JP2023124601A - ガスタービンプラント、及びそのアンモニア利用方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】設備コスト及びランニングコストを抑えつつ、アンモニアの利用価値を高める。
【解決手段】ガスタービンプラントは、排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラからの蒸気と液体アンモニアとを熱交換させて、気体アンモニアを生成するアンモニア気化器と、前記排熱回収ボイラからの蒸気と前記気体アンモニアとを熱交換させて、前記気体アンモニアを加熱して加熱アンモニアを生成するアンモニア加熱器と、前記加熱アンモニアの一部を燃料としてガスタービンに導く加熱アンモニア主ラインと、前記加熱アンモニア主ラインから分岐している加熱アンモニア分岐ラインと、前記排熱回収ボイラからの蒸気と前記加熱アンモニア分岐ラインからの前記加熱アンモニアとを熱交換させて、前記加熱アンモニアを熱分解させて、分解ガスを生成するアンモニア分解器と、前記分解ガスの少なくとも一部から水素を精製する水素精製設備と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】ガスタービンプラントは、排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラからの蒸気と液体アンモニアとを熱交換させて、気体アンモニアを生成するアンモニア気化器と、前記排熱回収ボイラからの蒸気と前記気体アンモニアとを熱交換させて、前記気体アンモニアを加熱して加熱アンモニアを生成するアンモニア加熱器と、前記加熱アンモニアの一部を燃料としてガスタービンに導く加熱アンモニア主ラインと、前記加熱アンモニア主ラインから分岐している加熱アンモニア分岐ラインと、前記排熱回収ボイラからの蒸気と前記加熱アンモニア分岐ラインからの前記加熱アンモニアとを熱交換させて、前記加熱アンモニアを熱分解させて、分解ガスを生成するアンモニア分解器と、前記分解ガスの少なくとも一部から水素を精製する水素精製設備と、を備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、ガスタービン及び排熱回収ボイラを備えるガスタービンプラント、及びそのアンモニア利用方法に関する。
地球環境保全の観点からＣＯ２排出量を削減するため、燃焼してもＣＯ２を排出しない水素を燃料として利用することが有力な選択肢となっている。しかし、例えば、ガスタービンの燃料として広く使われている液化天然ガスなどの燃料と比較して、水素は、その輸送や貯蔵は容易ではない。このため、水素に変換可能なアンモニアを燃料として利用することが検討されている。
以下の特許文献１には、このアンモニアを燃料として利用するガスタービンプラントが開示されている。このガスタービンプラントは、ガスタービンと、アンモニアタンクと、を備える。ガスタービンは、空気圧縮機と、燃焼器と、タービンと、を有する。アンモニアタンクからのアンモニアの一部は、燃料として燃焼器内の上流側に供給される。また、アンモニアタンクからのアンモニアの他の一部は、分解されて水素リッチのガスになる。この水素リッチのガスは、燃料として燃焼器内の下流側に供給される。
このアンモニアを燃料として利用するガスタービンプラントには、設備コストやランニングコストを抑えつつも、このアンモニアの利用価値を高めることが望まれている。
そこで、本発明は、設備コスト及びランニングコストを抑えつつ、アンモニアの利用価値を高めることができるガスタービンプラント、及びそのアンモニア利用方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンプラントは、
