(57)【要約】【課題】２５，０００ｋＷｅクラス以下の発電領域で従来型の発電システムや、単なる超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルよりもさらに発電効率が高い発電システムを提供し、さらに、それに加えて熱電可変型の発電システムを提供する。【解決手段】従来型ガスタービン１の排ガスダクト１７内に、排ガスの熱回収を行う煙道ＣＯ２加熱部２１と蒸気発生器３を配置し、当該煙道ＣＯ２加熱部２１が、（場合によってはコンバスタ内に設けられた冷却壁管１９と共に、）超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクル２のＣＯ２加熱器として使用され、蒸気発生器３で発生した蒸気が従来型ガスタービン内に注入され、需要に応じ熱供給も行う、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンとガスタービンの複合発電システム。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧ等を燃料とするガスタービン（以下、「従来型ガスタービン」という。）の排ガスダクト内に、その上流側から順に、排ガスの熱回収を行う煙道ＣＯ２加熱部と蒸気発生器を配置し、当該煙道ＣＯ２加熱部が超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルのＣＯ２加熱器として使用され、当該蒸気発生器で発生した蒸気が当該従来型ガスタービン内に注入される、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンと従来型ガスタービンの複合発電システム
【請求項２】
請求項１に記載の複合発電システムであって、前記蒸気発生器で発生した蒸気の一部、あるいは、全部を、熱源として当該複合発電システム外へ送る熱電可変型の複合発電システム。
【請求項３】
請求項１に記載の複合発電システムであって、前記煙道ＣＯ２加熱器で加熱されたＣＯ２を、前記従来型ガスタービンのコンバスタの冷却壁管に導き、その中で再加熱した後、前記超臨界圧ＣＯ２ガスタービンに送る複合発電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の複合発電システムであって、前記蒸気発生器で発生した蒸気の一部、あるいは、全部を、熱源として当該複合発電システム外へ送る熱電可変型の複合発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界圧二酸化炭素（ＣＯ２）を作動媒体とするタービン（以下、「超臨界圧ＣＯ２ガスタービン」という。）とＬＮＧ等を燃料とする従来型のガスタービン（以下、「従来型ガスタービン」という。）との複合発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１及び非特許文献２に記載されているとおり、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルの開発が進められている。その超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルの概念図を図７に示す。
【０００３】
図８に示すように、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルは１、０００ｋＷｅから１００，０００ｋＷｅの発電領域、特に、２５，０００ｋＷｅ以下の発電領域で従来のガスエンジン、従来型ガスタービン、あるいは、従来の蒸気タービンサイクルに比べて高い発電効率が得られる。また、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンは従来型ガスタービンやガスエンジンとは異なり、完全な閉サイクルであって、サイクルへの熱の供給は熱交換器壁を介して行う外熱式であるから、バイオマスの燃焼ガスや高炉ガスなどの粒状物を含む、いわゆる、ダーティなガスも熱源として利用できるという利点があるので、将来この発電領域での普及が期待されている。
【０００４】
本願出願人は、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルのこのような将来性に以前より着目して開発を進めてきており、非特許文献３に記載した超臨界圧ＣＯ２ガスタービンや、特許文献１に記載したＣＯ２加熱器はその開発の一端である。
【０００５】
超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルが従来の発電システムに比べ高効率であることは前述の通りであるが、更なる高効率化が望まれる。
【０００６】
一方、２５，０００ｋＷｅクラス以下の発電領域の発電システムには、電力と同時に発電システム外に蒸気を供給し、しかも、その需要に応じて出力する電力と熱の比率、すなわち、熱電比を替えることができる熱電可変型の設備が望まれている。
