CN103080502B - 利用太阳热燃气轮机系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种大幅减少集热装置的数量并且缩小集热装置的设置所需的用地面积的利用太阳热燃气轮机系统。本发明具备燃气轮机装置（100）和集热装置（200），所述燃气轮机装置由对空气进行压缩的压缩机（1）、使通过该压缩机压缩的空气和燃料燃烧的燃烧器（3）以及通过由该燃烧器产生的燃烧气体驱动的涡轮机（2）构成，所述集热装置对太阳热进行集热来产生高压热水，设置有对被取入所述压缩机（1）的空气中喷射通过所述集热装置（200）产生的高压热水的喷雾装置（300）。

Description

利用太阳热燃气轮机系统

技术领域

本发明涉及将太阳热能量用于燃气轮机的利用太阳热燃气机系统。

背景技术

近年来，要求尽可能地抑制作为地球暖化物质之一的二氧化碳（CO₂）的排放量。在这样的动向中，利用了可再生能量的发电系统受到关注。作为可再生能量的代表例，存在水力、风力、地热、太阳（光/热）能量等，但是其中尤其是关于利用了太阳热的发电系统的技术开发非常活跃。利用太阳热发电系统一般采用通过由集热器集热而产生的蒸汽来驱动蒸汽轮机的方式。作为这种现有技术，例如有专利文献1中记载的技术。

另一方面，作为把天然气、石油等化石资源作为燃料的系统，存在燃气轮机系统。另外，在燃气轮机系统中，公知在夏天等大气温度上升的条件下，压缩机中的空气的吸气量减少，与此相伴发电输出也降低。作为抑制伴随大气温度上升的输出降低的手段之一，例如有专利文献2的技术。具体来说，关于再生循环的一种即HAT（HumidAirTurbine：湿空气透平）循环的燃气轮机发电系统，公开了通过在压缩机入口设置的喷雾装置利用减压沸腾来喷射在该循环内（作为再生循环特有的设备的压缩机出口的后置冷却器、加湿压缩空气的加湿器、对加湿器加湿水进行加热的热交换器等）产生的高压热水的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-39367号公报

专利文献2：日本特开2001-214757号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述的利用太阳热发电系统中，需要用于对作为蒸汽的热源的太阳热进行集热的集热装置。作为集热方式，存在使在曲面镜前设置的集热管对太阳光进行聚光来集热的槽型、将通过被称为定日镜的多个平面镜反射的太阳光聚光到塔的塔型这样的种种方式。但是，不管集热方式，为了使蒸汽轮机高效率化（高温化）、高输出化而需要巨大的集热装置（反射镜）。即，这意味需要用于设置集热装置的广大的用地。例如在输出50MW的发电设置的情况下，作为集热装置的设置面积需要1.2平方公里。

另一方面，从成本方面来考虑利用太阳热发电系统时，要设置的集热装置的数量巨大，但是，现状是聚光、集热装置占系统整体的比例为80%左右。因此，为了实现成本降低需要大幅减少集热装置的数量，但是，集热装置的设置数的减少成为与利用太阳热发电系统的高效率化、高输出花的目的相反的课题。

本发明的目的在于提供一种大幅减少集热装置的数量，并且缩小集热装置的设置所需的用地面积的利用太阳热燃气轮机系统。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明的利用太阳热燃气轮机系统将通过太阳热产生的高压热水供给对燃气轮机的吸气喷射微小液滴的喷雾装置，在喷雾装置中的液滴的细微化中利用太阳热能量。

具体来说，特征在于具备：由压缩空气的压缩机、使通过该压缩机压缩后的空气和燃料燃烧的燃烧器、由通过在该燃烧器中产生的燃烧气体驱动的涡轮机构成的燃气轮机；以及对太阳热进行集热来产生高压热水的集热装置，设置了对被取入所述压缩机的空气中喷射通过所述集热装置产生的高压热水的喷雾装置。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种大幅减少集热装置的数量，并且缩小集热装置的设置所需的用地面积的利用太阳热燃气轮机系统。

附图说明

图1是利用太阳热燃气轮机发电系统的结构图（实施例1）。

图2是现有类型燃气轮机发电系统的大气温度-发电输出特性图。

图3是压缩机入口部的截面图。

图4是水温和饱和压力、运用压力例的关系图。

图5是利用太阳热燃气轮机发电系统的结构图（实施例2）。

图6是表示压缩机内的压缩空气的温度分布的图。

图7是表示压缩过程中的空气温度和绝对湿度的关系的图。

图8是表示吸气温度和吸气重量流量的关系的图。

图9是热循环的比较图。

图10是燃气轮机的详细构造图。

图11是水滴喷雾量和燃气轮机输出的增加率的关系图。

图12是喷雾前后的压缩机出口温度差的概要图。

图13是利用太阳热燃气轮机系统结构图（实施例3）。

图14是利用太阳热燃气轮机系统的结构图（实施例4）。

具体实施方式

首先，说明本发明人等达到本发明的研究的经过以及本发明的基本思想。

本发明人等在研究集热装置的数量以及用地面积的减少时，不仅研究了太阳热的集热装置，还综合地研究了包含太阳热的利用设备（发电装置）侧的系统整体。首先，在成为研究基础的将一般的集热装置作为热源的蒸汽轮机方式中，作为驱动用蒸汽的热源，需要产生几百℃（例如300℃左右）的蒸汽。在此，当着眼于水的蒸发过程时，使水变化成蒸气状态时，作为蒸发潜热（气化潜热，也称为气化热）需要大量的热量。例如，300℃蒸汽中的保有热量的明细是从常温15℃～100℃的显热、100℃时的蒸发潜热、100℃蒸汽～300℃的蒸汽的显热这三者的热量比率为1.3%：83.8%：14.9%，这样，蒸发潜热占整体的80%以上。因此，在蒸汽轮机方式中，可以说在其原理上，成为需要蒸汽，并且作为用于产生蒸汽的蒸发潜热需要大量能量的结构。实际上，在蒸汽轮机方式中，计算为通过集热装置收集的热量全体的70～80%作为蒸发潜热被消耗。这是集热装置的数量以及集热装置的设置所需的用地面积巨大的主要原因。

