JP2012140872A - Solar heat gas turbine and power generating equipment - Google Patents

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Kuniaki Aoyama
邦明 青山
Masashi Tagawa
雅士 田川
Ichita Kobayashi
一太 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To steadily and continuously operate a solar heat gas turbine and power generating equipment without being affected by changes of weather conditions and the like.SOLUTION: The solar heat gas turbine is constituted with a compressor 21 taking in air and raising its pressure, a heater 22 heating up air with pressure raised via the compressor 21 so as to raise its temperature, and a turbine 23 converting a thermal energy retained by the air into a mechanical energy, which has a high temperature and high pressure in the heater 22. The heater 22 is so constituted as to have, in its heating chamber 31, a first heater 33 that heats up air with the pressure raised by the compressor 21 by the use of the heat of the sun light collected with a concentrator 42 and raises a temperature thereof and a second heater 34 that further heats up the air heated up by the first heater 33 by heating by a combustor 36 through fossil fuel combustion.

Description

本発明は、太陽光を利用して、空気などの圧縮性作動流体を加熱して駆動される太陽熱ガスタービン、並びに、この太陽熱ガスタービンを有する発電装置に関するものである。   The present invention relates to a solar gas turbine that is driven by using sunlight to heat a compressible working fluid such as air, and a power generation apparatus having the solar gas turbine.

近年、地球温暖化等の環境問題を解決するため、太陽光や風力等の自然エネルギーが注目されている。そこで、自然エネルギーの一つである太陽光を利用し、この太陽光の熱により高温高圧の圧縮性作動流体を生成して駆動する太陽熱ガスタービン、そして、この太陽熱ガスタービンにより発電機を駆動して発電する発電装置が提案されている。   In recent years, natural energy such as sunlight and wind power has attracted attention in order to solve environmental problems such as global warming. Therefore, solar power, which is one of the natural energy, is used to generate and drive a high-temperature and high-pressure compressive working fluid by the heat of the solar light, and the generator is driven by this solar heat gas turbine. Power generation devices that generate electricity have been proposed.

従来の太陽熱ガスタービンは、圧縮性作動流体を圧縮して昇圧させる圧縮機と、太陽光を変換した熱により圧縮性作動流体を加熱して昇温させる受熱器と、高温高圧の圧縮性作動流体が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービンとを主な構成要素とする装置である。即ち、この太陽熱ガスタービンは、天然ガスなどの燃料を燃焼させて高温高圧の燃焼排ガスを生成する燃焼器に代えて、太陽光の熱エネルギーを利用して、高圧の圧縮性作動流体を加熱して昇温する受熱器を設けたものである。   A conventional solar gas turbine includes a compressor that compresses and boosts a compressive working fluid, a heat receiver that heats and compresses the compressive working fluid by heat converted from sunlight, and a high-temperature and high-pressure compressive working fluid. Is a main component of a turbine that converts thermal energy held by the machine into mechanical energy. That is, this solar thermal gas turbine uses solar thermal energy to heat a high-pressure compressive working fluid instead of a combustor that burns fuel such as natural gas to generate high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas. This is provided with a heat receiver that raises the temperature.

この場合の受熱器は、太陽光を熱エネルギーに変換するための装置であり、例えば、集光器(ヘリオスタット)により集めた光の熱を用いて、高圧の圧縮性作動流体を加熱して昇温させることができる。また、発電機を太陽熱ガスタービンと同軸に連結し、太陽熱ガスタービンで発電機を駆動するように構成すれば、太陽光を利用して発電する太陽熱ガスタービン発電装置となる。   The heat receiver in this case is a device for converting sunlight into heat energy, for example, by heating the high-pressure compressive working fluid using the heat of light collected by a light collector (heliostat). The temperature can be raised. Moreover, if a generator is connected coaxially with a solar thermal gas turbine and the generator is driven by the solar thermal gas turbine, a solar thermal gas turbine power generator that generates power using sunlight is obtained.

一方、従来のガスタービンを用いる熱併給動力発生装置としては、例えば、下記特許文献1に記載されているものがある。この装置は、燃焼用空気圧縮機を駆動するガスタービンと動力発生用の膨張タービンとを備えるものであり、燃焼用空気圧縮機を駆動するガスタービンに燃焼排ガスを供給する燃焼器に代えて加熱器を使用することが記載されており、この加熱器として、太陽熱などを含む他の熱源の排熱を利用することが記載されている。   On the other hand, as a cogeneration power generator using a conventional gas turbine, for example, there is one described in Patent Document 1 below. This apparatus includes a gas turbine that drives a combustion air compressor and an expansion turbine that generates power, and is heated instead of a combustor that supplies combustion exhaust gas to the gas turbine that drives the combustion air compressor. It is described that a heater is used, and the exhaust heat of other heat sources including solar heat is used as the heater.

また、太陽熱を用いる化石燃料ガス化プラントとしては、例えば、下記特許文献2に記載されているものがある。この装置は、太陽熱集光器、この集光器で集光した太陽熱によって液体金属を加熱する液体金属加熱器、ガス化炉で生成されたガス中に含まれる未反応粒子を分離する装置、この分離装置で分離された未反応粒子を液体金属加熱器において加熱された液体金属によって加熱する流動層未反応粒子加熱器を備えるものである。   Moreover, as a fossil fuel gasification plant using solar heat, there exist some which are described in the following patent document 2, for example. This device includes a solar heat collector, a liquid metal heater that heats a liquid metal by solar heat collected by the light collector, a device that separates unreacted particles contained in a gas generated in a gasifier, A fluidized bed unreacted particle heater is provided that heats unreacted particles separated by the separation device with the liquid metal heated in the liquid metal heater.

特開昭62−135619号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-135619 特許第3337276号公報Japanese Patent No. 3337276

ところで、上述した従来の太陽熱ガスタービン発電装置は、自然エネルギーである太陽光を利用して運転するため、圧縮性作動流体を加熱する太陽光の強さが天候等に左右されて絶えず変動する。このため、受熱器に十分な太陽熱を得られない運転状況では、たとえば太陽熱が設計点の40〜50%程度まで低下するような運転状況では、太陽熱ガスタービンのタービンに対して、高温高圧の圧縮性作動流体を安定供給することは困難になる。この結果、太陽熱ガスタービンでは、十分な太陽熱を得られないと運転の継続が困難になり、最終的には運転停止に追い込まれるという問題を有している。   By the way, since the above-mentioned conventional solar gas turbine power generator operates using sunlight, which is natural energy, the intensity of sunlight that heats the compressive working fluid constantly varies depending on the weather and the like. For this reason, in an operating situation in which sufficient solar heat cannot be obtained in the heat receiver, for example, in an operating situation in which the solar heat is reduced to about 40 to 50% of the design point, high-temperature and high-pressure compression is performed on the turbine of the solar gas turbine It becomes difficult to stably supply the sexual working fluid. As a result, the solar gas gas turbine has a problem that it is difficult to continue the operation unless sufficient solar heat is obtained, and eventually the operation is stopped.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、天候の変動などに左右されることなく安定した運転の継続を可能にする太陽熱ガスタービン及び発電装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a solar gas turbine and a power generation apparatus that enable stable operation to be continued without being influenced by weather fluctuations.

上記の目的を達成するための本発明の太陽熱ガスタービンは、圧縮性作動流体を吸入して昇圧させる圧縮機と、該圧縮機で昇圧された圧縮性作動流体を加熱して昇温させる加熱器と、該加熱器で高温高圧となった圧縮性作動流体が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービンと、を備える太陽熱ガスタービンにおいて、前記加熱器は、断熱された空間と、該空間内に配置されて前記圧縮機で昇圧された圧縮性作動流体を集光器で集めた太陽光の熱により加熱して昇温させる第1加熱器と、前記空間内に配置されて前記第1加熱器で加熱される圧縮性作動流体を化石燃料焚きの燃焼器により加熱して昇温させる第2加熱器と、を有することを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a solar gas turbine according to the present invention includes a compressor that sucks and pressurizes a compressive working fluid, and a heater that heats and raises the temperature of the compressible working fluid boosted by the compressor. And a solar gas turbine that converts thermal energy held by the compressive working fluid that has become high temperature and pressure in the heater into mechanical energy, wherein the heater includes an insulated space, And a first heater that heats the compressible working fluid that has been pressurized by the compressor by the heat of sunlight collected by a condenser, and the first heater that is disposed in the space. And a second heater for heating the compressible working fluid heated by the heater by a fossil fuel-fired combustor.

従って、圧縮性作動流体は、断熱空間内に配置される第1加熱器による太陽光の熱と第2加熱器の燃焼器により加熱されることとなり、第1加熱器における太陽光の熱量に応じて第2加熱器の燃焼器による加熱量を調整することで、タービンに送られる圧縮性作動流体の温度を所望の温度に維持することができ、天候の変動などに左右されることなく、安定した運転の継続を可能にすることができる。   Therefore, the compressive working fluid is heated by the heat of sunlight by the first heater disposed in the heat insulation space and the combustor of the second heater, and according to the amount of sunlight by the first heater. By adjusting the amount of heating by the combustor of the second heater, the temperature of the compressive working fluid sent to the turbine can be maintained at a desired temperature, and it is stable without being affected by weather fluctuations. Can be continued.

本発明の太陽熱ガスタービンでは、前記第1加熱器と前記第2加熱器は前記空間内でそれぞれ独立した空間に配置され、前記第2加熱器は、輻射熱により第1加熱器を流れる圧縮性作動流体を加熱することを特徴としている。   In the solar gas turbine of the present invention, the first heater and the second heater are arranged in independent spaces in the space, and the second heater is a compressible operation that flows through the first heater by radiant heat. It is characterized by heating the fluid.

従って、第1加熱器を流れる圧縮性作動流体は、第2加熱器からの輻射熱により加熱されることとなり、各加熱器は圧縮性作動流体を安定して加熱することができる。   Therefore, the compressive working fluid flowing through the first heater is heated by the radiant heat from the second heater, and each heater can stably heat the compressive working fluid.

本発明の太陽熱ガスタービンでは、前記第2加熱器は、前記燃焼器から排出された排ガスにより該燃焼器に供給される化石燃料を加熱する第1熱交換器を有することを特徴としている。   In the solar thermal gas turbine of the present invention, the second heater has a first heat exchanger that heats fossil fuel supplied to the combustor by exhaust gas discharged from the combustor.

従って、化石燃料は、燃焼器からの排ガスにより加熱されてから燃焼器に供給されることとなり、第2加熱器の燃焼器は、化石燃料を効率良く燃焼することができる。   Therefore, the fossil fuel is heated by the exhaust gas from the combustor and then supplied to the combustor, and the combustor of the second heater can efficiently burn the fossil fuel.

本発明の太陽熱ガスタービンでは、前記第2加熱器は、前記燃焼器から排出された排ガスにより前記第1加熱器に供給される圧縮性作動流体を加熱する第2熱交換器を有することを特徴としている。   In the solar gas turbine of the present invention, the second heater has a second heat exchanger that heats the compressive working fluid supplied to the first heater by the exhaust gas discharged from the combustor. It is said.

