JP2883030B2 - 水素酸素燃焼タービンプラント - Google Patents
水素酸素燃焼タービンプラントInfo
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- JP2883030B2 JP2883030B2 JP7308940A JP30894095A JP2883030B2 JP 2883030 B2 JP2883030 B2 JP 2883030B2 JP 7308940 A JP7308940 A JP 7308940A JP 30894095 A JP30894095 A JP 30894095A JP 2883030 B2 JP2883030 B2 JP 2883030B2
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- Japan
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- turbine
- gas
- hydrogen
- steam
- exhaust
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/005—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the working fluid being steam, created by combustion of hydrogen with oxygen
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水素酸素燃焼タービ
ンプラントの改良、特にガスタービンの冷却蒸気の抽気
手段に関する。
ンプラントの改良、特にガスタービンの冷却蒸気の抽気
手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の水素酸素燃焼タービンプラ
ントの一例を示す系統図である。
ントの一例を示す系統図である。
【０００３】水素と酸素および圧縮機（１）で圧縮され
た蒸気が燃焼器（２）に供給されて混合され、燃焼して
高温の燃焼蒸気となりガスタービン（３）を駆動する。
その排気蒸気はガスタービン（３）の下流側の熱交換器
（４），（５）によって熱回収された後、再び圧縮機
（１）入口に戻される。また上記排気蒸気の一部は熱交
換器（４），（５）の間の連通管から抽気されて第２の
タービン（６）を駆動する。この第２のタービン（６）
の排気は復水器（１０）で復水となり、管路の熱交換器
（７）で加熱され、更に熱交換器（５），（４）で加熱
されて低温低圧の蒸気となり、第３のタービン（８）を
駆動した後、燃焼器（２）の入口側に戻る。なお（１
１）は給水加圧ポンプである。
た蒸気が燃焼器（２）に供給されて混合され、燃焼して
高温の燃焼蒸気となりガスタービン（３）を駆動する。
その排気蒸気はガスタービン（３）の下流側の熱交換器
（４），（５）によって熱回収された後、再び圧縮機
（１）入口に戻される。また上記排気蒸気の一部は熱交
換器（４），（５）の間の連通管から抽気されて第２の
タービン（６）を駆動する。この第２のタービン（６）
の排気は復水器（１０）で復水となり、管路の熱交換器
（７）で加熱され、更に熱交換器（５），（４）で加熱
されて低温低圧の蒸気となり、第３のタービン（８）を
駆動した後、燃焼器（２）の入口側に戻る。なお（１
１）は給水加圧ポンプである。
【０００４】またガスタービン（３）のタービン翼、デ
ィスクの冷却蒸気およびシ−ル蒸気は、圧縮機（１）か
ら冷却蒸気管（９）によって抽出され、ガスタービン
（３）に供給される。
ィスクの冷却蒸気およびシ−ル蒸気は、圧縮機（１）か
ら冷却蒸気管（９）によって抽出され、ガスタービン
（３）に供給される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の水素酸
素燃焼タービンプラントのサイクルは、あくまで概念的
なものであり、圧縮機の圧力比が高いと、構造上、単一
の圧縮機では成立しない。これはガスタービンも同様で
ある。
素燃焼タービンプラントのサイクルは、あくまで概念的
なものであり、圧縮機の圧力比が高いと、構造上、単一
の圧縮機では成立しない。これはガスタービンも同様で
ある。
【０００６】またタービン翼やディスクの冷却蒸気およ
びシ−ル蒸気として、従来のガスタービンのように圧縮
機の圧縮蒸気を利用することは、エネルギーの高い圧縮
された蒸気を冷却・シ−ルのみに使用することになり、
大きなロスとなる。
びシ−ル蒸気として、従来のガスタービンのように圧縮
機の圧縮蒸気を利用することは、エネルギーの高い圧縮
された蒸気を冷却・シ−ルのみに使用することになり、
大きなロスとなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、次の１）〜５）に示される水素
酸素燃焼タービンプラントを提案するものである。
課題を解決するために、次の１）〜５）に示される水素
酸素燃焼タービンプラントを提案するものである。
【０００８】１） 圧縮機，水素酸素燃焼器およびガス
タービンから成るガスタービン装置と、上記ガスタービ
ンの排気から熱回収する第１の熱交換器と、上記第１の
