JPH1182059A - 水素燃焼タービンプラント - Google Patents
水素燃焼タービンプラントInfo
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- JPH1182059A JPH1182059A JP24119197A JP24119197A JPH1182059A JP H1182059 A JPH1182059 A JP H1182059A JP 24119197 A JP24119197 A JP 24119197A JP 24119197 A JP24119197 A JP 24119197A JP H1182059 A JPH1182059 A JP H1182059A
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- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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- 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)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素と酸素を燃焼させ、高温の蒸気を発生さ
せてタービンを駆動する水素燃焼タービンプラントに関
し、起動時に蒸気条件が整うまで蒸気を流さない。 【解決手段】 圧縮機１からの低温蒸気は燃焼室２に入
り、水素と酸素を燃焼させて高温の蒸気となり、タービ
ン３を駆動し、その蒸気は熱交換器４で排熱を与え、低
圧圧縮機１−１に戻るセミクローズドサイクルを構成す
る。熱交換器４の途中からの蒸気は低圧タービン６に入
り、仕事をして復水し、復水器７からの水は熱交換器４
−４，４−３，４−２で加熱されて蒸気となり、高圧タ
ービン５を駆動し、熱交換器４を通って燃焼室２へ戻
る。高圧タービン５の入口及び出口、圧縮機１入口、低
圧タービン６入口にそれぞれドレン弁３４，２１，３
３，２２、圧力、温度、湿度センサＰ1 〜Ｐ4 ，Ｔ1 〜
Ｔ4 ，Ｍ1 〜Ｍ4 を設け、センサの検出信号により起動
時に各系統の蒸気条件が整うまでドレン弁より蒸気を外
部に排出する。
せてタービンを駆動する水素燃焼タービンプラントに関
し、起動時に蒸気条件が整うまで蒸気を流さない。 【解決手段】 圧縮機１からの低温蒸気は燃焼室２に入
り、水素と酸素を燃焼させて高温の蒸気となり、タービ
ン３を駆動し、その蒸気は熱交換器４で排熱を与え、低
圧圧縮機１−１に戻るセミクローズドサイクルを構成す
る。熱交換器４の途中からの蒸気は低圧タービン６に入
り、仕事をして復水し、復水器７からの水は熱交換器４
−４，４−３，４−２で加熱されて蒸気となり、高圧タ
ービン５を駆動し、熱交換器４を通って燃焼室２へ戻
る。高圧タービン５の入口及び出口、圧縮機１入口、低
圧タービン６入口にそれぞれドレン弁３４，２１，３
３，２２、圧力、温度、湿度センサＰ1 〜Ｐ4 ，Ｔ1 〜
Ｔ4 ，Ｍ1 〜Ｍ4 を設け、センサの検出信号により起動
時に各系統の蒸気条件が整うまでドレン弁より蒸気を外
部に排出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水素燃焼タービンプ
ラントに関し、水素と酸素を燃焼させて蒸気を発生し、
タービンを駆動するプラントにおいて、ドレン弁を制御
して起動時のタービンの運転を容易に行うようにしたも
のである。
ラントに関し、水素と酸素を燃焼させて蒸気を発生し、
タービンを駆動するプラントにおいて、ドレン弁を制御
して起動時のタービンの運転を容易に行うようにしたも
のである。
【０００２】
【従来の技術】水素と酸素を燃焼器で燃焼させ、約３０
００℃の蒸気を発生させ、この蒸気でタービンを駆動す
る水素燃焼タービンプラントは既に色々な特徴を有する
システムが研究されており、発表されて公知の技術とな
っているが、その実用化に際してはさまざまな問題点が
あり、未だ確率された技術とはなっていないのが現状で
ある。このような水素燃焼タービンプラントの一例を図
３，図４によりその概要を次に説明する。
００℃の蒸気を発生させ、この蒸気でタービンを駆動す
る水素燃焼タービンプラントは既に色々な特徴を有する
システムが研究されており、発表されて公知の技術とな
っているが、その実用化に際してはさまざまな問題点が
あり、未だ確率された技術とはなっていないのが現状で
ある。このような水素燃焼タービンプラントの一例を図
３，図４によりその概要を次に説明する。
【０００３】図３のシステムは、圧縮機５２からの低温
蒸気が水素酸素燃焼器５０℃で高温蒸気となり、タービ
ン５３に入り、これを駆動して発電機５４で発電を行
い、低温の蒸気は熱交換器５５に流入し、圧縮機５２に
戻るサイクルを構成している。一方、タービン５３を出
た低温蒸気は復水タービン６３を駆動し、発電機６４を
回して発電を行い、復水器６５で復水する。又、ポンプ
６２で送られた水は熱交換器５５で加熱されて蒸気とな
り、膨張タービン５６に入り、発電機５７を回して発電
を行い、その低温となった蒸気はもう一方の水素酸素燃
焼器５８で高温に加熱されて復水タービン５９に入り、
発電機６０を回して発電を行い、復水器６１で復水し、
ポンプ６２で再び熱交換器５５へ流れるサイクルを構成
している。このシステムではタービンの下流側で排熱を
回収すると共に水素酸素燃焼器を２つ設けて効率化を図
