JPS5977014A - ガスタ−ビン・蒸気タ−ビン複合発電の熱効率向上方法 - Google Patents
ガスタ−ビン・蒸気タ−ビン複合発電の熱効率向上方法Info
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- JPS5977014A JPS5977014A JP18709782A JP18709782A JPS5977014A JP S5977014 A JPS5977014 A JP S5977014A JP 18709782 A JP18709782 A JP 18709782A JP 18709782 A JP18709782 A JP 18709782A JP S5977014 A JPS5977014 A JP S5977014A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants 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
- F01K23/06—Plants 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
- F01K23/064—Plants 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 in combination with an industrial process, e.g. chemical, metallurgical
-
- 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
- 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】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】
本発明はメタノール燃料利用による、ガスタービンと蒸
気タービンとによる複合発電方式の熱効率の向上に関す
るものである。
気タービンとによる複合発電方式の熱効率の向上に関す
るものである。
ガスタービンと蒸気タービンの組合せによって発電する
周知の複合発電方式、即ち燃焼効率が高く、シかも発電
所運用上の利点を有する、石油やＬＮＧを燃料とするガ
スタービンによる発電と、その高温の排ガスを有効に利
用して作られる蒸気により発電する、蒸気タービンとの
組合せからなる方式は、熱効率の高い発電方式として有
用なものである。しかし石油資源の枯渇化と価額の高騰
は、代替エネルギー資源の開発と同時に、効率の向上に
よる省資源化を強く要請しており、更に熱効率の向上が
望まれている。
周知の複合発電方式、即ち燃焼効率が高く、シかも発電
所運用上の利点を有する、石油やＬＮＧを燃料とするガ
スタービンによる発電と、その高温の排ガスを有効に利
用して作られる蒸気により発電する、蒸気タービンとの
組合せからなる方式は、熱効率の高い発電方式として有
用なものである。しかし石油資源の枯渇化と価額の高騰
は、代替エネルギー資源の開発と同時に、効率の向上に
よる省資源化を強く要請しており、更に熱効率の向上が
望まれている。
そこで例えばガスタービン入口のガス温度を、在来の１
１００ ℃前後から１３００℃以上に高めて、ガスター
ビンの効率を図らんとする方法が注目され、現在、国の
プロジェクトとして巨額の研究費を投じて組織的な研究
が進められている。しかし周知のように昇温による方法
は、上記のような２００℃前後の僅かとも云える温度の
上昇によっても、旧料面からの大きな制約を生み、その
実現に当っての重要な前提となる、耐高温性のガスター
ビンや燃焼器などの実現を技術的にも経済的にも困難と
している。
１００ ℃前後から１３００℃以上に高めて、ガスター
ビンの効率を図らんとする方法が注目され、現在、国の
プロジェクトとして巨額の研究費を投じて組織的な研究
が進められている。しかし周知のように昇温による方法
は、上記のような２００℃前後の僅かとも云える温度の
上昇によっても、旧料面からの大きな制約を生み、その
実現に当っての重要な前提となる、耐高温性のガスター
ビンや燃焼器などの実現を技術的にも経済的にも困難と
している。
本発明は上記のようにガス温度を昇温しようとするもの
のように、ガスタービ／や燃焼器などの新たな開発を必
要としたりすることなく、在来技術による比較的簡単な
設備の改変を行うことによって、ガスタービンによる発
電の熱効率の向上を図りうるようにするとともに、前記
複合発電方式における発電の熱効率を向上させることに
より、省資源、即ち発電コストの低下を実現しうるよう
にしたものである。次に図面を用いてその詳細を説明す
