JPH07293207A - 水素燃焼タービンシステム - Google Patents
水素燃焼タービンシステムInfo
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- JPH07293207A JPH07293207A JP6110153A JP11015394A JPH07293207A JP H07293207 A JPH07293207 A JP H07293207A JP 6110153 A JP6110153 A JP 6110153A JP 11015394 A JP11015394 A JP 11015394A JP H07293207 A JPH07293207 A JP H07293207A
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/005—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the working fluid being steam, created by combustion of hydrogen with oxygen
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 中圧蒸気の温度を下げ超高温タービンの入口
蒸気温度を上げることによって、水素燃焼タービンシス
テムの実現性を高める。 【構成】 高圧タービン９と低圧タービン８の他に少な
くとも２段以上の中圧タービン１，２を設け、かつ各中
圧タービン１，２の入口蒸気を水素と純酸素とを当量燃
焼させる水素燃焼器３，４によってそれぞれ再加熱する
ようにし、サイクル全体で必要とする蒸気量を全量復水
させることができるようにしている。これによって蒸気
の一部を圧縮するコンプレッサなどを必要とせずに、各
中圧タービン１，２の入口蒸気温度を高くして熱効率を
上げることができる。
蒸気温度を上げることによって、水素燃焼タービンシス
テムの実現性を高める。 【構成】 高圧タービン９と低圧タービン８の他に少な
くとも２段以上の中圧タービン１，２を設け、かつ各中
圧タービン１，２の入口蒸気を水素と純酸素とを当量燃
焼させる水素燃焼器３，４によってそれぞれ再加熱する
ようにし、サイクル全体で必要とする蒸気量を全量復水
させることができるようにしている。これによって蒸気
の一部を圧縮するコンプレッサなどを必要とせずに、各
中圧タービン１，２の入口蒸気温度を高くして熱効率を
上げることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素燃焼タービンシス
テムに関する。更に詳述すると、本発明は、水素を燃焼
させて生成された燃焼ガスによってタービンを駆動し、
このタービンを駆動した後の燃焼ガスの熱で発生させて
蒸気によってタービンに連結された別のタービンを駆動
させるように構成されたブレイトンサイクルとランキン
サイクルとを組み合わせた型の水素燃焼タービンシステ
ムに関する。
テムに関する。更に詳述すると、本発明は、水素を燃焼
させて生成された燃焼ガスによってタービンを駆動し、
このタービンを駆動した後の燃焼ガスの熱で発生させて
蒸気によってタービンに連結された別のタービンを駆動
させるように構成されたブレイトンサイクルとランキン
サイクルとを組み合わせた型の水素燃焼タービンシステ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】水素燃焼タービンシステムは、水素を燃
焼して生成された高温の水蒸気を利用したＣＯ2 排出の
無いクリーンな発電サイクルとして注目されている。こ
の水素燃焼タービンシステムとして、従来、種々の方式
が提案されているが、そのうちでも例えば図４に示すよ
うなシステムが高効率化を可能にしたものとして知られ
ている。
