JPS6252123B2 - - Google Patents
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- JPS6252123B2 JPS6252123B2 JP57218065A JP21806582A JPS6252123B2 JP S6252123 B2 JPS6252123 B2 JP S6252123B2 JP 57218065 A JP57218065 A JP 57218065A JP 21806582 A JP21806582 A JP 21806582A JP S6252123 B2 JPS6252123 B2 JP S6252123B2
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- fuel
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- gas
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Classifications
-
- 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
- F01K23/02—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
- 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
- F01K23/10—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 with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/103—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 with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with afterburner in exhaust boiler
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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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
- F01K23/064—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 in combination with an industrial process, e.g. chemical, metallurgical
-
- 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]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、効率の向上化を図れるようにした複
合原動システムに関する。
合原動システムに関する。
近時、ガスタービンと、その排熱エネルギによ
り駆動される蒸気タービンとを組合せた複合原動
システムが、LNG気化ガス等のクリーン燃料の
有効利用を図り得る新らしい技術として注目され
ている。第１図はこの種のシステムを組込んだ発
電プラントの概略構成を示すブロツク図であり、
第２図はその構成例を示す図である。燃焼器１は
供給された燃料ａと、燃焼用空気ｂとを混合して
燃焼させ、その燃焼エネルギによりガスタービン
系２を駆動している。このガスタービン系２は、
ガスタービン２ａと、このガスタービン２ａの出
力によつて駆動され前記燃焼用空気ｂを圧縮する
空気圧縮機２ｂとで構成され、上記ガスタービン
２ａに連結された発電機２ｃから発電出力ｅを得
ている。しかして、ガスタービン系２の排熱ガス
ｃは、排熱ボイラ系３の煙道３ａを通して排出さ
れる。この煙道３ａ内には、給水予熱器３ｂおよ
び蒸気発生器３ｃが設けてあり、前記排熱ガスｃ
の熱エネルギを回収して蒸気ｓを生成するように
している。そして、この蒸気ｓを蒸気タービン系
４の蒸気タービン４ａに供給し、この蒸気タービ
ン４ａに連結された発電機４ｂから発電出力ｆを
得ている。尚、上記蒸気タービン４ａを通つた蒸
気ｓは復水器５に供給され、冷却水ｄによつて冷
却されたのちポンプ６を介して前記給水予熱器３
ｂに供給される。これにより、蒸気ｓは排熱ガス
ｃの熱エネルギを回収して循環される。
り駆動される蒸気タービンとを組合せた複合原動
システムが、LNG気化ガス等のクリーン燃料の
有効利用を図り得る新らしい技術として注目され
ている。第１図はこの種のシステムを組込んだ発
電プラントの概略構成を示すブロツク図であり、
