JPH09195793A - Apparatus and method for energy conversion - Google Patents

Apparatus and method for energy conversion

Info

Publication number
JPH09195793A
JPH09195793A JP8040896A JP8040896A JPH09195793A JP H09195793 A JPH09195793 A JP H09195793A JP 8040896 A JP8040896 A JP 8040896A JP 8040896 A JP8040896 A JP 8040896A JP H09195793 A JPH09195793 A JP H09195793A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
combustor
water
heat
energy conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8040896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyasu Tanigawa
浩保 谷川
Kazunaga Tanigawa
和永 谷川
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP8040896A priority Critical patent/JPH09195793A/en
Publication of JPH09195793A publication Critical patent/JPH09195793A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve heat efficiency and ratio output of a gas turbine cycle by reducing the gas temperature at the turbine inlet by supplying water into the combustor such that the gas temperature at the turbine inlet does not excess beyond the thermal resistance limit of the turbine. SOLUTION: The pression ratio of the condensor 1 and/or the fuel supply to the combustor 2 is increased while the condensate is supplied to the combustor 2, generated by condensing water vapor in the exhaust gas from a turbine 3. By the condensate supplied, the combustion temperature at the combustor 2 decreases so that the combustion gas temperature at the turbine 3 inlet decreases below the thermal resistance limit of the turbine. This forms a gas turbine cycle and a steam cycle in a mixed manner.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、概略的に、ガス
タービンサイクルを利用したエネルギ変換方法及びその
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to an energy conversion method and apparatus using a gas turbine cycle.

【0002】[0002]

【背景技術】特公昭55−45738号公報には、ガス
タービンの燃焼器の中に水を注入し、水が水蒸気に変化
する際の大きな蒸気潜熱を利用して燃焼ガス温度を下げ
て、排気ガスの中に含まれるNOxを低減することが開
示されている。同様に、特公平5−88379号公報に
は、ガスタービンの燃焼器に水又は水蒸気を注入して、
燃焼温度を低下させることにより、NOxを低減するこ
とが公知であった旨の指摘が存在する。また、この公報
には、ガスタービンサイクルに含まれる圧縮器が作る圧
縮空気の中に、蒸気を注入することで、圧縮空気の質量
重量が増加し、この結果、ガスタービンが発生する出力
が増大する点についても公知であった旨の記述が存在す
る。なお、この特公平5−88379号公報の出願は、
1985年7月22日の米国出願に基づく優先権主張を
伴った出願である。また、特公平6−5038号公報及
び特公平6−5039号公報には、タービンの静翼の一
部を動翼に置換したターボジェトエンジンが開示されて
いる。
BACKGROUND ART Japanese Patent Publication No. 55-45738 discloses a method of injecting water into a combustor of a gas turbine and lowering the temperature of the combustion gas by utilizing large latent heat of steam when the water changes into steam to exhaust the gas. It is disclosed to reduce NOx contained in the gas. Similarly, in Japanese Examined Patent Publication No. 5-88379, water or steam is injected into a combustor of a gas turbine,
There are indications that it was known to reduce NOx by lowering the combustion temperature. Further, in this publication, by injecting steam into the compressed air created by the compressor included in the gas turbine cycle, the mass weight of the compressed air increases, and as a result, the output generated by the gas turbine increases. There is a description that the point to be done was publicly known. The application of Japanese Patent Publication No. 5-88379 is
It is an application with a priority claim based on the US application dated July 22, 1985. Further, Japanese Patent Publication No. 6-5038 and Japanese Patent Publication No. 6-5039 disclose turbojet engines in which a part of a turbine stationary blade is replaced with a moving blade.

【0003】ところで、ブレイトンサイクルなどのガス
タービンサイクルの性能として重要なものに、熱効率及
び比出力がある。熱効率ηは次の式で表される。 η=1−(Q2/Q1)=1−(1/r)κ−1/κ・・・(1)式 ここに、Q1:サイクルに供給する熱量つまりサイクル
の受熱量 Q2:サイクルの放熱量 r:圧力比 κ:比熱比である。 上記(1)式において、比熱比κを一定とすれば、この
(1)式は圧力比rのみの関数となり、圧力比rが大き
いほど高い熱効率ηが得られる。
By the way, thermal efficiency and specific output are important as the performance of a gas turbine cycle such as a Brayton cycle. The thermal efficiency η is expressed by the following equation. η = 1- (Q2 / Q1) = 1- (1 / r) κ-1 / κ (1) where Q1: heat quantity supplied to the cycle, that is, heat quantity received in the cycle Q2: heat radiation quantity in the cycle r: pressure ratio κ: specific heat ratio. In the above formula (1), if the specific heat ratio κ is constant, the formula (1) becomes a function of only the pressure ratio r, and the larger the pressure ratio r, the higher the thermal efficiency η.

