JP3059124B2 - 水素燃焼タービンプラント - Google Patents
水素燃焼タービンプラントInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、水素を燃料とする
とともに純酸素を酸化剤として使用し、その水素の純酸
素燃焼によって発生する超高温蒸気を利用した水素燃焼
タービンプラントに係り、特に多段再熱ランキングサイ
クルをベースとする構成に好適な水素燃焼タービンプラ
ントに関するものである。
とともに純酸素を酸化剤として使用し、その水素の純酸
素燃焼によって発生する超高温蒸気を利用した水素燃焼
タービンプラントに係り、特に多段再熱ランキングサイ
クルをベースとする構成に好適な水素燃焼タービンプラ
ントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種技術の発達によりエネルギ需
要が増大する一方で、化石燃料の大量消費によるＣＯ２
排出量の増加による地球規模の温暖化が引起こされ、環
境問題が深刻化している。
要が増大する一方で、化石燃料の大量消費によるＣＯ２
排出量の増加による地球規模の温暖化が引起こされ、環
境問題が深刻化している。
【０００３】そこで最近、エネルギ効率に優れ、かつ環
境に与える影響が小さい水素燃焼タービンプラントが着
目されている。水素燃焼タービンプラントは、水素によ
るエネルギ供給システムであり、水力、太陽熱、地熱、
風力、波等自然エネルギの豊富な地域でこれらのエネル
ギを利用して水の電気分解により水素を製造し、この水
素を輸送に適した形、例えば液化状態に変換した後、輸
送および貯蔵し、高効率で利用しようとするものであ
る。
境に与える影響が小さい水素燃焼タービンプラントが着
目されている。水素燃焼タービンプラントは、水素によ
るエネルギ供給システムであり、水力、太陽熱、地熱、
風力、波等自然エネルギの豊富な地域でこれらのエネル
ギを利用して水の電気分解により水素を製造し、この水
素を輸送に適した形、例えば液化状態に変換した後、輸
送および貯蔵し、高効率で利用しようとするものであ
る。
【０００４】この水素燃焼タービンは、現段階では問題
点も多いが、化石エネルギへの依存から脱皮し、環境負
荷の小さなエネルギ供給プラントとして、将来的に不可
欠の技術であると考えられている。
点も多いが、化石エネルギへの依存から脱皮し、環境負
荷の小さなエネルギ供給プラントとして、将来的に不可
欠の技術であると考えられている。
【０００５】図５は、これまでに提案されている水素燃
焼タービンプラントの一例を示す系統図である。
焼タービンプラントの一例を示す系統図である。
【０００６】この図５に示した水素燃焼タービンプラン
トは、高圧タービン１と、低圧タービン２との間に、中
高圧タービン３ａおよび中低圧タービン３ｂからなる２
段の中圧タービン３が設けられ、これらのタービン軸１
３に発電機１４が連結されている。
トは、高圧タービン１と、低圧タービン２との間に、中
高圧タービン３ａおよび中低圧タービン３ｂからなる２
段の中圧タービン３が設けられ、これらのタービン軸１
３に発電機１４が連結されている。
【０００７】そして、水素燃焼器４として高圧水素燃焼
器４ａおよび低圧水素燃焼器４ｂが設置され、これら高
圧水素燃焼器４ａおよび低圧水素燃焼器４ｂによって、
中高圧タービン３ａおよび中低圧タービン３ｂへの入口
蒸気がそれぞれ加熱され、超高温となるようにしてい
る。
器４ａおよび低圧水素燃焼器４ｂが設置され、これら高
圧水素燃焼器４ａおよび低圧水素燃焼器４ｂによって、
中高圧タービン３ａおよび中低圧タービン３ｂへの入口
蒸気がそれぞれ加熱され、超高温となるようにしてい
る。
【０００８】また、中圧タービン３としての中高圧ター
ビン３ａおよび中低圧タービン３ｂの排気側には、排熱
回収ボイラ５（５ａ，５ｂ）がそれぞれ設けられ、一方
の排熱回収ボイラ５ａでは、復水給水系６から供給され
る高圧給水が加熱され、他方の排熱回収ボイラ５ｂで
は、高圧給水加熱器７を通過してさらに高温となった給
水が加熱され、その後これらの給水が合流して高圧ター
ビン１の駆動用蒸気を発生するようになっている。
ビン３ａおよび中低圧タービン３ｂの排気側には、排熱
回収ボイラ５（５ａ，５ｂ）がそれぞれ設けられ、一方
の排熱回収ボイラ５ａでは、復水給水系６から供給され
る高圧給水が加熱され、他方の排熱回収ボイラ５ｂで
は、高圧給水加熱器７を通過してさらに高温となった給
水が加熱され、その後これらの給水が合流して高圧ター
ビン１の駆動用蒸気を発生するようになっている。
【０００９】排熱回収ボイラ５ａで給水を加熱した後の
蒸気は、低圧タービン２で仕事をした後、復水器８に案
