JP2008536091A5

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Publication number: JP2008536091A5
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Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2026-04-12

Claims

略円筒形状を有する燃焼チャンバを定形する燃焼ライナと、
加圧下でバイオマス粒子を受容するため、前記燃焼ライナを貫通して形成された、前記燃焼チャンバの一端のバイオマス供給入口であって、前記燃焼チャンバの点火領域に、前記燃焼ライナの長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記バイオマス粒子を導入するように形成されたバイオマス供給入口と、
圧縮空気を受けるため、前記燃焼ライナを貫通して形成された複数の空気羽口であって、
前記燃焼ライナの前記長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記圧縮空気を前記燃焼チャンバに導入するように配置され、
前記バイオマス供給入口から、前記燃焼ライナの全長に沿って、間隔を空けて設置された複数の空気羽口と、
サイクロン式灰分離器と、
を有するサイクロン式燃焼器であって、
前記サイクロン式灰分離器は、
前記燃焼チャンバの断面積に比べて、小さな断面積の開口を有するチョーク素子であって、前記燃焼チャンバからの前記燃焼ガスを受容するため、前記燃焼チャンバ出口と連通された入口を有するチョーク素子、および
前記チョーク素子と前記燃焼ライナの間に定形された粒子状灰開口であって、粒子状灰の少なくとも一部が、前記燃焼チャンバから排出される粒子状灰開口、
を有する、サイクロン式燃焼器。
前記燃焼器チャンバは、該燃焼チャンバの軸に沿って長手方向に配置された、点火領域、燃焼領域、および希釈領域を有し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記点火領域に、前記バイオマス粒子が着火して、燃焼が開始されるのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記燃焼領域に、前記点火領域からの前記バイオマス粒子の燃焼を完遂するのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記希釈領域に、前記燃焼ガスを希釈して、該燃焼ガスをガスタービンでの使用に適した温度にするのに十分な量の圧縮空気を供給することを特徴とする請求項1に記載のサイクロン式燃焼器。
前記点火領域には、亜化学量論的な量の圧縮空気が供給されることを特徴とする請求項2に記載のサイクロン式燃焼器。
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、間隔を空けて複数の列に配置され、
各列は、同一平面に分布された少なくとも一つの羽口を有し、
前記複数の列のうち1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前記燃焼ライナの外周に沿って、前の列に対して約90゜の角度で配置されることを特徴とする請求項1に記載のサイクロン式燃焼器。
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、間隔を空けて設置された複数の列に配置され、
各列は、同一平面に分布された少なくとも一つの羽口を有し、
前記複数の列のうち1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前の列に対して、前記燃焼ライナでの少なくとも一つの空気羽口よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のサイクロン式燃焼器。
当該サイクロン式燃焼器は、略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む外部ケーシングを有し、
前記外部ケーシングと前記燃焼ライナの間には、少なくとも一つの空気プレナムが定形され、
前記少なくとも一つの空気プレナムは、前記複数の空気羽口を介して、前記燃焼チャンバと連通され、前記空気プレナムを介して、前記燃焼チャンバに前記圧縮空気が供給されることを特徴とする請求項1に記載のサイクロン式燃焼器。
当該サイクロン式燃焼器は、さらに、
略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む内部ライニングであって、
前記外部ケーシングと前記燃焼ライナの間に、少なくとも一つの空気プレナムが定形され、
前記少なくとも一つの空気プレナムは、前記複数の空気羽口を介して、前記燃焼チャンバと連通され、前記少なくとも一つの空気供給プレナムを介して、前記圧縮空気が前記燃焼チャンバに供給される内部ライニングと、
略円筒状の形状を有し、前記内部ライニングを取り囲む外部ケーシングであって、
前記外部ケーシングと前記内部ライニングの間には、冷却プレナムが定形され、
前記冷却プレナムは、前記少なくとも一つの空気プレナムと連通され、前記冷却プレナムを介して、前記空気プレナムに前記圧縮空気が供給される外部ケーシングと、
を有することを特徴とする請求項1に記載のサイクロン式燃焼器。
略円筒形状を有する燃焼チャンバを定形する燃焼ライナであって、前記燃焼チャンバは、該燃焼チャンバの軸に沿って長手方向に配置された点火領域、燃焼領域、および希釈領域を有する、燃焼ライナと、
加圧下でバイオマス粒子を受容するため、前記燃焼チャンバの一端に、前記燃焼ライナを貫通して形成されたバイオマス供給入口であって、前記燃焼チャンバの前記点火領域に、前記燃焼ライナの長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記バイオマス粒子が導入されるように形成されたバイオマス供給入口と、
