JPS62214235A - Gas turbine power generation system using methanol as fuel - Google Patents

Gas turbine power generation system using methanol as fuel

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JPS62214235A
JPS62214235A JP5858486A JP5858486A JPS62214235A JP S62214235 A JPS62214235 A JP S62214235A JP 5858486 A JP5858486 A JP 5858486A JP 5858486 A JP5858486 A JP 5858486A JP S62214235 A JPS62214235 A JP S62214235A
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methanol
fuel
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亮 竹内
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Abstract

PURPOSE:To increase the recovering efficiency of exhaust heat by providing first and second methanol fuel feeding systems in the exhaust gas system of a low pressure gas turbine and feeding first and second combustors respectively. CONSTITUTION:First and second methanol fuel feeding systems 7, 11 are provided on the exhaust gas system 14 of a low pressure gas turbine 3. The first methanol feeding system 7 on an upper course side is fed to a first combustor 5 which is correspondent to a high pressure turbine 2. The second methanol feeding system 11 on a lower course side is fed to a second combustor 9 which is correspondent to a low pressure gas turbine 3. Thereby, an exhaust heat which became a low temp. can be efficiently recovered, increasing the recovering efficiency of an exhaust heat.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はメタノールを燃料に用いるガスタービン発電
システムの改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to an improvement in a gas turbine power generation system using methanol as fuel.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

天然ガスや石炭ガスを合成して得られるメタノールは、
常温の場合、液体状であって、輸送、貯蔵などの取扱い
に石油盤みの有利性がsb、近年。
Methanol, which is obtained by synthesizing natural gas and coal gas, is
At room temperature, it is in a liquid state, and in recent years, petroleum oil has become more advantageous for transportation, storage, and other handling.

石油代替燃料として注目されているところである。It is attracting attention as an alternative fuel to petroleum.

しかし表から、一方でこの原料メタノールは、それ自身
の有する発熱量が比較的低いことから、他の一般的な同
種燃料9例えばLNGなどに比較するとき、同一の燃焼
熱量を得るのには、約2倍の供給量を必要とするなどの
不利を有しており、この点を補なうために1従来の場合
、原料メタノールに対して、予め熱、または熱および蒸
気を与え、これを分解、または改質(何れも反応熱は吸
熱的である)することによシ、その発熱量を高めて使用
する手段が採用されている。
However, from the table, on the other hand, since the raw material methanol itself has a relatively low calorific value, when compared with other common similar fuels9, such as LNG, it is necessary to obtain the same combustion calorific value. This method has the disadvantage of requiring about twice the amount of supply, and in order to compensate for this point, in the conventional case, heat or heat and steam are applied to the raw methanol in advance, and then the methanol is heated. Means have been adopted to increase the calorific value by decomposing or reforming (in both cases the heat of reaction is endothermic).

ここで、前記手段を採用した従来例での、メタノールを
燃料に用いるガスタービン発電システムの概要構成を第
2図および第3図に示す。
Here, a schematic configuration of a conventional gas turbine power generation system using methanol as fuel, which employs the above means, is shown in FIGS. 2 and 3.

これらの第2図および第3図において、符号21は空気
圧縮機、22はこの空気圧縮機21に同軸結合された高
圧ガスタービン、23はこの高圧ガスタービン22によ
って回転駆動される発電機であシ、また24は前記空気
圧縮機21から管路25を経て供給される圧縮空気と、
別の管路26を経て供給される燃料としての原料メタノ
ールとを混合燃焼させ、その燃焼ガスエネルギーを管路
27によシ前記高圧ガスタービン22に供給して、この
高圧ガスタービン22.ひいては発1機23を回転駆動
させる燃焼器、28は前記高圧ガスタービン22の排出
ガス管路29中に介在された排熱回収用の熱交換器を示
し、第2図構成では、この熱交換器28に前記原料メタ
ノールの供給管路26を通すことによって、供給される
原料メタノールを高圧ガスタービン22からの排出ガス
中の排熱によシ加熱し、分解反応を生じさせて発熱量を
高めるようにし、第3図構成では、この熱交換器28に
前記原料メタノールの供給管路26.ならびに水供給管
路30を通して、同様に排出ガス中の排熱によシそれぞ
れに加熱させると共に、水供給管路20を経て得られる
蒸気を、加熱された原料メタノールに加え、これを改質
させて発熱量を高めるようにしたものである。
2 and 3, reference numeral 21 is an air compressor, 22 is a high-pressure gas turbine coaxially connected to this air compressor 21, and 23 is a generator rotationally driven by this high-pressure gas turbine 22. and 24 is compressed air supplied from the air compressor 21 through the pipe line 25;
The raw material methanol as a fuel supplied through another pipe 26 is mixed and combusted, and the combustion gas energy is supplied to the high pressure gas turbine 22 through a pipe 27. Furthermore, a combustor that rotationally drives the generator 23, and 28 indicate a heat exchanger for exhaust heat recovery interposed in the exhaust gas pipe 29 of the high-pressure gas turbine 22, and in the configuration shown in FIG. By passing the raw material methanol supply pipe 26 through the vessel 28, the supplied raw material methanol is heated by the exhaust heat in the exhaust gas from the high-pressure gas turbine 22, causing a decomposition reaction and increasing the calorific value. In the configuration shown in FIG. 3, this heat exchanger 28 is connected to the feed line 26. Similarly, the water is heated through the water supply pipe 30 by the exhaust heat in the exhaust gas, and the steam obtained through the water supply pipe 20 is added to the heated raw material methanol to reform it. It is designed to increase the amount of heat generated.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

