JP2002500313A - 直列結合ガスタービン機関 - Google Patents
直列結合ガスタービン機関Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/02—Plural gas-turbine plants having a common power output
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- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/34—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
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Abstract
(57)【要約】
高温圧縮及び再熱ガスタービンシステム(10)とそのシステムの作動方法が開示されている。このシステムは、高温圧縮機(12)、燃焼器(14)、高圧タービン(16)、高温圧縮機(20)、再熱燃焼器(24)、低圧タービン(26)を有する。高圧タービン(16)は、プロセスガスを部分的に膨張させるに過ぎない。高圧圧縮機(20)が高圧タービン出口ガス流(6b)を圧縮した後、再熱燃焼器(24)はプロセスガス流のエンタルピーh1を高圧タービン(16)に流入するガス流のエントロピーにほぼ等しいレベルに上昇させる。
Description
【0001】
本発明はターボ機械システムに関し、さらに詳細には、ガスタービンシステム
に関する。
に関する。
【0002】
単純ガスタービンサイクルは、圧縮機と、圧縮機の下流に位置する燃焼室と、
燃焼器の下流に位置するタービンとより成る。図3(従来技術)は、圧縮機11
6、タービン部114、燃焼室118、燃焼器112より成る従来型の単純ター
ビンサイクルを示す。圧縮機116からの圧縮空気は燃焼室118へ送られ、燃
焼器112に流入して、そこで例えば天然ガスのような燃料と共に燃焼される。
燃焼器112からの高温のガスはタービン114に流入し、そこで膨張してロー
タの軸120を駆動する。この軸120は、エネルギー出力の一部を消費する圧
縮機116の駆動にも用いられる。エネルギー出力の残りの部分は発電機のロー
タ(図3には図示せず)の駆動に用いられて、発電が行われる。
燃焼器の下流に位置するタービンとより成る。図3(従来技術)は、圧縮機11
6、タービン部114、燃焼室118、燃焼器112より成る従来型の単純ター
ビンサイクルを示す。圧縮機116からの圧縮空気は燃焼室118へ送られ、燃
焼器112に流入して、そこで例えば天然ガスのような燃料と共に燃焼される。
燃焼器112からの高温のガスはタービン114に流入し、そこで膨張してロー
タの軸120を駆動する。この軸120は、エネルギー出力の一部を消費する圧
縮機116の駆動にも用いられる。エネルギー出力の残りの部分は発電機のロー
タ(図3には図示せず)の駆動に用いられて、発電が行われる。
【0003】 ガスタービンサイクルの種々の構成要素は、システム効率及びエネルギー出力
を増加させるために使用されている。例えば、Althuausの米国特許第5、465
、569号(発明の名称:"Method of Establishing part-Load Operation in a
Gas Turbine Group")は、再熱サイクルを有するガスタービンシステムを開示し ている。この再熱サイクルは、図3に示すような単純なタービンシステムの下流
に、低圧燃焼器及び自己点火式低圧タービンを有するものである。Nakamuraの米
国特許第3、765、170号(発明の名称:"Composite Gas Turbine Set")は 、再生サイクルを有するガスタービンシステムを開示している。このNakamura特
許は、第2の熱交換器に結合された標準サイクル(熱交換器を含む)を含む。こ
のシステムは、主タービンと、補助タービンとより成り、補助タービンは主圧縮
機からの抽気を受けてその出口から主タービン入口へガスを送る。Terrellの米 国特許第2、755、621号(発明の名称:"Gas Turbine Installations with
