JP3507541B2 - ガスタービンプラント - Google Patents
ガスタービンプラントInfo
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- JP3507541B2 JP3507541B2 JP04074394A JP4074394A JP3507541B2 JP 3507541 B2 JP3507541 B2 JP 3507541B2 JP 04074394 A JP04074394 A JP 04074394A JP 4074394 A JP4074394 A JP 4074394A JP 3507541 B2 JP3507541 B2 JP 3507541B2
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- shaft system
- gas turbine
- compressed air
- air
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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
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はガスタービンプラント
にかかり、とりわけ、ピーク負荷時対策として予め動力
源としての圧縮空気を貯えておくガスタービンプラント
の改良に関する。
にかかり、とりわけ、ピーク負荷時対策として予め動力
源としての圧縮空気を貯えておくガスタービンプラント
の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスタービン発電プラントは、夏
場のように電力消費過多のピーク負荷対策として使用さ
れてきたものではあるが、何分にも作動空気源として大
気を使用する関係上、大気温度の高低変動の影響をまと
もに受け、その出力も変動している。このため、大気温
度変化があっても、ガスタービンからの出力が安定する
ように、予め空気を貯蔵しておいて、電力消費過多のと
き、貯蔵しておいた空気を動力源として使用とする、い
わゆる空気貯蔵式ガスタービンプラント（Compressed A
ir Energy Storege Gasturbine Plant 略称ＣＡＥＳ）
の提案をみている。
場のように電力消費過多のピーク負荷対策として使用さ
れてきたものではあるが、何分にも作動空気源として大
気を使用する関係上、大気温度の高低変動の影響をまと
もに受け、その出力も変動している。このため、大気温
度変化があっても、ガスタービンからの出力が安定する
ように、予め空気を貯蔵しておいて、電力消費過多のと
き、貯蔵しておいた空気を動力源として使用とする、い
わゆる空気貯蔵式ガスタービンプラント（Compressed A
ir Energy Storege Gasturbine Plant 略称ＣＡＥＳ）
の提案をみている。
【０００３】図６は、その一代表例を示す略示図であ
る。全体を符号Ａで示す軸系には、軸系Ａに沿って高圧
空気圧縮機４、中圧空気圧縮機３、低圧空気圧縮機２、
発電電動機１、高圧ガスタービン10、低圧ガスタービン
12ａが列状に配置されている。また、高圧空気圧縮機３
から高圧ガスタービン10に至る空気ラインＣには後置熱
交換器７、再生器13、低圧燃焼器９が設けられている。
さらに、この空気ラインＣには貯蔵タンク８が分岐して
設けられている。
る。全体を符号Ａで示す軸系には、軸系Ａに沿って高圧
空気圧縮機４、中圧空気圧縮機３、低圧空気圧縮機２、
発電電動機１、高圧ガスタービン10、低圧ガスタービン
12ａが列状に配置されている。また、高圧空気圧縮機３
から高圧ガスタービン10に至る空気ラインＣには後置熱
交換器７、再生器13、低圧燃焼器９が設けられている。
さらに、この空気ラインＣには貯蔵タンク８が分岐して
設けられている。
【０００４】上述構成のガスタービンプラントにおい
て、大気を吸い込む低圧空気圧縮機２は、発電電動機１
のモータ駆動力により回転し、大気を圧縮して中間冷却
器５を経て中圧空気圧縮機５に送り出し、ここで所与の
圧力にし、さらに中間冷却器６を経て高圧空気圧縮機４
に送っている。
て、大気を吸い込む低圧空気圧縮機２は、発電電動機１
のモータ駆動力により回転し、大気を圧縮して中間冷却
器５を経て中圧空気圧縮機５に送り出し、ここで所与の
圧力にし、さらに中間冷却器６を経て高圧空気圧縮機４
に送っている。
【０００５】高圧空気圧縮機４は、所予の圧力にした圧
縮空気を、後置冷却器７の空気ラインＣを経て再生器13
に送り、ここで熱を加えて加温し、燃焼器９により高温
ガスを生成し、高圧ガスタービン10に送っている。
縮空気を、後置冷却器７の空気ラインＣを経て再生器13
に送り、ここで熱を加えて加温し、燃焼器９により高温
ガスを生成し、高圧ガスタービン10に送っている。
【０００６】高圧ガスタービン10は、回転トルクを発生
せしめてそのトルクを発電として機能する発電電動機１
に与える一方、燃焼器11を経て低圧ガスタービン12に高
温ガスを送っている。なお、発電電動機１は、各空気圧
縮機２，３，４および各ガスタービン10，12が自立回転
するまではモータとしての駆動力を出す一方、各原動機
自立後は発電として機能するものである。また、再生器
13の熱源は低圧ガスタービン12の排熱が利用されてい
る。
せしめてそのトルクを発電として機能する発電電動機１
