JP2003041946A - ガスタービンプラント - Google Patents
ガスタービンプラントInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】構造・系統を簡素にし、再生熱交換器から出た
排気ガスを再び回収して活用し、プラント熱効率のより
一層の向上を図るガスタービンプラントを提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービンプラントは、再
生熱交換器１５の排気ガスの下流側に排熱回収熱交換器
１６を備え、この排熱回収熱交換器１６からの蒸気に圧
縮機１２から出た高圧空気を合流させ、その合流流体を
再生熱交換器１５を介して燃焼器１４に供給する。
排気ガスを再び回収して活用し、プラント熱効率のより
一層の向上を図るガスタービンプラントを提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービンプラントは、再
生熱交換器１５の排気ガスの下流側に排熱回収熱交換器
１６を備え、この排熱回収熱交換器１６からの蒸気に圧
縮機１２から出た高圧空気を合流させ、その合流流体を
再生熱交換器１５を介して燃焼器１４に供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンプラ
ントに係り、特に、タービンから出る排気ガス（排熱）
を回収してプラント熱効率を向上させるガスタービンプ
ラントに関する。
ントに係り、特に、タービンから出る排気ガス（排熱）
を回収してプラント熱効率を向上させるガスタービンプ
ラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、発電プラントに適用するガスタ
ービンプラントでは、プラント熱効率を向上させる手段
として、ガスタービン排気ガスと空気圧縮機からの圧縮
空気とを熱交換させ、熱交換後の圧縮空気を酸化剤とし
て燃焼器に供給する再生サイクルが用いられており、そ
の構成として図５に示すものがある。
ービンプラントでは、プラント熱効率を向上させる手段
として、ガスタービン排気ガスと空気圧縮機からの圧縮
空気とを熱交換させ、熱交換後の圧縮空気を酸化剤とし
て燃焼器に供給する再生サイクルが用いられており、そ
の構成として図５に示すものがある。
【０００３】この種のガスタービンプラントは、発電機
１、圧縮機２、タービン３を軸直結させるとともに、圧
縮機２とタービン３との間に燃焼器４を備える一方、タ
ービン３の出口側に再生熱交換器５を設け、圧縮機１で
吸込んだ大気を圧縮して高圧空気にし、その高圧空気を
再生熱交換器５でタービン３からの排気ガス（排熱）を
熱源として加熱させ、加熱後の高圧空気を燃料とともに
燃焼器４に供給し、ここで燃焼ガスを生成し、その燃焼
ガスをタービン３で膨張仕事をさせ、その際に発生する
回転トルクで発電機１を駆動するようになっている。
１、圧縮機２、タービン３を軸直結させるとともに、圧
縮機２とタービン３との間に燃焼器４を備える一方、タ
ービン３の出口側に再生熱交換器５を設け、圧縮機１で
吸込んだ大気を圧縮して高圧空気にし、その高圧空気を
再生熱交換器５でタービン３からの排気ガス（排熱）を
熱源として加熱させ、加熱後の高圧空気を燃料とともに
燃焼器４に供給し、ここで燃焼ガスを生成し、その燃焼
ガスをタービン３で膨張仕事をさせ、その際に発生する
回転トルクで発電機１を駆動するようになっている。
【０００４】このように、再生サイクルを組み入れたガ
スタービンプラントでも、圧縮機２からの高圧空気を加
熱させ、再生熱交換器５から大気に出る排気ガス（排
熱）は、例えば、圧縮機２の圧力比が約３．５のとき、
温度が２５０℃以上になっている。
スタービンプラントでも、圧縮機２からの高圧空気を加
熱させ、再生熱交換器５から大気に出る排気ガス（排
熱）は、例えば、圧縮機２の圧力比が約３．５のとき、
温度が２５０℃以上になっている。
【０００５】このため、分散電源としてガスタービン発
電プラントを用いてより一層熱回収を図る場合、排気ガ
スの熱エネルギをさらに温水用の熱源として活用し、そ
の温水を熱併給として利用する、いわゆるコジェネレー
ションシステムに適用することが多い。
電プラントを用いてより一層熱回収を図る場合、排気ガ
スの熱エネルギをさらに温水用の熱源として活用し、そ
の温水を熱併給として利用する、いわゆるコジェネレー
ションシステムに適用することが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、再生サ
イクルを組み入れてプラント熱効率の向上を図るガスタ
ービンプラントであっても、圧縮機２の圧力比が約３．
５で、排気温度が２５０℃以上になると、熱エネルギを
充分に回収できないまま大気に放出する無駄があった。
イクルを組み入れてプラント熱効率の向上を図るガスタ
ービンプラントであっても、圧縮機２の圧力比が約３．
５で、排気温度が２５０℃以上になると、熱エネルギを
充分に回収できないまま大気に放出する無駄があった。
【０００７】このため、一般に、発電装置としての熱効
率は、ディーゼルエンジンまたはガスエンジン等を用い
た発電装置に較べて低い場合が多い。
