JP2000282894A - Gas turbine plant, and operation method and control method thereof - Google Patents

Gas turbine plant, and operation method and control method thereof

Info

Publication number
JP2000282894A
JP2000282894A JP9131199A JP9131199A JP2000282894A JP 2000282894 A JP2000282894 A JP 2000282894A JP 9131199 A JP9131199 A JP 9131199A JP 9131199 A JP9131199 A JP 9131199A JP 2000282894 A JP2000282894 A JP 2000282894A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
exhaust gas
gas
gas turbine
recovery device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9131199A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Hida
健一 飛田
Shigeo Hatamiya
重雄 幡宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9131199A priority Critical patent/JP2000282894A/en
Publication of JP2000282894A publication Critical patent/JP2000282894A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce production cost and improve power generation output or power generation efficiency by simplifying a moisture highly utilizing gas turbine system for recovering water, miniaturizing elemental equipment and accelerating a low pressure loss. SOLUTION: This gas turbine plant is provided with a humidifier 2 for adding water to the combustion gas pressurized by a compressor, a heat recovery device 3 for recovering heat energy in the exhaust gas from a gas turbine, a water recovery device 6 for recovering water in the exhaust gas, and an exhaust gas re-heating device 7 for adding heat to the exhaust gas before releasing the gas in atmosphere. In this case, the humidifier 2 is provided with an atomizing means for atomizing heated liquid phase water in pressurized gas, redundant water recovering means to recover the redundant water left as liquid phase because of not having vaporized, and a supply means for supplying the water recovered by this redundant water recovering means as water for heating the heat source of the exhaust gas re-heating device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンプラン
ト及びその運転方法並びにその制御方法に係わり、特に
高湿分の作動媒体を燃焼器で高温に加熱し、その高温ガ
スによりガスタービンを駆動して動力を得るようにした
ガスタービンプラントに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine plant, a method of operating the same, and a method of controlling the same. More particularly, a high-humidity working medium is heated to a high temperature by a combustor, and the gas turbine is driven by the high-temperature gas. The present invention relates to a gas turbine plant that obtains power.

【0002】[0002]

【従来の技術】高湿分の作動媒体を用いるHAT(Humi
d Air Turbine(高湿度ガスタービン))サイクルに関
する技術としては、例えば特公平1−195053号公
報、特公平1−31013号公報、また「火力原子力発
電 Vol.43 No.12 1992 p65−p71」などに開示されてい
るものが知られている。
2. Description of the Related Art HAT (Humi) using a working medium of high humidity is used.
d Air Turbine (High Humidity Gas Turbine) cycle technology includes, for example, Japanese Patent Publication No. 1-195053, Japanese Patent Publication No. 1-31013, and "Thermal Nuclear Power Generation Vol.43 No.12 1992 p65-p71". Are known.

【0003】すなわち、これらには、支燃焼ガス・作動
媒体ガス等として用いる空気,あるいは空気を主体とす
るガスを、圧縮機で昇圧してなる圧縮空気の一部あるい
は全部に、液相の水を注入して得た圧縮空気/水/水蒸
気の液相混合物でガスタービンの排気から熱回収、また
はガスタービン排気からの熱回収とこの圧縮機の中間冷
却とを行うガスタービンサイクル(プラント)が開示さ
れている。
[0003] In other words, the air used as auxiliary combustion gas and working medium gas, or a gas mainly composed of air is added to a part or all of the compressed air obtained by increasing the pressure of the compressor, and the liquid phase water is added to the compressed air. A gas turbine cycle (plant) for recovering heat from the exhaust gas of a gas turbine or recovering heat from the exhaust gas of a gas turbine and intercooling the compressor using a liquid-phase mixture of compressed air / water / steam obtained by injecting the compressed air / water / steam. It has been disclosed.

【0004】このガスタービンサイクルでは、流入空気
は圧縮過程において、中間冷却器および後置冷却器にお
いて液相の水により冷却される。生成した圧縮空気は加
湿された後、熱回収装置において排ガスにより加熱され
る。このガスタービンサイクルは蒸気タービンを必要と
せず、ガスタービンのみで、コンバインドサイクルに匹
敵する、またはそれ以上の出力と高効率が達成可能と考
えられている。
In this gas turbine cycle, inflow air is cooled by liquid-phase water in an intercooler and a postcooler in a compression process. The generated compressed air is heated by the exhaust gas in the heat recovery device after being humidified. This gas turbine cycle does not require a steam turbine, and it is considered that a gas turbine alone can achieve a power and efficiency higher than or equal to that of a combined cycle.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のもので
は、ガスタービンへ供給する圧縮空気を加湿する手段と
して増湿塔を採用している。この増湿塔の詳細な構造
は、例えば米国特許第2186706号明細書等に記載
されているものが代表される。この増湿塔は、圧縮空気
と水とを対向流でかつ直接に接触させるものである。す
なわち、増湿塔内で、上方向に流れる圧縮空気に対し
て、スプレーまたは滴下した水滴を、圧縮空気と水との
接触を促進する多孔質媒体を介して、直接に接触させて
圧縮空気に水分を付加するようにしている。増湿塔に流
入する水は通常、熱回収を行うことによって加熱されて
おり、増湿塔内で蒸発しなかった液相の水は再び熱回収
に用いられ循環している。
In the prior art described above, a humidifying tower is employed as a means for humidifying the compressed air supplied to the gas turbine. The detailed structure of the humidification tower is, for example, one described in U.S. Pat. No. 2,186,706. This humidification tower is for bringing compressed air and water into direct contact with each other in countercurrent. That is, in the humidification tower, the sprayed or dropped water droplets are directly brought into contact with the compressed air flowing upward through the porous medium that promotes the contact between the compressed air and the water. We try to add moisture. The water flowing into the humidification tower is usually heated by performing heat recovery, and the liquid water not evaporated in the humidification tower is used again for heat recovery and circulated.

【0006】上記増湿塔内は、空気と水の対向流である
のに加え、多孔質媒体を介しているため、流動抵抗が大
きくなり、大きな圧力損失を生じ易い。また、増湿塔に
流入する前の圧縮空気は、後置冷却器において熱交換を
行うため、ここにおいても圧力損失を生じる。圧縮空気
の圧力損失が大きいと、ガスタービンに流入する作動媒
体の圧力が低くなるので、ガスタービンの出力が小さく
なり、熱効率の低下につながる。
The inside of the humidification tower is not only a counter flow of air and water but also through a porous medium, so that the flow resistance becomes large and a large pressure loss is likely to occur. Further, the compressed air before flowing into the humidification tower performs heat exchange in the post-cooler, and thus also generates a pressure loss here. When the pressure loss of the compressed air is large, the pressure of the working medium flowing into the gas turbine decreases, so that the output of the gas turbine decreases and the thermal efficiency decreases.

【0007】また、上記従来技術では、圧縮空気に加え
られた水蒸気は排ガスとともに大気に放出されるため、
多量の水を消費するという問題点も指摘され、その対策
が要望されている。上記従来技術における水の大量消費
問題を解決する例として、「IGTI−Vol.7 ASME COGEN−
TURBO 1992」のp239−245の「FT4000 HAT WITH NATURAL
GAS FUEL」、特開平10−30811号公報、特開平
10−110628号公報には、ガスタービン排ガスか
ら水分を回収し、再利用または再循環するシステムが記
載されている。
Further, in the above-mentioned conventional technology, since the steam added to the compressed air is released to the atmosphere together with the exhaust gas,
The problem of consuming a large amount of water has been pointed out, and countermeasures have been demanded. As an example of solving the problem of mass consumption of water in the above prior art, "IGTI-Vol.7 ASME COGEN-
`` FT4000 HAT WITH NATURAL '' on pages 239-245 of `` TURBO 1992 ''
GAS FUEL, JP-A-10-30811, and JP-A-10-110628 describe systems for recovering moisture from gas turbine exhaust gas and reusing or recycling the same.

