JPH0476013B2

JPH0476013B2 -

Info

Publication number: JPH0476013B2
Application number: JP61188283A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Shigaki
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 1986-08-11
Filing date: 1986-08-11
Publication date: 1992-12-02
Also published as: JPS6345426A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、ガスタービンの燃焼室に蒸気を吹込
むようにしたガスタービン発電システムの改良に
関するものである。

【従来の技術】

近時、ガスタービン発電システムにあつては、
ガスタービンの燃焼室に燃料と共に蒸気を吹込む
ことによつて、NOxを低下せしめると同時にガ
スタービン内のマスフローを増して発電量を増加
せしめることが行われている。かかるガスタービンへの蒸気吹込み手段として
は、ガスタービンに吹込んだ蒸気を回収して、循
環使用するようにしたチエンサイクルが良く知ら
れている。すなわち、ガスタービンの排気路に設けた熱交
換器に給水して、ガスタービンからの排ガスとの
熱交換により蒸気を発生させ、その蒸気をガスタ
ービンの燃焼室に吹込む。燃焼室に吹込まれた蒸
気は排ガスと共に前記熱交換器を経てコンデンサ
に導かれる。コンデンサにおいては水分と乾ガス
とに分離されて、乾ガスはコンデンサから排出さ
れる。一方、水分は、コンデンサから水処理装置に供
給されて浄化されたあと、前記熱交換器へ供給さ
れ、排ガスとの熱交換により蒸発されて燃焼室に
吹込まれる。しかし、コンデンサで回収された水分には排ガ
ス成分（燃焼生成物）が溶解している。そのた
め、これを循環使用すると、長期使用のうちには
水処理装置で浄化し切れなくなり、水処理装置で
排除されない溶解物の濃度が漸次高くなる。この
ような状態になると、蒸気中の溶解物がガスター
ビン羽根に付着して、種々の不都合を生じる。また、前記チエンサイクル方式とは異なり、排
熱回収用の熱交換器（又は排熱ボイラ）で発生し
た蒸気をガスタービンの燃焼室内へ供給すると共
に、ガスタービンからの排出された蒸気を含む排
ガスを排熱の回収後に大気中へ放出するようにし
たシステムに於いては、蒸気が順次外部へ放出さ
れるため、熱交換器（排熱ボイラ）へ大量の純水
を補給する必要がある。そのため、補給水用の純
水処理装置が大形化すると共に、そのライニング
コストが増加すると云う難点がある。更に、従来のガスタービン発電システムにおい
ては、ガスタービンからの排熱をタービンへの吹
込み用蒸気の発生熱源として利用しているもの
の、排熱を最大限有効に利用したものではなく、
多くの改良の余地が残されている。

【発明が解決しようとする課題】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、
ガスタービンに常に清浄な蒸気を吹込むことがで
きると共に、排熱ボイラへの補給用純水を少なく
することができ、しかもガスタービンからの排熱
を最大限有効に利用することができるようにし
た、ガスタービン発電システムを提供することを
目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

