JPS6388227A - ガスタ−ビンユニツト作動方法 - Google Patents

ガスタ−ビンユニツト作動方法

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JPS6388227A
JPS6388227A JP62104840A JP10484087A JPS6388227A JP S6388227 A JPS6388227 A JP S6388227A JP 62104840 A JP62104840 A JP 62104840A JP 10484087 A JP10484087 A JP 10484087A JP S6388227 A JPS6388227 A JP S6388227A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃焼室と、該燃焼室からのガスにより駆動さ
れる高圧タービン及び該高圧タービンからの排気ガスに
よって駆動される低圧タービンと、高圧タービンから低
圧タービンへのガスｆ！（給を制御する手段と、低圧タ
ービンにより駆動される低圧コンプレッサと、該低圧コ
ンプレッサに直列に接続されると共に、燃焼室に与圧空
気を供給する高圧タービンにより駆動される高圧コンブ
レッサとを有するガスタービンユニットを作動する方法
であって、ガスタービンユニットの有効出力を上記手段
により低圧タービンの上流側ガス状態を制御することで
ｍ整可能にする方法に関する〔従来技術と問題点〕 スイス画特許ＣＩ（−＾−２１０，６５７号では上述し
たタイプのガスタービンユニットが開示されている。
この従来ユニットではさらに、高圧タービンと低圧ター
ビンとの間に中圧タービンを有しており、５燃焼室から
送られた全出力はタービンユニットに供給されて、中圧
タービンのシャフトから有効出力を再生させるものであ
って、高圧タービンの目的は高圧コンプレッサの作動さ
せるだけにある。
このスイス特許明細書にはガスタービンユニットの作動
温度に関し特徴となる点は無く、即ち唯一温度に関する
ことは、回転可能なベーンを有し低圧タービンへのガス
供給を制御する手段に関し、該手段が例えば２００℃な
る低温域で作動することが述べられているだけである。
その上、ユニットの効率は特許明細書に記述されていな
い。しかしながらその効率は低いことが想定される。何
故なら１９３０年代の終わりに従来のガスタービンが発
明された時、又中間クーラ及び復熱器が使用された時で
も、その効率は３０％以下であったためである。
しかしさらに近来のガスタービンユニットの効率は、（
仮りに中間クーラ、復熱器を使用することにより得られ
る効率増加を無視しても）３０〜３５％のオーダになる
ことが知られている。この効率がそれ程高くならない理
由としては、ユニットからの排気ガスが比較的高温（５
００℃のオーダ）において、煙突或いは同等のものを介
して外界に逃げることが許容されることにある。
この排気ガスは他に、コンプレッサによって供給される
多量の空気も含んでおり、それらは燃焼に役立っていな
い。
タービンと、該タービンにより駆動されるコンプレッサ
とを有するガスタービンユニットの有効出力を増加させ
るため、以前に燃焼室に供給される燃料の燃焼のためコ
ンプレッサからの空気全部を利用し、かつ燃焼室内チュ
ーブに蒸気を生成することで燃焼室からのガスを約４５
０℃の温度まで冷却することが提案されている。その蒸
気は蒸気タービンを駆動する。所謂、ベロックス（Ｖｅ
ｌｏｘ）システムと呼ばれるこの従来システムに於いて
は、全有効出力は蒸気−駆動タービンから取り出される
が、一方ガスはかなり低い温度で燃焼室からガスタービ
ンへと供給され、コンプレッサの作動に必要とされる出
力以上の出力を生みださない、このことにより約３８％
まで効率増加があるが、かなり大きな燃焼室を必要とし
、設備資金が増大する。
本発明の目的は高い効率を得ると共に圧縮空気全てを燃
焼に利用する一方、ベロツクスジステムの蒸気タービン
と同様なガスタービンを有するタービン装置となるコン
パクトに組み合わされた装置の利用を実現することにあ
り、本目的のため上記引用したような種類の方法が、以
下の特徴を有して提案される。
〔問題点を解決するための手段〕
而して本発明によれば、燃焼室と、該燃焼室からのガス
により駆動される高圧タービン及び該高圧タービンから
のガスによって駆動される低圧タ　−一ビンと、高圧タ
ービンから低圧タービンへのガス供給を制御する手段と
、低圧タービンにより駆動される低圧コンプレッサと、