に与える一方、燃焼器11を経て低圧ガスタービン12に高
温ガスを送っている。なお、発電電動機１は、各空気圧
縮機２，３，４および各ガスタービン10，12が自立回転
するまではモータとしての駆動力を出す一方、各原動機
自立後は発電として機能するものである。また、再生器
13の熱源は低圧ガスタービン12の排熱が利用されてい
る。
【０００７】ところで、ガスタービンプラントは、大気
温度変化の影響をまともに受け、気温が高いとガスター
ビン出力の低下を見、くわえて夏場の電力消費過多のピ
ーク負荷対策に対拠するものであってみれば、所与出力
を期待できない等の一抹の不安がある。
温度変化の影響をまともに受け、気温が高いとガスター
ビン出力の低下を見、くわえて夏場の電力消費過多のピ
ーク負荷対策に対拠するものであってみれば、所与出力
を期待できない等の一抹の不安がある。
【０００８】このため、最近になって、気温の影響を受
けずに、予め圧縮空気を貯えておき、ピーク負荷時、こ
の圧縮空気を動力源として高圧ガスタービン10に送る貯
蔵タンク８を空気ラインＣに新たに設ける提案がなされ
ている。この技術は、夏場のピーク負荷時であっても、
ガスタービン出力の安定化を図り、一般産業界あるいは
各家庭等の電力要求に迅速に応じている。
けずに、予め圧縮空気を貯えておき、ピーク負荷時、こ
の圧縮空気を動力源として高圧ガスタービン10に送る貯
蔵タンク８を空気ラインＣに新たに設ける提案がなされ
ている。この技術は、夏場のピーク負荷時であっても、
ガスタービン出力の安定化を図り、一般産業界あるいは
各家庭等の電力要求に迅速に応じている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述空気貯
蔵式のガスタービンプラントでは、運転中に多量の熱エ
ネルギーが出ており、その熱エネルギーは活用されない
まま大気に放出されている。
蔵式のガスタービンプラントでは、運転中に多量の熱エ
ネルギーが出ており、その熱エネルギーは活用されない
まま大気に放出されている。
【００１０】この発明は、このような点に鑑み、空気圧
縮機から出る圧縮空気を予め貯える一方、運転中に大気
に放出される熱エネルギーを利用して冷熱を作り出し、
その冷熱を予め貯えておき、ピーク負荷時、貯えておい
た圧縮空気、冷熱を動力源として使用することによりガ
スタービン出力の安定化をさらに一歩進めたガスタービ
ンプラントを公表することを目的とする。
縮機から出る圧縮空気を予め貯える一方、運転中に大気
に放出される熱エネルギーを利用して冷熱を作り出し、
その冷熱を予め貯えておき、ピーク負荷時、貯えておい
た圧縮空気、冷熱を動力源として使用することによりガ
スタービン出力の安定化をさらに一歩進めたガスタービ
ンプラントを公表することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明にかかるガスタ
ービンプラントは、上述の課題を解決するために、請求
項１に記載したように、次順に第１空気圧縮機、第１発
電電動機、第１ガスタービン、蒸気タービンを列状に配
置した一の軸系に、別置きに第２空気圧縮機、第２発電
電動機、第２ガスタービンを列状に配置した他の一の軸
系を設け、運転停止時、上記一の軸系、他の一の軸系か
ら生成された圧縮空気を一旦貯え、ピーク負荷時、一の
軸系、他の一の軸系の動力源に供する貯蔵タンクを設け
る一方、一の軸系、他の一の軸系からの圧縮空気を冷却
して貯蔵タンクに供する際の放出熱を利用して冷熱とし
て蓄熱槽に与える吸収式冷凍機を備え、ピーク負荷時、
蓄熱槽からの冷熱を一の軸系に与えたものである。
ービンプラントは、上述の課題を解決するために、請求
項１に記載したように、次順に第１空気圧縮機、第１発
電電動機、第１ガスタービン、蒸気タービンを列状に配
置した一の軸系に、別置きに第２空気圧縮機、第２発電
電動機、第２ガスタービンを列状に配置した他の一の軸
系を設け、運転停止時、上記一の軸系、他の一の軸系か
ら生成された圧縮空気を一旦貯え、ピーク負荷時、一の
軸系、他の一の軸系の動力源に供する貯蔵タンクを設け
る一方、一の軸系、他の一の軸系からの圧縮空気を冷却
して貯蔵タンクに供する際の放出熱を利用して冷熱とし
て蓄熱槽に与える吸収式冷凍機を備え、ピーク負荷時、
蓄熱槽からの冷熱を一の軸系に与えたものである。
【００１２】また、上述課題を解決するために、この発
明にかかるガスタービンプラントは、請求項２に記載し
たように、次順に第１空気圧縮機、第１発電電動機、第
１ガスタービン、蒸気タービンを列状に配置した一の軸
系に、排熱回収ボイラを設け、第１ガスタービンから生
成された排熱を利用して蒸気を生成し、蒸気タービンに
与えたものであり、さらに、請求項３に記載したよう
に、一の軸系、他の一の軸系からの圧縮空気を冷却して
貯蔵タンクに案内する際、圧縮空気冷却器を設置したも
のである。
明にかかるガスタービンプラントは、請求項２に記載し
たように、次順に第１空気圧縮機、第１発電電動機、第
１ガスタービン、蒸気タービンを列状に配置した一の軸
系に、排熱回収ボイラを設け、第１ガスタービンから生
成された排熱を利用して蒸気を生成し、蒸気タービンに
与えたものであり、さらに、請求項３に記載したよう
に、一の軸系、他の一の軸系からの圧縮空気を冷却して
貯蔵タンクに案内する際、圧縮空気冷却器を設置したも
のである。
【００１３】さらに、この発明にかかるガスタービンプ
ラントは、上述課題を解決するために、請求項１乃至３
にくわえ、請求項４に記載したように、蓄熱槽からの冷
