JPH07247863A - 空気貯蔵式複合発電プラント - Google Patents

空気貯蔵式複合発電プラント

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JPH07247863A
JPH07247863A JP6042138A JP4213894A JPH07247863A JP H07247863 A JPH07247863 A JP H07247863A JP 6042138 A JP6042138 A JP 6042138A JP 4213894 A JP4213894 A JP 4213894A JP H07247863 A JPH07247863 A JP H07247863A
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JP
Japan
Prior art keywords
pressure
storage tank
compressed air
tank
air
Prior art date
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Pending
Application number
JP6042138A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuri Suzuki
由里 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH07247863A publication Critical patent/JPH07247863A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸系から出た圧縮空気を、予じめ貯えてお
き、複合発電プラントのピ―ク負荷時、貯えておいて圧
縮空気を圧力安定の下で軸系に供する。 【構成】 軸系Bと別置きに貯蔵タンク 101を設けて軸
系Bからの圧縮空気を予じめ貯えておくとともに、この
貯蔵タンク 101と同一レベル位置に圧力タンク 102を設
置し、この圧力タンク 102に進退自在に移動する重り蓋
103を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空気貯蔵式複合発電
プラントにかかり、とりわけ貯蔵タンクに予じめ貯えて
おいた圧縮空気の圧力を好ましく調整できるようにした
空気貯蔵式複合発電プラントに関する。
【0002】
【従来の技術】複合発電プラントは、ガスタ―ビンの迅
速起動性を生かしつつ、蒸気タ―ビンと組合せたもので
あって、ガスタ―ビンから出る排熱ガスにより蒸気を発
生せしめ、その発生蒸気を蒸気タ―ビンに与えることに
よって発電プラント全体の熱効率の向上を従来よりも一
歩高めたものである。
【0003】ところが、この種技術において、ガスタ―
ビンは、大気を動力源とする関係上、夏場のように気温
が高いと吸入空気流量の減少を見、所与のガスタ―ビン
出力が得られない不都合がある。ましてや夏場のように
電力消費が過多のとき、所与のガスタ―ビン出力が得ら
れない問題点は産業界ならびに各家庭に対して大きな影
響を与えている。このため、気温上昇に伴うガスタ―ビ
ン出力不足分を補完する意図から、最近、空気貯蔵式複
合発電プラントの提案を見ており、その一代表例として
図2に示す構成のものがある。
【0004】全体を符号Aで示す複合発電プラントは、
次順に高圧空気圧縮機4、中圧空気圧縮機3、低圧空気
圧縮機2、発電電動機1、高圧ガスタ―ビン12、低圧ガ
スタ―ビン16、蒸気タ―ビン21を列状に直結した軸系B
を備えている。
【0005】この軸系Bには別置きに排熱回収ボイラ18
と貯蔵タンク9とを備えている。すなわち、貯蔵タンク
9の入口は、後部冷却器8を介装して空圧空気圧縮機4
に結ばれる一方、その出口は高圧燃焼器11を介装して高
圧ガスタ―ビン12に結ばれている。また、貯蔵タンク9
には水が供されており、その水は管路14を経て高所に設
置した貯水タンク13から送られるようになっている。
