JP2002349286A - タービン用の加圧システム、タービンシステム及び方法 - Google Patents

タービン用の加圧システム、タービンシステム及び方法

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JP2002349286A JP2002090119A JP2002090119A JP2002349286A JP 2002349286 A JP2002349286 A JP 2002349286A JP 2002090119 A JP2002090119 A JP 2002090119A JP 2002090119 A JP2002090119 A JP 2002090119A JP 2002349286 A JP2002349286 A JP 2002349286A
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air
compressor
gas turbine
supercharging
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JP2002090119A
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John Anthony Conchieri
ジョン・アンソニー・コンチエリ
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General Electric Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービン排気廃熱を捕捉しその熱を蒸気
エネルギに変換し、その蒸気エネルギで可変速度過給フ
ァンを駆動するシステムを提供する。 【解決手段】 過給ファン６６を用いて、ガスタービン
１２中へ導かれる空気の質量流量を増加させ、その結果
ガスタービン軸馬力を増大させることができる。排気廃
熱回収システムを装備していない単純サイクル・ガスタ
ービンにおいては、本発明は、その総合サイクル効率を
改善する。複合サイクル・ピーキング用途においては、
可変速度過給ファン６６は、ガスタービン１２入口の加
圧状態を作り出し、ベースロード複合サイクルプラント
とピークロード単純サイクルプラントとの総合効率より
も優れた総合ピーキング効率でピーク出力をもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力を増大させる
ための、特にガスタービン中への空気質量流量を増加さ
せるためのシステムと方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン発電用途において、多くの
出力増大方法を利用可能であるが、それらの方法は燃焼
反応段階において制限を受ける。より具体的には、燃焼
速度を増大させる場合あるいは比例した量の水蒸気、蒸
気、水又は他の媒体をガス通路中へ導入する場合に、運
転温度限界内に保つように制限される。ガスタービン中
への空気質量流量を増加させることは、一定の燃焼温度
を維持しながら、燃料消費量を増大させることを可能に
する。空気質量流量を増加させることはまた、空気流量
に対して一定比率の注入質量流量が維持されるので、水
蒸気、水、蒸気又は他の媒体のガス通路内への注入流量
を増大させることを可能にする。ガスタービン入口空気
流量を増加させることの理論的な機械的限界は、ガスタ
ービン軸構成、ガスタービンケーシングの圧力限界、及
びガスタービンによって駆動されている機器の出力密度
にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】入口加圧を使用して出
力を増大させることは、ガスタービン軸馬力がその有効
能力に比較してかなり低くなっている高い周囲温度での
ピーキング運転において最も有益である。従って、出力
増大方法は、通常、ピーキング、負荷サイクル、及び日
々の停止／始動負荷需要特性に対して用いられるガスタ
ービン発電機に適用される。これら条件の下では、ガス
タービン発電機の電力あるいは軸馬力は、始動サイクル
の間及び送電システムにおける負荷需要を反映させるよ
うに出力を調整する場合に迅速に応答する。一般的に、
