JPH01163425A - コージェネレーションシステム - Google Patents
コージェネレーションシステムInfo
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- JPH01163425A JPH01163425A JP32057887A JP32057887A JPH01163425A JP H01163425 A JPH01163425 A JP H01163425A JP 32057887 A JP32057887 A JP 32057887A JP 32057887 A JP32057887 A JP 32057887A JP H01163425 A JPH01163425 A JP H01163425A
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Classifications
-
- 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
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- 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
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、動力、熱の単独供給又は動力と熱の併給をす
るのに好適なエネルギー供給システムに関する。
るのに好適なエネルギー供給システムに関する。
従来の動力、熱の単独供給又は動力と熱を併給するエネ
ルギー供給システムの中には、第6,7゜8図に示すよ
うにガスタービンが用いられている。
ルギー供給システムの中には、第6,7゜8図に示すよ
うにガスタービンが用いられている。
しかし、ガスタービンは耐熱性の問題からガスタービン
入口ガス温度を高くすることができず、このため、燃焼
において燃料に対する空気流量を多くし、ガス温度を低
下させている。このため、大気へ放出する排ガス熱量は
、燃料発熱量に対しては多い。
入口ガス温度を高くすることができず、このため、燃焼
において燃料に対する空気流量を多くし、ガス温度を低
下させている。このため、大気へ放出する排ガス熱量は
、燃料発熱量に対しては多い。
第6図に第1従来技術例であるオープンフローガスター
ビン発電システム及び廃熱ボイラ蒸気タービン発電シス
テムを組み合わせた発電システムを示す、ガスタービン
発電システムは、圧縮機11、燃焼器12、ガスタービ
ン13、発電機14等から構成されている。また、廃熱
ボイラ・蒸気タービン発電システムは、廃熱ボイラ16
、過熱器15、中低圧蒸気タービン1フ1発電機18、
復水器19.給水ポンプ21等から構成されている。
燃焼用の空気22は圧縮機11によって圧縮空気23と
なり、燃焼器12へ供給される。燃焼器12へ供給され
た圧縮空気23は、燃料24を燃焼させ、高圧の燃焼ガ
ス25となってガスタービン13に導かれる。ガスター
ビン13に導かれた高温高圧燃焼ガス25はガスタービ
ン13を駆動させ、自らは低圧の燃焼ガス26となる。
ビン発電システム及び廃熱ボイラ蒸気タービン発電シス
テムを組み合わせた発電システムを示す、ガスタービン
発電システムは、圧縮機11、燃焼器12、ガスタービ
ン13、発電機14等から構成されている。また、廃熱
ボイラ・蒸気タービン発電システムは、廃熱ボイラ16
、過熱器15、中低圧蒸気タービン1フ1発電機18、
復水器19.給水ポンプ21等から構成されている。
燃焼用の空気22は圧縮機11によって圧縮空気23と
なり、燃焼器12へ供給される。燃焼器12へ供給され
た圧縮空気23は、燃料24を燃焼させ、高圧の燃焼ガ
ス25となってガスタービン13に導かれる。ガスター
ビン13に導かれた高温高圧燃焼ガス25はガスタービ
ン13を駆動させ、自らは低圧の燃焼ガス26となる。
このとき、ガスタービン13の出力は、圧縮機11及び
発電機14を駆動する。
発電機14を駆動する。
ガスタービン13から出た低圧燃焼ガス26は、過熱器
15に供給され、廃熱ボイラ16から発生した中圧飽和
蒸気30を加熱し、自らは温度の低下した低圧燃焼ガス
27となる。この燃焼ガス27は、ついで、廃熱ボイラ
16に供給され、廃熱ボイラ16内の水を蒸発させ、自
らは、更に低温の燃焼ガス28となり、煙突20から大
気中へ放出される。このとき、廃熱ボイラ16内で発生
した中圧の飽和蒸気30は、過熱器15において加熱さ
れて過熱蒸気31となり、中低圧蒸気タービン17に供
給される。中低圧蒸気タービン17に供給された中圧過
熱蒸気31は、中低圧蒸気タービン17を駆動し、自ら
は低温低圧の復水蒸気32となり、復水器19へ導かれ
る。復水器19へ導かれた復水蒸気32は冷却水35に
よって冷却され、水33となり、給水ポンプ21によっ
て廃熱ボイラ16にもどされる。 第1従来技術例であ
る第6図に示されるシステムでは、ガスタービン13に
供給される高温高圧燃焼ガス25の温度は、ガスタービ
ンの耐熱性の問題から、800〜1100℃である。こ
のため、燃焼器12における燃料24流量に対する空気
22流量は完全燃焼に必要な空気量(以後、理論空気量
と記す)の2〜3倍にする必要がある。この燃焼ガスが
大気中へ放出されるときの温度は、180〜250℃で
あり、このため持ち去られる熱量は、燃料の発熱量の1
6〜24%に達している。
15に供給され、廃熱ボイラ16から発生した中圧飽和
蒸気30を加熱し、自らは温度の低下した低圧燃焼ガス
27となる。この燃焼ガス27は、ついで、廃熱ボイラ
16に供給され、廃熱ボイラ16内の水を蒸発させ、自
らは、更に低温の燃焼ガス28となり、煙突20から大
気中へ放出される。このとき、廃熱ボイラ16内で発生
した中圧の飽和蒸気30は、過熱器15において加熱さ
れて過熱蒸気31となり、中低圧蒸気タービン17に供
給される。中低圧蒸気タービン17に供給された中圧過
熱蒸気31は、中低圧蒸気タービン17を駆動し、自ら
は低温低圧の復水蒸気32となり、復水器19へ導かれ
る。復水器19へ導かれた復水蒸気32は冷却水35に
よって冷却され、水33となり、給水ポンプ21によっ
て廃熱ボイラ16にもどされる。 第1従来技術例であ
る第6図に示されるシステムでは、ガスタービン13に
供給される高温高圧燃焼ガス25の温度は、ガスタービ
ンの耐熱性の問題から、800〜1100℃である。こ
のため、燃焼器12における燃料24流量に対する空気
22流量は完全燃焼に必要な空気量(以後、理論空気量
と記す)の2〜3倍にする必要がある。この燃焼ガスが
大気中へ放出されるときの温度は、180〜250℃で
あり、このため持ち去られる熱量は、燃料の発熱量の1
6〜24%に達している。
第7図に第2従来技術例のオープンフローガスタービン
発電システムと廃熱ボイラの熱供給システムを組み合わ
せた電力熱併給システムを示す。
発電システムと廃熱ボイラの熱供給システムを組み合わ
せた電力熱併給システムを示す。
ガスタービン発電システムは、前記第1従来技術例のガ
スタービン発電システムと全く変わるところがない、ガ
スタービン発電システムは、圧縮機11、燃焼器12.
ガスタービン132発電機14等から構成されている。
スタービン発電システムと全く変わるところがない、ガ
スタービン発電システムは、圧縮機11、燃焼器12.
ガスタービン132発電機14等から構成されている。
廃熱ボイラ熱供給システムは、主に廃熱ボイラ16から
構成されている。
構成されている。
燃焼用の空気22は圧縮機11によって圧縮空気23と
なり、燃焼器12へ供給される。燃焼器12に供給され
た圧縮空気23は、燃料24を燃焼させ、高温高圧の燃
焼ガス25となってガスタービン13に導かれる。ガス
タービン13に導かれた高温高圧燃焼ガス25はガスタ
ービン13を駆動させ、自らは低温低圧の燃焼ガス26
となる。
なり、燃焼器12へ供給される。燃焼器12に供給され
た圧縮空気23は、燃料24を燃焼させ、高温高圧の燃
焼ガス25となってガスタービン13に導かれる。ガス
タービン13に導かれた高温高圧燃焼ガス25はガスタ
ービン13を駆動させ、自らは低温低圧の燃焼ガス26
となる。
このとき、ガスタービン13の出力は、圧縮器11及び
発電機14を駆動する。
発電機14を駆動する。
ガスタービン13から出た低圧燃焼ガス26は、廃熱ボ
イラ16に供給され、廃熱ボイラ16内の水を蒸発させ
、自らは、更に低温低圧の燃焼ガス28となった後、煙
突20から大気中へ放出される。このとき、廃熱ボイラ
16内で発生した蒸気は、プラント加熱蒸気36として
使用される。
イラ16に供給され、廃熱ボイラ16内の水を蒸発させ
、自らは、更に低温低圧の燃焼ガス28となった後、煙
突20から大気中へ放出される。このとき、廃熱ボイラ
16内で発生した蒸気は、プラント加熱蒸気36として
使用される。
第2従来技術例である第7図に示すシステムでは、前記
第1従来技術例と同様に、ガスタービン13に供給され
る高圧燃焼ガス25の温度は、ガスタービンの耐熱性の
問題から800℃〜1100℃である。このため、燃焼
器12における燃料24流量に対する空気流量は、理論
空気量の2〜3倍が必要となっている。この燃焼ガスの
大気中へ放出されるときの温度は、180〜250’C
であり、このため持ち去られる熱量は、燃料の発熱量の
16〜24%に達する。
第1従来技術例と同様に、ガスタービン13に供給され
る高圧燃焼ガス25の温度は、ガスタービンの耐熱性の
問題から800℃〜1100℃である。このため、燃焼
器12における燃料24流量に対する空気流量は、理論
空気量の2〜3倍が必要となっている。この燃焼ガスの
大気中へ放出されるときの温度は、180〜250’C
であり、このため持ち去られる熱量は、燃料の発熱量の
16〜24%に達する。
第8図に第3従来技術例のクローズドフローガスタービ
ン発電システムと廃熱ボイラ・蒸気タービン発電システ
ムを組み合わせた発電システムを示す。ガスタービン発
電システムは、圧縮機11、燃焼器49、ガスタービン
13、発電機14.冷却器37等から構成されている。
ン発電システムと廃熱ボイラ・蒸気タービン発電システ
ムを組み合わせた発電システムを示す。ガスタービン発
電システムは、圧縮機11、燃焼器49、ガスタービン
13、発電機14.冷却器37等から構成されている。
また、廃熱ボイラ・蒸気タービン発電システムは、廃熱
ボイラ16、過熱器15、中低圧蒸気タービン17、復
水器19、給水ポンプ21等から構成されている。
ボイラ16、過熱器15、中低圧蒸気タービン17、復
水器19、給水ポンプ21等から構成されている。
本実施例は、廃熱ボイラ・蒸気タービン発電システムの
個所は、前記第1従来技術例の発電システムと変わると
ころがない。
個所は、前記第1従来技術例の発電システムと変わると
ころがない。
クローズドフローガスタービン発電システムでは熱媒体
が圧縮機11、燃焼器12.ガスタービン13.冷却器
37の間を循環している。熱媒体40は圧縮機11によ
って圧縮された後、燃焼器49に供給される。燃焼器4
9に供給された熱媒体41は、燃料22、空気24の燃
焼によって生成する燃焼ガスから加熱され、高温高圧の
熱媒体42となってガスタービン13へ供給される。ガ
スタービン13に供給された高温高圧の熱媒体42はガ
スタービン13を駆動し、自らは低圧の熱媒体43とな
り、冷却器37に供給される。冷却器37に供給された
熱媒体43は、冷却水36によって低温の熱媒体40と
なって、再び圧縮機11へ供給される。
が圧縮機11、燃焼器12.ガスタービン13.冷却器
37の間を循環している。熱媒体40は圧縮機11によ
って圧縮された後、燃焼器49に供給される。燃焼器4
9に供給された熱媒体41は、燃料22、空気24の燃
焼によって生成する燃焼ガスから加熱され、高温高圧の
熱媒体42となってガスタービン13へ供給される。ガ
スタービン13に供給された高温高圧の熱媒体42はガ
スタービン13を駆動し、自らは低圧の熱媒体43とな
り、冷却器37に供給される。冷却器37に供給された
熱媒体43は、冷却水36によって低温の熱媒体40と
なって、再び圧縮機11へ供給される。
燃焼器49で生成した低圧の燃焼ガス26は過熱器15
へ供給される。過熱器15へ供給された燃焼ガス26は
、従来の一実施例の第6図のフローと同様に廃熱ボイラ
16、煙突2oを経て、大気へ放出される。また、廃熱
ボイラ16で発生した蒸気も同様に、過熱器15、中低
圧蒸気タービン17、復水器19を循環する。
へ供給される。過熱器15へ供給された燃焼ガス26は
、従来の一実施例の第6図のフローと同様に廃熱ボイラ
16、煙突2oを経て、大気へ放出される。また、廃熱
ボイラ16で発生した蒸気も同様に、過熱器15、中低
圧蒸気タービン17、復水器19を循環する。
第3従来技術例である第8図に示されるシステムでも、
