JP2000337109A - 二酸化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム - Google Patents
二酸化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システムInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＯ2 回収型発電プラントの圧縮機サージ防
止システムに関し、圧縮機のサージを防止し、プラント
を安全に運転する。 【解決手段】 燃焼器２２にはＣＨ4 とＯ2 が供給さ
れ、タービン２３で膨張して仕事をし、排ガスボイラ２
４を通り、復水器２５で復水したＨ2 Ｏを加熱し、加熱
蒸気を燃焼器２３へ供給する。排ガスボイラ２４からの
ガスは、一部は復水器２５へ、残りがＨ2 Ｏ高濃度ライ
ン４１、流量調節弁３１を介し、更に復水器２５のＨ2
ＯはＣＯ2 高濃度ライン４２、流量調節弁３２を介し、
合流して圧縮機２１入口側に戻る。制御装置３０は濃度
センサＳ１，Ｓ２、流量センサＳ３，Ｓ４、圧力センサ
Ｓ５の信号を取込み、圧縮機２１がサージを起こさない
ようなＨ2 ＯとＣＯ2 の濃度比とするように流量調節弁
３１，３２を制御し、サージングを防止する。
止システムに関し、圧縮機のサージを防止し、プラント
を安全に運転する。 【解決手段】 燃焼器２２にはＣＨ4 とＯ2 が供給さ
れ、タービン２３で膨張して仕事をし、排ガスボイラ２
４を通り、復水器２５で復水したＨ2 Ｏを加熱し、加熱
蒸気を燃焼器２３へ供給する。排ガスボイラ２４からの
ガスは、一部は復水器２５へ、残りがＨ2 Ｏ高濃度ライ
ン４１、流量調節弁３１を介し、更に復水器２５のＨ2
ＯはＣＯ2 高濃度ライン４２、流量調節弁３２を介し、
合流して圧縮機２１入口側に戻る。制御装置３０は濃度
センサＳ１，Ｓ２、流量センサＳ３，Ｓ４、圧力センサ
Ｓ５の信号を取込み、圧縮機２１がサージを起こさない
ようなＨ2 ＯとＣＯ2 の濃度比とするように流量調節弁
３１，３２を制御し、サージングを防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二酸化炭素回収型発
電プラントの圧縮機サージ防止システムに関し、化石燃
料を作動流体とする発電プラントにおいて、圧縮機がサ
ージを起こさずに安全運転を可能とするように制御を行
うシステムである。
電プラントの圧縮機サージ防止システムに関し、化石燃
料を作動流体とする発電プラントにおいて、圧縮機がサ
ージを起こさずに安全運転を可能とするように制御を行
うシステムである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、純酸素を酸化剤としてメタンを
燃料とする複合発電設備の従来技術としてグラーツ工科
大学の提案する複合発電設備である。図において、１は
圧縮機であり、作動流体である水蒸気と二酸化炭素の混
合気体を系全体の最適化検討により決まる圧力まで圧縮
する。２は燃焼器であり、燃料であるメタンと当量燃焼
するのに必要な酸素が供給され、高温高圧の燃焼ガスを
生じる。このとき、燃焼ガスの成分は二酸化炭素と水蒸
気である。３はタービンであり、高温高圧の燃焼ガスを
膨張させ仕事を得る。４，５は熱交換器であり、４，５
の中間点より抽気されたガスにより作動するボトミング
系で生じた圧縮水を高温タービン３の排気で熱交換する
ことにより加温し、高温高圧の蒸気を発生させることが
できる。６は高圧タービンであり４，５の熱交換器で発
生した高温高圧の蒸気を２の燃焼器入り口圧力程度まで
膨張させて仕事を得るとともに膨張後の蒸気を燃焼器入
り口に混入させる。４，５の熱交換器を通過した高温ガ
スは減温されて１の圧縮機入り口に戻る。
燃料とする複合発電設備の従来技術としてグラーツ工科
大学の提案する複合発電設備である。図において、１は
圧縮機であり、作動流体である水蒸気と二酸化炭素の混
合気体を系全体の最適化検討により決まる圧力まで圧縮
する。２は燃焼器であり、燃料であるメタンと当量燃焼
するのに必要な酸素が供給され、高温高圧の燃焼ガスを
生じる。このとき、燃焼ガスの成分は二酸化炭素と水蒸
気である。３はタービンであり、高温高圧の燃焼ガスを
膨張させ仕事を得る。４，５は熱交換器であり、４，５
の中間点より抽気されたガスにより作動するボトミング
系で生じた圧縮水を高温タービン３の排気で熱交換する
ことにより加温し、高温高圧の蒸気を発生させることが
できる。６は高圧タービンであり４，５の熱交換器で発
生した高温高圧の蒸気を２の燃焼器入り口圧力程度まで
膨張させて仕事を得るとともに膨張後の蒸気を燃焼器入
り口に混入させる。４，５の熱交換器を通過した高温ガ
スは減温されて１の圧縮機入り口に戻る。
【０００３】７は低圧タービンであり、４，５の熱交換
器の中間点より抽気した燃焼ガスを真空近くまで膨張さ
せて仕事を得る。８は二酸化炭素圧縮機（真空ポンプ）
であり、２の燃焼器で生じた二酸化炭素を全量含む混合
気体を大気圧まで圧縮することにより燃焼生成物である
二酸化炭素を系外に放出する。９は復水器であり、８の
二酸化炭素圧縮機（真空ポンプ）により減圧された低圧
タービン出口気体を海水等と熱交換させて減温すること
により水蒸気を液化する。液化された水は１０の加圧ポ
ンプにより加圧されて熱交換器４，５に給水され高温高
圧の蒸気となる。燃焼生成物の水蒸気は、復水器９で液
化した水、及び真空ポンプで大気圧まで圧縮する過程で
発生するドレンにより系外に排出される。
器の中間点より抽気した燃焼ガスを真空近くまで膨張さ
せて仕事を得る。８は二酸化炭素圧縮機（真空ポンプ）
であり、２の燃焼器で生じた二酸化炭素を全量含む混合
気体を大気圧まで圧縮することにより燃焼生成物である
二酸化炭素を系外に放出する。９は復水器であり、８の
二酸化炭素圧縮機（真空ポンプ）により減圧された低圧
タービン出口気体を海水等と熱交換させて減温すること
により水蒸気を液化する。液化された水は１０の加圧ポ
ンプにより加圧されて熱交換器４，５に給水され高温高
圧の蒸気となる。燃焼生成物の水蒸気は、復水器９で液
化した水、及び真空ポンプで大気圧まで圧縮する過程で
発生するドレンにより系外に排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の合
発電設備は、メタン燃料を対象としているがメタノール
（ＣＨ3 ＯＨ）や他の化石燃料を用いることもでき、シ
ステムが複雑となるが有力な複合発電設備と考えられて
いる。しかし、この発電システムにおいては、圧縮機１