焼して生成された高温の水蒸気を利用したＣＯ2 排出の
無いクリーンな発電サイクルとして注目されている。こ
の水素燃焼タービンシステムとして、従来、種々の方式
が提案されているが、そのうちでも例えば図４に示すよ
うなシステムが高効率化を可能にしたものとして知られ
ている。
【０００３】このシステムは、グラーツ工科大によって
提案されたもので、ブレイトンサイクルとランキンサイ
クルとを並列に組み合わせている。即ち、このシステム
は、水素と酸素とを燃焼させる水素燃焼器１０１と、こ
の水素燃焼器１０１で再加熱された蒸気を導入して駆動
される中圧タービン１０２と、この中圧タービン１０２
の出口蒸気を熱源として給水を過熱して蒸気を生成する
熱交換器（蒸気発生器）１０３と、熱交換器１０３を通
過した中圧タービンの出口蒸気の一部（約２／３）を導
入して駆動される低圧タービン１０４と、低圧タービン
１０４の出口蒸気を復水器１０７で復水させた給水を熱
交換器１０３で蒸気にして導入し駆動される高圧タービ
ン１０５と、中圧タービン１０２の出口蒸気の一部（約
１／３）を分岐させてこれを昇圧させるコンプレッサ１
０６とを備え、蒸気の全量を復水せずに一部の蒸気（１
／３）を圧縮して再使用するようにしている。尚、符号
１０８は発電機を示している。このサイクルの場合、図
５に示すようなＴ−Ｓ線図が得られた。
提案されたもので、ブレイトンサイクルとランキンサイ
クルとを並列に組み合わせている。即ち、このシステム
は、水素と酸素とを燃焼させる水素燃焼器１０１と、こ
の水素燃焼器１０１で再加熱された蒸気を導入して駆動
される中圧タービン１０２と、この中圧タービン１０２
の出口蒸気を熱源として給水を過熱して蒸気を生成する
熱交換器（蒸気発生器）１０３と、熱交換器１０３を通
過した中圧タービンの出口蒸気の一部（約２／３）を導
入して駆動される低圧タービン１０４と、低圧タービン
１０４の出口蒸気を復水器１０７で復水させた給水を熱
交換器１０３で蒸気にして導入し駆動される高圧タービ
ン１０５と、中圧タービン１０２の出口蒸気の一部（約
１／３）を分岐させてこれを昇圧させるコンプレッサ１
０６とを備え、蒸気の全量を復水せずに一部の蒸気（１
／３）を圧縮して再使用するようにしている。尚、符号
１０８は発電機を示している。このサイクルの場合、図
５に示すようなＴ−Ｓ線図が得られた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４の
サイクルは蒸気量が不足するため、蒸気の全量を復水せ
ずに一部をコンプレッサ１０６で昇圧させて使用しなけ
ればならないことから、酸素製造動力等の他に所内動力
を必要とする。
サイクルは蒸気量が不足するため、蒸気の全量を復水せ
ずに一部をコンプレッサ１０６で昇圧させて使用しなけ
ればならないことから、酸素製造動力等の他に所内動力
を必要とする。
【０００５】また、コンプレッサ１０６で蒸気の一部を
加圧して再使用するため、コンプレッサ１０６での結露
を防止しなければならないことから負荷変化に弱い欠点
がある。
加圧して再使用するため、コンプレッサ１０６での結露
を防止しなければならないことから負荷変化に弱い欠点
がある。
【０００６】更に、提案サイクルによれば、ブレイトン
サイクルとランキンサイクルとを組み合わせることによ
り中圧蒸気に超高温蒸気を使用し、ボトミングサイクル
であるランキンサイクルの効率を高くすることによって
熱効率を上げるようにしたものであることから、圧力及
び温度が高いという問題を有している。例えば、中圧タ
ービン１０２に４９ｋｇ／ｃｍ2 Ａ、１２００℃の高温
の蒸気を無冷却で使用しなければならず、更に圧力比１
３．４２、吐出圧５１ｋｇ／ｃｍ2 Ａの蒸気圧縮機を使
用しなければならないため、実現性に問題がある。
サイクルとランキンサイクルとを組み合わせることによ
り中圧蒸気に超高温蒸気を使用し、ボトミングサイクル
であるランキンサイクルの効率を高くすることによって
