JP3073360B2 - 高圧噴霧燃焼装置 - Google Patents
高圧噴霧燃焼装置Info
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- JP3073360B2 JP3073360B2 JP05073857A JP7385793A JP3073360B2 JP 3073360 B2 JP3073360 B2 JP 3073360B2 JP 05073857 A JP05073857 A JP 05073857A JP 7385793 A JP7385793 A JP 7385793A JP 3073360 B2 JP3073360 B2 JP 3073360B2
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- gas
- oxygen gas
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- generator
- combustion exhaust
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air Supply (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、海中動力源用スターリ
ングエンジン等の加熱源に適用される高圧噴霧燃焼装置
に関する。
ングエンジン等の加熱源に適用される高圧噴霧燃焼装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の高圧噴霧燃焼装置の一例を
示す系統図である。
示す系統図である。
【0003】燃料タンク(2)から燃料供給ポンプ
(3)によって昇圧供給された軽油,灯油等の燃料油
(4)が、二流体噴霧器(5)に至り、ここで高圧の水
蒸気(32)を噴霧媒体として高圧燃焼器(1)内に噴
霧される。一方、酸化剤タンク(11)から酸化剤供給
ポンプ(12)によって送給された液体酸素等の酸化剤
(13)は、酸素ガス発生装置(14)で燃焼排ガスに
より加熱されて酸素ガス(15)となり、更に燃焼排ガ
スの一部(7a)と混合して、混合ガス供給管路(1
7)を経て高圧燃焼器(1)内に投入され、上記燃料油
の燃焼に供される。これにより、例えば燃焼圧70気圧
で理論燃焼温度が約2000℃の多量の熱エネルギと燃焼ガ
スを発生する。この燃焼ガスの成分は殆ど二酸化炭素と
水分のみである。
(3)によって昇圧供給された軽油,灯油等の燃料油
(4)が、二流体噴霧器(5)に至り、ここで高圧の水
蒸気(32)を噴霧媒体として高圧燃焼器(1)内に噴
霧される。一方、酸化剤タンク(11)から酸化剤供給
ポンプ(12)によって送給された液体酸素等の酸化剤
(13)は、酸素ガス発生装置(14)で燃焼排ガスに
より加熱されて酸素ガス(15)となり、更に燃焼排ガ
スの一部(7a)と混合して、混合ガス供給管路(1
7)を経て高圧燃焼器(1)内に投入され、上記燃料油
の燃焼に供される。これにより、例えば燃焼圧70気圧
で理論燃焼温度が約2000℃の多量の熱エネルギと燃焼ガ
スを発生する。この燃焼ガスの成分は殆ど二酸化炭素と
水分のみである。
【0004】上記熱エネルギは、海水(21)を用いた
冷却水クーラ(22)との組合せにより出来るスターリ
ングエンジン(23)を介して発電機(24)を駆動す
る。
冷却水クーラ(22)との組合せにより出来るスターリ
ングエンジン(23)を介して発電機(24)を駆動す
る。
【0005】また、燃焼ガス(7)は高圧燃焼器(1)
から排出されて水蒸気発生装置(31)に至り、ここで
放熱して水蒸気を発生させる。水蒸気発生装置(3)を
出た燃焼排ガス(7)は混合ガス加熱器(33)で混合
ガス(16)を加熱した後、H2 O凝縮器(34)に至
り、ここで海水(21)により冷却されて、ガス中の水
蒸気を凝縮し、水分を分離する。分離された水の一部
は、H2 O循環ポンプ(35)により前記水蒸気発生装
置(31)へ送られ、燃焼排ガス(7)により加熱され
て高圧の水蒸気となる。この水蒸気は、前記二流体噴霧
器(5)に噴霧媒体として供給される。
から排出されて水蒸気発生装置(31)に至り、ここで
放熱して水蒸気を発生させる。水蒸気発生装置(3)を
出た燃焼排ガス(7)は混合ガス加熱器(33)で混合
ガス(16)を加熱した後、H2 O凝縮器(34)に至
り、ここで海水(21)により冷却されて、ガス中の水
蒸気を凝縮し、水分を分離する。分離された水の一部
は、H2 O循環ポンプ(35)により前記水蒸気発生装
置(31)へ送られ、燃焼排ガス(7)により加熱され
て高圧の水蒸気となる。この水蒸気は、前記二流体噴霧
器(5)に噴霧媒体として供給される。
【0006】H2 O凝縮器(34)で水分が除去された
