JP2565437B2 - 管巣燃焼型コンバスタ−を備えたガスタ−ビン装置 - Google Patents
管巣燃焼型コンバスタ−を備えたガスタ−ビン装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は本出願人の一人の発明に
なる収熱水管内挿型燃焼室所謂管巣燃焼型コンバスタ−
（特開平２−272207、特開平２−178502）をガスタ−ビ
ンのコンバスタ−（燃焼器）に適用することによつて従
来のガスタ−ビンの燃焼器部分を改良してＮＯｘ発生量
の低いＣＯ及び未燃焼炭化水素（ＵＨＣ）の発生するこ
とのない、従来のボイラの燃焼室に比較してその燃焼室
間を著しく小さくすることができるコンバスタ−を従来
のガスタ−ビンに備付けることによりガスタ−ビン装置
の利用範囲を大きく拡げることを可能にする管巣燃焼型
コンバスタ−を備えたガスタ−ビン装置に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】従来ガスタ−ビンのコンバスタ−（comb
uster)は発電用、産業用又はガスタ−ビン、蒸気タ−ビ
ンコンバインドサイクル（複合発電）用や所謂ガスタ−
ビンコゼネレ−シヨン（熱電併給）用に重用されてい
た。 【０００３】しかしながら従来の総てのガスタービンに
共通する課題として以下に記載するような問題点があ
る。その第一の問題点は従来のガスタービンでは所謂カ
ルノーサイクルの理論効率に示されるように入り口ガス
温度が高い方が熱効率が高くなるが故に、できるだけガ
スタービンの翼列に流入する入口ガスの温度を高くしよ
うとしている。しかしながら実際にはガスタービン翼や
コンバスター各部の耐熱性と熱損失軽減などの理由で、
例えば現状ではタービン翼列のガスタービン入口のガス
温度を９００〜１１００℃に抑えている。勿論理論空気
比近くで完全燃焼させると、所謂化石燃料の燃焼温度は
２１３０℃位になるが、上記のような理由によつてコン
バスターもガスタービン翼もその温度を下げなければ実
用にならないからコンバスターに供給される空気のう
ち、実際の燃焼に関与する空気所謂燃焼空気は供結空気
の３５〜４０％位しかなく、それ以外の２０％位が燃焼
ガスの温度を下げるための希釈空気として投入され、残
りの４０％はコンバスターやガスタービン翼等の各部分
の焼損防止用の冷却空気として投入されているのが現状
である。 【０００４】上記第一の問題点はガスタービン装置に取
つては著しく重要であつて、一旦高温になつた燃焼ガス
の温度を希釈空気で下げ、一方コンバスターやタービン
翼などの耐熱温度を上げるために、冷却用空気を使用し
ているのであつて、これには希釈空気による燃焼ガスの
冷却という所謂エクセルギー（不可逆）損失のほかに更
にそれらの冷却用空気が仕事をしないことによるタービ
ン仕事の減少や冷却空気をタービン翼面やコンバスタ
ー、タービン等の流路壁から吹出すことによるタービン
空力性能の低下、動翼冷却空気のポンピング損失、冷却
空気が主流ガスと混合し、主流ガスが冷却されることに
よる損失等があり、更に燃焼ガス量の増加による圧力損
失の増大という大きなエクセルギー損失が発生してお
り、それらの損失量の合計はタービン仕事に換算して１
０％程度を越え、ガス温度の上昇により得られるはずの
出力並びに熱効率における利益を大幅に減殺している。
そして更に注目すべきことは上記のように大量の希釈空
気と冷却空気で大過量になつた燃焼排ガスからその後に
おいて排熱回収するというのが現状であるが、その排ガ
ス量が通常のボイラのようにＯ２＝１〜３％で燃焼させ
るのと比較すると３〜５倍程度であり、著しく大量にな
る。そのために後流の機器即ち排熱ボイラ、ダクト、脱
硝装置及び煙突などがすべて３〜５倍の容積量が必要と
なり、著しく不経済である。これを逆に考えると現状の
コンバインドサイクルやコゼネレーシヨンは工夫如何に
よつては１／３〜１／５以下の容積量となし得ることに
なる。 【０００５】次に第２の重要な問題点はタ−ビン翼入口
ガス温度が1300℃以上にもなると必要な冷却空気量を現
状より格段に減少させることが必要で、タ−ビン翼など
の冷却技術の革新が待たれると共にこれに対応する他の
