KR19990087240A - How to generate rotary axial force in hydrogen fueled power plant - Google Patents

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데이비드 제이 휴버
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드폴 루이스 에이
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Abstract

수소(2)는 발전소에서 연료 공급원으로 사용된다. 수소(2)는 순수한 산소(1)에서 연소되어(8) 증기(71)를 제공하며, 그 다음 증기는 하나 또는 그 이상의 동력 터빈(24, 26, 28)에서 팽창되고, 이 증기는 각각의 연속적인 터빈(10, 12) 사이에서 산소와 함께 수소의 다른 연소에 의해 재가열된다. 터빈(76)으로부터 충전된 증기내에 이용가능한 열은, 연소 전에 수소 및 산소로 전달됨에 의해 회복된다(6). 탄화수소(hydrocabon) 연료 또는 대기 공기가 연소를 위해 사용되지 않기 때문에, NOx 발생이 제거되고 단지 발전소로부터 방출물(77)은 물(water)이다.Hydrogen 2 is used as a fuel source in power plants. Hydrogen (2) is combusted (8) in pure oxygen (1) to provide steam (71), which is then expanded in one or more power turbines (24, 26, 28), each steam It is reheated by another combustion of hydrogen with oxygen between successive turbines 10, 12. The heat available in the steam charged from the turbine 76 is recovered (6) by being transferred to hydrogen and oxygen prior to combustion. Since no hydrocarbon fuel or atmospheric air is used for combustion, NOx generation is eliminated and only the emissions 77 from the power plant are water.

Description

수소 연료식 발전소에서 회전 축동력을 발생시키는 방법How to generate rotary axial force in hydrogen fueled power plant

종래의 발전소에 있어서, 천연 가스 또는 증류 오일과 같은 탄화수소 연료는 공기내에 연소되어 고온 가스를 제공한다. 가스 터빈 발전소에 있어서, 통상적으로 약 1000∼1,500kPa(150∼200psia)로 압축되는 고온 가스는 터빈내에 팽창되어 축동력을 제공한다. 증기 터빈 발전소에 있어서, 고온 가스는 열을 이송수에 전달하여 증기를 발생시키며, 그 다음 증기는 증기 터빈내에 팽창됨으로써 축동력을 제공한다. 양쪽의 경우에 있어서, 터빈은 유용한 축동력을 전달하도록 전기 발전기 또는 압축기와 같은 부하를 구동시킨다.In conventional power plants, hydrocarbon fuels such as natural gas or distilled oil are burned in air to provide hot gases. In gas turbine power plants, hot gases, typically compressed to about 1000-1500 kPa (150-200 psia), are expanded in the turbine to provide axial force. In steam turbine power plants, hot gases transfer heat to the feed water to generate steam, which is then expanded in the steam turbine to provide axial force. In both cases, the turbine drives a load, such as an electric generator or compressor, to deliver useful axial force.

불행하게도, 공기중에서 탄화수소 연료의 연소는 공기 오염물로 고려되는 질소 산화물("NOx")의 형성을 초래한다. 연소 중에, NOx는 먼저 3개의 공급원, 즉 (ⅰ) 통상적으로 "열적 질소산화물(thermal NOx)"로 불려지는 NOx에 대한 연소 공기내에 대기 질소의 변환과, (ⅱ) NOx에 대한 연료에서 HN3(암모니아) 및 HCN과 같은 본래 질소 혼합물에 기초하는 변환과, (ⅲ) 통상적으로 "프롬프트 질소산화물(prompt NOx)"로 불려지는 연료에서 탄화수소의 붕괴로부터 형성되는 대기 질소와 탄화수소 조각 사이의 작용으로부터 발생된다.Unfortunately, combustion of hydrocarbon fuels in air results in the formation of nitrogen oxides ("NOx") that are considered air pollutants. During combustion, NOx first converts atmospheric nitrogen into combustion air for three sources, namely (i) NOx, commonly referred to as “thermal NOx”, and (ii) HN 3 in the fuel for NOx. From conversions based on native nitrogen mixtures such as (ammonia) and HCN, and (iii) the action between atmospheric nitrogen and hydrocarbon fragments formed from the collapse of hydrocarbons in fuels commonly referred to as "prompt NOx" Is generated.

순수한 산소에서의 수소 연료의 연소는, 프롬프트 및 연료 기초 NOx를 발생시키는 탄화수소가 없고 대기 질소가 없기 때문에 전체적으로 NOx를 제거할 것이다. 로켓 엔진용 연소는 통상적으로 액체 산소에서 액체 수소를 연소시키는 것에 의해 발생된다. 그러나, 로켓 엔진과 달리, 발전소 터빈은 오랜 시간 동안 저하 없이 작동해야 하며, 연료에서 이용가능한 에너지를 효과적으로 사용할 수 있어야 한다.Combustion of hydrogen fuel in pure oxygen will remove NOx as a whole because there is no hydrocarbon and no atmospheric nitrogen to generate prompt and fuel based NOx. Combustion for rocket engines is typically generated by burning liquid hydrogen in liquid oxygen. However, unlike rocket engines, power plant turbines must operate without degradation for a long time and must be able to effectively use the energy available from the fuel.

따라서, 터빈 발전소에서 산소내에 수소 연료를 연소시켜 NOx 발생 없이 축동력을 공급하는 효과적인 방법을 제공하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to provide an effective method of supplying axial force without generating NOx by burning hydrogen fuel in oxygen in a turbine power plant.

발명의 요약Summary of the Invention

따라서, 본 발명의 목적은 터빈 발전소에서 산소내에 수소 연료를 연소시켜 NOx의 발생 없이 축동력을 공급하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of supplying axial force without generating NOx by burning hydrogen fuel in oxygen in a turbine power plant.

요약해서, 이러한 목적은 본 발명의 다른 목적뿐만 아니라, (ⅰ) 연소기에서 압축된 산소의 유동내에 압축된 수소의 유동을 연소시켜, 적어도 압축된 산소 유동의 일부를 소비하며 고온의 압축된 증기의 유동을 제공하는 단계와, (ⅱ) 적어도 부분적으로 팽창된 증기의 유동을 제공하도록 고온의 압축된 증기의 유동을 팽창시키며, 적어도 팽창의 일부가 터빈내에서 달성됨으로써 축동력을 제공하는 단계와, (ⅲ) 열을 적어도 부분적으로 팽창된 증기의 유동으로부터 그의 연소 전에 압축된 수소 및 압축된 산소의 유동중 적어도 하나로 전달시키는 단계를 포함하는 축동력을 회전하게 발생시키는 방법을 달성하는 것이다.In summary, this object is not only an object of the present invention, but also (i) combusts the flow of compressed hydrogen in the flow of compressed oxygen in the combustor, consuming at least a portion of the compressed oxygen flow and Providing a flow, (ii) expanding the flow of hot compressed steam to provide a flow of at least partially expanded steam, and providing axial force by at least a portion of the expansion being achieved in the turbine; Iii) achieving a method of rotationally generating axial force comprising transferring heat from at least partially expanded flow of steam to at least one of a flow of compressed hydrogen and compressed oxygen prior to its combustion.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 수소 및 산소의 유동은 그것의 연소 전에 이들의 최고 압력 위로 압축되며, 팽창된 증기의 유동으로부터 열을 전달시키는 단계는 압축된 수소 및 산소의 유동 모두에 열을 전달시키는 것을 포함한다.In a preferred embodiment of the invention, the flows of hydrogen and oxygen are compressed above their highest pressures before their combustion, and the step of transferring heat from the flow of expanded steam provides heat to both flows of compressed hydrogen and oxygen. Delivery.

