JP4759545B2 - Heavy oil-fired gas turbine power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、重質油焚きガスタービンの発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation system for a heavy oil-fired gas turbine.

水が超臨界域またはその近傍となる反応条件下で重質油と水を混合し、重質油を分解して生成された改質油をガスタービン燃料に使用して発電するとともに、ガスタービンからの排熱ガスの保有熱を回収して蒸気を製造し、蒸気タービンを駆動するコンバインド発電システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Heavy oil and water are mixed under reaction conditions in which water is at or near the supercritical region, and the reformed oil generated by decomposing the heavy oil is used as gas turbine fuel to generate power, and the gas turbine There is known a combined power generation system that recovers retained heat of exhaust heat gas from an engine to produce steam and drive a steam turbine (for example, see Patent Document 1).

特開2006−045308号公報(要約)JP 2006-045308 A (summary)

水を用いて重質油を改質する場合、一般に重質油と水の混合流体を350〜550℃程度の温度まで加熱することが望まれる。特許文献1では、重質油を加熱する重質油熱交換器及び重油と水の混合流体を加熱する混合流体熱交換器で加熱用蒸気との熱交換を行うことで、改質反応に必要な350〜550℃程度まで流体を加熱するコンバインド発電システムが示されている。   When reforming heavy oil using water, it is generally desirable to heat a mixed fluid of heavy oil and water to a temperature of about 350 to 550 ° C. In Patent Document 1, a heavy oil heat exchanger that heats heavy oil and a mixed fluid heat exchanger that heats a mixed fluid of heavy oil and water perform heat exchange with steam for heating, which is necessary for the reforming reaction. A combined power generation system that heats a fluid to about 350 to 550 ° C. is shown.

ここで、ボイラで発生した蒸気は、重質油熱交換器,混合流体熱交換器で加熱媒体として使用することで、熱交換器の出口では蒸気の一部が凝縮した湿り蒸気となる。この湿り蒸気をシンプルサイクルに適用する場合、ボイラに水を再循環させる水ポンプの健全性を確保するために、復水器にて湿り蒸気を凝縮させ、全量を水にする必要があった。そのため、復水器の水冷却系統が大規模なシステムになるとともに、復水器からの潜熱を使用する設備が無い場合には、湿り蒸気の持つ熱エネルギーを系外に排出してしまい、湿り蒸気の熱エネルギーを効率よく利用できないという課題があった。   Here, the steam generated in the boiler is used as a heating medium in the heavy oil heat exchanger and the mixed fluid heat exchanger, and becomes wet steam partially condensed at the outlet of the heat exchanger. When this wet steam is applied to a simple cycle, in order to ensure the soundness of the water pump that recirculates water to the boiler, it was necessary to condense the wet steam with a condenser to make the whole amount water. As a result, the condenser water cooling system becomes a large-scale system, and if there is no facility that uses the latent heat from the condenser, the heat energy of the wet steam is discharged outside the system, and the There was a problem that the thermal energy of steam could not be used efficiently.

そこで本発明は、重質油焚きガスタービンの発電システムにおいて、重質油と熱交換後の水を含む湿り蒸気の熱エネルギーを効率よく利用することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to efficiently use the thermal energy of wet steam containing heavy oil and water after heat exchange in a power generation system of a heavy oil-fired gas turbine.

本発明は、前記重質油熱交換器で重質油を加熱した後の湿り蒸気を乾き蒸気と水に分離する気液分離器と、該気液分離器で分離した乾き蒸気が供給される蒸気圧縮機と、該蒸気圧縮機で加圧した乾き蒸気を前記重質油熱交換器に再び供給する系統を備えたことを特徴とする。   The present invention provides a gas-liquid separator that separates wet steam after heating heavy oil with the heavy oil heat exchanger into dry steam and water, and dry steam separated by the gas-liquid separator. A steam compressor and a system for supplying again dry steam pressurized by the steam compressor to the heavy oil heat exchanger are provided.

本発明によれば、重質油焚きガスタービンの発電システムにおいて、重質油と熱交換後の水を含む湿り蒸気の熱エネルギーを効率よく利用することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the electric power generation system of a heavy oil-fired gas turbine, the heat energy of the wet steam containing the heavy oil and the water after heat exchange can be utilized efficiently.

本発明を適用したシンプルサイクル及びコンバインドサイクルの発電システムについて、以下説明する。   A simple cycle and combined cycle power generation system to which the present invention is applied will be described below.

