JP2003148112A - タービンプラント - Google Patents

タービンプラント

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JP2003148112A
JP2003148112A JP2001344322A JP2001344322A JP2003148112A JP 2003148112 A JP2003148112 A JP 2003148112A JP 2001344322 A JP2001344322 A JP 2001344322A JP 2001344322 A JP2001344322 A JP 2001344322A JP 2003148112 A JP2003148112 A JP 2003148112A
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carbon dioxide
power generation
turbine
steam
generation system
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JP2001344322A
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Masashi Tsutsui
政司 筒井
Katsuya Yamashita
勝也 山下
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Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】起動運転時、動力発生系および熱回収系のそれ
ぞれの構成機器の損傷を防止して安定運転を行わせるタ
ービンプラントを提供する。 【解決手段】本発明に係るタービンプラントは、燃料に
炭化系水素を用い、酸化剤に酸素を用い、燃焼させて水
蒸気と二酸化炭素との二流体ガスを生成し、この二流体
ガスを作動流体として用い、膨張仕事をさせて動力を発
生させる動力発生系３０と、この動力発生系３０から発
生する二流体ガスのうち、熱を回収し、前記二流体ガス
を前記動力発生系３０に供給する熱回収系３１と、前記
動力発生系３０の二流体ガスのうち、水から分離する二
酸化炭素を処理する二酸化炭素処理系３２と、この二酸
化炭素処理系３２とで処理する二酸化炭素を前記動力発
生系５０の圧縮機３５に供給する二酸化炭素供給系５７
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービンプラント
に係り、特に作動流体に水蒸気と二酸化炭素との二流体
ガスを用いるタービンプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のタービンプラント、例えば発電プ
ラントでは、地球温暖化対策として、大気中に二酸化炭
素を排出しない発電プラントが模索されており、その一
つに燃料に炭化系水素を用い、酸化剤に酸素を用い、炭
化系水素を燃焼させ水蒸気と二酸化炭素との二流体混合
ガスを作動流体とする研究が進められている。
【０００３】水蒸気・二酸化炭素（以下、二流体ガスと
記す）の二流体を作動流体とするタービンプラントに
は、例えば特開平４−３３９１０９号公報、文献「クロ
ーズド型高効率型ガスタービンシステムの検討」（幸田
栄一、高橋徹、上松一雄、椙下秀明、山下勝也、古閑昭
紀著、日本機械学会第７回動力・エネルギー技術シンポ
ジウム２０００講演論文集（２０００年）２２〜２７ペ
ージ）、文献「ＣＯ２回収対応クローズド型ガスタービ
ンの開発」（二宮徹、阿部俊夫著、第１５回ガスタービ
ン秋季講演論文集）（２０００年）１１５〜１２０ペー
ジ）等数多く公表されている。
【０００４】図５は、フィジビリスタディとして既に公
表されているタービンプラントの一例である。
【０００５】このタービンプラントは、動力発生系１に
熱回収系２および二酸化炭素処理系３を組み合わせて構
成されている。
【０００６】動力発生系１は、例えばタービン軸４に軸
結合させた高圧タービン５、圧縮機６、燃焼器７を備え
る中圧タービン８、低圧タービン９、発電機１０、復水
器１１、復水ポンプ１２、給水ポンプ１３を備え、燃焼
器７に燃料として炭化系水素ＣＨｎＯＨを、酸化剤とし
て酸素ガスＯ２を供給し、二流体ガスを生成し、その二