技術即ち水冷や蒸気による冷却も必要になる。 【０００６】第３の問題点は熱損失の問題で、前記のよ
うに燃焼ガス温度を下げるために通常のボイラの燃焼空
気の３〜５倍近くの希釈空気や冷却空気を投入するから
排ガス量が３〜５倍になり、従って各機器の大きさが３
〜５倍になり、その放熱損失もそれに応じて大きくなる
ほか、排ガスによる熱損失自身が３〜５倍にもなるとい
うことである。逆の考え方をすると、これらの放熱損失
や排ガス損失は工夫如何によつては現状の1/3 〜1/5 に
できるということになる。 【０００７】上記のようにしてガスタ−ビン自身もその
ブレ−ド（翼）の冷却用に更に空気などが使用されてお
り、結局その排ガス中の酸素濃度（Ｏ2 ％）は15〜16％
にも達する。しかもコンバスタ−中の燃焼温度は高いか
ら発生するＮＯｘ濃度は高く、現状の未対策では通常都
市ガス(13A) で95〜240ppm（Ｏ2 ＝16％）、これをＯ2
＝０％に換算すると400 〜1000ppm にもなつている。そ
の多いさはボイラがＯ2 ＝０％換算で60〜200ppmに規制
されているのと比較すると上記のＮＯｘ値は５倍以上に
なり著しく大であることがわかる。 【０００８】第４の問題点は上記の様なガスタ−ビンプ
ラント、所謂コンバインドサイクルやコゼネレ−シヨン
では特に今後は大きな規模の脱硝酸置を付設することが
不可欠になり、そのためのコスト、大きさ、スペ−スな
どの問題が重要になる。これらの問題は今後更にガスタ
−ビン入口温度を上げたいという需要者の要望が大きく
なることからして、今後ますます重大な問題となるもの
と考えられる。 【０００９】第５の問題点は従来のガスタ−ビン、蒸気
タ−ビンコンバインドサイクル或はコゼネレ−シヨンに
おいて、排ガス中のＯ2 が15〜16％程度で高く、このま
ま排出することは不経済であることから、排熱ボイラの
上流側にダクトバ−ナを設けてここに燃料を供給して排
ガス中の残存Ｏ2 を利用して燃焼させ、燃焼ガス温度を
上げて排熱ボイラにおける回収蒸発量を増加するという
方法が取られている。この方法によると、大きなダクト
バ−ナとその燃焼室に相当する長いダクトが必要となる
ほかに、耐熱や放熱の関係から温度の上昇に限度があ
り、かつ出口のＯ2 は10％程度までにしか下げられず、
結局Ｏ2 ％の高い排ガスのまま放出せねばならず、その
ため排熱損失は回収できないままとなる。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】従来のガスタ−ビンの
コンバスタ−には上記のような種々な問題点があるか
ら、現状のコンバスタ−やガスタ−ビンの希釈空気や冷
却空気を少なく、或は無くしつつそのガス温度を所要の
温度にするという課題がある。例えば、現状のコンバス
タ−出口ガス温度1100℃、Ｏ2=16％、ＮＯｘ200ppm、Ｏ
2 ＝０％換算840ppmを1100℃、Ｏ2 ＝４％、ＮＯｘ50pp
m 、Ｏ2 ＝０％換算で62ppm のコンバスタ−ができれば
従来のガスタ−ビンの技術がそのまま使えることにな
り、それでもつて出力、熱効率が共に大幅に改善される
ことになる。これによつて前記の種々な問題点が解決さ
れ、より前進して、より使いやすい、利用範囲の広いガ
スタ−ビンができることになる。本発明の目的は上記の
種々な問題点の解決にある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明は事業用あるいは
産業用などのガスタービン発電装置に使用されるガスタ
ービンのコンバスター（ＣＢ）に希釈空気又は冷却空気
を使用することなく、燃焼用空気のみで燃料を燃焼させ
る収熱水管内挿型燃焼室を備えた管巣型コンバスターを
備え、該コンバスターで発生した蒸気は蒸気タービン
（ＳＴ１）と同軸の第２の発電機（Ｇ２）で発電される
ようになし、更に該管巣燃焼型コンバスター（ＣＢ）に
連結した排熱ボイラ（Ｂ）を備え、該排熱ボイラ（Ｂ）
からの発生蒸気が該管巣燃焼型コンバスター（ＣＢ）で
発生した蒸気と合流して蒸気タービン（ＳＴ２）へ導か
れて発電機（Ｇ３）で発電されるようになし、更にそれ
ぞれ系外用の該管巣燃焼型コンバスター（ＣＢ）の蒸気
１、蒸気タービン（ＳＴ１）からの蒸気２及び管巣燃焼
型コンバスターと排熱ボイラ（Ｂ）よりの合流された蒸
