JP3847059B2

JP3847059B2 - Small capacity gas turbine cogeneration package

Info

Publication number: JP3847059B2
Application number: JP2000188692A
Authority: JP
Inventors: 信機植松; 俊彦田中; 聡柴田; 健治松田
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: JP2002004942A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力と温水や蒸気等を同時に供給する小容量のガスタービンコージェネレーションパッケージの改良に関するものであり、比較的小規模な各種工場やマーケット、事務所、温室農場、集合住宅等で単独又は複数台を組み合せした状態で使用するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービン発電機と排ガスボイラ等を組み合わせた熱電併給システム（コージェネレーションシステム）は従前から広く知られており、実用にも供されている。この熱電併給システムは、タービン発電機を駆動して電力を得ると共に、ガスタービンからの高温排ガスの熱を排熱ボイラ又は排熱温水ボイラにより回収して蒸気又は温水を得るものであり、電力と温水や蒸気を同時に必要とする事業所等に於いては、これ等を別個に供給する場合に比較して総合的なエネルギー効率が向上し、経済性に優れている。
【０００３】
図１３は従前のコージェネレーションシステムの一例を示すものであり、外部を騒音防止用のエンクロージャで覆ったガスタービン１００及び発電機１０１と排熱ボイラ１０２とを連結し、これに吸気フィルタ１０３、ガスタービン排気チャンバ１０４、排気ダクト１０５等を組み合せると共に、別途に設けた電気制御室に各種の制御用機器を配置することにより、コージェネレーションシステムが形成されている。
【０００４】
ところで、従前のこの種システムは、何れも発電容量が５０００ｋｗ前後の比較的大容量のものであり、理念的には発電装置が主体であって、その排熱を排ガスボイラで回収しようとするものである。
また、技術的には、騒音対策上必ずエンクロージャーを用いて各機器・装置の消音を図ると共に、ガスタービン、発電機、排熱ボイラ等をそれぞれ別個の独立した機器として取扱い、また、制御装置等は別個に設けた制御室に配置することを基本としている。
そのため、当該システムを構成する各機器・装置は、それぞれ工場で別個に独立して製作され、現場へ搬入の上組立及び据付がされ、最後に各機器間の配管や電気配線が現場で行われている。
【０００５】
しかし、上述のような設計思想の下で製作されたガスタービンコージェネレーションシステムには、▲１▼各機器を独立した別々のものとして製作するため、製造コストが高くつくこと、▲２▼個々の機器を外部で接続するため、設置スペースが多く必要になること、▲３▼現場工事が多くなり、設置のための時間、コストが高くなること、▲４▼現場工事が多いことに起因して、工場での量産システムに比較してシステム全体の品質並びに信頼性が低いこと等の問題が存在する。
特に、ガスタービンコージェネレーションシステムがより広く普及し、その容量が小型化（例えば１５〜５０ＫＷ）するにつれて上述の如き問題が顕著になり、負荷電力が１５〜１００ＫＷ程度の小容量負荷に対しては経済的に対応し難いと云う難点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、比較的小容量のガスタービンコージェネレーションシステムに於ける上述のような各問題を解決せんとするものであり、ガスタービンコージェネレーションシステムを構成する各機器、配管、駆動並びに制御装置、配線等を一つの支持枠体上に立体的に且つ機能的に配置して小形のパッケージケース内へ収納することにより、工場に於ける量産性及び加工比率の向上、輸送の容易化、現場工事量の減少及び現場工事期間の短縮、据付面積の縮小、製品品質の向上、異なる容量の負荷に対する対応性の向上、運転及びメンテナンスの容易化、コストの低減等を可能にしたガスタービンコージェネレーションパッケージを提供することを、発明の主たる目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、空気圧縮機と再生器とガスタービンと発電機とを一体化して成るガスタービン発電機ユニットと、前記ガスタービンからの排ガスを受け入れる排熱回収熱交換器と温水循環ポンプとから成る排熱回収ユニットと、前記発電機からの電力を受け入れるコンバータとインバータと保護継電器とトランスから成る電力機器ユニットと、制御盤を主体とする制御ユニットと、前記各ユニット相互の間を連結するガス配管と温水配管と電気配線と、空気ガイド体とガスタービン発電機ユニットを覆う消音ボックスと冷却ファンから成る冷却ユニットとをパッケージケーシング内に格納して成る小容量のガスタービンコージェネレーションパッケージにおいて、前記パッケージケーシングを、２段型の支持枠体とこれに取外し自在に固定したケーシングプレートとから形成すると共に、前記支持枠体の上段側にガスタービン発電機ユニットを、また下段側に排熱回収ユニット及び電力機器ユニットを配設し、更に前記パッケージケーシングの内部を流通せしめた冷却用空気を前記消音ボックスを通して外部へ排出する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、排熱回収熱交換器を真空型排熱温水ボイラとしたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、ガスタービン発電機ユニットを覆う消音ボックスの内部に燃焼用空気のフィルターを設け、これにより吸気音を減音させる構成としたものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１の発明に於いて消音ボックスを、外部から取り入れした空気流を燃焼用空気流と各機器類の冷却用空気流に分流すると共に、分流した燃焼用空気流を消音ボックス内へ案内する空気ガイド体を備えた構成としたものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１の発明に於いて消音ボックスを、空気流の排出側に屈曲通路を備え、各機器類を冷却した後の冷却用空気流を前記屈曲通路を通して冷却ファンにより外部へ排出する構成としたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明に係る小容量のガスタービンコージェネレーションパッケージ（以下ＧＴＣＧＰと略称する）のシステム構成図であり、また、図２は本発明で使用するガスタービン発電機ユニットの一部を破断した正面図である。
