JP6749772B2 - 過剰空気流を生成する圧縮機及び入口空気を冷却するためのターボ膨張器を有する発電システム - Google Patents
過剰空気流を生成する圧縮機及び入口空気を冷却するためのターボ膨張器を有する発電システム Download PDFInfo
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Description
[実施態様1]
発電システムであって、第1のタービン構成要素と、第1の一体形圧縮機と、該第1の一体形圧縮機からの空気と燃料とが供給される第1の燃焼器とを含み、上記第1の燃焼器が、高温燃焼ガスを上記第1のタービン構成要素に供給するよう構成され、上記第1の一体形圧縮機が、上記第1の燃焼器及び上記第1のタービン構成要素のうちの少なくとも一方の吸入能力よりも大きな流れ能力を有して過剰空気流を生成する第1のガスタービンシステムと、第2のタービン構成要素と、第2の圧縮機と、上記第2の圧縮機からの空気と燃料とが供給される第2の燃焼器とを含み、上記第2の燃焼器が、高温燃焼ガスを上記第2のタービン構成要素に供給するよう構成された第2のガスタービンシステムと、上記第2のガスタービンシステムに動作可能に結合されたターボ膨張器と、上記第2のガスタービンシステム及び上記ターボ膨張器のうちの少なくとも一方への上記過剰空気流の経路に沿った上記過剰空気流の流れを制御する第1の制御バルブシステムと、上記第1の一体形圧縮機及び上記第2の圧縮機のうちの少なくとも一方の入口への上記ターボ膨張器の吐出部の流れを制御する第2の制御バルブシステムと、を備える、発電システム。
[実施態様2]
上記過剰空気流が、上記第1の制御バルブシステムにより上記第2の圧縮機の吐出部に供給される、実施態様1に記載の発電システム。
[実施態様3]
上記過剰空気流が、上記第1の制御バルブシステムにより上記第2の燃焼器に供給される、実施態様1に記載の発電システム。
[実施態様4]
上記過剰空気流が、上記第1の制御バルブシステムにより上記第2のタービン構成要素のタービンノズル冷却入口に供給される、実施態様1に記載の発電システム。
[実施態様5]
上記第1の制御バルブシステムが、上記第2の圧縮機の吐出部、上記第2の燃焼器、及び上記第2のタービン構成要素のタービンノズル冷却入口のうちの少なくとも1つへの上記過剰空気流の流れを制御する、実施態様1に記載の発電システム。
[実施態様6]
上記第1の制御バルブシステムが、上記第2の圧縮機の吐出部への上記過剰空気流の第1の部分を制御する第1の制御バルブと、上記第2の燃焼器への上記過剰空気流の第2の部分を制御する第2の制御バルブと、上記第2のタービン構成要素のタービンノズル冷却入口への上記過剰空気流の流れの第3の部分を制御する第3の制御バルブと、を含む、実施態様5に記載の発電システム。
[実施態様7]
上記過剰空気流の少なくとも一部についての流量を測定する少なくとも1つのセンサを更に備え、上記センサの各々が、上記第1の制御バルブシステムに動作可能に結合されている、実施態様6に記載の発電システム。
[実施態様8]
上記第1のタービンシステム及び上記第2のタービンシステムの各々の排気ガスが、蒸気タービンシステムを駆動するため少なくとも1つの蒸気発生器に供給される、実施態様1に記載の発電システム。
[実施態様9]
上記第2の制御バルブシステムが、上記第1の一体形圧縮機の入口への上記ターボ膨張器の吐出部の第1の部分を制御する第1の制御バルブと、上記第2の圧縮機の入口への上記ターボ膨張器の吐出部の第2の部分を制御する第2の制御バルブと、を含む、実施態様1に記載の発電システム。
[実施態様10]
上記第2のガスタービンシステムが更に、上記第2の圧縮機、上記第2のタービン構成要素、スタータモータ及び上記ターボ膨張器を結合する回転シャフトを含む、実施態様1に記載の発電システム。
[実施態様11]
上記第1のガスタービンシステムが更に、上記第1の一体形圧縮機、上記第1のタービン構成要素、及び負荷転流形インバータ(LCI)モータを結合する回転シャフトを含む、実施態様1に記載の発電システム。
[実施態様12]