気３を備えたことを特徴とする管巣燃焼型コンバスター
を備えたガスタービン装置を提供するものである。 【００１２】本発明はコンバスターとしては図３に示す
様な収熱水管内挿型燃焼室所謂管巣燃焼型コンバスター
（特開平２−２７２２０７、特開平２−１７８５０２）
を採用し、該燃焼室の水管群内で燃料を燃焼せしめて、
その出口ガス温度をガスタービン所望の温度とし、かつ
その燃焼ガス中の酸素（Ｏ２）濃度は通常のボイラの燃
焼室出口ガスのＯ２濃度と同様の１〜３％程度とならし
める。かくすることによつて前記したように燃焼空気の
ほかに多量の希釈空気や冷却空気を供給することなく、
燃焼空気のみで燃焼させて本発明のコンバスター内での
燃焼温度が９００〜１２００℃程度の一定温度で後流の
ガスタービン所望の温度と流量で排出されるようにな
り、燃焼−伝熱−冷却が連続して行われることによつて
ＮＯｘの発生が低く、ＣＯの発生もなく、所望のガスタ
ービン入口のガス条件が得られる。しかもそれまでの燃
焼熱が水管群に吸収され、高温高圧蒸気として得られる
のでそれだけ発電量及び利用可能蒸気の熱量が増加する
利点がある。そのために全熱効率が向上することにな
る。 【００１３】 【実施例】次に本発明を図面によつて説明する。図９は
従来型のガスタービン蒸気タービンコンバインドサイク
ルの模式図を示すもので、Ｇ １ は第１発電機、ＣＰは圧
縮機、ＣＢはコンバスター（燃焼器）、ＧＴはガスター
ビン、ＣＤは追いだきバーナ、Ｂは排気熱回収型ボイ
ラ、ＤＮＯｘは脱硝装置、ＳＴは蒸気タービン、Ｇ２は
第２発電機、Ｃｎはコンデンサー、Ｐはボイラ給水ポン
プ、蒸気１、蒸気２はプロセス用や加熱用蒸気、Ｅは煙
突への排ガスダクトである。燃料１はコンバスターへの
燃料、燃料２は追いだきバーナＣＤへの供給燃料を示
す。 【００１４】図１，図２は本発明の一実施例を示すもの
で、管巣燃焼型コンバスターを備えたガスタービンシス
テムを示す。ＣＢが本発明の管巣燃焼型コンバスター
で、ここで発生した蒸気は図１ではＧＴとは別軸の蒸気
タービンＳＴ １ に供給されて発電機Ｇ ２ でも発電され
る。勿論ＧＴによりＧ １ でも発電される。更に後流の排
熱ボイラＢの発生蒸気は単独に別の蒸気タービンＳＴ ２
に供給されて発電機Ｇ ３ でも発電される。この場合ＣＢ
からの蒸気を排熱ボイラからの蒸気に併せて蒸気タービ
ンＳＴ ２ に供給するシステムとすることもできる。図２
の実施例では本発明の管巣燃焼型コンバスターＣＢで発
生した蒸気はＧＴと同軸の蒸気タービンＳＴ １ に供給さ
れて発電機Ｇ １ で発電することが可能である。又は後流
の排熱ボイラＢからの発生蒸気と合流して（図示せず）
蒸気タービンＳＴ２へ導くことも可能である。これらは
すべてコンバインドサイクルのサイクル上から選定すれ
ばよい。なお本発明は必要とする発電量と熱需要上から
熱電比が変化するためそれぞれに合致する複合サイクル
を組むことが可能であり、その熱需要や必要な蒸気の圧
力レベルに応じて図１，図２における各タービン及び蒸
気１、蒸気２、蒸気３などの供給が可能である。この場
合排熱ボイラＢをコンバスターＣＢと同様に所謂管巣燃
焼型コンバスターとして助燃バーナＣＤ付とすることに
よつて更に熱電比率をかえることができて、本発明の適
用範囲が広くなる。 【００１５】本発明の管巣燃焼型コンバスターを備えた
ガスタービンシステムのコンバスター部分の一実施例を
図３に示した。その構成は本出願人の一人の発明になる
特開平２−２７２２０７及び特開平２−１７８５０２に
おける収熱水管内挿型燃焼室とその技術思想を同一にす
るものである。 【００１６】図３においてＣＢが本発明の管巣燃焼型コ
ンバスターである。（１）は炉内収熱水管、（２）は炉
壁水冷管、（３）は蒸気ドラム（図４）、（４）は管ヘ
ッダ、（５）バーナである。 【００１７】図４は図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。図
５は本発明の他の一実施例で（６）は水面を示す。図６
は図５の断面図を示す。図７はコイル状水管で燃焼室内
水管及び周壁水冷壁を構成する方式の本発明のコンバス
ターの他の一実施例を示す。図８は図７の管巣燃焼型コ
