JP2002195051A - Steam injection gas turbine generator set - Google Patents

Steam injection gas turbine generator set

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JP2002195051A
JP2002195051A JP2000399530A JP2000399530A JP2002195051A JP 2002195051 A JP2002195051 A JP 2002195051A JP 2000399530 A JP2000399530 A JP 2000399530A JP 2000399530 A JP2000399530 A JP 2000399530A JP 2002195051 A JP2002195051 A JP 2002195051A
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JP
Japan
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gas
steam
turbine
reformed gas
gas turbine
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Application number
JP2000399530A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Hirata
賢 平田
Moichi Uji
茂一 宇治
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steam injection gas turbine generator set capable of recovering heart energy of gas turbine waste heat to the maximum, even if necessary power quantity fluctuates, reducing the necessary fuel gas quantity and enhancing the heat efficiency. SOLUTION: This steam injection gas turbine power generator set is provided with a gas turbine power generator 12, comprising a compressor 12a, combustor 12b, turbine 12c, and generator 11, waste heat recovery boiler 14 generating steam by the waste heat of the turbine, mixing device 16 for mixing fuel gas with the steam, reformer 18 positioned between the gas turbine power generator and the waste heat recovery boiler and reforming fuel gas into reformed gas, including hydrogen, reformed gas storage device 20 for storing the reformed gas, and a reformed gas quantity adjuster 21 for adjusting the reformed gas quantity to be fed from the reformed gas storage device to the combustor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、発電と水蒸気生成
を行うガスタービン発電装置に係り、更に詳しくは、ガ
スタービンに水蒸気を噴射する蒸気噴射式ガスタービン
発電装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine power generator for generating power and generating steam, and more particularly to a steam injection gas turbine power generator for injecting steam into a gas turbine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンへ水蒸気を注入する二流体
サイクルガスタービンとしては、例えば特公昭54−3
4865号の「二作動流体ヒートエンジン」が知られて
いる。この二流体サイクルガスタービン(以下、発明者
の名前からチエン・サイクルと呼ぶ)は、図2に例示す
るように、絞り弁51、コンプレッサー52、燃焼室5
3、水処理装置54、ポンプ55、熱交換器56、ター
ビン57、58、コンデンサー59、等から構成され、
大気中から吸入した空気をコンプレッサー52で圧縮し
て燃焼室53に供給し、この圧縮空気で燃料を燃焼させ
て高温の燃焼ガスを発生し、この燃焼ガスによりタービ
ン57、58を駆動してコンプレッサー52及び負荷を
駆動し、更にタービンを出た燃焼ガスにより熱交換器5
6で水蒸気を発生させ、コンデンサー59で水分を回収
して大気中に放出するようになっている。かかるチエン
・サイクルは、燃焼室53に熱交換器56で発生した水
蒸気Sを噴射するためタービンに流入する燃焼ガスの流
量が増大し、かつ燃焼ガスの比熱が増大することからタ
ービンの出力と熱効率を高めることができる特徴を有し
ている。
2. Description of the Related Art A two-fluid cycle gas turbine for injecting steam into a gas turbine is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. Sho 54-3.
No. 4865, "Two Working Fluid Heat Engine" is known. This two-fluid cycle gas turbine (hereinafter referred to as a chain cycle from the inventor's name) includes a throttle valve 51, a compressor 52, and a combustion chamber 5 as illustrated in FIG.
3. It is composed of a water treatment device 54, a pump 55, a heat exchanger 56, turbines 57, 58, a condenser 59, etc.
The air sucked from the atmosphere is compressed by a compressor 52 and supplied to a combustion chamber 53. The compressed air burns fuel to generate high-temperature combustion gas. The combustion gas drives turbines 57 and 58 to generate a compressor. 52 and the load, and the heat exchanger 5
The steam is generated at 6, and the moisture is collected at the condenser 59 and released to the atmosphere. In the chain cycle, the steam S generated in the heat exchanger 56 is injected into the combustion chamber 53, so that the flow rate of the combustion gas flowing into the turbine increases, and the specific heat of the combustion gas increases. It has the characteristic that can increase.

【0003】また、このチエン・サイクルを改善した二
流体サイクルガスタービンとして、本願発明の発明者
は、特公平8−26780号を創案し出願している。
The inventor of the present invention has filed and applied for Japanese Patent Publication No. 8-26780 as a two-fluid cycle gas turbine having an improved chain cycle.