る。
のように、ガスタービ／や燃焼器などの新たな開発を必
要としたりすることなく、在来技術による比較的簡単な
設備の改変を行うことによって、ガスタービンによる発
電の熱効率の向上を図りうるようにするとともに、前記
複合発電方式における発電の熱効率を向上させることに
より、省資源、即ち発電コストの低下を実現しうるよう
にしたものである。次に図面を用いてその詳細を説明す
る。
ガスタービンによる発電は、例えば第１図に示す系統図
のように、作動流体である空気圧縮機（１）による圧縮
空気の送入の下に、石油、 ＬＮＧ燃料の燃焼を行う燃
焼器（２）と、その発生ガスによって駆動されるガスタ
ービン（３）および発電機（４）などからなるものであ
る。そしてタービン人目のガス温度を、ガスタービン（
３）の耐熱性から安全度を見て許される最高の温度１１
００℃前後に設定して、熱効率を高くするようにしてお
り、その排ガスの温度は５５０℃前後の高温である。一
方メタノール（ＣＨ３０Ｈ）は、２５０℃〜３００℃に
おいて水素（２Ｈ２）と−酸化炭素（Ｃｏ）とに分解し
、その際多量の熱を吸収する性質を備えることが知られ
ている。
のように、作動流体である空気圧縮機（１）による圧縮
空気の送入の下に、石油、 ＬＮＧ燃料の燃焼を行う燃
焼器（２）と、その発生ガスによって駆動されるガスタ
ービン（３）および発電機（４）などからなるものであ
る。そしてタービン人目のガス温度を、ガスタービン（
３）の耐熱性から安全度を見て許される最高の温度１１
００℃前後に設定して、熱効率を高くするようにしてお
り、その排ガスの温度は５５０℃前後の高温である。一
方メタノール（ＣＨ３０Ｈ）は、２５０℃〜３００℃に
おいて水素（２Ｈ２）と−酸化炭素（Ｃｏ）とに分解し
、その際多量の熱を吸収する性質を備えることが知られ
ている。
本発明は以上の点に着目してなされたもので、ガスター
ビンの燃料を従来使用されている石油。
ビンの燃料を従来使用されている石油。
ＬＮＧなどに代えてメタノールとし、これを分解に必要
とされる充分な温度を有するガスタービンの排ガスによ
り加熱して、分解により増熱されたメタノール分解ガス
を、燃焼器（２）の燃料として供給することにより、増
熱分だけ燃料を多量に供給したと同様な効果を生じうる
ようにして、従来のようにガスタービンなどの設備に大
きな改変を加えることなく、ガスタービン発電の出力増
加、従って熱効率を向上させることができ、これによっ
て複合発電の熱効率を向上させて、発電コストの低下が
ｉ」能となることに着想したものである。またこれに加
えて他の燃料に比してＮＯｘの生成の少ないメタノール
の使用により、従来不可欠であった脱硝装置の省略化或
いは小容量化を期待できることを着想したものである。
とされる充分な温度を有するガスタービンの排ガスによ
り加熱して、分解により増熱されたメタノール分解ガス
を、燃焼器（２）の燃料として供給することにより、増
熱分だけ燃料を多量に供給したと同様な効果を生じうる
ようにして、従来のようにガスタービンなどの設備に大
きな改変を加えることなく、ガスタービン発電の出力増
加、従って熱効率を向上させることができ、これによっ
て複合発電の熱効率を向上させて、発電コストの低下が
ｉ」能となることに着想したものである。またこれに加
えて他の燃料に比してＮＯｘの生成の少ないメタノール
の使用により、従来不可欠であった脱硝装置の省略化或
いは小容量化を期待できることを着想したものである。
即ち本発明の一実施例を示す第２図に示す系統図（第１
図と同一符号は同等部分を示す。）のように、ガスター
ビン（３）の排ガス系に燃料メタノール（５）の熱分解
器（６）を備えた排熱回収器（７）を設け、この中に設
けた触媒反応器に、要すれば改質用の水と共に燃料メタ
ノール（５）を送入して分解を行ったのち、そのメタノ
ール分解、ガス（８）を燃焼器（２）に供給して燃焼さ
せることＫよって、ガスタービン発電の熱動′率を大き
く向上できる。従って本発明による複合発電の一実施例
を示す第３図の系統図（第２図と同一符号は同等部分を
示す。）のように１ガスタービン（３）発電機（４）に
よる発電系と、その排ガスを利用して駆動されて発電す
る蒸気タービン（９）と発電機α１とによる複合発電系
において、ガスタービンの排ガス系にメタノール熱分解
器（６）と排熱回収ボイラα玲を並列に設けて、排ガス
による燃料メタノール（５）の分解を行い、また余熱を
有効利用して水を加熱して高温高圧の蒸気を作り、これ
によって蒸気タービン（９）を駆動して発電することに
より、従来のガスターピ／の燃焼温度の上昇による方法
のように、タービンなどの大幅な設備の改変を必要とす
ることなく在来技術による簡単な設備の改変によって熱
効率を向上できる。この場合燃料メタノールの発熱量に
