Source: https://patents.google.com/patent/JPH08261012A/en
Timestamp: 2020-04-05 07:54:43
Document Index: 97844627

Matched Legal Cases: ['art 5', 'art 6', 'art 6', 'art 4', 'art 6', 'art 5']

JPH08261012A - Power generating gas turbine device and power generating method by gas turbine device - Google Patents
Power generating gas turbine device and power generating method by gas turbine device
JPH08261012A
JPH08261012A JP6810195A JP6810195A JPH08261012A JP H08261012 A JPH08261012 A JP H08261012A JP 6810195 A JP6810195 A JP 6810195A JP 6810195 A JP6810195 A JP 6810195A JP H08261012 A JPH08261012 A JP H08261012A
JP6810195A
Daburiyu Bisukobitsuchi Pooru
Eru Banisutaa Ronarudo
ポール・ダブリュ・ビスコビッチ
ロナルド・エル・バニスター
1995-03-27 Application filed by Mitsubishi Heavy Ind Ltd, 三菱重工業株式会社 filed Critical Mitsubishi Heavy Ind Ltd
1995-03-27 Priority to JP6810195A priority Critical patent/JPH08261012A/en
1996-10-08 Publication of JPH08261012A publication Critical patent/JPH08261012A/en
239000007789 gases Substances 0 title abstract 9
PURPOSE: To provide a device and method for heating steam-hydrocarbon gas fuel mixture in a reforming device part in which exhaust gas is utilized for heating, which does not need to raise the temperature of exhaust gas by combusting additional fuel. CONSTITUTION: A gas turbine device generates steam in a heat recovery steam generator 7 using expansion gases 20 and 21 from a turbine part 5, and heats steam-hydrocarbon gas fuel mixture 32 in a reforming device part 6. Also the mixture is transformed, in the reforming device part 6, into carbon monoxide and hydrogen which burns hydrocarbon gas in a combustion part 4. Then the stator blade of a turbine part is cooled using steam 13 from the steam generator 7, and the superheated steam 14 is mixed with hydrocarbon gas on the upstream side of the reforming device part 6. Thus the necessity of increasing the temperature of expansion gas exhausted from the turbine part 5 is eliminated so that hydrocarbon can be converted effectively.
【産業上の利用分野】本発明は、電力を発生するためのガスタービン装置に関し、特に、熱化学的に熱が回収されて蒸気で冷却されるガスタービン装置に関するものである。 The present invention relates to relates to gas turbine apparatus for generating power, particularly, to a gas turbine apparatus thermochemical heat is cooled by being recovered steam.
【従来の技術及びその問題点】ガスタービンは、圧縮空気を発生する圧縮機部と、次いで燃料を燃焼することにより該圧縮空気を加熱する燃焼部とから構成されている。 BACKGROUND OF THE INVENTION Gas turbine, and a combustion section for heating the compressed air by burning a compressor unit for generating compressed air, then the fuel. 燃焼部からの熱ガスはタービン部に送られ、そこで熱ガスは電力を発生するためにロータを駆動するのに用いられる。 Hot gas from the combustion section is sent to the turbine section, where the hot gas is used to drive the rotor to generate electrical power.
【０００３】タービン部では、一般に、円周方向に列の形態で配列された複数個の静翼もしくは固定羽根が用いられている。 [0003] In the turbine section, generally, a plurality of vanes or fixed blades arranged in the form of a column in the circumferential direction is used. このような固定羽根は、燃焼部から排出される熱ガスに露出されるので、これ等の固定羽根の冷却は極めて重要である。 Such fixed wing, so is exposed to the hot gas discharged from the combustion unit, which like the cooling of the stationary vanes is very important. 従来、この冷却は圧縮機部で発生される圧縮空気を抽気し、本質的に中空である固定羽根の翼状部に形成されている中心通路を通して流すことにより達成されていた。 Conventionally, this cooling will bleed the compressed air generated by the compressor unit, has been accomplished by flowing through the central passage formed in the airfoil essentially hollow is fixed vanes. 典型的には、固定羽根の翼状部内には、上記中心通路から固定羽根の表面、例えば前縁及び後縁或は負圧面及び正圧面のような表面にまで延在する多数の小さい通路が形成されている。 Typically, in the wings of the fixed vane, a number of small passages extending to the said central passage from the surface of the stationary blade, for example, the leading and trailing edges or the suction surface and the surface, such as a positive pressure surface formed It is. これ等の固定羽根の通路から流出した後、冷却空気はタービン部を流れている熱ガスに流入し該熱ガスと混合する。 After flowing out of the path of the fixed vanes of this like, the cooling air is mixed with the heat gas flowing into the hot gas flowing through the turbine section.
【０００４】しかし、タービン羽根を冷却するための従来の方式は、ガスタービンの熱効率に対し有害な影響を与えている。 However, the conventional method for cooling the turbine vanes has a detrimental impact on the thermal efficiency of the gas turbine. 上記冷却空気は、最終的にはタービン内で膨張する熱ガスと混合するが、燃焼過程をバイパスするので、圧縮された冷却空気の膨張で回収されうる仕事量は、燃焼器内で加熱された圧縮空気の膨張から得られる仕事量よりも非常に小さい。 The cooling air is ultimately mixed with the hot gas expanding in the turbine, since bypasses the combustion process, amount of work can be recovered by the expansion of the compressed cooling air was heated in a combustor much smaller than the amount of work obtained from the expansion of the compressed air. 実際、圧力降下及び機械的効率に起因する損失の結果として、冷却空気から得られる仕事量は、圧縮機内で空気を圧縮するのに要求される仕事量よりも相当に小さい。 In fact, as a result of losses due to pressure drop and mechanical efficiency, the amount of work obtained from the cooling air is considerably smaller than the amount of work required to compress the air in the compressor. 従って、圧縮空気を抽気する必要なく固定羽根を冷却することができればこれは望ましいことである。 Therefore, it is desirable if it is possible to cool without the need fixed vanes bleeding compressed air.
