JPH0339171B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はガスタービンを用いた熱併給動力発
生装置に関し、さらに詳しくは加熱などのための
熱源と共に動力供給を必要とする場合、例えば化
学工場でのプロセスの加熱炉、反応器などへの熱
供給と、関連補機などの動力負荷への駆動用動
力、電力供給とを同時に必要とする場合などに好
適なガスタービンを用いた熱併給動力発生装置に
係るものである。

〔従来の技術〕

従来例によるこの種のガスタービンを用いた熱
併給動力発生装置、ここではいわゆる２軸形ガス
タービンによる動力・熱併給プラントの概要構成
を第３図に示す。

すなわち、この第３図において、符号１は空気
圧縮機、２はこの空気圧縮機１に同軸結合された
空気圧縮機駆動用ガスタービン、３は動力発生用
ガスタービン、４はこの動力発生用ガスタービン
３に同軸結合された動力負荷であり、また５は前
記空気圧縮機１からの圧縮空気と、燃料制御弁７
を通して供給される燃料とを混合燃焼させ、燃焼
ガスによつて前記空気圧縮機駆動用ガスタービン
２、ついで動力発生用ガスタービン３を順次に駆
動させる第１の燃焼器、９は前記動力発生用ガス
タービン３から排出されるガスと、燃料制御弁１
０を通して供給される燃料とを混合燃焼させ、燃
焼された熱ガスを熱負荷１１に供給させるダクト
バーナである。

従つてこの従来例装置の場合には、空気圧縮機
１の駆動によつて得た圧縮空気と、燃料制御弁６
を通して供給される燃料とが第１の燃焼器５によ
り混合燃焼され、このようにして得た高温、高圧
の燃焼ガスにより、空気圧縮機駆動用ガスタービ
ン２を駆動させて空気圧縮機１の駆動動力とし、
ついでこの空気圧縮機駆動用ガスタービン２から
の排出ガスにより、動力発生用ガスタービン３を
駆動させて動力負荷４に対する駆動エネルギを得
ると共に、この動力発生用ガスタービン３から排
出されるところの、未だ所定のエネルギを保有し
ているガスと、燃料制御弁１０を通して供給され
る燃料とをダクトバーナ９により混合燃焼させて
熱負荷１２に対する熱エネルギを得るのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのような従来例での装置構成に
あつて、動力負荷４に対する駆動エネルギ発生に
必要な燃料量は、第１の燃焼器５への燃料供給量
により一義的に定められるが、これはあくまでも
動力負荷４に対応するものであつて、同時に必要
な熱負荷１２に対する熱エネルギは、ダクトバー
ナ９への燃料供給量により加減しなければなら
ず、それぞれのエネルギ需要量の調整にフレキシ
ビリテイが少ない、すなわち一般的にこの種の動
力・熱併給プラントにおいて、駆動エネルギと熱
エネルギとの必要割合は、それぞれが独立的に変
動する場合が多く、動力負荷４および熱負荷１１
のいずれか一方に追従制御させるときは他方が犠
牲になつて、このようにそれぞれの需要量の調整
にフレキシビリテイが少ないという問題点を生ず
ることになるものであつた。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は前記従来装置の問題点を改善して、
動力および熱供給を効果的に制御し得るガスター
ビンを用いた熱併給動力発生装置を提供しようと
するもので、可変翼機構あるいは回転数可変型の
相互に同軸結合させた空気圧縮機、および空気圧
縮機駆動用ガスタービンと、動力負荷、およびこ
の動力負荷に同軸結合させた動力発生用ガスター
ビンと、前記空気圧縮機からの圧縮空気と燃料と
を混合燃焼させて、燃焼ガスを前記空気圧縮機駆
動用、あるいは動力発生用ガスタービンに供給す
る第１の燃焼器と、前記空気圧縮機駆動用、ある
いは動力発生用ガスタービンから供出されるガス
と燃料とを混合再燃焼させて、燃焼ガスを前記動
力発生用、あるいは空気圧縮機駆動用ガスタービ
ンに供給する第２の燃焼器と、前記動力発生用、
あるいは空気圧縮機駆動用ガスタービンから排出
されるガスと燃料とを混合再燃焼させて熱負荷に
供給させるダクトバーナと、前記空気圧縮機駆動
用ガスタービンとダクトバーナとの間、あるいは
空気圧縮機と第２の燃焼器との間をバイパス弁を
介してバイパスする手段とを備えたことを特徴と
している。