【０００７】
なお、従来型ガスタービンプラントにおいて、ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させ、その蒸気をガスタービンに注入して、発電出力を増大させ、かつ、熱効率を向上させる蒸気注入サイクルがある。その中で注入蒸気中のドレンのガスタービン内への同伴を避けるため注入蒸気として過熱蒸気を使用するものはチエンサイクル（Ｃｈｅｎｇ  ｃｙｃｌｅ）と呼ばれ実用に供されている。
【０００８】
この蒸気注入サイクルでは、発生した蒸気の一部あるいは全部を必要に応じて発電システムの外部に供給する熱電可変型も実用化されている。図９のケース４に蒸気注入サイクルの概念図を示す。
【０００９】
しかし、従来からある従来型ガスタービンと蒸気タービンの複合発電システム（図９のケース１）が、ガスタービンの入口温度の高温化や蒸気タービン側の蒸気条件の向上により発電効率が向上してきているために、蒸気注入サイクルの効率上の、ひいては経済上の優位性が薄れて来ている。蒸気注入サイクルはそのシステムの本質から発電はガスタービンでのみ行い、従って、発電効率もガスタービン効率のみによって左右されるので、効率向上が頭打ちになること、さらには、煙突より水蒸気量を多量に排出するので白煙が目立つこと、これらの経済上及び景観上の問題から発電用としての普及を妨げている。
【００１０】
このような従来技術に比べて、さらに発電効率が高く、かつ、必要に応じ熱電可変型の設備として対応できる発電設備が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特願２００９−２７９４９５号。
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「超臨界圧ＣＯ２を作動媒体とするガスタービンの研究開発」宇多村元昭他著、財団法人エネルギー総合工学研究所編集発行「季報  エネルギー総合工学」第３２巻第１号  平成２１年４月２０日発行。
【非特許文献２】「超臨界圧ＣＯ２ガスタービン発電システム効率特性評価」蓮池宏他著、２０１０年１０月２０、２１日、徳島市で開催された第３８回日本ガスタービン学会定期講演会で発表。
【非特許文献３】「超臨界圧ＣＯ２クローズドサイクルガスタービンの開発」宇多村元昭他著、２００９年１０月２１、２２日、山口市で開催された第３７回日本ガスタービン学会定期講演会で発表。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、２５，０００ｋＷｅクラス以下の発電領域で従来型の発電システムや、単なる超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルよりもさらに発電効率が高い発電システムを提供し、さらに、それに加えて熱電可変型の発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ＬＮＧ等を燃料とするガスタービンの排ガスダクト内に、その上流側から順に、排ガスの熱回収を行う煙道ＣＯ２加熱部と蒸気発生器を配置し、当該煙道ＣＯ２加熱部が超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルのＣＯ２加熱器として使用され、当該蒸気発生器で発生した蒸気が当該従来型ガスタービン内に注入される、ＣＯ２ガスタービンと従来型ガスタービンの複合発電システムである。
【００１５】
本発明の複合発電システムの概念図を図９のケース３に示す。ＬＮＧ等を燃料とする従来型ガスタービンはコンバスタで燃料を燃焼させることにより発生した高温・高圧のガスでタービンを回転させ、発電機を回して電力を外部に送ると共に、自らのコンプレッサを回転させて燃焼用空気を昇圧する。
【００１６】
この従来型ガスタービンのタービンの排ガスを煙突に導く排ガスダクト内に煙道ＣＯ２加熱部と蒸気発生器を設ける。両者はいずれもタービンからの排ガスの熱回収を行い煙突から排出される排ガスの温度を下げて、システムの効率を向上させる。
【００１７】
この煙道ＣＯ２加熱部は、図７に示す超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルのＣＯ２加熱器に相当し、再生熱交換器から出たＣＯ２を超臨界圧ＣＯ２ガスタービンの所定の入口温度まで過熱する。一方、蒸気発生器で発生した蒸気は、ガスタービンに注入されて発電に寄与する。
【００１８】
この構成により、従来型ガスタービンの排熱を有効に回収し、その一部を超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルの加熱源として有効活用すると共に、回収した残りで蒸気を発生させ、その蒸気をガスタービンに注入して、発電出力を増大させ、かつ、熱効率を向上させる。
【００１９】