流体ガスを中圧タービン８で膨張仕事をさせ、膨張仕事
を終えたタービン排気（二流体ガス）を熱回収系２で回
収させるようになっている。
【０００７】また、動力発生系１は、熱回収系２で熱を
回収させた中圧タービン８からのタービン排気（二流体
ガス）の一部を、圧縮機６で圧縮して高圧化させ、その
二流体ガスに高圧タービン５の高圧水蒸気供給系１４か
ら供給される高圧水蒸気に合流させ、合流高圧二流体ガ
スを合流高圧二流体ガス系１５および熱回収系２を介し
て燃焼器７に供給している。
【０００８】また、動力発生系１は、高圧タービン５の
高圧水蒸気系１４から供給される高圧水蒸気の一部を翼
内冷却供給系１６を介してタービン翼、例えばタービン
ノズル、タービン動翼に供給し、ここで翼内部を冷却
後、翼内冷却回収系１７を介して燃焼器７に供給する一
方、高圧水蒸気の残りを翼外冷却供給系１８を介して中
圧タービン８に供給している。
【０００９】また、動力発生系１は、熱回収系２で熱を
回収させた中圧タービン８からのタービン排気（二流体
ガス）の残りを低圧タービン９で膨張仕事をさせ、その
際に発生する動力（回転トルク）で発電機１０を駆動
し、膨張仕事を終えたタービン排気（二流体ガス）を復
水器１１に供給し、ここで凝縮する際に生成される復水
を復水ポンプ１２を介して給水ポンプ１３に供給し、昇
圧して高圧の給水として熱回収系２に供給する一方、凝
縮中に水蒸気から分離する二酸化炭素を二酸化炭素供給
系１９を介して二酸化炭素処理系３に供給するようにな
っている。なお、復水ポンプ１２は、水を系外ブローさ
せる水排出系２４を備えている。
【００１０】一方、熱回収系２は、再生器２０、第１熱
交換器２１、第２熱交換器２２を備え、再生器２０で中
圧タービン８からのタービン排気（二流体ガス）を熱源
に利用し、動力発生系１の合流高圧二流体ガス系１５か
らの合流二流体ガスを加熱させて動力発生系３１の燃焼
器７に供給するようになっている。
【００１１】また、熱回収系２は、再生器２０からのタ
ービン排気（二流体ガス）を熱源に利用し、動力発生系
１の給水ポンプ１３から供給される給水を第２熱交換器
２２および第１熱交換器２１の順に加熱させ、加熱後の
水蒸気を水蒸気供給系２３を介して高圧タービン５に供
給している。
【００１２】他方、二酸化炭素処理系３は、二酸化炭素
用圧縮機２５と二酸化炭素分離器２６とを備え、動力発
生系１の復水器１１から二酸化炭素供給系１９を介して
二酸化炭素用圧縮機２５に供給される二酸化炭素ガスを
圧縮して高圧化し、その高圧二酸化炭素ガスを二酸化炭
素分離器２６で水と二酸化炭素とに分離させるようにな
っている。
【００１３】このように、二流体ガスを作動流体とする
タービンプラントは、地球温暖化対策として、大気に二
酸化炭素を排出しない発電プラントとして開発が進めら
れている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】二流体ガスを作動流体
とするタービンプラントは、開発中であり、起動運転手
段が未確定の模索の段階であるが、検討結果、幾つかの
問題点が含まれている。
【００１５】（１）圧縮機６の吸い込む二流体ガスは、
水蒸気の分圧が高くなると、液滴または液の発生につな
がる。二流体ガスから液滴等が発生すると、圧縮機６の
翼は、エロージョンを誘起し、翼損傷の事故を招く。
【００１６】（２）燃焼器７の着火時、第１熱交換器２
１および第２熱交換器２２は冷態になっている。このた
め、二流体ガスがその胴体内を通過するとき、冷却さ
れ、その際、水蒸気が凝縮して水になる。胴体内の凝縮
水の貯溜は、熱交換率に悪影響を与える要因になる。
【００１７】（３）循環型（貫流型）の第１および第２
熱交換器２１，２２は、燃焼器７の着火前、伝熱管を冷
却させるために、満水の水を循環させる必要があるが、
第２熱交換器２２と高圧タービン５とが水蒸気供給系２
３で結ばれているため、水を循環させると、高圧タービ
ン５を、いわゆる過冷却させ事故を誘発するおそれが出
る。
【００１８】（４）起動時、高圧タービン５は、第１熱
交換器２１から水蒸気が供給されていない。このため、
高圧タービン５は空転のまま運転することになるが、空
転運転に伴う摩擦熱が発生し、高圧タービン５の構造部
品を過加熱させて事故発生の要因になる。
【００１９】（５）燃焼器７の着火時、第１熱交換器２