本発明に係る重質油焚きガスタービンのシンプルサイクル発電システムの実施例について、図1を用いて説明する。シンプルサイクル発電システムとは、廃熱回収ボイラを備えず、ガスタービンのみで発電するシステムをいう。   An embodiment of a simple cycle power generation system for a heavy oil-fired gas turbine according to the present invention will be described with reference to FIG. A simple cycle power generation system refers to a system that does not include a waste heat recovery boiler and generates power using only a gas turbine.

本実施例の発電システムには、ガスタービン30,蒸気を加熱源とする重質油熱交換器4,重質油と水とを改質反応させるための改質器14,重質油熱交換器4にて重質油を加熱した後の湿り蒸気22の湿分を分離するための気液分離器23,気液分離器で分離した乾き蒸気25を重質油熱交換器4などの熱交換器に再循環させる蒸気圧縮機20,気液分離器23で分離した乾き蒸気25とは別の系統から蒸気を供給する蒸気ドラム41が備えられる。   The power generation system of this embodiment includes a gas turbine 30, a heavy oil heat exchanger 4 using steam as a heating source 4, a reformer 14 for reforming and reacting heavy oil and water, and heavy oil heat exchange. The gas-liquid separator 23 for separating the moisture of the wet steam 22 after the heavy oil is heated in the vessel 4, and the dry steam 25 separated by the gas-liquid separator are used as heat in the heavy oil heat exchanger 4 or the like. A steam compressor 20 that is recirculated to the exchanger and a steam drum 41 that supplies steam from a system different from the dry steam 25 separated by the gas-liquid separator 23 are provided.

重質油3は重質油タンク1から重質油高圧ポンプ2により、重質油熱交換器4を経て混合器11に供給される。一方、改質反応に用いる水9は、水タンク5から給水ポンプ6,水循環ポンプ7,水高圧ポンプ8の順に加圧されるとともに、ボイラ10に設けられた伝熱管で加熱され、混合器11に供給される。混合器11に供給される重質油3と水9は混合流体となって混合流体熱交換器13に供給される。混合流体は、混合流体熱交換器13を経て改質反応に良好な5−30MPa,350〜550℃の条件に維持された改質器14に供給される。改質器14には、改質器内部の混合流体を所望の温度に維持するために改質熱交換器42が設けられている。この改質熱交換器42は、加熱用蒸気により混合流体を加熱する。改質器14内では重質油の一部が水との改質反応により軽質化した改質燃料になると共に、残りの重質油はバナジウムの重金属を多く含む残渣油となる。改質燃料15は減圧弁16を経てガスタービン30の運転に良好な圧力まで減圧され、燃焼器32に燃料17として供給される。燃焼器32に供給された燃料17は空気圧縮機31からの空気を用いて燃焼させて、燃焼ガスによりタービン40を駆動する。そして、タービン40及び空気圧縮機31の回転軸に連結された発電機33で発電させる。   The heavy oil 3 is supplied from the heavy oil tank 1 to the mixer 11 via the heavy oil heat exchanger 4 by the heavy oil high pressure pump 2. On the other hand, the water 9 used for the reforming reaction is pressurized in the order of the water supply pump 6, the water circulation pump 7, and the water high-pressure pump 8 from the water tank 5, and is heated by a heat transfer tube provided in the boiler 10. To be supplied. The heavy oil 3 and water 9 supplied to the mixer 11 become a mixed fluid and are supplied to the mixed fluid heat exchanger 13. The mixed fluid is supplied through the mixed fluid heat exchanger 13 to the reformer 14 maintained at conditions of 5-30 MPa and 350-550 ° C. favorable for the reforming reaction. The reformer 14 is provided with a reforming heat exchanger 42 in order to maintain the mixed fluid inside the reformer at a desired temperature. The reforming heat exchanger 42 heats the mixed fluid with heating steam. In the reformer 14, part of the heavy oil becomes a reformed fuel lightened by a reforming reaction with water, and the remaining heavy oil becomes a residual oil containing a large amount of vanadium heavy metals. The reformed fuel 15 is depressurized to a pressure suitable for the operation of the gas turbine 30 through the pressure reducing valve 16 and supplied to the combustor 32 as the fuel 17. The fuel 17 supplied to the combustor 32 is burned using the air from the air compressor 31, and the turbine 40 is driven by the combustion gas. Then, power is generated by the generator 33 connected to the rotating shafts of the turbine 40 and the air compressor 31.

