JPH0893411A - ガスタービン複合発電装置 - Google Patents
ガスタービン複合発電装置Info
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- JPH0893411A JPH0893411A JP6224617A JP22461794A JPH0893411A JP H0893411 A JPH0893411 A JP H0893411A JP 6224617 A JP6224617 A JP 6224617A JP 22461794 A JP22461794 A JP 22461794A JP H0893411 A JPH0893411 A JP H0893411A
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- Japan
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- gas turbine
- gas
- steam
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- turbine
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- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複合発電装置における廃熱ボイラからの発生
蒸気を増加させて、その装置全体の発電出力を増加させ
得るガスタービン複合発電装置を提供する。 【構成】 ガスタービン３と、その排熱を回収する廃熱
ボイラ５で発生した蒸気で駆動する蒸気タービン４とに
より発電する複合発電装置であって、上記ガスタービン
３の空気圧縮機２の出口と燃焼器１０との間に燃焼空気
の酸素濃度を高める吸着式ガス分離器１１を配設する。
蒸気を増加させて、その装置全体の発電出力を増加させ
得るガスタービン複合発電装置を提供する。 【構成】 ガスタービン３と、その排熱を回収する廃熱
ボイラ５で発生した蒸気で駆動する蒸気タービン４とに
より発電する複合発電装置であって、上記ガスタービン
３の空気圧縮機２の出口と燃焼器１０との間に燃焼空気
の酸素濃度を高める吸着式ガス分離器１１を配設する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工場等の自家発電装置
としてエネルギーを有効利用の点から注目されているガ
スタービン複合発電装置に関するものである。
としてエネルギーを有効利用の点から注目されているガ
スタービン複合発電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガスタービンは、その発電機によ
り発生される電力、及び、その排熱を利用した廃熱ボイ
ラで得られる質の高い蒸気を供給可能であることから工
場用の自家発電装置として広く普及している。すなわ
ち、ガスタービンは、単体で使用されることは比較的少
なく、ガスタービンの排ガスの熱を回収する廃熱ボイラ
を設け、廃熱ボイラで発生した蒸気で蒸気タービンを駆
動して発電を行なう複合発電装置の方式が採用されてい
る。
り発生される電力、及び、その排熱を利用した廃熱ボイ
ラで得られる質の高い蒸気を供給可能であることから工
場用の自家発電装置として広く普及している。すなわ
ち、ガスタービンは、単体で使用されることは比較的少
なく、ガスタービンの排ガスの熱を回収する廃熱ボイラ
を設け、廃熱ボイラで発生した蒸気で蒸気タービンを駆
動して発電を行なう複合発電装置の方式が採用されてい
る。
【０００３】この場合、ガスタービンの排ガスが保有し
ている熱エネルギーを利用した蒸気だけでさらに発電出
力を増やすことは不可能であり、追焚きして廃熱ボイラ
からの発生蒸気を増加する必要がある。すなわち、蒸気
タービン側でより多くの発電が望まれる場合、ガスター
ビンからの排ガスを助燃し、発生蒸気を増加する必要が
あるのに対し、助燃量は、排ガス中の酸素濃度によって
制約されるため、現状以上の蒸気の発生は、不可能であ
った。
ている熱エネルギーを利用した蒸気だけでさらに発電出
力を増やすことは不可能であり、追焚きして廃熱ボイラ
からの発生蒸気を増加する必要がある。すなわち、蒸気
タービン側でより多くの発電が望まれる場合、ガスター
ビンからの排ガスを助燃し、発生蒸気を増加する必要が
あるのに対し、助燃量は、排ガス中の酸素濃度によって
制約されるため、現状以上の蒸気の発生は、不可能であ
った。
【０００４】そこで、本発明者等は、ガスタービンから
排出される排ガス中の酸素濃度を増加されることができ
れば、上記の制限を緩和できることに着目し、種々検討
を重ねた結果、ガスタービンの空気圧縮機の吐出空気が
ガス分離に適当な圧力を有しているので、吸着式ガス分
離器を採用すれば、特に、他の動力なしに吸着式ガス分
離器によって燃焼器へ供給する燃焼空気を酸素リッチで
