JPH11117712A - ガスタービンコンバインドプラント - Google Patents

ガスタービンコンバインドプラント

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JPH11117712A
JPH11117712A JP28817097A JP28817097A JPH11117712A JP H11117712 A JPH11117712 A JP H11117712A JP 28817097 A JP28817097 A JP 28817097A JP 28817097 A JP28817097 A JP 28817097A JP H11117712 A JPH11117712 A JP H11117712A
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JP
Japan
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heater
fuel
gas turbine
air
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP28817097A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Mishima
浩史 三島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11117712A publication Critical patent/JPH11117712A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants 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
    • F01K23/06Plants 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
    • F01K23/10Plants 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

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  • 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)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の空冷加熱システムに比べて更に熱効率
を改善し、運転コストを低減させることが可能なガスタ
ービンコンバインドプラントを提供することにある。 【解決手段】 空気圧縮機1、燃焼器2および空気冷却
兼燃料加熱器3を有するガスタービン4の排気ガスを排
熱回収ボイラ6に送り、排熱回収ボイラ6にて発生させ
た蒸気により蒸気タービン7を駆動するガスタービンコ
ンバインドプラントにおいて、ガスタービン4の燃焼器
2の上流側に加熱器5を設け、加熱器5と空気冷却兼燃
料加熱器3とを接続するとともに、加熱器5と排熱回収
ボイラ6とを接続し、空気圧縮機1から送られる空気A
によって燃料ガスGを空気冷却兼燃料加熱器3内で加熱
して加熱器5内に送り、あるいは加熱器5で加熱して空
気冷却兼燃料加熱器3に送り、かつ排熱回収ボイラ6か
ら送られる作動流体Wによって加熱器5内の燃料ガスG
を加熱して燃焼器2に供給するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンと蒸
気タービンとを組み合わせたガスタービンコンバインド
プラントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、図2に示すようなガスタービン
コンバインドプラントにおいては、空気Aを空気圧縮機
51で圧縮して燃焼器52に送り、該燃焼器52内に供
給された燃料Gと一緒に加熱(約1400〜1500゜
C)し、生じた高温高圧ガスをガスタービン53中で膨
張させることにより発電機54の動力を生み出し、更
に、このガスタービン53の排気ガスの排熱(約600
゜C)を利用すべくボトミングサイクルBの排熱回収ボ
イラ(HRSG)55に送り、該排熱回収ボイラ55に
て発生させた蒸気により蒸気タービン56を駆動させて
発電機57の動力を生み出すようになっている。そし
て、蒸気タービン56から排出された蒸気は、復水器5
8の熱交換部に導かれ、該熱交換部において海水等の冷
却水で冷却されて凝縮され、復水として排熱回収ボイラ
55への給水系統に導かれている。
【0003】ガスタービン装置では、空気圧縮機51か
ら圧縮空気の一部を抽気してガスタービン53の冷却に
用いているが、その際、抽気した圧縮空気を外部の冷却
器等にて冷却することが一般的であった。しかし、この
場合、圧縮空気の熱はそのまま系外に放出されるため、
約1.5%の燃効率の低下を招いていた。そこで、系外
に捨てる熱を燃料に回収させるため圧縮空気と燃料Gと
の熱交換を行うシステムが考え出され、このシステムに
より放出熱量の約7割が回収できることとなった。図3
はTCAクーラと呼ばれている空気冷却兼燃料加熱器5
9示しており、上記の熱交換はこのTCAクーラにて行
われている。同図において、管路61は空気圧縮機51
から抽気した圧縮空気を流す流路であり、その上方に燃
