JP2005307820A - ガスタービン設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガスタービン設備における発電量の増大を効率よく行えるようにする。
【解決手段】 ガスタービン設備１は、燃焼部５へ供給するガス燃料を圧縮する燃料圧縮機２３と、タービン７から排出される排気ガスを用いて蒸気を発生する廃熱ボイラ１５と、回転出力によって駆動して発電を行うジェネレータ９とを具備する。燃料圧縮機２３から供給されたガス燃料と、廃熱ボイラ１５から供給された蒸気と、圧縮機３から供給された圧縮空気とを用いて、燃焼部５で燃焼を行い稼動する。そして、圧縮機３によって圧縮された空気を用いて燃料圧縮機２３が駆動する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ガスタービン設備に関し、さらに詳細には、電気、水蒸気、及び圧縮空気並びに冷風を供給するコージェネレーション設備で夏場等の電力需要増大時期に大きな発電量と蒸気量とを安定して供給することが可能なガスタービン設備に関する。

ガスタービン圧縮機出口の空気を抽気することで電力とプロセス蒸気と圧縮空気とを供給することができるガスタービン設備が特許文献１に開示されている。図６に示すように、ガスタービン設備６１は、気体（例えば空気）を圧縮する圧縮機６３と、圧縮された気体、及びモータ８１に連動しガス燃料を圧縮する燃料圧縮機８３により供給される燃料で燃焼を行う燃焼部６５とを備えている。

さらに、燃焼部６５の燃焼による動力で回転するタービン６７と、このタービン６７の動力で発電を行うジェネレータ６９が減速機７１を介して連結されている。そして、タービン６７からの排ガスを取り込み蒸気を生成する廃熱ボイラ７３により燃焼部６５へ蒸気を供給する。一方、圧縮機６３から抽気した気体を熱交換器７５を介して空気溜７７へ溜める。そして、冷却器７９で冷却を行い工場等へ供給する。別置きボイラ８７はガス燃料及びブロア８５からの気体を供給しプロセス蒸気を生成する。

また、特許文献２には抽気空気を冷却した後、膨張させ動力回収を行い、その後の空気を吸気冷却のためにガスタービン入口に混合することが開示されている。

さらに、廃熱ボイラからの飽和蒸気で補機の動力を削減することができるものが特許文献３に開示されている。
特許２８０６３３８号公報 特開平１１−２５７０９８号公報 特許２７１１０８５号公報

このような従来のガスタービン設備は、適正な効率で運転されていないという問題がある。

上記特許文献１（特許２８０６３３８号公報）の発明では、圧縮空気としてタービン圧縮空気を抽気し、廃熱ボイラの蒸気をガスタービンに噴射できる限界を増やすことで、本来工場の生産ラインで動いていた別置きの空気圧縮機の動力分削減と、蒸気を全量発電に寄与させることができる。これにより、例えば夏場などの大きな電力需要時に最大発電量を確保できるものであるが、プロセスで空気需要が無い場合に最大発電量を確保することができないという問題がある。廃熱ボイラに過熱器を備えて過熱蒸気にすることで最大電力量を増やすこともあるが設備コストが大きくなるという問題がある。

そして、発電設備のガス燃料は、燃焼器に噴射できるまで上昇するが、この動力が、コージェネレーション設備を導入する場合に新たに必要となり、発電電力から相殺されるので有効な発電電力が小さくなるという問題がある。さらに、発電量を増加するために蒸気をガスタービンに噴射するため工場に送る蒸気を効率良く追加する問題は残る。これに対し、高温の残存酸素を含むガスタービンでは熱効率を高めるため廃熱ボイラ入口に追焚燃焼装置をつけるが、ガスタービン中に多量の蒸気が噴射された場合、排ガス中の高濃度の水蒸気により追焚燃焼装置に導入される排ガス中の酸素濃度は相対的に下がる。このことにより、安定した追焚燃焼をすることが難しいという問題がある。

上記特許文献２（特開平１１−２５７０９８号公報）の発明では、断熱膨張後の空気をより低温にするために抽気空気を除熱してから膨張させる（すなわち当初の入口エンタルピーから冷却後のエンタルピーの差分を系外に無駄に捨てる）ので、効率は悪い。また、発電量を増やしたいとき、蒸気噴射量が増えるので工場に送る蒸気が少なくなってしまう。さらに動力を減速機につなぎこむには、ガスタービン設備のエンクロージャや減速機を新規に設計する必要があり、設計費用分の増加と信頼性の確保にも問題がある。

