太阳能辅助燃气轮机系统技术方案

本发明专利技术的目的在于提供一种太阳能辅助燃气轮机系统，其大幅度减少集热装置的数量，并且缩小了设置集热装置所需的用地面积。本发明专利技术的特征在于，设有：燃气轮机装置(100)，包括压缩空气的压缩机(1)、使由该压缩机压缩了的空气和燃料燃烧的燃烧器(3)、以及利用由该燃烧器产生的燃烧气体进行驱动的涡轮机(2)；集热装置(200)，对太阳能进行集热并生成高压温水；蓄热槽(57)，储存升温后的上述被加热介质；热交换器(24)，对上述被加热介质和水进行热交换而生成温水；以及喷雾装置(300)，将由该热交换器生成的温水向摄入上述压缩机的空气进行喷雾。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的目的在于提供一种太阳能辅助燃气轮机系统，其大幅度减少集热装置的数量，并且缩小了设置集热装置所需的用地面积。本专利技术的特征在于，设有：燃气轮机装置（100)，包括压缩空气的压缩机（1)、使由该压缩机压缩了的空气和燃料燃烧的燃烧器（3)、以及利用由该燃烧器产生的燃烧气体进行驱动的涡轮机（2);集热装置(200)，对太阳能进行集热并生成高压温水；蓄热槽（57)，储存升温后的上述被加热介质；热交换器（24)，对上述被加热介质和水进行热交换而生成温水；以及喷雾装置（300)，将由该热交换器生成的温水向摄入上述压缩机的空气进行喷雾。【专利说明】太阳能辅助燃气轮机系统
本专利技术涉及将太阳热能用于燃气轮机的太阳能辅助燃气轮机系统。
技术介绍
近年来，要求尽量抑制作为地球变暖物质之一的二氧化碳(CO2)的排出量。在这种动向之中，利用可再生能源的发电系统受到关注。作为可再生能源的代表例，存在水力、风力，地热、太阳(光/热)能等，其中尤其与利用太阳能的发电系统有关的技术开发非常活跃。太阳能利用发电系统一般采用的方式是利用由集热器集热而产生的蒸汽来驱动汽轮机。作为这种现有技术，例如有专利文献I所记载的技术。 另一方面，作为以天然气或石油等石化资源作为燃料的系统，存在燃气轮机系统。此外已知，在燃气轮机系统中，在夏季等大气温度上升的条件下压缩机中的空气的进气量减少，随之发电输出功率也下降。作为用于抑制伴随大气温度的上升而产生的输出功率下降的一个方法，例如有专利文献2的技术。具体而言，涉及再生循环的一种的HAT(Humid AirTurbine)循环的燃气轮机发电系统，并且公开了如下技术，将在该循环内(再生循环特有的设备即压缩机出口的后置冷却器、对压缩空气进行加湿的加湿器、对加湿器加湿水进行加热的热交换器等)生成的高压高温水在设置于压缩机入口的喷雾装置中利用减压沸腾来进行喷雾。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开2008 - 39367号公报 专利文献2:日本特开2001 - 214757号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题 然而，在上述的太阳能利用发电系统中，需要用于对蒸汽的热源即太阳能进行集热的集热装置。作为集热方式，存在使太阳光集中在设置于曲面镜之前的集热管上进行集热的槽型、使由被称为定日镜的多个平面镜反射的太阳光集中在塔上的塔型等各种方式。然而，与集热方式无关，为了使汽轮机实现高效化(高温化)、高输出功率化，需要庞大的集热装置(反射镜)。这即意味着需要用于设置集热装置的宽大的用地。例如，在输出功率50MW的发电设备的情况下，据说作为集热装置的设置面积需要1.2平方公里。 另一方面，若从成本方面着眼于太阳能利用发电系统，则由于所设置的集热装置的数量庞大，因此目前状况是占据整个系统的集光、集热装置的比例为80%左右。所以，想要减少成本则需要大幅度减少集热装置的数量，但存在的问题是减少集热装置的设置数量与太阳能利用发电系统中的高效化、高输出功率化的目的相反。 本专利技术的目的是提供一种太阳能辅助燃气轮机系统，其大幅度减少集热装置的数量，并且缩小了设置集热装置所需的用地面积。 为解决问题的方法 为达到上述目的，本专利技术的太阳能辅助燃气轮机系统的特征在于，设有:燃气轮机，包括压缩空气的压缩机、使由该压缩机压缩了的空气与燃料燃烧的燃烧器、以及利用由该燃烧器产生的燃烧气体进行驱动的涡轮机；集热装置，对太阳能进行集热并使被加热介质升温；蓄热槽，储存升温后的上述被加热介质；热交换器，对上述被加热介质和水进行热交换而生成温水；以及喷雾装置，将由该热交换器生成的温水向摄入上述压缩机的空气进行喷雾。 