JPH06511062A - 組み合わせられたガス・蒸気式動力設備においてエネルギを発生させる方法 - Google Patents

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】 組み合わせられたガス・蒸気式動力設備においてエネルギを発生させる方法 本発明は、ガスタービンと有利には石炭燃焼式の蒸気発生装置とを備えた組み合 わせられたガス・蒸気式動力設備においてエネルギを発生させる方法に関する組 み合わせられたガス・蒸気式動力設備において電気エネルギを発生させる公知の 方法では、ガスタービンのオイル又はガス燃焼式の燃焼室において生じる圧縮さ れた作業ガスは、１０００°Ｃを越える温度においてまず初めにガスタービンに おいて作業出力を出しながら膨張する。高温のタービン排ガスは、蒸気発生装置 の燃焼装置出力ゾーンに供給され、この際に、ガスタービン排ガスの残留熱も蒸 気発生装置において利用される。ガスタービンの入口と蒸気タービンの出口との 間における大きな温度差に基づいて、このような組み合わせられたプロセスは、 比較的高い効率を有している。

日進月歩のガスタービン技術の発展に連れて高まるガスタービン人口温度のため に望まれる高温のタービンガスでは、温度が高まるに連れて酸素含有量が減少す る。この結果、付加燃焼式の蒸気発生装置、つまりガスタービン廃熱とガスター ビン廃熱に含まれている酸素とを付加燃焼装置における燃焼のために利用する蒸 気発生装置では、これによって提供される酸素凝縮をさらに別の新鮮空気によっ て高めることが必要であり、これによって初めて完全な燃焼を保証することが可 能である。

これによって、蒸気発生装置の出力が等しい場合に排ガス質量流もしくは煙道ガ ス質量流は、蒸気発生装置と該蒸気発生装置に後置された構成要素、つまり電子 フィルタ、吸込み装置、窒素除去装置及び煙道ガス脱硫設備のような構成要素と によって高められる。この場合には、大きなガスタービン容量と付加的な新鮮空 気とによって、もっばら新鮮空気だけを用いる燃焼方式に比べて、発電所設備の エネルギ自家需要もまた高められるので、ガスタービンと蒸気タービンとの組合 わせによって得られる効率改善の一部は再び消費されてしまう。

燃焼装置においては煙道ガス質量流の上昇は制限された範囲においてしか可能で ないので、例えば溶融室燃焼装置においてはその溶融流が燃焼室において不都合 な影響を与え、又はある種の燃焼装置おいてはその種固有の流れ速度がガスター ビン排ガスの導入と共に著しく越えられることになる。したがって、このような 燃焼装置を備えた蒸気式動力設備を、冒頭に述べた形式の組み合わせられたガス ・蒸気式動力設備に付加することは、所定の条件の下でしか可能でない。

さらにまた、両方の部分プロセスを緊密にかつ何回も連結することによって、設 備全体の利用可能性に不都合な影響が与えられる。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、組み合わせられたガス・蒸気式動 力設備においてエネルギを発生させる方法を改良して、より高い効率を得ること ができ、しかも利用可能性をさらに高めることができる方法を提供することであ る。

この課題を解決するために本発明の方法では、ガスタービンに、ガス・蒸気式動 力設備の水・蒸気回路から水を供給される廃熱蒸気発生設備を後置し、該廃熱蒸 気発生設備からの蒸気流の温度を、付加熱の供給によって、蒸気発生装置からの 蒸気流の温度に合わせ、画然気流をその後で混合させて、同じ蒸気タービンに供 給し、この際に、廃熱蒸気発生設備からの蒸気流の発生及び温度適合と、蒸気発 生装置における蒸気流の発生とのために必要な熱量を、それぞれ、燃焼装置側に おいて互いに無関係な熱発生系と熱伝達系とを介して供給するようにした。

本発明による方法は、両方のエネルギ発生回路を燃焼装置側において完全に遮断 していることによって、傑出している。つまり先行技術とは異なり、ガスタービ ンの高温の排ガスは蒸気発生装置に導入されるのではなく、プロセス蒸気を発生 させるために、固有の廃熱蒸気発生設備において利用される。

両方のエネルギ発生回路がこのように遮断されていることによって、設備全体に おける主要な継ぎ目箇所が省かれ、その有用性の改善に関して利点が得られるま た、本発明による方法に基づいて稼働する発電所設備では、蒸気発生装置自体と 多くの場合後置されているユニットとは、ガスタービンプロセスもしくは場合に よっては、必要な付加熱を発生させるために設けられている付加燃焼装置からの 付加的な排ガス量によって負荷されない。

