JPS6093132A - ガスタ−ビンサイクル - Google Patents
ガスタ−ビンサイクルInfo
- Publication number
- JPS6093132A JPS6093132A JP20226983A JP20226983A JPS6093132A JP S6093132 A JPS6093132 A JP S6093132A JP 20226983 A JP20226983 A JP 20226983A JP 20226983 A JP20226983 A JP 20226983A JP S6093132 A JPS6093132 A JP S6093132A
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- JP
- Japan
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- compressed air
- gas
- water
- air
- compressor
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
- F02C7/141—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
- F02C7/143—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages
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、水注入ガスタービンサイクルに関するもので
あり、空気もしくは空気を主体とするガスを圧縮機で圧
縮してなる圧縮空気の一部あるいは全部に液相水を注入
して得た圧縮空気／水／水蒸気の混和混合物で熱回収す
る方法において、該混相混合物を前記圧縮機の中間冷却
と前記混和混合物形成原料である圧縮空気の冷却のみ用
いることを特徴とするもので、好ましい態様においては
タービン入口温度１０００Ｃで４９％（ＬＨＶ基準）以
上の熱効率を達成できるガスタービンサイクルである。
あり、空気もしくは空気を主体とするガスを圧縮機で圧
縮してなる圧縮空気の一部あるいは全部に液相水を注入
して得た圧縮空気／水／水蒸気の混和混合物で熱回収す
る方法において、該混相混合物を前記圧縮機の中間冷却
と前記混和混合物形成原料である圧縮空気の冷却のみ用
いることを特徴とするもので、好ましい態様においては
タービン入口温度１０００Ｃで４９％（ＬＨＶ基準）以
上の熱効率を達成できるガスタービンサイクルである。
本発明者は、圧縮空気の一部あるいは全部に液相水を注
入して得た圧縮空気／水／水蒸気の混相混合物でタービ
ン排気の熱回収またはタービン排気の熱回収と圧縮機の
中間冷却とを行なうガスタービンサイクルにおいて、該
混和Ｕ合物の形成に用いる圧縮空気を予め該混相混合物
の一部で冷却することにより、大きな熱効率を達成でき
ることを見出し、先に特許出願した（特願昭５６−１９
９３６３号）。この特許による熱効率は、同等な操作条
件時に得られるガスタービン−蒸気タービン複合サイク
ルに比して３〜４％高い。
入して得た圧縮空気／水／水蒸気の混相混合物でタービ
ン排気の熱回収またはタービン排気の熱回収と圧縮機の
中間冷却とを行なうガスタービンサイクルにおいて、該
混和Ｕ合物の形成に用いる圧縮空気を予め該混相混合物
の一部で冷却することにより、大きな熱効率を達成でき
ることを見出し、先に特許出願した（特願昭５６−１９
９３６３号）。この特許による熱効率は、同等な操作条
件時に得られるガスタービン−蒸気タービン複合サイク
ルに比して３〜４％高い。
前記時Δ１：では廃ガス温度が約８０Ｃと極めて低い値
となっていた。
となっていた。
その後廃ガス温度が低下できないケース、例えば廃ガス
の酸露点あるいは白煙公害等についてガスタービンのサ
イクル構成について検討を続けた結果、本発明のη１１
＜、ガスタービン排ガスの低濡側熱回’Ｌ′！、器を伺
加しないサイクルでも１）１１記特許に比して熱効率の
低下は１．５％前後に抑え得ることがゝｌ”４１明した
。このサイクルの熱効率は前記複合サイクルよりなお１
．５％以上高く、本発明と同じ温度の廃ガスとする複合
サイクル３１す２．５％ｌ以Ｉ−高い。
の酸露点あるいは白煙公害等についてガスタービンのサ
イクル構成について検討を続けた結果、本発明のη１１
＜、ガスタービン排ガスの低濡側熱回’Ｌ′！、器を伺
加しないサイクルでも１）１１記特許に比して熱効率の
低下は１．５％前後に抑え得ることがゝｌ”４１明した
。このサイクルの熱効率は前記複合サイクルよりなお１
．５％以上高く、本発明と同じ温度の廃ガスとする複合
サイクル３１す２．５％ｌ以Ｉ−高い。