圧縮空気を受けるため、前記燃焼ライナを貫通して形成された複数の空気羽口であって、
前記燃焼ライナの長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記圧縮空気を前記燃焼チャンバに導入するように配置され、
前記バイオマス供給入口から、前記燃焼ライナの全長に沿って、間隔を空けて設置された複数の空気羽口と、
を有するサイクロン式燃焼器であって、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記点火領域に、前記バイオマス粒子が着火して、燃焼が開始されるのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記燃焼領域に、前記点火領域からの前記バイオマス粒子の燃焼が完遂するのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記希釈領域に、前記燃焼ガスを希釈して、該燃焼ガスをガスタービンでの使用に適した温度にするのに十分な量の圧縮空気を供給することを特徴とするサイクロン式燃焼器。
前記点火領域には、亜化学量論的な量の圧縮空気が供給されることを特徴とする請求項8に記載のサイクロン式燃焼器。
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、寸法が増加することを特徴とする請求項8に記載のサイクロン式燃焼器。
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、間隔を空けて設置された複数の列に配置され、
各列は、同一平面に沿って分布された少なくとも一つの羽口を有することを特徴とする請求項8に記載のサイクロン式燃焼器。
前記複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前記燃焼ライナの周囲に沿って、前の列に対して約90゜の角度で配置されることを特徴とする請求項11に記載のサイクロン式燃焼器。
前記複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前列に対して、前記燃焼ライナでの少なくとも一つの空気羽口よりも大きいことを特徴とする請求項11に記載のサイクロン式燃焼器。
当該サイクロン式燃焼器は、略円筒形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む外部ケーシングを有し、
前記外部ケーシングと前記燃焼ライナの間には、少なくとも一つの空気プレナムが定形され、
前記少なくとも一つの空気プレナムは、前記複数の空気羽口を介して、前記燃焼チャンバと連通されており、前記圧縮空気は、前記空気プレナムを介して、前記燃焼チャンバに供給されることを特徴とする請求項8に記載のサイクロン式燃焼器。
当該サイクロン式燃焼器は、
略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む内部ライニングであって、
前記外部ケーシングと前記燃焼ライナの間には、少なくとも一つの空気プレナムが定形され
前記少なくとも一つの空気プレナムは、前記複数の空気羽口を介して、前記燃焼チャンバと連通されており、
前記少なくとも一つの空気供給プレナムを介して、前記圧縮空気が前記燃焼チャンバに供給される内部ライニングと、
略円筒状の形状を有し、前記内部ライニングを取り囲む外部ケーシングであって、
前記外部ケーシングと前記内部ライニングの間には、冷却プレナムが定形され、
前記冷却プレナムは、前記少なくとも一つの空気プレナムと連通されており、
前記冷却プレナムを介して、前記空気プレナムに前記圧縮空気が供給される外部ケーシングと、
を有することを特徴とする請求項8に記載のサイクロン式燃焼器。
サイクロン式灰分離器を有し、該サイクロン式灰分離器は、
前記燃焼チャンバの断面積に比べて小さな断面積の開口を有するチョーク素子であって、前記燃焼チャンバからの前記燃焼ガスを受容するため、前記燃焼チャンバ出口と連通された入口、および前記燃焼ガスを前記ガスタービンに供給するため、該ガスタービンのタービン区画と連通された出口を有するチョーク素子と、
前記チョーク素子と前記燃焼ライナの間に定形された粒子状灰開口であって、粒子状灰の少なくとも一部が前記燃焼チャンバから排出される粒子状灰開口と、
を有することを特徴とする請求項8に記載のサイクロン式燃焼器。
加圧供給システムと、
加圧下でバイオマス粒子を燃焼し、燃焼ガスおよび粒子状灰を生成するサイクロン式燃焼器と、
ガスタービンと、
を有する直接燃焼式バイオマス燃料加圧ガスタービンシステムであって、
前記加圧供給システムは、
複数のチャンバであって、第1のチャンバは、大気圧下でバイオマス粒子を受容し、加圧下で第2のチャンバにバイオマス粒子を供給する複数のチャンバ、
前記第1のチャンバの入口に設置された第1のバルブ、
前記第1のチャンバの出口から前記第2のチャンバまでの間に設置された第2のバルブ、および
前記第1のチャンバを加圧するように配置された空気圧縮機と、
を有し、
前記サイクロン式燃焼器は、
略円筒状の形状を有する燃焼チャンバを形成する燃焼ライナであって、前記燃焼チャンバは、前記加圧供給システムの前記第2のチャンバよりも低い圧力を有する燃焼ライナ、
前記加圧供給システムから前記バイオマス粒子を受容するため、前記燃焼ライナを貫通して形成された、前記燃焼チャンバの一端のバイオマス供給入口であって、前記燃焼ライナの長手軸に対して、接線方向の成分を有した状態で、前記バイオマス粒子が前記燃焼チャンバに導入されるように形成されたバイオマス供給入口、および
