JPH02264101A - 複合サイクル発電設備 - Google Patents

複合サイクル発電設備

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JPH02264101A
JPH02264101A JP8144489A JP8144489A JPH02264101A JP H02264101 A JPH02264101 A JP H02264101A JP 8144489 A JP8144489 A JP 8144489A JP 8144489 A JP8144489 A JP 8144489A JP H02264101 A JPH02264101 A JP H02264101A
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JP
Japan
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power generating
gas turbine
steam
generating device
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JP8144489A
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English (en)
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Toshihiro Fukushima
敏博 福島
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、火力発電所等における複合サイクル発電設備
に係り、特にガスタービンサイクルの燃焼器内部の高温
熱源を熱電気発電によって熱起電力に変換して有効に活
用し、設備全体の熱効率および発電効率を向上させた複
合サイクル発電設価に関する。
(従来の技術) 一般に火力発電所等において使用される蒸気タービンに
ガスタービンを組み合せた複合サイクル発電設備が、排
熱の有効利用と発電効率の向」二と省エネルギ化とを図
る目的で採用されている。
従来のガスタービンサイクルと蒸気タービンサイクルと
から成る腹合サイクル発電設備は、一般に第4図に示す
ように構成される。
吸気室1からの空気は空気圧縮機2で加圧されて燃焼器
3に送給される。送給された圧縮空気は燃焼器3におい
て、例えばLNG (天然ガス)なとの液体燃料と混合
された後に燃焼される。燃焼ガスは、ガスタービン4に
送給され、ここで膨張仕事を行なってガスタービン4を
回転せしめ、さらにガスタービン4に直結したツノスタ
ービン用発電機5を回転さける。
ガスタービン4において仕事をし、排出された高温ガス
は排熱回収ボイラ6に導入される。導入された高温ガス
は、蒸気タービンサイクルの復水および給水を加熱蒸発
させる熱源として利用される。排熱回収ボイラ6で発生
した高温高圧の蒸気は、蒸気タービン高圧部7および蒸
気タービン中低圧部8に送給され、蒸気タービンに直結
した蒸気タービン用発電機9を回転させる。蒸気タービ
ン中低圧部8より排出された蒸気は、復水器10におい
て凝縮されて復水となり、復水は復水ポンプ11によっ
て排熱回収ボイラ6に還流される。
還流された復水は、排熱回収ホイラ6内に設けた節炭器
12によって予熱され、トラム13に一旦貯留される。
ドラム13内の復水はII4°1圧給水ポンプ14によ
って蒸発器15に送給され、ガスタービン4の排気によ
って加熱され蒸気となる。蒸気はドラム13を経て、排
熱回収ボイラ6の過熱器16に供給される。過熱器16
において同温度に過熱された蒸気は蒸気タービン高圧部
7に送給される。
このように複合サイクル発電設備においてはガスタービ
ン4から排出される高温ガスが保有する熱エネルギを排
熱回収ホイラ6に導いて蒸気タービン駆動用の蒸気の発
生熱源として再利用しているため、従来の一般火力発電
の発電効率より数ポイント効率が向」二する。
ちなみに第4図に例示したようなガスタービン発電装置
と蒸気タービンザイクルとから成る複合サイクル発電設
備において、例えはガスタービン4の入口圧力、温度を
それぞれ]、5ata 、1.200°Cと設定した場
合、プラントの熱効率は約44%となる。