专利技术效果 根据本专利技术，能够提供大幅度减少集热装置的数量，并且缩小了设置集热装置所需的用地面积的太阳能辅助燃气轮机系统。 【专利附图】【附图说明】 图1是太阳能辅助燃气轮机系统的结构图(实施例1)。 图2是现有的燃气轮机发电系统的大气温度一发电输出功率特性图。 图3是太阳能辅助燃气轮机系统的压缩机入口进气冷却的说明图。 图4是水温与饱和压力、运用压力例的关系图。 图5是太阳能辅助燃气轮机系统的结构图(实施例2)。 图6是表示压缩机内的压缩空气的温度分布的图。 图7是表示压缩过程中的空气温度与绝对湿度的关系的图。 图8是表示进气温度与进气重量流量的关系的图。 图9是热循环的比较图。 图10是燃气轮机的详细结构图。 图11是水滴喷雾量与燃气轮机输出功率的增加率的关系图。 图12是喷雾前后的压缩机出口温度差的概略图。 【具体实施方式】 首先，说明本专利技术人等完成本专利技术的研究过程、以及本专利技术的基本思想。 本专利技术人等在研究减少集热装置的数量及用地面积时，不仅对太阳能的集热装置进行研究，而且对还包含太阳能的利用设备(发电装置)侧的整个系统进行了综合研究。首先，在以作为研究基础的一般的集热装置作为热源的汽轮机方式中，作为驱动用蒸汽的热源需要产生几百。C (例如300°C左右)的蒸汽。在此，若着眼于水的蒸发过程，则在使水进行状态变化为蒸汽时，作为蒸发潜热(还称为气化潜热、气化热)需要大量的热量。例如，300°C蒸汽中的潜伏热量的明细如下，从常温15°C到100°C的显热、100°C时的蒸发潜热、从100°C蒸汽到300°C的蒸汽的显热这三者的热量比率为1.3%:83.8%:14.9%，蒸发潜热占据整体的80%以上。由此，在汽轮机方式中，可以说其结构为，根据其原理，需要蒸汽，且作为用于产生蒸汽的蒸发潜热需要大量的能量。实际上，在汽轮机方式中，计算出将由集热装置收集的全部热量的70?80%作为蒸发潜热来消耗。这就是集热装置的数量以及设置集热装置所需的用地面积庞大的主要原因。 于是，本专利技术人等作为有效利用太阳所具有的热能，并且大幅度减少现有的太阳能利用发电系统中成为问题的蓄热装置的数量及设置面积，进行了以下专利技术。即，根据在汽轮机方式中为产生蒸汽而需要大量的能量(蒸发潜热)的见解，不是对由太阳能产生蒸汽的系统，而是在集热装置中限制在不需要蒸发潜热的高压温水(例如150?200°C)的生成上，并且以有效利用该高压温水的技术的观点，进行了各种研究。其结果得到的结论是，作为能够有效利用比现有的太阳能利用发电系统处于低温且处于液相状态的高压温水的系统，能够应用于燃气轮机系统。 具体而言，将由太阳能生成的高压温水应用于对燃气轮机的进入气体进行冷却的喷雾装置的喷雾水，并且在喷雾装置中的液滴的微细化方面利用作为高压温水而蓄热的太阳能。尤其，在喷雾液滴的微细化方面，其原理是通过使高压温水减压沸腾来实现。 根据上述方式，在本专利技术中，由于是太阳能进行集热相当于用于生成高压温水的显热(用于不改变物质的状态而使温度发生变化的热量)的量即可的太阳能利用系统，因此可以不使用现有系统中必须的作为蒸发潜热的大量的能量。其结果，能够大幅度减少为对大量的能量进行集热而设置的集热装置的数量、以及用于设置集热装置的用地面积。 接下来，说明在本专利技术中应用太阳热能的太阳能辅助燃气轮机系统。 燃气轮机系统的基本的结构要素包括:压缩空气的压缩机；使由该压缩机压缩了的空气和燃料燃烧的燃烧器；以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能辅助燃气轮机系统，其特征在于，设有：燃气轮机，包括压缩空气的压缩机、使由该压缩机压缩了的空气与燃料燃烧的燃烧器、以及利用由该燃烧器产生的燃烧气体进行驱动的涡轮机；集热装置，对太阳能进行集热并使被加热介质升温；蓄热槽，储存升温后的上述被加热介质；热交换器，对上述被加热介质和水进行热交换而生成温水；以及喷雾装置，将由该热交换器生成的温水向摄入上述压缩机的空气进行喷雾。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：小山一仁，楠见尚弘，幡宫重雄，高桥文夫，关合孝朗，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP