JP2003222025A - ガスタービンシステム - Google Patents
ガスタービンシステムInfo
- Publication number
- JP2003222025A JP2003222025A JP2002021099A JP2002021099A JP2003222025A JP 2003222025 A JP2003222025 A JP 2003222025A JP 2002021099 A JP2002021099 A JP 2002021099A JP 2002021099 A JP2002021099 A JP 2002021099A JP 2003222025 A JP2003222025 A JP 2003222025A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- fuel
- combustor
- amount
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】設備の大型化・複雑化による建設・運用コスト
増を抑え、かつ高い効率が期待できるガスタービンシス
テムを提供すること。 【解決手段】燃焼により高温のガスを発生させる燃焼器
と、該燃焼器で発生した高温ガスの供給により駆動され
るタービンを有するガスタービンシステムにあって、空
気と混合された混合ガス燃料を空気圧縮機で圧縮し、こ
の圧縮された高圧混合ガス燃料を前記燃焼器に供給し、
かつ該燃焼器には液体または気体の補助燃料を供給量が
加減できるように供給することを特徴とする。
増を抑え、かつ高い効率が期待できるガスタービンシス
テムを提供すること。 【解決手段】燃焼により高温のガスを発生させる燃焼器
と、該燃焼器で発生した高温ガスの供給により駆動され
るタービンを有するガスタービンシステムにあって、空
気と混合された混合ガス燃料を空気圧縮機で圧縮し、こ
の圧縮された高圧混合ガス燃料を前記燃焼器に供給し、
かつ該燃焼器には液体または気体の補助燃料を供給量が
加減できるように供給することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンシス
テムに係わり、空気圧縮機入口に気体燃料を導入するガ
スタービンシステムに関するものである。
テムに係わり、空気圧縮機入口に気体燃料を導入するガ
スタービンシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高炉ガスや、廃棄物処理により生成され
る可燃性ガスは、一般に発熱量が低い低発熱量ガスであ
る。低発熱量ガスはガスタービンの燃料として使用する
には不向きであり、従来技術では特開２０００−３１４
３２６（Ｐ２０００−３１４３２６Ａ）公報に記載され
ているように空気圧縮機とは別に燃料圧縮機を用いて加
圧の後、燃焼器にて混合し、燃焼させる。あるいは、ボ
イラ燃料として使用するか、発生量が少ない場合は焼却
処分されている。
る可燃性ガスは、一般に発熱量が低い低発熱量ガスであ
る。低発熱量ガスはガスタービンの燃料として使用する
には不向きであり、従来技術では特開２０００−３１４
３２６（Ｐ２０００−３１４３２６Ａ）公報に記載され
ているように空気圧縮機とは別に燃料圧縮機を用いて加
圧の後、燃焼器にて混合し、燃焼させる。あるいは、ボ
イラ燃料として使用するか、発生量が少ない場合は焼却
処分されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、低発
熱量ガスをガスタービンの燃料として用いるには、燃料
圧縮機を用いて燃焼器に導入する必要がある。低発熱量
ガスで十分な出力を得るためには大量の低発熱量ガスを
供給する必要があり、燃料圧縮機は必然的に大型にな
る。すると、燃料圧縮機を駆動する動力も大きくなるた
め、システム全体の効率の低下と、設備の大型化・複雑
化による建設・運用コスト増となる。そのため、小規模
な廃棄物処理施設から発生する低発熱量ガスについて
は、ガスタービンの燃料としては使用できない。
熱量ガスをガスタービンの燃料として用いるには、燃料
圧縮機を用いて燃焼器に導入する必要がある。低発熱量
ガスで十分な出力を得るためには大量の低発熱量ガスを
供給する必要があり、燃料圧縮機は必然的に大型にな
る。すると、燃料圧縮機を駆動する動力も大きくなるた
め、システム全体の効率の低下と、設備の大型化・複雑
化による建設・運用コスト増となる。そのため、小規模
な廃棄物処理施設から発生する低発熱量ガスについて
は、ガスタービンの燃料としては使用できない。
【０００４】本発明は、上記の問題に対処し、設備の大
型化・複雑化による建設・運用コスト増を抑え、かつ高
い効率が期待できるガスタービンシステムを提供するこ
とを目的とする。
型化・複雑化による建設・運用コスト増を抑え、かつ高
い効率が期待できるガスタービンシステムを提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮された高