内されて冷却され、凝縮して復水となる。復水は復水給
水系６の低圧給水加熱器１０で加熱された後、脱気器１
１で脱気され、さらにボイラ給水ポンプ１２で加圧され
て高圧給水加熱器７で加熱され、排熱回収ボイラ５へ送
られる。
蒸気は、低圧タービン２で仕事をした後、復水器８に案
内されて冷却され、凝縮して復水となる。復水は復水給
水系６の低圧給水加熱器１０で加熱された後、脱気器１
１で脱気され、さらにボイラ給水ポンプ１２で加圧され
て高圧給水加熱器７で加熱され、排熱回収ボイラ５へ送
られる。
【００１０】また、燃焼ガスである水素と純酸素との化
学反応により生成された水（Ｈ２Ｏ）は余剰水となり、
復水器から系外に排出される。
学反応により生成された水（Ｈ２Ｏ）は余剰水となり、
復水器から系外に排出される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した水
素燃焼タービンプラントでは一般に、復水器が非接触式
の熱交換器であり、冷却水として海水等が使用されてい
る。一方、水素ガスと純酸素ガスとを燃焼させる水素燃
焼器で未反応となったガスは、主蒸気中に残って復水器
に流入する。そして、非接触式の復水器の場合、流入し
た未反応ガスは不凝縮ガスとして残留し、復水器真空度
を低下させる要因となる。水素燃焼器中で水素と純酸素
との反応度を１００％に制御することは困難であり、復
水器内では、主蒸気中の未反応ガスを抽出して真空度低
下を防ぐことが必要とされる。
素燃焼タービンプラントでは一般に、復水器が非接触式
の熱交換器であり、冷却水として海水等が使用されてい
る。一方、水素ガスと純酸素ガスとを燃焼させる水素燃
焼器で未反応となったガスは、主蒸気中に残って復水器
に流入する。そして、非接触式の復水器の場合、流入し
た未反応ガスは不凝縮ガスとして残留し、復水器真空度
を低下させる要因となる。水素燃焼器中で水素と純酸素
との反応度を１００％に制御することは困難であり、復
水器内では、主蒸気中の未反応ガスを抽出して真空度低
下を防ぐことが必要とされる。
【００１２】このため、真空ポンプまたは蒸気駆動式エ
ゼクタ等で不凝縮ガスを抽出し、大気へ放出するように
しているが、電動機駆動式あるいはタービン駆動式の真
空ポンプや、蒸気駆動式エゼクタを設置することは、発
電所内の動力消費につながりプラントの効率を低下させ
る要因になる。
ゼクタ等で不凝縮ガスを抽出し、大気へ放出するように
しているが、電動機駆動式あるいはタービン駆動式の真
空ポンプや、蒸気駆動式エゼクタを設置することは、発
電所内の動力消費につながりプラントの効率を低下させ
る要因になる。
【００１３】また、抽出された未反応ガスは燃焼用ガス
として再利用可能であるにも拘らず、大気へ放出するだ
けでは経済的に不利である。ただし、従来技術において
燃焼ガスである水素と純酸素とを回収して再び燃焼ガス
として利用するためには、復水器から抽出したガスを再
使用可能な圧力まで昇圧する必要があるため、圧縮機等
の昇圧装置が必要となるが、真空状態の気体は比容積が
極めて大きいため、昇圧装置が大型化し、やはり経済的
に不利となる。
として再利用可能であるにも拘らず、大気へ放出するだ
けでは経済的に不利である。ただし、従来技術において
燃焼ガスである水素と純酸素とを回収して再び燃焼ガス
として利用するためには、復水器から抽出したガスを再
使用可能な圧力まで昇圧する必要があるため、圧縮機等
の昇圧装置が必要となるが、真空状態の気体は比容積が
極めて大きいため、昇圧装置が大型化し、やはり経済的
に不利となる。
【００１４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、比較的簡単な構成で復水器の真空度低下を防止
してプラント効率を高めるとともに、大型設備を使用す
ることなく水素と純酸素とを容易に回収利用できる水素
燃焼タービンプラントを提供することを目的とする。
もので、比較的簡単な構成で復水器の真空度低下を防止
してプラント効率を高めるとともに、大型設備を使用す
ることなく水素と純酸素とを容易に回収利用できる水素
燃焼タービンプラントを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る水素燃焼タ
ービンプラントは、上記目的を達成するために、請求項
１に記載したように、高圧タービンと低圧タービンとの
間に、中圧タービンを二つに区分けした中高圧タービン
と中低圧タービンとを設け、中高圧タービンへ供給する
水蒸気を、水素と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する
