JPS59108809A - 複合原動システム - Google Patents
複合原動システムInfo
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- JPS59108809A JPS59108809A JP21806582A JP21806582A JPS59108809A JP S59108809 A JPS59108809 A JP S59108809A JP 21806582 A JP21806582 A JP 21806582A JP 21806582 A JP21806582 A JP 21806582A JP S59108809 A JPS59108809 A JP S59108809A
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- gas turbine
- reactor
- energy
- gas
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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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- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/103—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with afterburner in exhaust boiler
-
- 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
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- F01K23/064—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle in combination with an industrial process, e.g. chemical, metallurgical
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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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- 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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、効率の向上化を図れるようにした複合原動シ
ステムに関する。
ステムに関する。
近時、ガスタービンと、その排熱エネルギにより駆動さ
れる蒸気タービンとを組合せた複合原動システムが、Ｌ
ＮＧ気化ガス等のクリーン燃料の有効利用を図り得る新
らしい技術として注目されている。第１図はこの種のシ
ステムを紹込んだ発電プラントの概略構成を示すブロッ
ク図であり、第２図はその構成例を示す図である。燃焼
器１は供給された燃料ａと、燃焼用空気すとを混合して
燃焼させ、その燃焼エネルギによりガスタービン系２を
駆動している。このガスタービン系２は、ガスタービン
２ａと、このガスタービン２ａの出力によって駆動され
前記燃焼用空気すを圧縮する空気圧縮機２ｂとで構成さ
れ、上記ガスタービン２ａに連結された発ｉ！機２ｃか
ら発電出力ｅを得ている。しかして、ガスタービン系２
の排熱ガスＣは、排熱ボイラ系３の煙道３ａを通して排
出される。この煙道３ａ内には、給水予熱器３ｂおよび
蒸気発生器３ｃが設けてあシ、前記排熱ガスＣの熱エネ
ルギを回収して蒸気Ｓを生成するようにしてイル。そし
て、この蒸気Ｓを蒸気タービン系４ｏ蒸気タービン４ａ
Ｋ供給し、この蒸気タービン４（Ｊ／Ｃ連結された発電
機４ｂがら発電出力ｆを得ている。尚、上記蒸気タービ
ン４ａを通った蒸気８は復水器５に供給され、冷却水ｄ
によって冷却されたのちポンプ６を介して前記給水予熱
器３ｂに供給される。これにより、蒸気Ｓ（ は排熱ガスＣの熱エネルギを回収して循環される０ 第３図は上記構成のシステムにおけるエネルギの関係を
模式的に示すもので、Ｆは燃料ａが有するエネルギ、Ｌ
ｌはガスタービン２ａでの損失エネルギ、Ｌ２は蒸気タ
ービン４ａでの損失エネルギ、Ｗｌ ｌ ｗｔは発電機
２ａ、４ｂを介して得られる発電エネルギを示している
。
れる蒸気タービンとを組合せた複合原動システムが、Ｌ
ＮＧ気化ガス等のクリーン燃料の有効利用を図り得る新
