JP2000027662A - 再生式ガスタービンを用いたコンバインドサイクルプラント - Google Patents

再生式ガスタービンを用いたコンバインドサイクルプラント

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JP2000027662A
JP2000027662A JP10195749A JP19574998A JP2000027662A JP 2000027662 A JP2000027662 A JP 2000027662A JP 10195749 A JP10195749 A JP 10195749A JP 19574998 A JP19574998 A JP 19574998A JP 2000027662 A JP2000027662 A JP 2000027662A
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Hideaki Sugishita
秀昭 椙下
Yoshiaki Tsukuda
嘉章 佃
Eiji Akita
栄司 秋田
Kazuo Uematsu
一雄 上松
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • 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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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンに供給される圧縮空気に熱回収
する再生器を備え、同再生器での高温側作動媒体に蒸気
を使用した再生式ガスタービンを用いたコンバインドサ
イクルプラントにおいて、配管コスト及び製作コストの
低減、ガスタービン効率及びコンバインド効率の向上を
図るようにしたものを提供することを課題とする。 【解決手段】 再生式ガスタービンを用いたコンバイン
ドサイクルプラントにおいて、再生器の加熱源として排
熱回収ボイラの蒸気を用いることにより、加熱媒体の供
給経路を通常の蒸気配管の使用で構成可能として配管コ
ストの低減を達成し、また、ガスタービン排気は排ガス
ボイラに直接的に導入してガスタービン効率及びコンバ
インド効率の向上を達成し、かつ、再生器における伝熱
面積を低減して製作コストの削減を達成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンに供
給される圧縮空気に熱回収する再生器を備え、同再生器
での高温側作動媒体に蒸気を使用した再生式ガスタービ
ンを用いたコンバインドサイクルプラントに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の再生式ガスタービンコンバインド
サイクルプラントについて図3に基づいて説明する。
【0003】再生式ガスタービンを用いて形成されるコ
ンバインドサイクルにおいて、トッピングサイクルを構
成する再生式ガスタービン01は、圧縮機1、同圧縮機
1と軸結合された発電機2、圧縮機1から出た圧縮空気
に熱回収させる再生器3、再生器3から供給される加熱
空気を用いて別途供給される燃料を燃焼させる燃焼器
4、燃焼器4の燃焼排ガスで作動されるタービン5、タ
ービン5の出口から再生器3の加熱側ヘ排ガスを供給す
る排ガスダクト6、そして再生器3から排熱回収ボイラ
02へ排ガスを供給する排ガスダクト7から構成されて
いる。
【0004】排熱回収ボイラ02ではガスタービン5の
排ガスを供給され、高圧蒸気発生器29、中圧蒸気発生
器28、低圧蒸気発生器27によって順次熱回収し、そ
れぞれ高圧、中圧、低圧飽和蒸気を発生する。
【0005】高圧飽和蒸気は高圧蒸気配管34により高
圧過熱器33に導かれ、所定の温度まで加温された後、
高圧蒸気配管32により前記コンバインドサイクルのボ
トミングサイクルを構成する蒸気タービンのうちの高圧
タービン22へ導かれ、同高圧タービンで膨張して出力
を発生する。
【0006】一方、中圧飽和蒸気は中圧蒸気配管31に
より案内され、途中で高圧タービン22の出口の蒸気と
混合してリヒータ26により所定の温度まで加温された
後、中圧タービン23に供給されて膨張し出力を発生す
る。
【0007】また、低圧飽和蒸気は低圧蒸気配管30に
より導かれ、途中で中圧タービン23の出口蒸気と混合
して低圧タービン24に供給され、同低圧タービン24
で膨張して出力を発生したのち凝縮器25にて凝縮水と
なり排熱回収ボイラ02へ供給される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前記の様に構成された
コンバインドサイクルプラントにおいて、そのトッピン
グサイクルに当たる再生式ガスタービンでは、従来のシ
ンプルなガスタービンに比べて再生器3を備えたことに
より、排ガスの熱を燃焼器4の入り口に回収して燃焼器
4の入り口温度を高めることができるので、燃料流量を
少なくすることでガス効率、コンバインド効率を向上さ
せるという利点がある。
【0009】しかし、この利点を得るためには、サイズ
