JP2003166428A - Gas turbine generator and gas fuel booster applied thereto - Google Patents
Gas turbine generator and gas fuel booster applied theretoInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、排エネルギを回収
し、回収した排エネルギを有効利用して発電効率を向上
させるガスタービン発電装置およびガスタービン発電装
置に適用するガス燃料昇圧装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine power generator for recovering exhaust energy and effectively utilizing the recovered exhaust energy to improve power generation efficiency, and a gas fuel booster applied to the gas turbine power generator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】分散電源の一つとして小型のガスタービ
ンをコアエンジンとするガスタービン発電装置がある。2. Description of the Related Art As one of distributed power sources, there is a gas turbine power generator having a small gas turbine as a core engine.
【０００３】このガスタービン発電装置は、図８に示す
ように、一つの共通軸で軸直結させた高速発電機１、圧
縮機２、タービン３を備えるとともに、圧縮機２とター
ビン３との間に再生熱交換器４、燃焼器５を設置してい
る。As shown in FIG. 8, this gas turbine power generator is provided with a high speed generator 1, a compressor 2 and a turbine 3 which are directly connected by a single common shaft, and between the compressor 2 and the turbine 3. A regenerative heat exchanger 4 and a combustor 5 are installed in.
【０００４】また、ガスタービン発電装置は、燃焼器５
の入口側に燃料流量制御弁６、アキュムレータ７、昇圧
用圧縮機８、駆動用モータ９で構成する燃料ガス供給装
置１０を備えるとともに、燃料ガス供給装置１０の駆動
用モータ９を高速発電機１に接続するインバータ１１で
駆動する構成になっている。Further, the gas turbine power generator has a combustor 5
A fuel gas supply device 10 including a fuel flow control valve 6, an accumulator 7, a boosting compressor 8 and a drive motor 9 is provided on the inlet side of the fuel gas supply device 10, and the drive motor 9 of the fuel gas supply device 10 is connected to the high speed generator 1. It is configured to be driven by the inverter 11 connected to.
【０００５】このような構成を備えたガスタービン発電
装置において、圧縮機２で吸い込んだ大気を圧縮して高
圧空気にし、その高圧空気をタービンからの排ガスと再
生熱交換器４で熱交換させて高温化し、高温化した高圧
空気を燃料ガス供給装置１０からの燃料とともに燃焼器
５に供給し、ここで燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガ
スにタービン３で膨張仕事をさせ、その際に発生する動
力（回転トルク）で圧縮機２および高速発電機１を駆動
し、電力を発生させるようになっている。In the gas turbine power generator having such a structure, the atmosphere sucked by the compressor 2 is compressed into high pressure air, and the high pressure air is exchanged with the exhaust gas from the turbine by the regenerative heat exchanger 4. The high temperature air, which has been heated to a high temperature, is supplied to the combustor 5 together with the fuel from the fuel gas supply device 10, the combustion gas is generated here, and the generated combustion gas is subjected to expansion work in the turbine 3 and generated at that time. The compressor 2 and the high speed generator 1 are driven by the motive power (rotation torque) to generate electric power.
【０００６】また、高速発電機１で発生する電力は、イ
ンバータ１１で予め定められた周波数・電圧に変換さ
れ、その一部で燃料ガス供給装置１０の駆動用モータ９
を駆動して、例えばレシプロタイプの昇圧用圧縮機８を
運転する。この間、昇圧用圧縮機８は、燃料を圧縮して
ガス化し、そのガス燃料をアキュムレータ７、燃料流量
制御弁６を介して燃焼器５に供給している。Further, the electric power generated by the high speed generator 1 is converted into a predetermined frequency and voltage by the inverter 11, and a part of the electric power is converted into a driving motor 9 for the fuel gas supply apparatus 10.
To drive the reciprocating type boosting compressor 8. During this time, the boosting compressor 8 compresses fuel into gas and supplies the gas fuel to the combustor 5 via the accumulator 7 and the fuel flow rate control valve 6.
【０００７】なお、昇圧用圧縮機８は、回転数が一定で
あり、アキュムレータ７内の圧力が予め設定された圧力
になると運転を停止するようになっている。The boosting compressor 8 has a constant number of revolutions and stops its operation when the pressure in the accumulator 7 reaches a preset pressure.
【０００８】このように、従来のガスタービン発電装置
は、タービン３から出た排ガスの熱を巧みに利用して圧
縮機２から出た高圧空気を高温化させ、エネルギの有効
利用を図っていた。As described above, the conventional gas turbine power generator skillfully utilizes the heat of the exhaust gas discharged from the turbine 3 to raise the temperature of the high pressure air discharged from the compressor 2 to effectively utilize the energy. .
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】図８に示した従来の燃
料ガス供給装置１０は、昇圧用圧縮機８の回転数が一定
であり、昇圧流量もガスタービン３側の最大負荷に合わ
せた量を常に確保させている。In the conventional fuel gas supply apparatus 10 shown in FIG. 8, the boosting compressor 8 has a constant rotation speed, and the boosting flow rate is an amount matched to the maximum load on the gas turbine 3 side. Is always secured.
【００１０】しかし、本来、ガスタービン３側が低負荷
の場合、ガス燃料の昇圧流量を、ガスタービン３側の負
荷に応じて少なくし、駆動用モータ９の動力を低く抑え
た方が、発電効率を向上させることができると考えられ
る。However, when the load on the gas turbine 3 side is low, the power generation efficiency should be reduced by reducing the boosting flow rate of the gas fuel according to the load on the gas turbine 3 side and suppressing the power of the drive motor 9 to a low level. It is thought that it can improve.
【００１１】また、ガスタービン発電装置は、ガスター
ビン３から出る約３００℃の排ガスをそのまま大気に放
出させている。このため、排ガスの熱を回収させ、ガス
タービン発電装置内で有効利用することが正味の発電効
率を向上させ、燃料の消費量を低く抑えることができる
と考えられる。In the gas turbine power generator, the exhaust gas of about 300 ° C. emitted from the gas turbine 3 is directly discharged to the atmosphere. Therefore, it is considered that recovering the heat of the exhaust gas and effectively utilizing it in the gas turbine power generation device can improve the net power generation efficiency and suppress the fuel consumption amount to a low level.
【００１２】本発明は、このような点を考慮して改善を
加えたもので、熱の有効利用を図るとともに、正味の発
電効率をより一層向上させる、ガスタービン発電装置お
よびガスタービン発電装置に適用するガス燃料昇圧装置
を提供することを目的とする。The present invention has been improved in view of the above points, and provides a gas turbine power generator and a gas turbine power generator which can effectively utilize heat and further improve net power generation efficiency. It is an object of the present invention to provide a gas fuel booster to be applied.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ン発電装置は、上述の目的を達成するために、請求項１
に記載したように、高速発電機、圧縮機、タービンを軸
直結させる一方、前記圧縮機と前記タービンとの間に燃
焼器、再生熱交換器を設置するとともに、前記燃焼器に
ガス燃料を供給する燃料ガス供給装置を備えたガスター
ビン発電装置において、前記燃料ガス供給装置の昇圧用
圧縮機に、前記タービンのタービン排気を利用して駆動
する昇圧用圧縮機駆動タービンを備えるとともに、前記
昇圧用圧縮機駆動タービンのタービン排気を利用して前
記燃料ガス供給装置からのガス燃料を加温して前記燃焼
器に供給する燃料ガス加温用熱交換器を備ものである。In order to achieve the above-mentioned object, a gas turbine power generator according to the present invention has the following features:
As described above, a high speed generator, a compressor and a turbine are directly connected to each other while a combustor and a regenerative heat exchanger are installed between the compressor and the turbine, and a gas fuel is supplied to the combustor. In the gas turbine power generator including the fuel gas supply device, the booster compressor of the fuel gas supply device is provided with a booster compressor drive turbine that is driven by using turbine exhaust of the turbine, A heat exchanger for heating fuel gas is provided, which heats gas fuel from the fuel gas supply device by using turbine exhaust of a compressor driving turbine and supplies the fuel gas to the combustor.
