JP2013133766A - Solar energy gas turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光を集光して得た熱エネルギーを利用し、タービンを駆動して発電等を行なう太陽熱ガスタービンに関するものである。 The present invention relates to a solar gas turbine that uses heat energy obtained by collecting sunlight to drive a turbine to generate power.
近年、環境にやさしいクリーンなエネルギーとして、太陽光を集光して得られる熱エネルギーを、例えばガスタービン等を用いて電気エネルギーに変換することによって発電を行なう太陽熱発電設備が開発されている。そしてこの太陽熱発電設備は、トラフ方式、タワー方式、ビームダウン方式等の種々の方式を用いたものが知られている。 2. Description of the Related Art In recent years, solar thermal power generation facilities that generate power by converting thermal energy obtained by concentrating sunlight into electrical energy using, for example, a gas turbine, have been developed as environmentally friendly clean energy. As this solar thermal power generation facility, those using various methods such as a trough method, a tower method, and a beam down method are known.
トラフ方式とは、半円筒型の反射鏡(トラフ)によって太陽光を反射させ、円筒の中心を通るパイプに集光・集熱し、パイプ内を通る熱媒体の温度を上昇させて熱エネルギーを得るものである。そして、タワー方式とは、地上に設けられた反射鏡よりなる複数のヘリオスタット(例えば、特許文献1、2参照)によって太陽光を反射して、タワー上部に設置された受熱器内部の受熱管に太陽光を集中照射し、この受熱管内を流通する空気や水等の熱媒体を加熱して熱エネルギーを得るものである。さらに、ビームダウン方式は、タワー方式同様に、地上に設けられた反射鏡よりなる複数のヘリオスタットによって太陽光を反射するが、この反射した太陽光をタワー上部の二次反射ミラーによって再度反射し、地上で集光して熱媒体を加熱して熱エネルギーを得るものである。
The trough method reflects sunlight by a semi-cylindrical reflector (trough), collects and collects heat on a pipe that passes through the center of the cylinder, and raises the temperature of the heat medium that passes through the pipe to obtain thermal energy. Is. And the tower system is a heat receiving pipe inside a heat receiver installed in the upper part of the tower by reflecting sunlight by a plurality of heliostats (for example, see
これらの方式には各々利点があるが、トラフ方式では、反射鏡が太陽光線を追尾するよう向きを変える一軸制御となっており、反射鏡を二次元の方向にしか調節できず、集熱温度は最高でも550℃程度となるため、それほど高い集熱効果を期待できない。従って、集熱効率としては三次元での反射鏡の制御が可能なタワー方式が優位である。また、ビームダウン方式では上記の二次反射ミラーの耐熱性やコストの問題があり、これらの観点からも、やはりタワー方式の方が優位である。さらに、タワー方式においては、熱媒体を水とした場合よりも空気とした場合の方が、受熱器における受熱管の耐熱温度の約900℃程度まで熱媒体を加熱することが可能となるため、熱媒体には空気を用いた方がより高い集熱効率を期待できる。 Each of these methods has advantages, but the trough method uses uniaxial control that changes the direction of the reflector so that it tracks the sun rays, and the reflector can only be adjusted in a two-dimensional direction. Is about 550 ° C. at the maximum, and so high heat collecting effect cannot be expected. Therefore, the tower method capable of controlling the reflecting mirror in three dimensions is advantageous as the heat collection efficiency. In addition, the beam down method has problems of heat resistance and cost of the secondary reflection mirror, and the tower method is more advantageous from these viewpoints. Furthermore, in the tower method, when the heat medium is air rather than when the heat medium is water, the heat medium can be heated to about 900 ° C. of the heat resistance temperature of the heat receiving pipe in the heat receiver. Higher heat collection efficiency can be expected when air is used as the heat medium.
