JP2001012213A - タービン設備 - Google Patents
タービン設備Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 タービン設備の再循環系で液体CO2 の冷熱を
活用し、かつ、膨張タービンを追加作動させて効率向上
並びに発電出力の増大を図る。 【解決手段】 圧縮機１及び燃焼器２及びタービン３を
有しタービン３の排気が圧縮機１に導入される閉サイク
ルのタービン装置４とし、タービン３の排気を復水器９
で復水して復水からCO2 を含む流体を抽出し液化し、液
体CO2 をポンプ１６で圧縮してCO2 ガスとし、高圧のCO
2 ガスを膨張タービン２１に導入して循環ループに合流
させることで、循環流量を大きくとり、発電出力の増大
と効率の向上を図る。
活用し、かつ、膨張タービンを追加作動させて効率向上
並びに発電出力の増大を図る。 【解決手段】 圧縮機１及び燃焼器２及びタービン３を
有しタービン３の排気が圧縮機１に導入される閉サイク
ルのタービン装置４とし、タービン３の排気を復水器９
で復水して復水からCO2 を含む流体を抽出し液化し、液
体CO2 をポンプ１６で圧縮してCO2 ガスとし、高圧のCO
2 ガスを膨張タービン２１に導入して循環ループに合流
させることで、循環流量を大きくとり、発電出力の増大
と効率の向上を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、H2O 及びCO2 を作
動媒体とするタービン設備に関する。
動媒体とするタービン設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化水素燃料のガスタービンを備えた発
電プラントでは様々な高効率化が図られている。圧縮機
を持たずその代わりに高圧の蒸気を燃焼器に投入する酸
素燃焼のガスタービンは排気にH2O とCO2 を含むが、そ
のうちのH2O は凝縮して系内給水に再循環しCO2 は液化
して排出する技術が考えられている。
電プラントでは様々な高効率化が図られている。圧縮機
を持たずその代わりに高圧の蒸気を燃焼器に投入する酸
素燃焼のガスタービンは排気にH2O とCO2 を含むが、そ
のうちのH2O は凝縮して系内給水に再循環しCO2 は液化
して排出する技術が考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記発電プラントは水
蒸気中心の作動媒体であり、通常の蒸気タービン並の大
型の復水器を持つことから温排水がシステム損失として
多量に存在するため、高効率化には限度がある。近年、
H2O 及びCO2 を作動媒体とする発電プラントの高効率化
が望まれてきている。
蒸気中心の作動媒体であり、通常の蒸気タービン並の大
型の復水器を持つことから温排水がシステム損失として
多量に存在するため、高効率化には限度がある。近年、
H2O 及びCO2 を作動媒体とする発電プラントの高効率化
が望まれてきている。
【０００４】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、H2O 及びCO2 を作動媒体とするブレイトンサイク
ル、つまり、高圧閉サイクルのガスタービン設備を提供
することを目的とする。
で、H2O 及びCO2 を作動媒体とするブレイトンサイク
ル、つまり、高圧閉サイクルのガスタービン設備を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のタービン設備の構成は、圧縮機及び燃焼器及
びタービンを有しタービンの排気が圧縮機に導入される
タービン装置と、タービン装置のタービンの排気中水分
を復水する復水手段と、復水中のCO2 ガスを抽出圧縮す
るCO2 圧縮手段と、CO2 圧縮手段を経てその後の処理で
生成される高圧のCO2 ガスを膨張するCO2 膨張タービン
と、膨張タービンの排気をタービン装置の圧縮機の入口
側に投入するCO2 投入系統とからなることを特徴とす
る。
の本発明のタービン設備の構成は、圧縮機及び燃焼器及
びタービンを有しタービンの排気が圧縮機に導入される
タービン装置と、タービン装置のタービンの排気中水分
を復水する復水手段と、復水中のCO2 ガスを抽出圧縮す
るCO2 圧縮手段と、CO2 圧縮手段を経てその後の処理で
生成される高圧のCO2 ガスを膨張するCO2 膨張タービン
と、膨張タービンの排気をタービン装置の圧縮機の入口
側に投入するCO2 投入系統とからなることを特徴とす
る。
【０００６】また、上記目的を達成するための本発明の
タービン設備の構成は、圧縮機及び燃焼器及びタービン
を有しタービンの排気が圧縮機に導入されるタービン装
置と、タービン装置のタービンの排気を復水する復水手
段と、復水中のCO2 ガスを抽出圧縮するCO2 圧縮手段
と、高圧燃焼器及び高圧タービンを有し高圧タービンの
排気がタービン装置の圧縮機に導入される高圧タービン
装置と、CO2 圧縮手段以降の処理で高圧に圧縮されたCO
2 ガスを高圧タービン装置の高圧燃焼器に投入するCO2
投入系統とからなることを特徴とする。
タービン設備の構成は、圧縮機及び燃焼器及びタービン
を有しタービンの排気が圧縮機に導入されるタービン装
置と、タービン装置のタービンの排気を復水する復水手
段と、復水中のCO2 ガスを抽出圧縮するCO2 圧縮手段
と、高圧燃焼器及び高圧タービンを有し高圧タービンの
排気がタービン装置の圧縮機に導入される高圧タービン
装置と、CO2 圧縮手段以降の処理で高圧に圧縮されたCO
2 ガスを高圧タービン装置の高圧燃焼器に投入するCO2
投入系統とからなることを特徴とする。
【０００７】そして、CO2 圧縮手段で圧縮されたCO2 ガ
スを液化する液化手段を備えると共に、液化手段により
