JPS61155493A - 総合複合サイクル・システム - Google Patents

総合複合サイクル・システム

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JPS61155493A
JPS61155493A JP60270862A JP27086285A JPS61155493A JP S61155493 A JPS61155493 A JP S61155493A JP 60270862 A JP60270862 A JP 60270862A JP 27086285 A JP27086285 A JP 27086285A JP S61155493 A JPS61155493 A JP S61155493A
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JP
Japan
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steam
combined cycle
source
turbine
cycle system
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Application number
JP60270862A
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English (en)
Inventor
ドナルド・ライ・プラムレイ
アスホツク・クマー・アナンド
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
    • F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
    • F01K21/042—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas pure steam being expanded in a motor somewhere in the plant
    • 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
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
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    • 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
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    • F01K23/068—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 the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification in combination with an oxygen producing plant, e.g. an air separation plant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, 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
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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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    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

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 この発明はエネルギ変換装置、更に具体的に云えば、石
炭ガス化プラントと一体化した複合サイクル・ガス及び
蒸気タービン・システムに関する。
ガスタービンは、その起動及び運転停止が急速に出来る
能力を生かす為に、例えば発ｒｒｉ設備に用いられる場
合が多い。例えば、ガスタービンは不作動状態から一杯
の運転状態に持って来るのも、一杯の運転状態から運転
停止状態にするのも、僅か数分間で出来る。この様に起
動並びに運転停止が急速に出来ることによって得られる
簡単さは、例えば年単位で測る長期間にわたって運転状
態に保つ方が一層経済的であるベース負荷用の大形蒸気
タービンの起動並びに運転停止が比較的ゆっくりとして
複雑であるのと対照的である。ガスタービンは、起ｖＪ
並びに停止が出来る点で融通性があるが、その中で燃焼
する燃料によって発生された熱の比較的大きな部分が、
その排気として、使われずに出て行くことにより、熱力
学的な効率が悪い。例えば商用ガスタービンでは、１，
０３０″Ｆの排気温度が普通である。通常の状態では、
ガスタービン発生器の熱力学的な効率は約３１％である
。これに較へて、ベース負荷用蒸気タービン原動所の熱
力学的な効率は約３８％程度である。この効率の違いか
ら、電気回路の発電に使われるガスタービンは、比較的
短期間の間、主に比較的コストの高いピーク用発電要素
として使うのが普通である。このピーク用発電要素は、
ベース負荷装置が系統のエネルギ使用１を賄うことが出
来ない時にだけ起動し、ピーク・エネルギ使用量が済ん
だら直ぐに運転停止にする。
複合サイクル・システムは、ガスタービンの排気に得ら
れる熱含儂を更に利用する為に回収する手段を含んでい
る。１つの複合Ｉナイクル・システムは、ガスタービン
の排気の熱を用いて蒸気を発生し、この蒸気を例えば蒸
気タービンの様な利用プロセスに使える様にする熱口収
形蒸気発生器を用いている。高圧蒸気タービンに続いて
中圧蒸気タービンを持つ熱回収形蒸気発生器を用いた複
合サイクル・システムは、約４６％の熱力学的な効率を
持つことが出来る。
ガスタービンは、例えば液体状のガス状炭化水素の様な
きれいな燃料を必要とする。液体及びガス状の両方の炭
化水素は次第に手に入りにく１なり、高価になると予想
される。大量の石炭を利用することが出来るが、直接的
に使う時、未燃焼の炭素、灰及びその他の汚染物が存在
する為、石炭はガスタービンで直接的に使うには不適当
である。
石炭のガス化を利用して、石炭中の炭化水素の実質的な
部分を、ガスタービンに用いるのに適したきれいな低エ
ネルギの又は中位のエネルギのガス状燃料に変換するこ
とが出来る。好ましい石炭ガス化プロセスは純粋な酸素
を発生する為のＭ素プラントを用いる。石炭ガス・プラ
ントで空気の代りに１１素を使うことにより、炭酸ガス
に窒素が出ることが避けられる。こういう窒素は、石炭
ガスの発熱ｍを低下させるだけでなく、ＮＯｘ放出物の
発生に寄与することがある。粒子状のもの及び化学的な
汚染物（主に硫黄）を除く為の清浄化の後、石炭ガスを
ガスタービンで燃焼する。
石炭ガス化プラントを複合サイクル・システムと一体化
して、石炭ガス化プラントによって発生された燃料ガス
を直ちに消費する為に複合サイクル・システムに直接的
に供給するか、或いは債で消費する為に貯蔵する様な総
合プラントを作ることが出来る。直ちに消費すると、例
えば炭酸ガス化プロヒスの廃熱エネルギの幾分かを使っ
てガスタービンに供給される燃料ガスを少なくとも途中
まで予熱するという様な、熱力学的な効率の或る因子を
活用することが出来る。
複合サイクル・システムで得られる熱力学的な効率の改
善が、資本コストの上昇を犠牲として得られることは当
業者に明らかであろう。投合サイクル・システムのコス
トの実質的な要素は復水器と冷部基であり、これは蒸気
タービンからの使用済み蒸気を凝縮させる為に普通必要
とされるものである。非復水形蒸気サイクルを使うこと
が出来るが、使用済み蒸気中に残る水のリサイクルが出
来る様にする為に、蒸気タービンからの使用済み蒸気の
