JP2010281272A - Solar heat gas turbine and solar heat gas turbine generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光を利用して生成される空気等の圧縮性作動流体を用いて駆動される太陽熱ガスタービン及び太陽熱ガスタービン発電装置に係り、特に、太陽熱ガスタービン及び太陽熱ガスタービン発電装置の太陽熱低下時対策に関する。 The present invention relates to a solar gas turbine and a solar gas turbine power generator driven using a compressive working fluid such as air generated using sunlight, and more particularly, to a solar gas turbine and a solar gas turbine power generator. It relates to measures to reduce solar heat.
近年、地球温暖化等の環境問題を解決するため、太陽光や風力等の自然エネルギーが注目されている。
そこで、自然エネルギーの一つである太陽光を利用し、太陽光の熱により高温高圧の圧縮性作動流体を生成して駆動する太陽熱ガスタービン、そして、この太陽熱ガスタービンにより発電機を駆動して発電する太陽熱ガスタービン発電装置が提案されている。
In recent years, natural energy such as sunlight and wind power has attracted attention in order to solve environmental problems such as global warming.
Therefore, a solar gas turbine that uses sunlight, which is one of the natural energies, to generate and drive a compressible working fluid of high temperature and high pressure by the heat of sunlight, and a generator is driven by this solar gas turbine. Solar gas turbine power generators that generate electricity have been proposed.
図6に示す太陽熱ガスタービンGTは、圧縮性作動流体を圧縮して昇圧させる圧縮機1と、太陽光を変換した熱により圧縮性作動流体を加熱して昇温させる受熱器2と、高温高圧の圧縮性作動流体が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービン3とを主な構成要素とする装置である。すなわち、太陽熱ガスタービンGTは、天然ガス等の燃料を燃焼させて高温高圧の燃焼ガスを生成する燃焼器に代えて、太陽光の熱エネルギーを利用して、高圧の圧縮性作動流体を加熱して昇温する受熱器2を設けたものである。
A solar gas turbine GT shown in FIG. 6 includes a
この場合の受熱器2は、太陽光を熱エネルギーに変換するための装置であり、図示しない集光器(ヘリオスタット)により集めた光の熱を用いて、高圧の圧縮性作動流体を加熱して昇温させることができる。
また、発電機4を太陽熱ガスタービンGTと同軸に連結し、太陽熱ガスタービンGTで発電機4を駆動するように構成すれば、太陽光を利用して発電する太陽熱ガスタービン発電装置となる。なお、図中の符号5は、タービン3で仕事をした後に煙突6から大気へ排出される圧縮性作動流体の排熱を用い、圧縮機1で昇圧された高圧の圧縮性作動流体を予熱するための再熱器である。
The
Moreover, if the
一方、従来のガスタービンを用いる熱併給動力発生装置においては、燃焼用空気圧縮機を駆動するガスタービンと動力発生用の膨張タービンとを備え、燃焼用空気圧縮機を駆動するガスタービンに燃焼ガスを供給する燃焼器に代えて加熱器を使用することが提案されている。この場合の加熱器は、燃料供給に代えて太陽熱などを含む他の熱源の排熱を利用するものである。(たとえば、特許文献1参照) On the other hand, a conventional cogeneration power generator using a gas turbine includes a gas turbine that drives a combustion air compressor and an expansion turbine for power generation, and the combustion gas is supplied to the gas turbine that drives the combustion air compressor. It has been proposed to use a heater in place of the combustor supplying the. In this case, the heater uses exhaust heat from other heat sources including solar heat instead of fuel supply. (For example, see Patent Document 1)
ところで、上述した従来の太陽熱ガスタービン発電装置は、自然エネルギーである太陽光を利用して運転するため、圧縮性作動流体を加熱する太陽光の強さが天候等に左右されて絶えず変動する。このため、受熱器2に十分な太陽熱を得られない運転状況では、たとえば太陽熱が設計点の40〜50%程度まで低下するような運転状況では、太陽熱ガスタービンGTのタービン3に対して、高温高圧の圧縮性作動流体を安定供給することは困難になる。この結果、太陽熱ガスタービンGTでは、十分な太陽熱を得られないと運転の継続が困難になり、最終的には運転停止に追い込まれるという問題を有している。
By the way, since the above-mentioned conventional solar gas turbine power generator operates using sunlight, which is natural energy, the intensity of sunlight that heats the compressive working fluid constantly varies depending on the weather and the like. For this reason, in an operating situation in which sufficient solar heat cannot be obtained in the
このため、太陽熱ガスタービン及び太陽熱ガスタービン発電装置においては、天候の変動等に左右されることなく、安定した運転の継続を可能にすることが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、天候等の不安定な要因に左右されることなく圧縮性作動流体の安定供給を可能にし、安定した運転の継続することができる太陽熱ガスタービン及び太陽熱ガスタービン発電装置を提供することにある。
For this reason, in a solar thermal gas turbine and a solar thermal gas turbine power generator, it is desired that stable operation can be continued without being affected by weather fluctuations or the like.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to enable a stable supply of a compressive working fluid without being affected by unstable factors such as the weather, and stable operation. It is an object of the present invention to provide a solar gas turbine and a solar gas turbine power generator that can be continued.