なお、本実施例では減圧後の改質燃料を直接ガスタービンの燃焼器32に供給している。但し、改質燃料を冷却した後に、液体の改質油はポンプへ、ガス状の改質油はガス圧縮機等へ供給した後に、それぞれガスタービンの燃焼器へ供給することも可能である。   In this embodiment, the reformed fuel after decompression is directly supplied to the combustor 32 of the gas turbine. However, after the reformed fuel is cooled, the liquid reformed oil can be supplied to the pump, and the gaseous reformed oil can be supplied to the gas compressor or the like and then supplied to the combustor of the gas turbine.

タービン40から排出された排熱ガス34は、ボイラ10に供給される。ガスタービンの排熱ガスは、一般に450℃以上の高温であり、ボイラ10にて蒸気を発生させることができる。ボイラ10には伝熱管が設けられており、排熱ガス34は伝熱管内を流れる水や蒸気と熱交換した後に系外へ排出される。また、ボイラ10の伝熱管は複数系統に分かれており、本実施例では、排熱ガス34が流れる上流側から順に伝熱管43,44,45,46とする。なお、伝熱管の配置は、タービン40から排出された排熱ガス温度、必要とする蒸気温度によって配置関係を適宜変更することもできる。   The exhaust heat gas 34 discharged from the turbine 40 is supplied to the boiler 10. The exhaust heat gas of the gas turbine is generally at a high temperature of 450 ° C. or higher, and steam can be generated by the boiler 10. The boiler 10 is provided with a heat transfer tube, and the exhaust heat gas 34 is discharged out of the system after exchanging heat with water or steam flowing in the heat transfer tube. Further, the heat transfer tubes of the boiler 10 are divided into a plurality of systems, and in this embodiment, the heat transfer tubes 43, 44, 45, and 46 are sequentially arranged from the upstream side where the exhaust heat gas 34 flows. The arrangement of the heat transfer tubes can be changed as appropriate according to the exhaust heat gas temperature discharged from the turbine 40 and the required steam temperature.

ボイラ10の上流側に設けられた伝熱管43で加熱された蒸気は、重質油熱交換器4と混合流体熱交換器13及び改質熱交換器42にそれぞれ分岐して供給される。ガスタービンから排出された排熱ガスによりボイラで発生した蒸気は、重質油,重質油と水との混合流体の加熱に使用する。重質油等の加熱に使用した後には、蒸気の一部が凝縮した湿り蒸気22となる。湿り蒸気22は、蒸気と水分が混合した状態の流体である。この湿り蒸気は蒸気タービンの発電に使用可能な程度の熱エネルギーを有している。しかし、本実施例のようにシンプルサイクルにおいて、湿り蒸気をそのままボイラ10の伝熱管へ供給することは困難である。湿り蒸気を水ポンプに供給すると蒸気の発生・消滅によるエロージョンが促進されるだけでなく、流動不安定が生じて水ポンプが動作不良を起こすため、水ポンプの健全性を確保するためには復水器にて全蒸気を凝縮させる必要があるからである。   The steam heated by the heat transfer tube 43 provided on the upstream side of the boiler 10 is branched and supplied to the heavy oil heat exchanger 4, the mixed fluid heat exchanger 13, and the reforming heat exchanger 42. Steam generated in the boiler by the exhaust heat gas discharged from the gas turbine is used to heat heavy oil or a mixed fluid of heavy oil and water. After being used for heating heavy oil or the like, it becomes wet steam 22 in which a part of the steam is condensed. The wet steam 22 is a fluid in which steam and moisture are mixed. This wet steam has enough thermal energy to be used for power generation of the steam turbine. However, it is difficult to supply wet steam as it is to the heat transfer tube of the boiler 10 in the simple cycle as in this embodiment. Supplying wet steam to the water pump not only promotes erosion due to the generation and extinction of steam, but also causes instability in the flow and malfunction of the water pump. This is because it is necessary to condense all the steam in the water container.