【０００５】燃焼部で燃焼される最も一般的な燃料の一つは天然ガスである。 [0005] One of the most common fuel combusted in the combustion unit is natural gas. この天然ガスの主成分は、典型的にはメタンである。 Main component of the natural gas is typically methane. しかし、高温下で且つ典型的にはニッケルをベースとする触媒の存在下で、メタンは蒸気と反応して水素及び一酸化炭素に変換されることが判明している。 However, the and typically at elevated temperatures in the presence of a catalyst based on nickel, methane has been found to be converted to hydrogen and carbon monoxide reacts with steam. これに関連して、かかる改質もしくはリホームされた燃料は、天然ガスを加熱するためにタービンから排出される燃焼排ガスを用いてガスタービンの燃焼器内で有利に生成し燃焼して、それにより、ガスタービンの効率を高めると共にＮＯｘの生成を低減し得ることが既に提案されている。 In this connection, such modification or re-home fuel using the combustion exhaust gas discharged from the turbine to heat the natural gas to advantageously generate combusted in a combustor of a gas turbine, whereby it has already been proposed which can reduce the production of NOx to increase the efficiency of the gas turbine. 例えば、米国特許第５,１１３,１８ For example, U.S. Patent No. 5,113,18
０号明細書を参照されたい。 No. 0 should be reference to the specification.
【０００６】しかし、上記のように天然ガスのリホーミングプロセスに対する熱源としてタービンの燃焼排ガスを利用するためには、該燃焼排ガスの温度は６５０℃ However, in order to use the combustion exhaust gas of the turbine as a heat source for natural gas for the reforming process as described above, the temperature of the flue gas is 650 ° C.
（１２００°Ｆ）、そして最適には８１５℃（１５００ (1200 ° F), and optimally 815 ° C. (1500
°Ｆ）を越えていなければならないと考えられていた。 ° F) has been considered that must not exceed.
これに対し、ガスタービン装置のタービン部から排出されるガスの温度は、一般に、５４０℃（１０００°Ｆ） In contrast, the temperature of the gas discharged from the turbine section of a gas turbine apparatus, generally, 540 ℃ (1000 ° F)
よりも低い。 Lower than that. 従って、高圧タービン部と低圧タービン部とを有し、これ等の間に再熱燃焼器（改質器）が配設されているタービン装置を使用することが提案されている。 Accordingly, and a high pressure turbine section and a low pressure turbine section, reheat combustor during such this is possible to use a turbine apparatus (reformer) is arranged has been proposed. この場合、再熱燃焼器は、低圧タービン部内に流入するガスを、その排ガスが、天然ガスを上記のようにリホームするのに適した温度範囲となるように加熱することができる。 In this case, the reheat combustor may the gas flowing into the low-pressure turbine section, its exhaust gas heats the natural gas so that the temperature range suitable for re-home as described above. しかし、低温タービンは一般に、このような高温運転を行うことはできない。 However, in the low-temperature turbine generally not possible to perform such high temperature operation. 別法として、燃焼排ガスを所要の温度範囲に加熱するために、改質器の上流にダクト式バーナを設けることが提案されている。 Alternatively, in order to heat the flue gas to the required temperature range, it has been proposed to the upstream of the reformer is provided a duct burner. しかし、ダクト式バーナで燃焼される付加的な燃料は、ガスタービン装置の熱力学的効率に負の要因を与える。 However, additional fuel is burned in the duct burner gives a negative factor in the thermodynamic efficiency of the gas turbine device.
【発明が解決しようとする課題】従って、付加的な燃料を燃焼することにより排ガスの温度を上昇する必要なく、加熱のためにタービン排ガスを利用する改質器部内で蒸気及び炭化水素ガス燃料の混合物を加熱するための装置及び方法を得ることが望ましい。 [SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, without having to increase the temperature of the exhaust gas by burning additional fuel, steam and hydrocarbon fuel gas reformer portion that utilizes turbine exhaust gas for heating it is desirable to have a device and method for heating the mixture.
【０００８】従って、本発明の一般的な目的は、付加的な燃料を燃焼することにより排ガスの温度を上昇する必要なく、加熱の目的でタービン排ガスを利用する改質器部内で蒸気及び炭化水素ガス燃料の混合物を加熱する装置及び方法を提供することにある。 Accordingly, a general object of the present invention, additional without having to increase the temperature of the exhaust gas by burning fuel, steam reformer portion utilizing turbine exhaust gas for the purpose of heating and hydrocarbon to provide an apparatus and method for heating a mixture of gaseous fuel.
【課題を解決するための手段】簡略に述べると、本発明の上述及び他の目的は、タービン部と蒸気発生器と改質器部とを含む発電用のガスタービン装置において達成される。 Describing in [Summary of a simplified, above and other objects of the invention are accomplished in a gas turbine system for power generation including a turbine portion and the steam generator and the reformer unit. 上記タービン部は、圧縮された熱ガスを膨張させて、それにより軸動力及び膨張ガスを発生し、該膨張ガスを排出する。 The turbine unit, by expanding the compressed hot gas, thereby generating shaft power and the expanded gas is discharged the inflation gas. タービン部は、圧縮された熱ガスに露出される複数の構成要素を備えており、これ等の構成要素の少なくとも一部分には流体流路が形成されている。 Turbine unit is provided with a plurality of components that are exposed to the compressed hot gas, the fluid flow path is formed on at least a portion of the components of this and the like. また、蒸気発生器は膨張ガスからの熱を給水に伝達して蒸気を発生する。 Further, the steam generator to transfer heat from the expanded gas to feed water to generate steam. 更に、上記改質器部は、膨張ガスからの熱を炭化水素ガスに伝達し、該炭化水素ガスを加熱された冷却蒸気と接触させることにより炭化水素ガスを水素と一酸化炭素に変換するための変換手段を有する。 Furthermore, the reformer unit, the heat from the expanded gas is transmitted to the hydrocarbon gas, for converting hydrocarbon gas to hydrogen and carbon monoxide by contacting with the cooling steam which has been heated hydrocarbon gas having conversion means. また、ガスタービン装置は、蒸気発生器からの蒸気の少なくとも第１の部分をタービン部の冷却流体流路に送り、 Further, the gas turbine device sends at least a first portion of steam from the steam generator to the cooling fluid channel of the turbine section,
該流路に流れるようにする通流手段を備えており、それにより蒸気の第１の部分は冷却蒸気を形成する。 Equipped with flowing means for flowing the flow channel, whereby the first portion of the vapor to form a cooling steam. このように、冷却蒸気が冷却流体流路を流れる結果として、該冷却蒸気は加熱され、他方、上記構成要素は冷却される。 Thus, as a result of the cooling steam flows through the cooling fluid channel, the cooling steam is heated, while the components are cooled.
