JP2880938B2 - Hydrogen combustion gas turbine plant - Google Patents

Hydrogen combustion gas turbine plant

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JP2880938B2 JP7306130A JP30613095A JP2880938B2 JP 2880938 B2 JP2880938 B2 JP 2880938B2 JP 7306130 A JP7306130 A JP 7306130A JP 30613095 A JP30613095 A JP 30613095A JP 2880938 B2 JP2880938 B2 JP 2880938B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は水素燃焼ガスタービ
ンプラント、すなわち水素を燃料とするガスタービンを
用いた発電プラントに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen combustion gas turbine plant, that is, a power plant using a gas turbine using hydrogen as a fuel.

【０００２】[0002]

【従来の技術】水素を燃料とするガスタービンプラント
は、従来の化石燃料を用いたプラントとは異なり、地球
温暖化の原因とされている炭酸ガス（ＣＯ2 ）を排出し
ないため、新しい世代のクリーンエネルギー源として注
目されている。また、水素は燃焼した後に不活性な水蒸
気となるために、水蒸気または他の不活性なガスを作動
流体としたクローズドサイクルで利用すると、高温酸化
による問題を回避することができる。現在の化石燃料を
用いるオープンサイクルガスタービンプラントは、作動
流体に燃料より生じた酸化ガスや、作動流体に相当量残
存する酸素が原因となり高温酸化による高温部品の劣化
が問題となっている。2. Description of the Related Art Unlike a conventional fossil fuel-based plant, a hydrogen-fueled gas turbine plant does not emit carbon dioxide (CO 2 ), which is a cause of global warming. It is attracting attention as a clean energy source. In addition, since hydrogen becomes inert steam after burning, if it is used in a closed cycle using steam or another inert gas as a working fluid, the problem due to high-temperature oxidation can be avoided. At present, open cycle gas turbine plants using fossil fuels have a problem of deterioration of high-temperature components due to high-temperature oxidation due to oxidizing gas generated from fuel in the working fluid and oxygen remaining in the working fluid in a considerable amount.

【０００３】高温酸化は、タービンを構成する部品、特
に作動流体に接する部品の温度が高くなるほど進行が早
くなる。このため、当該部品に対しては冷却を行う必要
があるが、この冷却に使用する冷却媒体が増加するほど
ガスタービンプラントの熱効率は低下することが知られ
ており、現に作動流体の高温化に伴い、少ない冷却媒体
量で冷却を行うための技術開発が盛んに行われてきた。[0003] The high-temperature oxidation progresses faster as the temperature of the components constituting the turbine, especially the components in contact with the working fluid, increases. For this reason, it is necessary to cool the parts concerned, but it is known that as the cooling medium used for this cooling increases, the thermal efficiency of the gas turbine plant decreases. Accordingly, technical development for performing cooling with a small amount of cooling medium has been actively performed.

【０００４】一方、ガスタービンプラントでは、最高温
度を高めるほど熱効率が上昇することが知られており、
前述の冷却技術開発の成果と併せて、この最高温度は近
年加速度的に上昇してきた。しかしながら、冷却に対す
る技術開発にも最近では限界が見られ、最高温度を上昇
させることで得られる熱効率の上昇分が、冷却媒体量の
増加に伴う熱効率の低下に見合わなくなってきており、
最高温度の上昇は頭打ちになろうとしている。On the other hand, in gas turbine plants, it is known that the higher the maximum temperature, the higher the thermal efficiency.
This maximum temperature has been increasing at an accelerating rate in recent years, in combination with the achievement of the above-mentioned cooling technology development. However, technical development for cooling has recently seen limitations, and the increase in thermal efficiency obtained by increasing the maximum temperature has become incompatible with the decrease in thermal efficiency due to the increase in the amount of cooling medium.
The rise in maximum temperature is about to level off.

【０００５】水素を燃料とする発電プラントは、別の意
味でも注目されている。水素は電力があれば、化石燃料
とは異なり、どのような場所でも生産が可能であるとい
う点である。このことは、水力等の潜在的な電力資源が
豊富にもかかわらず、それを必要とする産業および民需
が不足している発展途上国が、水素というエネルギー源
を生産し輸出することにより産業の活性化を図ることが
可能であるということである。[0005] Power plants using hydrogen as fuel have received attention in another sense. Hydrogen, unlike fossil fuels, can be produced anywhere with power. This means that despite the abundance of potential power resources such as hydropower, the industries that require it and developing countries that have a shortage of private demand can produce and export hydrogen as an energy source. Activation is possible.

【０００６】水素燃焼を行うガスタービンにおいて現状
では、水素を製造するコストが化石燃料を製造するコス
トを上回るため、化石燃料を使用するガスタービンプラ
ントよりも高い効率を達成しなければ実用的にならなな
い。At present, the cost of producing hydrogen exceeds the cost of producing fossil fuel in a gas turbine that performs hydrogen combustion. No.

【０００７】高い効率を得るためには、従来のガスター
ビンプラントよりも高い最高温度にしなければならな
い。水蒸気は不活性であるため、これを作動流体とする
場合には高温酸化問題に特に制限されることなく、最高
温度を上げることができる。しかし水蒸気は、従来のガ
スタービンプラントの作動流体である燃焼空気に比べて
比熱が非常に大きいため、冷えにくい特性がある。この
ため、タービンの段落数、特に冷却が必要な段落数が増
加し、システム全体の熱効率が低下し、最高温度を上昇
させた効果を相殺することになる。また、水蒸気を非常
に高温な状態で使用すると、流体通路部で水蒸気腐食が
生じる問題がある。[0007] In order to obtain high efficiency, the maximum temperature must be higher than in conventional gas turbine plants. Since steam is inert, when it is used as a working fluid, the maximum temperature can be raised without being particularly limited to the high-temperature oxidation problem. However, steam has a characteristic that it is hard to cool because it has a very large specific heat as compared with combustion air which is a working fluid of a conventional gas turbine plant. For this reason, the number of stages of the turbine, particularly the number of stages requiring cooling, is increased, the thermal efficiency of the entire system is reduced, and the effect of increasing the maximum temperature is offset. Further, when steam is used in a very high temperature state, there is a problem that steam corrosion occurs in the fluid passage portion.

【０００８】温度を上げる別の手段として、作動流体の
大半を不活性ガスにして、そこに酸素と水素とを燃料と
して投入し、反応により生じる水蒸気または、水を作動
流体に加える方法がある。この場合、燃焼ガスと同等の
比熱を有するアルゴンや窒素等の不活性ガスを用いるこ
とにより、従来と同等のタービンの冷却段落数とするこ
とができ、この場合には水蒸気のみを用いた場合と異な
り効率が下がらない。また、水蒸気の割合も減少するた
め、水蒸気腐食による通路部品の劣化もある程度解決で
きる。しかし、不活性ガスを用いる場合、システムは基
本的にクローズドサイクルとなるので、循環する作動流
体の全てを復水器に通すことになり、放出熱量が大きく
なるため効率が上がらない。As another means for raising the temperature, there is a method in which most of the working fluid is made into an inert gas, oxygen and hydrogen are introduced as fuel therein, and steam or water generated by the reaction is added to the working fluid. In this case, by using an inert gas such as argon or nitrogen having a specific heat equivalent to that of the combustion gas, the number of turbine cooling stages can be reduced to the same level as in the conventional case. Unlikely, efficiency does not decrease. Further, since the ratio of water vapor is also reduced, deterioration of the passage components due to water vapor corrosion can be solved to some extent. However, when an inert gas is used, the system is basically a closed cycle, so that all of the circulating working fluid passes through the condenser, and the amount of heat released increases, so that the efficiency does not increase.

【０００９】ここで、以上の問題を解決するガスタービ
ン発電プラントの従来技術の一例を図７によって説明す
る。Here, an example of the prior art of a gas turbine power plant that solves the above problem will be described with reference to FIG.

【００１０】この図７に示されるプラトシステムは、大
きく分けて２つの部分からなる。一つは不活性ガスを作
動流体とするブレイトンサイクルの部分であり、他は水
蒸気または水を作動流体とするランキンサイクルの部分
である。The plateau system shown in FIG. 7 is roughly divided into two parts. One is a part of the Brayton cycle using an inert gas as a working fluid, and the other is a part of a Rankine cycle using steam or water as a working fluid.

【００１１】ブレイトンサイクルは、圧縮機１、高温熱
交換器５、背圧タービン２および低温熱交換器６から構
成される。まず、圧縮機１で圧縮された高温高圧の不活
性ガスは高温熱交換器５に導かれ、水素と酸素からなる
燃料１１の燃焼による高熱ガスと熱交換されて、更に高
温にされる。この非常に高温高圧な不活性ガスは、背圧
タービン２に導かれ、膨張して高温低圧の不活性ガスに
なる一方、出力軸１２を介して圧縮機１を駆動するとと
もに、発電機７を駆動して電力を発生させる。背圧ター
ビン２から出た高温低圧の不活性ガスは低温熱交換器６
を経て冷却され、低温低圧の不活性ガスとなり再び圧縮
機１に導かれる。The Brayton cycle comprises a compressor 1, a high-temperature heat exchanger 5, a back-pressure turbine 2, and a low-temperature heat exchanger 6. First, the high-temperature and high-pressure inert gas compressed by the compressor 1 is guided to the high-temperature heat exchanger 5, where it undergoes heat exchange with the high-temperature gas resulting from combustion of the fuel 11 composed of hydrogen and oxygen, and is further heated. This very high temperature and high pressure inert gas is guided to the back pressure turbine 2 and expands into a high temperature and low pressure inert gas, while driving the compressor 1 via the output shaft 12 and causing the generator 7 to Drive to generate power. The high-temperature low-pressure inert gas from the back-pressure turbine 2 is supplied to the low-temperature heat exchanger 6
, And is turned into a low-temperature and low-pressure inert gas, which is guided again to the compressor 1.

【００１２】ランキンサイクルは、高温熱交換器５、高
圧タービン４、低温熱交換器６、復水タービン３、復水
器８および復水ポンプ９からなる。高温熱交換器５には
水素と酸素からなる燃料１１が投入されて燃焼が行わ
れ、非常に高温の蒸気が発生する。この非常に高温高圧
な水蒸気は、高圧タービン４に導かれて膨張し、低温低
圧の水蒸気になる。そして、この低温低圧の水蒸気は低
温熱交換器６でブレイトンサイクル側から加熱されて高
温低圧の水蒸気となった後に、復水タービン３に導かれ
て膨張し、低温で非常に低圧の水蒸気となる。この低温
で非常に低圧の水蒸気は、復水器８に導かれて水に戻さ
れ、復水ポンプ９により移送される。この水は一部を排
水１０として系外に排出される。また、背圧タービン２
と高圧タービン４、復水タービン３からの出力は、出力
軸１２により発電機７を駆動して電力を発生させる。The Rankine cycle comprises a high-temperature heat exchanger 5, a high-pressure turbine 4, a low-temperature heat exchanger 6, a condenser turbine 3, a condenser 8, and a condenser pump 9. The fuel 11 composed of hydrogen and oxygen is charged into the high-temperature heat exchanger 5 to perform combustion, and extremely high-temperature steam is generated. This very high-temperature and high-pressure steam is guided to the high-pressure turbine 4 and expands to become low-temperature and low-pressure steam. The low-temperature and low-pressure steam is heated from the Brayton cycle side in the low-temperature heat exchanger 6 to become high-temperature and low-pressure steam, and then guided to the condensing turbine 3 and expanded to become low-temperature and very low-pressure steam. . The low-temperature and very low-pressure steam is guided to the condenser 8 and returned to the water, and is transferred by the condenser pump 9. This water is partly discharged as waste water 10 to the outside of the system. Also, back pressure turbine 2
The output from the high-pressure turbine 4 and the condensing turbine 3 drives the generator 7 by the output shaft 12 to generate electric power.