熱効率を上げるようにしたものであることから、圧力及
び温度が高いという問題を有している。例えば、中圧タ
ービン１０２に４９ｋｇ／ｃｍ2 Ａ、１２００℃の高温
の蒸気を無冷却で使用しなければならず、更に圧力比１
３．４２、吐出圧５１ｋｇ／ｃｍ2 Ａの蒸気圧縮機を使
用しなければならないため、実現性に問題がある。
【０００７】本発明は、中圧蒸気の温度を下げ超高温タ
ービンの入口蒸気温度を上げることによって、実現性を
高めたサイクルを提供することを目的とする。
ービンの入口蒸気温度を上げることによって、実現性を
高めたサイクルを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、純酸素と水素を当量燃焼させた熱で蒸気
を発生させ、該蒸気を複数段のタービンに順次導入して
これらを駆動し、最終段のタービンの出口蒸気を全量復
水させて前記純酸素と水素の当量燃焼で発生した水分を
系外へ排出してから再び給水する水素燃焼タービンシス
テムにおいて、高圧タービンと低圧タービンとの間に少
なくとも２段以上の中圧タービンを設けると共に各中圧
タービンに純酸素と水素を当量燃焼させて前段のタービ
ンの出口蒸気を再加熱する水素燃焼器をそれぞれ設ける
一方、前記各中圧タービンの出口蒸気を熱源として前記
各熱交換器で給水の一部を加熱して蒸気を発生させ、そ
の発生蒸気の全量を高圧タービンに導入すると共に前記
高圧タービンの出口蒸気を上流側の前記水素燃焼器に導
入して再加熱すると共に上流側の中圧タービンに導入し
てこれを駆動し、更に該上流側の中圧タービンの出口蒸
気を下流側の前記熱交換器の熱源とした後に下流側の前
記水素燃焼器で再加熱してから下流側の中圧タービンに
導入してこれを駆動し、かつ該下流側の中圧タービンの
出口蒸気を下流側の前記熱交換器の熱源として利用して
から前記低圧タービンに導入してこれを駆動するように
している。
め、本発明は、純酸素と水素を当量燃焼させた熱で蒸気
を発生させ、該蒸気を複数段のタービンに順次導入して
これらを駆動し、最終段のタービンの出口蒸気を全量復
水させて前記純酸素と水素の当量燃焼で発生した水分を
系外へ排出してから再び給水する水素燃焼タービンシス
テムにおいて、高圧タービンと低圧タービンとの間に少
なくとも２段以上の中圧タービンを設けると共に各中圧
タービンに純酸素と水素を当量燃焼させて前段のタービ
ンの出口蒸気を再加熱する水素燃焼器をそれぞれ設ける
一方、前記各中圧タービンの出口蒸気を熱源として前記
各熱交換器で給水の一部を加熱して蒸気を発生させ、そ
の発生蒸気の全量を高圧タービンに導入すると共に前記
高圧タービンの出口蒸気を上流側の前記水素燃焼器に導
入して再加熱すると共に上流側の中圧タービンに導入し
てこれを駆動し、更に該上流側の中圧タービンの出口蒸
気を下流側の前記熱交換器の熱源とした後に下流側の前
記水素燃焼器で再加熱してから下流側の中圧タービンに
導入してこれを駆動し、かつ該下流側の中圧タービンの
出口蒸気を下流側の前記熱交換器の熱源として利用して
から前記低圧タービンに導入してこれを駆動するように
している。
【０００９】また、本発明の水素燃焼タービンシステム
は、上流側の熱交換器を通過して中圧タービンの出口蒸
気を熱源として蒸発した蒸気を導入し、上流側の水素燃
焼器で再加熱された蒸気を熱源として過熱する過熱器を
上流側の水素燃焼器と中圧タービンとの間に設置するよ
うにしている。
は、上流側の熱交換器を通過して中圧タービンの出口蒸
気を熱源として蒸発した蒸気を導入し、上流側の水素燃
焼器で再加熱された蒸気を熱源として過熱する過熱器を
上流側の水素燃焼器と中圧タービンとの間に設置するよ
うにしている。
【００１０】
【作用】高圧タービンと低圧タービンの他に少なくとも
２段以上設置された中圧タービンの各入口蒸気は水素と
純酸素とを当量燃焼させる水素燃焼器によってそれぞれ