第２図はその構成例を示す図である。燃焼器１は
供給された燃料ａと、燃焼用空気ｂとを混合して
燃焼させ、その燃焼エネルギによりガスタービン
系２を駆動している。このガスタービン系２は、
ガスタービン２ａと、このガスタービン２ａの出
力によつて駆動され前記燃焼用空気ｂを圧縮する
空気圧縮機２ｂとで構成され、上記ガスタービン
２ａに連結された発電機２ｃから発電出力ｅを得
ている。しかして、ガスタービン系２の排熱ガス
ｃは、排熱ボイラ系３の煙道３ａを通して排出さ
れる。この煙道３ａ内には、給水予熱器３ｂおよ
び蒸気発生器３ｃが設けてあり、前記排熱ガスｃ
の熱エネルギを回収して蒸気ｓを生成するように
している。そして、この蒸気ｓを蒸気タービン系
４の蒸気タービン４ａに供給し、この蒸気タービ
ン４ａに連結された発電機４ｂから発電出力ｆを
得ている。尚、上記蒸気タービン４ａを通つた蒸
気ｓは復水器５に供給され、冷却水ｄによつて冷
却されたのちポンプ６を介して前記給水予熱器３
ｂに供給される。これにより、蒸気ｓは排熱ガス
ｃの熱エネルギを回収して循環される。
第３図は上記構成のシステムにおけるエネルギ
の関係を模式的に示すもので、Ｆは燃料ａが有す
るエネルギ、L1はガスタービン２ａでの損失エ
ネルギ、L2は蒸気タービン４ａでの損失エネル
ギ、W1，W2は発電機２ｃ，４ｂを介して得られ
る発電エネルギを示している。
の関係を模式的に示すもので、Ｆは燃料ａが有す
るエネルギ、L1はガスタービン２ａでの損失エ
ネルギ、L2は蒸気タービン４ａでの損失エネル
ギ、W1，W2は発電機２ｃ，４ｂを介して得られ
る発電エネルギを示している。
このように、本システムによれば、ガスタービ
ン系２で取出すことのできなかつたエネルギの一
部を蒸気タービン系４にて取出すことができ、そ
の効率、つまり発電効率の向上と燃料ａの有効利
用とを図ることができる。
ン系２で取出すことのできなかつたエネルギの一
部を蒸気タービン系４にて取出すことができ、そ
の効率、つまり発電効率の向上と燃料ａの有効利
用とを図ることができる。
ところが、上記システムは一般に燃料ａとして
LNG気化ガス、つまり主としてメタン（CH4）を
用いることを想定して開発されている。これに対
して最近では、メタノール（CH3OH）等の炭素
数の少ないアルコールを燃料ａとして用いること
が試みられている。このメタノールは、天然ガ
ス、石炭、褐炭、亜炭、重質油、石油コークス、
木材等の多様な炭化水素質源を出発原料として製
造され、石油代替燃料として注目されている。そ
して常温下では液体であり、ガソリン並みの性状
を示す。また、その製造時に硫黄等の不純物が除
去された純度の高い含酸素炭化水素化合物であ
り、所謂クリーン燃料として有用である。
LNG気化ガス、つまり主としてメタン（CH4）を
用いることを想定して開発されている。これに対
して最近では、メタノール（CH3OH）等の炭素
数の少ないアルコールを燃料ａとして用いること
が試みられている。このメタノールは、天然ガ
ス、石炭、褐炭、亜炭、重質油、石油コークス、
木材等の多様な炭化水素質源を出発原料として製
造され、石油代替燃料として注目されている。そ
して常温下では液体であり、ガソリン並みの性状
を示す。また、その製造時に硫黄等の不純物が除
去された純度の高い含酸素炭化水素化合物であ
り、所謂クリーン燃料として有用である。
しかしながら、前記メタン（CH4）の燃焼熱が
高位ベースで212.8Kcal／molであるのに対して
メタノール（CH3OH）のそれは182.6Kcal／mol
と低い。そして単位燃焼熱当りの水蒸気生成比率
が高く、煙道ガスの放出時の損失熱量が多い等の
問題を有している。この為、メタノールを燃料と
した場合、効率が低くなると言う問題があつた。
高位ベースで212.8Kcal／molであるのに対して
メタノール（CH3OH）のそれは182.6Kcal／mol
と低い。そして単位燃焼熱当りの水蒸気生成比率
が高く、煙道ガスの放出時の損失熱量が多い等の
問題を有している。この為、メタノールを燃料と
した場合、効率が低くなると言う問題があつた。
本発明は、このような事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、ガスタービン
と、このガスタービンの排熱エネルギーによつて
駆動される蒸気タービンとを備えた複合原動シス
テムにおいて、上記ガスタービンに供給される燃
料の一部または全部を上記ガスタービンの排熱エ
ネルギの一部を用いて化学的に反応させ、上記燃
料より燃焼エネルギの高い二次燃料に変換して前
記ガスタービンに供給するようにして、例えばメ
タノール等を燃料とする場合であつてもその効率
を十分に高くすることができ、しかも、ガスター
ビーの起動時や低負荷運転時等においても常に上
記二次燃料をガスタービンに供給し得る複合原動
