JP2002520541A - ガス・蒸気複合タービン設備 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
ガスタービン（２）に燃焼ガス側において廃熱ボイラ（３０）が後置接続され、この廃熱ボイラの加熱器が蒸気タービン（２０）の水・蒸気回路（２４）に接続され、ガスタービンの燃焼器（６）に燃料管（１３０）を介して燃料（Ｂ）用ガス化装置（１３２）が前置接続されているガス・蒸気複合タービン設備（１）に関する。特に高いプラント効率を得るため、ガス化装置と飽和器（１５０）との間の燃料管に、窒素を混合するための混合装置（１４６）に加えて、熱交換器（１５９）の一次側が接続され、この熱交換器の二次側が、飽和器と燃焼器との間において燃料管に接続される。
Description
【０００１】 本発明は、ガスタービンの燃焼ガス側に廃熱ボイラが後置接続され、この廃熱
ボイラの加熱器が蒸気タービンの水・蒸気・回路に接続され、ガスタービンの燃
焼器に燃料管を介して燃料用ガス化装置が前置接続されたガス・蒸気複合タービ
ン設備に関する。
ボイラの加熱器が蒸気タービンの水・蒸気・回路に接続され、ガスタービンの燃
焼器に燃料管を介して燃料用ガス化装置が前置接続されたガス・蒸気複合タービ
ン設備に関する。
【０００２】 化石燃料のガス化装置を一体化したガス・蒸気複合タービン設備は、一般に、
出口側が多数のガス浄化構成要素を介してガスタービンの燃焼器に接続された燃
料用ガス化装置を有している。ガスタービンの燃焼ガス側には廃熱ボイラが後置
接続され、この廃熱ボイラにおける加熱器は、蒸気タービンの水・蒸気回路に接
続されている。そのような設備は、例えば英国特許出願公開第２２３４９８４号
明細書で知られている。
出口側が多数のガス浄化構成要素を介してガスタービンの燃焼器に接続された燃
料用ガス化装置を有している。ガスタービンの燃焼ガス側には廃熱ボイラが後置
接続され、この廃熱ボイラにおける加熱器は、蒸気タービンの水・蒸気回路に接
続されている。そのような設備は、例えば英国特許出願公開第２２３４９８４号
明細書で知られている。
【０００３】 更にドイツ特許第３３３１１５２号明細書から、燃料ガス化設備と組み合わさ
れたガスタービン設備の運転方法が知られている。その場合、燃焼器の直前で燃
料ガスに窒素を導入することが考慮されている。
れたガスタービン設備の運転方法が知られている。その場合、燃焼器の直前で燃
料ガスに窒素を導入することが考慮されている。
【０００４】 この設備の場合、ガス化済み化石燃料の燃焼中における有害物質の発生を減少
するため、ガス化装置とガスタービンの燃焼器との間の燃料管に飽和器が接続さ
れている。その飽和器においてガス化燃料に水蒸気が添加される。そのためにガ
ス化燃料は飽和器を、飽和器回路と呼ばれる水回路内を案内される水流と逆向き
に貫流する。特に高い効率を得るために、水・蒸気回路からの熱を飽和器回路に
入れることが考慮されている。
するため、ガス化装置とガスタービンの燃焼器との間の燃料管に飽和器が接続さ
れている。その飽和器においてガス化燃料に水蒸気が添加される。そのためにガ
ス化燃料は飽和器を、飽和器回路と呼ばれる水回路内を案内される水流と逆向き
に貫流する。特に高い効率を得るために、水・蒸気回路からの熱を飽和器回路に
入れることが考慮されている。
【０００５】 ガス化燃料は、飽和器回路内を案内される加熱済み水流と飽和器内で接触する
ことによって、水蒸気で飽和され、限られた範囲内で加熱される。熱力学上およ
び運転上の理由から、ガスタービンの燃焼器に供給するに先立ち、燃料を一層加
熱することが必要である。
ことによって、水蒸気で飽和され、限られた範囲内で加熱される。熱力学上およ
び運転上の理由から、ガスタービンの燃焼器に供給するに先立ち、燃料を一層加
熱することが必要である。
【０００６】 本発明の課題は、冒頭に述べた形式のガス・蒸気複合タービン設備を、特に高
いプラント効率を示すように改良することにある。
いプラント効率を示すように改良することにある。
【０００７】 この課題は、冒頭に述べた形式のガス・蒸気複合タービン設備において、本発
明に基づき、ガス化装置と飽和器との間の燃料管に、窒素を混合するための混合
装置に加えて、熱交換器の一次側を接続し、この熱交換器の二次側を、飽和器と
燃焼器との間の燃料管に接続することにより解決される。
明に基づき、ガス化装置と飽和器との間の燃料管に、窒素を混合するための混合
装置に加えて、熱交換器の一次側を接続し、この熱交換器の二次側を、飽和器と
燃焼器との間の燃料管に接続することにより解決される。
【０００８】 このような設備において、合成ガスと呼ばれるガス化済み化石燃料への窒素の
混入は、合成ガスの燃焼中におけるＮＯX発生量を特に小さな限界値に維持する
ために行われる。その窒素混入のために用意された混合装置は、燃料側において
飽和器の上流で燃料管に接続される。その場合、熱交換器は一次側が混合器およ