本願第１発明は、ガスタービンからの排ガスの
排熱回収装置を形成し、高圧蒸気を発生する余熱
ボイラと；前記余熱ボイラへ供給する純水を製造
する純水処理装置と；ガスタービンの燃焼室へ吹
き込む蒸気吹込し装置を形成し、前記余熱ボイラ
からの蒸気を熱源として吹込み用の低圧蒸気を発
生する間接加熱式蒸気発生器と；前記間接加熱式
蒸気発生器へ供給する軟水を製造する軟水処理装
置と；前記余熱ボイラからの蒸気の一部をプロセ
スへ供給するプロセス蒸気供給装置と；前記余熱
ボイラからの蒸気を給水用に回収する蒸気ドレン
回収装置とを発明の基本構成とするものである。また、本願第２発明は、ガスタービンからの排
ガスの排熱回収装置を形成し、熱媒体を加熱する
ようにした熱媒ヒータと；ガンタービンの燃焼室
へ吹込む蒸気吹込み装置を形成し、前記熱媒ヒー
タからの熱媒体を熱源として吹込み用の蒸気を発
生する間接加熱式蒸気発生器と；前記間接加熱式
蒸気発生器へ供給する軟水を製造する軟水処理装
置と；前記間接加熱式蒸気発生器からの蒸気の一
部をプロセスへ供給するプロセス蒸気供給装置
と；前記プロセスからの蒸気を間接加熱式蒸気発
生器の給水として回収する蒸気ドレン回収装置と
を発明の基本構成とするものである。更に、本願第３発明は、ガスタービンからの排
ガスの排熱回収装置を形成し、熱媒体を加熱する
ようにした熱媒ヒータと；ガスタービンの燃焼室
へ吹込む蒸気吹込み装置を形成し、前記熱媒ヒー
タからの熱媒体を熱源として吹込み用の蒸気を発
生する間接加熱式蒸気発生器と；前記吹込み用蒸
気を発生する間接加熱式蒸気発生器へ供給する軟
水を製造する軟水処理装置と；プロセス蒸気供給
装置を形成し、前記熱媒ヒータからの熱媒体を熱
源としてプロセス蒸気を発生する間接加熱式蒸気
発生器と；前記プロセス蒸気を発生する間接加熱
式蒸気発生器へ供給する純水を製造する純水処理
装置と；前記プロセスからの蒸気をプロセス蒸気
供給装置を形成する間接加熱式蒸気発生器の給水
として回収する蒸気ドレン回収装置とを発明の基
本構成とするものである。

【作用】

排ガスからの回収熱を熱源としてタービン吹込
み用蒸気及びプロセス蒸気が発生され、夫々ガス
タービンの燃焼室及びプロセスに供給される。このとき、プロセス蒸気の発生熱源としてター
ビン吹込み用蒸気を発生させた残余の回収熱を使
用するから、ガスタービンの負荷変動に応じたタ
ービン吹込み用蒸気を発生させることができ、且
つ回収熱を最大限有効に利用することができる。また、ガスタービンへは間接加熱式蒸気発生器
で発生せしめた軟水蒸気が吹き込まれ、且つ軟水
蒸気を含んだガスタービンからの排ガスは、排熱
回収後に外部へ放出されて行く。従つて、ガスタービンへは常に清浄な軟水蒸気
が吹込まれ、ガスタービンに吹込んだ蒸気を回収
して循環使用するチエンサイクルにおける如き不
都合が全く生じないうえ、必要とする蒸気発生器
への補給水も軟水でよいため、比較的安価に得る
ことが出来る。更に、回収熱を熱源として発生する蒸気は、タ
ービン吹込み用蒸気を除いて、その蒸気発生源に
回収される。その結果、排熱回収装置に純水を使
用する余熱ボイラを設けた場合でも、補給用の純
水量が少なくなり、タービン吹込み用蒸気を回収
しないにも拘わらず、システム全体として給水系
の小形化及びランニングコストの低減を図り得
る。