のサージ対策がなされておらず、燃焼により発生する作
動ガスのＣＯ2 とＨ2 Ｏとの比率が変化するに伴い、圧
縮機の作動点がサージラインを越えた圧力比となり、こ
の作動点で運転されると、サージングが起こり、プラン
トの運転が危険な状態となってしまう。従って何らかの
サージ防止の手段の実現が強く望まれていた。
発電設備は、メタン燃料を対象としているがメタノール
（ＣＨ3 ＯＨ）や他の化石燃料を用いることもでき、シ
ステムが複雑となるが有力な複合発電設備と考えられて
いる。しかし、この発電システムにおいては、圧縮機１
のサージ対策がなされておらず、燃焼により発生する作
動ガスのＣＯ2 とＨ2 Ｏとの比率が変化するに伴い、圧
縮機の作動点がサージラインを越えた圧力比となり、こ
の作動点で運転されると、サージングが起こり、プラン
トの運転が危険な状態となってしまう。従って何らかの
サージ防止の手段の実現が強く望まれていた。
【０００５】そこで本発明は、メタンやメタノール等の
化石燃料を用い、二酸化炭素と水蒸気を発生し、電力を
得る発電プラントにおいて、圧縮機のサージングを防止
するようなシステムを付加することにより発電プラント
の安全な運転を可能とする二酸化炭素回収型発電プラン
トの圧縮機サージング防止システムを提供することを課
題としてなされたものである。
化石燃料を用い、二酸化炭素と水蒸気を発生し、電力を
得る発電プラントにおいて、圧縮機のサージングを防止
するようなシステムを付加することにより発電プラント
の安全な運転を可能とする二酸化炭素回収型発電プラン
トの圧縮機サージング防止システムを提供することを課
題としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の（１）〜（４）の手段を提供する。
決するために、次の（１）〜（４）の手段を提供する。
【０００７】（１）水蒸気と二酸化炭素の混合気体を作
動流体として圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流
体に酸素を加え燃料と共に燃焼させる燃焼器と、同燃焼
器からの燃焼ガスを膨張させ仕事をするタービンと、同
タービンの排気を導き排熱を回収する熱交換器と、同熱
交換器からの前記排気の一部を前記圧縮機へ作動流体と
して戻す第１の戻りラインと、同熱交換器からの前記排
気の残りを導き復水させる復水器と、同復水器からの復
水の一部を前記熱交換器で加熱して前記燃焼器へ供給す
るラインと、前記復水器からの復水の残りのうち一方を
導き二酸化炭素を排出する手段を設け、復水の他方を前
記圧縮機へ作動流体として戻す第２の戻りラインとを備
えてなる発電プラントにおいて、前記第１，第２戻りラ
インには、それぞれ流量調節弁、濃度センサ及び温度セ
ンサを設けると共に、前記圧縮機出口側に圧力センサを
設け、前記第１，第２戻りラインの濃度センサ、温度セ
ンサ及び前記圧力センサの検出信号を取込み、これら各
信号に基づいて前記圧縮機がサージを起こさないような
流量となるように前記各流量調節弁の開度を制御する制
御装置とを備えたことを特徴とする二酸化炭素回収型発
電プラントの圧縮機サージ防止システム。
動流体として圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流
体に酸素を加え燃料と共に燃焼させる燃焼器と、同燃焼
器からの燃焼ガスを膨張させ仕事をするタービンと、同
タービンの排気を導き排熱を回収する熱交換器と、同熱
交換器からの前記排気の一部を前記圧縮機へ作動流体と
して戻す第１の戻りラインと、同熱交換器からの前記排
気の残りを導き復水させる復水器と、同復水器からの復
水の一部を前記熱交換器で加熱して前記燃焼器へ供給す
るラインと、前記復水器からの復水の残りのうち一方を
導き二酸化炭素を排出する手段を設け、復水の他方を前
記圧縮機へ作動流体として戻す第２の戻りラインとを備
えてなる発電プラントにおいて、前記第１，第２戻りラ
インには、それぞれ流量調節弁、濃度センサ及び温度セ
ンサを設けると共に、前記圧縮機出口側に圧力センサを
設け、前記第１，第２戻りラインの濃度センサ、温度セ
ンサ及び前記圧力センサの検出信号を取込み、これら各
信号に基づいて前記圧縮機がサージを起こさないような
流量となるように前記各流量調節弁の開度を制御する制
御装置とを備えたことを特徴とする二酸化炭素回収型発
電プラントの圧縮機サージ防止システム。
【０００８】（２）上記（１）の発明において、前記圧
縮機出口側と前記タービン出口側との間にバイパスライ
ン及び同バイパスラインの流量調節弁を設け、前記制御
装置は前記流量調節弁の開閉及び開度を制御することを
特徴とする構成。
縮機出口側と前記タービン出口側との間にバイパスライ
ン及び同バイパスラインの流量調節弁を設け、前記制御
装置は前記流量調節弁の開閉及び開度を制御することを
特徴とする構成。
【０００９】（３）上記（１）の発明において、前記熱
交換器で加熱した排気を前記燃焼器へ供給するラインに
は高圧タービンを設け同高圧タービンからの排気を前記
燃焼器へ供給すると共に、前記熱交換器と前記復水器と
の間に低圧タービンを設け同低圧タービンからの排気を
前記復水器へ導く構成としたことを特徴とする構成。
交換器で加熱した排気を前記燃焼器へ供給するラインに
は高圧タービンを設け同高圧タービンからの排気を前記
燃焼器へ供給すると共に、前記熱交換器と前記復水器と
の間に低圧タービンを設け同低圧タービンからの排気を
前記復水器へ導く構成としたことを特徴とする構成。
【００１０】（４）上記（３）の発明において、前記圧
縮機出口側と前記タービン出口側との間にはバイパスラ
イン及び同バイパスラインの流量調節弁を設け、前記制
御装置は前記流量調節弁の開閉及び開度を制御すること
を特徴とする構成。
縮機出口側と前記タービン出口側との間にはバイパスラ
イン及び同バイパスラインの流量調節弁を設け、前記制
御装置は前記流量調節弁の開閉及び開度を制御すること
を特徴とする構成。
【００１１】本発明の（１）においては、第１の戻りラ
インは復水器を通る前のＨ2 Ｏ高濃度ラインであり、第
２の戻りラインはＨ2 Ｏが除去されたＣＯ2 高濃度ライ
ンであり、両ラインは合流して圧縮機へ作動流体として
戻る。両ラインには、それぞれ流量調節弁、濃度センサ
及び流量センサが設けられ、圧縮機出口側には圧力セン
サが設けられており、これら各センサの検出信号は制御
装置に入力される。制御装置には、作動流体のＨ2 Ｏと
ＣＯ2 との各濃度比に対する圧縮機の圧力比のサージラ
インが予め記憶されており、制御装置は両ラインの各セ
