(57)【要約】【課題】分流再生動力サイクルシステムを提供する。【解決手段】第１の排気流れ（３１１、８１１、１０１１）及び第２の排気流れ（３１２、８１２、１０１２）を有する分流排気流れ（１１０、２１０、３１０、８１０、１０１０）を発生するように構成されたガスタービン（１８０、２８０、３８０、８８０、１０８０）と、ガスタービン（１８０、２８０、３８０、８８０、１０８０）に動作可能に結合され且つ第１の排気流れ（３１１、８１１、１０１１）を受け入れるように構成された再生装置（１３５、２３５、３３５、８３５、１０３５）と、ガスタービン（１８０、２８０、３８０、８８０、１０８０）に動作可能に結合され且つ第２の排気流れ（３１２、８１２、１０１２）を受け入れるように構成された熱回収用蒸気発生装置（２５０、３５０、８５０、１０５０）とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の排気流れ（３１１、８１１、１０１１）及び第２の排気流れ（３１２、８１２、１０１２）を有する分流排気流れ（１１０、２１０、３１０、８１０、１０１０）を送り出すように構成されたガスタービン（１８０、２８０、３８０、８８０、１０８０）と；
前記ガスタービン（１８０、２８０、３８０、８８０、１０８０）に動作可能に結合され且つ前記第１の排気流れ（３１１、８１１、１０１１）を受け入れるように構成された再生装置（１３５、２３５、３３５、８３５、１０３５）と；
前記ガスタービン（１８０、２８０、３８０、８８０、１０８０）に動作可能に結合され且つ前記第２の排気流れ（３１２、８１２、１０１２）を受け入れるように構成された熱回収用蒸気発生装置（２５０、３５０、８５０、１０５０）とを具備する再生動力サイクルシステム（１００、２００、３００、８００、１０００）。
【請求項２】
前記再生装置（１３５、２３５、３３５、８３５、１０３５）に動作可能に結合された空気圧縮機（１２０、２２０、３２０、８２０、１０２０）を更に具備する請求項１記載のシステム（１００、２００、３００、８００、１０００）。
【請求項３】
前記再生装置（１３５、２３５、３３５、８３５、１０３５）に動作可能に結合され且つ前記再生装置（１３５、２３５、３３５、８３５、１０３５）から燃焼空気（１１５、２１５、３１５、８１５、１０１５）を受け取るように構成された燃焼器（１２５、２２５、３２５、８２５、１０２５）を更に具備する請求項２記載のシステム（１００、２００、３００、８００、１０００）。
【請求項４】
前記燃焼空気（１１５、２１５、３１５、８１５、１０１５）は、前記再生装置（１３５、２３５、３３５、８３５、１０３５）において前記第１の排気流れ（３１１、８１１，１０１１）により加熱される請求項３記載のシステム（１００、２００、３００、８００、１０００）。
【請求項５】
前記燃焼器（１２５、２２５、３２５、８２５、１０２５）は燃料流れ（１０５、２０５、３０５、８０５、１００５）を受け入れるように更に構成される請求項４記載のシステム（１００、２００、３００、８００、１０００）。
【請求項６】
前記再生装置（１３５、２３５、３３５、８３５、１０３５）は第３の排気流れ（８１３、１０１３）を発生するように構成される請求項１記載のシステム（１００、２００、３００、８００、１０００）。
【請求項７】
前記第３の排気流れ（８１３、１０１３）は、ボトミングサイクルへの熱回収によって追加タービン（８５５、８５６、８６０、８６１、８６５、８６６、１０５５、１０６０、１０６５）に熱を供給する請求項６記載のシステム（１００、２００、３００、８００、１０００）。
【請求項８】
前記第２の排気流れ（３１２、８１２、１０１２）は、ボトミングサイクルへの熱回収によって前記追加タービン（８５５、８５６、８６０、８６１、８６５、８６６、１０５５、１０６０、１０６５）に更に熱を供給する請求項１記載のシステム（１００、２００、３００、８００、１０００）。
【請求項９】