液化された液体CO2 によりタービン装置の圧縮機の吸気
を冷却する冷却手段を備え、冷却手段で吸気を冷却した
後のCO2 ガスがCO2 膨張タービンもしくは高圧タービン
装置に送られることを特徴とする。また、液化手段に併
用する冷熱の一部は液化手段により液化された液体CO2
自体であることを特徴とする。
スを液化する液化手段を備えると共に、液化手段により
液化された液体CO2 によりタービン装置の圧縮機の吸気
を冷却する冷却手段を備え、冷却手段で吸気を冷却した
後のCO2 ガスがCO2 膨張タービンもしくは高圧タービン
装置に送られることを特徴とする。また、液化手段に併
用する冷熱の一部は液化手段により液化された液体CO2
自体であることを特徴とする。
【０００８】また、冷却手段は、冷却器及び除湿器から
なる冷却系統と冷却系統をバイパスするバイパス系統と
で構成され、タービン装置の圧縮機の吸気側の流体の状
況に基づいて冷却系統とバイパス系統の流量を制御する
制御手段が備えられていることを特徴とする。また、冷
却系統とバイパス系統とは一つのダクト内に収納されて
いることを特徴とする。
なる冷却系統と冷却系統をバイパスするバイパス系統と
で構成され、タービン装置の圧縮機の吸気側の流体の状
況に基づいて冷却系統とバイパス系統の流量を制御する
制御手段が備えられていることを特徴とする。また、冷
却系統とバイパス系統とは一つのダクト内に収納されて
いることを特徴とする。
【０００９】そして、冷却手段は、冷却器及び冷却器に
水を噴射する水噴射手段とから構成され、タービン装置
の圧縮機の吸気側の水の状況に基づいて水噴射手段の噴
射量を制御する制御手段が備えられていることを特徴と
する。また、冷却器には、噴射された水により粒径の異
なる氷が形成される氷粒生成領域が備えられ、制御手段
は、圧縮機の吸気側の氷粒径を得ようとする値にするた
めに水噴射手段の噴射量を制御することを特徴とする。
水を噴射する水噴射手段とから構成され、タービン装置
の圧縮機の吸気側の水の状況に基づいて水噴射手段の噴
射量を制御する制御手段が備えられていることを特徴と
する。また、冷却器には、噴射された水により粒径の異
なる氷が形成される氷粒生成領域が備えられ、制御手段
は、圧縮機の吸気側の氷粒径を得ようとする値にするた
めに水噴射手段の噴射量を制御することを特徴とする。
【００１０】また、液化手段の液化冷熱はタービン装置
の燃焼器に投入される燃料(LNG) の気化熱を活用するこ
とを特徴とする。また、液化手段の液化冷熱はタービン
装置の燃焼器に投入される燃料(LNG) 及び酸素（液体酸
素）・窒素（液体窒素）あるいは液化炭素の気化熱であ
ることを特徴とする。
の燃焼器に投入される燃料(LNG) の気化熱を活用するこ
とを特徴とする。また、液化手段の液化冷熱はタービン
装置の燃焼器に投入される燃料(LNG) 及び酸素（液体酸
素）・窒素（液体窒素）あるいは液化炭素の気化熱であ
ることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１乃至図５に基づいて本発明の
タービン設備を説明する。
タービン設備を説明する。
【００１２】第１実施形態例に係るタービン設備を図１
に基づいて説明する。図１には本発明の第１実施形態例
に係るタービン設備の概略系統を示してある。
に基づいて説明する。図１には本発明の第１実施形態例
に係るタービン設備の概略系統を示してある。
【００１３】図１に示すように、第１実施形態例のター
ビン設備は、圧縮機１及び燃焼器２及びタービン３を有
するタービン装置４が備えられ、圧縮機１には発電機５
が同軸状に連結されている。圧縮機１で圧縮されて吐出
した圧縮空気は炭化水素やH2添加の燃料ｆ及び酸素O2と
ともに燃焼器２に投入され、燃焼器２からのCO2 を含む
燃焼ガスはタービン３で膨張される。タービン３の排気
は経路６を通って圧縮機１に導入される。つまり、ター
ビン装置４は、閉サイクルのガスタービン発電設備とな
っている。
ビン設備は、圧縮機１及び燃焼器２及びタービン３を有
するタービン装置４が備えられ、圧縮機１には発電機５
が同軸状に連結されている。圧縮機１で圧縮されて吐出
した圧縮空気は炭化水素やH2添加の燃料ｆ及び酸素O2と
ともに燃焼器２に投入され、燃焼器２からのCO2 を含む
燃焼ガスはタービン３で膨張される。タービン３の排気
は経路６を通って圧縮機１に導入される。つまり、ター
ビン装置４は、閉サイクルのガスタービン発電設備とな
っている。
【００１４】タービン３と圧縮機１の経路６には熱交換
器７が設けられ、熱交換器７の後流側の経路６からは分
岐路８が復水器９につながっている。つまり、タービン
３の排気が分岐路８を通って復水器９に送られて復水さ
れる。復水器９で復水された水はポンプ１０で熱交換器
７に圧送され、タービン３の排気との間で熱交換されて
蒸気が発生する。熱交換器７で発生した蒸気は、蒸気系
統１１によって燃焼器２に噴射される。復水器９のCO2
ガスは抽出されCO2 圧縮手段としてのCO2 圧縮機１２で
圧縮される。例えば、CO2 圧縮機１２は電動機１３によ
り駆動される。
器７が設けられ、熱交換器７の後流側の経路６からは分
岐路８が復水器９につながっている。つまり、タービン
３の排気が分岐路８を通って復水器９に送られて復水さ
れる。復水器９で復水された水はポンプ１０で熱交換器
７に圧送され、タービン３の排気との間で熱交換されて
蒸気が発生する。熱交換器７で発生した蒸気は、蒸気系
統１１によって燃焼器２に噴射される。復水器９のCO2
ガスは抽出されCO2 圧縮手段としてのCO2 圧縮機１２で
圧縮される。例えば、CO2 圧縮機１２は電動機１３によ
り駆動される。
【００１５】CO2 圧縮機１２の排出系には液化手段とし
てのCO2 抽出液化プラント１４が設けられ、CO2 抽出液