び飽和器の上流で、二次側が飽和器の下流で燃料管に接続される。これによって
、熱交換器は飽和器に流入する、原ガスとも呼ばれる合成ガスに含まれる熱を、
飽和器から流出する、混合ガスとも呼ばれる合成ガスに伝達する。従って、この
原ガス・混合ガス熱交換器とも呼ばれる熱交換器は、熱的に、飽和器の少なくと
も部分的な迂回を生じさせるので、原ガスによる合成ガスの加熱によって、全プ
ロセスの熱力学的損失は特に小さくされる。燃料側において飽和器の上流に混合
装置を配置することにより、原ガス・混合ガス熱交換器が原ガスに含まれる熱を
特に大きな質量流量に伝達することが保証される。従って、そのような配置によ
り、一定最終温度の周辺条件のもとで、比較的大きな熱量が飽和器から流出する
混合ガスに伝達されるので、特に良好な熱交換が達成される。
混入は、合成ガスの燃焼中におけるＮＯX発生量を特に小さな限界値に維持する
ために行われる。その窒素混入のために用意された混合装置は、燃料側において
飽和器の上流で燃料管に接続される。その場合、熱交換器は一次側が混合器およ
び飽和器の上流で、二次側が飽和器の下流で燃料管に接続される。これによって
、熱交換器は飽和器に流入する、原ガスとも呼ばれる合成ガスに含まれる熱を、
飽和器から流出する、混合ガスとも呼ばれる合成ガスに伝達する。従って、この
原ガス・混合ガス熱交換器とも呼ばれる熱交換器は、熱的に、飽和器の少なくと
も部分的な迂回を生じさせるので、原ガスによる合成ガスの加熱によって、全プ
ロセスの熱力学的損失は特に小さくされる。燃料側において飽和器の上流に混合
装置を配置することにより、原ガス・混合ガス熱交換器が原ガスに含まれる熱を
特に大きな質量流量に伝達することが保証される。従って、そのような配置によ
り、一定最終温度の周辺条件のもとで、比較的大きな熱量が飽和器から流出する
混合ガスに伝達されるので、特に良好な熱交換が達成される。
【０００９】 特に高いプラント効率を得るため、本発明の有利な実施態様においては、飽和
器の上流の燃料管における原ガス・混合ガス熱交換器に、原ガス・廃熱ボイラが
前置接続される。原ガス・廃熱ボイラによって、ガス化装置で発生された合成ガ
スまたは原ガスを材料的に予冷却することが可能である。この場合、原ガスから
取り出された熱は特に有利に蒸気発生に利用される。化石燃料としての石炭をガ
ス化するために形成された設備において、いわゆるガス冷却（gas quench）が
行われる。この場合、合成ガスに、原ガス・廃熱ボイラへの流入に先立ち、所謂
冷却ガス（quench gas）が混入される。冷却ガスは、原ガス・混合ガス熱交換
器と飽和器との間の個所で、燃料管から分岐される。かかる設備において、原ガ
ス質量流量は混合ガス質量流量にほぼ匹敵するので、混合ガスは原ガスとの熱交
換により、通常の運転条件では３００℃よりかなり高い温度に予熱される。
器の上流の燃料管における原ガス・混合ガス熱交換器に、原ガス・廃熱ボイラが
前置接続される。原ガス・廃熱ボイラによって、ガス化装置で発生された合成ガ
スまたは原ガスを材料的に予冷却することが可能である。この場合、原ガスから
取り出された熱は特に有利に蒸気発生に利用される。化石燃料としての石炭をガ
ス化するために形成された設備において、いわゆるガス冷却（gas quench）が
行われる。この場合、合成ガスに、原ガス・廃熱ボイラへの流入に先立ち、所謂
冷却ガス（quench gas）が混入される。冷却ガスは、原ガス・混合ガス熱交換
器と飽和器との間の個所で、燃料管から分岐される。かかる設備において、原ガ
ス質量流量は混合ガス質量流量にほぼ匹敵するので、混合ガスは原ガスとの熱交
換により、通常の運転条件では３００℃よりかなり高い温度に予熱される。
【００１０】 飽和器と燃焼器との間において、もう１つの熱交換器の二次側を燃料管に接続
し、これを例えば中圧給水で加熱すると有利である。この配置の場合、例えば原
ガス・集塵装置によって定められた周辺条件に基づき、原ガスを限られた範囲で
冷却する場合でも、特に高いプラント効率において混合ガスの確実な加熱が保証
される。このような混合ガスの加熱構成は、ガス冷却を行うことなしに化石燃料
としての石炭をガス化すべく構成された設備に対しあるいは化石燃料として油を
ガス化すべく構成された設備に対しても特に適している。特にガス冷却なしで石
炭をガス化すべく構成された設備の場合、原ガス質量流量は通常、混合ガス質量
流量のほぼ半分であるので、原ガス・混合ガス熱交換器による混合ガスの加熱は
約２００〜２３０℃の温度範囲に限られる。従ってそのような設備の場合、例え
ば高圧給水で加熱されるもう１つの熱交換器によって、補助的に混合ガスを加熱
することが特に有利である。
し、これを例えば中圧給水で加熱すると有利である。この配置の場合、例えば原
ガス・集塵装置によって定められた周辺条件に基づき、原ガスを限られた範囲で
冷却する場合でも、特に高いプラント効率において混合ガスの確実な加熱が保証
される。このような混合ガスの加熱構成は、ガス冷却を行うことなしに化石燃料