高圧水素燃焼器と、上記中低圧タービンへ供給する水蒸
気を、水素と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する低圧
水素燃焼器と、上記低圧タービンからのタービン排気を
凝縮して復水・給水にした後、再び蒸気にして上記高圧
タービンに供給する復水・給水系とを備えた水素燃焼タ
ービンプラントにおいて、上記復水・給水系に上記低圧
タービンからのタービン排気に外部から供給される冷却
水を直接接触させ、タービン排気に含まれる未反応の酸
素ガスを復水・給水に溶解させる復水器と、復水・給水
に溶解させた酸素ガスを脱気する脱気器と、脱気後の復
水・給水を加熱して上記高圧タービンに供給する給水加
熱器とを備えたものである。
ービンプラントは、上記目的を達成するために、請求項
１に記載したように、高圧タービンと低圧タービンとの
間に、中圧タービンを二つに区分けした中高圧タービン
と中低圧タービンとを設け、中高圧タービンへ供給する
水蒸気を、水素と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する
高圧水素燃焼器と、上記中低圧タービンへ供給する水蒸
気を、水素と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する低圧
水素燃焼器と、上記低圧タービンからのタービン排気を
凝縮して復水・給水にした後、再び蒸気にして上記高圧
タービンに供給する復水・給水系とを備えた水素燃焼タ
ービンプラントにおいて、上記復水・給水系に上記低圧
タービンからのタービン排気に外部から供給される冷却
水を直接接触させ、タービン排気に含まれる未反応の酸
素ガスを復水・給水に溶解させる復水器と、復水・給水
に溶解させた酸素ガスを脱気する脱気器と、脱気後の復
水・給水を加熱して上記高圧タービンに供給する給水加
熱器とを備えたものである。
【００１６】また、本発明に係る水素燃焼タービンプラ
ントは、上記目的を達成するために、請求項２に記載し
たように、復水器に供給し、低圧タービンからのタービ
ン排気に直接接触させる冷却水は、復水・給水系の復水
・給水の一部を冷却させる冷却器から供給するものであ
る。
ントは、上記目的を達成するために、請求項２に記載し
たように、復水器に供給し、低圧タービンからのタービ
ン排気に直接接触させる冷却水は、復水・給水系の復水
・給水の一部を冷却させる冷却器から供給するものであ
る。
【００１７】また、本発明に係る水素燃焼タービンプラ
ントは、上記目的を達成するために、請求項３に記載し
たように、冷却器は、気化器を備えるとともに、気化器
に供給された液体水素および液体酸素のうち、少なくと
もいずれか一方を気体にする際、潜熱を利用して冷却し
た冷媒を冷却源として使用するものである。
ントは、上記目的を達成するために、請求項３に記載し
たように、冷却器は、気化器を備えるとともに、気化器
に供給された液体水素および液体酸素のうち、少なくと
もいずれか一方を気体にする際、潜熱を利用して冷却し
た冷媒を冷却源として使用するものである。
【００１８】また、本発明に係る水素燃焼タービンプラ
ントは、上記目的を達成するために、請求項４に記載し
たように、高圧タービンと低圧タービンとの間に、中圧
タービンを二つに区分けした中高圧タービンと中低圧タ
ービンとを設け、中高圧タービンへ供給する水蒸気を、
水素と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する高圧水素燃
焼器と、上記中低圧タービンへ供給する水蒸気を、水素
と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する低圧水素燃焼器
と、上記低圧タービンからのタービン排気を凝縮して復
水・給水にした後、再び蒸気にして上記高圧タービンに
供給する復水・給水系とを備えた水素燃焼タービンプラ
ントにおいて、上記復水・給水系に上記低圧タービンか
らのタービン排気に外部から供給される冷却水を直接接
触させ、タービン排気に含まれる未反応の酸素ガスを復
水・給水に溶解させる復水器と、復水・給水に溶解させ
た酸素ガスを脱気する脱気器と、脱気後の復水・給水を
加熱して上記高圧タービンに供給する給水加熱器とを備
えるとともに、上記脱気器で脱気した酸素ガスを上記低
圧水素燃焼器に供給するものである。
ントは、上記目的を達成するために、請求項４に記載し
たように、高圧タービンと低圧タービンとの間に、中圧
タービンを二つに区分けした中高圧タービンと中低圧タ
ービンとを設け、中高圧タービンへ供給する水蒸気を、