【００１４】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載した
ように、昇圧用圧縮機は、その入口とその出口とを結ぶ
バイパス系を備えるとともに、バイパス系の下流側に燃
焼器に供給するガス燃料を制御する燃料流量制御弁を備
えたものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention has a bypass system for connecting the inlet and the outlet of the booster compressor, as described in claim 2. In addition to the above, a fuel flow rate control valve for controlling the gas fuel supplied to the combustor is provided on the downstream side of the bypass system.
【００１５】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載した
ように、バイパス系は、負荷に応じて開閉制御させる燃
料放風流量制御弁を備えたものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention has a bypass system in which the bypass system controls the opening and closing of the fuel according to the load. It is equipped with.
【００１６】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、再生熱交換器は、圧縮機から燃焼器に高圧空気
を送る際、昇圧用圧縮機駆動タービンのタービン排気を
利用して加温させたものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention has the regenerative heat exchanger, when the high pressure air is sent from the compressor to the combustor. The heating is performed by using the turbine exhaust of the booster compressor driving turbine.
【００１７】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、再生熱交換器は、燃料ガス供給装置から燃焼器
にガス燃料を供給する際、昇圧用圧縮機駆動タービンの
タービン排気を利用して加温させたものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention has the regenerative heat exchanger which supplies the gas fuel from the fuel gas supply device to the combustor. At the time of supply, it is heated by using the turbine exhaust of the booster compressor driving turbine.
【００１８】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、高速発電機、圧縮機、タービンを軸直結させる
一方、前記圧縮機と前記タービンとの間に燃焼器、再生
熱交換器を設置するとともに、前記燃焼器にガス燃料を
供給する燃料ガス供給装置を備えたガスタービン発電装
置において、前記燃焼器に燃料ガスを供給する燃料ガス
供給装置の昇圧用圧縮機に、前記タービンのタービン排
気を利用して駆動する昇圧用圧縮機駆動タービンを備え
るとともに、前記昇圧用圧縮機駆動タービンのタービン
排気を前記再生熱交換器に供給する排熱供給系を備えた
ものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention has a high speed generator, a compressor and a turbine directly connected to the shaft as described in claim 6, while the compressor is A combustor and a regenerative heat exchanger between the turbine and the turbine, and in a gas turbine power generator equipped with a fuel gas supply device for supplying gas fuel to the combustor, supplying fuel gas to the combustor. The booster compressor of the fuel gas supply device is provided with a booster compressor drive turbine that is driven by using the turbine exhaust gas of the turbine, and the turbine exhaust gas of the booster compressor drive turbine is supplied to the regenerative heat exchanger. The exhaust heat supply system is provided.
【００１９】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、高速発電機、圧縮機、タービンを軸直結させる
一方、前記圧縮機と前記タービンとの間に燃焼器、再生
熱交換器を設置するとともに、前記燃焼器にガス燃料を
供給する燃料ガス供給装置を備えたガスタービン発電装
置において、前記燃料ガス供給装置から前記燃焼器に供
給する燃料ガスを、前記タービンから前記再生熱交換器
に供給するタービン排気で加温する燃料ガス加温用熱交
換器を備えるとともに、前記燃料ガス供給装置の昇圧用
圧縮機を駆動するモータを備えたものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention has a high speed generator, a compressor and a turbine directly connected to the shaft as described in claim 7, while the compressor is And a turbine, a combustor and a regenerative heat exchanger are installed between the combustor and the turbine, and a gas turbine power generator equipped with a fuel gas supply device for supplying a gas fuel to the combustor. A fuel gas heating heat exchanger that heats the fuel gas supplied to the turbine exhaust gas from the turbine to the regenerative heat exchanger, and a motor that drives a boosting compressor of the fuel gas supply device. It is equipped with.
【００２０】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、高速発電機、圧縮機、タービンを軸直結させる
一方、前記圧縮機と前記タービンとの間に燃焼器、再生
熱交換器を設置するとともに、前記燃焼器にガス燃料を
供給する燃料ガス供給装置を備えたガスタービン発電装
置において、前記燃料ガス供給装置の昇圧用圧縮機に、
前記タービンのタービン排気を利用して駆動する昇圧用
圧縮機駆動タービンを備えるとともに、前記昇圧用圧縮
機駆動タービンのタービン排気を利用して前記燃料ガス
供給装置からのガス燃料を加温して前記燃焼器に供給す
る燃料ガス加温用熱交換器を備え、前記タービンから前
記昇圧用圧縮機駆動タービンに至る途中から分岐し、前
記昇圧用圧縮機駆動タービンの出口から前記燃料ガス加
温用熱交換器に至る中間部分に接続するバイパス路を備
えたものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention has a high speed generator, a compressor, and a turbine directly connected to the shaft, while the compressor is A combustor and a regenerative heat exchanger between the gas turbine and the turbine, and a gas turbine power generator including a fuel gas supply device for supplying a gas fuel to the combustor. In machine,
The compressor includes a booster compressor drive turbine that is driven by using turbine exhaust of the turbine, and heats gas fuel from the fuel gas supply device by using the turbine exhaust of the booster compressor drive turbine to heat the gas fuel. A heat exchanger for heating the fuel gas to be supplied to the combustor is provided, the fuel gas is heated from the outlet of the compressor for driving the booster to the fuel for heating the fuel gas for branching from the turbine to the compressor driving turbine for the booster. It is provided with a bypass path connecting to an intermediate portion leading to the exchanger.
【００２１】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、バイパス路は、バイパス流量調整弁を備えたも
のである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention has the bypass passage provided with a bypass flow rate adjusting valve.
【００２２】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載し
たように、昇圧用圧縮機駆動タービンは、バイパス路を
流れるタービンからのタービン排気量に応じて回転数を
変化させるものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention has a step-up compressor driving turbine in which a turbine exhaust from a turbine flowing through a bypass passage is used. The number of revolutions is changed according to the amount.
【００２３】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載し
たように、ガスタービンケーシング内に収容され、その
中央に設けた隔壁で形成する燃焼ガス通路と、前記隔壁
で囲われて配置する燃焼器と、前記燃焼器の外側に配置
する再生熱交換器と、前記燃焼ガス通路の一側に設けら
れ、前記燃焼器の燃焼ガスを転向させて前記燃焼ガス通
路に案内するタービンと、前記燃焼ガス通路の他側に設
けられ、燃料昇圧部を駆動する昇圧用圧縮機駆動タービ
ンと、この昇圧用圧縮機駆動タービンに連設するタービ
ン段落とを備えたものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention is housed in a gas turbine casing and is formed by a partition wall provided in the center thereof as described in claim 11. A combustion gas passage, a combustor surrounded by the partition wall, a regenerative heat exchanger arranged outside the combustor, and a combustion gas passage provided on one side of the combustion gas passage for diverting the combustion gas of the combustor. And a turbine that guides the combustion gas passage to the combustion gas passage, a booster compressor drive turbine that is provided on the other side of the combustion gas passage and that drives a fuel booster, and a turbine paragraph that is connected to the booster compressor drive turbine. It is equipped with and.
【００２４】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載し
たように、タービン段落は、ノズルとブレードとを組み
合わせて構成したものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention is, in the twelfth aspect, a turbine paragraph in which a nozzle and a blade are combined.