본 발명은 터빈 발전소에서 수소를 연소시키는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 수소가 산소내에 연소되며, 배기 열이 회복기에 의해 회복되는 발전소에 관한 것이다.The present invention relates to a method of burning hydrogen in a turbine power plant. In particular, the invention relates to a power plant in which hydrogen is combusted in oxygen and exhaust heat is recovered by a recoverer.

도 1은 본 발명에 따른 터빈 발전소의 제 1 실시예의 개략적인 다이어그램으로서, 산소가 하나 또는 그 이상의 냉각 유동 경로를 통과한 후에, 수소 연료의 연소용 산소 모두가 제 1 연소기에 공급되는 도면,1 is a schematic diagram of a first embodiment of a turbine power plant according to the invention, in which all of the oxygen for combustion of hydrogen fuel is supplied to the first combustor after oxygen has passed through one or more cooling flow paths,

도 2는 본 발명에 따른 터빈 발전소의 제 2 실시예의 개략적인 다이어그램으로서, 수소 연료의 단지 화학량론적 연소용 산소 필수품이 각각의 연소기에 공급되는 도면.FIG. 2 is a schematic diagram of a second embodiment of a turbine power plant according to the present invention in which only oxygen stoichiometry for hydrogen fuel is supplied to each combustor. FIG.

도면을 참조하면, 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 도 1은 본 발명의 수소 연료식 발전소의 제 1 실시예의 개략적인 다이어그램을 도시하고 있다. 발전소의 제 1 구성요소는 산소 공급원(1), 수소 공급원(2), 회복기(6), 제 1, 제 2 및 제 3 연소기(8, 10, 12), 전기 발전기처럼 부하(도시하지 않음)를 구동시키는 각각의 고압, 중압 및 저압 동력 터빈(14, 16, 18)이 있다. 터빈은 바람직하게는 종래의 유형이며, 복수의 다른 열의 고정 베인 및 회전 블레이드를 포함시킨다. 고정 베인은 실린더에 고정되고, 회전 블레이드는 중앙에 배치된 회전축에 고정된다. 연소기는 가스 터빈에서 사용되는 종래의 유형일 수도 있고, 특별한 디자인일 수도 있다.Referring to the drawings, like reference numerals refer to like elements, and FIG. 1 shows a schematic diagram of a first embodiment of the hydrogen fueled power plant of the present invention. The first component of the power plant is a load (not shown), such as an oxygen source (1), a hydrogen source (2), a recoverer (6), first, second and third combustors (8, 10, 12), an electric generator. There are respective high, medium and low pressure power turbines 14, 16, 18 that drive the engine. The turbine is preferably of the conventional type and comprises a plurality of different rows of stationary vanes and rotating blades. The stationary vanes are fixed to the cylinder, and the rotary blades are fixed to a centrally arranged rotation axis. The combustor may be of a conventional type used in gas turbines or may be of special design.

바람직하게는, 산소 공급원(1)으로부터의 산소(30)는 약 143˚K(258˚R) 또는 더 차가운 온도에 있으며 산소는 극저온의 액체이다. 바람직하게는, 부스트 압축기(boost compressor)(3)는 약 4,970kPa(720psia)에서, 보다 바람직하게는 약 34,500kPa(5,000psia)까지 산소를 위한 그의 초임계의 압력 이상으로 산소의 압력을 상승시킨다. 그 다음 압축된 산소(32)는 이 산소가 가열되는, 바람직하게는 약 540℃(1,000℉)까지 가열되는 회복기(6)를 관통하여 유동한다. 산소(32)가 바람직하게는 그것의 임계 압력 이상으로 압축되기 때문에, 회복기로부터 방출되는 가열된 산소(34)는 주로 액체 상태로 남아 있다. 그러나, 가스 상태의 산소를 포함하는 임계 압력보다 낮은 산소(sub-critical pressure oxygen)가 회복기(6)로 공급되면, 가열된 산소(34)는 가스 상태로 될 것이다.Preferably, oxygen 30 from oxygen source 1 is at about 143 ° K (258 ° R) or cooler temperature and oxygen is a cryogenic liquid. Preferably, boost compressor 3 raises the pressure of oxygen above its supercritical pressure for oxygen at about 4,970 kPa (720 psia), more preferably up to about 34,500 kPa (5,000 psia). . Compressed oxygen 32 then flows through recoverer 6 where the oxygen is heated, preferably to about 540 ° C. (1,000 ° F.). Since the oxygen 32 is preferably compressed above its critical pressure, the heated oxygen 34 released from the recoverer remains primarily in the liquid state. However, if sub-critical pressure oxygen is supplied to the recoverer 6 which is lower than the critical pressure including oxygen in gaseous state, the heated oxygen 34 will be in gaseous state.

회복기는, 열이 산소와 증기 사이의 접촉 없이 다음에 기술되는 저압 증기(76)로부터 압축된 산소(32)로 유동하도록 허용하는 그 안에 형성된 열 전달 표면을 가진다. 회복기(6)는 셀형 및 튜브형일 수 있으며, 압축된 산소(32)는 핀형 튜브를 관통하여 유동하고, 저압 증기(76)는 튜브 위로 유동한다.The recoverer has a heat transfer surface formed therein that allows heat to flow from the low pressure steam 76 described below to compressed oxygen 32 without contact between oxygen and steam. The recoverer 6 can be cellular and tubular, with compressed oxygen 32 flowing through the finned tube and low pressure steam 76 flowing over the tube.