らしい技術として注目されている。第１図はこの種のシ
ステムを紹込んだ発電プラントの概略構成を示すブロッ
ク図であり、第２図はその構成例を示す図である。燃焼
器１は供給された燃料ａと、燃焼用空気すとを混合して
燃焼させ、その燃焼エネルギによりガスタービン系２を
駆動している。このガスタービン系２は、ガスタービン
２ａと、このガスタービン２ａの出力によって駆動され
前記燃焼用空気すを圧縮する空気圧縮機２ｂとで構成さ
れ、上記ガスタービン２ａに連結された発ｉ！機２ｃか
ら発電出力ｅを得ている。しかして、ガスタービン系２
の排熱ガスＣは、排熱ボイラ系３の煙道３ａを通して排
出される。この煙道３ａ内には、給水予熱器３ｂおよび
蒸気発生器３ｃが設けてあシ、前記排熱ガスＣの熱エネ
ルギを回収して蒸気Ｓを生成するようにしてイル。そし
て、この蒸気Ｓを蒸気タービン系４ｏ蒸気タービン４ａ
Ｋ供給し、この蒸気タービン４（Ｊ／Ｃ連結された発電
機４ｂがら発電出力ｆを得ている。尚、上記蒸気タービ
ン４ａを通った蒸気８は復水器５に供給され、冷却水ｄ
によって冷却されたのちポンプ６を介して前記給水予熱
器３ｂに供給される。これにより、蒸気Ｓ（ は排熱ガスＣの熱エネルギを回収して循環される０ 第３図は上記構成のシステムにおけるエネルギの関係を
模式的に示すもので、Ｆは燃料ａが有するエネルギ、Ｌ
ｌはガスタービン２ａでの損失エネルギ、Ｌ２は蒸気タ
ービン４ａでの損失エネルギ、Ｗｌ ｌ ｗｔは発電機
２ａ、４ｂを介して得られる発電エネルギを示している
。
このように、本システムによれば、ガスタービン系２で
取出すことのできなかったエネルギの一部を蒸気タービ
ン系４にて取出すことができ、その効率、つまシ発電効
率の向上と燃料ａの有効利用とを図ることがで睡る。
取出すことのできなかったエネルギの一部を蒸気タービ
ン系４にて取出すことができ、その効率、つまシ発電効
率の向上と燃料ａの有効利用とを図ることがで睡る。
ところが、上記システムは一般に燃料ａとしてＬＮＧ気
化ガス、つまり主としてメタン（ＣＨ４）を用いること
を想定して開発きれている。これに対して最近では、メ
タノール（Ｃ）１．ＯＨ）等の炭素数の少ないアルコー
ルを燃料ａとして用いることが試みられている。このメ
タノールは、天然ガス、石炭、褐炭、亜炭、重質油、石
油コークス、木材等の多様な炭化水素質源を出発原料と
して製造され、石油代替燃料として注目されている。そ
して常温１下では液体であり、ガソリン並みの性状を示
す。また、その製造時に硫黄等の不純物が除去された純
度の高い含酸素炭化水素化合物であり、所謂クリーン燃
料として有用である。
化ガス、つまり主としてメタン（ＣＨ４）を用いること
を想定して開発きれている。これに対して最近では、メ
タノール（Ｃ）１．ＯＨ）等の炭素数の少ないアルコー
ルを燃料ａとして用いることが試みられている。このメ
タノールは、天然ガス、石炭、褐炭、亜炭、重質油、石
油コークス、木材等の多様な炭化水素質源を出発原料と
して製造され、石油代替燃料として注目されている。そ
して常温１下では液体であり、ガソリン並みの性状を示
す。また、その製造時に硫黄等の不純物が除去された純
度の高い含酸素炭化水素化合物であり、所謂クリーン燃
料として有用である。
しかしながら、前記メタン（ＣＨ４）の燃焼熱が高位ヘ
ースで２１２．８ Ｋ ｃａｌ／ｍｏｌであるのに対し
てメタノール（ＣＨ，ＯＨ）のそれは１８２．６Ｋ ｃ
ａｌ／ｍｏｌと低い。そして単位燃焼熱当りの水蒸気生
成比率が高く、煙道ガスの放出時の損失熱量が多い等の
問題を有している。この為、メタノールを燃料とした場
合、効率が低くなると言う問題があった。
ースで２１２．８ Ｋ ｃａｌ／ｍｏｌであるのに対し
てメタノール（ＣＨ，ＯＨ）のそれは１８２．６Ｋ ｃ
ａｌ／ｍｏｌと低い。そして単位燃焼熱当りの水蒸気生
成比率が高く、煙道ガスの放出時の損失熱量が多い等の
問題を有している。この為、メタノールを燃料とした場
合、効率が低くなると言う問題があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、ガスタービンと、このガスタ
ービンの排熱エネルギーによって駆動される蒸気タービ
ンとを備えた複合原動システムにおいて、上記ガスター
ビンに供給される燃料の一部または全部を上記ガスター
ビンの排熱エネルギの一部を用いて化学的に反応させ、
上記燃料よシ燃焼エネルギの高い二次燃料に変換して前
記ガスタービンに供給するようにして、例えばメタノー
ル等を燃料とする場合であってもその効率を十分に高く
することができ、しかも、ガスタービーの起動時や低負
荷運転時等においても常に上記二次燃料をガスタービン
に供給し得る複合原動システムを提供することにある。
その目的とするところは、ガスタービンと、このガスタ
ービンの排熱エネルギーによって駆動される蒸気タービ