ンバスター内のコイル状水管の一実施例を示す。 【００１８】 【発明の効果】本発明の効果を纏めると下記の通りであ
る。本発明のコンバスター内での燃焼温度は９００〜１
２００℃程度の一定温度であるためコンバスターから発
生するＮＯｘ量が少なく、ＣＯ，ＵＨＣの発生がなく、
更に本発明のコンバスターを採用することによつて発電
量及び利用可能な蒸気熱量が増加し、そのため全熱効率
が向上する。かつ燃焼空間を著しく小さく、従って全設
備の占有空間も小さくすることができるためガスタービ
ンの利用範囲が拡がる利点がある。
なる収熱水管内挿型燃焼室所謂管巣燃焼型コンバスタ−
（特開平２−272207、特開平２−178502）をガスタ−ビ
ンのコンバスタ−（燃焼器）に適用することによつて従
来のガスタ−ビンの燃焼器部分を改良してＮＯｘ発生量
の低いＣＯ及び未燃焼炭化水素（ＵＨＣ）の発生するこ
とのない、従来のボイラの燃焼室に比較してその燃焼室
間を著しく小さくすることができるコンバスタ−を従来
のガスタ−ビンに備付けることによりガスタ−ビン装置
の利用範囲を大きく拡げることを可能にする管巣燃焼型
コンバスタ−を備えたガスタ−ビン装置に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】従来ガスタ−ビンのコンバスタ−（comb
uster)は発電用、産業用又はガスタ−ビン、蒸気タ−ビ
ンコンバインドサイクル（複合発電）用や所謂ガスタ−
ビンコゼネレ−シヨン（熱電併給）用に重用されてい
た。 【０００３】しかしながら従来の総てのガスタービンに
共通する課題として以下に記載するような問題点があ
る。その第一の問題点は従来のガスタービンでは所謂カ
ルノーサイクルの理論効率に示されるように入り口ガス
温度が高い方が熱効率が高くなるが故に、できるだけガ
スタービンの翼列に流入する入口ガスの温度を高くしよ
うとしている。しかしながら実際にはガスタービン翼や
コンバスター各部の耐熱性と熱損失軽減などの理由で、
例えば現状ではタービン翼列のガスタービン入口のガス
温度を９００〜１１００℃に抑えている。勿論理論空気
比近くで完全燃焼させると、所謂化石燃料の燃焼温度は
２１３０℃位になるが、上記のような理由によつてコン
バスターもガスタービン翼もその温度を下げなければ実
用にならないからコンバスターに供給される空気のう
ち、実際の燃焼に関与する空気所謂燃焼空気は供結空気
の３５〜４０％位しかなく、それ以外の２０％位が燃焼
ガスの温度を下げるための希釈空気として投入され、残
りの４０％はコンバスターやガスタービン翼等の各部分
の焼損防止用の冷却空気として投入されているのが現状
である。 【０００４】上記第一の問題点はガスタービン装置に取
つては著しく重要であつて、一旦高温になつた燃焼ガス
の温度を希釈空気で下げ、一方コンバスターやタービン
翼などの耐熱温度を上げるために、冷却用空気を使用し
ているのであつて、これには希釈空気による燃焼ガスの
冷却という所謂エクセルギー（不可逆）損失のほかに更
にそれらの冷却用空気が仕事をしないことによるタービ
ン仕事の減少や冷却空気をタービン翼面やコンバスタ
ー、タービン等の流路壁から吹出すことによるタービン
空力性能の低下、動翼冷却空気のポンピング損失、冷却
空気が主流ガスと混合し、主流ガスが冷却されることに
よる損失等があり、更に燃焼ガス量の増加による圧力損
失の増大という大きなエクセルギー損失が発生してお
り、それらの損失量の合計はタービン仕事に換算して１
０％程度を越え、ガス温度の上昇により得られるはずの
出力並びに熱効率における利益を大幅に減殺している。
そして更に注目すべきことは上記のように大量の希釈空
気と冷却空気で大過量になつた燃焼排ガスからその後に
おいて排熱回収するというのが現状であるが、その排ガ
ス量が通常のボイラのようにＯ２＝１〜３％で燃焼させ
るのと比較すると３〜５倍程度であり、著しく大量にな
る。そのために後流の機器即ち排熱ボイラ、ダクト、脱
硝装置及び煙突などがすべて３〜５倍の容積量が必要と
なり、著しく不経済である。これを逆に考えると現状の
コンバインドサイクルやコゼネレーシヨンは工夫如何に
よつては１／３〜１／５以下の容積量となし得ることに
なる。 【０００５】次に第２の重要な問題点はタ−ビン翼入口
