JP2000130184A

JP2000130184A - ガスタービン装置

Info

Publication number: JP2000130184A
Application number: JP30711098A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Bandai; 重実萬代; Masatoyo Oota; 将豊太田; Eiji Akita; 栄司秋田; Koichi Nishida; 幸一西田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】従来の動力発生装置の不具合を解消し、熱効
率に秀れ、多量の動力を出力できるとともに、安価に製
作できるガスタービン装置を提供すること。【解決手段】燃料として使用するＬＮＧ１２９の冷熱
を利用して酸素１３０を予冷するとともに、ＬＮＧをガ
ス状の天然ガス１３１にする冷却器１１１、天然ガスと
圧縮された酸素との燃焼により高温燃焼ガスを発生させ
るとともに、この中に飽和状態の高圧水１２６を噴射し
て、水蒸気成分を多量に含む燃焼ガス１２１を発生させ
る燃焼器１０９、燃焼ガスにより作動して動力を外部に
出力するガスタービン１０１、１０２、１０３、ポンプ
１０５で昇圧された高圧水１２６をガスタービンから抽
気した燃焼ガスで飽和水にする熱交換器、および抽気さ
れずガスタービンから排出される燃焼ガスを冷却して、
水蒸気を凝縮させて、ＣＯ₂１２８を分離する凝縮器１
０４とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水蒸気を多量に含む
高温、高圧の燃焼ガスでガスタービンを駆動するととも
に、ガスタービンから排出される燃焼ガス中の水蒸気を
凝縮することにより、燃焼ガス中の二酸化炭素（Ｃ
Ｏ₂）を容易に、しかも安価な装置で回収できるように
したガスタービン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、使用される燃料の保有するエネル
ギの５０〜６０％を電力等の動力に変換でき、熱効率が
秀れていることから、ガスタービン設備と蒸気タービン
設備とをコンバインドしたシステムからなる、コンバイ
ンドサイクル動力発生装置が発電プラント等として多く
採用されるようになってきている。

【０００３】このような、コンバインドサイクル発電プ
ラントは、図２に示すように、ガスタービン発電設備０
１と蒸気タービン発電設備０６とからなる。

【０００４】このうち、ガスタービン発電設備０１は、
大気ＡＴを吸入して圧縮し、高圧空気にする圧縮機０
２、圧縮機０２からの高圧空気と別途供給される燃料Ｆ
とにより、高温、高圧の燃焼ガスＣＧを発生させる燃焼
器０３、燃焼器０３からの燃焼ガスＣＧで作動して、同
軸状に連結された前述の圧縮機０２を駆動するととも
に、余剰の動力で、同様に同軸状に連結された発電機０
４を駆動するガスタービン０５とからなる。

【０００５】また、蒸気タービン発電設備０６は、ガス
タービン０５から排出される燃焼ガスＣＧで蒸気を発生
させる排ガスボイラ０７、排ガスボイラ０７で発生した
蒸気で作動し、同軸に連結された発電機０１６を駆動す
る蒸気タービン０１２、蒸気タービン０１２から排出さ
れる排気を冷却し、水分が除去された不活性ガス等を真
空ポンプ０２１で吸引して汽水分離し、脱気された復水
である給水ＦＷおよび外部から随時補給される給水ＦＷ
を排ガスボイラ０７に供給する給水装置０１７、および
排ガスボイラ０７で発生させた蒸気若しくは再熱した蒸
気を蒸気タービン０１２に供給する蒸気供給装置０３１
とからなる。

【０００６】このうち、排ガスボイラ０７は、ガスター
ビン０５から排出される燃焼ガスＣＧが導入される側か
ら、順次配置された高圧蒸気発生器０８、再熱器０９、
中圧蒸気発生器０１０および低圧蒸気発生器０１１で構
成されている。

