JP3790297B2 - 重質油焚き複合発電設備 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービンの複合発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５に重質油を用いる従来の汽力プラントの構成図を示す。燃料ａと、ファン３７で供給されて蒸気熱源による空気加熱器３８及び空気加熱器３９で加熱された燃焼用空気を火炉７に投入し、再燃ボイラ８の後流に配した伝熱管で高圧蒸気ｆ及び低圧蒸気ｆ′を生成する。必要に応じて脱硝装置９、除じん装置１０、脱硫装置１１を下流に配して発生するＮＯx ，ばいじん，ＳＯx の値を環境規制値に納めるようにしている。
【０００３】
高圧蒸気ｆ及び低圧蒸気ｆ′は蒸気タービン１３で発電動力へ変換され、復水器１４で復水されたあとタービン復水ｉとしてボイラ８へ循環されて再び使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の汽力プラントにあっては、汽力発電そのものが本来、ボイラ排気熱と復水器温排水を熱損失として伴うものであるため、発電効率は３０％台と低い。
【０００５】
本発明はこの点に着目し、より効率を高めたプラントを提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するべくなされたもので、重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料を高温ガスタービンに投入し、分離前の重質油を低温ガスタービンに投入し、低温ガスタービン排ガスと重質燃料とを排熱回収ボイラに投入するように構成した重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分を分離してこれで高温ガスタービンを作動させ、一方、分離前の重質油燃料の一部で低温ガスタービンを作動させ、同低温ガスタービンの排気と前記分離した重質分とを排熱回収ボイラの燃料として使用し、ここで生成する蒸気で蒸気タービン発電を行うようにしたものである。
【０００８】
また、本発明は、重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料を高温ガスタービンに投入し、重質燃料の一部を低温ガスタービンに投入し、低温ガスタービン排ガスと重質燃料の残部とを排熱回収ボイラに投入するように構成した重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分を分離してこれで高温ガスタービンを作動させ、同様に分離した重質分の一部で低温ガスタービンを作動させ、同低温ガスタービンの排気と前記分離した重質分の残部とを排熱回収ボイラの燃料として使用し、ここで生成する蒸気で蒸気タービン発電を行うようにしたものである。
【０００９】
また、本発明は、ボイラで発生した低圧蒸気、高圧蒸気、又は蒸気タービンからの抽気蒸気で重質油を加熱する重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分と重質分を分離するに際し、同重質油燃料を加熱するのにボイラの低圧、又は高圧蒸気、若しくは蒸気タービン抽気をその加熱源として用いるようにしたものである。
【００１１】
また、本発明は、重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料の一部を一のガスタービンに投入し、前記一のガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに投入するとともに、軽質燃料の残部を他のガスタービンに投入し、同他のガスタービンの排ガスと重質燃料とを排気再燃ボイラに投入し、ボイラ発生蒸気で駆動される蒸気タービンを３圧式とした重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分を分離して、その一部で一のガスタービンを作動させ、この一のガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラで使用する一方、前記軽質分の残部で他のガスタービンを作動させ、この他のガスタービンの排ガスと重質油燃料から分離された重質分とを排気再燃ボイラの燃料として使用し、ボイラで発生した蒸気は、高，中，低圧の３圧の蒸気タービンを駆動するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明は、重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料の一部を一のガスタービンに投入し、前記一のガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに投入するとともに、軽質燃料の残部を他のガスタービンに投入し、同他のガスタービンの排ガスと重質燃料とを流動床ボイラに投入するように構成した重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分を分離して、その一部で一のガスタービンを作動させ、このガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラで使用する一方、前記軽質分の残部で他のガスタービンを作動させ、このガスタービンの排ガスと前記重質油燃料から分離された重質分とを流動床ボイラの燃料として使用し、発生蒸気で蒸気タービン発電を行うようにしたものである。
【００１３】
また、本発明は、流動床ボイラのガス入口又は出口にガスタービン圧縮機出口空気とガスとを熱交換させる再生器を配置した重質油焚き複合発電設備を提供し、前記他のガスタービン排気と重質油燃料から分離された重質分とを供給される流動床ボイラは、そのガス入口又は出口の再生器によりガスタービン圧縮機から出る空気を熱交換してガスタービンの効率向上を図るようにしたものである。
【００１４】
また、本発明は、重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料を高温ガスタービンに投入し、同高温ガスタービンの排ガスと重質燃料とを低温ガスタービンに投入し、同低温ガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに投入するように構成した重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分を分離してこれで高温ガスタービンを作動し、同高温ガスタービンの排気と前記重質油燃料から分離した重質分とで低温ガスタービンを作動し、かつ同低温ガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラの燃料として使用し、発生蒸気で蒸気タービン発電を行うようにしたものである。
【００１５】
また、本発明は、ガスタービン圧縮機の中間冷却器で熱回収し、この回収熱を排熱回収ボイラの給水加熱、重質油加熱、又は蒸気タービン駆動用低圧蒸気発生に利用した重質油焚き複合発電設備を提供し、ガスタービン圧縮機の中間冷却器で回収した回収熱を排熱回収ボイラの給水加熱とか、前記軽質分と重質分とを分離する重質油燃料の加熱とか、また、蒸気タービンを駆動するための低圧蒸気発生のために用いる等して全体の熱効率の向上を図るようにしたものである。
【００１６】
また、本発明は、重質油又は重質燃料から微量成分を除去する前処理装置又は後処理装置を設けた重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料又はこれから分離した重質分から、同分離の前又は後に設けた処理装置により、例えばナトリウム，カリウム，バナジウム又は硫黄等の微量成分を除去することにより高温腐食等の問題発生を防止し、高温タービン等の採用も何ら問題ないようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の参考例について、図１に基づいて説明する。なお、先に説明した従来のものと同一の部分については図中に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００１８】
重質油タンク１から重質油ａを移送し、重質油処理装置２で軽質燃料ｂと残りの重質燃料ｃとに分離する。重質油処理装置２では加熱分離等適宜の手段により前記分離の処理を行うが、その他常圧下での単蒸留、水蒸気添加、水素添加、熱分解等々可能なものである。
【００１９】