再加熱され、各中圧タービンへの入口蒸気温度を高くし
て熱効率を上げる。しかも、給水は、上流側の中圧ター
ビンの出口蒸気を熱源とする熱交換器と下流側の中圧タ
ービンの出口蒸気を熱源とする熱交換器とでそれぞれ比
較的高温の蒸気の熱で加熱され蒸気とされる。したがっ
て、サイクル全体で必要とする蒸気量を全量復水させる
ことができ、蒸気の一部を圧縮するコンプレッサなどを
必要としない。しかも、高温となる純酸素と水素との燃
焼によって発生する高温の蒸気が前段のタービンの出口
蒸気によってタービン翼が耐える温度まで希釈される。
２段以上設置された中圧タービンの各入口蒸気は水素と
純酸素とを当量燃焼させる水素燃焼器によってそれぞれ
再加熱され、各中圧タービンへの入口蒸気温度を高くし
て熱効率を上げる。しかも、給水は、上流側の中圧ター
ビンの出口蒸気を熱源とする熱交換器と下流側の中圧タ
ービンの出口蒸気を熱源とする熱交換器とでそれぞれ比
較的高温の蒸気の熱で加熱され蒸気とされる。したがっ
て、サイクル全体で必要とする蒸気量を全量復水させる
ことができ、蒸気の一部を圧縮するコンプレッサなどを
必要としない。しかも、高温となる純酸素と水素との燃
焼によって発生する高温の蒸気が前段のタービンの出口
蒸気によってタービン翼が耐える温度まで希釈される。
【００１１】また、請求項２の発明の場合、上流側の水
素燃焼器で再加熱された蒸気を過熱器で高圧タービンの
入口蒸気の過熱の熱源として利用した後にその温度を上
流側の中圧タービンの入口蒸気温度として好適な温度ま
で下げることができる。
素燃焼器で再加熱された蒸気を過熱器で高圧タービンの
入口蒸気の過熱の熱源として利用した後にその温度を上
流側の中圧タービンの入口蒸気温度として好適な温度ま
で下げることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。
づいて詳細に説明する。
【００１３】図１に本発明の水素燃焼タービンシステム
の一実施例を示す。この水素燃焼タービンシステムは、
発電機１４を駆動する高圧タービン９と低圧タービン８
及び中高圧と中低圧との少なくとも２段の中圧タービン
１，２が同軸上に設置され、各タービン９，１，２，８
に順次蒸気を通すことによって回転駆動させ発電機１４
に回転を与えるようにしている。
の一実施例を示す。この水素燃焼タービンシステムは、
発電機１４を駆動する高圧タービン９と低圧タービン８
及び中高圧と中低圧との少なくとも２段の中圧タービン
１，２が同軸上に設置され、各タービン９，１，２，８
に順次蒸気を通すことによって回転駆動させ発電機１４
に回転を与えるようにしている。
【００１４】中高圧タービン１と中低圧タービン２の上
流側（タービン入口側）には、純酸素で水素を当量燃焼
させて前段のタービンの出口蒸気を再加熱する高圧水素
燃焼器５と低圧水素燃焼器４とがそれぞれ設けられてい
る。本実施例の場合、高圧タービン９の出口蒸気と中高
圧タービン１を出て熱交換器６で熱利用された後の蒸気
を再加熱するように設けられている。また、中高圧ター
ビン１と中低圧タービン２の下流側（タービン出口側）
には、各タービン１，２から出た蒸気を熱源として給水
を蒸発させて蒸気とする熱交換器６，７が設けられてい
る。即ち、高圧水素燃焼器５と低圧水素燃焼器４との再
加熱によって高温にされた中高圧タービン１と中低圧タ
ービン２の出口蒸気によって給水を蒸発させ蒸気を得る
ようにしている。
流側（タービン入口側）には、純酸素で水素を当量燃焼
させて前段のタービンの出口蒸気を再加熱する高圧水素
燃焼器５と低圧水素燃焼器４とがそれぞれ設けられてい
る。本実施例の場合、高圧タービン９の出口蒸気と中高
圧タービン１を出て熱交換器６で熱利用された後の蒸気
を再加熱するように設けられている。また、中高圧ター
ビン１と中低圧タービン２の下流側（タービン出口側）
には、各タービン１，２から出た蒸気を熱源として給水
