JPH07208192A - 水素酸素燃焼タービンプラント - Google Patents
水素酸素燃焼タービンプラントInfo
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- JPH07208192A JPH07208192A JP234294A JP234294A JPH07208192A JP H07208192 A JPH07208192 A JP H07208192A JP 234294 A JP234294 A JP 234294A JP 234294 A JP234294 A JP 234294A JP H07208192 A JPH07208192 A JP H07208192A
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- cycle
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- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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- 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]
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ボトミングサイクルの排ガスをトッピングサ
イクルの燃焼器に入れるのではなく、ボトミングサイク
ル本来の形で利用できる水素酸素燃焼タービンプラント
の提供。 【構成】 圧縮機５０と、第１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器５１と、
第１タービン５２を有する第１閉サイクル（トッピング
サイクル）、第２タービン５６と、復水器６４と、同第
２タービン５６の上流に設けられた第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器
５５を有する第２閉サイクル（ボトミングサイクル）、
前記第１閉サイクルの第１タービン５２の下流側と、第
２閉サイクルの第２タービン５６と復水器６４との間を
連通させる連通ライン５８、同連通ライン５８から復水
器６４までの間に設けられた第３タービン５９、前記第
１閉サイクルの第１タービン５２の下流部と、第２閉サ
イクルの第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器５５の上流部とを熱交換す
る第１熱交換器５４を備え、かつ復水器６４の上流側と
下流側とを熱交換させる第２熱交換器を前記第１熱交換
器５４と復水器６４との間に設けてなるものである。
イクルの燃焼器に入れるのではなく、ボトミングサイク
ル本来の形で利用できる水素酸素燃焼タービンプラント
の提供。 【構成】 圧縮機５０と、第１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器５１と、
第１タービン５２を有する第１閉サイクル（トッピング
サイクル）、第２タービン５６と、復水器６４と、同第
２タービン５６の上流に設けられた第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器
５５を有する第２閉サイクル（ボトミングサイクル）、
前記第１閉サイクルの第１タービン５２の下流側と、第
２閉サイクルの第２タービン５６と復水器６４との間を
連通させる連通ライン５８、同連通ライン５８から復水
器６４までの間に設けられた第３タービン５９、前記第
１閉サイクルの第１タービン５２の下流部と、第２閉サ
イクルの第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器５５の上流部とを熱交換す
る第１熱交換器５４を備え、かつ復水器６４の上流側と
下流側とを熱交換させる第２熱交換器を前記第１熱交換
器５４と復水器６４との間に設けてなるものである。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＮＯX やＣＯ2 を発生し
ない無公害の水素酸素を利用した水素酸素タービンプラ
ントに関するものである。
ない無公害の水素酸素を利用した水素酸素タービンプラ
ントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は従来の水素酸素燃焼タービンプ
ラントの系統図、図１３は図１２におけるエントロピ−
エンタルピ線図である。図１２において１００は圧縮
機、１０１は燃焼器、１０２はトッピングサイクルター
ビン、１０３は発電機、１０４は一対の熱交換器、１０
５はタービン、１０６は発電機、１０７は復水器、１０
８はポンプであり、圧縮機１００により圧縮された空気
は、燃焼器１０１において供給されたＯ2,Ｈ2 と混合さ
れて燃焼加熱され、高温の燃焼ガス（水蒸気）となって
トッピングサイクルのタービン１０２を駆動することに
より、発電機１０３を駆動して電気を発生させる。この
トッピングサイクルで燃焼によって発生した余分な水蒸
気は、タービン１０２の下流側の前記熱交換器１０４と
１０４の間の分岐点３より連通ライン１０９に抽気して