従って、圧縮性作動流体は、燃焼器からの排ガスにより加熱されてから第1加熱器に供給されることとなり、排ガスの有効利用を可能とすることができる。   Therefore, the compressive working fluid is heated by the exhaust gas from the combustor and then supplied to the first heater, so that the exhaust gas can be effectively used.

本発明の太陽熱ガスタービンでは、前記第2加熱器の燃焼器は、化石燃料と前記タービンからの排ガスとを燃焼することを特徴としている。   In the solar thermal gas turbine according to the present invention, the combustor of the second heater combusts fossil fuel and exhaust gas from the turbine.

従って、タービンからの排ガスを化石燃料と共に第2加熱器の燃焼器で燃焼することで、排ガス処理の簡素化を可能とすることができる。   Therefore, it is possible to simplify the exhaust gas treatment by combusting the exhaust gas from the turbine together with the fossil fuel in the combustor of the second heater.

本発明の太陽熱ガスタービンでは、前記第2加熱器の燃焼器から排出された排ガスにより前記圧縮機で昇圧された圧縮性作動流体を加熱する第3熱交換器を設けることを特徴としている。   The solar thermal gas turbine of the present invention is characterized in that a third heat exchanger is provided that heats the compressive working fluid that has been pressurized by the compressor with the exhaust gas discharged from the combustor of the second heater.

従って、圧縮性作動流体は、燃焼器からの排ガスにより加熱されてから第1加熱器に供給されることとなり、排ガスの有効利用を可能とすることができる。   Therefore, the compressive working fluid is heated by the exhaust gas from the combustor and then supplied to the first heater, so that the exhaust gas can be effectively used.

また、本発明の発電装置は、前記太陽熱ガスタービンと、該太陽熱ガスタービンで駆動されて発電する発電機とを備えることを特徴とするものである。   Moreover, the electric power generating apparatus of this invention is equipped with the said solar thermal gas turbine and the generator which drives with this solar thermal gas turbine and generates electric power, It is characterized by the above-mentioned.

従って、自然エネルギーである太陽熱を十分に得られない運転状況においても、太陽熱の強度に応じて燃焼器の加熱能力を有効に利用し、圧縮性作動流体の温度を所望の温度に維持して太陽熱ガスタービンの安定した運転の継続が可能になる。その結果、太陽熱を十分に得られない運転状況においても、安定した動特性を有する太陽熱ガスタービンにより駆動される発電機は、安定した発電を継続することが可能になる。   Therefore, even in an operating situation where solar heat, which is a natural energy, cannot be obtained sufficiently, the heating capacity of the combustor is effectively utilized according to the intensity of the solar heat, and the temperature of the compressive working fluid is maintained at a desired temperature. A stable operation of the gas turbine can be continued. As a result, a generator driven by a solar gas turbine having stable dynamic characteristics can continue stable power generation even in an operating situation where solar heat cannot be obtained sufficiently.

本発明の太陽熱ガスタービン及び発電装置によれば、圧縮機と加熱器とタービンとを備え、加熱器として、断熱された空間内に配置されて圧縮機で昇圧された圧縮性作動流体を集光器で集めた太陽光の熱により加熱して昇温させる第1加熱器と、空間内に配置されて第1加熱器で加熱される圧縮性作動流体を化石燃料焚きの燃焼器により加熱して昇温させる第2加熱器とを設けるので、太陽光の熱量に応じて燃焼器による加熱量を調整することで、タービンに送られる圧縮性作動流体の温度を所望の温度に維持することができ、天候の変動などに左右されることなく、安定した運転の継続を可能にすることができる。   According to the solar gas turbine and the power generation device of the present invention, the compressor includes a compressor, a heater, and a turbine, and the compressive working fluid that is disposed in a thermally insulated space and is pressurized by the compressor is condensed as a heater. A first heater that is heated by the heat of sunlight collected by the vessel and a compressive working fluid that is disposed in the space and is heated by the first heater is heated by a fossil fuel-fired combustor. Since the second heater for raising the temperature is provided, the temperature of the compressive working fluid sent to the turbine can be maintained at a desired temperature by adjusting the amount of heating by the combustor according to the amount of sunlight. This makes it possible to continue stable driving without being affected by weather fluctuations.

図1は、本発明の実施例1に係る太陽熱ガスタービン発電装置を表す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a solar gas turbine power generator according to a first embodiment of the present invention. 図2は、実施例1の太陽熱ガスタービン発電装置における加熱器を表す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a heater in the solar gas turbine power generator according to the first embodiment. 図3は、本発明の実施例2に係る太陽熱ガスタービン発電装置における加熱器を表す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a heater in the solar gas turbine power generator according to the second embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施例3に係る太陽熱ガスタービン発電装置を表す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a solar gas turbine power generator according to Embodiment 3 of the present invention. 図5は、実施例3の太陽熱ガスタービン発電装置における加熱器を表す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a heater in the solar gas turbine power generator according to the third embodiment. 図6は、本発明の実施例4に係る太陽熱ガスタービン発電装置を表す概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a solar thermal gas turbine power generator according to Embodiment 4 of the present invention. 図7は、実施例4の太陽熱ガスタービン発電装置における加熱器を表す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a heater in the solar gas turbine power generator according to the fourth embodiment. 図8は、本発明の実施例5に係る太陽熱ガスタービン発電装置を表す概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a solar gas turbine power generator according to a fifth embodiment of the present invention. 図9は、実施例5の太陽熱ガスタービン発電装置における加熱器を表す概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a heater in the solar gas turbine power generator according to the fifth embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明に係る太陽熱ガスタービン及び発電装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。   Exemplary embodiments of a solar gas turbine and a power generator according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.

図1は、本発明の実施例1に係る太陽熱ガスタービン発電装置を表す概略構成図、図2は、実施例1の太陽熱ガスタービン発電装置における加熱器を表す概略図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a solar gas turbine power generator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a heater in the solar gas turbine power generator according to the first embodiment.

実施例1において、図1に示すように、発電装置10は、太陽熱ガスタービン11と発電機12とを有している。この太陽熱ガスタービン11は、空気(圧縮性作動流体)を吸入して昇圧させる圧縮機21と、この圧縮機21で昇圧された空気を加熱して昇温させる加熱器22と、この加熱器22で高温高圧となった空気が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービン23とから構成されている。   In the first embodiment, as illustrated in FIG. 1, the power generation apparatus 10 includes a solar thermal gas turbine 11 and a generator 12. The solar thermal gas turbine 11 includes a compressor 21 that sucks air (compressible working fluid) to increase the pressure, a heater 22 that heats the air pressurized by the compressor 21 and raises the temperature, and the heater 22. The turbine 23 is configured to convert the thermal energy held by the air at high temperature and pressure into mechanical energy.

この場合、圧縮機21とタービン23とは回転軸24により一体回転可能に連結されており、発電機12は、この回転軸24と同軸上にある駆動軸25により圧縮機21と駆動連結されている。また、圧縮機21、加熱器22、タービン23の間に再熱器26が設けられており、この再熱器26は、タービン23からの排ガスにより圧縮機21から加熱器22に供給される高圧空気を加熱することができる。そして、再熱器26で熱交換された排ガスは、煙突27から大気に放出される。   In this case, the compressor 21 and the turbine 23 are connected to each other by a rotary shaft 24 so as to be integrally rotatable, and the generator 12 is connected to the compressor 21 by a drive shaft 25 that is coaxial with the rotary shaft 24. Yes. A reheater 26 is provided between the compressor 21, the heater 22, and the turbine 23, and the reheater 26 is a high pressure supplied from the compressor 21 to the heater 22 by the exhaust gas from the turbine 23. The air can be heated. The exhaust gas heat-exchanged by the reheater 26 is released from the chimney 27 to the atmosphere.

加熱器22は、断熱材でほぼ密閉状態とされた加熱室31の断熱空間32に配置された第1加熱器33と、第2加熱器34とから構成されている。第1加熱器33は、圧縮機21で昇圧されて再熱器26で昇温された空気を、集光器で集めた太陽光の熱により加熱して昇温させるものであり、空気が流通する受熱器35を有している。第2加熱器34は、この第1加熱器33で加熱されている空気を化石燃料焚きの燃焼器36により加熱して昇温させるものである。そのため、加熱室31の外部に空気を昇圧して供給する第1ブロア37と、化石燃料(例えば、天然ガス)を昇圧して供給する第2ブロア38が設けられており、空気と化石燃料との予混合気を燃焼器36に供給可能となっている。   The heater 22 includes a first heater 33 and a second heater 34 that are disposed in the heat insulating space 32 of the heating chamber 31 that is substantially sealed with a heat insulating material. The first heater 33 is for heating the air heated by the compressor 21 and heated by the reheater 26 with the heat of sunlight collected by the condenser, and the air flows therethrough. A heat receiver 35 is provided. The second heater 34 heats the air heated by the first heater 33 by a fossil fuel-fired combustor 36 to raise the temperature. For this reason, a first blower 37 that boosts and supplies air to the outside of the heating chamber 31 and a second blower 38 that boosts and supplies fossil fuel (for example, natural gas) are provided. The premixed gas can be supplied to the combustor 36.

以下、加熱器22について詳細に説明する。図2に示すように、加熱室31は、内部にほぼ密閉状態となる断熱空間32が形成され、非通気性である仕切板としての石英ガラス41により独立した2つの空間に仕切られている。この場合、仕切板は石英ガラス41に限るものではなく、耐熱性耐腐食性合金でもよく、例えば、耐熱性ニッケル合金(ハステロイ)などを用いてもよい。そして、一方の大きな空間に第1加熱器33が配置され、他方の小さな空間に第2加熱器34が配置されている。また、加熱室31は、下部に開口部31aが形成され、開口部31aから集光器42で集めた太陽光を第1加熱器33側の空間に取込可能となっている。この場合、加熱室31の一方側に第1加熱器33が配置され、他方側に第2加熱器34が配置され、両者の間には所定の空間部が設けられ、この空間部の下方に開口部31aが形成されている。   Hereinafter, the heater 22 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the heating chamber 31 is formed with a heat insulating space 32 in a substantially hermetically sealed state, and is partitioned into two independent spaces by quartz glass 41 as a non-breathable partition plate. In this case, the partition plate is not limited to the quartz glass 41, and may be a heat-resistant and corrosion-resistant alloy. For example, a heat-resistant nickel alloy (Hastelloy) may be used. And the 1st heater 33 is arrange | positioned in one large space, and the 2nd heater 34 is arrange | positioned in the other small space. Moreover, the opening part 31a is formed in the lower part, and the heating chamber 31 can take in the sunlight collected with the collector 42 from the opening part 31a in the space by the side of the 1st heater 33. FIG. In this case, the first heater 33 is disposed on one side of the heating chamber 31, the second heater 34 is disposed on the other side, a predetermined space is provided between the two, and a lower portion of the space is provided below the space. An opening 31a is formed.