すなわち、本発明は、支燃剤ガス・作動媒体ガス等とし
て用いる空気もしくは空気を主体とするガスを圧縮機で
圧縮１．てなる圧縮空気の一部あるいは全部に液相水を
注入して得た圧縮空気／水／水蒸気の混相混合物で圧縮
機の中間冷却と前記混和混合物の形成に用いる圧縮空気
の予冷却のみを行い、丁１つ必要に応（して加圧水を前
記混相混合物と併用する如くしてなるガスタービンサイ
クルである。
て用いる空気もしくは空気を主体とするガスを圧縮機で
圧縮１．てなる圧縮空気の一部あるいは全部に液相水を
注入して得た圧縮空気／水／水蒸気の混相混合物で圧縮
機の中間冷却と前記混和混合物の形成に用いる圧縮空気
の予冷却のみを行い、丁１つ必要に応（して加圧水を前
記混相混合物と併用する如くしてなるガスタービンサイ
クルである。
本発明の混相混合物とは、圧縮空気に液相水が霧や霞の
如く理想状態で分散し搬送され受熱しというものを必ず
しも意味するものではなく、熱交換器内を水が一部循環
すること、熱交換器内で順次液相水が注入分散されるこ
となどの実用的態様を含むものである。
如く理想状態で分散し搬送され受熱しというものを必ず
しも意味するものではなく、熱交換器内を水が一部循環
すること、熱交換器内で順次液相水が注入分散されるこ
となどの実用的態様を含むものである。
以下添付図面により本発明のフローシートの一例を説明
する。
する。
図面はタービン排熱回収器３、中間冷却器１、混和混合
物形成原料圧縮空気の冷却用熱交換器（以下、自己熱交
換器と記す）１１空気圧縮機２、補助空気圧縮機１１タ
ービン１の場合である。空気圧縮機（Ａｃｔ）により吸
入された大気空気（３）は断熱圧縮され、管（４）より
中間冷却器（ＩＣ）に入る。中間冷却器（ＩＣ）で冷却
された中間段圧縮空気（５）は、空気圧縮機（ＡＣ２）
で再び断熱圧縮され管（６）より吐出される。管（６）
からの圧縮空気の一部は、Ｗ（７）より自己熱交換器（
ｓＲ）に入り冷却され、更に管（９）を介し補助空気用
縮機（ＡＣ３）により熱回収器類等での圧力損失分圧縮
された後、管（圃から管圓、（１２に分割され、骸骨（
１１）、（＋２１の夫々に圧縮機の中間冷却器（ＩＣ）
の低温部の熱回収媒体として使用される加圧水導入管（
２）からの加圧液相水が管（１３）、（１４）より注入
されて混和混合物となり、管（１５１、（＋６）よりそ
れぞれ自己熱交換器（ＳＦＩ）、中間冷却器（ＩＣ）に
導入される。管（６）からの圧縮空気の残部は管（８）
より高温側熱回収器（ＲＩ）に導入される。自己熱交換
器（ＳＲ）、中間冷却器（ＩＣ）では混用混合物中の液
相水が水蒸気に相変化する潜熱を主とした熱回収がなさ
れ、通常飽和〜やや乾いた圧縮空気／水蒸気の混合物と
なり、中温側熱回収器（Ｒ２）に管（１η（国を介して
導入され、管（８）よりの圧縮空気と同程度の温度とな
るまで熱回収されたのち、管（８）よりの圧縮空気とと
もに管（１９１Ｊ：り高温側熱回収器（Ｒ８）に導入さ
れ、熱回収されて管（２０）より燃焼器（ｃｃ＞に導入
される。
物形成原料圧縮空気の冷却用熱交換器（以下、自己熱交
換器と記す）１１空気圧縮機２、補助空気圧縮機１１タ
ービン１の場合である。空気圧縮機（Ａｃｔ）により吸
入された大気空気（３）は断熱圧縮され、管（４）より
中間冷却器（ＩＣ）に入る。中間冷却器（ＩＣ）で冷却
された中間段圧縮空気（５）は、空気圧縮機（ＡＣ２）
で再び断熱圧縮され管（６）より吐出される。管（６）
からの圧縮空気の一部は、Ｗ（７）より自己熱交換器（
ｓＲ）に入り冷却され、更に管（９）を介し補助空気用
縮機（ＡＣ３）により熱回収器類等での圧力損失分圧縮
された後、管（圃から管圓、（１２に分割され、骸骨（
１１）、（＋２１の夫々に圧縮機の中間冷却器（ＩＣ）
の低温部の熱回収媒体として使用される加圧水導入管（
２）からの加圧液相水が管（１３）、（１４）より注入
されて混和混合物となり、管（１５１、（＋６）よりそ
れぞれ自己熱交換器（ＳＦＩ）、中間冷却器（ＩＣ）に
導入される。管（６）からの圧縮空気の残部は管（８）
より高温側熱回収器（ＲＩ）に導入される。自己熱交換
器（ＳＲ）、中間冷却器（ＩＣ）では混用混合物中の液
相水が水蒸気に相変化する潜熱を主とした熱回収がなさ
れ、通常飽和〜やや乾いた圧縮空気／水蒸気の混合物と
なり、中温側熱回収器（Ｒ２）に管（１η（国を介して
導入され、管（８）よりの圧縮空気と同程度の温度とな
るまで熱回収されたのち、管（８）よりの圧縮空気とと
もに管（１９１Ｊ：り高温側熱回収器（Ｒ８）に導入さ
れ、熱回収されて管（２０）より燃焼器（ｃｃ＞に導入
される。
燃焼ｎ（ＣＧ）には熱回収器（Ｒ３）で予熱された管（
１）よりの燃料が加えられており、所定温度の燃焼ガス
となり’ＰＦ（２１）よりタービン（ＥＴ）に導入され