上記特許文献３（特許２７１１０８５号公報）の発明では、余剰蒸気などから蒸気駆動機で回収した動力を、エンクロージャとは別に配置される燃料圧縮機等に伝達する方式をとっているが、背圧型蒸気駆動機は、出口の湿り分の凝縮によるロスと簡易型であることにより効率が悪いという問題がある。

本発明は、上述のごとき問題に鑑みてなされたものであり、請求項１に係る発明は、燃焼部へ供給するガス燃料を圧縮する燃料圧縮機と、タービンから排出される排気ガスを用いて蒸気を発生する廃熱ボイラと、上記タービンの回転出力によって駆動して発電を行うジェネレータとを具備し、上記燃料圧縮機から供給されたガス燃料と、上記廃熱ボイラから供給された蒸気と、圧縮機から供給された圧縮空気とを用いて、上記燃焼部で燃焼を行い稼動するガスタービン設備において、上記圧縮機によって圧縮された空気を用いて上記燃料圧縮機が駆動するガスタービン設備である。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のガスタービン設備において、上記タービンから排出された排気ガスの温度を上昇させるための追焚燃焼部を備え、上記廃熱ボイラは、上記追焚燃焼部によって温度が上昇したガスを用いて蒸気を生成するガスタービン設備である。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のガスタービン設備において、上記追焚燃焼部は、上記燃料圧縮機を駆動するために使用された空気を用いてガス燃料を燃焼させること、または冷却を兼ねたシールに利用するガスタービン設備である。

請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガスタービン設備において、上記燃料圧縮機は、電動機によって駆動可能になっているガスタービン設備である。

請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のガスタービン設備において、上記圧縮機により圧縮された気体を冷却する冷却器と、空気を用いて上記燃料圧縮機を駆動し冷却され気体を冷却塔に導き冷凍機の冷却水を冷却し、冷却水の温度が効率良く下げられた上記冷凍機により上記圧縮機の吸込部空気温度を下げるガスタービン設備である。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載のガスタービン設備において上記冷却器により冷却された高圧気体を断熱膨張による動力回収により冷却した後、工場設備に導き、室温を調節するために利用するガスタービン設備である。

請求項７に係る発明は、燃焼部へ燃料を供給する燃料供給部と、タービンから排出される排気ガスを用いて蒸気を発生する廃熱ボイラと、上記タービンの回転出力によって駆動して発電を行うジェネレータとを具備し、上記燃料供給部から供給された燃料と、上記廃熱ボイラから供給された蒸気と、圧縮機から供給された圧縮空気とを用いて、上記燃焼部で燃焼を行い稼動するガスタービン設備において、上記タービンから排出された排気ガスの温度を上昇させるための追焚燃焼部を備え、追焚燃焼に必要な気体の補完を上記圧縮機から直接行うガスタービン設備である。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載のガスタービン設備において、上記圧縮機から上記追焚燃焼部へ供給する気体の流量の調整は所定の条件により通常弁、又は膨張弁を使用するガスタービン設備である。

請求項９に係る発明は、請求項７または請求項８に記載のガスタービン設備において、上記圧縮機で圧縮された空気が、上記追焚燃焼部で燃料を燃焼させるために使用され、または／および、燃料の燃焼により発生する熱から上記追焚燃焼部を保護するために使用されるように構成されているガスタービン設備である。

請求項１０に係る発明は、請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載のガスタービン設備において、上記タービンから排出される排気ガスを、ダクトを介して大気に解放するか、上記追焚燃焼部に供給するかを切り換え可能な切り換え弁を備え、上記タービンから排出される排気ガスが上記切り換え弁によって上記ダクトを介して大気に放出されるようになっている場合、上記切り換え弁をシールして上記排気ガスが上記追焚燃焼部側に漏れることを抑制するために、上記圧縮機で圧縮された空気が使用されるように構成されているガスタービン設備である。

