体供给配管(3)的下游侧连通的出口(10b)、以及与入口(10a)连通的低发热量气体供给配管上连续形成的倾斜管构件，该倾斜管构件从水平方向向上方倾斜。
权利要求 :
1.一种气体发热量变动抑制装置，其特征在于，具备将气体作为燃料提供给燃烧设备用的燃料气体供给通路上配设的，暂时贮存燃料 气体的容器、在该容器上形成的，使燃料气体从上述燃料气体供给通路流入容器内用的气体入 口、独立于所述气体入口地形成于容器上的，使燃料气体从容器流出到燃料气体供给 通路用的气体出口、以及在所述气体入口上设置的气体流入装置，
该气体流入装置具有在所述气体入口近旁的燃料气体供给通路内和容器内两者 之一配设的可变百叶窗板，以此形成能够从水平方向向上方或下方倾斜的方向上改变 燃料气体流入容器内的流入角度的结构，所述可变百叶窗板是可摇动地安装，能够从外部改变其倾斜角度的至少一片百叶 窗板。
2.根据权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，包含在与所述气体入口连通的燃料气体供给通路上连续形成的倾斜管构件，该倾斜管构件形成为从水平方向向上方或下方倾斜。
3.根据权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，所述气体入 口形成多个，形成能够从所述气体入口中选择切换使燃料气体流入容器内的气体入口 的结构。
4.根据权利要求3所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，所述气体出口形成多个，形成能够与所述气体入口的切换同步，选择切换使燃料 气体向容器外流出的气体出口的结构。
5.根据权利要求3所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，形成所述多 个气体入口的，向容器内流入的燃料气体的流入方向互不相同的结构。
6.根据权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，所述气体入口形成多个，
包含与各气体入口连通的燃料气体供给通路上设置的流量调整装置，形成能够改变流过各燃料气体供给通路的气体流量的结构。
7.根据权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，包含与所述 容器连接的，使不活泼气体流入容器内用的不活泼气体供给通路。
8.根据权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，包含插入与所述气体入口连通的燃料气体供给通路的内部地加以连接的不活泼 气体供给通路，该不活泼气体供给通路的出口端位于所述气体入口上游。
9.根据权利要求7所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，所述不活泼 气体是回收制氧工厂和制氮工厂中的至少一种工厂排出的废弃的氮气得到的产品。
10.根据权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，包含在所述容器上相互保持距离设置的多个第1气体发热量测量装置，形成能够利用该第1气体发热量测量装置测量容器内的气体的发热量分布的结 构。
11.根据权利要求10所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，包含根据 所述第1气体发热量测量装置的测量值，检测容器内的气体发热量值的分布，根据该 气体发热量值的分布，控制使气体流入容器内的气体流入方向改变的控制装置。
12.根据权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，包含在与所述气体入口连通的燃料气体供给通路上设置的，测量入口侧的气体发热量 值用的入口气体发热量测量装置、以及在与气体出口连通的燃料气体供给通路上设置的，测量出口侧的气体发热量值用 的出口气体发热量测量装置。
13.根据权利要求12所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，包含根据 所述入口气体发热量测量装置和出口气体发热量测量装置的测量值，将流入容器的流 入气体的发热量变动与从容器排出的排出气体的发热量变动加以对比，根据该对比结 果，控制使气体流入容器内的气体流入方向改变的控制装置。
14.根据权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，形成所述容器的顶棚能够上下移动的结构，包含根据该顶棚的上下移动的方向和距离，控制使气体流入容器内的气体流入方 向改变的控制装置。
15.根据权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，所述气体出 口形成于偏离气体入口的中心轴的延长线的位置上。
16.根据权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置，其特征在于，在所述容器 内部设置搅拌气体用的搅拌装置。
17.一种燃料气体供给设备，其特征在于，具备将气体提供给燃烧设备作为燃料用的燃料气体供给通路、以及通过该燃料气 体供给通路提供的燃料气体的发热量变动的抑制用的气体发热量抑制装置，该气体发热量抑制装置是权利要求1所述的气体发热量变动抑制装置。
18.根据权利要求17所述的燃料气体供给设备，其特征在于，还包含所述气体发热量抑制装置中的
连接于容器的气体出口与燃料气体供给通路之间的出口通路、连接于容器的气体入口与燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点上游侧和 连接点下游侧中的任一方之间的入口通路、以及配设于所述入口通路的，向容器压送燃料气体的气体压送装置。
19.根据权利要求17所述的燃料气体供给设备，其特征在于，还包含所述气体发热量抑制装置中的
连接于容器的气体出口与燃料气体供给通路之间的出口通路、连接于容器的气体入口与燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点上游侧和 该连接点下游侧两者之间的入口通路、以及配设于各入口通路的，向容器压送燃料气体的气体压送装置。
20.根据权利要求17所述的燃料气体供给设备，其特征在于，还包含所述气体发热量抑制装置中的
连接于容器的气体出口与燃料气体供给通路之间的出口通路、连接于容器的气体入口与燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点上游侧之 间的入口通路、连接于燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点下游侧与该连接点上游侧之 间的返回通路、以及分别配设于所述入口通路和返回通路的，向容器和上游侧燃料气体供给通路压送 燃料气体的气体压送装置。
21.根据权利要求17所述的燃料气体供给设备，其特征在于，还包含所述气体发热量抑制装置中的，
容器的气体出口上连接下游侧的燃料气体供给通路，容器的一气体入口上连接上游侧的燃料气体供给通路，容器的另一气体入口与下游侧燃料气体供给通路之间连接的返回通路、以及设置于该返回通路上的，向容器压送燃料气体的气体压送装置。
22.根据权利要求17所述的燃料气体供给设备，其特征在于，还包含所述气体发热量抑制装置中的，
容器的气体出口上连接下游侧的燃料气体供给通路，容器的一气体入口上连接上游侧的燃料气体供给通路，容器上游侧的燃料气体供给通路与容器下游侧的燃料气体供给通路之间连接的 返回通路、以及设置于该返回通路上的，从燃料气体供给通路的下游侧向上游侧压送燃料气体的 气体压送装置。
23.一种燃气轮机设备，其特征在于，
具备燃烧设备、以及将气体提供给该燃烧设备作为燃料用的燃料气体供给设备，所述燃烧设备是燃气轮机，
所述燃料气体供给设备是权利要求17所述的燃料气体供给设备。
24.一种锅炉设备，其特征在于，
具备燃烧设备、以及将气体提供给该燃烧设备作为燃料用的燃料气体供给设备，所述燃烧设备是在燃烧器中使气体燃烧的锅炉，所述燃料气体供给设备就是权利要求17所述的燃料气体供给设备。
说明书 :
技术领域
本发明涉及气体发热量(卡路里)变动抑制装置、燃料气体供给设备、燃气轮机 设备以及锅炉设备。更详细地说，涉及在作为燃烧设备的燃料的气体为低发热量气体 那样的发热量变动的情况下，能够抑制该发热量变动的气体发热量变动抑制装置、具 备这种气体发热量变动抑制装置的燃料气体供给设备、以及具备燃料气体供给设备的 作为燃烧设备的燃气轮机设备和锅炉设备。
背景技术
在炼铁领域，例如高炉法生产生铁的情况下，作为副产品气体，从高炉中发生高 炉瓦斯(Blast Furnace Gas，以下简称BFG)。BFG的总发热量甚至达到所使用的焦 炭的发热量的大约一半，因此为了降低生铁的制造成本，BFG在钢铁厂中得到广泛使 用。每投入1吨发生3000Nm3，其组成为，CO210～18％，CO22～30％，N252～60 ％，氢气0.5～4％，CH4为0.5～3％。
除此以外，高炉瓦斯还包含烟尘2～10g/Nm3，因此用除尘器对其进行除尘到 0.01g/Nm3左右然后才作为发热量800kcal/Nm3左右的燃料气体使用于热风炉、焦炭 炉、加热炉、高炉等。近年来，在燃气轮机中也借助于该技术的提高，已经能够燃烧 低发热量气体，将高炉瓦斯作为燃气轮机燃料使用进行发电的例子一直在增加。众所 周知，所谓低发热量气体是指其发热量为约12MJ/Nm3以下的气体。低发热量气体如 下所述不限于高炉瓦斯(BFG)，也包含炼焦炉气体(COG)、转炉气体(LDG)等 多种气体。
另一方面，近年来高炉法以外的新的制铁工艺(例如FINEX和COREX等直接还 原制铁法)得到开发，对这样的新工艺发生的副产品气体的有效利用也能够适用的燃 烧方式有待开发。任何一种制铁工艺发生的副产品气体的特性(气体组成和发热量) 都因设备和操作内容的不同而不同，即使是用同一设备也相应于各原料的特性和反应 过程时时刻刻发生变化，并不是一定的。
就副产品气体作为燃气轮机的燃料使用的情况下的最重要的特性、即发热量而 言，在超过各燃气轮机固有的发热量的允许变动幅度的上限(例如平均发热量值的约 +10％)的情况下，也就是发热量急剧增大的情况下，有时候燃气轮机的燃烧器内的 燃烧温度急剧上升到异常高温。因此造成燃烧室部分、燃气轮机的定子叶片(静子叶 片)和转动叶片(动叶)受损寿命缩短等弊端，燃气轮机设备难于经济地连续运行。
为了抑制副产品气体的发热量上升，已知有利用氮气(N2)稀释的技术(参照例 如专利文献1和专利文献2)。但是在副产品气体的发热量值发生变动的情况下，有 时候仅仅利用N2稀释副产品气体要把这种变动抑制在燃气轮机固有的允许发热量变 动幅度内和允许发热量变动速度内是不够的。这是由于在副产品气体的发热量急剧变 动的情况下，发热量检测器的响应迟缓，有时候不能够及时进行稀释，而且在不得不 大量消耗昂贵的不活泼气体的情况下，确保使其得到抑制是困难的。
因此，对于副产品气体的特性变动不太剧烈的BFG来说，只用N2稀释是能够有 效应对的。而且，在直接还原制铁法等方法中，小容量的反应炉反复起动、停止，因 此气体的发生量和发热量值的变动很显著，因此只是利用N2进行稀释是难于应对的。
专利文献1：特开2002-155762号公报
专利文献2：特开平9-317499号公报
除此以外，高炉瓦斯还包含烟尘2～10g/Nm3，因此用除尘器对其进行除尘到 0.01g/Nm3左右然后才作为发热量800kcal/Nm3左右的燃料气体使用于热风炉、焦炭 炉、加热炉、高炉等。近年来，在燃气轮机中也借助于该技术的提高，已经能够燃烧 低发热量气体，将高炉瓦斯作为燃气轮机燃料使用进行发电的例子一直在增加。众所 周知，所谓低发热量气体是指其发热量为约12MJ/Nm3以下的气体。低发热量气体如 下所述不限于高炉瓦斯(BFG)，也包含炼焦炉气体(COG)、转炉气体(LDG)等 多种气体。
另一方面，近年来高炉法以外的新的制铁工艺(例如FINEX和COREX等直接还 原制铁法)得到开发，对这样的新工艺发生的副产品气体的有效利用也能够适用的燃 烧方式有待开发。任何一种制铁工艺发生的副产品气体的特性(气体组成和发热量) 都因设备和操作内容的不同而不同，即使是用同一设备也相应于各原料的特性和反应 过程时时刻刻发生变化，并不是一定的。
就副产品气体作为燃气轮机的燃料使用的情况下的最重要的特性、即发热量而 言，在超过各燃气轮机固有的发热量的允许变动幅度的上限(例如平均发热量值的约 +10％)的情况下，也就是发热量急剧增大的情况下，有时候燃气轮机的燃烧器内的 燃烧温度急剧上升到异常高温。因此造成燃烧室部分、燃气轮机的定子叶片(静子叶 片)和转动叶片(动叶)受损寿命缩短等弊端，燃气轮机设备难于经济地连续运行。
为了抑制副产品气体的发热量上升，已知有利用氮气(N2)稀释的技术(参照例 如专利文献1和专利文献2)。但是在副产品气体的发热量值发生变动的情况下，有 时候仅仅利用N2稀释副产品气体要把这种变动抑制在燃气轮机固有的允许发热量变 动幅度内和允许发热量变动速度内是不够的。这是由于在副产品气体的发热量急剧变 动的情况下，发热量检测器的响应迟缓，有时候不能够及时进行稀释，而且在不得不 大量消耗昂贵的不活泼气体的情况下，确保使其得到抑制是困难的。
因此，对于副产品气体的特性变动不太剧烈的BFG来说，只用N2稀释是能够有 效应对的。而且，在直接还原制铁法等方法中，小容量的反应炉反复起动、停止，因 此气体的发生量和发热量值的变动很显著，因此只是利用N2进行稀释是难于应对的。
专利文献1：特开2002-155762号公报
专利文献2：特开平9-317499号公报
发明内容
本发明是为解决这样的问题而作出的，其目的在于，提供通过抑制作为燃料提供 给燃烧设备的低发热量气体等燃料用气体的发热量变动，能够有效而且容易地利用不 活泼气体稀释燃料气体，而且也可以不利用不活泼气体稀释的气体发热量变动抑制装 置、具备这种气体发热量变动抑制装置的燃料气体供给设备、以及具备这种燃料气体 供给设备的燃气轮机设备和锅炉设备。
为了实现上述目的，本发明的气体发热量变动抑制装置，具备：将气体提供给燃 烧设备作为燃料用的燃料气体供给通路上配设的，暂时贮存燃料气体的容器、
在该容器上形成的，使燃料气体从上述燃料气体供给通路流入容器内用的气体入 口、以及
独立于所述气体入口地形成于所述容器上的，使燃料气体从容器流出到燃料气体 供给通路用的气体出口。
通过燃料气体供给通路时时刻刻提供的燃料用的气体暂时贮存于容器内，在其中 进行时间差混合。因此，即使是这种燃料气体，其发热量值发生变动的情况下，也能 够借助于时间差混合减少其发热量变动幅度，而且缓和发热量变动速度。其结果是， 燃料气体的发热量变动利用稀释气体调整到燃烧设备的气体特性的允许变动范围内 变得容易而且有效。而且根据该燃料气体的平均发热量值，也可能使其实现不需要稀 释的状态。还有，所述所谓时间差混合是连续地将时间上较迟流入容器内的气体与已 经流入并滞留在其中的气体加以混合。
还有，上述气体入口上连接的不限于燃料气体供给通路的上游侧，气体出口上连 接的不限于燃料气体供给通路的下游侧。也可以采用例如图26所示，在燃料气体供 给通路上设置旁通通路，在该旁通通路上设置容器的情况下，将旁通通路的下游侧与 容器的气体入口连接，将上游侧连接于气体出口，而且在下游侧旁通通路上设置将燃 料气体压送到容器中的手段的结构。
但是对上述容器的结构没有限定。例如也可以是容积不变的固定形状的容器，又 可以是在已有的燃气轮机设备等中作为监视气体的供需平衡的装置(储气柜)使用的 内部容积变动形式的容器。所谓内部容积变动形式的容器是具有能够根据容器内压上 下移动的气密安装的盖构件的容器、利用驱动装置使盖构件主动地上下移动，以此能 够使平衡效果达到最大的能够选定容器容积的容器等。借用这些容器能够形成可发挥 抑制燃料气体的发热量变动的效果的装置。
最好是所述气体入口形成在从水平方向向上方或下方倾斜的方向上使燃料气体 流入容器内的结构。因为能够更有效地进行时间差混合。