っている。
蒸気が水素酸素燃焼器５０℃で高温蒸気となり、タービ
ン５３に入り、これを駆動して発電機５４で発電を行
い、低温の蒸気は熱交換器５５に流入し、圧縮機５２に
戻るサイクルを構成している。一方、タービン５３を出
た低温蒸気は復水タービン６３を駆動し、発電機６４を
回して発電を行い、復水器６５で復水する。又、ポンプ
６２で送られた水は熱交換器５５で加熱されて蒸気とな
り、膨張タービン５６に入り、発電機５７を回して発電
を行い、その低温となった蒸気はもう一方の水素酸素燃
焼器５８で高温に加熱されて復水タービン５９に入り、
発電機６０を回して発電を行い、復水器６１で復水し、
ポンプ６２で再び熱交換器５５へ流れるサイクルを構成
している。このシステムではタービンの下流側で排熱を
回収すると共に水素酸素燃焼器を２つ設けて効率化を図
っている。
【０００４】図４は水素酸素燃焼器を利用した他のシス
テムの例であり、図において、低圧圧縮機１００、中間
冷却器１０１、高圧圧縮機１０２からの蒸気は第１熱交
換器１０３を通って水素酸素燃焼器１０４に入り、ここ
で高温に加熱されて第１タービン１０５を駆動して発電
機１１４を回し、発電を行い、第１，第２熱交換器１０
３，１０６に流入して排熱を与え、第３熱交換器１０７
を通り、一方は第２タービン１０９を駆動して発電機１
１５を回して発電を行う。第３熱交換器１０７を出たも
う一方の蒸気は第４熱交換器１０８を通って再び低圧圧
縮機１００に流入するサイクルを構成している。第２タ
ービン１０９の低温蒸気は復水器１１１で復水し、第１
給水加熱器１１７、第２給水加熱器１１８で加熱され、
ポンプ１１２により第４，第３熱交換器１０８、１０７
に流入し、ここで排熱により加熱され、更に第２熱交換
器１０６でも加熱されて高温となり、第３タービン１１
０を駆動し、発電機１１６を回して発電を行い、その低
温蒸気は第１タービンの冷却空気に用いられ、残りは高
温圧縮機１０２の出口側に戻され、第１熱交換器１０３
に流入する。このシステムでは圧縮機を高圧比化せずに
高効率化するために、水素酸素燃焼器の上流側と第１タ
ービン下流側との熱交換を行う熱交換器を設け、その排
熱を有効利用するシステムを構成している。
テムの例であり、図において、低圧圧縮機１００、中間
冷却器１０１、高圧圧縮機１０２からの蒸気は第１熱交
換器１０３を通って水素酸素燃焼器１０４に入り、ここ
で高温に加熱されて第１タービン１０５を駆動して発電
機１１４を回し、発電を行い、第１，第２熱交換器１０
３，１０６に流入して排熱を与え、第３熱交換器１０７
を通り、一方は第２タービン１０９を駆動して発電機１
１５を回して発電を行う。第３熱交換器１０７を出たも
う一方の蒸気は第４熱交換器１０８を通って再び低圧圧
縮機１００に流入するサイクルを構成している。第２タ
ービン１０９の低温蒸気は復水器１１１で復水し、第１
給水加熱器１１７、第２給水加熱器１１８で加熱され、
ポンプ１１２により第４，第３熱交換器１０８、１０７
に流入し、ここで排熱により加熱され、更に第２熱交換
器１０６でも加熱されて高温となり、第３タービン１１
０を駆動し、発電機１１６を回して発電を行い、その低
温蒸気は第１タービンの冷却空気に用いられ、残りは高
温圧縮機１０２の出口側に戻され、第１熱交換器１０３
に流入する。このシステムでは圧縮機を高圧比化せずに
高効率化するために、水素酸素燃焼器の上流側と第１タ
ービン下流側との熱交換を行う熱交換器を設け、その排
熱を有効利用するシステムを構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来例でも一例
を示したように、水素と酸素とを燃焼させる燃焼器を有
し、そこで発生した高温蒸気によりタービンを駆動する
システムは、発生した高熱を有効利用し、効率化を図る
ために種々の特徴を持たせた構成が考えられ、研究され
ている。これらを実現するためには起動に当たってサイ
クルの各部の蒸気圧力や温度条件が確立するまでの間の
制御方法が適切でなければ、圧縮機やタービンに湿り蒸
気が入り、破損の危険がある。そのため、プラントの各
部の条件を監視し、適切に各部の蒸気の流入の制御方式
を確立する必要がある。
を示したように、水素と酸素とを燃焼させる燃焼器を有
し、そこで発生した高温蒸気によりタービンを駆動する
システムは、発生した高熱を有効利用し、効率化を図る
ために種々の特徴を持たせた構成が考えられ、研究され
ている。これらを実現するためには起動に当たってサイ
クルの各部の蒸気圧力や温度条件が確立するまでの間の
制御方法が適切でなければ、圧縮機やタービンに湿り蒸
気が入り、破損の危険がある。そのため、プラントの各
部の条件を監視し、適切に各部の蒸気の流入の制御方式
を確立する必要がある。
【０００６】そこで本発明は、水素と酸素とを燃焼させ
て高温蒸気を発生し、この高温蒸気でタービンを駆動す
る水素燃焼タービンプラントにおいて、起動時に各ター
ビンの入口や圧縮機入口での蒸気圧力、蒸気温度を検出
し、各タービンや圧縮機の入口蒸気条件が耐えうる程度
に蒸気が乾いていることを検出するまで各入口部の蒸気
をドレン弁で外部に排出するように制御する機能を有す
る水素燃焼タービンプラントを提供することを課題とし
てなされたものである。
て高温蒸気を発生し、この高温蒸気でタービンを駆動す
る水素燃焼タービンプラントにおいて、起動時に各ター
ビンの入口や圧縮機入口での蒸気圧力、蒸気温度を検出
し、各タービンや圧縮機の入口蒸気条件が耐えうる程度
に蒸気が乾いていることを検出するまで各入口部の蒸気
