JP2001107743A - ガスタービンシステムおよびそれを備えたコンバインドプラント - Google Patents
ガスタービンシステムおよびそれを備えたコンバインドプラントInfo
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- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高効率化とＮＯｘ発生低減に対し、より効果
的なガスタービンシステムとそれを備えたコンバインド
プラントを提供すること。 【解決手段】 燃焼用空気の圧縮機と、同燃焼用空気に
より燃料を燃焼させる燃焼器と、同燃焼器で発生した高
温ガスで駆動されるガスタービンとを備えるガスタービ
ンシステムにおいて、前記ガスタービンから排出される
排ガスの一部を前記燃焼器に循環するように構成されて
なることを特徴とするガスタービンシステムおよびそれ
を備えたコンバインドプラント。
的なガスタービンシステムとそれを備えたコンバインド
プラントを提供すること。 【解決手段】 燃焼用空気の圧縮機と、同燃焼用空気に
より燃料を燃焼させる燃焼器と、同燃焼器で発生した高
温ガスで駆動されるガスタービンとを備えるガスタービ
ンシステムにおいて、前記ガスタービンから排出される
排ガスの一部を前記燃焼器に循環するように構成されて
なることを特徴とするガスタービンシステムおよびそれ
を備えたコンバインドプラント。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高効率のガスター
ビンシステムおよびそれを備えたコンバインドプラント
に関する。
ビンシステムおよびそれを備えたコンバインドプラント
に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に、従来のガスタービンシステムお
よびそれを備えたコンバインドプラントの一例の構成図
を示し説明する。図３に示す例は、従来のガスタービン
システムと蒸気タービンを備えたコンバインドプラント
の主要構成を示すものである。
よびそれを備えたコンバインドプラントの一例の構成図
を示し説明する。図３に示す例は、従来のガスタービン
システムと蒸気タービンを備えたコンバインドプラント
の主要構成を示すものである。
【０００３】図３において、燃焼用空気ａは圧縮機０１
で圧縮された後、燃焼器０２で燃料ｂと混合、燃焼して
高温の燃焼ガスを発生する。この高温の燃焼ガスはガス
タービン０３を駆動して膨張した後、排ガスｃとして排
ガスボイラ０５に供給され、排ガスボイラ０５は蒸気を
生成する。
で圧縮された後、燃焼器０２で燃料ｂと混合、燃焼して
高温の燃焼ガスを発生する。この高温の燃焼ガスはガス
タービン０３を駆動して膨張した後、排ガスｃとして排
ガスボイラ０５に供給され、排ガスボイラ０５は蒸気を
生成する。
【０００４】排ガスボイラ０５で生成した高温、高圧の
蒸気は蒸気タービン０６を駆動して膨脹した後、復水器
０８で凝縮し、復水は給水ポンプ０９で昇圧され、排ガ
スボイラへと循環する。
蒸気は蒸気タービン０６を駆動して膨脹した後、復水器
０８で凝縮し、復水は給水ポンプ０９で昇圧され、排ガ
スボイラへと循環する。
【０００５】ガスタービン０３には発電機０４が、蒸気
タービン０６には発電機０７が取り付けられて各タービ
ン０３、０６の仕事を取り出すように構成されている。
タービン０６には発電機０７が取り付けられて各タービ
ン０３、０６の仕事を取り出すように構成されている。
【０００６】このようなコンバインドプラントにおいて
高効率化の要請は高く、特にその第１段を構成し、燃料
の高温燃焼を行なうガスタービンシステムにおいては、
より高効率化とＮＯｘ発生低減が共に求められており、
また、ガスタービン単体によるガスタービンシステムに
おいても同様に高効率化とＮＯｘ発生低減が共に求めら
れている。
高効率化の要請は高く、特にその第１段を構成し、燃料
の高温燃焼を行なうガスタービンシステムにおいては、
より高効率化とＮＯｘ発生低減が共に求められており、
また、ガスタービン単体によるガスタービンシステムに
おいても同様に高効率化とＮＯｘ発生低減が共に求めら
れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来のガスタービンシステムおよびれを備えたコンバ
インドプラントに対し求められている高効率化とＮＯｘ
発生低減に対し、より効果的なガスタービンシステムと
それを備えたコンバインドプラントを提供することを課
題とするものである。
な従来のガスタービンシステムおよびれを備えたコンバ
インドプラントに対し求められている高効率化とＮＯｘ
発生低減に対し、より効果的なガスタービンシステムと
それを備えたコンバインドプラントを提供することを課
題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】（１）本発明は、かかる
課題を解決するためになされたものであり、その第１の
手段として、燃焼用空気の圧縮機と、同燃焼用空気によ
り燃料を燃焼させる燃焼器と、同燃焼器で発生した高温
ガスで駆動されるガスタービンとを備えるガスタービン
システムにおいて、前記ガスタービンから排出される排