同様に、ガスタービンの耐熱性の問題から、ガスタービ
ン13へ供給される高温高圧の熱媒体42は高温にする
ことができず、また、燃焼器49において、熱媒体41
と燃焼ガスを熱交換させる伝熱面の耐熱性の問題から、
この燃焼ガスの温度も高くできない、したがって、燃焼
器49内の燃焼ガスの温度は800〜1100℃である
。このため、燃焼器49における燃料24の流量に対す
る空気22流量は理論空気量の2〜3倍とする必要があ
る。また、この燃焼ガスが大気へ放出されるときの温度
は、同様に、180〜250℃であり、このために持ち
さられる熱量は、燃料の発熱量の16〜24%に達して
おり持ち去られる熱量は多量である。
同様に、ガスタービンの耐熱性の問題から、ガスタービ
ン13へ供給される高温高圧の熱媒体42は高温にする
ことができず、また、燃焼器49において、熱媒体41
と燃焼ガスを熱交換させる伝熱面の耐熱性の問題から、
この燃焼ガスの温度も高くできない、したがって、燃焼
器49内の燃焼ガスの温度は800〜1100℃である
。このため、燃焼器49における燃料24の流量に対す
る空気22流量は理論空気量の2〜3倍とする必要があ
る。また、この燃焼ガスが大気へ放出されるときの温度
は、同様に、180〜250℃であり、このために持ち
さられる熱量は、燃料の発熱量の16〜24%に達して
おり持ち去られる熱量は多量である。
上記従来技術は、ガスタービンの耐熱性、クローズドフ
ローのガスタービン燃焼器内熱交換器の耐熱性の問題か
ら燃焼用空気量を理論空気量の2〜3倍と多くして使用
しており、このため、大気放出の際に燃焼ガスが運び去
る熱量が多くなっている。したがって燃料発熱量の有効
的な回収となっておらず、経済的なエネルギー供給シス
テムとなっていない問題があった。
ローのガスタービン燃焼器内熱交換器の耐熱性の問題か
ら燃焼用空気量を理論空気量の2〜3倍と多くして使用
しており、このため、大気放出の際に燃焼ガスが運び去
る熱量が多くなっている。したがって燃料発熱量の有効
的な回収となっておらず、経済的なエネルギー供給シス
テムとなっていない問題があった。
本発明の目的は、燃焼用空気量を減少させて大気放出さ
れる熱量を節減し、燃料発熱量を有効的に回収するエネ
ルギー供給システムを提供する。
れる熱量を節減し、燃料発熱量を有効的に回収するエネ
ルギー供給システムを提供する。
上記目的は、空気を吸入して圧縮し燃焼器へ圧縮空気を
供給する空気圧縮機と、前記圧縮空気により燃料を燃焼
させ高温・高圧の燃焼ガスとする燃焼器と、前記高温・
高圧の燃焼ガスにより前記空気圧縮機と第1発電機を駆
動するガスタービンと、該ガスタービンからの排ガスよ
り蒸気を発生させる廃熱ボイラと、該廃熱ボイラからの
蒸気で第2発電機を駆動する蒸気タービン、を有する動
力又は熱の単独供給又は併給するエネルギー供給システ
ムにおいて、上記燃焼器に給水を蒸気とする水冷壁と、
該水冷壁からの蒸気と前記廃熱ボイラからの蒸気を過熱
し前記蒸気タービンへ供給すろ過熱器を設けることによ
り達成される。
供給する空気圧縮機と、前記圧縮空気により燃料を燃焼
させ高温・高圧の燃焼ガスとする燃焼器と、前記高温・
高圧の燃焼ガスにより前記空気圧縮機と第1発電機を駆
動するガスタービンと、該ガスタービンからの排ガスよ
り蒸気を発生させる廃熱ボイラと、該廃熱ボイラからの
蒸気で第2発電機を駆動する蒸気タービン、を有する動
力又は熱の単独供給又は併給するエネルギー供給システ
ムにおいて、上記燃焼器に給水を蒸気とする水冷壁と、
該水冷壁からの蒸気と前記廃熱ボイラからの蒸気を過熱
し前記蒸気タービンへ供給すろ過熱器を設けることによ
り達成される。
燃焼器の高温高圧の燃焼ガスが接する内壁面の一部又は
全面を水冷壁及び過熱器とした加圧燃焼ボイラの構造と
することにより、水冷壁で給水を沸騰させて蒸気としさ
らに過熱器で廃熱ボイラからの蒸気と共に過熱し、高温
高圧の燃焼ガスの温度がタービンの耐熱温度以下になる
ように高温高圧の燃焼ガスより熱回収を行なうので、燃
焼空気の流量を理論空気量の1.05〜1.2倍程度ま
で減少させることができる。
全面を水冷壁及び過熱器とした加圧燃焼ボイラの構造と
することにより、水冷壁で給水を沸騰させて蒸気としさ
らに過熱器で廃熱ボイラからの蒸気と共に過熱し、高温
高圧の燃焼ガスの温度がタービンの耐熱温度以下になる
ように高温高圧の燃焼ガスより熱回収を行なうので、燃
焼空気の流量を理論空気量の1.05〜1.2倍程度ま
で減少させることができる。
第1図に本発明になる第1実施例のオープンフローガス
タービン発電システム及び廃熱ボイラ・蒸気タービン発
電システムを組み合わせた発電システムを示す。ガスタ
ービン発電システムは、圧縮器11、燃焼器(加圧燃焼
ボイラ)50、ガスタービン139発電機14等から構
成される。また、廃熱ボイラ・蒸気タービン発電システ
ムは、廃熱ボイラ16.高圧蒸気タービン45、中低蒸
気タービン17、復水器19、発電機18、給水ポンプ
21等から構成される。このとき、燃焼器(加圧燃焼ボ
イラ)50内の燃焼ガスの流路内には過熱器51が設置
される。
タービン発電システム及び廃熱ボイラ・蒸気タービン発
電システムを組み合わせた発電システムを示す。ガスタ
ービン発電システムは、圧縮器11、燃焼器(加圧燃焼
ボイラ)50、ガスタービン139発電機14等から構
成される。また、廃熱ボイラ・蒸気タービン発電システ
ムは、廃熱ボイラ16.高圧蒸気タービン45、中低蒸
気タービン17、復水器19、発電機18、給水ポンプ
21等から構成される。このとき、燃焼器(加圧燃焼ボ
イラ)50内の燃焼ガスの流路内には過熱器51が設置
される。
燃焼用の空気22は圧縮機11によって圧縮空気23と