該低圧コンプレッサに直列に接続されると共に、燃焼室
に与圧空気を供給するため高圧タービンにより駆動され
る高圧コンプレッサとを有し、ガスタービンユニットの
有効出力を上記手段により低圧タービンの上流側ガス状
態を制御することで調整可能にするガスタービンユニッ
ト作動方法であって、上記コンプレッサより燃焼室に送
り込まれた実質上全ての空気は、燃焼室での燃焼に用い
られ、一方発生したガスを水及び／又は蒸気によって高
圧タービンの最大作動温度に相当する温度まで冷却し、
該冷却によって燃焼室から得られた出力を利用し、実質
上一定なる回転速度の高圧タービンよりガスタービンユ
ニットの有効出力を再生させ、高圧タービンに供給され
るガスの温度を、ガスタービンユニットから再生された
有効出力とは別個に実質上−定に保持することを特徴と
するガスタービンユニットの作動方法が提供される。
〔効　果〕
従って有効出力は、スイス国特許明細書による装置の場
合のように中圧タービンからでなく、実質上一定の回転
速度である高圧タービンと蒸気タービンとから部分的に
取り出される。高圧タービン及びそれに連結された高圧
コンプレッサは実質上一定の回転速度で駆動されるとい
う事実により低圧コンプレッサにおけるボンピング危険
が減じられる。
本発明の方法により約４１％までの全効率の増加が得ら
れ、さらにこの効率を、高圧タービンに供給されるガス
の温度が実質上一定に保持されるという事実によって大
部分の負荷−に渡り、実質上一定に保持することが可能
となる。
以下余白 〔実施例〕 第１図に関し、図示されたタービン装置は、高圧コンプ
レッサ１１に連結された高圧タービン１０を有するター
ビン装置ッ）・と、該タービンユニットからの有効出力
を伝達する発電機１２と、低圧コンプレッサ１４に連結
された低圧タービン１３とを有する。高圧タービン１０
と低圧タービン１３とは調整可能な連結がなされ、この
場合連結は調整可能（回転可能）なベーン１５を有する
ベーンリングとして構成され、第２図に於いて各ベーン
１５はアーム１６によりリング１７に連結され、リング
１７をタービンユニットの出力制御部材を構成する制御
部材１８により回転することができる。
回転可能なベーン１５によって高圧タービン１０内での
膨張と、低圧タービン１３内での膨張との関係が制御さ
れる。この制御は低流動損失を以って実行され、従って
例えば分路、或いはチョーク弁制御なる他のタイプの制
御より効率分改善することができる。
燃焼室１９（炉）はそのガス出口で、タービン１０にガ
スを供給するため高圧タービン１０と、該タービン１０
と連続して接続される低圧タービン１３とに接続される
。低圧タービン１３は矢印２０で示すように煙突に接続
される。燃焼室１９の空気入口は燃焼空気の供給のため
高圧コンプレッサ１１に接続される。高圧コンプレッサ
１１は、矢印２１で示すように外界から空気を取り込む
低圧コンプレッサ１４と直列に接続される。
燃焼室１つには螺線２２で示されるチューブ及び／又は
チューブジャケットが設けられ、それは蒸気回路内に含
まれ、回路は有効出力伝達のための発電機２４に接続さ
れる蒸気タービン２３と、コンデンサ２５を有する。
かくの如く記述した基本システムにおいては選択的にそ
の中に設けてもよい装置が設けられる。
即ち、低圧コンプレッサ１４と高圧コンプレッサ１１と
の接続間には外部中間クーラ２６が設けられ、コンプレ
ッサ回路内の空気と、コンデンサ２５からの縮合物（給
水）との間の熱交換のため内部中間クーラ２７が設けら
れる。高圧コンプレッサ１１への空気の温度はこの中間
冷却によって減じられ、同時に炉への給水は内部中間ク
ーラ２７内で４備加熱される。
又給水と、煙突２０への排気ガスとの間の熱交換器とし
て燃焼室への給水を４備加熱するためのエコノマイザ２
８が設けられる。低圧タービン１３の排気ガス導管と、
高圧コンプレッサ１１からの燃焼室１９の空気入口導管
との間には、排気ガスとの熱交換により圧縮空気を加熱
する復熱器２９が設けられ、それは高圧コンプレッサ１
１からの空気の温度がかなり低く、タービンユニットが
部分負荷で駆動される時、有効となる。
蒸気タービン２３と燃焼室１９との間には蒸気プロセス
の効率を増加するため再加熱回路３０が設けられる。
特別の向上のため蒸気は、燃焼室１つ中の圧力と同じ圧
力で蒸気タービン２３より出て３１で示されるように燃
焼室１９中に注入され、燃焼室から排出されるガス中の
ＮＯｘ含有物を低減せしめる。水は３２で示すように外
部源からコンデンサ２５に供給され、吐出される蒸気を