をドレン弁で外部に排出するように制御する機能を有す
る水素燃焼タービンプラントを提供することを課題とし
てなされたものである。
【０００７】
【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（６）の手段を提供する。
決するために次の（１）乃至（６）の手段を提供する。
【０００８】（１）水素と酸素とを燃焼室で燃焼させて
高温蒸気を発生し、その高温蒸気をタービンに供給して
これを駆動し、同タービンからの排気蒸気を熱交換器に
入れて排熱を与え、その熱交換器から流出した蒸気を圧
縮機に送り、同圧縮機からの圧縮蒸気を前記燃焼室へ戻
すセミクローズドサイクルを構成し、前記熱交換器で回
収した排熱を前記セミクローズドサイクルとは別置の高
圧タービンの入口流路に与えると共に、前記熱交換器に
前記タービンから流入する蒸気の一部を前記圧縮機へ送
る流路から抽気して別置の低圧タービンに送り、同低圧
タービンの戻り蒸気は復水器に戻るように構成した水素
燃焼タービンプラントにおいて、前記プラントには蒸気
圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁を設け、プラ
ントの起動時に前記両センサからの検出信号を入力し、
これら入力信号に基づいて所定の蒸気圧力と蒸気温度の
乾き蒸気条件となるまで前記ドレン弁を開き、蒸気を排
出するように制御する制御装置を備えたことを特徴とす
る水素燃焼タービンプラント。
高温蒸気を発生し、その高温蒸気をタービンに供給して
これを駆動し、同タービンからの排気蒸気を熱交換器に
入れて排熱を与え、その熱交換器から流出した蒸気を圧
縮機に送り、同圧縮機からの圧縮蒸気を前記燃焼室へ戻
すセミクローズドサイクルを構成し、前記熱交換器で回
収した排熱を前記セミクローズドサイクルとは別置の高
圧タービンの入口流路に与えると共に、前記熱交換器に
前記タービンから流入する蒸気の一部を前記圧縮機へ送
る流路から抽気して別置の低圧タービンに送り、同低圧
タービンの戻り蒸気は復水器に戻るように構成した水素
燃焼タービンプラントにおいて、前記プラントには蒸気
圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁を設け、プラ
ントの起動時に前記両センサからの検出信号を入力し、
これら入力信号に基づいて所定の蒸気圧力と蒸気温度の
乾き蒸気条件となるまで前記ドレン弁を開き、蒸気を排
出するように制御する制御装置を備えたことを特徴とす
る水素燃焼タービンプラント。
【０００９】（２）上記（１）の発明において、前記蒸
気圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁は別置の高
圧タービン入口側に設けたことを特徴とする水素燃焼タ
ービンプラント。
気圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁は別置の高
圧タービン入口側に設けたことを特徴とする水素燃焼タ
ービンプラント。
【００１０】（３）上記（１）の発明において、前記蒸
気圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁は圧縮機入
口側に設けたことを特徴とする水素燃焼タービンプラン
ト。
気圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁は圧縮機入
口側に設けたことを特徴とする水素燃焼タービンプラン
ト。
【００１１】（４）上記（１）の発明において、前記蒸
気圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁は別置の低
圧タービン入口側に設けたことを特徴とする水素燃焼タ
ービンプラント。
気圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁は別置の低
圧タービン入口側に設けたことを特徴とする水素燃焼タ
ービンプラント。
【００１２】（５）上記（１）の発明において、前記タ
ービンには前記高圧タービンからの戻り蒸気の一部を抽
気して翼冷却用蒸気に利用すると共に、前記蒸気圧力セ
ンサ、蒸気温度センサ及びドレン弁は同抽気系統に設け
たことを特徴とする水素燃焼タービンプラント。
ービンには前記高圧タービンからの戻り蒸気の一部を抽
気して翼冷却用蒸気に利用すると共に、前記蒸気圧力セ
ンサ、蒸気温度センサ及びドレン弁は同抽気系統に設け
たことを特徴とする水素燃焼タービンプラント。
【００１３】（６）上記（１）の発明において、前記蒸
気圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁は高圧ター
ビン入口側、圧縮機入口側、低圧タービン入口側及び前
記高圧タービン出口側に設けると共に、前記制御装置は
少くともこれら全てのドレン弁を制御することを特徴と
する水素燃焼タービンプラント。
気圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁は高圧ター
ビン入口側、圧縮機入口側、低圧タービン入口側及び前
記高圧タービン出口側に設けると共に、前記制御装置は
少くともこれら全てのドレン弁を制御することを特徴と
する水素燃焼タービンプラント。
【００１４】水素燃焼タービンプラントにおいては、水
素と酸素とを燃焼させると３０００℃程度の高温蒸気が
発生するので起動時には、この高温蒸気を補助ボイラを