水素と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する高圧水素燃
焼器と、上記中低圧タービンへ供給する水蒸気を、水素
と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する低圧水素燃焼器
と、上記低圧タービンからのタービン排気を凝縮して復
水・給水にした後、再び蒸気にして上記高圧タービンに
供給する復水・給水系とを備えた水素燃焼タービンプラ
ントにおいて、上記復水・給水系に上記低圧タービンか
らのタービン排気に外部から供給される冷却水を直接接
触させ、タービン排気に含まれる未反応の酸素ガスを復
水・給水に溶解させる復水器と、復水・給水に溶解させ
た酸素ガスを脱気する脱気器と、脱気後の復水・給水を
加熱して上記高圧タービンに供給する給水加熱器とを備
えるとともに、上記脱気器で脱気した酸素ガスを上記低
圧水素燃焼器に供給するものである。
【００１９】また、本発明に係る水素燃焼タービンプラ
ントは、上記目的を達成するために、請求項５に記載し
たように、給水加熱器は、中高圧タービンと中低圧ター
ビンとの間の、低圧水素燃焼器と並列して設けたもので
ある。
ントは、上記目的を達成するために、請求項５に記載し
たように、給水加熱器は、中高圧タービンと中低圧ター
ビンとの間の、低圧水素燃焼器と並列して設けたもので
ある。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水素燃焼ター
ビンプラントの実施形態を図１〜図４を参照して説明す
る。
ビンプラントの実施形態を図１〜図４を参照して説明す
る。
【００２１】第１実施形態（図１） 図１は本発明の第１実施形態による水素燃焼タービンプ
ラントのシステム構成を示す系統図である。
ラントのシステム構成を示す系統図である。
【００２２】本実施形態の水素燃焼タービンプラントは
図１に示すように、高圧タービン２１と、低圧タービン
２２との間に、中高圧タービン２３ａおよび中低圧ター
ビン２３ｂからなる２段の中圧タービン２３が設けられ
ている。なお、説明を簡略化するため、図示では省略す
るが、タービン軸には発電機が連結されている。
図１に示すように、高圧タービン２１と、低圧タービン
２２との間に、中高圧タービン２３ａおよび中低圧ター
ビン２３ｂからなる２段の中圧タービン２３が設けられ
ている。なお、説明を簡略化するため、図示では省略す
るが、タービン軸には発電機が連結されている。
【００２３】そして、水素燃焼器２４として高圧水素燃
焼器２４ａおよび低圧水素燃焼器２４ｂが設置され、こ
れら高圧水素燃焼器２４ａおよび低圧水素燃焼器２４ｂ
によって、中高圧タービン２３ａおよび中低圧タービン
２３ｂへの入口蒸気がそれぞれ加熱され、超高温となる
ようにしている。すなわち、水素燃焼器２４では水素と
純酸素とを当量燃焼させ、例えば１７００℃あるいはそ
れ以上の超高温蒸気を中圧タービン２３へ供給する構成
となっている。
焼器２４ａおよび低圧水素燃焼器２４ｂが設置され、こ
れら高圧水素燃焼器２４ａおよび低圧水素燃焼器２４ｂ
によって、中高圧タービン２３ａおよび中低圧タービン
２３ｂへの入口蒸気がそれぞれ加熱され、超高温となる
ようにしている。すなわち、水素燃焼器２４では水素と
純酸素とを当量燃焼させ、例えば１７００℃あるいはそ
れ以上の超高温蒸気を中圧タービン２３へ供給する構成
となっている。
【００２４】また、中高圧タービン２３ａと中低圧ター
ビン２３ｂとの間には、低圧水素燃焼器２４ｂに並列し
て給水加熱器２７が設けられている。
ビン２３ｂとの間には、低圧水素燃焼器２４ｂに並列し
て給水加熱器２７が設けられている。
【００２５】また、中低圧タービン２３ｂの排気側には
排熱回収ボイラ２５が設けられ、この排熱回収ボイラ２
５は、復水給水系２６から上述の給水加熱器２７を通過
して高温となった復水・給水をさらに加熱させた後、高
圧タービン２１の駆動用蒸気として供給するようになっ
ている。
排熱回収ボイラ２５が設けられ、この排熱回収ボイラ２
５は、復水給水系２６から上述の給水加熱器２７を通過
して高温となった復水・給水をさらに加熱させた後、高
圧タービン２１の駆動用蒸気として供給するようになっ
ている。
【００２６】排熱回収ボイラ２５で給水を加熱した後の
中低圧タービン２３ｂからの水蒸気は、低圧タービン２
２で仕事をした後、復水器２８に案内されて冷却され、
凝縮して復水となる。
中低圧タービン２３ｂからの水蒸気は、低圧タービン２
２で仕事をした後、復水器２８に案内されて冷却され、
凝縮して復水となる。
【００２７】このような構成において、本実施形態では
復水器２８が、冷却水２９とタービン排気としての蒸気
