JPH0968006A - Gas turbine plant - Google Patents
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- JPH0968006A JPH0968006A JP24532095A JP24532095A JPH0968006A JP H0968006 A JPH0968006 A JP H0968006A JP 24532095 A JP24532095 A JP 24532095A JP 24532095 A JP24532095 A JP 24532095A JP H0968006 A JPH0968006 A JP H0968006A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの駆
動により発電を行うとともに、ガスタービンの排ガスの
熱を冷暖房や給湯などの熱需要に利用するコージェネレ
ーションシステムのようなガスタービン設備に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine facility such as a cogeneration system for generating power by driving a gas turbine and utilizing heat of exhaust gas of the gas turbine for heat demand such as cooling and heating and hot water supply. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、省エネルギーを促進するため
に、ガスタービンにより発電を行うとともに、ガスター
ビンの排熱回収により、冷暖房や給湯の熱需要をまかな
うコージェネレーションシステムが導入されている。こ
のコージェネレーションシステムの一例として、図４に
示すような構成を備えたものが知られている（特開平６
−１０８８７７号公報参照）。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to promote energy saving, a cogeneration system has been introduced which generates electric power by a gas turbine and recovers exhaust heat of the gas turbine to meet heat demand for cooling and heating and hot water supply. As an example of this cogeneration system, one having a configuration as shown in FIG.
-108877 gazette).
【０００３】図４において、ガスタービン１は、圧縮機
２で空気を圧縮して燃焼器３に導くとともに、燃焼器内
に都市ガスのようなガス燃料を噴射して燃焼させ、その
高温高圧の燃焼ガスでタービン４を駆動させる。このタ
ービン４は圧縮機２を駆動するとともに、減速機２１お
よびカップリング７を介して発電機８を駆動する。発電
機８からの発電電力は種々の電力負荷に供給される。一
方、上記燃料は、燃焼器３内の圧縮空気による高い圧力
に抗して噴射させるために、ガス圧縮装置９において、
モータ１０の回転により駆動されるスクリュー式または
レシプロ式の燃料圧縮機１１で圧縮されて高圧力に昇圧
されたのちに、燃焼器３に噴射される。なお、３４は燃
料の開閉弁、３７は燃料圧縮機１１をバイパスする燃料
流量を調整するバイパス弁である。In FIG. 4, a gas turbine 1 compresses air by a compressor 2 and guides it to a combustor 3, and injects gas fuel such as city gas into the combustor to burn it. The combustion gas drives the turbine 4. The turbine 4 drives the compressor 2 and also drives the generator 8 via the speed reducer 21 and the coupling 7. The generated power from the generator 8 is supplied to various electric loads. On the other hand, in order to inject the fuel against the high pressure of the compressed air in the combustor 3, in the gas compression device 9,
After being compressed by the screw type or reciprocating type fuel compressor 11 driven by the rotation of the motor 10 to have a high pressure, the fuel is injected into the combustor 3. Reference numeral 34 is a fuel on-off valve, and 37 is a bypass valve for adjusting the flow rate of fuel that bypasses the fuel compressor 11.
【０００４】ガスタービン１の排ガスは、排気ダンパ１
２の調節により必要な流量だけ排ガス流路１４に設けら
れた排熱ボイラ１３に導かれ、排ガス流路１４、煙突１
６およびサイレンサー１７を通って大気中に放出され
る。一方、給水タンク１８から給水ポンプ１９により送
られた水は、煙突１６内のエコノマイザー２０で排ガス
Ｇにより予熱されたのちに、排熱ボイラ１３で排ガスと
熱交換される。すなわち、排熱ボイラ１３では排ガス流
路１４に導入された排ガスから熱回収して蒸気を生成
し、その蒸気は圧力制御弁２２により一定圧力に制御さ
れ、プロセス蒸気として、冷暖房機器や給湯機器などの
種々の蒸気使用機器に供給される。このようにして、単
一のエネルギー源から電気と熱の有効な二次エネルギー
を得ている。Exhaust gas from the gas turbine 1 is exhausted by the exhaust damper 1.
2 is guided to the exhaust heat boiler 13 provided in the exhaust gas passage 14 by adjusting the required flow rate, and the exhaust gas passage 14 and the chimney 1 are introduced.
6 and the silencer 17 to the atmosphere. On the other hand, the water sent from the water supply tank 18 by the water supply pump 19 is preheated by the exhaust gas G in the economizer 20 in the chimney 16 and then heat-exchanged with the exhaust gas in the exhaust heat boiler 13. That is, in the exhaust heat boiler 13, heat is recovered from the exhaust gas introduced into the exhaust gas passage 14 to generate steam, and the steam is controlled to a constant pressure by the pressure control valve 22, and as process steam, cooling / heating equipment, hot water supply equipment, etc. Of various steam-using equipment. In this way, effective secondary energy of electricity and heat is obtained from a single energy source.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のコー
ジェネレーションシステムに適用されるガスタービン１
では、比較的高温となる排ガスの熱エネルギーと発電電
力との熱電比が高いために、ガスタービン１からの排ガ
スの全てを排熱ボイラ１３に導いて熱回収すると、必要
以上の蒸気が発生することが多々ある。そこで、上述の
ように、排気ダンパ１２を調節して、必要な蒸気量に応
じた排ガスのみを排熱ボイラ１３に導き、余った排ガス
は排気ダンパ１２からバイパス排気消音器２３を介して
大気中に放出している。或いは、排熱ボイラ１３での発
生蒸気のうちの熱需要に使用して残った余剰分は、放蒸
弁２４を開放して放蒸サイレンサー２５を通じ大気中に
放出している。そのため、コージェネレーションシステ
ムはガスタービン１の排ガスの熱を無駄なく有効利用す
ることを目的としているにもかかわらず、それに反し
て、排ガスまたはそれにより生成した蒸気を無駄に棄て
ているので、システム全体としての熱効率を低下させる
結果を招いている。By the way, the gas turbine 1 applied to the above-mentioned cogeneration system.