したがって本発明による方法は、特に、既存の蒸気発電所の改善もしくは拡大の ためにも適している。それというのはこの場合、蒸気発生装置の燃焼装置範囲も しくは煙道ガス路に一体に組み込まれた熱導出系及びガス浄化系に手を加えるこ とが必要ないからである両方のエネルギ発生回路をサーモダイナミック式に結び 付けることは、本発明による方法ではもっばら水・蒸気回路を介して行われる。

廃熱蒸気発生設備と蒸気発生装置とにおいて生せしめられた高圧縮させられた２ つの蒸気部分流は、蒸気の状態を合わせられた後で、つまり主として蒸気の温度 を合わせられた後で、混合され、次いで等しい蒸気タービンにおいて作業出力を 出しながら膨張する。

この場合、両方の蒸気流を合わせるのに必要な付加熱は、蒸気発生装置の燃焼装 置に影響を与えることなしに、生ぜしめられ、かつ伝達される。すなわち例えば 、付加熱が付加燃焼装置において生せしめられる場合には、この付加燃焼装置の 高温の煙道ガスを蒸気発生装置の燃焼出力ゾーンに導入することは、行われない 。

本発明では付加燃焼装置の場合にむしろ、この燃焼装置の高温の煙道ガスを、廃 熱蒸気発生設備への入口の前においてガスタービンの排ガスに混合するか、又は 燃焼装置出力ゾーンの後ろにおいて蒸気発生装置の煙道ガス流に混合するように なっており、これによって、残留熱は廃熱蒸気発生設備自体においてか又は、蒸 気発生装置の煙道ガス路に一体に組み込まれている熱交換器においても利用する ことが可能である。この場合、付加燃焼装置が燃料としてガス又はオイルを用い て運転される場合には、ガスタービンの排ガスへの混合が提供されるのに対して 、固形燃料を用いて運転される付加燃焼装置では、蒸気発生装置の煙道ガス路へ の混合は好ましくない。

本発明による方法の別の特徴によれば、必要な付加熱を、蒸気発生装置において 生じる高温の煙道ガスとの熱交換によって伝達することが可能である。この場合 には、系の完全な独立性は、例えば、廃熱蒸気発生設備に所属の蒸気流（高圧蒸 気、中間過熱蒸気）の蒸気温度調整によ１て達成されることができる。

ガスタービン回路の燃焼室において必要とされる燃焼ガスが石炭ガス化設備又は 石炭ガス抜き設備において生せしめられる場合には、必要な付加熱をもちろんこ のような設備から適当な箇所において遮断することが可能である。

本発明の別の有利な方法では、廃熱蒸気発生設備と蒸気発生装置との出力比が≦ １、有利には１：１と１：４との間に位置している。

この場合本発明の別の特徴によれば、その都度必要なもしくは所望の、廃熱蒸気 発生設備と蒸気発生装置との出力比は、それぞれの廃熱蒸気発生設備が蒸気案内 に対して並列に接続されている複数のガスタービンの配置形式によって、調節さ れることができる。

次に図面に示された実施例を参照しながら本発明を詳説する。

第１図は、本発明による方法に基づいて作動する組み合わせられたガス・蒸気式 動力設備を概略的に示す回路図である。

ガスタービン回路において、導管１を介して吸い込まれた新鮮空気はコンプレッ サ２においてガスタービンの作業圧に圧縮され、天然ガス燃焼式の燃焼室３にお いて強く加熱され、次いでガスタービン４において膨張して作業出力を生み出す 。この際に得られたエネルギは、発電機５とコンプレッサ２とに与えられる。

ガスタービンのなお高温の排ガスは、導管６を介して廃熱蒸気発生設備７に供給 され、次いで導管８と図示されていない煙突とを介して外部に導出される。

蒸気タービン回路には、発電機１２と共に同一の軸に配置されている３つのター ビン段９，１０．１１において膨張させられた作業蒸気が、復水器１３において 凝縮され、凝縮物としてポンプを用いて、並列接続された予加熱装置１５．１６ を介して供給水容器１７に搬送される。

供給水容器１７において集められた水は、高圧ポンプ１８において工程圧に高め られ、次いで２つの部分流に分割される。

一方の部分流は、導管１９を介してまず初めに、取出し蒸気加熱式の熱交換器２ ０を通過し、次いで石炭燃焼式の蒸気発生設備２１に供給される。この蒸気発生 設備２１は、この場合例えば現存の火力発電所の蒸気発生装置である。