このプラントの熱効率をさらに向−1−させるにはガス
タービン4の入口温度をさらに上昇させる必要かある。
(発明か解決しようとする課題) しかしなから、ガスタービンは高速回転を行う構造」二
、その構造部材の耐熱強度、構造強度の面で使用温度に
ついて制約を受けており、現在の技術においては、13
00℃程度がその限界とされている。
ところか燃焼器においては、上記の限界温度よりも高い
燃焼温度を得ることか各局である。
本発明は上記の点について心!」シ、燃焼器における高
温度の熱エネルギを熱電気発電用の高温熱源として利用
することにより、熱エネルギの有効利用を図り、熱効率
の優れた複合サイクル発電設備を提供することを目的と
する。
〔発明の構成〕
(課題を解決するだめの手段) 本発明に係る複合サイクル発電設備は、燃焼器からの燃
焼ガスによりガスタービンおよび発電機を回転せしめ発
電を行なうガスタービン発電装置と、ガスタービンから
の排熱を排熱回収ボイラて熱回収し、発生した蒸気で蒸
気タービンおよび発電機を回転せしめ発電を行なう蒸気
タービン発電装置Nと、上記ガスタービン発電装置の燃
焼器内に多数の熱電気発電素子を配設して形成した熱電
気発電装置とを備えることを特徴とする。
(作 用) 上記構成の複合サイクル発電設備によれは、従来のガス
タービン発電装置および蒸気タービン発電装置に加えて
、熱電気発電装置か設けられており、従来有効利用され
ることが少なかった燃焼ガスの高温度領域の熱エネルギ
が熱電気発電装置の熱電気発電素子によって効率的に熱
起電力に変換されるため、設備全体の熱効率を向上させ
ることができる。
(実施例) 以下本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。第1図は本発明に係る複合サイクル発電設備の一
実施例を示す系統図である。なお第4図に示す従来例と
同一要素には同一符号を付して、その詳細説明は省略す
る。
本実施例に係る複合ザイクル発′市設備は、燃焼器3か
らの燃焼ガスによりガスタービン4およびガスタービン
用発電機5を回転せしめ発電を行なうガスタービン発電
装置Aと、ガスタービン4/)・らの排クツ〜を排熱回
収ボイラ6で熱回収し、発生した蒸気で蒸気タービン7
.8および蒸気タービン用発電機9を回転せしめ発電を
行なう蒸気タービン発電装置Bと、上記ガスタービン発
電装置の燃焼器3内に多数の熱電気発電素子17を配設
して形成した熱電気発電装置Cとから構成される。
上記熱電気発電装置Cは、第3図に示すように燃焼器内
壁3aに熱電気発電素子17の高温熱源側を配設する一
方、燃焼器内壁3aと燃焼器外壁31)との間に形成さ
れる間隙部18に熱電気発電素子17の放熱側を配設す
るとともに、上記間隙部18に再熱用蒸気を給排する再
熱蒸気人ロノスル19および再熱蒸気出口ノズル20を
設けて構成される。燃焼器3の頂部には燃料を燃焼させ
るバーナ21か設けられ、底部には燃焼ガス出口ノズル
22か設けられる。
ここで熱電気発電素子17は一般に第2図に示すように
構成される。すなわち、P型半導体26とN型半導体2
5を接合して熱雷対を形成し、その両端に金属筒(高温
側)23と金属筒(放熱側)24とて温度勾配をつける
ことによりゼーベック効果により熱エネルギを電気エネ
ルギに変換する。
またP型゛1′−導体26とN型半導体25の間隙には
、絶縁体27を設け、金属筒(高温側)23と金属筒(
放熱側)24は絶縁体28を介して燃焼器内壁3aに一
体的に取付けられている。各熱電気発電素子17は、第
1図に示すように蓄電池29を介して図示しない直流電
源設備に接続される一方、直流交流変換器30および変
圧器31を介して図示しない補機用電源設備に接続され
る。
本実施例の複合ザイクル発電設備では、燃焼器3内に燃
焼と圧縮空気とが送給され、バーナ21による燃焼が進
行し、高温度の燃焼ガスが発生して約1500〜160
0°Cに達する高温熱源か形成される。
一方、燃焼器3の内外壁3a、 3b間に形成された間
隙部18には、蒸気タービン高圧部7から排気された蒸
気が再熱蒸気入口ノズル19を通って導入され、その蒸
気か間隙部18を冷却することにより 500℃前後の
低温熱源が形成される。
燃焼器3の内壁3aに固着された一ノー電気発電素子1
7の高温側熱源と、間隙部18に形成された低温熱源と