ンとを備えた複合原動システムにおいて、上記ガスター
ビンに供給される燃料の一部または全部を上記ガスター
ビンの排熱エネルギの一部を用いて化学的に反応させ、
上記燃料よシ燃焼エネルギの高い二次燃料に変換して前
記ガスタービンに供給するようにして、例えばメタノー
ル等を燃料とする場合であってもその効率を十分に高く
することができ、しかも、ガスタービーの起動時や低負
荷運転時等においても常に上記二次燃料をガスタービン
に供給し得る複合原動システムを提供することにある。
以下、図面を参照して本発明システムの一実施例につき
説明する。
説明する。
第４図は、本発明システムを発電プラントに組込んだ例
の概略構成を示すブロック図で、第５図はその構成例を
示す図である。尚、前述した従来システムと同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
の概略構成を示すブロック図で、第５図はその構成例を
示す図である。尚、前述した従来システムと同一部分に
は同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
このシステムが特徴とするところは、ガスタービン系２
に供給される燃料ａを、ガスタービン２ａの排熱エネル
ギーによって加熱を受ける触媒式クラッキング反応器７
に導いて、クランキング反応させ、これによって上記燃
料ａをより燃焼エネルギの高い二次燃料ａ／に変換して
前記ガスタービン２ａに供給するようにするとともに上
記触媒式クラッキング反応器７に供給される熱量を選択
的に制御する加熱系８を設けたことにある。
に供給される燃料ａを、ガスタービン２ａの排熱エネル
ギーによって加熱を受ける触媒式クラッキング反応器７
に導いて、クランキング反応させ、これによって上記燃
料ａをより燃焼エネルギの高い二次燃料ａ／に変換して
前記ガスタービン２ａに供給するようにするとともに上
記触媒式クラッキング反応器７に供給される熱量を選択
的に制御する加熱系８を設けたことにある。
具体的には、第５図に示すように、排熱ボイラ系３の煙
道３ａ内でかつ下流域に燃料予熱器１０を設けるととも
に煙道３ａ内でかつ蒸気発生器３ｃより上流域に触媒式
燃料気化器、すなわち触媒式クランキング反応器７を設
け、燃料ａを上記燃料予熱器１０、触媒式クラッキング
反応器７の順に通し、上記触媒式クラッキング反応器７
で燃料ａより燃焼エネルギの高い二次燃料ａｌに変換し
て燃焼器１に供給するようにしている。また、煙道３ａ
内の前記触媒式クラッキング反応器７が位置する部分も
【７くはその上流域に補助バーナ８ａを設け、この補助
バーナ８ａをバルブ８ｂおよび配管８Ｃを介して燃料ａ
の供給管に接続し、これらで上記触媒式クラッキング反
応器７に供給される熱量を選択的に制御できる加熱系８
を構成している。
道３ａ内でかつ下流域に燃料予熱器１０を設けるととも
に煙道３ａ内でかつ蒸気発生器３ｃより上流域に触媒式
燃料気化器、すなわち触媒式クランキング反応器７を設
け、燃料ａを上記燃料予熱器１０、触媒式クラッキング
反応器７の順に通し、上記触媒式クラッキング反応器７
で燃料ａより燃焼エネルギの高い二次燃料ａｌに変換し
て燃焼器１に供給するようにしている。また、煙道３ａ
内の前記触媒式クラッキング反応器７が位置する部分も
【７くはその上流域に補助バーナ８ａを設け、この補助
バーナ８ａをバルブ８ｂおよび配管８Ｃを介して燃料ａ
の供給管に接続し、これらで上記触媒式クラッキング反
応器７に供給される熱量を選択的に制御できる加熱系８
を構成している。
かくして、このような構成のシステムによれば、第６図
にそのエネルギの入出力関係を模式的に示すように、排
熱エネルギＲを有効に用いて、ガスタービン２ａから得
るエネルギＷ、を多くすることができ、ここに効率を高
めることが可能となる。
にそのエネルギの入出力関係を模式的に示すように、排
熱エネルギＲを有効に用いて、ガスタービン２ａから得
るエネルギＷ、を多くすることができ、ここに効率を高
めることが可能となる。
即ち今、燃料ａとしてメタノール（ＣＨ，ＯＨ）を使用
した場合を例にとって説明すると、上記メタノールは適
当な触媒の存在下において、比較的おたやかな反応条件
、すなわち、触媒によっても異なるが、例えば大気圧下
で３００ ”（）〜４００°Ｃで次のように分角イする
。
した場合を例にとって説明すると、上記メタノールは適
当な触媒の存在下において、比較的おたやかな反応条件
、すなわち、触媒によっても異なるが、例えば大気圧下
で３００ ”（）〜４００°Ｃで次のように分角イする
。
ＣＨ３０Ｈ−）Ｃｏ＋ ２Ｈ。
この反応は吸熱反応であり、反応の温度範囲として、前
記ガスタービン燃焼排気ガス（約５０８”Ｏ）を十分利
用することができる。しかして、この燃焼生成熱量は、