図１に於いて、１はガス圧縮機、２はガスフィルタ、３はガス管、４は空気フィルタ、５は圧縮機、６は燃焼室、７はガスタービン、８は発電機、９は再生器、１０は空気予熱管、１１はガスタービン排ガス管であり、前記圧縮機５、燃焼室６、ガスタービン７、発電機８、再生器９、及び空気予熱管１０等により、後述するガスタービン発電機ユニットＵが形成されている。
【００１４】
また、図１に於いて１２は低温ガスタービン排ガス管、１３は排熱回収熱交換器（排熱温水ボイラ）、１４は温水循環ポンプ、１５は低温水管、１６は高温水管、１８は制御盤、１９はＡＣ／ＤＣコンバータ、２０はＤＣ／ＡＣインバータ、２１はバッテリコントローラ、２２は保護継電器、２３はトランス、２４はブレーカであり、前記排熱回収熱交換器１３、温水循環ポンプ１４、低温水管１５、高温水管１６等により排熱回収ユニットＴが、またＡＣ／ＤＣコンバータ１９、ＤＣ／ＡＣインバータ２０、バッテリコントローラ２１、保護継電器２２、トランス２３、ブレーカ２４等によって電力機器ユニットＥが構成されている。
更に、前記各ユニットＵ、Ｔ、Ｅ等は、制御盤１８を主体とする制御ユニットＣにより制御される。
【００１５】
尚、図１には示されていないが、上記参照番号１〜２４に係る部材は全てパッケージケーシングＰ内に格納されている。
また、図１には示されていないが、パッケージケーシングＰ内に収納された各機器類は、後述するフィルタや空気ガイド体、消音ボックス、冷却ファン等により形成された冷却ユニットＩにより、低騒音でもって機能的に冷却される。
【００１６】
更に、図１に於いて２５は外部ガスフィルタ、２７はパソコン、２８はバッテリ、２９は切換制御器、３０は電力負荷、３１は商用電源、３２は貯湯タンク、３３は給湯負荷、３４は排ガス管であり、上記参照番号２５〜３４に係る各部材は、何れもパッケージケーシングＰの外部に配設されている。
【００１７】
また、図２は、本発明で使用するガスタービン発電機ユニットＵの概要説明図であり、圧縮機５・燃焼室６・タービン７・発電機８・再生器９・空気予熱管（通路）１０・排ガス管（通路）１１・空気ベアリング３５・発電機冷却フィン３６・再生器ケーシング３７及び排ガス口３８等を一体的に組み付けることにより、ガスタービン発電機ユニットＵが形成されている。
【００１８】
図１及び図２を参照して、当該ＧＴＣＧＰは燃料に都市ガス１３Ａを用い、熱入力１１２ＫＷ・発電出力２８ＫＷのタービン発電機のタービン排熱を排熱温水ボイラで温水として熱回収（５６ＫＷ）するものであり、総合効率は７５％である。また、図１の点線Ｌで囲まれた部分は一つの支持枠体上に乗せられてパッケージケーシングＰ内に収納されており、工場内で量産されたあと、据付場所へ搬送される。
尚、燃料としては、都市ガス１３Ａ以外の燃料ガスや灯油等の液体燃料を用いてもよく、また、排熱ボイラによって蒸気及び吸収式冷温水機によって冷水、温水を取り出すようにしてもよいことは勿論である。
【００１９】
都市ガス１３Ａ（９，９３０Ｋｃａｌ／Ｎｍ³・９．７Ｎｍ³／ｈ・熱入力１１２ｋｗ）は、ガス圧縮器１を経てガスタービン７の燃焼室６へ送入される。一方、燃焼用空気Ａ₀は空気フィルター４を経て圧縮機５で圧縮され、再生器９で高温のタービン排ガスによって加熱されたあと、燃焼室６へ送入され、ここで都市ガス１３Ａと混合燃焼される。
【００２０】
ガスタービン７は、前記燃焼によって生成した高温燃焼ガスにより高速回転（９６０００ｒｐｍ）され、これに直結した発電機８を回転させて発電をする。
発生したＡＣ１，６００Ｈｚの電力は、ＡＣ／ＤＣコンバーター１９によって直流に変換され、その後直接（又は一旦蓄電池２８へ蓄えられたあと）自動同期検定機能と保護機能をもつＤＣ／ＡＣインバーター２０へ送られて商用周波数の交流に変換される。
また、商用周波数に変換された電力は、変圧器２３によって２００Ｖに降圧したのち、遮断器２４を経て出力２８ＫＷの電力として電力負荷３０へ供給される。
更に、遮断器２４からの出力２８ＫＷの電力は、切換制御器２９を経て電力負荷３０へそのまま供給されるか、或は商業電源３１と同時に、又は相互に切換えて供給される。
【００２１】
ガスタービン７から排出された排ガスはガスタービン排ガス管（通路）１１を経て再生器９へ送入され、ここで圧縮器５からの燃焼用圧縮空気を予熱する。また、予熱された圧縮空気は燃焼室６へ送入される。尚、再生器９は再生器ケーシング３７内に内蔵されているので、空気予熱管１０やガスタービン排ガス管１１は、管というよりも寧ろ通路として存在する（図２参照）。
【００２２】
再生器９にて熱交換をし、２７３℃程度の低温となったガスタービン排ガス（７６５Ｎｍ³／ｈ）は、低温ガスタービン排ガス管１２を経て排熱回収熱交換器（排熱温水ボイラ）１３へ入り、ここで給湯・暖房負荷３３から戻ってきた低温（６０℃）の給水と熱交換をしたあと、排ガス（約９０℃）Ｇ₀として大気に放出される。
尚、この排ガスＧ₀は、通常ＣＯ₂１．５％、ＣＯ５〜１０ｐｐｍ、ＮＯｘ９ｐｐｍ（０％Ｏ₂換算）、炭化水素〜０であり、環境を著しく破壊することはない。
一方、６０℃の低温給水は、温水循環ポンプ１４を経て排熱回収熱交換器１３により高温水（７０℃・４，８２０ｋｇ／ｈ・出力５６ＫＷ）とされたあと、高温配管１６を経て給湯・暖房負荷３３へ供給される。
【００２３】
尚、図１には示されていないが、前記ガスタービン発電機ユニットＵ、排熱回収ユニットＴ、電力機器ユニットＥ、冷却ユニットＩ及び制御ユニットＣ等は支持枠体Ｂ上に載置されており、ケーシングプレートＨによって覆われている。
また、パッケージケーシングＰ内には、後述するように消音ボックス３９や冷却ファン４０、空気ガイド板４１等から成る冷却ユニットＩが設けられており、各機器類の空冷システムが形成されている。
【００２４】
図２を参照して、空気フィルタ４を通して流入した燃焼用空気Ａ₀は、発電機冷却フィン３６により発電機８の外周部へ送入され、発電機８を冷却することにより予熱されたあと、圧縮機５で圧縮される。圧縮機５で圧縮された燃焼用空気Ａ₀は空気予熱管（通路）１０を経て再生器９へ送られ、ここで高温ガスタービン排ガスにより予熱されたあと、燃焼室６へ供給され、燃焼室６で生じた燃焼ガスにより、ガスタービンが回転駆動される。
【００２５】
尚、前記ガスタービン７の回転数（９６０００ｒｐｍ）が高いため、軸受ベアリングには空気ベアリング３５が使用されており、この高速回転によって高い発電効率が得られることになる。
また、ガスタービン７からの高温排ガスは再生器９で燃焼用空気Ａ₀と熱交換することにより２７３℃・７６５Ｎｍ³／ｈのタービン排ガスＧとなり、排ガス口３８から排出される。
【００２６】