液体アンモニアを貯蔵可能なアンモニアタンクと、アンモニアを燃料として駆動可能なガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生可能な排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と前記アンモニアタンクからの液体アンモニアとを熱交換させて、前記液体アンモニアを気化させ、気体アンモニアを生成可能なアンモニア気化器と、前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と前記アンモニア気化器からの前記気体アンモニアとを熱交換させて、前記気体アンモニアを加熱可能なアンモニア加熱器と、前記アンモニア加熱器で加熱された気体アンモニアである加熱アンモニアの一部を燃料として前記ガスタービンに導くことが可能な加熱アンモニア主ラインと、前記加熱アンモニア主ラインから分岐している加熱アンモニア分岐ラインと、前記排熱回収ボイラからの蒸気と前記加熱アンモニア分岐ラインからの前記加熱アンモニアとを熱交換させて、前記加熱アンモニアを熱分解させて、水素を含む分解ガスを生成可能なアンモニア分解器と、前記分解ガスの少なくとも一部から水素を精製可能な水素精製設備と、前記水素精製設備で精製された水素である高純度水素を水素タンクに導くことが可能な水素ラインと、を備える。
液体アンモニアを貯蔵可能なアンモニアタンクと、アンモニアを燃料として駆動可能なガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生可能な排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と前記アンモニアタンクからの液体アンモニアとを熱交換させて、前記液体アンモニアを気化させ、気体アンモニアを生成可能なアンモニア気化器と、前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と前記アンモニア気化器からの前記気体アンモニアとを熱交換させて、前記気体アンモニアを加熱可能なアンモニア加熱器と、前記アンモニア加熱器で加熱された気体アンモニアである加熱アンモニアの一部を燃料として前記ガスタービンに導くことが可能な加熱アンモニア主ラインと、前記加熱アンモニア主ラインから分岐している加熱アンモニア分岐ラインと、前記排熱回収ボイラからの蒸気と前記加熱アンモニア分岐ラインからの前記加熱アンモニアとを熱交換させて、前記加熱アンモニアを熱分解させて、水素を含む分解ガスを生成可能なアンモニア分解器と、前記分解ガスの少なくとも一部から水素を精製可能な水素精製設備と、前記水素精製設備で精製された水素である高純度水素を水素タンクに導くことが可能な水素ラインと、を備える。
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのアンモニア利用方法は、
ガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生可能な排熱回収ボイラと、を備えるガスタービンプラントにおけるアンモニア利用方法である。
このアンモニア利用方法では、前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と液体アンモニアとを熱交換させて、前記液体アンモニアを気化させ、気体アンモニアを生成するアンモニア気化工程と、前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と前記アンモニア気化工程で生成された前記気体アンモニアとを熱交換させて、前記気体アンモニアを加熱するアンモニア加熱工程と、前記アンモニア加熱工程で加熱された気体アンモニアである加熱アンモニアの一部を燃料として前記ガスタービンに導く主燃料供給工程と、前記排熱回収ボイラからの蒸気と前記加熱アンモニアの他の一部とを熱交換させて、前記加熱アンモニアを熱分解させて、水素を含む分解ガスを生成するアンモニア分解工程と、前記分解ガスの少なくとも一部から水素を精製する水素精製工程と、を実行する。
ガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生可能な排熱回収ボイラと、を備えるガスタービンプラントにおけるアンモニア利用方法である。