【0004】特公平8−26780号の「部分再生式二
流体ガスタービン」は、図3に模式的に示すように、空
気を圧縮する圧縮機52と、燃料を燃焼させる燃焼器5
3と、燃焼ガスにより駆動され圧縮機を駆動するタービ
ン57とからなるガスタービンと、水蒸気S(飽和蒸
気)を駆動源として圧縮空気を昇圧しかつ両流体を混合
する混合器60と、タービン57の下流に設けられ混合
器60による混合ガスをタービン排気で加熱するための
過熱器56と、過熱器56の下流に設けられタービン排
気を熱源として水を蒸発させる排熱ボイラ62と、圧縮
機52による圧縮空気の一部を燃焼器53へその残部を
混合器60に導くための空気ライン63と、排熱ボイラ
62による水蒸気Sの一部を混合器に送る主蒸気ライン
64と、混合器60による混合ガスを過熱器56を介し
て燃焼器53に導くための混合ガスライン65と、を備
えたものである。
As shown in FIG. 3, a "partially regenerating two-fluid gas turbine" disclosed in Japanese Patent Publication No. Hei 8-26780 has a compressor 52 for compressing air and a combustor 5 for burning fuel.
3, a gas turbine comprising a turbine 57 driven by combustion gas and driving a compressor, a mixer 60 for increasing the pressure of compressed air using steam S (saturated steam) as a driving source and mixing both fluids, and a turbine 57 , A superheater 56 provided downstream of the superheater 56 for heating the mixed gas by the turbine exhaust, a waste heat boiler 62 provided downstream of the superheater 56 for evaporating water using the turbine exhaust as a heat source, and a compressor 52. An air line 63 for guiding a part of the compressed air by the exhaust gas to the combustor 53 and a remainder to the mixer 60; a main steam line 64 for sending a part of the steam S from the exhaust heat boiler 62 to the mixer; And a mixed gas line 65 for guiding the mixed gas by the superheater 56 to the combustor 53.

【0005】この部分再生式二流体ガスタービンでは、
ガスタービンの排熱を回収して生成された水蒸気Sで圧
縮空気の一部を吸引・混合し、更に過熱器56でガスタ
ービンの排熱回収を行った後、燃焼器内に噴射するの
で、ガスタービンの排熱回収で温度を高められた空気の
分、チエン・サイクルより多くのエネルギー回収がで
き、サイクル効率を向上させることができる。
In this partially regenerating two-fluid gas turbine,
Since a part of the compressed air is sucked and mixed with the steam S generated by collecting the exhaust heat of the gas turbine, and the exhaust heat of the gas turbine is further recovered by the superheater 56 and then injected into the combustor, As much as the air whose temperature has been increased by the exhaust heat recovery of the gas turbine, more energy can be recovered than in the chain cycle, and the cycle efficiency can be improved.

【0006】図4と図5は、上述したチエン・サイクル
と二流体ガスタービンの排熱回収線図である。これらの
図において、横軸はガスタービン排ガスを基準とした交
換熱量、縦軸は温度である。なお、横軸は具体的にはガ
スタービン排ガスの0℃を基準とするエンタルピーに相
当する。これらの図において、ガスタービン排ガスは、
約550℃から約150まで冷却され、その熱量で水が
飽和温度まで加熱され、飽和温度で蒸発して飽和蒸気と
なり、更に加熱されて過熱蒸気となる。
FIGS. 4 and 5 are heat recovery diagrams of the above-described chain cycle and two-fluid gas turbine. In these figures, the horizontal axis represents the exchanged heat quantity based on the gas turbine exhaust gas, and the vertical axis represents the temperature. The abscissa specifically corresponds to the enthalpy of gas turbine exhaust gas based on 0 ° C. In these figures, the gas turbine exhaust gas
The water is cooled from about 550 ° C. to about 150, and the heat is used to heat the water to the saturation temperature, evaporate at the saturation temperature into saturated steam, and further heat to superheated steam.