真空まで膨張され、ボトミングサイクルのタービン１０
５を駆動することにより発電機１０６を駆動して電気を
発生させる。またボトミングサイクルのタービン１０５
で余剰となった水蒸気は復水器１０７で凝縮されポイン
ト９より排出される。 またトッピングサイクルでター
ビン１０２を駆動後の排ガス（水蒸気）は排熱を有して
いるので、ボトミングサイクルの復水器１０７で凝縮さ
れた復水の一部は、ポンプ１０８により熱交換器１０４
に送られ、トッピングサイクルのタービン１０２からの
排ガスと熱交換されて蒸気となり、ライン１１０を経て
タービン１１１に送られて同タービン１１１を駆動し、
発電機１１２を駆動して電気を発生すると共に、ライン
１１３を経て圧縮機１００からの圧縮空気のラインとポ
イント６で合流する。
ラントの系統図、図１３は図１２におけるエントロピ−
エンタルピ線図である。図１２において１００は圧縮
機、１０１は燃焼器、１０２はトッピングサイクルター
ビン、１０３は発電機、１０４は一対の熱交換器、１０
５はタービン、１０６は発電機、１０７は復水器、１０
８はポンプであり、圧縮機１００により圧縮された空気
は、燃焼器１０１において供給されたＯ2,Ｈ2 と混合さ
れて燃焼加熱され、高温の燃焼ガス（水蒸気）となって
トッピングサイクルのタービン１０２を駆動することに
より、発電機１０３を駆動して電気を発生させる。この
トッピングサイクルで燃焼によって発生した余分な水蒸
気は、タービン１０２の下流側の前記熱交換器１０４と
１０４の間の分岐点３より連通ライン１０９に抽気して
真空まで膨張され、ボトミングサイクルのタービン１０
５を駆動することにより発電機１０６を駆動して電気を
発生させる。またボトミングサイクルのタービン１０５
で余剰となった水蒸気は復水器１０７で凝縮されポイン
ト９より排出される。 またトッピングサイクルでター
ビン１０２を駆動後の排ガス（水蒸気）は排熱を有して
いるので、ボトミングサイクルの復水器１０７で凝縮さ
れた復水の一部は、ポンプ１０８により熱交換器１０４
に送られ、トッピングサイクルのタービン１０２からの
排ガスと熱交換されて蒸気となり、ライン１１０を経て
タービン１１１に送られて同タービン１１１を駆動し、
発電機１１２を駆動して電気を発生すると共に、ライン
１１３を経て圧縮機１００からの圧縮空気のラインとポ
イント６で合流する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の図１２、図
１３のサイクルはそれなりに良いサイクルではあるが、
所謂コンバインドサイクルのトッピングサイクルとボト
ミングサイクルが一部完全に重なる（サイクル図の６，
１，２，３）ため、高圧側圧力で低圧側圧力が選べず、
更なる効率の向上は困難であった。また燃焼気１０１の
出口温度を高温化する際、熱交換器１０４が高温化す
る。しかしハード上の問題から低温化が必要であり、こ
のためには圧力比を大きくとる必要があるが、この場合
自由度が少なく、より自由度のあるサイクルが望まれて
いた。本発明は、ボトミングサイクルの排ガスをトッピ
ングサイクルの燃焼器へ入れるのではなく、ボトミング
サイクル本来の形で利用できる水素酸素燃焼タービンプ
ラントを提供しようとするものである。
１３のサイクルはそれなりに良いサイクルではあるが、
所謂コンバインドサイクルのトッピングサイクルとボト
ミングサイクルが一部完全に重なる（サイクル図の６，
１，２，３）ため、高圧側圧力で低圧側圧力が選べず、
更なる効率の向上は困難であった。また燃焼気１０１の
出口温度を高温化する際、熱交換器１０４が高温化す
る。しかしハード上の問題から低温化が必要であり、こ
のためには圧力比を大きくとる必要があるが、この場合
自由度が少なく、より自由度のあるサイクルが望まれて
いた。本発明は、ボトミングサイクルの排ガスをトッピ
ングサイクルの燃焼器へ入れるのではなく、ボトミング
サイクル本来の形で利用できる水素酸素燃焼タービンプ
ラントを提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、圧縮
機と、第１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器と、第１タービンを有する第
１閉サイクル、第２タービンと、復水器と、同第２ター
ビンの上流に設けられた第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器を有する第
２閉サイクル、前記第１閉サイクルの第１タービンの下
流側と、第２閉サイクルの第２タービンと復水器との間
を連通させる連通ライン、同連通ラインから復水器まで
の間に設けられた第３タービン、前記第１閉サイクルの
第１タービン下流部と、第２閉サイクルの第２Ｏ2,Ｈ2
燃焼器の上流部とを熱交換する第１熱交換器を備えてな
るもので、これを課題解決のための手段とするものであ
る。また本発明は、前記第３タービンは前記連通ライン
上に設けられており、かつ前記復水器の上流側と下流側
とを熱交換させる第２熱交換器を前記第１熱交換器と復
水器との間に設けてなるものであり、更に前記第３ター
ビンは前記第２タービンと復水器との間で連通ライン合
流後に配置されており、前記第１熱交換器は第１閉サイ
クルの連通ライン分岐部の下流部と第２閉サイクルの復
水器下流部とを熱交換するように配置され、かつ第１閉