ガス温度が1300℃以上にもなると必要な冷却空気量を現
状より格段に減少させることが必要で、タ−ビン翼など
の冷却技術の革新が待たれると共にこれに対応する他の
技術即ち水冷や蒸気による冷却も必要になる。 【０００６】第３の問題点は熱損失の問題で、前記のよ
うに燃焼ガス温度を下げるために通常のボイラの燃焼空
気の３〜５倍近くの希釈空気や冷却空気を投入するから
排ガス量が３〜５倍になり、従って各機器の大きさが３
〜５倍になり、その放熱損失もそれに応じて大きくなる
ほか、排ガスによる熱損失自身が３〜５倍にもなるとい
うことである。逆の考え方をすると、これらの放熱損失
や排ガス損失は工夫如何によつては現状の1/3 〜1/5 に
できるということになる。 【０００７】上記のようにしてガスタ−ビン自身もその
ブレ−ド（翼）の冷却用に更に空気などが使用されてお
り、結局その排ガス中の酸素濃度（Ｏ2 ％）は15〜16％
にも達する。しかもコンバスタ−中の燃焼温度は高いか
ら発生するＮＯｘ濃度は高く、現状の未対策では通常都
市ガス(13A) で95〜240ppm（Ｏ2 ＝16％）、これをＯ2
＝０％に換算すると400 〜1000ppm にもなつている。そ
の多いさはボイラがＯ2 ＝０％換算で60〜200ppmに規制
されているのと比較すると上記のＮＯｘ値は５倍以上に
なり著しく大であることがわかる。 【０００８】第４の問題点は上記の様なガスタ−ビンプ
ラント、所謂コンバインドサイクルやコゼネレ−シヨン
では特に今後は大きな規模の脱硝酸置を付設することが
不可欠になり、そのためのコスト、大きさ、スペ−スな
どの問題が重要になる。これらの問題は今後更にガスタ
−ビン入口温度を上げたいという需要者の要望が大きく
なることからして、今後ますます重大な問題となるもの
と考えられる。 【０００９】第５の問題点は従来のガスタ−ビン、蒸気
タ−ビンコンバインドサイクル或はコゼネレ−シヨンに
おいて、排ガス中のＯ2 が15〜16％程度で高く、このま
ま排出することは不経済であることから、排熱ボイラの
上流側にダクトバ−ナを設けてここに燃料を供給して排
ガス中の残存Ｏ2 を利用して燃焼させ、燃焼ガス温度を
上げて排熱ボイラにおける回収蒸発量を増加するという
方法が取られている。この方法によると、大きなダクト
バ−ナとその燃焼室に相当する長いダクトが必要となる
ほかに、耐熱や放熱の関係から温度の上昇に限度があ
り、かつ出口のＯ2 は10％程度までにしか下げられず、
結局Ｏ2 ％の高い排ガスのまま放出せねばならず、その
ため排熱損失は回収できないままとなる。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】従来のガスタ−ビンの
コンバスタ−には上記のような種々な問題点があるか
ら、現状のコンバスタ−やガスタ−ビンの希釈空気や冷
却空気を少なく、或は無くしつつそのガス温度を所要の
温度にするという課題がある。例えば、現状のコンバス
タ−出口ガス温度1100℃、Ｏ2=16％、ＮＯｘ200ppm、Ｏ
2 ＝０％換算840ppmを1100℃、Ｏ2 ＝４％、ＮＯｘ50pp
m 、Ｏ2 ＝０％換算で62ppm のコンバスタ−ができれば
従来のガスタ−ビンの技術がそのまま使えることにな
り、それでもつて出力、熱効率が共に大幅に改善される
ことになる。これによつて前記の種々な問題点が解決さ
れ、より前進して、より使いやすい、利用範囲の広いガ
スタ−ビンができることになる。本発明の目的は上記の
種々な問題点の解決にある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】本発明は事業用あるいは
産業用などのガスタービン発電装置に使用されるガスタ
ービンのコンバスター（ＣＢ）に希釈空気又は冷却空気
を使用することなく、燃焼用空気のみで燃料を燃焼させ
る収熱水管内挿型燃焼室を備えた管巣型コンバスターを
備え、該コンバスターで発生した蒸気は蒸気タービン
（ＳＴ１）と同軸の第２の発電機（Ｇ２）で発電される
ようになし、更に該管巣燃焼型コンバスター（ＣＢ）に
連結した排熱ボイラ（Ｂ）を備え、該排熱ボイラ（Ｂ）
からの発生蒸気が該管巣燃焼型コンバスター（ＣＢ）で