１および第２熱交換器２２は冷態になっている。このた
め、高圧タービン５から中圧タービン８の翼内、翼外に
冷却用の水蒸気を送ることができず高温化の妨げになっ
ている。
【００２０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、起動運転時、動力発生系および熱回収系のそ
れぞれの構成機器の損傷を防止して安定運転を行わせる
タービンプラントを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るタービンプ
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、燃料に炭化系水素を用い、酸化剤に酸素
を用い、燃焼させて水蒸気と二酸化炭素との二流体ガス
を生成し、この二流体ガスを作動流体として用い、膨張
仕事をさせて動力を発生させる動力発生系と、この動力
発生系から発生する二流体ガスのうち、熱を回収し、前
記二流体ガスを前記動力発生系に供給する熱回収系と、
前記動力発生系の二流体ガスのうち、水から分離する二
酸化炭素を処理する二酸化炭素処理系と、二酸化炭素を
前記動力発生系の圧縮機に供給する二酸化炭素供給系と
を備えているねものである。
【００２２】また、本発明に係る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、二酸化炭素処理系は、動力発生系の復水器から供給
される二酸化炭素を圧縮して高圧化する二酸化炭素用圧
縮機と、高圧二酸化炭素を水と二酸化炭素に分離させる
二酸化炭素分離器と、分離される二酸化炭素を貯蔵する
二酸化炭素貯蔵器と、貯蔵後の二酸化炭素を高圧化して
前記動力発生系の圧縮機に供給する二酸化炭素供給用圧
縮機とを備えているものである。
【００２３】また、本発明に係る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、燃料に炭素系水素を用い、酸化剤に酸素を用い、燃
焼させて水蒸気と二酸化炭素との二流体ガスを生成し、
この二流体ガスを作動流体として用い、膨張仕事をさせ
て動力を発生させる動力発生系と、この動力発生系から
発生する二流体ガスのうち、熱を回収し、前記二流体ガ
スを前記動力発生系に供給する熱回収系と、前記動力発
生系の二流体ガスのうち、水から分離する二酸化炭素を
処理する二酸化炭素処理系と、前記熱回収系から生成さ
れるドレンを前記動力発生系の復水器に回収させるドレ
ン回収系とを備えているものである。
【００２４】また、本発明に係る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、燃料に炭素系水素を用い、酸化剤に酸素を用い、燃
焼させて水蒸気と二酸化炭素との二流体ガスを生成し、
この二流体ガスを作動流体として用い、膨張仕事をさせ
て動力を発生させる動力発生系と、この動力発生系から
発生する二流体ガスのうち、熱を回収し、前記二流体ガ
スを前記動力発生系に供給する熱回収系と、前記動力発
生系の二流体ガスのうち、水から分離する二酸化炭素を
処理する二酸化炭素処理系と、前記熱回収系の熱交換器
から前記動力発生系の高圧タービンに水蒸気を供給する
水蒸気供給系から分岐する水蒸気供給系バイパス系と、
この水蒸気供給系バイパス系から供給される水蒸気のう
ち、水と水蒸気とに分離させる気水分離器と、この気水
分離器から分離される水蒸気を前記高圧タービンの出口
側の高圧水蒸気系に供給する分離水蒸気供給系と、前記
気水分離器から分離される水を前記熱回収系の前記熱交
換器に供給する分離水供給系とを備えているものであ
る。
【００２５】また、本発明に係る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、燃料に炭素系水素を用い、酸化剤に酸素を用い、燃
焼させて水蒸気と二酸化炭素との二流体ガスを生成し、
この二流体ガスを作動流体として用い、膨張仕事をさせ
て動力を発生させる動力発生系と、この動力発生系から
発生する二流体ガスのうち、熱を回収し、前記二流体ガ
スを前記動力発生系に供給する熱回収系と、前記動力発
生系の二流体ガスのうち、水から分離する二酸化炭素を
処理する二酸化炭素処理系と、前記熱回収系の熱交換器
から前記動力発生系の高圧タービンに水蒸気を供給する
水蒸気供給系に接続する補助水蒸気供給系に設ける補助