【0006】また、軸系Bに別置きの排熱回収ボイラ18
は、低圧ガスタ―ビン16から出る排熱ガス17を受けてお
り、ここで排熱ガス17の熱源を利用して蒸気20を発生せ
しめ、蒸気タ―ビン21に動力源として送り出している。
【0007】かかる構成において、通常運転の場合、発
電電動機1は、外部から電力が与えられ、電動機として
機能し、軸系Bに回転力を与えている。この間、低圧空
気圧縮機2により吸い込まれた大気5は、所与圧に圧縮
され、前部冷却器6により冷され、さらに中圧空気圧縮
機3により昇圧され、その昇圧圧縮空気を中部冷却器7
により冷された後、高圧圧縮機4で高圧化されている。
【0008】高圧空気圧縮機4を出た高圧圧縮空気は、
後部冷却器8により冷された後、高圧燃焼器11に至り、
ここで燃料が加えられて作動ガスが作り出され、その作
動ガスを高圧ガスタ―ビン12に送ってトルクを得てい
る。高圧ガスタ―ビン12を出た排熱ガスは、低圧燃焼器
15に送られ、ここでも燃料が加えられて作動ガスが作り
出され、その作動ガスにより低圧ガスタ―ビン16で膨張
仕事をさせてトルクを得ている。
【0009】軸系Bが所与回転数に至ると、発電電動機
1は発電機として機能し、高圧ガスタ―ビン12、低圧ガ
スタ―ビン16、蒸気タ―ビン21により所与回転トルクを
得、定格電気出力を出すようになっている。
【0010】ところで、夜間のように、さして消費電力
が多くない場合、高圧圧縮機4から出た高圧圧縮空気
は、貯蔵タンク9に案内され、ここで予じめ貯えるよう
にしており、こうして夏場のように大気温度が高く、く
わえて消費電力が過多の場合、この圧縮空気を使用する
ことにより、ガスタ―ビン出力の減少分を補完してい
る。
【0011】貯蔵タンク9に予じめ貯えられた圧縮空気
は、貯水タンク13から送られている水の押圧力によって
所与圧力が保持されており、圧縮空気が多量のとき水の
押圧力を少なくし、また圧縮空気が比較的少ないとき水
の押圧力を多くし、夏場のピ―ク負荷時、安定した圧力
下、圧縮空気を軸系Bに送り出すことによりピ―ク負荷
に対拠できるようになっている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来の空気貯蔵式(Co
mpressed Air Energy Storge以下CAESと記す)複合
発電プラントでは、貯蔵タンク9内の圧縮空気の圧力を
ほぼ一定圧に保つように、貯水タンク13からの水の押圧
力を利用しており、このため水頭を確保する必要上、貯
蔵タンク9は地下に、また貯水タンク13は高所に設置し
ている。
【0013】しかしながら、このようなCAES方式で
は、圧縮空気の圧力が増すにつれ水頭差を確保する必要
上、貯蔵タンク13の設置位置を従来よりも一段と深くす
るか、貯水タンク9の高所位置を高くするか、いずれか
の選択が求められるが、いずれかを選択するにしても設
置工事費の増加は避けられず、また保守・点検上の安全
性にも問題が出る等諸種不具合、不都合がある。
【0014】この発明は、かかる技術事項を考慮したも
のであって、貯蔵タンクおよび貯水タンクをともに地上
位置に設置する一方で、圧縮空気を安定した圧力の下、
ピ―ク負荷時に対拠できるようにした空気貯蔵式複合発
電プラントを公表することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる空気貯
蔵式複合発電プラントは、次順に高圧空気圧縮機、中圧
空気圧縮機、低圧空気圧縮機、発電電動機、高圧ガスタ
―ビン、低圧ガスタ―ビン、蒸気タ―ビンを列状に直結
した軸系に、排熱回収ボイラを別置する一方、上記軸系
に加えられ、上記高圧空気圧縮機から上記高圧タ―ビン
に案内される圧縮空気を予じめ貯えておく貯蔵タンクを
備え、この貯蔵タンクの圧縮空気に押圧力を与える貯水
タンクを備える空気貯蔵式複合発電プラントにおいて、
上記貯水タンクに代えて圧力タンクを設ける一方、この
圧力タンクを貯蔵タンクと同一レベル位置に設置すると
ともに、上記圧力タンクに進退自在な重り蓋を設けたも
のである。