ガスの一部を前記燃焼器に循環するように構成されてな
ることを特徴とするガスタービンシステムを提供するも
のである。
課題を解決するためになされたものであり、その第１の
手段として、燃焼用空気の圧縮機と、同燃焼用空気によ
り燃料を燃焼させる燃焼器と、同燃焼器で発生した高温
ガスで駆動されるガスタービンとを備えるガスタービン
システムにおいて、前記ガスタービンから排出される排
ガスの一部を前記燃焼器に循環するように構成されてな
ることを特徴とするガスタービンシステムを提供するも
のである。
【０００９】上記の第１の手段によれば、従来のガスタ
ービンシステムではタービン入口温度の制約から、空気
過剰率の高い燃焼ガスとなっているため排ガス中酸素濃
度が高いのに対し、排ガスの一部が燃焼器に循環するこ
とにより、排ガス中酸素濃度を低下させることができ、
ガスタービンシステムの排気損失が大幅に低減し、ＮＯ
ｘ発生も低減する。また、燃焼器に循環する排ガスは水
蒸気濃度が高いので、その物性値からタービンの仕事量
が増大する。
ービンシステムではタービン入口温度の制約から、空気
過剰率の高い燃焼ガスとなっているため排ガス中酸素濃
度が高いのに対し、排ガスの一部が燃焼器に循環するこ
とにより、排ガス中酸素濃度を低下させることができ、
ガスタービンシステムの排気損失が大幅に低減し、ＮＯ
ｘ発生も低減する。また、燃焼器に循環する排ガスは水
蒸気濃度が高いので、その物性値からタービンの仕事量
が増大する。
【００１０】（２）第２の手段としては、第１の手段の
ガスタービンシステムにおいて、排ガス圧縮機を備え、
前記排ガスの一部は同排ガス圧縮機により加圧され、前
記燃焼器に循環されるとともに前記燃焼器に供給される
燃料に予め混合されるように構成されてなることを特徴
とするガスタービンシステムを提供するものである。
ガスタービンシステムにおいて、排ガス圧縮機を備え、
前記排ガスの一部は同排ガス圧縮機により加圧され、前
記燃焼器に循環されるとともに前記燃焼器に供給される
燃料に予め混合されるように構成されてなることを特徴
とするガスタービンシステムを提供するものである。
【００１１】第２の手段によれば、従来のガスタービン
システムではタービン入口温度の制約から、空気過剰率
の高い燃焼ガスとなっているため排ガス中酸素濃度が高
いのに対し、排ガスが燃焼器に循環することにより、空
気過剰率の低い燃焼ガスとすることができるので排ガス
中酸素濃度を低下することができ、ガスタービンシステ
ムの排気損失を大幅に低減することができる。
システムではタービン入口温度の制約から、空気過剰率
の高い燃焼ガスとなっているため排ガス中酸素濃度が高
いのに対し、排ガスが燃焼器に循環することにより、空
気過剰率の低い燃焼ガスとすることができるので排ガス
中酸素濃度を低下することができ、ガスタービンシステ
ムの排気損失を大幅に低減することができる。
【００１２】また、酸素濃度の低い排ガスと燃料とを燃
焼器に供給される前に予め混合して低カロリーガスを形
成しこれを空気と混合して燃焼するため、火炎温度を低
く保つことができ、ＮＯｘ生成量を低減することができ
るようになる。
焼器に供給される前に予め混合して低カロリーガスを形
成しこれを空気と混合して燃焼するため、火炎温度を低
く保つことができ、ＮＯｘ生成量を低減することができ
るようになる。
【００１３】しかも、燃焼器や燃料に循環する排ガスは
水蒸気濃度が高いので、その物性値からタービンの仕事
量が増大する。
水蒸気濃度が高いので、その物性値からタービンの仕事
量が増大する。
【００１４】（３）第３の手段としては、第２の手段の
ガスタービンシステムにおいて、前記排ガス圧縮機で加
圧された排ガスを前記ガスタービンの冷却ガスとして用
いることを特徴とするガスタービンシステムを提供する
ものである。
ガスタービンシステムにおいて、前記排ガス圧縮機で加
圧された排ガスを前記ガスタービンの冷却ガスとして用
いることを特徴とするガスタービンシステムを提供する
ものである。
【００１５】上記の第３の手段によれば、第２の手段の
特徴に加え、排ガス圧縮機で加圧された排ガスをガスタ
ービンの冷却媒体として利用するので、排ガス中には水
蒸気および炭酸ガスの濃度が高く、その物性値から、高
い冷却効果が得られるものとなる。
特徴に加え、排ガス圧縮機で加圧された排ガスをガスタ
ービンの冷却媒体として利用するので、排ガス中には水
蒸気および炭酸ガスの濃度が高く、その物性値から、高
い冷却効果が得られるものとなる。
【００１６】（４）第４の手段としては、第１の手段の
ガスタービンシステムにおいて、前記排ガスが通過し同
排ガス中の水分を凝縮する復水器を備え、前記排ガスの
一部し同排ガス中の水分を凝縮は同復水器で凝縮された
前記排ガス中の水分であることを特徴とするガスタービ
ンシステムを提供するものである。
ガスタービンシステムにおいて、前記排ガスが通過し同
排ガス中の水分を凝縮する復水器を備え、前記排ガスの
一部し同排ガス中の水分を凝縮は同復水器で凝縮された
前記排ガス中の水分であることを特徴とするガスタービ
ンシステムを提供するものである。
【００１７】第４の手段によれば、燃焼器の燃焼ガス
は、空気過剰率を低く設定しても温度が高すぎる場合、
燃焼器に循環される排ガス中の水分による水噴射または
蒸気噴射によって、所定のガスタービン入口温度が得ら
れ、且つ燃焼ガスの空気過剰率を低くすることができ、
排ガス中酸素濃度を低くできるため、従来のガスタービ
ンシステムに比べて排ガス損失を大幅に低減できる。
は、空気過剰率を低く設定しても温度が高すぎる場合、
燃焼器に循環される排ガス中の水分による水噴射または
蒸気噴射によって、所定のガスタービン入口温度が得ら
れ、且つ燃焼ガスの空気過剰率を低くすることができ、
排ガス中酸素濃度を低くできるため、従来のガスタービ
ンシステムに比べて排ガス損失を大幅に低減できる。
【００１８】また、燃焼器での火炎温度および酸素濃度
を低く維持できるため、ＮＯｘ生成量を低減することが
できるようになる。
を低く維持できるため、ＮＯｘ生成量を低減することが
できるようになる。
【００１９】しかも、燃焼ガス中の水分濃度が高くなる
ためその物性値からガスタービンの出力が増大する。
ためその物性値からガスタービンの出力が増大する。
【００２０】なお、排ガス中酸素濃度を低く押さえる
と、必然的に排ガス中の水蒸気濃度が高くなるため、復
水器での排ガス中の水分が容易に回収でき、そのため、
補給水を要することなく燃焼器での水噴射または蒸気噴
射が可能となる。
と、必然的に排ガス中の水蒸気濃度が高くなるため、復
水器での排ガス中の水分が容易に回収でき、そのため、
補給水を要することなく燃焼器での水噴射または蒸気噴
射が可能となる。
【００２１】（５）第５の手段としては、第１の手段な
いし第４の手段のいずれかのガスタービンシステムを備
えてなることを特徴とするコンバインドプラントを提供
するものである。
いし第４の手段のいずれかのガスタービンシステムを備
えてなることを特徴とするコンバインドプラントを提供
するものである。
【００２２】第５の手段によれば、第１の手段ないし第
４の手段のいずれかのガスタービンシステムの特徴を有
するコンバインドプラントとなり、全体として高効率、
低ＮＯｘのコンバインドプラントが得られる。
４の手段のいずれかのガスタービンシステムの特徴を有
するコンバインドプラントとなり、全体として高効率、
低ＮＯｘのコンバインドプラントが得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の実施の第１形態
に係るガスタービンシステムおよびそれを備えたコンバ
インドプラントの構成図を示し説明する。
に係るガスタービンシステムおよびそれを備えたコンバ
インドプラントの構成図を示し説明する。
【００２４】図１は、本実施の第２形態に係るガスター
ビンシステムを備えたコンバインドプラントの主要構成
を示すものであって、同図において、１は燃焼用空気ａ
の圧縮機であり、圧縮機１には同軸にガスタービン３、
排ガス圧縮機１０、発電機４が取り付けられ、圧縮機１
で圧縮された燃焼用空気ａは燃焼器２で燃料ｂと混合、
燃焼して高温の燃焼ガスとなりガスタービン３を駆動し
て膨脹し排ガスｃとなる。
ビンシステムを備えたコンバインドプラントの主要構成
を示すものであって、同図において、１は燃焼用空気ａ
の圧縮機であり、圧縮機１には同軸にガスタービン３、
排ガス圧縮機１０、発電機４が取り付けられ、圧縮機１
で圧縮された燃焼用空気ａは燃焼器２で燃料ｂと混合、
燃焼して高温の燃焼ガスとなりガスタービン３を駆動し
て膨脹し排ガスｃとなる。
【００２５】５は排ガスｃの排熱を回収する排ガスボイ
ラであり、排ガスボイラで発生した高温、高圧の蒸気は
蒸気タービン６を駆動して膨脹し、復水器８で凝縮した
後、給水ポンプ９により昇圧されて、排ガスボイラ５へ
と循環する。
ラであり、排ガスボイラで発生した高温、高圧の蒸気は
蒸気タービン６を駆動して膨脹し、復水器８で凝縮した
後、給水ポンプ９により昇圧されて、排ガスボイラ５へ
と循環する。
【００２６】排ガスボイラ５を出た排ガスｃの約二分の
一は排ガス圧縮機１０へと分岐し、圧縮された後、一部
は希釈ガスとして燃焼器２へ送られ、一部は冷却器１４
により冷却され（あるいはそのまま）ガスタービン３の
冷却媒体としてガスタービン３へ送られ、また、残りの
部分は燃料ｂの供給管１５へ合流し、気体または液体の
燃料ｂと混合して予め低カロリーガスを形成した後、燃
焼器２に送られるように構成されている。
一は排ガス圧縮機１０へと分岐し、圧縮された後、一部
は希釈ガスとして燃焼器２へ送られ、一部は冷却器１４
により冷却され（あるいはそのまま）ガスタービン３の
冷却媒体としてガスタービン３へ送られ、また、残りの
部分は燃料ｂの供給管１５へ合流し、気体または液体の
燃料ｂと混合して予め低カロリーガスを形成した後、燃
焼器２に送られるように構成されている。
【００２７】ガスタービン３には発電機４が、蒸気ター
ビン６には発電機７が取り付けられて各タービン３、６
の仕事を取り出すように構成されている。
ビン６には発電機７が取り付けられて各タービン３、６
の仕事を取り出すように構成されている。
【００２８】従来のガスタービンシステムではタービン
入口温度の制約から、空気過剰率２．６以上の燃焼ガス
となっているため排ガス中酸素濃度が１３％以上と高い
のにに対し、以上のような本実施の形態においては、排
ガスｃが燃焼器２に循環することにより、空気過剰率を
１．１程度の燃焼ガスとすることができ排ガス中酸素濃
度を２％程度にすることができる。なお、排ガス中酸素
