JP3530136B2 - 補助圧縮空気によるガスタービンの運転 - Google Patents
補助圧縮空気によるガスタービンの運転Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
- F02C6/06—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output providing compressed gas
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-
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- 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
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Description
【０００１】本発明は、燃焼タービン発電プラントに関
するものであり、特に、燃焼タービン組立体が高い周囲
温度或いは低い空気密度にて作動する時に発生する出力
損失を回復するために、及び／又は通常の燃焼タービン
組立体の出力を超える出力を発生するように燃焼タービ
ン発電プラントを運転する方法に関するものである。
するものであり、特に、燃焼タービン組立体が高い周囲
温度或いは低い空気密度にて作動する時に発生する出力
損失を回復するために、及び／又は通常の燃焼タービン
組立体の出力を超える出力を発生するように燃焼タービ
ン発電プラントを運転する方法に関するものである。
【０００２】発明の背景
燃焼タービン発電プラントは、ピーク出力を供給するた
めの優れた発電プラントである。米国及びその他の国に
おいて、大多数の電力需要者にとって、電力消費は、夏
季にピークに達する。この時、周囲温度が高くなること
により、燃焼タービンの出力は最低となる。出力が減少
することについて簡単に説明すると、入口空気密度が低
下することに関連する高周囲温度は、燃焼タービン組立
体を流れる質量流量を減少させ、発生する出力を対応し
て減少させる。図１ａ、１ｂ、１ｃは、三つの周囲温
度、即ち、１５℃（５９°Ｆ）（図１ａ）、−１７．８
℃（０°Ｆ）（図１ｂ）、３２．２℃（９０°Ｆ）（図
１ｃ）、にて作動する通常のゼネラル エレクトリック
フレーム ７ＥＡ燃焼タービン組立体１２の簡単化さ
れた熱−質量バランスを表す。燃焼タービン１２は、コ
ンプレッサ１４、膨張タービン１６、膨張タービン１６
に加熱された燃焼生成物ガスを供給する燃焼器１８を有
する。膨張タービン１６は、コンプレッサ１４及び発電
機２０を駆動するべく接続されており、発電機２０は電
気グリッド１７に接続されている。
めの優れた発電プラントである。米国及びその他の国に
おいて、大多数の電力需要者にとって、電力消費は、夏
季にピークに達する。この時、周囲温度が高くなること
により、燃焼タービンの出力は最低となる。出力が減少
することについて簡単に説明すると、入口空気密度が低
下することに関連する高周囲温度は、燃焼タービン組立
体を流れる質量流量を減少させ、発生する出力を対応し
て減少させる。図１ａ、１ｂ、１ｃは、三つの周囲温
度、即ち、１５℃（５９°Ｆ）（図１ａ）、−１７．８
℃（０°Ｆ）（図１ｂ）、３２．２℃（９０°Ｆ）（図
１ｃ）、にて作動する通常のゼネラル エレクトリック
フレーム ７ＥＡ燃焼タービン組立体１２の簡単化さ
れた熱−質量バランスを表す。燃焼タービン１２は、コ
ンプレッサ１４、膨張タービン１６、膨張タービン１６
に加熱された燃焼生成物ガスを供給する燃焼器１８を有
する。膨張タービン１６は、コンプレッサ１４及び発電
機２０を駆動するべく接続されており、発電機２０は電
気グリッド１７に接続されている。
【０００３】図１ａ〜１ｃは、１５℃（５９°Ｆ）、相
対湿度６０％のＩＳＯ条件にて定格８４．５ＭＷの、通
常のゼネラル エレクトリック 燃焼タービン組立体
が、周囲温度−１７．８℃（０°Ｆ）の時、略１０２．
５ＭＷの最大出力を発生し、周囲温度３２．２℃（９０
°Ｆ）の時、略７６．４ＭＷにまで出力が低下すること
を示している。燃焼タービンにおける高周囲温度時の著
しい出力損失は、公益事業体に夏季ピーク需要に合致す
る追加のピーク容量を買い入れることを要求する。高周
囲温度で作動するコンバインドサイクル発電プラントに
おける出力損失も燃焼タービン組立体のものと同様であ
る。
対湿度６０％のＩＳＯ条件にて定格８４．５ＭＷの、通
常のゼネラル エレクトリック 燃焼タービン組立体
が、周囲温度−１７．８℃（０°Ｆ）の時、略１０２．
５ＭＷの最大出力を発生し、周囲温度３２．２℃（９０
°Ｆ）の時、略７６．４ＭＷにまで出力が低下すること
を示している。燃焼タービンにおける高周囲温度時の著
しい出力損失は、公益事業体に夏季ピーク需要に合致す
る追加のピーク容量を買い入れることを要求する。高周
囲温度で作動するコンバインドサイクル発電プラントに
おける出力損失も燃焼タービン組立体のものと同様であ
る。
【０００４】従来、高周囲温度時の燃焼タービン／コン
バインドサイクルプラントの損失出力を一部回復するた
めの方法、即ち、蒸発冷却及び種々の燃焼タービン入口
空気冷却器（チラー）（機械的或いは吸収タイプ）があ
る。これらの方法は、燃焼タービンの回復を一部もたら
すに過ぎず、同時に、資本コストを著しく増大する。こ
れは、運転を高周囲温度時期に限定するためには必ずし
も正当化されるものではない。
バインドサイクルプラントの損失出力を一部回復するた
めの方法、即ち、蒸発冷却及び種々の燃焼タービン入口
空気冷却器（チラー）（機械的或いは吸収タイプ）があ
る。これらの方法は、燃焼タービンの回復を一部もたら
すに過ぎず、同時に、資本コストを著しく増大する。こ
れは、運転を高周囲温度時期に限定するためには必ずし
も正当化されるものではない。
【０００５】従って、周囲温度に関わらず燃焼タービン
組立体を最大出力で運転させ得る方法の開発が必要とさ
れる。
組立体を最大出力で運転させ得る方法の開発が必要とさ
れる。
【０００６】同様の出力損失の問題は、燃焼タービン組
立体が高い海抜高度に設置された場合にも存在する。こ
れらの用途における問題は、低空気密度及び対応した消
費タービン出力損失に関連している。現在、高高度用途
に関連した出力損失を回復する方法はない。
立体が高い海抜高度に設置された場合にも存在する。こ
れらの用途における問題は、低空気密度及び対応した消
費タービン出力損失に関連している。現在、高高度用途
に関連した出力損失を回復する方法はない。
【０００７】従って、高高度域にて作動する時において
も燃焼タービン組立体が最大出力を維持し得る方法の開
発が要望されている。
も燃焼タービン組立体が最大出力を維持し得る方法の開
発が要望されている。
【０００８】発明の要約
本発明の目的は、上記要望を満足させることである。本
発明の原理によれば、これら諸目的は、燃焼タービン発
電システムが、高い周囲温度及び／又は低い空気密度で
最大許容出力で作動し得る、及び／又は、空気ストレー
ジから補助空気を提供することによって通常の燃焼ター
ビン組立体の出力を上回る出力で作動し得ることを保証
する方法によって達成される。この方法は、コンプレッ
サ、コンプレッサと作動的に関連した膨張タービン、膨
張タービンに接続された発電機、を含む、少なくとも一
つの燃焼タービン組立体；膨張タービンに燃焼生成ガス
を供給する燃焼器；コンプレッサの出口を燃焼器の入口
に流体的に接続するフローパス構造体；圧縮空気ストレ
ージ；圧縮空気ストレージを充填する充填コンプレッ
サ；充填コンプレッサの出口を圧縮空気ストレージへの
入口と流体的に連結するチャージング構造体；圧縮空気
ストレージの出口を燃焼器の入口に流体的に連結するコ
ネクション構造体；及びコネクション構造体及びチャー
ジング構造体を通る流量を制御するためにそれぞれコネ
クション構造体とチャージング構造体とに関連したバル
ブ構造体；を提供すること、を含む。
発明の原理によれば、これら諸目的は、燃焼タービン発
電システムが、高い周囲温度及び／又は低い空気密度で
最大許容出力で作動し得る、及び／又は、空気ストレー
ジから補助空気を提供することによって通常の燃焼ター
ビン組立体の出力を上回る出力で作動し得ることを保証
する方法によって達成される。この方法は、コンプレッ
サ、コンプレッサと作動的に関連した膨張タービン、膨
張タービンに接続された発電機、を含む、少なくとも一
つの燃焼タービン組立体；膨張タービンに燃焼生成ガス
を供給する燃焼器；コンプレッサの出口を燃焼器の入口
に流体的に接続するフローパス構造体；圧縮空気ストレ
ージ；圧縮空気ストレージを充填する充填コンプレッ
サ；充填コンプレッサの出口を圧縮空気ストレージへの
入口と流体的に連結するチャージング構造体；圧縮空気
ストレージの出口を燃焼器の入口に流体的に連結するコ
ネクション構造体；及びコネクション構造体及びチャー
ジング構造体を通る流量を制御するためにそれぞれコネ
クション構造体とチャージング構造体とに関連したバル
ブ構造体；を提供すること、を含む。
【０００９】バルブ構造体は、次の運転モードを選択的
に可能とするべく制御される。（１）コンプレッサから
圧縮された空気がフローパス構造体を介して、膨張ター
ビンに燃焼生成ガスを供給する燃焼器へと流動し、膨張
タービンが発電機を駆動する燃焼タービン運転モード、
（２）フローパス構造体を介して燃焼器へと流れる圧縮
空気に加えて、圧縮空気ストレージからの圧縮空気がコ
ネクション構造体を介して燃焼器へと供給され、これに
よって、膨張タービンへの圧縮空気とガスの質量流量を
増大させ、従って、発電機は、膨張タービンへと供給さ
れる追加の圧縮空気に起因して出力が増大する圧縮空気
増大運転モード、そして（３）充填コンプレッサからの
圧縮空気がチャージング構造体を介して流動し、圧縮空
気ストレージを充填する空気ストレージ充填運転モー
ド。
に可能とするべく制御される。（１）コンプレッサから
圧縮された空気がフローパス構造体を介して、膨張ター
ビンに燃焼生成ガスを供給する燃焼器へと流動し、膨張
タービンが発電機を駆動する燃焼タービン運転モード、
（２）フローパス構造体を介して燃焼器へと流れる圧縮
空気に加えて、圧縮空気ストレージからの圧縮空気がコ
ネクション構造体を介して燃焼器へと供給され、これに
よって、膨張タービンへの圧縮空気とガスの質量流量を
増大させ、従って、発電機は、膨張タービンへと供給さ
れる追加の圧縮空気に起因して出力が増大する圧縮空気
増大運転モード、そして（３）充填コンプレッサからの
圧縮空気がチャージング構造体を介して流動し、圧縮空
気ストレージを充填する空気ストレージ充填運転モー
ド。
【００１０】本発明の一実施の形態によると、圧縮空気
ストレージからの圧縮空気は、飽和器へと差し向けら
れ、飽和器にて圧縮空気は加熱水と混合される。飽和さ
れ且つ予加熱された圧縮空気は、復熱装置へと送給さ
れ、燃焼器の上流に噴射される前に更に加熱される。
ストレージからの圧縮空気は、飽和器へと差し向けら
れ、飽和器にて圧縮空気は加熱水と混合される。飽和さ
れ且つ予加熱された圧縮空気は、復熱装置へと送給さ
れ、燃焼器の上流に噴射される前に更に加熱される。
【００１１】本発明の他の実施の形態によると、圧縮空
気ストレージは除去され、そして、補助空気構造体は、
空気ストレージの大きさによって制限されることなく連
