JP2007051644A

JP2007051644A - タービンエンジン用潤滑オイル熱回収システム

Info

Publication number: JP2007051644A
Application number: JP2006221773A
Authority: JP
Inventors: Yezin Taha; イェジン・タハ; Rex A Morgan; レックス・エイ・モーガン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2007-03-01
Also published as: RU2006129950A; CN1916384A; EP1754863A2; US20070039305A1

Abstract

【課題】タービンエンジン（１００）を提供する。
【解決手段】本タービンエンジン（１００）は、流入燃料ストリーム（１３０）と潤滑オイル再循環システム（１５０）とを含むことができる。潤滑オイル再循環システム（１５０）は、該潤滑オイル再循環システム（１５０）からの廃熱が流入燃料ストリーム（１３０）に伝達されるようになった熱交換器（１７０）を含むことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、総括的にはタービンエンジンに関し、より具体的には、潤滑オイル熱廃棄システムを備えたガスタービンエンジンに関する。

単純サイクルガスタービンエンジンは一般的に、流入空気を加圧する圧縮機を含む。加圧空気は次に、燃焼器内で燃料と混合されかつ加圧状態下で燃焼される。次に、高温膨張燃焼ガスからのエネルギーは、タービンによって捕捉され、機械エネルギーに変換される。タービン出力シャフトは回転して、電気を生成する発電機のような何らかの連結した装置を回転させる。タービン出力シャフトはまた一般的に、圧縮機も駆動する。

タービン及び発電機は、幾つかの軸受内に配置されたタービンシャフトのような幾つかの回転要素を含む。潤滑オイルストリームは、継続的に軸受を潤滑する。廃熱は一般的に、熱交換器を介してオイルストリームから取除くことができる。廃熱は一般的に、大気に放出される。

単純サイクルガスタービンエンジンは一般的に、例えば複合サイクルガスタービンエンジンに関連する熱回収蒸気発生器によって又は他の場所で使用可能にすることができる低レベルの熱を回収する熱源を利用しない。そのような複合サイクルシステムは、この低レベルの熱を使用して流入燃料を予熱することができる。

エンジンから回収しかつ流入燃料ストリームに伝達することができるあらゆる熱は、ガスタービンの運転コスト全体に直接影響を与えることができる。しかしながら、現在まで、単純サイクルガスタービンにおいて燃料を予熱するために利用できる方法の選択対象は、たとえ使用したとしても、補助加熱スキッド又は類似のタイプの装置を使用することが中心である。

従って、本出願は、タービンエンジンについて説明する。本タービンエンジンは、流入燃料ストリームと潤滑オイル再循環システムとを含むことができる。潤滑オイル再循環システムは、該潤滑オイル再循環システムからの廃熱が流入燃料ストリームに伝達されるようになった熱交換器を含むことができる。

本タービンエンジンはさらに、タービンを含み、タービンが、潤滑オイル再循環システムと連通状態になるようにすることができる。潤滑オイル再循環システムは、タービンと熱交換器との間に位置するオイル流出ストリームと、タービンと熱交換器との間に位置するオイル流入ストリームとを含むことができる。熱交換器は、タービンの上流に配置することができる。熱交換器は、流入燃料ストリームを約３７．８℃（約１００°Ｆ）又はそれ以上だけ加熱する。

本出願はさらに、タービンエンジンの流入燃料ストリームを潤滑オイル熱交換器で暖める方法について説明する。本方法は、潤滑オイル熱交換器を通して潤滑オイルストリームを循環させるステップと、潤滑オイル熱交換器を通して流入燃料ストリームを流すステップと、潤滑オイルストリームから流入燃料ストリームに熱を伝達するステップとを含むことができる。上記の伝達するステップは、潤滑オイルストリームから回収した熱で流入燃料ストリームの温度を約３７．８℃（約１００°Ｆ）又はそれ以上だけ上昇させるステップを含むことができる。

本出願はさらに、タービンエンジンについて説明する。本タービンエンジンは、流入燃料ストリームと連通状態になった燃焼器と、タービンと、タービンと連通状態になった潤滑オイル再循環システムとを含むことができる。潤滑オイル再循環システムは、熱交換器を含むことができ、流入燃料ストリームは、潤滑オイル再循環システムからの廃熱が流入燃料ストリームに伝達されるように熱交換器と連通状態になっている。

熱交換器は、燃焼器の上流に配置することができる。熱交換器は、流入燃料ストリームの温度を約３７．８℃（約１００°Ｆ）又はそれ以上だけ上昇させることができる。

本発明のこれらの及びその他の特徴は、図面及び特許請求の範囲と共に以下の詳細説明を精査するとき、当業者には明らかになるであろう。

次に、同じ番号が同様の要素を示している図面を参照すると、図１は、本明細書に記載したタービンエンジン１００を示している。タービンエンジン１００は、単純サイクルガスタービンエンジン又は類似のタイプの装置とすることができる。タービンエンジン１００の実例は、ニューヨーク州スケネクタディ所在のＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって販売されている単純サイクルＥ−クラス又はＦ−クラス装置或いは類似のタイプの装置とすることができる。

