JPH11294113A - タービンプラント - Google Patents

タービンプラント

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JPH11294113A
JPH11294113A JP9466298A JP9466298A JPH11294113A JP H11294113 A JPH11294113 A JP H11294113A JP 9466298 A JP9466298 A JP 9466298A JP 9466298 A JP9466298 A JP 9466298A JP H11294113 A JPH11294113 A JP H11294113A
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JP
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turbine
compressor
temperature
pressure
condensate
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JP9466298A
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Hideaki Sugishita
秀昭 椙下
Hidetaka Mori
秀隆 森
Ichiro Fukue
一郎 福江
Kazuo Uematsu
一雄 上松
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタノールを燃料として用いるタービンプラ
ントに関し、Ｈ2 とＣＯ 2 に酸素を加え燃焼させ、その
燃焼ガスを作動流体とする複合発電プラントの発電端効
率を高める。 【解決手段】 圧縮機１は作動流体を圧縮し、燃焼器２
に導き、燃料としてＨ2，ＣＯ2 の混合物にＯ2 を加え
て燃焼させて高温ガスを発生させ、その高温ガスは高温
タービン３で仕事をし、熱交換器４，５を通り、圧縮機
１に戻り、１部はボトミング系の低圧タービン７で仕事
をする。ボトミング系の復水器９からは加圧ポンプ１０
で加圧された復水が熱交換器５，４を通り、高温の蒸気
となり高圧タービン６で仕事をしてその排気は燃焼器２
へ混合される。改質器１３にはメタノールと水の混合物
が供給され、熱交換器４からの熱を吸熱し、Ｈ2 とＣＯ
2 に改質され、燃焼器２へ燃料として供給されるので、
発電端効率が向上する。又、高温タービン３の高温部は
圧縮機１出口と高圧タービン６出口より抽気した冷却媒
体で冷却されるので信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノールを燃料
として用いるタービンプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】図15は純酸素を酸化剤としてメタンを燃
料とする複合発電設備の従来技術としてグラーツ工科大
学の提案する複合発電設備である。図において、１は圧
縮機であり、作動流体である水蒸気と二酸化炭素の混合
気体を系全体の最適化検討により決まる圧力まで圧縮す
る。２は燃焼器であり、燃料であるメタンと当量燃焼す
るのに必要な酸素が供給され高温高圧の燃焼ガスを生じ
る。このとき、燃焼ガスの成分は二酸化炭素と水蒸気で
ある。３はタービンであり、高温高圧の燃焼ガスを膨張
させ仕事を得る。４，５は熱交換器であり、４，５の中
間点より抽気された高温タービン３の排気と熱交換する
ことにより、ボトミング系で生じた圧縮水を加温し高温
高圧の蒸気を、発生させることができる。６は高圧ター
ビンであり４，５の熱交換器で発生した高温高圧の蒸気
を２の燃焼器入口圧力程度まで膨張させて仕事を得ると
ともに、膨張後の蒸気を燃焼器２入口に混入させる。
４，５の熱交換器を通過した高温ガスは減温されて１の
圧縮機入口に戻る。
【０００３】７は低圧タービンであり、４，５の熱交換
器の中間点より抽気した燃焼ガスを真空近くまで膨張さ
せて仕事を得る。８は二酸化炭素圧縮機（真空ポンプ）
であり、２の燃焼器で生じた二酸化炭素を全量含む混合
気体を大気圧まで圧縮することにより燃焼生成物である
二酸化炭素を系外に放出する。９は復水器であり、８の
二酸化炭素圧縮機（真空ポンプ）により減圧された低圧
タービン７出口気体を海水等と熱交換させて減温するこ
とにより水蒸気を液化する。液化された水は１０の加圧
ポンプにより加圧されて熱交換器４，５に給水され高温
高圧の蒸気となる。燃焼生成物の水蒸気は、復水器９で
液化した水、及び真空ポンプで大気圧まで圧縮する過程
で発生するドレンにより系外に排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の複
合発電設備は、メタン燃料と酸素を用いて二酸化炭素と
水蒸気を成分とする高温燃焼ガスを得ているが、メタノ
ール（ＣＨ3 ＯＨ）を燃料として用いることも可能であ
る。しかし、この場合は発電端効率が低いことが課題で
あった。
【０００５】そこで本発明では、従来のメタン燃料を使
用した複合発電プラントを改良してメタノール燃料を用
いたタービンプラントとし、従来の複合発電プラントよ
りも発電端効率を高め、タービンプラントの信頼性も向
上させることを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の（１）乃至（１４）の手段を提供す
る。
【０００７】（１）水蒸気と二酸化炭素の混合気体を作
動流体として圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流
体に酸素を加え燃料と共に燃焼させる燃焼器と、同燃焼
器からの燃焼ガスを膨張させ仕事をする高温タービン