しかしながら、上述のように比較的集熱効率の良いタワー方式であっても、太陽の日射量は天候に左右されるため、1日の中で時々刻々と変動し、これに応じて集熱効率が変動する。さらに図5に示すように、雲によって太陽光が一時的に遮られて日射量が急低下した後に、雲が切れて日射量が急上昇したとしても、日射量の変動に太陽熱集熱設備が完全には追従できず、発電量が回復するまでに時間ロスが生じてしまう。従って、1日を通しての総発電量が低下してしまい、太陽熱発電設備の能力を最大限に生かすことができず、発電効率の低下につながってしまう。 However, even with the tower system with relatively high heat collection efficiency as described above, the amount of solar radiation depends on the weather, so it fluctuates from day to day, and the heat collection efficiency fluctuates accordingly. To do. Furthermore, as shown in FIG. 5, even if the solar radiation is temporarily blocked by the clouds and the solar radiation amount suddenly decreases and then the solar radiation amount suddenly rises, the solar heat collecting equipment is completely affected by fluctuations in the solar radiation amount. Cannot be followed, and a time loss occurs until the power generation recovers. Therefore, the total amount of power generation throughout the day is reduced, and the capacity of the solar thermal power generation facility cannot be fully utilized, leading to a decrease in power generation efficiency.
そして例えば、太陽熱集熱設備の能力(ヘリオスタットの面積や、受熱器の耐熱性等)を1日のうちで最高日射量となる状態に合わせて設定した場合には、その他の時間帯においては日射量が最高日射量に到達しないため、太陽熱発電設備の能力を十分に生かすことができず、オーバースペックとなってしまい、発電効率を低下させてしまう。 And, for example, if the capacity of the solar heat collection facility (the area of the heliostat, the heat resistance of the heat receiver, etc.) is set according to the state of maximum solar radiation in one day, in other time zones Since the amount of solar radiation does not reach the maximum amount of solar radiation, the capacity of the solar thermal power generation facility cannot be fully utilized, resulting in over-specification and reducing power generation efficiency.
逆に、太陽熱発電設備の能力を、1日を通じた標準的な日射量となる状態に合わせて設定した場合には、その他の時間帯においてはこの標準的な日射量を上回ってしまう場合もあるため、ヘリオスタットを間引く等で稼動率を落とす必要があり、設備コストを含めてやはり発電効率を低下させてしまう。 On the other hand, if the capacity of the solar thermal power generation facility is set in accordance with the state of standard solar radiation throughout the day, it may exceed the standard solar radiation in other time zones. For this reason, it is necessary to reduce the operation rate by thinning out the heliostat or the like, and the power generation efficiency is also lowered including the equipment cost.
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、日射量の変動による熱媒体の温度変化を平準化し、発電効率の向上を図ることのできる太陽熱ガスタービンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a solar gas turbine capable of leveling the temperature change of the heat medium due to fluctuations in the amount of solar radiation and improving the power generation efficiency. .
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る太陽熱ガスタービンは、太陽光の照射を受けて受熱するとともに内部に熱媒体が流通する受熱管を有する受熱器と、前記熱媒体を圧縮して前記受熱管に供給する圧縮機と、前記受熱器で加熱された前記熱媒体によって回転駆動するタービンと、
前記受熱器で加熱された前記熱媒体を取り出して前記タービンに供給するタービン熱媒体供給配管と、前記タービン熱媒体供給配管の外周側に設けられ、該タービン熱媒体供給配管との間で、互いの温度差により、前記タービン熱媒体供給配管から蓄熱し、又は、前記タービン熱媒体供給配管へ放熱する蓄熱体とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the solar gas turbine according to the present invention receives heat by receiving sunlight and receives a heat and has a heat receiving pipe through which the heat medium flows, and a compression for compressing the heat medium and supplying the heat receiving pipe to the heat receiving pipe A turbine that is rotationally driven by the heat medium heated by the heat receiver,
A turbine heat medium supply pipe that takes out the heat medium heated by the heat receiver and supplies the heat medium to the turbine, and an outer peripheral side of the turbine heat medium supply pipe. And a heat storage body that stores heat from the turbine heat medium supply pipe or radiates heat to the turbine heat medium supply pipe.
