JP2001214754A - Humidification tower for high moisture gas turbine system - Google Patents

Humidification tower for high moisture gas turbine system

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JP2001214754A
JP2001214754A JP2000023326A JP2000023326A JP2001214754A JP 2001214754 A JP2001214754 A JP 2001214754A JP 2000023326 A JP2000023326 A JP 2000023326A JP 2000023326 A JP2000023326 A JP 2000023326A JP 2001214754 A JP2001214754 A JP 2001214754A
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Japan
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liquid
phase water
humidification tower
tower
water
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Yamagishi
雅彦 山岸
Shigeo Hatamiya
重雄 幡宮
Kazuaki Kito
和明 木藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a humidification tower which has a small volume and a lighter weight, can provide a lower temperature liquid phase water, and is excellent in economical efficiency and operability. SOLUTION: This humidification tower for gas turbine system is formed so that combustion air 6 is supplied from the vicinity of the lower part, liquid phase water 21 and 22 heated by the exhaust gas of a gas turbine is supplied from the upper part, and the combustion air is humidified by the contact of the ascending combustion air with the falling liquid phase water. A water catching device 28 for receiving the falling liquid phase water and guiding it to the outside of the humidification tower is provided in the vertical middle part within the humidification tower, so that the distribution of the liquid phase water quantity falling in the humidification tower is larger in the upper part side.

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】本発明は高湿分ガスタービン
システムの増湿塔に係わり、特に燃焼用の空気を、ガス
タービン排ガスにより加熱された液相水と接触させ、燃
焼空気に湿分を与えるように形成されている高湿分ガス
タービンシステムの増湿塔に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a humidification tower for a high-humidity gas turbine system, and more particularly to a method for bringing combustion air into contact with liquid-phase water heated by gas turbine exhaust gas to reduce moisture in the combustion air. A humidification tower of a high humidity gas turbine system configured to provide.

【0002】[0002]

【従来の技術】加熱された液相水と空気とを増湿塔内部
で接触させ、空気と水蒸気の混合物と、冷却された液相
水を得て、空気と水蒸気の混合物を排ガスからの熱回収
に、また液相水を圧縮機中間冷却に用いる、いわゆる高
湿分ガスタービンシステムについては、例えば特公平1
−31012号公報、あるいは「HAT(高湿度ガスタ
ービン)サイクル」(火力原子力発電43巻12号)等
に開示されている。
2. Description of the Related Art Heated liquid-phase water and air are brought into contact inside a humidification tower to obtain a mixture of air and steam and cooled liquid-phase water. For a so-called high-humidity gas turbine system that uses liquid phase water for recovery and compressor intermediate cooling, for example,
No. 31012, or "HAT (High Humidity Gas Turbine) Cycle" (Thermal Nuclear Power Generation Vol. 43, No. 12).

【0003】また、この高湿分ガスタービンシステムに
用いられる増湿塔の形式としては、例えば「Advanced T
urbine Systems:System Scoping and Feasibility Stud
y」(DOE/MC/29247−3375)の検討例に開示されている
ように、充填塔による方式のものや噴霧塔による方式の
ものが考えられている。
Further, as a type of a humidification tower used in this high humidity gas turbine system, for example, "Advanced T
urbine Systems: System Scoping and Feasibility Stud
As disclosed in the study example of "y" (DOE / MC / 29247-3375), a method using a packed tower and a method using a spray tower are considered.

【0004】なお、これら以外に高湿分ガスタービンの
増湿塔に関連するものとしては、例えば特公昭63−3
2970号公報あるいは特公平1−31013号公報な
どが挙げられる。
[0004] Other than these, those related to the humidification tower of a high-humidity gas turbine include, for example, Japanese Patent Publication No. Sho 63-3
No. 2970 or Japanese Patent Publication No. 1-31013.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】増湿塔で空気と高温水
を十分接触させ、必要な熱と水蒸気の伝達を行なうため
には、十分な接触距離をとらなければならない。例えば
一つの例として、出力25MWの高湿分ガスタービンシ
ステムを想定した場合、空気と高温水の接触が行なわれ
る充填層の長さは、計算上では約5mは必要であり、実
際の増湿塔はそれ以上の長さを要すると考えられる。
In order for the humidifying tower to make sufficient contact between air and high-temperature water and to transfer necessary heat and steam, a sufficient contact distance must be provided. For example, as an example, assuming a high-humidity gas turbine system having a power of 25 MW, the length of a packed bed in which air and high-temperature water are contacted needs to be calculated to be about 5 m, and actual humidification is required. The tower is expected to take longer.