前記追加タービン（８５５、８５６、８６０、８６１、８６５、８６６、１０５５、１０６０、１０６５）は蒸気タービンである請求項６記載のシステム（１００、２００、３００、８００、１０００）。
【請求項１０】
前記第２の排気流れ（３１２、８１２、１０１２）は、前記システム（１００、２００、３００、８００、１０００）のボトミングサイクルに熱を供給する請求項１記載のシステム（１００、２００、３００、８００、１０００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生ガスタービンサイクルに関し、特に分流再生動力サイクルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、再生ガスタービンサイクルは、ガスタービン及びマイクロタービンにおいて、簡便なサイクル機械で実現可能なレベルを超えてブレイトンサイクル効率を向上するために実現される。現在の再生ガスタービンサイクルでは、燃焼空気がタービン圧縮機を出た後、タービン燃焼器に入る前に排気から燃焼空気へエネルギーを再生伝達することにより、燃料エネルギーの部分交換が実現される。そのような機械における圧縮比は小さいため、タービンを出て再生装置に入る排気の温度は、再生装置において加熱されるべき圧縮機排出空気の温度より十分に高い。ガスタービンサイクルの効率は相当に改善される。燃焼供給空気の再生加熱後にまだ残留している排気エネルギーを利用するために熱回収（ボトミング）サイクルを追加することにより、サイクルを更に改善できる。従来、ボトミングサイクルを追加すると、再生装置がボトミングサイクルに対して放出する排気の温度ははるかに低くなるので、ガスタービンが再生形ではない従来の複合サイクルと比較して効率はさほど向上しない。再生ガスタービントッピングサイクルに関連してボトミングサイクル性能を向上することが必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，２４４，０３９号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の１つの態様によれば、ガスタービン複合サイクルの再生動力サイクルシステムが提供される。方法は、ガスタービンからのガスタービン排気流れを発生することと、排気流れを第１の排気流れ及び第２の排気流れに分割することと、ガスタービンからの第１の排気流れを第１の再生動力サイクルへ搬送することと、ガスタービンからの第２の排気流れを第２の熱回収動力サイクルへ搬送することとを含むことができる。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、再生動力サイクルシステムが提供される。システムは、第１の排気流れ及び第２の排気流れを有する分流排気流れを発生するように構成されたガスタービンと、ガスタービンに動作可能に結合され且つ第１の排気流れを受け入れるように構成された再生装置と、ガスタービンからの第２の排気流れを受け取るように構成された熱回収用蒸気発生装置とを含むことができる。
【０００６】
本発明の更に別の態様によれば、ガスタービンシステムが提供される。システムは、２つの並列排気流れを有するガスタービンと、並列排気流れのうち第１の流れを受け入れるように動作可能に構成された再生装置と、並列排気流れのうち第２の流れを受け入れるように動作可能に構成された熱回収用蒸気発生装置と、再生装置から加熱圧縮空気流れを受け取るように構成された燃焼器とを含むことができる。
【０００７】
上記の利点及び特徴並びに他の利点及び特徴は、添付の図面と関連させた以下の説明から更に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の主題は、本明細書の末尾にある特許請求の範囲において特定して指摘され且つ明確に特許請求される。本発明の上記の特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面と関連させた以下の詳細な説明から明らかである。
【図１】図１は例示的な実施形態を実現可能である再生ガスタービンシステムを示した図である。