サイクルの第１タービンと連通ライン分岐部との間、第
２閉サイクルの第１熱交換器と第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器との
間及び第２閉サイクルの第２タービンの下流部と連通ラ
イン合流部との間の３つの部分を熱交換するように設け
られた第３熱交換器を備えてなるものであり、また第１
閉サイクルの圧縮工程の途中で、第２閉サイクルと熱交
換する第４熱交換器を備えると共に、圧縮機を複数に分
別してなるもので、これを課題解決のための手段とする
ものである。
機と、第１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器と、第１タービンを有する第
１閉サイクル、第２タービンと、復水器と、同第２ター
ビンの上流に設けられた第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器を有する第
２閉サイクル、前記第１閉サイクルの第１タービンの下
流側と、第２閉サイクルの第２タービンと復水器との間
を連通させる連通ライン、同連通ラインから復水器まで
の間に設けられた第３タービン、前記第１閉サイクルの
第１タービン下流部と、第２閉サイクルの第２Ｏ2,Ｈ2
燃焼器の上流部とを熱交換する第１熱交換器を備えてな
るもので、これを課題解決のための手段とするものであ
る。また本発明は、前記第３タービンは前記連通ライン
上に設けられており、かつ前記復水器の上流側と下流側
とを熱交換させる第２熱交換器を前記第１熱交換器と復
水器との間に設けてなるものであり、更に前記第３ター
ビンは前記第２タービンと復水器との間で連通ライン合
流後に配置されており、前記第１熱交換器は第１閉サイ
クルの連通ライン分岐部の下流部と第２閉サイクルの復
水器下流部とを熱交換するように配置され、かつ第１閉
サイクルの第１タービンと連通ライン分岐部との間、第
２閉サイクルの第１熱交換器と第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器との
間及び第２閉サイクルの第２タービンの下流部と連通ラ
イン合流部との間の３つの部分を熱交換するように設け
られた第３熱交換器を備えてなるものであり、また第１
閉サイクルの圧縮工程の途中で、第２閉サイクルと熱交
換する第４熱交換器を備えると共に、圧縮機を複数に分
別してなるもので、これを課題解決のための手段とする
ものである。
【０００５】更に本発明は、圧縮機と、第１Ｏ2,Ｈ2 燃
焼器と、第１タービンを有する第１閉サイクル、第２タ
ービンと、復水器とを有する第２閉サイクル、前記第１
閉サイクルの第１タービン下流側と、第２閉サイクルの
第２タービンの下流側とを分岐部を介して連通する連通
ライン、第１閉サイクルの第１タービンの下流部の前記
分岐部の両側において、前記第２閉サイクルの第２ター
ビン上流部とを熱交換する第５熱交換器を備えてなるも
のであり、また第１閉サイクルの圧縮工程の途中で、第
２閉サイクルと熱交換する第６熱交換器を備えると共
に、圧縮機を複数に分別してなるもので、これを課題解
決のための手段とするものである。
焼器と、第１タービンを有する第１閉サイクル、第２タ
ービンと、復水器とを有する第２閉サイクル、前記第１
閉サイクルの第１タービン下流側と、第２閉サイクルの
第２タービンの下流側とを分岐部を介して連通する連通
ライン、第１閉サイクルの第１タービンの下流部の前記
分岐部の両側において、前記第２閉サイクルの第２ター
ビン上流部とを熱交換する第５熱交換器を備えてなるも
のであり、また第１閉サイクルの圧縮工程の途中で、第
２閉サイクルと熱交換する第６熱交換器を備えると共
に、圧縮機を複数に分別してなるもので、これを課題解
決のための手段とするものである。
【０００６】
【作用】請求項１では、ブレイトンサイクルの排熱と熱
交換して発生したトッピングサイクルの高圧以上の加圧
水蒸気を、燃焼によって更にトッピングサイクル並みの
高温に加熱してサイクル図の７とし、これを真空まで膨
張させて仕事をさせ、サイクル図の６に至る。またトッ
ピングサイクルで燃焼によって発生した余分な水蒸気
を、サイクル図の２′により抽気して真空まで膨張さ
せ、サイクル図の１０に至る。請求項３では、サイクル
図の８の給水を熱交換させる熱交換器のガス側が真空の
ため、ハード上の製作のし難さを考慮して、サイクル図
の６の余り真空にならない位置で熱交換させる。このた
めトッピングサイクル側もサイクル図の３の位置から抽
気する。請求項４では、トッピングサイクルの圧力比を
大きくした場合を考えたもので、この時サイクル図の５
の圧縮機出口が高温となることによるハード上の製作の
し難さを考慮し、圧縮機を複数に分割してインタークー
ラとしての熱交換器をサイクル図の８の給水との間に構
成する。請求項５，６では、ボトミングサイクルとの熱
交換の途中の適当な位置から、トッピングサイクルとの
燃焼で発生した水蒸気を抜いてタービンで十分な湿り度
まで膨張仕事ができるようにする。またトッピングサイ
クルの燃焼器出口温度の上昇に伴い、圧力比を大きくと
ろうとした時、圧縮機側の吐出側温度が著しく上昇する
ので、これを防止すべく圧縮機を分別してインタークー
ラ的な冷却装置（熱交換器）をつけ、これをボトミング
サイクルの給水で冷却する。