続的に作動し、増分出力を発生するように、その大きさ
が燃焼器への全補助空気流量に対するものとされる。
気ストレージは除去され、そして、補助空気構造体は、
空気ストレージの大きさによって制限されることなく連
続的に作動し、増分出力を発生するように、その大きさ
が燃焼器への全補助空気流量に対するものとされる。
【００１２】本発明の上記及び他の目的は、以下の詳細
な記載及び請求の範囲の記載により明らかとなるであろ
う。
な記載及び請求の範囲の記載により明らかとなるであろ
う。
【００１３】本発明は、本発明の実施例を示す添付図面
を参照することによりより良く理解されるであろう。図
面にて同じ部材には同じ参照番号が付されている。
を参照することによりより良く理解されるであろう。図
面にて同じ部材には同じ参照番号が付されている。
【００１４】発明の詳細な説明
図２を参照すると、本発明の原理に従って提供される燃
焼タービン発電システムが示され、総括して参照番号１
０が付されている。本発明に係るシステム１０の物理学
的及び機械学的なことは、周囲温度が高い場合と、高度
が高い場合とにおける運転において同じであると理解さ
れる。従って、本明細書における説明は全て、周囲温度
が高い場合の用途における方法及びその有効性について
のみ説明する。更に、本発明は、燃焼タービンが主要構
成要素とされるコンバインドサイクルプラントに対して
も等しく適用されることを理解されたい。
焼タービン発電システムが示され、総括して参照番号１
０が付されている。本発明に係るシステム１０の物理学
的及び機械学的なことは、周囲温度が高い場合と、高度
が高い場合とにおける運転において同じであると理解さ
れる。従って、本明細書における説明は全て、周囲温度
が高い場合の用途における方法及びその有効性について
のみ説明する。更に、本発明は、燃焼タービンが主要構
成要素とされるコンバインドサイクルプラントに対して
も等しく適用されることを理解されたい。
【００１５】図２を参照すると、燃焼タービン発電シス
テム１０の一実施例が概略示される。このシステム１０
は、例えば、ＧＥ７ＥＡ燃焼タービン組立体とすること
ができる通常の燃焼タービン組立体１２を有する。燃焼
タービン組立体１２は、コンプレッサ１４、膨張タービ
ン１６、及び加熱燃焼生成ガスを膨張タービン１６へと
供給する燃焼器１８を備えた軸組立体を有する。膨張タ
ービン１６は、コンプレッサ１４を駆動するために接続
され、又、発電機２０に接続されている。発電機２０
は、電気グリッド１７に接続される。燃焼タービン運転
モードにおいては、空気はコンプレッサ１４にて圧縮さ
れ、圧縮された空気は、フローパス（流路）構造体２１
を介して燃焼器１８へと送給され、その後、加熱燃焼生
成ガスは膨張タービン１６にて膨張され、動力を発生す
る。
テム１０の一実施例が概略示される。このシステム１０
は、例えば、ＧＥ７ＥＡ燃焼タービン組立体とすること
ができる通常の燃焼タービン組立体１２を有する。燃焼
タービン組立体１２は、コンプレッサ１４、膨張タービ
ン１６、及び加熱燃焼生成ガスを膨張タービン１６へと
供給する燃焼器１８を備えた軸組立体を有する。膨張タ
ービン１６は、コンプレッサ１４を駆動するために接続
され、又、発電機２０に接続されている。発電機２０
は、電気グリッド１７に接続される。燃焼タービン運転
モードにおいては、空気はコンプレッサ１４にて圧縮さ
れ、圧縮された空気は、フローパス（流路）構造体２１
を介して燃焼器１８へと送給され、その後、加熱燃焼生
成ガスは膨張タービン１６にて膨張され、動力を発生す
る。
【００１６】本発明によれば、燃焼タービン組立体１２
は、膨張タービン１６に加熱燃焼生成ガスを供給する燃
焼器１８の入口に、予め貯蔵された圧縮空気を噴射する
ように構成される。もし、燃焼タービン組立体１２によ
り発生する出力以上の出力が提供される場合には、発電
機の容量をアップグレードすることができる。これらの
機能に付いては後でより詳しく説明する。
は、膨張タービン１６に加熱燃焼生成ガスを供給する燃
焼器１８の入口に、予め貯蔵された圧縮空気を噴射する
ように構成される。もし、燃焼タービン組立体１２によ
り発生する出力以上の出力が提供される場合には、発電
機の容量をアップグレードすることができる。これらの
機能に付いては後でより詳しく説明する。
【００１７】追加の圧縮空気圧縮貯蔵、回収システム
（compressed air compression storage and retrieval
system:ＣＡＣＳＲＳ）が設けられる。このシステム
は、図２に示す実施例では、コンプレッサトレイン３２
を有し、圧縮空気を、配管形態とされるチャージング
（充填）構造体３４を介して圧縮空気ストレージ２８に
供給する。例示する実施例では、コンプレッサトレイン
３２は、第１コンプレッサ３６及び第２コンプレッサ３
８を備え、それぞれ電動モータ４０にて駆動される。イ
ンタークーラ４２を第１コンプレッサ３６と第２コンプ
レッサ３８との間に設けることができる。更に、アフタ
ークーラ４４を第２コンプレッサ３８の出口と圧縮空気
ストレージ２８への入口との間に設けることができる。
バルブ４６が第２コンプレッサ３８とアフタークーラ４
４への入口との間に設けられる。バルブ４８がアフター
クーラの出口と圧縮空気ストレージ２８への入口との間
に設けられる。バルブ４６、４８は第１のバルブシステ
ムを画定する。
（compressed air compression storage and retrieval
system:ＣＡＣＳＲＳ）が設けられる。このシステム
は、図２に示す実施例では、コンプレッサトレイン３２
を有し、圧縮空気を、配管形態とされるチャージング
（充填）構造体３４を介して圧縮空気ストレージ２８に
供給する。例示する実施例では、コンプレッサトレイン
３２は、第１コンプレッサ３６及び第２コンプレッサ３
８を備え、それぞれ電動モータ４０にて駆動される。イ
ンタークーラ４２を第１コンプレッサ３６と第２コンプ
レッサ３８との間に設けることができる。更に、アフタ
ークーラ４４を第２コンプレッサ３８の出口と圧縮空気
ストレージ２８への入口との間に設けることができる。
バルブ４６が第２コンプレッサ３８とアフタークーラ４
４への入口との間に設けられる。バルブ４８がアフター
クーラの出口と圧縮空気ストレージ２８への入口との間
に設けられる。バルブ４６、４８は第１のバルブシステ
ムを画定する。
【００１８】圧縮空気ストレージ２８の出口は、コネク
ション（連結）構造体５０を介して燃焼器１８の入口に
流体的に接続される。例示する実施例において、復熱装
置５２が圧縮空気ストレージ２８の出口と燃焼器１８へ
の入口との間に設けられる。バルブ５４が復熱装置５２
の出口と燃焼器１８の入口との間に設けられ、バルブ５
５が圧縮空気ストレージ２８の出口と復熱装置５２への
入口との間のコネクション構造体５０に設けられる。バ
ルブ５４と５５は、第２のバルブシステムを画定する。
加えるに、チャージング構造体３４と、圧縮空気ストレ
ージ２８に至るコネクション構造体５０との間の接続部
の下流にバルブ５６を任意に設けることができる。もし
復熱装置５２が設けられないのであれば、バルブ５４は
必要でないことが理解されるであろう。同様に、もしア
フタークーラ４４が設けられないのであれば、バルブ４
６は必要ではない。
ション（連結）構造体５０を介して燃焼器１８の入口に
流体的に接続される。例示する実施例において、復熱装
置５２が圧縮空気ストレージ２８の出口と燃焼器１８へ
の入口との間に設けられる。バルブ５４が復熱装置５２
の出口と燃焼器１８の入口との間に設けられ、バルブ５
５が圧縮空気ストレージ２８の出口と復熱装置５２への
入口との間のコネクション構造体５０に設けられる。バ
ルブ５４と５５は、第２のバルブシステムを画定する。
加えるに、チャージング構造体３４と、圧縮空気ストレ
ージ２８に至るコネクション構造体５０との間の接続部
の下流にバルブ５６を任意に設けることができる。もし
復熱装置５２が設けられないのであれば、バルブ５４は
必要でないことが理解されるであろう。同様に、もしア
フタークーラ４４が設けられないのであれば、バルブ４
６は必要ではない。
【００１９】電動モータ４０が電気グリッド１７に接続
されている。従って、オフピーク時間に電動モータ４０
によりコンプレッサトレイン３２を駆動し、圧縮空気ス
トレージ２８を給気充填することができる。
されている。従って、オフピーク時間に電動モータ４０
によりコンプレッサトレイン３２を駆動し、圧縮空気ス
トレージ２８を給気充填することができる。
【００２０】圧縮空気ストレージは、例えば、岩塩ドー
ム、岩塩沈積層、耐水層などのような地下の地質構造体
とすることができ、或いは、硬岩にて形成することもで
きる。別法として、圧縮空気ストレージ２８は、地上に
設けることのできる人口の圧力容器であってもよい。
ム、岩塩沈積層、耐水層などのような地下の地質構造体
とすることができ、或いは、硬岩にて形成することもで
きる。別法として、圧縮空気ストレージ２８は、地上に
設けることのできる人口の圧力容器であってもよい。
【００２１】本発明の方法は、燃焼タービン組立体１２
と、追加の圧縮空気充填貯蔵、回収システムとを統合一
体化し、次の三つの運転モードを提供することを含む。 （１）圧縮空気ストレージシステム充填運転モード：コ
ンプレッサトレイン３２、アフタークーラ４４、圧縮空
気ストレージ２８へのチャージング構造体３４を経由す
る流通路が設けられる。ここで、チャージング構造体３
４におけるバルブ４６及び４８は開とされ、コネクショ
ン構造体５０におけるバルブ５４及び５５は閉とされ
る。そして、モータにて駆動されるコンプレッサトレイ
ン３２は、グリッド１７からのオフピークエネルギを用
いて周囲空気を圧縮空気ストレージ２８の特定の圧力に
まで圧縮する。 （２）空気増大運転モード：ここで、通常の燃焼タービ
ン組立体１２の作動は、圧縮空気ストレージ２８からの
圧縮空気流と一体とされる。圧縮空気ストレージ２８か
らの空気は復熱装置５２にて予加熱され、燃焼器１８の
上流に噴射される。そして、ここで、圧縮空気ストレー
ジ２８からの圧縮空気はコネクション構造体５０を介
し、復熱装置５２を通って燃焼器１８の上流位置へと流
動する。この運転時に、チャージング構造体３４の作動
バルブ４６及び４８は閉とされ、コネクション構造体５
０のバルブ５４及び５５は開とされ、圧縮空気ストレー
ジからの追加の流れを制御する。この運転モードは、燃
焼タービン組立体１２の出力発生よりも著しく大きな出
力を発生させる。それは、膨張タービン１６により生じ
る動力が、コンプレッサ１４によって圧縮された流量と
圧縮空気ストレージ１８からの追加の流量との合計であ
る全流量の膨張により生じるからである。コンプレッサ
１４の入口ガイド翼は閉鎖してコンプレッサ１４による
電力消費を減少し、発電機２０から電気グリッド１７へ
の電力を増大させることができる。そして、 （３）通常の燃焼タービン運転モード：ここで、ＣＡＣ
ＳＲＳは、燃焼タービン組立体１２から分離され、そし
てチャージング構造体３４のバルブ４６及び４８、並び
にコネクション構造体５０のバルブ５４及び５５は閉鎖
され、圧縮空気が、コンプレッサ１４からフローパス構
造体２１を通り、膨張タービン１６に加熱燃焼生成ガス
を供給する燃焼器１８へと流動される。
と、追加の圧縮空気充填貯蔵、回収システムとを統合一
体化し、次の三つの運転モードを提供することを含む。 （１）圧縮空気ストレージシステム充填運転モード：コ