【図２】図２は例示的な実施形態を実現可能である再生ガスタービン複合サイクルシステムを示した図である。
【図３】図３は例示的な分流再生動力サイクルガスタービンシステムを示した図である。
【図４】図４は従来の技術による蒸気ボトミングサイクルの第２法則効率挙動を利用可能な熱源温度の関数として示したグラフである。
【図５】図５は本発明のシステム及び従来のシステムのプラントネット効率と圧縮機圧縮比との関係を示したグラフである。
【図６】動力サイクルの比較を示した表である。
【図７】動力サイクルの比較を示した表である。
【図８】動力サイクルの比較を示した表である。
【図９】動力サイクルの比較を示した表である。
【図１０】図１０は例示的な実施形態に係る分流再生動力サイクル方法を示したフローチャートである。
【図１１】図１１は例示的な実施形態を実現可能である再生ガスタービン複合サイクルシステムを示した図である。
【図１２】図１２は図１１のシステムに係る分流再生動力サイクル方法を示したフローチャートである。
【図１３】図１３は例示的な実施形態を実現可能である再生ガスタービン複合サイクルシステムを示した図である。
【図１４】図１４は図１３のシステムに係る分流再生動力サイクル方法を示したフローチャートである。
【０００９】
詳細な説明は、添付の図面を参照して例を挙げながら本発明の実施形態を利点及び特徴と共に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、例示的な実施形態を実現可能である再生ガスタービンシステム１００を示す。本明細書において説明されるように、再生ガスタービンサイクルにおいて、入力空気１２１がガスタービン１８０のタービン圧縮機１２０を出た後、ガスタービン１８０のタービンエキスパンダ１３０に向かってタービン燃焼器１２５に入る前に、排気流れ１１０から回収されたエネルギーを燃焼空気１１５に伝達することにより、燃料流れ１０５の部分交換は実現される。残留排気エネルギー１４０は再生装置から排出される。
【００１１】
図２は、例示的な実施形態を実現可能である再生ガスタービン複合サイクルシステム２００を示す。例示的な実施形態において、入力空気２２１がガスタービン２８０のタービン圧縮機２２０を出た後、ガスタービン２８０のタービンエキスパンダ２３０に向かってタービン燃焼器２２５に入る前に、排気流れ２１０から回収されたエネルギーを燃焼空気２１５に伝達することにより、燃料流れ２０５の部分交換は実現される。現在、熱回収（蒸気ボトミング）サイクルは、排気流れ２４０がガスタービン再生装置２３５から熱回収用蒸気発生装置（ＨＲＳＧ）２５０に流入することで熱回収を開始する。回収された排気エネルギーは、ＨＲＳＧ２５０において蒸気を発生することにより、例えば一連の蒸気タービン２５５、２６０、２６５に動力を供給できる。図示されるように、蒸気タービンは高圧タービン２５５、中圧タービン２６０及び低圧タービン２６５を含んでもよいが、これは単なる例である。システム２００は、ＨＲＳＧ２５０において再利用するために排出蒸気を凝縮して水を形成する復水器２７０を更に含んでもよい。排気流れ２４０の再利用のために更に別の構成が実現されてもよい。
【００１２】
更に図２を参照して説明する。排気流れ２１０は燃焼空気２１５に熱を伝達する間に冷却されているので、排気流れ２４０の温度は、再生装置を含まない従来のガスタービン複合サイクルのタービンエキスパンダ２３０からの排気の温度より相当に低い。このように低温の熱源では、再生装置１３５を含まない場合に利用可能である高温の排気２１０のように効率よく動力を供給するためのエネルギーを回収することが難しい。
【００１３】