補給する。
上述したタービン装置は基本的に以下のように作動する
。燃焼室１つで発生した燃焼ガスは蒸気回路によって、
例えば９５０℃なる高圧タービン１０の最大作動温度ま
で冷却され、高圧タービン１０に供給され、高圧タービ
ン１０の入口側に於いて所定のガス状態（圧力及び温度
）を以って実質上一定の回転速度でそれを作動せしめる
。高圧タービン１０からの排気ガスは、存在する負荷に
対し排気ガス流動を調和させるように調整される回転可
能ベーンを介して低圧タービン１３に供給される。２つ
のコンプレッサ１４　、１１は燃焼室１つに圧縮された
燃焼空気を送り出す。有効出力は高圧タービン１０によ
って直接駆動される発電ｔ、”１１２から部分的に取り
出され又、部分的には発生したガスの温度を下げるべく
ガスより再生された熱を取り扱う蒸気回路により駆動さ
れる発電機２４により取り出される。
高圧タービン１０上流のガス状態を制御し、実質上一定
なる回転速度の高圧タービン１０から直接、有効出力を
再生することにより、正確には即ち、約４１％より高い
タービン装置全効率が得られ、この数値は中間クーラ、
復熱器、エコノマイザ等を選択して配置することにより
さらに改善される。
例えば仮りに発電機１２が正味出力の調和を乱すような
負荷降下の際には、高圧タービン１０の回転速度は、タ
ービン軸の高過剰速度を避けるために制御されなければ
ならない。
これはベーン１５を調整することにより達成され、これ
は低圧タービン１３のロータを失速させるなめに必要な
ことであって、低圧タービン１３の上流の圧力を増加さ
せ、高圧タービン１０における圧力及び熱降下を減少さ
せ、そこからの出力を減少する。同時に低圧タービン１
３における圧力及び熱降下は増加するが、ロータの失速
の結果、低圧タービン１３の効率が減少するために、低
圧タービン１３からの出力供与は実質上変化しない。
このようにして不当な過剰速度は回避され、発電機は数
秒経過後、再度正味出力と共に同期性をもつことができ
、それはベーンにより所望の値まで高圧タービン１０の
回転速度を調整することにより達成される。
４、面の簡単な説明 第１図は本発明の方法を実行するタービン装置の図； 第２区はタービンユニットのタービン部分の部分的軸方
向断面図。
１０・・・高圧タービン、 １１・・・高圧コンプレッサ、 １３・・・低圧タービン、 １４・・・低圧コンプレッサ、　１５・・・ベーン、１
９・・・燃焼室。
以下余白 図面の浄書（内容に変更なし） 第　１　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼室と、該燃焼室からのガスにより駆動される高
    圧タービン及び該高圧タービンからのガスによって駆動
    される低圧タービンと、高圧タービンから低圧タービン
    へのガス供給を制御する手段と、低圧タービンにより駆
    動される低圧コンプレッサと、該低圧コンプレッサに連
    なって接続されると共に燃焼室に与圧空気を供給するた
    め高圧タービンにより駆動される高圧コンプレッサとを
    有し、ガスタービンユニットの有効出力を上記手段によ
    り低圧タービンの上流側ガス状態を制御することで調整
    可能にするガスタービンユニット作動方法であつて、上
    記コンプレッサより燃焼室に送り込まれた実質上全ての
    空気は、燃焼室での燃焼に用いられ、一方発生したガス
    を水及び／又は蒸気によつて高圧タービンの最大作動温
    度に相当する温度まで冷却し、該冷却によって燃焼室か
    ら得られた出力を利用し、実質上一定なる回転速度の高
    圧タービンよりガスタービンユニットの有効出力を再生
    させ、高圧タービンに供給されるガスの温度を、ガスタ
    ービンユニットから再生された有効出力とは別個に実質
    上一定に保持することを特徴とするガスタービンユニッ
    トの作動方法。 ２、高圧タービンから低圧タービンへのガス供給を制御
    する上記手段により負荷降下の際低圧タービンのロータ
    を失速させることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
    記載の作動方法。
JP62104840A 1986-04-29 1987-04-30 ガスタ−ビンユニツト作動方法 Expired - Lifetime JP2540539B2 (ja)

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