【0007】蒸発後の熱回収が、図4のチエン・サイク
ルでは蒸気のみの加熱であるのに対して、図5の部分再
生式二流体ガスタービンでは蒸気と空気の混合ガスの加
熱となる。そのため、図5では、圧縮空気の混合により
温度が上昇し、更に混合ガスの流量が増大するので温度
上昇勾配が緩くなる。その結果、図5に斜線で示す領域
に相当する分の有効エネルギーの回収がチエン・サイク
ルより多くなり、その分サイクル効率が向上する。その
結果、この例では、発電機端効率が41.10%から4
1.18%に上昇している。
The heat recovery after the evaporation is heating of only steam in the chain cycle of FIG. 4, while heating of a mixed gas of steam and air is performed in the partially regenerating two-fluid gas turbine of FIG. Therefore, in FIG. 5, the temperature rises due to the mixing of the compressed air, and the flow rate of the mixed gas further increases, so that the temperature rise gradient becomes gentle. As a result, the recovery of the effective energy corresponding to the shaded region in FIG. 5 is larger than in the chain cycle, and the cycle efficiency is improved accordingly. As a result, in this example, the generator end efficiency is changed from 41.10% to 4%.
It has risen to 1.18%.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のガスタ
ービン発電装置では、必要発電量が減少する場合、ガス
タービンのタービン入口温度を下げた部分負荷運転とな
らざるを得ず、ガスタービンの高効率運転ができなくな
る問題点があった。
In the above-described conventional gas turbine power generator, when the required power generation amount is reduced, the gas turbine turbine inlet temperature must be reduced to a partial load operation. There was a problem that efficient operation could not be performed.

【0009】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、必要
発電量が減少する場合でも、タービン入口温度を高めた
高効率運転を可能とし、ガスタービンの排熱を高発熱量
燃料(改質ガス)の形で貯蔵し、必要発電量が増加した
時に該高発熱量燃料を使用することで全体としての、熱
効率を高めることができる蒸気噴射式ガスタービン発電
装置を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to enable high-efficiency operation with an increased turbine inlet temperature even when the required power generation amount is reduced, and to store exhaust heat of a gas turbine in the form of a high calorific value fuel (reformed gas). Another object of the present invention is to provide a steam-injection gas turbine power generator that can improve the thermal efficiency as a whole by using the high calorific value fuel when the required power generation amount increases.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧縮機
(12a)、燃焼器(12b)、タービン(12c)及
び発電機(11)からなるガスタービン発電機(12)
と、前記タービンの排熱で水蒸気を発生させる排熱回収
ボイラ(14)と、燃料ガスと前記水蒸気を混合する混
合器(16)と、前記ガスタービン発電機と排熱回収ボ
イラの間に位置しタービンの排熱で燃料ガスを水素を含
む改質ガスに改質する改質器(18)と、前記改質ガス
を貯蔵する改質ガス貯蔵装置(20)と、該改質ガス貯
蔵装置から前記燃焼器に供給する改質ガス量を調節する
改質ガス量調節器(21)とを備えたことを特徴とする
蒸気噴射式ガスタービン発電装置が提供される。
According to the present invention, a gas turbine generator (12) comprising a compressor (12a), a combustor (12b), a turbine (12c) and a generator (11).
An exhaust heat recovery boiler (14) for generating steam by the exhaust heat of the turbine; a mixer (16) for mixing fuel gas and the steam; and a position between the gas turbine generator and the exhaust heat recovery boiler. A reformer for reforming a fuel gas into a reformed gas containing hydrogen by exhaust heat of a turbine, a reformed gas storage device for storing the reformed gas, and a reformed gas storage device And a reformed gas amount adjuster (21) for adjusting the amount of reformed gas supplied to the combustor from the above.

【0011】上記本発明の構成によれば、混合器(1
6)と改質器(18)を備え、タービンの排熱で燃料ガ
スを水素を含む改質ガスに改質するので、吸熱反応であ
る改質反応により、大量の熱エネルギーを燃料ガスの発
熱量の増大のかたちで熱回収することができる。従っ
て、必要発電量が減少する場合に高効率発電を維持する
ため、ガスタービンへの蒸気噴射を減少させても、ガス
タービン排熱の熱エネルギーを最大限に熱回収すること
ができる。
According to the configuration of the present invention, the mixer (1)
6) and a reformer (18), and the fuel gas is reformed into a reformed gas containing hydrogen by the exhaust heat of the turbine, so that a large amount of heat energy is generated by the reforming reaction which is an endothermic reaction. Heat can be recovered in the form of an increased amount. Therefore, in order to maintain high-efficiency power generation when the required power generation amount is reduced, the heat energy of the exhaust heat of the gas turbine can be recovered to the maximum even if the steam injection to the gas turbine is reduced.

【0012】更に、改質ガス貯蔵装置(20)と改質ガ
ス量調節器(21)を備えているので、排熱回収により
生成される改質ガス量がガスタービンの必要量より多い
場合に、余剰の改質ガスは改質ガス貯蔵装置に貯蔵し、
逆に、不足の場合にはその分を改質ガス貯蔵装置から放
出できる。従って、燃料ガスの発熱量の増大と改質ガス
の貯蔵により、外部から供給される燃料流量を低減する
ことができる。
Further, since a reformed gas storage device (20) and a reformed gas amount controller (21) are provided, when the amount of reformed gas generated by exhaust heat recovery is larger than the required amount of the gas turbine, , The excess reformed gas is stored in a reformed gas storage device,
Conversely, if there is a shortage, it can be released from the reformed gas storage device. Therefore, the flow rate of the fuel supplied from the outside can be reduced by increasing the calorific value of the fuel gas and storing the reformed gas.

【0013】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
改質ガス貯蔵装置(20)は、高圧ガス貯蔵タンク、気
体用アキュムレータ又は水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵
装置である。気体用アキュムレータを用いることによ
り、改質ガスを簡単な構造で貯蔵できる。また、水素貯
蔵装置を用いることにより、改質ガス中の水素ガスのみ
を選択的に貯蔵できる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the reformed gas storage device (20) is a hydrogen storage device using a high-pressure gas storage tank, a gas accumulator, or a hydrogen storage alloy. By using the gas accumulator, the reformed gas can be stored with a simple structure. Further, by using the hydrogen storage device, only the hydrogen gas in the reformed gas can be selectively stored.

【0014】また、本発明によれば、排熱回収ボイラ
(14)で発生した水蒸気を前記混合器(16)に供給
する燃料混合ライン(32)と、前記水蒸気を燃焼器
(12b)に直接供給する蒸気噴射ライン(33)と、
残りの水蒸気をプロセス蒸気として外部に供給するプロ
セス蒸気ライン(34)とを備え、燃料混合ラインの水
蒸気量を燃料ガス量に対して最適流量に設定し、蒸気噴
射ラインの水蒸気量を必要発電出力に応じて変化させ
る。この構成により、燃料混合ライン(32)から燃料
ガス量を改質するのに十分な水蒸気量を安定して供給で
きる。また、蒸気噴射ライン(33)から必要発電出力
に応じて必要な水蒸気量を供給して発電出力を確保でき
る。なお、余剰蒸気は、プロセス蒸気ライン(34)か
らプロセス蒸気として外部に供給される。
Further, according to the present invention, the fuel mixing line (32) for supplying the steam generated in the exhaust heat recovery boiler (14) to the mixer (16) and the steam directly to the combustor (12b). A steam injection line (33) to supply;
A process steam line (34) for supplying the remaining steam as process steam to the outside, the steam amount of the fuel mixing line is set to an optimum flow rate with respect to the fuel gas amount, and the steam amount of the steam injection line is set to a required power generation output. It changes according to. With this configuration, a sufficient amount of water vapor for reforming the fuel gas amount can be stably supplied from the fuel mixing line (32). In addition, a necessary amount of steam can be supplied from the steam injection line (33) in accordance with the required power generation output, and the power generation output can be secured. The surplus steam is supplied to the outside as process steam from the process steam line (34).

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を使用する。図1は、本発明の蒸
気噴射式ガスタービン発電装置の全体構成図である。こ
の図に示すように、本発明の蒸気噴射式ガスタービン発
電装置10は、ガスタービン発電機12、排熱回収ボイ
ラ14、混合器16、改質器18、改質ガス貯蔵装置2
0及び改質ガス量調節器21を備える。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the same reference numerals are used for common parts in each drawing. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a steam injection gas turbine power generation device of the present invention. As shown in this figure, a steam injection gas turbine power generator 10 of the present invention includes a gas turbine generator 12, an exhaust heat recovery boiler 14, a mixer 16, a reformer 18, and a reformed gas storage device 2.
0 and a reformed gas amount controller 21 are provided.