なり、燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50へ供給される。燃
焼器(加圧燃焼ボイラ)50へ供給された圧縮空気23
は、燃料24を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスとなる。
なり、燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50へ供給される。燃
焼器(加圧燃焼ボイラ)50へ供給された圧縮空気23
は、燃料24を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスとなる。
高温高圧となった燃焼ガスは、燃焼器(加圧燃焼ボイラ
)50内の水を沸騰させ、高圧飽和蒸気52を発生させ
る。また。
)50内の水を沸騰させ、高圧飽和蒸気52を発生させ
る。また。
過熱器51内を流れる蒸気を加熱し、高圧過熱蒸気55
を発生する。高圧飽和蒸気52の発生及び高圧過熱蒸気
55の発生のために一部熱を奪われ、ガスタービンの耐
熱温度となった高圧の燃焼ガス25は、ガスタービン1
3に導かれる。ガスタービン13に導かれた高圧の燃焼
ガス25はガスタービン13を駆動させ、自らは低圧の
燃焼ガス27となる。このとき、ガスタービン13の出
力は圧縮器11及び発電機14を駆動する。
を発生する。高圧飽和蒸気52の発生及び高圧過熱蒸気
55の発生のために一部熱を奪われ、ガスタービンの耐
熱温度となった高圧の燃焼ガス25は、ガスタービン1
3に導かれる。ガスタービン13に導かれた高圧の燃焼
ガス25はガスタービン13を駆動させ、自らは低圧の
燃焼ガス27となる。このとき、ガスタービン13の出
力は圧縮器11及び発電機14を駆動する。
ガスタービン13を出た低圧燃焼ガス27は。
廃熱ボイラ16に供給され、廃熱ボイラ16内の水を沸
騰させ、自らは、低温の燃焼ガス28となった後、煙突
20から大気中へ放出される。
騰させ、自らは、低温の燃焼ガス28となった後、煙突
20から大気中へ放出される。
このとき、廃熱ボイラ16内で発生した高圧飽和蒸気5
2及び燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50内で発生した高圧
飽和蒸気は、過熱器51に導かれ、加熱され、高圧過熱
蒸気55となり、高圧蒸気夕。
2及び燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50内で発生した高圧
飽和蒸気は、過熱器51に導かれ、加熱され、高圧過熱
蒸気55となり、高圧蒸気夕。
−ビン45へ供給される。高圧蒸気タービン45へ供給
された高圧過熱蒸気55は、高圧蒸気タービン45を駆
動し、自らは中圧蒸気56となる。
された高圧過熱蒸気55は、高圧蒸気タービン45を駆
動し、自らは中圧蒸気56となる。
中圧蒸気56は、ついで中低圧蒸気タービン17に導か
れ、中低圧蒸気タービン17を駆動し、自らは低温低圧
の復水蒸気32となって復水器19に導かれる。復水器
19へ導かれた復水蒸気32は冷却水35によって冷却
され、水61となり。
れ、中低圧蒸気タービン17を駆動し、自らは低温低圧
の復水蒸気32となって復水器19に導かれる。復水器
19へ導かれた復水蒸気32は冷却水35によって冷却
され、水61となり。
給水ポンプ21によって、廃熱ボイラ16及び燃焼器(
加圧燃焼ボイラ)50にもどされる。
加圧燃焼ボイラ)50にもどされる。
水冷壁が受熱した熱は蒸気を発生するか、発生した蒸気
(飽和蒸気)を過熱するために使用される。この水冷壁
の受熱量は、水冷壁の伝熱面積、過熱器の伝熱面積を伝
熱工学上の計算をもとに設計し、また、飽和蒸気流量及
び過熱蒸気流量を制御することにより、可能となる。し
たがって、運転条件に対応した伝熱面の設定と、蒸気流
量の制御により、ガスタービンへ供給する燃焼ガス(又
は熱媒体)の温度をガスタービンの耐熱温度以下に保つ
ことができる。燃焼器(加圧燃焼ボイラ)の構造は、径
の異なる円筒の断面を鏡板に溶接した丸ボイラ構造とす
るか、木管をコイル状にした構造とする。この丸ボイラ
又は水管コイル状構造にすると、燃焼室内圧力が10〜
25ata、発生蒸気圧力が10数ata〜超臨界圧の
運転条件においても装置を構成することが可能となる。
(飽和蒸気)を過熱するために使用される。この水冷壁
の受熱量は、水冷壁の伝熱面積、過熱器の伝熱面積を伝
熱工学上の計算をもとに設計し、また、飽和蒸気流量及
び過熱蒸気流量を制御することにより、可能となる。し
たがって、運転条件に対応した伝熱面の設定と、蒸気流
量の制御により、ガスタービンへ供給する燃焼ガス(又
は熱媒体)の温度をガスタービンの耐熱温度以下に保つ
ことができる。燃焼器(加圧燃焼ボイラ)の構造は、径
の異なる円筒の断面を鏡板に溶接した丸ボイラ構造とす
るか、木管をコイル状にした構造とする。この丸ボイラ
又は水管コイル状構造にすると、燃焼室内圧力が10〜
25ata、発生蒸気圧力が10数ata〜超臨界圧の
運転条件においても装置を構成することが可能となる。
また、燃焼器内部の燃焼ガスの流路には伝熱管が設置さ
れる。
れる。
燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50における燃焼ガス温度を
約1000℃とするには、水冷壁及び過熱器の伝熱面積
を、1イ当りの受熱量負荷が400,000Kca Q
となるように設計すれば良い。なお、上記伝熱面積より
多くの伝熱面積を設定すると燃焼ガス温度が低下する。
約1000℃とするには、水冷壁及び過熱器の伝熱面積
を、1イ当りの受熱量負荷が400,000Kca Q
となるように設計すれば良い。なお、上記伝熱面積より
