JPS61192816A - Compound type power generation system - Google Patents

Compound type power generation system

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JPS61192816A
JPS61192816A JP3395885A JP3395885A JPS61192816A JP S61192816 A JPS61192816 A JP S61192816A JP 3395885 A JP3395885 A JP 3395885A JP 3395885 A JP3395885 A JP 3395885A JP S61192816 A JPS61192816 A JP S61192816A
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JP
Japan
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power generation
fuel
gas turbine
turbine
generation system
Prior art date
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Pending
Application number
JP3395885A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Arai
新居 和男
Tadashi Tsuji
正 辻
Yoshio Miyairi
宮入 嘉夫
Noboru Okuyama
昇 奥山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPS61192816A publication Critical patent/JPS61192816A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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Abstract

PURPOSE:To efficiently utilize fuel and improve the power generation efficiency by reacting a portion or all the fuel supplied into a gas turbine by utilizing the waste heat of the gas turbine and converting the fuel into the secondary fuel having the high combustion energy. CONSTITUTION:In the captioned system, power generation output (e) is obtained by combusting the fuel (a) together with the combustion air (b) in a combustor 1 and driving a gas turbine power generation system 2 by the combustion energy. The exhaust gas (c) supplied from the power generation system 2 is introduced into a waste-heat boiler system 3, and a steam turbine system 4 is driven by the generated steam (g), and the steam (g) which completes work is returned into a condenser 5. In this case, the fuel (a) supplied into the combustor 1 is allowed to pass through a reactor 7 for chemical treatment of fuel installed into the flue of the exhaust boiler system 3 and coverted to the secondary fuel (a') having the high combustion energy. Further, a Rankine turbine power generation system 8 is added into the steam turbine power generation system 4, and the heat loss discharged from the condenser 5 is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発電効率の向上を図った複合型発電システムに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a combined power generation system with improved power generation efficiency.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近時、ガスタービンと、その排熱エネルギーにより駆動
される蒸気タービンとを組合せた複合型発電システムが
、LNG気化ガス等のクリーン燃料の有効利用を図シ得
る新らしい技術として注目されている。第5図はこの種
のシステムの概略構成を示すブロック図であり、第6図
はその構成例を示す図である。図中符号1は燃焼器を示
し、この燃焼器1は供給された燃料aを、燃焼用空気す
と共に燃焼し、その燃焼エネルギーによりガスタービン
発電系互を駆動している。
Recently, a combined power generation system that combines a gas turbine and a steam turbine driven by its exhaust heat energy has been attracting attention as a new technology that can effectively utilize clean fuels such as LNG vaporized gas. FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of this type of system, and FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration. In the figure, reference numeral 1 indicates a combustor, and this combustor 1 combusts the supplied fuel a together with combustion air, and uses the combustion energy to drive the gas turbine power generation system.

このガスタービン発電系lは、第6図に示すようにガス
タービン2aと、そのタービン出力によって駆動される
発電機2bおよび前記燃焼用空気すに対する空気圧縮器
2cを備えており、発電出力eを得ている。上記ガスタ
ービン発電系lからの排気ガスCは、排熱ゲイジ系lの
煙道3&を介して排出される。この煙道3a内には、デ
ィラ蒸気に対する給水予熱器3bおよび蒸気発生器3c
が設けられておシ、前記排熱ガスCの熱エネルギーを回
収して蒸気gが生成されるようになっている。この蒸気
gが蒸気タービン発電系fの蒸気タービン4aに供給さ
れ、この蒸気タービン4aに連結された発電機4bが駆
動され、タービン出力fが得られる。上記蒸気タービン
41Lにて仕事をなした蒸気gは復水器5に供給され、
復水器5を流通する冷却水dによって冷却されたのち、
冷却水ポンプ6を介して前記給水予熱器3bに供給され
る。以後蒸気gは前述したように排熱ガスCの熱エネル
ギーを回収して循環されるようになっている。
As shown in FIG. 6, this gas turbine power generation system l includes a gas turbine 2a, a generator 2b driven by the turbine output, and an air compressor 2c for the combustion air, and generates a power generation output e. It has gained. The exhaust gas C from the gas turbine power generation system 1 is discharged through the flue 3& of the exhaust heat gauge system 1. Inside this flue 3a, there is a water supply preheater 3b for Dira steam and a steam generator 3c.
is provided, and the thermal energy of the exhaust heat gas C is recovered to generate steam g. This steam g is supplied to a steam turbine 4a of a steam turbine power generation system f, and a generator 4b connected to the steam turbine 4a is driven to obtain a turbine output f. The steam g that has done work in the steam turbine 41L is supplied to the condenser 5,
After being cooled by the cooling water d flowing through the condenser 5,
The cooling water is supplied to the feed water preheater 3b via the cooling water pump 6. Thereafter, the steam g is circulated by recovering the thermal energy of the exhaust heat gas C as described above.