【0016】ガスタービン発電機12は、圧縮機12
a、燃焼器12b、タービン12c及び発電機11から
なり、吸気1を圧縮機12aで圧縮し、圧縮空気で燃焼
機12b内で燃料ガスを燃焼させ、発生した燃焼ガス3
でタービン12cを回転駆動し、その出力で圧縮機12
a及び発電機11を駆動するようになっている。
The gas turbine generator 12 includes a compressor 12
a, a combustor 12b, a turbine 12c, and a generator 11. The intake air 1 is compressed by the compressor 12a, and the fuel gas is burned in the combustor 12b with the compressed air.
To rotate the turbine 12c, and the output thereof
a and the generator 11 are driven.

【0017】排熱回収ボイラ14は、ガスタービン発電
機12の下流側に位置し、タービン12cの排ガス4の
熱で給水2を加熱して蒸発させ、水蒸気を発生させる。
この水蒸気は、この例では飽和蒸気であるが、更に過熱
器を備えて過熱蒸気を発生させるようにしてもよい。
The exhaust heat recovery boiler 14 is located downstream of the gas turbine generator 12, and heats and evaporates the feed water 2 with the heat of the exhaust gas 4 of the turbine 12c to generate steam.
This steam is saturated steam in this example, but may be further provided with a superheater to generate superheated steam.

【0018】図1において、本発明の蒸気噴射式ガスタ
ービン発電装置10は、更に、排熱回収ボイラ14で発
生した水蒸気を混合器16に供給する燃料混合ライン3
2と、その水蒸気を燃焼器12bに直接供給する蒸気噴
射ライン33と、残りの水蒸気をプロセス蒸気として外
部に供給するプロセス蒸気ライン34とを備える。
In FIG. 1, a steam injection type gas turbine power generator 10 of the present invention further comprises a fuel mixing line 3 for supplying steam generated by an exhaust heat recovery boiler 14 to a mixer 16.
2, a steam injection line 33 for directly supplying the steam to the combustor 12b, and a process steam line 34 for supplying the remaining steam to the outside as process steam.

【0019】混合器16は、燃料ガスと排熱回収ボイラ
14で発生した水蒸気を混合する。燃料ガスは、C
4,C38又はCH3OH等の炭化水素ガスであるのが
よい。改質器18は、ガスタービン発電機12と排熱回
収ボイラ14の間に位置し、タービン12cの排熱(排
ガス4)で燃料ガス5を水素を含む改質ガスに改質す
る。なお、この改質反応は、式(1)で表すことができ
る。2CnHm+2nH2O→(m+2n)H2+2nC
2...(1)また、この改質反応は、約500〜9
00℃の高温で効率的に反応し、かつ大量の吸熱を伴う
ことが知られている。
The mixer 16 mixes the fuel gas with the steam generated in the heat recovery steam generator 14. Fuel gas is C
It is preferably a hydrocarbon gas such as H 4 , C 3 H 8 or CH 3 OH. The reformer 18 is located between the gas turbine generator 12 and the exhaust heat recovery boiler 14, and reforms the fuel gas 5 into a reformed gas containing hydrogen with the exhaust heat (exhaust gas 4) of the turbine 12c. In addition, this reforming reaction can be represented by equation (1). 2CnHm + 2nH 2 O → (m + 2n) H 2 + 2nC
O 2 . . . (1) Further, this reforming reaction is carried out at about 500 to 9
It is known that it reacts efficiently at a high temperature of 00 ° C. and involves a large amount of endotherm.

【0020】改質ガス貯蔵装置20は、高圧ガス貯蔵タ
ンク、気体用アキュムレータ又は水素吸蔵合金を用いた
水素貯蔵装置であり、改質ガスを貯蔵する。気体用アキ
ュムレータを用いることにより、改質ガスを簡単な構造
で貯蔵できる。また、水素貯蔵装置を用いることによ
り、改質ガス中の水素ガスのみを選択的に貯蔵できる。
The reformed gas storage device 20 is a hydrogen storage device using a high-pressure gas storage tank, a gas accumulator, or a hydrogen storage alloy, and stores the reformed gas. By using the gas accumulator, the reformed gas can be stored with a simple structure. Further, by using the hydrogen storage device, only the hydrogen gas in the reformed gas can be selectively stored.