と、同高温タービンの排気で低圧タービンを駆動して仕
事をするボトミング系と、同ボトミング系からの復水を
前記高温タービンの排気と熱交換して高温蒸気とすると
共に、その熱交換後の前記排気を前記圧縮機入口に作動
流体として導く熱交換器と、同熱交換器で加熱されたボ
トミング系の高温蒸気を膨張させて仕事をし、膨張後の
蒸気を前記燃焼器へ混入する高圧タービンとを備えてな
るタービンプラントにおいて、メタノールと水との混合
物を導き、前記熱交換器からの熱を吸熱して水素と二酸
化炭素に改質させ、同水素と二酸化炭素を燃料として前
記燃焼器へ供給する改質器と、前記圧縮機出口と前記高
圧タービン出口とから作動流体を抽気し、冷却媒体とし
て前記高温タービンの高温部分に導き冷却する高温ター
ビン冷却系統とを設けたことを特徴とするタービンプラ
ント。
【０００８】本発明の（１）では、改質器がメタノール
（ＣＨ3 ＯＨ）と水（Ｈ2 Ｏ）の混合物を吸熱により水
素（Ｈ2 ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）に改質させることが
でき、発電端効率が向上する。更に高温タービン冷却系
統により高温タービンの高温部分が冷却されるので高温
タービンの信頼性が高まる。
【０００９】（２）上記（１）において、前記圧縮機は
低圧と高圧圧縮機からなり、同低圧と高圧圧縮機間には
中間冷却器を介して作動流体を流す流路を設け、同中間
冷却器には前記ボトミング系からの復水の一部を加圧し
て混合させることを特徴とするタービンプラント。
【００１０】本発明の（２）では、上記（１）の効果に
加え、低圧圧縮機出口ガスを減温し、高圧圧縮機の圧縮
機動力を低減することにより発電端効率が向上する。
又、高圧圧縮機出口温度を減少させ、高圧圧縮機出口の
ディスク強度の信頼性が高まる。更に、燃焼器の入口ガ
ス温度の低減により燃焼器の高温部分の信頼性も高ま
る。
【００１１】（３）上記（１）において、前記圧縮機出
口と前記燃焼器との間には、前記圧縮機出口ガスを前記
高温タービンの排気と熱交換させ、燃焼器入口ガス温度
を上昇させる再生熱交換器を設けたことを特徴とするタ
ービンプラント。
【００１２】本発明の（３）では、上記（１）での効果
に加え、再生熱交換器を設けることにより燃焼器の入口
ガス温度が上昇し、燃料流量が減少し、発電端効率が向
上する。
【００１３】（４）上記（３）において、前記圧縮機は
低圧と高圧圧縮機からなり、同低圧と高圧圧縮器間には
中間冷却器を介して作動流体を流す流路を設け、同中間
冷却器には前記ボトミング系からの復水の一部を加圧し
て混合させることを特徴とするタービンプラント。
【００１４】本発明の（４）では、上記（３）の効果に
加え、低圧圧縮機出口ガスを減温し、高圧圧縮機の圧縮
動力を低減することにより発電端効率を向上することが
できる。又、高圧圧縮機出口温度を減少させ、高圧圧縮
機出口のディスク強度の信頼性を高める。更に燃焼器の
入口ガス温度の低減により燃焼器の高温部分の信頼性も
高める。
【００１５】（５）上記（１）において、前記熱交換器
からのボトミング系の加熱蒸気は高圧タービンを経由せ
ず前記燃焼器へ直接混入させると共に、前記高温タービ
ンの冷却媒体は前記圧縮機出口と前記熱交換器の高温側
ガスより抽気することを特徴とするタービンプラント。
【００１６】本発明の（５）では、上記（１）の効果に
加え、高圧タービンを省略することにより建設コストを
削減することができる。
【００１７】（６）上記（５）において、前記圧縮機は
低圧と高圧圧縮機からなり、同低圧と高圧圧縮機間には
中間冷却器を介して作動流体を流す流路を設け、同中間
冷却器には前記ボトミング系からの復水の一部を加圧し
て混入させることを特徴とするタービンプラント。
【００１８】本発明の（６）では、上記（５）の効果に
加え、低圧圧縮機出口ガスを減温し、高圧圧縮機の圧縮
機動力を低減することにより発電端効率が向上する。
又、高圧圧縮機出口温度を減少させ高圧圧縮機出口のデ
ィスク強度の信頼性が高まる。更に燃焼器入口ガス温度
の低減により燃焼器の高温部分の信頼性も高まる。
【００１９】（７）上記（１）において、前記ボトミン
グ系は低圧タービンのない復水系のみからなり、同復水
系の復水の一部を圧縮機入口へ作動流体として導き、前
記熱交換器は前記復水系からの復水を前記高温タービン
からの排気で熱交換し、その熱交換により生じた高温蒸
気を高圧タービンを経由せず前記燃焼器へ直接混入する
と共に、同高温タービンの熱交換後の排気は前記ボトミ
ング系の復水系に導く構成とし、更に前記高温タービン
冷却系統は冷却媒体を前記圧縮機出口と前記熱交換器の
高温ガス側から抽気することを特徴とするタービンプラ
ント。
【００２０】本発明の（７）では、上記（１）の効果に
加え、高圧タービンとボトミング系を省略することによ
り建設コストを大幅に削減することができる。更に圧縮
機入口温度を低減でき圧縮機動力を低減し発電端効率が
向上する。
【００２１】（８）上記（７）において、前記圧縮機は
低圧と高圧圧縮機からなり、同低圧と高圧圧縮機間には
中間冷却器を介して作動流体を流す流路を設け、同中間
冷却器には前記復水系からの復水の一部を加圧して混合
させることを特徴とするタービンプラント。
【００２２】本発明の（８）では、上記（７）の効果に
加え、低圧圧縮機出口ガスを減温し、高圧圧縮機の圧縮
機動力を低減することにより発電端効率が向上する。
又、高圧圧縮機出口温度を減少させ高圧圧縮機出口のデ
ィスク強度の信頼性が高まる。更に燃焼器入口ガス温度
の低減により燃焼器の高温部分の信頼性も高まる。
【００２３】（９）上記（３）において、前記ボトミン
グ系は低圧タービンのない復水系からなり、同復水系の
復水の一部を前記圧縮機入口へ作動流体として導き、前
記熱交換後の高温タービンの排気は前記復水系へ導かれ