の大きな排ガスダクト6をタービン5の出口から再生器
3まで配管し、さらに後流側の排ガスダクト7を再生器
3から排熱回収ボイラ02まで配管する必要があり、排
ガスダクト6、7のコストが高くなるという不具合があ
った。
【0010】また、タービン5の排ガスは、まず再生器
3に供給されてここを通過するために、排ガスの排気圧
損が大きくなり、タービン圧力比を低下させて本来の再
生式ガスタービンのガスタービン効率とコンバインド効
率の向上を抑制することとなる。
【0011】そしてまた、再生器3での熱交換は、高温
側の排ガスと低温側の圧縮空気との熱交換であり、再生
器3の高温側伝熱面の熱伝達率は、蒸気の場合に比べ低
いため再生器3の伝熱面積は高温側が排ガス、低温側が
蒸気となる排熱回収ボイラの熱交換器とくらべて伝熱面
積が大きくなり、コスト高となっていた。
【0012】これらの不具合事項の存在は、再生式ガス
タービンを用いたコンバインドサイクルプラントの実現
化の障害となっているが、本発明は前記した従来のもの
における不具合を解消し、配管コスト及び製作コストの
低減、ガスタービン効率及びコンバインド効率の向上を
図るようにした再生式ガスタービンを用いたコンバイン
ドサイクルプラントを提供することを課題とするもので
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決すべくなされたものであり、ガスタービンと、同ガ
スタービンの排気を加熱源とする排熱回収ボイラと、同
排熱回収ボイラで発生した蒸気で作動される蒸気タービ
ンを有し、かつ前記ガスタービンは圧縮空気に熱回収す
る再生器を備えた再生式ガスタービンとしたコンバイン
ドサイクルプラントにおいて、前記再生器の加熱側に前
記排熱回収ボイラで発生する蒸気の一部を供給する様に
構成した再生式ガスタービンを用いたコンバインドサイ
クルプラントを提供するものである。
【0014】すなわち、本発明によれば、ガスタービン
に供給する圧縮空気に熱回収する再生器において、その
加熱源として排熱回収ボイラの蒸気を用いることによ
り、加熱媒体の供給経路として大きな排ガスダクトでは
なしに通常の蒸気配管の使用で足りるので、配管コスト
の低減を図ることができ、また、ガスタービン排気を直
接的に排ガスボイラに導入してガスタービン効率及びコ
ンバインド効率の向上を図り、かつ、再生器における伝
熱面積を低減して製作コストの削減を図るようにしたも
のである。
【0015】また本発明は、前記再生器の加熱側に供給
する蒸気は前記排熱回収ボイラの高圧蒸気発生器で生成
した高圧蒸気とした再生式ガスタービンを用いたコンバ
インドサイクルプラントを提供するものである。
【0016】すなわち、本発明によれば、再生器の加熱
源として供給する蒸気として、排熱回収ボイラの高圧蒸
気発生器で生成した高圧蒸気を使用することにより、前
記配管コストの低減、ガスタービン効率及びコンバイン
ド効率の向上、そして製作コストの削減を図ることに加
え、高圧蒸気の保有するゆとり有る圧力幅、温度幅によ
り、再生器における圧力、温度の調整幅に余裕を持た
せ、対応の自由度を大きくし得るものである。
【0017】更にまた本発明は、前記再生器の加熱側に
供給する蒸気は前記排熱回収ボイラの中圧蒸気発生器で
生成した中圧蒸気とした再生式ガスタービンを用いたコ
ンバインドサイクルプラントを提供するものである。
【0018】すなわち、本発明によれば、再生器の加熱
源として供給する蒸気として、排熱回収ボイラの中圧蒸
気発生器で生成した中圧蒸気を使用することにより、プ
ラントの規模によっては、排熱回収ボイラの構成部分と
して、高圧蒸気発生器系統を削除し、プラントの設計、
製作コストの大幅削減を図ることもできる様にしたもの
である。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第1形態につい
て、図1に基づいて説明する。なお、前記した従来のも
のと同一部分については、図中同一の符号を付して示
し、冗長となる重複する説明は極力省略し、本実施形態
に固有の点に注力して説明する。
【0020】すなわち、本実施の形態においては、前記
した従来の再生式ガスタービンコンバインドサイクル
が、排ガスの熱を直接排ガスダクト6を用いて再生器3
へ供給して再生していたのに対し、排熱回収ボイラ02
の高圧過熱蒸気の熱を高圧過熱蒸気配管32により、再
生器3へ供給して再生する様にしたものである。
【0021】少し具体的に述べると、本実施の形態にお
いて、再生式ガスタービンコンバインドサイクルを構成
する再生式ガスタービン01は、圧縮機1、発電機2、
再生器3、燃焼器4、タービン5、排ガスダクト6から
構成される。
【0022】また、前記タービン5の排ガスを加熱源と
する排熱回収ボイラ02では、ガスタービン5の排ガス
で加熱して、高圧蒸気発生器29、中圧蒸気発生器2
8、低圧蒸気発生器27によってそれぞれ飽和蒸気を発
生する。
【0023】中圧飽和蒸気は中圧蒸気配管31により高
圧タービン22の出口蒸気と混合してリヒータ26によ
り所定の温度まで加温された後、中圧タービン23で膨
張して出力を発生する。
【0024】低圧蒸気配管30により導かれた低圧飽和