【０００７】また、蒸気タービン０１２は、高圧蒸気タ
ービン０１３、中圧蒸気タービン０１４および低圧蒸気
タービン０１５からなる。このうち、高圧蒸気タービン
０１３は、高圧蒸気発生器０８で発生させた高圧蒸気
が、蒸気遮断弁０２３、および高圧蒸気加減弁０２４を
介装した高圧蒸気管０２５からなる蒸気供給装置０３１
によって供給され、作動するとともに、その排気は給水
装置０１７を構成する再熱管０２２によって再熱器０９
へ供給されて再熱される。

【０００８】また、中圧蒸気タービン０１４は、高圧蒸
気タービン０１３から排出された排気が再熱器０９によ
って加熱された加熱蒸気、および中圧蒸気発生器０１０
で発生させた中圧蒸気とが混合された再熱蒸気が、蒸気
遮断弁０２３および再熱蒸気加減弁０２６を介装した再
熱蒸気管０２７からなる蒸気供給装置０３１によって供
給されて作動するとともに、その排気は蒸気供給装置０
３１としてのバイパス管０３０を経て、低圧蒸気タービ
ン０１５へ供給される。

【０００９】さらに、低圧蒸気タービン０１５は、低圧
蒸気発生器０１１で発生させ、蒸気遮断弁０２３および
低圧蒸気加減弁０２８を介装した低圧蒸気管０２９から
なる蒸気供給装置０３１によって供給される低圧蒸気、
および前述した中圧蒸気タービン０１４から排出され、
バイパス管０３０によって低圧蒸気管０２９内に供給さ
れる中圧蒸気タービン０１４の排気とを混合させた低圧
蒸気によって作動する。

【００１０】また、低圧蒸気タービン０１５から排出さ
れる排気は、復水器０１８に落され、外部から供給され
る大量の冷却水によって冷却されて、排気中の不活性ガ
ス等を分離し、真空ポンプ０２１によって大気へ放出す
ることにより、復水器０１８中は−９６．３８ＫＰａ
（７２２ｍｍＨｇ）程度にされて、排気中の水蒸気を凝
縮され易くして、復水し、給水ＦＷを生成する。

【００１１】この給水ＦＷは、復水ポンプ０１９により
復水器０１８内から抜き出され、低圧蒸気発生器０１１
および給水ポンプ０２０の吸入口へ供給される。給水ポ
ンプ０２０の吸入口へ供給された給水ＦＷは、給水ポン
プ０２０によって、中圧蒸気発生器０１０および高圧蒸
気発生器０８に供給される。なお、給水ＦＷは蒸気ター
ビン発電設備０６を循環するとき−部分が外部へ漏洩す
るため、漏洩分を図示省略した補給水装置によって、随
時補給するようにしている。

【００１２】これらの復水器０１８、復水ポンプ０１
９、給水ポンプ０２０、真空ポンプ０２１、前述した高
圧蒸気タービン０１２の排気を再熱器０９へ供給する再
熱管０２２、および補給水装置によって給水装置０１７
が構成されている。

【００１３】なお、高圧蒸気タービン０１３、中圧蒸気
タービン０１４および低圧蒸気タービン０１５は、通
常、−軸で連結され、前述したように、この軸に連結さ
れた発電機０１６を駆動するようにしている。

【００１４】また、このようなコンバインドサイクル発
電プラントは、図２に示すようにガスタービン発電設備
０１の２基又は３基に対し、蒸気タービン発電設備０６
が１基設置されるようにした多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントと、ガスタービン発電設備０１の１基に
対して、蒸気発電設備０６を１基設置するようにして、
ガスタービン０５、圧縮機０２、高圧蒸気タービン０１
３、中圧蒸気タービン０１４および低圧蒸気タービン０
１５を１軸で連結し、この軸に１台の発電機を連結して
駆動し、発電するようにした１軸型コンバインドサイク
ル発電プラントとがある。

【００１５】両者にはそれぞれ、構造が複雑になるもの
の熱回収効率が高く、また、構造的には簡素にできるも
のの、熱回収効率をそれほど高くできない等の一長一短
があるが、前述したように燃料Ｆの熱エネルギを高効率
で電力に変換できる熱効率が秀れているため、従来から
多く使用されている。