発生した蒸気と合流して蒸気タービン（ＳＴ２）へ導か
れて発電機（Ｇ３）で発電されるようになし、更にそれ
ぞれ系外用の該管巣燃焼型コンバスター（ＣＢ）の蒸気
１、蒸気タービン（ＳＴ１）からの蒸気２及び管巣燃焼
型コンバスターと排熱ボイラ（Ｂ）よりの合流された蒸
気３を備えたことを特徴とする管巣燃焼型コンバスター
を備えたガスタービン装置を提供するものである。 【００１２】本発明はコンバスターとしては図３に示す
様な収熱水管内挿型燃焼室所謂管巣燃焼型コンバスター
（特開平２−２７２２０７、特開平２−１７８５０２）
を採用し、該燃焼室の水管群内で燃料を燃焼せしめて、
その出口ガス温度をガスタービン所望の温度とし、かつ
その燃焼ガス中の酸素（Ｏ２）濃度は通常のボイラの燃
焼室出口ガスのＯ２濃度と同様の１〜３％程度とならし
める。かくすることによつて前記したように燃焼空気の
ほかに多量の希釈空気や冷却空気を供給することなく、
燃焼空気のみで燃焼させて本発明のコンバスター内での
燃焼温度が９００〜１２００℃程度の一定温度で後流の
ガスタービン所望の温度と流量で排出されるようにな
り、燃焼−伝熱−冷却が連続して行われることによつて
ＮＯｘの発生が低く、ＣＯの発生もなく、所望のガスタ
ービン入口のガス条件が得られる。しかもそれまでの燃
焼熱が水管群に吸収され、高温高圧蒸気として得られる
のでそれだけ発電量及び利用可能蒸気の熱量が増加する
利点がある。そのために全熱効率が向上することにな
る。 【００１３】 【実施例】次に本発明を図面によつて説明する。図９は
従来型のガスタービン蒸気タービンコンバインドサイク
ルの模式図を示すもので、Ｇ １ は第１発電機、ＣＰは圧
縮機、ＣＢはコンバスター（燃焼器）、ＧＴはガスター
ビン、ＣＤは追いだきバーナ、Ｂは排気熱回収型ボイ
ラ、ＤＮＯｘは脱硝装置、ＳＴは蒸気タービン、Ｇ２は
第２発電機、Ｃｎはコンデンサー、Ｐはボイラ給水ポン
プ、蒸気１、蒸気２はプロセス用や加熱用蒸気、Ｅは煙
突への排ガスダクトである。燃料１はコンバスターへの
燃料、燃料２は追いだきバーナＣＤへの供給燃料を示
す。 【００１４】図１，図２は本発明の一実施例を示すもの
で、管巣燃焼型コンバスターを備えたガスタービンシス
テムを示す。ＣＢが本発明の管巣燃焼型コンバスター
で、ここで発生した蒸気は図１ではＧＴとは別軸の蒸気
タービンＳＴ １ に供給されて発電機Ｇ ２ でも発電され
る。勿論ＧＴによりＧ １ でも発電される。更に後流の排
熱ボイラＢの発生蒸気は単独に別の蒸気タービンＳＴ ２
に供給されて発電機Ｇ ３ でも発電される。この場合ＣＢ
からの蒸気を排熱ボイラからの蒸気に併せて蒸気タービ
ンＳＴ ２ に供給するシステムとすることもできる。図２
の実施例では本発明の管巣燃焼型コンバスターＣＢで発
生した蒸気はＧＴと同軸の蒸気タービンＳＴ １ に供給さ
れて発電機Ｇ １ で発電することが可能である。又は後流
の排熱ボイラＢからの発生蒸気と合流して（図示せず）
蒸気タービンＳＴ２へ導くことも可能である。これらは
すべてコンバインドサイクルのサイクル上から選定すれ
ばよい。なお本発明は必要とする発電量と熱需要上から
熱電比が変化するためそれぞれに合致する複合サイクル
を組むことが可能であり、その熱需要や必要な蒸気の圧
力レベルに応じて図１，図２における各タービン及び蒸
気１、蒸気２、蒸気３などの供給が可能である。この場
合排熱ボイラＢをコンバスターＣＢと同様に所謂管巣燃
焼型コンバスターとして助燃バーナＣＤ付とすることに
よつて更に熱電比率をかえることができて、本発明の適
用範囲が広くなる。 【００１５】本発明の管巣燃焼型コンバスターを備えた
ガスタービンシステムのコンバスター部分の一実施例を
図３に示した。その構成は本出願人の一人の発明になる
特開平２−２７２２０７及び特開平２−１７８５０２に
おける収熱水管内挿型燃焼室とその技術思想を同一にす
るものである。 【００１６】図３においてＣＢが本発明の管巣燃焼型コ
ンバスターである。（１）は炉内収熱水管、（２）は炉
壁水冷管、（３）は蒸気ドラム（図４）、（４）は管ヘ
ッダ、（５）バーナである。 【００１７】図４は図３のＩＩ−ＩＩ断面図である。図
５は本発明の他の一実施例で（６）は水面を示す。図６
は図５の断面図を示す。図７はコイル状水管で燃焼室内