【００１３】このシステムでは、高温高圧ブレイトンサ
イクル部分の作動流体を不活性ガスとしており、冷却段
落数の増加を制限し、効率の低下を防ぐことができる。
また、最高温度が不活性ガスのブレイトンサイクル側に
あるため、水蒸気腐食の問題も解決される。復水器８を
通る作動流体はランキンサイクル側の水蒸気に限られ、
排熱熱量の増加を抑えられる。In this system, the working fluid in the high-temperature and high-pressure Brayton cycle is an inert gas, so that an increase in the number of cooling stages can be limited and a decrease in efficiency can be prevented.
Further, since the maximum temperature is on the Brayton cycle side of the inert gas, the problem of steam corrosion is also solved. The working fluid passing through the condenser 8 is limited to steam on the Rankine cycle side,
It is possible to suppress an increase in the amount of exhaust heat.

【００１４】しかし、このシステムにおいては、不活性
ガスを使用するブレイトンサイクルと水蒸気を使用する
ランキンサイクルとの間で熱の授受を行う高温熱交換器
５の条件が厳しくなる問題がある。つまり、ランキンサ
イクル側では、高温熱交換器５の下流に高圧タービン４
および背圧タービン２が配設されているため、高温熱交
換器５内が非常に高圧となってブレイトンサイクル側と
の圧力差が非常に大きくなり、熱交換器の成立が技術的
に困難になる。However, in this system, there is a problem that the conditions of the high-temperature heat exchanger 5 for exchanging heat between the Brayton cycle using an inert gas and the Rankine cycle using steam are strict. That is, on the Rankine cycle side, the high-pressure turbine 4 is located downstream of the high-temperature heat exchanger 5.
And the back pressure turbine 2, the pressure inside the high-temperature heat exchanger 5 becomes very high, and the pressure difference with the Brayton cycle side becomes very large, making it difficult to establish the heat exchanger technically. Become.

【００１５】[0015]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、不活性
ガスによるブレイトンサイクルと水蒸気によるランキン
サイクルとを併用した従来の水素燃焼ガスタービンプラ
ントにおいては、高温熱交換器における作動流体間の圧
力差が大きく、熱交換が技術的に困難になる。As described above, in the conventional hydrogen-fired gas turbine plant using both the Brayton cycle with inert gas and the Rankine cycle with steam, the pressure difference between the working fluids in the high-temperature heat exchanger. And heat exchange becomes technically difficult.

【００１６】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、不活性ガスによるブレイトンサイクルと水蒸気によ
るランキンサイクルとを併用しつつ、高温熱交換器での
作動流体間の圧力差を抑制して高温熱交換を技術的に可
能とし、あわせて熱効率および出力の上昇を図ることに
ある。The problem to be solved by the present invention is to reduce the pressure difference between working fluids in a high-temperature heat exchanger while using a Brayton cycle using an inert gas and a Rankine cycle using steam in combination. The purpose is to make the replacement technically possible and to increase the thermal efficiency and output.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、不活性ガスを作動流体とする
ブレイトンサイクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼
によって発生する水蒸気を作動流体とするランキンサイ
クルとを複合したシステム構成を有する水素燃焼ガスタ
ービンプラントにおいて、前記燃料の燃焼ガスと不活性
ガスとを熱交換させる高温熱交換器を設け、ブレイトン
サイクル側では圧縮機、前記高温熱交換器、背圧タービ
ン、低温熱交換器を不活性ガス配管によって順に接続し
たクローズドサイクルを形成する一方、ランキンサイク
ル側では前記高温熱交換器、復水タービン、復水器およ
び復水ポンプを蒸気配管によって順に接続したオープン
サイクルと、前記復水ポンプの下流側から分岐した分岐
管を介して加圧ポンプ、前記低温熱交換器、高圧タービ
ン、前記高温熱交換器および前記復水タービンを順に接
続したクローズドサイクルとを形成したことを特徴とす
る水素燃焼ガスタービンプラントにある。In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is directed to a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a steam generated by burning a fuel composed of hydrogen and oxygen. In a hydrogen combustion gas turbine plant having a system configuration combining a Rankine cycle as a working fluid, a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas of the fuel and the inert gas is provided, and a compressor on the Brayton cycle side, A high-temperature heat exchanger, a back-pressure turbine, and a low-temperature heat exchanger are sequentially connected by an inert gas pipe to form a closed cycle, while the Rankine cycle side includes the high-temperature heat exchanger, the condensing turbine, the condenser, and the condensing pump. And a pressurized pump via a branch pipe branched from the downstream side of the condensate pump. Flop, said cold heat exchanger, in a high-pressure turbine, hydrogen combustion gas turbine plant, characterized in that the high-temperature heat exchanger and the condensing turbine to form a closed cycle connected sequentially.

【００１８】請求項２の発明は、不活性ガスを作動流体
とするブレイトンサイクルと、水素と酸素からなる燃料
の燃焼によって発生する水蒸気を作動流体とするランキ
ンサイクルとを複合したシステム構成を有する水素燃焼
ガスタービンプラントにおいて、前記燃料を燃焼させて
ランキンサイクルに燃焼ガスを供給するするための燃焼
器と、前記燃料の燃焼ガスと不活性ガスとを熱交換させ
る高温熱交換器とを別に設け、ブレイトンサイクル側で
は圧縮機、前記高温熱交換器、背圧タービン、低温熱交
換器を不活性ガス配管によって順に接続したクローズド
サイクルを形成する一方、ランキンサイクル側では前記
燃焼器、高圧タービン、低温熱交換器、復水タービン、
復水器および復水ポンプを蒸気配管によって順に接続し
たオープンサイクルと、前記復水ポンプの下流側から分
岐した分岐管を介して加圧ポンプ、前記燃焼器、前記高
圧タービン、前記低温熱交換器、前記復水タービン、前
記復水器、前記復水ポンプを順に接続したクローズドサ
イクルとを形成し、かつ前記高温熱交換器から燃焼ガス
である蒸気を前記復水タービンの入口配管に供給する蒸
気供給配管を設けたことを特徴とする水素燃焼ガスター
ビンプラントにある。According to a second aspect of the present invention, there is provided a hydrogen having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using a steam generated by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen as a working fluid. In a combustion gas turbine plant, a combustor for burning the fuel and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas and the inert gas of the fuel are provided separately. On the Brayton cycle side, a compressor, the high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are sequentially connected by an inert gas pipe to form a closed cycle. On the Rankine cycle side, the combustor, the high-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are formed. Exchangers, condensate turbines,
An open cycle in which a condenser and a condensate pump are connected in order by a steam pipe, and a pressure pump, the combustor, the high-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger via a branch pipe branched from a downstream side of the condensate pump. Forming a closed cycle in which the condensing turbine, the condenser, and the condensing pump are sequentially connected, and supplying steam as combustion gas from the high-temperature heat exchanger to an inlet pipe of the condensing turbine. A hydrogen-combustion gas turbine plant comprising a supply pipe.

【００１９】請求項３の発明は、不活性ガスを作動流体
とするブレイトンサイクルと、水素と酸素からなる燃料
の燃焼によって発生する水蒸気を作動流体とするランキ
ンサイクルとを複合したシステム構成を有する水素燃焼
ガスタービンプラントにおいて、前記燃料を燃焼させて
ランキンサイクルに燃焼ガスを供給するするための燃焼
器と、前記燃料の燃焼ガスと不活性ガスとを熱交換させ
る高温熱交換器とを別に設け、ブレイトンサイクル側で
は圧縮機、前記高温熱交換器、背圧タービン、低温熱交
換器を不活性ガス配管によって順に接続したクローズド
サイクルを形成する一方、ランキンサイクル側では前記
燃焼器、高圧タービン、低温熱交換器、復水タービン、
復水器および復水ポンプを蒸気配管によって順に接続し
たオープンサイクルと、前記復水ポンプの下流側から分
岐した分岐管を介して加圧ポンプ、前記燃焼器、前記高
圧タービン、前記低温熱交換器、前記復水タービン、前
記復水器、前記復水ポンプを順に接続したクローズドサ
イクルを形成したことを特徴とする水素燃焼ガスタービ
ンプラントにある。According to a third aspect of the present invention, there is provided hydrogen having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen are combined. In a combustion gas turbine plant, a combustor for burning the fuel and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas and the inert gas of the fuel are provided separately. On the Brayton cycle side, a compressor, the high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are sequentially connected by an inert gas pipe to form a closed cycle. On the Rankine cycle side, the combustor, the high-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are formed. Exchangers, condensate turbines,
An open cycle in which a condenser and a condensate pump are connected in order by a steam pipe, and a pressure pump, the combustor, the high-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger via a branch pipe branched from a downstream side of the condensate pump. , A closed cycle in which the condensate turbine, the condensate, and the condensate pump are connected in this order.

【００２０】請求項４の発明は、不活性ガスを作動流体
とするブレイトンサイクルと、水素と酸素からなる燃料
の燃焼によって発生する水蒸気を作動流体とするランキ
ンサイクルとを複合したシステム構成を有する水素燃焼
ガスタービンプラントにおいて、前記燃料を燃焼させて
ランキンサイクルに燃焼ガスを供給するするための燃焼
器と、前記燃料の燃焼ガスと不活性ガスとを熱交換させ
る高温熱交換器とを別に設け、ブレイトンサイクル側で
は圧縮機、前記高温熱交換器、背圧タービン、低温熱交
換器を不活性ガス配管によって順に接続したクローズド
サイクルを形成する一方、ランキンサイクル側では前記
燃焼器、高圧タービン、低温熱交換器、復水タービン、
復水器および復水ポンプを蒸気配管によって順に接続し
たオープンサイクルと、前記復水ポンプの下流側から分
岐した分岐管を介して加圧ポンプ、前記燃焼器、前記高
圧タービン、前記低温熱交換器、前記復水タービン、前
記復水器、前記復水ポンプを順に接続したクローズドサ
イクルとを形成し、かつ前記高温熱交換器から燃焼ガス
である蒸気を前記復水タービンに前記燃焼器からの蒸気
供給配管と異なる位置に供給する蒸気供給配管を設けた
ことを特徴とする水素燃焼ガスタービンプラントにあ
る。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided hydrogen having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen as a working fluid. In a combustion gas turbine plant, a combustor for burning the fuel and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas and the inert gas of the fuel are provided separately. On the Brayton cycle side, a compressor, the high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are sequentially connected by an inert gas pipe to form a closed cycle. On the Rankine cycle side, the combustor, the high-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are formed. Exchangers, condensate turbines,
An open cycle in which a condenser and a condensate pump are connected in order by a steam pipe, and a pressure pump, the combustor, the high-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger via a branch pipe branched from a downstream side of the condensate pump. Forming a closed cycle in which the condensing turbine, the condenser, and the condensing pump are sequentially connected, and supplying steam, which is a combustion gas, from the high-temperature heat exchanger to the condensing turbine to the condensing turbine. A hydrogen combustion gas turbine plant is provided with a steam supply pipe for supplying a position different from the supply pipe.