ンサからＨ2 ＯとＣＯ2 の濃度比を求め、現在の圧縮機
の回転数での作動点が該当する濃度比でのサージライン
を越えているか、あるいはサージマージンが小さくなっ
て危険な状態となっているか否か判断する。サージが起
こる状態となると、制御装置は各ラインの流量調節弁の
開度を調整し、サージラインが上昇するような濃度比と
なるような各流量調節弁の開度に設定するように制御す
る。これにより圧縮機のサージングに対するマージンを
大きくとり、常に安定した作動を確保し、圧縮機の信頼
性を高めることができる。
インは復水器を通る前のＨ2 Ｏ高濃度ラインであり、第
２の戻りラインはＨ2 Ｏが除去されたＣＯ2 高濃度ライ
ンであり、両ラインは合流して圧縮機へ作動流体として
戻る。両ラインには、それぞれ流量調節弁、濃度センサ
及び流量センサが設けられ、圧縮機出口側には圧力セン
サが設けられており、これら各センサの検出信号は制御
装置に入力される。制御装置には、作動流体のＨ2 Ｏと
ＣＯ2 との各濃度比に対する圧縮機の圧力比のサージラ
インが予め記憶されており、制御装置は両ラインの各セ
ンサからＨ2 ＯとＣＯ2 の濃度比を求め、現在の圧縮機
の回転数での作動点が該当する濃度比でのサージライン
を越えているか、あるいはサージマージンが小さくなっ
て危険な状態となっているか否か判断する。サージが起
こる状態となると、制御装置は各ラインの流量調節弁の
開度を調整し、サージラインが上昇するような濃度比と
なるような各流量調節弁の開度に設定するように制御す
る。これにより圧縮機のサージングに対するマージンを
大きくとり、常に安定した作動を確保し、圧縮機の信頼
性を高めることができる。
【００１２】本発明の（２）においては、（１）の発明
にバイパスライン及び流量調節弁が設けられているの
で、通常の制御では応答が遅く、又濃度比が安定するま
でに時間が掛かるような緊急時においては、流量調節弁
を開き、バイパスラインから圧縮機より吐出される作動
流体をバイパスさせて燃焼器への作動流体の流入量を減
らし、圧縮機の圧力比を下げ、サージングのマージンを
大きくして直ちに安定した圧縮機の運転を可能とする。
にバイパスライン及び流量調節弁が設けられているの
で、通常の制御では応答が遅く、又濃度比が安定するま
でに時間が掛かるような緊急時においては、流量調節弁
を開き、バイパスラインから圧縮機より吐出される作動
流体をバイパスさせて燃焼器への作動流体の流入量を減
らし、圧縮機の圧力比を下げ、サージングのマージンを
大きくして直ちに安定した圧縮機の運転を可能とする。
【００１３】本発明の（３）は、従来型の高圧タービン
を付加し、更にボトミング系にも低圧タービンを付加し
た複合発電プラントの圧縮機のサージを上記（１）と同
様に濃度センサ、流量センサ、圧縮機出口側の圧力セン
サからの信号を制御装置に取込み、Ｈ2 Ｏ高濃度の第１
の戻りラインの流量調節弁、ＣＯ2 高濃度ラインの第２
の戻りラインの流量調節弁の開度を制御し、圧縮機のサ
ージを防止することができる。
を付加し、更にボトミング系にも低圧タービンを付加し
た複合発電プラントの圧縮機のサージを上記（１）と同
様に濃度センサ、流量センサ、圧縮機出口側の圧力セン
サからの信号を制御装置に取込み、Ｈ2 Ｏ高濃度の第１
の戻りラインの流量調節弁、ＣＯ2 高濃度ラインの第２
の戻りラインの流量調節弁の開度を制御し、圧縮機のサ
ージを防止することができる。
【００１４】本発明の（４）では、上記（３）の発明に
おいて上記（２）の発明と同様にバイパスライン及び流
量調節弁を設けたので、上記（２）の発明と同様、緊急
時においてバイパスラインを作動させて燃焼器への作動
流体の流入量を減らし、圧縮機の圧力比を下げ、サージ
ングのマージンを大きくして直ちに安定した圧縮機の運
転を可能とする。
おいて上記（２）の発明と同様にバイパスライン及び流
量調節弁を設けたので、上記（２）の発明と同様、緊急
時においてバイパスラインを作動させて燃焼器への作動
流体の流入量を減らし、圧縮機の圧力比を下げ、サージ
ングのマージンを大きくして直ちに安定した圧縮機の運
転を可能とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の第１〜第３形態に係る二酸化炭素回収型発電プラン
トに適用される制御システムの全体ブロック図である。
図において、後述する発電プラントのＨ2 Ｏ高濃度ライ
ン４１には流量調節弁３１が、又ＣＯ2 高濃度ライン４
２には流量調節弁３２がそれぞれ設けられている。Ｈ2
Ｏ高濃度ライン４１には濃度センサＳ１，流量センサＳ
３が、又、ＣＯ2 高濃度ライン４２にも濃度センサＳ
２，流量センサＳ４がそれぞれ設けられ、各ラインの濃
度と流量が検出される。又、圧縮機出口側には圧縮機出
口側の圧力センサが設けられ、圧縮機出口の圧力が検出
される。又、後述するように圧縮機出口側とタービン出
口側との間にバイパスライン４３が設けられ、流量調節
弁４４で流量を調節することができる。
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の第１〜第３形態に係る二酸化炭素回収型発電プラン
トに適用される制御システムの全体ブロック図である。
図において、後述する発電プラントのＨ2 Ｏ高濃度ライ
ン４１には流量調節弁３１が、又ＣＯ2 高濃度ライン４
２には流量調節弁３２がそれぞれ設けられている。Ｈ2
Ｏ高濃度ライン４１には濃度センサＳ１，流量センサＳ
３が、又、ＣＯ2 高濃度ライン４２にも濃度センサＳ
２，流量センサＳ４がそれぞれ設けられ、各ラインの濃
度と流量が検出される。又、圧縮機出口側には圧縮機出
口側の圧力センサが設けられ、圧縮機出口の圧力が検出
される。又、後述するように圧縮機出口側とタービン出
口側との間にバイパスライン４３が設けられ、流量調節
弁４４で流量を調節することができる。
【００１６】３０は制御装置であり、各センサＳ１〜Ｓ
５からの検出信号を取込み、メモリ３０ａに記憶されて
いる作動流体の濃度、流量、圧力比で定まる圧縮機のサ
ージング特性データと比較し、圧縮機の作動点がサージ
ラインを越えないようなＨ2ＯとＣＯ2 の濃度比となる
ように流量制御弁３１，３２の開度を制御する。又、緊
急時には圧縮機の圧力比を下げてサージを起こさないよ
うにバイパスライン４３の流量制御弁４４の開度も制御
する。このように構成された制御システムが次に説明す
るように実施の第１〜第３形態として二酸化炭素回収型
発電プラントに適用される。
５からの検出信号を取込み、メモリ３０ａに記憶されて
いる作動流体の濃度、流量、圧力比で定まる圧縮機のサ
ージング特性データと比較し、圧縮機の作動点がサージ