水蒸気ボイラとを備えているものである。
【００２６】また、本発明に係る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、動力発生系は、熱回収系の熱交換器からの水蒸気に
膨張仕事をさせて燃焼器に供給する高圧タービンと、前
記熱回収系の熱交換器からの二流体ガスを高圧化して前
記燃焼器に供給する圧縮機と、前記燃焼器からの二流体
ガスを作動流体として膨張仕事をさせる中圧タービン
と、この中圧タービンからのタービン排気を前記熱回収
系を介して再び膨張仕事をさせ、発電機を駆動する低圧
タービンとを備えているものである。
【００２７】また、本発明に係る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、高圧タービンは、膨張仕事を終えたタービン排気を
冷却蒸気として中圧タービンのタービン翼内に供給する
翼内冷却供給系と、前記タービン排気を冷却蒸気として
中圧タービンのタービン翼外に供給する翼外冷却供給系
とを備えているものである。
【００２８】また、本発明に係る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、熱回収系は、動力発生系の中圧タービンからのター
ビン排気を熱源とし、前記動力発生系の高圧タービンお
よび圧縮機からの合流高圧二流体ガスを加熱させて前記
動力発生系の燃焼器に供給する再生器と、前記動力発生
系の復水器から供給される水を加熱する第２熱交換器
と、この第２熱交換器からの水蒸気を再び加熱して前記
動力発生系の高圧タービンに供給する第１熱交換器とを
備えているものである。
【００２９】また、本発明に係る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、熱回収系は、再生器、第１熱交換器および第２熱交
換器を直列に接続させるものである。
【００３０】また、本発明に係る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、ドレン回収系は、熱回収系の再生器、第１熱交換
器および第２熱交換器のそれぞれから生成されるドレン
を抜き出すドレン抜き系を備えるとともに、各ドレン抜
き系のドレンを一つにまとめて動力発生系の復水器に回
収させるものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るタービンプラ
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。
【００３２】図１は、本発明に係るタービンプラントの
概略系統図である。
【００３３】本実施形態に係るタービンプラントは、動
力発生系３０に熱回収系３１および二酸化炭素処理系３
２を組み合わせて構成されている。
【００３４】動力発生系３０は、例えばタービン軸３３
に軸結合させた高圧タービン３４、圧縮機３５、燃焼器
３６を備える中圧タービン３７、低圧タービン３８、発
電機３９を備えるとともに、復水器４０、復水ポンプ４
１、水排出系４２、給水ポンプ４３を備え、燃焼器３６
に燃料として炭化系水素ＣＨｎＯＨを、酸化剤として酸
素ガスＯ２を供給し、二流体ガスを生成し、その二流体
ガスを中圧タービン３７で膨張仕事をさせ、膨張仕事を
終えたタービン排気（二流体ガス）を熱回収系３１で回
収させるようになっている。
【００３５】また、動力発生系３０は、熱回収系３１で
熱を回収させた中圧タービン３７からのタービン排気
（二流体ガス）の一部を、二流体ガス回収系３１ａを介
して圧縮機３５に供給し、ここで圧縮し、高圧化させ、
その二流体ガスに高圧タービン３４の高圧水蒸気供給系
４４ａから供給される高圧水蒸気を合流させ、合流高圧
二流化ガスを合流高圧二流化ガス系４５および熱回収系
３１を介して燃焼器３６に供給している。
【００３６】また、動力発生系３０は、高圧タービン３
４の高圧水蒸気系４４ａから供給される高圧水蒸気の一
部を翼内冷却供給系４６を介してタービン翼、例えばタ
ービンノズルやタービン動翼に供給し、ここで翼内部を
冷却後、翼内冷却回収系４７を介して燃焼器３６に供給
する一方、高圧水蒸気の残りを翼外冷却供給系４８を介
して中圧タービン３７に供給している。
【００３７】また、動力発生系３０は、熱回収系３１で
熱回収させた中圧タービン３７からのタービン排気（二