実質的な部分を逃がすことを必要とするので、こういう
サイクルは比較的効率が悪いのが普通である。蒸気を逃
がすことは、それと共に利用していない実質的な熱量を
浪費することであり、これは熱力学的な効率の実質的な
低下を招く慣れがある。
発明の目的と要約 従って、この発明の目的は、従来の欠点を解決した総合
ガス・プラント及び複合サイクル・システムを提供する
ことである。
この発明の別の目的は、非復水形蒸気システムを用いて
、高圧蒸気タービンからの使用済み蒸気の一部分をガス
タービンのタービン部分に噴射する総合システムを提供
することである。ガスタービンの圧縮機部分の中間段階
から圧縮空気の一部分を抽出することにより、ガスター
ビンのタービン部分を通る合計質量流山を設計値にｗ４
節する。
これによって設計のやり直しを必要とせずに、標準型の
設計のガスタービンを使うことが出来、タービン部分の
一層大きな質Ｉｌ流量に対処することが出来る。高圧蒸
気タービンを出て行ってガスタービンに供給される蒸気
は、普通の中圧タービンに供給される蒸気の圧力に対応
する圧力である。
この中圧蒸気に残っているエネルギがガスタービンに於
ける膨張を通じて捕捉され、こうして中圧タービンを省
略することが出来る。
この発明の別の目的は復水器及び冷却塔を必要としない
総合ガス・プラント及び複合サイクル・システムを提供
することである。
この発明の別の目的は、特に電気出力が約５０乃至約１
００メガワツトの範囲内の発電所で、資本コストを少な
くして効率を高めた総合ガス・プラント及び複合サイク
ル・システムを提供することである。
この発明の別の目的は、使用済み蒸気をガスタービンの
燃焼器に放出する単一部分から或る蒸気タービンを用い
た総合ガス・プラント及び複合サイクル・システムを提
供することである。
この発明の別の目的は、１段蒸気タービンからの中圧蒸
気をガスタービンの燃焼器に放出する総合ガス・プラン
ト及び複合サイクル・システムを提供することである。
噴射された蒸気がガスタービンのＮＯ７放出物を減少す
ると共に、ガスタービンのタービン部分で膨張して余分
の出力エネルギを発生する。ガスタービンを出て行く蒸
気、燃焼生成物及び過剰の空気の混合物の中に残る熱が
、熱回収形蒸気発生器で回収される。
この発明の別の目的は、ガスタービンの空気圧縮機の中
間段で空気を抽出して酸素プラントへの圧縮空気を得る
と共に、複合サイクル・システムの熱回収形蒸気発生器
部分で発生された蒸気の一部分をタービン部分に噴射す
ることによって、ガスタービンのタービン部分に送られ
る圧縮空気の減少によって生じた質ｆｆｉ流量の減少を
補償する総合ガス・プラント及び複合サイクル・システ
ムを提供することである。
簡単に云うと、この発明は、ガスタービンの空気圧縮Ｉ
ＩＩＮ分から中間圧力で抽出した圧縮空気の供給源が、
石炭ガス化プラントに関連する酸素プラントの圧縮空気
の需要を賄う様にした総合石炭ガス化プラント及び複合
サイクル・システムを提供する。ガスタービンのタービ
ン部分からの高温の排気を用いて、熱回収形蒸気発生器
で蒸気を発生する。この蒸気が蒸気タービンを駆動して
余分の機械的な出力を発生する。＃ｌ素プラントに供給
される圧縮空気を取出した分を補う為に、蒸気タービン
からの使用済み蒸気をガスタービンの燃焼器部分で圧縮
空気及び燃料に添加する。燃焼器に供給された蒸気中の
未だ消費されていないエネルギが、ガスタービンのター
ビン部分に於ける膨張並びに熱回収形蒸気発生器に於け
る吸収によって回収される。ガスタービン並びにその他
の方式を通じて蒸気を放出することにより、非復水形シ
ステムを使うことが出来、この為他の場合に必要とする
復水器及び冷却塔の資本コストを省略することが出来る
。更に、酸素プラントに圧縮空気を直接的に供給するこ
とにより、普通はこの様な圧縮空気を供給する為に必要
な別個の圧縮機及び電動機の資本コスト及び運転経費が
省略される。
この発明の１実施例では、ガス状燃料の供給源を作るの
に有効な石炭ガス・プラントと、空気圧縮機、燃焼器及
びタービンを持つ形式であって、この空気圧縮機が圧縮
空気の第１の供給源を作るのに有効な形式である様なガ