蒸気は、中圧タービン23の出口蒸気と混合して低圧タ
ービン24で膨張し、出力を発生したのち凝縮器25に
て凝縮水となり排熱回収ボイラ02へ供給される。
【0025】他方、高圧飽和蒸気は、高圧蒸気配管34
により高圧過熱器33に導かれ、所定の温度まで加温さ
れ高圧過熱蒸気となり、更に続いて同高圧過熱器33か
ら高圧蒸気配管32により再生器3へ導かれて圧縮器1
からの高圧空気に熱回収され、その後、高圧蒸気配管3
5により高圧タービン22へ導かれて高圧タービンで膨
張し、出力を発生する。
【0026】前記した様に従来の再生式ガスタービンコ
ンバイドサイクルでは、排ガスの熱を大きな排ガスダク
ト6により再生器3へ再生し、さらに大きな排ガスダク
ト7により排熱回収ボイラまで配管していたが、本実施
の形態によれば、高圧過熱蒸気の熱を、高圧蒸気配管3
2により供給して再生器3で再生し、さらに高圧蒸気配
管35により高圧蒸気タービンへ配管する構成へと変更
することにより、以下の様な効果を奏するものである。
【0027】再生器2の加熱源として加熱媒体を供給
するに際し、熱伝達面等の都合で排ガスダクトの様に大
きな配管を採用する必要性はなく、通常の蒸気配管とし
て高圧蒸気配管32、35で足りるので、プラントの設
計、製作に際して配管コストを低減する効果がある。
【0028】ガスタービン5の排ガスは再生器3を通
ることなく、直接的に排熱回収ボイラ02へ供給される
ので、再生器3を通らないことによりガスタービン効率
およびコンバインド効率に影響する排気圧損を低減する
ことができ、かつ、タービン圧力比を増加させることが
できるため、タービン出力を増加させるて、ガスタービ
ン効率およびコンバインド効率を向上させる効果があ
る。
【0029】再生器3においては、熱交換の作動媒体
として高温側に排ガス、低温側に空気を用いていた従来
のものに対し、高温側に蒸気、低温側に空気としたこと
により、高温側熱伝達率を向上させることができ、再生
器3の伝熱面積を低減し、コストを削減する効果があ
る。
【0030】次に本発明の実施の第2形態について、図
2に基づいて説明する。なお、前記した実施の第1形態
のものと同一部分については、図中同一符号を付して示
し、重複する説明は極力省略する。
【0031】すなわち、本実施の形態による再生式ガス
タービンコンバインドサイクルに用いる再生式ガスター
ビン01は、圧縮機1、発電機2、再生器3、燃焼器
4、タービン5、排ガスダクト6から構成され、基本的
構成は前記実施の第1形態と同じである。
【0032】しかし排熱回収ボイラ02では、高圧蒸気
発生器29、および高圧タービン22を廃止し、ボトミ
ングサイクルの構成部材の簡素化をはかり、コスト削減
を行うことができる様にしたものである。
【0033】よって、高圧発生蒸気がなくなるため、中
圧飽和蒸気は中圧蒸気配管38により中圧リヒータ39
により過熱され、この中圧過熱蒸気を中圧蒸気配管37
により再生器3へと導かれ、再生器3で減温したのち直
接中圧タービン23へ導かれるのでリヒータ26も削除
できる。
【0034】この様に本実施の形態によれば、高圧蒸気
発生器29および高圧タービン22を削除することで、
ボトミングサイクルの構成部材の一層の簡素化を行い、
コスト削減を行うことができる効果がある。
【0035】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ガ
スタービンと、同ガスタービンの排気を加熱源とする排
熱回収ボイラと、同排熱回収ボイラで発生した蒸気で作
動される蒸気タービンを有し、かつ前記ガスタービンは
圧縮空気に熱回収する再生器を備えた再生式ガスタービ
ンとしたコンバインドサイクルプラントにおいて、前記
再生器の加熱側に前記排熱回収ボイラで発生する蒸気の
一部を供給する様にして再生式ガスタービンを用いたコ
ンバインドサイクルプラントを構成しているので、再生
器の加熱源として排熱回収ボイラで生成した蒸気を用い
ることにより、同加熱源としてガスタービン排気を直接
的に用いるものの様に、加熱媒体の供給経路は大きな排
ガスダクトではなく通常の蒸気配管の使用で足りること
になるので、配管のコスト低減を達成し、また、ガスタ
ービン排気は排ガスボイラに直接的に導入してガスター
ビン効率及びコンバインド効率の向上を達成し、かつ、
再生器における伝熱面積を低減して製作コストの削減を
達成することができたものである。
【0037】また、請求項2に記載の発明は、前記再生
器の加熱側に前記排熱回収ボイラの高圧蒸気発生器で生
成した高圧蒸気を供給する様にして再生式ガスタービン
を用いたコンバインドサイクルプラントを構成している
ので、再生器の加熱源として供給する蒸気として、排熱
回収ボイラの高圧蒸気発生器で生成した高圧蒸気を選定
して使用することにより、加熱媒体とて蒸気を用いたこ
とによる前記配管コストの低減、ガスタービン効率及び
コンバインド効率の向上、そして製作コストの削減に加
え、高圧蒸気の保有するゆとり有る圧力幅、温度幅のた
めに、再生器における圧力、温度の調整に余裕を持たせ
ることができたものである。
【0038】さらにまた請求項3に記載の発明は、前記
