JP2014047657A - Moisture utilizing gas turbine system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a moisture utilizing gas turbine system in which efficiency is improved as further as possible, the moisture utilizing gas turbine system being configured to extract compressed air from a compressor.SOLUTION: In a moisture utilizing gas turbine system for extracting compressed air from a compressor of a gas turbine, heat retained in the extracted compressed air is collected. For example, a heat exchanger is provided which heats gas turbine exhaust gas after passing through a water collector for collecting moisture in the gas turbine exhaust gas with compressed air partially extracted from the compressor. The compressed air cooled by the heat exchanger is expanded by an expansion turbine to collect power and air the temperature of which is lowered by expansion is utilized for cold supply.

Description

本発明は、ガスタービンの燃焼用空気に加湿して効率向上を図る、湿分利用ガスタービンシステムにかかり、特に、燃焼用空気に蒸気を供給し、圧縮機で圧縮した空気をガスタービンの外部に抽気するようにした湿分利用ガスタービンシステムに関する。   The present invention relates to a moisture-based gas turbine system that improves efficiency by humidifying combustion air of a gas turbine, and in particular, supplies steam to the combustion air and compresses the air compressed by a compressor outside the gas turbine. The present invention relates to a moisture-based gas turbine system that performs air extraction.

ガスタービンの燃焼器に水蒸気を噴射し、タービンに流入する燃焼ガスの流量を増大させ、かつ燃焼ガスの比熱を増大させてタービンの出力を増大させるようにした湿分利用ガスタービンシステムとして、特許文献1や特許文献2に記載のものがある。   As a moisture-utilizing gas turbine system, steam is injected into the combustor of the gas turbine, the flow rate of the combustion gas flowing into the turbine is increased, and the specific heat of the combustion gas is increased to increase the output of the turbine. There are those described in Document 1 and Patent Document 2.

特許文献1には、排熱ボイラによる発生蒸気の一部を燃焼器に導いて噴射する噴射蒸気ラインと、圧縮機による圧縮空気を抽気する空気抽気ラインとを備え、ガスタービンによる電力供給と排熱ボイラによるプロセス蒸気の供給を従来と同等以上に行いながら、タービンコンプレッサを用いることなく大量の圧縮空気を製造することが提案されている。特許文献1には、また、燃焼器への噴射蒸気量にほぼ比例する圧縮空気量を抽気し、圧縮機出口圧力をほぼ一定に保持することにより、噴射蒸気量の増大によりタービン出力を増大させながら、圧縮機のサージングを防止することが提案されている。さらに、特許文献1には、噴射蒸気ラインと空気抽気ラインで間接的に熱交換する熱交換器を備え、高温の抽気空気により噴射蒸気を加熱するように構成することにより、排熱ボイラに過熱器を設けることなく噴射蒸気を過熱し、装置を小型にしかつ全体の熱効率を高めることが提案されている。また、特許文献1によれば、プロセス蒸気以外の余剰蒸気は全て燃焼器に噴射され、タービンを経て排熱ボイラで低温(例えば100℃前後)まで熱回収されるので、放出蒸気によるエネルギーロスを低減することができるとされている。   Patent Document 1 includes an injection steam line that guides and injects a part of steam generated by an exhaust heat boiler to a combustor, and an air extraction line that extracts compressed air by a compressor. It has been proposed to produce a large amount of compressed air without using a turbine compressor while supplying process steam by a thermal boiler at the same level or higher. In Patent Document 1, the amount of compressed air that is substantially proportional to the amount of steam injected into the combustor is extracted, and the compressor outlet pressure is kept substantially constant, thereby increasing the turbine output by increasing the amount of injected steam. However, it has been proposed to prevent compressor surging. Furthermore, Patent Document 1 includes a heat exchanger that indirectly exchanges heat between an injection steam line and an air extraction line, and is configured to heat the injection steam with high-temperature extraction air, thereby overheating the exhaust heat boiler. It has been proposed to overheat the jet steam without providing a vessel, to reduce the size of the apparatus and to increase the overall thermal efficiency. According to Patent Document 1, all surplus steam other than process steam is injected into the combustor and is recovered through the turbine to a low temperature (for example, around 100 ° C.) with a heat exhaust boiler. It can be reduced.

特許文献2にも、水蒸気を燃焼器に導いて噴射する噴射蒸気ラインと、圧縮機による圧縮空気を抽気する抽気空気冷却ラインとを備え、燃焼器への噴射蒸気量にほぼ比例する圧縮空気量を抽気することにより、圧縮機出口圧力をほぼ一定に保持し、噴射蒸気量の増大によりタービン出力を増大させながら、圧縮機のサージングを防止することが提案されている。さらに、特許文献2には、抽気空気冷却ラインで抽気空気を冷却・膨張させて低温空気を発生させ、発生した低温空気を吸気混合冷却器に供給して、圧縮機の吸気と直接混入させて吸気温度を下げるように構成することにより、圧縮機における圧縮動力を下げ、かつタービン入口温度を保持したままで燃焼器における燃焼量を増加させ、タービン出力を増大させることが提案されている。また、特許文献2においても、供給された余剰蒸気は全て燃焼器に噴射され、タービンを経て例えば排熱ボイラ等で低温(例えば100℃前後)まで熱回収されるので、余剰蒸気によるエネルギーロスを低減することができるとされている。   Patent Document 2 also includes an injection steam line that guides and injects water vapor into a combustor, and an extraction air cooling line that extracts compressed air from the compressor, and a compressed air amount that is substantially proportional to the amount of injection steam to the combustor. It has been proposed to keep the compressor outlet pressure substantially constant and to prevent the compressor from surging while increasing the turbine output by increasing the amount of injected steam. Further, in Patent Document 2, the extraction air is cooled and expanded in the extraction air cooling line to generate low-temperature air, and the generated low-temperature air is supplied to the intake air mixing cooler and directly mixed with the intake air of the compressor. It has been proposed to reduce the compression power in the compressor, increase the combustion amount in the combustor while maintaining the turbine inlet temperature, and increase the turbine output by reducing the intake air temperature. Also in Patent Document 2, all of the supplied surplus steam is injected into the combustor, and heat is recovered to a low temperature (for example, around 100 ° C.) through a turbine, for example, with an exhaust heat boiler or the like. It can be reduced.