【実施例】

以下、本願発明の構成を第１図〜第３図に示す
各実施例に基づいて具体的に説明する。第１図は本願第１発明の実施例を示したもので
あり、第１発明に係るガスタービン発電システム
は、ガスタービン１，コンプレツサ２，発電機３
からなるガスタービン発電装置と、タービン１の
排ガスＧから排熱を回収する余熱ボイラ１８から
成る排熱回収装置７と、ガスタービン１の燃焼室
８にタービン吹込み用蒸気S₁を吹込むための間接
加熱式熱交換器９から成る蒸気吹込み装置４と、
高純度蒸気を必要とするプロセス３５にプロセス
蒸気S₂を供給するプロセス蒸気供給装置５と、プ
ロセス３５からの蒸気を余熱ボイラ１８の給水と
して回収する蒸気ドレン回収装置３６と、間接加
熱式熱交換器９へ軟水１２を供給する軟水処理装
置１５と、余熱ボイラ１８へ純水３０を供給する
純水処理装置２９とを具備している。即ち、前記排熱回収装置７は、ガスタービン１
から煙突１９に至る排気管２０に余熱ボイラ１８
を介設してなり、排ガスＧの熱を回収して、その
回収熱により純水供給管２７から余熱ボイラ１８
の缶２１に供給した純水３０を蒸発させるように
構成されている。また、純水供給管２７は、原水
槽１３から原水ポンプ２８，純水処理装置２９，
純水槽３１，給水ポンプ３２，脱気器２５，給水
ポンプ２６を経て缶２１に導かれており、純水処
理装置２９で処理した純水３０を脱気器２５で脱
気処理した上で缶２１に供給する。前記蒸気吹込み装置４は、軟水装置管６から間
接加熱式蒸気発生器である熱交換器９に供給され
た軟水１２を、余熱ボイラ１８の缶２１から蒸気
供給管２２を介して熱交換器９の伝熱管１０に供
給された純水蒸気Ｓと熱交換して蒸発させ、その
軟水蒸気たるタービン吹込み用蒸気S₁を蒸気吹込
み管１１からタービン１の燃焼室８に吹込むよう
に構成されている。尚、燃焼室８には、タービン
吹込み用蒸気S₁と共に燃料Ｆが供給される。また、前記軟水供給管６は原水槽１３から導か
れており、原水ポンプ１４，軟水処理装置１５，
軟水槽１６，給水ポンプ１７を介設してあつて、
軟水処理装置１５で処理した軟水１２を熱交換器
９に供給する。更に、伝熱管１０への蒸気供給量
は熱媒供給管２２に介設した制御弁２３により制
御されるが、その制御は、ガスタービン１の負荷
変動に応じて必要なタービン吹込み用蒸気S₁が発
生せしめられるように行われる。前記プロセス蒸気供給装置５は、プロセス３５
に至るプロセス蒸気供給管３３を蒸気供給管２２
に分岐接続して、余熱ボイラ１８の缶２１で発生
する純水蒸気の一部を、プロセス蒸気S₂としてプ
ロセス３５に供給する。即ち、プロセス蒸気供給
管３３には制御弁３４が介設されていて、プロセ
ス３５への蒸気供給量を制御するようになつてい
る。前記蒸気ドレン回収装置３６は、伝熱管１０及
びプロセス３５を経過した純水蒸気Ｓ及びプロセ
ス蒸気S₂のドレンＷを、ドレン回収管２４，３６
ａから脱気器２５に導き、脱気器２５で脱気処理
した上で蒸気発生源たる缶２１に回収するように
構成されている。なお、タービン吹込み用蒸気S₁
は回収しない。このように、第１発明に係るガスタービン発電
システムにおいては、プロセス３５として高純度
蒸気を必要とするものを使用しているため、排ガ
スＧからの回収熱を純水３０の蒸発熱源として利
用している。そして、その純水蒸気の一部をター
ビン吹込み用蒸気S₁の発生熱源として使用すると
共に、その残余をプロセス蒸気S₂として使用し、
何れの蒸気ドレンＷも蒸気発生源２１に回収する
ようにしている。したがつて、蒸気Ｓ及びプロセス蒸気S₂として
必要な純水蒸気を確保するための純水使用量が少