ここで、湿り蒸気中の蒸気を凝縮させるために必要な潜熱は、冷却水の顕熱と比較すると大きいため、復水器で必要な冷却水流量も大きくなる。例えば、5MPaでの蒸気の潜熱は2794kJ/kgであるのに対し、0.1MPaで20℃から95℃にするための顕熱は314kJ/kgである。5MPaの飽和蒸気1t/hを凝縮させるためには、0.1MPaの冷却水が9t/h必要となる。このように、復水器で必要な冷却水流量が多くなるため、復水器の水冷却系統が大規模なシステムになる。更に、復水器内を流れる蒸気からの潜熱を受けて100℃程度になった冷却水を用いる設備が無い場合、冷却水が吸収した熱エネルギーを系外に捨てることになる。即ち、重質油や混合流体と熱交換後の水を含む湿り蒸気の熱エネルギーを効率よく利用することができなかった。   Here, since the latent heat required for condensing the steam in the wet steam is larger than the sensible heat of the cooling water, the cooling water flow rate required for the condenser is also increased. For example, the latent heat of steam at 5 MPa is 2794 kJ / kg, whereas the sensible heat for changing from 20 ° C. to 95 ° C. at 0.1 MPa is 314 kJ / kg. In order to condense 1 t / h of 5 MPa saturated steam, 9 t / h of 0.1 MPa of cooling water is required. As described above, since the flow rate of the cooling water required for the condenser increases, the condenser water cooling system becomes a large-scale system. Furthermore, if there is no facility using the cooling water that has reached about 100 ° C. due to the latent heat from the steam flowing in the condenser, the heat energy absorbed by the cooling water is discarded outside the system. That is, the heat energy of the wet steam including water after heat exchange with heavy oil or mixed fluid cannot be efficiently used.

そこで、本実施例では、熱交換器(重質油熱交換器4,混合流体熱交換器13,改質熱交換器40)で熱交換した後の湿り蒸気22を気液分離器23に供給する。気液分離器23内で分離された乾き蒸気25は、蒸気ドラム41で発生した蒸気と合流し、電気モータ24にて駆動する蒸気圧縮機20で加圧される。蒸気圧縮機20から排出された乾き蒸気25はボイラ10の伝熱管43で過熱された後、加熱用蒸気21として重質油熱交換器4,混合流体熱交換器13,改質器熱交換器42に分岐して、それぞれ供給される。   Therefore, in the present embodiment, the wet steam 22 after heat exchange in the heat exchanger (heavy oil heat exchanger 4, mixed fluid heat exchanger 13, reforming heat exchanger 40) is supplied to the gas-liquid separator 23. To do. The dry steam 25 separated in the gas-liquid separator 23 merges with the steam generated in the steam drum 41 and is pressurized by the steam compressor 20 driven by the electric motor 24. The dry steam 25 discharged from the steam compressor 20 is superheated by the heat transfer tube 43 of the boiler 10, and then used as the heating steam 21 for the heavy oil heat exchanger 4, the mixed fluid heat exchanger 13, and the reformer heat exchanger. It branches to 42 and is supplied respectively.

一方、気液分離器23で分離した水26は必要に応じて冷却した後に水循環ポンプ7に導かれる。気液分離器23で分離された水26は、水タンク5から給水ポンプ6により供給される水とともに、水高圧ポンプ8とボイラ10内の伝熱管46に分岐して供給される。水高圧ポンプ8に供給された水は、更に伝熱管44で加熱された後、混合器11に供給される。一方、伝熱管46で加熱されて生成した蒸気は蒸気ドラム41に流入する。蒸気ドラム41で分離する水は、ボイラ10の伝熱管45で加熱され、蒸気として再び蒸気ドラム41に循環する。また、蒸気ドラム41で分離した蒸気は、気液分離器23から供給された乾き蒸気25と合流した後、蒸気圧縮機20に供給される。   On the other hand, the water 26 separated by the gas-liquid separator 23 is guided to the water circulation pump 7 after being cooled as necessary. The water 26 separated by the gas-liquid separator 23 is branched and supplied to the water high-pressure pump 8 and the heat transfer pipe 46 in the boiler 10 together with the water supplied from the water tank 5 by the water supply pump 6. The water supplied to the water high-pressure pump 8 is further heated by the heat transfer tube 44 and then supplied to the mixer 11. On the other hand, the steam generated by being heated by the heat transfer tube 46 flows into the steam drum 41. The water separated by the steam drum 41 is heated by the heat transfer tube 45 of the boiler 10 and circulates again to the steam drum 41 as steam. The steam separated by the steam drum 41 is combined with the dry steam 25 supplied from the gas-liquid separator 23 and then supplied to the steam compressor 20.

本実施例では、ボイラ10の加熱源はガスタービンの排熱ガス34を利用する。必要に応じて改質器14内で発生した残渣油19を残渣油抜出し弁18から抜出し、ボイラ10用の燃料として用いることもできる。   In this embodiment, the heat source of the boiler 10 uses the exhaust heat gas 34 of the gas turbine. If necessary, the residual oil 19 generated in the reformer 14 can be extracted from the residual oil extraction valve 18 and used as fuel for the boiler 10.