第7図は上記構成をなすシステムにおけるエネルギーの
関係を模式的に示した図で、図中符号Fは燃料aが有す
るエネルギーを示し、以下L1はガスタービン2aでの
損失エネルギー、L2は蒸気タービン4aでの損失エネ
ルギー、W、。
FIG. 7 is a diagram schematically showing the energy relationship in the system configured as described above, in which the symbol F indicates the energy possessed by the fuel a, L1 is the loss energy in the gas turbine 2a, and L2 is the steam turbine Loss energy, W, at 4a.

W2は発電機2b 、4bを介して得られる発電エネル
ギーを示している。
W2 indicates the generated energy obtained via the generators 2b and 4b.

このように本システムによれば、ガスタービン発電系互
で取出すことのできなかったエネルギーの一部を蒸気タ
ービン発電系lにて取出すことができ、その発電効率の
向上はもとよシ燃料aの有効利用を図ることができる。
In this way, according to this system, a part of the energy that could not be extracted by the gas turbine power generation system can be extracted by the steam turbine power generation system, which not only improves the power generation efficiency but also improves the efficiency of the fuel a. can be used effectively.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記構成によると、排熱ガスCの熱エネルギー回収を、
蒸気タービン発電系fのみに依存しておシ、そのため、
復水器5よシ温排水として放出される熱エネルギーが相
当量に達しているという問題がある。またガスタービン
発電系互の作動温度の上昇傾向が見られ、それに伴ない
蒸気タービン発電系lの依存度合および温排水量がさら
に増大するという問題があった。
According to the above configuration, the thermal energy recovery of the exhaust heat gas C is
It depends only on the steam turbine power generation system f, therefore,
There is a problem in that a considerable amount of thermal energy is released from the condenser 5 as hot waste water. Furthermore, there has been a tendency for the operating temperatures of the gas turbine power generation systems to rise, and as a result, there has been a problem in that the degree of dependence on the steam turbine power generation system 1 and the amount of hot water discharge have further increased.

本発明は以上の点に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、蒸気タービン発電系への依存度を低減
させて、温排水の排出量を削減し、ひいては、燃料の有
効利用および発−効率の向上を図ることが可能な複合型
発電システムを提供することにある。
The present invention has been made based on the above points, and its purpose is to reduce the dependence on the steam turbine power generation system, reduce the amount of heated wastewater discharged, and, in turn, improve the effective use of fuel. An object of the present invention is to provide a combined power generation system capable of improving power generation efficiency.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

すなわち本発明による複合型発電システムは、ガスター
ビンと、このガスタービンからの排熱エネルギーにより
駆動され二種以上の作業流体を使用した多重ランキンタ
ービン系とを備え、上記ガスタービンに供給する燃料あ
るいは該燃料に反応物質を添加したものの一部又は全部
を上記ガスタービンの排熱エネルギーの一部を使用して
科学的に反応させ、よシ燃焼エネルギーの高い二次燃料
に変換して上記ガスタービンに供給するとともに、前記
多重ランキノタービン系によりガスタービンからの排熱
エネルギーの一部を多重的に回収するようにしたことを
特徴するものである。
That is, the combined power generation system according to the present invention includes a gas turbine and a multiple Rankine turbine system that is driven by exhaust heat energy from the gas turbine and uses two or more types of working fluids. A part or all of the reactant added to the fuel is chemically reacted using a part of the exhaust heat energy of the gas turbine, and converted into a secondary fuel with high combustion energy to be used in the gas turbine. The present invention is characterized in that a part of the exhaust heat energy from the gas turbine is recovered multiple times by the multiple Rankino turbine system.

