JP2010019247A - 希薄燃料吸入ガスタービン - Google Patents

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Abstract

【課題】全体構成を簡略化しながら、効率的な運転を行うことができ、かつ混合ガスのすり抜けを防止できる希薄燃料吸入ガスタービンを提供する。
【解決手段】燃料と空気を混合した可燃限界濃度以下の混合ガスG1を圧縮して圧縮ガスG2を生成する圧縮機1と、圧縮ガスG2を触媒反応により燃焼させる第1触媒燃焼器2と、第1触媒燃焼器2からの燃焼ガスG3により駆動されるタービン3と、タービン3からの排ガスG4によって第1触媒燃焼器2に導入される圧縮ガスG2を加熱する再生器6を備える。タービン3と再生器6の間に、排ガスG4を第1補助燃料F1により火炎燃焼させるダクトバーナ7を配置する。
【選択図】図1

Description

本発明は、埋立地などで発生するランドフィルガスや、炭鉱で発生するCMM(Coal Mine Methane)などの低カロリーガスを空気と混合するなどして、圧縮機での圧縮によって着火しないように可燃限界濃度以下の混合気として、エンジンに吸入し、含まれている可燃成分を燃料として利用する、希薄燃料吸入ガスタービンに関するものである。
従来より、メタン濃度が可燃限界よりも低いガスをエンジンに吸入し、含まれているメタン成分を燃料として利用するガスタービンが知られている。このガスタービンは、低濃度のメタンガスを含む空気に、必要に応じて高濃度のメタンガスを混合して可燃限界以下の範囲で濃度調整し、この混合ガスを圧縮機で圧縮して圧縮ガスを生成し、これを触媒燃焼器で触媒反応により燃焼させ、その燃焼ガスによりタービンを駆動させる。タービンから排出される排ガスは再生器に送って、これにより前記圧縮機から触媒燃焼器に導入される圧縮ガスを加温する (特許文献1)。このガスタービンでは、ランドフィルガスやCMMなどの低カロリーガス、特に炭坑における通風の排気であるVAM(Ventilation Air Methane)を燃料として利用できる。このVAMは、メタン濃度が1%以下で通常の方法では燃焼しないため、大気中に放散されているのが現状であるが、このVAMを燃料とするガスタービンで発電することによりCO2排出権を獲得することもできる。
国際公開WO2004/029433 A1
このガスタービンは、圧縮機からの圧縮ガスを触媒燃焼器における触媒反応により燃焼させるため、これに供給する圧縮ガスを300℃以上、触媒組成によっては500℃程度に加温する必要がある。特に始動時や低負荷運転時には、再生器での加温が不十分なため、予燃焼器などの補助的な加温システムを用いて加温する必要がある。例えば、特許文献1の場合、圧縮機と触媒燃焼器との間に予燃焼器を設置し、この予燃焼器にプロパンガス等を昇圧して供給し、燃焼させることにより触媒燃焼器に至る圧縮ガスを加温している。しかし、このように、補助的な加温システムを用いる場合、装置全体が大型化する。特に、特許文献1では、予燃焼器への燃料を圧縮機出口の圧力まで昇圧する燃料圧縮機が必要になり、正味の発生動力が少なくなるため、エネルギー効率が低い。
また、タービンのような高温部品の冷却や軸受け部の軸封に圧縮機から抽気した混合ガスの一部を利用する場合、混合ガス中のメタンガスが未反応のまま外部へ排出されてしまう、いわゆるすり抜けが発生する。触媒燃焼器内の触媒性能が低下したときにもすり抜けが発生する。
本発明は、全体を簡略化しながら効率的な運転が行え、さらに燃料ガスのすり抜けを防止できる希薄燃料吸入ガスタービンを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の希薄燃料吸入ガスタービンは、燃料(可燃成分)と空気を混合した可燃濃度限界以下の混合ガスを圧縮して圧縮ガスを生成する圧縮機と、圧縮ガスを触媒反応により燃焼させる第1触媒燃焼器と、第1触媒燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、タービンからの排ガスによって前記圧縮機から第1触媒燃焼器に導入される圧縮ガスを加熱する再生器と、タービンと再生器との間に配置されて前記排ガス中で第1補助燃料を火炎燃焼させるダクトバーナとを備えている。