为了如上所述使气体流入方向倾斜，可以采用包含在与所述气体入口连通的燃料 气体供给通路上连续形成的倾斜管构件，该倾斜管构件形成为从水平方向向上方或下 方倾斜的结构。
包含在所述气体入口近旁的燃料气体供给通路内和容器内两者之一配设的固定 百叶窗板，该固定百叶窗板由倾斜角度固定的至少一片百叶窗板构成，这样能够使气 体流入方向倾斜。
作为气体入口近旁的燃料气体供给通路内或容器内设置上述固定百叶窗板的方 法，也可以配设罩壳(housing)作为连接于例如气体入口上的燃料气体供给通路的一 部分，在该罩壳内部安装。所述固定百叶窗板可以在例如容器内部，靠近气体入口安 装。
包含在所述气体入口上设置的气体流入装置，该气体流入装置形成能够改变燃料 气体流入容器内的流入角度的结构的气体发热量变动抑制装置是理想的。
所述气体流入装置具有在所述气体入口近旁的燃料气体供给通路内和容器内两 者之一配设的可变百叶窗板，
该可变百叶窗板是由可摇动地安装，能够从外部改变其倾斜角度的至少一片百叶 窗板构成的。
作为在所述气体入口近旁的燃料气体供给通路内或容器内设置上述可变百叶窗 板的方法，可以使用与例如上述固定百叶窗板的设置方法相同的方法。
上述气体入口形成多个，形成能够从所述气体入口中选择切换使燃料气体流入容 器内的气体入口的结构的气体发热量变动抑制装置是理想的。因为例如通过周期性切 换使气体流入的气体入口，能够促进容器内的气体的时间差混合。
对于这样的气体发热量变动抑制装置，气体出口形成多个，形成能够与所述气体 入口的切换同步地选择切换使燃料气体向容器外流出的气体出口的结构。
可以使这样的气体发热量变动抑制装置形成所述多个气体入口的，向容器内流入 的燃料气体的流入方向互不相同的结构。
最好是气体发热量变动抑制装置形成多个所述气体入口，包含与各气体入口连通 的燃料气体供给通路上设置的流量调整装置，形成能够改变流过各燃料气体供给通路 的气体流量的结构。因为通过例如周期性切换通过各气体入口的气体流量能够促进容 器内的气体混合。还有，上述流量调整装置可以采用流量调整阀。
气体发热量变动抑制装置最好是包含与所述容器连接的，使不活泼气体流入容器 内用的不活泼气体供给通路。因为在容器内进行燃料气体与不活泼气体的时间差混 合。
最好是气体发热量变动抑制装置包含插入与所述气体入口连通的燃料气体供给 通路的内部地加以连接的不活泼气体供给通路，该不活泼气体供给通路的出口端位于 所述气体入口上游。因为能够促进燃料气体与不活泼气体的混合。
最好是对于气体发热量变动抑制装置，所述不活泼气体是回收制氧工厂和制氮工 厂中的至少一种工厂排出的废弃的氮气得到的产品。因为不活泼气体的筹措容易而且 便宜。还有，制氧工厂和制氮工厂可以使用例如在高炉法、直接铁还原法等工艺中设 置的工厂。
还具备在所述容器上相互保持距离设置的多个第1气体发热量测量装置，可以形 成能够利用该第1气体发热量测量装置测量容器内的气体发热量分布的结构。
这样的气体发热量变动抑制装置，最好是包含根据第1气体发热量测量装置的测 量值，检测容器内的气体发热量值的分布，根据该气体发热量值的分布，控制使气体 流入容器内的气体流入方向改变的控制装置。因为能够在容器内实现良好的气体混 合。
最好是气体发热量变动抑制装置包含：在与所述气体入口连通的燃料气体供给通 路上设置的，测量入口侧的气体发热量值用的入口气体发热量测量装置、以及在与气 体出口连通的燃料气体供给通路上设置的，测量出口侧的气体发热量值用的出口气体 发热量测量装置。
最好是这样的气体发热量变动抑制装置，包含根据入口气体发热量测量装置和出 口气体发热量测量装置的测量值，将流入容器的流入气体的发热量变动与从容器排出 的排出气体的发热量变动加以对比，根据该对比结果，控制使气体流入容器内的气体 流入方向改变的控制装置。
在所述容器的顶棚形成能够上下移动的结构的情况下，最好是具备根据该顶棚的 上下移动的方向和距离，控制使气体流入容器内的气体流入方向改变的控制装置。因 为根据顶棚的高度能够选择可以得到最佳的气体混合的气体流入方向。还原，所谓顶 棚上下移动的容器，如上所述是指具有能够相应于容器内压上下移动的气密密封的盖 构件(构成顶棚)的容器、能够利用驱动装置主动使盖构件上下移动以使平衡效果达 到最大的能够选择容器容积的容器等。
最好是所述气体出口形成于偏离气体入口的中心轴延长线的位置上。还有，所谓 气体入口中心轴的延长线是指例如所述倾斜管构件的中心轴的延长线等。
最好是在所述容器内部设置搅拌气体用的搅拌装置。
本发明的燃料气体供给设备，
具备将气体提供给燃烧设备作为燃料用的燃料气体供给通路、以及通过该燃料气 体供给通路提供的燃料气体的发热量变动的抑制用的气体发热量抑制装置，
该气体发热量抑制装置由如上所述的任一项气体发热量变动抑制装置构成。
最好是所述的燃料气体供给设备还包含
所述气体发热量抑制装置中的
连接于容器的气体出口与燃料气体供给通路之间的出口通路、
连接于容器的气体入口与燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点上游侧和 连接点下游侧中的任一方之间的入口通路、以及
配设于所述入口通路的，向容器压送燃料气体的气体压送装置。
而且最好是所述的燃料气体供给设备还包含
所述气体发热量抑制装置中的
连接于容器的气体出口与燃料气体供给通路之间的出口通路、
连接于容器的气体入口与燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点上游侧和 该连接点下游侧两者之间的入口通路、以及
配设于各入口通路的，向容器压送燃料气体的气体压送装置。
而且最好是所述燃料气体供给设备还包含
所述气体发热量抑制装置中的
连接于容器的气体出口与燃料气体供给通路之间的出口通路、
连接于容器的气体入口与燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点上游侧之 间的入口通路、
连接于燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点下游侧与该连接点上游侧之 间的返回通路、以及
分别配设于所述入口通路和返回通路的，向容器和上游侧燃料气体供给通路压送 燃料气体的气体压送装置。
而且最好是所述的燃料气体供给设备还包含
所述气体发热量抑制装置中的，
容器的气体出口上连接下游侧的燃料气体供给通路，
容器的一气体入口上连接上游侧的燃料气体供给通路，
容器的另一气体入口与下游侧燃料气体供给通路之间连接的返回通路、以及
设置于该返回通路上的，向容器压送燃料气体的气体压送装置。
而且最好是燃料气体供给设备还包含
所述气体发热量抑制装置中的，
容器的气体出口上连接下游侧的燃料气体供给通路，
容器的一气体入口上连接上游侧的燃料气体供给通路，
容器上游侧的燃料气体供给通路与容器下游侧的燃料气体供给通路之间连接的 返回通路、以及
设置于该返回通路上的，从燃料气体供给通路的下游侧向上游侧压送燃料气体的 气体压送装置。
本发明的燃气轮机设备，
具备上述燃烧设备、以及将气体提供给该燃烧设备作为燃料用的燃料气体供给设 备，
所述燃烧设备是燃气轮机，
所述燃料气体供给设备由如上所述的任一项燃料气体供给设备构成。
本发明的锅炉设备，具备所述燃烧设备以及将气体提供给该燃烧设备作为燃料用 的燃料气体供给设备，
所述燃烧设备是在燃烧器中使气体燃烧的锅炉，
所述燃料气体供给设备是由如上所述的任一项所述燃料气体供给设备构成的。
如果采用本发明，则在将工艺的副产品气体那样的发热量会发生变动的低发热量 气体提供给燃气轮机等燃烧设备作为燃料气体的情况下，借助于时间差混合能够抑制 (缓和)该提供的低发热量气体的发热量变动。也就是说，当然可以减小变动的幅度， 能够像低通滤波器那样，消灭短周期和中周期的变动，只让长周期的变动留下，因此 利用稀释气体进行稀释效果好而且容易进行。而且有时候不需要利用稀释气体进行稀 释。
为了实现上述目的，本发明的气体发热量变动抑制装置，具备：将气体提供给燃 烧设备作为燃料用的燃料气体供给通路上配设的，暂时贮存燃料气体的容器、
在该容器上形成的，使燃料气体从上述燃料气体供给通路流入容器内用的气体入 口、以及
独立于所述气体入口地形成于所述容器上的，使燃料气体从容器流出到燃料气体 供给通路用的气体出口。
通过燃料气体供给通路时时刻刻提供的燃料用的气体暂时贮存于容器内，在其中 进行时间差混合。因此，即使是这种燃料气体，其发热量值发生变动的情况下，也能 够借助于时间差混合减少其发热量变动幅度，而且缓和发热量变动速度。其结果是， 燃料气体的发热量变动利用稀释气体调整到燃烧设备的气体特性的允许变动范围内 变得容易而且有效。而且根据该燃料气体的平均发热量值，也可能使其实现不需要稀 释的状态。还有，所述所谓时间差混合是连续地将时间上较迟流入容器内的气体与已 经流入并滞留在其中的气体加以混合。
还有，上述气体入口上连接的不限于燃料气体供给通路的上游侧，气体出口上连 接的不限于燃料气体供给通路的下游侧。也可以采用例如图26所示，在燃料气体供 给通路上设置旁通通路，在该旁通通路上设置容器的情况下，将旁通通路的下游侧与 容器的气体入口连接，将上游侧连接于气体出口，而且在下游侧旁通通路上设置将燃 料气体压送到容器中的手段的结构。
但是对上述容器的结构没有限定。例如也可以是容积不变的固定形状的容器，又 可以是在已有的燃气轮机设备等中作为监视气体的供需平衡的装置(储气柜)使用的 内部容积变动形式的容器。所谓内部容积变动形式的容器是具有能够根据容器内压上 下移动的气密安装的盖构件的容器、利用驱动装置使盖构件主动地上下移动，以此能 够使平衡效果达到最大的能够选定容器容积的容器等。借用这些容器能够形成可发挥 抑制燃料气体的发热量变动的效果的装置。
最好是所述气体入口形成在从水平方向向上方或下方倾斜的方向上使燃料气体 流入容器内的结构。因为能够更有效地进行时间差混合。
为了如上所述使气体流入方向倾斜，可以采用包含在与所述气体入口连通的燃料 气体供给通路上连续形成的倾斜管构件，该倾斜管构件形成为从水平方向向上方或下 方倾斜的结构。
包含在所述气体入口近旁的燃料气体供给通路内和容器内两者之一配设的固定 百叶窗板，该固定百叶窗板由倾斜角度固定的至少一片百叶窗板构成，这样能够使气 体流入方向倾斜。
作为气体入口近旁的燃料气体供给通路内或容器内设置上述固定百叶窗板的方 法，也可以配设罩壳(housing)作为连接于例如气体入口上的燃料气体供给通路的一 部分，在该罩壳内部安装。所述固定百叶窗板可以在例如容器内部，靠近气体入口安 装。
包含在所述气体入口上设置的气体流入装置，该气体流入装置形成能够改变燃料 气体流入容器内的流入角度的结构的气体发热量变动抑制装置是理想的。
所述气体流入装置具有在所述气体入口近旁的燃料气体供给通路内和容器内两 者之一配设的可变百叶窗板，
该可变百叶窗板是由可摇动地安装，能够从外部改变其倾斜角度的至少一片百叶 窗板构成的。
作为在所述气体入口近旁的燃料气体供给通路内或容器内设置上述可变百叶窗 板的方法，可以使用与例如上述固定百叶窗板的设置方法相同的方法。
上述气体入口形成多个，形成能够从所述气体入口中选择切换使燃料气体流入容 器内的气体入口的结构的气体发热量变动抑制装置是理想的。因为例如通过周期性切 换使气体流入的气体入口，能够促进容器内的气体的时间差混合。
对于这样的气体发热量变动抑制装置，气体出口形成多个，形成能够与所述气体 入口的切换同步地选择切换使燃料气体向容器外流出的气体出口的结构。
可以使这样的气体发热量变动抑制装置形成所述多个气体入口的，向容器内流入 的燃料气体的流入方向互不相同的结构。
最好是气体发热量变动抑制装置形成多个所述气体入口，包含与各气体入口连通 的燃料气体供给通路上设置的流量调整装置，形成能够改变流过各燃料气体供给通路 的气体流量的结构。因为通过例如周期性切换通过各气体入口的气体流量能够促进容 器内的气体混合。还有，上述流量调整装置可以采用流量调整阀。
气体发热量变动抑制装置最好是包含与所述容器连接的，使不活泼气体流入容器 内用的不活泼气体供给通路。因为在容器内进行燃料气体与不活泼气体的时间差混 合。
最好是气体发热量变动抑制装置包含插入与所述气体入口连通的燃料气体供给 通路的内部地加以连接的不活泼气体供给通路，该不活泼气体供给通路的出口端位于 所述气体入口上游。因为能够促进燃料气体与不活泼气体的混合。
最好是对于气体发热量变动抑制装置，所述不活泼气体是回收制氧工厂和制氮工 厂中的至少一种工厂排出的废弃的氮气得到的产品。因为不活泼气体的筹措容易而且 便宜。还有，制氧工厂和制氮工厂可以使用例如在高炉法、直接铁还原法等工艺中设 置的工厂。
还具备在所述容器上相互保持距离设置的多个第1气体发热量测量装置，可以形 成能够利用该第1气体发热量测量装置测量容器内的气体发热量分布的结构。
这样的气体发热量变动抑制装置，最好是包含根据第1气体发热量测量装置的测 量值，检测容器内的气体发热量值的分布，根据该气体发热量值的分布，控制使气体 流入容器内的气体流入方向改变的控制装置。因为能够在容器内实现良好的气体混 合。
最好是气体发热量变动抑制装置包含：在与所述气体入口连通的燃料气体供给通 路上设置的，测量入口侧的气体发热量值用的入口气体发热量测量装置、以及在与气 体出口连通的燃料气体供给通路上设置的，测量出口侧的气体发热量值用的出口气体 发热量测量装置。
最好是这样的气体发热量变动抑制装置，包含根据入口气体发热量测量装置和出 口气体发热量测量装置的测量值，将流入容器的流入气体的发热量变动与从容器排出 的排出气体的发热量变动加以对比，根据该对比结果，控制使气体流入容器内的气体 流入方向改变的控制装置。
在所述容器的顶棚形成能够上下移动的结构的情况下，最好是具备根据该顶棚的 上下移动的方向和距离，控制使气体流入容器内的气体流入方向改变的控制装置。因 为根据顶棚的高度能够选择可以得到最佳的气体混合的气体流入方向。还原，所谓顶 棚上下移动的容器，如上所述是指具有能够相应于容器内压上下移动的气密密封的盖 构件(构成顶棚)的容器、能够利用驱动装置主动使盖构件上下移动以使平衡效果达 到最大的能够选择容器容积的容器等。
最好是所述气体出口形成于偏离气体入口的中心轴延长线的位置上。还有，所谓 气体入口中心轴的延长线是指例如所述倾斜管构件的中心轴的延长线等。
最好是在所述容器内部设置搅拌气体用的搅拌装置。
本发明的燃料气体供给设备，
具备将气体提供给燃烧设备作为燃料用的燃料气体供给通路、以及通过该燃料气 体供给通路提供的燃料气体的发热量变动的抑制用的气体发热量抑制装置，
该气体发热量抑制装置由如上所述的任一项气体发热量变动抑制装置构成。
最好是所述的燃料气体供给设备还包含
所述气体发热量抑制装置中的
连接于容器的气体出口与燃料气体供给通路之间的出口通路、
连接于容器的气体入口与燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点上游侧和 连接点下游侧中的任一方之间的入口通路、以及
配设于所述入口通路的，向容器压送燃料气体的气体压送装置。
而且最好是所述的燃料气体供给设备还包含
所述气体发热量抑制装置中的
连接于容器的气体出口与燃料气体供给通路之间的出口通路、
连接于容器的气体入口与燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点上游侧和 该连接点下游侧两者之间的入口通路、以及
配设于各入口通路的，向容器压送燃料气体的气体压送装置。
而且最好是所述燃料气体供给设备还包含
所述气体发热量抑制装置中的
连接于容器的气体出口与燃料气体供给通路之间的出口通路、
连接于容器的气体入口与燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点上游侧之 间的入口通路、
连接于燃料气体供给通路的，所述出口通路的连接点下游侧与该连接点上游侧之 间的返回通路、以及
分别配设于所述入口通路和返回通路的，向容器和上游侧燃料气体供给通路压送 燃料气体的气体压送装置。
而且最好是所述的燃料气体供给设备还包含
所述气体发热量抑制装置中的，
容器的气体出口上连接下游侧的燃料气体供给通路，