【００１６】しかしながら、上述したコンバインドサイ
クル発電プラントに代表される、コンバインドサイクル
動力発生装置においては、上述した説明から明らかなよ
うに、多軸型コンバインドサイクル動力発生装置におい
ては勿論のこと、１軸型コンバインドサイクル動力発生
装置においても、蒸気タービン設備のうち、特に、ガス
タービンから排出される燃焼ガスから熱回収を行い、蒸
気を発生させる排ガスボイラの構造が非常に複雑になる
とともに、ガスタービン設備の運転に対応した、蒸気タ
ービン設備の最適な運転を行うようにするために、非常
に複雑な構造のものになるとともに、高価な設備となる
不具合がある。

【００１７】また、蒸気タービン設備における蒸気サイ
クルでは、低圧蒸気タービンから排出される排気を復水
器で復水して、給水として使用するようにしているため
に、多量の冷却水を使って排気を冷却して、汽水分離を
行う必要があるため、蒸気サイクル外に冷却水によって
排出される熱量が多くなり、復水損失が多くなり、蒸気
サイクルの熱効率が低減し、蒸気タービン設備による動
力回収効率が低下し、コンバイドサイクル動力発生装置
全体としての熱効率の現状以上の向上が、期待できない
という不具合がある。

【００１８】また、ガスタービンから排出される燃焼ガ
スの熱量は、排ガスボイラで回収されるものの、排ガス
ボイラで熱回収された燃焼ガス、いわゆる排ガスは、ガ
ス中の除塵は行われるものの、そのまま、大気中に放出
するようにしているため、大気汚染の原因となる不具合
がある。特に、地球温暖化の観点から大気中への放出規
制の強化が今後予想されるガスタービン０５から排出さ
れ、大気中へ放出される燃焼ガスＣＧ中に多量に含まれ
るＣＯ₂の分離、回収は、現状では殆んど何もなされず
に、そのまま大気ＡＴ中へ放出されている。

【００１９】このため、今後、このようなＣＯ₂の大気
放出規制が厳しくなった場合においては、燃焼ガスから
のＣＯ₂の分離、回収装置に多額の費用を要することに
なるという不具合がある。

【００２０】さらに、燃焼器０３に酸化剤として供給さ
れる空気は、大気ＡＴ中の空気が、冷却されることな
く、そのまま圧縮されて供給されるようになっているた
めに、燃焼器０３へ供給する所定圧力の圧縮空気にする
ためには、圧縮機０２の駆動力が大きくなり、圧縮機０
２を駆動したガスタービンの余剰駆動力を外部に出力す
るようにした、外部へ出力できる駆動力分が低下し、特
に、大気温度が上昇する夏場においては、ガスタービン
設備から外部へ出力できる駆動力が低下するという不具
合もある。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、動力を発生
させる燃料の動力変換効率が秀れているために、従来か
ら多用されているガスタービン設備および蒸気タービン
設備とを組合せたシステムからなる、コンバインドサイ
クル動力発生装置の上述した不具合を解消するため、高
温、高圧の燃焼ガス中に高圧水を噴射して、高濃度の水
蒸気を含む燃焼ガスを生成し、これによりガスタービン
を駆動するようにして、プラントを高価なものにする原
因となっていた、ボイラを不要にして安価なシステムに
でき、また、ガスタービンから抽気した一部の水蒸気の
顕熱および潜熱を利用して、燃焼ガス中に噴射する高圧
水を飽和水にし、復水時に冷却水によってシステム外に
排出される熱量を少くして、復水損水を小さくでき、ま
た、ガスタービンを作動させ、排出される燃焼ガスの混
合流体のうちの水蒸気を凝縮して、ＣＯ₂を分離回収す
るようにして、将来大気への放出規制が厳しくなった場
合においても、ＣＯ₂の分離、回収を多額の費用を必要
とすることなく、実現でき、さらには、燃料には低温液
化燃料を使用するようにして、この冷熱により、燃焼器
へ供給される酸素（Ｏ₂）冷却して圧縮することによ
り、Ｏ₂の圧縮に要する圧縮機の動力を低減して、圧縮
機を駆動するガスタービンから得られる外部出力を大き
くできるガスタービン装置を提供することを課題とす
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のガス
タービン装置は、次の手段とした。