重質油処理装置２で要求される熱源は別途投入するが、例えば汽力発電のボイラ〜蒸気タービン系の蒸気を一部抽気した熱源蒸気ｇを用い、その潜熱・顕熱を利用したのち装置復水ｈとして排出する。
【００２０】
ガスタービンＧＴの吸気ｄは、圧縮機３で昇圧され、燃焼器４で軽質燃料ｂの投入により燃焼する。タービン５で膨張排出される排気ｅは、再燃ボイラ８の燃焼用空気となる。同再燃ボイラ８の火炉７へ重質燃料ｃと前記した排気ｅを投入し、その燃焼によって高圧蒸気ｆ及び低圧蒸気ｆ′を発生する。再燃ボイラ８の排気中の汚染物質は脱硝装置９，除じん装置１０，脱硫装置１１によりそれぞれＮＯx ，ばいじん，ＳＯx を規制値内に納められ、煙突１２より排出される。
【００２１】
高圧蒸気ｆでは蒸気タービン１３を作動させるが、低圧蒸気ｆ′も重質油処理装置２の熱源蒸気ｇになると共に一部を分岐させてタービン１３に投入され、前記高圧蒸気ｆと協働して蒸気タービン発電機１６を駆動して発電出力を得る。
【００２２】
システム全体を最初に立ち上げるときは、起動用燃料タンク６から別途起動用燃料ｋをガスタービンＧＴの燃焼器４に供給し、再燃ボイラ８の蒸気発生が安定し、重質油処理装置２が作動してからガスタービンＧＴにおける燃焼器４の燃料を前記起動用燃料ｋから軽質燃料ｂに切り替え、再燃ボイラ８で重質燃料ｃの燃焼を行う。しかし、システム起動初期に再燃ボイラ８の燃焼が必要であれは起動用燃料ｋを火炉７に投入するようにすることもできる。
【００２３】
なお、ここでは再燃ボイラ８を用いる例を説明したが、この位置には任意のものが採用でき、例えば流動床ボイラを採用することも勿論可能であることは言うまでもない。また、１４は復水器，ｉはタービン復水，そして１５はガスタービン発電機を示している。
【００２４】
次に本発明の第１の実施の形態について、図２に基づいて説明する。本実施の形態はガスタービンを高温ガスタービンと低温ガスタービンの二系列とし、両者を混用，複合させたものであり、前記した従来の技術及び第１の参考例と同一の部分については図中同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００２５】
本実施の形態では高温ガスタービンＨＧＴを起動用燃料ｋで立ち上げ、後に軽質燃料ｂに切り替え、他方、低温ガスタービンＬＧＴは分流した起動用燃料ｋで立ち上げ、その後に重質油ａに切り替えている。
【００２６】
なお、低温ガスタービンＬＧＴは当初から重質油ａで使用することも可能である。重質油処理装置２で軽質燃料ｂを生成した際に生ずる重質燃料ｃは、低温ガスタービンＬＧＴのボイラ助燃に用いる。
【００２７】
重質油ａが低温ガスタービンＬＧＴの燃料規準よりも汚ない場合は別途軽質燃料ｂｂを混合して規準内に納める。前記高温，低温両ガスタービンＨＧＴ，ＬＧＴの後流にはそれぞれ排熱回収ボイラ１７を設置して、高圧蒸気ｆ及び低圧蒸気ｆ′をそれぞれ得る。
【００２８】
脱硝装置９は各排熱回収ボイラ１７の途中に、また、除じん装置１０，及び脱硫装置１１は低温ガスタービンＬＧＴ側の排熱回収ボイラ１７の後流に設ける。この場合、高温ガスタービンＨＧＴ〜排熱回収ボイラ１７の系統は理想的にクリ−ンなガスタービン・コンバインドサイクルＧＴ−ＣＣ系を構成できる。
【００２９】
なお、ボイラ位置での燃料投入が多いときは低温ガスタービンＬＧＴの系統は、排熱回収ボイラ１７に替えて、前記第１の実施の形態の再燃ボイラ８と組合せることもできる。
【００３０】
次に本発明の第２の実施の形態について図３，及び図４に基づいて説明する。本実施の形態は、主として重質油処理装置２の周辺設備構成に改変を加えたものであり、図３では発電設備全体との相互関連を明確にして示すが、図４では要部のみを抜粋し、各変形例を（ａ），（ｂ），（ｃ）として示す。なお、ここでも前記した従来の技術、第１の参考例，及び第２の実施の形態と同一の部分については図中に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００３１】
本実施の形態では重質油処理装置２で分離した重質燃料ｃを更に処理して低温ガスタービンＬＧＴに使用するようにしたものである。燃料油中の微量分であるＮａ，Ｋ，Ｖ，Ｓ等が重質油処理装置２の操作に影響をもつときは、適宜前処理装置２２を設けてこれで前処理をする。
【００３２】
また、低温ガスタービンＬＧＴの燃料仕様は高温ガスタービンＨＧＴより緩く設定できるが、それでも微量分であるＮａ，Ｋ，Ｖ，Ｓ等が多いときは、適宜後処理装置２１を設けてこれで低温ガスタービンＬＧＴ投入前に処理をする。
【００３３】
更にまた重質油処理装置２での反応上別途流体として水素，酸素他が必要な場合は、適宜流体供給設備２３を設ける他、水蒸気と燃料の混合が必要な場合は一部蒸気を原料として用いるようにするものである。
【００３４】
なお、これらのバリエーションは前記した第１の実施の形態に組み入れることができることは言うまでもない。また、重質油処理装置２で行う反応は任意とし、あらゆる方式が適用できる。流体供給設備２３からの供給流体，及び熱源蒸気ｇの投入の仕方によって例えば次のような反応が可能である。
【００３５】
即ち、流体供給設備２３から水素供給をすれば、水素添加反応が可能となる。また、同流体供給設備２３から酸素供給をすれば自燃方式による熱分解反応が可能となる。そしてまた、熱源蒸気ｇの供給により水蒸気添加反応が可能となる等々，種々の反応を行わせ得るものである。
【００３６】
なお、前記重質油処理装置２へ投入する熱源蒸気ｇは、求められる蒸気の条件（温度，圧力，流量）に応じ、必要な蒸気供給を行うことができる。例えば図４（ａ）では高圧蒸気ｆ，図４（ｂ）では蒸気タービン１３の抽気と高圧蒸気ｆの混合気，図４（ｃ）では蒸気タービン１３の抽気というように適宜熱源蒸気ｇの選択，調整を行い得るものである。
【００３７】
次に本発明の第２の参考例について図５に基づいて説明する。本参考例は軽質燃料ｂをベースとして組立られるガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣと、重質燃料ｃをベースとするボイラ・タービン・ジェネレータＢＴＧとを組合せ、同ボイラ・タービン・ジェネレータＢＴＧの高温を利用してガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣにおける蒸気の過熱，再熱を行うように蒸気系統の複合を行ったものであり、前記した従来の技術、第１、第２の実施の形態、及び第１の参考例と同一の部分には図中に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００３８】
本参考例において、ガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣの排熱回収ボイラ１７で生成する高圧蒸気ｆは、再燃ボイラ８の高圧蒸気とともに同再燃ボイラ８内の過熱器８Ａで過熱され、高圧蒸気ｆとして高圧タービン１３Ａへ投入する。同高圧タービン１３Ａの排気は、前記再燃ボイラ８内の再熱器８Ｂで昇温し、再熱蒸気ｆ″として中圧タービン１３Ｂへ投入する。排熱回収ボイラ１７の低圧蒸気ｆ′と再燃ボイラ８の低圧蒸気ｆ′は前記中圧タービン１３Ｂ出口排気と混合し、低圧タービン１３Ｃへ投入する。
【００３９】
本参考例は、要するにボイラ・タービン・ジェネレータＢＴＧの蒸気系とガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣの蒸気系の複合を行うものであり、ここではその一例を示したにすぎないが、これ以外の適宜の複合形態をとりうることは言うまでもない。
【００４０】
なお、前記第２の実施の形態として説明した重質油処理装置２への供給流体のバリエーションは、本参考例のものに組み入れて適用できるものである。
【００４１】
次に本発明の第３の実施の形態について図６により説明する。本実施の形態は、軽質燃料ｂをベースとするガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣと、同軽質燃料ｂによるガスタービンと重質燃料ｃによる再燃ボイラのコンバインドサイクルとを組合せたものであり、前記した第１，第２の実施の形態、及び第１、第２の参考例等を部分的に組み合せたものであるので、これらのものと同一の部分について図中同一の符号を付して示し、その余の説明は重複するので省略する。
【００４２】
次に本発明の第４の実施の形態について図７及び図８に基づいて説明する。本実施の形態は軽質燃料ｂをベースとするガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣと重質燃料ｃを使用する流動床ボイラを含むコンバインドサイクルの組合せに係るものであり、前記した各実施の形態と共通しかつ同一の部分を多く含むものであるので、これら共通、同一の部分については図中同一符号を付して示し重複する説明は省略する。