運転して希釈し、タービンが耐えうる蒸気温度に下げて
運転する必要がある。そのため起動に当たってはサイク
ルが自立し、蒸気条件（圧力，温度）が確立するまでに
タービンや圧縮機に湿り蒸気が流入して破損する危険を
回避しなければならない。本発明の（１）においては、
蒸気流路に蒸気圧力センサ、蒸気温度センサを設け、こ
れら両センサの検出信号を制御装置に入力する。制御装
置では、例えばプラントの定常運転に必要な乾き度の蒸
気条件（圧力，温度）をあらかじめ設定しておき、起動
時における両センサからの検出信号と比較し、定常運転
に必要な蒸気条件を満足しているか否かを判定し、蒸気
条件が満足されてなければドレン弁を開いて蒸気を外部
に排出するように制御する。両検出信号が蒸気条件を満
足していればドレン弁を閉じ、サイクルが自立して定常
運転へ移させる。従って安全な起動運転が可能となる。
素と酸素とを燃焼させると３０００℃程度の高温蒸気が
発生するので起動時には、この高温蒸気を補助ボイラを
運転して希釈し、タービンが耐えうる蒸気温度に下げて
運転する必要がある。そのため起動に当たってはサイク
ルが自立し、蒸気条件（圧力，温度）が確立するまでに
タービンや圧縮機に湿り蒸気が流入して破損する危険を
回避しなければならない。本発明の（１）においては、
蒸気流路に蒸気圧力センサ、蒸気温度センサを設け、こ
れら両センサの検出信号を制御装置に入力する。制御装
置では、例えばプラントの定常運転に必要な乾き度の蒸
気条件（圧力，温度）をあらかじめ設定しておき、起動
時における両センサからの検出信号と比較し、定常運転
に必要な蒸気条件を満足しているか否かを判定し、蒸気
条件が満足されてなければドレン弁を開いて蒸気を外部
に排出するように制御する。両検出信号が蒸気条件を満
足していればドレン弁を閉じ、サイクルが自立して定常
運転へ移させる。従って安全な起動運転が可能となる。
【００１５】又、これらの蒸気圧力センサ、蒸気温度セ
ンサ及びドレン弁は（２），（３），（４）の発明のよ
うにそれぞれ別置の高圧タービン入口側、圧縮機入口
側、別置の低圧タービン入口側の各流路に設け、それぞ
れプラントの特性に応じて別個にこれら装置へ流入する
蒸気を制御しても良く、又、（６）の発明のように、高
圧タービン出入口、圧縮機入口、低圧タービン入口にそ
れぞれ両センサとドレン弁を設け、これら各装置を制御
装置で同時に監視するようにしても良く、プラントの各
装置の能力やシステムの特性に合わせて制御を行えば良
い。
ンサ及びドレン弁は（２），（３），（４）の発明のよ
うにそれぞれ別置の高圧タービン入口側、圧縮機入口
側、別置の低圧タービン入口側の各流路に設け、それぞ
れプラントの特性に応じて別個にこれら装置へ流入する
蒸気を制御しても良く、又、（６）の発明のように、高
圧タービン出入口、圧縮機入口、低圧タービン入口にそ
れぞれ両センサとドレン弁を設け、これら各装置を制御
装置で同時に監視するようにしても良く、プラントの各
装置の能力やシステムの特性に合わせて制御を行えば良
い。
【００１６】更に、（５）の発明では、別置の高圧ター
ビンの排気蒸気の一部を抽気して、この蒸気をタービン
の翼の冷却やシール蒸気として用いており、このような
翼冷却蒸気の入口側にも蒸気圧力センサ、蒸気温度セン
サ及びドレン弁を設け、起動時に制御装置でドレン弁を
制御し、蒸気条件が整うまでの間ドレン弁から蒸気を外
部に排出しているのでプラントの起動時の安全性が一層
確実となるものである。
ビンの排気蒸気の一部を抽気して、この蒸気をタービン
の翼の冷却やシール蒸気として用いており、このような
翼冷却蒸気の入口側にも蒸気圧力センサ、蒸気温度セン
サ及びドレン弁を設け、起動時に制御装置でドレン弁を
制御し、蒸気条件が整うまでの間ドレン弁から蒸気を外
部に排出しているのでプラントの起動時の安全性が一層
確実となるものである。
【００１７】
【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
施の一形態に係る水素燃焼タービンプラントの全体の系
統図である。図において、圧縮機１は低圧圧縮機１−１
と高圧圧縮機１−２からなり、高圧圧縮機１−２を出た
蒸気は熱交換器４の４−１を通り、燃焼室２に入り、こ
こで燃料の酸素と水素を燃焼して加熱され、約３０００
℃の高温蒸気となり、タービン３に流入する。タービン
３は高温高圧タービン３−１と高温低圧タービン３−２
からなり、高温高圧タービン３−１に流入する蒸気は定
常運転時には戻り蒸気で希釈されているので、約１７０
０℃で運転され、その排気蒸気で高温低圧タービン３−
２を駆動し、その排気蒸気は熱交換器４の４−３，４−
４で復水に排熱を与えて低圧圧縮機１−１に戻るサイク
ルを構成している。
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係る水素燃焼タービンプラントの全体の系
統図である。図において、圧縮機１は低圧圧縮機１−１
と高圧圧縮機１−２からなり、高圧圧縮機１−２を出た
蒸気は熱交換器４の４−１を通り、燃焼室２に入り、こ
こで燃料の酸素と水素を燃焼して加熱され、約３０００
℃の高温蒸気となり、タービン３に流入する。タービン
３は高温高圧タービン３−１と高温低圧タービン３−２
からなり、高温高圧タービン３−１に流入する蒸気は定
常運転時には戻り蒸気で希釈されているので、約１７０
０℃で運転され、その排気蒸気で高温低圧タービン３−
２を駆動し、その排気蒸気は熱交換器４の４−３，４−
４で復水に排熱を与えて低圧圧縮機１−１に戻るサイク
ルを構成している。
【００１８】熱交換器４−３を出た蒸気の一部は低圧タ
ービン６を駆動し、その低温となった蒸気は熱交換器１
０で循環する復水に熱を与え復水器７に入って復水す
る。又、一方低圧タービン６で仕事をして蒸気から復水
した水は脱気器８にそのまま流入する。
ービン６を駆動し、その低温となった蒸気は熱交換器１
０で循環する復水に熱を与え復水器７に入って復水す
る。又、一方低圧タービン６で仕事をして蒸気から復水
した水は脱気器８にそのまま流入する。
【００１９】復水器７からの水の一部はポンプ４４で熱
交換器１０に導かれ、ここで加熱されて脱気器８に入
り、低圧タービン６からの水と一緒になり、脱気されて
給水ポンプ９により熱交換器４−４，４−３を通り、こ
こで排熱が与えられ、更に、必要に応じて弁を切替える
ことにより熱交換器４−２を通って加熱され、高圧ター
ビン５へ流入する。
交換器１０に導かれ、ここで加熱されて脱気器８に入
り、低圧タービン６からの水と一緒になり、脱気されて
給水ポンプ９により熱交換器４−４，４−３を通り、こ
こで排熱が与えられ、更に、必要に応じて弁を切替える
ことにより熱交換器４−２を通って加熱され、高圧ター
ビン５へ流入する。
【００２０】高圧タービン５で仕事をし、タービンを駆
動した蒸気の一部は高圧圧縮機１−２の出口側の蒸気と
合流し、熱交換器４−１で熱を与えて燃焼室２へ戻り、
残りの蒸気は高温低圧タービン３−２の冷却用の蒸気と
して供給される。
動した蒸気の一部は高圧圧縮機１−２の出口側の蒸気と
合流し、熱交換器４−１で熱を与えて燃焼室２へ戻り、
残りの蒸気は高温低圧タービン３−２の冷却用の蒸気と
して供給される。
【００２１】又、復水器７からの水はポンプ１１により
高圧圧縮機１−２の入口側に搬送され、中間冷却器スプ
レー弁４１からスプレーされて高圧圧縮機１−２に入る
蒸気の温度を調節している。
高圧圧縮機１−２の入口側に搬送され、中間冷却器スプ
レー弁４１からスプレーされて高圧圧縮機１−２に入る
蒸気の温度を調節している。
【００２２】又、高圧タービン５の入口側にはガバナ弁
２３、ドレン弁３４、高温低圧タービン３−２の入口側
にはガバナ弁３１、ドレン弁２１、低圧タービン６の入
口側にはガバナ弁３２、ドレン弁２２、及び低圧圧縮機
の入口側には遮断弁４４、ドレン弁３３をそれぞれ設
け、流量の調節とドレンの排出ができるようになってい
る。本発明の特徴であるドレン弁の制御については、図
２により詳しく説明する。
２３、ドレン弁３４、高温低圧タービン３−２の入口側
にはガバナ弁３１、ドレン弁２１、低圧タービン６の入
口側にはガバナ弁３２、ドレン弁２２、及び低圧圧縮機
の入口側には遮断弁４４、ドレン弁３３をそれぞれ設
け、流量の調節とドレンの排出ができるようになってい
る。本発明の特徴であるドレン弁の制御については、図
２により詳しく説明する。
【００２３】上記のような水素燃焼タービンプラント構
成において、補助ボイラ１２が低圧圧縮機１−１の入口
側に設けられており、この補助ボイラ１２はプラントの
起動時に使用される。水素と酸素を燃料として燃焼室２
で燃焼し、高温蒸気を発生させると蒸気温度は３０００
℃程度となり、起動時には３０００℃の蒸気がそのまま
高温高圧タービン３−１に流入するとタービンへ導入可
能な温度を超えてしまうので蒸気を希釈してタービンに
導入する必要がある。
成において、補助ボイラ１２が低圧圧縮機１−１の入口
側に設けられており、この補助ボイラ１２はプラントの
起動時に使用される。水素と酸素を燃料として燃焼室２
で燃焼し、高温蒸気を発生させると蒸気温度は３０００
℃程度となり、起動時には３０００℃の蒸気がそのまま
高温高圧タービン３−１に流入するとタービンへ導入可
能な温度を超えてしまうので蒸気を希釈してタービンに
導入する必要がある。
【００２４】そこで起動時には補助ボイラ１２を運転し
て低圧圧縮機１−１の入口側に低温の蒸気を流入させ、
高圧圧縮機１−２、熱交換器４−１を経て燃焼室２に供
給し、ここで発生する高温蒸気を希釈して３０００℃以
下、例えば１７００℃程度として高温高圧タービン３−
１へ導入可能な温度として高温高圧タービン３−１へ供
給し、運転する。
て低圧圧縮機１−１の入口側に低温の蒸気を流入させ、
高圧圧縮機１−２、熱交換器４−１を経て燃焼室２に供
給し、ここで発生する高温蒸気を希釈して３０００℃以
下、例えば１７００℃程度として高温高圧タービン３−
１へ導入可能な温度として高温高圧タービン３−１へ供
給し、運転する。
【００２５】起動時に補助ボイラ１２を運転し、圧縮機
１、燃焼室２、タービン３、熱交換器４からなるセミク
ローズドサイクルが燃焼器２自身で発生した蒸気でシス
テムが運転可能となり、定常状態となると、補助ボイラ
１２の運転を停止し、燃焼器自身で発生した蒸気で定常
運転を続ける。
１、燃焼室２、タービン３、熱交換器４からなるセミク
ローズドサイクルが燃焼器２自身で発生した蒸気でシス
テムが運転可能となり、定常状態となると、補助ボイラ
１２の運転を停止し、燃焼器自身で発生した蒸気で定常
運転を続ける。
【００２６】図２は図１で説明した水素燃焼タービンプ
ラントの蒸気制御の系統図である。図において、高圧タ
ービン５の入口にはドレン弁３４、と蒸気圧力センサＰ
1 ，蒸気温度センサＴ1 ，蒸気湿度センサＭ1 が設けら
れる。同様に圧縮機１の入口にはドレン弁３３，蒸気の
圧力センサＰ2 ，温度センサＴ2 ，湿度センサＭ2 が設
けられる。又、低圧タービン６の入口にはドレン弁２
２，蒸気の圧力センサＰ 3 ，温度センサＴ3 ，湿度セン
サＭ3 が、更に高圧タービン５の出口にはドレン弁２
１，圧力センサＰ4 ，温度センサＴ4 ，湿度センサＭ4
がそれぞれ設けられている。
ラントの蒸気制御の系統図である。図において、高圧タ
ービン５の入口にはドレン弁３４、と蒸気圧力センサＰ
1 ，蒸気温度センサＴ1 ，蒸気湿度センサＭ1 が設けら
れる。同様に圧縮機１の入口にはドレン弁３３，蒸気の
圧力センサＰ2 ，温度センサＴ2 ，湿度センサＭ2 が設
けられる。又、低圧タービン６の入口にはドレン弁２
２，蒸気の圧力センサＰ 3 ，温度センサＴ3 ，湿度セン
サＭ3 が、更に高圧タービン５の出口にはドレン弁２
１，圧力センサＰ4 ，温度センサＴ4 ，湿度センサＭ4
がそれぞれ設けられている。
【００２７】上記のドレン弁２１，２２，３３，３４、
圧力センサＰ1 〜Ｐ4 ，温度センサＴ1 〜Ｔ4 ，湿度セ
ンサＭ1 〜Ｍ4 はそれぞれＡ／Ｄ変換器４６−１〜４６
−４を介して制御装置４５に接続されており、制御装置
４５では各系統の圧力センサＰ1 〜Ｐ4 ，温度センサＴ
1 〜Ｔ4 ，湿度センサＭ1 〜Ｍ4 の検出信号をＡ／Ｄ変
換器４６−１〜４６−４を介して入力し、それぞれ各系
統での正常運転に見合った圧力，温度，湿度の蒸気条件
になるまでドレン弁２１，３２〜３４を開いて蒸気を排
出させ、条件が整うと該当するドレン弁２１，２２，３
３，３４を閉じる信号を出力し、該当するドレン弁を制
御する。
圧力センサＰ1 〜Ｐ4 ，温度センサＴ1 〜Ｔ4 ，湿度セ
ンサＭ1 〜Ｍ4 はそれぞれＡ／Ｄ変換器４６−１〜４６
−４を介して制御装置４５に接続されており、制御装置
４５では各系統の圧力センサＰ1 〜Ｐ4 ，温度センサＴ
1 〜Ｔ4 ，湿度センサＭ1 〜Ｍ4 の検出信号をＡ／Ｄ変
換器４６−１〜４６−４を介して入力し、それぞれ各系
統での正常運転に見合った圧力，温度，湿度の蒸気条件
になるまでドレン弁２１，３２〜３４を開いて蒸気を排
出させ、条件が整うと該当するドレン弁２１，２２，３
３，３４を閉じる信号を出力し、該当するドレン弁を制
御する。
【００２８】上記の制御装置４５にはそれぞれ各系統、
即ち、高圧タービン５の入口、圧縮機１の入口、低圧タ
ービン６の入口及び高圧タービン５の出口における定常
運転時での乾き蒸気の条件（蒸気圧力，温度，湿度）が
記憶されている。これらの条件設定は入力装置４７から
入力され、制御装置４５内の記憶装置に設定され、又、
必要に応じて適宜これら設定値を修正することができ
る。
即ち、高圧タービン５の入口、圧縮機１の入口、低圧タ
ービン６の入口及び高圧タービン５の出口における定常
運転時での乾き蒸気の条件（蒸気圧力，温度，湿度）が
記憶されている。これらの条件設定は入力装置４７から
入力され、制御装置４５内の記憶装置に設定され、又、
必要に応じて適宜これら設定値を修正することができ
る。
【００２９】制御装置４５は、プラントが起動すると、
各系統の圧力センサＰ1 〜Ｐ4 ，温度センサＴ1 〜
Ｔ4 ，湿度センサＭ1 〜Ｍ4 からの検出信号を取込み、
記憶されている各系統の定常運転時に必要な乾き蒸気の
条件（圧力，温度，湿度）が該当する系統においてすべ
て満足したか否かを比較し、これら条件を満たしていな
い場合には該当するドレン弁２１，２２，３３，３４を
開く信号を出力しており、これら条件がすべて満たすと
該当するドレン弁を閉じる信号を出力する。
各系統の圧力センサＰ1 〜Ｐ4 ，温度センサＴ1 〜
Ｔ4 ，湿度センサＭ1 〜Ｍ4 からの検出信号を取込み、
記憶されている各系統の定常運転時に必要な乾き蒸気の
条件（圧力，温度，湿度）が該当する系統においてすべ
て満足したか否かを比較し、これら条件を満たしていな
い場合には該当するドレン弁２１，２２，３３，３４を
開く信号を出力しており、これら条件がすべて満たすと
該当するドレン弁を閉じる信号を出力する。
【００３０】なお、上記に説明の形態においては、圧力
センサ，温度センサ、湿度センサー及びドレン弁２１，
２２，３３，３４を４ヶ所に設置し、制御装置４５でド
レン弁２１，２２，３３，３４の４ヶ所を制御する例で
説明したが、本発明はかならずしもこれに限定するもの
ではなく、制御するドレン弁は必要に応じ、又、プラン
トの特性等により、必要な個所、あるいは適宜組合せて
制御しても良いものである。
センサ，温度センサ、湿度センサー及びドレン弁２１，
２２，３３，３４を４ヶ所に設置し、制御装置４５でド
レン弁２１，２２，３３，３４の４ヶ所を制御する例で
説明したが、本発明はかならずしもこれに限定するもの
ではなく、制御するドレン弁は必要に応じ、又、プラン
トの特性等により、必要な個所、あるいは適宜組合せて
制御しても良いものである。
【００３１】本実施の形態においては、上記のように起
動時において補助ボイラ１２を作動させ、燃焼室２で発
生する蒸気を希釈してプラントの運転を開始するが、サ
イクルが自立して各系統において蒸気条件（圧力，温
度，湿度）が確立するまでの間は、蒸気条件を満たさな
い湿り蒸気が圧縮機やタービンに流入するとこれらが破
損する危険がある。
動時において補助ボイラ１２を作動させ、燃焼室２で発
生する蒸気を希釈してプラントの運転を開始するが、サ
イクルが自立して各系統において蒸気条件（圧力，温
度，湿度）が確立するまでの間は、蒸気条件を満たさな
い湿り蒸気が圧縮機やタービンに流入するとこれらが破
損する危険がある。
【００３２】上記に説明のような制御を行うことによ
り、プラントの起動時において、各系統の蒸気条件を満