【００１０】本発明の１つの好適な実施例においては、 [0010] In one preferred embodiment of the present invention,
上記冷却流体流路が形成される構成要素には、タービン部内に円周方向に配設された複数個の静翼もしくは固定羽根が含まれる。 The components which the cooling fluid channel is formed, includes a plurality of vanes or fixed blades arranged in the circumferential direction in the turbine section. この実施例において、各静翼の内部に、蒸気が流れる通路（冷却流体流路）が形成されている。 In this embodiment, the interior of each vane, the passage through which vapor (the cooling fluid channel) is formed.
【実施例】以下、図面を参照し、本発明の好適な実施例に関して説明する。 EXAMPLES Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, will be described a preferred embodiment of the present invention. 図１は、本発明によるガスタービン装置の構成を示す概略図である。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of a gas turbine apparatus according to the present invention. このガスタービン装置の主たる構成要素には、圧縮機部１、燃焼部４、タービン部５、ロータ３、改質器部６、蒸気発生手段である熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧとも略称する）７及び排気筒８が含まれる。 The main components of the gas turbine system, the compressor unit 1, the combustion section 4, the turbine section 5, the rotor 3, the reformer unit 6, (also abbreviated as HRSG) heat recovery steam generator is a steam generating unit 7 and it includes an exhaust pipe 8.
【００１２】運転中、圧縮機の低圧部１'には周囲空気９が吸い込まれる。 [0012] During operation, ambient air 9 is drawn to the low pressure section 1 'of the compressor. 部分的に圧縮された後、空気は冷却水を供給される中間冷却器２内で冷却される。 After being partially compressed, air is cooled in the intermediate cooler 2 supplied with cooling water. 冷却され部分的に圧縮された空気は次いで、圧縮機の高圧部１” Cooled and partially compressed air is then high pressure section 1 of the compressor "
内で更に圧縮される。 It is further compressed within. 圧縮機部１から、圧縮空気１０は燃焼部４に送られ、そこで、追って詳述するように少なくとも部分的に改質もしくはリホームされた燃料３３が燃焼されて、圧縮された熱ガス１９が発生する。 From the compressor unit 1, the compressed air 10 is fed to the combustion unit 4, where, Otte as detailed fuel 33 that is at least partially reforming or re-home is burned, compressed hot gas 19 is generated to. 既存のガスタービンにおいては、燃焼部４から排出する圧縮された熱ガスの温度は１３７０℃（２５０°Ｆ）を越えている。 In existing gas turbine, the temperature of the compressed hot gas discharged from the combustion unit 4 is beyond 1370 ° C. The (250 ° F). 次いで、圧縮された熱ガス１９はタービン部５に送られて、そこで膨張し、ロータ３を駆動する仕事をすると共に膨張ガス２０を発生する。 Then, hot gas 19 which is compressed is sent to the turbine section 5, where expanded to generate inflation gas 20 with the task of driving the rotor 3. ロータ３は圧縮機部１及び電力を発生する発電機（発電手段）１６を駆動する。 The rotor 3 drives a generator (power generating means) 16 for generating a first and a power compressor unit.
【００１３】膨張ガス２０はタービン部５を流れる間にその温度が低下するが、依然として比較的に高温、典型的には少なくとも４８０℃〜５８０℃（９００°Ｆ〜１ [0013] expanded gas 20 is its temperature decreases while flowing through the turbine section 5, still relatively high temperature, typically at least 480 ℃ ~580 ℃ (900 ° F~1
０００°Ｆ）である。 000 is a ° F). 本発明によれば、膨張ガス２０はダクト１７を介して改質器部（変換手段）６に送られる。 According to the present invention, the expanded gas 20 is fed through a duct 17 reformer portion (conversion means) 6. この改質器部６においては、追って詳述するように蒸気と炭化水素ガスの混合物３２に膨張ガス２０から熱が伝達される。 In this reformer unit 6, Otte heat is transferred from the expanded gas 20 to a mixture 32 of steam and hydrocarbon gas as described in detail. このようして、部分的に冷却された膨張ガス２１は次いでダクト２３を介してＨＲＳＧ（熱回収蒸気発生器）７に送られる。 Thus to, inflation gas 21 which is partially cooled is then sent to the HRSG (heat recovery steam generator) 7 via a duct 23. 該ＨＲＳＧ７にはポンプ３ Pump 3 to the HRSG7
５により給水１８が供給されている。 Water 18 is supplied by 5. 給水１８は、膨張ガス２１に露出した複数個の管３０を経て流れ、それにより膨張ガスから熱が給水に伝達されて蒸気１２が発生される。 Water 18 flows through the plurality of tubes 30 exposed to the inflation gas 21, heat is transferred to water vapor 12 from the inflation gas is generated thereby. 尚、簡略にするために図１には貫流式ＨＲＳＧ Incidentally, once-through HRSG in FIG. 1 for simplicity
７を示すに留どめたが、当該技術分野において良く知られているように、脱気器並びに１つ又は複数のエコノマイザ、蒸発装置、蒸気ドラム及び過熱器を含む循環式Ｈ Tomedo meta shows the 7, as is well known in the art, the deaerator and one or more economizer, evaporator, circulating H containing steam drum and superheater
ＲＳＧも利用可能である。 RSG is also available. 好適な実施例においては、Ｈ In a preferred embodiment, H
ＲＳＧ７は、該ＨＲＳＧ７から排出される蒸気１２、１ RSG7, the steam is discharged from the HRSG7 12,1
３が飽和蒸気となるように過熱器を具備してはいない。 3 is not provided with the superheater such that the saturated steam.
