JPS60104705A - ２燃料２圧力組合せサイクル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は一般に組合せサイクル動力ブラン１−に関りる
ものＣあり、特に蒸留液（液体燃料）と天然ガス燃料の
両方を使うことができる、性能を向上し／Ｃ２燃料組合
せＩナイクル動カプラントに関するｂのぐある。

組合せサイクル動力プラントではガスタービンと蒸気タ
ービンを組合ヒて使用し′（、動力、餞型的には電力を
発生−りる。この動力プラントの構成はガスタービンが
熱回収蒸気発生器（トＩ　ＲＳ　Ｇ　）を介し゛【蒸気
タービンに熱的に接続されるようになつ（いる。ＨＲ８
Ｇは非接触型の熱交換器であり、これによって普通であ
れば捨てられＣしまうガスタービンＩＪＩ気カスによっ
て蒸気発生プロレス′用の給水を加熱りることかできる
。ｌ−１１（Ｓ　Ｇはその中に管束を配置ｊした大きな
ダクトで構成され、排気ガスがダク１へを通るとき水を
加熱して蒸気とり゛る。この組合せサイクル構成の主要
な効率は勿論、普通は捨Ｃられ（しまうガスタービン排
気ガスを利用づることによって得られる。

組合せサイクルの効率を最適化゛する際の重要なパラメ
ータは、ｌ−Ｉ　ＲＳ　Ｇの出口端で測定しＩご煙道ガ
ス温度が最低のとぎに最高の効率が１【Ｉられるという
ことである。２燃料組合Ｉ！勺イクル動カプラントで効
率を最適化Ｊる上での制限要因は、管表面の温度を、管
束の硫黄冷端腐食の発生を防止するために必要な最低温
度に維持しなければならないということである。りなわ
ら管束の表面湿度は、蒸留液燃料の燃焼によって生成さ
れる硫黄化合物の凝縮を防止するための最低温度に維持
しなＵればならない。人口給水温度は管束の表ＩＩＩ温
度に影響を与える。腐食性硫黄化合物の露点は、燃料中
の硫黄の濃度が増加Ｊるにつれて上ｙ？する。硫黄含有
量が無視できる程のガス状燃料に対してはこのような制
約は存在しない。

組合眩すイクル動カプラントの効率を最適化づる通常の
方法は、特定の用途で燃焼さぽようとする燃料中の予想
される硫黄含有量がＥｒａ　ａ％レベルのとぎに低温熱
伝達面の腐食を防止Ｊる様な旧ＲＳＧ人口給水温度およ
び煙道ガス温度ぐＩ−Ｉ　ＲＳ　Ｇと蒸気システムを動
作させるように設計４ることである。この状態で硫黄含
ＩＡ岱の一層低い天然ガス簀の代苔燃￥３１を燃焼さけ
る場合、ＩＩ　ＲＳ　Ｇ煙道ガス温度を下げて効率を改
善することは、硫黄化合物の濃度の点から見れば可能ぐ
あっ（も、ＨＲＳＧ入口給水温１身が固定されているの
で、そのように温度を下げることはできない。逆に、燃
料中の予想される硫黄含４４ｍが最低のときに腐食を防
止覆るような人口給水温度および煙道ガス′ＩｉＡ度で
動作させるようにＨＨＳ　Ｇを設ａｌ−１れば、動力プ
ラントの効率は向上する。しかし、硫黄含有間が一層高
い燃料を燃やした場合、ＨＲ８Ｇの熱伝達表面に腐食が
生じることになる。この現象は米国時ｒ［第４，３５４
，３４７号に更に詳しく説明されＣいる。

１−Ｉ　ＲＳ　Ｇには複数の相ｎ接続されＩこ管束が含
まれ−Ｃおり、これらはく垂直ガス流路の場合は）上か
ら下に順にエコノマイザ、蒸発器、および加熱器と呼ぶ
ことができる。管内の蒸気と水の混合物は高温排気ガス
の上向きの流れとは反対向きに下向きに流れるにつれて
その温度が上昇する。これに対し【、高温ｔＪｌ気ガス
は１」ＲＳ　Ｇ中を上昇するにつれＣその渇磨が低下す
る。この意味で、ｌ−Ｉ　Ｒ８Ｇ熱交換プロセスは・逆
流プロセスである。

