JPS6093133A - ガスタ−ビンサイクル - Google Patents

ガスタ−ビンサイクル

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JPS6093133A
JPS6093133A JP20227083A JP20227083A JPS6093133A JP S6093133 A JPS6093133 A JP S6093133A JP 20227083 A JP20227083 A JP 20227083A JP 20227083 A JP20227083 A JP 20227083A JP S6093133 A JPS6093133 A JP S6093133A
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JP
Japan
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liquid phase
air
phase water
compressed air
heat recovery
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JP20227083A
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JPH0472048B2 (ja
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Hiromi Nakamura
弘巳 中村
Takehiko Takahashi
武彦 高橋
Kazuo Yamamoto
和夫 山本
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/14Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F02C7/143Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水注入ガスタービンサイクルに関し、空気も
しくは空気を主体とするガスを圧縮機で圧縮してなる圧
縮空気の一部もしくは全部に予め熱回収媒体として用い
加熱された液相水を接触させて得た空気/水蒸気の混合
物でタービン排気の熱回収を行なうとともに、該接触操
作にて得られる冷却された液相水を熱回収媒体として圧
縮機の中間冷却と前記接触操作に用いる圧縮空気の冷却
にのみ用いることを特徴とするもので、好ましい態様に
おいてはタービン入口温度1000Uで48%(燃料天
然ガス、LHv基準)以上の熱効率を達成できるガスタ
ービンサイク 9ルである。
本発明者は、圧縮空気の一部もしくは全部に液相水を接
触させて得た空気/水蒸気の混合物でタービン排気の熱
回収を行なうガスタービンサイクルにおいて、圧縮空気
と熱回収媒体として用い加熱された液相水とを接触させ
て空気/水蒸気の混合物を得るとともに、該接触操作で
得られる冷却された液相水を熱回収媒体として該接触操
作に用いる圧縮空気の冷却とタービン排気の熱回収およ
び必要に応じて圧縮機の中間冷却とに用いることにより
大きな熱効率を達成できることを見出し、先に特許出願
した(特願昭56−199364号)。この特許による
熱効率は、同等な操作条件時に得られるガスタービン−
蒸気タービン複合サイクルに比して3〜4%高い。
前記特許では廃ガス温度が約80t?と極めて低い値と
なっていた。
その後廃ガス温度が低下できないケース、例えば廃ガス
の酸露点あるいは白煙公害等についてガスタービンのサ
イクル構成について検討を続けた結果、本発明の如く、
ガスタービン排ガスの低温側熱回収器を付加しないサイ
クルでも前記特許に比して熱効率の低下は15%前後に
抑え得ることが判明した。このサイクルの熱効率は前記
複合サイクルよりなお15%以上高く、本発明と同じ温
度の廃ガスとする複合サイクルより2.5%以」−高い
すなわち、本発明は、支燃剤ガス・作動媒体ガス等とし
て用いる空気もしくは空気を主体とするガスを圧縮機で
圧縮してなる圧縮空気の一部もしくは全部に液相水を接
触させて得た空気/水蒸気の混合物でタービン排気の熱
回収を行ナウガスタービンサイクルにおいて、圧縮空気
と熱回収媒体として用い加熱された液相水とを接触させ
て空気/水蒸気の混合物を得るとともに、該接触操作で
得られる冷却された液相水を熱回収媒体として該接触操
作に用いる圧縮空気の冷却と圧縮機の中間冷却にのみ用
い前記圧縮空気との接触操作に供し、かつ該接触操作で
蒸発し空気との混合物として圧縮空気中に移行した量に
当る液相水を必要に応じ熱回収媒体として使用して該接
触操作および該熱回収操作に供せられる液相水中に捕給
するごとくしてなるガスタービンサイクルである。
以下、添付図面により本発明のフローシートの一例を説
明する。
図面は、圧縮空気と液相水とを接触させる接触交換塔(
以下、交換塔と記す)1、熱回収器、接触操作に用いる
圧縮空気の冷却に用いる熱交換器(以下、自己熱交換器
と記す)1、中間冷却器1、空気rF、縮機2、タービ
ン1の場合である。
図面において、空気圧縮機(ACl)に吸入された大気
空気(3)は断熱圧縮され管(4)より中間冷却器(I
C)に入り、ここで交換塔(EXT )よりの管(24
)内液和水と加圧水導入管(2)からの捕給液相水とか
らなる液相水0ηにより冷却され管(5)より空気圧縮
機(Ac1)で再び断熱圧縮され圧縮空気(6)とされ
る。
圧縮空気(6)の一部は必要に応じて管(8)より高温
側熱回収器(R8)に導かれ、残部は管(7)より自己
熱交換器(SR)に入り冷却されW(9)より交換塔(
EXT )に導入される。交換塔(EXT)には自己熱
交換器(SR)および中間冷却i (IC)にてそれぞ