としての石炭をガス化すべく構成された設備に対しあるいは化石燃料として油を
ガス化すべく構成された設備に対しても特に適している。特にガス冷却なしで石
炭をガス化すべく構成された設備の場合、原ガス質量流量は通常、混合ガス質量
流量のほぼ半分であるので、原ガス・混合ガス熱交換器による混合ガスの加熱は
約２００〜２３０℃の温度範囲に限られる。従ってそのような設備の場合、例え
ば高圧給水で加熱されるもう１つの熱交換器によって、補助的に混合ガスを加熱
することが特に有利である。
【００１１】 本発明によって得られる利点は特に、飽和器の上流で燃料管に接続された混合
装置に加えて、補助的に原ガス・混合ガス交換器を設けることにより、飽和器に
流入する原ガスに含まれる熱を、飽和器から流出する混合ガスに、飽和器を迂回
した状態で、特に良好に伝達できることにある。従って、熱力学的に不利な合成
ガスの冷却および再熱は限られた大きさでしか必要とされず、ガス・蒸気複合タ
ービン設備の効率は特に高くなる。
装置に加えて、補助的に原ガス・混合ガス交換器を設けることにより、飽和器に
流入する原ガスに含まれる熱を、飽和器から流出する混合ガスに、飽和器を迂回
した状態で、特に良好に伝達できることにある。従って、熱力学的に不利な合成
ガスの冷却および再熱は限られた大きさでしか必要とされず、ガス・蒸気複合タ
ービン設備の効率は特に高くなる。
【００１２】 以下、図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１３】 図１におけるガス・蒸気複合タービン設備１は、ガスタービン設備１ａおよび
蒸気タービン設備１ｂを備えている。ガスタービン設備１ａは空気圧縮機４が連
結されたガスタービン２と、このガスタービン２に前置接続された燃焼器６とを
有する。この燃焼器６は圧縮機４の圧縮空気管８に接続されている。ガスタービ
ン２、空気圧縮機４および発電機１０は共通の軸１２上に置かれている。
蒸気タービン設備１ｂを備えている。ガスタービン設備１ａは空気圧縮機４が連
結されたガスタービン２と、このガスタービン２に前置接続された燃焼器６とを
有する。この燃焼器６は圧縮機４の圧縮空気管８に接続されている。ガスタービ
ン２、空気圧縮機４および発電機１０は共通の軸１２上に置かれている。
【００１４】 蒸気タービン設備１ｂは発電機２２が連結した蒸気タービン２０を有し、更に
水・蒸気回路２４は、蒸気タービン２０に後置接続された復水器２６および廃熱
ボイラ３０を備える。蒸気タービン２０は、第１圧力段即ち高圧部２０ａ、第２
圧力段即ち中圧部２０ｂおよび第３圧力段即ち低圧部２０ｃから成り、これら圧
力段２０ａ、２０ｂ、２０ｃは共通の軸３２を介して発電機２２を駆動する。
水・蒸気回路２４は、蒸気タービン２０に後置接続された復水器２６および廃熱
ボイラ３０を備える。蒸気タービン２０は、第１圧力段即ち高圧部２０ａ、第２
圧力段即ち中圧部２０ｂおよび第３圧力段即ち低圧部２０ｃから成り、これら圧
力段２０ａ、２０ｂ、２０ｃは共通の軸３２を介して発電機２２を駆動する。
【００１５】 ガスタービン２で膨張した作動媒体ＡＭあるいは燃焼ガスを廃熱ボイラ３０に
導入するため、排気管３４が廃熱ボイラ３０の入口３０ａに接続されている。ガ
スタービン２からの膨張した作動媒体ＡＭは、廃熱ボイラ３０からその出口３０
ｂを通って煙突（図示せず）に向かって流れ出る。
導入するため、排気管３４が廃熱ボイラ３０の入口３０ａに接続されている。ガ
スタービン２からの膨張した作動媒体ＡＭは、廃熱ボイラ３０からその出口３０
ｂを通って煙突（図示せず）に向かって流れ出る。
【００１６】 廃熱ボイラ３０は復水加熱器４０を有し、この復水加熱器４０の入口側に、復
水管４２を通して復水Ｋが供給される。復水管４２に、復水ポンプ４４が接続さ
れている。復水加熱器４０は出口側が配管４５を介して給水タンク４６に接続さ
れている。復水加熱器４０を必要に応じ迂回するため、復水管４２はバイパス管
（図示せず）を通して直に給水タンク４６に接続される。給水タンク４６は、配
管４７を介して中圧抽出口付きの高圧給水ポンプ４８に接続されている。
水管４２を通して復水Ｋが供給される。復水管４２に、復水ポンプ４４が接続さ
れている。復水加熱器４０は出口側が配管４５を介して給水タンク４６に接続さ
れている。復水加熱器４０を必要に応じ迂回するため、復水管４２はバイパス管
（図示せず）を通して直に給水タンク４６に接続される。給水タンク４６は、配
管４７を介して中圧抽出口付きの高圧給水ポンプ４８に接続されている。
【００１７】 この高圧給水ポンプ４８は、給水タンク４６から流出する給水Ｓを、蒸気ター
ビン２０の高圧部に付属した水・蒸気回路２４の高圧段５０に適した圧力レベル
にする。その加圧状態の給水Ｓは、給水加熱器５２を介して高圧段５０に導入さ
れる。この給水加熱器５２は出口側が弁５４で遮断できる給水管５６を介して、
高圧ドラム（気水分離器）５８に接続されている。この高圧ドラム５８は、廃熱