特許文献3には、湿分利用ガスタービンシステムとして、ガスタービンの排熱を回収したエネルギーにより、加湿装置でガスタービンの圧縮空気に加湿して、燃焼用空気の質量流量とエンタルピーを増加させ、この高湿分空気と燃料とを燃焼器で燃焼させた高温の燃焼ガスでタービンを駆動させて、ガスタービン出力および発電効率を向上させる高湿分空気利用ガスタービンが開示されている。また、特許文献3では、ガスタービンの排ガス中に含まれる湿分を回収して再利用するために、水回収装置が設けられている。この水回収装置は、排ガス中に液滴をスプレイして、気液直接接触により、排ガス中の湿分を凝縮させて湿分を回収する構成となっている。また、特許文献3では、水回収装置を通過した排ガスが煙突から白煙として排出されるのを防止するため、排ガス再加熱装置で加熱することが記載されている。   In Patent Literature 3, as a moisture-utilizing gas turbine system, the energy recovered from the exhaust heat of the gas turbine is used to humidify the compressed air of the gas turbine with a humidifier to increase the mass flow rate and enthalpy of the combustion air, A high-humidity air-utilizing gas turbine is disclosed in which a turbine is driven by a high-temperature combustion gas obtained by combusting the high-humidity air and fuel in a combustor to improve gas turbine output and power generation efficiency. Moreover, in patent document 3, in order to collect | recover and reuse the moisture contained in the exhaust gas of a gas turbine, the water collection | recovery apparatus is provided. This water recovery device is configured to spray droplets in exhaust gas and collect moisture by condensing moisture in the exhaust gas by direct gas-liquid contact. Moreover, in patent document 3, in order to prevent the exhaust gas which passed the water collection | recovery apparatus from being discharged | emitted as white smoke from a chimney, it describes that it heats with an exhaust gas reheating apparatus.

特開平9−203327号公報JP-A-9-203327 特開平11−257098号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-257098 特開2007−16640号公報JP 2007-16640 A

特許文献1では、噴射蒸気ラインと空気抽気ラインで間接的に熱交換する熱交換器を備え、高温の抽気空気により噴射蒸気を加熱している。具体例として、特許文献1の実施例には、約380℃の高温の圧縮空気を圧縮機から抽気した後、排熱ボイラで生成した約200℃の飽和水蒸気を加熱することが記載されている。水蒸気を加熱した後の圧縮空気は、依然として250℃の熱エネルギーを保有する。しかし、特許文献1では、圧縮空気を外部利用するために、圧縮空気を冷却することを目的としており、圧縮空気の冷却という観点からのみ検討されており、圧縮空気が保有する250℃の熱エネルギーの活用については全く考慮されておらず、効率向上の余地が残されている。   In patent document 1, the heat exchanger which indirectly heat-exchanges with an injection steam line and an air extraction line is provided, and injection steam is heated with high temperature extraction air. As a specific example, the example of Patent Document 1 describes that after heating high-temperature compressed air of about 380 ° C. from a compressor, about 200 ° C. saturated steam generated by an exhaust heat boiler is heated. . The compressed air after heating the steam still retains 250 ° C. thermal energy. However, Patent Document 1 aims to cool compressed air in order to use compressed air externally, and has been studied only from the viewpoint of cooling compressed air. The thermal energy of 250 ° C. possessed by compressed air is considered. There is no room for improvement in efficiency, leaving room for improvement in efficiency.

特許文献2では、抽気空気冷却ラインで抽気空気を冷却・膨張させて低温空気を発生させるようにしている。具体例として、特許文献2の実施例には、冷却水で圧縮空気を50℃前後まで冷却してから膨張タービンで膨張させて−60℃前後の低温空気を発生することが記載されている。特許文献2では、抽気した圧縮空気から低温空気を得ることを目的としており、低温空気を発生するという観点のみから検討されており、圧縮機から抽気した圧縮空気の熱の利用については全く考慮されておらず、効率向上の余地が残されている。   In Patent Document 2, the extraction air is cooled and expanded in the extraction air cooling line to generate low-temperature air. As a specific example, the example of Patent Document 2 describes that compressed air is cooled to around 50 ° C. with cooling water and then expanded by an expansion turbine to generate low temperature air around −60 ° C. In Patent Document 2, the purpose is to obtain low-temperature air from the extracted compressed air, which has been studied only from the viewpoint of generating low-temperature air, and the use of the heat of the compressed air extracted from the compressor is completely considered. There is still room for efficiency improvement.

特許文献3においては、圧縮機で圧縮した空気を外部に抽気するように構成されておらず、圧縮機から抽気した圧縮空気の熱の利用について当然ながら何ら考慮されていない。   In patent document 3, it is not comprised so that the air compressed with the compressor may be extracted outside, and the utilization of the heat of the compressed air extracted from the compressor is not taken into consideration at all.

本発明の目的は、圧縮機から圧縮空気を抽気する湿分利用ガスタービンシステムにおいて、可及的に効率を向上するようにした湿分利用ガスタービンシステムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a moisture-use gas turbine system that improves efficiency as much as possible in a moisture-use gas turbine system that extracts compressed air from a compressor.

本発明は、ガスタービンの圧縮機から圧縮空気を抽気する湿分利用ガスタービンシステムにおいて、抽気した圧縮空気が保有する熱を回収することを特徴とする。   The present invention is characterized in that in a moisture-based gas turbine system that extracts compressed air from a compressor of a gas turbine, the heat of the extracted compressed air is recovered.

熱を回収した後の圧縮空気を膨張タービンで膨張させ、動力を回収することが望ましい。   It is desirable to recover the power by expanding the compressed air after recovering heat with an expansion turbine.

本発明によれば、圧縮機から圧縮空気を一部抽気する湿分利用ガスタービンシステムにおいて、可及的に効率を向上することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, efficiency can be improved as much as possible in the moisture utilization gas turbine system which extracts a part of compressed air from a compressor.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の一実施例である湿分利用ガスタービンシステムを示す概略系統図。1 is a schematic system diagram showing a moisture-use gas turbine system that is an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例である湿分利用ガスタービンシステムを示す概略系統図。The schematic system diagram which shows the moisture utilization gas turbine system which is the other Example of this invention.

本発明の実施例である湿分利用ガスタービンシステムについて図面を参照して以下に説明する。   A moisture-use gas turbine system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、本実施例の概要を説明する。本実施例は、ガスタービンの燃焼器に蒸気を供給してタービンの出力を増大させるようにした湿分利用ガスタービンシステムである。このような湿分利用ガスタービンシステムでは、圧縮機とタービンの流量マッチングのため、圧縮機から圧縮空気を抽気することになる。   First, the outline of the present embodiment will be described. This embodiment is a moisture-use gas turbine system in which steam is supplied to a combustor of a gas turbine to increase the output of the turbine. In such a moisture-utilizing gas turbine system, compressed air is extracted from the compressor for flow rate matching between the compressor and the turbine.

本実施例は、このような湿分利用ガスタービンシステムにおいて、圧縮空気が保有する熱を回収することにより可及的に効率を向上するものである。従来、このような湿分利用ガスタービンシステムでは、特許文献1や特許文献2に記載のように、ガスタービン排気中の水分を回収する水回収装置は設けられていない。本実施例では、ガスタービンの燃焼器に蒸気を供給してタービンの出力を増大させるようにした湿分利用ガスタービンシステムに新たに水回収装置を設け、水分回収に際して低温化した排ガスを加熱して白煙発生を抑制する排ガス再加熱器の加熱媒体(加熱側流体)として圧縮空気を利用し圧縮空気が保有する熱を回収するようにしたものである。   The present embodiment improves the efficiency as much as possible in such a moisture-utilizing gas turbine system by recovering the heat held by the compressed air. Conventionally, in such a moisture-utilizing gas turbine system, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, a water recovery device that recovers moisture in the gas turbine exhaust is not provided. In this embodiment, a moisture recovery gas turbine system in which steam is supplied to a gas turbine combustor to increase the output of the turbine is newly provided with a water recovery device to heat the exhaust gas whose temperature has been reduced during water recovery. In this way, compressed air is used as a heating medium (heating-side fluid) of the exhaust gas reheater that suppresses the generation of white smoke, and the heat held by the compressed air is recovered.