圧縮空気を受容するため、前記燃焼ライナを貫通して形成された複数の空気羽口であって、前記燃焼ライナの長手軸に対して、接線方向の成分を有した状態で、前記燃焼チャンバに前記圧縮空気を導入するように配置された複数の空気羽口
を有し、
前記ガスタービンは、
前記燃焼チャンバからの前記燃焼ガスを受容するため、前記燃焼チャンバと連通された入口を有するタービン区画であって、前記燃焼ガスによって駆動されるタービン区画を有することを特徴とする直接燃焼式バイオマス燃料加圧ガスタービンシステム。
前記加圧供給システムは、前記燃焼チャンバに可変量のバイオマス粒子を供給するように配置された回転バルブを有することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前記第1のバルブおよび第2のバルブは、スライド式のガスバルブであることを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前記燃焼チャンバは、前記燃焼チャンバの軸に沿って長手方向に配置された、点火領域、燃焼領域および希釈領域を有し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記点火領域に、前記バイオマス粒子が着火して、燃焼が開始されるのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記燃焼領域に、前記点火領域からの前記バイオマス粒子の燃焼が完遂するのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記希釈領域に、前記燃焼ガスを希釈して、該燃焼ガスをガスタービンでの使用に適した温度にするのに十分な量の圧縮空気を供給することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前記点火領域には、亜化学量論的な量の圧縮空気が供給されることを特徴とする請求項20に記載のシステム。
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、寸法が増加することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、間隔を空けて設置された複数の列に配置され、
各列は、同一平面に分布された少なくとも一つの羽口を有することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前駆複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前記燃焼ライナの外周に沿って、前の列に対して90゜の角度で配置されることを特徴とする請求項23に記載のシステム。
前記複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前の列に対して、前記燃焼ライナでの少なくとも一つの空気羽口よりも大きいことを特徴とする請求項23に記載のシステム。
前記サイクロン式燃焼器は、略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む外部ケーシングを有し、前記外部ケーシングと前記燃焼ライナの間には、少なくとも一つの空気プレナムが定形され、
前記少なくとも一つの空気プレナムは、前記複数の空気羽口を介して、前記燃焼チャンバと連通されており、
前記圧縮空気は、前記空気プレナムを介して、前記燃焼チャンバに供給されることを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前記少なくとも一つの空気プレナムの各々は、対応する圧縮空気供給部と連通され、
前記対応する圧縮空気供給部は、バルブを有し、該バルブは、該バルブと連通された前記空気プレナムを介した、前記燃焼チャンバへの前記圧縮空気の供給を制御することを特徴とする請求項26に記載のシステム。
前記サイクロン式燃焼器は、
略円筒状形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む内部ライニングであって、
前記外部ケーシングと前記燃焼ライナの間には、少なくとも一つの空気プレナムが定形され、
前記少なくとも一つの空気プレナムは、前記複数の空気羽口を介して、前記燃焼チャンバと連通され、
前記少なくとも一つの空気供給プレナムを介して、前記圧縮空気が前記燃焼チャンバに供給される、内部ライニングと、
略円筒状の形状を有し、前記内部ライニングを取り囲む外部ケーシングであって、
前記外部ケーシングと前記内部ライニングの間には、冷却プレナムが定形され、
前記冷却プレナムは、前記少なくとも一つの空気プレナムと連通され、
前記冷却プレナムを介して、前記空気プレナムに前記圧縮空気が供給される外部ケーシングと、
を有することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前記ガスタービンは、前記ガスタービンのタービン区画によって駆動される圧縮機区画を有し、前記圧縮機区画は、前記燃焼チャンバに前記圧縮空気を提供するように配置されることを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前記圧縮機区画からの前記圧縮空気の第1の部分は、前記燃焼チャンバに供給され、
前記圧縮空気の第2の部分は、前記加圧供給システムから前記燃焼チャンバに、前記バイオマス粒子を運搬することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前記圧縮機区画からの前記圧縮空気の前記第2の部分を冷却する、熱交換器を有することを特徴とする請求項30に記載のシステム。
前記ガスタービンは、約8：1から約20：1の範囲の圧力比を有することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
電力発生のため、前記ガスタービンに結合された電気発電器を有し、