Output Turbine By-Pass Matching the Output Turbine Pressure Drop" )は、
バイパス制御により主タービンの排気を受ける別個の出力タービンを備えたガス
タービンシステムを開示している。Frutschi et alの米国特許第5、313、7
82号(発明の名称:"Combined Gas/Steam Power Station Plant")は、二重の圧
縮機が二重のインラインタービンと結合され、再熱器及び補助中間冷却器を備え
たシステムを開示している。これらの特許はそれぞれその内容全体を本明細書の
一部として引用する。
を増加させるために使用されている。例えば、Althuausの米国特許第5、465
、569号(発明の名称:"Method of Establishing part-Load Operation in a
Gas Turbine Group")は、再熱サイクルを有するガスタービンシステムを開示し ている。この再熱サイクルは、図3に示すような単純なタービンシステムの下流
に、低圧燃焼器及び自己点火式低圧タービンを有するものである。Nakamuraの米
国特許第3、765、170号(発明の名称:"Composite Gas Turbine Set")は 、再生サイクルを有するガスタービンシステムを開示している。このNakamura特
許は、第2の熱交換器に結合された標準サイクル(熱交換器を含む)を含む。こ
のシステムは、主タービンと、補助タービンとより成り、補助タービンは主圧縮
機からの抽気を受けてその出口から主タービン入口へガスを送る。Terrellの米 国特許第2、755、621号(発明の名称:"Gas Turbine Installations with
Output Turbine By-Pass Matching the Output Turbine Pressure Drop" )は、
バイパス制御により主タービンの排気を受ける別個の出力タービンを備えたガス
タービンシステムを開示している。Frutschi et alの米国特許第5、313、7
82号(発明の名称:"Combined Gas/Steam Power Station Plant")は、二重の圧
縮機が二重のインラインタービンと結合され、再熱器及び補助中間冷却器を備え
たシステムを開示している。これらの特許はそれぞれその内容全体を本明細書の
一部として引用する。
【0004】 図2は、種々のサイクルのエンタルピー対エントロピー(h vs.s)の関係を
示す図である。図2の曲線1は単純タービンサイクルを、また曲線2は再熱サイ
クルにより増強された単純タービンサイクルを表わす。圧縮機は、周囲空気から
スタートして、この空気をp1からp4へ圧縮する。燃焼プロセスは、このガス
の温度を上昇させてエンタルピーをh1に増加させる。タービンは、このガスを
膨張させて圧力p1にし、単純タービンサイクルが完了する。
示す図である。図2の曲線1は単純タービンサイクルを、また曲線2は再熱サイ
クルにより増強された単純タービンサイクルを表わす。圧縮機は、周囲空気から
スタートして、この空気をp1からp4へ圧縮する。燃焼プロセスは、このガス
の温度を上昇させてエンタルピーをh1に増加させる。タービンは、このガスを
膨張させて圧力p1にし、単純タービンサイクルが完了する。
【0005】 曲線2により表わされる再熱サイクルは、一般的には一段である高圧タービン
(HPT)を通すことによりガスを部分的に膨張させて圧力p2とする。第2の
燃焼器はこのガスを再熱してガスの仕事容量を増加させる。再熱温度は、一般的
に、最高のタービン入口温度(TIT)、すなわち、h1に対応する温度に等し
いと想定される。TITが高いことは、仕事出力がより大きく、サイクル効率も
より高いことを意味する。TITの増加を制限する要因のひとつはタービン第1
段の製造に用いる材料であるため、より強靭で耐熱性の高い材料及び被覆につい
ての研究が進行中である。再熱サイクルは、TITを高くすることによってより
多くのエネルギーを発生させる別の手段を提供する。
(HPT)を通すことによりガスを部分的に膨張させて圧力p2とする。第2の
燃焼器はこのガスを再熱してガスの仕事容量を増加させる。再熱温度は、一般的