上記ターボ膨張器の吐出部が、上記第1の一体形圧縮機の入口及び上記第2の圧縮機の入口に流入する空気の入口温度よりも低い吐出温度を有する、実施態様1に記載の発電システム。
[実施態様13]
発電システムであって、第1のタービン構成要素と、第1の一体形圧縮機と、該第1の一体形圧縮機からの空気と燃料とが供給される第1の燃焼器とを含み、上記第1の燃焼器が、高温燃焼ガスを上記第1のタービン構成要素に供給するよう構成され、上記第1の一体形圧縮機が、上記第1の燃焼器及び上記第1のタービン構成要素のうちの少なくとも一方の吸入能力よりも大きな流れ能力を有して過剰空気流を生成する第1のガスタービンシステムと、第2のタービン構成要素と、第2の圧縮機と、上記第2の圧縮機からの空気と燃料とが供給される第2の燃焼器とを含み、上記第2の燃焼器が、高温燃焼ガスを上記第2のタービン構成要素に供給するよう構成された第2のガスタービンシステムと、上記第2のガスタービンシステムに動作可能に結合されたターボ膨張器と、上記第2のガスタービンシステム及び上記ターボ膨張器のうちの少なくとも一方への上記過剰空気流の経路に沿った上記過剰空気流の流れを制御する第1の制御バルブシステムと、上記第1の一体形圧縮機及び上記第2の圧縮機のうちの少なくとも一方の入口への上記ターボ膨張器の吐出部の流れを制御する第2の制御バルブシステムと、を備え、上記第2の制御バルブシステムが、上記第1の一体形圧縮機の入口への上記ターボ膨張器の吐出部の第1の部分を制御する第1の制御バルブと、上記第2の圧縮機の入口への上記ターボ膨張器の吐出部の第2の部分を制御する第2の制御バルブと、を含み、上記ターボ膨張器の吐出部が、上記第1の一体形圧縮機の入口及び上記第2の圧縮機の入口に流入する空気の入口温度よりも低い吐出温度を有する、発電システム。
[実施態様14]
上記第1の制御バルブシステムが、上記第2の圧縮機の吐出部、上記第2の燃焼器、及び上記第2のタービン構成要素のタービンノズル冷却入口のうちの少なくとも1つへの上記過剰空気流の流れを制御する、実施態様13に記載の発電システム。
[実施態様15]
上記第1の制御バルブシステムが、上記第2の圧縮機の吐出部への上記過剰空気流の第1の部分を制御する第1の制御バルブと、上記第2の燃焼器への上記過剰空気流の第2の部分を制御する第2の制御バルブと、上記第2のタービン構成要素のタービンノズル冷却入口への上記過剰空気流の流れの第3の部分を制御する第3の制御バルブと、を含む、実施態様14に記載の発電システム。
[実施態様16]
上記第1のタービンシステム及び上記第2のタービンシステムの各々の排気ガスが、蒸気タービンシステムを駆動するため少なくとも1つの蒸気発生器に供給される、実施態様13に記載の発電システム。
[実施態様17]
上記第2のガスタービンシステムが更に、上記第2の圧縮機、上記第2のタービン構成要素、スタータモータ及びターボ膨張器を結合する回転シャフトを含む、実施態様1に記載の発電システム。
[実施態様18]
上記第1のガスタービンシステムが更に、上記第1の一体形圧縮機、上記第1のタービン構成要素、及び負荷転流形インバータ(LCI)モータを結合する回転シャフトを含む、実施態様13に記載の発電システム。
[実施態様19]
第1のタービン構成要素と、第1の一体形圧縮機と、該第1の一体形圧縮機からの空気と燃料とが供給される第1の燃焼器とを含み、上記第1の一体形圧縮機が上記第1の燃焼器及び上記第1のタービン構成要素のうちの少なくとも一方の吸入能力よりも大きな流れ能力を有して過剰空気流を生成する第1のガスタービンシステムの上記第1の一体形圧縮機から過剰空気流を取り出すステップと、第2のタービン構成要素と第2の圧縮機と上記第2の圧縮機からの空気と燃料とが供給される第2の燃焼器とを含み且つ上記第2の燃焼器が高温燃焼ガスを上記第2のタービン構成要素に供給するよう構成された第2のガスタービンシステムと、上記第2のガスタービンシステムに動作可能に結合されたターボ膨張器とのうちの少なくとも1つに上記過剰空気流の経路に沿って上記過剰空気流を配向するステップと、上記第1の一体形圧縮機及び上記第2の圧縮機のうちの少なくとも一方の入口に上記ターボ膨張器の吐出部の流れを配向するステップと、を含む、方法。
