JPS61182427A - 流動床燃焼式の空気貯蔵式ガスタ−ビン発電設備 - Google Patents
流動床燃焼式の空気貯蔵式ガスタ−ビン発電設備Info
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- JPS61182427A JPS61182427A JP60166962A JP16696285A JPS61182427A JP S61182427 A JPS61182427 A JP S61182427A JP 60166962 A JP60166962 A JP 60166962A JP 16696285 A JP16696285 A JP 16696285A JP S61182427 A JPS61182427 A JP S61182427A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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- F02C3/205—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products in a fluidised-bed combustor
-
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- F02C6/16—Gas-turbine plants having means for storing energy, e.g. for meeting peak loads for storing compressed air
-
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-
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、タービンと圧縮機と発電機又は電動機として
運転される電気的な機械とから成るガスターゼ構成ユニ
ットを有する流動床燃焼式の空気貯蔵式ガスタービン発
電設備であって、タービンと電気的な機械との間並びに
電気的な機械と圧縮機との間に設けられたそれぞれ1つ
の切換えクラッチと、空気貯蔵空所と、煙道ガス導管を
介してタービンに接続されている石炭燃焼式の流動床燃
焼室と、圧縮機を空気貯蔵空所および流動床燃焼室に接
続する主空気導管と、圧縮機の後方および空気貯蔵空所
の手前に位置するそれぞれ1つの遮断機溝と、流動床燃
焼室の手前の絞り機構と、流動床燃焼室とタービンとの
間り煙道ガス導管内に位置する分離サイクロンとが設け
られている形式のものに関する。
運転される電気的な機械とから成るガスターゼ構成ユニ
ットを有する流動床燃焼式の空気貯蔵式ガスタービン発
電設備であって、タービンと電気的な機械との間並びに
電気的な機械と圧縮機との間に設けられたそれぞれ1つ
の切換えクラッチと、空気貯蔵空所と、煙道ガス導管を
介してタービンに接続されている石炭燃焼式の流動床燃
焼室と、圧縮機を空気貯蔵空所および流動床燃焼室に接
続する主空気導管と、圧縮機の後方および空気貯蔵空所
の手前に位置するそれぞれ1つの遮断機溝と、流動床燃
焼室の手前の絞り機構と、流動床燃焼室とタービンとの
間り煙道ガス導管内に位置する分離サイクロンとが設け
られている形式のものに関する。
従来の技術
従来の空気貯蔵式ガスタービン発電設備のばあいには圧
縮機の軸と発電機およびモータとして運転される電気的
な機械の軸と、ガスタービンの軸との間には解離可能な
切換えクラッチが設けられていて、該切換えクラッチに
よって運転形式に応じて2つの又はすべてで3つの設備
構成要素が互いに連結される。従って例えば、圧縮機全
モータとして運転される電気的な機械に連結して駆動し
かつ発・主した圧縮空気を貯蔵部材内に1例えば地中の
空所内て貯蔵することができ、このばあい必要であれば
これによりタービンに運転ガスを形成するだめの燃焼空
気を供給することができる。このばあい前記タービン自
体は、電流を発生させるだめに、発電機として作業する
電気的な機械に連結される。このばあいタービンによる
圧縮機の駆動は不必要であるので、前記形式で電流発生
のために最大のタービン出力が使用される。このような
接続の可能性によって投資費用は極めてわずかなものに
なる。
縮機の軸と発電機およびモータとして運転される電気的
な機械の軸と、ガスタービンの軸との間には解離可能な
切換えクラッチが設けられていて、該切換えクラッチに
よって運転形式に応じて2つの又はすべてで3つの設備
構成要素が互いに連結される。従って例えば、圧縮機全
モータとして運転される電気的な機械に連結して駆動し
かつ発・主した圧縮空気を貯蔵部材内に1例えば地中の
空所内て貯蔵することができ、このばあい必要であれば
これによりタービンに運転ガスを形成するだめの燃焼空
気を供給することができる。このばあい前記タービン自
体は、電流を発生させるだめに、発電機として作業する
電気的な機械に連結される。このばあいタービンによる
圧縮機の駆動は不必要であるので、前記形式で電流発生
のために最大のタービン出力が使用される。このような
接続の可能性によって投資費用は極めてわずかなものに
なる。
当然、3つのすべての設備構成要素を互いに連結するこ
ともできる。即ち、圧縮機と発電機とを、貯蔵空所から
の空気取り出しを行なわずに、タービンによって駆動、
つまり全機械損をガスターボ構成ユニットとして運転す
ることができる。しかしながらこのことは、圧縮機およ
びタービンを同じ流過質量で設計することを前提とする
。しかしこのことは貯蔵運転だけのために無条件に必要
とされることではない。何故ならば別り分割を申し分な
く行なうことができるからである。
