JPH05164888A - ガスタービン発電装置 - Google Patents
ガスタービン発電装置Info
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- JPH05164888A JPH05164888A JP3330615A JP33061591A JPH05164888A JP H05164888 A JPH05164888 A JP H05164888A JP 3330615 A JP3330615 A JP 3330615A JP 33061591 A JP33061591 A JP 33061591A JP H05164888 A JPH05164888 A JP H05164888A
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- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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-
- 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
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温ガス冷却炉を熱源とするガスタービン発
電システムにおいて、一次系と二次系の境界でシールが
故障したり、パイプに亀裂が生じたりしても、プラント
を停止せずに安全に運転できるようにすることともに、
プラント全体をコンパクトにすること。 【構成】 一次系だけでなく二次系の作動媒体もヘリウ
ムとした、いわゆる直接サイクルガスタービンとし、一
次系、二次系をそれぞれ循環させる２台のコンプレッサ
（３），（７）を、どちらも一次系のガスタービン
（８）で駆動する。更に、そのタービン／コンプレッサ
をヘリウムガス軸受（１０）で支持する。加えて、二次
系内の冷却器（６）は三重管構造とし、ヘリウムガスと
冷却水との中間に、バッファヘリウムガスを封入する。
電システムにおいて、一次系と二次系の境界でシールが
故障したり、パイプに亀裂が生じたりしても、プラント
を停止せずに安全に運転できるようにすることともに、
プラント全体をコンパクトにすること。 【構成】 一次系だけでなく二次系の作動媒体もヘリウ
ムとした、いわゆる直接サイクルガスタービンとし、一
次系、二次系をそれぞれ循環させる２台のコンプレッサ
（３），（７）を、どちらも一次系のガスタービン
（８）で駆動する。更に、そのタービン／コンプレッサ
をヘリウムガス軸受（１０）で支持する。加えて、二次
系内の冷却器（６）は三重管構造とし、ヘリウムガスと
冷却水との中間に、バッファヘリウムガスを封入する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温ガス冷却炉、石炭
ガス化炉、太陽光等を熱源とする直接サイクルガスター
ビン発電装置に関する。
ガス化炉、太陽光等を熱源とする直接サイクルガスター
ビン発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は高温ガス冷却炉を熱源とした従来
のガスタービン発電装置の一例を示すフロー線図であ
る。高温ガス冷却炉０１の核熱をヘリウムガスにより吸
収し、ブロァ０３を介して蒸気発生器０２に送り込む。
そして利用系中の水を加熱し、高温高圧蒸気を作る。こ
の蒸気を用いて出力タービン０４および発電機０５によ
り核熱を電力に変換する。さらに、仕事をした後タービ
ンから出た蒸気は、復水器０６で水にし、ポンプ０７で
再び蒸気発生器０２に戻す。このように、二次系中の作
動媒体である水を循環させる。一方、ポンプ０７の出口
から、一部の循環水を抽出し、水車０８を駆動して、こ
れに直結する前記ブロァ０３を回し、一次系中の冷却媒
体であるヘリウムガスを循環させる。なお、ブロァ０３
と水車０８間には、一次系冷却媒体であるヘリウムガス
と二次系作動媒体である水を分離するため、ヘリウムバ
ッファガスシール装置０９が設けられている。
のガスタービン発電装置の一例を示すフロー線図であ
る。高温ガス冷却炉０１の核熱をヘリウムガスにより吸
収し、ブロァ０３を介して蒸気発生器０２に送り込む。
そして利用系中の水を加熱し、高温高圧蒸気を作る。こ
の蒸気を用いて出力タービン０４および発電機０５によ
り核熱を電力に変換する。さらに、仕事をした後タービ
ンから出た蒸気は、復水器０６で水にし、ポンプ０７で
再び蒸気発生器０２に戻す。このように、二次系中の作