濃度は１０％以下、好ましくは５％以下にすることが好
ましい。また、排ガス中酸素濃度の低減はＮＯｘ発生も
抑制する。
入口温度の制約から、空気過剰率２．６以上の燃焼ガス
となっているため排ガス中酸素濃度が１３％以上と高い
のにに対し、以上のような本実施の形態においては、排
ガスｃが燃焼器２に循環することにより、空気過剰率を
１．１程度の燃焼ガスとすることができ排ガス中酸素濃
度を２％程度にすることができる。なお、排ガス中酸素
濃度は１０％以下、好ましくは５％以下にすることが好
ましい。また、排ガス中酸素濃度の低減はＮＯｘ発生も
抑制する。
【００２９】このことにより、従来のガスタービンシス
テムでは排気損失が１３％程度であったものが、本実施
の形態のガスタービンシステムでは、その約１／２に低
減することができる。また、その結果、コンバインドプ
ラント全体としては熱効率が約７％向上する。
テムでは排気損失が１３％程度であったものが、本実施
の形態のガスタービンシステムでは、その約１／２に低
減することができる。また、その結果、コンバインドプ
ラント全体としては熱効率が約７％向上する。
【００３０】また、酸素濃度の低い排ガスｃと気体また
は液体の燃料ｂとを燃焼器に供給される前に予め混合し
て、１０００キロカロリー／Ｎｍ3 程度の低カロリーガ
スを形成しておき、これを空気と混合して燃焼するた
め、拡散型燃焼器においても火炎温度を低く保つことが
でき、ＮＯｘ生成量を１０ｐｐｍ以下に低減することが
できるようになる。
は液体の燃料ｂとを燃焼器に供給される前に予め混合し
て、１０００キロカロリー／Ｎｍ3 程度の低カロリーガ
スを形成しておき、これを空気と混合して燃焼するた
め、拡散型燃焼器においても火炎温度を低く保つことが
でき、ＮＯｘ生成量を１０ｐｐｍ以下に低減することが
できるようになる。
【００３１】しかも、燃焼器２や燃料ｂの供給管１５に
循環する排ガスｃは水蒸気濃度が高いので、その物性値
からタービンの仕事量が増大する。
循環する排ガスｃは水蒸気濃度が高いので、その物性値
からタービンの仕事量が増大する。
【００３２】またさらに、一部の排ガスｃを冷却して
（またはそのまま）ガスタービンの冷却媒体として利用
すると、排ガスｃ中には水蒸気および炭酸ガスの濃度が
高く、その物性値から、高い冷却効果が得られるものと
なる。
（またはそのまま）ガスタービンの冷却媒体として利用
すると、排ガスｃ中には水蒸気および炭酸ガスの濃度が
高く、その物性値から、高い冷却効果が得られるものと
なる。
【００３３】図２に、本発明の実施の第２形態に係るガ
スタービンシステムとそれを備えたコンバインドプラン
トの構成図を示し説明する。
スタービンシステムとそれを備えたコンバインドプラン
トの構成図を示し説明する。
【００３４】図２は、本実施の第２形態に係るガスター
ビンシステムを備えたコンバインドプラントの主要構成
を示すものであって、同図において、１０１は燃焼用空
気ａの圧縮機であり、圧縮機１０１には同軸にガスター
ビン１０３、発電機１０４が取り付けられ、圧縮機１０
１で圧縮された燃焼用空気ａは燃焼器１０２で燃料ｂと
混合、燃焼して高温の燃焼ガスとなりガスタービン１０
３を駆動して膨脹し排ガスｃとなる。
ビンシステムを備えたコンバインドプラントの主要構成
を示すものであって、同図において、１０１は燃焼用空
気ａの圧縮機であり、圧縮機１０１には同軸にガスター
ビン１０３、発電機１０４が取り付けられ、圧縮機１０
１で圧縮された燃焼用空気ａは燃焼器１０２で燃料ｂと
混合、燃焼して高温の燃焼ガスとなりガスタービン１０
３を駆動して膨脹し排ガスｃとなる。
【００３５】１０５は排ガスｃの排熱を回収する排ガス
ボイラであり、排ガスボイラ１０３で発生した高温、高
圧の蒸気は蒸気タービン１０６を駆動して膨脹し、復水
器１０８で凝縮した後、給水ポンプ１０９により昇圧さ
れて、排ガスボイラ１０５へと循環する。
ボイラであり、排ガスボイラ１０３で発生した高温、高
圧の蒸気は蒸気タービン１０６を駆動して膨脹し、復水
器１０８で凝縮した後、給水ポンプ１０９により昇圧さ
れて、排ガスボイラ１０５へと循環する。
【００３６】排ガスボイラ１０５を出た排ガスｃは、給
水加熱器１１１で後述の噴射水ｄを加熱した後、復水器
１１２を通り排ガスｃ中の水分が凝縮分離される。排ガ
スｃの一部である凝縮した水はガスタービン１０３の燃
焼器１０２での噴射水ｄとして、ポンプ１１３で昇圧さ
れ、給水加熱器１１１で加熱された後、燃焼器１０２に
供給されるように構成されている。
水加熱器１１１で後述の噴射水ｄを加熱した後、復水器
１１２を通り排ガスｃ中の水分が凝縮分離される。排ガ
スｃの一部である凝縮した水はガスタービン１０３の燃
焼器１０２での噴射水ｄとして、ポンプ１１３で昇圧さ
れ、給水加熱器１１１で加熱された後、燃焼器１０２に
供給されるように構成されている。
【００３７】燃焼器１０２の燃焼ガスは、空気過剰率を
１．１程度に設定した場合も燃焼ガス温度が高すぎるた
め、噴射水ｄを水噴射あるいは蒸気噴射することによっ
て、所定のガスタービン入口温度が得られるものとな
り、且つ燃焼ガスの空気過剰率を低くすることができ
る。
１．１程度に設定した場合も燃焼ガス温度が高すぎるた
め、噴射水ｄを水噴射あるいは蒸気噴射することによっ
て、所定のガスタービン入口温度が得られるものとな