熱を一の軸系に与える際、空気冷却器を設置したもので
あり、また請求項５に記載したように、一の軸系からの
圧縮空気を他の一の軸系に案内する空気ラインを、他の
一の軸系からの排ガスを一の軸系に案内する排熱ガスラ
インに結ぶ分岐ラインを設けたものである。
ラントは、上述課題を解決するために、請求項１乃至３
にくわえ、請求項４に記載したように、蓄熱槽からの冷
熱を一の軸系に与える際、空気冷却器を設置したもので
あり、また請求項５に記載したように、一の軸系からの
圧縮空気を他の一の軸系に案内する空気ラインを、他の
一の軸系からの排ガスを一の軸系に案内する排熱ガスラ
インに結ぶ分岐ラインを設けたものである。
【００１４】
【作用】このガスタービンプラントは、請求項１に記載
したように、運転停止時、一の軸系、他の一の軸系から
生成された圧縮空気を貯蔵タンクに貯え、ピーク負荷
時、貯えた圧縮空気を一の軸系、他の一の軸系のガスタ
ービンに動力源として供するとともに、貯蔵タンクに貯
える際の圧縮空気を冷却し、その際の放出熱を吸収式冷
凍機の動力源に利用して冷熱を作り出し、その冷熱を蓄
熱槽からピーク負荷時、一の軸系の第１空気圧縮機の作
動空気源に供するものであり、このようなバックアップ
体勢により大気温度変化があってもガスタービン出力の
安定化を確保することができる。
したように、運転停止時、一の軸系、他の一の軸系から
生成された圧縮空気を貯蔵タンクに貯え、ピーク負荷
時、貯えた圧縮空気を一の軸系、他の一の軸系のガスタ
ービンに動力源として供するとともに、貯蔵タンクに貯
える際の圧縮空気を冷却し、その際の放出熱を吸収式冷
凍機の動力源に利用して冷熱を作り出し、その冷熱を蓄
熱槽からピーク負荷時、一の軸系の第１空気圧縮機の作
動空気源に供するものであり、このようなバックアップ
体勢により大気温度変化があってもガスタービン出力の
安定化を確保することができる。
【００１５】このガスタービンプラントは、請求項２に
記載したように、一の軸系に蒸気タービンを設けている
ので、第１ガスタービンの排熱の有効活用の下、蒸気を
生成でき、この生成蒸気を蒸気タービンに与えることに
より動力発生となり、こうしてガスタービン、蒸気ター
ビン組合せによる出力増加とともに熱の有効活用を図る
ことができる。
記載したように、一の軸系に蒸気タービンを設けている
ので、第１ガスタービンの排熱の有効活用の下、蒸気を
生成でき、この生成蒸気を蒸気タービンに与えることに
より動力発生となり、こうしてガスタービン、蒸気ター
ビン組合せによる出力増加とともに熱の有効活用を図る
ことができる。
【００１６】また、このガスタービンプラントは、請求
項３，４項に記載したように、一の軸系、他の一の軸系
に圧縮空気冷却器を設けてここから生成される放熱によ
り吸収式冷凍機を駆動する動力源とし、吸収式冷凍機か
ら生成された冷熱を蓄熱槽に貯え、ピーク負荷時、蓄熱
槽からの冷熱を空気冷却器で冷して一の軸系の第１空気
圧縮機の作動空気源に供するものであり、このようなバ
ックアップ体勢により大気温度変化があってもガスター
ビン出力の安定化を確保することができる。
項３，４項に記載したように、一の軸系、他の一の軸系
に圧縮空気冷却器を設けてここから生成される放熱によ
り吸収式冷凍機を駆動する動力源とし、吸収式冷凍機か
ら生成された冷熱を蓄熱槽に貯え、ピーク負荷時、蓄熱
槽からの冷熱を空気冷却器で冷して一の軸系の第１空気
圧縮機の作動空気源に供するものであり、このようなバ
ックアップ体勢により大気温度変化があってもガスター
ビン出力の安定化を確保することができる。
【００１７】さらに、このガスタービンプラントは、請
求項５に記載したように、一の軸系からの圧縮空気を他
の一の軸系に与える際、他の一の軸系を何らかの事情に
より停止させざるを得ない場合、一の軸系からの圧縮空
気を、一の軸系の第１ガスタービンに分岐ラインを経て
送ることができるので、最低限の一の軸系の出力は確保
することができる。
求項５に記載したように、一の軸系からの圧縮空気を他
の一の軸系に与える際、他の一の軸系を何らかの事情に
より停止させざるを得ない場合、一の軸系からの圧縮空
気を、一の軸系の第１ガスタービンに分岐ラインを経て
送ることができるので、最低限の一の軸系の出力は確保
することができる。
【００１８】
【実施例】以下、この発明にかかるガスタービンプラン
トの一実施例について添付図を参照して説明する。図１
は、この発明にかかるガスタービンプラントの略示図で
ある。
トの一実施例について添付図を参照して説明する。図１
は、この発明にかかるガスタービンプラントの略示図で
ある。
【００１９】このガスタービンプラントは、次順に第１
空気圧縮機10、第１発電電動機11、第１ガスタービン1
3、蒸気タービン14を列状に配置した一の軸系ＦＳに、
別置きに第２空気圧縮機16、第２発電電動機17、第２ガ
スタービン19を列状に配置した他の一の軸系ＳＳを有す
る。また一の軸系ＦＳ、他の一の軸系ＳＳともに、軸相
互に着脱自在にする例えばクラッチ等の接離嵌合部26
ａ，26ｂを備える一方、一の軸系ＦＳには排熱回収ボイ
ラ15が設けられている。
空気圧縮機10、第１発電電動機11、第１ガスタービン1
3、蒸気タービン14を列状に配置した一の軸系ＦＳに、
別置きに第２空気圧縮機16、第２発電電動機17、第２ガ
スタービン19を列状に配置した他の一の軸系ＳＳを有す
る。また一の軸系ＦＳ、他の一の軸系ＳＳともに、軸相
互に着脱自在にする例えばクラッチ等の接離嵌合部26
ａ，26ｂを備える一方、一の軸系ＦＳには排熱回収ボイ