れ熱回収媒体として用い加熱された液相水がIF(IL
O印より導入されており、ここで圧縮空気と該液相水と
が向流形の直接接触を行ない、管QO)より・(51 水蒸気分圧を高められた圧縮空気/水蒸気の混合物とし
て高温側熱回収器(R1)に導入される。
また、該接触操作で冷却された液相水は管(20)から
それぞれ自己熱交換器(SR)、中間冷却器(TC)へ
菅(231(24)を経て送られ熱回収され加熱された
液相水となって交換塔(EXT)へ還流される。高温側
熱回収器(R1)に導入された圧縮空気/水蒸気の混合
物は必要に応じて空気圧縮機(Ac1)より直接(8)
から導入される圧縮空気とともに熱回収を行なった後、
管(11)より燃焼器(CC)に導入される。燃焼器(
CC)には熱回収器(R2)にて熱回収を行なった燃料
(1)がW(21)より導入されており、所定温度の燃
焼ガスとなり管(12)よりタービン(ET)に導入さ
れる。燃焼ガスはタービン(ET )にて断熱膨張し、
空気圧縮機(Act)、(Ac1)、および負荷向の駆
動力を発生し管θ3)より排出され、一部は管(221
より燃料の熱回収器(R2)に、残部は(14)より高
温側熱回収器(R1)で回収されて、管(151を介し
廃ガス013)としてサイクル外に排出される。尚、空
気圧縮機(ACl)、(AC’2)およびタービン(E
T)(6) に導入されるシール空気およびタービン(ET)に導入
される冷却空気は当然機械の設計−1−別途必要とされ
る。但し、本発明の操作の過程においては1低濡の圧縮
空気が得られるため、タービン冷却用田縮空気の必要量
は従来のガスタービンサイクルより少なくすることが可
能であり、本効果は一層の熱効率の向」二に寄与するも
のである。
以」二、図面によって本発明のフローの一例を示したが
、本発明は圧縮空気の一部もしくは全部に液相水を接触
させて得られる液相水で該接触操作に用いる圧縮空気の
冷却と圧縮機の中間冷却のみを行うものであって、この
操作を用いるかぎりにおいて種々の変更を加えうるもの
である。例えば、中間冷却に更に燃料を併用すること、
再熱サイクル化などがあり、圧縮比と熱効率との関係か
らは高圧縮比においても熱効率の低下率が従来のガスタ
ービンサイクルに比べてより小さいという特徴のあるも
のであり、高比出力化あるいは再熱サイクル化したとき
のメリットが大きい。
本発明のガスタービンサイクルの基本的なフローとその
適用の一例を上記に示したが、操作条件の点からは、圧
縮空気と液相水との直接接触による熱および物質(水)
移動がより有利に利用できる範囲としてまず、該接触操
作に用いる圧縮空気量は熱回収率の面からは通常全量用
いることが好ましいが、自己熱交換器、中間冷却などで
使用される前記接触操作で得られる冷却された液相水を
得るための所望量および接触操作の実用的条件から用い
る機器の大きさなどから適宜高温側熱回収器に分流させ
るものである。また圧縮空気との接触操作で蒸発し圧縮
空気/水蒸気の混合物として圧縮空気中に移行させる水
星についても実施に当り好適な量を選定する。
この好適操作範囲は、中間冷却に更に燃料を併用するこ
と、再熱サイクル化など、あるいはタービン入口条件な
どによって当然変わるものである。たとえば、第1図の
フローシートにおいて、タービン入口条件メして圧力6
αt1温度10000では圧縮空気/水蒸気の混合物と
して圧縮空気中に移行させる水量は、全吸入空気1kg
molあたり0.06〜0.12 kfmol 、好ま
しくは0.07〜0.11 kgmolの範囲である。
また、圧縮機において、中間冷却を施す場合の没前後の
圧力配分は、中間冷却による圧縮動力の低減効果をより
大きくするとの点より判断されるべきものである。
以下に本発明の効果をより具体的に説明するために検討
例を示す。
検 討 例 (T)条件 (a)効 率 圧縮機断熱効率 η。−0,89 タービン断熱効率 η、=0.91 機 械 効 率 η□=0.99 発電機効率 η。=0.985 燃 焼 効 率 η□二0.999 (A1大気吸入条件 湿 度 15r 圧 力 1.033 at 湿 度 60 % 流 購Dry kir l kgmol / 、9H2
00,0101kymol/5 (c)燃 !′+1 種 類 天然ガス 湿 度 15 C 高位発熱量C0C) 245.200Kcal/kym
ol低位発熱量(0℃) 221,600KCal/k
ymOl(d)総圧力損失率 149 (e)補給水 温 度 15tZ’ 流 量 0.091 kymol /、?げ)タービン
入目条件 圧 力 6 at 温 度 1000 C (!1)熱交換器最小温度差 高温側熱回収器 R,30C 燃料予熱器R230t? 中間冷却器I0 20C 自己熱交換器 SR20C (A)その他 燃料、補給水および交換塔底部水の圧 縮動力は無視したが、所内動力として 発電端出力の0.3%を考慮した。また、タービン冷却
空気の必要量は本サイク ルにては低温の圧縮空気が得られるこ とを考慮して設定した。
(社)結 果 (,7,1廃ガス 温 度 138.51Z’ 流 fft 1.11 kgmol /、p(A)圧縮
機(AC2)出目温度 150C(C)送電端出力 8
090杷 (d)送電端熱効率 486%
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一例を示すフローシートである0 (2)は加圧水導入管、(3)は大気空気、(6)は圧
縮空気、(7)(81(9)(IQI (181(In
) (20) (23) (24)は管、(R1)は高
温側熱回収器、(R2)は熱回収器、(IC)は中間冷
却器、(SR)は自己熱交換器、(EXT )は交換塔
、(AC+)(AC2)は空気圧縮機、(CG)は燃焼
器、(ET)はタービン、(L)は負荷を示す。 特許出願人 三菱瓦斯化学株式会社 特許出願人代理人