供給可能になることに着目して本発明に到達した。
排出される排ガス中の酸素濃度を増加されることができ
れば、上記の制限を緩和できることに着目し、種々検討
を重ねた結果、ガスタービンの空気圧縮機の吐出空気が
ガス分離に適当な圧力を有しているので、吸着式ガス分
離器を採用すれば、特に、他の動力なしに吸着式ガス分
離器によって燃焼器へ供給する燃焼空気を酸素リッチで
供給可能になることに着目して本発明に到達した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如
き、複合発電装置における廃熱ボイラからの発生蒸気を
増加させて、その装置全体の発電出力を増加させ得るガ
スタービン複合発電装置を提供することを目的としたも
のである。
き、複合発電装置における廃熱ボイラからの発生蒸気を
増加させて、その装置全体の発電出力を増加させ得るガ
スタービン複合発電装置を提供することを目的としたも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のガスタービン発電装置は、ガスタービン
と、その排熱を回収する廃熱ボイラで発生した蒸気で駆
動する蒸気タービンとにより発電する複合発電装置であ
って、上記ガスタービンの空気圧縮機出口と燃焼器との
間に燃焼空気の酸素濃度を高める吸着式ガス分離器を配
設することを特徴としたものである。
め、本発明のガスタービン発電装置は、ガスタービン
と、その排熱を回収する廃熱ボイラで発生した蒸気で駆
動する蒸気タービンとにより発電する複合発電装置であ
って、上記ガスタービンの空気圧縮機出口と燃焼器との
間に燃焼空気の酸素濃度を高める吸着式ガス分離器を配
設することを特徴としたものである。
【０００７】
【作 用】上記の吸着式ガス分離器を設けることでガス
タービン内で燃焼した排ガスは、酸素濃度の高い排ガス
になっており、この酸素濃度の高い排ガスに助燃用の燃
料を与えることで、廃熱ボイラの発生蒸気を増加するこ
とにより、蒸気タービン側で、より多くの発電出力が得
られることになる。
タービン内で燃焼した排ガスは、酸素濃度の高い排ガス
になっており、この酸素濃度の高い排ガスに助燃用の燃
料を与えることで、廃熱ボイラの発生蒸気を増加するこ
とにより、蒸気タービン側で、より多くの発電出力が得
られることになる。
【０００８】なお、ガスタービンの燃焼空気の酸素濃度
を高める吸着式ガス分離器は、それを用いることで酸素
濃度を２１〜２５ボリューム％程度にまで高める装置で
あることが望ましい。
を高める吸着式ガス分離器は、それを用いることで酸素
濃度を２１〜２５ボリューム％程度にまで高める装置で
あることが望ましい。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の各実施例を説
明するが、図１は本発明に係るガスタービン複合発電装
置の一実施例を示すフロー図である。この装置は、同軸
上の発電機１、空気圧縮機２、ガスタービン３及び蒸気
タービン４と、上記ガスタービン３の排ガスから、その
排熱を回収する廃熱ボイラ５とから構成されている。
明するが、図１は本発明に係るガスタービン複合発電装
置の一実施例を示すフロー図である。この装置は、同軸
上の発電機１、空気圧縮機２、ガスタービン３及び蒸気
タービン４と、上記ガスタービン３の排ガスから、その
排熱を回収する廃熱ボイラ５とから構成されている。
【００１０】この廃熱ボイラ５には、助燃料６がバーナ
７により追い焚きされるようになっており、ボイラ給水
Ｗは、廃熱ボイラ５で加熱されて蒸気Ｓとなり、蒸気タ
ービン４を駆動し、ガスタービン２と複合して発電機１
で発電するが、蒸気タービン４から排出された蒸気は復
水器８へ、そして、廃熱ボイラ５から排出されたガスは
煙突９へ導かれるようになっている。
７により追い焚きされるようになっており、ボイラ給水
Ｗは、廃熱ボイラ５で加熱されて蒸気Ｓとなり、蒸気タ
ービン４を駆動し、ガスタービン２と複合して発電機１
で発電するが、蒸気タービン４から排出された蒸気は復
水器８へ、そして、廃熱ボイラ５から排出されたガスは
煙突９へ導かれるようになっている。
【００１１】また、このガスタービン３の空気圧縮機２
の出口と燃焼器１０との間に燃焼空気の酸素濃度を２１
〜２５ボリューム％程度にまで高める吸着式ガス分離機
（ＰＳＡ）１１が配設されている。そこで、空気圧縮機
２により圧縮された大気Ａは、空気圧縮機２で吐出後の
吸着式ガス分離機１１にてその酸素濃度が高められ、酸
素が富化された状態で燃焼器１０内にて高温ガスとなり
ガスタービン３に流入し動力を発生する。
の出口と燃焼器１０との間に燃焼空気の酸素濃度を２１
〜２５ボリューム％程度にまで高める吸着式ガス分離機
（ＰＳＡ）１１が配設されている。そこで、空気圧縮機
２により圧縮された大気Ａは、空気圧縮機２で吐出後の
吸着式ガス分離機１１にてその酸素濃度が高められ、酸