【0006】また、増湿塔の構成としては、増湿塔内の
圧力が、ガスタービン圧縮機吐出圧力にほぼ等しいこと
から、強固な圧力容器としなければならず、わずかな体
格の増加であっても高価なものとなってしまう。また増
湿塔内容積が大きいと、圧縮機から燃焼器までの空気流
路体積が大きくなり、応答性が悪化する恐れもある。こ
のようなことから、この増湿塔の体格をできるだけ小型
化することがこの種システムの製造コストと運用性の両
方から重要な要件となる。
[0006] In addition, the humidifying tower has a strong pressure vessel because the pressure in the humidifying tower is almost equal to the discharge pressure of the gas turbine compressor, and the physique is slightly increased in size. But it is expensive. In addition, if the internal volume of the humidification tower is large, the volume of the air flow path from the compressor to the combustor becomes large, and the responsiveness may be deteriorated. For this reason, minimizing the size of the humidifying tower as much as possible is an important requirement from both the manufacturing cost and operability of this type of system.

【0007】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、小型,すなわち体積が小さく、か
つ軽量で、より低温の液相水が得られ、経済性と運用性
に優れたこの種の増湿塔を提供することにある。
The present invention has been made in view of the foregoing, and it is an object of the present invention to provide a small-sized, that is, small-volume, light-weight, lower-temperature liquid-phase water and excellent economical efficiency and operability. It is to provide a humidification tower of this kind.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、燃焼
用空気にガスタービン排ガスにより加熱された液相水を
接触させ、燃焼空気に湿分を与えるように形成されてい
るガスタービンシステムの増湿塔において、前記増湿塔
内の液相水量分布を、液相水温度の高い側が液相水温度
の低い側より多くなるように形成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 an improved gas turbine system which is configured to contact liquid air heated by gas turbine exhaust gas with combustion air to provide moisture to the combustion air. In the wet tower, the liquid water volume distribution in the humidification tower is formed so that the higher liquid water temperature is higher than the lower liquid water temperature to achieve the intended purpose. .

【0009】また本発明は、下方部近傍から燃焼用の空
気が供給されるとともに、上方部からガスタービン排ガ
スにより加熱された液相水が供給され、上昇する燃焼用
の空気と落下する液相水との接触により前記燃焼空気に
湿分が与られるように形成されているガスタービンシス
テムの増湿塔において、前記増湿塔内部の上下方向の中
間部分に、前記落下する液相水を受けるとともに、増湿
塔外に導き出す捕水器を設け、前記増湿塔内で落下する
液相水量分布を、上方部側が多くなるように形成したも
のである。
Further, according to the present invention, while air for combustion is supplied from the vicinity of the lower part, liquid-phase water heated by gas turbine exhaust gas is supplied from the upper part, the ascending combustion air and the liquid phase falling In a humidification tower of a gas turbine system configured so that moisture is given to the combustion air by contact with water, the falling liquid-phase water is received at a vertically intermediate portion inside the humidification tower. At the same time, a water catcher is provided outside the humidifying tower, and the distribution of the amount of liquid phase water falling inside the humidifying tower is formed so that the upper part of the water phase increases.

【0010】また、この場合、前記液相水の供給を、空
気の流れ方向に対して複数個所で行われるように形成し
たものである。また、前記液相水の供給路に、増湿塔へ
供給される液相水の温度を調節する水温調節手段を設け
るようにしたものである。また、前記空気の供給を、液
相水の流通方向に対して複数個所で行なわれるように形
成したものである。また、前記空気の供給路に、増湿塔
へ供給される空気の温度を調節する空気温度調節手段を
設けるようにしたものである。
In this case, the liquid-phase water is supplied at a plurality of locations in the flow direction of the air. Further, a water temperature adjusting means for adjusting the temperature of the liquid phase water supplied to the humidification tower is provided in the supply path of the liquid phase water. Further, the supply of the air is formed at a plurality of positions in the flow direction of the liquid phase water. Further, an air temperature adjusting means for adjusting the temperature of the air supplied to the humidification tower is provided in the air supply path.

【0011】すなわちこのように形成された高湿分ガス
タービンシステムの増湿塔であると、増湿塔内の液相水
量分布が、液相水温度の高い側が液相水温度の低い側よ
り多くなるように形成されているので、温度の高い増湿
塔の塔頂付近で液相水の蒸発が最も盛んに行われ、効率
のよい増湿が行われ、体積が小さくして、より低温の液
相水を得ることができるのである。
That is, in the humidification tower of the high-humidity gas turbine system formed as described above, the distribution of the liquid-phase water in the humidification tower is such that the higher the liquid-phase water temperature is, the higher is the liquid-phase water temperature. Since the liquid phase water is evaporatively active near the top of the humidifying tower with high temperature, efficient humidification is performed, the volume is reduced, and Liquid water can be obtained.

【0012】[0012]

【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にはその増湿塔を備えた高
湿分ガスタービンシステムの系統が示されている。図の
中央部に符号5として示されているのが増湿塔であり、
2が圧縮機、10がタービン、9が燃焼器、15が水回
収器、18が煙突である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 shows a system of a high-humidity gas turbine system provided with the humidification tower. The humidification tower is indicated by reference numeral 5 in the center of the figure,
2 is a compressor, 10 is a turbine, 9 is a combustor, 15 is a water recovery unit, and 18 is a chimney.