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の請求項1に係る太陽熱ガスタービンは、圧縮性作動流体を吸入して昇圧させる圧縮機と、集光器で集めた太陽光の熱により前記圧縮機で昇圧された圧縮性作動流体を加熱して昇温させる受熱器と、高温高圧の圧縮性作動流体が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービンとを具備して構成される太陽熱ガスタービンにおいて、前記受熱器と並列に化石燃料焚きの補助燃焼器を設置し、前記受熱器及び前記補助燃焼器へ供給する圧縮性作動流体の分配量調整手段を設けたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A solar gas turbine according to
このような太陽熱ガスタービンによれば、受熱器と並列に化石燃料焚きの補助燃焼器を設置し、受熱器及び補助燃焼器へ供給する圧縮性作動流体の分配量調整手段(三方弁等)を設けたので、太陽熱の強度に応じて圧縮性作動流体の分配量や補助燃焼器の燃料供給量を調整すれば、圧縮性作動流体の受熱器出口温度(タービン入口温度)を所望の値に維持することができる。 According to such a solar gas turbine, a fossil fuel-fired auxiliary combustor is installed in parallel with the heat receiver, and the distribution amount adjusting means (such as a three-way valve) for compressive working fluid supplied to the heat receiver and the auxiliary combustor is provided. Because it is provided, the heat receiver outlet temperature (turbine inlet temperature) of the compressible working fluid is maintained at a desired value by adjusting the distribution amount of the compressive working fluid and the fuel supply amount of the auxiliary combustor according to the intensity of solar heat. can do.
本発明の請求項2に係る太陽熱ガスタービンは、圧縮性作動流体を吸入して昇圧させる圧縮機と、集光器で集めた太陽光の熱により前記圧縮機で昇圧された圧縮性作動流体を加熱して昇温させる受熱器と、高温高圧の圧縮性作動流体が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービンとを具備して構成される太陽熱ガスタービンにおいて、前記受熱器と直列に化石燃料焚きの補助燃焼器を設置したことを特徴とするものである。
A solar gas turbine according to
このような太陽熱ガスタービンによれば、受熱器と直列に化石燃料焚きの補助燃焼器を設置したので、太陽熱の強度に応じて補助燃焼器の燃料供給量を調整すれば、圧縮性作動流体の受熱器出口温度(タービン入口温度)を所望の値に維持することができる。
この場合、受熱器を下流側(タービン側)に設置する構成では、受熱器で加熱された高温の圧縮性作動流体を取り扱う必要がないので、補助燃焼器の壁面温度を低減することができる。
また、圧縮性作動流体に空気を採用するとともに、受熱器を上流側(圧縮機側)に設置すれば、補助燃焼器に供給される化石燃料を高温空気で燃焼させることができるため、未燃分の排出量が低減される。
According to such a solar thermal gas turbine, a fossil fuel-fired auxiliary combustor is installed in series with the heat receiver, so if the fuel supply amount of the auxiliary combustor is adjusted according to the intensity of solar heat, the compressive working fluid The heat receiver outlet temperature (turbine inlet temperature) can be maintained at a desired value.
In this case, in the configuration in which the heat receiver is installed on the downstream side (turbine side), since it is not necessary to handle the high-temperature compressive working fluid heated by the heat receiver, the wall surface temperature of the auxiliary combustor can be reduced.
In addition, when air is used for the compressive working fluid and the heat receiver is installed upstream (compressor side), the fossil fuel supplied to the auxiliary combustor can be burned with high-temperature air. Emissions of minutes are reduced.