また、本実施例では、燃焼器に供給する燃料を加熱する熱交換器を設け、熱交換器の加熱媒体(加熱側流体)として圧縮空気を利用し圧縮空気が保有する熱を回収するようにしている。   Further, in this embodiment, a heat exchanger for heating the fuel supplied to the combustor is provided, and the heat held by the compressed air is recovered by using the compressed air as a heating medium (heating side fluid) of the heat exchanger. ing.

また、本実施例では、排ガス再加熱器で熱を回収した後の圧縮空気を膨張タービンで膨張させ、動力を回収するようにしている。そして、本実施例では、膨張して低温となった空気を冷熱源と利用し、電力、蒸気、冷熱の三つを供給可能なトライジェネレーションシステムを構築している。   In the present embodiment, the compressed air after the heat is recovered by the exhaust gas reheater is expanded by the expansion turbine to recover the power. In this embodiment, a tri-generation system capable of supplying three types of electric power, steam, and cold is constructed by using the air that has been expanded and lowered in temperature as a cold heat source.

以下、図面を用いて具体的に説明する。図1は、本発明の一実施例である湿分利用ガスタービンシステムの構成を示す概略系統図である。ガスタービン本体は、空気を圧縮して吐出する圧縮機2、圧縮空気と燃料とを混合して燃焼する燃焼器4、燃焼器が生成する燃焼ガスにより駆動されるタービン1が主要な機器である。圧縮機2とタービン1を連結するシャフト5は、図示しない減速機を介して発電機19に接続されており、発電した電力を系統に送電可能となっている。   Hereinafter, it demonstrates concretely using drawing. FIG. 1 is a schematic system diagram showing the configuration of a moisture-utilizing gas turbine system according to an embodiment of the present invention. The main components of the gas turbine main body are a compressor 2 that compresses and discharges air, a combustor 4 that mixes and burns compressed air and fuel, and a turbine 1 that is driven by combustion gas generated by the combustor. . The shaft 5 that connects the compressor 2 and the turbine 1 is connected to a generator 19 via a reduction gear (not shown), so that the generated power can be transmitted to the system.

圧縮機2から吐出された圧縮空気は、ガスタービンケーシング内の流路53を経由して燃焼器4に導かれる。燃焼器4において、圧縮空気、配管43から供給される燃料、配管41から供給される過熱水蒸気と混合して燃焼ガスを生成する。燃焼ガスはタービン1を駆動して、排ガス13としてタービンから排気される。排ガス13の流路には、上流側から順に、排熱回収ボイラ26、水回収装置17、排ガス再加熱器88が接続されており、排ガスは最終的にスタック54から大気中に放出される。   The compressed air discharged from the compressor 2 is guided to the combustor 4 via a flow path 53 in the gas turbine casing. In the combustor 4, combustion gas is generated by mixing with compressed air, fuel supplied from the pipe 43, and superheated steam supplied from the pipe 41. The combustion gas drives the turbine 1 and is exhausted from the turbine as exhaust gas 13. The exhaust heat recovery boiler 26, the water recovery device 17, and the exhaust gas reheater 88 are connected to the flow path of the exhaust gas 13 in order from the upstream side, and the exhaust gas is finally released from the stack 54 into the atmosphere.

排熱回収ボイラ26は、エコノマイザ23、蒸発器24、過熱器25から構成されており、蒸発器24の蒸気ドラムには、配管34と弁74により、外部に飽和水蒸気を供給可能な構造となっている。   The exhaust heat recovery boiler 26 includes an economizer 23, an evaporator 24, and a superheater 25. The steam drum of the evaporator 24 has a structure capable of supplying saturated steam to the outside by a pipe 34 and a valve 74. ing.

本実施例において、圧縮機で圧縮された空気に湿分を添加する加湿装置は、排熱回収ボイラ26、配管41、弁73により構成されている。即ち、排熱回収ボイラ26の過熱器25で生成した過熱蒸気は、配管41と弁73を介して燃焼器4に供給可能となっている。なお、本明細書において「蒸気を燃焼器4に供給する」という記述は、燃焼器4の内部に蒸気を供給することを示すだけでなく、燃焼器4に導入される圧縮空気が流下する燃焼用空気流路(流路53)に蒸気を供給することも含むものとする。   In the present embodiment, the humidifier that adds moisture to the air compressed by the compressor includes the exhaust heat recovery boiler 26, the pipe 41, and the valve 73. That is, the superheated steam generated by the superheater 25 of the exhaust heat recovery boiler 26 can be supplied to the combustor 4 via the pipe 41 and the valve 73. In the present specification, the description of “supplying steam to the combustor 4” not only indicates that steam is supplied into the combustor 4 but also combustion in which compressed air introduced into the combustor 4 flows down. It also includes supplying steam to the air flow path (flow path 53).

水回収装置17は、回収水容器18の保有する水を、配管31に設置されたポンプ92で加圧し、冷却器85で冷却したのち、配管32により、水回収装置17の内部に設置されたスプレイノズル71へ供給する構成となっている。冷却器85はファン27により大気93を導入して水を冷却する空冷式冷却器である。また、回収水容器18の保有する水は、配管33に設置されたポンプ91により、排熱回収ボイラ26のエコノマイザ23に供給されるよう配管されている。さらに、水回収装置17の回収水容器18には、外部から補給水が供給可能なように、配管52が設けられている。   The water recovery device 17 pressurizes the water held in the recovered water container 18 by the pump 92 installed in the pipe 31, cools it with the cooler 85, and then is installed inside the water recovery apparatus 17 by the pipe 32. It is configured to supply to the spray nozzle 71. The cooler 85 is an air-cooled cooler that cools water by introducing the air 93 by the fan 27. The water held in the recovered water container 18 is piped so as to be supplied to the economizer 23 of the exhaust heat recovery boiler 26 by a pump 91 installed in the pipe 33. Further, the recovered water container 18 of the water recovery device 17 is provided with a pipe 52 so that makeup water can be supplied from the outside.