このような太陽熱ガスタービンによると、圧縮機によって圧縮された熱媒体が、受熱器における受熱管へ供給され、太陽光の熱エネルギーによって加熱される。そして加熱された熱媒体は、タービン熱媒体供給配管を流通してタービンへ供給される。そして、熱媒体がタービン熱媒体供給配管を流通する際には、蓄熱体との間で熱交換が行われる。即ち、受熱管での太陽光の照射量が大きくなり、タービン熱媒体供給配管を流通する熱媒体の温度が相対的に高くなっている場合には蓄熱体への蓄熱が行われ、日射量低下による照射量の低下で、熱媒体の温度が相対的に低くなっている場合には蓄熱体への放熱が行われる。従って、熱媒体の温度の平準化を図ることが可能となる。 According to such a solar thermal gas turbine, the heat medium compressed by the compressor is supplied to the heat receiving pipe in the heat receiver, and is heated by the heat energy of sunlight. The heated heat medium is supplied to the turbine through the turbine heat medium supply pipe. When the heat medium flows through the turbine heat medium supply pipe, heat exchange is performed with the heat storage body. That is, when the amount of sunlight irradiated on the heat receiving pipe increases and the temperature of the heat medium flowing through the turbine heat medium supply pipe is relatively high, heat is stored in the heat storage body, and the amount of solar radiation decreases. In the case where the temperature of the heat medium is relatively low due to the decrease in the irradiation amount due to the heat dissipation, the heat is released to the heat storage body. Accordingly, it is possible to level the temperature of the heat medium.
また、本発明に係る太陽熱ガスタービンは、支持基面に立設されて、上部に前記受熱器が設けられた筒状の支持塔を備え、前記支持塔の内部に、前記蓄熱体及び前記タービン熱媒体供給配管が配されていてもよい。 The solar gas turbine according to the present invention includes a cylindrical support tower that is erected on a support base surface and is provided with the heat receiver at an upper portion thereof, and the heat storage body and the turbine are provided inside the support tower. A heat medium supply pipe may be arranged.
支持塔に蓄熱体及び前記タービン熱媒体供給配管が配されることで、別途、これら蓄熱体及び前記タービン熱媒体供給配管を配置するスペースを設ける必要がなく、省スペースを達成可能である。 Since the heat storage body and the turbine heat medium supply pipe are arranged on the support tower, it is not necessary to separately provide a space for arranging the heat storage body and the turbine heat medium supply pipe, and space saving can be achieved.
さらに、前記タービンから排出される排気ガスが流通し、前記蓄熱体の外周側に配された排出配管を備えていてもよい。 Furthermore, the exhaust gas discharged | emitted from the said turbine may distribute | circulate, and you may provide the discharge piping distribute | arranged to the outer peripheral side of the said thermal storage body.
このように、排出配管を通じて排出ガスの排熱を蓄熱体で蓄熱可能となり、また、蓄熱体から外部への放熱を抑制することができる。従って、排出ガスの排熱を熱交換する熱交換設備を別途設けることなく、排熱の再利用を行なうことができ、省スペース及びコストを抑制しながらさらなる発電効率の向上を図ることができる。 Thus, the exhaust heat of the exhaust gas can be stored in the heat storage body through the discharge pipe, and heat radiation from the heat storage body to the outside can be suppressed. Therefore, the exhaust heat can be reused without separately providing a heat exchange facility for exchanging the exhaust heat of the exhaust gas, and the power generation efficiency can be further improved while saving space and cost.
また、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を前記受熱器に供給し、前記排出配管の外周側に配された受熱器熱媒体供給配管を備えていてもよい。 The heat medium compressed by the compressor may be supplied to the heat receiver, and a heat receiver heat medium supply pipe arranged on the outer peripheral side of the discharge pipe may be provided.
受熱器熱媒体供給配管によって、熱媒体を受熱器に供給するとともに、排出配管との間で熱交換を行い排熱の回収が可能であるとともに、排出配管から外部への放熱を抑制することができ、さらなる発電効率の向上を図ることができる。 The heat receiver heat medium supply pipe supplies the heat medium to the heat receiver, exchanges heat with the discharge pipe, and collects exhaust heat and suppresses heat radiation from the discharge pipe to the outside. This can further improve the power generation efficiency.
さらに、前記排出配管及び前記受熱器熱媒体供給配管は、前記支持塔の中心軸と同軸上に配され、中心軸方向視環状をなしていてもよい。 Further, the discharge pipe and the heat receiver heat medium supply pipe may be arranged coaxially with the central axis of the support tower and may have an annular shape when viewed in the central axis direction.