該電気発電器は、前記ガスタービンのタービン区画により駆動されることを特徴とする請求項17に記載のシステム。
当該システムは、約10MW以下の電力を発生するように構成され、配置されることを特徴とする請求項33に記載のシステム。
前記ガスタービンは、前記圧縮機区画および前記電気発電器を駆動する単一のシャフトを有することを特徴とする請求項33に記載のシステム。
当該システムは、前記ガスタービンのタービン区画からの排気流と連通された熱回収ユニットを有することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
サイクロン式灰分離器を有し、
該サイクロン式灰分離器は、
前記燃焼チャンバの断面積に比べて、小さな断面積の開口を有するチョーク素子であって、
前記燃焼チャンバからの前記燃焼ガスを受容するため、前記燃焼チャンバの出口と連通された入口、および
前記ガスタービンに前記燃焼ガスを供給するため、前記ガスタービンのタービン区画と連通された出口、
を有するチョーク素子と、
前記チョーク素子と前記燃焼ライナの間に定形された粒子状灰開口であって、粒子状灰の少なくとも一部が前記燃焼チャンバから排出される粒子状灰開口と、
を有することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
燃焼ガス経路を形成する内部ライニングを有する遷移部組立体を有し、
前記燃焼ガス経路は、
前記燃焼ガスを受容するため、前記チョーク素子の出口と連通された入口と、
前記ガスタービンに前記燃焼ガスを供給するため、前記ガスタービンと連通された出口と、
を有することを特徴とする請求項37に記載のシステム。
前記燃焼ガス経路は、出口において入口よりも小さな断面積を有することを特徴とする請求項38に記載のシステム。
前記内部ライニングを取り囲む外部ケーシングを有し、
前記外部ケーシングと前記内部シェルの間には、冷却プレナムが定形され、
前記冷却プレナムは、前記複数の空気羽口と連通されていることを特徴とする請求項38に記載のシステム。
サイクロン式灰分離器を有し、
該サイクロン式灰分離器は、前記燃焼ガスと粒子状灰の混合物を受容するため、前記燃焼チャンバ出口と連通された入口を有し、前記サイクロン式灰分離器は、前記燃焼ガスと前記粒子状灰を少なくとも部分的に分離し、
前記サイクロン式灰分離器は、さらに、前記ガスタービンに前記燃焼ガスを供給するため、前記ガスタービンのタービン区画と連通された出口を有することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前記加圧供給システムに、寸法が調整され乾燥されたバイオマス粒子を提供する燃料導入システムを有することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
前記加圧供給システムから前記燃焼チャンバに前記バイオマス粒子を運搬する圧縮空気を供給するように配置された、第2の空気圧縮機を有することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
サイクロン式燃焼器に接続されたバーナを有することを特徴とする請求項17に記載のシステム。
加圧下でバイオマス粒子を燃焼し、燃焼ガスおよび粒子状灰を生成するサイクロン式燃焼器を有する加圧供給システムと、
ガスタービンと、
を有する直接燃焼式バイオマス燃料加圧ガスタービンシステムであって、
前記サイクロン式燃焼器は、
略円筒状の形状を有し、前記燃焼チャンバの軸に沿って長手方向に配置された、点火領域、燃焼領域および希釈領域を有する燃焼チャンバを形成する燃焼ライナ、
前記加圧供給システムから前記バイオマス粒子を受容するため、前記燃焼ライナを貫通して形成された、前記燃焼チャンバの一端のバイオマス供給入口であって、前記燃焼ライナの長手軸に対して、接線方向の成分を有する状態で、前記バイオマス粒子を前記燃焼チャンバに導入するように形成されたバイオマス供給入口、ならびに
圧縮空気を受容するため、前記燃焼ライナを貫通して形成された複数の空気羽口であって、前記燃焼ライナの長手軸に対して、接線方向の成分を有する状態で、前記圧縮空気を前記燃焼チャンバに導入するように配置され、前記バイオマス供給入口から前記燃焼ライナの全長に沿って、間隔を空けて配置された複数の空気羽口
を有し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記点火領域に、前記バイオマス粒子が着火して、燃焼が開始されるのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記燃焼領域に、前記点火領域からの前記バイオマス粒子の燃焼が完遂するのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記希釈領域に、前記燃焼ガスを希釈して、該燃焼ガスをガスタービンでの使用に適した温度にするのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記ガスタービンは、
前記燃焼チャンバからの前記燃焼ガスを受容するため、前記燃焼チャンバと連通された入口を有するタービン区画であって、前記燃焼ガスによって駆動されるタービン区画を有することを特徴とする直接燃焼式バイオマス燃料加圧ガスタービンシステム。
前記加圧供給システムは、
複数のチャンバであって、第1のチャンバは、大気圧下でバイオマス粒子を受容し、第2のチャンバに、加圧下でバイオマス粒子を供給する複数のチャンバと、
前記第1のチャンバの入口に設置された第1のバルブと、
前記第1のチャンバの出口から前記第2のチャンバまでの間に設置された、第2のバルブと、
前記第1のチャンバを加圧するように配置された空気圧縮機と、
を有することを特徴とする請求項45に記載のシステム。
前記点火領域に、亜化学量論的な量の圧縮空気が供給されることを特徴とする請求項45に記載のシステム。