ラインを越えないようなＨ2ＯとＣＯ2 の濃度比となる
ように流量制御弁３１，３２の開度を制御する。又、緊
急時には圧縮機の圧力比を下げてサージを起こさないよ
うにバイパスライン４３の流量制御弁４４の開度も制御
する。このように構成された制御システムが次に説明す
るように実施の第１〜第３形態として二酸化炭素回収型
発電プラントに適用される。
【００１７】図２は本発明の実施の第１形態に係る二酸
化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム
の系統図である。図２に示すメタン等の化石燃料を使用
したタービンプラントは、図７で説明した従来の発電プ
ラントから高圧タービン６、低圧タービン７を削除する
ことにより簡素化をはかったシステムであり、更に、圧
縮機入口側へ戻るラインをＨ2 Ｏ高濃度ライン４１とＣ
Ｏ2 高濃度ライン４２とに分けて並設した構成としてい
る。作動媒体は、従来と同じ二酸化炭素と水蒸気で構成
される。
化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム
の系統図である。図２に示すメタン等の化石燃料を使用
したタービンプラントは、図７で説明した従来の発電プ
ラントから高圧タービン６、低圧タービン７を削除する
ことにより簡素化をはかったシステムであり、更に、圧
縮機入口側へ戻るラインをＨ2 Ｏ高濃度ライン４１とＣ
Ｏ2 高濃度ライン４２とに分けて並設した構成としてい
る。作動媒体は、従来と同じ二酸化炭素と水蒸気で構成
される。
【００１８】また、燃焼器２２では、メタン（ＣＨ4 ）
が、当量燃焼に必要な酸素（Ｏ2 ）と反応し、高温の水
蒸気（Ｈ2 Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）の混合ガスとな
る。この反応は、ＣＨ4 ＋２Ｏ2 →ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋
発熱、のようになり、従来のプラントと同じ反応であ
る。ここでは、メタンを例として説明したが他の化石燃
料（メタノール等）を用いることも可能である。また、
製鉄プラント等で発生する副生ガスを燃料とする場合や
石炭ガス化燃料を燃料とする場合でも有効性を持つ。
が、当量燃焼に必要な酸素（Ｏ2 ）と反応し、高温の水
蒸気（Ｈ2 Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）の混合ガスとな
る。この反応は、ＣＨ4 ＋２Ｏ2 →ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋
発熱、のようになり、従来のプラントと同じ反応であ
る。ここでは、メタンを例として説明したが他の化石燃
料（メタノール等）を用いることも可能である。また、
製鉄プラント等で発生する副生ガスを燃料とする場合や
石炭ガス化燃料を燃料とする場合でも有効性を持つ。
【００１９】図２において、２１は圧縮機、２２は燃焼
器で、燃料としてＣＨ4 とＯ2 が供給される。２３はタ
ービン、２４は排ガスボイラ、２５は復水器、２６はＣ
Ｏ2排出圧縮機、２７はポンプ、２８は発電機である。
４１，４２は前述のＨ2 Ｏ高濃度ライン、ＣＯ2 高濃度
ラインであり、それぞれ流量調節弁３１，３２、濃度セ
ンサＳ１，Ｓ２、流量センサＳ３，Ｓ４が設けられてい
る。又、圧縮機２１出口側には圧力センサＳ５が設けら
れている。
器で、燃料としてＣＨ4 とＯ2 が供給される。２３はタ
ービン、２４は排ガスボイラ、２５は復水器、２６はＣ
Ｏ2排出圧縮機、２７はポンプ、２８は発電機である。
４１，４２は前述のＨ2 Ｏ高濃度ライン、ＣＯ2 高濃度
ラインであり、それぞれ流量調節弁３１，３２、濃度セ
ンサＳ１，Ｓ２、流量センサＳ３，Ｓ４が設けられてい
る。又、圧縮機２１出口側には圧力センサＳ５が設けら
れている。
【００２０】３０は制御装置（図ではメモリ３０ａを省
略して図示）であり、各センサＳ１〜Ｓ５の検出信号が
入力され、制御装置３０はこれら各センサからの検出信
号と、あらかじめ記憶しているＨ2 Ｏ濃度とＣＯ2 濃度
の比率により定められる圧縮機のサージ特性とを参照
し、現在の圧縮機の回転数での作動点がサージラインを
越えないようにＨ2 ＯとＣＯ2 の作動媒体の比率を調整
する。作動媒体の比率の調整は流量調節弁３１，３２の
開度を調整して行う。
略して図示）であり、各センサＳ１〜Ｓ５の検出信号が
入力され、制御装置３０はこれら各センサからの検出信
号と、あらかじめ記憶しているＨ2 Ｏ濃度とＣＯ2 濃度
の比率により定められる圧縮機のサージ特性とを参照
し、現在の圧縮機の回転数での作動点がサージラインを
越えないようにＨ2 ＯとＣＯ2 の作動媒体の比率を調整
する。作動媒体の比率の調整は流量調節弁３１，３２の
開度を調整して行う。
【００２１】Ｈ2 Ｏ高濃度ライン４１は全開時にはＨ2
Ｏが８５％，ＣＯ2 が１５％であり、ＣＯ2 高濃度ライ
ン４２は全開時にはＣＯ2 が９８％，Ｈ2 Ｏが２％とな
るように設定されている。これら流量調節弁３１，３２
の弁開度を任意に設定することができ、これにより圧縮
機入口のＨ2 ＯとＣＯ2 を合流させ、Ｈ2 Ｏ濃度とＣＯ
2 濃度を任意に可変とすることができる。
Ｏが８５％，ＣＯ2 が１５％であり、ＣＯ2 高濃度ライ
ン４２は全開時にはＣＯ2 が９８％，Ｈ2 Ｏが２％とな
るように設定されている。これら流量調節弁３１，３２
の弁開度を任意に設定することができ、これにより圧縮
機入口のＨ2 ＯとＣＯ2 を合流させ、Ｈ2 Ｏ濃度とＣＯ
2 濃度を任意に可変とすることができる。
【００２２】なお、後述するようにＣＯ2 濃度が大きく
なると、圧縮機２１のサージラインが上がり、又、Ｈ2
Ｏ濃度が大きくなると、逆にサージラインは下がる傾向
にあり、圧縮機の作動点がサージラインを越えないよう
にＨ2 Ｏ，ＣＯ2 の濃度を調整することにより制御する
ことができる。
なると、圧縮機２１のサージラインが上がり、又、Ｈ2
Ｏ濃度が大きくなると、逆にサージラインは下がる傾向
にあり、圧縮機の作動点がサージラインを越えないよう
にＨ2 Ｏ，ＣＯ2 の濃度を調整することにより制御する
ことができる。
【００２３】上記に説明の実施の第１形態によれば、Ｈ
2 Ｏ高濃度ライン４１途中にとりつけた流量調節弁３１
とＣＯ2 高濃度ライン４２途中に取り付けた流量調節弁
３２の弁開度を所定の濃度に設定することにより、圧縮
機２１入口のＨ2 Ｏ濃度とＣＯ2 濃度を任意に可変する
ことが可能となる。これにより、圧縮機２１のサージン