すなわち、第2図従来例構成は、原料メタノールに対し
て前記した分解方式を、また第3図従来例構成は、同様
に改質方式をそれぞれに適用した場合であって、何れの
場合にあっても、高圧ガスタービンの排出ガスエネルギ
ーを、燃料として供給される原料メタノールにより回収
させ、この排熱回収によシ原料メタノールに対し、前記
の必要とされる反応熱を与えて発熱量を高めるように改
善するもので、このようにして得られる燃料改善率は、
前者分解方式の場合が約22%、後者改質方式の場合が
約154となシ、原料メタノールを直接燃焼させる場合
に比較して、これらの改善された化学反応を伴なう各方
式では、両者共にその熱効率を約10%(相対値で約3
0係)程度以上に向上し得るのである。
That is, the conventional configuration shown in FIG. 2 is a case in which the above-described decomposition method is applied to the raw methanol, and the conventional configuration shown in FIG. 3 is a case in which a reforming method is similarly applied to each. However, the exhaust gas energy of the high-pressure gas turbine is recovered by the raw material methanol supplied as fuel, and this exhaust heat recovery gives the necessary reaction heat to the raw material methanol to increase the calorific value. The fuel improvement rate obtained in this way is:
The former decomposition method is approximately 22%, and the latter reforming method is approximately 154%.In each method, these methods involve improved chemical reactions, compared to the case where raw methanol is directly combusted. Both have a thermal efficiency of about 10% (relative value of about 3
It is possible to improve the performance by more than 0%.

なお、前者分解方式の燃料改善率に比較して、後者改質
方式のそれが低いのKも拘わらず、熱効率面で両者が同
等の値を示すのは、後者改質方式の場合、最終的に高圧
ガスタービンに供給される高圧ガス量が、加えられる蒸
気量相当分だけ多くなシ、結果的には燃料それ自身の改
善率を上廻って、熱効率向上に寄与するものと考えられ
る。
In addition, although the fuel improvement rate of the latter reforming method is lower than that of the former cracking method, the reason why the two show the same value in terms of thermal efficiency is that in the case of the latter reforming method, the final It is thought that the amount of high-pressure gas supplied to the high-pressure gas turbine is increased by the amount of steam added, which ultimately exceeds the improvement rate of the fuel itself and contributes to an improvement in thermal efficiency.

ここでこの種のガスタービン発電システムにおいては、
結果的に排出ガスエネルギーの熱回収を如何に効率化さ
せるかが、全体としての熱効率向上に大きく関係するが
、しかし一方では、前記各従来システムの場合、何れの
方式にあっても、原料メタノールを排出ガスエネルギー
の温度レベルで反応させるのには、何等かの触媒を用い
ない限シネ可能である。しかも、メタノールをガスター
ビン排熱により分解、改質ガス反応を効率的に行わせる
ためにはよシ低圧であること、また触媒の耐熱性などの
点からあまシ高温域は好ましくない。
In this type of gas turbine power generation system,
As a result, how to improve the efficiency of heat recovery from exhaust gas energy has a large impact on overall thermal efficiency improvement.However, in the case of each of the conventional systems mentioned above, no matter which method is used, It is possible to react at the exhaust gas energy temperature level without using some kind of catalyst. In addition, in order to efficiently decompose methanol using gas turbine exhaust heat and carry out the reformed gas reaction, a relatively low pressure is required, and a moderately high temperature range is not preferable from the viewpoint of the heat resistance of the catalyst.