動媒体である水を循環させる。一方、ポンプ０７の出口
から、一部の循環水を抽出し、水車０８を駆動して、こ
れに直結する前記ブロァ０３を回し、一次系中の冷却媒
体であるヘリウムガスを循環させる。なお、ブロァ０３
と水車０８間には、一次系冷却媒体であるヘリウムガス
と二次系作動媒体である水を分離するため、ヘリウムバ
ッファガスシール装置０９が設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のガスタービ
ン発電装置において、ヘリウムガスを作動媒体とする一
次系と水／蒸気を媒体とする二次系のバウンダリは、ヘ
リウムバッファガスシール装置０９と蒸気発生器０２の
２個所である。これ等のバウンダリにおいて、例えば次
のような故障 （１）ヘリウムバッファガスシール装置の制御系が機能
を失なう。 （２）蒸気発生器のパイプ内に亀裂が発生する。 が生じた場合には、二次系の作動媒体である水が一次系
内へ漏入するから、それを除去するためにプラントを停
止しなければならない。これはプラント稼働率の低下を
招くだけでなく、炉心を構成する黒鉛材と反応すれば、
プラント自体の復帰ができなくなる危険性がある。
ン発電装置において、ヘリウムガスを作動媒体とする一
次系と水／蒸気を媒体とする二次系のバウンダリは、ヘ
リウムバッファガスシール装置０９と蒸気発生器０２の
２個所である。これ等のバウンダリにおいて、例えば次
のような故障 （１）ヘリウムバッファガスシール装置の制御系が機能
を失なう。 （２）蒸気発生器のパイプ内に亀裂が発生する。 が生じた場合には、二次系の作動媒体である水が一次系
内へ漏入するから、それを除去するためにプラントを停
止しなければならない。これはプラント稼働率の低下を
招くだけでなく、炉心を構成する黒鉛材と反応すれば、
プラント自体の復帰ができなくなる危険性がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するために、高温ガス炉を出たヘリウムガス
が、一次系ガスタービン、熱交換器の高温側流路、上記
一次系ガスタービンで駆動される一次系コンプレッサを
順次経由して、上記高温ガス炉へ戻る一次循環系と、上
記熱交換器の低温側流路を出た上記とは別のヘリウムガ
スが、出力タービン、冷却器、上記一次系ガスタービン
で駆動される二次系コンプレッサを順次経由して、上記
低温側流路へ戻る二次循環系とを具備し、上記一次系ガ
スタービンおよび上記一次系コンプレッサがヘリウムガ
ス軸受により支持されたことを特徴とするガスタービン
発電装置；ならびに上記要件に加えて、上記冷却器が作
動ガスと冷却水との間にバッファヘリウムガスを介した
三重管により構成されたことを特徴とするガスタービン
発電装置を提案するものである。
題を解決するために、高温ガス炉を出たヘリウムガス
が、一次系ガスタービン、熱交換器の高温側流路、上記
一次系ガスタービンで駆動される一次系コンプレッサを
順次経由して、上記高温ガス炉へ戻る一次循環系と、上
記熱交換器の低温側流路を出た上記とは別のヘリウムガ
スが、出力タービン、冷却器、上記一次系ガスタービン
で駆動される二次系コンプレッサを順次経由して、上記
低温側流路へ戻る二次循環系とを具備し、上記一次系ガ
スタービンおよび上記一次系コンプレッサがヘリウムガ
ス軸受により支持されたことを特徴とするガスタービン
発電装置；ならびに上記要件に加えて、上記冷却器が作
動ガスと冷却水との間にバッファヘリウムガスを介した
三重管により構成されたことを特徴とするガスタービン
発電装置を提案するものである。
【０００５】
【作用】本発明は、前記のように、一次系のみでなく二
次系も作動媒体としてヘリウムガスを用いる、いわゆる
直接サイクルガスタービン方式とするとともに、その一
次系と二次系の作動媒体を、一次系ガスタービンで駆動
されるコンプレッサで循環させ、かつそのタービン／コ
ンプレッサをヘリウムガス軸受によって支持するので、
従来型プラントの課題、即ち軸受ないしは二次系からの
油や水の漏洩の問題が解決される。
次系も作動媒体としてヘリウムガスを用いる、いわゆる
直接サイクルガスタービン方式とするとともに、その一
次系と二次系の作動媒体を、一次系ガスタービンで駆動
されるコンプレッサで循環させ、かつそのタービン／コ
ンプレッサをヘリウムガス軸受によって支持するので、
従来型プラントの課題、即ち軸受ないしは二次系からの
油や水の漏洩の問題が解決される。
【０００６】さらに、二次系内の冷却器は、作動ヘリウ
ムガスと冷却水の間にバッファヘリウムガスを介した三
重管構造とすることにより、パイプに亀裂が発生した場