ることを特徴とするタービンプラント。
【００２４】本発明の（９）では、ボトミング系を省略
することにより、上記（３）のプラントよりは建設コス
トを削減することができる。更に圧縮機入口温度を低減
でき圧縮機動力が低減され、発電端効率が向上する。
【００２５】（１０）上記（９）において、前記圧縮機
は低圧と高圧圧縮機からなり、同低圧と高圧圧縮機間に
は中間冷却器を介して作動流体を流す流路を設け、同中
間冷却器には前記復水系からの復水の一部を加圧した水
を混合させることを特徴とするタービンプラント。
【００２６】本発明の（１０）では、上記（９）の効果
に加え、低圧圧縮機出口ガスを減温し、高圧圧縮機の圧
縮機動力を低減することにより発電端効率が向上する。
又、高圧圧縮機出口温度を減少させ高圧圧縮機出口のデ
ィスク強度の信頼性が高まる。更に燃焼器入口ガス温度
の低減により燃焼器の高温部分の信頼性も高まる。
【００２７】（１１）上記（１）において、前記ボトミ
ング系は低圧タービンのない復水系からなり、同復水系
の復水の一部は前記圧縮機入口へ作動流体として導か
れ、前記熱交換器は前記復水系からの復水の一部を前記
高温タービンの排気と熱交換させ、熱交換で生じた高温
蒸気を高圧タービンを経由せず前記燃焼器へ直接混入さ
せると共に、同高温タービンの熱交換後の排気を前記復
水系に導き、更に、前記高温タービンの冷却媒体は前記
圧縮機出口と前記熱交換器の高温ガス側から抽気するこ
とを特徴とするタービンプラント。
【００２８】本発明の（１１）では、上記（１）の効果
に加え、高温タービン出口圧力が減圧し、タービン出口
温度を低減することで高温タービンの最終段動翼のクリ
ープ寿命を増すことができる。又、高圧タービンと低圧
タービンを省略することにより建設コストを削減でき
る。更に、圧縮機入口温度を低減でき圧縮機動力が低減
され、発電端効率が向上する。
【００２９】（１２）上記（１１）において、前記圧縮
機は低圧と高圧圧縮機からなり、同低圧と高圧圧縮機間
には中間冷却器を介して作動流体を流す流路を設け、同
中間冷却器には前記復水系からの復水の一部を加圧して
混合させることを特徴とするタービンプラント。
【００３０】本発明の（１２）では、上記（１１）の効
果に加え、低圧圧縮機出口ガスを減温し、高圧圧縮機の
圧縮機動力を低減することにより発電端効率が向上す
る。又、高圧圧縮機出口温度を減少させ高圧圧縮機出口
のディスク強度の信頼性が高まる。更に燃焼器入口ガス
温度の低減により燃焼器の高温部分の信頼性も高まる。
【００３１】（１３）上記（３）において、前記ボトミ
ング系は低圧タービンのない復水系からなり、前記圧縮
機入口には作動流体として前記ボトミング系の復水を導
くような構成とし、熱交換器での熱交換後の前記高温タ
ービンの排気は前記ボトミング系の復水器へ導かれるこ
とを特徴とするタービンプラント。
【００３２】本発明の（１３）では、上記（３）の効果
に加えて、高温タービン出口圧力を減圧し、高温タービ
ン出口温度を低減することで高温タービンの最終段動翼
のクリープ寿命を増すことができる。又、低圧タービン
を省略することにより建設コストを削減することができ
る。更に圧縮機入口温度を低減でき圧縮機動力が低減さ
れ、発電端効率が向上する。
【００３３】（１４）上記（１３）において、前記圧縮
機は低圧と高圧圧縮機からなり、同低圧と高圧圧縮機間
には中間冷却器を介して作動流体を流す流路を設け、同
中間冷却器には前記ボトミング系の復水の一部を加圧し
て混合させることを特徴とするタービンプラント。
【００３４】本発明の（１４）では、上記（１３）の効
果に加え、低圧圧縮機出口ガスを減温し、高圧圧縮機の
圧縮機動力を低減することにより発電端効率が向上す
る。又、高圧圧縮機出口温度を減少させ高圧圧縮機出口
のディスク強度の信頼性が高まる。更に燃焼器入口ガス
温度の低減により燃焼器の高温部分の信頼性も高まる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の第１形態に係るタービンプラントの系統図であり、
メタノール燃料を使用したタービンプラントである。本
実施の第１形態によるメタノール燃料を使用したタービ
ンプラントは、図１５に示す従来の系統に改質器１３を
追加し、改質器１３を通してメタノール燃料を燃焼器２
へ供給するものである。
【００３６】改質器１３は、燃料のメタノール（ＣＨ3
ＯＨ）と水（Ｈ2 Ｏ）の混合物を、改質器１３での吸熱
Ｑにより、水素（Ｈ2 ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）に改質
させることができる。この改質器１３では以下の吸熱反
応を行う。
【００３７】ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ＋Ｑ→Ｈ2 ＋ＣＯ2 ；
この反応式において、吸熱Ｑは改質器１３での熱交換に
より供給される。これにより、一般の天然ガスを燃料と
するガスタービンにおいて、燃料を加熱することにより
燃料流量を減少させ発電端効率を向上させている燃料加
熱方式と同じ効果があり、この改質により発電端効率を
向上させることができる。
【００３８】また、燃焼器２では、改質によって生成さ
れた水素（Ｈ2 ）と二酸化炭素の混合気体が、水素との
当量燃焼に必要な酸素（Ｏ2 ）と反応し、高温の水蒸気
（Ｈ 2 Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ2 ）の混合ガスとなる。
この反応は以下のようになり、作動流体は図15の従来例
と同じである。
【００３９】Ｈ2 ＋ＣＯ2 ＋１／２Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ
2 ；また、高温タービン３の高温部分を冷却するため