【００４３】
即ち、本実施の形態は、軽質燃料ｂで作動する高温ガスタービンＨＧＴの排気ｅを燃料の一部に用いた流動床ボイラＣＦＢＣを複合したものである。流動床ボイラＣＦＢＣはバブリング方式・循環方式など適宜なものを採用可能だが、ここの説明においてはとりあえず高速循環流動床ボイラＣＦＢＣを採用したものを示す。
【００４４】
図７において、圧縮機Ｃを出た空気は、高速循環流動床ボイラＣＦＢＣの再生器ＲＥＣで昇温し、燃焼器で軽質燃料ｂと共に燃焼させてタービンＴで動力回収をおこなう。
【００４５】
図８（ａ），（ｂ）は再生器ＲＥＣの設置場所を改善した他、空気中に一部蒸気を混入して伝熱特性を高めることで熱回収量を増加させるようにした部分変形を示す。再生器ＲＥＣは高速循環流動床ボイラＣＦＢＣの炉内から上流あるいは下流へ設置位置を変更することにより、伝熱管の摩耗を軽減している。これにより単なる燃焼だけでなく石灰石を炉に投入して炉内脱硫の他、炉内脱硝を行うことができるものである。
【００４６】
次に本発明の第５の実施の形態について図９に基づいて説明する。本実施の形態は、ガスタービンを高圧，低圧と連続して配置し、再燃方式としたものである。前記した第１ないし第４の実施の形態と同一の部分も多いので、できるだけ関連性を持たせつつ４０台以降の符号を付して説明する。
【００４７】
重質油タンク４１から重質油ａを移送し、重質油処理装置４２で軽質燃料ｂと残渣の重質燃料ｃとに分離する。重質油処理装置４２では、適宜の処理で分離を行うものとするが、例えば常圧下での単蒸留が例として挙げられる。
【００４８】
その際重質油処理装置４２で要求される熱源は別途投入するが、例えば複合発電システムのボイラ〜蒸気タービン系の蒸気を一部抽気した熱源蒸気ｇを用い、その潜熱・顕熱を利用したのち装置復水ｈとして排出する。
【００４９】
圧縮機４３では吸気ｄを昇圧し高圧燃焼器４４へ所定圧力で供給するとともに軽質燃料ｂを投入してクリーンな燃焼ガスを生成して高圧タービン４５で動力回収する。同高圧タービン４５の排気は、動力回収の結果減温しているので低圧燃焼器４６で再び燃焼させる。
【００５０】
なお低圧燃焼器４６へは重質燃料ｃを投入し、低圧タービン４７を所定温度で作動させる。高圧タービン４５のタービン入口温度は最新の高温ガスタービンの値とし、低圧タービン４７は無冷却の実績タービン温度とする。
【００５１】
同低圧タービン４７から出た排気ｅは、排熱回収ボイラ４８で熱回収して蒸気に変換される。排熱回収ボイラ４８の排気を環境規制値に合致させるため、必要に応じて脱硝装置４９，除じん装置５０，脱硫装置５１を設け、それそれにおいてＮＯx ，ばいじん，ＳＯx の回収補集を行う。
【００５２】
本実施の形態において、ガスタービン起動に際しては別途起動用燃料タンク４８から起動用燃料ｋを投入して起動させ、その後蒸気系が整い重質油処理装置４２が安定作動できてから軽質燃料ｂ，重質燃料ｃと切り替える方法，あるいは重質油タンク４１から起動時のみ起動時専用重質油ａ′を低圧燃焼器４６に投入して立ち上げ、同様の切り替えを行う方法等適宜採用することができる。なお後者の場合において、高圧燃焼器４４に燃料投入が必要であれば、ここでも起動用燃料ｋを用いるようにしてもよい。
【００５３】
排熱回収ボイラ４８で生成する蒸気は任意であるが、本実施の形態では高圧蒸気ｆと低圧蒸気ｆ′の複圧となっている。また、低圧蒸気ｆ′から分岐して重質油処理装置４２を加熱する熱源蒸気ｇを確保するようにしている。
【００５４】
蒸気タービン５３は高圧蒸気ｆに低圧蒸気ｆ′と熱源蒸気ｇの差（ｆ′−ｇ）を加えたもので発電し、排気を復水器５４で復水して再びタービン復水ｉを排熱回収ボイラ４８へ給水する。重質油処理装置４２で復水した装置復水ｈもこのタービン復水ｉに参入させて前記排熱回収ボイラ４８へ給水する。
【００５５】
重質油処理装置４２においては軽質分が蒸留されるため軽質燃料ｂは気体，重質燃料ｃは液体である。従って軽質燃料ｂは潜熱と顕熱の和の分，重質燃料ｃは顕熱分カロリーアップしており、全体で見ると重質油ａは消費量が節約されることになる。（なお、この関係は図１ないし図６にそれぞれ示す重質油処理装置についても同様である。）
次に本発明の第６の実施の形態について図１０に基づいて説明する。本実施の形態は圧縮機の中間冷却器における回収熱をボイラ系等に使用するものであり、図１０（ａ）は中間冷却熱を給水予熱に利用するもの、また、図１０（ｂ）は中間冷却熱を低圧蒸気発生に利用するものを示す。なお、ここでは要部を示すに止まるが、前記した第５の実施の形態と同一部分には図中同一の符号を付して示し、重複する説明の記述は省略する。
【００５６】
本実施の形態では、図１０（ａ）に示すように圧縮機４３を低圧圧縮機４３−１と高圧圧縮機４３−２に区分し、この間に中間冷却器５７を介装して中間冷却熱を排熱回収ボイラ４８の給水予熱に用いることにより、同排熱回収ボイラ４８における蒸気量および後流の蒸気タービン５３の出力を向上できるものである。
【００５７】
また図１０（ｂ）に示すように、中間冷却器５７の冷却熱を回収蒸気ｆ″に回収して低圧蒸気ｆ′に合流させることにより、冷却水ｉ′の循環量を少くすることができるものである。
【００５８】
即ち、本実施の形態では、低圧タービン４７が従来圧力域（１５ata 前後）、高圧タービン４５が高圧域（数十ata ）となることから圧縮機４３も低圧側４３−１，高圧側４３−２で別個に構成し、中間冷却器５７で中間冷却を行って圧縮動力の節減を図るものである。
【００５９】
次に本発明の第７の実施の形態について図１１，図１２に基づいて説明する。本実施の形態は圧縮機の中間冷却熱をボイラ系と重質油処理装置に回収して使用するものであり、図１１（ａ）は蒸気への回収，また、同図１１（ｂ）は加圧熱水への回収を示し、夫々前記第５，第６の実施の形態と同一の部位を含むので、これら同一の部位については図中同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００６０】
即ち、本実施の形態は重質油処理装置４２への処理熱源をボイラ系から得るのではなく、この熱源蒸気ｇは中間冷却器５７での回収熱をこれに当るようにしているので、ボイラ系の蒸気は蒸気タービンに全て供給することができ、蒸気タービン５３の出力減少を防ぐことができるものである。
【００６１】
図１１（ａ）に示すものでは、ポンプ６０で所定蒸気圧に昇圧した給水ｉ′を中間冷却器５７に送り、発生した蒸気は低圧蒸気ｆ′と蒸気ヘッダ５９で合流され、重質油処理装置４２への熱源蒸気ｇ及び蒸気タービン５３への低圧蒸気ｆ′として供給される。
【００６２】
また図１１（ｂ）に示すものでは、ポンプ６０で所定圧力に昇圧され、中間冷却器５７で加圧熱水ｇ′となり、同加圧熱水ｇ′は重質油処理装置４２及び排熱回収ボイラ４８へ夫々供給される。
【００６３】
なお、このように中間冷却器５７で熱回収を行うものにおいて、重質油処理装置４２への熱源蒸気ｇは、その温度，圧力，流量等が所定の条件のものを単条件，複条件で適宜供給されるものであるが、求めるられる条件により、例えば図１２（ａ）に示すように、蒸気タービン５３の抽気のみを前記熱源蒸気ｇとするもの、図１２（ｂ）に示すように、蒸気タービン５３の抽気と同蒸気タービン５３の主蒸気に当る高圧蒸気ｆとを混合した蒸気を前記熱源蒸気ｇとするもの、また図１２（ｃ）に示すように、蒸気ヘッダ５９に集まる低圧蒸気ｆ′及び中間冷却器１７による作成蒸気の混合気としての熱源蒸気ｇと前記高圧蒸気ｆとを複数の系統として用いるもの等のバリエーションが考えられるものである。
【００６４】
次に本発明の第８の実施の形態について、図１３に基づいて説明する。本実施の形態は重質油処理装置４２の周辺の設備構成の変形に係るものであり、その基本的構成の多くは前記した第５ないし第７の実施の形態と共通しているので、これらと同一の部分については図中同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態では、燃料油中の微量成分であるＮａ，Ｋ，Ｖ，Ｓ等の除去が必要となる場合に備えて、重質油処理装置４２の前後に、後処理装置６１と前処理装置６２を設けている。
【００６６】
なお、この前処理装置６２と後処理装置６１はいずれか一方を省略し、他方のみとすることも可能である。また、前記重質油処理装置４２での反応上、別途、水素他の流体が必要となる場合に備えて、同重質油処理装置４２の前方位置等適宜の場所に流体供給設備６３を設けている。