〔作用〕[Effect]

つまりガスタービンに供給する燃料あるいは該燃料に反
応物質を添加したものの一部あるいは全部を、ガスター
ビンの排熱エネルギーの一部を使用して科学的に反応さ
せ、より燃焼エネルギーの高い二次燃料に変換して上記
ガスタービンに供給することにより、ガスタービンの排
熱エネルギーの一部を燃料の燃焼エネルギーの増加とし
て還流せしめるとともに、多重ランキンタービン系によ
りガスタービンからの排熱エネルギーの一部を多重的に
回収せんとするものである。
In other words, part or all of the fuel supplied to the gas turbine, or the fuel to which reactants have been added, is chemically reacted using part of the exhaust heat energy of the gas turbine, resulting in a secondary fuel with higher combustion energy. By converting the waste heat energy into fuel and supplying it to the gas turbine, a part of the waste heat energy of the gas turbine is recycled as an increase in the combustion energy of the fuel, and a part of the waste heat energy from the gas turbine is also recycled by the multiple Rankine turbine system. It is intended to be collected in multiple ways.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

したがりてガスタービンからの排熱の有効利用が可能と
なり、それによって蒸気タービン系への依存度の低減お
よび温排水の排出量の低減を図ることができ、ひいては
発電効率の向上を図ることができる等その効果は大であ
る。
Therefore, it becomes possible to effectively utilize the exhaust heat from the gas turbine, thereby reducing the dependence on the steam turbine system and reducing the amount of heated wastewater discharged, which in turn makes it possible to improve power generation efficiency. The effect is great.

〔実施例〕〔Example〕

以下、第1図ないし第4図を参照して本発明の一実施例
を説明する。なお従来と同一部分には同一符号を付して
示し、その説明は省略する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. Note that parts that are the same as those in the prior art are denoted by the same reference numerals, and their explanations will be omitted.

第1図は本実施例によるシステムの既略構成を示すブロ
ック図であシ、第2図はその構成例を示す図である。す
なわち本実施例による複合型発電システムは、ガスター
ビン発電系互に供給する燃料或いは、燃料に第二の反応
物質を添加したもの(以下総称して゛燃料“という)a
を、煙道3aに設置された燃料予熱器101aを介して
化学的燃料処理反応器101bに導入し、そこで前記ガ
スタービン2aの熱ガスCの熱エネルギーを利用して化
学的に反応させる事により燃料aを処理し、より燃焼エ
ネルギーの高い二次燃料a′に変換し、燃焼器1を介し
て前記ガスタービン2aに供給するようにしたものであ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a system according to this embodiment, and FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration. In other words, the combined power generation system according to this embodiment uses a fuel that is supplied to each other between gas turbine power generation systems, or a fuel in which a second reactant is added (hereinafter collectively referred to as "fuel").
is introduced into the chemical fuel treatment reactor 101b through the fuel preheater 101a installed in the flue 3a, and is chemically reacted there using the thermal energy of the hot gas C of the gas turbine 2a. The fuel a is processed and converted into a secondary fuel a' having higher combustion energy, which is supplied to the gas turbine 2a via the combustor 1.

また、第2図に示すように、蒸気タービン発電系りには
、より低温域で作動する別のランキンタービン発電系1
02が付加されている。このランキンタービン発電系1
02の付加により1温排水として復水器5から排出され
る熱損失の低減を図らんとする。上記ランキンタービン
発電系102は、ランキンタービン102aおよび配管
類からなる。なお蒸気タービン発電系ヱが作業媒体とし
て蒸気(H2O)を使用したものであるのに対して上記
ランキンタービン発電系102は作業媒体として有機媒
体等を使用したものである。また図中符号104Cは熱
交換器であり、符号104dは蒸気(作業流体)ポンプ
を示す。
In addition, as shown in Figure 2, the steam turbine power generation system has a separate Rankine turbine power generation system 1 that operates in a lower temperature range.
02 is added. This Rankine turbine power generation system 1
By adding 02, it is attempted to reduce the heat loss discharged from the condenser 5 as 1-temperature waste water. The Rankine turbine power generation system 102 includes a Rankine turbine 102a and piping. The steam turbine power generation system 102 uses steam (H2O) as a working medium, whereas the Rankine turbine power generation system 102 uses an organic medium or the like as a working medium. Further, the reference numeral 104C in the figure is a heat exchanger, and the reference numeral 104d is a steam (working fluid) pump.