ボイラ３０内に配置された高圧蒸発器６０に、水・蒸気循環路６２を形成すべく
接続されている。高圧ドラム５８は、主蒸気Ｆを排出すべく廃熱ボイラ３０内に
配置された高圧過熱器６４に接続されている。この高圧過熱器６４は、出口側で
蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気入口６６に接続されている。
ビン２０の高圧部に付属した水・蒸気回路２４の高圧段５０に適した圧力レベル
にする。その加圧状態の給水Ｓは、給水加熱器５２を介して高圧段５０に導入さ
れる。この給水加熱器５２は出口側が弁５４で遮断できる給水管５６を介して、
高圧ドラム（気水分離器）５８に接続されている。この高圧ドラム５８は、廃熱
ボイラ３０内に配置された高圧蒸発器６０に、水・蒸気循環路６２を形成すべく
接続されている。高圧ドラム５８は、主蒸気Ｆを排出すべく廃熱ボイラ３０内に
配置された高圧過熱器６４に接続されている。この高圧過熱器６４は、出口側で
蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気入口６６に接続されている。
【００１８】 蒸気タービン２０の高圧部２０ａの蒸気出口６８は、再熱器７０を介して蒸気
タービン２０の中圧部２０ｂの蒸気入口７２に、そしてその蒸気出口７４は、蒸
気転流管７６を介して蒸気タービン２０の低圧部２０ｃの蒸気入口７８に接続さ
れている。蒸気タービン２０の低圧部２０ｃの蒸気出口８０は、蒸気管８２を介
して復水器２６に接続され。これに伴い水・蒸気の閉回路２４が生じている。
タービン２０の中圧部２０ｂの蒸気入口７２に、そしてその蒸気出口７４は、蒸
気転流管７６を介して蒸気タービン２０の低圧部２０ｃの蒸気入口７８に接続さ
れている。蒸気タービン２０の低圧部２０ｃの蒸気出口８０は、蒸気管８２を介
して復水器２６に接続され。これに伴い水・蒸気の閉回路２４が生じている。
【００１９】 復水Ｋが中間圧に達する抽出口にて、高圧給水ポンプ４８から、分岐管８４が
分岐している。この管８４は、他の第２給水加熱器８６あるいは中圧エコノマイ
ザを介し、蒸気タービン２０の中圧部２０ｂに付属する水・蒸気回路２４の中圧
段９０に接続されている。そのため第２給水加熱器８６は、出口側が弁９２で遮
断できる給水管９４を介して中圧段９０の中圧ドラム９６に接続されている。中
圧ドラム９６は廃熱ボイラ３０内に配置され、中圧蒸発器として形成された加熱
器９８に水・蒸気循環路１００を形成すべく接続されている。中圧・主蒸気Ｆ′
の排出のため、中圧ドラム９６は蒸気管１０２を介して再熱器７０に接続され、
従って蒸気タービン２０の中圧部２０ｂの蒸気入口７２に接続されている。
分岐している。この管８４は、他の第２給水加熱器８６あるいは中圧エコノマイ
ザを介し、蒸気タービン２０の中圧部２０ｂに付属する水・蒸気回路２４の中圧
段９０に接続されている。そのため第２給水加熱器８６は、出口側が弁９２で遮
断できる給水管９４を介して中圧段９０の中圧ドラム９６に接続されている。中
圧ドラム９６は廃熱ボイラ３０内に配置され、中圧蒸発器として形成された加熱
器９８に水・蒸気循環路１００を形成すべく接続されている。中圧・主蒸気Ｆ′
の排出のため、中圧ドラム９６は蒸気管１０２を介して再熱器７０に接続され、
従って蒸気タービン２０の中圧部２０ｂの蒸気入口７２に接続されている。
【００２０】 配管４７から、低圧給水ポンプ１０７を備え弁１０８で遮断できるもう１つの
配管１１０が分岐し、配管１１０は、蒸気タービン２０の低圧部２０ｃに付属す
る水・蒸気回路２４の低圧段１２０に接続されている。この低圧段１２０は低圧
ドラム１２２を有し、該ドラム１２２は廃熱ボイラ３０内に配置され低圧蒸発器
として形成された加熱器１２４に水・蒸気循環路１２６を形成すべく接続されて
いる。低圧・主蒸気Ｆ″を排出するため、低圧ドラム１２２が、低圧過熱器１２
９が接続された蒸気管１２８を介し転流管７６に接続されている。従って、この
実施例では、ガス・蒸気複合タービン設備１の水・蒸気回路２４は、３つの圧力
段５０、９０、１２０を備える。しかしまた、より少数の、例えば２つの圧力段
にしてもよい。
配管１１０が分岐し、配管１１０は、蒸気タービン２０の低圧部２０ｃに付属す
る水・蒸気回路２４の低圧段１２０に接続されている。この低圧段１２０は低圧
ドラム１２２を有し、該ドラム１２２は廃熱ボイラ３０内に配置され低圧蒸発器
として形成された加熱器１２４に水・蒸気循環路１２６を形成すべく接続されて
いる。低圧・主蒸気Ｆ″を排出するため、低圧ドラム１２２が、低圧過熱器１２
９が接続された蒸気管１２８を介し転流管７６に接続されている。従って、この
実施例では、ガス・蒸気複合タービン設備１の水・蒸気回路２４は、３つの圧力
段５０、９０、１２０を備える。しかしまた、より少数の、例えば２つの圧力段
にしてもよい。
【００２１】 ガスタービン設備１ａは、化石燃料Ｂのガス化により発生した気化合成ガスに
よる運転に対して設計されている。その合成ガスとして、例えばガス化した石炭
