JP3414638B2 - ガスタービン・コージェネレーション設備 - Google Patents
ガスタービン・コージェネレーション設備Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
り発電を行い、その排気ガスの熱エネルギーを排熱ボイ
ラにて蒸気として取り出し、プロセス送気およびガスタ
ービンへの噴射に使用する熱電・効率・可変型ガスター
ビン・コージェネレーション設備に関するものである。
(本明細書ではガスタービン)を発電機と組み合わせる
ことにより電力を発生させ、その排熱をボイラにより蒸
気として取り出す省エネルギー設備であり、さらに取り
出した蒸気をガスタービンに噴射し、その割合を増減す
ることにより電力を増減し、プロセス送気を減増する設
備としている。
は、アメリカIPT社が開発した熱電可変システム(チ
ェンサイクルシステム)が広く知られている。
システムでは、ガスタービンの発電効率あるいは排熱ボ
イラの熱利用率のいずれかを優先(最大)にするかが決
定されると、他方の効率が一方的に決まるため、システ
ムとしてはいずれかの効率を選択する結果となり、効率
面における選択が不可能であった。
率あるいは排熱ボイラの熱利用率のいずれを優先(最
大)とするかを選択でき、いずれの場合も運転可能なガ
スタービン・コージェネレーション設備を提供すること
を目的としたものである。
ために、本発明のうた請求項1記載の発明は、ガスター
ビンにより発電を行い、その排気ガスの熱エネルギーを
排熱ボイラの蒸発器で蒸気として取り出し、この蒸気を
プロセス送気およびガスタービンへの噴射に使用するコ
ージェネレーション設備であって、前記排熱ボイラの蒸
発器に至る節炭器の配管の一部をバイパスさせる第1バ
イパス手段と、前記排熱ボイラの蒸発器からガスタービ
ンに至る過熱器の配管の一部をバイパスさせる第2バイ
パス手段を備え、前記発電効率と熱利用率のいずれを優
先とするかを選択する選択手段を備え、前記選択手段に
より発電効率を優先とすることが選択されると、前記第
1バイパス手段を駆動して節炭器の配管の一部をバイパ
スさせ、前記選択手段により熱利用率を優先とすること
が選択されると、前記第2バイパス手段を駆動して過熱
器の配管の一部をバイパスさせるように構成したことを
特徴とするものである。
効率を優先するか、熱利用率を優先するかが選択され
る。選択手段により、発電効率を優先とすることが選択
されると、前記第1バイパス手段が駆動され節炭器の配
管の一部がバイパスされる。すると、節炭器の伝熱面に
おける受熱量が減少して蒸発器で発生する総蒸気量が減
少する。これにより、過熱器の伝熱面における単位蒸気
量当りの受熱量が増加して発電に供される過熱蒸気温度
が上昇し、発生する電力が増加しようとするが、定格発
電量とされるためにガスタービン燃料量が減少すること
になる。これらの結果として、発電効率が優先となる。
ることが選択されると、前記第2バイパス手段が駆動さ
れ過熱器の配管の一部がバイパスされる。すると、過熱
器の伝熱面における受熱量が減少し、発電に供される過
熱蒸気温度が下降して発生する電力が減少しようとする
が、定格発電量とされるために、ガスタービン燃料量が
増加することになる。したがって、ボイラへの排ガス量
が増加し、節炭器の伝熱面における受熱量が増加して発
生する総蒸気量が増加し、よってプロセス送気が増加す
る。これらの結果として、熱利用率が優先となる。
により発電を行い、その排気ガスの熱エネルギーを排熱
ボイラの蒸発器で蒸気として取り出し、この蒸気をプロ
セス送気およびガスタービンへの噴射に使用するコージ
ェネレーション設備であって、前記排熱ボイラの蒸発器
に至る節炭器の配管を複数段に分割し、これら分割され
た各配管をバイパスさせる複数の第1バイパス手段を備
え、前記排熱ボイラの蒸発器からガスタービンに至る過
熱器の配管を複数段に分割し、これら分割された各配管
をバイパスさせる複数の第2バイパス手段を備え、前記
発電効率と熱利用率の割合を設定する設定手段を備え、
前記設定手段により設定された発電効率と熱利用率の割
合に応じて、前記第1バイパス手段を選択駆動して節炭
器の配管の一部をバイパスさせ、前記第2バイパス手段
を選択駆動して過熱器の配管の一部をバイパスさせるよ
うに構成したことを特徴とするものである。
ぞれ複数の配管に分割し、各分割された配管をバイパス
する手段を設けることにより、節炭器と過熱器の伝熱面
におけるそれぞれの受熱量を変化させることができ、段
階的に発電効率と熱利用率の割合を変化させて設定し、
運転することが可能となる。
に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態におけ
るガスタービン・コージェネレーション設備の構成図で
ある。
ラであり、給水ポンプ(図示せず)から供給された水
(給水)は、第1節炭器2と第2節炭器3の配管を通っ
てドラム4へ注入され、ドラム4から蒸発器5の蒸発管