システムを提供することにある。
もので、その目的とするところは、ガスタービン
と、このガスタービンの排熱エネルギーによつて
駆動される蒸気タービンとを備えた複合原動シス
テムにおいて、上記ガスタービンに供給される燃
料の一部または全部を上記ガスタービンの排熱エ
ネルギの一部を用いて化学的に反応させ、上記燃
料より燃焼エネルギの高い二次燃料に変換して前
記ガスタービンに供給するようにして、例えばメ
タノール等を燃料とする場合であつてもその効率
を十分に高くすることができ、しかも、ガスター
ビーの起動時や低負荷運転時等においても常に上
記二次燃料をガスタービンに供給し得る複合原動
システムを提供することにある。
以下、図面を参照して本発明システムの一実施
例につき説明する。
例につき説明する。
第４図は、本発明システムを発電プラントに組
込んだ例の概略構成を示すブロツク図で、第５図
はその構成例を示す図である。尚、前述した従来
システムと同一部分には同一符号を付してその詳
しい説明は省略する。
込んだ例の概略構成を示すブロツク図で、第５図
はその構成例を示す図である。尚、前述した従来
システムと同一部分には同一符号を付してその詳
しい説明は省略する。
このシステムが特徴とするところは、ガスター
ビン系２に供給される燃料ａを、ガスタービン２
ａの排熱エネルギーによつて加熱を受ける触媒式
クラツキング反応器７に導いて、クラツキング反
応させ、これによつて上記燃料ａをより燃焼エネ
ルギの高い二次燃料a′に変換して前記ガスタービ
ン２ａに供給するようにするとともに上記触媒式
クラツキング反応器７に供給される熱量を選択的
に制御する加熱系８を設けたことにある。
ビン系２に供給される燃料ａを、ガスタービン２
ａの排熱エネルギーによつて加熱を受ける触媒式
クラツキング反応器７に導いて、クラツキング反
応させ、これによつて上記燃料ａをより燃焼エネ
ルギの高い二次燃料a′に変換して前記ガスタービ
ン２ａに供給するようにするとともに上記触媒式
クラツキング反応器７に供給される熱量を選択的
に制御する加熱系８を設けたことにある。
具体的には、第５図に示すように、排熱ボイラ
系３の煙道３ａ内でかつ下流域に燃料予熱器１０
を設けるとともに煙道３ａ内でかつ蒸気発生器３
ｃより上流域に触媒式燃料気化器。すなわち触媒
式クラツキング反応器７を設け、燃料ａを上記燃
料予熱器１０、触媒式クラツキング反応器７の順
に通し、上記触媒式クラツキング反応器７で燃料
ａより燃焼エネルギの高い二次燃料a′に変換して
燃焼器１に供給するようにしている。また、煙道
３ａ内の前記触媒式クラツキング反応器７が位置
する部分もしくはその上流域に補助バーナ８ａを
設け、この補助バーナ８ａをバルブ８ｂおよび配
管８ｃを介して燃料ａの供給管に接続し、これら
で上記触媒式クラツキング反応器７に供給される
熱量を選択的に制御できる加熱系８を構成してい
る。
系３の煙道３ａ内でかつ下流域に燃料予熱器１０
を設けるとともに煙道３ａ内でかつ蒸気発生器３
ｃより上流域に触媒式燃料気化器。すなわち触媒
式クラツキング反応器７を設け、燃料ａを上記燃
料予熱器１０、触媒式クラツキング反応器７の順
に通し、上記触媒式クラツキング反応器７で燃料
ａより燃焼エネルギの高い二次燃料a′に変換して
燃焼器１に供給するようにしている。また、煙道
３ａ内の前記触媒式クラツキング反応器７が位置
する部分もしくはその上流域に補助バーナ８ａを
設け、この補助バーナ８ａをバルブ８ｂおよび配
管８ｃを介して燃料ａの供給管に接続し、これら
で上記触媒式クラツキング反応器７に供給される
熱量を選択的に制御できる加熱系８を構成してい
る。
かくして、このような構成のシステムによれ
ば、第６図にそのエネルギの入出力関係を模式的
に示すように、排熱エネルギＲを有効に用いて、
ガスタービン２ａから得るエネルギW1を多くす
ることができ、ここに効率を高めることが可能と
なる。
ば、第６図にそのエネルギの入出力関係を模式的
に示すように、排熱エネルギＲを有効に用いて、
ガスタービン２ａから得るエネルギW1を多くす
ることができ、ここに効率を高めることが可能と
なる。
即ち今、燃料ａとしてメタノール（CH3OH）
を使用した場合を例にとつて説明すると、上記メ
タノールは適当な触媒の存在下において、比較的
おだやかな反応条件、すなわち、触媒によつても
異なるが、例えば大気圧下で300℃〜400℃で次の
ように分解する。
を使用した場合を例にとつて説明すると、上記メ
タノールは適当な触媒の存在下において、比較的
おだやかな反応条件、すなわち、触媒によつても
異なるが、例えば大気圧下で300℃〜400℃で次の
ように分解する。
CH3OH→CO＋2H2
この反応は吸熱反応であり、反応の温度範囲と
して、前記ガスタービン燃焼排気ガス（約508
℃）を十分利用することができる。しかして、こ
の燃焼生成熱量は、例えば第７図に示すように、