容器的一气体入口上连接上游侧的燃料气体供给通路，
容器的另一气体入口与下游侧燃料气体供给通路之间连接的返回通路、以及
设置于该返回通路上的，向容器压送燃料气体的气体压送装置。
而且最好是燃料气体供给设备还包含
所述气体发热量抑制装置中的，
容器的气体出口上连接下游侧的燃料气体供给通路，
容器的一气体入口上连接上游侧的燃料气体供给通路，
容器上游侧的燃料气体供给通路与容器下游侧的燃料气体供给通路之间连接的 返回通路、以及
设置于该返回通路上的，从燃料气体供给通路的下游侧向上游侧压送燃料气体的 气体压送装置。
本发明的燃气轮机设备，
具备上述燃烧设备、以及将气体提供给该燃烧设备作为燃料用的燃料气体供给设 备，
所述燃烧设备是燃气轮机，
所述燃料气体供给设备由如上所述的任一项燃料气体供给设备构成。
本发明的锅炉设备，具备所述燃烧设备以及将气体提供给该燃烧设备作为燃料用 的燃料气体供给设备，
所述燃烧设备是在燃烧器中使气体燃烧的锅炉，
所述燃料气体供给设备是由如上所述的任一项所述燃料气体供给设备构成的。
如果采用本发明，则在将工艺的副产品气体那样的发热量会发生变动的低发热量 气体提供给燃气轮机等燃烧设备作为燃料气体的情况下，借助于时间差混合能够抑制 (缓和)该提供的低发热量气体的发热量变动。也就是说，当然可以减小变动的幅度， 能够像低通滤波器那样，消灭短周期和中周期的变动，只让长周期的变动留下，因此 利用稀释气体进行稀释效果好而且容易进行。而且有时候不需要利用稀释气体进行稀 释。
附图说明
图1是表示包含本发明的燃料气体供给设备的一实施形态、即低发热量供给设备 的燃气轮机发电设备的大概情况的配管图。
图2是使其通过图1的缓冲容器，以缓和低发热量气体的发热量变动的状态的一 个例子的曲线图。
图3是使其通过缓冲容器，以缓和低发热量气体的发热量变动的状态的另一个例 子的曲线图。
图4是使其通过缓冲容器，以缓和低发热量气体的发热量变动的状态的又一例子 的曲线图。
图5是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配管 图。
图6是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部分 剖面正视图。
图7是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部分 剖面正视图。
图8是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部分 剖面正视图。
图9是图8的缓冲容器中使用的气体流路装置的一个例子的立体图。
图10是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图11是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图12是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图13是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图14是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图15是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图16是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图17是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图18是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图19是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图20是表示缓冲容器内的气体的时间差混合的模拟结果的一个例子的曲线图。
图21是表示缓冲容器内的气体的时间差混合的模拟结果的另一例子的曲线图。
图22是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配 管图。
图23是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配 管图。
图24是使其通过图22或图23的缓冲容器，以缓和低发热量气体的发热量变动 的状态的一个例子的曲线图。
图25是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配 管图。
图26是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配 管图。
图27是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配 管图。
图28是表示本发明的另一实施形态、即包含低发热量气体供给设备的锅炉设备 的大概情况的配管图。
符号说明
1 低发热量气体供给设备
2 燃气轮机
3 低发热量气体供给配管
4 稀释气体供给配管
5 控制装置
6 混合器
7 集尘装置
8 入口发热量计
9 出口发热量计
10 缓冲容器
11 流量计
12 发热量计
13 混合气体供给配管
14 流量计
15 发热量计
16 燃料气体压缩机
17 燃料配管
18 流量计
19 燃烧器
20 流量调整阀
22 发电机
23 缓冲容器
24 盖构件
25 驱动装置
26 电缆
27 滑轮
28 搅拌装置
29 流量计
31 缓冲容器
32 气体量平衡监视装置
33a 盖构件(上部容器)
33b 下部容器
34 平衡锤
35 倾斜管构件
36 气体流入装置
37 罩壳
38 可变百叶窗板
39 转动轴
40 连接构件
41 截止阀
42 不活泼气体供给配管
43 连通管(出口配管)
44 入口配管
45 风扇
46 气体量平衡监视装置
47 容器
48 压力检测装置
49 返回配管
51 低发热量气体供给设备
52 锅炉
53 低发热量气体供给配管
54 流量计
S 直接还原制铁设备
图2是使其通过图1的缓冲容器，以缓和低发热量气体的发热量变动的状态的一 个例子的曲线图。
图3是使其通过缓冲容器，以缓和低发热量气体的发热量变动的状态的另一个例 子的曲线图。
图4是使其通过缓冲容器，以缓和低发热量气体的发热量变动的状态的又一例子 的曲线图。
图5是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配管 图。
图6是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部分 剖面正视图。
图7是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部分 剖面正视图。
图8是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部分 剖面正视图。
图9是图8的缓冲容器中使用的气体流路装置的一个例子的立体图。
图10是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图11是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图12是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图13是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图14是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图15是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图16是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图17是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图18是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图19是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的又一例子的部 分剖面正视图。
图20是表示缓冲容器内的气体的时间差混合的模拟结果的一个例子的曲线图。
图21是表示缓冲容器内的气体的时间差混合的模拟结果的另一例子的曲线图。
图22是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配 管图。
图23是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配 管图。
图24是使其通过图22或图23的缓冲容器，以缓和低发热量气体的发热量变动 的状态的一个例子的曲线图。
图25是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配 管图。
图26是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配 管图。
图27是表示能够在图1的燃气轮机发电设备中设置的缓冲容器的另一例子的配 管图。
图28是表示本发明的另一实施形态、即包含低发热量气体供给设备的锅炉设备 的大概情况的配管图。
符号说明
1 低发热量气体供给设备
2 燃气轮机
3 低发热量气体供给配管
4 稀释气体供给配管
5 控制装置
6 混合器
7 集尘装置
8 入口发热量计
9 出口发热量计
10 缓冲容器
11 流量计
12 发热量计
13 混合气体供给配管
14 流量计
15 发热量计
16 燃料气体压缩机
17 燃料配管
18 流量计
19 燃烧器
20 流量调整阀
22 发电机
23 缓冲容器
24 盖构件
25 驱动装置
26 电缆
27 滑轮
28 搅拌装置
29 流量计
31 缓冲容器
32 气体量平衡监视装置
33a 盖构件(上部容器)
33b 下部容器
34 平衡锤
35 倾斜管构件
36 气体流入装置
37 罩壳
38 可变百叶窗板
39 转动轴
40 连接构件
41 截止阀
42 不活泼气体供给配管
43 连通管(出口配管)
44 入口配管
45 风扇
46 气体量平衡监视装置
47 容器
48 压力检测装置
49 返回配管
51 低发热量气体供给设备
52 锅炉
53 低发热量气体供给配管
54 流量计
S 直接还原制铁设备
具体实施方式
实施形态1
下面参照附图对本发明的气体发热量变动抑制装置、燃料气体供给设备、以及燃 气轮机设备的实施状态进行说明。
图1是表示对作为燃烧设备的燃气轮机提供低发热量气体作为燃料气体的本发明 的燃料气体供给设备的一个实施形态、即低发热量气体供给设备1和包含该低热量气 体供给设备1的燃气轮机设备的大概情况的配管图。燃气轮机设备以燃气轮机发电设 备表示。如上所述，低发热量气体是指其发热量大约在12MJ/Nm3以下的气体，其发 热量等特性往往会发生变动。
作为这种燃料气体供给设备的低发热量气体供给设备1，具备将直接还原制铁设 备S发生的副产品气体(以下称为低发热量气体)作为燃料提供给燃气轮机2的燃料 气体供给通路、即低发热量气体供给配管3、以及为了稀释该低发热量气体向低发热 量气体供给配管3提供稀释用的气体的稀释气体供给配管4。将该稀释气体提供给低 发热量气体，是为了防止低发热量气体的发热量值发生变动并且超过燃气轮机固有的 允许发热量范围。在稀释气体供给配管4上设置调整稀释气体流量的流量调整阀14 和流量计18，利用混合器6连接在低发热量气体供给设备1上。作为所述稀释用气体， 采用不活泼气体、空气、蒸汽、燃烧设备等排出的排气等。不活泼气体可以采用氮气 (N2)，但是当然不活泼气体也不限于N2，也可以采用CO2或He等。低发热量气体 供给配管3的混合器6以下的下游部分，由于是通过该处将低发热量气体与稀释气体 以混合的状态送到燃气轮机2，因此将该范围的配管称为混合气体供给配管13。在该 低发热量气体供给设备1上配设对其动作进行控制用的控制装置5。
在上述低发热量气体供给配管3的混合器6以上的上游部分，设置对直接还原制 铁设备S送来的低发热量气体进行除尘用的集尘装置7和一次贮存低发热量气体用的 缓冲容器(以下简称为容器)10。在缓冲容器10上形成连接上游侧的低发热量气体 供给配管3的入口10a、以及独立于入口10a形成的连接下游侧的低发热量气体供给 配管3的出口10b。该缓冲容器10和下述缓冲容器31(参照图6等)，有选择地包 含下述倾斜管构件35(参照图6等)、气体流路装置36、作为不活泼气体供给通路 的不活泼气体供给配管42，作为气体发热量变动抑制装置起作用。
缓冲容器10有比较大的容量，时时刻刻将发热量一边变动一边流入的低发热量 气体在该缓冲容器10内部进行时间差混合。也就是说，同时流入缓冲容器10的低发 热量气体形成比较早从出口10b流出的部分到在缓冲容器10中滞留到比较晚的时间 的部分的分布。另一方面，从入口10a连续地流入新的气体，因此过去流入的气体与 新流入的气体不断地混合。在这里将这样的混合称为时间差混合。
在缓冲容器10的上游侧和下游侧设置检测低发热量气体的发热量用的发热量检 测装置8、9，在缓冲容器10的下游侧设置测量流量用的流量计11。在图1中，该流 量计11设置于低发热量气体供给配管3的缓冲容器10与混合器6之间的部分，但是 并不限于该位置。例如也可以设置于混合器6下游的混合气体供给配管13上，还可 以设置于与下述燃气轮机2的燃烧器19连接的燃料配管17上。除了低发热量气体供 给配管3上的发热量检测装置8、9外，还在缓冲容器10上另外再直接安装多个发热 量检测装置12。这些检测装置的作用将在下面叙述。
在这里，发热量检测装置8、9、12采用直接测量气体的发热量的所谓发热量计 (即卡路里计)、测定可燃成分的含有率的(浓度)的装置等。在重视检测速度的情 况下，在当前最好采用可燃性气体浓度检测器。而且也可以根据使用的低发热量气体 主要包含的可燃成分的种类或发生主要浓度变动的可燃成分(例如直接还原制铁法的 副产品气体中的一氧化碳)，采用检测该成分的浓度的浓度检测器。在本说明书中， 采用“发热量计”的称呼代表全部这些发热量检测装置。
在混合气体供给配管13上设置发热量计15。这是为了监视容器10的出口侧的发 热量计9和流量计11，同时监视混合气体供给配管13的发热量计15，以判定上述混 合气体的最终的发热量值是否合适。而且在稀释气体采用空气或来自燃烧设备的排气 等含有氧气的气体的情况下，为了控制混合气体的氧浓度，在混合气体供给配管13 上设置氧浓度计(未图示)。
在发热量计15的下游侧设置燃气轮机2的燃料气体压缩机16。从燃料气体压缩 机16连接到燃气轮机2的燃烧器19上的燃料配管17上，设置用于调整燃气轮机输 出的流量调整阀20。在燃气轮机2上连接发电机22。又可以在燃气轮机2上设置利 用其排气进行发电的排热回收锅炉发电设备等(未图示)。
下面对图1中的缓冲容器10的作用效果进行说明。如前所述，该缓冲容器10具 有分别连接低发热量气体供给配管3的入口10a和10b。因此，送来的低发热量气体 全部流入该缓冲容器10。该缓冲容器的体积大，例如对于直径2～3m左右的低发热 量供给配管3，通常设置容积大约为20000～200000m3的容器。时时刻刻发生发热量 变动地送来的低发热量气体在缓冲容器内进行时间差混合。其结果是，从缓冲容器10 的出口10b出去的低发热量气体的发热量变动幅度一下子减小，变动速度一下子下降。 也就是说，发热量变动受到抑制(大大缓和)。这样，一旦发热量变动事先得到缓和， 则在下游侧利用空气等的稀释非常容易对发热量上升进行抑制。下面参照图2～图6 对上述现象进行说明。