本明細書において説明される例示的な実施形態は、利用可能な排気エネルギーによって加圧トッピングサイクル作動流体が再生加熱（直接又は間接的に）される複合サイクル、並びに残留トッピングサイクルエンジン排気エネルギー（トッピングサイクルの加圧作動流体を加熱するために回収されなかった）を更に回収し且つ利用するボトミングサイクルにおける熱回収構成を改良する。本明細書において、例として再生ブレイトンサイクル（ガスタービン）を説明する。ガスタービンは再熱燃焼、空気加湿、蒸気冷却、中間冷却、あるいは他の作動流体及び閉サイクルを含むブレイトンサイクル方式の他の任意の変形を含んでもよい。しかし、他の例示的な実施形態において、ブレイトンサイクル以外の熱サイクルを採用する熱エンジンも意図されることが理解される。更なる例として、熱回収ボトミングサイクルは、ランキンサイクルにおける作動流体として水／蒸気を採用するが、他の例示的な実施形態において、熱回収に適する他の任意の流体又は熱サイクルも考えられる。本明細書で説明される例示的なシステム及び装置は、燃焼空気並びにボトミングサイクル作動流体を加熱するためにガスタービン膨張からの並列高温排気を実現する。例示的な実施形態において、従来のシステム及び装置と比較してサイクル効率が向上される。
【００１４】
図３は、例示的な分流再生動力サイクルガスタービンシステム３００を示す。システム３００は、空気流れ３２１を受け入れて圧縮することにより圧縮空気流れ３１５を形成するように構成されたタービン圧縮機３２０を含んでもよい。システム３００は、タービン圧縮機３２０に動作可能に結合されたタービンエキスパンダ３３０を更に含んでもよい。ガスタービン３８０は排気流れ３１０を含む。例示的な実施形態において、排気流れ３１０は、再生装置排気流れ３１１（第１の排気流れ）及び（ＨＲＳＧ）排気流れ３１２（第２の排気流れ）に並列に分割される。システム３００は、タービンエキスパンダ３３０に動作可能に結合され且つ燃料流れ３０５及び圧縮空気流れ３１５を受け入れるように構成されたタービン燃焼器３２５を更に含んでもよい。システム３００は、タービンエキスパンダ３３０からの排気流れ３１１を受け入れるように構成された再生装置３３５を更に含んでもよい。例示的な実施形態において、再生装置３３５は、排気流れ３１１の中のエネルギーを利用して、タービン燃焼器３２５に導入されるべき圧縮空気流れ３１５を加熱する。システム３００は、タービンエキスパンダ３３０からの排気流れ３１２を受け入れて、蒸気タービンに供給される蒸気を発生するように構成されたＨＲＳＧ３５０を更に含んでもよい。例示的な実施形態において、ＨＲＳＧ３５０に対する排気流れは温度を低下させることなくタービンエキスパンダ３３０から直接受け入れられるので、蒸気ボトミングサイクルの改善が実現される。ガスタービン３８０からＨＲＳＧ３５０に排気流れ３１２を直接流入させることにより、排気流れが再生装置を出た後に受け入れられる（例えば図２の排気２４０）場合のような温度の降下は見られない。しかし、並列再生装置排気流れ３１１は、再生装置３３５において圧縮空気流れ３１５を加熱するために同様に利用される。更に、再生装置３３５からの出力流れ３１３（第３の排気流れ）も、ＨＲＳＧ３５０で蒸気を発生するための熱を追加供給するためにＨＲＳＧ３５０に更に入力されてもよい。排気流れ３１０を２つの並列排気流れ３１１、３１２に分割することにより、ボトミングサイクルはガスタービントッピングサイクルから更に高温のエネルギーを受け取ることが理解される。再生装置から直接受け取られる排気流れと比較して排気流れ３１０が高温であるため、ボトミングサイクル作動流体のピーク温度を上げることができるので、排気流れ３１０からのこの排気エネルギーは、熱回収ボトミングサイクルにおける効率を向上できる。本明細書において説明されるように、ＨＲＳＧ３５０に動作可能に結合された一連の蒸気タービン３５５、３６０、３６５等に動力を供給するための蒸気をＨＲＳＧ３５０において発生するために、回収排気流れ３１２、３１３が利用されてもよい。図示されるように、蒸気タービンは高圧タービン３５５、中圧タービン３６０及び低圧タービン３６５を含んでもよいが、これは単なる例である。システム３００は、ＨＲＳＧ３５０で再利用するために排出蒸気を凝縮して水を形成する復水器３７０を更に含んでもよい。排気流れ３１２、３１３からの熱回収のために更に多くの追加構成が実現されてもよいことが理解される。