【0021】改質ガス量調節器21は、改質ガス貯蔵装
置20と燃焼器12bを連通する改質ガスライン36に
設けられた流量調節弁であり、改質ガス貯蔵装置20か
ら燃焼器12bに供給する改質ガス量を調節する。
The reformed gas amount controller 21 is a flow control valve provided in a reformed gas line 36 which communicates the reformed gas storage device 20 with the combustor 12b. Adjust the amount of reformed gas supplied to.

【0022】上述したように、本発明の蒸気噴射式ガス
タービン発電装置は、ガスタービンの排熱で生成される
蒸気の一部を、燃料であるCH4,C38又はCH3OH
などと混合した後、その混合ガスをガスタービン排熱で
加熱することで燃料を蒸気改質し、その改質ガスを燃焼
器に投入し、ガスタービン排熱を燃料の発熱量の増大の
形で回収し、ガスタービンの熱効率を向上させるもので
ある。
As described above, the steam injection type gas turbine power generating apparatus of the present invention uses a part of the steam generated by the exhaust heat of the gas turbine as CH 4 , C 3 H 8 or CH 3 OH as the fuel.
After that, the fuel is steam reformed by heating the mixed gas with the exhaust heat of the gas turbine, the reformed gas is injected into the combustor, and the exhaust heat of the gas turbine is used to increase the calorific value of the fuel. To improve the thermal efficiency of the gas turbine.

【0023】また、改質ガスを貯蔵する装置を追加する
ことにより、排熱回収蒸気の需要が変動しても、改質操
作による排熱回収をほぼ一定に維持することができる。
更に、改質ガス貯蔵装置においては、排熱回収により生
成される改質ガス量がガスタービンから要求される必要
量より多い場合、余剰改質ガスは改質ガス貯蔵装置に貯
蔵される。逆の場合、不足分が改質ガス貯蔵装置から放
出される。この構成により、必要発電量が減少する場合
に高効率発電を維持するため、ガスタービンへの蒸気噴
射を減少させても、ガスタービン排熱の熱エネルギーを
最大限に熱回収することができる。
Further, by adding a device for storing the reformed gas, even if the demand for the exhaust heat recovery steam fluctuates, the exhaust heat recovery by the reforming operation can be maintained substantially constant.
Further, in the reformed gas storage device, when the amount of the reformed gas generated by the exhaust heat recovery is larger than the required amount required from the gas turbine, the surplus reformed gas is stored in the reformed gas storage device. In the opposite case, the shortage is discharged from the reformed gas storage device. With this configuration, in order to maintain high-efficiency power generation when the required power generation amount is reduced, heat energy of gas turbine exhaust heat can be recovered to the maximum even if steam injection to the gas turbine is reduced.

【0024】一方、必要発電量が増加した場合、ガスタ
ービンへの蒸気噴射を増加させるため改質操作のための
排熱回収量が減少するが、改質ガス貯蔵装置から貯蔵さ
れた改質ガスがガスタービン燃料として補給されるた
め、この場合でも発熱量を増大された改質ガスの利用が
可能となり、外部から供給される燃料流量を低減するこ
とができる。つまり、熱電可変型ガスタービンコージェ
ネレーションにおいて、プロセスへの送出蒸気量と発電
量の比、いわゆる熱電比が変化する場合又は必要発電量
が減少する場合でも、改質操作による排熱回収量の調整
により、ガスタービン排熱を有効に回収し、全体とし
て、外部から供給される燃料ガスを低減することができ
る。
On the other hand, when the required power generation amount increases, the amount of exhaust heat recovered for the reforming operation decreases to increase the steam injection to the gas turbine, but the reformed gas stored from the reformed gas storage device is reduced. Is supplied as a gas turbine fuel, the reformed gas having an increased calorific value can be used even in this case, and the flow rate of the fuel supplied from the outside can be reduced. In other words, in the thermoelectric variable gas turbine cogeneration, even if the ratio of the amount of steam delivered to the process and the amount of power generation, that is, the so-called thermoelectric ratio changes or the required amount of power generation decreases, the amount of waste heat recovered by the reforming operation is adjusted Thereby, the exhaust heat of the gas turbine can be effectively recovered, and the fuel gas supplied from the outside can be reduced as a whole.