〔作用〕

従つてこの発明においては、第１および第２の
燃焼器への燃料供給量制御によつて、動力負荷へ
の電力供給、および熱負荷への熱供給を容易にか
つ適正に調整し得るのである。

〔実施例〕

以下、この発明に係るガスタービンを用いた熱
供給動力発生装置の各別の実施例につき、第１図
および第２図を参照して詳細に説明する。

これらの第１図および第２図は各別例による実
施例装置の概要を示すブロツク構成図であり、実
施例各図中、前記第３図従来例装置と同一符号は
同一または相当部分を表わしている。

まず第１図実施例装置においては、前記空気圧
縮機駆動用ガスタービン２の排出ガスを第２の燃
焼器６に供給させて、この第２の燃焼器６に燃料
制御弁８を通して供給される燃料と混合燃焼さ
せ、その燃焼ガスによつて前記動力発生用ガスタ
ービン３を駆動させ得るようにすると共に、空気
圧縮機駆動用ガスタービン２からの排出ガスの一
部を、バイパス弁１２を介してダクトバーナ９へ
供給できるようにしたものである。

従つてこの第１図実施例装置にあつては、熱エ
ネルギ需要が一定で、動力エネルギ需要に対して
動力負荷４の追従制御をなす場合、動力負荷４が
増加したときには、燃料制御弁８をより多く開
き、第２の燃焼器６への燃料供給量を増量させる
ことにより、動力発生用ガスタービン３の出力を
増加させて、動力負荷４とのバランスをとるよう
に制御させれば良く、このとき勿論、可変翼機構
又は回転数可変の空気圧縮機１にはこの制御に見
合つた量、圧力の空気量と燃料とを第１の燃焼器
５に供給して、同時に空気圧縮機駆動用ガスター
ビン２の出力を増加させる必要がある、つまりこ
の動力エネルギ需要に対して動力負荷の追従制御
をなすのには、必要とするエネルギ需要に対応し
て第１、第２の燃焼器５，６への燃料供給量を制
御させるようにすれば良い。そしてまた動力負荷
４が減少したときには、以上とは反対の操作をな
せば良く、またこれらの動力エネルギ需要の変動
に対して熱エネルギ需要は、動力発生用ガスター
ビン３からの排出ガスに左右されるが、ここでは
前記第１、第２の燃焼器５，６への燃料供給量制
御を適確に行なうことにより、この動力発生用ガ
スタービン３からの排出ガスの量および温度を不
変にできて、この熱エネルギ需要に影響を与える
惧れはない。

また動力エネルギ需要が一定で、熱エネルギ需
要に対して熱負荷１１の追従制御をなすのは、熱
負荷１１の増加もしくは減少に対応させて、空気
圧縮機駆動用ガスタービン２の排気量を増加もし
くは減少させることに帰着する。従つてここでは
これらの空気圧縮機１およびその駆動用ガスター
ビン２について、これを風量可変にする、つまり
それぞれに可変翼機構を与えるか、あるいは回転
数可変にする必要があるもので、空気圧縮機１か
ら得られる風量の全量を動力発生用ガスタービン
３に供給してはならず、その風量の一部をバイパ
ス弁１２により動力発生用ガスタービン３からバ
イパスさせると共に、これに見合つた前記第１、
第２の燃焼器５，６への燃料供給量制御を適確に
行なうことによつて、結果的には、空気圧縮機駆
動用ガスタービン２からのこのように制御された
排出熱エネルギ量をダクトバーナ９に供給し得
て、熱負荷１１の増加もしくは減少に対応した追
従制御をなし得るのであり、またここでダクトバ
ーナ９への燃料制御弁１０は、熱エネルギ需要が
前記追従制御によつては制御し得ない場合、例え
ば熱エネルギ需要が極度に増加するピーク時など
の場合に利用する。