再生器の加熱側に前記排熱回収ボイラの中圧蒸気発生器
で生成した中圧蒸気を供給する様にして再生式ガスター
ビンを用いたコンバインドサイクルプラントを構成した
ので、再生器の加熱源として供給する蒸気として、排熱
回収ボイラの中圧蒸気発生器で生成した中圧蒸気を選択
して使用することにより、プラントの規模によっては、
排熱回収ボイラの構成部分として、高圧蒸気発生器系統
を削除し、プラントの設計、製作コストの大幅削減を図
ることができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係る再生式ガスター
ビンを用いたコンバインドサイクルプラントの概略図で
ある。
【図2】本発明の実施の第2形態に係る再生式ガスター
ビンを用いたコンバインドサイクルプラントの概略図で
ある。
【図3】従来の再生式ガスタービンを用いたコンバイン
ドサイクルプラントの概略図である。
【符号の説明】
01 再生式ガスタービン 02 排熱回収ボイラ 1 圧縮機 2 発電機 3 再生器 4 燃焼器 5 タービン 6 排ガスダクト 7 排ガスダクト 22 高圧タービン 23 中圧タービン 24 低圧タービン 25 凝縮器 26 リヒータ 27 低圧蒸気発生器 28 中圧蒸気発生器 29 高圧蒸気発生器 30 低圧蒸気配管 31 中圧蒸気配管 32 高圧蒸気配管 33 高圧過熱器 34 高圧蒸気配管 37 中圧蒸気配管 38 中圧蒸気配管 39 中圧リヒータ
フロントページの続き (72)発明者 秋田 栄司 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 上松 一雄 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Fターム(参考) 3G081 BA03 BA05 BA11 BB00 BC03 BC07 BD00

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービンと、同ガスタービンの排気
    を加熱源とする排熱回収ボイラと、同排熱回収ボイラで
    発生した蒸気で作動される蒸気タービンを有し、かつ前
    記ガスタービンは圧縮空気に熱回収する再生器を備えた
    再生式ガスタービンとしたコンバインドサイクルプラン
    トにおいて、前記再生器の加熱側に前記排熱回収ボイラ
    で発生する蒸気の一部を供給する様に構成したことを特
    徴とする再生式ガスタービンを用いたコンバインドサイ
    クルプラント。
  2. 【請求項2】 前記再生器の加熱側に供給する蒸気は前
    記排熱回収ボイラの高圧蒸気発生器で生成した高圧蒸気
    としたことを特徴とする請求項1に記載の再生式ガスタ
    ービンを用いたコンバインドサイクルプラント。
  3. 【請求項3】 前記再生器の加熱側に供給する蒸気は前
    記排熱回収ボイラの中圧蒸気発生器で生成した中圧蒸気
    としたことを特徴とする請求項1に記載の再生式ガスタ
    ービンを用いたコンバインドサイクルプラント。
JP10195749A 1998-04-28 1998-07-10 再生式ガスタービンを用いたコンバインドサイクルプラント Withdrawn JP2000027662A (ja)

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CA002269731A CA2269731C (en) 1998-04-28 1999-04-22 Combined cycle plant
EP99108001A EP0953732B1 (en) 1998-04-28 1999-04-22 Combined cycle plant
US09/300,841 US6244039B1 (en) 1998-04-28 1999-04-28 Combined cycle plant having a heat exchanger for compressed air

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6829898B2 (en) 2002-01-24 2004-12-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine combined plant and method of operating the same
US8281565B2 (en) 2009-10-16 2012-10-09 General Electric Company Reheat gas turbine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6829898B2 (en) 2002-01-24 2004-12-14 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine combined plant and method of operating the same
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