第1加熱器33にて、受熱器35は、断熱空間32の一方に配置される伝熱管43により構成されている。この伝熱管43は、1本または複数本の配管が複数のU字形状をなすように配置されてなり、一端部が圧縮機21(再熱器26)に連結され、他端部がタービン23に連結されている。そして、この第1加熱器33を構成する伝熱管43では、内部を流通する空気が開口部31aから取り込まれた太陽光の熱により加熱可能となっている。   In the first heater 33, the heat receiver 35 is configured by a heat transfer tube 43 disposed on one side of the heat insulating space 32. This heat transfer tube 43 is arranged such that one or a plurality of pipes are formed in a plurality of U shapes, one end is connected to the compressor 21 (reheater 26), and the other end is the turbine 23. It is connected to. And in the heat exchanger tube 43 which comprises this 1st heater 33, the air which distribute | circulates an inside can be heated with the heat of the sunlight taken in from the opening part 31a.

第2加熱器34にて、燃焼器36は、断熱空間32の他方に配置される伝熱管44と、燃焼バーナ45と、通気性のある輻射変換体としての金網46により構成されている。伝熱管44は、1本または複数本の配管が複数のU字形状をなすように配置されてなり、一端部に各ブロア37,38により空気と化石燃料との予混合気が供給される配管が連結され、他端部が複数の燃焼バーナ45に連結されている。この場合、伝熱管44と燃焼バーナ45との間に金網46が配置されており、各燃焼バーナ45は、金網46に向けて火炎を生成する。   In the second heater 34, the combustor 36 includes a heat transfer tube 44 disposed on the other side of the heat insulating space 32, a combustion burner 45, and a metal mesh 46 as a breathable radiation converter. The heat transfer pipe 44 is arranged such that one or a plurality of pipes are formed in a plurality of U-shapes, and a pipe in which a premixed mixture of air and fossil fuel is supplied to each end by the blowers 37 and 38. Are connected, and the other end is connected to a plurality of combustion burners 45. In this case, a wire mesh 46 is disposed between the heat transfer tube 44 and the combustion burner 45, and each combustion burner 45 generates a flame toward the wire mesh 46.

そして、空気と化石燃料との予混合気が伝熱管44を通して燃焼バーナ45に供給され、燃焼バーナ45は金網46に向けて火炎を形成すると、ここで輻射熱が発生し、石英ガラス41を通して第1加熱器33側に向けて輻射される。第1加熱器33を構成する伝熱管43では、内部を流通する空気が第2加熱器34からの輻射熱により加熱可能となっている。   Then, a premixed gas of air and fossil fuel is supplied to the combustion burner 45 through the heat transfer tube 44, and when the combustion burner 45 forms a flame toward the wire mesh 46, radiant heat is generated here, and the first through the quartz glass 41. Radiated toward the heater 33 side. In the heat transfer tube 43 constituting the first heater 33, the air flowing through the inside can be heated by radiant heat from the second heater 34.

また、加熱室31は、上部に開口部31bが形成され、開口部31bから燃焼排ガスを排出可能となっている。即ち、燃焼バーナ45により火炎が形成されることで生成された燃焼排ガスは、石英ガラス41に堰きとめられることで第1加熱器33側には流れず、金網46を通って伝熱管44に流れ、開口部31bから外部に排出される。このとき、第2加熱器34では、燃焼バーナ45で発生した燃焼排ガスにより伝熱管44を通って燃焼バーナ45に供給される予混合気を加熱することができる。ここで、加熱室31や伝熱管44などにより本発明の第1熱交換器が構成される。   Moreover, the heating chamber 31 has an opening 31b formed in the upper portion, and combustion exhaust gas can be discharged from the opening 31b. That is, the combustion exhaust gas generated by the formation of the flame by the combustion burner 45 does not flow to the first heater 33 side by being held by the quartz glass 41 but flows to the heat transfer tube 44 through the wire mesh 46. Then, the liquid is discharged from the opening 31b to the outside. At this time, in the second heater 34, the premixed gas supplied to the combustion burner 45 through the heat transfer tube 44 can be heated by the combustion exhaust gas generated in the combustion burner 45. Here, the 1st heat exchanger of this invention is comprised by the heating chamber 31, the heat exchanger tube 44, etc. FIG.

ここで、実施例1の発電装置10の作用について説明する。図1及び図2に示すように、圧縮機21は、空気を吸入して所定の高圧に圧縮し、この高圧空気は、高圧空気通路から再熱器26を通って加熱器22に供給される。この再熱器26は、圧縮機21で昇圧された高圧空気とタービン23で仕事をした高温空気との間で熱交換、つまり、タービン23からの高温空気により圧縮機21からの高圧空気を加熱(予熱)しており、ここで、排熱の有効利用が可能となる。   Here, the effect | action of the electric power generating apparatus 10 of Example 1 is demonstrated. As shown in FIGS. 1 and 2, the compressor 21 sucks air and compresses it to a predetermined high pressure, and this high pressure air is supplied from the high pressure air passage to the heater 22 through the reheater 26. . The reheater 26 exchanges heat between the high-pressure air pressurized by the compressor 21 and the high-temperature air worked by the turbine 23, that is, heats the high-pressure air from the compressor 21 by the high-temperature air from the turbine 23. (Preheating), where the exhaust heat can be used effectively.

この再熱器26で、例えば、450℃の低温高圧となった空気は、加熱器22に送られる。この加熱器22にて、圧縮機21から再熱器26を通過した低温高圧の空気は、第1加熱器33により加熱される。即ち、第1加熱器33を構成する受熱器35(伝熱管43)は、集光器42により集めた太陽光を熱エネルギーに変換し、この熱エネルギーにより伝熱管43内を流れる空気を加熱することで、この低温高圧の空気の温度を更に上昇させる。   In the reheater 26, for example, air that has become a low temperature and high pressure of 450 ° C. is sent to the heater 22. In this heater 22, the low-temperature and high-pressure air that has passed from the compressor 21 through the reheater 26 is heated by the first heater 33. That is, the heat receiver 35 (heat transfer tube 43) constituting the first heater 33 converts the sunlight collected by the condenser 42 into heat energy, and heats the air flowing in the heat transfer tube 43 by this heat energy. As a result, the temperature of the low-temperature and high-pressure air is further increased.

この場合、集光器42は、発電装置10の発電量が所望の発電量となるように、つまり、圧縮機21及びタービン23の回転数が適正値になるように、受熱器35で加熱される高温高圧の空気の出口温度に応じて受光角度を調整し、受熱器35への入熱量を制御する。   In this case, the condenser 42 is heated by the heat receiver 35 so that the power generation amount of the power generation apparatus 10 becomes a desired power generation amount, that is, the rotation speeds of the compressor 21 and the turbine 23 become appropriate values. The light receiving angle is adjusted according to the outlet temperature of the high temperature and high pressure air to control the amount of heat input to the heat receiver 35.

加熱器22における第1加熱器33で、850℃まで加熱された高温高圧の空気は、高温高圧空気通路を通ってタービン23へ供給される。このタービン23に供給された高温高圧の空気は、タービン23内の動翼と静翼を通過する際に膨張し、動翼と一体の回転軸24を回転させてタービン出力を発生させる。タービン23で発生した出力は、回転軸24を介して連結された圧縮機21、更に駆動軸25を介して連結された発電機12の駆動力として用いられる。   The high-temperature and high-pressure air heated to 850 ° C. by the first heater 33 in the heater 22 is supplied to the turbine 23 through the high-temperature and high-pressure air passage. The high-temperature and high-pressure air supplied to the turbine 23 expands when passing through the moving blades and stationary blades in the turbine 23, and rotates the rotating shaft 24 integrated with the moving blades to generate turbine output. The output generated by the turbine 23 is used as a driving force for the compressor 21 connected via the rotating shaft 24 and the generator 12 connected via the driving shaft 25.

その後、タービン23で仕事をした高温高圧の空気は、タービン23の出口より圧力及び温度が低下した高温高圧の空気(排ガス)となり、排気通路を通って再熱器26に導かれ、この再熱器26で更に温度低下して煙突27から大気へ放出される。   Thereafter, the high-temperature and high-pressure air that has worked in the turbine 23 becomes high-temperature and high-pressure air (exhaust gas) whose pressure and temperature are reduced from the outlet of the turbine 23, and is led to the reheater 26 through the exhaust passage. The temperature is further lowered by the vessel 26 and discharged from the chimney 27 to the atmosphere.

また、加熱器22は、第1加熱器33に加えて第2加熱器34を有している。この第2加熱器34は、加熱室31内にて、第1加熱器33で加熱している高温高圧の空気を更に加熱することができる。即ち、第2加熱器34の燃焼器36にて、各ブロア37,38を作動すると、所定量の空気と所定量の化石燃料が送られ、所定の燃空比となる予混合気が伝熱管44を通して各燃焼バーナ45に供給される。このとき、伝熱管44を流通する予混合気は、燃焼バーナ45からの火炎で発生した燃焼排ガスにより加熱される。   The heater 22 has a second heater 34 in addition to the first heater 33. The second heater 34 can further heat the high-temperature and high-pressure air heated by the first heater 33 in the heating chamber 31. That is, when the blowers 37 and 38 are operated in the combustor 36 of the second heater 34, a predetermined amount of air and a predetermined amount of fossil fuel are sent, and a premixed gas having a predetermined fuel-air ratio is transferred to the heat transfer tube. 44 to each combustion burner 45. At this time, the premixed gas flowing through the heat transfer tube 44 is heated by the combustion exhaust gas generated by the flame from the combustion burner 45.

そして、高温となった予混合気が燃焼バーナ45に送られると、燃焼バーナ45は、噴出する予混合気に着火することで、金網46に向けた火炎を形成する。金網46では、この火炎により輻射熱が発生し、石英ガラス41を通して第1加熱器33側に向けて輻射される。第1加熱器33を構成する受熱器35では、伝熱管43を流通する空気が第2加熱器34からの輻射熱により加熱される。一方、燃焼バーナ45からの火炎で発生した燃焼排ガスは、伝熱管44内の予混合気と熱交換を行った後、加熱室31から外部に排出される。なお、この第2加熱器34の燃焼器36が区画された部屋では、燃焼排ガスと予混合気とで熱交換を行うことで、排熱の有効利用が可能となる。   When the premixed gas having a high temperature is sent to the combustion burner 45, the combustion burner 45 ignites the jetted premixed gas, thereby forming a flame toward the wire mesh 46. In the metal mesh 46, radiant heat is generated by this flame and is radiated toward the first heater 33 through the quartz glass 41. In the heat receiver 35 constituting the first heater 33, the air flowing through the heat transfer tube 43 is heated by the radiant heat from the second heater 34. On the other hand, the combustion exhaust gas generated by the flame from the combustion burner 45 exchanges heat with the premixed gas in the heat transfer tube 44 and is then discharged from the heating chamber 31 to the outside. In the room in which the combustor 36 of the second heater 34 is partitioned, the exhaust heat can be effectively used by exchanging heat between the combustion exhaust gas and the premixed gas.

この場合、加熱器22は、第1加熱器33に取り込んだ太陽熱と、第2加熱器34で燃焼器36の火炎からの輻射熱により、例えば、450℃の低温空気が850℃の高温空気まで加熱される。ここで、加熱器22に送られた低温空気は、第1加熱器33における太陽熱と第2加熱器34における輻射熱により加熱されることから、両者の熱容量を調整することで、適正となる850℃の高温空気まで加熱することができる。   In this case, the heater 22 heats, for example, 450 ° C. low-temperature air to 850 ° C. high-temperature air by solar heat taken into the first heater 33 and radiant heat from the flame of the combustor 36 by the second heater 34. Is done. Here, since the low temperature air sent to the heater 22 is heated by the solar heat in the first heater 33 and the radiant heat in the second heater 34, the heat capacity of both is adjusted to 850 ° C., which is appropriate. Can be heated up to high temperature air.