たしてないと該当する系統のドレン弁を開き、蒸気を外
部に排気し、蒸気条件を満たすとドレン弁を閉じて定常
運転に入るので安全で確実な起動がなされる。
り、プラントの起動時において、各系統の蒸気条件を満
たしてないと該当する系統のドレン弁を開き、蒸気を外
部に排気し、蒸気条件を満たすとドレン弁を閉じて定常
運転に入るので安全で確実な起動がなされる。
【００３３】なお、上記の実施の形態においては、圧力
センサＰ1 〜Ｐ4 ，温度センサＴ1〜Ｔ4 の他に湿度セ
ンサＭ1 〜Ｍ4 を設けた例で説明したが、湿度センサは
かならずしも設けなくても良く、圧力センサと温度セン
サがあれば本発明の機能をはたし、圧力と温度を測定
し、蒸気条件を設定し、制御装置４５によりドレン弁２
１，３２，３３，３４を制御できるが湿度センサＭ1 〜
Ｍ4 を設ければ更に精度良く本発明を実現できるもので
ある。
センサＰ1 〜Ｐ4 ，温度センサＴ1〜Ｔ4 の他に湿度セ
ンサＭ1 〜Ｍ4 を設けた例で説明したが、湿度センサは
かならずしも設けなくても良く、圧力センサと温度セン
サがあれば本発明の機能をはたし、圧力と温度を測定
し、蒸気条件を設定し、制御装置４５によりドレン弁２
１，３２，３３，３４を制御できるが湿度センサＭ1 〜
Ｍ4 を設ければ更に精度良く本発明を実現できるもので
ある。
【００３４】
【発明の効果】本発明の（１）の水素燃焼タービンプラ
ントは、水素と酸素とを燃焼室で燃焼させて高温蒸気を
発生し、その高温蒸気をタービンに供給してこれを駆動
し、同タービンからの排気蒸気を熱交換器に入れて排熱
を与え、その熱交換器から流出した蒸気を圧縮機に送
り、同圧縮機からの圧縮蒸気を前記燃焼室へ戻すセミク
ローズドサイクルを構成し、前記熱交換器で回収した排
熱を前記セミクローズドサイクルとは別置の高圧タービ
ンの入口流路に与えると共に、前記熱交換器に前記ター
ビンから流入する蒸気の一部を前記圧縮機へ送る流路か
ら抽気して別置の低圧タービンに送り、同低圧タービン
の戻り蒸気は復水器に戻るように構成した水素燃焼ター
ビンプラントにおいて、前記プラントには蒸気圧力セン
サ、蒸気温度センサ及びドレン弁を設け、プラントの起
動時に前記両センサからの検出信号を入力し、これら入
力信号に基づいて所定の蒸気圧力と蒸気温度の乾き蒸気
条件となるまで前記ドレン弁を開き、蒸気を排出するよ
うに制御する制御装置を備えたことを特徴としている。
又、（２）の発明では（１）の蒸気圧力センサ、蒸気温
度センサ及びドレン弁を高圧タービン入口側へ、（３）
の発明では圧縮機入口側へ、（４）の発明では低圧ター
ビン入口側へ、（５）の発明では高圧タービンの出口側
へ、更に（６）の発明では、少くとも高圧タービン入口
側、圧縮機入口側、低圧タービン入口側及び高圧タービ
ン出口側に設け、更に（５）の発明ではタービンの翼冷
却用蒸気系統に設ける構成としている。
ントは、水素と酸素とを燃焼室で燃焼させて高温蒸気を
発生し、その高温蒸気をタービンに供給してこれを駆動
し、同タービンからの排気蒸気を熱交換器に入れて排熱
を与え、その熱交換器から流出した蒸気を圧縮機に送
り、同圧縮機からの圧縮蒸気を前記燃焼室へ戻すセミク
ローズドサイクルを構成し、前記熱交換器で回収した排
熱を前記セミクローズドサイクルとは別置の高圧タービ
ンの入口流路に与えると共に、前記熱交換器に前記ター
ビンから流入する蒸気の一部を前記圧縮機へ送る流路か
ら抽気して別置の低圧タービンに送り、同低圧タービン
の戻り蒸気は復水器に戻るように構成した水素燃焼ター
ビンプラントにおいて、前記プラントには蒸気圧力セン
サ、蒸気温度センサ及びドレン弁を設け、プラントの起
動時に前記両センサからの検出信号を入力し、これら入
力信号に基づいて所定の蒸気圧力と蒸気温度の乾き蒸気
条件となるまで前記ドレン弁を開き、蒸気を排出するよ
うに制御する制御装置を備えたことを特徴としている。
又、（２）の発明では（１）の蒸気圧力センサ、蒸気温
度センサ及びドレン弁を高圧タービン入口側へ、（３）
の発明では圧縮機入口側へ、（４）の発明では低圧ター
ビン入口側へ、（５）の発明では高圧タービンの出口側
へ、更に（６）の発明では、少くとも高圧タービン入口
側、圧縮機入口側、低圧タービン入口側及び高圧タービ
ン出口側に設け、更に（５）の発明ではタービンの翼冷
却用蒸気系統に設ける構成としている。
【００３５】上記のような構成により、プラントの起動
時に各装置へ流入する蒸気条件（圧力，温度）を満たす
程度に乾いた蒸気となるまでドレン弁で蒸気を外部に排
出するので、タービンや圧縮機が起動時の湿り蒸気の流
入による破損から回避することができ安全な起動が可能
となる。
時に各装置へ流入する蒸気条件（圧力，温度）を満たす
程度に乾いた蒸気となるまでドレン弁で蒸気を外部に排
出するので、タービンや圧縮機が起動時の湿り蒸気の流
入による破損から回避することができ安全な起動が可能
となる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る水素燃焼タービン
プラントの全体系統図である。
プラントの全体系統図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る水素燃焼タービン
プラントの蒸気制御系統図である。
プラントの蒸気制御系統図である。
【図３】従来の水素燃焼タービンプラントの一例を示す
系統図である。
系統図である。
【図４】従来の水素燃焼タービンプラントの他の例を示
す系統図である。
す系統図である。