１０，０００ｋＷｅ級の既存のガスタービンをベースに、他の発電システムとの間で出力と発電効率の比較をした。比較したのは、それぞれの概念図を図９に示す通り、本発明の複合発電システム（ケース３）の他に、従来型ガスタービンと蒸気タービンの複合発電システム（ケース１）、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンと従来型ガスタービンの複合発電システム（蒸気発生器を有しないもの）（ケース２）、そして、蒸気注入サイクル（ケース４）である。
【００２０】
試算した結果の概要を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
その結果は、各発電システムの出力は図１０、発電効率は図１１の通りである。同規模のガスタービンを用いた場合、本発明の複合発電システム（ケース３）は、試算条件下においては、出力において従来型ガスタービンと蒸気タービンの複合発電システム（ケース１）にわずかに及ばない値となったが、効率（低位発熱量・発電端基準）では、ケース１が４０．４％であるのに対し、４７．３％と大幅に上回り、その効率向上の効果が際だっている。
【００２３】
同様の試算を、発電規模を替えて行った結果を図１２に示す。ここでは、本発明の複合発電システム（ケース３）及び従来型ガスタービンと蒸気タービンの複合発電システム（ケース１）に加えて、従来型ガスタービンと組み合わせないで燃焼炉でＣＯ２を加熱する超臨界圧ＣＯ２ガスタービン発電システム、並びに、従来のボイラと蒸気タービンからなる火力発電システムと比較をした。
【００２４】
図から明らかなように、本発明の複合発電システムは、発電規模の広い範囲で他の発電システムに比べて高い効率（低位発熱量・発電端基準）を有している。特に、その効果は２５，０００ｋＷｅクラス以下の発電領域で際だっている。
【００２５】
また、本発明は、請求項１に記載の複合発電システムであって、前記蒸気発生器で発生した蒸気の一部、あるいは、全部を、熱源として当該複合発電システム外へ送る熱電可変型の複合発電システムである。その概念図を図１３に示す。
【００２６】
ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させ、その蒸気をガスタービンに注入して、発電出力を増大し、かつ、熱効率を向上させる蒸気注入サイクルは、航空転用型ガスタービンや可変静翼を有する産業用ガスタービンを用いることが多く、発電出力６，０００ｋＷｅから２７，０００ｋＷｅ程度のガスタービンがすでに実用化されている。前述の通り、同じサイズのガスタービンを用いた場合の発電量は他の発電方式に比べて大きくないが、かなり高い発電効率が得られ、さらに、付属設備が少ないため、設備単価が安くなることや省スペースであることが特徴である。
【００２７】
ガスタービンのコンバスタは外筒と内筒の二重構造をもち、燃料は内筒内で燃焼し、その燃焼により高温になる内筒の温度を下げるために、外筒と内筒の間にできる円環状の流路に冷却流体（通常は燃焼用の空気）を流す構造となっている。
【００２８】
蒸気注入サイクルにおいて、ガスタービンの排熱の熱回収で発生した蒸気は、この円環状の流路を流れる空気に混入させる形で、ガスタービンに注入される。注入できる蒸気量は、下記の数式１に示す熱電比で０から０．３程度、すなわち、熱回収で発生した蒸気すべてをガスタービンに注入する運転状態から発生電力量の３割に相当する蒸気をサイクル外へ送気する運転状態まで対応が可能である。
【００２９】
数式１
熱電比＝サイクル外へ送気する蒸気の熱量／発生電力量
【００３０】
１０，０００ｋＷｅ級の既存のガスタービンをベースに、他の熱併給型の発電システムと発電効率の比較をしてみた。比較したのは、それぞれの概念図を図１４に示す通り、本発明の複合発電システムであって煙道に置かれた蒸気発生器が一つであって、発生する蒸気の圧力が一つの圧力、すなわち、蒸気発生器が単圧の場合（ケース６）、煙道に置かれて蒸気発生器が複数（この場合は二つ）あって、発生する蒸気が複数の圧力、すなわち、蒸気発生器が複圧の場合（ケース７）、さらに、従来型ガスタービンと蒸気タービンの複合発電システム（ケース５）、及び、蒸気注入サイクル（ケース８）である。
【００３１】
試算した結果の概要を表２に示す。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
その結果は、各発電システムの発電量を最大にした場合（以下、「発電ＭＡＸ」という。）の効率（低位発熱量・発電端基準）は図１５、熱供給を最大にした場合（以下、「熱ＭＡＸ」という。）の効率（低位発熱量）は図１６の通りである。
【００３４】
同規模のガスタービンを用いた場合、本発明の複合発電システム、特に、蒸気発生器が複圧の場合は、発電ＭＡＸの効率（低位発熱量・発電端基準）において４７．４％と他システムにくらべ極めて高効率である。
【００３５】