【００２５】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載し
たように、燃料昇圧部は、ガスタービンケーシングに一
体として連設され、ガス燃料を昇圧する昇圧用圧縮機
と、この昇圧用圧縮機で圧縮したガス燃料を燃焼器に供
給する際、その圧力を回復させるスクロールとを備えた
ものである。In order to achieve the above-mentioned object, in the gas turbine power generator according to the present invention, as described in claim 13, the fuel booster is integrally connected to the gas turbine casing, and the And a scroll that recovers the pressure when the gas fuel compressed by the boosting compressor is supplied to the combustor.
【００２６】また、本発明に係るガスタービン発電装置
は、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載し
たように、昇圧用圧縮機は、連結軸を介装して昇圧用圧
縮機駆動タービンに接続させたものである。Further, in order to achieve the above-mentioned object, the gas turbine power generator according to the present invention has a booster compressor, wherein the booster compressor is provided with a connecting shaft. It is connected to the drive turbine.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
発電装置およびガスタービン発電装置に適用するガス燃
料昇圧装置の実施形態を図面および図面に付した符号を
引用して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a gas turbine power generator according to the present invention and a gas fuel booster applied to the gas turbine power generator will be described with reference to the drawings and the reference numerals attached to the drawings.
【００２８】図１は、本発明に係るガスタービン発電装
置の第１実施形態を示す概略系統図である。FIG. 1 is a schematic system diagram showing a first embodiment of a gas turbine power generator according to the present invention.
【００２９】本発明に係るガスタービン発電装置は、一
つの共通軸で軸直結させた高速発電機１５、圧縮機１
６、タービン１７を備えるとともに圧縮機１６とタービ
ン１７との間に再生熱交換器１８、燃焼器１９を備えた
構成になっている。なお、高速発電機１５はインバータ
２９を備えている。The gas turbine power generator according to the present invention comprises a high speed generator 15 and a compressor 1 which are directly connected by a single common shaft.
6, the turbine 17 is provided, and the regenerative heat exchanger 18 and the combustor 19 are provided between the compressor 16 and the turbine 17. The high speed generator 15 includes an inverter 29.
【００３０】また、本実施形態に係るガスタービン発電
装置は、タービン１７の出口側と燃焼器１９の入口側と
の間に燃料ガス供給装置２０と燃料ガス加温用熱交換器
２１とを備えた構成になっている。Further, the gas turbine power generator according to the present embodiment is provided with a fuel gas supply device 20 and a fuel gas heating heat exchanger 21 between the outlet side of the turbine 17 and the inlet side of the combustor 19. It has been configured.
【００３１】また、本実施形態に係るガスタービン発電
装置は、燃料ガス供給装置２０を、タービン１７から出
たタービン排気に膨張仕事をさせ、その際に発生する動
力で昇圧用圧縮機２２を駆動する昇圧用圧縮機駆動ター
ビン２３と、昇圧用圧縮機２２の燃料入口２４と燃料出
口２５を結び途中で燃料放風流量制御弁２６を介装させ
たバイパス系２７と、燃料出口２５の下流側に設けられ
燃料流量制御弁２８を介して接続され、昇圧用圧縮機駆
動タービン２３の排気を熱源として燃料流量制御弁２８
からのガス燃料を加温させる燃料ガス加温用熱交換器２
１とで構成させたものである。Further, in the gas turbine power generator according to this embodiment, the fuel gas supply device 20 causes the turbine exhaust discharged from the turbine 17 to perform expansion work, and the booster compressor 22 is driven by the power generated at that time. A compressor drive turbine 23 for boosting, a bypass system 27 in which a fuel blow-off flow control valve 26 is interposed in the middle of connecting the fuel inlet 24 and the fuel outlet 25 of the booster compressor 22, and a downstream side of the fuel outlet 25. Is connected to the fuel flow rate control valve 28 by using the exhaust gas of the booster compressor driving turbine 23 as a heat source.
Heater 2 for heating fuel gas for heating gas fuel from
It is composed of 1 and 1.
【００３２】次に、本実施形態に係るガスタービン発電
装置の作用を説明する。Next, the operation of the gas turbine power generator according to this embodiment will be described.
【００３３】圧縮機１６に吸い込まれた大気は、ここで
圧縮されて高圧空気になる。高圧空気は、再生熱交換器
１８で燃料ガス加温用熱交換器２１を介して昇圧用圧縮
機駆動タービン２３から供給される排ガスと熱交換して
加温された後、燃料ガス供給装置２０から燃料ガス加温
用熱交換器２１を介して供給される燃料ガスとともに燃
焼器１９に案内される。The atmosphere sucked into the compressor 16 is compressed here into high pressure air. The high-pressure air is heat-exchanged with the exhaust gas supplied from the boosting compressor driving turbine 23 via the fuel gas heating heat exchanger 21 in the regenerative heat exchanger 18 to be heated, and then the fuel gas supply device 20 is supplied. Is guided to the combustor 19 together with the fuel gas supplied from the fuel gas heating heat exchanger 21.
【００３４】燃焼器１９は、燃焼ガスを生成し、生成し
た燃焼ガスをタービン１７に案内する。タービン１７は
燃焼ガスに膨張仕事をさせ、その際に発生する動力（回
転トルク）で圧縮機１６および高速発電機１５を駆動す
る。なお、高速発電機１５は、タービン１７から発生し
た軸動力のうち、圧縮機１６の軸動力を引いた分を電気
出力としている。The combustor 19 produces combustion gas and guides the produced combustion gas to the turbine 17. The turbine 17 causes the combustion gas to perform expansion work, and the power (rotation torque) generated at that time drives the compressor 16 and the high-speed generator 15. The high-speed generator 15 uses the shaft power generated from the turbine 17 as a power output by subtracting the shaft power of the compressor 16.
【００３５】一方、タービン１７は、燃焼ガスに膨張仕
事をさせた後のタービン排気を昇圧用圧縮機駆動タービ
ン２３に供給して再び膨張仕事をさせて動力を取り出
し、その動力で昇圧用圧縮機２２を駆動する。昇圧用圧
縮機２２は、起動時や部分負荷時、ガス燃料が少ないと
き、燃料放風流量制御弁２６を開弁させ、バイパス系２
７を介して循環させ、ガス燃料が予め定められた圧力に
なったとき、あるいはガス燃料の増加要求があったと
き、燃料流量制御弁２８で流量制御し、燃料ガス加温用
熱交換器２１を介して燃焼器１９に供給する。On the other hand, the turbine 17 supplies the turbine exhaust after the expansion work of the combustion gas to the booster compressor drive turbine 23 to perform the expansion work again to take out power, and the power is used to boost the compressor. 22 is driven. The booster compressor 22 opens the fuel blow-off flow rate control valve 26 at the time of start-up, partial load, or when the amount of gas fuel is small, so that the bypass system 2 is opened.
When the gas fuel reaches a predetermined pressure or when there is a request to increase the gas fuel, the flow rate is controlled by the fuel flow rate control valve 28, and the fuel gas heating heat exchanger 21 is circulated. Is supplied to the combustor 19 via.