【００１５】
例示的な実施形態において、本明細書で説明されるシステム及び装置は、燃焼空気及びボトミングサイクルの双方に対して再生ガスタービンの排気から効率よく熱回収を実行する。例示的な実施形態において、再生装置のエネルギー破壊（すなわち、この場合は１つの流れから別の流れへの有限温度差を伴った熱伝達による利用可能エネルギーの損失）が減少すること、及びボトミングサイクル作動流体の温度が上昇することにより、効率の向上が実現される。再生装置エネルギー破壊の減少に関して、再生装置３３５に流入する高温排気流れ（例えばタービンエキスパンダ３３０からの排気流れ３１１）を燃焼空気流れとほぼ同等になるように配分することにより、再生装置における熱伝達差によるエネルギー破壊は減少される。このように、所定の熱交換器デューティで熱伝達による非可逆性が減少されるように、再生装置を通過する排気流れの温度降下と、逆方向流れの中で加熱されている圧縮機排出空気の温度上昇とをほぼ等しくすることができる。更に、２つの流れはほぼ一定の温度差で熱を伝達するので、非可逆性を０まで減少することができるかを左右する制約条件は、熱交換器の費用のみである。再生装置損失の減少は、ボトミングサイクルで利用可能なエネルギーの増加に直接つながる。
【００１６】
ボトミングサイクル作動流体温度の上昇に関して、再生装置における燃焼空気加熱後に残留している排気エネルギーの大部分がガスタービンでの膨張から排出される排気３１０より相当に低い温度であるにもかかわらず、高温ガス流路冷却にのみ利用される圧縮機入口空気の割合とほぼ同等の割合であるタービン膨張（例えばＨＲＳＧ３５０に流入する流れ３１２）による高温排気エネルギーの残留部分をボトミングサイクルで蒸気温度の上昇を実現するために利用可能である。これは、ボトミングサイクルで利用可能な排気エネルギーが増加したことと（前述のように、再生装置のエネルギー損失が減少するために）、排出蒸気中の水分の減少により直接タービン膨張が増加したこと並びにそれに関連して蒸気タービンの効率が向上することから直ちに得られる成果である。
【００１７】
例示的な実施形態において、タービンでの膨張後の排気流れ３１０は、燃焼器３１５に流入する空気流れより高温である（タービンの高温の部品を冷却するために圧縮機から冷却空気を抽出する必要があることによる）が、ボトミングサイクル作動流体を高温まで加熱するために高温排気流れの一部を蓄えておくことにより冷却空気の抽出が実行されない場合、サイクル性能全般を更に向上できる。従って、再生を伴わない非冷却エンジンの場合、加熱されている燃焼空気より少ない量の排気流れが再生装置に割り当てられ、熱回収ボトミングサイクルはその差を利用して作動流体をピーク温度まで加熱することができる。冷却エンジンの場合であっても、再生装置とボトミングサイクルの高温熱回収とに排気流れを分割することにより、再生に供給される流れの量は、再生装置のエネルギー破壊を減少するために必要であると考えられる流れより少なくてよい。
【００１８】
図４は、従来の蒸気ボトミングサイクルの第２法則効率挙動を利用可能な熱源温度の関数として示したグラフ４００である。図５は、例示的な実施形態のシステム及び従来のシステムに関してプラントネット効率と圧縮機圧力比との関係を示したグラフ５００である。表１は、同一のエンジン技術（例えば圧縮機性能、タービン性能、冷却有効性、材料）を採用する４つの比較対照すべきガスタービン複合サイクルの性能を比較したものである。第１の列は、従来の再生装置を含まない空冷ガスタービン複合サイクル（Ａ）を示し、第２の列は、図２のような（従来の）再生ガスタービン複合サイクル（Ｂ）を示す。この２つのサイクルの場合、従来のボトミングサイクル技術に基づいて効率を向上するようにサイクル圧力比が選択されている（図５のポイントＡ及びＢ）。例示的な実施形態において、再生サイクルの圧縮比が低いと、燃焼空気の中に取り込めるエネルギーの量が増加し、その結果、再生サイクルは再生を伴わない従来の空冷複合サイクルの場合より低い圧力比でピーク効率を実現する。図６〜図９は、従来の複合サイクルと比較して、サイクルの再生ガスタービン部分の効率は高い（３８．４％に対して４４．６％）が、ボトミングサイクルの効率は低い（７２．６％に対して６６．８％）ことを示す動力サイクルの比較表６００である。