前記ガスタービン７の外周部には、ガスタービン７を包み込むような形態で再生器９がその全周に亘って配置されており、再生器ケーシング３７がガスタービン７の最外殻を覆っている。
【００２７】
図２に示したような１５〜５０ＫＷ程度の小容量ガスタービン発電機ユニットＵは、タービン回転数を速くすることによって高効率発電と、装置の小型軽量化を計ることができる。また、振動も比較的少なく、適切なケーシング３７と冷却システムＩとパッケージケーシングＰを採用することにより騒音を６５ｄＢＡ（前面１ｍ）とすることができる。
【００２８】
図３乃至図６は、本発明に係るＧＴＣＧＰの外形図を示すものであり、夫々パッケージケーシングＰの正面図、側面図、背面図及び平面図を示すものである。当該パッケージケーシングＰは、前記した各機器類を支持固定する四角状の支持枠体Ｂと、支持枠体Ｂに支持固定した各機器類と、支持枠体Ｂを覆うケーシングプレートＨとから形成されており、ケーシングＨは支持枠体Ｂへ着脱自在に取り付けられている。
尚、図３乃至図６に於いて、４２は空気取入口、４３は排ガス出口、４４は燃料ガス入口、４５は低温水入口、４６は高温水出口、４７は排気筒、Ｇ₀は排ガスであり、パッケージケーシングＰを形成する鋼板に夫々設けられている。
【００２９】
図７乃至図１０は、本実施例に係るＧＴＣＧＰのケーシングプレートＨを取り外した状態に於ける正面図、側面図、背面図及び平面図を示すものであり、また図１１は、図８のイーイ視図を示すものである。
【００３０】
図７乃至図１１に於いて、Ｂは支持枠体、３９は消音ボックス、３９ｂは案内板（熱遮蔽板）、４０は冷却ファン、４１は空気流のガイド体、４８は空気フィルタ（通気用）、４９は機器類冷却用空気Ａｃの排出口である。
前記支持枠体Ｂは、Ｃ形鋼製の長方形状のベース台Ｂ₁と、これに立設した支柱Ｂ₂と、支柱Ｂ₂間に架設した桟体Ｂ₃等により四角状の枠体形状に形成されており、１階床面Ｆ₁と２階床面Ｆ₂とが設けられている。尚、図７乃至図１１ではケーシングプレートＨが取り外されているが、支持枠体Ｂとこれに取付けしたケーシングプレートＨによりパッケージケーシングＰが構成されている。
【００３１】
前記支持枠体Ｂの１階床面Ｆ₁上には、排熱回収熱交換器（温水ボイラ）１３と温水循環ポンプ１４等から成る排熱回収ユニットＴとトランス２３・コンバーター１９、インバーター２０・バッテリーコントローラ２１等の電力機器ユニットＥと、燃料ガスフィルター２、ガス圧縮機１等の各機器が配置されている。また２階床面Ｆ₂には小容量ガスタービン発電機ユニットＵ、空気フィルタ４、消音ボックス３９、冷却ファン４０、制御ユニットＣ等が設けられており、パッケージ前面の制御ユニットＣによりＧＴＣＧＰの駆動・制御及び運転監視が行なわれる。
【００３２】
前記２階床面Ｆ₂上に設置された小容量ガスタービン発電機ユニットＵからの排ガスＧは、ユニットＵの下部の低温ガスタービン排ガス管１２を通して１階床Ｆ₁上に設置した排熱回収熱交換器１３へ直送される。
【００３３】
燃焼用空気Ａ₀及び機器類の冷却用空気Ａｃは、図８に示すようにパッケージケーシングＰの前面下部に設けられた空気取入孔４２より入り、燃焼用空気Ａ₀は、空気流ガイド体４１の屈曲部４１ａで消音され乍ら空気フィルタ４を通してガスタービン発電機ユニットＵの内部へ吸引され、発電機冷却フィン３６を通して空気圧縮機５の内部へ吸引される。
また、ガスタービン発電機ユニットＵからの排ガスは、排ガス管１２を経て排熱回収熱交換器１３へ入り、熱回収されたあと、パッケージケーシングＰの後面の排ガス出口４３より大気に放出される。尚、必要に応じて排ガス出口４３側に排気筒４７や消音マフラー（図示せず）が設けられる。
【００３４】
即ち、空気取入口４２より空気フィルタ４８を通して内部へ流入した外部空気は、パッケージケーシングＰ内に設けられたガイド体４１によって、トランス２３等を主体とする電力機器ユニットＥや排熱熱交換器１３を主体とする排熱回収ユニットＴ、制御盤１８を主体とする制御ユニットＣ等を冷却する冷却用空気流Ａｃと、ガスタービン発電機ユニットＵの消音ボックス３９内へ流入する燃焼用空気流Ａとに振り分けられる。そして、前者の冷却用空気流Ａｃは、前記各ユニットＥ、Ｔ、Ｃを形成する各機器類を冷却したあと、消音ボックス３９内へ吸引され、高温部であるガスタービン発電機ユニットＵを冷却した後、下流側の屈曲通路３９ａを通して冷却ファン４０により、パッケージケーシングＰの後面側の空気取出口４９より外部へ排出される。
【００３５】
また、後者の通風ガイド体４１によって分流された燃焼用空気Ａ₀は、通風ガイド体４１内の屈曲通路４１ａを通ることにより消音され乍ら、ガスタービン発電機ユニットＵを覆う消音ボックス３９内へ流入し、空気フィルタ４を通ることによって更に消音されたあと、ガスタービン発電機ユニットＵの内部へ吸引されて行く。
【００３６】
前記冷却用空気流Ａｃにより各ユニットＥ、Ｔ、Ｃ、Ｕを構成する機器類が冷却されることにより、各機器類の温度は所定の安全温度以下に保持される。
また、パッケージケーシングＰ内の冷却用空気Ａｃの通路は可能な限り短かくなるように設定されており、燃焼用空気の通路を形成するガイド体４１とその屈曲通路４１ａ、消音ボックス３９とその屈曲通路３９ａ及び空気フィルタ４等の消音効果と相俟って、パッケージケーシングＰの周辺の騒音レベルは６５ｄＢＡ以下（前面１ｍ）に抑えることができる。尚、前記ガイド体４１や消音ボックス３９、案内板３９ｂ、ケーシングプレートＨの内面等には、吸音板が設けられていることは勿論である。
【００３７】
燃料ガスはパッケージケーシングＰの後面のガス入口４４より入り、ガスフィルタ２、ガス圧縮機１を経てガスタービン７へ供給される。また、低温水は後面側の温水入口４５より入り、排熱熱交換器１３で加温され、温水ポンプ１４により後面側の温水出口より出て、熱負荷側に循環供給される。
【００３８】
前記ＧＴＣＧＰの実施態様に於いては、排熱回収熱交換器１３として通常の排熱温水ボイラ又は排熱蒸気ボイラ若しくはＡＲを使用するようにしている。
しかし、排熱回収熱交換器１３としては、公知の真空式排熱回収熱交換器の使用が望ましい。
即ち、当該真空式排熱回収熱交換器は図１２に示すように、タービン排ガスＧによつて熱媒水５１を加熱し、これによって熱媒水５１を蒸発せしめると共に、減圧蒸気室５２に温水加熱管５３を設け、前記熱媒水５１の蒸発蒸気により温水加熱管５３内の低温水Ｗ₀を加熱するよう構成されており、減圧蒸気室５２内に蒸気が無い場合には、低温水Ｗ₀側から熱媒水５１側へ熱が移行しないと云う特徴を有している。
【００３９】
一方、本発明に係るＧＴＣＧＰは、これを複数台並列状に組み合せて使用する場合が屡々あり、所謂複数のＧＴＣＧＰの台数制御を行ないつつ負荷に対応するケースが多くある。