【００６７】
水蒸気と重質油燃料等の混合が必要な場合には一部蒸気を原料として用いることもできる。そして前記流体供給設備６３からの供給流体，及びここへの蒸気の投入の仕方等により、たとえば流体供給設備６３から水素を供給して水素添加反応を行わせるとか、また、同流体供給設備６３から酸素を供給して自燃方式による熱分解反応を行わせるとか、更にまた、原料蒸気の供給を行って水添加反応を行わせる等その種々の反応を行わせることが可能である。
【００６８】
なお、図１４には上記各実施の形態における重質油処理装置４２に採用する加熱部の種々の形態を説明する。同図１４の（ａ）はケトル型リボイラー，（ｂ）はインターナル型リボイラ，（ｃ）は縦型サーモサイホンリボイラー，（ｄ）は横型サーモサイホンリボイラー，（ｅ）は一回通過型リボイラー，そして（ｆ）は強制循環型リボイラーである。また、（ｇ）は前記（ａ）のケトル型リボイラーをリボイラ部４２−１と予熱器部４２−２に２分割したものである。
【００６９】
いずれの形式のものでも、熱源蒸気ｇ又は加圧熱水ｇ′を供給し、装置復水ｈを排出するようになっている。なお（ｇ）において装置復水ｈは減温水であり、ｈ′は飽和水となっている。
【００７０】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００７２】
【発明の効果】
以上本発明によれば、高温ガスタービンと低温ガスタービン二系列を混用してコンバインドサイクルを構成しているので、蒸気タービンの復水器の放熱量を小さく抑えることに寄与し、コンバインドサイクル全体として更に高性能化を達成することができたものである。
【００７３】
また、請求項２の発明によれば、重質燃料を低温ガスタービンと排熱回収ボイラに分配投入するように構成したことにより、低温ガスタービンの燃料量と排熱回収ボイラの再燃量を別個に設定でき、コンバインドサイクルとしてのガスタービン出力と蒸気タービン出力の割合を所要の値に高めることができたものである。
【００７４】
また、請求項３の発明によれば、軽質燃料と重質燃料とを分離するに要する熱量を自己のサイクル内で得られるボイラ高低圧蒸気，又はタービン抽気でまかなうことにより、全体の熱効率を高いレベルに維持することができたものである。
【００７６】
また、請求項４の発明によれば、二系列のガスタービンの燃料は共に軽質燃料とし、また、ガスタービンの排ガスは排熱回収ボイラのみではなく、排気再燃ボイラであってもコンバインドサイクル全体として好適に機能させることができたものである。
【００７７】
また、請求項５の発明によれば、ガスタービン排ガスは流動床ボイラに投入して回収してもよく、このように流動床ボイラを組入れた場合には、重質燃料だけに止まらず、別途，石炭，ＲＤＦ，木材チップ等固形燃料からタール，残渣等の粗悪液体燃料に至るまで投入することができ、これらのものからエネルギーを回収することを可能としたものである。そして炉内に石灰石の投入を可能として、炉内脱硫や炉内脱硝を行い得、後続する脱硫，脱硝等の各装置の小型化を達成することができるという本来の流動床炉の機能を十分発揮させ得るものである。
【００７８】
また、請求項６の発明によれば、流動床ボイラに対する再生器の設置位置を調整することにより、伝熱特性を高める位置を得、熱回収量を増加させることができるようにしたものであり、特にこの位置を炉内から上流又は下流へ移動できたときには、伝熱管の摩耗を軽減できるものである。
【００７９】
また、請求項７の発明によれば、軽質燃料で高圧ガスタービンを作動し、その排ガスと重質燃料を低圧ガスタービンに供給して再燃させる再燃方式を実現することにより、高効率ガスタービン，および高効率ガスタービンコンバインドサイクルの実現を可能とすることができたものである。
【００８０】
また、請求項８の発明によれば、ガスタービン圧縮機の低圧部と高圧部の中間に中間冷却器を挿入し、同中間冷却器の回収熱を燃料処理を行う重質油加熱とか、排熱回収ボイラの給水加熱とか、蒸気タービン駆動用蒸気発生加熱等の加熱源として有効に活用することにより、システム全体の熱効率を高いレベルに維持することができたものである。
【００８１】
更にまた、請求項９の発明によれば基本燃料となる重質油、又は重質燃料から、微量成分としてたとえばＮａ，Ｋ，Ｖ，Ｓ等を処理装置で除去することにより、高温腐食等の不具合を発生することなく、より好ましいプラントを提供することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の参考例に係る重質油焚きガスタービンの基本構成図。
【図２】 本発明の第１の実施の形態に係る高温ガスタービン，低温ガスタービンの複合構成図。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係る重質油処理装置に改変を加えたものの構成図。
【図４】図３のものにおける他の改変に係り、（ａ），（ｂ），（ｃ）夫々異る改変を示す部分構成図。
【図５】 本発明の第２の参考例に係る軽質燃料ガスタービンコンバインドサイクルと重質燃料ボイラタービンとの組合せを示す構成図。
【図６】 本発明の第３の実施の形態に係る軽質燃料ガスタービンコンバインドサイクルと軽質燃料ガスタービン・重質燃料ボイラコンバインドサイクルの組合せを示す構成図。
【図７】 本発明の第４の実施の形態に係る軽質燃料ガスタービンコンバインドサイクルと流動床ボイラコンバインドサイクルの組合せを示す構成図。
【図８】図７のものにおける要部の改変に係り、（ａ），（ｂ）それぞれ異なる改変を示す要部の構成図。
【図９】 本発明の第５の実施の形態に係る重質油焚きガスタービンの基本構成図。
【図１０】 本発明の第６の実施の形態に係る圧縮機中間冷却器を組入れたものを示し、（ａ），（ｂ）夫々異った組入れ形態の構成図。
【図１１】 本発明の第７の実施の形態に係る圧縮機中間冷却熱の重質油処理熱源への利用形態を示し、（ａ），（ｂ）夫々異る形態の構成図。
【図１２】図１１のものの更に異る改変を（ａ），（ｂ），（ｃ）夫々別個のものを示す部分構成図。
【図１３】 本発明の第８の実施の形態に係る重質油処理装置の周辺装置を改変したものを示す構成図。
【図１４】本発明各実施の形態に採用しうる重質油処理装置の加熱部に係り、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）夫々異るものを示す説明図。
【図１５】従来の重質油処理装置に係る構成図。
【符号の説明】
１，４１ 重質油タンク
２，４２ 重質油処理装置
３，４３ 圧縮機
４ 燃焼器
５ タービン
６ 起動用燃料タンク
７ 火炉
８ 再燃ボイラ
９，４９ 脱硝装置
１０，５０ 除じん装置
１１，５１ 脱硫装置
１２，５２ 煙突
１３，５３ 蒸気タービン
１４，５４ 復水器
１５，５５ ガスタービン発電機
１６，５６ 蒸気タービン発電機
１７，４８ 排熱回収ボイラ
４４ 高圧燃焼器
４５ 高圧タービン
４６ 低圧燃焼器
４７ 低圧タービン
５８ 起動用燃料タンク
５９ 蒸気ヘッダ
６０ ポンプ
ａ 重質油
ｂ 軽質燃料
ｃ 重質燃料
ｄ 空気
ｅ 排気
ｆ 高圧蒸気
ｆ′ 低圧蒸気
ｇ 熱源蒸気
ｇ′ 加圧熱水
ｈ 装置復水
ｉ タービン復水
ｊ 中間冷却空気
ｋ 起動用燃料
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービンの複合発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５に重質油を用いる従来の汽力プラントの構成図を示す。燃料ａと、ファン３７で供給されて蒸気熱源による空気加熱器３８及び空気加熱器３９で加熱された燃焼用空気を火炉７に投入し、再燃ボイラ８の後流に配した伝熱管で高圧蒸気ｆ及び低圧蒸気ｆ′を生成する。必要に応じて脱硝装置９、除じん装置１０、脱硫装置１１を下流に配して発生するＮＯx ，ばいじん，ＳＯx の値を環境規制値に納めるようにしている。
【０００３】
高圧蒸気ｆ及び低圧蒸気ｆ′は蒸気タービン１３で発電動力へ変換され、復水器１４で復水されたあとタービン復水ｉとしてボイラ８へ循環されて再び使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の汽力プラントにあっては、汽力発電そのものが本来、ボイラ排気熱と復水器温排水を熱損失として伴うものであるため、発電効率は３０％台と低い。
【０００５】