[実施態様20]
上記ターボ膨張器の吐出部が、上記第1の一体形圧縮機の入口及び上記第2の圧縮機の入口に流入する空気の入口温度よりも低い吐出温度を有する、実施態様19に記載の方法。
102 第1のガスタービンシステム
104 第1のタービン構成要素
106 第1の一体形圧縮機
108 第1の燃焼器
110 タービン回転シャフト
120 入口フィルタハウジング
122,154,166 発電機
140 第2のガスタービンシステム
144 第2のタービン構成要素
146 第2の圧縮機
148 第2の燃焼器
150 将来開発される入口フィルタハウジング
152 回転シャフト
158 ノズル冷却入口
160 蒸気タービンシステム
162 回転シャフト
166 発電機
168,170 蒸気発生器
172,174 排気ガス
178 エミッション制御システム
180 制御システム
200 空気流
202 第1の制御バルブシステム
210,272 吐出部
212,274 第1の制御バルブ
214 第2の制御バルブ
216 第3の制御バルブ
220 センサ
250 過剰空気流路
252 ターボ膨張器
254 少なくとも一部
256,266 制御バルブ
270 第2の制御バルブシステム
Claims (18)
- 発電システム(100)であって、
第1のタービン構成要素(104)と、第1の一体形圧縮機(106)と、該第1の一体形圧縮機(106)からの空気と燃料とが供給される第1の燃焼器(108)とを含み、前記第1の燃焼器(108)が、高温燃焼ガスを前記第1のタービン構成要素(104)に供給するよう構成され、前記第1の一体形圧縮機(106)が、前記第1の燃焼器(108)及び前記第1のタービン構成要素(104)のうちの少なくとも一方の吸入能力よりも大きな流れ能力を有して過剰空気流(200)を生成する第1のガスタービンシステム(102)と、
第2のタービン構成要素(144)と、第2の圧縮機(146)と、前記第2の圧縮機(146)からの空気と燃料とが供給される第2の燃焼器(148)とを含み、前記第2の燃焼器(148)が、高温燃焼ガスを前記第2のタービン構成要素(144)に供給するよう構成された第2のガスタービンシステム(140)と、
前記第2のガスタービンシステム(140)に動作可能に結合されたターボ膨張器(252)と、
前記第2のガスタービンシステム(140)及び前記ターボ膨張器(252)のうちの少なくとも一方への過剰空気流経路(250)に沿った前記過剰空気流(200)の流れを制御する第1の制御バルブシステム(202)と、
前記第1の一体形圧縮機(106)及び前記第2の圧縮機(146)のうちの少なくとも一方の入口への前記ターボ膨張器(252)の吐出部(210,272)の流れを制御する第2の制御バルブシステム(270)と
を備え、前記第2の制御バルブシステム(270)が、前記第1の一体形圧縮機(106)の入口への前記ターボ膨張器(252)の吐出部(210,272)の第1の部分を制御する第1の制御バルブ(212,274)と、前記第2の圧縮機(146)の入口への前記ターボ膨張器(252)の吐出部(210,272)の第2の部分を制御する第2の制御バルブ(214)とを含む、発電システム(100)。 - 前記過剰空気流(200)が、前記第1の制御バルブシステム(202)により前記第2の圧縮機(146)の吐出部(210,272)に供給される、請求項1に記載の発電システム(100)。
- 前記過剰空気流(200)が、前記第1の制御バルブシステム(202)により前記第2の燃焼器(148)に供給される、請求項1又は請求項2に記載の発電システム(100)。
- 前記過剰空気流(200)が、前記第1の制御バルブシステム(202)により前記第2のタービン構成要素(144)のタービンノズル冷却入口(158)に供給される、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の発電システム(100)。