料Gを流す管路62が設けられている。そして、両管路
61,62の下方には、上に向けて空気を流すファン6
0が設けられている。しかして、空気圧縮機51から空
気冷却兼燃料加熱器59に送られる温度T1(約440
゜C)の圧縮空気は、ファン60から送給される温度3
0゜Cの大気で冷却されて温度T2 (約200゜C)と
なり、ガスタービン53に送られてタービンロータなど
を冷却し、タービン損傷を防止している。一方、空気冷
却兼燃料加熱器59内に送られてくる温度T3 (約60
゜C)の燃料ガスGは、圧縮空気を冷却した後の大気
(約220゜C)によって温度T4 (約200゜C)に
加熱されて、燃焼器52に供給されるようになってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のガスタービンコンバインドプラントの空気冷却
兼燃料加熱器59による熱回収では、冷却後の大気温度
が約220゜Cであり、燃料ガス加熱媒体(空気)上限
による空気―ガス熱交換器の制約があるため、約0.4
%程度の燃料損失が依然として残存しており、更なる改
善が要望されていた。
【0005】本発明はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、従来の空冷加熱システムに
比べて更に熱効率を改善し、運転コストを低減させるこ
とが可能なガスタービンコンバインドプラントを提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するために、本発明においては、空気圧縮機、
燃焼器、ガスタービンおよび空気圧縮機から抽気した高
温部冷却用の圧縮空気と燃焼器に供給する燃料の熱交換
を行う空気冷却兼燃料加熱器を備えたガスタービン装置
と、該ガスタービン装置の下流に配設される排熱回収ボ
イラとを備えたガスタービンコンバインドプラントにお
いて、前記空気冷却兼燃料加熱器にて加熱した燃料を更
に加熱する加熱器あるいは前記空気冷却兼燃料加熱器の
上流で加熱する加熱器と、前記排熱回収ボイラから作動
流体の一部を抽出し前記加熱器に送る流路とを設け、前
記排熱回収ボイラから抽気した作動流体を前記加熱器に
おける熱源としている。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。ここで、図1は本発明の実
施の形態に係るガスタービンコンバインドプラントの説
明図である。
【0008】本発明の実施形態のガスタービンコンバイ
ンドプラントは、図1に示す如く、主として空気圧縮機
1、燃焼器2、空気冷却兼燃料加熱器(TCAクーラ)
3、ガスタービン4および加熱器5が設備されるトッピ
ングサイクルTと、主として排熱回収ボイラ(HRS
G)6、蒸気タービン7および復水器8が設備されるボ
トミングサイクルBとを組み合わせたもので、ガスター
ビン4の排気ガスを排熱回収ボイラ6に送り、この排熱
回収ボイラ6にて発生させた蒸気により蒸気タービン7
を駆動する発電プラントである。
【0009】上記トッピングサイクルTの空気圧縮機1
は、供給された空気Aを圧縮するもので、その下流側は
2系統に分岐されており、それぞれの経路には燃焼器2
または空気冷却兼燃料加熱器3が設けられている。燃焼
器2は、供給された燃焼ガスGを加熱燃焼するもので、
その下流側には生じた高温高圧ガスを送給するガスター
ビン4が設けられている。このガスタービン4は、内部
で高温高圧ガスを膨張させることにより駆動され、発電
機9を回して発電するように構成されている。一方、空
気冷却兼燃料加熱器3は、従来と同様、空気圧縮機1か
ら送られてくる高温の圧縮空気Aを大気で冷却するもの
であり、冷却された空気は下流側に設置されたガスター
ビン4に送られてタービンロータなどを冷却している。
また、空気冷却兼燃料加熱器3内では送給された燃料ガ
スGが圧縮空気Aを冷却した後の大気で加熱され、加熱
された燃料ガスGは加熱器5に送られる。
【0010】このため、上記空気冷却兼燃料加熱器3と
上記加熱器5とは互いに接続され、該加熱器5は空気冷
却兼燃料加熱器3の下流側(又は上流側)に設置されて
いる。しかも、加熱器5は、燃焼器2の上流側に設けら
れているとともに、排熱回収ボイラ6と互いに接続され
ており、該排熱回収ボイラ6から燃料ガスGを加熱する
作動流体Wが加熱器5内に送給されるように構成されて
いる。なお、加熱器5は脱気器10に接続されており、
加熱後における加熱器5内の作動流体Wは脱気器10に
送給されるようになっている。
【0011】上記ボトミングサイクルBの排熱回収ボイ
ラ6は、ボイラ本体の内部に供給されているボイラ水を
加熱することにより所定の圧力および温度の蒸気を発生
させるものであり、高圧(HP)・中圧(IP)・低圧
(LP)に分かれた三重圧方式構造となっている。そし
て、本実施形態に係る排熱回収ボイラ6の内部には、そ
れぞれの圧力と対応して図示しない節炭器のエコノマイ
ザ(ECO)、蒸発器のエバポレータ(EVA)および
スーパヒータ(SH)等が設けられている。また、本実
施形態では、加熱器5が排熱回収ボイラ6の中圧エコノ
マイザ(IP―ECO)の出口と接続され、該中圧エコ
ノマイザの出口から排出される温度約240゜Cの作動
流体(水)Wが加熱器5に送給されるようになってい
る。なお、排熱回収ボイラ6の下流側には、蒸気により
駆動されて発電機11を回す動力を生み出す蒸気タービ
ン7が設置されており、該蒸気タービン7の下流側には
タービン排気を凝縮させ、復水として排熱回収ボイラ6