近い将来ガスタービン入口温度が1350℃レベルに技
術が進展すると分解、改質ガスの供給圧力が、ガスター
ビンの高温化に伴なって、高圧化することにカシ、ガス
タービン単機効率向上策(前述の高温ガスタービン)と
メタノールのガスタービン排ガスによる反応系を伴なっ
た分解、改質型のガスタービン発電は矛盾することとな
る。
In the near future, if technology advances to the level where the gas turbine inlet temperature reaches 1350 degrees Celsius, the supply pressure of decomposed and reformed gas will increase as the temperature of the gas turbine increases. There is a contradiction between the decomposition and reforming type gas turbine power generation that involves a reaction system using methanol gas turbine exhaust gas (high-temperature gas turbine) and methanol gas turbine exhaust gas.

従ってこの発明の目的とするところは、既存技術を効果
的に利用して(既存の触媒などの利用)、排出ガスエネ
ルギーの熱回収効率を高め、簡略化されたシステム構成
によシ、効率的でかつ信頼性に富む、この符のメタノー
ルを燃料に用いるガスタービン発電システムを提供する
ことである。将来的に高温に耐える触媒が開発されれば
なお一層高効率なメタノールを燃料とするガスタービン
発電システムを提供することが可能になる。
Therefore, the purpose of this invention is to improve the heat recovery efficiency of exhaust gas energy by effectively utilizing existing technology (using existing catalysts, etc.), and to improve efficiency and efficiency through a simplified system configuration. It is an object of the present invention to provide a gas turbine power generation system using methanol as fuel, which is both large and reliable. If catalysts that can withstand high temperatures are developed in the future, it will be possible to provide even more efficient gas turbine power generation systems that use methanol as fuel.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記目的を達成するため、この発明は、相互に同軸結合
させた空気圧縮機、前段の高圧ガスタービン、および後
段の低圧ガスタービンと、低圧ガスタービンによって回
転駆動される発電機とを設け、また低圧ガスタービンの
排出ガス系には、上流の比較的高温側に第1のメタノー
ル燃料供給系。
To achieve the above object, the present invention includes an air compressor, a high-pressure gas turbine in the front stage, a low-pressure gas turbine in the rear stage, and a generator rotationally driven by the low-pressure gas turbine, which are coaxially connected to each other, and The exhaust gas system of the low-pressure gas turbine includes a first methanol fuel supply system on the upstream and relatively high temperature side.

下流の比較的低温側に第2のメタノール燃料供給系をそ
れぞれに配した排熱回収用の熱交換器を、さらに空気圧
縮機からの圧縮空気と第1の燃料供給系からの供給燃料
とを混合燃焼させて、その燃焼高圧ガスを高圧ガスター
ビンに供給する第1の燃焼器、および高圧ガスタービン
からの排出ガスと第2の燃料供給系からの供給燃料とを
混合燃焼させて、その燃焼低圧ガスを低圧ガスタービン
に供給する第2の燃焼器をそれぞれに設けたものである
Heat exchangers for exhaust heat recovery each having a second methanol fuel supply system arranged on the relatively low temperature side downstream, and compressed air from the air compressor and fuel supplied from the first fuel supply system. A first combustor that performs mixed combustion and supplies the combustion high-pressure gas to a high-pressure gas turbine, and a first combustor that performs mixed combustion of exhaust gas from the high-pressure gas turbine and fuel supplied from a second fuel supply system. Each of them is provided with a second combustor that supplies low-pressure gas to the low-pressure gas turbine.

