JP2001502399A - 水素燃料発電所 - Google Patents

水素燃料発電所

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JP2001502399A JP10519333A JP51933398A JP2001502399A JP 2001502399 A JP2001502399 A JP 2001502399A JP 10519333 A JP10519333 A JP 10519333A JP 51933398 A JP51933398 A JP 51933398A JP 2001502399 A JP2001502399 A JP 2001502399A
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バニスター,ロナルド,レオ
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シーメンス・ウエスチングハウス・パワー・コーポレイション
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Abstract

(57)【要約】 高圧燃焼器(2)において水素を酸素と燃焼させて蒸気を発生させ、この蒸気を冷却用蒸気(30)と混合して高圧膨脹器(12)に送り、膨脹器が蒸気を膨脹させて回転軸出力を発生させる発電所。膨脹した蒸気は、中圧燃焼器において水素と酸素の燃焼により生じた蒸気と混合された後、中圧タービン(14)で膨脹して、さらに回転軸出力を発生させる。中圧タービンからの蒸気は熱回収蒸気発生器(18)へ送られて、そこで冷却されると共に水流を加熱して、タービン及び燃焼器の少なくとも1つを冷却する冷却流(58)を発生させる。冷却された蒸気は、蒸気発生器から低圧タービン(20)へ送られて、さらに回転軸出力を発生させると共に凝縮されて水流となり、蒸気発生器内において加熱されて、冷却用蒸気となる。

Description

【発明の詳細な説明】 水素燃料発電所 発明の背景 発明の分野 本発明は、水素と酸素を燃料とする発電所に関する。 関連技術の説明 発電所は、圧縮空気と混合された留出油または天然ガスのような炭化水素燃料 が1個または2個以上の燃焼器の中で燃焼する燃焼部を有する。しかしながら、 この燃焼により、窒素の酸化物(NOx)、炭酸ガス(CO2)、一酸化炭素( CO)及び大気汚染物質と考えられる他の微量の成分が形成される。窒素酸化物 は、水素を純粋な酸素中で燃やすと発生しない。ロケットエンジンの燃焼器は通 常、液体酸素中で液体水素を燃焼することにより作動される。しかしながら、電 力用タービンは劣化なしに長時間作動する必要がある。従って、ガスタービン燃 焼器の冷却は、ロケットエンジン燃焼器には存在しない困難な問題を提供する。 この問題は、経済的理由により、また取扱い及び供給の容易さの観点から液体酸 素でなくて圧縮酸素ガスを用いる場合さらに深刻なものとなる。通常、ロケット エンジン燃焼器は液体酸素の低温を利用して冷却を行っている。 タービン部分の冷却も水素/酸素燃料発電所にとって解決すべき問題であるが 、これは電力出力を最適化するためにタービン入口の温度を900乃至1600 ℃にするのが望ましいからである。燃焼タービンに常用される冷却は、発電所の 効率にとってマイナスの影響を与える。 従って、水素と酸素を燃焼させてエネルギーを発生させる高効率の発電所を提 供することが望ましい。 発明の概要 従って、本発明の主要目的は、開または閉ループ蒸気冷却システムによってタ ービン構成要素を効率的且つ有効に冷却する水素燃焼発電所を提供することにあ る。 換言すると、本発明の上記並びに他の目的は、冷却用蒸気、水素及び酸素の第 1の流れを高圧燃焼器に供給して水素と酸素を燃焼させることにより高圧蒸気を 発生させて回転軸出力を発生させる方法により達成される。この高圧蒸気は、冷 却用蒸気の第1の流れにより冷却されてプロセス蒸気の第1の流れを発生させる 。プロセス蒸気の第1の流れは、高圧タービン内で膨脹して回転軸出力及びプロ セス蒸気の第2の流れを発生させる。プロセス蒸気の第2の流れは、中圧タービ ンからの冷却用蒸気の第3の流れと混合されて中圧燃焼器に送り込まれ、そこで 水素と酸素の燃焼による蒸気と混合されてプロセス蒸気の第3の流れを発生させ る。プロセス蒸気の第3の流れは、中圧タービンに供給されてプロセス蒸気の第 4の流れと回転軸出力を発生させる。中圧タービンは冷却用蒸気の第2の流れに より冷却されるが、この第2の流れは冷却用蒸気の第3の流れとしてタービンを 出る。プロセス蒸気の第4の流れは、熱回収蒸気発生器を通って給水の2つの流 れを加熱することにより冷却用蒸気の第1及び第2の流れを発生させる。プロセ ス蒸気の第4の流れは蒸気発生器内で冷却されてプロセス蒸気の第5の流れとな り、低圧タービンへ供給される。低圧タービンは、回転軸出力を発生させると共 に膨脹したプロセス蒸気の第5の流れをプロセス蒸気の第6の流れとして送り出 す。プロセス蒸気の第6の流れが凝縮され、余分の水が抽出された後、残りの水 が蒸気発生器へ圧送されて冷却用蒸気となる。 図面の簡単な説明 図1は、中圧タービンにおいて閉ループ蒸気冷却システムを用いる水素燃料発 電所の略図である。 図2及び3は、高圧及び中圧タービンにおいて閉ループ蒸気冷却システムを用 いる水素燃料発電所の略図である。 図4は、図3の高圧タービンの一部の概略的縦方向断面図である。 図5は、タービン入口近傍を示す図4の拡大図である。 図6は、高圧燃焼器の概略的断面図である。 図7は、中圧燃焼器の概略的断面図である。 好ましい実施例の説明 同一参照数字が同一構成要素を示す図面を参照して、図1は水素燃料発電所1 を示す。発電所1の主要構成要素は、高圧燃焼器2、ロータ軸16が貫通する高 圧蒸気タービン12、中圧燃焼器4、中圧蒸気タービン14、熱回収蒸気発生器 18、低圧蒸気タービン20及び凝縮器22である。各タービンは、従来通り、 発電機(図示せず)のような負荷を駆動する。 高圧燃焼器2は、気体または液体状(即ち、極低温)の水素の第1の流れ6と 、酸素の第1の流れ8を受ける。水素6及び酸素8が気体の場合、圧縮器を用い て気体を圧縮してもよい。高圧燃焼器2内では、水素6と酸素8が燃焼して高温 高圧の蒸気が発生する。燃焼は、その結果本質的に純粋な蒸気が得られるような 化学量論的条件に近い状態で行わせるのが好ましい。以下に述べるように発生さ れる冷却用蒸気の第1の流れ30も高圧燃焼器2へ送られる。この冷却用蒸気3 0は、水素6と酸素8の燃焼により発生する蒸気と混合して、燃焼器2の構成要 素の過熱を防止すると共にプロセス蒸気50の第1の流れを発生させる。 