なくなり、純水槽３１から缶２１へは純水３０を
常時給水させる必要がなく、適宜に補給させるの
みでよいから、純水処理装置２９を大幅に小形化
することができ、ランニングコストを低減するこ
とができる。また、ガスタービン１の燃焼室８にはガスター
ビン１の負荷変動に応じて必要なタービン吹込み
用蒸気S₁を吹込むようにして、これを回収しない
ようにしているから、冒頭で述べたチエンサイク
ルにおけるような不都合は生じず、発電効率を大
幅に向上させることができる。ところで、プロセス３５が高純度蒸気を必要と
するものである場合には、プロセス蒸気S₂として
純水蒸気を使用する必要があるから、その純水蒸
気の一部をタービン吹込み用蒸気S₁として利用す
れば、蒸気発生系を簡略でき、ランニングコスト
を低減できると考えがちである。しかし、このよ
うにすると、タービン吹込み蒸気S₁は回収しない
ため、純水使用量が多くなつて純水処理装置２９
が大型化し、却つてランニングコストが高くな
る。そこで、本願第１発明では、回収しないタービ
ン吹込み用蒸気S₁として軟水蒸気を使用すること
によつて、ランニングコストの低減を図つてい
る。すなわち、熱交換器９への軟水供給量つまり
軟水処理装置１５による処理量は多くなるが、軟
水処理装置１５は軟水処理装置２９による場合に
比してランニングコストが低いため、純水蒸気
Ｓ，S₂を回収することによる純水処理装置２９の
小形化と相俟つて、システム全体としてのランニ
ングコストが低減されるのである。一般に、純水
処理装置２９の場合、軟水処理装置１５に比し
て、イニシヤルコストが混床式のもので2.5〜３
倍であり、二床三塔式のもので４〜５倍であり、
ランニングコストとしては約７倍となる。なお、硬水では管６等でスケールや腐食が発生
すること、純水では上記した如くランニングコス
ト等の面で不都合があること、タービン吹込み用
蒸気S₁としては純水蒸気でなくとも軟水蒸気で充
分であることから、熱交換器９に軟水１２を供給
して燃焼室８に軟水蒸気S₁を吹込むようにしたの
である。ところで、第１発明のガスタービン発熱システ
ムにあつては、プロセス３５が高純度蒸気を必要
とするものであるため、排ガスＧからの回収熱に
より純水蒸気を発生させるようにしたが、プロセ
ス３５が高純度蒸気を必要としないものである場
合には、第２図に示す如く、タービン吹込み用蒸
気S₁及びプロセス蒸気S₂の何れも軟水蒸気として
おくことによつて、ランニングコストの低減及び
システムの簡略化を更に図ることができる。すなわち、第２図に示す本願第２発明では、上
記各装置４，５，７，３６が次のように構成され
ている。排熱回収装置７は、排気管２０に熱媒ヒータ３
７を介設してなり、排ガスＧの熱を熱媒油等の熱
媒体に回収するように構成されている。前記蒸気吹込み装置４は、軟水供給管６から間
接加熱式蒸気発生器である熱交換器９に供給され
た軟水１２を、熱媒ヒータ３７からの熱媒供給管
２２を介して伝熱管１０に供給された熱媒体と熱
交換して蒸発させ、熱交換器９で発生する軟水蒸
気を、タービン吹込み用蒸気S₁として、蒸気吹込
み管１１からガスタービン１の燃焼室８に吹込む
ように構成されている。また、燃焼室８への蒸気
吹込み量は、ガスタービン１の負荷変動に応じ
て、蒸気吹込み管１１に介設した制御弁２３によ
り制御される。軟水供給管６は、原水槽１３から
原水ポンプ１４，軟水処理装置１５，軟水槽１
６，給水ポンプ１７を経て熱交換器９に導かれて
いる。伝熱管１０を経過した熱媒体は、熱媒回収
管２４から熱媒ヒータ３７に循環される。熱媒の
循環は熱媒回収管２４に介設した循環ポンプ３８
