CN110307087A - 燃气轮机系统 - Google Patents

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CN110307087A CN201910174825.8A CN201910174825A CN110307087A CN 110307087 A CN110307087 A CN 110307087A CN 201910174825 A CN201910174825 A CN 201910174825A CN 110307087 A CN110307087 A CN 110307087A
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compressor
gas turbine
turbine engine
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本间雅也
田口英俊
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Abstract

本发明提供适于提高燃气轮机系统的效率的技术。燃气轮机装置(3)包括第一压缩机(11)、燃烧器(15)及第一涡轮(12)。第一压缩机对工作流体进行压缩。燃烧器向从第一压缩机排出了的工作流体中喷射燃料并使其燃烧。第一涡轮使在燃烧器中产生了的燃烧气体膨胀。抽气循环装置(2)包括第二压缩机(21)及膨胀机构(22)。第二压缩机对从燃气轮机装置抽出了的、利用第一压缩机升压了的工作流体进行压缩。膨胀机构使从第二压缩机排出了的工作流体膨胀。第一热交换器(14)在利用第一压缩机压缩后且利用第一涡轮膨胀前的工作流体与利用第二压缩机压缩后且利用膨胀机构膨胀前的工作流体之间进行热交换。

Description

燃气轮机系统
技术领域
本公开涉及燃气轮机系统。
背景技术
已知有使用燃气轮机装置的燃气轮机系统。在一以往例的系统中，利用在燃气轮机装置中发电时的排热，取出热能。另一方面，在燃气轮机装置的压缩机中生成的高压空气的一部分作为抽气而被抽出。抽气被再压缩，之后膨胀。由此，取出冷能。这样的系统例如记载于专利文献1中。
在图35中示出专利文献1中记载的燃气轮机系统的示意图。如图35所示，燃气轮机系统100a具备微型燃气轮机装置101a和抽气循环装置102。微型燃气轮机装置101a包括第一压缩机111、第一涡轮112、电动发电机113、再生热交换器114和燃烧器115。第一压缩机111及第一涡轮112通过第一轴117互相连结。
抽气循环装置102包括第二压缩机121、热交换器124、第二涡轮122和电动机123。第二压缩机121将从微型燃气轮机装置101a抽出的工作流体压缩。热交换器124利用在燃料供给路151中流动的燃料来冷却工作流体。第二涡轮122使从热交换器124流出的工作流体膨胀。第二压缩机121及第二涡轮122通过第二轴互相连结。
从微型燃气轮机装置101a抽出的抽气在中间冷却器116中冷却。接着，抽气利用抽气循环装置102的第二压缩机121升压。接着，抽气在热交换器124中被冷却。接着，抽气在第二膨胀涡轮122中膨胀。由此，能够取出冷能。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本特开2017-137858号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1的技术中，存在改善燃气轮机系统的效率的余地。本公开提供适于提高燃气轮机系统的效率的技术。
用于解决课题的技术方案
本公开提供一种燃气轮机系统，具备燃气轮机装置、抽气循环装置及第一热交换器，
所述燃气轮机装置包括：第一压缩机，对工作流体进行压缩；燃烧器，向从所述第一压缩机排出了的工作流体中喷射燃料并使其燃烧；及第一涡轮，使在所述燃烧器中产生了的燃烧气体膨胀，
所述抽气循环装置包括：第二压缩机，对从所述燃气轮机装置抽出了的、利用所述第一压缩机升压了的工作流体进行压缩；及膨胀机构，使从所述第二压缩机排出了的工作流体膨胀，
所述第一热交换器，在利用所述第一压缩机压缩后且利用所述第一涡轮膨胀前的工作流体与利用所述第二压缩机压缩后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体之间进行热交换。
发明效果
本公开的技术适于提高燃气轮机系统的效率。
附图说明
图1是第1实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图2是第2实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图3是第2实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图4是第3实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图5是第4实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图6是第4实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图7是第4实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图8是第4实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图9是第4实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图10是第4实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图11是第5实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图12是第5实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图13是第6实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图14是第7实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图15是第7实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图16是第7实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图17是第7实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图18是第7实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图19是第7实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图20是第8实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图21是第8实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图22是第9实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图23是第10实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图24是第10实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图25是第11实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图26是第12实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图27是第12实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图28是第12实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图29是第12实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图30是第12实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图31是第12实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图32是第13实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图33是第14实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图34是第15实施方式的燃气轮机系统的构成图。
图35是以往技术的燃气轮机系统的构成图。
具体实施方式
(本公开的一技术方案的概要)
本公开的第1技术方案的燃气轮机系统具备燃气轮机装置、抽气循环装置及第一热交换器，
所述燃气轮机装置包括：第一压缩机，对工作流体进行压缩；燃烧器，向从所述第一压缩机排出了的工作流体中喷射燃料并使其燃烧；及第一涡轮，使在所述燃烧器中产生了的燃烧气体膨胀，
所述抽气循环装置包括：第二压缩机，对从所述燃气轮机装置抽出了的、利用所述第一压缩机升压后的工作流体进行压缩；及膨胀机构，使从所述第二压缩机排出了的工作流体膨胀，
所述第一热交换器，在利用所述第一压缩机压缩后且利用所述第一涡轮膨胀前的工作流体与利用所述第二压缩机压缩后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体之间进行热交换。