液体メタノールでE1、気体メタノールでE2，CO
と2H2との混合ガスでE3となり E1＜E2＜E3 なる関係がある。ここで、その熱量差ΔH1，Δ
H2は、 ΔH1＝E2−E1＞０ ΔH2＝E3−E2＞０ として示され、メタノール気化熱量およびメタノ
ール分解熱量にそれぞれ相当する。従つて、燃料
ａとしてのメタノールをガスタービン２ａの排熱
エネルギを利用してクラツキングし、（CO＋
2H2）からなる混合ガスを二次燃料a′としてガスタ
ービン系に供給するようにすれば、その見掛上の
メタノールが有する発熱量を（ΔH1＋ΔH2）分だ
け高くすることができる。この結果、従来、
LNG気化ガスよりも若干不利であつたメタノー
ルの発電利用効率を、逆に上記LNG気化ガスよ
りも優位にすることが可能となる。
して、前記ガスタービン燃焼排気ガス（約508
℃）を十分利用することができる。しかして、こ
の燃焼生成熱量は、例えば第７図に示すように、
液体メタノールでE1、気体メタノールでE2，CO
と2H2との混合ガスでE3となり E1＜E2＜E3 なる関係がある。ここで、その熱量差ΔH1，Δ
H2は、 ΔH1＝E2−E1＞０ ΔH2＝E3−E2＞０ として示され、メタノール気化熱量およびメタノ
ール分解熱量にそれぞれ相当する。従つて、燃料
ａとしてのメタノールをガスタービン２ａの排熱
エネルギを利用してクラツキングし、（CO＋
2H2）からなる混合ガスを二次燃料a′としてガスタ
ービン系に供給するようにすれば、その見掛上の
メタノールが有する発熱量を（ΔH1＋ΔH2）分だ
け高くすることができる。この結果、従来、
LNG気化ガスよりも若干不利であつたメタノー
ルの発電利用効率を、逆に上記LNG気化ガスよ
りも優位にすることが可能となる。
かくして、メタノールを燃料ａとして用いる本
システムによれば、触媒式クラツキング反応器７
によつて上記メタノールがその分解に必要な熱エ
ネルギをガスタービンの排熱ガスより得て（CO
＋2H2）なる混合ガスに分解されて熱的エネルギ
が高められてガスタービン系に供給されることに
なる。従つて、ガスタービン系２より得られる出
力ｅが増大する。なお、反面、蒸気タービン系４
にて蒸気エネルギに変換されるエネルギ量が減少
し、蒸気タービン出力ｆが減少するが、全体的に
はタービン出力の増大を図ることが可能となる。
つまり、大気中に放出される廃エネルギ量が略々
同じであるとしても、本発明システムにおける総
合発電量が増大することになる。
システムによれば、触媒式クラツキング反応器７
によつて上記メタノールがその分解に必要な熱エ
ネルギをガスタービンの排熱ガスより得て（CO
＋2H2）なる混合ガスに分解されて熱的エネルギ
が高められてガスタービン系に供給されることに
なる。従つて、ガスタービン系２より得られる出
力ｅが増大する。なお、反面、蒸気タービン系４
にて蒸気エネルギに変換されるエネルギ量が減少
し、蒸気タービン出力ｆが減少するが、全体的に
はタービン出力の増大を図ることが可能となる。
つまり、大気中に放出される廃エネルギ量が略々
同じであるとしても、本発明システムにおける総
合発電量が増大することになる。
ちなみに、燃料投入量を熱量換算した量をＦと
し、ガスタービン２ａの入口における投入熱量を
Ｐとすると、従来システムではＦとＰとが等し
い。そして、ガスタービン２ａの排熱エネルギ量
をＱとすると、 Ｆ＝Ｐ＝L1＋W1＋Ｑ なる関係が成立する。また、蒸気サイクルでの損
失をL2、蒸気タービン出力をW2とすると Ｑ＝L2＋W2 なる関係がある。しかして、ガスタービン２ａで
の損失係数εg、発電効率をηg、蒸気タービン４
ａでの発電効率をηsとすると L1＝εg・Ｐ W1＝ηg・Ｐ Ｑ ＝Ｐ・（１−εg−ηg） L2＝Ｐ・（１−εg−ηg）・（１−ηs） W2＝Ｐ・（１−εg−ηg）・ηs で示されるから、総合発電エネルギ量Ｗは Ｗ＝W1＋W2 ＝Ｐ・ηg＋Ｐ（１−εg−ηg）・ηs として与えられる。例えばεg＝0.05，ηg＝
0.295，ηs＝0.2として与えられるものとすると、 Ｗ＝0.426P となり、その総合発電効率ηは η＝Ｗ／Ｆ×100％＝42.6％ となる。
し、ガスタービン２ａの入口における投入熱量を
Ｐとすると、従来システムではＦとＰとが等し
い。そして、ガスタービン２ａの排熱エネルギ量
をＱとすると、 Ｆ＝Ｐ＝L1＋W1＋Ｑ なる関係が成立する。また、蒸気サイクルでの損
失をL2、蒸気タービン出力をW2とすると Ｑ＝L2＋W2 なる関係がある。しかして、ガスタービン２ａで
の損失係数εg、発電効率をηg、蒸気タービン４
ａでの発電効率をηsとすると L1＝εg・Ｐ W1＝ηg・Ｐ Ｑ ＝Ｐ・（１−εg−ηg） L2＝Ｐ・（１−εg−ηg）・（１−ηs） W2＝Ｐ・（１−εg−ηg）・ηs で示されるから、総合発電エネルギ量Ｗは Ｗ＝W1＋W2 ＝Ｐ・ηg＋Ｐ（１−εg−ηg）・ηs として与えられる。例えばεg＝0.05，ηg＝