ンプレッサトレイン３２、アフタークーラ４４、圧縮空
気ストレージ２８へのチャージング構造体３４を経由す
る流通路が設けられる。ここで、チャージング構造体３
４におけるバルブ４６及び４８は開とされ、コネクショ
ン構造体５０におけるバルブ５４及び５５は閉とされ
る。そして、モータにて駆動されるコンプレッサトレイ
ン３２は、グリッド１７からのオフピークエネルギを用
いて周囲空気を圧縮空気ストレージ２８の特定の圧力に
まで圧縮する。 （２）空気増大運転モード：ここで、通常の燃焼タービ
ン組立体１２の作動は、圧縮空気ストレージ２８からの
圧縮空気流と一体とされる。圧縮空気ストレージ２８か
らの空気は復熱装置５２にて予加熱され、燃焼器１８の
上流に噴射される。そして、ここで、圧縮空気ストレー
ジ２８からの圧縮空気はコネクション構造体５０を介
し、復熱装置５２を通って燃焼器１８の上流位置へと流
動する。この運転時に、チャージング構造体３４の作動
バルブ４６及び４８は閉とされ、コネクション構造体５
０のバルブ５４及び５５は開とされ、圧縮空気ストレー
ジからの追加の流れを制御する。この運転モードは、燃
焼タービン組立体１２の出力発生よりも著しく大きな出
力を発生させる。それは、膨張タービン１６により生じ
る動力が、コンプレッサ１４によって圧縮された流量と
圧縮空気ストレージ１８からの追加の流量との合計であ
る全流量の膨張により生じるからである。コンプレッサ
１４の入口ガイド翼は閉鎖してコンプレッサ１４による
電力消費を減少し、発電機２０から電気グリッド１７へ
の電力を増大させることができる。そして、 （３）通常の燃焼タービン運転モード：ここで、ＣＡＣ
ＳＲＳは、燃焼タービン組立体１２から分離され、そし
てチャージング構造体３４のバルブ４６及び４８、並び
にコネクション構造体５０のバルブ５４及び５５は閉鎖
され、圧縮空気が、コンプレッサ１４からフローパス構
造体２１を通り、膨張タービン１６に加熱燃焼生成ガス
を供給する燃焼器１８へと流動される。
【００２２】本明細書の実施例では一つの燃焼タービン
組立体１２が示されているが、多数の燃焼タービン組立
体を設け、共通の空気ストレージに連結して、所望の増
大した空気流を、従って、所望の出力を提供し得ること
が理解される。
組立体１２が示されているが、多数の燃焼タービン組立
体を設け、共通の空気ストレージに連結して、所望の増
大した空気流を、従って、所望の出力を提供し得ること
が理解される。
【００２３】本発明の第２の実施例の概略構成が図３に
示される。第２の実施例は、燃焼タービン組立体１２を
有する。上述のように、燃焼器１８の上流に予め圧縮さ
れた空気を送給するための構成、及び、コンプレッサ１
４の下流にて圧縮空気を抜き取り、インタークーラ５８
にて中間冷却し、且つ、ブーストコンプレッサ６０にて
圧縮するするための構成、が設けられる。又、発電機２
０の容量は、必要に応じて、アップグレードしてもよ
い。
示される。第２の実施例は、燃焼タービン組立体１２を
有する。上述のように、燃焼器１８の上流に予め圧縮さ
れた空気を送給するための構成、及び、コンプレッサ１
４の下流にて圧縮空気を抜き取り、インタークーラ５８
にて中間冷却し、且つ、ブーストコンプレッサ６０にて
圧縮するするための構成、が設けられる。又、発電機２
０の容量は、必要に応じて、アップグレードしてもよ
い。
【００２４】本方法も又、電動モータ４０を備えたＣＡ
ＣＳＲＳを提供し、電動モータ４０は、インタークーラ
５８によって給気される充填ブーストコンプレッサ６０
を駆動する。アフタークーラ４４は、ブーストコンプレ
ッサ６０の下流に設けられ、バルブ４６及び４８がそれ
ぞれアフタークーラの前後に、且つチャージング構造体
３４中に設けられる。従って、コンプレッサ１４の出口
から、インテグレイティング（一体化）構造体６２に配
置されたインタークーラ５８を通り、ブーストコンプレ
ッサ６０の入口に至り、アフタークーラ４４を通って圧
縮空気ストレージ２８へと至る流路が提供される。加え
るに、圧縮空気は、コンプレッサ１４の出口からフロー
パス構造体２１を経由して燃焼器１８の入口へと流れ
る。圧縮空気ストレージは、コネクション構造体５０を
介して燃焼器１８の上流位置に流体的に連通する。イン
テグレイティング構造体６２のバルブ６４は、フローパ
ス構造体２１のバルブ６６、チャージング構造体３４の
バルブ４６及び４８、並びに、コネクション構造体５０
のバルブ５４及び５５と共に、フローパス構造体２１、
コネクション構造体５０、チャージング構造体３４及び
インテグレイティング構造体６２を流動する流れを選択
的に制御する。
ＣＳＲＳを提供し、電動モータ４０は、インタークーラ
５８によって給気される充填ブーストコンプレッサ６０
を駆動する。アフタークーラ４４は、ブーストコンプレ
ッサ６０の下流に設けられ、バルブ４６及び４８がそれ
ぞれアフタークーラの前後に、且つチャージング構造体
３４中に設けられる。従って、コンプレッサ１４の出口
から、インテグレイティング（一体化）構造体６２に配
置されたインタークーラ５８を通り、ブーストコンプレ
ッサ６０の入口に至り、アフタークーラ４４を通って圧
縮空気ストレージ２８へと至る流路が提供される。加え
るに、圧縮空気は、コンプレッサ１４の出口からフロー
パス構造体２１を経由して燃焼器１８の入口へと流れ
る。圧縮空気ストレージは、コネクション構造体５０を
介して燃焼器１８の上流位置に流体的に連通する。イン
テグレイティング構造体６２のバルブ６４は、フローパ
ス構造体２１のバルブ６６、チャージング構造体３４の
バルブ４６及び４８、並びに、コネクション構造体５０
のバルブ５４及び５５と共に、フローパス構造体２１、
コネクション構造体５０、チャージング構造体３４及び
インテグレイティング構造体６２を流動する流れを選択
的に制御する。
【００２５】第１の実施例の場合と同じく、燃焼タービ
ン組立体１２及びＣＡＣＳＲＳは、統合されて三つの運
転モードを提供する。 （１）圧縮空気ストレージシステム充填運転モード：コ
ンプレッサ１４から、インタークーラ５８を含むインテ
グレイティング構造体６２を介して、ブーストコンプレ
ッサ６０へと至り、アフタークーラ４４を含むチャージ
ング構造体３４を通り、圧縮空気ストレージ２８へと至
る流路が存在する。公称流量の概略５〜１０％の膨張タ
ービン冷却流が圧縮空気ストレージ２８からコネクショ
ン構造体５０を介し、復熱装置５２へと、又、非点火燃
焼器１８を介して膨張タービン１６へと、そして排気筒
へと流動する。チャージング構造体３４のバルブ４６及
び４８は開とされ、コネクション構造体５０のバルブ５
４及び５５は一部開とされ冷却流れを非点火燃焼器１８
から膨張タービンへと提供する。インテグレイティング
構造体６２のバルブ６４は開とされ、そしてバルブ６６
は閉とされる。グリッド１７からのオフピーク電力によ
って付勢される燃焼タービン発電機２０が燃焼タービン
軸を駆動し、そしてブーストコンプレッサ６０は、これ
もまたグリッド１７からオフピークエネルギによって付
勢される電動モータ４０によって駆動される。 （２）空気増大運転モード：ここで、通常の燃焼タービ
ン組立体１２の作動は、圧縮空気ストレージ２８からの
追加の圧縮空気流と一体とされる。圧縮空気ストレージ
２８からの空気は復熱装置５２にて予加熱され、燃焼器
１８の上流に送給される。従って、ここで、圧縮空気ス
トレージ２８からの圧縮空気はコネクション構造体５０
を介し、復熱装置５２を通って燃焼器１８の上流位置へ
と流動する。チャージング構造体３４のバルブ４６及び
４８は閉とされ、コネクション構造体５０のバルブ５４
及び５５は開とされ、圧縮空気ストレージ２８からの追
加の流れを制御する。インテグレイティング構造体６２
のバルブ６４は閉とされそしてバルブ６６は開とされ
る。この運転モードは、燃焼タービン組立体１２の動力
発生よりも著しく大きな動力を発生させる。それは、膨
張タービン１６により発生する動力が、コンプレッサ１
４によって圧縮された流量と圧縮空気ストレージ２８か
らの追加の流量との合計である全流量の膨張により生じ
るからである。コンプレッサ１４の入口ガイド翼は閉鎖
してコンプレッサ１４による電力消費を減少し、発電機
２０による電気グリッド１７への電力を増大させること
ができる。 （３）通常の燃焼タービン運転モード：ここで、ＣＡＣ
ＳＲＳは、燃焼タービン組立体１２から分離され、そし
てチャージング構造体３４のバルブ４６及び４８、並び
にコネクション構造体５０のバルブ５５及び５４は閉鎖
され、インテグレイティング構造体のバルブ６４は閉鎖
され、そのとき、フローパス構造体のバルブ６６は開と
されて圧縮空気が、コンプレッサ１４からフローパス構
造体を通り、膨張タービン１６に加熱燃焼生成ガスを供
給する燃焼器１８に供給される。
ン組立体１２及びＣＡＣＳＲＳは、統合されて三つの運
転モードを提供する。 （１）圧縮空気ストレージシステム充填運転モード：コ
ンプレッサ１４から、インタークーラ５８を含むインテ
グレイティング構造体６２を介して、ブーストコンプレ
ッサ６０へと至り、アフタークーラ４４を含むチャージ
ング構造体３４を通り、圧縮空気ストレージ２８へと至
る流路が存在する。公称流量の概略５〜１０％の膨張タ
ービン冷却流が圧縮空気ストレージ２８からコネクショ
ン構造体５０を介し、復熱装置５２へと、又、非点火燃
焼器１８を介して膨張タービン１６へと、そして排気筒
へと流動する。チャージング構造体３４のバルブ４６及
び４８は開とされ、コネクション構造体５０のバルブ５
４及び５５は一部開とされ冷却流れを非点火燃焼器１８
から膨張タービンへと提供する。インテグレイティング
構造体６２のバルブ６４は開とされ、そしてバルブ６６
は閉とされる。グリッド１７からのオフピーク電力によ
って付勢される燃焼タービン発電機２０が燃焼タービン
軸を駆動し、そしてブーストコンプレッサ６０は、これ
もまたグリッド１７からオフピークエネルギによって付
勢される電動モータ４０によって駆動される。 （２）空気増大運転モード：ここで、通常の燃焼タービ
ン組立体１２の作動は、圧縮空気ストレージ２８からの
追加の圧縮空気流と一体とされる。圧縮空気ストレージ
２８からの空気は復熱装置５２にて予加熱され、燃焼器
１８の上流に送給される。従って、ここで、圧縮空気ス
トレージ２８からの圧縮空気はコネクション構造体５０
を介し、復熱装置５２を通って燃焼器１８の上流位置へ
と流動する。チャージング構造体３４のバルブ４６及び
４８は閉とされ、コネクション構造体５０のバルブ５４
及び５５は開とされ、圧縮空気ストレージ２８からの追
加の流れを制御する。インテグレイティング構造体６２
のバルブ６４は閉とされそしてバルブ６６は開とされ
る。この運転モードは、燃焼タービン組立体１２の動力
発生よりも著しく大きな動力を発生させる。それは、膨
張タービン１６により発生する動力が、コンプレッサ１
４によって圧縮された流量と圧縮空気ストレージ２８か
らの追加の流量との合計である全流量の膨張により生じ
るからである。コンプレッサ１４の入口ガイド翼は閉鎖
してコンプレッサ１４による電力消費を減少し、発電機
２０による電気グリッド１７への電力を増大させること
ができる。 （３）通常の燃焼タービン運転モード：ここで、ＣＡＣ
ＳＲＳは、燃焼タービン組立体１２から分離され、そし
てチャージング構造体３４のバルブ４６及び４８、並び
にコネクション構造体５０のバルブ５５及び５４は閉鎖