上記構成によると第3図に示すように、排熱エネルギー
Rを有効に利用してガスタービン2aから得るエネルギ
ーW、を多くすることができ、ひいては発電効率の向上
を図ることが可能となる。即ち今、燃料aとしてメタノ
ール(CH30H)を使用した場合を例にとって説明す
ると、上記メタノールは適当な触媒の存在下において、
比較的おだやかな反応条件、例えば30気圧下以の圧力
下、250℃〜500℃で次のように分解する。
According to the above configuration, as shown in FIG. 3, it is possible to effectively utilize the exhaust heat energy R to increase the energy W obtained from the gas turbine 2a, and as a result, it is possible to improve the power generation efficiency. That is, taking as an example the case where methanol (CH30H) is used as fuel a, the methanol will, in the presence of an appropriate catalyst,
It is decomposed under relatively mild reaction conditions, for example at 250°C to 500°C under a pressure of 30 atmospheres or less, as follows.

CH30f(→CO+ 2H2 この反応は吸熱反応であり、反応の温度範囲として、前
記ガスタービン燃焼排気ガスc(その温度は約508℃
)を十分利用することができる。そしてその際の燃焼生
成熱量は、例えば第4図に示すように、液体メタノール
でEl、気体メタノールでE2、COと2H2との混合
ガスでE3となシ、これらEl、E2およびE、の間に
はE、<E2<E3 なる関係がある。また熱量差Δ馬、ΔH2は、それぞれ ΔH1=E2−E1)0 ΔH2: E3− E2) 0 として示され、メタノール気化熱量およびメタノール分
解熱量にそれぞれ相当する。よってメタノールにガスタ
ービン2aの排熱エネルギーを利用して上記化学反応を
行なわせて、(CO+2H,2)からなる混合ガスとし
、これを二次燃料a′として燃焼器1を介してガスター
ビン発電系互に供給するようにすれば、その見掛上のメ
タノールが有する発熱量を(ΔH1+ΔH2)分だけ高
くすることができる。その結果、ガスタービン2aから
の排熱エネルギーの一部分が化学的エネルギートシテ、
ガスタービン2&に還流することとなシ、蒸気タービン
発電系!及びランキンタービン発電系102に流入する
排熱エネルギーが減少する。
CH30f(→CO+ 2H2) This reaction is an endothermic reaction, and the reaction temperature range is the gas turbine combustion exhaust gas c (its temperature is approximately 508°C).
) can be fully utilized. The amount of heat produced by combustion at that time is, for example, as shown in Figure 4, El for liquid methanol, E2 for gaseous methanol, and E3 for a mixed gas of CO and 2H2. There is a relationship E, <E2<E3. Further, the calorific value difference ΔH2 is expressed as ΔH1=E2-E1)0 ΔH2:E3-E2)0, and corresponds to the methanol vaporization heat and methanol decomposition heat, respectively. Therefore, the above chemical reaction is carried out on methanol using the exhaust heat energy of the gas turbine 2a to produce a mixed gas consisting of (CO+2H,2), which is used as the secondary fuel a' to generate gas turbine electricity through the combustor 1. By supplying them to each other, the apparent calorific value of methanol can be increased by (ΔH1+ΔH2). As a result, a part of the exhaust heat energy from the gas turbine 2a is converted into chemical energy,
The steam turbine power generation system is recirculated to the gas turbine 2 &! And the exhaust heat energy flowing into the Rankine turbine power generation system 102 is reduced.