公知のように、タービンエンジン１００は、圧縮機１１０を含む。圧縮機１１０は、流入空気ストリームを加圧する。タービンエンジン１００はまた、燃焼器１２０を含む。上で説明したように、燃焼器１２０は、圧縮機１１０からの加圧空気ストリームを燃料ストリーム１３０からの燃料と混合する。空気と燃料ストリーム１３０からの燃料とは次に、加圧状態下で燃焼される。タービンエンジン１００はまた、タービン１４０を含む。上で説明したように、タービン１４０は、高温膨張ガスを機械エネルギーに変えて有用な出力を提供するようにする。本明細書では、その他のタイプの燃焼システムを使用することもできる。

タービンエンジン１００はまた、潤滑オイル再循環システム１５０を含む。潤滑オイル再循環システム１５０は、タービン１４０並びに発電機のようなその他の構成部品と関連するオイル流出ストリーム１６０を含む。オイル流出ストリーム１６０は、熱交換器１７０に至る。熱交換器１７０は、平板熱交換器、シェルアンドチューブ又は類似のタイプの装置のようなあらゆるタイプの従来型の熱交換装置とすることができる。熱交換器１７０は、クロスフロー、コフロー或いは望ましい配向を有するものとすることができる。潤滑オイル再循環システム１５０はまた、オイル流入ストリーム１８０を含む。オイル流入ストリーム１８０は、熱交換器１７０から戻ってタービン１４０に至り、循環路を完成させかつ軸受を潤滑するようになる。

タービンエンジン１００においては、燃焼器１２０のための燃料ストリーム１３０は、潤滑オイル再循環システム１５０の熱交換器１７０を通って流れる。その結果、潤滑油からの廃熱は、流入燃料ストリーム１３０に伝達させることができる。熱交換器１７０は、燃焼器１２０の上流のあらゆる場所に配置することができる。

タービンエンジン１００の全体としての効率は一般的に、流入燃料ストリーム１３０の温度を上昇させることによって向上させることができる。実例としてのみであるが、潤滑オイル熱損失が約１．１６５メガワットであると推定した場合に、潤滑オイル廃熱で流入燃料ストリーム１３０を約５９°Ｆ（約１５℃）から約１３０°Ｆ（約５４℃）に加熱することは、約０．２９５メガワットの回収に相等する。より大きな熱回収は、より低い流入燃料温度で可能にすることができる。熱交換器１７０は、流入燃料ストリーム１３０の温度を、最大約１００°Ｆ（約３７．８℃）又はそれ以上だけ上昇させることができる。（特定の状況では、熱交換器１７０はまた、流入燃料ストリーム１３０の温度を低下させることもできる。）従って、潤滑オイル再循環システム１５０は、その他のタイプの燃料暖化法を補完するか或いはその必要性を排除することができる。

以上の説明は本発明の好ましい実施形態のみに関するものであり、また特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本発明の全体的な技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく数多くの変更及び修正を加えることができることを理解されたい。

本明細書に記載した潤滑オイル熱回収システムを備えたタービンエンジンの概略図。

符号の説明

１００タービンエンジン
１３０燃料ストリーム
１４０タービン
１５０潤滑オイル再循環システム
１６０オイル流出ストリーム
１７０熱交換器
１８０オイル流入ストリーム

Claims

流入燃料ストリーム（１３０）と、
潤滑オイル再循環システム（１５０）と、を含み、
前記潤滑オイル再循環システム（１５０）が、該潤滑オイル再循環システム（１５０）からの廃熱が前記流入燃料ストリーム（１３０）に伝達されるようになった熱交換器（１７０）を含む、
タービンエンジン（１００）。
タービン（１４０）をさらに含み、前記タービン（１４０）が、前記潤滑オイル再循環システム（１５０）と連通状態になっている、請求項１記載のタービンエンジン（１００）。
前記潤滑オイル再循環システム（１５０）が、前記タービン（１４０）と熱交換器（１７０）との間に位置するオイル流出ストリーム（１６０）と、前記タービン（１４０）と熱交換器（１７０）との間に位置するオイル流入ストリーム（１８０）とを含む、請求項２記載のタービンエンジン（１００）。
前記熱交換器（１７０）が、前記タービン（１４０）の上流に配置される、請求項２記載のタービンエンジン（１００）。
前記熱交換器（１７０）が、前記流入燃料ストリーム（１３０）の温度を３７．８℃（１００°Ｆ）以上まで上昇させる、請求項１記載のタービンエンジン（１００）。
タービンエンジン（１００）の流入燃料ストリーム（１３０）を潤滑オイル熱交換器（１７０）で暖める方法であって、
前記潤滑オイル熱交換器（１７０）を通して潤滑オイルストリーム（１６０、１８０）を循環させるステップと、
前記潤滑オイル熱交換器（１７０）を通して前記流入燃料ストリーム（１３０）を流すステップと、
前記潤滑オイルストリーム（１６０、１８０）から前記流入燃料ストリーム（１３０）に熱を伝達するステップと、
を含む方法。
前記伝達するステップが、前記流入燃料ストリーム（１３０）の温度を３７．８℃（１００°Ｆ）まで上昇させるステップを含む、請求項６の方法。