請求項2に記載の太陽熱ガスタービンにおいては、前記受熱器の下流側に前記補助燃焼器を設置し、前記補助燃焼器をバイパスして前記タービンに至るバイパス流路を形成するとともに、該バイパス流路の分岐部にバイパス流量を調整する分配量調整手段を設けることが好ましく、これにより、バイパス流量を変化させて補助燃焼器で加熱する圧縮性作動流体の流量を調整することができる。従って、補助燃焼器の温度上昇幅が小さい場合であっても、補助燃焼器で加熱する圧縮性作動流体量を制限して良好な燃焼安定性を得ることができる。
The solar gas turbine according to
請求項2に記載の太陽熱ガスタービンにおいては、前記受熱器の上流側に前記補助燃焼器を設置し、前記補助燃焼器をバイパスして前記受熱器に至るバイパス流路を形成するとともに、該バイパス流路の分岐部にバイパス流量を調整する分配量調整手段を設けることが好ましく、これにより、バイパス流量を変化させて補助燃焼器で加熱する圧縮性作動流体の流量を調整することができる。従って、補助燃焼器の温度上昇幅が小さい場合であっても、補助燃焼器で加熱する圧縮性作動流体量を制限して良好な燃焼安定性を得ることができる。
In the solar gas turbine according to
本発明の太陽熱ガスタービン発電装置は、請求項1から4のいずれかに記載の太陽熱ガスタービンと、該太陽熱ガスタービンで駆動されて発電する発電機とを備えていることを特徴とするものである。
A solar thermal gas turbine power generator according to the present invention comprises the solar thermal gas turbine according to any one of
このような太陽熱ガスタービン発電装置によれば、請求項1から4のいずれかに記載の太陽熱ガスタービンと、該太陽熱ガスタービンで駆動されて発電する発電機とを備えているので、太陽熱の強度に応じて補助燃焼器の加熱能力を有効利用すれば、圧縮性作動流体の受熱器出口温度(タービン入口温度)を所望の値に維持して太陽熱ガスタービンの安定した運転が可能になるので、太陽熱ガスタービンにより駆動される発電機は安定した発電を行うことができる。
According to such a solar thermal gas turbine power generator, since it includes the solar thermal gas turbine according to any one of
上述した本発明によれば、自然エネルギーである太陽熱を十分に得られない運転状況においても、太陽熱の強度に応じて補助燃焼器の加熱能力を有効に利用し、圧縮性作動流体の受熱器出口温度(タービン入口温度)を所望の値に維持して太陽熱ガスタービンの安定した運転の継続が可能になる。従って、太陽熱を十分に得られない運転状況においても、安定した動特性を有する太陽熱ガスタービンにより駆動される発電機は、安定した発電を継続することが可能になる。 According to the above-described present invention, even in an operation situation where solar heat, which is natural energy, cannot be sufficiently obtained, the heating capacity of the auxiliary combustor is effectively used according to the intensity of solar heat, and the outlet of the compressive working fluid is received by the heat receiver. The temperature (turbine inlet temperature) is maintained at a desired value, so that stable operation of the solar gas turbine can be continued. Therefore, the generator driven by the solar gas turbine having stable dynamic characteristics can continue stable power generation even in an operating situation where sufficient solar heat cannot be obtained.