こ）で注意リベき点は、２燃料を用いることの出来る能
力が動力プラントの設］’ｔ’−際しＣ非常に望ましい
要因であるということである。この能力は運転者にとっ
て燃料の利用可能性とコストの面ぐ有利に活用できるか
らである。液体燃料およびガス燃料の両方で最大の運転
効率が１ｔＪられない場合には、２燃料能力の魅力はか
なり低下する。

反」へ圧致 したがって、本発明の１つの目的は従来技術の欠点を解
消した２燃料組合せサイクル動力ブラン１へを提供づる
ことである。

更に具体的に云うと、本発明の１つの目的は液体燃料燃
焼モードとガス燃料燃焼モードの両方で最も効率よく運
転できる２燃料組合せサイクル動力プラントを提供覆る
ことである。

本発明のもう１つの目的は蒸気タービン動力プラントと
１１　）＜　Ｓ　Ｇとの間に、液体燃おＩＴ″の運転中
に運転者が選択的に給水を予熱できるようにす゛る給水
再循環ループを提供することである。

本発明の史にもう１つの目的は動力プラントを天然ガス
で運転しＣいるとき運転者が給水加熱プロセスをバイパ
スＣきるにうにりることである。

本発明の史にもう１つの目的は動ツノプラントの運転者
が給水温度と１コノマイザの水の流量を微調整して、Ｉ
ＩＲ３Ｇのエコノマイザ内で「蒸気発生（ｓｔｅａｍｉ
＋＋ｇ）　Ｊを生じることなく硫黄に関連した必要条件
を満たｌるようにすることである。

本発明に固もと考えられる新規な特徴は特許請求の範囲
に記載しであるが、本発明自体並びに本発明の１」的と
利Ｊ：Ａは以上の説明から最もよく理解されよう。

発明の要約 本発明は２燃料組合せ一ナイクルの動力Ｖラントの分野
に関りる。カスタービンは蒸留液体燃料まＩ〔は天然カ
スのいずれｔｌ＞Ｍ択的に動作Ｊることができる。蒸留
液体燃料で運転Ｊるとき、硫黄冷端腐食を防ぐｌこめＩ
Ｉ　ＲＳ　Ｇ管表面の雌低渇度を維′持しな【）ればな
らない。液体燃料で運転しているときは、給水を予熱す
るために給水再循環ループが使用され、そしてガスター
ビンを天然ガスで運転しているときは、バイパス再循環
ループが使用される。史に、導管により蒸発器を１コノ
マイ１Ｆ人口に接続し、液体燃料で運転しているときは
エコノマイザの水の流量と給水湿度の両方を増加させる
。このように１コノマイザの水の流ωを増加させること
により、耐腐食性の液体燃料で運転するときに腐食が生
じない様にづるのに必要な程度−に給水温度を上げたと
きに生じる倶れのある「蒸気発生」が防止される。給水
再循環ループでの給水加熱は抽出蒸気によつＣ行なわれ
る。

３、発明の詳細な説明 組合せサイクル動力ブラン１〜１１は、少なくとも１つ
の熱回収蒸気発生器（＋」Ｒ２Ｏ）１７を介して熱的に
接続されたガスタービン動力プラント１３と蒸気タービ
ン動力プラント１５を含む。ガスタービン動力プラント
はガスタービン１９を含み、ガスタービン１９は圧縮機
２１と発電機２３を駆動りるように接続されている。可
燃性混合物が環状に配置された燃焼器の中で形成され−
Ｃ点火される。図には１つの燃焼器２５だけを示しであ
る。ガスタービン燃焼器は天然ガスまたは蒸留液体温り
で動作させることがぐきる。したがって、組合Ｌサイク
ル動カプラントは２燃料能力を持つものと考えることが
できる。