例えば第７図に示すように、液体メタノールでＥ□、気
体メタノールでＥ、、Ｃｏと２）■、との混合ガスでＥ
３となシＥ ｒ ＜ Ｅ ＊ ＜ Ｅ ＠ なる関係がある。ここで、その熱量差ΔＨ１、ΔＨ１は
、 ΔＨｒ ＝ Ｅ ＊ −Ｅ １＞ ０ ΔＨｔ ＝ Ｅ ｓ −Ｅ ｔ ＞ ０として示され、
メタノール気化熱量およびメタノール分解熱量にそれぞ
れ相当する。従って、燃料ａとしてのメタノールをガス
タービン２ａの排熱エネルギを利用してクラッキングし
、（Ｃｏ ＋ ２Ｈ１）からなる混合ガスを二次燃料ａ
ｌとしてガスタービン系に供給するようにすれば、その
見掛上のメタノールが有する発熱量を（ΔＨ１＋ΔＨｚ
） 分だけ高くすることができる。
記ガスタービン燃焼排気ガス（約５０８”Ｏ）を十分利
用することができる。しかして、この燃焼生成熱量は、
例えば第７図に示すように、液体メタノールでＥ□、気
体メタノールでＥ、、Ｃｏと２）■、との混合ガスでＥ
３となシＥ ｒ ＜ Ｅ ＊ ＜ Ｅ ＠ なる関係がある。ここで、その熱量差ΔＨ１、ΔＨ１は
、 ΔＨｒ ＝ Ｅ ＊ −Ｅ １＞ ０ ΔＨｔ ＝ Ｅ ｓ −Ｅ ｔ ＞ ０として示され、
メタノール気化熱量およびメタノール分解熱量にそれぞ
れ相当する。従って、燃料ａとしてのメタノールをガス
タービン２ａの排熱エネルギを利用してクラッキングし
、（Ｃｏ ＋ ２Ｈ１）からなる混合ガスを二次燃料ａ
ｌとしてガスタービン系に供給するようにすれば、その
見掛上のメタノールが有する発熱量を（ΔＨ１＋ΔＨｚ
） 分だけ高くすることができる。
この結果、従来、ＬＮＧ気化ガスよシも若干不利であっ
たメタノールの発電利用効率を、逆に上記Ｌ Ｎ Ｇ気
化ガスよりも優位にすることが可能となる。
たメタノールの発電利用効率を、逆に上記Ｌ Ｎ Ｇ気
化ガスよりも優位にすることが可能となる。
かくして、メタノールを燃料ａとして用いる本システム
によれば、触媒式クラッキング反応器７によって上記メ
タノールがその分解に必要な熱エネルギをガスタービン
の排熱ガスより得て（ＣＯ＋ ２Ｂ、 ）なる混合ガス
に分解されて熱的エネルギが高められてガスタービン系
に供給されることになる。従って、ガスタービン系２よ
り得られる出力ｅが増大する。なお、反面、蒸気タービ
ン系４にて蒸気エネルギに変換されるエネルギ量が減少
し、蒸気タービン出力ｆが減少するが、全体的にはター
ビン出力の増大を図ることが可能となる。っまヤ、大気
中に放出される廃エネルギ量が略々同じであるとしても
、本発明システムにおける総合発電量が増大することに
なる。
によれば、触媒式クラッキング反応器７によって上記メ
タノールがその分解に必要な熱エネルギをガスタービン
の排熱ガスより得て（ＣＯ＋ ２Ｂ、 ）なる混合ガス
に分解されて熱的エネルギが高められてガスタービン系
に供給されることになる。従って、ガスタービン系２よ
り得られる出力ｅが増大する。なお、反面、蒸気タービ
ン系４にて蒸気エネルギに変換されるエネルギ量が減少
し、蒸気タービン出力ｆが減少するが、全体的にはター
ビン出力の増大を図ることが可能となる。っまヤ、大気
中に放出される廃エネルギ量が略々同じであるとしても
、本発明システムにおける総合発電量が増大することに
なる。
ちなみに、燃料投入量を熱量換算した量をＦとし、ガス
タービン２ａの入口における投入熱量をＰとすると、従
来システムではＦとＰとが等しい。そして、ガスタービ
ン２ａの排熱エネルギ量をＱとすると、 Ｆ＝Ｐ＝Ｌ、−）Ｗ、＋Ｑ 々る関係が成立する０また、蒸気サイクルでの損失をＬ
２、蒸気タービン出力をＷ！とするとＱ＝Ｌ、＋Ｗ、’ なる関係がある。しかして、ガスタービン２ａでの損失
係数ε 、発電効率をη３、蒸気タービン４ａでの発電
効率をη８とすると Ｌｌ ＝εｇ１１Ｐ Ｗｔ”ηｇ・Ｐ Ｑ ＝Ｐ・（１ｇ ｇ−ηｇ） Ｌｔ＝Ｐ・（１−εｇ−ηｇ）・（１−ηＢ）Ｗｔ＝Ｐ
・ （１−８ｇ−η ｇ） 拳 η ８で示さ
れるから、総合発電エネルギ量ＷはＷ＝Ｗ１ ＋Ｗｔ ＝ｐ−η ＋ｐ（ｉ−ｇ −η ）・４８ｇ
ｇ ｇ として与えられる０例えばｔｇ＝０．０５、η ＝０．
２９５、η ＝０．２として与えられるものとｇ
ｓ すると、 となシ、その総合発電効率ηは η＝Ｗ／Ｆ Ｘ １００％＝４２．６％となる。
タービン２ａの入口における投入熱量をＰとすると、従
来システムではＦとＰとが等しい。そして、ガスタービ
ン２ａの排熱エネルギ量をＱとすると、 Ｆ＝Ｐ＝Ｌ、−）Ｗ、＋Ｑ 々る関係が成立する０また、蒸気サイクルでの損失をＬ
２、蒸気タービン出力をＷ！とするとＱ＝Ｌ、＋Ｗ、’ なる関係がある。しかして、ガスタービン２ａでの損失
係数ε 、発電効率をη３、蒸気タービン４ａでの発電
効率をη８とすると Ｌｌ ＝εｇ１１Ｐ Ｗｔ”ηｇ・Ｐ Ｑ ＝Ｐ・（１ｇ ｇ−ηｇ） Ｌｔ＝Ｐ・（１−εｇ−ηｇ）・（１−ηＢ）Ｗｔ＝Ｐ