に、高圧タービン６の出口と圧縮機１の出口から高温タ
ービン冷却媒体１４（水蒸気と二酸化炭素の混合ガス）
を抽気して用いる。その他の構成は図１５に示す従来例
と同じである。
【００４０】本実施の第１形態によれば、改質器１３
は、燃料のメタノール（ＣＨ3 ＯＨ）と水（Ｈ2 Ｏ）の
混合物を、改質器１３での吸熱Ｑにより、水素（Ｈ2 ）
と二酸化炭素（ＣＯ2 ）に改質させることができる。こ
の改質器１３での吸熱Ｑは、一般の天然ガスを燃料とす
るガスタービンにおいて、燃料を加熱することにより、
燃料流量を減少させ発電端効率を向上させる燃料加熱方
式と同じ効果があり、発電端効率を向上させる効果があ
る。
【００４１】また、高圧タービン６の出口と圧縮機１の
出口から冷却媒体１４（水蒸気と二酸化炭素の混合ガ
ス）を抽気することにより、高温タービン３の高温部分
を冷却し、高温タービン３の信頼性を高める効果があ
る。
【００４２】図２は本発明の実施の第２形態に係るター
ビンプラントの系統図である。図において、本実施の第
２形態では、図１に示す実施の第１形態の圧縮機１を低
圧圧縮機１ａと高圧圧縮機１ｂに分割し、さらにその途
中に中間冷却器15を追加している。その他の系統は図１
と同じであるので説明は省略する。
【００４３】この中間冷却器１５では、加圧ポンプ１０
で低圧圧縮機１ａ出口圧力と同程度まで圧縮した加圧水
を混合させることにより低圧圧縮機１ａ出口のガスを減
温し（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温し）、高圧圧
縮機１ｂの圧縮動力を低減するとともに、高圧圧縮機１
ｂ出口温度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出口のディスク
強度の信頼性を高め、更に燃焼器２の入口ガス温度の低
減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高めることがで
きる。
【００４４】本実施の第２形態によれば、低圧圧縮機１
ａ出口のガスを減温し（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を
減温し）、高圧圧縮機１ｂの圧縮動力を低減することが
でき、発電端効率を向上させる効果がある。また、高圧
圧縮機１ｂ出口温度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出口の
ディスク強度の信頼性を高める効果がある。更に燃焼器
２の入口ガス温度の低減により燃焼器２の高温部分の信
頼性を高める効果がある。その他の効果は実施の第１形
態と同じである。
【００４５】図３は本発明の実施の第３形態に係るター
ビンプラントの系統図である。本実施の第３形態は図１
に示す実施の第１形態において再生熱交換器１６を高温
タービン３の下流側に配置し、圧縮機１の出口ガスと熱
交換することにより燃焼器２の入口ガス温度を上昇さ
せ、燃料流量を減少させることにより発電端効率を向上
させるものである。その他の構成は図１と同じであるの
で説明を省略する。
【００４６】本実施の第３形態によれば、再生熱交換器
１６を設けることにより、図１の第１形態よりは更に燃
焼器２の入口ガス温度を上昇させ、燃料流量を減少させ
ることにより発電端効率を向上させる効果がある。その
他の効果は実施の第１形態と同じである。
【００４７】図４は本発明の実施の第４形態に係るター
ビンプラントの系統図である。本実施の第４形態は図３
に示す実施の第３形態の圧縮機１を低圧圧縮機１ａと高
圧圧縮機１ｂに分割し、さらにその途中に中間冷却器１
５を追加している。この中間冷却器１５では、加圧ポン
プ１０で低圧圧縮機出口圧力と同程度まで圧縮した加圧
水を混合させることにより、低圧圧縮機１ａ出口のガス
を減温し（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温し）、高
圧圧縮機１ｂの圧縮動力を低減するとともに、高圧圧縮
機１ｂ出口温度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出口のディ
スク強度の信頼性を高め、更に燃焼器２の入口ガス温度
の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高めること
ができる。その他の効果は実施の第３形態と同じであ
る。
【００４８】本実施の第４形態によれば、図３に示す実
施の第３形態の圧縮機１を低圧圧縮機１ａと高圧圧縮機
１ｂとに分割することにより低圧圧縮機１ａ出口のガス
を減温し（高圧圧縮機入口ガス温度を減温し）、高圧圧
縮機１ｂの圧縮動力を低減することができ、発電端効率
を向上させる効果がある。また、高圧圧縮機１ｂ出口温
度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出口のディスク強度の信
頼性を高める効果がある。更に燃焼器２の入口ガス温度
の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高める効果
がある。その他の効果は実施の第３形態と同じである。
【００４９】図５は本発明の実施の第５形態に係るター
ビンプラントの系統図である。本実施の第５形態は図１
に示す実施の第１形態の高圧タービン６を省略し、建設
コストを削減したものである。またこれにより実施の第
１形態において高圧タービン６の出口より抽気していた
高温タービン冷却媒体１４は、高温となるため、熱交換
器４と５の高温側ガスより抽気するように変更を加えて
いる。その他の構成は図１と同じであるので説明は省略
する。
【００５０】本実施の第５形態によれば、図１に示す実
施の第１形態より高圧タービン６を省略することによ