このアンモニア利用方法では、前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と液体アンモニアとを熱交換させて、前記液体アンモニアを気化させ、気体アンモニアを生成するアンモニア気化工程と、前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と前記アンモニア気化工程で生成された前記気体アンモニアとを熱交換させて、前記気体アンモニアを加熱するアンモニア加熱工程と、前記アンモニア加熱工程で加熱された気体アンモニアである加熱アンモニアの一部を燃料として前記ガスタービンに導く主燃料供給工程と、前記排熱回収ボイラからの蒸気と前記加熱アンモニアの他の一部とを熱交換させて、前記加熱アンモニアを熱分解させて、水素を含む分解ガスを生成するアンモニア分解工程と、前記分解ガスの少なくとも一部から水素を精製する水素精製工程と、を実行する。
本発明の一態様によれば、設備コスト及びランニングコストを抑えつつ、アンモニアの利用価値を高めることができる。
本発明のアンモニア分解設備を備えたガスタービンプラントの各種実施形態及び各種変形例について、図面を参照して以下に説明する。
「第一実施形態」
ガスタービンプラントの第一実施形態について、図１～図５を参照して説明する。
ガスタービンプラントの第一実施形態について、図１～図５を参照して説明する。
本実施形態のガスタービンプラントは、図１に示すように、ガスタービン１０と、排熱回収ボイラ２０と、脱硝装置２９と、蒸気タービン設備３０と、発電機３９と、アンモニアタンク５０と、アンモニア気化器５１と、アンモニア加熱器５２と、アンモニア分解器５３と、アンモニア回収設備６０と、アンモニア圧縮機９５ｃと、水素精製設備７０と、オフガス圧縮機９７ｃと、水素タンク７９と、を備える。
ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気ＣＡを生成可能な空気圧縮機１１と、圧縮空気ＣＡ中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１２と、燃焼器１２からの燃焼ガスで駆動可能なタービン１３と、を有する。空気圧縮機１１は、圧縮機ロータ１１ｒと、この圧縮機ロータ１１ｒを覆う圧縮機ケーシング１１ｃと、を有する。タービン１３は、タービンロータ１３ｒと、このタービンロータ１３ｒを覆うタービンケーシング１３ｃと、を有する。圧縮機ロータ１１ｒとタービンロータ１３ｒとは、互いに接続されてガスタービンロータ１４を成す。
燃焼器１２は、図２に示すように、筒軸線Ａｃ周りに筒状の燃焼筒（又は尾筒）１２ｐと、燃焼筒１２ｐ内に燃料を噴射可能な複数のバーナ１２ｂと、を有する。複数のバーナ１２ｂは、いずれも、筒軸線Ａｃが延びている方向に延びている。複数のバーナ１２ｂは、中心部バーナ１２ｂｃと、中心部バーナ１２ｂｃの周辺に配置されている複数の周辺部バーナ１２ｂｐと、有する。中心部バーナ１２ｂｃは、筒軸線Ａｃ上又は筒軸線Ａｃ近傍に配置されている。この燃焼器１２は、複数のバーナ１２ｂに空気圧縮機１１から圧縮空気ＣＡが供給されるよう構成されている。
排熱回収ボイラ２０は、図１に示すように、ガスタービン１０からの排気ガスが流れるボイラ枠２１と、低圧蒸気発生系２２と、中圧蒸気発生系２３と、高圧蒸気発生系２５と、中圧ポンプ２４と、高圧ポンプ２６と、を有する。ここで、ボイラ枠２１内の排気ガスの流れに関する上流側をボイラ上流側とし、その反対側をボイラ下流側とする。ボイラ枠２１で最もボイラ下流側の端には、排気ガスを大気に排気するスタック２８が接続されている。
低圧蒸気発生系２２は、節炭器２２ａと、蒸発器２２ｂと、過熱器２２ｃと、を有する。節炭器２２ａは、水と排気ガスとを熱交換させて、水を加熱して熱水にする。蒸発器２２ｂは、節炭器２２ａからの熱水の一部と排気ガスとを熱交換させて、水を加熱して水蒸気にする。過熱器２２ｃは、蒸発器２２ｂからの水蒸気と排気ガスとを熱交換させて水蒸気を過熱する。節炭器２２ａ、蒸発器２２ｂの少なくとも一部、過熱器２２ｃは、いずれも、ボイラ枠２１内に配置されている。節炭器２２ａ、蒸発器２２ｂの少なくとも一部、過熱器２２ｃは、この順序で、ボイラ下流側からボイラ上流側に向かって並んでいる。