・ （１−８ｇ−η ｇ） 拳 η ８で示さ
れるから、総合発電エネルギ量ＷはＷ＝Ｗ１ ＋Ｗｔ ＝ｐ−η ＋ｐ（ｉ−ｇ −η ）・４８ｇ
ｇ ｇ として与えられる０例えばｔｇ＝０．０５、η ＝０．
２９５、η ＝０．２として与えられるものとｇ
ｓ すると、 となシ、その総合発電効率ηは η＝Ｗ／Ｆ Ｘ １００％＝４２．６％となる。
これに対して本発明システムによれば、ガスタービン２
ａの排熱エネルギの一部Ｒを回収して燃料ａ／のガスタ
ービン２ａの入口でのエネルギが高められ Ｐ／＝Ｆ＋Ｒ＝Ｐ＋Ｒ として与えられる。そして、このときの各エネルギは Ｌ／、 ＝ε ・Ｐ ＝ｔ ｇ・（Ｐ＋Ｒ）＞ＬｔＷ（
＝η ・ｐ／ ＝ηｇ・（Ｐ ＋ Ｒ）＝ｗ、 ＋η
ｇ−Ｒ＞Ｗｌ となり、ガスタービン２ａでの損失し、が若干増加する
が、これにも増してタービン出力Ｗ／、が増大すること
になる。そして、蒸気サイクル−系での入口熱量Ｓは、
前記従来システムにおける熱量Ｑより減少し、 Ｓ ＝ Ｑ’−Ｒ＝ Ｐ’−（１−４ｇ−１ｇ） −Ｒ
＝ （Ｐ十Ｒ） ・ （１−η２−ζ）−Ｒ＝Ｐ・
（１−η −６）−Ｒ（ηｇ ＋ ｇ ｇ） ｇ ＝Ｑ−Ｒφ（η、＋ｇｇ）＜Ｑ となる。また、ここで、 ゛ Ｌ’、＝Ｓ管（１−η３） Ｗ／２＝Ｓ・η８ ＝Ｗ、−Ｒ・（ηｇ＋εｇ）・η８〈Ｗ。
ａの排熱エネルギの一部Ｒを回収して燃料ａ／のガスタ
ービン２ａの入口でのエネルギが高められ Ｐ／＝Ｆ＋Ｒ＝Ｐ＋Ｒ として与えられる。そして、このときの各エネルギは Ｌ／、 ＝ε ・Ｐ ＝ｔ ｇ・（Ｐ＋Ｒ）＞ＬｔＷ（
＝η ・ｐ／ ＝ηｇ・（Ｐ ＋ Ｒ）＝ｗ、 ＋η
ｇ−Ｒ＞Ｗｌ となり、ガスタービン２ａでの損失し、が若干増加する
が、これにも増してタービン出力Ｗ／、が増大すること
になる。そして、蒸気サイクル−系での入口熱量Ｓは、
前記従来システムにおける熱量Ｑより減少し、 Ｓ ＝ Ｑ’−Ｒ＝ Ｐ’−（１−４ｇ−１ｇ） −Ｒ
＝ （Ｐ十Ｒ） ・ （１−η２−ζ）−Ｒ＝Ｐ・
（１−η −６）−Ｒ（ηｇ ＋ ｇ ｇ） ｇ ＝Ｑ−Ｒφ（η、＋ｇｇ）＜Ｑ となる。また、ここで、 ゛ Ｌ’、＝Ｓ管（１−η３） Ｗ／２＝Ｓ・η８ ＝Ｗ、−Ｒ・（ηｇ＋εｇ）・η８〈Ｗ。
Ｗ’＝ Ｗ’Ｈ＋ Ｗ４
＝Ｗ１＋ｗ、＋η ＠Ｒ−Ｒ・（ηｇ＋εｇ）・η。
として示される。従って、総合的に発電エネルギ量Ｗ′
の増大が図られることになる０そして、Ｒ＝０．１７６
ＸＰ として与えられるものとすると、総合発電エネ
ルギ量は Ｗ／＝ ０．４６６ ・ Ｐ とがり、その効率ηＩは η’＝ ＷＩ／Ｆ Ｘ １００％＝４６．６％となる。
の増大が図られることになる０そして、Ｒ＝０．１７６
ＸＰ として与えられるものとすると、総合発電エネ
ルギ量は Ｗ／＝ ０．４６６ ・ Ｐ とがり、その効率ηＩは η’＝ ＷＩ／Ｆ Ｘ １００％＝４６．６％となる。
従って、投入エネルギ量の約１７．６％をリサイクルす
るものとすれば、発電効率の点で Δη＝ （ηＩ−η）ｘ １００％中４％の向上を図る
ことができ、その相対値としては、とし、約９．４％の
発電効率向上を図ることができる。
るものとすれば、発電効率の点で Δη＝ （ηＩ−η）ｘ １００％中４％の向上を図る
ことができ、その相対値としては、とし、約９．４％の
発電効率向上を図ることができる。
”また、本発明システムでは、触媒式クラッキング反応
器７に供給される熱量を選択的に制御する加熱系８を設
けているので、次のような利点もおる。すなわち、触媒
式クラッキング反応器２で燃料ａをクラッキング反応さ
せる場合、燃料ａである、たとえばメタノールの分触温
度は、触媒によって左右される。すなわち、反応器７内
の温度を触媒が作動する所要温度に保つ必要がある。た
とえば今、第８図に示すように予熱ゾーンＢによって加
熱された燃料ａが反応ゾーンＡに入り、その触媒によっ
て決まるクランキング反応の起こシ得る温度分布パター
ンがＭ−１，Ｍ−２であるとする。一方、煙道３ａ内の
温度分布パターンがＨ−１，Ｈ−２，Ｈ−す３であった
とすると、Ｍ−１のパターンのときに煙道３ａ内の温度
分布パターンがＨ−１では触媒式クラッキング反応器７
の後流域で反応に必要な熱供給が受けられず、まず、パ
ターンＭ−２のときに煙道３ａ内の温度分布パターン）
（−２では同じく反応器７の後流域で反応に必要な熱供
給が受けられないことになる。特に、メタノール分解は
吸熱反応であシ、上述した関係では反応に必要な熱供給
を受けられない領域が広がる。したがって、反応器７内
の全域で良好な反応を起こさせるには、パターンＭ−１
のときには、パターンＨ−２でなければならず、また、
パターンＭ−２のときにはパターンＨ−３でなければな
らないｏしかし、ガスタービン系２の起動時やガスター
ビン系２の負荷が低負荷になったと外には、煙道３ａ内