以下、本発明に係る太陽熱ガスタービン及び太陽熱ガスタービン発電装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
<第1の実施形態>
図1に示す実施形態において、太陽熱ガスタービンGT1は、圧縮性作動流体を吸入して昇圧させる圧縮機1と、集光器(不図示)で集めた太陽光の熱により圧縮機1で昇圧された圧縮性作動流体を加熱して昇温させる受熱器2と、高温高圧の圧縮性作動流体が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービン3とを具備して構成される。
そして、図示の太陽熱ガスタービンGT1は、圧縮機1及びタービン3と同軸に連結した発電機4を設けることにより、太陽光を利用して発電する太陽熱ガスタービン発電装置となる。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a solar gas turbine and a solar gas turbine power generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
In the embodiment shown in FIG. 1, the solar gas turbine GT1 is pressurized by the
The illustrated solar gas turbine GT1 is a solar gas turbine power generator that generates power using sunlight by providing the
圧縮機1は、圧縮性作動流体を吸入して所定の高圧に圧縮する装置であり、同軸のタービン3が発生させる出力の一部を使用して駆動される。圧縮機1で圧縮する圧縮性作動流体には、たとえば大気から吸入した空気が使用される。以下の説明では、圧縮性作動流体を空気として説明するが、これに限定されることはない。
圧縮機1で昇圧された圧縮性作動流体の空気は、高圧空気流路11を通って受熱器2に導かれる。図示の構成例では、高圧空気流路11の途中に再熱器5及び後述する三方弁21が設けられている。
The
The air of the compressive working fluid pressurized by the
再熱器5は、圧縮機1で昇圧された高圧空気と、タービン3で仕事をした高温空気とを熱交換させる装置である。すなわち、再熱器5は、タービン3で仕事をして煙突6から大気へ放出される高温空気の排熱を有効利用し、高圧空気を予熱することによって太陽熱ガスタービンGT1及び太陽熱ガスタービン発電装置の熱効率を向上させる熱交換器である。
The
再熱器5を通過する際に予熱され、圧縮機1の出口温度より温度上昇した高圧空気は、高圧空気流路11及び三方弁21を通って受熱器2に導かれる。
受熱器2は、太陽光を熱エネルギーに変換するための装置であり、集光器(不図示)により集めた光の熱を用いて高圧空気を加熱するので、高圧空気の温度を上昇させることができる。すなわち、受熱器2は、高圧空気を流す多数の配管に集光器から光を当てることにより、配管及び配管内の高圧空気を加熱して昇温させる加熱装置である。
The high-pressure air that has been preheated when passing through the
The
集光器においては、受熱器2で加熱される高温高圧空気の出口温度について、発電機4を運転しない太陽熱ガスタービンGT1の昇速時にはタービン回転数に対して、発電機4を運転する負荷運転時にはタービン負荷に対して、各々所定の温度となるように角度調整して受熱器2への入熱量を制御する。
また、受熱器2の配管温度についても、所定の温度以上とならないように、受熱器2への入熱量を集光器で制御する。
In the concentrator, with respect to the outlet temperature of the high-temperature high-pressure air heated by the
Further, the heat input to the
受熱器2で加熱された高圧空気は、たとえば出口温度が900℃程度の高温高圧空気となり、高温高圧空気流路12を通ってタービン3へ供給される。
タービン3に供給された高温高圧空気は、タービン内の動翼/静翼間を通過する際に膨張し、動翼と一体のタービン軸を回転させてタービン出力を発生させる。タービン3で発生した出力は、同軸に連結された圧縮機1及び発電機4の駆動力として用いられる。タービン3で仕事をした高温高圧空気は、タービン入口より圧力及び温度が低下した高温高圧空気(以下では、「使用済み空気」ともいう)となり、排気流路13を通って再熱器5に導かれる。この使用済み空気は、再熱器5で高圧空気流路11を通って導入された高圧空気を予熱した後、さらに温度低下して煙突6から大気へ放出される。
The high-pressure air heated by the
The high-temperature and high-pressure air supplied to the
そして、上述した太陽熱ガスタービンGT1には、受熱器2と並列に化石燃料焚きの補助燃焼器7が設置されている。この補助燃焼器7は、三方弁21を介して高圧空気流路11から分岐し、受熱器2をバイパスしてタービン3に連結される受熱器バイパス流路22に設置されている。従って、受熱器2及び補助燃焼器7へ供給する高圧空気量は、高圧空気の分配量調整手段として設けたる三方弁21を操作することにより、所定の分配量に調整することができる。すなわち、受熱器2を通過して加熱を受けた高温高圧空気と、受熱器2をバイパスして補助燃焼器7で加熱を受けた高温高圧空気とは、タービン3の上流で合流しているので、分配量及び補助燃焼器7の加熱量に応じて、タービン3へ供給される高温高圧空気の受熱器出口温度を調整することができる。換言すれば、タービン3へ供給される高温高圧空気は、受熱器2及び補助燃焼器7へ分配して流す分配量を調整するとともに、補助燃焼器7の燃料供給量を調整することにより、タービン入口温度を予定の値に制御して維持することができる。
And the solar-heated gas turbine GT1 described above is provided with an
上述した三方弁21は、太陽光の強度に応じて、高温高圧空気の受熱器出口温度が所定値となるように、すなわち、高温高圧空気のタービン入口温度が所定値となるように、分配量を調整する。また、受熱器2の配管温度についても、所定の温度を超えて高温とならないように分配流を調整する。
