JP2007064034A - Gas turbine power generating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービン発電装置に係り、特に油燃料を燃焼させる油焚きのガスタービン発電装置に関するものである。 The present invention relates to a gas turbine power generator, and more particularly to an oil-fired gas turbine power generator that burns oil fuel.
従来から、油燃料を燃焼器の外部で加熱して蒸発させるガスタービン発電装置や、油燃料と空気を予混合して燃焼させるガスタービン発電装置などが提案されている。 Conventionally, gas turbine power generators that heat and evaporate oil fuel outside a combustor, gas turbine power generators that premix and burn oil fuel and air, and the like have been proposed.
例えば、下記特許文献1には、混合器において、油燃料中に水蒸気を添加することで、水蒸気の温度により油燃料を蒸発させ、その油燃料を燃焼することが記載されている。 For example, Patent Document 1 below describes that in a mixer, by adding water vapor to the oil fuel, the oil fuel is evaporated according to the temperature of the water vapor, and the oil fuel is combusted.
しかしながら、上記特許文献1の油焚きガスタービン用燃焼器は、水蒸気の熱を利用して油燃料を蒸発させているため、一部の油燃料が蒸気にならず、炭が発生してしまう懸念がある。 However, since the oil-fired gas turbine combustor of Patent Document 1 uses the heat of water vapor to evaporate the oil fuel, there is a concern that some of the oil fuel does not become steam and charcoal is generated. There is.
本発明の目的は、炭の発生を抑制しながら油燃料を蒸発させることのできる油焚きのガスタービン発電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an oil-fired gas turbine power generator capable of evaporating oil fuel while suppressing generation of charcoal.
上記目的を達成するために、本発明は、油燃料を燃焼させて燃焼ガスによりタービンを駆動するガスタービン発電装置において、加圧された油燃料及び加圧された水を混合させる混合器と、この混合器で混合された油燃料及び水を加熱して蒸発させる熱交換器と、蒸発した油燃料及び水を空気と予混合して燃焼させる燃焼器を設ける。 In order to achieve the above object, the present invention provides a gas turbine power generator that burns oil fuel and drives a turbine with combustion gas, and a mixer that mixes pressurized oil fuel and pressurized water; A heat exchanger that heats and evaporates the oil fuel and water mixed in the mixer and a combustor that premixes the evaporated oil fuel and water with air and combusts them are provided.
本発明によれば、炭の発生を抑制しながら油燃料を蒸発させることのできる油焚きのガスタービン発電装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an oil-fired gas turbine power generator capable of evaporating oil fuel while suppressing generation of charcoal.
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施例を示すガスタービン発電装置を示す図である。本実施例のガスタービン発電装置は、油燃料タンク1から供給された油燃料16は、加圧ポンプ2により燃焼器11に供給するのに最適な圧力、好ましくは2Mpa程度に昇圧される。尚、本実施例では、ガスタービン用の油燃料16として、軽油が用いられている。また、水タンク5から供給された水17は、加圧ポンプ6により前記油燃料16と同じ圧力に加圧される。加圧された油燃料16は油燃料供給系統3を経て混合器8の容器内へ供給され、加圧された水17は水供給系統7を経て混合器8の容器内へ供給される。
FIG. 1 is a diagram showing a gas turbine power generator according to a first embodiment of the present invention. In the gas turbine power generation apparatus of the present embodiment, the
