JP2007500810A - ガスタービン設備の効率向上を図る方法とガスタービン設備 - Google Patents
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Abstract
Description
そのため、蒸気を発生しないガスタービン設備の経営者は、そのプロセスもしくは設備を部分的に拡大し、蒸気発生部を備えようとしている。こうして可能な付加的電気又は機械エネルギーの生産により、使用する燃料の有効利用と、同時に設備の効率を改善する。勿論このような旧式な設備の経営者にとって、ガスタービン設備の効率をより一層改善することが望ましい。特にこのような効率の向上は、現に存在するガスタービン設備もしくはGuD設備で、実現できることが望ましい。
作動物質の液状流体をポンプで圧力を高めて汲み上げ、
加圧した液状の作動流体を第1の部分流体と第2の部分流体に分割し、
第1の部分流体を排ガスの冷却により生じた熱を利用して一部蒸発させ、
圧力を低下させた作動流体の一部凝縮により生じる熱を利用して、第2の部分流体を一部蒸発させ、
この一部蒸発させた第1と第2の部分流体を一部蒸発させた作動流体に一体化し、
排ガスの冷却により生じる熱を利用して、一部蒸発させた作動流体の完全蒸発、場合によっては一部過熱によりガス状の作動流体を生成し、
このガス状の作動流体の圧力を低下させ、そのエネルギーを使用可能な形に変換して圧力の低下した作動流体を生成し、そして
一部凝縮し、圧力の低下した作動流体を、液状の作動流体を生成すべく凝縮させる。
このサイクルモジュール41は、対応する配管接続端子対43’及び44’への接続管を熱交換器モジュール42に接続するために配管接続対端子43及び44を備える。更にこのモジュール41は、冷却水を熱交換器(復水器)HE1に供給し、又はHE1から排出するための配管接続部45を有する。電気的な端子46により、サイクルモジュール41で生じた電流を取り出す。それら電気接続端子47は、このモジュール41を制御、調整及び監視し、更にポンプ(33)の電力供給のため電流を供給する役目をする。このような外部の電力供給は、サイクルモジュール41自体によりカバーできる迄、少なくとも必要である。それとは異なり、その所内需要は外部の電力供給による代りに、このサイクルモジュール41に蓄電池を設けることでもカバーできる。1つの操作素子51を経て、この作動物質の成分濃度を、また操作素子52及び53を介してこのサイクル内の作動物質の温度や圧力を調整できる。
Claims (17)
- ガスタービン(2)の排ガス(AG)の熱の少なくとも一部を、熱力学サイクルの非等温的に蒸発及び凝縮する作動物質を使用して、少なくとも2つの物質に伝達し、ガスタービン設備(1)の効率を向上させる方法。
- 熱力学サイクルとしてカリーナサイクルを使用する請求項1記載の方法。
- 少なくとも下記の諸工程により熱力学サイクルを実施する請求項1又は2記載の方法。
作動物質の液状流体(13)を圧力を高めてポンプで汲み上げ、
加圧された液状の作動流体(作動物質流体)(14)を第1の部分流体(16)と第2の部分流体(17)に分割し、
第1の部分流体(16)を排ガス(AG)の冷却により生じる熱を利用して一部蒸発させ、
圧力を低下させた作動流体(11)の一部凝縮により生じる熱を利用して、第2の部分流体(17)を一部蒸発させ、
一部蒸発した第1と第2の部分流体(16aもしくは17a)を一部蒸発した作動流体(18)に一体化し、
排ガス(AG)の冷却により生じる熱を利用して、一部蒸発した作動流体(18)の完全蒸発、場合によっては一部過熱により、ガス状の作動流体(10)を生成し、
ガス状の作動流体(10)の圧力を低下させ、そのエネルギーを使用可能な形に変換して、圧力の低下した作動流体(11)を生成し、更に