【００２３】（１）ポンプで供給される低温の液化天然
ガス（ＬＮＧ）等の液化燃料の冷熱で、供給された酸素
を冷却して、圧縮動力が小さくなる冷温の酸素にして圧
縮機に供給するとともに、酸素を冷却することによる、
酸素からの加熱により、液化燃料をガス状の燃料にする
冷却器を設けた。

【００２４】（２）圧縮機から供給される圧縮された酸
素と冷却器から供給されるガス状の燃料とが導入され、
これらを燃焼させることにより発生した高温燃焼ガス中
に、高圧水供給ラインから供給される高圧水を噴射し
て、高濃度の水蒸気が含む燃焼ガスを発生させる燃焼器
を設けた。

【００２５】（３）燃焼器で発生し、供給された高濃度
の水蒸気を含む燃焼ガスで作動し、圧縮機を駆動すると
ともに、動力を外部に出力させるようにしたガスタービ
ンを設けた。なお、ガスタービンは、燃焼ガスの圧力、
温度に対応して、効率良く動力を発生させることができ
るように、高圧、中圧、および低圧ガスタービン等から
なる複数個のものを設けるようにすることが好ましい。

【００２６】（４）高濃度の水蒸気を含む燃焼ガスで作
動させるようにしたガスタービンから抽気される燃焼ガ
スで、燃焼器内の高温燃焼ガス中の噴射される前の高圧
水を加熱して、飽和水にする熱交換器を設けた。

【００２７】なお、熱交換器は、ガスタービンと同数設
けるようにし、各ガスタービンからそれぞれ抽気された
燃焼ガスで、燃焼器内の高温燃焼ガス中の噴射される高
圧水を、抽気された燃焼ガスの圧力、温度に応じて、効
率良く加熱するようにすることが好ましい。また、高圧
水を加熱するために熱交換器に導入される燃焼ガスのう
ち、高圧水を加熱することにより冷却されて凝縮した水
蒸気分は、高圧水の供給ラインへ、さらに、燃焼ガスか
ら水蒸気分が分離され、殆んどが二酸化炭素であるガス
成分は、二酸化炭素回収ラインへそれぞれ戻すようにす
る戻し配管を設けることが好ましい。

【００２８】（５）抽気されて熱交換器で高圧水の加熱
に使用された燃焼ガスを除く、ガスタービンから排出さ
れた燃焼ガスを、外部から導入された冷却水で冷却し
て、燃焼ガス中の水蒸気分を凝縮させて、高圧水として
供給ラインへ供給するとともに、燃焼ガスから水蒸気分
が分離された殆んどが二酸化炭素であるガス成分を分離
して、二酸化炭素回収ラインで回収できるようにした凝
縮器を設けた。

【００２９】このように、本発明のガスタービン装置
は、上述（１）〜（５）の手段にしたことにより、液化
燃料がガス状にされた燃料とともに、高温燃焼ガスを発
生させる酸素は、液化燃料をガス状の燃料にするときの
冷熱により冷却され、低温となって圧縮機で圧縮される
ので、ガスタービンで駆動される圧縮機の駆動力を低減
することができ、ガスタービンから外部へ出力される駆
動力を大きくできる。

【００３０】また、燃焼器内の高温燃焼ガスに高圧水に
噴射させて、高濃度の水蒸気を含む燃焼ガスを発生さ
せ、この燃焼ガスでガスタービンを駆動させるようにし
たので、ボイラの設置が不要になり、プラントが安価な
システムにできるとともに、ガスタービンを作動させる
燃焼ガスの作動エネルギが、高圧水の噴射により生成さ
れた水蒸気の付加により増大し、ガスタービンの出力を
増大させることができる。