へ送り出され、加熱され蒸気と水の混合体となってドラ
ム4へ戻る。このドラム4で発生した蒸気は、プロセス
蒸気管6を通ってプロセスへ送られ、また連絡管7を通
って第1過熱器8の過熱管へ送られ、第1過熱器8にお
いて過熱されて第2過熱器9の過熱管へ送られ、この第
2過熱器9においてさらに過熱されて噴射蒸気管10を通
って燃焼器11へ供給される。1Aは排熱回収ボイラ1の
煙突である。上記のように節炭器と過熱器の配管はそれ
ぞれ、2段に分割されている。
給され、さらに圧縮機12より圧縮空気が供給されてお
り、燃焼器11において圧縮空気内でガスタービン燃料が
燃焼されることにより、排熱回収ボイラ1より噴射蒸気
管10を通って供給された蒸気はさらに過熱されて燃焼ガ
スとともにガスタービン13へ供給され、ガスタービン13
が回転される。圧縮機12の排気ガスは排熱回収ボイラ1
へ導かれ、その熱エネルギーにより蒸気が発生される。
上記圧縮機12はガスタービン13と連結されている。
ており、ガスタービン13が回転することにより、発電機
14が回転し、発電される。また排熱回収ボイラ1には、
第1節炭器2をバイパスする節炭器バイパス管21が設け
られ、給水を、第1節炭器2の予熱管と節炭器バイパス
管21に切り替える第1切替バルブ22と第2切替バルブ23
が設けられている。
をバイパスする過熱器バイパス管24が設けられ、ドラム
4から供給された蒸気を、第1過熱器8の過熱管と過熱
器バイパス管24に切り替える第3切替バルブ25と第4切
替バルブ26が設けられている。
と第3切替バルブ25と第4切替バルブ26は、効率制御用
のコントローラ31に接続されており、コントローラ31の
電気信号により開閉される。またこのコントローラ31に
は、発電効率を優先するために発電効率を最大とするこ
とを選択する発電効率最大選択スイッチ32と、熱利用率
を優先するために熱利用率を最大とすることを選択する
熱効率最大選択スイッチ33が接続されている。
2,33の選択に応じた切替バルブ22,23,25,26の制御
と、そのときの作用を図2を参照しながら説明する。設
備を発電効率最大型(過熱蒸気温度高;プロセスへ送る
蒸気量少)、熱利用率最大型(過熱蒸気温度低;プロセ
スへ送る蒸気量多)としたときのボイラ1の条件の一例
を表1に示す。
2(a)参照];第1切替バルブ22を閉、第2切替バル
ブ23を開として、第1節炭器2をバイパスさせて給水を
節炭器バイパス管21へ導き、かつ第3切替バルブ25を
開、第4切替バルブ26を閉として、ドラム4から供給さ
れた蒸気を第1過熱器8の過熱管へ導く。
受熱量が減少して、ドラム4において発生する総蒸気量
が減少し、よってプロセス蒸気管5を通ってプロセスへ
送られる蒸気量(プロセス送気)が減少し、これに伴い
ガスタービン13に送られる蒸気量が減少する。これによ
り、過熱器8,9の伝熱面における単位蒸気量当りの受
熱量が増加して発電に供される過熱蒸気温度が上昇し、
発生する電力が増加しようとするが、定格発電量とされ
ているため、ガスタービン燃料量が減少されることにな
る。これらの結果として、発電効率が最大となる。
(b)参照];第1切替バルブ22を開、第2切替バルブ
23を閉として、給水を第1節炭器2の予熱管へ導き、か
つ第3切替バルブ25を閉、第4切替バルブ26を開とし
て、第1過熱器8をバイパスさせて蒸気を過熱器バイパ
ス管24へ導く。
受熱量が減少し、発電に供される過熱蒸気温度が下降し
て、発生する電力が減少しようとするが、定格発電量と
されるために、ガスタービン燃料量が増加されることに
なる。これにより、排熱回収ボイラ1への排ガス量が増
加し、節炭器2,3の伝熱面における受熱量が増加し
て、ドラム4において発生する総蒸気量が増加し、よっ
てプロセス送気が増加する。これらの結果として、熱利
用率が最大となる。
応じて切替バルブ22,23,25,26を切り替えることによ
って、節炭器2,3と過熱器8,9の伝熱面における受
熱量を変化させ、過熱蒸気温度を定格出力の元で変化さ
せ、同時にプロセスへ送る蒸気量を変化させることがで
き、選択してガスタービン・コージェネレーション設備
を発電効率最大型あるいは熱利用率最大型とすることが
できる。
2段(第1節炭器2と第2節炭器3)に、また過熱器の
配管を2段(第1過熱器8と第2過熱器9)として、一
方の配管をバイパスさせる方式としているが、2段に限
ることはなく、さらに段を増加させて、各段をバイパス
する手段を設けて選択駆動することにより、節炭器と過
熱器の伝熱面における受熱量のバランスを変えることが
でき、段階的に発電効率と熱利用率の割合を変えて運転
するようにすることもできる。
タービン・コージェネレーション設備を発電効率優先
(最大)型と熱利用率優先(最大)型に選択でき、運転
することができる。
ージェネレーション設備の構成図である。
おける各弁の動作を示す説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ガスタービンにより発電を行い、その排