第1技术方案的技术适于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第2技术方案中，例如，第1技术方案的燃气轮机系统，
也可以还具备第二热交换器，所述第二热交换器在利用所述第二压缩机压缩后且向所述第一热交换器流入前的工作流体与所述燃料之间进行热交换。
第2技术方案的第二热交换器能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第3技术方案中，例如，第1技术方案的燃气轮机系统，
也可以还具备第二热交换器，所述第二热交换器在从所述第一热交换器流出后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与所述燃料之间进行热交换。
第3技术方案的第二热交换器能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第4技术方案中，例如，在第1～第3技术方案中任一个的燃气轮机系统中，
所述第二压缩机也可以对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
也可以还具备第三热交换器，所述第三热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与所述燃料之间进行热交换。
第4技术方案的第三热交换器能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第5技术方案中，例如，第1～第4技术方案中任一个的燃气轮机系统，
也可以还具备第二热交换器，所述第二热交换器在利用所述第二压缩机压缩后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述第二压缩机也可以对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
也可以还具备第三热交换器，所述第三热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述燃料也可以:通过所述第二热交换器，接着通过所述第三热交换器。
第5技术方案的第二热交换器及第三热交换器能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第6技术方案中，例如，第1～第4技术方案中任一个的燃气轮机系统，
也可以还具备第二热交换器，所述第二热交换器在利用所述第二压缩机压缩后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述第二压缩机也可以对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
也可以还具备第三热交换器，所述第三热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述燃料也可以:通过所述第三热交换器，接着通过所述第二热交换器。
第6技术方案的第二热交换器及第三热交换器能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第7技术方案中，例如，第1或第4技术方案的燃气轮机系统，
也可以还具备第四热交换器，所述第四热交换器在从所述第一热交换器流出后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换。
第7技术方案的第四热交换器能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第8技术方案中，例如，在第1、第2、第3及第7技术方案中任一个的燃气轮机系统中，
所述第二压缩机也可以对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
也可以还具备第五热交换器，所述第五热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换。
第8技术方案的第五热交换器能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第9技术方案中，例如，第1、第7及第8技术方案中任一个的燃气轮机系统，
也可以还具备第四热交换器，所述第四热交换器在从所述第一热交换器流出后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换，
所述第二压缩机也可以对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
也可以还具备第五热交换器，所述第五热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换，
从所述膨胀机构排出了的工作流体也可以:通过所述第四热交换器，接着通过所述第五热交换器。
第9技术方案的第四热交换器及第五热交换器能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第10技术方案中，例如，在第1、第7及第8技术方案中任一个的燃气轮机系统中，
也可以还具备第四热交换器，所述第四热交换器在从所述第一热交换器流出后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换，
所述第二压缩机也可以对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
也可以还具备第五热交换器，所述第五热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换，
从所述膨胀机构排出了的工作流体也可以:通过所述第五热交换器，接着通过所述第四热交换器。
第10技术方案的第四热交换器及第五热交换器能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第11技术方案中，例如，第1、第4及第8技术方案中任一个的燃气轮机系统，
也可以还具备被冷却室，所述被冷却室被供给从所述膨胀机构排出了的工作流体，
从所述第一热交换器向所述膨胀机构引导工作流体的路径也可以经由所述被冷却室。
第11技术方案的被冷却室能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第12技术方案中，例如，在第1、第2、第3、第7及第11技术方案中任一个的燃气轮机系统中，
所述第二压缩机也可以对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
也可以还具备被冷却室，所述被冷却室被供给从所述膨胀机构排出了的工作流体，
从所述连接点向所述第二压缩机引导工作流体的路径也可以经由所述被冷却室。
第12技术方案的被冷却室能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第13技术方案中，例如，第1～第12技术方案中任一个的燃气轮机系统，
也可以还具备再生热交换器，所述再生热交换器在从所述第一涡轮排出了的燃烧气体与从所述第一热交换器流出后且向所述燃烧器流入前的工作流体之间进行热交换。
第13技术方案的再生热交换器能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
在本公开的第14技术方案中，例如，在第1～第13技术方案中任一个的燃气轮机系统中，
也可以还具备导入管，所述导入管将从所述膨胀机构排出了的工作流体向所述第一涡轮导入。
第14技术方案的导入管能够有助于提高燃气轮机系统的效率。
本公开的第15技术方案的燃气轮机系统具备燃气轮机装置、抽气循环装置、第二热交换器及第三热交换器，
所述燃气轮机装置包括：第一压缩机，对工作流体进行压缩；燃烧器，向从所述第一压缩机排出了的工作流体中喷射燃料并使其燃烧；及第一涡轮，使在所述燃烧器中产生了的燃烧气体膨胀，
所述抽气循环装置包括：第二压缩机，对从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的、利用所述第一压缩机升压了的工作流体进行压缩；及膨胀机构，使从所述第二压缩机排出了的工作流体膨胀，
所述第二热交换器，在从所述第二压缩机流出后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述第三热交换器，在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述燃料，
(i)通过所述第二热交换器，接着通过所述第三热交换器，或者，
(ii)通过所述第三热交换器，接着通过所述第二热交换器。
第15技术方案的技术适于提高燃气轮机系统的效率。
第1～第14技术方案的技术能够适用于第15技术方案。第15技术方案的技术能够适用于第1～第14技术方案。
以下，关于本公开的实施方式，参照附图进行说明。此外，本公开不受这些实施方式限定。
在实施方式中，有时采用燃气轮机系统的效率这一表述。燃气轮机系统的效率是由燃气轮机系统做的有效功We相对于向燃气轮机系统的投入能量Ei的比率We/Ei。在此，投入能量Ei例如可包含:投入到燃气轮机系统中的燃烧器的燃料的能量换算量、向燃气轮机系统中的泵等设备的投入电力等。有效功We例如可包含:燃气轮机系统的发电电力、用于热能的生成的能量、用于冷能的生成的能量等。