化プラント１４の液化冷熱の一部には、燃焼器２に投入
される燃料ｆとなるLNG の気化冷熱が回収されて利用さ
れる。また、CO2 抽出液化プラント１４の液化冷熱の一
部には、液体酸素及び液体窒素の冷熱が回収されて利用
される。尚、液体酸素をタンクローリーと貯留タンクで
供給するときには液体酸素のみを液化冷熱の一部として
利用する。
てのCO2 抽出液化プラント１４が設けられ、CO2 抽出液
化プラント１４の液化冷熱の一部には、燃焼器２に投入
される燃料ｆとなるLNG の気化冷熱が回収されて利用さ
れる。また、CO2 抽出液化プラント１４の液化冷熱の一
部には、液体酸素及び液体窒素の冷熱が回収されて利用
される。尚、液体酸素をタンクローリーと貯留タンクで
供給するときには液体酸素のみを液化冷熱の一部として
利用する。
【００１６】熱交換器７の下流側における経路６には、
冷却手段としての吸気熱交換器１９及び直噴冷却器１７
が設けられ、圧縮機１に投入される流体が冷却される。
CO2抽出液化プラント１４で液化された液体CO2 は液化
炭酸タンク１５に貯蔵され、液化炭酸タンク１５に貯蔵
された液体CO2 はポンプ１６によって直噴冷却器１７に
送られる。
冷却手段としての吸気熱交換器１９及び直噴冷却器１７
が設けられ、圧縮機１に投入される流体が冷却される。
CO2抽出液化プラント１４で液化された液体CO2 は液化
炭酸タンク１５に貯蔵され、液化炭酸タンク１５に貯蔵
された液体CO2 はポンプ１６によって直噴冷却器１７に
送られる。
【００１７】液化炭酸タンク１５に貯蔵された液体CO2
は分岐路１８を通ってCO2 抽出液化プラント１４に送ら
れ、液体CO2 の冷熱が回収されて利用される。冷熱が回
収されたCO2 （液体または気体）は吸気熱交換器１９に
送られる。CO2 抽出液化プラント１４と吸気熱交換器１
９との流路から分岐して分岐路２２が設けられ、分岐路
２２により冷熱が回収されて気体となったCO2 の一部が
タービン装置４のタービン３に導入される。尚、液体CO
2 のままの条件では吸気熱交換器１９の下流から流路２
２Ａを分岐する。
は分岐路１８を通ってCO2 抽出液化プラント１４に送ら
れ、液体CO2 の冷熱が回収されて利用される。冷熱が回
収されたCO2 （液体または気体）は吸気熱交換器１９に
送られる。CO2 抽出液化プラント１４と吸気熱交換器１
９との流路から分岐して分岐路２２が設けられ、分岐路
２２により冷熱が回収されて気体となったCO2 の一部が
タービン装置４のタービン３に導入される。尚、液体CO
2 のままの条件では吸気熱交換器１９の下流から流路２
２Ａを分岐する。
【００１８】また、熱交換器７の上流側の経路６には熱
交換器２０が設けられ、吸気熱交換器１９で吸気冷却を
行った気体CO2 が熱交換器２０に送られてCO2 ガスとさ
れるようになっている。一方、熱交換器２０で昇温した
CO2 ガスははCO2 投入系統２４からCO2 膨張タービン２
１に送られ、気化したCO2 ガスが圧縮機１の入口圧まで
膨張されて圧縮機１の入口側に送られる。
交換器２０が設けられ、吸気熱交換器１９で吸気冷却を
行った気体CO2 が熱交換器２０に送られてCO2 ガスとさ
れるようになっている。一方、熱交換器２０で昇温した
CO2 ガスははCO2 投入系統２４からCO2 膨張タービン２
１に送られ、気化したCO2 ガスが圧縮機１の入口圧まで
膨張されて圧縮機１の入口側に送られる。
【００１９】尚、CO2 膨張タービン２１で膨張されたCO
2 ガスの投入先は圧縮機１の入口側に代えて、図に点線
で示すように、吸気熱交換器１９と直噴冷却器１７との
間、もしくは、図に一点鎖線で示すように、分岐路８と
吸気熱交換器１９との間にしてもよく、CO2 膨張タービ
ン２１の吐出温度と同じ温度域にある流路に膨張された
CO2 ガスが送られるようになっていればよい。尚、図中
の符号で２１Ａは膨張タービン２１に連結された発電機
である。
2 ガスの投入先は圧縮機１の入口側に代えて、図に点線
で示すように、吸気熱交換器１９と直噴冷却器１７との
間、もしくは、図に一点鎖線で示すように、分岐路８と
吸気熱交換器１９との間にしてもよく、CO2 膨張タービ
ン２１の吐出温度と同じ温度域にある流路に膨張された
CO2 ガスが送られるようになっていればよい。尚、図中
の符号で２１Ａは膨張タービン２１に連結された発電機
である。
【００２０】第２実施形態例に係るタービン設備を図２
に基づいて説明する。図２には本発明の第２実施形態例
に係るタービン設備の概略系統を示してある。尚、図１
に示したタービン設備と同一構成部材には同一符号を付
して重複する説明は省略してある。
に基づいて説明する。図２には本発明の第２実施形態例
に係るタービン設備の概略系統を示してある。尚、図１
に示したタービン設備と同一構成部材には同一符号を付
して重複する説明は省略してある。
【００２１】第２実施形態例のタービン設備は、図１に
示した第１実施形態例のタービン設備に対し、CO2 膨張
タービン２１に代えて高圧燃焼器及び高圧タービンを有
する高圧タービン装置を備えた構成であり、その他の構
成は同一である。
示した第１実施形態例のタービン設備に対し、CO2 膨張
タービン２１に代えて高圧燃焼器及び高圧タービンを有
する高圧タービン装置を備えた構成であり、その他の構
成は同一である。
【００２２】図２に示すように、高圧燃焼器２５及び高
圧タービン２６を有する高圧タービン装置２７が備えら
れ、熱交換器２０からの高温のCO2 ガスがCO2 投入系統
２４により高圧燃焼器２５に送られ、炭化水素やH2添加
の燃料ｆ及び酸素O2とともに高圧燃焼器２５に投入され
る。燃焼器２からの燃焼ガスは高圧タービン２６で膨張
され、高圧タービン２６の排気は圧縮機１の吐出側に合