Then, since the thermoelectric ratio between the heat energy of the exhaust gas which is relatively high temperature and the generated electric power is high, when all the exhaust gas from the gas turbine 1 is guided to the exhaust heat boiler 13, heat is generated more than necessary. There are many things. Therefore, as described above, the exhaust damper 12 is adjusted so that only the exhaust gas corresponding to the required amount of steam is guided to the exhaust heat boiler 13, and the excess exhaust gas is discharged from the exhaust damper 12 to the atmosphere via the bypass exhaust silencer 23. Is released to. Alternatively, the surplus of the steam generated in the exhaust heat boiler 13 used for heat demand is released to the atmosphere through the steam releasing silencer 25 by opening the steam releasing valve 24. Therefore, although the cogeneration system aims to effectively use the heat of the exhaust gas of the gas turbine 1 without waste, on the contrary, the exhaust gas or the steam generated thereby is wastefully discarded, so that the entire system. As a result, the heat efficiency is lowered.
【０００６】一方、燃料圧縮装置９において、モータ１
０は、商用電力または発電機８からの発電電力により駆
動するようになっている。したがって、発電機８の実質
的な発電電力は燃料圧縮装置９で消費する分だけ電力負
荷への有効供給量が減少することになる。言い換える
と、発電電力としては、電力負荷に供給するための所定
電力量に加えて、燃料圧縮装置９での消費電力量を必要
とするため、発電システムとしての電力効率が低下す
る。On the other hand, in the fuel compression device 9, the motor 1
0 is driven by commercial power or generated power from the generator 8. Therefore, the effective amount of electric power generated by the generator 8 is reduced by the amount consumed by the fuel compression device 9 to the electric power load. In other words, the generated power requires not only the predetermined amount of power to be supplied to the power load but also the amount of power consumed by the fuel compression device 9, so that the power efficiency of the power generation system decreases.
【０００７】そこで本発明は、冷暖房や給湯などの熱需
要に利用するだけでは余る蒸気を、燃料圧縮機の動力と
して利用することにより、排ガスの熱回収を有効に行っ
てガスタービン設備の熱効率を向上させるとともに、ガ
スタービンの回転動力を有効利用することを目的とする
ものである。In view of this, the present invention effectively recovers the heat of exhaust gas by utilizing the steam that is left over for heat demand such as cooling and heating and hot water supply as the power of the fuel compressor, thereby improving the thermal efficiency of gas turbine equipment. The object is to improve and effectively utilize the rotational power of the gas turbine.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係るガスタービン設備は、ガス
タービンと、これにより駆動される回転機械と、前記ガ
スタービンの排ガスを熱源とする排熱ボイラとを備えた
ガスタービン設備であって、前記排熱ボイラから供給さ
れる蒸気を動力源とする蒸気駆動機と、この蒸気駆動機
により駆動されて燃料を圧縮して前記ガスタービンの燃
焼器に供給する燃料圧縮機とを備えている。In order to achieve the above object, a gas turbine facility according to claim 1 of the present invention comprises a gas turbine, a rotating machine driven by the gas turbine, and an exhaust gas of the gas turbine as a heat source. A gas turbine equipment including an exhaust heat boiler to be, wherein a steam drive machine using steam supplied from the exhaust heat boiler as a power source, and a gas driven by the steam drive machine to compress fuel And a fuel compressor that supplies the combustor of the turbine.
【０００９】上記ガスタービン設備によれば、回転機械
により発電電力または軸動力を発生させるとともに、排
熱ボイラで生成される蒸気を燃料圧縮機を駆動するため
の蒸気駆動機の動力源として利用する。余った蒸気は、
冷暖房や給湯などの熱需要に利用する。したがって、ガ
スタービンから出る比較的高温の排ガスの熱をほとんど
無駄なく回収できるから、システムとしての熱効率が格
段に向上する。しかも、燃料圧縮機の駆動源として、従
来のモータに代えて、排熱ボイラからの蒸気を動力源と
する蒸気駆動機を用いているので、ガスタービンの回転
動力の一部を従来のように燃料の圧縮に使用しないこと
から、回転動力の利用効率が向上し、たとえば、発電電
力のうち電力負荷に供給できる有効発電電力量が増大す
る。According to the above gas turbine facility, the rotating machine generates the generated electric power or the shaft power, and the steam generated in the exhaust heat boiler is used as the power source of the steam driver for driving the fuel compressor. . The surplus steam is
It is used for heat demand such as air conditioning and hot water supply. Therefore, the heat of the relatively high temperature exhaust gas emitted from the gas turbine can be recovered with almost no waste, and the thermal efficiency of the system is significantly improved. Moreover, as a drive source for the fuel compressor, instead of the conventional motor, a steam drive machine that uses steam from the exhaust heat boiler as a power source is used. Since the fuel is not used for compressing the fuel, the utilization efficiency of the rotational power is improved, and, for example, the amount of effective generated power that can be supplied to the power load among the generated power increases.