因此，本发明人等作为有效利用太阳具有的热能的同时，大幅减少在现有的利用太阳热发电系统中成为课题的蓄热装置的数量以及设置面积的系统而进行了以下的发明。即，在蒸汽轮机方式中，根据为了产生蒸汽而需要大量的能量（蒸发潜热）的知识，不研究用太阳热产生蒸汽的系统，而限于在集热装置中不需要蒸发潜热的高压热水（例如150℃～200℃）的生成，出于能够有效利用该高压热水的技术的观点进行了各种研究。其结果，得到作为即使比现有的利用太阳热发电系统温度低、且为液相状态的高压热水也能够有效利用的系统，能够应用到燃气轮机系统的结论。

具体来说，将通过太阳热产生的高压热水作为冷却燃气轮机的吸气的喷雾装置的喷雾水来应用，并且在喷雾装置中的液滴的微小化中利用作为高压热水而蓄热的太阳热能。特别是在喷雾液滴的微小化中，作为其原理通过使高温水减压沸腾来实现。

通过上述方式，在本发明中，成为只要集热用于产生高压热水的显热（不使物质的状态变化而用于使温度变化的热量）量的太阳热即可的利用太阳热系统，所以能够不需要在现有系统中必须的作为蒸发潜热的大量的能量。其结果，能够大幅减少为了集热大量的能量而设置的集热装置的数量以及用于设置集热装置的用地面积。

然后，说明在本发明中应用太阳热能量的燃气轮机系统。燃气轮机系统的基本的构成要素为压缩空气的压缩机、使通过该压缩机压缩的空气和燃料燃烧的燃烧器、通过该燃烧器生成的燃烧气体驱动的涡轮机。通常，在燃气轮机上作为负荷设备而连接被驱动设备。特别是在燃气轮机发电系统的情况下，对于上述的构成要件，追加了通过上述涡轮机的旋转而被驱动的发电机。以下，作为利用太阳热发电系统，以燃气轮机发电系统为代表例进行说明，但是，也可以应用到驱动发电机以外的被驱动设备（泵、压缩机等）的燃气轮机系统中。

作为在上述的燃气轮机系统中应用太阳热能量的各实施例的共同概念，如下所述。在压缩空气的压缩机中，在吸入空气的吸气管道内部或者吸气管道的上游侧，为了使空气温度下降到大气温度以下，对压缩机入口空气喷射混入高压热水。在此，是高压热水通过太阳热加热集热装置的集热管内的水而生成，并向压缩机上游部供给的结构。一般公知通过常温的水喷雾也能够降低压缩机入口空气温度，但是从吸气性能以及设备可靠性（旋转机平衡）的观点来看，优选在作为旋转机的压缩机内部不形成水滴等，迅速使喷雾水气化。根据该观点，在本实施例中，与降低压缩机入口空气温度的目的乍一看相反，特征在于喷射热水。即，利用高压热水具有的热量的约70%～80%是气化潜热，从高压状态（集热管内部以及喷雾喷嘴内部）向大气压状态（压缩机入口部）急剧减压来使热水减压沸腾。在这种情况下，在常温水中通过气化潜热的吸热作用成为冰点以下，在压缩机入口部容易结冰，喷雾后的粒径难以变小，可能产生压缩机内部的迅速的气化无望的状态。因此，如本实施例那样，采取为了在减压沸腾时促进微粒化而作为高压热水进行喷射的方式。本实施例在高压热水的生成中利用了太阳热，因此，具有不使用新的化石燃料，能够抑制成为地球变暖的原因之一的CO₂的增加的效果。

以下，使用附图详细说明用于实施本发明的方式。

实施例1

通过图1说明本发明的实施例1。图1表示将喷射由太阳热产生的高压热水的喷雾装置应用到燃气轮机发电系统中的利用太阳热燃气轮机发电系统的结构图。

在图1中，本实施例的利用太阳热燃气轮机发电系统大致由燃气轮机装置100、集热太阳热来生成高压热水的集热装置200、对吸气喷射通过集热装置200生成的高压热水的喷雾装置300构成。

燃气轮机装置100，在压缩机1的上游侧设置吸气管道6。另外，也有在吸气管道6的上游侧设置取入空气的吸气室（未图示）的情况。大气条件的空气5通过吸气管道6被导入压缩机1。在压缩机1中被加压的压缩空气7流入燃烧器3。在燃烧器3中，压缩空气7和燃料8燃烧，产生高温的燃烧气体9。燃烧气体9流入涡轮机2，经由涡轮机2和轴11使发电机4旋转，通过其驱动进行发电。驱动涡轮机2的燃烧气体9作为燃烧排气10从涡轮机2排放。

集热装置200主要由对太阳光聚光的聚光板26、通过用聚光板26聚光以及集热的太阳光对被加热介质加热的集热管27构成。另外，贮藏作为被加热介质的水的水罐20经由使水罐20的贮藏水升压的水泵22、调整进行送水的供水的流量的流量调整阀24连接在集热管27上。另外，水罐20、水泵22、流量调整阀24、集热管27之间通过供水管21、23、25连接。此外，集热管27经由供给通过集热管27加热的热水的配管28、调整进行送水的热水的压力的压力调整阀29、供给压力调整后的热水的配管30与后述的喷雾装置300连接。

另外，集热装置200从狭义上讲是聚光板26以及集热管27的集合体，但是，广义上也可以包含由水罐20、水泵22、流量调整阀24以及连接这些设备的配管21、23、25构成的向集热管的供水系统、和通过压力调整阀29、配管28、30构成的向喷雾喷嘴的供水系统而称为集热装置200。在以下的说明中，包含狭义以及广义的双方而称为集热装置200。

另外，喷雾装置300由设置在位于压缩机1的上游侧的吸气管道6的内部的喷雾母管31和与喷雾母管31连接的多个喷雾喷嘴32构成。喷雾母管31与所述的配管30连接，从集热装置200被供给高压热水。另外，在图1中，图示了将喷雾装置300的喷雾喷嘴32配置在吸气管道6内的例子，但是也可以设置在未图示的吸气室内。当在吸气室内配置了消音器时，优选位于消音器的下游侧。另外，在配置了网罩等的情况下，从向网罩附着喷雾液滴的观点来讲，优选在网罩的下游侧设置喷雾喷嘴32。

在上述那样构成的本实施例的结构中，水罐20内的水按照供水管21、水泵22、供水管23、流量调整阀24、供水管25的顺序被送水，被压送到集热管27（图1的集热管27图示为管的一个截面。实际的集热管27是长度为几米以上的管并有多根，但是图1中仅图示了代表的集热管）。对集热管27照射通过聚光板26聚光的太阳光。通过该太阳光照射来加热在集热管27内供给的水，成为高压热水。集热管27内的高压热水按照配管28以及压力调整阀29、配管30的顺序被压送。配管30的下游与在吸气管道6的内部设置的喷雾母管31连接，并且在喷雾母管31内设置了多个喷雾喷嘴32。在配管30内流通的高压热水经由喷雾母管31从喷雾喷嘴32喷射到吸气管道6内部（图1的吸气管道6用局部截面图来表示，以便表示喷雾喷嘴32的状况）。