に、最高のタービン入口温度(TIT)、すなわち、h1に対応する温度に等し
いと想定される。TITが高いことは、仕事出力がより大きく、サイクル効率も
より高いことを意味する。TITの増加を制限する要因のひとつはタービン第1
段の製造に用いる材料であるため、より強靭で耐熱性の高い材料及び被覆につい
ての研究が進行中である。再熱サイクルは、TITを高くすることによってより
多くのエネルギーを発生させる別の手段を提供する。
【0006】 このサイクルにより生ずる正味出力は、膨張パス(6a−6d)の線の長さか
ら圧縮パス(4a−4b)の線の長さを差し引くことによって簡単に知ることが
できる。曲線1及び2は、再熱サイクルの膨張パスの線の長さは2つの膨張部分
(即ち、6a−6bと8a−8b)より成るため長いことを示している。しかし
ながら、このサイクルの効率は、エネルギー出力を使用中の燃料のエネルギーで
割算することにより知ることができる。損失の指標はこのサイクル内で発生する
エントロピーであり、これは再熱サイクルではS1からS4までの距離により表
わされる。
ら圧縮パス(4a−4b)の線の長さを差し引くことによって簡単に知ることが
できる。曲線1及び2は、再熱サイクルの膨張パスの線の長さは2つの膨張部分
(即ち、6a−6bと8a−8b)より成るため長いことを示している。しかし
ながら、このサイクルの効率は、エネルギー出力を使用中の燃料のエネルギーで
割算することにより知ることができる。損失の指標はこのサイクル内で発生する
エントロピーであり、これは再熱サイクルではS1からS4までの距離により表
わされる。
【0007】 曲線2により表わされるように、再熱プロセスは、単純サイクルの同じレベル
であるが、それよりも低い温度でエネルギーを発生できるため、低コストでター
ビン翼の寿命を延ばすと共にサイクル効率を上昇させる(即ち、単純サイクルよ
りも燃料消費量が少ない)。さらに、再熱プロセスは従来型の単純サイクルと比
較すると、同じ最高TITと同様な効率レベルで、より多くのエネルギーを発生
することができる。
であるが、それよりも低い温度でエネルギーを発生できるため、低コストでター
ビン翼の寿命を延ばすと共にサイクル効率を上昇させる(即ち、単純サイクルよ
りも燃料消費量が少ない)。さらに、再熱プロセスは従来型の単純サイクルと比
較すると、同じ最高TITと同様な効率レベルで、より多くのエネルギーを発生
することができる。
【0008】 再熱サイクルは単純サイクルに比して幾つかの利点を有するが、ガスタービン
システムの運転に関連する装置コスト及び燃料コストが高い。従って、本発明の
目的は、所与のサイズの構成要素で、効率が高く、エネルギー出力が大きく、ま
た総合装置コストが最小限に抑えられるガスタービンシステムを提供することに
ある。
システムの運転に関連する装置コスト及び燃料コストが高い。従って、本発明の
目的は、所与のサイズの構成要素で、効率が高く、エネルギー出力が大きく、ま
た総合装置コストが最小限に抑えられるガスタービンシステムを提供することに
ある。
【0009】
高温圧縮及び再熱サイクル(HTCR)を有するガスタービンシステムが提供
される。HTCRシステムの第1の部分は、第1圧縮機、第1燃焼器、第1ター
ビンより成る。第1タービンは、プロセスガスを部分的に膨張させる1段又は2
段高圧タービン(HPT)であろう。
される。HTCRシステムの第1の部分は、第1圧縮機、第1燃焼器、第1ター
ビンより成る。第1タービンは、プロセスガスを部分的に膨張させる1段又は2
段高圧タービン(HPT)であろう。
【0010】 HTCRシステムの第2の部分は、第2圧縮機、再熱燃焼器、及び第2タービ
ンより成る。単一段又は2段高温圧縮機であろう第2圧縮機は、プロセスガスを
圧縮して第1タービンの出口圧力からより高い圧力にする。再熱燃焼器は、この
プロセスガスを加熱して温度を上昇させ、そのエンタルピーを増加させる。3段
または4段低圧タービン(LPT)であろう第2ガスタービンは、このガスを膨
張させる。以上述べたHTCRシステムの運転方法も提供される。
ンより成る。単一段又は2段高温圧縮機であろう第2圧縮機は、プロセスガスを
圧縮して第1タービンの出口圧力からより高い圧力にする。再熱燃焼器は、この
プロセスガスを加熱して温度を上昇させ、そのエンタルピーを増加させる。3段
または4段低圧タービン(LPT)であろう第2ガスタービンは、このガスを膨
張させる。以上述べたHTCRシステムの運転方法も提供される。
【0011】 図2の斜線領域は、HTCRサイクルの総合効率が曲線2で示す従来型再熱サ
イクルと比較して増加することを表わす、曲線の下の面積の増加を示している。
さらに、HTCRサイクルの、エンタルピーh1に対応する、低圧タービンの入
口温度は、図2の曲線2により表わされる再熱サイクルと比較すると非常に少な
い燃料を第2燃焼器に加えることにより達成できる。
イクルと比較して増加することを表わす、曲線の下の面積の増加を示している。
さらに、HTCRサイクルの、エンタルピーh1に対応する、低圧タービンの入
口温度は、図2の曲線2により表わされる再熱サイクルと比較すると非常に少な
い燃料を第2燃焼器に加えることにより達成できる。
【0012】 本発明によるHTCRサイクルは、単純サイクル及び再熱サイクルと比べて幾
つかの利点を有する。例えば、HTCRサイクルは、再熱サイクルよりも燃料消
費量が格段に少なく、単純サイクルよりもかなり大きいエネルギーを発生できる
。さらに、HTCRサイクルはエントロピーの発生が減少することにより再熱サ
イクルよりもより効率が高い。さらに、HTCRサイクルのLPT部分は、従来
型の再熱サイクルのその対応部分と比べて圧力が格段に高い入口ガスを受けるた
め、エネルギー発生量を増加できる。HTCRサイクルは単純サイクル又は再熱
サイクルと比べてより多くのエネルギーを発生できる高効率のサイクルを提供す
るため、高い効率と少ない装置及び燃料コストが実現できる。
つかの利点を有する。例えば、HTCRサイクルは、再熱サイクルよりも燃料消
費量が格段に少なく、単純サイクルよりもかなり大きいエネルギーを発生できる
。さらに、HTCRサイクルはエントロピーの発生が減少することにより再熱サ
イクルよりもより効率が高い。さらに、HTCRサイクルのLPT部分は、従来
型の再熱サイクルのその対応部分と比べて圧力が格段に高い入口ガスを受けるた
め、エネルギー発生量を増加できる。HTCRサイクルは単純サイクル又は再熱
サイクルと比べてより多くのエネルギーを発生できる高効率のサイクルを提供す
るため、高い効率と少ない装置及び燃料コストが実現できる。
【0013】
図1は、本発明による高温圧縮及び再熱ガスタービンシステム(HTCR)1
0の概略図である。HTCRシステムは、第1圧縮機12、第1燃焼器14、第
1タービン16、第2圧縮機20、第2燃焼器24、第2タービン26を有する
。発電用としては、単一の軸を有する装置が好ましい。別の例として、多数の軸
又は2つの軸を有する装置がある。詳説すると、第1圧縮機12と第1タービン
16とを共通の軸18で結合し、第2圧縮機20と第2タービン26とを共通の
軸28で結合する。また、第1タービン16と第2圧縮機20とを共通の軸30
で結合してもよい。図1に明示する軸18、28、30は、当業者には分かるよ
うに、かかる相互結合が特定のシステムの設計条件に従って変化することを示す
。
0の概略図である。HTCRシステムは、第1圧縮機12、第1燃焼器14、第
1タービン16、第2圧縮機20、第2燃焼器24、第2タービン26を有する
。発電用としては、単一の軸を有する装置が好ましい。別の例として、多数の軸
又は2つの軸を有する装置がある。詳説すると、第1圧縮機12と第1タービン
16とを共通の軸18で結合し、第2圧縮機20と第2タービン26とを共通の
軸28で結合する。また、第1タービン16と第2圧縮機20とを共通の軸30
で結合してもよい。図1に明示する軸18、28、30は、当業者には分かるよ
うに、かかる相互結合が特定のシステムの設計条件に従って変化することを示す
。
【0014】 第1圧縮機12は、好ましくは、単純サイクル機関に用いる従来型圧縮機であ
る。例えば、第1圧縮機12は、Westinghouse Electric Corporation, Pittsbu
rgh, Pennsylvaniaにより供給されるような16段または20段のモデルATS または501G型圧縮機である。第1タービン16は、好ましくは2段高圧ター
ビンである。第2圧縮機20は、好ましくは単一段または2段高温圧縮機である