図6を参照して、本発明の好ましい実施例によると、冷却用蒸気の一部30と 水素6は燃焼器2の入口室302で予め混合されて低燃焼熱値の燃料304を生 成させる。この燃料304は軸方向管306Aを流れるが、この軸方向管は別の 軸方向管306Bにより囲まれており、それらの間に環状通路306Cが形成さ れる。酸素8は半径方向管308を流れてこの環状通路306Cに流入する。燃 料及び酸素は渦流器309A及び309Bを流れて、燃焼生成物322を発生す る強く逆混合される燃焼ゾーン310を形成する。燃焼ゾーンの温度はほぼ16 00℃である。蒸気30の別の部分はオリフィス316を通って燃焼器に流入し 、胴部314とライナー314の間の空間313を循環してこのライナーを冷却 する。ライナー312はその中を流れる蒸気30の一部によっても冷却される。 空間313内の蒸気30の大部分は、燃焼ゾーン310の出口321を囲む渦流 器320を通過して燃焼生成物322を稀釈化し、この生成物は出口を出るとプ ロセス蒸気の第1の流れ50となる。 図1を参照して、高圧燃焼器2へ送られる質量流は、プロセス蒸気50の第1 の流れの温度範囲が500℃乃至900℃、圧力範囲が200バー乃至500バ ーとなるようなものである。500℃の下方限界は発電所の良好な総合熱消費率 を達成するのに必要な最低温度値である。900℃の温度の上方限界は高圧ター ビン12を冷却なしに運転するための最高温度値である。タービン12の冷却は 、タービンが最新の合金により製造されこの温度範囲の上限の所で運転される場 合不要である。プロセス蒸気の第1の流れ50の温度はほぼ650℃であるのが 好ましい。プロセス蒸気の第1の流れ50の圧力範囲は、蒸気タービンの過去の 商用運転経験に基づき良好な熱効率と仕事を可能にする。 高圧蒸気タービン12は、高圧燃焼器2からプロセス蒸気の第1の流れ50を 受ける。この燃焼器2は、タービン12の外部に、しかしながらその近くに結合 して設けるのが好ましい。プロセス蒸気50は、タービン12内で膨脹してロー タ軸16に回転出力を発生させると共にプロセス蒸気48の第2の流れを発生さ せる。タービン12は、高さがほぼ0.9乃至ほぼ2.6インチの12列の動翼 を有する。プロセス蒸気48は、高圧タービン12から中圧燃焼器4にとって適 当な圧力であるほぼ40バーの圧力で送出される。 中圧燃焼器4は、以下に説明するように生成される冷却用蒸気の第3の流れ4 6と混合されたプロセス蒸気48の第2の流れを受ける。中圧燃焼器4はまた、 水素の第2の流れ7と酸素の第2の流れ9を受けるが、これらの流れは燃焼器内 部で燃焼して蒸気となる。この蒸気は、プロセス蒸気48及び冷却用蒸気46と 混合されて燃焼器4の構成要素の過熱を防止すると共にプロセス蒸気の第3の流 れ52となる。 図7を参照して、本発明の好ましい実施例によると、中圧燃焼器4は軸方向管 404のオリフィス402を介して水素7の供給を受ける。この燃焼器4はまた 、結合されて蒸気414となる冷却用蒸気46及びプロセス蒸気48(図示せず )を受ける。蒸気414は燃焼器の胴部408とライナー410の間の空間40 9を流れて燃焼器を冷却する。蒸気414の一部はライナー410を流れてライ ナーを冷却する。蒸気414の残りと水素7は予混合室406に流入して低燃焼 熱 値の燃料422となる。燃料422は、予混合室406から軸方向管415Bに より囲まれた軸方向管415Aに流入する。半径方向管420は酸素9をこの軸 方向管415Bへ送り出す。酸素9は、オリフィス418により半径方向管42 0へ送り込まれる。酸素9と燃料422の流れは、渦流器424A及び424B を通過することにより強く逆混合されたゾーン412を形成し、このゾーンは燃 焼生成物416を生成する。 図1を参照して、プロセス蒸気52の第3の流れは、ほぼ1500℃乃至ほぼ 1700℃の温度範囲と、ほぼ20バー乃至ほぼ40バーの圧力範囲を有する。 ほぼ1500℃の下方温度限界は良好な熱効率を得るためのものである。ほぼ1 700℃の上方温度限界は蒸気冷却タービンの限界値である。プロセス蒸気の第 3の流れ52の温度はほぼ1700℃であるのが好ましい。プロセス蒸気の第3 の流れ52の圧力範囲は、蒸気タービンの過去の商用運転経験に基づき良好な熱 効率及び仕事を可能にする。プロセス蒸気の第3の流れ52の圧力はほぼ39バ ーであるのが好ましい。 中圧蒸気タービン14は、中圧燃焼器4から送出されたプロセス蒸気の第3の 流れ52を受ける。その後、プロセス蒸気52は膨脹して付加的な軸出力を発生 させると共にプロセス蒸気の第4の流れ54となる。中圧タービン14から出る プロセス蒸気54はほぼ1バーであるのが好ましい。 熱回収蒸気発生器18は、中圧タービン14からプロセス蒸気の第4の流れ5 4を受ける。この蒸気発生器18の内部において、プロセス蒸気54の熱の一部 が高圧給水流102と低圧給水流104へ伝達される。このように熱が伝達され るとプロセス蒸気の第4の流れ54が冷却され、プロセス蒸気の第5の流れ60 として蒸気発生器から送出される。熱回収蒸気発生器18内では、プロセス蒸気 60がほぼ110℃まで冷却されるように十分な熱が伝達される。 熱回収蒸気発生器18は、以下に説明するように、高圧給水流102から冷却 用蒸気の第1の流れ30を、また低圧給水流104から冷却用蒸気の第2の流れ 58を発生させる。冷却用蒸気の第1の流れ30は、ほぼ440℃の温度及びほ ぼ470バーの圧力で高圧燃焼器へ送られる。 中圧タービン14は、冷却用蒸気の第2の流れ58により冷却する。図1に示 す本発明の実施例では、図4及び5を参照して説明するように、中圧タービン1 4が閉ループ蒸気冷却システムを有する。閉ループ蒸気冷却システムでは、冷却 用蒸気がタービン内で膨脹中のプロセス蒸気と接触することなくタービン構成要 素を流れる。従って、冷却用蒸気の第2の流れ58はタービン14を流れるにつ れて加熱され、冷却用蒸気の第3の流れ46としてタービンから送出される。こ の閉ループ蒸気冷却システムでは、冷却用蒸気の第2の流れ58の温度はほぼ2 60℃圧力はほぼ45バーである。 本発明の他の実施例では、このタービン14が開ループ蒸気冷却システムを備 えたものがある。開ループ蒸気冷却システムは、冷却用蒸気をタービン構成要素 を通過させてタービンを流れるプロセス蒸気内に流入させることにより、タービ ン静翼または回転動翼を冷却する。これらのタービン構成要素の典型的な開ルー プ蒸気冷却法については、共に全体を本明細書の一部を形成するものとして引用 する米国特許第5.488,825号(発明者:"Davisetal.;発明の名称:Ga s Turbine Vane with Enhanced Cooling")及び米国特許第5,511,937 号(発明者:Papageorgiou;発明の名称:"Gas Turbine Airfoil with a Coolin g Air Regulating Seal")に記載がある。