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公開番号2024153454
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-29
出願番号2023067356
出願日2023-04-17
発明の名称ガスタービンプラント、及びその運転方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F02C 6/08 20060101AFI20241022BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】ガスタービン出力調整を柔軟に対応しつつも、ガスタービンからの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑える。
【解決手段】ガスタービンと、前記ガスタービンの前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として抽気可能な抽気ラインと、前記抽気ラインから分岐している分岐ラインと、前記分岐ラインに接続され前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービンと、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置と、を備える。前記体積縮小化装置は、前記抽気空気を圧縮可能な装置内圧縮機と、前記装置内圧縮機の駆動をアシストするアシスト機構と、を有する。前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
空気を圧縮可能な圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、を有するガスタービンと、
前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として、前記ガスタービンから抽気可能な抽気ラインと、
前記抽気ラインから分岐している分岐ラインと、
前記分岐ラインに接続され前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービンと、
前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置と、
を備え、
前記体積縮小化装置は、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機と、前記一以上の装置内圧縮機のうちの少なくとも一の装置内圧縮機の駆動をアシストするアシスト機構と、を有し、
前記一以上の装置内圧縮機は、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機を含み、
前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる機構である、
ガスタービンプラント。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動力を前記少なくとも一の装置内圧縮機に機械的に伝達可能な駆動力伝達機を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項３】
請求項１に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記一以上の装置内圧縮機毎に連結されている装置内電動機を備え、
前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動で発電可能な抽気タービン発電機と、前記抽気タービン発電機で発電された電力を、前記一以上の装置内圧縮機毎に連結されている装置内電動機のうち、少なくとも一の装置内電動機に送ることが可能な電力系統と、を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項４】
請求項１に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記体積縮小化装置は、空気液化装置であり、
前記空気液化装置は、
前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却可能な熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気の少なくとも一部を液化可能な空気液化用減圧器と、
を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項５】
請求項４に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記空気液化装置は、
前記抽気ライン中で、前記分岐ラインが分岐している位置よりも前記抽気圧縮機側の位置に配置され、前記抽気ラインを流れる前記抽気空気を減圧可能な抽気減圧器と、
前記空気液化用減圧器からの前記抽気空気が流入可能で、前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離可能な気液分離器と、
前記気液分離器内の前記気体空気を前記抽気ライン中で前記抽気減圧器よりも前記抽気圧縮機側の位置に導くことが可能な気体空気戻しラインと、
を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項６】
請求項４に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記空気液化装置は、
前記空気液化用減圧器からの前記抽気空気が流入可能で、前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離可能な気液分離器と、
前記気液分離器内の前記気体空気を前記抽気ライン中で前記分岐ラインが分岐している位置よりも前記抽気圧縮機側の位置に導くことが可能な気体空気戻しラインと、
前記気体空気戻しライン中に設けられ、前記気液分離器からの前記気体空気を昇圧可能な戻し空気昇圧機と、
を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記熱交換器は、前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と、前記冷却媒体としての前記気体空気戻しラインを流れる前記気体空気とを熱交換可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記体積縮小化装置は、空気分離装置であり、
前記空気分離装置は、
前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却可能な熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気中の窒素を液化させずに前記抽気空気中の酸素を液化可能な酸素液化用減圧器と、
を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項９】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記体積縮小化装置は、圧縮空気貯蔵装置であり、
前記圧縮空気貯蔵装置は、前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気を貯蔵可能な圧縮空気タンクを有する、
ガスタービンプラント。
【請求項１０】
請求項１から６のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記燃焼器に供給する燃料の流量を調節可能な燃料調節弁と、
前記ガスタービンから前記抽気ラインに流入する前記抽気空気の流量を調節可能な抽気調節弁と、
前記燃料調節弁及び前記抽気調節弁を制御可能な制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
ガスタービンに要求される要求出力を受け付け、前記要求出力に応じて前記燃料調節弁の開度を制御する燃料制御器と、
前記要求出力を受け付け、前記要求出力に応じて前記抽気調節弁の開度を制御する抽気制御器と、
を有し、
前記抽気制御器は、前記要求出力が予め定められた出力以上の場合に、前記抽気調節弁に閉を指示し、前記要求出力が前記予め定められた出力未満の場合に、前記抽気調節弁に開を指示する、
ガスタービンプラント。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスタービンを備えるガスタービンプラント、及びその運転方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。
【０００３】
以下の特許文献１には、電力系統の負荷変動に応じて、ガスタービン出力を増減させる技術が開示されている。この技術では、圧縮機で圧縮された空気の一部をガスタービンから抽気し、この抽気空気を空気液化装置で液化する。このように、特許文献１に記載の技術では、圧縮機で圧縮された空気の一部をガスタービンから抽気することで、ガスタービン出力を抑えることができる。さらに、特許文献１に記載の技術では、液体空気を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１０－２０５３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術では、ガスタービン出力を抑えることができるので、ガスタービン出力調整を柔軟に対応できる。
【０００６】
上記特許文献１における空気液化装置のように、抽気空気の体積を縮小化する体積縮小化装置に関しては、その駆動エネルギー消費を抑えることが望まれる。
【０００７】
そこで、本開示は、ガスタービン出力調整を柔軟に対応できる上に、ガスタービンからの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑えることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための一態様としてのガスタービンプラントは、
空気を圧縮可能な圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、を有するガスタービンと、前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として、前記ガスタービンから抽気可能な抽気ラインと、前記抽気ラインから分岐している分岐ラインと、前記分岐ラインに接続され前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービンと、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置と、を備える。前記体積縮小化装置は、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機と、前記一以上の装置内圧縮機のうちの少なくとも一の装置内圧縮機の駆動をアシストするアシスト機構と、を有する。前記一以上の装置内圧縮機は、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機を含む。前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる機構である。
【０００９】
本態様では、圧縮機で生成された圧縮空気の一部が燃焼器に流入せずに、ガスタービンから抽気される。このため、本態様では、ガスタービンの出力を抑えることができるので、ガスタービンの出力調整を柔軟に対応できる。
【００１０】
本態様では、分岐ラインを流れてきた抽気空気により抽気タービンが駆動する。また、本態様では、体積縮小化装置の抽気圧縮機が、抽気ラインを流れてきた抽気空気を圧縮する。アシスト機構は、抽気タービンの駆動エネルギーを少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる。このため、本態様では、装置内圧縮機の駆動エネルギー消費を抑えることができる。よって、本態様では、ガスタービンからの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑えることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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