あるいは油が考慮される。そのため、ガスタービン２の燃焼器６は、入口側が燃
料管１３０を介してガス化装置１３２に接続されている。このガス化装置１３２
には、装填装置１３４を介し、化石燃料Ｂとして石炭あるいは油が供給される。
よる運転に対して設計されている。その合成ガスとして、例えばガス化した石炭
あるいは油が考慮される。そのため、ガスタービン２の燃焼器６は、入口側が燃
料管１３０を介してガス化装置１３２に接続されている。このガス化装置１３２
には、装填装置１３４を介し、化石燃料Ｂとして石炭あるいは油が供給される。
【００２２】 化石燃料Ｂのガス化に必要な酸素Ｏ2を供給するため、ガス化装置１３２に酸
素管１３６を介して空気分解設備１３８が前置接続されている。この空気分解設
備１３８は、入口側に空気圧縮機４で圧縮された空気の部分流Ｔを供給される。
そのために空気分解設備１３８は、入口側が圧縮空気管８から分岐個所１４２に
おいて分岐した抽出空気管１４０に接続されている。この抽出空気管１４０には
更に、補助空気圧縮機１４４が接続されたもう１つの空気管１４３が開口してい
る。従ってこの実施例において、空気分解設備１３８に流入する全空気流Ｌは、
圧縮空気管８から分岐した部分流Ｔと、補助空気圧縮機１４４で搬送される空気
流とから成っている。このような回路構成は部分一体設備構成と呼ばれる。異な
った形態、所謂完全一体設備構成において、空気管１４３を補助空気圧縮機１４
４と共に省くこともでき、その場合、空気分解設備１３８への空気の供給は、圧
縮空気管８から取り出された部分流Ｔで完全に行われる。
素管１３６を介して空気分解設備１３８が前置接続されている。この空気分解設
備１３８は、入口側に空気圧縮機４で圧縮された空気の部分流Ｔを供給される。
そのために空気分解設備１３８は、入口側が圧縮空気管８から分岐個所１４２に
おいて分岐した抽出空気管１４０に接続されている。この抽出空気管１４０には
更に、補助空気圧縮機１４４が接続されたもう１つの空気管１４３が開口してい
る。従ってこの実施例において、空気分解設備１３８に流入する全空気流Ｌは、
圧縮空気管８から分岐した部分流Ｔと、補助空気圧縮機１４４で搬送される空気
流とから成っている。このような回路構成は部分一体設備構成と呼ばれる。異な
った形態、所謂完全一体設備構成において、空気管１４３を補助空気圧縮機１４
４と共に省くこともでき、その場合、空気分解設備１３８への空気の供給は、圧
縮空気管８から取り出された部分流Ｔで完全に行われる。
【００２３】 空気分解設備１３８において、空気流Ｌの分解時酸素Ｏ2に加えて副次的に得
られる窒素Ｎ2は、空気分解設備１３８に接続された窒素管１４５を介して混合
装置１４６に導かれ、そこで合成ガスＳＧと混合される。この装置１４６は、窒
素Ｎ2と合成ガスＳＧとを特に一様に偏りなく混合すべく形成されている。
られる窒素Ｎ2は、空気分解設備１３８に接続された窒素管１４５を介して混合
装置１４６に導かれ、そこで合成ガスＳＧと混合される。この装置１４６は、窒
素Ｎ2と合成ガスＳＧとを特に一様に偏りなく混合すべく形成されている。
【００２４】 ガス化装置１３２から流出する合成ガスＳＧは、燃料管１３０を介してまず原
ガス・廃熱ボイラ１４７に送られ、ここで流れ媒体との熱交換により、合成ガス
ＳＧの冷却が行われる。この熱交換で発生した高圧蒸気は、図示しない方法で、
水・蒸気回路２４の高圧段５０に導入される。
ガス・廃熱ボイラ１４７に送られ、ここで流れ媒体との熱交換により、合成ガス
ＳＧの冷却が行われる。この熱交換で発生した高圧蒸気は、図示しない方法で、
水・蒸気回路２４の高圧段５０に導入される。
【００２５】 合成ガスＳＧの流れ方向に見て原ガス・廃熱ボイラ１４７の下流そして混合装
置１４６の上流にて、燃料管１３０に合成ガスＳＧ用の集塵装置１４８および脱
硫装置１４９が接続されている。異なった実施例において、特に燃料として油を
ガス化する際、集塵装置１４８の代わりに煤洗浄装置を設けてもよい。
置１４６の上流にて、燃料管１３０に合成ガスＳＧ用の集塵装置１４８および脱
硫装置１４９が接続されている。異なった実施例において、特に燃料として油を
ガス化する際、集塵装置１４８の代わりに煤洗浄装置を設けてもよい。
【００２６】 燃焼器６内で気化燃料が燃焼する際の有害物質の発生を特に少なくするため、
ガス化燃料が燃焼器６に流入する前に水蒸気が添加される。これは熱力学的に特
に有利に飽和器系において行われる。そのため、燃料管１３０に飽和器１５０が
接続され、この飽和器１５０においてガス化燃料が加熱済みの飽和器の水と対向
流で導かれる。飽和器の水は、飽和器１５０に接続された飽和器回路１５２内を
循環する。その飽和器回路１５２に循環ポンプ１５４が接続され、且つ飽和器の
水を加熱するために熱交換器１５６が接続されている。その熱交換器１５６には
、一次側に水・蒸気回路２４の中圧段９０から加熱済み給水が供給される。ガス
化燃料が飽和する際に生ずる飽和器の水の損失を補うために、飽和器回路１５２