現存施設は、ガスタービンに対する入口空気流量を減少
させることによって、定格出力からの調節を単に行うこ
とができるだけである。このことは、入口面積寸法を減
少させることによって行われるので、従って、ガスター
ビンは、負荷需要を反映するように燃焼温度を低下させ
なければならず、燃焼温度の低下と共に効率が低下す
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の実施形態とし
て、ガスタービン中への空気質量流量が、ガスタービン
入口に配置された可変速度過給ファンを使用して増加さ
れ、その結果、ガスタービンの軸馬力が増大されること
ができる。このガスタービンの排気熱は、捕捉され、蒸
気エネルギに変換されるのが有利であり、その蒸気エネ
ルギは次いで可変速度過給ファンを駆動するために使用
される。
【０００５】可変速度過給ファンの性質により、ガスタ
ービンは、変化する過給ファン速度の関数として電力を
調整することを可能にしながら、最大定格燃焼温度を維
持することができる。可変ピッチファン翼あるいはファ
ンプロペラを使用することにより、最大燃焼温度での運
転範囲を更に拡大させることができる。ガスタービンへ
の入口空気流量を減少させることによって定格出力から
の調節を単に行うことができるだけである現存のガスタ
ービン発電機施設と比較して、このことは、負荷サイク
ル運転に急ぎ対応する場合に、重要である。
【０００６】更に、作動中の可変速度駆動過給ファンに
よる出力の変化速度は、熱歪み出力制御速度制限装置に
よって制約を受けない。ここでも、このことは、一定の
燃焼温度を維持し、高温ガス通路部品に熱的過渡状態を
引き起こすことがない結果から生じる。ガスタービン出
力は、過給ファンの加速及び減速速度の関数として変化
させることができる。過給ファンは、無負荷速度と全負
荷速度との間で加速あるいは減速を行うのに、１０秒未
満とすることができる。緊急始動サイクルの間、ガスタ
ービン発電機の出力は、過給ファンによる急速な圧力及
び出力により急速対応されることができる。
【０００７】従って、本発明は、圧縮機と、加圧空気を
加熱するための燃焼器と、高温燃焼ガスのエネルギを、
圧縮機を駆動しまた負荷に供給される仕事へ変換するた
めのタービンとを含む形式のガスタービン装置によって
発生される出力を増大させるための入口加圧システムに
おいて具現化され、該システムは、ガスタービンからの
高温排気ガスを用いて作動流体を蒸発及び／又は過熱す
るための熱交換器と、圧縮機に動作的に連結され、圧縮
機への空気供給量を増加させるための過給ファンと、過
熱作動流体のエネルギを軸出力へ変換し、過給ファンを
駆動するための装置とを含む。１実施形態において、蒸
気タービンは過給ファンを駆動する。
【０００８】例示的実施形態において、過給ファンは可
変速度過給ファンであり、及び／又は、過給ファンは可
変ピッチ翼を有することができる。
【０００９】本発明の更なる特徴によると、過給ファン
下流でかつ圧縮機入口の上流に、空気流を冷却するため
の組立体が設けられる。
【００１０】更に、本発明は、圧縮機と、燃焼器と、高
温ガスのエネルギを、圧縮機を駆動しまた負荷に供給さ
れる仕事へ変換するタービンとを含む形式のガスタービ
ン装置によって発生される出力を増大させるための方法
において具現化され、該方法は、作動流体を、タービン
から高温排気ガスを受け、該作動流体を蒸発及び／又は
過熱するための熱交換器に供給する段階と、過熱作動流
体のエネルギを、機械的軸馬力へ変換する段階と、空気
流を発生させるために、機械的軸馬力を使用して過給フ
ァンを駆動する段階と、空気流を圧縮機中へ導き、それ
によって、更なる軸馬力を発生させるためにガスタービ
ンの入口への空気流量を増加させ、ガスタービンの出力
密度を増大させる段階とを含む。
【００１１】本発明の方法の実施形態において、空気流
は、圧縮機中へ導かれる前に冷却される。
【００１２】更に、例示的な実施形態において、この方
法は、標準ガスタービン燃焼温度を維持しながら、ガス
タービンの軸馬力を変えるためにファン速度を変化させ
る段階を更に含む。
【００１３】本発明のこれらおよび他の目的と利点は、
付随の図面に関連してなされる、本発明の現時点で好ま
しく例示的な実施形態についての更に詳細な説明を入念
に検討することで、更に完全に理解され、また評価され
るであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明では、ピーク運転効率を増
大させ、また発電負荷への応答速度を改善するための組
立体を備えるガスタービン技術を使用する、日々の停止
／始動とピーキング発電を行う発電施設を提供するよう
になっている。より具体的には、本発明は、ガスタービ
ン排気熱を捕捉し、そのエネルギを軸出力のための作動
流体に受け渡し、ガスタービン入口加圧の目的で可変過
給ファンを駆動するためのシステムと方法を提供するも
のであり、そのシステムの設計は、ガスタービン装置の
全体組立品の持続運転に対して独立している。
【００１５】図１は、ガスタービン装置１２に組み合わ
された、本発明を具現化する入口加圧システム１０を示
す。図示目的のために、境界１４が、ガスタービン発電
機と加圧システムの主要構成要素との間に示してある。
この境界が、システムに対する制御領域であり、システ
ムの３つの導入流として、大気空気（符号付けしていな
い）と、ガスタービン排気熱１６と、供給水のような作
動流体１８とを有する。冷却された過給ファン吐出空気
２０と、蒸気発生装置を出る排気熱２２と、種々の異な
る蒸気ホスト２４とは、排出流である。図示する実施形
態において、空気は、単一の実線で描かれ、水は点線で
描かれ、また、蒸気は鎖線で描かれている。燃料又は補
助蒸気の導入流２６は、任意選択的な特徴として示され
ており、以下に説明するように、タービン始動目的及び
／又は追加的な蒸気生成のための熱回収構成要素に対す
るエネルギ入力を可能にする。
【００１６】図１には、一般的に既知の単純サイクル・
ガスタービン１２が示されている。従って、図示する実
施形態においては、空気２８は、軸流圧縮機３０に入
る。その結果生成される加圧空気３２は、燃焼装置３４
に入り、そこで、燃料３６が噴射されて燃焼が起こる。
燃焼混合物３８は、燃焼装置３４を出て、タービン４０
に入る。タービンセクションにおいて、高温ガスのエネ
ルギは、仕事に変換される。この変換は２段階で行わ
れ、高温ガスは膨張させられ、熱エネルギの一部がター
ビンのノズルセクションにおいて運動エネルギへと変換
される。次いで、タービンのバケットセクションにおい
て、運動エネルギの一部が回転バケットに受け渡され、
仕事例えば軸４２の回転に変換される。タービンによっ
て得られた仕事の一部は、圧縮機３０を駆動するために
使用され、一方、残りは、例えば、発電機あるいは機械
的負荷４４のために利用可能である。高温排気ガス１６
は、タービンを出て、熱回収装置４６に流れる。熱回収
装置は、例えば排気熱ボイラあるいは別の通常の熱回収
蒸気発生装置（ＨＲＳＧ）を含む様々な既知の熱交換装
置の何れか１つの形態を採ることができる。
【００１７】このガスタービンの排気熱１６は、熱回収
装置における加圧作動流体供給部に入る。図示する実施
形態において、作動流体／給水源１８からの給水４８
は、例えばポンプ５０によって加圧され、そして熱交換
装置４６内で飽和温度以上に蒸発され過熱され、高品質
の蒸気を生成する。過熱蒸気５２は、主制御弁５４に流
れ、該主制御弁５４は、過給ファン組立体５６に対する
速度ガバナとして作動する。供給蒸気搬送路に沿って、
追加的な処理装置を、蒸気システムの一部として設ける
ことできる。例えば、温度調整するための蒸気過熱低減
装置５８は、蒸気を材料安全物質限界内に保つための普
通の処理装置である。過熱低減は、低エンタルピの蒸気
あるいは水の流れを主蒸気源へ混合することで生じる。
主蒸気源へ高エンタルピの蒸気あるいは水の流れを混合
して追加的な過熱を行うことに関しては何も制約が存在
しないことに、注目されたい。
【００１８】蒸気はまた、内部蒸気ホスト６０を介して
搬送されてもよく、その結果、蒸気のエンタルピ低下は
過給ファン速度ガバナ５４に入る前に発生する。例え
ば、蒸気の主源は、発電用蒸気タービンを通して膨張
し、次いで、以下に説明するように、過給ファンに役立
てるために抽出される。過剰な利用可能蒸気は、外部蒸
気ホスト２４に対してそらされるか、あるいは、タービ
ンのバイパス装置６２を介してそらされる。過剰な利用
可能蒸気、即ち、過給ファン駆動タービン用に必要とさ
れない蒸気をそらせる能力は、入口加圧制御システムの
安定性にとって重要である。
【００１９】速度ガバナ５４は、図示する実施形態のシ
ステムの主要制御機構である。速度ガバナは、目標ファ
ン速度の設定値に向けて過給ファン速度を連続的に増加
及び減少させる手段を構成する。ファン速度を一定にす
るために、この設定値は固定されている。制御装置は、
計測されるファン速度信号を、固定ファン速度設定値と
比較する。制御弁ガバナは、計測速度と設定値速度との
間の偏差を補償するように作動する。過給ファン速度の
設定値の機能は、ガスタービン装置出力の要求及び／又
はガスタービン軸速度の要求の関数として調整すること
である。他のガスタービン制御入力を使用できるが、出
力及び軸速度は主要制御パラメータである。例えば、ガ
スタービン出力目標設定値が増大する場合、ガスタービ
ン制御装置は、過給ファン速度設定値を高めることを要
求することになる。
【００２０】上で述べたように、例示的な実施形態にお
いて、一旦蒸気が過給ファン速度制御ガバナ５４を通過
すると、蒸気は蒸気タービン駆動装置６４を通って膨張
する。過給ファンは、あらゆる実際的な蒸気圧力を蒸気
タービン駆動装置のために使用できる。蒸気は膨張し、
エネルギを機械的な軸馬力に変換し、該軸馬力は図示す
る実施形態においては、軸６８を介して過給ファン６６
を直接駆動する。タービン駆動装置から排出される蒸気
７０は、直接大気に戻すことも、ガスタービンサイクル
中へ噴射して戻すことも、蒸気ホストに対して流出させ
ることも、あるいは復水し再循環させて熱回収蒸気発生
装置に対して戻すこともできる。本発明から離れること
なく、例えば蒸気回転モータ駆動装置あるいは可変速度
電動モータ駆動装置のような、別の過給ファン駆動装置
を設けることができることを理解されたい。また、別の
蒸気／水作動質量媒体も蒸気タービンあるいは他のファ
ン駆動装置に対して熱回収を伝えるために適用できるこ
とを理解されたい。
【００２１】大気は、入口ダクトを通して過給ファンに
入り、空気は符号７２で示すようにガスタービンの入口
に対して供給されることが可能になる。入口は、通常、
濾過、消音、及び／又は氷結防止（図示せず）のような
入口処理装置を含む。過給ファンに入る空気流量は、ガ
スタービン入口圧力及び温度と、圧縮機の入口寸法と、
圧縮機の圧力比と、燃焼温度と、固定タービン寸法と、
排気装置損失との関数である。過給ファンは、供給空気
を大気圧力より大きい圧力に上昇させ、より多くの空気
をガスタービンの入口中へ押し込む。従って、ガスター
ビンの出力密度が増大して、より大きい軸馬力を発生す
る。入口圧力の増加は、ファン速度の関数として変化す
る。ファン速度を変化させる能力は、標準ガスタービン
燃焼温度を維持しながら軸出力を変化させる能力をもた
らす。従って、所定の固定ガスタービン燃焼温度におい
て、ガスタービン軸馬力の作動範囲は、可変速度過給フ
ァンによって増大させられる。しかしながら、提案の過
給ファンは、ガスタービン運転を中断することなく単独
に遮断することができる非一体型の補助的形状のもので
ある。
【００２２】過給ファンを出る空気は、入口圧力増大処
理のもつ特性により、温度が上昇することになる。この
温度上昇により、ガスタービン入口への空気流量が減少
する。従って、ガスタービン中への最大入口加圧と最大
空気流量とを達成するために、一体型の空気冷却手段７
４が、入口加圧システム設計の一部として設けられるの
が有利である。ファン吐出空気の冷却は、様々な異なる
方法のうちのいずれか１つ又はそれ以上で達成すること
ができる。
【００２３】適用可能な例示的な冷却手法には、それに
限定されるものではないが、入口噴霧器、蒸発冷却、電
気冷却装置（冷凍サイクル）、閉あるいは開回路冷却水
システム、あるいはハイブリッド冷却処理のための様々
な冷却手段の組合せが含まれる。前述のようなファン吐
出空気を冷却するための適切な入口状態調整手段は、一
般的によく知られている。現在好ましい手法は、入口噴
霧器であり、該入口噴霧器は過給ファン吐出空気中へ水
噴霧を直接混合することによって、空気を冷却する。
【００２４】別の可能な冷却構成を、図２の実施形態に
概略的に示す。より具体的には、図２に示す入口加圧シ
ステム１１０は、過給ファン軸１６８上に冷媒圧縮機１
７６を含み、凝縮器１７８と、膨張弁１８０と、圧縮機
１３０の上流の過給ファン１６６からの空気１７２を冷
却するための冷凍蒸発器１７４とを含む普通の冷凍サイ
クルを一体化している。図示する実施形態において、冷
却媒体の流れは短い破線１８２によって示されている。
図２に示すシステムの残りの構成要素は、図１に示すシ
ステムの構成要素にほぼ対応しており、従って、１００
を加えた対応参照符号によって特定されている。図示す
る構成要素は、上に詳細に説明した図１の実施形態のそ
れぞれの構成要素に対応しているので、図２において組
み込まれた共通の構成要素についての説明は、ここでは
省略する。
【００２５】本発明によってもたらされる別の第２の改
善として、過給ファンを、ガスタービン軸を点火速度ま
で加速するための始動手段とすることができることであ
り、ガスタービンが自立持続運転に到達するまで、加速
サイクルを継続することを可能にする。これらの実施形
態において、熱回収システムへの、すなわち符号２６、
１２６で概略的に示す外部蒸気処理ホストからの補助的
エネルギ入力が必要である。過給ファンシステム５６、
１５６を始動手段として使用することにより、特に、自
力起動能力を有する施設に対する装置コストを低減でき
る。これらの特徴は、全体的始動時間を減少させること
ができ、またガスタービンの始動コストを低減させるこ
とができる。始動運転コストの低減は、送電システムか
ら始動用動力を獲得する代わりに、始動用オンサイト燃
料を使用可能である場合に生じ得る。しかしながら、ガ
スタービンをそれが自立持続運転状態になるまで加速す
るための始動手段として使用しない限り、過給ファン
は、ガスタービン始動用に作動させる必要がないことは
言うまでもない。
【００２６】過給ファン６６、１６６は、例えば、可変
ピッチ付きあるいは可変ピッチ無しの、軸流、半径流、
斜流あるいは横流タイプのインペラ、ターボプロップ・
プロペラ、ターボファンあるいはプロップファンなどの
異なった構成とすることができる。更に、過給ファン
は、航空用から派生の、あるいは工業用の、ガスタービ
ン軸構成の何れに対しても適用できる。過給ファンは、
部分的あるいは全体的（最大化）熱回収蒸気発生装置と
共に適用でき、また、単純サイクル、複合サイクル、あ
るいは熱併給発電サイクル施設の何れに対しても組み込
むことができる。
【００２７】従って、例示的な実施形態において、本発
明はガスタービン発電機に対して適用されているが、本
発明のシステムと方法はまた、工業用ガスタービン駆動
装置用途、あるいはガスタービン推進用途、例えばガス
輸送管路の圧送ステーションあるいは海洋船舶用推進装
置の軸馬力に対して、同等の効果で適用できることを理
解されたい。
【００２８】本発明を具現化した過給ファンを提供する
ことによって、装置の軸馬力を高い周囲温度及び／又は
高空環境条件下で増大させることが可能になる。本発明
を使用してガスタービンの単純サイクル効率を改善する
ことも可能である。同様に、単純サイクル・ピーキング
設備と共に運転されるベースロード複合サイクル設備全
体にわたり、より良いピーキング効率をもつ複合サイク
ルが提供される。
【００２９】本発明を、現在最も実際的で好ましい実施
形態であると考えられるものについて説明してきたが、
本発明は、開示した実施形態に限定されるものではな
く、逆に、添付する特許請求の範囲の技術思想と技術的
範囲に含まれる様々な変形形態及び等価な構成を保護す
ることを意図していることを理解されたい。なお、特許
請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであっ
てなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものでは
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガスタービン発電機と本発明を具現化した例
示的な加圧システムの主要構成要素との概略図。
【図２】 本発明の別の実施形態によるガスタービン発
電機と加圧システムとの概略図。
【符号の説明】
１０ 入口加圧システム １２ ガスタービン装置 １６ ガスタービン排気熱 １８ 作動流体／給水源 ２０ 過給ファン吐出空気 ２４ 外部蒸気ホスト ３０ 軸流圧縮機 ３４ 燃焼器 ４０ タービン ４４ 機械的負荷 ４６ 熱回収装置 ５２ 過熱蒸気 ５４ 主制御弁 ５６ 過給ファン組立体 ５８ 蒸気過熱低減装置 ６０ 内部蒸気ホスト ６４ 蒸気タービン駆動装置 ６６ 過給ファン ７２ 空気流 ７４ 空気冷却手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G005 DA01 EA04 EA12 FA05 GB78 GB81 JA23 JA24 JA45