ともできる。即ち、圧縮機と発電機とを、貯蔵空所から
の空気取り出しを行なわずに、タービンによって駆動、
つまり全機械損をガスターボ構成ユニットとして運転す
ることができる。しかしながらこのことは、圧縮機およ
びタービンを同じ流過質量で設計することを前提とする
。しかしこのことは貯蔵運転だけのために無条件に必要
とされることではない。何故ならば別り分割を申し分な
く行なうことができるからである。
更に1984年3月28H付けのドイツ連邦共和国特許
願P3411444.Oでは組合わされたガスタービン
運転および貯蔵運転でこのような設備を接続することが
公知となっている。このばあい圧縮機からガスタービン
の燃焼室への空気供給ひいてはタービン用の運転ガス流
が絞られる。つまりこのばあい設備は部分負荷運転で作
業し、このばあい圧縮機から供給される余剰の圧縮空気
量は貯蔵空所内に蓄積される。このような設備では圧縮
機出力の減少によって、例えば案内羽根調節によって又
は圧縮機の連結解除および貯蔵空所のみからの圧縮空気
取り出しによって発電機出力は通常のガスタービン運転
の出力以上て著しく上昇せしめられる。
願P3411444.Oでは組合わされたガスタービン
運転および貯蔵運転でこのような設備を接続することが
公知となっている。このばあい圧縮機からガスタービン
の燃焼室への空気供給ひいてはタービン用の運転ガス流
が絞られる。つまりこのばあい設備は部分負荷運転で作
業し、このばあい圧縮機から供給される余剰の圧縮空気
量は貯蔵空所内に蓄積される。このような設備では圧縮
機出力の減少によって、例えば案内羽根調節によって又
は圧縮機の連結解除および貯蔵空所のみからの圧縮空気
取り出しによって発電機出力は通常のガスタービン運転
の出力以上て著しく上昇せしめられる。
このような空気貯蔵式ガスタービン発電設備のばあいK
id貯蔵運転から電流発生運転への切換えは迅速にかつ
問題なくしかも損失なく行なうことができる。設備冷却
状態から低始動することは軸の始動および燃焼室の点火
によって数秒で行なわれる。
id貯蔵運転から電流発生運転への切換えは迅速にかつ
問題なくしかも損失なく行なうことができる。設備冷却
状態から低始動することは軸の始動および燃焼室の点火
によって数秒で行なわれる。
今日ますます重要性を帯びてきた石炭燃焼式の空気貯蔵
式ガスタービン発電設備のばおいては前記状態は余シ有
利なことではない。このことは石炭が過給式の流動床燃
焼形式で燃焼される設備にも当て嵌る。このような流動
床燃焼形式は石炭を燃焼させるのに最も適している。何
枚ならば硫黄分が石灰岩添加によって簡単に固められか
つ流動床における比較的低い燃焼温度に基づいて酸化窒
素形成が減少されかつ灰が溶解されないからである。従
って煙道ガスフィルタの後に存在する灰粒子内にタービ
ン羽根を特に腐食させる残滓粒子が生じなくなり、これ
によりタービンの運転時間が著しく延長されるようにな
る。
式ガスタービン発電設備のばおいては前記状態は余シ有
利なことではない。このことは石炭が過給式の流動床燃
焼形式で燃焼される設備にも当て嵌る。このような流動
床燃焼形式は石炭を燃焼させるのに最も適している。何
枚ならば硫黄分が石灰岩添加によって簡単に固められか
つ流動床における比較的低い燃焼温度に基づいて酸化窒
素形成が減少されかつ灰が溶解されないからである。従
って煙道ガスフィルタの後に存在する灰粒子内にタービ
ン羽根を特に腐食させる残滓粒子が生じなくなり、これ
によりタービンの運転時間が著しく延長されるようにな
る。
発明が解決しようとする間ta
本発明の課題は、冒頭に述べた流動床燃焼式の空気貯蔵
式ガスタービン発電設備を改良して、始動時および停止
時に生ずる熱的負荷および損失を従来の設備に比して著
しく減少させかつ圧縮機運転から電流発生運転に切換え
たばあいに高い負荷速度を生ぜしめることのできる装置
を提供し、このばあい圧縮機運転中および短時間の運転
休止中て流動床燃焼が経済的な形式で引続き維持される
ようにすることにある。
式ガスタービン発電設備を改良して、始動時および停止
時に生ずる熱的負荷および損失を従来の設備に比して著
しく減少させかつ圧縮機運転から電流発生運転に切換え
たばあいに高い負荷速度を生ぜしめることのできる装置
を提供し、このばあい圧縮機運転中および短時間の運転
休止中て流動床燃焼が経済的な形式で引続き維持される
ようにすることにある。
問題点全解決するための手段
本発明の構成では、圧縮機の抽気個所を絞り機構と流動
床燃焼室との間に位置する生空気導管区分に接続する軽
負荷空気導管並びに、軽負荷空気導管内に位置する遮断
機溝が設けられている。
床燃焼室との間に位置する生空気導管区分に接続する軽
負荷空気導管並びに、軽負荷空気導管内に位置する遮断
機溝が設けられている。
実施例
第1図による設備では空気貯蔵機構を有するガスタービ
ン構成ユニットの圧縮機1と、タービン2と、モータお
よび発電機として運転可能な機械3とが図示されている
。前記3つの構成要素の軸は切換えクラッチ4,5によ
って駆動結合および駆動納会解除可能であり、このばあ
い周知のように前記設備はタービン2を連結解除および
停止させかつモータとして接続された電気的な機械を圧
縮機に連結した空気貯蔵機構充填運転中に単独の空気供
給部材として役立つ圧縮機と、電流f:発生させる発電
機とを有するガスタービンとして運びに発電機を連結し
かつ圧縮機を連結解除した。空気貯蔵空所6からのみ補
給されるガスタービンとして運転される。従って、ター
ビン2が部分負荷運転で作業しかつ圧縮機1が空気を空
気貯蔵空所6内に吸い込む組合わされたガスタービン運
転および貯蔵運転の前述の可能性が得られる。
ン構成ユニットの圧縮機1と、タービン2と、モータお
よび発電機として運転可能な機械3とが図示されている
。前記3つの構成要素の軸は切換えクラッチ4,5によ