され、インテグレイティング構造体のバルブ６４は閉鎖
され、そのとき、フローパス構造体のバルブ６６は開と
されて圧縮空気が、コンプレッサ１４からフローパス構
造体を通り、膨張タービン１６に加熱燃焼生成ガスを供
給する燃焼器１８に供給される。
【００２６】本発明の第３の実施例の概略構成が図４に
示される。第３の実施例は、燃焼タービン組立体１２を
備えたコンバイドサイクルプラントを有する。燃焼ター
ビン組立体１２は通常のボトミング蒸気サイクル構成要
素、即ち、熱回収蒸気発生器６８、蒸気タービン７０、
タービン７０に接続された発電機７１、凝縮器７２、空
気分離器７４及びポンプ７６を備えている。燃焼タービ
ン組立体は、燃焼器１８の上流にあらかじめ貯蔵した圧
縮空気を送給する構成、そして、コンプレッサ１４の下
流にて圧縮空気を抜き出して更にブーストコンプレッサ
６０にて中間冷却し且つ圧縮するための構成を設置する
ことを必要とする。又、発電機２０の容量は、所望によ
りアップグレードしてもよい。
示される。第３の実施例は、燃焼タービン組立体１２を
備えたコンバイドサイクルプラントを有する。燃焼ター
ビン組立体１２は通常のボトミング蒸気サイクル構成要
素、即ち、熱回収蒸気発生器６８、蒸気タービン７０、
タービン７０に接続された発電機７１、凝縮器７２、空
気分離器７４及びポンプ７６を備えている。燃焼タービ
ン組立体は、燃焼器１８の上流にあらかじめ貯蔵した圧
縮空気を送給する構成、そして、コンプレッサ１４の下
流にて圧縮空気を抜き出して更にブーストコンプレッサ
６０にて中間冷却し且つ圧縮するための構成を設置する
ことを必要とする。又、発電機２０の容量は、所望によ
りアップグレードしてもよい。
【００２７】本発明もまた、追加のＣＡＣＳＲＳを提供
する。このＣＡＣＳＲＳは、インタークーラ５８によっ
て給気される電動モータ駆動式ブーストコンプレッサ６
０、アフタークーラ４４、及びインテグレイティング構
造体６２を有する。インテグレイティング構造体６２
は、コンプレッサ１４の出口からインタークーラ５８を
介して、ブーストコンプレッサの入口へと連通し、そし
て、フローパス構造体２１を通って燃焼器１８の入口へ
と至る。チャージング構造体３４は、ブーストコンプレ
ッサ６０の出口と圧縮空気ストレージ２８への入口との
間を連通する。コネクション構造体５０は、圧縮空気ス
トレージ２８と燃焼器１８の上流の位置とを連通する。
バルブ４６及び４８がチャージング構造体３４に設けら
れ、バルブ５５がコネクション構造体に設けられ、そし
てバルブ６４がインテグレイティング構造体６２に設け
られる。同時に、バルブ６６がフローパス構造体２１に
設けられ、チャージング構造体３４、コネクション構造
体５０及びインテグレイティング構造体６２と、フロー
パス構造体２１とを通る流れを選択的に制御する。
する。このＣＡＣＳＲＳは、インタークーラ５８によっ
て給気される電動モータ駆動式ブーストコンプレッサ６
０、アフタークーラ４４、及びインテグレイティング構
造体６２を有する。インテグレイティング構造体６２
は、コンプレッサ１４の出口からインタークーラ５８を
介して、ブーストコンプレッサの入口へと連通し、そし
て、フローパス構造体２１を通って燃焼器１８の入口へ
と至る。チャージング構造体３４は、ブーストコンプレ
ッサ６０の出口と圧縮空気ストレージ２８への入口との
間を連通する。コネクション構造体５０は、圧縮空気ス
トレージ２８と燃焼器１８の上流の位置とを連通する。
バルブ４６及び４８がチャージング構造体３４に設けら
れ、バルブ５５がコネクション構造体に設けられ、そし
てバルブ６４がインテグレイティング構造体６２に設け
られる。同時に、バルブ６６がフローパス構造体２１に
設けられ、チャージング構造体３４、コネクション構造
体５０及びインテグレイティング構造体６２と、フロー
パス構造体２１とを通る流れを選択的に制御する。
【００２８】燃焼タービン組立体１２は、総括して参照
番号７８で示される蒸気ボトミングサイクル及び追加の
ＣＡＣＳＲＳと統合されて三つの運転モードを提供す
る。 （１）圧縮空気ストレージ充填運転モード：ここで、流
れは、コンプレッサ１４から、インタークーラ５８を有
するインテグレイティング構造体６２を介して、ブース
トコンプレッサ６０へと至り、アフタークーラ４４を有
するチャージング構造体３４を通り、圧縮空気ストレー
ジ２８へと流れる。公称流量の概略５〜１０％の膨張タ
ービン冷却流が圧縮空気ストレージ２８からコネクショ
ン構造体５０を介し、非点火燃焼器１８を介して膨張タ
ービン１６へと、そして排気筒へと流動する。チャージ
ング構造体３４のバルブ４６及び４８は開とされ、コネ
クション構造体５０のバルブ５５は一部開とされ冷却流
れを非点火燃焼器１８から膨張タービンへと提供する。
そして、インテグレイティング構造体６２のバルブ６４
は開とされ、そしてバルブ６６は閉とされる。グリッド
１７からオフピーク動力によって付勢される燃焼タービ
ン発電機２０が燃焼タービン軸を駆動し、そしてブース
トコンプレッサ６０は、これもまたグリッド１７からオ
フピークエネルギによって付勢される電動モータ４０に
よって駆動される。 （２）空気増大運転モード：ここで、通常の燃焼タービ
ンの作動は、燃焼器１８の上流に送給される圧縮空気ス
トレージ２８からの追加の圧縮空気流と統合一体化され
る。ここで、圧縮空気ストレージ２８からの圧縮空気は
コネクション構造体５０を介し、燃焼器１８の上流位置
へと流動する。チャージング構造体３４のバルブ４６及
び４８は閉とされ、コネクション構造体５０のバルブ５
５は開とされ、圧縮空気ストレージ２８からの追加の流
れを制御する。インテグレイティング構造体６２のバル
ブ６４は閉とされそしてバルブ６６は開とされる。加え
るに、通常の閉ループ蒸気／凝縮物流路が設けられる。
ここで、熱回収蒸気発生器６８にて発生した蒸気は、蒸
気タービン７０にて膨張し、グリッド１７への電力を発
生する。次いで、蒸気は、凝縮器７２、空気分離器７
４、給水ポンプ７６を介して流動し、熱回収蒸気発生器
６８へと還流する。この運転モードは、追加の空気流の
ない通常の燃焼タービン組立体１２の出力発生よりも著
しく大きな燃焼タービン組立体１２による出力を発生さ
せる。それは、膨張タービン１６により発生した動力
が、コンプレッサ１４によって圧縮された流量と圧縮空
気ストレージ２８からの追加の流量との合計である全流
量の膨張により生じるからである。又、膨張タービン１
６の排気からの熱を回収する熱回収蒸気発生器６８によ
る追加の蒸気流のために、ボトミングサイクル７８の蒸
気タービンによって追加の出力が発生する。コンプレッ
サ１４の入口ガイド翼は閉鎖することができ、これによ
ってコンプレッサ１４による電力消費を減少し、発電機
２０による電気グリッド１７への電力を増大させること
ができる。そして、 （３）通常の燃焼タービン運転モード：ここで、ＣＡＣ
ＳＲＳは、燃焼タービン組立体１２から分離され、そし
てチャージング構造体３４のバルブ４６及び４８、並び
にコネクション構造体５０のバルブ５５及び５４は閉鎖
され、そしてフローパス構造体のバルブ６６は開とされ
て圧縮空気が、コンプレッサ１４からフローパス構造体
を通り、膨張タービン１６に加熱燃焼生成ガスを供給す
る燃焼器１８に供給される。
番号７８で示される蒸気ボトミングサイクル及び追加の
ＣＡＣＳＲＳと統合されて三つの運転モードを提供す
る。 （１）圧縮空気ストレージ充填運転モード：ここで、流
れは、コンプレッサ１４から、インタークーラ５８を有
するインテグレイティング構造体６２を介して、ブース
トコンプレッサ６０へと至り、アフタークーラ４４を有
するチャージング構造体３４を通り、圧縮空気ストレー
ジ２８へと流れる。公称流量の概略５〜１０％の膨張タ
ービン冷却流が圧縮空気ストレージ２８からコネクショ
ン構造体５０を介し、非点火燃焼器１８を介して膨張タ
ービン１６へと、そして排気筒へと流動する。チャージ
ング構造体３４のバルブ４６及び４８は開とされ、コネ
クション構造体５０のバルブ５５は一部開とされ冷却流
れを非点火燃焼器１８から膨張タービンへと提供する。
そして、インテグレイティング構造体６２のバルブ６４
は開とされ、そしてバルブ６６は閉とされる。グリッド
１７からオフピーク動力によって付勢される燃焼タービ
ン発電機２０が燃焼タービン軸を駆動し、そしてブース
トコンプレッサ６０は、これもまたグリッド１７からオ
フピークエネルギによって付勢される電動モータ４０に
よって駆動される。 （２）空気増大運転モード：ここで、通常の燃焼タービ
ンの作動は、燃焼器１８の上流に送給される圧縮空気ス
トレージ２８からの追加の圧縮空気流と統合一体化され
る。ここで、圧縮空気ストレージ２８からの圧縮空気は
コネクション構造体５０を介し、燃焼器１８の上流位置
へと流動する。チャージング構造体３４のバルブ４６及
び４８は閉とされ、コネクション構造体５０のバルブ５
５は開とされ、圧縮空気ストレージ２８からの追加の流
れを制御する。インテグレイティング構造体６２のバル
ブ６４は閉とされそしてバルブ６６は開とされる。加え
るに、通常の閉ループ蒸気／凝縮物流路が設けられる。
ここで、熱回収蒸気発生器６８にて発生した蒸気は、蒸
気タービン７０にて膨張し、グリッド１７への電力を発
生する。次いで、蒸気は、凝縮器７２、空気分離器７
４、給水ポンプ７６を介して流動し、熱回収蒸気発生器
６８へと還流する。この運転モードは、追加の空気流の
ない通常の燃焼タービン組立体１２の出力発生よりも著
しく大きな燃焼タービン組立体１２による出力を発生さ
せる。それは、膨張タービン１６により発生した動力
が、コンプレッサ１４によって圧縮された流量と圧縮空
気ストレージ２８からの追加の流量との合計である全流
量の膨張により生じるからである。又、膨張タービン１
６の排気からの熱を回収する熱回収蒸気発生器６８によ
る追加の蒸気流のために、ボトミングサイクル７８の蒸
気タービンによって追加の出力が発生する。コンプレッ
サ１４の入口ガイド翼は閉鎖することができ、これによ
ってコンプレッサ１４による電力消費を減少し、発電機
２０による電気グリッド１７への電力を増大させること
ができる。そして、 （３）通常の燃焼タービン運転モード：ここで、ＣＡＣ
ＳＲＳは、燃焼タービン組立体１２から分離され、そし
てチャージング構造体３４のバルブ４６及び４８、並び
にコネクション構造体５０のバルブ５５及び５４は閉鎖
され、そしてフローパス構造体のバルブ６６は開とされ
て圧縮空気が、コンプレッサ１４からフローパス構造体
を通り、膨張タービン１６に加熱燃焼生成ガスを供給す
る燃焼器１８に供給される。
【００２９】本発明の方法を実際に適用した態様が図５
に例示される。図５は、概略線図であって、本発明の第
１及び第２の実施例に適用可能な作動パラメータが示さ
れる。ここで、ＧＥフレーム７ＥＡ燃焼タービン組立体
１２は、空気増大モードで、且つ、周囲温度３２．２℃
（９０°Ｆ）にて作動する。図５は、周囲温度が３２．
２℃（９０°Ｆ）にまで上昇した空気増大時に、追加の
圧縮空気流量７２．２ｋｇ／ｓｅｃ（１６８ｌｂｓ／ｓ
ｅｃ）が圧縮空気ストレージから取出されて燃焼器１８
の上流に噴射され、燃焼タービン出力を、同じ３２．２
℃（９０°Ｆ）周囲温度での通常の燃焼タービン組立体
の作動による７６．４ＭＷから１２９．２ＭＷにまで増
大させる（図１ｃ参照）。取出される空気量は、多数の
設計上の制限事項により制約を受ける。ＧＥフレーム７