【００３１】また、ガスタービンから抽気した燃焼ガス
で高圧水を加熱して飽和水にする熱交換器を設けたこと
により、高温燃焼ガス中に噴射される高圧水を高温にで
き、高温燃焼ガス中への高圧水の噴射により生成される
燃焼ガスの温度低下を低減できるとともに、ガスタービ
ンから凝縮器に排出される燃焼ガスの量を少なくでき、
燃焼ガス中の水蒸気の凝縮時の冷却水によって外部へ放
出される熱量を少くできることにより、復水損失を低減
して、熱効率を向上させることができる。

【００３２】上述した事項により、本発明のガスタービ
ン装置を設けるようにした動力発生装置では、熱効率を
向上させることができ、ガスタービン設備および蒸気タ
ービン設備を設けた、従来のコンバインドサイクル動力
発生装置と略同等の駆動力が得られるようになる。ま
た、凝縮器を設けたことにより、さらには、熱交換器を
設けたことにより、ガスタービンから排出される燃焼ガ
ス又はガスタービンから抽気される燃焼ガスを、冷却水
又は高圧水で冷却し、燃焼ガス中の水蒸気を凝縮させる
ことにより、燃焼ガス中の二酸化炭素等の抽出が容易に
なり、大気中に放出されることがなく、容易に分離回収
できるようになり、特に、地球環境保全の観点から大気
放出の規制強化が予測されている二酸化炭素の分離、回
収に、多額の投資を行う必要がなくなる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のガスタービン装置
の実施の一形態を図面にもとづき説明する。図１は、本
発明のガスタービン装置の実施の第１形態を示すブロッ
ク図である。

【００３４】図において、１０１は後述する燃焼器１０
９から供給される高温、高圧で、しかも高濃度の水蒸気
を含む燃焼ガス１２１で作動する高圧ガスタービン、１
０２は高圧ガスタービン１０１から排出される燃焼ガス
１２１のうち、抽気され、後述する第３段熱交換器１０
８へ供給される第１段抽気燃焼ガス１２２を除く、残り
の燃焼ガス１２１で作動する中圧ガスタービン、１０３
は中圧ガスタービン１０２から排出される燃焼ガス１２
１のうち、抽気され、後述する第２段熱交換器１０７へ
供給される第２段抽気燃焼ガス１２３を除く、残りの燃
焼ガス１２１で作動する低圧ガスタービンである。

【００３５】また、１０４は、低圧ガスタービン１０３
から排出される燃焼ガス１２１のうち、抽気され、後述
する第１段熱交換器１０６へ供給される第３段抽気燃焼
ガス１２４を除く、残りの燃焼ガス１２１中の水蒸気成
分を外部から導入した冷却水１２５で凝縮し、高圧水１
２６になる給水１２７と殆んどが二酸化炭素ＣＯ₂であ
る排気１２８とに分離する凝縮器である。

【００３６】１０５は、凝縮器１０４で分離された給水
１２７を昇圧して、高圧水１２６にし、第１段熱交換器
１０６に供給するポンプである。１０６は、ポンプ１０
５から供給された高圧水１２６を、低圧ガスタービン１
０３から抽気された第３段抽気燃焼ガス１２４により、
第３段抽気燃焼ガス１２４の温度に対応した温度にまで
加熱する第１段熱交換器１０６である。

【００３７】なお、第１段熱交換器１０６に導入され、
高圧水１２６を加熱した第３段抽気燃焼ガス１２４は、
第１段熱交換器１０６内で、高圧水１２６を加熱するこ
とにより、冷却され、水蒸気分が凝縮し、水分と二酸化
炭素ＣＯ₂を主成分とする排気１２８とに分離される。
このうち、水分は、戻し配管により、凝縮器１０４で凝
縮しポンプ１０５に供給される給水１２７中に戻され、
凝縮器１０４からの給水１２７とともに、ポンプ１０５
の吸入口に供給されてポンプ１０５で昇圧されて高圧水
１２６になる。また、排気１２８は、同様に戻し配管に
より、凝縮器１０４で分離され、凝縮器１０４から図示
省略した二酸化炭素回収装置へ回収される排気１２８中
に戻されて、二酸化炭素回収装置に回収される。

