JP2002520543A - ガス・蒸気複合タービン設備 - Google Patents
ガス・蒸気複合タービン設備Info
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Abstract
(57)【要約】
ガスタービン（２）の燃焼ガス側に廃熱ボイラ（３０）が接続され、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、化石燃料（Ｂ）をガス化すべくガスタービンの燃焼器（６）にガス化装置（１３２）が接続されたガス・蒸気複合タービン設備（１）に関する。ガス化装置に空気分解設備（１３８）からの酸素（Ｏ2）が導入される。空気分解設備の入口側には、ガスタービンに付属の空気圧縮機（４）で圧縮された空気の部分流（Ｔ）が供給される。このガス・蒸気複合タービン設備において、基礎をなす組み入れ構成と無関係に、あらゆる運転状態において抽出空気の確実な冷却が、特に簡単な構造において保証されるようにするため、圧縮空気部分流を冷却すべく、空気圧縮機を空気分解設備に接続する抽出空気管（１４０）に、熱交換器（１６２）の一次側が接続され、二次側が流れ媒体（Ｓ′）に対する蒸発器循環路（１６３）を形成すべく気水分離器（１６４）に接続されている。
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、一般に燃
料用ガス化装置を有している。その気化装置は、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、このボイラの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２２３４
９８４号明細書で知られている。
料用ガス化装置を有している。その気化装置は、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、このボイラの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２２３４
９８４号明細書で知られている。
【０００３】 更にドイツ特許第３３３１１５２号明細書により、燃料気化設備を有するガス
タービン設備の運転方法が知られている。その場合、空気分解設備で生ずる無酸
素空気は、燃料気化設備に供給される中カロリーの燃料ガスに混入され、低カロ
リーの燃料ガス・空気混合気は、ガスタービン設備の燃焼器に導入される。ガス
タービン設備の圧縮機は、燃焼器の他に空気分解設備にも空気を供給する。米国
特許第４６７７８２９号および同第４６９７４１５号明細書により、空気圧縮機
からの圧縮空気を、熱交換器を用いて冷却することが知られている。
タービン設備の運転方法が知られている。その場合、空気分解設備で生ずる無酸
素空気は、燃料気化設備に供給される中カロリーの燃料ガスに混入され、低カロ
リーの燃料ガス・空気混合気は、ガスタービン設備の燃焼器に導入される。ガス
タービン設備の圧縮機は、燃焼器の他に空気分解設備にも空気を供給する。米国
特許第４６７７８２９号および同第４６９７４１５号明細書により、空気圧縮機
からの圧縮空気を、熱交換器を用いて冷却することが知られている。
【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
すべく、硫黄含有成分を除去するための装置が設けられている。この装置には、
燃焼器に開口しているガス化燃料用の供給管に、飽和器が後置接続されている。
この飽和器において、ガス化燃料に有害物質の発生を減少すべく水蒸気が添加さ
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。
すべく、硫黄含有成分を除去するための装置が設けられている。この装置には、
燃焼器に開口しているガス化燃料用の供給管に、飽和器が後置接続されている。
この飽和器において、ガス化燃料に有害物質の発生を減少すべく水蒸気が添加さ
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】 このようなガス・蒸気複合タービン設備のガス化装置には、化石燃料に加えて
補助的に、燃料をガス化するために必要な酸素も導入される。この酸素を空気か
ら得るため、通常、ガス化装置の前に空気分解設備が設けられる。空気分解設備
には、ガスタービンに付属する空気圧縮機で圧縮された空気の、抽出空気流とも
呼ばれる部分流が供給される。
補助的に、燃料をガス化するために必要な酸素も導入される。この酸素を空気か
ら得るため、通常、ガス化装置の前に空気分解設備が設けられる。空気分解設備
には、ガスタービンに付属する空気圧縮機で圧縮された空気の、抽出空気流とも
呼ばれる部分流が供給される。
【０００６】 圧縮機から流出する空気は、圧縮過程のために比較的高い温度レベルにある。
従って一般に、抽出空気とも呼ばれる圧縮空気部分流を、それが空気分解設備に
流入する前に冷却する必要がある。抽出空気から取り出された熱は一般に、熱を
回収するためおよび高いプラント効率を得るため、飽和器回路に伝達される。こ
のように設計した場合でも、設備の運転状態に応じ、抽出空気をそれが空気分解
設備に流入する前に冷却水でさらに冷却する必要がある。
従って一般に、抽出空気とも呼ばれる圧縮空気部分流を、それが空気分解設備に
流入する前に冷却する必要がある。抽出空気から取り出された熱は一般に、熱を
回収するためおよび高いプラント効率を得るため、飽和器回路に伝達される。こ
のように設計した場合でも、設備の運転状態に応じ、抽出空気をそれが空気分解
設備に流入する前に冷却水でさらに冷却する必要がある。
【０００７】 しかしそのような抽出空気の冷却構成は、空気を冷却する際の熱回収および飽
和器回路における熱需要が互いに十分に調和していることを前提としている。そ
のような抽出空気の冷却方法は、組み入れ構成に関係して、即ち空気分解設備に