（动作、作用、效果）

然后，说明图1的实施例的动作。

在本实施例中，通过水泵22向集热管27内部供给加压水，通过控制流量调整阀24和压力调整阀29，将通过太阳光加热的集热管27内部的水压和水温保持在适当范围内，送到吸气管道6内部的喷雾母管31。集热管27内部的适当的水压为几MPa，水温为100℃以上200℃左右，在本实施例中，取水压2MPa、水温150℃的运用为例。

图2是作为比较例表示现有类型燃气轮机发电系统中的大气温度和发电输出的关系的图。例如，如果考虑以燃气轮机压缩机入口的大气温度15℃为基准，则以夏天为例，35℃时的燃气轮机发电输出比率降低约10%。这样，只要压缩机入口温度保持在大气条件，在夏天等气温高的情况下，空气密度降低，因此，在涡轮机输出降低的同时，与吸入空气流量减少的量相应地，被取出到外部的发电输出减少。

因此，为了抑制上述那样的大气温度的上升导致的发电输出降低，本实施例的特征在于，作为使压缩机入口的空气温度降低的手段，利用热水气化时从周围夺取热的蒸发潜热，并且在其喷射液滴的微小化中利用太阳热能量。即如图3的压缩机入口部的截面图所示那样，将在集热管27中生成的高压热水导入在吸气管道6内部设置的喷雾装置300的喷雾母管31，从在喷雾母管31内设置的多个喷雾喷嘴32在吸气管道6内喷射。例如，高压热水的喷射流量是压缩机入口的空气5的流量的1%（质量流量比）。此时，在喷雾喷嘴32的上游，2MPa、150℃的高压热水从喷雾喷嘴32喷出后立即被减压到大气压下，因此，在导入到吸气管道6内部的空气5的气流内减压沸腾，液滴33的一部分气化，由此，从周围的流体吸热（-Q）。然后，通过35℃的空气5和热水气化后的液滴的一部分的气化，温度降低（-15℃）后的空气5和未气化的液滴33的混合流体34被导入压缩机1内。另外，在被导入到压缩机之前的期间没有气化的剩余的液滴在压缩机1的内部在流下过程中全部气化。该混合流体34在压缩机1的静翼35和动翼36的间隙流过，作为压缩空气7被导入燃烧器3。另外，喷雾喷嘴32的上游压力如图4所示那样，为了对应于水温成为饱和压力以上，例如设定为运用压力线以上的压力，维持高压热水的状态。另外，也可以说明为集热装置200将升压后的水的温度加热到高于大气压下的沸点，并且低于升压后的压力下的沸点的温度，生成喷射用的高压热水。

并且，用于得到该高压热水的加热量是水的显热量，因此，太阳光的聚光板26面积与得到需要蒸发潜热为止的加热量的蒸汽自身的情况相比，只要几分之一的设置空间即可。

通过本实施例的喷雾装置300能够增加燃气轮机的输出。其理由可以根据吸气喷射的输出增加机制如下那样进行说明。

1）吸气在流入到压缩机之前的期间被冷却，密度变大，流入压缩机的空气的重量流量增加，涡轮机输出增加的效果。

2）在压缩机内液滴蒸发时从周围的气体获得蒸发潜热，被压缩，抑制温度上升的空气的温度上升，由此压缩机的压缩功降低的效果。

3）在涡轮机侧流量仅增加相当于液滴蒸发量的量，涡轮机输出增加的效果。

4）通过混入与空气相比比热大的水蒸气，混合气体的比热增大，被压缩后的混合气体在涡轮机内膨胀时取出的功增大的效果。

（抑制吸气喷雾冷却导致的输出降低的原理）

然后，详细说明通过微小液滴的喷雾抑制输出降低的原理。

在本实施例中使用的喷雾装置的特征在于，向供给到压缩机的气体喷射液滴，使进入压缩机的气体的温度低于外部气体温度，与该气体一起被导入压缩机内，在压缩机内流下的过程中所述被喷射的液滴气化。由此，通过适于实用的简单的设备，能够在导入到压缩机的入口的吸气中喷射液滴，实现提高输出和提高热效率两者。

由此，可以通过适于实用的简单的设备向压缩机吸气供给微小液滴，能够对供给压缩机的吸气气流良好低施加液滴，因此能够高效率地将包含液滴的气体从压缩机入口输送到压缩机内。并且，能够使被导入到压缩机内的液滴在良好的状态下气化。由此，能够提高燃气轮机的输出和热效率。

图6表示压缩机内的压缩空气的温度分布。压缩机1出口的空气温度T，在进行水喷雾并在压缩机1内使水滴气化的情况51下比在未混入水滴的情况50下降低。在压缩机内也连续低降低。

本实施例的增加输出机构可以定性地整理为如下：

1）导入到压缩机1的吸气室内的、等湿球温度线上的吸气的冷却，（2）基于导入到压缩机1内的液滴的气化的内部气体的冷却，（3）与压缩机1内的气化量相当的通过涡轮机2和压缩机1的动作流体量的差，（4）恒压比热大的水蒸气的混入引起的混合气体的低压比热的增大等。

图10表示具备本发明的燃气轮机的详细构造图。通过喷雾喷嘴32在吸气中喷出的喷射液滴随着气流从压缩机入口流入。流过吸气室的吸气的平均空气流速例如为20m/s。液滴33沿着流线在压缩机1的翼间移动。在压缩机内吸气通过隔热压缩被加热，液滴通过该热从表面开始气化并且减少粒径，同时向后级翼侧输送。在该过程中，从压缩机内的空气得到气化所需的气化潜能，因此压缩机内的空气的温度比不应用本发明的情况降低（参照图6）。液滴在粒径大时，与压缩机1的翼或机壳碰撞，从金属得到热进行气化，因此有可能阻碍动作流体的减温效果。因此，根据这样的观点，液滴的粒径小较为理想。

在喷射液滴中存在粒径的分布。从抑制与压缩机1的翼或机壳碰撞、防止翼的腐蚀的观点出发，使被喷射的液滴主要为50μm以下的粒径。从进一步减少对翼造成的影响的观点出发，优选最大粒径为50μm以下。