り、建設コストを削減する効果がある。その他の効果は
実施の第１形態と同じである。
【００５１】図６は本発明の実施の第６形態に係るター
ビンプラントの系統図である。本実施の第６形態は図５
に示す実施の第５形態の圧縮機１を低圧圧縮機１ａと高
圧圧縮機１ｂに分割し、さらにその途中に中間冷却器１
５を追加している。この中間冷却器１５では、加圧ポン
プ１０で低圧圧縮機１ａ出口圧力と同程度まで圧縮した
加圧水を混合させることにより低圧圧縮機１ａ出口のガ
スを減温し、（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温
し）、高圧圧縮機１ｂの圧縮動力を低減するとともに、
高圧圧縮機１ｂ出口温度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出
口のディスク強度の信頼性を高め、更に燃焼器２の入口
ガス温度の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高
めることができる。その他の構成は図５と同じであるの
で説明は省略する。
【００５２】本実施の第６形態によれば、図５の実施の
第５形態の圧縮機１を低圧圧縮機１ａと高圧圧縮機１ｂ
に分割することにより低圧圧縮機出口のガスを減温し
（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温し）、高圧圧縮機
１ｂの圧縮動力を低減することができ、発電端効率を向
上させる効果がある。また、高圧圧縮機１ｂ出口温度を
減少させ、高圧圧縮機１ｂ出口のディスク強度の信頼性
を高める効果がある。更に、燃焼器２の入口ガス温度の
低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高める効果が
ある。その他の効果は実施の第５形態と同じである。
【００５３】図７は本発明の実施の第７形態に係るター
ビンプラントの系統図である。本実施の第７形態は図１
に示す実施の第１形態において、高圧タービン６および
ボトミング系（低圧タービン７、ＣＯ2 圧縮機８、モー
タ１１）を省略し、建設コストを削減したものである。
また、これにより実施の第１形態において高圧タービン
６の出口より抽気していた高温タービン冷却用の媒体１
４は、高温となるため、熱交換器４と５の高温側ガスよ
り抽気するように変更を加えている。また、復水器９へ
の供給系統は熱交換器５の出口から供給するようにして
変更している。したがって圧縮機１への供給ラインは、
復水器９出口から供給するように変更している。その他
の構成は図１に示す実施の第１形態と同じである。
【００５４】本実施の第７形態によれば、高圧タービン
６およびボトミング系を省略することにより、建設コス
トを削減する効果がある。又、圧縮機１入口温度を低減
でき圧縮機動力を低減し発電端効率を向上する効果があ
る。その他の効果は図１に示す実施の第１形態と同じで
ある。
【００５５】図８は本発明の実施の第８形態に係るター
ビンプラントの系統図である。本実施の第８形態は、図
７に示す実施の第７形態の圧縮機１を低圧圧縮機１ａと
高圧圧縮機１ｂに分割し、さらにその途中に中間冷却器
１５を追加している。この中間冷却器１５では、加圧ポ
ンプ１０で低圧圧縮機１ａ出口圧力と同程度まで圧縮し
た加圧水を混合させることにより低圧圧縮機１ａ出口の
ガスを減温し（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温
し）、高圧圧縮機１ｂの圧縮動力を低減するとともに、
高圧圧縮機１ｂ出口温度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出
口のディスク強度の信頼性を高め、更に燃焼器２の入口
ガス温度の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高
めることができる。
【００５６】本実施の第８形態によれば、図７に示す実
施の第７形態の圧縮機を低圧圧縮機１ａと高圧圧縮機１
ｂに分割することにより低圧圧縮機１ａ出口のガスを減
温し（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温し）、高圧圧
縮機１ｂの圧縮動力を低減することができ、発電端効率
を向上させる効果がある。また、高圧圧縮機１ｂ出口温
度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出口のディスク強度の信
頼性を高める効果がある。更に燃焼器２の入口ガス温度
の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高める効果
がある。その他の効果は実施の第７形態と同じである。
【００５７】図９は本発明の実施の第９形態に係るター
ビンプラントの系統図である。本実施の第９形態は、図
３における実施の第３形態において、ボトミング系（低
圧タービン７、ＣＯ2 圧縮機８、モータ１１）を省略
し、建設コストを削減したものである。また、復水器９
への供給系統は熱交換器５の出口から供給するように変
更している。したがって圧縮機１への供給ラインは、復
水器９出口から供給するように変更している。その他の
構成は図３における実施の第３形態と同じである。
【００５８】本実施形態の第９形態によれば、実施の第
３形態よりは更にボトミング系（低圧タービン７、ＣＯ
2 圧縮機８、モータ１１）を省略することにより、建設
コストを削減する効果がある。また、圧縮機１入口ガス
温度を低減でき圧縮機１動力を低減し発電端効率を向上
する効果がある。その他の効果は実施の第３形態と同じ
である。
【００５９】図１０は本発明の実施の第１０形態に係る
タービンプラントの系統図である。本実施の第１０形態
は、図９に実施の第９形態の圧縮機を低圧圧縮機１ａと