このような分配量の調整は、たとえば受熱器2の出口配管内に熱電対等の温度検出手段を設けておき、この温度検出手段が検出した高温高圧空気の受熱器出口温度に基づいて行われる。また、受熱器2の配管温度についても、受熱器2内の配管適所(複数箇所)に熱電対等の温度検出手段を設けておき、この温度検出手段が検出した配管温度に基づいて分配量を調整する。
The above-described three-
Such adjustment of the distribution amount is performed based on, for example, a temperature detection unit such as a thermocouple provided in the outlet pipe of the
そして、上述した分配量の調整を行っても受熱器出口温度が所定の高温にならない場合には、太陽光の強度が低く十分な加熱を受けられない運転状況にあると判断する。このような運転状況では、補助燃焼器7に燃料を供給して燃焼させ、受熱器2をバイパスして補助燃焼装置7を通る高圧空気を加熱する。
このとき、発電機4が発電している運転状況においては、補助燃焼器7を通過する高圧空気のバイパス流量や補助燃焼器7の燃料供給量が、太陽熱ガスタービンGT1の出力を所定の値に維持するよう増減して調整される。
しかし、発電機4が発電していない運転状況においては、補助燃焼器7を通過する高圧空気のバイパス流量や補助燃焼器7の燃料供給量が、太陽熱ガスタービンGT1の回転数を所定の値に維持するよう増減して調整される。
If the outlet temperature of the heat receiver does not reach a predetermined high temperature even after adjusting the distribution amount described above, it is determined that the operating condition is such that the intensity of sunlight is low and sufficient heating cannot be received. In such an operating situation, fuel is supplied to the
At this time, in the operation situation where the
However, in an operating situation where the
そして、高温高圧空気のタービン入口温度が所定温度まで上昇した場合には、補助燃焼装置7への燃料供給量を制限して加熱能力を低下させる。また、高温高圧空気のタービン入口温度が所定温度まで上昇した場合には、燃料供給量の制限に加え、補助燃焼装置7に流す高圧空気のバイパス流量を低減させて、燃料供給量及びバイパス流量の両方を低減して加熱能力を低下させてもよい。なお、上述したタービン入口温度は、タービン3の高温高圧空気入口部に熱電対等の温度検出手段を取り付けて計測するか、あるいは、タービン3から流出する使用済み空気温度及び高温高圧空気のタービン入口圧力を用いた計算により推定してもよい。
When the turbine inlet temperature of the high-temperature and high-pressure air rises to a predetermined temperature, the amount of fuel supplied to the
このように、受熱器2と並列に配置した補助燃焼器7を用いて高圧空気を加熱することにより、変動の激しい自然エネルギーである太陽光の強度が弱く、受熱器2で十分な加熱を受けられない運転状況においても、補助燃焼器7の加熱により太陽光の不足分を補ってタービン3へ所定の温度に昇温した高温高圧空気を供給することができる。
この結果、太陽熱を十分に得られない運転状況においても、太陽熱の強度に応じて補助燃焼器7の加熱能力を有効利用することにより、高温高圧空気の受熱器出口温度(タービン入口温度)を所定の値に維持して太陽熱ガスタービンGT1の安定した運転を継続することができる。従って、この太陽光ガスタービンGT1により駆動される発電機4は安定した動特性を有するものとなり、太陽熱を十分に得られない運転状況においても安定した発電を継続することが可能になる。
なお、上述した実施形態では再熱器5を設けて高圧空気の予熱を行っているが、諸条件に応じて予熱を行わないように構成することも可能である。
In this way, by heating the high-pressure air using the
As a result, even in an operating situation where sufficient solar heat cannot be obtained, the heat receiving outlet temperature (turbine inlet temperature) of high-temperature and high-pressure air is set to a predetermined value by effectively utilizing the heating capacity of the
In the above-described embodiment, the
<第2の実施形態>
次に、本発明に係る太陽熱ガスタービン及び太陽熱ガスタービン発電装置について、第2の実施形態を図2に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図2に示す太陽熱ガスタービンGT2は、上述した実施形態と同様に、空気(圧縮性作動流体)を吸入して昇圧させる圧縮機1と、集光器で集めた太陽光の熱により圧縮機1で昇圧された高圧空気を加熱して昇温させる受熱器2と、高温高圧空気が保有する熱エネルギーを機械エネルギーに変換するタービン3とを具備して構成される。なお、図示の実施形態では再熱器5を備えているが、これに限定されることはない。
<Second Embodiment>
Next, a solar gas turbine and a solar gas turbine power generator according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
A solar gas turbine GT2 shown in FIG. 2 is similar to the above-described embodiment in that it includes a