通常、地球環境や発電コストなどを考慮し、第1加熱器33をメインとして運転し、第2加熱器34をサブとして運転する。即ち、第1加熱器33にて、取り込む太陽エネルギーの熱量だけで450℃の低温空気を850℃の高温空気まで加熱することができるのであれば、第2加熱器34の運転を停止する。一方、第1加熱器33にて、取り込む太陽エネルギーの熱量だけで450℃の低温空気を850℃の高温空気まで加熱することができないのであれば、第2加熱器34を運転する。   Usually, the first heater 33 is operated as a main and the second heater 34 is operated as a sub in consideration of the global environment and power generation cost. That is, if the first heater 33 can heat the low-temperature air at 450 ° C. to the high-temperature air at 850 ° C. only by the amount of heat of solar energy taken in, the operation of the second heater 34 is stopped. On the other hand, if the first heater 33 cannot heat the low-temperature air at 450 ° C. to the high-temperature air at 850 ° C. only by the amount of heat of solar energy taken in, the second heater 34 is operated.

この場合、加熱器22にて、受熱器35で加熱される高温高圧の空気の出口温度を検出し、この高温高圧の空気の出口温度が適正温度(例えば、850℃)となるように第2加熱器34を運転する。即ち、第2加熱器34は、受熱器35からの高温高圧の空気の出口温度に基づいて、燃焼器36に供給する予混合機量(化石燃料量)を調整する。   In this case, the heater 22 detects the outlet temperature of the high-temperature and high-pressure air heated by the heat receiver 35, and the second temperature is set so that the outlet temperature of the high-temperature and high-pressure air becomes an appropriate temperature (for example, 850 ° C.). The heater 34 is operated. That is, the second heater 34 adjusts the amount of premixer (fossil fuel amount) supplied to the combustor 36 based on the outlet temperature of the high-temperature and high-pressure air from the heat receiver 35.

このように実施例1の太陽光ガスタービンにあっては、空気を吸入して昇圧させる圧縮機21と、圧縮機21で昇圧された空気を加熱して昇温させる加熱器22と、加熱器22で高温高圧となった空気が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービン23とを設けて構成し、加熱器22として、加熱室31内に、圧縮機21で昇圧された空気を集光器42で集めた太陽光の熱により加熱して昇温させる第1加熱器33と、第1加熱器33で加熱される空気を化石燃料焚きの燃焼器36により加熱して昇温させる第2加熱器34とを設けている。   As described above, in the solar gas turbine according to the first embodiment, the compressor 21 that sucks and pressurizes air, the heater 22 that heats the air pressurized by the compressor 21 and raises the temperature, and the heater And a turbine 23 that converts the thermal energy held by the air that has become high temperature and high pressure in 22 into mechanical energy, and as the heater 22, the air pressurized by the compressor 21 is condensed in the heating chamber 31. A first heater 33 that heats and raises temperature by the heat of sunlight collected by the vessel 42; and a second that heats the air heated by the first heater 33 by the fossil fuel-fired combustor 36 and raises the temperature. A heater 34 is provided.

従って、空気は、加熱室31内に配置される第1加熱器33による太陽光の熱と第2加熱器34における燃焼器36の輻射熱により加熱されることとなり、第1加熱器33における太陽光の熱量に応じて第2加熱器34による加熱量を調整することで、タービン23に送られる空気の温度を所望の温度に維持することができ、天候の変動などに左右されることなく、安定した運転の継続を可能にすることができる。   Therefore, the air is heated by the heat of sunlight by the first heater 33 disposed in the heating chamber 31 and the radiant heat of the combustor 36 in the second heater 34, and the sunlight in the first heater 33. By adjusting the amount of heating by the second heater 34 according to the amount of heat, the temperature of the air sent to the turbine 23 can be maintained at a desired temperature, and it is stable without being influenced by weather fluctuations, etc. Can be continued.

即ち、加熱室31内に第1加熱器33と第2加熱器34を並列に配置したことで、変動の激しい自然エネルギーである太陽光の強度が弱く、受熱器35で十分な加熱を受けられない運転状況においても、燃焼器36の加熱により太陽光の不足分を補ってタービン23へ所定の温度に昇温した高温高圧の空気を供給することができる。   That is, by arranging the first heater 33 and the second heater 34 in the heating chamber 31 in parallel, the intensity of sunlight, which is a natural energy that fluctuates rapidly, is weak, and sufficient heat can be received by the heat receiver 35. Even in the absence of operating conditions, it is possible to supply high-temperature and high-pressure air heated to a predetermined temperature to the turbine 23 by compensating for the shortage of sunlight by heating the combustor 36.

また、実施例1の太陽光ガスタービンでは、第1加熱器33と第2加熱器34とを加熱室31の断熱空間32内でそれぞれ独立した空間に配置し、第2加熱器34は、輻射熱により第1加熱器33を流れる空気を加熱している。従って、第1加熱器33を流れる空気は、第2加熱器34からの輻射熱により加熱されることとなり、加熱器33,34は空気を安定して加熱することができる。   Moreover, in the solar gas turbine of Example 1, the 1st heater 33 and the 2nd heater 34 are each arrange | positioned in the space independent in the heat insulation space 32 of the heating chamber 31, and the 2nd heater 34 is radiant heat. Thus, the air flowing through the first heater 33 is heated. Therefore, the air flowing through the first heater 33 is heated by the radiant heat from the second heater 34, and the heaters 33 and 34 can stably heat the air.

また、実施例1の太陽光ガスタービンでは、第2加熱器34は、燃焼器36から排出された燃焼排ガスによりこの燃焼器36に供給される化石燃料と空気の予混合気を加熱している。従って、化石燃料は、燃焼器36からの燃焼排ガスにより加熱されてから燃焼器36に供給されることとなり、第2加熱器34の燃焼器36は、化石燃料を効率良く燃焼することができる。   In the solar gas turbine according to the first embodiment, the second heater 34 heats a premixed mixture of fossil fuel and air supplied to the combustor 36 by the combustion exhaust gas discharged from the combustor 36. . Therefore, the fossil fuel is heated by the combustion exhaust gas from the combustor 36 and then supplied to the combustor 36, and the combustor 36 of the second heater 34 can efficiently burn the fossil fuel.

また、実施例1の発電装置にあっては、上述した太陽熱ガスタービン11と、この太陽熱ガスタービン11で駆動されて発電する発電機12とを備えている。   In addition, the power generation apparatus according to the first embodiment includes the above-described solar thermal gas turbine 11 and a generator 12 that is driven by the solar thermal gas turbine 11 to generate electric power.

従って、自然エネルギーである太陽熱を十分に得られない運転状況においても、太陽熱の強度に応じて燃焼器36の加熱能力を有効に利用し、空気の温度を所望の温度に維持して太陽熱ガスタービン11の安定した運転の継続が可能になる。その結果、太陽熱を十分に得られない運転状況においても、安定した動特性を有する太陽熱ガスタービン11により駆動される発電機12は、安定した発電を継続することが可能になる。   Therefore, even in an operating situation where solar heat, which is natural energy, cannot be sufficiently obtained, the heating capacity of the combustor 36 is effectively utilized according to the intensity of solar heat, and the temperature of the air is maintained at a desired temperature to achieve the solar thermal gas turbine. 11 stable operation can be continued. As a result, the generator 12 driven by the solar gas turbine 11 having stable dynamic characteristics can continue stable power generation even in an operation situation where solar heat cannot be sufficiently obtained.

図3は、本発明の実施例2に係る太陽熱ガスタービン発電装置における加熱器を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a heater in the solar gas turbine power generator according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the function similar to the Example mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

実施例2において、図3に示すように、加熱器51は、加熱室31の断熱空間32に配置された第1加熱器33と第2加熱器34とから構成されている。第1加熱器33は、圧縮機21で昇圧されて再熱器26で昇温された空気を太陽光の熱により加熱して昇温させるものであり、受熱器35を有している。第2加熱器34は、第1加熱器33で加熱されている空気を燃焼器36により加熱して昇温させるものである。   In Example 2, as shown in FIG. 3, the heater 51 includes a first heater 33 and a second heater 34 disposed in the heat insulating space 32 of the heating chamber 31. The first heater 33 heats the air heated by the compressor 21 and heated by the reheater 26 with the heat of sunlight, and has a heat receiver 35. The second heater 34 heats the air heated by the first heater 33 by the combustor 36 and raises the temperature.

即ち、加熱室31は、断熱空間32が石英ガラス41により独立した2つの空間に仕切られ、一方の大きな空間に第1加熱器33が配置され、他方の小さな空間に第2加熱器34が配置されている。また、加熱室31は、下部に開口部31aが形成され、開口部31aから集光器42で集めた太陽光を第1加熱器33側の空間に取込可能となっている。この場合、加熱室31の一方側に第1加熱器33と第2加熱器34が隣接して配置され、両者の間に石英ガラス41が配置され、第1加熱器33が配置された空間部の下方に開口部31aが形成されている。   That is, in the heating chamber 31, the heat insulating space 32 is partitioned into two independent spaces by the quartz glass 41, the first heater 33 is disposed in one large space, and the second heater 34 is disposed in the other small space. Has been. Moreover, the opening part 31a is formed in the lower part, and the heating chamber 31 can take in the sunlight collected with the collector 42 from the opening part 31a in the space by the side of the 1st heater 33. FIG. In this case, the 1st heater 33 and the 2nd heater 34 are arrange | positioned adjacent to one side of the heating chamber 31, quartz glass 41 is arrange | positioned between both, and the space part by which the 1st heater 33 was arrange | positioned The opening part 31a is formed below.

なお、この実施例2の加熱器51は、加熱室31内に第1加熱器33と第2加熱器34とが隣接して配置されるものの、この第1加熱器33及び第2加熱器34の構成、作用は、前述した実施例1と同様であることから、詳細な説明は省略する。   In addition, although the 1st heater 33 and the 2nd heater 34 are arrange | positioned adjacent to the heater 51 of this Example 2 in the heating chamber 31, this 1st heater 33 and the 2nd heater 34 are shown. Since the configuration and operation of are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.

従って、低温高圧の空気が加熱器51に送られると、第1加熱器33の受熱器35にて、集光器42により集めた太陽光を熱エネルギーに変換し、この熱エネルギーにより伝熱管43内を流れる空気が加熱され、この低温高圧の空気の温度が上昇する。また、第2加熱器34の燃焼器36にて、空気と化石燃料との予混合気が伝熱管44を通して各燃焼バーナ45に供給され、燃焼バーナ45はこの予混合気に着火することで金網46に向けた火炎を形成する。すると、この火炎により金網46からの輻射熱が発生し、石英ガラス41を通して第1加熱器33側に向けて輻射されることで、受熱器35の伝熱管43を流通する空気が加熱される。   Therefore, when low-temperature and high-pressure air is sent to the heater 51, sunlight collected by the condenser 42 is converted into heat energy by the heat receiver 35 of the first heater 33, and the heat transfer tube 43 is converted by this heat energy. The air flowing inside is heated, and the temperature of the low-temperature and high-pressure air rises. In addition, in the combustor 36 of the second heater 34, a premixed mixture of air and fossil fuel is supplied to each combustion burner 45 through the heat transfer pipe 44, and the combustion burner 45 ignites this premixed mixture, thereby forming a wire mesh. A flame directed toward 46 is formed. Then, radiant heat from the wire mesh 46 is generated by this flame, and the air flowing through the heat transfer tube 43 of the heat receiver 35 is heated by being radiated toward the first heater 33 through the quartz glass 41.

通常、第1加熱器33にて、取り込む太陽エネルギーの熱量だけで低温空気を所望の温度まで加熱することができるのであれば、第2加熱器34の運転を停止し、加熱することができないのであれば、第2加熱器34を運転する。加熱器22にて、受熱器35で加熱される高温高圧の空気の出口温度を検出し、この高温高圧の空気の出口温度が適正温度となるように第2加熱器34を運転する。   Usually, if the first heater 33 can heat the low-temperature air to a desired temperature only by the amount of heat of solar energy taken in, the operation of the second heater 34 can be stopped and cannot be heated. If there is, the second heater 34 is operated. The heater 22 detects the outlet temperature of the high-temperature and high-pressure air heated by the heat receiver 35, and operates the second heater 34 so that the outlet temperature of the high-temperature and high-pressure air becomes an appropriate temperature.

このように実施例2の太陽光ガスタービンにあっては、加熱器51として、加熱室31内に、圧縮機21で昇圧された空気を集光器42で集めた太陽光の熱により加熱して昇温させる第1加熱器33と、第1加熱器33で加熱される空気を化石燃料焚きの燃焼器36により加熱して昇温させる第2加熱器34とを設けている。   Thus, in the solar gas turbine of Example 2, as the heater 51, the air pressurized by the compressor 21 is heated in the heating chamber 31 by the heat of sunlight collected by the condenser 42. And a second heater 34 that heats the air heated by the first heater 33 by a fossil fuel-fired combustor 36 and raises the temperature.

従って、加熱室31内に第1加熱器33と第2加熱器34を隣接して配置したことで、変動の激しい自然エネルギーである太陽光の強度が弱く、受熱器35で十分な加熱を受けられない運転状況においても、燃焼器36の加熱により太陽光の不足分を補ってタービン23へ所定の温度に昇温した高温高圧の空気を供給することができる。また、第1加熱器33と第2加熱器34とを接近して配置したことで、第2加熱器34の輻射熱を第1加熱器33内の空気に対して効率良く付与することができ、空気に対する加熱効率を向上することができる。   Therefore, by arranging the first heater 33 and the second heater 34 adjacent to each other in the heating chamber 31, the intensity of sunlight, which is a natural energy that fluctuates rapidly, is weak, and the heat receiver 35 receives sufficient heat. Even in an operation situation where the temperature is not high, high temperature and high pressure air heated to a predetermined temperature can be supplied to the turbine 23 by compensating for the shortage of sunlight by heating the combustor 36. Further, by arranging the first heater 33 and the second heater 34 close to each other, the radiant heat of the second heater 34 can be efficiently applied to the air in the first heater 33, The heating efficiency with respect to air can be improved.

図4は、本発明の実施例3に係る太陽熱ガスタービン発電装置を表す概略構成図、図5は、実施例3の太陽熱ガスタービン発電装置における加熱器を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a solar gas turbine power generator according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a heater in the solar gas turbine power generator according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the function similar to the Example mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

実施例3において、図4に示すように、発電装置60は、太陽熱ガスタービン61と発電機12とを有している。この太陽熱ガスタービン61は、空気(圧縮性作動流体)を吸入して昇圧させる圧縮機21と、この圧縮機21で昇圧された空気を加熱して昇温させる加熱器62と、この加熱器62で高温高圧となった空気が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービン23とから構成されている。   In Example 3, as illustrated in FIG. 4, the power generation device 60 includes a solar thermal gas turbine 61 and a generator 12. The solar gas turbine 61 includes a compressor 21 that sucks air (compressible working fluid) to increase the pressure, a heater 62 that heats and raises the temperature of the pressure increased by the compressor 21, and the heater 62. The turbine 23 is configured to convert the thermal energy held by the air at high temperature and pressure into mechanical energy.

この場合、加熱器62は、加熱室31の断熱空間32に配置された第1加熱器33と第2加熱器34とから構成されている。第1加熱器33は、圧縮機21で昇圧されて再熱器26で昇温された空気を太陽光の熱により加熱して昇温させるものであり、受熱器35を有している。第2加熱器34は、この第1加熱器33で加熱されている空気を燃焼器36により加熱して昇温させるものである。そのため、空気を昇圧して供給する第1ブロア37と、化石燃料を昇圧して供給する第2ブロア38が設けられ、空気と化石燃料との予混合気を燃焼器36に供給可能となっている。   In this case, the heater 62 includes a first heater 33 and a second heater 34 disposed in the heat insulating space 32 of the heating chamber 31. The first heater 33 heats the air heated by the compressor 21 and heated by the reheater 26 with the heat of sunlight, and has a heat receiver 35. The second heater 34 heats the air heated by the first heater 33 by the combustor 36 and raises the temperature. Therefore, a first blower 37 that pressurizes and supplies air and a second blower 38 that boosts and supplies fossil fuel are provided, and a premixed mixture of air and fossil fuel can be supplied to the combustor 36. Yes.

この加熱器62において、図5に示すように、加熱室31は、断熱空間32が石英ガラス41により独立した2つの空間に仕切られ、一方の空間に第1加熱器33が配置され、他方の空間に第2加熱器34が配置されている。また、加熱室31は、下部に開口部31aが形成され、開口部31aから集光器42で集めた太陽光を第1加熱器33側の空間に取込可能となっている。   In this heater 62, as shown in FIG. 5, the heating chamber 31 is divided into two spaces in which the heat insulating space 32 is separated by quartz glass 41, the first heater 33 is disposed in one space, and the other A second heater 34 is disposed in the space. Moreover, the opening part 31a is formed in the lower part, and the heating chamber 31 can take in the sunlight collected with the collector 42 from the opening part 31a in the space by the side of the 1st heater 33. FIG.

第1加熱器33は、受熱器35を有し、この受熱器35は伝熱管43により構成されている。この伝熱管43は、一端部に圧縮機21(再熱器26)が連結され、他端部がタービン23に連結されており、内部を流通する空気が開口部31aから取り込まれた太陽光の熱により加熱可能となっている。   The first heater 33 includes a heat receiver 35, and the heat receiver 35 includes a heat transfer tube 43. The heat transfer tube 43 is connected to the compressor 21 (reheater 26) at one end and is connected to the turbine 23 at the other end, so that the air flowing through the inside is taken in from the opening 31a. It can be heated by heat.

第2加熱器34は、燃焼器36を有し、この燃焼器36は、伝熱管44と、燃焼バーナ45と、金網46により構成されている。伝熱管44は、一端部に各ブロア37,38により空気と化石燃料との予混合気が供給される配管が連結され、他端部が複数の燃焼バーナ45に連結されている。この場合、伝熱管44と燃焼バーナ45との間に金網46が配置されており、各燃焼バーナ45は、金網46に向けて火炎を生成する。   The second heater 34 includes a combustor 36, and the combustor 36 includes a heat transfer tube 44, a combustion burner 45, and a wire mesh 46. The heat transfer tube 44 has one end connected to a pipe to which a premixed mixture of air and fossil fuel is supplied by the blowers 37 and 38, and the other end connected to a plurality of combustion burners 45. In this case, a wire mesh 46 is disposed between the heat transfer tube 44 and the combustion burner 45, and each combustion burner 45 generates a flame toward the wire mesh 46.

また、加熱室31は、上部に開口部31bが形成され、開口部31bから燃焼排ガスを排出可能となっている。即ち、燃焼バーナ45の火炎により生成された燃焼排ガスは、石英ガラス41に堰きとめられることで第1加熱器33側には流れず、金網46を通って伝熱管44に流れ、開口部31bから外部に排出される。このとき、第2加熱器34では、燃焼バーナ45で発生した燃焼排ガスにより伝熱管44を通って燃焼バーナ45に供給される予混合気を加熱することができる。また、第2加熱器34では、燃焼バーナ45で発生した燃焼排ガスにより第1加熱器33における受熱器35に供給される空気を加熱する第2熱交換器63が設けられている。   Moreover, the heating chamber 31 has an opening 31b formed in the upper portion, and combustion exhaust gas can be discharged from the opening 31b. That is, the combustion exhaust gas generated by the flame of the combustion burner 45 does not flow to the side of the first heater 33 due to being dammed by the quartz glass 41, but flows to the heat transfer tube 44 through the wire mesh 46, and from the opening 31b. It is discharged outside. At this time, in the second heater 34, the premixed gas supplied to the combustion burner 45 through the heat transfer tube 44 can be heated by the combustion exhaust gas generated in the combustion burner 45. The second heater 34 is provided with a second heat exchanger 63 that heats the air supplied to the heat receiver 35 in the first heater 33 by the combustion exhaust gas generated by the combustion burner 45.

従って、圧縮機21は、空気を吸入して所定の高圧に圧縮し、高圧空気は、高圧空気通路から再熱器26で予熱されてから、例えば、450℃の低温高圧となった空気が加熱器62に供給される。低温高圧の空気が加熱器62に送られると、まず、第2熱交換器63にて、燃焼バーナ45で発生した燃焼排ガスによりこの低温空気が、例えば、600℃まで加熱されてから受熱器35に供給され、次に、この受熱器35にて、集光器42により集めた太陽光を熱エネルギーに変換し、この熱エネルギーにより伝熱管43内を流れる空気が加熱され、この低温高圧の空気の温度が上昇する。また、第2加熱器34の燃焼器36にて、空気と化石燃料との予混合気が伝熱管44を通して各燃焼バーナ45に供給され、燃焼バーナ45はこの予混合気に着火することで金網46に向けた火炎を形成する。すると、この火炎により金網46からの輻射熱が発生し、石英ガラス41を通して第1加熱器33側に向けて輻射されることで、受熱器35の伝熱管43を流通する空気が加熱される。   Therefore, the compressor 21 sucks air and compresses it to a predetermined high pressure, and the high pressure air is preheated by the reheater 26 from the high pressure air passage, and then, for example, the air having a low temperature and high pressure of 450 ° C. is heated. Is supplied to the device 62. When low-temperature and high-pressure air is sent to the heater 62, first, the low-temperature air is heated to, for example, 600 ° C. by the combustion exhaust gas generated in the combustion burner 45 in the second heat exchanger 63, and then the heat receiver 35. Next, in the heat receiver 35, the sunlight collected by the condenser 42 is converted into heat energy, and the air flowing in the heat transfer tube 43 is heated by the heat energy, and the low-temperature and high-pressure air is heated. Temperature rises. In addition, in the combustor 36 of the second heater 34, a premixed mixture of air and fossil fuel is supplied to each combustion burner 45 through the heat transfer pipe 44, and the combustion burner 45 ignites this premixed mixture, thereby forming a wire mesh. A flame directed toward 46 is formed. Then, radiant heat from the wire mesh 46 is generated by this flame, and the air flowing through the heat transfer tube 43 of the heat receiver 35 is heated by being radiated toward the first heater 33 through the quartz glass 41.