蒸気タービン動力プラントは蒸気タービン２９を含み、
蒸気タービン２９は発電機３１を駆動する。２つの発電
機をそれぞれ別個の原動機（タービン）で駆動づるこの
構成では、動力プラントは多軸組合Ｕリーイクル動カブ
ラン１−とみなすことができる。そのかわりに、単軸組
合Ｕサイクル動カプラントとして知られている構成では
両方の原動機を１つの発電機に接続りることができる。

カスタービン動カプラントからの排気ガスはＨＲ８Ｇ１
７を通しＣ送ることができる。ＨＲ８Ｇ１７は多数の加
熱段を含むことができる。Ｈｌ（ＳＧは逆方向熱交換器
である。即ら、給水が煙道内を１コノマイリーから過熱
器に向って下降づるにつれて加熱されるのに対して、ｔ
ｊｌ気ガスは煙道内を上昇しＣ熱を伝達するにつれて次
第に冷却される。

低温端から高温端までのＨＲＳ　Ｇの加熱段には、低圧
蒸気ドラム３９に関連して設けられた低圧エコノンイ１
ｆ３５および低圧蒸発器３７、ならびに蒸気ドラム４５
に関連鳴して設けられた高圧エコノマイザ４１および＾
圧蒸発器４３が含まれている。

更に、蒸気ドラム４５からの出力蒸気は過熱器４７に送
られる。蒸気は過熱器４７から尊前４８と適当な制御弁
４９（図では１つのみ示す）を通って蒸気タービン２９
に与えられる。図示した２圧力レヘルのＨＲ８Ｇでは、
低圧蒸気ドラム３９で発生した蒸気は導管５０おＪ、び
制御弁５１（図では１つのみ示す）を通って蒸気タービ
ン２９の中間段に与えられる。蒸気タービンは唯１つの
ケーシングを持つように描いであるが、別々のケーシン
グを持つものも用いることが出来ることは周知である。

本発明の好ましい実施例では、給水再循環ループ５５に
より蒸気タービンの脱気復水器５７をＨＲ８Ｇの低圧エ
コノマイザの人目端に接続Ｊる。

給水再循環ルーｌ″は加熱器ループ５９とバイパス・ル
ープ６１から構成され−Ｃいる。加熱器ルー１５９には
１つ以上の給水加熱器６５、ならびに加熱器ループを通
る給水の流れを制御するための上流側分離弁６７ｄ３よ
び下流側分離弁６９を含めることができる。給水加熱器
はたとえば逆流非接触型熱交換器どりることかできる。

低圧タービン抽出点から給水加熱器への蒸気人力は抽出
制御弁７１によって制御される。弁７３は使った蒸気と
熱水の１１）２気復水器への流れを制御Ｊる。ポンプ７
５は給水再ＩＩＩ！Ｉ環ルーゾ５５を介してトＩ　ＲＳ
　Ｇに給水を圧送づる。本発明の１つの利点は給水再循
環ルーＴＩに対する加熱用流体源が低圧抽出蒸気である
ことである。前掲米国特許第４，３５４．３４７号に示
されているような既知のリイクルでは、脱気蒸気供給加
熱器（ＤＡＳＳＨ＞がＨＲ８ＧまＩｃは関連りるフラッ
シュ・タンクから供給される化較的凸い圧力の蒸気を用
いることにより加熱されるが、これは抽出蒸気を取り出
り場合に比べて効率が低い。

バイパス・ループ６１は上流側分離弁８１と下流側分離
弁８３を含み、これらの弁は天然ガスｒ勅カブラン１〜
を運転する期間中にバイパス管路を通る流体の流れを制
御する。加熱器ループとバイパス・ループの両方に於け
る閉１１−弁の動作Ｊ３よび抽出制御弁の動作は自動化
でき、その方法はここに述べたような制御目的が与えら
れれば当業者が容易に考え得るものである。

１コノマイリフ再循環ループ８５が蒸発器人口と１］ノ
マイザ人］］とを相ＬＬ接続りるようにｌ−Ｉ　ＲＳＧ
煙道に設りられ−Ｃいる。■コノマイザ再循環ループの
目的はエコノマイザ人口の給水温度を上げなりればなら
ない液体燃料での運転期間中にエコノマイザにイ」加的
な給水流をうえることによって工］ノマイザ内での「蒸
気発生」を防止り−ることである。弁８７は蒸発器から
１］ノマイザへの再循環流を調整づる。ポンプ９１，９
３Ｊｊよび９５の役割は図中の矢印で表わした流れの向
きを参照１れば明らかであろう。