合でも、冷却水の炉心内への直接漏入を防止できる。
ムガスと冷却水の間にバッファヘリウムガスを介した三
重管構造とすることにより、パイプに亀裂が発生した場
合でも、冷却水の炉心内への直接漏入を防止できる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示すフロー線図で
ある。
ある。
【０００８】本実施例は、高温ガス炉１を含み放射性ヘ
リウムガスが循環する一次系と、通常のヘリウムガスが
循環する二次系から成る。それ等のバウンダリは、バッ
ファガスシール９と熱交換器２である。
リウムガスが循環する一次系と、通常のヘリウムガスが
循環する二次系から成る。それ等のバウンダリは、バッ
ファガスシール９と熱交換器２である。
【０００９】一次系コンプレッサ３で圧縮されたヘリウ
ムガスは、高温ガス炉１で加熱されて高エンタルピを得
る。そしてそのガスは、ガスタービン８に送り込まれ、
そこでエンタルピ落差により仕事をする。高温ガス炉１
では、高温・高圧のヘリウムガス（７５０〜８５０℃、
６０〜８０ata ）が作動媒体として用いられる。また、
ガスタービン８の設計圧力比は２〜３である。その結
果、ガスタービン８出口のガス温度は４００〜５００℃
となる。
ムガスは、高温ガス炉１で加熱されて高エンタルピを得
る。そしてそのガスは、ガスタービン８に送り込まれ、
そこでエンタルピ落差により仕事をする。高温ガス炉１
では、高温・高圧のヘリウムガス（７５０〜８５０℃、
６０〜８０ata ）が作動媒体として用いられる。また、
ガスタービン８の設計圧力比は２〜３である。その結
果、ガスタービン８出口のガス温度は４００〜５００℃
となる。
【００１０】ガスタービン８を出た高温の排出ガスは、
熱交換器２に入り、二次系のヘリウムガスを加熱する。
熱を受け渡して低温・低圧（２００〜２５０℃、２０〜
３０ata ）になった一次系のヘリウムガスは、循環して
一次系コンプレッサ３に戻り、再び加圧されてサイクル
を１回りする。タービン８は一次系コンプレッサ３およ
び二次系コンプレッサ７と直結しており、したがってタ
ービン８の仕事はこれ等コンプレッサ３，７におけるヘ
リウムガスの昇圧に使われる。
熱交換器２に入り、二次系のヘリウムガスを加熱する。
熱を受け渡して低温・低圧（２００〜２５０℃、２０〜
３０ata ）になった一次系のヘリウムガスは、循環して
一次系コンプレッサ３に戻り、再び加圧されてサイクル
を１回りする。タービン８は一次系コンプレッサ３およ
び二次系コンプレッサ７と直結しており、したがってタ
ービン８の仕事はこれ等コンプレッサ３，７におけるヘ
リウムガスの昇圧に使われる。
【００１１】二次系コンプレッサ７で圧縮されたヘリウ
ムガスは、熱交換器２に入り、先述したように、一次系
のガスタービン出口高温ガス（４００〜５００℃）によ
って加熱され、高エンタルピ状態となる。その後、出力
タービン４で仕事をし、それに直結する発電機５により
エネルギを電力に変換する。出力タービン５で仕事を終
えた低圧の排ガスは、２００〜２５０℃の温度を持って
いるので、さらに冷却器６に送って冷却水により常温近
辺に冷却し、再びコンプレッサ７に戻してサイクルを循
環する。
ムガスは、熱交換器２に入り、先述したように、一次系
のガスタービン出口高温ガス（４００〜５００℃）によ
って加熱され、高エンタルピ状態となる。その後、出力
タービン４で仕事をし、それに直結する発電機５により
エネルギを電力に変換する。出力タービン５で仕事を終
えた低圧の排ガスは、２００〜２５０℃の温度を持って
いるので、さらに冷却器６に送って冷却水により常温近
辺に冷却し、再びコンプレッサ７に戻してサイクルを循
環する。
【００１２】一次系内のガスタービン８と二次系内のコ
ンプレッサ７の間には、両者を分け隔てるために、バッ
ファガスシール装置９を設ける。即ち、放射性のある一
次ヘリウムガスと通常の二次ヘリウムガスがこの部分で
混合するが、この混合ガスをヘリウムガス純化設備（図
示せず）に送り込み、清浄なヘリウムガムにした後で再
び元の系へ戻すことにより、常に二次系のヘリウムガス
を放射性のない作動ガスに保つことができる。
ンプレッサ７の間には、両者を分け隔てるために、バッ
ファガスシール装置９を設ける。即ち、放射性のある一
次ヘリウムガスと通常の二次ヘリウムガスがこの部分で
混合するが、この混合ガスをヘリウムガス純化設備（図
示せず）に送り込み、清浄なヘリウムガムにした後で再
び元の系へ戻すことにより、常に二次系のヘリウムガス
を放射性のない作動ガスに保つことができる。
【００１３】このタービン／コンプレッサ回転体はヘリ
