JPH1182060A - 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
- Publication number
- JPH1182060A JPH1182060A JP24119297A JP24119297A JPH1182060A JP H1182060 A JPH1182060 A JP H1182060A JP 24119297 A JP24119297 A JP 24119297A JP 24119297 A JP24119297 A JP 24119297A JP H1182060 A JPH1182060 A JP H1182060A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam
- turbine
- hydrogen
- pressure
- compressor
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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、蒸気流量、圧力、燃焼流量を制御し、安全な運転を
行う。 【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入口、低圧タービン６、タービン３
のガバナ弁２３，３２，３１、圧縮機１の可変翼、燃焼
室２の水素，酸素燃料供給弁４５，４６を制御装置で制
御し、蒸気流量，圧力，燃料流量を制御し、安全運転を
行う。
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、蒸気流量、圧力、燃焼流量を制御し、安全な運転を
行う。 【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入口、低圧タービン６、タービン３
のガバナ弁２３，３２，３１、圧縮機１の可変翼、燃焼
室２の水素，酸素燃料供給弁４５，４６を制御装置で制
御し、蒸気流量，圧力，燃料流量を制御し、安全運転を
行う。
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蒸気の流量や圧力を
制御し、適正な蒸気量により安全な運転がなされるよう
に制御する必要がある。現状の水素燃焼タービンプラン
トに関しては、各種の特徴を持たせたシステムが発表さ
れているが、実プラントとして運転するための制御方式
が充分に確立されていない。
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蒸気の流量や圧力を
制御し、適正な蒸気量により安全な運転がなされるよう
に制御する必要がある。現状の水素燃焼タービンプラン
トに関しては、各種の特徴を持たせたシステムが発表さ
れているが、実プラントとして運転するための制御方式
が充分に確立されていない。
【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、圧縮機、高圧ター
ビン、低圧タービンの蒸気流量を制御し、又、燃焼室の
燃料流量を制御する安全な運転を可能とする水素燃焼タ
ービンプラントを提供することを課題としている。
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、圧縮機、高圧ター
ビン、低圧タービンの蒸気流量を制御し、又、燃焼室の
燃料流量を制御する安全な運転を可能とする水素燃焼タ
ービンプラントを提供することを課題としている。
【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（７）の手段を提供する。
決するために次の（１）乃至（７）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、前記プラントにはあら
かじめ設定された蒸気条件に基づいて蒸気流量を制御
し、あらかじめ設定された燃料条件に基づいて燃料流量
を制御可能な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、前記プラントにはあら
かじめ設定された蒸気条件に基づいて蒸気流量を制御
し、あらかじめ設定された燃料条件に基づいて燃料流量
を制御可能な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、前記圧
縮機の静翼は一部を可変翼とすると共に、前記制御装置
は同可変翼を制御して圧縮機の蒸気流量、圧力を制御す
ることを特徴とする水素燃焼タービンプラント。
縮機の静翼は一部を可変翼とすると共に、前記制御装置
は同可変翼を制御して圧縮機の蒸気流量、圧力を制御す
ることを特徴とする水素燃焼タービンプラント。
【００１０】（３）上記（１）の発明において、前記制
御装置は前記高圧タービンの入口側に設けられた弁を制
御すると共に、同入口側蒸気流路のポンプの回転数を制
御し、前記高圧タービンの出力制御を行うことを特徴と
する水素燃焼タービンプラント。
御装置は前記高圧タービンの入口側に設けられた弁を制
御すると共に、同入口側蒸気流路のポンプの回転数を制
御し、前記高圧タービンの出力制御を行うことを特徴と