【００１０】また、本発明の請求項２に係るガスタービ
ン設備は、ガスタービンと、これにより駆動される第１
の回転機械と、前記ガスタービンの排ガスを熱源とする
排熱ボイラと、前記排ガスを熱源として前記排熱ボイラ
からの蒸気を過熱蒸気にする過熱器とを備えたガスター
ビン設備であって、前記過熱器から供給される過熱蒸気
を動力源として前記第１の回転機械または第２の回転機
械を駆動する蒸気タービンと、この蒸気タービンの中間
段から抽気された蒸気を動力源とする蒸気駆動機と、こ
の蒸気駆動機により駆動されて燃料を圧縮して前記ガス
タービンの燃焼器に供給する燃料圧縮機とを備えてい
る。A gas turbine facility according to claim 2 of the present invention is a gas turbine and a first turbine driven by the gas turbine.
A rotary machine, an exhaust heat boiler that uses the exhaust gas of the gas turbine as a heat source, and a superheater that uses the exhaust gas as a heat source to turn the steam from the exhaust heat boiler into superheated steam, the gas turbine equipment comprising: A steam turbine that drives the first rotary machine or the second rotary machine using superheated steam supplied from a superheater as a power source, and a steam drive machine that uses steam extracted from an intermediate stage of the steam turbine as a power source. And a fuel compressor that is driven by the steam driver to compress the fuel and supply it to the combustor of the gas turbine.
【００１１】上記ガスタービン設備によれば、排熱ボイ
ラからの飽和蒸気を過熱蒸気にするスーパーヒーターよ
うな過熱器を備えているから、ガスタービンの排ガスか
ら熱回収して生成した過熱蒸気は、飽和蒸気では駆動不
能な蒸気タービンを駆動させるのに利用し、コンバイン
ドサイクルを構成できる。すなわち、ガスタービンと蒸
気タービンとを組み合わせる複合運転により、第１およ
び第２の回転機械を駆動するので、システム効率が向上
する。さらに、燃料圧縮機を駆動するための蒸気駆動機
は蒸気タービンの中間段から抽気した蒸気を動力源とす
るので、システム効率がより一層向上する。According to the above gas turbine equipment, since the superheater such as a super heater for converting the saturated steam from the exhaust heat boiler into the superheated steam is provided, the superheated steam generated by recovering the heat from the exhaust gas of the gas turbine is It can be used to drive a steam turbine that cannot be driven by saturated steam, and can form a combined cycle. That is, since the first and second rotating machines are driven by the combined operation in which the gas turbine and the steam turbine are combined, the system efficiency is improved. Further, since the steam driver for driving the fuel compressor uses the steam extracted from the intermediate stage of the steam turbine as a power source, the system efficiency is further improved.
【００１２】本発明の好適な実施形態によれば、燃料と
してガス燃料が用いられる。このガス燃料は、液体燃料
と比較して、圧縮するのに多大な仕事量が必要である
が、蒸気駆動機により駆動される燃料圧縮機により支障
なく圧縮して、ガスタービンの燃焼器の燃焼室内に噴射
可能な高圧に昇圧される。According to a preferred embodiment of the present invention, gas fuel is used as the fuel. Compared to liquid fuel, this gas fuel requires a large amount of work to be compressed, but it can be compressed by a fuel compressor driven by a vapor drive machine without any trouble and burned in a combustor of a gas turbine. The pressure is increased to a high pressure that can be injected into the room.
【００１３】本発明に係るガスタービン設備における回
転機械としては、発電機、空気圧縮機などがあるが、発
電機が最も一般的である。The rotating machine in the gas turbine equipment according to the present invention includes a generator and an air compressor, but the generator is the most common.
【００１４】他の好ましい実施形態によれば、前記燃料
圧縮機にモータが連結され、このモータにクラッチを介
して前記蒸気駆動機が連結されている。したがって、排
熱ボイラの起動時にはモータの回転により燃料圧縮機を
駆動し、排熱ボイラの蒸気圧が蒸気駆動機を駆動可能な
圧力にまで昇圧した時点で、クラッチを連結状態とし、
かつモータへの給電を停止する。それにより、以後の定
常運転状態時には、モータが空回りして、燃料圧縮機が
蒸気駆動機により駆動される。これにより、十分な蒸気
圧を得られない排熱ボイラの起動時においても、燃料圧
縮機を支障なく駆動することができるとともに、蒸気駆
動機が故障などにより使用不能となっても、クラッチを
非連結状態とし、かつモータに給電して、燃料圧縮機を
モータで駆動して燃料を圧縮できるから、高い運転信頼
性を得ることができる。According to another preferred embodiment, a motor is connected to the fuel compressor, and the steam driver is connected to the motor via a clutch. Therefore, at the time of starting the exhaust heat boiler, the fuel compressor is driven by the rotation of the motor, and when the steam pressure of the exhaust heat boiler is increased to a pressure capable of driving the steam drive machine, the clutch is engaged,
And the power supply to the motor is stopped. As a result, in the subsequent steady operation state, the motor idles and the fuel compressor is driven by the steam driver. As a result, the fuel compressor can be driven without hindrance even when the exhaust heat boiler that cannot obtain sufficient steam pressure is started, and the clutch can be disengaged even if the steam driver becomes unusable due to a failure or the like. Since the fuel can be compressed by driving the fuel compressor with the motor in the connected state and supplying power to the motor, high operational reliability can be obtained.