图2是图1中的缓冲容器10的容积采用200000m3时，发热量发生变动的低发热 量气体以流量500000Nm3/hr供给的情况下的发热量变动的抑制(缓和)状态的模拟 结果图。横轴表示时间(分)，纵轴表示低发热量气体的发热量、即气体发热量值 (kcal/Nm3)。又，图中虚线所示的曲线表示向缓冲容器10送来的低发热量气体的发 热量变动(最初变动)。这是实测的样品。实线所示的曲线表示充分地进行时间差混 合后从缓冲容器10出去的低发热量气体的发热量变动(抑制后变动)。如图所示， 进入缓冲容器10之前的低发热量气体的发热量在约1530kcal/Nm3到约2360kcal/Nm3 之间变动。也就是说，具有平均值(1495kcal/Nm3)的约±21％的变动幅度。根据从 缓冲容器10出去的低发热量气体的发热量变动的理论计算结果，是1780kcal/Nm3到 1960kcal/Nm3，变动幅度抑制在平均值(1870kcal/Nm3)的约±5％以内。如图所示， 对于变动周期，去除了短周期和中周期的变动，留下长周期的变动。相对于低发热量 气体的供给流量缓冲容器的容积做得越大，则这一效果倾向于越发显著。最初的变动 周期短，变动幅度小的情况下，从经济性的观点出发，即使是将缓冲容器的容积做得 小也是有效的。
图3表示低发热量气体流量采用500000Nm3/hr不变，使缓冲容器10的容积为上 述容积的一半100000m3时的发热量变动衰减状态。这种情况下的发热量变动也利用 缓冲容器10中充分的时间差混合，抑制在1700kcal/Nm3到2040kcal/Nm3的范围内， 变动幅度为平均值(1970kcal/Nm3)的约±9％。
图4表示低发热量气体以流量200000Nm3/hr供应的设备中，缓冲容器10的容积 采用50000m3时的发热量变动的衰减状态。这种情况下的发热量变动也借助于缓冲容 器10中的充分的时间差混合，被抑制在1740kcal/Nm3到2010kcal/Nm3的范围内，变 动幅度为平均值(1875kcal/Nm3)的约±7.2％。
未图示的，低发热量气体以和上面所述相同的流量200000Nm3/hr供给的设备中， 缓冲容器10的容积采用上述容积的一半即25000m3时，变动幅度为平均值 (1875kcal/Nm3)的约±12％。
如图5所示，也可以在低发热量气体以流量200000Nm3/hr提供的设备中，并列 设置两台容积为25000m3的缓冲容器10，在通常运行时，两台都使用，只在定期检查 保养时和工作不良等非常事态发生的情况下才只使用一个容器。
这样，由于具备能够实现低发热量气体的时间差混合的缓冲容器，能够在很大程 度上抑制低发热量气体的发热量变动。其结果是，在下游侧进行混合空气或不活泼气 体的控制变得非常容易。如果是例如燃气轮机2的燃料气体发热量变动幅度设定为基 准发热量值(平均值)的±10％的情况下，在缓冲容器的下游，为了使变动的发热量 的平均值与在燃气轮机2设定的基准发热量值一致，只要具备能够适合其规格的容积 的缓冲容器，提供一定比例的稀释气体即可。关于空气的供给动作，不需要考虑低发 热量气体的发热量变动。
在极端情况下，通过缓冲容器10后的低发热量气体的变动的发热量的平均值， 大致与燃气轮机2上设定的基准发热量值一致，因此不仅不需要混合稀释气体，也不 需要提供稀释气体的设备。
图6表示另一缓冲容器(以下也简称为容器)31。该缓冲容器31是将作为储气 柜使用于已有的燃气轮机设备的容器改造为兼用作发热量变动抑制装置的容器。也就 是在容器31上分别形成入口31a和出口31b，分别在其上连接上游侧低发热量气体供 给配管3和下游侧低发热量气体供给配管3。储气柜包含于对气体量平衡进行监视的 装置32中。所谓气体量平衡监视装置32，是为了使上游侧送来的低发热量气体的量 与燃气轮机所需要的消耗气体量取得平衡而使用的装置。在发生供给气体量的变动和 燃气轮机的负荷变动的情况下，在气体的供给量和消费量之间有必要取得平衡。供给 量超过预先想像程度地过剩时，采取将其放出到系统外等措施，在供给不足时，或使 燃气轮机的负荷降低，或停止部分运行。
该气体量平衡监视装置32具备内部容积变动式的上述容器31、利用密封构件33c 等对容器31的上端开口进行气密封，而且使其在容器内可上下移动地配设的盖构件 33a、以及连接于例如盖构件33a上的调整用平衡锤34。盖构件33a具有顶棚，可以 称为与下部容器33b形成套匣组合的上部容器。密封构件33c配设于上部容器33a与 下部容器33b之间的间隙。借助于上部容器33a的自重和上述平衡锤34的重量以及 大气压产生的向下压力的总和与容器31的内压产生的向上推力的平衡在容器内部上 下移动。因此，盖构件33a能够根据低发热量气体的供给量与消耗量的平衡的变化上 下移动。采取在对该盖构件33a的上下移动进行监视的同时，将气体向系统外释放或 使燃气轮机负荷降低等措施。将该储气柜兼用作低发热量气体进行时间差混合用的缓 冲容器31。
不管有无上下移动的盖构件33a，缓冲容器10、31只要具有规定的容积就能够具 有如上所述的低发热量气体进行时间差混合的作用。
在图6～图19中，表示出对流入容器内的气体的流路方向进行精心设计，以使低 发热量气体在缓冲容器内能够更充分地进行时间差混合的结构。也就是说，这是以使 流入容器的低发热量气体的一部分在容器内滞留尽可能长的时间，以在容器内进行充 分的混合，以此实现理想的时间差混合为目的的精心设计。概括地说，形成使流入容 器内的气体流路方向向上或向下偏离水平方向倾斜的结构。作为前提，必须是容器的 内部容积比流入容器内的气体的体积流量大得足够多。就像下面参照例如图2～图5 说明的容器10那样。在图6～图19中对相同的构件标以相同的符号，对各画面的说 明省略。
图6的容器31如上所述是利用储气柜的缓冲容器31，这里只是例示，不具有可 动式的盖构件33a的容器10也可以使用对该气体流路方向进行精心设计的结构。这 种情况对于下述图7、图8、图10、图12～图19、图22、图23的容器也相同。在容 器31的圆周壁的下端近旁形成入口31a和出口31b，在其上连通上游侧和下游侧的低 发热量气体供给配管3。低发热量气体供给配管3大致水平配置，但是连接入口31a 的上游侧低发热量气体供给配管3上连接与其连续地向上方倾斜的倾斜管构件35。通 过形成这样的结构，低发热量气体在容器内向斜上方吹，气流的大半不会立即从出口 31b流出，而在容器内巡回。其结果是，低发热量气体会在容器内长时间滞留，能够 得到充分混合。出口31b的位置偏离向容器内流入的气体的流入方向的延长线也能够 提高时间差混合的效果。也就是说，在偏离倾斜管构件35或下述气体流路装置36的 中心轴延长线的位置上形成出口31b是理想的。要而言之，最好是在偏离入口10a(31a) 的中心轴的延长线的位置上形成出口31b。这种情况对于以下说明的其他容器10(30) 也适合。
又，如图所示，为了对容器31内的气体进行搅拌，也可以在容器内设置电风扇 等搅拌装置28。这是为了促进容器内的气体混合，以此更有效地实现时间差混合。作 为搅拌装置28的设置形态，最好是以能够使气体从出口31b的近旁向容器的内部方 向流动的姿势设置于出口31b的近旁。想要从出口31b流出的气体被推回容器内，使 得气体能够延长在容器内滞留的时间，以此能够使气体实现更有效的时间差混合。又， 最好是采用在例如出口形成于容器下部时，能够使气体向上方流动，在出口形成于容 器上部时，能够使气体向上方流动的配置。该搅拌装置28不限于图6的容器31，对 于其他图上所示的容器10、23、31、47和能够发挥发热量抑制效果的其他容器也可 以设置。还有，作为搅拌装置28的旋转驱动装置电动机28a等，最好是设置于容器 外部。
又，作为对容器内部的气体进行搅拌用的机构，也可以在容器上连接使容器内的 气体循环用的配管(未图示)。也就是说，在容器壁上形成气体循环用的入口和出口， 在该出入口上连接循环用的抑制配管。而且在该循环用配管的内部设置与上述搅拌装 置28相同的电风扇。如果采取这样的措施，利用该电风扇的动作能够将容器内的气 体从循环用配管吸出，然后再度使其流入容器内，所以能够形成气体的循环，从而产 生在容器内进行气体搅拌的效果。
图7所示的容器23是利用其他种类的储气柜的内部容积变动式的缓冲容器23。 这种储气柜利用驱动装置25通过链条或缆绳26主动地使设置为能够气密封地在容器 内上下移动的盖构件24上下移动，能够决定可使操作时的气体的供需平衡效果达到 最大的容器容积。如图所示，通过使盖构件24小型化、轻量化，也可以将其使用于 大容积的容器，能够将使其上下运动用的驱动系统简化。这样的储气柜也分别形成低 发热量气体入口23a和出口23b。在入口23a上连接上游侧低发热量气体供给配管3， 在出口23b连接下游侧低发热量气体供给配管3，这样可以作为能够实现发热量变动 抑制效果的缓冲容器使用。入口23a上连接的上游侧的低发热量气体供给配管3上也 连接与其连续向上方倾斜的倾斜管构件35。符号27是支持缆绳26的滑轮。
但是，上游侧的低发热量气体供给配管3配置于容器23的底部下方。容器23的 入口23a开口于容器底部的周边近旁，倾斜管构件35从容器底部下方向上方倾斜地 连接于入口23a上。借助于这样的结构，也能够实现与图6的容器31同样有效的时 间差混合。又，由于入口23a开口于容器底部，所以上述盖构件24的高度变动的允 许范围达到容器底部近旁，能够在最大限度上利用容器23的内部容积。
上面说明的容器31、23(图6和图7)上配设向上方倾斜的倾斜管构件35，但是 不限于这样的结构。例如在不具有盖构件的固定形状的容器10的情况下，也可以在 容器圆周壁的上端近旁形成入口和出口，分别在其上连接低发热量气体供给配管3。 在这种情况下，在上游侧低发热量气体供给配管3的前端上连接连续向下方倾斜的 倾斜管构件。也就是说，根据上游侧低发热量气体供给配管3连接在容器上的连接位 置的高度选择倾斜管构件的倾斜方向即可。
在图8所示的容器31上，在其圆周壁的下端近旁形成入口31a和出口31b。上游 侧和下游侧的低发热量气体供给配管3同时配置在大致水平的位置上。上述入口31a 上配设改变气体流入容器内的流路方向用的气体流入装置36，该气体流入装置36上 连接上游侧的低发热量气体供给配管3。容器31原来具有使流入其内部的气体产生流 动以使其均匀混合的功能，但是借助于对气体流路装置36及其动作进行控制的控制 装置5能够改变气流的状态，能够进一步提高均匀混合效果。
如果同时参照图9，显然该气体流入装置36具有在容器入口31a的外部作为上游 侧低发热量气体供给配管的一部分形成的罩壳37、以及在该罩壳37内部上下保持间 隔收容的多片可变百叶窗板38。各可变百叶窗板38大致水平配置，其转动轴39向罩 壳37的外部突出。利用电动机、油压马达、汽缸、油压缸等公知的手段能够使该旋 转轴39的突出的部分转动，使百叶窗板38在上下方向上摇动。一旦使百叶窗板38 在上下方向上摇动，就能够与其相应改变气体的流入方向。因此能够使气体流与图6 和图7所示的倾斜管构件35一样使气流向上方倾斜。设置的百叶窗板的片数没有限 定，可以是一片也可以是多片。片数多则决定流入方向的效果能够得到提高，但是有 增加流入阻抗的倾向。
又如图9所示，向罩壳37的外部突出的转动轴39上设置倾斜方向指示器39a， 从气体流入装置36的外部能够显示百叶窗板38的倾斜方向、进而能够显示气体的流 入方向。而且对于该百叶窗板38的倾斜方向，也可以根据未图示的检测器检测出并 且将该检测信号发送到控制装置5的信号在未图示的远距离显示装置上显示。又可以 在罩壳37上形成透视窗，以便能够从外部确认百叶窗板38的倾斜方向。
还有，在如图所示具备上下可动的盖构件33a的容器31的情况下，其顶棚上下 移动，该顶棚的位置信号被输入控制装置5，根据该位置信号能够选定最合适的气体 流路方向。例如，如果盖构件33a上升，则使气体流动方向进一步向上方倾斜，所以 使百叶窗板38向上方摇动，使其偏离水平方向的仰角变大。如果盖构件33a下降， 则使气流流路方向比当前的方向更向下方倾斜，所以使百叶窗板38摇动以使其偏离 水平方向的仰角变小。
又在图8的容器31(包含盖构件33a)上，在适当的地方保持间隔安装上述多个 发热量计12。根据该发热量计12的测量值可以知道容器31内的气体的时间差混合程 度。容器31内的各部位的发热量值的差(所谓发热量值的分布)越小，则可以判断 为时间差混合越有效。一边根据上述控制装置5改变百叶窗板38的倾斜角度一边利 用该发热量计12连续测量发热量值。这样做可以根据时间差混合了解最合适的百叶 窗板的倾斜角度。又可以知道对于容器31的盖构件33a的高度位置等其他各条件最 合适的倾斜角度。如果预先将这数据存储于控制装置5，则能够在运行时利用该控制 装置5根据容器内的发热量值的分布将百叶窗板38控制于最合适的角度。
在图8的容器31上连接的上游侧和下游侧的低发热量供给配管3上，分别设置 入口发热量计8和出口发热量计9。各发热量计8、9连续测定气体发热量值，因此能 够检测上游侧和下游侧的低发热量气体供给配管3的发热量变动。控制装置5输入表 示上游侧和下游侧各自的气体发热量变动的信号，因此能够将这些信号进行对比，以 检测出容器31的发热量变动抑制效果的大小。因此借助于该控制装置5，计算发热量 变动抑制水平的设定值与检测值的偏差，对百叶窗板38的倾斜角度进行控制，以填 补该偏差(以使均匀的时间差混合效果为最大)。
例如，利用上述控制装置5使百叶窗板38的倾斜角度改变，同时利用该发热量 计8、9连续测量发热量值。这样一来，就能够根据时间差混合了解最合适的百叶窗 板38的倾斜角度。又可以知道对上述容器31的盖构件33a的高度位置等其他各条件 也是最合适的倾斜角度。如果在控制装置5预先存储该数据，则能够在运行时利用该 控制装置5将能够减小发热量变动抑制水平的设定值与检测值的偏差的百叶窗板38 控制在最合适的角度。
图8的容器31的上述具体流路装置36，将可变百叶窗板38收容于容器外设置的 罩壳37内部，但是不限于这样的结构。例如也可以不设置罩壳，而在容器内的靠近 入口的位置上设置可变百叶窗板38并使其能够从容器外部进行摇动驱动。
图10表示在底部的周边近旁具备内藏如上所述的可变百叶窗板38的气体流路装 置36的容器31。上游侧的低发热量气体供给配管3配置于容器31的底部下方的位置 上，容器31的入口31a开口于容器底部上的周边近旁。该开口31a的下部设置气体流 路装置36。借助于这种结构，也能够与图8的容器31一样，利用发热量计8、9、12 进行的检测和控制装置5的控制实现有效的时间差混合。
用于改变气体流路方向的气体流入装置不限于具备可变百叶窗板38的上述装置 36，也可以采用能够从外部任意改变气体流路方向的任何公知的合适的手段。而且气 体流入装置36不限于具备可动盖构件33a的容器31，也可以在不能够改变容积的固 定形式的容器10(参照图1、图11)上设置。
以上说明的气体流入装置36也可以使用于使流入容器的气体的流动方向改变到 横方向上。也就是说，将整个气体流入装置36作为能够围绕其中心轴在0～90°范围 转动的结构安装于容器10、23、31上。这样一来，就能够如上所述利用发热量计8、 9、11、连续确认容器中的发热量变动抑制效果，并且同时使气流方向也改变到横方 向上设定最佳流入方向。
图11所示的容器31在其周壁的下端近旁形成入口10a和出口10b，在出口10b 上连接下游侧的低发热量气体供给配管3，而从入口10a向容器内部插入上游侧的低 发热量气体供给配管3。在容器内部，上游侧的低发热量气体供给配管3的前端上， 利用法兰等连接构件40装卸自如地连接向上方倾斜的倾斜管构件35。当然，也可以 将上游侧的低发热量气体供给配管3连接于入口10a，在入口10a内侧装卸自如地连 接倾斜管构件35。该容器10不具有可动的盖构件，顶棚高度被固定，因此没有必要 频繁改变气体流入方向。因此可以在大幅度改变低发热量气体的流量等情况下替换为 倾斜角度不同的倾斜管构件35。又使该倾斜管构件35围绕低发热量气体供给配管3 的中心轴转动(例如使法兰40的螺杆孔相互偏差一螺距或一螺距以上)，将其安装 在低发热量气体供给配管3上，这样可以不限于上下，而且在左右(横方向)上也能 够使流入方向改变。通过使倾斜角度不同的倾斜管构件35如上所述，围绕低发热量 供给配管3的中心轴转动着安装，能够使流入方向不在上下方向改变而只在左右方向 改变。