【0008】しかし、このサイクルでは、水分を回収す
るために、排ガスは排ガス中の湿分が凝縮を始める温度
(露点温度)以下の例えば40℃程度まで冷却される
が、環境上その温度で大気中に放出できないため、90
℃以上に排ガスを再加熱する必要が生じる。上記従来技
術では、水分を回収された排ガスの再加熱媒体として、
水分を回収する前の排ガスを用い、ガスとガスの間で熱
交換を行うとしている。そのため、排ガス再加熱用の熱
交換設備が大型化し、排ガスの圧力損失が大きくなる。
煙突の出口部では排ガス圧力は大気圧力と等しくなるた
め、ガスタービン出口部から煙突に至るまでの排ガスの
圧力損失が大きくなると、ガスタービン出口部の排ガス
圧力を高くしなければならない。つまり、ガスタービン
の入口と出口との作動媒体の圧力差が小さくなり、ガス
タービンの出力が小さくなる。しかしながら、上記従来
技術では、かかる点に関し何ら検討されていない。
However, in this cycle, the exhaust gas is cooled to, for example, about 40 ° C. or lower, which is lower than the temperature at which moisture in the exhaust gas starts to condense (dew point temperature), in order to recover moisture. 90
It is necessary to reheat the exhaust gas to a temperature of at least ° C. In the above prior art, as the reheating medium of the exhaust gas from which the water was recovered,
It is said that heat is exchanged between the gases by using the exhaust gas before collecting the moisture. For this reason, the heat exchange equipment for reheating the exhaust gas becomes large, and the pressure loss of the exhaust gas increases.
Since the exhaust gas pressure at the outlet of the chimney is equal to the atmospheric pressure, if the pressure loss of the exhaust gas from the gas turbine outlet to the chimney increases, the exhaust gas pressure at the gas turbine outlet must be increased. That is, the pressure difference between the working medium at the inlet and the outlet of the gas turbine decreases, and the output of the gas turbine decreases. However, the above-mentioned related art does not consider this point at all.

【0009】一方、作動媒体を別な方法で加湿する例と
して、特開平8−232684号公報には、後置冷却
器、増湿塔を用いることなく、熱回収装置内で熱水を作
動媒体中に注入して蒸発させるガスタービンサイクルが
記載されている。このサイクルの大きな特徴は、作動媒
体への水分の付加が熱回収装置内で作動媒体に水を注入
することによってのみ行われ、作動媒体の圧力損失の原
因となる多孔質媒体を利用した増湿塔や後置冷却器を有
していないことである。また、このサイクルにおいて、
作動媒体に注入された液相の水は、全て蒸発して作動媒
体中に水蒸気として混入され、水の循環が存在しない。
しかし、上記従来技術においては水回収装置がサイクル
中に存在する場合を考慮しておらず、水回収装置が必要
となった場合には新たに最適なサイクル構成を考える必
要がある。
On the other hand, as an example of humidifying the working medium by another method, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 8-232684 discloses that hot water is supplied to a working medium in a heat recovery device without using a post-cooler or a humidification tower. A gas turbine cycle is described for injecting and evaporating. A major feature of this cycle is that the addition of water to the working medium is performed only by injecting water into the working medium in the heat recovery device, and the humidification using a porous medium that causes a pressure loss of the working medium. It has no tower or post-cooler. Also, in this cycle,
All the water in the liquid phase injected into the working medium evaporates and is mixed into the working medium as water vapor, and there is no circulation of water.
However, the above prior art does not consider the case where a water recovery device is present in a cycle, and it is necessary to consider a new optimal cycle configuration when a water recovery device is required.

【0010】本発明はこれらに鑑みなされたもので、そ
の目的とするところは、水回収を行う湿分高利用型ガス
タービンシステムの簡略化を図り、要素機器の小型化、
低圧力損失化を促進して、製作コストの低減および発電
出力または発電効率を向上することが可能なこの種のガ
スタービンプラントを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to simplify a high-humidity gas turbine system for recovering water, to reduce the size of element devices,
An object of the present invention is to provide a gas turbine plant of this type that can promote reduction in pressure loss and reduce manufacturing costs and improve power generation output or power generation efficiency.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、圧縮
機で昇圧された燃焼用ガス中に水分を付加する加湿装置
と、ガスタービンからの排ガスの熱エネルギーを回収す
る熱回収装置と、前記排ガス中の水分を回収する水回収
装置と、前記排ガスを大気に開放する前に排ガスに熱を
加える排ガス再加熱装置とを備えたガスタービンプラン
トにおいて、前記加湿装置に、加熱された液相の水を前
記昇圧ガス中に噴霧する噴霧手段と、噴霧された水が蒸
発せずに液相のまま残った余剰水を回収する余剰水回収
手段と、この余剰水回収手段にて回収された水を前記排
ガス再加熱装置の加熱源水として供給する供給手段とを
設けるようになし所期の目的を達成するようにしたもの
である。
That is, the present invention provides a humidifier for adding moisture to combustion gas pressurized by a compressor, a heat recovery device for recovering thermal energy of exhaust gas from a gas turbine, In a gas turbine plant equipped with a water recovery device that recovers moisture in the exhaust gas and an exhaust gas reheating device that applies heat to the exhaust gas before releasing the exhaust gas to the atmosphere, the humidifying device has a heated liquid phase. Spraying means for spraying water into the pressurized gas; surplus water collecting means for collecting surplus water remaining in a liquid phase without evaporating the sprayed water; and water collected by the surplus water collecting means. And a supply means for supplying water as a heating source water of the exhaust gas reheating device to achieve the intended purpose.

【0012】また本発明は、圧縮機で昇圧された燃焼用
ガス中に水分を付加する加湿装置と、ガスタービンから
の排ガスの熱エネルギーを回収する熱回収装置と、前記
排ガス中の水分を回収する水回収装置と、前記排ガスを
大気に開放する前に排ガスに熱を加える排ガス再加熱装
置とを備えたガスタービンプラントにおいて、前記プラ
ントに、前記熱回収装置で加熱された水を前記加湿装置
に供給する供給手段と、前記加湿装置に供給された水を
燃焼用ガス中に噴霧する噴霧手段と、噴霧された水が蒸
発せずに液相のまま残った余剰水を回収する余剰水回収
手段と、この余剰水回収手段にて回収された水を前記排
ガス再加熱装置の加熱源水として供給する供給手段とを
設けるようにしたものである。
Further, the present invention provides a humidifier for adding moisture to a combustion gas pressurized by a compressor, a heat recovery device for recovering thermal energy of exhaust gas from a gas turbine, and a water recovery device for recovering moisture in the exhaust gas. In a gas turbine plant provided with a water recovery device that performs heating and an exhaust gas reheating device that applies heat to the exhaust gas before releasing the exhaust gas to the atmosphere, the plant heats the water heated by the heat recovery device into the humidifier. Supply means for supplying water to the humidifier, spray means for spraying the water supplied to the humidifier into the combustion gas, and excess water recovery for collecting excess water remaining in a liquid phase without evaporation of the sprayed water. Means and supply means for supplying the water recovered by the surplus water recovery means as the heating source water of the exhaust gas reheating device.

【0013】またこの場合、前記排ガス再加熱装置と前
記熱回収装置との間に、前記排ガス再加熱装置の排ガス
加熱後の水を、前記燃焼用ガス中に水分を付加する際の
噴霧用水として前記熱回収装置に供給する供給手段を設
けるようにしたものである。また、前記熱回収装置で水
蒸気を発生させるようになし、この水蒸気を前記加湿装
置の噴霧手段で液相の水とともに噴霧するようにしたも
のである。また、前記噴霧手段を、燃焼用ガス中に水蒸
気として付加できる限界量よりも余剰に水を供給するよ
うに形成したものである。
In this case, the water after the exhaust gas is heated by the exhaust gas reheating device is provided between the exhaust gas reheating device and the heat recovery device as spray water when water is added to the combustion gas. A supply means for supplying the heat recovery device is provided. Also, the heat recovery device generates steam, and the steam is sprayed together with liquid-phase water by the spraying means of the humidifier. Further, the spraying means is formed so as to supply water in excess of a limit amount that can be added as steam to the combustion gas.