率は、ディーゼルエンジンまたはガスエンジン等を用い
た発電装置に較べて低い場合が多い。
【０００８】また、ガスタービン３の排気ガスを熱併給
としても利用する場合、この程度の温度レベルでは温水
の供給になり、蒸気を供給するためにはさらにボイラ等
での追炊きが必要とされている。
としても利用する場合、この程度の温度レベルでは温水
の供給になり、蒸気を供給するためにはさらにボイラ等
での追炊きが必要とされている。
【０００９】本発明は、このような点を考慮してなされ
たもので、構造、系統を簡素化し、再生熱交換器から出
た排気ガスを再び熱回収して活用し、プラント熱効率の
より一層の向上を図るガスタービンプラントを提供する
ことを目的とする。
たもので、構造、系統を簡素化し、再生熱交換器から出
た排気ガスを再び熱回収して活用し、プラント熱効率の
より一層の向上を図るガスタービンプラントを提供する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ンプラントは、上述の目的を達成するために、請求項１
に記載したように、発電機、圧縮機、タービンを備え、
このタービンから出た排気ガスを熱源とし、前記圧縮機
から出た高圧空気を加熱させて燃料とともに燃焼器に供
給する再生熱交換器を備えるガスタービンプラントにお
いて、前記再生熱交換器の排気ガスの下流側に排熱回収
熱交換器を備え、この排熱回収熱交換器で前記排気ガス
を熱源として蒸気および温水のうち、少なくともいずれ
か一方を発生せしめる一方、前記排熱回収熱交換器で発
生せしめる蒸気および温水のうち、少なくともいずれか
一方に、前記圧縮機から出た高圧空気を合流させ、その
合流流体を前記再生熱交換器を介して前記燃焼器に供給
するものである。
ンプラントは、上述の目的を達成するために、請求項１
に記載したように、発電機、圧縮機、タービンを備え、
このタービンから出た排気ガスを熱源とし、前記圧縮機
から出た高圧空気を加熱させて燃料とともに燃焼器に供
給する再生熱交換器を備えるガスタービンプラントにお
いて、前記再生熱交換器の排気ガスの下流側に排熱回収
熱交換器を備え、この排熱回収熱交換器で前記排気ガス
を熱源として蒸気および温水のうち、少なくともいずれ
か一方を発生せしめる一方、前記排熱回収熱交換器で発
生せしめる蒸気および温水のうち、少なくともいずれか
一方に、前記圧縮機から出た高圧空気を合流させ、その
合流流体を前記再生熱交換器を介して前記燃焼器に供給
するものである。
【００１１】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載した
ように、蒸気および温水のうち、少なくともいずれか一
方に高圧空気を合流させる合流点は、再生熱交換器の流
入側前で、かつ排熱回収熱交換器の出口側であるもので
ある。
は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載した
ように、蒸気および温水のうち、少なくともいずれか一
方に高圧空気を合流させる合流点は、再生熱交換器の流
入側前で、かつ排熱回収熱交換器の出口側であるもので
ある。
【００１２】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載した
ように、合流点は、その入口側で、かつ排熱回収熱交換
器の出口側との間に三方弁を備えているものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載した
ように、合流点は、その入口側で、かつ排熱回収熱交換
器の出口側との間に三方弁を備えているものである。
【００１３】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、三方弁は、温水供給系統を備えているものであ
る。
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、三方弁は、温水供給系統を備えているものであ
る。
【００１４】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、排熱回収熱交換器は、その器内に収容する伝熱
管を蒸気発生用と温水発生用との併用型に構成するもの
である。
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、排熱回収熱交換器は、その器内に収容する伝熱
管を蒸気発生用と温水発生用との併用型に構成するもの
である。
【００１５】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、再生熱交換器は、その外周側を包囲形成する冷
却用の給水管を備えているものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、再生熱交換器は、その外周側を包囲形成する冷
却用の給水管を備えているものである。
【００１６】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、発電機、圧縮機、タービンを備え、このタービ
ンから出た排気ガスを熱源とし、前記圧縮機から出た高
圧空気を加熱させて燃料ととともに燃焼器に供給する再