スタービンと、石炭ガス・プラントからのガス状燃料の
供給源を燃焼器に接続する手段と、石炭ガス・プラント
で使う酸素の供給源を作るが、圧縮空気の第２の供給源
を必要とする様な形式の酸素プラントと、圧縮空気の第
１の供給源の内、圧縮空気の第２の供給源に等しい一部
分を方向転換して、該一部分を酸素プラントに接続する
手段と、圧縮空気の第１の供給源の残りを燃焼器に供給
して、そこで圧縮空気の第１の供給源の残りと共にガス
状燃料を燃焼させるようにする手段と、タービンからの
排気を受取り、蒸気の供給源を発生するのに有効な熱回
収形蒸気発生器と、該蒸気の少なくとも一部分をタービ
ンで膨張させる為に加える手段とを有し、該蒸気の少な
くとも一部分は、空気圧縮機から方向転換された圧縮空
気の第１の供給源を実質的に補償するのに十分な質ｆｆ
１ｌｆｆｉを持ち、この為、タービンを通る合計質Ｉｌ
流量が圧縮空気の第１の供給源の合計質量流山に実質的
に等しくなる様にした総合複合サイクル・システムを提
供する。
この発明の上記並びにその他の目的、特徴及び利点は、
以下図面について詳しく説明する所から明らかになろう
。図面全体にわたり、同様な部分には同じ参照数字を用
いている。
好ましい　　　の記載 この発明は機械的な出力を発生する経済性を高めたシス
テムを対象とする。こ１で説明するシステムの機械的な
出力は任意の適当なプロセスを駆動する為、又は相異な
る機械的な出力を用いて複数個の相異なるプロセスを同
時に駆動する為に用いることが出来る。出力が相異なる
プロセスによって使われる場合、システムの機械的な出
力は別々の機械的な出力の和である。システムが発ｍｃ
ｉを駆動するのに使われる場合、ガスタービン及び蒸気
タービンの出力軸を同軸に発ｔｕｉの軸に結合して、１
個の電気出力を発生することが出来る。
機械的な出力から電気的な出力に変換することによって
生ずる全体的な効率の低下は、この発明にとってｌＩ１
題ではない、、別の実施例では、ガスタービンの機械的
な出力を用いて、例えば発電機の様な１つのプロセスを
駆動し、蒸気タービンの機械的な出力を用いて、例えば
第２の別個の発１！機の様な異なる装置を駆動すること
が出来る第１図には従来の総合複合サイクル・システム
１０が示されている。ガスタービン１２が石炭ガス・プ
ラント１６から配管１４を介してガス状燃料を受取る。
石炭ガス・プラント１６が石炭スラリ配管１８を介して
石炭のスラリを受取る。普通の酸素プラント２０が、１
１８１ｉ１２４によって駆動される空気圧縮機２２から
圧縮空気の供給を受け、配管２６を介して石炭ガス・プ
ラント１６に対し実質的に純粋な酸素の供給源を送出す
。石炭ガス・プラント１６によって発生されるガス状燃
料は、熱含ｍの低い石炭ガスであってもよいし、或いは
石炭ガス・プラント１６で発生される石炭ガスを例えば
フリラシャ・トロブシュ・プロセスの様な公知の方法で
更に反応させて、例えばメタンの様な更にエネルギの高
い燃料ガスを発生してもよい。
総合複合サイクル・システム１０を用いて電力を発生す
る場合、発生された電力の一部分を用いて電動１１２４
を駆動することが出来る。そうでない場合、電動機２４
を駆動する電力を購入しなければならない。電動１１１
２４が消費する電力型は小規模の総合複合サイクル・シ
ステム１０では約８メガワツトであり、この為、電力を
発生する為に複合サイクル・システム１０を使う場合は
、電力出力の減少として、又は電力を購入しなければな
らない場合は、電力コストの増加として、実質的な経済
的な負担になる。
こ１では、石炭ガス・プラント１６及び酸素プラント２
０が普通のものであって、その幾つかのプロセス及び装
置は当業者によく知られていて、それをこれ以上説明し
ても、この発明を開示する上で特に有益ではないと仮定
する。従って、石炭ガス・プラント１６及びｍｓプラン
ト２０のこれ以上の説明は省略する。
ガスタービン１２が空気圧縮環２８を持ち、これが約１
５０ｐＳｉＯの圧縮空気を燃焼！！Ｉ３０に供給する。
配管１４から来る燃料ガスを燃焼Ｍ３０で圧縮空気を用