0.295，ηs＝0.2として与えられるものとすると、 Ｗ＝0.426P となり、その総合発電効率ηは η＝Ｗ／Ｆ×100％＝42.6％ となる。
これに対して本発明システムによれば、ガスタ
ービン２ａの排熱エネルギの一部Ｒを回収して燃
料a′のガスタービン２ａの入口でのエネルギが高
められ P′＝Ｆ＋Ｒ＝Ｐ＋Ｒ として与えられる。そして、このときの各エネル
ギは L′1＝εg・P′＝εg・（Ｐ＋Ｒ）＞L1 W′1＝ηg・P′＝ηg（Ｐ＋Ｒ） ＝W1＋ηg・Ｒ＞W1 となり、ガスタービン２ａでの損失L1が若干増
加すが、これにも増してタービン出力W′1が増大
することになる。そして、蒸気サイクル系での入
口熱量Ｓは、前記従来システムにおける熱量Ｑよ
り減少し、 Ｓ＝Q′−Ｒ＝P′・（１−ηg−εg）−Ｒ ＝（Ｐ＋Ｒ）・（１−ηg−εg）−Ｒ ＝Ｐ・（１−ηg−εg）−Ｒ（ηg＋εg） ＝Ｑ−Ｒ・（ηg＋εg）＜Ｑ となる。また、ここで、 L′2＝Ｓ・（１−ηs） W′2＝Ｓ・ηs ＝W2−Ｒ・（ηg＋εg）・ηs＜W2 W′＝W′1＋W′2 ＝W1＋W2＋ηg ・Ｒ−Ｒ（ηg＋εg）・ηs として示される。従つて、総合的に発電エネルギ
量W′の増大が図られることになる。そして、Ｒ
＝0.176×Ｐとして与えられるものとすると、総
合発電エネルギ量は W′＝0.466・Ｐ となり、その効率η′は η′＝W′／Ｆ×100％＝46.6％ となる。従つて、投入エネルギ量の約17.6％をリ
サイクルするものとすれば、発電効率の点で Δη＝（η′−η）×100％≒４％ の向上を図ることができ、その相対値としては、 δ＝（０．４６６Ｐ／０．４２６）×100％≒109.3
％ とし、約9.4％の発電効率向上を図ることができ
る。
ービン２ａの排熱エネルギの一部Ｒを回収して燃
料a′のガスタービン２ａの入口でのエネルギが高
められ P′＝Ｆ＋Ｒ＝Ｐ＋Ｒ として与えられる。そして、このときの各エネル
ギは L′1＝εg・P′＝εg・（Ｐ＋Ｒ）＞L1 W′1＝ηg・P′＝ηg（Ｐ＋Ｒ） ＝W1＋ηg・Ｒ＞W1 となり、ガスタービン２ａでの損失L1が若干増
加すが、これにも増してタービン出力W′1が増大
することになる。そして、蒸気サイクル系での入
口熱量Ｓは、前記従来システムにおける熱量Ｑよ
り減少し、 Ｓ＝Q′−Ｒ＝P′・（１−ηg−εg）−Ｒ ＝（Ｐ＋Ｒ）・（１−ηg−εg）−Ｒ ＝Ｐ・（１−ηg−εg）−Ｒ（ηg＋εg） ＝Ｑ−Ｒ・（ηg＋εg）＜Ｑ となる。また、ここで、 L′2＝Ｓ・（１−ηs） W′2＝Ｓ・ηs ＝W2−Ｒ・（ηg＋εg）・ηs＜W2 W′＝W′1＋W′2 ＝W1＋W2＋ηg ・Ｒ−Ｒ（ηg＋εg）・ηs として示される。従つて、総合的に発電エネルギ
量W′の増大が図られることになる。そして、Ｒ
＝0.176×Ｐとして与えられるものとすると、総
合発電エネルギ量は W′＝0.466・Ｐ となり、その効率η′は η′＝W′／Ｆ×100％＝46.6％ となる。従つて、投入エネルギ量の約17.6％をリ
サイクルするものとすれば、発電効率の点で Δη＝（η′−η）×100％≒４％ の向上を図ることができ、その相対値としては、 δ＝（０．４６６Ｐ／０．４２６）×100％≒109.3
％ とし、約9.4％の発電効率向上を図ることができ
る。
また、本発明システムでは、触媒式クラツキン
グ反応器７に供給される熱量を選択的に制御する
加熱系８を設けているので、次のような利点もあ
る。すなわち、触媒式クラツキング反応器７で燃
料ａをクラツキング反応させる場合、燃料ａであ
る、たとえばメタノールの分解温度は、触媒によ
つて左右される。すなわち、反応器７内の温度を
触媒が作動する所要温度に保つ必要がある。たと
えば今、第８図に示すように予熱ゾーンＢによつ
て加熱された燃料ａが反応ゾーンＡに入り、その
触媒によつて決まるクラツキング反応の起こり得
る温度分布パターンがＭ−１，Ｍ−２であるとす
る。一方、煙道３ａ内の温度分布パターンがＨ−
１，Ｈ−２，Ｈ−３であつたとすると、Ｍ−１の
パターンのときに煙道３ａ内の温度分布パターン
がＨ−１では触媒式クラツキング反応器７の後流
域で反応に必要な熱供給が受けられず、まず、パ
ターンＭ−２のときに煙道３ａ内の温度分布パタ
ーンＨ−２では同じく反応器７の後流域で反応に
必要な熱供給が受けられないことになる。特に、
メタノール分解は吸熱反応であり、上述した関係
では反応に必要な熱供給を受けられない領域が広
がる。したがつて、反応器７内の全域で良好な反
応を起こさせるには、パターンＭ−１のときに
は、パターンＨ−２でなければならず、また、パ
ターンＭ−２のときにはパターンＨ−３でなけれ
ばならない。しかし、ガスタービン系２の起動時
やガスタービン系２の負荷が低負荷になつたとき
には、煙道３ａ内の温度分布パターンが低温側に