冷却用蒸気がプロセス蒸気内に流入す るため、中圧タービン14の開ループ蒸気冷却システムを有する本発明の実施例 (図示せず)では冷却用蒸気46の第3の流れは存在しない。中圧タービン14 の開ループ蒸気冷却システムを有する水素燃料発電所1の運転パラメータは、タ ービンの閉ループ蒸気冷却システムを有する発電所の運転パラメータから修正を 行う必要がある。 低圧タービン20はプロセス蒸気の第5の流れ60を受けるが、この流れはさ らに膨脹して、さらに付加的な軸出力とプロセス蒸気の第6の流れ62を発生さ せる。プロセス蒸気62の温度はほぼ35℃圧力はほぼ0.1バーであるのが好 ましい。 凝縮器22は、プロセス蒸気62を凝縮して給水100に変える。給水100 の流れは、第1の部分105、第2の部分106、及び余剰部分103に分けら れる。第1の部分105と第2の部分106はそれぞれ、高圧給水ポンプ24及 び低圧給水ポンプ25へ送られる。余剰部分103は、発電所1から排出して水 素と酸素の反応により発電所へ加えられる蒸気と相殺する必要があるため抽出す る。 高圧給水ポンプ24は、給水流の第1の部分105を昇圧して高圧水流102 とする。高圧水流102の圧力は、プロセス蒸気の第1の流れ50よりも大きい のが好ましい。高圧水流102は熱回収蒸気発生器18へ送られる。この蒸気発 生器18において、高圧水流102が冷却用蒸気の第1の流れ30となる。 低圧給水ポンプ25は、給水流の第2の部分106を昇圧して低圧水流104 とする。低圧水流104の圧力は、プロセス蒸気の第3の流れ52の圧力よりも 高い。低圧水流104は熱回収蒸気発生器18へ送られる。この蒸気発生器18 では、低圧水流104が冷却用蒸気の第2の流れ58となる。 500メガワットの発電所では、本発明は高い水素燃焼熱値に基づき約61% の、また低い水素燃焼熱値に基づき約73%の効率を有する。図2を参照して、 発電所1’は本発明の別の実施例であり、発電所1と類似する。2つの発電所の 主な物理的相違点は、タービン12の代わりであるタービン12’が冷却用蒸気 の第4の流れ32で冷却されることである。冷却用蒸気32は、高圧水流102 を加熱して冷却用蒸気の第1の流れ30と、冷却用蒸気の第4の流れ32とに分 割する熱回収蒸気発生器18により発生される。冷却用蒸気の第4の流れ32に より高圧タービン12’が冷却される。 図2に示す本発明の実施例では、図4及び5を参照して説明するように、閉ル ープ蒸気冷却システムにより高圧タービン12’を冷却する。閉ループ蒸気冷却 システムにおいて、冷却用蒸気はタービン内で膨脹中のプロセス蒸気に接触せず にタービン構成要素内を流れる。従って、冷却用蒸気の第4の流れ32はタービ ン12’を流れるにつれて加熱され、冷却用蒸気の第5の流れ51としてタービ ンから流出する。冷却用蒸気の第5の流れ51は、冷却用蒸気の第1の流れ30 と混合されて冷却用蒸気49の結合流となる。高圧燃焼器2は冷却用蒸気の結合 流49を受ける。冷却用蒸気49は、水素6及び酸素8の燃焼により生成される 蒸気と混合されて燃焼器2の構成要素の過熱を防止すると共にプロセス蒸気の第 1の流れ50となる。 本発明の他の実施例では、タービン12’及びタービン14の一方または両方 が、上述したような開ループ蒸気冷却システムを有する。そのため、タービン1 4が開ループ蒸気冷却システムを備えておれば冷却用蒸気の第3の流れ46は無 いし、またタービン12’が開ループ蒸気冷却システム(図示せず)を備えてお れば冷却用蒸気の第5の流れ51は存在しない。タービン12’及び14のいず れかまたはその両方に開ループ蒸気冷却システムを備えた水素燃料発電所1’の 運転パラメータは、閉ループ蒸気冷却システムを有する発電所1’の運転パラメ ータを修正する必要がある。 冷却用蒸気の第4の流れ32による高圧タービン12’を冷却すると、発電所 1の場合と比べて発電所1’のその他の蒸気の流れの好ましい温度及び圧力が異 なるものとなる。発電所1’の好ましい温度及び圧力は、以下の表Iに示す通り である。 表1 発電所1’の蒸気流の好ましい温度及び圧力 蒸気流 好ましい温度概略値 好ましい圧力概略値 プロセス蒸気の 第1の流れ50 1600℃ 250バー プロセス蒸気の 第2の流れ48 935℃ 25バー プロセス蒸気の 1600℃〜 24バー 第3の流れ52 1700℃ プロセス蒸気の 第4の流れ54 840℃ 1バー プロセス蒸気の 第5の流れ60 110℃ 1バー プロセス蒸気の 第6の流れ62 33℃ 0.05バー 冷却用蒸気の 第1の流れ48 400℃ 260バー 冷却用蒸気の 第2の流れ58 375℃ 30バー 冷却用蒸気の 第3の流れ46 650℃ 27バー 冷却用蒸気の 第4の流れ32 400℃ 310バー 冷却用蒸気の 第5の流れ51 650℃ 280バー 図3を参照して、発電所1”は本発明のさらに別の実施例であり、発電所1’ と類似する。これら2つの発電所の主な物理的相違点は、発電所12’が冷却用 蒸気の多数の流れにより冷却されるタービン12”により置き換えられたことで ある。 本発明では、冷却用蒸気の第4の流れ32はさらに2つの流れ35及び36に 分割され、それらの流れが共に冷却用蒸気として高圧タービン12”へ送られる 。以下に説明するように、冷却用蒸気35は静翼を冷却し、冷却用蒸気36はロ ータ16を冷却する。静翼冷却用蒸気35は、3つの流れ38,39,40に分 割される。これらの蒸気流38,39,40はそれぞれ、高圧タービン12”の 高圧、中圧、低圧の静翼の冷却を担当し、それらは冷却プロセスでさらに加熱さ れる。これらの蒸気流38,39,40は、冷却プロセスを経たあとそれぞれ加 熱 されて蒸気流44,42,43としてタービン12”から送り出される。高圧静 翼の冷却用蒸気44は、高圧タービン12”から排出されて温度緩和用蒸気の第 2の部分47となり、高圧燃焼器2へ送られる。その第1の部分は冷却用蒸気の 第1の流れ30となる。 中圧静翼冷却用蒸気42は、上述したように、高圧タービン12から排出され て熱回収蒸気発生器18により発生され冷却用蒸気の第2の流れ58と結合され 、結合流56となる。この蒸気結合流56はその後中圧タービン14へ送られ、 高圧タービン12”の冷却に関し以下に説明する方法でタービン構成要素を冷却 する。中圧タービン14からの、好ましくはほぼ650℃に加熱された冷却用蒸 気の第3の流れ46は、高圧タービン冷却用蒸気43,78と共に、高圧タービ ン12からの蒸気48と結合されて、中圧燃焼器4への温度緩和用蒸気の残部と なる。 冷却用蒸気の第2の流れ36は、高圧タービンのロータ16の動翼を冷却した 後、ロータから2つの流れ78,45として排出される。