【００１９】
表６００の第３の列は、図３に示されるシステム３００のサイクルの性能を示す。図２のシステム２００と比較して、ボトミングサイクル蒸気タービンに向かう蒸気の温度が圧縮機の排出空気の温度により制約されなくなるように、再生装置とボトミングサイクル熱回収（蒸気過熱と再熱）との間でガスタービン排出流れ（従って排気エネルギー）が配分される。この特徴は、ガスタービンの高温ガス流路構成要素が圧縮機から抽出された空気により冷却されるために、ガスタービンから流出して再生及びボトミングサイクルのために利用可能である排気と比べて燃焼に利用可能な空気が相当に少なくなることによって促進される。表１に示される実施例において、冷却空気の量は圧縮機入口空気の１５％を超えるので、燃焼空気はガスタービン排気の８５％より少ない。従って、高温排気の１５％を超える量をボトミングサイクルに使用するために残しつつ、圧縮空気を十分に加熱できる。ガスタービン点火温度が高くなるにつれて、タービンの冷却のために必要とされる空気の量は増加し、従って、燃焼空気を再生加熱するために必要とされる排気流れの割合は少なくなる。図３によるこの例示的な機器の構成は、ケース（Ｃ）の効率を０．７３ポイント向上するが、これは、基本である非再生ガスタービン複合サイクル（ＧＴＣＣ）（Ａ）と比較した場合の再生ＧＴＣＣ（Ｂ）の効率の向上率の２倍を超える。表１の第４の列（Ｄ）は、蒸気温度の上昇に伴って例示的な実施形態のサイクルで利用可能な更なる性能の向上を示し、これにより、サイクル効率はいっそう向上する。ケースＣ及びケースＤは図４及び図５にも示され、効率の向上を更に示している。
【００２０】
例示的な実施形態において、再生装置の表面積を拡大することにより更に強力に効率の向上を実現することによって、サイクル効率は更に向上する。面積が広くなるにつれて、システム３００の再生装置における非可逆性は０に向かう。これに対し、タービンエキスパンダ冷却のために圧縮機の空気を抽出する従来の再生ガスタービンサイクルの場合、表面積を無限大にしても、再生装置の非可逆性は０にはならず、著しく大きい。従来の再生サイクルにおいて、再生装置を無限大まで大きくすると、圧縮機の排出空気の温度はタービン排気の温度と等しくなるが、それでも尚、再生装置の排気温度は圧縮機排気から流入する空気の温度より著しく高い。
【００２１】
図１０は、例示的な実施形態に係る分流再生動力サイクル方法７００を示したフローチャートである。ブロック７１０において、ガスタービンは排気流れを送り出す。ブロック７２０において、排気流れは第１の排気流れ３１１及び第２の排気流れ３１２に分割される。例示的な実施形態において、ブロック７３０で、第１の排気流れ３１１は第１の再生動力サイクルに向けて再生装置３３５へ搬送され、ブロック７４０で、第２の排気流れ３１２は熱回収動力サイクルに向けて熱回収用蒸気発生装置３５０へ搬送される。ブロック７５０において、再生装置３３５は第３の排気流れ３１３を発生する。ブロック７６０において、ＨＲＳＧ３５０は第３の排気流れ３１３を熱回収動力サイクルに合流させる。本明細書において説明されるように、第１の排気流れ３１１は、燃焼器３２５に向かう圧縮空気流れ３１５に対して再生装置（復熱装置）３３５において熱を供給する。更に説明されるように、第２の排気流れ３１２は、熱回収用蒸気発生装置３５０において蒸気を発生し且つ過熱するボトミングサイクルに対して熱を供給する。加えて、第３の排気流れ３１３は、熱回収用蒸気発生装置３５０に更に熱を供給する。
【００２２】