また、混合器8にて混合された油燃料16及び水17は、熱交換器、具体的には加熱器9へ供給され、油燃料16及び水17が蒸発して蒸気となる所定の温度まで加熱され、油燃料16及び水17のほぼすべてが蒸発する。ここで、水17よりも油燃料16に含まれる成分が蒸発する温度の方が高いので、油燃料16の蒸発完了点に、加熱温度は依存している。
The
更に、油燃料16と水17の混合蒸気18は、系統10を経て燃焼器11へ供給される。この燃焼器11内には、圧縮機13からの高圧高温空気14と混合蒸気18と混合する予混合器を有しており、予混合気は燃焼器11内で予混合燃焼される。そして、燃焼ガスは、タービン12を駆動した後、排ガス15として放出される。
Further, the
このように本実施例によれば、油燃料16の予蒸発過程を燃焼器11の外に分離することが可能となる。そのため、油燃料16をガス状で燃焼器11へ供給でき、均一な予混合気を形成することが容易になるので、油焚きの場合であっても、低NOx燃焼が実現できる。また、燃焼器11へ供給する蒸気の中に水17の蒸気が含有している点もNOx低減の要因となり、結果として、NOx10ppm 未満の燃焼が可能になり、脱硝装置も不要となる。更に、本実施例によれば、油燃料16と水17を混合してから加熱できるので、油燃料16が炭になることを抑制し、油燃料16が蒸気になり易くなる。
Thus, according to the present embodiment, the pre-evaporation process of the
図2は、本発明の第2の実施例を示すガスタービン発電装置を示す図である。本実施例のガスタービン発電装置は、タンクから供給される油燃料16と水17を混合器8にて混合する点、油燃料16と水17の混合蒸気18を燃焼器11へ供給して燃焼させ、タービン12を駆動させる点は、第1の実施例と同様である。そこで、第1の実施例と異なる点、すなわち、気液分離器19と残油燃焼バーナー22を設けて、蒸発しなかった油燃料
16の液分を燃焼させ、油燃料16及び水17の加熱に利用する点について、焦点を置いて説明する。
FIG. 2 is a diagram showing a gas turbine power generator according to a second embodiment of the present invention. In the gas turbine power generation device of this embodiment,
本実施例の加熱器9では、油燃料16の一部が蒸発せずに液体のまま残るように温度を調整する。また、液状のまま残った残油20は、加熱器9と燃焼器11の間に設けられた気液分離器19へ、水17の蒸気とともに供給される。そして、気液分離器19を介して分離した液状の残油20は、残油抜出部21で抜き出され、残油燃焼バーナー22へ供給され、この残油燃焼バーナー22で燃焼される。更に、この残油燃焼バーナー22で生じた排ガス24は、加熱器9の熱源として利用される。
In the
本実施例によれば、加熱器9の温度を調整することにより、油燃料16を全部蒸発させずに一部を蒸発させることができ、更に、加熱器9に残った残油20を抜き出して燃焼させ、その排ガスの熱エネルギーを、油燃料16と水17の加熱に用いることができる。また、加熱に要した熱量は、混合蒸気18を通じてガスタービンへの持込熱量として供給されるので、油燃料16の持つ熱量の損失は十分に抑えられる。尚、本実施例によっても、第1の実施例と同様の効果を達成できる。
According to this embodiment, by adjusting the temperature of the
図3は、本発明の第3の実施例を示すガスタービン発電装置を示す図である。本実施例のガスタービン発電装置についても、第1の実施例と同様の点があるが、ここでは第1の実施例と異なる点に焦点を置いて説明する。 FIG. 3 is a diagram showing a gas turbine power generator according to a third embodiment of the present invention. The gas turbine power generation apparatus of the present embodiment also has the same points as in the first embodiment, but here, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.
本実施例では、タービン12を駆動した後、排出される排ガス15の一部を、排ガス抽気系統25を介して加熱器9へ供給し、加熱器9の熱源として利用される。これにより、油燃料16と水17を加熱するための熱源を、排ガス15の一部により賄うことができ、また加熱に要した熱量は、混合蒸気18を通じてガスタービンへの持込熱量として供給されるので、新たな熱源が不要となり、ガスタービン発電装置の熱効率を向上できる。尚、本実施例においても、第1の実施例と同様の効果が達成できる。
In this embodiment, after driving the
図4は、本発明の第4の実施例を示すガスタービン発電装置を示す図である。本実施例のガスタービン発電装置についても、第1の実施例と同様の点があるが、ここでは第1の実施例と異なる点に焦点を置いて説明する。 FIG. 4 is a view showing a gas turbine power generator according to a fourth embodiment of the present invention. The gas turbine power generation apparatus of the present embodiment also has the same points as in the first embodiment, but here, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.