高圧タービン12の低 圧動翼を冷却した蒸気流78は、上述したように、低圧静翼冷却用蒸気43と結 合され、中圧燃焼器4の温度を緩和する。高圧タービン12の高圧動翼冷却用蒸 気45は、高圧静翼冷却用蒸気44と結合されて、高圧燃焼器2へ送られる温度 緩和用蒸気の第3の部分47となる。 この好ましい実施例において、高圧タービン12”の冷却は全て、蒸気32に より行われるため、熱力学的に非常に効率のよいシステムが実現される。以上よ り明らかなように、冷却システムは閉ループである。即ち、偶発的な漏洩を除き 、冷却用として高圧タービン12”へ送られる蒸気32の全部が冷却中に吸収し た熱と共にサイクルに戻される。 高圧蒸気タービン12”の閉ループ蒸気冷却システムの詳細を図4及び5を参 照して説明する。静翼の冷却を最初に説明する。 図4に示すように、高圧タービン12”は外側胴部17により囲まれ、この胴 部は内側胴部19を取り囲む。これら内側及び外側胴部17,19はウエブによ り連結されて3つのプレナム120,122,124を形成し、これらのプレナ ムは冷却用蒸気流38,39,40をそれぞれ差し向ける働きがある。高圧燃焼 器2は外側胴部17の前端部に固着してある。ダクト126は、プレナム120 を貫通して蒸気流50を高圧燃焼器2からタービンの作動流体流路の入ロへ送り 込む。 図5に示すように、高圧静翼冷却用蒸気38は、通路110を介して外側胴部 17内に流入し、パイプ141により円周方向に延びるパイプ142へ送られる 。このパイプ142は、冷却用蒸気18を3つの流れ64,65,66に分割し てパイプ144,146,148へ配分するマニホルド140を形成する。 蒸気64は、マニホルド140からパイプ144により内側胴部19に形成し た通路150へ送られる。通路150は蒸気64を第1列の静翼180へ送り、 その後静翼に形成した冷却通路170を流れるようにする。図示のように、各冷 却通路170は単純なU字形である。しかしながら、当業者は容易に理解できる ように、冷却通路170は蛇状のような種々の形態をとることが可能である。冷 却通路170を通過すると、燃焼器からの蒸気50から静翼180へ伝達される 熱の一部が静翼180から冷却用蒸気64へ伝達されて静翼を冷却すると共に冷 却用蒸気が加熱される。加熱された蒸気67は、静翼冷却通路170から通路1 52によりプレナム120へ送られる。 同様に、パイプ146,148はそれぞれ、蒸気65,66をマニホルド14 0から内側胴部19に形成した通路134,158へ差し向ける。通路154, 158はそれぞれ、第2列の静翼182及び第3列の静翼184に形成した通路 174,178へ蒸気を差し向けることによってこれらの静翼を冷却する。それ ぞれ冷却通路174,178から送られる加熱された蒸気68,69は、内側胴 部19に形成された通路156,160によりプレナム120へ送られる。 図4に示すように、プレナム120からの、加熱された冷却用蒸気67,68 ,69の結合流44は、プレナムによりダクト126を経て高圧燃焼器2へ送ら れ、そこで、前述したように、燃焼器の温度を緩和して冷却する。 引き続き図4を参照して、高圧タービン12”の中圧静翼冷却用蒸気39は、 高圧静翼冷却用蒸気38に関連して説明したと同じ態様で、通路112を通って 外側胴部内17に流入し、パイプによりプレナム122内のマニホルドを形成す る円周方向パイプへ送られる。このマニホルドは、冷却用蒸気39を2つの流れ 70,71に分割するが、これらの流れはその後内側胴部19の通路を経て第4 及び第5列の静翼の冷却通路へ至るパイプへ配分される。内側胴部19に形成さ れたさらに別の通路は、加熱された蒸気72,73を静翼冷却通路からプレナム 122へ差し向ける。外側胴部17の通路116は、加熱された冷却用蒸気72 をプレナム122から排出する。 上述したように、加熱された中圧静翼冷却用蒸気72は熱回収蒸気発生器18 からの冷却用蒸気の第2の流れ58と混合された後、中圧タービン14へ送られ 、そこでさらに冷却作用を行う。 高圧タービン12の低圧静翼冷却用蒸気40は、中圧静翼冷却用蒸気39に関 連して上述したと同じ態様で、通路114を通って外側胴部17内へ流入した後 、パイプにより、プレナム124内のマニホルドを形成する円周方向パイプへ送 られる。このマニホルドは冷却用蒸気40を2つの流れ74,75に分割するが 、これら2つの流れはその後内側胴部19内の通路を通って最終的に第6及び第 7列静翼の冷却通路へ至る通路へ差し向けるパイプに配分される。内側胴部19 に形成されたさらに別の通路は、加熱された冷却用蒸気76,77を静翼冷却通 路からプレナム124へ差し向ける。外側流れ案内手段128と内側胴部19と の間に形成されたギャップ125は、加熱された冷却用蒸気の流れ76,77を プレナム124から作動流体流路へ送り込み、そこで高圧タービン12からの部 分的に膨脹した流れ48と混合させる。上述したように、冷却用蒸気の流れ43 はその後さらに加熱され、膨脹した蒸気流48もその後さらに中圧燃焼器4内に おいて再加熱される。 回転動翼のための閉ループ蒸気冷却システムを説明する。図4に示すように、 熱回収蒸気発生器18からの冷却用蒸気32の一部36は、ロータ14内に流入 した後、マニホルド130を形成する円周方向に分布した複数の通路を介して軸 方向に上流に向って流れる。或いはマニホルド130を単一の円形環状通路とし てもよい。マニホルド130は、冷却用蒸気36を高圧タービン12のロータ1 6の動翼の各列に配分する。 図5を参照して、冷却用蒸気36の一部86は、ロータ16に形成した半径方 向通路162によりマニホルド130から第1列の回転動翼186へ送られた後 、 さらにその動翼に形成した冷却通路172を流れる。ブッシング190は、冷却 用蒸気86が直接マニホルド134内に流入するのを阻止する。図示のように、 各冷却通路172は簡単なU字形である。しかしながら、当業者であれば容易に 理解できるように、冷却通路172は蛇状のような種々の形態をとることができ る。冷却通路172を流れる結果、燃焼器から流れ50から動翼186へ伝達さ れた熱の一部がこれらの動翼186から冷却用蒸気86へ伝達されて、これらの 動翼が冷却されると共に加熱用蒸気が加熱される。動翼冷却通路172から、加 熱された蒸気94が通路164によりマニホルド134へ送られる。 同様に、第2列の動翼188のための冷却用蒸気85は、通路166及びブッ シング192を介して第2列の動翼188に形成された冷却通路176へ流れる 。通路168は、加熱された冷却用蒸気93をマニホルド134へ差し向ける。 図4を参照して、冷却用蒸気84は、同様に、第3列の動翼へ送られる。最初の 3列の動翼からの加熱された冷却用蒸気92,93,94の流れ45は、マニホ ルド134によりプレナム120へ差し向けられる。