【0014】また本発明は、圧縮機で昇圧された燃焼用
ガス中に水分を付加する加湿装置と、ガスタービンから
の排ガスの熱エネルギーを回収する熱回収装置と、前記
排ガス中の水分を回収する水回収装置と、前記排ガスを
大気に開放する前に排ガスに熱を加える排ガス再加熱装
置とを備えたガスタービンプラントの運転方法におい
て、前記燃焼用ガス中に水分を付加するに際し、前記熱
回収装置で加熱された水を燃焼用ガス中に噴霧状にして
供給するとともに、噴霧された水が蒸発せずに液相のま
ま残った余剰水を前記排ガス再加熱装置の加熱源水とし
て用いるようにしたものである。
The present invention also provides a humidifier for adding moisture to the combustion gas pressurized by the compressor, a heat recovery device for recovering thermal energy of exhaust gas from the gas turbine, and a device for recovering moisture in the exhaust gas. In a method of operating a gas turbine plant comprising a water recovery device to perform, and an exhaust gas reheating device that applies heat to the exhaust gas before releasing the exhaust gas to the atmosphere, when adding moisture to the combustion gas, The water heated by the recovery device is supplied in the form of spray into the combustion gas, and the excess water remaining in the liquid phase without evaporation of the sprayed water is used as a heating source water of the exhaust gas reheating device. It is like that.

【0015】またこの場合、前記熱水を燃焼用ガス中に
噴霧状にして供給するに際し、燃焼用ガス中に水蒸気と
して付加できる限界量よりも余剰に水を供給するように
したものである。また、前記排ガス再加熱装置の排ガス
加熱後の水を、前記燃焼用ガス中に水分を付加する際の
噴霧用水として前記熱回収装置に供給するようにしたも
のである。
In this case, when the hot water is supplied in the form of a spray to the combustion gas, water is supplied in excess of the limit amount that can be added as steam to the combustion gas. Further, water after exhaust gas heating by the exhaust gas reheating device is supplied to the heat recovery device as spray water when adding moisture to the combustion gas.

【0016】また本発明は、圧縮機で昇圧された燃焼用
ガス中に水分を付加する加湿装置と、ガスタービンから
の排ガスの熱エネルギーを回収する熱回収装置と、前記
排ガス中の水分を回収する水回収装置と、前記排ガスを
大気に開放する前に排ガスに熱を加える排ガス再加熱装
置とを備えたガスタービンプラントの制御方法におい
て、前記燃焼用ガス中に水分を付加するに際し、前記熱
回収装置で発生させた水蒸気を液相の水とともに燃焼用
ガス中に噴霧状にして供給し、かつ噴霧された水が蒸発
せずに液相のまま残った余剰水を前記排ガス再加熱装置
の加熱源水として用いるとともに、前記加湿装置部にお
いて噴霧する液相の水の流量、圧力、液滴径を調節する
ことによりガスタービンの出力を調節するようにしたも
のである。
Further, the present invention provides a humidifier for adding moisture to a combustion gas pressurized by a compressor, a heat recovery device for recovering thermal energy of exhaust gas from a gas turbine, and a device for recovering moisture in the exhaust gas. In a method for controlling a gas turbine plant comprising a water recovery device to perform, and an exhaust gas reheating device that applies heat to the exhaust gas before releasing the exhaust gas to the atmosphere, when adding moisture to the combustion gas, The steam generated by the recovery device is supplied in a spray state together with the liquid phase water into the combustion gas, and the excess water remaining in the liquid phase without evaporating the sprayed water is supplied to the exhaust gas reheating device. The gas turbine is used as a heating source water, and the output of the gas turbine is adjusted by adjusting the flow rate, pressure and droplet diameter of the liquid water sprayed in the humidifier.

【0017】また、圧縮機で昇圧された燃焼用ガス中に
水分を付加する加湿装置と、ガスタービンからの排ガス
の熱エネルギーを回収する熱回収装置と、前記排ガス中
の水分を回収する水回収装置と、前記排ガスを大気に開
放する前に排ガスに熱を加える排ガス再加熱装置とを備
えたガスタービンプラントの制御方法において、前記燃
焼用ガス中に水分を付加するに際し、前記熱回収装置で
加熱された水または水蒸気を燃焼用ガス中に噴霧状にし
て供給し、かつ噴霧された水が蒸発せずに液相のまま残
った余剰水を前記排ガス再加熱装置の加熱源水として用
いるとともに、前記加湿装置部に供給される水蒸気の流
量、圧力を調節することによりガスタービンの出力を調
節するようにしたものである。
Further, a humidifier for adding moisture to the combustion gas pressurized by the compressor, a heat recovery device for recovering thermal energy of exhaust gas from the gas turbine, and a water recovery for recovering moisture in the exhaust gas In a control method of a gas turbine plant including a device and an exhaust gas reheating device that applies heat to the exhaust gas before releasing the exhaust gas to the atmosphere, when adding moisture to the combustion gas, the heat recovery device The heated water or steam is supplied in the form of spray into the combustion gas, and the excess water remaining in the liquid phase without evaporation of the sprayed water is used as the heating source water of the exhaust gas reheating device. The output of the gas turbine is adjusted by adjusting the flow rate and pressure of steam supplied to the humidifier.

【0018】すなわちこのように形成されたガスタービ
ンプラントであると、加湿装置に、加熱された液相の水
を昇圧ガス中に噴霧する噴霧手段と、噴霧された水が蒸
発せずに液相のまま残った余剰水を回収する余剰水回収
手段と、該余剰水回収手段にて回収された水を前記排ガ
ス再加熱装置の加熱源水として供給する供給手段とが設
けられ、加湿装置において水を噴霧することにより燃焼
用ガスに水分を付加するため、後置冷却器や増湿塔など
を必要とせず、燃焼用ガスの圧力損失が小さくなり、ま
た、加湿装置を圧縮機から熱回収装置までの流路の任意
の位置に設けることが可能であることから、サイクル自
体も簡略化され製作コストも小さくなるのである。さら
に、排ガス再加熱に液相の水が用いられるため、水回収
前の排ガスを排ガス再加熱器に通す必要がなく、また、
排ガス再加熱の方式が水とガスの間での熱交換であるた
め、熱伝達率が高くなり排ガス再加熱器が小型のもので
よく、製作コスト、圧力損失は低減され、したがって低
圧力損失化を促進して、発電出力または発電効率を向上
させることができるのである。
That is, in the gas turbine plant formed as described above, the humidifier has a spraying means for spraying the heated liquid-phase water into the pressurized gas, and a liquid-phase water without evaporating the sprayed water. Surplus water collecting means for collecting surplus water remaining as it is, and supply means for supplying water collected by the surplus water collecting means as a heating source water of the exhaust gas reheating device are provided. By adding water to the combustion gas by spraying it, there is no need for a post-cooler or humidification tower, so the pressure loss of the combustion gas is reduced and the humidifier is a heat recovery device from the compressor. Since it can be provided at any position in the flow path, the cycle itself is simplified and the manufacturing cost is reduced. Furthermore, since liquid-phase water is used for exhaust gas reheating, there is no need to pass exhaust gas before water recovery to an exhaust gas reheater.
Since the method of reheating exhaust gas is heat exchange between water and gas, the heat transfer coefficient is high, the exhaust gas reheater can be small, the production cost and pressure loss are reduced, and therefore the pressure loss is reduced. And power generation output or power generation efficiency can be improved.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図1にはそのガスタービンサイ
クル(プラント)が系統図で示されている。本サイクル
は高湿分の圧縮空気を燃焼器で加熱してガスタービンで
膨張させることにより、回転動力を生じさせるものであ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a system diagram showing the gas turbine cycle (plant). In this cycle, high-humidity compressed air is heated by a combustor and expanded by a gas turbine to generate rotational power.