本発明の構成によれば、熱交換後の蒸気と水の混合流体である湿り蒸気を復水器で水に変換する必要が無くなる。そのため、湿り蒸気のうち蒸気が有する熱エネルギーを有効に再利用できるため、システムの熱効率が大幅に向上する。   According to the configuration of the present invention, it is not necessary to convert wet steam, which is a mixed fluid of steam and water after heat exchange, into water with a condenser. Therefore, the thermal energy of the steam in the wet steam can be effectively reused, and the thermal efficiency of the system is greatly improved.

本発明の実施例2について、実施例1との共通箇所については省略し、特に相違点を中心に図2を用いて説明する。   In the second embodiment of the present invention, portions common to the first embodiment are omitted, and the difference will be particularly described with reference to FIG.

本実施例では、ガスタービン30の駆動力の一部を蒸気圧縮機20の駆動に使用する。そのため、図2では空気圧縮機31の回転軸を蒸気圧縮機20の回転軸と連結させている。蒸気圧縮機20の駆動源をガスタービン30から供給することにより、電気モータを用いるよりもシステムの熱力率を向上させることができる。   In this embodiment, a part of the driving force of the gas turbine 30 is used to drive the steam compressor 20. Therefore, in FIG. 2, the rotation shaft of the air compressor 31 is connected to the rotation shaft of the steam compressor 20. By supplying the driving source of the steam compressor 20 from the gas turbine 30, it is possible to improve the thermal power factor of the system as compared to using an electric motor.

また本実施例では、重質油3と水9を混合させる混合器11と改質器14との間に混合流体熱交換器13を設置していない。そのため、改質反応に必要な滞留時間を重質油熱交換器4又は改質器14にて確保している。また改質器14を蒸気で加熱するのではなく、電気ヒータ27で加熱している。このように、本実施例では混合流体熱交換器と改質熱交換器を備えていないため、ボイラ10から熱交換器に供給する蒸気系統を重質油熱交換器4への1系統のみとし、加熱用蒸気の系統を簡素化することが出来る。   In this embodiment, the mixed fluid heat exchanger 13 is not installed between the mixer 11 and the reformer 14 for mixing the heavy oil 3 and the water 9. Therefore, the residence time required for the reforming reaction is ensured by the heavy oil heat exchanger 4 or the reformer 14. Further, the reformer 14 is not heated by steam but is heated by an electric heater 27. Thus, in this embodiment, since the mixed fluid heat exchanger and the reforming heat exchanger are not provided, the steam system supplied from the boiler 10 to the heat exchanger is only one system to the heavy oil heat exchanger 4. The heating steam system can be simplified.

本発明に係る重質油焚きガスタービンを用いたコンバインドサイクル発電システムの実施例について、図3を用いて説明する。   An embodiment of a combined cycle power generation system using a heavy oil-fired gas turbine according to the present invention will be described with reference to FIG.

重質油3は重質油タンク1から重質油高圧ポンプ2により、重質油の熱交換器4を経て混合器11に供給される。一方、改質反応に用いる水9は、水タンク5より給水ポンプ6,水循環ポンプ7,水高圧ポンプ8で加圧され、ボイラ10にて高温にしてから混合器11に供給される。混合器11に供給される重質油3と水9は混合流体となって、改質反応に良好な5−30MPa,350〜550℃の条件に維持された改質器14に供給される。改質器14を電気ヒータ27で加熱することにより、蒸気系統とは独立して改質器14の温度調整ができるために制御性が向上するとともに、系統が簡素化できる。   The heavy oil 3 is supplied from the heavy oil tank 1 to the mixer 11 via the heavy oil heat exchanger 4 by the heavy oil high pressure pump 2. On the other hand, the water 9 used for the reforming reaction is pressurized from the water tank 5 by the water supply pump 6, the water circulation pump 7, and the water high-pressure pump 8 and is supplied to the mixer 11 after being heated to high temperature by the boiler 10. The heavy oil 3 and water 9 supplied to the mixer 11 become a mixed fluid and are supplied to the reformer 14 maintained at 5-30 MPa and 350 to 550 ° C., which is good for the reforming reaction. By heating the reformer 14 with the electric heater 27, the temperature of the reformer 14 can be adjusted independently of the steam system, so that controllability is improved and the system can be simplified.

改質器14では重質油の一部が水との改質反応により軽質化した改質燃料になると共に、残りの重質油はバナジウムの重金属を多く含む残渣油となる。改質燃料15は減圧弁16を経てガスタービン30の運転に良好な圧力まで減圧させ、発電用の燃料17として供給される。   In the reformer 14, a part of the heavy oil becomes a reformed fuel lightened by a reforming reaction with water, and the remaining heavy oil becomes a residual oil containing a large amount of vanadium heavy metals. The reformed fuel 15 is depressurized to a pressure suitable for the operation of the gas turbine 30 through the pressure reducing valve 16 and supplied as the fuel 17 for power generation.