〔作用〕[Effect]

すなわち、この発明の場合、第1の燃焼器においては、
高温下での触媒が開発されればメタノール燃料を比較的
高温に加熱処理して得た分解、改質ガスまたは現状の触
媒しか得られぬ場合は予熱未反応ガスを燃料に用い、ま
た第2の燃焼器においては、メタノール燃料を現状触媒
で比較的低温に加熱処理して得た分解、改質反応ガスを
燃料に用いて、前者によシ高圧ガスタービン、また後者
によシ低圧ガスタービンをそれぞれに回転駆動させるこ
とができ、これらの総合された回転駆動力によシ発電機
を作動させて所期の発電作用を得られるのであシ、シか
もここでのメタノール燃料に対する加熱処理には、排気
系での排熱回収によって得た熱エネルギーを利用する。
That is, in the case of this invention, in the first combustor,
If a catalyst that can operate at high temperatures is developed, cracked or reformed gas obtained by heating methanol fuel to a relatively high temperature, or if only the current catalyst is available, preheated unreacted gas may be used as the fuel, or secondary In the combustor, the decomposed and reformed reaction gas obtained by heating methanol fuel at a relatively low temperature using an existing catalyst is used as fuel, and the former is used in a high-pressure gas turbine, and the latter is used in a low-pressure gas turbine. It is possible to rotate each of the methanol fuel, and use the combined rotational driving force to operate the generator to obtain the desired power generation effect. utilizes thermal energy obtained by recovering exhaust heat in the exhaust system.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明に係るメタノールを燃料に用いるガスタ
ービン発電システムの一実施例につき、第1図および第
4図を参照して詳細に説明する。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one embodiment of a gas turbine power generation system using methanol as fuel according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 4.

第1図はこの実施例による装置プラントの概要桐成を原
理的に示すブロック図であり、また第4図はこの実施例
プラントと前記従来例プラントとの排出ガスエネルギー
の熱回収効率を説明する熱交換特性図である。
Fig. 1 is a block diagram showing the outline of the Kirinari equipment plant according to this embodiment, and Fig. 4 explains the heat recovery efficiency of exhaust gas energy between this embodiment plant and the conventional plant. It is a heat exchange characteristic diagram.

この第1図実施例構成において、符号1は空気圧縮機、
2.および3はこの空気圧縮機1に順次同軸結合された
前段の高圧ガスタービン、および後段の低圧ガスタービ
ン、4はこの低圧ガスタービン3によって回転駆動され
る発電機である。また5は前記空気圧縮機1から管路6
を経て供給される圧縮空気と、第1の燃料供給管路7を
経て供給される後述の燃料とを混合燃焼させ、その燃焼
ガスエネルギーを管路8により前記高圧ガスタービン2
に供給する第1の燃焼器、9は前記高圧ガスタービン2
から管路10を経て排出される排出ガスと、第2の燃料
供給管路11を経て供給される後述の燃料とを混合燃焼
させ、その燃焼ガスエネルギーを管路12により前記低
圧ガスタービン3に供給する第2の燃焼器である。さら
に13は前記低圧ガスタービン3の排出ガス管路14中
に介在された排熱回収用の熱交換器であり、上流の比較
的高温側に前記第1の燃料供給管路7を、下流の比較的
低温側に前記第2の燃料供給管路11をそれぞれに配し
たものである。
In this FIG. 1 embodiment configuration, reference numeral 1 denotes an air compressor;
2. and 3 are a front-stage high-pressure gas turbine and a rear-stage low-pressure gas turbine which are sequentially coaxially connected to the air compressor 1, and 4 is a generator rotationally driven by the low-pressure gas turbine 3. Further, 5 is a pipe line 6 from the air compressor 1.
The compressed air supplied through the first fuel supply pipe 7 and the fuel to be described later supplied through the first fuel supply pipe 7 are mixed and combusted, and the combustion gas energy is transferred to the high pressure gas turbine 2 through the pipe 8.
A first combustor 9 supplies the high pressure gas turbine 2 to the high pressure gas turbine 2.
Exhaust gas discharged through the pipe line 10 and fuel, which will be described later, supplied through the second fuel supply pipe line 11 are mixed and combusted, and the combustion gas energy is transferred to the low-pressure gas turbine 3 through the pipe line 12. This is the second combustor that supplies Furthermore, 13 is a heat exchanger for exhaust heat recovery that is interposed in the exhaust gas pipe 14 of the low-pressure gas turbine 3, and the first fuel supply pipe 7 is connected to the upstream relatively high temperature side, and the downstream side is connected to the first fuel supply pipe 7. The second fuel supply pipes 11 are respectively arranged on the relatively low temperature side.

