JPH0416613B2 - - Google Patents

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JPH0416613B2
JPH0416613B2 JP57234518A JP23451882A JPH0416613B2 JP H0416613 B2 JPH0416613 B2 JP H0416613B2 JP 57234518 A JP57234518 A JP 57234518A JP 23451882 A JP23451882 A JP 23451882A JP H0416613 B2 JPH0416613 B2 JP H0416613B2
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JP
Japan
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gas
combustion
turbine
generator
regenerator
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JP57234518A
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JPS59120720A (ja
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Isanori Akagi
Hiromitsu Mori
Shigeki Hirano
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59120720A publication Critical patent/JPS59120720A/ja
Publication of JPH0416613B2 publication Critical patent/JPH0416613B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数の圧縮機間に中間冷却器を設
け、後段の圧縮機から酸素を含むガスを燃焼室で
燃焼加熱してタービンを駆動し、このタービンは
圧縮機を駆動するように連結されたガスタービン
装置に関する。
第1図は、先行技術の発電機1を含むガスター
ビン装置の系統図である。発電機1には、タービ
ン2の動力を伝達する駆動軸3が連結される。駆
動軸3には、複数の圧縮機4,5,6が同軸に連
結される。したがつて、タービン2の駆動によつ
て、圧縮機4〜6と発電機1とが駆動される。圧
縮機4では酸素を含むガス11が吸引されて断熱
圧縮され、圧縮機5に吐出される。この圧縮され
たガスは、圧縮機5および6でさらに断熱圧縮さ
れて再生器7に導かれる。圧縮機4,5の間およ
び圧縮機5,6の間には中間冷却器8,9が圧縮
機5,6の圧縮効率を高めるためにそれぞれ介在
されている。この中間冷却器8,9では、圧縮機
4および圧縮機5から吐出されたガスを冷却する
ために、発電機1で発電される電力量のたとえば
2割の電力が使用される。したがつて発電効率に
劣る。
再生器7に導かれた圧縮された酸素を含むガス
は、タービン2から吐出されるガスの排熱によつ
て再生器7内で加熱され燃焼室10に送入され
る。燃焼室10では、燃料ガス12が前記ガスと
同時に送入され、燃焼加熱タービン2を駆動す
る。これによつて発電機1が駆動され発電が行な
われる。再生器7から高温の排ガス13が外部に
排出される。この排ガス13の排熱は、充分に利
用されていない。
本発明の目的は、上述の先行技術の技術的課題
を解決し、タービンからの排熱を有効に利用し
て、無駄な電力消費を防止し、したがつて熱効率
の向上されたガスタービン装置を提供することで
ある。
本発明は、酸素を含む燃焼用のガスを圧縮する
複数の圧縮機19,20,21と、 これらの各圧縮機19,20,21間に介在さ
れ、前記燃焼用空気を冷却する中間冷却器22,
23と、 圧縮機19,20,21のうち、最終段の圧縮
機21からの燃焼用ガスを予熱するための再生器
27と、 燃焼用ガスを用いて燃焼を行う燃焼室24〜2
6と、その燃焼室24〜26からのガスが供給さ
れるタービン16〜18とをそれぞれ有する複数
の直列に接続されて多段化されるタービンと、 発電機14とを含み、 圧縮機19,20,21と、タービン16〜1
8と、発電機14とは、駆動軸15に連結され、 複数のガスタービンのうち、最終段のガスター
ビンから吐出される排ガスは、再生器27に導か
れて最終段の圧縮機21からの燃焼用ガスを予熱
し、さらに、 再生器27からの排ガスの排熱を発生器31で
熱源として利用し、蒸発器33によつて冷却され
た熱媒体を中間冷却器22,23に循環して供給
する吸収式冷凍機30とを含むことを特徴とする
ガスタービン装置である。
以下、図面によつて本発明の実施例を説明す
る。第2図は、本発明の一実施例の発電機14を
含むガスタービン装置の全体を示す系統図であ
る。発電機14を駆動する駆動軸15には、同軸
に多段化された複数のタービン16,17,18
と、多段化された複数の圧縮機19,20,21
とが連結される。初段の圧縮機19と第2段の圧
縮機20との間には、第2段の圧縮機20の圧縮
効率を高めるために、初段の圧縮機19から吐出
されるガスを冷却する中間冷却器22が介在され
る。第2段の圧縮機20と最終段の圧縮機21と
の間には、前記中間冷却器22と同様の中間冷却
