JPH02123246A

JPH02123246A - 回転軸動力の発生方法

Info

Publication number: JPH02123246A
Application number: JP25172489A
Authority: JP
Inventors: Richard V Garland; リチャード・バーノン・ガーランド
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1990-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JP2892704B2; CA1315993C; CN1041423A; EP0361065A1; AU4012089A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、一般に、石炭のような固体燃料を用いて回転
軸動力を発生させるガスタービン・システムに関し、よ
り詳細には、圧縮機からの排出空気の蒸発冷却−再生加
熱と、石炭又は加圧流動床式燃焼器内で石炭から得られ
る炭素質チャーの燃焼とを併用するシステムに関する。

ガスタービンを用いるシステムは効率が高く、資本経費
が少なく、リードタイムが短いので、発電手段として電
力会社にとって非常に魅力のある方式である。しかしな
がら、従来、ガスタービンの稼働に用いられる材料は、
高価で場合によっては稀少性のある燃料、即ち、主とし
て留出油及び天然ガスに限られている。石炭は人手が容
易で、しかも安価なので、主燃料として石炭を利用でき
る発電用ガスタービン・システムの開発に多大の力が注
がれている。かかるシステム開発に最も力が注がれてい
る分野の一つとして、燃焼用空気として圧縮機からの排
ガスが用いられる加圧流動床式燃焼器（以下、ｒＰＦＢ
ＣＪという、）内で石炭を燃焼させるシステムが挙げら
れる。かかるシステムで適当な熱力学的効率を得るため
には、ガスタービン排出物からの熱の回収が必要なので
、排熱回収熱交換器（以下、ｒＨＲ３ＧＪという、）を
用いる蒸気ボトミング・システムを用いることが上記シ
ステムの必須の構成要件であると考えられている。しか
しながら、蒸気ボトミング・システムは費用が嵩むし構
成がＦｉ雑なので、かかる石炭燃焼システムの経済性が
相当悪くなる。

ガスタービン利用システムにおいて考えられる石炭利用
法の一つとして、ＰＦＢＣ内で石炭を燃焼させる方法が
ある。この方法の最もＷＵ巾な使用例では、従来のよう
にガスタービンの圧縮機で圧縮された周囲空気が流動床
を形成するよう働くと共にＰＦＢＣに用いられる燃焼用
空気となる。ＰＦＢＣ内での燃焼後、燃焼生成物及び同
伴粒状物で汚染された高温の空気がＰＦＲＣから排出さ
れる。この空気は次にサイクロン分離器を通り、ここで
粒状物の大部分が除去され、次いでタービン中を通りな
がら膨張刷ることにより有用な軸動力が得られる。膨張
後、タービンから排出された汚染状態の空気は大気中に
放出される。

しかしながら、かかるシステムの効率はタービンの圧力
比に課せられる制約のため限界がある。

圧力比に制約を課すことは、粒状物がＰＦＢＣからのキ
ャリオーバ後、サイクロン分離器で除去されずにタービ
ン内に付着して（これは、［ファウリングＪと呼ばれる
。）、圧ｗｉ機への背圧を増大させることに起因して生
じる圧縮機のサージングを回避する上で必要である。こ
のため、米国特許筒４，４７６，６７４号に開示されて
いるように、タービンを高圧部分と低圧部分に分けると
共に間接形熱交換器をＰＦＢＣ内に別途配設することが
提案されている。圧縮機から排出される空気は熱交換器
内で加熱されるので、石炭と直接接触せず、従って清浄
な空気だけが高圧タービンに流入するようになる。高圧
タービン内での部分膨張後、空気はＰＦＢＣ内に直接入
って流動床を生じさせると共に石炭の燃焼に必要な酸素
を供給することにより再熱される。ＰＦＢＣを出た後、
汚染状態の空気はサイクロン分離器で不十分ながらもク
リーニングされ、その後、低圧タービン内を通りながら
膨張し追加の有用な仕事を生じさせ、その後で前述のよ
うに大気中へ放出される。