請求項１１に係る発明は、請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載のガスタービン設備において、上記圧縮機で圧縮された空気を補完するために、上記圧縮機で圧縮され上記ガスタービンのエンクロージャから大気に排出されるブリード空気を使用するように構成されているガスタービン設備である。

請求項１２に係る発明は、請求項７〜請求項１１のいずれか１項に記載のガスタービン設備において、上記追焚燃焼部の燃料が灯油、Ａ重油、廃棄溶剤から副生したものであるガスタービン設備である。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。すなわち、電力需要の増加に伴い、タービン（例えば、ガスタービン等）に噴射する量を、圧縮機からの圧縮空気を抽気し、これまでのタービンが吸入できる限度以上に増加できることで発電量を増やすことができるという従来の効果を確保しながら以下のことができる。圧縮空気の需要がない場合、かつ、蒸気需要が必要な場合でも、抽気した空気で補機動力を削減し有効電力量を増やすとともに、その後の空気を利用して最大限（例えば廃熱ボイラの蒸気量（全量））タービンに蒸気が噴射されて水蒸気が高濃度になった状態でも安定した追焚燃焼が可能になる。

具体的には、タービンに噴射できる限度まで蒸気量が到達した発電出力からさらに発電出力を増加させるために、抽気した圧縮機からの圧縮空気（例えば１．３ＭＰａ，３８０°Ｃ）を、空気駆動機で断熱膨張させ、効率良く軸動力として取り出す。この軸動力を、例えばオートクラッチなどの伝達継手を介して、タービン発電設備の主な補機動力である燃料圧縮機を補助することで、ガスタービン設備のエンクロージャや減速機の再設計による信頼性低下を避けつつ、結果として有効な発電電力を増加できるという効果がある。

空気駆動機は飽和蒸気を利用する簡易な、背圧蒸気駆動機と比べ駆動機出口での湿り分の凝縮と効率の面（例えば、１．８ＭＰａ飽和蒸気から０．９ＭＰａまで膨張させる場合、簡易型の蒸気駆動機では蒸気の入力と出口のエンタルピー差の４０〜４５％程度しか取り出せない）で優れた動力回収ができる。１１０〜１２０ｋＰａ（Ａｂｓ）程度まで膨張した空気は、排ガス中に噴射された多量の蒸気が存在し、相対的に低くなってしまった酸素濃度の排ガス状況下でも安定した燃焼をさせるため、適宜、追焚燃焼部に供給される。このため空気を供給することで、追焚燃焼部での安定燃焼をさせ電力量の最大化と同時にプロセス蒸気の供給を確保できるという効果がある。

このように、電力需要の増加に伴い必要になる発電電力をこれまでより大きくするとともに、補機動力の削減により有効な発電電力を大きくすることができる。また、蒸気噴射式ガスタービンの排ガスで安定した追焚燃焼が可能になり、送出蒸気の減少分を補うことができるようになる。

圧縮機から抽気した圧縮空気を冷却した後に空気駆動機で膨張させ、大気温度より低くした温度の空気を各種利用先にしたケースの効果を以下に示す。

隣接したガスタービン吸気冷却用の冷水を作る冷凍機の冷却塔の外気取入れ口に膨張後の低温空気を供給すると、膨張した空気の温度が一般に大気より低くなる特性を活かし、冷凍機の冷却水温度が下がることで冷凍機の成績係数を上げることが可能となる。

発電装置に隣接する電気室や運転監視室等の空間で、全空気式空調や水・空気方式空調方式のダクト等で空調を行う際に、膨張後の空気をダクト等に合流・供給することで、膨張した空気の温度が一般に大気より低くなる特性を活かし、冷房負荷を低減できる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は本実施形態に係るガスタービン設備１を示す。

ガスタービン設備１は、圧縮機３と、ガス燃料を燃焼させる燃焼部５と、燃焼部５で生成された高温高圧のガスによって回転駆動するタービン７とを備え、また、燃焼部５へ供給するガス燃料を圧縮する燃料圧縮機２３と、タービン７から排出される排気ガスを用いて蒸気を発生する廃熱ボイラ１５と、タービン７の回転出力によって駆動して発電を行うジェネレータ９とを具備している。

また、上記燃料圧縮機２３から供給された圧縮ガス燃料と、上記廃熱ボイラ１５から供給された蒸気と、上記圧縮機３から供給された圧縮空気とを用いて、上記燃焼部５で燃焼を行う。さらに、上記圧縮機３によって圧縮された空気を用いて、上記燃料圧縮機２３が駆動するようになっている。

すなわち、上記圧縮機３の中段または最終段から抽出された圧縮空気で空気駆動機１７を回転駆動し、この空気駆動機１７の回転力によって上記燃料圧縮機２３を回転駆動し、燃焼部５へ供給するガス燃料を圧縮する。

上記ガスタービン設備１によれば、圧縮機３で圧縮された空気を用いて燃料圧縮機２３を駆動するので、上記燃料圧縮機２３を電気モータ（例えば誘導電動機）で駆動する場合とは異なり、電力を消費することがなく、ジェネレータ９で発電された電力を他の本来の用途に有効に使用することができる。なお、燃料圧縮機２３は、圧力の高い燃焼部５へガス燃料を供給する必要があることから、ガス燃料を高圧力まで圧縮する必要があり、このため電気モータを用いると、大きな電力が必要となるものである。

また、蒸気ではなく、圧縮機３で圧縮された空気であって水分の含有量が少ない空気を用いて燃料圧縮機２３を駆動するので、上記燃料圧縮機２３を駆動させるための装置（たとえば、上記燃料圧縮機２３の入力軸と連動連結された出力軸を備えた空気駆動機１７）に水対策（たとえば、凝縮ドレイン回収装置（ドレインの設置、水分回収装置の設置）、水分に対する翼の強度の確保（例えば、腐食対策と起動時の暖管システムの作業））をする必要がなくなり、燃料圧縮機２３を駆動する装置（たとえば、空気駆動機１７）の構成を簡素にすることができる。

さらに、上記燃料圧縮機２３を駆動するために蒸気を使用し、この使用された蒸気をそのまま大気に開放したのでは、可視蒸気として工場近傍の住民からばい煙と間違えられたり、視界を妨げる等の環境への影響が大きくまた水が無駄になるので、蒸気中の水分を回収する装置が必要となるが、上記燃料圧縮機２３を駆動するために圧縮空気を使用するのであれば、上記燃料圧縮機２３を駆動するために使用されたものは、大気を圧縮機３で圧縮して得られた圧縮空気なので、上記燃料圧縮機２３を駆動するために使われた後に、そのまま大気に放出しても環境への影響が小さく水が無駄になることもない。

したがって、上記ガスタービン設備１によれば、上記燃料圧縮機２３を駆動するため使用された圧縮空気をそのまま大気に放出することができ、蒸気中の水分を回収する回収装置が不要になり、ガスタービン設備１の構成を簡素にすることができる。

また、上記ガスタービン設備１は、タービン７から排出された排気ガスの温度を上昇させるための追焚燃焼部１３を備え、廃熱ボイラ１５は、追焚燃焼部１３によって温度が上昇したガスを用いて蒸気を生成する。

上記ガスタービン設備１では、圧縮機３で圧縮された空気の一部を燃料圧縮機２３を稼動させるために使用できるので、この抽気された分の圧縮空気に相当する分、燃焼部５に供給する蒸気（廃熱ボイラ１５で生成された蒸気）を増やすことができる。

上記廃熱ボイラ１５で生成された蒸気は、上記燃焼部５へ供給される一方、プロセス蒸気として他の用途にも使用されるので、圧縮機３での供給量が不足した空気に応じた量だけ、上記廃熱ボイラ１５で生成された蒸気の燃焼部５への供給量を多くすると、上記プロセス蒸気の量が減少する。

しかし、上記ガスタービン設備１によれば、タービン７から排出された排気ガスの温度を、追焚燃焼部１３を用いて上昇させ、より多くの蒸気を廃熱ボイラ１５で生成することができるので、上記燃料圧縮機２３を稼動させるために使用された圧縮空気の不足を補うべく、燃焼部５へ供給される蒸気の供給量が増加しても、この増加分よりも多い量の蒸気を上記廃熱ボイラ１５で生成することができ、プロセス蒸気が不足することを回避することが容易になる。