を蒸発させて蒸気とする熱交換器６，７が設けられてい
る。即ち、高圧水素燃焼器５と低圧水素燃焼器４との再
加熱によって高温にされた中高圧タービン１と中低圧タ
ービン２の出口蒸気によって給水を蒸発させ蒸気を得る
ようにしている。
【００１５】中低圧タービン２の下流の熱交換器７で給
水を蒸発させるのに利用された後の蒸気は、最下段の低
圧タービン８に導入されてこれを駆動する。また、低圧
タービン８で使用された蒸気は、給水予熱器１１及び脱
気器１２で使用するために抽気される分を除いてほぼ全
量が復水器１０で復水される。そして、水素と酸素との
燃焼で発生した水分を系外へ排出した残りを再び給水と
して循環させるように設けられている。
水を蒸発させるのに利用された後の蒸気は、最下段の低
圧タービン８に導入されてこれを駆動する。また、低圧
タービン８で使用された蒸気は、給水予熱器１１及び脱
気器１２で使用するために抽気される分を除いてほぼ全
量が復水器１０で復水される。そして、水素と酸素との
燃焼で発生した水分を系外へ排出した残りを再び給水と
して循環させるように設けられている。
【００１６】また、中高圧タービン１と高圧水素燃焼器
５との間には熱交換器６で蒸発した蒸気を高圧水素燃焼
器５からの蒸気を熱源として過熱する過熱器５が配置さ
れている。そして、この過熱器５と熱交換器７とは高圧
タービン９に連結されて発生蒸気の全量がそのまま高圧
タービン９に導入されるように設けられている。
５との間には熱交換器６で蒸発した蒸気を高圧水素燃焼
器５からの蒸気を熱源として過熱する過熱器５が配置さ
れている。そして、この過熱器５と熱交換器７とは高圧
タービン９に連結されて発生蒸気の全量がそのまま高圧
タービン９に導入されるように設けられている。
【００１７】以上のように構成された水素燃焼タービン
システムによれば、次のように作動する。
システムによれば、次のように作動する。
【００１８】給水ポンプ１３によって供給される給水
は、中低圧タービン２から排出される蒸気を熱源とする
熱交換器７と中高圧タービン１の出口蒸気を熱源とする
熱交換器６に例えばほぼ半分ずつに分けて供給され、中
高圧タービン１および中低圧タービン２の出口蒸気の熱
を利用してそれぞれ蒸気とされる。このうち熱交換器６
で発生した蒸気は更に高圧水素燃焼器３から吐出される
高温・高圧の蒸気を熱源とする過熱器５に導入されて過
熱される。そして、熱交換器６および７で得られた蒸気
は合流してからそのまま高圧タービン９に導入されこれ
を駆動する。
は、中低圧タービン２から排出される蒸気を熱源とする
熱交換器７と中高圧タービン１の出口蒸気を熱源とする
熱交換器６に例えばほぼ半分ずつに分けて供給され、中
高圧タービン１および中低圧タービン２の出口蒸気の熱
を利用してそれぞれ蒸気とされる。このうち熱交換器６
で発生した蒸気は更に高圧水素燃焼器３から吐出される
高温・高圧の蒸気を熱源とする過熱器５に導入されて過
熱される。そして、熱交換器６および７で得られた蒸気
は合流してからそのまま高圧タービン９に導入されこれ
を駆動する。
【００１９】次いで、高圧タービン９から排出される蒸
気は高圧水素燃焼器３に導入されて再加熱される。この
高圧水素燃焼器３では純酸素と水素とを当量燃焼させて
熱を得る。したがって、燃焼熱は非常に高温となるが、
高圧タービン９の出口蒸気によって希釈され、中高圧タ
ービン１の入口蒸気温度よりも僅かに高い温度例えば８
００℃程度にまで下げられる。そして、再加熱された蒸
気は過熱器５での熱交換器６からの蒸気の過熱の熱源と
して利用され、その温度を中高圧タービン１の入口蒸気
温度として好適な６００℃程度まで下げる。そして、中
高圧タービン１に蒸気の全量が導入されてこれを駆動す
る。尚、高圧水素燃焼器３における水素と酸素の燃焼で
は、高温・高圧の蒸気が発生し、ＣＯ2 の発生がない。
気は高圧水素燃焼器３に導入されて再加熱される。この
高圧水素燃焼器３では純酸素と水素とを当量燃焼させて