そして、加熱器62における第1加熱器33で、850℃まで加熱された高温高圧の空気は、高温高圧空気通路を通ってタービン23へ供給され、タービン出力を発生させる。タービン23で発生した出力は、回転軸24を介して連結された圧縮機21、更に駆動軸25を介して連結された発電機12の駆動力として用いられる。その後、タービン23で仕事をした高温高圧の空気は、再熱器26を通って煙突27から大気へ放出される。   The high-temperature and high-pressure air heated to 850 ° C. by the first heater 33 in the heater 62 is supplied to the turbine 23 through the high-temperature and high-pressure air passage, and generates a turbine output. The output generated by the turbine 23 is used as a driving force for the compressor 21 connected via the rotating shaft 24 and the generator 12 connected via the driving shaft 25. Thereafter, the high-temperature and high-pressure air that has worked in the turbine 23 is discharged from the chimney 27 through the reheater 26 to the atmosphere.

通常、第1加熱器33にて、取り込む太陽エネルギーの熱量だけで低温空気を所望の温度まで加熱することができるのであれば、第2加熱器34の運転を停止し、加熱することができないのであれば、第2加熱器34を運転する。加熱器62にて、受熱器35で加熱される高温高圧の空気の出口温度を検出し、この高温高圧の空気の出口温度が適正温度となるように第2加熱器34を運転する。   Usually, if the first heater 33 can heat the low-temperature air to a desired temperature only by the amount of heat of solar energy taken in, the operation of the second heater 34 can be stopped and cannot be heated. If there is, the second heater 34 is operated. The outlet temperature of the high-temperature and high-pressure air heated by the heat receiver 35 is detected by the heater 62, and the second heater 34 is operated so that the outlet temperature of the high-temperature and high-pressure air becomes an appropriate temperature.

このように実施例3の太陽光ガスタービンにあっては、圧縮機21、加熱器62、タービン23を設けて構成し、加熱器62として、加熱室31内に、圧縮機21で昇圧された空気を集光器42で集めた太陽光の熱により加熱して昇温させる第1加熱器33と、第1加熱器33で加熱される空気を化石燃料焚きの燃焼器36により加熱して昇温させる第2加熱器34とを設けている。   Thus, in the solar gas turbine of Example 3, the compressor 21, the heater 62, and the turbine 23 were provided, and the pressure was increased by the compressor 21 in the heating chamber 31 as the heater 62. The first heater 33 that heats the air by the heat of sunlight collected by the light collector 42 and raises the temperature, and the air heated by the first heater 33 is heated by the fossil fuel-fired combustor 36 to rise. A second heater 34 for heating is provided.

従って、加熱室31内に第1加熱器33と第2加熱器34を隣接して配置したことで、変動の激しい自然エネルギーである太陽光の強度が弱く、受熱器35で十分な加熱を受けられない運転状況においても、燃焼器36の加熱により太陽光の不足分を補ってタービン23へ所定の温度に昇温した高温高圧の空気を供給することができる。また、第1加熱器33と第2加熱器34とを接近して配置したことで、第2加熱器34の輻射熱を第1加熱器33内の空気に対して効率良く付与することができ、空気に対する加熱効率を向上することができる。   Therefore, by arranging the first heater 33 and the second heater 34 adjacent to each other in the heating chamber 31, the intensity of sunlight, which is a natural energy that fluctuates rapidly, is weak, and the heat receiver 35 receives sufficient heat. Even in an operation situation where the temperature is not high, high temperature and high pressure air heated to a predetermined temperature can be supplied to the turbine 23 by compensating for the shortage of sunlight by heating the combustor 36. Further, by arranging the first heater 33 and the second heater 34 close to each other, the radiant heat of the second heater 34 can be efficiently applied to the air in the first heater 33, The heating efficiency with respect to air can be improved.

また、実施例3の太陽光ガスタービンでは、第2加熱器34の燃焼器36から排出された燃焼排ガスにより第1加熱器33の受熱器35に供給される低温空気を加熱する第2熱交換器63を設けている。従って、低温空気は、燃焼器36からの燃焼排ガスにより加熱されてから第1加熱器33の受熱器35に供給されることとなり、燃焼排ガスの有効利用を可能とすることができる。   In the solar gas turbine of the third embodiment, the second heat exchange heats the low-temperature air supplied to the heat receiver 35 of the first heater 33 by the combustion exhaust gas discharged from the combustor 36 of the second heater 34. A vessel 63 is provided. Accordingly, the low-temperature air is heated by the combustion exhaust gas from the combustor 36 and then supplied to the heat receiver 35 of the first heater 33, so that the combustion exhaust gas can be effectively used.

図6は、本発明の実施例4に係る太陽熱ガスタービン発電装置を表す概略構成図、図7は、実施例4の太陽熱ガスタービン発電装置における加熱器を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a solar gas turbine power generator according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a heater in the solar gas turbine power generator according to the fourth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the function similar to the Example mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

実施例4において、図6に示すように、発電装置70は、太陽熱ガスタービン71と発電機12とを有している。この太陽熱ガスタービン71は、空気(圧縮性作動流体)を吸入して昇圧させる圧縮機21と、この圧縮機21で昇圧された空気を加熱して昇温させる加熱器72と、この加熱器72で高温高圧となった空気が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービン23とから構成されている。   In the fourth embodiment, as illustrated in FIG. 6, the power generation apparatus 70 includes a solar thermal gas turbine 71 and a generator 12. The solar gas turbine 71 includes a compressor 21 that sucks air (compressible working fluid) to increase the pressure, a heater 72 that heats the air pressurized by the compressor 21 to raise the temperature, and the heater 72. The turbine 23 is configured to convert the thermal energy held by the air at high temperature and pressure into mechanical energy.

この場合、加熱器72は、加熱室31の断熱空間32に配置された第1加熱器33と第2加熱器34とから構成されている。第1加熱器33は、圧縮機21で昇圧された空気を太陽光の熱により加熱して昇温させるものであり、受熱器35を有している。第2加熱器34は、この第1加熱器33で加熱されている空気を燃焼器36により加熱して昇温させるものである。そのため、化石燃料を昇圧して供給する第2ブロア38が設けられ、この化石燃料を燃焼器36に供給可能となっている。   In this case, the heater 72 includes a first heater 33 and a second heater 34 disposed in the heat insulating space 32 of the heating chamber 31. The first heater 33 is for heating the air pressurized by the compressor 21 by the heat of sunlight and has a heat receiver 35. The second heater 34 heats the air heated by the first heater 33 by the combustor 36 and raises the temperature. Therefore, a second blower 38 that pressurizes and supplies fossil fuel is provided, and this fossil fuel can be supplied to the combustor 36.

この加熱器72において、図7に示すように、加熱室31は、断熱空間32が石英ガラス41により独立した2つの空間に仕切られ、一方の空間に第1加熱器33が配置され、他方の空間に第2加熱器34が配置されている。また、加熱室31は、下部に開口部31aが形成され、開口部31aから集光器42で集めた太陽光を第1加熱器33側の空間に取込可能となっている。   In this heater 72, as shown in FIG. 7, the heating chamber 31 is partitioned into two spaces in which the heat insulating space 32 is separated by quartz glass 41, the first heater 33 is disposed in one space, and the other A second heater 34 is disposed in the space. Moreover, the opening part 31a is formed in the lower part, and the heating chamber 31 can take in the sunlight collected with the collector 42 from the opening part 31a in the space by the side of the 1st heater 33. FIG.

第1加熱器33は、受熱器35を有し、この受熱器35は伝熱管43により構成されている。この伝熱管43は、一端部に圧縮機21が直接連結され、他端部がタービン23に連結されており、内部を流通する空気が開口部31aから取り込まれた太陽光の熱により加熱可能となっている。   The first heater 33 includes a heat receiver 35, and the heat receiver 35 includes a heat transfer tube 43. The heat transfer tube 43 is directly connected to the compressor 21 at one end and is connected to the turbine 23 at the other end, so that the air circulating inside can be heated by the heat of sunlight taken in from the opening 31a. It has become.

第2加熱器34は、燃焼器36を有し、この燃焼器36は、燃焼バーナ45と、金網46により構成されている。燃焼バーナ45は、ブロア38により化石燃料が供給される配管が連結されている。また、第2加熱器34が配置される空間は、タービン23からの排ガス(高温高圧の空気、例えば、500℃)が供給されており、燃焼バーナ45は、ブロア38からの化石燃料とタービン23からの空気により金網46に向けて火炎を形成することができる。   The second heater 34 includes a combustor 36, and the combustor 36 includes a combustion burner 45 and a wire mesh 46. The combustion burner 45 is connected to a pipe to which fossil fuel is supplied by the blower 38. The space in which the second heater 34 is arranged is supplied with exhaust gas (high-temperature and high-pressure air, for example, 500 ° C.) from the turbine 23, and the combustion burner 45 includes fossil fuel from the blower 38 and the turbine 23. From the air, a flame can be formed toward the wire mesh 46.

また、加熱室31における第2加熱器34が配置される空間には、圧縮機21で昇圧された低温高圧の空気(例えば、250℃)を流通させる伝熱管73が配置されており、この伝熱管73が受熱器35に連結されている。そして、加熱室31は、上部に開口部31bが形成され、開口部31bから燃焼排ガスを排出可能となっている。即ち、燃焼バーナ45の火炎により生成された燃焼排ガスは、石英ガラス41に堰きとめられることで第1加熱器33側には流れず、金網46を通って伝熱管73に流れ、開口部31bから外部に排出される。このとき、第2加熱器34では、燃焼バーナ45で発生した燃焼排ガスにより伝熱管73を通って受熱器35に供給される低温高圧の空気を加熱することができる。つまり、第2加熱器34内に再熱器を配置している。   Further, in the space in the heating chamber 31 where the second heater 34 is disposed, a heat transfer tube 73 for circulating low-temperature and high-pressure air (for example, 250 ° C.) pressurized by the compressor 21 is disposed. A heat pipe 73 is connected to the heat receiver 35. The heating chamber 31 is formed with an opening 31b at the top, and combustion exhaust gas can be discharged from the opening 31b. In other words, the combustion exhaust gas generated by the flame of the combustion burner 45 does not flow to the first heater 33 side by being held by the quartz glass 41 but flows to the heat transfer pipe 73 through the wire mesh 46 and from the opening 31b. It is discharged outside. At this time, the second heater 34 can heat the low-temperature and high-pressure air supplied to the heat receiver 35 through the heat transfer pipe 73 by the combustion exhaust gas generated by the combustion burner 45. That is, the reheater is arranged in the second heater 34.