さらに、上記ガスタービン設備１では、上記追焚燃焼部１３は、上記燃料圧縮機２３を駆動するために使用された空気を用いてガス燃料を燃焼させるようになっている。

上記燃料圧縮機２３を駆動するために使用された空気を、上記追焚燃焼部１３で用いて燃料を燃焼させるので、上記追焚燃焼部１３で空気を供給するブロア等の装置（たとえば、電気モータで駆動される装置）を別途設ける必要がなく、上記ガスタービン設備１の構成を簡素にすることができる。また、上記燃料圧縮機２３を駆動するために使用された空気（圧力が残存している空気；大気圧より圧力が高くエネルギーが高い空気）を有効利用することができ、ガスタービン設備１全体の運転効率を高めることができる。

さらに、上記燃料圧縮機２３を駆動するために使用された空気に代えて、または加えて、別途設置された空気供給装置（たとえばブロア）２５を用いて上記追焚燃焼部１３へ空気を供給し、上記追焚燃焼部１３で燃料を燃焼するようにしてもよい。

なお、上記燃料圧縮機２３を駆動するために使用された空気に加えて、別途設置された上記空気供給装置２５を用いて、上記追焚燃焼部１３へ空気を供給するようにすれば、たとえば、上記ガスタービン設備１の運転状況により、上記燃料圧縮機２３を駆動するために使用された空気の量が少なくなっている場合、上記空気供給装置２５によって不足している追焚燃焼部１３の空気を補うことができるので、上記追焚燃焼部１３へ供給される空気の不足による上記追焚燃焼部１３の能力の低下を防ぐことができる。

また、上記ガスタービン設備１では、上記燃料圧縮機２３へガス燃料を供給している配管を分岐して、ガス燃料（燃料圧縮機２３によっては圧縮されていないが、たとえば、大気圧よりも若干圧力が高いガス燃料）の一部を上記追焚燃焼部１３へ供給している。このように構成することによって、１種類のガス燃料で上記タービン７と上記追焚燃焼部１３とを稼動させることができ、ガスタービン設備１の構成を簡素にすることができる。

さらに、上記ガスタービン設備１においては、上記燃料圧縮機２３は、誘導電動機２１によって駆動可能になっている。

また、伝達継手（例えば、オートクラッチ）１９によって、空気駆動機１７から燃料圧縮機２３への回転力の伝達をＯＮ、ＯＦＦできるようになっている。より、具体的に説明すると、回転出力軸が両端に突出している誘導電動機２１の一方の回転軸を燃料圧縮機２３の回転軸（回転軸入力軸）に連動連結し、他方の回転軸を伝達継手１９に連動連結してある。

また、上記誘導電動機２１の他方の回転軸に連動連結されている側とは反対側の上記伝達継手１９には、空気駆動機１７の回転出力軸が連動連結されている。

そして、上記伝達継手１９を回転動力伝達可能状態（ＯＮ）にすると、空気駆動機１７の回転力が、伝達継手１９、誘導電動機２１の回転軸を介して、燃料圧縮機２３に伝達され、伝達継手１９を、回転動力非伝達の状態（ＯＦＦ）にすると、空気駆動機１７から燃料圧縮機２３へは、回転動力が伝達されないようになっている。

そして、圧縮機３からの圧縮空気が十分に得られない状態（たとえば、ガスタービン設備１が運転開始した直後）では、伝達継手１９をＯＦＦして、誘導電動機２１で、燃料圧縮機２３を回転駆動するようになっている。

一方、圧縮機３からの圧縮空気が十分に得られる状態（たとえば、ガスタービン設備１が定常運転している状態）では、伝達継手１９をＯＮして、空気駆動機１７で燃料圧縮機２３を回転駆動するようになっている。

したがって、上記ガスタービン設備１によれば、運転状態に応じて燃料圧縮機２３を回転駆動するための動力源を適宜切り替えることができるので、ガスタービン設備１の運転状態にかかわらず、燃焼部５へ適切な圧力の燃料を十分に供給することができ、ガスタービン設備１の運転が不安定になることを抑えることができる。

また、空気駆動機１７、誘導電動機２１、燃料圧縮機２３の回転軸をほぼ一直線上に配置しているので、燃料圧縮機２３およびこれを駆動するための装置の構成が簡素になっており、空気駆動機１７、伝達継手１９、誘導電動機２１、燃料圧縮機２３を小さな設置スペースに設置可能になっており、ガスタービン設備１の大きさを小さく抑えることができる。