り、且つ燃焼ガスの空気過剰率を低くすることができ
る。
【００３８】なお、ガスタービン１０３には発電機１０
４が、蒸気タービン１０６には発電機１０７が取り付け
られて各タービン１０３、１０６の仕事を取り出すよう
に構成されている。
４が、蒸気タービン１０６には発電機１０７が取り付け
られて各タービン１０３、１０６の仕事を取り出すよう
に構成されている。
【００３９】以上のような本実施の形態においては、排
ガスｃ中の水分を燃焼器１０２に循環させ水噴射あるい
は蒸気噴射をすることにより、空気過剰率を１．１程度
の燃焼ガスとすることができ排ガス中酸素濃度を２％程
度に低くできるため、従来のガスタービンシステムに比
べて排ガス損失が小さくなり、コンバインドプラント全
体の熱効率も高くできる。なお、排ガス中酸素濃度は１
０％以下、好ましくは５％以下にすることが好ましい。
また、排ガス中酸素濃度の低減はＮＯｘ発生も抑制す
る。
ガスｃ中の水分を燃焼器１０２に循環させ水噴射あるい
は蒸気噴射をすることにより、空気過剰率を１．１程度
の燃焼ガスとすることができ排ガス中酸素濃度を２％程
度に低くできるため、従来のガスタービンシステムに比
べて排ガス損失が小さくなり、コンバインドプラント全
体の熱効率も高くできる。なお、排ガス中酸素濃度は１
０％以下、好ましくは５％以下にすることが好ましい。
また、排ガス中酸素濃度の低減はＮＯｘ発生も抑制す
る。
【００４０】排ガス中酸素濃度を低く押さえると、必然
的に排ガスｃ中の水蒸気濃度が高くなるため、復水器１
１２での排ガスｃ中の水分が容易に回収でき、そのた
め、補給水を要することなく水噴射または蒸気噴射が可
能となる。
的に排ガスｃ中の水蒸気濃度が高くなるため、復水器１
１２での排ガスｃ中の水分が容易に回収でき、そのた
め、補給水を要することなく水噴射または蒸気噴射が可
能となる。
【００４１】また、噴射水ｄによる水噴射または蒸気噴
射により燃焼器１０２での火炎温度および酸素濃度を低
く維持できるため、ＮＯｘ生成量を低減することができ
るようになる。
射により燃焼器１０２での火炎温度および酸素濃度を低
く維持できるため、ＮＯｘ生成量を低減することができ
るようになる。
【００４２】しかも、燃焼ガス中の水分濃度が高くなる
ためその物性値からガスタービン１０３の出力が増大す
るとともに排ガス温度も高く維持できる。
ためその物性値からガスタービン１０３の出力が増大す
るとともに排ガス温度も高く維持できる。
【００４３】すなわち、本実施の形態のガスタービ１０
３は、従来からの燃焼ガスに加え高温水蒸気も作動媒体
とするガスタービンであり、従来のガスタービンと蒸気
タービンの両者の長所を合わせ持つものとなる。
３は、従来からの燃焼ガスに加え高温水蒸気も作動媒体
とするガスタービンであり、従来のガスタービンと蒸気
タービンの両者の長所を合わせ持つものとなる。
【００４４】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範
囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいこと
は言うまでもない。
上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範
囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいこと
は言うまでもない。
【００４５】たとえば、上述の本発明の実施の形態はい
ずれもコンバインドプラントにおけるガスタービンシス
テムを示したが、それに限られるものではなく、排ガス
ボイラや蒸気タービンを備えずガスタービン単独のプラ
ントにおけるガスタービンシステムにおいても、同様に
本発明のガスタービンシステムを適用し、同様の作用効
果を奏することができる。
ずれもコンバインドプラントにおけるガスタービンシス
テムを示したが、それに限られるものではなく、排ガス
ボイラや蒸気タービンを備えずガスタービン単独のプラ
ントにおけるガスタービンシステムにおいても、同様に
本発明のガスタービンシステムを適用し、同様の作用効
果を奏することができる。
【００４６】
【発明の効果】（１）請求項１に記載の発明によれば、
ガスタービンシステムを、燃焼用空気の圧縮機と、同燃
焼用空気により燃料を燃焼させる燃焼器と、同燃焼器で
発生した高温ガスで駆動されるガスタービンとを備える
ガスタービンシステムにおいて、前記ガスタービンから
排出される排ガスの一部を前記燃焼器に循環するように
構成したので、排ガスの一部が燃焼器に循環することに
より、排ガス中酸素濃度を低下させることができ、ガス
タービンシステムの排気損失が大幅に低減し、ＮＯｘ発
生も低減する。また、燃焼器に循環する排ガスは水蒸気
濃度が高いので、その物性値からタービンの仕事量が増
大する。
ガスタービンシステムを、燃焼用空気の圧縮機と、同燃
焼用空気により燃料を燃焼させる燃焼器と、同燃焼器で
発生した高温ガスで駆動されるガスタービンとを備える
ガスタービンシステムにおいて、前記ガスタービンから
排出される排ガスの一部を前記燃焼器に循環するように
構成したので、排ガスの一部が燃焼器に循環することに
より、排ガス中酸素濃度を低下させることができ、ガス