【００３６】図２は、従来のガスタービン出力と本実施
形態に係るガスタービン発電装置のガスタービン出力と
を対比させた特性線図である。図中、（ａ）は、本実施
形態に係るガスタービン発電装置のガスタービン出力に
対する燃焼器内圧力、燃焼器に供給するガス燃料流量を
示す線図であり、（ｂ）は、ガスタービン出力に対する
従来の昇圧用圧縮機出口圧力と本実施形態に係るガスタ
ービン発電装置の昇圧用圧縮機出口圧力とを対比させた
線図であり、（ｃ）は、ガスタービン出力に対する従来
の昇圧用圧縮機駆動動力と本実施形態に係るガスタービ
ン発電装置の昇圧用圧縮機駆動動力とを対比させた線図
である。FIG. 2 is a characteristic diagram comparing the conventional gas turbine output with the gas turbine output of the gas turbine power generator according to this embodiment. In the figure, (a) is a diagram showing a combustor internal pressure and a gas fuel flow rate supplied to the combustor with respect to a gas turbine output of the gas turbine power generator according to the present embodiment, and (b) is a gas turbine output. FIG. 3 is a diagram in which the conventional booster compressor outlet pressure is compared with the booster compressor outlet pressure of the gas turbine power generator according to the present embodiment, and FIG. FIG. 3 is a diagram in which the machine driving power and the boosting compressor driving power of the gas turbine power generator according to the present embodiment are compared.
【００３７】図２（ａ）中、ガスタービン出力が増加す
ると、燃焼器に供給するガス燃料、流量が増加し、燃焼
器の内圧力も増加することを考えると、図２（ｂ）およ
び（ｃ）において、従来の昇圧用圧縮機の出口圧力およ
び駆動動力が一定であることは、特に起動時や部分負荷
時、エネルギを無駄に消費していることがわかった。Considering that in FIG. 2 (a), when the gas turbine output increases, the gas fuel supplied to the combustor and the flow rate also increase, and the internal pressure of the combustor also increases. In c), it has been found that the constant outlet pressure and driving power of the conventional booster compressor wastes energy, especially at the time of startup or partial load.
【００３８】これに対し、本実施形態は、燃料ガス供給
装置２０の昇圧用圧縮機２２の駆動機として、タービン
１７からのタービン排気を利用して動力を発生させ、そ
の動力を駆動用に活用する昇圧用圧縮機駆動タービン２
３を用いるとともに、昇圧用圧縮機２２にバイパス系２
７を設けて起動時や部分負荷時、ガス燃料を循環して待
機させる一方、燃料ガス供給装置２０の出口側に燃料ガ
ス加温用熱交換器２１を設け、昇圧用圧縮機駆動タービ
ン２３の排ガスを熱源として昇圧用圧縮機２２から出る
ガス燃料を加温させ、エネルギの有効活用を図ってい
る。On the other hand, in the present embodiment, as the driving device for the boosting compressor 22 of the fuel gas supply device 20, the turbine exhaust gas from the turbine 17 is used to generate power, and the power is used for driving. Boosting compressor drive turbine 2
3 is used, and the bypass system 2 is used for the boosting compressor 22.
7 is provided to circulate the gas fuel to stand by at the time of startup or partial load, while the heat exchanger 21 for warming the fuel gas is provided at the outlet side of the fuel gas supply device 20 so that the booster compressor drive turbine 23 The exhaust gas is used as a heat source to heat the gas fuel emitted from the boosting compressor 22 to effectively utilize the energy.
【００３９】このように、本実施形態は、排ガスのエネ
ルギを巧みに回収して有効利用を図るとともに、ガスタ
ービン出力の増減に対応させて昇圧用圧縮機２２から出
るガス燃料の流量、圧力を調整しているので、エネルギ
の有効利用の下、正味発電効率をより一層向上させるこ
とができる。As described above, in this embodiment, the energy of the exhaust gas is skillfully recovered and effectively utilized, and the flow rate and pressure of the gas fuel discharged from the boosting compressor 22 are adjusted in accordance with the increase and decrease of the gas turbine output. Since the adjustment is performed, the net power generation efficiency can be further improved under the effective use of energy.
【００４０】図３は、本発明に係るガスタービン発電装
置の第２実施形態を示す概略系統図である。なお、第１
実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。FIG. 3 is a schematic system diagram showing a second embodiment of the gas turbine power generator according to the present invention. The first
The same parts as those of the embodiment are designated by the same reference numerals.
【００４１】本実施形態に係るガスタービン発電装置
も、第１実施形態と同様に、タービン１７の出口側と燃
焼器１９の入口側との間に燃料ガス供給装置２０を備え
ている。The gas turbine power generator according to this embodiment also includes a fuel gas supply device 20 between the outlet side of the turbine 17 and the inlet side of the combustor 19, as in the first embodiment.
【００４２】この燃料ガス供給装置２０は、第１実施形
態と同様に、タービン１７から出たタービン排気に膨張
仕事をさせ、その際に発生する動力てせ昇圧用圧縮機２
２を駆動する昇圧用圧縮機駆動タービン２３と、昇圧用
圧縮機２２の燃料入口２４と燃料出口２５を結び途中で
燃料放電流量制御弁２６を介装させたバイパス系２７
と、昇圧用圧縮機２２の燃料出口２５を延長し、途中で
燃料流量制御弁２８を介装させて燃焼器１９に接続する
燃料供給系２０ａと、昇圧用圧縮機駆動タービン２３で
膨張仕事を終えたタービン排気を熱源として再生熱交換
器１８に供給する排熱供給系１８ａとを備えた構成にな
っている。なお、他の構成部分は、第１実施形態の構成
部分と同一なので、重複説明を省略する。As in the first embodiment, the fuel gas supply device 20 causes the turbine exhaust discharged from the turbine 17 to perform expansion work, and the power generated at that time causes the compressor for boosting pressure to rise 2.
A bypass system 27 in which a fuel discharge flow rate control valve 26 is interposed in the middle of connecting the fuel inlet 24 and the fuel outlet 25 of the booster compressor 22 with the booster compressor drive turbine 23 for driving the booster compressor 2.
The fuel supply system 20a, which extends the fuel outlet 25 of the booster compressor 22 and connects the combustor 19 with the fuel flow control valve 28 in the middle, and the booster compressor drive turbine 23 perform expansion work. The exhaust heat supply system 18a supplies the regenerated heat exchanger 18 with the finished turbine exhaust as a heat source. Since the other components are the same as those of the first embodiment, duplicated description will be omitted.
【００４３】このように、本実施形態は、第１実施形態
と同様に、燃料ガス供給装置２０の昇圧用圧縮機２２の
駆動機として、タービン１７からのタービン排気を利用
して動力を発生させ、その動力を駆動用に活用する昇圧
用圧縮機駆動タービン２３を用いるとともに、昇圧用圧
縮機２２にバイパス系２７を設けて起動時や部分負荷
時、ガス燃料を循環して待機させる一方、燃料流量制御
弁２８で流量制御する燃料を燃料供給系２０ａを介して
燃焼器１９に供給し、昇圧用圧縮機駆動タービン２３か
らのタービン排気を熱源として再生熱交換器１８に供給
する排熱供給系１８ａとを備え、エネルギの有効活用を
図っているので、正味発電効率をより一層向上させるこ
とができる。As described above, in this embodiment, similarly to the first embodiment, the turbine exhaust gas from the turbine 17 is used to generate power as a drive unit for the boosting compressor 22 of the fuel gas supply system 20. While using the booster compressor drive turbine 23 that utilizes its power for driving, the booster compressor 22 is provided with a bypass system 27 to circulate gas fuel for standby while starting up or during partial load. Exhaust heat supply system that supplies the fuel whose flow rate is controlled by the flow rate control valve 28 to the combustor 19 via the fuel supply system 20a and that supplies the turbine exhaust from the booster compressor driving turbine 23 as a heat source to the regenerative heat exchanger 18. Since 18a is provided and the energy is effectively utilized, the net power generation efficiency can be further improved.
【００４４】図４は、本発明に係るガスタービン発電装
置の第３実施形態を示す概略系統図である。なお、第１
実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。FIG. 4 is a schematic system diagram showing a third embodiment of the gas turbine power generator according to the present invention. The first
The same parts as those of the embodiment are designated by the same reference numerals.