る。燃焼ガスは断熱膨張し、空気圧縮機（Ａｃｔ）、（
ＡＣ２）および負荷σ・）の駆動力を発生し、管（２２
）より排出され、一部は管（２３）より燃料の予熱器（
Ｒ３）−に、他は管（２４）より高温側熱回収器（Ｒ１
）、次いで中温側熱回収器（Ｒ２）を経て熱回収され低
温の廃ガス（２５１となる。尚、空気圧縮機（Ａｃｔ
）、（ＡＣ２）およびタービン（ＥＴ）に導入されるシ
ール空気、タービン（ＥＴ）に導入される冷却空気につ
いては当然機械の設計」−別途必要とされる。
１）よりの燃料が加えられており、所定温度の燃焼ガス
となり’ＰＦ（２１）よりタービン（ＥＴ）に導入され
る。燃焼ガスは断熱膨張し、空気圧縮機（Ａｃｔ）、（
ＡＣ２）および負荷σ・）の駆動力を発生し、管（２２
）より排出され、一部は管（２３）より燃料の予熱器（
Ｒ３）−に、他は管（２４）より高温側熱回収器（Ｒ１
）、次いで中温側熱回収器（Ｒ２）を経て熱回収され低
温の廃ガス（２５１となる。尚、空気圧縮機（Ａｃｔ
）、（ＡＣ２）およびタービン（ＥＴ）に導入されるシ
ール空気、タービン（ＥＴ）に導入される冷却空気につ
いては当然機械の設計」−別途必要とされる。
以上図面によって本発明の７０−シートの概略の一例を
示したが、本発明は圧縮空気／水／水蒸気の混相混合物
を、該混相混合物の形成に用いる圧縮空気（液相水の温
度が高い場合には液相水も）を予め該混相混合物の一部
で冷却することと圧縮機の中間冷却とに用いるものであ
って、この操作を用いるかぎりにおいて種々の変更を加
えつるものである。例えば加圧液相水の低温部熱回収媒
体としての利用場所の変更あるいは不使用、中間冷却に
燃料を冷媒として併用すること、再熱ザイクル化などが
あり、圧縮比と熱効率との関係からは高圧縮比において
も熱効率の低下率が従来のガスタービンサイクルに比べ
て３１；り小さいという特徴のあるものであり、高比出
力化あるいはｉｌＴ熱サイクル化したときのメリットが
大きい。
示したが、本発明は圧縮空気／水／水蒸気の混相混合物
を、該混相混合物の形成に用いる圧縮空気（液相水の温
度が高い場合には液相水も）を予め該混相混合物の一部
で冷却することと圧縮機の中間冷却とに用いるものであ
って、この操作を用いるかぎりにおいて種々の変更を加
えつるものである。例えば加圧液相水の低温部熱回収媒
体としての利用場所の変更あるいは不使用、中間冷却に
燃料を冷媒として併用すること、再熱ザイクル化などが
あり、圧縮比と熱効率との関係からは高圧縮比において
も熱効率の低下率が従来のガスタービンサイクルに比べ
て３１；り小さいという特徴のあるものであり、高比出
力化あるいはｉｌＴ熱サイクル化したときのメリットが
大きい。
イク発明のガスタービンサイクルの基本的なフローと、
その適用の一例をに記に示したが、操作条件の点からは
、混相混合物中の液相水成分の水蒸気への相変化条件を
より有利に利用できる範囲としては、まず圧縮機の中間
冷却、あるいは自己熱交換に用いる混相混合物の原料と
なる圧縮空気ｍは該混相混合物の熱媒で実現可能な熱交
換媒体量温度差などの条件から最適必要量が決定される
ものであるが、熱効率の面からは必要十分な計（最低必
要ｉｆ ）が好ましい。また圧縮空気に注入する液相水
の計についても実姉に当り好適な■を選定する。
その適用の一例をに記に示したが、操作条件の点からは
、混相混合物中の液相水成分の水蒸気への相変化条件を
より有利に利用できる範囲としては、まず圧縮機の中間
冷却、あるいは自己熱交換に用いる混相混合物の原料と
なる圧縮空気ｍは該混相混合物の熱媒で実現可能な熱交
換媒体量温度差などの条件から最適必要量が決定される
ものであるが、熱効率の面からは必要十分な計（最低必
要ｉｆ ）が好ましい。また圧縮空気に注入する液相水
の計についても実姉に当り好適な■を選定する。
この好適操作範囲は、加圧液相水の低温部熱回収媒体と
しての利用場所の変更あるいは不使用、中間冷却に燃料
を冷媒として併用すること、再熱サイクル化など、ある
いはタービン入口条件などによって当然変わるものであ
る。たとえば、図面のフローシートにおいて、タービン
入口条件として圧力６ａｔ、温度１０００ Ｃでは、混
相混合物中の液相水成分の水蒸気への相変化条件をより
有利に利用できる範囲としては、まず圧縮機の中間冷却
あるいは自己熱交換に用いる混相混合物の原料となる圧
縮空気量は該混相混合物の熱媒で実現可能な熱交換媒体
量温度差などの条件から最適必要量が決定されるもので
あるが、通常全吸入吸気量の３０ｍｏ１％以］二であり
、熱効率の面からは必要十分な量（最低必要量）が好ま
しい。圧縮空気に注入する液相水の量は全吸入空気１
ｋｙｍｏｌあたり０．０７〜０．１３ ｋｙｍｏｌ。好
ましくは０．０８〜０．１２ｋｇｍｏｌ ｔＴ）範囲テ
アル。