在以下的说明中，通过对热交换器赋予序数词，来区分热交换器。但是，该区分只不过是为了方便。例如，可以将以下说明的第一热交换器14称作循环间热交换器。可以将第二热交换器28称作压缩后抽气—燃料间热交换器。可以将第三热交换器38称作压缩前抽气—燃料间热交换器。可以将第四热交换器48称作压缩后抽气—冷能间热交换器。可以将第五热交换器58称作压缩前抽气—冷能间热交换器。可以将第六热交换器68称作压缩后抽气—空气间热交换器。可以将第七热交换器78称作压缩前抽气—空气间热交换器。
(第1实施方式)
图1示出本公开的第1实施方式中的燃气轮机系统的构成图。
在图1中，燃气轮机系统1A具备燃气轮机装置3、抽气循环装置2和第一热交换器14。
在本实施方式中，向燃气轮机装置3及抽气循环装置2供给空气作为工作流体。这些工作流体的另一例是氟氯烃替代物。
燃气轮机装置3的排热能够作为热能来利用。另一方面，在抽气循环装置2中，工作流体被冷却，生成冷能。例如，能够使用冷能来构成冷的气氛。若将物体置于冷的气氛内，则能够冷却该物体。在一具体例中，冷却后的工作流体自身构成冷的气氛。这样一来，无需使用与工作流体不同种类的介质。另外，在将冷的气氛用于冷冻仓库等的情况下，容易抑制结霜。不过，也可以通过热交换将冷却后的工作流体的冷能赋予给与工作流体不同种类的介质，利用这样冷却后的介质来构成冷的气氛。另外，冷的气氛除了冷冻之外，也能够用于冷藏、冷气设备等其他用途。在任一具体例中，气氛都是既可以由空气构成，也可以由其他种类的流体构成。
燃气轮机装置3包括第一压缩机11、第一轴17、第一涡轮12、燃烧器15和电动发电机13。
抽气循环装置2包括第二压缩机21、第二轴27、膨胀机构22和电动发电机23。
以下，对燃气轮机系统1A的各要素进行说明。
第一压缩机11对工作流体进行压缩。第一压缩机11例如是离心压缩机等涡轮压缩机。
燃烧器15向从第1压缩机11排出了的工作流体中喷射燃料并使其燃烧。
作为利用燃烧器15燃烧的燃料，可例示液体燃料及气体燃料。作为液体燃料，可例示液化天然气(LNG)、汽油、柴油、甲醇及乙醇等醇燃料。液体燃料也可以是含有醇燃料的醇系混合燃料。作为气体燃料，可例示城市燃气、压缩天然气(CNG)、丙烷(LPG)及氢。
在使用液体燃料的情况下，能够获得能够减小未图示的燃料罐的容积的优点。在使用气体燃料的情况下，能够获得能够简化向燃烧器15的燃料喷射机构等的优点。
第一涡轮12使在燃烧器15中产生了的燃烧气体膨胀。在本实施方式中，认为燃烧气体是工作流体的一形态。换言之，认为工作流体是包含燃烧气体的概念。
第一轴17使第一压缩机11与第一涡轮12连结。具体地说，第一轴17使第一压缩机11、第一涡轮12及电动发电机13连结。
在本实施方式中，电动发电机13既作为发电机又作为电动机动作。例如，电动发电机13在第一压缩机11的起动时，被作为电动机使用。具体地说，电动发电机13通过使第一轴17旋转，能够使第一压缩机11驱动。
第二压缩机21压缩从燃气轮机装置3抽出了的、利用第一压缩机21升压后的工作流体。第二压缩机21例如是离心压缩机等涡轮压缩机。
膨胀机构22使从第二压缩机21排出了的工作流体膨胀。膨胀机构22例如是膨胀阀、容积型膨胀机、或者涡轮等速度型膨胀机等。在本实施方式中，膨胀机构22是涡轮。在使用涡轮作为膨胀机构22的情况下，可以将该涡轮称作第二涡轮。
第二轴27使第二压缩机21与膨胀机构22连结。具体地说，第二轴27使第二压缩机21、膨胀机构22及电动发电机23连结。
在本实施方式中，电动发电机23既作为发电机又作为电动机动作。例如，电动发电机23在第二压缩机21的起动时，被作为电动机使用。具体地说，电动发电机23通过使第二轴27旋转，能够使第二压缩机21驱动。
在将电动发电机23作为电动机使用的情况下，由于能够提高第二压缩机21的压缩比，所以，能够使第二压缩机21的吸气侧的工作流体的温度与从膨胀机构22排出的工作流体的温度的温度差增大。另一方面，在使电动发电机23作为发电机动作的情况下，能够使用膨胀机构22产生的转矩与由第二压缩机21使用的转矩的差量来获得电力。
第一热交换器14在利用第一压缩机11压缩后且利用第一涡轮12膨胀前的工作流体与利用第二压缩机21压缩后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体之间进行热交换。具体地说，第一热交换器14在利用第一压缩机11压缩后且向燃烧器15流入前的工作流体与利用第二压缩机21压缩后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体之间进行热交换。第一热交换器14例如是板式热交换器。第一热交换器14的其他例子是板管式热交换器、翅片管热交换器等。
也可以省略燃气轮机系统1A的构成要素的一部分。例如，也可以省略第一轴17，将第一压缩机11与第一涡轮12互相分离。也可以省略第二轴27，将第二压缩机21与膨胀机构22互相分离。另外，也可以取代电动发电机13而设置电动机、取代电动发电机23而设置电动机。
在燃气轮机系统1A中，设置有第1路径82a和第2路径82b。燃气轮机装置3包括连接点p1。第1路径82a将利用第1压缩机21升压后的工作流体向燃烧器15及第一涡轮12引导。第2路径82b从连接点p1延伸。第2路径82b连接燃气轮机装置3及抽气循环装置2。从燃气轮机装置3抽出了的、利用第一压缩机11升压后的工作流体在第2路径82b流动。在本实施方式中，在第1路径82a设置有连接点p1。
第1路径82a及第2路径82b可以使用配管来构成。关于后述的燃料供给路51及风路85也是同样的。
关于如以上那样构成的燃气轮机系统1A，以下，说明其动作及作用。
在本实施方式中，大气中的空气作为工作流体流入燃气轮机装置3。第一压缩机11吸入该工作流体，并压缩。
在第一压缩机11中压缩后的工作流体的一部分经由连接点p1流入第一热交换器14。在第一热交换器14中，进行从第一压缩机11排出了的工作流体与从第二压缩机21排出了的工作流体的热交换。通过该热交换，从第一压缩机11排出了的工作流体的温度上升。
接着，工作流体流入燃烧器15。在燃烧器15中，向流入了的工作流体中喷射燃料，该燃料燃烧。由此，产生高温的燃烧气体。这样，在燃烧器15中，工作流体成为燃烧气体，进一步成为高温。
接着，工作流体流入第一涡轮12。在第一涡轮12中，工作流体膨胀，其压力减少至大气压程度。
第一涡轮12从膨胀的燃烧气体中取出动力作为旋转转矩，驱动第一压缩机11，并且将剩余电力提供给电动发电机13。这样，在电动发电机13中，进行使用第一涡轮12的输出的发电。
可以将第一涡轮12的排热作为热能来利用。该热能可以用于暖气设备、供热水等。另外，也可以构成利用该热能的发电机。
从第一压缩机11排出了的工作流体的一部分经由连接点p1，如上述那样通过第一路径82a而流向燃烧器15。从第一压缩机11排出了的工作流体的另一部分在连接点p1分支，流入第2路径82b。
从连接点p1流入到第2路径82b的工作流体流入抽气循环装置2。可以将这样流入抽气循环装置2的工作流体称作抽气。
流入到抽气循环装置2的工作流体流入第二压缩机21。第二压缩机21吸入该工作流体，并压缩。
接着，工作流体流入第一热交换器14。在第一热交换器14中，进行从第一压缩机11排出了的工作流体与从第二压缩机21排出了的工作流体的热交换。通过该热交换，从第二压缩机21排出了的工作流体的温度降低。
接着，工作流体流入膨胀机构22。在膨胀机构22中，工作流体膨胀，其压力减少至大气压程度。通过该膨胀，工作流体的温度进一步下降。
像这样温度下降了的工作流体被从膨胀机构22排出。从膨胀机构22排出的工作流体的温度例如是-100℃～10℃之间的温度。在一具体例中，从膨胀机构22排出的工作流体的温度是-70℃～-50℃之间的温度。
膨胀机构22从膨胀的工作流体中取出动力作为旋转转矩，驱动第二压缩机21，并且将剩余电力提供给电动发电机23。这样，在电动发电机23中，进行使用膨胀机构22的输出的发电。
如上述那样，在本实施方式中，在第一热交换器14中，进行从第一压缩机11排出了的工作流体与从第二压缩机21排出了的工作流体的热交换。通过该热交换，从第一压缩机11排出了的工作流体的温度上升，从第二压缩机21排出了的工作流体的温度降低。该热交换有助于燃气轮机系统1A的效率提高。
例如，考虑燃气轮机系统1A进行：使向膨胀机构22流入的工作流体的温度下降至预定值的运转。在该情况下，燃气轮机系统1A通过第一热交换器14中的热交换的帮助，能够以高效率动作并获得上述预定值的温度的工作流体。
另外，例如，考虑燃气轮机系统1A进行：使向第一涡轮12流入的工作流体的温度为预定值的运转。在该情况下，通过第一热交换器14中的热交换的帮助，能够抑制燃料向燃烧器15的供给量并且获得上述预定值的温度的工作流体。这有助于燃气轮机系统1A的效率提高。
此外，专利文献1的中间冷却器116冷却从微型燃气轮机装置101a作为抽气而抽出了的工作流体。在专利文献1中，记载了为了冷却抽气而使用冷却水。在为了冷却抽气而使用冷却水的情况下，考虑由泵将冷却水向中间冷却器116压送。但是，这样一来，需要在不采用中间冷却器116的情况下原本不需要的泵的动力。相对于此，在第一热交换器14中，无需用于燃气轮机系统1A的外部的冷能源的搬送的追加的动力。这从提高燃气轮机系统1A的效率的观点出发是有利的。
此外，也可以对本实施方式及后述的实施方式组合像中间冷却器116那样的使用冷却水来冷却抽气的热交换器。
也可以使用路径及供给路这样的用语，像以下这样说明图1所示的燃气轮机系统1A。
在燃气轮机系统1A中，设置有供工作流体流动的第1路径82a。第1路径82a依次连接第一压缩机11、连接点p1、第一热交换器14、燃烧器15和第一涡轮12。
在燃气轮机系统1A中，设置有供工作流体流动的第2路径82b。第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第一热交换器14和膨胀机构22。
在燃气轮机系统1A中，设置有供燃料流动的燃料供给路51。燃料供给路51连接未图示的燃料罐和燃烧器15。