【0013】このガスタービンシステムで、空気3は圧
縮機2で圧縮された後、後置冷却器4を経て増湿塔5に
入る。圧縮機入口には水が噴霧され、増湿塔5では、空
気6が高温液相水21、22と対向接触して昇温増湿さ
れ、高湿分空気7となる。高湿分空気7は再生器8で加
熱され、燃焼器9で燃料と反応し高温のガスとなってタ
ービン10を駆動する。
In this gas turbine system, the air 3 is compressed by the compressor 2 and then enters the humidification tower 5 via the post-cooler 4. Water is sprayed at the compressor inlet, and in the humidification tower 5, the air 6 comes into contact with the high-temperature liquid-phase water 21, 22 to be heated and humidified to become high-humidity air 7. The high-humidity air 7 is heated by the regenerator 8 and reacts with fuel in the combustor 9 to become a high-temperature gas to drive the turbine 10.

【0014】タービン10の排ガス11は、通常500
〜600℃程度の高温であり、再生器8と給水加熱器1
2で熱回収が行われる。給水加熱器12で熱回収された
後の排ガス13は、水回収器15に導かれ、冷却水16
によって冷却され、排ガス中に含まれていた湿分が凝縮
し回収される。回収水14の一部は水処理器25を経由
して、後置冷却器4の冷却水およびガスタービン圧縮機
入口への噴霧水として利用される。また回収水14の一
部は冷却水冷却器27に導かれ、所望の温度に調整され
た後、冷却水16として再利用される。
The exhaust gas 11 of the turbine 10 is generally 500
The regenerator 8 and feed water heater 1
At 2, heat recovery is performed. The exhaust gas 13 after the heat recovery by the feed water heater 12 is guided to the water recovery unit 15 and the cooling water 16
And the moisture contained in the exhaust gas is condensed and collected. A part of the recovered water 14 is used as cooling water of the post-cooler 4 and spray water to the gas turbine compressor inlet via the water treatment device 25. Further, a part of the recovered water 14 is guided to a cooling water cooler 27, adjusted to a desired temperature, and then reused as the cooling water 16.

【0015】水回収器15を通過した排ガスは、排ガス
再加熱器17へ導かれ、水回収器通過前の排ガス19と
熱交換し、排ガスが露点より十分高い温度、たとえば9
0℃程度まで加熱され、煙突18から大気中へ排出され
る。
The exhaust gas that has passed through the water recovery unit 15 is guided to an exhaust gas reheater 17 and exchanges heat with the exhaust gas 19 before passing through the water recovery unit, and the exhaust gas is heated to a temperature sufficiently higher than the dew point, for example, 9 ° C.
It is heated to about 0 ° C. and discharged from the chimney 18 into the atmosphere.

【0016】次に、この増湿塔5の詳細構成およびその
運転方法について説明する。増湿塔5の上部には高温の
液相水21、22が供給されて内部の充填物上に水膜を
形成する。一方、下方部近傍からは後置冷却器4で冷却
された低温の空気6が供給される。液相水21、22は
重力によって下方へ落下し、空気6と対向接触して顕熱
と水蒸気を伝達し、顕熱と水蒸気蒸発潜熱を奪われて冷
却される。したがって液相水21、22は増湿塔の下方
へ進むにつれて温度が低下し、空気6は増湿塔の上方へ
進むにつれて温度と湿度が上昇する。
Next, a detailed configuration of the humidification tower 5 and an operation method thereof will be described. High-temperature liquid-phase water 21 and 22 are supplied to the upper part of the humidification tower 5 to form a water film on the internal packing. On the other hand, low-temperature air 6 cooled by the post-cooler 4 is supplied from near the lower part. The liquid-phase waters 21 and 22 fall downward due to gravity, come into contact with the air 6 to transmit sensible heat and water vapor, are deprived of sensible heat and latent heat of vaporization of water vapor, and are cooled. Therefore, the temperature of the liquid-phase waters 21 and 22 decreases as it goes below the humidification tower, and the temperature and humidity of the air 6 rises as it goes above the humidification tower.

【0017】増湿塔の充填層を通過した液相水23は排
熱回収の冷媒として使われるので、その温度が低いほど
排熱回収量は大きくなる。したがってシステム全体の熱
効率を低下させずに増湿塔を小型化するためには、液相
水から空気への顕熱と水蒸気潜熱の伝達量、すなわち増
湿塔単位体積あたりの熱伝達量を増やし、液相水を所定
の温度まで下げなければならない。増湿塔内部で液相水
から空気へ伝達される総熱伝達量のうち、水蒸気潜熱量
はその約9割を占めるので、水蒸気伝達量を増やすこと
が重要である。
Since the liquid water 23 that has passed through the packed bed of the humidification tower is used as a refrigerant for recovery of exhaust heat, the lower the temperature, the greater the amount of exhaust heat recovery. Therefore, in order to reduce the size of the humidification tower without lowering the thermal efficiency of the entire system, the amount of sensible heat and latent heat of water vapor transferred from liquid water to air, that is, the amount of heat transfer per unit volume of the humidification tower, must be increased. The liquid water must be lowered to a predetermined temperature. Since the latent heat of steam accounts for about 90% of the total heat transfer transferred from the liquid water to the air inside the humidification tower, it is important to increase the transfer of steam.