しかしながら、かかるシステムの熱力学的効率は依然と
して低い、その理由は、低圧タービンを出たガスが比較
的高い温度状態にあり、石炭の燃焼により生じる熱の大
部分によって温度による大気の汚染が生じるからである
。したがって、上述の米国特許第４，４７６，６７４号
で説明されているように、可能な限り高い熱力学的効率
を得るためには、ＨＲＳ　Ｇ４）ような蒸気システムを
用いてタービン排ガスを大気中への放出に先立って該排
ガスから相当量の熱を回収することが必要であると考え
られている。ＨＲ３Ｇで生じる蒸気を蒸気タービンに用
いると追加の電力が得られる。ＨＲ３Ｇ蒸気システムを
以下に詳細に説明する。

流動床の温度、従ってタービンに流入する空気の温度を
８７０℃に制限し、それにより石炭中の硫黄分の捕獲の
度合いを最適化してタービン内への有害なアルカリ性の
水蒸気のキャリオーバを防止する必要上、ＰＦＢＣシス
テムと連携して別の効率低減となる手段が設けられてい
る。それ故に、最大効率を得るには、１９８７年６月に
カリフォルニア州アナハイムで開催された国際ガスター
ビンショーにおけるビー・バーマン（Ｐ、　［１ｅｒｓ
＋ａｎ）及びジエイ・ハインズ（Ｊ、　１ｉｙｎｄｓ）
共著の掃出論文［ハイ・パーフォーマンス・ＰＦＢ−シ
ステム（Ｉｌｉｇｂ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ＰＦＢ
　Ｓｙｓｔｅｍ）　Ｊ（アメリカ機械学会論文集第８７
ＧＴ３６号）では、トッピング形燃焼器を用いてＰＦＢ
Ｃ型熱交換器を出た空気の温度を高圧タービンの最大効
率を得るのに必要な温度まで高めることが提案されてい
る。トッピング形燃焼器は油又は天然ガスを用いて燃焼
を行わせることができるが、石炭の利用性を最大限活か
すには、システムに熱分解処理手段（乾留り追加使用す
ることが提案されている。乾留器は石炭を低ＢＴＵガス
及び固形物である炭素質チャーに変える。低Ｂ　Ｔ　Ｕ
ガスをトッピング形燃焼器内、チャーをＰＦＢＣ内で燃
焼させる。

提案された上述のシステムを用いると石炭をガスタービ
ン利用システムで有効利用できそうであるが、大気中へ
の放出前にタービン排ガスから相当量の熱を回収するた
め蒸気ボトミング・システムを用いる必要があるので上
記システムは費用及び構成の複雑さが増す、蒸気ボトミ
ング・システムの構成要素は、−船釣には脱気用の蒸気
を生じさせる低圧蒸発器から成るＨＲ３Ｇそれ自体、給
水を加熱するエコノマイザ、蒸気を発生させる高圧蒸発
器、及び過熱器を含む、さらに、脱気器、ボイラー給水
ポンプ、復水ポンプ、蒸気タービン、復水器及び冷却塔
が、相当な本数の相互連結用配管及び基礎等と共に必要
になる。その結果、システムの総費用は、排ガスからの
熱回収に必要な蒸気ボトミング・システムを用いると大
幅に増加することになる。さらに、種々の１気サイクル
・パラメータ及び構成要素の制御により、石炭燃焼シス
テムの操作法が相当量の込んだものとなる。

したがって、蒸気ボトミング・システムを用いないで、
タービン排ガスから相当量の熱を回収するごとにより石
炭燃焼装置の効率を改善する方法を提供することが雫ま
しい。液体燃料又は気体燃料を燃焼させる従来型ガスタ
ービン・システムでは、従来、排ガスから熱を回収する
別法として、圧縮機からの排出空気を蒸発冷却した後、
再生加熱している。液体燃料又は気体燃料を燃焼させる
従来型ガスタービン・システムの動力出力及び効率を改
みする上記従来方式は、「ガスタービンの間界（Ｇａｓ
　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｗｏｒｌｄ）　Ｊに１９８７年５〜
６月にかけて掲載されたアール・マツケイ（Ｒ，Ｍａｃ
Ｋａｙ）氏等の論文「ガスタービンの動力を５０％増大
可能にする水注入方式」に記載されている。