多くの伝熱面積を設定すると燃焼ガス温度が低下する。
本発明の第1実施例になる第1図のフローでは、ガスタ
ービン13へ供給する燃焼ガス25の温度をガスタービ
ンの耐熱温度まで低下するために空気流量を理論空気量
の2〜3倍とする必要がなくなる。空気流量は、一般の
ボイラの燃焼条件である理論空気量の1.05〜1.2
倍程度にすることができる。この燃焼ガスが大気中へ放
出されるときの温度を180〜250℃とすると、この
ために持ち去られる熱量は、燃料の発熱量の8%〜12
%となる。この持ち去る熱量は、従来技術と比較して、
燃料に対する燃焼ガス量が1/2〜1/3となることか
ら、172〜1/3となり、経済的なエネルギー供給シ
ステムとなる。
ービン13へ供給する燃焼ガス25の温度をガスタービ
ンの耐熱温度まで低下するために空気流量を理論空気量
の2〜3倍とする必要がなくなる。空気流量は、一般の
ボイラの燃焼条件である理論空気量の1.05〜1.2
倍程度にすることができる。この燃焼ガスが大気中へ放
出されるときの温度を180〜250℃とすると、この
ために持ち去られる熱量は、燃料の発熱量の8%〜12
%となる。この持ち去る熱量は、従来技術と比較して、
燃料に対する燃焼ガス量が1/2〜1/3となることか
ら、172〜1/3となり、経済的なエネルギー供給シ
ステムとなる。
また、過熱器の設置場所は、第1従来技術例(第6図)
では650〜450℃の燃焼ガス雰囲気であるが、本発
明では、約1000℃の燃焼器(加圧燃焼ボイラ)内で
ある。また、廃熱ボイラを流れる燃焼ガスは、従来技術
では450〜180℃に対し、第1実施例では1000
〜180℃となる。
では650〜450℃の燃焼ガス雰囲気であるが、本発
明では、約1000℃の燃焼器(加圧燃焼ボイラ)内で
ある。また、廃熱ボイラを流れる燃焼ガスは、従来技術
では450〜180℃に対し、第1実施例では1000
〜180℃となる。
このため、廃熱ボイラ及び過熱器における燃焼ガス温度
は、従来技術のシステムよりも高くなり。
は、従来技術のシステムよりも高くなり。
廃熱ボイラから発生する蒸気、過熱器で生成する過熱蒸
気の温度、圧力が高くできる。したがって。
気の温度、圧力が高くできる。したがって。
蒸気タービンの構成は、従来技術では中低圧蒸気タービ
ンであったが、第1実施例では高圧蒸気タービン+中低
圧蒸気タービンとすることができ。
ンであったが、第1実施例では高圧蒸気タービン+中低
圧蒸気タービンとすることができ。
蒸気タービンの出力は従来技術より大幅に向上する。ま
た、高圧蒸気タービンから排出される蒸気を再熱し、再
び中低圧蒸気タービンへ供給するフローを形成すること
、また、抽気加熱も可能となり、この抽気再熱方式を採
用すると、更に、蒸気タービンサイクルの熱効率が向上
する2表1に、第1実施例と第1従来技術例における運
転状況の一例を比較して示す。第1実施例においては、
燃料発熱量回収率が90.6%と第1従来技術例の77
%より大幅に改善される0発電量も第1従来技術例の5
59 KWから、抽気再熱なしで572KW、抽気再熱
すると663KWと増加する。
た、高圧蒸気タービンから排出される蒸気を再熱し、再
び中低圧蒸気タービンへ供給するフローを形成すること
、また、抽気加熱も可能となり、この抽気再熱方式を採
用すると、更に、蒸気タービンサイクルの熱効率が向上
する2表1に、第1実施例と第1従来技術例における運
転状況の一例を比較して示す。第1実施例においては、
燃料発熱量回収率が90.6%と第1従来技術例の77
%より大幅に改善される0発電量も第1従来技術例の5
59 KWから、抽気再熱なしで572KW、抽気再熱
すると663KWと増加する。
第1表
ガスタービン13の入口に於ける高圧燃焼ガス25の温
度がガスタービン13の耐熱温度を越えないように、燃
焼器(加圧燃焼ボイラ)50からの発生蒸気の流量を流
量調節弁の開度等を制御することが必要である。
度がガスタービン13の耐熱温度を越えないように、燃
焼器(加圧燃焼ボイラ)50からの発生蒸気の流量を流
量調節弁の開度等を制御することが必要である。
本発明の第2実施例を第2図に示す。本実施例は、オー
プンフローガスタービン発電システムと廃熱ボイラの熱
供給システムを組み合わせた電力。
プンフローガスタービン発電システムと廃熱ボイラの熱
供給システムを組み合わせた電力。
熱併給システムを示す、ガスタービン発電システムは、
圧縮機11、燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50、ガスター
ビン13、発電機14等から構成される。廃熱ボイラ熱
供給システムは、主に廃熱ボイラ16から構成される1
本実施例では、燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50には過熱
器を設置しない。
圧縮機11、燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50、ガスター
ビン13、発電機14等から構成される。廃熱ボイラ熱
供給システムは、主に廃熱ボイラ16から構成される1
本実施例では、燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50には過熱
器を設置しない。
燃焼用の空気22は圧縮機11によって圧縮空気23と
なり、燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50へ供給される。燃
焼器(加圧燃焼ボイラ)50に供給された圧縮空気23
は、燃料24を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガス25とな
