JPH066909B2 - 酸素貯蔵発電設備 - Google Patents
酸素貯蔵発電設備Info
- Publication number
- JPH066909B2 JPH066909B2 JP27875186A JP27875186A JPH066909B2 JP H066909 B2 JPH066909 B2 JP H066909B2 JP 27875186 A JP27875186 A JP 27875186A JP 27875186 A JP27875186 A JP 27875186A JP H066909 B2 JPH066909 B2 JP H066909B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas turbine
- exhaust
- oxygen
- water
- heat recovery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧縮酸素又は圧縮空気を貯蔵するガスタービ
ン発電設備に関する。
ン発電設備に関する。
従来の技術 従来の酸素貯蔵発電設備を第２図に示して説明する。吸
込ダクト１より吸引された酸素（又は空気）は、低圧酸
素圧縮器２で昇圧された後中間空気冷却器３に送られて
冷却され、さらに高圧酸素圧縮器７で規定の圧力まで昇
圧されて貯槽15に送られる。
込ダクト１より吸引された酸素（又は空気）は、低圧酸
素圧縮器２で昇圧された後中間空気冷却器３に送られて
冷却され、さらに高圧酸素圧縮器７で規定の圧力まで昇
圧されて貯槽15に送られる。
またガスタービン23は、ガスタービン燃焼器21において
燃料を貯槽15から導入した酸素で燃焼させて生じる燃焼
ガスによって駆動される。ガスタービン23で仕事をした
燃焼ガスは排ガスボイラ50に導かれ、ボイラ給水ポンプ
55に昇圧されて循環する給水と熱交換して蒸気を発生さ
せる。このようにガスタービンの燃焼ガスを再利用して
効率向上をはかっており、ガスボイラ50で発生した蒸気
は主蒸気管51を経て蒸気タービン52に供給され、発電機
53を駆動させて発電する。蒸気タービン52で仕事をした
蒸気は、復水器54に送られて復水するが、この復水は再
びボイラ給水ポンプ55によって昇圧され、排ガスボイラ
に供給される給水として循環することになる。
燃料を貯槽15から導入した酸素で燃焼させて生じる燃焼
ガスによって駆動される。ガスタービン23で仕事をした
燃焼ガスは排ガスボイラ50に導かれ、ボイラ給水ポンプ
55に昇圧されて循環する給水と熱交換して蒸気を発生さ
せる。このようにガスタービンの燃焼ガスを再利用して
効率向上をはかっており、ガスボイラ50で発生した蒸気
は主蒸気管51を経て蒸気タービン52に供給され、発電機
53を駆動させて発電する。蒸気タービン52で仕事をした
蒸気は、復水器54に送られて復水するが、この復水は再
びボイラ給水ポンプ55によって昇圧され、排ガスボイラ
に供給される給水として循環することになる。
なお、排ガスボイラ50で熱交換した燃焼ガスは、煙突27
から大気に放出される。
から大気に放出される。
発明が解決しようとする問題点 前述の従来例によれば、下記の問題点があった。
（１）ガスタービン23と蒸気タービン52との複合発電方
式となり、蒸気タービン発電設備が必要となるため設備
が複雑で建設費も高くなる。
式となり、蒸気タービン発電設備が必要となるため設備
が複雑で建設費も高くなる。
（２）ガスタービンの作動流体を燃焼ガスとしているた
め所要酸素（空気）量が多くなる。このため、低圧酸素
圧縮機２及び高圧酸素圧縮機７の消費動力が大きくな
り、さらに貯槽15の必要容量も大きくなって大型化する
ので大幅な建設費増加の原因となる。
め所要酸素（空気）量が多くなる。このため、低圧酸素
圧縮機２及び高圧酸素圧縮機７の消費動力が大きくな
り、さらに貯槽15の必要容量も大きくなって大型化する
ので大幅な建設費増加の原因となる。
（３）ガスタービンの排気保有熱が大きいため、おおよ
そ蒸気タービン出力相当分のガスタービン出力を少なく
できるが、蒸気タービンサイクルの効率が約30％以下と
低いことから総合プラント効率は低くなる。
そ蒸気タービン出力相当分のガスタービン出力を少なく
できるが、蒸気タービンサイクルの効率が約30％以下と
低いことから総合プラント効率は低くなる。
（４）排ガスボイラにおける発生蒸気の一部をガスター
ビン燃焼器に投入する場合（第２図では省略）には補給
水量が増加する。
ビン燃焼器に投入する場合（第２図では省略）には補給
水量が増加する。