図１１は、例示的な実施形態を実現可能である再生ガスタービン複合サイクルシステム８００を示す。例示的な実施形態において、入力空気８２１がガスタービン８８０のタービン圧縮機８２０から排出された後、ガスタービン８８０のタービンエキスパンダ８３０に向かってタービン燃焼器８２５に流入する前に、排気流れ８１０から回収されたエネルギーを燃焼空気８１５に伝達することにより、燃料流れ８０５の部分交換は実現される。回収された排気エネルギーは、２つのＨＲＳＧ８５２、８５３において蒸気を発生するために利用可能である。例示的な実施形態において、一方のＨＲＳＧ８５２は、例えば一連の蒸気タービン８５５、８６０、８６５に動力を供給できる。図示されるように、蒸気タービンは高圧タービン８５５、中圧タービン８６０及び低圧タービン８６５を含んでもよいが、これは単なる例である。システム８００は、ＨＲＳＧ８５２で再利用するために排出蒸気を凝縮して水を形成する復水器８７０を更に含んでもよい。例示的な実施形態において、他方のＨＲＳＧ８５３は、例えば一連の蒸気タービン８５６、８６１、８６６に動力を供給できる。図示されるように、蒸気タービンは高圧タービン８５６、中圧タービン８６１及び低圧タービン８６６を含んでもよいが、これは単なる例である。システム８００は、ＨＲＳＧ８５３で再利用するために排出蒸気を凝縮して水を形成する復水器８７１を更に含んでもよい。
【００２３】
図１２は、図１１の例示的な実施形態のシステム８００に係る分流再生動力サイクル方法９００を示したフローチャートである。ブロック９１０において、ガスタービンは排気流れを送り出す。ブロック９２０において、排気流れ８１０は第１の排気流れ８１１及び第２の排気流れ８１２に分割される。この別の実施形態において、ブロック９３０で、第１の排気流れ８１１は第１の再生動力サイクルに向けて再生装置８３５へ搬送され、ブロック９４０で、第２の排気流れ８１２は第１の熱回収動力サイクルに向けてＨＲＳＧ８５２へ搬送される。ブロック９５０において、再生装置８３５は第３の排気流れ８１３を発生し、ブロック９７０において、第３の排気流れ８１３は第２の熱回収動力サイクルに向けてＨＲＳＧ８５３へ搬送される。本明細書において説明されるように、第１の排気流れ８１１は、燃焼器８２５に向かう燃焼空気８１５を加熱するために再生装置（復熱装置）８３５において熱を供給する。更に説明されるように、第２の排気流れ８１２は、第１の熱回収用蒸気発生装置８５２において蒸気を発生し且つ過熱するボトミングサイクルに熱を供給する。加えて、第３の排気流れ８１３は、第２の熱回収用蒸気発生装置８５３において蒸気を発生し且つ過熱するボトミングサイクルに熱を供給する。
【００２４】
図１３は、例示的な実施形態を実現可能である再生ガスタービン複合サイクルシステム１０００を示す。例示的な実施形態において、入力空気１０２１がガスタービン１０８０のタービン圧縮機１０２０を出た後、ガスタービン１０８０のタービンエキスパンダ１０３０に向かってタービン燃焼器１０２５に流入する前に、排気流れ１０１０から回収されたエネルギーを燃焼空気１０１５に伝達することにより、燃料流れ１００５の部分交換は実現される。回収された排気エネルギーは、２つのＨＲＳＧ１０５２、１０５３において蒸気を発生するために利用可能である。例示的な実施形態において、ＨＲＳＧ１０５２、１０５３は、例えば一連の蒸気タービン１０５５、１０６０、１０６５に動力を供給できる。図示されるように、蒸気タービンは高圧タービン１０５５、中圧タービン１０６０及び低圧タービン１０６５を含んでもよいが、これは単なる例である。システム１０００は、ＨＲＳＧ１０５２、１０５３において再利用するために排出蒸気を凝縮して水を形成する復水器１０７０を更に含んでもよい。
【００２５】