に給水管１５８が接続されている。
ガス化燃料が燃焼器６に流入する前に水蒸気が添加される。これは熱力学的に特
に有利に飽和器系において行われる。そのため、燃料管１３０に飽和器１５０が
接続され、この飽和器１５０においてガス化燃料が加熱済みの飽和器の水と対向
流で導かれる。飽和器の水は、飽和器１５０に接続された飽和器回路１５２内を
循環する。その飽和器回路１５２に循環ポンプ１５４が接続され、且つ飽和器の
水を加熱するために熱交換器１５６が接続されている。その熱交換器１５６には
、一次側に水・蒸気回路２４の中圧段９０から加熱済み給水が供給される。ガス
化燃料が飽和する際に生ずる飽和器の水の損失を補うために、飽和器回路１５２
に給水管１５８が接続されている。
【００２７】 合成ガスＳＧの流れ方向に見て飽和器１５０の下流側で、燃料管１３０に原ガ
ス・混合ガス熱交換器として働く熱交換器１５９の二次側が接続されている。こ
の熱交換器１５９の一次側は、集塵設備１４８の上流個所で同様に燃料管１３０
に接続されているので、集塵設備１４８に流入する合成ガスＳＧはその含有熱の
一部を、飽和器１５０から流出する合成ガスＳＧに伝達する。合成ガスＳＧを脱
硫設備１４９への流入前に熱交換器１５９を介して案内することは、他の構成要
素に関し変更された回路構成ででも考えられる。特に煤洗浄装置を接続する場合
熱交換器は、原ガス側において煤洗浄装置の下流に配置するのが好適である。
ス・混合ガス熱交換器として働く熱交換器１５９の二次側が接続されている。こ
の熱交換器１５９の一次側は、集塵設備１４８の上流個所で同様に燃料管１３０
に接続されているので、集塵設備１４８に流入する合成ガスＳＧはその含有熱の
一部を、飽和器１５０から流出する合成ガスＳＧに伝達する。合成ガスＳＧを脱
硫設備１４９への流入前に熱交換器１５９を介して案内することは、他の構成要
素に関し変更された回路構成ででも考えられる。特に煤洗浄装置を接続する場合
熱交換器は、原ガス側において煤洗浄装置の下流に配置するのが好適である。
【００２８】 飽和器１５０と熱交換器１５９との間において、もう１つの熱交換器１６０の
二次側が燃料管１３０に接続されている。この熱交換器１６０の一次側で給水が
加熱されるか、あるいはまた蒸気も加熱される。原ガス・純ガス熱交換器として
形成された熱交換器１５９および熱交換器１６０によって、ガス・蒸気複合ター
ビン設備１の種々の運転状態においても、ガスタービン２の燃焼器６に流入する
合成ガスＳＧの特に確実な加熱が保証される。
二次側が燃料管１３０に接続されている。この熱交換器１６０の一次側で給水が
加熱されるか、あるいはまた蒸気も加熱される。原ガス・純ガス熱交換器として
形成された熱交換器１５９および熱交換器１６０によって、ガス・蒸気複合ター
ビン設備１の種々の運転状態においても、ガスタービン２の燃焼器６に流入する
合成ガスＳＧの特に確実な加熱が保証される。
【００２９】 燃焼器６に流入する合成ガスＳＧに必要に応じて蒸気を添加するために、燃料
管１３０にもう１つの混合装置１６１が接続されている。運転故障時における、
特に確実なガスタービン運転を確保するために、混合装置１６１に蒸気管（図示
せず）を介して中圧蒸気が導入される。
管１３０にもう１つの混合装置１６１が接続されている。運転故障時における、
特に確実なガスタービン運転を確保するために、混合装置１６１に蒸気管（図示
せず）を介して中圧蒸気が導入される。
【００３０】 空気分解設備１３８に導入すべき、抽出空気とも呼ばれる圧縮空気の部分流Ｔ
を冷却するため、熱交換器１６２の一次側に抽出空気管１４０が接続され、その
二次側は流れ媒体Ｓ′に対する中圧蒸発器として形成されている。この熱交換器
１６２は、蒸発器循環路１６３を形成するため中圧ドラムとして構成された気水
分離器１６４に接続されている。この気水分離器１６４は、配管１６６、１６８
を介し、水・蒸気循環路１００に付属する中圧ドラム９６に接続されている。あ
るいはまた熱交換器１６２は二次側を中圧ドラム９６に直に接続することもでき
る。即ち、この実施例において気水分離器１６４は、中圧蒸発器として形成され
た加熱器９８に間接的に接続されている。蒸発した流れ媒体Ｓ′を補給するため
、気水分離器１６４に更に給水管１７０が接続されている。
を冷却するため、熱交換器１６２の一次側に抽出空気管１４０が接続され、その
二次側は流れ媒体Ｓ′に対する中圧蒸発器として形成されている。この熱交換器
１６２は、蒸発器循環路１６３を形成するため中圧ドラムとして構成された気水
分離器１６４に接続されている。この気水分離器１６４は、配管１６６、１６８
を介し、水・蒸気循環路１００に付属する中圧ドラム９６に接続されている。あ
るいはまた熱交換器１６２は二次側を中圧ドラム９６に直に接続することもでき
る。即ち、この実施例において気水分離器１６４は、中圧蒸発器として形成され
た加熱器９８に間接的に接続されている。蒸発した流れ媒体Ｓ′を補給するため
、気水分離器１６４に更に給水管１７０が接続されている。