により行われる。前記プロセス蒸気供給装置５は、熱交換器９で
発生する軟水蒸気の一部を、プロセス蒸気S₂とし
て、蒸気吹込み管１１に分岐接続したプロセス蒸
気供給管３３からプロセス３５に供給するように
構成されている。プロセス３５への蒸気供給量
は、プロセス蒸気供給管３３に介設した制御弁３
４により制御される。前記蒸気ドレン回収装置３６は、プロセス３５
から排出される軟水蒸気S₂のドレンＷをドレン回
収管３６ａから軟水槽１２に導いて、軟水供給管
６から蒸気発生源たる熱交換器９に回収するよう
に構成されている。この第２発明のガスタービン発電システムで
は、純水処理装置２９を必要とせず、しかもプロ
セス蒸気S₂は回収するようにしているから、第１
発明のものに比してランニングコストを更に低減
できる。また、排熱回収装置として熱媒ヒータ３
７を使用しているから、余熱ボイラ１８を使用し
た場合に比してシステム構造を簡略化できる。な
お、熱媒ヒータ３７を使用した場合、管１０，２
２等にスケールや腐食が生じる虞れがないことは
勿論である。第３図は、本願第３発明を示すものであり、プ
ロセス３５が高純度蒸気を必要とするものである
場合に使用されるものである。すなわち、第３発明に於いては、排熱回収装置
７は第２発明の場合と同様に熱媒ヒータ３７で構
成されるが、その他の装置４，５，３６について
は、次のように構成されている。前記蒸気吹込み装置４は、間接式蒸気発生器で
ある第１熱交換器９を主体に形成されており、軟
水供給管６から第１熱交換器９に供給された軟水
１２を、熱媒ヒータ３７から第１熱媒供給管２２
を介して伝熱管１０に供給された熱媒体と熱交換
して蒸発させ、その軟水蒸気S₁を蒸気吹込み管１
１から燃焼室８に吹込むように構成されている。
軟水供給管６は、第２発明の場合と同様に、原水
槽１３から原水ポンプ１４，軟水処理装置１５，
軟水槽１６，給水ポンプ１７を経て第１熱交換器
９に導かれている。伝熱管１０を経過した熱媒体
は、第１熱媒回収管２４から循環ポンプ３８によ
り熱媒ヒータ３７に循環される。熱媒体の循環量
は制御弁２３，３９によつて制御され、その制御
はガスタービン１の負荷変動に応じて必要なター
ビン吹込み用蒸気S₁が発生せしめられるように行
われる。前記プロセス蒸気供給装置５は、間接式蒸気発
生器である第２熱交換器を主体に形成されてお
り、純水供給管２７から第２熱交換器に供給さ
れた純水３０を、前記第１熱媒供給管２２に分岐
接続した第２熱媒供給管２２′を介して伝熱管１
０′に供給された熱媒体と熱交換して蒸発させ、
その純水蒸気S₂をプロセス蒸気供給管３３からプ
ロセス３５に供給するように構成されている。純
水供給管２７は、第１発明の場合と同様に、原水
槽１３から原水ポンプ２８，純水処理装置２９，
純水槽３１，給水ポンプ３２，脱気器２５，給水
ポンプ２６を経て第２熱交換器に導かれてお
り、純水処理装置２９で処理した純水３０を脱気
器２５で脱気処理した上で第２熱交換器に供給
する。伝熱管１０′を経過した熱媒体は、第２熱
媒回収管２４′から熱媒ヒータ３７に循環される。
熱媒体の循環は循環ポンプ３８により行われ、そ
の循環量は制御弁２３′，３９′により制御され
る。前記ドレン回収装置３６は、プロセス３５から
排出される純水蒸気S₂のドレンＷをドレン回収管
３６ａから脱気器２５に導いて、脱気処理した上
で蒸気発生源たる第２熱交換に回収するように
構成されている。なお、本発明は上記実施例に限定されず、本発
明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改
良，変更するることができる。