【0018】増湿塔内で液相水から空気への単位体積あ
たり水蒸気伝達量mは次の式で表わされる。
In the humidification tower, the amount of water vapor transmission m per unit volume from liquid water to air is expressed by the following equation.

【0019】[0019]

【数1】 m=hD・A・(Yi−Y) …(1) ここで、hDは物質伝達率、Aは単位体積あたりの液相
水と空気の接触面積、Yiは気液界面の湿度で液相水温
度における空気飽和湿度に等しく、Yは空気湿度であ
る。Aは液相水量に比例して増大し、Yiは液相水温度
に比例して増大する。したがって液相水量が多いとき気
液接触面積が増大し、液相水温度が高いとき湿度差(Y
i−Y)が大きくなって単位体積あたり水蒸気伝達量が
増加する。
[Number 1] m = h D · A · ( Y i -Y) ... (1) where, h D is material transfer coefficient, A is the contact area of the liquid-phase water and air per unit volume, Y i is the gas At the liquid interface humidity, equal to the air saturation humidity at the liquidus water temperature, Y is the air humidity. A increases in proportion to the liquid phase water, Y i is increased in proportion to the liquid phase water temperature. Therefore, the gas-liquid contact area increases when the amount of liquid phase water is large, and the humidity difference (Y
i− Y) increases, and the amount of water vapor transmitted per unit volume increases.

【0020】図2(a)は、通常の向流型増湿塔内部の
液相水と空気の温度分布を計算したものであり、液相水
の温度は塔底に進むにつれ急激に低下する。図2(b)
のように、空気の飽和湿度は温度に対して指数関数的に
上昇する。したがって液相水の温度が高いほど、湿度差
(Yi−Y)が大きくなるため、向流形増湿塔は塔頂付
近で液相水の蒸発が最も盛んとなる。この性質を利用
し、液相水温度が高い塔頂側に多くの液相水を分布させ
るようにしたのが本発明の第一の実施例である図1であ
る。
FIG. 2 (a) shows a calculation of the temperature distribution of liquid water and air inside a normal countercurrent humidification tower. The temperature of the liquid water drops rapidly as it goes to the bottom of the tower. . FIG. 2 (b)
, The saturation humidity of air rises exponentially with temperature. Therefore, the higher the temperature of the liquid phase water, the greater the difference in humidity (Y i -Y), and therefore, in the countercurrent humidification tower, the vaporization of the liquid phase water is most active near the top of the tower. FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention in which a large amount of liquid-phase water is distributed on the top side of a tower having a high liquid-phase water temperature by utilizing this property.

【0021】増湿塔の内部には落下する液相水を受け、
かつ増湿塔外に導き出す樋,すなわち液相水の捕水器2
8が設置され、落下してきた液相水の一部を捕集する。
捕集した液相水は後置冷却器4、給水加熱器12の伝熱
管内に送られ、再び熱回収冷媒として使用される。捕水
器28で捕集されなかった残余の液相水は、増湿塔下部
の充填層を通過してさらに温度を低下させてからより低
温の熱回収冷媒として用いられる。本発明はこのように
して増湿塔の上部では液相水量が多い状態をつくり、単
位体積あたりの熱交換量を増やすものである。
The falling liquid-phase water is received inside the humidifying tower,
And a gutter leading out of the humidification tower, ie, a liquid phase water catcher 2
8 is installed to collect a part of the liquid water that has fallen.
The collected liquid phase water is sent into the heat exchanger tubes of the post-cooler 4 and the feed water heater 12, and is used again as a heat recovery refrigerant. The remaining liquid-phase water not collected by the water trap 28 passes through a packed bed at the lower part of the humidification tower, and is further used as a lower-temperature heat recovery refrigerant after the temperature is further lowered. The present invention thus creates a state in which the amount of liquid water is large at the top of the humidification tower, and increases the amount of heat exchange per unit volume.

【0022】図3は本発明の第二の実施例である。この
実施例は、前述の実施例に加え、増湿塔内に捕水器33
を追加し、液相水の回収段数を増やして、より細かく液
相水量の分布を調節できるようにしたものであり、増湿
塔をいっそう小型化することができる。捕水器の設置数
はさらに増やしていくことも可能である。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment is different from the above-described embodiment in that a water trap 33 is provided in the humidification tower.
Is added to increase the number of liquid-phase water recovery stages, so that the distribution of the liquid-phase water amount can be adjusted more finely, and the humidification tower can be further miniaturized. It is possible to further increase the number of installed water catchers.