【0016】
【作用】この発明は、従来、貯蔵タンクの圧力空気に、
貯水タンクからの水の押圧力を用いたものであるが、水
の押圧力の代りに圧力タンクに重り蓋を用い、この重り
蓋の押圧力を利用している。すなわち、水の代りに比重
の大きい金属製の重り蓋を用い、圧縮空気の圧力の高低
により、また量的多少により重り蓋を進退自在に移動さ
せるようにしている。例えば、夜間のように運転停止時
または極軽負荷時、圧縮空気が軸系から貯蔵タンクに供
されるが、この場合、圧縮空気が圧力タンクの重り蓋を
持ち上げ、逆にピ―ク負荷時のように圧縮空気を軸系に
供するとき、圧力タンクの重り蓋が圧縮空気を押圧しな
がら降下していく。
【0017】このように、重り蓋を進退自在に移動させ
ることにより、貯蔵タンク、圧力タンクとともに同一レ
ベル位置に設置することができ、設置工事費の低減とと
もにそれらの保守管理を容易にすることができる。
【0018】
【実施例】以下、この発明にかかる空気貯蔵式複合発電
プラントの一実施例を図面を参照して説明する。図1
は、この発明にかかる空気貯蔵式複合発電プラントの略
示図である。
【0019】この発明に適用する複合発電プラントは、
軸系Bを備えたものであって、この軸系Bには、次順に
高圧空気圧縮機4、中圧空気圧縮機3、低圧空気圧縮機
2、発電電動機1、高圧ガスタ―ビン12、低圧ガスタ―
ビン16、蒸気タ―ビン21を列状に直結されている。ま
た、この軸系Bには別置の排熱回収ボイラ18に加えて貯
蔵タンク 101を備えている。
【0020】かかる構成を有する空気貯蔵式複合発電プ
ラントにおいて、この発明では予じめ圧縮空気を貯えて
おく貯蔵タンク 101に連通させてその貯蔵タンク 101と
同一レベル位置に圧力タンク 102を設置したものであ
る。
【0021】圧力タンク 102は、進退自在に移動する重
り蓋 103を備えており、重り蓋 103の進退による押圧力
の軽重によって貯蔵タンク 101の圧縮空気は安定した圧
力に保持され、ピ―ク負荷時、貯蔵タンク 101から圧縮
空気を軸系Bに供することができるようになっている。
【0022】通常運転時、軸系Bは、低圧空気圧縮機2
により大気5を吸い込み、その昇圧圧縮空気を、前部冷
却器6、中部冷却器7、後部冷却器8により冷却を繰り
返す一方、中圧空気圧縮機3、高圧空気圧縮機4により
昇圧が繰り返されて所与圧の圧縮空気を作り出してい
る。
【0023】所与圧の圧縮空気は、高圧燃焼器11、低圧
燃焼器15から燃料が加えられて作動ガスになり、その作
動ガスの膨張により高圧ガスタ―ビン12、低圧ガスタ―
ビン16を廻し、発電電動機1から電気出力を出してい
る。この間、排熱回収ボイラ18は、排熱ガス17を低圧ガ
スタ―ビン16から受け、蒸気20を作り出しており、その
蒸気20を蒸気タ―ビン21に案内して膨張仕事をさせてい
る。
【0024】ところが、例えば夏場のように、大気温度
が高くなると、低圧空気圧縮機2の吸入流量が減少し
(大気の比重量は大気温度の影響をまともに受け、その
気温が高いと吸い込空気流量は減少する)、くわえて消
費電力が高いとき、軸系Bは吸い込空気流量の不足分を
予じめ確保しておく必要がある。
【0025】このため、運転停止時または極低負荷時、
高圧空気圧縮機4から出た圧縮空気は貯蔵タンク 101に
貯えられている。貯蔵タンク 101に貯えられた圧縮空気
は、圧力的に、また量的に多くしかも高いため、管路 1
04を経て圧力タンク 102に押圧力として与えられてい
る。圧力タンク 102は、この押圧力を受けて金属製の重
り蓋 103を押し上げ、このようにして圧縮空気の圧力は
一定値の状態に保持されている。
【0026】ピ―ク負荷のように、軸系Bが多量の圧縮
空気を必要とすると、貯蔵タンク 101の圧縮空気は管路
10、高圧燃焼器11を経て高圧ガスタ―ビン12に案内され
ている。この場合、貯蔵タンク 101の圧縮空気は、減少
するため、圧力タンク 102の重り蓋 103は重力の作用に
より降下し、圧縮空気に押圧力を与えている。したがっ
て、貯蔵タンク 101は、圧縮空気の安定した圧力の下、