熱交換器を出たガスタービン排気の一部から更に熱回収
する第２の熱交換器と、上記第２の熱交換器を出たガス
タービン排気を上記圧縮機の入口に戻す管路と、上記第
１の熱交換器を出たガスタービン排気の残部により駆動
される第２のタービンと、上記第２のタービンの復水を
上記第２および第１の熱交換器で順次加熱して得られた
蒸気により駆動され、排気は上記水素酸素燃焼器に戻さ
れる第３のタービンとを備えた水素酸素燃焼タービンプ
ラントにおいて、上記圧縮機および上記ガスタービンが
それぞれ複数に分割され、上記分割された圧縮機の間に
上記第２のタービンの復水を水源とする水噴射装置が設
けられるとともに、上記分割されたガスタービンの回転
軸が互いに異なることを特徴とする水素酸素燃焼タービ
ンプラント。
タービンから成るガスタービン装置と、上記ガスタービ
ンの排気から熱回収する第１の熱交換器と、上記第１の
熱交換器を出たガスタービン排気の一部から更に熱回収
する第２の熱交換器と、上記第２の熱交換器を出たガス
タービン排気を上記圧縮機の入口に戻す管路と、上記第
１の熱交換器を出たガスタービン排気の残部により駆動
される第２のタービンと、上記第２のタービンの復水を
上記第２および第１の熱交換器で順次加熱して得られた
蒸気により駆動され、排気は上記水素酸素燃焼器に戻さ
れる第３のタービンとを備えた水素酸素燃焼タービンプ
ラントにおいて、上記圧縮機および上記ガスタービンが
それぞれ複数に分割され、上記分割された圧縮機の間に
上記第２のタービンの復水を水源とする水噴射装置が設
けられるとともに、上記分割されたガスタービンの回転
軸が互いに異なることを特徴とする水素酸素燃焼タービ
ンプラント。
【０００９】２） 上記要件に加えて、上記圧縮機およ
び／または上記第２のタービンから抽気した蒸気を上記
ガスタービンの冷却蒸気としたことを特徴とする水素酸
素燃焼タービンプラント。
び／または上記第２のタービンから抽気した蒸気を上記
ガスタービンの冷却蒸気としたことを特徴とする水素酸
素燃焼タービンプラント。
【００１０】３） 上記１）の要件に加えて、上記第３
のタービンの排気から抽気した蒸気を上記ガスタービン
の冷却蒸気としたことを特徴とする水素酸素燃焼タービ
ンプラント。
のタービンの排気から抽気した蒸気を上記ガスタービン
の冷却蒸気としたことを特徴とする水素酸素燃焼タービ
ンプラント。
【００１１】４） 上記１）要件に加えて、上記第３の
タービンの排気から抽気した蒸気を上記ガスタービンお
よび／または上記燃焼器の回収型冷却蒸気としたことを
特徴とする水素酸素燃焼タービンプラント。
タービンの排気から抽気した蒸気を上記ガスタービンお
よび／または上記燃焼器の回収型冷却蒸気としたことを
特徴とする水素酸素燃焼タービンプラント。
【００１２】上記解決手段１）においては、圧力比が大
きい場合、圧縮機は分割型、ガスタービンは多軸（分割
され且つ回転軸が異なる）とすることによって回転数を
最適に選択できるので、効率の向上は勿論のこと、圧縮
機のサージングやタービンの軸振動の回避、羽根車周速
と蒸気流れ速度に起因する性能低下（衝撃波の発生）の
抑制といった課題を解決し易くなる。
きい場合、圧縮機は分割型、ガスタービンは多軸（分割
され且つ回転軸が異なる）とすることによって回転数を
最適に選択できるので、効率の向上は勿論のこと、圧縮
機のサージングやタービンの軸振動の回避、羽根車周速
と蒸気流れ速度に起因する性能低下（衝撃波の発生）の
抑制といった課題を解決し易くなる。
【００１３】解決手段１）ではまた、分割された圧縮機
の間に水噴射装置が設けられているので、圧縮により昇
温した蒸気を効果的に冷却し、次段の圧縮機への流入温
度を低下させて、構造設計を容易にすることができる。
そしてその水源としては第２のタービンの復水を用いる
ので、ロスを最小にとどめることができ、別途水源を準
備する手間やコストを省略できる。
の間に水噴射装置が設けられているので、圧縮により昇
温した蒸気を効果的に冷却し、次段の圧縮機への流入温
度を低下させて、構造設計を容易にすることができる。
そしてその水源としては第２のタービンの復水を用いる
ので、ロスを最小にとどめることができ、別途水源を準
備する手間やコストを省略できる。
【００１４】ガスタービンの冷却蒸気として、上記解決
手段２）では第２のタービンの抽気蒸気、上記解決手段
３）では第３のタービンの排気をそれぞれ利用するの
で、温度、圧力的に木目細かな冷却蒸気の供給を行なう
ことができる。そして第２，第３のタービンからの蒸気
は、既にそれらのタービンで仕事を終えた蒸気であるか
ら、効率上のメリットは大きい。
手段２）では第２のタービンの抽気蒸気、上記解決手段
３）では第３のタービンの排気をそれぞれ利用するの
で、温度、圧力的に木目細かな冷却蒸気の供給を行なう
ことができる。そして第２，第３のタービンからの蒸気
は、既にそれらのタービンで仕事を終えた蒸気であるか
ら、効率上のメリットは大きい。
【００１５】また、冷却蒸気を主流に排出すると大きな
ロスになるが、上記解決手段４）においては、第３のタ
ービンの排気から抽気した蒸気でガスタービンおよびま
たは燃焼器を冷却した後これを回収し、主流に排出しな
いので、効率が向上する。
ロスになるが、上記解決手段４）においては、第３のタ
ービンの排気から抽気した蒸気でガスタービンおよびま