が、単一段圧縮機の方が装置コストが低いため好ましい。第2タービン26は、
好ましくは3段または4段低圧タービンであるが、5段低圧タービンでもよい。
る。例えば、第1圧縮機12は、Westinghouse Electric Corporation, Pittsbu
rgh, Pennsylvaniaにより供給されるような16段または20段のモデルATS または501G型圧縮機である。第1タービン16は、好ましくは2段高圧ター
ビンである。第2圧縮機20は、好ましくは単一段または2段高温圧縮機である
が、単一段圧縮機の方が装置コストが低いため好ましい。第2タービン26は、
好ましくは3段または4段低圧タービンであるが、5段低圧タービンでもよい。
【0015】 本発明のガスタービンシステムの作動及び作動方法を説明する図1及び2を参
照して、好ましくは周囲空気である空気流4aは低温圧縮機12へ流入する。空
気流4aは、低温圧縮機12で圧縮されると、図2に示す圧力p4の圧縮空気流
4bとなる。説明を簡単にするため、図1のガス流を示す幾つかの参照番号は、
図2においてそのガス流の図示の点における特定の特性を示す。
照して、好ましくは周囲空気である空気流4aは低温圧縮機12へ流入する。空
気流4aは、低温圧縮機12で圧縮されると、図2に示す圧力p4の圧縮空気流
4bとなる。説明を簡単にするため、図1のガス流を示す幾つかの参照番号は、
図2においてそのガス流の図示の点における特定の特性を示す。
【0016】 燃料流5aと圧縮空気流4bとは、第1燃焼器14内で燃焼すると、エンタル
ピーh1の第1燃焼器出口ガス流6aとなる。燃料流5aは、かかる燃焼器及び
燃料に詳しい当業者であれば理解できるように、任意適当な燃料(例えば、天然
ガス)よりなるものであろう。しかしながら、燃料流5aは特定の燃料あるいは
気体状の燃料に限定されない。さらに、本明細書で使用する用語「ガスタービン
」は燃料の状態を意味するものでなく、タービンサイクル及び装置の当業者であ
れば理解できるように、HTCRサイクルで好適に使用できるタービンの種類を
広く包含するものである。
ピーh1の第1燃焼器出口ガス流6aとなる。燃料流5aは、かかる燃焼器及び
燃料に詳しい当業者であれば理解できるように、任意適当な燃料(例えば、天然
ガス)よりなるものであろう。しかしながら、燃料流5aは特定の燃料あるいは
気体状の燃料に限定されない。さらに、本明細書で使用する用語「ガスタービン
」は燃料の状態を意味するものでなく、タービンサイクル及び装置の当業者であ
れば理解できるように、HTCRサイクルで好適に使用できるタービンの種類を
広く包含するものである。
【0017】 第1燃焼器出口ガス流6aは、高圧タービン16を通過中に部分的に膨張して
、圧力p2の高圧タービン出口ガス流6bとなる。高圧圧縮機20は、このガス
流6bを圧縮して圧力p3の高圧圧縮機出口ガス流6cにする。燃料流5bは、
再熱燃焼器24内でガス流6cと結合されて燃焼することにより、エンタルピー
h1の再熱燃焼器出口ガス流7aとなる。ガス流7aのエンタルピーp1は、図
2に示すようにガス流6aのエンタルピーとほぼ等しい。しかしながら、本発明
はエンタルピーのかかる関係に限定されるものではない。ガス流7aは、低温タ
ービン26を通過中に膨張して圧力p1の低温タービンガス流7bとなる。
、圧力p2の高圧タービン出口ガス流6bとなる。高圧圧縮機20は、このガス
流6bを圧縮して圧力p3の高圧圧縮機出口ガス流6cにする。燃料流5bは、
再熱燃焼器24内でガス流6cと結合されて燃焼することにより、エンタルピー
h1の再熱燃焼器出口ガス流7aとなる。ガス流7aのエンタルピーp1は、図
2に示すようにガス流6aのエンタルピーとほぼ等しい。しかしながら、本発明
はエンタルピーのかかる関係に限定されるものではない。ガス流7aは、低温タ
ービン26を通過中に膨張して圧力p1の低温タービンガス流7bとなる。
【0018】 本発明のシステムの種々の構成要素の計装、制御、作動及び相互接続は、かか
る構成要素の当業者には明らかであろう。用語「システム」及び「サイクル」は
、本明細書及び特許請求の範囲を通して相互に置き換え使用することができる。
る構成要素の当業者には明らかであろう。用語「システム」及び「サイクル」は