器23が介在される。
最終段の圧縮機21と初段のタービン16との
間には、第1燃焼室24が設けられる。初段のタ
ービン16と第2段のタービン17との間および
第2段のタービン17と最終段のタービン18と
の間には、第2燃焼室25、第3燃焼室26がそ
れぞれ設けられる。最終段の圧縮機21と前記第
1燃焼室24との間には、圧縮機21で高圧力状
態とされて吐出されるガスを予熱するための再生
器27が介在される。
この再生器27には、最終段のタービン18か
ら高温度の排熱を含む排ガスを流入させる排ガス
管路28が連設される。これによつて、再生器2
7内で前記第1燃焼室24に供給される高圧力状
態のガスは、前記排ガスと熱交換されて高温度に
予熱される。再生器27内を流過した排ガスは、
排ガス供給管29によつて吸収式冷凍機30の発
生器31に供給される。吸収式冷凍機30は、前
記発生器31と、凝縮器32と、蒸発器33と、
吸収器34と、凝縮器32と吸収器34とを冷却
するための冷却塔35を含む冷却管路36と、蒸
発器33で冷却されたブラインを輸送する輸送管
37とを備える。
前記排ガス供給管29を流れる排ガスは、たと
えば400〜500℃の高温状態であるので、発生器3
1内で吸収剤溶液を加熱し、吸収剤溶液に吸収さ
れた冷媒が蒸発される。この蒸発された冷媒は、
凝縮器32に送入されて凝縮され、弁38を介し
て蒸発器33に戻される。蒸発器33内では、冷
媒が蒸発され、蒸発された冷媒は吸収器34内で
吸収剤溶液に吸収される。このとき蒸発器33で
は、輸送管37によつて輸送されるブラインが冷
却される。この輸送管37は、前記中間冷却器2
2,23に接続される。これによつて中間冷却器
22,23には、冷却されたブラインが供給され
る。吸収器34で冷媒が吸収された吸収剤溶液
は、熱交換器39を介して前記発生器31に圧送
される。発生器31で吸収された冷媒が除かれた
吸収剤溶液は、熱交換器39を介して吸収器34
に戻される。
本発明に従う発電機14を駆動するにあたつて
は、図示しない始動手段によつて各タービン16
〜18を定束回転させる。これによつて、駆動軸
15に連結された各圧縮機19〜21が駆動され
る。これによつて初段の圧縮機19では、酸素を
含むガス40が吸引されて断熱圧縮される。圧縮
機19から吐出される圧力の高められた前記ガス
40は、中間冷却器22で前記ブラインと熱交換
されて冷却され、第2段の圧縮機20に吸引され
て断熱圧縮される。このとき、前記ガス40は、
初段の圧縮機19に吸引されたときの温度程度ま
で冷却されているので、第2段の圧縮機20によ
つて行なわれる断熱圧縮の仕事量が増加されるこ
とが防止され、したがつて圧縮効率が低下される
ことはない。第2段の圧縮機20から吐出された
前記ガスは、中間冷却器23によつて前記ブライ
ンによつて冷却され、最終段の圧縮機21に吸引
され、さらに高圧力に圧縮されて再生器27に吐
出される。このように、中間冷却器22,23で
は、前記吸収式冷凍機30の蒸発器33で冷却さ
れたブラインが輸送管37によつて供給されて、
このブラインと前記ガス40との間で熱交換が行
なわれる。
再生器27では、最終段のタービン18から排
ガスが排ガス管路28を介して流入される。この
排ガスは高温度であるので、前記ガス40は、予
熱されて第1燃焼室24に流入される。第1燃焼
室24には、前記ガス40が流入さるれとともに
燃料ガス41が流入される。これによつて燃料ガ
ス41は第1燃焼室24内で燃焼加熱されて膨張
しながら初段のタービン16に送り込まれ、初段
のタービン16を回転駆動する。初段のタービン
16から排気された前記ガス40を含む燃焼ガス
は、燃料ガス41とともに第2燃焼室25に送り
込まれる。第2燃焼室25では、燃料ガス41が
燃焼加熱されて膨張しながら第2段のタービン1
7に送り込まれ、第2段のタービン17を回転駆
動する。第3燃焼室26では、燃料ガス41とと
もに前記第2段のタービン17から排気される前
記ガス40を含む燃焼ガスとが送り込まれて、燃
焼加熱された燃焼ガスが膨張しながら最終段のタ
ービン18に送り込まれ、最終段のタービン18
を回転駆動する。このように、各タービン16〜
18が回転駆動されることによつて駆動軸15を
介して発電機14と各圧縮機19〜21が駆動さ
れる。これによつて、発電機14では、発電が行
なわれる。
最終段のタービン18から排気された排ガス
は、前述したように再生器27を介して排ガス供
給管29を流れ、吸収式冷凍機30の発生器31
に与えられる。このように吸収式冷凍機30を運
転するための熱源は、主として再生器27から排
出される排ガスの排熱を利用することができる。
したがつて前記中間冷却器22,23には、この
吸収式冷凍機30の蒸発器33によつて冷却され
たブラインが輸送管37を介して供給され、これ
によつて圧縮機19,20から吐出された前記ガ
ス40を冷却することができる。そのため、先行
技術に述べたように発電機1で発電された発電量
の2割程度の電力を消費して中間冷却器22,2
3を運転することは、本発明に従えば回避され
る。したがつて発電機14の発電効率は向上され
る。
上述の実施例において、再生器27からの酸素
を含む燃焼用のガスを用いて燃焼を行う燃焼室2
4とタービン16とは、1つのガスタービンを構
成する。また燃焼室25とタービン17とは、も
う1つのタービンを構成する。燃焼室26とター
ビン18とは、さらにもう1つのガスタービンを
構成する。これら3つのガスタービンは、直列に