とを直接接触させるようになっている。そして、水蒸気
の凝縮により生じた復水３０と冷却水２９とは、復水ポ
ンプ３１により復水給水系２６の複数の低圧給水加熱器
３２に送られて段階的に加熱された後、脱気器３３で脱
気され、さらにボイラ給水ポンプ３４で加圧されて給水
加熱器２７で加熱され、排熱回収ボイラ２５および中圧
タービン２３ｂへ送られる。
復水器２８が、冷却水２９とタービン排気としての蒸気
とを直接接触させるようになっている。そして、水蒸気
の凝縮により生じた復水３０と冷却水２９とは、復水ポ
ンプ３１により復水給水系２６の複数の低圧給水加熱器
３２に送られて段階的に加熱された後、脱気器３３で脱
気され、さらにボイラ給水ポンプ３４で加圧されて給水
加熱器２７で加熱され、排熱回収ボイラ２５および中圧
タービン２３ｂへ送られる。
【００２８】給水加熱器２７，３２および脱気器３３の
加熱蒸気は、中圧タービン２３および低圧タービン２２
からの抽気である。そして、排熱回収ボイラ２５に案内
されて中圧タービン２３の排気により加熱された復水・
給水は、再び高圧タービン２１の駆動蒸気となる。な
お、復水の一部は必要に応じて系外へ排出される。
加熱蒸気は、中圧タービン２３および低圧タービン２２
からの抽気である。そして、排熱回収ボイラ２５に案内
されて中圧タービン２３の排気により加熱された復水・
給水は、再び高圧タービン２１の駆動蒸気となる。な
お、復水の一部は必要に応じて系外へ排出される。
【００２９】以上の第１実施形態によれば、復水器２８
を直接接触式にすることにより、復水器２８内の水量
は、水蒸気が直接凝縮した復水量と冷却水量の合計とな
って増加する。したがって、未反応ガスの復水への溶解
度は、「一定の温度で一定量の液体に溶解する気体の量
はその気体の圧力に比例する」とされるヘンリーの法則
が利用できるから、復水器２８内を循環する復水量が増
加するほど未反応ガスの復水中への溶解量が多くなる。
よって、復水中に溶け込む未反応ガスの量を増加させる
ことができ、復水器２８内に不凝縮ガスとして残る未反
応ガスを大幅に減少することができる。
を直接接触式にすることにより、復水器２８内の水量
は、水蒸気が直接凝縮した復水量と冷却水量の合計とな
って増加する。したがって、未反応ガスの復水への溶解
度は、「一定の温度で一定量の液体に溶解する気体の量
はその気体の圧力に比例する」とされるヘンリーの法則
が利用できるから、復水器２８内を循環する復水量が増
加するほど未反応ガスの復水中への溶解量が多くなる。
よって、復水中に溶け込む未反応ガスの量を増加させる
ことができ、復水器２８内に不凝縮ガスとして残る未反
応ガスを大幅に減少することができる。
【００３０】一方、復水中に溶解した未反応ガスである
酸素は、システム内に設置された脱気器３３で抽出する
ことにより、動力を必要とすることなく効率的に抽出す
ることができる。
酸素は、システム内に設置された脱気器３３で抽出する
ことにより、動力を必要とすることなく効率的に抽出す
ることができる。
【００３１】したがって、本実施形態によれば、比較的
簡単な構成で復水器の真空度低下を防止してプラント効
率を高めることができる。
簡単な構成で復水器の真空度低下を防止してプラント効
率を高めることができる。
【００３２】第２実施形態（図２） 図２は本実施形態による水素燃焼タービンプラントのシ
ステム構成を示す系統図である。なお、本実施形態の基
本構成については、前記第１実施形態と略同様であるの
で図の対応箇所に図１と同一符号を付して説明を省略す
る。
ステム構成を示す系統図である。なお、本実施形態の基
本構成については、前記第１実施形態と略同様であるの
で図の対応箇所に図１と同一符号を付して説明を省略す
る。
【００３３】本実施形態では、ボイラ給水ポンプ３４に
より昇圧された復水・給水の一部が分岐して冷却器３５
を通り、海水または冷却水等の冷却媒体３６によって冷
却され、再び復水器２８へ案内されて冷却水として使用
されるようになっている。
より昇圧された復水・給水の一部が分岐して冷却器３５
を通り、海水または冷却水等の冷却媒体３６によって冷
却され、再び復水器２８へ案内されて冷却水として使用
されるようになっている。
【００３４】本実施形態によれば、復水器２８の冷却水
として、復水の一部を再使用するようにしたので、直接
接触型復水器で水質を悪化させることなく、また系外か
ら純水を供給する必要なく、効果的にタービン排気を冷
却することができる。
として、復水の一部を再使用するようにしたので、直接
接触型復水器で水質を悪化させることなく、また系外か
ら純水を供給する必要なく、効果的にタービン排気を冷
却することができる。