【発明の効果】

以上の説明から容易に理解されるように、本発
明によれば、タービンの燃焼室に吹込む蒸気を回
収しないから、冒頭で述べたチエンサイクルにお
ける如き不都合を生じさせることなく、発電効率
を向上させることができる。また、本発明では、排ガスからの回収熱をター
ビン吹込み用蒸気の発生熱源として使用すると共
に、その残余の回収熱をプロセス蒸気の発生熱源
として使用するから、ガスタービンの負荷変動に
応じたタービン吹込み用蒸気を発生させることが
でき、且つガスタービンからの排熱の最大限有効
に利用した極めて効率の良いコジエネレーシヨン
システムを提供できる。更に、本発明では、タービン吹込み用蒸気を軟
水を蒸発させる間接式蒸気発生器により発生させ
る構成としているため、蒸気発生器への補給水
（軟水）の供給が比較的安価に行え、ランニング
コストの引下げが可能となる。さらに、回収熱を熱源として発生する蒸気は、
タービン吹込み用蒸気を除いて、その蒸気発生源
に回収させるようにしたから、タービン吹込み用
蒸気を回収しないにも拘らず、システム全体とし
て給水系の小形化及びランニングコストを低減を
図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願第１発明に係るタービン発電シス
テムの実施例を示した系統図である。第２図は、
本願第２発明の実施例を示した系統図である。第
３図は、本願第３発明の実施例を示した系統図で
ある。１…ガスタービン、４…蒸気吹込み装置、５…
プロセス蒸気供給装置、７…排熱回収装置、９…
熱交換器（間接加熱式蒸気発生器）、１６…軟
水処理装置、１８…余熱ボイラ、２１…余熱ボイ
ラ、２９…純水処理装置、３６…蒸気ドレン回収
装置、Ｇ…排ガス、S₁…タービン吹込み用蒸気、
S₂…プロセス蒸気、Ｗ…ドレン。

Claims

【特許請求の範囲】１ガスタービンからの排ガスの排熱回収装置を
形成し、高圧蒸気を発生する余熱ボイラと；前記
余熱ボイラへ供給する純水を製造する純水処理装
置と；ガスタービンの燃焼室へ吹き込む蒸気吹込
み装置を形成し、前記余熱ボイラからの蒸気を熱
源として吹込み用の低圧蒸気を発生する間接加熱
式蒸気発生器と；前記間接加熱式蒸気発生器へ供
給する軟水を製造する軟水処理装置と；前記余熱
ボイラからの蒸気の一部をプロセスへ供給するプ
ロセス蒸気供給装置と；前記余熱ボイラからの蒸
気を給水用に回収する蒸気ドレン回収装置とを備
えたことを特徴とするガスタービン発電システ
ム。２ガスタービンからの排ガスの排熱回収装置を
形成し、熱媒体を加熱するようにした熱媒ヒータ
と；ガスタービンの燃焼室へ吹込む蒸気吹込み装
置を形成し、前記熱媒ヒータからの熱媒体を熱源
として吹込み用の蒸気を発生する間接加熱式蒸気
発生器と；前記間接加熱式蒸気発生器へ供給する
軟水を製造する軟水処理装置と；前記間接加熱式
蒸気発生器からの蒸気の一部をプロセスへ供給す
るプロセス蒸気供給装置と；前記プロセスからの
蒸気を間接加熱式蒸気発生器の給水として回収す
る蒸気ドレン回収装置とを備えたことを特徴とす
るガスタービン発電システム。３ガスタービンからの排ガスの排熱回収装置を
形成し、熱媒体を加熱するようにした熱媒ヒータ
と；ガスタービンの燃焼室へ吹込む蒸気吹込み装
置を形成し、前記熱媒ヒータからの熱媒体を熱源
として吹込み用の蒸気を発生する間接加熱式蒸気
発生器と；前記吹込み用蒸気を発生する間接加熱
式蒸気発生器へ供給する軟水を製造する軟水処理
装置と；プロセス蒸気供給装置を形成し、前記熱
媒ヒータからの熱媒体を熱源としてプロセス蒸気
を発生する間接加熱式蒸気発生器と；前記プロセ
ス蒸気を発生する間接加熱式蒸気発生器へ供給す
る純水を製造する純水処理装置と；前記プロセス
からの蒸気をプロセス蒸気供給装置を形成する間
接加熱式蒸気発生器の給水として回収する蒸気ド
レン回収装置とを備えたことを特徴とするガスタ
ービン発電システム。