対する空気の供給様式およびその際に採用される構成要素に関係して、普遍的に
採用できず、ガス・蒸気複合タービン設備の或る運転状態において、条件つきで
しか信頼できない。
和器回路における熱需要が互いに十分に調和していることを前提としている。そ
のような抽出空気の冷却方法は、組み入れ構成に関係して、即ち空気分解設備に
対する空気の供給様式およびその際に採用される構成要素に関係して、普遍的に
採用できず、ガス・蒸気複合タービン設備の或る運転状態において、条件つきで
しか信頼できない。
【０００８】 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、基礎に
なっている組み入れ構成と無関係に、あらゆる運転状態において、抽出空気が特
に単純な構造で確実に冷却されるように改良することにある。
なっている組み入れ構成と無関係に、あらゆる運転状態において、抽出空気が特
に単純な構造で確実に冷却されるように改良することにある。
【０００９】 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、圧縮空気部分流を冷却すべく、空気圧縮機を空気分解設備に接続す
る抽出空気管に熱交換器の一次側を接続し、この熱交換器の二次側を流れ媒体に
対する蒸発器循環路を形成すべく気水分離器に接続することにより解決される。
明に基づき、圧縮空気部分流を冷却すべく、空気圧縮機を空気分解設備に接続す
る抽出空気管に熱交換器の一次側を接続し、この熱交換器の二次側を流れ媒体に
対する蒸発器循環路を形成すべく気水分離器に接続することにより解決される。
【００１０】 本発明は、組み入れ構成およびガス化すべき燃料と無関係に採用でき且つあら
ゆる運転状態において確実に抽出空気を冷却すべく、抽出空気から取り出された
熱を固定設定熱需要と無関係に排出しようという考えから出発している。従って
、抽出空気の冷却を飽和器回路への入熱と切り離さねばならない。その代わりに
抽出空気の冷却は、流れ媒体との熱交換によって行われる。単純な構造において
、特に運転安定性を高め且つ抽出空気から取り出された熱を設備プロセスに良好
に結合すべく、流れ媒体の蒸発に利用することが考慮され、その熱交換器は中圧
蒸発器として形成される。
ゆる運転状態において確実に抽出空気を冷却すべく、抽出空気から取り出された
熱を固定設定熱需要と無関係に排出しようという考えから出発している。従って
、抽出空気の冷却を飽和器回路への入熱と切り離さねばならない。その代わりに
抽出空気の冷却は、流れ媒体との熱交換によって行われる。単純な構造において
、特に運転安定性を高め且つ抽出空気から取り出された熱を設備プロセスに良好
に結合すべく、流れ媒体の蒸発に利用することが考慮され、その熱交換器は中圧
蒸発器として形成される。
【００１１】 抽出空気を種々の運転状態に簡単に、特に柔軟に適合させて冷却すべく、抽出
空気管における熱交換器に、二次側が流れ媒体に対する蒸発器として形成された
もう１つの熱交換器を後置接続し、この熱交換器を低圧蒸発器として構成すると
有利である。
空気管における熱交換器に、二次側が流れ媒体に対する蒸発器として形成された
もう１つの熱交換器を後置接続し、この熱交換器を低圧蒸発器として構成すると
有利である。
【００１２】 その場合、中圧の蒸発器として構成された熱交換器は、流れ媒体側が蒸気ター
ビンの中圧段に付属する廃熱ボイラ内の加熱器に接続されていると有利である。
低圧蒸発器として形成された熱交換器は同じような配置で、流れ媒体側が蒸気タ
ービンの低圧段に付属する廃熱ボイラ内の加熱器に接続される。しかし低圧蒸発
器として形成された熱交換器は、流れ媒体側が蒸気・副次的負荷、例えばガス化
装置あるいはこれに後置接続されたガス処理系に接続すると有利である。そのよ
うな配置の場合、特に簡単に、副次的負荷へのプロセス蒸気あるいは加熱蒸気の
確実な供給が保証される。
ビンの中圧段に付属する廃熱ボイラ内の加熱器に接続されていると有利である。
低圧蒸発器として形成された熱交換器は同じような配置で、流れ媒体側が蒸気タ
ービンの低圧段に付属する廃熱ボイラ内の加熱器に接続される。しかし低圧蒸発
器として形成された熱交換器は、流れ媒体側が蒸気・副次的負荷、例えばガス化
装置あるいはこれに後置接続されたガス処理系に接続すると有利である。そのよ
うな配置の場合、特に簡単に、副次的負荷へのプロセス蒸気あるいは加熱蒸気の
確実な供給が保証される。
【００１３】 本発明の有利な実施態様において、一方あるいは各熱交換器の二次側が蒸発器
循環路を形成すべくそれぞれ気水分離器に接続される。
循環路を形成すべくそれぞれ気水分離器に接続される。
【００１４】 蒸発器循環路は強制循環路として形成できる。特に有利な実施態様において、
各蒸発器循環路は自然循環路として形成され、その場合、流れ媒体の循環は、蒸
発過程で生ずる差圧および／又は蒸発器と気水分離器の測地学的配置によって保
証される。そのような配置では、蒸発器循環路の始動のために、非常に小形の循
環ポンプしか必要とされない。それぞれの気水分離器は、廃熱ボイラ内に配置さ
れた複数の加熱器に接続すると有利である。
各蒸発器循環路は自然循環路として形成され、その場合、流れ媒体の循環は、蒸
発過程で生ずる差圧および／又は蒸発器と気水分離器の測地学的配置によって保
証される。そのような配置では、蒸発器循環路の始動のために、非常に小形の循
環ポンプしか必要とされない。それぞれの気水分離器は、廃熱ボイラ内に配置さ
れた複数の加熱器に接続すると有利である。
【００１５】 抽出空気管における熱交換器に、二次側が廃熱ボイラに付属する給水タンクに
接続された補助熱交換器が後置接続されていると有利である。このような配置に
よって、組み入れ構成と無関係な特に良好な飽和器回路への結合が達成される。
つまり飽和器回路への結合は、一次側が給水タンクから取り出された加熱済み給
水で貫流される熱交換器によって行われる。飽和器回路への結合によって冷却さ
れ、この熱交換器から出る給水は、抽出空気管に接続された補助熱交換器に導入