流体ガス）の残りを連絡管３１ｂを介して低圧タービン
３８に供給し、ここで膨張仕事をさせ、その際に発生す
る動力（回転トルク）で発電機３９を駆動し、膨張仕事
を終えたタービン排気（二流体ガス）を復水器４０に供
給し、ここで凝縮する際に生成される復水を復水ポンプ
４１を介して給水ポンプ４３に供給し、昇圧して高圧の
給水として熱回収系３１に供給する一方、凝縮中に水蒸
気から分離する二酸化炭素を二酸化炭素配管４９を介し
て二酸化炭素処理系３２に供給するようになっている。
なお、復水ポンプ４１は、給水ポンプ４３に復水を供給
する際、例えば起動運転時、復水の一部を水排出系４２
を介して系外ブローさせている。
【００３８】一方、熱回収系３１は、再生器５０、第１
熱交換器５１、第２熱交換器５２を互いに直列接続させ
て備える一方、再生器５０で中圧タービン３７からのタ
ービン排気（二流体ガス）を熱源に利用し、動力発生系
３０の合流高圧二流化ガス系４５からの合流二流化ガス
を加熱させて動力発生系３０の燃焼器３６に供給するよ
うになっている。
【００３９】また、熱回収系３１は、再生器５０からの
タービン排気（二流体ガス）を熱源に利用し、動力発生
系３０の給水ポンプ４３から供給される給水を第２熱交
換器５２および第１熱交換器５１の順に加熱させ、加熱
後の水蒸気を水蒸気供給系４４ｂを介して高圧タービン
３４に供給している。
【００４０】他方、二酸化炭素処理系３２は、二酸化炭
素用圧縮機５３、二酸化炭素分離器５４、二酸化炭素貯
蔵容器５５、二酸化炭素供給用圧縮機５６、二酸化炭素
供給系統５７を備え、動力発生系３０の復水器４０から
二酸化炭素配管４９を介して二酸化炭素用圧縮機５３に
供給される二酸化炭素ガスを圧縮して高圧化し、その高
圧二酸化炭素ガスを二酸化炭素分離器５４で水と二酸化
炭素とに分離させ、分離させた二酸化炭素を一旦、二酸
化炭素貯蔵容器５５に貯蔵させた後、二酸化炭素供給用
圧縮機５６および二酸化炭素供給系５７を介して圧縮機
３５に供給し、ここで圧縮して高圧化させ、高圧タービ
ン３４の高圧水蒸気供給系４４ａから供給される高圧水
蒸気を合流させ、合流高圧二流化ガスを合流高圧二流化
ガス系４５および熱回収系３１の再生器５０を介して燃
焼器３６に供給するようになっている。
【００４１】このように、本実施形態は、二流体ガスを
作動流体とする動力発生系３０、熱回収系３１、二酸化
炭素処理系３２を備え、二流体ガスで動力を発生させて
化石燃料枯渇防止に寄与させるとともに、二酸化炭素処
理系３２に二酸化炭素貯蔵器５５、二酸化炭素供給用圧
縮機５６、二酸化炭素供給系５７を備え、二酸化炭素貯
蔵器５５に貯蔵させている二酸化炭素を二酸化炭素供給
用圧縮機５６で圧縮して高圧化し、二酸化炭素供給系５
７を介して動力発生系３０の圧縮機３５に供給するの
で、圧縮機３５内で二流化ガスに含まれている水蒸気の
分圧を下げて水蒸気凝縮に基づく液滴等を発生させるこ
とがない。
【００４２】したがって、本実施形態では、圧縮機３５
等の内部に水蒸気凝縮に基づく液滴等を発生させないの
で、液滴等の圧縮機翼の衝突に基づく損傷を確実に防止
することができる。
【００４３】また、本実施形態は、動力発生系３０の復
水器４０で二流体ガスから分離する二酸化炭素を二酸化
炭素処理系３２を介して動力発生系３０の圧縮機３５に
回収させて再利用を図っているので、無駄のないエネル
ギの有効活用を図ることができる。
【００４４】図２は、本発明に係るタービンプラントの
第２実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施
形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００４５】本実施形態に係るタービンプラントは、熱
回収系３１の再生器５０、第１熱交換器５１および第２
熱交換器５２のそれぞれから生成されるドレンを抜き出
すドレン抜き系５８ａ，５８ｂ，５８ｃと、抜き出した
ドレンを一つにまとめて復水器４０に回収させるドレン
回収系６３を備えたものである。
【００４６】このように、本実施形態は、熱回収系３１
の再生器５０、第１熱交換器５１および第２熱交換器５
２のそれぞれから生成されるドレンを抜き出して復水器
４０に回収させるドレン抜き系５８ａ，５８ｂ，５８ｃ
およドレン回収系６３を備えているので、再生器５０、
第１熱交換器５１および第２熱交換器５２のそれぞれの