プレナム120から、高圧 動翼冷却用蒸気45は、高圧静翼冷却用蒸気44と共にプレナムによりダクト1 26を介して高圧燃焼器2へ送られ、そこで、前述したようにこれら蒸気流44 及び45が温度を緩和する。 図4にも示すように、ロータのマニホルド130もまた、蒸気流80−83を 第4乃至第7列の回転動翼へ配分する。これらの列からの加熱された冷却用蒸気 87−90の流れは、マニホルド132により内側流れ案内手段129とロータ 16との間に形成されたギャップ127へ送られる。このギャップ127からの 、高圧タービン12”の低圧動翼からの加熱された冷却用蒸気の結合流78はそ の後作動流体流路へ差し向けられ、そこで高圧タービン12”からの部分的に膨 脹した蒸気48と混合される。上述したように、低圧動翼冷却用蒸気78は、低 圧静翼冷却用蒸気43と共に中圧燃焼器4内においてさらに加熱される。 前述した高圧タービンの閉ループ蒸気冷却システムにより、非常に効率的な冷 却が可能となり、それにより高圧タービン内のプロセス蒸気の第1の流れの膨脹 が可能となる。さらに、冷却用蒸気の本質的に全部がサイクルに帰還するため、 従来型の静翼及び動翼冷却方式に付随する熱力学的損失がなくなる。さらに、本 発明を高圧タービンに関連して説明したが、発電所の他のタービンにも利用可能 である。 発電所1及び1’について前述したように、本発明の他の実施例は発電所1” の中圧タービン14が開ループまたは閉ループの蒸気冷却システムを備え、図3 に示す本発明の実施例は閉ループ蒸気冷却システムを備えている。発電所1”が 開ループ蒸気冷却システムを備えている場合、冷却用蒸気46の第3の流れは存 在せず、発電所1”の運転パラメータの修正が必要となる。 本発明による発電所は、本発明の構成要素の閉ループによる蒸気冷却を利用す るため水素の燃焼による高効率の発電が可能となる。従って、本発明はその精神 及び本質的特徴から逸脱することなく他の形態で実現することが可能であり、か くして本発明の技術的範囲の解釈については上記明細書の説明よりも後記の請求 の範囲を参照されたい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニューバイ,リチャード,アレン アメリカ合衆国,ペンシルベニア州 15235 ピッツバーグ,スプリング・グロ ーブ・ロード 149 (72)発明者 ヤング,ウェン,チン アメリカ合衆国,ペンシルベニア州 15632 エクスポート,マウント・バーノ ン・アヴェニュー 236

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(a)冷却用蒸気の第1の流れ、水素の第1の流れ、酸素の第1の流れを高 圧燃焼器に供給し、 (b)高圧燃焼器において、水素の第1の流れと酸素の第1の流れを燃焼し て高圧蒸気を発生させ、この高圧蒸気を冷却用蒸気の第1の流れと混合してプロ セス蒸気の第1の流れを発生させ、 (c)高圧タービンにおいて、プロセス蒸気の第1の流れを膨脹させて軸出 力及びプロセス蒸気の第2の流れを発生させ、 (d)プロセス蒸気の第2の流れ、水素の第2の流れ、酸素の第2の流れを 中圧燃焼器に供給し、 (e)中圧燃焼器において、水素の第2の流れと酸素の第2の流れを燃焼し て低圧蒸気を発生させ、この低圧蒸気をプロセス蒸気の第2の流れと混合してプ ロセス蒸気の第3の流れを発生させ、 (f)中圧タービンにおいて、プロセス蒸気の第3の流れを膨脹させて軸出 力及びプロセス蒸気の第4の流れを発生させ、 (g)熱回収蒸気発生器において、プロセス蒸気の第4の流れを冷却してプ ロセス蒸気の第5の流れを発生させ、 (h)低圧タービンにおいて、プロセス蒸気の第5の流れを膨脹させて軸出 力及びプロセス蒸気の第6の流れを発生させ、 (i)凝縮器において、プロセス蒸気の第6の流れを凝縮して給水流を発生 させ、 (j)給水流の第1の部分と第2の部分をそれぞれ高圧給水ポンプと低圧給 水ポンプに供給して高圧水流と低圧水流を形成し、 (k)高圧給水ポンプからの高圧水流を熱回収蒸気発生器に圧送して冷却用 蒸気の第1の流れを発生させ、 (l)低圧給水ポンプからの低圧水流を熱回収蒸気発生器に圧送して冷却用 蒸気の第2の流れを発生させ、 (m)中圧タービンを冷却用蒸気の第2の流れで冷却し、 (n)給水流の余剰部分を抽出するステップよりなる 回転軸出力を発生する方法。 2.中圧タービンは、開ループ蒸気冷却システムを含む請求項1の方法。 3.さらに、 (o)高圧タービンを冷却用蒸気の第4の流れで冷却し、 高圧タービンは開ループ蒸気冷却システムよりなり、 さらに、 (k)冷却用蒸気の第1の流れと冷却用蒸気の第4の流れを発生させるステ ップを含む請求項2の方法。 4.中圧タービンは閉ループ蒸気冷却システムよりなり、 ステップ(d)はさらに、プロセス蒸気の第3の流れを中圧燃焼器に供給す るステップを含み、 ステップ(e)はさらに、中圧燃焼器において低圧蒸気を冷却用蒸気の第3 の流れと混合してプロセス蒸気の第3の流れを発生させるステップを含み、 ステップ(m)はさらに、中圧タービンを冷却用蒸気の第2の流れで冷却し て冷却用蒸気の第3の流れを発生させるステップを含む請求項1の方法。 5.ステップ(b)はさらに、プロセス蒸気の第1の流れを500℃乃至900 ℃の温度に加熱し、また200バー乃至500バーの圧力に加圧するステップを 含み、 ステップ(c)はさらに、プロセス蒸気の第2の流れをほぼ40バーの圧力 に加圧するステップを含み、 ステップ(e)はさらに、プロセス蒸気の第3の流れを1500℃乃至17 00℃の温度に加熱し、また20バー乃至40バーの圧力に加圧するステップを 含み、 ステップ(f)はさらに、プロセス蒸気の第4の流れをほぼ1バーの圧力に 加圧するステップを含み、 ステップ(g)はさらに、プロセス蒸気の第5の流れをほぼ110℃の温度 に加熱するステップを含み、 ステップ(h)はさらに、プロセス蒸気の第6の流れをほぼ35℃の温度に 加熱し、またほぼ0.1バーの圧力に加圧するステップを含み、 ステップ(k)はさらに、冷却用蒸気の第1の流れをほぼ440℃の温度に 加熱し、またほぼ470バーの圧力に加圧するステップを含み、 ステップ(l)はさらに、冷却用蒸気の第2の流れをほぼ260℃の温度に 加熱し、またほぼ45バーの圧力に加圧するステップを含む請求項4の方法。 6.ステップ(b)はさらに、プロセス蒸気の第1の流れをほぼ650℃の温度 に加熱し、またほぼ300バーの圧力に加圧するステップを含み、 ステップ(e)はさらに、プロセス蒸気の第3の流れをほぼ1700℃の温 度に加熱し、また39バーの圧力に加圧するステップを含む請求項5の方法。 7.