への給水系統に導く復水器8が設置されている。
【0012】本実施形態のガスタービンコンバインドプ
ラントにおいて、空気Aが空気圧縮機1に供給される
と、この空気Aは空気圧縮機1で圧縮されるとともに、
空気冷却兼燃料加熱器3を経由して燃焼器2に送られ
る。空気冷却兼燃料加熱器3に送られてくる圧縮空気A
は、温度が約440゜Cとなっているから、図示しない
ファンによって送給される大気(30゜C)で約200
゜Cに冷却されて、ガスタービン4に送られる。また、
空気冷却兼燃料加熱器3内に送られてくる燃料ガスG
(約60゜C)は、圧縮空気Aを冷却した後の大気(約
220゜C)によって加熱され(約200゜C)、加熱
器5内に送給される。
【0013】上記加熱器5には、排熱回収ボイラ6の中
圧エコノマイザから作動流体(約240゜C)Wが送ら
れており、空気冷却兼燃料加熱器3から送給された加熱
器5内の燃料ガスGは、当該作動流体Wによって更に加
熱される(約260゜C)。この加熱された燃料ガスG
は、燃焼器2に供給されて空気圧縮機1からの圧縮空気
と一緒に加熱燃焼され、高温高圧ガスとなってガスター
ビン4に送給される。しかる後、従来例と同様の手順
で、ガスタービン4は発電機9の動力を生み出し、その
排気ガスは排熱回収ボイラ6に送られて排熱が利用さ
れ、該排熱回収ボイラ6の蒸気で蒸気タービン7が駆動
される。
【0014】本実施形態のガスタービンコンバインドプ
ラントでは、空気冷却兼燃料加熱器3で加熱された燃料
ガスGが排熱回収ボイラ6の作動流体Wによって更に加
熱され、従来の燃料ガス温度(約200゜C)に比べ
て、約60゜C程度高めることが可能になるため、相対
値で約0.2%程度熱効率を改善することができる。こ
の改善による経済的な利益は約2億円に相当する。又
は、空気冷却兼燃料加熱器3の上流側に加熱器5を設置
し、加熱の負荷分担を変え、コストミニマムの燃料加熱
システムへ改善することができる。
【0015】以上、本発明の実施の形態につき述べた
が、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変
形および変更を加え得るものである。例えば、既述の実
施の形態では、加熱器5内で燃焼ガスGを加熱する作動
流体Wとして排熱回収ボイラ6からの中圧エコノマイザ
から抽水された水を使用したが、確実に燃焼ガスGを加
熱できるものであれば、低圧エバポレータの蒸気などを
作動流体として使用しても良い。
【0016】
【発明の効果】上述の如く、本発明に係るガスタービン
コンバインドプラントは、空気圧縮機、燃焼器および空
気冷却兼燃料加熱器を有するガスタービンの排気ガスを
排熱回収ボイラに送り、該排熱回収ボイラにて発生させ
た蒸気により蒸気タービンを駆動するものであって、前
記ガスタービンの燃焼器の上流側に加熱器を設け、該加
熱器と前記空気冷却兼燃料加熱器とを接続するととも
に、前記加熱器と前記排熱回収ボイラとを接続し、前記
空気圧縮機から送られる空気によって燃料ガスを前記空
気冷却兼燃料加熱器内で加熱して前記加熱器内に送り、
かつ前記排熱回収ボイラから送られる作動流体によって
前記加熱器内の燃料ガスを加熱して前記燃焼器に供給す
るように構成しているので、従来の空冷加熱システムに
比べて、燃焼器へ供給する前の燃焼ガス温度を更に高め
ることができ、熱効率の改善によって運転コストの低減
化を図ることができる。しかも、本発明のガスタービン
コンバインドプラントでは、加熱器内の燃料ガスの熱源
として排熱回収ボイラの作動流体を利用しているので、
設備費が安価で済み、経済的に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るガスタービンコンバ
インドプラントを示す概略図である。
【図2】従来のガスタービンコンバインドプラントを示
す概略図である。
【図3】従来のガスタービンコンバインドプラントに設
備される空気冷却兼燃料加熱器を示す概略図である。
【符号の説明】
1 空気圧縮機 2 燃焼器 3 空気冷却兼燃料加熱器 4 ガスタービン 5 加熱器 6 排熱回収ボイラ 7 蒸気タービン 8 復水器 9,11 発電機 A 空気 G 燃料ガス W 作動流体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気圧縮機、燃焼器、ガスタービンおよ
    び空気圧縮機から抽気した高温部冷却用の圧縮空気と燃
    焼器に供給する燃料の熱交換を行う空気冷却兼燃料加熱
    器を備えたガスタービン装置と、該ガスタービン装置の
    下流に配設される排熱回収ボイラとを備えたガスタービ
    ンコンバインドプラントにおいて、前記空気冷却兼燃料
    加熱器にて加熱した燃料を更に加熱する加熱器あるいは
    前記空気冷却兼燃料加熱器の上流で加熱する加熱器と、
    前記排熱回収ボイラから作動流体の一部を抽出し前記加
    熱器に送る流路とを設け、前記排熱回収ボイラから抽気
    した作動流体を前記加熱器における熱源としたことを特
    徴とするガスタービンコンバインドプラント。
JP28817097A 1997-10-21 1997-10-21 ガスタービンコンバインドプラント Pending JPH11117712A (ja)

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Effective date: 20000201