いて燃焼させ、燃焼生成物及び過剰空気の高温混合物の
速度の速い流れを発生し、それをタービン３２に供給す
る。タービン３２が羽根又はパケット（図に示してない
）を持ち、ガス混合物がそれにあたることにより、出力
軸３４を強制的に回転させる。この出力軸は任意の便利
な負荷（図に示してない）に接続することが出来る。
共通軸３６がタービン３２によって発生されたエネルギ
の一部分を空気圧縮機２８を回転させる為に結合する。
タービン３２からの排気ダクト３８が排気生成物の流れ
を普通の熱回収形黒気発生器４０に送る。
排気ダクト３８の排気生成物は約１，０３０″Ｆの温度
であり、従って相当用の熱エネルギを含んでおり、侵で
使う為に、このエネルギを捕捉することが熱回収形蒸気
発生器４０の役目である。熱回収形蒸気発生器４０は普
通は高圧蒸気発生器及び過熱器（図に示してない）を含
んでおり、これが高圧蒸気タービン４２に加える為の約
９５０″Ｆに過熱された蒸気の供給源を作る。蒸気が高
圧蒸気タービン４２で膨張することにより、出力軸４４
が回転し、この出力軸を負荷〈図に示してない）に接続
することが出来る。高圧蒸気タービン４２を出て行く蒸
気は約６２５″Ｆの温度及び約２００ｐｓｉｇの圧力を
持ち、この為更に利用し得る相当但の熱エネルギを依然
として持っている。
熱回収形蒸気発生器４０が普通の再熱器（図に示してな
い）を含んでいてよく、これが高圧蒸気タービン４２か
ら配管４６を介して使用済み蒸気を受取り、それに熱を
加え、再熱蒸気を配置ｔ４８を介して中圧タービン５０
に送出す。蒸気が中圧タービン５０で膨張することによ
り、出力軸５２が回転する。この出力軸は負荷（図に示
してない）に接続することが出来る。中圧タービン５０
からの使用済み蒸気が配管５４を介して復水器５６に接
続され、そこで復水となり、戻り配管５８を介して熱回
収形蒸気発生器４０に戻される。普通の冷却塔６０を設
けて、復水器５６に入る使用済み蒸気を凝縮させること
が出来る。補給給水配管６２を介して熱回収形蒸気発生
器４０に埋合せの給水が供給される。実質的に全ての熱
を放出した後、ガス及び蒸気が約２８０″Ｆの温度で排
気ダクト６４を介して熱回収形蒸気発生器４０を出て行
き、排気煙突（図に示してない）に向う。
上に述べた要素の他に、熱回収形蒸気発生器４０は更に
適当な節炭器及び余分の蒸発器（図に示してない）を含
んでいてよいが、これらはこの発明にとって関心のない
ことである。
出力軸３４．４４．５２は切離して示しであるが、これ
らの軸を同軸に接続して、例えば発電確（図に示してな
い）の様な１個の負荷を協調して駆動することが出来る
。
第２図にはこの発明の１実施例の総合複合サイクル・シ
ステム６６が示されており、第１図に示す要素と対応す
る要素には、同じ参照数字を用いている。若干変更した
要素には同じ参照数字にダラシを付しである。
ガスタービン１２′の空気圧縮曙２８′が抽出配管６８
を含み、これが酸素プラント２０の圧縮空気の需要全体
を充たすのに十分な澁の圧縮空気を約ｓ　ｏ　ｐｓｉｇ
の中間圧力で抽出する。この発明の好ましい実施例では
、空気圧縮機２８′の全空気容量の約２０％を抽出配管
６８から抽出する。酸素プラント２０の圧縮空気の需要
全体を充たすと、従来の空気圧縮［２２及び電！１１１
１２４（第１図）は省略することが出来る。これらの要
素が省略されることにより、それらに特有のエネルギ効
率の低下もなくなる。
主な設計のやり直しをせずに、普通の装置を使うことが
出来ることが経済的でもあり望ましい。
普通のガスタービンは、空気圧縮１ｆ１２８’　。
３０′の空気及び燃料質量流ｍが、タービン３２の能率
のよい運転に要求される質量流ωと釣合う様なユニット
として設計されている。然し、第１図に示すこの発明の
実施例では、燃焼器３０’　に入る圧縮空気の質量流ｍ
は、酸素プラント２０に供給する為に抽出された２０％
だけ減少している。
この為、この減少した１！１ｆｆｉ流量の圧縮空気は、
普通のガスタービン１２′を用いた場合、タービン３２
の所要の質昌流量を充たすのに不十分である。
高圧蒸気タービン４２からの使用済み蒸気を燃焼器３０