ラ15が設けられている。
【００２０】一の軸系ＦＳの第１空気圧縮機10は、空気
ラインＣの第１圧縮空気冷却器20を経て他の一の軸系Ｓ
Ｓの第２空気圧縮機16に接続されており、他方、他の一
の軸系ＳＳの第２ガスタービン19は排ガスラインＧの低
圧燃焼器12を経て一の軸系ＦＳの第１ガスタービン13に
接続されており、このように接続することにより一の軸
系ＦＳ、他の一の軸系ＳＳは協働するようになってい
る。また、一の軸系ＦＳ、他の一の軸系ＳＳは上述の接
続関係とは別に分岐ラインＢを、空気ラインＣ、排熱ガ
スラインＧ間に設けて、一の軸系ＦＳの単独運転を可能
にしている。
ラインＣの第１圧縮空気冷却器20を経て他の一の軸系Ｓ
Ｓの第２空気圧縮機16に接続されており、他方、他の一
の軸系ＳＳの第２ガスタービン19は排ガスラインＧの低
圧燃焼器12を経て一の軸系ＦＳの第１ガスタービン13に
接続されており、このように接続することにより一の軸
系ＦＳ、他の一の軸系ＳＳは協働するようになってい
る。また、一の軸系ＦＳ、他の一の軸系ＳＳは上述の接
続関係とは別に分岐ラインＢを、空気ラインＣ、排熱ガ
スラインＧ間に設けて、一の軸系ＦＳの単独運転を可能
にしている。
【００２１】他の一の軸系ＳＳの第２空気圧縮機16は、
第２圧縮空気冷却器21を介装して貯蔵タンク22に接続さ
れ、また貯蔵タンク22は高圧燃焼器18を介装して他の一
の軸系ＳＳの第２ガスタービン19に接続されている。
第２圧縮空気冷却器21を介装して貯蔵タンク22に接続さ
れ、また貯蔵タンク22は高圧燃焼器18を介装して他の一
の軸系ＳＳの第２ガスタービン19に接続されている。
【００２２】他の一の軸系ＳＳは、さらに上述第１、第
２圧縮空気冷却器20，21の放熱を案内する吸収式冷凍機
23に接続され、ここで生成された冷熱を蓄熱槽24に一旦
貯えた後、空気冷却器25を経て一の軸系ＦＳに戻す閉ル
ープ回路が設けられている。
２圧縮空気冷却器20，21の放熱を案内する吸収式冷凍機
23に接続され、ここで生成された冷熱を蓄熱槽24に一旦
貯えた後、空気冷却器25を経て一の軸系ＦＳに戻す閉ル
ープ回路が設けられている。
【００２３】上記構成のガスタービンプラントは、一の
軸系ＦＳの出力低下を他の一の軸系によりバックアップ
するものであって、とりわけ夏場のように大気温度が高
く、一の軸系ＦＳの第１空気圧縮機10の大気吸い込量
（空気流量）が減る場合に、ピーク負荷対策として、ま
た熱回収による活用策として極めて有効であり、以下に
その作用を、圧縮空気貯蔵運転モード、通常発電運転モ
ード、ピーク負荷運転モードとにわけて説明する。
軸系ＦＳの出力低下を他の一の軸系によりバックアップ
するものであって、とりわけ夏場のように大気温度が高
く、一の軸系ＦＳの第１空気圧縮機10の大気吸い込量
（空気流量）が減る場合に、ピーク負荷対策として、ま
た熱回収による活用策として極めて有効であり、以下に
その作用を、圧縮空気貯蔵運転モード、通常発電運転モ
ード、ピーク負荷運転モードとにわけて説明する。
【００２４】〈圧縮空気貯蔵運転モード〉先ず、運転停
止時、一の軸系ＦＳの第１発電電動機11は、図２に示さ
れているように、外部電力系統から電力が与えられて電
動機として機能する一方、第１空気圧縮機側および第２
空気圧縮機側の接離嵌合部26ａが結合する。
止時、一の軸系ＦＳの第１発電電動機11は、図２に示さ
れているように、外部電力系統から電力が与えられて電
動機として機能する一方、第１空気圧縮機側および第２
空気圧縮機側の接離嵌合部26ａが結合する。
【００２５】このようにして準備が整うと、第１発電電
動機11の駆動力により第１空気圧縮機10は、大気を吸い
込んで一次高圧化し、その圧縮空気を空気ラインＣを経
て一旦、第１圧縮空気冷却器20により冷し、さらに第２
空気圧縮機16に案内して再び圧縮空気を二次高圧化して
いる。
動機11の駆動力により第１空気圧縮機10は、大気を吸い
込んで一次高圧化し、その圧縮空気を空気ラインＣを経
て一旦、第１圧縮空気冷却器20により冷し、さらに第２
空気圧縮機16に案内して再び圧縮空気を二次高圧化して
いる。
【００２６】第２空気圧縮機16を出た圧縮空気は、第２
圧縮空気冷却器21により冷却された後貯蔵タンク22に案
内され、こうしてピーク負荷時の一の軸系ＦＳ、他の一
の軸系ＳＳに作動源として供されるようになっている。
また、第１圧縮空気冷却器20、第２圧縮空気冷却器21に
より圧縮空気から取り除いた熱は、吸収式冷凍機23に案
内され、ここでこの熱を利用して冷熱を作り出し、その
冷熱を蓄熱槽24に案内し、こうして蓄熱槽24に貯えられ
た冷熱をピーク負荷時の第１空気圧縮機10の作動源とし
て確保されている。
圧縮空気冷却器21により冷却された後貯蔵タンク22に案
内され、こうしてピーク負荷時の一の軸系ＦＳ、他の一
の軸系ＳＳに作動源として供されるようになっている。
また、第１圧縮空気冷却器20、第２圧縮空気冷却器21に
より圧縮空気から取り除いた熱は、吸収式冷凍機23に案
内され、ここでこの熱を利用して冷熱を作り出し、その
冷熱を蓄熱槽24に案内し、こうして蓄熱槽24に貯えられ
た冷熱をピーク負荷時の第１空気圧縮機10の作動源とし
て確保されている。
【００２７】〈通常発電運転モード〉通常発電運転時、
第１発電電動機11、第２発電電動機17は発電機として機
能するため、第１空気圧縮機側および第２空気圧縮機側
の接離嵌合部26ａとともに第１ガスタービン側および第
２ガスタービン側の接離嵌合部26ｂも結合する。この場