本発明の複合発電システムの熱ＭＡＸの効率（低位発熱量）はケース５やケース８に比べて低いが、多くの事例で見られるように、発電が主体であり、熱供給は副の位置づけであるプラントにあっては、発電量を多くした運転状態、すなわち、発電ＭＡＸ、あるいは、それに近い状態で、極めて高い効率が得られることは電力不足が懸念される昨今非常に有益である。
【００３６】
さらに、本発明は、請求項１に記載の複合発電システムであって、前記煙道ＣＯ２加熱器で加熱されたＣＯ２を、前記従来型ガスタービンのコンバスタの冷却壁管に導き、その中で再加熱した後、前記超臨界圧ＣＯ２ガスタービンに送る複合発電システムである。
【００３７】
図１７に本発明の複合発電システムの概念図を示す。超臨界圧ＣＯ２ガスタービンに送るＣＯ２の加熱を煙道ＣＯ２加熱器とコンバスタ内冷却壁管での加熱の２段階に分けて行うことにより、煙道ＣＯ２加熱器の伝熱面積が減り、設置スペースが節約できると共に、加熱段階でのＣＯ２の圧力損失が少なくなり、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルの発電効率、ひいては、本複合発電サイクルの発電効率が、さらに向上する。
【００３８】
また、本発明は、請求項３に記載の複合発電システムであって、前記蒸気発生器で発生した蒸気の一部、あるいは、全部を、熱源として当該複合発電システム外へ送る熱電可変型の複合発電システムである。
【００３９】
前記煙道ＣＯ２加熱器で加熱されたＣＯ２を、従来型ガスタービンのコンバスタに導き、その中の冷却壁管で加熱した後、ＣＯ２ガスタービンに送る複合システムで得られたより高い発電効率を維持しつつ、前述の熱電可変型の効果を生かすことができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の複合電システムを採用することにより、２５，０００ｋＷｅクラス以下の発電領域で従来型の発電システムや、単なる超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルよりもさらに発電効率が高い発電システムを提供し、さらに、それに加えて熱電可変型の発電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の複合発電システムの実施例１及び実施例２の説明図である。
【図２】実施例１の温度線図である。
【図３】実施例２の温度線図である。
【図４】実施例３の説明図である。
【図５】実施例３のガスタービンのコンバスタの断面図である。
【図６】実施例３の温度線図である。
【図７】超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルの説明図である。
【図８】超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルと他の発電システムの発電効率の比較図である。
【図９】出力と効率（低位発熱量・発電端基準）の比較をした発電システムの概念図である。
【図１０】出力の比較図である。
【図１１】効率（低位発熱量・発電端基準）の比較図である。
【図１２】発電規模を変えた場合の効率（低位発熱量・発電端基準）の比較図である。
【図１３】本発明の熱電可変型の複合発電システムの概念図である。
【図１４】発電効率の比較をしてみた熱併給型の発電システムの概念図である。
【図１５】発電ＭＡＸの効率（低位発熱量・発電端基準）の比較図である。
【図１６】熱ＭＡＸの効率（低位発熱量）の比較図である。
【図１７】本発明のＣＯ２を煙道ＣＯ２加熱器と従来型ガスタービンのコンバスタで加熱する複合発電システムの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明はかかる実施の形態には限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて良いことは言うまでもない。
【実施例１】
【００４３】
図１は本発明の超臨界圧ＣＯ２ガスタービン複合発電システムの実施例１の構成を示す説明図である。図中の一点鎖線で示されたラインと弁は実施例２で付加されるものであり、実施例１では存在しない。また、図２には実施例１の試算された一つの温度線図を示す。
【００４４】
従来型ガスタービン１は、燃焼用空気１１を圧縮するコンプレッサ１２、燃料であるＬＮＧ等１３をその圧縮された燃焼用空気で燃焼させるコンバスタ１４、そこで発生した高温・高圧ガスのエネルギーを回転運動に変えるタービン１５、そのタービンにより回転し発電する発電機１６からなり、タービン１５を出た排ガスは煙道１７を通って煙突１８に導かれる。
【００４５】
この煙道１７内のタービン１５に近い部分、すなわち、ガスタービン排ガスの温度が最も高い部分に、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクル２に使用するＣＯ２を加熱する煙道ＣＯ２加熱器２１が設けられる。その下流側、すなわち、ガスタービン排ガスの温度が下がった部分にはガスタービン１に注入される蒸気を発生する蒸気発生器３が設けられる。