上述の蒸発冷却及び再生加熱方式は、液体燃料又は気体
燃料を燃焼させる従来型ガスタービン・システムの動力
出力及び効率を改善させる手段として提案されたが、本
発明者の見解によれば、上記方式は固体燃料を用いるＰ
ＦＢＣガスタービン・システムには使用できそうになく
、かかる方式の使用により、石炭から電力を発生させる
固体燃料ＰＦＢＣガスタービン・システムを商業的に用
いることが出来るようにするためには格段の力を注ぐ必
要がある。

したがって、本発明の一般的な目的は、費用がかかり構
成が複雑な従来型蒸気ボトミング・システムを用いない
で、固体燃料ガスタービン−システムの熱力学的効率を
改善する方法を提供することにある。

この目的に鑑みて、本発明の要旨は、圧縮機、タービン
、固体燃料が導入される加圧流動床式燃焼器（以下ｒＰ
ＦＢＣ，という、）及びＰＦＢＣ内に配設された間接形
熱交換器を用いて、空気を圧縮機で圧縮し、圧縮空気を
加熱し、ＰＦＢＣ内で固体燃料を加熱された前記圧縮空
気によって流動化させた状態で燃焼させて汚染状態の排
ガスを発生させ、排ガスをタービン内で膨張させて軸動
力を発生させる回転軸動力の発生方法において、スプレ
ー式蒸発器内で水を圧縮空気中に噴射し、それによりｆ
ｆｉ流量が増した冷却された状態の圧縮空気を生じさせ
、冷却状態の圧縮空気をＰＦＢＣ内への導入前に排ガス
で加熱することを特徴とする方法にある０本発明によれ
ば、圧縮機から排出される空気のＭ聞流量は、水をスプ
レー式蒸発器内でガス中に噴射して蒸発させることによ
り増加する。再生器でタービン排ガスから回収された熱
を用いて冷却状態の水分含有圧縮ガスをＰＦＢＣ内への
導入に先立って加熱すると、蒸発による冷却効果が相殺
され、それによりタービンに入る所望のガス温度を得る
に必要な追加の燃料消費量が最少限に抑えられる。ｆ聞
流量の増大の結果、タービンにより得られる動力は増大
し、しかも、圧縮後にガス流のｆ聞流量を増大させるた
め、圧縮機により吸収される動力は同じ度合いでは増加
せず、かくして追加のタービン動力が全てシステム外部
で自由に用いられるようになる。したがって、燃料消費
量の増加の割合は動力発生量の増加の割合よりも小さい
のでシステムの効率は実質的に改善される。

本発明の内容は、添付の図面に例示的に示すに過ぎない
好ましい実施例についての以下の説明を読むと一層容易
に理解できよう。

図面を参照すると（図中、同一の参照番号は同一の構成
要素を示している）、第１図には、固体燃料を用いる基
本的な１発−再生方式ガスタービン・システムが示され
ている。酸素含有ガス２６、例えば周囲空気が圧縮機２
７に入って圧縮される。

本発明の重要な特徴によれば、圧縮されたガス３８は次
にスプレー式蒸発器２９を通るが、ここで蒸発冷却され
る。スプレー式蒸発器は室で構成され、この室内へ高圧
供給装置３０からの水が噴射されて室内を流れている圧
縮ガスと混合される。

圧縮の結果、ガスは高温状態になるので噴射された水は
ガス中で蒸発する。水の蒸発潜熱はガスの温度よりも著
しく低いので、ガスにより運ばれる水分によりガスの質
量流量が増大する。

本発明のもう一つの重要な特徴によれば、スプレー式蒸
発器により得られる冷却状態の水分含有圧縮ガス４０は
次に再生器３１内を通る。タービン１４から排出される
膨張後の汚染ガス４２も再生器内を通る。再生器は、２
つの流路群を構成する障壁が配設収納された室である。

