JPH09144559A - 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

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JPH09144559A
JPH09144559A JP30107195A JP30107195A JPH09144559A JP H09144559 A JPH09144559 A JP H09144559A JP 30107195 A JP30107195 A JP 30107195A JP 30107195 A JP30107195 A JP 30107195A JP H09144559 A JPH09144559 A JP H09144559A
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JP
Japan
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turbine
gas
compressor
hydrogen
regenerative heat
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP30107195A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Uematsu
一雄 上松
Hidetaka Mori
秀隆 森
Hideaki Sugishita
秀昭 椙下
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09144559A publication Critical patent/JPH09144559A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/005Plants 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素酸素燃焼タービンプラントの改良。 【解決手段】 圧縮機(11)を分割型、ガスタービン
(13)を多軸とすることによって、圧力比を大きくと
ることができ、また回転数を最適に選択できるので、各
部の高温問題も適宜に加減操作した設計が可能となる。
また起動ボイラ(23)を設けることによって、起動時
に系内の空気パージ、蒸気への置換が容易となる。更に
再生熱交換器(15)内で発生する一部凝縮水をブース
トポンプ(24)で再循環させることによって、再生熱
交換器(15)の出口温度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水素酸素燃焼タービ
ンプラントの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の水素酸素燃焼タービンプラ
ントの一例を示す系統図、図3は同じくサイクル図であ
る。
【0003】まず図2において、(1)は圧縮機、
(2)は水素酸素燃焼器、(3)はガスタービン、
(4)は第1の再生熱交換器、(5)は第2の再生熱交
換器、(6)は第2のタービン、(7)は復水器、
(8)は第3のタービン、(9)は給水加熱器である。
圧縮機(1)により圧縮されたガスは、水素酸素燃焼器
(2)に供給されたO2 およびH2 と混合されて燃焼加
熱され、高温の燃焼ガス(水蒸気)となってガスタービ
ン(3)を駆動する。そしてこのサイクルで燃焼によっ
て発生した余分な水蒸気は、ガスタービン(3)の下流
側に設けられた再生熱交換器(4)、(5)で給水を加
熱した後、再び圧縮機(1)に吸気される。また一部の
蒸気は第2のタービン(6)を駆動した後、復水器
(7)で凝縮して復水となる。そして給水加熱器
(9)、再生加熱交換器(5)、(4)で加熱されて水
蒸気となり、第3のタービン(8)を駆動して、その排
気は水素酸素燃焼器(2)に戻される。
【0004】図3はサイクル図であるが、図中のローマ
字は上記図2中のローマ字に対応する。燃焼によって発
生した水蒸気Aは、ガスタービンを駆動して膨脹しBか
らCとなり、再生熱交換器で給水を加熱して大気圧以上
の等圧のままDの状態となる。そして圧縮機に吸気さ
れ、圧縮機の仕事によってEの状態に圧縮され、再び水
素酸素燃焼器に入る。Cの状態の蒸気の一部は、第2の
タービンを駆動して膨脹し、Fの状態の排気となって復
水器で復水Gとなる。その後復水は、給水加熱器、再生
熱交換器に加熱されて飽和蒸気Hから過熱蒸気I、Jと
なり、第3のタービンを駆動し排気Kとなって再び燃焼
器に戻る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の水素酸
素燃焼タービンプラントにおいては、各部温度が高い、
圧力比が大きくとれない等の欠点があるほか、再生熱交
換器の出口温度を所定の圧力にする方策、サイクル中へ
の空気の洩れ込みの問題、燃料中の不純物によるガスの
処理問題、起動時にサイクル内の空気を押し出して初期
起動を行なう方策などが未解決であった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、次の1)〜6)に示される水素
酸素燃焼タービンプラントを提案するものである。
【0007】1)圧縮機、水素酸素燃焼器およびガスタ
ービンが一体に構成されて成るガスタービン装置と、直
列に配置され上記ガスタービンの排気から順次熱回収す
る第1および第2の再生熱交換器と、上記第2の再生熱
交換器を出たガスタービン排気を上記圧縮機の入口に戻
す管路と、上記第1の再生熱交換器を出たガスタービン
排気の一部により駆動される第2のタービンと、上記第
2のタービンの復水を上記第1および第2の再生熱交換
器で加熱して得られた蒸気により駆動され、排気は上記
水素酸素燃焼器に戻される第3のタービンとを備えた水
素酸素燃焼タービンプラントにおいて、上記圧縮機と上
記ガスタービンとがそれぞれ複数に分割され、上記分割
されたガスタービンの一部が上記圧縮機に連結されない
フリータービンであることを特徴とする水素酸素燃焼タ
ービンプラント。
【0008】2)上記1)の要件に加えて、上記ガスタ
ービン装置の外部に設けられ、上記圧縮機で圧縮された
気体を更に圧縮する圧縮機に、上記フリータービンが連
結されたことを特徴とする水素酸素燃焼タービンプラン
ト。
【0009】3)上記2)の要件に加えて、上記ガスタ
ービン装置を構成する圧縮機の出口と上記ガスタービン
装置の外部に設けられた圧縮機の入口との間に冷却装置
が設けられたことを特徴とする水素酸素燃焼タービンプ
ラント。
【0010】4)上記1)の要件に加えて、システム起
動のための起動ボイラが設けられたことを特徴とする水
素酸素燃焼タービンプラント。
【0011】5)上記1)の要件に加えて、上記第2の
再生熱交換器で飽和温度まで冷却されて発生した凝縮水
を昇圧し、上記第2のタービンの復水器出口に送給する
ブーストポンプが設けられたことを特徴とする水素酸素
燃焼タービンプラント。
【0012】6)上記1)の要件に加えて、上記第1お
よび第2の再生熱交換器の間にガス溜めを設け、同ガス
溜めから不純ガスを抜いて上記復水器で排出するように
したことを特徴とする水素酸素燃焼タービンプラント。
【0013】上記解決手段1)、2)、3)において
は、圧縮機とガスタービンとがそれぞれ複数に分割さ
れ、上記分割されたガスタービンの一部が上記圧縮機に
連結されないフリータービンであり、またガスタービン
装置の外部に設けられ上記圧縮機で圧縮された気体を更
に圧縮する圧縮機に上記フリータービンが連結され、更
にガスタービン装置を構成する圧縮機の出口とガスター
ビン装置の外部に設けられた圧縮機の入口との間に冷却
装置が設けられているので、圧力比を大きくとることが
でき、また回転数を最適に選択できるので、各部の高温
問題を適宜に加減操作した設計が可能となる。
【0014】また上記解決手段4)においては、システ
ム起動のための起動ボイラが設けられるので、起動時に
サイクル系内の空気をパージ蒸気へ置換することが容易
となり、初期起動の問題が解消する。
【0015】更に上記解決手段5)においては、第2の
再生熱交換器の出口圧力を所定の飽和圧力とするために
その飽和温度まで冷却して発生する一部凝縮水を、ブー
ストポンプで昇圧し、第2のタービンの復水器出口に再
循環させることによって、再生熱交換器の出口温度を調
整することが可能となる。
【0016】また上記解決手段6)においては、第1お
よび第2の再生熱交換器の間にガス溜りを設けたので、
燃料中の不純物による不純ガスの処理や、空気の洩れ込
みなどの問題が解消する。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の一形態に係
る水素酸素燃焼タービンプラントの系統図である。
【0018】圧縮機(11)、水素酸素燃焼器(12)
およびガスタービン(13)が一体に構成されてガスタ
ービン装置を形成している。(14)は上記ガスタービ
ン(13)の排気から熱回収する第1の再生熱交換器、
(15)はその第1の再生熱交換器(14)を出たガス
タービン排気から更に熱回収する第2の再生熱交換器で
ある。上記第2の再生熱交換器(15)を出たガスター
ビン排気は上記圧縮機(11)の入口に戻される。上記
第1の再生熱交換器(14)を出たガスタービン排気の
一部により第2のタービン(16)が駆動される。上記
第2のタービン(16)の復水は上記第1および第2の
再生熱交換器(14)、(15)で加熱され、ここで得
られた蒸気により第3のタービン(18)が駆動され
る。この第3のタービン(18)の排気は、上記水素酸
素燃焼器(12)に戻される。
【0019】本実施形態においては、一体に構成されて
ガスタービン装置を形成する圧縮機(11)とガスター
ビン(13)とがそれぞれ複数に分割され、そのように
分割されたガスタービンの一部(13a)は上記圧縮機
(11)に連結されないフリータービンである。そし
て、ガスタービン装置の外部に設けられ、上記圧縮機
(11)で圧縮された気体を更に圧縮する再圧縮機(2
1)に、上記フリータービン(13a)が連結されてい
る。更に、ガスタービン装置を構成する圧縮機(11)
の出口とガスタービン装置の外部に設けられた再圧縮機
(21)の入口との間に冷却装置(22)が設けられて
いる。
【0020】本実施形態ではまた、プラント起動のため
に起動ボイラ(23)が設置されている。また、圧縮機
(11)の吸気側に設けられた第2の再生熱交換器(1
5)の出口圧力を所定の飽和圧力とするために、その飽
和温度まで冷却するので、それによって発生する一部凝
縮水をブーストポンプ(24)によって昇圧し、第2の
タービン(16)の復水器(17)出口に回収するよう
になっている。
【0021】更に本実施形態では、第1、第2の再生熱