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、寸法が増加することを特徴とする請求項45に記載のシステム。
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、間隔を空けて配置された複数の列に配置され、
各列は、同一平面に沿って分布された少なくとも一つの羽口を有することを特徴とする請求項45に記載のシステム。
前駆複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気プレナムは、前記燃焼ライナの外周に沿って、前の列に対して約90゜の角度で配置されることを特徴とする請求項49に記載のシステム。
前駆複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前の列に対して、前記燃焼ライナでの少なくとも一つの空気プレナムよりも大きいことを特徴とする請求項49に記載のシステム。
前記ガスタービンは、前記ガスタービンのタービン区画によって駆動される圧縮機区画を有し、
該圧縮機区画は、前記燃焼チャンバに、圧縮空気を提供するように配置されることを特徴とする請求項45に記載のシステム。
前記ガスタービンに結合され、電力を発生する電気発電器を有し、
該電気発電器は、前記ガスタービンのタービン区画によって駆動されることを特徴とする請求項45に記載のシステム。
サイクロン式灰分離器を有し、
該サイクロン式灰分離器は、
前記燃焼チャンバの断面積に比べて、小さな断面積の開口を有するチョーク素子であって、
前記燃焼チャンバからの燃焼ガスを受容するため、前記燃焼チャンバの出口と連通された入口、および
前記ガスタービンに燃焼ガスを供給するため、前記ガスタービンのタービン区画と連通された出口を有するチョーク素子と、
前記チョーク素子と前記燃焼ライナの間に定形された粒子状灰開口であって、前記粒子状灰の少なくとも一部が前記燃焼チャンバから排出される粒子状灰開口と、
を有することを特徴とする請求項45に記載のシステム。
燃焼ガス経路を形成する内部ライニングを有する遷移部組立体を有し、
前記燃焼ガス経路は、
前記燃焼ガスを受容するため、前記チョーク素子の出口と連通された入口と、
前記ガスタービンに燃焼ガスを供給するための、前記ガスタービンと連通された出口と、
を有することを特徴とする請求項54に記載のシステム。
加圧下でバイオマス粒子を燃焼し、燃焼ガスおよび粒子状灰を生成するサイクロン式燃焼器を有する加圧供給システムと、
ガスタービンと、
を有する直接燃焼式バイオマス燃料加圧ガスタービンシステムであって、
前記サイクロン式燃焼器は、
略円筒状の形状を有し、燃焼チャンバを形成する燃焼ライナ、
前記加圧供給システムから前記バイオマス粒子を受容するため、前記燃焼ライナを貫通して形成された、前記燃焼チャンバの一端のバイオマス供給入口であって、前記燃焼ライナの長手軸に対して、接線方向の成分を有する状態で、前記燃焼チャンバに前記バイオマス粒子が導入されるように形成されたバイオマス供給入口、
圧縮空気を受容するため、前記燃焼ライナを貫通して形成された複数の空気羽口であって、前記燃焼ライナの長手軸に対して、接線方向の成分を有する状態で、前記燃焼チャンバに前記圧縮空気を導入するように配置され、前記バイオマス供給入口の周囲から前記燃焼ライナの全長に沿って、間隔を空けて配置された複数の空気羽口、ならびに
サイクロン式灰分離器
を有し、前記サイクロン式灰分離器は、
前記燃焼チャンバの断面積に比べて小さな断面積の開口を有するチョーク素子であって、前記燃焼チャンバからの燃焼ガスを受容するため、前記燃焼チャンバ出口と連通された入口を有するチョーク素子と、
前記チョーク素子と前記燃焼ライナの間に定形された粒子状灰開口であって、前記粒子状灰の少なくとも一部が前記燃焼チャンバから排出される粒子状灰開口と、
を有し、
前記ガスタービンは、
前記燃焼チャンバからの燃焼ガスを受容するため、前記燃焼チャンバと連通された入口を有するタービン区画であって、前記燃焼ガスによって駆動されるタービン区画を有することを特徴とする直接燃焼式バイオマス燃料加圧ガスタービンシステム。
前記加圧供給システムは、
複数のチャンバであって、第1のチャンバは、大気圧下でバイオマス粒子を受容し、加圧下でバイオマス粒子を第2のチャンバに供給する複数のチャンバと、
前記第1のチャンバの入口に配置された第1のバルブと、
前記第1のチャンバの出口から前記第2のチャンバまでの間に設置された第2のバルブと、
前記第1のチャンバを加圧するように配置された空気圧縮機と、
を有することを特徴とする請求項56に記載のシステム。
前記燃焼チャンバは、前記燃焼チャンバの軸に沿って長手方向に配置された、点火領域、燃焼領域および希釈領域を有し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記点火領域に、前記バイオマス粒子が着火して、燃焼が開始されるのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記燃焼領域に、前記点火領域からの前記バイオマス粒子の燃焼が完遂するのに十分な量の圧縮空気を供給し、
前記複数の空気羽口の少なくとも一つは、前記希釈領域に、前記燃焼ガスを希釈して、該燃焼ガスをガスタービンでの使用に適した温度にするのに十分な量の圧縮空気を供給することを特徴とする請求項56に記載のシステム。
前記点火領域には、亜化学量論的な量の圧縮空気が供給されることを特徴とする請求項58に記載のシステム。
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、間隔を空けて設置された複数の列に配置され、
各列は、同一平面に分布された少なくとも一つの羽口を有し、