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1) 支燃剤ガス・作動媒体ガス等として用いる空気も
    しくは空気を主体とするガスを圧縮機で圧縮してなる圧
    縮空気の一部もしくは全部に液相水を接触させて得た空
    気/水蒸気の混合物でタービン排気の熱回収を行なうガ
    スタービンサイクルにおいて、圧縮空気と熱回収媒体と
    して用い加熱された液相水とを接触させて空気/水蒸気
    の混合物を得るとともに、該接触操作で得られる冷却さ
    れた液相水を熱回収媒体として該接触操作に用いる圧縮
    空気の冷却と圧縮機の中間冷却にのみ用い前記圧縮空気
    との接触操作に供し、かつ該接触操作で蒸発し空気との
    混合物として圧縮空気中に移行した量に当たる液相水を
    必要に応じ熱回収媒体として使用して該接触操作および
    該熱回収操作に供せられる液相水中に補給するごとくし
    てなるガスタービンサイクル。
JP20227083A 1983-10-28 1983-10-28 ガスタ−ビンサイクル Granted JPS6093133A (ja)

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JPH0472048B2 JPH0472048B2 (ja) 1992-11-17

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58101228A (ja) * 1981-12-10 1983-06-16 Mitsubishi Gas Chem Co Inc ガスタ−ビンサイクル

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58101228A (ja) * 1981-12-10 1983-06-16 Mitsubishi Gas Chem Co Inc ガスタ−ビンサイクル

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