タービンシステムの排気損失が大幅に低減し、ＮＯｘ発
生も低減する。また、燃焼器に循環する排ガスは水蒸気
濃度が高いので、その物性値からタービンの仕事量が増
大する。
【００４７】（２）請求項２に記載の発明によれば、請
求項１に記載のガスタービンシステムにおいて、排ガス
圧縮機を備え、前記排ガスの一部は同排ガス圧縮機によ
り加圧され、前記燃焼器に循環されるとともに前記燃焼
器に供給される燃料に予め混合されるように構成したの
で、排ガスが燃焼器に循環することにより、空気過剰率
の低い燃焼ガスとすることができるため排ガス中酸素濃
度を低下することができ、ガスタービンシステムの排気
損失を大幅に低減することができる。
求項１に記載のガスタービンシステムにおいて、排ガス
圧縮機を備え、前記排ガスの一部は同排ガス圧縮機によ
り加圧され、前記燃焼器に循環されるとともに前記燃焼
器に供給される燃料に予め混合されるように構成したの
で、排ガスが燃焼器に循環することにより、空気過剰率
の低い燃焼ガスとすることができるため排ガス中酸素濃
度を低下することができ、ガスタービンシステムの排気
損失を大幅に低減することができる。
【００４８】また、酸素濃度の低い排ガスと燃料とを燃
焼器に供給される前に予め混合して低カロリーガスを形
成しこれを空気と混合して燃焼するため、火炎温度を低
く保つことができ、ＮＯｘ生成量を低減することができ
るようになる。
焼器に供給される前に予め混合して低カロリーガスを形
成しこれを空気と混合して燃焼するため、火炎温度を低
く保つことができ、ＮＯｘ生成量を低減することができ
るようになる。
【００４９】さらに、燃焼器や燃料に循環する排ガスは
水蒸気濃度が高いので、その物性値からタービンの仕事
量が増大する。
水蒸気濃度が高いので、その物性値からタービンの仕事
量が増大する。
【００５０】（３）請求項３に記載の発明によれば、請
求項２に記載のガスタービンシステムにおいて、前記排
ガス圧縮機で加圧された排ガスを前記ガスタービンの冷
却ガスとして用いるように構成したので、請求項２に記
載の発明の効果に加え、排ガス圧縮機で加圧された排ガ
スをガスタービンの冷却媒体として利用するため、排ガ
ス中は水蒸気および炭酸ガスの濃度が高く、その物性値
から、高い冷却効果が得られるものとなる。
求項２に記載のガスタービンシステムにおいて、前記排
ガス圧縮機で加圧された排ガスを前記ガスタービンの冷
却ガスとして用いるように構成したので、請求項２に記
載の発明の効果に加え、排ガス圧縮機で加圧された排ガ
スをガスタービンの冷却媒体として利用するため、排ガ
ス中は水蒸気および炭酸ガスの濃度が高く、その物性値
から、高い冷却効果が得られるものとなる。
【００５１】（４）請求項４に記載の発明によれば、請
求項１に記載のガスタービンシステムにおいて、前記排
ガスが通過し同排ガス中の水分を凝縮する復水器を備
え、前記排ガスの一部は同復水器で凝縮された前記排ガ
ス中の水分であるように構成したので、燃焼器の燃焼ガ
スは、空気過剰率を低く設定しても温度が高すぎる場
合、燃焼器に循環される排ガス中の水分による水噴射ま
たは蒸気噴射によって、所定のガスタービン入口温度が
得られ、且つ燃焼ガスの空気過剰率を低くすることがで
き、排ガス中酸素濃度を低くできるため、従来のガスタ
ービンシステムに比べて排ガス損失を大幅に低減でき
る。
求項１に記載のガスタービンシステムにおいて、前記排
ガスが通過し同排ガス中の水分を凝縮する復水器を備
え、前記排ガスの一部は同復水器で凝縮された前記排ガ
ス中の水分であるように構成したので、燃焼器の燃焼ガ
スは、空気過剰率を低く設定しても温度が高すぎる場
合、燃焼器に循環される排ガス中の水分による水噴射ま
たは蒸気噴射によって、所定のガスタービン入口温度が
得られ、且つ燃焼ガスの空気過剰率を低くすることがで
き、排ガス中酸素濃度を低くできるため、従来のガスタ
ービンシステムに比べて排ガス損失を大幅に低減でき
る。
【００５２】また、燃焼器での火炎温度および酸素濃度
を低く維持できるため、ＮＯｘ生成量を低減することが
できるようになる。
を低く維持できるため、ＮＯｘ生成量を低減することが
できるようになる。
【００５３】さらに、燃焼ガス中の水分濃度が高くなる
ためその物性値からガスタービンの出力が増大する。 （５）請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載のガスタービンシステムを備
えてなることを特徴とするコンバインドプラントとした
ので、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のガス
タービンシステムの効果を有するコンバインドプラント
となり、全体として高効率、低ＮＯｘのコンバインドプ
ラントが得られる。
ためその物性値からガスタービンの出力が増大する。 （５）請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載のガスタービンシステムを備
えてなることを特徴とするコンバインドプラントとした
ので、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のガス
タービンシステムの効果を有するコンバインドプラント
となり、全体として高効率、低ＮＯｘのコンバインドプ