【００３８】また、１０７は第１段熱交換器１０６で加
熱された高圧水１２６を、中圧ガスタービン１０２から
抽気された第２段抽気燃焼ガス１２３により、抽気蒸気
１２３の温度に対応した温度にまで加熱する第２段熱交
換器である。第２段熱交換器１０７に導入され、高圧水
１２６を加熱した第２段抽気燃焼ガス１２３は、第２段
熱交換器１０７内で第３段抽気燃焼ガス１２４と同様
に、高圧水１２６を加熱することにより、水分と排気１
２６とに分離され、給水１２７はポンプ１０５の吸入口
に供給されるとともに、排気１２８は二酸化炭素回収装
置に回収される。

【００３９】さらに、１０８は第２段熱交換器１０７で
加熱された高圧水１２６を、高圧ガスタービン１０１か
ら抽気された第１段抽気燃焼ガス１２２により、高圧水
１２６の飽和温度にまで加熱する第１段熱交換器であ
る。第１段熱交換器１０８に導入され、高圧水１２６を
加熱した第１段抽気燃焼ガス１２２は、第１段熱交換器
１０８内で、第３段抽気燃焼ガス１２４と同様に、第２
段熱交換器１０７から供給された高圧水１２６を飽和水
温度にまで加熱することにより、水分と排気１２８とに
分離され、給水１２７はポンプ１０５の吸入口に供給さ
れるとともに、排気１２８は二酸化炭素回収装置に回収
される。

【００４０】１１０は、液化天然ガス（ＬＮＧ）１２９
を図示省略したＬＮＧタンクから、後述する燃焼器１０
９に供給する燃料ポンプである。燃料ポンプ１１０から
燃焼器１０９に供給されるＬＮＧ１２９は、酸化剤とし
ての酸素Ｏ₂１３０が導入されるようにした冷却器１１
１内で、Ｏ₂を冷却することにより加熱され、ガス状の
天然ガス１３１となって、燃焼器１０９に供給される。
また、冷却器１１１内でＬＮＧ１２９によって冷却され
た酸素１３０は、圧縮機１１２に導入された後、圧縮酸
素１３２となって燃焼器１０９に供給される。

【００４１】また、燃焼器１０９は、圧縮機１１２から
の圧縮酸素１３２と冷却器１１１からの天然ガス１３１
とが導入され、内部に設置された点火器で着火されて、
又は内部に保存されている火炎により着火されて高温燃
焼ガスを発生させる。また、高温燃焼ガスを発生させて
いる燃焼器１０９の内部には、前述したように、第３段
熱交換器１０８によって飽和温度にまで加熱された高圧
水１２６が噴射され、高温、高圧で、しかも高濃度の水
蒸気を多量に含む燃焼ガス１２１が生成される。

【００４２】また、燃焼器１０９では、酸化剤としてＯ
₂１３０が使用され、燃料として天然ガス１３１が使用
されるために、略完全燃焼し、水蒸気を除く燃焼ガス１
２１の成分は殆んどがＣＯ₂となる。この燃焼ガス１２
１は、前述したように燃焼器１０９から高圧ガスタービ
ン１０１に供給され、高圧ガスタービン１０１を作動さ
せ、圧縮機１１２を駆動するとともに、外部へ駆動力を
出力する。

【００４３】さらに、第３段熱交換器１０８で高圧水１
２１を加熱するための第１段抽気燃焼ガス１２２が抽気
されて、高圧ガスタービン１０１から排出される燃焼ガ
ス１２１は、中圧ガスタービン１０２に供給され、中圧
ガスタービン１０２を作動させ、外部へ駆動力を出力す
るとともに、第２段熱交換器１０７で高圧水１２６を加
熱するための第２段抽気燃焼ガス１２３が抽気されて、
中圧ガスタービン１０２から排出される燃焼ガス１２１
は、低圧ガスタービン１０３に供給され、低圧ガスター
ビン１０３を作成させ、発電機等を駆動するための駆動
力を外部へ出力する。