本実施例の特徴となっている構成要素は、圧縮機2から吐出された圧縮空気の一部を配管42によってガスタービンのケーシング外部に抽気する抽気系統であり、同系統には、上流側から順に、弁66、熱交換器55、配管44、排ガス再加熱器88、配管45、膨張タービン28、配管46、熱交換器56、配管47が接続されている。熱交換器55は燃料95を加熱する目的で設置され、排ガス再加熱器88は、水回収装置17で冷却されて低温となった排ガスを加熱して、大気中への白煙の発生を抑制する目的で設置してある。膨張タービン28は発電機20と接続されており、圧縮空気の保有する圧力エネルギーを電力に変換可能となっている。熱交換器56は、配管48からプロピレングリコールなどの熱媒体を導入し、配管49から冷却された熱媒体を外部に供給可能に構成されている。   A component that is a feature of the present embodiment is an extraction system that extracts a part of the compressed air discharged from the compressor 2 to the outside of the casing of the gas turbine through a pipe 42. In order, a valve 66, a heat exchanger 55, a pipe 44, an exhaust gas reheater 88, a pipe 45, an expansion turbine 28, a pipe 46, a heat exchanger 56, and a pipe 47 are connected. The heat exchanger 55 is installed for the purpose of heating the fuel 95, and the exhaust gas reheater 88 heats the exhaust gas cooled to a low temperature by the water recovery device 17 to suppress the generation of white smoke in the atmosphere. It is installed for the purpose. The expansion turbine 28 is connected to the generator 20 and can convert pressure energy held by the compressed air into electric power. The heat exchanger 56 is configured to be able to introduce a heat medium such as propylene glycol from the pipe 48 and supply the heat medium cooled from the pipe 49 to the outside.

次に図1を用いて、本実施例による湿分利用ガスタービンシステムの動作を説明する。ガスタービンの吸気ダクト3から吸入された大気は、圧縮器2で圧縮され、高温の圧縮空気となって圧縮機2から吐出される。吐出された圧縮空気の大部分は、ガスタービンケーシング内の流路53を経由して燃焼器4に導かれる。燃焼器4では、燃料95と、配管41から供給される過熱水蒸気と、圧縮空気が混合して燃焼し、高温の燃焼ガスを生成する。この高温の燃焼ガスは、タービン1に供給され、タービン1の内部で膨張して、熱エネルギーが動力エネルギーに変換される。この動力エネルギーは、同じシャフト5に連結された圧縮機2を駆動することに消費されるとともに、発電機19により、電気エネルギーに変換されて取り出される。   Next, the operation of the moisture-use gas turbine system according to this embodiment will be described with reference to FIG. The air sucked from the intake duct 3 of the gas turbine is compressed by the compressor 2 and is discharged from the compressor 2 as high-temperature compressed air. Most of the discharged compressed air is guided to the combustor 4 via the flow path 53 in the gas turbine casing. In the combustor 4, the fuel 95, superheated steam supplied from the piping 41, and compressed air are mixed and burned to generate high-temperature combustion gas. This high-temperature combustion gas is supplied to the turbine 1, expands inside the turbine 1, and heat energy is converted into motive energy. This motive energy is consumed for driving the compressor 2 connected to the same shaft 5, and is converted into electric energy and taken out by the generator 19.

この湿分利用ガスタービンは、燃焼させる空気に、排熱回収で生成した水蒸気を湿分として添加しているため、タービンに供給される燃焼ガスの流量が、通常のシンプルサイクルガスタービンよりも多くなる。その場合、ガスタービンの圧力比が上昇し、圧縮機2のサージングが発生しやすくなることから、圧縮機2の出口の空気圧力が許容値以下となるように、配管42の弁66の開度を操作して、抽気系統から抜き出す圧縮空気の流量を調整している。   In this moisture-utilizing gas turbine, the steam generated by exhaust heat recovery is added to the air to be burned as moisture, so the flow rate of the combustion gas supplied to the turbine is higher than that of a normal simple cycle gas turbine. Become. In this case, since the pressure ratio of the gas turbine increases and surging of the compressor 2 is likely to occur, the opening degree of the valve 66 of the pipe 42 is set so that the air pressure at the outlet of the compressor 2 is less than the allowable value. To adjust the flow rate of the compressed air extracted from the extraction system.

添加する水蒸気の質量が増加した場合、抽気が必要な圧縮空気の質量も増加するが、水蒸気の単位質量当たりの熱エネルギーは、圧縮空気と比較して大きいため、通常のガスタービンと比較してより多くのエネルギーを取り出すことができ、システム熱効率が向上する。   When the mass of the added water vapor increases, the mass of compressed air that needs to be extracted also increases, but the thermal energy per unit mass of water vapor is larger than that of compressed air, so that it is higher than that of a normal gas turbine. More energy can be extracted, improving system thermal efficiency.

タービン1での膨張過程を経て排出された排ガス13は、排熱回収ボイラ26に導かれ、配管33からの給水を、エコノマイザ23、蒸発器24、過熱器25で順次加熱して水蒸気を生成する。蒸発器24の蒸気ドラムから、飽和水蒸気を配管34により抜き出すことが可能となっており、必要に応じて、プロセス蒸気や暖房用に利用することができる。過熱器25で生成した過熱蒸気は、前記した燃焼器4に供給され、ガスタービンの出力、効率向上に寄与する。   The exhaust gas 13 discharged through the expansion process in the turbine 1 is guided to the exhaust heat recovery boiler 26, and the water supplied from the pipe 33 is sequentially heated by the economizer 23, the evaporator 24, and the superheater 25 to generate water vapor. . Saturated steam can be extracted from the steam drum of the evaporator 24 through the pipe 34, and can be used for process steam and heating as needed. The superheated steam generated by the superheater 25 is supplied to the above-described combustor 4 and contributes to the output and efficiency improvement of the gas turbine.

排熱回収ボイラ26から排出された排ガスは、水回収装置17へ導かれる。水回収装置17では、下部空間の回収水容器18に貯蔵された回収水が、配管31のポンプ92により、冷却器85に供給され、冷却器85では大気93と熱交換して回収水が例えば35℃まで冷却され、スプレイノズル71に供給される。スプレイノズル71から散布されるスプレイ水と排ガス13が気液直接接触し、排ガス13に含まれる湿分が凝縮し、回収水容器18に回収される。水回収装置17を排出される排ガスは、スプレイ水により冷却された湿りガス(例えば40℃以下の湿りガス)であり、スタック54内部での結露や、大気中での白煙発生を抑制するため、排ガス再加熱器88により、例えば80℃まで加熱してからスタック54により大気中に放出する。回収水容器18の回収水の一部は、配管33のポンプ91により、排熱回収ボイラ26のエコノマイザ23に供給される。水回収装置17の回収水容器18の水位は、排ガス13の凝縮により回収された水量と、配管33から排熱回収ボイラ26へ供給される水量のバランスにより変化する。そこで、回収量がボイラへの供給量より多い場合は、図示しない排水機構によって余分な水を排出し、回収量がボイラへの供給量より少ない場合には、配管52から補給水を供給して、回収水容器18の水位を維持する。   The exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 26 is guided to the water recovery device 17. In the water recovery device 17, the recovered water stored in the recovered water container 18 in the lower space is supplied to the cooler 85 by the pump 92 of the pipe 31. It is cooled to 35 ° C. and supplied to the spray nozzle 71. The spray water sprayed from the spray nozzle 71 and the exhaust gas 13 come into direct gas-liquid contact, and the moisture contained in the exhaust gas 13 is condensed and recovered in the recovery water container 18. The exhaust gas discharged from the water recovery device 17 is a wet gas (for example, a wet gas of 40 ° C. or lower) cooled by spray water, in order to suppress dew condensation inside the stack 54 and generation of white smoke in the atmosphere. Then, it is heated to, for example, 80 ° C. by the exhaust gas reheater 88 and then released into the atmosphere by the stack 54. A part of the recovered water in the recovered water container 18 is supplied to the economizer 23 of the exhaust heat recovery boiler 26 by the pump 91 of the pipe 33. The water level of the recovered water container 18 of the water recovery device 17 varies depending on the balance between the amount of water recovered by the condensation of the exhaust gas 13 and the amount of water supplied from the pipe 33 to the exhaust heat recovery boiler 26. Therefore, when the recovery amount is larger than the supply amount to the boiler, excess water is discharged by a drainage mechanism (not shown), and when the recovery amount is smaller than the supply amount to the boiler, makeup water is supplied from the pipe 52. The water level of the recovered water container 18 is maintained.