圧混合ガス燃料を燃焼させる燃焼器と、燃焼により発生
した高温のガスで駆動されるタービンを有するガスター
ビンシステムにあって、前記燃焼器に追加供給する補助
燃料を加減する補助燃料供給手段を設けたことを特徴す
る。
圧混合ガス燃料を燃焼させる燃焼器と、燃焼により発生
した高温のガスで駆動されるタービンを有するガスター
ビンシステムにあって、前記燃焼器に追加供給する補助
燃料を加減する補助燃料供給手段を設けたことを特徴す
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１のガスター
ビンシステムの概略系統図を用いて説明する。
ビンシステムの概略系統図を用いて説明する。
【０００７】ガスタービンシステムは、燃料である低発
熱量ガスと空気を混合する混合器４と、混合器４で混合
された気体（混合ガス燃料）を圧縮して吐出する圧縮機
１、圧縮機１により圧縮された気体（高圧混合ガス燃
料）が供給される燃焼器２、燃焼器２にて生成された燃
焼ガス（高温ガス）により駆動されるタービン３を有す
る。またタービン３から排出された排ガスの保有する熱
エネルギーを圧縮機１により圧縮された気体（高圧混合
ガス燃料）に回収する再生器６、タービン３により駆動
される発電機５を有する。さらに低発熱量ガスの流量を
検出する流量計７、大気圧を測る圧力計８、大気温度を
測る温度計９、大気の相対湿度を測る湿度計１０を有す
る。さらにまた補助燃料供給手段により燃焼器２へ送り
込まれる高発熱量の補助燃料の流量を調節する補助燃料
供給手段の調節弁（供給弁）１１、流量計７と圧力計８
と温度計９と湿度計１０の測定値から高発熱量の補助燃
料の必要量を計算して調節弁１１を制御する制御装置１
２により構成される。
熱量ガスと空気を混合する混合器４と、混合器４で混合
された気体（混合ガス燃料）を圧縮して吐出する圧縮機
１、圧縮機１により圧縮された気体（高圧混合ガス燃
料）が供給される燃焼器２、燃焼器２にて生成された燃
焼ガス（高温ガス）により駆動されるタービン３を有す
る。またタービン３から排出された排ガスの保有する熱
エネルギーを圧縮機１により圧縮された気体（高圧混合
ガス燃料）に回収する再生器６、タービン３により駆動
される発電機５を有する。さらに低発熱量ガスの流量を
検出する流量計７、大気圧を測る圧力計８、大気温度を
測る温度計９、大気の相対湿度を測る湿度計１０を有す
る。さらにまた補助燃料供給手段により燃焼器２へ送り
込まれる高発熱量の補助燃料の流量を調節する補助燃料
供給手段の調節弁（供給弁）１１、流量計７と圧力計８
と温度計９と湿度計１０の測定値から高発熱量の補助燃
料の必要量を計算して調節弁１１を制御する制御装置１
２により構成される。
【０００８】また、圧縮機１とタービン３と発電機５は
同一軸で連結され、タービン３が圧縮機１と発電機３を
駆動する。
同一軸で連結され、タービン３が圧縮機１と発電機３を
駆動する。
【０００９】本実施例は、小規模バイオマス処理プラン
トを対象とした場合、生成される可燃性ガスはＨ2：
９．５ｖｏｌ％， ＣＯ：１８．７ｖｏｌ％， Ｏ2：
４．３ｖｏｌ％，その他は不燃ガスという組成を持ち、
発熱量は約３４００ｋＪ／Ｎｍ3程度になる。ここで、
「Ｎｍ3」は、０℃、１０１．３ｋＰａの基準状態に換
算したときの体積を表す。本実施形態では、遠心型圧縮
機と遠心型タービンを組み合わせた出力１０ｋＷｈ、吸
気流量９６０Ｎｍ3／ｈ、圧縮比３．６、発電端効率２
４．４％の小規模プラント向けのガスタービンの場合を
考える。
トを対象とした場合、生成される可燃性ガスはＨ2：
９．５ｖｏｌ％， ＣＯ：１８．７ｖｏｌ％， Ｏ2：
４．３ｖｏｌ％，その他は不燃ガスという組成を持ち、
発熱量は約３４００ｋＪ／Ｎｍ3程度になる。ここで、
「Ｎｍ3」は、０℃、１０１．３ｋＰａの基準状態に換
算したときの体積を表す。本実施形態では、遠心型圧縮
機と遠心型タービンを組み合わせた出力１０ｋＷｈ、吸
気流量９６０Ｎｍ3／ｈ、圧縮比３．６、発電端効率２
４．４％の小規模プラント向けのガスタービンの場合を
考える。
【００１０】本実施形態での燃料の制御について説明す
る。混合器４での低発熱量ガスの混合量は燃焼器２にて
燃焼可能な混合比となる最大量とし、空気過剰率を最小
限に押さえる。圧縮機１が吸い込む気体の体積は回転数
が一定であれば一定なので、圧力計８、温度計９、相対
湿度１０によって計測された空気の状態から、空気の密
度が計算でき、流量計７にて計測された低発熱量ガスの
流量から計算される燃焼に必要な最小限の空気量に空気
流量調節器１３で制限する。補助燃料は燃焼器での燃焼
を維持するために必要な最小量となるよう調整する。低
発熱量ガスの流量が少ない場合は、流入する空気量を増
やし、補助燃料の投入量も空気流量の増加に合わせて増
やす。
る。混合器４での低発熱量ガスの混合量は燃焼器２にて
燃焼可能な混合比となる最大量とし、空気過剰率を最小
限に押さえる。圧縮機１が吸い込む気体の体積は回転数
が一定であれば一定なので、圧力計８、温度計９、相対
湿度１０によって計測された空気の状態から、空気の密