本実施形態の太陽熱ガスタービンGT2では、化石燃料焚きの補助燃焼器7が受熱器2と直列に設置されている。図2の構成例では、受熱器2を補助燃焼器7の下流側(タービン3側)に設置する構成とされ、従って、補助燃焼器7では受熱器2で加熱された高温高圧空気を取り扱う必要がないので、補助燃焼器7の壁面温度を低減することができる。すなわち、補助燃焼器7の壁面素材については、耐熱温度を低く設定することができる。
In the solar gas turbine GT <b> 2 of the present embodiment, the fossil fuel-fired
このように構成された太陽熱ガスタービンGT2では、太陽光の強度に応じて補助燃焼器7への燃料供給量を調整し、受熱器2の出口空気温度が所定の高温を維持する。また、受熱器2の配管温度が所定値以上の高温とならないように、補助燃焼装置7の燃料供給量を調整する。この結果、太陽熱の強度に応じて補助燃焼器7の燃料供給量を調整することにより、高温高圧空気の受熱器出口温度(タービン入口温度)を所定の値に維持することができる。
なお、本実施形態の太陽熱ガスタービンGT2では、補助燃焼器7を直列に配置しているので、高温空気の分配量を調整することはできないものの、他の運転制御については上述した実施形態と同様である。
In the solar gas turbine GT2 configured as described above, the amount of fuel supplied to the
In the solar gas turbine GT2 of this embodiment, the
この結果、太陽熱を十分に得られない運転状況においても、太陽熱の強度に応じて補助燃焼器7の加熱能力を有効利用することにより、高温高圧空気の受熱器出口温度(タービン入口温度)を所定の値に維持して太陽熱ガスタービンGT2の安定した運転を継続することができる。従って、この太陽光ガスタービンGT2により駆動される発電機4は安定した動特性を有するものとなり、太陽熱を十分に得られない運転状況においても安定した発電を継続することが可能になる。
なお、上述した実施形態では再熱器5を設けて高圧空気の予熱を行っているが、諸条件に応じて予熱を行わないように構成することも可能である。
As a result, even in an operating situation where sufficient solar heat cannot be obtained, the heat receiving outlet temperature (turbine inlet temperature) of high-temperature and high-pressure air is set to a predetermined value by effectively utilizing the heating capacity of the
In the above-described embodiment, the
次に、本実施形態の第1変形例を図3に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図3に示す第1変形例の太陽熱ガスタービンGT3では、直列に配置される受熱器2及び補助燃焼器7の順序が逆になっている。すなわち、受熱器2は、補助燃焼器7の上流側(圧縮機1側)に設置されている。このような構成を採用しても、上述した実施形態と同様に、太陽熱の強度に応じて補助燃焼器7の燃料供給量を調整することにより、高温高圧空気の受熱器出口温度(タービン入口温度)を所望の値に維持することができる。
Next, a first modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
In the solar gas turbine GT3 of the first modification shown in FIG. 3, the order of the
特に、圧縮性作動流体に空気を採用し、受熱器2を補助燃焼器7の上流側に設置したので、補助燃焼器7に供給される化石燃料は、受熱器2から供給される高温空気を用いて燃焼させることができる。このため、補助燃焼器7では化石燃料の良好な燃焼が促進され、補助燃焼器7から排出される未燃分の量を低減することができる。
In particular, since air is used as the compressive working fluid and the
次に、本実施形態の第2変形例を図4に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図4に示す第2変形例の太陽熱ガスタービンGT4では、受熱器2の下流側に補助燃焼器7を設置している。そして、補助燃焼器7をバイパスしてタービン3に至る燃焼器バイパス流路32を形成するとともに、この燃焼器バイパス流路32の分岐部には、バイパス流量を調整する分配量調整手段として三方弁31が設けられている。
Next, a second modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
In the solar gas turbine GT4 of the second modification shown in FIG. 4, the
このような構成の太陽熱ガスタービンGT4は、三方弁31の開度を操作することにより、燃焼器バイパス流路32に分配されて流れるため、補助燃焼器7をバイパスして加熱を受けないバイパス流量が変化するので、補助燃焼器7で加熱する高圧空気量を調整することができる。従って、補助燃焼器7の温度上昇幅が小さい場合であっても、補助燃焼器7で加熱する高温空気量を制限して良好な燃焼安定性を得ることができる。すなわち、補助燃焼器7の加熱能力については、比較的小さな設定とすることが可能になる。
Since the solar gas turbine GT4 having such a configuration distributes and flows to the combustor
最後に、本実施形態の第3変形例を図5に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図5に示す第3変形例の太陽熱ガスタービンGT5では、受熱器2の上流側に補助燃焼器7を設置している。そして、補助燃焼器7をバイパスして受熱器2に至る燃焼器バイパス流路42を形成するとともに、この燃焼器バイパス流路42の分岐部には、バイパス流量を調整する分配量調整手段として三方弁41が設けられている。