残りの燃焼排ガス(7)は、前記酸素ガス発生装置(1
4)へ送られ、酸化剤(13)を加熱して酸素ガス(1
5)を発生させた後、一部(7a)はCGRファン(3
6)により循環して酸素ガス(15)と混合し、前記の
ように高圧燃焼器(1)へ戻される。残りはCO2 凝縮
器(37)内へ流入し、ここで海水(21)により冷却
されてCO2 凝縮液(38)となり、前記凝縮水の残り
および冷却用海水とともに、排液ポンプ(39)によっ
て系外に排出される。
残りの燃焼排ガス(7)は、前記酸素ガス発生装置(1
4)へ送られ、酸化剤(13)を加熱して酸素ガス(1
5)を発生させた後、一部(7a)はCGRファン(3
6)により循環して酸素ガス(15)と混合し、前記の
ように高圧燃焼器(1)へ戻される。残りはCO2 凝縮
器(37)内へ流入し、ここで海水(21)により冷却
されてCO2 凝縮液(38)となり、前記凝縮水の残り
および冷却用海水とともに、排液ポンプ(39)によっ
て系外に排出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の高圧噴霧燃
焼装置においては、起動時には噴霧媒体用の水蒸気が存
在しないため、二流体噴霧方式による噴霧燃焼を行なう
ことができない。そのために別途噴霧媒体用の高圧ガス
源(例えばガスボンベ)等を用意する必要があった。
焼装置においては、起動時には噴霧媒体用の水蒸気が存
在しないため、二流体噴霧方式による噴霧燃焼を行なう
ことができない。そのために別途噴霧媒体用の高圧ガス
源(例えばガスボンベ)等を用意する必要があった。
【0008】また、組立・開放点検後の起動時には、配
管、特にH2 O凝縮器やCO2 凝縮器内に空気が残留し
ているので、その空気中の窒素ガス分が運転中に不凝縮
成分となって、H2 O凝縮器やCO2 凝縮器の凝縮性能
を劣化させる恐れがあった。
管、特にH2 O凝縮器やCO2 凝縮器内に空気が残留し
ているので、その空気中の窒素ガス分が運転中に不凝縮
成分となって、H2 O凝縮器やCO2 凝縮器の凝縮性能
を劣化させる恐れがあった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するために、高圧燃焼器と、同高圧燃焼器内に
燃料油を噴霧媒体により噴霧する二流体噴霧器と、上記
高圧燃焼器で発生した燃焼排ガスにより酸化剤を加熱し
て酸素ガスを発生させる酸素ガス発生装置と、上記酸素
ガスと上記燃焼排ガスの一部とを混合して上記高圧燃焼
器内に供給する混合ガス供給管路と、上記燃焼排ガスを
冷却して同燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮させるH2 O凝
縮器と、上記燃焼排ガスを更に冷却して同燃焼排ガス中
の二酸化炭素を凝縮させるCO2 凝縮器と、上記H2 O
凝縮器で凝縮した水の一部を上記燃焼排ガスで加熱して
気化させる水蒸気発生装置と、同水蒸気発生装置で発生
した水蒸気を上記二流体噴霧器に噴霧媒体として供給す
る噴霧媒体供給管路とを備えたものにおいて、水の顕熱
により酸化剤を加熱して酸素ガスを発生させる起動用酸
素ガス発生装置と、同起動用酸素ガス発生装置で発生し
た酸素ガスを上記混合ガス供給管路および上記噴霧媒体
供給管路に供給する手段と、上記燃焼排ガスの管路に高
圧の二酸化炭素を供給する手段とを備えたことを特徴と
する高圧噴霧燃焼装置を提案するものである。
題を解決するために、高圧燃焼器と、同高圧燃焼器内に
燃料油を噴霧媒体により噴霧する二流体噴霧器と、上記
高圧燃焼器で発生した燃焼排ガスにより酸化剤を加熱し
て酸素ガスを発生させる酸素ガス発生装置と、上記酸素
ガスと上記燃焼排ガスの一部とを混合して上記高圧燃焼
器内に供給する混合ガス供給管路と、上記燃焼排ガスを
冷却して同燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮させるH2 O凝
縮器と、上記燃焼排ガスを更に冷却して同燃焼排ガス中
の二酸化炭素を凝縮させるCO2 凝縮器と、上記H2 O
凝縮器で凝縮した水の一部を上記燃焼排ガスで加熱して
気化させる水蒸気発生装置と、同水蒸気発生装置で発生
した水蒸気を上記二流体噴霧器に噴霧媒体として供給す
る噴霧媒体供給管路とを備えたものにおいて、水の顕熱
により酸化剤を加熱して酸素ガスを発生させる起動用酸
素ガス発生装置と、同起動用酸素ガス発生装置で発生し
た酸素ガスを上記混合ガス供給管路および上記噴霧媒体
供給管路に供給する手段と、上記燃焼排ガスの管路に高
圧の二酸化炭素を供給する手段とを備えたことを特徴と
する高圧噴霧燃焼装置を提案するものである。
【0010】
【作用】本発明においては、起動時に起動用酸素ガス発
生装置で水の顕熱により酸化剤から酸素ガスを発生させ
る。発生した酸素ガスの一部を二流体噴霧器の噴霧媒体