以下，对其他几个实施方式进行说明。以下，对在已经说明的实施方式与其后说明的实施方式中共通的要素标注相同的附图标记，有时省略它们的说明。与各实施方式有关的说明，只要在技术上不矛盾，就能够相互适用。只要在技术上不矛盾，各实施方式也可以相互组合。
(第2实施方式)
在图2中示出第2实施方式中的燃气轮机系统2A的构成图。
图2的燃气轮机系统2A具备第二热交换器28。第二热交换器28设置于第二压缩机21与膨胀机构22之间。具体地说，第二热交换器28设置于第一热交换器14与膨胀机构22之间。
第二热交换器28在从第二压缩机21流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与燃料之间进行热交换。具体地说，第二热交换器28在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与燃料之间进行热交换。第二热交换器28例如是翅片管热交换器。第二热交换器28的其他例子是板管式热交换器、板式热交换器等。
如上所述，在本实施方式中，在第二热交换器28中，进行从第一热交换器14流出了的工作流体与燃料的热交换。通过该热交换，从第一热交换器14流出了的工作流体的温度降低，燃料的温度上升。该热交换有助于燃气轮机系统2A的效率提高。
具体地说，根据本实施方式，通过在第二热交换器28中使燃料的温度上升，能够使从燃烧器15向第一涡轮12供给的燃烧气体的温度上升。这有助于第一涡轮12的热效率的提高，因此有助于燃气轮机系统2A的效率提高。
例如，考虑从连接点p1向燃烧器15流入的工作流体的循环量相对于从连接点p1向抽气循环装置2抽出的工作流体的流量的比率大的情况。在该情况下，未必容易使应该向燃烧器15引导的工作流体的温度在第一热交换器14中大幅上升。但是，在本实施方式中，不仅是第一热交换器14，第二热交换器28也有助于从燃烧器15流出的燃烧气体的温度上升。由此，能够确保燃气轮机系统2A的效率。
具体地说，不仅是第一热交换器14，在第二热交换器28中通过加热燃料，也能够提高由燃烧器15喷射的燃料的温度，所以，能够抑制燃料消耗并且获得温度足够高的燃烧气体。该燃料消耗的抑制能够有助于燃气轮机系统2A的效率的提高。在一例中，流入第二热交换器28的燃料的温度是常温。在该例中，能够有效地发挥能够抑制燃料消耗的效果。
另外，若存在第二热交换器28，则与没有第二热交换器28的情况相比，能够使得从膨胀机构22排出的工作流体的温度更加低温。
在一具体例中，通过第二热交换器28中的热交换，从第一热交换器14流出了的工作流体的温度从100℃左右降低到80℃左右。通过该热交换，燃料的温度从20℃上升到90℃左右。
也可以使用路径及供给路这样的用语，如以下这样说明图2所示的燃气轮机系统2A。在燃气轮机系统2A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第一热交换器14、第二热交换器28和膨胀机构22。燃料供给路51依次连接未图示的燃料罐、第二热交换器28和燃烧器15。
此外，为了向燃烧器15供给燃料，有时会在燃料供给路51设置泵。该泵在本实施方式中也可以用于向第二热交换器28供给燃料。但是，这样的泵的利用，与伴随于专利文献1的中间冷却器116的采用的泵的追加不同，只不过是对原本存在的泵的利用。因而，利用设置于燃料供给路51的泵来向第二热交换器28供给燃料，不应该认为是使燃气轮机系统的效率下降了。这一点，关于利用设置于燃料供给路51的泵来向后述的第三热交换器38供给燃料的情况，也是同样的。
第二热交换器28的配置不限定于图2所示的配置。在图3所示的燃气轮机系统3A中，第二热交换器28设置于第二压缩机21与第一热交换器14之间。第二热交换器28在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与燃料之间进行热交换。即便是这样，因与上述同样的理由，第二热交换器28中的热交换有助于燃气轮机系统3A的效率提高。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图3所示的燃气轮机系统3A。在燃气轮机系统3A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第二热交换器28、第一热交换器14和膨胀机构22。
图2所示的燃气轮机系统2A，与图3所示的燃气轮机系统3A相比，适于在抽气循环装置2中使工作流体的温度下降。
另一方面，在图3所示的燃气轮机系统3A中，与图2所示的燃气轮机系统2A相比，容易提高在第二热交换器28中流动的工作流体的温度。因而，燃气轮机系统3A与燃气轮机系统2A相比，从使燃料的温度上升的观点出发是有利的。另外，考虑在第二热交换器28中使燃料的温度上升X℃的情况。在该情况下，在燃气轮机系统3A中，与燃气轮机系统2A相比，在第二热交换器28中流动的工作流体的温度高，所以，容易在热交换面积小的第二热交换器28中达成X℃的温度上升。
(第3实施方式)
在图4中示出第3实施方式中的燃气轮机系统4A的构成图。
图4的燃气轮机系统4A具备第三热交换器38。
如从上述的说明中理解到的那样，第二压缩机21对利用第一压缩机11升压且从燃气轮机装置3中的连接点p1抽出了的工作流体进行压缩。第三热交换器38在从连接点p1抽出后且利用第二压缩机21压缩前的工作流体与燃料之间进行热交换。第三热交换器38例如是翅片管热交换器、板管式热交换器、板式热交换器等。
第3实施方式的第三热交换器38因与第2实施方式的第二热交换器28同样的理由，有助于燃气轮机系统4A的效率提高。
也可以使用路径及供给路这样的用语，如以下这样说明图4所示的燃气轮机系统4A。在燃气轮机系统4A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第三热交换器38、第二压缩机21、第一热交换器14和膨胀机构22。燃料供给路51依次连接未图示的燃料罐、第三热交换器38和燃烧器15。
(第4实施方式)
在图5中示出第4实施方式中的燃气轮机系统5A的构成图。
图5的燃气轮机系统5A具备在第2实施方式中参照图2说明的第二热交换器28和在第3实施方式中参照图4说明的第三热交换器38。
在图5的燃气轮机系统5A中，第二热交换器28在利用第二压缩机21压缩后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与燃料之间进行热交换。第三热交换器38在从连接点p1抽出后且利用第二压缩机21压缩前的工作流体与燃料之间进行热交换。燃料通过第二热交换器28，接着通过第三热交换器38。
在图5的燃气轮机系统5A中，具体地说，燃料通过第二热交换器28，接着通过第三热交换器38，接着由燃烧器15向工作流体中喷射。不过，燃料也可以：通过第二热交换器28，接着通过第三热交换器38，接着返回燃料罐。
根据不使燃料返回燃料罐的方式，能够避免燃料罐中的燃料的温度的上升。这适于在第二热交换器28中冷却工作流体。另外，不使燃料返回燃料罐的方式的采用适于将燃料系统构成为简单。另一方面，使燃料返回燃料罐的方式适于提高向燃烧器15供给的燃料的温度。
具体地说，图5的第二热交换器28与图2所示的例子同样，在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与燃料之间进行热交换。
也可以使用路径及供给路这样的用语，如以下这样说明图5所示的燃气轮机系统5A。在燃气轮机系统5A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第三热交换器38、第二压缩机21、第一热交换器14、第二热交换器28和膨胀机构22。燃料供给路51依次连接未图示的燃料罐、第二热交换器28、第三热交换器38和燃烧器15。
第二热交换器28的配置不限定于图5所示的配置。在图6所示的燃气轮机系统6A中，第二热交换器28与图3所示的例子同样，在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与燃料之间进行热交换。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图6所示的燃气轮机系统6A。在燃气轮机系统6A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第三热交换器38、第二压缩机21、第二热交换器28、第一热交换器14和膨胀机构22。燃料供给路51依次连接未图示的燃料罐、第二热交换器28、第三热交换器38和燃烧器15。
也可以采用图7及图8所示的例子。在图7所示的燃气轮机系统7A及图8所示的燃气轮机系统8A中，燃料通过第三热交换器38，接着通过第二热交换器28。
在燃气轮机系统7A及8A中，具体地说，燃料通过第三热交换器38，接着通过第二热交换器28，接着由燃烧器15向工作流体中喷射。不过，燃料也可以通过第三热交换器38，接着通过第二热交换器28，接着返回燃料罐。
图7的第二热交换器28与图2所示的例子同样，在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与燃料之间进行热交换。
也可以使用路径及供给路这样的用语，如以下这样说明图7所示的燃气轮机系统7A。在燃气轮机系统7A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第三热交换器38、第二压缩机21、第一热交换器14、第二热交换器28和膨胀机构22。燃料供给路51依次连接未图示的燃料罐、第三热交换器38、第二热交换器28和燃烧器15。
图8的第二热交换器28与图3所示的例子同样，在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与燃料之间进行热交换。