Finally, a third modification of the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
In the solar gas turbine GT5 of the third modification shown in FIG. 5, the
このような構成の太陽熱ガスタービンGT5は、三方弁41の開度を操作することにより、燃焼器バイパス流路42に分配されて流れるため、補助燃焼器7をバイパスして加熱を受けないバイパス流量が変化するので、補助燃焼器7で加熱する高圧空気量を調整することができる。従って、上述した第2変形例と同様に、補助燃焼器7の温度上昇幅が小さい場合であっても、高温空気量を制限して良好な燃焼安定性を得ることができる。すなわち、補助燃焼器7の加熱能力については、比較的小さな設定とすることが可能になる。
Since the solar gas turbine GT5 having such a configuration distributes and flows to the
このように、上述した各実施形態によれば、自然エネルギーである太陽熱を十分に得られない運転状況においても、太陽熱の強度に応じて補助燃焼器7の加熱能力を有効に利用し、高温高圧空気の受熱器出口温度(タービン入口温度)を所定の値に維持して太陽熱ガスタービンの安定した運転継続が可能になる。この結果、太陽熱ガスタービン及び太陽熱ガスタービン発電装置の運転時には、太陽熱を十分に得られない運転状況においても、安定した動特性を得て安定した発電を継続することが可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえば再熱器5の有無が限定されないなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
Thus, according to each embodiment mentioned above, even in the driving | running condition which cannot fully obtain the solar heat which is natural energy, according to the intensity | strength of solar heat, the heating capability of the
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, For example, the presence or absence of the
1 圧縮機
2 受熱器
3 タービン
4 発電機
5 再熱器
6 煙突
7 補助燃焼器
11 高圧空気流路
12 高温高圧空気流路
13 排気流路
21,31,41 三方弁(分配量調整手段)
22 受熱器バイパス流路
32,42 燃焼器バイパス流路
GT1〜GT5 太陽熱ガスタービン
DESCRIPTION OF
22 Heat receiver
Claims (5)
前記受熱器と並列に化石燃料焚きの補助燃焼器を設置し、前記受熱器及び前記補助燃焼器へ供給する圧縮性作動流体の分配量調整手段を設けたことを特徴とする太陽熱ガスタービン。 A compressor that sucks and pressurizes the compressive working fluid; a heat receiver that heats and raises the temperature of the compressible working fluid that has been boosted by the compressor by the heat of sunlight collected by the condenser; In a solar gas turbine configured to include a turbine that converts thermal energy held by a compressive working fluid into mechanical energy,
A solar gas turbine, wherein a fossil fuel-fired auxiliary combustor is installed in parallel with the heat receiver, and a compressive working fluid distribution amount adjusting means for supplying the heat receiver and the auxiliary combustor is provided.
前記受熱器と直列に化石燃料焚きの補助燃焼器を設置したことを特徴とする太陽熱ガスタービン。 A compressor that sucks and pressurizes the compressive working fluid; a heat receiver that heats and raises the temperature of the compressible working fluid that has been boosted by the compressor by the heat of sunlight collected by the condenser; In a solar gas turbine configured to include a turbine that converts thermal energy held by a compressive working fluid into mechanical energy,
A solar gas turbine characterized in that a fossil fuel-fired auxiliary combustor is installed in series with the heat receiver.
A solar gas turbine power generator comprising the solar gas turbine according to any one of claims 1 to 4 and a power generator that is driven by the solar gas turbine to generate electric power.
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