上記メタノール化学的反応ゾロセ・スにおいては、適当
な触媒を必要とするが、この触媒については従来よシ知
られたものを適宜用いればよく、例えば本出願人が先に
特開昭57−68140号公報等に紹介しているもの等
を用いることが好適である。
The above-mentioned methanol chemical reaction process requires a suitable catalyst, and any conventionally known catalyst may be used as appropriate. It is preferable to use the ones introduced in the above publications.

以上のようにメタノールを燃料aとして用いる本システ
ムによれば、燃料処理反応器7″bによって上記メタノ
ールがその分解に必要な熱エネルギーをガスタービンの
排熱ガスCよシ得て(CO+ 2H2)なる混合ガスに
分解されて熱的エネルギーが高められた状態でガスター
ビン系考に供給されることになる。従って、ガスタービ
ン発電系lより得られるタービン出力eが増大する。反
面、蒸気タービン発電系ヱにて有効エネルギーに変換さ
れるエネルギー量が減少し、ランキンタービン出力fは
減少するが、ガスタービン発電系互の発電効率の方が蒸
気タービン発電系夏の効率よシも高く、また、2ンキン
タ一ビン発電系102を付加しているので、全体的には
発電効率の向上1.タービン出力の増大を図ることが可
能となる。つマシ、大気中に放出される廃エネルギー量
が略同じでめるとしても、本実施例による複合型発電シ
ステムにおける総合発電量が増大することになる。
As described above, according to this system using methanol as fuel a, the methanol obtains the thermal energy necessary for its decomposition from the exhaust heat gas C of the gas turbine in the fuel processing reactor 7''b (CO+ 2H2). It is decomposed into a mixed gas with increased thermal energy and is supplied to the gas turbine system.Therefore, the turbine output e obtained from the gas turbine power generation system l increases.On the other hand, the steam turbine power generation Although the amount of energy converted into effective energy in system E decreases and the Rankine turbine output f decreases, the power generation efficiency of the gas turbine power generation system is higher than that of the steam turbine power generation system, and Since a two-turbine turbine power generation system 102 is added, the overall power generation efficiency is improved.1.It is possible to increase the turbine output.In addition, the amount of waste energy released into the atmosphere is approximately Even if the output is the same, the total power generation amount in the combined power generation system according to this embodiment will increase.

そこで総合発電量および発電効率について考察してみる
と、燃料投入量を熱量換算した量をFとし、ガスタービ
ン2aの入口における投入熱量をPとすると、従来シス
テムではFとPとが等しい。そして、ガスタービン2a
の排熱エネルギー量をQとすると、 F=P=L、+W、+Q なる関係が成立する。また、蒸気サイクルでの損失をL
2、蒸気タービン出力をW2とするとQ=L2+W2 なる関係がおる。しかして、ガスタービン2aでの損失
係数をC5、発電効率をη3、蒸気タービン4&での発
電効率をη、とすると り、=tg−P W、=ηg−p Q =P・(1−ε、−η、) L2=P・(1−6g”g)・(1−η、)w=p・(
1−ε、−ηg)・η8 で示されるから、総合発電エネルギー量WはW=W1+
W2 =P・η、+P(1−ε、−ηg)・η。
Therefore, considering the total power generation amount and power generation efficiency, let F be the amount of fuel input converted into heat amount, and let P be the input heat amount at the inlet of the gas turbine 2a, in the conventional system, F and P are equal. And gas turbine 2a
When the amount of waste heat energy is Q, the following relationship holds true: F=P=L, +W, +Q. In addition, the loss in the steam cycle is L
2. Letting the steam turbine output be W2, there is the following relationship: Q=L2+W2. Therefore, assuming that the loss coefficient in the gas turbine 2a is C5, the power generation efficiency is η3, and the power generation efficiency in the steam turbine 4 & is η, =tg-P W, =ηg-p Q =P・(1-ε , -η,) L2=P・(1-6g”g)・(1−η,)w=p・(
1-ε, -ηg)・η8, so the total generated energy amount W is W=W1+
W2 =P・η, +P(1−ε, −ηg)・η.

として与えられる。例えばε=0.O15η、=0.3
34  η、=0.23として与えられるものとすると
、 W=0.484・P となり、その総合発電効率ηは η=W/FX100%=48.4チ となる。
given as. For example, ε=0. O15η,=0.3
34 η, = 0.23, then W = 0.484·P, and the total power generation efficiency η is η = W/FX100% = 48.4 h.