問題点を解決するための手段 本発明は、前述の問題点を解決するもので、各々がクラ
ッチを介して直列に連結される酸素又は空気の圧縮機、
電動機兼用発電機及びガスタービンと、前記圧縮機で規
定圧力まで圧縮された酸素又は空気を貯蔵する貯槽とを
具備して構成される酸素貯蔵発電設備において、前記ガ
スたービンを駆動して排出された燃焼ガスを導入し、給
水と熱交換して蒸気又は高温水を発生させる排気熱回収
装置と、前記排気熱回収装置から排出された燃焼ガスを
凝縮してドレン回収をする排気凝縮機と、前記排気熱回
収装置及び前記排気凝縮機で生成したドレンを回収し給
水として前記排気熱回収装置に供給するドレンタンク
と、前記蒸気又は高温水を前記ガスタービン燃焼器に投
入して温度制御を行う給水系統とを具備して構成された
ことを特徴とする、酸素貯蔵発電設備である。
ッチを介して直列に連結される酸素又は空気の圧縮機、
電動機兼用発電機及びガスタービンと、前記圧縮機で規
定圧力まで圧縮された酸素又は空気を貯蔵する貯槽とを
具備して構成される酸素貯蔵発電設備において、前記ガ
スたービンを駆動して排出された燃焼ガスを導入し、給
水と熱交換して蒸気又は高温水を発生させる排気熱回収
装置と、前記排気熱回収装置から排出された燃焼ガスを
凝縮してドレン回収をする排気凝縮機と、前記排気熱回
収装置及び前記排気凝縮機で生成したドレンを回収し給
水として前記排気熱回収装置に供給するドレンタンク
と、前記蒸気又は高温水を前記ガスタービン燃焼器に投
入して温度制御を行う給水系統とを具備して構成された
ことを特徴とする、酸素貯蔵発電設備である。
作用 前述の手段によれば、ガスタービンの燃焼器に供給する
酸素量（又は空気量）を安定した完全燃焼に必要な最少
量（空気比で２以下）に制御することができ、圧縮機に
おける消費動力や貯槽の必要容量が大巾に削減できる。
例えば空気比を３から1.5にした場合には、いずれも約
半分に減らすことができる。
酸素量（又は空気量）を安定した完全燃焼に必要な最少
量（空気比で２以下）に制御することができ、圧縮機に
おける消費動力や貯槽の必要容量が大巾に削減できる。
例えば空気比を３から1.5にした場合には、いずれも約
半分に減らすことができる。
また、ガスタービン排気系に排気熱回収装置及び排気凝
縮器を設置したことにより、排気の保有熱と湿分とをド
レンとして回収することができる。さらに、回収したド
レンを排気熱回収装置に供給して熱回収を行い、蒸気又
は高温水を発生させてガスタービン燃焼器に投入する。
この蒸気又は高温水は、燃焼器出口の燃焼ガス温度を制
御すると共にガスタービンの駆動流体となり、燃焼生成
湿分と共に排気凝縮機においてドレンとして再び回収さ
れる。このため補給水が不要となるだけでなく、過剰の
水が生成されて増水装置としても機能する。
縮器を設置したことにより、排気の保有熱と湿分とをド
レンとして回収することができる。さらに、回収したド
レンを排気熱回収装置に供給して熱回収を行い、蒸気又
は高温水を発生させてガスタービン燃焼器に投入する。
この蒸気又は高温水は、燃焼器出口の燃焼ガス温度を制
御すると共にガスタービンの駆動流体となり、燃焼生成
湿分と共に排気凝縮機においてドレンとして再び回収さ
れる。このため補給水が不要となるだけでなく、過剰の
水が生成されて増水装置としても機能する。
なお、燃焼酸素量（又は空気量）を最少としているた
め、排気熱回収装置出口のガス温度が低いことと相まっ
て、排気ガス損失が少なく発電効率の高い設備となる。
め、排気熱回収装置出口のガス温度が低いことと相まっ
て、排気ガス損失が少なく発電効率の高い設備となる。
実施例 本発明の実施例を第１図に示して説明する。なお酸素又
は空気の圧縮機としては、低圧酸素圧縮機２と高圧酸素
圧縮機７の二段圧縮とした例を示している。この発電設
備は夜間時等における余剰電力の有効利用を主目的とし
ており、下記３種類の運転様式がある。
は空気の圧縮機としては、低圧酸素圧縮機２と高圧酸素
圧縮機７の二段圧縮とした例を示している。この発電設
備は夜間時等における余剰電力の有効利用を主目的とし
ており、下記３種類の運転様式がある。
（１）余剰電力を利用して電動機兼用発電機11を運転す
る場合で、低圧酸素圧縮機２及び高圧酸素圧縮機７は電
動機兼用発電機11を動力源として駆動して酸素を貯槽15
に貯蔵する。なお、ガスタービン23は運転しない。
る場合で、低圧酸素圧縮機２及び高圧酸素圧縮機７は電
動機兼用発電機11を動力源として駆動して酸素を貯槽15
に貯蔵する。なお、ガスタービン23は運転しない。
（２）電力系統の負荷がピークの場合で、ガスタービン
23を運転し、電動機兼用発電機11を駆動して発電する。