图12所示的容器31上形成3个入口31a，在各入口31a上通过倾斜管构件35连 接上游侧低发热量气体供给配管3的分支管(上游侧分支管)3a。入口31a和上游侧 分支管3a不限于3个，只要是多个即可。上述多个入口31a保持间隔形成于容器的圆 周壁(也可以是底部)上。在上游侧分支管3a上安装截止阀(也可以是流量调整阀) 41，可以适当选择这些阀门进行开闭。借助于上述控制装置5，依序打开或关闭上述 三个截止阀41，周期性或非周期性地切换3支上游侧分支管3a，这样可以改变流入 容器内的气体流入位置。
又，采用流量调整阀代替该截止阀41，以此能够周期性地或非周期性地使三支上 游侧分支管3a中通过的气体流量不同。通过这样控制，控制装置5将容器内的气流 的状态最佳化。该最佳状态以根据许多操作数据做成的数据集为基准，可以使用对于 类似的操作状况(气体发热量、气体流量、气体成分、容器内滞留时间等)最合适的 数据集。还有，也可以不将上述倾斜管构件35安装于其间，但是通过安装倾斜管构 件35，能够实现更有效的时间差混合。
又，也可以使上述多个倾斜管构件35的中心轴的指向方向，特别是上下方向的 倾斜角度不同。如果这样做，可以对应于容器的顶棚高度的变化等条件变化选择合适 的气体流入方向。
也可以以多支上游侧分支管3a一起配设多支下游侧分支管(未图示)。也可以 在各下游侧分支管上安装截止阀或流量调整阀，形成能够对这些阀门进行适当选择将 其开闭的结构。如果采取这样的结构，则能够利用上述控制装置5，周期性或非周期 性地切换3支上游侧分支管3a以改变流量，或同时也周期性或非周期性地切换下游 侧分支管以改变流量。因此，与上述只对上游侧分支管3a进行控制的情况相比，能 够利用气体的时间差混合，实现更理想的气流状态。
在该容器31的平面图图12a上，上游分支管3a和下游侧低发热量气体供给配管 3连接于相对的位置(对于容器的中心轴保持180°的位置)上，但是并不限于这样 的结构。也可以连接于并非相对的位置上。例如也可以连接于两配管3a、3形成90 °、120°、135°等角度的位置上。因为气体在容器内能够滞留更长的时间。这种情 况对于其他容器(图6～图8、图10、图11、图13～图19)可以说也相同。
图13所示的容器31，是在图12的容器31的多个入口31a上分别安装与上述相 同的气体流入装置36(参照图9)的容器。在这里，对气体流入装置36的说明省略， 也可以在该容器31上也配设上述多支下游侧分支管。如果采用这样的结构，除了参 照图12说明的控制得到的时间差混合效果外，也能够利用可变百叶窗板38进行气流 方向控制，因此能够利用气体的时间差混合实现更理想的气流状态。
图14～图19分别表示具备将对低发热量气体进行稀释用的不活泼气体投入容器 中的机构的容器31。在图1所示的低发热量气体供给配管3上，配设对该缓冲容器 10的下游侧提供不活泼气体等稀释气体用的稀释气体供给配管4。其目的是，在如上 所述利用缓冲容器10(31)抑制其发热量变动后的低发热量气体的平均发热量值超过 燃气轮机固有的允许发热量值范围的情况下，利用稀释气体使发热量值降低。但是如 果将使上述平均发热量值降低所需要的稀释气体事先投入缓冲容器10(31)，则利用 上述稀释气体供给配管4进行的发热量控制被简化或者就不需要，因此是有利的。例 如从入口发热量计8的检测结果计算出入口侧的低发热量气体的平均发热量值，在该 平均发热量值超过燃气轮机固有的允许发热量值的范围的情况下，向容器中投入使发 热量值下降到允许范围内所需要数量的稀释气体。或在入口侧的低发热量气体的平均 发热量值急剧上升时，向容器投入使其与这时的出口侧平均发热量值大致相等所需要 的稀释气体。
但是，并不是只着眼于低发热量气体与投入的不活泼气体的量的关系，最好是还 谋求促进两气体的混合。由于这样的理由，在图14～图19所示的容器31上，与上述 稀释气体供给配管4同时连接或取代该配管4连接合适的不活泼气体供给机构。这样， 在从容器10(23、31、47)或其上游向低发热量气体供给配管3提供低发热量气体以 外的不活泼气体的情况下，在容器10的下游侧设置的流量计11(参照图1)之外， 将只对低发热量气体的流量进行测量的流量计29设置于不活泼气体的供给点上游的 低发热量气体供给配管3上(参照图14～图19)。
在图14和图15所示的容器31的入口31a上，通过与图6和图7所示相同的倾斜 管构件35连接上游侧低发热量气体供给配管3。对于这一点的详细说明省略。但是在 该上游侧低发热量气体供给配管3内部，插入不活泼气体供给配管42并加以连接， 形成其前端开放，使不活泼气体能够混入低发热量气流中的结构。从而，低发热量气 体供给配管3中的插入不活泼气体供给配管42的范围形成双重管结构。从混合良好 的观点出发，不活泼气体的流速最好是比低发热量气体的流速低。利用以上说明的结 构，使不活泼气体以和低发热量气体相同的流向流入容器内，能够防止在低发热量气 体中不活泼气体形成不均匀的分别。
图16和图17所示的容器31是取代图14和图15所示的容器31的倾斜管构件35， 配设如图9所示的气体流路装置36的容器。气体流路装置36的结构、功能的说明省 略。在该容器31中，具备低发热量气体供给配管3与不活泼气体供给配管42形成的 双重管结构，因此即使利用可变百叶窗板38改变流路方向，流路容器内的低发热量 气体与不活泼气体也从相同方向流入。利用这样的结构，能够防止容器内低发热量气 体中不活泼气体形成不均匀分别。上述双重管也可以根据需要做成三重管等多重管。
在图18所示的容器31形成接近的两个入口31a、42a。在一个入口31a上，通过 倾斜管构件35连接上游侧低发热量气体供给配管3，在另一入口42a上通过倾斜管 构件35连接不活泼气体供给配管42。两支倾斜管构件35偏离水平的倾斜角度大致相 同，使得流入容器内的低发热量气体与不活泼气体的流路方向大致平行。低发热量气 体供给配管3与不活泼气体供给配管42如图所示上下靠近配置。但是也可以在横方 向上靠近配置。
对于以上说明的容器中使用倾斜管构件的容器，不特别限定于倾斜管构件。也可 以使用能够使气体流入方向固定地倾斜的其他合适的手段。例如也可以在容器的入口 10a、31a上设置内藏倾斜角度固定的百叶窗板的罩壳，或在容器内部的入口近旁设 置倾斜角度固定的百叶窗板。
图19所示的容器31是在不活泼气体供给配管用的入口42a，配设图9所示那样 的气体流入装置36取代图18所示的容器31的倾斜管构件35。对于气体流入装置36 的结构、功能的说明省略。在该容器31中，上下接近的低发热量气体供给配管3和 不活泼气体供给配管42都具备气体流入装置36，因此可以使两气体的流入方向为大 致相同的方向。但是，在两气体流入容器的流入速度不同的特别情况下，可以改变两 气体的流入方向，因此能够各种控制。通过利用这样的结构，能够防止在容器内低发 热量气体中不活泼气体形成不均匀分布。
以上说明的容器10(31)中投入的不活泼气体最好是使用高炉法以及FINEX法或 COREX法等直接还原制铁法使用的制氧厂放出的废弃的氮气、以及与制氧厂并设的 制氮厂排出的含有微量氧的废弃的氮气。因为大量回收使用废弃的氮气，所以操作成 本极低。
在FINEX法或COREX法等直接还原制铁法的情况下，使用氧，因此必须设置大 量制造氧的制氧厂。在高炉法中，也使用氧，因此即使在规模上有差异也还是要使用 制氧厂。制氧厂是从空气中分离氮气，制造氧气的工厂，但是分离氧气以后的 排气作为废弃的氮气通常排放到大气中。另一方面，往往与制氧厂一起设置制氮厂制 造高纯度氮气，但是即使在这种情况下，也将含有微量氧气的氮气作为废弃的氮气排 放到大气中。这样的废弃的氮气，氮气含量在95～98质量％左右，而且具有2～5％ 左右的氧气，从低发热量气体的可燃极限的观点出发考虑，也是极为安全的稀释气体。 当然也可以使用注入钢瓶等的纯氮。
出于与上述不活泼气体供给配管42相同的稀释低发热量气体的目的，也可以设置 将空气或燃烧设备产生的排气提供给容器以代替不活泼气体用的设备。这种供给方 法，可以与不活泼气体一样对容器直接提供，或是对容器上游的低发热量气体供给配 管提供。但是，由于空气和排气含有氧气，因此有不要根据低发热量气体的可燃界限 决定对低发热量气体进行混合的混合比例。而且有必要使其与低发热量气体充分混 合，不发生含氧浓度高的部分。为此，最好是在空气或排气的供给配管与容器或低发 热量气体供给配管的连结部设置混合器。
在参照图12、图13以及图19进行说明的容器31中，从多支配管流入的低发热量 气体(以及不活泼气体)的流入方向在平面上看来平行地将上游侧低发热量气体供给 配管3、倾斜管构件35、以及气体流入装置36定向地连接在容器上。但是，并不限 定于这样的结构。例如也可以形成气体流路方向在平面上看来流向向着容器的中心轴 的方向的结构。
在图20和21中，缓冲容器10内的气体的时间差混合的模拟结果作为滞留时间与 累积气体流量的关系曲线表示。两个图中都以容器内气体的滞留时间(秒)为横轴， 以滞留的气体的比例为纵轴。图20组中的曲线表示气体完全混合的状态。也就是说， 表示在气体从入口进入容器内同时，与迄今为止在容器内存在的气体一下子混合的状 态。这些图表示容器的容积采用40000m3，流入的气体的流量采用5Nm3/hr的条件下 的模拟结果。
该曲线图意味着，在横轴表示的规定时间从出口流出的气体的比例，也就是相对 于容器的全部气体容积的比例。纵轴的1.0的数值表示整个容器的气体容积。例如表 示图中横轴上的数值500秒～600秒(这表示流入容器后经过的时间即表示滞留时间) 的100秒时间内(用符号H1表示)从出口流出的气体相对于容器的全部气体的比例 V1约为0.689-约0.621＝约0.068(约6.8％)。换句话说，流入容器内后500秒后 到600秒后之间滞留的气体为容器内全部气体的约6.8％。可知流入容器后经过100 秒不到(只在从0秒后到100秒，用H2表示)的气体为约0.176-0＝约0.176，存在 总量的约17.6％(用V2表示)，但是流入容器后900秒后到1000秒后间滞留的(用 H3表示)的气体为约0.863-约0.834＝约0.029，只存在总量的2.9％(用V3表示)。
时间差混合的理想，不管从流入时开始经过多少时间，气体以相同的比例混合的 状态、也就是曲线图上表示的线条为直线是理想的。但是这是现实中不存在的状态。 将图20所示那样的得到完全混合的状态看作最佳的时间差混合的状态是妥当的。
图21表示为了能够与上述完全混合状态对比，在相同条件下从容器入口在形成三 种仰角的方向上流入气体的时间差混合的模拟结果。对于完全混合的状态用实线表 示，偏离水平方向的仰角为60°的方向流入的情况用二点锁线表示，偏离水平方向的 仰角为65°的方向流入的情况用一点锁线表示，偏离水平方向的仰角为90°(大致 铅直方向上方)的方向流入的情况用虚线表示，形成仰角流入的任何一种情况，甚至 以完全混合状态不一致也描画出相近的曲线。也就是可以说，实现了良好的时间差混 合。其结果是，向参照图2～图5说明的那样，气体发热量变动得到有效抑制。
图22表示与低发热量气体供给配管3相对并列设置的缓冲容器、换句话说，低发 热量气体供给配管3上附设的旁通配管上设置的缓冲容器。该缓冲容器是将已有的低 发热量气体供给设备上设置的储气柜作微小的结构变更，将其兼用作气体发热量变动 抑制装置的容器。已有的低发热量气体供给设备上设置的储气柜相对于低发热量气体 供给配管3只利用一条连通管连接。这一条连通管兼作出入口。储气柜只要是能够谋 求低发热量气体供给配管内的气体的供需平衡即可，因此与低发热量气体供给配管只 用一条连通管连通即可。
如图所示，在容器31上连接上述连通管43，除了该连通管43以外，连接新与低 发热量气体供给配管3连通的入口配管44。入口配管44与连通管43构成上述旁通配 管。该入口配管44利用与低发热量气体供给配管3与连通管43的连接部连接于上游 侧。在该入口配管44上设置作为将低发热量气体送入容器31的气体压送装置的电风 扇45。因此所提供的低发热量气体的一部分通过入口配管44流入容器31，在容器31 内，低发热量气体进行时间差混合，同量的气体通过上述连通管43从容器31返回低 发热量气体供给配管3。因此，在这种情况下，也可以将上述连通管43称为出口配管。
连接上述入口配管44的容器的入口31a上，连接如上所述的倾斜管构件35或气 体流入装置36。利用该容器31，对利用低发热量气体供给配管3提供给燃气轮机的 低发热量气体的一部分抑制其发热量变动。
图23表示能够利用作为发热量变动抑制手段的另一气体量平衡监视装置46。该气 体量平衡监视装置46采用更经济的结构，具有入口47a和出口47b分别利用连通管 43和入口配管44与低发热量气体供给配管3连通的气密结构的容器47。容器47上 设置压力检测装置48，容器47的内压经常得到监视。控制装置5一旦检测压力达到 上限区域就发出使设备内的气体消耗量增加的指令，取得气体的供需平衡。其他结构 与上述缓冲容器10(参照图1)相同，作为发热量变动抑制手段能够充分利用。
连接上述入口配管44的容器入口47a上连接上述倾斜管构件35或气体流入装置 36(未图示)。利用该容器47，对利用低发热量气体供给配管3向燃气轮机提供的低 发热量气体的一部分抑制其发热量变动。
图24是表示在发热量变动的低发热量气体以流量500000Nm3/hr提供的设备中， 图22或图23中的容器31(47)的容积采用200000m3，利用上述电风扇45将 500000Nm3/hr中的200000Nm3/hr的气体送入容器31(47)的情况下的发热量变动的 抑制状态的曲线图。图中虚线所示的曲线表示直接还原制铁设备S送来的低发热量气 体的发热量变动(最初变动)。这是上述实测样品。二点锁线所示的曲线表示离开容 器通过上述连通管43的低发热量气体的发热量变动(过渡变动)的模拟结果。实线 所示的曲线表示低发热量气体供给配管3上连接连通管43的点的下游侧的低发热量 气体供给配管3的部分流过的气体的发热量变动(抑制或的变动)。与上面所述相同， 进入容器31(47)之前的低发热量气体的发热量具有平均值(1945kcal/Nm3)的约± 21％的变动幅度。但是从容器31(47)通过连通管43与低发热量气体供给配管3合 流后的气体的发热量变动为1690kcal/Nm3到2100kcal/Nm3，变动的幅度抑制在平均值 (1895kcal/Nm3)的约±11％以下。该数值是一个例子。
这样，也能够利用具有储气柜用的容器31(47)的已有设备抑制气体发热量变动。 而且在下游侧能够利用空气容易地对低发热量气体进行稀释。还有，在图22和图23 中，将低发热量气体送入容器31(47)的入口配管44连接于低发热量气体供给配管 3的出口配管(连通管)43的上游侧，但是并没有特别限定，也可以连接于出口配管 43的下游侧。又可以两管43、44都设置多支。
图25也表示与图22的容器同样相对低发热量气体供给配管3并列配置的缓冲容 器31。如图所示，容器31与低发热量气体供给配管3之间，连接具备电风扇45的入 口配管44和作为出口配管的上述连通管43。也就是说，在容器31的入口31a上连接 入口配管44，在出口31b上连接出口配管43。但是在该容器31上还形成入口49a， 该入口49a上连接返回配管49。返回配管49连接于低发热量气体供给配管3的与出 口配管43的连接部下游侧。该返回配管49上设置将低发热量气体输送到容器31的 电风扇45。如图所示，入口配管44和返回配管49与容器31的连接位置(入口31a、 49a)相互接近。
如果采用这种结构，从低发热量气体供给配管3的上游侧通过入口配管44将低发 热量气体的一部分压送到容器31，同时从低发热量气体供给配管3的下游侧通过返回 配管49向其压送一部分低发热量气体，进行时间差混合之后从出口31b向连通管流 出。也就是说，发热量变动受到抑制的低发热量气体的一部分形成循环，因此能够在 容器内经过长时间实现时间差混合。返回配管49的长度做得越长则时间差混合的气 体的滞留时间越长，越是能够实现更理想的时间差混合。上述返回配管49从低发热 量气体供给配管3的下游侧连接于容器31的入口49a，但是也可以从下游侧，在低发 热量气体供给配管3与入口配管44的连接部上游侧连接。