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、前記制
御装置は前記低圧タービンの入口側に設けられた弁を制
御することを特徴とする水素燃焼タービンプラント。
御装置は前記低圧タービンの入口側に設けられた弁を制
御することを特徴とする水素燃焼タービンプラント。
【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
気して翼冷却用の蒸気に利用すると共に、前記制御装置
は同抽気蒸気系統に設けられた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。
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
気して翼冷却用の蒸気に利用すると共に、前記制御装置
は同抽気蒸気系統に設けられた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。
【００１３】（６）上記（１）の発明において、前記制
御装置は前記タービンの蒸気温度を検出して入力し、あ
らかじめ定められたタービン入口温度を超えないように
燃焼室の水素及び酸素供給用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。
御装置は前記タービンの蒸気温度を検出して入力し、あ
らかじめ定められたタービン入口温度を超えないように
燃焼室の水素及び酸素供給用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】（７）上記（１）の発明において、前記制
御装置は少くとも圧縮機の可変翼、高圧タービン入口
弁、低圧タービン入口弁、タービン翼冷却蒸気系統入口
弁、燃焼室の水素及び酸素供給用弁の全てを監視し、制
御することを特徴とする水素燃焼タービンプラント。
御装置は少くとも圧縮機の可変翼、高圧タービン入口
弁、低圧タービン入口弁、タービン翼冷却蒸気系統入口
弁、燃焼室の水素及び酸素供給用弁の全てを監視し、制
御することを特徴とする水素燃焼タービンプラント。
【００１５】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、発生する蒸気は３０００℃程度
となり、この高温蒸気でタービンを駆動するので、起動
時に蒸気を３０００℃から低温に希釈してタービンが耐
えうる温度にしてからタービンに流入させ、又、発生し
た高温蒸気を有効利用して効率化を図るために複雑なシ
ステムを構成している。従って、このような複雑なプラ
ントで蒸気流路を制御するための制御方式が重要とな
り、安全な運転を可能とする制御方式が望まれていた。
そこで本発明の（１）では、制御装置にあらかじめ各装
置での蒸気流量等の条件を設定しておき、各装置の蒸気
流量を設定蒸気条件に基づいて制御し、これと共に燃料
条件も設定しておき、燃料の流量も制御可能とする制御
装置を付加し、安全な運転を行うものである。
素と酸素とを燃焼させ、発生する蒸気は３０００℃程度
となり、この高温蒸気でタービンを駆動するので、起動
時に蒸気を３０００℃から低温に希釈してタービンが耐
えうる温度にしてからタービンに流入させ、又、発生し
た高温蒸気を有効利用して効率化を図るために複雑なシ
ステムを構成している。従って、このような複雑なプラ
ントで蒸気流路を制御するための制御方式が重要とな
り、安全な運転を可能とする制御方式が望まれていた。
そこで本発明の（１）では、制御装置にあらかじめ各装
置での蒸気流量等の条件を設定しておき、各装置の蒸気
流量を設定蒸気条件に基づいて制御し、これと共に燃料
条件も設定しておき、燃料の流量も制御可能とする制御
装置を付加し、安全な運転を行うものである。
【００１６】上記の制御装置は、圧縮機の蒸気圧力を制
御するために（２）の発明のように圧縮機の静翼を可変
翼とし、この可変翼は例えば、翼のコード上の１点を中
心として回転する可変翼として制御装置にはあらかじめ
可変翼の回転角と蒸気圧力との特性を記憶させておき、
設定条件に合うように翼の回転を制御する。又、（３）
の発明では、高圧タービンの入口側に弁を設けておき、
あらかじめ定められた弁の開度と蒸気圧力との特性を制
御装置に記憶させておき、設定した蒸気条件となるよう
に制御装置により弁を制御することができる。又、
（４）の発明のように低圧タービンの入口側に弁を設け
ておき、上記と同様に制御装置で弁の開度を制御し、低
圧タービン入口の蒸気圧力を制御することができる。
御するために（２）の発明のように圧縮機の静翼を可変
翼とし、この可変翼は例えば、翼のコード上の１点を中
心として回転する可変翼として制御装置にはあらかじめ
可変翼の回転角と蒸気圧力との特性を記憶させておき、
設定条件に合うように翼の回転を制御する。又、（３）
の発明では、高圧タービンの入口側に弁を設けておき、
あらかじめ定められた弁の開度と蒸気圧力との特性を制
御装置に記憶させておき、設定した蒸気条件となるよう
に制御装置により弁を制御することができる。又、
（４）の発明のように低圧タービンの入口側に弁を設け
ておき、上記と同様に制御装置で弁の開度を制御し、低
圧タービン入口の蒸気圧力を制御することができる。