流される。尚、図示例では、蒸気系統１１からの蒸気を
タービン装置４の燃焼器２に投入しているが、必要に応
じて高圧燃焼器２５に投入することも可能である。この
場合、タービン３の冷却媒体は、吸気熱交換器１９の下
流からの流路２２Ａ、吸気熱交換器１９の上流からの分
岐路２２及び高圧タービン２６の排気経路から分岐する
流路２２Ｃも利用できる。
圧タービン２６を有する高圧タービン装置２７が備えら
れ、熱交換器２０からの高温のCO2 ガスがCO2 投入系統
２４により高圧燃焼器２５に送られ、炭化水素やH2添加
の燃料ｆ及び酸素O2とともに高圧燃焼器２５に投入され
る。燃焼器２からの燃焼ガスは高圧タービン２６で膨張
され、高圧タービン２６の排気は圧縮機１の吐出側に合
流される。尚、図示例では、蒸気系統１１からの蒸気を
タービン装置４の燃焼器２に投入しているが、必要に応
じて高圧燃焼器２５に投入することも可能である。この
場合、タービン３の冷却媒体は、吸気熱交換器１９の下
流からの流路２２Ａ、吸気熱交換器１９の上流からの分
岐路２２及び高圧タービン２６の排気経路から分岐する
流路２２Ｃも利用できる。
【００２３】上述した第１実施形態例及び第２実施形態
例のタービン設備では、圧縮機１及び燃焼器２及びター
ビン３を有しタービン３の排気が圧縮機１に導入される
閉サイクルのタービン装置４となり、タービン３の排気
の一部を復水器９で復水し、再びその復水から蒸気を発
生させて燃焼器２に投入している。このため、排気全量
を復水する従来技術のガスタービン（閉サイクル）より
も排気処理系の小型化が図れる。
例のタービン設備では、圧縮機１及び燃焼器２及びター
ビン３を有しタービン３の排気が圧縮機１に導入される
閉サイクルのタービン装置４となり、タービン３の排気
の一部を復水器９で復水し、再びその復水から蒸気を発
生させて燃焼器２に投入している。このため、排気全量
を復水する従来技術のガスタービン（閉サイクル）より
も排気処理系の小型化が図れる。
【００２４】そして、燃焼器２に投入した燃料ｆと酸素
に見合った量のCO2 を含む流体を復水器２３から抽出
し、CO2 圧縮機１２で圧縮してCO2 ガスとし、CO2 ガス
を膨張タービン２１に導入、もしくは、高圧タービン２
６に導入して回収している。このため、循環流量を大き
くとることができ、大型化に適しており、効率を向上さ
せて発電電力の増大が図れる。
に見合った量のCO2 を含む流体を復水器２３から抽出
し、CO2 圧縮機１２で圧縮してCO2 ガスとし、CO2 ガス
を膨張タービン２１に導入、もしくは、高圧タービン２
６に導入して回収している。このため、循環流量を大き
くとることができ、大型化に適しており、効率を向上さ
せて発電電力の増大が図れる。
【００２５】また、CO2 抽出液化プラント１４を設け、
圧縮機１の吸気冷却をCO2 抽出液化プラント１４で液化
された液体CO2 または気化CO2 で行なっているので、圧
縮機１の動力低減が図れる。また、CO2 抽出液化プラン
ト１４の液化冷熱の一部として、LNG の気化冷熱、液体
酸素の気化冷熱、液体窒素の気化冷熱及びCO2 抽出液化
プラント１４で液化された液体CO2 の一部の冷熱を回収
して利用しているので、CO2 抽出液化プラント１４の生
成動力（原単位）を削減することができる。
圧縮機１の吸気冷却をCO2 抽出液化プラント１４で液化
された液体CO2 または気化CO2 で行なっているので、圧
縮機１の動力低減が図れる。また、CO2 抽出液化プラン
ト１４の液化冷熱の一部として、LNG の気化冷熱、液体
酸素の気化冷熱、液体窒素の気化冷熱及びCO2 抽出液化
プラント１４で液化された液体CO2 の一部の冷熱を回収
して利用しているので、CO2 抽出液化プラント１４の生
成動力（原単位）を削減することができる。
【００２６】第３実施形態例に係るタービン設備を図
３、図４に基づいて説明する。図３には本発明の第３実
施形態例に係るタービン設備の概略系統、図４には冷却
手段の概略構成を示してある。
３、図４に基づいて説明する。図３には本発明の第３実
施形態例に係るタービン設備の概略系統、図４には冷却
手段の概略構成を示してある。
【００２７】第３実施形態例のタービン設備は、図１に
示した第１実施形態例のタービン設備に対し、タービン
装置４の圧縮機１の吸気をCO2 により冷却する冷却手段
が異なる構成であり、その他の構成は同一である。
示した第１実施形態例のタービン設備に対し、タービン
装置４の圧縮機１の吸気をCO2 により冷却する冷却手段
が異なる構成であり、その他の構成は同一である。
【００２８】図３に示すように、圧縮機１の吸気を冷却
する冷却手段３１は、吸気熱交換器１９及び直噴冷却器
１７（冷却器）と除湿器３２とからなる冷却系統３３
と、冷却系統３３をバイパスするバイパス系統３４とか
ら構成されている。また、除湿器３２の下流側には主循
環量制御弁３５が設けられており、バイパス系統３４に
は再循環量制御弁３６が設けられている。圧縮機１の入
口部には流体の状況である組成、温度、圧力を検出する
検出手段３７が設けられ、検出手段３７の検出情報は制
御手段としての吸気制御装置３８に送られる。
する冷却手段３１は、吸気熱交換器１９及び直噴冷却器
１７（冷却器）と除湿器３２とからなる冷却系統３３
と、冷却系統３３をバイパスするバイパス系統３４とか
ら構成されている。また、除湿器３２の下流側には主循
環量制御弁３５が設けられており、バイパス系統３４に
は再循環量制御弁３６が設けられている。圧縮機１の入
口部には流体の状況である組成、温度、圧力を検出する
検出手段３７が設けられ、検出手段３７の検出情報は制
御手段としての吸気制御装置３８に送られる。
【００２９】主循環量制御弁３５及び再循環量制御弁３
６は吸気制御装置３８からの指令に基づいて開閉動作さ