グに対するマージンを大きくとり、常に安定した作動を
確保し圧縮機の信頼性を高める効果がある。
2 Ｏ高濃度ライン４１途中にとりつけた流量調節弁３１
とＣＯ2 高濃度ライン４２途中に取り付けた流量調節弁
３２の弁開度を所定の濃度に設定することにより、圧縮
機２１入口のＨ2 Ｏ濃度とＣＯ2 濃度を任意に可変する
ことが可能となる。これにより、圧縮機２１のサージン
グに対するマージンを大きくとり、常に安定した作動を
確保し圧縮機の信頼性を高める効果がある。
【００２４】仮に、弁３２を全閉とし弁３１を全開とし
た場合、圧縮機２１入口水蒸気濃度は、約８５％程度と
なる。空気作動を見込んで設計した場合の圧縮機２１を
そのまま用いる場合、圧縮機２１の入口Ｈ2 Ｏ濃度が高
いためサージラインが下がり、圧縮機２１はサージング
を起こす可能性がある。よって、立ち上げ時に空気吸い
込みで圧縮機２１を作動させ、かつ定格を含めた各部分
負荷状態で運用する場合には、圧縮機作動状態の安定確
保のための工夫が必要となる。
た場合、圧縮機２１入口水蒸気濃度は、約８５％程度と
なる。空気作動を見込んで設計した場合の圧縮機２１を
そのまま用いる場合、圧縮機２１の入口Ｈ2 Ｏ濃度が高
いためサージラインが下がり、圧縮機２１はサージング
を起こす可能性がある。よって、立ち上げ時に空気吸い
込みで圧縮機２１を作動させ、かつ定格を含めた各部分
負荷状態で運用する場合には、圧縮機作動状態の安定確
保のための工夫が必要となる。
【００２５】この対策としては、圧縮機の上流段静翼を
可変方式とすることも一つの方法である。しかし、ここ
では、圧縮機２１入口組成を、ＣＯ2 高濃度ライン３２
からの作動媒体と混合させることで、定格および部分負
荷状態でも、空気のガス定数とほぼ同一となるように運
用し、圧縮機２１の信頼性を高めることができる。
可変方式とすることも一つの方法である。しかし、ここ
では、圧縮機２１入口組成を、ＣＯ2 高濃度ライン３２
からの作動媒体と混合させることで、定格および部分負
荷状態でも、空気のガス定数とほぼ同一となるように運
用し、圧縮機２１の信頼性を高めることができる。
【００２６】図３は本発明の実施の第２形態に係る二酸
化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム
の系統図である。本実施の第２形態は、図２に示す実施
の第２形態の構成にバイパスライン４３、流量調節弁４
４を加えたものであり、その他の構成は図２と同じであ
るので説明を省略する。
化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム
の系統図である。本実施の第２形態は、図２に示す実施
の第２形態の構成にバイパスライン４３、流量調節弁４
４を加えたものであり、その他の構成は図２と同じであ
るので説明を省略する。
【００２７】上記構成の実施の第２形態においては、図
２に示す実施の第１形態と同様に各センサＳ１〜Ｓ５の
検出信号を制御装置３０へ入力し、制御装置３０はＨ2
Ｏ高濃度ライン４１の流量調節弁３１、ＣＯ2 高濃度ラ
イン４２の流量調節弁３２の開度を調整し、圧縮機２１
のサージングを防止することができる。更に、緊急時に
は制御系の応答が遅く、弁３１，３２の作動により作動
流体の比率が安定するまでに時間を要するので、このよ
うな緊急時においてはバイパスライン４３の流量調節弁
４４を開き、圧縮機２１出口側の作動流体を直ちに所定
量バイパスさせ、燃焼器２２への作動媒体流入量を減ら
し、圧力比を低下させサージマージンを確保し、圧縮機
の安定性を確保することが可能となる。
２に示す実施の第１形態と同様に各センサＳ１〜Ｓ５の
検出信号を制御装置３０へ入力し、制御装置３０はＨ2
Ｏ高濃度ライン４１の流量調節弁３１、ＣＯ2 高濃度ラ
イン４２の流量調節弁３２の開度を調整し、圧縮機２１
のサージングを防止することができる。更に、緊急時に
は制御系の応答が遅く、弁３１，３２の作動により作動
流体の比率が安定するまでに時間を要するので、このよ
うな緊急時においてはバイパスライン４３の流量調節弁
４４を開き、圧縮機２１出口側の作動流体を直ちに所定
量バイパスさせ、燃焼器２２への作動媒体流入量を減ら
し、圧力比を低下させサージマージンを確保し、圧縮機
の安定性を確保することが可能となる。
【００２８】図４は本発明の実施の第３形態に係る二酸
化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム
の系統図である。本実施の第３形態は、図７の従来例の
複合発電プラントに図１で示す制御システムを接続して
構成したものである。従って符号１１〜１２は図７に示
すものと同じであり、詳しい説明は省略し、そのまま引
用して説明する。
化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム
の系統図である。本実施の第３形態は、図７の従来例の
複合発電プラントに図１で示す制御システムを接続して
構成したものである。従って符号１１〜１２は図７に示
すものと同じであり、詳しい説明は省略し、そのまま引
用して説明する。
【００２９】図４において、復水器９とＣＯ2 圧縮機８
との流路から分岐してＣＯ2 高濃度ライン４２の一端が
接続され、その他端が圧縮機１の入口側へ接続されてい
る。ＣＯ2 高濃度ライン４２の途中には流量調節弁３２
が設けられ、ＣＯ2 の流量が調節され、又、ライン４２
には濃度センサＳ２、流量センサＳ４が設けられてい
る。
との流路から分岐してＣＯ2 高濃度ライン４２の一端が
接続され、その他端が圧縮機１の入口側へ接続されてい
る。ＣＯ2 高濃度ライン４２の途中には流量調節弁３２
が設けられ、ＣＯ2 の流量が調節され、又、ライン４２
には濃度センサＳ２、流量センサＳ４が設けられてい
る。
【００３０】又、熱交換器５から圧縮機１の入口側へ戻
るタービン３からの既設の戻り流路には、流量調節弁３
１，濃度センサＳ１，圧力センサＳ３が設けられ、Ｈ2
Ｏ高濃度ライン４１を構成している。又、圧縮機１の出
口側の圧力は圧力センサＳ５で検出される。
るタービン３からの既設の戻り流路には、流量調節弁３
１，濃度センサＳ１，圧力センサＳ３が設けられ、Ｈ2
Ｏ高濃度ライン４１を構成している。又、圧縮機１の出
口側の圧力は圧力センサＳ５で検出される。
【００３１】制御装置３０には、これら各センサＳ１〜
Ｓ５の検出信号が入力され、制御装置３０はこれら各検
出信号により、予めメモリに記憶されている圧縮機のサ
ージ特性と現在作動している圧縮機の回転数に伴う作動
点とを比較し、圧縮機の作動点がサージラインを越えな