高圧圧縮機１ｂに分割し、さらにその途中に中間冷却器
１５を追加している。この中間冷却器１５では、加圧ポ
ンプ１０で低圧圧縮機１ａ出口圧力と同程度まで圧縮し
た加圧水を混合させることにより低圧圧縮機１ａ出口の
ガスを減温し（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温
し）、高圧圧縮機１ｂの圧縮動力を低減するとともに、
高圧圧縮機１ｂ出口温度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出
口のディスク強度の信頼性を高め、更に燃焼器２の入口
ガス温度の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高
めることができる。その他の構成は実施の第９形態と同
じである。
【００６０】本実施の第１０形態によれば、図９の実施
の第９形態の圧縮機１を低圧圧縮機１ａと高圧圧縮機１
ｂに分割することにより低圧圧縮機１ａ出口のガスを減
温し（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温し）、高圧圧
縮機１ｂの圧縮動力を低減することができ、発電端効率
を向上させる効果がある。また、高圧圧縮機１ｂ出口温
度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出口のディスク強度の信
頼性を高める効果がある。更に燃焼器２の入口ガス温度
の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高める効果
がある。その他の効果は実施の第９形態と同じである。
【００６１】図１１は本発明の実施の第１１形態に係る
タービンプラントの系統図である。本実施の第１１形態
は図１の実施の第１形態において、タービン３出口圧力
を減圧し、タービン３出口温度を低減することで、ター
ビン３の最終段動翼のクリープ寿命を増すことができる
ものである。また、高圧タービン６と低圧タービン７を
削減することにより建設コストを低減したものである。
また、復水器９への供給系統は熱交換器５の出口から供
給するように変更している。したがって圧縮機１への供
給ラインは、復水器９出口から供給するように変更して
いる。その他の構成は実施の第１形態と同じである。
【００６２】本実施の第１１形態によれば、実施の第１
形態よりは更にタービン３の最終段動翼のクリープ寿命
を増す効果がある。また、高圧タービン６と低圧タービ
ン７を削除することにより建設コストを低減する効果が
ある。更に圧縮機１入口ガス温度を低減でき圧縮機動力
を低減し発電端効率を向上する効果がある。その他の効
果は実施の第１形態と同じである。
【００６３】図１２は本発明の実施の第１２形態に係る
タービンプラントの系統図である。本実施の第１２形態
は実施の第１１形態の圧縮機を低圧圧縮機１ａと高圧圧
縮機１ｂに分割し、さらにその途中に中間冷却器１５を
追加している。この中間冷却器１５では、加圧ポンプ１
０で低圧圧縮機１ａ出口圧力と同程度まで圧縮した加圧
水を混合させることにより低圧圧縮機１ａ出口のガスを
減温し、（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温し）、高
圧圧縮機１ｂの圧縮動力を低減するとともに、高圧圧縮
機１ｂ出口温度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出口のディ
スク強度の信頼性を高め、更に燃焼器２の入口ガス温度
の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高めること
ができる。その他の構成は実施の第１１形態と同じであ
る。
【００６４】本実施の第１２形態によれば、図１１の実
施の第１１形態の圧縮機１を低圧圧縮機１ａと高圧圧縮
機１ｂに分割することにより低圧圧縮機１ａ出口のガス
を減温し（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温し）、高
圧圧縮機１ｂの圧縮動力を低減することができ、発電端
効率を向上させる効果がある。また、高圧圧縮機１ｂ出
口温度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出口のディスク強度
の信頼性を高める効果がある。更に燃焼器２の入口ガス
温度の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高める
効果がある。その他の効果は実施の第１１形態と同じで
ある。
【００６５】図１３は本発明の実施の第１３形態に係る
タービンプラントの系統図である。本実施の第１３形態
は、図３に示す実施の第３形態において、タービン３出
口圧力を減圧し、タービン３出口温度を低減すること
で、タービン３の最終段動翼のクリープ寿命を増すこと
ができるものである。また、低圧タービン７を削除する
ことにより建設コストを低減したものである。また、復
水器９への供給系統は熱交換器５の出口から供給するよ
うに変更している。したがって圧縮機１への供給ライン
は、復水器９出口から供給するように変更している。
【００６６】本発明の実施の第１３形態によれば図３の
実施の第３形態において、タービン３出口圧力を減圧
し、タービン３出口温度を低減することで、タービン３
の最終段動翼のクリープ寿命を増す効果がある。また、
低圧タービン７を削除することにより建設コストを低減
する効果がある。更に圧縮機入口ガス温度を低減でき圧
縮機動力を低減し発電端効率を向上する効果がある。そ
の他の効果は実施の第３形態と同じである。
【００６７】図１４は本発明の実施の第１４形態に係る
タービンプラントの系統図である。本実施の第１４形態