生熱交換器を備えるガスタービンプラントにおいて、前
記再生熱交換器の排気ガスの下流側に排熱回収熱交換器
を備え、この排熱回収熱交換器に燃料を供給して加熱さ
せ、その加熱燃料を前記燃焼器に供給するものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、発電機、圧縮機、タービンを備え、このタービ
ンから出た排気ガスを熱源とし、前記圧縮機から出た高
圧空気を加熱させて燃料ととともに燃焼器に供給する再
生熱交換器を備えるガスタービンプラントにおいて、前
記再生熱交換器の排気ガスの下流側に排熱回収熱交換器
を備え、この排熱回収熱交換器に燃料を供給して加熱さ
せ、その加熱燃料を前記燃焼器に供給するものである。
【００１７】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、排熱回収熱交換器は、燃料を加熱させるととも
に、蒸気および温水のうち、少なくともいずれか一方を
発生させる構成にするものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、排熱回収熱交換器は、燃料を加熱させるととも
に、蒸気および温水のうち、少なくともいずれか一方を
発生させる構成にするものである。
【００１８】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、排熱回収熱交換器は、給水量を、圧縮機で吸い
込む大気量の１５％以下とするものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、排熱回収熱交換器は、給水量を、圧縮機で吸い
込む大気量の１５％以下とするものである。
【００１９】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載し
たように、再生熱交換器は、排熱回収熱交換器と抱き合
わせ一体構造にするものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載し
たように、再生熱交換器は、排熱回収熱交換器と抱き合
わせ一体構造にするものである。
【００２０】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載し
たように、再生熱交換器は、タービンからの排気ガス
と、圧縮機からの高圧空気に排熱回収熱交換器からの蒸
気および温水のうち、少なくともいずれか一方を合流さ
せ、その合流流体とを互いに直交流にして熱交換させる
ものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載し
たように、再生熱交換器は、タービンからの排気ガス
と、圧縮機からの高圧空気に排熱回収熱交換器からの蒸
気および温水のうち、少なくともいずれか一方を合流さ
せ、その合流流体とを互いに直交流にして熱交換させる
ものである。
【００２１】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載し
たように、圧縮機の圧力比は３．０以上であり、タービ
ン入口の燃焼ガス温度は８００℃以上とするものであ
る。
は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載し
たように、圧縮機の圧力比は３．０以上であり、タービ
ン入口の燃焼ガス温度は８００℃以上とするものであ
る。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
プラントの実施形態を図面および図面に付した符号を引
用して説明する。
プラントの実施形態を図面および図面に付した符号を引
用して説明する。
【００２３】図１は、本発明に係るガスタービンプラン
トの第１実施形態を示す概略系統図である。
トの第１実施形態を示す概略系統図である。
【００２４】本実施形態に係るガスタービンプラント
は、発電機１１、圧縮機１２、タービン１３を軸直結さ
せるとともに、圧縮機１２とタービン１３との間に燃焼
器１４を備える一方、タービン１３の出口側に再生熱交
換器１５を備えている。
は、発電機１１、圧縮機１２、タービン１３を軸直結さ
せるとともに、圧縮機１２とタービン１３との間に燃焼
器１４を備える一方、タービン１３の出口側に再生熱交
換器１５を備えている。
【００２５】また、本実施形態に係るガスタービンプラ
ントは、再生熱交換器１５から出る排気ガス（排熱）を
熱源として利用し、給水を加熱して蒸気を発生させる排
熱回収熱交換器１６を備えるとともに、排熱回収熱交換
器１６で発生させる蒸気を温水として、例えば給湯設備
（図示せず）に供給する温水供給系統１７と、排熱回収
熱交換器１６で発生させる蒸気に圧縮機１２から出た高
圧空気を再生熱交換器１６の前の合流点Ｊで合流させ、
合流流体を再生熱交換器１５に供給する合流流体供給系
統２２とを備えている。
ントは、再生熱交換器１５から出る排気ガス（排熱）を
熱源として利用し、給水を加熱して蒸気を発生させる排
熱回収熱交換器１６を備えるとともに、排熱回収熱交換
器１６で発生させる蒸気を温水として、例えば給湯設備
（図示せず）に供給する温水供給系統１７と、排熱回収