【0004】一方、比出力wは、動作流体の単位質量当
たりの出力(Q1−Q2)で定義することができる。こ
の比出力wを熱効率ηで表せば、w=Q1−Q2=Q1
x(1−Q2/Q1)=Q1・ηであるから、熱効率η
が一定であるとすると、サイクルへ供給する熱量Q1が
大きいほど大きな比出力wが得られる。
On the other hand, the specific output w can be defined by the output (Q1-Q2) per unit mass of the working fluid. If this specific output w is represented by thermal efficiency η, w = Q1-Q2 = Q1
Since x (1-Q2 / Q1) = Q1 · η, thermal efficiency η
Is constant, the larger the heat quantity Q1 supplied to the cycle, the larger the specific output w.

【0003】以上のことから理解できるように、熱効率
ηを向上させるためには、圧力比rをできるだけ大きく
すればよく、また、比出力wを増大させるためには、サ
イクルに供給する熱量Q1をできるだけ大きくすればよ
い。
As can be understood from the above, in order to improve the thermal efficiency η, the pressure ratio r should be as large as possible, and in order to increase the specific output w, the heat quantity Q1 supplied to the cycle should be set. It should be as large as possible.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この熱効率η
及び比出力Wは、実際の設計においては、タービンの耐
熱性の観点から大きな制約を受ける。この問題点は、特
公昭63−34292号公報、特公平1−33648号
公報の中で明確に指摘されているが、以下に、この問題
点について、図1を参照して詳しく説明する。
However, this thermal efficiency η
In the actual design, and the specific output W are greatly restricted from the viewpoint of the heat resistance of the turbine. This problem is clearly pointed out in Japanese Examined Patent Publication No. 63-34292 and Japanese Examined Patent Publication No. 1-33648, but this problem will be described in detail below with reference to FIG.

【0005】図1は、ブレイトンサイクルのpv線図で
ある。ブレイトンサイクルは、既知のように、1−2で
圧縮機に入った動作流体を断熱圧縮し、2−3で定圧で
熱量Q1をサイクルに供給し、3−4でタービン内で断
熱膨張させ、4−1で定圧の下で熱量Q2を取り去る。
図1の等温線Tdはガスタービンの耐熱限界温度を示
す。ここに、ガスタービンは耐熱材料の制限を受け、タ
ービン入口のガス温度としては、一般的に、700℃な
いし1000℃が限界であると考えられている。
FIG. 1 is a pv diagram of the Brayton cycle. The Brayton cycle, as is known, adiabatically compresses the working fluid entering the compressor at 1-2, supplies the heat quantity Q1 at a constant pressure to the cycle at 2-3, and adiabatically expands in the turbine at 3-4, The heat quantity Q2 is removed under constant pressure at 4-1.
The isotherm Td in FIG. 1 indicates the heat resistance limit temperature of the gas turbine. Here, the gas turbine is limited by a heat-resistant material, and it is generally considered that the gas temperature at the turbine inlet is limited to 700 ° C to 1000 ° C.

【0006】このため、熱効率ηを向上させるために圧
力比rを高く設定して、断熱圧縮完了時の圧力P2をP
2’まで増大させると、同じ熱量Q1をサイクルに供給
したとしても、加熱過程完了時のポイント3’での温度
T3’はタービン耐熱限界温度Tdに接近あるいはTd
を越えてしまう。同じように、サイクルに供給する熱量
Q1を相対的に増大すると、加熱過程完了時のポイント
3”での温度T3”はタービン耐熱限界温度Tdを越え
てしまい、タービンの破壊という問題を誘発してしま
う。
Therefore, in order to improve the thermal efficiency η, the pressure ratio r is set high, and the pressure P2 at the completion of adiabatic compression is set to P.
When increased to 2 ', even if the same amount of heat Q1 is supplied to the cycle, the temperature T3' at the point 3'when the heating process is completed approaches the turbine heat-resistant limit temperature Td or Td.
Beyond. Similarly, when the heat quantity Q1 supplied to the cycle is relatively increased, the temperature T3 ″ at the point 3 ″ at the time of completion of the heating process exceeds the turbine heat resistance limit temperature Td, which causes a problem of turbine destruction. I will end up.