合、その運転当初は、第１ガスタービン13、第２ガスタ
ービン19ともに自立回転ができないため、第１発電電動
機11、第２発電電動機17の電動機駆動の力を借りて一の
軸系ＦＳ、他の一の軸系ＳＳがともに回転している。
第１発電電動機11、第２発電電動機17は発電機として機
能するため、第１空気圧縮機側および第２空気圧縮機側
の接離嵌合部26ａとともに第１ガスタービン側および第
２ガスタービン側の接離嵌合部26ｂも結合する。この場
合、その運転当初は、第１ガスタービン13、第２ガスタ
ービン19ともに自立回転ができないため、第１発電電動
機11、第２発電電動機17の電動機駆動の力を借りて一の
軸系ＦＳ、他の一の軸系ＳＳがともに回転している。
【００２８】すなわち、第１空気圧縮機10により一次高
圧化された圧縮空気は、第１圧縮空気冷却器20を経て第
２空気圧縮機16に案内され、ここで再び二次高圧化さ
れ、第２圧縮空気冷却器21を経て高圧燃焼器18に案内さ
れている。高圧燃焼器18は、燃料が加えられ、作動ガス
として第２ガスタービン19に案内されている。さらに、
第２ガスタービン19を出た作動ガスは排ガスラインＧを
経て低圧燃焼器12に案内され、ここで再び燃料が加えら
れ、第１ガスタービン13に案内されている。
圧化された圧縮空気は、第１圧縮空気冷却器20を経て第
２空気圧縮機16に案内され、ここで再び二次高圧化さ
れ、第２圧縮空気冷却器21を経て高圧燃焼器18に案内さ
れている。高圧燃焼器18は、燃料が加えられ、作動ガス
として第２ガスタービン19に案内されている。さらに、
第２ガスタービン19を出た作動ガスは排ガスラインＧを
経て低圧燃焼器12に案内され、ここで再び燃料が加えら
れ、第１ガスタービン13に案内されている。
【００２９】第１ガスタービン13、第２ガスタービン19
は、ともに所与回転数に達すると慣性力により自立回転
ができるようになる。第１ガスタービン13、第２ガスタ
ービン19が自立運転に入ると、第１発電電動機11、第２
発電電動機17はともに発電機として機能し、通常の発電
運転に入る。この間、第１ガスタービン13から出た排ガ
スは排熱回収ボイラ15に案内され、ここでその熱源を利
用して蒸気を作り出し、蒸気タービン14の作動蒸気源と
して供され、このようにして第１発電電動機11、第２発
電電動機17から電力が発生するようになっている。
は、ともに所与回転数に達すると慣性力により自立回転
ができるようになる。第１ガスタービン13、第２ガスタ
ービン19が自立運転に入ると、第１発電電動機11、第２
発電電動機17はともに発電機として機能し、通常の発電
運転に入る。この間、第１ガスタービン13から出た排ガ
スは排熱回収ボイラ15に案内され、ここでその熱源を利
用して蒸気を作り出し、蒸気タービン14の作動蒸気源と
して供され、このようにして第１発電電動機11、第２発
電電動機17から電力が発生するようになっている。
【００３０】〈ピーク負荷運転モード〉夏場のように、
大気温度が高いと、第１ガスタービン13、第２ガスター
ビン19の所与動力が得られず、また消費電力が過多とな
った場合、ガスタービンプラントは緊急用としてピーク
負荷運転に入る。この場合、大気を作動空気源として使
用することはさほど期待できないので、予め貯えられて
いた貯蔵タンク22からの圧縮空気が使用されている。
大気温度が高いと、第１ガスタービン13、第２ガスター
ビン19の所与動力が得られず、また消費電力が過多とな
った場合、ガスタービンプラントは緊急用としてピーク
負荷運転に入る。この場合、大気を作動空気源として使
用することはさほど期待できないので、予め貯えられて
いた貯蔵タンク22からの圧縮空気が使用されている。
【００３１】すなわち、図３に示すように、通常運転中
の圧縮空気のほかに貯蔵タンク22からの圧縮空気が加え
られ、その合流圧縮空気は高圧燃焼器18、第２ガスター
ビン19、低圧燃焼器12を経て第１ガスタービン13に案内
され、通常運転中の圧縮空気の不足分（大気の比重量と
温度とは比例関係にあり、温度が高いと空気流量は減
る）を補完し、第１ガスタービン13、第２ガスタービン
の動力を定格値に保持している。
の圧縮空気のほかに貯蔵タンク22からの圧縮空気が加え
られ、その合流圧縮空気は高圧燃焼器18、第２ガスター
ビン19、低圧燃焼器12を経て第１ガスタービン13に案内
され、通常運転中の圧縮空気の不足分（大気の比重量と
温度とは比例関係にあり、温度が高いと空気流量は減
る）を補完し、第１ガスタービン13、第２ガスタービン
の動力を定格値に保持している。
【００３２】したがって、夏場のように、消費電力過多
であっても十分に対拠することができ、安定した電力を
産業界あるいは一般家庭に供することができる。ちなみ
に、大気の温度とガスタービン出力との関係は、図４に
示すとおりであり、通常、大気温度15℃の場合、ガスタ
ービン出力は 100％になるよう設計されている。この図
からも、夏場のように気温が高いと、ガスタービン出力
は定格よりもダウンすることが容易に理解される。
であっても十分に対拠することができ、安定した電力を
産業界あるいは一般家庭に供することができる。ちなみ
に、大気の温度とガスタービン出力との関係は、図４に
示すとおりであり、通常、大気温度15℃の場合、ガスタ
ービン出力は 100％になるよう設計されている。この図
からも、夏場のように気温が高いと、ガスタービン出力
は定格よりもダウンすることが容易に理解される。
【００３３】したがって、ピーク負荷時、図３に示すよ