って駆動結合および駆動納会解除可能であり、このばあ
い周知のように前記設備はタービン2を連結解除および
停止させかつモータとして接続された電気的な機械を圧
縮機に連結した空気貯蔵機構充填運転中に単独の空気供
給部材として役立つ圧縮機と、電流f:発生させる発電
機とを有するガスタービンとして運びに発電機を連結し
かつ圧縮機を連結解除した。空気貯蔵空所6からのみ補
給されるガスタービンとして運転される。従って、ター
ビン2が部分負荷運転で作業しかつ圧縮機1が空気を空
気貯蔵空所6内に吸い込む組合わされたガスタービン運
転および貯蔵運転の前述の可能性が得られる。
圧縮機1は2つの遮断機溝9.10並びに絞り機構11
を有する主空気導管8によって空気貯蔵空所6および流
動床燃焼室7に接続されている。
を有する主空気導管8によって空気貯蔵空所6および流
動床燃焼室7に接続されている。
圧縮tl! 1の後方の遮断機溝10と空気貯蔵空所6
の手前の遮断機溝9との間では圧縮機と空気貯蔵空所と
を接続する主空気導管部分から分岐導管が分岐していて
、この分岐導管は流動床燃焼室に連通していてかつ絞り
機構11を有している。
の手前の遮断機溝9との間では圧縮機と空気貯蔵空所と
を接続する主空気導管部分から分岐導管が分岐していて
、この分岐導管は流動床燃焼室に連通していてかつ絞り
機構11を有している。
この限りにおいては設備は公知技術のものに相応してい
る。本発明の主要点は軽負荷導管12にあり、この軽負
荷導管は、最小の燃料消費でかつ適当に減少されたター
ビン出力で流動床燃焼を維持するのに十分な中間圧力の
空気を圧縮機1の抽気個所13で分岐させる。軽負荷導
管12内には遮断機溝14が設けられている。
る。本発明の主要点は軽負荷導管12にあり、この軽負
荷導管は、最小の燃料消費でかつ適当に減少されたター
ビン出力で流動床燃焼を維持するのに十分な中間圧力の
空気を圧縮機1の抽気個所13で分岐させる。軽負荷導
管12内には遮断機溝14が設けられている。
設備が貯蔵運転中の電流を空気貯蔵空所6からのみ空気
を取り出すことによって生ぜしめるばあい知は、切換え
クラッチ5の解離および遮断機溝10,14の閉鎖によ
って圧縮機が停止される。遮断機溝9および絞り機構1
1は開放されていてかつ貯蔵空気は主空気導管の開かれ
た分岐部を介して流動床燃焼室7に達する。作業動力の
ための流動床燃焼室の煙道ガスはタービン内に導びかれ
かつ膨張し、次いで排ガス導管15を介して排出される
。このばあい電力を電源網に供給する発電機のみが駆動
される。この運転形式ではタービン出力の調整は絞り機
構11によって行なわれる。絞シ機構によって流動床燃
焼室内のおよびタービン流入部の手前の圧力が下げられ
る。このばあい流動床における浮揚状態ひいては流動床
高さは、はぼ99%が燃焼不能な灰から成る流動床質量
が絞り作用に応じて灰クッション(図示せず)内に適当
に部分的に排除されることによって流動床内の圧力に比
例して下げられるばおいては、はぼコンスタントに維持
される。それ放熱効率はほぼコンスタントな温度で圧力
レベルによるだけで制御できる、即ち、熱効率はほぼ圧
力に比例して変化する。
を取り出すことによって生ぜしめるばあい知は、切換え
クラッチ5の解離および遮断機溝10,14の閉鎖によ
って圧縮機が停止される。遮断機溝9および絞り機構1
1は開放されていてかつ貯蔵空気は主空気導管の開かれ
た分岐部を介して流動床燃焼室7に達する。作業動力の
ための流動床燃焼室の煙道ガスはタービン内に導びかれ
かつ膨張し、次いで排ガス導管15を介して排出される
。このばあい電力を電源網に供給する発電機のみが駆動
される。この運転形式ではタービン出力の調整は絞り機
構11によって行なわれる。絞シ機構によって流動床燃
焼室内のおよびタービン流入部の手前の圧力が下げられ
る。このばあい流動床における浮揚状態ひいては流動床
高さは、はぼ99%が燃焼不能な灰から成る流動床質量
が絞り作用に応じて灰クッション(図示せず)内に適当
に部分的に排除されることによって流動床内の圧力に比
例して下げられるばおいては、はぼコンスタントに維持
される。それ放熱効率はほぼコンスタントな温度で圧力
レベルによるだけで制御できる、即ち、熱効率はほぼ圧
力に比例して変化する。
前記の効率運転かつポンプ運転に移行するばあい圧縮機
はモータとして切換えられた電気的な機械に連結されか
つ高速運転される。圧縮機は主空気導管8を介して遮断
機溝9.10の開放状態で圧縮空気を空気貯蔵空所6内
に送る。
はモータとして切換えられた電気的な機械に連結されか
つ高速運転される。圧縮機は主空気導管8を介して遮断
機溝9.10の開放状態で圧縮空気を空気貯蔵空所6内
に送る。
ポンプ運転を適当な電気的な余剰エネルギによるだけで
実施できるようにするために、流動床燃焼室7内への空
気供給が絞り機構11の閉鎖によって中断されかつター
ビンがモータ3から連結解除されかつ停止されねばなら
ない。しかしこのばあい流動床は下がり、かつ、流動床
燃焼室を高圧で充填する上述の全負荷運転への迅速な切
換えのために又は純粋なガスタービン運転のために最早
使用できない。
実施できるようにするために、流動床燃焼室7内への空
気供給が絞り機構11の閉鎖によって中断されかつター
ビンがモータ3から連結解除されかつ停止されねばなら
ない。しかしこのばあい流動床は下がり、かつ、流動床
燃焼室を高圧で充填する上述の全負荷運転への迅速な切
換えのために又は純粋なガスタービン運転のために最早
使用できない。
しかし軽負荷溝W12によって、低い圧力レベルでかつ
適当に減少された石炭消費量で例えば公称消費量のほぼ
10%で流動床を引続き燃焼させることができる。この
ために必要な空気量は遮断機溝14の開放状態で抽気個
所13における圧縮機1からの油気によって維持され、