しかしてこの第1図実施例構成の場合、第1゜および第
2の燃料供給管路γ、および11から供給される燃料と
しての原料メタノールは、排熱回収用の熱交換器13内
での排出ガスとの熱交換によシ、排熱を回収して次のよ
うに加熱処理される。
However, in the case of the configuration of the embodiment shown in FIG. Through heat exchange with exhaust gas, exhaust heat is recovered and heat treated as follows.

すなわち、まず上流、つまり排出ガスの入口側に近付け
た比較的高温雰囲気にある第1の燃料供給管路Tにおい
ては、予め比較的高温に加熱処理されて、ここでは高温
触媒を用いることが可能なとき分解、改質ガスまたは高
温触媒が得られぬ場合予熱未反応ガスとなシ、またこの
第1の燃料供給管路7での熱交換によって温度低下され
た下流。
That is, first, the first fuel supply pipe T, which is located upstream, that is, in a relatively high temperature atmosphere close to the exhaust gas inlet side, is heated to a relatively high temperature in advance, so that it is possible to use a high temperature catalyst here. If decomposed, reformed gas or high-temperature catalyst is not obtained, the preheated unreacted gas is used, and the downstream temperature is lowered by heat exchange in this first fuel supply pipe 7.

この場合、排出ガスの出口側に近付けた比較的低温雰囲
気にある第2の燃料供給管路11においては、比較的低
温であるために従来の触媒で且つ低圧下で比較的良く分
解または改良され、ここでは反応ガスとなる。
In this case, in the second fuel supply pipe 11 which is located in a relatively low temperature atmosphere close to the exhaust gas outlet side, the conventional catalyst can be relatively well decomposed or improved under low pressure because of the relatively low temperature. , here it becomes a reactive gas.

そしてこの第4図実施例構成において、第1の燃焼器5
では、空気圧縮機1から構成される装置空気と、第1の
燃料供給管路7から供給されるところの、燃料としての
分解、改質ガスまたは予熱未反応ガスとを混合燃焼させ
て、その燃焼ガスエネルギーによシ高圧ガスタービン2
を、また第2の燃焼器9では、同高圧ガスタービン2か
ら排出される排出ガスと、第2の燃料供給管路11から
別に供給されるところの、同様に燃料としての反応ガス
とを混合燃焼させて、その燃焼ガスエネルギーによシ低
圧ガスタービン3を、ひいては発電機4を回転駆動させ
て、所期の発電作用を得るのである。第1の燃焼器ある
いは第2の燃焼器へ改質ガスが供給される場合にあって
、改質ガスの組成上燃焼ガスのH20分圧が高いので、
第2の燃焼器での酸素濃度が低くなる可能性があシ、そ
の場合その濃度如何によシ燃焼不可能ということがあり
得る。これを回避するためには、改質用の蒸気量を制御
する必要があるが図中には省略しである。
In this embodiment configuration in FIG. 4, the first combustor 5
In this case, the apparatus air composed of the air compressor 1 and the decomposed or reformed gas as a fuel or the preheated unreacted gas supplied from the first fuel supply pipe 7 are mixed and combusted. High-pressure gas turbine 2 powered by combustion gas energy
In addition, in the second combustor 9, the exhaust gas discharged from the high-pressure gas turbine 2 is mixed with reaction gas as a fuel, which is also supplied separately from the second fuel supply pipe 11. The combustion gas energy is used to rotate the low-pressure gas turbine 3 and, in turn, the generator 4, thereby obtaining the desired power generation effect. When the reformed gas is supplied to the first combustor or the second combustor, the H20 partial pressure of the combustion gas is high due to the composition of the reformed gas.
There is a possibility that the oxygen concentration in the second combustor becomes low, and in that case, combustion may not be possible regardless of the concentration. In order to avoid this, it is necessary to control the amount of reforming steam, but this is not shown in the figure.

本発明の本質は、ガスタービン排ガスのエネルギーを如
何に多く回収して、メタノール燃料によるガスタービン
発電の高効率化を達成するかにあるが、その方策として
排ガスエネルギー回収系の熱交換過程を基本的に2つに
分けて、それぞれに応じて発生した燃料を高圧、低圧の
各々の燃焼器へ導くように構成したものであるが、熱交
換特性について以下に述べる。
The essence of the present invention is to recover as much energy from gas turbine exhaust gas as possible to achieve high efficiency in gas turbine power generation using methanol fuel.As a measure to achieve this, the heat exchange process of the exhaust gas energy recovery system is basically used. The combustor is divided into two parts, and the fuel generated in each part is guided to a high-pressure combustor and a low-pressure combustor, respectively.The heat exchange characteristics will be described below.