- 前記第1の制御バルブシステム(202)が、前記第2の圧縮機(146)の吐出部(210,272)、前記第2の燃焼器(148)、及び前記第2のタービン構成要素(144)のタービンノズル冷却入口(158)のうちの少なくとも1つへの前記過剰空気流(200)の流れを制御する、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の発電システム(100)。
- 前記第1の制御バルブシステム(202)が、前記第2の圧縮機(146)の吐出部(210,272)への前記過剰空気流(200)の第1の部分を制御する第1の制御バルブ(212,274)と、前記第2の燃焼器(148)への前記過剰空気流(200)の第2の部分を制御する第2の制御バルブ(214)と、前記第2のタービン構成要素(144)のタービンノズル冷却入口(158)への前記過剰空気流(200)の流れの第3の部分を制御する第3の制御バルブ(216)とを含む、請求項5に記載の発電システム(100)。
- 前記過剰空気流(200)の少なくとも一部(254)についての流量を測定する少なくとも1つのセンサ(220)を更に備え、前記センサ(220)の各々が、前記第1の制御バルブシステム(202)に動作可能に結合されている、請求項6に記載の発電システム(100)。
- 前記第1のタービンシステム及び前記第2のタービンシステムの各々の排気ガス(172,174)が、蒸気タービンシステム(160)を駆動するため少なくとも1つの蒸気発生器(168,170)に供給される、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の発電システム(100)。
- 前記第2のガスタービンシステム(140)が更に、前記第2の圧縮機(146)、前記第2のタービン構成要素(144)、スタータモータ(156)及び前記ターボ膨張器(252)を結合する回転シャフト(162,152)を含む、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の発電システム(100)。
- 前記第1のガスタービンシステム(102)が更に、前記第1の一体形圧縮機(106)、前記第1のタービン構成要素(104)、及び負荷転流形インバータ(LCI)モータを結合する回転シャフト(162,152)を含む、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の発電システム(100)。
- 前記ターボ膨張器(252)の吐出部(210,272)が、前記第1の一体形圧縮機(106)の入口及び前記第2の圧縮機(146)の入口に流入する空気の入口温度よりも低い吐出温度を有する、請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の発電システム(100)。
- 発電システム(100)であって、
第1のタービン構成要素(104)と、第1の一体形圧縮機(106)と、該第1の一体形圧縮機(106)からの空気と燃料とが供給される第1の燃焼器(108)とを含み、前記第1の燃焼器(108)が、高温燃焼ガスを前記第1のタービン構成要素(104)に供給するよう構成され、前記第1の一体形圧縮機(106)が、前記第1の燃焼器(108)及び前記第1のタービン構成要素(104)のうちの少なくとも一方の吸入能力よりも大きな流れ能力を有して過剰空気流(200)を生成する第1のガスタービンシステム(102)と、
第2のタービン構成要素(144)と、第2の圧縮機(146)と、前記第2の圧縮機(146)からの空気と燃料とが供給される第2の燃焼器(148)とを含み、前記第2の燃焼器(148)が、高温燃焼ガスを前記第2のタービン構成要素(144)に供給するよう構成された第2のガスタービンシステム(140)と、
前記第2のガスタービンシステム(140)に動作可能に結合されたターボ膨張器(252)と、
前記第2のガスタービンシステム(140)及び前記ターボ膨張器(252)のうちの少なくとも一方への過剰空気流経路(250)に沿った前記過剰空気流(200)の流れを制御する第1の制御バルブシステム(202)と、
前記第1の一体形圧縮機(106)及び前記第2の圧縮機(146)のうちの少なくとも一方の入口への前記ターボ膨張器(252)の吐出部(210,272)の流れを制御する第2の制御バルブシステム(270)と