【００４４】本実施の形態のガスタービン装置は、上述
のように構成され、水蒸気を多量に含む高温、高圧の燃
焼ガス１２１は、高圧ガスタービン１０１、中圧タービ
ン１０２および低圧ガスタービン１０３に順次供給され
て、それぞれのガスタービン１０１、１０２、１０３か
ら、外部へ駆動力を供給すると共に、高圧ガスタービン
１０１では圧縮機１１２を駆動する。

【００４５】そして、低圧ガスタービン１０３から排出
される燃焼ガス１２１が導入される凝縮器１０４では、
燃焼ガス１２１に含まれる水分を凝縮することにより、
水分とＣＯ₂を主成分とする排気１２８とに分離する。
凝縮器１０４で分離された排気１２８は、二酸化炭素回
収装置に移送されて排気１２８中のＣＯ₂を回収する。

【００４６】さらに凝縮器１０４で凝縮した水分は、給
水１２７となってポンプ１０５で昇圧して、高圧水１２
６にしたのち、第１段ないし第３段熱交換器１０６、１
０７、１０８で低圧ガスタービン１０３、中圧ガスター
ビン１０２および高圧ガスタービン１０１のそれぞれ出
口から抽気した第３段抽気燃焼ガス１２４、第２段抽気
燃焼ガス１２３および第１段抽気燃焼ガス１２２の熱
を、それぞれ利用して飽和温度にまで昇温する。そし
て、飽和温度にまで昇温された、この高圧水１２６を高
温燃焼ガスを発生させている燃焼器１０９内に噴射して
水蒸気とする。

【００４７】また燃料ポンプ１１０で昇圧したＬＮＧ１
２９は、冷却器１１１に導入された酸素１３０の熱を吸
収して気化するとともに、酸素１３０を冷却する。ま
た、冷却された酸素１３０は、圧縮機１１２で昇圧した
のち、冷却器１１１内で燃焼器１０９内に導入された天
然ガス１３１と略完全燃焼し、高温燃焼ガスを発生さ
せ、これに、高圧水１２０を噴射することにより、多量
に水蒸気を含む燃焼ガスを発生させる。

【００４８】このように、本実施の形態のガスタービン
装置は、上述の様に構成されているので、高温燃焼ガス
を発生させている燃焼器１０４内に飽和状態の高圧水１
２６を噴射して、高温高圧状態の蒸気を発生させ、これ
によりガスタービン１０１、１０２、１０３に噴射し駆
動するようにしているので、通常のガスタービンの排気
から蒸気を発生させるボイラを使用する必要がなく、動
力発生装置を安価なシステムとすることができる。

【００４９】また、各圧力レベルの燃焼ガス１２１の一
部を高圧ガスタービン１０１、中圧ガスタービン１０
２、および低圧ガスタービン１０３のそれぞれから抽気
し、その顕熱、潜熱を利用して高圧水１２６を加熱をす
ることにより、燃焼ガス１２１中の水蒸気分を凝縮し
て、給水１２７となる水分を回収することにより、凝縮
器１０４での復水時に生じる熱損失を減少させることが
できる。

【００５０】さらに、天然ガス１３１と酸素１３０との
燃焼とすることにより、燃焼ガス１２１をＣＯ₂と水蒸
気のみの成分のものとすることができ、凝縮器１０４で
水蒸気を凝縮させることにより、容易にＣＯ₂１２８と
水分とに分離することができ、燃焼ガス１２１からのＣ
Ｏ₂１２８を除去する装置に、多額の投資をする必要が
なくなる。さらに、燃料としてＬＮＧ１２８を使用し、
この冷熱を利用して、酸素１３０を冷却したのち、これ
を圧縮するようにしたことにより圧縮機１１２の動力を
大幅に減少させることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスター
ビン装置は、燃料として使用されるＬＮＧの冷熱を利用
して、酸素を予冷したのち、酸素を圧縮して燃焼器に供
給するようにした冷却器、高温燃焼ガス中に高圧水を噴
射して、高濃度の水蒸気を含む燃焼ガスを生成する燃焼
器、燃焼器で生成した燃焼ガスで作動し、動力を外部に
出力させるようにしたガスタービン、高圧水をガスター
ビンから抽気した一部の燃焼ガスの顕熱、および潜熱を
利用して、飽和水とする熱交換器、ガスタービンから排
出される燃焼ガスの混合流体のうち水分を凝縮して、Ｃ
Ｏ₂を分離回収する様にした凝縮器を設けたことによ
り、（１）ガスタービンから排出される燃焼ガスから熱回収
を行うためのボイラが不要になるため、安価なシステム
とすることができる。