熱交換器中に生成されるドレンの溜りを防止することが
でき、熱交換率を高く維持させることができる。
【００４７】図３は、本発明に係るタービンプラントの
第３実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施
形態の構成部品と同一構成部品には同一符号を付す。
【００４８】本実施形態に係るタービンプラントは、熱
回収系３１の第１熱交換器５１と動力発生系３０の高圧
タービン３４とを結ぶ水蒸気供給系４４ｂから分岐する
水蒸気供給バイパス系５９に、気水分離器６０を備える
とともに、気水分離器６０で分離させる水を動力発生系
３０の給水ポンプ４３の入口側に供給する分離水供給系
６１と、気水分離器６０で分離させる水蒸気を高圧ター
ビン３４の高圧水蒸気供給系４４ａに供給する分離水蒸
気供給系６２とを備えたものである。
【００４９】このように、本実施形態は、第１熱交換器
５１と高圧タービン３４とを結ぶ水蒸気供給系４４ｂか
ら分岐する水蒸気供給バイパス系５９に、気水分離器６
０を備えるとともに、気水分離器６０で分離させる水を
給水ポンプ４３の入口側に供給する分離水供給系６１
と、気水分離器６０で分離させる水蒸気を高圧水蒸気供
給系４４ａに供給する分離水蒸気供給系６２とを備え、
気水分離器６０で分離させる水と水蒸気との再利用を図
っているので、エネルギの有効活用を図ることができ
る。
【００５０】図４は、本発明に係るタービンプラントの
第４実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施
形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００５１】本実施形態に係るタービンプラントは、熱
回収系３１の第１熱交換器５１と動力発生系３０の高圧
タービン３４とを結ぶ水蒸気供給系４４ｂから分岐し、
別置きの補助水蒸気を発生させる補助水蒸気ボイラ６４
に接続する補助水蒸気供給系６５を備えたものである。
【００５２】このような構成を備えるタービンプラント
において、中圧タービン３７の運転開始前、補助水蒸気
ボイラ６４から発生する補助水蒸気は、補助水蒸気供給
系統６５を介して高圧タービン３４に供給され、高圧タ
ービン３４内に水蒸気を形成して高圧タービン３４をウ
ォーミングする。さらに、高圧タービン３４から高圧水
蒸気供給系４４ａに供給される補助水蒸気は、その一部
が翼内冷却供給系４６を介して中圧タービン３７のター
ビン翼内に供給され、ここでタービン翼内をウォーミン
グする一方、その残りが翼外冷却供給系４８を介して中
圧タービン３７のタービン翼外に供給され、タービン翼
表面等をウォーミングする。
【００５３】また、燃焼器３６の着火後、補助水蒸気
は、その一部が翼内冷却供給系４６を介して中圧タービ
ン３７のタービン翼内に供給され、タービン翼内を冷却
する一方、その残りが翼外冷却供給系４８を介して中圧
タービン３７のタービン翼外にも供給され、タービン翼
等の表面を冷却する。
【００５４】このように、本実施形態は、高圧タービン
３４の入口側の水蒸気供給系４４ｂに補助水蒸気供給系
統６５を備える補助水蒸気ボイラ６４を設け、補助水蒸
気ボイラ６４から発生する補助水蒸気で起動前、高圧タ
ービン３４、中圧タービン３７の内部およびそのタービ
ン翼の内外をウォーミングさせ、起動後、中圧タービン
３７のタービン翼等の内外を冷却させるので、起動前、
高圧タービン３４や中圧タービン３７の空転運転中に発
生する摩擦熱に伴う過加熱を防止することができ、起動
後、中圧タービン３７のタービン翼の冷却によりタービ
ン翼の熱応力の発生を防止することができ、動力発生系
３０を安定状態で運転させることができる。
【００５５】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るター
ビンプラントは、二流体ガスを作動流体とする動力発生
系の運転に際し、生成される水と二酸化炭素とを分離さ
せる手段を備え、液滴等の少ない二酸化炭素を再びエネ
ルギとして再利用するので、エネルギの有効活用の下、
動力発生系に液滴等の少ない安定運転を行わせることが
できる。
【００５６】また、本発明に係るタービンプラントは、
補助水蒸気発生手段を備え、補助水蒸気発生手段から発
生する水蒸気を、起動前、動力発生系のウォーミングと