このガスタービンによれば、可燃限界濃度以下の前記混合ガスが圧縮機で圧縮され、その圧縮ガスが第1触媒燃焼器で触媒反応により燃焼され、ここで発生する高圧の燃焼ガスによりタービンが回転されて前記圧縮機と発電機のような負荷とが駆動される。そして、始動時や部分負荷運転時など第1触媒燃焼器の入口温度が触媒反応の開始温度に達しない場合、前記タービンの排気側に設置されたダクトバーナに第1補助燃料供給部から第1補助燃料が供給されて、この補助燃料の火炎燃焼により前記タービンからの排ガスが昇温される。ここで、排ガスの圧力は大気圧程度であるから、第1補助燃料の昇圧に要する動力は極めて少ない。前記第1補助燃料の火炎燃焼により昇温した排ガスが再生器に送られ、ここで前記圧縮機から第1触媒燃焼器に向かう圧縮ガスと熱交換され、昇温した圧縮ガスにより前記第1触媒燃焼器の入口温度が上昇して触媒燃焼を可能にする。こうして、ランドフィルガスやCMM,VAMのような燃料濃度(メタンガス濃度)の低い混合ガスによりガスタービンを駆動できる。しかも、触媒反応を利用しているから、NOxを発生させない。また、従来のように予燃焼器等の加温システムを用いることなく、全体を簡略化しながら効率的な運転が行える。さらに、CMM,VAMのようなメタンガスを燃料とした場合、大気中へのメタンガス放出量が削減され、地球温暖化防止に貢献できる。
本発明の好ましい実施形態では、前記ダクトバーナと再生器との間に、第2触媒燃焼器を備えている。この構成によれば、ダクトバーナによる燃焼では、排ガス温度を第2触媒燃焼器での触媒燃焼が可能な程度の温度に上昇させるだけで済むので、ダクトバーナに供給する高濃度の(良質な)第1補助燃料の量が少なくて済む。また、圧縮機からの抽気を利用してタービンのような高温部分の冷却や軸封を行う場合、冷却や軸封後の抽気である混合ガスはタービン下流の排ガスに混入される。また、触媒燃焼器内の触媒性能が低下したときの未燃焼混合ガスも前記排ガスに混入されている。排ガスに混入されたこれら混合ガスは、第2触媒燃焼器で触媒反応により燃焼される。このため、未反応の混合ガスがそのまま排出されるすり抜けが防止される。
本発明の好ましい実施形態では、前記ダクトバーナと第2触媒燃焼器との間に、排ガスに第2補助燃料を導入する第2補助燃料導入部を備えている。このように、ダクトバーナと第2触媒燃焼器との間で排ガスに第2補助燃料を導入することにより、ダクトバーナで火炎燃焼させるために必要な高濃度の(良質な)第1補助燃料の導入量が減少する。他方、第2補助燃料は、第2触媒燃焼器での触媒反応により燃焼されるので、低濃度で利用価値がない燃料を使用できる。
本発明の好ましい実施形態では、前記第1触媒燃焼器の入口温度を検出する温度センサと、前記入口温度が所定範囲となるように少なくとも前記第1補助燃料の供給量を制御する燃料制御手段とを備えている。この構成によれば、少なくとも第1補助燃料の供給量を制御して入口温度が所定範囲に調整されるので、第1補助燃料を節約できる。
本発明の好ましい実施形態では、前記圧縮機の吸入側に、混合ガスに第3補助燃料を混入させて混合ガスの燃料濃度を高める第3補助燃料導入部を備えている。この構成によれば、始動中に前記第1触媒燃焼器の入口温度が所定温度に達したとき、第3補助燃料導入部から第3補助燃料を導入することにより、第1触媒燃焼器からタービンに送られる燃焼ガスの温度が上昇してエンジン回転数が高められる。
本発明において、前記圧縮機の吸入側に、前記混合ガスに空気を混入させて前記混合ガスの燃料濃度を低下させる空気導入部を備えるのが好ましい。この構成によれば、エンジンの緊急停止時には前記圧縮機の吸入側に設けた空気導入口から空気を吸い込むことにより、混合気の濃度を薄めて触媒燃焼器での温度上昇を抑え、エンジン停止に要する時間を短くすることができる。
本発明の好ましい実施形態では、前記再生器における圧縮ガス通路面に、前記圧縮ガスを酸化させる触媒を坦持させている。この構成によれば、第2触媒燃焼器が不要となるので、全体構成がさらに簡素化される。
本発明の好ましい実施形態では、さらに、前記燃料と空気の混合ガスを前記再生器から排出される排ガスに混入するガス混入通路と、前記混合ガスが混入された排ガス中の燃料成分を触媒反応により酸化させる触媒反応器と、前記触媒反応器からの酸化済排ガスによって前記ガス混入通路内の混合ガスを加熱する熱交換器とを備えている。この構成によれば、混合ガスとして、CMM,VAMのようなメタンガスを使用した場合、NOxの発生なく、さらに多くの混合ガスを処理してメタンガス放出量を削減できる。
本発明によれば、従来のように予燃焼器等の加温システムを用いることなく、全体を簡略化しながら効率的な運転を行うことができる。
本発明の第1実施形態にかかる希薄燃料吸入ガスタービンを示す簡略構成図である。 本発明の第2実施形態に用いる再生器の斜視図である。 本発明の第3実施形態にかかる希薄燃料吸入ガスタービンを示す簡略構成図である。