れ、吸気熱交換器１９、直噴冷却器１７及び除湿器３２
を通った低温の飽和流体と、バイパス系統３４を通った
高温流体とが適宜の割合で混合され、圧縮機１の入口部
の流体の状況を所望の状態に維持する。これにより、圧
縮機１の吸気を低温の乾き空気とすることができ、圧縮
機１のエロージョンを防止することが可能になる。
６は吸気制御装置３８からの指令に基づいて開閉動作さ
れ、吸気熱交換器１９、直噴冷却器１７及び除湿器３２
を通った低温の飽和流体と、バイパス系統３４を通った
高温流体とが適宜の割合で混合され、圧縮機１の入口部
の流体の状況を所望の状態に維持する。これにより、圧
縮機１の吸気を低温の乾き空気とすることができ、圧縮
機１のエロージョンを防止することが可能になる。
【００３０】図４に基づいて冷却手段３１を具体的に説
明する。図に示すように、冷却系統３３とバイパス系統
３４は一つのダクト３９に収納され、ダクト３９内は仕
切り４０により冷却系統３３とバイパス系統３４とに仕
切られている。冷却系統３３には上流側から順に吸気熱
交換器１９、直噴冷却器１７、除湿器３２及び主循環量
制御弁３５が設けられている。また、バイパス系統３４
の下流側には再循環量制御弁３６が設けられている。
明する。図に示すように、冷却系統３３とバイパス系統
３４は一つのダクト３９に収納され、ダクト３９内は仕
切り４０により冷却系統３３とバイパス系統３４とに仕
切られている。冷却系統３３には上流側から順に吸気熱
交換器１９、直噴冷却器１７、除湿器３２及び主循環量
制御弁３５が設けられている。また、バイパス系統３４
の下流側には再循環量制御弁３６が設けられている。
【００３１】尚、冷却手段３１として、一つのダクト３
９に収納された例を挙げて説明したが、配管で冷却系統
３３とバイパス系統３４を構成するようにしてもよい。
また、冷却手段３１を図２に示したタービン設備に備え
ることも可能である。
９に収納された例を挙げて説明したが、配管で冷却系統
３３とバイパス系統３４を構成するようにしてもよい。
また、冷却手段３１を図２に示したタービン設備に備え
ることも可能である。
【００３２】上述した第３実施形態例のタービン設備で
は、冷却系統３３に除湿器３２を設け、検出手段３７の
検出情報（流体の状況）に基づいて開閉制御される主循
環量制御弁３５及び再循環量制御弁３６を備えたので、
除湿された低温空気と高温空気を所望の状態に混合する
ことができる。このため、冷却手段３１の出口空気（圧
縮機１の吸気）を水分（氷）のない低温の乾き空気とす
ることができ、圧縮機１のエロージョンを防止すること
が可能になる。
は、冷却系統３３に除湿器３２を設け、検出手段３７の
検出情報（流体の状況）に基づいて開閉制御される主循
環量制御弁３５及び再循環量制御弁３６を備えたので、
除湿された低温空気と高温空気を所望の状態に混合する
ことができる。このため、冷却手段３１の出口空気（圧
縮機１の吸気）を水分（氷）のない低温の乾き空気とす
ることができ、圧縮機１のエロージョンを防止すること
が可能になる。
【００３３】第４実施形態例に係るタービン設備を図５
に基づいて説明する。図５には本発明の第４実施形態例
に係るタービン設備の概略系統を示してある。
に基づいて説明する。図５には本発明の第４実施形態例
に係るタービン設備の概略系統を示してある。
【００３４】第４実施形態例のタービン設備は、図１に
示した第１実施形態例のタービン設備に対し、タービン
装置４の圧縮機１の吸気をCO2 により冷却する冷却手段
が異なる構成であり、その他の構成は同一である。
示した第１実施形態例のタービン設備に対し、タービン
装置４の圧縮機１の吸気をCO2 により冷却する冷却手段
が異なる構成であり、その他の構成は同一である。
【００３５】図５に示すように、圧縮機１の吸気を冷却
する冷却手段４１は、吸気熱交換器１９及び冷却器とし
ての直噴冷却器４２により構成されている。直噴冷却器
４２には流路４３を介してポンプ１６により圧送される
液体CO2 が供給されて噴射され、流路４３には液体CO2
制御弁４４が設けられている。一方、直噴冷却器４２に
は流路４５を介して噴射水Ｗが供給され（水噴射手
段）、流路４５には噴射水制御弁４６が設けられてい
る。
する冷却手段４１は、吸気熱交換器１９及び冷却器とし
ての直噴冷却器４２により構成されている。直噴冷却器
４２には流路４３を介してポンプ１６により圧送される
液体CO2 が供給されて噴射され、流路４３には液体CO2
制御弁４４が設けられている。一方、直噴冷却器４２に
は流路４５を介して噴射水Ｗが供給され（水噴射手
段）、流路４５には噴射水制御弁４６が設けられてい
る。
【００３６】直噴冷却器４２では液体CO2 の冷熱によっ
て噴射水Ｗから氷粒を生成するため、直噴冷却器４２に
は気水混合域Ｉ及び氷粒生成制御域IIが備えられ、気水
混合域Ｉでは水を冷却し氷粒生成制御域IIでは種々の粒
径の氷が生成される。大径（例えば最大1mm 程度）の氷
はタービン装置４の圧縮機１に投入されると、上流段で
融解して小径の氷粒となり、中・下流段で水になった後
蒸発する。また、小径の氷はタービン装置４の圧縮機１
に投入されると、上流段で水になった後蒸発する。この
ため、氷粒径、つまり融解及び蒸発潜熱の保有量の制御
により圧縮機１の各段をそれぞれ冷却する段間冷却が実
施される。また、氷粒が翼面に衝突する場合は圧縮機１
の翼の汚れが除去される。
て噴射水Ｗから氷粒を生成するため、直噴冷却器４２に
は気水混合域Ｉ及び氷粒生成制御域IIが備えられ、気水
混合域Ｉでは水を冷却し氷粒生成制御域IIでは種々の粒
径の氷が生成される。大径（例えば最大1mm 程度）の氷
はタービン装置４の圧縮機１に投入されると、上流段で
融解して小径の氷粒となり、中・下流段で水になった後
蒸発する。また、小径の氷はタービン装置４の圧縮機１