【００２１】請求項５の発明は、不活性ガスを作動流体
とするブレイトンサイクルと、水素と酸素からなる燃料
の燃焼によって発生する水蒸気を作動流体とするランキ
ンサイクルとを複合したシステム構成を有する水素燃焼
ガスタービンプラントにおいて、前記燃料を燃焼させて
ランキンサイクルに燃焼ガスを供給するするための燃焼
器と、前記燃料の燃焼ガスと不活性ガスとを熱交換させ
る高温熱交換器とを別に設け、ブレイトンサイクル側で
は圧縮機、前記高温熱交換器、背圧タービン、低温熱交
換器を不活性ガス配管によって順に接続したクローズド
サイクルを形成する一方、ランキンサイクル側では前記
燃焼器、高圧タービン、低温熱交換器、復水タービン、
復水器および復水ポンプを蒸気配管によって順に接続し
たオープンサイクルと、前記復水ポンプの下流側から分
岐した分岐管を介して加圧ポンプ、前記燃焼器、前記高
圧タービン、前記低温熱交換器、前記復水タービン、前
記復水器、前記復水ポンプを順に接続したクローズドサ
イクルとを形成し、かつ前記高温熱交換器から燃焼ガス
である蒸気を前記復水タービンの入口配管に供給する蒸
気供給配管を設け、さらにブレイトンサイクル側の前記
低温熱交換器から前記圧縮器に還流する作動流体をラン
キンサイクル側の前記加圧ポンプから前記燃焼器に供給
される加圧水で冷却する冷却器を設けたことを特徴とす
る水素燃焼ガスタービンプラントにある。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a hydrogen having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen. In a combustion gas turbine plant, a combustor for burning the fuel and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas and the inert gas of the fuel are provided separately. On the Brayton cycle side, a compressor, the high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are sequentially connected by an inert gas pipe to form a closed cycle. On the Rankine cycle side, the combustor, the high-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are formed. Exchangers, condensate turbines,
An open cycle in which a condenser and a condensate pump are connected in order by a steam pipe, and a pressure pump, the combustor, the high-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger via a branch pipe branched from a downstream side of the condensate pump. Forming a closed cycle in which the condensing turbine, the condenser, and the condensing pump are sequentially connected, and supplying steam as combustion gas from the high-temperature heat exchanger to an inlet pipe of the condensing turbine. A supply pipe was provided, and a cooler for cooling a working fluid flowing from the low-temperature heat exchanger on the Brayton cycle side to the compressor with pressurized water supplied to the combustor from the pressurizing pump on the Rankine cycle side was provided. A hydrogen combustion gas turbine plant characterized by the above.

【００２２】請求項６の発明は、不活性ガスを作動流体
とするブレイトンサイクルと、水素と酸素からなる燃料
の燃焼によって発生する水蒸気を作動流体とするランキ
ンサイクルとを複合したシステム構成を有する水素燃焼
ガスタービンプラントにおいて、前記燃料を燃焼させて
ランキンサイクルに燃焼ガスを供給するするための燃焼
器と、前記燃料の燃焼ガスと不活性ガスとを熱交換させ
る高温熱交換器とを別に設け、ブレイトンサイクル側で
は圧縮機、前記高温熱交換器、背圧タービン、低温熱交
換器を不活性ガス配管によって順に接続したクローズド
サイクルを形成する一方、ランキンサイクル側では前記
燃焼器、高圧タービン、低温熱交換器、復水タービン、
復水器および復水ポンプを蒸気配管によって順に接続し
たオープンサイクルと、前記復水ポンプの下流側から分
岐した分岐管を介して加圧ポンプ、前記燃焼器、前記高
圧タービン、前記低温熱交換器、前記復水タービン、前
記復水器、前記復水ポンプを順に接続したクローズドサ
イクルとを形成し、かつ前記高温熱交換器から燃焼ガス
である蒸気を前記復水タービンの入口配管に供給する蒸
気供給配管を設け、さらにブレイトンサイクル側の出力
軸とランキンサイクル側の出力軸とを別にしてその各軸
に各別に発電機を接続したことを特徴とする水素燃焼ガ
スタービンプラントにある。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided hydrogen having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam produced as a working fluid by the combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen. In a combustion gas turbine plant, a combustor for burning the fuel and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas and the inert gas of the fuel are provided separately. On the Brayton cycle side, a compressor, the high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are sequentially connected by an inert gas pipe to form a closed cycle. On the Rankine cycle side, the combustor, the high-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are formed. Exchangers, condensate turbines,
An open cycle in which a condenser and a condensate pump are connected in order by a steam pipe, and a pressure pump, the combustor, the high-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger via a branch pipe branched from a downstream side of the condensate pump. Forming a closed cycle in which the condensing turbine, the condenser, and the condensing pump are sequentially connected, and supplying steam as combustion gas from the high-temperature heat exchanger to an inlet pipe of the condensing turbine. The hydrogen combustion gas turbine plant is characterized in that a supply pipe is provided, and a generator is connected to each of the shafts separately from an output shaft on the Brayton cycle side and an output shaft on the Rankine cycle side.

【００２３】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水素燃焼ガス
タービンプラントについて、第１〜第６の実施の形態を
図１〜図６を参照して説明する。なお、従来の技術と同
一の構成部分には図７と同一符号を付して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, first to sixth embodiments of a hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the same components as in the related art will be described with the same reference numerals as in FIG.

【００２４】第１実施形態（図１） 図１は本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの第
１実施形態を示す系統図である。 First Embodiment (FIG. 1) FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of a hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【００２５】この実施形態の水素燃焼ガスタービンプラ
ントは、不活性ガスを作動流体とするブレイトンサイク
ルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発生する
水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複合した
システム構成を有し、燃料の燃焼ガスと不活性ガスとを
熱交換させる高温熱交換器５が１基設けられている。そ
して、ブレイトンサイクル側では、圧縮機１、高温熱交
換器５、背圧タービン２、低温熱交換器６が不活性ガス
配管２１によって順に接続されてクローズドサイクルが
形成されている。The hydrogen combustion gas turbine plant of this embodiment is a system in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen are combined. One high-temperature heat exchanger 5 having a configuration and exchanging heat between a combustion gas of a fuel and an inert gas is provided. On the Brayton cycle side, the compressor 1, the high-temperature heat exchanger 5, the back-pressure turbine 2, and the low-temperature heat exchanger 6 are connected in order by an inert gas pipe 21 to form a closed cycle.

【００２６】一方、ランキンサイクル側では、高温熱交
換器５、低圧の復水タービン３、復水器８および復水ポ
ンプ９が蒸気配管２２によって順に接続されて復水を排
水１０として排出するオープンサイクルが形成されると
ともに、復水ポンプ９の下流側から分岐した分岐管２３
を介して加圧ポンプ１３、低温熱交換器６、高圧タービ
ン４、高温熱交換器５および復水タービン３が順に接続
されてクローズドサイクルが形成されている。On the other hand, on the Rankine cycle side, the high-temperature heat exchanger 5, the low-pressure condensing turbine 3, the condenser 8 and the condensing pump 9 are connected in order by a steam pipe 22 to open the condensed water as drain water 10. A cycle is formed, and a branch pipe 23 branched from the downstream side of the condensate pump 9.
, A pressurized pump 13, a low-temperature heat exchanger 6, a high-pressure turbine 4, a high-temperature heat exchanger 5, and a condensate turbine 3 are sequentially connected to form a closed cycle.

【００２７】このような構成において、ブレイトンサイ
クル側では、圧縮器１で圧縮された高温高圧の不活性ガ
スが高温熱交換器５に導かれて加熱され、非常に高温で
高圧の不活性ガスとなる。この非常に高温で高圧の不活
性ガスが背圧タービン２に導かれて膨脹し、高温低圧の
不活性ガスとなる一方、出力軸１２を介して圧縮機１を
駆動するとともに、発電機７を駆動して電力を発生させ
る。背圧タービン２から出た高温低圧の不活性ガスは低
温熱交換器６に導かれ、冷却されて低温低圧の不活性ガ
スとなり、再び圧縮機１に導かれる。In such a configuration, on the Brayton cycle side, the high-temperature and high-pressure inert gas compressed by the compressor 1 is guided to the high-temperature heat exchanger 5 and heated, and is converted into a very high-temperature and high-pressure inert gas. Become. The very high-temperature and high-pressure inert gas is guided to the back-pressure turbine 2 and expands to become a high-temperature and low-pressure inert gas, while driving the compressor 1 via the output shaft 12 and turning on the generator 7. Drive to generate power. The high-temperature and low-pressure inert gas from the back-pressure turbine 2 is guided to the low-temperature heat exchanger 6, is cooled to become a low-temperature and low-pressure inert gas, and is again guided to the compressor 1.

【００２８】ランキンサイクル側では、燃料１１として
供給される水素（Ｈ2 ）と酸素（Ｏ2 ）とが高圧状態で
高温熱交換器５に供給されて燃焼され、ブレイトンサイ
クル側に熱を供給し、高温高圧の水蒸気となる。この水
蒸気は復水タービン３で膨脹し、低温で低圧の水蒸気と
なる。この水蒸気は復水器８に導かれて冷却され、水と
なる。燃料１１と等量の水が復水ポンプ９により排水１
０として系外に放出され、系内の作動流体量が一定に保
たれる。On the Rankine cycle side, hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) supplied as fuel 11 are supplied to the high-temperature heat exchanger 5 under high pressure and burned, and heat is supplied to the Brayton cycle side. Into high-temperature, high-pressure steam. This steam expands in the condensing turbine 3 and becomes low-temperature, low-pressure steam. This water vapor is guided to the condenser 8 and cooled to become water. The same amount of water as the fuel 11 is drained 1 by the condensing pump 9
It is released outside the system as 0, and the amount of working fluid in the system is kept constant.

【００２９】残りの水は、加圧ポンプ１３を経由して低
温熱交換器６に導かれ、ここでブレイトンサイクル側か
ら加熱され、高温高圧の水蒸気となる。この水蒸気が高
圧タービン４に導かれて膨脹し、高温低圧の水蒸気とな
り、再び高温熱交換器５に導かれる。The remaining water is guided to the low-temperature heat exchanger 6 via the pressurizing pump 13, where it is heated from the Brayton cycle side to become high-temperature, high-pressure steam. This steam is guided to the high-pressure turbine 4 to expand, becomes high-temperature low-pressure steam, and is again guided to the high-temperature heat exchanger 5.

【００３０】このような第１実施形態の水素燃焼ガスタ
ービンプラントによると、水蒸気を作動流体とするラン
キンサイクル側において、復水タービン３を高温熱交換
器５の直後に配置することで、高温熱交換器５において
ランキンサイクル側の圧力が抑制され、作動流体間の圧
力差が大きくなることがない。According to the hydrogen combustion gas turbine plant of the first embodiment, the condensing turbine 3 is disposed immediately after the high-temperature heat exchanger 5 on the Rankine cycle side using steam as a working fluid, so that the high-temperature heat In the exchanger 5, the pressure on the Rankine cycle side is suppressed, and the pressure difference between the working fluids does not increase.

【００３１】このことにより、水蒸気および不活性ガス
サイクル分離併用型の水素燃焼ガスタービンプラントに
おいて、高温熱交換器５の厳しい条件が緩和されて、プ
ラントがより容易に成立できるようになる。なお、最高
温度で運転される背圧タービン２の作動流体が不活性ガ
スであることから、従来のプラント以上に冷却段落を増
加する必要はなく、また復水器８の放出熱量を水蒸気の
作動流体部分に限定できることでプラント熱効率を従来
のプラント同様に維持することができる。As a result, in the hydrogen-fired gas turbine plant of the combined use of steam and inert gas cycle, severe conditions of the high-temperature heat exchanger 5 are relaxed, and the plant can be more easily established. Since the working fluid of the back pressure turbine 2 operated at the highest temperature is an inert gas, it is not necessary to increase the number of cooling stages as compared with a conventional plant, and the amount of heat released from the condenser 8 is reduced by the operation of steam. By being limited to the fluid part, the plant thermal efficiency can be maintained as in the conventional plant.