対する増熱分の割合が高い程、効率の向上度が高くなる
ことは云うまでもない。なお第３図において（ロ）は復
水器、（至）はポンプである。次に本発明による複合発
電の熱効率の向上度を試算した結果によって示す。
図と同一符号は同等部分を示す。）のように、ガスター
ビン（３）の排ガス系に燃料メタノール（５）の熱分解
器（６）を備えた排熱回収器（７）を設け、この中に設
けた触媒反応器に、要すれば改質用の水と共に燃料メタ
ノール（５）を送入して分解を行ったのち、そのメタノ
ール分解、ガス（８）を燃焼器（２）に供給して燃焼さ
せることＫよって、ガスタービン発電の熱動′率を大き
く向上できる。従って本発明による複合発電の一実施例
を示す第３図の系統図（第２図と同一符号は同等部分を
示す。）のように１ガスタービン（３）発電機（４）に
よる発電系と、その排ガスを利用して駆動されて発電す
る蒸気タービン（９）と発電機α１とによる複合発電系
において、ガスタービンの排ガス系にメタノール熱分解
器（６）と排熱回収ボイラα玲を並列に設けて、排ガス
による燃料メタノール（５）の分解を行い、また余熱を
有効利用して水を加熱して高温高圧の蒸気を作り、これ
によって蒸気タービン（９）を駆動して発電することに
より、従来のガスターピ／の燃焼温度の上昇による方法
のように、タービンなどの大幅な設備の改変を必要とす
ることなく在来技術による簡単な設備の改変によって熱
効率を向上できる。この場合燃料メタノールの発熱量に
対する増熱分の割合が高い程、効率の向上度が高くなる
ことは云うまでもない。なお第３図において（ロ）は復
水器、（至）はポンプである。次に本発明による複合発
電の熱効率の向上度を試算した結果によって示す。
第１表および第２表は燃料メタノールの供給量を同一と
した場合、および送電端出力を等しくした場合とにおけ
る従来方式と本発明方式における熱効率の対比結果であ
る。また第３表、第４表はＭ１表の試算結果における、
従来方式と本発明方式の熱収支を示すものであって、こ
れらは次の条件を用いて試算された結果である。なお表
中その他におけるＬＨＶとして記載された数値は、燃料
メタノールの低位発熱量を基準とした結果を示し、ＷＨ
Ｖは高位発熱量を基準とした結果を示している。
した場合、および送電端出力を等しくした場合とにおけ
る従来方式と本発明方式における熱効率の対比結果であ
る。また第３表、第４表はＭ１表の試算結果における、
従来方式と本発明方式の熱収支を示すものであって、こ
れらは次の条件を用いて試算された結果である。なお表
中その他におけるＬＨＶとして記載された数値は、燃料
メタノールの低位発熱量を基準とした結果を示し、ＷＨ
Ｖは高位発熱量を基準とした結果を示している。
試算条件
第１表、第２表から明らかなように、本発明によればガ
スタービン発電の熱効率を従来方式より２４％向上しう
ろことが判り、聾だ複合発電系においては熱効率を１２
％向上しうろことが判る。まだ更に複合発電出力を従来
方式と等しくした場合、蒸気タービン発電出力が従来方
式の７８％となるので、それに比例して冷却水量が少な
くて済む。また海外の天然ガスを導入する場合、その日
本着価額の試算値を比較すると、メタノールはＬＮＧよ
り約１０チ高価となると推定されるが、本発明による省
エネルギ効果は、第２表から明らかなように１２第
３ 表 （）内は熱量を示す単位：
１０’ｋｃＩＬｔ／ｈ 第 ４ 表 単位： １０１ｋｃａ／／ｈ チであるので、ＬＮＧによる複合発電よりも燃料費を約
２チ節約できる。なおメタノールの製造技術の改良によ
りメタノール価額が低減されれば、燃料費の節約量はそ
れだけ大きくなる。
スタービン発電の熱効率を従来方式より２４％向上しう
ろことが判り、聾だ複合発電系においては熱効率を１２
％向上しうろことが判る。まだ更に複合発電出力を従来
方式と等しくした場合、蒸気タービン発電出力が従来方
式の７８％となるので、それに比例して冷却水量が少な
くて済む。また海外の天然ガスを導入する場合、その日
本着価額の試算値を比較すると、メタノールはＬＮＧよ
り約１０チ高価となると推定されるが、本発明による省
エネルギ効果は、第２表から明らかなように１２第
３ 表 （）内は熱量を示す単位：
１０’ｋｃＩＬｔ／ｈ 第 ４ 表 単位： １０１ｋｃａ／／ｈ チであるので、ＬＮＧによる複合発電よりも燃料費を約
２チ節約できる。なおメタノールの製造技術の改良によ
りメタノール価額が低減されれば、燃料費の節約量はそ
れだけ大きくなる。
以上本発明について説明したが、このメタノールによる
排熱の回収方法は、燃料電池発電システム等排熱回収部
を有する方式にも適用できる。
排熱の回収方法は、燃料電池発電システム等排熱回収部
を有する方式にも適用できる。