ウムガスを潤滑剤としたガス軸受１０で支える。小型の
場合には動圧ガス軸受（面圧で０．２kg／cm2 以下）、
大型の場合にはコンプレッサ３で昇圧したヘリウムガス
の一部を給気とした静圧ガス軸受を採用する。
ウムガスを潤滑剤としたガス軸受１０で支える。小型の
場合には動圧ガス軸受（面圧で０．２kg／cm2 以下）、
大型の場合にはコンプレッサ３で昇圧したヘリウムガス
の一部を給気とした静圧ガス軸受を採用する。
【００１４】図２は冷却器６を構成する伝熱管の横断面
図である。この伝熱管は、同心状の３本のパイプ６１，
６２，６３で形成されている。内側の管６１の内部を高
温の二次系ヘリウムガスが流れ、中間の管６２と外側の
管６３に囲まれた環状断面部を冷却水が通る。内側の管
６１と中間の管６２で囲まれた環状断面部にはバッファ
ヘリウムガスを封入する。したがって、万一内側の管６
１あるいは中間の管６２に亀裂が生じても、冷却水はバ
ッファガス中に入るだけで、二次系ヘリウムガス中へ漏
入することは避けられる。
図である。この伝熱管は、同心状の３本のパイプ６１，
６２，６３で形成されている。内側の管６１の内部を高
温の二次系ヘリウムガスが流れ、中間の管６２と外側の
管６３に囲まれた環状断面部を冷却水が通る。内側の管
６１と中間の管６２で囲まれた環状断面部にはバッファ
ヘリウムガスを封入する。したがって、万一内側の管６
１あるいは中間の管６２に亀裂が生じても、冷却水はバ
ッファガス中に入るだけで、二次系ヘリウムガス中へ漏
入することは避けられる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、高効率でしかも安全性
に富む高温ガス冷却炉の利用形態となる。また、直接サ
イクルガスタービンとしたため、プラント全体をコンパ
クト化でき、経済的にも有利となる。
に富む高温ガス冷却炉の利用形態となる。また、直接サ
イクルガスタービンとしたため、プラント全体をコンパ
クト化でき、経済的にも有利となる。
【図１】図１は本発明の一実施例に係る直接サイクルガ
スタービン発電装置のフロー線図である。
スタービン発電装置のフロー線図である。
【図２】図２は図１中の冷却器６を構成する伝熱管の横
断面図である。
断面図である。
【図３】図３は高温ガス冷却炉を熱源とした従来のガス
タービン発電装置の一例を示すフロー線図である。
タービン発電装置の一例を示すフロー線図である。
１ 高温ガス炉 ２ 熱交換器 ３ 一次系圧縮機 ４ 出力タービン ５ 発電機 ６ 冷却機 ７ 二次系圧縮機 ８ 一次系ガスタービン ９ バッファガスシールシステム １０ ガス軸受
Claims (2)
- 【請求項１】 高温ガス炉を出たヘリウムガスが、一次
系ガスタービン、熱交換器の高温側流路、上記一次系ガ
スタービンで駆動される一次系コンプレッサを順次経由
して、上記高温ガス炉へ戻る一次循環系と、上記熱交換
器の低温側流路を出た上記とは別のヘリウムガスが、出
力タービン、冷却器、上記一次系ガスタービンで駆動さ
れる二次系コンプレッサを順次経由して、上記低温側流
路へ戻る二次循環系とを具備し、上記一次系ガスタービ
ンおよび上記一次系コンプレッサがヘリウムガス軸受に
より支持されたことを特徴とするガスタービン発電装
置。 - 【請求項２】 上記冷却器が作動ガスと冷却水との間に
バッファヘリウムガスを介した三重管により構成された
ことを特徴とする請求項１記載のガスタービン発電装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3330615A JPH05164888A (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | ガスタービン発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3330615A JPH05164888A (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | ガスタービン発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05164888A true JPH05164888A (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=18234644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3330615A Withdrawn JPH05164888A (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | ガスタービン発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05164888A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007291869A (ja) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Japan Atomic Energy Agency | 核熱利用コンバインドブレイトンサイクル発電システム装置 |