ここで、上記ガスタービン設備１の変形例について説明する。すなわち、図２に示すようにガスタービン設備１は燃焼部５へ燃料を供給する燃料供給部２４と、タービン７から排出される排気ガスを用いて蒸気を発生する廃熱ボイラ１５と、上記タービン７の回転出力によって駆動して発電を行うジェネレータ９とを具備している。そして、上記燃料供給部２４から供給されたガス燃料と、上記廃熱ボイラ１５から供給された蒸気と、圧縮機３から供給された圧縮空気とを用いて、上記燃焼部５で燃焼を行い稼動する。また、上記タービン７から排出された排気ガスの温度を上昇させるための追焚燃焼部１３を備え、上記追焚燃焼部１３は追焚燃焼に必要な気体の補完を上記圧縮機３から直接行う。

さらに、上記圧縮機３から上記追焚燃焼部１３へ供給する気体の流量は所定の条件により弁（通常弁、又は膨張弁）３３を使用する。

より詳細に解説する。上記の実施例は、圧縮機３からの抽気空気を、燃料圧縮機を介さず、そのまま追焚燃焼部１３に投じるケースである。圧縮機３と追焚燃焼部１３との間には弁３３を設けて流量を調整する。このケースはタービン７の排気ガスのエネルギでは、燃焼部５へ送る必要な蒸気を排熱ボイラ１５で必要な蒸気量を生成できない場合を想定している。

例えば、タービン７からの排気ガスの温度が低く、排熱ボイラ１５で必要な蒸気量を生成できない場合に、追焚燃焼部１３での燃焼で排熱ボイラ１５入口のガス温度を上げてより多くの蒸気を生成する必要がある。タービン７からの排気ガスでは十分に酸素がないので、酸素を追焚燃焼部１３に投入する。または、タービン７の出口から追焚燃焼部１３の間で排気ガスを投入する必要がある。

また、タービン７の排気ガス温度が高くても、プロセス蒸気の要求量が増加して、プロセス蒸気の使用量が多くなると、燃焼部５への蒸気流量は相対的に減るので、さらに多くの蒸気を生成する必要がある場合も同様である。一方、そのための送風機を設けて、空気を追焚燃焼部１３に送風することも考えられるが、設備が複雑となるため、コストも新たな設置場所も必要となる。そこで、追焚燃焼部１３へ送る気体（空気）に、圧縮機３の気体（空気）を直接導き利用することが望ましい。

圧縮機３から抽気した抽気気体（抽気空気）は、追焚燃焼部１３内の圧力が大気圧より少し高い程度の場合は、圧縮機３の比較的圧力の低いところから抽気するのが良い。即ち、追焚燃焼部１３内の仕様圧力に応じて圧縮機３からの抽気位置を選定して、圧縮機３からの抽気圧力を決めることができる。流量を調整する弁３３は、圧縮機３からの抽気圧力と追焚燃焼部１３内圧力の圧力差が小さければ、通常の弁でもよい。また、気体（例えば、空気）を圧縮機３出口から抽気する場合は、追焚燃焼部１３内との圧力差が大きいので、流量調整弁は膨張弁等を使用することが望ましい。

図３を参照する。ガスタービン設備１において、上記圧縮機３で圧縮された空気が、上記追焚燃焼部１３で燃料を燃焼させるために使用（例えば、液体燃料の霧化に使用、燃料が燃焼するときの酸化剤として使用）され、または／および、燃料の燃焼により発生する熱から上記追焚燃焼部１３を保護するために使用（例えば、上記追焚燃焼部１３に設けられているバーナーを冷却するために使用、さらに上記追焚燃焼部１３の筐体を冷却するために使用）されるように構成されている。これにより、燃料を確実に燃焼させることができると共に、追焚燃焼部１３が加熱されることを防止できる。

また、上記タービン７から排出される排気ガスを、ダクト８を介して大気に解放するか、上記追焚燃焼部１３に供給するかを切り換え可能な切り換え弁１０を備えている。そして、上記タービン７から排出される排気ガスが上記切り換え弁１０によって上記ダクト８を介して大気に放出されるようになっている場合、上記切り換え弁１０をシールして上記排気ガスが上記追焚燃焼部１３側に漏れることを抑制するために、上記圧縮機３で圧縮された空気が使用されるように構成されている。これにより、追焚燃焼部１３の保守時、ガスタービンエンジンを単独運転しても、追焚燃焼部１３に排気ガスが漏れることを防止できる。

