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公開番号2025074301
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2025034267,2022524865
出願日2025-03-05,2020-09-25
発明の名称ガスタービン
出願人国立大学法人東北大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F02C 3/30 20060101AFI20250502BHJP(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】ガスタービンにおいて、排気脱硝装置の大型化させることなく窒素酸化物(NO_x)の濃度を排出基準に適合させる。また、アンモニアを燃料とするガスタービンの熱効率の向上を図る。
【解決手段】圧縮機、燃焼器及びタービンを少なくとも備え、アンモニアを燃料として前記燃焼器で燃焼させるガスタービンであって、前記燃焼器と前記タービンとの間の燃焼ガス流路に燃焼ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤を供給する還元剤供給装置を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
圧縮機、燃焼器及びタービンを少なくとも備え、アンモニアを燃料として前記燃焼器で燃焼させるガスタービンであって、
前記燃焼器と前記タービンとの間の燃焼ガス流路に燃焼ガス中の窒素酸化物を還元する還元剤を供給する還元剤供給装置を備える、
ガスタービン。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
前記タービンに冷却流体を供給する冷却流体供給装置をさらに備え、前記還元剤は、前記冷却流体に混合されて供給される、
請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
前記還元剤は、アンモニアである、
請求項１または２に記載のガスタービン。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスタービンに関する。
本願は、２０２０年５月１８日に、日本に出願されたＰＣＴ／ＪＰ２０２０／０１９６９３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、天然ガスとアンモニアを燃焼器で混焼させる燃焼装置及びガスタービンシステムが開示されている。この燃焼装置等は、気体のアンモニアを燃焼用アンモニアとして燃焼器で混焼させると共に燃焼ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯ
ｘ
）を還元するために還元用アンモニアとしてタービンの下流側かつ還元触媒チャンバの上流側に供給する。
また、下記特許文献２には、アンモニアを主燃焼器で唯一の燃料として燃焼（専焼）させると共に再熱器に供給して排ガスの窒素酸化物（ＮＯ
ｘ
）の濃度を低減する再熱型アンモニアガスタービンが開示されている。このガスタービンは、再熱器の排ガスを、脱硝触媒を介して再熱ガスタービンに供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
日本国特開２０１８－１６２７５２号公報
日本国特開２０１５－０３１２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した各ガスタービンでは、還元触媒チャンバあるいは脱硝触媒を用いて燃焼ガスあるいは排ガスの窒素酸化物濃度を低減させるが、アンモニアを燃料として燃焼させるので、アンモニア（ＮＨ
３
）に含まれる窒素原子由来の窒素酸化物（ＮＯ
ｘ
）の生成が不可避である。すなわち、アンモニア燃焼型のガスタービンでは、大型の排気脱硝装置が不可欠である。
【０００５】
しかしながら、排気脱硝装置の大型化は、コスト、スペース、総合効率の低下及び負荷変動追従性の悪化等、様々な問題を招来させる。したがって、排気脱硝装置の前段で燃焼ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯ
ｘ
）の濃度を低減する必要がある。
【０００６】
また、アンモニアは燃焼時に二酸化炭素（ＣＯ
２
）を発生しないが、再生可能エネルギ由来のＣＯ
２
フリーアンモニアは製造量が限られるため、その効率的利用、すなわち熱効率の向上が必要である。大型ガスタービンほど熱効率向上が容易であるが、大型ガスタービンほどアンモニア使用量も大きいため、製造量の限られるＣＯ
２
フリーアンモニアを大量消費する大型ガスタービンは適合しにくい。したがって、アンモニア燃焼の特性を生かした中小型ガスタービンの熱効率の向上策が必要である。
【０００７】
本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とする。
（１）排気脱硝装置の大型化させることなく窒素酸化物（ＮＯ
ｘ
）の濃度を排出基準に適合させる。
（２）アンモニアを燃料とするガスタービンの熱効率の向上を図る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の上記第１の態様のガスタービンは、圧縮機、燃焼器及びタービンを少なくとも備え、アンモニアを燃料として燃焼器で燃焼させるガスタービンであって、アンモニアの燃焼によって発生する水蒸気を回収して燃焼器に循環供給する水蒸気循環手段を備える。
【０００９】
本開示の上記第１の態様のガスタービンにおいて、水蒸気循環手段は、タービンの排ガスに含まれる水蒸気を水として回収する回収装置と、水を気化させて燃焼器に供給する水蒸気供給装置とを備え、排ガスと水との熱交換によって水蒸気を凝縮させると共に水を気化させてもよい。
【００１０】
本開示の上記第１の態様のガスタービンにおいて、回収装置は、排ガスを水と熱交換させる熱交換器と、該熱交換器から出力される水と排ガスの残ガスとを気液分離する気液分離器とを備え、水蒸気供給装置は、気液分離器から出力される水を熱交換器に供給する水ポンプと、熱交換器とを備えてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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