うに、予め貯蔵タンク22に貯えておいた圧縮空気を第２
ガスタービン19を経て第１ガスタービン13に空気流量不
足分として補完に供することは、図４のグラフからも明
らかなように有効な手段である。
うに、予め貯蔵タンク22に貯えておいた圧縮空気を第２
ガスタービン19を経て第１ガスタービン13に空気流量不
足分として補完に供することは、図４のグラフからも明
らかなように有効な手段である。
【００３４】図５は、この発明にかかるガスタービンプ
ラントの他の実施例を示す略示図である。この実施例
は、通常、一の軸系ＦＳ、他の一の軸系ＳＳが同時使用
されているが、他の一の軸系ＳＳが何らかの事情により
運転不能になる場合を考慮したものである。
ラントの他の実施例を示す略示図である。この実施例
は、通常、一の軸系ＦＳ、他の一の軸系ＳＳが同時使用
されているが、他の一の軸系ＳＳが何らかの事情により
運転不能になる場合を考慮したものである。
【００３５】一の軸系ＦＳにより発電運転する場合、夏
場のように大気の温度が高いと、第１空気圧縮機10の吸
い込空気流量は当然のことながら減少する。このため、
予め蓄熱槽24に貯えておいた冷熱を第１空気圧縮機25の
不足作動空気源として使用するものである。この場合、
蓄熱槽24からの冷熱は、一旦空気冷却器25により冷やさ
れ、比較的低温空気として第１空気圧縮機10に案内され
ている。第１空気圧縮機10では、大気と合流させて高圧
圧縮空気を作り出し、その圧縮空気を空気ラインＣ、分
岐ラインＢを経て燃焼器12に案内し、ここで燃料が加え
られて作動ガスを作り出し、この作動ガスを第１ガスタ
ービン13に与えて動力を得るようにしている。また、第
１ガスタービン13から出た排ガスは排熱回収ボイラ15に
案内され、ここで作り出された蒸気を蒸気タービン14に
与えて動力を得、排熱の有効活用を図っている。
場のように大気の温度が高いと、第１空気圧縮機10の吸
い込空気流量は当然のことながら減少する。このため、
予め蓄熱槽24に貯えておいた冷熱を第１空気圧縮機25の
不足作動空気源として使用するものである。この場合、
蓄熱槽24からの冷熱は、一旦空気冷却器25により冷やさ
れ、比較的低温空気として第１空気圧縮機10に案内され
ている。第１空気圧縮機10では、大気と合流させて高圧
圧縮空気を作り出し、その圧縮空気を空気ラインＣ、分
岐ラインＢを経て燃焼器12に案内し、ここで燃料が加え
られて作動ガスを作り出し、この作動ガスを第１ガスタ
ービン13に与えて動力を得るようにしている。また、第
１ガスタービン13から出た排ガスは排熱回収ボイラ15に
案内され、ここで作り出された蒸気を蒸気タービン14に
与えて動力を得、排熱の有効活用を図っている。
【００３６】したがって、他の一の軸系ＳＳに何らかの
事情で運転できない場合であっても、一の軸系ＦＳの作
業空気源が十分に確保されているから夏場のようにピー
ク負荷運転に対拠することができる。
事情で運転できない場合であっても、一の軸系ＦＳの作
業空気源が十分に確保されているから夏場のようにピー
ク負荷運転に対拠することができる。
【００３７】ちなみに、第１圧縮空気冷却器20、第２圧
縮空気冷却器23の排熱を利用し、吸収式冷凍機23から蓄
熱槽24に貯えられた冷熱を、ピーク負荷運転時、第１空
気圧縮機10の作業空気源に使用する場合、第１ガスター
ビン13の出力増加の試算例を紹介する。
縮空気冷却器23の排熱を利用し、吸収式冷凍機23から蓄
熱槽24に貯えられた冷熱を、ピーク負荷運転時、第１空
気圧縮機10の作業空気源に使用する場合、第１ガスター
ビン13の出力増加の試算例を紹介する。
【００３８】検討条件として、以下の要項を設定する。
ａ）貯蔵タンクでの貯蔵圧縮空気量 199,400 ｍ3
ｂ）運転パターン 圧縮空気貯蔵 ８時間
貯蔵圧縮空気を使った発電 7.6時間
発電時間 8.4時間
ｃ）第１圧縮空気冷却器での発生熱量 214.5MW
ｄ）第２圧縮空気冷却器での発生熱量 142.8MW
ｅ）第１空気圧縮機吸込空気流量 2,100ton/h
ｆ）吸収式冷凍機の成績係数Ca 1.2
このとき、第１圧縮空気冷却器と第２圧縮空気冷却器の
発生熱量は、 (214.5＋142.8)×860 ＝307,278Mcal/h 吸収式冷凍機で８時間冷水を作り、蓄熱される量は、 307,278 ×Ca× 8＝2,949,869Mcal この冷水により 8.4時間、2,100ton/h、15℃の空気を冷
却するとき、空気の可能な温度低下は、次のようにな
る。
発生熱量は、 (214.5＋142.8)×860 ＝307,278Mcal/h 吸収式冷凍機で８時間冷水を作り、蓄熱される量は、 307,278 ×Ca× 8＝2,949,869Mcal この冷水により 8.4時間、2,100ton/h、15℃の空気を冷
却するとき、空気の可能な温度低下は、次のようにな
る。
【００３９】空気の定圧比較Cpを 0.24kcal/kg℃とし
て、 (2,949,869×1,000)／(2,100×1,000 ×8.4 ×Cp）＝ 6
96.8℃ このように、冷熱を第１空気圧縮機10の作動空気として
使用すれば、大気の温度を５℃程度下げることができる
ので、ガスタービン出力はほぼ定格に近い状態に保持さ
れる。
て、 (2,949,869×1,000)／(2,100×1,000 ×8.4 ×Cp）＝ 6
96.8℃ このように、冷熱を第１空気圧縮機10の作動空気として
使用すれば、大気の温度を５℃程度下げることができる
ので、ガスタービン出力はほぼ定格に近い状態に保持さ