さらに、 ステップ(o)は、高圧タービンを冷却用蒸気の第4の流れで冷却して冷却 用蒸気の第5の流れを発生させ、 高圧タービンは閉ループ蒸気冷却システムよりなり、 ステップ(a)はさらに、冷却用蒸気の第5の流れを高圧燃焼器に供給する ステップを含み、 ステップ(b)はさらに、高圧燃焼器内において、水素の第1の流れと酸素 の第1の流れを燃焼して高圧蒸気を発生させ、この高圧蒸気を冷却用蒸気の第5 の流れと混合するステップを含み、 ステップ(k)はさらに、冷却用蒸気の第1の流れと冷却用蒸気の第4の流 れを発生させるステップを含む請求項4の方法。 8.ステップ(b)はさらに、プロセス蒸気の第1の流れをほぼ1600℃の温 度に加熱し、またほぼ250バーの圧力に加圧するステップを含み、 ステップ(c)はさらに、プロセス蒸気の第2の流れをほぼ935℃の温度 に加熱し、またほぼ25バーの圧力に加圧するステップを含み、 ステップ(e)はさらに、プロセス蒸気の第3の流れをほぼ1600℃乃至 1700℃の温度に加熱し、またほぼ24バーの圧力に加圧するステップを含み 、 ステップ(f)はさらに、プロセス蒸気の第4の流れをほぼ840℃の温 度に加熱し、またほぼ1バーの圧力に加圧するステップを含み、 ステップ(g)はさらに、プロセス蒸気の第5の流れをほぼ110℃の温度 に加熱し、またほぼ1バーの圧力に加圧するするステップを含み、 ステップ(h)はさらに、プロセス蒸気の第6の流れをほぼ33℃の温度に 加熱し、またほぼ0.05バーの圧力に加圧するステップを含み、 ステップ(k)はさらに、冷却用蒸気の第1の流れと冷却用蒸気の第4の流 れをほぼ400℃の温度に加熱し、冷却用蒸気の第1の流れをほぼ260バーの 圧力に加圧し、また冷却用蒸気の第4の流れをほぼ310バーの圧力に加圧する ステップを含み、 ステップ(l)はさらに、冷却用蒸気の第2の流れをほぼ375℃の温度に 加熱し、またほぼ30バーの圧力に加圧するステップを含み、 ステップ(m)はさらに、冷却用蒸気の第3の流れをほぼ650℃の温度に 加熱し、またほぼ27バーの圧力に加圧するステップを含み、 ステップ(o)はさらに、冷却用蒸気の第5の流れをほぼ650℃の温度に 加熱し、またほぼ280バーの圧力に加圧するステップを含む請求項7の方法。 9.高圧タービンは複数の構成要素を含み、 ステップ(k)はさらに、冷却用蒸気の第1の流れと冷却用蒸気の第4の流 れを発生させるステップを含み、 さらに、 (q)冷却用蒸気の第4の流れの第1の部分をタービン構成要素の少なくと も第1の部分に差し向けてタービン構成要素の第1の部分から冷却用蒸気の第4 の流れの第1の部分へ熱を伝達させることにより、加熱された冷却用蒸気の第1 の流れを発生させ、 (r)加熱された冷却用蒸気の第1の流れをプロセス蒸気の第1の流れと混 合し、 (s)冷却用蒸気の第4の流れの第2の部分をタービン構成要素の第2の部 分へ差し向けてタービン構成要素の第2の部分から冷却用蒸気の第4の流れの第 2の部分へ熱を伝達させることにより、加熱された冷却用蒸気の第2の流れを発 生させ、 (t)加熱された冷却用蒸気の第2の流れを冷却用蒸気の第2の流れと混合 し、 (u)冷却用蒸気の第4の流れの第3の部分をタービン構成要素の第3の部 分に差し向けてタービン構成要素の第3の部分から冷却用蒸気の第4の流れの第 3の部分へ熱を伝達させることにより、加熱された冷却用蒸気の第3の流れを発 生させ、 (v)加熱された冷却用蒸気の第3の流れをプロセス蒸気の第2の流れと混 合するステップを含む請求項7の方法。 10.タービン構成要素の第1、第2及び第3の部分はそれぞれ、静翼及び回転 動翼の第1、第2及び第3の部分よりなる請求項9の方法。 11.さらに、 (o)高圧タービンを冷却用蒸気の第4の流れで冷却し、 高圧タービンは開ループ蒸気冷却システムよりなり、 さらに、 (k)冷却用蒸気の第1の流れと冷却用蒸気の第4の流れを発生させるステ ップを含む請求項4の方法。 12.(a)高圧燃焼器が、 (i)冷却用蒸気の第1の流れと、水素の第1の流れと、酸素の第1の 流れとを受ける手段と、 (ii)水素の第1の流れと酸素の第1の流れを燃焼して高圧蒸気を発 生させ、この高圧蒸気を冷却用蒸気の第1の流れと混合してプロセス蒸気の第1 の流れを発生させる手段とを備え、 (b)高圧タービンがプロセス蒸気の第1の流れを受けて膨脹させることに より軸出力とプロセス蒸気の第2の流れを発生させる手段を備え、 (c)中圧燃焼器が、 (i)プロセス蒸気の第2の流れと、水素の第2の流れと、酸素の第2 の流れを受ける手段と、 (ii)水素の第2の流れと酸素の第2の流れを燃焼して低圧蒸気を発 生させ、この低圧蒸気をプロセス蒸気の第2の流れと混合してプロセス蒸気の第 3の流れを発生させる手段とを備え、 (d)中圧タービンが、 (i)プロセス蒸気の第3の流れを受けて膨脹させることにより軸出力 とプロセス蒸気の第4の流れを発生させる手段と、 (ii)中圧タービンを冷却用蒸気の第2の流れで冷却する手段とを備 え、 (e)熱回収蒸気発生器が、 (i)プロセス蒸気の第4の流れを受けて冷却することによりプロセス 蒸気の第5の流れを発生させる手段と、 (ii)高圧水流を受けて冷却用蒸気の第1の流れを発生させる手段と 、 (iii)低圧水流を受けて冷却用蒸気の第2の流れを発生させる手段 とを備え、 (f)低圧タービンがプロセス蒸気の第5の流れを受けて膨脹させることに より軸出力とプロセス蒸気の第6の流れを発生させる手段を備え、 (g)凝縮器がプロセス蒸気の第6の流れを受けて凝縮させることにより給 水流を発生させる手段を備え、 (h)高圧ポンプが給水流の第1の部分を受けて高圧水流を発生させるポン プ手段を備え、 (i)低圧ポンプが給水流の第2の部分を受けて低圧水流を発生させるポン プ手段を備え、 (j)給水流の余剰部分を抽出する抽出手段よりなる発電所。 13.中圧タービンを冷却する手段は、冷却用蒸気の第2の流れを受ける手段と 、冷却用蒸気の第2の流れをプロセス蒸気の第3の流れと混合する手段とを備え た開ループ蒸気冷却システムよりなる請求項12の発電所。 14.熱回収蒸気発生器は、高圧水流を受けて冷却用蒸気の第4の流れを発生さ せる手段よりなり、 高圧タービンは、冷却用蒸気の第4の流れを受ける手段と、冷却用蒸気の第 4の流れをプロセス蒸気の第1の流れと混合する手段とを備えた開ループ蒸気冷 却システムよりなる請求項12の発電所。 15.中圧タービンを冷却する手段は、冷却用蒸気の第2の流れを受ける手段と 、冷却用蒸気の第3の流れを発生させる手段とを備えた閉ループ蒸気冷却システ ムよりなり、 中圧燃焼器は、冷却用蒸気の第3の流れを受けて冷却用蒸気の第3の流れを 低圧蒸気と混合する手段を備えた請求項12の発電所。 16.熱回収蒸気発生器は、高圧水流を受けて冷却用蒸気の第4の流れを発生さ せる手段よりなり、 高圧タービンは、冷却用蒸気の第4の流れを受ける手段と、冷却用蒸気の第 5の流れを発生させる手段とを備えた閉ループ蒸気冷却システムよりなり、 高圧燃焼器は、冷却用蒸気の第5の流れを受けて高圧蒸気と混合する手段を 備えた請求項15の発電所。 