軸系Bに好ましく案内することができる。
【0027】ちなみに、重り蓋 103を鉛にした場合、従
来技術とくらべてどのような利点を得ることができるか
試算する。鉛の比重は20℃で11.34 kg/lであるから、
圧縮空気の圧力を一定値に保つために必要な水頭は従来
の水にくらべて1/11.34 でよい。また、圧縮空気の圧
力を50気圧に保持する場合、従来技術のように貯水タン
クからの水を用いれば貯蔵タンクは地下 500mに設置し
なければならない。しかしながら、鉛製の重り蓋である
と、その水頭差は で足りる。したがって、圧力タンクは貯蔵タンクと同一
レベル位置に設置することができ、これは実用的に可能
であり、同一レベル位置への設置は保守・管理の点で好
都合である。
【0028】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明にかかる空
気貯蔵式複合発電プラントは、従来の貯水タンクに代え
て圧力タンクを設ける一方、圧力タンクを貯蔵タンクと
同一レベル位置に設置するとともに、圧力タンクに進退
自在な重り蓋を設けているので、圧縮空気の安定した圧
力の下、軸系に好ましく圧縮空気を供することができ、
また貯蔵タンクと圧力タンクとを同一レベルの位置に設
置するので、保守・管理上、作業の利便性を得る等すぐ
れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる空気貯蔵式複合発電プラント
の略示図。
【図2】従来の空気貯蔵式複合発電プラントの略示図。
【符号の説明】
B 軸系 1 発電電動機 2 低圧空気圧縮機 3 中圧空気圧縮機 4 高圧空気圧縮機 6 前部冷却器 7 中部冷却器 8 後部冷却器 11 高圧燃焼器 12 高圧ガスタ―ビン 15 低圧燃焼器 16 低圧ガスタ―ビン 18 排熱回収ボイラ 21 蒸気タ―ビン 101 貯蔵タンク 102 圧力タンク 103 重り蓋

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次順に高圧空気圧縮機、中圧空気圧縮
    機、低圧空気圧縮機、発電電動機、高圧ガスタ―ビン、
    低圧ガスタ―ビン、蒸気タ―ビンを列状に直結した軸系
    に、排熱回収ボイラを別置する一方、上記軸系に加えら
    れ、上記高圧空気圧縮機から上記高圧タ―ビンに案内さ
    れる圧縮空気を予じめ貯えておく貯蔵タンクを備え、こ
    の貯蔵タンクの圧縮空気に押圧力を与える貯水タンクを
    備える空気貯蔵式複合発電プラントにおいて、上記貯水
    タンクに代えて圧力タンクを設ける一方、この圧力タン
    クを貯蔵タンクと同一レベル位置に設置するとともに、
    上記圧力タンクに進退自在な重り蓋を設けたことを特徴
    とする空気貯蔵式複合発電プラント。
JP6042138A 1994-03-14 1994-03-14 空気貯蔵式複合発電プラント Pending JPH07247863A (ja)

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JP (1) JPH07247863A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010501776A (ja) * 2006-08-21 2010-01-21 韓国機械研究院 圧縮空気貯蔵発電システム及び圧縮空気貯蔵発電システムを利用した発電方法
JP2021103916A (ja) * 2019-12-25 2021-07-15 株式会社大林組 電力管理方法及び電力管理システム

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JP2010501776A (ja) * 2006-08-21 2010-01-21 韓国機械研究院 圧縮空気貯蔵発電システム及び圧縮空気貯蔵発電システムを利用した発電方法
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040213