重質油熱交換器4に用いる加熱用蒸気21は、蒸気圧縮機20からボイラ10で過熱した後に供給され、熱交換後の湿り蒸気22は気液分離器23に供給される。気液分離器23内で分離された乾き蒸気25は、蒸気ドラム41で発生した蒸気と共に電気モータ24で駆動する蒸気圧縮機20に供給され、重質油熱交換器4の加熱用蒸気21として再循環させる。尚、蒸気圧縮機20の動力源としては電気モータではなく、ガスタービン30又は蒸気タービン35の動力を直接供給されるようにすることも可能である。   The heating steam 21 used in the heavy oil heat exchanger 4 is supplied after being heated by the boiler 10 from the steam compressor 20, and the wet steam 22 after the heat exchange is supplied to the gas-liquid separator 23. The dry steam 25 separated in the gas-liquid separator 23 is supplied to the steam compressor 20 driven by the electric motor 24 together with the steam generated in the steam drum 41 and used as the heating steam 21 of the heavy oil heat exchanger 4. Recirculate. The power source of the steam compressor 20 can be directly supplied with the power of the gas turbine 30 or the steam turbine 35 instead of the electric motor.

蒸気ドラム41で発生する蒸気の一部は蒸気圧縮機20に供給する。また、蒸気ドラム41で発生する蒸気の残りは、ボイラ10の伝熱管47にて再加熱して飽和温度より高温の乾き蒸気として蒸気タービン35に供給している。蒸気タービン35に必要な蒸気流量は、ガスタービンの排熱ガス34と改質器14から残渣油抜出し弁18で抜出す残渣油19の流量を調整することで、制御することができる。残渣油19は燃焼させることができ、ボイラ用の熱源として用いることができる。   A part of the steam generated in the steam drum 41 is supplied to the steam compressor 20. The remainder of the steam generated in the steam drum 41 is reheated by the heat transfer tube 47 of the boiler 10 and supplied to the steam turbine 35 as dry steam having a temperature higher than the saturation temperature. The steam flow required for the steam turbine 35 can be controlled by adjusting the flow rate of the residual oil 19 extracted from the exhaust heat gas 34 of the gas turbine and the residual oil extraction valve 18 from the reformer 14. The residual oil 19 can be burned and used as a heat source for the boiler.

蒸気タービン35に供給された蒸気は発電機33の駆動源として用いられる。蒸気タービン35で熱エネルギーを失った蒸気は、気液分離器23で分離した水26と合流し、復水器36に供給される。復水器36において冷却水37により蒸気から凝縮した水は水循環ポンプ7に導かれる。復水器36で凝縮した水は、水タンク5から給水ポンプ6により供給される水とともに、混合器11と蒸気ドラム41へ供給する蒸気補給用の水として再循環させる。   The steam supplied to the steam turbine 35 is used as a drive source for the generator 33. The steam that has lost its thermal energy in the steam turbine 35 joins the water 26 separated in the gas-liquid separator 23 and is supplied to the condenser 36. The water condensed from the steam by the cooling water 37 in the condenser 36 is guided to the water circulation pump 7. The water condensed in the condenser 36 is recirculated together with water supplied from the water tank 5 by the water supply pump 6 as water for supplying steam to the mixer 11 and the steam drum 41.

本実施例の構成によれば、蒸気タービン35に供給する蒸気を飽和温度より高温の乾き蒸気とすることが出来るので、コンバインドサイクルのシステム効率を向上させることができる。   According to the configuration of the present embodiment, the steam supplied to the steam turbine 35 can be dry steam having a temperature higher than the saturation temperature, so that the system efficiency of the combined cycle can be improved.

本発明の実施例4について、実施例1との共通箇所については省略し、特に相違点を中心に図4を用いて説明する。   The fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4, omitting portions common to the first embodiment and particularly focusing on the differences.