このような場合、例えば３台のＧＴＣＧＰの並列運転に於いて、１台を運転休止にし、他の２台のＧＴＣＧＰにより熱負荷へ温水を供給するとすると、通常の排熱温水ボイラを使用している場合には、運転中のＧＴＣＧＰの排熱温水ボイラの熱が温水ヘッダを通して運転休止中の排熱温水ボイラの熱媒水側へ伝わり、これによって熱損失が大幅に増大する。
これに対して、真空式排熱回収熱交換器の場合には、前述の通り運転休止中の温水加熱管５３を通してその熱媒水５１側へ熱が伝わることが全くないため、システム全体としての熱効率の低下が防止されることになる。
【００４０】
本発明に於いては、空気圧縮機・再生器・燃焼室・ガスタービン及び発電機を一体化したガスタービン発電機ユニットを用い、当該ガスタービン発電機ユニットや排熱回収ユニット、電力機器ユニット、制御ユニット、冷却ユニット等のシステムを構成する各ユニットをパッケージケーシング内へ収納した構成とすると共に、パッケージケーシングを、２段型の支持枠体とこれに取外し自在に固定したケーシングプレートとから形成して、前記支持枠体の上段側にガスタービン発電機ユニットを、また下段側に排熱回収ユニット及び電力器ユニットを配設するようにしている。
その結果、現場作業を皆無にした工場生産による製造コストの引き下げ、製品の品質や信頼性の向上、据付時間の短縮、ガスタービンコージェネレーションパッケージの小型化及びシステム全体の熱効率の向上等の優れた効用が奏される。
また、本発明では、支持枠体上に支持固定した各機器類をケーシングによって覆うと共に、ガスタービン発電機ユニットをパッケージケーシングの上段側に配置してこれを消音ボックスによって覆い、更に前記パッケージケーシングの内部を流通せしめた冷却用空気を前記消音ボックスを通して外部へ排出する構成としている。
その結果、各機器の冷却が十分に図れると共に、騒音の大幅な低下が可能となるだけでなく、複数台のパッケージを組み合せることにより、各種の異なる容量の負荷にも容易に対応することができる。
加えて、本発明では、パッケージケーシング内に設けた通風ガイド体により、外部から取り入れた空気を消音ボックスへ流入する燃焼用空気流と消音ボックス外の各機器を冷却する冷却用空気流とに振り分けると共に、各機器類を冷却した後の空気流を可能な限り短い通風路を通して消音ボックス内へ導入して高温のガスタービン発電機ユニットを冷却し、その後消音ボックスの下流側に設けた屈曲通路を通して冷却用空気を冷却ファンにより外部へ排出する構成としている。
その結果、各機器の冷却がより一層十分に図れると共に、騒音の一層の低下が可能となる。
【００４１】
都市ガス１３Ａ（９．７Ｎｍ³／ｈ、９，９３０ｋｃａｌ／Ｎｍ³、熱入力１１２ＫＷ）を用いた発電出力２８ＫＷ、熱回収量５６ＫＷ、総合効率７５％の本発明の小容量ガスタービンコージェネレーションパッケージの大きさは、前面幅７９０ｍｍ、奥行き１８７５ｍｍ、高さ１７５０ｍｍ、容積２．５９ｍ³、重量１，０００ｋｇとなり、大幅な小形・コンパクト化が達成された。
また、パッケージ後面より排出される排ガスは、９０℃、７６５Ｎｍ³／ｈであって、その成分はＣＯ₂１．５％、ＣＯ５〜１０ｐｐｍ、ＮＯｘ９ｐｐｍ（０％Ｏ₂換算）、炭化水素〜０であった。
更に、騒音レベルは、前面１ｍに於いて６５ｄＢＡ以下であり、大幅な低騒音化が可能となっている。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様に係るガスタービンコージェネレーションパッケージ（ＧＴＣＧＰ）のシステム構成図である。
【図２】本発明で使用するガスタービン発電機ユニットＵの説明図である。
【図３】本発明に係るＧＴＣＧＰの正面図である。
【図４】本発明に係るＧＴＣＧＰの側面図である。
【図５】本発明に係るＧＴＣＧＰの背面図である。
【図６】本発明に係るＧＴＣＧＰの平面（天井面）図である。
【図７】ＧＴＣＧＰのケーシングプレートを取外した状態における正面図である。
【図８】ＧＴＣＧＰのケーシングプレートを取外した状態における側面図である。
【図９】ＧＴＣＧＰのケーシングプレートを取外した状態における背面図である。
【図１０】ＧＴＣＧＰのケーシングプレートを取外した状態における平面図（天井面）である。
【図１１】図８のイ−イ視図である。
【図１２】真空式排熱熱交換器の概要説明図である。
【図１３】従前の熱電併給システムの概要説明図である。
【符号の説明】
（ＧＴＣＧＰ）はガスタービンコージェネレーションパッケージ、Ｐはパッケージケーシング、Ｕはガスタービン発電機ユニット、Ｔは排熱回収ユニット、Ｅは電力機器ユニット、Ｃは制御ユニット、Ｉは冷却ユニット、Ｂは支持枠体、Ｂ₁はベース台、Ｂ₂は支柱、Ｂ₃は桟体、Ｆ₁は１階床面、Ｆ₂は２階床面、Ｈはケーシングプレート、Ａ₀は燃焼用空気、Ａｃは冷却用空気、Ｇはタービン排ガス、Ｇ₀は排ガス、１はガス圧縮機、２はガスフィルタ、３はガス管、４は空気フィルタ（燃焼用）、５は空気圧縮機、６は燃焼室、７はガスタービン、８は発電機、９は再生器、１０は空気予熱管、１１はガスタービン排ガス管、１２は低温ガスタービン排ガス管、１３は排熱回収熱交換器（排熱温水ボイラ）、１４は温水循環ポンプ、１５は低温水管、１６は高温水管、１８は制御盤、１９はＡＣ／ＤＣコンバータ、２０はＤＣ／ＡＣインバータ、２１はバッテリコントローラ、２２は保護継電器、２３はトランス、２４はブレーカ、２５は外部ガスフィルタ、２７はパソコン、２８はバッテリ、２９は切換制御器、３０は電力負荷、３１は商用電源、３２は貯湯タンク、３３は給湯・暖房負荷、３４は排ガス管、３５は空気ベアリング、３６は発電機冷却フィン、３７は再生器ケーシング、３８は排ガス口、３９は消音ボックス、３９ａは屈曲通路、４０は冷却ファン、４１は空気ガイド体、４１ａは屈曲通路、４２は空気取入口、４３は排ガス出口、４４は燃料ガス入口、４５は低温水入口、４６は高温水出口、４７は排気筒、４８は空気フィルタ（通風用）、４９は空気取出口、５１は熱媒水、５２は減圧蒸気室、５３は温水加熱管。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a small-capacity gas turbine cogeneration package that supplies electric power and hot water, steam, etc. at the same time, and can be used alone in various relatively small factories, markets, offices, greenhouse farms, apartment houses, etc. Or it is used in the state which combined multiple units | sets.