の温度分布）寸ターンが低温側に移行するので、このよ
うな場合には、反応器７内の全域でクラッキング反応を
起こさせることができないことになる。
器７に供給される熱量を選択的に制御する加熱系８を設
けているので、次のような利点もおる。すなわち、触媒
式クラッキング反応器２で燃料ａをクラッキング反応さ
せる場合、燃料ａである、たとえばメタノールの分触温
度は、触媒によって左右される。すなわち、反応器７内
の温度を触媒が作動する所要温度に保つ必要がある。た
とえば今、第８図に示すように予熱ゾーンＢによって加
熱された燃料ａが反応ゾーンＡに入り、その触媒によっ
て決まるクランキング反応の起こシ得る温度分布パター
ンがＭ−１，Ｍ−２であるとする。一方、煙道３ａ内の
温度分布パターンがＨ−１，Ｈ−２，Ｈ−す３であった
とすると、Ｍ−１のパターンのときに煙道３ａ内の温度
分布パターンがＨ−１では触媒式クラッキング反応器７
の後流域で反応に必要な熱供給が受けられず、まず、パ
ターンＭ−２のときに煙道３ａ内の温度分布パターン）
（−２では同じく反応器７の後流域で反応に必要な熱供
給が受けられないことになる。特に、メタノール分解は
吸熱反応であシ、上述した関係では反応に必要な熱供給
を受けられない領域が広がる。したがって、反応器７内
の全域で良好な反応を起こさせるには、パターンＭ−１
のときには、パターンＨ−２でなければならず、また、
パターンＭ−２のときにはパターンＨ−３でなければな
らないｏしかし、ガスタービン系２の起動時やガスター
ビン系２の負荷が低負荷になったと外には、煙道３ａ内
の温度分布）寸ターンが低温側に移行するので、このよ
うな場合には、反応器７内の全域でクラッキング反応を
起こさせることができないことになる。
しかしながら、本発明システムのように加熱系８を備え
ていると、上記のように反応に必要な熱量が得られない
止きに加熱系８を作動させることによって、たとえば実
施例の場合には、補助バーナ８ａを作動させることによ
って煙道３ａ内の排熱ガス温度分布パターンを強制的に
高温側に移行させることができる。すなわち、Ｍ−１の
ときには強制的にＴ（−２までスライドさせることがで
き、また、Ｍ−２のときには強制的にＨ−３までスライ
ドさせることができる。
ていると、上記のように反応に必要な熱量が得られない
止きに加熱系８を作動させることによって、たとえば実
施例の場合には、補助バーナ８ａを作動させることによ
って煙道３ａ内の排熱ガス温度分布パターンを強制的に
高温側に移行させることができる。すなわち、Ｍ−１の
ときには強制的にＴ（−２までスライドさせることがで
き、また、Ｍ−２のときには強制的にＨ−３までスライ
ドさせることができる。
したがって、ガスタービン系２が起動時や低負荷時であ
っても触媒式クラッキング反応器７で分解反応を行なわ
せることができ、このよりな′ときに起こり易い効率の
低下を防止することができろ。なお、このとき補助バー
ナ８ａから供給された熱エネルギの一部が蒸気発生器３
ｃによって回収されるので、全体の効率の低下は僅かで
ある。
っても触媒式クラッキング反応器７で分解反応を行なわ
せることができ、このよりな′ときに起こり易い効率の
低下を防止することができろ。なお、このとき補助バー
ナ８ａから供給された熱エネルギの一部が蒸気発生器３
ｃによって回収されるので、全体の効率の低下は僅かで
ある。
また、上記のように加熱系８を設けているので、触媒式
クランキング反応器７の触媒として作動温度が高いもの
、たとえばガスタービン２ａの排熱ガス温度に近い作動
温度のものを用いた場合でも加熱系８を作動させて排熱
ガス温度を高めることによって触媒を良好に作動させる
ことがでへる。したがって、触媒の選択自由度を拡大で
きる利点もある。
クランキング反応器７の触媒として作動温度が高いもの
、たとえばガスタービン２ａの排熱ガス温度に近い作動
温度のものを用いた場合でも加熱系８を作動させて排熱
ガス温度を高めることによって触媒を良好に作動させる
ことがでへる。したがって、触媒の選択自由度を拡大で
きる利点もある。
ここで、上記のように構成されたシステムにおいて、ガ
スタービンの起動時の制御を、第９図を参照しながら説
明すると以下の通りである。
スタービンの起動時の制御を、第９図を参照しながら説
明すると以下の通りである。
１）今、バルブＶ Ｉ、Ｖ＊ 、Ｖｓ −Ｖ４が全部ゝ
ゝ閉“の状態におるものとすると、先づ、バルブＶ、を
ゝゝ開“にして燃料ａであるメタノール（ＭｅＯＨ）を
煙道３ａ内の後部に設けられた予熱用バーナによシ燃焼
させる。
ゝ閉“の状態におるものとすると、先づ、バルブＶ、を
ゝゝ開“にして燃料ａであるメタノール（ＭｅＯＨ）を
煙道３ａ内の後部に設けられた予熱用バーナによシ燃焼
させる。
２）その燃焼熱により燃焼予熱器１０が所定の温度に達