、本明細書及び特許請求の範囲を通して相互に置き換え使用することができる。
【0019】 本発明は、その精神または本質的特徴から逸脱することなく他の特定の態様で
実施可能である。特に、本発明はある特定のサイズまたは種類の構成要素に限定
されず、本発明のHTCRサイクルは任意サイズまたは種類の機関で使用できる
。さらに、本発明はある特定の相互接続構成に限定されない。例えば、HTCR
サイクルは、全ての構成要素が発電用機関で一般的なように同一の軸上にあるか
、あるいは航空エンジンで一般的なように同軸であるか、別々の軸(例えば、自
由な軸)上にある種々の状況に適用可能である。従って、特許請求の範囲でなく
て上記の説明を本発明の範囲を示すものとして参照すべきである。
実施可能である。特に、本発明はある特定のサイズまたは種類の構成要素に限定
されず、本発明のHTCRサイクルは任意サイズまたは種類の機関で使用できる
。さらに、本発明はある特定の相互接続構成に限定されない。例えば、HTCR
サイクルは、全ての構成要素が発電用機関で一般的なように同一の軸上にあるか
、あるいは航空エンジンで一般的なように同軸であるか、別々の軸(例えば、自
由な軸)上にある種々の状況に適用可能である。従って、特許請求の範囲でなく
て上記の説明を本発明の範囲を示すものとして参照すべきである。
【図1】 図1は、本発明の概略図である。
【図2】 図2は、本発明を示すエンタルピー対エントロピーの関係を示す図である。
【図3】 図3(従来技術)は、単純タービンシステムの概略図である。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年2月5日(2000.2.5)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】 ガスタービンサイクルの種々の構成要素は、システム効率及びエネルギー出力
を増加させるために使用されている。例えば、Althuausの米国特許第5,465
,69号(発明の名称:"Method of Establishing part-Load Operation in a Ga
s Turbine Group")は、再熱サイクルを有するガスタービンシステムを開示して いる。この再熱サイクルは、図3に示すような単純なタービンシステムの下流に
、低圧燃焼器及び自己点火式低圧タービンを有するものである。Nakamuraの米国
特許第3,765,170号(発明の名称:"Composite Gas Turbine Set")は、 再生サイクルを有するガスタービンシステムを開示している。このNakamura特許
は、第2の熱交換器に結合された標準サイクル(熱交換器を含む)を含む。この
システムは、主タービンと、補助タービンとより成り、補助タービンは主圧縮機
からの抽気を受けてその出口から主タービン入口へガスを送る。Terrellの米国 特許第2,755,621号(発明の名称:"Gas Turbine Installations with O
utput Turbine By-Pass Matching the Output Turbine Pressure Drop" )は、バ
イパス制御により主タービンの排気を受ける別個の出力タービンを備えたガスタ
ービンシステムを開示している。Frutschi et alの米国特許第5,313,78
2号(発明の名称:"Combined Gas/Steam Power Station Plant")は、二重の圧縮
機が二重のインラインタービンと結合され、再熱器及び補助中間冷却器を備えた
システムを開示している。Lockwood, Jr.の米国特許第3,844,113号は、 膨張した排気ガスの一部を再び圧縮機の入力に送り込んで、このリサイクルした 排気ガスを周囲空気と混合した後、燃焼器へ送るタービンを開示している。 これ
らの特許はそれぞれその内容全体を本明細書の一部として引用する。
を増加させるために使用されている。例えば、Althuausの米国特許第5,465
,69号(発明の名称:"Method of Establishing part-Load Operation in a Ga