圧力を高められた供給水の第２の部分流は、本発明によれば導管２２を介して廃 熱蒸気発生設備７に供給され、熱交換器における加熱面２３において、ガスター ビン４の高温の排ガスを用いて気化されかつ過熱される。この際に得られた、な お最終過熱されていない蒸気は、導管２４を介して、図示の実施例ではガス加熱 式の最終加熱装置２５に供給され、そこで付加熱の供給によってさらに加熱され て、蒸気発生装置２１において生じる過熱された水蒸気の温度になる。

いまやその蒸気状態を互いに合わせられた両方の部分流、つまり付加ボイラ２５ からの部分流と蒸気発生装置２１からの部分流とは、互いに混合され、３段式の 蒸気タービンの第１段９に供給される。第２の膨張段１０への入口の前において 、部分的に膨張させられた蒸気流は中間過熱される。このために蒸気流は２つの 部分流に分割される。一方の部分流の中間過熱が、ガス加熱式の最終過熱装置２ ５の内部における加熱面において行われるのに対して、第２の部分流は、蒸気発 生装置の煙道ガス路に一体に組み込まれた中間過熱装置２８において新たに加熱 される。

この場合に、加熱面２７において案内される蒸気部分流が、導管２４を介して廃 熱蒸気発生設備７から流出する蒸気流に、量適正に相当していると有利である。

このようにして、廃熱蒸気発生設備７において生せしめられた蒸気の中間過熱も また、蒸気発生装置２１の熱発生系及び熱伝達系とは無関係に行われ、この結果 、例えば蒸気発生装置２１の停止によって、廃熱蒸気発生設備７からの蒸気の中 間過熱に影響が及ぼされることはなくなる。

付加ボイラ２５において生じるなお高温の煙道ガスは、本発明によれば導管２６ を介して引き出され、導管６内を流れるガスタービン４の高温の排ガスと混合さ れ、この排ガスと一緒に廃熱蒸気発生設備７において冷却され、次いでこの廃熱 蒸気発生設備７から引き出される。

国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．ガスタービンと有利には石炭燃焼式の蒸気発生装置とを備えた組み合わせら れたガス・蒸気式動力設備においてエネルギを発生させる方法であって、ガスタ ービンに、ガス・蒸気式動力設備の水・蒸気回路から水を供給される廃熱蒸気発 生設備を後置し、該廃熱蒸気発生設備からの蒸気流の温度を、付加熱の供給によ って、蒸気発生装置からの蒸気流の温度に合わせ、両蒸気流をその後で混合させ て、同じ蒸気タービンに供給し、この際に、廃熱蒸気発生設備からの蒸気流の発 生及び温度適合と、蒸気発生装置における蒸気流の発生とのために必要な熱量を 、それぞれ、燃焼装置側において互いに無関係な熱発生系と熱伝達系とを介して 供給することを特徴とする、組み合わせられたガス・蒸気式動力設備においてエ ネルギを発生させる方法。
2. ２．付加熱を固有の燃焼装置において生ぜしめ、この際に生じる煙道ガスを、廃 熱蒸気発生設備への入口の前においてガスタービンの排ガスに供給する、請求項 １記載の方法。
3. ３．付加熱を固有の燃焼装置において生ぜしめ、この際に生じる煙道ガスを、燃 焼装置出力ゾーンの後ろにおいて蒸気発生装置の煙道ガス流に供給する、請求項 １記載の方法。
4. ４．付加熱を、蒸気発生装置において生じる高温の煙道ガスとの熱交換によって 伝達する、請求項１記載の方法。
5. ５．付加熱を、ガスタービンプロセスのための燃焼ガスを生ぜしめる石炭ガス化 設備又は石炭ガス抜き設備から遮断する、請求項１記載の方法。
6. ６．廃熱蒸気発生設備と蒸気発生装置との出力比が、≦１、有利には１：１と１ ：４との間に位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. ７．それぞれ廃熱蒸気発生設備を備えた榎数のガスタービンを、蒸気案内に対し て並列に接続する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. ８．過熱された蒸気を複数段において膨張させ、少なくとも第１の膨張段の後ろ で中間過熱し、この場合少なくとも１つの蒸気部分流の中間過熱のために、生ぜ しめられた付加熱の一部を使用する、請求項１から７までのいずれか１項記載の 方法。
9. ９．付加熱を用いて中間過熱される蒸気部分流を、廃熱蒸気発生設備からの蒸気 部分流に、量適正に相当させる、請求項８記載の方法。