ラントが得られる。
【図１】本発明の実施の第１形態に係るガスタービンシ
ステムおよびそれを備えたコンバインドプラントの説明
図である。
ステムおよびそれを備えたコンバインドプラントの説明
図である。
【図２】本発明の実施の第２形態に係るガスタービンシ
ステムおよびそれを備えたコンバインドプラントの説明
図である。
ステムおよびそれを備えたコンバインドプラントの説明
図である。
【図３】従来のガスタービンシステムおよびそれを備え
たコンバインドプラントの説明図である。
たコンバインドプラントの説明図である。
１、１０１ 圧縮機 ２、１０２ 燃焼器 ３、１０３ ガスタービン ４、１０４ 発電機 ５、１０５ 排ガスボイラ ６、１０６ 蒸気タービン ７、１０７ 発電機 ８、１０８ 復水器 ９、１０９ 給水ポンプ １０ 排ガス圧縮機 １４ 冷却器 １５ 供給管 １１１ 給水加熱器 １１２ 復水器 １１３ ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椙下 秀昭 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 秋田 栄司 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA11 BC07 DA22
Claims (5)
- 【請求項１】 燃焼用空気の圧縮機と、同燃焼用空気に
より燃料を燃焼させる燃焼器と、同燃焼器で発生した高
温ガスで駆動されるガスタービンとを備えるガスタービ
ンシステムにおいて、前記ガスタービンから排出される
排ガスの一部を前記燃焼器に循環するように構成されて
なることを特徴とするガスタービンシステム。 - 【請求項２】 請求項１に記載のガスタービンシステム
において、排ガス圧縮機を備え、前記排ガスの一部は同
排ガス圧縮機により加圧され、前記燃焼器に循環される
とともに前記燃焼器に供給される燃料に予め混合される
ように構成されてなることを特徴とするガスタービンシ
ステム。 - 【請求項３】 請求項２に記載のガスタービンシステム
において、前記排ガス圧縮機で加圧された排ガスを前記
ガスタービンの冷却ガスとして用いることを特徴とする
ガスタービンシステム。 - 【請求項４】 請求項１に記載のガスタービンシステム
において、前記排ガスが通過し同排ガス中の水分を凝縮
する復水器を備え、前記排ガスの一部は同復水器で凝縮
された前記排ガス中の水分であることを特徴とするガス
タービンシステム。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載のガスタービンシステムを備えてなることを特徴とす
るコンバインドプラント。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28472199A JP2001107743A (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | ガスタービンシステムおよびそれを備えたコンバインドプラント |
| DE60016352T DE60016352T2 (de) | 1999-10-05 | 2000-09-12 | Gasturbinensystem und Kombianlage mit einer solchen Gasturbine |
| EP00119842A EP1091095B1 (en) | 1999-10-05 | 2000-09-12 | Gas turbine system and combined plant comprising the same |
| CA002319663A CA2319663C (en) | 1999-10-05 | 2000-09-15 | Gas turbine system and combined plant comprising the same |
| US09/666,188 US6389796B1 (en) | 1999-10-05 | 2000-09-21 | Gas turbine system and combined plant comprising the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28472199A JP2001107743A (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | ガスタービンシステムおよびそれを備えたコンバインドプラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001107743A true JP2001107743A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17682133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28472199A Pending JP2001107743A (ja) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | ガスタービンシステムおよびそれを備えたコンバインドプラント |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6389796B1 (ja) |