【００１５】さらに本発明の他の好ましい実施形態に係
るガスタービン設備は、前記蒸気駆動機から流出する蒸
気を使用する吸収式冷凍機を備えている。蒸気駆動機か
ら出る低圧の蒸気は、通常、未だ十分な熱エネルギーを
有しているから、工場などの雑用蒸気などに利用できる
他に、低圧蒸気でも駆動可能な吸収式冷凍機に供給で
き、この冷凍機により得られた冷水は工場やビルディン
グの空調用に利用できる。このように、排ガスから熱回
収して生成した蒸気の熱エネルギーは高温から常温近く
まで段階的に利用し尽くすことができるので、熱効率が
さらに向上する。Furthermore, the gas turbine equipment according to another preferred embodiment of the present invention comprises an absorption refrigerating machine that uses the steam flowing out from the steam drive machine. The low-pressure steam emitted from the steam-driven machine usually has sufficient thermal energy, so it can be used not only as miscellaneous steam in factories but also as an absorption refrigerator that can be driven by low-pressure steam. The cold water obtained from this refrigerator can be used for air conditioning in factories and buildings. In this way, the thermal energy of the steam generated by recovering the heat from the exhaust gas can be exhausted in stages from a high temperature to near room temperature, so that the thermal efficiency is further improved.
【００１６】別の好ましい実施形態に係るガスタービン
設備は、前記蒸気駆動機としてスクリュー式蒸気エンジ
ンを用いている。このスクリュー式蒸気エンジンは、ス
クリュー式コンプレッサの逆サイクルを利用したもので
あって、蒸気タービンのように過熱蒸気を必要とせず
に、飽和蒸気で駆動させることができる。したがって、
上記スクリュー式蒸気エンジンは、請求項１に係るガス
タービン設備のように過熱器を備えない場合においても
使用することができ、一方、請求項２に係るガスタービ
ン設備のように過熱器を備えている場合、過熱器からの
過熱蒸気で蒸気タービンを駆動して、その蒸気タービン
の中間段から抽気した飽和蒸気を用いて駆動させること
ができる。いずれの場合においても、ガスタービンの排
ガスからの熱回収により生成した蒸気を効率的に利用し
て燃料を圧縮することができる。A gas turbine facility according to another preferred embodiment uses a screw type steam engine as the steam driver. This screw type steam engine utilizes a reverse cycle of a screw type compressor, and can be driven by saturated steam without requiring superheated steam unlike a steam turbine. Therefore,
The screw type steam engine can be used even when the gas turbine equipment according to claim 1 is not provided with a superheater, while the gas turbine equipment according to claim 2 is provided with the superheater. If so, the steam turbine can be driven by the superheated steam from the superheater and the saturated steam extracted from the intermediate stage of the steam turbine can be used for driving. In any case, the fuel can be compressed by efficiently utilizing the steam generated by the heat recovery from the exhaust gas of the gas turbine.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一
実施形態のガスタービン設備を示す概略構成図である。
同図において、図４と同一若しくは同等のものには同一
の符号を付してその説明を省略し、相違する構成につい
てのみ説明する。図４における排気ダンパ１２を除外し
て、タービン４の排ガスの全てを排熱ボイラ１３に送給
し、この排ガスＧから熱回収して多量の飽和蒸気を生成
する。この飽和蒸気の一部は、既存の設備と同様に、開
閉弁３１および圧力制御弁２２を介して種々の蒸気使用
機器に供給し、プロセス蒸気として使用される。すなわ
ち、このガスタービン設備はコージェネレーションシス
テムを構成しており、熱電比がかなり高くなっている。
その結果、上述のように多量の飽和蒸気が生成される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a gas turbine facility according to an embodiment of the present invention.
In the figure, parts that are the same as or equivalent to those in FIG. 4 are assigned the same reference numerals and explanations thereof are omitted, and only different configurations will be described. Excluding the exhaust damper 12 in FIG. 4, all the exhaust gas of the turbine 4 is sent to the exhaust heat boiler 13, and heat is recovered from the exhaust gas G to generate a large amount of saturated steam. A part of the saturated steam is supplied to various steam-using devices via the on-off valve 31 and the pressure control valve 22 and used as process steam as in the existing equipment. That is, this gas turbine equipment constitutes a cogeneration system, and the thermoelectric ratio is considerably high.
As a result, a large amount of saturated vapor is generated as described above.