【００３２】第２実施形態（図２） 図２は本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの第
２実施形態を示す系統図である。 Second Embodiment (FIG. 2) FIG. 2 is a system diagram showing a second embodiment of the hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【００３３】この実施形態による水素燃焼ガスタービン
プラントも、不活性ガスを作動流体とするブレイトンサ
イクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発生
する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複合
したシステム構成を有する。The hydrogen combustion gas turbine plant according to this embodiment is also a system in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen. Having a configuration.

【００３４】但し、このプラントでは、燃料１１を燃焼
させてランキンサイクルに燃焼ガスを供給するための燃
焼器１４と、燃料１１の燃焼ガスと不活性ガスとを熱交
換させる高温熱交換器５とが別に設けられている。However, in this plant, a combustor 14 for burning the fuel 11 and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger 5 for exchanging heat between the combustion gas of the fuel 11 and the inert gas are provided. Is provided separately.

【００３５】そして、ブレイトンサイクル側では圧縮機
１、高温熱交換器５、背圧タービン２、低温熱交換器６
が不活性ガス配管２１によって順に接続されて、クロー
ズドサイクルが形成されている。On the Brayton cycle side, the compressor 1, the high-temperature heat exchanger 5, the back pressure turbine 2, the low-temperature heat exchanger 6
Are sequentially connected by an inert gas pipe 21 to form a closed cycle.

【００３６】一方、ランキンサイクル側では燃焼器１
４、高圧タービン４、低温熱交換器６、復水タービン
３、復水器８および復水ポンプ９が蒸気配管２２によっ
て順に接続されたオープンサイクルと、復水ポンプ９の
下流側から分岐した分岐管２３を介して加圧ポンプ１
３、燃焼器１４、高圧タービン４、低温熱交換器６、復
水タービン３、復水器８、復水ポンプ９を順に接続した
クローズドサイクルとが形成されている。On the other hand, on the Rankine cycle side, the combustor 1
4, an open cycle in which the high-pressure turbine 4, the low-temperature heat exchanger 6, the condensing turbine 3, the condenser 8, and the condensing pump 9 are sequentially connected by a steam pipe 22, and a branch branched from the downstream side of the condensing pump 9. Pressurizing pump 1 via pipe 23
3, a closed cycle in which a combustor 14, a high-pressure turbine 4, a low-temperature heat exchanger 6, a condenser turbine 3, a condenser 8, and a condenser pump 9 are connected in this order.

【００３７】また、高温熱交換器５から燃焼ガスである
蒸気を復水タービン３の入口配管２４に供給する蒸気供
給配管２５が設けられている。Further, a steam supply pipe 25 for supplying steam as a combustion gas from the high-temperature heat exchanger 5 to an inlet pipe 24 of the condensing turbine 3 is provided.

【００３８】このような構成において、ブレイトンサイ
クル側では、圧縮器１で圧縮された高温高圧の不活性ガ
スが高温熱交換器５に導かれて加熱され、非常に高温で
高圧の不活性ガスとなる。この非常に高温で高圧の不活
性ガスが背圧タービン２に導かれて膨脹し、高温低圧の
不活性ガスとなる一方、出力軸１２を介して圧縮機１を
駆動するとともに、発電機７を駆動して電力を発生させ
る。背圧タービン２から出た高温低圧の不活性ガスは低
温熱交換器６に導かれ、冷却されて低温低圧の不活性ガ
スとなり、再び圧縮機１に導かれる。In such a configuration, on the Brayton cycle side, the high-temperature and high-pressure inert gas compressed by the compressor 1 is guided to the high-temperature heat exchanger 5 where it is heated, and is converted into a very high-temperature and high-pressure inert gas. Become. The very high-temperature and high-pressure inert gas is guided to the back-pressure turbine 2 and expands to become a high-temperature and low-pressure inert gas, while driving the compressor 1 via the output shaft 12 and turning on the generator 7. Drive to generate power. The high-temperature and low-pressure inert gas from the back-pressure turbine 2 is guided to the low-temperature heat exchanger 6, is cooled to become a low-temperature and low-pressure inert gas, and is again guided to the compressor 1.

【００３９】ランキンサイクル側では、燃料１１として
供給される水素（Ｈ2 ）と酸素（Ｏ2 ）とが、高圧状態
で高温熱交換器５および燃焼器１４に供給されて燃焼さ
れ、高温高圧の水蒸気となる。高温熱交換器５ではブレ
イトンサイクル側に熱を供給する。On the Rankine cycle side, hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) supplied as fuel 11 are supplied under high pressure to the high-temperature heat exchanger 5 and the combustor 14 where they are burned, and are burned. Turns into steam. The high-temperature heat exchanger 5 supplies heat to the Brayton cycle side.

【００４０】燃焼器１４で発生した水蒸気は高圧タービ
ン４に導かれて膨脹し、低温で低圧の水蒸気となる。こ
の水蒸気は低温熱交換器６に導かれ、ここでブレイトン
サイクル側から再熱され、高温高圧の水蒸気となる。こ
の再熱された水蒸気が、復水タービン３の入口配管２４
で、高温熱交換器５から供給される水蒸気と合流し、復
水タービン３に導かれて膨脹し、低温低圧の水蒸気とな
る。この水蒸気は復水器８に導かれて冷却され、水とな
る。燃料１１と等量の水が復水ポンプ９により排水１０
として系外に放出され、系内の作動流体量が一定に保た
れる。The steam generated in the combustor 14 is guided to the high-pressure turbine 4 and expands to become low-temperature low-pressure steam. This steam is led to the low-temperature heat exchanger 6, where it is reheated from the Brayton cycle side to become high-temperature, high-pressure steam. The reheated steam is supplied to the inlet pipe 24 of the condensing turbine 3.
Then, the steam merges with the steam supplied from the high-temperature heat exchanger 5 and is guided to the condensing turbine 3 to expand into low-temperature and low-pressure steam. This water vapor is guided to the condenser 8 and cooled to become water. The same amount of water as the fuel 11 is drained 10 by the condensing pump 9.
And the amount of working fluid in the system is kept constant.

【００４１】残りの水は、加圧ポンプ１３を経由して燃
焼器１４に導かれる。ここで燃料１１の燃焼熱によって
加熱されて高温高圧の水蒸気となり、燃焼により新たに
発生した水蒸気とともに高圧タービン４に導かれて膨脹
し、以後は前記と同様に作用する。The remaining water is led to a combustor 14 via a pressure pump 13. Here, the fuel 11 is heated by the heat of combustion of the fuel 11 to become high-temperature and high-pressure steam, which is guided to the high-pressure turbine 4 together with the steam newly generated by the combustion and expands, and thereafter operates in the same manner as described above.

【００４２】このような第２実施形態の水素燃焼ガスタ
ービンプラントによっても、水蒸気を作動流体とするラ
ンキンサイクル側において、復水タービン３を高温熱交
換器５の直後に配置することで、高温熱交換器５におい
てランキンサイクル側の圧力が抑制され、作動流体間の
圧力差が大きくなることがない。Also in the hydrogen combustion gas turbine plant of the second embodiment, the condensing turbine 3 is disposed immediately after the high-temperature heat exchanger 5 on the Rankine cycle side using steam as the working fluid, so that the high-temperature heat In the exchanger 5, the pressure on the Rankine cycle side is suppressed, and the pressure difference between the working fluids does not increase.

【００４３】なお、前記の第１実施形態ではランキンサ
イクル側のタービンを通る作動流体の流量をそれぞれ自
由に設定することができないのに対し、この第２実施形
態では高圧タービン４および復水タービン３の温度と圧
力条件を個別に設定することができ、しかもランキンサ
イクル側およびブレイトンサイクル側の作動流体の流量
および流量比を自由に調節することも可能である。した
がって、本実施形態によればプラント全体の出力を向上
させることができるとともに、熱効率上最適なプラント
を選定することができるようになる。In the first embodiment, the flow rate of the working fluid passing through the Rankine cycle side turbine cannot be freely set, whereas in the second embodiment, the high pressure turbine 4 and the condensing turbine 3 Temperature and pressure conditions can be individually set, and the flow rates and flow ratios of the working fluids on the Rankine cycle side and Brayton cycle side can be freely adjusted. Therefore, according to the present embodiment, the output of the entire plant can be improved, and an optimum plant can be selected in terms of thermal efficiency.

【００４４】第３実施形態（図３） 図３は本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの第
３実施形態を示す系統図である。 Third Embodiment (FIG. 3) FIG. 3 is a system diagram showing a third embodiment of the hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【００４５】この実施形態による水素燃焼ガスタービン
プラントも、不活性ガスを作動流体とするブレイトンサ
イクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発生
する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複合
したシステム構成を有する。The hydrogen combustion gas turbine plant according to this embodiment also has a system in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen. Having a configuration.

【００４６】そして、このプラントにおいても、燃料１
１を燃焼させてランキンサイクルに燃焼ガスを供給する
ための燃焼器１４と、燃料１１の燃焼ガスと不活性ガス
とを熱交換させる高温熱交換器５とが別に設けられてい
る。In this plant, fuel 1
A combustor 14 for burning combustion gas 1 and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger 5 for exchanging heat between the combustion gas of the fuel 11 and the inert gas are separately provided.

【００４７】ブレイトンサイクル側では圧縮機１、高温
熱交換器５、背圧タービン２、低温熱交換器６が不活性
ガス配管２１によって順に接続されて、クローズドサイ
クルが形成されている。On the Brayton cycle side, the compressor 1, the high-temperature heat exchanger 5, the back-pressure turbine 2, and the low-temperature heat exchanger 6 are connected in order by an inert gas pipe 21 to form a closed cycle.

【００４８】また、ランキンサイクル側では燃焼器１
４、高圧タービン４、低温熱交換器６、高温熱交換器
５、復水タービン３、復水器８および復水ポンプ９が蒸
気配管２２によって順に接続されたオープンサイクル
と、復水ポンプ９の下流側から分岐した分岐管２３を介
して加圧ポンプ１３、燃焼器１４、高圧タービン４、低
温熱交換器６、高温熱交換器５、復水タービン３、復水
器８、復水ポンプ９を順に接続したクローズドサイクル
とが形成されている。また、高温熱交換器５から燃焼ガ
スである蒸気を復水タービン３に供給する蒸気供給配管
２６が設けられている。On the Rankine cycle side, the combustor 1
4, an open cycle in which a high-pressure turbine 4, a low-temperature heat exchanger 6, a high-temperature heat exchanger 5, a condensing turbine 3, a condenser 8 and a condensing pump 9 are connected in order by a steam pipe 22, The pressure pump 13, the combustor 14, the high-pressure turbine 4, the low-temperature heat exchanger 6, the high-temperature heat exchanger 5, the condensing turbine 3, the condensing unit 8, and the condensing pump 9 are connected via a branch pipe 23 branched from the downstream side. Are connected in order to form a closed cycle. Further, a steam supply pipe 26 for supplying steam as combustion gas from the high-temperature heat exchanger 5 to the condensing turbine 3 is provided.

【００４９】このような構成において、ブレイトンサイ
クル側では、圧縮器１で圧縮された高温高圧の不活性ガ
スが高温熱交換器５に導かれて加熱され、非常に高温で
高圧の不活性ガスとなる。この非常に高温で高圧の不活
性ガスが背圧タービン２に導かれて膨脹し、高温低圧の
不活性ガスとなる一方、出力軸１２を介して圧縮機１を
駆動するとともに、発電機７を駆動して電力を発生させ
る。背圧タービン２から出た高温低圧の不活性ガスは低
温熱交換器６に導かれ、冷却されて低温低圧の不活性ガ
スとなり、再び圧縮機１に導かれる。In such a configuration, on the Brayton cycle side, the high-temperature and high-pressure inert gas compressed by the compressor 1 is guided to the high-temperature heat exchanger 5 and heated, thereby forming a very high-temperature and high-pressure inert gas. Become. The very high-temperature and high-pressure inert gas is guided to the back-pressure turbine 2 and expands to become a high-temperature and low-pressure inert gas, while driving the compressor 1 via the output shaft 12 and turning on the generator 7. Drive to generate power. The high-temperature and low-pressure inert gas from the back-pressure turbine 2 is guided to the low-temperature heat exchanger 6, is cooled to become a low-temperature and low-pressure inert gas, and is again guided to the compressor 1.