【0007】そこで、本発明の目的は、ガスタービンサ
イクルの熱効率を向上させることのできるエネルギ変換
方法及びこれを実施するための装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、ガスタービンサイクルの比出
力を向上させることのできるエネルギ変換方法及びこれ
を実施するための装置を提供することにある。本発明の
他の目的は、ガスタービンサイクルの熱効率及び比出力
を共に向上することのできるエネルギ変換方法及びこれ
を実施するための装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an energy conversion method capable of improving the thermal efficiency of a gas turbine cycle and an apparatus for carrying out the method. Another object of the present invention is to provide an energy conversion method capable of improving the specific output of a gas turbine cycle and an apparatus for implementing the same. Another object of the present invention is to provide an energy conversion method capable of improving both the thermal efficiency and the specific output of a gas turbine cycle, and an apparatus for implementing the same.

【0008】[0008]

【発明の概要】本発明は、基本的には、比較的大きな圧
力比を設定し及び/又は供給熱量を比較的増大したガス
タービンサイクルであって、このガスタービンサイクル
における加熱過程において、燃焼器の中に水を供給して
タービン入口ガス温度を低下させ、これによりタービン
入口ガス温度がタービン耐熱限界温度を超えないように
する構成を採用してある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is basically a gas turbine cycle in which a relatively large pressure ratio is set and / or the amount of heat supplied is relatively increased, and in a heating process in the gas turbine cycle, a combustor is used. A structure is adopted in which water is supplied to reduce the turbine inlet gas temperature so that the turbine inlet gas temperature does not exceed the turbine heat resistance limit temperature.

【0009】図2は、本発明の基本的な概念を説明する
ための図である。同図において、符号1は圧縮機、2は
燃焼器、3はタービンであり、これら要素1〜3によっ
て図1で説明したブレイトンサイクル1−2−3−4が
構成される。本発明によれば、導水管4を通じて燃焼器
2の中に水が供給される。この燃焼器2の中に供給され
た水は、燃焼器2の中で燃焼熱により相変化つまり気化
し、その際の気化熱を供給熱量Q1から奪うので、圧縮
機1の圧力比rを従来よりも相当に高く設定したとして
も、タービン入口ガス温度T3’をタービン耐熱限界温
度Tdよりも低く抑えることができる。このことは、供
給熱量Q1を従来よりも相当に増大した場合であっても
同様であり、また、圧力比rを高く設定すると共に供給
熱量Q1を増大したとしても、同様に、水の相変化によ
ってタービン入口温度をタービン耐熱限界温度Tdより
も低く抑えることができる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the basic concept of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a compressor, 2 is a combustor, and 3 is a turbine, and these elements 1 to 3 constitute the Brayton cycle 1-2-3-4 described in FIG. According to the present invention, water is supplied into the combustor 2 through the water conduit 4. The water supplied into the combustor 2 undergoes a phase change, that is, is vaporized by the combustion heat in the combustor 2 and removes the vaporization heat from the supply heat amount Q1. Even if it is set considerably higher than the above, the turbine inlet gas temperature T3 ′ can be kept lower than the turbine heat resistance limit temperature Td. This is the same when the supplied heat amount Q1 is considerably increased as compared with the conventional case, and similarly, when the supplied heat amount Q1 is increased while the pressure ratio r is set high, the phase change of water is similarly changed. Thus, the turbine inlet temperature can be kept lower than the turbine heat resistance limit temperature Td.

【0010】また、燃焼器2で気化した水蒸気は、燃焼
ガスと共にタービン3へ入るため、この水蒸気によって
タービン3の中に入るガスの質量が増量される結果、タ
ービン3が発生する出力は増大する。
Further, since the steam vaporized in the combustor 2 enters the turbine 3 together with the combustion gas, the mass of the gas entering the turbine 3 is increased by the steam, and as a result, the output generated by the turbine 3 increases. .