これに対して本実施例による複合型発電システムによれ
ば、ガスタービン2aの排熱エネルギーの一部Rを回収
して熱料a′のガスタービン2aの入口でのエネルギー
が高められ P’= F+R: P+R として与えられる。そして、このときの各エネルギーは L1=ε、・p’=ε、・(p+R)>L。
On the other hand, according to the combined power generation system according to the present embodiment, a part R of the exhaust heat energy of the gas turbine 2a is recovered to increase the energy of the heating material a' at the inlet of the gas turbine 2a. F+R: Given as P+R. Each energy at this time is L1=ε, ・p'=ε, ・(p+R)>L.

W’=7sp’=り、・(P+R)     g =w、+η、・R)W。W'=7sp'=ri, (P+R) g =w, +η, ・R)W.

となり、ガス、タービン2mでの損失L1が若干増加す
るが、これにも増してタービン出力W、が増大すること
になる。そして、蒸気タービン発電系lでの入口熱量S
は、前記従来システムにおける熱tQJニジ減少し、 S=Q’−R=p’−(1−7g−1g)−R=(F+
R)−(1−4,−g、)−R=F・(1−vg−リ)
−R(η、+εg)=Q−R・(η、−)4g)<Q となる。またここで、 w; = s・η、 =F’ −(t−gg−ηgX1−ηg)−u・(gg
+η、)−(x−ηg)=W2−R・(ε、+η、)・
(1−η、)〈w2となる。但しη、=1−η、とする
Therefore, although the gas loss L1 in the turbine 2m increases slightly, the turbine output W increases further. Then, the inlet heat amount S in the steam turbine power generation system l
is the heat tQJ decrease in the conventional system, S=Q'-R=p'-(1-7g-1g)-R=(F+
R)-(1-4,-g,)-R=F・(1-vg-ri)
−R(η, +εg)=Q−R・(η,−)4g)<Q. Also, here, w; = s・η, =F' −(t-gg−ηgX1−ηg)−u・(gg
+η, )-(x-ηg)=W2-R・(ε,+η,)・
(1-η,)〈w2. However, η,=1−η.

次にう/キンタービン発電系102については、 T=S−W蚤 = F・(1−g、−vg)(1−ηg)−R−(ε1
+ηg)・(t−?s)W′3=T・ηb =F・(1−ε、−一)・(1−η。)・ηb−R(ε
2+η、)・(1−η3)・ηbとなる。従って、トー
タルシステムの総合発電エネルギー量は、ηb=0.0
4として、w’ == w’、 +w′2+w′3=F
・(η、+(1−ε、−ηg)”7g+(I Ig−η
g)・(1−η、)・ηb)十R・(η、−(ε、+9
g)・η8−(ε、+η、)・(1−1m)・ηb)=
W+(1””4g−η、)・(1−ηg)・ηb+R・
(η、−(ε、+η、)・η8−(ε、+9g)・(1
−η、)・ηb)=W+0.02XF+0.24XRと
なる。
Next, for the turbine power generation system 102, T=S-W flea=F・(1-g,-vg)(1-ηg)-R-(ε1
+ηg)・(t−?s)W′3=T・ηb=F・(1−ε,−1)・(1−η.)・ηb−R(ε
2+η, )・(1−η3)・ηb. Therefore, the total amount of energy generated by the total system is ηb=0.0
4, w' == w', +w'2+w'3=F
・(η, +(1-ε,-ηg)"7g+(I Ig-η
g)・(1−η,)・ηb) 10R・(η, −(ε, +9
g)・η8−(ε,+η,)・(1−1m)・ηb)=
W+(1””4g−η, )・(1−ηg)・ηb+R・
(η, −(ε, +η,)・η8−(ε, +9g)・(1
-η, )・ηb)=W+0.02XF+0.24XR.