ＥＡ燃焼タービン組立体に対しては、この制限事項は、
最大膨張タービン出力２２８ＭＷであり、燃焼タービン
組立体が−１７．８℃（０°Ｆ）で作動する時に達成さ
れる（図１ｂ参照）。
に例示される。図５は、概略線図であって、本発明の第
１及び第２の実施例に適用可能な作動パラメータが示さ
れる。ここで、ＧＥフレーム７ＥＡ燃焼タービン組立体
１２は、空気増大モードで、且つ、周囲温度３２．２℃
（９０°Ｆ）にて作動する。図５は、周囲温度が３２．
２℃（９０°Ｆ）にまで上昇した空気増大時に、追加の
圧縮空気流量７２．２ｋｇ／ｓｅｃ（１６８ｌｂｓ／ｓ
ｅｃ）が圧縮空気ストレージから取出されて燃焼器１８
の上流に噴射され、燃焼タービン出力を、同じ３２．２
℃（９０°Ｆ）周囲温度での通常の燃焼タービン組立体
の作動による７６．４ＭＷから１２９．２ＭＷにまで増
大させる（図１ｃ参照）。取出される空気量は、多数の
設計上の制限事項により制約を受ける。ＧＥフレーム７
ＥＡ燃焼タービン組立体に対しては、この制限事項は、
最大膨張タービン出力２２８ＭＷであり、燃焼タービン
組立体が−１７．８℃（０°Ｆ）で作動する時に達成さ
れる（図１ｂ参照）。
【００３０】表１ａは、本発明の第１及び第２実施例に
適用し得る、空気増大構成を備えた通常の燃焼タービン
組立体として作動するＧＥフレーム７ＥＡの性能特性を
示す。表１aは、−１７．８℃（０°Ｆ）以上の全範囲
の周囲温度にわたって、空気増大構成により周囲温度３
２．２℃（９０°Ｆ）では５２．８ＭＷの出力増大があ
り、１５℃（５９°Ｆ）では３２．８ＭＷの出力増大が
あることを示している。空気増大概念に対する性能パラ
メータは、燃料消費を特徴付ける熱消費率ｋｊ（ＢＴ
Ｕ）／発生ｋＷｈ及び圧縮空気ストレージ再充填のため
の消費量ｋＷｈである。発生する電気のコスト（ＣＯ
Ｅ）は、次のように計算される。 ＣＯＥ＝（熱消費率、ｋｊ（ＢＴＵ）／ｋＷｈ）×（燃
料コスト、＄／ｋｊ（ＢＴＵ））＋（圧縮空気ストレー
ジ再充填のためのオフピークエネルギー、ｋＷｈ）×
（オフピークエネルギーコスト、＄／ｋＷｈ）／空気増
大運転モードにて発生する総ｋＷｈ
適用し得る、空気増大構成を備えた通常の燃焼タービン
組立体として作動するＧＥフレーム７ＥＡの性能特性を
示す。表１aは、−１７．８℃（０°Ｆ）以上の全範囲
の周囲温度にわたって、空気増大構成により周囲温度３
２．２℃（９０°Ｆ）では５２．８ＭＷの出力増大があ
り、１５℃（５９°Ｆ）では３２．８ＭＷの出力増大が
あることを示している。空気増大概念に対する性能パラ
メータは、燃料消費を特徴付ける熱消費率ｋｊ（ＢＴ
Ｕ）／発生ｋＷｈ及び圧縮空気ストレージ再充填のため
の消費量ｋＷｈである。発生する電気のコスト（ＣＯ
Ｅ）は、次のように計算される。 ＣＯＥ＝（熱消費率、ｋｊ（ＢＴＵ）／ｋＷｈ）×（燃
料コスト、＄／ｋｊ（ＢＴＵ））＋（圧縮空気ストレー
ジ再充填のためのオフピークエネルギー、ｋＷｈ）×
（オフピークエネルギーコスト、＄／ｋＷｈ）／空気増
大運転モードにて発生する総ｋＷｈ
【００３１】
【表１】
【００３２】表１ｂは、本発明の第３の実施例の性能特
性を示す。即ち、ＧＥフレーム７ＥＡに基づく通常のコ
ンバインドサイクルプラント及び空気増大モードによる
プラント運転である。結果は、第１及び第２実施例と同
様である。
性を示す。即ち、ＧＥフレーム７ＥＡに基づく通常のコ
ンバインドサイクルプラント及び空気増大モードによる
プラント運転である。結果は、第１及び第２実施例と同
様である。
【００３３】
【表２】
【００３４】空気増大にて提供される燃焼タービンシス
テムの変換コストは、次のとおりである。 ・圧縮空気ストレージコスト ・ストレージ再充填のためのコンプレッサトレインコス
ト ・全体システムを一体化するための相互連結のための配
管、バルブ及び制御装置のコスト圧縮空気ストレージ
は、高い周囲温度で、特定の時間最大動力出力にて空気
増大運転を支持するに十分の質量の空気を貯蔵できる大
きさとされる。貯蔵された圧縮空気の圧力は、燃焼器の
上流に追加質量の空気を噴射するに十分なものでなけれ
ばならない。図５、並びに表１ａ及び１ｂに示す実施例
では、圧縮空気ストレージが最大出力１２９．２ＭＷ
で、３２．２℃（９０°Ｆ）、連続６時間運転を行うた
めに準備される場合には、岩塩ドームにて適当な大きさ
とされる圧縮空気ストレージは、１５２０００立方メー
トル（５．４百万立方フィート）（概略３０５メートル
（１０００フィート）の深さ、最大と最小の圧力差１
０．３３５ｂａｒ（１５０ｐ．ｓ．ｉ．））、コストが
概略＄５百万が必要とされる。エンジニアリング及びコ
スト見積もりは、上記諸条件において、空気増大構成を
含むＧＥフレーム７ＥＡ燃焼タービン組立体を提供する
ための総コストは、３２．２℃（９０°Ｆ）周囲温度で
５２．８ＭＷの追加の出力を有して、概略＄８．８百万
である。即ち、改良のための比コストは、概略＄１６０
／ｋＷである。これは、同様の、即ち、５０ＭＷの容量
を有する燃焼タービン組立体に対する概略＄３００／ｋ
Ｗといった比コストと比較しても好ましいものである。
コンバインドサイクルプラントに対する同様の改良を行
った場合（表１ｂを参照）には、そのコストは概略＄１
５０／ｋＷとなり、コンバインドサイクル発電プラント
に対する概略＄５００／ｋＷと比較して更に魅力的なも
のである。
テムの変換コストは、次のとおりである。 ・圧縮空気ストレージコスト ・ストレージ再充填のためのコンプレッサトレインコス
ト ・全体システムを一体化するための相互連結のための配
管、バルブ及び制御装置のコスト圧縮空気ストレージ
は、高い周囲温度で、特定の時間最大動力出力にて空気
増大運転を支持するに十分の質量の空気を貯蔵できる大
きさとされる。貯蔵された圧縮空気の圧力は、燃焼器の
上流に追加質量の空気を噴射するに十分なものでなけれ
ばならない。図５、並びに表１ａ及び１ｂに示す実施例
では、圧縮空気ストレージが最大出力１２９．２ＭＷ
で、３２．２℃（９０°Ｆ）、連続６時間運転を行うた
めに準備される場合には、岩塩ドームにて適当な大きさ
とされる圧縮空気ストレージは、１５２０００立方メー
トル（５．４百万立方フィート）（概略３０５メートル
（１０００フィート）の深さ、最大と最小の圧力差１
０．３３５ｂａｒ（１５０ｐ．ｓ．ｉ．））、コストが
概略＄５百万が必要とされる。エンジニアリング及びコ
スト見積もりは、上記諸条件において、空気増大構成を
含むＧＥフレーム７ＥＡ燃焼タービン組立体を提供する
ための総コストは、３２．２℃（９０°Ｆ）周囲温度で
５２．８ＭＷの追加の出力を有して、概略＄８．８百万
である。即ち、改良のための比コストは、概略＄１６０
／ｋＷである。これは、同様の、即ち、５０ＭＷの容量
を有する燃焼タービン組立体に対する概略＄３００／ｋ
Ｗといった比コストと比較しても好ましいものである。
コンバインドサイクルプラントに対する同様の改良を行
った場合（表１ｂを参照）には、そのコストは概略＄１
５０／ｋＷとなり、コンバインドサイクル発電プラント
に対する概略＄５００／ｋＷと比較して更に魅力的なも
のである。
【００３５】本発明の他の実施の形態によれば、図２の
実施例は、更に変更され、この変更されたシステムが図
６に示される。図２及び図６にて同じ番号は同じ部材を
示す。例えば、図６の実施例は、商業的に入手可能なサ
チュレータ（飽和器）８０を有する。飽和器８０は、コ
ネクション構造体５０を介して飽和器８０に流入する圧
縮空気の混合を改良するための内部パッキンを備えたタ
ワーとされる。温水器８２が入口管路８５及び出口管路
８７を介して飽和器８０に接続される。温水器８２は、
好ましくは、典型的なシェル−チューブ設計とされる。
ウォータポンプ８３は、管路８４を介して補給水を飽和
器８０に提供し、又、ウォータポンプ８１は、水を温水
器８２を介して循環するために入口管路８５に設けられ
る。
実施例は、更に変更され、この変更されたシステムが図
６に示される。図２及び図６にて同じ番号は同じ部材を
示す。例えば、図６の実施例は、商業的に入手可能なサ
チュレータ（飽和器）８０を有する。飽和器８０は、コ
ネクション構造体５０を介して飽和器８０に流入する圧
縮空気の混合を改良するための内部パッキンを備えたタ
ワーとされる。温水器８２が入口管路８５及び出口管路
８７を介して飽和器８０に接続される。温水器８２は、
好ましくは、典型的なシェル−チューブ設計とされる。
ウォータポンプ８３は、管路８４を介して補給水を飽和
器８０に提供し、又、ウォータポンプ８１は、水を温水
器８２を介して循環するために入口管路８５に設けられ
る。
【００３６】圧縮空気ストレージ２８からの圧縮空気
は、コネクション構造体５０を経由して飽和器８０へと
差し向けられ、そこで温水器８２にて加熱された加熱水
と混合される。圧縮空気は飽和器８０にて飽和され且つ
予加熱され、次いで、復熱装置５２へと送給されて更に
加熱され、そして燃焼器１８の上流に噴射される。ター
ビン１６の同じ最大出力及び体積流量に対して、所要補
給圧縮空気流量が所定周囲温度に対して確立される。
は、コネクション構造体５０を経由して飽和器８０へと
差し向けられ、そこで温水器８２にて加熱された加熱水
と混合される。圧縮空気は飽和器８０にて飽和され且つ
予加熱され、次いで、復熱装置５２へと送給されて更に
加熱され、そして燃焼器１８の上流に噴射される。ター
ビン１６の同じ最大出力及び体積流量に対して、所要補
給圧縮空気流量が所定周囲温度に対して確立される。
【００３７】図６の実施例にて、補給空気流の給湿は、
コンプレッサトレイン３２によって圧縮され圧縮空気ス
トレージ２８に貯蔵される圧縮空気の量を著しく減少さ
せる。図７は、図６の実施例に対する熱と質量流量のバ
ランスを表しており、又、周囲温度３２．２℃（９０°
Ｆ）、飽和器８０を出る湿度６０％の流れに対して、圧
縮空気ストレージ２８を出る補給圧縮空気流が１５．９
ｋｇ／ｓｅｃ（３５ｌｂｓ／ｓｅｃ）であることを示し
ている。同じ正味出力に対してこれは、給湿をしない図
２の実施例での４５．４ｋｇ／ｓｅｃ（１００ｌｂｓ／
ｓｅｃ）からは略７０％の減少である。（注：図５は、
総出力が１２９．２ＭＷであった図２の実施例に対する
熱及び質量流量のバランスを示す。）このように、圧縮
空気ストレージのコストは略７０％だけ低減され、又、
コンプレッサトレイン３２及び復熱装置５２のコストも
また著しく減少される。飽和器８０、水加熱器８２及び
ポンプ８１、８３のための追加のコストは、ストレージ
体積が減少されることと関連したコスト節減の小部分で
ある。図７は、９５０８ｋｊ／ｋＷｈ（９０１２Ｂｔｕ
／ｋＷｈ）の熱消費率を示す。この熱消費率は、給湿を
行っていない図５の実施例のものと同様である。図７の
実施例対図２の実施例における追加の空気流が図７の実
施例にて７０％だけ減少するといった事実のために、ス
トレージ再充填のためのエネルギー所要量も又、７０％
だけ減少する。これはシステムの電気コスト（燃料とオ
フピークエネルギーコスト）を減少させる。エンジニア
リング及びコスト評価の努力により、図６のシステム
（略＄１７０／ｋＷ）に対する比資本コスト（＄／増分
ｋＷ）が図２のシステムに比較して略４０％だけ減少さ
れることが確立された。
コンプレッサトレイン３２によって圧縮され圧縮空気ス
トレージ２８に貯蔵される圧縮空気の量を著しく減少さ
せる。図７は、図６の実施例に対する熱と質量流量のバ
ランスを表しており、又、周囲温度３２．２℃（９０°
Ｆ）、飽和器８０を出る湿度６０％の流れに対して、圧