【0011】したがって、本発明によれば、タービンの
耐熱限界温度の制約を受けることなく高い圧力比rを設
定して、熱効率ηを向上することができる。同様に、タ
ービンの耐熱限界の制約を受けることなく、供給熱量Q
1を増大して比出力を高めることができる。同様に、タ
ービンの耐熱限界の制約を受けることなく、高い圧力比
rを設定すると共に供給熱量Q1を増大することがで
き、これにより熱効率ηの向上と共に比出力を高めるこ
とができる。
Therefore, according to the present invention, the thermal efficiency η can be improved by setting the high pressure ratio r without being restricted by the heat resistance limit temperature of the turbine. Similarly, the supplied heat quantity Q can be obtained without being restricted by the heat resistance limit of the turbine.
1 can be increased to increase the specific output. Similarly, a high pressure ratio r can be set and the supplied heat quantity Q1 can be increased without being restricted by the heat resistance limit of the turbine, whereby the thermal efficiency η can be improved and the specific output can be increased.

【0012】また、タービン3として、上述した特公平
6−5038号などで開示のように、静翼の一部あるい
は全部を動翼で置換したタイプのタービンを採用したと
きには、燃焼器2の中に注入した水によって、この燃焼
器2からタービンへ移行するガスの質量が大きくなり、
この結果、運動量が大きくなるので、タービン3で取り
出すことのできる出力を増大することができる。
When a turbine of the type in which some or all of the stationary blades are replaced by moving blades is adopted as the turbine 3 as disclosed in Japanese Patent Publication No. 6-5038, etc., the inside of the combustor 2 is The mass of gas that is transferred from the combustor 2 to the turbine increases due to the water injected into the
As a result, the momentum increases, so that the output that can be taken out by the turbine 3 can be increased.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の様々な実施の形
態を添付の図面に基づいて説明する。なお、次に説明す
る各実施形態において、上述した図2で説明した要素と
同一の要素については同一の参照符号を用いることによ
り、その説明を省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Various embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In each embodiment described next, the same reference numerals are used for the same elements as those described in FIG. 2 above, and the description thereof will be omitted.

【0014】第1の実施形態(図3) この実施形態では、燃焼器2に加圧水を供給する導水管
4を燃焼器2の内部を囲むように例えば螺旋状に配置さ
せて、この導水管4を通る加圧水で燃焼器2から外部に
逃げようとする熱を取り込むようにしてある。本来なら
ば燃焼器2から外部に逃げる熱を導水管4を通る水で捕
獲し、この捕獲した熱を導水管4から燃焼器2の中に供
給する水を介して燃焼器2の中に戻すことができる。し
たがって、燃焼器2の熱損失による熱効率ηの低下を抑
えることができる。
First Embodiment (FIG. 3) In this embodiment, a water conduit 4 for supplying pressurized water to the combustor 2 is arranged, for example, in a spiral shape so as to surround the inside of the combustor 2, and the water conduit 4 is provided. The heat that tries to escape from the combustor 2 to the outside is taken in by the pressurized water passing through. Originally, the heat escaping from the combustor 2 to the outside is captured by the water passing through the water conduit 4, and the captured heat is returned to the combustor 2 through the water supplied from the water conduit 4 into the combustor 2. be able to. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the thermal efficiency η due to the heat loss of the combustor 2.

【0015】第2の実施形態(同4、同5) この実施形態では、図4に示すように、タービン3の排
気通路に熱交換器5を配置させ、この熱交換器5に導水
管4を連結させて、排気中に含まれる熱を回収するよう
にしてある。その変形例として、図5に示すように、タ
ービン3の排気通路に配置させた熱交換器5に導水管4
を連結させると共に、この導水管4を燃焼器2の内部を
囲むように配置させて、導水管4を通る加圧水を介し
て、排気中に含まれる熱を回収すると共に、燃焼器2か
ら外部に逃げようとする熱を捕獲してこれを燃焼器2の
中に戻すようにしてもよい。
Second Embodiment (4th and 5th Embodiments ) In this embodiment, as shown in FIG. 4, a heat exchanger 5 is arranged in an exhaust passage of a turbine 3, and a water pipe 4 is provided in the heat exchanger 5. Are connected to recover the heat contained in the exhaust gas. As a modified example thereof, as shown in FIG. 5, a water conduit 4 is attached to a heat exchanger 5 arranged in an exhaust passage of a turbine 3.
The water pipe 4 is arranged so as to surround the inside of the combustor 2, and the heat contained in the exhaust gas is recovered via the pressurized water passing through the water pipe 4 and is also transmitted from the combustor 2 to the outside. The heat to escape may be captured and returned to the combustor 2.