され、そこで抽出空気の再冷却によって再加熱される。従って、飽和器回路への
結合は、給水の大きな熱損失なしに達成される。
接続された補助熱交換器が後置接続されていると有利である。このような配置に
よって、組み入れ構成と無関係な特に良好な飽和器回路への結合が達成される。
つまり飽和器回路への結合は、一次側が給水タンクから取り出された加熱済み給
水で貫流される熱交換器によって行われる。飽和器回路への結合によって冷却さ
れ、この熱交換器から出る給水は、抽出空気管に接続された補助熱交換器に導入
され、そこで抽出空気の再冷却によって再加熱される。従って、飽和器回路への
結合は、給水の大きな熱損失なしに達成される。
【００１６】 ガスタービンのタービン翼を確実に冷却するため、本発明の有利な実施態様に
おいては、圧縮空気部分流の流れ方向に見て第１熱交換器の下流ないし第１、第
２の両熱交換器の下流において、抽出空気管から冷却空気管が分岐し、この冷却
空気管を通してガスタービンに、冷却済み圧縮空気部分流の一部がタービン翼冷
却用の冷却空気として導入される。
おいては、圧縮空気部分流の流れ方向に見て第１熱交換器の下流ないし第１、第
２の両熱交換器の下流において、抽出空気管から冷却空気管が分岐し、この冷却
空気管を通してガスタービンに、冷却済み圧縮空気部分流の一部がタービン翼冷
却用の冷却空気として導入される。
【００１７】 本発明によって得られる利点は特に、流れ媒体に対する蒸発器として形成され
た複数の熱交換器において抽出空気を冷却することにより、ガス・蒸気複合ター
ビン設備を、特に高いプラント効率を達成した状態で、種々の組み入れ構成に柔
軟に適合させられることにある。蒸発器として形成された熱交換器による抽出空
気からの熱の取り出しは、飽和器回路への結合と無関係である。従って、ガス・
蒸気複合タービン設備は、種々の運転状態においても特に確実に採用できる。更
にそれぞれの熱交換器の蒸発器としての形成は、副次的負荷へのプロセス蒸気あ
るいは加熱蒸気の特に簡単な供給を可能にする。かかる副次的負荷として、特に
ガス化装置あるいはこれに後置接続されたガス処理構成要素が考えられる。各蒸
発器循環路の貯蔵容量は比較的大きいので、その副次的負荷におけるプロセス蒸
気あるいは加熱蒸気の消費量が変動する場合も、運転に支障は生じない。
た複数の熱交換器において抽出空気を冷却することにより、ガス・蒸気複合ター
ビン設備を、特に高いプラント効率を達成した状態で、種々の組み入れ構成に柔
軟に適合させられることにある。蒸発器として形成された熱交換器による抽出空
気からの熱の取り出しは、飽和器回路への結合と無関係である。従って、ガス・
蒸気複合タービン設備は、種々の運転状態においても特に確実に採用できる。更
にそれぞれの熱交換器の蒸発器としての形成は、副次的負荷へのプロセス蒸気あ
るいは加熱蒸気の特に簡単な供給を可能にする。かかる副次的負荷として、特に
ガス化装置あるいはこれに後置接続されたガス処理構成要素が考えられる。各蒸
発器循環路の貯蔵容量は比較的大きいので、その副次的負荷におけるプロセス蒸
気あるいは加熱蒸気の消費量が変動する場合も、運転に支障は生じない。
【００１８】 以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１９】 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。
【００２０】 蒸気タービン設備１ｂは発電機２２が連結された蒸気タービン２０を有し、更
にその水・蒸気回路２４に、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を備えている。蒸気タービン２０は第１圧力段である高圧部２
０ａ、第２圧力段である中圧部２０ｂおよび第３圧力段である低圧部２０ｃから
成り、これらの圧力段２０ａ、２０ｂ、２０ｃは共通の軸３２を介して発電機２
２を駆動する。
にその水・蒸気回路２４に、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を備えている。蒸気タービン２０は第１圧力段である高圧部２
０ａ、第２圧力段である中圧部２０ｂおよび第３圧力段である低圧部２０ｃから
成り、これらの圧力段２０ａ、２０ｂ、２０ｃは共通の軸３２を介して発電機２
２を駆動する。
【００２１】 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を通り煙突（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を通り煙突（図示せず）に向かって流れ出る。
【００２２】 廃熱ボイラ３０は復水加熱器４０を備える。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には復水ポンプ４４が接続さ
れている。復水加熱器４０の出口側は、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を必要に応じて迂回するため、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には復水ポンプ４４が接続さ
れている。復水加熱器４０の出口側は、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を必要に応じて迂回するため、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。
【００２３】 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の高圧部に付属する水・蒸気回路２４の高圧段５０に適する圧力レベル
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、出口側が蒸気タ