熱を得る。したがって、燃焼熱は非常に高温となるが、
高圧タービン９の出口蒸気によって希釈され、中高圧タ
ービン１の入口蒸気温度よりも僅かに高い温度例えば８
００℃程度にまで下げられる。そして、再加熱された蒸
気は過熱器５での熱交換器６からの蒸気の過熱の熱源と
して利用され、その温度を中高圧タービン１の入口蒸気
温度として好適な６００℃程度まで下げる。そして、中
高圧タービン１に蒸気の全量が導入されてこれを駆動す
る。尚、高圧水素燃焼器３における水素と酸素の燃焼で
は、高温・高圧の蒸気が発生し、ＣＯ2 の発生がない。
【００２０】中高圧タービン１から排出される蒸気は熱
交換器６の熱源として利用され給水を蒸発させる。そし
て、低圧水素燃焼器４に導入されて純酸素と水素との当
量燃焼によって再加熱され、昇温される。再加熱された
蒸気は中低圧タービン２に導入されこれを駆動する。こ
のとき、熱交換器６を通過した後の蒸気の一部はバイパ
ス１５を通って低温のままタービン翼の冷却用蒸気とし
て中低圧タービン２に導入される。
交換器６の熱源として利用され給水を蒸発させる。そし
て、低圧水素燃焼器４に導入されて純酸素と水素との当
量燃焼によって再加熱され、昇温される。再加熱された
蒸気は中低圧タービン２に導入されこれを駆動する。こ
のとき、熱交換器６を通過した後の蒸気の一部はバイパ
ス１５を通って低温のままタービン翼の冷却用蒸気とし
て中低圧タービン２に導入される。
【００２１】中低圧タービン２を駆動した後の蒸気は熱
交換器７へ導入されて給水の一部を蒸発させる熱源とし
て使用された後、低圧タービン８へ導入されてこれを駆
動する。中低圧タービン２を駆動した後の蒸気は復水器
１０で全量が復水された後、高圧水素燃焼器３及び低圧
水素燃焼器４での燃焼によって発生した水分を系外へ排
出する。また、低圧タービン８を駆動する蒸気の一部が
抽気され、給水予熱器１１の熱源として使用される。こ
れら給水予熱器１１で使用された蒸気は水となって給水
系あるいは復水器１０へ還流される。復水された水は脱
気器１２において脱気され、給水ポンプ１３で循環・給
水される。
交換器７へ導入されて給水の一部を蒸発させる熱源とし
て使用された後、低圧タービン８へ導入されてこれを駆
動する。中低圧タービン２を駆動した後の蒸気は復水器
１０で全量が復水された後、高圧水素燃焼器３及び低圧
水素燃焼器４での燃焼によって発生した水分を系外へ排
出する。また、低圧タービン８を駆動する蒸気の一部が
抽気され、給水予熱器１１の熱源として使用される。こ
れら給水予熱器１１で使用された蒸気は水となって給水
系あるいは復水器１０へ還流される。復水された水は脱
気器１２において脱気され、給水ポンプ１３で循環・給
水される。
【００２２】この結果、図３に示すようなＴ−Ｓ線図が
得られる。
得られる。
【００２３】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、中高圧タービン１のタービン翼が高い入口
蒸気温度に耐えることができるものである場合、図２に
示すように、高圧水素燃焼器３で再加熱された蒸気を冷
却せずに高温のまま中高圧タービン１に導入し、中高圧
タービン２を駆動するようにしても良い。このとき、中
高圧タービン１の出口蒸気によって蒸気にされる給水の
一部は、蒸気にされた後そのまま過熱されずに高圧ター
ビン９へ導入されるように設けられている。この場合、
中高圧タービン１への入口蒸気温度が実施例１のものよ
り高くなるため、熱効率がより高くなる。
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、中高圧タービン１のタービン翼が高い入口
蒸気温度に耐えることができるものである場合、図２に
示すように、高圧水素燃焼器３で再加熱された蒸気を冷
却せずに高温のまま中高圧タービン１に導入し、中高圧
タービン２を駆動するようにしても良い。このとき、中