【0025】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

【0026】[0026]

【発明の効果】上述した本発明の構成によれば、混合器
16と改質器18を備え、タービンの排熱で燃料ガスを
水素を含む改質ガスに改質するので、吸熱反応である改
質反応により、大量の熱エネルギーを燃料ガスの発熱量
の増大のかたちで熱回収することができる。従って、必
要発電量が変動する場合でも、改質ガス生成量の調整に
よりガスタービン排熱の熱エネルギーを最大限に熱回収
することができる。また、この吸熱反応により燃料ガス
の温度上昇が抑えられるので、見掛け上のガスの比熱が
大きくなるので、図5における温度上昇勾配が更に緩く
なり、有効エネルギーの回収量が更に増大し、その分サ
イクル効率が向上する。更に、改質ガス貯蔵装置20と
改質ガス量調節器(21)を備えているので、排熱回収
により生成される改質ガス量がガスタービンの必要量よ
り多い場合、余剰の改質ガスは改質ガス貯蔵装置に貯蔵
し、逆に、不足の場合にばその分を改質ガス貯蔵装置か
ら放出できる。従って、燃料ガスの発熱量の増大と改質
ガスの貯蔵により、外部から供給される燃料流量を低減
することができる。
According to the above-described structure of the present invention, since the mixer 16 and the reformer 18 are provided and the fuel gas is reformed into the reformed gas containing hydrogen by the exhaust heat of the turbine, the reaction is an endothermic reaction. Through the reforming reaction, a large amount of heat energy can be recovered in the form of an increase in the calorific value of the fuel gas. Therefore, even when the required power generation amount fluctuates, it is possible to maximize the heat energy of the exhaust heat of the gas turbine by adjusting the amount of reformed gas generated. Further, since the temperature rise of the fuel gas is suppressed by the endothermic reaction, the apparent specific heat of the gas is increased, so that the temperature rise gradient in FIG. 5 is further reduced, and the recovery amount of the effective energy is further increased. Cycle efficiency is improved. Further, since the apparatus includes the reformed gas storage device 20 and the reformed gas amount controller (21), if the amount of the reformed gas generated by the exhaust heat recovery is larger than the required amount of the gas turbine, the surplus reformed gas Can be stored in the reformed gas storage device, and conversely, if there is a shortage, the portion can be released from the reformed gas storage device. Therefore, the flow rate of the fuel supplied from the outside can be reduced by increasing the calorific value of the fuel gas and storing the reformed gas.

【0027】従って、本発明の蒸気噴射式ガスタービン
発電装置は、必要発電量が変動する場合でも、ガスター
ビン排熱の熱エネルギーを最大限に熱回収することがで
き、必要な燃料ガス量を低減し、熱効率を高めることが
できる等の優れた効果を有する。
Therefore, the steam-injection gas turbine power generator of the present invention can recover the heat energy of the exhaust heat of the gas turbine to the maximum even if the required power generation amount fluctuates, and reduce the required fuel gas amount. It has excellent effects such as reduction and improvement of thermal efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の蒸気噴射式ガスタービン発電装置の全
体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a steam injection gas turbine power generation device of the present invention.

【図2】従来の二流体サイクルガスタービンの全体構成
図である。
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a conventional two-fluid cycle gas turbine.

【図3】先行出願の部分再生式二流体サイクルガスター
ビンの全体構成図である。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a partially regenerating two-fluid cycle gas turbine of the prior application.

【図4】図2の排熱回収線図である。FIG. 4 is an exhaust heat recovery diagram of FIG. 2;