スプレー式蒸発器からの冷却ガスは第１の流路群、ター
ビンからのガスは第２の流路群を通る。障壁により二種
類のガスは再生器を通る間、混合しないが、これらの間
で熱が伝達する。スプレー式蒸発器内での蒸発冷却の結
果、このスプレー式蒸発器からの圧縮ガスの温度はター
ビンからの膨張後の汚染ガスの温度よりも著しく低いの
で、これら二種類のガスの間に相当瞳の熱の伝達が起こ
り、それに伴い圧縮ガスの温度が著しく上昇する。再生
器により得られる加熱状態の圧縮ガスは次にＰＦＢＣ３
３内へ流れる。ＰＦＢＣには固体燃料１０、例えば石炭
及び硫黄用溶剤３４が導入される。ＰＦＢＣは燃焼室を
有し、この燃焼室内で固体燃料が加圧された流動床の状
態に保たれて燃焼が促進される。

加熱状態の圧縮ガス４４は流動床を生じさせると共に加
圧された流動床（以下、ｒＰＦＢＩという場合もある）
の状態で固体燃料を燃焼させるに必要な酸素を供給し、
一方、ガスの温度は燃料の燃焼により生じる熱の伝達に
よって高くなる。ＰＦＢＣ内で燃焼させる固体燃料の量
は所望のガス温度で決まる。

このようにしてＰＦＢＧで得られ、この時点では燃焼生
成物によって汚染されている高温ガス４６はタービン内
を流れ、この中で膨張し１．それによりタービンの回転
軸動力が得られるが、ＰＦＢＣからの高温ガスは、ター
ビンへの導入に先立ってサイクロン分離器２５内へ通さ
れ、ここで空気中に同伴されている粒状物は大部分除去
され、かくしてタービン内部のエロージョン及びファウ
リングが最少比に抑えられる。タービン１４により得ら
れる膨張後の汚染ガス４２は上述のように再生器３１内
を通り、膨張後においても保有している相当量の熱が大
部分、冷却状態の圧縮ガスに伝達される。再生器により
冷却された状態で得られる汚染ガスは次にベント３２を
通って大気中に放出される。

タービンにより得られる動力の一部は圧ＷＩ機２７の駆
動に用いられるが、著しく余剰の回転軸動力が得られる
ので、これを用いて回転型ａ１）のシャフトを駆動して
電力を発生させることができる。

上述のシステムの熱力学的効率は、消費後の燃料中に保
存されている熱エネルギ（消費した燃料を完全燃焼させ
て得られる熟）に対する正味の動力（サイクルの外部で
の仕事に利用される、即ち、圧縮機による動力吸収分を
除いた後のタービンの発生動力の部分）の割合として規
定できる。か（して、熱力学的効率は、燃料消費量を最
少比に抑えると共に正味動力発生量を最大にすることに
より最適化される。ガスタービン・サイクルは、タービ
ン内での膨張後のガスの温度は膨張のために下がるが、
依然として比較的高いという固有の特徴がある。かくし
て、もしタービンからのガスを巾に大気中に放出すれば
、燃焼器に入るガスの温度をタービン内での膨張後の温
度まで上昇させるための動力が、燃料の燃焼により生じ
た熱エネルギの一部から取り出せず、システムの効率が
下がる。

本発明は、上述の固体燃料ＰＦＢＣガスタービン・シス
テムにおいて、タービン１４からの膨張後のガス中の依
然として利用できる熱エネルギの大部分を回収する再生
器３１を用いることにより上述の問題を解決する。この
ようにして回収した相当量の熱を圧縮機からの圧縮空気
に伝達し、その後この圧縮空気をＰＦＢＣ内へ導入する
ことによりガスタービン・システムで利用し、かくして
タービンに入るガスの所望の温度を得るに必要な燃料消
費量を減少させる。