素が富化された状態で燃焼器１０内にて高温ガスとなり
ガスタービン３に流入し動力を発生する。
【００１２】さらに、ガスタービン３からの排ガスは、
助燃料用のバーナ７によって、再度、高温になって廃熱
ボイラ５に導かれ、高温、かつ、高圧の蒸気Ｓを生産す
る。この蒸気Ｓは、蒸気タービン４へ導入され、ガスタ
ービン３で発生した動力を加えて、両者が発電機１を駆
動し複合発電する。次の表は、本発明の装置（図１参
照）と、本発明を適用していない同程度の従来のガスタ
ービン複合発電装置とを比較したデータであり、本発明
の装置では、廃熱ボイラ５の発生蒸気量が大幅に増大す
ることが分かる。
助燃料用のバーナ７によって、再度、高温になって廃熱
ボイラ５に導かれ、高温、かつ、高圧の蒸気Ｓを生産す
る。この蒸気Ｓは、蒸気タービン４へ導入され、ガスタ
ービン３で発生した動力を加えて、両者が発電機１を駆
動し複合発電する。次の表は、本発明の装置（図１参
照）と、本発明を適用していない同程度の従来のガスタ
ービン複合発電装置とを比較したデータであり、本発明
の装置では、廃熱ボイラ５の発生蒸気量が大幅に増大す
ることが分かる。
【００１３】 次に、図２は、本発明の装置の他の実施例を示すフロー
図であり、実施例１とほぼ同様な構成および機能を有す
るガスタービン複合発電装置であり、同じ部品には、同
じ符号を付与したが、相違点は、モータ１４または他の
原動機により駆動される空気圧縮機２から吸着式ガス分
離機１１を経由して酸素高濃度の空気を燃焼器１０と加
熱炉などのプラント１５とに分岐して供給し、膨張ター
ビン１３にて複合発電を行なっている点である。
図であり、実施例１とほぼ同様な構成および機能を有す
るガスタービン複合発電装置であり、同じ部品には、同
じ符号を付与したが、相違点は、モータ１４または他の
原動機により駆動される空気圧縮機２から吸着式ガス分
離機１１を経由して酸素高濃度の空気を燃焼器１０と加
熱炉などのプラント１５とに分岐して供給し、膨張ター
ビン１３にて複合発電を行なっている点である。
【００１４】なお、上記の吸着式ガス分離器１１として
は、選択的にガスを吸着する型式のものであれば、どの
ようなものを使用してもよく、例えば、この実施例にお
いては、窒素や炭酸ガスを吸着させて空気中の酸素のみ
を分離することにより酸素を富化するものであり、分離
された酸素以外の窒素などは、系外またはタービン冷却
用ガスとして使用するようにしている。
は、選択的にガスを吸着する型式のものであれば、どの
ようなものを使用してもよく、例えば、この実施例にお
いては、窒素や炭酸ガスを吸着させて空気中の酸素のみ
を分離することにより酸素を富化するものであり、分離
された酸素以外の窒素などは、系外またはタービン冷却
用ガスとして使用するようにしている。
【００１５】次に、酸素濃度の高い排ガスに助燃料６を
与えて廃熱ボイラ５で発生する蒸気Ｓの量を高めるに
は、助燃後のガス中の濃度は、一般に、Ｏ2 ≧７〜８％
が安定燃焼を維持する上で必要であり、酸素を富化しな
い従来の場合（燃焼空気量、Ｏ2 ＝２１ボリューム％）
と、本発明のように酸素リッチの場合（燃焼空気量、Ｏ
2 ＝２５ボリューム％）との相違を図３の線図で示して
いる。
与えて廃熱ボイラ５で発生する蒸気Ｓの量を高めるに
は、助燃後のガス中の濃度は、一般に、Ｏ2 ≧７〜８％
が安定燃焼を維持する上で必要であり、酸素を富化しな
い従来の場合（燃焼空気量、Ｏ2 ＝２１ボリューム％）
と、本発明のように酸素リッチの場合（燃焼空気量、Ｏ
2 ＝２５ボリューム％）との相違を図３の線図で示して
いる。
【００１６】この図３においては、ガスタービン３の５
００℃の排ガスを助燃した追焚後ボイラガス温度（℃）
を横軸に、排ガスの酸素濃度（ボリューム％）を縦軸に
示している。そこで、ガスタービン３の燃焼空気の酸素
富化した場合（酸素濃度２５ボリューム％）と、富化し
ない場合（酸素濃度２１ボリューム％）のそれぞれをパ
ラメータとした２本の線図が得られる。助燃安定燃焼下
限値を７〜８％とすると、助燃後温度１５００℃及び１
１５０℃が等価であることがわかる。すなわち、燃焼空
気を酸素富化すると、１５００℃まで安定した燃焼が持
続することがわかる。
００℃の排ガスを助燃した追焚後ボイラガス温度（℃）
を横軸に、排ガスの酸素濃度（ボリューム％）を縦軸に
示している。そこで、ガスタービン３の燃焼空気の酸素
富化した場合（酸素濃度２５ボリューム％）と、富化し
ない場合（酸素濃度２１ボリューム％）のそれぞれをパ
ラメータとした２本の線図が得られる。助燃安定燃焼下
限値を７〜８％とすると、助燃後温度１５００℃及び１
１５０℃が等価であることがわかる。すなわち、燃焼空
気を酸素富化すると、１５００℃まで安定した燃焼が持
続することがわかる。
【００１７】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のガスタ
ービン複合発電装置によれば、ガスタービンの排ガスが