この抽気個所においては中間圧力は著しく絞られること
なく使用可能な流動床を維持するのに十分なものである
。このために必要な燃料エネルギはわずかな煙道げス量
をも有効に処理するために調節可能な案内羽根又は類似
のもののような適当な部材によって調降されるタービン
においてモータ3を連結した状態で効率良く圧縮機の附
加的なポンプ作業に変喚される。軽負荷装着に関する費
用が比較的わずかであるということを度外視してもこの
ことは極めてわずかな附カロ的な燃料費用′と必要とす
る(c過ぎないので経済的である。特別なポンプ作業に
関1−でも経済的なポンプ流のための費用より著しく高
くならない。
適当に減少された石炭消費量で例えば公称消費量のほぼ
10%で流動床を引続き燃焼させることができる。この
ために必要な空気量は遮断機溝14の開放状態で抽気個
所13における圧縮機1からの油気によって維持され、
この抽気個所においては中間圧力は著しく絞られること
なく使用可能な流動床を維持するのに十分なものである
。このために必要な燃料エネルギはわずかな煙道げス量
をも有効に処理するために調節可能な案内羽根又は類似
のもののような適当な部材によって調降されるタービン
においてモータ3を連結した状態で効率良く圧縮機の附
加的なポンプ作業に変喚される。軽負荷装着に関する費
用が比較的わずかであるということを度外視してもこの
ことは極めてわずかな附カロ的な燃料費用′と必要とす
る(c過ぎないので経済的である。特別なポンプ作業に
関1−でも経済的なポンプ流のための費用より著しく高
くならない。
前記形式の継続運転の之めKはタービンと発電機/モー
タとの間の切換えクラッチ4は不必要であるがしかし、
例えば週末て亘って、ポンプ運転を長く行なうばあい、
燃焼を中断ししかもタービンを切換えクラッチ4の分離
によりかつ軽負荷供給の中断により停止できると、切換
えクラッチ4は経済的にみて有利である。
タとの間の切換えクラッチ4は不必要であるがしかし、
例えば週末て亘って、ポンプ運転を長く行なうばあい、
燃焼を中断ししかもタービンを切換えクラッチ4の分離
によりかつ軽負荷供給の中断により停止できると、切換
えクラッチ4は経済的にみて有利である。
第1図による構成に基づいて鹸述のように連続的な流動
床燃焼を伴なう本発明による空気貯蔵式ガスタービン発
電設備の原理粋よび可能性を記述した。第2図ではこの
ような発電設肩を実際の経済的な運転のために必要な、
熱回収、煙道ガス清浄および電気的な機械の同期化のた
めの主要な附加装置と共に概略的に図示している。更に
第1図の構成要素と合致する構成要素には同じ符号が符
されている。
床燃焼を伴なう本発明による空気貯蔵式ガスタービン発
電設備の原理粋よび可能性を記述した。第2図ではこの
ような発電設肩を実際の経済的な運転のために必要な、
熱回収、煙道ガス清浄および電気的な機械の同期化のた
めの主要な附加装置と共に概略的に図示している。更に
第1図の構成要素と合致する構成要素には同じ符号が符
されている。
このばあい圧縮機およびタービンは二段式である。低圧
段は符号lNもしくは2Nでかつ高圧段は符号1N、1
Hもしくは2Hで示されている。
段は符号lNもしくは2Nでかつ高圧段は符号1N、1
Hもしくは2Hで示されている。
両タービン段2Hと2Nとの間の切換えクラッチ16に
よって両タービン段を共通に又は互いに無開係に運転す
ることができる。発電機/モータ3と高圧圧縮段1N、
1Hとの間シζは、−の設備のばあい第1図による切換
えクラッチの代りに簡単に急速伝動する機械的に錠止可
能な液力式のトルクコンノ々−夕17が設けられている
。このトルクコンバータによって、圧縮機が連結解除さ
れる運1云形式・貯蔵空気による電流発生〃から純粋な
貯蔵運転又はガスタービン運転に切換えたばあいに圧縮
機I N+ L Hを停止状態から定格回転数にもたら
すことができ、このばあい圧縮機は吹出運転において遮
断機溝10を閉じた状態で著しく減少した所要動力で運
転されかつ同期化されしかもトルクコンバータ夕の機械
的な錠;Eによって発電機の軸と剛性的に連結される。
よって両タービン段を共通に又は互いに無開係に運転す
ることができる。発電機/モータ3と高圧圧縮段1N、
1Hとの間シζは、−の設備のばあい第1図による切換
えクラッチの代りに簡単に急速伝動する機械的に錠止可
能な液力式のトルクコンノ々−夕17が設けられている
。このトルクコンバータによって、圧縮機が連結解除さ
れる運1云形式・貯蔵空気による電流発生〃から純粋な
貯蔵運転又はガスタービン運転に切換えたばあいに圧縮
機I N+ L Hを停止状態から定格回転数にもたら
すことができ、このばあい圧縮機は吹出運転において遮
断機溝10を閉じた状態で著しく減少した所要動力で運
転されかつ同期化されしかもトルクコンバータ夕の機械
的な錠;Eによって発電機の軸と剛性的に連結される。
更にターピ/に対する貯蔵空気供給が中断されかつター
ビンは純粋な貯蔵運転のばあい軽負荷空気導管12を介
して又はガスタービン運転のばあい遮断機溝9を閉じし
かも絞り機構11を開いた状態で直接圧縮機I N+
I Hから供給される空気によって運転される。この形
式によって貯蔵運転から別の運転形式に比較的迅速に移
行させることができる。
ビンは純粋な貯蔵運転のばあい軽負荷空気導管12を介
して又はガスタービン運転のばあい遮断機溝9を閉じし
かも絞り機構11を開いた状態で直接圧縮機I N+
I Hから供給される空気によって運転される。この形
式によって貯蔵運転から別の運転形式に比較的迅速に移
行させることができる。
このようなトルクコンノ々−夕を使用しなければ移行は
極めて長く継続する。即ちこのばあいまずタービンに連
結された電気的な機械は貯蔵空気の中断によってトレー
ニング回転数(Turn−drehzahl )以下に