として利用し、残りは燃焼用酸素ガスとして用いる。深
海の海水温度(約10℃)も酸素の臨界点( 155K=−11
8 ℃)よりは高いので、本発明は海中で用いる動力源と
しても好適である。
生装置で水の顕熱により酸化剤から酸素ガスを発生させ
る。発生した酸素ガスの一部を二流体噴霧器の噴霧媒体
として利用し、残りは燃焼用酸素ガスとして用いる。深
海の海水温度(約10℃)も酸素の臨界点( 155K=−11
8 ℃)よりは高いので、本発明は海中で用いる動力源と
しても好適である。
【0011】更に本発明では、組立・開放点検後の運転
前に燃焼排ガスの系統に高圧の二酸化炭素ガスを供給し
て、侵入している空気を追出す。したがって起動時の燃
焼用ガスとして純酸素を用いても燃焼器内の酸素濃度を
適切な値に保つことができ、かつ、H2 O凝縮器やCO
2 凝縮器の中を凝縮ガス成分で満たすことができる。
前に燃焼排ガスの系統に高圧の二酸化炭素ガスを供給し
て、侵入している空気を追出す。したがって起動時の燃
焼用ガスとして純酸素を用いても燃焼器内の酸素濃度を
適切な値に保つことができ、かつ、H2 O凝縮器やCO
2 凝縮器の中を凝縮ガス成分で満たすことができる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す系統図であ
る。この図において、前記図2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、同一の符号を付けて詳しい説明を省く。
る。この図において、前記図2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、同一の符号を付けて詳しい説明を省く。
【0013】本実施例においては、起動用酸素ガス発生
装置(41)が設けられ、その入口に酸化剤(13)の
管路(42)から分岐する管路(43)が接続される。
分岐点の後流には、流量調節弁(44)とバイパス弁
(45)がそれぞれ設けられる。また、起動用酸素ガス
発生装置(41)の出口は、弁(46),(47)を介
して、それぞれ噴霧媒体用水蒸気(32)の管路と混合
ガス供給管路(17)に接続される。そしてこの起動用
酸素ガス発生装置(41)では、酸化剤が海水(21)
と熱交換するようになっている。
装置(41)が設けられ、その入口に酸化剤(13)の
管路(42)から分岐する管路(43)が接続される。
分岐点の後流には、流量調節弁(44)とバイパス弁
(45)がそれぞれ設けられる。また、起動用酸素ガス
発生装置(41)の出口は、弁(46),(47)を介
して、それぞれ噴霧媒体用水蒸気(32)の管路と混合
ガス供給管路(17)に接続される。そしてこの起動用
酸素ガス発生装置(41)では、酸化剤が海水(21)
と熱交換するようになっている。
【0014】本実施例ではまた、CO2 ボンベ(51)
が設けられ、その出口が燃料油供給ポンプ(3)の出
口、酸化剤供給ポンプ(12)の出口および起動用酸素
ガス供給装置(41)の酸化剤入口に、それぞれ開閉弁
(52),(53),(54)を介して接続される。更
にCO2 凝縮器(37)の燃焼排ガス入口から分岐する
大気放出管路(55)が設けられ、この大気放出管路
(55)にも開閉弁(放出弁)(56)が設けられる。
が設けられ、その出口が燃料油供給ポンプ(3)の出
口、酸化剤供給ポンプ(12)の出口および起動用酸素
ガス供給装置(41)の酸化剤入口に、それぞれ開閉弁
(52),(53),(54)を介して接続される。更
にCO2 凝縮器(37)の燃焼排ガス入口から分岐する
大気放出管路(55)が設けられ、この大気放出管路
(55)にも開閉弁(放出弁)(56)が設けられる。
【0015】起動時には、流量調節弁(44)とバイパ
ス弁(45)により酸化剤(13)の一部を起動用酸素
ガス発生器装置(41)へバイパスさせ、海水(21)
の顕熱を利用して酸素ガスを発生させる。そして弁(4
6)を介して噴霧用の水蒸気(32)の代わりに二流体
噴霧器(5)へ供給し、燃料油とともに中間混合二流体
噴霧方式で高圧燃焼器(1)内へ噴霧燃焼させる。また
燃焼用酸素として、弁(47),混合ガス供給管路(1
7)を経由して高圧燃焼器(1)内へ吹出させる。その
後燃焼が安定し、噴霧媒体用の水蒸気(32)に必要な
凝縮水の流量と、酸素剤(13)から酸素ガス(15)
を発生するに必要な燃焼排ガス熱量とが確保できたら、
バイパス弁(45)を遮断して通常の運転に移行する。
ス弁(45)により酸化剤(13)の一部を起動用酸素
ガス発生器装置(41)へバイパスさせ、海水(21)
の顕熱を利用して酸素ガスを発生させる。そして弁(4
6)を介して噴霧用の水蒸気(32)の代わりに二流体
噴霧器(5)へ供給し、燃料油とともに中間混合二流体
噴霧方式で高圧燃焼器(1)内へ噴霧燃焼させる。また