なお、低圧酸素圧縮機２及び高圧酸素圧縮機７は運転さ
れないが、酸素は貯槽15の貯蔵分が供給される。
23を運転し、電動機兼用発電機11を駆動して発電する。
なお、低圧酸素圧縮機２及び高圧酸素圧縮機７は運転さ
れないが、酸素は貯槽15の貯蔵分が供給される。
（３）通常のガスービン発電方式で、ガスタービン23の
運転出力により電動機兼用発電機11、低圧酸素圧縮機２
及び高圧酸素圧縮機７を駆動し、貯槽15を介して酸素を
供給しながら発電する。
運転出力により電動機兼用発電機11、低圧酸素圧縮機２
及び高圧酸素圧縮機７を駆動し、貯槽15を介して酸素を
供給しながら発電する。
つぎに本発明の構成と相互関係を前記（３）の運転様式
の場合について詳細に説明する。一端が酸素の供給源に
連通する吸入ダクト１より吸引された酸素は、低圧酸素
圧縮機２で昇圧後中間空気冷却器３に送られて冷却さ
れ、さらに接続ダクト６を経て高圧酸素圧縮機７に送ら
れて規定圧力まで昇圧される。規定圧力に昇圧された酸
素は、制御兼用締切ダンパ13を設けた圧縮酸素貯槽用の
入口ダクト14を経て貯槽15に供給される。この時クラッ
チ９及びガスタービン側クラッチ18は接続されており、
ガスタービン23を駆動源として電動機兼用発電機11、低
圧酸素圧縮機２及び高圧酸素圧縮機７が運転されてい
る。
の場合について詳細に説明する。一端が酸素の供給源に
連通する吸入ダクト１より吸引された酸素は、低圧酸素
圧縮機２で昇圧後中間空気冷却器３に送られて冷却さ
れ、さらに接続ダクト６を経て高圧酸素圧縮機７に送ら
れて規定圧力まで昇圧される。規定圧力に昇圧された酸
素は、制御兼用締切ダンパ13を設けた圧縮酸素貯槽用の
入口ダクト14を経て貯槽15に供給される。この時クラッ
チ９及びガスタービン側クラッチ18は接続されており、
ガスタービン23を駆動源として電動機兼用発電機11、低
圧酸素圧縮機２及び高圧酸素圧縮機７が運転されてい
る。
ガスタービン23の燃料は燃料供給管19に設けた制御弁20
によって出力に応じた量に制御されてガスタービン23の
一部を構成するガスタービン燃焼器21に供給される。ま
た燃焼用の酸素は、投入燃料の完全燃焼に必要な量が供
給ダクト16に設けた制御ダンパ17に制御されて貯槽15か
らガスタービン燃焼器21に供給される。制御ダンパ17
は、例えばガスタービン23の排気中における残存酸素量
が所定量となるように、酸素の供給量を制御するのであ
る。ガスタービン23を駆動して排出された燃焼ガスは、
排気熱回収装置24に送られて蒸気又は高温水を生成し、
ダクト25及び排気凝縮器26を経て煙突27から大気に放出
される。排熱回収装置24で生成された蒸気又は高温水
は、給水管35及び制御弁22によって構成される給水系統
を通ってガスタービン燃焼器21に投入され、燃焼ガスの
出口温度を所定温度に制御する。
によって出力に応じた量に制御されてガスタービン23の
一部を構成するガスタービン燃焼器21に供給される。ま
た燃焼用の酸素は、投入燃料の完全燃焼に必要な量が供
給ダクト16に設けた制御ダンパ17に制御されて貯槽15か
らガスタービン燃焼器21に供給される。制御ダンパ17
は、例えばガスタービン23の排気中における残存酸素量
が所定量となるように、酸素の供給量を制御するのであ
る。ガスタービン23を駆動して排出された燃焼ガスは、
排気熱回収装置24に送られて蒸気又は高温水を生成し、
ダクト25及び排気凝縮器26を経て煙突27から大気に放出
される。排熱回収装置24で生成された蒸気又は高温水
は、給水管35及び制御弁22によって構成される給水系統
を通ってガスタービン燃焼器21に投入され、燃焼ガスの
出口温度を所定温度に制御する。
この蒸気又は高温水は、ドレンタンク30の貯水を給水源
とし、給水管31、給水濾過器32、給水ポンプ33及び給水
管34を経て排気熱回収装置24に送られてガスタービン23
から排出された燃焼ガスと熱交換して生成されたもので
ある。ドレンタンク30の貯水は、排熱回収装置24及び排
気凝縮器26で生成され、ドレン管28、29を経て回収され
るが、多量の補助蒸気等を系外に供給する場合には、補
給水ライン39及び制御弁38を経て補給水が供給される。
通常は、ガスタービン燃焼器21に投入される注入量より
も回収量の方が多い。このためドレンタンク30の貯水量
が規定以上になった場合には、ブロー管40に設けられた
ブロー制御弁41を開いて系外に放出する。なお、排気凝
縮器26には冷却水が冷却水供給管36を経て供給されてお
り、燃焼ガスを冷却した後戻り管37を経て図示されてい
ない燃料加熱装置等に供給される。また排熱回収装置24