′に供給する蒸気噴射導＠７０により、この減少した空
気質社流發の埋合せが行なわれる。
この使用済み蒸気は約２００　ｐ＋＝の圧力及び約６２
５′Ｆの温度であり、この為依然として相当ωの熱エネ
ルギを含んでいる。抽出された圧縮空気の埋合せをする
他に、燃焼器３０’　に噴射される蒸気はこの他の望ま
しい効果がある。特に、噴射された蒸気がタービン３２
で膨張してその熱エネルギの一部分を回収する。膨張し
た蒸気がタービン３２から排気ダクト３８を介して出て
行き、これはタービン３２の残りの流出物と同じ比較的
高い濃度である。中圧タービン５０（第１図）を必要と
せずに、この残りのエネルギが熱回収形蒸気発生器４０
′で実質的に回収される。燃焼器３０′に蒸気を噴射す
ることは、ターごン３２の質量魔笛を増加し且つ高圧蒸
気タービン４２からの使用済み蒸気の熱エネルギを回収
する他に、燃焼器３０′内の炎温度を下げ、こうしてＮ
Ｏｘ汚染物の発生を少なくする。
偶然ではあるが、高圧蒸気タービン４２を出て行く使用
済み蒸気の質量流量は、空気及び蒸気の単位容積あたり
の質量の違いを考慮すると、抽出配管６８によって酸素
プラント２２に対して抽出された圧縮空気の＊ｍ流ｍを
補償するのに必要な世に略等しいことが判った。或る運
転状態では、高圧蒸気タービン４２からの蒸気を増加す
ることが必要であるか望ましいことがある。この為には
、熱回収形蒸気発生器４０′内にある普通の中圧蒸発器
（図に示してない）からの中圧蒸気導管７２を設ける。
中圧蒸気導管７２の蒸気が蒸気噴射導管７０の蒸気と相
加わって、燃焼器３０′に流れる。
随Ｍ選択により、配管１４′に燃料ガス熱交換器７４を
設けて、石炭ガス・プラント１６からの燃料ガスを例え
ば約５２０下に予熱してから、燃焼器３０′で燃焼させ
る。燃焼の前並びに燃焼中に燃料ガスに加えなければな
らない熱ｌを減らすことにより、この予熱はガスタービ
ン１２′の熱力学的な効率を高める。燃料ガス熱交換器
７４に対する熱は、熱回収形蒸気発生器４０′内の普通
の高圧蒸発器（図に示さない）から配管７６を介して取
出される約６００″Ｆの温度及び約１，６０Ｑ　ｐｓｉ
ｇの圧力の高圧飽和蒸気又は水と飽和蒸気の混合物から
得られる。その熱を燃料ガス熱交換器７４で燃料ガスに
与えた後、略全部の蒸気が人体大気圧並びに約２８０丁
の潟麿で水に変換される。
燃料ガス熱交換器７４からの水が配管７８を介して脱気
器８０に送られる。
石炭ガス・プラント１６は普通は或る山の低圧プロセス
蒸気を発生する様な形式である。このプロセス蒸気の少
なくとも一部分を配管８２を介して脱気器８０に加える
ことが出来る。石炭ガス・プラント１６から過剰のプロ
セス蒸気を利用し得る場合、随意選択により、それを配
管８４を介して、この発明には関係のない外部の利用プ
ロセス（図に示してない）に送ることが出来る。
補給給水の供給が補給給水配管８６を介して脱気器８０
に加えられる。給水ポンプ８８が脱気した脱気器８０か
らの給水を熱回収形蒸気発生器４０′に戻す。
高圧蒸気タービン４２から、タービン３２に於ける膨張
によって、蒸気が大気に放出されると共に、燃料ガス熱
交換器７４で高圧蒸気が冷却される為、復水器５６又は
冷却塔６０（第１図）を使わずに、総合複合サイクル・
システム６６を運転することが出来る。更に、高圧蒸気
タービン４２を出て行く中圧蒸気の熱エネルギがタービ
ン３２に於ける膨張並びに熱回収形蒸気発生器４０′に
於ける吸収によって再び捕捉されるので、中圧タービン
５０（第１図）の必要がない。当業者であれば、中圧タ
ービン５０、復水器５６及び冷ｆＪＩ塔６０を省略した
ことによって大きな資本コストの減少を達成し得ること
が直ちに理解されよう。更に、中圧タービンを省略し、
タービン３２に於ける膨張の模、熱回収形蒸気発生器４
０′に於ける追加の熱の回収という更に効率のよいブＯ
１：７スに置き換えたことにより、第１図の総合複合サ
イクル・システム１０に較べて、第２図の総合複合サイ
クル・システム６６の効率が高くなる。大形装置が小形
ｆｉｇ！ｆよりも効率がよいという普通の工学的な観点
から、空気圧縮機２８′の効率が空気圧縮Ｉａ２２（第