燃焼用酸素として、弁(47),混合ガス供給管路(1
7)を経由して高圧燃焼器(1)内へ吹出させる。その
後燃焼が安定し、噴霧媒体用の水蒸気(32)に必要な
凝縮水の流量と、酸素剤(13)から酸素ガス(15)
を発生するに必要な燃焼排ガス熱量とが確保できたら、
バイパス弁(45)を遮断して通常の運転に移行する。
【0016】また組立・開放点検後には、開閉弁(5
2),(53),(54),(56)を開き、CO2 ボ
ンベ(51)内の高圧の二酸化炭素を酸化剤・酸素ガス
系,燃焼排ガス系に供給して、残留している空気を大気
放出管路(55)経由で追出す。その後、開閉弁(放出
弁)(56)を閉じて、運転開始までの間二酸化炭素を
封入し、空気の侵入を防ぐ。こうして、不凝縮成分であ
る空気中の窒素分によるH2 O凝縮器(34)やCO2
凝縮器(37)の性能劣化が、防止される。
2),(53),(54),(56)を開き、CO2 ボ
ンベ(51)内の高圧の二酸化炭素を酸化剤・酸素ガス
系,燃焼排ガス系に供給して、残留している空気を大気
放出管路(55)経由で追出す。その後、開閉弁(放出
弁)(56)を閉じて、運転開始までの間二酸化炭素を
封入し、空気の侵入を防ぐ。こうして、不凝縮成分であ
る空気中の窒素分によるH2 O凝縮器(34)やCO2
凝縮器(37)の性能劣化が、防止される。
【0017】
【発明の効果】本発明においては、海水等を利用する起
動用酸素ガス発生装置を設けたこと、および組立・開放
点検後の運転前に高圧の二酸化炭素で空気をパージする
ことにより、海上・海中の如何に関係なく、何時でも運
転を開始することができる。また、起動時でも二流体噴
霧方式を用いるので霧化性能を劣化させることなく、ひ
いては燃焼性の劣化を防止することができる。更に、起
動時に噴霧媒体として酸素ガスを用いるので、着火性・
燃焼性の向上が期待できる。加えて、二酸化炭素の封入
により、燃焼用ガス中の酸素濃度を通常空気並に下げる
ことができ、異常高温燃焼によるバーナ焼損を防止する
ことができる。その上、起動時には凝縮器内に凝縮可能
な成分である二酸化炭素しか存在しないため、不凝縮ガ
ス成分の存在による凝縮性能の劣化を防止することがで
きる。
動用酸素ガス発生装置を設けたこと、および組立・開放
点検後の運転前に高圧の二酸化炭素で空気をパージする
ことにより、海上・海中の如何に関係なく、何時でも運
転を開始することができる。また、起動時でも二流体噴
霧方式を用いるので霧化性能を劣化させることなく、ひ
いては燃焼性の劣化を防止することができる。更に、起
動時に噴霧媒体として酸素ガスを用いるので、着火性・
燃焼性の向上が期待できる。加えて、二酸化炭素の封入
により、燃焼用ガス中の酸素濃度を通常空気並に下げる
ことができ、異常高温燃焼によるバーナ焼損を防止する
ことができる。その上、起動時には凝縮器内に凝縮可能
な成分である二酸化炭素しか存在しないため、不凝縮ガ
ス成分の存在による凝縮性能の劣化を防止することがで
きる。
【図1】図1は本発明の一実施例を示す系統図である。
【図2】図2は従来の高圧噴霧燃焼装置の一例を示す系
統図である。
統図である。
(1) 高圧燃焼器 (2) 燃料タンク (3) 燃料供給ポンプ (4) 燃料油 (5) 二流体噴霧器 (7) 燃焼排ガス (11) 酸化剤タンク (12) 酸化剤供給ポンプ (13) 酸化剤 (14) 酸素ガス発生装置 (15) 酸素ガス (16) 混合ガス (17) 混合ガス供給管路 (21) 海水 (22) 冷却水クーラ (23) スターリングエンジン (24) 発電機 (31) 水蒸気発生装置 (32) 水蒸気 (33) 混合ガス加熱器 (34) H2 O凝縮器 (35) H2 O循環ポンプ (36) CGRファン (37) CO2 凝縮器 (38) CO2 凝縮液 (39) 排液ポンプ (41) 起動用酸素ガス発生装
置 (42) 酸化剤管路 (43) 分岐管路 (44) 流量調節弁 (45) バイパス弁 (46),(47) 弁 (51) CO2 ボンベ (52),(53),(54) 開閉弁 (55) 大気放出管路 (56) 開閉弁(放出弁)
置 (42) 酸化剤管路 (43) 分岐管路 (44) 流量調節弁 (45) バイパス弁 (46),(47) 弁 (51) CO2 ボンベ (52),(53),(54) 開閉弁 (55) 大気放出管路 (56) 開閉弁(放出弁)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02G 1/043 B63G 8/00 F02G 1/055
Claims (1)
- 【請求項1】 高圧燃焼器と、同高圧燃焼器内に燃料油
を噴霧媒体により噴霧する二流体噴霧器と、上記高圧燃
焼器で発生した燃焼排ガスにより酸化剤を加熱して酸素