で生成した蒸気又は高温水の余剰分は、補助蒸気ライン
43に設けた制御弁42に制御されて系外へ供給される。
とし、給水管31、給水濾過器32、給水ポンプ33及び給水
管34を経て排気熱回収装置24に送られてガスタービン23
から排出された燃焼ガスと熱交換して生成されたもので
ある。ドレンタンク30の貯水は、排熱回収装置24及び排
気凝縮器26で生成され、ドレン管28、29を経て回収され
るが、多量の補助蒸気等を系外に供給する場合には、補
給水ライン39及び制御弁38を経て補給水が供給される。
通常は、ガスタービン燃焼器21に投入される注入量より
も回収量の方が多い。このためドレンタンク30の貯水量
が規定以上になった場合には、ブロー管40に設けられた
ブロー制御弁41を開いて系外に放出する。なお、排気凝
縮器26には冷却水が冷却水供給管36を経て供給されてお
り、燃焼ガスを冷却した後戻り管37を経て図示されてい
ない燃料加熱装置等に供給される。また排熱回収装置24
で生成した蒸気又は高温水の余剰分は、補助蒸気ライン
43に設けた制御弁42に制御されて系外へ供給される。
このような通常のガスタービン発電方式では、ガスター
ビン出力の約2/3が低圧酸素圧縮機２及び高圧酸素圧縮
機７の駆動用として使用され、残りの約1/3が電動機兼
用発電機11の出力となる。しかし、上述の（２）の運転
様式では低・高圧酸素圧縮機２、７を駆動する消費動力
がなく、ガスタービン23の出力が電動機兼用発電機11の
出力となり、（３）の運転様式の約３倍の出力が得られ
ることになる。
ビン出力の約2/3が低圧酸素圧縮機２及び高圧酸素圧縮
機７の駆動用として使用され、残りの約1/3が電動機兼
用発電機11の出力となる。しかし、上述の（２）の運転
様式では低・高圧酸素圧縮機２、７を駆動する消費動力
がなく、ガスタービン23の出力が電動機兼用発電機11の
出力となり、（３）の運転様式の約３倍の出力が得られ
ることになる。
また、（１）の運転様式の場合、電動機兼用発電機11に
は閉状態のスイッチ44及び駆動用電源回路12を介して電
力が供給され、電動機として低・高圧酸素圧縮機２、７
の動力源となる。この時、ガスタービン側クラッチ18は
断続されており、ガスタービン23の運転も休止されてい
るが、電動機兼用発電機11は接続されたクラッチ９及び
軸８、10を介して低・高圧酸素圧縮機２、７を駆動させ
ている。規定圧力に昇圧された酸素は貯槽15に供給され
るが、この運転様式の場合には酸素の消費がなく貯槽15
が規定圧力の酸素で満たされると制御兼用締切ダンパ13
が閉じ、同時にスイッチ44も開となって電動機兼用発電
機11の運転が停止される。
は閉状態のスイッチ44及び駆動用電源回路12を介して電
力が供給され、電動機として低・高圧酸素圧縮機２、７
の動力源となる。この時、ガスタービン側クラッチ18は
断続されており、ガスタービン23の運転も休止されてい
るが、電動機兼用発電機11は接続されたクラッチ９及び
軸８、10を介して低・高圧酸素圧縮機２、７を駆動させ
ている。規定圧力に昇圧された酸素は貯槽15に供給され
るが、この運転様式の場合には酸素の消費がなく貯槽15
が規定圧力の酸素で満たされると制御兼用締切ダンパ13
が閉じ、同時にスイッチ44も開となって電動機兼用発電
機11の運転が停止される。
なお、本実施例では、ガスタービン燃焼器21の燃料燃焼
用として酸素を用いているが空気を用いてもよい。
用として酸素を用いているが空気を用いてもよい。
発明の効果 前述の本発明によれば、下記の効果を得ることができ
る。
る。
（１）燃焼用の酸素量又は空気量を燃焼上必要な最少量
としているので、圧縮機の消費動力が少ない。また、排
ガス損失も少ない。
としているので、圧縮機の消費動力が少ない。また、排
ガス損失も少ない。
（２）燃焼用の酸素量又は空気量が少ないため、貯蔵容
量が少なくてすみ経済的である。また、設置に要するス
ペースも少なくてよい。
量が少なくてすみ経済的である。また、設置に要するス
ペースも少なくてよい。
（３）排気熱回収装置で熱回収を行うため熱損失が少な
い。
い。
（４）排気凝縮機を設置して排気中に含まれる大部分の
湿分をドレンとして回収するので補給水が不要となるの
みならず、造水機能をも有する。
湿分をドレンとして回収するので補給水が不要となるの
みならず、造水機能をも有する。
（５）回収ドレンは排気熱回収装置の給水として供給さ
れ、排気の保有熱を回収した後燃焼器出口温度が所定温
度になるように投入されてガスタービン作動流体とな
る。すなわちガスタービン排気保有熱は水を媒体として
ガスタービンに回収されるので、従来の複合発電で設置