まで減速され、次いで前記回転数で切換えクラッチによ
って圧縮機が剛性的に連結され、次いで構成ユニット全
体が発電機の同期回転数まで貯蔵空気によって高速運転
されねばならない。このばあい電源網に発電機を並列接
続した後で貯蔵空気供給が中断される。
極めて長く継続する。即ちこのばあいまずタービンに連
結された電気的な機械は貯蔵空気の中断によってトレー
ニング回転数(Turn−drehzahl )以下に
まで減速され、次いで前記回転数で切換えクラッチによ
って圧縮機が剛性的に連結され、次いで構成ユニット全
体が発電機の同期回転数まで貯蔵空気によって高速運転
されねばならない。このばあい電源網に発電機を並列接
続した後で貯蔵空気供給が中断される。
従ってタービニ7段を停止させる必要かあるため流動床
も下がるようになる。つまり軽負荷運転はトルクコンバ
ータを用いることなしには行なうことができない。
も下がるようになる。つまり軽負荷運転はトルクコンバ
ータを用いることなしには行なうことができない。
低圧圧縮段1Nと高圧圧縮段1N、1Hとの閘の中間冷
却装置18は高圧圧縮段の所要動力を減少させる。空気
は中間冷却装置の手前で低圧段1+”Jにおいて申し分
のない軽負荷運転のために有利な圧力まで、はぼ3〜4
パールの圧力まで圧縮される。貯蔵圧力にまで、例えば
40A−ルまで更に圧縮することは別の中間冷却を行な
わずに生ぜしめられる。しかし高価な空所容積を最良に
利用するだめ貯蔵空気の密度をできるだけ高く維持する
ために、圧縮熱が貯蔵部から燃焼室に流入する空気を予
熱するために利用、つまり対向流熱交換器19内で利用
される。
却装置18は高圧圧縮段の所要動力を減少させる。空気
は中間冷却装置の手前で低圧段1+”Jにおいて申し分
のない軽負荷運転のために有利な圧力まで、はぼ3〜4
パールの圧力まで圧縮される。貯蔵圧力にまで、例えば
40A−ルまで更に圧縮することは別の中間冷却を行な
わずに生ぜしめられる。しかし高価な空所容積を最良に
利用するだめ貯蔵空気の密度をできるだけ高く維持する
ために、圧縮熱が貯蔵部から燃焼室に流入する空気を予
熱するために利用、つまり対向流熱交換器19内で利用
される。
この熱交換器において放出される熱はポンプ21による
逆時計回り方向での水循環によって加熱水貯蔵装置20
内にもたらされる。タービンを運転するだめに貯蔵空所
から空気を取り出すげあいポンプ22により時計回り方
向で水を循環させることによって空気が予熱される。つ
まり構成要素19.20.21.22から成る装置は再
生装置を成す。水平な陰影線は冷却水をかつ垂直な陰影
線は加熱水を意見している。
逆時計回り方向での水循環によって加熱水貯蔵装置20
内にもたらされる。タービンを運転するだめに貯蔵空所
から空気を取り出すげあいポンプ22により時計回り方
向で水を循環させることによって空気が予熱される。つ
まり構成要素19.20.21.22から成る装置は再
生装置を成す。水平な陰影線は冷却水をかつ垂直な陰影
線は加熱水を意見している。
経済的な理由から貯蔵空所内の貯蔵圧力を高く、例えば
40パールにしなければならないのに対して、流動床燃
焼室の有利な圧力レベルは構造上および製作的な理由か
ら著しく低い1例えばほぼ10パールである。従って流
動床燃焼室における熱放出は高圧および低圧タービン段
2Hもしくは2Nのために別個に行なわれる。
40パールにしなければならないのに対して、流動床燃
焼室の有利な圧力レベルは構造上および製作的な理由か
ら著しく低い1例えばほぼ10パールである。従って流
動床燃焼室における熱放出は高圧および低圧タービン段
2Hもしくは2Nのために別個に行なわれる。
つまり高圧タービン段2Hは、加熱管束23において加
熱されて高圧タービン段2Hに加熱空気導管8Hを介し
て供給される空気によってのみ貫流されるのに対して、
低圧タービン段は流動床において生ぜしめられる煙道ガ
スによって運転される。高圧タービン段2Hにおいて膨
張した加熱空気は石炭を燃焼させるために低圧加熱空気
導管8Nを介して流動床燃焼室7内に導びかれかつ流動
床燃焼室においてタービン段2N用の煙道ガスを発生さ
せる。この煙道ガスはまず煙道ガス導管24を介して分
離サイクロン25内に達し、そこで灰分が申し分なく分
離されて低圧タービン段2N内に流入する。
熱されて高圧タービン段2Hに加熱空気導管8Hを介し
て供給される空気によってのみ貫流されるのに対して、
低圧タービン段は流動床において生ぜしめられる煙道ガ
スによって運転される。高圧タービン段2Hにおいて膨
張した加熱空気は石炭を燃焼させるために低圧加熱空気
導管8Nを介して流動床燃焼室7内に導びかれかつ流動
床燃焼室においてタービン段2N用の煙道ガスを発生さ
せる。この煙道ガスはまず煙道ガス導管24を介して分
離サイクロン25内に達し、そこで灰分が申し分なく分
離されて低圧タービン段2N内に流入する。
短時間の貯蔵運転のばあい流動床燃焼を継続するために
、遮断機溝11を閉じかつ遮断機溝9を閉じた状態で低
圧圧縮段1Nの後方で軽負荷空気導管12を介して低圧
空気の一部が加熱管束23の手前に位置する主空気導管
部分内に分岐される。このように分岐された軽負荷空気
は低圧圧縮段1Nの流過量のほぼ10チになるのに対し
て、流過量の大部分、つまりほぼ90チは中間冷却装置
18と高圧圧縮段1N、1Hとを介して貯蔵空所6内に
達する。従って高圧タービン段への流入部ておける圧力
・はファクタ10だけ、例えば40)ニールから4ノ々
−ルに下げられ、このばあい圧力比が変わらずひいては
高圧タービン段の内部のタービン効率が変わらないばあ
い流動床燃焼室において1ノ々−ルをいくらか上回る圧
力が生ずる。低圧タービン段は軽負荷運転には関与しな
い。低圧タービン段2Nは停止され、このばあい両ター