ガスタービン・サイクルには、タービンにより得られる
動力はタービン内を膨張しながら通過するガスの質量流
量に比例するというもう一つの固有の特徴がある。した
がって、ｙＩｔＩｔＪＬ量を増加させれば発生する動力
も増大する。しかしながら、ガス圧縮の際に圧ｍｓによ
り吸収される動力及びガス加熱の際に燃焼器で消費され
る燃料も質量流量に比例するので、質量流量を増加させ
ても効率は改善されない０本発明はこの問題点を上手く
解決し、上述の固体燃料ガスタービン・システムの効率
を、再生と蒸発冷却によるｉｔ量？ＪＥ量の増加とを組
み合わせることにより再生だけで得られる効率よりも高
くする０本発明によれば、圧縮後のガス中へ水を噴射演
発させることによりガスの質量流：ｄを増大させるので
、圧縮機で吸収される動力は増大せず、かくして発生し
た動力が全てシステムの外部で自由に用いられる。さら
に、このように水を巾に蒸発させてもタービンで得られ
る動力は増大するが、蒸発の冷却効果があるので、ター
ビンに流入するガスの所望の温度を得るための、燃焼器
で必要な燃料消費１が増大する。しかしながら、再生器
内での伝熱量は圧縮ガスと膨張後のガスとの温度差に比
例するので、蒸発効果としての圧縮ガスの冷却によりこ
の伝熱量が増加し、かくして燃料消費量の所要の増加が
相殺される。したがって、本発明は、ＰＦＢＣ内におけ
る固体燃料の燃焼量の増加率を小さ（した状態でタービ
ンで生じる正味動力を増大させることにより上述の固体
燃料ガスタービン・システムの効率を実質的に改善する
。この効率改善は、従来用いられている蒸気ボトミング
・システムを用いるよりも安価で、しかも簡単な構成で
得られる。

本発明による固体燃料システムの蒸発−再生方式の利点
は第１図に示された上述の基本的な固体燃料システムに
用途限定されない。したがって、第２図は、再熱器を備
えた蒸発−再生式固体燃料ガスタービン・システムを示
している。このシステムでは、タービンは高圧部分３５
と低圧部分１２に分けられており（変形例として別個の
高圧タービンと低圧タービンを用いても良い）、再生器
３１により得られた加熱状態の圧縮ガス４４は、タービ
ンの高圧部分３５に入る前にＰＦＢＣ３３の燃焼室内に
配設された間接形熱交換器ｌｌ内を通る。間接形態交換
′器において、ガスの温度は基本システムの場合と同様
、固体燃料の燃焼によって生じる熱を伝達させることに
より高くなる。但・し、ガスと固体燃料は互いに直接接
触しない。それ故、タービンの高圧部分のファウリング
に起因して起こる圧縮機のサージングは上述のように回
避される０間接形熱交換器からの高温の圧縮ガスはター
ビンの高圧部分３５内で部分膨張する。タービンの高圧
部分で得られる膨張途中のガス４日は次にＰ　ＦＢ　Ｃ
３３の加圧状態の流動床部分に流入し、−上述の基本シ
ステムの場合と同様、ここで固体燃料と混合されてこれ
を流動化し、燃料を燃焼させる酸素を供給すると共に熱
を吸収する。タービンの高圧部分と低圧部分との間での
ガスの上記加熱は再熱と呼ばれる。ＰＦＢＣにより得ら
れ、この時点では燃焼生成物により汚染された状態のガ
ス４６はタービンの低圧部分１２内で膨張プロセスが完
了する。タービンの低圧部分で得られた膨張後の汚染ガ
ス５０は次に再生器３１を通り、冷却された汚染ガスは
従来通り大気中に放出される。このシステムでは、動力
はタービンの高圧部分と低圧部分の両方で得られる。こ
のシステムを用いると、第１図のシステムのファウリン
グによるサージングの問題が解消されるため圧縮機２７
の圧縮比を一層高く取ることができるので、圧縮機から
のガスの温度はより高温になり、タービンからのガスの
温度にほぼ等しくなる。かくして、スプレー式蒸発器は
排熱回収手段として重要性が益々高くなる。