【００５０】ランキンサイクル側では、燃料１１として
供給される水素（Ｈ2 ）と酸素（Ｏ2 ）とが、高圧状態
で高温熱交換器５および燃焼器１４に供給されて燃焼さ
れ、高温高圧の水蒸気となる。高温熱交換器５ではブレ
イトンサイクル側に熱を供給する。On the Rankine cycle side, hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) supplied as the fuel 11 are supplied to the high-temperature heat exchanger 5 and the combustor 14 at high pressure and burned, and are burned. Turns into steam. The high-temperature heat exchanger 5 supplies heat to the Brayton cycle side.

【００５１】燃焼器１４で発生した水蒸気は高圧タービ
ン４に導かれて膨脹し、低温で低圧の水蒸気となる。こ
の水蒸気は低温熱交換器６に導かれ、ここでブレイトン
サイクル側から再熱され、高温高圧の水蒸気となる。こ
の再熱された水蒸気が、高温熱交換器５に供給されて、
さらに加熱された後、復水タービン３に導かれて膨脹
し、低温低圧の水蒸気となる。この水蒸気は復水器８に
導かれて冷却され、水となる。燃料１１と等量の水が復
水ポンプ９により排水１０として系外に放出され、系内
の作動流体量が一定に保たれる。The steam generated in the combustor 14 is guided to the high-pressure turbine 4 and expands to become low-temperature and low-pressure steam. This steam is led to the low-temperature heat exchanger 6, where it is reheated from the Brayton cycle side to become high-temperature, high-pressure steam. The reheated steam is supplied to the high-temperature heat exchanger 5,
After being further heated, it is guided to the condensing turbine 3 and expanded to become low-temperature and low-pressure steam. This water vapor is guided to the condenser 8 and cooled to become water. The same amount of water as the fuel 11 is discharged out of the system by the condensing pump 9 as drainage 10, and the amount of working fluid in the system is kept constant.

【００５２】残りの水は、加圧ポンプ１３を経由して燃
焼器１４に導かれる。ここで燃料１１の燃焼熱によって
加熱されて高温高圧の水蒸気となり、燃焼により新たに
発生した水蒸気とともに高圧タービン４に導かれて膨脹
し、以後は前記と同様に作用する。The remaining water is led to the combustor 14 via the pressure pump 13. Here, the fuel 11 is heated by the heat of combustion of the fuel 11 to become high-temperature and high-pressure steam, which is guided to the high-pressure turbine 4 together with the steam newly generated by the combustion and expands, and thereafter operates in the same manner as described above.

【００５３】このような第３実施形態の水素燃焼ガスタ
ービンプラントによっても、水蒸気を作動流体とするラ
ンキンサイクル側において、復水タービン３を高温熱交
換器５の直後に配置することで、高温熱交換器５におい
てランキンサイクル側の圧力が抑制され、作動流体間の
圧力差が大きくなることがない。Also in the hydrogen combustion gas turbine plant of the third embodiment, the condensing turbine 3 is disposed immediately after the high-temperature heat exchanger 5 on the Rankine cycle side using steam as the working fluid, so that the high-temperature heat In the exchanger 5, the pressure on the Rankine cycle side is suppressed, and the pressure difference between the working fluids does not increase.

【００５４】なお、前記の第２実施形態では高温熱交換
器５においてランキンサイクル側で燃料１１である水素
と酸素とが燃焼し、温度が急激に上昇する可能性があ
り、高温熱交換器５における熱の授受についての技術上
の困難性が考えられる。これに対し、この第３実施形態
では低温熱交換器６からの水蒸気を高温熱交換器５に向
けるので、燃料１１の燃焼および熱交換がより容易とな
る利点が得られる。In the second embodiment, in the high-temperature heat exchanger 5, hydrogen and oxygen as the fuel 11 are burned on the Rankine cycle side, and the temperature may rise sharply. Technical difficulties in the transfer of heat in the country. On the other hand, in the third embodiment, since the steam from the low-temperature heat exchanger 6 is directed to the high-temperature heat exchanger 5, there is obtained an advantage that the combustion and heat exchange of the fuel 11 become easier.

【００５５】第４実施形態（図４） 図４は本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの第
４実施形態を示す系統図である。 Fourth Embodiment (FIG. 4) FIG. 4 is a system diagram showing a fourth embodiment of the hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【００５６】この実施形態による水素燃焼ガスタービン
プラントも、不活性ガスを作動流体とするブレイトンサ
イクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発生
する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複合
したシステム構成を有する。The hydrogen combustion gas turbine plant according to this embodiment is also a system in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen. Having a configuration.

【００５７】そして、このプラントでも、燃料１１を燃
焼させてランキンサイクルに燃焼ガスを供給するするた
めの燃焼器１４と、燃料１１の燃焼ガスと不活性ガスと
を熱交換させる高温熱交換器５とが別に設けられてい
る。Also in this plant, a combustor 14 for burning the fuel 11 and supplying the combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger 5 for exchanging heat between the combustion gas of the fuel 11 and the inert gas. And are provided separately.

【００５８】ブレイトンサイクル側では圧縮機１、高温
熱交換器５、背圧タービン２、低温熱交換器６が不活性
ガス配管２１によって順に接続されて、クローズドサイ
クルが形成されている。On the Brayton cycle side, the compressor 1, the high-temperature heat exchanger 5, the back-pressure turbine 2, and the low-temperature heat exchanger 6 are connected in order by an inert gas pipe 21 to form a closed cycle.

【００５９】一方、ランキンサイクル側では燃焼器１
４、高圧タービン４、低温熱交換器６、復水タービン
３、復水器８および復水ポンプ９が蒸気配管２２によっ
て順に接続されたオープンサイクルと、復水ポンプ９の
下流側から分岐した分岐管２３を介して加圧ポンプ１
３、燃焼器１４、高圧タービン４、低温熱交換器６、復
水タービン３、復水器８、復水ポンプ９を順に接続した
クローズドサイクルとが形成されている。On the other hand, on the Rankine cycle side, the combustor 1
4, an open cycle in which the high-pressure turbine 4, the low-temperature heat exchanger 6, the condensing turbine 3, the condenser 8, and the condensing pump 9 are sequentially connected by a steam pipe 22, and a branch branched from the downstream side of the condensing pump 9. Pressurizing pump 1 via pipe 23
3, a closed cycle in which a combustor 14, a high-pressure turbine 4, a low-temperature heat exchanger 6, a condenser turbine 3, a condenser 8, and a condenser pump 9 are connected in this order.

【００６０】また、高温熱交換器５から燃焼ガスである
蒸気を復水タービン３に供給する蒸気供給配管２６が設
けられ、この蒸気供給配管２６は、分岐管２３の先端側
である復水タービン３への入口配管２７とは蒸気の供給
位置を異ならせている。つまり、復水タービン３水蒸気
を送り込む位置を、発生元の熱交換器毎に分けた構成と
なっている。A steam supply pipe 26 for supplying steam as combustion gas from the high-temperature heat exchanger 5 to the condensing turbine 3 is provided. The steam supply position is different from that of the inlet pipe 27 to 3. That is, the position at which the steam from the condensing turbine 3 is sent is divided for each heat exchanger of the generation source.

【００６１】このような構成においては、ブレイトンサ
イクル側では、圧縮器１で圧縮された高温高圧の不活性
ガスが高温熱交換器５に導かれて加熱され、非常に高温
で高圧の不活性ガスとなる。この非常に高温で高圧の不
活性ガスが背圧タービン２に導かれて膨脹し、高温低圧
の不活性ガスとなる一方、出力軸１２を介して圧縮機１
を駆動するとともに、発電機７を駆動して電力を発生さ
せる。背圧タービン２から出た高温低圧の不活性ガスは
低温熱交換器６に導かれ、冷却されて低温低圧の不活性
ガスとなり、再び圧縮機１に導かれる。In such a configuration, on the Brayton cycle side, the high-temperature and high-pressure inert gas compressed by the compressor 1 is guided to the high-temperature heat exchanger 5 and heated, and the very high-temperature and high-pressure inert gas is heated. Becomes The very high-temperature and high-pressure inert gas is guided to the back-pressure turbine 2 and expanded to become a high-temperature and low-pressure inert gas.
And the generator 7 is driven to generate electric power. The high-temperature and low-pressure inert gas from the back-pressure turbine 2 is guided to the low-temperature heat exchanger 6, is cooled to become a low-temperature and low-pressure inert gas, and is again guided to the compressor 1.

【００６２】ランキンサイクル側では、燃料１１として
供給される水素（Ｈ2 ）と酸素（Ｏ2 ）とが、高圧状態
で高温熱交換器５および燃焼器１４に供給されて燃焼さ
れ、高温高圧の水蒸気となる。高温熱交換器５ではブレ
イトンサイクル側に熱を供給する。On the Rankine cycle side, hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) supplied as the fuel 11 are supplied to the high-temperature heat exchanger 5 and the combustor 14 in a high-pressure state and burned, and are burned. Turns into steam. The high-temperature heat exchanger 5 supplies heat to the Brayton cycle side.

【００６３】燃焼器１４で発生した水蒸気は高圧タービ
ン４に導かれて膨脹し、低温で低圧の水蒸気となる。こ
の水蒸気は低温熱交換器６に導かれ、ここでブレイトン
サイクル側から再熱され、高温高圧の水蒸気となる。こ
の再熱された水蒸気が、入口配管２７を介し、高温熱交
換器５から供給される水蒸気と位置を異ならせて復水タ
ービン３に導かれて膨脹し、低温低圧の水蒸気となる。
この水蒸気は復水器８に導かれて冷却され、水となる。
燃料１１と等量の水が復水ポンプ９により排水１０とし
て系外に放出され、系内の作動流体量が一定に保たれ
る。The steam generated in the combustor 14 is guided to the high-pressure turbine 4 and expands to become low-temperature and low-pressure steam. This steam is led to the low-temperature heat exchanger 6, where it is reheated from the Brayton cycle side to become high-temperature, high-pressure steam. The reheated steam is introduced into the condensing turbine 3 at a position different from that of the steam supplied from the high-temperature heat exchanger 5 via the inlet pipe 27 and is expanded to become low-temperature and low-pressure steam.
This water vapor is guided to the condenser 8 and cooled to become water.
The same amount of water as the fuel 11 is discharged out of the system by the condensing pump 9 as drainage 10, and the amount of working fluid in the system is kept constant.

【００６４】残りの水は、加圧ポンプ１３を経由して燃
焼器１４に導かれる。ここで燃料１１の燃焼熱によって
加熱されて高温高圧の水蒸気となり、燃焼により新たに
発生した水蒸気とともに高圧タービン４に導かれて膨脹
し、以後は前記と同様に作用する。The remaining water is led to the combustor 14 via the pressure pump 13. Here, the fuel 11 is heated by the heat of combustion of the fuel 11 to become high-temperature and high-pressure steam, which is guided to the high-pressure turbine 4 together with the steam newly generated by the combustion and expands, and thereafter operates in the same manner as described above.

【００６５】このような第４実施形態の水素燃焼ガスタ
ービンプラントによっても、水蒸気を作動流体とするラ
ンキンサイクル側において、復水タービン３を高温熱交
換器５の直後に配置することで、高温熱交換器５におい
てランキンサイクル側の圧力が抑制され、作動流体間の
圧力差が大きくなることがない。Also in the hydrogen combustion gas turbine plant of the fourth embodiment, the condensing turbine 3 is disposed immediately after the high-temperature heat exchanger 5 on the Rankine cycle side using steam as the working fluid. In the exchanger 5, the pressure on the Rankine cycle side is suppressed, and the pressure difference between the working fluids does not increase.