交換して発生したトッピングサイクルの高圧以上の加圧
水蒸気を、燃焼によって更にトッピングサイクル並みの
高温に加熱してサイクル図の７とし、これを真空まで膨
張させて仕事をさせ、サイクル図の６に至る。またトッ
ピングサイクルで燃焼によって発生した余分な水蒸気
を、サイクル図の２′により抽気して真空まで膨張さ
せ、サイクル図の１０に至る。請求項３では、サイクル
図の８の給水を熱交換させる熱交換器のガス側が真空の
ため、ハード上の製作のし難さを考慮して、サイクル図
の６の余り真空にならない位置で熱交換させる。このた
めトッピングサイクル側もサイクル図の３の位置から抽
気する。請求項４では、トッピングサイクルの圧力比を
大きくした場合を考えたもので、この時サイクル図の５
の圧縮機出口が高温となることによるハード上の製作の
し難さを考慮し、圧縮機を複数に分割してインタークー
ラとしての熱交換器をサイクル図の８の給水との間に構
成する。請求項５，６では、ボトミングサイクルとの熱
交換の途中の適当な位置から、トッピングサイクルとの
燃焼で発生した水蒸気を抜いてタービンで十分な湿り度
まで膨張仕事ができるようにする。またトッピングサイ
クルの燃焼器出口温度の上昇に伴い、圧力比を大きくと
ろうとした時、圧縮機側の吐出側温度が著しく上昇する
ので、これを防止すべく圧縮機を分別してインタークー
ラ的な冷却装置（熱交換器）をつけ、これをボトミング
サイクルの給水で冷却する。
【０００７】
【実施例】以下本発明を図面の実施例について説明する
と、図１〜図１１は本発明の第１〜第５実施例を示す。
先ず図１及び図２の第１実施例について説明すると、５
０は圧縮機、５１は第１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器、５２はトッピ
ングサイクル（第１閉サイクル）の第１タービン、５３
は発電機、５４は第１熱交換器である。また５５はボト
ミングサイクル（第２閉サイクル）の第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼
器、５６は第２タービン、５７は発電機、５８は第１タ
ービン５２の下流側の分岐点２′より分岐した連通ライ
ン、５９は第３タービン、６０は発電機、６１は第４タ
ービン、６２は発電機、６３は第２熱交換器、６４は復
水器、６５はポンプである。ここで前記圧縮機５０、第
１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器５１、第１タービン５２で第１閉サイ
クル（トッピングサイクル）を構成し、第２タービン５
６、同第２タービン５６の上流に設けられた第２Ｏ2,Ｈ
2 燃焼器５５、復水器６４で第２閉サイクル（ボトミン
グサイクル）を構成している。また連通ライン５８は第
１閉サイクルの第１タービン５２の下流側の分岐点２′
と、第２閉サイクルの第２タービン５６と復水器６４と
の間を連通させるもので、同連通ライン５８から復水器
６４までの間には第３タービン５９が設けられている。
また第１熱交換器５４は第１閉サイクルの第１タービン
５２の下流部と、第２閉サイクルの第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器
５５の上流部とを熱交換するものである。
と、図１〜図１１は本発明の第１〜第５実施例を示す。
先ず図１及び図２の第１実施例について説明すると、５
０は圧縮機、５１は第１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器、５２はトッピ
ングサイクル（第１閉サイクル）の第１タービン、５３
は発電機、５４は第１熱交換器である。また５５はボト
ミングサイクル（第２閉サイクル）の第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼
器、５６は第２タービン、５７は発電機、５８は第１タ
ービン５２の下流側の分岐点２′より分岐した連通ライ
ン、５９は第３タービン、６０は発電機、６１は第４タ
ービン、６２は発電機、６３は第２熱交換器、６４は復
水器、６５はポンプである。ここで前記圧縮機５０、第
１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器５１、第１タービン５２で第１閉サイ
クル（トッピングサイクル）を構成し、第２タービン５
６、同第２タービン５６の上流に設けられた第２Ｏ2,Ｈ
2 燃焼器５５、復水器６４で第２閉サイクル（ボトミン
グサイクル）を構成している。また連通ライン５８は第
１閉サイクルの第１タービン５２の下流側の分岐点２′
と、第２閉サイクルの第２タービン５６と復水器６４と
の間を連通させるもので、同連通ライン５８から復水器
６４までの間には第３タービン５９が設けられている。
また第１熱交換器５４は第１閉サイクルの第１タービン
５２の下流部と、第２閉サイクルの第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器
５５の上流部とを熱交換するものである。
【０００８】さて圧縮機５０により圧縮された空気は、
燃焼器５１において供給されたＯ2,Ｈ2 と混合されて燃
焼加熱され、高温の燃焼ガス（水蒸気）となって第１タ
ービン５２を駆動することにより、発電機５３を駆動し