s Turbine Group")は、再熱サイクルを有するガスタービンシステムを開示して いる。この再熱サイクルは、図3に示すような単純なタービンシステムの下流に
、低圧燃焼器及び自己点火式低圧タービンを有するものである。Nakamuraの米国
特許第3,765,170号(発明の名称:"Composite Gas Turbine Set")は、 再生サイクルを有するガスタービンシステムを開示している。このNakamura特許
は、第2の熱交換器に結合された標準サイクル(熱交換器を含む)を含む。この
システムは、主タービンと、補助タービンとより成り、補助タービンは主圧縮機
からの抽気を受けてその出口から主タービン入口へガスを送る。Terrellの米国 特許第2,755,621号(発明の名称:"Gas Turbine Installations with O
utput Turbine By-Pass Matching the Output Turbine Pressure Drop" )は、バ
イパス制御により主タービンの排気を受ける別個の出力タービンを備えたガスタ
ービンシステムを開示している。Frutschi et alの米国特許第5,313,78
2号(発明の名称:"Combined Gas/Steam Power Station Plant")は、二重の圧縮
機が二重のインラインタービンと結合され、再熱器及び補助中間冷却器を備えた
システムを開示している。Lockwood, Jr.の米国特許第3,844,113号は、 膨張した排気ガスの一部を再び圧縮機の入力に送り込んで、このリサイクルした 排気ガスを周囲空気と混合した後、燃焼器へ送るタービンを開示している。 これ
らの特許はそれぞれその内容全体を本明細書の一部として引用する。
【手続補正書】
【提出日】平成12年7月17日(2000.7.17)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (16)
- 【請求項1】 圧縮空気流(4b)を発生させる第1圧縮機(12)と、 第1圧縮機(12)と流れ連通関係にあり、燃料流(5b)を燃焼させて第1
燃焼器出口ガス流(6a)を発生させる第1燃焼器(14)と、 第1燃焼器(14)と流れ連通関係にあり、第1燃焼器出口ガス流(6a)を
部分的に膨張させて第1タービン出口ガス流(6b)とする第1ガスタービン(
16)と、 第1ガスタービン(16)と流れ連通関係にあり、第1ガスタービン出口ガス
流(6b)を受けて圧縮することにより第2圧縮機出口ガス流(6c)を発生さ
せる第2圧縮機(20)と、 第2圧縮機(20)と流れ連通関係にあり、第2圧縮機出口ガス流(6c)の
存在下で燃料(5b)を燃料させることにより第2燃焼器出口ガス流(7a)を
発生させる第2燃焼器(24)と、 第2燃焼器(24)と流れ連通関係にあり、第2燃焼器出口ガス流(7a)を
膨張させることにより第2ガスタービン出口ガス流(7b)とする第2ガスター
ビン(26)とより成るガスタービンシステム(10)。 - 【請求項2】 第1圧縮機(12)は低温圧縮機(12)より成る請求項1
のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項3】 第1ガスタービン(16)は高圧タービン(16)より成る
請求項1のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項4】 高圧タービン(16)は2つのタービン段より成る請求項3
のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項5】 第2圧縮機(20)は高温圧縮機(20)より成る請求項1
のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項6】 高温圧縮機(20)は1段圧縮機と2段圧縮機のうちの1つ
より成る請求項5のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項7】 第2燃焼器(24)は再熱燃焼器(24)より成る請求項1
のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項8】 第2ガスタービン(26)は3つのタービン段を有する低圧