회복기(6)로부터, 가열 및 압축된 산소(34)는 3개의 증기(38, 40, 42)로 나누어진다. 산소 증기(38)는 고압 터빈(14)내에 형성되는 냉각 유동 경로(24)를 관통하여 유동하며, 고압 터빈은 터빈 구성요소를 냉각시키며, 터빈 구성요소가 고압 터빈(14)을 관통하여 유동하는 고온의 압축된 증기/산소 혼합물(71)에 의해 과도하게 가열되지 않는다. 냉각 유동 경로(24)를 관통하여 연장하는 터빈 구성요소는 회전 블레이드 및 고정 베인을 구비할 수도 있다. 종래에 공지된 원리를 사용하는 것으로는, 블레이드 및 베인이 그 내부에 형성된 냉각 유체 통로를 가지며, 냉각 유동 통로는 열을 고온의 증기/산소 혼합물(71)로부터 블레이드 및 베인으로 전달하며, 계속해서 냉각 경로(24)를 통해서 유동하는 산소(38)로 전달됨으로써, 산소(38)를 가열하며 블레이드 및 베인을 냉각시킨다. 바람직하게는 약 650℃(1,200℉)로 가열되는 다른 가열된 산소(39)는, 그 다음 냉각 유동 경로(24)로부터 방출되며, 터빈을 나간다. 동일하게, 산소 증기(40, 42)는 중압 및 저압 터빈(16, 18)에 각각 냉각 유동 경로(26)를 통해서 유동한다.From the recoverer 6, the heated and compressed oxygen 34 is divided into three vapors 38, 40, 42. Oxygen vapor 38 flows through a cooling flow path 24 formed in the high pressure turbine 14, the high pressure turbine cools the turbine component, and the turbine component flows through the high pressure turbine 14. It is not excessively heated by the hot compressed steam / oxygen mixture 71. Turbine components extending through the cooling flow path 24 may include rotating blades and stationary vanes. Using principles known in the art, the blades and vanes have cooling fluid passages formed therein, the cooling flow passages transferring heat from the hot steam / oxygen mixture 71 to the blades and vanes, and subsequently It is delivered to the oxygen 38 flowing through the cooling path 24, thereby heating the oxygen 38 and cooling the blades and vanes. The other heated oxygen 39, which is preferably heated to about 650 ° C. (1,200 ° F.), is then discharged from the cooling flow path 24 and exits the turbine. Equally, oxygen vapors 40, 42 flow through the cooling flow path 26 to the medium and low pressure turbines 16, 18, respectively.

바람직하게는, 냉각 유동 경로(24, 26, 28)는 폐쇄된 루프형(loop type)이며, 냉각 유동 경로에 유입되는 모든 산소(38, 40, 42)는 터빈(14, 16, 18)으로부터 방출된다. 변형예로서, 효과적인 냉각을 목적으로 한다면, 산소(38, 40, 42)의 임의의 양은 냉각 유동 경로(24, 26, 28)로부터 터빈을 통해서 유동하는 증기/산소 혼합물(71∼76)내로 흐를 수 있다.Preferably, the cooling flow paths 24, 26, 28 are of closed loop type and all oxygen 38, 40, 42 entering the cooling flow path is from the turbines 14, 16, 18. Is released. As an alternative, for the purpose of effective cooling, any amount of oxygen 38, 40, 42 flows from the cooling flow paths 24, 26, 28 into the steam / oxygen mixture 71-76 flowing through the turbine. Can be.

바람직한 실시예를 통해, 압축된 산소(34)는 터빈 구성요소용 냉각 유체로서 사용되며, 터빈은 또한 배타적으로 또는 선택된 터빈 구성요소를 통해서 분리된 산소 및 수소 냉각 유동 경로를 이용하는 것에 의해 산소와 공동하여 압축된 수소(54)에 의해 냉각된다. 변형예로서, 이러한 냉각은, 다음에 기술된 바와 같이, 증기를 회복기로부터 재순환시키는 것이 달성될 수도 있다.Through the preferred embodiment, the compressed oxygen 34 is used as a cooling fluid for the turbine component, and the turbine also cavities oxygen and hydrogen exclusively or by using separate oxygen and hydrogen cooling flow paths through the selected turbine component. Is cooled by the compressed hydrogen (54). As a variant, such cooling may be achieved by recycling the vapor from the recoverer, as described below.

도 1로 돌아가서, 터빈(14∼18)으로부터 방출되는 다른 가열 및 압축된 산소(39, 41, 43)의 증기는, 그 다음 제 1 연소기(8)로 향하게 된다.Returning to FIG. 1, the steam of the other heated and compressed oxygen 39, 41, 43 released from the turbines 14-18 is then directed to the first combustor 8.

바람직하게는, 수소 공급원(1)으로부터의 수소(50)는 극저온의 액체인 17˚K(30˚R) 또는 더 낮은 온도이다. 바람직하게는 부스트 압축기(4)는, 약 1,280kPa(185psia), 보다 바람직하게는 약 34,500kPa(5,000psia)에서 수소를 위한 초임계 압력 이상으로 수소(50)의 압력을 상승시킨다. 압축된 수소(52)는, 그 다음 압축된 산소(32)와 유사한 방법으로 바람직하게는 약 540℃(1,000℉)로 가열되는 회복기(6)를 통해서 유동한다. 수소(32)가 바람직하게는 그의 임계 압력 이상으로 압축되기 때문에, 상태의 변화 없이 이러한 가열이 달성되어 회복기로부터 방출되는 가열된 수소(54)가 대체로 액체 상태로 있게 된다. 그러나, 가스 상태의 수소를 포함하는 임계 압력보다 낮은 수소가 회복기(6)로 공급되면, 가열된 수소(54)는 가스 상태로 될 것이다.Preferably, hydrogen 50 from hydrogen source 1 is 17 ° K (30 ° R) or lower temperature, which is a cryogenic liquid. The boost compressor 4 preferably raises the pressure of the hydrogen 50 at about 1,280 kPa (185 psia), more preferably at about 34,500 kPa (5,000 psia) above the supercritical pressure for hydrogen. Compressed hydrogen 52 then flows through recoverer 6 which is heated in a manner similar to compressed oxygen 32 and preferably to about 540 ° C. (1,000 ° F.). Since the hydrogen 32 is preferably compressed above its critical pressure, such heating is achieved without changing the state so that the heated hydrogen 54 released from the recoverer is generally in the liquid state. However, if hydrogen lower than the critical pressure containing hydrogen in the gaseous state is supplied to the recoverer 6, the heated hydrogen 54 will be in the gaseous state.

산소(32)의 경우에서와 같이, 회복기는 그 안에 형성되는 열 전달 표면을 가지며, 회복기는 수소와 증기 사이의 접촉 없이 열을 저압 증기(76)로부터 압축된 수소(52)로 유동시키도록 허용한다.As in the case of oxygen 32, the recoverer has a heat transfer surface formed therein, which allows the heat to flow from the low pressure steam 76 to the compressed hydrogen 52 without contact between the hydrogen and the vapor. do.

회복기(6)로부터, 가열 및 압축된 수소(54)는 각각 제 1, 제 2 및 제 3 연소기(8, 10, 12)로 향하게 되는 3개의 증기(56, 58, 60)내로 분리된다. 다음에 기술되는 바와 같이, 중압 및 저압 터빈(16, 18)을 통하여 유동하는 증기/산소 혼합물(73∼76)의 압력은 고압 터빈(14)을 통해서 유동하는 압력보다 작다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 수소 증기(58, 60)는 제 2 및 제 3 연소기(10, 12)내로 그들이 도입되기 전에 각각 작은 동력 터빈(20, 22)내로 부분적으로 팽창된다. 이것은 수소(52)를 압축하도록 팽창되는 에너지의 일부를 허용하여 유용한 일로서 회복시킨다.From the recoverer 6, the heated and compressed hydrogen 54 is separated into three vapors 56, 58, 60 which are directed to the first, second and third combustors 8, 10, 12, respectively. As will be described below, the pressure of the steam / oxygen mixtures 73-76 flowing through the medium and low pressure turbines 16, 18 is less than the pressure flowing through the high pressure turbine 14. Thus, in a preferred embodiment of the present invention, hydrogen vapors 58, 60 are partially expanded into small power turbines 20, 22 before they are introduced into second and third combustors 10, 12, respectively. This allows some of the energy that is expanded to compress the hydrogen 52 and recovers it as useful.