进一步，根据粒径小的液滴在流入空气中能够使液滴更均匀地分布，抑制产生压缩机内的温度分布的观点，优选索太尔平均粒径（S.D.M）为30μm以下。因为从喷雾喷嘴喷出的液滴有粒度的分布，因此以所述最大粒径并不容易测量，因此在实用上如上所述，能够应用以索太尔平均粒径（S.D.M）测定的液滴。另外，虽然优选粒径小的液滴，但是，生成小的粒径的液滴的喷雾喷嘴要求高精度的制作技术，因此，技术上能够减小的下限成为所述粒径的实用范围。因此，根据所述观点，例如，所述主要的粒径、最大粒径或者平均粒径的下限分别为1μm。另外，大多情况下，越是细小粒径的液滴，用于制造的能量越大，因此可以考虑用于液滴制造的使用能量来决定所述下限。当假设在大气中浮游并难以落下程度的大小时，一般接触表面状态也好。

通过液滴气化，动作流体的重量流量增加。当在压缩机内气化完成时，压缩机1内的气体进一步接受隔热压缩。此时水蒸气的恒压比热在压缩机内的代表温度（300℃）附近，具有空气的约2倍的值，因此，以热容量的方式通过空气换算，具有与进行气化的水滴的重量的约2倍的空气作为动作流体而增加等价的效果。即，在压缩机的出口空气温度T2’降低方面有效果（升温抑制效果）。这样，通过压缩机内的水滴的气化，产生压缩机出口的空气温度降低的作用。压缩机的动力与压缩机出入口的空气的焓的差相等，空气焓与温度成比例，因此，当压缩机出口的空气温度下降时，能够降低压缩机所需的动力。

通过压缩机加压的动作流体（空气）通过在燃烧器中的燃料的燃烧而被升温后流入涡轮机，进行膨胀做功。该功被称为涡轮机的轴输出，与涡轮机的出入口空气的焓差相等。燃料的投入量被控制成使涡轮机入口的气体温度不超过预定的温度。例如，根据涡轮机出口的排气温度和压缩机出口的压力Pcd的实测值来计算涡轮机入口温度，控制向燃烧器3的燃料流量，使得计算值与应用本实施例前的值相等。当进行这样的燃烧温度恒定控制时，如前所述那样，与压缩机出口的气体温度T2’降低的量相应地，燃料投入量增加。另外，如果燃烧温度不变并且水喷雾的重量比例为吸气的百分之几左右，则涡轮机入口部的压力和压缩机出口压力在喷射前后近似不变，因此，涡轮机出口的气体温度T4也不变。因此，涡轮机的轴输出在喷雾前后不变。另一方面，燃气轮机的净输出是从涡轮机的轴输出中减去压缩机的动力而得的差，因此，通过应用本发明，能够使燃气轮机的净输出仅增加压缩机的动力降低的量。

涡轮机2的电气输出QE是从涡轮机2的轴输出Cp（T3-T4）减去压缩机1的功Cp（T2-T1）而得，近似用下式来表示。

（数学式1）

QE/Cp=T3-T4-（T2-T1）（数学式1）

通常，使燃烧温度T3恒定地进行运转，因此燃气轮机出口温度T4不变，涡轮机的轴输出Cp（T3-T4）也恒定。此时，压缩机出口温度T2由于喷射水的混入而降低为T2’（＜T2）时，得到与压缩机功的降低量等价的增加输出T2-T2’。另一方面，燃气轮机的效率η近似地用下式来表示。

（数学式2）

$\mathrm{\η}=1-\frac{T4-T1}{T3-T2}$ （数学式2）

在这种情况下，因为T2’＜T2，所以右边第二项变小，因此可知通过水喷雾提高效率。换句话说，从燃气轮机这样的热机构废弃到系统外部的热能Cp（T4-T1）（数学式2的第二项的分子）在应用本实施例前后没有大区别，另一方面，投入的燃料能量Cp（T3-T2’）在应用本实施例时增加Cp（T2-T2’）左右，即压缩机功的降低量左右。另一方面，如上所述，压缩机功的降低量与增加输出相等，因此，该燃料增加量有助于实质全部燃气轮机的输出增加。即，增加输出量的热效率为100%。因此，能够提高燃气轮机的热效率。这样，在本实施例中，为了降低在冷却吸气的现有技术中没有明示的压缩机的功，在压缩机1的吸气中混入水喷雾，能够实现总的燃气轮机的输出增加。另一方面，向燃烧器3入口注入水的现有技术，通过增加动作流体来实现输出增加，但是因为没有减少压缩机1的功，因此效率反而降低。

图9和其他热循环相比较地表示了本实施例的热循环。循环图的闭合区域的面积表示每单位吸气流量的燃气轮机输出，即比输出。图的各编号表示对应的循环图的各个场所的动作流体。在图9中，1表示压缩机入口，1’表示从第一级的压缩机出来向中间冷却器的入口，1’’表示从中间冷却器出来向第二级的压缩机的入口，2表示布雷敦循环中的燃烧器入口，2’表示从第二级的压缩机出来燃烧器的入口，3表示从燃烧器出来涡轮机的入口，4表示涡轮机出口。

图9下栏的温度T-焓S线图表示将各循环的所述1、3以及4的位置的温度T-焓S的值固定时的特性的比较。

根据图可知，比输出的大小，如本实施例那样在压缩机的吸气室内喷射上述微小水滴，从压缩机入口导入水滴，是日本特开平6-10702号公报中公开的中间冷却器、通常的布雷敦循环的顺序。特别是与中间冷却循环的不同是本发明被导入压缩机内的水滴通过从压缩机入口部连续气化而得来，表现为循环的形状。

中间冷却循环的热效率比布雷敦循环差，与此相对，如前所述，本实施例优于布雷敦循环，因此，本发明比中间冷却循环热效率高。

一般来讲，在压缩机1内进行喷雾液滴的气化的位置与压缩机1的入口越近，压缩机1出口的空气温度越下降，从输出增加、效率提高这点有利。因此，对作为吸气的空气5混合喷雾的方法中，喷雾粒径越小效果越好。这是因为喷雾流入压缩机1后迅速气化。另外，喷雾液滴在气体中浮游，与吸气一起被顺利地导入压缩机。

因此，通过喷雾喷嘴32喷出的液滴，优选是到压缩机1出口为止实质上全部的量都气化程度的大小。现实中低于100%，可以是通过所述结构能够达到的上限为止。实用上只要在压缩机出口90%以上气化即可。