【0020】主要な構成機器としては、空気を吸入して
昇圧する圧縮器1と、圧縮空気に水分を付加する加湿部
(加湿装置)2と、排ガスから熱回収を行う熱回収装置
3と、高湿分の圧縮空気を加熱する燃焼器(燃焼装置)
4と、高温高圧のガスを膨張させることにより回転動力
を生じさせるガスタービン5と、排ガスを冷却して排ガ
ス中の水蒸気を液化させる水回収装置6と、排ガスを加
熱する排ガス再加熱器7と、回転動力を電力に変換する
発電機8が挙げられる。
The main components are a compressor 1 that draws in air to increase the pressure, a humidifier (humidifier) 2 that adds moisture to the compressed air, and a heat recovery device 3 that recovers heat from exhaust gas. Combustor (combustion device) that heats compressed air with high humidity
4, a gas turbine 5 that generates rotational power by expanding high-temperature and high-pressure gas, a water recovery device 6 that cools exhaust gas to liquefy water vapor in the exhaust gas, and an exhaust gas reheater 7 that heats the exhaust gas. And a generator 8 for converting rotational power into electric power.

【0021】流入空気11は圧縮機1において昇圧さ
れ、次に加湿部2において、熱水22と混合されて加湿
される。この熱水との混合はスプレーノズルなどを用い
て液相の水を微細な液滴状にして噴霧することにより行
われる。噴霧される水量は、圧縮空気に水蒸気として付
加されうる量の数倍程度あり、余剰水23が生じる。十
分な加湿が行われた後に余剰水23を空気から分離す
る。
The inflow air 11 is pressurized in the compressor 1 and then mixed and humidified in the humidifying section 2 with hot water 22. The mixing with the hot water is performed by spraying liquid water in the form of fine droplets using a spray nozzle or the like. The amount of water sprayed is about several times the amount that can be added as steam to the compressed air, and surplus water 23 is generated. After sufficient humidification is performed, the surplus water 23 is separated from the air.

【0022】次に、加湿された空気13は熱回収装置3
で排ガスの熱を回収して加熱された後に燃焼器4に流入
し、燃料31の燃焼により高温高圧の燃焼ガス15を発
生させ、該燃焼ガスをガスタービン5で膨張させる。ガ
スタービン5の排ガス16は熱回収装置3において、加
湿された空気13および加湿部2に供給される水21を
加熱することにより冷却される。熱回収装置3において
は排ガス中の水蒸気が液化しないよう注意を要する。
Next, the humidified air 13 is supplied to the heat recovery device 3.
After the heat of the exhaust gas is recovered and heated, the gas flows into the combustor 4, generates the high-temperature and high-pressure combustion gas 15 by burning the fuel 31, and expands the combustion gas in the gas turbine 5. The exhaust gas 16 of the gas turbine 5 is cooled in the heat recovery device 3 by heating the humidified air 13 and the water 21 supplied to the humidification unit 2. Care must be taken in the heat recovery device 3 so that the water vapor in the exhaust gas does not liquefy.

【0023】次に、水回収装置6において、排ガス17
中の湿分が凝縮する40℃前後にまで冷却される。冷却
方法としては、冷却水との間接熱交換や、直接接触によ
る熱交換などが考えられる。本実施例では、間接熱交換
を用いた例を示している。次に、排ガス18は加湿部2
から得られる余剰水23により90℃以上にまで加熱さ
れた後、大気に放出される。
Next, in the water recovery device 6, the exhaust gas 17
It is cooled down to around 40 ° C. where the moisture in it condenses. Examples of the cooling method include indirect heat exchange with cooling water and heat exchange by direct contact. This embodiment shows an example using indirect heat exchange. Next, the exhaust gas 18 is supplied to the humidifying section 2.
After being heated to 90 ° C. or higher by the surplus water 23 obtained from

【0024】次に、水の循環動作について説明する。熱
回収装置3において排ガスから熱回収を行うことにより
加熱された液相の水22は、加湿部2において圧縮空気
12中に噴霧され、一部は水蒸気として空気に付加され
て燃焼器4に向かい、残りの余剰水23は空気より分離
回収される。余剰水23は噴霧される前の水22の温度
より低下しているものの、依然百数十度程度、例えば1
30℃と高温である。この余剰水23は排ガス再加熱器
7に送られる。この送られた余剰水23により排ガス1
8を加熱することができる。余剰水23はこの動作によ
り冷却される。
Next, the operation of circulating water will be described. The liquid-phase water 22 heated by performing heat recovery from the exhaust gas in the heat recovery device 3 is sprayed into the compressed air 12 in the humidifying unit 2, and a part of the water 22 is added to the air as steam and goes to the combustor 4. The remaining surplus water 23 is separated and recovered from the air. Although the surplus water 23 is lower than the temperature of the water 22 before being sprayed, it is still about one hundred and several tens degrees, for example, 1
It is as high as 30 ° C. This surplus water 23 is sent to the exhaust gas reheater 7. The surplus water 23 sent from the exhaust gas 1
8 can be heated. The surplus water 23 is cooled by this operation.

【0025】一方、水蒸気として空気に付加された水分
は水回収装置6において液相の水24として回収され、
水処理装置41を通り、昇圧ポンプ43により昇圧さ
れ、ガス再加熱器7を通った水と合流する。合流した水
21は昇圧ポンプ42により昇圧された後に再び熱回収
装置3に送られ、これで循環が成り立つ。
On the other hand, the water added to the air as water vapor is recovered as liquid water 24 in the water recovery device 6,
The water passes through the water treatment device 41, is pressurized by the pressurizing pump 43, and merges with the water that has passed through the gas reheater 7. The combined water 21 is sent to the heat recovery device 3 again after being pressurized by the pressurizing pump 42, thereby establishing circulation.

【0026】余剰水23は排ガス再加熱器7で冷却さ
れ、かつ水回収装置6からの水25と合流することによ
り数十度程度、例えば60℃程度まで温度が下がるた
め、排ガスからの熱回収に有効に利用できる。以上のサ
イクルでは、加湿部で噴霧する液相の水の流量、圧力、
液滴径を調節することにより、ガスタービンの出力を調
節することが可能である。
Since the surplus water 23 is cooled by the exhaust gas reheater 7 and merges with the water 25 from the water recovery device 6, the temperature drops to about several tens of degrees, for example, about 60 ° C., so that heat recovery from the exhaust gas Can be used effectively. In the above cycle, the flow rate, pressure,
By adjusting the droplet diameter, the output of the gas turbine can be adjusted.

【0027】以上の本発明のガスタービンサイクルと
「FT4000 HAT WITH NATURAL GAS FUEL」、特開平10−
30811号公報、特開平10−110628号公報に
挙げられた第一の従来技術とを比べると、本実施例では
加湿部において水を噴霧することにより圧縮空気に水分
を付加するため、後置冷却器および増湿塔を必要とせ
ず、圧縮空気の圧力損失が小さくなり、また、加湿部を
圧縮機から熱回収装置までの流路の任意の位置に設ける
ことが可能であるため、サイクル自体も簡略化され製作
コストも小さくなる。
The gas turbine cycle of the present invention described above and "FT4000 HAT WITH NATURAL GAS FUEL",
Compared with the first conventional technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 30811 and Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-110628, the present embodiment adds post-cooling because water is added to compressed air by spraying water in a humidifying section. No compressor and humidification tower are required, the pressure loss of the compressed air is reduced, and the humidification unit can be provided at any position in the flow path from the compressor to the heat recovery unit. It is simplified and the manufacturing cost is reduced.

【0028】さらに、排ガス再加熱に液相の水を用いて
いるため、水回収前の排ガスを排ガス再加熱器に通す必
要がなく、また、排ガス再加熱の方式が水とガスの間で
の熱交換であるため、熱伝達率が高くなり排ガス再加熱
器が小型化するので、製作コスト、圧力損失が低減され
る。上記効果が得られる原因として、水とガスの間での
熱交換は、ガスとガスとの間での熱交換と比較すると、
熱伝達率がよいため伝熱面積が小さく、熱交換器の小型
化が図れるということがある。
Further, since liquid-phase water is used for reheating the exhaust gas, it is not necessary to pass the exhaust gas before water recovery through an exhaust gas reheater. Because of the heat exchange, the heat transfer coefficient is increased and the exhaust gas reheater is downsized, so that the production cost and pressure loss are reduced. As a cause of obtaining the above-mentioned effect, heat exchange between water and gas is compared with heat exchange between gas and gas.
Since the heat transfer coefficient is good, the heat transfer area is small, and the heat exchanger may be downsized.