環状をなすことによって、支持塔に排出配管及び受熱器熱媒体供給配管を配することが可能となり、排熱の再利用と、排出配管から外部への放熱の抑制とを確実に達成でき、発電効率の向上を図ることができる。 By forming an annular shape, it is possible to arrange exhaust pipes and heat receiver heat medium supply pipes in the support tower, and it is possible to reliably achieve reuse of exhaust heat and suppression of heat radiation from the exhaust pipe to the outside. Efficiency can be improved.
前記排出配管は、円筒状をなして前記支持塔の中心軸の径方向に同一距離となる位置に、該中心軸の周方向に互いに間隔をあけて複数が配され、前記受熱器熱媒体供給配管は、これら排出配管各々の外周側を環状に覆うように配されていてもよい。 A plurality of the discharge pipes are arranged in a cylindrical shape at the same distance in the radial direction of the central axis of the support tower and spaced apart from each other in the circumferential direction of the central axis. The pipes may be arranged so as to cover the outer peripheral side of each of these discharge pipes in an annular shape.
円筒状の排出配管それぞれの外周側を受熱器熱媒体供給配管が覆っている。即ち、これら排出配管と受熱器熱媒体供給配管とが全体として円筒状をなして、熱媒体の流通路が形成されて、この流通路が中心軸の周方向に間隔をあけて複数が設けられていることとなる。従って、上記流通路の各々を小径に形成することができるため、耐圧性能を維持しながら肉厚を薄くすることができる。このため、熱媒体の熱伝達効果を向上でき、さらなる発電効率の向上を図ることが可能となる。 A heat receiver heat medium supply pipe covers the outer peripheral side of each cylindrical discharge pipe. That is, the discharge pipe and the heat receiver heat medium supply pipe form a cylindrical shape as a whole to form a heat medium flow path, and a plurality of the flow paths are provided at intervals in the circumferential direction of the central axis. Will be. Accordingly, since each of the flow passages can be formed with a small diameter, the thickness can be reduced while maintaining the pressure resistance performance. For this reason, the heat transfer effect of the heat medium can be improved, and the power generation efficiency can be further improved.
さらに、前記受熱器熱媒体供給配管の外周側に配された外側蓄熱体をさらに備えていてもよい。 Furthermore, you may further provide the outer side heat storage body distribute | arranged to the outer peripheral side of the said heat receiver heat carrier supply piping.
このように、蓄熱体によってタービン熱媒体供給配管を流通する熱媒体との間で熱交換が行われ、熱媒体の温度の平準化を行なうとともに、外側蓄熱体によって熱媒体から外部への放熱抑制効果を向上でき、さらなる発電効率の向上を図ることが可能となる。 In this way, heat is exchanged between the heat storage medium and the heat medium flowing through the turbine heat medium supply pipe by the heat storage body, the temperature of the heat medium is leveled, and heat radiation from the heat medium to the outside is suppressed by the outer heat storage body. The effect can be improved, and the power generation efficiency can be further improved.
本発明の太陽熱ガスタービンによると、タービン熱媒体供給配管と蓄熱体との間の入放熱によって、日射量の変動による熱媒体の温度変化を平準化し、発電効率の向上を図ることが可能となる。 According to the solar heat gas turbine of the present invention, the heat input / radiation between the turbine heat medium supply pipe and the heat storage body can equalize the temperature change of the heat medium due to the fluctuation of the amount of solar radiation and improve the power generation efficiency. .