に投入されると、上流段で水になった後蒸発する。この
ため、氷粒径、つまり融解及び蒸発潜熱の保有量の制御
により圧縮機１の各段をそれぞれ冷却する段間冷却が実
施される。また、氷粒が翼面に衝突する場合は圧縮機１
の翼の汚れが除去される。
【００３７】尚、直噴冷却器４２で噴射水Ｗを氷粒にな
らない程度に冷却し、圧縮機１の吸気側の水の状況（温
度等）に基づいて噴射水Ｗの噴射量を制御するようにす
ることも可能である。この場合も、噴射水Ｗの蒸発潜熱
により圧縮機１の各段をそれぞれ冷却する段間冷却が可
能となる。
らない程度に冷却し、圧縮機１の吸気側の水の状況（温
度等）に基づいて噴射水Ｗの噴射量を制御するようにす
ることも可能である。この場合も、噴射水Ｗの蒸発潜熱
により圧縮機１の各段をそれぞれ冷却する段間冷却が可
能となる。
【００３８】一方、圧縮機１の入口部には氷粒径分布を
計測する粒径計測手段４７が設けられ、粒径計測手段４
７の検出情報は制御手段としての吸気制御装置４８に送
られる。液体CO2 制御弁４４及び噴射水制御弁４６は吸
気制御装置４８からの指令に基づいて開閉動作され、生
成される氷の粒径及び粒径分布が調整される。即ち、氷
の蒸発時間（寿命）と圧縮機１への貫通力（冷却できる
段数）が所望の状態になる氷の粒径及び粒径分布が得ら
れるように、液体CO2 及び噴射水Ｗの量が調整される。
これにより、各段に冷却媒体を投入する機構を設けるこ
となく圧縮機１の段間冷却が可能となる。
計測する粒径計測手段４７が設けられ、粒径計測手段４
７の検出情報は制御手段としての吸気制御装置４８に送
られる。液体CO2 制御弁４４及び噴射水制御弁４６は吸
気制御装置４８からの指令に基づいて開閉動作され、生
成される氷の粒径及び粒径分布が調整される。即ち、氷
の蒸発時間（寿命）と圧縮機１への貫通力（冷却できる
段数）が所望の状態になる氷の粒径及び粒径分布が得ら
れるように、液体CO2 及び噴射水Ｗの量が調整される。
これにより、各段に冷却媒体を投入する機構を設けるこ
となく圧縮機１の段間冷却が可能となる。
【００３９】尚、圧縮機１の吸気冷却及び段間冷却は、
定格負荷時において実施し、部分負荷時（発電出力が不
要の時）には停止するようになっている。また、段間冷
却が可能な冷却手段４１は図２に示したタービン設備に
備えることも可能である。
定格負荷時において実施し、部分負荷時（発電出力が不
要の時）には停止するようになっている。また、段間冷
却が可能な冷却手段４１は図２に示したタービン設備に
備えることも可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明のタービン設備は、圧縮機及び燃
焼器及びタービンを有しタービンの排気が圧縮機に導入
されるタービン装置と、タービン装置のタービンの排気
を復水する復水手段と、復水中のCO2 ガスを圧縮するCO
2 圧縮手段と、加圧したCO2 ガスを膨張するCO2 膨張タ
ービンと、膨張タービンの排気をタービン装置の圧縮機
の入口側に投入するCO2 投入系統とからなるので、圧縮
機及び燃焼器及びタービンを有しタービンの排気が圧縮
機に導入される閉サイクルのタービン装置となり、ター
ビンの排気の一部（燃料投入に見合った量）を復水器で
復水し、再びその復水から蒸気を発生させて燃焼器に投
入することで、通常のガスタービン（閉サイクル）より
も排気処理系の小型化が図れる。また、CO2 を含む流体
を復水器から抽出し、CO2 圧縮機で圧縮してCO2 ガスと
し、液化・加圧・蒸発の処理にて得る高圧のCO2 ガスを
膨張タービンに導入して回収しているため、循環流量を
大きくとることができ、大型化に適しており、効率を向
上させて発電出力の増大が図れる。
焼器及びタービンを有しタービンの排気が圧縮機に導入
されるタービン装置と、タービン装置のタービンの排気
を復水する復水手段と、復水中のCO2 ガスを圧縮するCO
2 圧縮手段と、加圧したCO2 ガスを膨張するCO2 膨張タ
ービンと、膨張タービンの排気をタービン装置の圧縮機
の入口側に投入するCO2 投入系統とからなるので、圧縮
機及び燃焼器及びタービンを有しタービンの排気が圧縮
機に導入される閉サイクルのタービン装置となり、ター
ビンの排気の一部（燃料投入に見合った量）を復水器で
復水し、再びその復水から蒸気を発生させて燃焼器に投
入することで、通常のガスタービン（閉サイクル）より
も排気処理系の小型化が図れる。また、CO2 を含む流体
を復水器から抽出し、CO2 圧縮機で圧縮してCO2 ガスと
し、液化・加圧・蒸発の処理にて得る高圧のCO2 ガスを
膨張タービンに導入して回収しているため、循環流量を
大きくとることができ、大型化に適しており、効率を向
上させて発電出力の増大が図れる。
【００４１】また、本発明のタービン設備は、圧縮機及
び燃焼器及びタービンを有しタービンの排気が圧縮機に
導入されるタービン装置と、タービン装置のタービンの
排気を復水する復水手段と、復水中のCO2 ガスを圧縮す
るCO2 圧縮手段と、高圧燃焼器及び高圧タービンを有し
高圧タービンの排気がタービン装置の圧縮機に導入され
る高圧タービン装置と、高圧のCO2 ガスを高圧タービン
装置の高圧燃焼器に投入するCO2 投入系統とからなるの
で、圧縮機及び燃焼器及びタービンを有しタービンの排
気が圧縮機に導入される閉サイクルのタービン装置とな
り、タービンの排気の一部を復水器で復水し、再びその
復水から蒸気を発生させて燃焼器に投入することで、通
常のガスタービン（閉サイクル）よりも排気処理系の小
型化が図れる。また、CO2 を含む流体を復水器から抽出
し、CO2 圧縮機で圧縮してCO2 ガスとし、CO2 ガスを高
圧タービンに導入して回収しているため、循環流量を大
きくとることができ、大型化に適しており、効率を向上