也可以使用路径及供给路这样的用语，如以下这样说明图8所示的燃气轮机系统8A。在燃气轮机系统8A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第三热交换器38、第二压缩机21、第二热交换器28、第一热交换器14和膨胀机构22。燃料供给路51依次连接未图示的燃料罐、第三热交换器38、第二热交换器28和燃烧器15。
在图5～图8的燃气轮机系统5A～8A中，在第2实施方式中说明了的第二热交换器28的作用与在第3实施方式中说明了的第三热交换器38的作用相辅相成，能够获得高的效率。
详细地说，在图5及图6所示的燃气轮机系统5A及6A中，与图7及图8所示的燃气轮机系统7A及8A相比，容易使低的温度的燃料向第二热交换器28流动，容易扩大第二热交换器28中的工作流体与燃料的温度差。这从第二热交换器28的小型化的观点出发是有利的。另外，燃气轮机系统5A及6A使膨胀机构22的吸气侧的工作流体的温度降低，从获得低温的冷能的观点出发是有利的。
另一方面，根据图7及图8所示的燃气轮机系统7A及8A，与图5及图6所示的燃气轮机系统5A及6A相比，容易使低的温度的燃料向第三热交换器38流动，容易通过在第三热交换器38中的热交换使工作流体的温度降低，容易使第二压缩机21吸引低的温度的工作流体。这从提高第二压缩机21的压缩效率、提高膨胀机构22的吸气侧的工作流体的压力、使在膨胀机构22中产生的转矩增大、使在电动发电机23中发电产生的电力增大的观点出发，是有利的。
在图5～图8的燃气轮机系统5A～8A中，在燃料供给路51中，第二热交换器28与第三热交换器38串行连接。不过，也可以如图9及图10所示，在燃料供给路51中，第二热交换器28与第三热交换器38并行连接。
将第二热交换器28与第三热交换器38串行连接，这从提高向燃烧器15供给的燃料的温度、提高燃气轮机系统的效率的观点出发是有利的。另一方面，若将第二热交换器28与第三热交换器38并行连接，则能够在第二热交换器28及第三热交换器38的双方中，利用低温的燃料来冷却工作流体。这从获得低的温度的工作流体的观点出发是有利的。热交换器28及38的并行连接，在燃料的消耗量多且低温工作流体的必要供给流量小的情况下容易实施。
在图9所示的燃气轮机系统9A中，第二热交换器28与图2所示的例子同样，在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与燃料之间进行热交换。
也可以使用路径及供给路这样的用语，如以下这样说明图9所示的燃气轮机系统9A。在燃气轮机系统9A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第三热交换器38、第二压缩机21、第一热交换器14、第二热交换器28和膨胀机构22。燃料供给路51依次连接未图示的燃料罐、第二热交换器28及第三热交换器38的并行连接部、和燃烧器15。
在图10所示的燃气轮机系统10A中，第二热交换器28与图3所示的例子同样，在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与燃料之间进行热交换。
也可以使用路径及供给路这样的用语，如以下这样说明图10所示的燃气轮机系统10A。在燃气轮机系统10A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第三热交换器38、第二压缩机21、第二热交换器28、第一热交换器14和膨胀机构22。燃料供给路51依次连接未图示的燃料罐、第二热交换器28及第三热交换器38的并行连接部、和燃烧器15。
(第5实施方式)
在图11中示出第5实施方式中的燃气轮机系统11A的构成图。
图11的燃气轮机系统11A具备第四热交换器48。第四热交换器48设置于第二压缩机21与膨胀机构22之间。具体地说，第四热交换器48设置于第一热交换器14与膨胀机构22之间。
第四热交换器48在利用第二压缩机21压缩后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。具体地说，第四热交换器48在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。第四热交换器48例如是翅片管热交换器、板管式热交换器、板式热交换器等。
如上所述，在本实施方式中，在第四热交换器48中，进行从第一热交换器14流出了的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体的热交换。通过该热交换，从第一热交换器14流出了的工作流体的温度降低。该热交换有助于燃气轮机系统11A的效率提高。
另外，若存在第四热交换器48，则与没有第四热交换器48的情况相比，能够使得从膨胀机构22排出的工作流体的温度更加低温。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图11所示的燃气轮机系统11A。在燃气轮机系统11A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第一热交换器14、第四热交换器48、膨胀机构22和第四热交换器48。
第四热交换器48的配置不限定于图11所示的配置。在图12所示的燃气轮机系统12A中，第四热交换器48设置于第二压缩机21与第一热交换器14之间。第四热交换器48在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。即便是这样，因与上述同样的理由，第四热交换器48中的热交换也有助于燃气轮机系统12A的效率提高。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图12所示的燃气轮机系统12A。在燃气轮机系统12A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第四热交换器48、第一热交换器14、膨胀机构22和第四热交换器48。
(第6实施方式)
在图13中示出第6实施方式中的燃气轮机系统13A的构成图。
图13的燃气轮机系统13A具备第五热交换器58。
如从上述的说明中理解到的那样，第二压缩机21对利用第一压缩机11升压且从燃气轮机装置3中的连接点p1抽出了的工作流体进行压缩。第五热交换器58在从连接点p1抽出后且利用第二压缩机21压缩前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。第五热交换器58例如是翅片管热交换器、板管式热交换器、板式热交换器等。
第6实施方式的第五热交换器58因与第3实施方式的第三热交换器38同样的理由，有助于燃气轮机系统13A的效率提高。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图13所示的燃气轮机系统13A。在燃气轮机系统13A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第五热交换器58、第二压缩机21、第一热交换器14、膨胀机构22和第五热交换器58。
(第7实施方式)
在图14中，示出第7实施方式中的燃气轮机系统14A的构成图。
图14的燃气轮机系统14A具备在第5实施方式中参照图11说明了的第四热交换器48和在第6实施方式中参照图13说明了的第五热交换器58。
在图14的燃气轮机系统14A中，第四热交换器48在利用第二压缩机21压缩后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。第五热交换器58在从连接点p1抽出后且利用第二压缩机21压缩前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。从膨胀机构22排出了的工作流体通过第四热交换器48，接着通过第五热交换器58。如在第14实施方式中描述那样，从膨胀机构22排出了的工作流体也可以：通过第四热交换器48，接着通过第五热交换器58，接着被向第一涡轮12引导。
具体地说，第四热交换器48与图11所示的例子同样，在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图14所示的燃气轮机系统14A。在燃气轮机系统14A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第五热交换器58、第二压缩机21、第一热交换器14、第四热交换器48、膨胀机构22、第四热交换器48和第五热交换器58。
第四热交换器48的配置不限定于图14所示的配置。在图15所示的燃气轮机系统15A中，第四热交换器48与图12所示的例子同样，在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图15所示的燃气轮机系统15A。在燃气轮机系统15A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第五热交换器58、第二压缩机21、第四热交换器48、第一热交换器14、膨胀机构22、第四热交换器48和第五热交换器58。
也可以采用图16及17所示的例子。在图16所示的燃气轮机系统16A及图17所示的燃气轮机系统17A中，从膨胀机构22排出了的工作流体通过第五热交换器58，接着通过第四热交换器48。如在第14实施方式中描述那样，从膨胀机构22排出了的工作流体也可以：通过第五热交换器58，接着通过第四热交换器48，接着被向第一涡轮12引导。
图16的第四热交换器48与图11所示的例子同样，在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图16所示的燃气轮机系统16A。在燃气轮机系统16A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第五热交换器58、第二压缩机21、第一热交换器14、第四热交换器48、膨胀机构22、第五热交换器58和第四热交换器48。