図１４は、図１３の例示的な実施形態のシステム１０００に係る分流再生動力サイクル方法１１００を示したフローチャートである。ブロック１１１０において、ガスタービンは排気流れを送り出す。ブロック１１２０において、排気流れ１０１０は第１の排気流れ１０１１及び第２の排気流れ１０１２に分割される。この別の実施形態において、ブロック１１３０で、第１の排気流れ１０１１は第１の再生動力サイクルに向けて再生装置１０３５へ搬送され、ブロック１１４０で、第２の排気流れ１０１２はＨＲＳＧ１０５２へ搬送される。ブロック１１５０において、再生装置１０３５は第３の排気流れ１０１３を発生し、ブロック１１７０において、第３の排気流れ１０１３はＨＲＳＧ１０５３へ搬送される。ブロック１１６０において、ブロック１１４０及び１１７０からの熱回収作動流体は、共通動力サイクルへ搬送される。本明細書において説明されるように、第１の排気流れ１０１１は、燃焼器１０２５に向かう燃焼空気１０１５に対して再生装置（復熱装置）１０３５において熱を供給する。更に説明されるように、第２の排気流れ１０１２は、熱回収用蒸気発生装置１０５２において蒸気を発生し且つ過熱する熱回収システムサイクルに熱を供給する。加えて、第３の排気流れ１０１３は、熱回収用蒸気発生装置１０５３において蒸気を発生し且つ過熱する熱回収システムサイクルに熱を供給する。
【００２６】
本明細書において説明された例示的な実施形態は、２つの熱交換器（燃焼空気を加熱するための再生装置及びボトミングサイクル蒸気を再熱し且つ／又は過熱するための別個のＨＲＳＧ）に割り当てられるガスタービンからの排気流れを含むが、内部でガス流れを割り当てる単一の熱交換器筐体に熱伝達面（すなわち並列熱伝達面）が収納されていてもよく且つ／又は再生装置熱伝達部分とボトミングサイクル熱伝達部分が順次交互に配置されてもよいことは容易に理解されるはずである。
【００２７】
ごく限られた数の実施形態に関連して本発明を詳細に説明したが、開示されたそのような実施形態に本発明が限定されないことは容易に理解されるはずである。本明細書には説明されていないが、本発明の趣旨に相応する任意の数の変形、変更、代替又は同等の構成を取り入れるために本発明は修正されてもよい。更に、本発明の種々の実施形態が説明されたが、本発明の態様は、説明された実施形態のうち一部のみを含んでもよい。従って、本発明は以上の説明により限定されるとみなされるべきではなく、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００２８】
１００：再生ガスタービンシステム
１０５：燃料流れ
１１０：排気流れ
１１５：燃焼空気
１２０：タービン圧縮機
１２５：タービン燃焼器
１３５：再生装置
１８０：ガスタービン
２００：再生ガスタービン複合サイクルシステム
２０５：燃料ガスエネルギー
２１０：排気流れ
２１５：燃焼空気
２２０：タービン圧縮機
２２５：タービン燃焼器
２３５：ガスタービン再生装置
２５０：熱回収用蒸気発生装置（ＨＲＳＧ）
２８０：ガスタービン
３００：分流再生動力サイクルガスタービンシステム
３０５：燃料エネルギー
３１０：排気流れ
３１１：再生装置排気流れ
３１２：（ＨＲＳＧ）排気流れ
３１３：第３の排気流れ
３１５：圧縮空気流れ
３２０：タービン圧縮機
３２５：タービン燃焼器
３３５：再生装置
３５０：ＨＲＳＧ
３８０：ガスタービン
８００：再生ガスタービン複合サイクルシステム
８０５：燃料ガスエネルギー
８１０：排気流れ
８１１：第１の排気流れ
８１２：第２の排気流れ
８１３：第３の排気流れ
８１５：燃焼空気
８２０：タービン圧縮機
８２５：タービン燃焼器
８３５：再生装置
８５２、８５３：ＨＲＳＧ
８５５、８５６：高圧タービン
８６０、８６１：中圧タービン
８６５、８６６：低圧タービン
８８０：ガスタービン
１０００：再生ガスタービン複合サイクルシステム
１００５：燃料ガスエネルギー
１０１０：排気流れ
１０１１：第１の排気流れ
１０１２：第２の排気流れ
１０１３：第３の排気流れ
１０１５：燃焼空気
１０２０：タービン圧縮機
１０２５：燃焼器
１０３５：再生装置
１０５２、１０５３：ＨＲＳＧ
１０５５：高圧タービン
１０６０：中圧タービン
１０６５：低圧タービン
１０８０：ガスタービン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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