以下、本発明の実施形態に係る太陽熱ガスタービン1について説明する。
太陽熱ガスタービン1は、太陽光WLを集光して熱エネルギーを得て、この熱エネルギーをガスタービン2によって電気エネルギーへ変換することで発電を行なう発電設備である。
Hereinafter, the
The solar
図1に示すように、太陽熱ガスタービン1は、太陽光WLが照射される受熱器10と、地上(支持基面)から立設されて受熱器10が上部に固定されるタワー(支持塔)4と、太陽光WLを反射して受熱器10に照射する複数のヘリオスタット3と、受熱器10にタワー内部の空気流通部5を介して接続されたガスタービン2と、ガスタービン2によって発電する発電機13とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
ガスタービン2は、地上に設けられ、外部から取り込んだ空気を圧縮して圧縮空気(熱媒体)WAを生成する圧縮機12と、圧縮機12から空気流通部5を介して受熱器10へ供給して加熱した圧縮空気WAによって回転駆動するタービン11とを有している。
The
ヘリオスタット3は、太陽光WLを反射する反射鏡3aと、反射鏡3aを支持する支持脚3bとを有している。複数のヘリオスタット3は、タワー4を中心としてタワー4の360度全周を囲むように広がるヘリオスタットフィールドG上に点在して配置されている。
The
図2に示すように、タワー4は、ヘリオスタットフィールドGの中心部において、地上から上方へ向かって立設される軸線Pを中心とした筒状をなす支持構造物であり、上部には受熱器10が設けられ、内部には空気流通部5が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
受熱器10は、タワー4の上部に設けられて、内部に圧縮空気WAが流通する受熱管(不図示)を有し、受熱管には、ヘリオスタット3で反射した太陽光が照射され、内部を流通する圧縮空気WAが加熱される。
The
次に空気流通部5について説明する。
図3に示すように、空気流通部5は、タワー4の内部に設けられ、タワー4の中心部に配されたタービン空気供給配管(タービン熱媒体供給配管)21と、タービン空気供給配管21の外周側に設けられた蓄熱体24と、蓄熱体24の外周側に配された排出配管22と、排出配管22の外周側に配された受熱器空気供給配管(受熱器熱媒体供給配管)20と、受熱器空気供給配管20の外周側に配された外側蓄熱体25と、外側蓄熱体25の外周側を覆う外筒23とを備えている。
Next, the
As shown in FIG. 3, the
タービン空気供給配管21は、タワー4の中心部において軸線Pと同軸上に配されて、受熱器10とタービン11とを接続する円筒状をなす部材である。そして、内部を受熱器10からタービン11へ向かって圧縮空気WAが流通可能とされている。
The turbine
蓄熱体24は、タービン空気供給配管21の外周側を覆うように環状に配され、熱容量の大きい、例えば、耐火レンガ等の蓄熱材料よりなり、タービン空気供給配管21を介してタービン空気供給配管21を流通する圧縮空気WAとの間で熱交換を行い、相対的な温度差により蓄熱または放熱が可能とされている。
The
排出配管22は、軸線Pと同軸上に蓄熱体24の外周側を環状に覆うように配されて、タービン11と外筒23の外部とを連通している。そして、内部をタービン11からの排気Eが流通し、排気Eをタワー4の外部へ排出可能としている。
The
受熱器空気供給配管20は、軸線Pと同軸上に蓄熱体24の外周側を環状に覆うように配されて、圧縮機12と受熱器10とを接続している。そして、内部を圧縮機12から受熱器10へ向かって圧縮空気WAが流通可能としている。
The heat receiver
外側蓄熱体25は、受熱器空気供給配管20の外周側を環状に覆うように設けられ、外部への放熱を抑制可能な部材である。そしてこの外側蓄熱体25は、熱容量の大きい、例えば蓄熱体24と同様に耐火レンガ等の蓄熱材料を用いてもよいし、耐熱性を有する断熱、保温材料であるセラミックファイバ等を用いても良い。
The outer
外筒23は、外側蓄熱体25の外周側を覆う鉄等よりなる筒状部材であり、タワー4の外形を形成している。
The
このような太陽熱ガスタービン1においては、圧縮機12によって圧縮されて生成された圧縮空気WAが、受熱器空気供給配管20を通じて受熱器10における受熱管へ供給されて、受熱管内部を流通し、受熱管へ照射された太陽光WLの熱エネルギーによって加熱される。加熱された圧縮空気WAは、タービン空気供給配管21を通じてタービン11へ供給される。
In such a solar
ここで、受熱器10においては、圧縮空気WAの加熱量は太陽の日射量の変動に応じて、1日の内で太陽光WLの照射量が変動する。このため、受熱器10での圧縮空気WAの加熱量には変動が生じ、圧縮空気WAの温度は変動する。
Here, in the
この点、タービン空気供給配管21の外周側には、蓄熱体24が覆うように配されているため、タービン空気供給配管21を流通する圧縮空気WAと蓄熱体24との間で熱交換が可能となる。
In this respect, since the
即ち、受熱管への太陽光WLの照射量が上昇し、タービン空気供給配管21を流通する圧縮空気WAの温度が1日の中で相対的に高くなっている場合には、タービン空気供給配管21と蓄熱体24との温度差により蓄熱体24への蓄熱が行われる。蓄熱体24は、上記の通り熱容量が大きいことから、1日の中で圧縮空気WAの温度が相対的に高い時間、蓄熱を行い、これによりタービン空気供給配管21を流通する圧縮空気WAの温度を下げることができる。
That is, when the irradiation amount of sunlight WL to the heat receiving pipe is increased and the temperature of the compressed air WA flowing through the turbine