度が計算でき、流量計７にて計測された低発熱量ガスの
流量から計算される燃焼に必要な最小限の空気量に空気
流量調節器１３で制限する。補助燃料は燃焼器での燃焼
を維持するために必要な最小量となるよう調整する。低
発熱量ガスの流量が少ない場合は、流入する空気量を増
やし、補助燃料の投入量も空気流量の増加に合わせて増
やす。
【００１１】このように混合ガス燃料の低発熱量ガス量
や空気量を計測し、その計測値に応じて燃焼器２内の燃
焼が最適に維持されるように高発熱量の補助燃料を加減
しながら供給することにより、大型の燃料圧縮機等の設
備を備えずとも、低発熱量ガスの燃料による高い効率の
運転を計ることができるのである。
や空気量を計測し、その計測値に応じて燃焼器２内の燃
焼が最適に維持されるように高発熱量の補助燃料を加減
しながら供給することにより、大型の燃料圧縮機等の設
備を備えずとも、低発熱量ガスの燃料による高い効率の
運転を計ることができるのである。
【００１２】本実施形態での熱平衡状態について説明す
る。
る。
【００１３】図２は本実施形態の概略熱平衡線図であ
る。混合器６に９１７Ｎｍ3／ｈの空気と４３Ｎｍ3／ｈ
の低発熱量ガスを供給・混合し、圧縮機１により３６０
ｋＰａまで昇圧され温度は１４３℃にまで上昇する。さ
らに再生器４にて排ガスとの熱交換により自己着火温度
近辺まで上昇し、燃焼器２にて補助燃料と混合され完全
に燃焼し１０００℃近くに達し、タービン３を駆動し再
生器を経て排ガスとして排気される。
る。混合器６に９１７Ｎｍ3／ｈの空気と４３Ｎｍ3／ｈ
の低発熱量ガスを供給・混合し、圧縮機１により３６０
ｋＰａまで昇圧され温度は１４３℃にまで上昇する。さ
らに再生器４にて排ガスとの熱交換により自己着火温度
近辺まで上昇し、燃焼器２にて補助燃料と混合され完全
に燃焼し１０００℃近くに達し、タービン３を駆動し再
生器を経て排ガスとして排気される。
【００１４】予混合ガスは混合器６によって可燃混合気
となっているが、温度が自己着火点より低いため燃焼器
２まで着火せずに導入される。燃焼器２では補助燃料に
よる火炎により着火する。
となっているが、温度が自己着火点より低いため燃焼器
２まで着火せずに導入される。燃焼器２では補助燃料に
よる火炎により着火する。
【００１５】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、設備の大型化・複雑化による建設・運用コスト増を
招くことなく、低い効率でしか利用できなかった低発熱
量ガスを、高い効率が期待できるガスタービンの燃料と
して用いることができる。
ば、設備の大型化・複雑化による建設・運用コスト増を
招くことなく、低い効率でしか利用できなかった低発熱
量ガスを、高い効率が期待できるガスタービンの燃料と
して用いることができる。
【図１】本発明の実施例に係るもので、ガスタービンシ
ステムの概略系統図である。
ステムの概略系統図である。
【図２】本発明の実施例に係るもので、熱平衡状態を説
明する概略熱平衡線図である。
明する概略熱平衡線図である。
１…圧縮機、２…燃焼器、３…タービン、４…混合器、
５…発電機、６…再生器、７…流量計、８…圧力計、９
…温度計、１０…相対湿度計、１１…調節弁、１２…演
算器、１３…空気流量調節器。
５…発電機、６…再生器、７…流量計、８…圧力計、９
…温度計、１０…相対湿度計、１１…調節弁、１２…演
算器、１３…空気流量調節器。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 宇多村 元昭
茨城県日立市幸町三丁目２番１号 日立エ
ンジニアリング株式会社内
Ｆターム(参考） 5H590 AA02 CA07 CA08 CA26 HA12
Claims (3)
- 【請求項１】空気と低発熱量ガスを混合した混合ガス燃
料を圧縮する空気圧縮機と、圧縮された高圧混合ガス燃
料を燃焼させる燃焼器と、燃焼により発生した高温のガ
スで駆動されるタービンを有するガスタービンシステム
にあって、 前記燃焼器に供給する補助燃料を加減する補助燃料供給
手段を設けたことを特徴するガスタービンシステム。 - 【請求項２】請求項１に記載したガスタービンシステム
において、 前記混合ガス燃料に含まれる空気や低発熱量ガスの量に
応じて前記補助燃料の供給量を加減することを特徴とす
るガスタービンシステム。 - 【請求項３】請求項１に記載したガスタービンシステム
において、 空気と低発熱量ガスを混合する混合器を設け、該混合器
に流入する空気の量・温度・湿度と低発熱量ガスの量に
応じて前記補助燃料供給手段の供給弁の開度合を調整す