【００３５】第３実施形態（図３） 図３は本実施形態による水素燃焼タービンプラントのシ
ステム構成を示す系統図である。なお、本実施形態でも
基本構成については、前記第１実施形態と略同様である
ので図の対応箇所に図１と同一符号を付して説明を省略
する。
ステム構成を示す系統図である。なお、本実施形態でも
基本構成については、前記第１実施形態と略同様である
ので図の対応箇所に図１と同一符号を付して説明を省略
する。
【００３６】本実施形態でも、復水・給水の一部を分岐
して冷却器３５を通して冷却し、復水器２８の冷却水と
して使用するシステムを採用している。このものにおい
て、冷却器３５の冷熱源として、燃焼用ガスとして液体
で輸送された水素と、純酸素との気化熱を使用するよう
になっている。すなわち、冷却器３５に対応して気化器
３７が設けられ、この気化器３７で水素と純酸素との気
化が行われ、その気化熱である冷熱が冷媒３８によって
冷却器３５に伝達されるようになっている。なお、図３
にＡ，Ｂで示すように、気化後の水素および純酸素は水
素燃焼器２４に供給される。
して冷却器３５を通して冷却し、復水器２８の冷却水と
して使用するシステムを採用している。このものにおい
て、冷却器３５の冷熱源として、燃焼用ガスとして液体
で輸送された水素と、純酸素との気化熱を使用するよう
になっている。すなわち、冷却器３５に対応して気化器
３７が設けられ、この気化器３７で水素と純酸素との気
化が行われ、その気化熱である冷熱が冷媒３８によって
冷却器３５に伝達されるようになっている。なお、図３
にＡ，Ｂで示すように、気化後の水素および純酸素は水
素燃焼器２４に供給される。
【００３７】本実施形態の構成によれば、復水器２８の
冷却水に使用される復水・給水の冷却源として、液体で
輸送された燃焼ガスである水素と純酸素との気化熱を使
用することにより、従来排熱回収ボイラ等からの抽気蒸
気等の熱源を使用して気化していたシステムを削除する
ことができ、プラントとしての効率向上が図れるように
なる。
冷却水に使用される復水・給水の冷却源として、液体で
輸送された燃焼ガスである水素と純酸素との気化熱を使
用することにより、従来排熱回収ボイラ等からの抽気蒸
気等の熱源を使用して気化していたシステムを削除する
ことができ、プラントとしての効率向上が図れるように
なる。
【００３８】また、冷熱源として海水の確保、冷却塔の
設置が不要となり、または縮小することができるため、
冷却水設備を縮小することができる。
設置が不要となり、または縮小することができるため、
冷却水設備を縮小することができる。
【００３９】第４実施形態（図４） 図４は本実施形態による水素燃焼タービンプラントのシ
ステム構成を示す系統図である。本実施形態では基本構
成については、前記第２実施形態と略同様であるので図
の対応箇所に図１と同一符号を付して説明を省略する。
ステム構成を示す系統図である。本実施形態では基本構
成については、前記第２実施形態と略同様であるので図
の対応箇所に図１と同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】本実施形態では、脱気器３３で抽出される
溶存在酸素が燃焼用ガスとして水素燃焼器２４に戻され
る構成とされている。すなわち、給水加熱器３２により
加熱された給水が脱気器３３へ案内されて加熱脱気さ
れ、発生した酸素は図４にＡで示したように、水素燃焼
器２４へ案内され、燃焼用ガスとして使用される。
溶存在酸素が燃焼用ガスとして水素燃焼器２４に戻され
る構成とされている。すなわち、給水加熱器３２により
加熱された給水が脱気器３３へ案内されて加熱脱気さ
れ、発生した酸素は図４にＡで示したように、水素燃焼
器２４へ案内され、燃焼用ガスとして使用される。
【００４１】本実施形態の構成によれば、脱気器３３で
加熱脱気された酸素を水素燃焼器２４へ戻すことによ
り、燃焼用ガスとして再使用することができ、燃焼用ガ
スを効率よく利用することができる。
加熱脱気された酸素を水素燃焼器２４へ戻すことによ
り、燃焼用ガスとして再使用することができ、燃焼用ガ
スを効率よく利用することができる。
【００４２】他の実施形態 なお、本発明は以上の実施形態の他、種々の変更および
応用が可能である。
応用が可能である。
【００４３】例えば使用するタービン構成は単段であっ
てもよく、また実施形態で示した構成以外の複数段のタ
ービン構成であってもよい。
てもよく、また実施形態で示した構成以外の複数段のタ
ービン構成であってもよい。
【００４４】また、復水の一部を冷却する冷却器は、冷
熱源として、燃焼用ガス源である液体水素および純酸素
の少なくともいずれか一方の気化熱を用いるものであっ
てもよい。