る。この高温高圧の燃焼ガス25は、燃焼器(加圧燃焼
ボイラ)50において、水を沸騰させ、自らはガスター
ビンの耐熱温度まで低下する。耐熱温度まで低下した高
温高圧の燃焼ガス25はガスタービン13に導かれ、ガ
スタービン13を駆動させ、自らは低圧の燃焼ガス27
となる。低温低圧となった燃焼ガス27は、廃熱ボイラ
16に供給され、廃熱ボイラ16内の水を沸騰させ、自
らは、更に低温の燃焼ガス28となった後、煙突20か
ら大気中に放出される。このとき、燃焼器(加圧燃焼ボ
イラ)50及び廃熱ボイラ16において発生した蒸気6
4.63は、プラント加熱蒸気36として使用される。
なり、燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50へ供給される。燃
焼器(加圧燃焼ボイラ)50に供給された圧縮空気23
は、燃料24を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガス25とな
る。この高温高圧の燃焼ガス25は、燃焼器(加圧燃焼
ボイラ)50において、水を沸騰させ、自らはガスター
ビンの耐熱温度まで低下する。耐熱温度まで低下した高
温高圧の燃焼ガス25はガスタービン13に導かれ、ガ
スタービン13を駆動させ、自らは低圧の燃焼ガス27
となる。低温低圧となった燃焼ガス27は、廃熱ボイラ
16に供給され、廃熱ボイラ16内の水を沸騰させ、自
らは、更に低温の燃焼ガス28となった後、煙突20か
ら大気中に放出される。このとき、燃焼器(加圧燃焼ボ
イラ)50及び廃熱ボイラ16において発生した蒸気6
4.63は、プラント加熱蒸気36として使用される。
本発明になる第2図に示す第2実施例では、前記第1実
施例と同様、ガスタービン13へ供給する燃焼ガス25
の温度をガスタービンの耐熱温度まで低下するために空
気流量を多くする必要がなくなる。したがって、空気流
量は、一般ボイラの燃焼条件と同じ理論空気量の1.0
5〜1.2倍程度となる。この燃焼ガスが大気中へ放出
されるときの温度を180〜250℃とすると、このた
めに持ち去られる熱には、燃料の発熱量の8〜12%と
なる。
施例と同様、ガスタービン13へ供給する燃焼ガス25
の温度をガスタービンの耐熱温度まで低下するために空
気流量を多くする必要がなくなる。したがって、空気流
量は、一般ボイラの燃焼条件と同じ理論空気量の1.0
5〜1.2倍程度となる。この燃焼ガスが大気中へ放出
されるときの温度を180〜250℃とすると、このた
めに持ち去られる熱には、燃料の発熱量の8〜12%と
なる。
第2表に1本発明の他の第2実施例と第2従来技術例に
おける運転状況の一例を比較して示す。
おける運転状況の一例を比較して示す。
第2表
本発明の他の第3実施例を第3図に示す0本実施例は、
オーブンフローガスタービン発電システムと廃熱ボイラ
ー背圧恭気タービン発電、熱供給システムを組み合わせ
た電力、熱併給システムを示す、ガスタービン発電シス
テムは、第1図に示したガスタービン発電システムと同
様の構成である。廃熱ボイラー背圧蒸気タービン発電シ
ステムは、廃熱ボイラ16、高圧蒸気タービン65、発
?!!機1B等から構成される。
オーブンフローガスタービン発電システムと廃熱ボイラ
ー背圧恭気タービン発電、熱供給システムを組み合わせ
た電力、熱併給システムを示す、ガスタービン発電シス
テムは、第1図に示したガスタービン発電システムと同
様の構成である。廃熱ボイラー背圧蒸気タービン発電シ
ステムは、廃熱ボイラ16、高圧蒸気タービン65、発
?!!機1B等から構成される。
空気、燃焼ガスの流れは、前記第1図と変わらない、燃
焼器(加圧燃焼ボイラ)50及び廃熱ボイラ16におい
て発生した高圧飽和蒸気52゜53は、燃焼器(加圧燃
焼ボイラ)50内の過熱器51に供給され、過熱蒸気5
5となる。この過熱蒸気55は、蒸気タービン65に供
給され、蒸気タービン65を駆動した後、プラント加熱
蒸気36として利用される。
焼器(加圧燃焼ボイラ)50及び廃熱ボイラ16におい
て発生した高圧飽和蒸気52゜53は、燃焼器(加圧燃
焼ボイラ)50内の過熱器51に供給され、過熱蒸気5
5となる。この過熱蒸気55は、蒸気タービン65に供
給され、蒸気タービン65を駆動した後、プラント加熱
蒸気36として利用される。
本実施例においても、前記第1実施例、第2実施例と同
様に、大気中へ放出される燃焼ガスが持ち去る熱には燃
料の発熱、btの8〜12%である。
様に、大気中へ放出される燃焼ガスが持ち去る熱には燃
料の発熱、btの8〜12%である。
本発明の他の第4実施例を第4図に示す1本実施例は、
オーブンフローガスタービン発電システムと吸収式冷凍
機を組み合せた電力熱冷熱、Of給給入ステム示す1本
実施例は、第2実施例に示すシステムのうち廃熱ボイラ
に代って吸収式冷凍機70を用いるものである。なお、
燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50の構造は、第1〜3実施
例のシステムと同様に、燃焼器(加圧燃焼ボイラ)であ
る。
オーブンフローガスタービン発電システムと吸収式冷凍
機を組み合せた電力熱冷熱、Of給給入ステム示す1本
実施例は、第2実施例に示すシステムのうち廃熱ボイラ
に代って吸収式冷凍機70を用いるものである。なお、
燃焼器(加圧燃焼ボイラ)50の構造は、第1〜3実施
例のシステムと同様に、燃焼器(加圧燃焼ボイラ)であ
る。
本実施例においても、大気中へ放出される燃焼ガス温度
が180〜250℃であるならば、大気中へ持ち去られ
る熱量は発熱量の8〜12%である。
が180〜250℃であるならば、大気中へ持ち去られ
る熱量は発熱量の8〜12%である。