移行するので、このような場合には、反応器７内
の全域でクラツキング反応を起こさせることがで
きないことになる。
グ反応器７に供給される熱量を選択的に制御する
加熱系８を設けているので、次のような利点もあ
る。すなわち、触媒式クラツキング反応器７で燃
料ａをクラツキング反応させる場合、燃料ａであ
る、たとえばメタノールの分解温度は、触媒によ
つて左右される。すなわち、反応器７内の温度を
触媒が作動する所要温度に保つ必要がある。たと
えば今、第８図に示すように予熱ゾーンＢによつ
て加熱された燃料ａが反応ゾーンＡに入り、その
触媒によつて決まるクラツキング反応の起こり得
る温度分布パターンがＭ−１，Ｍ−２であるとす
る。一方、煙道３ａ内の温度分布パターンがＨ−
１，Ｈ−２，Ｈ−３であつたとすると、Ｍ−１の
パターンのときに煙道３ａ内の温度分布パターン
がＨ−１では触媒式クラツキング反応器７の後流
域で反応に必要な熱供給が受けられず、まず、パ
ターンＭ−２のときに煙道３ａ内の温度分布パタ
ーンＨ−２では同じく反応器７の後流域で反応に
必要な熱供給が受けられないことになる。特に、
メタノール分解は吸熱反応であり、上述した関係
では反応に必要な熱供給を受けられない領域が広
がる。したがつて、反応器７内の全域で良好な反
応を起こさせるには、パターンＭ−１のときに
は、パターンＨ−２でなければならず、また、パ
ターンＭ−２のときにはパターンＨ−３でなけれ
ばならない。しかし、ガスタービン系２の起動時
やガスタービン系２の負荷が低負荷になつたとき
には、煙道３ａ内の温度分布パターンが低温側に
移行するので、このような場合には、反応器７内
の全域でクラツキング反応を起こさせることがで
きないことになる。
しかしながら、本発明システムのように加熱系
８を備えていると、上記のように反応に必要な熱
量が得られないときに加熱系８を作動させること
によつて、たとえば実施例の場合には、補助バー
ナ８ａを作動させることによつて煙道３ａ内の排
熱ガス温度分布パターンを強制的に高温側に移行
させることができる。すなわち、Ｍ−１のときに
は強制的にＨ−２までスライドさせることがで
き、また、Ｍ−２のときには強制的にＨ−３まで
スライドさせることができる。したがつて、ガス
タービン系２が起動時や低負荷時であつても触媒
式クラツキング反応器７で分解反応を行なわせる
ことができ、このようなときに起こり易い効率の
低下を防止することができる。なお、このとき補
助バーナ８ａから供給された熱エネルギの一部が
蒸気発生器３ｃによつて回収されるので、全体の
効率の低下は僅かである。
８を備えていると、上記のように反応に必要な熱
量が得られないときに加熱系８を作動させること
によつて、たとえば実施例の場合には、補助バー
ナ８ａを作動させることによつて煙道３ａ内の排
熱ガス温度分布パターンを強制的に高温側に移行
させることができる。すなわち、Ｍ−１のときに
は強制的にＨ−２までスライドさせることがで
き、また、Ｍ−２のときには強制的にＨ−３まで
スライドさせることができる。したがつて、ガス
タービン系２が起動時や低負荷時であつても触媒
式クラツキング反応器７で分解反応を行なわせる
ことができ、このようなときに起こり易い効率の
低下を防止することができる。なお、このとき補
助バーナ８ａから供給された熱エネルギの一部が
蒸気発生器３ｃによつて回収されるので、全体の
効率の低下は僅かである。
また、上記のように加熱系８を設けているの
で、触媒式クラツキング反応器７の触媒として作
動温度が高いもの、たとえばガスタービン２ａの
排熱ガス温度に近い作動温度のものを用いた場合
でも加熱系８を作動させて排熱ガス温度を高める
ことによつて触媒を良好に作動させることができ
る。したがつて、触媒の選択自由度を拡大できる
利点もある。
で、触媒式クラツキング反応器７の触媒として作
動温度が高いもの、たとえばガスタービン２ａの
排熱ガス温度に近い作動温度のものを用いた場合
でも加熱系８を作動させて排熱ガス温度を高める
ことによつて触媒を良好に作動させることができ
る。したがつて、触媒の選択自由度を拡大できる
利点もある。
ここで、上記のように構成されたシステムにお
いて、ガスタービンの起動時の制御を、第９図を
参照しながら説明すると以下の通りである。
いて、ガスタービンの起動時の制御を、第９図を
参照しながら説明すると以下の通りである。
１ 今、バルブV1，V2，V3，V4が全部“閉”の
状態にあるものとすると、先づ、バルブV1を
“開”にして燃料ａであるメタノール
（MeOH）を煙道３ａ内の後部に設けられた予
熱用バーナにより燃焼させる。
状態にあるものとすると、先づ、バルブV1を
“開”にして燃料ａであるメタノール
（MeOH）を煙道３ａ内の後部に設けられた予
熱用バーナにより燃焼させる。
２ その燃焼熱により燃焼予熱器１０が所定の温