していた排熱回収ボイラ−蒸気タービンのボドミングサ
イクルが不要となり、設備費が大巾に節減される。
れ、排気の保有熱を回収した後燃焼器出口温度が所定温
度になるように投入されてガスタービン作動流体とな
る。すなわちガスタービン排気保有熱は水を媒体として
ガスタービンに回収されるので、従来の複合発電で設置
していた排熱回収ボイラ−蒸気タービンのボドミングサ
イクルが不要となり、設備費が大巾に節減される。
（６）排熱回収ボイラ−蒸気タービンのボドミング効率
は約30％と低いのに対し、非常に高い効率が達成でき
る。
は約30％と低いのに対し、非常に高い効率が達成でき
る。
第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は従来例を示
す図である。 ２…低圧酸素圧縮機、７…高圧酸素圧縮機、11…電動機
兼用発電機、15…貯槽、21…ガスタービン燃焼器、22…
制御弁、23…ガスタービン、24…排気熱回収装置、26…
排気凝縮器、30…ドレンタンク、35…給水管。
す図である。 ２…低圧酸素圧縮機、７…高圧酸素圧縮機、11…電動機
兼用発電機、15…貯槽、21…ガスタービン燃焼器、22…
制御弁、23…ガスタービン、24…排気熱回収装置、26…
排気凝縮器、30…ドレンタンク、35…給水管。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｃ 7/36 7910−3Ｇ
Claims (1)
- 【請求項１】各々がクラッチを介して直列に連結される
酸素又は空気の圧縮機、電動機兼用発電機及びガスター
ビンと、前記圧縮機で規定圧力まで圧縮された酸素又は
空気を貯蔵する貯槽とを具備して構成される酸素貯蔵発
電設備において、前記ガスタービンを駆動して排出され
た燃焼ガスを導入し、給水と熱交換して蒸気又は高温水
を発生させる排気熱回収装置と、前記排気熱回収装置か
ら排出された燃焼ガスを凝縮してドレン回収をする排気
凝縮機と、前記排気熱回収装置及び前記排気凝縮機で生
成したドレンを回収し給水として前記排気熱回収装置に
供給するドレンタンクと、前記蒸気又は高温水を前記ガ
スタービン燃焼器に投入して温度制御を行う給水系統と
を具備して構成されたことを特徴とする、酸素貯蔵発電
設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27875186A JPH066909B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 酸素貯蔵発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27875186A JPH066909B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 酸素貯蔵発電設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63134819A JPS63134819A (ja) | 1988-06-07 |
| JPH066909B2 true JPH066909B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=17601689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27875186A Expired - Lifetime JPH066909B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 酸素貯蔵発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH066909B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5909429B2 (ja) * | 2012-08-30 | 2016-04-26 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 湿分利用ガスタービンシステム |
-
1986
- 1986-11-25 JP JP27875186A patent/JPH066909B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63134819A (ja) | 1988-06-07 |
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