動作につい゛Ｃ説明りると、本発明を２燃料組合せザイ
クル動カプラントに適用した場合、天然ガスで非常に効
率の良い運転を１ｊなえるとともに、蒸留液燃料で運転
覆るとき冷端腐食を防止することができる。更に、１１
；１気蒸気供給加熱器に存在する比較的高い圧ツノの人
ツノ蒸気またはフラッシュ蒸気を利用Ｊるよりもむしろ
給水過熱用に抽出蒸気を利用することは、熱効率、装置
投資コスト１ｄ′３よび性能信頼度の点でイｊ利である
。

本発明を好ましい実施例について説明してきたが、当業
者にはこれに変形を加えることができることは明らかで
あろう。本発明の趣旨と範囲内にあるこのよう４１変形
はリベ（特Ｒ１Ｃｔ−求の範囲に包含されるものη゛あ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本５Ｄ明による給水再循環ループを含む組合しリイ
クル動カブランＩ〜の概略図である。 （符号の説明） １１・・・組合ｌサイクル動力シラン１〜．１７・・・
熱回収蒸気発生器、 ′１９・・・ガスタービン、２９・・・蒸気タービン、
３５・・・低圧１］ノマイザ、 ３７・・・低圧蒸発器、　３９・・・低圧蒸気ドラム、
４１・・・高圧１コノマイザ、 ４３・・・高圧蒸発器、　４５・・・蒸気トラム、４７
・・・過熱器、　４８・・・導管、５０・・・導管、　
５５・・・給水内循環ループ、５９・・・加熱器ループ
、６１・・・バイパス・ループ、６５・・・給水加熱器
、 ６７・・・加熱器ループの上流側方ｔｉｌｌ弁、６９・
・・加熱器ループの下流側分離弁、８１・・・バイパス
・ループの上流側分離弁、８３・・・バイパス・ループ
の下流側分離弁、８５・・・に］ノマイザ再循環ルーゾ
。 時給出願人 ゼネラル・二１−レク１〜リック・カンパニイ代理人　
（７６３０）　生　沼　徳　二昭和　年　月　日 特ｉｉ’１庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年特６′［願第１７４２４０号２、発明の名称 ２燃料２圧力紺合Ｊ！ｍノイクル ３、補正をする者 事件との関係　出願人 任　所　アメリカ合衆国、１２３０５、ニューヨーク州
、スクネクタデイ、リバーロード、１番 名　称　Ｕネラル・エレクトリック・カンパニイ代表者
　リムソン・ヘルツゴツト ４、代理人 住　所　〒１（）ｌ東京都港１２赤坂１丁目１４番１４
号第３５ｒｆｉＩＮヒル［ 日本Ｕネラル・エレク１〜リック株式会社・極東特許部
内昭和５９年１１月７日 （光送日：昭和５９年１１月２７日） ６、補正の対象 明線１占の図面のｆｉｉｌｌｌな説明の欄、並び相図面
７　、　？＋ｌｉ　ｌｌの内容 （１）明ｌ１ｌｌ　１′：！第１！ｉｌｌ第１６（ｓに
記載の１図は」を「第１図は」に訂１１−りる１゜ （２）図面に別紙の通りに１第１図」の図番をイリ−１
゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　蒸気ドラムを介して相ｎに接続された少なくと
   も１つの１０ノマイザと少なくとも１つの蒸発器を含む
   少なくとも１つの熱回収蒸気発生器を介して熱的に相互
   接続された少なくとも１つのガスタービンと少なくとも
   １つの蒸気タービンを含み、液体燃料またはガス燃料で
   選択的に運転し得る２燃料組合１！４Ｊイクル動カブラ
   ン１〜におい（、蒸気タービンを熱回収蒸気発生器に接
   続する給水再循環ループであって、蒸気タービンからの
   抽出蒸気を受りるように接続された少なくとも１つの給
   水加熱器を含む給水再循環ループ、および蒸Ｑ　ａと１