[0002]
[Prior art]
A combined heat and power system (cogeneration system) combining a gas turbine generator and an exhaust gas boiler has been widely known and has been put into practical use. This combined heat and power system obtains electric power by driving a turbine generator, and collects heat of high-temperature exhaust gas from a gas turbine by an exhaust heat boiler or an exhaust heat hot water boiler to obtain steam or hot water. In establishments that require hot water and steam at the same time, the overall energy efficiency is improved compared to the case where these are supplied separately, and the economy is excellent.
[0003]
FIG. 13 shows an example of a conventional cogeneration system, in which a gas turbine 100 and a generator 101, which are covered with a noise-preventing enclosure, are connected to an exhaust heat boiler 102, to which an intake filter 103, a gas are connected. A cogeneration system is formed by combining the turbine exhaust chamber 104, the exhaust duct 105, and the like, and arranging various control devices in a separate electric control room.
[0004]
By the way, all of these conventional systems have a comparatively large capacity with a power generation capacity of around 5000 kw, ideally a power generation device, and are intended to recover the exhaust heat with an exhaust gas boiler. It is.
In addition, technically, to prevent noise, the enclosures are always used to mute each device and equipment, and gas turbines, generators, exhaust heat boilers, etc. are handled as separate and independent devices, and control devices, etc. Is basically arranged in a separate control room.
For this reason, each device and device making up the system is manufactured independently and independently at the factory, assembled and installed on site, and finally piping and electrical wiring between each device is performed on site. ing.
[0005]
However, in the gas turbine cogeneration system manufactured under the design concept as described above, (1) each device is manufactured as an independent and separate device, so that the manufacturing cost is high. Because equipment is connected externally, a lot of installation space is required, (3) site construction is increased, time and cost for installation is high, and (4) there are many site constructions. There are problems such as low quality and reliability of the entire system as compared to mass production systems in factories.
In particular, as the gas turbine cogeneration system becomes more widespread and its capacity is reduced in size (for example, 15 to 50 kW), the above problems become more prominent. For small capacity loads with load power of about 15 to 100 kW, There is a difficulty that it is difficult to respond economically.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is intended to solve the above-described problems in a relatively small capacity gas turbine cogeneration system, and each device, pipe, drive and control device constituting the gas turbine cogeneration system, Wiring etc. are three-dimensionally and functionally arranged on a single support frame and stored in a small package case, improving mass productivity and processing ratio in factories, facilitating transportation, and site construction Gas turbine cogeneration package that reduces volume, shortens construction work on site, reduces installation area, improves product quality, improves compatibility with loads of different capacities, facilitates operation and maintenance, and reduces costs It is a main object of the invention to provide the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a gas turbine generator unit in which an air compressor, a regenerator, a gas turbine, and a generator are integrated, an exhaust heat recovery heat exchanger that receives exhaust gas from the gas turbine, and a hot water circulation pump. A waste heat recovery unit comprising: a power receiving unit comprising a converter, an inverter, a protective relay, and a transformer for receiving power from the generator; a control unit mainly comprising a control panel; A gas pipe, a hot water pipe, an electrical wiring, an air guide body, a silencer box covering the gas turbine generator unit, and a cooling unit comprising a cooling fan In a small-capacity gas turbine cogeneration package housed in a package casing, the package casing is formed of a two-stage support frame and a casing plate detachably fixed thereto, and the support frame A gas turbine generator unit on the upper side, an exhaust heat recovery unit and a power equipment unit on the lower side, and The basic structure of the present invention is that the cooling air circulated inside the package casing is discharged to the outside through the silencer box.
[0008]
The invention of claim 2 is the invention of claim 1, wherein the exhaust heat recovery heat exchanger is a vacuum exhaust heat hot water boiler.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a combustion air filter is provided in the silence box that covers the gas turbine generator unit, thereby reducing the intake noise. .
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, the silencer box of the first aspect is divided into a combustion air flow and a cooling air flow for each device, and the divided combustion air flow. It is set as the structure provided with the air guide body which guides in a silence box.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, the silencer box according to the first aspect of the present invention is provided with a bent passage on the discharge side of the air flow, and the cooling air flow after cooling each device is sent by the cooling fan through the bent passage. It is configured to discharge to the outside.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system configuration diagram of a small-capacity gas turbine cogeneration package (hereinafter abbreviated as GTCGP) according to the present invention, and FIG. 2 is a partially broken view of a gas turbine generator unit used in the present invention. It is a front view.
In FIG. 1, 1 is a gas compressor, 2 is a gas filter, 3 is a gas pipe, 4 is an air filter, 5 is a compressor, 6 is a combustion chamber, 7 is a gas turbine, 8 is a generator, and 9 is a regeneration. , 10 is an air preheating pipe, and 11 is a gas turbine exhaust gas pipe. The compressor 5, the combustion chamber 6, the gas turbine 7, the generator 8, the regenerator 9, the air preheating pipe 10, etc. A generator unit U is formed.
[0014]
In FIG. 1, 12 is a low temperature gas turbine exhaust pipe, 13 is an exhaust heat recovery heat exchanger (exhaust heat hot water boiler), 14 is a hot water circulation pump, 15 is a low temperature water pipe, 16 is a high temperature water pipe, and 18 is a control panel. , 19 is an AC / DC converter, 20 is a DC / AC inverter, 21 is a battery controller, 22 is a protective relay, 23 is a transformer, 24 is a breaker, and the exhaust heat recovery heat exchanger 13, hot water circulation pump 14, low temperature An exhaust heat recovery unit T is constituted by the water pipe 15, the high temperature water pipe 16, and the like, and an electric power equipment unit E is constituted by the AC / DC converter 19, the DC / AC inverter 20, the battery controller 21, the protective relay 22, the transformer 23, the breaker 24, and the like. ing.
Further, the units U, T, E and the like are controlled by a control unit C having a control panel 18 as a main component.
[0015]
Although not shown in FIG. 1, all the members according to the reference numbers 1 to 24 are stored in the package casing P.