ＨＲＳＧ７から排出された膨張ガス２２は、この時点で更に冷却されており、排気筒８を介して大気に排出される。 Inflation gas 22 discharged from HRSG7 is further cooled at this point, it is discharged to the atmosphere through the exhaust stack 8.
【００１４】ＨＲＳＧ（熱回収蒸気発生器）７内で発生された蒸気１２は、単に或る長さの管もしくは室とすることができる混合部３６に送られる。 [0014] HRSG steam 12 generated in the (heat recovery steam generator) within 7 is simply sent to the mixing section 36 which may be a tube or chamber of a length. この混合部３６において蒸気１２はやはり該混合部に供給されるメタンに富む天然ガスのような炭化水素ガス燃料１１と混合される。 The vapor 12 in the mixing unit 36 ​​is also mixed with the hydrocarbon gas fuel 11 such as natural gas rich in methane that is supplied to the mixing section. 本発明の１つの重要な様相によれば、ＨＲＳＧ７からの蒸気（第１の部分もしくは冷却蒸気）１３はタービン部５に送られる。 According to one important aspect of the present invention, steam (first portion or the cooling steam) 13 from HRSG7 it is sent to the turbine section 5. 追って詳述するように、該タービン部５においては、蒸気１３は燃焼部４からの圧縮された熱ガス１９に露出される構成要素を貫流する。 Otte as detailed in the the turbine section 5, the steam 13 flows through the components that are exposed to the hot gas 19 which is compressed from the combustion section 4. その結果、蒸気１３はこれ等の構成要素から熱を吸収して、該構成要素を冷却する。 As a result, vapor 13 absorbs heat from the components of which, such as, for cooling the components. 好適な実施例においては、約１０ In the preferred embodiment, about 10
９０℃（２０００°Ｆ）に熱せられた過熱蒸気（加熱された冷却蒸気）１４はタービン部５から排出されて混合部３６に送られ、そこで炭化水素ガス燃料１１及び飽和蒸気１２と混合し、該混合物の温度を上昇する。 90 ° C. (2000 ° F) to heated superheated steam (the heated cooling steam) 14 is sent to the mixing section 36 is discharged from the turbine unit 5, where it mixed with the hydrocarbon gas fuel 11 and saturated vapor 12, increasing the temperature of the mixture. 好適な実施例においては、蒸気・炭化水素ガス混合物３２は約４８０℃（９００°Ｆ）に加熱される。 In the preferred embodiment, the steam-hydrocarbon gas mixture 32 is heated to about 480 ℃ (900 ° F).
【００１５】混合部３６から、蒸気・炭化水素ガス混合物３２は改質器部６に送られる。 [0015] From the mixing unit 36, the steam-hydrocarbon gas mixture 32 is fed to the reformer unit 6. 該改質器部６は、タービン部５から排出された膨張ガス２０に露出される複数個の管（変換手段もしくは接触手段）３１を収容している。 Reformer unit 6, a plurality of tubes (converting means or the contact means) which is exposed to the expanded gas 20 discharged from the turbine unit 5 houses a 31. 蒸気・炭化水素ガス混合物３２は、これ等の管３１ Steam-hydrocarbon gas mixture 32, which like the tube 31
を貫流し、それにより膨張ガス２０から熱が蒸気・炭化水素ガス混合物３２に伝達され、それにより該混合物は更に加熱される。 It flows through the thereby transferred from the expanded gas 20 to heat the steam-hydrocarbon gas mixture 32, thereby the mixture is further heated. 改質器部６における加熱の結果として、炭化水素ガス燃料１１内の少なくともメタンの一部分並びに燃料内のエタン及び他の高分子量炭化水素と蒸気とは化学的に反応して次式で表されるように水素及び一酸化炭素を生成する。 As a result of heating in the reformer unit 6, represented by the following formula and chemically react with at least ethane portion and the fuel of methane and other high molecular weight hydrocarbons and steam in the hydrocarbon gas fuel 11 to produce hydrogen and carbon monoxide as. ＣＨ 4 ＋Ｈ 2 Ｏ → ３Ｈ 2 ＋ＣＯ CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO
【００１６】このように変換されるメタンの量は、メタンに対する蒸気の割合、混合物が加熱される温度及び混合物の圧力に依存する。 The amount of methane that is converted in this way, the ratio of steam against methane mixture is dependent on pressure temperature is heated and mixtures. 好適な実施例においては、炭化水素ガスに対する蒸気の割合は少なくとも１．５であり、蒸気・炭化水素ガス混合物の圧力は約７００〜１３ In a preferred embodiment, the ratio of steam to hydrocarbon gas is at least 1.5, pressure of the steam-hydrocarbon gas mixture is from about 700 to 13
８０ＫＰａ（１００〜２００ｐｓｉ）の範囲内にある。 It is within the range of 80KPa (100~200psi).
