(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料並びに油燃料を燃料（Ｂ）として運転できるガスタービン（４）を備え、ガスタービン（４）で膨張した作動媒体（ＡＭ′）を触媒浄化するためにその作動媒体（ＡＭ′）に還元剤（Ｒ）を注入する配量装置（６８）が設けられているガス・蒸気複合タービン設備（２）において、配量装置（６８）が、ガスタービン（４）に導入される燃料（Ｂ）の種類に応じてその搬送出力を調整できる複数の空気圧縮機（８４、８６）を有することを特徴とするガス・蒸気複合タービン設備。
【請求項２】
第１空気圧縮機（８４）が第２空気圧縮機（８６）に並列接続されていることを特徴とする請求項１記載のガス・蒸気複合タービン設備。
【請求項３】
各空気圧縮機（８４、８６）が、担体空気（ＴＬ）の搬送出力を制御する回転数制御駆動装置を有することを特徴とする請求項１又は２記載のガス・蒸気複合タービン設備。
【請求項４】
ガスタービン（４）が気体燃料並びに油燃料を燃料（Ｂ）として運転でき、ガスタービン（４）で膨張した作動媒体（ＡＭ′）を触媒浄化するために還元剤（Ｒ）を配量装置（６８）を介してその作動媒体（ＡＭ′）に注入するガス・蒸気複合タービン設備（２）の運転方法において、配量装置（６８）に付属する複数の空気圧縮機（８４、８６）の搬送出力を、ガスタービン（４）に導入される燃料（Ｂ）の種類に応じて調整することを特徴とするガス・蒸気複合タービン設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、気体燃料並びに油燃料を燃料として運転できるガスタービンを備え、ガスタービンで膨張した作動媒体を触媒浄化するためにその作動媒体に還元剤を注入するための配量装置が設けられたガス・蒸気複合タービン設備に関する。本発明は、更にこのガス・蒸気複合タービン設備の運転方法に関する。
【０００２】
ガス・蒸気複合タービン設備の場合、ガスタービンからの膨張した作動媒体に含まれる熱は、蒸気タービン用の蒸気を発生するために利用される。その際の熱伝達は、ガスタービンに後置接続された廃熱ボイラで行われる。廃熱ボイラには管あるいは管束の形をした複数の加熱器が配置され、これらの加熱器は蒸気タービンの水・蒸気回路に挿入接続されている。この水・蒸気回路は、通常複数の例えば２つの圧力段を有し、その各圧力段は、通常給水加熱器（エコノマイザ）、蒸発器および過熱器を有している。
【０００３】
このようなガス・蒸気複合タービン設備のガスタービンからの燃焼ガスに含まれる窒素酸化物を減少するために、選択触媒還元法いわゆるＳＣＲ法が採用される。このＳＣＲ法の場合、窒素酸化物（ＮＯX）は還元剤および触媒の助けを借りて窒素（Ｎ2）および水（Ｈ2Ｏ）に還元される。
【０００４】
ＳＣＲ法に適合するよう設計されたガス・蒸気複合タービン設備の場合、通常廃熱ボイラ内に触媒が配置される。この触媒は、燃焼ガスに注入された還元剤と燃焼ガス内の窒素酸化物との反応を生じさせおよび／又はその反応を維持させるために使われる。その場合、ＳＣＲ法にとって必要な還元剤は、通常廃熱ボイラを貫流するガスタービンからの燃焼ガスの中に、担体流としての空気と共に注入される。しかしガスタービンからの窒素酸化物の放出量は、一般に気体燃料運転中よりも油燃料運転中の方が多い。従って、法的に規制された窒素酸化物放出量の限界値を厳守するために、ガスタービンの油燃料運転中に注入すべき還元剤の量は気体燃料運転中におけるより多くされる。従って、通常注入すべき還元剤の量はガスタービンの燃料に応じて変化する。しかしガス・蒸気複合タービン設備の効率は、運転状態に応じて様々に害される。
【０００５】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式のガス・蒸気複合タービン設備を、ガスタービンのあらゆる運転状態において、特に安価な技術的経費で、特に高い効率が保証されるように改良することにある。更にまた、そのガス・蒸気複合タービン設備を運転するために特に適した方法を提供することにある。
【０００６】
このガス・蒸気複合タービン設備に関する課題は、本発明に基づき配量装置が、ガスタービンに導入される燃料の種類に応じてその搬送出力を調整できる複数の空気圧縮機を備えることによって解決される。
【０００７】