【００４５】本実施形態に係るガスタービン発電装置
も、第１実施形態と同様に、タービン１７の出口側と燃
焼器１９の入口側との間に燃料ガス供給装置２０を備え
ている。The gas turbine power generator according to this embodiment also has a fuel gas supply device 20 between the outlet side of the turbine 17 and the inlet side of the combustor 19, as in the first embodiment.
【００４６】この燃料ガス供給装置２０は、高速発電機
１５からインバータ２９を介して供給される電力で駆動
されるモータ２２ａと、このモータ２２ａで駆動され、
燃料を圧縮して高圧化する昇圧用圧縮機２２と、この昇
圧用圧縮機２２からの高圧燃料ガスを一旦貯えるアキュ
ムレータ４４と、このアキュムレータ４４で貯える高圧
燃料ガスを燃焼器１９に供給する際、燃料流量制御弁２
８で流量制御させるとともに、タービン１７からのター
ビン排気を熱源として高圧燃料ガスを加熱させる燃料ガ
ス加温用熱交換器２１とを備えた構成になっている。な
お、燃料ガス加温用熱交換器２１を出たタービン排気
は、再生熱交換器１８の熱源として再び活用される。ま
た、他の構成部分は、第１実施形態の構成部分と同一な
ので、重複説明を省略する。The fuel gas supply device 20 is driven by the motor 22a driven by the electric power supplied from the high speed generator 15 through the inverter 29, and the motor 22a.
When the pressure boosting compressor 22 that compresses fuel to increase the pressure, the accumulator 44 that temporarily stores the high pressure fuel gas from the pressure boosting compressor 22, and the high pressure fuel gas that is stored by the accumulator 44 are supplied to the combustor 19, Fuel flow control valve 2
8, the flow rate is controlled, and the heat exchanger 21 for heating the fuel gas heats the high pressure fuel gas using the turbine exhaust from the turbine 17 as a heat source. The turbine exhaust that has exited the fuel gas heating heat exchanger 21 is reused as a heat source for the regenerative heat exchanger 18. Further, since the other components are the same as those of the first embodiment, duplicated description will be omitted.
【００４７】このように、本実施形態は、タービン１７
の出口側と熱交換器１９の入口側との間に燃料ガス供給
装置２０を備え、昇圧用圧縮機２２で高圧化する燃料ガ
スをアキュムレータ４４で一旦貯え、貯える燃料ガスを
燃焼器１９に供給する際、燃料流量制御弁２８で流量制
御した後、燃料ガス加温用熱交換器２１で加熱させるの
で、エネルギの有効活用の下、正味発電効率をより一層
向上させることができる。As described above, in this embodiment, the turbine 17
The fuel gas supply device 20 is provided between the outlet side of the heat exchanger 19 and the inlet side of the heat exchanger 19, and the fuel gas whose pressure is increased by the boosting compressor 22 is temporarily stored in the accumulator 44, and the stored fuel gas is supplied to the combustor 19. In this case, after the flow rate is controlled by the fuel flow rate control valve 28, the fuel gas heating heat exchanger 21 heats the fuel gas, so that the net power generation efficiency can be further improved by effectively utilizing the energy.
【００４８】図５は、本発明に係るガスタービン発電装
置の第４実施形態を示す概略系統図である。なお、第１
実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。FIG. 5 is a schematic system diagram showing a fourth embodiment of the gas turbine power generator according to the present invention. The first
The same parts as those of the embodiment are designated by the same reference numerals.
【００４９】本実施形態に係るガスタービン発電装置
は、燃料ガス供給装置２０からの再生熱交換器１８にガ
ス燃料を供給するガス燃料供給管３０と、再生熱交換器
１８で加温させたガス燃料を燃焼器１９に供給するガス
燃料燃焼器案内管３１とを設けたものである。なお、再
生熱交換器１８は、昇圧用圧縮機駆動タービン２３から
のタービン排気を熱源としている。The gas turbine power generator according to this embodiment includes a gas fuel supply pipe 30 for supplying a gas fuel from the fuel gas supply device 20 to the regenerative heat exchanger 18, and a gas heated by the regenerative heat exchanger 18. A gas fuel combustor guide tube 31 for supplying fuel to the combustor 19 is provided. The regenerative heat exchanger 18 uses the turbine exhaust from the booster compressor drive turbine 23 as a heat source.
【００５０】このように、本実施形態は、燃料ガス供給
装置２０から出たガス燃料を再生熱交換器１８に供給し
て加温し、加温後のガス燃料を燃焼器１９に案内する手
段を備えたので、エネルギの有効利用の下、正味発電効
率をより一層向上させることができる。As described above, in the present embodiment, the gas fuel discharged from the fuel gas supply device 20 is supplied to the regenerative heat exchanger 18 to heat it, and the heated gas fuel is guided to the combustor 19. As a result, the net power generation efficiency can be further improved while effectively utilizing energy.
【００５１】図６は、本発明に係るガスタービン発電装
置の第５実施形態を示す概略系統図である。なお、第１
実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。FIG. 6 is a schematic system diagram showing a fifth embodiment of the gas turbine power generator according to the present invention. The first
The same parts as those of the embodiment are designated by the same reference numerals.
【００５２】本実施形態に係るガスタービン発電装置
は、タービン１７から昇圧用圧縮機駆動タービン２３に
至る導管３３ａの途中から分岐し、昇圧用圧縮機駆動タ
ービン２３の出口側に接続するバイパス流量調整弁３２
を備えたバイパス路３３を設けたものである。In the gas turbine power generator according to the present embodiment, the bypass flow rate adjustment is branched from the middle of the conduit 33a from the turbine 17 to the booster compressor drive turbine 23 and is connected to the outlet side of the booster compressor drive turbine 23. Valve 32
The bypass path 33 having the above is provided.
【００５３】このように、本実施形態は、タービン１７
から昇圧用圧縮機駆動タービン２３に至る導管３３ａの
途中から分岐し、昇圧用圧縮機駆動タービン２３の出口
側に接続するバイパス流量調整弁３２を備えたバイパス
路３３を設け、バイパス流量調整弁３２の弁開閉制御の
下、タービン１７の昇圧用圧縮機駆動タービン２３への
タービン排気量を増減変化させる際、昇圧用圧縮機駆動
タービン２３の回転数を変化させる速度形にし、これに
伴って昇圧用圧縮機駆動タービン２３も回転数を変化さ
せ、さらに、昇圧用圧縮機２２から燃料ガス加温用熱交
換器２１を介して燃焼器１９に供給するガス燃料を増減
させるので、起動時や部分負荷時、ガス燃料を比較的多
く必要としないとき、昇圧用圧縮機２２の動力を無駄に
消費させることがなく、正味発電効率をより一層向上さ
せることができる。As described above, in this embodiment, the turbine 17
A bypass passage 33 provided with a bypass flow rate adjusting valve 32 branching from a midway of a conduit 33a from the pressure increasing compressor driving turbine 23 to the outlet side of the pressure increasing compressor driving turbine 23 is provided. Under the control of the valve opening / closing, when increasing / decreasing the turbine displacement of the booster compressor drive turbine 23 of the turbine 17, a speed type is used in which the rotation speed of the booster compressor drive turbine 23 is changed. The compressor drive turbine 23 also changes the rotational speed, and further increases or decreases the gas fuel supplied from the boosting compressor 22 to the combustor 19 via the fuel gas heating heat exchanger 21, so that the startup or partial When a relatively large amount of gas fuel is required under load, the power of the boosting compressor 22 is not wastefully consumed, and the net power generation efficiency can be further improved.