熱交換器１６で発生させる蒸気に圧縮機１２から出た高
圧空気を再生熱交換器１６の前の合流点Ｊで合流させ、
合流流体を再生熱交換器１５に供給する合流流体供給系
統２２とを備えている。
【００２６】また、本実施形態に係るガスタービンプラ
ントは、温水供給系統１７の入口側と上述の合流点Ｊと
の接続部分に三方弁１８を備え、排熱回収熱交換器１６
で発生させる蒸気を温水供給系統１７側および再生熱交
換器１５側のうち、いずれか一方に自在に切り替えて供
給することができるようになっている。
ントは、温水供給系統１７の入口側と上述の合流点Ｊと
の接続部分に三方弁１８を備え、排熱回収熱交換器１６
で発生させる蒸気を温水供給系統１７側および再生熱交
換器１５側のうち、いずれか一方に自在に切り替えて供
給することができるようになっている。
【００２７】このような構成を備えるガスタービンプラ
ントの作用を説明する。
ントの作用を説明する。
【００２８】圧縮機１２に吸い込まれた大気は、圧縮さ
れて高圧空気になり、再生熱交換器１５に供給され、こ
こでタービン１３からの排気ガス（排熱）を熱源として
加熱される。加熱された高圧空気は、燃料とともに燃焼
器１４に供給されて燃焼ガスを生成する。
れて高圧空気になり、再生熱交換器１５に供給され、こ
こでタービン１３からの排気ガス（排熱）を熱源として
加熱される。加熱された高圧空気は、燃料とともに燃焼
器１４に供給されて燃焼ガスを生成する。
【００２９】燃焼ガスは、タービン１３に供給され、膨
張仕事をする。その際に発生する動力は、タービン１３
自身が回転する回転トルクのほかに、発電機１１および
圧縮機１２が回転する回転トルクが加わって３倍の回転
トルクになっている。
張仕事をする。その際に発生する動力は、タービン１３
自身が回転する回転トルクのほかに、発電機１１および
圧縮機１２が回転する回転トルクが加わって３倍の回転
トルクになっている。
【００３０】一方、再生熱交換器１５を出た排気ガス
（排熱）は、２５０℃〜３００℃の高温になっている。
この程度の温度レベルでは、多量の蒸気を発生させるエ
ネルギとしては小さいが、圧縮機１２が吸い込む空気
（大気）量の１０％程度の蒸気量であれば充分に発生さ
せることができる。
（排熱）は、２５０℃〜３００℃の高温になっている。
この程度の温度レベルでは、多量の蒸気を発生させるエ
ネルギとしては小さいが、圧縮機１２が吸い込む空気
（大気）量の１０％程度の蒸気量であれば充分に発生さ
せることができる。
【００３１】本実施形態は、このような考えの基に再生
熱交換器１５から出る排気ガス（排熱）の熱回収を図っ
たもので、再生熱交換器１５からの排気ガスを熱源とし
て利用し、排熱回収熱交換器１６で給水を加熱させて蒸
気を発生させ、その蒸気を三方弁１８を介して温水供給
系統１７および再生熱交換器１５のうち、いずれか一方
に供給している。
熱交換器１５から出る排気ガス（排熱）の熱回収を図っ
たもので、再生熱交換器１５からの排気ガスを熱源とし
て利用し、排熱回収熱交換器１６で給水を加熱させて蒸
気を発生させ、その蒸気を三方弁１８を介して温水供給
系統１７および再生熱交換器１５のうち、いずれか一方
に供給している。
【００３２】三方弁１８から再生熱交換器１５に供給す
る蒸気は、再生熱交換器１５の前の合流点Ｊで圧縮機１
２から出た高圧空気と合流し、合流流体として再生熱交
換器１５に供給され、ここでタービン１３から出た排気
ガスと熱交換し、さらに燃焼器１４で燃料が加えられて
燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをタービン１３で膨張
仕事をさせる。
る蒸気は、再生熱交換器１５の前の合流点Ｊで圧縮機１
２から出た高圧空気と合流し、合流流体として再生熱交
換器１５に供給され、ここでタービン１３から出た排気
ガスと熱交換し、さらに燃焼器１４で燃料が加えられて
燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをタービン１３で膨張
仕事をさせる。
【００３３】このように、本実施形態は、再生熱交換器
１５を出た排気ガスを、排熱回収熱交換器１６の蒸気発
生の熱源に利用する一方、発生した蒸気を、圧縮機１２
からの高圧空気に合流させ、その合流流体を再生熱交換
器１５、燃焼器１４を介してタービン１３に戻し、熱回
収を図っているのでプラント熱効率をより一層向上させ
ることができる。
１５を出た排気ガスを、排熱回収熱交換器１６の蒸気発
生の熱源に利用する一方、発生した蒸気を、圧縮機１２
からの高圧空気に合流させ、その合流流体を再生熱交換
器１５、燃焼器１４を介してタービン１３に戻し、熱回
収を図っているのでプラント熱効率をより一層向上させ
ることができる。
【００３４】また、排熱回収熱交換器１６から発生する
蒸気と圧縮機１２から出る高圧空気との合流は、再生熱
交換器１５の前の合流点Ｊで行わせるので、再生熱交換
器１５の熱交換量を充分に確保してタービン１３から出
る排気ガスの熱回収を充分に行うことができる。なお、
排熱回収熱交換器１６で発生する蒸気が湿り状態であっ
たとしても、圧縮機１２からの高圧空気と合流させ、そ
の合流流体を再生熱交換器１５で加熱させて乾いた状態
の蒸気にするので、湿り状態による腐食等の心配はな