て電気を発生させる。そしてこの第１閉サイクルの燃焼
によって発生した余分な水蒸気は、第１タービン５２の
下流側のサイクル図の２′（分岐点）より分岐した連通
ライン５８に抽気して真空まで膨張され、第３タービン
５９を駆動することにより、発電機６０を駆動して電気
を発生させる。
燃焼器５１において供給されたＯ2,Ｈ2 と混合されて燃
焼加熱され、高温の燃焼ガス（水蒸気）となって第１タ
ービン５２を駆動することにより、発電機５３を駆動し
て電気を発生させる。そしてこの第１閉サイクルの燃焼
によって発生した余分な水蒸気は、第１タービン５２の
下流側のサイクル図の２′（分岐点）より分岐した連通
ライン５８に抽気して真空まで膨張され、第３タービン
５９を駆動することにより、発電機６０を駆動して電気
を発生させる。
【０００９】また第３タービン５９で余剰となった水蒸
気は、第２熱交換器６３を経て復水器６４に至り、凝縮
されてポイント９より排出されるが、第１タービン５２
を駆動後の排ガス（水蒸気）は排熱を有しているので、
復水器６４で凝縮された復水の一部は、ポンプ６５によ
り第２熱交換器６３に至り、前記連通ライン５８からの
排ガスと熱交換された後、第１熱交換器５４に至り、第
１タービン５２からの排ガスと熱交換され、蒸気となっ
て第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器５５に至り、ここに供給されたＯ
2,Ｈ2 と混合されて燃焼加熱され、高温の燃焼ガスとな
って第２タービン５６を駆動することにより、発電機５
７を駆動して電気を発生させる。また第２タービン５６
を駆動後の排ガス（水蒸気）は真空状態を保っているた
め、第４タービン６１に送られると同タービン６１を駆
動し、発電機６２を駆動して電気を発生させると共に、
同第４タービン６１の下流側に流れる排ガスは、第３タ
ービン５９からの排ガスと合流して第２熱交換器６３か
ら復水器６４に至り、前記の作動を繰返す。
気は、第２熱交換器６３を経て復水器６４に至り、凝縮
されてポイント９より排出されるが、第１タービン５２
を駆動後の排ガス（水蒸気）は排熱を有しているので、
復水器６４で凝縮された復水の一部は、ポンプ６５によ
り第２熱交換器６３に至り、前記連通ライン５８からの
排ガスと熱交換された後、第１熱交換器５４に至り、第
１タービン５２からの排ガスと熱交換され、蒸気となっ
て第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器５５に至り、ここに供給されたＯ
2,Ｈ2 と混合されて燃焼加熱され、高温の燃焼ガスとな
って第２タービン５６を駆動することにより、発電機５
７を駆動して電気を発生させる。また第２タービン５６
を駆動後の排ガス（水蒸気）は真空状態を保っているた
め、第４タービン６１に送られると同タービン６１を駆
動し、発電機６２を駆動して電気を発生させると共に、
同第４タービン６１の下流側に流れる排ガスは、第３タ
ービン５９からの排ガスと合流して第２熱交換器６３か
ら復水器６４に至り、前記の作動を繰返す。
【００１０】ここで更に詳細に作用を説明すると、第１
閉サイクルの排熱と熱交換して発生した第１閉サイクル
（トッピングサイクル）の圧力以上の高圧の加圧水蒸気
を、第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器５５による燃焼によって更にト
ッピングサイクル並みの高温に加熱してサイクル図の７
とし、これを真空まで膨張させて第２タービン５６、第
４タービン６１で仕事をさせ、サイクル図の６に至る。
また第１閉サイクルで燃焼によって発生した余分な水蒸
気を、第１タービン５２下流側のサイクル図の２′より
抽気して真空まで膨張させ、第３タービン５９で仕事を
させてサイクル図の１０に至る。なお、この膨張はサイ
クル図の７から６へのタービンの途中に入れることも出
来る。またこの排熱は、更にサイクル図の８の給水と第
２熱交換器６３で熱交換させる。
閉サイクルの排熱と熱交換して発生した第１閉サイクル
（トッピングサイクル）の圧力以上の高圧の加圧水蒸気
を、第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器５５による燃焼によって更にト
ッピングサイクル並みの高温に加熱してサイクル図の７
とし、これを真空まで膨張させて第２タービン５６、第
４タービン６１で仕事をさせ、サイクル図の６に至る。
また第１閉サイクルで燃焼によって発生した余分な水蒸
気を、第１タービン５２下流側のサイクル図の２′より
抽気して真空まで膨張させ、第３タービン５９で仕事を
させてサイクル図の１０に至る。なお、この膨張はサイ
クル図の７から６へのタービンの途中に入れることも出
来る。またこの排熱は、更にサイクル図の８の給水と第
２熱交換器６３で熱交換させる。
【００１１】次に図３及び図４は本発明の第２実施例を
示し、図１の第１実施例を相違する点は、第１閉サイク
ルの第１タービン５２と連通ライン２８の分岐部３との
間、第２閉サイクルの第１熱交換器５４と第２Ｏ2,Ｈ2
燃焼器５５の間及び第２閉サイクルの第２タービン５６
の下流部と連通ライン５８の合流部３′の間の３つの部
分を熱交換するように第３熱交換器６６を設けてなる点
である。この図３の実施例では、サイクル図の８の給水
を熱交換させる第３熱交換器６６のガス側が真空のた