도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 있어서, 각각의 3개의 연소기(8, 10, 12)에서 3개의 수소 증기(56, 58, 60)의 연소기를 위한 모든 산소(44) 필수품은, 제 1 연소기(8)내로 도입된다. 그 결과, 제 1 연소기(8)에 있어서, 모든 수소 연료의 제 1 부분(56)은 산소(44)의 일부와 함께 연소되며, 제 1 연소기(8)내의 연소는 산소 풍부/연료 희박과 같은 특징이 될 수도 있다. 이러한 연소는, 수소가 화학량론적으로 연소된다면 발생될 수 있는 것처럼 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지한다.In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, all of the oxygen 44 necessities for the combustor of three hydrogen vapors 56, 58, 60 in each of the three combustors 8, 10, 12 are defined. 1 is introduced into the combustor 8. As a result, in the first combustor 8, the first portion 56 of all hydrogen fuel is combusted with a portion of the oxygen 44, and combustion in the first combustor 8 is such as oxygen enriched / fuel lean. It may be a feature. This combustion prevents the temperature from becoming too high, as would be generated if hydrogen was stoichiometrically fired.

제 1 연소기에서 수소 및 산소의 연소의 생성물은 초임계 증기의 형태에서 순수한 물이다. 그 결과, 제 1 연소기(8)는 초임계 증기 및 산소의 혼합물을 포함하는 고온의 압축된 가스(71)를 방출한다. 바람직하게는, 충분한 수소(56)는 제 1 연소기(8)에서 연소되며 약 1,650℃(3,000℉)까지 고압 증기/산소 혼합물(71)을 가열시킨다.The product of the combustion of hydrogen and oxygen in the first combustor is pure water in the form of supercritical steam. As a result, the first combustor 8 releases a hot compressed gas 71 comprising a mixture of supercritical steam and oxygen. Preferably, sufficient hydrogen 56 is combusted in the first combustor 8 and heats the high pressure steam / oxygen mixture 71 to about 1,650 ° C. (3,000 ° F.).

제 1 연소기(8)로부터, 고압 증기/산소 혼합물(71)은 유용한 축동력을 제공하도록 고압 터빈(14)내에 중압으로 팽창된다. 이렇게 수행되어, 증기/산소 혼합물(72)의 온도는, 바람직하게는 약 810℃(1,500℉)까지 감소된다. 고압 터빈(14)으로부터 방출되는 중압 증기/산소 혼합물(72)은 그 다음 제 2 연소기(10)내에서 재가열되며, 제 2 연소기내에 수소 연료의 제 2 부분(59)은 증기/산소 혼합물(72)내에서 산소의 일부와 함께 연소된다. 모든 잔류의 산소가 제 2 연소기(10)내에서 연소되는 것은 아니기 때문에, 연소는 또한 산소 풍부/연료 희박과 같이 특징으로 될 수도 있다. 제 2 연소기(10) 내에서의 연소는 바람직하게는 약 1,650℃(3,000℉)까지 계속해서 중압 압력 증기/산소 혼합물의 온도를 상승시킨다.From the first combustor 8, the high pressure steam / oxygen mixture 71 is expanded to medium pressure in the high pressure turbine 14 to provide a useful axial force. In this way, the temperature of the vapor / oxygen mixture 72 is preferably reduced to about 810 ° C. (1,500 ° F.). The medium pressure steam / oxygen mixture 72 discharged from the high pressure turbine 14 is then reheated in the second combustor 10, and the second portion 59 of hydrogen fuel in the second combustor is the steam / oxygen mixture 72. It burns with a part of oxygen in). Since not all residual oxygen is combusted in the second combustor 10, combustion may also be characterized as oxygen enriched / fuel lean. Combustion in the second combustor 10 preferably continues to raise the temperature of the medium pressure steam / oxygen mixture to about 1,650 ° C. (3,000 ° F.).

제 2 연소기(10)로부터의 재가열된 중간 증기/산소 혼합물(73)은, 그 다음 중압 터빈(16)내에서 저압까지 또 팽창됨으로써 추가의 축동력을 제공한다. 이렇게 수행되어, 그것의 온도는, 바람직하게는 약 810℃(1,500℉)까지 다시 감소된다. 중압 터빈(16)으로부터 방출되는 저압 증기/산소 혼합물(74)은 그 다음 제 3 연소기(12)에서 재가열되며, 제 3 연소기내에서 수소 연료의 제 3 부분(57)은 증기/산소 혼합물(74)에서의 산소의 잔류 부분과 함께 연소되며, 바람직하게는 저압 증기/산소 혼합물의 온도를 약 1,650℃(3,000℉)까지 계속해서 상승시킨다.The reheated intermediate steam / oxygen mixture 73 from the second combustor 10 is then expanded again to low pressure in the medium pressure turbine 16 to provide additional axial force. In this way, its temperature is reduced again, preferably to about 810 ° C (1,500 ° F). The low pressure steam / oxygen mixture 74 discharged from the medium pressure turbine 16 is then reheated in the third combustor 12, and within the third combustor the third portion 57 of the hydrogen fuel is steam / oxygen mixture 74. Combustion with the remaining portion of oxygen in) preferably continues to raise the temperature of the low pressure steam / oxygen mixture to about 1,650 ° C. (3,000 ° F.).

산소가 바람직하게는 제 3 연소기(12)에서 연소까지 소모되기 때문에, 이러한 연소는 화학량론적처럼 특징으로 될 수도 있으며, 제 3 연소기에 의해 방출되는 연료는 대체로 순수한 증기이다.Since oxygen is preferably consumed up to combustion in the third combustor 12, this combustion may be characterized as stoichiometric, and the fuel released by the third combustor is generally pure steam.

제 3 연소기(12)로부터 가열된 저압 증기(75)는 저압 터빈(18)에서 더 팽창되며, 저압 터빈은 그의 온도가 바람직하게는 약 810℃(1,500℉)까지 다시 감소된다. 따라서, 저압 터빈(18)은 아직도 많은 축동력을 제공한다. 바람직하게는, 저압 터빈(18)으로부터 방출되는 팽창된 증기(76)의 압력은 대기 압력보다 낮게, 예컨대 약 7kPa(1psia)이다.The low pressure steam 75 heated from the third combustor 12 is further expanded in the low pressure turbine 18, the low pressure turbine of which is preferably reduced back to about 810 ° C. (1,500 ° F.). Thus, the low pressure turbine 18 still provides a lot of axial force. Preferably, the pressure of the expanded steam 76 discharged from the low pressure turbine 18 is lower than atmospheric pressure, such as about 7 kPa (1 psia).