れる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明にかかる
ガスタービンプラントは、請求項１に記載したように、
一の軸系に他の一の軸系を設け、これら軸系のピーク負
荷対策として予め一の軸系、他の一の軸系から出た圧縮
空気を貯えておく貯蔵タンクを設ける一方、一の軸系、
他の一の軸系から生成された排熱を利用して冷熱を作り
出す吸収式冷凍機と、その冷熱を予め貯えておく蓄熱槽
を設けたものであり、これら貯えられた圧縮空気、冷熱
をピーク負荷時に使用するから大気温度の高い条件下で
も定格時の出力を保持できるとともに安定した電力を供
することができる。
ガスタービンプラントは、請求項１に記載したように、
一の軸系に他の一の軸系を設け、これら軸系のピーク負
荷対策として予め一の軸系、他の一の軸系から出た圧縮
空気を貯えておく貯蔵タンクを設ける一方、一の軸系、
他の一の軸系から生成された排熱を利用して冷熱を作り
出す吸収式冷凍機と、その冷熱を予め貯えておく蓄熱槽
を設けたものであり、これら貯えられた圧縮空気、冷熱
をピーク負荷時に使用するから大気温度の高い条件下で
も定格時の出力を保持できるとともに安定した電力を供
することができる。
【００４１】また、この発明にかかるガスタービンプラ
ントは、請求項２に記載したように、排熱回収ボイラを
設け、この排熱回収ボイラにより一の軸系からの排熱を
利用して蒸気を発生しせめ、その蒸気を蒸気タービンの
駆動としているので排熱の有効活用を図ることができ
る。
ントは、請求項２に記載したように、排熱回収ボイラを
設け、この排熱回収ボイラにより一の軸系からの排熱を
利用して蒸気を発生しせめ、その蒸気を蒸気タービンの
駆動としているので排熱の有効活用を図ることができ
る。
【００４２】さらに、この発明にかかるガスタービンプ
ラントは、請求項３に記載したように、一の軸系、他の
一の軸系からの圧縮空気を冷却して貯蔵タンクに案内す
る際、第１、第２圧縮空気冷却器を設置しているので、
圧縮空気を無理のないように階層的に高圧化することが
できる。
ラントは、請求項３に記載したように、一の軸系、他の
一の軸系からの圧縮空気を冷却して貯蔵タンクに案内す
る際、第１、第２圧縮空気冷却器を設置しているので、
圧縮空気を無理のないように階層的に高圧化することが
できる。
【００４３】さらに、この発明にかかるガスタービンプ
ラントは、請求項４に記載したように、一の軸系単独運
転あるいは一の軸系、他の一の軸系同時運転の際、蓄熱
槽に予め貯えておいた冷熱を一の軸系の第１空気圧縮機
に案内するとき空気冷却器を設置しているので、夏場の
ように気温が高いときでも第１空気圧縮機が吸い込む大
気の温度を低くすることができ、ガスタービン出力を増
加させることができる。
ラントは、請求項４に記載したように、一の軸系単独運
転あるいは一の軸系、他の一の軸系同時運転の際、蓄熱
槽に予め貯えておいた冷熱を一の軸系の第１空気圧縮機
に案内するとき空気冷却器を設置しているので、夏場の
ように気温が高いときでも第１空気圧縮機が吸い込む大
気の温度を低くすることができ、ガスタービン出力を増
加させることができる。
【００４４】さらに、この発明にかかるガスタービンプ
ラントは、請求項５に記載したように、一の軸系からの
圧縮空気を他の一の軸系に案内する空気ラインを、他の
一の軸系からの排ガスを一の軸系に案内する排熱ガスラ
インに結ぶ分岐ラインを設けているので、他の一の軸系
が万一運転不能等になっても一の軸系の運転により夏場
のピーク負荷対策に対拠することができる。
ラントは、請求項５に記載したように、一の軸系からの
圧縮空気を他の一の軸系に案内する空気ラインを、他の
一の軸系からの排ガスを一の軸系に案内する排熱ガスラ
インに結ぶ分岐ラインを設けているので、他の一の軸系
が万一運転不能等になっても一の軸系の運転により夏場
のピーク負荷対策に対拠することができる。
【図１】この発明にかかるガスタービンプラントの一実
施例を示す略示図。
施例を示す略示図。
【図２】圧縮空気を予め貯蔵タンクに貯え、また冷熱を
予め蓄熱槽に貯えるための系統を示す略示図。
予め蓄熱槽に貯えるための系統を示す略示図。
【図３】貯蔵タンクに貯えていた圧縮空気を一の軸系、
他の一の軸系に案内する系統を示す略示図。
他の一の軸系に案内する系統を示す略示図。
【図４】ガスタービン出力と大気温度との関係を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図５】一の軸系のみ単独運転する場合の実施例を示す
略示図。
略示図。
【図６】従来のガスタービンプラントの一例を示す略示
図。
図。
10 第１空気圧縮機
11 第１発電電動機
12 低圧燃焼器
13 第１ガスタービン
14 蒸気タービン
15 排熱回収ボイラ
16 第２空気圧縮機
17 第２発電電動機
18 高圧燃焼器
19 第２ガスタービン
20 第１圧縮空気冷却器
21 第２圧縮空気冷却器
22 貯蔵タンク
23 吸収式冷凍機
24 蓄熱槽
25 空気冷却器
26ａ，26ｂ 接離嵌合部
Ｂ 分岐ライン
Ｃ 空気ライン
Ｇ 排熱ガスライン
ＦＳ 一の軸系
ＳＳ 他の一の軸系
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02C 6/00 - 6/18
F02C 7/143
F01K 23/10
H02J 15/00
Claims (5)
- 【請求項１】 次順に第１空気圧縮機、第１発電電動