ここで第4図として示す熱交換特性において、点線Bl
  +およびB2は、前記した従来方式での排熱回収に
基ずく排出ガスの温度降下特性、および原料メタノール
の加熱又は反応温度特性であシ、また実線AI+および
A2+A3は、この実施例方式での排熱回収に基ずく排
出ガスの温度降下特性。
Here, in the heat exchange characteristics shown in FIG. 4, the dotted line Bl
+ and B2 are the temperature drop characteristics of the exhaust gas based on exhaust heat recovery in the conventional method described above, and the heating or reaction temperature characteristics of the raw material methanol, and the solid lines AI+ and A2+A3 are the Temperature drop characteristics of exhaust gas based on exhaust heat recovery.

および第1.第2の燃料供給管路7,11における原料
メタノールのそれぞれ加熱反応温度特性である。
and 1st. These are the heating reaction temperature characteristics of the raw material methanol in the second fuel supply pipes 7 and 11, respectively.

すなわち、この第4図の熱交換特性から明らかなように
、原理的には、従来方式による装置プラントの場合、熱
交換器28の入口での排出ガス温度TIは、供給管路2
6を通る原料メタノールとの熱交換によシ、その出口に
至って温度Te2まで低下し、また反対に原料メタノー
ルは、常温toにおける点b1からb2→b3→b4→
の温度t3tで吸熱して昇温する。そしてまたとこで温
度1゜は、高圧ガスタービン22の燃焼器24に要求さ
れる圧力に基すいた蒸発温度、いわゆる飽和圧力であシ
、同温度1.上の点b2におけるピンチポイント温度差
Δ’rpを成る一定温度に設定するときには、前記の排
出ガス出口(放出)温度Te2の値が自動的に決定され
て了りことになる。つt、b換言すると、従来方式では
、排出ガスの放出温度Te2が未だかなシの温度レベル
にあって、エネルギー損失が大きいことになる。
That is, as is clear from the heat exchange characteristics shown in FIG. 4, in principle, in the case of a conventional system plant, the exhaust gas temperature TI at the inlet of the heat exchanger 28
Through heat exchange with the raw material methanol passing through 6, the temperature decreases to Te2 at the outlet, and conversely, the raw material methanol changes from point b1 at room temperature to b2 → b3 → b4 →
The temperature increases by absorbing heat at the temperature t3t. Here again, the temperature 1° is the evaporation temperature, the so-called saturation pressure, based on the pressure required for the combustor 24 of the high-pressure gas turbine 22. When setting the pinch point temperature difference Δ'rp at the above point b2 to a constant temperature, the value of the exhaust gas outlet (release) temperature Te2 is automatically determined. In other words, in the conventional system, the exhaust gas release temperature Te2 is still at a low temperature level, resulting in a large energy loss.

これに対して、この実施例方式による装置プラントの場
合には、第1の燃料供給管路7での原料メタノールの吸
熱が、従来方式と同様に常温t。
On the other hand, in the case of the apparatus plant according to the method of this embodiment, the heat absorbed by the raw material methanol in the first fuel supply pipe 7 is at room temperature t, as in the conventional method.

の点Iklから第1の燃焼器5の圧力に相当する飽和圧
力tl上の点a2 + 13を経て温度t3の点&4ま
で昇温し、また別に併せて、第2の燃料供給管路11で
の原料メタノールの吸熱が、常温toの点1に+1から
第2の燃焼器9の操作圧力に相当する蒸発温度+2上の
点a12 + ataを経て温度t4の点a14まで昇
温し、その結果、この実施例方式では、熱交換器13の
入口での排出ガス温度TIが、従来方式のそれよシも充
分に低い排出ガス放出温度Telにまで降下する。つま
シ、ここではTe l >Te2であってその差が大き
く、ノってエネルギー損失を極少に抑え得る。そしてこ
の場合、蒸発開始点温度t1 + +2と、これに対応
する排出ガス温度との差であるところの、各ピンチポイ
ント温度差Δ’rpは、共に同一程度とするのが効果的
である。
The temperature rises from point Ikl to point &4 at temperature t3 via point a2 + 13 on the saturation pressure tl corresponding to the pressure of the first combustor 5, and also separately in the second fuel supply pipe 11. The heat absorption of the raw material methanol causes the temperature to rise from point 1 +1 at room temperature to to point a14 at temperature t4 via point a12 + ata on evaporation temperature +2 corresponding to the operating pressure of the second combustor 9, and as a result In this embodiment system, the exhaust gas temperature TI at the inlet of the heat exchanger 13 drops to the exhaust gas discharge temperature Tel, which is sufficiently lower than that in the conventional system. In this case, Te l >Te2, and the difference is large, so that energy loss can be kept to a minimum. In this case, it is effective to set the pinch point temperature differences Δ'rp, which are the differences between the evaporation start point temperature t1 + +2 and the corresponding exhaust gas temperature, to be approximately the same.