しての利用場所の変更あるいは不使用、中間冷却に燃料
を冷媒として併用すること、再熱サイクル化など、ある
いはタービン入口条件などによって当然変わるものであ
る。たとえば、図面のフローシートにおいて、タービン
入口条件として圧力６ａｔ、温度１０００ Ｃでは、混
相混合物中の液相水成分の水蒸気への相変化条件をより
有利に利用できる範囲としては、まず圧縮機の中間冷却
あるいは自己熱交換に用いる混相混合物の原料となる圧
縮空気量は該混相混合物の熱媒で実現可能な熱交換媒体
量温度差などの条件から最適必要量が決定されるもので
あるが、通常全吸入吸気量の３０ｍｏ１％以］二であり
、熱効率の面からは必要十分な量（最低必要量）が好ま
しい。圧縮空気に注入する液相水の量は全吸入空気１
ｋｙｍｏｌあたり０．０７〜０．１３ ｋｙｍｏｌ。好
ましくは０．０８〜０．１２ｋｇｍｏｌ ｔＴ）範囲テ
アル。
また圧縮機において、中間冷却を施す場合、没前後の圧
力配分は、中間冷却による圧縮動力の低減効果をより大
きくするとの点より判断されるべきものである。
力配分は、中間冷却による圧縮動力の低減効果をより大
きくするとの点より判断されるべきものである。
本発明の効果なＪ：り具体的に示すため、第１表に検Ｊ
Ｊ例を示す。尚、検討に用いた各要素の条件は第２表に
示す如くである。
Ｊ例を示す。尚、検討に用いた各要素の条件は第２表に
示す如くである。
第１表 本発明によるガスタービンサイクルの性能例（
注１）ガスタービン用補機動力池所内勤力等を発生出力
の０３％として考慮した。
注１）ガスタービン用補機動力池所内勤力等を発生出力
の０３％として考慮した。
（注２） タービン冷却空気の必要量は本サイクルにて
は温度の低い圧縮空気が得られることを考慮して設定し
た。
は温度の低い圧縮空気が得られることを考慮して設定し
た。
第２表 第１表の計算に用いた各要素の条件
図面は本発明の一例を示す７０−シートである。
（２）は加用水導入管、（３）は大気空気、（５）は中
間段圧縮空気、（６１（７） （８） ｆ９１ （Ｉｎ
）的） （１２） （１３） （１４１（１５） （１
６）（１７） （１８）は管、（Ｒ１）は高温側熱回収
器、（Ｒ２）は中温側熱回収器、（Ｒ３）は熱回収器、
（ＩＣ）は中間冷却器、（ＳＲ）は自己熱交換器、（Ａ
ｃ１ ）（ＡＣ２）は空気圧縮機、（ＡＣ３）は補助空
気圧縮機、（ＣＣ）は燃焼器、（ＥＴ ）はタービン、
向は負荷を示す。 特許用願人 三菱瓦斯化学株式会社 特許川願人代理人
間段圧縮空気、（６１（７） （８） ｆ９１ （Ｉｎ
）的） （１２） （１３） （１４１（１５） （１
６）（１７） （１８）は管、（Ｒ１）は高温側熱回収
器、（Ｒ２）は中温側熱回収器、（Ｒ３）は熱回収器、
（ＩＣ）は中間冷却器、（ＳＲ）は自己熱交換器、（Ａ
ｃ１ ）（ＡＣ２）は空気圧縮機、（ＡＣ３）は補助空
気圧縮機、（ＣＣ）は燃焼器、（ＥＴ ）はタービン、
向は負荷を示す。 特許用願人 三菱瓦斯化学株式会社 特許川願人代理人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）水注入ガスタービンサイクルにおいて、支燃剤ガス
・作動媒体ガス等として用いる空気もしくは空気を主体
とするガスを圧縮機で圧縮してなる圧縮空気の一部ある
いは全部に液相水を注入して得た圧縮空気／水／水蒸気
の混相混合物を、前記圧縮機の中間冷却と、前記混相混
合物の形成に用いる圧縮空気の予冷却に導くよう構成し
たことを特徴とするガスタービンサイクル。 ２）加圧水を必要に応じ前記混和混合物と併用すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスタービン
サイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20226983A JPS6093132A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | ガスタ−ビンサイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20226983A JPS6093132A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | ガスタ−ビンサイクル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6093132A true JPS6093132A (ja) | 1985-05-24 |
| JPH0472047B2 JPH0472047B2 (ja) | 1992-11-17 |
Family