图17的第四热交换器48与图12所示的例子同样，在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图17所示的燃气轮机系统17A。在燃气轮机系统17A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第五热交换器58、第二压缩机21、第四热交换器48、第一热交换器14、膨胀机构22、第五热交换器58和第四热交换器48。
在图14～图17的燃气轮机系统14A～17A中，在第5实施方式中说明了的第四热交换器48的作用与在第6实施方式中说明了的第五热交换器58的作用相辅相成，能够获得高的效率。
详细地说，在图14及图15所示的燃气轮机系统14A及15A中，与图16及图17所示的燃气轮机系统16A及17A相比，容易降低在第四热交换器48中流动的从膨胀机构22排出了的工作流体的温度，容易扩大在第四热交换器48中互相热交换的工作流体之间的温度差。这从第四热交换器48的小型化的观点出发是有利的。另外，14A及15A使膨胀机构22的吸气侧的工作流体的温度降低，从获得低温的冷能的观点出发是有利的。
另一方面，根据图16及图17所示的燃气轮机系统16A及17A，与图14及图15所示的燃气轮机系统14A及15A相比，容易使低的温度的燃料向第五热交换器58流动，容易通过在第五热交换器58中的热交换使工作流体的温度降低，容易使第二压缩机21吸引低的温度的工作流体。这从提高第二压缩机21的压缩效率、提高膨胀机构22的吸气侧的工作流体的压力、使在膨胀机构22中产生的转矩增大、使在电动发电机23中发电得到的电力增大的观点出发，是有利的。
在图14～图17的燃气轮机系统14A～17A中，在第2路径82b中的比膨胀机构22靠下游侧的部分，第四热交换器48与第五热交换器58串行连接。在此，上述下游侧的部分指的是从膨胀机构22排出了的工作流体所流动的部分。不过，也可以如图18及图19所示，在上述下游侧的部分，第四热交换器48与第五热交换器58并行连接。如在第14实施方式中描述那样，从第四热交换器48及第五热交换器58的并行连接部流出了的工作流体也可以被向第一涡轮12引导。
在图18所示的燃气轮机系统18A中，第四热交换器48与图11所示的例子同样，在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图18所示的燃气轮机系统18A。在燃气轮机系统18A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第五热交换器58、第二压缩机21、第一热交换器14、第四热交换器48、膨胀机构22、和第四热交换器48及第五热交换器58的并行连接部。
在图19所示的燃气轮机系统19A中，第四热交换器48与图12所示的例子同样，在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与从膨胀机构22排出了的工作流体之间进行热交换。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图19所示的燃气轮机系统19A。在燃气轮机系统19A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第五热交换器58、第二压缩机21、第四热交换器48、第一热交换器14、膨胀机构22、和第四热交换器48及第五热交换器58的并行连接部。
(第8实施方式)
在图20中示出第8实施方式中的燃气轮机系统20A的构成图。
图20的燃气轮机系统20A具备被冷却室90。向被冷却室90供给从膨胀机构22排出了的工作流体。从第二压缩机21向膨胀机构22引导工作流体的路径经由被冷却室90。具体地说，从第一热交换器14向膨胀机构22引导工作流体的路径经由被冷却室90。
从膨胀机构22排出了的工作流体流入被冷却室90。这样，被冷却室90被冷却。也可以将被冷却室90冷却至冰点下。被冷却室90例如可在食品加工工厂中作为冷冻保存鱼等食品的仓库来利用。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图20所示的燃气轮机系统20A。在燃气轮机系统20A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第一热交换器14、被冷却室90、膨胀机构22和被冷却室90。
此外，也可以采用图21的构成。在图21所示的燃气轮机系统21A中，从第二压缩机21向第一热交换器14引导工作流体的路径经由被冷却室90。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图21所示的燃气轮机系统21A。在燃气轮机系统21A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、被冷却室90、第一热交换器14、膨胀机构22和被冷却室90。
第8实施方式因与第5实施方式同样的理由，有利于燃气轮机系统21A的效率提高。
(第9实施方式)
在图22中示出第9实施方式中的燃气轮机系统22A的构成图。
如从上述的说明中理解到的那样，第二压缩机21对利用第一压缩机11升压且从燃气轮机装置3中的连接点p1抽出了的工作流体进行压缩。另外，图22的燃气轮机系统22A具备在第8实施方式中说明了的被冷却室90。从连接点p1向第二压缩机21引导工作流体的路径经由被冷却室90。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图22所示的燃气轮机系统22A。在燃气轮机系统22A中，第2路径82b依次连接连接点p1、被冷却室90、第二压缩机21、第一热交换器14、膨胀机构22和被冷却室90。
第9实施方式因与第6实施方式同样的理由，有利于燃气轮机系统22A的效率提高。
(第10实施方式)
在图23中示出第10实施方式中的燃气轮机系统23A的构成图。
图23的燃气轮机系统23A具备第六热交换器68。第六热交换器68设置于第二压缩机21与膨胀机构22之间。具体地说，第六热交换器68设置于第一热交换器14与膨胀机构22之间。
第六热交换器68在利用第二压缩机21压缩后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。具体地说，第六热交换器68在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。第六热交换器68是利用空冷来冷却工作流体的热交换器。第六热交换器68例如是翅片管热交换器、板管式热交换器、板式热交换器等。
如上所述，在本实施方式中，在第六热交换器68中，进行从第一热交换器14流出了的工作流体与从大气取入了的空气的热交换。通过该热交换，从第一热交换器14流出了的工作流体的温度降低。该热交换有助于燃气轮机系统23A的效率提高。
此外，有时会为了向第六热交换器68供给大气中的空气而使用泵。但是，用于压送空气的泵所需的动力，比用于向专利文献1的中间冷却器116压送冷却水的泵所需的动力小。即便为了向第六热交换器68供给大气中的空气而设置泵，这样做也不会大幅损伤燃气轮机系统23A的效率。另外，在燃气轮机系统23A搭载于车辆、航空器等移动体的情况下，由于移动体移动，大气中的空气向第六热交换器68自然地供给。这些点关于后述的第七热交换器78也是同样的。
另外，若存在第六热交换器68，则与没有第六热交换器68的情况相比，能够使得从膨胀机构22排出的工作流体的温度更加低温。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图23所示的燃气轮机系统23A。在燃气轮机系统23A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第一热交换器14、第六热交换器68和膨胀机构22。
第六热交换器68的配置不限定于图23所示的配置。在图24所示的燃气轮机系统24A中，第六热交换器68设置于第二压缩机21与第一热交换器14之间。第六热交换器68在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。即便是这样，因与上述同样的理由，第六热交换器68中的热交换也有助于燃气轮机系统24A的效率提高。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图24所示的燃气轮机系统24A。在燃气轮机系统24A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第六热交换器68、第一热交换器14和膨胀机构22。
(第11实施方式)
在图25中示出第11实施方式中的燃气轮机系统25A的构成图。
图25的燃气轮机系统25A具备第七热交换器78。
如从上述的说明理解到的那样，第二压缩机21对利用第一压缩机11升压且从燃气轮机装置3中的连接点p1抽出了的工作流体进行压缩。第七热交换器78在从连接点p1抽出后且利用第二压缩机21压缩前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。第七热交换器78是利用空冷来冷却工作流体的热交换器。第七热交换器78例如是翅片管热交换器、板管式热交换器、板式热交换器等。
第11实施方式的第七热交换器78因与第3实施方式的第三热交换器38同样的理由，有助于燃气轮机系统25A的效率提高。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图25所示的燃气轮机系统25A。在燃气轮机系统25A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第七热交换器78、第二压缩机21、第一热交换器14和膨胀机构22。