縮空気ストレージ２８を出る補給圧縮空気流が１５．９
ｋｇ／ｓｅｃ（３５ｌｂｓ／ｓｅｃ）であることを示し
ている。同じ正味出力に対してこれは、給湿をしない図
２の実施例での４５．４ｋｇ／ｓｅｃ（１００ｌｂｓ／
ｓｅｃ）からは略７０％の減少である。（注：図５は、
総出力が１２９．２ＭＷであった図２の実施例に対する
熱及び質量流量のバランスを示す。）このように、圧縮
空気ストレージのコストは略７０％だけ低減され、又、
コンプレッサトレイン３２及び復熱装置５２のコストも
また著しく減少される。飽和器８０、水加熱器８２及び
ポンプ８１、８３のための追加のコストは、ストレージ
体積が減少されることと関連したコスト節減の小部分で
ある。図７は、９５０８ｋｊ／ｋＷｈ（９０１２Ｂｔｕ
／ｋＷｈ）の熱消費率を示す。この熱消費率は、給湿を
行っていない図５の実施例のものと同様である。図７の
実施例対図２の実施例における追加の空気流が図７の実
施例にて７０％だけ減少するといった事実のために、ス
トレージ再充填のためのエネルギー所要量も又、７０％
だけ減少する。これはシステムの電気コスト（燃料とオ
フピークエネルギーコスト）を減少させる。エンジニア
リング及びコスト評価の努力により、図６のシステム
（略＄１７０／ｋＷ）に対する比資本コスト（＄／増分
ｋＷ）が図２のシステムに比較して略４０％だけ減少さ
れることが確立された。
【００３８】本発明の更に他の実施例が図８に示され
る。この実施例は、図６の実施例と同様であり、同じ参
照番号は同じ部分を示す。図８の実施例は図６の実施例
とは、図８の実施例においては圧縮空気ストレージが除
去され、そしてコンプレッサトレイン３２の形態とされ
た追加のコンプレッサ構造体は、全ての補給空気流（例
えば、約１５．９ｋｇ／ｓｅｃ（３５ｌｂｓ／ｓｅ
ｃ））を提供する大きさのものとされる点において異な
る。図２及び図６のコンプレッサトレインは、そのサイ
ズは全補給空気流量より少ない空気流量のサイズとする
ことができ、又、ピーク出力発生時間と、圧縮空気スト
レージを充填するために利用できるオフピーク時間との
割合に依存することが分る。
る。この実施例は、図６の実施例と同様であり、同じ参
照番号は同じ部分を示す。図８の実施例は図６の実施例
とは、図８の実施例においては圧縮空気ストレージが除
去され、そしてコンプレッサトレイン３２の形態とされ
た追加のコンプレッサ構造体は、全ての補給空気流（例
えば、約１５．９ｋｇ／ｓｅｃ（３５ｌｂｓ／ｓｅ
ｃ））を提供する大きさのものとされる点において異な
る。図２及び図６のコンプレッサトレインは、そのサイ
ズは全補給空気流量より少ない空気流量のサイズとする
ことができ、又、ピーク出力発生時間と、圧縮空気スト
レージを充填するために利用できるオフピーク時間との
割合に依存することが分る。
【００３９】図８のシステムの熱及び質量バランスは、
図９に示される。発生される増分ピーク出力に対して、
補給空気流がコンプレッサトレイン３２によって連続的
に提供される。コンプレッサトレイン３２の吐出流は、
飽和器８０において、温水器８２にて生成される熱水に
て飽和される。飽和され且つ予加熱された空気は、燃焼
器１８の上流に噴射される前に、更に復熱装置５２にて
加熱される。
図９に示される。発生される増分ピーク出力に対して、
補給空気流がコンプレッサトレイン３２によって連続的
に提供される。コンプレッサトレイン３２の吐出流は、
飽和器８０において、温水器８２にて生成される熱水に
て飽和される。飽和され且つ予加熱された空気は、燃焼
器１８の上流に噴射される前に、更に復熱装置５２にて
加熱される。
【００４０】図８のシステムの大きな利点は、動力が増
分出力を提供するべく発生されている時に、このシステ
ムは連続的に作動可能であるということである。特定の
ピーク時間のための大きさを有する圧縮空気ストレージ
によって付与される制限はない。圧縮空気ストレージの
寸法は、過度の資本コスト又は用地の制約によって制限
されることがある。又、図８のシステムは運転及び保守
が簡単である。
分出力を提供するべく発生されている時に、このシステ
ムは連続的に作動可能であるということである。特定の
ピーク時間のための大きさを有する圧縮空気ストレージ
によって付与される制限はない。圧縮空気ストレージの
寸法は、過度の資本コスト又は用地の制約によって制限
されることがある。又、図８のシステムは運転及び保守
が簡単である。
【００４１】図９に示されるように、図８のシステムの
性能特性は、図７に示されるものと同様である。例え
ば、両実施例は燃料とオフピークエネルギーとに関連し
た同じ運転コストを有している。図８のシステムは圧縮
空気ストレージがないことによりより低い運転及び保守
コストを有することが期待される。エンジニアリング及
びコスト評価努力が、図８のシステムは、比資本コスト
が図６のシステムと略同じであることを示した（大流量
コンプレッサトレインのためのコスト増大は、圧縮空気
ストレージ除去によるコスト節約に等しい）。
性能特性は、図７に示されるものと同様である。例え
ば、両実施例は燃料とオフピークエネルギーとに関連し
た同じ運転コストを有している。図８のシステムは圧縮
空気ストレージがないことによりより低い運転及び保守
コストを有することが期待される。エンジニアリング及
びコスト評価努力が、図８のシステムは、比資本コスト
が図６のシステムと略同じであることを示した（大流量
コンプレッサトレインのためのコスト増大は、圧縮空気
ストレージ除去によるコスト節約に等しい）。
【００４２】このように、本発明の諸目的は、完全に且
つ有効に達成されたことが理解されるであろう。しかし
ながら、上記実施例は、本発明の構造及び機能の原理、
並びに実施例を利用した方法を図示し説明するためのも
のであって、このような原理を離脱することなく改変す
ることも可能であることを理解されたい。従って、本発
明は、特許請求の範囲に記載した範囲内での改良態様を
も含むものである。 ［図面の簡単な説明］
つ有効に達成されたことが理解されるであろう。しかし
ながら、上記実施例は、本発明の構造及び機能の原理、
並びに実施例を利用した方法を図示し説明するためのも
のであって、このような原理を離脱することなく改変す
ることも可能であることを理解されたい。従って、本発
明は、特許請求の範囲に記載した範囲内での改良態様を
も含むものである。 ［図面の簡単な説明］
【図１ａ】１５℃（５９°Ｆ）で作動する通常のＧＥ７
ＥＡ燃焼タービンの概略構成線図である。
ＥＡ燃焼タービンの概略構成線図である。
【図１ｂ】−１７．８℃（０°Ｆ）で作動する通常のＧ
Ｅ７ＥＡ燃焼タービンの概略構成線図である。
Ｅ７ＥＡ燃焼タービンの概略構成線図である。
【図１ｃ】３２．２℃（９０°Ｆ）で作動する通常のＧ
Ｅ７ＥＡ燃焼タービンの概略構成線図である。
Ｅ７ＥＡ燃焼タービンの概略構成線図である。
【図２】本発明の原理に従って提供される燃焼タービン
発電システムの一実施例である。
発電システムの一実施例である。
【図３】本発明の燃焼タービン発電システムの他の実施
例である。
例である。
【図４】ボトム蒸気サイクルを備えた本発明の燃焼ター
ビン発電システムの更に他の実施例である。
ビン発電システムの更に他の実施例である。
【図５】燃焼タービン組立体が３２．２℃（９０°Ｆ）
周囲温度、空気増大運転モードで作動する、図２及び図
３に例示した実施例に適用し得る作動パラメータの概略
構成線図である。
周囲温度、空気増大運転モードで作動する、図２及び図
３に例示した実施例に適用し得る作動パラメータの概略
構成線図である。
【図６】補助空気流の給湿を行う本発明の燃焼タービン
発電システムの他の実施例である。
発電システムの他の実施例である。
【図７】燃焼タービン組立体が３２．２℃（９０°Ｆ）
周囲温度、空気増大運転モードで作動する、図６に例示
した実施例に適用し得る作動パラメータの概略構成線図
である。
周囲温度、空気増大運転モードで作動する、図６に例示
した実施例に適用し得る作動パラメータの概略構成線図
である。
【図８】圧縮空気ストレージを除去し、補助空気流の給
湿を行う本発明の燃焼タービン発電システムの他の実施
例である。
湿を行う本発明の燃焼タービン発電システムの他の実施
例である。
【図９】燃焼タービン組立体が３２．２℃（９０°Ｆ）
周囲温度、空気増大運転モードで作動する、図８に例示
した実施例に適用し得る作動パラメータの概略構成線図
である。
周囲温度、空気増大運転モードで作動する、図８に例示
した実施例に適用し得る作動パラメータの概略構成線図
である。
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(56)参考文献 特開 平７−119485（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−247862（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−189331（ＪＰ，Ａ)
米国特許4441028（ＵＳ，Ａ)
米国特許5363642（ＵＳ，Ａ)
米国特許5379589（ＵＳ，Ａ)
米国特許5495709（ＵＳ，Ａ)
三輪 光砂，ガスタービンの基礎と実
際，日本，株式会社 成山堂書店，1991
年 ４月 ８日，第72頁乃至第74頁
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02C 6/16
F02C 3/30
Claims (30)
- 【請求項１】 燃焼タービン発電システム（１０）及び
その改良システムの運転方法であって、 （Ａ）コンプレッサ（１４）、前記コンプレッサと作動
的に関連した膨張タービン（１６）、前記膨張タービン
に接続された発電機（２０）、を含む少なくとも一つの
燃焼タービン組立体（１２）；前記膨張タービンに燃焼
生成物を供給する燃焼器（１８）；前記コンプレッサの
出口を前記燃焼器の入口に流体的に接続するフローパス
構造体（２１）；補助コンプレッサ構造体（３２）；前
記補助コンプレッサ構造体の出口を飽和器（８０）の入
口に流体的に接続するコネクション構造体（５０）、前
記飽和器に差し向けられた水を加熱するための温水器
（８２）、予加熱され飽和された圧縮空気を受容するた
めの復熱装置（５２）、前記燃焼器に連通する前記復熱
装置の出口；及び前記コネクション構造体を通る流れを
制御するために前記コネクション構造体に関連したバル
ブ構造体（４８、５４、５５）；を提供すること、 （Ｂ）ａ．前記コンプレッサ（１４）からの圧縮された
空気が前記フローパス構造体（２１）を介して前記膨張
タービン（１６）に燃焼生成物を供給する前記燃焼器
（１８）へと流動し、これによって前記膨張タービン
（１６）が前記発電機（２０）を駆動する燃焼タービン
運転モード、及び ｂ．前記フローパス構造体（２１）を介して前記燃焼器
（１８）へと流れる圧縮空気に加えて、前記補助コンプ
レッサ構造体（３２）からの補助の圧縮空気が前記コネ
クション構造体（５０）を介して前記飽和器（８０）へ
と供給され、そして前記飽和器にて飽和され且つ予加熱
され、そして、前記復熱装置（５２）にて更に加熱され
て前記燃焼器（１８）へと差し向けられ、それによって
前記膨張タービン（１６）への圧縮空気とガスの質量流
量を増大させる圧縮空気増大運転モード、 とされる上記運転モードの一つを選択的に可能とするよ
うに前記バルブ構造体（４８、５４、５５）を制御する