機、第１ガスタービン、蒸気タービンを列状に配置した
一の軸系に、別置きに第２空気圧縮機、第２発電電動
機、第２ガスタービンを列状に配置した他の一の軸系を
設け、運転停止時、上記一の軸系、他の一の軸系から生
成された圧縮空気を一旦貯え、ピーク負荷時、一の軸
系、他の一の軸系の動力源に供する貯蔵タンクを設ける
一方、一の軸系、他の一の軸系からの圧縮空気を冷却し
て貯蔵タンクに供する際の放出熱を利用して冷熱として
蓄熱槽に与える吸収式冷凍機を備え、ピーク負荷時、蓄
熱槽からの冷熱を一の軸系に与えることを特徴とするガ
スタービンプラント。 - 【請求項２】 順次に第１空気圧縮機、第１発電電動
機、第１ガスタービン、蒸気タービンを列状に配置した
一の軸系に、排熱回収ボイラを設け、第１ガスタービン
から生成された排熱を利用して蒸気を生成し、蒸気ター
ビンに与えることを特徴とする請求項１記載のガスター
ビンプラント。 - 【請求項３】 一の軸系、他の一の軸系からの圧縮空気
を冷却して貯蔵タンクに案内する際、第１、第２圧縮空
気冷却器を設置したことを特徴とする請求項１記載のガ
スタービンプラント。 - 【請求項４】 蓄熱槽からの冷熱を一の軸系の第１空気
圧縮機に案内する際、空気冷却器を設置したことを特徴
とする請求項１記載のガスタービンプラント。 - 【請求項５】 一の軸系からの圧縮空気を他の一の軸系
に案内する空気ラインを、他の一の軸系からの排ガスを
一の軸系に案内する排熱ガスラインに結ぶ分岐ラインを
設けたことを特徴とする請求項１記載のガスタービンプ
ラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04074394A JP3507541B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | ガスタービンプラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04074394A JP3507541B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | ガスタービンプラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07247862A JPH07247862A (ja) | 1995-09-26 |
| JP3507541B2 true JP3507541B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=12589117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04074394A Expired - Fee Related JP3507541B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | ガスタービンプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507541B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001221064A (ja) * | 2000-02-09 | 2001-08-17 | Masao Hayashi | ガスタービン吸気冷却システム及びその方法 |
| WO2002053890A1 (fr) * | 2000-12-27 | 2002-07-11 | Yanmar Co., Ltd. | Moteur a combustion interne avec dispositif de controle des gaz d'echappement |
| NL1017029C2 (nl) * | 2001-01-04 | 2002-07-05 | Turboconsult Bv | Energieopwekkinginstallatie. |
| JP4700939B2 (ja) * | 2004-08-04 | 2011-06-15 | 大阪瓦斯株式会社 | 冷熱利用のガスタービン装置 |
| US20120102987A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Nuovo Pignone S.P.A. | Inlet Air Cooling and Moisture Removal Methods and Devices in Advance Adiabatic Compressed Air Energy Storage Systems |
| JP6510876B2 (ja) * | 2015-05-01 | 2019-05-08 | 株式会社神戸製鋼所 | 圧縮空気貯蔵発電方法および圧縮空気貯蔵発電装置 |
| JP6343587B2 (ja) * | 2015-05-18 | 2018-06-13 | 株式会社神戸製鋼所 | 圧縮空気貯蔵発電方法及び圧縮空気貯蔵発電装置 |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP04074394A patent/JP3507541B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07247862A (ja) | 1995-09-26 |
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