の熱落差によって直流熱電流か発生する。
発生した直流熱電流は、蓄電池29を経由して発電所内
の直流電源として利用される一方、直流交流変換器30
および痩圧器31を経由して発電所内に配設された補機
駆動用電源として利用される。
すなわち従来のガスタービンにおいては、運転温度の制
約から有効利用することが不可能であったが、本実施例
においては高温度の燃焼ガスか保有する熱エネルギを熱
電気発電装置によって有効に熱起電力に変換することが
できる。そのため、複合ザイクル発電設備全体の熱効率
、発電効率を向−卜させることができる。
また熱電気発電装置Cの放熱側を形成するために蒸気タ
ービン高圧部7からの排気蒸気を燃焼器3内に導入して
間隙部18を冷却している。導入された蒸気は再熱され
て蒸気タービン中低圧部8に供給されているため、蒸気
タービンの中低圧段落における膨張による仕事効率かさ
らに改善される効果がある。
〔発明の効果〕
以」−説明の通り、本発明に係る1M合サイクル発電設
備によれば、従来のガスタービン発電装置および蒸気タ
ービン発電装置に加えて、燃焼器に熱電気発電素子を配
設して形成した熱電気発電装置を設けているため、燃焼
器において生成される燃焼ガスの高温度領域の熱エネル
ギか有効に利用される。すなわち、熱エネルギーの一部
が熱電気発電素子によって効率的に熱起電力に変換され
る。
したがって、発電設備全体の熱効率を向上させることか
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る複合サイクル発電設備の一実施例
を示す系統図、第2図は本実施例にて使用される熱電気
発電素子の構造を示す断面図、第3図は本実施例にて使
用される燃焼器の構造を示す断面図、第4図は従来の複
合サイクル発電設備の構成を示す系統図である。 111.吸気室、      2・・・空気圧縮機、3
・・・燃焼器、     3a・内壁、3b・・外壁、
       4・・・ガスタービン、5・・ガスター
ビン用発電機、 6・・・排熱回収ボイラ、7・・蒸気タービン高圧部8
・・・蒸気タービン中低圧部、 9・・・蒸気タービン用発電機、 10・・復水器、      11・・・復水ポンプ、
12・・・節炭器、      13・・・ドラム、1
4・・・高圧給水ポンプ、 15・蒸発器、16・・・
過熱器、     17・・・熱電気発電素子、18・
・・間隙部、   19・・・再熱蒸気入口ノズル、2
0・・・再熱蒸気出口ノズル、 21・・・バーナ、2
2・・・燃焼ガス出口ノズル、 23・・金属筒(高温側)、24・・金属筒(放熱側)
、25・・・N型半導体、 26・・・P型半J8体、
27・・・絶縁体、   28・・・絶縁体、29・・
蓄電池、   30・・・直流交流変換器、31・・変
圧器、   A・・ガスタービン発電装置、B・・・蒸
気タービン発電装置、 C・・・熱電気発電装置。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同  第子丸 健 第 図 工

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、燃焼器からの燃焼ガスによりガスタービンおよび発
    電機を回転せしめ発電を行なうガスタービン発電装置と
    、ガスタービンからの排熱を排熱回収ボイラで熱回収し
    、発生した蒸気で蒸気タービンおよび発電機を回転せし
    め発電を行なう蒸気タービン発電装置と、上記ガスター
    ビン発電装置の燃焼器内に多数の熱電気発電素子を配設
    して形成した熱電気発電装置とを備えることを特徴とす
    る複合サイクル発電設備。 2、熱電気発電装置は、燃焼器内壁に熱電気発電素子の
    高温熱源側を配設する一方、燃焼器内壁と燃焼器外壁と
    の間に形成される間隙部に熱電気発電素子の放熱側を配
    設するとともに、上記間隙部に再熱用蒸気を給排する蒸
    気ノズルを設けて構成した請求項1記載の複合サイクル
    発電設備。
JP8144489A 1989-04-03 1989-04-03 複合サイクル発電設備 Pending JPH02264101A (ja)

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