17.熱回収蒸気発生器は、高圧水流を受けて冷却用蒸気の第1の流れと冷却用 蒸気の第4の流れを発生させる手段を備え、 高圧タービンは、 (i)タービン構成要素と、 (ii)冷却用蒸気の第4の流れの第1の部分を受けて、タービン構成要 素の第1の部分を冷却用蒸気の第4の流れの第1の部分で冷却することにより、 加熱された冷却用蒸気の第1の流れを発生させる手段と、 (iii)冷却用蒸気の第4の流れの第2の部分を受けて、タービン構成 要素の第2の部分を冷却用蒸気の第4の流れの第2の部分で冷却することにより 、加熱された冷却用蒸気の第2の流れを発生させる手段と、 (iv)冷却用蒸気の第4の流れの第3の部分を受けて、タービン構成要 素の第3の部分を冷却用蒸気の第4の流れの第3部分で冷却することにより、加 熱された冷却用蒸気の第3の流れを発生させる手段とよりなる請求項15の発電 所。 18.タービン構成要素の第1、第2及び第3の部分はそれぞれ、静翼及び回転 動翼の第1、第2及び第3の部分よりなる請求項17の発電所。 19.高圧燃焼器は、加熱された冷却用蒸気の第1の流れを受ける手段と、加熱 された冷却用蒸気の第1の流れを冷却用蒸気の第1の流れと混合する手段とを備 え、 中圧タービンは、加熱された冷却用蒸気の第2の流れを受ける手段と、中圧 タービンを加熱された冷却用蒸気の第2の流れで冷却する手段とを備え、 中圧燃焼器は、加熱された冷却用蒸気の第3の流れを受ける手段と、加熱さ れた冷却用蒸気の第3の流れをプロセス蒸気の第2の流れと冷却用蒸気の第3の 流れと混合する手段とを備えた請求項17の発電所。 20.熱回収蒸気発生器は、高圧水流を受けて冷却用蒸気の第4の流れを発生さ せる手段よりなり、 高圧タービンは、冷却用蒸気の第4の流れを受ける手段と、冷却用蒸気の第 4の流れをプロセス蒸気の第1の流れと混合する手段とを備えた開ループ蒸気冷 却システムよりなる請求項15の発電所。 21.熱回収蒸気発生器は、高圧水流を受けて冷却用蒸気の第4の流れを発生さ せる手段よりなり、 高圧タービンは、冷却用蒸気の第4の流れを受ける手段と、冷却用蒸気の第 5の流れを発生させる手段とを備えた閉ループ蒸気冷却システムよりなり、 高圧燃焼器は、冷却用蒸気の第5の流れを受けて高圧蒸気と混合する手段を 備えた請求項13の発電所。
JP10519333A 1996-10-21 1997-08-13 水素燃料発電所 Pending JP2001502399A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011137459A (ja) * 2010-01-04 2011-07-14 General Electric Co <Ge> 複流式タービン第1段の冷却方法及び装置
JP2016530451A (ja) * 2013-09-12 2016-09-29 フロリダ タービン テクノロジーズ インコーポレイテッドFlorida Turbine Technologies, Inc. 高圧力比ツインスプール産業用ガスタービンエンジン

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3051678B2 (ja) * 1996-09-30 2000-06-12 三菱重工業株式会社 低温形水素燃焼タービン
EP0859136A1 (en) * 1997-02-17 1998-08-19 N.V. Kema Gas turbine with energy recovering
US5950418A (en) * 1997-05-28 1999-09-14 Lott; Henry A. Electrical power plant
JP4126108B2 (ja) * 1998-02-25 2008-07-30 三菱重工業株式会社 ガスタービンコンバインドプラント、その運転方法、及びガスタービン高温部蒸気冷却システム
DE19846058C1 (de) * 1998-10-07 2000-05-31 Forschungszentrum Juelich Gmbh Vorrichtung zum Beseitigen von Wasserstoff
US6314732B1 (en) * 2000-09-19 2001-11-13 Theadore Lookholder Hydrogen fueled power plant system
US6968700B2 (en) 2001-03-01 2005-11-29 Lott Henry A Power systems
US6467273B1 (en) 2001-03-01 2002-10-22 Henry A. Lott Method for producing electrical power
US6841683B2 (en) * 2001-08-30 2005-01-11 Teva Pharmaceutical Industries Ltd. Sulfonation method for zonisamide intermediate in zonisamide synthesis and their novel crystal forms
DE10392525B4 (de) 2002-04-11 2012-08-09 Richard A. Haase Verfahren, Prozesse, Systeme und Vorrichtung mit Wasserverbrennungstechnologie zur Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff
EP1375827A1 (de) * 2002-06-28 2004-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Dampfkraftwerk
US6889614B2 (en) * 2002-09-13 2005-05-10 Island Pyrochemical Industries Corp. Air bag inflator
ES2581077T3 (es) * 2002-10-10 2016-08-31 Lpp Combustion, Llc Sistema para la vaporización de combustibles líquidos para combustión y método de utilización
ES2216698B1 (es) * 2003-02-04 2005-12-16 Felipe Prats Jove Central electrica con hidrogeno.
