ガスタービン（燃焼機）が変動する背圧で運転調節を行う際、高い変動作業効率を持つ特性を踏まえ、複合サイクルを構築する際に設計作業点で燃焼機の背圧を能動的に高める高背圧燃焼機複合サイクル発電システム案を提案した。主上部サイクルの前後にそれぞれ前置圧縮機と膨張機を設置し、燃焼機の排気圧力の保持と調節を行う。F級燃焼機透平の初期パラメータに基づき、本複合サイクルの重要パラメータを設計し、重要パラメータである再循環排ガスの温度（常温まで冷却する場合と冷却しない場合の2ケース）、主上部サイクル圧比および燃焼機背圧に関して、事例および特性規則の分析を行った。分析結果より、再循環排ガス冷却時の複合サイクル効率は冷却しない時より低く、透平背圧0.30 MPaのとき、それぞれ58.07％と58.94％であり、主圧縮機出口温度が高く燃焼室損失が低いためである。透平背圧0.30 MPa時の複合サイクルシステムの最適圧比は17.0であり、それに対応する複合サイクル効率は58.97％、比仕事率は563.87 kJ/kgである。比仕事率を総合的に考慮して主上部圧比は15.4を推奨し、透平背圧0.03～0.35 MPaの範囲では常温冷却および未冷却2ケースとも複合サイクル効率の変化範囲はそれぞれ56.00％～58.57％および55.81％～59.12％であり、いずれも先に上昇し後に低下し、高背圧時の複合効率変化範囲は大きくない。同時に、実際の工学応用を踏まえ、単一廃熱ボイラーの設計状況を考慮し、その熱力特性および再生可能エネルギーの柔軟で低コスト高効率な利用方法の可能性を分析し、多エネルギー相補的で柔軟かつ高効率な現代複合サイクルの新たなシステム案の参考となる。

高背圧;ガスタービン;複合サイクル;サイクル効率;圧縮機;システム統合と最適化