【0016】第3の実施形態(同6ないし図8) タービン3から出た排気ガス中に含まれる水蒸気を凝縮
させ、この凝縮水を導水管4を通して燃焼器2に戻すこ
とによってクローズドシステムを作ることができる。そ
して、このシステムは蒸気サイクル(例えば、ランキン
サイクル)を形成することになる。
Third Embodiment (FIGS. 6 to 8) A closed system is created by condensing water vapor contained in exhaust gas emitted from a turbine 3 and returning the condensed water to a combustor 2 through a water conduit 4. be able to. The system will then form a steam cycle (eg, Rankine cycle).

【0017】その一例を図6に示す。同図に示すシステ
ムにあっては、タービン3の排気系に熱交換器5が設け
られ、この熱交換器5で排気中の水蒸気が凝縮されて、
その結果生成された凝縮水が導水管4を通じて燃焼器2
の中に供給される。このシステムによれば、加熱過程及
び膨張過程が、ガスタービンサイクル及び蒸気サイクル
の共通した過程となる。このような構成により、ガスタ
ービンサイクルと蒸気サイクルとを個々に独立して作る
場合に比べて、システム全体の構成をコンパクトに作る
ことができるのみならず、このような2つの熱力学的サ
イクルを有効に組み合わせて、連続的に、ガスタービン
サイクルの熱効率と比出力とを共に向上することができ
る。熱交換器5で得た温水は、導管6を通じて他の利用
に供すればよい。
An example thereof is shown in FIG. In the system shown in the figure, a heat exchanger 5 is provided in the exhaust system of the turbine 3, and the steam in the exhaust gas is condensed by the heat exchanger 5,
The condensed water generated as a result passes through the water conduit 4 to the combustor 2
Supplied in. According to this system, the heating process and the expansion process are common processes of the gas turbine cycle and the steam cycle. With such a configuration, compared to the case where the gas turbine cycle and the steam cycle are independently produced, the configuration of the entire system can be made compact, and two such thermodynamic cycles can be performed. The effective combination can continuously improve both the thermal efficiency and the specific output of the gas turbine cycle. The hot water obtained in the heat exchanger 5 may be used for other purposes through the conduit 6.

【0018】凝縮水を導水管4を通じて燃焼器2に供給
するに際し、図6に示すように、導水管4を加熱器2の
内部を囲むように例えば螺旋状に配置させて、この導水
管4を通る凝縮水で燃焼器2から外部に逃げようとする
熱を捕獲するようにしてもよい。これによれば、本来な
らば燃焼器2から外部に逃げる熱を導水管4を通る凝縮
水で捕獲し、この捕獲した熱を燃焼器2の中に戻すこと
ができる。
When the condensed water is supplied to the combustor 2 through the water conduit 4, the water conduit 4 is arranged in a spiral shape so as to surround the inside of the heater 2, as shown in FIG. The heat that tries to escape from the combustor 2 to the outside may be captured by the condensed water that passes through. According to this, the heat that originally escapes from the combustor 2 can be captured by the condensed water that passes through the water conduit 4, and the captured heat can be returned to the combustor 2.

【0019】排気ガス中の水蒸気を凝縮するのに、図7
に示すように、放熱器7を用い、放熱器7で凝縮した水
を排気系の熱交換器5及び/又は燃焼器2の回りを通過
させて燃焼器2の中に戻してもよい。また、図8に示す
ように、新規な水を供給する経路8と、水を循環させる
経路9との2つの経路を経て燃焼器2に水を供給するよ
うにしてもよい。
To condense the water vapor in the exhaust gas, FIG.
As shown in, the radiator 7 may be used, and the water condensed by the radiator 7 may be returned to the inside of the combustor 2 by passing around the heat exchanger 5 and / or the combustor 2 of the exhaust system. Further, as shown in FIG. 8, water may be supplied to the combustor 2 through two paths, a path 8 for supplying new water and a path 9 for circulating water.