本実施例では、製造した改質燃料15を直接ガスタービンに供給して燃焼させるのではなく、製造した改質燃料を改質燃料タンク39に一旦溜めて、配管又はトラックにより、改質燃料を使用できるガスタービン発電設備等に供給する。また、本実施例では重質油の一部をボイラ用燃料ポンプ38によりボイラ10へ供給している。但し、実施例1と同じく、改質器14から残渣油抜出し弁18により残渣油19を抜出し、ボイラ10用の燃料として用いることもできる。   In the present embodiment, the manufactured reformed fuel 15 is not directly supplied to the gas turbine and burned, but the manufactured reformed fuel is temporarily stored in the reformed fuel tank 39, and the reformed fuel is supplied by piping or a truck. Supply to usable gas turbine power generation facilities. In this embodiment, part of the heavy oil is supplied to the boiler 10 by the boiler fuel pump 38. However, as in the first embodiment, the residual oil 19 can be extracted from the reformer 14 by the residual oil extraction valve 18 and used as fuel for the boiler 10.

本実施例によれば、ボイラシステムとガスタービンシステムとが独立して運用できる利点がある。   According to the present embodiment, there is an advantage that the boiler system and the gas turbine system can be operated independently.

本発明により、重質油との熱交換後の湿り蒸気を復水器で冷却水との熱交換により水に戻す必要が無く、湿り蒸気の持つ熱エネルギーを有効に再利用できる。そのため、重質油焚きガスタービンシステムにおける加熱用蒸気の再循環システムとして最適である。   According to the present invention, it is not necessary to return wet steam after heat exchange with heavy oil to water by heat exchange with cooling water in a condenser, and heat energy of the wet steam can be effectively reused. Therefore, it is optimal as a recirculation system for heating steam in a heavy oil-fired gas turbine system.

重質油焚きガスタービンのシンプルシステムに関する実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example regarding the simple system of a heavy oil-fired gas turbine. 重質油焚きガスタービンのシンプルシステムに関する別の実施例を示す図である。It is a figure which shows another Example regarding the simple system of a heavy oil-fired gas turbine. 重質油焚きガスタービンのコンバインドシステムに関する実施例を示す図である。It is a figure which shows the Example regarding the combined system of a heavy oil-fired gas turbine. 重質油焚きガスタービンのシンプルシステムに関する別の実施例を示す図である。It is a figure which shows another Example regarding the simple system of a heavy oil-fired gas turbine.

符号の説明Explanation of symbols

1 重質油タンク
2 重質油高圧ポンプ
3 重質油
4 重質油熱交換器
5 水タンク
6 給水ポンプ
7 水循環ポンプ
8 水高圧ポンプ
9,26 水
10 ボイラ
11 混合器
13 混合流体熱交換器
14 改質器
15 改質燃料
16 減圧弁
17 燃料
18 残渣油抜出し弁
19 残渣油
20 蒸気圧縮機
21 加熱用蒸気
22 湿り蒸気
23 気液分離器
24 電気モータ
25 乾き蒸気
27 電気ヒータ
30 ガスタービン
31 空気圧縮機
32 燃焼器
33 発電機
34 排熱ガス
35 蒸気タービン
36 復水器
37 冷却水
38 ボイラ用燃料ポンプ
39 改質燃料タンク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heavy oil tank 2 Heavy oil high pressure pump 3 Heavy oil 4 Heavy oil heat exchanger 5 Water tank 6 Feed water pump 7 Water circulation pump 8 Water high pressure pump 9,26 Water 10 Boiler 11 Mixer 13 Mixed fluid heat exchanger 14 Reformer 15 Reformed Fuel 16 Pressure Reducing Valve 17 Fuel 18 Residual Oil Drain Valve 19 Residual Oil 20 Steam Compressor 21 Heating Steam 22 Wet Steam 23 Gas-Liquid Separator 24 Electric Motor 25 Dry Steam 27 Electric Heater 30 Gas Turbine 31 Air compressor 32 Combustor 33 Generator 34 Waste heat gas 35 Steam turbine 36 Condenser 37 Cooling water 38 Fuel pump 39 for boiler Reformed fuel tank

Claims (6)