前記複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前の列に対して、前記燃焼ライナの外周に沿って、約90゜の角度で配置されることを特徴とする請求項56に記載のシステム。
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、間隔を空けて設置された複数の列に配置され、
各列は、同一面に分布された少なくとも一つの羽口を有し、
前記複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前の列に対して、前記燃焼ライナでの少なくとも一つの空気羽口よりも大きいことを特徴とする請求項56に記載のシステム。
前記サイクロン式燃焼器は、略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む外部ケーシングを有し、
前記外部ケーシングと前記燃焼ライナの間には、少なくとも一つの空気プレナムが定形され、
前記少なくとも一つの空気プレナムは、前記複数の空気羽口を介して、前記燃焼チャンバと連通されており、
前記空気プレナムを介して、前記燃焼チャンバに圧縮空気が供給されることを特徴とする請求項56に記載のシステム。
前記サイクロン式燃焼器は、
略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む内部ライニングであって、前記外部ケーシングと前記燃焼ライナの間には、少なくとも一つの空気プレナムが定形され、前記少なくとも一つの空気プレナムは、前記複数の空気羽口を介して、前記燃焼チャンバと連通されており、前記少なくとも一つの空気供給プレナムを介して、前記燃焼チャンバに圧縮空気が供給される内部ライニングと、
略円筒状の形状を有し、前記内部ライニングを取り囲む外部ケーシングであって、前記外部ケーシングと前記内部ライニングの間には、冷却プレナムが定形され、該冷却プレナムは、少なくとも一つの空気プレナムと連通されており、前記冷却プレナムを介して、前記空気プレナムに圧縮空気が供給される、外部ケーシングと、
を有することを特徴とする請求項56に記載のシステム。
前記ガスタービンは、前記ガスタービンのタービン区画によって駆動される圧縮機区画を有し、
前記圧縮機区画は、前記燃焼チャンバに圧縮空気を提供するように配置されることを特徴とする請求項56に記載のシステム。
前記ガスタービンに結合され、電力を発生する電気発電器を有し、
該電気発電器は、前記ガスタービンのタービン区画によって駆動されることを特徴とする請求項56に記載のシステム。
燃焼ガス経路を形成する内部ライニングを有する遷移部組立体を有し、
前記燃焼ガス経路は、燃焼ガスを受容するため、前記チョーク素子の出口と連通された入口と、前記燃焼ガスを前記ガスタービンに供給するため、前記ガスタービンと連通された出口とを有することを特徴とする請求項56に記載のシステム。
前記内部ライニングを取り囲む外部ケーシングを有し、
前記外部ケーシングと前記内部シェルの間には、冷却プレナムが定形され、
前記冷却プレナムは、前記複数の空気羽口と連通されていることを特徴とする請求項66に記載のシステム。
実質的に円筒形状の燃焼チャンバを形成する燃焼ライナを有するサイクロン式燃焼器を作動する方法であって、
加圧下で、前記燃焼チャンバの点火領域に、バイオマス粒子を供給するステップであって、前記バイオマス粒子は、前記燃焼チャンバの長手軸に対して接線方向の成分を有する状態で、前記点火領域に輸送されるステップと、
前記燃焼チャンバの前記点火領域に、前記バイオマス粒子の燃焼開始に十分な量の圧縮空気を供給するステップであって、前記圧縮空気は、前記燃焼チャンバの長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記点火領域に供給され、前記バイオマス粒子は、サイクロン的な動きで、前記燃焼チャンバ内で回転するステップと、
前記着火したバイオマス粒子を、前記燃焼チャンバの前記点火領域から、前記燃焼チャンバの燃焼領域に移動させるステップと、
前記燃焼チャンバの燃焼領域に、前記バイオマス粒子の燃焼を完遂させるのに十分な量の圧縮空気を供給するステップであって、前記圧縮空気は、前記燃焼チャンバの長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記燃焼領域に供給され、前記バイオマス粒子は、サイクロン的な動きで、前記燃焼チャンバ内で回転するステップと、
前記バイオマス粒子の燃焼によって生成した燃焼ガスおよび粒子状灰を、前記燃焼チャンバの希釈領域に移動させるステップと、
前記燃焼チャンバの希釈領域に、前記燃焼ガスを希釈してガスタービンでの使用に適した温度にするのに十分な量の圧縮空気を供給するステップであって、前記圧縮空気は、前記燃焼チャンバの長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記希釈領域に供給され、前記粒子状灰および燃焼ガスは、サイクロン的な動きで、前記燃焼チャンバ内で回転するステップと、
を有する方法。
前記圧縮空気は、前記燃焼ライナを貫通して形成された複数の羽口を介して、前記点火領域、燃焼領域および希釈領域に供給されることを特徴とする請求項68に記載の方法。
前記燃焼ライナ内の複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、間隔を空けて設置された複数の列に配置され、
各列は、同一面上に分布された少なくとも一つの羽口を有することを特徴とする請求項69に記載の方法。
前記複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前記燃焼ライナの外周に沿って、前の列に対して、約90゜の角度で配置されることを特徴とする請求項70に記載の方法。