【００６６】なお、前記の第２実施形態では各熱交換器
からくる水蒸気を混合してから復水タービン３に供給す
るので上流の各熱交換器の出口圧力が拘束されるが、こ
の第４実施形態では復水タービン３への各水蒸気供給系
統を分けることで、熱効率上で、各熱交換器の出口圧力
の最適点がそれぞれ選定できる利点が得られる。In the second embodiment, since the steam coming from each heat exchanger is mixed and supplied to the condensing turbine 3, the outlet pressure of each upstream heat exchanger is restricted. In the embodiment, by dividing each steam supply system to the condensing turbine 3, there is obtained an advantage that the optimum point of the outlet pressure of each heat exchanger can be selected in terms of thermal efficiency.

【００６７】第５実施形態（図５） 図５は本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの第
５実施形態を示す系統図である。 Fifth Embodiment (FIG. 5) FIG. 5 is a system diagram showing a fifth embodiment of the hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【００６８】この実施形態による水素燃焼ガスタービン
プラントも、不活性ガスを作動流体とするブレイトンサ
イクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発生
する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複合
したシステム構成を有する。The hydrogen-burning gas turbine plant according to this embodiment also has a system in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by burning fuel composed of hydrogen and oxygen. Having a configuration.

【００６９】そして、このプラントでも、燃料１１を燃
焼させてランキンサイクルに燃焼ガスを供給するための
燃焼器１４と、燃料１１の燃焼ガスと不活性ガスとを熱
交換させる高温熱交換器５とが別に設けられている。Also in this plant, a combustor 14 for burning the fuel 11 and supplying the combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger 5 for exchanging heat between the combustion gas of the fuel 11 and the inert gas are provided. Is provided separately.

【００７０】ブレイトンサイクル側では圧縮機１、高温
熱交換器５、背圧タービン２、低温熱交換器６が不活性
ガス配管２１によって順に接続されて、クローズドサイ
クルが形成されている。On the Brayton cycle side, the compressor 1, the high-temperature heat exchanger 5, the back pressure turbine 2, and the low-temperature heat exchanger 6 are connected in order by an inert gas pipe 21 to form a closed cycle.

【００７１】一方、ランキンサイクル側では燃焼器１
４、高圧タービン４、低温熱交換器６、復水タービン
３、復水器８および復水ポンプ９が蒸気配管２２によっ
て順に接続されたオープンサイクルと、復水ポンプ９の
下流側から分岐した分岐管２３を介して加圧ポンプ１
３、燃焼器１４、高圧タービン４、低温熱交換器６、復
水タービン３、復水器８、復水ポンプ９を順に接続した
クローズドサイクルとが形成されている。On the other hand, on the Rankine cycle side, the combustor 1
4, an open cycle in which the high-pressure turbine 4, the low-temperature heat exchanger 6, the condensing turbine 3, the condenser 8, and the condensing pump 9 are sequentially connected by a steam pipe 22, and a branch branched from the downstream side of the condensing pump 9. Pressurizing pump 1 via pipe 23
3, a closed cycle in which a combustor 14, a high-pressure turbine 4, a low-temperature heat exchanger 6, a condenser turbine 3, a condenser 8, and a condenser pump 9 are connected in this order.

【００７２】また、高温熱交換器５から燃焼ガスである
蒸気を復水タービン３の入口配管２４に供給する蒸気供
給配管２５が設けられている。Further, a steam supply pipe 25 for supplying steam as a combustion gas from the high-temperature heat exchanger 5 to an inlet pipe 24 of the condensing turbine 3 is provided.

【００７３】さらに、ブレイトンサイクル側の低温熱交
換器６から圧縮器１に還流する作動流体をランキンサイ
クル側の加圧ポンプ１３から燃焼器１４に供給される加
圧水で冷却する冷却器１５が設けられている。Further, a cooler 15 is provided for cooling the working fluid flowing back from the low-temperature heat exchanger 6 on the Brayton cycle side to the compressor 1 with pressurized water supplied to the combustor 14 from the pressurizing pump 13 on the Rankine cycle side. ing.

【００７４】このような構成において、ブレイトンサイ
クル側では、圧縮器１で圧縮された高温高圧の不活性ガ
スが高温熱交換器５に導かれて加熱され、非常に高温で
高圧の不活性ガスとなる。この非常に高温で高圧の不活
性ガスが背圧タービン２に導かれて膨脹し、高温低圧の
不活性ガスとなる一方、出力軸１２を介して圧縮機１を
駆動するとともに、発電機を駆動して電力を発生させ
る。背圧タービン２から出た高温低圧の不活性ガスは低
温熱交換器６に導かれ、冷却されて低温低圧の不活性ガ
スとなり、さらに冷却器１５で冷却されて再び圧縮機１
に導かれる。In such a configuration, on the Brayton cycle side, the high-temperature and high-pressure inert gas compressed by the compressor 1 is led to the high-temperature heat exchanger 5 and heated, and is converted into a very high-temperature and high-pressure inert gas. Become. The very high-temperature and high-pressure inert gas is guided to the back pressure turbine 2 and expands to become a high-temperature and low-pressure inert gas, while driving the compressor 1 via the output shaft 12 and driving the generator. To generate power. The high-temperature and low-pressure inert gas discharged from the back-pressure turbine 2 is led to the low-temperature heat exchanger 6 where it is cooled to become a low-temperature and low-pressure inert gas.
Is led to.

【００７５】ランキンサイクル側では、燃料１１として
供給される水素（Ｈ2 ）と酸素（Ｏ2 ）とが、高圧状態
で高温熱交換器５および燃焼器１４に供給されて燃焼さ
れ、高温高圧の水蒸気となる。高温熱交換器５ではブレ
イトンサイクル側に熱を供給する。On the Rankine cycle side, hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) supplied as the fuel 11 are supplied to the high-temperature heat exchanger 5 and the combustor 14 in a high pressure state and burned, and are burned. Turns into steam. The high-temperature heat exchanger 5 supplies heat to the Brayton cycle side.

【００７６】燃焼器１４で発生した水蒸気は高圧タービ
ン４に導かれて膨脹し、低温で低圧の水蒸気となる。こ
の水蒸気は低温熱交換器６に導かれ、ここでブレイトン
サイクル側から再熱され、高温高圧の水蒸気となる。こ
の再熱された水蒸気が、復水タービン３の入口配管２４
で、高温熱交換器５から供給される水蒸気と合流し、復
水タービン３に導かれて膨脹し、低温低圧の水蒸気とな
る。この水蒸気は復水器８に導かれて冷却され、水とな
る。燃料１１と等量の水が復水ポンプ９により排水１０
として系外に放出され、系内の作動流体量が一定に保た
れる。The steam generated in the combustor 14 is guided to the high-pressure turbine 4 and expands to become low-temperature low-pressure steam. This steam is led to the low-temperature heat exchanger 6, where it is reheated from the Brayton cycle side to become high-temperature, high-pressure steam. The reheated steam is supplied to the inlet pipe 24 of the condensing turbine 3.
Then, the steam merges with the steam supplied from the high-temperature heat exchanger 5 and is guided to the condensing turbine 3 to expand into low-temperature and low-pressure steam. This water vapor is guided to the condenser 8 and cooled to become water. The same amount of water as the fuel 11 is drained 10 by the condensing pump 9.
And the amount of working fluid in the system is kept constant.

【００７７】残りの水は、加圧ポンプ１３を経由し、冷
却器１５でブレイトンサイクル側からの熱を受けて予熱
され温水となった後、燃焼器１４に導かれる。ここで燃
料１１の燃焼熱によって加熱されて高温高圧の水蒸気と
なり、燃焼により新たに発生した水蒸気とともに高圧タ
ービン４に導かれて膨脹し、以後は前記と同様に作用す
る。The remaining water is heated by the heat from the Brayton cycle side in the cooler 15 via the pressurizing pump 13 to be preheated to hot water, and then guided to the combustor 14. Here, the fuel 11 is heated by the heat of combustion of the fuel 11 to become high-temperature and high-pressure steam, which is guided to the high-pressure turbine 4 together with the steam newly generated by the combustion and expands, and thereafter operates in the same manner as described above.

【００７８】このような第５実施形態の水素燃焼ガスタ
ービンプラントによっても、水蒸気を作動流体とするラ
ンキンサイクル側において、復水タービン３を高温熱交
換器５の直後に配置することで、高温熱交換器５におい
てランキンサイクル側の圧力が抑制され、作動流体間の
圧力差が大きくなることがない。According to the hydrogen combustion gas turbine plant of the fifth embodiment, the condensing turbine 3 is disposed immediately after the high-temperature heat exchanger 5 on the Rankine cycle side using steam as the working fluid, so that the high-temperature heat In the exchanger 5, the pressure on the Rankine cycle side is suppressed, and the pressure difference between the working fluids does not increase.

【００７９】なお、前記の第２実施形態では圧縮器１の
入口温度がランキンサイクル側の高圧タービン４の出口
温度と同等であり、高圧タービン４は露点以下で使用で
きないため、この出口温度には下限があると同時に、圧
縮器１の入口温度が上昇するにつれてブレイトンサイク
ル側の出力は低下する。それに対し、この第５実施形態
では圧縮機１の入口温度を下げてこの出力を維持するこ
とができる。また、圧縮機１の入口の不活性ガスを、系
内で燃焼器１４に向かう水によって冷却するため、系外
への熱の放出がなく、プラント効率が維持できる。In the second embodiment, the inlet temperature of the compressor 1 is equal to the outlet temperature of the high-pressure turbine 4 on the Rankine cycle side, and the high-pressure turbine 4 cannot be used below the dew point. At the same time as the lower limit, the output on the Brayton cycle side decreases as the inlet temperature of the compressor 1 increases. On the other hand, in the fifth embodiment, the output can be maintained by lowering the inlet temperature of the compressor 1. In addition, since the inert gas at the inlet of the compressor 1 is cooled by water directed to the combustor 14 in the system, heat is not released to the outside of the system, and plant efficiency can be maintained.

【００８０】第６実施形態（図６） 図６は本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの第
６実施形態を示す系統図である。 Sixth Embodiment (FIG. 6) FIG. 6 is a system diagram showing a sixth embodiment of the hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【００８１】この実施形態による水素燃焼ガスタービン
プラントも、不活性ガスを作動流体とするブレイトンサ
イクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発生
する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複合
したシステム構成を有する。The hydrogen-burning gas turbine plant according to this embodiment is also a system in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen. Having a configuration.

【００８２】そして、このプラントでも、燃料１１を燃
焼させてランキンサイクルに燃焼ガスを供給するための
燃焼器１４と、燃料１１の燃焼ガスと不活性ガスとを熱
交換させる高温熱交換器５とが別に設けられている。Also in this plant, a combustor 14 for burning the fuel 11 and supplying the combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger 5 for exchanging heat between the combustion gas of the fuel 11 and the inert gas are provided. Is provided separately.

【００８３】但し、ブレイトンサイクル側の出力軸１２
ａとランキンサイクル側の出力軸１２ｂとが別に構成さ
れ、その各軸１２ａ，１２ｂに各別に発電機７ａ，７ｂ
が接続されている。However, the output shaft 12 on the Brayton cycle side
a and an output shaft 12b on the Rankine cycle side are separately configured, and the generators 7a and 7b are respectively provided on the respective shafts 12a and 12b.
Is connected.