タービン(26)より成る請求項1のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項9】 第2ガスタービン(26)は4つのタービン段より成る低圧
タービン(26)より成る請求項1のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項10】 第2ガスタービン(26)は少なくとも5つのタービン段
より成る低圧タービン(26)より成る請求項1のガスタービンシステム(10
)。 - 【請求項11】 第1圧縮機(12)、第1タービン(16)、第2圧縮機
(20)及び第2タービン(26)のそれぞれに結合された共通軸(18、30
、28)をさらに含む請求項1のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項12】 第1軸(18)と第2軸(28)とをさらに含み、第1軸
(18)は第1圧縮機(12)が第1ガスタービン(16)により回転されるよ
うに結合し、第2軸(28)は第2圧縮機(20)が第2ガスタービン(26) により回転されるように結合する請求項1のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項13】 第1軸(18)と第2軸(28)とが一緒に回転するよう
に結合された請求項14のガスタービンシステム(10)。 - 【請求項14】 高圧ガスタービンシステムから部分的に膨張した出口ガス
(6b)を受ける低圧ガスタービンシステムであって、 少なくとも1つの圧縮段を有し、高温圧縮機出口ガス流(6c)を発生させる
高温圧縮機(20)と、 高温圧縮機(20)と流れ連通関係にあり、高温圧縮機出口ガス流(6c)の
存在下で燃料(5b)を燃焼させることにより再熱燃焼器出口ガス流(7a)を
発生させる再熱燃焼器(24)と、 再熱燃焼器(24)と流れ連通関係にあり、再熱燃焼器出口ガス流(7a)を
膨張させる低圧タービン(26)とより成る低圧ガスタービンシステム。 - 【請求項15】 高温圧縮機(20)が低圧タービン(26)により回転さ
れるように結合する軸をさらに含む請求項14のガスタービンシステム(10)
。 - 【請求項16】 第1圧縮機(12)、第1燃焼器(14)、第1ガスター
ビン(16)、第2圧縮機(20)、第2燃焼器(24)及び第2ガスタービン
(26)より成るガスタービンシステム(10)の作動方法であって、 第1圧縮機(12)内で空気(4a)を圧縮することにより第1圧縮空気流(
4b)を発生させ、 燃料流(5a)と第1圧縮空気流(4b)とを第1燃焼器(14)に送り、 第1圧縮空気流の存在下で燃料流(5a)を燃焼させることにより第1燃焼器
出口ガス流(6b)を発生させ、 第1タービン(16)内で第1燃焼器出口ガス流(6a)を部分的に膨張させ
ることにより第1タービン出口ガス流(6b)を発生させ、 第2圧縮機(20)内で第1タービン出口ガス流(6b)を圧縮することによ
り第2圧縮機出口ガス流(6c)を発生させ、 第2燃料流(5b)と第2圧縮機出口ガス流(6c)とを第2燃焼器(24)
に送り、 第2圧縮機出口ガス流(6c)の存在下で第2燃料流(5b)を燃焼させるこ
とにより第2燃焼器出口ガス流(7a)を発生させ、 第2ガスタービン(26)内で第2燃焼器出口ガス流(7a)を膨張させるス
テップより成る作動方法。
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- 1998-12-30 JP JP2000527747A patent/JP2002500313A/ja active Pending
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- 1998-12-30 KR KR1020007007401A patent/KR20010033841A/ko not_active Application Discontinuation
- 1998-12-30 CA CA002316875A patent/CA2316875A1/en not_active Abandoned
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