JP2015513031A - 排気ガス再循環系を備えたガスタービンパワープラント - Google Patents
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Abstract
Description
再循環系は、基本的にきわめて多様な目的に対してガスタービンで利用可能な技術である。例えば、放出量を制御するため、排気ガスボリュームから二酸化炭素を分離するため、などに用いられる。ガスタービンにおける排気ガスの再循環系では、排気ガス流の全体から排気ガス物質成分が分岐され、通常は、冷却及び浄化の後に、タービンもしくはタービン圧縮器の入力マスフローへ再供給される。排気ガス成分は周囲空気の新鮮空気成分と大きく異なる。このため、従来は、再循環排気ガス分流は周囲からの新鮮空気と混合され、この混合気が圧縮器へ供給されている。
したがって、本発明の課題は、再循環路での圧力損失を克服するためのブロワなしで、排気ガス再循環系を含むタービンを高い信頼性で駆動できるようにすることである。さらに、本発明は、上記方法を実行するのに適したガスタービンパワープラントを提供することも課題とする。
Claims (15)
- 排気ガス再循環系を含むガスタービンパワープラントの駆動方法であって、
前記ガスタービンパワープラントは、圧縮器流入口(3)を含むガスタービン(6)と、廃熱回収ボイラ(9)と、排気ガス分流器(29)と、再循環路と、排気ガス再冷器(27)とを備え、
前記排気ガス分流器(29)は、排気ガス(19)を、前記ガスタービン(6)の吸気流へ再循環される第1の排気ガス分流(21)と、周囲へ放出される第2の排気ガス分流(20)とに分流し、
新鮮空気(2)を、前記圧縮器流入口(3)へ供給して、前記圧縮器流入口(3)において加速する、方法において、
前記再循環される第1の排気ガス分流(21)を、前記圧縮器流入口(3)へ向かって、前記新鮮空気(2)と別に、ただし前記新鮮空気(2)と同軸的に供給しつつ、前記圧縮器流入口(3)の所定の領域へ導く、なお、当該所定の領域では、全体圧と前記新鮮空気(2)の静圧との差が前記再循環される第1の排気ガス分流(21)の目標質量流量を前記圧縮器流入口(3)へ吸引するのに必要な圧力差以上となる程度に前記新鮮空気(2)を加速する
ことを特徴とする方法。 - 前記再循環される第1の排気ガス分流(21)と前記新鮮空気(2)とを同軸の環状ダクトを介して供給し、前記再循環される第1の排気ガス分流(21)を前記圧縮器流入口(3)のうち半径方向で内側の領域を介して供給する、請求項1記載の方法。
- 前記再循環される第1の排気ガス分流(21)が前記圧縮器流入口(3)へ供給される位置を変化させることにより、前記再循環される第1の排気ガス分流(21)の量を開ループ制御又は閉ループ制御する、請求項1又は2記載の方法。
- 前記再循環される第1の排気ガス分流(21)を前記圧縮器流入口(3)へ供給する出口の断面積を変化させることにより、前記再循環される第1の排気ガス分流(21)の量を開ループ制御又は閉ループ制御する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 前記新鮮空気(2)のフローダクトを前記再循環される第1の排気ガス分流(21)のフローダクトから分離するために前記圧縮器流入口(3)に配置された可変分離要素(49)を調整することにより、前記再循環される第1の排気ガス分流(21)の量を開ループ制御又は閉ループ制御する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 前記可変分離要素(49)を軸方向で変位させるか又は半径方向で変位させることにより、前記再循環される第1の排気ガス分流(21)の量を開ループ制御又は閉ループ制御する、請求項5記載の方法。
- 前記再循環される第1の排気ガス分流(21)を複数のフィーダ(39)を介して導入し、
前記複数のフィーダ(39)は、圧縮器入力側の上流において、周方向で分散されて、前記ガスタービン(6)の軸(37)に対して同軸的に前記吸気ダクトの径に沿って配置されており、
前記圧縮器流入口(3)での前記複数のフィーダ(39)の各出口オリフィスの軸方向位置を変化させることにより、前記再循環される第1の排気ガス分流(21)の量を開ループ制御又は閉ループ制御する、
請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。 - 前記ガスタービンが部分負荷で動作する場合、及び/又は、前記ガスタービンの始動時には、制御調整要素(42)を介して、前記再循環される第1の排気ガス分流(21)のフローダクトへ新鮮空気を導く、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- ガスタービン(6)と、廃熱回収ボイラ(9)と、圧縮器流入口(3)と、排気ガス分流器(29)とを備えたガスタービンパワープラントであって、
前記排気ガス分流器(29)は、動作中に、排気ガス(19)を、前記ガスタービン(6)の吸気流へ再循環される第1の排気ガス分流(21)と、周囲へ放出される第2の排気ガス分流(20)とに分流する、
ガスタービンパワープラントにおいて、
前記圧縮器流入口(3)は、圧縮器のフローダクトに隣接する、第1のセクタ(3’)と第2のセクタ(3”)とに分割されており、
前記第1のセクタ(3’)と前記第2のセクタ(3”)とはそれぞれの出口で相互に同軸的に配置されており、
新鮮空気に対するフィーダが前記第1のセクタ(3’)に接続されており、
前記再循環される第1の排気ガス分流(21)に対する、前記排気ガス分流器(29)からの再循環路が、前記第2のセクタ(3”)に接続されており、
前記第2のセクタ(3”)は、前記ガスタービンの動作中、前記第2のセクタ(3”)の出口での静圧が低く、全体圧と静圧との差が前記再循環される第1の排気ガス分流(21)の目標質量流量を前記圧縮器流入口(3)へ吸引するのに必要な圧力差以上となるように、圧縮器(1)の近傍に配置されている、
ことを特徴とするガスタービンパワープラント。 - 新鮮空気(2)を供給するための前記第1のセクタ(3’)と、前記再循環される第1の排気ガス分流(21)を供給するための前記第2のセクタ(3”)とは、それぞれの出口が同心の円形リングとなるように構成されている、請求項9記載のガスタービンパワープラント。
- 前記第2のセクタ(3”)の出口の幾何学形状は可変である、請求項9又は10記載のガスタービンパワープラント。
- 前記新鮮空気(2)を供給するための前記第1のセクタ(3’)と前記再循環される第1の排気ガス分流(21)を供給するための前記第2のセクタ(3”)とは、それぞれの出口の箇所で、可変分離要素(49)によって分離されている、請求項9から11までのいずれか1項記載のガスタービンパワープラント。
- 前記可変分離要素(49)は、軸方向で変位可能に配置されているか、又は、半径方向で変位可能に配置されている、請求項12記載のガスタービンパワープラント。
- 前記再循環される第1の排気ガス分流(21)を導入するための複数のフィーダが、圧縮器入力側の上流の前記圧縮器流入口内で、周方向に分散されて、前記ガスタービン(6)の軸(37)に対して同軸的に配置されており、
前記複数のフィーダ(39)の各出口オリフィスから前記圧縮器入力側までの軸方向距離は、前記再循環される第1の排気ガス分流(21)を制御もしくは調整するために調整可能である、
請求項12記載のガスタービンパワープラント。 - 圧縮器入力側の前記圧縮器流入口の前記第2のセクタ(3”)は、制御調整要素(42)を介して、前記新鮮空気(2)に対するフィーダに接続されている、請求項9から14までのいずれか1項記載のガスタービンパワープラント。
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