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の第1実施形態にかかる希薄燃料吸入ガスタービンを示す簡略構成図である。ガスタービンGTは、圧縮機1、白金やパラジウムなどの触媒を含む第1触媒燃焼器2、およびタービン3を有している。低カロリーガス、例えば、埋立地で発生するランドフィルガス、炭鉱で発生するCMM,VAMのような、空気と燃料(可燃成分)の混合ガスG1が、圧縮機1で圧縮され、その圧縮ガスG2が第1触媒燃焼器2に送られて、白金やパラジウムなどの触媒により燃焼され、それにより発生する高圧の燃焼ガスG3がタービン3に供給されて、これを駆動する。ここで、混合ガスG1中の燃料濃度(可燃成分濃度)は可燃濃度限界以下であるから、圧縮機1での圧縮により昇温しても、着火しない。タービン3は圧縮機1に回転軸5を介して連結され、このタービン3により圧縮機1が駆動される。また、ガスタービンGTの出力により、負荷の一種である発電機4が駆動される。こうして、ガスタービンGTを含む発電装置50が構築されている。前記混合ガスG1には適宜、高濃度の可燃成分を加えて、燃料濃度を高めることができる。
ガスタービンGTには、さらに、タービン3からの排ガスG4によって圧縮機1から第1触媒燃焼器2に導入される圧縮ガスG2を加熱する再生器6と、タービン3と再生器6の間に配置されて排ガスG4を第1補助燃料F1により火炎燃焼させるダクトバーナ7を備えている。ダクトバーナ7には、例えば流量制御弁からなる第1補助燃料供給部8を通して、第1補助燃料源11から、火炎燃焼が可能な天然ガスのような第1補助燃料F1が供給される。再生器6から流出した排ガスG4は、図示しないサイレンサを通って消音されたのち、大気中に放出される。
図1の実施形態では、前記ダクトバーナ7と再生器6との間に、白金やパラジウムなどの触媒が内蔵された第2触媒燃焼器9を設置するとともに、この第2触媒燃焼器9とダクトバーナ7との間の排ガス通路に、排ガスG4に第2補助燃料F2を導入する噴射ノズルのような第2補助燃料導入部13が設けられており、この第2補助燃料導入部13に、流量制御弁のような第2補助燃料供給部14を通して、第2補助燃料源15から、前記混合ガスG1と同様な第2補助燃料F2が供給される。また、前記第1触媒燃焼器2の入口側には、その入口温度を検出する第1の温度センサ71を設置している。
さらに、装置全体をコントロールするコントローラ21に燃料制御手段22を設け、これに第1の温度センサ71からの温度検出信号を入力し、前記第1、第2補助燃料供給部8、14に対して制御信号を出力する。そして、ガスタービンGTの回転数の上昇に応じて第1触媒燃焼器2の入口温度が一定となるように、第1の温度センサ71の検出温度に基づく燃料制御手段22からの出力により、第1、第2補助燃料供給部8、14を制御して第1、第2補助燃料F1、F2への補助燃料供給量を制御する。このとき、第1触媒燃焼器2の入口温度を所定範囲に制御するのに、第1補助燃料供給部8からの燃料供給量を制御するだけで行ってもよい。
また、前記圧縮機1の上流側の吸気通路には、混合ガスG1に第3補助燃料F3を混入させて混合ガスG1の燃料濃度を高める、噴射ノズルのような第3補助燃料導入部17が設けられており、この第3補助燃料導入部17に、流量制御弁のような第3補助燃料供給部18を通して、第3補助燃料源19から、天然ガスのような、混合ガスG1よりも燃料濃度(メタン濃度)の高い第3補助燃料F3が供給される。補助燃料供給部18はコントローラ21の燃料制御手段22により制御される。前記第1触媒燃焼器2の入口温度が所定温度に達したとき、前記燃料制御手段22からの出力に基づき第3補助燃料供給部18から第3補助燃料F3を混合ガスG1に混入させてガスタービンGTの回転数を高める。
前記各補助燃料F1,F2は、大気圧程度であるタービン3からの排ガス通路に導入されるので、燃料圧縮機による昇圧動力は極めて少ない。また、前記補助燃料F3はガスタービンGTの圧縮機1によって昇圧されるので、燃料圧縮機は不要である。
さらに、圧縮機1の上流側の吸気通路には、混合ガスG1に、空気Aを混入させる開放弁のような空気導入部23が設けられている。
上記構成のガスタービンGTは、ランドフィルガスやCMMなどの低カロリーガスを含む空気と燃料の混合ガスG1が圧縮機1で圧縮され、その圧縮ガスG2が第1触媒燃焼器2で触媒反応により燃焼され、ここで発生する高圧の燃焼ガスG3によりタービン3が回転されて前記圧縮機1および発電機などの負荷4が駆動される。ガスタービンGTの始動時には発電機4をスタータとして使用し、ガスタービンGTの回転数を低回転数に保持する。