好適な実施例においては、相当大きな量の過剰蒸気が得られ、その結果として改質器部６から排出される変換された燃料３３は、変換されていないメタン、一酸化炭素及び水蒸気をも含む水素に富む気体燃料となる。 In a preferred embodiment, considerable amount of excess steam is obtained, the reformer unit 6 fuel 33 which has been converted are discharged from the as a result, also containing methane unconverted carbon monoxide and water vapor a gaseous fuel-rich hydrogen. 加えるに、ニッケル・ベースの触媒とすることができる触媒を、反応を更に促進するために改質器部６で用いることができる。 In addition, it is possible to use a catalyst which may be a nickel-based catalyst, in the reformer unit 6 in order to further promote the reaction. 好適な実施例においては、該触媒は、薄い層の形態で改質器部６の熱交換表面に塗布されたクロム− In a preferred embodiment, the catalyst is coated on the heat exchange surfaces of the reformer unit 6 in the form of a thin layer of chromium -
ニッケルをベースとする合金である。 An alloy based on nickel. 好適な触媒は、例えば、インペリアル・ケミカル・インダストリーズ（Im Suitable catalysts are, for example, Imperial Chemical Industries (Im
perialChemical Industries)社から入手することができる。 Can be obtained from perialChemical Industries) company. 変換燃料３３は広い可燃性範囲を有し、有効着火温度が低いので、ＮＯｘの形成は相当に低減する。 Converting the fuel 33 has a wide flammability range, the effective ignition temperature is low, the formation of NOx is considerably reduced.
【００１７】本発明の１つの重要な様相によれば、タービン部５における過熱により発生される高温度の蒸気１ According to one important aspect of the invention, the high temperature steam generated by the heating in the turbine section 5 1
４を使用する結果として、タービン部５から排出される膨張ガス２０の温度を上昇するのに付加的な燃料を消費する必要なく、適切な炭化水素ガス変換率が得られる。 4 as a result of using, without the need to consume additional fuel to raise the temperature of the expanded gas 20 exhausted from the turbine section 5, suitable hydrocarbon gas conversion is obtained.
【００１８】図２は、本発明によるガスタービンの圧縮機部１、燃焼部４及びタービン部５の一部分の縦断面図である。 [0018] Figure 2, the compressor unit 1 of a gas turbine according to the present invention, is a longitudinal sectional view of a portion of the combustion section 4 and a turbine section 5. 図に見られるように、ロータ３が中心に配置されていて、上記３つの各部を貫通している。 As can be seen, the rotor 3 has been arranged in the center, it extends through the three sections. 圧縮機の高圧部１”は、静翼６５及び動翼６４の交互の列を囲繞する円筒体６６から構成されている。静翼６５は円筒体６ High pressure section 1 of the compressor "is composed of a cylindrical body 66 which surrounds the alternating rows of stationary vanes 65 and blades 64. Stationary blade 65 is cylindrical body 6
６に固定されており、動翼６４はロータ３に取り付けられたディスク６３に固定されている。 6 is fixed to the moving blade 64 is fixed to the disc 63 mounted to the rotor 3.
【００１９】燃焼部は室６０を画成する外殻７０を含み、該室６０内には複数個の燃焼器６１と、該燃焼器をタービン部５に接続するダクト６２とが配置されている。 The combustion section includes an outer shell 70 defining a chamber 60, a plurality of combustors 61 in the chamber 60, a duct 62 connecting the combustor to the turbine section 5 is arranged . 変換された燃料３３は、ノズル７２を介して燃焼器６１内に流入して、そこで燃焼される。 The converted fuel 33, and flows into the combustor 61 through a nozzle 72, where it is burned. 燃焼部４を貫通するロータ３の部分は円筒状の外殻８７によって囲繞されている。 Portion of the rotor 3 passing through the combustion unit 4 is surrounded by a cylindrical shell 87.
【００２０】タービン部５は内側の円筒体８１を囲繞する外側の円筒体８０から構成されていて、円筒体８０及び８１の間には外側の環状マニホルド７６が形成されている。 The turbine section 5 be composed from the outside of the cylindrical body 80 which surrounds the inner cylinder 81, between the cylinder 80 and 81 are formed outside the annular manifold 76. また、内側の円筒体８１は静翼（構成要素）７４ Further, the inner cylindrical body 81 stationary blade (component) 74
の列及び動翼７５の列を収容している。 Houses a row of columns and rotor blades 75 of. 静翼７４は、内側の円筒体８１に固定され、動翼７５は、ロータ３のタービン部の一部分を形成する円板７９に固定されている。 Stationary blade 74 is fixed inside the cylindrical body 81, blades 75 are fixed to the disc 79 forming part of the turbine section of the rotor 3.
【００２１】圧縮空気１０は燃焼器６１に形成されている開口を経て該燃焼器６１内に流入する。 The compressed air 10 flows into the combustor 61 through an opening formed in the combustor 61. 燃焼器６１内で、変換された燃料３３は圧縮空気１０を混合されて燃焼し、それにより、圧縮された熱ガス１９が生成される。 In the combustor 61, it is converted fuel 33 combusted are mixed with compressed air 10, thereby the hot gas 19 which is compressed is generated. 圧縮された熱ガス１９はダクト６２に、次いでタービン部５における構成要素即ち静翼（固定羽根）７４及び動翼（回転羽根）７５の列（並びに図示はしないが下流側の追加の静翼列及び動翼列）を流れて、そこでガスは膨張しロータ３を駆動する仕事を発生する。 The hot gas 19 which is compressed duct 62, then component or stator vane (fixed vanes) 74 and blades (rotating blades) 75 column (as well as additional although not shown on the downstream side of the stator blade row in the turbine section 5 and rotor blade row) and a flow, where the gas is to generate work for driving the expanded rotor 3.