して用い、起動後、動力発生系の冷却として用いるの
で、動力発生系に過度な熱応力を発生させずに安定運転
を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタービンプラントの第１実施形態
を示す概略系統図。
【図２】本発明に係るタービンプラントの第２実施形態
を示す概略系統図。
【図３】本発明に係るタービンプラントの第３実施形態
を示す概略系統図。
【図４】本発明に係るタービンプラントの第４実施形態
を示す概略系統図。
【図５】従来のタービンプラントを示す概略系統図。
【符号の説明】
１ 動力発生系 ２ 熱回収系 ３ 二酸化炭素処理系 ４ タービン軸 ５ 高圧タービン ６ 圧縮機 ７ 燃焼器 ８ 中圧タービン ９ 低圧タービン １０ 発電機 １１ 復水器 １２ 復水ポンプ １３ 給水ポンプ １４ 高圧水蒸気供給系 １５ 合流高圧二流化ガス系 １６ 翼内冷却供給系 １７ 翼内冷却回収系 １８ 翼外冷却供給系 １９ 二酸化炭素供給系 ２０ 再生器 ２１ 第１熱交換器 ２２ 第２熱交換器 ２３ 水蒸気供給系 ２４ 水排出系 ２５ 二酸化炭素用圧縮機 ２６ 二酸化炭素分離器 ３０ 動力発生系 ３１ 熱回収系 ３１ａ 二流体ガス回収系 ３１ｂ 連絡管 ３２ 二酸化炭素処理系 ３３ タービン軸 ３４ 高圧タービン ３５ 圧縮機 ３６ 燃焼器 ３７ 中圧タービン ３８ 低圧タービン ３９ 発電機 ４０ 復水器 ４１ 復水ポンプ ４２ 水排出系 ４３ 給水ポンプ ４４ａ 高圧水蒸気供給系 ４４ｂ 水蒸気供給系 ４５ 合流高圧二流化ガス系 ４６ 翼内冷却供給系 ４７ 翼内冷却回収系 ４８ 翼外冷却供給系 ４９ 二酸化炭素配管 ５０ 再生器 ５１ 第１熱交換器 ５２ 第２熱交換器 ５３ 二酸化炭素用圧縮機 ５４ 二酸化炭素分離器 ５５ 二酸化炭素貯蔵器 ５６ 二酸化炭素供給用圧縮機 ５７ 二酸化炭素供給系 ５８ａ，５８ｂ，５８ｃ ドレン抜き系 ５９ 水蒸気供給バイパス系 ６０ 気水分離器 ６１ 分離水供給系 ６２ 分離水蒸気供給系 ６３ ドレン回収系 ６４ 補助水蒸気ボイラ ６５ 補助水蒸気供給系
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/20 Ｆ０２Ｃ 3/20 7/18 7/18 Ａ (72)発明者 山下 勝也 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 3G081 BA11 DA21

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料に炭化系水素を用い、酸化剤に酸素
    を用い、燃焼させて水蒸気と二酸化炭素との二流体ガス
    を生成し、この二流体ガスを作動流体として用い、膨張
    仕事をさせて動力を発生させる動力発生系と、この動力
    発生系から発生する二流体ガスのうち、熱を回収し、前
    記二流体ガスを前記動力発生系に供給する熱回収系と、
    前記動力発生系の二流体ガスのうち、水から分離する二
    酸化炭素を処理する二酸化炭素処理系と、二酸化炭素を
    前記動力発生系の圧縮機に供給する二酸化炭素供給系と
    を備えていることを特徴とするタービンプラント。
  2. 【請求項２】 二酸化炭素処理系は、動力発生系の復水
    器から供給される二酸化炭素を圧縮して高圧化する二酸
    化炭素用圧縮機と、高圧二酸化炭素を水と二酸化炭素に
    分離させる二酸化炭素分離器と、分離される二酸化炭素
    を貯蔵する二酸化炭素貯蔵器と、貯蔵後の二酸化炭素を
    高圧化して前記動力発生系の圧縮機に供給する二酸化炭
    素供給用圧縮機とを備えていることを特徴とする請求項
    １記載のタービンプラント。
  3. 【請求項３】 燃料に炭素系水素を用い、酸化剤に酸素
    を用い、燃焼させて水蒸気と二酸化炭素との二流体ガス
    を生成し、この二流体ガスを作動流体として用い、膨張
    仕事をさせて動力を発生させる動力発生系と、この動力
    発生系から発生する二流体ガスのうち、熱を回収し、前
    記二流体ガスを前記動力発生系に供給する熱回収系と、
    前記動力発生系の二流体ガスのうち、水から分離する二
    酸化炭素を処理する二酸化炭素処理系と、前記熱回収系