次に、本実施例の特徴的な系統である、圧縮機からの抽気系統の動作について説明する。図示しない制御装置により、圧縮機のサージング防止の観点から、圧縮機出口の空気圧力が許容値以下となるように、配管42の弁66の開度を自動制御して、必要な流量の圧縮空気を外部に抽気する。この流量は、圧縮機のサージング特性にも依存するが、典型的には、圧縮機の吸込流量の5〜20%程度となる。蒸発器24で発生した水蒸気を、より多くプロセス蒸気や暖房用に利用したい状況では、燃焼器4に注入可能な過熱水蒸気の流量が減少するため、抽気系統から抜き出す圧縮空気の流量は少なくなる。一方、プロセス蒸気や暖房用の蒸気需要が少ない状況では、燃焼器4に注入する過熱水蒸気の流量を増加させ、自動制御により抽気系統から抜き出す圧縮空気の流量が増加する。この圧縮機からの抽気動作により、圧縮機の出口圧力は基準値の範囲内に自動的に維持され、安定な状態で圧縮機2を運転することが可能となる。   Next, the operation of the extraction system from the compressor, which is a characteristic system of the present embodiment, will be described. A control device (not shown) automatically controls the opening degree of the valve 66 of the pipe 42 so that the air pressure at the outlet of the compressor is less than or equal to an allowable value from the viewpoint of preventing the compressor from surging. Bleed to the outside. This flow rate depends on the surging characteristics of the compressor, but is typically about 5 to 20% of the suction flow rate of the compressor. In a situation where it is desired to use more steam generated in the evaporator 24 for process steam and heating, the flow rate of superheated steam that can be injected into the combustor 4 decreases, and the flow rate of compressed air extracted from the extraction system decreases. On the other hand, in a situation where demand for process steam and steam for heating is low, the flow rate of superheated steam injected into the combustor 4 is increased, and the flow rate of compressed air extracted from the extraction system by automatic control is increased. By this bleed operation from the compressor, the outlet pressure of the compressor is automatically maintained within the range of the reference value, and the compressor 2 can be operated in a stable state.

熱交換器55では、約400℃の高温圧縮空気により、燃料95を約300℃まで加熱するとともに、圧縮空気は、約320℃まで温度が低下する。この燃料の加熱により、燃焼器4で所望の温度の燃焼ガスを発生させるために必要な燃料95の流量が約3%低減され、システム熱効率が約3%向上する効果がある。熱交換器55を経由した温度約320℃の圧縮空気は、熱交換器である排ガス再加熱器88に供給され、約40℃の低温の排ガスを約80℃まで加熱することにより、圧縮空気は約100℃まで温度低下する。この加熱により、排ガスの過熱度が40℃以上となるため、スタック54の内部で結露を生じることが抑制される。また、スタック54から大気中に放出された後も、白煙の発生を抑制でき、発電設備の景観を維持することができる。   In the heat exchanger 55, the fuel 95 is heated to about 300 ° C. by the high-temperature compressed air of about 400 ° C., and the temperature of the compressed air is reduced to about 320 ° C. By heating this fuel, the flow rate of the fuel 95 necessary for generating combustion gas at a desired temperature in the combustor 4 is reduced by about 3%, and the system thermal efficiency is improved by about 3%. The compressed air having a temperature of about 320 ° C. via the heat exchanger 55 is supplied to the exhaust gas reheater 88 which is a heat exchanger, and the compressed air is heated to about 80 ° C. by heating the low temperature exhaust gas of about 40 ° C. The temperature drops to about 100 ° C. Due to this heating, the degree of superheat of the exhaust gas becomes 40 ° C. or higher, and therefore, dew condensation is suppressed inside the stack 54. Further, even after being released from the stack 54 into the atmosphere, the generation of white smoke can be suppressed and the landscape of the power generation facility can be maintained.

排ガス再加熱器88で約100℃まで温度低下した圧縮空気は、膨張タービン28に導入される。圧縮空気は、膨張タービン28でほぼ大気圧まで膨張すると、外部に仕事をしたことにより温度が約−70℃まで低下する。約−70℃まで温度が低下した低温空気は、配管46を介して熱交換器56に導かれ、冷熱源として利用される。この時、膨張タービンで発生した動力は、発電機20により電力に変換して利用される。この電力は、ガスタービンの出力の約6%であり、システムの総合熱効率を約6%向上させる効果がある。   The compressed air whose temperature has been lowered to about 100 ° C. by the exhaust gas reheater 88 is introduced into the expansion turbine 28. When the compressed air is expanded to almost atmospheric pressure by the expansion turbine 28, the temperature is reduced to about -70 ° C due to the external work. The low-temperature air whose temperature has decreased to about −70 ° C. is guided to the heat exchanger 56 through the pipe 46 and used as a cold heat source. At this time, the power generated by the expansion turbine is converted into electric power by the generator 20 and used. This power is about 6% of the output of the gas turbine, and has the effect of improving the overall thermal efficiency of the system by about 6%.

熱交換器56には、冷熱供給用途で需要先から戻された約15℃のプロピレングリコールが配管48から供給されている。この熱媒体であるプロピレングリコールは、熱交換器56の内部の伝熱管で、約−70℃の低温空気と間接熱交換し、約5℃まで冷却され、配管49から外部の冷熱需要先へ供給される。この冷熱の熱量は、ガスタービンの出力の約3%であり、システムの総合熱効率を約3%向上させる効果がある。   The heat exchanger 56 is supplied with about 15 ° C. propylene glycol returned from the customer in the cold supply application through a pipe 48. Propylene glycol, which is the heat medium, is indirectly heat-exchanged with low-temperature air of about -70 ° C in the heat transfer pipe inside the heat exchanger 56, cooled to about 5 ° C, and supplied from the pipe 49 to the external cold energy demand destination. Is done. The amount of heat of this cold is about 3% of the output of the gas turbine, and has the effect of improving the overall thermal efficiency of the system by about 3%.