たは燃焼器を冷却した後これを回収し、主流に排出しな
いので、効率が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の第１形態を
示す系統図である。この図において、前記図３により説
明した従来のものと同様の部分については、冗長になる
のを避けるため、同一の符号を付け詳しい説明を省く。
示す系統図である。この図において、前記図３により説
明した従来のものと同様の部分については、冗長になる
のを避けるため、同一の符号を付け詳しい説明を省く。
【００１７】本実施形態においては、圧縮機が複数の圧
縮機（１Ａ），（１Ｂ）に分割されていて、圧縮機（１
Ａ）と圧縮機（１Ｂ）との間には、水噴射装置（１４）
が設置されている。この水噴射装置（１４）の水源とし
ては、第２のタービン（６）の復水器（１０）の排水が
流用されていて、ロスを最小にとどめている。またガス
タービンは、多軸ガスタービン（３Ａ），（３Ｂ），
（３Ｃ）として構成されている。
縮機（１Ａ），（１Ｂ）に分割されていて、圧縮機（１
Ａ）と圧縮機（１Ｂ）との間には、水噴射装置（１４）
が設置されている。この水噴射装置（１４）の水源とし
ては、第２のタービン（６）の復水器（１０）の排水が
流用されていて、ロスを最小にとどめている。またガス
タービンは、多軸ガスタービン（３Ａ），（３Ｂ），
（３Ｃ）として構成されている。
【００１８】ガスタービン（３Ａ），（３Ｂ），（３
Ｃ）の翼、ディスクなどの冷却蒸気は、圧縮機（１
Ａ），（１Ｂ）から冷却蒸気管（９Ａ），（９Ｂ）によ
って供給されるのに加えて、第２のタービン（６）の抽
気が冷却蒸気管（１２Ａ），（１２Ｂ）によって供給さ
れる。更に第３のタービン（８）の排気からも冷却蒸気
管（１３Ａ），（１３Ｂ）により抽出して供給される。
Ｃ）の翼、ディスクなどの冷却蒸気は、圧縮機（１
Ａ），（１Ｂ）から冷却蒸気管（９Ａ），（９Ｂ）によ
って供給されるのに加えて、第２のタービン（６）の抽
気が冷却蒸気管（１２Ａ），（１２Ｂ）によって供給さ
れる。更に第３のタービン（８）の排気からも冷却蒸気
管（１３Ａ），（１３Ｂ）により抽出して供給される。
【００１９】図２は本発明の実施の第２形態として、冷
却蒸気を回収する場合を示す系統図である。この図にお
いても、前記と同様の部分については、同一の符号を付
け詳しい説明を省く。
却蒸気を回収する場合を示す系統図である。この図にお
いても、前記と同様の部分については、同一の符号を付
け詳しい説明を省く。
【００２０】本実施形態では、第３のタービン（８）の
排気を燃焼器（２）に回収するラインからガスタービン
（３）と燃焼器（２）の冷却蒸気を抽出して利用してお
り、各冷却蒸気は、例えばガスタービン（３）の翼や燃
焼器（２）の尾筒等と冷却した後、再びラインに戻され
回収される。
排気を燃焼器（２）に回収するラインからガスタービン
（３）と燃焼器（２）の冷却蒸気を抽出して利用してお
り、各冷却蒸気は、例えばガスタービン（３）の翼や燃
焼器（２）の尾筒等と冷却した後、再びラインに戻され
回収される。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、水素酸素燃焼タービン
プラントの熱損失が減少して効率が向上するばかりでな
く、木目細かな構造設計ができるので、圧縮機のサージ
ングやタービンの軸振動、衝撃波の発生等を防止し易く
なる。
プラントの熱損失が減少して効率が向上するばかりでな
く、木目細かな構造設計ができるので、圧縮機のサージ
ングやタービンの軸振動、衝撃波の発生等を防止し易く
なる。
【図１】図１は本発明の実施の第１形態を示す系統図で
ある。
ある。
【図２】図２は本発明の実施の第２形態を示す系統図で
ある。
ある。
【図３】図３は従来の水素酸素燃焼タービンプラントの
一例を示す系統図である。
一例を示す系統図である。
（１），（１Ａ），（１Ｂ） 圧縮機 （２） 燃焼器 （３),（３Ａ),（３Ｂ),（３Ｃ） ガスタービン （４），（５） 熱交換器 （６） 第２のタービン （７） 熱交換器 （８） 第３のタービン （９），（９Ａ），（９Ｂ） 冷却蒸気管 （１０） 復水器 （１１） 給水加圧ポンプ （１２Ａ），（１２Ｂ） 冷却蒸気管 （１３Ａ），（１２Ｂ） 冷却蒸気管 （１４） 水噴射装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｃ 3/22 Ｆ０２Ｃ 3/22 3/30 3/30 Ｃ 6/18 6/18 Ａ 7/143 7/143 7/16 7/16 Ｚ (56)参考文献 特開 平６−307207（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−134819（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−137115（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−137734（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−323162（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02C 3/34 F01D 25/12 F01K 23/10 F01K 25/00 F02C 3/22 F02C 3/30 F02C 6/18 F02C 7/143 F02C 7/16