ビン段の間の切換えクラッチ16が解離されかつ煙道ガ
スは分離サイクロンの後方で流動床燃焼室7から軽負荷
時に開かれる軽負荷バイパス弁271に有する軽負荷ノ
々イパス導管26を介してタービン段2Nを通過して排
ガス導管内に流入する。
、遮断機溝11を閉じかつ遮断機溝9を閉じた状態で低
圧圧縮段1Nの後方で軽負荷空気導管12を介して低圧
空気の一部が加熱管束23の手前に位置する主空気導管
部分内に分岐される。このように分岐された軽負荷空気
は低圧圧縮段1Nの流過量のほぼ10チになるのに対し
て、流過量の大部分、つまりほぼ90チは中間冷却装置
18と高圧圧縮段1N、1Hとを介して貯蔵空所6内に
達する。従って高圧タービン段への流入部ておける圧力
・はファクタ10だけ、例えば40)ニールから4ノ々
−ルに下げられ、このばあい圧力比が変わらずひいては
高圧タービン段の内部のタービン効率が変わらないばあ
い流動床燃焼室において1ノ々−ルをいくらか上回る圧
力が生ずる。低圧タービン段は軽負荷運転には関与しな
い。低圧タービン段2Nは停止され、このばあい両ター
ビン段の間の切換えクラッチ16が解離されかつ煙道ガ
スは分離サイクロンの後方で流動床燃焼室7から軽負荷
時に開かれる軽負荷バイパス弁271に有する軽負荷ノ
々イパス導管26を介してタービン段2Nを通過して排
ガス導管内に流入する。
このようにして、はぼ大気圧以下で運転される軽負荷運
転のための流動床燃焼のばあい゛に消費される公称出力
のほぼ10パーセントが申し分なく圧縮機のための駆動
動力に変換される。
転のための流動床燃焼のばあい゛に消費される公称出力
のほぼ10パーセントが申し分なく圧縮機のための駆動
動力に変換される。
高圧タービンはこの附加動力をオーツクーランニングク
ラッチとして構成された切換えクラッチ4を介して同期
モータとして作業する電気的な機械に伝達する。
ラッチとして構成された切換えクラッチ4を介して同期
モータとして作業する電気的な機械に伝達する。
ポンプ運転中に流動床燃焼のこのような軽負荷運転を実
施するだめの別の接続回路は第3図による概略的に示さ
れた設備で示されている。
施するだめの別の接続回路は第3図による概略的に示さ
れた設備で示されている。
前述の設備の構成要素と合致する構成要素には同一の符
号が符されている。このばあい新たな構成要素は高圧圧
縮段1N、1Hにおける別の中間冷却装置28と、加熱
管束23の後方で調整機構30を有する加熱空気導管8
Hから分岐して発電機32に連結された軽負荷タービン
31に導びかれた軽負荷加熱空気導管29とである。軽
負荷タービン31の排出部ζは低圧軽負荷加熱空気導管
33によって流動床燃焼室7に接続されている。主空気
導管8内には燃焼空気を予熱すルタメニレキュベv −
p −(Rekuperator)がタービン運転のた
め並びに軽負荷運転のために設けられている。この接続
回路のばあい第2図による高価な再生装置の代りに使用
されるレキュペレータ−は−次側で排ガス導管15内に
位置している。貯蔵空所6に分岐する主空気導管部分内
には遮断機溝9の手前で貯蔵空気冷却装置35が設けら
れている。この設備のばあい2つのタービン段2)−1
,2Nの間にクラッチは設けられていない。両タービン
段は剛性的に互いに連結されている。軽負荷運転のばあ
い第2図てよるばあいのように軽負荷空気は低圧圧縮段
1Nの後方で取り出されかつ遮断機溝14の開放状態で
軽負荷空気導管12を介して主空気導管8に供給され・
る。このばあい軽負荷空気は加熱管束23を貫流して、
次いで高温で調整機1lI30の開放状態で軽負荷加熱
空気導管29を介して発電機32を駆動する軽負荷ター
ビン31内に達する。発電機知よって生ぜしめられる電
流は電源網に又は直接電気的な機械に供給される。
号が符されている。このばあい新たな構成要素は高圧圧
縮段1N、1Hにおける別の中間冷却装置28と、加熱
管束23の後方で調整機構30を有する加熱空気導管8
Hから分岐して発電機32に連結された軽負荷タービン
31に導びかれた軽負荷加熱空気導管29とである。軽
負荷タービン31の排出部ζは低圧軽負荷加熱空気導管
33によって流動床燃焼室7に接続されている。主空気
導管8内には燃焼空気を予熱すルタメニレキュベv −
p −(Rekuperator)がタービン運転のた
め並びに軽負荷運転のために設けられている。この接続
回路のばあい第2図による高価な再生装置の代りに使用
されるレキュペレータ−は−次側で排ガス導管15内に
位置している。貯蔵空所6に分岐する主空気導管部分内
には遮断機溝9の手前で貯蔵空気冷却装置35が設けら
れている。この設備のばあい2つのタービン段2)−1
,2Nの間にクラッチは設けられていない。両タービン
段は剛性的に互いに連結されている。軽負荷運転のばあ
い第2図てよるばあいのように軽負荷空気は低圧圧縮段
1Nの後方で取り出されかつ遮断機溝14の開放状態で
軽負荷空気導管12を介して主空気導管8に供給され・
る。このばあい軽負荷空気は加熱管束23を貫流して、
次いで高温で調整機1lI30の開放状態で軽負荷加熱
空気導管29を介して発電機32を駆動する軽負荷ター
ビン31内に達する。発電機知よって生ぜしめられる電
流は電源網に又は直接電気的な機械に供給される。
軽負荷ターピン31内で大気圧以上に簡単に膨張する軽
負荷空気は低圧軽負荷加熱空気導管33を介して流動床
燃焼室7内に達しかつ煙道ガスとして煙道ガス導管24
、分離サイクロン25および軽負荷ノ々イパス導管26
を介して軽負荷ノ々イパス弁開放状態で排ガス導管15
内に達する。このばあい両タービン段2H12Nはこれ
らタービン段に前置された遮断機溝36.37の閉鎖に
よって停止される。切換えクラッチ4の解離によってタ
ービン2H+2Nは電気的な機械3から切り離されてい
る。つまり圧縮機I N+ t Hはモータとして機能