【００１８】一方、燃料圧縮装置２８には、既存の燃料
圧縮機１１、バイパス制御弁３７およびモータ１０に加
えて、モータ１０にクラッチ２９を介してスクリュー式
蒸気エンジン３０が連結されている。このスクリュー式
蒸気エンジン３０は、その構成については後述するが、
排熱ボイラ１３から出る多量の飽和蒸気のうちの一部が
開閉弁３１および制御弁３２を介して供給され、この飽
和蒸気を動力源として作動して、連結状態のクラッチ２
９を介して燃料圧縮機１１を駆動する。飽和蒸気の他部
は圧力制御弁２２を通って、プロセス蒸気として使用さ
れる。蒸気エンジン３０から流出する飽和蒸気は、２〜
５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度の圧力を有しているので、低圧蒸
気でも駆動可能な吸収式冷凍機３３に対し、これの熱源
として供給され、この冷凍機３３で作られた冷水は、工
場やビルディングの空調用などの用途に使用される。吸
収式冷凍機３３から出たドレンは給水タンク１８に戻さ
れる。On the other hand, in addition to the existing fuel compressor 11, the bypass control valve 37 and the motor 10, the screw type steam engine 30 is connected to the motor 10 via the clutch 29 to the fuel compression device 28. The configuration of the screw-type steam engine 30 will be described later,
Part of a large amount of saturated steam emitted from the exhaust heat boiler 13 is supplied via the on-off valve 31 and the control valve 32, and this saturated steam is operated as a power source to operate the clutch 2 in the connected state.
The fuel compressor 11 is driven via 9. The other part of the saturated steam passes through the pressure control valve 22 and is used as process steam. The saturated steam flowing out of the steam engine 30 is 2 to
Since it has a pressure of about 5 kg / cm 2 G, it is supplied as a heat source to the absorption refrigerating machine 33 that can be driven by low-pressure steam, and the cold water produced by the refrigerating machine 33 is used in factories and buildings. Used for applications such as air conditioning. The drain discharged from the absorption refrigerator 33 is returned to the water supply tank 18.
【００１９】なお、燃料は開閉弁３４を介して燃料圧縮
機１１に供給され、この燃料圧縮機１１からガスタービ
ン１への燃料供給量はバイパス制御弁３７により調節さ
れる。すなわち、燃料供給量を多くしたい場合には、バ
イパス制御弁３７を絞って燃料圧縮機１１の出口から入
口へ戻す燃料バイパス量を減少させ、逆に、燃料供給量
を少なくしたい場合には、バイパス制御弁３７を開放し
て燃料バイパス量を増大させる。一方、蒸気エンジン３
０へ供給される飽和蒸気は、排熱ボイラ１３のドラム１
３ａの圧力を制御する圧力制御弁２２により一定の蒸気
圧に保持され、かつ制御弁３２により、前記バイパス制
御弁３７で制御し切れない大きな負荷変動に追従できる
よう、蒸気流量が制御される。開閉弁３１は、ガスター
ビン１の運転停止時に閉じられて、排熱ボイラ１３への
空気の混入等を防止する。The fuel is supplied to the fuel compressor 11 via the opening / closing valve 34, and the fuel supply amount from the fuel compressor 11 to the gas turbine 1 is adjusted by the bypass control valve 37. That is, when it is desired to increase the fuel supply amount, the bypass control valve 37 is throttled to reduce the fuel bypass amount returned from the outlet of the fuel compressor 11 to the inlet, and conversely, when the fuel supply amount is reduced, the bypass control valve 37 is bypassed. The control valve 37 is opened to increase the fuel bypass amount. On the other hand, steam engine 3
The saturated steam supplied to 0 is the drum 1 of the exhaust heat boiler 13.
The pressure control valve 22 for controlling the pressure of 3a maintains a constant steam pressure, and the control valve 32 controls the steam flow rate so as to follow a large load fluctuation that cannot be controlled by the bypass control valve 37. The on-off valve 31 is closed when the operation of the gas turbine 1 is stopped to prevent air from entering the exhaust heat boiler 13.
【００２０】図２は上記スクリュー式蒸気エンジン３０
の要部を示す斜視図である。この蒸気エンジン３０は、
一対のスクリューロータ３０ａ，３０ｂが噛み合って回
転するように設定されている。この両スクリューロータ
３０ａ，３０ｂの間に、蒸気入口側から吸入された高圧
蒸気ＨＳが導かれ、この高圧蒸気ＨＳは両スクリューロ
ータ３０ａ，３０ｂの歯溝空間を押し拡げながら膨張し
て減圧し、低圧蒸気ＬＳとなって蒸気出口側から吐出さ
れる。このように、蒸気が膨張して低圧となる間にエネ
ルギーを放出して、スクリューロータロータ３０ａ，３
０ｂに回転力を与える。すなわち、この蒸気エンジン３
０は、スクリュー型コンプレッサの逆サイクルを利用し
たものであって、容積型で、かつ回転式である上に、駆
動に過熱蒸気を必要とする蒸気タービンとは異なり、飽
和蒸気で駆動できる特長がある。したがって、スーパー
ヒーターなどの過熱器を必要とせずに、排熱ボイラ１３
で生成した飽和蒸気をそのまま使用できる。FIG. 2 shows the screw type steam engine 30.
It is a perspective view which shows the principal part of. This steam engine 30
The pair of screw rotors 30a and 30b are set so as to mesh with each other and rotate. The high-pressure steam HS sucked from the steam inlet side is introduced between the screw rotors 30a and 30b, and the high-pressure steam HS expands and reduces the pressure while expanding the tooth space of the screw rotors 30a and 30b. The low-pressure steam LS is discharged from the steam outlet side. In this way, energy is released while the steam expands to a low pressure, and the screw rotor rotors 30a, 3
A rotational force is applied to 0b. That is, this steam engine 3
0 uses a reverse cycle of a screw type compressor, is a positive displacement type and is a rotary type, and unlike steam turbines that require superheated steam to drive, it has the characteristic that it can be driven by saturated steam. is there. Therefore, the waste heat boiler 13 can be used without the need for a superheater such as a super heater.
The saturated steam generated in step 3 can be used as it is.
【００２１】つぎに、上記ガスタービン設備の作用につ
いて説明する。起動時には、燃料圧縮装置２８におい
て、クラッチ２９を切断状態としてスクリュー式蒸気エ
ンジン３０と燃料圧縮機１１とを非連結状態にし、かつ
商用交流電源２７からモータ１０に給電して燃料圧縮機
１１を駆動する。すなわち、排熱ボイラ１３の起動時に
は、蒸気エンジン３０を駆動するのに十分な蒸気圧の飽
和蒸気が得られないので、モータ１０により燃料圧縮機
１１を一時的に駆動して、圧縮した燃料をガスタービン
１に供給する。Next, the operation of the gas turbine equipment will be described. At the time of startup, in the fuel compression device 28, the clutch 29 is disengaged to disconnect the screw-type steam engine 30 from the fuel compressor 11, and the commercial AC power supply 27 supplies power to the motor 10 to drive the fuel compressor 11. To do. That is, when the exhaust heat boiler 13 is started, saturated steam having a sufficient vapor pressure to drive the steam engine 30 cannot be obtained. Therefore, the fuel compressor 11 is temporarily driven by the motor 10 to remove the compressed fuel. Supply to the gas turbine 1.
【００２２】そして、排熱ボイラ１３で生成される飽和
蒸気の蒸気圧が所定圧力まで昇圧した時点で、モータ１
０への給電を停止し、かつクラッチ２９を連結状態とす
る。それにより、以後の定常運転状態時では、モータ１
０が空回りして、燃料圧縮機１１が蒸気エンジン３０に
より駆動される。このように、モータ１０は、排熱ボイ
ラ１３の始動時のみ補助的に駆動するだけである。その
ため、発電機８の発電電力は、その全てを電力負荷に供
給できるから、従来設備のように一部を燃料圧縮の動力
源として使用していた分だけ有効発電量が増大する。When the vapor pressure of the saturated vapor generated in the exhaust heat boiler 13 rises to a predetermined pressure, the motor 1
The power supply to 0 is stopped and the clutch 29 is put in the connected state. As a result, in the subsequent steady operation state, the motor 1
When 0 is idle, the fuel compressor 11 is driven by the steam engine 30. As described above, the motor 10 only auxiliaryly drives the exhaust heat boiler 13 at the time of starting. Therefore, all of the power generated by the generator 8 can be supplied to the power load, so that a part of the power generated by the conventional equipment is used as a power source for fuel compression, so that the amount of effective power generation increases.
【００２３】一方、コージェネレーションシステムに構
成したことによってガスタービン１の熱電比が高くな
り、このガスタービン１の排ガスの全てから熱回収して
生成した飽和蒸気はプロセス蒸気として利用しただけで
は余るから、この飽和蒸気を蒸気エンジン３０の動力源
に利用して、蒸気エンジン３０により燃料圧縮機１１を
駆動している。したがって、ガスタービンから出る比較
的高温の排ガスの熱をほとんど無駄なく回収できるか
ら、システムとしての熱効率が格段に向上する。しか
も、蒸気エンジン３０から流出する飽和蒸気は、未だ十
分な圧力を有していることから、低圧蒸気でも駆動可能
な吸収式冷凍機３３の動力源として利用しており、この
点からもシテスムの熱効率がさらに向上する。On the other hand, since the thermoelectric ratio of the gas turbine 1 is increased due to the cogeneration system, the saturated steam generated by recovering the heat from all the exhaust gas of the gas turbine 1 is not enough to be used as the process steam. The saturated steam is used as a power source of the steam engine 30 to drive the fuel compressor 11 by the steam engine 30. Therefore, the heat of the relatively high temperature exhaust gas emitted from the gas turbine can be recovered with almost no waste, and the thermal efficiency of the system is significantly improved. Moreover, since the saturated steam flowing out from the steam engine 30 still has a sufficient pressure, it is used as a power source of the absorption refrigerating machine 33 which can be driven even by low pressure steam. Thermal efficiency is further improved.
【００２４】また、何らかの原因でスクリュー式蒸気エ
ンジン３０が故障した場合には、クラッチ２９を切断状
態とし、かつ商用交流電源１７からモータ１０に給電し
て、燃料の圧縮を支障なく継続できる。そのため、上記
ガスタービン設備は運転の信頼性が極めて高いものとな
る。When the screw-type steam engine 30 fails for some reason, the clutch 29 is disengaged and the commercial AC power source 17 supplies power to the motor 10 so that fuel compression can be continued without any trouble. Therefore, the operation reliability of the gas turbine equipment is extremely high.