(第12实施方式)
在图26中示出第12实施方式中的燃气轮机系统26A的构成图。
图26的燃气轮机系统26A具备在第10实施方式中参照图23说明了的第六热交换器68和在第11实施方式中参照图25说明了的第七热交换器78。
在图26的燃气轮机系统26A中，第六热交换器68在利用第二压缩机21压缩后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。第七热交换器78在从连接点p1抽出后且利用第二压缩机21压缩前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。燃气轮机系统26A具备对从大气取入后的空气进行引导的风路85。风路85通过第六热交换器68，接着通过第七热交换器78。
具体地说，第六热交换器68与图23所示的例子同样，在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。
也可以使用路径及风路这样的用语，如以下这样说明图26所示的燃气轮机系统26A。在燃气轮机系统26A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第七热交换器78、第二压缩机21、第一热交换器14、第六热交换器68和膨胀机构22。风路85依次连接第六热交换器68和第七热交换器78。
第六热交换器68的配置不限定于图26所示的配置。在图27所示的燃气轮机系统27A中，第六热交换器68与图24所示的例子同样，在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。
也可以使用路径及风路这样的用语，如以下这样说明图27所示的燃气轮机系统27A。在燃气轮机系统27A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第七热交换器78、第二压缩机21、第六热交换器68、第一热交换器14和膨胀机构22。风路85依次连接第六热交换器68和第七热交换器78。
也可以采用图28及29所示的例子。在图28所示的燃气轮机系统28A及图29所示的燃气轮机系统29A中，风路85通过第七热交换器78，接着通过第六热交换器68。
图28的第六热交换器68与图23所示的例子同样，在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。
也可以使用路径及风路这样的用语，如以下这样说明图28所示的燃气轮机系统28A。在燃气轮机系统28A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第七热交换器78、第二压缩机21、第一热交换器14、第六热交换器68和膨胀机构22。风路85依次连接第七热交换器78和第六热交换器68。
图29的第六热交换器68与图24所示的例子同样，在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。
也可以使用路径及风路这样的用语，如以下这样说明图29所示的燃气轮机系统29A。在燃气轮机系统29A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第七热交换器78、第二压缩机21、第六热交换器68、第一热交换器14和膨胀机构22。风路85依次连接第七热交换器78和第六热交换器68。
在图26～图29的燃气轮机系统26A～29A中，在第10实施方式中说明了的第六热交换器68的作用与在第11实施方式中说明了的第七热交换器78的作用相辅相成，能够获得高的效率。
详细地说，在图26及图27所示的燃气轮机系统26A及27A中，与图28及图29所示的燃气轮机系统28A及29A相比，容易降低在第六热交换器68中流动的空气的温度，容易扩大第六热交换器68中的工作流体与空气的温度差。这从第六热交换器68的小型化的观点出发是有利的。另外，26A及27A使膨胀机构22的吸气侧的工作流体的温度降低，从获得低温的冷能的观点出发是有利的。
另一方面，根据图28及图29所示的燃气轮机系统28A及29A，与图26及图27所示的燃气轮机系统26A及27A相比，容易使低的温度的燃料向第七热交换器78流动，容易通过在第七热交换器78中的热交换使工作流体的温度降低，容易使第二压缩机21吸引低的温度的工作流体。这从提高第二压缩机21的压缩效率、提高膨胀机构22的吸气侧的工作流体的压力、使在膨胀机构22中产生的转矩增大、使在电动发电机23中发电得到的电力增大的观点出发，是有利的。
在图26～图29的燃气轮机系统26A～29A中，在风路85中，第六热交换器68与第七热交换器78串行连接。不过，也可以如图30及图31所示，在风路85中，第六热交换器68与第七热交换器78并行连接。
在图30所示的燃气轮机系统30A中，第六热交换器68与图23所示的例子同样，在从第一热交换器14流出后且利用膨胀机构22膨胀前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。
也可以使用路径及风路这样的用语，如以下这样说明图30所示的燃气轮机系统30A。在燃气轮机系统30A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第七热交换器78、第二压缩机21、第一热交换器14、第六热交换器68和膨胀机构22。风路85并行连接第六热交换器68及第七热交换器78。
在图31所示的燃气轮机系统31A中，第六热交换器68与图24所示的例子同样，在利用第二压缩机21压缩后且向第一热交换器14流入前的工作流体与从大气取入了的空气之间进行热交换。
也可以使用路径及风路这样的用语，如以下这样说明图31所示的燃气轮机系统31A。在燃气轮机系统31A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第七热交换器78、第二压缩机21、第六热交换器68、第一热交换器14和膨胀机构22。风路85并行连接第六热交换器68及第七热交换器78。
(第13实施方式)
在图32中示出第13实施方式中的燃气轮机系统32A的构成图。
图32的燃气轮机系统32A具备再生热交换器91。再生热交换器91设置于第一热交换器14与燃烧器15之间。
再生热交换器91在作为从第一涡轮12排出了的燃烧气体的工作流体与从第一热交换器14流出后且向燃烧器15流入前的工作流体之间进行热交换。再生热交换器91例如是板翅片型的热交换器。
根据再生热交换器91，能够利用来自第一涡轮12的排热，加热从第一热交换器14流出后且向燃烧器15流入前的工作流体。由此，能够使从燃烧器15向第一涡轮12供给的燃烧气体的温度上升。这有助于第一涡轮12的热效率的提高，因此有助于燃气轮机系统32A的效率提高。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图32所示的燃气轮机系统32A。在燃气轮机系统32A中，第1路径82a依次连接第一压缩机11、连接点p1、第一热交换器14、再生热交换器91、燃烧器15、第一涡轮12和再生热交换器91。
此外，再生热交换器91也能够适用于图2～图31的燃气轮机系统2A～31A。
(第14实施方式)
在图33中示出第14实施方式中的燃气轮机系统33A的构成图。
燃气轮机系统33A具备导入管29。导入管29将从膨胀机构22排出了的工作流体向第一涡轮12导入。
在一例中，工作流体被吹向第一涡轮12的壳的外壁。在另一例中，工作流体被导入第一涡轮12的壳的内部，在冷却了壳的内部之后，向壳的外部放出。在此，壳是收纳膨胀机构的容器。
根据导入管29，能够将从膨胀机构22排出了的工作流体向第一涡轮12导入。利用该工作流体，能够冷却第一涡轮12。由此，能够避免第一涡轮12的烧坏并且提高向第一涡轮12流入的工作流体的温度。由此，第一涡轮12的热效率提高，能够提高燃气轮机系统33A的效率。
在从连接点p1向抽气循环装置2抽出的工作流体的流量相对于从连接点p1流入燃烧器15的工作流体的循环量的比率大的情况下，容易确保在导入管29流动的工作流体的流量。
第一涡轮12的输出W取决于第一涡轮12的吸气侧的工作流体的压力P、第一涡轮12的吸气侧的工作流体的质量流量V和第一涡轮12的吸气侧的工作流体的热量Q。在此，考虑从连接点p1向燃烧器15流入的工作流体的循环量相对于从连接点p1向抽气循环装置2抽出的工作流体的流量的比率小的情况。在该情况下，未必容易确保大的流量V。为了避免因流量V小而导致的第一涡轮12的输出W不足，可以考虑通过使向燃烧器15供给的燃料增加来使热量Q增加。但是，仅仅使热量Q增加的话，第一涡轮12有可能烧坏。这一点，在本实施方式中，由于能够利用从膨胀机构22排出的冷的工作流体来冷却第一涡轮12，所以，即便是工作流体的热量Q大的情况下，第一涡轮12也难以烧坏。因而，能够避免第一涡轮12的烧坏，并且使大量的燃料燃烧而使热量Q增大，来确保第一涡轮12的输出W。例如，即便是质量流量V小的情况下，也能够确保由第一涡轮12得到的发电量。
也可以使用路径这样的用语，如以下这样说明图33所示的燃气轮机系统33A。在燃气轮机系统33A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第一热交换器14、膨胀机构22和第一涡轮12。具体地说，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第一热交换器14、第二热交换器28、膨胀机构22和第一涡轮12。
此外，导入管29也能够适用于图1及图3～图32的燃气轮机系统1A及3A～26A。