する電気的な機械によってのみ駆動される。
負荷空気は低圧軽負荷加熱空気導管33を介して流動床
燃焼室7内に達しかつ煙道ガスとして煙道ガス導管24
、分離サイクロン25および軽負荷ノ々イパス導管26
を介して軽負荷ノ々イパス弁開放状態で排ガス導管15
内に達する。このばあい両タービン段2H12Nはこれ
らタービン段に前置された遮断機溝36.37の閉鎖に
よって停止される。切換えクラッチ4の解離によってタ
ービン2H+2Nは電気的な機械3から切り離されてい
る。つまり圧縮機I N+ t Hはモータとして機能
する電気的な機械によってのみ駆動される。
第2図による設備に対するこの設備のサーモダイナミッ
クな改良は、高圧圧縮段が中間冷却装置28に基づいて
所要動力がわずかで済むということにある。これによっ
て生ずる比較的低い圧縮最終温度が貯蔵空所6内に貯蔵
空気が流入する前に貯蔵空気冷却装置35において尚一
層下げられるので、貯蔵空所において大きな空気重量が
蓄積される。
クな改良は、高圧圧縮段が中間冷却装置28に基づいて
所要動力がわずかで済むということにある。これによっ
て生ずる比較的低い圧縮最終温度が貯蔵空所6内に貯蔵
空気が流入する前に貯蔵空気冷却装置35において尚一
層下げられるので、貯蔵空所において大きな空気重量が
蓄積される。
タービン運転および軽負荷運転のための燃焼空気の予熱
はレキュペレータ−内で行なわれる。
はレキュペレータ−内で行なわれる。
軽負荷運転のためにレキュペレータ−は著しく大きいの
で、予熱しようとする軽負荷空気が著しく冷えてたとす
れば、排ガス導管15を介して流出する煙道ガスは極め
て著しく冷却され慝。
で、予熱しようとする軽負荷空気が著しく冷えてたとす
れば、排ガス導管15を介して流出する煙道ガスは極め
て著しく冷却され慝。
従って軽負荷空気は中間冷却装置の手前で低圧圧縮段I
FJの流出部において抽気され、この抽気個所におい
ては空気は、露点以下にレキュペレータ−内で煙道ガス
温度が下ることを防止するために、十分暖められている
。
FJの流出部において抽気され、この抽気個所におい
ては空気は、露点以下にレキュペレータ−内で煙道ガス
温度が下ることを防止するために、十分暖められている
。
軽負荷燃料消費の減少は軽負荷タービン31の手前で圧
力を絞ることによって得られ、このばあいこれによって
減少された流れ速度によって流動床においてその高さが
公称値H8から最小許容値Hminに下げられる。
力を絞ることによって得られ、このばあいこれによって
減少された流れ速度によって流動床においてその高さが
公称値H8から最小許容値Hminに下げられる。
これによってほぼ850℃の温度で流動床燃焼室から流
出する煙道ガスは加熱管束の上方に著しく露出した部分
により対向流で導びかれる軽負荷空気によって著しく冷
される。これによってレキュペレータ−に有利な作用が
及ぼされる。これによってレキュペレータ−は軽負荷運
転中に、低圧タービン段2Nにおいて膨張した煙道ガス
による効率運転のばあいと同じ、フェライト鋼に許容さ
れた温度レベルによって負荷される。
出する煙道ガスは加熱管束の上方に著しく露出した部分
により対向流で導びかれる軽負荷空気によって著しく冷
される。これによってレキュペレータ−に有利な作用が
及ぼされる。これによってレキュペレータ−は軽負荷運
転中に、低圧タービン段2Nにおいて膨張した煙道ガス
による効率運転のばあいと同じ、フェライト鋼に許容さ
れた温度レベルによって負荷される。
ポンプ運転と効率運転との間O長い運転休止中には流動
床燃焼は遮断機溝9を著しく絞った状態で貯蔵空所7か
ら軽負荷空気を取り出すことによって維持される。
床燃焼は遮断機溝9を著しく絞った状態で貯蔵空所7か
ら軽負荷空気を取り出すことによって維持される。
図面は本発明の実施例を示すものであって、第1図は本
発明による空気貯蔵式ガスタービン発電設備を極めて簡
単な形式で示した概略図、第2図は本発明による構成を
実地に適した構成で示した概略図、第3図は第2図に相
応する別の実施例図である。 1・・・圧縮機、1N・・・低圧圧縮段、1N、1H・
・・高圧圧縮段、2・・・タービン、2へ・・・低圧タ
ービン段、2H・・・高圧タービン段、3・・・電気的
な機械、4.5.16・・・切換えクラッチ、6・・・
空気貯蔵空所、7・・・流動床燃焼室、8・・・主空気
導管、8H・・・加熱空気導管、9.10.14.36
.37・・・遮断機溝、11・・・絞シ機構、12・・
・軽負荷空気導管、13・・抽気個所、15・・・排ガ
ス導1.17・・・トルクコンノ々−タ、18.28・
・・中間冷却装置、19・・・対向流熱交換器、20・
・・加熱水貯蔵装置、21.22・・・ポンプ、23・
・・加熱管束、24・・・煙道ガス導管、25・・・分
離サイクロン、26・・・軽負荷ノ々イパス導管、27
・・・軽負荷、6イパス弁、29・・・軽負荷加熱空気
導管、30・・・調整機構、31・・・軽負荷タービン
、32・・・発電機、33・・・低圧軽負荷加熱空気導
管、34・1− = Z − 一へ の Z 工 − 一囚の寸
発明による空気貯蔵式ガスタービン発電設備を極めて簡
単な形式で示した概略図、第2図は本発明による構成を
実地に適した構成で示した概略図、第3図は第2図に相
応する別の実施例図である。 1・・・圧縮機、1N・・・低圧圧縮段、1N、1H・
・・高圧圧縮段、2・・・タービン、2へ・・・低圧タ
ービン段、2H・・・高圧タービン段、3・・・電気的
な機械、4.5.16・・・切換えクラッチ、6・・・
空気貯蔵空所、7・・・流動床燃焼室、8・・・主空気
導管、8H・・・加熱空気導管、9.10.14.36
.37・・・遮断機溝、11・・・絞シ機構、12・・
・軽負荷空気導管、13・・抽気個所、15・・・排ガ