【００３１】 圧縮空気の部分流Ｔの流れ方向に見て熱交換器１６２の下流で、抽出空気管１
４０に他の熱交換器１７２が接続され、その二次側は流れ媒体Ｓ″に対する低圧
蒸発器として構成されている。熱交換器１７２は、蒸発器循環路１７４を形成す
べく、低圧ドラムとして構成された気水分離器１７６に接続されている。この実
施例において、気水分離器１７６は配管１７８、１８０を介して、水・蒸気循環
路１２６に付属する低圧ドラム１２２に接続され、従って低圧蒸発器として構成
された加熱器１２４に間接的に接続されている。あるいはまた気水分離器１７６
は別の適当な方式で接続することもでき、その場合、気水分離器１７６から取り
出された蒸気は副次的負荷にプロセス蒸気としておよび／又は加熱蒸気として導
入される。異なった実施例では、熱交換器１７２の二次側を低圧ドラム１２２に
直に接続してもよい。気水分離器１７６は更に給水管１８２に接続されている。
４０に他の熱交換器１７２が接続され、その二次側は流れ媒体Ｓ″に対する低圧
蒸発器として構成されている。熱交換器１７２は、蒸発器循環路１７４を形成す
べく、低圧ドラムとして構成された気水分離器１７６に接続されている。この実
施例において、気水分離器１７６は配管１７８、１８０を介して、水・蒸気循環
路１２６に付属する低圧ドラム１２２に接続され、従って低圧蒸発器として構成
された加熱器１２４に間接的に接続されている。あるいはまた気水分離器１７６
は別の適当な方式で接続することもでき、その場合、気水分離器１７６から取り
出された蒸気は副次的負荷にプロセス蒸気としておよび／又は加熱蒸気として導
入される。異なった実施例では、熱交換器１７２の二次側を低圧ドラム１２２に
直に接続してもよい。気水分離器１７６は更に給水管１８２に接続されている。
【００３２】 蒸発器循環路１６３、１７４は、それぞれ強制循環路として形成でき、その場
合流れ媒体Ｓ′、Ｓ″の循環は循環ポンプによって保証され、その流れ媒体Ｓ′
、Ｓ″は蒸発器として形成された熱交換器１６２、１７２において少なくとも部
分的に蒸発される。しかしこの実施例において、蒸発器循環路１６３並びに蒸発
器循環路１７４は自然循環路として形成され、流れ媒体Ｓ′、Ｓ″の循環は、蒸
発過程の際に生ずる差圧および／又はそれぞれの熱交換器１６２、１７２および
それぞれの気水分離器１６４、１７６の測地学的配置により保証される。この実
施形態において、系統を始動するため、蒸発器循環路１６３ないし蒸発器循環路
１７４に、単に、各々比較的小形の循環ポンプが接続されている。
合流れ媒体Ｓ′、Ｓ″の循環は循環ポンプによって保証され、その流れ媒体Ｓ′
、Ｓ″は蒸発器として形成された熱交換器１６２、１７２において少なくとも部
分的に蒸発される。しかしこの実施例において、蒸発器循環路１６３並びに蒸発
器循環路１７４は自然循環路として形成され、流れ媒体Ｓ′、Ｓ″の循環は、蒸
発過程の際に生ずる差圧および／又はそれぞれの熱交換器１６２、１７２および
それぞれの気水分離器１６４、１７６の測地学的配置により保証される。この実
施形態において、系統を始動するため、蒸発器循環路１６３ないし蒸発器循環路
１７４に、単に、各々比較的小形の循環ポンプが接続されている。
【００３３】 飽和器回路１５２と熱的に結合するため、給水加熱器８６の下流で分岐され、
加熱済み給水が供給される熱交換器１５６に加えて、飽和器水・熱交換器１８４
が設けられ、その一次側に給水タンク４６からの給水Ｓが供給される。そのため
に飽和器水・熱交換器１８４は一次側において入口側が配管１８６を介して分岐
管８４に接続され、出口側が配管１８８を介して給水タンク４６に接続されてい
る。飽和器水・熱交換器１８４から流出する冷却済み給水Ｓを再加熱するため、
配管１８８に補助熱交換器１９０が接続されている。この補助熱交換器１９０は
一次側が抽出空気管１４０における熱交換器１７２に後置接続されている。この
ような配置によって、抽出空気からの特に高い熱回収率が得られ、従ってガス・
蒸気複合タービン設備１の特に高い効率が得られる。
加熱済み給水が供給される熱交換器１５６に加えて、飽和器水・熱交換器１８４
が設けられ、その一次側に給水タンク４６からの給水Ｓが供給される。そのため
に飽和器水・熱交換器１８４は一次側において入口側が配管１８６を介して分岐
管８４に接続され、出口側が配管１８８を介して給水タンク４６に接続されてい
る。飽和器水・熱交換器１８４から流出する冷却済み給水Ｓを再加熱するため、
配管１８８に補助熱交換器１９０が接続されている。この補助熱交換器１９０は
一次側が抽出空気管１４０における熱交換器１７２に後置接続されている。この
ような配置によって、抽出空気からの特に高い熱回収率が得られ、従ってガス・
蒸気複合タービン設備１の特に高い効率が得られる。
【００３４】 圧縮空気部分流Ｔの流れ方向に見て、熱交換器１７２と熱交換器１９０との間
で、抽出空気管１４０から冷却空気管１９２が分岐している。この冷却空気管１