め、ハード上の製作のし難さを考慮して、サイクル図の
６の余り真空にならない位置で熱交換させるものであ
る。このためトッピングサイクル（第１閉サイクル）側
もサイクル図の３の位置から抽気している。
示し、図１の第１実施例を相違する点は、第１閉サイク
ルの第１タービン５２と連通ライン２８の分岐部３との
間、第２閉サイクルの第１熱交換器５４と第２Ｏ2,Ｈ2
燃焼器５５の間及び第２閉サイクルの第２タービン５６
の下流部と連通ライン５８の合流部３′の間の３つの部
分を熱交換するように第３熱交換器６６を設けてなる点
である。この図３の実施例では、サイクル図の８の給水
を熱交換させる第３熱交換器６６のガス側が真空のた
め、ハード上の製作のし難さを考慮して、サイクル図の
６の余り真空にならない位置で熱交換させるものであ
る。このためトッピングサイクル（第１閉サイクル）側
もサイクル図の３の位置から抽気している。
【００１２】次に図５及び図６は本発明の第３実施例を
示すもので、図３の実施例と相違する点は、第１閉サイ
クルの圧縮工程の途中で、第２閉サイクルと熱交換する
第４熱交換器６７を設けた点である。即ち、この第３実
施例は、トッピングサイクル（第１閉サイクル）の圧力
比を大きくした場合を考えたもので、この時サイクル図
の５の圧縮機５０の出口が高温となることによるハード
上の製作のし難さを考慮して、圧縮機を５０と５０′の
複数に分割して、インタークーラとしての第４熱交換器
６７をサイクル図の８の給水との間に配設してなるもの
である。図７はボトミングサイクルの蒸気タービン周り
の詳細を示すもので、ボトミングサイクルの熱交換の途
中の適当な位置からトッピングサイクルの燃焼で発生し
た水蒸気を抽気して、タービン５９で十分な湿り度まで
膨張仕事が出来るようにしたものである。
示すもので、図３の実施例と相違する点は、第１閉サイ
クルの圧縮工程の途中で、第２閉サイクルと熱交換する
第４熱交換器６７を設けた点である。即ち、この第３実
施例は、トッピングサイクル（第１閉サイクル）の圧力
比を大きくした場合を考えたもので、この時サイクル図
の５の圧縮機５０の出口が高温となることによるハード
上の製作のし難さを考慮して、圧縮機を５０と５０′の
複数に分割して、インタークーラとしての第４熱交換器
６７をサイクル図の８の給水との間に配設してなるもの
である。図７はボトミングサイクルの蒸気タービン周り
の詳細を示すもので、ボトミングサイクルの熱交換の途
中の適当な位置からトッピングサイクルの燃焼で発生し
た水蒸気を抽気して、タービン５９で十分な湿り度まで
膨張仕事が出来るようにしたものである。
【００１３】次に図８及び図９について本発明の第４実
施例を説明すると、この実施例は圧縮機５０と、第１Ｏ
2,Ｈ2 燃焼器５１と、第１タービン５２を有する第１閉
サイクル、第２タービン５６と、復水器６４とを有する
第２閉サイクル、第１閉サイクルの第１タービン５２の
下流側と、分岐点３で第２閉サイクルの第２タービン５
６の下流側とを連通する連通ライン５８、連通ライン５
８と復水器６４との間に配設された第３タービン５９、
第１閉サイクルの第１タービン５２の下流部と、第２閉
サイクルの第２タービン５６の上流部とを熱交換する分
岐点３の両側に設けられた一対の第５熱交換器６８を有
するもので、水素と酸素の燃焼を利用した水蒸気を作動
流体とするトッピングサイクルとボトミングサイクルを
構成してなるものである。なお、発電機は各タービン別
々でも、同軸にして共通にすることも出来る。
施例を説明すると、この実施例は圧縮機５０と、第１Ｏ
2,Ｈ2 燃焼器５１と、第１タービン５２を有する第１閉
サイクル、第２タービン５６と、復水器６４とを有する
第２閉サイクル、第１閉サイクルの第１タービン５２の
下流側と、分岐点３で第２閉サイクルの第２タービン５
６の下流側とを連通する連通ライン５８、連通ライン５
８と復水器６４との間に配設された第３タービン５９、
第１閉サイクルの第１タービン５２の下流部と、第２閉
サイクルの第２タービン５６の上流部とを熱交換する分
岐点３の両側に設けられた一対の第５熱交換器６８を有
するもので、水素と酸素の燃焼を利用した水蒸気を作動
流体とするトッピングサイクルとボトミングサイクルを
構成してなるものである。なお、発電機は各タービン別
々でも、同軸にして共通にすることも出来る。
【００１４】次に図１０及び図１１は本発明の第５実施
例を示し、図８と相違する点は、第１閉サイクルの圧縮
工程の途中で、第２閉サイクルと熱交換する第６熱交換
器６９を設けた点である。即ち、図１０ではトッピング
サイクルの燃焼器出口温度の上昇に伴い、圧力比を大き
くとろうとした時、圧縮機の吐出側温度が著しく上昇す
るので、これを防止すべく圧縮機を５０と５０′に分別
して、インタークーラ的な冷却装置（第６熱交換器６
９）をつけ、これをボトミングサイクルの給水で冷却す
るようにしたものである。
例を示し、図８と相違する点は、第１閉サイクルの圧縮
工程の途中で、第２閉サイクルと熱交換する第６熱交換
器６９を設けた点である。即ち、図１０ではトッピング
サイクルの燃焼器出口温度の上昇に伴い、圧力比を大き
くとろうとした時、圧縮機の吐出側温度が著しく上昇す
るので、これを防止すべく圧縮機を５０と５０′に分別
して、インタークーラ的な冷却装置（第６熱交換器６
９）をつけ、これをボトミングサイクルの給水で冷却す