度に達した時点で温度計Ｔの出力でバルブV2
を“開”にする。
度に達した時点で温度計Ｔの出力でバルブV2
を“開”にする。
３ 同時にバルブV3を“開”にする。これによ
つて燃焼予熱器１０出口ガスをバルブV3を介
して煙道３ａ内の補助バーナ８ａに導き、燃焼
させる。
つて燃焼予熱器１０出口ガスをバルブV3を介
して煙道３ａ内の補助バーナ８ａに導き、燃焼
させる。
４ 燃焼予熱器１０への熱供給量が充分になつた
時点でバルブV1を“閉”とする。
時点でバルブV1を“閉”とする。
５ 所定時間経過後、バルブV4を“閉”から
徐々に開きメタノールを触媒式クラツキング反
応器７を介して燃焼器１へ供給し、煙道３ａの
排ガス量とガスタービン２ａへの燃料ガス量と
の流量調整を行う。
徐々に開きメタノールを触媒式クラツキング反
応器７を介して燃焼器１へ供給し、煙道３ａの
排ガス量とガスタービン２ａへの燃料ガス量と
の流量調整を行う。
６ ガスタービン２ａの出口の排ガス（電力発生
を伴い）の流量との見合いでバルブV3を
“開”から“閉”にしながら補助バーナ８ａを
絞り込む。
を伴い）の流量との見合いでバルブV3を
“開”から“閉”にしながら補助バーナ８ａを
絞り込む。
７ バルブV3を全閉とし、one lineとして漸時
full運転となるように燃料、排ガス温度等を制
御する。
full運転となるように燃料、排ガス温度等を制
御する。
このような制御によつて起動時においても燃焼
器１へ二次燃料a′を送り込むことができる。
器１へ二次燃料a′を送り込むことができる。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば燃料ａとしてメタノールのみなら
ず、エタノール、ブタノール等のアルコール類
や、プロパン、ブタン、ナフサ等の炭化水素類を
用いることもできる。また、補助バーナは煙道内
に限らず煙道に隣接させて設けた燃焼器内に設け
るようにしてもよい。さらに排熱ガスのエネルギ
を熱媒を介して回収し、この回収されたエネルギ
で触媒式クラツキング反応器を作動させるように
したものにあつては、熱媒の流路を選択的に補助
バーナで加熱するように構成してもよい。また本
システムは、発電プラントのみならず、船舶等の
ガスタービンを主機とするシステムにも適用で
き、更には一般産業用ガスタービン動力装置等に
も幅広く利用することができる。要するに本発明
は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。
ない。例えば燃料ａとしてメタノールのみなら
ず、エタノール、ブタノール等のアルコール類
や、プロパン、ブタン、ナフサ等の炭化水素類を
用いることもできる。また、補助バーナは煙道内
に限らず煙道に隣接させて設けた燃焼器内に設け
るようにしてもよい。さらに排熱ガスのエネルギ
を熱媒を介して回収し、この回収されたエネルギ
で触媒式クラツキング反応器を作動させるように
したものにあつては、熱媒の流路を選択的に補助
バーナで加熱するように構成してもよい。また本
システムは、発電プラントのみならず、船舶等の
ガスタービンを主機とするシステムにも適用で
き、更には一般産業用ガスタービン動力装置等に
も幅広く利用することができる。要するに本発明
は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。
第１図乃至第３図は従来システムの一例を示す
もので、第１図は概略構成を示すブロツク図、第
２図はシステム構成図、第３図はエネルギの入出
力関係を示す模式図である。第４図乃至第７図は
本発明の一実施例システムを示すもので、第４図
はその概略構成を示すブロツク図、第５図はシス
テム構成図、第６図はエネルギの入出力関係を示
す模式図、第７図は燃料の燃焼生成熱量を対比し
て示す図である。第８図は分解反応を実現させる
条件を説明するための図、第９図は本発明システ
ムにおける起動時の制御の一例を説明するための
図である。 １……燃焼器、２……ガスタービン系、２ａ…
…ガスタービン、２ｂ……空気圧縮機、３……排
熱ボイラ系、３ａ……煙道、３ｂ……給水予熱
器、３ｃ……蒸気発生器、４……蒸気タービン
系、４ａ……蒸気タービン、４ｂ……発電機、５
……復水器、６……冷却水ポンプ、７……クラツ
キング反応器、８……加熱系、８ａ……補助バー
ナ。
もので、第１図は概略構成を示すブロツク図、第
２図はシステム構成図、第３図はエネルギの入出
力関係を示す模式図である。第４図乃至第７図は
本発明の一実施例システムを示すもので、第４図
はその概略構成を示すブロツク図、第５図はシス
テム構成図、第６図はエネルギの入出力関係を示
す模式図、第７図は燃料の燃焼生成熱量を対比し
て示す図である。第８図は分解反応を実現させる
条件を説明するための図、第９図は本発明システ
ムにおける起動時の制御の一例を説明するための