高圧タービン１の出口蒸気によって蒸気にされる給水の
一部は、蒸気にされた後そのまま過熱されずに高圧ター
ビン９へ導入されるように設けられている。この場合、
中高圧タービン１への入口蒸気温度が実施例１のものよ
り高くなるため、熱効率がより高くなる。
【００２４】また、本実施例では、中圧タービンとして
は中高圧タービン１と中低圧タービン２との２段が設置
されているが、これに特に限定されず、３段以上の中圧
タービンを設けてそれぞれに前段のタービンの出口蒸気
を水素と酸素の当量燃焼で再加熱する水素燃焼器と各中
圧タービンの出口蒸気の熱を利用して蒸気を発生させる
熱交換器とを設けるようにしても良い。
は中高圧タービン１と中低圧タービン２との２段が設置
されているが、これに特に限定されず、３段以上の中圧
タービンを設けてそれぞれに前段のタービンの出口蒸気
を水素と酸素の当量燃焼で再加熱する水素燃焼器と各中
圧タービンの出口蒸気の熱を利用して蒸気を発生させる
熱交換器とを設けるようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の水素燃焼タービンシステムは、高圧タービンと低圧タ
ービンの他に少なくとも２段以上の中圧タービンを設
け、かつ各中圧タービンの入口蒸気を水素と純酸素とを
当量燃焼させる水素燃焼器によってそれぞれ再加熱する
ようにしているので、サイクル全体で必要とする蒸気量
を全量復水させることができ、蒸気の一部を圧縮するコ
ンプレッサなどを必要としないし、各中圧タービンの入
口蒸気温度を高くして熱効率を上げることができる。
の水素燃焼タービンシステムは、高圧タービンと低圧タ
ービンの他に少なくとも２段以上の中圧タービンを設
け、かつ各中圧タービンの入口蒸気を水素と純酸素とを
当量燃焼させる水素燃焼器によってそれぞれ再加熱する
ようにしているので、サイクル全体で必要とする蒸気量
を全量復水させることができ、蒸気の一部を圧縮するコ
ンプレッサなどを必要としないし、各中圧タービンの入
口蒸気温度を高くして熱効率を上げることができる。
【００２６】しかも、高温となる純酸素と水素との燃焼
によって発生する高温の蒸気が前段のタービンから排出
される蒸気によってタービン翼が耐える温度まで希釈さ
れるので、水素燃焼タービンシステムの実用化が容易で
ある。
によって発生する高温の蒸気が前段のタービンから排出
される蒸気によってタービン翼が耐える温度まで希釈さ
れるので、水素燃焼タービンシステムの実用化が容易で
ある。
【００２７】また、請求項２の発明の場合、上流側の水
素燃焼器で再加熱された蒸気を過熱器で高圧タービンの
入口蒸気の過熱の熱源として利用した後にその温度を上
流側の中圧タービンの入口蒸気温度として好適な温度ま
で下げることができるようにしているので、現在実用化
されている中圧タービンを使用しても過熱器で使用する
熱分だけ熱効率を上げることができる。
素燃焼器で再加熱された蒸気を過熱器で高圧タービンの
入口蒸気の過熱の熱源として利用した後にその温度を上
流側の中圧タービンの入口蒸気温度として好適な温度ま
で下げることができるようにしているので、現在実用化
されている中圧タービンを使用しても過熱器で使用する
熱分だけ熱効率を上げることができる。
【図１】本発明の水素燃焼タービンシステムの一実施例
を示すサイクル構成図である。
を示すサイクル構成図である。
【図２】本発明の水素燃焼タービンシステムの他の実施
例を示すサイクル構成図である。
例を示すサイクル構成図である。
【図３】図１の実施例に係る水素燃焼タービンシステム
のＴ−Ｓ線図である。
のＴ−Ｓ線図である。
【図４】従来の水素燃焼タービンシステムの一実施例を
示すサイクル構成図である。
示すサイクル構成図である。
【図５】図４の実施例に係る水素燃焼タービンシステム
のＴ−Ｓ線図である。
のＴ−Ｓ線図である。