图26也表示相对于低发热量气体供给配管3并列设置的缓冲容器31。如图所示， 在容器31与低发热量气体供给配管3之间连接入口配管44以及作为出口配管的上述 连通管43。但是入口配管44连接于低发热量气体供给配管3与连通管43的连接部的 下游侧。该入口配管44上设置将低发热量气体送入容器31的电风扇45。换句话说， 图26的缓冲容器31与低发热量气体供给配管3之间的配管形成从图25所示的缓冲 容器31去除入口配管44，将图25所示的返回配管49视为入口配管44的结构。
如果采用这样的结构，即使是将入口配管44连接于低发热量气体供给配管3的与 连通管配管43的连接部的下游侧，也能够利用电风扇4将低发热量气体通过入口配 管44送入容器31内，进行时间差混合后从出口31b向连通管流出。也就是说，发热 量变动受到抑制的低发热量气体的一部分形成循环，因此实现了有效的时间差混合。 而且上述入口配管44的长度越长，则在容器内能够实现更长时间的时间差混合。
图27所示的容器31具有两种入口31a、49a。在一个入口31a上连接上游侧低发 热量气体供给配管3，在出口31b上连接下游侧低发热量气体供给配管3，而且在另 一入口49a上，在与下游侧低发热量气体供给配管3的之间连接返回配管49。两个入 口31a、49a形成在相互接近的位置上。返回配管49上设置将低发热量气体送入容器 用的电风扇45。
如果采用这样的结构，则在容器31中发热量受到抑制的低发热量气体的一部分再 度返回容器31再度进行时间差混合，因此能够实现更加理想的时间差混合。返回配 管49的长度越长，则时间差混合的气体的滞留时间越长，上述返回配管49从低发热 量气体供给配管3的下游侧连接到容器31的入口49a，但是也可以从下游侧连接到低 发热量气体供给配管3的容器的上游侧。
对于上述缓冲容器31(图25～图27)上连接的上游侧低发热量气体供给配管3 和返回配管49，也可以使用倾斜管构件35以及气体流入装置36。
图28表示锅炉设备。在该锅炉设备上配设锅炉52、以及将作为燃料的低发热量气 体提供给该锅炉52用的低发热量气体供给设备51。上述锅炉52在燃烧器燃烧发生蒸 汽，将其用于发电，或将发生的蒸汽使用于别的用途，是用于提供蒸汽的锅炉设备。
该低发热量气体供给设备51是从图1所示的低发热量气体供给设备1去除缓冲容 器10的下游侧的低发热量气体供给配管3和混合气体供给配管13上设置的设备类的 东西的设备。也就是说，图示的低发热量气体供给设备51具备将直接还原制铁设备S 发生的低发热量气体作为燃料提供给锅炉52的低发热量气体供给配管53，在该低发 热量气体供给配管53上，设置对直接还原制铁设备S送来的低发热量气体进行除尘 的集尘装置7、暂时贮存低发热量气体用的缓冲容器10、在缓冲容器10的上游侧和 下游侧检测低发热量气体的发热量用的发热量检测装置8、9、以及测量低发热量气体 的供给量的流量计54。对与图1所示的低发热量气体供给设备1的机器、配管类相同 的部件标以相同的符号并省略其详细说明。
该锅炉用的低发热量气体供给设备51上设置的缓冲容器不限于图28所示的容积 不变的固定形状的容器10，也可以使用已经叙述过的其他容器23、31、47。在该低 发热量气体供给设备1上没有设置稀释气体供给设备。虽然这是因为锅炉利用缓冲容 器10、23、31、47抑制发热量变动本身得到稳定的输出是所理想的，但上述低发热 量气体的发热量变动造成的上升程度的高度的发热量值并不是产生大问题的因素。
在图28中，作为低发热量气体供给设备51的低发热量气体供给对象即燃烧设备， 只设置锅炉52，但是不限于这样的结构。也可以与锅炉52一起，设置燃气轮机2(图 1)，还可以并设其他燃烧设备。例如，在图1所示的燃气轮机2与锅炉52并设的情 况下，在图1的低发热量气体供给配管3的发热量计9与流量计11之间的部分，形 成使图28中的发热量计9的下游侧到锅炉52的低发热量供给气体配管53分叉的连 接即可。
在以上说明的实施形态中，例示了燃气轮机和锅炉作为燃烧设备的例子，但是本 发明的燃烧设备不限于燃气轮机和锅炉。在这里说明的气体发热量变动抑制装置和低 发热量气体供给设备也可以使用于其他燃烧设备，例如加热炉、焚烧炉等。
以上说明的实施形态中，作为使用的低发热量气体例示了直接还原制铁法发生的 副产品气体，但是并不限于此，低发热量气体包含高炉气体(BFG)、炼焦炉气体 (COG)、转炉气体(LDG)、煤层中包含的煤层气体(Coal mine gas，简称CMG)、 熔融还原制铁法发生的副产品气体、GTL(气体液化)工艺中发生的尾气、从油砂精 制油的工艺中伴随发生的副产品气体使用等离子体的垃圾焚烧发生的气体、包含生垃 圾的一般废弃物在掩埋地发酵、分解过程中发生的甲烷气体(Landfill gas)、以及其 他类似的原料发生化学反应伴随发生的副产品气体等低发热量气体等。当然像作为 BFG与COG的混合气体使用那样，上述气体当然可以单独使用，两种以上的气体适 当混合使用的情况下也可以使用本发明。
工业应用性
如果采用本发明，在将像工艺副产品气体那样发热量会发生变动的低发热量气体 提供给燃气轮机等燃烧设备作为燃料气体使用的情况下，能够抑制低发热量气体的发 热量变动，因此利用稀释气体进行稀释有效而且容易实现。而且有时候不需要利用稀 释气体进行稀释。又可以利用已有的储气柜构筑抑制气体发热量变动的装置。
下面参照附图对本发明的气体发热量变动抑制装置、燃料气体供给设备、以及燃 气轮机设备的实施状态进行说明。
图1是表示对作为燃烧设备的燃气轮机提供低发热量气体作为燃料气体的本发明 的燃料气体供给设备的一个实施形态、即低发热量气体供给设备1和包含该低热量气 体供给设备1的燃气轮机设备的大概情况的配管图。燃气轮机设备以燃气轮机发电设 备表示。如上所述，低发热量气体是指其发热量大约在12MJ/Nm3以下的气体，其发 热量等特性往往会发生变动。
作为这种燃料气体供给设备的低发热量气体供给设备1，具备将直接还原制铁设 备S发生的副产品气体(以下称为低发热量气体)作为燃料提供给燃气轮机2的燃料 气体供给通路、即低发热量气体供给配管3、以及为了稀释该低发热量气体向低发热 量气体供给配管3提供稀释用的气体的稀释气体供给配管4。将该稀释气体提供给低 发热量气体，是为了防止低发热量气体的发热量值发生变动并且超过燃气轮机固有的 允许发热量范围。在稀释气体供给配管4上设置调整稀释气体流量的流量调整阀14 和流量计18，利用混合器6连接在低发热量气体供给设备1上。作为所述稀释用气体， 采用不活泼气体、空气、蒸汽、燃烧设备等排出的排气等。不活泼气体可以采用氮气 (N2)，但是当然不活泼气体也不限于N2，也可以采用CO2或He等。低发热量气体 供给配管3的混合器6以下的下游部分，由于是通过该处将低发热量气体与稀释气体 以混合的状态送到燃气轮机2，因此将该范围的配管称为混合气体供给配管13。在该 低发热量气体供给设备1上配设对其动作进行控制用的控制装置5。
在上述低发热量气体供给配管3的混合器6以上的上游部分，设置对直接还原制 铁设备S送来的低发热量气体进行除尘用的集尘装置7和一次贮存低发热量气体用的 缓冲容器(以下简称为容器)10。在缓冲容器10上形成连接上游侧的低发热量气体 供给配管3的入口10a、以及独立于入口10a形成的连接下游侧的低发热量气体供给 配管3的出口10b。该缓冲容器10和下述缓冲容器31(参照图6等)，有选择地包 含下述倾斜管构件35(参照图6等)、气体流路装置36、作为不活泼气体供给通路 的不活泼气体供给配管42，作为气体发热量变动抑制装置起作用。
缓冲容器10有比较大的容量，时时刻刻将发热量一边变动一边流入的低发热量 气体在该缓冲容器10内部进行时间差混合。也就是说，同时流入缓冲容器10的低发 热量气体形成比较早从出口10b流出的部分到在缓冲容器10中滞留到比较晚的时间 的部分的分布。另一方面，从入口10a连续地流入新的气体，因此过去流入的气体与 新流入的气体不断地混合。在这里将这样的混合称为时间差混合。
在缓冲容器10的上游侧和下游侧设置检测低发热量气体的发热量用的发热量检 测装置8、9，在缓冲容器10的下游侧设置测量流量用的流量计11。在图1中，该流 量计11设置于低发热量气体供给配管3的缓冲容器10与混合器6之间的部分，但是 并不限于该位置。例如也可以设置于混合器6下游的混合气体供给配管13上，还可 以设置于与下述燃气轮机2的燃烧器19连接的燃料配管17上。除了低发热量气体供 给配管3上的发热量检测装置8、9外，还在缓冲容器10上另外再直接安装多个发热 量检测装置12。这些检测装置的作用将在下面叙述。
在这里，发热量检测装置8、9、12采用直接测量气体的发热量的所谓发热量计 (即卡路里计)、测定可燃成分的含有率的(浓度)的装置等。在重视检测速度的情 况下，在当前最好采用可燃性气体浓度检测器。而且也可以根据使用的低发热量气体 主要包含的可燃成分的种类或发生主要浓度变动的可燃成分(例如直接还原制铁法的 副产品气体中的一氧化碳)，采用检测该成分的浓度的浓度检测器。在本说明书中， 采用“发热量计”的称呼代表全部这些发热量检测装置。
在混合气体供给配管13上设置发热量计15。这是为了监视容器10的出口侧的发 热量计9和流量计11，同时监视混合气体供给配管13的发热量计15，以判定上述混 合气体的最终的发热量值是否合适。而且在稀释气体采用空气或来自燃烧设备的排气 等含有氧气的气体的情况下，为了控制混合气体的氧浓度，在混合气体供给配管13 上设置氧浓度计(未图示)。
在发热量计15的下游侧设置燃气轮机2的燃料气体压缩机16。从燃料气体压缩 机16连接到燃气轮机2的燃烧器19上的燃料配管17上，设置用于调整燃气轮机输 出的流量调整阀20。在燃气轮机2上连接发电机22。又可以在燃气轮机2上设置利 用其排气进行发电的排热回收锅炉发电设备等(未图示)。
下面对图1中的缓冲容器10的作用效果进行说明。如前所述，该缓冲容器10具 有分别连接低发热量气体供给配管3的入口10a和10b。因此，送来的低发热量气体 全部流入该缓冲容器10。该缓冲容器的体积大，例如对于直径2～3m左右的低发热 量供给配管3，通常设置容积大约为20000～200000m3的容器。时时刻刻发生发热量 变动地送来的低发热量气体在缓冲容器内进行时间差混合。其结果是，从缓冲容器10 的出口10b出去的低发热量气体的发热量变动幅度一下子减小，变动速度一下子下降。 也就是说，发热量变动受到抑制(大大缓和)。这样，一旦发热量变动事先得到缓和， 则在下游侧利用空气等的稀释非常容易对发热量上升进行抑制。下面参照图2～图6 对上述现象进行说明。
图2是图1中的缓冲容器10的容积采用200000m3时，发热量发生变动的低发热 量气体以流量500000Nm3/hr供给的情况下的发热量变动的抑制(缓和)状态的模拟 结果图。横轴表示时间(分)，纵轴表示低发热量气体的发热量、即气体发热量值 (kcal/Nm3)。又，图中虚线所示的曲线表示向缓冲容器10送来的低发热量气体的发 热量变动(最初变动)。这是实测的样品。实线所示的曲线表示充分地进行时间差混 合后从缓冲容器10出去的低发热量气体的发热量变动(抑制后变动)。如图所示， 进入缓冲容器10之前的低发热量气体的发热量在约1530kcal/Nm3到约2360kcal/Nm3 之间变动。也就是说，具有平均值(1495kcal/Nm3)的约±21％的变动幅度。根据从 缓冲容器10出去的低发热量气体的发热量变动的理论计算结果，是1780kcal/Nm3到 1960kcal/Nm3，变动幅度抑制在平均值(1870kcal/Nm3)的约±5％以内。如图所示， 对于变动周期，去除了短周期和中周期的变动，留下长周期的变动。相对于低发热量 气体的供给流量缓冲容器的容积做得越大，则这一效果倾向于越发显著。最初的变动 周期短，变动幅度小的情况下，从经济性的观点出发，即使是将缓冲容器的容积做得 小也是有效的。
图3表示低发热量气体流量采用500000Nm3/hr不变，使缓冲容器10的容积为上 述容积的一半100000m3时的发热量变动衰减状态。这种情况下的发热量变动也利用 缓冲容器10中充分的时间差混合，抑制在1700kcal/Nm3到2040kcal/Nm3的范围内， 变动幅度为平均值(1970kcal/Nm3)的约±9％。
图4表示低发热量气体以流量200000Nm3/hr供应的设备中，缓冲容器10的容积 采用50000m3时的发热量变动的衰减状态。这种情况下的发热量变动也借助于缓冲容 器10中的充分的时间差混合，被抑制在1740kcal/Nm3到2010kcal/Nm3的范围内，变 动幅度为平均值(1875kcal/Nm3)的约±7.2％。
未图示的，低发热量气体以和上面所述相同的流量200000Nm3/hr供给的设备中， 缓冲容器10的容积采用上述容积的一半即25000m3时，变动幅度为平均值 (1875kcal/Nm3)的约±12％。
如图5所示，也可以在低发热量气体以流量200000Nm3/hr提供的设备中，并列 设置两台容积为25000m3的缓冲容器10，在通常运行时，两台都使用，只在定期检查 保养时和工作不良等非常事态发生的情况下才只使用一个容器。
这样，由于具备能够实现低发热量气体的时间差混合的缓冲容器，能够在很大程 度上抑制低发热量气体的发热量变动。其结果是，在下游侧进行混合空气或不活泼气 体的控制变得非常容易。如果是例如燃气轮机2的燃料气体发热量变动幅度设定为基 准发热量值(平均值)的±10％的情况下，在缓冲容器的下游，为了使变动的发热量 的平均值与在燃气轮机2设定的基准发热量值一致，只要具备能够适合其规格的容积 的缓冲容器，提供一定比例的稀释气体即可。关于空气的供给动作，不需要考虑低发 热量气体的发热量变动。
在极端情况下，通过缓冲容器10后的低发热量气体的变动的发热量的平均值， 大致与燃气轮机2上设定的基准发热量值一致，因此不仅不需要混合稀释气体，也不 需要提供稀释气体的设备。
图6表示另一缓冲容器(以下也简称为容器)31。该缓冲容器31是将作为储气 柜使用于已有的燃气轮机设备的容器改造为兼用作发热量变动抑制装置的容器。也就 是在容器31上分别形成入口31a和出口31b，分别在其上连接上游侧低发热量气体供 给配管3和下游侧低发热量气体供给配管3。储气柜包含于对气体量平衡进行监视的 装置32中。所谓气体量平衡监视装置32，是为了使上游侧送来的低发热量气体的量 与燃气轮机所需要的消耗气体量取得平衡而使用的装置。在发生供给气体量的变动和 燃气轮机的负荷变动的情况下，在气体的供给量和消费量之间有必要取得平衡。供给 量超过预先想像程度地过剩时，采取将其放出到系统外等措施，在供给不足时，或使 燃气轮机的负荷降低，或停止部分运行。
该气体量平衡监视装置32具备内部容积变动式的上述容器31、利用密封构件33c 等对容器31的上端开口进行气密封，而且使其在容器内可上下移动地配设的盖构件 33a、以及连接于例如盖构件33a上的调整用平衡锤34。盖构件33a具有顶棚，可以 称为与下部容器33b形成套匣组合的上部容器。密封构件33c配设于上部容器33a与 下部容器33b之间的间隙。借助于上部容器33a的自重和上述平衡锤34的重量以及 大气压产生的向下压力的总和与容器31的内压产生的向上推力的平衡在容器内部上 下移动。因此，盖构件33a能够根据低发热量气体的供给量与消耗量的平衡的变化上 下移动。采取在对该盖构件33a的上下移动进行监视的同时，将气体向系统外释放或 使燃气轮机负荷降低等措施。将该储气柜兼用作低发热量气体进行时间差混合用的缓 冲容器31。
不管有无上下移动的盖构件33a，缓冲容器10、31只要具有规定的容积就能够具 有如上所述的低发热量气体进行时间差混合的作用。
在图6～图19中，表示出对流入容器内的气体的流路方向进行精心设计，以使低 发热量气体在缓冲容器内能够更充分地进行时间差混合的结构。也就是说，这是以使 流入容器的低发热量气体的一部分在容器内滞留尽可能长的时间，以在容器内进行充 分的混合，以此实现理想的时间差混合为目的的精心设计。概括地说，形成使流入容 器内的气体流路方向向上或向下偏离水平方向倾斜的结构。作为前提，必须是容器的 内部容积比流入容器内的气体的体积流量大得足够多。就像下面参照例如图2～图5 说明的容器10那样。在图6～图19中对相同的构件标以相同的符号，对各画面的说 明省略。