図である。 １……燃焼器、２……ガスタービン系、２ａ…
…ガスタービン、２ｂ……空気圧縮機、３……排
熱ボイラ系、３ａ……煙道、３ｂ……給水予熱
器、３ｃ……蒸気発生器、４……蒸気タービン
系、４ａ……蒸気タービン、４ｂ……発電機、５
……復水器、６……冷却水ポンプ、７……クラツ
キング反応器、８……加熱系、８ａ……補助バー
ナ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガスタービンと、このガスタービンの排熱エ
ネルギによつて駆動される蒸気タービンとを備え
た複合原動システムにおいて、上記ガスタービン
の排熱エネルギの一部によつて熱供給を受ける触
媒式クラツキング反応器と、上記ガスタービンに
供給される燃料の一部または全部を上記触媒式ク
ラツキング反応器に通して上記燃料より燃焼エネ
ルギの高い二次燃料に変換させた後上記ガスター
ビンに供給する手段と、上記触媒式クラツキング
反応器に供給される熱量を選択的に制御する加熱
手段とを具備してなることを特徴とする複合原動
システム。 ２ 前記加熱手段は、前記燃料の一部を燃焼させ
て前記ガスタービンの排熱ガス温度を選択的に高
める補助バーナを主体に構成されたものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複合
原動システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21806582A JPS59108809A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 複合原動システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21806582A JPS59108809A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 複合原動システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59108809A JPS59108809A (ja) | 1984-06-23 |
| JPS6252123B2 true JPS6252123B2 (ja) | 1987-11-04 |
Family
ID=16714095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21806582A Granted JPS59108809A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 複合原動システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59108809A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0297227U (ja) * | 1989-01-17 | 1990-08-02 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE468910B (sv) * | 1989-04-18 | 1993-04-05 | Gen Electric | Kraftaggregat, vid vilket halten av skadliga foeroreningar i avgaserna minskas |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337222A (en) * | 1976-07-02 | 1978-04-06 | Cummings Donald Ray | Gas turbine power generating method and device |
-
1982
- 1982-12-13 JP JP21806582A patent/JPS59108809A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337222A (en) * | 1976-07-02 | 1978-04-06 | Cummings Donald Ray | Gas turbine power generating method and device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0297227U (ja) * | 1989-01-17 | 1990-08-02 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59108809A (ja) | 1984-06-23 |
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