水管及び周壁水冷壁を構成する方式の本発明のコンバス
ターの他の一実施例を示す。図８は図７の管巣燃焼型コ
ンバスター内のコイル状水管の一実施例を示す。 【００１８】 【発明の効果】本発明の効果を纏めると下記の通りであ
る。本発明のコンバスター内での燃焼温度は９００〜１
２００℃程度の一定温度であるためコンバスターから発
生するＮＯｘ量が少なく、ＣＯ，ＵＨＣの発生がなく、
更に本発明のコンバスターを採用することによつて発電
量及び利用可能な蒸気熱量が増加し、そのため全熱効率
が向上する。かつ燃焼空間を著しく小さく、従って全設
備の占有空間も小さくすることができるためガスタービ
ンの利用範囲が拡がる利点がある。
【図面の簡単な説明】【図１】
本発明の管巣燃焼型コンバスターを備えたガス
タービンシステムのそれぞれ一実施例の模式図。【図２】 本発明の管巣燃焼型コンバスターを備えたガス
タービンシステムのそれぞれ一実施例の模式図 。 【図３】本発明の管巣燃焼型コンバスターの一実施例。 【図４】図３のＩＩ−ＩＩ断面図。 【図５】本発明の管巣燃焼型コンバスターの他の一実施
例。 【図６】図５の断面図。 【図７】本発明の管巣燃焼型コンバスターの他の一実施
例。 【図８】図７の管巣燃焼型コンバスター内のコイル状水
管の一実施例。 【図９】従来型ガスタービンシステムの模式図。 【符号の説明】 １．炉内収熱水管 ２．炉壁水冷管 ３．蒸気ドラム ４．管ヘッダ ５．バーナ ６．水面 Ｇ１ 第１発電機 ＣＰ 圧縮機 ＣＢ コンバスター ＧＴ ガスタービン Ｂ 排気熱回収型ボイラ ＳＴ 蒸気タービン Ｃ２ 第２発電機 Ｃｎ コンデンサー Ｃｎ コンデンサー
タービンシステムのそれぞれ一実施例の模式図。【図２】 本発明の管巣燃焼型コンバスターを備えたガス
タービンシステムのそれぞれ一実施例の模式図 。 【図３】本発明の管巣燃焼型コンバスターの一実施例。 【図４】図３のＩＩ−ＩＩ断面図。 【図５】本発明の管巣燃焼型コンバスターの他の一実施
例。 【図６】図５の断面図。 【図７】本発明の管巣燃焼型コンバスターの他の一実施
例。 【図８】図７の管巣燃焼型コンバスター内のコイル状水
管の一実施例。 【図９】従来型ガスタービンシステムの模式図。 【符号の説明】 １．炉内収熱水管 ２．炉壁水冷管 ３．蒸気ドラム ４．管ヘッダ ５．バーナ ６．水面 Ｇ１ 第１発電機 ＣＰ 圧縮機 ＣＢ コンバスター ＧＴ ガスタービン Ｂ 排気熱回収型ボイラ ＳＴ 蒸気タービン Ｃ２ 第２発電機 Ｃｎ コンデンサー Ｃｎ コンデンサー
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フロントページの続き
(72)発明者 山本 雅通
滋賀県野洲郡野洲町大字三上2308番地
株式会社平川鉄工所 滋賀事業所内
(72)発明者 唐 景良
滋賀県野洲郡野洲町大字三上2308番地
株式会社平川鉄工所 滋賀事業所内
(72)発明者 石谷 清幹
兵庫県芦屋市岩園町８番７号
(72)発明者 三浦 千太郎
東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦
斯株式会社内
(72)発明者 古島 潔
東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦
斯株式会社内
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 事業用あるいは産業用などのガスタービン発電装置に使
用されるガスタービンのコンバスター（ＣＢ）に希釈空
気又は冷却空気を使用することなく、燃焼用空気のみで
燃料を燃焼させる収熱水管内挿型燃焼室を備えた管巣型
コンバスターを備え、該コンバスターで発生した蒸気は
蒸気タービン（ＳＴ １ ）と同軸の第２の発電機（Ｇ ２ ）
で発電されるようになし、更に該管巣燃焼型コンバスタ
ー（ＣＢ）に連結した排熱ボイラ（Ｂ）を備え、該排熱
ボイラ（Ｂ）からの発生蒸気が該管巣燃焼型コンバスタ
ー（ＣＢ）で発生した蒸気と合流して蒸気タービン（Ｓ
Ｔ２）へ導かれて発電機（Ｇ ３ ）で発電されるようにな
し、更にそれぞれ系外用の該管巣燃焼型コンバスター
（ＣＢ）の蒸気１、蒸気タービン（ＳＴ１）からの蒸気