【0023】図4は本発明の第三の実施例である。この
実施例は、増湿塔に液相水の供給個所を複数設けて、内
部の液相水温度を調節できるようにしたものである。後
置冷却器4と給水加熱器12を通過した液相水21、2
2を、塔上半部へ供給する34、35と塔下半部へ供給
する36、37に分割する。液相水34、35は塔上半
部で、塔底から供給された空気6と接触冷却させたの
ち、捕水器28で全量を回収しポンプ29、30を介し
て再び後置冷却器4、給水加熱器12で熱回収媒体とし
て用いる。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a plurality of liquid-phase water supply points are provided in the humidifying tower so that the temperature of the liquid-phase water inside can be adjusted. Liquid phase water 21, 2 that has passed through post-cooler 4 and feedwater heater 12
2 is divided into 34, 35 for feeding to the upper half of the tower and 36, 37 for feeding to the lower half of the tower. The liquid-phase waters 34 and 35 are brought into contact with the air 6 supplied from the bottom of the tower at the upper half of the tower, and then cooled. Used as a heat recovery medium in the feed water heater 12.

【0024】液相水36、37は塔下半部で塔底から供
給された空気6と接触し冷却したのち、同様にポンプ2
4、26を介して熱回収媒体として用いる。この実施例
では高温液相水21、22を2個所に供給しているた
め、増湿塔内で液相水の最高温度が2個所であらわれ
る。液相水温が高い個所ほど大きな湿度差が発生し、蒸
発は盛んになるため増湿塔単位体積あたりの熱交換量を
大きくすることができる。また、高温液相水21、22
を2個所に分割して供給しているため、塔下部では冷却
側流体となる空気6の流量比が加熱側流体である液相水
流量に対してより大きくなり、低温の液相水23を得る
のに有利である。
The liquid-phase waters 36 and 37 come into contact with the air 6 supplied from the bottom of the tower in the lower half of the tower and cool the same.
Used as heat recovery medium via 4 and 26. In this embodiment, since the high-temperature liquid-phase waters 21 and 22 are supplied to two locations, the maximum temperature of the liquid-phase water appears at two locations in the humidification tower. The higher the temperature of the liquid phase water, the greater the difference in humidity is generated, and the more the evaporation becomes active, the greater the heat exchange amount per unit volume of the humidification tower. In addition, high-temperature liquid-phase water 21 and 22
Is divided into two parts, so that the flow ratio of the air 6 serving as the cooling side fluid at the lower part of the tower becomes larger than the flow rate of the liquid phase water serving as the heating side fluid. It is advantageous to obtain.

【0025】図5は本発明の第四の実施例で、図4の実
施例と同じ原理に基づき増湿塔の小型化を図ったもので
ある。この実施例が図4の実施例と異なる部分を中心に
説明する。図5の実施例は、塔上半部に供給した高温の
液相水31、32が増湿塔内で温度が低下した後、これ
を捕水器28によって集め、後置冷却器4、給水加熱器
12へ供給して再加熱した後、増湿塔下半部へ供給する
ことに特徴がある。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention in which the size of the humidification tower is reduced based on the same principle as the embodiment of FIG. This embodiment will be described focusing on the differences from the embodiment of FIG. In the embodiment of FIG. 5, after the temperature of the high-temperature liquid-phase waters 31 and 32 supplied to the upper half of the tower decreases in the humidification tower, the water is collected by the water catcher 28, and the post-cooler 4 and the water supply It is characterized in that after supplying to the heater 12 and reheating, it is supplied to the lower half of the humidification tower.

【0026】すなわち、図4の実施例と異なり、増湿塔
下半部へ供給する液相水36、37の温度を後置冷却器
4と給水加熱器12内での加熱量によって調節し、上半
部へ供給する液相水21、22の温度と異なる設定にす
ることができる。したがって増湿塔から得られる液相水
23の温度を敏速に調節したいときに有利である。
That is, unlike the embodiment of FIG. 4, the temperature of the liquid-phase water 36, 37 supplied to the lower half of the humidification tower is adjusted by the amount of heating in the post-cooler 4 and the feed water heater 12, and The temperature can be set differently from the temperature of the liquid-phase waters 21 and 22 supplied to the halves. Therefore, it is advantageous when it is desired to quickly adjust the temperature of the liquid phase water 23 obtained from the humidification tower.

【0027】図6は本発明の第5の実施例である。この
実施例は、増湿塔に供給する液相水を、高温の21、2
2と低温の39、40に分けて供給するところに特徴が
ある。高温の液相水が蒸発しやすいことは図1の実施例
において説明したが、増湿塔に供給する液相水の温度が
高くなると、塔内の蒸発量が同じでも、取出せる液相水
温度が高くなる欠点がある。本実施例はこの点の改善を
目的としたものであって、増湿塔の塔頂側では沸点に近
い高温の液相水21、22で空気の昇温、加湿を行い、
捕水器28で回収して高温側の熱回収に用いる。塔底側
では、流入空気6の温度に近い液相水39、40を供給
し、低温の液相水23を製造して低温側の熱回収に用い
る。
FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the liquid-phase water supplied to the humidification tower is heated to a high temperature of 21,2.
It is characterized in that it is supplied separately into 2 and 39 and 40 at low temperature. Although the high-temperature liquid-phase water is easily evaporated as described in the embodiment of FIG. 1, when the temperature of the liquid-phase water supplied to the humidification tower increases, the liquid-phase water which can be taken out even if the evaporation amount in the tower is the same. There is a disadvantage that the temperature becomes high. The purpose of this embodiment is to improve this point. At the top side of the humidification tower, the temperature of the air is raised and humidified by high-temperature liquid-phase waters 21 and 22 close to the boiling point.
The water is collected by the water catcher 28 and used for heat recovery on the high temperature side. On the bottom side, liquid-phase water 39, 40 close to the temperature of the inflow air 6 is supplied to produce low-temperature liquid-phase water 23, which is used for heat recovery on the low-temperature side.