始動時や部分負荷運転などの低回転時に、第1触媒燃焼器2の入口側に設けた第1の温度センサ71による検出温度が第1触媒燃焼器2の触媒反応の開始温度(300℃以上)に達しない場合、コントローラ21の燃料制御手段22からの指令に基づき、タービン3の排気側に設置したダクトバーナ7に第1補助燃料供給部8から第1補助燃料F1が供給されて、この補助燃料F1により、タービン3からの排ガスG4が、触媒燃焼ではなく、火炎燃焼される。この火炎燃焼された排ガスG4は再生器6に送られ、前記圧縮機1から第1触媒燃焼器2に向かう圧縮ガスG2と熱交換して、この圧縮ガスG2を昇温させ、これにより前記第1触媒燃焼器2の入口温度を上昇させて触媒燃焼を開始させる。
ダクトバーナ7では、排ガス温度を第2触媒燃焼器9での触媒燃焼が可能な程度の温度に上昇させるだけで済むので、ダクトバーナ7に供給する第1補助燃料F1の量が少なくて済む。また、必要に応じて、第2補助燃料供給部14から、混合ガスG1と同様な低カロリーの第2補助燃料F2が供給される。これにより、燃料濃度の高い第1補助燃料F1を節約できる。
さらに、ガスタービンGTの始動中は、第1の温度センサ71で検出される第1触媒燃焼器2の入口温度が所定以上になったとき、燃料制御手段22からの出力に基づき第3補助燃料供給部13から前記混合ガスG1よりも燃料濃度の高い第3補助燃料F3が混合ガスG1に混入される。これにより、第1触媒燃焼器2からの燃焼ガスG3の温度が上昇してガスタービンGTの回転数が高められる。
ガスタービンGTの通常運転時には、第1の温度センサ71により第1触媒燃焼器2の入口側温度が検出され、その検出結果に基づき燃料制御手段22により第1〜第3補助燃料供給部8、14、18からの第1〜第3補助燃料F1〜F3の供給量が制御され、ガスタービンGTの出力に応じて第1触媒燃焼器2の入口温度が所定温度(300℃以上)に制御される。これにより第1触媒燃焼器2による触媒燃焼が効率良く行われる。また、第1触媒燃焼器2の入口温度の制御のために、必要に応じて第1補助燃料供給部8または第2補助燃料供給部10から、第1または第2補助燃料F2が排ガス通路に供給される。
ガスタービンGTの緊急停止時には、前記圧縮機1の吸気側に設けた空気導入口23を開放し、空気導入口23から空気を導入して混合気G1の濃度を下げる。これにより、第1触媒燃焼器2での燃焼反応による温度上昇が急激に低下し、ガスタービンGTが完全停止に至るまでの時間を短縮できる。
一般に、ガスタービンにおいては、圧縮機からの抽気を利用してタービンのような高温部分の冷却や軸封を行い、冷却・軸封後の抽気をタービン下流の排ガスに混入する。したがって、本発明では冷却・軸封後の混合ガスG1が排ガスに混入する。この混合ガスG1は排ガスG4とともに第2触媒燃焼器9で触媒燃焼(300℃以上)される。このため、混合ガスG1中の燃料(メタンガス)が未反応のまま排出されてしまういわゆるメタンガスのすり抜けの発生が防止される。また、第1触媒燃焼器2内の触媒性能が低下したときに第1触媒燃焼器2から排出される未反応の燃料も、第2触媒燃焼器9で燃焼するので、この場合のすり抜けも防止される。
以上のように、予燃焼器等の加温システムを用いていないので、全体構成を簡略化しながら、効率的なガスタービンGTの運転を行うことができ、混合ガスのすり抜けも防止できる。
図2は本発明の第2実施形態における、第2触媒燃焼器9を兼ねる再生器6を示す。この再生器6は、複数のプレート31とフィン32を交互に積層したプレートフィン型の熱交換器からなる。再生器6の前面が排ガスG4の流入口34、後面が排ガスG4の流出口35となっており、前面から後面方向にかけて排ガスG4の通路36が形成されている。再生器6の右側面が圧縮ガスG2の流入口38、左側面が流出口39となっており、右側面から左側面にかけて圧縮ガスG2の通路40が形成されている。フィン32は波形板からなり、これと平板からなるプレート31とにより前記各通路36,40が形成されている。排ガスG4の通路36と圧縮ガスG2の通路40とは、上下に一つおきに配置され、互いに直交している。
こうして形成された排ガスG4の通路35の壁面に、排ガスG4を触媒反応により燃焼させる白金やパラジウムなどの触媒を坦持させている。これにより、図1の第2触媒燃焼器9が不要となるので、ガスタービンGTの全体構成がさらに簡素化される。