【００２２】図２に示すように、ＨＲＳＧ７からの飽和蒸気は外側の環状マニホルド（通流手段もしくは冷却・ As shown in FIG. 2, the saturated steam or cooling and outer annular manifold (flowing means from HRSG7
加熱手段）７６に送られる。 Is sent to the heating means) 76. このマニホルドから該蒸気は内側の円筒体８１の周囲に分散して設けられた複数個の孔（通流手段もしくは冷却・加熱手段）７８を経て流れ次いで静翼７４を経て流れる。 Vapor from the manifold flows through the flow then stationary blade 74 through the plurality of holes (flowing means or cooling and heating means) 78 provided distributed around the inside of the cylindrical body 81. 図３に示すように、静翼７４の各々は、その端部にそれぞれ形成されている内側及び外側シュラウド８３及び８４を有する翼状部８６ As shown in FIG. 3, airfoil 86 with each of the inner are formed at an end thereof and an outer shroud 83 and 84 of the vane 74
を有している。 have. 本発明によれば、この翼状部８６は中空であって、その内部に通路（冷却流体流路）８５が形成されている。 According to the present invention, the airfoil 86 is hollow, its internal passage (cooling fluid channel) 85 is formed. この通路８５は外側シュラウド８４に形成された入口と内側シュラウド８３に形成された出口とを有する。 The passage 85 has an outlet formed in the inlet and the inner shroud 83 formed on the outer shroud 84.
【００２３】従って、蒸気１３は静翼７４に形成されている通路８５を経て流れ、それにより静翼から蒸気に熱が伝達される。 [0023] Thus, steam 13 flows through the passage 85 formed in the stationary blade 74, whereby heat steam from the stationary blade is transmitted. その結果、静翼７４は冷却され、蒸気１ As a result, the stationary blade 74 is cooled, steam 1
３は加熱される。 3 is heated. かかる蒸気冷却は、従来の羽根の冷却に用いられている空気冷却よりも一層効果的であるので、熱ガス１９の温度を、静翼７４を過熱することなく上昇することができる。 Such steam cooling are the more effective than in that air cooling is used to cool the conventional blade, the temperature of the hot gas 19 may be increased without overheating the stator vanes 74. 更に、静翼７４を冷却するために圧縮機部１から圧縮空気を抽出する必要はない。 Furthermore, there is no need to extract the compressed air from the compressor unit 1 in order to cool the stator vanes 74. 従って、ガスタービンの熱力学的性能は改善される。 Accordingly, the thermodynamic properties of the gas turbine is improved.
【００２４】再び図２を参照するに、円筒状のシェル８ [0024] Referring again to FIG. 2, the cylindrical shell 8
７から半径方向外向きに延び、静翼７４の内側シュラウド８３と係合しているハウジング８２により内側環状マニホルド７７が形成されている。 Extending radially outward from 7, the inner annular manifold 77 is formed by a housing 82 which is engaged with the inner shroud 83 of the stationary blade 74. 従って、静翼７４から流出すると、過熱された蒸気１４は内側マニホルド７７ Therefore, when flowing from the stationary blade 74, the steam 14 superheated inner manifold 77
内に流入する。 And it flows into the inside. この内側マニホルド７７から、過熱蒸気１４は配管７３によりタービン部５から流出し、燃焼部４を経て次いで外殻７０を流れる。 From the inner manifold 77, superheated steam 14 flows out from the turbine section 5 through a pipe 73, flow through and then the outer shell 70 via the combustion section 4. 管７３は既述のように過熱蒸気１４を混合部３６に排出する。 Tube 73 is discharged to the mixing unit 36 ​​the superheated steam 14 as described above.
【００２５】このように、本発明によれば、タービンから排出される膨張ガス２０の温度を高める必要なく、適切な炭化水素ガス燃料１１の変換効率が達成される。 [0025] Thus, according to the present invention, without the need to raise the temperature of the expanded gas 20 exhausted from the turbine, the conversion efficiency of suitable hydrocarbon gas fuel 11 is achieved. これは、ＨＲＳＧ７によって発生される蒸気１３を予備加熱し、この蒸気１３を燃料１１と混合すると共に、同時にガスタービンの熱力学的性能を高めるような仕方で静翼７４が効果的に冷却されるためである。 This steam 13 generated by HRSG7 preheated with mixing the steam 13 and fuel 11, vanes 74 are effectively cooled simultaneously in such a way as to increase the thermodynamic performance of the gas turbine This is because. 尚、図２には、蒸気１３が最初の列の静翼７４だけを冷却するのに用いられるものとして示してあるが、蒸気は、下流側の翼列の冷却にも使用したり或は動翼（構成要素）７５や他の高温度の構成要素を冷却するのにも使用可能であることを理解されたい。 Incidentally, in FIG. 2, but is shown as a vapor 13 is used to cool only the stationary blade 74 in the first column, the vapor is also used to cool the blade row on the downstream side or or dynamic it is to be understood that the wing (component) 75 and other components of high temperature can be also used to cool.
【００２６】図４は、本発明の別の実施例を示している。 [0026] Figure 4 shows another embodiment of the present invention. この実施例においては、変換された燃料の一部分３ In this embodiment, a portion of the converted fuel 3
４は、制御弁５３の調整下で、改質器部６の直ぐ上流に配設されているダクト式バーナ５０に送られる。 4, the adjustment of a control valve 53, is sent to the duct burner 50 is disposed immediately upstream of the reformer unit 6. 適宜なダクト式バーナ５０を使用することにより、必要ならば、例えば、部分負荷運転中或は起動時に膨張ガス２０ By using appropriate duct burner 50, if necessary, for example, inflation gas partial load operation or at startup 20
の補足的加熱を行うことができる。 It is possible to perform the supplemental heating.