【0029】次に、特開平8−232684号公報に挙
げられた第二の従来技術と比べると、本実施例では加湿
部において噴霧される水の量として、圧縮空気に水蒸気
として付加されうる量よりも数倍多い量を用いているた
め、水回収装置が付け加わった場合の排ガス再加熱の問
題を最善の方法で解決している。
Next, in comparison with the second prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-232684, in this embodiment, the amount of water sprayed in the humidifying section is the amount that can be added to the compressed air as water vapor. Because it uses several times more than it, the problem of exhaust gas reheating when a water recovery device is added is solved in the best possible way.

【0030】水回収装置を有する湿分高利用型ガスター
ビンサイクルにおいては、加湿された圧縮空気を加熱し
て排熱の一部を回収された排ガスを、水回収装置に入る
前に比較的低温、例えば80℃程度にまで冷却されるよ
うに、十分な熱回収を行うことが熱効率の向上につなが
る。そのためには加湿部で圧縮空気に添加でき得る水蒸
気量の3倍程度の量の液相の水を用いて排熱回収を行う
必要がある。このようにして得られる加熱された液相の
水を全て加湿部で噴霧することにより、加湿部において
余剰水が生じる。この余剰水は蒸発潜熱として熱を奪わ
れているため噴霧前の温度よりも低くなり、顕熱をも圧
縮空気へ添加する作用を有している。これにより、熱回
収装置において回収した熱を有効に圧縮空気へと添加し
ている。
In a high-humidity gas turbine cycle having a water recovery device, exhaust gas from which a part of exhaust heat is recovered by heating humidified compressed air is cooled to a relatively low temperature before entering the water recovery device. For example, performing sufficient heat recovery so as to be cooled to, for example, about 80 ° C. leads to improvement in thermal efficiency. For that purpose, it is necessary to perform the exhaust heat recovery using liquid water having an amount of about three times the amount of water vapor that can be added to the compressed air in the humidifying section. By spraying all the water in the heated liquid phase thus obtained in the humidifying section, excess water is generated in the humidifying section. Since the surplus water is deprived of heat as latent heat of evaporation, it becomes lower than the temperature before spraying, and has the effect of adding sensible heat to the compressed air. Thereby, the heat recovered in the heat recovery device is effectively added to the compressed air.

【0031】この余剰水は、後置冷却器と増湿塔を用い
た場合の増湿塔出口水よりも40℃程度高温の130℃
程度であり、水回収装置出口の排ガスを90℃以上に加
熱するのに十分な熱量を有している。また、排ガス再加
熱器において冷却され、なおかつ水回収装置から回収さ
れる水と合流することにより、余剰水は再び熱回収装置
に用いることができる60℃程度の低温水となる。
This surplus water has a temperature of 130 ° C., which is about 40 ° C. higher than the outlet water of the humidification tower when a post-cooler and a humidification tower are used.
And has a sufficient heat quantity to heat the exhaust gas at the outlet of the water recovery device to 90 ° C. or more. Further, by being cooled in the exhaust gas reheater and joining with the water recovered from the water recovery device, the surplus water becomes low-temperature water of about 60 ° C. which can be used again in the heat recovery device.

【0032】以上のように、本発明による水回収を行う
湿分高利用型ガスタービンサイクルにおいては、十分な
熱回収ができ、圧力損失が低く、なおかつ比較的温度の
高い余剰水を得られる加湿部を有し、その余剰水を排ガ
ス再加熱に用いることにより圧力損失の低い液相/ガス
間の熱交換を用いた排ガス再加熱器を有するため、きわ
めて好ましいシステム構成が可能になっている。
As described above, in the high-humidity gas turbine cycle for recovering water according to the present invention, sufficient heat recovery can be performed, pressure loss is low, and humidification that can obtain relatively high temperature excess water can be obtained. And a waste gas reheater using a liquid / gas heat exchange with a low pressure loss by using the excess water for the reheat of the exhaust gas, so that a very preferable system configuration is possible.

【0033】その他に考えられる実施例を図2に示す。
図1の実施例と異なる点は、圧縮過程において中間冷却
器44を設けて圧縮動力の低減を図っている点と、熱回
収を行う液相の水21aの一部を分流して熱回収装置3
でさらに加熱して水蒸気32とし、加湿部で水の噴霧を
行うノズルにおいて液相の水22a、22bと混合して
液滴の微細化と加湿の促進に利用している点である。ま
た、中間冷却器43で圧縮空気12aの冷却に用いて加
熱された液相の水22bを、加湿部2での噴霧水として
も利用して水の循環に組み込むことにより、熱の有効利
用を図っている。
FIG. 2 shows another possible embodiment.
The difference from the embodiment of FIG. 1 lies in that an intercooler 44 is provided in the compression process to reduce the compression power, and that a part of the liquid-phase water 21a for heat recovery is diverted to separate the heat recovery device. 3
Is further heated to form steam 32 and mixed with liquid water 22a, 22b at a nozzle for spraying water in a humidifying section to utilize for promoting finer droplets and humidification. In addition, by utilizing the liquid-phase water 22b heated by the intercooler 43 to cool the compressed air 12a as spray water in the humidifying section 2 and incorporating it into the water circulation, effective use of heat can be achieved. I'm trying.

【0034】以上のサイクルでは図1のサイクルに挙げ
た出力の制御方法以外にも、加湿部で液相の水とともに
噴霧される水蒸気の流量、圧力を調節することにより、
ガスタービンの出力を調節することが可能である。以上
のサイクルは一実施例であり、熱回収装置において水蒸
気を発生させる方法と、中間冷却器を利用する方法とは
別個に用いることができ、例えば、図1の実施例に水蒸
気を発生する方法だけを付け加えることも可能である。
In the above cycle, in addition to the output control method shown in the cycle of FIG. 1, by adjusting the flow rate and pressure of water vapor sprayed together with liquid water in the humidifying section,
It is possible to regulate the output of the gas turbine. The above cycle is one embodiment, and the method of generating steam in the heat recovery device and the method of using the intercooler can be used separately. For example, the method of generating steam in the embodiment of FIG. It is also possible to add only

【0035】図3に水の循環流路に関する実施例が示さ
れている。図3の例では、図1で示された水の循環流路
以外にも、より低温側で排ガスの再加熱を行う水26が
通る循環流路を設けてあり、最終排ガス、および熱回収
装置出口排ガスの温度を調節する役割を持たせることが
できる。この水26の循環流路は、機器の位置設定によ
っては押し込み動力を必要とせず、自然対流により循環
を生じさせることが可能である。
FIG. 3 shows an embodiment relating to a water circulation channel. In the example of FIG. 3, in addition to the circulation path of water shown in FIG. 1, a circulation path through which water 26 for reheating the exhaust gas on the lower temperature side passes is provided, and the final exhaust gas and the heat recovery device are provided. The function of adjusting the temperature of the exhaust gas at the outlet can be provided. The circulation flow path of the water 26 does not require a pushing power depending on the position setting of the device, and can generate circulation by natural convection.

【0036】図4に各構成機器の温度条件を制御するの
に有利であると思われる水の循環流路の実施例が示され
ている。熱回収装置3において加熱された水22の一部
を水27として分流し、加湿部2から得られる余剰水2
3に加える流路を設ける。また、水27の一部または全
てを水28として分流する流路を設け、冷却器46にお
いて冷却された後、排ガスを再加熱した水に加える流路
を設ける。なお、余剰水23の一部が、水28の流路を
通ることもできる構造にする。さらに、熱回収装置3に
入る直前の水の一部を水29として分流し、貯水タンク
45に供給する流路を設ける。また、貯水タンク45か
ら、補給水30が水28の流路に合流できる流路を設け
る。
FIG. 4 shows an embodiment of a water circulation channel which is considered to be advantageous for controlling the temperature condition of each component. A part of the water 22 heated in the heat recovery device 3 is diverted as water 27, and the excess water 2 obtained from the humidifying unit 2
A channel to be added to 3 is provided. In addition, a flow path for diverting a part or all of the water 27 as water 28 is provided, and a flow path for adding the exhaust gas to the reheated water after being cooled in the cooler 46 is provided. In addition, the structure is such that part of the surplus water 23 can pass through the flow path of the water 28. Further, a flow path is provided in which a part of the water immediately before entering the heat recovery device 3 is diverted as the water 29 and supplied to the water storage tank 45. In addition, a flow path from which the makeup water 30 can join the flow path of the water 28 from the water storage tank 45 is provided.