タービンによる得られる動力は、タービン内を通るガス
の質量流量だけでなくタービン前後の温度低下にも比例
する。それ故、タービンに入るガスの温度を高くすれば
するほど、それだけ−層得られる動力は大きくなる。し
かしながら、上述のように、ＰＦＢＣの燃焼温度は、硫
黄分の捕獲を最適化すると共にタービン内への有害なア
ルカリ性水蒸気のキャリオーバを回避するため１６００
°Ｆに制限されている。この問題は、非固体燃料（気体
燃料又は液体燃料）を燃焼させるトッピング形燃焼器を
用いると解決できる。しかしながら、上述のシステムで
は再生器３１からのガスは間接形熱交換器ｌ！内で加熱
されるので、間接加熱後、高温圧縮ガスの温度は、非固
体燃料を高温圧縮ガス中に混合して燃焼するトッピング
形燃焼器内で一段と高くなる。ガスは、燃焼に必要な酸
素を供給しすると共に非固体燃料の燃焼により生じる熱
を吸収する。トッピング形燃焼器からの排出後、ガスは
タービンの高圧部分内で部分膨張し、次いで上述のシス
テムの場合と同様、ＰＦＢＣに流入する。タービンに流
入するガスの温度を高くすると、タービンから排出され
るガスの温度も同様に高くなるので、トッピング形燃焼
器を用いる場合、再生器で排熱を回収して効率を最適化
する必要が益々ｊｌｊ要になる。

第３図は、トッピング形燃焼器を用いると共に他の特徴
として蒸発−再生方式を組み込んで構成した石炭利用の
改良型固体燃料ガスタービン・システムを示している０
石炭は、熱分解法を用いる乾留器３６内で炭素質チャー
及び炭化水素を含むガス、通常は低ＢＴＵガスに変換さ
れる。炭素質チャー１７をＰＦＢＣ３３内で燃焼させ、
炭化水素含有ガスＩ８をサイクロン分離器内でのクリー
ニング後、トッピング形燃焼器１６内で燃焼させると、
石炭を最大限に活用できる０石炭１０及び硫葭用溶剤３
４に加えて、乾留器３６には高圧状態の酸素を供給する
必要がある。かかる酸素を得るため、ブリード２０によ
りスプレー式蒸発器２９から排出されるガスの一部を、
ブースター圧縮機！９を経て乾留器に差し向ける。ＰＦ
ＢＣよりもトンピング形燃焼器内で石炭のエネルギを用
いる方が効果的なので、乾留器内でのナヤー生成頃に対
するガスの割合を最大にすることが望ましい。

かくして、乾留器／トッピング形燃焼器を用いるサイク
ルにおける本発明のもう一つの重要な特徴によれば、ス
プレー式蒸発器の使用結果として得られる、乾留器に供
給される高圧空気中の水分は、乾留器により得られるチ
ャーに対するガスの割合を増大させ、かくしてかかるシ
ステムの効率が一層改善される。

ＰＦＢＣの温度制御ｎのためには間接形勢交換器１１に
加えて蒸気発生３２１を用いることが必要である。蒸気
発生器には給水２３が供給されるが、蒸気発生器の伝熱
面はＰＦＢＣの内部に配設されており、それにより伝熱
面は熱を吸収して給水を蒸気に変える。従来においては
、このようにして生じた蒸気はＨＩ？　Ｓ　Ｃｕ内で生
じた蒸気と一諸にした状態で蒸気タービンで用いられて
いる。本発明によれば、ＨＲＳ　Ｇ　／　Ｆｉ気ツタ−
ビン用いる方式は最９必要ではないので、第３図は、ガ
スタービン・システムに蒸気注入システム２４を組み込
んだ例を示し”ζいる。蒸気注入システムは、？λ蒸気
発生器生した蒸気とタービンの低圧部分に流入するガス
とを混合し、それによりタービンで追加の動力を発生さ
せる。変形例として、蒸気をタービンのＩ：）圧部分向
で利用する方法として、蒸気をガス中に注入して追加の
動力を得ても良く、或いは、蒸気を蒸気冷却システム内
で、ガスに暴露される高圧タービンの部分に分配してタ
ービンのガス暴露部分を冷却しても良い、再生器を用い
るとタービン排ガスからの余剰の相当屡の熱が大部分除
去されるが、一部は依然として残る。それ故、第３図は
、水３０及び再生器からの冷却された状、聾の汚染ガス
５２がガス／水加熱器Ｉ５内を通り、この中でガスがそ
の相′！！１騎の熱の一部を水に伝達する本発明の別の
特徴を備えた構成例を示している。