ることを特徴とするガスタービンシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002021099A JP2003222025A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | ガスタービンシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002021099A JP2003222025A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | ガスタービンシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003222025A true JP2003222025A (ja) | 2003-08-08 |
Family
ID=27744428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002021099A Pending JP2003222025A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | ガスタービンシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003222025A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012180774A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンプラントおよびこの制御方法 |
-
2002
- 2002-01-30 JP JP2002021099A patent/JP2003222025A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012180774A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンプラントおよびこの制御方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105736150B (zh) | 优化化学计量燃烧的系统和方法 | |
| JP4538077B2 (ja) | 希薄燃料吸入ガスタービン | |
| CN102953819B (zh) | 动力装置和操作方法 | |
| JP2581825B2 (ja) | パワープラント | |
| US8176724B2 (en) | Hybrid Brayton cycle with solid fuel firing | |
| US8117823B2 (en) | Method and system for increasing modified wobbe index control range | |
| US20070034704A1 (en) | Oxygen-enriched air assisting system for improving the efficiency of cogeneration system | |
| KR20090127083A (ko) | 터빈 시스템 및 터빈 시스템 작동 방법 | |
| US20060272334A1 (en) | Practical method for improving the efficiency of cogeneration system | |
| US20060087294A1 (en) | Gas turbine apparatus | |
| JP6835751B2 (ja) | アンモニアの燃焼のための方法および装置 | |
| JP3138474B2 (ja) | 低発熱量ガスの燃焼装置および焼燃方法 | |
| US4238923A (en) | Method of low temperature heat utilization for atmospheric pressure coal gasification | |
| JP6632737B2 (ja) | アンモニアの燃焼方法および装置 | |
| JP2021127768A (ja) | 複合サイクル施設のための水素及び酸素の補助燃焼 | |
| EP1091095B1 (en) | Gas turbine system and combined plant comprising the same | |
| JP2003222025A (ja) | ガスタービンシステム | |
| JP4529220B2 (ja) | ガスタービン発電設備及びその制御方法 | |
| JP2000228208A (ja) | 燃料電池とガスタービンの複合装置 | |
| CN103670712B (zh) | 一种燃气轮机发电系统 | |
| JPH0729587A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JPH10325336A (ja) | ガスタービン発電システム | |
| JPS59191809A (ja) | 蒸気−ガス複合サイクルの低ＮＯｘ化法およびその装置 | |
| JP2019065786A (ja) | 逆ブレイトンサイクルによる空気ガスタービン装置及びその制御方法 | |
| JP2001140657A (ja) | ガスタービン・コージェネレーション装置 |