JP2015113725A - ガスタービン冷却系統、これを備えているガスタービンプラント、及びガスタービンの高温部冷却方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ガスタービンの圧縮機から抽気した圧縮空気を用いて、前記ガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部を冷却するガスタービン冷却系統において、タービンを含むサイクル内でサイクル媒体が凝縮と蒸発とを繰り返して循環し、蒸発した前記サイクル媒体で前記タービンが駆動する有機ランキンサイクルと、前記圧縮機から前記圧縮空気を抽気する抽気ラインと、前記抽気ラインを通ってきた前記圧縮空気の熱を利用して、前記有機ランキンサイクル中で凝縮している前記サイクル媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記圧縮空気を冷却する冷却装置と、前記冷却装置で冷却された前記圧縮空気を前記高温部に導く冷却空気ラインと、を備えている。
以上のいずれかの前記ガスタービン冷却系統と、前記ガスタービンと、を備えている。
タービンを含むサイクル内でサイクル媒体が凝縮と蒸発とを繰り返して循環し、蒸発した前記サイクル媒体で前記タービンが駆動する有機ランキンサイクルを稼働させる有機ランキンサイクル実行工程と、ガスタービンの圧縮機から圧縮空気を抽気する抽気工程と、
前記抽気工程で抽気された前記圧縮空気の熱を利用して、前記有機ランキンサイクル中で凝縮している前記サイクル媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記圧縮空気を冷却する冷却工程と、前記ガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部に、前記冷却工程で冷却された前記圧縮空気を導く冷却空気導入工程と、を実行する。
本発明に係るガスタービンプラントの第一実施形態について、図1〜図3を用いて説明する。
本発明に係るガスタービンプラントの第二実施形態について、図4を用いて説明する。
本発明に係るガスタービンプラントの第三実施形態について、図5を用いて説明する。
本発明に係るガスタービンプラントの第四実施形態について、図6及び図7を用いて説明する。
本発明に係るガスタービンプラントの第五実施形態について、図8及び図9を用いて説明する。
次に、以上で説明したガスタービンプラントの各種変形例について説明する。
Claims (23)
- ガスタービンの圧縮機から抽気した圧縮空気を用いて、前記ガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部を冷却するガスタービン冷却系統において、
タービンを含むサイクル内でサイクル媒体が凝縮と蒸発とを繰り返して循環し、蒸発した前記サイクル媒体で前記タービンが駆動する有機ランキンサイクルと、
前記圧縮機から前記圧縮空気を抽気する抽気ラインと、
前記抽気ラインを通ってきた前記圧縮空気の熱を利用して、前記有機ランキンサイクル中で凝縮している前記サイクル媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記圧縮空気を冷却する冷却装置と、
前記冷却装置で冷却された前記圧縮空気を前記高温部に導く冷却空気ラインと、
を備えているガスタービン冷却系統。 - 前記冷却装置は、前記抽気ラインを通ってきた前記圧縮空気と前記有機ランキンサイクル中で凝縮している前記サイクル媒体とを、中間媒体を介して熱交換させる間接型熱交換装置を有する、
請求項1に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記間接型熱交換装置は、
前記抽気ラインを通ってきた前記圧縮空気と前記中間媒体とを熱交換させて、前記圧縮空気を冷却する一方で、前記中間媒体を加熱する第一熱交換器と、
前記第一熱交換器で加熱された前記中間媒体と前記有機ランキンサイクル中で凝縮している前記サイクル媒体とを熱交換させ、前記サイクル媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記中間媒体を冷却して前記第一熱交換器に戻す第二熱交換器と、
を有する、
請求項2に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記冷却装置は、
前記中間媒体を冷却する予備冷却器と、
前記第一熱交換器で加熱された前記中間媒体を前記第二熱交換器に導く第一状態と、前記予備冷却器に導く第二状態との間で状態を切り替える中間媒体切替装置と、
を有する、
請求項3に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記中間媒体切替装置は、前記第一状態のときに前記第二熱交換器で冷却された前記中間媒体を前記第一熱交換器に導き、前記第二状態のときに前記予備冷却器で冷却された前記中間媒体を前記第一熱交換器に導く、
請求項4に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記第一熱交換器は、前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料と前記抽気ラインを通ってきた前記圧縮空気とを熱交換させることで、前記燃料を加熱可能であり、
前記第一熱交換器で加熱された前記燃料を前記燃焼器に導く第一加熱燃料ラインを備えている、
請求項3から5のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記第二熱交換器は、前記燃焼器に供給される前記燃料と前記第一熱交換器で加熱された前記中間媒体とを熱交換させることで、前記燃料を加熱可能であり、
前記第二熱交換器で加熱された前記燃料を前記燃焼器に導く第二加熱燃料ラインと、
前記燃料を第一熱交換器に導く第一状態と、前記第二熱交換器に導く第二状態との間で状態を切り替える燃料切替装置と、
を備えている、
請求項6に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記冷却装置は、
前記抽気ラインを通ってきた前記圧縮空気と前記有機ランキンサイクル中で凝縮している前記サイクル媒体とを熱交換させて、前記圧縮空気を冷却させる一方で、前記サイクル媒体を加熱して蒸発させる熱交換器を有する、
請求項1に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記冷却装置は、
前記圧縮空気を冷却する予備冷却器と、
前記抽気ラインを通ってきた前記圧縮空気を前記熱交換器に導く第一状態と、前記予備冷却器に導く第二状態との間で状態を切り替える空気切替装置と、