なお、冷熱の需要が無い場合には、プロピレングリコールなどの熱媒体の供給を停止することにより、配管47から低温の空気がそのまま放出されるため、配管47は、例えば水回収装置17などの排気ダクト部分に接続して、低温空気を排ガス再加熱器88で加熱してから大気へ放出する。配管47を通過する空気流量は、排気ガス13の流量の最大でも20%程度であり、これを混合した場合でも排ガス再加熱器88出口のガス温度は、60℃以上に加熱されるため、大気へ放出するのに支障はない。   When there is no demand for cold heat, the supply of a heat medium such as propylene glycol is stopped, so that low-temperature air is released as it is from the pipe 47. Connected to the duct portion, the low-temperature air is heated by the exhaust gas reheater 88 and then released to the atmosphere. The flow rate of air passing through the pipe 47 is about 20% at the maximum of the flow rate of the exhaust gas 13. Even when this is mixed, the gas temperature at the outlet of the exhaust gas reheater 88 is heated to 60 ° C. or higher. There is no hindrance to release.

本実施例の固有の特徴は、圧縮機2からの約400℃の高温抽気に対して、水回収装置17出口の約40℃の低温の空気と熱交換させる点であり、それにより、空気が約400℃から約100℃に温度低下するまで、外部へ熱を廃棄することなく有効に熱回収が可能となる。以上に記載した本実施例のシステム総合効率向上効果の数値を合計すると、約12%となり、圧縮空気の抽気から熱回収、動力回収などを行わない場合と比較して、システムの総合熱効率を顕著に向上することが可能となる。   A unique feature of the present embodiment is that the high-temperature bleed air of about 400 ° C. from the compressor 2 is subjected to heat exchange with the low-temperature air of about 40 ° C. at the outlet of the water recovery device 17. Until the temperature drops from about 400 ° C. to about 100 ° C., it is possible to recover heat effectively without discarding heat to the outside. The total system efficiency improvement effect of the present embodiment described above is totaled to be about 12%, and the total thermal efficiency of the system is conspicuous compared to the case where heat recovery, power recovery, etc. are not performed from extraction of compressed air. Can be improved.

なお、本実施例では、冷熱供給のために、熱交換器56を設けてプロピレングリコールを熱媒体として利用したが、熱媒体はプロピレングリコール以外のものを利用しても良い。本実施例のように熱交換器56を備えることにより、利用目的に応じた好適な熱媒体を用いて冷熱を搬送することができる。   In this embodiment, for supplying cold heat, the heat exchanger 56 is provided and propylene glycol is used as a heat medium. However, a heat medium other than propylene glycol may be used. By providing the heat exchanger 56 as in the present embodiment, it is possible to transport cold using a suitable heat medium according to the purpose of use.

また、冷熱の用途によっては、約−70℃の低温空気をそのまま冷熱需要先に供給することも当然可能である。但し、空気の場合、プロピレングリコールなどの熱媒体と比較して、容積当たりの保有熱量が小さい。そのため、冷熱の輸送に必要な圧力損失が大きくなる傾向があり、冷熱需要先が本実施例のガスタービンシステムと近距離にあることが望ましい。   In addition, depending on the use of cold heat, it is naturally possible to supply low-temperature air of about −70 ° C. as it is to a cold-heat customer. However, in the case of air, the amount of retained heat per volume is smaller than that of a heat medium such as propylene glycol. Therefore, there is a tendency that the pressure loss necessary for transporting cold heat tends to increase, and it is desirable that the cold heat demand destination is in a short distance from the gas turbine system of the present embodiment.

また、本実施例では、水回収装置17としてスプレイ式を例示したが、スプレイ式ではなく、充填物式、伝熱管方式でも同様の動作が可能である。スプレイ式は、排ガス側の圧力損失を小さくできる特徴があるが、湿分の凝縮性能を高めるためには、排ガスやスプレイ液滴の流量配分の均一化などが求められる。充填物式は、排ガス側の流量配分の均一化が比較的容易であるが、排ガス側の圧力損失が大きくなる傾向がある。伝熱管式の場合は、冷却用の空気を伝熱管に直接供給することにより、冷却水を一切使用せずに排ガスから湿分を回収できる特徴があるが、伝熱面積を多く取る必要があり、水回収装置の排ガス流路部分が大型化する傾向がある。   Moreover, although the spray type was illustrated as the water collection | recovery apparatus 17 in the present Example, the same operation | movement is possible not with a spray type but with a filling type and a heat exchanger tube type. The spray type has the feature that the pressure loss on the exhaust gas side can be reduced, but in order to improve the condensation performance of moisture, it is required to make the flow rate distribution of exhaust gas and spray droplets uniform. In the packing type, it is relatively easy to make the flow distribution on the exhaust gas side uniform, but the pressure loss on the exhaust gas side tends to increase. The heat transfer tube type has the feature that moisture can be recovered from the exhaust gas without using any cooling water by supplying cooling air directly to the heat transfer tube, but it is necessary to increase the heat transfer area. The exhaust gas flow path portion of the water recovery device tends to be enlarged.

また、本実施例では、圧縮空気を膨張させる膨張手段として、排ガス再加熱器88の下流側に膨張タービン28を備えた構成としているが、膨張タービン28を膨張弁などに置き換えて冷熱のみを利用する構成としても良い。   In this embodiment, the expansion turbine 28 is provided on the downstream side of the exhaust gas reheater 88 as the expansion means for expanding the compressed air. However, the expansion turbine 28 is replaced with an expansion valve or the like, and only cold heat is used. It is good also as composition to do.

さらに、本実施例では、排熱回収ボイラ26で発生させた蒸気を燃焼器に噴射することにより圧縮空気への加湿を行うようにした湿分利用ガスタービンシステムに適用した場合について説明したが、圧縮空気への加湿を、特許文献3に記載されているような、増湿塔とエコノマイザ等により行うようにした高湿分空気利用ガスタービン設備にも同様に適用可能である。例えば、特許文献3の高湿分空気利用ガスタービン設備において、圧縮機とタービンの流量マッチングのため、圧縮機から圧縮空気を抽気(放風)する構成を付加し、水回収装置を出た排ガスを再加熱する排ガス再加熱装置の熱媒体として、エコノマイザへ給水される循環水に代えて、抽気した圧縮空気を用いるようにする。このように構成することによって、排ガス再加熱装置を設置しても、エコノマイザへ給水される循環水を用いていないので、エコノマイザへの給水温度が低下するのを避けることができ、その結果、エコノマイザから増湿塔へ供給される熱水のエネルギーが減少して、システム全体の排熱回収量が減少し、効率が低下するのを避けることができる。   Furthermore, in this embodiment, the case where the present invention is applied to a moisture-based gas turbine system in which humidification of compressed air is performed by injecting steam generated in the exhaust heat recovery boiler 26 into a combustor has been described. The humidification to the compressed air can be similarly applied to a high-humidity air-utilizing gas turbine facility such as described in Patent Document 3 using a humidification tower and an economizer. For example, in the high-humidity air-utilizing gas turbine facility of Patent Document 3, for the flow rate matching between the compressor and the turbine, a configuration for extracting (releasing) compressed air from the compressor is added, and the exhaust gas discharged from the water recovery device As the heat medium of the exhaust gas reheating device for reheating the gas, the extracted compressed air is used instead of the circulating water supplied to the economizer. By configuring in this way, even if the exhaust gas reheating device is installed, the circulating water supplied to the economizer is not used, so that the temperature of the water supplied to the economizer can be avoided from decreasing, and as a result, the economizer The energy of hot water supplied to the humidification tower is reduced, the amount of exhaust heat recovered in the entire system is reduced, and it is possible to avoid a reduction in efficiency.