本発明はこの点に着目し、より効率を高めたプラントを提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するべくなされたもので、重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料を高温ガスタービンに投入し、分離前の重質油を低温ガスタービンに投入し、低温ガスタービン排ガスと重質燃料とを排熱回収ボイラに投入するように構成した重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分を分離してこれで高温ガスタービンを作動させ、一方、分離前の重質油燃料の一部で低温ガスタービンを作動させ、同低温ガスタービンの排気と前記分離した重質分とを排熱回収ボイラの燃料として使用し、ここで生成する蒸気で蒸気タービン発電を行うようにしたものである。
【０００８】
また、本発明は、重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料を高温ガスタービンに投入し、重質燃料の一部を低温ガスタービンに投入し、低温ガスタービン排ガスと重質燃料の残部とを排熱回収ボイラに投入するように構成した重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分を分離してこれで高温ガスタービンを作動させ、同様に分離した重質分の一部で低温ガスタービンを作動させ、同低温ガスタービンの排気と前記分離した重質分の残部とを排熱回収ボイラの燃料として使用し、ここで生成する蒸気で蒸気タービン発電を行うようにしたものである。
【０００９】
また、本発明は、ボイラで発生した低圧蒸気、高圧蒸気、又は蒸気タービンからの抽気蒸気で重質油を加熱する重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分と重質分を分離するに際し、同重質油燃料を加熱するのにボイラの低圧、又は高圧蒸気、若しくは蒸気タービン抽気をその加熱源として用いるようにしたものである。
【００１１】
また、本発明は、重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料の一部を一のガスタービンに投入し、前記一のガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに投入するとともに、軽質燃料の残部を他のガスタービンに投入し、同他のガスタービンの排ガスと重質燃料とを排気再燃ボイラに投入し、ボイラ発生蒸気で駆動される蒸気タービンを３圧式とした重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分を分離して、その一部で一のガスタービンを作動させ、この一のガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラで使用する一方、前記軽質分の残部で他のガスタービンを作動させ、この他のガスタービンの排ガスと重質油燃料から分離された重質分とを排気再燃ボイラの燃料として使用し、ボイラで発生した蒸気は、高，中，低圧の３圧の蒸気タービンを駆動するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明は、重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料の一部を一のガスタービンに投入し、前記一のガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに投入するとともに、軽質燃料の残部を他のガスタービンに投入し、同他のガスタービンの排ガスと重質燃料とを流動床ボイラに投入するように構成した重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分を分離して、その一部で一のガスタービンを作動させ、このガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラで使用する一方、前記軽質分の残部で他のガスタービンを作動させ、このガスタービンの排ガスと前記重質油燃料から分離された重質分とを流動床ボイラの燃料として使用し、発生蒸気で蒸気タービン発電を行うようにしたものである。
【００１３】
また、本発明は、流動床ボイラのガス入口又は出口にガスタービン圧縮機出口空気とガスとを熱交換させる再生器を配置した重質油焚き複合発電設備を提供し、前記他のガスタービン排気と重質油燃料から分離された重質分とを供給される流動床ボイラは、そのガス入口又は出口の再生器によりガスタービン圧縮機から出る空気を熱交換してガスタービンの効率向上を図るようにしたものである。
【００１４】
また、本発明は、重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料を高温ガスタービンに投入し、同高温ガスタービンの排ガスと重質燃料とを低温ガスタービンに投入し、同低温ガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに投入するように構成した重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料から軽質分を分離してこれで高温ガスタービンを作動し、同高温ガスタービンの排気と前記重質油燃料から分離した重質分とで低温ガスタービンを作動し、かつ同低温ガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラの燃料として使用し、発生蒸気で蒸気タービン発電を行うようにしたものである。
【００１５】
また、本発明は、ガスタービン圧縮機の中間冷却器で熱回収し、この回収熱を排熱回収ボイラの給水加熱、重質油加熱、又は蒸気タービン駆動用低圧蒸気発生に利用した重質油焚き複合発電設備を提供し、ガスタービン圧縮機の中間冷却器で回収した回収熱を排熱回収ボイラの給水加熱とか、前記軽質分と重質分とを分離する重質油燃料の加熱とか、また、蒸気タービンを駆動するための低圧蒸気発生のために用いる等して全体の熱効率の向上を図るようにしたものである。
【００１６】
また、本発明は、重質油又は重質燃料から微量成分を除去する前処理装置又は後処理装置を設けた重質油焚き複合発電設備を提供し、重質油燃料又はこれから分離した重質分から、同分離の前又は後に設けた処理装置により、例えばナトリウム，カリウム，バナジウム又は硫黄等の微量成分を除去することにより高温腐食等の問題発生を防止し、高温タービン等の採用も何ら問題ないようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の参考例について、図１に基づいて説明する。なお、先に説明した従来のものと同一の部分については図中に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００１８】
重質油タンク１から重質油ａを移送し、重質油処理装置２で軽質燃料ｂと残りの重質燃料ｃとに分離する。重質油処理装置２では加熱分離等適宜の手段により前記分離の処理を行うが、その他常圧下での単蒸留、水蒸気添加、水素添加、熱分解等々可能なものである。
【００１９】
重質油処理装置２で要求される熱源は別途投入するが、例えば汽力発電のボイラ〜蒸気タービン系の蒸気を一部抽気した熱源蒸気ｇを用い、その潜熱・顕熱を利用したのち装置復水ｈとして排出する。
【００２０】
ガスタービンＧＴの吸気ｄは、圧縮機３で昇圧され、燃焼器４で軽質燃料ｂの投入により燃焼する。タービン５で膨張排出される排気ｅは、再燃ボイラ８の燃焼用空気となる。同再燃ボイラ８の火炉７へ重質燃料ｃと前記した排気ｅを投入し、その燃焼によって高圧蒸気ｆ及び低圧蒸気ｆ′を発生する。再燃ボイラ８の排気中の汚染物質は脱硝装置９，除じん装置１０，脱硫装置１１によりそれぞれＮＯx ，ばいじん，ＳＯx を規制値内に納められ、煙突１２より排出される。
【００２１】
高圧蒸気ｆでは蒸気タービン１３を作動させるが、低圧蒸気ｆ′も重質油処理装置２の熱源蒸気ｇになると共に一部を分岐させてタービン１３に投入され、前記高圧蒸気ｆと協働して蒸気タービン発電機１６を駆動して発電出力を得る。
【００２２】
システム全体を最初に立ち上げるときは、起動用燃料タンク６から別途起動用燃料ｋをガスタービンＧＴの燃焼器４に供給し、再燃ボイラ８の蒸気発生が安定し、重質油処理装置２が作動してからガスタービンＧＴにおける燃焼器４の燃料を前記起動用燃料ｋから軽質燃料ｂに切り替え、再燃ボイラ８で重質燃料ｃの燃焼を行う。しかし、システム起動初期に再燃ボイラ８の燃焼が必要であれは起動用燃料ｋを火炉７に投入するようにすることもできる。
【００２３】