图6的容器31如上所述是利用储气柜的缓冲容器31，这里只是例示，不具有可 动式的盖构件33a的容器10也可以使用对该气体流路方向进行精心设计的结构。这 种情况对于下述图7、图8、图10、图12～图19、图22、图23的容器也相同。在容 器31的圆周壁的下端近旁形成入口31a和出口31b，在其上连通上游侧和下游侧的低 发热量气体供给配管3。低发热量气体供给配管3大致水平配置，但是连接入口31a 的上游侧低发热量气体供给配管3上连接与其连续地向上方倾斜的倾斜管构件35。通 过形成这样的结构，低发热量气体在容器内向斜上方吹，气流的大半不会立即从出口 31b流出，而在容器内巡回。其结果是，低发热量气体会在容器内长时间滞留，能够 得到充分混合。出口31b的位置偏离向容器内流入的气体的流入方向的延长线也能够 提高时间差混合的效果。也就是说，在偏离倾斜管构件35或下述气体流路装置36的 中心轴延长线的位置上形成出口31b是理想的。要而言之，最好是在偏离入口10a(31a) 的中心轴的延长线的位置上形成出口31b。这种情况对于以下说明的其他容器10(30) 也适合。
又，如图所示，为了对容器31内的气体进行搅拌，也可以在容器内设置电风扇 等搅拌装置28。这是为了促进容器内的气体混合，以此更有效地实现时间差混合。作 为搅拌装置28的设置形态，最好是以能够使气体从出口31b的近旁向容器的内部方 向流动的姿势设置于出口31b的近旁。想要从出口31b流出的气体被推回容器内，使 得气体能够延长在容器内滞留的时间，以此能够使气体实现更有效的时间差混合。又， 最好是采用在例如出口形成于容器下部时，能够使气体向上方流动，在出口形成于容 器上部时，能够使气体向上方流动的配置。该搅拌装置28不限于图6的容器31，对 于其他图上所示的容器10、23、31、47和能够发挥发热量抑制效果的其他容器也可 以设置。还有，作为搅拌装置28的旋转驱动装置电动机28a等，最好是设置于容器 外部。
又，作为对容器内部的气体进行搅拌用的机构，也可以在容器上连接使容器内的 气体循环用的配管(未图示)。也就是说，在容器壁上形成气体循环用的入口和出口， 在该出入口上连接循环用的抑制配管。而且在该循环用配管的内部设置与上述搅拌装 置28相同的电风扇。如果采取这样的措施，利用该电风扇的动作能够将容器内的气 体从循环用配管吸出，然后再度使其流入容器内，所以能够形成气体的循环，从而产 生在容器内进行气体搅拌的效果。
图7所示的容器23是利用其他种类的储气柜的内部容积变动式的缓冲容器23。 这种储气柜利用驱动装置25通过链条或缆绳26主动地使设置为能够气密封地在容器 内上下移动的盖构件24上下移动，能够决定可使操作时的气体的供需平衡效果达到 最大的容器容积。如图所示，通过使盖构件24小型化、轻量化，也可以将其使用于 大容积的容器，能够将使其上下运动用的驱动系统简化。这样的储气柜也分别形成低 发热量气体入口23a和出口23b。在入口23a上连接上游侧低发热量气体供给配管3， 在出口23b连接下游侧低发热量气体供给配管3，这样可以作为能够实现发热量变动 抑制效果的缓冲容器使用。入口23a上连接的上游侧的低发热量气体供给配管3上也 连接与其连续向上方倾斜的倾斜管构件35。符号27是支持缆绳26的滑轮。
但是，上游侧的低发热量气体供给配管3配置于容器23的底部下方。容器23的 入口23a开口于容器底部的周边近旁，倾斜管构件35从容器底部下方向上方倾斜地 连接于入口23a上。借助于这样的结构，也能够实现与图6的容器31同样有效的时 间差混合。又，由于入口23a开口于容器底部，所以上述盖构件24的高度变动的允 许范围达到容器底部近旁，能够在最大限度上利用容器23的内部容积。
上面说明的容器31、23(图6和图7)上配设向上方倾斜的倾斜管构件35，但是 不限于这样的结构。例如在不具有盖构件的固定形状的容器10的情况下，也可以在 容器圆周壁的上端近旁形成入口和出口，分别在其上连接低发热量气体供给配管3。 在这种情况下，在上游侧低发热量气体供给配管3的前端上连接连续向下方倾斜的 倾斜管构件。也就是说，根据上游侧低发热量气体供给配管3连接在容器上的连接位 置的高度选择倾斜管构件的倾斜方向即可。
在图8所示的容器31上，在其圆周壁的下端近旁形成入口31a和出口31b。上游 侧和下游侧的低发热量气体供给配管3同时配置在大致水平的位置上。上述入口31a 上配设改变气体流入容器内的流路方向用的气体流入装置36，该气体流入装置36上 连接上游侧的低发热量气体供给配管3。容器31原来具有使流入其内部的气体产生流 动以使其均匀混合的功能，但是借助于对气体流路装置36及其动作进行控制的控制 装置5能够改变气流的状态，能够进一步提高均匀混合效果。
如果同时参照图9，显然该气体流入装置36具有在容器入口31a的外部作为上游 侧低发热量气体供给配管的一部分形成的罩壳37、以及在该罩壳37内部上下保持间 隔收容的多片可变百叶窗板38。各可变百叶窗板38大致水平配置，其转动轴39向罩 壳37的外部突出。利用电动机、油压马达、汽缸、油压缸等公知的手段能够使该旋 转轴39的突出的部分转动，使百叶窗板38在上下方向上摇动。一旦使百叶窗板38 在上下方向上摇动，就能够与其相应改变气体的流入方向。因此能够使气体流与图6 和图7所示的倾斜管构件35一样使气流向上方倾斜。设置的百叶窗板的片数没有限 定，可以是一片也可以是多片。片数多则决定流入方向的效果能够得到提高，但是有 增加流入阻抗的倾向。
又如图9所示，向罩壳37的外部突出的转动轴39上设置倾斜方向指示器39a， 从气体流入装置36的外部能够显示百叶窗板38的倾斜方向、进而能够显示气体的流 入方向。而且对于该百叶窗板38的倾斜方向，也可以根据未图示的检测器检测出并 且将该检测信号发送到控制装置5的信号在未图示的远距离显示装置上显示。又可以 在罩壳37上形成透视窗，以便能够从外部确认百叶窗板38的倾斜方向。
还有，在如图所示具备上下可动的盖构件33a的容器31的情况下，其顶棚上下 移动，该顶棚的位置信号被输入控制装置5，根据该位置信号能够选定最合适的气体 流路方向。例如，如果盖构件33a上升，则使气体流动方向进一步向上方倾斜，所以 使百叶窗板38向上方摇动，使其偏离水平方向的仰角变大。如果盖构件33a下降， 则使气流流路方向比当前的方向更向下方倾斜，所以使百叶窗板38摇动以使其偏离 水平方向的仰角变小。
又在图8的容器31(包含盖构件33a)上，在适当的地方保持间隔安装上述多个 发热量计12。根据该发热量计12的测量值可以知道容器31内的气体的时间差混合程 度。容器31内的各部位的发热量值的差(所谓发热量值的分布)越小，则可以判断 为时间差混合越有效。一边根据上述控制装置5改变百叶窗板38的倾斜角度一边利 用该发热量计12连续测量发热量值。这样做可以根据时间差混合了解最合适的百叶 窗板的倾斜角度。又可以知道对于容器31的盖构件33a的高度位置等其他各条件最 合适的倾斜角度。如果预先将这数据存储于控制装置5，则能够在运行时利用该控制 装置5根据容器内的发热量值的分布将百叶窗板38控制于最合适的角度。
在图8的容器31上连接的上游侧和下游侧的低发热量供给配管3上，分别设置 入口发热量计8和出口发热量计9。各发热量计8、9连续测定气体发热量值，因此能 够检测上游侧和下游侧的低发热量气体供给配管3的发热量变动。控制装置5输入表 示上游侧和下游侧各自的气体发热量变动的信号，因此能够将这些信号进行对比，以 检测出容器31的发热量变动抑制效果的大小。因此借助于该控制装置5，计算发热量 变动抑制水平的设定值与检测值的偏差，对百叶窗板38的倾斜角度进行控制，以填 补该偏差(以使均匀的时间差混合效果为最大)。
例如，利用上述控制装置5使百叶窗板38的倾斜角度改变，同时利用该发热量 计8、9连续测量发热量值。这样一来，就能够根据时间差混合了解最合适的百叶窗 板38的倾斜角度。又可以知道对上述容器31的盖构件33a的高度位置等其他各条件 也是最合适的倾斜角度。如果在控制装置5预先存储该数据，则能够在运行时利用该 控制装置5将能够减小发热量变动抑制水平的设定值与检测值的偏差的百叶窗板38 控制在最合适的角度。
图8的容器31的上述具体流路装置36，将可变百叶窗板38收容于容器外设置的 罩壳37内部，但是不限于这样的结构。例如也可以不设置罩壳，而在容器内的靠近 入口的位置上设置可变百叶窗板38并使其能够从容器外部进行摇动驱动。
图10表示在底部的周边近旁具备内藏如上所述的可变百叶窗板38的气体流路装 置36的容器31。上游侧的低发热量气体供给配管3配置于容器31的底部下方的位置 上，容器31的入口31a开口于容器底部上的周边近旁。该开口31a的下部设置气体流 路装置36。借助于这种结构，也能够与图8的容器31一样，利用发热量计8、9、12 进行的检测和控制装置5的控制实现有效的时间差混合。
用于改变气体流路方向的气体流入装置不限于具备可变百叶窗板38的上述装置 36，也可以采用能够从外部任意改变气体流路方向的任何公知的合适的手段。而且气 体流入装置36不限于具备可动盖构件33a的容器31，也可以在不能够改变容积的固 定形式的容器10(参照图1、图11)上设置。
以上说明的气体流入装置36也可以使用于使流入容器的气体的流动方向改变到 横方向上。也就是说，将整个气体流入装置36作为能够围绕其中心轴在0～90°范围 转动的结构安装于容器10、23、31上。这样一来，就能够如上所述利用发热量计8、 9、11、连续确认容器中的发热量变动抑制效果，并且同时使气流方向也改变到横方 向上设定最佳流入方向。
图11所示的容器31在其周壁的下端近旁形成入口10a和出口10b，在出口10b 上连接下游侧的低发热量气体供给配管3，而从入口10a向容器内部插入上游侧的低 发热量气体供给配管3。在容器内部，上游侧的低发热量气体供给配管3的前端上， 利用法兰等连接构件40装卸自如地连接向上方倾斜的倾斜管构件35。当然，也可以 将上游侧的低发热量气体供给配管3连接于入口10a，在入口10a内侧装卸自如地连 接倾斜管构件35。该容器10不具有可动的盖构件，顶棚高度被固定，因此没有必要 频繁改变气体流入方向。因此可以在大幅度改变低发热量气体的流量等情况下替换为 倾斜角度不同的倾斜管构件35。又使该倾斜管构件35围绕低发热量气体供给配管3 的中心轴转动(例如使法兰40的螺杆孔相互偏差一螺距或一螺距以上)，将其安装 在低发热量气体供给配管3上，这样可以不限于上下，而且在左右(横方向)上也能 够使流入方向改变。通过使倾斜角度不同的倾斜管构件35如上所述，围绕低发热量 供给配管3的中心轴转动着安装，能够使流入方向不在上下方向改变而只在左右方向 改变。
图12所示的容器31上形成3个入口31a，在各入口31a上通过倾斜管构件35连 接上游侧低发热量气体供给配管3的分支管(上游侧分支管)3a。入口31a和上游侧 分支管3a不限于3个，只要是多个即可。上述多个入口31a保持间隔形成于容器的圆 周壁(也可以是底部)上。在上游侧分支管3a上安装截止阀(也可以是流量调整阀) 41，可以适当选择这些阀门进行开闭。借助于上述控制装置5，依序打开或关闭上述 三个截止阀41，周期性或非周期性地切换3支上游侧分支管3a，这样可以改变流入 容器内的气体流入位置。
又，采用流量调整阀代替该截止阀41，以此能够周期性地或非周期性地使三支上 游侧分支管3a中通过的气体流量不同。通过这样控制，控制装置5将容器内的气流 的状态最佳化。该最佳状态以根据许多操作数据做成的数据集为基准，可以使用对于 类似的操作状况(气体发热量、气体流量、气体成分、容器内滞留时间等)最合适的 数据集。还有，也可以不将上述倾斜管构件35安装于其间，但是通过安装倾斜管构 件35，能够实现更有效的时间差混合。
又，也可以使上述多个倾斜管构件35的中心轴的指向方向，特别是上下方向的 倾斜角度不同。如果这样做，可以对应于容器的顶棚高度的变化等条件变化选择合适 的气体流入方向。
也可以以多支上游侧分支管3a一起配设多支下游侧分支管(未图示)。也可以 在各下游侧分支管上安装截止阀或流量调整阀，形成能够对这些阀门进行适当选择将 其开闭的结构。如果采取这样的结构，则能够利用上述控制装置5，周期性或非周期 性地切换3支上游侧分支管3a以改变流量，或同时也周期性或非周期性地切换下游 侧分支管以改变流量。因此，与上述只对上游侧分支管3a进行控制的情况相比，能 够利用气体的时间差混合，实现更理想的气流状态。
在该容器31的平面图图12a上，上游分支管3a和下游侧低发热量气体供给配管 3连接于相对的位置(对于容器的中心轴保持180°的位置)上，但是并不限于这样 的结构。也可以连接于并非相对的位置上。例如也可以连接于两配管3a、3形成90 °、120°、135°等角度的位置上。因为气体在容器内能够滞留更长的时间。这种情 况对于其他容器(图6～图8、图10、图11、图13～图19)可以说也相同。
图13所示的容器31，是在图12的容器31的多个入口31a上分别安装与上述相 同的气体流入装置36(参照图9)的容器。在这里，对气体流入装置36的说明省略， 也可以在该容器31上也配设上述多支下游侧分支管。如果采用这样的结构，除了参 照图12说明的控制得到的时间差混合效果外，也能够利用可变百叶窗板38进行气流 方向控制，因此能够利用气体的时间差混合实现更理想的气流状态。
图14～图19分别表示具备将对低发热量气体进行稀释用的不活泼气体投入容器 中的机构的容器31。在图1所示的低发热量气体供给配管3上，配设对该缓冲容器 10的下游侧提供不活泼气体等稀释气体用的稀释气体供给配管4。其目的是，在如上 所述利用缓冲容器10(31)抑制其发热量变动后的低发热量气体的平均发热量值超过 燃气轮机固有的允许发热量值范围的情况下，利用稀释气体使发热量值降低。但是如 果将使上述平均发热量值降低所需要的稀释气体事先投入缓冲容器10(31)，则利用 上述稀释气体供给配管4进行的发热量控制被简化或者就不需要，因此是有利的。例 如从入口发热量计8的检测结果计算出入口侧的低发热量气体的平均发热量值，在该 平均发热量值超过燃气轮机固有的允许发热量值的范围的情况下，向容器中投入使发 热量值下降到允许范围内所需要数量的稀释气体。或在入口侧的低发热量气体的平均 发热量值急剧上升时，向容器投入使其与这时的出口侧平均发热量值大致相等所需要 的稀释气体。
但是，并不是只着眼于低发热量气体与投入的不活泼气体的量的关系，最好是还 谋求促进两气体的混合。由于这样的理由，在图14～图19所示的容器31上，与上述 稀释气体供给配管4同时连接或取代该配管4连接合适的不活泼气体供给机构。这样， 在从容器10(23、31、47)或其上游向低发热量气体供给配管3提供低发热量气体以 外的不活泼气体的情况下，在容器10的下游侧设置的流量计11(参照图1)之外， 将只对低发热量气体的流量进行测量的流量计29设置于不活泼气体的供给点上游的 低发热量气体供给配管3上(参照图14～图19)。
在图14和图15所示的容器31的入口31a上，通过与图6和图7所示相同的倾斜 管构件35连接上游侧低发热量气体供给配管3。对于这一点的详细说明省略。但是在 该上游侧低发热量气体供给配管3内部，插入不活泼气体供给配管42并加以连接， 形成其前端开放，使不活泼气体能够混入低发热量气流中的结构。从而，低发热量气 体供给配管3中的插入不活泼气体供给配管42的范围形成双重管结构。从混合良好 的观点出发，不活泼气体的流速最好是比低发热量气体的流速低。利用以上说明的结 构，使不活泼气体以和低发热量气体相同的流向流入容器内，能够防止在低发热量气 体中不活泼气体形成不均匀的分别。
图16和图17所示的容器31是取代图14和图15所示的容器31的倾斜管构件35， 配设如图9所示的气体流路装置36的容器。气体流路装置36的结构、功能的说明省 略。在该容器31中，具备低发热量气体供给配管3与不活泼气体供给配管42形成的 双重管结构，因此即使利用可变百叶窗板38改变流路方向，流路容器内的低发热量 气体与不活泼气体也从相同方向流入。利用这样的结构，能够防止容器内低发热量气 体中不活泼气体形成不均匀分别。上述双重管也可以根据需要做成三重管等多重管。