次に第２図実施例装置では、前記第１の燃焼器
５の燃焼ガスを動力発生用ガスタービン３に供給
させるようにすると共に、前記第２の燃焼器６の
燃焼ガスを空気圧縮機駆動用ガスタービン２に供
給させるようにし、また前記空気圧縮機１から得
られる風量の一部をバイパス弁１２を介して、動
力発生用ガスタービン３からの排出ガスに併せて
第２の燃焼器６へ供給し得るようにしたもので、
前記第１図実施例装置と同様な作用効果が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明装置によるとき
は、可変翼機構あるいは回転数可変型の相互に同
軸結合させた空気圧縮器、および空気圧縮機駆動
用ガスタービンと、動力負荷、およびこの動力負
荷に同軸結合させた動力発生用ガスタービンとを
備える構成において、空気圧縮機からの圧縮空気
と燃料とを混合燃焼させて、燃焼ガスを空気圧縮
機駆動用、あるいは動力発生用ガスタービンに供
給する第１の燃焼器と、空気圧縮機駆動用、ある
いは動力発生用ガスタービンから排出されるガス
と燃料とを混合再燃焼させて、燃焼ガスを動力発
生用、あるいは空気圧縮機駆動用ガスタービンに
供給する第２の燃焼器と、動力発生用、あるいは
空気圧縮機駆動用ガスタービンから排出されるガ
スと燃料とを混合再燃焼させて熱負荷に供給させ
るダクトバーナとを設け、また空気圧縮機駆動用
ガスタービンとダクトバーナとの間、あるいは燃
焼用空機圧縮機と第２の燃焼器との間にバイパス
弁を介してバイパスする手段を配したから、単に
第１および第２の燃焼器への燃料供給量制御をな
すことによつて、動力負荷に対する動力供給と熱
負荷に対する熱供給との、それぞれに独立すて変
動する可能性の高い動力・熱エネルギの各需要に
柔軟に対応して、これらの各需要を適正かつ効果
的に調制製御させ得られ、併せて装置構成も簡単
で容易に実施できるなどの特長を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明に係るガスター
ビンを用いた熱併給動力発生装置の各別の実施例
による概要構成を示すブロツク構成図、第３図は
同上従来例によるガスタービンを用いた熱併給動
力発生装置の概要構成を示すブロツク構成図であ
る。 １……燃焼用空気圧縮機、２……空気圧縮機用
ガスタービン、３……動力発生用ガスタービン、
４……動力負荷、５および６……第１および第２
の燃焼器、７および８……第１および第２の燃焼
器の燃料制御弁、９……ダクトバーナ、１０……
ダクトバーナの燃料制御弁、１１……熱負荷、１
２……バイパス弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可変翼機構あるいは回転数可変型の相互に同
   軸結合させた空気圧縮機、および空気圧縮機駆動
   用ガスタービンと、動力負荷、およびこの動力負
   荷に同軸結合させた動力発生用ガスタービンと、
   前記空気圧縮機からの圧縮空気と燃料とを混合燃
   焼させて、燃焼ガスを前記空気圧縮機駆動用、あ
   るいは動力発生用ガスタービンに供給する第１の
   燃焼器と、前記空気圧縮機駆動用、あるいは動力
   発生用ガスタービンから排出されるガスと燃料と
   を混合再燃焼させて、燃焼ガスを前記動力発生
   用、あるいは空気圧縮機駆動用ガスタービンに供
   給する第２の燃焼器と、前記動力発生用、あるい
   は空気圧縮機駆動用ガスタービンから排出される
   ガスと燃料とを混合再燃焼させて熱負荷に供給さ
   せるダクトバーナと、前記空気圧縮機駆動用ガス
   タービンとダクトバーナとの間、あるいは燃焼用
   空気圧縮機と第２の燃焼器との間をバイパス弁を
   介してバイパスする手段とを備え、前記第１およ
   び第２の燃焼器への燃料供給量制御により、前記
   動力負荷への動力、熱負荷への熱供給を調整し得
   るようにしたことを特徴とするガスタービンを用
   いた熱併給動力発生装置。