図3は本発明の第3実施形態であり、図1の第1実施形態の発電装置50に、再生器6からの排ガスG4の熱を利用して、混合ガスG1を酸化する酸化装置60を付加したものである。これにより、さらに多くのCMM,VAMの大気中への放出量削減を図っている。酸化装置60は、CMMまたはVAMのようなメタンガスを含む混合ガスG1を再生器6から排出される排ガスG4に混入するガス混入通路61と、混合ガスG1が混入された混合排ガスG5に含まれている燃料成分、つまり混合ガスG1中の燃料を触媒反応により酸化させる触媒反応器62と、触媒反応器62からの酸化済排ガスG6によって前記ガス混入通路61内の混合ガスG1を加熱する熱交換器63とを備えている。触媒反応器62の入口側には、その入口温度、つまり混合ガスG1が混入されたのちの混合排ガスG5を検出する第2の温度センサ72を設置している。さらに、発電装置50のコントローラ21に第2の温度センサ72からの温度検出信号を入力して、検出された混合排ガスG5の温度に基づいてブロワ64の送風量を制御する。これにより、排ガスG4に混入される混合ガスG1の量を調整して、触媒反応器61の入口温度を、触媒作用に好適な所定範囲(例えば、250〜300℃)に制御する。本実施形態では、酸化装置60の制御を、発電装置50のコントローラ21により行っているが、コントローラ21とは別に酸化装置60専用のコントローラを設けてもよい。
なお、本発明は、混合ガスとして前記CMM,VAM以外の可燃性ガスも使用できる。
1 圧縮機
2 第1触媒燃焼器
3 タービン
6 再生器
60 酸化装置
61 ガス混入通路
62 触媒反応器
63 熱交換器
64 ブロワ
7 ダクトバーナ
8 第1補助燃料供給部
14 第2触媒燃焼器
13 第2補助燃料導入部
14 第2補助燃料供給部
17 第3補助燃料導入部
18 第3補助燃料供給部
22 燃料制御手段
23 空気導入口
G1 混合ガス
G2 圧縮ガス
G3 燃焼ガス
G4 排ガス
F1 第1補助燃料
F2 第2補助燃料
F3 第3補助燃料

Claims (8)

  1. 燃料と空気を混合した可燃濃度限界以下の混合ガスを圧縮して圧縮ガスを生成する圧縮機と、
    前記圧縮ガスを触媒反応により燃焼させる第1触媒燃焼器と、
    前記第1触媒燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、
    前記タービンからの排ガスによって前記圧縮機から第1触媒燃焼器に導入される圧縮ガスを加熱する再生器と、
    前記タービンと再生器との間に配置されて前記排ガスを第1補助燃料により火炎燃焼させるダクトバーナと、
    を備えた希薄燃料吸入ガスタービン。
  2. 請求項1において、前記ダクトバーナと再生器との間に、第2触媒燃焼器を備えた希薄燃料吸入ガスタービン。
  3. 請求項2において、前記ダクトバーナと第2触媒燃焼器との間に、前記排ガス中に第2補助燃料を導入する第2補助燃料導入部を備えた希薄燃料吸入ガスタービン。
  4. 請求項1から3のいずれか一項において、前記第1触媒燃焼器の入口温度を検出する温度センサと、前記入口温度が所定範囲となるように少なくとも前記第1補助燃料の供給量を制御する燃料制御手段とを備えた希薄燃料吸入ガスタービン。
  5. 請求項1から4のいずれか一項において、前記圧縮機の吸入側に、混合ガスに第3補助燃料を混入させて前記混合ガスの燃料濃度を高める第3補助燃料導入部を備えた希薄燃料吸入ガスタービン。
  6. 請求項1から4のいずれか一項において、前記圧縮機の吸入側に、前記混合ガスに空気を混入させて前記混合ガスの燃料濃度を低下させる空気導入部を備えた希薄燃料吸入ガスタービン。
  7. 請求項1から5のいずれか一項において、前記再生器における圧縮ガス通路面に、前記圧縮ガスを酸化させる触媒を坦持させた希薄燃料吸入ガスタービン。
  8. 請求項1から7のいずれか一項において、さらに、前記燃料と空気の混合ガスを前記再生器から排出される排ガスに混入するガス混入通路と、前記混合ガスが混入された排ガス中の燃料成分を触媒反応により酸化させる触媒反応器と、前記触媒反応器からの酸化済排ガスによって前記ガス混入通路内の混合ガスを加熱する熱交換器とを備えた希薄燃料吸入ガスタービン。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011118372A1 (ja) * 2010-03-24 2011-09-29 川崎重工業株式会社 希薄燃料吸入ガスタービン
US20110296843A1 (en) * 2010-06-04 2011-12-08 Lawson Jr T Towles Positive displacement power extraction compensation device
