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公開番号2024144950
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023057144
出願日2023-03-31
発明の名称ガスタービン設備、水素供給設備、水素供給方法、及び、ボイラ設備
出願人関西電力株式会社,国立大学法人東京大学
代理人個人
主分類F02C 3/22 20060101AFI20241004BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】簡易な構成で、水素の収率の向上、及び、ガスタービン等の負荷変動運転に対応した応答性の向上を図ることができるガスタービン設備等を提供する。
【解決手段】ガスタービン10と、ガスタービン10に水素f2を供給する水素供給設備100と、を備えるガスタービン設備1であって、水素供給設備100は、反応器120と、反応器120内に配置される触媒150であって、反応器120に注入された化合物f3を分解して、水素f2を発生する触媒150と、触媒150にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置130と、触媒150が生成した水素f2をガスタービン10に供給する供給装置140と、を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ガスタービンと、前記ガスタービンに水素を供給する水素供給設備と、を備えるガスタービン設備であって、
前記水素供給設備は、
反応器と、
前記反応器内に配置される触媒であって、前記反応器に注入された化合物を分解して、水素を発生する触媒と、
前記触媒にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置と、
前記触媒が生成した水素を前記ガスタービンに供給する供給装置と、を有する
ガスタービン設備。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記水素供給設備は、液体状態の前記化合物を加熱して、前記反応器に注入する気体の前記化合物を発生させる蒸発器をさらに有し、
前記蒸発器は、前記ガスタービンからの熱で、前記液体状態の前記化合物を加熱する
請求項１に記載のガスタービン設備。
【請求項３】
前記供給装置は、前記反応器から発生する水素を冷却する冷却器を有し、
前記冷却器は、前記水素からの熱で、前記ガスタービンに供給される流体を加熱する
請求項１または２に記載のガスタービン設備。
【請求項４】
前記水素供給設備は、前記ガスタービンの発電出力の変化に応じて、前記供給装置が前記ガスタービンに供給する水素の量を変化させる制御装置をさらに有する
請求項１または２に記載のガスタービン設備。
【請求項５】
ガスタービンに水素を供給する水素供給設備であって、
反応器と、
前記反応器内に配置される触媒であって、前記反応器に注入された化合物を分解して、水素を発生する触媒と、
前記触媒にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置と、
前記触媒が生成した水素を前記ガスタービンに供給する供給装置と、
を備える水素供給設備。
【請求項６】
ガスタービンに水素を供給する水素供給方法であって、
マイクロ波照射装置によって反応器内に配置される触媒にマイクロ波を照射して、前記反応器に注入された化合物を分解して、水素を発生し、
前記触媒が生成した水素を前記ガスタービンに供給する
水素供給方法。
【請求項７】
前記ガスタービンの発電出力の変化に応じて、前記ガスタービンに供給する水素の量を変化させる
請求項６に記載の水素供給方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の水素供給方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項９】
ボイラと、前記ボイラに水素を供給する水素供給設備と、を備えるボイラ設備であって、
前記水素供給設備は、
反応器と、
前記反応器内に配置される触媒であって、前記反応器に注入された化合物を分解して、水素を発生する触媒と、
前記触媒にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置と、
前記触媒が生成した水素を前記ボイラに供給する供給装置と、を有する
ボイラ設備。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン設備、水素供給設備、水素供給方法、及び、ボイラ設備に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、水素を製造する設備が知られている。例えば、特許文献１には、原料であるアンモニアを水素と窒素とに分解する分解反応の触媒が充填された反応器と、原料が触媒に流入する前に、アンモニア濃度が原料よりも低い希釈ガスと原料とが混合するように、希釈ガスを供給するための希釈ガス供給ラインと、アンモニアの一部を燃焼させるアンモニア燃焼器と、を備えるアンモニア分解装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１０９０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示されたアンモニア分解装置では、以下の効果を奏することとしている。アンモニア濃度が原料よりも低い希釈ガスと原料とを混合することで、反応器内のアンモニア濃度が希釈ガスによって低下するため、反応器の材料の窒化を抑制できる。また、アンモニアの一部を燃焼させることで、触媒が加熱されるため、触媒を加熱するための装置を不要とすることができる。さらに、反応器の内面を耐火材で覆うことで、当該内面の温度上昇を抑制し、反応器の材料の窒化を抑制できる。
【０００５】
しかしながら、反応器内のアンモニア濃度が希釈ガスによって低下することにより、製造できる水素の量（収率）が低下する。また、触媒を加熱するために、アンモニアの一部を燃焼させる必要がある。さらに、反応器の内面を耐火材で覆う必要がある。このように、アンモニア分解装置では、水素の収率が低下するとともに、構成が複雑である。
【０００６】
特に、製造した水素をガスタービンに用いる場合、ガスタービンの発電出力の変動（負荷変動運転）に応じて水素の製造量を増減させる（応答性を高める）ことも必要となるが、上記アンモニア分解装置では、当該負荷変動運転に対応した応答性を発揮するのは困難なおそれがある。製造した水素をボイラに用いる場合も同様である。
【０００７】
本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目することによってなされたものであり、簡易な構成で、水素の収率の向上、及び、ガスタービンやボイラの負荷変動運転に対応した応答性の向上を図ることができるガスタービン設備、水素供給設備、水素供給方法、及び、ボイラ設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るガスタービン設備は、ガスタービンと、前記ガスタービンに水素を供給する水素供給設備と、を備えるガスタービン設備であって、前記水素供給設備は、反応器と、前記反応器内に配置される触媒であって、前記反応器に注入された化合物を分解して、水素を発生する触媒と、前記触媒にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置と、前記触媒が生成した水素を前記ガスタービンに供給する供給装置と、を有する。
【０００９】
これによれば、ガスタービン設備において、水素供給設備は、反応器と、反応器に注入された化合物を分解して水素を発生する触媒と、触媒にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置と、反応器にて発生した水素をガスタービンに供給する供給装置と、を有している。このように、当該ガスタービン設備は、希釈ガスと原料とを混合して反応器内の原料濃度を低下させたり、原料の一部を燃焼させたり、反応器の内面を耐火材で覆ったりという複雑な構成ではなく、反応器内の触媒にマイクロ波を照射するという簡易な構成である。この構成により、反応器内の触媒にマイクロ波を照射することで、触媒を局所的に加熱できるため、反応器が加熱されるのを抑制でき、反応器の材料の窒化を抑制できる。また、反応器内の触媒にマイクロ波を照射することで、触媒を比較的高温に加熱できるため、水素の収率を向上させることができる。さらに、反応器内の触媒にマイクロ波を照射することで、比較的短時間で触媒を加熱して水素を発生させることができるため、ガスタービンの負荷変動運転に対応した応答性の実現を図ることができる。これらにより、ガスタービン設備によれば、簡易な構成で、水素の収率の向上、及び、ガスタービンの負荷変動運転に対応した応答性の向上を図ることができる。
【００１０】
また、前記水素供給設備は、液体状態の前記化合物を加熱して、前記反応器に注入する気体の前記化合物を発生させる蒸発器をさらに有し、前記蒸発器は、前記ガスタービンからの熱で、前記液体状態の前記化合物を加熱する、としてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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