如上所述，在图14～图17的燃气轮机系统14A～17A中，从膨胀机构22排出了的工作流体通过第四热交换器48及第五热交换器58。从膨胀机构22排出了的工作流体也可以在通过第四热交换器48及第五热交换器58之后被向第一涡轮12引导。
如上所述，在图18及图19的燃气轮机系统18A及19A中，从膨胀机构22排出了的工作流体通过第四热交换器48及第五热交换器58的并行连接部。从该并行连接部流出了的工作流体也可以被向第一涡轮12引导。
(第15实施方式)
在图34中示出第15实施方式中的燃气轮机系统34A的构成图。
在先前说明的图1所示的第1实施方式中，采用了第1形式：抽出利用第一压缩机11压缩完成后的工作流体，由抽气循环装置2将该工作流体作为抽气来使用。相对于此，在图34所示的第15实施方式中，采用了第2形式：从第一压缩机11的中间压力位置抽出利用第一压缩机11压缩中途的工作流体，由抽气循环装置2将该工作流体作为抽气来使用。
“第二压缩机21，压缩从燃气轮机装置3抽出了的、利用第一压缩机11升压了的工作流体”这一表述，是作为下述含义而使用的表述：包含以第1形式抽出了的抽气由第二压缩机21压缩的情况和以第2形式抽出了的抽气由第二压缩机21压缩的情况这双方。
关于图34所示的燃气轮机系统34A，进一步进行说明。在燃气轮机系统34A中，在第一压缩机11的中间压力位置的出口设定有连接点p1。在燃气轮机系统34A中，第2路径82b依次连接连接点p1、第二压缩机21、第一热交换器14和膨胀机构22。第1路径82a依次连接第一压缩机11、第一热交换器14、燃烧器15和第一涡轮12。
【产业上的可利用性】
本公开的燃气轮机系统能够在食品超市、食品加工工厂、车辆、医疗/生物领域等的、使用冷能/发电/热能的设备中合适地利用。
【附图标记的说明】
2 抽气循环装置
3 燃气轮机装置
11 第一压缩机
12 第一涡轮
13、23 电动发电机
14 第一热交换器
15 燃烧器
17 第一轴
21 第二压缩机
22 膨胀机构
27 第二轴
28 第二热交换器
29 导入管
38 第三热交换器
48 第四热交换器
51 燃料供给路
58 第五热交换器
68 第六热交换器
78 第七热交换器
82a 第1路径
82b 第2路径
85 风路
90 被冷却室
91 再生热交换器
1A～27A 燃气轮机系统
p1 连接点

Claims (15)

1.一种燃气轮机系统，具备燃气轮机装置、抽气循环装置及第一热交换器，
所述燃气轮机装置包括：第一压缩机，对工作流体进行压缩；燃烧器，向从所述第一压缩机排出了的工作流体中喷射燃料并使其燃烧；及第一涡轮，使在所述燃烧器中产生了的燃烧气体膨胀，
所述抽气循环装置包括：第二压缩机，对从所述燃气轮机装置抽出了的、利用所述第一压缩机升压了的工作流体进行压缩；及膨胀机构，使从所述第二压缩机排出了的工作流体膨胀，
所述第一热交换器，在利用所述第一压缩机压缩后且利用所述第一涡轮膨胀前的工作流体与利用所述第二压缩机压缩后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体之间进行热交换。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，
还具备第二热交换器，所述第二热交换器在利用所述第二压缩机压缩后且向所述第一热交换器流入前的工作流体与所述燃料之间进行热交换。
3.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，
还具备第二热交换器，所述第二热交换器在从所述第一热交换器流出后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与所述燃料之间进行热交换。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃气轮机系统，
所述第二压缩机对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
还具备第三热交换器，所述第三热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与所述燃料之间进行热交换。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃气轮机系统，
还具备第二热交换器，所述第二热交换器在利用所述第二压缩机压缩后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述第二压缩机对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
还具备第三热交换器，所述第三热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述燃料通过所述第二热交换器，接着通过所述第三热交换器。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的燃气轮机系统，
还具备第二热交换器，所述第二热交换器在利用所述第二压缩机压缩后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述第二压缩机对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
还具备第三热交换器，所述第三热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述燃料通过所述第三热交换器，接着通过所述第二热交换器。
7.根据权利要求1或4所述的燃气轮机系统，
还具备第四热交换器，所述第四热交换器在从所述第一热交换器流出后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换。
8.根据权利要求1、2、3及7中任一项所述的燃气轮机系统，
所述第二压缩机对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
还具备第五热交换器，所述第五热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换。
9.根据权利要求1、7及8中任一项所述的燃气轮机系统，
还具备第四热交换器，所述第四热交换器在从所述第一热交换器流出后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换，
所述第二压缩机对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
还具备第五热交换器，所述第五热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换，
从所述膨胀机构排出了的工作流体通过所述第四热交换器，接着通过所述第五热交换器。
10.根据权利要求1、7及8中任一项所述的燃气轮机系统，
还具备第四热交换器，所述第四热交换器在从所述第一热交换器流出后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换，
所述第二压缩机对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
还具备第五热交换器，所述第五热交换器在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与从所述膨胀机构排出了的工作流体之间进行热交换，
从所述膨胀机构排出了的工作流体通过所述第五热交换器，接着通过所述第四热交换器。
11.根据权利要求1、4及8中任一项所述的燃气轮机系统，
还具备被冷却室，所述被冷却室被供给从所述膨胀机构排出了的工作流体，
从所述第一热交换器向所述膨胀机构引导工作流体的路径经由所述被冷却室。
12.根据权利要求1、2、3、7及11中任一项所述的燃气轮机系统，
所述第二压缩机对利用所述第一压缩机升压且从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的工作流体进行压缩，
还具备被冷却室，所述被冷却室被供给从所述膨胀机构排出了的工作流体，
从所述连接点向所述第二压缩机引导工作流体的路径经由所述被冷却室。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的燃气轮机系统，
还具备再生热交换器，所述再生热交换器在从所述第一涡轮排出了的燃烧气体与从所述第一热交换器流出后且向所述燃烧器流入前的工作流体之间进行热交换。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的燃气轮机系统，
还具备导入管，所述导入管将从所述膨胀机构排出了的工作流体向所述第一涡轮导入。
15.一种燃气轮机系统，具备燃气轮机装置、抽气循环装置、第二热交换器及第三热交换器，
所述燃气轮机装置包括：第一压缩机，对工作流体进行压缩；燃烧器，向从所述第一压缩机排出了的工作流体中喷射燃料并使其燃烧；及第一涡轮，使在所述燃烧器中产生了的燃烧气体膨胀，
所述抽气循环装置包括：第二压缩机，对从所述燃气轮机装置中的连接点抽出了的、利用所述第一压缩机升压了的工作流体进行压缩；及膨胀机构，使从所述第二压缩机排出了的工作流体膨胀，
所述第二热交换器，在从所述第二压缩机流出后且利用所述膨胀机构膨胀前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述第三热交换器，在从所述连接点抽出后且利用所述第二压缩机压缩前的工作流体与所述燃料之间进行热交换，
所述燃料，
(i)通过所述第二热交换器，接着通过所述第三热交换器，或者，
(ii)通过所述第三热交换器，接着通过所述第二热交换器。
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