    から生成されるドレンを前記動力発生系の復水器に回収
    させるドレン回収系とを備えていることを特徴とするタ
    ービンプラント。
  4. 【請求項４】 燃料に炭素系水素を用い、酸化剤に酸素
    を用い、燃焼させて水蒸気と二酸化炭素との二流体ガス
    を生成し、この二流体ガスを作動流体として用い、膨張
    仕事をさせて動力を発生させる動力発生系と、この動力
    発生系から発生する二流体ガスのうち、熱を回収し、前
    記二流体ガスを前記動力発生系に供給する熱回収系と、
    前記動力発生系の二流体ガスのうち、水から分離する二
    酸化炭素を処理する二酸化炭素処理系と、前記熱回収系
    の熱交換器から前記動力発生系の高圧タービンに水蒸気
    を供給する水蒸気供給系から分岐する水蒸気供給系バイ
    パス系と、この水蒸気供給系バイパス系から供給される
    水蒸気のうち、水と水蒸気とに分離させる気水分離器
    と、この気水分離器から分離される水蒸気を前記高圧タ
    ービンの出口側の高圧水蒸気系に供給する分離水蒸気供
    給系と、前記気水分離器から分離される水を前記熱回収
    系の前記熱交換器に供給する分離水供給系とを備えてい
    ることを特徴とするタービンプラント。
  5. 【請求項５】 燃料に炭素系水素を用い、酸化剤に酸素
    を用い、燃焼させて水蒸気と二酸化炭素との二流体ガス
    を生成し、この二流体ガスを作動流体として用い、膨張
    仕事をさせて動力を発生させる動力発生系と、この動力
    発生系から発生する二流体ガスのうち、熱を回収し、前
    記二流体ガスを前記動力発生系に供給する熱回収系と、
    前記動力発生系の二流体ガスのうち、水から分離する二
    酸化炭素を処理する二酸化炭素処理系と、前記熱回収系
    の熱交換器から前記動力発生系の高圧タービンに水蒸気
    を供給する水蒸気供給系に接続する補助水蒸気供給系に
    設ける補助水蒸気ボイラとを備えていることを特徴とす
    るタービンプラント。
  6. 【請求項６】 動力発生系は、熱回収系の熱交換器から
    の水蒸気に膨張仕事をさせて燃焼器に供給する高圧ター
    ビンと、前記熱回収系の熱交換器からの二流体ガスを高
    圧化して前記燃焼器に供給する圧縮機と、前記燃焼器か
    らの二流体ガスを作動流体として膨張仕事をさせる中圧
    タービンと、この中圧タービンからのタービン排気を前
    記熱回収系を介して再び膨張仕事をさせ、発電機を駆動
    する低圧タービンとを備えていることを特徴とする請求
    項１，３，４または５記載のタービンプラント。
  7. 【請求項７】 高圧タービンは、膨張仕事を終えたター
    ビン排気を冷却蒸気として中圧タービンのタービン翼内
    に供給する翼内冷却供給系と、前記タービン排気を冷却
    蒸気として中圧タービンのタービン翼外に供給する翼外
    冷却供給系とを備えていることを特徴とする請求項６記
    載のタービンプラント。
  8. 【請求項８】 熱回収系は、動力発生系の中圧タービン
    からのタービン排気を熱源とし、前記動力発生系の高圧
    タービンおよび圧縮機からの合流高圧二流体ガスを加熱
    させて前記動力発生系の燃焼器に供給する再生器と、前
    記動力発生系の復水器から供給される水を加熱する第２
    熱交換器と、この第２熱交換器からの水蒸気を再び加熱
    して前記動力発生系の高圧タービンに供給する第１熱交
    換器とを備えていることを特徴とする請求項１，３，４
    または５記載のタービンプラント。
  9. 【請求項９】 熱回収系は、再生器、第１熱交換器およ
    び第２熱交換器を直列に接続させることを特徴とする請
    求項１，３，４，５または６記載のタービンプラント。
  10. 【請求項１０】 ドレン回収系は、熱回収系の再生器、
    第１熱交換器および第２熱交換器のそれぞれから生成さ
    れるドレンを抜き出すドレン抜き系を備えるとともに、
    各ドレン抜き系のドレンを一つにまとめて動力発生系の
    復水器に回収させることを特徴とする請求項３記載のタ
    ービンプラント。
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