在图18所示的容器31形成接近的两个入口31a、42a。在一个入口31a上，通过 倾斜管构件35连接上游侧低发热量气体供给配管3，在另一入口42a上通过倾斜管 构件35连接不活泼气体供给配管42。两支倾斜管构件35偏离水平的倾斜角度大致相 同，使得流入容器内的低发热量气体与不活泼气体的流路方向大致平行。低发热量气 体供给配管3与不活泼气体供给配管42如图所示上下靠近配置。但是也可以在横方 向上靠近配置。
对于以上说明的容器中使用倾斜管构件的容器，不特别限定于倾斜管构件。也可 以使用能够使气体流入方向固定地倾斜的其他合适的手段。例如也可以在容器的入口 10a、31a上设置内藏倾斜角度固定的百叶窗板的罩壳，或在容器内部的入口近旁设 置倾斜角度固定的百叶窗板。
图19所示的容器31是在不活泼气体供给配管用的入口42a，配设图9所示那样 的气体流入装置36取代图18所示的容器31的倾斜管构件35。对于气体流入装置36 的结构、功能的说明省略。在该容器31中，上下接近的低发热量气体供给配管3和 不活泼气体供给配管42都具备气体流入装置36，因此可以使两气体的流入方向为大 致相同的方向。但是，在两气体流入容器的流入速度不同的特别情况下，可以改变两 气体的流入方向，因此能够各种控制。通过利用这样的结构，能够防止在容器内低发 热量气体中不活泼气体形成不均匀分布。
以上说明的容器10(31)中投入的不活泼气体最好是使用高炉法以及FINEX法或 COREX法等直接还原制铁法使用的制氧厂放出的废弃的氮气、以及与制氧厂并设的 制氮厂排出的含有微量氧的废弃的氮气。因为大量回收使用废弃的氮气，所以操作成 本极低。
在FINEX法或COREX法等直接还原制铁法的情况下，使用氧，因此必须设置大 量制造氧的制氧厂。在高炉法中，也使用氧，因此即使在规模上有差异也还是要使用 制氧厂。制氧厂是从空气中分离氮气，制造氧气的工厂，但是分离氧气以后的 排气作为废弃的氮气通常排放到大气中。另一方面，往往与制氧厂一起设置制氮厂制 造高纯度氮气，但是即使在这种情况下，也将含有微量氧气的氮气作为废弃的氮气排 放到大气中。这样的废弃的氮气，氮气含量在95～98质量％左右，而且具有2～5％ 左右的氧气，从低发热量气体的可燃极限的观点出发考虑，也是极为安全的稀释气体。 当然也可以使用注入钢瓶等的纯氮。
出于与上述不活泼气体供给配管42相同的稀释低发热量气体的目的，也可以设置 将空气或燃烧设备产生的排气提供给容器以代替不活泼气体用的设备。这种供给方 法，可以与不活泼气体一样对容器直接提供，或是对容器上游的低发热量气体供给配 管提供。但是，由于空气和排气含有氧气，因此有不要根据低发热量气体的可燃界限 决定对低发热量气体进行混合的混合比例。而且有必要使其与低发热量气体充分混 合，不发生含氧浓度高的部分。为此，最好是在空气或排气的供给配管与容器或低发 热量气体供给配管的连结部设置混合器。
在参照图12、图13以及图19进行说明的容器31中，从多支配管流入的低发热量 气体(以及不活泼气体)的流入方向在平面上看来平行地将上游侧低发热量气体供给 配管3、倾斜管构件35、以及气体流入装置36定向地连接在容器上。但是，并不限 定于这样的结构。例如也可以形成气体流路方向在平面上看来流向向着容器的中心轴 的方向的结构。
在图20和21中，缓冲容器10内的气体的时间差混合的模拟结果作为滞留时间与 累积气体流量的关系曲线表示。两个图中都以容器内气体的滞留时间(秒)为横轴， 以滞留的气体的比例为纵轴。图20组中的曲线表示气体完全混合的状态。也就是说， 表示在气体从入口进入容器内同时，与迄今为止在容器内存在的气体一下子混合的状 态。这些图表示容器的容积采用40000m3，流入的气体的流量采用5Nm3/hr的条件下 的模拟结果。
该曲线图意味着，在横轴表示的规定时间从出口流出的气体的比例，也就是相对 于容器的全部气体容积的比例。纵轴的1.0的数值表示整个容器的气体容积。例如表 示图中横轴上的数值500秒～600秒(这表示流入容器后经过的时间即表示滞留时间) 的100秒时间内(用符号H1表示)从出口流出的气体相对于容器的全部气体的比例 V1约为0.689-约0.621＝约0.068(约6.8％)。换句话说，流入容器内后500秒后 到600秒后之间滞留的气体为容器内全部气体的约6.8％。可知流入容器后经过100 秒不到(只在从0秒后到100秒，用H2表示)的气体为约0.176-0＝约0.176，存在 总量的约17.6％(用V2表示)，但是流入容器后900秒后到1000秒后间滞留的(用 H3表示)的气体为约0.863-约0.834＝约0.029，只存在总量的2.9％(用V3表示)。
时间差混合的理想，不管从流入时开始经过多少时间，气体以相同的比例混合的 状态、也就是曲线图上表示的线条为直线是理想的。但是这是现实中不存在的状态。 将图20所示那样的得到完全混合的状态看作最佳的时间差混合的状态是妥当的。
图21表示为了能够与上述完全混合状态对比，在相同条件下从容器入口在形成三 种仰角的方向上流入气体的时间差混合的模拟结果。对于完全混合的状态用实线表 示，偏离水平方向的仰角为60°的方向流入的情况用二点锁线表示，偏离水平方向的 仰角为65°的方向流入的情况用一点锁线表示，偏离水平方向的仰角为90°(大致 铅直方向上方)的方向流入的情况用虚线表示，形成仰角流入的任何一种情况，甚至 以完全混合状态不一致也描画出相近的曲线。也就是可以说，实现了良好的时间差混 合。其结果是，向参照图2～图5说明的那样，气体发热量变动得到有效抑制。
图22表示与低发热量气体供给配管3相对并列设置的缓冲容器、换句话说，低发 热量气体供给配管3上附设的旁通配管上设置的缓冲容器。该缓冲容器是将已有的低 发热量气体供给设备上设置的储气柜作微小的结构变更，将其兼用作气体发热量变动 抑制装置的容器。已有的低发热量气体供给设备上设置的储气柜相对于低发热量气体 供给配管3只利用一条连通管连接。这一条连通管兼作出入口。储气柜只要是能够谋 求低发热量气体供给配管内的气体的供需平衡即可，因此与低发热量气体供给配管只 用一条连通管连通即可。
如图所示，在容器31上连接上述连通管43，除了该连通管43以外，连接新与低 发热量气体供给配管3连通的入口配管44。入口配管44与连通管43构成上述旁通配 管。该入口配管44利用与低发热量气体供给配管3与连通管43的连接部连接于上游 侧。在该入口配管44上设置作为将低发热量气体送入容器31的气体压送装置的电风 扇45。因此所提供的低发热量气体的一部分通过入口配管44流入容器31，在容器31 内，低发热量气体进行时间差混合，同量的气体通过上述连通管43从容器31返回低 发热量气体供给配管3。因此，在这种情况下，也可以将上述连通管43称为出口配管。
连接上述入口配管44的容器的入口31a上，连接如上所述的倾斜管构件35或气 体流入装置36。利用该容器31，对利用低发热量气体供给配管3提供给燃气轮机的 低发热量气体的一部分抑制其发热量变动。
图23表示能够利用作为发热量变动抑制手段的另一气体量平衡监视装置46。该气 体量平衡监视装置46采用更经济的结构，具有入口47a和出口47b分别利用连通管 43和入口配管44与低发热量气体供给配管3连通的气密结构的容器47。容器47上 设置压力检测装置48，容器47的内压经常得到监视。控制装置5一旦检测压力达到 上限区域就发出使设备内的气体消耗量增加的指令，取得气体的供需平衡。其他结构 与上述缓冲容器10(参照图1)相同，作为发热量变动抑制手段能够充分利用。
连接上述入口配管44的容器入口47a上连接上述倾斜管构件35或气体流入装置 36(未图示)。利用该容器47，对利用低发热量气体供给配管3向燃气轮机提供的低 发热量气体的一部分抑制其发热量变动。
图24是表示在发热量变动的低发热量气体以流量500000Nm3/hr提供的设备中， 图22或图23中的容器31(47)的容积采用200000m3，利用上述电风扇45将 500000Nm3/hr中的200000Nm3/hr的气体送入容器31(47)的情况下的发热量变动的 抑制状态的曲线图。图中虚线所示的曲线表示直接还原制铁设备S送来的低发热量气 体的发热量变动(最初变动)。这是上述实测样品。二点锁线所示的曲线表示离开容 器通过上述连通管43的低发热量气体的发热量变动(过渡变动)的模拟结果。实线 所示的曲线表示低发热量气体供给配管3上连接连通管43的点的下游侧的低发热量 气体供给配管3的部分流过的气体的发热量变动(抑制或的变动)。与上面所述相同， 进入容器31(47)之前的低发热量气体的发热量具有平均值(1945kcal/Nm3)的约± 21％的变动幅度。但是从容器31(47)通过连通管43与低发热量气体供给配管3合 流后的气体的发热量变动为1690kcal/Nm3到2100kcal/Nm3，变动的幅度抑制在平均值 (1895kcal/Nm3)的约±11％以下。该数值是一个例子。
这样，也能够利用具有储气柜用的容器31(47)的已有设备抑制气体发热量变动。 而且在下游侧能够利用空气容易地对低发热量气体进行稀释。还有，在图22和图23 中，将低发热量气体送入容器31(47)的入口配管44连接于低发热量气体供给配管 3的出口配管(连通管)43的上游侧，但是并没有特别限定，也可以连接于出口配管 43的下游侧。又可以两管43、44都设置多支。
图25也表示与图22的容器同样相对低发热量气体供给配管3并列配置的缓冲容 器31。如图所示，容器31与低发热量气体供给配管3之间，连接具备电风扇45的入 口配管44和作为出口配管的上述连通管43。也就是说，在容器31的入口31a上连接 入口配管44，在出口31b上连接出口配管43。但是在该容器31上还形成入口49a， 该入口49a上连接返回配管49。返回配管49连接于低发热量气体供给配管3的与出 口配管43的连接部下游侧。该返回配管49上设置将低发热量气体输送到容器31的 电风扇45。如图所示，入口配管44和返回配管49与容器31的连接位置(入口31a、 49a)相互接近。
如果采用这种结构，从低发热量气体供给配管3的上游侧通过入口配管44将低发 热量气体的一部分压送到容器31，同时从低发热量气体供给配管3的下游侧通过返回 配管49向其压送一部分低发热量气体，进行时间差混合之后从出口31b向连通管流 出。也就是说，发热量变动受到抑制的低发热量气体的一部分形成循环，因此能够在 容器内经过长时间实现时间差混合。返回配管49的长度做得越长则时间差混合的气 体的滞留时间越长，越是能够实现更理想的时间差混合。上述返回配管49从低发热 量气体供给配管3的下游侧连接于容器31的入口49a，但是也可以从下游侧，在低发 热量气体供给配管3与入口配管44的连接部上游侧连接。
图26也表示相对于低发热量气体供给配管3并列设置的缓冲容器31。如图所示， 在容器31与低发热量气体供给配管3之间连接入口配管44以及作为出口配管的上述 连通管43。但是入口配管44连接于低发热量气体供给配管3与连通管43的连接部的 下游侧。该入口配管44上设置将低发热量气体送入容器31的电风扇45。换句话说， 图26的缓冲容器31与低发热量气体供给配管3之间的配管形成从图25所示的缓冲 容器31去除入口配管44，将图25所示的返回配管49视为入口配管44的结构。
如果采用这样的结构，即使是将入口配管44连接于低发热量气体供给配管3的与 连通管配管43的连接部的下游侧，也能够利用电风扇4将低发热量气体通过入口配 管44送入容器31内，进行时间差混合后从出口31b向连通管流出。也就是说，发热 量变动受到抑制的低发热量气体的一部分形成循环，因此实现了有效的时间差混合。 而且上述入口配管44的长度越长，则在容器内能够实现更长时间的时间差混合。
图27所示的容器31具有两种入口31a、49a。在一个入口31a上连接上游侧低发 热量气体供给配管3，在出口31b上连接下游侧低发热量气体供给配管3，而且在另 一入口49a上，在与下游侧低发热量气体供给配管3的之间连接返回配管49。两个入 口31a、49a形成在相互接近的位置上。返回配管49上设置将低发热量气体送入容器 用的电风扇45。
如果采用这样的结构，则在容器31中发热量受到抑制的低发热量气体的一部分再 度返回容器31再度进行时间差混合，因此能够实现更加理想的时间差混合。返回配 管49的长度越长，则时间差混合的气体的滞留时间越长，上述返回配管49从低发热 量气体供给配管3的下游侧连接到容器31的入口49a，但是也可以从下游侧连接到低 发热量气体供给配管3的容器的上游侧。
对于上述缓冲容器31(图25～图27)上连接的上游侧低发热量气体供给配管3 和返回配管49，也可以使用倾斜管构件35以及气体流入装置36。
图28表示锅炉设备。在该锅炉设备上配设锅炉52、以及将作为燃料的低发热量气 体提供给该锅炉52用的低发热量气体供给设备51。上述锅炉52在燃烧器燃烧发生蒸 汽，将其用于发电，或将发生的蒸汽使用于别的用途，是用于提供蒸汽的锅炉设备。
该低发热量气体供给设备51是从图1所示的低发热量气体供给设备1去除缓冲容 器10的下游侧的低发热量气体供给配管3和混合气体供给配管13上设置的设备类的 东西的设备。也就是说，图示的低发热量气体供给设备51具备将直接还原制铁设备S 发生的低发热量气体作为燃料提供给锅炉52的低发热量气体供给配管53，在该低发 热量气体供给配管53上，设置对直接还原制铁设备S送来的低发热量气体进行除尘 的集尘装置7、暂时贮存低发热量气体用的缓冲容器10、在缓冲容器10的上游侧和 下游侧检测低发热量气体的发热量用的发热量检测装置8、9、以及测量低发热量气体 的供给量的流量计54。对与图1所示的低发热量气体供给设备1的机器、配管类相同 的部件标以相同的符号并省略其详细说明。
该锅炉用的低发热量气体供给设备51上设置的缓冲容器不限于图28所示的容积 不变的固定形状的容器10，也可以使用已经叙述过的其他容器23、31、47。在该低 发热量气体供给设备1上没有设置稀释气体供给设备。虽然这是因为锅炉利用缓冲容 器10、23、31、47抑制发热量变动本身得到稳定的输出是所理想的，但上述低发热 量气体的发热量变动造成的上升程度的高度的发热量值并不是产生大问题的因素。
在图28中，作为低发热量气体供给设备51的低发热量气体供给对象即燃烧设备， 只设置锅炉52，但是不限于这样的结构。也可以与锅炉52一起，设置燃气轮机2(图 1)，还可以并设其他燃烧设备。例如，在图1所示的燃气轮机2与锅炉52并设的情 况下，在图1的低发热量气体供给配管3的发热量计9与流量计11之间的部分，形 成使图28中的发热量计9的下游侧到锅炉52的低发热量供给气体配管53分叉的连 接即可。
在以上说明的实施形态中，例示了燃气轮机和锅炉作为燃烧设备的例子，但是本 发明的燃烧设备不限于燃气轮机和锅炉。在这里说明的气体发热量变动抑制装置和低 发热量气体供给设备也可以使用于其他燃烧设备，例如加热炉、焚烧炉等。
以上说明的实施形态中，作为使用的低发热量气体例示了直接还原制铁法发生的 副产品气体，但是并不限于此，低发热量气体包含高炉气体(BFG)、炼焦炉气体 (COG)、转炉气体(LDG)、煤层中包含的煤层气体(Coal mine gas，简称CMG)、 熔融还原制铁法发生的副产品气体、GTL(气体液化)工艺中发生的尾气、从油砂精 制油的工艺中伴随发生的副产品气体使用等离子体的垃圾焚烧发生的气体、包含生垃 圾的一般废弃物在掩埋地发酵、分解过程中发生的甲烷气体(Landfill gas)、以及其 他类似的原料发生化学反应伴随发生的副产品气体等低发热量气体等。当然像作为 BFG与COG的混合气体使用那样，上述气体当然可以单独使用，两种以上的气体适 当混合使用的情况下也可以使用本发明。
工业应用性
如果采用本发明，在将像工艺副产品气体那样发热量会发生变动的低发热量气体 提供给燃气轮机等燃烧设备作为燃料气体使用的情况下，能够抑制低发热量气体的发 热量变动，因此利用稀释气体进行稀释有效而且容易实现。而且有时候不需要利用稀 释气体进行稀释。又可以利用已有的储气柜构筑抑制气体发热量变动的装置。