【0037】以上の流路構成により、最終排ガス温度、
熱回収装置出口温度、循環水の流量を最適に制御するこ
とが可能である。最終排ガス温度が低い時は水27の流
量を多くして高温の水を余剰水23に補給し、最終排ガ
ス温度が高い場合は水27の流路を閉鎖し、余剰水23
の一部を水28の流路に分流して加熱水の量を減らす。
熱回収器出口温度が低い場合は循環水の流量を水29に
より減らす。熱回収器出口温度が高い場合は補給水30
により循環水流量を増やす。循環水流量を変えずに熱回
収出口温度を調節したい場合には、水27から水28に
いたる流路をバイパス流路として用い、必要に応じて冷
却器46に余分な熱を捨てる。
With the above flow path configuration, the final exhaust gas temperature,
It is possible to optimally control the outlet temperature of the heat recovery device and the flow rate of the circulating water. When the final exhaust gas temperature is low, the flow rate of the water 27 is increased to supply high-temperature water to the surplus water 23. When the final exhaust gas temperature is high, the flow path of the water 27 is closed, and the excess water 23
Is divided into a flow path of water 28 to reduce the amount of heated water.
When the heat recovery device outlet temperature is low, the flow rate of the circulating water is reduced by the water 29. If the heat recovery unit outlet temperature is high, make-up water 30
To increase the circulating water flow rate. When it is desired to adjust the heat recovery outlet temperature without changing the circulating water flow rate, a flow path from the water 27 to the water 28 is used as a bypass flow path, and excess heat is discarded to the cooler 46 as necessary.

【0038】加湿部における水の噴霧の形態と余剰水の
回収方法は様々な実施例が考えられる。噴霧形態として
は空気の流れに対して順方向、対向方向、直交方向、斜
め方向等が考えられ、加湿部の空気の流れとしては鉛直
下降流、鉛直上昇流、水平流、斜め上昇流、斜め下降
流、曲がり管等が考えられる。また、噴霧口の位置につ
いても、壁面に設ける方法から、ノズルを流路内に挿入
するなど、様々な形態が考えられる。いづれの手法を選
ぶにしても、水と空気の間の熱および物質交換が良好
で、なおかつ圧力損失の小さい組み合わせを選ぶことが
望ましい。また、余剰水の回収法としては主として重力
を利用するものと、フィルターを利用するものとが考え
られるが、各要素機器をつなぐ配置が不自然にならず、
なおかつ圧力損失が小さい方法を利用することが望まし
い。
Various embodiments are conceivable for the form of water spray in the humidifying section and the method of collecting surplus water. The spray form may be a forward direction, an opposite direction, an orthogonal direction, an oblique direction, etc., with respect to the air flow. Downflows, bent pipes, etc. are possible. Regarding the position of the spray port, various forms are conceivable, such as a method of providing the nozzle on the wall, a method of inserting a nozzle into the flow path, and the like. Whichever method is selected, it is desirable to select a combination that has good heat and mass exchange between water and air and has a small pressure loss. In addition, as a method of recovering surplus water, one that mainly uses gravity and one that uses a filter can be considered, but the arrangement connecting each element device does not become unnatural,
It is desirable to use a method with a small pressure loss.

【0039】図5〜図8に加湿部の実施例を挙げる。図
5の実施例では、圧縮空気51は鉛直下降流路を通り、
順方向に熱水52が噴霧される。鉛直下降流路下部にお
いて重力の作用により液相の余剰水54は空気から分離
される。加湿された空気53は液滴を分離するためにい
ったん鉛直方向に上昇する。この方法を用いれば圧力損
失はほとんどないと考えられる。
FIGS. 5 to 8 show embodiments of the humidifying section. In the embodiment of FIG. 5, the compressed air 51 passes through a vertically descending flow path,
Hot water 52 is sprayed in the forward direction. Excess water 54 in the liquid phase is separated from air by the action of gravity in the lower part of the vertical descending flow path. The humidified air 53 once rises vertically to separate the droplets. It is considered that there is almost no pressure loss using this method.

【0040】図6の実施例では、圧縮空気51は鉛直上
昇流路を通り、対向方向に熱水52が噴霧される。この
方法を用いれば、熱交換および物質交換が良好である。
図7の実施例では、圧縮空気51は水平流であり、それ
と直交する形で壁面に設けられたノズルから熱水52が
噴霧される。加湿された空気53は斜め鉛直方向に上昇
し、重力の作用により余剰水54を分離する。この方法
を用いれば断面積の広い流路内においても有効な加湿が
できると考えられる。
In the embodiment shown in FIG. 6, the compressed air 51 passes through a vertically rising flow path, and hot water 52 is sprayed in the opposite direction. With this method, heat exchange and mass exchange are good.
In the embodiment of FIG. 7, the compressed air 51 is a horizontal flow, and hot water 52 is sprayed from a nozzle provided on a wall surface in a direction perpendicular to the horizontal flow. The humidified air 53 rises obliquely in the vertical direction, and separates the surplus water 54 by the action of gravity. It is considered that effective humidification can be achieved even in a channel having a large cross-sectional area by using this method.

【0041】図8の実施例では、圧縮空気51は水平流
であり、流路内に挿入されたノズルから流れと逆方向に
熱水は噴霧され、液滴は流れに押し戻されて空気と順方
向に流れて行く。フィルターにて液滴と空気は分離さ
れ、加湿された空気53はそのまま水平方向へと流出す
る。余剰水54はフィルター下部にて回収される。この
方法を用いれば流路方向を変更することなく加湿を行う
ことができる。
In the embodiment shown in FIG. 8, the compressed air 51 is a horizontal flow, and hot water is sprayed in a direction opposite to the flow from a nozzle inserted into the flow path, and the droplets are pushed back into the flow and are sequentially moved with the air. It flows in the direction. Droplets and air are separated by the filter, and the humidified air 53 flows out in the horizontal direction as it is. Excess water 54 is collected at the lower part of the filter. With this method, humidification can be performed without changing the flow direction.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、水回収を行う湿分高利用型ガスタービンシステムの
簡略化が図られ、要素機器の小型化、低圧力損失化を促
進して、製作コストの低減および発電出力または発電効
率を向上することが可能なこの種のガスタービンプラン
トを得ることができる。
As described above, according to the present invention, the simplicity of the gas turbine system utilizing high humidity for recovering water can be achieved, and the downsizing and low pressure loss of component devices can be promoted. Thus, it is possible to obtain a gas turbine plant of this type capable of reducing manufacturing costs and improving power generation output or power generation efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のガスタービンプラントの一実施例を示
す系統図である。
FIG. 1 is a system diagram showing one embodiment of a gas turbine plant of the present invention.

【図2】本発明のガスタービンプラントの他の実施例を
示す系統図である。
FIG. 2 is a system diagram showing another embodiment of the gas turbine plant of the present invention.

【図3】本発明のガスタービンプラントの水の流路の一
実施例を示す系統図である。
FIG. 3 is a system diagram showing one embodiment of a water flow path of the gas turbine plant of the present invention.

【図4】本発明のガスタービンプラントの水の流路の他
の実施例を示す系統図である。
FIG. 4 is a system diagram showing another embodiment of the water flow path of the gas turbine plant of the present invention.

【図5】本発明のガスタービンプラントの加湿装置の一
実施例を示す縦断側面線図である。
FIG. 5 is a vertical sectional side view showing one embodiment of the humidifier of the gas turbine plant of the present invention.

【図6】本発明のガスタービンプラントの加湿装置の他
の実施例を示す縦断側面線図である。
FIG. 6 is a vertical sectional side view showing another embodiment of the humidifier of the gas turbine plant of the present invention.

【図7】本発明のガスタービンプラントの加湿装置の他
の実施例を示す縦断側面線図である。
FIG. 7 is a vertical sectional side view showing another embodiment of the humidifier of the gas turbine plant of the present invention.