Although not shown in FIG. 1, each device housed in the package casing P is reduced in noise by a cooling unit I formed by a filter, an air guide body, a silencer box, a cooling fan, etc., which will be described later. So it is functionally cooled.
[0016]
Further, in FIG. 1, 25 is an external gas filter, 27 is a personal computer, 28 is a battery, 29 is a switching controller, 30 is a power load, 31 is a commercial power source, 32 is a hot water storage tank, 33 is a hot water supply load, and 34 is an exhaust gas. Each of the members according to the reference numbers 25 to 34 is disposed outside the package casing P.
[0017]
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the gas turbine generator unit U used in the present invention. The compressor 5, the combustion chamber 6, the turbine 7, the generator 8, the regenerator 9, and the air preheating pipe (passage) 10 are shown. The gas turbine generator unit U is formed by integrally assembling the exhaust gas pipe (passage) 11, the air bearing 35, the generator cooling fin 36, the regenerator casing 37, the exhaust gas port 38, and the like.
[0018]
Referring to FIGS. 1 and 2, the GTCGP uses city gas 13A as fuel, and recovers heat (56 KW) as hot water from a turbine generator having a heat input of 112 KW and a power generation output of 28 KW as hot water in a waste heat hot water boiler. The overall efficiency is 75%. Further, the portion surrounded by the dotted line L in FIG. 1 is placed on one support frame and stored in the package casing P, and after being mass-produced in the factory, it is transported to the installation place.
As the fuel, fuel gas other than the city gas 13A or liquid fuel such as kerosene may be used, and cold water and hot water may be taken out by steam and an absorption chiller / heater using an exhaust heat boiler. Of course.
[0019]
City gas 13A (9,930 Kcal / Nm ^Three ・ 9.7 Nm ^Three / H · heat input 112 kW) is sent to the combustion chamber 6 of the gas turbine 7 through the gas compressor 1. Meanwhile, combustion air A ₀ Is compressed by the compressor 5 through the air filter 4 and heated by the high-temperature turbine exhaust gas in the regenerator 9 and then fed into the combustion chamber 6 where it is mixed and burned with the city gas 13A.
[0020]
The gas turbine 7 is rotated at a high speed (96000 rpm) by the high-temperature combustion gas generated by the combustion, and generates electricity by rotating the generator 8 directly connected thereto.
The generated AC 1,600 Hz electric power is converted into direct current by the AC / DC converter 19 and then sent directly (or once stored in the storage battery 28) to the DC / AC inverter 20 having the automatic synchronization verification function and the protection function. And converted to AC at commercial frequency.
The electric power converted into the commercial frequency is stepped down to 200 V by the transformer 23 and then supplied to the electric power load 30 through the circuit breaker 24 as electric power with an output of 28 KW.
Further, the power of 28 KW output from the circuit breaker 24 is supplied as it is to the power load 30 via the switching controller 29 or is supplied simultaneously with the commercial power source 31 or mutually switched.
[0021]
The exhaust gas discharged from the gas turbine 7 is sent to the regenerator 9 through the gas turbine exhaust pipe (passage) 11, where the combustion compressed air from the compressor 5 is preheated. Further, the preheated compressed air is sent into the combustion chamber 6. Since the regenerator 9 is built in the regenerator casing 37, the air preheating pipe 10 and the gas turbine exhaust gas pipe 11 exist as passages rather than pipes (see FIG. 2).
[0022]
Heat exchange in the regenerator 9 and gas turbine exhaust gas (765 Nm) having a low temperature of about 273 ° C. ^Three / H) enters the exhaust heat recovery heat exchanger (exhaust heat hot water boiler) 13 via the low temperature gas turbine exhaust gas pipe 12, where the heat exchange with the low temperature (60 ° C) supply water returned from the hot water supply / heating load 33 is performed. After the exhaust gas (about 90 ℃) G ₀ Is released into the atmosphere.
This exhaust gas G ₀ Is usually CO ₂ 1.5%, CO 5-10 ppm, NOx 9 ppm (0% O ₂ In terms of hydrocarbon) to 0 and does not significantly damage the environment.
On the other hand, the low-temperature water supply at 60 ° C. is converted into high-temperature water (70 ° C., 4,820 kg / h, output 56 KW) by the exhaust heat recovery heat exchanger 13 through the hot water circulation pump 14, and then hot water supply / It is supplied to the heating load 33.
[0023]
Although not shown in FIG. 1, the gas turbine generator unit U, the exhaust heat recovery unit T, the power equipment unit E, the cooling unit I, the control unit C, and the like are mounted on the support frame B. And is covered by a casing plate H.
In the package casing P, a cooling unit I including a silencer box 39, a cooling fan 40, an air guide plate 41, and the like is provided as described later, and an air cooling system for each device is formed.
[0024]
Referring to FIG. 2, combustion air A that has flowed through air filter 4 ₀ Is sent to the outer periphery of the generator 8 by the generator cooling fins 36, preheated by cooling the generator 8, and then compressed by the compressor 5. Combustion air A compressed by the compressor 5 ₀ Is sent to a regenerator 9 through an air preheating pipe (passage) 10, where it is preheated by high-temperature gas turbine exhaust gas and then supplied to the combustion chamber 6, and the gas turbine is rotated by the combustion gas generated in the combustion chamber 6. Driven.
[0025]
Since the rotational speed (96000 rpm) of the gas turbine 7 is high, an air bearing 35 is used as the bearing, and high power generation efficiency can be obtained by this high speed rotation.
Further, the high-temperature exhaust gas from the gas turbine 7 is converted into combustion air A by the regenerator 9. ₀ 273 ℃ ・ 765Nm by heat exchange with ^Three / H turbine exhaust gas G and discharged from the exhaust port 38.
[0026]
A regenerator 9 is disposed on the outer periphery of the gas turbine 7 so as to surround the gas turbine 7, and the regenerator casing 37 covers the outermost shell of the gas turbine 7. .
[0027]
The small-capacity gas turbine generator unit U of about 15 to 50 KW as shown in FIG. 2 can achieve high-efficiency power generation and reduction in size and weight of the device by increasing the turbine rotational speed. In addition, vibration is relatively small, and by adopting an appropriate casing 37, cooling system I, and package casing P, noise can be reduced to 65 dBA (front 1 m).
[0028]
FIG. 3 to FIG. 6 show outline views of the GTCGP according to the present invention, and show a front view, a side view, a rear view, and a plan view of the package casing P, respectively. The package casing P is formed of a square support frame B that supports and fixes each device described above, each device that is supported and fixed to the support frame B, and a casing plate H that covers the support frame B. The casing H is detachably attached to the support frame B.
3 to 6, 42 is an air intake, 43 is an exhaust gas outlet, 44 is a fuel gas inlet, 45 is a low-temperature water inlet, 46 is a high-temperature water outlet, 47 is an exhaust pipe, G ₀ Is exhaust gas, which is provided on each steel plate forming the package casing P.