蒸気で重質油を加熱する重質油熱交換器と、
加熱された重質油と水の混合流体を改質燃料と残渣油に分離する改質器と、
該改質器から排出された改質燃料により駆動するガスタービンと、
該ガスタービンから排出された排熱ガスにより水を加熱して蒸気を生成するボイラを備えた重質油焚きガスタービンの発電システムであって、
前記重質油熱交換器で重質油を加熱した後の湿り蒸気を乾き蒸気と水に分離する気液分離器と、
該気液分離器で分離した乾き蒸気が供給される蒸気圧縮機と、
該蒸気圧縮機で加圧した乾き蒸気を前記重質油熱交換器に再び供給する系統を備えたことを特徴とする重質油焚きガスタービンの発電システム。
A heavy oil heat exchanger that heats heavy oil with steam;
A reformer that separates the mixed fluid of heated heavy oil and water into reformed fuel and residual oil;
A gas turbine driven by the reformed fuel discharged from the reformer;
A heavy oil-fired gas turbine power generation system including a boiler that generates steam by heating water with exhaust heat gas discharged from the gas turbine,
A gas-liquid separator for separating wet steam after heating heavy oil in the heavy oil heat exchanger into dry steam and water;
A steam compressor to which dry steam separated by the gas-liquid separator is supplied;
A power generation system for a heavy oil-fired gas turbine, comprising a system for supplying dry steam pressurized by the steam compressor to the heavy oil heat exchanger again.
蒸気で重質油を加熱する重質油熱交換器と、
該重質油熱交換器から排出された重質油と水との混合流体を蒸気で加熱する混合流体熱交換器と、
該混合流体熱交換器から排出された混合流体を改質燃料と残渣油に分離する改質器と、
該改質器から排出された改質燃料により駆動するガスタービンと、
該ガスタービンから排出された排熱ガスにより水を加熱して蒸気を生成するボイラを備えた重質油焚きガスタービンの発電システムであって、
前記重質油熱交換器で重質油を加熱した後に生じる湿り蒸気及び前記混合流体熱交換器で混合流体を加熱した後に生じる湿り蒸気を乾き蒸気と水に分離する気液分離器と、
該気液分離器で分離した乾き蒸気が供給される蒸気圧縮機と、
該蒸気圧縮機で加圧した乾き蒸気を前記重質油熱交換器及び前記混合流体熱交換器に再循環させる系統を備えたことを特徴とする重質油焚きガスタービンの発電システム。
A heavy oil heat exchanger that heats heavy oil with steam;
A mixed fluid heat exchanger for heating the mixed fluid of heavy oil and water discharged from the heavy oil heat exchanger with steam;
A reformer for separating the mixed fluid discharged from the mixed fluid heat exchanger into reformed fuel and residual oil;
A gas turbine driven by the reformed fuel discharged from the reformer;
A heavy oil-fired gas turbine power generation system including a boiler that generates steam by heating water with exhaust heat gas discharged from the gas turbine,
A gas-liquid separator that separates wet steam generated after heating heavy oil with the heavy oil heat exchanger and wet steam generated after heating a mixed fluid with the mixed fluid heat exchanger into dry steam and water;
A steam compressor to which dry steam separated by the gas-liquid separator is supplied;
A power generation system for a heavy oil-fired gas turbine, comprising a system for recirculating dry steam pressurized by the steam compressor to the heavy oil heat exchanger and the mixed fluid heat exchanger.
請求項1記載の重質油焚きガスタービンの発電システムであって、
前記蒸気圧縮機の動力を前記ガスタービンから供給されることを特徴とする重質油焚きガスタービンの発電システム。
A heavy oil-fired gas turbine power generation system according to claim 1,
A power generation system for a heavy oil-fired gas turbine, wherein power of the steam compressor is supplied from the gas turbine.
請求項1記載の重質油焚きガスタービンの発電システムであって、
前記気液分離器で分離された水を前記ボイラに供給し蒸気を生成した後に、前記重質油熱交換器へ再循環させる系統を備えたことを特徴とする重質油焚きガスタービンの発電システム。
A heavy oil-fired gas turbine power generation system according to claim 1,
A heavy oil-fired gas turbine power generation comprising a system for supplying water separated by the gas-liquid separator to the boiler to generate steam and then recirculating it to the heavy oil heat exchanger system.
請求項1記載の重質油焚きガスタービンの発電システムであって、
前記改質器で混合流体を加熱する改質熱交換器と、
前記蒸気圧縮機で加圧した乾き蒸気を前記改質熱交換器に供給する系統を備えたことを特徴とする重質油焚きガスタービンの発電システム。
A heavy oil-fired gas turbine power generation system according to claim 1,
A reforming heat exchanger that heats the mixed fluid in the reformer;
A power generation system for a heavy oil-fired gas turbine, comprising a system for supplying dry steam pressurized by the steam compressor to the reforming heat exchanger.
請求項1記載の重質油焚きガスタービンの発電システムであって、
前記改質器から排出された残渣油を前記ボイラに供給して燃焼させる系統を備えたことを特徴とする重質油焚きガスタービンの発電システム。
A heavy oil-fired gas turbine power generation system according to claim 1,
A power generation system for a heavy oil-fired gas turbine, comprising a system for supplying residual oil discharged from the reformer to the boiler for combustion.
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