は図１３の実施の第１３形態の圧縮機を低圧圧縮機１ａ
と高圧圧縮機１ｂに分割し、さらにその途中に中間冷却
器１５を追加している。この中間冷却器１５では、加圧
ポンプ１０で低圧圧縮機１ａ出口圧力と同程度まで圧縮
した加圧水を混合させることにより低圧圧縮機１ａ出口
のガスを減温し（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温
し）、高圧圧縮機１ｂの圧縮動力を低減するとともに、
高圧圧縮機１ｂ出口温度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出
口のディスク強度の信頼性を高め、更に燃焼器２の入口
ガス温度の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高
めることができる。その他の構成は実施の第１３形態と
同じである。
【００６８】本実施の第１４形態によれば、図１３の実
施の第１３形態の圧縮機１を低圧圧縮機１ａと高圧圧縮
機１ｂに分割することにより、低圧圧縮機１ａ出口のガ
スを減温し（高圧圧縮機１ｂ入口ガス温度を減温し）、
高圧圧縮機１ｂの圧縮動力を低減することができ、発電
端効率を向上させる効果がある。また、高圧圧縮機１ｂ
出口温度を減少させ、高圧圧縮機１ｂ出口のディスク強
度の信頼性を高める効果がある。更に燃焼器２の入口ガ
ス温度の低減により燃焼器２の高温部分の信頼性を高め
る効果がある。その他の効果は実施の第３形態と同じで
ある。
【００６９】
【発明の効果】本発明のタービンプラントは、水蒸気と
二酸化炭素の混合気体を作動流体として圧縮する圧縮機
と、同圧縮機からの作動流体に酸素を加え燃料と共に燃
焼させる燃焼器と、同燃焼器からの燃焼ガスを膨張させ
仕事をする高温タービンと、同高温タービンの排気で低
圧タービンを駆動して仕事をするボトミング系と、同ボ
トミング系からの復水を前記高温タービンの排気と熱交
換して高温蒸気とすると共に、その熱交換後の前記排気
を前記圧縮機入口に作動流体として導く熱交換器と、同
熱交換器で加熱されたボトミング系の高温蒸気を膨張さ
せて仕事をし、膨張後の蒸気を前記燃焼器へ混入する高
圧タービンとを備えてなるタービンプラントにおいて、
メタノールと水との混合物を導き、前記熱交換器からの
熱を吸熱して水素と二酸化炭素に改質させ、同水素と二
酸化炭素を燃料として前記燃焼器へ供給する改質器と、
前記圧縮機出口と前記高圧タービン出口とから作動流体
を抽気し、冷却媒体として前記高温タービンの高温部分
に導き冷却する高温タービン冷却系統とを設けた構成と
し、このような構成を（１）の基本的な発明としてい
る。更に（２）〜（１４）の発明で各種変形を加えてい
る。このような発明により、従来のタービンプラントと
比べ、改質器でメタノールを水素と二酸化炭素に改質さ
せるので発電端効率が向上する。又、高温タービン冷却
系統による高温タービンの高温部の冷却により高温ター
ビンの信頼性が向上する。又、燃焼器入口ガス温度の低
減により燃焼器高温部分の信頼性も向上する。更には高
圧圧縮機出口のディスク強度の向上、低圧タービンや高
圧タービンの省略による建設コストの削減等の著しい効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るタービンプラン
トの系統図である。
【図２】本発明の実施の第２形態に係るタービンプラン
トの系統図である。
【図３】本発明の実施の第３形態に係るタービンプラン
トの系統図である。
【図４】本発明の実施の第４形態に係るタービンプラン
トの系統図である。
【図５】本発明の実施の第５形態に係るタービンプラン
トの系統図である。
【図６】本発明の実施の第６形態に係るタービンプラン
トの系統図である。
【図７】本発明の実施の第７形態に係るタービンプラン
トの系統図である。
【図８】本発明の実施の第８形態に係るタービンプラン
トの系統図である。
【図９】本発明の実施の第９形態に係るタービンプラン
トの系統図である。
【図１０】本発明の実施の第１０形態に係るタービンプ
ラントの系統図である。
【図１１】本発明の実施の第１１形態に係るタービンプ
ラントの系統図である。
【図１２】本発明の実施の第１２形態に係るタービンプ
ラントの系統図である。
【図１３】本発明の実施の第１３形態に係るタービンプ
ラントの系統図である。
【図１４】本発明の実施の第１４形態に係るタービンプ
ラントの系統図である。
【図１５】従来のタービンプラントの系統図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機 １ａ 低圧圧縮機 １ｂ 高圧圧縮機 ２ 燃焼器 ３ 高温タービン ４，５ 熱交換器 ６ 高圧タービン ７ 低圧タービン ８ ＣＯ2 圧縮機 ９ 復水器 １０ 加圧ポンプ １１ モータ １２ 発電機 １３ 改質器 １４ 高温タービン冷却媒体 １５ 中間冷却器 １６ 再生熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｃ 6/00 Ｆ０２Ｃ 6/00 Ｂ Ｄ 6/18 6/18 Ｚ (72)発明者 上松 一雄 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水蒸気と二酸化炭素の混合気体を作動流
    体として圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流体に
    酸素を加え燃料と共に燃焼させる燃焼器と、同燃焼器か
    らの燃焼ガスを膨張させ仕事をする高温タービンと、同
    高温タービンの排気で低圧タービンを駆動して仕事をす
    るボトミング系と、同ボトミング系からの復水を前記高
    温タービンの排気と熱交換して高温蒸気とすると共に、