い。
蒸気と圧縮機１２から出る高圧空気との合流は、再生熱
交換器１５の前の合流点Ｊで行わせるので、再生熱交換
器１５の熱交換量を充分に確保してタービン１３から出
る排気ガスの熱回収を充分に行うことができる。なお、
排熱回収熱交換器１６で発生する蒸気が湿り状態であっ
たとしても、圧縮機１２からの高圧空気と合流させ、そ
の合流流体を再生熱交換器１５で加熱させて乾いた状態
の蒸気にするので、湿り状態による腐食等の心配はな
い。
【００３５】表１は、従来の再生サイクルガスタービン
プラントと本発明に係るガスタービンプラントとを対比
させた性能計算結果である。
プラントと本発明に係るガスタービンプラントとを対比
させた性能計算結果である。
【００３６】
【表１】
【００３７】表１では、蒸気と高圧空気との合流点を再
生熱交換器１５の前後に分けて計算している。再生熱交
換器１５の前で蒸気と高圧空気を合流させる場合、排熱
回収熱交換器１６での熱交換量は、再生熱交換器１５の
後で合流させる場合より低下しているが、逆に再生熱交
換器１５の熱交換量は高くなっている。なお、再生サイ
クルの場合、圧縮機１２からの高圧空気と熱交換する排
気ガス温度は、圧縮機１２の圧力比に依存する。したが
って、圧力比が低い場合、排熱回収熱交換器１６での熱
回収量が少なくなり、熱の有効活用の利点が薄くなる。
なお、燃焼ガス温度が８００℃以上の場合、圧縮機１２
の圧力比は３以上が望ましい。また、排熱回収熱交換器
１６から発生する最大蒸気量は、タービン１３の排気ガ
ス温度、排熱回収熱交換器１６の性能に依存し、蒸気噴
射量が多いほどプラント熱効率の増加量は増大する。し
かし、高圧空気に多量の蒸気を合流させることは、圧縮
機１２の作動ポイントが設計点から不安定側に移動し、
危険になるので、吸い込む大気の流量に対し、１５％以
下に蒸気量を抑えることが望ましい。
生熱交換器１５の前後に分けて計算している。再生熱交
換器１５の前で蒸気と高圧空気を合流させる場合、排熱
回収熱交換器１６での熱交換量は、再生熱交換器１５の
後で合流させる場合より低下しているが、逆に再生熱交
換器１５の熱交換量は高くなっている。なお、再生サイ
クルの場合、圧縮機１２からの高圧空気と熱交換する排
気ガス温度は、圧縮機１２の圧力比に依存する。したが
って、圧力比が低い場合、排熱回収熱交換器１６での熱
回収量が少なくなり、熱の有効活用の利点が薄くなる。
なお、燃焼ガス温度が８００℃以上の場合、圧縮機１２
の圧力比は３以上が望ましい。また、排熱回収熱交換器
１６から発生する最大蒸気量は、タービン１３の排気ガ
ス温度、排熱回収熱交換器１６の性能に依存し、蒸気噴
射量が多いほどプラント熱効率の増加量は増大する。し
かし、高圧空気に多量の蒸気を合流させることは、圧縮
機１２の作動ポイントが設計点から不安定側に移動し、
危険になるので、吸い込む大気の流量に対し、１５％以
下に蒸気量を抑えることが望ましい。
【００３８】また、本実施形態は、排熱回収熱交換器１
６から発生する蒸気を熱併給できるように三方弁１８を
設けているが、三方弁１８を自在に切り替えることによ
り電気・熱の負荷の調整を容易に行うことができる。な
お、排熱回収熱交換器は、経済的に運転を行うことがで
きるように収容する伝熱管を温水・蒸気併用型にしてい
る。
６から発生する蒸気を熱併給できるように三方弁１８を
設けているが、三方弁１８を自在に切り替えることによ
り電気・熱の負荷の調整を容易に行うことができる。な
お、排熱回収熱交換器は、経済的に運転を行うことがで
きるように収容する伝熱管を温水・蒸気併用型にしてい
る。
【００３９】このように、本実施形態は、タービン１３
から出る排気ガスを熱源としてあますことなく利用する
ために、再生熱交換器１５のほかに排熱回収熱交換器１
６を備え、排熱回収熱交換器１６から発生する蒸気を熱
併給と電力発生用との両方に活用するので、プラント熱
効率をより一層向上させることができる。
から出る排気ガスを熱源としてあますことなく利用する
ために、再生熱交換器１５のほかに排熱回収熱交換器１
６を備え、排熱回収熱交換器１６から発生する蒸気を熱
併給と電力発生用との両方に活用するので、プラント熱
効率をより一層向上させることができる。
【００４０】図２は、本発明に係るガスタービンプラン
トの第２実施形態を示す概略部分系統図である。なお、
第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付
す。
トの第２実施形態を示す概略部分系統図である。なお、
第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付
す。
【００４１】本実施形態に係るガスタービンプラント
は、再生熱交換器１５の外周側に沿って包囲形成する給
水管１９を備え、給水管１９に供給される給水で再生熱
交換器１５を冷却させた後、その給水を排熱回収熱交換
器１６に供給するものである。
は、再生熱交換器１５の外周側に沿って包囲形成する給
水管１９を備え、給水管１９に供給される給水で再生熱
交換器１５を冷却させた後、その給水を排熱回収熱交換
器１６に供給するものである。
【００４２】一般に、再生熱交換器１５は、タービン１