바람직하게는, 제 1 연소기(8)로부터 회복기(6)까지 연료에 의해 나타나는 전체의 압력 강하(drop)는 각각 대략 고압, 중압 및 저압 터빈(14, 16, 18) 사이에서 분리되며, 각각의 터빈에서의 팽창률은 3의 세제곱근이다.Preferably, the overall pressure drop represented by the fuel from the first combustor 8 to the recoverer 6 is separated between approximately high pressure, medium pressure and low pressure turbines 14, 16 and 18, respectively. The expansion rate in the turbine is the cube root of three.

바람직한 실시예에서, 제 3 연소기(12)에서의 연소는 모든 잔류의 산소를 소모할지라도, 제 3 연소기(12)에서 희박 연소를 이용하는 것이 보다 환경적으로 바람직할 수도 있으며, 제 3 연소기로부터 방출되는 연료는 다소 과도한 산소를 수용할 것이다. 더욱이, 도 1에 도시한 실시예에는 3개의 터빈(24, 26, 18)을 이용하지만, 보다 많은 또는 적은 수의 터빈이 또한 열역학적 효율 및 비용을 최적으로 하기 위해서 이용될 것이다.In a preferred embodiment, although combustion in the third combustor 12 consumes all residual oxygen, it may be more environmentally desirable to use lean combustion in the third combustor 12 and discharge from the third combustor. The fuel being made will accept some excess oxygen. Moreover, although the embodiment shown in FIG. 1 uses three turbines 24, 26, 18, more or fewer turbines will also be used to optimize thermodynamic efficiency and cost.

저압 터빈(18)으로부터 방출되는 증기(76)는 회복기(6)로 향하게 되며, 회복기는 그 온도가 열을 각각 극저온의 산소 및 수소(32, 52)의 들어오는 유동까지 전달하는 것에 의해 더 감소된다. 열을 저압 터빈(16)에서 배기되는 증기로부터 산소(32) 및 수소(52) 연료까지 전달하는 것에 의해, 최적의 이용은 에너지의 입력을 사이클내에 만들어 열 효율을 최대로 되게 한다. 회복기(6)로부터 방출되는 증기(77)의 온도는, 산소 및 수소의 입구 및 출구 온도 및 유량뿐만 아니라 들어오는 증기(76)의 온도 및 질량 유량에 영향을 미칠 것이다. 바람직하게는, 증기(77)는 회복기(6)에서 효과적으로 냉각되어 응축될 것이다. 응축물(77)은 그 다음 처리수로서 이용하기 위해 방출되거나 환경으로 방출된다. 변형예로서, 회복기(6)는 증기(76)를 단지 부분적으로 냉각시킬 수도 있으며, 이러한 경우 회복기로부터 방출되는 부분적으로 냉각 및 팽창된 증기는 그 다음 응축기(도시하지 않음)로 향하게 될 것이다.The vapor 76 exiting from the low pressure turbine 18 is directed to the recoverer 6, where the temperature is further reduced by transferring heat to the incoming flow of cryogenic oxygen and hydrogen 32, 52, respectively. . By transferring heat from the steam exhausted from the low pressure turbine 16 to the oxygen 32 and hydrogen 52 fuels, the optimal utilization makes the input of energy within the cycle to maximize thermal efficiency. The temperature of the vapor 77 exiting the recoverer 6 will affect the temperature and mass flow rate of the incoming steam 76 as well as the inlet and outlet temperature and flow rate of oxygen and hydrogen. Preferably, the vapor 77 will be effectively cooled and condensed in the recoverer 6. The condensate 77 is then discharged for use as treated water or discharged to the environment. As a variant, the recoverer 6 may only partially cool the vapor 76, in which case the partially cooled and expanded steam exiting the recoverer will then be directed to a condenser (not shown).

따라서, 본 발명에 따르면, 회전 축동력은 NOx의 발생없이 효과적으로 제공된다. 게다가, 발전소로부터의 방출은 순수한 물이며, 순수한 물은 대부분 약간 냉각된 후에 환경으로 안전하게 방출될 수 있다.Therefore, according to the present invention, the rotational axial force is effectively provided without generation of NOx. In addition, the discharge from the power plant is pure water, which can be safely released into the environment after most of it is slightly cooled.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 산소(132) 및 수소(152)는 각각 산소 및 수소 공급원(101, 102)에 의해 공급된다. 바람직하게는, 산소(132) 및 수소(152)는 이들의 임계 압력 이상으로 압축되고, 그러나 예컨대 약 20,500kPa(3,000psia)의 주위의 온도인 극저온은 아니다. 산소(132) 및 수소(152)는, 전술한 바와 같이, 저압 증기(176)로부터의 열의 전달에 의해 회복기(106)내에 가열된다. 이러한 실시예에 있어서, 산소(134) 및 수소(154)는 바람직하게는 약 260∼540℃(500∼1,000℉)로 가열된다.2 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, oxygen 132 and hydrogen 152 are supplied by oxygen and hydrogen sources 101 and 102, respectively. Preferably, oxygen 132 and hydrogen 152 are compressed above their critical pressures, but are not cryogenic, such as at temperatures around 20,500 kPa (3,000 psia). Oxygen 132 and hydrogen 152 are heated in recoverer 106 by transfer of heat from low pressure steam 176, as described above. In this embodiment, oxygen 134 and hydrogen 154 are preferably heated to about 260-540 ° C. (500-1,000 ° F.).

회복기(6)로부터, 가열된 산소(134) 및 가열된 수소(154)는 각각 3개의 증기내로 분리된다. 산소의 제 1 부분(144) 및 수소(160)의 제 1 부분은 제 1 연소기(108)에서 연소된다. 그러나, 이러한 실시예에서, 연소는 대체로 화학량론적으로 실행됨으로써 대체로 모든 산소(144)는 모든 수소(160)를 연소하는 것으로 소모된다. 그 결과, 제 1 연소기(108)는 대체로 순수한 증기(171), 즉 증기의 초임계 압력보다 큰 압력[약 21,840kPa(3,168psia)]에서의 증기를 초임계의 고압의 유동으로 방출시킨다.From recoverer 6, heated oxygen 134 and heated hydrogen 154 are each separated into three vapors. The first portion 144 of oxygen and the first portion of hydrogen 160 are combusted in the first combustor 108. However, in this embodiment, combustion is generally stoichiometric so that substantially all of the oxygen 144 is consumed by burning all of the hydrogen 160. As a result, the first combustor 108 generally releases pure steam 171, ie, steam at a pressure greater than the supercritical pressure of the steam (about 21,840 kPa (3,168 psia)) into a supercritical high pressure flow.