【0020】凝縮水を加熱器2に戻す場合、タービン3
の出口の近傍で排気ガス温度が100℃となるように設
定するのが簡単に凝縮水を得る上で好ましい。また、タ
ービン3を通過する蒸気は過熱蒸気であるのがタービン
材料の腐食等を防止するために望ましい。
When the condensed water is returned to the heater 2, the turbine 3
It is preferable to set the exhaust gas temperature to 100 ° C. in the vicinity of the outlet in order to easily obtain condensed water. Further, it is desirable that the steam passing through the turbine 3 is superheated steam in order to prevent corrosion of the turbine material.

【0021】燃焼器2に供給する空気の量は、理論空燃
比となるように調整するのが好ましい。これによれば、
燃焼器2に供給する燃料の燃焼に最低限の空気(酸素)
が供給され、しかも、燃焼温度を前記水の相変化を利用
して充分に押さえ込むことができることから、空気を基
準として最大の燃料を供給した状態で燃焼が行われるこ
とになり、大きな比出力を得るのが容易になる。
The amount of air supplied to the combustor 2 is preferably adjusted so as to obtain the stoichiometric air-fuel ratio. According to this,
Minimum air (oxygen) for combustion of fuel supplied to combustor 2
Is supplied, and since the combustion temperature can be sufficiently suppressed by utilizing the phase change of the water, combustion is performed with the maximum fuel being supplied on the basis of air, and a large specific output is obtained. Easy to get.

【0022】すなわち、理論空燃比で燃焼させると、空
気を基準に考えたときに、燃料の量が最大となり、理論
空燃比よりも大きな空燃比で燃焼させた場合に比べて、
タービン入口温度が高温となって、大きな供給熱量が得
られることになる。これを、前述のような水供給を行う
ことで、タービン入口温度を下げる共に、大きな比出力
を得ることができる。
That is, when the fuel is burned at the stoichiometric air-fuel ratio, the amount of fuel becomes maximum when considering air as a reference, and compared with the case where the fuel is burned at an air-fuel ratio larger than the theoretical air-fuel ratio,
The turbine inlet temperature becomes high, and a large amount of heat supply is obtained. By supplying water as described above, it is possible to lower the turbine inlet temperature and obtain a large specific output.

【0023】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
これに採用するタービン3として、衝動タービンであっ
てもよく、或いは、静翼の一部又は全部を動翼で置換し
たタービンであってもよい。
The embodiment of the present invention has been described above.
The turbine 3 used for this may be an impulse turbine, or a turbine in which some or all of the stationary blades are replaced with moving blades.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の課題を説明するための図。FIG. 1 is a diagram for explaining a problem of the present invention.

【図2】本発明の基本的な概念を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining the basic concept of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態を示す全体構成図。FIG. 3 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施形態を示す全体構成図。FIG. 4 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図5】第2の実施形態の変形例を示す全体構成図。FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a modified example of the second embodiment.

【図6】本発明の第3の実施形態の一例を示す全体構成
図。
FIG. 6 is an overall configuration diagram showing an example of a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施形態の他の例を示す全体構
成図。
FIG. 7 is an overall configuration diagram showing another example of the third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施形態の他の例を示す全体構
成図。
FIG. 8 is an overall configuration diagram showing another example of the third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧縮機 2 燃焼器 3 タービン 4 導水管 7 放熱器 1 Compressor 2 Combustor 3 Turbine 4 Water pipe 7 Radiator

