JPS62502209A - 結合型蒸気−ガスタ−ビンシステム - 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】 結合型蒸気−ガスタービンシステム 本発明は、発電機を駆動する蒸気タービンがサイクル中に接続されていて、該蒸 気タービンから蒸気が、接続されている凝縮器における液化の後、復水ポンプを 用いて少なくとも一つの予熱段を経て給水として戻される蒸気発生器、及び閉じ たサイクル中を回されるタービンガス、好ましくは窒素又はヘリウムで動かされ 、加熱されたタービンガス用の出口が、結合導管を介して蒸気発生器中の加熱面 と、該加熱面に直列に接続され凝縮水を蒸気発生器に戻すサイクルの分岐中に挿 入されていて余熱段階を形成している熱交換器とに結合されている、第二の発電 機を駆動するガスタービンを備え、その際、蒸気発生器はガスタービンと結合さ れて、臨界超過圧力で給水の蒸発が起こるように構成されておりζ蒸気タービン は少なくとも二つのタービン部分に分割されていて、二つの相互に連続するター ビン部分の間毎に一つの中間加熱段階が挿入されている、電気エネルギーの発生 のための結合型蒸気−ガスタービンシステムに関する。

純然たる蒸気発電所では今日約４０％までの純効率が達成されるが、他方、今日 までに建設又は設計されている単一のガスタービン処理及び蒸気の単一の中間加 熱を伴う蒸気処理を備えた結合型蒸気−ガスタービン発電所においては、該効率 は約４５％に高められる。

熱エネルギーが高温電子炉中での核燃料の分裂の際に生じる熱から獲得される、 冒頭に述べられた種類の周知めシステム（ドイツ公開明細書第２６５６４６３号 ）においては、熱エネルギーは、閉じたサイクル中を回されるガス状の冷却剤、 例えばでリウムによって奪われるが、その際、この冷却サイクルは同時に閉じた ガスタービンサイクルであり、従って、原子炉冷和剤は同時にタービンガスであ る。

これに対して、本発明の基礎には、周知の原子力を用いずに燃焼されるシステム に比べて効率が一層最適化されている、従来の化石燃料の燃焼によるエネルギー 供給を行う結合型蒸気−ガスタービンシステムを、その際に燃焼廃棄ガスの発生 が最小化されるべく創出するという課題がある。

冒頭に述べられた種類のシステムから出発して、この課題は、本発明によれば、 ガスタービンがタービンガスの多段の膨張及び中間加熱を伴う組立てタービンと して構成されていること、タービンガス用の加熱器及び蒸気サイクル中の中間加 熱器が、石炭を用いて燃焼されるボイラーの加熱面より形成されること、及び、 石炭を用いて燃焼されるボイラーが、ガスタービンの加熱器乃至中間加熱器用の 別々の加熱面が夫々連接されている、二つに分けられ相互に前後に接続された燃 焼室を有することにより、解決される。

蒸気タービンの中間加熱器用の加熱面は、その際、好ましくは、ガスタービンの 中間加熱器を形成する加熱面に接続され、ボイラーの第一の燃焼室に連接されて いる。

求められる燃焼廃棄ガスの発生の減少及び効率の改善の意味では、それに加えて 、ガスタービンからのタービンガスの出口に熱交換器を接続し、該熱交換器が他 方において、ボイラーに燃焼空気として供給されるべき空気の少なくとも一部に よって貫流され該空気を余熱することが好ましい。

本発明は、以下の、二つの相互に前後して接続された燃焼室を有する石炭を用い て燃焼されるボイラーによるエネルギー供給を行う結合型蒸気−ガスタービンシ ステムの回路図を示す図面と結びつけられた実施例の説明において、より詳細に 解説されている。

図面に示された結合型蒸気−ガスタービンシステムは、図面の右方に示された、 蒸気タービン２２６によって駆動される三相交流発電機２３２を備えた蒸気発電 装置部分と、図面の左方に示された、ガスタービン２４８によって駆動される第 二の三相交流発電機２５０を備えたガスタービン装置部分とに分割されている。

熱エネルギーは、図示の場合には石炭を用いて燃焼されることが考えられている 、二つに分けられて相互に前後して接続されている燃焼室２５５ａ、２５’５ｂ を用いるボイラー２９０ａ、２９０ｂにおいて、発生させられている。ボイラー の燃焼空気は、ボイラーから流出する燃焼廃棄ガス中になお含まれている熱エネ ルギーが燃焼空気に伝えられる再生熱交換器２９４において、予熱さガスタービ ン装置部分は閉じたサイクル中を回されるタービンガス、例えば窒素又はヘリウ ムで稼動するが、その際、ガスタービン２４８は、圧縮器２５２を用いて吸い込 まれたタービンガスを、燃焼室２５５ｂに連接されているボイラーの加熱面より 形成された加熱器２５４ａに供給する。加熱されたタービンガスは次に、ガスタ ービンの第一のタービン部分２５６ａに流入し、そこで温度低下と圧力降下のも とに仕事を遂行する。タービン部分２５６ａからの流出後、タービンガスは、燃 焼室２５５ａに連接されている中間加熱器２５４ｂにおいて、新たに加熱されて タービン部分２５６ｂに供給され、仕事の遂行後火に該タービン部分から交換器 ２１６へ、該交換器からの流出復交換器２４０へ、そして最後には別の交換器２ ９２を経て凝縮器２５２に貫流する。