ガスを発生させる酸素ガス発生装置と、上記酸素ガスと
上記燃焼排ガスの一部とを混合して上記高圧燃焼器内に
供給する混合ガス供給管路と、上記燃焼排ガスを冷却し
て同燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮させるH2 O凝縮器
と、上記燃焼排ガスを更に冷却して同燃焼排ガス中の二
酸化炭素を凝縮させるCO2 凝縮器と、上記H2 O凝縮
器で凝縮した水の一部を上記燃焼排ガスで加熱して気化
させる水蒸気発生装置と、同水蒸気発生装置で発生した
水蒸気を上記二流体噴霧器に噴霧媒体として供給する噴
霧媒体供給管路とを備えたものにおいて、水の顕熱によ
り酸化剤を加熱して酸素ガスを発生させる起動用酸素ガ
ス発生装置と、同起動用酸素ガス発生装置で発生した酸
素ガスを上記混合ガス供給管路および上記噴霧媒体供給
管路に供給する手段と、上記燃焼排ガスの管路に高圧の
二酸化炭素を供給する手段とを備えたことを特徴とする
高圧噴霧燃焼装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05073857A JP3073360B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 高圧噴霧燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05073857A JP3073360B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 高圧噴霧燃焼装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06280677A JPH06280677A (ja) | 1994-10-04 |
JP3073360B2 true JP3073360B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=13530258
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05073857A Expired - Fee Related JP3073360B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 高圧噴霧燃焼装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3073360B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8028660B2 (en) | 2006-10-10 | 2011-10-04 | Hawaii Oceanic Technology, Inc. | Automated positioning and submersible open ocean platform |
RU2501705C1 (ru) * | 2012-12-11 | 2013-12-20 | Николай Борисович Болотин | Подводная лодка и двигательная установка подводной лодки |
RU2502631C1 (ru) * | 2012-12-11 | 2013-12-27 | Николай Борисович Болотин | Подводная лодка и двигательная установка подводной лодки |
RU2506198C1 (ru) * | 2012-12-17 | 2014-02-10 | Николай Борисович Болотин | Атомная подводная лодка |
RU2507107C1 (ru) * | 2012-12-17 | 2014-02-20 | Николай Борисович Болотин | Модульная атомная подводная лодка |
JP6688440B1 (ja) * | 2018-06-26 | 2020-04-28 | キヤノンアネルバ株式会社 | プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、プログラムおよびメモリ媒体 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP05073857A patent/JP3073360B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06280677A (ja) | 1994-10-04 |
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