【0028】塔頂側では液相水温度が高いため、式
(1)中の気液界面湿度Yiが大きく、大きな湿度差が
生じて蒸発が活発になる。一方塔底側では、水温が低い
ためYiは小さいが、液相水と接触する空気は増湿塔に
流入した直後で湿度Yが小さいため、やはり大きな湿度
差が生じる。したがって塔頂側、塔底側いずれにおいて
も蒸発が活発に行われて増湿塔単位体積あたり熱交換量
が大きくなり、増湿塔を小型化することができる。
Since the liquid-phase water temperature is high at the top of the tower, the gas-liquid interface humidity Yi in the equation (1) is large, and a large difference in humidity is generated, so that evaporation is activated. On the other hand, at the bottom of the tower, Yi is small because the water temperature is low, but a large humidity difference still occurs because the humidity Y is small immediately after the air in contact with the liquid phase water flows into the humidification tower. Therefore, evaporation is actively performed on both the tower top side and the tower bottom side, and the amount of heat exchange per unit volume of the humidification tower is increased, so that the humidification tower can be downsized.

【0029】図7は本発明の第6の実施例である。この
実施例は、並流方式の増湿塔に対し、内部の空気温度分
布を操作できるようにしたものである。圧力損失の制限
が厳しく増湿塔として充填塔を使うときができないとき
は、充填体によらず水噴霧によって気液を接触させる噴
霧塔形式を採用することが考えられる。噴霧液滴の飛散
を防ぐためには液相水の噴霧方向と空気の流れ方向を同
じにする並流方式の採用が有利である。
FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the internal air temperature distribution can be controlled for a co-current humidification tower. When the packed tower cannot be used as a humidifying tower because the pressure loss is severely restricted, it is conceivable to adopt a spray tower type in which gas-liquid is contacted by water spray regardless of the packed body. In order to prevent the spray droplets from scattering, it is advantageous to employ a co-current system in which the spray direction of the liquid phase water and the flow direction of the air are the same.

【0030】空気と液相水を単純に並流接触させると、
高温の液相水が後置冷却器を通過した低温の空気と接触
することになり、液相水が蒸発しにくくなり、長い増湿
塔が必要となる。空気は飽和湿度以上の水蒸気を含むこ
とはできないため、蒸発させ得る液相水量は接触してい
る空気の飽和湿度によって制限されるが、図2(b)の
ように空気の飽和湿度は温度が低くなると急激に減少す
る。従って空気が液相水の顕熱によって加熱され、空気
飽和湿度が増加した後に、増加した飽和湿度に対応する
液相水が蒸発することになり、液相水の蒸発速度が顕熱
の伝達速度によって制限されるからである。
When air and liquid phase water are simply brought into co-current contact,
The high-temperature liquid-phase water comes into contact with the low-temperature air that has passed through the post-cooler, so that the liquid-phase water does not easily evaporate, and a long humidification tower is required. Since air cannot contain water vapor at or above the saturation humidity, the amount of liquid water that can be evaporated is limited by the saturation humidity of the air that is in contact, but as shown in FIG. It decreases rapidly when it gets lower. Therefore, after the air is heated by the sensible heat of the liquid phase water and the air saturation humidity increases, the liquid phase water corresponding to the increased saturation humidity evaporates. It is because it is limited by.

【0031】図7の実施例はこの状態を緩和するため、
増湿塔に空気の供給個所を複数設け、各々に異なる温度
の空気を供給する。塔頂には高温の液相水21、22
と、高温の空気42を供給し、液相水の蒸発を活発にす
る。このとき、液相水温度よりも高温の空気を供給すれ
ば、液相水蒸発の際に空気からも熱が奪われて空気温度
が低下する。塔下部には低温の液相水39、40と低温
の空気6を供給する。並流増湿塔では蒸発によって液相
水の冷却が進むのと同時に空気温度が上昇するために、
取出せる液相水温度が高くなる欠点があるが、この方式
によれば、液相水は最初高温の空気と接触し、続いて湿
度の低い低温の空気と接触するので、より低温の液相水
が得られる。
The embodiment of FIG. 7 relieves this condition.
A plurality of air supply points are provided in the humidification tower, and air at different temperatures is supplied to each of them. At the top of the tower, high-temperature liquid-phase water 21 and 22
Then, the high-temperature air 42 is supplied to activate the evaporation of the liquid-phase water. At this time, if air having a temperature higher than the liquid-phase water temperature is supplied, heat is also taken from the air during liquid-phase water evaporation, and the air temperature decreases. Low-temperature liquid-phase water 39 and 40 and low-temperature air 6 are supplied to the lower part of the tower. In the co-current humidification tower, the air temperature rises at the same time as the cooling of the liquid phase water proceeds by evaporation,
The drawback is that the temperature of the liquid phase water that can be removed is high, but with this method, the liquid phase water comes into contact with the hot air first, and then with the cold, low-humidity air. Water is obtained.