９２を介してガスタービン２に、冷却済み部分流Ｔの一部Ｔ′がタービン翼冷却
用の冷却空気として導入される。
で、抽出空気管１４０から冷却空気管１９２が分岐している。この冷却空気管１
９２を介してガスタービン２に、冷却済み部分流Ｔの一部Ｔ′がタービン翼冷却
用の冷却空気として導入される。
【００３５】 燃料側の、飽和器１５０の上流に混合装置１４６を配置することにより、熱交
換器１５９において、飽和器１５０に流入する、原ガスとも呼ばれる合成ガスＳ
Ｇから、飽和器１５０から流出する、混合ガスとも呼ばれる合成ガスＳＧに特に
良好に熱を伝達することができる。その熱交換は特に、熱交換器１５９が原ガス
に含まれる熱を特に大きな混合ガス質量流量に伝達することで助長される。この
ため、限られた最終温度においても、飽和器１５０から流出する混合ガスに比較
的大きな熱量が伝達される。従って、ガス・蒸気複合タービン設備１は特に高い
プラント効率を示す。
換器１５９において、飽和器１５０に流入する、原ガスとも呼ばれる合成ガスＳ
Ｇから、飽和器１５０から流出する、混合ガスとも呼ばれる合成ガスＳＧに特に
良好に熱を伝達することができる。その熱交換は特に、熱交換器１５９が原ガス
に含まれる熱を特に大きな混合ガス質量流量に伝達することで助長される。この
ため、限られた最終温度においても、飽和器１５０から流出する混合ガスに比較
的大きな熱量が伝達される。従って、ガス・蒸気複合タービン設備１は特に高い
プラント効率を示す。
【図１】 本発明に基づくガス・蒸気複合タービン設備の概略配管系統図。
１ ガス・蒸気複合タービン設備 ２ ガスタービン ６ 燃焼器 ２０ 蒸気タービン ２４ 水・蒸気回路 ３０ 廃熱ボイラ １３０ 燃料管 １３２ ガス化装置 １４６ 混合装置 １４７ 原ガス・廃熱ボイラ １５０ 飽和器 １５９、１６０ 熱交換器 Ｓ 給水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA12 BA13 BB00 BC07 BD00 DA22 【要約の続き】
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスタービン（２）の燃焼ガス側に廃熱ボイラ（３０）が後
置接続され、この廃熱ボイラ（３０）の加熱器が蒸気タービン（２０）の水・蒸
気回路（２４）に接続され、ガスタービン（２）の燃焼器（６）に燃料管（１３
０）を介して燃料（Ｂ）用ガス化装置（１３２）が前置接続されたガス・蒸気複
合タービン設備（１）において、ガス化装置（１３２）と、飽和器（１５０）と
の間の燃料管（１３０）に、窒素（Ｎ2）を混合するための混合装置（１４６）
に加えて、熱交換器（１５９）の一次側が接続され、この熱交換器（１５９）の
二次側が、飽和器（１５０）と燃焼器（６）との間の燃料管（１３０）に接続さ
れたことを特徴とするガス・蒸気複合タービン設備。 - 【請求項２】 飽和器（１５０）の上流の燃料管（１３０）における熱交換
器（１５９）に、原ガス・廃熱ボイラ（１４７）が前置接続されたことを特徴と
する請求項１記載のガス・蒸気複合タービン設備。 - 【請求項３】 飽和器（１５０）と燃焼器（６）との間において、もう１つ
の熱交換器（１６０）の二次側が燃料管（１３０）に接続されたことを特徴とす
る請求項１又は２記載のガス・蒸気複合タービン設備。 - 【請求項４】 飽和器（１５０）と、燃焼器（６）との間の熱交換器（１６
０）が給水（Ｓ）によって加熱されることを特徴とする請求項３記載のガス・蒸
気複合タービン設備。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19832293.3 | 1998-07-17 | ||
| DE19832293A DE19832293A1 (de) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | Gas- und Dampfturbinenanlage |
| PCT/DE1999/002106 WO2000004279A2 (de) | 1998-07-17 | 1999-07-08 | Gas- und dampfturbinenanlage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002520541A true JP2002520541A (ja) | 2002-07-09 |
Family
ID=7874482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000560359A Pending JP2002520541A (ja) | 1998-07-17 | 1999-07-08 | ガス・蒸気複合タービン設備 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
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