交換器(14)、(15)の間にガス溜め(25)が設
置されている。そしてこのガス溜め(25)から不純ガ
ス(蒸気やH2 よりも重いガス)を抜いて、第2のター
ビン(16)を経由の後、復水器(17)で排出するよ
うになっている。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、圧力比を大きくするこ
とができ、また回転数を自由に選択することができるの
で、各部の高温問題も考慮しつつ、最適設計を行なうこ
とができる。本発明ではまた、起動時の空気パージの問
題、不純ガスの処理問題、サイクル内へ空気が洩れ込む
問題等、従来の酸素水素燃焼タービンプラントが抱えて
いた諸問題がすべて解決する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の一形態に係る水素酸素燃
焼タービンプラントを示す系統図である。
【図2】図2は従来の水素酸素燃焼タービンプラントの
一例を示す系統図である。
【図3】図3は図2の水素酸素燃焼タービンプラントの
サイクル図である。
【符号の説明】
(1)、(11) 圧縮機 (2)、(12) 水素酸素燃焼器 (3)、(13) ガスタービン (13a) フリータービン (4)、(14) 第1の再生熱交換器 (5)、(15) 第2の再生熱交換器 (6)、(16) 第2のタービン (7)、(17) 復水器 (8)、(18) 第3のタービン (9) 給水加熱器 (21) 再圧縮機 (22) 冷却装置 (23) 起動ボイラ (24) ブーストポンプ (25) ガス溜め

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、水素酸素燃焼器およびガスター
    ビンが一体に構成されて成るガスタービン装置と、直列
    に配置され上記ガスタービンの排気から順次熱回収する
    第1および第2の再生熱交換器と、上記第2の再生熱交
    換器を出たガスタービン排気を上記圧縮機の入口に戻す
    管路と、上記第1の再生熱交換器を出たガスタービン排
    気の一部により駆動される第2のタービンと、上記第2
    のタービンの復水を上記第1および第2の再生熱交換器
    で加熱して得られた蒸気により駆動され、排気は上記水
    素酸素燃焼器に戻される第3のタービンとを備えた水素
    酸素燃焼タービンプラントにおいて、上記圧縮機と上記
    ガスタービンとがそれぞれ複数に分割され、上記分割さ
    れたガスタービンの一部が上記圧縮機に連結されないフ
    リータービンであることを特徴とする水素酸素燃焼ター
    ビンプラント。
  2. 【請求項2】 上記ガスタービン装置の外部に設けら
    れ、上記圧縮機で圧縮された気体を更に圧縮する圧縮機
    に、上記フリータービンが連結されたことを特徴とする
    請求項1記載の水素酸素燃焼タービンプラント。
  3. 【請求項3】 上記ガスタービン装置を構成する圧縮機
    の出口と上記ガスタービン装置の外部に設けられた圧縮
    機の入口との間に冷却装置が設けられたことを特徴とす
    る請求項2記載の水素酸素燃焼タービンプラント。
  4. 【請求項4】 システム起動のための起動ボイラが設け
    られたことを特徴とする請求項1記載の水素酸素燃焼タ
    ービンプラント。
  5. 【請求項5】 上記第2の再生熱交換器で飽和温度まで
    冷却されて発生した凝縮水を昇圧し、上記第2のタービ
    ンの復水器出口に送給するブーストポンプが設けられた
    ことを特徴とする請求項1記載の水素酸素燃焼タービン
    プラント。
  6. 【請求項6】 上記第1および第2の再生熱交換器の間
    にガス溜めを設け、同ガス溜めから不純ガスを抜いて上
    記復水器で排出するようにしたことを特徴とする請求項
    1記載の水素酸素燃焼タービンプラント。
JP30107195A 1995-11-20 1995-11-20 水素酸素燃焼タービンプラント Withdrawn JPH09144559A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999030018A3 (de) * 1997-12-09 1999-08-12 Rerum Cognitio Mehrstufiger dampfkraft-/arbeitsprozess für die elektroenergiegewinnung im kreisprozess sowie anordnung zu seiner durchführung
EP0900921A3 (en) * 1997-09-05 2000-01-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hydrogen burning turbine plant
EP1317057A3 (en) * 2001-11-30 2010-07-07 ROLLS-ROYCE plc An aerospace generator arrangement
WO2017147810A1 (zh) * 2016-03-02 2017-09-08 马骏 一种采用多通道燃气发电的新型发电系统

Cited By (5)

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Effective date: 20030204