さらに、上記圧縮機３で圧縮された空気を補完するために、上記圧縮機３で圧縮され上記ガスタービン７のエンクロージャから大気に排出されるブリード空気（例えば、上記コンプレッサと上記タービンとを連動連結している回転軸への、上記燃焼部で発生した熱の伝達を抑制するために使用される空気）を使用するように構成されている。これにより、ブリード空気の有効利用が可能になる。

なお、上記追焚燃焼部１３の燃料が灯油、Ａ重油、廃棄溶剤から副生したものであることが望ましい。

上記ガスタービン設備１の変形例について、図４を参照して説明する。

ここでは、上記ガスタービン設備１との設備の違いを中心に説明するが、上記ガスタービン設備１の各設備が備えられている。

本変形例に係るガスタービン設備１は、上述のように、気体を圧縮する圧縮機３と、圧縮された気体と燃料圧縮機２３により供給される燃料とで燃焼を行う燃焼部５と、燃焼により発生したエネルギーにより駆動されるタービン７と、タービン７の駆動との連動により発電を行うジェネレータ９等とを備えている。

そして、圧縮機３により圧縮された気体を冷却器３５により冷却された後、断熱膨張して、さらに、この冷却された気体は冷却塔（クーリングタワー）３７に送られる。また、冷却された気体は電気室、監視室４３等にも送られ各装置等の冷却を行う。

一方、上記冷却塔３７と冷凍機３９との間で交換される冷却水をより低い温度にし、冷凍機３９の冷水を効率良く作り、熱交換器４１を介して圧縮機３が吸引する空気温度を下げる。以上により、吸気するタービン７の吸気空気の高温化による吸込み空気量の減少による発電量の低下と効率の低下を防ぐことができる。なお、ガスタービン設備１には適宜の位置に流量を調整する流量調整器４５，４７，４９が配置されている。

次に、上記ガスタービン設備１の別の変形例について、図５を参照して説明する。

ここでも、上記ガスタービン設備１との設備の違いを中心に説明するが、上記ガスタービン設備の各設備が備えられている。

別の変形例に係るガスタービン設備１は、上述のように、気体を圧縮する圧縮機３と、上記圧縮された気体と燃料圧縮機２３により供給される燃料とで燃焼を行う燃焼部５と、燃焼により発生した動力と連動し駆動するタービン７と、タービン７の駆動と連動し発電を行うジェネレータ９等を備えている。

そして、圧縮機３により圧縮された気体を冷却器３５により冷却する。この冷却された気体は空気駆動機５１を介して冷却塔（クーリングタワー）３７に送られる。なお、上記空気駆動機５１は伝達継手５３を介して誘導電動機２１に連結し、この誘導電動機２１と空気駆動機５１の動力の協働により燃料圧縮機２３を駆動するものである。

一方、冷却された気体は電気室、監視室４３等にも送られ各装置等の冷却を行う。そして、上記冷却塔（クーリングタワー）３７と冷凍機３９との間で交換される冷却水をより低い温度にし、冷凍機の冷水を効率良く作り、熱交換器４１を介して圧縮機３に供給する。なお、ガスタービン設備１には適宜の位置に流量を調整する流量調整器４５，４７，４９が配置されている。以上により、タービン７の高温化による発電量の低下を防ぐことができる。

なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。

ガスタービン設備の概略を示す概略図である。 ガスタービン設備の他の例を示す概略図である。 ガスタービン設備の他の例を示す概略図である。 ガスタービン設備の他の例を示す概略図である。 ガスタービン設備の他の例を示す概略図である。 従来のガスタービン設備を説明する説明図である。

符号の説明

１ ガスタービン設備
３ 圧縮機
５ 燃焼部
７ タービン
９ ジェネレータ
１１ 減速機
１３ 追焚燃焼部
１５ 廃熱ボイラ
１７ 空気駆動機
１９ 伝達継手
２１ 誘導電動機
２３ 燃料圧縮機
２５ ブロア