【００１７】又、（５）の発明のように、高圧タービン
の戻り蒸気の一部を抽気し、この蒸気でタービンの翼を
冷却する蒸気流路を設け、この蒸気流路に弁を設けてお
き、制御装置で前記の（３），（４）と同様に弁の開度
を制御する。又、（６）の発明では、制御装置はタービ
ンの蒸気温度を検出して入力し、これを監視してあらか
じめ定められたタービン入口温度を超えないように燃焼
室の水素、酸素供給用弁を制御して燃料量を制御し、こ
れによりタービンが安全運転することができる。
の戻り蒸気の一部を抽気し、この蒸気でタービンの翼を
冷却する蒸気流路を設け、この蒸気流路に弁を設けてお
き、制御装置で前記の（３），（４）と同様に弁の開度
を制御する。又、（６）の発明では、制御装置はタービ
ンの蒸気温度を検出して入力し、これを監視してあらか
じめ定められたタービン入口温度を超えないように燃焼
室の水素、酸素供給用弁を制御して燃料量を制御し、こ
れによりタービンが安全運転することができる。
【００１８】更に、（７）の発明のように、圧縮機の可
変翼の回転、高圧タービン入口弁、低圧タービン入口
弁、タービン翼冷却蒸気入口弁、燃焼室の水素及び酸素
供給用弁のすべての弁を、又はこれらの弁のうち、プラ
ントの安全運転に必要な弁を組合せて制御装置により監
視して制御することができるのでより確実で安全にプラ
ントの蒸気流量、圧力が制御される。
変翼の回転、高圧タービン入口弁、低圧タービン入口
弁、タービン翼冷却蒸気入口弁、燃焼室の水素及び酸素
供給用弁のすべての弁を、又はこれらの弁のうち、プラ
ントの安全運転に必要な弁を組合せて制御装置により監
視して制御することができるのでより確実で安全にプラ
ントの蒸気流量、圧力が制御される。
【００１９】
【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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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。
【００２４】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。本発明の特徴となるガバナ弁の制御については、図
２において詳しく説明する。
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。本発明の特徴となるガバナ弁の制御については、図
２において詳しく説明する。
【００２５】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、高温蒸気が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、高温蒸気が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。
【００２６】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。
【００２７】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。
【００２８】図２は図１で説明した水素燃焼タービンプ
ラントの流量弁制御系統図である。図において、高圧タ
ービン５の入口側のガバナ弁２３、高圧タービン５の入
口側流路の給水ポンプ９の回転数制御装置９ａ、給水ポ
ンプ９と並列に設けられたバイパス弁９ｂがそれぞれ設
けられており、これらの制御ラインは制御装置４８に接
続されている。
ラントの流量弁制御系統図である。図において、高圧タ
ービン５の入口側のガバナ弁２３、高圧タービン５の入
口側流路の給水ポンプ９の回転数制御装置９ａ、給水ポ
ンプ９と並列に設けられたバイパス弁９ｂがそれぞれ設
けられており、これらの制御ラインは制御装置４８に接
続されている。
【００２９】又、圧縮機１の一部の静翼は可変翼であ
り、この可変翼駆動装置１４７、低圧タービン６入口側
のガバナ弁３２、燃焼室２に供給される燃料の水素供給
用弁４５及び酸素供給用弁４６の各弁の制御ライン並び
にタービン３の高温高圧タービン出口の蒸気温度を測定
する温度センサＴがＡ／Ｄ変換器４７を介して制御装置
４８に接続されている。
り、この可変翼駆動装置１４７、低圧タービン６入口側
のガバナ弁３２、燃焼室２に供給される燃料の水素供給
用弁４５及び酸素供給用弁４６の各弁の制御ライン並び
にタービン３の高温高圧タービン出口の蒸気温度を測定
する温度センサＴがＡ／Ｄ変換器４７を介して制御装置
４８に接続されている。
【００３０】更に、高圧タービン５の戻り蒸気を一部抽
気してタービン３の翼を冷却する蒸気系路に設けられた
ガバナ弁３１が設けられ、この制御ラインが制御装置４
８に接続されている。
気してタービン３の翼を冷却する蒸気系路に設けられた
ガバナ弁３１が設けられ、この制御ラインが制御装置４
８に接続されている。
【００３１】上記構成の制御系統において、圧縮機１の
静翼の一部には翼のコード上の１点を中心として翼を回
転し、流量を可変とする可変翼を採用し、この可変翼を
回転駆動する可変翼駆動装置１４７を制御装置４８によ