前記複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前の列に対して、前記燃焼ライナでの少なくとも一つの空気羽口よりも大きいことを特徴とする請求項70に記載の方法。
前記点火領域には、亜化学量論的な量の圧縮空気が供給されることを特徴とする請求項68に記載の方法。
前記加圧燃焼チャンバと連通された少なくとも一つの空気プレナムに、圧縮空気を供給するステップであって、前記圧縮空気は、前記少なくとも一つのプレナムを介して、前記燃焼チャンバの各領域に供給され、前記少なくとも一つのプレナムは、前記燃焼ライナ、および略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む外部ケーシングによって定形されるステップを有することを特徴とする請求項68に記載の方法。
前記加圧燃焼チャンバと連通された少なくとも一つの空気プレナムに、圧縮空気を供給するステップであって、前記圧縮空気は、前記少なくとも一つの空気プレナムを介して、前記燃焼チャンバの各領域に供給され、前記少なくとも一つのプレナムは、前記燃焼ライナ、および略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む中間ライナによって定形されるステップと、
前記少なくとも一つの空気プレナムと連通された冷却プレナムに、前記圧縮空気を供給するステップであって、前記圧縮空気は、前記冷却チャンバを介して、前記少なくとも一つの空気プレナムに供給され、前記冷却チャンバは、前記中間ライナ、および略円筒状の形状を有し、前記中間ライナを取り囲む外部ケーシングによって定形されるステップと、
を有することを特徴とする請求項68に記載の方法。
実質的に円筒状の燃焼チャンバを形成する燃焼ライナを有するサイクロン式燃焼器を作動させる方法であって、
加圧下で前記燃焼チャンバにバイオマス粒子を供給するステップであって、前記バイオマス粒子は、前記燃焼チャンバの長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記加圧燃焼チャンバに輸送されるステップと、
前記加圧燃焼チャンバに、圧縮空気を供給するステップであって、前記圧縮空気は、前記燃焼チャンバの長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記燃焼チャンバに供給され、前記バイオマス粒子は、サイクロン的な動きで前記燃焼チャンバ内で回転するステップと、
前記燃焼チャンバ内で、前記バイオマス粒子を燃焼して、燃焼ガスおよび粒子状灰を生成するステップであって、前記燃焼ガスおよび粒子状灰は、サイクロン的な動きで、前記燃焼チャンバを通って移動するステップと、
前記サイクロン式燃焼器内にあるチョーク素子の開口を介して、前記燃焼ガスの相当部分を移動させるステップであって、前記チョーク素子の開口は、前記燃焼チャンバの断面積に比べて、小さな断面積を有するステップと、
前記チョーク素子と前記燃焼ライナの間に定形された粒子状灰開口を介して、前記粒子状灰の少なくとも一部が燃焼チャンバから排出されるステップと、
を有する方法。
前記圧縮空気は、前記燃焼ライナを貫通して形成された複数の羽口を介して、前記燃焼領域に供給され、
前記複数の羽口は、前記燃焼ライナの長手軸の全長に沿って、間隔を空けて設置された複数の列に配置され、
各列は、同一平面上に分布された少なくとも一つの羽口を有することを特徴とする請求項76に記載の方法。
前記複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前記燃焼ライナの外周に沿って、前の列に対して約90゜の角度で配置されることを特徴とする請求項77に記載の方法。
前記複数の列のうちの1または2以上において、前記少なくとも一つの空気羽口は、前の列に対して、前記燃焼ライナでの少なくとも一つの空気羽口よりも大きいことを特徴とする請求項77に記載の方法。
前記燃焼チャンバは、前記燃焼チャンバの軸に沿って長手方向に配置された、点火領域、燃焼領域および希釈領域を有し、
前記点火領域には、前記バイオマス粒子が着火し、燃焼が開始されるのに十分な量の圧縮空気が供給され、
前記燃焼領域には、前記点火領域からの前記バイオマス粒子の燃焼が完遂するのに十分な量の圧縮空気が供給され、
前記希釈領域には、前記燃焼ガスを希釈して、該燃焼ガスをガスタービンでの使用に適した温度にするのに十分な量の圧縮空気が供給されることを特徴とする請求項76に記載の方法。
前記点火領域には、亜化学量論的な量の圧縮空気が供給されることを特徴とする請求項76に記載の方法。
前記加圧燃焼チャンバと連通された少なくとも一つの空気プレナムに、圧縮空気を供給するステップを有し、
前記圧縮空気は、前記少なくとも一つの空気プレナムを介して、前記燃焼チャンバに供給され、
前記少なくとも一つのプレナムは、前記燃焼ライナ、および略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む外部ケーシングによって、定形されることを特徴とする請求項76に記載の方法。
前記加圧燃焼チャンバと連通された少なくとも一つの空気プレナムに、圧縮空気を供給するステップであって、
前記圧縮空気は、前記少なくとも一つの空気プレナムを介して、前記燃焼チャンバに供給され、
前記少なくとも一つのプレナムは、前記燃焼ライナ、および略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む中間ライナによって定形されるステップと、
前記少なくとも一つの空気プレナムと連通された冷却プレナムに、前記圧縮空気を供給するステップであって、
前記圧縮空気は、冷却チャンバを介して、前記少なくとも一つの空気プレナムに供給され、
前記冷却チャンバは、前記中間ライナ、および略円筒状の形状を有し、前記中間ライナを取り囲む外部ケーシングによって定形されるステップと、
を有することを特徴とする請求項76に記載の方法。
ガスタービンを直接燃焼させる方法であって、