１ 中高圧タービン（上流側の中圧タービン） ２ 中低圧タービン（下流側の中圧タービン） ３ 高圧水素燃焼器（上流側の水素燃焼器） ４ 低圧水素燃焼器（下流側の水素燃焼器） ６，７ 熱交換器 ８ 低圧タービン ９ 高圧タービン １０ 復水器 １３ 給水ポンプ １４ 発電機
Claims (2)
- 【請求項１】 純酸素と水素を当量燃焼させた熱で蒸気
を発生させ、該蒸気を複数段のタービンに順次導入して
これらを駆動し、最終段のタービンの出口蒸気を全量復
水させて前記純酸素と水素の当量燃焼で発生した水分を
系外へ排出してから再び給水する水素燃焼タービンシス
テムにおいて、高圧タービンと低圧タービンとの間に少
なくとも２段以上の中圧タービンを設けると共に各中圧
タービンに純酸素と水素を当量燃焼させて前段のタービ
ンの出口蒸気を再加熱する水素燃焼器をそれぞれ設ける
一方、前記各中圧タービンの出口蒸気を熱源として前記
各熱交換器で給水の一部を加熱して蒸気を発生させ、そ
の発生蒸気の全量を高圧タービンに導入すると共に前記
高圧タービンの出口蒸気を上流側の前記水素燃焼器に導
入して再加熱すると共に上流側の中圧タービンに導入し
てこれを駆動し、更に該上流側の中圧タービンの出口蒸
気を下流側の前記熱交換器の熱源とした後に下流側の前
記水素燃焼器で再加熱してから下流側の中圧タービンに
導入してこれを駆動し、かつ該下流側の中圧タービンの
出口蒸気を下流側の前記熱交換器の熱源として利用して
から前記低圧タービンに導入してこれを駆動するように
したことを特徴とする水素燃焼タービンシステム。 - 【請求項２】 前記上流側の熱交換器を通過して中圧タ
ービンの出口蒸気を熱源として蒸発した蒸気を導入し、
前記上流側の水素燃焼器で再加熱された蒸気を熱源とし
て過熱する過熱器を前記上流側の水素燃焼器と中圧ター
ビンとの間に設置したことを特徴とする請求項１記載の
水素燃焼タービンシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11015394A JP3611596B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 水素燃焼タービンシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11015394A JP3611596B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 水素燃焼タービンシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07293207A true JPH07293207A (ja) | 1995-11-07 |
| JP3611596B2 JP3611596B2 (ja) | 2005-01-19 |
Family
ID=14528402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11015394A Expired - Fee Related JP3611596B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 水素燃焼タービンシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3611596B2 (ja) |
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-
1994
- 1994-04-27 JP JP11015394A patent/JP3611596B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3611596B2 (ja) | 2005-01-19 |
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