図2を用いて本発明の他の実施例である湿分利用ガスタービンシステムを説明する。   A moisture-use gas turbine system according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例の湿分利用ガスタービンシステムは、図1に示した先の実施例である湿分利用ガスタービンシステムと基本的な構成及び作用は同じである。従って、実施例1と共通な構成についての説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。   The moisture-use gas turbine system of this embodiment has the same basic configuration and operation as the moisture-use gas turbine system of the previous embodiment shown in FIG. Therefore, the description of the configuration common to the first embodiment is omitted, and only different portions will be described below.

構成の相違点は、本実施例では、図1で説明した実施例の熱交換器55は備えておらず、圧縮機2から抽気した高温空気による燃料95の加熱は行っていない。また、膨張タービン28には、発電機20ではなく、シャフト6を介して燃料圧縮機29と、電動機兼発電機22が連結されている。   In this embodiment, the heat exchanger 55 according to the embodiment described with reference to FIG. 1 is not provided and the fuel 95 is not heated by the high-temperature air extracted from the compressor 2 in this embodiment. In addition, a fuel compressor 29 and an electric motor / generator 22 are connected to the expansion turbine 28 via the shaft 6 instead of the generator 20.

以下に、図2を用いて本実施例の固有の動作を説明する。   Hereinafter, the specific operation of this embodiment will be described with reference to FIG.

本実施例においても、実施例1と同様に、圧縮機のサージング防止の観点から、圧縮機出口の空気圧力が許容値以下となるように、配管42の弁66の開度を自動制御して、必要な流量の圧縮空気を外部に抽気する。この約400℃の高温圧縮空気は、排ガス再加熱器88に供給され、約40℃の低温の排ガスを約90℃まで加熱することにより、圧縮空気は約100℃まで温度低下する。この加熱により、排ガスの過熱度が50℃以上となり、スタック54の内部で結露を生じることが抑制され、スタック54から大気中に放出された後も、白煙を生じないため、発電設備の景観を維持する効果がある。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, from the viewpoint of preventing the surging of the compressor, the opening degree of the valve 66 of the pipe 42 is automatically controlled so that the air pressure at the compressor outlet is equal to or less than the allowable value. Then, the compressed air having a necessary flow rate is extracted outside. The high temperature compressed air of about 400 ° C. is supplied to the exhaust gas reheater 88, and the temperature of the compressed air is lowered to about 100 ° C. by heating the low temperature exhaust gas of about 40 ° C. to about 90 ° C. By this heating, the degree of superheat of the exhaust gas becomes 50 ° C. or higher, and it is possible to suppress the formation of dew condensation inside the stack 54, and no white smoke is generated after being released into the atmosphere from the stack 54. There is an effect to maintain.

排ガス再加熱器88で約100℃まで温度低下した圧縮空気は、膨張タービン28に導入される。膨張タービン28で、ほぼ大気圧まで膨張すると、外部に仕事をしたことにより温度が約−70℃まで低下し、熱交換器56に導かれる。本実施例では、この時、膨張タービン28で発生した動力は、燃料圧縮機29を駆動する動力に使われている。燃料圧縮機の圧力比や燃料の熱量に依存するが、燃料圧縮機29の駆動に必要な動力が、膨張タービン28の発生動力より小さい場合は、電動機兼発電機22は、発電機として動作させ、余剰動力を電力に変換して利用される。反対に、燃料圧縮機29の駆動に必要な動力が、膨張タービン28の発生動力より大きい場合は、電動機兼発電機22には電力を供給して、燃料圧縮機29を駆動するための動力を発生させる。   The compressed air whose temperature has been lowered to about 100 ° C. by the exhaust gas reheater 88 is introduced into the expansion turbine 28. When the expansion turbine 28 expands to approximately atmospheric pressure, the temperature is reduced to about −70 ° C. due to the outside work, and is led to the heat exchanger 56. In this embodiment, the power generated in the expansion turbine 28 at this time is used as power for driving the fuel compressor 29. Depending on the pressure ratio of the fuel compressor and the amount of heat of the fuel, if the power required for driving the fuel compressor 29 is smaller than the power generated by the expansion turbine 28, the motor / generator 22 is operated as a generator. The surplus power is converted into electric power for use. On the contrary, when the power required for driving the fuel compressor 29 is larger than the power generated by the expansion turbine 28, power is supplied to the electric motor / generator 22 to drive the fuel compressor 29. generate.

本実施例では、燃料95は、燃料圧縮機29で圧縮されるため、温度が上昇した状態で燃焼器4に供給される。膨張タービン28の出口の低温空気を、冷熱供給用途で利用する点は、実施例1と同様である。   In this embodiment, since the fuel 95 is compressed by the fuel compressor 29, the fuel 95 is supplied to the combustor 4 in a state where the temperature has risen. The point that the low-temperature air at the outlet of the expansion turbine 28 is used for cold supply is the same as in the first embodiment.

本実施例の固有の特徴は、膨張タービン28の発生動力を、燃料圧縮機29を直接駆動することに利用している点であり、膨張タービン28の発生動力を電力に変換してから利用する場合と比較して、電力と動力の相互の変換に伴う損失が生じないことが特徴である。   A unique feature of this embodiment is that the power generated by the expansion turbine 28 is used to directly drive the fuel compressor 29. The power generated by the expansion turbine 28 is used after being converted into electric power. Compared to the case, the loss is not caused by the conversion between power and power.

このように、本実施例によっても、圧縮空気の抽気から熱回収、動力回収などを行わない場合と比較して、システムの総合熱効率を顕著に向上することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the overall thermal efficiency of the system can be remarkably improved as compared with the case where heat recovery, power recovery, and the like are not performed from extraction of compressed air.