【００２７】また、図４に示すように、タービン部５からの過熱蒸気１４の流量を調整するために制御弁５２が設けられている。 Further, as shown in FIG. 4, the control valve 52 to adjust the flow rate of the superheated steam 14 from the turbine portion 5 is provided. この制御弁５２を調節することにより、ＨＲＳＧ７から直接供給されて混合部３６に流入する飽和蒸気１２の量に対する過熱蒸気１４の量を調整し、それにより、改質器部６に流入する蒸気・炭化水素ガス混合物３２の温度を制御することができる。 By adjusting the control valve 52 adjusts the amount of superheated steam 14 to the amount of saturated steam 12 flowing into the mixing section 36 is supplied directly from HRSG7, thereby vapor-flowing into the reformer unit 6 it is possible to control the temperature of the hydrocarbon gas mixture 32. 加えるに、制御弁５２は、静翼７４の温度或は蒸気１３によって冷却される他の構成要素の温度を調節するのに使用することができる。 In addition, the control valve 52 can be used to adjust the temperature of other components that are cooled by the temperature or the vapor 13 of the vane 74. これと関連して、改質器部６に流入する混合物３２の温度及び冷却されるタービン構成要素の温度を測定するために、改質器部６の入口及びタービン部５にはそれぞれ温度センサ５４及び５５が配設されている。 In this connection, the reformer unit for measuring the temperature of the temperature and cooled the turbine components of a mixture 32 flowing into 6, each of the inlet and the turbine section 5 of the reformer unit 6 temperature sensor 54 and 55 are disposed. これ等の温度センサからの信号は、所望の温度制御を行うように制御弁５２を操作する制御装置３９に送られる。 Signal from a temperature sensor such as this is sent to the control unit 39 for operating the control valve 52 to perform the desired temperature control.
【００２８】また、図４に示すように、ＮＯｘを更に低減し、タービンを流れる質量流量を増加して、その出力を増大する目的で、過熱蒸気の一部分１５をタービン部５から燃焼部、特に燃料器６１内に注入することを可能にするように制御弁５１が用いられている。 Further, as shown in FIG. 4, NOx further reduce, by increasing the mass flow through the turbine, in order to increase its output, the combustion section a portion 15 of the superheated steam from the turbine section 5, in particular control valve 51 is used to allow the injection into the fuel 61.
【００２９】以上、本発明の好適な実施例に関して説明したが、本発明は、その精神並びに本質的な属性の範囲から逸脱することなく他の特定の対応で具現することが可能であろう。 The invention has been described with respect to preferred embodiments of the present invention, the present invention will be embodied in other specific correspondence without departing from the scope of the spirit and essential attributes. 従って、本発明は上に述べた好適な実施例に関する記述に限定されるものでないことを付記する。 Accordingly, the present invention will note that it is not intended to be limited to the description of the preferred embodiments described above.
【図１】 本発明によるガスタービン装置の構成を示す概略図である。 Is a schematic diagram showing the configuration of a gas turbine apparatus according to the invention; FIG.
【図２】 図１に示したガスタービン装置の燃焼部及びタービン部の一部分における縦断面図である。 2 is a longitudinal sectional view of a portion of the combustion section and turbine section of a gas turbine apparatus shown in FIG.
【図３】 図２に示したタービン静翼の断面図である。 3 is a cross-sectional view of a turbine vane shown in FIG.
【図４】 本発明の他の実施例によるガスタービン装置の構成を示す概略図である。 Is a schematic diagram showing the configuration of a gas turbine according to another embodiment of the present invention; FIG.
５…タービン部、６…改質器部、７…蒸気発生器（蒸気発生手段）、１１…炭化水素ガス、１２…蒸気、１３… 5 ... turbine section, 6 ... reformer unit, 7 ... steam generator (steam generator), 11 ... hydrocarbon gas, 12 ... vapor, 13 ...
蒸気（第１の部分，冷却蒸気）、１４…過熱蒸気（加熱された冷却蒸気の第１の部分）、１６…発電機（発電手段）、１８…給水、１９…熱ガス、２０，２１…膨張ガス、３１…管（変換手段もしくは接触手段）、７４…静翼（構成要素）、７５…動翼（構成要素）、７６…マニホルド（通流手段もしくは冷却・加熱手段）、７８…孔（通流手段もしくは冷却・加熱手段）、８５…通路（冷却流体流路）。 Steam (the first portion, the cooling steam), 14 ... superheated steam (first part of the heated cooling steam), 16 ... generator (generator means), 18 ... water, 19 ... hot gas, 20, 21 ... inflation gas, 31 ... tube (converting means or the contact means), 74 ... stator vane (component), 75 ... rotor blade (component), 76 ... manifold (flowing means or cooling and heating means), 78 ... hole ( flowing means or cooling and heating means), 85 ... passage (cooling fluid channel).
【請求項１】 電力を発生するためのガスタービン装置において、 ａ） 圧縮された熱ガスを膨張し、それにより軸動力と膨張ガスを発生するタービン部であって、前記圧縮された熱ガスに露出される複数個の構成要素を内部に有すると共に、該構成要素の少なくとも一部分に形成されている冷却流体流路を有する、前記膨張ガスを排出する前記タービン部と、 ｂ） 前記膨張ガスからの熱を給水に伝達して蒸気を発生するための蒸気発生器と、 ｃ） 前記蒸気の第１の部分を前記構成要素の前記一部分に形成されている前記冷却流体流路に送り該冷却流体流路を通流させる通流手段であって、前記蒸気の前記第１の部分は冷却蒸気を形成し、該冷却蒸気は加熱されて、加熱された冷却蒸気を形成し、前記構成要素の前記一部分は前記冷却蒸気が 1. A gas turbine apparatus for generating electric power, a) expands the compressed hot gas, whereby a turbine unit for generating shaft power and inflation gas, the compressed hot gas which has a plurality of components that are exposed to the interior, at least the cooling fluid channel formed in a portion of the component, said turbine section for discharging the inflation gas, b) from said expanded gas a steam generator for generating steam by transferring heat to the water supply, c) the feed a first portion of the steam to the cooling fluid channel formed in the portion of the component the cooling fluid a flowing means for flow through the road, said first portion of said vapor to form a cooling steam, the cooling steam is heated to form a heated cooling steam, the portion of the component the cooling steam is 前記冷却流体流路を流れる結果として冷却される、前記通流手段と、 ｄ） 前記膨張ガスから熱を炭化水素ガスに伝達し且つ該炭化水素ガスを少なくとも前記加熱された冷却蒸気の第１の部分と接触させることにより該炭化水素ガスを水素と一酸化炭素に変換するための変換手段を有する改質器部と、 を含む発電用ガスタービン装置。 The cooled as a result of flowing through the cooling fluid channel, and the flowing means, d) the inflation gas from the heat was transferred to the hydrocarbon gas and a first of at least the heated cooling steam hydrocarbon gas power generation gas turbine apparatus comprising a reformer unit, a having a conversion means for converting a hydrocarbon gas to hydrogen and carbon monoxide by contacting with parts.