    その熱交換後の前記排気を前記圧縮機入口に作動流体と
    して導く熱交換器と、同熱交換器で加熱されたボトミン
    グ系の高温蒸気を膨張させて仕事をし、膨張後の蒸気を
    前記燃焼器へ混入する高圧タービンとを備えてなるター
    ビンプラントにおいて、メタノールと水との混合物を導
    き、前記熱交換器からの熱を吸熱して水素と二酸化炭素
    に改質させ、同水素と二酸化炭素を燃料として前記燃焼
    器へ供給する改質器と、前記圧縮機出口と前記高圧ター
    ビン出口とから作動流体を抽気し、冷却媒体として前記
    高温タービンの高温部分に導き冷却する高温タービン冷
    却系統とを設けたことを特徴とするタービンプラント。
  2. 【請求項２】 前記圧縮機は低圧と高圧圧縮機からな
    り、同低圧と高圧圧縮機間には中間冷却器を介して作動
    流体を流す流路を設け、同中間冷却器には前記ボトミン
    グ系からの復水の一部を加圧して混合させることを特徴
    とする請求項１記載のタービンプラント。
  3. 【請求項３】 前記圧縮機出口と前記燃焼器との間に
    は、前記圧縮機出口ガスを前記高温タービンの排気と熱
    交換させ、燃焼器入口ガス温度を上昇させる再生熱交換
    器を設けたことを特徴とする請求項１記載のタービンプ
    ラント。
  4. 【請求項４】 前記圧縮機は低圧と高圧圧縮機からな
    り、同低圧と高圧圧縮器間には中間冷却器を介して作動
    流体を流す流路を設け、同中間冷却器には前記ボトミン
    グ系からの復水の一部を加圧して混合させることを特徴
    とする請求項３記載のタービンプラント。
  5. 【請求項５】 前記熱交換器からのボトミング系の加熱
    蒸気は高圧タービンを経由せず前記燃焼器へ直接混入さ
    せると共に、前記高温タービンの冷却媒体は前記圧縮機
    出口と前記熱交換器の高温側ガスより抽気することを特
    徴とする請求項１記載のタービンプラント。
  6. 【請求項６】 前記圧縮機は低圧と高圧圧縮機からな
    り、同低圧と高圧圧縮機間には中間冷却器を介して作動
    流体を流す流路を設け、同中間冷却器には前記ボトミン
    グ系からの復水の一部を加圧して混入させることを特徴
    とする請求項５記載のタービンプラント。
  7. 【請求項７】 前記ボトミング系は低圧タービンのない
    復水系のみからなり、同復水系の復水の一部を圧縮機入
    口へ作動流体として導き、前記熱交換器は前記復水系か
    らの復水を前記高温タービンからの排気で熱交換し、そ
    の熱交換により生じた高温蒸気を高圧タービンを経由せ
    ず前記燃焼器へ直接混入すると共に、同高温タービンの
    熱交換後の排気は前記ボトミング系の復水系に導く構成
    とし、更に前記高温タービン冷却系統は冷却媒体を前記
    圧縮機出口と前記熱交換器の高温ガス側から抽気するこ
    とを特徴とする請求項１記載のタービンプラント。
  8. 【請求項８】 前記圧縮機は低圧と高圧圧縮機からな
    り、同低圧と高圧圧縮機間には中間冷却器を介して作動
    流体を流す流路を設け、同中間冷却器には前記復水系か
    らの復水の一部を加圧して混合させることを特徴とする
    請求項７記載のタービンプラント。
  9. 【請求項９】 前記ボトミング系は低圧タービンのない
    復水系からなり、同復水系の復水の一部を前記圧縮機入
    口へ作動流体として導き、前記熱交換後の高温タービン
    の排気は前記復水系へ導かれることを特徴とする請求項
    ３記載のタービンプラント。
  10. 【請求項１０】前記圧縮機は低圧と高圧圧縮機からな
    り、同低圧と高圧圧縮機間には中間冷却器を介して作動
    流体を流す流路を設け、同中間冷却器には前記復水系か
    らの復水の一部を加圧した水を混合させることを特徴と
    する請求項９記載のタービンプラント。
  11. 【請求項１１】前記ボトミング系は低圧タービンのない
    復水系からなり、同復水系の復水の一部は前記圧縮機入
    口へ作動流体として導かれ、前記熱交換器は前記復水系
    からの復水の一部を前記高温タービンの排気と熱交換さ
    せ、熱交換で生じた高温蒸気を高圧タービンを経由せず
    前記燃焼器へ直接混入させると共に、同高温タービンの
    熱交換後の排気を前記復水系に導き、更に、前記高温タ
    ービンの冷却媒体は前記圧縮機出口と前記熱交換器の高
    温ガス側から抽気することを特徴とする請求項１記載の
    タービンプラント。
  12. 【請求項１２】前記圧縮機は低圧と高圧圧縮機からな
    り、同低圧と高圧圧縮機間には中間冷却器を介して作動
    流体を流す流路を設け、同中間冷却器には前記復水系か
    らの復水の一部を加圧して混合させることを特徴とする
    請求項11記載のタービンプラント。
  13. 【請求項１３】前記ボトミング系は低圧タービンのない
    復水系からなり、前記圧縮機入口には作動流体として前
    記ボトミング系の復水を導くような構成とし、前記熱交
    換器での熱交換後の前記高温タービンの排気は前記ボト
    ミング系の復水器へ導かれることを特徴とする請求項３
    記載のタービンプラント。
  14. 【請求項１４】前記圧縮機は低圧と高圧圧縮機からな
    り、同低圧と高圧圧縮機間には中間冷却器を介して作動
    流体を流す流路を設け、同中間冷却器には前記ボトミン
    グ系の復水の一部を加圧して混合させることを特徴とす
    る請求項13記載のタービンプラント。
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