１図）の効率よりも高いと考えるのが妥当であり、然か
もこの発明では空気圧縮機２２の必要がない。更に、電
動ｆＭ２４　（第１図）を省略し、最初に電力を発生し
又は購入し、その後その電力を電動機２４で消費する（
この何れのプロセスも効率は１００％よりずっと低い）
代りに、直接的に圧縮空気を発生することにより、電力
を発生する３つの工程から或るプロセスの２つの中間の
効率の悪さ、即ち電力の発生及び消費がなくなり、残る
空気圧縮のプロセスは、従来用いられる空気圧縮装置よ
りもずっと効率をよくすることの出来る装置で行なわれ
る。
当業者であれば周知であるが、熱回収形蒸気発生器４０
′に入る排気生成物の温度は排気生成物から最大限の熱
エネルギを捕捉するという厳密な観点からは、望ましい
値より低い。一般的に、１゜０３０″Ｆよりも数百度高
い温度が好ましい。熱回収形蒸気発生器４０′に於ける
熱伝達を高め、並びに／又は熱回収形蒸気発生１５Ｉ４
０’で発生される蒸気ｍを増やす為に、例えば普通のバ
ーナ（図に示してない）で燃焼する為に、燃料配管９０
を介して熱回収形蒸気発生器４０′に液体又はガス状燃
料を加えること等により、補助熱源を加えることが出来
る。
出力軸３４．４４は異なる負荷に接続し得る別々の要素
として示しであるが、普通の或る使い方では、同軸の出
力軸３４．４４を例えば発ｉ［の様な１個の利用プロセ
スに用いる。
図面についてこの発明の好ましい実施例を説明したが、
この発明がこういう実施例そのものに制限されないこと
並びに特許請求の範囲によって定められたこの発明の範
囲内で、当業者であれば神々の変更を加えることが出来
ることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の総合ガス・プラント及び複合サイクル・
システムの簡略ブロック図、第２図はこの発明の１実施
例の総合ガス・プラント及び複合サイクル・システムの
簡略ブロック図である。 主な符号の説明 １２′　ニガスターごン １４′　：燃料ガス配管 １６　：石炭ガス・プラント ２０　：酸素プラント ２８′　：空気圧縮機 ３０′　：燃焼器 ３２　：タービン ４０′　：熱回収形蒸気発生器 ４２　　：ｉ気タービン ７０．７２：蒸気配管

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）ガス状燃料供給源を作るのに有効な石炭ガス・プラ
    ントと、空気圧縮機、燃焼器及びタービンを持つ形式で
    あって、該空気圧縮機が或る合計質量流量を持つ圧縮空
    気の第１の供給源を作るのに有効な形式である様なガス
    タービンと、前記石炭ガス・プラントからのガス状燃料
    の供給源を前記燃焼器に接続する手段と、前記石炭ガス
    ・プラントで使う酸素の供給源を作るが、圧縮空気の第
    ２の供給源を必要とする様な形式である酸素プラントと
    、前記圧縮空気の第１の供給源の内、前記圧縮空気の第
    ２の供給源に等しい一部分を方向転換して、該一部分を
    前記酸素プラントに接続する手段と、前記圧縮空気の第
    １の供給源の残りを前記燃焼器に供給して、そこで圧縮
    空気の前記第１の供給源の残りを用いて前記ガス状燃料
    を燃焼させるようにする手段と、前記タービンからの排
    気を受取り、蒸気の供給源を発生するのに有効な熱回収
    形蒸気発生器と、該蒸気の供給源の内の少なくとも一部
    分を前記タービンで膨張する様に加える手段とを有し、
    前記蒸気の供給源の内の前記少なくとも一部分は、前記
    空気圧縮機から方向転換された圧縮空気の前記第１の供
    給源を実質的に補償するのに十分な質量流量を持ち、こ
    の為、前記タービンを通る合計質量流量が圧縮空気の第
    １の供給源の前記合計質量流量に略等しい総合複合サイ
    クル・システム。 ２）特許請求の範囲１）に記載した総合複合サイクル・
    システムに於て、前記タービンに供給される蒸気の供給
    源の前記少なくとも一部分が、前記複合サイクル・シス