３からの排気ガス（排熱）と圧縮機１２からの高圧空気
とを熱交換させるため、それ自身が高温になっている。
このため、その本体の外周を断熱材等で覆設して放熱を
防止しているが、温度が２００℃以上であり、断熱材等
だけでは不充分である。
３からの排気ガス（排熱）と圧縮機１２からの高圧空気
とを熱交換させるため、それ自身が高温になっている。
このため、その本体の外周を断熱材等で覆設して放熱を
防止しているが、温度が２００℃以上であり、断熱材等
だけでは不充分である。
【００４３】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、再生熱交換器１５の外周側に沿って包囲形成する
給水管１９を備え、給水管１９に供給される給水で再生
熱交換器１５を冷却させた後、その給水を排熱回収熱交
換器１６に供給するものである。
ので、再生熱交換器１５の外周側に沿って包囲形成する
給水管１９を備え、給水管１９に供給される給水で再生
熱交換器１５を冷却させた後、その給水を排熱回収熱交
換器１６に供給するものである。
【００４４】したがって、本実施形態によれば、再生熱
交換器１５の冷却中、再生熱交換器１５から吸収する熱
で給水管１９を流れる給水を加熱し、加熱した給水を排
熱回収熱交換器１６に供給し、熱エネルギの有効活用を
図っているので、限られた熱エネルギでもより多くの温
水による熱併給および電力発生用との両方に利用でき、
プラント熱効率をより一層向上させることができる。
交換器１５の冷却中、再生熱交換器１５から吸収する熱
で給水管１９を流れる給水を加熱し、加熱した給水を排
熱回収熱交換器１６に供給し、熱エネルギの有効活用を
図っているので、限られた熱エネルギでもより多くの温
水による熱併給および電力発生用との両方に利用でき、
プラント熱効率をより一層向上させることができる。
【００４５】図３は、本発明に係るガスタービンプラン
トの第３実施形態を示す概略部分系統図である。なお、
第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付
す。
トの第３実施形態を示す概略部分系統図である。なお、
第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付
す。
【００４６】本実施形態に係るガスタービンプラント
は、再生熱交換器１５と排熱回収熱交換器１６とを抱き
合わせ一体構造の熱交換器２０に構成するものである。
は、再生熱交換器１５と排熱回収熱交換器１６とを抱き
合わせ一体構造の熱交換器２０に構成するものである。
【００４７】このように、本実施形態は、再生熱交換器
１５と排熱回収熱交換器１６とを抱き合わせ一体構造の
熱交換器２０に構成するので、設置面積を少なくしてコ
ンパクトにすることができ、配管等の距離を短くして流
体の圧力損失を低く抑えることができる。
１５と排熱回収熱交換器１６とを抱き合わせ一体構造の
熱交換器２０に構成するので、設置面積を少なくしてコ
ンパクトにすることができ、配管等の距離を短くして流
体の圧力損失を低く抑えることができる。
【００４８】また、再生熱交換器１５に供給するタービ
ン１３からの排気ガスと圧縮機１２からの高圧空気と
は、間接熱交換の際、互いを直交させる流れにしている
ので、損失の少ない効果的な熱交換を行わせることがで
きる。
ン１３からの排気ガスと圧縮機１２からの高圧空気と
は、間接熱交換の際、互いを直交させる流れにしている
ので、損失の少ない効果的な熱交換を行わせることがで
きる。
【００４９】図４は、本発明に係るガスタービンプラン
トの第４実施形態を示す概略部分系統図である。なお、
第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付
す。
トの第４実施形態を示す概略部分系統図である。なお、
第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付
す。
【００５０】本実施形態に係るガスタービンプラント
は、再生熱交換器１５の排気ガス（排熱）の下流側に排
熱回収熱交換器１６を備えるとともに、この排熱回収熱
交換器１６に燃料を供給し、ここで燃料を加熱した後、
燃焼器１４に供給するものである。
は、再生熱交換器１５の排気ガス（排熱）の下流側に排
熱回収熱交換器１６を備えるとともに、この排熱回収熱
交換器１６に燃料を供給し、ここで燃料を加熱した後、
燃焼器１４に供給するものである。
【００５１】このように、本実施形態は、再生熱交換器
１５の排気ガスの下流側に備える排熱回収熱交換器１６
で燃料を加熱させ、燃料の持つエンタルピを高めて燃焼
器１４に供給するので、少ない燃料流量でもより多くの
熱量を発生させることができ、プラント熱効率を向上さ
せることができる。なお、本実施形態は、再生熱交換器
１５の排気ガスの下流側に備える排熱回収熱交換器１６
に燃料を供給し、燃料のエンタルピを高めて燃焼器１４
に供給しているが、この例に限らず、図１で示す第１実
施形態における排熱回収熱交換器１６で再生熱交換器１
５からの排気ガスと給水との熱交換中に燃料を供給して
燃料のエンタルピを高めてもよい。
１５の排気ガスの下流側に備える排熱回収熱交換器１６
で燃料を加熱させ、燃料の持つエンタルピを高めて燃焼