なお、ここでは再燃ボイラ８を用いる例を説明したが、この位置には任意のものが採用でき、例えば流動床ボイラを採用することも勿論可能であることは言うまでもない。また、１４は復水器，ｉはタービン復水，そして１５はガスタービン発電機を示している。
【００２４】
次に本発明の第１の実施の形態について、図２に基づいて説明する。本実施の形態はガスタービンを高温ガスタービンと低温ガスタービンの二系列とし、両者を混用，複合させたものであり、前記した従来の技術及び第１の参考例と同一の部分については図中同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００２５】
本実施の形態では高温ガスタービンＨＧＴを起動用燃料ｋで立ち上げ、後に軽質燃料ｂに切り替え、他方、低温ガスタービンＬＧＴは分流した起動用燃料ｋで立ち上げ、その後に重質油ａに切り替えている。
【００２６】
なお、低温ガスタービンＬＧＴは当初から重質油ａで使用することも可能である。重質油処理装置２で軽質燃料ｂを生成した際に生ずる重質燃料ｃは、低温ガスタービンＬＧＴのボイラ助燃に用いる。
【００２７】
重質油ａが低温ガスタービンＬＧＴの燃料規準よりも汚ない場合は別途軽質燃料ｂｂを混合して規準内に納める。前記高温，低温両ガスタービンＨＧＴ，ＬＧＴの後流にはそれぞれ排熱回収ボイラ１７を設置して、高圧蒸気ｆ及び低圧蒸気ｆ′をそれぞれ得る。
【００２８】
脱硝装置９は各排熱回収ボイラ１７の途中に、また、除じん装置１０，及び脱硫装置１１は低温ガスタービンＬＧＴ側の排熱回収ボイラ１７の後流に設ける。この場合、高温ガスタービンＨＧＴ〜排熱回収ボイラ１７の系統は理想的にクリ−ンなガスタービン・コンバインドサイクルＧＴ−ＣＣ系を構成できる。
【００２９】
なお、ボイラ位置での燃料投入が多いときは低温ガスタービンＬＧＴの系統は、排熱回収ボイラ１７に替えて、前記第１の実施の形態の再燃ボイラ８と組合せることもできる。
【００３０】
次に本発明の第２の実施の形態について図３，及び図４に基づいて説明する。本実施の形態は、主として重質油処理装置２の周辺設備構成に改変を加えたものであり、図３では発電設備全体との相互関連を明確にして示すが、図４では要部のみを抜粋し、各変形例を（ａ），（ｂ），（ｃ）として示す。なお、ここでも前記した従来の技術、第１の参考例，及び第２の実施の形態と同一の部分については図中に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００３１】
本実施の形態では重質油処理装置２で分離した重質燃料ｃを更に処理して低温ガスタービンＬＧＴに使用するようにしたものである。燃料油中の微量分であるＮａ，Ｋ，Ｖ，Ｓ等が重質油処理装置２の操作に影響をもつときは、適宜前処理装置２２を設けてこれで前処理をする。
【００３２】
また、低温ガスタービンＬＧＴの燃料仕様は高温ガスタービンＨＧＴより緩く設定できるが、それでも微量分であるＮａ，Ｋ，Ｖ，Ｓ等が多いときは、適宜後処理装置２１を設けてこれで低温ガスタービンＬＧＴ投入前に処理をする。
【００３３】
更にまた重質油処理装置２での反応上別途流体として水素，酸素他が必要な場合は、適宜流体供給設備２３を設ける他、水蒸気と燃料の混合が必要な場合は一部蒸気を原料として用いるようにするものである。
【００３４】
なお、これらのバリエーションは前記した第１の実施の形態に組み入れることができることは言うまでもない。また、重質油処理装置２で行う反応は任意とし、あらゆる方式が適用できる。流体供給設備２３からの供給流体，及び熱源蒸気ｇの投入の仕方によって例えば次のような反応が可能である。
【００３５】
即ち、流体供給設備２３から水素供給をすれば、水素添加反応が可能となる。また、同流体供給設備２３から酸素供給をすれば自燃方式による熱分解反応が可能となる。そしてまた、熱源蒸気ｇの供給により水蒸気添加反応が可能となる等々，種々の反応を行わせ得るものである。
【００３６】
なお、前記重質油処理装置２へ投入する熱源蒸気ｇは、求められる蒸気の条件（温度，圧力，流量）に応じ、必要な蒸気供給を行うことができる。例えば図４（ａ）では高圧蒸気ｆ，図４（ｂ）では蒸気タービン１３の抽気と高圧蒸気ｆの混合気，図４（ｃ）では蒸気タービン１３の抽気というように適宜熱源蒸気ｇの選択，調整を行い得るものである。
【００３７】
次に本発明の第２の参考例について図５に基づいて説明する。本参考例は軽質燃料ｂをベースとして組立られるガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣと、重質燃料ｃをベースとするボイラ・タービン・ジェネレータＢＴＧとを組合せ、同ボイラ・タービン・ジェネレータＢＴＧの高温を利用してガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣにおける蒸気の過熱，再熱を行うように蒸気系統の複合を行ったものであり、前記した従来の技術、第１、第２の実施の形態、及び第１の参考例と同一の部分には図中に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００３８】
本参考例において、ガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣの排熱回収ボイラ１７で生成する高圧蒸気ｆは、再燃ボイラ８の高圧蒸気とともに同再燃ボイラ８内の過熱器８Ａで過熱され、高圧蒸気ｆとして高圧タービン１３Ａへ投入する。同高圧タービン１３Ａの排気は、前記再燃ボイラ８内の再熱器８Ｂで昇温し、再熱蒸気ｆ″として中圧タービン１３Ｂへ投入する。排熱回収ボイラ１７の低圧蒸気ｆ′と再燃ボイラ８の低圧蒸気ｆ′は前記中圧タービン１３Ｂ出口排気と混合し、低圧タービン１３Ｃへ投入する。
【００３９】
本参考例は、要するにボイラ・タービン・ジェネレータＢＴＧの蒸気系とガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣの蒸気系の複合を行うものであり、ここではその一例を示したにすぎないが、これ以外の適宜の複合形態をとりうることは言うまでもない。
【００４０】
なお、前記第２の実施の形態として説明した重質油処理装置２への供給流体のバリエーションは、本参考例のものに組み入れて適用できるものである。
【００４１】
次に本発明の第３の実施の形態について図６により説明する。本実施の形態は、軽質燃料ｂをベースとするガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣと、同軽質燃料ｂによるガスタービンと重質燃料ｃによる再燃ボイラのコンバインドサイクルとを組合せたものであり、前記した第１，第２の実施の形態、及び第１、第２の参考例等を部分的に組み合せたものであるので、これらのものと同一の部分について図中同一の符号を付して示し、その余の説明は重複するので省略する。
【００４２】
次に本発明の第４の実施の形態について図７及び図８に基づいて説明する。本実施の形態は軽質燃料ｂをベースとするガスタービンコンバインドサイクルＧＴ・ＣＣと重質燃料ｃを使用する流動床ボイラを含むコンバインドサイクルの組合せに係るものであり、前記した各実施の形態と共通しかつ同一の部分を多く含むものであるので、これら共通、同一の部分については図中同一符号を付して示し重複する説明は省略する。
【００４３】
即ち、本実施の形態は、軽質燃料ｂで作動する高温ガスタービンＨＧＴの排気ｅを燃料の一部に用いた流動床ボイラＣＦＢＣを複合したものである。流動床ボイラＣＦＢＣはバブリング方式・循環方式など適宜なものを採用可能だが、ここの説明においてはとりあえず高速循環流動床ボイラＣＦＢＣを採用したものを示す。
【００４４】
図７において、圧縮機Ｃを出た空気は、高速循環流動床ボイラＣＦＢＣの再生器ＲＥＣで昇温し、燃焼器で軽質燃料ｂと共に燃焼させてタービンＴで動力回収をおこなう。
【００４５】
図８（ａ），（ｂ）は再生器ＲＥＣの設置場所を改善した他、空気中に一部蒸気を混入して伝熱特性を高めることで熱回収量を増加させるようにした部分変形を示す。再生器ＲＥＣは高速循環流動床ボイラＣＦＢＣの炉内から上流あるいは下流へ設置位置を変更することにより、伝熱管の摩耗を軽減している。これにより単なる燃焼だけでなく石灰石を炉に投入して炉内脱硫の他、炉内脱硝を行うことができるものである。
【００４６】
次に本発明の第５の実施の形態について図９に基づいて説明する。本実施の形態は、ガスタービンを高圧，低圧と連続して配置し、再燃方式としたものである。前記した第１ないし第４の実施の形態と同一の部分も多いので、できるだけ関連性を持たせつつ４０台以降の符号を付して説明する。
【００４７】