本発明の第5実施例を第5図に示す0本実施例は、オー
ブンフローガスタービン・圧縮式冷凍機システムと吸収
式冷凍機を組み合わせた熱冷却供給システムを示す。本
実施例は、第4実施例に示すシステムのうち、発電機に
代って圧縮式冷凍機を用いるものである。なお、燃焼器
50の構)71は。
ブンフローガスタービン・圧縮式冷凍機システムと吸収
式冷凍機を組み合わせた熱冷却供給システムを示す。本
実施例は、第4実施例に示すシステムのうち、発電機に
代って圧縮式冷凍機を用いるものである。なお、燃焼器
50の構)71は。
第1〜4実施例のシステムと同様に、加圧燃焼ボイラで
ある。
ある。
本実施例においても、大気中へ放出される燃焼ガスの温
度が180〜250℃であるならば、大気中へ運び去ら
れる熱量は、発電量の8〜12%である。
度が180〜250℃であるならば、大気中へ運び去ら
れる熱量は、発電量の8〜12%である。
本発明の実施例においては、ガスタービンシステムを、
オプンフローで示したがクローズドフローにしても同様
の効果が得られる。
オプンフローで示したがクローズドフローにしても同様
の効果が得られる。
本発明によれば、燃焼器内に熱回収を行なう水冷壁や過
熱器を設けたのでガスタービン本体へ供給される燃焼ガ
ス温度をガスタービンの耐熱温度まで低下させることが
でき、ガスタービンシステムの燃焼器への空気供給呈を
従来技術のような理論空気量の数倍と多くする必要はな
く、燃料の発熱量の回収率は従来技術より向上し、経済
的な動力、熱の単独供給又は併給するエネルギーシステ
ムを提供できる効果がある。
熱器を設けたのでガスタービン本体へ供給される燃焼ガ
ス温度をガスタービンの耐熱温度まで低下させることが
でき、ガスタービンシステムの燃焼器への空気供給呈を
従来技術のような理論空気量の数倍と多くする必要はな
く、燃料の発熱量の回収率は従来技術より向上し、経済
的な動力、熱の単独供給又は併給するエネルギーシステ
ムを提供できる効果がある。
また1発生蒸気は、従来より高温高圧にできることから
、この蒸気を蒸気タービンに用いると熱効率を向上させ
る効果が得られ、加熱源として用いる場合に高温の加熱
が可能となる効果も得られる。
、この蒸気を蒸気タービンに用いると熱効率を向上させ
る効果が得られ、加熱源として用いる場合に高温の加熱
が可能となる効果も得られる。
第1図は本発明になる第1実施例のガスタービン、廃熱
ボイラ、蒸気タービンを用いる発電システムブロック図
、第2図は本発明になる第2実施例のガスタービン、廃
熱ボイラを用いる電力熱併給システムブロック図、第3
図は本発明になる第3実施例のガスタービン、廃熱ボイ
ラ、蒸気タービンを用いる電力熱併給システムブロック
図、第4図は本発明になる第4実施例のガスタービン、
吸収式冷凍機を用いる電力熱冷熱併給システl−ブロッ
ク図、第5図は本発明になる第5実施例のガスタービン
、圧縮式冷凍機、吸収式冷凍機を用いる熱冷熱供給シス
テムブロック図、第6図は第1従来技術例のオーブンフ
ローガスタービン、廃熱ボイラ、蒸気タービンを用いる
発電システムブロック図、第7図は第2従来技術例のガ
スタービン、発熱ボイラを用いる電力熱併給システムブ
ロック図、第8図は第3従来技術例のクローズドフロー
ガスタービン、廃熱ボイラ、蒸気タービンを用いる発電
システムブロック図を示す。 11・・・圧縮器、13・・・ガスタービン。 14・・・第1発電機、16・・・廃熱ボイラ。 17・・・中低圧蒸気タービン、18・・・第2発電機
。 22・・・燃焼用の空気、23・・・圧縮空気。 24・・・燃料、25・・・高圧燃焼ガス、27・・・
低圧の燃焼ガス、45・・・高圧蒸気タービン。 50・・・燃焼器(加圧燃焼ボイラ)。 51・・・過熱器、52・・・燃焼器がらの高圧飽和蒸
気、53・・・廃熱ボイラがらの高圧飽和蒸気、55・
・・高圧過熱蒸気、59・・・給水。
ボイラ、蒸気タービンを用いる発電システムブロック図
、第2図は本発明になる第2実施例のガスタービン、廃
熱ボイラを用いる電力熱併給システムブロック図、第3
図は本発明になる第3実施例のガスタービン、廃熱ボイ
ラ、蒸気タービンを用いる電力熱併給システムブロック
図、第4図は本発明になる第4実施例のガスタービン、
吸収式冷凍機を用いる電力熱冷熱併給システl−ブロッ
ク図、第5図は本発明になる第5実施例のガスタービン
、圧縮式冷凍機、吸収式冷凍機を用いる熱冷熱供給シス
テムブロック図、第6図は第1従来技術例のオーブンフ
ローガスタービン、廃熱ボイラ、蒸気タービンを用いる
発電システムブロック図、第7図は第2従来技術例のガ
スタービン、発熱ボイラを用いる電力熱併給システムブ
ロック図、第8図は第3従来技術例のクローズドフロー
ガスタービン、廃熱ボイラ、蒸気タービンを用いる発電
システムブロック図を示す。 11・・・圧縮器、13・・・ガスタービン。 14・・・第1発電機、16・・・廃熱ボイラ。 17・・・中低圧蒸気タービン、18・・・第2発電機
。 22・・・燃焼用の空気、23・・・圧縮空気。 24・・・燃料、25・・・高圧燃焼ガス、27・・・
低圧の燃焼ガス、45・・・高圧蒸気タービン。 50・・・燃焼器(加圧燃焼ボイラ)。 51・・・過熱器、52・・・燃焼器がらの高圧飽和蒸
気、53・・・廃熱ボイラがらの高圧飽和蒸気、55・
・・高圧過熱蒸気、59・・・給水。
Claims (3)
- (1)空気を吸入して圧縮し燃焼器へ圧縮空気を供給す
る空気圧縮機と、前記圧縮空気により燃料を燃焼させ高
温・高圧の燃焼ガスとする燃焼器と、前記高温・高圧の
燃焼ガスにより前記空気圧縮機と第1発電機を駆動する
ガスタービンと、該ガスタービンからの排ガスより蒸気
を発生させる廃熱ボイラと、該廃熱ボイラからの蒸気で
第2発電機を駆動する蒸気タービン、を有する動力又は