熱源として、燃焼用ガス源である液体水素および純酸素
の少なくともいずれか一方の気化熱を用いるものであっ
てもよい。
【００４５】
【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、比較的簡単な構成で復水器の真空度低下を防止して
プラント効率を高めることができ、また大型設備を使用
する必要がなく水素と純酸素とを容易に回収利用するこ
とができる。
ば、比較的簡単な構成で復水器の真空度低下を防止して
プラント効率を高めることができ、また大型設備を使用
する必要がなく水素と純酸素とを容易に回収利用するこ
とができる。
【図１】本発明に係る水素燃焼タービンプラントの第１
実施形態を示す系統図。
実施形態を示す系統図。
【図２】本発明に係る水素燃焼タービンプラントの第２
実施形態を示す系統図。
実施形態を示す系統図。
【図３】本発明に係る水素燃焼タービンプラントの第３
実施形態を示す系統図。
実施形態を示す系統図。
【図４】本発明に係る水素燃焼タービンプラントの第４
実施形態を示す系統図。
実施形態を示す系統図。
【図５】従来の水素燃焼タービンプラントを示す系統
図。
図。
２１ 高圧タービン ２２ 低圧タービン ２３ 中圧タービン ２３ａ 中高圧タービン ２３ｂ 中低圧タービン ２４ 水素燃焼器 ２４ａ 高圧水素燃焼器 ２４ｂ 低圧水素燃焼器 ２５ 排熱回収ボイラ ２６ 復水給水系 ２７ 給水加熱器 ２８ 復水器 ２９ 冷却水 ３０ 復水 ３１ 復水ポンプ ３２ 低圧給水加熱器 ３３ 脱気器 ３４ ボイラ給水ポンプ ３５ 冷却器 ３６ 冷却媒体 ３７ 気化器 ３８ 冷媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−293207（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−158411（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−119412（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−144560（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−166201（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01K 25/00 F01K 9/00
Claims (5)
- 【請求項１】 高圧タービンと低圧タービンとの間に、
中圧タービンを二つに区分けした中高圧タービンと中低
圧タービンとを設け、中高圧タービンへ供給する水蒸気
を、水素と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する高圧水
素燃焼器と、上記中低圧タービンへ供給する水蒸気を、
水素と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する低圧水素燃
焼器と、上記低圧タービンからのタービン排気を凝縮し
て復水・給水にした後、再び蒸気にして上記高圧タービ
ンに供給する復水・給水系とを備えた水素燃焼タービン
プラントにおいて、上記復水・給水系に上記低圧タービ
ンからのタービン排気に外部から供給される冷却水を直
接接触させ、タービン排気に含まれる未反応の酸素ガス
を復水・給水に溶解させる復水器と、復水・給水に溶解
させた酸素ガスを脱気する脱気器と、脱気後の復水・給
水を加熱して上記高圧タービンに供給する給水加熱器と
を備えたことを特徴とする水素燃焼タービンプラント。 - 【請求項２】復水器に供給し、低圧タービンからのター
ビン排気に直接接触させる冷却水は、復水・給水系の復
水・給水の一部を冷却させる冷却器から供給することを
特徴とする請求項１記載の水素燃焼タービンプラント。 - 【請求項３】冷却器は、気化器を備えるとともに、気化
器に供給された液体水素および液体酸素のうち、少なく
ともいずれか一方を気体にする際、潜熱を利用して冷却
した冷媒を冷却源として使用することを特徴とする請求
項２記載の水素燃焼タービンプラント。 - 【請求項４】高圧タービンと低圧タービンとの間に、中
圧タービンを二つに区分けした中高圧タービンと中低圧
タービンとを設け、中高圧タービンへ供給する水蒸気
を、水素と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する高圧水
素燃焼器と、上記中低圧タービンへ供給する水蒸気を、
水素と純酸素とを当量燃焼させて再加熱する低圧水素燃
焼器と、上記低圧タービンからのタービン排気を凝縮し