こと、 を有することを特徴とする燃焼タービン発電システム及
びその改良システムの運転方法。 - 【請求項２】 前記圧縮空気増大運転モードは、前記膨
張タービン（１６）が最大許容出力で作動し得ないレベ
ルにまで前記膨張タービン（１６）への圧縮空気及びガ
スの質量流量が減少した運転条件時に行われることを特
徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記補助圧縮空気は、周囲温度が上昇し
た時に供給されることを特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項４】 前記補助圧縮空気は、空気密度が低下
し、前記膨張タービン（１６）が最大許容出力で作動し
得ない時に供給されることを特徴とする請求項２の方
法。 - 【請求項５】 前記補助コンプレッサ構造体（３２）
は、コンプレッサトレイン（３６、３８）を備え、電動
モータ（４０）が前記コンプレッサトレインを駆動する
ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項６】 前記コンプレッサトレイン（３６、３
８）は、少なくとも第１及び第２コンプレッサ（３６、
３８）を有し、インタークーラ（４２）が前記第１コン
プレッサ（３６）の出口と前記第２コンプレッサ（３
８）への入口との間に設けられ、前記第１コンプレッサ
の入口が周囲空気を受容し、前記第２コンプレッサの出
口は前記コネクション構造体（５０）を介して前記飽和
器（８０）と接続され、アフタークーラ（４４）が前記
第２コンプレッサ（３８）の出口と前記飽和器（８０）
への入口との間の前記コネクション構造体（５０）に設
けられることを特徴とする請求項５の方法。 - 【請求項７】 前記燃焼タービンシステム（１０）の前
記発電機（２０）は、前記燃焼タービン運転モードで作
動している時に前記燃焼タービンシステムによって発生
される出力を超える出力を提供する能力を有しており、
それによって、前記空気増大運転モード時に、前記発電
機（２０）は、補助圧縮空気が前記燃焼タービン組立体
（１２）の前記膨張タービン（１６）へと供給されるこ
とにより前記過剰の出力を提供することができることを
特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項８】 第１のウォータポンプ（８３）が前記飽
和器（８０）に水を供給するために設けられ、そして、
第２のウォータポンプ（８１）が前記温水器（８２）と
前記飽和器（８０）の間にて水を循環するために設けら
れることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項９】 補助圧縮空気システム（３２）を一体に
備えた燃焼タービン改良発電プラント（１０）を提供す
る方法であって、 前記発電プラントは、少なくとも一つのコンプレッサ
（１４）と、前記少なくとも一つのコンプレッサに作動
的に関連した少なくとも一つの膨張タービン（１６）
と、前記少なくとも一つの膨張タービンに燃焼生成物を
供給する少なくとも一つの燃焼器（１８）と、前記少な
くとも一つの膨張タービンと前記少なくとも一つのコン
プレッサの一つに接続された少なくとも一つの発電機
（２０）と、を備え、前記少なくとも一つのコンプレッ
サはフローパス構造体（２１）を介して前記少なくとも
一つの燃焼器（１８）への入口と連通している、燃焼タ
ービン組立体（１２）を有しており、 （Ａ）前記発電機（２０）の容量をアップグレードする
こと； （Ｂ）或る補助空気流量を提供する大きさとされたコン
プレッサ構造体（３２）； 前記コンプレッサ構造体を駆動するための少なくとも一
つの電動モータ（４０）； 前記コンプレッサ構造体に関連した少なくとも一つのイ
ンタークーラ（４２）； 前記コンプレッサ構造体の下流のアフタークーラ（４
４）； 前記アフタークーラの下流の飽和器（８０）； 前記飽和器に加熱水を提供し、前記飽和器へと差し向け
られた圧縮空気を予加熱するために前記飽和器と連通し
た温水器（８２）；及び前記飽和器の出口と連通し、前
記飽和器から流出する予加熱され飽和された圧縮空気を
更に加熱するための復熱装置（５２）； を有する補助圧縮空気システム（３２）を提供するこ
と、 （Ｃ）ａ．前記アフタークーラ（４４）の出口と前記飽
和器（８０）への入口との間の連通を可能とし、そして
前記復熱装置（５２）の出口と前記少なくとも一つの燃
焼器（１８）への入口との間の連通を可能とするコネク
ション構造体（５０）、及び ｂ．前記コネクション構造体を流れる流量を制御するた
めのバルブ装置（４８、５４、５５）、 を提供することによって、前記燃焼タービン組立体（１
２）と前記補助圧縮空気システム（３２）とを一体とす
ること、 （Ｄ）上記一体化によって、 ａ．燃焼タービン運転モード、及び ｂ．前記補助コンプレッサ構造体（３２）からの補助圧
縮空気流を、前記飽和器（８０）へと、そして前記復熱
装置（５２）へと、次いで、前記少なくとも一つの膨張
タービンに燃焼生成物を供給する前記少なくとも一つの
燃焼器（１８）へと差し向けることによって、前記燃焼
タービン運転モードにより提供される出力よりも高い出
力を提供する空気増大運転モード、 とされる上記二つの運転モードの選択的提供を保証する
こと、 を有することを特徴とする補助圧縮空気システムを一体
に備えた燃焼タービン改良発電プラントを提供する方
法。 - 【請求項１０】 前記燃焼タービン運転モード時に、前
記バルブ装置（４８、５４、５５）は閉鎖され、それに
よって前記少なくとも一つのコンプレッサ（１４）から
前記フローパス構造体（２１）を介して前記少なくとも
ひとつの燃焼器（１８）へと至る流路を画定することを
特徴とする請求項９の方法。 - 【請求項１１】 前記空気増大運転モード時に、前記バ
ルブ装置（４８、５４、５５）は開とされ、それによっ
て、前記補助コンプレッサ構造体（３２）からの補助の
圧縮空気は、前記コネクション構造体（５０）を通り、
前記飽和器（８０）、次いで前記復熱装置（５２）へと
流動し、前記少なくとも一つのコンプレッサ（１４）の
出口からの空気と混合し、そして前記少なくとも一つの
膨張タービン（１６）に燃焼生成物を供給する少なくと
も一つの燃焼器（１８）に流動するガス及び空気流路を
画定し、それによって、前記少なくとも一つの膨張ター
ビン（１６）は最大許容出力を発生し、従って前記発電
機（２ ０）による電気グリッド（１７）への電力を増大
させることを特徴とする請求項９の方法。 - 【請求項１２】 前記或る補助空気流量は約１５．９ｋ
ｇ／ｓｅｃ（３５ｌｂｓ／ｓｅｃ）であることを特徴と
する請求項９の方法。 - 【請求項１３】 燃焼タービン発電システム（１０）及
びその改良システムの運転方法であって、 前記システムは、発電用の少なくとも一つの燃焼タービ
ン組立体（１２）を有し、前記燃焼タービン組立体は、
前記燃焼タービン組立体の全定格出力に対して最適とさ
れた少なくとも一つのコンプレッサ（１４）と、前記コ
ンプレッサと作動的に関連し、そして前記燃焼タービン
組立体の全定格出力を超えて作動するように構成されて
配置された少なくとも一つの膨張タービン（１６）と、
前記少なくとも一つの膨張タービンに燃焼生成物を供給
する少なくとも一つの燃焼器（１８）と、を有してお
り；又、前記システムは、前記少なくとも一つの膨張タ
ービン（１６）と前記少なくとも一つのコンプレッサ
（１４）の一つに接続された発電機（２０）を有し、前
記発電機は前記燃焼タービン組立体の全定格出力を超え
る電力を提供する能力を有しており；更に、前記システ
ムは、前記少なくとも一つのコンプレッサ（１４）の出
口を前記少なくとも一つの燃焼器（１８）の入口に流体
的に接続するフローパス構造体（２１）と、前記燃焼タ
ービン組立体（１２）の少なくとも一つのコンプレッサ
（１４）によって提供される最大圧縮空気の一部である
最大補助圧縮空気を提供する構成とされた補助コンプレ
ッサ構造体（３２、６０）と、前記少なくとも一つの燃
焼器（１８）の上流位置に前記補助コンプレッサ構造体
（３２、６０）の出口を流体的に接続するコネクション
構造体（５０）と、前記コネクション構造体（５０）を
通る流れを制御するために前記コネクション構造体（５
０）と関連したバルブ構造体（４８、５４、５５）と、
を有しており、 ａ．前記コンプレッサ（１４）によって圧縮された空気
が前記フローパス構造体（２１）を介して、前記膨張タ
ービン（１６）に燃焼生成物を供給する前記燃焼器（１
８）へと流動し、それによって前記膨張タービン（１
６）が前記発電機（２０）及び前記少なくとも一つのコ
ンプレッサ（１４）を駆動するようにした、前記バルブ
構造体（４８、５４、５５）を閉鎖することによる燃焼
タービン運転モード、及び ｂ．前記燃焼タービン組立体（１２）の全定格出力より
大きい出力が要求されるとき、前記フローパス構造体
（２１）を介して、前記少なくとも一つの膨張タービン
（１６）に燃焼生成物を供給する前記少なくとも一つの
燃焼器（１８）へと流れる圧縮空気に加えて、前記補助
コンプレッサ構造体（３２、６０）からの補助圧縮空気
が前記コネクション構造体（５０）を介して供給されそ
して前記少なくとも一つの膨張タービン（１６）に燃焼
生成物を供給する前記少なくとも一つの燃焼器（１８）
へと差し向けられ、それによって前記少なくとも一つの
膨張タービン（１６）への圧縮空気とガスの質量流量を
増大させ、前記燃焼タービン組立体（１２）の周波数を
一定に維持しながら前記燃焼タービン組立体の全定格出
力を超える電力を発生させるようにした、前記バルブ構
造体を少なくとも一部開放することによる間欠的電力増
大運転モード、 とされる上記運転モードの一つを選択的に可能とするよ
うに全体のシステム及び前記バルブ構造体を選択的に制
御することを特徴とする燃焼タービン発電システム及び
その改良システムの運転方法。 - 【請求項１４】 更に、前記補助コンプレッサ構造体
（３２）の出口と前記膨張タービン（１６）に燃焼生成
物を供給する前記燃焼器（１８）の入口との間の前記コ
ネクション構造体（５０）に飽和器（８０）と復熱装置
（５２）とを設けることを特徴とする請求項１３の方
法。 - 【請求項１５】 前記補助コンプレッサ構造体（３２）
は、少なくとも一つの補助コンプレッサ（３６、３８）
を有し、電動モータ（４０）が前記少なくとも一つのコ
ンプレッサを駆動することを特徴とする請求項１３の方
法。 - 【請求項１６】 前記補助コンプレッサ構造体（３２）
は、少なくとも第１及び第２コンプレッサ（３６、３
８）を有し、前記第１コンプレッサ（３６）の出口と前
記第２コンプレッサ（３８）への入口との間にインター
クーラ（４２）が設けられ、前記第１コンプレッサの入
口は周囲空気を受容し、前記第２コンプレッサの出口は
前記コネクション構造体と接続されていることを特徴と
する請求項１３の方法。 - 【請求項１７】 更に、前記補助コンプレッサ構造体
（３２）の出口と、前記少なくとも一つの膨張タービン
（１６）に燃焼生成物を供給する前記燃焼器（１８）へ
の入口との間の前記コネクション構造体（５０）に復熱
装置（５２）を設け、前記少なくとも一つの膨張タービ
ン（１６）に燃焼生成物を供給する前記燃焼器（１８）
に流入するに先立って前記補助コンプレッサ構造体（３
２）からの空気を排気ガス熱で予加熱することを特徴と
する請求項１３の方法。 - 【請求項１８】 燃焼タービン運転モード及び電力増大