   コノマイザとの間に接続されたエコノマイリ゛再循環ル
   ープであり−Ｃ１液体燃料で運転しＣいる期間中に給水
   再循環ループがエコノマイザ人口への給水の温庶を上昇
   させるように動作しているときエコノマイザ人口への流
   体の流れを増加させるエコノマイザ再循環ループを有り
   ることを特徴とする２燃料組合せサイクル動力プラン１
   へ。 （２、特許請求の範囲第（１）項記載の２燃料組合せサ
   イクル動力プラントにａ３い（、ガス燃料で運転してい
   る期間中は給水加熱器と］エコノマイザ再循環ループが
   ともに遮断される２燃料組合せサイクル動力プラント。 （３）　少なくとも１つの熱回収蒸気発生器を介して熱
   的に相互接続された少なくとも１つのガスタービンと少
   なくとも１つの蒸気タービンを含み、液体燃料またはガ
   ス燃料で選択的に運転りることができ、かつ蒸気タービ
   ンと熱回収蒸気発生器とを接続する給水再循環ループを
   含む２燃料組合せサイクル動力プラントにおいて、給水
   再循環ループが加熱器ループとバイパス・ループを右し
   、上記加熱器ループは蒸気タービンからの抽出蒸気を受
   けるように接続された少なくとも１つの給水加熱器なら
   びに上流側および下流側の給水流分離弁を含み、上記バ
   イパス・ループは上流側Ｊコよび下流側の給水流分離弁
   を含み、上記加熱器ループと上記バイパス・ループは並
   列接続されており、上記加熱器ループが液体燃料で運転
   する開動作し、−［記バイパス・ループがガス燃料で運
   転する開動作づることを特徴とする２燃料組合せサイク
   ル動力プラント。 （４）　特許請求の範囲第（３）項記載の２燃料組合せ
   サイクル動力プラントにおいて、上記熱回収蒸気発生器
   が蒸気ドラムを介して相互接続された少なくとも１つの
   エコノマイザと少なくとも１゛つの蒸発器を含み、更に
   蒸発器入口と１コノマイ（１人口との間に接続されて、
   液体燃料で運転する間エコノマイザを通る流体の流れを
   増加さゼるように働くエコノマイザ再循環ループが含ま
   れている２燃料組合Ｕリイクル動カプラント。 （５）　低圧エコノマイザ、低圧蒸発器、低圧蒸気ドラ
   ム、高圧エコノマイザ、高圧蒸発器、過熱器、および高
   圧蒸気ドラムを含む少なくとも１つの熱回収蒸気弁り１
   器を介して熱的に相互接続されＩζ少なくとも１つのガ
   スタービンおよび少なくとＩＪｌつの蒸気タービンを含
   み、液体燃料またはガス燃料で選択的に運転し冑る２燃
   料組合Ｖ１ナイクル動カプラントにおいて、液体燃料で
   運転する間は蒸気タービンから抽出蒸気を受（）るよう
   に接続された少なくとも１つの給水加熱器をそなえた加
   熱器ループと該加熱器ループと並列接続されて、ガス燃
   料で運転する間は給水加熱器をバイパスづるバイパス・
   ループとを含む給水１ｊ循環ループ、および低圧蒸発器
   人口と低圧エコノマイザ人口との間に接続されて、液体
   燃料ぐ運転する間は低圧エコノマイザを通る給水Ｕ増加
   させるエコノマイＩＪ’肖循環ループを有することを特
   徴とりる２燃料組合せサイクル動力プラント。 （６）　特許請求の範囲第（５）項記載の２燃料組合せ
   υ°イクル動カプラントにおいて、過熱器を蒸気タービ
   ンに接続Ｊる高圧蒸気Ｓ管、および低圧蒸気ドラムを蒸
   気タービンの中間段に接続する低圧蒸気導管が含まれ−
   Ｃいる２燃料絹合せサイクル動力プラント。