WO2012002341A1 (ja) 2010-06-28 2012-01-05 三菱重工業株式会社 給気冷却器をそなえたガスエンジン
JP2013117202A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Kawasaki Heavy Ind Ltd 希薄燃料吸入ガスタービン
WO2013094379A1 (ja) * 2011-12-21 2013-06-27 川崎重工業株式会社 希薄燃料吸入ガスタービンの制御方法および制御装置
WO2013099916A1 (ja) * 2011-12-28 2013-07-04 川崎重工業株式会社 流速分布均一化装置
WO2014017217A1 (ja) * 2012-07-27 2014-01-30 川崎重工業株式会社 複数の酸化処理器を備える低濃度メタンガス酸化システム
JP2014123473A (ja) * 2012-12-20 2014-07-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電システム及び発電システムの運転方法
WO2014129226A1 (ja) * 2013-02-22 2014-08-28 川崎重工業株式会社 希薄燃料吸入ガスタービンの制御方法および制御装置
JPWO2013058210A1 (ja) * 2011-10-17 2015-04-02 川崎重工業株式会社 ガスタービンエンジンの排熱を利用した低濃度メタンガス酸化システム
US9086022B2 (en) 2010-05-31 2015-07-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas engine

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110302925A1 (en) * 2010-06-14 2011-12-15 Vykson Limited Method and Apparatus for Controlling the Operation of a Gas Turbine
EP2760790B1 (en) 2011-09-30 2018-01-10 Newcastle Innovation Limited Chemical looping removal of ventilation air methane
JP5723455B2 (ja) * 2011-10-17 2015-05-27 川崎重工業株式会社 希薄燃料吸入ガスタービン
US9273606B2 (en) * 2011-11-04 2016-03-01 Ener-Core Power, Inc. Controls for multi-combustor turbine
RU2014129254A (ru) * 2011-12-22 2016-02-20 Кавасаки Дзюкогё Кабусики Кайся Способ работы газотурбинного двигателя с питанием обедненным топливом и электрогенераторное устройство на основе газовой турбины
US9188285B2 (en) * 2012-12-24 2015-11-17 General Electric Company Systems and methods for oxidation of boil-off gas
US9360214B2 (en) * 2013-04-08 2016-06-07 General Electric Company Catalytic combustion air heating system
US9500103B2 (en) * 2013-08-22 2016-11-22 General Electric Company Duct fired combined cycle system
CN110985153A (zh) * 2019-11-15 2020-04-10 深圳市燃气集团股份有限公司 一种基于化学链燃烧的分布式能源系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63186923A (ja) * 1986-12-12 1988-08-02 アライド・シグナル インコーポレーテツド 動力発生装置