り制御する。制御方法は可変翼の回転角と圧縮機出口の
蒸気圧力、流量との特性をあらかじめ制御装置４８に記
憶させておき、入力装置４９で設定した蒸気流量、圧力
条件に従って、この条件に合うように制御装置４８が可
変翼駆動装置１４７を制御し、可変翼の角度を設定す
る。
静翼の一部には翼のコード上の１点を中心として翼を回
転し、流量を可変とする可変翼を採用し、この可変翼を
回転駆動する可変翼駆動装置１４７を制御装置４８によ
り制御する。制御方法は可変翼の回転角と圧縮機出口の
蒸気圧力、流量との特性をあらかじめ制御装置４８に記
憶させておき、入力装置４９で設定した蒸気流量、圧力
条件に従って、この条件に合うように制御装置４８が可
変翼駆動装置１４７を制御し、可変翼の角度を設定す
る。
【００３２】又、制御装置４８は高圧タービン５入口の
ガバナ弁２３を制御し、高圧タービン５の出口蒸気圧力
を制御する。制御方法はガバナ弁の開度と高圧タービン
５の出口蒸気圧力の特性をあらかじめ制御装置４８に記
憶させておき、入力装置４９により設定した高圧タービ
ン運転条件に従ってガバナ弁２３の開度を制御して高圧
タービン５出口蒸気圧力を制御する。又、高圧タービン
５の蒸気流量を給水ポンプ９の回転数制御装置９ａによ
り回転数を制御し、又はバイパス弁９ｂの開度を調整し
てあらかじめ設定した条件となるように制御装置４８で
蒸気流量制御する。
ガバナ弁２３を制御し、高圧タービン５の出口蒸気圧力
を制御する。制御方法はガバナ弁の開度と高圧タービン
５の出口蒸気圧力の特性をあらかじめ制御装置４８に記
憶させておき、入力装置４９により設定した高圧タービ
ン運転条件に従ってガバナ弁２３の開度を制御して高圧
タービン５出口蒸気圧力を制御する。又、高圧タービン
５の蒸気流量を給水ポンプ９の回転数制御装置９ａによ
り回転数を制御し、又はバイパス弁９ｂの開度を調整し
てあらかじめ設定した条件となるように制御装置４８で
蒸気流量制御する。
【００３３】又、制御装置４８は、低圧タービン６の入
口のガバナ弁３２を制御することにより低圧タービン６
の入口蒸気圧力、流量を制御し、又、タービン３の高温
高圧タービン３−１、低圧タービン３−２に流入する翼
冷却蒸気入口のガバナ弁３１も制御することにより高温
高圧、低圧タービン３−１，３−２より圧縮機１に戻る
蒸気の流量と圧力が制御される。これらの制御方法も上
記と同様にあらかじめ制御装置４８に設定した条件に従
って各ガバナ弁の開度を制御するものである。
口のガバナ弁３２を制御することにより低圧タービン６
の入口蒸気圧力、流量を制御し、又、タービン３の高温
高圧タービン３−１、低圧タービン３−２に流入する翼
冷却蒸気入口のガバナ弁３１も制御することにより高温
高圧、低圧タービン３−１，３−２より圧縮機１に戻る
蒸気の流量と圧力が制御される。これらの制御方法も上
記と同様にあらかじめ制御装置４８に設定した条件に従
って各ガバナ弁の開度を制御するものである。
【００３４】更に、制御装置４８は、燃焼室２へ供給さ
れる水素、酸素燃料の水素供給用弁４５と酸素供給用弁
４６も制御する。制御装置４８にはあらかじめ高温高圧
タービン３−１の入口制御温度と燃料比、流量と弁の開
度との特性等が設定して記憶されており、制御装置４８
はタービン３の出口又は途中に設けられた温度センサＴ
の信号を入力し、この検出信号を監視し、設定した温度
を超えないように設定条件に従って弁４５，４６の開度
を制御する。
れる水素、酸素燃料の水素供給用弁４５と酸素供給用弁
４６も制御する。制御装置４８にはあらかじめ高温高圧
タービン３−１の入口制御温度と燃料比、流量と弁の開
度との特性等が設定して記憶されており、制御装置４８
はタービン３の出口又は途中に設けられた温度センサＴ
の信号を入力し、この検出信号を監視し、設定した温度
を超えないように設定条件に従って弁４５，４６の開度
を制御する。
【００３５】なお、上記に説明の制御は図２では高圧タ
ービン５入口、圧縮機１の可変翼、低圧タービン６入
口、タービン冷却蒸気入口及び燃焼室２の各系統全体を
制御装置４８で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、必要に応じて、
又、プラントの各系統の特性等に応じて制御装置４８が
選択し、各系統を個別に、あるいは必要な系統のみ組合
わせて制御しても良いものである。
ービン５入口、圧縮機１の可変翼、低圧タービン６入
口、タービン冷却蒸気入口及び燃焼室２の各系統全体を
制御装置４８で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、必要に応じて、
又、プラントの各系統の特性等に応じて制御装置４８が
選択し、各系統を個別に、あるいは必要な系統のみ組合
わせて制御しても良いものである。
【００３６】
【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、前記プラントにはあらかじめ設
定された蒸気条件に基づいて蒸気流量を制御し、あらか
じめ設定された燃料条件に基づいて燃料流量を制御可能
な制御装置を備えたことを特徴としている。又、本発明
の（２）では、圧縮機の静翼の一部を可変翼とし、この
可変翼を制御装置が制御し、又、（３）の発明では高圧