従って、圧縮機21は、空気を吸入して所定の高圧に圧縮し、高圧空気は、高圧空気通路から加熱器72に供給される。低温高圧の空気が加熱器72に送られると、まず、第2加熱器34にて、伝熱管73を流れるとき、燃焼バーナ45で発生した燃焼排ガスによりこの低温空気が、例えば、600℃まで加熱されてから受熱器35に供給され、次に、この受熱器35にて、集光器42により集めた太陽光を熱エネルギーに変換し、この熱エネルギーにより伝熱管43内を流れる空気が加熱され、この低温高圧の空気の温度が上昇する。また、第2加熱器34の燃焼器36にて、燃焼バーナ45は化石燃料とタービン23からの高温高圧の空気に着火することで金網46に向けた火炎を形成する。すると、この火炎により金網46からの輻射熱が発生し、石英ガラス41を通して第1加熱器33側に向けて輻射されることで、受熱器35の伝熱管43を流通する空気が加熱される。   Therefore, the compressor 21 sucks air and compresses it to a predetermined high pressure, and the high pressure air is supplied to the heater 72 from the high pressure air passage. When low-temperature and high-pressure air is sent to the heater 72, first, when the second heater 34 flows through the heat transfer tube 73, the low-temperature air is heated to, for example, 600 ° C. by the combustion exhaust gas generated in the combustion burner 45. Then, it is supplied to the heat receiver 35, and then the sunlight collected by the condenser 42 is converted into heat energy by the heat receiver 35, and the air flowing in the heat transfer tube 43 is heated by this heat energy. The temperature of this low-temperature and high-pressure air rises. Further, in the combustor 36 of the second heater 34, the combustion burner 45 ignites fossil fuel and high-temperature and high-pressure air from the turbine 23, thereby forming a flame toward the wire mesh 46. Then, radiant heat from the wire mesh 46 is generated by this flame and is radiated toward the first heater 33 side through the quartz glass 41, whereby the air flowing through the heat transfer tube 43 of the heat receiver 35 is heated.

そして、加熱器72における第1加熱器33で、850℃まで加熱された高温高圧の空気は、高温高圧空気通路を通ってタービン23へ供給され、タービン出力を発生させる。タービン23で発生した出力は、回転軸24を介して連結された圧縮機21、更に駆動軸25を介して連結された発電機12の駆動力として用いられる。その後、タービン23で仕事をした高温高圧の空気は、加熱器72へ送られる。なお、加熱器72の開口部31bから排出される燃焼排ガスは、所定の処理がなされた後に煙突から排出される。   The high-temperature and high-pressure air heated to 850 ° C. by the first heater 33 in the heater 72 is supplied to the turbine 23 through the high-temperature and high-pressure air passage, and generates a turbine output. The output generated by the turbine 23 is used as a driving force for the compressor 21 connected via the rotating shaft 24 and the generator 12 connected via the driving shaft 25. Thereafter, the high-temperature and high-pressure air that has worked in the turbine 23 is sent to the heater 72. In addition, the combustion exhaust gas discharged | emitted from the opening part 31b of the heater 72 is discharged | emitted from a chimney after performing a predetermined | prescribed process.

通常、第1加熱器33にて、取り込む太陽エネルギーの熱量だけで低温空気を所望の温度まで加熱することができるのであれば、第2加熱器34の運転を停止し、加熱することができないのであれば、第2加熱器34を運転する。加熱器72にて、受熱器35で加熱される高温高圧の空気の出口温度を検出し、この高温高圧の空気の出口温度が適正温度となるように第2加熱器34を運転する。   Usually, if the first heater 33 can heat the low-temperature air to a desired temperature only by the amount of heat of solar energy taken in, the operation of the second heater 34 can be stopped and cannot be heated. If there is, the second heater 34 is operated. The outlet temperature of the high-temperature and high-pressure air heated by the heat receiver 35 is detected by the heater 72, and the second heater 34 is operated so that the outlet temperature of the high-temperature and high-pressure air becomes an appropriate temperature.

このように実施例4の太陽光ガスタービンにあっては、圧縮機21、加熱器72、タービン23を設けて構成し、加熱器72として、加熱室31内に、圧縮機21で昇圧された空気を集光器42で集めた太陽光の熱により加熱して昇温させる第1加熱器33と、第1加熱器33で加熱される空気を化石燃料焚きの燃焼器36により加熱して昇温させる第2加熱器34とを設けている。この場合、加熱器72にて、圧縮機21からの空気をタービン23からの排ガス及び燃焼器36からの燃焼排ガスにより予熱している。   Thus, in the solar gas turbine of Example 4, the compressor 21, the heater 72, and the turbine 23 were provided, and the pressure was increased by the compressor 21 in the heating chamber 31 as the heater 72. The first heater 33 that heats the air by the heat of sunlight collected by the light collector 42 and raises the temperature, and the air heated by the first heater 33 is heated by the fossil fuel-fired combustor 36 to rise. A second heater 34 for heating is provided. In this case, the heater 72 preheats the air from the compressor 21 with the exhaust gas from the turbine 23 and the combustion exhaust gas from the combustor 36.

従って、第1加熱器33と第2加熱器34とを接近して配置したことで、第2加熱器34の輻射熱を第1加熱器33内の空気に対して効率良く付与することができ、空気に対する加熱効率を向上することができる。また、圧縮機21からの低温空気は、タービン23からの排ガス及び燃焼器36からの燃焼排ガスにより予熱されることとなり、燃焼排ガスの有効利用を可能とすることができる。また、再熱器を加熱器72の内部に配置することで、装置のコンパクト化を可能とすることができる。   Therefore, by arranging the first heater 33 and the second heater 34 close to each other, the radiant heat of the second heater 34 can be efficiently applied to the air in the first heater 33, The heating efficiency with respect to air can be improved. Further, the low-temperature air from the compressor 21 is preheated by the exhaust gas from the turbine 23 and the combustion exhaust gas from the combustor 36, and the combustion exhaust gas can be used effectively. Further, by arranging the reheater inside the heater 72, the apparatus can be made compact.

また、実施例4の太陽光ガスタービンでは、第2加熱器34の燃焼器36は、化石燃料とタービン23からの排ガス(高温空気)とを燃焼している。従って、タービン23からの排ガスを化石燃料と共に第2加熱器34の燃焼器36で燃焼することで、排ガス処理の簡素化を可能とすることができる。   In the solar gas turbine of the fourth embodiment, the combustor 36 of the second heater 34 burns fossil fuel and exhaust gas (hot air) from the turbine 23. Accordingly, the exhaust gas from the turbine 23 is burned together with the fossil fuel in the combustor 36 of the second heater 34, so that the exhaust gas treatment can be simplified.

図8は、本発明の実施例5に係る太陽熱ガスタービン発電装置を表す概略構成図、図9は、実施例5の太陽熱ガスタービン発電装置における加熱器を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a solar gas turbine power generator according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a heater in the solar gas turbine power generator according to the fifth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the function similar to the Example mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

実施例5において、図8に示すように、発電装置80は、太陽熱ガスタービン81と発電機12とを有している。この太陽熱ガスタービン81は、空気(圧縮性作動流体)を吸入して昇圧させる圧縮機21と、この圧縮機21で昇圧された空気を加熱して昇温させる加熱器82と、この加熱器82で高温高圧となった空気が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービン23とから構成されている。   In the fifth embodiment, as illustrated in FIG. 8, the power generation device 80 includes a solar thermal gas turbine 81 and a generator 12. The solar gas turbine 81 includes a compressor 21 that sucks air (compressible working fluid) to increase the pressure, a heater 82 that heats the air pressurized by the compressor 21 and raises the temperature, and the heater 82. The turbine 23 is configured to convert the thermal energy held by the air at high temperature and pressure into mechanical energy.

この場合、加熱器82は、加熱室31の断熱空間32に配置された第1加熱器33と第2加熱器34とから構成されている。第1加熱器33は、圧縮機21で昇圧されて再熱器83で昇温された空気を太陽光の熱により加熱して昇温させるものであり、受熱器35を有している。第2加熱器34は、この第1加熱器33で加熱されている空気を燃焼器36により加熱して昇温させるものである。そのため、化石燃料を昇圧して供給する第2ブロア38が設けられ、この化石燃料を燃焼器36に供給可能となっている。   In this case, the heater 82 includes a first heater 33 and a second heater 34 that are disposed in the heat insulating space 32 of the heating chamber 31. The first heater 33 heats the air heated by the compressor 21 and heated by the reheater 83 by the heat of sunlight, and has a heat receiver 35. The second heater 34 heats the air heated by the first heater 33 by the combustor 36 and raises the temperature. Therefore, a second blower 38 that pressurizes and supplies fossil fuel is provided, and this fossil fuel can be supplied to the combustor 36.

この加熱器82において、図9に示すように、加熱室31は、断熱空間32が石英ガラス41により独立した2つの空間に仕切られ、一方の空間に第1加熱器33が配置され、他方の空間に第2加熱器34が配置されている。また、加熱室31は、下部に開口部31aが形成され、開口部31aから集光器42で集めた太陽光を第1加熱器33側の空間に取込可能となっている。   In this heater 82, as shown in FIG. 9, the heating chamber 31 is divided into two independent spaces in which the heat insulating space 32 is separated by quartz glass 41, the first heater 33 is disposed in one space, and the other A second heater 34 is disposed in the space. Moreover, the opening part 31a is formed in the lower part, and the heating chamber 31 can take in the sunlight collected with the collector 42 from the opening part 31a in the space by the side of the 1st heater 33. FIG.

第1加熱器33は、受熱器35を有し、この受熱器35は伝熱管43により構成されている。この伝熱管43は、一端部に圧縮機21(再熱器83)が連結され、他端部がタービン23に連結されており、内部を流通する空気が開口部31aから取り込まれた太陽光の熱により加熱可能となっている。   The first heater 33 includes a heat receiver 35, and the heat receiver 35 includes a heat transfer tube 43. The heat transfer tube 43 is connected to the compressor 21 (reheater 83) at one end and is connected to the turbine 23 at the other end, so that the air flowing through the inside is taken in from the opening 31a. It can be heated by heat.

第2加熱器34は、燃焼器36を有し、この燃焼器36は、燃焼バーナ45を有している。燃焼バーナ45は、ブロア38により化石燃料が供給される配管が連結されている。また、第2加熱器34が配置される空間は、タービン23からの排ガス(高温高圧の空気、例えば、500℃)が供給されており、燃焼バーナ45は、ブロア38からの化石燃料とタービン23からの空気により火炎を形成することができる。   The second heater 34 has a combustor 36, and the combustor 36 has a combustion burner 45. The combustion burner 45 is connected to a pipe to which fossil fuel is supplied by the blower 38. The space in which the second heater 34 is arranged is supplied with exhaust gas (high-temperature and high-pressure air, for example, 500 ° C.) from the turbine 23, and the combustion burner 45 includes fossil fuel from the blower 38 and the turbine 23. A flame can be formed by the air from.