例如，压缩机1的出口压力Pcd为0.84MPa时，当考虑根据外部气体条件推定的压缩机1的出口的绝对湿度和EGV位置的绝对湿度的测定值的相关性来计算气化比例时，所述液滴到压缩机出口为止95%以上气化。

空气通过压缩机内的时间很短，根据在该期间使液滴良好地气化，提高气化效率的观点，优选索太尔平均粒径（S.D.M）为30μm以下。

另外，生成小的粒径的液滴的喷雾喷嘴要求高精度的制作技术，因此，技术上能够小的下限成为所述粒径的下限。例如是1μm。

这是因为如果液滴过大则难以在压缩机内进行液滴的良好的气化。

液滴的导入量可以根据温度以及湿度、或者输出增加的程度来进行调整。考虑喷射的液滴在从喷雾位置到压缩机入口之间进行气化的量，可以导入吸气重量流量的0.2wt%以上。关于上限，根据设为能够良好地维持压缩机的功能的程度的观点来决定上限。例如，可以设上限为5wt%，将导入范围设为该上限以下。

可以考虑夏季等或干燥条件等进行调整，但是，为了进一步实现输出增加等，也可以导入0.8wt%以上5wt%以下。

与为了降低导入到压缩机入口的空气温度，简单地对导入空气喷射液滴（例如100～150μm等），喷雾后回收水并再次在喷雾中利用的类型的现有的液滴喷雾单元相比，在本实施例中通过喷射少量的液滴即可。

喷雾水的消耗量，在夏季高温时使降低的输出恢复到额定值的情况下成为最大使用量。在喷雾形成时，供给空气的情况下的加压空气消耗量作为消耗动力无法被忽视，作为目标，优选消耗水量以下。因此，只要满足粒径条件，为了生成所述粒径的液滴，没有供气的方式比较经济。

根据本实施例，能够提供可以通过根据外部气温来调节喷雾流量，抑制整年间输出变动的发电设备。例如，与导入到压缩机的空气温度低的时候相比，在空气温度高时调整调节阀（未图示）的开度来增加喷雾流量。

另外，在等燃烧温度运转时，优选以供给所述液滴的方式运转。由此，可以在提高效率的同时提高输出。

另外，在不以发电为主旨的燃气轮机、用于得到基于燃气轮机的驱动的转矩的燃气轮机中，可以降低燃烧温度来降低涡轮机轴输出。特别是在部分负荷运转时应用本实施例，能够节约燃料。

在本实施例中，在由外部气温制约的输出以上的范围中，也可以进行与请求负荷对应的输出调整。

另外，即使不使燃烧温度上升也能够提高输出，因此，能够提供寿命长的燃气轮机。

另外，根据本实施例，能够冷却压缩机内的气体。因此，在利用这一点而在燃气轮机的翼的冷却中使用压缩机抽气的情况下，能够减少冷却用的抽气量。另外，由此能够进一步增加燃气轮机内的动作流体量，因此能够期待高效率、增加输出。

图7、图8分别表示外部气体被导入到压缩机1内被压缩的过程当中的动作流体的状态变化，以及吸气温度和吸气重量流量的关系。

图7表示将外部气体条件设为30℃、70%湿度（R.H.）时的状态变化。

用点A表示外部气体状态。当在流入压缩机前，外部气体的状态沿着等湿球温度线被加湿冷却达到饱和湿度状态时，在压缩机1入口，吸气移动到状态B。根据增大压缩机导入前的气化的观点，优选通过所述液滴的喷射导入到压缩机1内的气体的湿度上升到90%以上程度。根据实现进一步冷却吸气的观点，优选进一步设为95%以上。没有在吸气室内气化的液滴在从B到C的压缩过程中连续气化。当假设气化的过程保持饱和状态时，在状态C下沸腾结束，在从C到D的过程中，进入到单层压缩过程而进行升温。当假设气化为等焓变化时，沸腾结束点达到状态C’的过饱和状态。实际上考虑从液滴的气化速度有限，因此状态变化从热的角度为非平衡，从饱和线偏离而沿着虚线的轨迹运动。与此相对，通常的压缩过程中，状态沿着从A到D’的轨迹运动。

在图7中，当将A处的温度设为T1，将B处的温度设为T1’时，由于温度从T1下降到T1’引起的吸气流量增大如图8示意地表示的那样，从W向W’增加。剩余的液滴被导入压缩机1内而气化，由此有助于压缩机1的功降低。

图11表示水滴喷雾量和燃气轮机输出的增加率的关系。图11（a）表示输出相对值相对于吸气温度的变化，图11（b）表示喷雾量与增加输出的关系。

例如，计算条件是外部气体条件35℃、53%相对湿度，将压缩机风量特性设为417kg/s，将压缩机多变效率设为0.915，将涡轮机隔热效率设为0.89，将燃烧温度设为1290℃，将压缩机抽气量设为20%，将喷出压力设为1.48MPa，将气化级压力设为0.25MPa时的值。当喷射常温水时，吸气流量的0.35%在流入压缩机前在吸气室中气化。因此，吸气温度降低，空气密度升高的结果，压缩机的吸入空气重量流量增加百分之几，有助于燃气轮机的增加输出。喷雾水的剩余与气流一起，保持液滴的状态被吸引到压缩机中并在内部气化，有助于降低压缩机的功。

2.3%喷雾时的热效率提高率是相对值2.8%。使燃气轮机恢复到5℃基本负载运转时的输出所需的消耗水量是吸气重量流量的2.3wt%左右。这样，进行使燃气轮机输出恢复到最大值的运转时的增加输出的明细，概略计算为基于进入到压缩机1为止的冷却的约为35%，基于压缩机内部气化的冷却的约为37%，基于通过涡轮机和压缩机内的动作流体量的差以及包含水蒸气的低压比热的增大的约为28%。

虽然未记载在图的标度中，但是进一步增加喷雾水量也能够以5wt%左右的喷雾流量得到达到认可输出水平为止的增加输出。喷雾量越增大，由于压缩机1外的作用（冷却作用），在压缩机1内的水滴的气化作用对输出增加的影响越大。