気ガスの熱エネルギーを排熱ボイラの蒸発器で蒸気とし
て取り出し、この蒸気をプロセス送気およびガスタービ
ンへの噴射に使用するコージェネレーション設備であっ
て、 前記排熱ボイラの蒸発器に至る節炭器の配管の一部をバ
イパスさせる第1バイパス手段と、前記排熱ボイラの蒸
発器からガスタービンに至る過熱器の配管の一部をバイ
パスさせる第2バイパス手段を備え、 前記発電効率と熱利用率のいずれを優先とするかを選択
する選択手段を備え、 前記選択手段により発電効率を優先とすることが選択さ
れると、前記第1バイパス手段を駆動して節炭器の配管
の一部をバイパスさせ、前記選択手段により熱利用率を
優先とすることが選択されると、前記第2バイパス手段
を駆動して過熱器の配管の一部をバイパスさせるように
構成したことを特徴とするガスタービン・コージェネレ
ーション設備。 - 【請求項2】 ガスタービンにより発電を行い、その排
気ガスの熱エネルギーを排熱ボイラの蒸発器で蒸気とし
て取り出し、この蒸気をプロセス送気およびガスタービ
ンへの噴射に使用するコージェネレーション設備であっ
て、 前記排熱ボイラの蒸発器に至る節炭器の配管を複数段に
分割し、これら分割された各配管をバイパスさせる複数
の第1バイパス手段を備え、 前記排熱ボイラの蒸発器からガスタービンに至る過熱器
の配管を複数段に分割し、これら分割された各配管をバ
イパスさせる複数の第2バイパス手段を備え、 前記発電効率と熱利用率の割合を設定する設定手段を備
え、 前記設定手段により設定された発電効率と熱利用率の割
合に応じて、前記第1バイパス手段を選択駆動して節炭
器の配管の一部をバイパスさせ、前記第2バイパス手段
を選択駆動して過熱器の配管の一部をバイパスさせるよ
うに構成したことを特徴とするガスタービン・コージェ
ネレーション設備。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07294798A JP3414638B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | ガスタービン・コージェネレーション設備 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07294798A JP3414638B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | ガスタービン・コージェネレーション設備 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11270348A JPH11270348A (ja) | 1999-10-05 |
JP3414638B2 true JP3414638B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=13504096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07294798A Expired - Fee Related JP3414638B2 (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | ガスタービン・コージェネレーション設備 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3414638B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
JP4666641B2 (ja) * | 2006-06-16 | 2011-04-06 | 株式会社日立製作所 | エネルギー供給システム、エネルギー供給方法、及びエネルギー供給システムの改造方法 |
CN102022718B (zh) * | 2010-09-21 | 2012-10-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种余热锅炉低温省煤器的更换方法 |
US10808578B2 (en) | 2015-12-22 | 2020-10-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Stack energy control in combined cycle power plant using heating surface bypasses |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP07294798A patent/JP3414638B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11270348A (ja) | 1999-10-05 |
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