いようにＨ2 Ｏ高濃度ライン４１の流量調節弁３１、Ｃ
Ｏ2 高濃度ライン４２の流量調節弁３２の開度を調整
し、圧縮機１へ流入する作動流体のＨ2 ＯとＣＯ2 の比
率を所定の比率にするように制御する。
Ｓ５の検出信号が入力され、制御装置３０はこれら各検
出信号により、予めメモリに記憶されている圧縮機のサ
ージ特性と現在作動している圧縮機の回転数に伴う作動
点とを比較し、圧縮機の作動点がサージラインを越えな
いようにＨ2 Ｏ高濃度ライン４１の流量調節弁３１、Ｃ
Ｏ2 高濃度ライン４２の流量調節弁３２の開度を調整
し、圧縮機１へ流入する作動流体のＨ2 ＯとＣＯ2 の比
率を所定の比率にするように制御する。
【００３２】本実施の第３形態においても、図１に示す
制御システムを従来型の図７に示す複合発電プラントに
適用し、プラントにおける圧縮機１のサージングを防止
し、プラントの安全な運転を可能とするものである。
又、本実施の第３形態においても図３と同じように圧縮
機１の出口側とタービン３の出口側へバイパスラインを
設け、流量調節弁でバイパスするようにすれば、図３に
示す実施の第２形態と同様の効果を奏することができ
る。
制御システムを従来型の図７に示す複合発電プラントに
適用し、プラントにおける圧縮機１のサージングを防止
し、プラントの安全な運転を可能とするものである。
又、本実施の第３形態においても図３と同じように圧縮
機１の出口側とタービン３の出口側へバイパスラインを
設け、流量調節弁でバイパスするようにすれば、図３に
示す実施の第２形態と同様の効果を奏することができ
る。
【００３３】図５は上記に説明した図１に示す制御シス
テムの原理を示す図である。図において、横軸は修正流
量であり、詳しくは、修正流量＝〔（圧縮機入口流量）
×（圧縮機入口温度）〕／（圧縮機入口圧力）で示され
る。縦軸は圧力比であり、圧力比＝（圧縮機出口圧力）
／（圧縮機入口圧力）で表される。
テムの原理を示す図である。図において、横軸は修正流
量であり、詳しくは、修正流量＝〔（圧縮機入口流量）
×（圧縮機入口温度）〕／（圧縮機入口圧力）で示され
る。縦軸は圧力比であり、圧力比＝（圧縮機出口圧力）
／（圧縮機入口圧力）で表される。
【００３４】（ｐ）は圧縮機の作動点であり、（Ｎｘ）
は修正回転数で、Ｎｘ＝（回転数）／√（圧縮機入口温
度）で表される。（ＳＬ）はサージラインであり、Ｈ2
ＯとＣＯ2 との濃度比によってそれぞれ実験的に定めら
れた値であり、Ｈ2 ＯとＣＯ 2 の濃度比によってそれぞ
れ異なるカーブとなる。（ＳＭ）はサージライン（Ｓ
Ｌ）より設定されるサージマージンであり、作動点
（ｐ）はサージマージン（ＳＭ）で定まる点線のカーブ
を越えるとサージングを起こす危険域に入る。
は修正回転数で、Ｎｘ＝（回転数）／√（圧縮機入口温
度）で表される。（ＳＬ）はサージラインであり、Ｈ2
ＯとＣＯ2 との濃度比によってそれぞれ実験的に定めら
れた値であり、Ｈ2 ＯとＣＯ 2 の濃度比によってそれぞ
れ異なるカーブとなる。（ＳＭ）はサージライン（Ｓ
Ｌ）より設定されるサージマージンであり、作動点
（ｐ）はサージマージン（ＳＭ）で定まる点線のカーブ
を越えるとサージングを起こす危険域に入る。
【００３５】上記のようにＨ2 ＯとＣＯ2 の各濃度比に
おけるサージライン（ＳＬ）、サージマージン（ＳＭ）
は図１に示す制御システムのメモリ３０ａに記憶されて
いる。制御装置３０は、現在の圧縮機の作動点（ｐ）を
回転数から求め、各濃度センサＳ１，Ｓ２の検出値を入
力し、現在のＨ2 ＯとＣＯ2 の濃度比に対応するサージ
ライン（ＳＬ）、サージマージン（ＳＭ）のデータと作
動点（ｐ）とを比較する。
おけるサージライン（ＳＬ）、サージマージン（ＳＭ）
は図１に示す制御システムのメモリ３０ａに記憶されて
いる。制御装置３０は、現在の圧縮機の作動点（ｐ）を
回転数から求め、各濃度センサＳ１，Ｓ２の検出値を入
力し、現在のＨ2 ＯとＣＯ2 の濃度比に対応するサージ
ライン（ＳＬ）、サージマージン（ＳＭ）のデータと作
動点（ｐ）とを比較する。
【００３６】作動点（ｐ）がサージライン（ＳＬ）を越
えているか又はサージマージン（ＳＭ）の区域に入って
いれば、制御装置３０は流量調節弁３１，３２の開度を
調整し、作動点（ｐ）がサージライン（ＳＬ）又はサー
ジマージン（ＳＭ）の下方になるような濃度比のカーブ
を選び、この濃度比となるように流量調節弁３１，３２
の開度を制御する。なお、図１の制御システムでは、圧
縮機の入口流量、圧力、温度、等の信号は図示してない
が、これらは別途制御装置３０に入力され、上記の制御
に使用される。
えているか又はサージマージン（ＳＭ）の区域に入って
いれば、制御装置３０は流量調節弁３１，３２の開度を
調整し、作動点（ｐ）がサージライン（ＳＬ）又はサー
ジマージン（ＳＭ）の下方になるような濃度比のカーブ
を選び、この濃度比となるように流量調節弁３１，３２
の開度を制御する。なお、図１の制御システムでは、圧
縮機の入口流量、圧力、温度、等の信号は図示してない
が、これらは別途制御装置３０に入力され、上記の制御
に使用される。
【００３７】図６は上記に説明したサージライン（Ｓ
Ｌ）と作動点（ｐ）との関係を示す図であり、（ａ）は
Ｈ2 Ｏの濃度が大きくなった状態であり、このような濃
度比ではサージライン（ＳＬ）が二点鎖線で示す（Ｓ
Ｌ’）のように低下する。従って、作動点（ｐ）は、極
端な場合にはサージラインを越えてしまい、サージング
が発生することになる。
Ｌ）と作動点（ｐ）との関係を示す図であり、（ａ）は
Ｈ2 Ｏの濃度が大きくなった状態であり、このような濃
度比ではサージライン（ＳＬ）が二点鎖線で示す（Ｓ
Ｌ’）のように低下する。従って、作動点（ｐ）は、極
端な場合にはサージラインを越えてしまい、サージング
が発生することになる。
【００３８】（ｂ）はＣＯ2 の濃度が大きくなった状態
であり、このような濃度比ではサージライン（ＳＬ）が
二点鎖線で示す（ＳＬ''）のように上昇する。従って、
作動点（ｐ）はサージラインに対して余裕が生ずること
になる。
であり、このような濃度比ではサージライン（ＳＬ）が
二点鎖線で示す（ＳＬ''）のように上昇する。従って、
作動点（ｐ）はサージラインに対して余裕が生ずること
になる。
【００３９】（ｃ）は図３に示す実施の第２形態のバイ
パスライン４３及び流量調節弁４４を作動させた場合の
例であり、この場合には圧縮機の作動点（ｐ）が
（ｐ’）のように下がることになり、緊急時のように、
バイパスライン４３で作動流体をバイパスさせると作動
点（ｐ）の圧力比が下り、サージングを防止することが
できる。