Claims (4)
- 【請求項１】 圧縮機，水素酸素燃焼器およびガスター
ビンから成るガスタービン装置と、上記ガスタービンの
排気から熱回収する第１の熱交換器と、上記第１の熱交
換器を出たガスタービン排気の一部から更に熱回収する
第２の熱交換器と、上記第２の熱交換器を出たガスター
ビン排気を上記圧縮機の入口に戻す管路と、上記第１の
熱交換器を出たガスタービン排気の残部により駆動され
る第２のタービンと、上記第２のタービンの復水を上記
第２および第１の熱交換器で順次加熱して得られた蒸気
により駆動され、排気は上記水素酸素燃焼器に戻される
第３のタービンとを備えた水素酸素燃焼タービンプラン
トにおいて、上記圧縮機および上記ガスタービンがそれ
ぞれ複数に分割され、上記分割された圧縮機の間に上記
第２のタービンの復水を水源とする水噴射装置が設けら
れるとともに、上記分割されたガスタービンの回転軸が
互いに異なることを特徴とする水素酸素燃焼タービンプ
ラント。 - 【請求項２】 上記圧縮機および／または上記第２のタ
ービンから抽気した蒸気を上記ガスタービンの冷却蒸気
としたことを特徴とする請求項１記載の水素酸素燃焼タ
ービンプラント。 - 【請求項３】 上記第３のタービンの排気から抽気した
蒸気を上記ガスタービンの冷却蒸気としたことを特徴と
する請求項１記載の水素酸素燃焼タービンプラント。 - 【請求項４】 上記第３のタービンの排気から抽気した
蒸気を上記タービンおよび／または上記燃焼器の回収型
冷却蒸気としたことを特徴とする請求項１の水素酸素燃
焼タービンプラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7308940A JP2883030B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 水素酸素燃焼タービンプラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7308940A JP2883030B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 水素酸素燃焼タービンプラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09151750A JPH09151750A (ja) | 1997-06-10 |
| JP2883030B2 true JP2883030B2 (ja) | 1999-04-19 |
Family
ID=17987101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7308940A Expired - Lifetime JP2883030B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 水素酸素燃焼タービンプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2883030B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3051678B2 (ja) * | 1996-09-30 | 2000-06-12 | 三菱重工業株式会社 | 低温形水素燃焼タービン |
| EP0900921A3 (en) * | 1997-09-05 | 2000-01-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Hydrogen burning turbine plant |
| CA2313109A1 (en) * | 1997-12-09 | 1999-06-17 | Rerum Cognitio | Multi-stage steam-power/working process for the generation of electric energy in a cycle and arrangement for carrying it out |
| US9599070B2 (en) | 2012-11-02 | 2017-03-21 | General Electric Company | System and method for oxidant compression in a stoichiometric exhaust gas recirculation gas turbine system |
| CN105986902A (zh) * | 2015-03-02 | 2016-10-05 | 袁志平 | 燃水涡轮发动机 |
-
1995
- 1995-11-28 JP JP7308940A patent/JP2883030B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09151750A (ja) | 1997-06-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990112 |