一方、タービン空気供給配管21を流通する圧縮空気WAの温度が1日の中で相対的に低くなっている場合には、受熱管への太陽光WLの照射量の低下で、タービン空気供給配管21と蓄熱体24との温度差により蓄熱体24への放熱が行われる。蓄熱体24は、同様に熱容量が大きいことから、1日の中で圧縮空気WAの温度が相対的に低い時間、放熱を行い、これによりタービン空気供給配管21を流通する圧縮空気WAの温度を上げることができる。
On the other hand, when the temperature of the compressed air WA flowing through the turbine
このようにして、タービン空気供給配管21を流通する圧縮空気WAの温度の平準化を図ることが可能となる。
In this way, the temperature of the compressed air WA flowing through the turbine
そして、このように温度が平準化された圧縮空気WAがタービン11へ供給されるため、例えば、雲等によって日射が遮られ、一時的に日射量が急低下したとしても、発電量が低下してしまうことがない。またこのような日射量の低下の後に日射量が急上昇した場合に発生する発電量回復までの時間ロスで、発電効率が低下してしまうことを回避できる。
Since the compressed air WA whose temperature is leveled in this way is supplied to the
また、蓄熱体24によって、1日の内での日射量の変動についても同様に対応可能であり、圧縮空気WAの温度を平準化して、タービン11のスペックに合わせた温度帯の圧縮空気WAをタービン11へ供給して、常にタービン11を最適状態で稼動させることが可能となる。
Further, the
そして、タービン11へ供給された圧縮空気WAは、タービン11を回転駆動して発電機で発電した後に排気Eとなって排出配管22へ流入するが、この排出配管22は、蓄熱体24の外周側を覆っているため、排出配管22を通じて排出ガスの排熱を蓄熱体24で蓄熱可能となり、また、蓄熱体24からタワー4の外部への放熱を抑制することができる。従って、排出ガスEの排熱を熱交換する熱交換設備を別途設けることなく、排熱の再利用を行なうことができ、省スペースによるコストを抑制することができる。
Then, the compressed air WA supplied to the
さらに、上記受熱器空気供給配管20は、この排出配管22の外周側を覆っているため、排出配管22との間で熱交換を行い、排出配管22内の排気Eの排熱の回収が可能であるとともに、排出配管22からタワー4の外部への放熱も抑制することが可能となる。
Further, since the heat receiver
また、受熱器空気供給配管20の外周側には、外側蓄熱体25が設けられているため、この外側蓄熱体25によってタワー4の外部への放熱抑制効果をさらに向上することが可能となる。
Moreover, since the outer side
そして、これら受熱器空気供給配管20、タービン空気供給配管21、排出配管22、蓄熱体24、外側蓄熱体25がタワー4の内部に設けられているので、これらを配置するスペースを別途設ける必要がなくなり、省スペースを達成できる。
And since these heat receiver
本実施形態の太陽熱ガスタービン1によると、蓄熱体24によって、日射量の変動にかかわらず圧縮空気WAの温度を平準化し、常にタービン11を最適に近い状態で稼動させることができるため、発電効率を向上することが可能である。
According to the
さらに、タワー4の内部に受熱器空気供給配管20、タービン空気供給配管21、排出配管22、蓄熱体24、外側蓄熱体25が配されていることで、排気Eの排熱の回収を行い、同時にタワー4の外部への放熱を抑制可能とすることができ、さらに発電効率を向上しながら、省スペースによるコスト抑制を達成することも可能となる。
Further, the heat receiver
次に、本発明の第二実施形態に係る太陽熱ガスタービンについて説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、タワー4の内部における空気流通部35における排出配管42及び受熱器空気供給配管40の形状が第一実施形態とは異なっている。
Next, a solar gas turbine according to the second embodiment of the present invention will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to 1st embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
In the present embodiment, the shapes of the
図4に示すように、本実施形態では、排出配管42は、円筒状をなす部材である。また、排出配管42は、蓄熱体24の外周側で、軸線Pを中心として環状に互いに一定の間隔をあけて複数配されている。そして、第一実施形態の排出配管42と同様に、内部をタービン11からの排気Eが流通し、排気Eをタワー4の外部へ排出可能としている。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the
さらに、図4(c)に示すように、タービン11から排出配管42へ排気Eが流入するタワー4の高さ方向位置には、軸線Pを中心として環状に形成され、軸線Pを中心として同径として環状に複数配列する排出配管42のそれぞれと接続して連通する連通部42aが形成されており、各々の排出配管42に排気Eが分配されて流通可能としている。