ここで、R=0.27Fとすると、 W’=W+ 0.09 F = (0,484+ 0.09 ) X F=0.05
74XF となシ、その総合発電効率η′は η’=W/FX 100チ=57.4チとなる。ちなみ
に、 η′−η=9チ また、 となり、約18%増(絶対値では9チ)の総合発電効率
が得られる。
Here, if R=0.27F, W'=W+ 0.09 F = (0,484+ 0.09) X F=0.05
74XF, its total power generation efficiency η' is η'=W/FX 100chi=57.4chi. By the way, η' - η = 9chi, which gives an overall power generation efficiency of about 18% increase (9chi in absolute value).

更に、ガスタービン2aの高性能化により、η□=0.
4となった場合、他の条件は前記の条件と同じであると
して、ηおよびη′は η=53.4チ η’=64.7チとなる。
Furthermore, by improving the performance of the gas turbine 2a, η□=0.
4, η and η' become η=53.4chi and η'=64.7chi, assuming that other conditions are the same as the above conditions.

この結果よシ、絶対値で11.3m増の高い総合発電効
率が達成され、総合発電効率は64.7%にも達する。
As a result, a high total power generation efficiency of 11.3 m in absolute value was achieved, and the total power generation efficiency reached 64.7%.

なお本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば熱料aとしてメタノールのみなラス、エタノール、
ブタノール等のアルコール類や、メタン(CH4: L
NG気化ガスの主成分)、プロパン、ブタン、ナフサ等
の炭化水素類を用いることもできる。またメタンを使用
した場合には:第二の化学反応物質としてH20(水又
は蒸気)を添加する事によ、9.550〜850℃、1
〜20気圧の条件下にて、 CH4+H20→CO+3H2 なる反応を主反応とする吸熱反応を生起させることが可
能であシ、ニッケル系触媒が使用できる。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, only methanol is used as heating material a, ethanol,
Alcohols such as butanol, methane (CH4: L
The main component of NG vaporized gas), propane, butane, naphtha, and other hydrocarbons can also be used. Also, when using methane: by adding H20 (water or steam) as a second chemical reactant, the
Under conditions of ~20 atmospheres, it is possible to cause an endothermic reaction in which the main reaction is CH4+H20→CO+3H2, and a nickel-based catalyst can be used.

また、前記実施例では煙道3a内に給水予熱器3b1蒸
気発生器30等の蒸気(ランキン)タービン系の機器と
燃料予熱器101a及び燃料処理反応器101b等の化
学反応系の機器とが入り混って配置されている例を示し
たが、これに限ったことではなく、煙道3aを分岐させ
、前記蒸気(ランキン)タービン系の機器を一方に配置
し、化学反応系の機器を他方に配置する並列配置方式で
も同様の効果を得ることができる。
Further, in the above embodiment, steam (Rankine) turbine system equipment such as the feed water preheater 3b1 and steam generator 30, and chemical reaction system equipment such as the fuel preheater 101a and the fuel processing reactor 101b are installed in the flue 3a. Although an example in which they are arranged in a mixed manner is shown, the present invention is not limited to this, and the flue 3a is branched, and the steam (Rankine) turbine system equipment is placed on one side, and the chemical reaction system equipment is placed on the other side. A similar effect can be obtained by a parallel arrangement method in which the elements are arranged in parallel.

さらに、燃料予熱器101a及び燃料処理反応器101
bを、煙道3&の外部に設け、これら、燃料予熱器10
1m、燃料処理反応器1101b及び排熱ぎイラ系互の
間を適当な熱媒体で結ぶ、いわゆる、間接熱交換方式で
もよい。
Further, a fuel preheater 101a and a fuel processing reactor 101
b is provided outside the flue 3&, and these, the fuel preheater 10
1 m, a so-called indirect heat exchange method may be used in which a suitable heat medium is used to connect the fuel processing reactor 1101b and the exhaust heat generator.