運転モードを含む二つの運転モードを提供するために補
助圧縮空気構造体（３２、６０）と一体化された燃焼タ
ービン改良発電プラント（１０）を提供する方法であっ
て、 （Ａ）少なくとも一つのコンプレッサ（１４）と、前記
少なくとも一つのコンプレッサに作動的に関連した少な
くとも一つの膨張タービン（１６）と、前記少なくとも
一つの膨張タービンに燃焼生成物を供給する少なくとも
一つの燃焼器（１８）と、を備え；少なくとも一つの発
電機（２０）が前記少なくとも一つの膨張タービンと前
記少なくとも一つのコンプレッサの一つに接続されてお
り、前記少なくとも一つのコンプレッサは、フローパス
構造体（２１）を介して前記少なくとも一つの燃焼器へ
の入口と連通している、発電用の燃焼タービン組立体
（１２）を提供すること、 （Ｂ）少なくとも一つのコンプレッサ（１４）が燃焼タ
ービン組立体（１２）の全定格出力に対して最適とされ
ることを保証すること、 （Ｃ）少なくとも一つの膨張タービン（１６）が、燃焼
タービン組立体（１２）の全定格出力を超えて作動する
ように構成されて配置されることを保証すること、 （Ｄ）少なくとも一つの発電機（２０）が、燃焼タービ
ン組立体（１２）の全定格出力を超える電力を提供する
能力を有することを保証すること、 （Ｅ）ａ．燃焼タービン組立体（１２）の少なくとも一
つのコンプレッサ（１４）によって提供される最大圧縮
空気の一部である最大補助圧縮空気を提供する構成とさ
れる補助コンプレッサ構造体（３２、６０）；及び ｂ．前記補助コンプレッサ構造体（３２、６０）を駆動
するための少なくとも一つの電動モータ（４０）； を有する補助圧縮空気システム（３２、６０）を提供す
ること、 （Ｆ）ａ．前記補助コンプレッサ構造体（３２、６０）
の出口と、前記少なくとも一つの膨張タービン（１６）
に燃焼生成物を供給する前記少なくとも一つの燃焼器
（１８）の上流位置との間の連通を可能とコネクション
構造体（５０）、及び ｂ．前記コネクション構造体を通る流れを制御するため
のバルブ装置（４８、５４）、 を設けることによって前記燃焼タービン組立体（１２）
と前記補助圧縮空気構造体（３２、６０）とを一体化す
ること、 （Ｇ）前記バルブ装置及び全体システムを制御する時、
前記一体化により、 ａ．バルブ構造体（４８、５４）が閉鎖されたとき、前
記少なくとも一つのコンプレッサ（１４）によって圧縮
された空気が前記フローパス構造体（２１）を介して、
前記少なくとも一つの膨張タービン（１６）に燃焼生成
物を供給する前記少なくとも一つの燃焼器（１８）へと
流動し、それによって前記少なくとも一つの膨張タービ
ン（１６）が前記少なくとも一つの発電機（２０）及び
前記少なくとも一つのコンプレッサ（１４）を駆動する
ようにした燃焼タービン運転モード、及び ｂ．前記燃焼タービン組立体（１２）の全定格出力より
大きい出力が要求された場合に、前記バルブ装置が少な
くとも一部開放されたとき、前記フローパス構造体（２
１）を介して、前記少なくとも一つの膨張タービン（１
６）に燃焼生成物を供給する前記少なくとも一つの燃焼
器（１８）へと流れる圧縮空気に加えて、前記補助コン
プレッサ構造体（３２、６０）からの補助圧縮空気が前
記コネクション構造体（５０）を介して供給されそして
前記少なくとも一つの膨張タービン（１６）に燃焼生成
物を供給する前記少なくとも一つの燃焼器（１８）へと
差し向けられ、それによって前記少なくとも一つの膨張
タービン（１６）への圧縮空気とガスの質量流量を増大
させ、前記燃焼タービン組立体（１２）の周波数を一定
に維持しながら前記燃焼タービン組立体（１２）の全定
格出力を超える電力を発生させるようにした電力増大運
転モード、 とされる二つの運転モードが選択的に提供されることを
保証すること、 を有することを特徴とする、燃焼タービン運転モード及
び電力増大運転モードを含む二つの運転モードを提供す
るために補助圧縮空気構造体（３２、６０）と一体化さ
れた燃焼タービン改良発電プラントを提供する方法。 - 【請求項１９】 前記バルブ装置が閉鎖されたとき、前
記一体化工程により、前記少なくとも一つのコンプレッ
サ（１４）から前記フローパス構造体（２１）を介し
て、前記少なくとも一つの膨張タービン（１６）に燃焼
生成物を供給する前記少なくともひとつの燃焼器（１
８）へと至る流路が画定されることを特徴とする請求項
１８の方法。 - 【請求項２０】 更に、前記補助コンプレッサ構造体
（３２、６０）の出口と、前記少なくとも一つの膨張タ
ービン（１６）に燃焼生成物を供給する前記燃焼器（１
８）への入口との間の前記コネクション構造体（５０）
に復熱装置（５２）を設け、前記少なくとも一つの膨張
タービン（１６）に燃焼生成物を供給する前記少なくと
も一つの前記燃焼器（１８）に流入するに先立って前記
補助コンプレッサ構造体（３２、６０）からの空気を排
気ガス熱で予加熱することを特徴とする請求項１８の方
法。 - 【請求項２１】 前記一体化工程により、前記バルブ装
置が少なくとも一部開放されたとき、ガス及び空気流路
が画定され、前記補助コンプレッサ構造体（３２、６
０）からの補助圧縮空気が、前記コネクション構造体
（５０）を通って流れ、前記復熱装置（５２）にて予加
熱され、そして前記少なくとも一つのコンプレッサ（１
４）の出口からの空気と混合され、そして前記少なくと
も一つの膨張タービン（１６）に燃焼生成物を供給する
前記少なくとも一つの燃焼器（１８）へと流動し、それ
によって前記少なくとも一つの膨張タービンは全定格出
力を超える前記電力を発生し、従って、電気グリッド
（１７）への前記発電機（２０）による電力を増大させ
ることが行われることを特徴とする請求項２０の方法。 - 【請求項２２】 更に、前記補助コンプレッサ構造体
（３２、６０）の出口と前記少なくとも一つの燃焼器
（１８）の入口との間の前記コネクション構造体（５
０）に飽和器（８０）と復熱装置（５２）とを設けるこ
とを特徴とする請求項１８の方法。 - 【請求項２３】 前記発電機（２０）の能力を保証する
工程は、前記発電機の容量のアップグレードを含むこと
を特徴とする請求項１８の方法。 - 【請求項２４】 燃焼タービン運転モード及び電力増大
運転モードを含む二つの運転モードを提供するために補
助圧縮空気構造体（３２）と一体化された燃焼タービン
改良発電プラント（１０）を提供する方法であって、 （Ａ）少なくとも一つのコンプレッサ（１４）と、前記
少なくとも一つのコンプレッサに作動的に関連した少な
くとも一つの膨張タービン（１６）と、前記少なくとも
一つの膨張タービンに燃焼生成物を供給する少なくとも
一つの燃焼器（１８）と、を備え；少なくとも一つの発
電機（２０）が前記少なくとも一つの膨張タービンと前
記少なくとも一つのコンプレッサの一つに接続されてお
り、前記少なくとも一つのコンプレッサは、フローパス
構造体（２１）を介して前記少なくとも一つの燃焼器へ
の入口と連通している、発電用の燃焼タービン組立体
（１２）を提供すること、 （Ｂ）少なくとも一つのコンプレッサ（１４）が燃焼タ
ービン組立体（１２）の全定格出力に対して最適とされ
ることを保証すること、 （Ｃ）少なくとも一つの膨張タービン（１６）が、燃焼
タービン組立体（１２）の全定格出力を超えて作動する
ように構成されて配置されることを保証すること、 （Ｄ）前記発電機（２０）が、燃焼タービン組立体（１
２）の全定格出力を超える電力を提供する能力を有する
ことを保証すること、 （Ｅ）ａ．燃焼タービン組立体（１２）の少なくとも一
つのコンプレッサ（１４）によって提供される最大圧縮
空気の一部である最大補助圧縮空気を提供する構成とさ
れる補助コンプレッサ構造体（３２）；及び ｂ．前記補助コンプレッサ構造体（３２）を駆動するた
めの少なくとも一つの電動モータ（４０）； を有する補助圧縮空気システム（３２）を提供するこ
と、 （Ｆ）ａ．前記補助コンプレッサ構造体（３２）の出口
と給湿構造体（８０）の入口との間の連通を可能とし、
前記給湿構造体（８０）の出口は前記少なくとも一つの
燃焼器（１８）の上流位置に連通するようにしたコネク
ション構造体（５０）、及び ｂ．前記コネクション構造体（５０）を通る流れを制御
するためのバルブ構造体（４８、５４、５５）、 を設けることによって前記燃焼タービン組立体（１２）
と前記補助圧縮空気構造体（３２）とを一体化するこ
と、 （Ｇ）前記バルブ構造体（４８、５４、５５）及び全体
システム（１０）を制御する時、前記一体化により、 ａ．バルブ構造体（４８、５４、５５）が閉鎖されたと
き、前記少なくとも一つのコンプレッサ（１４）からの
圧縮された空気が前記フローパス構造体（２１）を介し
て、前記少なくとも一つの膨張タービン（１６）に燃焼
生成物を供給する前記少なくとも一つの燃焼器（１８）
へと流動し、それによって前記少なくとも一つの膨張タ
ービン（１６）が前記少なくとも一つの発電機（２０）
及び前記少なくとも一つのコンプレッサ（１４）を駆動
するようにした燃焼タービン運転モード、及び ｂ．前記燃焼タービン組立体（１２）の全定格出力より
大きい出力が要求された場合に、前記バルブ構造体（４
８、５４、５５）が少なくとも一部開放されたとき、前
記フローパス構造体（２１）を介して、前記少なくとも
一つの膨張タービン（１６）に燃焼生成物を供給する前
記少なくとも一つの燃焼器（１８）へと流れる圧縮空気
に加えて、前記補助コンプレッサ構造体（３２）からの
補助圧縮空気が前記コネクション構造体（５０）を介し
て供給されそして前記給湿構造体（８０）にて給湿さ
れ、そして前記少なくとも一つの膨張タービン（１６）
に燃焼生成物を供給する前記少なくとも一つの燃焼器
（１８）へと差し向けられ、それによって前記少なくと
も一つの膨張タービン（１６）への圧縮空気とガスの質
量流量を増大させ、前記燃焼タービン組立体（１２）の
周波数を一定に維持しながら前記燃焼タービン組立体
（１２）の全定格出力を超える電力を発生させるように
した電力増大運転モード、 とされる二つの運転モードが選択的に提供されることを
保証すること、 を有することを特徴とする、燃焼タービン運転モード及
び電力増大運転モードを含む二つの運転モードを提供す
るために補助圧縮空気構造体（３２）と一体化された燃
焼タービン改良発電プラントを提供する方法。 - 【請求項２５】 更に、前記給湿構造体（８０）の出口
と、前記少なくとも一つの膨張タービン（１６）に燃焼
生成物を供給する前記燃焼器（１８）への入口との間の
前記コネクション構造体（５０）に復熱装置（５２）を
設け、前記少なくとも一つの膨張タービン（１６）に燃
焼生成物を供給する前記燃焼器（１８）に流入するに先
立って前記給湿構造体（８０）からの給湿された空気を
排気ガス熱で予加熱することを特徴とする請求項２４の
方法。 - 【請求項２６】 前記給湿構造体（８０）は飽和器（８
０）であることを特徴とする請求項２４の方法。 - 【請求項２７】 前記給湿構造体（８０）は給湿媒体を
受容するように構成されて配置されていることを特徴と
する請求項２４の方法。 - 【請求項２８】 前記給湿媒体は加熱水であることを特
徴とする請求項２７の方法。 - 【請求項２９】 前記給湿媒体は蒸気であることを特徴
とする請求項２７の方法。 - 【請求項３０】 前記発電機の能力を保証する工程は、
前記発電機の容量のアップグレードを含むことを特徴と
する請求項２４の方法。
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