るようにしたものである。
【００１５】
【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明による
と、ボトミングサイクル（第２閉サイクル）が明確にト
ッピングサイクル（第１閉サイクル）から分けられるの
で、ボトミングサイクルの自由度が高くなる。またサイ
クル効率を向上させるには、圧力比を極力大きくとる必
要があり、また燃焼器出口温度の上昇に対して、ハード
の高温化を極力防ぐためにも膨張比（圧力比）を大きく
とる必要があり、この点でも本発明は利点を有する。ま
た本発明は、圧力比を大きくした場合は圧縮機出口温度
も高くなり、ハードの高温化となるので、この点を防ぐ
サイクルも考慮した構成として効果を高めている。
と、ボトミングサイクル（第２閉サイクル）が明確にト
ッピングサイクル（第１閉サイクル）から分けられるの
で、ボトミングサイクルの自由度が高くなる。またサイ
クル効率を向上させるには、圧力比を極力大きくとる必
要があり、また燃焼器出口温度の上昇に対して、ハード
の高温化を極力防ぐためにも膨張比（圧力比）を大きく
とる必要があり、この点でも本発明は利点を有する。ま
た本発明は、圧力比を大きくした場合は圧縮機出口温度
も高くなり、ハードの高温化となるので、この点を防ぐ
サイクルも考慮した構成として効果を高めている。
【図１】本発明の第１実施例を示す水素酸素タービンプ
ラントの系統図である。
ラントの系統図である。
【図２】図１のエントロピ−エンタルピ線図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す水素酸素タービンプ
ラントの系統図である。
ラントの系統図である。
【図４】図３のエントロピ−エンタルピ線図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す水素酸素タービンプ
ラントの系統図である。
ラントの系統図である。
【図６】図５のエントロピ−エンタルピ線図である。
【図７】本発明の実施例におけるボトミングサイクルの
蒸気タービン周りの詳細図である。
蒸気タービン周りの詳細図である。
【図８】本発明の第４実施例を示す水素酸素タービンプ
ラントの系統図である。
ラントの系統図である。
【図９】図８のエントロピ−エンタルピ線図である。
【図１０】本発明の第５実施例を示す水素酸素タービン
プラントの系統図である。
プラントの系統図である。
【図１１】図１０のエントロピ−エンタルピ線図であ
る。
る。
【図１２】従来の水素酸素タービンプラントの系統図で
ある。
ある。
【図１３】図１２のエントロピ−エンタルピ線図であ
る。
る。
５０ 圧縮機 ５１ 第１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器 ５２ 第１タービン ５３ 発電機 ５４ 第１熱交換器 ５５ 第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器 ５６ 第２タービン ５７ 発電機 ５８ 連通ライン ５９ 第３タービン ６０ 発電機 ６１ 第４タービン ６２ 発電機 ６３ 第２熱交換器 ６４ 復水器 ６５ ポンプ ６６ 第３熱交換器 ６７ 第４熱交換器 ６８ 第５熱交換器 ６９ 第６熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｃ 3/34 6/00 Ｂ
Claims (6)
- 【請求項１】 圧縮機と、第１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器と、第１
タービンを有する第１閉サイクル、第２タービンと、復
水器と、同第２タービンの上流に設けられた第２Ｏ2,Ｈ
2 燃焼器を有する第２閉サイクル、前記第１閉サイクル
の第１タービンの下流側と、第２閉サイクルの第２ター
ビンと復水器との間を連通させる連通ライン、同連通ラ
インから復水器までの間に設けられた第３タービン、前
記第１閉サイクルの第１タービン下流部と、第２閉サイ
クルの第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器の上流部とを熱交換する第１
熱交換器を備えてなることを特徴とする水素酸素燃焼タ
ービンプラント。 - 【請求項２】 請求項１記載の水素酸素燃焼タービンプ
ラントにおいて、前記第３タービンは前記連通ライン上
に設けられており、かつ前記復水器の上流側と下流側と
を熱交換させる第２熱交換器を前記第１熱交換器と復水
器との間に設けてなることを特徴とする水素酸素燃焼タ
ービンプラント。 - 【請求項３】 請求項１記載の水素酸素燃焼タービンプ
ラントにおいて、前記第３タービンは前記第２タービン
と復水器との間で連通ライン合流後に配置されており、
前記第１熱交換器は第１閉サイクルの連通ライン分岐部
の下流部と第２閉サイクルの復水器下流部とを熱交換す
るように配置され、かつ第１閉サイクルの第１タービン
と連通ライン分岐部との間、第２閉サイクルの第１熱交
換器と第２Ｏ2,Ｈ2 燃焼器との間及び第２閉サイクルの
第２タービンの下流部と連通ライン合流部との間の３つ
の部分を熱交換するように設けられた第３熱交換器を備
えてなることを特徴とする水素酸素燃焼タービンプラン
ト。 - 【請求項４】 請求項２又は３記載の水素酸素燃焼ター