一部凝縮(液化)し、圧力の低下した作動流体(12)を、液状の作動流体(13)を生成するため完全に液化する。 - 第1の部分流体(16)と液状の作動流体(13)が同温である請求項3記載の方法。
- ガスタービン(2)の排ガス(AG)の熱を更に部分的に蒸気タービンの水と蒸気の循環経路(4)に伝達する請求項1から4の1つに記載の方法。
- ガスタービン(2)の排ガス(AG)が少なくとも1つの熱交換器(HE5)の手前で100〜200℃の温度を有する請求項1から5の1つに記載の方法。
- 1つの装置(9)内に熱力学サイクルを実施すべく、ガスタービン(2)の排ガス側に少なくとも1つの熱交換器(HE5)を後置接続したガスタービン設備(1)において、
前記装置(9)が、非等温的に蒸発及び凝縮する少なくとも2つの物質より成る作動物質を含むガスタービン2の排ガス側に少なくとも1つの熱交換器(HE5)を有するガスタービン設備。 - 熱力学サイクルがカリーナサイクルである請求項7記載のガスタービン設備。
- 少なくとも、下記の装置を備える請求項7又は8記載のガスタービン設備。
作動物質の液状流体(13)を、圧力を高めて汲み上げるポンプ(33)、
加圧された液状の作動流体(14)を、第1の部分流体(16)と、第2の部分流体(17)に分割する分流器(34)、
この第1の部分流体(16)を吸収し、一部蒸発させた第1の部分流体(16a)を排ガス(AG)の冷却により生成し、放出する第1の熱交換器(HE4)、
圧力を低下させた作動流体(11)と第2の部分流体(17)を吸収し、この圧力の低下した作動流体(11)を第2の部分流体(17)に伝熱することにより冷却し、一部蒸発させた第2の部分流体(17a)と、一部凝縮させた作動流体(12)を放出する第2の熱交換器(HE2)、
この一部蒸発した第1の部分流体(16a)と一部蒸発した第2の部分流体(17a)を、一部蒸発させた作動流体(18)に一体化するためのミキサ(35)、
この一部蒸発させた作動流体(18)を吸収し、ガス状の、場合によっては過熱した作動流体(10)を、排ガス(AG)の冷却により生成し、放出する第3の熱交換器(HE5)、
ガス状の作動流体(10)の圧力を低下させ、そのエネルギーを利用可能な形に変換し、この圧力の低下した作動流体(11)を放出する装置(32)、および
一部凝縮し、圧力を低下させた作動流体(12)を吸収し、完全に凝縮し、この液状の作動流体(13)を放出するための第4の熱交換器(復水器)(HE1)。 - 第1の部分流体(16)と液状の作動流体(13)が同じ温度を有する請求項9記載のガスタービン設備。
- ガスタービン(2)の排ガス(AG)が、少なくとも1つの熱交換器(HE5)の手前で100〜200℃の温度を有する請求項7から10の1つに記載のガスタービン設備。
- ガスタービン(2)の排ガス側と、少なくとも1つの熱交換器(HE5)との間に接続された蒸気タービンの水/蒸気サイクル(循環経路)(4)に別の熱交換器(5a、5b、5c)を有する請求項7から11の1つに記載のガスタービン設備。
- 少なくとも1つの熱交換器(HE5)がガスタービン設備(1)の排気煙突(6)内に配置された請求項7から12の1つに記載のガスタービン設備。
- 少なくとも1つのこの熱交換器(HE5)が、集合管型熱交換器として形成された請求項7から13の1つに記載のガスタービン設備。
- 熱力学サイクルを実施するための装置(9)が、標準ユニット(40)として形成された請求項7から14の1つに記載のガスタービン設備。
- 標準ユニット(40)が、熱交換器モジュール(42)とサイクルモジュール(41)を有する請求項15記載のガスタービン設備。
- サイクルモジュール(41)がコンテナ形式を有する請求項15又は16記載のガスタービン設備。
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