接続されて多段化されている。
再生器27には管路28を介して、最終段のガ
スタービンから吐出される排ガスが導かれ、これ
によつて最終段の圧縮機21からの燃焼用ガスを
予熱する。吸収式冷凍機30では、再生器27か
らの排ガスの排熱を発生器31で熱源として利用
し、蒸発器33によつて冷却された熱媒体を中間
冷却器22,23に循環して供給する。
上述の実施例では、3つの圧縮機19〜21が
設けられたけれども、本発明のさらに他の実施例
では、2つまたは4つ以上の圧縮機が設けられ、
その圧縮機の数に応じて中間冷却器が設けられれ
ばよい。
以上のように本発明によれば、ガスタービンか
らの排熱を利用して吸収式冷凍機を運転し、中間
冷却器を冷却するようにしたので、そのガスター
ビンからの排熱を有効に利用することができると
ともに、前述の第1図に関連して述べたように中
間冷却器22,23のために発電機14からの電
力が消費されることはないので、無駄な電力消費
が防止され、こうして熱効率の向上が図られる。
しかも本発明では、圧縮機19,20,21は
複数段設けられており、それらの圧縮機19,2
0,21の間に中間冷却器22,23が介在され
ており、さらに燃焼室24〜26と、タービン1
6〜18とが組合わされて各段が構成されるガス
タービンが複数段設けられており、このようにし
て発電機14の動力として取出すことができる仕
事量を増大することが可能となる。
さらに本発明によれば、再生器27を用いて、
最終段のガスタービンからの排ガスの排熱を用い
て、最終段の圧縮機21からの燃焼用ガス、たと
えば空気を予熱し、この再生器27からの排ガス
の排熱を利用して吸収式冷凍機30を運転するよ
うにしたので、吸収式冷凍機30によつて得られ
る中間冷却器22,23を冷却するための冷熱が
多すぎて余つてしまうという問題がなく、したが
つて熱効率の向上が図られる。
もしも仮に、この再生器27が設けられておら
ず、最終段のガスタービンからの排ガスが管路2
9を経て、その排ガスが直接に吸収式冷凍機30
に導かれて熱源として用いられるとすると、吸収
式冷凍機30によつて得られる冷熱は、中間冷却
器22,23において使いきれず、多くの冷熱が
余つてしまい、熱効率が低下してしまう。再生器
27を用いないで、このような熱効率の低下を防
ぐために、もしも仮に、燃焼室24〜26におけ
る燃料の流量を小さくして、その燃焼量を小さく
するとすれば、発電機14によつて取出すことが
できる仕事量が小さくなつてしまうという問題が
ある。
本発明は、再生器27を用いて最終段のガスタ
ービンの排熱を利用して、最終段の圧縮機21か
らの燃焼用ガスを予熱するために用い、その後に
吸収式冷凍機に、その排ガスの排熱を利用するよ
うにしたので、中間冷却器22,23において燃
焼用ガスを冷却するのに適切な冷熱を発生させる
ことができ、その冷熱が多すぎて余つてしまうこ
とがなく、しかも発電機14を駆動するために取
出すことができる動力を増大して、その発電機1
4の発電量を高効率で増大することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は先行技術の発電機1を含むガスタービ
ン装置の系統図、第2図は本発明の一実施例の発
電機14を含むガスタービン装置の全体を示す系
統図である。 14……発電機、15……駆動軸、16〜18
……タービン、19〜21……圧縮機、22,2
3……中間冷却器、24〜26……燃焼室、27
……再生器、28……排ガス管路、29……排ガ
ス供給管、30……吸収式冷凍機、31……発生
器、33……蒸発器、37……輸送管、40……
酸素を含むガス、41……燃料ガス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 酸素を含む燃焼用のガスを圧縮する複数の圧
    縮機19,20,21と、 これらの各圧縮機19,20,21間に介在さ
    れ、前記燃焼用空気を冷却する中間冷却器22,
    23と、 圧縮機19,20,21のうち、最終段の圧縮
    機21からの燃焼用ガスを予熱するための再生器
    27と、 燃焼用ガスを用いて燃焼を行う燃焼室24〜2
    6と、その燃焼室24〜26からのガスが供給さ
    れるタービン16〜18とをそれぞれ有する複数
    の直列に接続されて多段化されるガスタービン
    と、 発電機14とを含み、 圧縮機19,20,21と、タービン16〜1
    8と、発電機14とは、駆動軸15に連結され、 複数のガスタービンのうち、最終段のガスター
    ビンから吐出される排ガスは、再生器27に導か
    れて最終段の圧縮機21からの燃焼用ガスを予熱
    し、さらに、 再生器27からの排ガスの排熱を発生器31で
    熱源として利用し、蒸発器33によつて冷却され
    た熱媒体を中間冷却器22,23に循環して供給
    する吸収式冷凍機30とを含むことを特徴とする
    ガスタービン装置。
JP57234518A 1982-12-27 1982-12-27 ガスタ−ビン装置 Granted JPS59120720A (ja)

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JPS59120720A JPS59120720A (ja) 1984-07-12
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