また、加熱室31にて、燃焼バーナ45の火炎により生成された燃焼排ガスは、石英ガラス41に堰きとめられることで第1加熱器33側には流れず、燃焼排ガス通路を通して外部に排出される。そして、外部に排出された燃焼排ガスは、この燃焼排ガス通路を通して再熱器83に供給され、ここで、圧縮機21からの高圧空気を加熱した後に煙突27から大気に放出可能となっている。ここで、再熱器83が本発明の第3熱交換器として機能する。   Further, the combustion exhaust gas generated by the flame of the combustion burner 45 in the heating chamber 31 is stopped by the quartz glass 41 and does not flow to the first heater 33 side, but is discharged to the outside through the combustion exhaust gas passage. . Then, the combustion exhaust gas discharged to the outside is supplied to the reheater 83 through this combustion exhaust gas passage, where the high-pressure air from the compressor 21 is heated and then released from the chimney 27 to the atmosphere. Here, the reheater 83 functions as the third heat exchanger of the present invention.

従って、圧縮機21は、空気を吸入して所定の高圧に圧縮し、高圧空気は、高圧空気通路から再熱器83を通して加熱器82に供給される。低温高圧の空気が加熱器82に送られると、第1加熱器33の受熱器35にて、集光器42により集めた太陽光を熱エネルギーに変換し、この熱エネルギーにより伝熱管43内を流れる空気が加熱され、この低温高圧の空気の温度が上昇する。また、第2加熱器34の燃焼器36にて、燃焼バーナ45は化石燃料とタービン23からの高温高圧の空気に着火することで火炎を形成する。すると、この火炎により発生した輻射熱が石英ガラス41を通して第1加熱器33側に向けて輻射されることで、受熱器35の伝熱管43を流通する空気が加熱される。   Therefore, the compressor 21 sucks air and compresses it to a predetermined high pressure, and the high pressure air is supplied from the high pressure air passage to the heater 82 through the reheater 83. When low-temperature and high-pressure air is sent to the heater 82, the sunlight collected by the condenser 42 is converted into heat energy by the heat receiver 35 of the first heater 33, and the heat transfer pipe 43 is converted into heat energy by this heat energy. The flowing air is heated, and the temperature of the low-temperature and high-pressure air rises. In the combustor 36 of the second heater 34, the combustion burner 45 forms a flame by igniting fossil fuel and high-temperature and high-pressure air from the turbine 23. Then, the radiant heat generated by this flame is radiated toward the first heater 33 side through the quartz glass 41, whereby the air flowing through the heat transfer tube 43 of the heat receiver 35 is heated.

そして、加熱器82における第1加熱器33で、850℃まで加熱された高温高圧の空気は、高温高圧空気通路を通ってタービン23へ供給され、タービン出力を発生させる。タービン23で発生した出力は、回転軸24を介して連結された圧縮機21、更に駆動軸25を介して連結された発電機12の駆動力として用いられる。その後、タービン23で仕事をした高温高圧の空気は、加熱器82へ送られる。また、加熱器82から排出される燃焼排ガスは、再熱器83を通って煙突27から大気へ放出される。   Then, the high-temperature and high-pressure air heated to 850 ° C. by the first heater 33 in the heater 82 is supplied to the turbine 23 through the high-temperature and high-pressure air passage to generate a turbine output. The output generated by the turbine 23 is used as a driving force for the compressor 21 connected via the rotating shaft 24 and the generator 12 connected via the driving shaft 25. Thereafter, the high-temperature and high-pressure air that has worked in the turbine 23 is sent to the heater 82. Further, the combustion exhaust gas discharged from the heater 82 is discharged from the chimney 27 through the reheater 83 to the atmosphere.

このように実施例5の太陽光ガスタービンにあっては、圧縮機21、加熱器82、タービン23を設けて構成し、加熱器82として、加熱室31内に、圧縮機21で昇圧された空気を集光器42で集めた太陽光の熱により加熱して昇温させる第1加熱器33と、第1加熱器33で加熱される空気を化石燃料焚きの燃焼器36により加熱して昇温させる第2加熱器34とを設けている。   Thus, in the solar gas turbine of Example 5, the compressor 21, the heater 82, and the turbine 23 were provided, and the pressure was increased by the compressor 21 in the heating chamber 31 as the heater 82. The first heater 33 that heats the air by the heat of sunlight collected by the light collector 42 and raises the temperature, and the air heated by the first heater 33 is heated by the fossil fuel-fired combustor 36 to rise. A second heater 34 for heating is provided.

従って、第1加熱器33と第2加熱器34とを接近して配置したことで、第2加熱器34の輻射熱を第1加熱器33内の空気に対して効率良く付与することができ、空気に対する加熱効率を向上することができる。   Therefore, by arranging the first heater 33 and the second heater 34 close to each other, the radiant heat of the second heater 34 can be efficiently applied to the air in the first heater 33, The heating efficiency with respect to air can be improved.

また、実施例5の太陽光ガスタービンでは、第2加熱器34の燃焼器36から排出された燃焼排ガスにより圧縮機21で昇圧された空気を加熱する再熱器83を設けている。従って、高圧空気は、燃焼器36からの燃焼排ガスにより予熱されてから第1加熱器33に供給されることとなり、排ガスの有効利用を可能とすることができる。   Further, in the solar gas turbine of the fifth embodiment, a reheater 83 for heating the air pressurized by the compressor 21 with the combustion exhaust gas discharged from the combustor 36 of the second heater 34 is provided. Therefore, the high-pressure air is preheated by the combustion exhaust gas from the combustor 36 and then supplied to the first heater 33, so that the exhaust gas can be effectively used.

なお、上述した各実施例では、加熱室31内に第1加熱器33と第2加熱器34を対向または隣接して配置したが、その配置関係は実施例に限定されるものではない。また、太陽光を加熱室31の下方から取り込んだが、その取込位置は実施例に限定されるものではない。   In each of the above-described embodiments, the first heater 33 and the second heater 34 are disposed opposite to or adjacent to each other in the heating chamber 31, but the arrangement relationship is not limited to the embodiment. Moreover, although sunlight is taken in from the downward direction of the heating chamber 31, the taking-in position is not limited to an Example.

本発明は、太陽熱ガスタービン及び発電装置において、圧縮機からタービンに送る圧縮性作動流体を断熱された空間で太陽光の熱と燃焼器により加熱して昇温させることで、天候の変動などに左右されることなく安定した運転の継続を可能にするものであり、いずれの太陽熱ガスタービンや発電装置に適用することができる。   In the solar gas turbine and the power generation apparatus, the compressive working fluid sent from the compressor to the turbine is heated by the sunlight and the combustor in a heat-insulated space to increase the temperature. It is possible to continue stable operation without being influenced, and can be applied to any solar gas turbine and power generation device.

10,60,70,80 発電装置
11,61,71,81 太陽熱ガスタービン
12 発電機
21 圧縮機
22,51,62,72,82 加熱器
23 タービン
26 再熱器
31 加熱室
32 断熱空間
33 第1加熱器
34 第2加熱器
35 受熱器
36 燃焼器
41 石英ガラス(仕切板)
42 集光器
43,44 伝熱管
45 燃焼バーナ
46 金網(輻射変換体)
63 熱交換器(第2熱交換器)
83 再熱器(第3熱交換器)
10, 60, 70, 80 Power generation device 11, 61, 71, 81 Solar gas turbine 12 Generator 21 Compressor 22, 51, 62, 72, 82 Heater 23 Turbine 26 Reheater 31 Heating chamber 32 Heat insulation space 33 First 1 heater 34 second heater 35 heat receiver 36 combustor 41 quartz glass (partition plate)
42 Concentrator 43, 44 Heat transfer tube 45 Combustion burner 46 Wire mesh (radiation converter)
63 Heat exchanger (second heat exchanger)
83 Reheater (3rd heat exchanger)

Claims (7)

圧縮性作動流体を吸入して昇圧させる圧縮機と、
該圧縮機で昇圧された圧縮性作動流体を加熱して昇温させる加熱器と、
該加熱器で高温高圧となった圧縮性作動流体が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービンと、
を備える太陽熱ガスタービンにおいて、
前記加熱器は、
断熱された空間と、
該空間内に配置されて前記圧縮機で昇圧された圧縮性作動流体を集光器で集めた太陽光の熱により加熱して昇温させる第1加熱器と、
前記空間内に配置されて前記第1加熱器で加熱される圧縮性作動流体を化石燃料焚きの燃焼器により加熱して昇温させる第2加熱器と、
を有することを特徴とする太陽熱ガスタービン。
A compressor for sucking in a compressible working fluid and increasing the pressure;
A heater that heats and compresses the compressive working fluid that has been pressurized by the compressor;
A turbine that converts thermal energy held by a compressive working fluid that has been heated to high temperature and pressure by the heater into mechanical energy;
A solar gas turbine comprising:
The heater is
An insulated space,
A first heater that heats the compressible working fluid disposed in the space and pressurized by the compressor by the heat of sunlight collected by a condenser;
A second heater for heating the compressible working fluid disposed in the space and heated by the first heater by a fossil fuel-fired combustor;
A solar gas turbine characterized by comprising:
前記第1加熱器と前記第2加熱器は前記空間内でそれぞれ独立した空間に配置され、前記第2加熱器は、輻射熱により第1加熱器を流れる圧縮性作動流体を加熱することを特徴とする請求項1に記載の太陽熱ガスタービン。   The first heater and the second heater are arranged in independent spaces in the space, and the second heater heats a compressive working fluid flowing through the first heater by radiant heat. The solar gas turbine according to claim 1. 前記第2加熱器は、前記燃焼器から排出された排ガスにより該燃焼器に供給される化石燃料を加熱する第1熱交換器を有することを特徴とする請求項1または2に記載の太陽熱ガスタービン。   3. The solar gas according to claim 1, wherein the second heater has a first heat exchanger that heats fossil fuel supplied to the combustor by exhaust gas discharged from the combustor. 4. Turbine. 前記第2加熱器は、前記燃焼器から排出された排ガスにより前記第1加熱器に供給される圧縮性作動流体を加熱する第2熱交換器を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の太陽熱ガスタービン。   The said 2nd heater has a 2nd heat exchanger which heats the compressive working fluid supplied to a said 1st heater with the waste gas discharged | emitted from the said combustor, The Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The solar thermal gas turbine as described in any one. 前記第2加熱器の燃焼器は、化石燃料と前記タービンからの排ガスとを燃焼することを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の太陽熱ガスタービン。   The solar gas turbine according to any one of claims 1 to 4, wherein the combustor of the second heater combusts fossil fuel and exhaust gas from the turbine. 前記第2加熱器の燃焼器から排出された排ガスにより前記圧縮機で昇圧された圧縮性作動流体を加熱する第3熱交換器を設けることを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の太陽熱ガスタービン。   6. The third heat exchanger according to claim 1, further comprising a third heat exchanger that heats the compressive working fluid pressurized by the compressor with the exhaust gas discharged from the combustor of the second heater. The solar gas turbine described in 1. 請求項1から6のいずれか一つに記載の太陽熱ガスタービンと、該太陽熱ガスタービンで駆動されて発電する発電機とを備えることを特徴とする発電装置。   A power generation apparatus comprising: the solar thermal gas turbine according to any one of claims 1 to 6; and a generator that is driven by the solar thermal gas turbine to generate electric power.
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WO2015070403A1 (en) * 2013-11-13 2015-05-21 深圳智慧能源技术有限公司 Solar gas turbine
US11060424B2 (en) 2017-07-12 2021-07-13 Mitsubishi Power, Ltd. Solar thermal power generation facility

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