【００２５】なお、上記の実施形態では、ガスタービン
１により駆動する回転機械として発電機８を用いた場合
について説明したが、この発電機８に代えて、空気圧縮
機または塗装機などを設けて、ガスタービン１により軸
動力を得るようにしてもよい。また、燃料として都市ガ
スやＬＰＧなどのガス燃料を用いるガス専焼システムの
場合について説明したが、ガス燃料と石油などの液体燃
料を用いるデュアルフューエルシステムに用いてもよ
い。In the above embodiment, the generator 8 is used as the rotating machine driven by the gas turbine 1. However, instead of the generator 8, an air compressor or a coating machine is provided. The shaft power may be obtained by the gas turbine 1. Further, although the case of the gas exclusive combustion system using the gas fuel such as city gas or LPG as the fuel has been described, it may be used for the dual fuel system using the gas fuel and the liquid fuel such as oil.
【００２６】図３は本発明の他の実施形態に係るガスタ
ービン設備を示す概略構成図であり、同図において、図
１と同一若しくは同等のものには同一の符号を付してそ
の説明を省略し、図１と相違する構成についてのみ説明
する。排ガス流路１４における排熱ボイラ１３よりも排
ガスＧの流動方向の上流側にスーパーヒーター（過熱
器）３８を配設している。このスーパーヒーター３８に
より、排熱ボイラ１３からの飽和蒸気が過熱蒸気にな
る。この過熱蒸気を動力源とする蒸気タービン３９を設
けて、この蒸気タービン３９により第２の発電機４０を
駆動する。蒸気タービン３９の中間段から蒸気を抽気し
て、この蒸気をスクリュー式蒸気エンジン３０に供給す
る。蒸気タービン３９から流出する飽和蒸気は、復水器
４１により復水となり、給水タンク１８に戻る。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a gas turbine facility according to another embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same or equivalent parts as those in FIG. It is omitted, and only the configuration different from FIG. 1 will be described. A super heater (superheater) 38 is arranged in the exhaust gas passage 14 upstream of the exhaust heat boiler 13 in the flow direction of the exhaust gas G. The superheater 38 turns saturated steam from the exhaust heat boiler 13 into superheated steam. A steam turbine 39 that uses the superheated steam as a power source is provided, and the second generator 40 is driven by the steam turbine 39. The steam is extracted from the intermediate stage of the steam turbine 39, and this steam is supplied to the screw type steam engine 30. The saturated steam flowing out from the steam turbine 39 is condensed by the condenser 41 and returns to the water supply tank 18.
【００２７】このガスタービン設備では、スーパーヒー
ター３８からの過熱蒸気の一部が、飽和蒸気では駆動不
可能な蒸気タービン３９を駆動させるのに利用され、コ
ンバイドサイクルを構成できる。すなわち、ガスタービ
ン１と蒸気タービン３９とを組み合わせる複合運転によ
り、２台の発電機８，４０を駆動し、しかも、燃料圧縮
用の蒸気エンジン３０は蒸気タービン３９の中間段から
抽気した飽和蒸気を動力源として駆動させるので、シス
テム効率が一層向上する。ここで、ガスタービン１と蒸
気タービン３９とにより同一の発電機を駆動する一軸式
にしてもよい。In this gas turbine equipment, a part of the superheated steam from the super heater 38 is used to drive the steam turbine 39 that cannot be driven by saturated steam, and a combined cycle can be constructed. That is, the combined operation of combining the gas turbine 1 and the steam turbine 39 drives the two generators 8 and 40, and the steam engine 30 for fuel compression uses saturated steam extracted from the intermediate stage of the steam turbine 39. Since it is driven as a power source, system efficiency is further improved. Here, a single shaft type in which the same generator is driven by the gas turbine 1 and the steam turbine 39 may be used.
【００２８】なお、上記ガスタービン設備では排ガスか
らの熱回収により過熱蒸気を生成するので、燃料圧縮装
置２８のスクリュー式蒸気エンジン３０に代えて、蒸気
タービンにより燃料圧縮機１１を駆動する構成とするこ
ともできる。In the above gas turbine equipment, since superheated steam is generated by recovering heat from the exhaust gas, the fuel compressor 11 is driven by a steam turbine instead of the screw type steam engine 30 of the fuel compression device 28. You can also
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のように、本発明に係るガスタービ
ン設備によると、排熱ボイラから供給される蒸気を動力
源とする蒸気駆動機を備え、この蒸気駆動機により燃料
圧縮機を駆動するようにしたので、ガスタービンの排ガ
スから熱回収して生成した蒸気が多量であっても、その
一部を蒸気駆動機の動力源として利用することにより、
無駄に廃棄する蒸気が少なくなる。その結果、システム
としての熱効率が向上する。さらに、燃料圧縮機の駆動
源として、従来のモータに代えて蒸気駆動機を用い、こ
の蒸気駆動機を蒸気によって駆動するので、ガスタービ
ンの回転動力の一部を燃料の圧縮に使用する必要がなく
なり、その全てを回転機械の駆動に有効に利用でき、こ
の点からもシステム効率が向上する。As described above, according to the gas turbine equipment of the present invention, the steam compressor driven by the steam supplied from the exhaust heat boiler is provided, and the fuel compressor is driven by the steam driver. Therefore, even if a large amount of steam is generated by recovering heat from the exhaust gas of the gas turbine, by using a part of it as a power source of the steam drive machine,
Less steam is wasted. As a result, the thermal efficiency of the system is improved. Further, as a drive source of the fuel compressor, a steam drive machine is used instead of the conventional motor, and this steam drive machine is driven by steam. Therefore, it is necessary to use a part of the rotational power of the gas turbine for fuel compression. All of them can be effectively used for driving the rotary machine, and the system efficiency is improved also from this point.