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の高圧部に付属する水・蒸気回路２４の高圧段５０に適する圧力レベル
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、出口側が蒸気タ
ービン２０の高圧部２０ａの蒸気入口６６に接続されている。
【００２４】 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に接続されている。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、そ
して蒸気タービン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に接続されている。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に接続されている。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、そ
して蒸気タービン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に接続されている。これに伴い水・蒸気の閉回路２４が生じている。
【００２５】 高圧給水ポンプ４８から、復水Ｋが中間圧に達する抽出口で、分岐管８４が分
岐している。この分岐管８４は他の給水加熱器８６あるいは中圧エコノマイザを
介して蒸気タービン２０の中圧部２０ｂに付属する水・蒸気回路２４の中圧段９
０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構成された加熱器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′を排出
すべく、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。
岐している。この分岐管８４は他の給水加熱器８６あるいは中圧エコノマイザを
介して蒸気タービン２０の中圧部２０ｂに付属する水・蒸気回路２４の中圧段９
０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構成された加熱器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′を排出
すべく、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。
【００２６】 給水タンク４６からの配管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が分岐している。この分岐配管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、この低圧ドラム１２
２は廃熱ボイラ３０内に配置され低圧蒸発器として構成された加熱器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１２９が接続された蒸気管１２８を介し
て、転流管７６に接続されている。従ってこの実施例において、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を有し
ている。しかしまた、より少数の、例えば２つの圧力段にすることもできる。
で遮断できるもう１つの配管１１０が分岐している。この分岐配管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、この低圧ドラム１２
２は廃熱ボイラ３０内に配置され低圧蒸発器として構成された加熱器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１２９が接続された蒸気管１２８を介し
て、転流管７６に接続されている。従ってこの実施例において、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を有し
ている。しかしまた、より少数の、例えば２つの圧力段にすることもできる。
【００２７】 ガスタービン設備１ａは化石燃料Ｂのガス化によって発生された気化合成ガス
による運転に対して設計されている。合成ガスとして、例えば石炭ガスあるいは
油ガスが考慮される。そのためにガスタービン２の燃焼器６は入口側が燃料管１
３０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。
による運転に対して設計されている。合成ガスとして、例えば石炭ガスあるいは
油ガスが考慮される。そのためにガスタービン２の燃焼器６は入口側が燃料管１
３０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。
【００２８】 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が供給される。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
いて分岐している抽出空気管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１
４４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が供給される。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
いて分岐している抽出空気管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１
４４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。
【００２９】 空気分解設備１３８における空気流Ｌの分解時、酸素Ｏ2に加えて補助的に得