Further, as shown in FIG. 4 (c), the height direction position of the
また図4(a)に示すように、排出配管42から排気Eがタワー4の外部へ排出されるタワー4の高さ方向位置には、同様に、軸線Pを中心として環状に形成され、軸線Pを中心として環状に複数配列する排出配管42のそれぞれと接続して連通する連通部42bが形成されており、各々の排出配管42を流通する排気Eを合流させて排出可能としている。
Further, as shown in FIG. 4A, the height direction position of the
受熱器空気供給配管40は、それぞれの排出配管42における外周側を環状に覆うように配され、軸線P方向より視て、各排出配管42の中心軸を中心としている。そして、第一実施形態の受熱器空気供給配管40と同様に、内部を圧縮機12から受熱器10へ向かって圧縮空気WAが流通可能としている。
The heat receiver
さらに、図4(c)に示すように、圧縮機12から受熱器空気供給配管40へ圧縮空気WAが流入するタワー4の高さ方向位置には、軸線Pを中心として環状に形成され、軸線Pを中心として環状に複数配列する受熱器空気供給配管40のそれぞれと接続して連通する連通部40aが形成されており、各々の受熱器空気供給配管40に圧縮空気WAが分配されて流通可能としている。
Further, as shown in FIG. 4 (c), the height direction position of the
また図4(a)に示すように、受熱器空気供給配管40から圧縮空気WAが受熱器10に供給されるタワー4の高さ方向位置には、同様に、軸線Pを中心として環状に形成され、軸線Pを中心として環状に複数配列する受熱器空気供給配管40のそれぞれと接続して連通する連通部40bが形成されており、各々の受熱器空気供給配管40を流通する圧縮空気WAを合流させて供給可能としている。
Further, as shown in FIG. 4A, the height direction position of the
このような太陽熱ガスタービンにおいては、圧縮機12によって圧縮されて生成された圧縮空気WAが、受熱器空気供給配管40を通じて受熱器10へ供給されて加熱される。加熱された圧縮空気WAは、タービン空気供給配管21を通じてタービン11へ供給される。
In such a solar gas turbine, the compressed air WA generated by being compressed by the
そして、圧縮空気WAがタービン空気供給配管21を流通する際には、この蓄熱体24が第一実施形態同様に蓄熱及び放熱を行ない、圧縮空気WAの温度の平準化を図ることが可能となる。
And when compressed air WA distribute | circulates the turbine
さらに、排出配管42と受熱器空気供給配管40とが円筒状の排出配管42各々の外周側を、受熱器空気供給配管40が覆っている。即ち、これら排出配管42と受熱器空気供給配管40とが全体として円筒状をなして、軸線Pの周方向に複数配置されている。このため、各々の排出配管42及び受熱器空気供給配管40は小径に形成することができ、耐圧性能を維持しながら肉厚を薄くすることが可能となり、圧縮空気WAの熱伝達効果を向上できる。
Further, the
従って、蓄熱体24と受熱器空気供給配管40との間、受熱器空気供給配管40と排出配管42との間、受熱器空気供給配管40と外側蓄熱体25との間での熱交換を円滑化して、さらなる圧縮空気WAの温度の平準化、及び排気Eの排熱の回収が可能となる。
Therefore, heat exchange between the
本実施形態の太陽熱ガスタービンによると、蓄熱体24によって、日射量の変動にかかわらず圧縮空気WAの温度を平準化し、常にタービン11を最適に近い状態で稼動させることができるとともに、軸線Pの周方向に複数設けられた小径の排出配管42と受熱器空気供給配管40とによって、圧縮空気WAの熱伝達効果を向上できる。従って、さらなる発電効率の向上が可能である。
According to the solar gas turbine of this embodiment, the temperature of the compressed air WA can be leveled by the
以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、上述の実施形態では、排出配管22、42の外周側に受熱器空気供給配管20、40を配置しているが、逆に、受熱器空気供給配管20、40の外周側に排出配管22、42を配置してもよい。この場合、排出配管22、42内の排気Eの方が受熱器空気供給配管20、40内の圧縮空気WAよりも高温となっているため、タワー4から外部への放熱をさらに抑制可能となり、より好ましい。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, some design changes can be made without departing from the technical idea of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the heat receiver
また、上述の実施形態では排出配管22、42をタワー4の外部に連通させて排気Eを排出しているが、例えば、排気Eの一部を受熱器10に再循環させたとしても、排出配管22、42がタワー4内に配置されていることで、排気Eの流路容積を十分に確保できる。このため、タービン11の運転効率を低下させることはなく、このように排気Eの再循環を行なうことによって排熱をさらに有効利用し、発電効率を向上することも可能である。