なお、本実施例においても、実施例1で説明した変形例は、膨張タービンに代えて膨張弁を用いる場合を除いて同様に適用可である。   In the present embodiment, the modification described in the first embodiment can be similarly applied except when an expansion valve is used instead of the expansion turbine.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加,削除,置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

1:タービン、2:圧縮機、3:吸気ダクト、4:燃焼器、5、6:シャフト、13:排気ガス、17:水回収装置、18:回収水容器、19、20:発電機、22:電動機兼発電機、23:エコノマイザ、24:蒸発器、25:過熱器、26:排熱回収ボイラ、27:ファン、28:膨張タービン、29:燃料圧縮機、31、32、33、34、41、42、43、44、45、46、47、48、49、52:配管、53:流路、54:スタック、55、56:熱交換器、66:弁、71:スプレイノズル、73、74:弁、85:冷却器、88:排ガス再加熱器、91、92:ポンプ、93:大気、95:燃料。 1: turbine, 2: compressor, 3: intake duct, 4: combustor, 5, 6: shaft, 13: exhaust gas, 17: water recovery device, 18: recovered water container, 19, 20: generator, 22 : Motor / generator, 23: economizer, 24: evaporator, 25: superheater, 26: exhaust heat recovery boiler, 27: fan, 28: expansion turbine, 29: fuel compressor, 31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 52: piping, 53: flow path, 54: stack, 55, 56: heat exchanger, 66: valve, 71: spray nozzle, 73, 74: valve, 85: cooler, 88: exhaust gas reheater, 91, 92: pump, 93: air, 95: fuel.

Claims (10)

空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気に湿分と燃料とを混合及び燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記タービンの排ガスから湿分を回収する水回収装置と、前記水回収装置を通過したガスタービン排ガスを加熱する熱交換器とを備え、前記熱交換器の加熱側流体として前記圧縮機から抽気した圧縮空気を用いることを特徴とする湿分利用ガスタービンシステム。   A compressor that compresses air; a combustor that generates a combustion gas by mixing and burning moisture and fuel in the air compressed by the compressor; and a turbine that is driven by the combustion gas from the combustor. A water recovery device that recovers moisture from the exhaust gas of the turbine, and a heat exchanger that heats the gas turbine exhaust gas that has passed through the water recovery device, and is extracted from the compressor as a heating-side fluid of the heat exchanger A moisture-utilizing gas turbine system using compressed air. 請求項1に記載の湿分利用ガスタービンシステムにおいて、
前記燃焼器へ供給する燃料を加熱する熱交換器を備え、前記燃料を加熱する熱交換器の加熱側流体として前記圧縮機から抽気した圧縮空気を用いることを特徴とする湿分利用ガスタービンシステム。
The moisture-use gas turbine system according to claim 1,
A moisture-utilizing gas turbine system comprising a heat exchanger for heating fuel supplied to the combustor, and using compressed air extracted from the compressor as a heating side fluid of the heat exchanger for heating the fuel .
請求項1または請求項2に記載の湿分利用ガスタービンシステムにおいて、
前記ガスタービン排ガスを加熱する熱交換器を通過した圧縮空気を膨張させる膨張手段を備え、
前記膨張手段によって膨張させられた低温空気を冷熱利用設備に供給する系統を有することを特徴とする湿分利用ガスタービンシステム。
In the moisture utilization gas turbine system according to claim 1 or 2,
An expansion means for expanding compressed air that has passed through a heat exchanger for heating the gas turbine exhaust gas;
A moisture-use gas turbine system comprising a system for supplying low-temperature air expanded by the expansion means to a cold-use facility.
請求項3に記載の湿分利用ガスタービンシステムにおいて、
前記圧縮空気を膨張させる手段は膨張タービンであり、
前記膨張タービンによって駆動される発電機を備えたこと特徴とする湿分利用ガスタービンシステム。
The moisture-use gas turbine system according to claim 3,
The means for expanding the compressed air is an expansion turbine;
A moisture-use gas turbine system comprising a generator driven by the expansion turbine.
請求項3に記載の湿分利用ガスタービンシステムにおいて、
前記圧縮空気を膨張させる手段は膨張タービンであり、
前記膨張タービンによって駆動され前記燃焼器に供給される燃料を圧縮する燃料圧縮機を備えたことを特徴とする湿分利用ガスタービンシステム。
The moisture-use gas turbine system according to claim 3,
The means for expanding the compressed air is an expansion turbine;
A moisture-use gas turbine system comprising a fuel compressor driven by the expansion turbine and compressing fuel supplied to the combustor.
請求項3に記載の湿分利用ガスタービンシステムにおいて、
前記冷熱利用設備として前記低温空気と熱媒体とを熱交換させる熱交換器を備え、
前記低温空気と熱媒体とを熱交換させる熱交換器で冷却されて低温となった前記熱媒体を他の冷熱利用設備に供給する系統を有することを特徴とする湿分利用ガスタービンシステム。
The moisture-use gas turbine system according to claim 3,
A heat exchanger for exchanging heat between the low-temperature air and the heat medium as the cold energy utilization facility,
A moisture-use gas turbine system comprising a system for supplying the heat medium, which has been cooled to a low temperature by a heat exchanger that exchanges heat between the low-temperature air and the heat medium, to another cold energy utilization facility.
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気に湿分と燃料とを混合及び燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記燃焼器へ供給する燃料を加熱する熱交換器とを備え、前記熱交換器の加熱側流体として圧縮機から抽気した圧縮空気を用いることを特徴とする湿分利用ガスタービンシステム。   A compressor that compresses air; a combustor that generates a combustion gas by mixing and burning moisture and fuel in the air compressed by the compressor; and a turbine that is driven by the combustion gas from the combustor. And a heat exchanger that heats the fuel supplied to the combustor, wherein the compressed gas extracted from the compressor is used as a heating-side fluid of the heat exchanger. 請求項7に記載の湿分利用ガスタービンシステムにおいて、
前記燃料を加熱する熱交換器を通過した圧縮空気を膨張させる膨張手段を備え、
前記膨張手段によって膨張させられた低温空気を冷熱利用設備に供給する系統を有することを特徴とする湿分利用ガスタービンシステム。
The moisture-use gas turbine system according to claim 7,
Comprising expansion means for expanding compressed air that has passed through a heat exchanger for heating the fuel;
A moisture-use gas turbine system comprising a system for supplying low-temperature air expanded by the expansion means to a cold-use facility.
請求項8に記載の湿分利用ガスタービンシステムにおいて、
前記圧縮空気を膨張させる手段は膨張タービンであり、
前記膨張タービンによって駆動される発電機を備えたこと特徴とする湿分利用ガスタービンシステム。
The moisture-use gas turbine system according to claim 8,
The means for expanding the compressed air is an expansion turbine;
A moisture-use gas turbine system comprising a generator driven by the expansion turbine.
請求項8に記載の湿分利用ガスタービンシステムにおいて、
前記冷熱利用設備として前記低温空気と熱媒体とを熱交換させる熱交換器を備え、
前記低温空気と熱媒体とを熱交換させる熱交換器で冷却されて低温となった前記熱媒体を他の冷熱利用設備に供給する系統を有することを特徴とする湿分利用ガスタービンシステム。
The moisture-use gas turbine system according to claim 8,
A heat exchanger for exchanging heat between the low-temperature air and the heat medium as the cold energy utilization facility,
A moisture-use gas turbine system comprising a system for supplying the heat medium, which has been cooled to a low temperature by a heat exchanger that exchanges heat between the low-temperature air and the heat medium, to another cold energy utilization facility.
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