【0032】次に、本発明の有効性を示すために、充填
塔方式の増湿塔に対し、必要充填高を計算した例が示さ
れている。表1が計算条件であり、表2が計算結果であ
る。
Next, in order to show the effectiveness of the present invention, an example is shown in which the required filling height is calculated for a humidifying tower of the packed tower system. Table 1 shows the calculation conditions, and Table 2 shows the calculation results.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】以上説明してきたようにこのように形成さ
れた高湿分ガスタービンシステムの増湿塔であると、増
湿塔内部の上下方向の中間部分に、落下する液相水を受
ける捕水器が設けられ、増湿塔内で落下する液相水量分
布が上方部側が多くなるように形成されているので、温
度の高い増湿塔の塔頂付近で液相水の蒸発が最も盛んに
行われ、効率のよい増湿が行なわれる。したがって、体
積が小さく、かつ軽量にして充分な増湿が行なわれ、ま
た低温の液相水を得ることができるのである。
As described above, according to the humidification tower of the humidified gas turbine system formed as described above, the trapping for receiving the falling liquid-phase water is provided at a vertically intermediate portion inside the humidification tower. A vessel is provided and the distribution of liquid-phase water falling in the humidification tower is formed so as to increase on the upper side, so evaporation of liquid-phase water is most active near the top of the high-temperature humidification tower. Thus, efficient humidification is performed. Therefore, the volume is small and lightweight, sufficient humidification is performed, and low-temperature liquid-phase water can be obtained.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、小型,すなわち体積が小さく、かつ軽量で、より低
温の液相水が得られ、経済性と運用性に優れたこの種の
増湿塔を得ることができる。
As described above, according to the present invention, a small-sized, that is, small-volume, light-weight, liquid-phase water at a lower temperature can be obtained, and this kind of increase in economic efficiency and operability can be obtained. Wet tower can be obtained.

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

【図1】本発明の増湿塔を備えた高湿分ガスタービンシ
ステムの系統図である。
FIG. 1 is a system diagram of a high-humidity gas turbine system provided with a humidification tower of the present invention.

【図2】従来の増湿塔内部の温度分布図および空気温度
と飽和湿度の関係図である。
FIG. 2 is a temperature distribution diagram inside a conventional humidification tower and a relationship diagram between air temperature and saturation humidity.

【図3】本発明の増湿塔の他の実施例を示す系統図であ
る。
FIG. 3 is a system diagram showing another embodiment of the humidification tower of the present invention.

【図4】本発明の増湿塔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 humidification tower of the present invention.

【図5】本発明の増湿塔の他の実施例を示す系統図であ
る。
FIG. 5 is a system diagram showing another embodiment of the humidification tower of the present invention.

【図6】本発明の増湿塔の他の実施例を示す系統図であ
る。
FIG. 6 is a system diagram showing another embodiment of the humidification tower of the present invention.