タービンの入口側に設けられた弁と共にポンプの回転数
を、又、（４）の発明では低圧タービンの入口側に設け
られた弁を、又、（５）では高圧タービンの戻り蒸気か
ら抽気したタービン翼冷却蒸気系統に設けられた弁を、
それぞれ制御装置が制御し、又、（６）の発明では燃焼
室の水素、酸素供給用弁を、制御し、更に（７）の発明
では圧縮機可変翼、高圧タービン入口弁、低圧タービン
入口弁、タービン翼冷却蒸気系統入口弁、燃焼室の水
素、酸素供給用弁の少くとも全てを制御装置が制御する
ことを特徴としている。
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、前記プラントにはあらかじめ設
定された蒸気条件に基づいて蒸気流量を制御し、あらか
じめ設定された燃料条件に基づいて燃料流量を制御可能
な制御装置を備えたことを特徴としている。又、本発明
の（２）では、圧縮機の静翼の一部を可変翼とし、この
可変翼を制御装置が制御し、又、（３）の発明では高圧
タービンの入口側に設けられた弁と共にポンプの回転数
を、又、（４）の発明では低圧タービンの入口側に設け
られた弁を、又、（５）では高圧タービンの戻り蒸気か
ら抽気したタービン翼冷却蒸気系統に設けられた弁を、
それぞれ制御装置が制御し、又、（６）の発明では燃焼
室の水素、酸素供給用弁を、制御し、更に（７）の発明
では圧縮機可変翼、高圧タービン入口弁、低圧タービン
入口弁、タービン翼冷却蒸気系統入口弁、燃焼室の水
素、酸素供給用弁の少くとも全てを制御装置が制御する
ことを特徴としている。
【００３７】上記の構成により水素燃焼タービンプラン
トの蒸気流量、圧力及び水素、酸素の燃料供給の制御が
弁の構成と制御装置により簡単に達成され、安全な運転
が可能となったものである。
トの蒸気流量、圧力及び水素、酸素の燃料供給の制御が
弁の構成と制御装置により簡単に達成され、安全な運転
が可能となったものである。
【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
プラントの制御系統図である。
プラントの制御系統図である。
【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 ９ａ ポンプ回転数制御装置 ９ｂ バイパス弁 １２ 補助ボイラ ２３，３１，３２ ガバナ弁 ４５ 水素供給用弁 ４６ 酸素供給用弁 ４８ 制御装置 ４９ 入力装置
Claims (7)
- 【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、前記プラントにはあらかじ
め設定された蒸気条件に基づいて蒸気流量を制御し、あ
らかじめ設定された燃料条件に基づいて燃料流量を制御
可能な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】 前記圧縮機の静翼は一部を可変翼とする
と共に、前記制御装置は同可変翼を制御して圧縮機の蒸
気流量、圧力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。 - 【請求項３】 前記制御装置は前記高圧タービンの入口
側に設けられた弁を制御すると共に、同入口側蒸気流路
のポンプの回転数を制御し、前記高圧タービンの出力制
御を行う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】 前記制御装置は前記低圧タービンの入口
側に設けられた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。 - 【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の蒸気に利用する
と共に、前記制御装置は同抽気蒸気系統に設けられた弁
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。 - 【請求項６】 前記制御装置は前記タービンの蒸気温度
を検出して入力し、あらかじめ定められたタービン入口
温度を超えないように燃焼室の水素及び酸素供給用弁を
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。 - 【請求項７】 前記制御装置は少くとも圧縮機の可変
翼、高圧タービン入口弁、低圧タービン入口弁、タービ
ン翼冷却蒸気系統入口弁、燃焼室の水素及び酸素供給用
弁の全てを監視し、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 |
|---|---|---|---|
| JP24119297A JPH1182060A (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 |
|---|---|---|---|
| JP24119297A JPH1182060A (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 |
|---|---|