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガスタービンサイクルの一行程である圧
縮過程において圧力比を増大させる及び/又は圧縮過程
後の加熱過程において供給熱量を増大させる一方で、該
加熱過程において、水供給を行って、該加熱過程終了点
におけるタービン入口温度をタービン耐熱限界温度以下
にする、ことを特徴とするエネルギ変換方法。
1. A pressure ratio is increased in a compression process which is one stroke of a gas turbine cycle and / or a supplied heat amount is increased in a heating process after the compression process, while water is supplied in the heating process, An energy conversion method, wherein the turbine inlet temperature at the end point of the heating process is set to be equal to or lower than the turbine heat resistance limit temperature.
【請求項2】 前記供給熱量が、燃料を燃焼させること
により作られる、請求項1に記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the heat input is produced by burning a fuel.
【請求項3】 前記燃料の燃焼が理論空燃比で行われ
る、請求項2に記載の方法。
3. The method according to claim 2, wherein the combustion of the fuel is performed at a stoichiometric air-fuel ratio.
【請求項4】 前記ガスタービンサイクルにおける作動
流体を100℃近傍まで低下させた状態で放熱過程に移
行させる、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記
載の方法。
4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the working fluid in the gas turbine cycle is transferred to the heat radiation process while being lowered to around 100 ° C.
【請求項5】 前記放熱過程で、前記作動流体中の水蒸
気を凝縮させて凝縮水を生成する、請求項1ないし請求
項4のいずれか1項に記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein in the heat dissipation process, water vapor in the working fluid is condensed to generate condensed water.
【請求項6】 前記凝縮水を前記加熱過程での水供給に
使用する、請求項5に記載の方法。
6. The method according to claim 5, wherein the condensed water is used for supplying water in the heating process.
【請求項7】 前記加熱過程で外部に放出する熱で前記
凝縮水を加熱し、この加熱された凝縮水を前記加熱過程
での水供給に使用する、請求項6に記載の方法。
7. The method according to claim 6, wherein the condensed water is heated by the heat released to the outside in the heating step, and the heated condensed water is used for supplying water in the heating step.
【請求項8】 前記放熱過程において、その排気ガスに
含まれる熱で前記凝縮水を加熱し、この加熱された凝縮
水を前記加熱過程での水供給に使用する、請求項6又は
請求項7に記載の方法。
8. The heat dissipation process heats the condensed water with the heat contained in the exhaust gas, and the heated condensed water is used for supplying water in the heating process. The method described in.
【請求項9】 比較的大きな圧力比に設定された空気を
圧縮するための圧縮機と、 該圧縮機から流出した圧縮空気に燃料を供給して燃焼を
行わせる燃焼器と、 該燃焼器から出た燃焼ガスで出力を得るタービンと、 前記燃焼器内に、燃焼ガス温度がタービン耐熱限界温度
以下となるように水を供給する水供給手段と、を有する
エネルギ変換装置。
9. A compressor for compressing air set to a relatively high pressure ratio, a combustor for supplying fuel to the compressed air flowing out from the compressor to perform combustion, and a combustor for combusting the compressed air. An energy conversion device comprising: a turbine that obtains an output from the emitted combustion gas; and a water supply unit that supplies water into the combustor so that the combustion gas temperature is equal to or lower than a turbine heat-resistant limit temperature.
【請求項10】 空気を圧縮するための圧縮機と、 該圧縮機から流出した圧縮空気に比較的大量に燃料を供
給して燃焼を行わせる燃焼器と、 該燃焼器から出た燃焼ガスで出力を得るタービンと、 前記燃焼器内に、燃焼ガス温度がタービン耐熱限界温度
以下となるように水を供給する水供給手段と、を有する
エネルギ変換装置。
10. A compressor for compressing air, a combustor for supplying a relatively large amount of fuel to the compressed air flowing out from the compressor for combustion, and a combustion gas discharged from the combustor. An energy conversion device comprising: a turbine that obtains an output; and a water supply unit that supplies water into the combustor so that a combustion gas temperature is equal to or lower than a turbine heat resistance limit temperature.
【請求項11】 比較的大きな圧力比に設定された空気
を圧縮するための圧縮機と、 該圧縮機から流出した圧縮空気に比較的大量に燃料を供
給して燃焼を行わせる燃焼器と、 該燃焼器から出た燃焼ガスで出力を得るタービンと、 前記燃焼器内に、燃焼ガス温度がタービン耐熱限界温度
以下となるように水を供給する水供給管と、を有するエ
ネルギ変換装置。
11. A compressor for compressing air set to a relatively large pressure ratio, and a combustor for supplying a relatively large amount of fuel to the compressed air flowing out from the compressor for combustion. An energy conversion device comprising: a turbine that obtains an output from combustion gas emitted from the combustor; and a water supply pipe that supplies water into the combustor so that a combustion gas temperature is equal to or lower than a turbine heat resistance limit temperature.
【請求項12】 前記タービンの下流に設けられて排気
ガスを外部に導く放熱器を更に有し、また、前記タービ
ンの出口近傍での排気ガス温度が約100℃となるよう
に設定されている、請求項9ないし請求項11のいずれ
か1項に記載のエネルギ変換装置。
12. A radiator provided downstream of the turbine for guiding exhaust gas to the outside is further provided, and the exhaust gas temperature near the outlet of the turbine is set to about 100.degree. The energy conversion device according to any one of claims 9 to 11.
【請求項13】 前記放熱器の入口近傍での排気ガス温
度が約100℃となるように設定されている、請求項9
ないし請求項11のいずれか1項に記載のエネルギ変換
装置。
13. The exhaust gas temperature near the entrance of the radiator is set to be about 100 ° C.
The energy conversion device according to claim 11.
【請求項14】 前記水供給管が、前記タービンから出
た排気ガス中の水蒸気が凝縮した凝縮水を受け取って前
記燃焼器の中に供給する、請求項12又は請求項13に
記載のエネルギ変換装置。
14. The energy conversion system according to claim 12, wherein the water supply pipe receives condensed water obtained by condensing water vapor in exhaust gas emitted from the turbine and supplies the condensed water into the combustor. apparatus.
【請求項15】 前記水供給管が、前記燃焼器の回りに
螺旋状に配置されている、請求項14に記載のエネルギ
変換装置。
15. The energy conversion device according to claim 14, wherein the water supply pipe is spirally arranged around the combustor.
【請求項16】 前記タービンが、その静翼を動翼に置
換したタイプのタービンである、請求項9ないし請求項
15に記載のエネルギ変換装置。
16. The energy conversion device according to claim 9, wherein the turbine is a turbine of a type in which a stationary blade is replaced with a moving blade.
JP8040896A 1995-11-19 1996-02-26 Apparatus and method for energy conversion Pending JPH09195793A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8040896A JPH09195793A (en) 1995-11-19 1996-02-26 Apparatus and method for energy conversion