【図8】本発明のガスタービンプラントの加湿装置の他
の実施例を示す縦断側面線図である。
FIG. 8 is a vertical sectional side view showing another embodiment of the humidifier of the gas turbine plant of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧縮機、2…加湿部(加湿装置)、3…熱回収装
置、4…燃焼器、5…ガスタービン、6…水回収装置、
7…排ガス再加熱器、8…発電機、41…水処理装置、
42…昇圧ポンプ、43…昇圧ポンプ、44…中間冷却
器、45…貯水タンク、46…冷却器、51…圧縮空
気、52…熱水、53…湿潤空気、54…余剰水、55
…フィルター。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressor, 2 ... Humidifier (humidifier), 3 ... Heat recovery device, 4 ... Combustor, 5 ... Gas turbine, 6 ... Water recovery device,
7 ... exhaust gas reheater, 8 ... generator, 41 ... water treatment device,
42 ... Pressure pump, 43 ... Pressure pump, 44 ... Intercooler, 45 ... Water storage tank, 46 ... Cooler, 51 ... Compressed air, 52 ... Hot water, 53 ... Wet air, 54 ... Excess water, 55
…filter.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧縮機で昇圧された燃焼用ガス中に水分
を付加する加湿装置と、ガスタービンからの排ガスの熱
エネルギーを回収する熱回収装置と、前記排ガス中の水
分を回収する水回収装置と、前記排ガスを大気に開放す
る前に排ガスに熱を加える排ガス再加熱装置とを備えた
ガスタービンプラントにおいて、 前記加湿装置に、加熱された液相の水を前記燃焼用ガス
中に噴霧する噴霧手段と、噴霧された水が蒸発せずに液
相のまま残った余剰水を回収する余剰水回収手段と、該
余剰水回収手段にて回収された水を前記排ガス再加熱装
置の加熱源水として供給する供給手段とを設けたことを
特徴とするガスタービンプラント。
1. A humidifier for adding moisture to a combustion gas pressurized by a compressor, a heat recovery device for recovering thermal energy of exhaust gas from a gas turbine, and a water recovery for recovering moisture in the exhaust gas. In a gas turbine plant comprising a device and an exhaust gas reheating device for applying heat to the exhaust gas before releasing the exhaust gas to the atmosphere, the humidifier sprays heated liquid-phase water into the combustion gas. Spraying means for spraying, surplus water collecting means for collecting surplus water remaining in a liquid phase without evaporating sprayed water, and heating the water collected by the surplus water collecting means to the exhaust gas reheating device. A gas turbine plant provided with a supply means for supplying as source water.
【請求項2】 圧縮機で昇圧された燃焼用ガス中に水分
を付加する加湿装置と、ガスタービンからの排ガスの熱
エネルギーを回収する熱回収装置と、前記排ガス中の水
分を回収する水回収装置と、前記排ガスを大気に開放す
る前に排ガスに熱を加える排ガス再加熱装置とを備えた
ガスタービンプラントにおいて、 前記プラントに、前記熱回収装置で加熱された水を前記
加湿装置に供給する供給手段と、前記加湿装置に供給さ
れた水を燃焼用ガス中に噴霧する噴霧手段と、噴霧され
た水が蒸発せずに液相のまま残った余剰水を回収する余
剰水回収手段と、該余剰水回収手段にて回収された水を
前記排ガス再加熱装置の加熱源水として供給する供給手
段とを設けたことを特徴とするガスタービンプラント。
2. A humidifier for adding moisture to a combustion gas pressurized by a compressor, a heat recovery device for recovering thermal energy of exhaust gas from a gas turbine, and a water recovery for recovering moisture in the exhaust gas. In a gas turbine plant provided with a device and an exhaust gas reheating device that applies heat to exhaust gas before releasing the exhaust gas to the atmosphere, supplying the plant with water heated by the heat recovery device to the humidifying device. Supply means, spray means for spraying the water supplied to the humidifier into the combustion gas, surplus water recovery means for recovering excess water remaining in the liquid phase without evaporation of the sprayed water, A gas turbine plant provided with supply means for supplying water recovered by the surplus water recovery means as heating source water of the exhaust gas reheating device.
【請求項3】 前記排ガス再加熱装置と前記熱回収装置
との間に、前記排ガス再加熱装置の排ガス加熱後の水
を、前記燃焼用ガス中に水分を付加する際の噴霧用水と
して前記熱回収装置に供給する供給手段が設けられてな
る請求項2記載のガスタービンプラント。
3. The method according to claim 1, wherein the water after the exhaust gas is heated by the exhaust gas reheating device is used as a spray water when adding moisture to the combustion gas between the exhaust gas reheating device and the heat recovery device. 3. The gas turbine plant according to claim 2, further comprising a supply unit for supplying the recovery device.
【請求項4】 前記熱回収装置で水蒸気を発生させ、該
水蒸気を前記加湿装置の噴霧手段で液相の水とともに噴
霧するようにしてなる請求項1,2または3記載のガス
タービンプラント。
4. The gas turbine plant according to claim 1, wherein the heat recovery device generates steam, and the steam is sprayed together with liquid-phase water by spraying means of the humidifier.
【請求項5】 前記噴霧手段が、燃焼用ガス中に水蒸気
として付加できる限界量よりも余剰に水を供給するよう
に形成されてなる請求項1,2,3または4記載のガス
タービンプラント。
5. The gas turbine plant according to claim 1, wherein the spraying means is formed so as to supply water in excess of a limit amount that can be added as steam to the combustion gas.
【請求項6】 前記熱回収装置から加湿装置へ、加湿装
置から排ガス再加熱器へ、排ガス再加熱器から昇圧ポン
プへ、昇圧ポンプから熱回収装置へと連結された水用の
循環流路を備えてなる請求項2記載のガスタービンプラ
ント。
6. A circulation path for water connected from the heat recovery device to the humidifier, from the humidifier to the exhaust gas reheater, from the exhaust gas reheater to the booster pump, and from the booster pump to the heat recovery device. The gas turbine plant according to claim 2, comprising:
【請求項7】 前記排ガス再加熱器と昇圧ポンプを連結
した流路間において、前記水回収装置から回収された水
が合流する流路を備えてなる請求項6記載のガスタービ
ンプラント。
7. The gas turbine plant according to claim 6, further comprising a flow passage between the flow passage connecting the exhaust gas reheater and the booster pump, where the water recovered from the water recovery device joins.
【請求項8】 圧縮機で昇圧された燃焼用ガス中に水分
を付加する加湿装置と、ガスタービンからの排ガスの熱
エネルギーを回収する熱回収装置と、前記排ガス中の水
分を回収する水回収装置と、前記排ガスを大気に開放す
る前に排ガスに熱を加える排ガス再加熱装置とを備えた
ガスタービンプラントの運転方法において、 前記燃焼用ガス中に水分を付加するに際し、前記熱回収
装置で加熱された水を燃焼用ガス中に噴霧状にして供給
するとともに、噴霧された水が蒸発せずに液相のまま残
った余剰水を前記排ガス再加熱装置の加熱源水として用
いるようにしたことを特徴とするガスタービンプラント
の運転方法。
8. A humidifier for adding moisture to the combustion gas pressurized by the compressor, a heat recovery device for recovering thermal energy of exhaust gas from the gas turbine, and a water recovery for recovering moisture in the exhaust gas. In a method for operating a gas turbine plant comprising a device and an exhaust gas reheating device that applies heat to the exhaust gas before releasing the exhaust gas to the atmosphere, when adding moisture to the combustion gas, the heat recovery device The heated water was supplied in the form of spray into the combustion gas, and the excess water remaining in the liquid phase without evaporation of the sprayed water was used as the heating source water of the exhaust gas reheating device. A method for operating a gas turbine plant, comprising:
【請求項9】 前記熱水を燃焼用ガス中に噴霧状にして
供給するに際し、燃焼用ガス中に水蒸気として付加でき
る限界量よりも余剰に水を供給するようにしてなる請求
項8記載のガスタービンプラントの運転方法。
9. The method according to claim 8, wherein when the hot water is supplied in the form of a spray into the combustion gas, water is supplied in excess of a limit amount that can be added as steam to the combustion gas. How to operate a gas turbine plant.
【請求項10】 前記排ガス再加熱装置の排ガス加熱後
の水を、前記燃焼用ガス中に水分を付加する際の噴霧用
水として前記熱回収装置に供給するようにしてなる請求
項8または9記載のガスタービンプラントの運転方法。
10. The water after the exhaust gas is heated by the exhaust gas reheating device is supplied to the heat recovery device as spray water when adding moisture to the combustion gas. Method of operating a gas turbine plant.
【請求項11】 圧縮機で昇圧された燃焼用ガス中に水
分を付加する加湿装置と、ガスタービンからの排ガスの
熱エネルギーを回収する熱回収装置と、前記排ガス中の
水分を回収する水回収装置と、前記排ガスを大気に開放
する前に排ガスに熱を加える排ガス再加熱装置とを備え
たガスタービンプラントの制御方法において、 前記燃焼用ガス中に水分を付加するに際し、前記熱回収
装置で加熱された水を燃焼用ガス中に噴霧状にして供給
し、かつ噴霧された水が蒸発せずに液相のまま残った余
剰水を前記排ガス再加熱装置の加熱源水として用いると
ともに、前記加湿装置部において噴霧する液相の水の流
量、圧力、液滴径を調節することによりガスタービンの
出力を調節するようにしたことを特徴とするガスタービ
ンプラントの制御方法。
11. A humidifier for adding moisture to a combustion gas pressurized by a compressor, a heat recovery device for recovering thermal energy of exhaust gas from a gas turbine, and a water recovery for recovering moisture in the exhaust gas. In a control method of a gas turbine plant including a device and an exhaust gas reheating device that applies heat to the exhaust gas before releasing the exhaust gas to the atmosphere, when adding moisture to the combustion gas, the heat recovery device The heated water is supplied in the form of a spray in the combustion gas, and the excess water remaining in a liquid phase without evaporation of the sprayed water is used as a heating source water of the exhaust gas reheating device, A method for controlling a gas turbine plant, wherein an output of a gas turbine is adjusted by adjusting a flow rate, a pressure, and a droplet diameter of liquid water to be sprayed in a humidifier.
【請求項12】 圧縮機で昇圧された燃焼用ガス中に水
分を付加する加湿装置と、ガスタービンからの排ガスの
熱エネルギーを回収する熱回収装置と、前記排ガス中の
水分を回収する水回収装置と、前記排ガスを大気に開放
する前に排ガスに熱を加える排ガス再加熱装置とを備え
たガスタービンプラントの制御方法において、 前記燃焼用ガス中に水分を付加するに際し、前記熱回収
装置で発生させた水蒸気を液相の水とともに燃焼用ガス
中に噴霧状にして供給し、かつ噴霧された水が蒸発せず
に液相のまま残った余剰水を前記排ガス再加熱装置の加
熱源水として用いるとともに、前記加湿装置部に供給さ
れる水蒸気の流量、圧力を調節することによりガスター
ビンの出力を調節するようにしたことを特徴とするガス
タービンプラントの制御方法。
12. A humidifier for adding moisture to a combustion gas pressurized by a compressor, a heat recovery device for recovering thermal energy of exhaust gas from a gas turbine, and a water recovery for recovering moisture in the exhaust gas. In a control method of a gas turbine plant including a device and an exhaust gas reheating device that applies heat to the exhaust gas before releasing the exhaust gas to the atmosphere, when adding moisture to the combustion gas, the heat recovery device The generated water vapor is supplied in the form of a spray into the combustion gas together with the water in the liquid phase, and excess water remaining in the liquid phase without evaporating the sprayed water is supplied to the heating source water of the exhaust gas reheating device. And controlling the output of the gas turbine by adjusting the flow rate and pressure of steam supplied to the humidifying device section. .
JP9131199A 1999-03-31 1999-03-31 Gas turbine plant, and operation method and control method thereof Pending JP2000282894A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9131199A JP2000282894A (en) 1999-03-31 1999-03-31 Gas turbine plant, and operation method and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9131199A JP2000282894A (en) 1999-03-31 1999-03-31 Gas turbine plant, and operation method and control method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000282894A true JP2000282894A (en) 2000-10-10