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。混合装置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構成される。
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。混合装置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構成される。
【００３０】 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って、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って、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。
【００３１】 合成ガスＳＧの流れ方向に見て原ガス・廃熱ボイラ１４７の下流および混合装
置１４６の上流において、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。異なる実施例において、特に燃料として油
をガス化する際、集塵装置１４８の代りに洗浄装置を設けることもできる。
置１４６の上流において、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。異なる実施例において、特に燃料として油
をガス化する際、集塵装置１４８の代りに洗浄装置を設けることもできる。
【００３２】 燃焼器６内において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べ
く、ガス化燃料が燃焼器６に流入する前に水蒸気を添加する。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内で、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
を加熱すべく熱交換器１５６が接続されている。熱交換器１５６の一次側に水・
蒸気回路２４の中圧段９０からの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１５
８が接続されている。
く、ガス化燃料が燃焼器６に流入する前に水蒸気を添加する。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内で、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
を加熱すべく熱交換器１５６が接続されている。熱交換器１５６の一次側に水・
蒸気回路２４の中圧段９０からの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１５
８が接続されている。
【００３３】 合成ガスＳＧの流れ方向に見て飽和器１５０の下流において、燃料管１３０に
原ガス・混合ガス熱交換器として作用する熱交換器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に流入する前に熱交換器１５９を介して案内することは、
他の構成要素に関して変更された回路構成においても考えられる。
原ガス・混合ガス熱交換器として作用する熱交換器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に流入する前に熱交換器１５９を介して案内することは、
他の構成要素に関して変更された回路構成においても考えられる。
【００３４】 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、あるいは蒸気もまた加熱される。原ガス・純ガス熱交換器として
構成された熱交換器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、あるいは蒸気もまた加熱される。原ガス・純ガス熱交換器として
構成された熱交換器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。
【００３５】 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べく、燃料管１
３０にもう１つの混合装置１６１が接続されている。特に運転故障時における確
実なガスタービン運転を確保すべく、その混合装置１６１に蒸気管（図示せず）
を介して中圧蒸気が導入される。
３０にもう１つの混合装置１６１が接続されている。特に運転故障時における確
実なガスタービン運転を確保すべく、その混合装置１６１に蒸気管（図示せず）
を介して中圧蒸気が導入される。
【００３６】 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構成されている。この熱交換器
１６２は蒸発器循環路１６３を形成すべく中圧ドラムとして形成された気水分離
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
して水・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、中圧蒸発器として構成された加
熱器９８に間接的に接続されている。蒸発した流れ媒体Ｓ′を補給すべく、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構成されている。この熱交換器
１６２は蒸発器循環路１６３を形成すべく中圧ドラムとして形成された気水分離
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
して水・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、中圧蒸発器として構成された加
熱器９８に間接的に接続されている。蒸発した流れ媒体Ｓ′を補給すべく、気水
分離器１６４に更に給水管１７０が接続されている。