【００５４】図７は、本発明に係るガスタービン発電装
置に適用するガス燃料昇圧装置の実施形態を示す概略縦
断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部
分には同一符号を付す。FIG. 7 is a schematic vertical sectional view showing an embodiment of a gas fuel booster applied to the gas turbine power generator according to the present invention. The same parts as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals.
【００５５】本実施形態に係るガスタービン発電装置に
適用するガス燃料昇圧装置は、タービン１７、燃焼器１
９、再生熱交換器１８、昇圧用圧縮機駆動タービン２３
をガスタービンケーシング３４内に収容させるととも
に、このガスタービンケーシング３４に一体連設する燃
料昇圧部４３を設け、装置のコンパクト化を図ったもの
である。The gas fuel booster applied to the gas turbine power generator according to this embodiment includes a turbine 17 and a combustor 1.
9, regenerative heat exchanger 18, booster compressor drive turbine 23
Is housed in the gas turbine casing 34, and a fuel booster 43 that is integrally connected to the gas turbine casing 34 is provided to make the apparatus compact.
【００５６】本実施形態は、ガスタービンケーシング３
４の中央に隔壁３６ａ，３６ｂで区画する燃焼ガス通路
３７を形成し、この燃焼ガス通路３７の一側にタービン
１７を設置するとともに、その他側に連結軸３５を介装
して燃料昇圧部４３の昇圧用圧縮機２２に軸直結させる
昇圧用圧縮機駆動タービン２３を設置する構成になって
いる。In this embodiment, the gas turbine casing 3
4, a combustion gas passage 37 defined by partition walls 36a and 36b is formed, the turbine 17 is installed on one side of the combustion gas passage 37, and the fuel booster 43 is provided on the other side with a connecting shaft 35 interposed. The booster compressor drive turbine 23 that is directly connected to the booster compressor 22 is installed.
【００５７】また、本実施形態は、燃焼ガス通路３７の
外側を隔壁３６ａ，３６ｂで囲って燃焼器１９を備える
とともに、その外側に再生熱交換器１８を配置する。Further, in this embodiment, the outside of the combustion gas passage 37 is surrounded by the partition walls 36a and 36b to provide the combustor 19, and the regenerative heat exchanger 18 is arranged outside thereof.
【００５８】また、本実施形態は、昇圧用圧縮機駆動タ
ービン２３に連結軸３５を介装して軸直結する昇圧用圧
縮機２２を収容するガスタービンケーシング３４と一体
に連設してスクロール３８を設け、流路３９から順次、
昇圧用圧縮機２２、スクロール３８を介して燃焼器１９
に供給するガス燃料を案内する構成になっている。Further, in this embodiment, the scroll 38 is integrally provided with the gas turbine casing 34 that houses the booster compressor 22 directly connected to the booster compressor drive turbine 23 via the connecting shaft 35. Is provided, sequentially from the flow path 39,
The combustor 19 via the booster compressor 22 and the scroll 38.
It is configured to guide the gas fuel to be supplied to.
【００５９】このような構成を備えたガス燃料昇圧装置
において、流路３９から供給されたガス燃料は、燃料昇
圧部４３の昇圧用圧縮機２２で高圧に圧縮してスクロー
ル３８に案内させ、ここで圧力を回復して燃焼器１９に
供給される。In the gas fuel booster having such a structure, the gas fuel supplied from the flow path 39 is compressed to a high pressure by the boost compressor 22 of the fuel booster 43 and guided to the scroll 38. Then, the pressure is recovered and is supplied to the combustor 19.
【００６０】燃焼器１９に供給されたガス燃料は、ここ
で燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスを半径流タイプのタ
ービン１７に向って流れを転向し、さらに燃焼ガス通路
３７から昇圧用圧縮機駆動タービン２３の燃焼ガスの流
速を増速させるノズル４０と燃焼ガスの流れを転向させ
るブレード４１とからなるタービン段落４２を通る間に
膨張仕事をし、その動力で昇圧用圧縮機駆動タービン２
３を駆動した後、転向して再生熱交換器１８に供給され
る。The gas fuel supplied to the combustor 19 produces combustion gas here, diverts the combustion gas to the radial flow type turbine 17, and further from the combustion gas passage 37 to the compressor for boosting pressure. Expansion work is performed while passing through a turbine stage 42 consisting of a nozzle 40 for increasing the flow velocity of the combustion gas of the drive turbine 23 and a blade 41 for diverting the flow of the combustion gas, and the power of the expansion work drives the compressor turbine 2 for boosting pressure.
After being driven, it is turned and supplied to the regenerative heat exchanger 18.
【００６１】このように、本実施形態は、ガスタービン
ケーシング３４内にタービン１７、昇圧用圧縮機駆動タ
ービン２３、燃焼器１９、再生熱交換器１８を収容する
とともに、昇圧用圧縮機駆動タービン２３に連結軸３５
を介装してガスタービンケーシング３４と一体に連設す
る燃料昇圧部４３の昇圧用圧縮機２２を設けて小形化を
図る一方、昇圧用圧縮機２２で昇圧し、その昇圧するガ
ス燃料をスクロール３８を介して燃焼器１９に供給する
間に昇圧用圧縮機駆動タービン２３を流れる燃焼ガスの
熱を受けているので、容易にガス燃料を加温させること
ができ、加温するガス燃料の内部エネルギを高めて少な
いガス燃料流量でより多くの動力を発生させることがで
きる。As described above, according to this embodiment, the gas turbine casing 34 houses the turbine 17, the booster compressor drive turbine 23, the combustor 19, and the regenerative heat exchanger 18, and the booster compressor drive turbine 23. Connection shaft 35
The pressure boosting compressor 22 of the fuel pressure boosting unit 43, which is integrally connected to the gas turbine casing 34 through the above, is provided for downsizing, while the pressure boosting compressor 22 boosts the pressure and scrolls the boosted gas fuel. Since the heat of the combustion gas flowing through the booster compressor driving turbine 23 is received while the gas fuel is being supplied to the combustor 19 via the gas generator 38, the gas fuel can be easily heated, and the inside of the gas fuel to be heated is heated. More energy can be generated to generate more power with less gas fuel flow.
【００６２】[0062]
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガス
タービン発電装置は、燃料ガス供給装置から燃焼器にガ
ス燃料を供給する際、その駆動力をタービンのタービン
排気に求めるとともに、そのタービン排気を再び利用し
てガス燃料を加温させる一方、タービンの負荷に見合う
ようにガス燃料を循環させて調整する手段を備えている
ので、エネルギの有効利用を図ることができ、より一層
発電効率を向上させることができる。As described above, in the gas turbine power generator according to the present invention, when the gas fuel is supplied from the fuel gas supply device to the combustor, its driving force is obtained from the turbine exhaust of the turbine, and the turbine is exhausted. Exhaust gas is reused to heat the gas fuel, while means for circulating and adjusting the gas fuel to match the load of the turbine is provided, so effective use of energy can be achieved and power generation efficiency can be further improved. Can be improved.
【００６３】また、本発明に係るガスタービン発電装置
に適用するガス燃料昇圧装置は、タービンケーシング内
にタービン、昇圧用圧縮機駆動タービン、燃焼器、再生
熱交換器を収容するとともに、タービンケーシングに一
体として連設し、ガス燃料を昇圧する燃料昇圧部の昇圧
用圧縮機駆動タービンを備え、タービンケーシング内を
流れる燃焼ガスでガス燃料を加温させているので、装置
のコンパクト化と相俟ってエネルギの有効活用を図り、
ガス燃料の内部エネルギを容易に高めて発電効率をより
一層向上させることができる。Further, the gas fuel booster applied to the gas turbine power generator according to the present invention accommodates the turbine, the booster compressor driving turbine, the combustor, and the regenerative heat exchanger in the turbine casing, and also in the turbine casing. The gas turbine is equipped with a compressor drive turbine for boosting the fuel booster that boosts the gas fuel, and the gas fuel is heated by the combustion gas flowing in the turbine casing, which contributes to the compactness of the device. To make effective use of energy,
The internal energy of the gas fuel can be easily increased to further improve the power generation efficiency.