本発明は、ガスタービンからの燃焼ガスにより廃熱ボイラに供給される熱が、ほぼ完全に蒸気プロセスに利用されるとき、ガス・蒸気複合タービン設備の特に高い効率が得られるという考えから出発している。従って、ＳＣＲ法で燃焼ガスを浄化する場合、還元剤・空気混合物の注入に伴い引き起こされる燃焼ガスの温度低下は特に小さく抑えねばならない。これは担体空気量を少量にすることにより達成される。即ち担体空気量を、特にガスタービンの燃料の種類に応じて注入すべき還元剤の量に合わさねばならない。しかもこれは高価な制御装置なしに行えねばならない。担体空気量の特に簡単な制御は、空気圧縮機の搬送出力をガスタービンに導入する燃料の種類に応じて調整することにより達成される。
【０００８】
その場合、第１空気圧縮機を第２空気圧縮機に並列接続するのが有利である。この実施形態の場合、第１空気圧縮機並びに第２空気圧縮機を同時に並びに交互に運転できる。気体燃料運転中には１台の空気圧縮機だけを、油燃料運転中には２台の空気圧縮機を運転する。もっともこのためには空気圧縮機を相応して設計する必要がある。このようにして必要な担体空気量を、特に簡単に調整できる。
【０００９】
各空気圧縮機が、担体空気の搬送出力に応じ回転数を制御する駆動装置を有すると有利である。この実施形態では、空気の搬送出力の制御を、複数のあるいは個々の回転数制御駆動装置を介して行える。これにより、注入すべき担体空気量は追加的に特に良好に、ガスタービンに導入する燃料の種類に合わせられる。
【００１０】
ガス・蒸気複合タービン設備の運転方法に関する課題は、本発明に基づき、ガスタービンで膨張した作動媒体を触媒浄化するために還元剤を、配量装置を介してその作動媒体に注入することにより解決される。その場合、配量装置に付属する複数の空気圧縮機の搬送出力は、ガスタービンに導入される燃料の種類に応じて調整される。
【００１１】
本発明によって得られる利点は、特に配量装置における空気導入量の調整が空気圧縮機によって著しく安価な技術的経費で保証されるという点にある。ガスタービンに導入する燃料の種類に応じ空気導入量を調整することにより、ガスタービンのあらゆる運転状態において、廃熱ボイラを貫流する燃焼ガスのＳＣＲ法による浄化運転で条件づけられる燃焼ガスの温度低下は特に小さく抑えられる。これにより、ガスタービン設備のあらゆる運転状態において、ガス・蒸気複合タービン設備の特に高い効率が保証される。
【００１２】
以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１３】
図１におけるガス・蒸気複合タービン設備２は、ガスタービン設備２ａおよび蒸気タービン設備２ｂを有する。ガスタービン設備２ａは、空気圧縮機６が連結されたガスタービン４を備える。その空気圧縮機６は、入口側が空気吸込み管８に接続されている。ガスタービン４に燃焼器１０が前置接続され、この燃焼器１０は空気圧縮機６の主空気管１２に接続されている。ガスタービン４の燃焼器１０に燃料管１４が開口している。この燃料管１４を介して燃料Ｂとして油燃料あるいは気体燃料が導入される。燃焼器１０から作動媒体ＡＭをガスタービン４に導入するために配管１６が設けられている。ガスタービン４、空気圧縮機６および発電機１８は共通の軸２０上に置かれている。
【００１４】
蒸気タービン設備２ｂは発電機２４が連結された蒸気タービン２２を有し、更にその水・蒸気回路２６内に蒸気タービン２２に後置接続された復水器２８および水平に配置された廃熱ボイラ３０を有している。蒸気タービン２２は第１圧力段あるいは高圧部２２ａと、第２圧力段あるいは低圧部２２ｂとから成り、これらの両圧力段２２ａ、２２ｂは共通の軸３２を介して発電機２４を駆動する。
【００１５】
ガスタービン４で膨張した作動媒体ＡＭ′あるいは燃焼ガスを廃熱ボイラ３０に導入するため、排気管３４が廃熱ボイラ３０の入口３０ａに接続されている。ガスタービン４からの燃焼ガスは、廃熱ボイラ３０から、その出口３０ｂを通り煙突（図示せず）に向かって流れ出る。
【００１６】
廃熱ボイラ３０は、水・蒸気回路２６の第１圧力段あるいは高圧段における高圧給水加熱器あるいはエコノマイザ３６を有し、これは弁３８で遮断できる配管４０を介して高圧ドラム（気水分離器）４２に接続されている。高圧ドラム４２は、廃熱ボイラ３０内に配置された高圧蒸発器４４に、水・蒸気循環路４６を形成すべく接続されている。高圧ドラム４２は、主蒸気を排出するため、廃熱ボイラ３０内に配置された高圧過熱器４８に接続されている。この高圧過熱器４８は、出口側が蒸気タービン２２の高圧部２２ａの蒸気入口５０に接続されている。
【００１７】
蒸気タービン２２の高圧部２２ａの蒸気出口５２は、溢流管５４を介して蒸気タービン２２の低圧部２２ｂの蒸気入口５６に接続されている。蒸気タービン２２の低圧部２２ｂの蒸気出口５８は、蒸気排出管６０を介して復水器２８に接続されている。復水器２８は給水ポンプ６４が挿入接続された給水管６２を介してエコノマイザ３６に接続され、これに伴い水・蒸気密閉回路２６が生じている。