【００３７】 圧縮空気の部分流Ｔの流れ方向に見て熱交換器１６２の下流において、抽出空
気管１４０にもう１つの熱交換器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１７
４を形成すべく、低圧ドラムとして形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１７
６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。異なる実施例において、熱交換器１７２は二次側を低圧
ドラム１２２に直に接続することもできる。気水分離器１７６は、更に給水管１
８２に接続されている。
気管１４０にもう１つの熱交換器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１７
４を形成すべく、低圧ドラムとして形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１７
６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。異なる実施例において、熱交換器１７２は二次側を低圧
ドラム１２２に直に接続することもできる。気水分離器１７６は、更に給水管１
８２に接続されている。
【００３８】 蒸発器循環路１６３、１７４は各々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、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。しかし実施例においては、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
際に生ずる差圧によりおよび／又は各熱交換器１６２、１７２および各気水分離
器１６４、１７６の測地学的配置によって保証される。この実施形態において、
系統を始動すべく、蒸発器循環路１６３ないし蒸発器循環路１７４に各々比較的
小形の循環ポンプが接続されている。
れ媒体Ｓ′、Ｓ″の循環は循環ポンプによって保証され、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。しかし実施例においては、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
際に生ずる差圧によりおよび／又は各熱交換器１６２、１７２および各気水分離
器１６４、１７６の測地学的配置によって保証される。この実施形態において、
系統を始動すべく、蒸発器循環路１６３ないし蒸発器循環路１７４に各々比較的
小形の循環ポンプが接続されている。
【００３９】 飽和器回路１５２に結合すべく、給水加熱器８６の下流で分岐された加熱済み
給水が供給される熱交換器１５６に加えて、飽和器の水・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
器の水・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８
４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。
飽和器の水・熱交換器１８４から流出する冷却済み給水Ｓを再加熱すべく、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。
給水が供給される熱交換器１５６に加えて、飽和器の水・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
器の水・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８
４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。
飽和器の水・熱交換器１８４から流出する冷却済み給水Ｓを再加熱すべく、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。
【００４０】 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との間に
おいて、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１９２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。
おいて、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１９２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。
【００４１】 燃料側において飽和器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
ＳＧ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によって助長される。
これに伴い、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有する。
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
ＳＧ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によって助長される。
これに伴い、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有する。
【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 １３８ 空気分解設備 １４０ 抽出空気管 １６２ 第１熱交換器 １６３ 蒸発器循環路 １７２ 第２熱交換器 １７４ 蒸発器循環路 Ｓ 給水 Ｔ 圧縮空気部分流 Ｔ′ タービン翼冷却用空気流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA11 BB00 BC07 DA01 DA21 【要約の続き】