重質油タンク４１から重質油ａを移送し、重質油処理装置４２で軽質燃料ｂと残渣の重質燃料ｃとに分離する。重質油処理装置４２では、適宜の処理で分離を行うものとするが、例えば常圧下での単蒸留が例として挙げられる。
【００４８】
その際重質油処理装置４２で要求される熱源は別途投入するが、例えば複合発電システムのボイラ〜蒸気タービン系の蒸気を一部抽気した熱源蒸気ｇを用い、その潜熱・顕熱を利用したのち装置復水ｈとして排出する。
【００４９】
圧縮機４３では吸気ｄを昇圧し高圧燃焼器４４へ所定圧力で供給するとともに軽質燃料ｂを投入してクリーンな燃焼ガスを生成して高圧タービン４５で動力回収する。同高圧タービン４５の排気は、動力回収の結果減温しているので低圧燃焼器４６で再び燃焼させる。
【００５０】
なお低圧燃焼器４６へは重質燃料ｃを投入し、低圧タービン４７を所定温度で作動させる。高圧タービン４５のタービン入口温度は最新の高温ガスタービンの値とし、低圧タービン４７は無冷却の実績タービン温度とする。
【００５１】
同低圧タービン４７から出た排気ｅは、排熱回収ボイラ４８で熱回収して蒸気に変換される。排熱回収ボイラ４８の排気を環境規制値に合致させるため、必要に応じて脱硝装置４９，除じん装置５０，脱硫装置５１を設け、それそれにおいてＮＯx ，ばいじん，ＳＯx の回収補集を行う。
【００５２】
本実施の形態において、ガスタービン起動に際しては別途起動用燃料タンク４８から起動用燃料ｋを投入して起動させ、その後蒸気系が整い重質油処理装置４２が安定作動できてから軽質燃料ｂ，重質燃料ｃと切り替える方法，あるいは重質油タンク４１から起動時のみ起動時専用重質油ａ′を低圧燃焼器４６に投入して立ち上げ、同様の切り替えを行う方法等適宜採用することができる。なお後者の場合において、高圧燃焼器４４に燃料投入が必要であれば、ここでも起動用燃料ｋを用いるようにしてもよい。
【００５３】
排熱回収ボイラ４８で生成する蒸気は任意であるが、本実施の形態では高圧蒸気ｆと低圧蒸気ｆ′の複圧となっている。また、低圧蒸気ｆ′から分岐して重質油処理装置４２を加熱する熱源蒸気ｇを確保するようにしている。
【００５４】
蒸気タービン５３は高圧蒸気ｆに低圧蒸気ｆ′と熱源蒸気ｇの差（ｆ′−ｇ）を加えたもので発電し、排気を復水器５４で復水して再びタービン復水ｉを排熱回収ボイラ４８へ給水する。重質油処理装置４２で復水した装置復水ｈもこのタービン復水ｉに参入させて前記排熱回収ボイラ４８へ給水する。
【００５５】
重質油処理装置４２においては軽質分が蒸留されるため軽質燃料ｂは気体，重質燃料ｃは液体である。従って軽質燃料ｂは潜熱と顕熱の和の分，重質燃料ｃは顕熱分カロリーアップしており、全体で見ると重質油ａは消費量が節約されることになる。（なお、この関係は図１ないし図６にそれぞれ示す重質油処理装置についても同様である。）
次に本発明の第６の実施の形態について図１０に基づいて説明する。本実施の形態は圧縮機の中間冷却器における回収熱をボイラ系等に使用するものであり、図１０（ａ）は中間冷却熱を給水予熱に利用するもの、また、図１０（ｂ）は中間冷却熱を低圧蒸気発生に利用するものを示す。なお、ここでは要部を示すに止まるが、前記した第５の実施の形態と同一部分には図中同一の符号を付して示し、重複する説明の記述は省略する。
【００５６】
本実施の形態では、図１０（ａ）に示すように圧縮機４３を低圧圧縮機４３−１と高圧圧縮機４３−２に区分し、この間に中間冷却器５７を介装して中間冷却熱を排熱回収ボイラ４８の給水予熱に用いることにより、同排熱回収ボイラ４８における蒸気量および後流の蒸気タービン５３の出力を向上できるものである。
【００５７】
また図１０（ｂ）に示すように、中間冷却器５７の冷却熱を回収蒸気ｆ″に回収して低圧蒸気ｆ′に合流させることにより、冷却水ｉ′の循環量を少くすることができるものである。
【００５８】
即ち、本実施の形態では、低圧タービン４７が従来圧力域（１５ata 前後）、高圧タービン４５が高圧域（数十ata ）となることから圧縮機４３も低圧側４３−１，高圧側４３−２で別個に構成し、中間冷却器５７で中間冷却を行って圧縮動力の節減を図るものである。
【００５９】
次に本発明の第７の実施の形態について図１１，図１２に基づいて説明する。本実施の形態は圧縮機の中間冷却熱をボイラ系と重質油処理装置に回収して使用するものであり、図１１（ａ）は蒸気への回収，また、同図１１（ｂ）は加圧熱水への回収を示し、夫々前記第５，第６の実施の形態と同一の部位を含むので、これら同一の部位については図中同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００６０】
即ち、本実施の形態は重質油処理装置４２への処理熱源をボイラ系から得るのではなく、この熱源蒸気ｇは中間冷却器５７での回収熱をこれに当るようにしているので、ボイラ系の蒸気は蒸気タービンに全て供給することができ、蒸気タービン５３の出力減少を防ぐことができるものである。
【００６１】
図１１（ａ）に示すものでは、ポンプ６０で所定蒸気圧に昇圧した給水ｉ′を中間冷却器５７に送り、発生した蒸気は低圧蒸気ｆ′と蒸気ヘッダ５９で合流され、重質油処理装置４２への熱源蒸気ｇ及び蒸気タービン５３への低圧蒸気ｆ′として供給される。
【００６２】
また図１１（ｂ）に示すものでは、ポンプ６０で所定圧力に昇圧され、中間冷却器５７で加圧熱水ｇ′となり、同加圧熱水ｇ′は重質油処理装置４２及び排熱回収ボイラ４８へ夫々供給される。
【００６３】
なお、このように中間冷却器５７で熱回収を行うものにおいて、重質油処理装置４２への熱源蒸気ｇは、その温度，圧力，流量等が所定の条件のものを単条件，複条件で適宜供給されるものであるが、求めるられる条件により、例えば図１２（ａ）に示すように、蒸気タービン５３の抽気のみを前記熱源蒸気ｇとするもの、図１２（ｂ）に示すように、蒸気タービン５３の抽気と同蒸気タービン５３の主蒸気に当る高圧蒸気ｆとを混合した蒸気を前記熱源蒸気ｇとするもの、また図１２（ｃ）に示すように、蒸気ヘッダ５９に集まる低圧蒸気ｆ′及び中間冷却器１７による作成蒸気の混合気としての熱源蒸気ｇと前記高圧蒸気ｆとを複数の系統として用いるもの等のバリエーションが考えられるものである。
【００６４】
次に本発明の第８の実施の形態について、図１３に基づいて説明する。本実施の形態は重質油処理装置４２の周辺の設備構成の変形に係るものであり、その基本的構成の多くは前記した第５ないし第７の実施の形態と共通しているので、これらと同一の部分については図中同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態では、燃料油中の微量成分であるＮａ，Ｋ，Ｖ，Ｓ等の除去が必要となる場合に備えて、重質油処理装置４２の前後に、後処理装置６１と前処理装置６２を設けている。
【００６６】
なお、この前処理装置６２と後処理装置６１はいずれか一方を省略し、他方のみとすることも可能である。また、前記重質油処理装置４２での反応上、別途、水素他の流体が必要となる場合に備えて、同重質油処理装置４２の前方位置等適宜の場所に流体供給設備６３を設けている。
【００６７】
水蒸気と重質油燃料等の混合が必要な場合には一部蒸気を原料として用いることもできる。そして前記流体供給設備６３からの供給流体，及びここへの蒸気の投入の仕方等により、たとえば流体供給設備６３から水素を供給して水素添加反応を行わせるとか、また、同流体供給設備６３から酸素を供給して自燃方式による熱分解反応を行わせるとか、更にまた、原料蒸気の供給を行って水添加反応を行わせる等その種々の反応を行わせることが可能である。
【００６８】
なお、図１４には上記各実施の形態における重質油処理装置４２に採用する加熱部の種々の形態を説明する。同図１４の（ａ）はケトル型リボイラー，（ｂ）はインターナル型リボイラ，（ｃ）は縦型サーモサイホンリボイラー，（ｄ）は横型サーモサイホンリボイラー，（ｅ）は一回通過型リボイラー，そして（ｆ）は強制循環型リボイラーである。また、（ｇ）は前記（ａ）のケトル型リボイラーをリボイラ部４２−１と予熱器部４２−２に２分割したものである。
【００６９】
いずれの形式のものでも、熱源蒸気ｇ又は加圧熱水ｇ′を供給し、装置復水ｈを排出するようになっている。なお（ｇ）において装置復水ｈは減温水であり、ｈ′は飽和水となっている。
【００７０】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００７２】
【発明の効果】
以上本発明によれば、高温ガスタービンと低温ガスタービン二系列を混用してコンバインドサイクルを構成しているので、蒸気タービンの復水器の放熱量を小さく抑えることに寄与し、コンバインドサイクル全体として更に高性能化を達成することができたものである。