In the above-described embodiment, the
1…太陽熱ガスタービン 2…ガスタービン 3…ヘリオスタット 3a…反射鏡 3b…支持脚 4…タワー 5…空気流通部 10…受熱器 11…タービン 12…圧縮機 13…発電機 20…受熱器空気供給配管(受熱器熱媒体供給配管) 21…タービン空気供給配管(タービン熱媒体供給配管) 22…排出配管 23…外筒 24…蓄熱体 25…外側蓄熱体 35…空気流通部 40…受熱器空気供給配管 40a、40b…連通部 42…排出配管 42a、42b…連通部 WA…圧縮空気 P…軸線 G…ヘリオスタットフィールド WL…太陽光 E…排気
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記熱媒体を圧縮して前記受熱管に供給する圧縮機と、
前記受熱器で加熱された前記熱媒体によって回転駆動するタービンと、
前記受熱器で加熱された前記熱媒体を取り出して前記タービンに供給するタービン熱媒体供給配管と、
前記タービン熱媒体供給配管の外周側に設けられ、該タービン熱媒体供給配管との間で、互いの温度差により、前記タービン熱媒体供給配管から蓄熱し、又は、前記タービン熱媒体供給配管へ放熱する蓄熱体とを備えることを特徴とする太陽熱ガスタービン。 A heat receiver having a heat receiving pipe through which a heat medium flows while receiving heat by receiving sunlight; and
A compressor that compresses the heat medium and supplies the heat medium to the heat receiving pipe;
A turbine that is rotationally driven by the heat medium heated by the heat receiver;
A turbine heat medium supply pipe that takes out the heat medium heated by the heat receiver and supplies the heat medium to the turbine;
It is provided on the outer peripheral side of the turbine heat medium supply pipe and stores heat from the turbine heat medium supply pipe or dissipates heat to the turbine heat medium supply pipe due to a temperature difference between the turbine heat medium supply pipe and the turbine heat medium supply pipe. The solar-heat gas turbine characterized by including the thermal storage body to perform.
前記支持塔の内部に、前記蓄熱体及び前記タービン熱媒体供給配管が配されてい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。 Standing on the support base surface, comprising a cylindrical support tower provided with the heat receiver on the upper part,
The solar thermal gas turbine according to claim 1, wherein the heat storage body and the turbine heat medium supply pipe are arranged inside the support tower.
前記受熱器熱媒体供給配管は、これら排出配管各々の外周側を環状に覆うように配されていることを特徴とする請求項4に記載の太陽熱ガスタービン。 A plurality of the discharge pipes are arranged at intervals in the circumferential direction of the central axis at positions that are cylindrical and have the same distance in the radial direction of the central axis of the support tower,
The solar heat gas turbine according to claim 4, wherein the heat receiver heat medium supply pipe is arranged so as to annularly cover the outer peripheral side of each of the discharge pipes.
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WO2019013066A1 (en) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Solar thermal power generation facility |
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