US20040226299A1 (en) * 2003-05-12 2004-11-18 Drnevich Raymond Francis Method of reducing NOX emissions of a gas turbine
BR0318614A (pt) * 2003-11-21 2006-10-17 Statoil Asa método para conversão em carbono de hidrocarbonetos gasosos extraìdos de um reservatório de hidrocarboneto natural, aparelho para a conversão de gás de hidrocarboneto em carbono, e, processo para a preparação de carbono fibroso
US7178339B2 (en) * 2004-04-07 2007-02-20 Lockheed Martin Corporation Closed-loop cooling system for a hydrogen/oxygen based combustor
ZA200704800B (en) 2004-12-08 2008-10-29 Lpp Comb Llc Method and apparatus for conditioning liquid hydrocarbon fuels
US7770376B1 (en) 2006-01-21 2010-08-10 Florida Turbine Technologies, Inc. Dual heat exchanger power cycle
US8529646B2 (en) * 2006-05-01 2013-09-10 Lpp Combustion Llc Integrated system and method for production and vaporization of liquid hydrocarbon fuels for combustion
EP2074290A4 (en) * 2007-09-06 2017-06-21 Korea Institute Of Machinery & Materials Power plant having pure oxygen combustor
IT1395389B1 (it) * 2009-05-22 2012-09-14 Technical Partners S A S Di Natalia Kozlova & C Generatore diretto di vapore con premiscelazione di acqua ai reagenti
EP2290206B1 (en) * 2009-08-28 2015-07-15 Alstom Technology Ltd Method for operating a gas turbine plant with reduced NOx emissions
JP5479192B2 (ja) 2010-04-07 2014-04-23 株式会社東芝 蒸気タービンプラント
JP5479191B2 (ja) * 2010-04-07 2014-04-23 株式会社東芝 蒸気タービンプラント
JP5597016B2 (ja) 2010-04-07 2014-10-01 株式会社東芝 蒸気タービンプラント
CN101915163A (zh) * 2010-08-06 2010-12-15 沈阳航空航天大学 一种使用氢气燃料和燃气轮机进行氧燃料燃烧的方法及装备
US8671687B2 (en) * 2011-02-18 2014-03-18 Chris Gudmundson Hydrogen based combined steam cycle apparatus
DE102011014729A1 (de) * 2011-03-22 2012-09-27 Rwe Power Ag Verfahren zur Ein- und Aufspeicherung von Energie sowie Gasturbinenkraftwerk
JP5834876B2 (ja) * 2011-12-15 2015-12-24 株式会社Ihi インピンジ冷却機構、タービン翼及び燃焼器
JP5927893B2 (ja) * 2011-12-15 2016-06-01 株式会社Ihi インピンジ冷却機構、タービン翼及び燃焼器
US10273880B2 (en) * 2012-04-26 2019-04-30 General Electric Company System and method of recirculating exhaust gas for use in a plurality of flow paths in a gas turbine engine
US9708977B2 (en) 2012-12-28 2017-07-18 General Electric Company System and method for reheat in gas turbine with exhaust gas recirculation
WO2014071118A1 (en) * 2012-11-02 2014-05-08 General Electric Company System and method for reheat in gas turbine with exhaust gas recirculation
WO2014146861A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 Siemens Aktiengesellschaft Power generation system and method to operate
JP6250332B2 (ja) 2013-08-27 2017-12-20 8 リバーズ キャピタル,エルエルシー ガスタービン設備
EP3214367B1 (de) * 2016-03-03 2020-07-15 Technische Universität Berlin Drallstabilisierter brenner, insbesondere h2/o2-brenner mit einer inertisierungsfront zum schutz der eindüsungsöffnungen des brenners sowie ein zugehöriges verfahren
US20170254264A1 (en) 2016-03-03 2017-09-07 Technische Universität Berlin Swirl-stabilised burner having an inertisation front and related methods
JP6783160B2 (ja) * 2017-02-03 2020-11-11 川崎重工業株式会社 水素酸素当量燃焼タービンシステム
US11828200B2 (en) * 2022-02-11 2023-11-28 Raytheon Technologies Corporation Hydrogen-oxygen fueled powerplant with water and heat recovery
US11988114B2 (en) 2022-04-21 2024-05-21 Mitsubishi Power Americas, Inc. H2 boiler for steam system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4148185A (en) * 1977-08-15 1979-04-10 Westinghouse Electric Corp. Double reheat hydrogen/oxygen combustion turbine system
EP0062932B1 (de) * 1981-04-03 1984-12-05 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Kombiniertes Gas-Dampfturbinen-Kraftwerk
CA2088947C (en) * 1993-02-05 1996-07-16 Daniel A. Warkentin Hydrogen fuelled gas turbine
US5412937A (en) * 1993-11-04 1995-05-09 General Electric Company Steam cycle for combined cycle with steam cooled gas turbine
US5491971A (en) * 1993-12-23 1996-02-20 General Electric Co. Closed circuit air cooled gas turbine combined cycle
WO1996007019A2 (en) * 1994-08-31 1996-03-07 Westinghouse Electric Corporation A method of burning hydrogen in a gas turbine power plant
US5511937A (en) * 1994-09-30 1996-04-30 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine airfoil with a cooling air regulating seal
US5488825A (en) * 1994-10-31 1996-02-06 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine vane with enhanced cooling
US5613536A (en) * 1994-12-23 1997-03-25 Boyd; David M. Faceplate for turning objects on a lathe or the like
WO1997031184A1 (en) * 1996-02-26 1997-08-28 Westinghouse Electric Corporation Hydrogen fueled power plant with recuperation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011137459A (ja) * 2010-01-04 2011-07-14 General Electric Co <Ge> 複流式タービン第1段の冷却方法及び装置
JP2016530451A (ja) * 2013-09-12 2016-09-29 フロリダ タービン テクノロジーズ インコーポレイテッドFlorida Turbine Technologies, Inc. 高圧力比ツインスプール産業用ガスタービンエンジン

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000052674A (ko) 2000-08-25
EP1007823A1 (en) 2000-06-14
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US5775091A (en) 1998-07-07
WO1998017897A1 (en) 1998-04-30

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