[0029]
7 to 10 show a front view, a side view, a rear view, and a plan view of the GTCGP according to this embodiment with the casing plate H removed, and FIG. A view is shown.
[0030]
7 to 11, B is a supporting frame body, 39 is a sound deadening box, 39b is a guide plate (heat shielding plate), 40 is a cooling fan, 41 is an air flow guide body, and 48 is an air filter (for ventilation). ), 49 is a discharge port for air for cooling equipment.
The support frame B is a rectangular base base B made of C-shaped steel. ₁ And the column B standing on this ₂ And prop B ₂ Crosspiece B built in between _Three Etc., and is formed into a square frame shape. ₁ And 2nd floor F ₂ And are provided. 7 to 11, the casing plate H is removed, but the package casing P is constituted by the support frame B and the casing plate H attached thereto.
[0031]
The first floor F of the support frame B ₁ Above, an exhaust heat recovery unit T composed of an exhaust heat recovery heat exchanger (warm water boiler) 13, a hot water circulation pump 14, and the like, a power equipment unit E such as a transformer 23, a converter 19, an inverter 20 and a battery controller 21, and a fuel Various devices such as a gas filter 2 and a gas compressor 1 are arranged. 2nd floor F ₂ Is equipped with a small-capacity gas turbine generator unit U, an air filter 4, a muffler box 39, a cooling fan 40, a control unit C, etc., and the GTCGP is driven, controlled and monitored by the control unit C on the front of the package. It is.
[0032]
2nd floor F ₂ The exhaust gas G from the small-capacity gas turbine generator unit U installed on the first floor F passes through the low-temperature gas turbine exhaust pipe 12 below the unit U. ₁ Directly sent to the exhaust heat recovery heat exchanger 13 installed above.
[0033]
Combustion air A ₀ And the cooling air Ac of equipment enters through the air intake hole 42 provided in the lower front part of the package casing P as shown in FIG. ₀ Is silenced by the bent portion 41 a of the air flow guide body 41 and sucked into the gas turbine generator unit U through the air filter 4 and sucked into the air compressor 5 through the generator cooling fins 36.
Further, the exhaust gas from the gas turbine generator unit U enters the exhaust heat recovery heat exchanger 13 through the exhaust gas pipe 12, is recovered by heat, and is then released to the atmosphere from the exhaust gas outlet 43 on the rear surface of the package casing P. An exhaust pipe 47 and a muffler muffler (not shown) are provided on the exhaust gas outlet 43 side as necessary.
[0034]
That is, the external air that has flowed into the interior through the air filter 48 from the air intake 42 is guided by the guide body 41 provided in the package casing P to the power equipment unit E mainly composed of the transformer 23 and the exhaust heat exchanger 13. The cooling air flow Ac for cooling the exhaust heat recovery unit T mainly composed of the control unit C, the control unit C mainly composed of the control panel 18 and the combustion air flow A flowing into the sound deadening box 39 of the gas turbine generator unit U It is distributed to. The former cooling air flow Ac cools the devices forming the units E, T, and C, and then is sucked into the sound deadening box 39 to cool the gas turbine generator unit U, which is a high temperature part. After that, the cooling fan 40 passes through the bent passage 39a on the downstream side and is discharged to the outside from the air outlet 49 on the rear surface side of the package casing P.
[0035]
Further, the combustion air A diverted by the latter ventilation guide body 41. ₀ Is silenced by passing through the bent passage 41 a in the ventilation guide body 41, flows into the silence box 39 covering the gas turbine generator unit U, and further silenced by passing through the air filter 4. It is sucked into the turbine generator unit U.
[0036]
The equipment constituting each unit E, T, C, U is cooled by the cooling air flow Ac, so that the temperature of each equipment is kept below a predetermined safe temperature.
Further, the passage of the cooling air Ac in the package casing P is set to be as short as possible, and the guide body 41 forming the combustion air passage, its bent passage 41a, the sound deadening box 39 and its bent. Combined with the silencing effect of the passage 39a and the air filter 4, the noise level around the package casing P can be suppressed to 65 dBA or less (front 1 m). Of course, a sound absorbing plate is provided on the guide body 41, the sound deadening box 39, the guide plate 39b, the inner surface of the casing plate H, and the like.
[0037]
The fuel gas enters from the gas inlet 44 on the rear surface of the package casing P, and is supplied to the gas turbine 7 through the gas filter 2 and the gas compressor 1. The low-temperature water enters from the hot water inlet 45 on the rear surface side, is heated by the exhaust heat exchanger 13, exits from the hot water outlet on the rear surface side by the hot water pump 14, and is circulated and supplied to the heat load side.
[0038]
In the embodiment of the GTCGP, a normal exhaust heat hot water boiler, exhaust heat steam boiler or AR is used as the exhaust heat recovery heat exchanger 13.
However, it is desirable to use a known vacuum exhaust heat recovery heat exchanger as the exhaust heat recovery heat exchanger 13.
That is, as shown in FIG. 12, the vacuum exhaust heat recovery heat exchanger heats the heat transfer water 51 by the turbine exhaust gas G, thereby evaporating the heat transfer water 51, and also supplies hot water to the decompression steam chamber 52. A heating pipe 53 is provided, and the low temperature water W in the hot water heating pipe 53 is formed by the evaporated vapor of the heat transfer water 51. ₀ When there is no steam in the decompression steam chamber 52, the low-temperature water W is heated. ₀ It has the characteristic that heat does not transfer from the side to the heat transfer water 51 side.
[0039]
On the other hand, the GTCGP according to the present invention is often used by combining a plurality of GTCCGPs in parallel, and there are many cases corresponding to loads while controlling the number of so-called multiple GTCGPs.
In such a case, for example, in parallel operation of three GTCGPs, if one unit is shut down and hot water is supplied to the heat load by the other two GTCGPs, a normal exhaust heat hot water boiler is used. If so, the heat of the exhaust heat hot water boiler of the operating GTCGP is transmitted to the heat transfer water side of the exhaust heat hot water boiler during operation stop through the hot water header, thereby greatly increasing heat loss.
On the other hand, in the case of a vacuum exhaust heat recovery heat exchanger, heat is not transmitted to the heat transfer water 51 side through the hot water heating pipe 53 during operation suspension as described above. A decrease in thermal efficiency is prevented.
[0040]
In the present invention, using a gas turbine generator unit in which an air compressor, a regenerator, a combustion chamber, a gas turbine and a generator are integrated, the gas turbine generator unit, the exhaust heat recovery unit, the power equipment unit, Each unit constituting the system such as the control unit and cooling unit is housed in a package casing, and the package casing is formed of a two-stage support frame and a casing plate that is detachably fixed to the support frame. The gas turbine generator unit is disposed on the upper side of the support frame, and the exhaust heat recovery unit and the power unit are disposed on the lower side.