| US20120314830A1 (en) * | 2010-02-24 | 2012-12-13 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Installation for producing power from a gas-cooled fast nuclear reactor |
| CN103174517A (zh) * | 2012-03-26 | 2013-06-26 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 冷源做功叶轮热气机 |
| CN104265455A (zh) * | 2013-09-22 | 2015-01-07 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 冷源做功叶轮热气机 |
| JP2016537546A (ja) * | 2013-10-11 | 2016-12-01 | リアクション エンジンズ リミテッド | 回転機械 |
| WO2019182667A1 (en) * | 2018-03-23 | 2019-09-26 | General Electric Company | Closed cycle heat engine federally sponsored research |
| PL434663A1 (pl) * | 2020-07-13 | 2021-02-22 | Politechnika Opolska | Układ do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła |
-
1991
- 1991-12-13 JP JP3330615A patent/JPH05164888A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007291869A (ja) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Japan Atomic Energy Agency | 核熱利用コンバインドブレイトンサイクル発電システム装置 |
| US20120314830A1 (en) * | 2010-02-24 | 2012-12-13 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Installation for producing power from a gas-cooled fast nuclear reactor |
| JP2013520671A (ja) * | 2010-02-24 | 2013-06-06 | コミサリア ア レネルジー アトミック エ オ ゼネルジー アルテルナティブ | ガス冷却高速炉からエネルギーを生産する施設 |
| CN103174517A (zh) * | 2012-03-26 | 2013-06-26 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 冷源做功叶轮热气机 |
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| US10982713B2 (en) | 2018-03-23 | 2021-04-20 | General Electric Company | Closed cycle heat engine |
| PL434663A1 (pl) * | 2020-07-13 | 2021-02-22 | Politechnika Opolska | Układ do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła |
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