また、前記実施例では、蒸気タービン発電系fの「下流
」域にランキンタービン発電系里が、従属的に接続され
ているが、これらを同格的に配置し、夫々の作動温度域
に応じて煙道3IL内の排気ガス流からの熱回収を行な
う方式でもよい。そして本発明は、発電プラントへの適
用に限られるものではなく、船舶等のガスタービンを主
機とするシステムにも適用でき、更には一般産業用ガス
タービン動力装置等にも幅広く利用することができる。
Furthermore, in the embodiment described above, the Rankine turbine power generation system is subordinately connected to the "downstream" region of the steam turbine power generation system f, but these are arranged in the same position and are controlled according to their respective operating temperature ranges. A system may also be used in which heat is recovered from the exhaust gas flow within the flue 3IL. The present invention is not limited to application to power generation plants, but can also be applied to systems using gas turbines as the main engine of ships, etc., and can also be widely used in general industrial gas turbine power units, etc. .

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

第1図乃至第4図は本発明の一実施例システムを示すも
ので、第1図はその概略構成を示すブロック図、第2図
はシステム構成図、第3図はエネルギーの入出力関係を
示す模式図、第4−図は燃料の燃焼生成熱量を対比して
示す図、第5図乃至第7図は従来例を示す図で、第5図
は概略構成を示すブロック図、第6図はシステム構成図
、第7図はエネルギーの入出力関係を示す模式図である
。 1・・・燃焼器、l・・・ガスタービン発電系、2&・
・・ガスタービン、2b・・・発電機、互・・・排熱ボ
イラ系、3a・・・煙道、3b・・・給水予熱器、3C
・・・蒸気発生器、!・・・蒸気(ランキン)タービン
発電系、4m・・・蒸気(ランキン)タービン、4b・
・・発電機、5・・・復水器、6・・・冷却水ポンプ、
101a・・・燃料予熱器、101b・・・燃料気化器
、102・・・ランキンタービン発電系、102m・・
・ランキンタービン、104c・・・熱交換器、104
d・・・蒸気(作業流体)ポンプ。 出願人復代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第3図 (にcavrnot )      第4図第5図 第7図
Figures 1 to 4 show a system according to an embodiment of the present invention. Figure 1 is a block diagram showing its schematic configuration, Figure 2 is a system configuration diagram, and Figure 3 shows the energy input/output relationship. FIG. 4 is a schematic diagram showing the amount of heat produced by combustion of fuel, FIGS. 5 to 7 are diagrams showing conventional examples, FIG. 5 is a block diagram showing the schematic configuration, and FIG. is a system configuration diagram, and FIG. 7 is a schematic diagram showing the energy input/output relationship. 1...Combustor, l...Gas turbine power generation system, 2&...
... Gas turbine, 2b... Generator, Mutual... Exhaust heat boiler system, 3a... Flue, 3b... Water supply preheater, 3C
...Steam generator! ...Steam (Rankine) turbine power generation system, 4m...Steam (Rankin) turbine, 4b.
... Generator, 5... Condenser, 6... Cooling water pump,
101a... Fuel preheater, 101b... Fuel vaporizer, 102... Rankine turbine power generation system, 102m...
・Rankin turbine, 104c...heat exchanger, 104
d...Steam (working fluid) pump. Applicant Sub-Agent Patent Attorney Takehiko Suzue Figure 3 (in cavrnot) Figure 4 Figure 5 Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ガスタービンと、このガスタービンからの排熱エネルギ
ーにより駆動され二種以上の作業流体を使用した多重ラ
ンキンタービン系とを備え、上記ガスタービンに供給す
る燃料あるいは該燃料に反応物質を添加したものの一部
又は全部を上記ガスタービンの排熱エネルギーの一部を
使用して科学的に反応させ、より燃焼エネルギーの高い
二次燃料に変換して上記ガスタービンに供給するととも
に、前記多重ランキンタービン系によりガスタービンか
らの排熱エネルギーの一部を多重的に回収するようにし
たことを特徴する複合型発電システム。
It is equipped with a gas turbine and a multiple Rankine turbine system that is driven by exhaust heat energy from the gas turbine and uses two or more types of working fluids, and is one of the fuels to be supplied to the gas turbine or the fuel to which a reactant has been added. A part or all of the waste heat energy of the gas turbine is chemically reacted using a part of the exhaust heat energy, and the fuel is converted into a secondary fuel with higher combustion energy and supplied to the gas turbine, and the multiple Rankine turbine system A combined power generation system characterized by multiple recovery of a portion of the exhaust heat energy from the gas turbine.
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