蒸気タービン装置部分は、図示の場合には三つのタービン部分２２６ａ、２２６ ｂ、２２６ｃに分割された蒸気タービン２２６を有するが、その第一のタービン 部分２２６Ｃには、熱交換器２１６におけるタービンガスかビン部分２２６ａか らの流出後、蒸気は中間加熱器２２８において加熱され、タービン部分２２６ｂ に供給され、該タービン部分での仕事の遂行後新たに中間加熱器２３０において 加熱され、次に最後のタービン部分２２６ｃに供給される。中間加熱器２２８と ２３０はその際、ボイラーの燃焼室２５５ａに連接されている加熱面によって形 成される。

最後のタービン段２２６Ｃから流出する蒸気は、凝縮器２３６に導かれるが、該 凝縮器は例えば流水によって冷却されることが考えられ、その際、供給された蒸 気を凝縮する。凝縮水は、接続されている復水ポンプ２３８によって、交換器２ ３７及び別の交換器２３９を介して交換器２４０に供給される。交換器２３７に おいては発電機の冷却の際に獲得される廃熱が、交換器２３９においてはシステ ムのオイル冷却の際に獲得される廃熱が凝縮水に伝えられ、それによって凝縮水 の温度はすでに幾分高まっているものと考えられる０次に交換器２４０において 凝縮水は、タービンガスからの熱の伝達によって更はあたためられ、続いて脱ガ ス装置２４２に供給されるが、そこにおいて凝縮水は、導管２４４を介して最後 のタービン部分２２６ｃから供給される抽出空気の補給のもとに処理され残留ガ スが除出される。その際更にあたためられた凝縮水は、次に別のポンプ２４６に より熱交換器２１６に導かれ、そこでタービンガスからの熱の伝達により蒸気の 発生が起こる。

尚、ボイラー燃焼空気は単に再生熱交換器２９４における燃焼廃棄ガスからの熱 の伝達によって余熱されるのではなく、上に述べられた熱交換器２９２において 以前にすでに燃焼空気の予熱が行なわれるのであって、該熱交換器においては、 熱交換器２４０からの流出後タービンガス中になお含まれている熱エネルギーが 燃焼空気に伝えられるということを指摘しておく。

本発明の思想の範囲内で、説明された実施例の諸変更諸展開が実現可能であるこ とは明白である。そこで例えば石炭を用いた燃焼の代わりに別の化石燃料を用い た燃焼が行われることが可能である。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　’ｌａＥ　Ｉ）ｌＴＥＲｈｌＡＴｒＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨ ＲＥＰＯＲＴ　０ＮＵＳ−Ａ−３４６６８７１１６１０９／６９　ＮｏｎｅＤＥ −Ａ−１４０１４６９２４／１０／６１３　ＮｏｎｅＣＨ−Ａ−５５３９１７１ ３１０９／７４　Ｎｏｎｅ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．発電機を駆動する蒸気タービンがサイクル中に接続されていて、該蒸気ター ビンから蒸気が、接続されている凝縮器における液化の後、復水ポンプを用いて 少なくとも一つの予熱段を経て給水として戻される蒸気発生器、及び、閉じたサ イクル中を回されるタービンガス、好ましくは窒素又はヘリウムで動かされ、加 熱されたタービンガス用の出口が、結合導管を介して、蒸気発生器中の加熱面と 、該加熱面に直列に接続され凝縮水を蒸気発生器に戻すサイクルの分岐中に挿入 されていて予熱段を形成している熱交換器とに結合されている、第二の発電機を 駆動するガスタービンを備え、蒸気発生器はガスタービンと結合されて、臨界超 過圧力で給水の蒸発が起こるように構成されており、蒸気タービンは少なくとも 二つのタービン部分に分割されていて、二つの相互に連続するタービン部分の間 毎に一つの中間加熱段が挿入されている、電気エネルギーの発生のための結合型 蒸気−ガスタービンシステムにおいて、 ガスタービン（２４８）が、タービンガスの多段の膨張及び中間加熱を伴う組立 てタービン（２５６ａ；２５６ｂ）として構成されており、タービンガス用の加 熱器（２５４ａ；２５４ｂ）及び蒸気サイクル中の中間加熱器（２３０；２２８ ）が、石炭を用いて燃焼されるボイラー（２９０）の加熱面より形成され、石炭 を用いて燃焼されるボイラー（２９０ａ；２９０ｂ）がガスタービン（２４８） の加熱器（２５４ａ）乃至中間加熱器（２５４ｂ）用の別々の加熱面が夫々連接 されている、二つに分けられた相互に前後に接続された燃焼室（２５５ａ；２５ ５ｂ）を有することを特徴とする蒸気−ガスタービンシステム。
2. ２．蒸気タービン（２２６）の中間加熱器（２２８；２３０）用の加熱面が、ガ スタービン（２４８）の中間加熱器（２５４ｂ）を形成する加熱面に接続され、 ボイラー（２９０ａ；２９０ｂ）の第一の燃焼室（２５５ａ）に連接されている ことを特徴とする、請求の範囲１に記載の蒸気−ガスタービンシステム。
3. ３．ガスタービン（２４８）からのタービンガスの出口に熱交換器（２９０）が 接続されていて、該熱交換器が他方において、ボイラー（２９０ａ；２９０ｂ） に燃焼空気として供給されるべき空気の少なくとも一部によって貫流され該空気 を余熱することを特徴とする、請求の範囲１又は２に記載の蒸気−ガスタービン システム。