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33559595 1995-11-19
JP7-335595 1995-11-19
JP8040896A JPH09195793A (en) 1995-11-19 1996-02-26 Apparatus and method for energy conversion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09195793A true JPH09195793A (en) 1997-07-29

Family

ID=26421421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8040896A Pending JPH09195793A (en) 1995-11-19 1996-02-26 Apparatus and method for energy conversion

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09195793A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021234979A1 (en) * 2020-05-18 2021-11-25 国立大学法人東北大学 Gas turbine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021234979A1 (en) * 2020-05-18 2021-11-25 国立大学法人東北大学 Gas turbine
WO2021234795A1 (en) * 2020-05-18 2021-11-25 国立大学法人東北大学 Gas turbine
US11959417B2 (en) 2020-05-18 2024-04-16 Tohoku University Ammonia-fueled gas turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104533621B (en) A kind of double fuel steam injection forward and reverse Gas Turbine Combined-cycle
US20070017207A1 (en) Combined Cycle Power Plant
Tiwari et al. Effect of ambient temperature on the performance of a combined cycle power plant
JP2002500313A (en) Series coupled gas turbine engine
CN104533623B (en) A kind of partial oxidation steam injection forward and reverse Gas Turbine Combined-cycle
JPH01253531A (en) Mechanical energy generator and operating method thereof
CN108843418A (en) A kind of double pressure high efficiency burnt gas supercritical carbon dioxide association circulating power generation systems
SU1521284A3 (en) Power plant
EP2601394B1 (en) Gas turbine apparatus with improved exergy recovery
RU2409746C2 (en) Steam-gas plant with steam turbine drive of compressor and regenerative gas turbine
JP7033838B2 (en) Power cycle system and method
JPH09195793A (en) Apparatus and method for energy conversion
JPH06212909A (en) Compound electric power plant
JPH0131012B2 (en)
Yadav et al. Comparative thermodynamic analysis of combined and steam injected gas turbine cycles
JPH10325336A (en) Gas turbine power generating system
JPS6332110A (en) Hydrogen and oxygen fired steam turbine plant
RU2533593C1 (en) Combined-cycle plant with steam turbine drive of compressor and high-pressure steam generator
JPH0323807B2 (en)
JP3778690B2 (en) Power generator
RU2555609C2 (en) Combined cycle cooling unit operating method and device for its implementation
Mil’man et al. Experimental Study of Additional Gas Superheating of Steam in a Combustion Chamber Fired with Methane-Oxygen Fuel
JP2857691B2 (en) Cogeneration system
CN208347846U (en) A kind of utilization system of Stirling-Rankine combined-cycle technology
RU2084644C1 (en) Method of enhancing efficiency of steam-gas plant