酸素濃度の高い状態になっており、これに助燃用の燃料
を与えると、廃熱ボイラで発生する蒸気を増加させるこ
とができ、その蒸気タービン側でより多くの発電出力を
得ることができる。また、ガスタービンの空気圧縮機の
吐出空気は、ガス分離に適当な圧力を有しているので、
本発明で使用する吸着式ガス分離機には、空気分離する
ため、特別な動力は不要であり、経済的である。
ービン複合発電装置によれば、ガスタービンの排ガスが
酸素濃度の高い状態になっており、これに助燃用の燃料
を与えると、廃熱ボイラで発生する蒸気を増加させるこ
とができ、その蒸気タービン側でより多くの発電出力を
得ることができる。また、ガスタービンの空気圧縮機の
吐出空気は、ガス分離に適当な圧力を有しているので、
本発明で使用する吸着式ガス分離機には、空気分離する
ため、特別な動力は不要であり、経済的である。
【図１】本発明に係るガスタービン複合発電装置の一実
施例を示すフロー図である。
施例を示すフロー図である。
【図２】本発明に係るガスタービン複合発電装置の他一
実施例を示すフロー図である。
実施例を示すフロー図である。
【図３】本発明装置と従来装置における追焚後ボイラガ
ス温度と排ガスの酸素濃度との関係を示す線図である。
ス温度と排ガスの酸素濃度との関係を示す線図である。
２ 空気圧縮機 ３ ガスタービ
ン ４ 蒸気タービン ５ 廃熱ボイラ １０ 燃焼器 １１ 吸着式ガ
ス分離機
ン ４ 蒸気タービン ５ 廃熱ボイラ １０ 燃焼器 １１ 吸着式ガ
ス分離機
Claims (2)
- 【請求項１】 ガスタービンと、その排熱を回収する廃
熱ボイラで発生した蒸気で駆動する蒸気タービンとによ
り発電する複合発電装置であって、上記ガスタービンの
空気圧縮機出口と燃焼器との間に燃焼空気の酸素濃度を
高める吸着式ガス分離器を配設したガスタービン複合発
電装置。 - 【請求項２】 吸着式ガス分離器が、燃焼空気の酸素濃
度を２１〜２５ボリューム％程度にまで高める装置であ
る請求項１記載のガスタービン複合発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6224617A JPH0893411A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | ガスタービン複合発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6224617A JPH0893411A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | ガスタービン複合発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0893411A true JPH0893411A (ja) | 1996-04-09 |
Family
ID=16816525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6224617A Pending JPH0893411A (ja) | 1994-09-20 | 1994-09-20 | ガスタービン複合発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0893411A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1122419A (ja) * | 1997-07-02 | 1999-01-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | コンバインドサイクル発電プラント |
| JP2006125255A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Ebara Corp | ガスタービン装置およびガスタービン発電システム |
-
1994
- 1994-09-20 JP JP6224617A patent/JPH0893411A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1122419A (ja) * | 1997-07-02 | 1999-01-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | コンバインドサイクル発電プラント |
| JP2006125255A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Ebara Corp | ガスタービン装置およびガスタービン発電システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050111 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050531 |