【図5】図3の排熱回収線図である。FIG. 5 is an exhaust heat recovery diagram of FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 吸気、2 給水、3 燃焼ガス、4 排ガス、5
燃料ガス、10 蒸気噴射式ガスタービン発電装置、1
1 発電機、12 ガスタービン発電機、12a 圧縮
機、12b 燃焼器、12c タービン、14 排熱回
収ボイラ、16 混合器、18 改質器、20 改質ガ
ス貯蔵装置、21 改質ガス量調節器、32 燃料混合
ライン、33 蒸気噴射ライン、34 プロセス蒸気ラ
イン、51 絞り弁、52 圧縮機(コンプレッサ
ー)、53 燃焼器(燃焼室)、54 水処理装置、5
5 ポンプ、56 過熱器、57,58 タービン、5
9 コンデンサー、60 再生式蒸気噴射ガスタービン
発電装置、61 発電機(主発電機)62 排熱回収ボ
イラ、63 空気ライン、64 主蒸気ライン、65
混合ガスライン
1 intake, 2 water supply, 3 combustion gas, 4 exhaust gas, 5
Fuel gas, 10 Steam injection gas turbine power generator, 1
Reference Signs List 1 generator, 12 gas turbine generator, 12a compressor, 12b combustor, 12c turbine, 14 exhaust heat recovery boiler, 16 mixer, 18 reformer, 20 reformed gas storage device, 21 reformed gas amount controller , 32 fuel mixing line, 33 steam injection line, 34 process steam line, 51 throttle valve, 52 compressor (compressor), 53 combustor (combustion chamber), 54 water treatment device, 5
5 pump, 56 superheater, 57, 58 turbine, 5
9 condenser, 60 regenerative steam injection gas turbine power generator, 61 generator (main generator) 62 waste heat recovery boiler, 63 air line, 64 main steam line, 65
Mixed gas line

───────────────────────────────────────────────────── 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) F02C 9/40 F02C 9/40 B // F17C 11/00 F17C 11/00 C ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02C 9/40 F02C 9/40 B // F17C 11/00 F17C 11/00 C

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧縮機(12a)、燃焼器(12b)、
タービン(12c)及び発電機(11)からなるガスタ
ービン発電機(12)と、前記タービンの排熱で水蒸気
を発生させる排熱回収ボイラ(14)と、燃料ガスと前
記水蒸気を混合する混合器(16)と、前記ガスタービ
ン発電機と排熱回収ボイラの間に位置しタービンの排熱
で燃料ガスを水素を含む改質ガスに改質する改質器(1
8)と、前記改質ガスを貯蔵する改質ガス貯蔵装置(2
0)と、該改質ガス貯蔵装置から前記燃焼器に供給する
改質ガス量を調節する改質ガス量調節器(21)とを備
えたことを特徴とする蒸気噴射式ガスタービン発電装
置。
A compressor (12a), a combustor (12b),
A gas turbine generator (12) comprising a turbine (12c) and a generator (11), an exhaust heat recovery boiler (14) for generating steam by exhaust heat of the turbine, and a mixer for mixing a fuel gas and the steam And (16) a reformer (1) located between the gas turbine generator and the exhaust heat recovery boiler, which reforms the fuel gas into a reformed gas containing hydrogen by the exhaust heat of the turbine.
8) and a reformed gas storage device (2) for storing the reformed gas.
0), and a reformed gas amount controller (21) for adjusting the amount of reformed gas supplied from the reformed gas storage device to the combustor.
【請求項2】 前記改質ガス貯蔵装置(20)は、気体
用アキュムレータ又は水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵装
置である、ことを特徴とする請求項1に記載の蒸気噴射
式ガスタービン発電装置。
2. The steam injection gas turbine power generator according to claim 1, wherein the reformed gas storage device (20) is a gas accumulator or a hydrogen storage device using a hydrogen storage alloy. .
【請求項3】 排熱回収ボイラ(14)で発生した水蒸
気を前記混合器(16)に供給する燃料混合ライン(3
2)と、前記水蒸気を燃焼器(12b)に直接供給する
蒸気噴射ライン(33)と、残りの水蒸気をプロセス蒸
気として外部に供給するプロセス蒸気ライン(34)と
を備え、燃料混合ラインの水蒸気量を燃料ガス量に対し
て最適流量に設定し、蒸気噴射ラインの水蒸気量を必要
発電出力に応じて変化させる、ことを特徴とする請求項
1に記載の蒸気噴射式ガスタービン発電装置。
3. A fuel mixing line (3) for supplying steam generated in an exhaust heat recovery boiler (14) to the mixer (16).
2), a steam injection line (33) for supplying the steam directly to the combustor (12b), and a process steam line (34) for supplying the remaining steam to the outside as process steam. The steam-injection gas turbine power generator according to claim 1, wherein the amount is set to an optimal flow rate with respect to the fuel gas amount, and the amount of steam in the steam injection line is changed according to a required power generation output.
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