另外，图12表示与喷雾量对应的喷雾前后的压缩机出口温度差的关系。可知进入到压缩机1前的气化、冷却可以以小流量高效率地进行。流入压缩机1入口的吸气的到达湿度约为95%附近。实线表示根据假设流入压缩机1内的液滴全部气化而求出的压缩机1的出口气体的绝度湿度和压缩机1的出口气体焓与喷雾前的值相等这样的两个条件而计算出的压缩机1的出口气体温度和喷雾前的温度的差。该线是假设没有动力降低的情况。但是，用白色圆（为了容易理解而划了虚线）表示的现实值高于该线，实际存在动力降低。这是由于因气化引起的温度下降量在气化点以后的阶段的压缩过程中放大而导致的。

由此也可以认为，通过所述喷雾喷嘴32导入到压缩机1的液滴在前级侧的气化量大于在后级侧的气化量较为理想，通过使导入到压缩机1的液滴主要在前级侧气化，在动力降低上有效。

液滴以使从压缩机1喷出的压缩空气的温度比喷雾前低5℃以上的程度进行喷射。根据实现进一步增加输出的观点，以降低25℃以上的程度进行喷射。另外，可以从实用的角度来决定上限。例如设为50℃以下比较妥当。

（基于减压沸腾的液滴的微小化的原理）

然后，详细说明基于减压沸腾的喷雾液滴的微小化的原理。

以上说明了对流入压缩机前的空气中喷射微小的液滴，在到达压缩机入口处使液滴的一部分蒸发，使剩余的一部分液滴在压缩机内蒸发的吸气喷雾装置。通过该喷雾装置，当液滴在压缩机内蒸发时从周围的气体得到蒸发潜热，有抑制被压缩的空气的温度上升的效果。因此，可以将吸气喷雾装置看做与HAT（HumidAirTurbine：湿空气透平）循环中的中间冷却器具有同样功能的设备。但是，在压缩机入口喷射液滴时，为使喷射的液滴不对压缩机的翼造成损伤，并且在压缩机内部完全蒸发，需要使进行喷射的液滴直径充分微粒化。

在流入压缩机前的空气（支燃烧气体）中喷射液滴的燃气轮机设备中，如上述那样当液滴蒸发时从周围的气体获得蒸发潜热，有抑制被压缩的空气的温度上升的效果，压缩所需的动力被降低，比较有效。

在设置这样的喷雾装置的情况下，优选将要喷射的液滴的粒径进一步微粒化，并且要喷射的液滴的微粒化所需的动力小，构造简单的喷射方式。另外，作为微粒化的一例，有将水和加压空气一起喷射的方法。但是，该喷雾方法的问题点在于需要多余的用于供给加压空气的动力，基于喷雾效果的压缩机动力的降低效果变小。

因此，在本实施例中，将供给喷雾装置的喷雾水的温度设为供给压缩机的空气的压力（大气压）下的水的沸点以上，然后，通过减压沸腾使该高压热水微粒化，将由此生成的微小液滴喷射到压缩机的吸气中。具体来讲，例如通过喷雾喷嘴进行到大气压为止的减压，通过在喷嘴内的减压沸腾产生气泡来使液滴微粒化。因为仅向喷雾喷嘴供给喷雾水，所以构造非常简单，也不需要加压空气等。因此，压缩机动力的降低效果大，有能够达到循环的高效化的效果。

当是上述的喷雾方式时，促进喷射的液滴的微粒化，实现为了成为目标液滴直径所需的动力的降低。即，从直径dN的单一喷口喷嘴喷射的体面积平均液滴直径d，通过喷流速度u、表面张力σ、气体密度ρG、液体粘性系数η、液体密度ρL，如下式3那样被表示。

（数学式3）

$d=83.14\frac{d_N}{u}{\left(\frac{\mathrm{\σ}}{{\mathrm{\ρ}}_G}\right)}^{0.25}\×(1+3.31\frac{\mathrm{\η}}{\sqrt{{\mathrm{\ρ}}_L\mathrm{\σ}{d}_N}})$ （数学式3）

通过该式可知，只要将喷嘴直径dN设为恒定，通过喷雾生成的液滴直径的支配因素是基于流体的温度、压力的变化引起的物性值的变化和喷流速度u。当要喷射的水的温度升高时，表面张力σ、粘性系数ηL变小，作为该水的物性值的变化的综合结果，根据式（3）求出的液滴直径变小。另外，越有喷雾前的压力和喷雾环境的压力差，喷流速度越快，因此液滴直径变小。

根据上述可知，通过使用温度以及压力高的水，能够促进喷雾液滴的微粒化。另外，在喷雾水温度高于喷雾后的周围的压力下的水的沸点的条件下进行喷雾的情况下，在喷雾喷嘴内以及喷嘴刚刚喷出后的喷流内发生产生气泡的减压沸腾，液滴进一步被微粒化。通过使液滴微粒化，液滴向空气中的蒸发变快，能够在短时间内得到基于液滴蒸发的冷却效果。

当从液滴蒸发的观点来看时，一般液滴的温度越高，液滴的蒸发越快。当液滴在压缩机内蒸发时，在靠近压缩机入口的位置处越蒸发，伴随蒸发的冷却效果也被反映在后级中，动力降低效果变大，作为发电设备的效率提高。

（在喷雾装置中利用太阳热能量的优点）

在本实施例中，作为在喷雾水中利用的高压热水的热源利用了太阳热能量，因此，为了生成高压热水不需要特别的热源。另外，本实施例的喷雾装置通过减压沸腾使液滴微小化，因此，为了生成微小液滴不需要特别的喷雾装置。

另外，在所述专利文献2中，关于HAT循环的燃气轮机发电系统，公开了在压缩机入口设置了利用减压沸腾的喷雾装置的发明。但是，专利文献2中的喷雾水的加热源使用在再生循环内存在的再生循环特有的设备（压缩机出口的后置冷却器、对压缩空气进行加湿的加湿器、加热加湿器加湿水的热交换器等）。即，专利文献2中成为对象的循环是再生循环，在该循环内具备生成高压热水的系统结构，因此，可以将在该循环内生成的高压热水用作喷雾水。

在这样的原本自身的循环内不具备生成高压热水的设备的燃气轮机循环（例如，循环结构是仅由压缩机、燃烧器、涡轮机这三个要素构成的简单循环）中，在假设作为喷雾水的高压热水的热源为涡轮机排气的关系上，要求在燃气轮机设备侧进行大幅度变更。具体来说，需要追加从燃气轮机排气进行放热回收的热交换器、将由此生成的高压热水供给喷雾装置的供水系统等。