【００４６】
この実施例１では２段の複圧式を採用しており、蒸気発生器３は、高圧蒸気発生器３１、低圧蒸気発生器３２、それらに送る給水を予熱する節炭器３３，および、その給水を送り込む給水ポンプ３４から成っている。図２に示したように飽和温度の最も高い高圧蒸気発生器３１をより高い排ガス温度域に配置し、その下流側により飽和温度の低い低圧蒸気発生器３２、最後に飽和温度以下の低い温度の節炭器３３を設けることにより、ピンチ・ポイントを避けて、煙突１８に至る排ガス温度を１６５℃の適正値まで下げることができる。また、熱交換に必要な温度差を十分採れるので、熱交換器としてコンパクトな構成を取ることができる。
【００４７】
本実施例では、圧力が違う二つの蒸気発生器３１、３２に一つの給水ポンプ３４から給水を送り込み、一つの節炭器３３を経たのち分岐してそれぞれの蒸気発生器に給水を送り込むために、分配用の調整弁３５、３６を設けているが、それぞれの蒸気発生器に節炭器、及び、給水ポンプを個別に設け、ラインを分離して、調整弁は無しとすることも当然に考えられる。
【００４８】
二つの蒸気発生器３１、３２で発生した蒸気３６、３７は、実施例１では一点鎖線で表示した熱供給ライン４１、４２やそのための調整弁３８、３９、４３、４４は存在しないから、全量がガスタービン１に注入され、その発電電力を増大させ、かつ、発電効率を向上させるために使われる。
【００４９】
一方、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクル２の詳細は図１では表示していないが、図７に示す構成になっており、図７のＣＯ２加熱器の役割を図１の煙道ＣＯ２加熱器が担う。前述したとおり、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルは１、０００ｋＷｅから１００，０００ｋＷｅの発電領域、特に、２５，０００ｋＷｅ以下の発電領域で従来のガスエンジン、従来型ガスタービン、あるいは、従来の蒸気タービンサイクルに比べて高い発電効率が得られる。
【００５０】
図２に示した試算では、コンバスタ１４で発生した燃焼ガスは１，２５０℃でタービン１５に送られ、１２，５４７ｋＷｅの発電をする。タービン１５出口の排ガス温度は５４４℃であり、煙道ＣＯ２加熱器２１、二つの蒸気発生器３１、３２、さらに節炭器３３と熱交換して１６５℃で煙突から排出される。
【００５１】
高圧蒸気発生器３１からは３，１７０ｋｇ/ｈの蒸気が、低圧蒸気発生器３２からは１１，３００ｋｇ/ｈの蒸気がガスタービン１に送られる。
【実施例２】
【００５２】
図１において、図中の一点鎖線で示されたライン４１、４２、および、調整弁３８、３９、４３、４４を実施例１に付加したものが実施例２である。また、図３には実施例２の試算された一つの温度線図を示す。  
【００５３】
熱供給を行うため、蒸気発生器３で発生した蒸気３６、３７の一部、又は、全部を分岐して供給する熱供給ライン４１、４２を設ける。熱供給の需要に合わせて蒸気を送り、かつ、電力の需要にも合わせるため、蒸気３６、３７は熱供給用とガスタービンへの注入用に適切に分配される。そのために調整弁３８、３９、４３、４４が設けられている。
【００５４】
図３は、実施例２において、発生させた蒸気３６、３７の全量を熱供給した場合の試算である。コンバスタ１４で発生した燃焼ガスは１，２５０℃でタービン１５に送られ、１２，４１５ｋＷｅの発電をする。タービン１５出口の排ガス温度は５３９℃であり、煙道ＣＯ２加熱器２１、二つの蒸気発生器３１、３２、さらに節炭器３３と熱交換して１６５℃で煙突から排出される。
【００５５】
高圧蒸気発生器３１からは３，２７０ｋｇ/ｈの蒸気が、低圧蒸気発生器３２からは１１，５００ｋｇ/ｈの蒸気が熱供給のため発電システムの外に供給され、ガスタービン１に送られる蒸気量は０ｋｇ/ｈである。
【実施例３】
【００５６】
図４は本発明の超臨界圧ＣＯ２ガスタービン複合発電システムの実施例３の構成を示す説明図である。また、図５は、実施例３のガスタービンのコンバスタの一例の断面図である。さらに、図６には実施例３の試算された一つの温度線図を示す。  
【００５７】
理解を容易にするために、実施例１あるいは実施例２と同様の機能を持ち、類似の構成を持つ要素には同じ付番を行う。
【００５８】
ガスタービン１のタービン１５を出た排ガスは煙道１７を通って煙突１８に導かれ、その煙道１７内のタービン１５に近い部分、すなわち、ガスタービン排ガスの温度が最も高い部分に、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクル２に使用するＣＯ２を加熱する煙道ＣＯ２加熱器２１が設けられる。その下流側、すなわち、ガスタービン排ガスの温度が下がった部分にはガスタービン１に注入される蒸気を発生する蒸気発生器３が設けられる所は実施例１と同様である。
【００５９】