【図7】本発明の増湿塔の他の実施例を示す系統図であ
る。
FIG. 7 is a system diagram showing another embodiment of the humidification tower of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…負荷、2…圧縮機、3…空気、4…後置冷却器、5
…増湿塔、6…空気、7…高湿分空気、8…再生器、9
…燃焼器、10…タービン、11…排ガス、12…給水
加熱器、13…排ガス、14…回収水、15…水回収
器、16…冷却水、17…ガス再加熱器、18…煙突、
19…排ガス、20…排ガス、21…液相水、22…液
相水、23…液相水、24…ポンプ、25…吸気噴霧
水、26…ポンプ、27…冷却水冷却器、28…捕水
器、29…ポンプ、30…ポンプ、31…ポンプ、32
…ポンプ、33…捕水器、34,35,36,37…液
相水、38…中間冷却器、39,40…液相水、41…
補給水。
1 ... load, 2 ... compressor, 3 ... air, 4 ... post-cooler, 5
... humidifying tower, 6 ... air, 7 ... high humidity air, 8 ... regenerator, 9
... combustor, 10 ... turbine, 11 ... exhaust gas, 12 ... feed water heater, 13 ... exhaust gas, 14 ... recovered water, 15 ... water recovery device, 16 ... cooling water, 17 ... gas reheater, 18 ... chimney,
19 ... exhaust gas, 20 ... exhaust gas, 21 ... liquid phase water, 22 ... liquid phase water, 23 ... liquid phase water, 24 ... pump, 25 ... intake spray water, 26 ... pump, 27 ... cooling water cooler, 28 ... trapping Water bottle, 29 ... pump, 30 ... pump, 31 ... pump, 32
... Pump, 33 ... Catcher, 34,35,36,37 ... Liquid phase water, 38 ... Intercooler, 39,40 ... Liquid phase water, 41 ...
Makeup water.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼用空気にガスタービン排ガスにより
加熱された液相水を接触させ、燃焼空気に湿分を与える
ように形成されているガスタービンシステムの増湿塔に
おいて、 前記増湿塔内の液相水量分布を、液相水温度の高い側が
液相水温度の低い側より多くなるように形成したことを
特徴とする高湿分ガスタービンシステムの増湿塔。
1. A humidification tower of a gas turbine system configured to contact liquid-phase water heated by gas turbine exhaust gas with combustion air to give moisture to combustion air. A humidification tower for a high-humidity gas turbine system, wherein the liquid-phase water amount distribution is formed such that the side having a higher liquid-phase water temperature is higher than the side having a lower liquid-phase water temperature.
【請求項2】 燃焼用空気にガスタービン排ガスにより
加熱された液相水を接触させ、燃焼空気に湿分を与える
ように形成されているガスタービンシステムの増湿塔に
おいて、 前記増湿塔内の液相水量分布を、液相水温度の高い側が
液相水温度の低い側より多くなるように調節可能に形成
したことを特徴とする高湿分ガスタービンシステムの増
湿塔。
2. A humidification tower of a gas turbine system which is configured to bring liquid phase water heated by gas turbine exhaust gas into contact with combustion air to give moisture to combustion air. A humidification tower for a high-humidity gas turbine system, characterized in that the liquid-phase water amount distribution is adjusted so that a side with a higher liquid-phase water temperature is higher than a side with a lower liquid-phase water temperature.
【請求項3】 下方部近傍から燃焼用の空気が供給され
るとともに、上方部からガスタービン排ガスにより加熱
された液相水が供給され、上昇する燃焼用の空気と落下
する液相水との接触により前記燃焼空気に湿分が与られ
るように形成されているガスタービンシステムの増湿塔
において、 前記増湿塔内部の上下方向の中間部分に、前記落下する
液相水を受けるとともに、増湿塔外に導き出す捕水器を
設け、前記増湿塔内で落下する液相水量分布を、上方部
側が多くなるように形成したことを特徴とする高湿分ガ
スタービンシステムの増湿塔。
3. A combustion air is supplied from near a lower portion, and a liquid-phase water heated by gas turbine exhaust gas is supplied from an upper portion. In the humidification tower of the gas turbine system, which is formed so that moisture is given to the combustion air by the contact, the falling liquid-phase water is received at a vertically intermediate portion inside the humidification tower, A humidification tower for a high-humidity gas turbine system, wherein a water catcher is provided outside the humidification tower, and a distribution of liquid-phase water falling in the humidification tower is formed so as to increase on an upper side.
【請求項4】 前記捕水器が、液相水の流通方向に対し
て複数段設けられてなる請求項3記載の高湿分ガスター
ビンシステムの増湿塔。
4. The humidification tower of a high-humidity gas turbine system according to claim 3, wherein the water catchers are provided in a plurality of stages in a flow direction of the liquid phase water.
【請求項5】 前記液相水の供給が、空気の流れ方向に
対して複数個所で行われるように形成されてなる請求項
3または4記載の高湿分ガスタービンシステムの増湿
塔。
5. The humidification tower of a high-humidity gas turbine system according to claim 3, wherein the supply of the liquid-phase water is performed at a plurality of locations in the flow direction of the air.
【請求項6】 前記液相水の供給路に、増湿塔へ供給さ
れる液相水の温度を調節する水温調節手段が設けられて
なる請求項3,4または5記載の高湿分ガスタービンシ
ステムの増湿塔。
6. The high-humidity gas according to claim 3, wherein a water temperature adjusting means for adjusting the temperature of the liquid-phase water supplied to the humidification tower is provided in the liquid-phase water supply path. Humidification tower for turbine system.
【請求項7】 前記空気の供給が、液相水の流通方向に
対して複数個所で行なわれるように形成されてなる請求
項3〜6いずれかに記載の高湿分ガスタービンシステム
の増湿塔。
7. The humidification of a high-humidity gas turbine system according to claim 3, wherein the supply of the air is performed at a plurality of locations in a flow direction of the liquid-phase water. Tower.
【請求項8】 前記空気の供給路に、増湿塔へ供給され
る空気の温度を調節する空気温度調節手段が設けられて
なる請求項3〜7いずれかに記載の高湿分ガスタービン
システムの増湿塔。
8. The high-humidity gas turbine system according to claim 3, wherein an air temperature adjusting means for adjusting the temperature of the air supplied to the humidification tower is provided in the air supply path. Humidification tower.
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