ガス／水加熱器からのガスは次にヘント：（２を通って
大気中へ放出される。加熱された水２２の一部は次にス
プレー式蒸発器２９に送られ、残部２３は給水に合流し
た状態で蒸気発生２Ｓ２１に送られ、それにより熱がシ
ステムに戻される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、基本的な蒸発−再生方式固体燃料ガスタービ
ン・システムの環路線図である。第２図は、再熱器を備えた蒸発−再生方式［Ｍ体燃料ガ
スタービン・システムの環路線図である。第３図は、再熱器、トッピング形燃焼器及び乾留器を備
えた朶発−再生方式固体燃料ガスタービン・システムの
環路線図である。〔主要な参照番号の説明〕１０・・・固体燃料Ｉ２・・・タービン低圧部分ｔｉ・・・間接型熱交換器１４−・・タービン１６・・・トッピング形燃焼器２１・−・蒸気発生器２６・・・酸素含有ガス２７・・・圧縮機２９・・−スプレー式蒸発器３０・・・水３Ｉ・・・＋１ｊ生器３３−Ｐ　）”　１）　Ｃ（加圧流動床弐燃ｖ１）　）
３５・・・タービン高圧部分３６・・・乾留器４０・・・圧縮ガス４２・・・膨張後の汚染ガス４４・・・加熱された圧縮ガス４６・・・高温ガス特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリフ・コー
ポレーション代　理　人：加藤　紘一部（外１名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧縮機、タービン、固体燃料が導入される加圧流
動床式燃焼器（以下「ＰＦＢＣ」という。）及びＰＦＢ
Ｃ内に配設された間接形熱交換器を用いて、空気を圧縮
機で圧縮し、圧縮空気を加熱し、ＰＦＢＣ内で固体燃料
を加熱された前記圧縮空気によって流動化させた状態で
燃焼させて汚染状態の排ガスを発生させ、排ガスをター
ビン内で膨張させて軸動力を発生させる回転軸動力の発
生方法において、スプレー式蒸発器内で水を圧縮空気中
に噴射し、それにより質量流量が増した冷却された状態
の圧縮空気を生じさせ、冷却状態の圧縮空気をＰＦＢＣ
内への導入前に排ガスで加熱することを特徴とする方法
。
（２）高圧タービン及び低圧タービンが用いられ、圧縮
空気をＰＦＢＣ内に配設された熱交換器に導入し、ＰＦ
ＢＣ内での固体燃料の燃焼により生じる熱を圧縮空気に
伝達し、それにより高温の圧縮空気を生じさせ、高温圧
縮空気を高圧タービン内で部分膨張させ、部分膨張した
空気を用いて固体燃料をＰＦＢＣ内で流動化させた状態
で燃焼させ、それにより再熱された汚染状態の排ガスを
生じさせ、この排ガスを低圧タービン内で膨張させるこ
とを特徴とする請求項第（１）項記載の方法。
（３）低圧タービンから排出されたガスから熱を前記水
に伝達して水を圧縮空気中での蒸発に先立って加熱する
ことを特徴とする請求項第（２）項記載の方法。
（４）圧縮空気のうち何割かを乾留器に供給すると共に
乾留器内に石炭をも導入し、熱分解プロセスにより固体
燃料を生じさせ、このようにして得られた固体燃料をＰ
ＦＢＣに供給し、一方、乾留器内で生じたガスを高圧タ
ービンへの流入前に、トッピング形燃焼器に供給して熱
交換器からの高温圧縮空気によって燃焼させて高温圧縮
空気の温度を一段と高めることを特徴とする請求項第（
３）項記載の方法。
（５）前記水のうち何割かを伝熱面がＰＦＢＣ内に位置
した蒸気発生器に供給して蒸気を発生させ、蒸気をＰＦ
ＢＣ内で生じた汚染状態の再熱排ガスと混合して発電量
を増加させることを特徴とする請求項第（２）項、第（
３）項又は第（４）項記載の方法。
（６）蒸気を加熱ガスに暴露される高圧タービンの部分
上に導き、それにより高圧タービンの前記加熱ガス暴露
部分を冷却することを特徴とする請求項第（５）項記載
の方法。