１ 圧縮機 ２ 燃焼室 ３ タービン ４，１０ 熱交換器 ５ 高圧タービン ６ 低圧タービン ７ 復水器 ８ 脱気器 ９，１１ 給水ポンプ １２ 補助ボイラ ２１，２２，３３，３４ ドレン弁 ４５ 制御装置 ４６−１〜４６−４ Ａ／Ｄ変換器 ４７ 入力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｃ 9/40 Ｆ０２Ｃ 9/40 Ｂ
Claims (6)
- 【請求項１】 水素と酸素とを燃焼室で燃焼させて高温
蒸気を発生し、その高温蒸気をタービンに供給してこれ
を駆動し、同タービンからの排気蒸気を熱交換器に入れ
て排熱を与え、その熱交換器から流出した蒸気を圧縮機
に送り、同圧縮機からの圧縮蒸気を前記燃焼室へ戻すセ
ミクローズドサイクルを構成し、前記熱交換器で回収し
た排熱を前記セミクローズドサイクルとは別置の高圧タ
ービンの入口流路に与えると共に、前記熱交換器に前記
タービンから流入する蒸気の一部を前記圧縮機へ送る流
路から抽気して別置の低圧タービンに送り、同低圧ター
ビンの戻り蒸気は復水器に戻るように構成した水素燃焼
タービンプラントにおいて、前記プラントには蒸気圧力
センサ、蒸気温度センサ及びドレン弁を設け、プラント
の起動時に前記両センサからの検出信号を入力し、これ
ら入力信号に基づいて所定の蒸気圧力と蒸気温度の乾き
蒸気条件となるまで前記ドレン弁を開き、蒸気を排出す
るように制御する制御装置を備えたことを特徴とする水
素燃焼タービンプラント。 - 【請求項２】 前記蒸気圧力センサ、蒸気温度センサ及
びドレン弁は別置の高圧タービン入口側に設けたことを
特徴とする請求項１記載の水素燃焼タービンプラント。 - 【請求項３】 前記蒸気圧力センサ、蒸気温度センサ及
びドレン弁は圧縮機入口側に設けたことを特徴とする請
求項１記載の水素燃焼タービンプラント。 - 【請求項４】 前記蒸気圧力センサ、蒸気温度センサ及
びドレン弁は別置の低圧タービン入口側に設けたことを
特徴とする請求項１記載の水素燃焼タービンプラント。 - 【請求項５】 前記タービンには前記高圧タービンから
の戻り蒸気の一部を抽気して翼冷却用蒸気に利用すると
共に、前記蒸気圧力センサ、蒸気温度センサ及びドレン
弁は同抽気系統に設けたことを特徴とする請求項１記載
の水素燃焼タービンプラント。 - 【請求項６】 前記蒸気圧力センサ、蒸気温度センサ及
びドレン弁は高圧タービン入口側、圧縮機入口側、低圧
タービン入口側及び前記高圧タービン出口側に設けると
共に、前記制御装置は少くともこれら全てのドレン弁を
制御することを特徴とする請求項１記載の水素燃焼ター
ビンプラント。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24119197A JPH1182059A (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 水素燃焼タービンプラント |
| EP98115532A EP0900921A3 (en) | 1997-09-05 | 1998-08-18 | Hydrogen burning turbine plant |
| CA002245470A CA2245470A1 (en) | 1997-09-05 | 1998-08-25 | Hydrogen burning turbine plant |
| US09/145,018 US6282883B1 (en) | 1997-09-05 | 1998-09-01 | Hydrogen burning turbine plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24119197A JPH1182059A (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 水素燃焼タービンプラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1182059A true JPH1182059A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=17070581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24119197A Pending JPH1182059A (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 水素燃焼タービンプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1182059A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101208129B1 (ko) | 2011-05-26 | 2012-12-05 | 한국남부발전 주식회사 | 증기터빈의 수분 유입 방지장치 |
-
1997
- 1997-09-05 JP JP24119197A patent/JPH1182059A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101208129B1 (ko) | 2011-05-26 | 2012-12-05 | 한국남부발전 주식회사 | 증기터빈의 수분 유입 방지장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030902 |