Claims (12)

1. 燃焼部へ供給するガス燃料を圧縮する燃料圧縮機と、タービンから排出される排気ガスを用いて蒸気を発生する廃熱ボイラと、上記タービンの回転出力によって駆動して発電を行うジェネレータとを具備し、上記燃料圧縮機から供給されたガス燃料と、上記廃熱ボイラから供給された蒸気と、圧縮機から供給された圧縮空気とを用いて、上記燃焼部で燃焼を行い稼動するガスタービン設備において、
   上記圧縮機によって圧縮された空気を用いて上記燃料圧縮機が駆動することを特徴とするガスタービン設備。
2. 請求項１に記載のガスタービン設備において、
   上記タービンから排出された排気ガスの温度を上昇させるための追焚燃焼部を備え、
   上記廃熱ボイラは、上記追焚燃焼部によって温度が上昇したガスを用いて蒸気を生成することを特徴とするガスタービン設備。
3. 請求項２に記載のガスタービン設備において、
   上記追焚燃焼部は、上記燃料圧縮機を駆動するために使用された空気を用いてガス燃料を燃焼させ、または冷却を兼ねたシールに利用することを特徴とするガスタービン設備。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガスタービン設備において、
   上記燃料圧縮機は、電動機によって駆動可能になっていることを特徴とするガスタービン設備。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のガスタービン設備において、上記圧縮機により圧縮された気体を冷却する冷却器と、空気を用いて上記燃料圧縮機を駆動し冷却された気体を冷却塔に導き冷凍機の冷却水を冷却し、冷却水の温度が効率良く下げられた上記冷凍機により上記圧縮機の吸込部空気温度を下げることを特徴とするガスタービン設備。
6. 請求項５に記載のガスタービン設備において、上記冷却器により冷却された高圧気体を断熱膨張による動力回収により冷却した後、ガスタービンエンクロージャ内、電気室、工場設備に導き、室温を調節するために利用することを特徴とするガスタービン設備。
7. 燃焼部へ燃料を供給する燃料供給部と、タービンから排出される排気ガスを用いて蒸気を発生する廃熱ボイラと、上記タービンの回転出力によって駆動して発電を行うジェネレータとを具備し、上記燃料供給部から供給された燃料と、上記廃熱ボイラから供給された蒸気と、圧縮機から供給された圧縮空気とを用いて、上記燃焼部で燃焼を行い稼動するガスタービン設備において、
   上記タービンから排出された排気ガスの温度を上昇させるための追焚燃焼部を備え、この追焚燃焼に必要な気体の補完を上記圧縮機から直接行うことを特徴とするガスタービン設備。
8. 請求項７に記載のガスタービン設備において、
   上記圧縮機から上記追焚燃焼部へ供給する気体の流量の調整は所定の条件により通常弁、又は膨張弁を使用することを特徴とするガスタービン設備。
9. 請求項７または請求項８に記載のガスタービン設備において、
   上記圧縮機で圧縮された空気が、上記追焚燃焼部で燃料を燃焼させるために使用され、または／および、燃料の燃焼により発生する熱から上記追焚燃焼部を保護するために使用されるように構成されていることを特徴とするガスタービン設備。
10. 請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載のガスタービン設備において、
    上記タービンから排出される排気ガスを、ダクトを介して大気に解放するか、上記追焚燃焼部に供給するかを切り換え可能な切り換え弁を備え、
    上記タービンから排出される排気ガスが上記切り換え弁によって上記ダクトを介して大気に放出されるようになっている場合、上記切り換え弁をシールして上記排気ガスが上記追焚燃焼部側に漏れることを抑制するために、上記圧縮機で圧縮された空気が使用されるように構成されていることを特徴とするガスタービン設備。
11. 請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載のガスタービン設備において、
    上記圧縮機で圧縮された空気を補完するために、上記圧縮機で圧縮され上記ガスタービンのエンクロージャから大気に排出されるブリード空気を使用するように構成されていることを特徴とするガスタービン設備。
12. 請求項７〜請求項１１のいずれか１項に記載のガスタービン設備において、
    上記追焚燃焼部の燃料が灯油、Ａ重油、廃棄溶剤から副生したものであることを特徴とするガスタービン設備。
    

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