【００８４】ブレイトンサイクル側では圧縮機１、高温
熱交換器５、背圧タービン２、低温熱交換器６が不活性
ガス配管２１によって順に接続されて、クローズドサイ
クルが形成されている。On the Brayton cycle side, the compressor 1, the high-temperature heat exchanger 5, the back-pressure turbine 2, and the low-temperature heat exchanger 6 are connected in order by an inert gas pipe 21 to form a closed cycle.

【００８５】一方、ランキンサイクル側では燃焼器１
４、高圧タービン４、低温熱交換器６、復水タービン
３、復水器８および復水ポンプ９が蒸気配管２２によっ
て順に接続されたオープンサイクルと、復水ポンプ９の
下流側から分岐した分岐管２３を介して加圧ポンプ１
３、燃焼器１４、高圧タービン４、低温熱交換器６、復
水タービン３、復水器８、復水ポンプ９を順に接続した
クローズドサイクルとが形成されている。On the other hand, on the Rankine cycle side, the combustor 1
4, an open cycle in which the high-pressure turbine 4, the low-temperature heat exchanger 6, the condensing turbine 3, the condenser 8, and the condensing pump 9 are sequentially connected by a steam pipe 22, and a branch branched from the downstream side of the condensing pump 9. Pressurizing pump 1 via pipe 23
3, a closed cycle in which a combustor 14, a high-pressure turbine 4, a low-temperature heat exchanger 6, a condenser turbine 3, a condenser 8, and a condenser pump 9 are connected in this order.

【００８６】また、高温熱交換器５から燃焼ガスである
蒸気を復水タービン３の入口配管２４に供給する蒸気供
給配管２５が設けられている。Further, a steam supply pipe 25 for supplying steam as a combustion gas from the high-temperature heat exchanger 5 to an inlet pipe 24 of the condensing turbine 3 is provided.

【００８７】このような構成において、起動時には、ブ
レイトンサイクル側だけを起動して、定格回転数に到達
して運転状態が安定した後に、ランキンサイクル側を起
動すればよい。In such a configuration, at the time of startup, only the Brayton cycle side should be started, and after reaching the rated speed and the operating state has been stabilized, the Rankine cycle side should be started.

【００８８】これにより、ブレイトンサイクル側では、
圧縮器１で圧縮された高温高圧の不活性ガスが高温熱交
換器５に導かれて加熱され、非常に高温で高圧の不活性
ガスとなる。この非常に高温で高圧の不活性ガスが背圧
タービン２に導かれて膨脹し、高温低圧の不活性ガスと
なる一方、出力軸１２ａを介して圧縮機１を駆動すると
ともに、一方の発電機７ａを駆動して電力を発生させ
る。背圧タービン２から出た高温低圧の不活性ガスは低
温熱交換器６に導かれ、冷却されて低温低圧の不活性ガ
スとなり、再び圧縮機１に導かれる。Thus, on the Brayton cycle side,
The high-temperature and high-pressure inert gas compressed by the compressor 1 is led to the high-temperature heat exchanger 5 where it is heated to become a very high-temperature and high-pressure inert gas. This very high temperature and high pressure inert gas is guided to the back pressure turbine 2 and expands to become a high temperature and low pressure inert gas, while driving the compressor 1 via the output shaft 12a and one of the generators. 7a is driven to generate electric power. The high-temperature and low-pressure inert gas from the back-pressure turbine 2 is guided to the low-temperature heat exchanger 6, is cooled to become a low-temperature and low-pressure inert gas, and is again guided to the compressor 1.

【００８９】ランキンサイクル側では、燃料１１として
供給される水素（Ｈ2 ）と酸素（Ｏ2 ）とが、高圧状態
で高温熱交換器５および燃焼器１４に供給されて燃焼さ
れ、高温高圧の水蒸気となる。高温熱交換器５ではブレ
イトンサイクル側に熱を供給する。On the Rankine cycle side, hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) supplied as fuel 11 are supplied to the high-temperature heat exchanger 5 and the combustor 14 in a high-pressure state, where they are burned. Turns into steam. The high-temperature heat exchanger 5 supplies heat to the Brayton cycle side.

【００９０】燃焼器１４で発生した水蒸気は高圧タービ
ン４に導かれて膨脹し、低温で低圧の水蒸気となる。こ
の水蒸気は低温熱交換器６に導かれ、ここでブレイトン
サイクル側から再熱され、高温高圧の水蒸気となる。こ
の再熱された水蒸気が、復水タービン３の入口配管２４
で、高温熱交換器５から供給される水蒸気と合流し、復
水タービン３に導かれて膨脹し、低温低圧の水蒸気とな
る。この水蒸気は復水器８に導かれて冷却され、水とな
る。燃料１１と等量の水が復水ポンプ９により排水１０
として系外に放出され、系内の作動流体量が一定に保た
れる。そして、高圧タービン４および復水タービン３の
回転により、出力軸１２ｂを介して他方の発電機７ｂが
駆動され、電力が発生する。The steam generated in the combustor 14 is guided to the high-pressure turbine 4 and expands to become low-temperature low-pressure steam. This steam is led to the low-temperature heat exchanger 6, where it is reheated from the Brayton cycle side to become high-temperature, high-pressure steam. The reheated steam is supplied to the inlet pipe 24 of the condensing turbine 3.
Then, the steam merges with the steam supplied from the high-temperature heat exchanger 5 and is guided to the condensing turbine 3 to expand into low-temperature and low-pressure steam. This water vapor is guided to the condenser 8 and cooled to become water. The same amount of water as the fuel 11 is drained 10 by the condensing pump 9.
And the amount of working fluid in the system is kept constant. The rotation of the high-pressure turbine 4 and the condensing turbine 3 drives the other generator 7b via the output shaft 12b, and generates electric power.

【００９１】残りの水は、加圧ポンプ１３を経由して燃
焼器１４に導かれる。ここで燃料１１の燃焼熱によって
加熱されて高温高圧の水蒸気となり、燃焼により新たに
発生した水蒸気とともに高圧タービン４に導かれて膨脹
し、以後は前記と同様に作用する。The remaining water is led to the combustor 14 via the pressure pump 13. Here, the fuel 11 is heated by the heat of combustion of the fuel 11 to become high-temperature and high-pressure steam, which is guided to the high-pressure turbine 4 together with the steam newly generated by the combustion and expands, and thereafter operates in the same manner as described above.

【００９２】このような第６実施形態の水素燃焼ガスタ
ービンプラントによっても、水蒸気を作動流体とするラ
ンキンサイクル側において、復水タービン３を高温熱交
換器５の直後に配置することで、高温熱交換器５におい
てランキンサイクル側の圧力が抑制され、作動流体間の
圧力差が大きくなることがない。In the hydrogen combustion gas turbine plant of the sixth embodiment, the condensing turbine 3 is disposed immediately after the high-temperature heat exchanger 5 on the Rankine cycle side using steam as the working fluid, so that the high-temperature heat In the exchanger 5, the pressure on the Rankine cycle side is suppressed, and the pressure difference between the working fluids does not increase.

【００９３】なお、前記の各実施形態では起動時に不要
であるランキンサイクル側の２つのタービンを回転起動
するために、無駄なエネルギを消費することになり、総
合的な熱効率が低下する可能性がある。それに対し、こ
の第６実施形態では、起動時にブレイトンサイクル側だ
けを起動して、定格回転数に到達して運転状態が安定し
た後に、ランキンサイクル側を起動するという運転方法
が可能となるから、必要最小限の起動モータ動力でプラ
ントを始動することができ、プラント運転上の総合的熱
効率の向上が図れる。In each of the above embodiments, the two turbines on the Rankine cycle side, which are unnecessary at the time of startup, are rotated and started, so that wasteful energy is consumed and the overall thermal efficiency may be reduced. is there. On the other hand, in the sixth embodiment, it is possible to operate only the Brayton cycle side at the time of start-up, and after the rated rotational speed is reached and the operation state is stabilized, an operation method of starting the Rankine cycle side is possible. The plant can be started with the minimum required starting motor power, and the overall thermal efficiency in plant operation can be improved.

【００９４】他の実施形態 なお、本発明は以上の各実施形態の構成を種々組合わせ
て実施することが可能である。それによって、各構成に
基づく作用効果を相乗的に奏することができるものであ
る。 Other Embodiments The present invention can be implemented by variously combining the configurations of the above embodiments. Thereby, the operation and effect based on each configuration can be obtained synergistically.

【００９５】[0095]

【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、不活性ガスによるブレイトンサイクルと水蒸気によ
るランキンサイクルとを併用した水素燃焼ガスタービン
プラントにおいて、高温熱交換器内の作動流体の過大な
圧力差を生じさせることなく、プラントの技術的信頼性
を向上させることができるとともに、熱効率の向上、出
力上昇等が図れる等の効果が奏される。As described in detail above, according to the present invention, in a hydrogen combustion gas turbine plant using both a Brayton cycle with an inert gas and a Rankine cycle with steam, the working fluid in a high-temperature heat exchanger is The technical reliability of the plant can be improved without generating an excessive pressure difference, and effects such as improvement in thermal efficiency and increase in output can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの
第１実施形態を示す系統図。FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of a hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【図２】本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの
第２実施形態を示す系統図。FIG. 2 is a system diagram showing a second embodiment of the hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【図３】本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの
第３実施形態を示す系統図。FIG. 3 is a system diagram showing a third embodiment of the hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【図４】本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの
第４実施形態を示す系統図。FIG. 4 is a system diagram showing a fourth embodiment of the hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【図５】本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの
第５実施形態を示す系統図。FIG. 5 is a system diagram showing a fifth embodiment of the hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【図６】本発明に係る水素燃焼ガスタービンプラントの
第６実施形態を示す系統図。FIG. 6 is a system diagram showing a sixth embodiment of the hydrogen combustion gas turbine plant according to the present invention.

【図７】従来の水素燃焼ガスタービンプラントの系統を
示す図。FIG. 7 is a diagram showing a system of a conventional hydrogen combustion gas turbine plant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 圧縮機 ２ 背圧タービン ３ 復水タービン ４ 高圧タービン ５ 高温熱交換器 ６ 低温熱交換器 ７，７ａ，７ｂ 発電機 ８ 復水器 ９ 復水ポンプ １０ 排水 １１ 燃料 １２，１２ａ，１２ｂ 出力軸 １３ 加圧ポンプ １４ 燃焼器 １５ 冷却器 ２１〜２７ 配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Back pressure turbine 3 Condensing turbine 4 High pressure turbine 5 High temperature heat exchanger 6 Low temperature heat exchanger 7, 7a, 7b Generator 8 Condenser 9 Condensing pump 10 Drainage 11 Fuel 12, 12a, 12b Output shaft 13 pressure pump 14 combustor 15 cooler 21-27 piping

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02C 3/22 F01K 23/06 F01K 23/16 F01K 25/00 F02C 3/34 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F02C 3/22 F01K 23/06 F01K 23/16 F01K 25/00 F02C 3/34