した時点で温度計Ｔの出力でバルブＶ２をゝゝ開“にす
る。
した時点で温度計Ｔの出力でバルブＶ２をゝゝ開“にす
る。
３）同時にバルブｖ３をゝゝ開“にする。これによって
燃焼予熱器１０出ロガスをバルブＶ。
燃焼予熱器１０出ロガスをバルブＶ。
を介して煙道３ａ内の補助バーナ８ａＫ導き、燃焼させ
る。
る。
４）燃焼予熱器１０への熱供給量が充分になった時点で
バルブ■１をゝゝ閉“とする。
バルブ■１をゝゝ閉“とする。
５） 所定時間経遍稜、バルブｖ４を１閉“から徐々に
開きメタノールを触媒式クラッキング反応器２を介して
燃焼器１へ供給し、煙道３ａの排ガス量とガスタービン
２ａへの燃料ガス上・との流イ調整を行う。
開きメタノールを触媒式クラッキング反応器２を介して
燃焼器１へ供給し、煙道３ａの排ガス量とガスタービン
２ａへの燃料ガス上・との流イ調整を行う。
６）ガスタービン２ａの出口の排ガス（電力発生を伴い
）の流量との見合いでバルブＭ、をゝゝ開“から“閉“
にしながら補助バーナ８ａを絞り込む。
）の流量との見合いでバルブＭ、をゝゝ開“から“閉“
にしながら補助バーナ８ａを絞り込む。
７）バルブＶ、を全閉とし、ｏｎｅ １ｉｎｅ とし
て漸時ｆｕｌｌ 運転となるように燃料、排ガス温度
等を制御する。
て漸時ｆｕｌｌ 運転となるように燃料、排ガス温度
等を制御する。
このような制御によって起動時においても燃焼器１へ二
次燃料ａ／を送り込むことかで性る。
次燃料ａ／を送り込むことかで性る。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば燃料ａとしてメタノールのみならず、エタノール、
ブタノール等のアルコール類ヤ、プロパン、ブタン、ナ
フサ等の炭化水素類を用いることもできる。また、補助
バーナは煙道内に限らず煙道に隣接させて設けた燃焼器
内に設けるようにしてもよい。さらに排熱ガスのエネル
ギを熱媒を介して回収し、この回収されたエネルギで触
媒式タラツキング反応器を作動させるようにしたものに
あっては、熱媒の流路を選択的に補助バーナで加熱する
ように構成してもよい。また本システムは、発電プラン
トのみならず、船舶等のガスタービンを主機とするシス
テムにも適用で齢、更には一般産業用ガスタービン動力
装置等にも幅広く利用することができる。要するに本発
明は、その要旨を逸脱［７ない範囲で種々変形して実施
することができる０
えば燃料ａとしてメタノールのみならず、エタノール、
ブタノール等のアルコール類ヤ、プロパン、ブタン、ナ
フサ等の炭化水素類を用いることもできる。また、補助
バーナは煙道内に限らず煙道に隣接させて設けた燃焼器
内に設けるようにしてもよい。さらに排熱ガスのエネル
ギを熱媒を介して回収し、この回収されたエネルギで触
媒式タラツキング反応器を作動させるようにしたものに
あっては、熱媒の流路を選択的に補助バーナで加熱する
ように構成してもよい。また本システムは、発電プラン
トのみならず、船舶等のガスタービンを主機とするシス
テムにも適用で齢、更には一般産業用ガスタービン動力
装置等にも幅広く利用することができる。要するに本発
明は、その要旨を逸脱［７ない範囲で種々変形して実施
することができる０
第１図乃至第３図は従来システムの一例を示すもので、
第１図は概略構成を示すブロック図、第２図はシステム
構成図、第３図はエネルギの入出力関係を示す模式図で
ある。第４図乃至第７図は本発明の一実施例システムを
示すもので、第４図はその概略構成を示すブロック図、
第５図はシステム構成図、第６図はエネルギの入出力関
係を示す模式図、第７図は慾料の燃焼生成熱量を対比し
て示す図である。第８図は分解反応を実現させる条件を
説明するための図、第９図は本発明システムにおける起
動時の制御の一例を説明するための図である。 １・・・燃焼器、２・・・ガスタービン系、２ａ・・・
ガスタービン、２ｂ・・・空気圧縮機、３・・・排熱ボ
イラ系、３ａ・・・煙道、３ｂ・・・給水予熱器、３Ｃ
・・・蒸気発生器、４・・・蒸気タービン系、４ａ・・
・蒸気タービン、４ｂ・・・発電機、５・・・復水器、
６・・・冷却水ポンプ、７・・・タラツキング反応器、
８・・・加熱系、８ａ・・・補助バーナ。 出願人彷代理人 弁理士 鈴 江 武 彦−４３
− 第８ＷＪ 第９図 ａ′
第１図は概略構成を示すブロック図、第２図はシステム
構成図、第３図はエネルギの入出力関係を示す模式図で
ある。第４図乃至第７図は本発明の一実施例システムを
示すもので、第４図はその概略構成を示すブロック図、
第５図はシステム構成図、第６図はエネルギの入出力関
係を示す模式図、第７図は慾料の燃焼生成熱量を対比し
て示す図である。第８図は分解反応を実現させる条件を
説明するための図、第９図は本発明システムにおける起
動時の制御の一例を説明するための図である。 １・・・燃焼器、２・・・ガスタービン系、２ａ・・・