を備え、前記第2の制御バルブシステム(270)が、前記第1の一体形圧縮機(106)の入口への前記ターボ膨張器(252)の吐出部(210,272)の第1の部分を制御する第1の制御バルブ(212,274)と、前記第2の圧縮機(146)の入口への前記ターボ膨張器(252)の吐出部(210,272)の第2の部分を制御する第2の制御バルブ(214)とを含み、前記ターボ膨張器(252)の吐出部(210,272)が、前記第1の一体形圧縮機(106)の入口及び前記第2の圧縮機(146)の入口に流入する空気の入口温度よりも低い吐出温度を有する、発電システム(100)。 - 前記第1の制御バルブシステム(202)が、前記第2の圧縮機(146)の吐出部(210,272)、前記第2の燃焼器(148)、及び前記第2のタービン構成要素(144)のタービンノズル冷却入口(158)のうちの少なくとも1つへの前記過剰空気流(200)の流れを制御する、請求項12に記載の発電システム(100)。
- 前記第1の制御バルブシステム(202)が、前記第2の圧縮機(146)の吐出部(210,272)への前記過剰空気流(200)の第1の部分を制御する第1の制御バルブ(212,274)と、前記第2の燃焼器(148)への前記過剰空気流(200)の第2の部分を制御する第2の制御バルブ(214)と、前記第2のタービン構成要素(144)のタービンノズル冷却入口(158)への前記過剰空気流(200)の流れの第3の部分を制御する第3の制御バルブ(216)とを含む、請求項13に記載の発電システム(100)。
- 前記第1のタービンシステム及び前記第2のタービンシステムの各々の排気ガス(172,174)が、蒸気タービンシステム(160)を駆動するため少なくとも1つの蒸気発生器(168,170)に供給される、請求項12乃至請求項14のいずれか1項に記載の発電システム(100)。
- 前記第2のガスタービンシステム(140)が更に、前記第2の圧縮機(146)、前記第2のタービン構成要素(144)、スタータモータ(156)及びターボ膨張器(252)を結合する回転シャフト(162,152)を含む、請求項12乃至請求項15のいずれか1項に記載の発電システム(100)。
- 前記第1のガスタービンシステム(102)が更に、前記第1の一体形圧縮機(106)、前記第1のタービン構成要素(104)、及び負荷転流形インバータ(LCI)モータを結合する回転シャフト(162,152)を含む、請求項12乃至請求項16のいずれか1項に記載の発電システム(100)。
- 第1のタービン構成要素(104)と、第1の一体形圧縮機(106)と、該第1の一体形圧縮機(106)からの空気と燃料とが供給される第1の燃焼器(108)とを含み、前記第1の一体形圧縮機(106)が前記第1の燃焼器(108)及び前記第1のタービン構成要素(104)のうちの少なくとも一方の吸入能力よりも大きな流れ能力を有して過剰空気流(200)を生成する第1のガスタービンシステム(102)の前記第1の一体形圧縮機(106)から過剰空気流(200)を取り出すステップと、
第2のタービン構成要素(144)と第2の圧縮機(146)と前記第2の圧縮機(146)からの空気と燃料とが供給される第2の燃焼器(148)とを含み且つ前記第2の燃焼器(148)が高温燃焼ガスを前記第2のタービン構成要素(144)に供給するよう構成された第2のガスタービンシステム(140)と、前記第2のガスタービンシステム(140)に動作可能に結合されたターボ膨張器(252)とのうちの少なくとも1つに過剰空気流経路(250)に沿って前記過剰空気流(200)を配向するステップと、
前記第1の一体形圧縮機(106)及び前記第2の圧縮機(146)のうちの少なくとも一方の入口に前記ターボ膨張器(252)の吐出部(210,272)の流れを配向するステップと
を含んでおり、
前記ターボ膨張器(252)の吐出部(210,272)が、前記第1の一体形圧縮機(106)の入口及び前記第2の圧縮機(146)の入口に流入する空気の入口温度よりも低い吐出温度を有する、方法。
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