器１４に供給するので、少ない燃料流量でもより多くの
熱量を発生させることができ、プラント熱効率を向上さ
せることができる。なお、本実施形態は、再生熱交換器
１５の排気ガスの下流側に備える排熱回収熱交換器１６
に燃料を供給し、燃料のエンタルピを高めて燃焼器１４
に供給しているが、この例に限らず、図１で示す第１実
施形態における排熱回収熱交換器１６で再生熱交換器１
５からの排気ガスと給水との熱交換中に燃料を供給して
燃料のエンタルピを高めてもよい。
【００５２】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガス
タービンプラントは、タービンから出る排気ガス（排
熱）の下流側に再生熱交換器、排熱回収熱交換器を順次
備え、タービンから出る排気ガスを熱源として利用し、
排熱回収熱交換器で給水と熱交換させて蒸気等を発生さ
せ、さらに排熱回収熱交換器からの蒸気等と圧縮機から
の高圧空気とを合流させ、その合流流体を再生熱交換器
で加熱させて熱の有効利用を図っているので、プラント
熱効率をより一層向上させることができる。
タービンプラントは、タービンから出る排気ガス（排
熱）の下流側に再生熱交換器、排熱回収熱交換器を順次
備え、タービンから出る排気ガスを熱源として利用し、
排熱回収熱交換器で給水と熱交換させて蒸気等を発生さ
せ、さらに排熱回収熱交換器からの蒸気等と圧縮機から
の高圧空気とを合流させ、その合流流体を再生熱交換器
で加熱させて熱の有効利用を図っているので、プラント
熱効率をより一層向上させることができる。
【図１】本発明に係るガスタービンプラントの第１実施
形態を示す概略系統図。
形態を示す概略系統図。
【図２】本発明に係るガスタービンプラントの第２実施
形態を示す概略部分系統図。
形態を示す概略部分系統図。
【図３】本発明に係るガスタービンプラントの第３実施
形態を示す概略部分系統図。
形態を示す概略部分系統図。
【図４】本発明に係るガスタービンプラントの第４実施
形態を示す概略系統図。
形態を示す概略系統図。
【図５】従来のガスタービンプラントを示す概略系統
図。
図。
１ 発電機
２ 圧縮機
３ タービン
４ 燃焼器
５ 再生熱交換器
１１ 発電機
１２ 圧縮機
１３ タービン
１４ 燃焼器
１５ 再生熱交換器
１６ 排熱回収熱交換器
１７ 温水供給系統
１８ 三方弁
１９ 給水管
２０ 熱交換器
２１ 排熱回収熱交換器
２２ 合流流体供給系統
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｒ
Claims (12)
- 【請求項１】 発電機、圧縮機、タービンを備え、この
タービンから出た排気ガスを熱源とし、前記圧縮機から
出た高圧空気を加熱させて燃料とともに燃焼器に供給す
る再生熱交換器を備えるガスタービンプラントにおい
て、前記再生熱交換器の排気ガスの下流側に排熱回収熱
交換器を備え、この排熱回収熱交換器で前記排気ガスを
熱源として蒸気および温水のうち、少なくともいずれか
一方を発生せしめる一方、前記排熱回収熱交換器で発生
せしめる蒸気および温水のうち、少なくともいずれか一
方に、前記圧縮機から出た高圧空気を合流させ、その合
流流体を前記再生熱交換器を介して前記燃焼器に供給す
ることを特徴とするガスタービンプラント。 - 【請求項２】 蒸気および温水のうち、少なくともいず
れか一方に高圧空気を合流させる合流点は、再生熱交換
器の流入側前で、かつ排熱回収熱交換器の出口側である
ことを特徴とする請求項１記載のガスタービンプラン
ト。 - 【請求項３】 合流点は、その入口側で、かつ排熱回収
熱交換器の出口側との間に三方弁を備えていることを特
徴とする請求項２記載のガスタービンプラント。 - 【請求項４】 三方弁は、温水供給系統を備えているこ
とを特徴とする請求項３記載のガスタービンプラント。 - 【請求項５】 排熱回収熱交換器は、その器内に収容す
る伝熱管を蒸気発生用と温水発生用との併用型に構成す
ることを特徴とする請求項１記載のガスタービンプラン
ト。 - 【請求項６】 再生熱交換器は、その外周側を包囲形成
する冷却用の給水管を備えていることを特徴とする請求
項１記載のガスタービンプラント。 - 【請求項７】 発電機、圧縮機、タービンを備え、この
タービンから出た排気ガスを熱源とし、前記圧縮機から
出た高圧空気を加熱させて燃料とともに燃焼器に供給す
る再生熱交換器を備えるガスタービンプラントにおい
て、前記再生熱交換器の排気ガスの下流側に排熱回収熱
交換器を備え、この排熱回収熱交換器に燃料を供給して
加熱させ、その加熱燃料を前記燃焼器に供給することを
特徴とするガスタービンプラント。 - 【請求項８】 排熱回収熱交換器は、燃料を加熱させる
とともに、蒸気および温水のうち、少なくともいずれか
一方を発生させる構成にすることを特徴とする請求項１
または７記載のガスタービンプラント。 - 【請求項９】 排熱回収熱交換器は、給水量を、圧縮機
で吸い込む大気量の１５％以下にすることを特徴とする
請求項１または７記載のガスタービンプラント。 - 【請求項１０】 再生熱交換器は、排熱回収熱交換器と
抱き合わせ一体構造にすることを特徴とする請求項１ま
たは７記載のガスタービンプラント。 - 【請求項１１】 再生熱交換器は、タービンからの排気