【図１】本発明の一実施形態に係るガスタービン設備を
示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a gas turbine facility according to an embodiment of the present invention.
【図２】同上のガスタービン設備に用いるスクリュー式
蒸気エンジンを示す要部の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of essential parts showing a screw-type steam engine used in the above gas turbine facility.
【図３】本発明の他の実施形態に係るガスタービン設備
を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a gas turbine facility according to another embodiment of the present invention.
【図４】従来のコージェネレーションシステムとして構
成されたガスタービン設備を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a gas turbine facility configured as a conventional cogeneration system.
１…ガスタービン、３…燃焼器、７…カップリング、８
…発電機（回転機械）、１１…燃料圧縮機、１３…排熱
ボイラ、３０…スクリュー式蒸気エンジン（蒸気駆動
機）、３３…吸収式冷凍機、３８…スーパーヒーター
（過熱器）、３９…蒸気タービン、４０…第２発電機
（第２の回転機械）、Ｇ…排ガス。1 ... Gas turbine, 3 ... Combustor, 7 ... Coupling, 8
... Generator (rotary machine), 11 ... Fuel compressor, 13 ... Exhaust heat boiler, 30 ... Screw type steam engine (steam drive machine), 33 ... Absorption refrigerator, 38 ... Super heater (superheater), 39 ... Steam turbine, 40 ... Second generator (second rotary machine), G ... Exhaust gas.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｃ 7/22 Ｆ０２Ｃ 7/22 Ｂ Ｄ Ｆ０４Ｃ 18/16 Ｆ０４Ｃ 18/16 Ａ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location F02C 7/22 F02C 7/22 B D F04C 18/16 F04C 18/16 A
Claims (8)
回転機械と、前記ガスタービンの排ガスを熱源とする排
熱ボイラとを備えたガスタービン設備であって、 前記排熱ボイラから供給される蒸気を動力源とする蒸気
駆動機と、 この蒸気駆動機により駆動されて燃料を圧縮して前記ガ
スタービンの燃焼器に供給する燃料圧縮機とを備えたガ
スタービン設備。1. A gas turbine facility comprising a gas turbine, a rotating machine driven by the gas turbine, and an exhaust heat boiler using exhaust gas of the gas turbine as a heat source, wherein steam supplied from the exhaust heat boiler. And a fuel compressor driven by the steam driver to compress the fuel and supply the fuel to the combustor of the gas turbine.
第１の回転機械と、前記ガスタービンの排ガスを熱源と
する排熱ボイラと、前記排ガスを熱源として前記排熱ボ
イラからの蒸気を過熱蒸気にする過熱器とを備えたガス
タービン設備であって、 前記過熱器から供給される過熱蒸気を動力源として前記
第１の回転機械または第２の回転機械を駆動する蒸気タ
ービンと、 この蒸気タービンの中間段から抽気された蒸気を動力源
とする蒸気駆動機と、 この蒸気駆動機により駆動されて燃料を圧縮して前記ガ
スタービンの燃焼器に供給する燃料圧縮機とを備えたガ
スタービン設備。2. A gas turbine, a first rotating machine driven by the gas turbine, an exhaust heat boiler using exhaust gas of the gas turbine as a heat source, and steam from the exhaust heat boiler using the exhaust gas as a heat source for superheated steam. And a steam turbine for driving the first rotary machine or the second rotary machine by using superheated steam supplied from the superheater as a power source, A gas turbine facility including a steam drive machine using a steam extracted from an intermediate stage of the power source as a power source, and a fuel compressor driven by the steam drive machine to compress the fuel and supply the fuel to the combustor of the gas turbine. .
ガス燃料であるガスタービン設備。3. The gas turbine equipment according to claim 1, wherein the fuel is gas fuel.
機であるガスタービン設備。4. The gas turbine equipment according to claim 1, wherein the rotating machine is a generator.
の回転機械は発電機であるガスタービン設備。5. The first or second device according to claim 2.
The rotating machine is a gas turbine facility that is a generator.
燃料圧縮機にモータが連結され、このモータにクラッチ
を介して前記蒸気駆動機が連結されているガスタービン
設備。6. The gas turbine equipment according to claim 1, wherein a motor is connected to the fuel compressor, and the steam driver is connected to the motor via a clutch.
蒸気駆動機から流出する蒸気を使用する吸収式冷凍機を
備えたガスタービン設備。7. The gas turbine facility according to any one of claims 1 to 6, comprising an absorption chiller that uses steam flowing out from the steam driver.
蒸気駆動機はスクリュー式蒸気エンジンであるガスター
ビン設備。8. The gas turbine equipment according to claim 1, wherein the steam driver is a screw steam engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7245320A JP2711085B2 (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Gas turbine equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7245320A JP2711085B2 (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Gas turbine equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0968006A true JPH0968006A (en) | 1997-03-11 |
| JP2711085B2 JP2711085B2 (en) | 1998-02-10 |
Family
ID=17131914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7245320A Expired - Lifetime JP2711085B2 (en) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | Gas turbine equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2711085B2 (en) |
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| JP2711085B2 (en) | 1998-02-10 |
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