【００７３】
また、請求項２の発明によれば、重質燃料を低温ガスタービンと排熱回収ボイラに分配投入するように構成したことにより、低温ガスタービンの燃料量と排熱回収ボイラの再燃量を別個に設定でき、コンバインドサイクルとしてのガスタービン出力と蒸気タービン出力の割合を所要の値に高めることができたものである。
【００７４】
また、請求項３の発明によれば、軽質燃料と重質燃料とを分離するに要する熱量を自己のサイクル内で得られるボイラ高低圧蒸気，又はタービン抽気でまかなうことにより、全体の熱効率を高いレベルに維持することができたものである。
【００７６】
また、請求項４の発明によれば、二系列のガスタービンの燃料は共に軽質燃料とし、また、ガスタービンの排ガスは排熱回収ボイラのみではなく、排気再燃ボイラであってもコンバインドサイクル全体として好適に機能させることができたものである。
【００７７】
また、請求項５の発明によれば、ガスタービン排ガスは流動床ボイラに投入して回収してもよく、このように流動床ボイラを組入れた場合には、重質燃料だけに止まらず、別途，石炭，ＲＤＦ，木材チップ等固形燃料からタール，残渣等の粗悪液体燃料に至るまで投入することができ、これらのものからエネルギーを回収することを可能としたものである。そして炉内に石灰石の投入を可能として、炉内脱硫や炉内脱硝を行い得、後続する脱硫，脱硝等の各装置の小型化を達成することができるという本来の流動床炉の機能を十分発揮させ得るものである。
【００７８】
また、請求項６の発明によれば、流動床ボイラに対する再生器の設置位置を調整することにより、伝熱特性を高める位置を得、熱回収量を増加させることができるようにしたものであり、特にこの位置を炉内から上流又は下流へ移動できたときには、伝熱管の摩耗を軽減できるものである。
【００７９】
また、請求項７の発明によれば、軽質燃料で高圧ガスタービンを作動し、その排ガスと重質燃料を低圧ガスタービンに供給して再燃させる再燃方式を実現することにより、高効率ガスタービン，および高効率ガスタービンコンバインドサイクルの実現を可能とすることができたものである。
【００８０】
また、請求項８の発明によれば、ガスタービン圧縮機の低圧部と高圧部の中間に中間冷却器を挿入し、同中間冷却器の回収熱を燃料処理を行う重質油加熱とか、排熱回収ボイラの給水加熱とか、蒸気タービン駆動用蒸気発生加熱等の加熱源として有効に活用することにより、システム全体の熱効率を高いレベルに維持することができたものである。
【００８１】
更にまた、請求項９の発明によれば基本燃料となる重質油、又は重質燃料から、微量成分としてたとえばＮａ，Ｋ，Ｖ，Ｓ等を処理装置で除去することにより、高温腐食等の不具合を発生することなく、より好ましいプラントを提供することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の参考例に係る重質油焚きガスタービンの基本構成図。
【図２】 本発明の第１の実施の形態に係る高温ガスタービン，低温ガスタービンの複合構成図。
【図３】 本発明の第２の実施の形態に係る重質油処理装置に改変を加えたものの構成図。
【図４】図３のものにおける他の改変に係り、（ａ），（ｂ），（ｃ）夫々異る改変を示す部分構成図。
【図５】 本発明の第２の参考例に係る軽質燃料ガスタービンコンバインドサイクルと重質燃料ボイラタービンとの組合せを示す構成図。
【図６】 本発明の第３の実施の形態に係る軽質燃料ガスタービンコンバインドサイクルと軽質燃料ガスタービン・重質燃料ボイラコンバインドサイクルの組合せを示す構成図。
【図７】 本発明の第４の実施の形態に係る軽質燃料ガスタービンコンバインドサイクルと流動床ボイラコンバインドサイクルの組合せを示す構成図。
【図８】図７のものにおける要部の改変に係り、（ａ），（ｂ）それぞれ異なる改変を示す要部の構成図。
【図９】 本発明の第５の実施の形態に係る重質油焚きガスタービンの基本構成図。
【図１０】 本発明の第６の実施の形態に係る圧縮機中間冷却器を組入れたものを示し、（ａ），（ｂ）夫々異った組入れ形態の構成図。
【図１１】 本発明の第７の実施の形態に係る圧縮機中間冷却熱の重質油処理熱源への利用形態を示し、（ａ），（ｂ）夫々異る形態の構成図。
【図１２】図１１のものの更に異る改変を（ａ），（ｂ），（ｃ）夫々別個のものを示す部分構成図。
【図１３】 本発明の第８の実施の形態に係る重質油処理装置の周辺装置を改変したものを示す構成図。
【図１４】本発明各実施の形態に採用しうる重質油処理装置の加熱部に係り、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）夫々異るものを示す説明図。
【図１５】従来の重質油処理装置に係る構成図。
【符号の説明】
１，４１ 重質油タンク
２，４２ 重質油処理装置
３，４３ 圧縮機
４ 燃焼器
５ タービン
６ 起動用燃料タンク
７ 火炉
８ 再燃ボイラ
９，４９ 脱硝装置
１０，５０ 除じん装置
１１，５１ 脱硫装置
１２，５２ 煙突
１３，５３ 蒸気タービン
１４，５４ 復水器
１５，５５ ガスタービン発電機
１６，５６ 蒸気タービン発電機
１７，４８ 排熱回収ボイラ
４４ 高圧燃焼器
４５ 高圧タービン
４６ 低圧燃焼器
４７ 低圧タービン
５８ 起動用燃料タンク
５９ 蒸気ヘッダ
６０ ポンプ
ａ 重質油
ｂ 軽質燃料
ｃ 重質燃料
ｄ 空気
ｅ 排気
ｆ 高圧蒸気
ｆ′ 低圧蒸気
ｇ 熱源蒸気
ｇ′ 加圧熱水
ｈ 装置復水
ｉ タービン復水
ｊ 中間冷却空気
ｋ 起動用燃料
Claims (9)
- 重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料を高温ガスタービンに投入し、分離前の重質油を低温ガスタービンに投入し、低温ガスタービン排ガスと重質燃料とを排熱回収ボイラに投入するように構成したことを特徴とする重質油焚き複合発電設備。
- 重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料を高温ガスタービンに投入し、重質燃料の一部を低温ガスタービンに投入し、低温ガスタービン排ガスと重質燃料の残部とを排熱回収ボイラに投入するように構成したことを特徴とする重質油焚き複合発電設備。
- ボイラで発生した低圧蒸気、高圧蒸気、又は蒸気タービンからの抽気蒸気で重質油を加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の重質油焚き複合発電設備。
- 重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料の一部を一のガスタービンに投入し、前記一のガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに投入するとともに、軽質燃料の残部を他のガスタービンに投入し、同他のガスタービンの排ガスと重質燃料とを排気再燃ボイラに投入し、ボイラ発生蒸気で駆動される蒸気タービンを３圧式としたことを特徴とする重質油焚き複合発電設備。
- 重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料の一部を一のガスタービンに投入し、前記一のガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに投入するとともに、軽質燃料の残部を他のガスタービンに投入し、同他のガスタービンの排ガスと重質燃料とを流動床ボイラに投入するように構成したことを特徴とする重質油焚き複合発電設備。
- 流動床ボイラのガス入口又は出口にガスタービン圧縮機出口空気とガスとを熱交換させる再生器を配置したことを特徴とする請求項５に記載の重質油焚き複合発電設備。
- 重質油を加熱して軽質燃料と重質燃料とに分離し、軽質燃料を高温ガスタービンに投入し、同高温ガスタービンの排ガスと重質燃料とを低温ガスタービンに投入し、同低温ガスタービンの排ガスを排熱回収ボイラに投入するように構成したことを特徴とする重質油焚き複合発電設備。
- ガスタービン圧縮機の中間冷却機で熱回収し、この回収熱を排熱回収ボイラの給水加熱、重質油加熱、又は蒸気タービン駆動用低圧蒸気発生に利用したことを特徴とする請求項７に記載の重質油焚き複合発電設備。
- 重質油又は重質燃料から微量成分を除去する前処理装置又は後処理装置を設けたことを特徴とする請求項７に記載の重質油焚き複合発電設備。
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