ビンプラントにおいて、第１閉サイクルの圧縮工程の途
中で、第２閉サイクルと熱交換する第４熱交換器を備え
ると共に、圧縮機を複数に分別してなることを特徴とす
る水素酸素燃焼タービンプラント。 - 【請求項５】 圧縮機と第１Ｏ2,Ｈ2 燃焼器と、第１タ
ービンを有する第１閉サイクル、第２タービンと、復水
器とを有する第２閉サイクル、前記第１閉サイクルの第
１タービン下流側と、第２閉サイクルの第２タービンの
下流側とを分岐部を介して連通する連通ライン、第１閉
サイクルの第１タービンの下流部の前記分岐部の両側に
おいて、前記第２閉サイクルの第２タービン上流部とを
熱交換する第５熱交換器を備えてなることを特徴とする
水素酸素燃焼タービンプラント。 - 【請求項６】 請求項５記載の水素酸素燃焼タービンプ
ラントにおいて、第１閉サイクルの圧縮工程の途中で、
第２閉サイクルと熱交換する第６熱交換器を備えると共
に、圧縮機を複数に分別してなることを特徴とする水素
酸素燃焼タービンプラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP234294A JPH07208192A (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | 水素酸素燃焼タービンプラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP234294A JPH07208192A (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | 水素酸素燃焼タービンプラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07208192A true JPH07208192A (ja) | 1995-08-08 |
Family
ID=11526620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP234294A Withdrawn JPH07208192A (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | 水素酸素燃焼タービンプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07208192A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10103021A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 低温形水素燃焼タービン |
| CN110234847A (zh) * | 2017-02-03 | 2019-09-13 | 川崎重工业株式会社 | 氢氧当量燃烧涡轮系统 |
-
1994
- 1994-01-14 JP JP234294A patent/JPH07208192A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10103021A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 低温形水素燃焼タービン |
| DE19808119A1 (de) * | 1996-09-30 | 1999-09-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Niedrigtemperaturwasserstoffverbrennungsturbine |
| US6098398A (en) * | 1996-09-30 | 2000-08-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Low temperature hydrogen combustion turbine |
| DE19808119C2 (de) * | 1996-09-30 | 2002-06-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Wasserstoffverbrennungsturbinenanlage |
| CN110234847A (zh) * | 2017-02-03 | 2019-09-13 | 川崎重工业株式会社 | 氢氧当量燃烧涡轮系统 |
| DE112018000670T5 (de) | 2017-02-03 | 2019-10-24 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Stöchiometrisches wasserstoff-/sauerstoffverbrennungsturbinensystem |
| US11608758B2 (en) | 2017-02-03 | 2023-03-21 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Hydrogen/oxygen stoichiometric combustion turbine system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010403 |