すなわち、これを要するに、排熱回収用熱交換器13に
おいては、複数の蒸発又は反応圧力を得られるように構
成して、排出ガスの温度降下特性の傾斜を極力大きくす
ることによシ、排熱回収効率。
In other words, in the heat exchanger 13 for exhaust heat recovery, the exhaust gas is Heat recovery efficiency.

ひいては原料メタノールの熱効率を充分に向上できるの
である。
As a result, the thermal efficiency of raw methanol can be sufficiently improved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したようにこの発明のシステム構成によるとき
は、相互に同軸結合させた空気圧縮機。
As described in detail above, when the system configuration of the present invention is used, the air compressors are coaxially connected to each other.

前段の高圧ガスタービン、および後段の低圧ガスタービ
ンと、低圧ガスタービンによって回転駆動される発電機
とを設け、また低圧ガスタービンの排出ガス系には、上
流の比較的高温側に第1のメタノール燃料供給系、下流
の比較的低温側に第2のメタノール燃料供給系をそれぞ
れに配した排熱回収用の熱交換器を、さらに空気圧縮機
からの圧縮空気と第1の燃料供給系からの供給燃料とを
混合燃焼させて、その燃焼高圧ガスを高圧ガスタービン
に供給する第1の燃焼器、および高圧ガスタービンから
の排出ガスと第2の燃料供給系からの供給燃料とを混合
燃焼させて、その燃焼低圧ガスを低圧ガスタービンに供
給する第2の燃焼器をそれぞれに設けたので、第1の燃
焼器においては、メタノール燃料を比較的高温に加熱処
理して得た分解、改質ガスまたは予熱未反応ガスを燃料
に用い、また第2の燃焼器においては、メタノール燃料
を比較的低温に加熱処理して得た分解、改質反応ガスを
燃料に用い、前者によシ高圧ガスタービン、また後者に
よシ低圧ガスタービンをそれぞれに回転駆動させること
ができ、これらの総合された回転駆動力によシ発電機を
作動させて、所期の電作用を得られるのであシ、そして
ここでのメタノール燃料に対する加熱処理には、排気系
での排熱回収によって得た熱エネルギーを利用しておシ
、しかもこのように第2の燃焼器の付加によって、よシ
低温化された排熱を相乗的、かつ効果的に利用できるた
めに1結果的には燃料としての原料メタノールの熱効率
を格段に向上し得る利点があシ、また併せて構成的にも
システム全体が比較的簡単で容易に実施できるなどの優
れた特長を有するものである。
A high-pressure gas turbine at the front stage, a low-pressure gas turbine at the rear stage, and a generator rotationally driven by the low-pressure gas turbine are provided, and the exhaust gas system of the low-pressure gas turbine includes a first methanol gas turbine on the upstream relatively high temperature side. A heat exchanger for exhaust heat recovery is installed, which is equipped with a fuel supply system and a second methanol fuel supply system on the relatively low-temperature side downstream, and a heat exchanger for recovering compressed air from the air compressor and a second methanol fuel supply system on the relatively low-temperature side of the downstream side. A first combustor that mixes and burns the supplied fuel and supplies the combustion high pressure gas to the high pressure gas turbine, and mixes and burns the exhaust gas from the high pressure gas turbine and the fuel supplied from the second fuel supply system. A second combustor was installed in each of the combustion chambers to supply the combustion low-pressure gas to the low-pressure gas turbine.In the first combustor, the methanol fuel was heated to a relatively high temperature and the decomposed and reformed gas was heated to a relatively high temperature. Gas or preheated unreacted gas is used as fuel, and in the second combustor, decomposed and reformed reaction gas obtained by heating methanol fuel to a relatively low temperature is used as fuel; The turbine and the latter can drive the low-pressure gas turbine to rotate, and the combined rotational driving force can operate the generator to obtain the desired electric power. The heat treatment of the methanol fuel here utilizes the thermal energy obtained by exhaust heat recovery in the exhaust system, and by adding the second combustor, the temperature is significantly lowered. Since the exhaust heat can be used synergistically and effectively, the thermal efficiency of the raw material methanol as fuel can be significantly improved.In addition, the entire system is relatively simple in terms of configuration. It has excellent features such as being easy to implement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明に係るメタノールを燃料に用いるガス