熱の単独供給又は併給するエネルギー供給システムにお
いて、上記燃焼器に給水を蒸気とする水冷壁と、該水冷
壁からの蒸気と前記廃熱ボイラからの蒸気を過熱し前記
蒸気タービンへ供給する過熱器を設けたことを特徴とす
るコージェネレーションシステム。 - (2)前記ガスタービンの入口における前記高温・高圧
の燃焼ガス温度を検出して前記燃焼器の水冷壁のからの
発生蒸気の流量を制御する温度制御装置を設けることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載のコージェネレー
ションシステム。 - (3)空気を吸入して圧縮し燃焼器へ圧縮空気を供給す
る空気圧縮機と、前記圧縮空気により燃料を燃焼させ高
温・高圧の燃焼ガスとする燃焼器と、前記高温・高圧の
燃焼ガスにより前記空気圧縮機と発電機を駆動するガス
タービンと、該ガスタービンからの排ガスより蒸気を発
生させる廃熱ボイラと、を有する動力又は熱の単独供給
又は併給するエネルギー供給システムにおいて、上記燃
焼器に給水を蒸気とする水冷壁を設けたことを特徴とす
るコージェネレーションシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320578A JP2857691B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | コージェネレーションシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62320578A JP2857691B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | コージェネレーションシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01163425A true JPH01163425A (ja) | 1989-06-27 |
| JP2857691B2 JP2857691B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=18122989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62320578A Expired - Fee Related JP2857691B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | コージェネレーションシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2857691B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07301126A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン発電プラント |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102251818B (zh) * | 2011-06-02 | 2015-04-08 | 安徽科达洁能股份有限公司 | 燃气和蒸汽轮机系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5213014A (en) * | 1975-07-21 | 1977-02-01 | Hitachi Ltd | Power generating device |
| JPS5581233A (en) * | 1978-12-15 | 1980-06-19 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for cooling combustor of gas turbine |
| JPS6214102U (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-28 | ||
| JPS62206236A (ja) * | 1986-03-06 | 1987-09-10 | Osaka Gas Co Ltd | ボイラ |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP62320578A patent/JP2857691B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5213014A (en) * | 1975-07-21 | 1977-02-01 | Hitachi Ltd | Power generating device |
| JPS5581233A (en) * | 1978-12-15 | 1980-06-19 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for cooling combustor of gas turbine |
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|---|---|---|---|---|
| JPH07301126A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン発電プラント |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2857691B2 (ja) | 1999-02-17 |
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