Family

ID=14022935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9131199A Pending JP2000282894A (en) 1999-03-31 1999-03-31 Gas turbine plant, and operation method and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000282894A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003001046A2 (en) * 2001-06-21 2003-01-03 Alstom Technology Ltd Method for operating an internal combustion engine
JP2006125403A (en) * 2004-10-28 2006-05-18 Man Turbo Ag Device for injecting water or steam into working medium in gas turbine facility
EP1741900A2 (en) 2005-07-06 2007-01-10 Hitachi, Ltd. Gas turbine equipment utilizing high humidity
JP2007107464A (en) * 2005-10-14 2007-04-26 Hitachi Ltd Gas turbine system, and method for operating gas turbine system
JP2016217308A (en) * 2015-05-25 2016-12-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 High-humidity air utilization gas turbine system and exhaust gas treatment system thereof

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003001046A2 (en) * 2001-06-21 2003-01-03 Alstom Technology Ltd Method for operating an internal combustion engine
WO2003001046A3 (en) * 2001-06-21 2003-03-13 Alstom Switzerland Ltd Method for operating an internal combustion engine
US6845738B2 (en) 2001-06-21 2005-01-25 Alstom Technology Ltd Method for operating an internal combustion engine
JP2006125403A (en) * 2004-10-28 2006-05-18 Man Turbo Ag Device for injecting water or steam into working medium in gas turbine facility
EP2479405A2 (en) 2005-07-06 2012-07-25 Hitachi Ltd. Gas turbine equipment utilizing high humidity
JP2007016640A (en) * 2005-07-06 2007-01-25 Hitachi Ltd Gas turbine facilities using humid air
US7757475B2 (en) 2005-07-06 2010-07-20 Hitachi, Ltd. Gas turbine equipment utilizing high humidity
EP1741900A2 (en) 2005-07-06 2007-01-10 Hitachi, Ltd. Gas turbine equipment utilizing high humidity
EP2549077A1 (en) 2005-07-06 2013-01-23 Hitachi Ltd. Gas turbine equipment utilizing high humidity
US8726627B2 (en) 2005-07-06 2014-05-20 Hitachi, Ltd. Gas turbine equipment utilizing high humidity
JP2007107464A (en) * 2005-10-14 2007-04-26 Hitachi Ltd Gas turbine system, and method for operating gas turbine system
JP4648152B2 (en) * 2005-10-14 2011-03-09 株式会社日立製作所 Gas turbine system and method of operating gas turbine system
JP2016217308A (en) * 2015-05-25 2016-12-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 High-humidity air utilization gas turbine system and exhaust gas treatment system thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4099944B2 (en) Gas turbine power generation equipment and air humidifier
JP4285781B2 (en) Gas turbine power generation equipment
EP0959235B1 (en) Gas turbine power plant
US7096659B1 (en) Gas turbine electric power generation equipment and air humidifier
JP3750474B2 (en) Cogeneration facility and operation method thereof
US6578354B2 (en) Gas turbine electric power generation equipment and air humidifier
US5513488A (en) Power process utilizing humidified combusted air to gas turbine
JPH0587651B2 (en)
WO2013124899A1 (en) Solar heat assisted gas turbine system
JP4299313B2 (en) Gas turbine equipment
JP5909429B2 (en) Moisture gas turbine system
JP2001214757A (en) Gas turbine facility
JP2010209721A (en) Carbon dioxide recovery type gas turbine plant
JP2000282894A (en) Gas turbine plant, and operation method and control method thereof
JP4120699B2 (en) Gas turbine power generation equipment and air humidifier
CN100432395C (en) Gas turbine power generation equipment and air humidifier
Agarwal et al. Performance improvement of a simple gas turbine cycle through integration of inlet air evaporative cooling and steam injection
JP4315625B2 (en) Gas turbine equipment
JP3826641B2 (en) Gas turbine system
JP2001115855A (en) Gas turbine system
Rogers et al. Performance calculations and research direction for a water enhanced regenerative gas turbine cycle
JP2000291445A (en) Gas turbine plant and operating method for the same