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加圧空気３２、１３２を生成するために
    空気を加圧するための圧縮機３０、１３０と、前記加圧
    空気３２、１３２を加熱し、高温ガス３８、１３８を生
    成するための燃焼器３４、１３４と、前記高温ガス３
    ８、１３８を受けて圧縮機３０、１３０を駆動するター
    ビン４０、１４０とを含む形式のタービン装置１２、１
    １２に対して、出力を増大させるための加圧システム１
    ０、１１０であって、 作動流体源１８、１１８と、 前記タービン４０、１４０から前記高温排気ガスを受
    け、過熱作動流体５２、１５２を生成するために、前記
    流体源からの作動流体を蒸発させること及び過熱するこ
    とのうちの少なくとも１つを行うための熱交換器４６、
    １４６と、 前記圧縮機３０、１３０に動作的に連結され、該圧縮機
    ３０、１３０への空気供給量を増加させるための過給フ
    ァン６６、１６６と、 前記過熱作動流体５２、１５２のエネルギを軸出力へ変
    換し、前記過給ファン６６、１６６を駆動するための装
    置６４、１６４と、を含むことを特徴とする加圧システ
    ム。
  2. 【請求項２】 前記過給ファン６６、１６６は、可変速
    度過給ファンであることを特徴とする、請求項１に記載
    の加圧システム。
  3. 【請求項３】 前記過給ファン６６、１６６は、可変ピ
    ッチ翼を有することを特徴とする、請求項１に記載の加
    圧システム。
  4. 【請求項４】 前記過給ファン６６、１６６の下流でか
    つ前記圧縮機３０、１３０の上流に、空気流を冷却する
    ための組立体７４、１７４を更に含むことを特徴とす
    る、請求項１に記載の加圧システム。
  5. 【請求項５】 空気を冷却するための前記組立体は、圧
    縮機１７６と、凝縮器１７８と、前記空気を冷却する冷
    凍蒸発器１７４とを備える冷凍サイクルを含むことを特
    徴とする、請求項４に記載の加圧システム。
  6. 【請求項６】 前記冷凍圧縮機１７６は、前記過給ファ
    ン１６６を駆動する前記装置１６４によって駆動される
    ように、前記ファンの共通軸１６８と同軸であり、かつ
    それに取り付けられることを特徴とする、請求項５に記
    載の加圧システム。
  7. 【請求項７】 前記ファンを駆動するための前記装置
    は、前記熱交換器４６によって生成される過熱作動流体
    ５２を受けるための可変速度蒸気タービン駆動装置６４
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載の加圧システ
    ム。
  8. 【請求項８】 前記可変速度蒸気タービン駆動装置６
    ４、１６４への作動流体入力を制御するための蒸気ター
    ビン速度ガバナ５４、１５４を更に含むことを特徴とす
    る、請求項７に記載の加圧システム。
  9. 【請求項９】 前記過給ファン６６、１６６からの空気
    流を冷却するための組立体７４、１７４を更に含むこと
    を特徴とする、請求項１に記載の加圧システム。
  10. 【請求項１０】 前記過給ファン１６６からの空気流１
    ７２を冷却するための冷凍蒸発器１７４を更に含むこと
    を特徴とする、請求項１に記載の加圧システム。
  11. 【請求項１１】 タービン装置とタービン加圧装置とを
    組合せたタービンシステムであって、 加圧空気を生成するために空気を加圧するための圧縮機
    ３０、１３０と、前記加圧空気３２、１３２を加熱し、
    高温ガス３８、１３８を生成するための燃焼器３４、１
    ３４と、 前記高温ガス３８、１３８を受け、該高温ガスのエネル
    ギで前記圧縮機３０、１３０を駆動するタービン４０、
    １４０と、 作動流体源１８、１１８と、 前記タービンから前記高温排気ガスを受け、過熱作動流