させて発電出力の増大が図れる。
び燃焼器及びタービンを有しタービンの排気が圧縮機に
導入されるタービン装置と、タービン装置のタービンの
排気を復水する復水手段と、復水中のCO2 ガスを圧縮す
るCO2 圧縮手段と、高圧燃焼器及び高圧タービンを有し
高圧タービンの排気がタービン装置の圧縮機に導入され
る高圧タービン装置と、高圧のCO2 ガスを高圧タービン
装置の高圧燃焼器に投入するCO2 投入系統とからなるの
で、圧縮機及び燃焼器及びタービンを有しタービンの排
気が圧縮機に導入される閉サイクルのタービン装置とな
り、タービンの排気の一部を復水器で復水し、再びその
復水から蒸気を発生させて燃焼器に投入することで、通
常のガスタービン（閉サイクル）よりも排気処理系の小
型化が図れる。また、CO2 を含む流体を復水器から抽出
し、CO2 圧縮機で圧縮してCO2 ガスとし、CO2 ガスを高
圧タービンに導入して回収しているため、循環流量を大
きくとることができ、大型化に適しており、効率を向上
させて発電出力の増大が図れる。
【００４２】そして、CO2 圧縮手段で圧縮されたCO2 ガ
スを液化する液化手段を備えると共に、液化手段により
液化された液体CO2 によりタービン装置の圧縮機の吸気
を冷却する冷却手段を備え、冷却手段で吸気を冷却した
後のCO2 ガスがCO2 膨張タービンに送られるので、圧縮
機の吸気冷却が液化手段で液化された液体CO2 で行なわ
れ、大幅な圧縮機の動力低減が図れる。また、CO2 圧縮
手段で圧縮されたCO2ガスを液化する液化手段を備える
と共に、液化手段により液化された液体CO2 によりター
ビン装置の圧縮機の吸気を冷却する冷却手段を備え、冷
却手段で吸気を冷却した後のCO2 ガスが高圧タービン装
置に送られるので、圧縮機の吸気冷却が液化手段で液化
された液体CO2 で行なわれ、大幅な圧縮機の動力低減が
図れる。また、液化手段の液化冷熱の一部は液化手段に
より液化された液体CO2 であるので、液化手段の生成動
力を削減することが可能になる。
スを液化する液化手段を備えると共に、液化手段により
液化された液体CO2 によりタービン装置の圧縮機の吸気
を冷却する冷却手段を備え、冷却手段で吸気を冷却した
後のCO2 ガスがCO2 膨張タービンに送られるので、圧縮
機の吸気冷却が液化手段で液化された液体CO2 で行なわ
れ、大幅な圧縮機の動力低減が図れる。また、CO2 圧縮
手段で圧縮されたCO2ガスを液化する液化手段を備える
と共に、液化手段により液化された液体CO2 によりター
ビン装置の圧縮機の吸気を冷却する冷却手段を備え、冷
却手段で吸気を冷却した後のCO2 ガスが高圧タービン装
置に送られるので、圧縮機の吸気冷却が液化手段で液化
された液体CO2 で行なわれ、大幅な圧縮機の動力低減が
図れる。また、液化手段の液化冷熱の一部は液化手段に
より液化された液体CO2 であるので、液化手段の生成動
力を削減することが可能になる。
【００４３】また、冷却手段は、冷却器及び除湿器から
なる冷却系統と冷却系統をバイパスするバイパス系統と
で構成され、タービン装置の圧縮機の吸気側の流体の状
況に基づいて冷却系統とバイパス系統の流量を制御する
制御手段が備えられているので、除湿された低温空気と
高温空気を所望の状態に混合することができ、冷却手段
の出口空気（圧縮機１の吸気）を水分（氷）のない低温
の乾き空気とすることができ、圧縮機のエロージョンを
防止することが可能になる。
なる冷却系統と冷却系統をバイパスするバイパス系統と
で構成され、タービン装置の圧縮機の吸気側の流体の状
況に基づいて冷却系統とバイパス系統の流量を制御する
制御手段が備えられているので、除湿された低温空気と
高温空気を所望の状態に混合することができ、冷却手段
の出口空気（圧縮機１の吸気）を水分（氷）のない低温
の乾き空気とすることができ、圧縮機のエロージョンを
防止することが可能になる。
【００４４】また、冷却手段は、冷却器及び冷却器に水
を噴射する水噴射手段とから構成され、タービン装置の
圧縮機の吸気側の水の状況に基づいて水噴射手段の噴射
量を制御する制御手段が備えられている。そして、冷却
器には、噴射された水により粒径の異なる氷が形成され
る氷粒生成領域が備えられ、制御手段は、圧縮機の吸気
側の氷粒径分布に基づいて水噴射手段の噴射量と液体CO
2 の噴射量を制御するようにしたので、氷の蒸発時間
（寿命）と圧縮機への貫通力（冷却できる段数）が所望
の状態になる氷の粒径及び粒径分布が得られるように、
液体CO2 及び噴射水Ｗの量を調整することで、各段に冷
却媒体を投入する機構を設けることなく圧縮機の各段を
それぞれ冷却する段間冷却が可能となる。
を噴射する水噴射手段とから構成され、タービン装置の
圧縮機の吸気側の水の状況に基づいて水噴射手段の噴射
量を制御する制御手段が備えられている。そして、冷却
器には、噴射された水により粒径の異なる氷が形成され
る氷粒生成領域が備えられ、制御手段は、圧縮機の吸気
側の氷粒径分布に基づいて水噴射手段の噴射量と液体CO
2 の噴射量を制御するようにしたので、氷の蒸発時間
（寿命）と圧縮機への貫通力（冷却できる段数）が所望
の状態になる氷の粒径及び粒径分布が得られるように、
液体CO2 及び噴射水Ｗの量を調整することで、各段に冷
却媒体を投入する機構を設けることなく圧縮機の各段を
それぞれ冷却する段間冷却が可能となる。
【図１】本発明の第１実施形態例に係るタービン設備の
概略系統図。
概略系統図。
【図２】本発明の第２実施形態例に係るタービン設備の
概略系統図。
概略系統図。
【図３】本発明の第３実施形態例に係るタービン設備の
概略系統図。
概略系統図。
【図４】冷却手段の概略構成図。
【図５】本発明の第４実施形態例に係るタービン設備の
概略系統図。
概略系統図。