| EP (1) | EP1091095B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001107743A (ja) |
| CA (1) | CA2319663C (ja) |
| DE (1) | DE60016352T2 (ja) |
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| JPWO2006035522A1 (ja) * | 2004-09-29 | 2008-05-15 | 川崎重工業株式会社 | ガスタービン設備、低カロリガス供給設備および当該ガスのカロリ上昇抑制方法 |
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| JP2009276053A (ja) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンＮＯｘの乾式三元触媒還元法 |
| JP2010530490A (ja) * | 2007-06-19 | 2010-09-09 | アルストム テクノロジー リミテッド | 排ガス再循環型ガスタービン設備 |
| JP2012087789A (ja) * | 2010-10-21 | 2012-05-10 | General Electric Co <Ge> | 半閉鎖動力サイクルシステムを制御するシステム及び方法 |
| JP2017524888A (ja) * | 2014-06-26 | 2017-08-31 | シーメンス エナジー インコーポレイテッド | 排気再循環を伴う軸方向段構造燃焼システム |
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| EA029336B1 (ru) * | 2010-07-02 | 2018-03-30 | Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани | Системы и способ производства энергии путем стехиометрического сгорания с обогащенным воздухом и рециркуляцией отработавшего газа |
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| US4841721A (en) * | 1985-02-14 | 1989-06-27 | Patton John T | Very high efficiency hybrid steam/gas turbine power plant wiht bottoming vapor rankine cycle |
| DE3518512A1 (de) * | 1985-05-23 | 1986-11-27 | Inter Power Technologie GmbH, 6600 Saarbrücken | Verfahren zur strom- und waermeerzeugung mittels einer druckbetriebenen wirbelbettfeuerung |
| JPH04191418A (ja) * | 1990-11-26 | 1992-07-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ｃｏ↓２回収発電プラント |
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-
1999
- 1999-10-05 JP JP28472199A patent/JP2001107743A/ja active Pending
-
2000
- 2000-09-12 EP EP00119842A patent/EP1091095B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-12 DE DE60016352T patent/DE60016352T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-15 CA CA002319663A patent/CA2319663C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-09-21 US US09/666,188 patent/US6389796B1/en not_active Expired - Lifetime
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| US6389796B1 (en) | 2002-05-21 |
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| CA2319663A1 (en) | 2001-04-05 |
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