As a result, the production cost has been reduced through factory production with no on-site work, product quality and reliability have been improved, installation time has been reduced, gas turbine cogeneration packages have been downsized, and overall system thermal efficiency has been improved. The effect is played.
Further, in the present invention, each device supported and fixed on the support frame is covered with a casing, the gas turbine generator unit is arranged on the upper side of the package casing, and this is covered with a silencer box. The cooling air circulated through the inside is discharged to the outside through the silencing box.
As a result, each device can be sufficiently cooled and the noise can be greatly reduced. In addition, by combining multiple packages, it is possible to easily handle loads of various different capacities. it can.
In addition, according to the present invention, the ventilation guide body provided in the package casing distributes the air taken from the outside into the combustion air flow that flows into the silencer box and the cooling air flow that cools each device outside the silencer box. At the same time, the air flow after cooling each device is introduced into the silencer box through the shortest possible ventilation path to cool the high-temperature gas turbine generator unit, and then through a bent passage provided downstream of the silencer box. The cooling air is discharged to the outside by a cooling fan.
As a result, each device can be more sufficiently cooled, and noise can be further reduced.
[0041]
City gas 13A (9.7 Nm ^Three / H, 9,930 kcal / Nm ^Three The small-sized gas turbine cogeneration package of the present invention having a power output of 28 KW using a heat input of 112 KW), a heat recovery amount of 56 KW, and an overall efficiency of 75% has a front width of 790 mm, a depth of 1875 mm, a height of 1750 mm, and a volume of 2 .59m ^Three With a weight of 1,000 kg, a significant reduction in size and size was achieved.
Moreover, the exhaust gas discharged from the rear surface of the package is 90 ° C. and 765 Nm. ^Three / H, the component of which is CO ₂ 1.5%, CO 5-10 ppm, NOx 9 ppm (0% O ₂ Conversion), hydrocarbons to 0.
Furthermore, the noise level is 65 dBA or less at the front surface of 1 m, and the noise can be greatly reduced.
The present invention has excellent practical utility as described above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a gas turbine cogeneration package (GTCGP) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a gas turbine generator unit U used in the present invention.
FIG. 3 is a front view of a GTCGP according to the present invention.
FIG. 4 is a side view of a GTCGP according to the present invention.
FIG. 5 is a rear view of the GTCGP according to the present invention.
FIG. 6 is a plan view (ceiling surface) of the GTCGP according to the present invention.
FIG. 7 is a front view of the GTCGP with a casing plate removed.
FIG. 8 is a side view of the GTCGP with a casing plate removed.
FIG. 9 is a rear view of the GTCGP with a casing plate removed.
FIG. 10 is a plan view (ceiling surface) in a state where a casing plate of GTCGP is removed.
FIG. 11 is a view taken along the line II in FIG. 8;
FIG. 12 is a schematic explanatory diagram of a vacuum exhaust heat exchanger.
FIG. 13 is a schematic explanatory diagram of a conventional combined heat and power system.
[Explanation of symbols]
(GTCGP) is a gas turbine cogeneration package, P is a package casing, U is a gas turbine generator unit, T is an exhaust heat recovery unit, E is a power equipment unit, C is a control unit, I is a cooling unit, and B is a support frame Body, B ₁ Is base stand, B ₂ Is the support, B _Three Is a frame, F ₁ Is the first floor, F ₂ Is the second floor, H is the casing plate, A ₀ Is combustion air, Ac is cooling air, G is turbine exhaust gas, G ₀ Is exhaust gas, 1 is a gas compressor, 2 is a gas filter, 3 is a gas pipe, 4 is an air filter (for combustion), 5 is an air compressor, 6 is a combustion chamber, 7 is a gas turbine, 8 is a generator, 9 Is a regenerator, 10 is an air preheat pipe, 11 is a gas turbine exhaust pipe, 12 is a low temperature gas turbine exhaust pipe, 13 is an exhaust heat recovery heat exchanger (exhaust heat hot water boiler), 14 is a hot water circulation pump, and 15 is a low temperature water pipe. , 16 is a high-temperature water pipe, 18 is a control panel, 19 is an AC / DC converter, 20 is a DC / AC inverter, 21 is a battery controller, 22 is a protective relay, 23 is a transformer, 24 is a breaker, 25 is an external gas filter, 27 Is a personal computer, 28 is a battery, 29 is a switching controller, 30 is a power load, 31 is a commercial power source, 32 is a hot water storage tank, 33 is a hot water supply / heating load, 34 is an exhaust gas pipe, 35 is an air bearing, 36 is Electric cooling fins, 37 is a regenerator casing, 38 is an exhaust gas outlet, 39 is a sound deadening box, 39a is a bent passage, 40 is a cooling fan, 41 is an air guide body, 41a is a bent passage, 42 is an air intake, and 43 is an exhaust gas Outlet, 44 is a fuel gas inlet, 45 is a low temperature water inlet, 46 is a high temperature water outlet, 47 is an exhaust pipe, 48 is an air filter (for ventilation), 49 is an air outlet, 51 is a heat transfer water, and 52 is a decompressed steam Chamber 53 is a hot water heating tube.

Claims

A gas turbine generator unit comprising an air compressor, a regenerator, a gas turbine and a generator integrated with each other, an exhaust heat recovery heat exchanger for receiving exhaust gas from the gas turbine, and an exhaust heat recovery unit comprising a hot water circulation pump A power device unit including a converter, an inverter, a protective relay, and a transformer that receive power from the generator, a control unit that mainly includes a control panel, and a gas pipe and a hot water pipe that connect between the units. In a small-capacity gas turbine cogeneration package in which electrical wiring, a silencing box that covers an air guide body and a gas turbine generator unit, and a cooling unit including a cooling fan are stored in a package casing, the package casing includes 2 A stepped support frame and a casing block that is detachably fixed to the frame. And forming from the over preparative, a gas turbine generator unit in the upper side of the support frame, also the exhaust heat recovery unit and a power device unit is disposed on the lower side, yielding further flowing inside of the package casing A small-capacity gas turbine cogeneration package characterized in that cooling air is discharged to the outside through the silencing box.

The small-capacity gas turbine cogeneration package according to claim 1, wherein the exhaust heat recovery heat exchanger is a vacuum type exhaust heat hot water boiler.

The small-capacity gas turbine cogeneration package according to claim 1, wherein a filter for combustion air is provided inside a sound deadening box that covers the gas turbine generator unit.

The silencer box has an air guide body that divides the air flow taken from outside into a combustion air flow and a cooling air flow for each device, and guides the divided combustion air flow into the silencer box. The small-capacity gas turbine cogeneration package according to claim 1.

2. The small capacity according to claim 1, wherein the silencer box has a bent passage on the air flow discharge side, and the cooling air flow after cooling each device is discharged to the outside through the bent passage by a cooling fan. Gas turbine cogeneration package.