연소의 화학량론적 특성에도 불구하고, 온도는, 다음에 기술되는 바와 같이, 제 1 연소기(108)내로 초임계 증기(181, 188)의 유동의 도입에 의해 과도하게 되는 것을 방지하며, 이것은 연소 온도를 조절한다. 그 결과, 제 1 연소기(108)로부터 방출되는 고압 초임계 증기(171)는, 증기(181, 188)의 분사뿐만 아니라 산소(144) 및 수소(160)의 연소에 의해 형성되는 증기가 포함된다. 바람직하게는, 제 1 연소기(108)에 의해 방출되는 초임계 증기(171)는 각각 약 20,500kPa(3,000psia) 및 1,650℃(3,000℉)의 압력 및 온도이다.Despite the stoichiometric nature of the combustion, the temperature is prevented from becoming excessive by the introduction of the flow of supercritical steam 181, 188 into the first combustor 108, as described below, which is the combustion temperature. Adjust As a result, the high pressure supercritical steam 171 discharged from the first combustor 108 includes steam formed by combustion of oxygen 144 and hydrogen 160 as well as injection of steam 181 and 188. . Preferably, the supercritical steam 171 emitted by the first combustor 108 is at a pressure and temperature of about 20,500 kPa (3,000 psia) and 1,650 ° C. (3,000 ° F.), respectively.

제 1 연소기(108)로부터, 고압 초임계 증기(171)는 유용한 축동력을 제공하도록 고압 터빈(114)에서 중압까지 부분적으로 팽창된다. 그렇게 함에 있어서, 증기의 온도는, 바람직하게는 약 810℃(1,500℉)까지 감소된다. 고압 터빈(114)으로부터 방출되는 중압 증기(172)는 그 다음 제 2 연소기(110)에서 재가열되며, 제 2 연소기에서 수소 연료의 제 2 부분(159)은 산소의 제 2 부분(136)과 함께 연소된다. 또한, 제 2 연소기(110)에서의 연소는 바람직하게는 대체로 화학량론적 상태하에서 실행되며, 대체로 순수한 중압 증기(173)가 제공된다. 제 2 연소기(110)에서의 연소는 바람직하게는 중압 증기(173)의 온도를 1,650℃(3,000℉)까지 상승시킨다.From the first combustor 108, the high pressure supercritical steam 171 is partially expanded to medium pressure in the high pressure turbine 114 to provide useful axial force. In doing so, the temperature of the steam is preferably reduced to about 810 ° C. (1,500 ° F.). The medium pressure steam 172 released from the high pressure turbine 114 is then reheated in the second combustor 110, in which the second portion 159 of the hydrogen fuel is with the second portion 136 of oxygen. Is burned. In addition, combustion in the second combustor 110 is preferably carried out under generally stoichiometric conditions, and is provided with substantially pure medium pressure steam 173. Combustion in the second combustor 110 preferably raises the temperature of the medium pressure steam 173 to 1,650 ° C (3,000 ° F).

제 2 연소기(110)로부터의 재가열된 중압 증기(173)는 그 다음 중압 터빈(116)에서 저압까지 더 팽창됨으로써 추가의 축동력을 제공한다. 이렇게 함에 있어서, 이 온도는 바람직하게는 약 810℃(1,500℉)까지 다시 감소된다. 중압 터빈(116)으로부터 방출되는 저압 증기(174)는 그 다음 제 3 연소기(112)에서 재가열되며, 제 3 연소기에서 수소 연료의 제 3 부분(157)은 수소의 제 3 부분(135)과 함께 연소된다. 또한, 제 3 연소기(112)에서의 연소는 바람직하게는 대체로 화학량론적 상태 하에서 실행되며, 대체로 순수한 저압 증기(175)가 제공된다. 제 3 연소기(112)에서의 연소는 저압 증기(175)의 온도를 바람직하게는 약 1,650℃(3,000℉)까지 상승시킨다.The reheated medium pressure steam 173 from the second combustor 110 is then further expanded to low pressure in the medium pressure turbine 116 to provide additional axial force. In doing so, this temperature is preferably reduced back to about 810 ° C. (1,500 ° F.). The low pressure steam 174 discharged from the medium pressure turbine 116 is then reheated in the third combustor 112, in which the third portion 157 of the hydrogen fuel is with the third portion 135 of hydrogen. Is burned. In addition, combustion in the third combustor 112 is preferably carried out under generally stoichiometric conditions, and is provided with a generally pure low pressure steam 175. Combustion in the third combustor 112 raises the temperature of the low pressure steam 175 to preferably about 1,650 ° C. (3,000 ° F.).

제 3 연소기(112)로부터의 재가열되는 저압 증기(175)는 그 다음 저압 터빈(18)에서 더 팽창되며, 저압 터빈에서 그 온도는 바람직하게는 약 810℃(1,500℉)까지 다시 감소된다. 따라서, 저압 터빈(118)은 아직도 많은 축동력을 제공한다. 바람직하게는, 저압 터빈(118)으로부터 방출되는 팽창된 증기(176)의 압력은 상기와 같이 대기 압력보다 낮으며, 연료에 의해 나타나는 전체적인 압력 강하는 각각 고압, 중압 및 저압 터빈(114, 116, 118) 사이로 분리되어 있다. 더욱이, 도 2에 도시되는 실시예가 3개의 터빈(14, 16, 18)을 이용하지만, 보다 많거나 적은 수의 터빈이 전술한 바와 같이 또한 이용될 수 있을 것이다.The reheated low pressure steam 175 from the third combustor 112 is then further expanded in the low pressure turbine 18, in which the temperature is preferably reduced back to about 810 ° C. (1,500 ° F.). Thus, the low pressure turbine 118 still provides a lot of axial force. Preferably, the pressure of the expanded steam 176 discharged from the low pressure turbine 118 is lower than the atmospheric pressure as above, and the overall pressure drop represented by the fuel is high, medium and low pressure turbines 114, 116, 118). Moreover, although the embodiment shown in FIG. 2 uses three turbines 14, 16, 18, more or fewer turbines may also be used as described above.

저압 터빈(118)으로부터 방출되는 증기(176)는 회복기(106)로 향하게 되며, 회복기는 그 온도가 열을 전술하는 바와 같이 각각 산소(132) 및 수소(152)의 들어오는 유동까지, 또한 후술하는 바와 같이 압축된 물(179)로 전달하는 것에 의해 더 감소된다. 냉각된 증기(177)는 그 다음 응축기(198)로 향하게 된다. 응축기(198)로부터의 응축물은 2개의 증기(178, 199)내로 나누어진다. 증기(199)는 다른 사용을 위해 또는 환경으로 방출된다.Steam 176 exiting from the low pressure turbine 118 is directed to the recoverer 106, where the temperature is up to the incoming flow of oxygen 132 and hydrogen 152, respectively, as described above. Further reduced by delivery to compressed water 179. Cooled steam 177 is then directed to condenser 198. Condensate from condenser 198 is split into two vapors 178, 199. Vapor 199 is released for other use or to the environment.

응축 증기(178)는 펌프(200)에 의해 그의 임계 압력보다 큰 압력까지, 바람직하게는 약 20,500kPa(3,000psia)까지 압축된다. 압축된 물(179)이 연소 온도를 제어하기 위해서 제 1 연소기(108)내로 직접 분사될 수 있지만, 압축된 물(179)은 바람직하게는 먼저 회복기(106)를 통해서 유동하며, 회복기는 그 온도가 팽창된 증기(176)로부터 열을 전달하는 것에 의해 상승된다. 회복기(106) 내부에서, 물(179)은 2개의 증기(180, 181)로 나누어진다.Condensation vapor 178 is compressed by pump 200 to a pressure above its critical pressure, preferably to about 20,500 kPa (3,000 psia). Although compressed water 179 may be injected directly into first combustor 108 to control the combustion temperature, compressed water 179 preferably flows first through recoverer 106, which recovers its temperature. Is raised by transferring heat from the expanded steam 176. Inside recoverer 106, water 179 is divided into two vapors 180, 181.

제 1 증기(180)는 단지 열 전달 장치의 일부를 통해서 유동된 후에 초임계 증기의 유동처럼 회복기(6)로부터 방출된다. 바람직하게는 그 온도가 약 260℃(500℉)까지 상승된다. 회복기(106)로부터 방출된 증기(180)는 그 다음 3개의 흐름(182, 184, 186)내로 나누어지며, 각각의 증기는, 전술한 바와 같이, 고압, 중압 및 저압 터빈(114, 116, 118)의 구성요소내에 형성되는 냉각 유동 경로(124, 126, 128) 중 일부를 통해서 유동한다. 각각의 냉각 유동 경로에 있어서, 열은 증기로 전달되어, 바람직하게는 그 온도를 약 540℃(1,000℉)까지 상승시킨다. 터빈으로부터 방출되는 가열된 초임계 증기(183, 185, 187)의 흐름은, 전술한 바와 같이, 그 다음 연소 온도를 냉각시키기 위해서 제 1 연소기(108)내로 도입된다. 도 2는 폐쇄된 루프 터빈 증기 냉각 장치를 나타냈지만, 냉각 유동 경로(124, 126, 128)로 향하는 증기의 모두 또는 일부는 그 각각의 터빈에 통해서 유동하는 증기내로 직접 방출될 수 있을 것이다.The first vapor 180 is discharged from the recoverer 6 just like the flow of supercritical steam after flowing through only part of the heat transfer device. Preferably the temperature is raised to about 260 ° C (500 ° F). Steam 180 discharged from recoverer 106 is then divided into three streams 182, 184, and 186, each of which, as described above, is a high, medium and low pressure turbine 114, 116, 118. Flow through some of the cooling flow paths 124, 126, and 128 formed within the components of FIG. In each cooling flow path, heat is transferred to the steam, preferably raising the temperature to about 540 ° C. (1,000 ° F.). The flow of heated supercritical steam 183, 185, 187 exiting the turbine is then introduced into the first combustor 108 to cool the combustion temperature, as described above. 2 shows a closed loop turbine steam cooling apparatus, all or some of the steam destined for the cooling flow paths 124, 126, 128 may be discharged directly into the steam flowing through its respective turbine.

회복기(106)로부터 초임계 증기(181)의 제 2 증기는 열 전달 장치의 전체를 통해서 유동한 후에 방출되며, 그 온도는 증기(180)의 온도 이상으로 상승되며, 바람직하게는 터빈 냉각 유동 경로(124, 126 및 128)로부터 방출되는 증기 유동(183, 185, 187)과 같이 동일한 온도, 즉 약 540℃(1,000℉)까지 상승된다. 회복기(106)로부터, 가열된 초임계 증기의 제 2 유동은 제 1 연소기(108)로 직접 향하게 된다.The second vapor of supercritical steam 181 from recoverer 106 is released after flowing through the entirety of the heat transfer device, the temperature of which rises above the temperature of steam 180 and preferably the turbine cooling flow path. Elevated temperatures, such as vapor flows 183, 185, and 187 discharged from 124, 126, and 128, to about 540 ° C (1,000 ° F). From recoverer 106, the second flow of heated supercritical steam is directed directly to first combustor 108.

도 2에 도시된 실시예에서, 회복기(106)가 저압 터빈(118)의 하류에 위치되지만, 회복기는 또한 저압 터빈의 상류에 유리하게 위치될 수 있을 것이다. 이것은, 한편으로는 회복기를 통해서 유동하는 압축된 산소(132), 수소(152) 및 물(179)의 유동 사이, 다른 한편으로는 회복기를 통해서 유동하는 증기(176) 사이의 압력 차이를 감소시킴으로써, 열 전달 구성요소상에 부과되는 응력을 감소시킬 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 저압 터빈(118)은 응축형이 될 수도 있고, 저압 연소기는 제거될 수도 있다.In the embodiment shown in FIG. 2, the recoverer 106 is located downstream of the low pressure turbine 118, but the recoverer may also be advantageously located upstream of the low pressure turbine. This is achieved by reducing the pressure difference between the flow of compressed oxygen 132, hydrogen 152 and water 179 that flows through the recoverer on the one hand and the steam 176 that flows through the recoverer on the other hand. This will reduce the stress imposed on the heat transfer component. In such embodiments, the low pressure turbine 118 may be condensed and the low pressure combustor may be removed.

상기와 같이, 본 발명은 본 발명의 정신 또는 주요 특성으로부터 벗어나지 않는 다른 특정 형상으로 구현될 수도 있으며, 따라서, 참조는 본 발명의 범위를 나타내는 것으로서 전술한 명세서보다 첨부된 청구범위에서 제조되어야 한다.As described above, the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or main characteristics of the present invention, and therefore, reference should be made in the appended claims rather than in the foregoing specification as indicating the scope of the invention.

Claims (20)

회전 축동력을 발생시키는 방법에 있어서,In the method of generating the rotational axial force, a) 제 1 연소기에서 압축된 수소의 제 1 유동을 압축된 산소의 제 1 유동내에서 연소시킴으로써, 상기 압축된 산소의 제 1 유동의 적어도 제 1 부분을 소모시키며, 고온의 압축된 증기의 제 1 유동을 제공하는 단계와,a) combusting a first flow of compressed hydrogen in a first combustor within a first flow of compressed oxygen, thereby consuming at least a first portion of the first flow of compressed oxygen, Providing a flow, b) 적어도 부분적으로 팽창된 증기의 유동을 제공하도록 상기 고온 압축된 증기의 제 1 유동을 팽창시키며, 적어도 상기 팽창의 일부가 제 1 터빈에서 달성됨으로써, 축동력을 제공하는 단계와,b) expanding the first flow of the hot compressed steam to provide a flow of at least partially expanded steam, at least a portion of the expansion being achieved in the first turbine, thereby providing axial force; c) 열을 적어도 부분적으로 팽창된 증기로부터 그의 상기 연소 전에 압축된 수소 및 압축된 산소의 상기 제 1 유동중 적어도 하나로 전달시키는 단계를 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.c) transferring heat from at least partially expanded steam to at least one of said first flows of compressed hydrogen and compressed oxygen prior to said combustion. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 열을 상기 팽창된 증기의 유동으로부터 전달하는 단계는, 열을 그의 상기 연소 전에 압축된 수소의 상기 제 1 유동까지 전달시키는 단계를 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Transferring heat from the flow of expanded steam includes transferring heat to the first flow of compressed hydrogen prior to its combustion. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 팽창된 증기로부터 거의 상기 연소 전에 및 그의 상기 열의 전달 전에 상기 수소의 제 1 유동을 압축시키는 단계를 더 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Compressing the first flow of hydrogen substantially before the combustion and before the transfer of heat thereof from the expanded steam. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 수소의 유동을 압축시키는 단계는 상기 수소를 상기 수소의 임계 압력과 적어도 동일한 압력까지 압축시키는 것을 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Compressing the flow of hydrogen comprises compressing the hydrogen to a pressure at least equal to a critical pressure of the hydrogen. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 열을 상기 팽창된 증기의 유동으로부터 전달시키는 단계는 열을 그의 상기 연소 전에 상기 압축된 산소의 제 1 유동까지 전달시키는 것을 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Transferring heat from the flow of expanded steam includes transferring heat up to the first flow of compressed oxygen prior to its combustion. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 팽창된 증기로부터 그의 상기 연소 전에 및 그의 상기 열의 전달 전에 상기 산소의 제 1 유동을 압축시키는 단계를 더 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Compressing the first flow of oxygen prior to its combustion and its transfer of heat from the expanded steam. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 산소의 제 1 유동을 압축시키는 단계는 상기 산소를 상기 산소의 임계 압력과 최소한 동일한 압력까지 압축시키는 것을 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Compressing the first flow of oxygen comprises compressing the oxygen to a pressure at least equal to a critical pressure of the oxygen. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 열을 상기 팽창된 증기의 유동으로부터 전달시키는 단계는 그의 상기 연소 전에 상기 압축된 수소의 유동 및 상기 압축된 산소의 유동 모두에 전달시키는 것을 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Transferring heat from the flow of expanded steam comprises transferring to both the flow of compressed hydrogen and the flow of compressed oxygen prior to its combustion. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압축된 산소의 제 1 유동내에 단지 상기 산소의 제 1 부분은 상기 제 1 연소기에서 상기 압축된 수소의 제 1 유동과 함께 연소되어, 상기 연소는 상기 고온의 압축된 증기를 따라 가열 및 압축된 산소의 혼합물을 생성하며, 압축된 산소 및 증기의 혼합물은 상기 제 1 터빈에서 계속해서 팽창되어, 산소 및 증기의 부분적으로 팽창된 혼합물을 생성하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Only a first portion of the oxygen in the first flow of compressed oxygen is combusted with the first flow of compressed hydrogen in the first combustor so that the combustion is heated and compressed along the hot compressed steam. Generating a mixture of oxygen, wherein the mixture of compressed oxygen and steam continues to expand in the first turbine, producing a partially expanded mixture of oxygen and steam. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 제 2 연소기에서 상기 부분적으로 팽창된 산소 및 증기의 혼합물내에 압축된 수소의 제 2 유동을 연소시킴으로써, 상기 압축된 산소의 제 1 유동내에 상기 산소의 제 2 부분을 소모시키며, 재가열되고 부분적으로 팽창된 증기의 유동을 제공하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Combusting a second flow of hydrogen compressed in the mixture of partially expanded oxygen and steam in a second combustor, consuming a second portion of the oxygen in the first flow of compressed oxygen, reheating and partially expanding Generating a rotational axial force which provides a flow of purified steam. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 추가의 축동력을 공급하도록 제 2 터빈에서 상기 재가열되고 부분적으로 팽창된 증기의 유동을 팽창시키는 단계를 더 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Expanding the flow of the reheated and partially expanded steam in a second turbine to supply additional axial force. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압축된 산소의 제 1 유동에서 실질적으로 상기 산소의 모두는 상기 압축된 수소의 제 1 유동과 함께 연소되는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Substantially all of the oxygen in the first flow of compressed oxygen is combusted with the first flow of compressed hydrogen. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 연소는 대체로 화학량론적으로 발생되는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Wherein said combustion is generally stoichiometrically generated. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 물을 제공하도록 그로부터 상기 열의 전달 후에 상기 적어도 부분적으로 팽창된 증기를 응축시키는 단계를 더 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Condensing the at least partially expanded steam after the transfer of heat therefrom to provide water. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, a) 상기 물을 압축시키는 단계와,a) compressing the water; b) 상기 압축된 물을 상기 연소에 의해 제공되는 상기 고온의 압축된 증기의 유동의 냉각을 위해 상기 제 1 연소기내로 도입시키는 단계를 더 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.b) introducing the compressed water into the first combustor for cooling the flow of the hot compressed steam provided by the combustion. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, a) 상기 물을 압축시키는 단계와,a) compressing the water; b) 냉각 증기의 유동을 제공하도록 열을 상기 부분적으로 팽창된 증기를 상기 압축된 물까지 전달시키는 단계와,b) transferring heat to the compressed water to provide heat to provide a flow of cooling steam; c) 상기 연소에 의해 제공되는 상기 고온의 압축된 증기의 제 1 유동의 냉각을 위해 상기 제 1 연소기내로 상기 냉각 증기의 제 1 유동을 도입시키는 단계를 더 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.c) introducing a first flow of cooling steam into the first combustor for cooling the first flow of the hot compressed steam provided by the combustion. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압축된 증기는 상기 제 1 터빈에서 단지 부분적으로 팽창되며, 상기 부분적으로 팽창된 증기의 유동내로 압축된 수소의 제 2 유동 및 압축된 산소의 제 2 유동을 도입시키며, 제 2 연소기에서 동일하게 연소시킴으로써, 재가열된 부분적으로 팽창된 증기의 유동을 제공하는 단계를 더 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.The compressed steam is only partially expanded in the first turbine, introducing a second flow of compressed hydrogen and a second flow of compressed oxygen into the flow of the partially expanded steam, the same in the second combustor By combusting, providing a flow of reheated partially expanded steam. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 추가의 축동력을 제공하도록 제 2 터빈에서 상기 재가열된 부분적으로 팽창된 증기의 유동을 팽창시키는 단계를 더 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Expanding the flow of the reheated partially expanded steam in a second turbine to provide additional axial force. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 열을 상기 제 1 터빈으로부터 상기 압축된 산소의 제 1 유동까지 전달시킴으로써, 상기 제 1 터빈을 냉각시키며 상기 산소를 가열시키는 단계를 더 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Cooling heat the first turbine and heating the oxygen by transferring heat from the first turbine to the first flow of compressed oxygen. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 열을 상기 제 1 터빈으로부터 상기 압축된 산소의 제 1 유동까지 전달시키는 단계는 상기 제 1 터빈을 통해서 상기 압축된 산소의 유동의 적어도 일부를 포함하는, 회전 축동력을 발생시키는 방법.Transferring heat from the first turbine to a first flow of compressed oxygen comprises at least a portion of the flow of compressed oxygen through the first turbine.
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