【００５２】（２）ガスタービン各圧力レベルから一部
の燃焼ガスを抽気し、これで高圧水を予熱することによ
り、熱回収することができ、従来プラント効率を低減さ
せる原因となっていた、復水損失を減少することができ
る。

【００５３】（３）燃焼ガスを水蒸気とＣＯ₂の二成分
系とし、水蒸気を凝縮することにより、ＣＯ₂を容易に
分離することができ、安価なＣＯ₂回収装置により、大
気中へのＣＯ₂の放出をなくすることができる。

【００５４】（４）燃料として使用されるＬＮＧの冷熱
を利用して、酸素を冷却したのち酸素を圧縮するため、
酸素の圧縮する圧縮機の動力が少なくてすみ、ガスター
ビンで発生する駆動力を外部へ多量に取り出すことがで
き、プラント効率を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスタービン装置の実施の第１形態を
示すブロック図、

【図２】従来のガスタービン発電設備と蒸気タービン発
電設備とからなるコンバインドサイクル発電プラントを
示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１高圧ガスタービン１０２中圧ガスタービン１０３低圧ガスタービン１０４凝縮器１０５ポンプ１０６第１段熱交換器１０７第２段熱交換器１０８第３段熱交換器１０９燃焼器１１０燃料ポンプ１１１冷却器１１２圧縮機１２１燃焼ガス１２２第１段抽気燃焼ガス１２３第２段抽気燃焼ガス１２４第３段抽気燃焼ガス１２５冷却水１２６高圧水１２７給水１２８排気（ＣＯ₂）１２９液化天然ガス（ＬＮＧ）１３０酸素１３１天然ガス１３２圧縮酸素０１ガスタービン発電設備０２圧縮機０３燃焼器０４（ガスタービン発電機）０５ガスタービン０６蒸気タービン発電設備０７排ガスボイラ０８高圧蒸気発生器０９再熱器０１０中圧蒸気発生器０１１低圧蒸気発生器０１２蒸気タービン０１３高圧蒸気タービン０１４中圧蒸気タービン０１５低圧蒸気タービン０１６（蒸気タービン）発電機０１７給水装置０１８復水器０１９復水ポンプ０２０給水ポンプ０２１真空ポンプ０２２再熱管０２３蒸気遮断弁０２４高圧蒸気加減弁０２５高圧蒸気管０２６再熱蒸気加減弁０２７再熱蒸気管０２８低圧蒸気加減弁０２９低圧蒸気管０３０バイパス管０３１蒸気供給装置ＡＴ大気Ｆ燃料ＣＧ燃焼ガスＦＷ給水

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２３Ｃ 11/00 ３０１Ｆ２３Ｃ 11/00 ３０１ (72)発明者秋田栄司兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者西田幸一兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂製作所内Ｆターム(参考） 3K065 TA00 TC08 TD05 TE06 TF05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導入された酸素を液化燃料の冷熱で冷却
して圧縮機に供給するとともに、前記酸素からの放熱に
より前記液化燃料をガス状の燃料にする冷却器と、前記
圧縮機からの前記酸素と前記燃料とを導入して発生させ
た高温燃焼ガス中に高圧水を噴射して、高濃度の水蒸気
を含む燃焼ガスを発生させる燃焼器と、前記燃焼器から
供給される前記燃焼ガスで作動するガスタービンと、前
記ガスタービンから抽気された前記燃焼ガスで前記燃焼
器に噴射前の高圧水を加熱して、飽和状態にする熱交換
器と、前記ガスタービンから排出される前記燃焼ガスを
冷却し、前記燃焼ガス中の水分を凝縮して二酸化炭素を
分離する凝縮器とを設けたことを特徴とするガスタービ
ン装置。