て復水・給水にした後、再び蒸気にして上記高圧タービ
ンに供給する復水・給水系とを備えた水素燃焼タービン
プラントにおいて、上記復水・給水系に上記低圧タービ
ンからのタービン排気に外部から供給される冷却水を直
接接触させ、タービン排気に含まれる未反応の酸素ガス
を復水・給水に溶解させる復水器と、復水・給水に溶解
させた酸素ガスを脱気する脱気器と、脱気後の復水・給
水を加熱して上記高圧タービンに供給する給水加熱器と
を備えるとともに、上記脱気器で脱気した酸素ガスを上
記低圧水素燃焼器に供給することを特徴とする水素燃焼
タービンプラント。 - 【請求項５】給水加熱器は、中高圧タービンと中低圧タ
ービンとの間の、低圧水素燃焼器と並列して設けたこと
を特徴とする請求項１または４記載の水素燃焼タービン
プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195827A JP3059124B2 (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 水素燃焼タービンプラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195827A JP3059124B2 (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 水素燃焼タービンプラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1136820A JPH1136820A (ja) | 1999-02-09 |
| JP3059124B2 true JP3059124B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=16347675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9195827A Expired - Fee Related JP3059124B2 (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 水素燃焼タービンプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3059124B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1027765B1 (nl) * | 2019-08-08 | 2021-06-14 | Basile Rudolf Alfons Crick | Externe ontploffingsmotor en methode van operatie |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023188672A1 (ja) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 株式会社Ihi | 汽力発電プラント |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01166201U (ja) * | 1988-05-12 | 1989-11-21 | ||
| JP3483277B2 (ja) * | 1993-10-25 | 2004-01-06 | 日正汽船株式会社 | タービン設備における排熱回収装置 |
| JPH07158411A (ja) * | 1993-12-06 | 1995-06-20 | Hitachi Ltd | 発電プラント |
| JP3611596B2 (ja) * | 1994-04-27 | 2005-01-19 | 財団法人電力中央研究所 | 水素燃焼タービンシステム |
-
1997
- 1997-07-22 JP JP9195827A patent/JP3059124B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1027765B1 (nl) * | 2019-08-08 | 2021-06-14 | Basile Rudolf Alfons Crick | Externe ontploffingsmotor en methode van operatie |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1136820A (ja) | 1999-02-09 |
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