以上の説明から明らかなように、本発明によればガスタ
ービンと蒸気タービンの複合発電の熱効率の向上を図っ
て省資源による発電コストの低下を図りうるすぐれた効
果を発揮するもので、その実用的効果は極めて大きい。
ービンと蒸気タービンの複合発電の熱効率の向上を図っ
て省資源による発電コストの低下を図りうるすぐれた効
果を発揮するもので、その実用的効果は極めて大きい。
第１図はガスタービン系の従来例の系統図、第２図は本
発明によるガスタービン系の一実施例系統図、第３図は
本発明による複合発電系の一実施例系統図である。 （１）・・・空気圧縮機、（２）・・・燃焼器、（３）
・・・ガスタービン、（４）・・・発電機、（５）・・
・燃料メタノール、（６）・・・熱分解器、（７）・・
・排熱回収器、（８）・・・メタノール分解ガス、（９
）・・・蒸気タービン、α１・・・発電機、（１１）・
・・排熱回収ボイラー、０３）・・・ポンプ。 特許出願人 財団法人電力中央研究所代理人 大塚
学 外１名
発明によるガスタービン系の一実施例系統図、第３図は
本発明による複合発電系の一実施例系統図である。 （１）・・・空気圧縮機、（２）・・・燃焼器、（３）
・・・ガスタービン、（４）・・・発電機、（５）・・
・燃料メタノール、（６）・・・熱分解器、（７）・・
・排熱回収器、（８）・・・メタノール分解ガス、（９
）・・・蒸気タービン、α１・・・発電機、（１１）・
・・排熱回収ボイラー、０３）・・・ポンプ。 特許出願人 財団法人電力中央研究所代理人 大塚
学 外１名
Claims (1)
- メタノールをガスタービン系の排ガスにょ９加熱分解し
、その増熱された分解ガスをガスタービン燃焼器に燃料
として供給することを特徴とするガスタービン・蒸気タ
ービン複合発電の熱効率向上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18709782A JPS5977014A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | ガスタ−ビン・蒸気タ−ビン複合発電の熱効率向上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18709782A JPS5977014A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | ガスタ−ビン・蒸気タ−ビン複合発電の熱効率向上方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5977014A true JPS5977014A (ja) | 1984-05-02 |
Family
ID=16200047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18709782A Pending JPS5977014A (ja) | 1982-10-25 | 1982-10-25 | ガスタ−ビン・蒸気タ−ビン複合発電の熱効率向上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5977014A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04108601A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-09 | Takuma Sogo Kenkyusho:Kk | 排熱を利用するメタノール改質方法及び排熱回収型メタノール改質装置 |
| JPH06321502A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 脱水素反応の促進方法及び装置 |
-
1982
- 1982-10-25 JP JP18709782A patent/JPS5977014A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04108601A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-09 | Takuma Sogo Kenkyusho:Kk | 排熱を利用するメタノール改質方法及び排熱回収型メタノール改質装置 |
| JPH06321502A (ja) * | 1993-05-13 | 1994-11-22 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 脱水素反応の促進方法及び装置 |
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