【請求項２】 電力を発生するためのガスタービン装置において、 ａ） 複数個の構成要素を介して圧縮された熱ガスを流し、該圧縮された熱ガスを膨張して膨張ガスを形成することにより電力を発生するための発電手段を有するタービン部と、 ｂ） 蒸気を発生するための蒸気発生手段と、 ｃ） 前記蒸気を前記構成要素を通して流すことにより、該構成要素を冷却し且つ前記蒸気を加熱するための冷却・加熱手段と、 ｄ） 前記加熱された蒸気を炭化水素ガスと接触させ、 2. A gas turbine apparatus for generating electric power, a) flowing a plurality of components heat gas compressed through, to form an inflation gas to inflate the compressed hot gas a turbine section having a generating means for generating electric power by, b) a steam generating means for generating steam, c) by flowing the steam through the component, and the steam cooling the components and cooling and heating means for heating the, d) the heated steam is contacted with a hydrocarbon gas,
それにより前記炭化水素ガスを加熱し且つ蒸気・炭化水素ガス混合物を形成するための接触手段と、 ｅ） 前記タービン部からの前記膨張ガスの熱を前記蒸気・炭化水素ガス混合物に伝達し該蒸気・炭化水素ガス混合物を更に加熱することにより前記炭化水素ガスの少なくとも一部分を水素と一酸化炭素とに変換するための変換手段と、 を含む発電用ガスタービン装置。 Contact means and, e) the vapor transfers heat from the expanded gas from the turbine section to the steam-hydrocarbon gas mixture for thereby forming the hydrocarbon gas is heated and steam-hydrocarbon gas mixture - at least power generation gas turbine apparatus comprising a conversion means for converting a portion into hydrogen and carbon monoxide, of the hydrocarbon gas by a hydrocarbon gas mixture is further heated.
【請求項３】 圧縮された熱ガスを膨張して、膨張ガスを発生するタービン部を有し、該タービン部は、前記圧縮熱ガスに露出される複数個の構成要素を内部に有するガスタービン装置で電力を発生するための方法において、 ａ） 蒸気を前記構成要素を経て流れるように送り該構成要素から熱を前記蒸気に伝達して該蒸気を加熱すると共に前記構成要素を冷却するステップと、 ｂ） 前記加熱された蒸気を炭化水素ガスと接触させ、 3. A expands the compressed hot gas, having a turbine unit for generating inflation gas, the turbine section, the gas turbine having a plurality of components that are exposed to the heat of compression gas into the a method for generating electric power system, a) a step of cooling the component with the heat from the component feeding steam to flow through the components to heat the steam is transmitted to the steam , b) the heated steam is contacted with a hydrocarbon gas,
以て、前記炭化水素ガスを加熱し蒸気・炭化水素ガス混合物を形成するステップと、 ｃ） 前記タービン部によって発生される前記膨張ガスからの熱を前記蒸気・炭化水素ガス混合物に伝達して該蒸気・炭化水素ガス混合物を加熱することにより、前記炭化水素ガスの少なくとも一部分を水素及び一酸化炭素に変換するステップと、 を含むガスタービン装置における発電方法。 Than Te, the steps of heating the hydrocarbon gas to form a vapor-hydrocarbon gas mixture, c) said by transferring heat from said expanded gas generated by the turbine section to the steam-hydrocarbon gas mixture by heating the steam-hydrocarbon gas mixtures, power generation method in a gas turbine apparatus comprising the steps of converting at least a portion of said hydrocarbon gas to hydrogen and carbon monoxide.
JP6810195A 1995-03-27 1995-03-27 Power generating gas turbine device and power generating method by gas turbine device Pending JPH08261012A (en)
JP6810195A JPH08261012A (en) 1995-03-27 1995-03-27 Power generating gas turbine device and power generating method by gas turbine device
JPH08261012A true JPH08261012A (en) 1996-10-08
ID=13364021
JP6810195A Pending JPH08261012A (en) 1995-03-27 1995-03-27 Power generating gas turbine device and power generating method by gas turbine device
JP (1) JPH08261012A (en)
JP2008530449A (en) * 2005-02-18 2008-08-07 プラクスエア・テクノロジー・インコーポレイテッド Gas turbine fuel preparation and introduction method
CN107965358A (en) * 2017-11-08 2018-04-27 华中科技大学 A kind of CNG automobile pressure energy utilization system
JPH05248260A (en) * 1992-03-04 1993-09-24 Hitachi Ltd Coal gasified compound power generating plant
JPH05340269A (en) * 1992-02-21 1993-12-21 Westinghouse Electric Corp <We> Gas turbine, heat transfer apparatus and cooling system for gas turbine
1995-03-27 JP JP6810195A patent/JPH08261012A/en active Pending
CN107965358B (en) * 2017-11-08 2019-08-13 华中科技大学 A kind of CNG automobile pressure energy utilization system
US9346721B2 (en) 2016-05-24 Hydrocarbon conversion
KR100656693B1 (en) 2006-12-13 Method of generating power using an advanced thermochemical recuperation cycle
US7467519B2 (en) 2008-12-23 Electricity and synthesis gas generation method
2002-04-03 A02 Decision of refusal