US6313544B1 (en) * 1997-09-19 2001-11-06 Solo Energy Corporation Self-contained energy center for producing mechanical, electrical, and heat energy
US6960840B2 (en) * 1998-04-02 2005-11-01 Capstone Turbine Corporation Integrated turbine power generation system with catalytic reactor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2013616C1 (ru) * 1992-12-29 1994-05-30 Проектно-строительное предприятие "Инсерв" Способ работы комбинированной газотурбинной установки системы распределения природного газа и комбинированная газотурбинная установка для его осуществления
RU2052641C1 (ru) * 1993-10-25 1996-01-20 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Способ питания силовой энергетической установки
DE19521356C2 (de) * 1995-06-12 1999-04-01 Siemens Ag Gasturbine, umfassend einen Verdichterteil, einen Brennerteil und einen Turbinenteil
GB9609317D0 (en) * 1996-05-03 1996-07-10 Rolls Royce Plc A combustion chamber and a method of operation thereof
US6095793A (en) * 1998-09-18 2000-08-01 Woodward Governor Company Dynamic control system and method for catalytic combustion process and gas turbine engine utilizing same
US6269625B1 (en) * 1999-09-17 2001-08-07 Solo Energy Corporation Methods and apparatus for igniting a catalytic converter in a gas turbine system
RU2212590C2 (ru) * 2001-08-24 2003-09-20 Гончаров Владимир Гаврилович Способ подготовки и сжигания топлива в камере сгорания газотурбинной установки и устройство для его осуществления
AU2002951703A0 (en) * 2002-09-27 2002-10-17 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation A method and system for a combustion of methane

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63186923A (ja) * 1986-12-12 1988-08-02 アライド・シグナル インコーポレーテツド 動力発生装置
US6313544B1 (en) * 1997-09-19 2001-11-06 Solo Energy Corporation Self-contained energy center for producing mechanical, electrical, and heat energy
US6960840B2 (en) * 1998-04-02 2005-11-01 Capstone Turbine Corporation Integrated turbine power generation system with catalytic reactor