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 不活性ガスを作動流体とするブレイトン
サイクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発
生する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複
合したシステム構成を有する水素燃焼ガスタービンプラ
ントにおいて、前記燃料の燃焼ガスと不活性ガスとを熱
交換させる高温熱交換器を設け、ブレイトンサイクル側
では圧縮機、前記高温熱交換器、背圧タービン、低温熱
交換器を不活性ガス配管によって順に接続したクローズ
ドサイクルを形成する一方、ランキンサイクル側では前
記高温熱交換器、復水タービン、復水器および復水ポン
プを蒸気配管によって順に接続したオープンサイクル
と、前記復水ポンプの下流側から分岐した分岐管を介し
て加圧ポンプ、前記低温熱交換器、高圧タービン、前記
高温熱交換器および前記復水タービンを順に接続したク
ローズドサイクルとを形成したことを特徴とする水素燃
焼ガスタービンプラント。1. A hydrogen combustion gas turbine plant having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen are combined. A high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas of the fuel and the inert gas is provided. On the Brayton cycle side, the compressor, the high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are sequentially arranged by an inert gas pipe. On the other hand, on the Rankine cycle side, an open cycle in which the high-temperature heat exchanger, the condensing turbine, the condenser and the condensing pump are connected in order by a steam pipe, and a branch from the downstream side of the condensing pump is formed on the Rankine cycle side. Pump, the low-temperature heat exchanger, the high-pressure turbine, the high-temperature heat exchanger and A hydrogen-combustion gas turbine plant comprising a closed cycle in which a condensate water turbine is connected in order. 【請求項２】 不活性ガスを作動流体とするブレイトン
サイクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発
生する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複
合したシステム構成を有する水素燃焼ガスタービンプラ
ントにおいて、前記燃料を燃焼させてランキンサイクル
に燃焼ガスを供給するするための燃焼器と、前記燃料の
燃焼ガスと不活性ガスとを熱交換させる高温熱交換器と
を別に設け、ブレイトンサイクル側では圧縮機、前記高
温熱交換器、背圧タービン、低温熱交換器を不活性ガス
配管によって順に接続したクローズドサイクルを形成す
る一方、ランキンサイクル側では前記燃焼器、高圧ター
ビン、低温熱交換器、復水タービン、復水器および復水
ポンプを蒸気配管によって順に接続したオープンサイク
ルと、前記復水ポンプの下流側から分岐した分岐管を介
して加圧ポンプ、前記燃焼器、前記高圧タービン、前記
低温熱交換器、前記復水タービン、前記復水器、前記復
水ポンプを順に接続したクローズドサイクルとを形成
し、かつ前記高温熱交換器から燃焼ガスである蒸気を前
記復水タービンの入口配管に供給する蒸気供給配管を設
けたことを特徴とする水素燃焼ガスタービンプラント。2. A hydrogen combustion gas turbine plant having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by the combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen are combined. A combustor for burning the fuel and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas of the fuel and the inert gas are separately provided. , The high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are connected in order by an inert gas pipe to form a closed cycle. On the Rankine cycle side, the combustor, high-pressure turbine, low-temperature heat exchanger, condensate An open cycle in which a turbine, a condenser, and a condensate pump are sequentially connected by steam piping; Closed cycle in which a pressure pump, the combustor, the high-pressure turbine, the low-temperature heat exchanger, the condensate turbine, the condenser, and the condensate pump are sequentially connected via a branch pipe branched from a downstream side of the pump. And a steam supply pipe for supplying steam as combustion gas from the high-temperature heat exchanger to an inlet pipe of the condensing turbine is provided. 【請求項３】 不活性ガスを作動流体とするブレイトン
サイクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発
生する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複
合したシステム構成を有する水素燃焼ガスタービンプラ
ントにおいて、前記燃料を燃焼させてランキンサイクル
に燃焼ガスを供給するするための燃焼器と、前記燃料の
燃焼ガスと不活性ガスとを熱交換させる高温熱交換器と
を別に設け、ブレイトンサイクル側では圧縮機、前記高
温熱交換器、背圧タービン、低温熱交換器を不活性ガス
配管によって順に接続したクローズドサイクルを形成す
る一方、ランキンサイクル側では前記燃焼器、高圧ター
ビン、低温熱交換器、復水タービン、復水器および復水
ポンプを蒸気配管によって順に接続したオープンサイク
ルと、前記復水ポンプの下流側から分岐した分岐管を介
して加圧ポンプ、前記燃焼器、前記高圧タービン、前記
低温熱交換器、前記復水タービン、前記復水器、前記復
水ポンプを順に接続したクローズドサイクルを形成した
ことを特徴とする水素燃焼ガスタービンプラント。3. A hydrogen-fired gas turbine plant having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen are combined. A combustor for burning the fuel and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas of the fuel and the inert gas are separately provided. , The high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are connected in order by an inert gas pipe to form a closed cycle. On the Rankine cycle side, the combustor, high-pressure turbine, low-temperature heat exchanger, condensate An open cycle in which a turbine, a condenser, and a condensate pump are sequentially connected by steam piping; Closed cycle in which a pressure pump, the combustor, the high-pressure turbine, the low-temperature heat exchanger, the condensate turbine, the condenser, and the condensate pump are sequentially connected via a branch pipe branched from a downstream side of the pump. A hydrogen combustion gas turbine plant characterized by forming: 【請求項４】 不活性ガスを作動流体とするブレイトン
サイクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発
生する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複
合したシステム構成を有する水素燃焼ガスタービンプラ
ントにおいて、前記燃料を燃焼させてランキンサイクル
に燃焼ガスを供給するするための燃焼器と、前記燃料の
燃焼ガスと不活性ガスとを熱交換させる高温熱交換器と
を別に設け、ブレイトンサイクル側では圧縮機、前記高
温熱交換器、背圧タービン、低温熱交換器を不活性ガス
配管によって順に接続したクローズドサイクルを形成す
る一方、ランキンサイクル側では前記燃焼器、高圧ター
ビン、低温熱交換器、復水タービン、復水器および復水
ポンプを蒸気配管によって順に接続したオープンサイク
ルと、前記復水ポンプの下流側から分岐した分岐管を介
して加圧ポンプ、前記燃焼器、前記高圧タービン、前記
低温熱交換器、前記復水タービン、前記復水器、前記復
水ポンプを順に接続したクローズドサイクルとを形成
し、かつ前記高温熱交換器から燃焼ガスである蒸気を前
記復水タービンに前記燃焼器からの蒸気供給配管と異な
る位置に供給する蒸気供給配管を設けたことを特徴とす
る水素燃焼ガスタービンプラント。4. A hydrogen combustion gas turbine plant having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by the combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen are combined. A combustor for burning the fuel and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas of the fuel and the inert gas are separately provided. , The high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are sequentially connected by an inert gas pipe to form a closed cycle, while the Rankine cycle side includes the combustor, high-pressure turbine, low-temperature heat exchanger, An open cycle in which a turbine, a condenser, and a condensate pump are sequentially connected by steam piping; Closed cycle in which a pressure pump, the combustor, the high-pressure turbine, the low-temperature heat exchanger, the condensate turbine, the condenser, and the condensate pump are sequentially connected via a branch pipe branched from a downstream side of the pump. And a steam supply pipe for supplying steam as combustion gas from the high-temperature heat exchanger to the condensing turbine at a position different from a steam supply pipe from the combustor. Gas turbine plant. 【請求項５】 不活性ガスを作動流体とするブレイトン
サイクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発
生する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複
合したシステム構成を有する水素燃焼ガスタービンプラ
ントにおいて、前記燃料を燃焼させてランキンサイクル
に燃焼ガスを供給するするための燃焼器と、前記燃料の
燃焼ガスと不活性ガスとを熱交換させる高温熱交換器と
を別に設け、ブレイトンサイクル側では圧縮機、前記高
温熱交換器、背圧タービン、低温熱交換器を不活性ガス
配管によって順に接続したクローズドサイクルを形成す
る一方、ランキンサイクル側では前記燃焼器、高圧ター
ビン、低温熱交換器、復水タービン、復水器および復水
ポンプを蒸気配管によって順に接続したオープンサイク
ルと、前記復水ポンプの下流側から分岐した分岐管を介
して加圧ポンプ、前記燃焼器、前記高圧タービン、前記
低温熱交換器、前記復水タービン、前記復水器、前記復
水ポンプを順に接続したクローズドサイクルとを形成
し、かつ前記高温熱交換器から燃焼ガスである蒸気を前
記復水タービンの入口配管に供給する蒸気供給配管を設
け、さらにブレイトンサイクル側の前記低温熱交換器か
ら前記圧縮器に還流する作動流体をランキンサイクル側
の前記加圧ポンプから前記燃焼器に供給される加圧水で
冷却する冷却器を設けたことを特徴とする水素燃焼ガス
タービンプラント。5. A hydrogen-fired gas turbine plant having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of a fuel composed of hydrogen and oxygen are used. A combustor for burning the fuel and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas of the fuel and the inert gas are separately provided. , The high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are connected in order by an inert gas pipe to form a closed cycle. On the Rankine cycle side, the combustor, high-pressure turbine, low-temperature heat exchanger, condensate An open cycle in which a turbine, a condenser, and a condensate pump are sequentially connected by steam piping; Closed cycle in which a pressure pump, the combustor, the high-pressure turbine, the low-temperature heat exchanger, the condensate turbine, the condenser, and the condensate pump are sequentially connected via a branch pipe branched from a downstream side of the pump. And a steam supply pipe for supplying steam, which is a combustion gas, from the high-temperature heat exchanger to the inlet pipe of the condensing turbine is provided, and further, a reflux is performed from the low-temperature heat exchanger on the Brayton cycle side to the compressor. A hydrogen-cooled gas turbine plant comprising a cooler for cooling the working fluid to be cooled by pressurized water supplied to the combustor from the pressurized pump on the Rankine cycle side. 【請求項６】 不活性ガスを作動流体とするブレイトン
サイクルと、水素と酸素からなる燃料の燃焼によって発
生する水蒸気を作動流体とするランキンサイクルとを複
合したシステム構成を有する水素燃焼ガスタービンプラ
ントにおいて、前記燃料を燃焼させてランキンサイクル
に燃焼ガスを供給するするための燃焼器と、前記燃料の
燃焼ガスと不活性ガスとを熱交換させる高温熱交換器と
を別に設け、ブレイトンサイクル側では圧縮機、前記高
温熱交換器、背圧タービン、低温熱交換器を不活性ガス
配管によって順に接続したクローズドサイクルを形成す
る一方、ランキンサイクル側では前記燃焼器、高圧ター
ビン、低温熱交換器、復水タービン、復水器および復水
ポンプを蒸気配管によって順に接続したオープンサイク
ルと、前記復水ポンプの下流側から分岐した分岐管を介
して加圧ポンプ、前記燃焼器、前記高圧タービン、前記
低温熱交換器、前記復水タービン、前記復水器、前記復
水ポンプを順に接続したクローズドサイクルとを形成
し、かつ前記高温熱交換器から燃焼ガスである蒸気を前
記復水タービンの入口配管に供給する蒸気供給配管を設
け、さらにブレイトンサイクル側の出力軸とランキンサ
イクル側の出力軸とを別にしてその各軸に各別に発電機
を接続したことを特徴とする水素燃焼ガスタービンプラ
ント。6. A hydrogen combustion gas turbine plant having a system configuration in which a Brayton cycle using an inert gas as a working fluid and a Rankine cycle using steam generated as a working fluid by combustion of fuel composed of hydrogen and oxygen are combined. A combustor for burning the fuel and supplying combustion gas to the Rankine cycle, and a high-temperature heat exchanger for exchanging heat between the combustion gas of the fuel and the inert gas are separately provided. , The high-temperature heat exchanger, the back-pressure turbine, and the low-temperature heat exchanger are connected in order by an inert gas pipe to form a closed cycle. On the Rankine cycle side, the combustor, high-pressure turbine, low-temperature heat exchanger, condensate An open cycle in which a turbine, a condenser, and a condensate pump are sequentially connected by steam piping; Closed cycle in which a pressure pump, the combustor, the high-pressure turbine, the low-temperature heat exchanger, the condensate turbine, the condenser, and the condensate pump are sequentially connected via a branch pipe branched from a downstream side of the pump. And a steam supply pipe for supplying steam, which is a combustion gas, from the high-temperature heat exchanger to the inlet pipe of the condensate turbine, and further comprising an output shaft on the Brayton cycle side and an output shaft on the Rankine cycle side. A hydrogen combustion gas turbine plant, wherein a generator is separately connected to each shaft.
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