この実施例では、蒸気発生器３が単圧式の場合を示している。すなわち、給水ポンプ３４で送り込まれた給水は節炭器３３で予熱された後、一つの蒸気発生器３０に導かれ、単圧の蒸気を発生させる。技術的検討や経済性比較の結果によっては、実施例１と同様に複圧式とすることは可能である。
【００６０】
蒸気発生器３０で発生した蒸気は、ガスタービン１に注入される。熱電可変型が必要な場合には、図４の図中に一点鎖線で示された熱供給ライン４１、および、調整弁３８、４３を設けることは実施例２と同様である。
【００６１】
煙道ＣＯ２加熱器２１で加熱されたＣＯ２はガスタービン１のコンバスタ１９に送られ、コンバスタ内に設置された冷却壁管１９でさらに加熱され、所定の温度になった後、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクル２に送られる。すなわち、図７のＣＯ２加熱器の役割を、この実施例では煙道ＣＯ２加熱器２１とコンバスタ１４内に設けられた冷却壁管１９が担う形となる。
【００６２】
図５（ｂ）は、従来から有るガスタービンのサイロ型コンバスタの断面図である。ガスタービンのコンバスタには、サイロ型のほかに缶型やアニュラ型があるが、構造上このサイロ型が実施例３を適用するのに最適と考えられる。サイロ型コンバスタはガスタービン１台に付き通常１基設けられる。コンバスタ１４は、外筒５１と内筒５２の二重筒からなり、ＬＮＧ等の燃料は内筒５２内で燃焼する。その熱で内筒は高温になるので、二重筒の円環部に燃焼用の空気を流し、また、内筒５２に細孔５３を開けて燃焼用空気を内筒の内壁に沿って流れるようにして、冷却を行う。
【００６３】
図５（ａ）にサイロ型コンバスタに設置した本実施例のコンバスタ内冷却壁管１９の一例を示す。冷却壁管１９は、コンバスタ内筒５２内にチューブを互いに密接したコイル状に巻いた形で設置される。冷却壁管１９は、コンバスタ内でＣＯ２を加熱する熱交換器として働くと共に、内筒５２の冷却装置としても機能する。煙道ＣＯ２加熱器２１で加熱されたＣＯ２２２は、コンバスタ内冷却壁管１９に導入され、再加熱される。規定の温度まで加熱されたＣＯ２２３は超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクル２に送られる。
【００６４】
超臨界圧ＣＯ２ガスタービンに送るＣＯ２の加熱を、煙道ＣＯ２加熱器２１とコンバスタ内冷却壁管１９の２段階に分けて行うことにより、煙道ＣＯ２加熱器２１の伝熱面積が減り、設置スペースが節約できると共に、加熱段階でのＣＯ２の圧力損失が少なくなり、超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクルの発電効率、ひいては、本複合発電サイクルの発電効率が、さらに向上する。
【００６５】
図６は、この実施例で試算された一つの温度線図を示す。
コンバスタ１４で発生した燃焼ガスは１，２５０℃でタービン１５に送られて発電をする。タービン１５出口の排ガス温度は５４４℃であり、煙道ＣＯ２加熱器２１、蒸気発生器３０、さらに節炭器３３と熱交換して１８３℃で煙突から排出される。
この試算では、熱供給を行っていないので、蒸気発生器３０で発生した蒸気は全量ガスタービン１に送られる。
【００６６】
煙道ＣＯ２加熱器２１に３８５℃で流入するＣＯ２は、そこで４５０℃まで加熱され、コンバスタ内冷却壁管１９に送られて、さらに４９０℃まで加熱されて超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクル２に送られる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
２５，０００ｋＷｅクラス以下の発電領域で、発電効率の高い発電システム、さらに、それに加えて熱電可変型の発電システムのニーズは従来にも増して高まっている。本発明の複合発電システムが、この分野で利用される可能性は極めて大きい。
【符号の説明】
【００６８】
１    ガスタービン
２    超臨界圧ＣＯ２ガスタービンサイクル
３    蒸気発生器
１１    燃焼用空気
１２    コンプレッサ
１３    ＬＮＧ等の燃料
１４    コンバスタ
１５    タービン
１６    発電機
１７    煙道
１８    煙突
１９    コンバスタ内冷却壁管
２１    煙道ＣＯ２加熱器
２２、２３    ＣＯ２
３０    蒸気発生器
３１    高圧蒸気発生器
３２    低圧蒸気発生器
３３    節炭器
３４    給水ポンプ
３５ａ、３５ｂ    分配用調整弁
３６、３７    蒸気
３８、３９    調整弁
４１、４２    熱供給ライン
５１    コンバスタ外筒
５２    コンバスタ内筒
５３    細孔
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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