    テムを復水器を必要としない非復水形システムとして運
    転することが出来る様にするのに十分である総合複合サ
    イクル・システム。 ３）特許請求の範囲１）に記載した総合複合サイクル・
    システムに於て、前記蒸気の少なくとも一部分を供給す
    る手段が、前記蒸気を途中まで膨張させて、途中まで膨
    張させた蒸気を前記ガスタービンに送出してその中で更
    に膨張させる蒸気タービン手段を含んでいる総合複合サ
    イクル・システム。 ４）特許請求の範囲３）に記載した総合複合サイクル・
    システムに於て、前記蒸気の供給源の内の少なくとも一
    部分を供給する手段が、前記蒸気タービンで膨張しなか
    つた蒸気の別の部分を供給する手段を含んでいる総合複
    合サイクル・システム。 ５）特許請求の範囲４）に記載した総合複合サイクル・
    システムに於て、複合サイクル・システムが非復水形シ
    ステムである総合複合サイクル・システム。 ６）特許請求の範囲４）に記載した総合複合サイクル・
    システムに於て、前記ガス状燃料の供給源を接続する手
    段が、前記燃焼器に接続する前に、該ガス状燃料を加熱
    する手段を含む総合複合サイクル・システム。 ７）特許請求の範囲６）に記載した総合複合サイクル・
    システムに於て、前記ガス状燃料を加熱する手段が、熱
    交換器と、前記ガス状燃料と熱交換するように、加熱さ
    れた水並びに前記熱回収形蒸気発生器からの蒸気の内の
    少なくとも一方の供給源を通す手段とを含んでいる総合
    複合サイクル・システム。 ８）特許請求の範囲７）に記載した総合複合サイクル・
    システムに於て、脱気器と、加熱された水及び前記熱交
    換器からの蒸気の内の少なくとも一方を前記脱気器に供
    給する手段と、該脱気器からの給水を前記熱回収形蒸気
    発生器に圧送する給水ポンプとを有する総合複合サイク
    ル・システム。 ９）特許請求の範囲７）に記載した総合複合サイクル・
    システムに於て、前記タービンに加えられる前記蒸気の
    少なくとも一部分の量、並びに前記熱交換器に供給され
    る加熱された水並びに蒸気の内の前記少なくとも一方の
    量が、複合サイクル・システムを非復水形システムとし
    て運転することが出来る様にするのに十分である総合複
    合サイクル・システム。 １０）特許請求の範囲１）に記載した総合複合サイクル
    ・システムに於て、前記タービンで膨張させる為に前記
    蒸気の少なくとも一部分を加える手段が、前記蒸気を前
    記燃焼器に供給する手段を含み、該燃焼器内で前記蒸気
    が燃焼器内の燃焼温度を下げる効果を持ち、この為ＮＯ
    ＿ｘの放出を少なくした総合複合サイクル・システム。 １１）特許請求の範囲１）に記載した総合複合サイクル
    ・システムに於て、前記熱回収形蒸気発生器の中で燃焼
    させる為に、該蒸気発生器に余分の燃料を供給する手段
    を有し、この為前記熱回収形蒸気発生器内で発生される
    蒸気の量が増加する様にした総合複合サイクル・システ
    ム。 １２）特許請求の範囲１）に記載した総合複合サイクル
    ・システムに於て、前記石炭ガス・プラントが少なくと
    も若干のプロセス蒸気を発生する形式であり、前記複合
    サイクル・システムが該プロセス蒸気の少なくとも一部
    分を受取る手段を含んでいる総合複合サイクル・システ
    ム。 １３）特許請求の範囲１）に記載した総合複合サイクル
    ・システムに於て、前記圧縮空気の第１の供給源の内の
    前記一部分が圧縮空気の前記第１の供給源の内の２０％
    までゞあり、前記タービンで膨張させる為に加えられる
    前記蒸気の少なくとも一部分の質量流量が、前記圧縮空
    気の第１の供給源の略２０％までゞある総合複合サイク
    ル・システム。
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