| JPH1182060A true JPH1182060A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=17070593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24119297A Pending JPH1182060A (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) | JPH1182060A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021191118A (ja) * | 2020-05-29 | 2021-12-13 | 株式会社東芝 | 発電システムおよび発電方法 |
| CN118030278A (zh) * | 2024-01-29 | 2024-05-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于氢氧燃气轮机的冷热电联供系统及其工作方法 |
-
1997
- 1997-09-05 JP JP24119297A patent/JPH1182060A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021191118A (ja) * | 2020-05-29 | 2021-12-13 | 株式会社東芝 | 発電システムおよび発電方法 |
| CN118030278A (zh) * | 2024-01-29 | 2024-05-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于氢氧燃气轮机的冷热电联供系统及其工作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8505309B2 (en) | Systems and methods for improving the efficiency of a combined cycle power plant | |
| US20010039797A1 (en) | Advanced Cheng combined cycle | |
| JP4923014B2 (ja) | ２軸式ガスタービン | |
| NO322002B1 (no) | Fremgangsmåte og anordning for starting av utslippsfrie gassturbin-kraftstasjoner | |
| JP2005534883A (ja) | 廃熱式蒸気発生装置 | |
| JP6870970B2 (ja) | タービン抽出による蒸気発生システム | |
| JPH05163960A (ja) | コンバインドサイクル発電プラント | |
| JP2000337107A (ja) | クローズドガスタービンプラント | |
| US9404395B2 (en) | Selective pressure kettle boiler for rotor air cooling applications | |
| US11879365B2 (en) | Steam turbine plant and operation method, combined cycle plant and operation method | |
| JP2007016791A (ja) | コンバインド発電プラントおよびクローズド空気冷却ガスタービンシステム | |
| JP2004169625A (ja) | コージェネレーションプラントおよびその起動方法 | |
| JPH06323162A (ja) | 蒸気冷却ガスタービン発電プラント | |
| JPH1182060A (ja) | 水素燃焼タービンプラント | |
| US20150121871A1 (en) | Forced cooling in steam turbine plants | |
| RU2734127C1 (ru) | Маневренная теплоэлектроцентраль с паровым приводом компрессора | |
| JP3518252B2 (ja) | クローズド蒸気冷却ガスタービンコンバインドプラント及びガスタービンコンバインドプラント | |
| JP2806338B2 (ja) | ガスタービン発電装置 | |
| JPH1182059A (ja) | 水素燃焼タービンプラント | |
| JP4209060B2 (ja) | 蒸気冷却急速起動システム | |
| JP2003343213A (ja) | クローズド蒸気冷却ガスタービンコンバインドプラント | |
| RU2330977C1 (ru) | Способ регулирования мощности газотурбинной установки | |
| WO2020095955A1 (ja) | ガスタービンシステム | |
| JP2002021579A (ja) | ガスタービンと排熱回収ボイラとを備えたコンバインドサイクル・プラントの制御方法および装置 | |
| JP2001289009A (ja) | 一軸式コンバインドタービン設備 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030902 |