    体５２、１５２を生成するために、前記流体源からの作
    動流体を蒸発させること及び過熱することのうちの少な
    くとも１つを行うための熱交換器４６、１４６と、 前記圧縮機３０、１３０に動作的に連結され、該圧縮機
    への空気供給量を増加させるための過給ファン６６、１
    ６６と、 前記過熱作動流体のエネルギを軸出力へ変換し、前記過
    給ファン６６、１６６を駆動するための装置６４、１６
    ４と、 前記過給ファンからの空気流を冷却するための組立体７
    ４、１７４と、を含むことを特徴とするタービンシステ
    ム。
  12. 【請求項１２】 前記ファンを駆動するための前記装置
    は、前記熱交換器４６、１４６によって生成される過熱
    作動流体５２、１５２を受けるための可変速度蒸気ター
    ビン駆動装置６４、１６４を含むことを特徴とする、請
    求項１１に記載のタービンシステム。
  13. 【請求項１３】 前記可変速度蒸気タービン駆動装置へ
    の作動流体入力を制御するための蒸気タービン速度ガバ
    ナ５４、１５４を更に含むことを特徴とする、請求項１
    ２に記載のタービンシステム。
  14. 【請求項１４】 加圧空気３２、１３２を生成するため
    に空気を加圧するための圧縮機３０、１３０と、前記加
    圧空気を加熱し、高温ガスを生成するための燃焼器３
    ４、１３４と、前記高温ガスを受け、該高温ガスのエネ
    ルギで前記圧縮機３０、１３０を駆動するタービン４
    ０、１４０とを含む形式のタービン装置に対して出力を
    増大させるための方法であって、 作動流体４８、１４８を蒸発させること及び過熱するこ
    とのうちの少なくとも１つを行うために、該作動流体を
    前記高温排気ガス１６、１１６を受ける熱交換器４６、
    １４６に供給する段階と、 前記過熱作動流体５２、１５２のエネルギを、機械的軸
    馬力へ変換する組立体を設ける段階と、 空気流７２、１７２を発生させるために、前記機械的軸
    馬力を使用して過給ファン６６、１６６を駆動する段階
    と、 前記空気流を前記圧縮機３０、１３０中へ導き、それに
    よって、更なる軸馬力を発生させるために前記タービン
    の入口への空気流量を増加させ、前記ガスタービンの出
    力密度を増大させる段階と、を含むことを特徴とする方
    法。
  15. 【請求項１５】 標準タービン燃焼温度を維持しなが
    ら、該タービンの軸馬力を変えるために、ファン速度を
    変化させる段階を更に含むことを特徴とする、請求項１
    ４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記圧縮機中へ導く前記段階の前に、
    前記空気流を冷却する段階７４、１７４を更に含むこと
    を特徴とする、請求項１４に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記冷却する段階は、入口噴霧器、蒸
    発冷却、電気冷却冷凍サイクル、及び閉あるいは開回路
    水システムのうちの少なくとも１つを用いる段階を含む
    ことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記空気流７２は、過給吐出空気中へ
    水噴霧を直接混合することによって冷却されることを特
    徴とする、請求項１６に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記空気１７２を冷却するために、冷
    凍蒸発器１７４を用いる段階を含むことを特徴とする、
    請求項１６に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記組立体は、可変速度蒸気タービン
    駆動装置６４、１６４を含み、また、前記蒸気タービン
    は、前記ファン６６、１６６を駆動するために、該ファ
    ンに対する共通軸６８、１６８上に配置されることを特
    徴とする、請求項１４に記載の方法。
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