第1のチャンバに、大気圧下でバイオマス粒子を供給するステップと、
圧縮機からの圧縮空気で、前記第1のチャンバを加圧するステップと、
加圧された前記第1のチャンバから、加圧された第2のチャンバに、前記バイオマス粒子を輸送するステップと、
加圧された前記第2のチャンバから、加圧された燃焼チャンバに、前記バイオマス粒子を輸送するステップであって、前記加圧された燃焼チャンバは、略円筒状の形状を有し、前記バイオマス粒子は、前記燃焼チャンバの長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記加圧された燃焼チャンバに輸送されるステップと、
前記加圧された燃焼チャンバに圧縮空気を供給するステップであって、前記圧縮空気は、前記燃焼チャンバの長手軸に対して接線方向の成分を有した状態で、前記加圧された燃焼チャンバに供給され、前記バイオマス粒子は、サイクロン的な動きで前記燃焼チャンバ内で回転するステップと、
前記燃焼チャンバ内で前記バイオマス粒子を燃焼して、燃焼ガスおよび粒子状灰を生成するステップと、
前記燃焼ガスから、前記粒子状灰の少なくとも一部を分離するステップと、
前記燃焼チャンバからの前記燃焼ガスを、タービン区画を有するガスタービンに供給するステップと、
前記ガスタービンのタービン区画を通り、前記燃焼ガスが膨脹して、機械的エネルギーが生じるステップと、
を有する方法。
前記第1のチャンバに供給された前記バイオマス粒子は、主として約3mm以下の寸法を有することを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記第1のチャンバを加圧するステップは、1分間に約1回の頻度、またはより少ない頻度で生じることを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記バイオマス粒子は、約40ポンド／平方インチから約300ポンド／平方インチの範囲の圧力で、前記加圧された燃焼チャンバに輸送されることを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記タービン区画により生じた前記機械的エネルギーを用いて、前記ガスタービンの圧縮機区画が駆動され、圧縮空気流が発生するステップを有することを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記圧縮機区画からの前記圧縮空気流の少なくとも一部は、前記加圧された第2のチャンバから加圧された燃焼チャンバに、前記バイオマス粒子を運搬することを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記圧縮空気流の少なくとも一部は、前記加圧された燃焼チャンバに供給された前記圧縮空気であることを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記タービン区画により生じた前記機械的エネルギーで、電気発電器を駆動することにより、電力が発生するステップを有することを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記タービン区画からの排気流を用いて、熱エネルギーが提供されることを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記加圧された燃焼チャンバと連通された少なくとも一つの空気プレナムに、圧縮空気を供給するステップを有し、
前記圧縮空気は、前記少なくとも一つの空気プレナムを介して、前記燃焼チャンバに供給され、前記少なくとも一つのプレナムは、前記加圧燃焼チャンバを形成する燃焼ライナ、および略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む外部ケーシングによって定形されることを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記加圧された燃焼チャンバと連通された少なくとも一つの空気プレナムに、圧縮空気を供給するステップであって、前記圧縮空気は、前記少なくとも一つの空気プレナムを介して、前記燃焼チャンバに供給され、前記少なくとも一つのプレナムは、前記加圧された燃焼チャンバを形成する燃焼ライナ、および略円筒状の形状を有し、前記燃焼ライナを取り囲む中間ライナによって定形されるステップと、
前記少なくとも一つの空気プレナムと連通された冷却プレナムに、前記圧縮空気を供給するステップであって、前記圧縮空気は、冷却チャンバを介して、前記少なくとも一つの空気プレナムに供給され、前記冷却チャンバは、前記中間ライナ、および略円筒状の形状を有し、前記中間ライナを取り囲む外部ケーシングによって、定形されるステップと、
を有することを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記燃焼ガスから前記粒子状灰の少なくとも一部を分離するステップは、
前記加圧された燃焼チャンバと連通されているチョーク素子内の開口を介して、前記燃焼ガスの相当部分を移動させるステップであって、前記チョーク素子の開口は、前記燃焼チャンバの断面積に比べて小さな断面積を有するステップと、
前記粒子状灰の少なくとも一部が、前記チョーク素子と前記燃焼ライナの間に定形された粒子状灰開口を介して、前記燃焼チャンバから排出されるステップと、
を有することを特徴とする請求項84に記載の方法。
前記燃焼ガスは、遷移部組立体内の経路を介して、ガスタービンに供給され、
前記開口は、内部ライニングによって形成されることを特徴とする請求項95に記載の方法。
前記圧縮空気ガスは、前記燃焼チャンバと連通された冷却プレナムを介して、前記燃焼チャンバに供給され、
前記冷却プレナムは、前記遷移部組立体の内部ライニングと、該内部ライニングを取り囲む外部シェルとの間に定形されることを特徴とする請求項96に記載の方法。