を有する請求項8に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記空気切替装置は、前記第一状態のときに前記熱交換器で冷却された前記圧縮空気を前記冷却空気ラインに導き、前記第二状態のときに前記予備冷却器で冷却された前記圧縮空気を前記冷却空気ラインに導く、
請求項9に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記熱交換器は、前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料と前記抽気ラインを通ってきた前記圧縮空気と熱交換させることで、前記燃料を加熱可能であり、
前記熱交換器で加熱された前記燃料を前記燃焼器に導く加熱燃料ラインを備えている、
請求項8から10のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記熱交換器は、前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料と前記抽気ラインを通ってきた前記圧縮空気と熱交換させることで、前記燃料を加熱可能であり、
前記予備冷却器は、前記抽気ラインを通ってきた圧縮空気の熱を利用して前記燃料を加熱可能であり、
加熱された前記燃料を前記燃焼器に導く加熱燃料ラインと、
前記第一状態のときに前記燃料を前記熱交換器に導き、前記第二状態のときに前記燃料を前記予備冷却器に導く燃料切替装置と、
を有する、
請求項9又は10に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記燃料切替装置は、前記第一状態のときに前記熱交換器で加熱された前記燃料を前記加熱燃料ラインに導き、前記第二状態のときに前記予備冷却器で加熱された前記燃料を前記加熱燃料ラインに導く、
請求項12に記載のガスタービン冷却系統。 - 前記冷却装置は、前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料と前記抽気ラインを通ってきた圧縮空気とを熱交換させることで、前記燃料を加熱可能であり、
前記冷却装置で加熱された前記燃料を前記燃焼器に導く加熱燃料ラインを備えている、
請求項1から5、8から10のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統。 - 複数の前記ガスタービン毎の前記抽気ラインと、複数の前記ガスタービン毎の前記冷却空気ラインとを備え、
前記冷却装置は、複数の前記抽気ラインを通ってきた前記圧縮空気の熱を利用して、前記有機ランキンサイクル中で凝縮している前記サイクル媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記圧縮空気を冷却する、
請求項1から14のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統。 - 請求項1から15のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統と、
前記ガスタービンと、
を備えているガスタービンプラント。 - 前記高温部は、前記ガスタービンの燃焼器を構成する部材と、前記燃焼器による燃焼で生成される燃焼ガスにより駆動するタービンにおけるロータの動翼と、前記ロータの軸部と、前記タービンの静翼と、のうち少なくとも一つである、
請求項16に記載のガスタービンプラント。 - タービンを含むサイクル内でサイクル媒体が凝縮と蒸発とを繰り返して循環し、蒸発した前記サイクル媒体で前記タービンが駆動する有機ランキンサイクルを稼働させる有機ランキンサイクル実行工程と、
ガスタービンの圧縮機から圧縮空気を抽気する抽気工程と、
前記抽気工程で抽気された前記圧縮空気の熱を利用して、前記有機ランキンサイクル中で凝縮している前記サイクル媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記圧縮空気を冷却する冷却工程と、
前記ガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部に、前記冷却工程で冷却された前記圧縮空気を導く冷却空気導入工程と、
を実行するガスタービンの高温部冷却方法。 - 前記冷却工程は、
前記抽気工程で抽気された前記圧縮空気と中間媒体とを熱交換させて、前記圧縮空気を冷却する一方で、前記中間媒体を加熱する第一熱交換工程と、
前記第一熱交換工程で加熱された前記中間媒体と前記有機ランキンサイクル中で凝縮している前記サイクル媒体とを熱交換させ、前記サイクル媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記中間媒体を冷却し、冷却した前記中間媒体を前記第一熱交換工程での前記圧縮空気との熱交換に利用させる第二熱交換工程と、
を有する、
請求項18に記載のガスタービンの高温部冷却方法。 - 前記冷却工程は、前記中間媒体を冷却する予備冷却工程を有し、
前記第一熱交換工程で加熱された前記中間媒体を、前記第二熱交換工程での前記サイクル媒体との熱交換に利用させ、前記第二熱交換工程で冷却された前記中間媒体を前記第一熱交換工程での前記圧縮空気との熱交換に利用させる第一状態工程と、
前記第一熱交換工程で加熱された前記中間媒体を、前記予備冷却工程で冷却させ、前記予備冷却工程で冷却された前記中間媒体を前記第一熱交換工程での前記圧縮空気との熱交換に利用させる第二状態工程と、
を実行する請求項19に記載のガスタービンの高温部冷却方法。 - 前記冷却工程は、前記抽気工程で抽気された前記圧縮空気と前記有機ランキンサイクル中で凝縮している前記サイクル媒体とを熱交換させて、前記圧縮空気を冷却させる一方で、前記サイクル媒体を加熱して蒸発させる熱交換工程を有する、
請求項18に記載のガスタービンの高温部冷却方法。 - 前記冷却工程は、前記圧縮空気を冷却する予備冷却工程を有し、
前記抽気工程で抽気された前記圧縮空気を、前記熱交換工程での前記サイクル媒体との熱交換に利用させ、前記熱交換工程で冷却された前記圧縮空気を、前記冷却空気導入工程で前記高温部に導く圧縮空気とする第一状態工程と、
前記抽気工程で抽気された前記圧縮空気を、前記予備冷却工程で冷却させ、前記予備冷却工程で冷却された前記圧縮空気を、前記冷却空気導入工程での前記高温部に導く圧縮空気とする第二状態工程と、
を実行する請求項21に記載のガスタービンの高温部冷却方法。 - 前記冷却工程は、前記ガスタービンの燃焼器に供給される燃料と前記抽気工程で抽気された前記圧縮空気とを熱交換させて、前記燃料を加熱する燃料加熱工程を有し、
前記燃料加熱工程で加熱された前記燃料を前記燃焼器に導く加熱燃料導入工程を実行する、
請求項18から22のいずれか一項に記載のガスタービンの高温部冷却方法。
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