２及び管巣燃焼型コンバスターと排熱ボイラ（Ｂ）より
の合流された蒸気３を備えたことを特徴とする管巣燃焼
型コンバスターを備えたガスタービン装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3253025A JP2565437B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 管巣燃焼型コンバスタ−を備えたガスタ−ビン装置 |
| KR1019920013551A KR950006874B1 (ko) | 1991-09-03 | 1992-07-29 | 관소(管巢)연소형 연소기(Combustor)를 구비한 가스터어빈 장치 |
| US07/922,461 US5303544A (en) | 1991-09-03 | 1992-07-30 | Gas turbine system with a tube-nested combustion chamber type combustor |
| DE4227985A DE4227985C2 (de) | 1991-09-03 | 1992-08-22 | Gasturbinenanlage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3253025A JP2565437B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 管巣燃焼型コンバスタ−を備えたガスタ−ビン装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05209502A JPH05209502A (ja) | 1993-08-20 |
| JP2565437B2 true JP2565437B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=17245439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3253025A Expired - Lifetime JP2565437B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 管巣燃焼型コンバスタ−を備えたガスタ−ビン装置 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2565437B2 (ja) |
| KR (1) | KR950006874B1 (ja) |
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-
1991
- 1991-09-03 JP JP3253025A patent/JP2565437B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1992
- 1992-07-29 KR KR1019920013551A patent/KR950006874B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1992-07-30 US US07/922,461 patent/US5303544A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-08-22 DE DE4227985A patent/DE4227985C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4227985C2 (de) | 1999-08-12 |
| JPH05209502A (ja) | 1993-08-20 |
| DE4227985A1 (de) | 1993-05-13 |
| US5303544A (en) | 1994-04-19 |
| KR950006874B1 (ko) | 1995-06-23 |
| KR940002483A (ko) | 1994-02-17 |
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