【図１】本発明に係るガスタービン発電装置の第１実施
形態を示す概略系統図。FIG. 1 is a schematic system diagram showing a first embodiment of a gas turbine power generator according to the present invention.
【図２】従来のガスタービン出力と本発明に係るガスタ
ービン発電装置のガスタービン出力とを対比させた特性
線図で、（ａ）は本発明に係るガスタービン発電装置の
ガスタービン出力に対する燃焼器内圧、ガス燃料流量を
示す線図、（ｂ）はガスタービン出力に対する従来の昇
圧用圧縮機出口圧力と本発明に係るガスタービン発電装
置の昇圧用圧縮機出口圧力とを対比させた線図、（ｃ）
はガスタービン出力に対する従来の昇圧用圧縮機駆動動
力と本発明に係るガスタービン発電装置の昇圧用圧縮機
駆動動力とを対比させた線図。FIG. 2 is a characteristic line diagram comparing a conventional gas turbine output with a gas turbine output of a gas turbine power generator according to the present invention, and FIG. 2 (a) shows combustion with respect to the gas turbine output of the gas turbine power generator according to the present invention. A diagram showing the internal pressure and the gas fuel flow rate, (b) is a diagram comparing the conventional booster compressor outlet pressure with respect to the gas turbine output and the booster compressor outlet pressure of the gas turbine power generator according to the present invention. , (C)
FIG. 3 is a diagram in which the conventional booster compressor driving power with respect to the gas turbine output is compared with the booster compressor driving power of the gas turbine power generator according to the present invention.
【図３】本発明に係るガスタービン発電装置の第２実施
形態を示す概略系統図。FIG. 3 is a schematic system diagram showing a second embodiment of a gas turbine power generator according to the present invention.
【図４】本発明に係るガスタービン発電装置の第３実施
形態を示す概略系統図。FIG. 4 is a schematic system diagram showing a third embodiment of a gas turbine power generator according to the present invention.
【図５】本発明に係るガスタービン発電装置の第４実施
形態を示す概略系統図。FIG. 5 is a schematic system diagram showing a fourth embodiment of a gas turbine power generator according to the present invention.
【図６】本発明に係るガスタービン発電装置の第５実施
形態を示す概略系統図。FIG. 6 is a schematic system diagram showing a fifth embodiment of a gas turbine power generator according to the present invention.
【図７】本発明に係るガスタービン発電装置に適用する
ガス燃料昇圧装置を示す概略縦断面図。FIG. 7 is a schematic vertical sectional view showing a gas fuel booster applied to a gas turbine power generator according to the present invention.
【図８】従来のガスタービン発電装置を示す概略系統
図。FIG. 8 is a schematic system diagram showing a conventional gas turbine power generator.
１ 高速発電機 ２ 圧縮機 ３ タービン ４ 再生熱交換器 ５ 燃焼器 ６ 燃料流量制御弁 ７ アキュムレータ ８ 昇圧用圧縮機 ９ 駆動用モータ １０ 燃料ガス供給装置 １１ インバータ １５ 高速発電機 １６ 圧縮機 １７ タービン １８ 再生熱交換器 １８ａ 排熱供給系 １９ 燃焼器 ２０ 燃料ガス供給装置 ２０ａ 燃料供給系 ２１ 燃料ガス加温用熱交換器 ２２ 昇圧用圧縮機 ２２ａ モータ ２３ 昇圧用圧縮機駆動タービン ２４ 燃料入口 ２５ 燃料出口 ２６ 燃料放風流量制御弁 ２７ バイパス系 ２８ 燃料流量制御弁 ２９ インバータ ３０ ガス燃料供給管 ３１ ガス燃料燃焼器案内管 ３２ バイパス流量調整弁 ３３ バイパス路 ３３ａ 導管 ３４ ガスタービンケーシング ３５ 連結軸 ３６ａ，３６ｂ 隔壁 ３７ 燃焼ガス通路 ３８ スクロール ３９ 流路 ４０ ノズル ４１ ブレード ４２ タービン段落 ４３ 燃料昇圧部 ４４ アキュムレータ 1 high speed generator 2 compressor 3 turbine 4 Regenerative heat exchanger 5 Combustor 6 Fuel flow control valve 7 Accumulator 8 Booster compressor 9 Drive motor 10 Fuel gas supply device 11 inverter 15 high speed generator 16 compressor 17 turbine 18 Regenerative heat exchanger 18a Exhaust heat supply system 19 Combustor 20 Fuel gas supply device 20a Fuel supply system 21 Fuel gas heating heat exchanger 22 Step-up compressor 22a motor 23 Booster compressor drive turbine 24 Fuel inlet 25 Fuel outlet 26 Fuel blast flow control valve 27 Bypass system 28 Fuel flow control valve 29 inverter 30 gas fuel supply pipe 31 Gas Fuel Combustor Guide Tube 32 Bypass flow control valve 33 Bypass 33a conduit 34 Gas turbine casing 35 connection shaft 36a, 36b partition wall 37 Combustion gas passage 38 scrolls 39 channels 40 nozzles 41 blade 42 turbine paragraph 43 Fuel booster 44 Accumulator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｃ 9/32 Ｆ０２Ｃ 9/32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02C 9/32 F02C 9/32
Claims (14)
させる一方、前記圧縮機と前記タービンとの間に燃焼
器、再生熱交換器を設置するとともに、前記燃焼器にガ
ス燃料を供給する燃料ガス供給装置を備えたガスタービ
ン発電装置において、前記燃料ガス供給装置の昇圧用圧
縮機に、前記タービンのタービン排気を利用して駆動す
る昇圧用圧縮機駆動タービンを備えるとともに、前記昇
圧用圧縮機駆動タービンのタービン排気を利用して前記
燃料ガス供給装置からのガス燃料を加温して前記燃焼器
に供給する燃料ガス加温用熱交換器を備えたことを特徴
とするガスタービン発電装置。1. A high speed generator, a compressor and a turbine are directly connected to each other while a combustor and a regenerative heat exchanger are installed between the compressor and the turbine, and a gas fuel is supplied to the combustor. In a gas turbine power generator including a fuel gas supply device, the boost compressor of the fuel gas supply device includes a boost compressor drive turbine that is driven by using turbine exhaust of the turbine, and the boost compression compressor is provided. A gas turbine power generator comprising a heat exchanger for heating a fuel gas, which heats gas fuel from the fuel gas supply device by using turbine exhaust of a machine drive turbine and supplies the fuel gas to the combustor. .
を結ぶバイパス系を備えるとともに、バイパス系の下流
側に燃焼器に供給するガス燃料を制御する燃料流量制御
弁を備えたことを特徴とする請求項１記載のガスタービ
ン発電装置。2. The booster compressor includes a bypass system connecting an inlet and an outlet of the compressor, and a fuel flow control valve for controlling gas fuel supplied to the combustor downstream of the bypass system. The gas turbine power generator according to claim 1, which is characterized in that.
せる燃料放風流量制御弁を備えたことを特徴とする請求
項２記載のガスタービン発電装置。3. The gas turbine power generator according to claim 2, wherein the bypass system is provided with a fuel blow-off flow rate control valve that is controlled to open and close according to a load.