ガスタービン、２ｂ・・・空気圧縮機、３・・・排熱ボ
イラ系、３ａ・・・煙道、３ｂ・・・給水予熱器、３Ｃ
・・・蒸気発生器、４・・・蒸気タービン系、４ａ・・
・蒸気タービン、４ｂ・・・発電機、５・・・復水器、
６・・・冷却水ポンプ、７・・・タラツキング反応器、
８・・・加熱系、８ａ・・・補助バーナ。 出願人彷代理人 弁理士 鈴 江 武 彦−４３
− 第８ＷＪ 第９図 ａ′
Claims (2)
- （１） ガスタービンと、このガスタービンの排熱エ
ネルギによって駆動される蒸気タービンとを備えた複合
原動システムにおいて、上記ガスタービンの排熱エネル
ギの一部によって熱供給を受ける触媒式タラツキング反
応器と、上記ガスタービンに供給される燃料の一部また
は全部を上記触媒式クランキング反応器に通して上記燃
料より燃焼エネルギの高い二次燃料に変換させた後上記
ガスタービンに供給する手段と、上記触媒式クラッキン
グ反応器に供給される熱量に選択的に制御する加熱手段
とを具備してなることを特徴とする複合原動システム。 - （２）前記加熱手段は、前記燃料の一部を燃焼させて前
記ガスタービンの排熱ガス温度を選択的に高める補助バ
ーナを主体に構成されたものであることを特徴とする特
許請求の範囲第（１）現記′載の複合原動システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21806582A JPS59108809A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 複合原動システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21806582A JPS59108809A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 複合原動システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59108809A true JPS59108809A (ja) | 1984-06-23 |
| JPS6252123B2 JPS6252123B2 (ja) | 1987-11-04 |
Family
ID=16714095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21806582A Granted JPS59108809A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 複合原動システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59108809A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02286835A (ja) * | 1989-04-18 | 1990-11-27 | General Electric Co <Ge> | パワープラント |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0297227U (ja) * | 1989-01-17 | 1990-08-02 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337222A (en) * | 1976-07-02 | 1978-04-06 | Cummings Donald Ray | Gas turbine power generating method and device |
-
1982
- 1982-12-13 JP JP21806582A patent/JPS59108809A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337222A (en) * | 1976-07-02 | 1978-04-06 | Cummings Donald Ray | Gas turbine power generating method and device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02286835A (ja) * | 1989-04-18 | 1990-11-27 | General Electric Co <Ge> | パワープラント |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6252123B2 (ja) | 1987-11-04 |
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