ガスと、圧縮機からの高圧空気に排熱回収熱交換器から
の蒸気および温水のうち、少なくともいずれか一方を合
流させ、その合流流体とを互いに直交流にして熱交換さ
せることを特徴とする請求項１０記載のガスタービンプ
ラント。 - 【請求項１２】 圧縮機の圧力比は３．０以上であり、
タービン入口の燃焼ガス温度は８００℃以上であること
を特徴とする請求項１または７記載のガスタービンプラ
ント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001232039A JP2003041946A (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | ガスタービンプラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001232039A JP2003041946A (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | ガスタービンプラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003041946A true JP2003041946A (ja) | 2003-02-13 |
Family
ID=19064014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001232039A Pending JP2003041946A (ja) | 2001-07-31 | 2001-07-31 | ガスタービンプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003041946A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101450892B (zh) * | 2007-11-30 | 2013-04-10 | 上海吴泾化工有限公司 | 改进的裂解气热量利用方法及所使用的原料汽化器 |
| WO2013133935A1 (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-12 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine fuel heating system |
| US8616269B2 (en) | 2003-10-02 | 2013-12-31 | Hiflux Limited | Heat exchanger with multi-plate structure and use thereof |
| US8776869B2 (en) | 2005-01-07 | 2014-07-15 | Hiflux Limited | Heat exchanger with flexible tubular header connections |
-
2001
- 2001-07-31 JP JP2001232039A patent/JP2003041946A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8616269B2 (en) | 2003-10-02 | 2013-12-31 | Hiflux Limited | Heat exchanger with multi-plate structure and use thereof |
| US8776869B2 (en) | 2005-01-07 | 2014-07-15 | Hiflux Limited | Heat exchanger with flexible tubular header connections |
| US9810485B2 (en) | 2005-01-07 | 2017-11-07 | Hiflux Limited | Heat exchanger II |
| CN101450892B (zh) * | 2007-11-30 | 2013-04-10 | 上海吴泾化工有限公司 | 改进的裂解气热量利用方法及所使用的原料汽化器 |
| WO2013133935A1 (en) * | 2012-03-06 | 2013-09-12 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine fuel heating system |
| US9222415B2 (en) | 2012-03-06 | 2015-12-29 | Hamilton Sundstrand Corporation | Gas turbine engine fuel heating system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060824 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090203 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090609 |