另外，在产生电与蒸汽（热）的热电联供系统、以及将燃气轮机和蒸汽轮机组合的组合循环中，都是以将燃气轮机的排放热量作为蒸汽产生的热源为前提的系统。在这些系统中，根据产生蒸汽所需的热量设计了系统整体的热平衡，因此，为了生成吸气喷雾用的高压热水而利用了燃气轮机排放热量时，导致系统整体的热平衡变动，有可能对作为本来的目的的蒸汽的生成造成影响。因此，通过燃气轮机排放热量的利用，导致对燃气轮机的热平衡造成变动的系统结构并不理想。因此，在将燃气轮机应用于利用太阳热系统中时，优选避免在热平衡中产生变动的系统结构，并且使燃气轮机装置自身相对于其基准结构的变更点为最小限。

另一方面，在本实施例中，将太阳热能量作为高压热水的热源，因此，在将燃气轮机应用于利用太阳热发电系统中时，相对于标准结构，燃气轮机装置可以停留在最小限的变更。即作为新追加的设备结构，仅是在压缩机的上游侧（吸气室、吸气管道内）设置的喷雾装置。并且，从热平衡的观点来看，高压热水不利用燃气轮机循环内的热，可以与燃气轮机装置侧无关地生成，因此在热平衡中不产生变动。这可以通过作为位于燃气轮机装置侧的最上游侧的压缩机的吸气中利用太阳热的系统结构来实现。

如上所述，在本实施例中，在压缩机的吸气中喷射液滴来进行冷却的喷雾装置中应用通过太阳热生成的高压热水，并且在喷雾装置的喷雾液滴的微小化中利用高温水具有的能量。特别是在喷雾液滴的微小化中，作为其原理可以通过对高温水进行减压沸腾来实现。

通过上述方式，根据本实施例，成为集热用于生成高压热水的显热（不使物质的状态变化而使温度变化的热量）量的太阳热即可的发电系统，因此可以不需要在现有系统中必须的作为蒸发潜热的大量的能量。其结果能够大幅地减少用于对大量的能量进行集热的集热装置的数量以及用于集热装置的设置的用地面积。

具体来说，可以将集热装置的设置面积做成现有的1/10以下。另外，能够减少占据利用太阳热系统中的成本的大半的集热装置的数量，因此能够实现大幅的降低成本。

另外，根据本实施例，利用太阳热作为降低压缩机入口空气温度的能量，因此能够不增加作为温室效应气体的CO₂地提高发电输出，能够提供在环境保护上理想的发电系统。特别是不需要用于液滴的微小化的特别的喷雾装置。另外，本实施例的喷雾装置使用减压沸腾的原理进行液滴微小化，利用太阳热作为其能量，因此相对于一般的喷雾装置能够实现动力的降低。进而，能够通过减压沸腾使液滴进一步微小化，因此能够大幅减少废物的排放量，并且高效地提高输出。

实施例2

接着，通过图5说明本发明的实施例2的结构。

图5的特征在于，为了抑制与图1中的日照变化对应的变动而设置了蓄热槽40。与图1不同的系统结构如下所示。

在用于从集热管27取出高压热水的配管28中设置了分支管44。分支管44的下游经由流量调整阀41和配管45设置了蓄热槽40。蓄热槽40的下游经由配管46设置了输送泵42以及配管47、压力调整阀43以及配管48，配管48与压力调整阀29的下游侧的配管30连接。

这样，在本实施例中，成为以可以通过蓄热槽40贮藏在集热装置200的集热管27中生成的高压热水的方式连接了设备和配管的结构。并且，可以向喷雾装置300的喷雾喷嘴32供给在蓄热槽40中贮藏的高压热水。这样，具备从集热管27直接向喷雾喷嘴32供给在集热管27中生成的高压热水的系统和间接地经由蓄热槽40中的贮藏来供给高压热水的系统。

（动作、作用、效果）

接着说明图5的实施例的动作。

在日照条件良好的情况下，成为集热管27的温度更高的状况。在这种情况下，可以改变聚光板26的受光面角度来调整聚光量，但是作为在日照条件降低的情况下的补充，蓄热槽40变得有效。即，打开流量调整阀41，高压热水的一部分经由配管45流向与配管28连接的分支管44，蓄积在蓄热槽40中。在日照条件降低的情况下，由输送泵42从配管46取出在蓄热槽40中蓄积的高压热水，经由配管47和压力调整阀43从配管48导入配管30，向喷雾母管31补充高压高温水。由此，即使在集热管27中的高压热水量减少的情况下，也能够从蓄热槽40补充的高压热水，因此能够稳定地进行压缩机1的吸气冷却。

根据本实施例，除了实施例1的效果，能够不受天气变化的影响而稳定地抑制夏季燃气轮机发电系统的输出降低。另外，通过提高太阳能的利用率，有能够帮助减少温室效应气体CO₂的效果。

实施例3

然后，使用图13说明在驱动发电机以外的被驱动设备的燃气轮机系统中利用太阳热的情况下的实施例。即，在实施例1中，在燃气轮机发电系统中利用了太阳热，但是，本实施例在作为泵、压缩机这样的负荷设备的驱动装置的燃气轮机系统中利用太阳热能量。另外，作为燃气轮机应用了2轴式燃气轮机。

以下具体说明与上述实施例的不同点。本实施例中的燃气轮机装置100是将气体发生器和动力涡轮机的旋转轴分离的2轴式燃气轮机。该2轴式燃气轮机与1轴式燃气轮机相比，运转的自由度高，能够提高部分负荷性能。在驱动作为燃气轮机的负荷的发电机的情况下，一般多以额定负荷运转发电机，因此，基本上以恒定（额定）转速驱动。另一方面，在驱动作为负荷的压缩机或泵的情况下，以这些负荷设备产生负荷变动为前提，因此作为其驱动源，应用部分负荷性能优良的2轴式燃气轮机是有利的。

作为2轴式燃气轮机的构造，特征在于通过高压涡轮机2a和低压涡轮机2b构成涡轮机2，并且通过压缩机1和轴11a连接高压涡轮机2a，低压涡轮机2b通过与其不同的轴11b与作为负荷设备的被驱动设备连接。作为发生器，由压缩机1、燃烧器3、高压涡轮机2a构成，动力涡轮机相当于低压涡轮机2b。另外，通过与图1对比也可以理解，涡轮机以外的结构在1轴式和2轴式中基本相同。与压缩机1同轴的高压涡轮机2a通过在燃烧器3中生成的燃烧气体被旋转驱动，通过旋转驱动高压涡轮机2a的燃烧气体，对用与压缩机1不同的轴连接负荷设备的低压涡轮机2b进行旋转驱动。