本実施例における燃焼器11では、蒸発した油燃料16及び水17を噴出するための燃料ノズル26が、複数設けられている。また、この燃料ノズル26の燃料噴出下流側には、板状部材29が設けられている。この板状部材29には、燃料ノズル26の燃料噴出孔面積よりも大きい面積を有する空気孔28が複数設けられており、この空気孔28により、燃料と空気の予混合流路が形成されている。更に、この空気孔28は、燃料ノズル26と略同軸となるように配置されている。
In the
このような燃焼器11において、蒸発した油燃料16及び水の混合蒸気18は、系統
10を経て燃焼器11内に設置された複数の燃料ノズル26へ供給され、圧縮機13からの高圧高温空気27は、複数の空気孔28へ供給される。すると、高圧高温空気27の噴流が混合蒸気18の噴流を包み込むような同軸の噴流が、予混合流路内に形成されるため、燃料と空気が数十mm程度の短距離で急速に混合され、NOxの低減につながる。また、混合までの距離・時間が短くなるので、自発火温度が200℃〜300℃と低い油燃料
16の蒸気が、400℃程度の高温空気に接しても自発火することはなく、燃焼器11が破損する危険性を少なくできる。
In such a
そして、油燃料16及び水17の混合蒸気18と空気の予混合気が、燃焼器11の燃焼室内で予混合燃焼されると、そのとき発生する燃焼ガス23がタービン12を駆動した後、排ガス15として放出される。尚、本実施例は、第1の実施例と組み合わせた例で示したが、第3の実施例と組み合わせて、排ガス15を加熱器9の熱源として利用しても良い。勿論、本実施例を第2の実施例と組み合わせても構わない。
When the premixed mixture of
更に、上述の実施例以外にも、第2の実施例において、残油燃焼バーナー22で生じた排ガス24だけでなく、タービン12を駆動した後に排出される排ガス15の一部を、加熱器9の熱源として利用したものであっても良い。
Further, in addition to the above-described embodiment, in the second embodiment, not only the
1…油燃料タンク、2…加圧ポンプ、3…油燃料供給系統、4…高温ガス、5…水タンク、6…水加圧ポンプ、7…水供給系統、8…混合器、9…加熱器、10…系統、11…燃焼器、12…タービン、13…圧縮機、14,27…高圧高温空気、15,24…排ガス、16…油燃料、17…水、18…混合蒸気、19…気液分離器、20…残油、21…残油抜出部、22…残油燃焼バーナー、23…燃焼ガス、25…排ガス抽気系統、26…燃料ノズル、28…空気孔、29…板状部材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oil fuel tank, 2 ... Pressure pump, 3 ... Oil fuel supply system, 4 ... High temperature gas, 5 ... Water tank, 6 ... Water pressurization pump, 7 ... Water supply system, 8 ... Mixer, 9 ... Heating , 10 ... system, 11 ... combustor, 12 ... turbine, 13 ... compressor, 14, 27 ... high-pressure hot air, 15, 24 ... exhaust gas, 16 ... oil fuel, 17 ... water, 18 ... mixed steam, 19 ... Gas-liquid separator, 20 ... residual oil, 21 ... residual oil extraction part, 22 ... residual oil combustion burner, 23 ... combustion gas, 25 ... exhaust gas extraction system, 26 ... fuel nozzle, 28 ... air hole, 29 ... plate shape Element.
Claims (7)
6. The gas turbine power generator according to claim 1, wherein exhaust gas from the turbine is used as a heat source of the heat exchanger.
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