【００１８】
従って図１の実施例は水・蒸気回路２６の第１圧力段しか示していない。しかし廃熱ボイラ３０には、それぞれ水・蒸気回路２６の中圧段あるいは低圧段に付属する別の複数の加熱器（図示せず）も配置される。それらの加熱器は、適当な方法で蒸気タービン２２の低圧部２２ｂの蒸気入口５６に接続される。
【００１９】
ガス・蒸気複合タービン設備２において、ガスタービン４の燃焼ガスから窒素酸化物（ＮＯX）を触媒浄化するために、選択触媒還元法（いわゆるＳＣＲ法）の採用が考慮される。このＳＣＲ法により、窒素酸化物（ＮＯX）は触媒および還元剤Ｒの助けを借りて、窒素（Ｎ2）および水（Ｈ2Ｏ）に還元される。
【００２０】
ＳＣＲ法を実施するため、廃熱ボイラ３０内の高圧蒸発器４４と高圧過熱器４８との間の燃焼ガス流れ範囲に、ＤｅＮＯX（脱窒素酸化物）触媒として形成された触媒６６が配置されている。廃熱ボイラ３０内に還元剤Ｒとしてアンモニア水ＡＷを注入するため、蒸気タービン設備２ｂは配量装置６８を有している。
【００２１】
この配量装置６８は、アンモニア水ＡＷの貯蔵タンク７０を有している。アンモニア水ＡＷは、この貯蔵タンク７０から配管７４を介して配量装置６８の混合室７８に送られる。その配管７４は弁７２で遮断でき、気化器７６が挿入接続されている。気化器７６で気化されたアンモニア水ＡＷおよび空気が混合室７８において混合される。この混合室７８に廃熱ボイラ３０に通じる供給管８０が接続されている。この供給管８０は気化され担体空気ＴＬと混合されたアンモニア水ＡＷを廃熱ボイラ３０に供給するために使われる。アンモニア・空気混合気を廃熱ボイラ３０に均質に注入するため、供給管８０の先端８０ａに多数のノズル８２が接続されている。あるいはまた、配量装置６８において加圧液化アンモニア（ＮＨ3）あるいは悪臭（臭気非中性）アンモニア（ＮＨ3）の前段としての尿素溶液を注入することも考えられる。
【００２２】
配量装置６８は、担体空気ＴＬを混合室７８に導入するために２台の空気圧縮機８４、８６を有している。各空気圧縮機８４、８６にそれぞれ空気吸込み管８８、９０が前置接続されている。空気圧縮機８４は空気管９２ａに、空気圧縮機８６は空気管９２ｂにそれぞれ接続されている。空気管９２ａは弁９４で、空気管９２ｂは弁９６でそれぞれ閉鎖できる。空気管９２ａおよび空気管９２ｂは混合室７８に通じる共通の空気管９２に合流している。
【００２３】
この実施例では、図示しない切換装置が、ガスタービン４に導入する燃料Ｂに応じ、空気圧縮機８４、８６の一方だけあるいは同時に両方を運転させる。
【００２４】
ガス・蒸気複合タービン設備２の運転中、ガスタービン４に導入される燃料の種類に応じ空気圧縮機８４、８６の一方だけあるいは両方が運転される。一般に油燃料運転中には、気体燃料運転中に比べガスタービン４の窒素酸化物の発生量が特に多いため、窒素酸化物（ＮＯX）の高い分離度が必要とされる。これに反し気体燃料運転中、窒素酸化物（ＮＯX）の発生量は非常に少ない。その結果、注入すべきアンモニア水ＡＷの量は、ガスタービン４を駆動する燃料Ｂの種類に左右される。それに応じ、気体燃料運転中は空気圧縮機８４、８６の一方だけを投入し、これに対しガス・蒸気複合タービン設備の油燃料運転中は、両方の空気圧縮機８４、８６を投入する。その場合空気圧縮機８４、８６は、気体燃料運転中に個々の空気圧縮機の出力が配量装置６８の運転にとって十分足りるように設計しておく。これに加えてあるいはそれに代えて、空気圧縮機８４、８６に、担体空気ＴＬの搬送出力を制御する回転数制御駆動装置を設けることもできる。
【００２５】
配量装置６８が２台の空気圧縮機８４、８６を有することにより、特に安価な技術的経費で、配量装置６８に対する担体空気ＴＬの供給について、特に高い柔軟性が得られる。このようにしてガス・蒸気複合タービン設備２のあらゆる運転状態において、蒸気タービン設備２ｂにおけるＳＣＲ法による燃焼ガス浄化運転に対して設計された廃熱ボイラ３０の効率を特に高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に基づくガス・蒸気複合タービン設備の概略系統図。
【符号の説明】
２    ガス・蒸気複合タービン設備
２ａ  ガスタービン設備
２ｂ  蒸気タービン設備
４    ガスタービン
６８    配量装置
８４、８６    空気圧縮機
Ｂ    燃料
Ｒ    還元剤
ＡＭ    作動媒体
【図１】
0004160723.tif 000002