パスライン４３及び流量調節弁４４を作動させた場合の
例であり、この場合には圧縮機の作動点（ｐ）が
（ｐ’）のように下がることになり、緊急時のように、
バイパスライン４３で作動流体をバイパスさせると作動
点（ｐ）の圧力比が下り、サージングを防止することが
できる。
【００４０】
【発明の効果】本発明の二酸化炭素回収型発電プラント
の圧縮機サージ防止システムは、（１）水蒸気と二酸化
炭素の混合気体を作動流体として圧縮する圧縮機と、同
圧縮機からの作動流体に酸素を加え燃料と共に燃焼させ
る燃焼器と、同燃焼器からの燃焼ガスを膨張させ仕事を
するタービンと、同タービンの排気を導き排熱を回収す
る熱交換器と、同熱交換器からの前記排気の一部を前記
圧縮機へ作動流体として戻す第１の戻りラインと、同熱
交換器からの前記排気の残りを導き復水させる復水器
と、同復水器からの復水の一部を前記熱交換器で加熱し
て前記燃焼器へ供給するラインと、前記復水器からの復
水の残りのうち一方を導き二酸化炭素を排出する手段を
設け、復水の他方を前記圧縮機へ作動流体として戻す第
２の戻りラインとを備えてなる発電プラントにおいて、
前記第１，第２戻りラインには、それぞれ流量調節弁、
濃度センサ及び温度センサを設けると共に、前記圧縮機
出口側に圧力センサを設け、前記第１，第２戻りライン
の濃度センサ、温度センサ及び前記圧力センサの検出信
号を取込み、これら各信号に基づいて前記圧縮機がサー
ジを起こさないような流量となるように前記各流量調節
弁の開度を制御する制御装置とを備えたことを特徴とし
ている。このような構成により、圧縮機のサージが起き
そうになると、制御装置は各ラインの流量調節弁の開度
を調整し、サージラインが上昇するような濃度比となる
ような各流量調節弁の開度に設定するように制御する。
これにより圧縮機のサージングに対するマージンを大き
くとり、常に安定した作動を確保し、圧縮機の信頼性を
高めることができる。
の圧縮機サージ防止システムは、（１）水蒸気と二酸化
炭素の混合気体を作動流体として圧縮する圧縮機と、同
圧縮機からの作動流体に酸素を加え燃料と共に燃焼させ
る燃焼器と、同燃焼器からの燃焼ガスを膨張させ仕事を
するタービンと、同タービンの排気を導き排熱を回収す
る熱交換器と、同熱交換器からの前記排気の一部を前記
圧縮機へ作動流体として戻す第１の戻りラインと、同熱
交換器からの前記排気の残りを導き復水させる復水器
と、同復水器からの復水の一部を前記熱交換器で加熱し
て前記燃焼器へ供給するラインと、前記復水器からの復
水の残りのうち一方を導き二酸化炭素を排出する手段を
設け、復水の他方を前記圧縮機へ作動流体として戻す第
２の戻りラインとを備えてなる発電プラントにおいて、
前記第１，第２戻りラインには、それぞれ流量調節弁、
濃度センサ及び温度センサを設けると共に、前記圧縮機
出口側に圧力センサを設け、前記第１，第２戻りライン
の濃度センサ、温度センサ及び前記圧力センサの検出信
号を取込み、これら各信号に基づいて前記圧縮機がサー
ジを起こさないような流量となるように前記各流量調節
弁の開度を制御する制御装置とを備えたことを特徴とし
ている。このような構成により、圧縮機のサージが起き
そうになると、制御装置は各ラインの流量調節弁の開度
を調整し、サージラインが上昇するような濃度比となる
ような各流量調節弁の開度に設定するように制御する。
これにより圧縮機のサージングに対するマージンを大き
くとり、常に安定した作動を確保し、圧縮機の信頼性を
高めることができる。
【００４１】本発明の（２）においては、（１）の発明
にバイパスライン及び流量調節弁が設けられているの
で、通常の制御では応答が遅く、又濃度比が安定するま
でに時間が掛かるような緊急時においては、流量調節弁
を開き、バイパスラインから圧縮機より吐出される作動
流体をバイパスさせて燃焼器への作動流体の流入量を減
らし、圧縮機の圧力比を下げ、サージングのマージンを
大きくして直ちに安定した圧縮機の運転を可能とする。
にバイパスライン及び流量調節弁が設けられているの
で、通常の制御では応答が遅く、又濃度比が安定するま
でに時間が掛かるような緊急時においては、流量調節弁
を開き、バイパスラインから圧縮機より吐出される作動
流体をバイパスさせて燃焼器への作動流体の流入量を減
らし、圧縮機の圧力比を下げ、サージングのマージンを
大きくして直ちに安定した圧縮機の運転を可能とする。
【００４２】本発明の（３）は、従来型の高圧タービン
を付加し、更にボトミング系にも低圧タービンを付加し
た複合発電プラントの圧縮機のサージを上記（１）と同
様に、濃度センサ、流量センサ、圧縮機出口側の圧力セ
ンサからの信号を制御装置に取込み、Ｈ2 Ｏ高濃度の第
１の戻りラインの流量調節弁、ＣＯ2 高濃度ラインの第
２の戻りラインの流量調節弁の開度を制御し、圧縮機の
サージを防止することができる。
を付加し、更にボトミング系にも低圧タービンを付加し
た複合発電プラントの圧縮機のサージを上記（１）と同
様に、濃度センサ、流量センサ、圧縮機出口側の圧力セ
ンサからの信号を制御装置に取込み、Ｈ2 Ｏ高濃度の第
１の戻りラインの流量調節弁、ＣＯ2 高濃度ラインの第
２の戻りラインの流量調節弁の開度を制御し、圧縮機の
サージを防止することができる。
【００４３】本発明の（４）では、上記（３）の発明に
おいて上記（２）の発明と同様にバイパスライン及び流
量調節弁を設けたので、上記（２）の発明と同様、緊急
時においてバイパスラインを作動させて燃焼器への作動
流体の流入量を減らし、圧縮機の圧力比を下げ、サージ
ングのマージンを大きくして直すに安定した圧縮機の運
転を可能とする。
おいて上記（２）の発明と同様にバイパスライン及び流
量調節弁を設けたので、上記（２）の発明と同様、緊急
時においてバイパスラインを作動させて燃焼器への作動
流体の流入量を減らし、圧縮機の圧力比を下げ、サージ
ングのマージンを大きくして直すに安定した圧縮機の運
転を可能とする。
【図１】本発明の実施の第１〜第３形態に係る二酸化炭
素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システムに適
用する制御システムのブロック図である。
素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システムに適
用する制御システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施の第１形態に係る二酸化炭素回収
型発電プラントの圧縮機サージ防止システムの系統図で
ある。
型発電プラントの圧縮機サージ防止システムの系統図で