在使用该2轴式燃气轮机的本实施例中，与上述实施例相同，设置了太阳热的集热装置200、对压缩机1的吸气喷射高压热水的喷雾装置300。对喷雾装置300供给在集热装置200中生成的高压热水，使用减压沸腾的原理喷射该高压热水的微小液滴也与上述的实施例相同。另外，在本实施例中，作为负荷驱动设备举例2轴式燃气轮机，但是，也可以使用1轴式燃气轮机。另外，也可以将本实施例所示的2轴式燃气轮机应用到燃气轮机发电系统中。

根据本实施例，除了实施例1的效果，在驱动作为负荷设备的泵或压缩机的燃气轮机系统中也具有能够实现抑制输出降低的效果。

实施例4

接着，使用图14说明将已设的燃气轮机系统改造为利用太阳热燃气轮机系统的实施例。

作为已设的燃气轮机系统，设置了燃气轮机装置100，在将该已设的燃气轮机改造为利用太阳热燃气轮机系统时，新追加对太阳热进行集热的集热装置200（图中的一点划线A的范围）和对压缩机1喷射在集热装置200中生成的高压热水的喷雾装置300（图中的两点划线B的范围）。在设置了已设燃气轮机的周围用地配置集热装置200。在已设燃气轮机的吸气管道（或者吸气室）的内部新追加设置喷雾装置300。

特别是当着眼于燃气轮机装置100时，特征在于，在将已设燃气轮机改造为利用太阳热燃气轮机系统时，相对于已设的燃气轮机的变更点仅是吸气管道6的部分。即，没有必要在燃气轮机本体侧产生变更，因此，改造工程不需要长期间，并且，其改造的程度也减轻而变得简单。另外，也不需要重新认识系统等。

此外，在将已设燃气轮机改造为利用太阳热燃气轮机系统时，所需的集热装置的数量为能够生成上述的高压热水的程度即可，因此不需要大范围的用地。要追加设置的集热装置200也能够收纳在已存在的发电站的用地内。一般来讲，在发电站或工厂等中，大多在建筑物以外还具有某种程度的大范围的用地，因此，在那里存在未利用的空间的情况下，通过应用本实施例能够有效地利用土地。

根据本实施例，除了实施例1的效果外，还具有能够将已设燃气轮机改造为利用太阳热燃气轮机系统的效果。并且，改造不需要长期间，另外，通过简单的改造工程即可完成。

产业上的利用可能性

可以用作利用太阳热燃气轮机系统。

符号说明

1压缩机

2涡轮机

3燃烧器

4发电机

5空气

6吸气管道

7压缩空气

8燃料

9燃烧气体

10燃烧排气

11轴

20水罐

21、23、25供水管

22水泵

24、41流量调整阀

26聚光板

27集热管

28、30、45、46、47、48配管

29、43压力调整阀

31喷雾母管

32喷雾喷嘴

33液滴

34混合流体

35静翼

36动翼

40蓄热槽

42输送泵

44分支管

100燃气轮机装置

200集热装置

300喷雾装置

Claims (10)

1.一种利用太阳热燃气轮机系统，其特征在于，

具备：

燃气轮机，其由压缩机、燃烧器和涡轮机构成，其中，所述压缩机压缩空气，所述燃烧器使由该压缩机压缩的空气和燃料燃烧，所述涡轮机通过由该燃烧器产生的燃烧气体驱动；以及

集热装置，其对太阳热进行集热，将升压后的水的温度加热到高于大气压下的沸点、并且低于所述升压后的压力下的沸点的温度来产生高压热水，

设置了喷雾装置，其使通过所述集热装置产生的所述高压热水降压到大气压而沸腾，喷射到要被取入所述压缩机的空气中。

2.根据权利要求1所述的利用太阳热燃气轮机系统，其特征在于，

所述集热装置与贮藏通过该集热装置产生的高压热水的蓄热槽连接。

3.根据权利要求1所述的利用太阳热燃气轮机系统，其特征在于，

所述集热装置将通过该集热装置产生的所述高压热水的压力条件设为饱和压力以上。

4.根据权利要求1所述的利用太阳热燃气轮机系统，其特征在于，

所述集热装置由聚光板和集热管构成，其中，所述聚光板对太阳光进行聚光，所述集热管在其内部流通水并且接受通过所述聚光板汇聚的太阳光来对太阳热进行集热，对所述集热管内供给加压后的水。

5.根据权利要求1所述的利用太阳热燃气轮机系统，其特征在于，

所述喷雾装置使在被导入到所述压缩机之前的期间喷射的液滴的一部分气化，使与所述空气一起被导入到所述压缩机内的未气化的液滴在所述压缩机内流下的过程中气化。

6.根据权利要求1所述的利用太阳热燃气轮机系统，其特征在于，

所述喷雾装置以1μm以上50μm以下的粒径的液滴喷射相对于被取入到所述压缩机中的空气重量流量为0.2％以上5.0％以下的水量。

7.根据权利要求1所述的利用太阳热燃气轮机系统，其特征在于，

所述喷雾装置被设置在所述燃气轮机的吸气管道或吸气室内部。

8.根据权利要求2所述的利用太阳热燃气轮机系统，其特征在于，

所述喷雾装置与从所述集热装置直接供给高压热水的系统和供给在所述蓄热槽中蓄积的高压热水的系统连接。

9.根据权利要求1所述的利用太阳热燃气轮机系统，其特征在于，

所述涡轮机由高压涡轮机和低压涡轮机构成，其中，通过在所述燃烧器中产生的燃烧气体与所述压缩机同轴地旋转驱动所述高压涡轮机，通过旋转驱动该高压涡轮机而得的燃烧气体与所述压缩机不同轴地旋转驱动所述低压涡轮机。

10.一种将已设燃气轮机改造成利用太阳热燃气轮机系统的改造方法，所述已设燃气轮机由压缩机、燃烧器和涡轮机构成，其中，所述压缩机压缩空气，所述燃烧器使由该压缩机压缩的空气和燃料燃烧，所述涡轮机通过由该燃烧器产生的燃烧气体驱动，所述改造方法的特征在于，

在所述已设燃气轮机的周围配置对太阳热进行集热，将升压后的水的温度加热到高于大气压下的沸点、并且低于所述升压后的压力下的沸点的温度来产生高压热水的多个集热装置，并且在所述已设燃气轮机的吸气管道或者吸气室内部追加设置使通过所述集热装置产生的高压热水降压到大气压而沸腾，喷射到要被取入所述压缩机的空气中的喷雾装置。