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2011230790B2 (en) * 2010-03-24 2014-09-18 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Lean-fuel intake gas turbine
JP2011196355A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Kawasaki Heavy Ind Ltd 希薄燃料吸入ガスタービン
CN102933819A (zh) * 2010-03-24 2013-02-13 川崎重工业株式会社 稀薄燃料吸入燃气涡轮
WO2011118372A1 (ja) * 2010-03-24 2011-09-29 川崎重工業株式会社 希薄燃料吸入ガスタービン
US9086022B2 (en) 2010-05-31 2015-07-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas engine
US20110296843A1 (en) * 2010-06-04 2011-12-08 Lawson Jr T Towles Positive displacement power extraction compensation device
WO2012002341A1 (ja) 2010-06-28 2012-01-05 三菱重工業株式会社 給気冷却器をそなえたガスエンジン
JP2012007582A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスエンジンの給気冷却器のドレン装置
US9217398B2 (en) 2010-06-28 2015-12-22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas engine having intercooler
JPWO2013058210A1 (ja) * 2011-10-17 2015-04-02 川崎重工業株式会社 ガスタービンエンジンの排熱を利用した低濃度メタンガス酸化システム
WO2013084763A1 (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 川崎重工業株式会社 希薄燃料吸入ガスタービン
AU2012349638B2 (en) * 2011-12-05 2015-07-30 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Lean fuel intake gas turbine engine
JP2013117202A (ja) * 2011-12-05 2013-06-13 Kawasaki Heavy Ind Ltd 希薄燃料吸入ガスタービン
WO2013094379A1 (ja) * 2011-12-21 2013-06-27 川崎重工業株式会社 希薄燃料吸入ガスタービンの制御方法および制御装置
WO2013099916A1 (ja) * 2011-12-28 2013-07-04 川崎重工業株式会社 流速分布均一化装置
WO2014017217A1 (ja) * 2012-07-27 2014-01-30 川崎重工業株式会社 複数の酸化処理器を備える低濃度メタンガス酸化システム
JP2014123473A (ja) * 2012-12-20 2014-07-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電システム及び発電システムの運転方法
WO2014129226A1 (ja) * 2013-02-22 2014-08-28 川崎重工業株式会社 希薄燃料吸入ガスタービンの制御方法および制御装置
JP2014163243A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Kawasaki Heavy Ind Ltd 希薄燃料吸入ガスタービンの制御方法および制御装置
AU2014220107B2 (en) * 2013-02-22 2016-07-21 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Device and method for controlling lean fuel intake gas turbine

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