Claims (6)
- 【請求項１】 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（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（
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）において、ガス化装置（１３２）に空気分解設備（１３８）からの酸素（
Ｏ2）が導入され、空気分解設備（１３８）の入口側にガスタービン（２）に付
属する空気圧縮機（４）で圧縮された空気の部分流（Ｔ）が供給され、この圧縮
空気部分流（Ｔ）を冷却すべく、空気圧縮機（４）を空気分解設備（１３８）に
接続する抽出空気管（１４０）に第１熱交換器（１６２）の一次側が接続され、
この熱交換器（１６２）の二次側が流れ媒体（Ｓ′）に対する蒸発器循環路（１
６３）を形成すべく気水分離器（１６４）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】 抽出空気管（１４０）における第１熱交換器（１６２）に、
二次側が流れ媒体（Ｓ″）に対する蒸発器として形成されたもう１つの第２熱交
換器（１７２）が後置接続され、第１熱交換器（１６２）が中圧蒸発器として形
成され、第２熱交換器（１７２）が低圧蒸発器として形成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】 熱交換器（１７２）の二次側が蒸発器循環路（１７４）を形
成すべく気水分離器（１７６）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】 一方あるいは各気水分離器（１６４、１７６）が、廃熱ボイ
ラ（３０）内に配置された加熱器（９８、１２４）にそれぞれ接続されたことを
特徴とする請求項３記載のガス・蒸気複合タービン設備。 - 【請求項５】 抽出空気管（１４０）における熱交換器（１６２）に、二次
側が廃熱ボイラ（３０）に付属された給水タンク（４６）に接続された補助熱交
換器（１９０）が後置接続されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
１つに記載のガス・蒸気複合タービン設備。 - 【請求項６】 圧縮空気部分流（Ｔ）の流れ方向に見て第１熱交換器（１６
２）の下流ないし第１、第２の両熱交換器（１６２、１７２）の下流において、
抽出空気管（１４０）から冷却空気管（１９２）が分岐し、この冷却空気管（１
９２）を通してガスタービンに、冷却済み圧縮空気部分流（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ことを特徴とする請求項１ない
し５のいずれか１つに記載のガス・蒸気複合タービン設備。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19832294A DE19832294C1 (de) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | Gas- und Dampfturbinenanlage |
| DE19832294.1 | 1998-07-17 | ||
| PCT/DE1999/002058 WO2000004285A2 (de) | 1998-07-17 | 1999-07-02 | Gas- und dampfturbinenanlage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002520543A true JP2002520543A (ja) | 2002-07-09 |
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Family
ID=7874483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000560365A Expired - Fee Related JP3961219B2 (ja) | 1998-07-17 | 1999-07-02 | ガス・蒸気複合タービン設備 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6408612B2 (ja) |
| EP (1) | EP1099041B1 (ja) |
| JP (1) | JP3961219B2 (ja) |
| KR (1) | KR100615732B1 (ja) |
| CN (1) | CN1258035C (ja) |
| CA (1) | CA2337524C (ja) |
| DE (2) | DE19832294C1 (ja) |
| ES (1) | ES2212624T3 (ja) |
| MY (1) | MY121866A (ja) |
| WO (1) | WO2000004285A2 (ja) |
Families Citing this family (17)
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|---|---|---|---|---|
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| CA2590584C (en) * | 2004-12-08 | 2014-02-11 | Lpp Combustion, Llc | Method and apparatus for conditioning liquid hydrocarbon fuels |
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