タービン発電システムの一実施例による概要構成を示す
ブロック図、第2図および第3図は従来の各別個による
同上ガスタービン発電システムの概要構成を示すブロッ
ク図、第4図は実施例システムと従来例システムとの排
出ガスエネルギーの熱回収効率を説明する熱交換特性図
である。 1・・・・空気圧縮機、2・・・・高圧ガスタービン、
3・・・・低圧ガスタービン、4・・・・発電機、5・
・・・第1の燃焼器、7・・φ・第1のメタノール燃料
供給系、7′・・・・改質反応用給水系、9・・・・第
2の燃焼器、11・・・・第2のメタノール燃料供給系
、13・・・・排熱回収用熱交換器、14・・・・排出
ガス系。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a gas turbine power generation system using methanol as fuel according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are schematic configurations of conventional individual gas turbine power generation systems as described above. FIG. 4 is a heat exchange characteristic diagram illustrating the heat recovery efficiency of exhaust gas energy between the embodiment system and the conventional system. 1... Air compressor, 2... High pressure gas turbine,
3...Low pressure gas turbine, 4...Generator, 5...
...first combustor, 7...φ, first methanol fuel supply system, 7'...water supply system for reforming reaction, 9...second combustor, 11... - Second methanol fuel supply system, 13... heat exchanger for exhaust heat recovery, 14... exhaust gas system.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)相互に同軸結合された空気圧縮機、前段の高圧ガ
スタービン、および後段の低圧ガスタービンと、同低圧
ガスタービンによつて回転駆動される発電機と、前記低
圧ガスタービンの排出ガス系に介在されて、上流の比較
的高温側に第1のメタノール燃料供給系を、下流の比較
的低温側に第2のメタノール燃料供給系をそれぞれに配
した排熱回収用の熱交換器と、前記空気圧縮機から供給
される圧縮空気、および前記第1の燃料供給系から供給
される比較的高温に加熱された分解、改質ガスまたは予
熱未反応ガスを混合燃焼させて、その燃焼高圧ガスを前
記高圧ガスタービンに供給する第1の燃焼器と、前記高
圧ガスタービンからの排出ガス、および前記第2の燃料
供給系から供給される比較的低温に加熱された分解、改
質反応ガスを混合燃焼させて、その燃焼低圧ガスを前記
低圧ガスタービンに供給する第2の燃焼器とを備えたこ
とを特徴とするメタノールを燃料に用いるガスタービン
発電システム。
(1) An air compressor, a high-pressure gas turbine at the front stage, a low-pressure gas turbine at the rear stage, which are coaxially connected to each other, a generator rotationally driven by the low-pressure gas turbine, and an exhaust gas system of the low-pressure gas turbine. a heat exchanger for exhaust heat recovery, in which a first methanol fuel supply system is disposed on the upstream relatively high temperature side and a second methanol fuel supply system is disposed on the downstream relatively low temperature side; Compressed air supplied from the air compressor and decomposed or reformed gas heated to a relatively high temperature or preheated unreacted gas supplied from the first fuel supply system are mixed and combusted to produce high-pressure gas from the combustion. a first combustor that supplies gas to the high-pressure gas turbine, exhaust gas from the high-pressure gas turbine, and decomposed and reformed reaction gas heated to a relatively low temperature supplied from the second fuel supply system. A gas turbine power generation system using methanol as fuel, comprising a second combustor that performs mixed combustion and supplies the combustion low pressure gas to the low pressure gas turbine.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5170620A (en) * 1991-04-29 1992-12-15 Lafayette Applied Chemistry, Inc. Sugar fuels for internal combustion engines
JPH05506290A (en) * 1990-02-01 1993-09-16 マンネスマン・アクチエンゲゼルシャフト Method and device for creating mechanical energy

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