ス導1.17・・・トルクコンノ々−タ、18.28・
・・中間冷却装置、19・・・対向流熱交換器、20・
・・加熱水貯蔵装置、21.22・・・ポンプ、23・
・・加熱管束、24・・・煙道ガス導管、25・・・分
離サイクロン、26・・・軽負荷ノ々イパス導管、27
・・・軽負荷、6イパス弁、29・・・軽負荷加熱空気
導管、30・・・調整機構、31・・・軽負荷タービン
、32・・・発電機、33・・・低圧軽負荷加熱空気導
管、34・1− = Z − 一へ の Z 工 − 一囚の寸
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、タービン(2、2H、2N)と圧縮機(1、1N、
1H)と発電機又は電動機として運転される電気的な機
械(3)とから成るガスターボ構成ユニットを有する流
動床燃焼式の空気貯蔵式ガスタービン発電設備であって
、タービンと電気的な機械との間並びに電気的な機械と
圧縮機との間に設けられたそれぞれ1つの切換えクラッ
チ(4、5、16、17)と、空気貯蔵空所(6)と、
煙道ガス導管(24)を介してタービンに接続されてい
る石炭燃焼式の流動床燃焼室(7)と、圧縮機を空気貯
蔵空所(6)および流動床燃焼室(7)に接続する主空
気導管(8、8H、8N)と、圧縮機の後方および空気
貯蔵空所の手前に位置するそれぞれ1つの遮断機構(9
、10)と、流動床燃焼室の手前の絞り機構(11)と
、流動床燃焼室とタービンとの間の煙道ガス導管(24
)内に位置する分離サイクロン(25)とが設けられて
いる形式のものにおいて、圧縮機(1、1N、1H)の
抽気個所を絞り機構(11)と流動床燃焼室との間に位
置する主空気導管区分に接続する軽負荷空気導管(12
)、並びに、軽負荷空気導管内に位置する遮断機構(1
4)が設けられていることを特徴とする流動床燃焼式の
空気貯蔵式ガスタービン発電設備。 2、圧縮機が低圧圧縮段(1N)と高圧圧縮段(1H)
と中間冷却装置(18)とを有していてかつタービンが
高圧タービン段(2H)と低圧タービン段(2N)とに
分割されており、かつ、電気的な機械(3)と圧縮機(
1N、1H)との間の切換えクラッチが機械的に錠止可
能な液力式のトルクコンバータ(17)として構成され
ており、かつ、高圧タービン段と低圧タービン段との間
に機械的な切換えクラッチ(16)が設けられており、
かつ、軽負荷空気導管(12)が圧縮機の中間冷却装置
(18)の手前で分岐しており、かつ、主空気導管(8
)が加熱管束(23)に移行していて、該加熱管束が流
動床燃焼室(7)内に設けられていてかつ流動床貫流に
対して反対方向で圧縮空気によって貫流されるようにな
っており、かつ、加熱管束(23)が加熱空気導管(8
H)を介して高圧タービン段(2H)に接続されており
、かつ、高圧タービン段(2H)の流出部が低圧加熱空
気導管(8N)を介して流動床燃焼室(23)の底部に
接続されており、かつ、流動床燃焼室が分離サイクロン
(25)を介して案内された煙道ガス導管(24)によ
って低圧タービン段(2N)に接続されており、かつ、
分離サイクロン(25)が軽負荷バイパス導管(26)
を介して低圧タービン段(2N)の排ガス導管(15)
に接続されており、かつ、軽負荷バイパス導管(26)
が軽負荷バイパス弁(27)を有しており、かつ、主空
気導管(8)内に空気貯蔵空所のために遮断機構(9)
の手前で再生装置が設けられていて、該再生装置の主要
部分が互いに交互に逆流れ方向で再生装置の水を循環さ
せるためそれぞれ1つのポンプ(21;22)と加熱水
貯蔵装置(20)と、対向流式熱交換器(19)とから
成っている特許請求の範囲第1項記載の空気貯蔵式ガス
タービン発電設備。 3、圧縮機が低圧圧縮段(1N)と高圧圧縮段(1H)
と中間冷却装置(18)とを有していてかつタービンが
共通の軸に係合する低圧タービン段(2N)と高圧ター
ビン段(2H)に分割されており、かつ、電気的な機械
(3)と圧縮機(1N、1H)との間の切換えクラッチ
が機械的に錠止可能な液力式のトルクコンバータ(17
)から構成されており、かつ、主空気導管(8)が加熱
管束(23)に移行していて、該加熱管束が流動床燃焼
室(7)内に設けられていてかつ流動床貫流とは反対方
向で圧縮空気によって貫流されるようになっており、か
つ、加熱管束(23)が加熱空気導管(8H)を介して
高圧タービン段(2H)に接続されており、かつ、高圧
タービン段(2H)の流出部が低圧加熱空気導管(8N
)を介して流動床燃焼室(23)の底部して接続されて
おり、かつ、流動床燃焼室が分離サイクロン(25)を
介して案内された煙道ガス導管(24)によって低圧タ
ービン段(2N)に接続されており、かつ、分離サイク
ロンが軽負荷バイパス導管(26)を介して低圧タービ
ン段(2N)の排ガス導管(15)に接続されており、
かつ、軽負荷バイパス導管が軽負荷バイパス弁(27)
を有しており、更に、高圧圧縮段(1H)内に中間冷却
装置(28)が配置されていてかつ加熱空気導管(8H
)が調整機構(30)を備えた軽負荷加熱空気導管(2
9)を介して発電機(32)を備えた軽負荷タービン(
31)に接続されており、更に、軽負荷タービン(31
)の流出部と流動床燃焼室の底部との間に低圧軽負荷加
熱空気導管(33)がかつ、高圧タービン段(2H)の
手前で加熱空気導管(8H)内にもしくは低圧タービン
段の手前で煙道ガス導管(24)内に遮断機溝(36、
37)がかつ、空気貯蔵空所のための遮断機構(9)の
手前に貯蔵空気冷却装置(35)がかつ、主空気導管(
8)内の高圧空気を予熱するために排ガス導管(15)
内にレキュペレータが設けられている特許請求の範囲第
1項記載の空気貯蔵式ガスタービン発電設備。
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