１ 圧縮機 ２ 燃焼器 ３ タービン ４ タービン装置 ９ 復水器 １０ ポンプ １１ 蒸気発生系統 １２ CO2 圧縮機 １４ CO2 抽出液化プラント １７，４２ 直噴冷却器 １９ 吸気熱交換器 ２０ 熱交換器 ２１ 膨張タービン ２４ CO2 投入系統 ２５ 高圧燃焼器 ２６ 高圧タービン ２７ 高圧タービン装置 ３１，４１ 冷却手段 ３２ 除湿器 ３３ 冷却系統 ３４ バイパス系統 ３５ 主循環量制御弁 ３６ 再循環量制御弁 ３７ 検出手段 ３８，４８ 吸気制御装置 ３９ ダクト ４４ 液体CO2 制御弁 ４６ 噴射水制御弁 ４７ 粒径計測手段
Claims (9)
- 【請求項１】 圧縮機及び燃焼器及びタービンを有しタ
ービンの排気が圧縮機に導入されるタービン装置と、タ
ービン装置のタービンの排気を復水する復水手段と、復
水中のCO2 ガスを圧縮するCO2 圧縮手段と、CO2 圧縮手
段で圧縮されたCO2 ガスを液化しそれを再びCO2 ガスと
したあと膨張するCO2 膨張タービンと、膨張タービンの
排気をタービン装置の圧縮機の入口側に投入するCO2 投
入系統とからなることを特徴とするタービン設備。 - 【請求項２】 圧縮機及び燃焼器及びタービンを有しタ
ービンの排気が圧縮機に導入されるタービン装置と、タ
ービン装置のタービンの排気を復水する復水手段と、復
水中のCO2 ガスを圧縮するCO2 圧縮手段と、高圧燃焼器
及び高圧タービンを有し高圧タービンの排気がタービン
装置の圧縮機に導入される高圧タービン装置と、CO2 圧
縮手段で圧縮されたCO2 ガスを液化しそれを再びCO2 ガ
スとしたあとこのCO2 ガスを高圧タービン装置の高圧燃
焼器に投入するCO2 投入系統とからなることを特徴とす
るタービン設備。 - 【請求項３】 請求項１において、CO2 圧縮手段で圧縮
されたCO2 ガスを液化する液化手段を備えると共に、液
化手段により液化された液体CO2 によりタービン装置の
圧縮機の吸気を冷却する冷却手段を備え、冷却手段で吸
気を冷却した後のCO2 ガスがCO2 膨張タービンに送られ
ることを特徴とするタービン設備。 - 【請求項４】 請求項２において、CO2 圧縮手段で圧縮
されたCO2 ガスを液化する液化手段を備えると共に、液
化手段により液化された液体CO2 によりタービン装置の
圧縮機の吸気を冷却する冷却手段を備え、冷却手段で吸
気を冷却した後のCO2 ガスが高圧タービン装置に送られ
ることを特徴とするタービン設備。 - 【請求項５】 請求項３もしくは請求項４において、液
化手段の液化冷熱の一部は液化手段により液化された液
体CO2 であることを特徴とするタービン設備。 - 【請求項６】 請求項３乃至請求項５のいずれか一項に
おいて、冷却手段は、冷却器及び除湿器からなる冷却系
統と冷却系統をバイパスするバイパス系統とで構成さ
れ、タービン装置の圧縮機の吸気側の流体の状況に基づ
いて冷却系統とバイパス系統の流量を制御する制御手段
が備えられていることを特徴とするタービン設備。 - 【請求項７】 請求項６において、冷却系統とバイパス
系統とは一つのダクトに収納されていることを特徴とす
るタービン設備。 - 【請求項８】 請求項３乃至請求項５のいずれか一項に
おいて、冷却手段は、冷却器及び冷却器に水を噴射する
水噴射手段とから構成され、タービン装置の圧縮機の吸
気側の水の状況に基づいて水噴射手段の噴射量を制御す
る制御手段が備えられていることを特徴とするタービン
設備。 - 【請求項９】 請求項８において、冷却器には、噴射さ
れた水により粒径の異なる氷が形成される氷粒生成領域
が備えられ、制御手段は、圧縮機の吸気側の氷粒径分布
に基づいて水噴射手段の噴射量を制御することを特徴と
するタービン設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11181615A JP2001012213A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | タービン設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11181615A JP2001012213A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | タービン設備 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001012213A true JP2001012213A (ja) | 2001-01-16 |
Family
ID=16103907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11181615A Withdrawn JP2001012213A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | タービン設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001012213A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008240738A (ja) * | 2008-06-23 | 2008-10-09 | Hitachi Ltd | ガスタービン設備及びガスタービン用加湿設備 |
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-
1999
- 1999-06-28 JP JP11181615A patent/JP2001012213A/ja not_active Withdrawn
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