ID=16454739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20226983A Granted JPS6093132A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | ガスタ−ビンサイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6093132A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5490377A (en) * | 1993-10-19 | 1996-02-13 | California Energy Commission | Performance enhanced gas turbine powerplants |
| US5581997A (en) * | 1993-10-19 | 1996-12-10 | California Energy Commission | Performance enhanced gas turbine powerplants |
| US5678408A (en) * | 1993-10-19 | 1997-10-21 | California Energy Commission | Performance enhanced gas turbine powerplants |
| US5881549A (en) * | 1993-10-19 | 1999-03-16 | California Energy Commission | Reheat enhanced gas turbine powerplants |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58101227A (ja) * | 1981-12-10 | 1983-06-16 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | ガスタ−ビンサイクル |
-
1983
- 1983-10-28 JP JP20226983A patent/JPS6093132A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58101227A (ja) * | 1981-12-10 | 1983-06-16 | Mitsubishi Gas Chem Co Inc | ガスタ−ビンサイクル |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5490377A (en) * | 1993-10-19 | 1996-02-13 | California Energy Commission | Performance enhanced gas turbine powerplants |
| US5581997A (en) * | 1993-10-19 | 1996-12-10 | California Energy Commission | Performance enhanced gas turbine powerplants |
| US5590518A (en) * | 1993-10-19 | 1997-01-07 | California Energy Commission | Hydrogen-rich fuel, closed-loop cooled, and reheat enhanced gas turbine powerplants |
| US5678408A (en) * | 1993-10-19 | 1997-10-21 | California Energy Commission | Performance enhanced gas turbine powerplants |
| US5687560A (en) * | 1993-10-19 | 1997-11-18 | California Energy Commission | Steam raising apparatus for performance enhanced gas turbine powerplants |
| US5881549A (en) * | 1993-10-19 | 1999-03-16 | California Energy Commission | Reheat enhanced gas turbine powerplants |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0472047B2 (ja) | 1992-11-17 |
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