ある。
【図３】本発明の実施の第２形態に係る二酸化炭素回収
型発電プラントの圧縮機サージ防止システムの系統図で
ある。
型発電プラントの圧縮機サージ防止システムの系統図で
ある。
【図４】本発明の実施の第３形態に係る二酸化炭素回収
型発電プラントの圧縮機サージ防止システムの系統図で
ある。
型発電プラントの圧縮機サージ防止システムの系統図で
ある。
【図５】本発明の二酸化炭素回収型発電プラントの圧縮
機サージ防止システムの原理を示す図である。
機サージ防止システムの原理を示す図である。
【図６】本発明の二酸化炭素回収型発電プラントの圧縮
機サージ防止システムのサージラインと作動点との関係
を示し、（ａ）はＨ2 Ｏ濃度大、（ｂ）はＣＯ2 濃度
大、（ｃ）はバイパスラインを使用した場合のそれぞれ
の状態を示す。
機サージ防止システムのサージラインと作動点との関係
を示し、（ａ）はＨ2 Ｏ濃度大、（ｂ）はＣＯ2 濃度
大、（ｃ）はバイパスラインを使用した場合のそれぞれ
の状態を示す。
【図７】従来の二酸化炭素回収型のタービンプラントの
系統図である。
系統図である。
１，２１ 圧縮機 ２，２２ 燃焼器 ３，２３ 高温タービン ４，５ 熱交換器 ６ 高圧タービン ７ 低圧タービン ８，２６ ＣＯ2 圧縮機（真空ポンプ） ９，２５ 復水器 １０ 加圧ポンプ １１ モータ １２，２８ 発電機 ２４ 排ガスボイラ ２７ ポンプ ３０ 制御装置 ３１，３２ 流量調節弁 Ｓ１，Ｓ２ 濃度センサ Ｓ３，Ｓ４ 流量センサ Ｓ５ 圧力センサ ４１ Ｈ2 Ｏ高濃度ライン ４２ ＣＯ2 高濃度ライン ４３ バイパスライン ４４ 流量調節弁
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｈ Ｆ２２Ｄ 11/06 Ｆ２２Ｄ 11/06 Ａ (72)発明者 萬代 重実 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研究所内 (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 (72)発明者 辻 正 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 BA02 BA15 BB10 BC07 BD00 DA23
Claims (4)
- 【請求項１】 水蒸気と二酸化炭素の混合気体を作動流
体として圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流体に
酸素を加え燃料と共に燃焼させる燃焼器と、同燃焼器か
らの燃焼ガスを膨張させ仕事をするタービンと、同ター
ビンの排気を導き排熱を回収する熱交換器と、同熱交換
器からの前記排気の一部を前記圧縮機へ作動流体として
戻す第１の戻りラインと、同熱交換器からの前記排気の
残りを導き復水させる復水器と、同復水器からの復水の
一部を前記熱交換器で加熱して前記燃焼器へ供給するラ
インと、前記復水器からの復水の残りのうち一方を導き
二酸化炭素を排出する手段を設け、復水の他方を前記圧
縮機へ作動流体として戻す第２の戻りラインとを備えて
なる発電プラントにおいて、前記第１，第２戻りライン
には、それぞれ流量調節弁、濃度センサ及び温度センサ
を設けると共に、前記圧縮機出口側に圧力センサを設
け、前記第１，第２戻りラインの濃度センサ、温度セン
サ及び前記圧力センサの検出信号を取込み、これら各信
号に基づいて前記圧縮機がサージを起こさないような流
量となるように前記各流量調節弁の開度を制御する制御
装置とを備えたことを特徴とする二酸化炭素回収型発電
プラントの圧縮機サージ防止システム。 - 【請求項２】 前記圧縮機出口側と前記タービン出口側
との間にバイパスライン及び同バイパスラインの流量調
節弁を設け、前記制御装置は前記流量調節弁の開閉及び
開度を制御することを特徴とする請求項１記載の二酸化
炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム。 - 【請求項３】 前記熱交換器で加熱した排気を前記燃焼
器へ供給するラインには高圧タービンを設け同高圧ター
ビンからの排気を前記燃焼器へ供給すると共に、前記熱
交換器と前記復水器との間に低圧タービンを設け同低圧
タービンからの排気を前記復水器へ導く構成としたこと
を特徴とする請求項１記載の二酸化炭素回収型発電プラ
ントの圧縮機サージ防止システム。 - 【請求項４】 前記圧縮機出口側と前記タービン出口側
との間にはバイパスライン及び同バイパスラインの流量
調節弁を設け、前記制御装置は前記流量調節弁の開閉及
び開度を制御することを特徴とする請求項３記載の二酸
化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システ
ム。
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|---|---|---|---|
| JP11147497A JP2000337109A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 二酸化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム |
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|---|---|---|---|
| JP11147497A JP2000337109A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 二酸化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000337109A true JP2000337109A (ja) | 2000-12-05 |
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| JP11147497A Withdrawn JP2000337109A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 二酸化炭素回収型発電プラントの圧縮機サージ防止システム |
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| JP (1) | JP2000337109A (ja) |
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