圧空気を送る際、昇圧用圧縮機駆動タービンのタービン
排気を利用して加温させたことを特徴とする請求項１記
載のガスタービン発電装置。4. The regenerative heat exchanger according to claim 1, wherein when the high-pressure air is sent from the compressor to the combustor, it is heated by utilizing the turbine exhaust of the booster compressor driving turbine. Gas turbine power generator.
燃焼器にガス燃料を供給する際、昇圧用圧縮機駆動ター
ビンのタービン排気を利用して加温させたことを特徴と
する請求項１記載のガスタービン発電装置。5. The regenerative heat exchanger is heated by utilizing turbine exhaust of a booster compressor driving turbine when supplying gas fuel from a fuel gas supply device to a combustor. 1. The gas turbine power generator according to 1.
させる一方、前記圧縮機と前記タービンとの間に燃焼
器、再生熱交換器を設置するとともに、前記燃焼器にガ
ス燃料を供給する燃料ガス供給装置を備えたガスタービ
ン発電装置において、前記燃焼器に燃料ガスを供給する
燃料ガス供給装置の昇圧用圧縮機に、前記タービンのタ
ービン排気を利用して駆動する昇圧用圧縮機駆動タービ
ンを備えるとともに、前記昇圧用圧縮機駆動タービンの
タービン排気を前記再生熱交換器に供給する排熱供給系
を備えたことを特徴とするガスタービン発電装置。6. A high-speed generator, a compressor, and a turbine are directly connected to each other while a combustor and a regenerative heat exchanger are installed between the compressor and the turbine, and a gas fuel is supplied to the combustor. In a gas turbine power generator including a fuel gas supply device, a booster compressor drive turbine driven by utilizing turbine exhaust of the turbine to a booster compressor of the fuel gas supply device that supplies fuel gas to the combustor. And a exhaust heat supply system for supplying the turbine exhaust of the booster compressor driving turbine to the regenerative heat exchanger.
させる一方、前記圧縮機と前記タービンとの間に燃焼
器、再生熱交換器を設置するとともに、前記燃焼器にガ
ス燃料を供給する燃料ガス供給装置を備えたガスタービ
ン発電装置において、前記燃料ガス供給装置から前記燃
焼器に供給する燃料ガスを、前記タービンから前記再生
熱交換器に供給するタービン排気で加温する燃料ガス加
温用熱交換器を備えるとともに、前記燃料ガス供給装置
の昇圧用圧縮機を駆動するモータを備えたことを特徴と
するガスタービン発電装置。7. A high-speed generator, a compressor, and a turbine are directly connected to each other while a combustor and a regenerative heat exchanger are installed between the compressor and the turbine, and a gas fuel is supplied to the combustor. In a gas turbine power generator including a fuel gas supply device, fuel gas heating for heating fuel gas supplied from the fuel gas supply device to the combustor with turbine exhaust supplied from the turbine to the regenerative heat exchanger. And a motor for driving a boosting compressor of the fuel gas supply device.
させる一方、前記圧縮機と前記タービンとの間に燃焼
器、再生熱交換器を設置するとともに、前記燃焼器にガ
ス燃料を供給する燃料ガス供給装置を備えたガスタービ
ン発電装置において、前記燃料ガス供給装置の昇圧用圧
縮機に、前記タービンのタービン排気を利用して駆動す
る昇圧用圧縮機駆動タービンを備えるとともに、前記昇
圧用圧縮機駆動タービンのタービン排気を利用して前記
燃料ガス供給装置からのガス燃料を加温して前記燃焼器
に供給する燃料ガス加温用熱交換器を備え、前記タービ
ンから前記昇圧用圧縮機駆動タービンに至る途中から分
岐し、前記昇圧用圧縮機駆動タービンの出口から前記燃
料ガス加温用熱交換器に至る中間部分に接続するバイパ
ス路を備えたことを特徴とするガスタービン発電装置。8. A high speed generator, a compressor and a turbine are directly connected to each other while a combustor and a regenerative heat exchanger are installed between the compressor and the turbine and a gas fuel is supplied to the combustor. In a gas turbine power generator including a fuel gas supply device, the boost compressor of the fuel gas supply device includes a boost compressor drive turbine that is driven by using turbine exhaust of the turbine, and the boost compression compressor is provided. A fuel gas warming heat exchanger that heats the gas fuel from the fuel gas supply device and supplies it to the combustor by utilizing the turbine exhaust of a machine drive turbine, and drives the boost compressor from the turbine. It has a bypass path that branches from the way to the turbine and connects to the intermediate portion from the outlet of the booster compressor drive turbine to the fuel gas heating heat exchanger. Gas turbine power generator to collect.
えたことを特徴とする請求項８記載のガスタービン発電
装置。9. The gas turbine power generator according to claim 8, wherein the bypass passage is provided with a bypass flow rate adjusting valve.
ス路を流れるタービンからのタービン排気量に応じて回
転数を変化させることを特徴とする請求項８記載のガス
タービン発電装置。10. The gas turbine power generator according to claim 8, wherein the booster compressor drive turbine changes its rotational speed in accordance with a turbine exhaust amount from the turbine flowing through the bypass passage.
れ、その中央に設けた隔壁で形成する燃焼ガス通路と、
前記隔壁で囲われて配置する燃焼器と、前記燃焼器の外
側に配置する再生熱交換器と、前記燃焼ガス通路の一側
に設けられ、前記燃焼器の燃焼ガスを転向させて前記燃
焼ガス通路に案内するタービンと、前記燃焼ガス通路の
他側に設けられ、燃料昇圧部を駆動する昇圧用圧縮機駆
動タービンと、この昇圧用圧縮機駆動タービンに連設す
るタービン段落とを備えたことを特徴とするガスタービ
ン発電装置に適用するガス燃料昇圧装置。11. A combustion gas passage which is housed in a gas turbine casing and which is formed by a partition wall provided in the center thereof,
A combustor surrounded by the partition wall, a regenerative heat exchanger arranged outside the combustor, and a combustion gas passage provided on one side of the combustion gas passage for diverting the combustion gas of the combustor. A turbine for guiding the passage, a booster compressor drive turbine provided on the other side of the combustion gas passage for driving the fuel booster, and a turbine stage connected to the booster compressor drive turbine. A gas fuel booster applied to a gas turbine power generator.
を組み合わせて構成したことを特徴とするガスタービン
発電装置に適用するガス燃料昇圧装置。12. A gas fuel booster applied to a gas turbine power generator, wherein the turbine stage is configured by combining a nozzle and a blade.
グに一体として連設され、ガス燃料を昇圧する昇圧用圧
縮機と、この昇圧用圧縮機で圧縮したガス燃料を燃焼器
に供給する際、その圧力を回復させるスクロールとを備
えたことを特徴とする請求項１１記載のガスタービン発
電装置に適用するガス燃料昇圧装置。13. A fuel booster is integrally connected to a gas turbine casing, and is provided with a booster compressor for boosting the gas fuel, and when the gas fuel compressed by the booster compressor is supplied to a combustor. A gas fuel booster applied to the gas turbine power generator according to claim 11, further comprising a scroll for recovering pressure.
圧用圧縮機駆動タービンに接続させたことを特徴とする
請求項１３記載のガスタービン発電装置に適用するガス
燃料昇圧装置。14. The gas fuel booster applied to the gas turbine power generator according to claim 13, wherein the booster compressor is connected to a booster compressor drive turbine through a connecting shaft.
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|---|---|---|---|
| JP2001367240A JP2003166428A (en) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Gas turbine generator and gas fuel booster applied thereto |
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| JP2001367240A JP2003166428A (en) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Gas turbine generator and gas fuel booster applied thereto |
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|---|---|
| JP2003166428A true JP2003166428A (en) | 2003-06-13 |
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ID=19177018
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