中圧蒸気発生系２３、高圧蒸気発生系２５は、図示されていないが、いずれも、低圧蒸気発生系２２と同様、節炭器と、蒸発器と、過熱器と、を有する。中圧ポンプ２４は、低圧蒸気発生系２２の節炭器２２ａからの熱水の一部を昇圧してから、中圧蒸気発生系２３の節炭器に送る。高圧ポンプ２６は、低圧蒸気発生系２２の節炭器２２ａからの熱水の他の一部を昇圧してから、高圧蒸気発生系２５の節炭器に送る。
各蒸気発生系２２，２３，２５の過熱器のうち、高圧蒸気発生系２５の過熱器は、ボイラ枠２１内で、他の過熱器よりボイラ上流側に配置されている。中圧蒸気発生系２３の過熱器は、ボイラ枠２１内で、高圧蒸気発生系２５の過熱器よりボイラ下流側であって、低圧蒸気発生系２２の過熱器２２ｃよりボイラ上流側に配置されている。脱硝装置２９は、ボイラ枠２１内で、例えば、高圧蒸気発生系２５と中圧蒸気発生系２３との間に配置されている。この脱硝装置２９は、アンモニア水を利用して、触媒の働きにより、ガスタービン１０からの排気ガス中に含まれるＮＯｘを窒素と水蒸気とに分解する。
蒸気タービン設備３０は、低圧蒸気タービン３１と、中圧蒸気タービン３２と、高圧蒸気タービン３３と、復水器３５と、給水ライン３６、給水ポンプ３７と、を有する。低圧蒸気タービン３１は、低圧蒸気タービンロータ３１ｒと、低圧蒸気タービンロータ３１ｒを覆うケーシング３１ｃとを有する。中圧蒸気タービン３２は、中圧蒸気タービンロータ３２ｒと、中圧蒸気タービンロータ３２ｒを覆うケーシング３２ｃとを有する。高圧蒸気タービン３３は、高圧蒸気タービンロータ３３ｒと、高圧蒸気タービンロータ３３ｒを覆うケーシング３３ｃとを有する。低圧蒸気タービンロータ３１ｒ、中圧蒸気タービンロータ３２ｒ、及び高圧蒸気タービンロータ３３ｒは、互いに連結されて一つの蒸気タービンロータ３４を成す。この蒸気タービンロータ３４の一端には、前述のガスタービンロータ１４が連結されている。また、この蒸気タービンロータ３４の他端には、発電機３９が接続されている。
本実施形態では、蒸気タービンロータ３４とガスタービンロータ１４とが互いに連結され、このロータの端に発電機３９が接続されている。しかしながら、蒸気タービンロータ３４とガスタービンロータ１４とが互いに連結されておらず、蒸気タービンロータ３４の端に発電機が接続され、ガスタービンロータ１４の端にも発電機が接続されていてもよい。
高圧蒸気発生系２５の過熱器と高圧蒸気タービン３３の蒸気入口とは、高圧蒸気ライン４３で接続されている。中圧蒸気発生系２３の過熱器と中圧蒸気タービン３２の蒸気入口とは、中圧蒸気ライン４２で接続されている。中圧蒸気タービン３２の蒸気入口は、さらに、高圧排気蒸気ライン４４で、高圧蒸気タービン３３の蒸気出口と接続されている。低圧蒸気発生系２２の過熱器２２ｃと低圧蒸気タービン３１の蒸気入口とは、低圧蒸気ライン４１で接続されている。低圧蒸気タービン３１の蒸気入口は、さらに、中圧排気蒸気ライン４５で、中圧蒸気タービン３２の蒸気出口と接続されている。低圧蒸気タービン３１の蒸気出口には、前述の復水器３５が接続されている。この復水器３５は、低圧蒸気タービン３１から排気された蒸気を液相の水に戻す。復水器３５と低圧蒸気発生系２２の節炭器とは、給水ライン３６で接続されている。この給水ライン３６には、給水ポンプ３７が設けられている。
アンモニアタンク５０は、液体アンモニアＮＨＬを貯蔵可能なタンクである。
アンモニア気化器５１は、蒸気と液体アンモニアＮＨＬとを熱交換させて、液体アンモニアＮＨＬを気化させ、気体アンモニアＮＨＧを生成可能な熱交換器である。このアンモニア気化器５１のアンモニア入口とアンモニアタンク５０のアンモニア出口とは、液体アンモニアライン８０で接続されている。この液体アンモニアライン８０には、アンモニアポンプ８１が設けられている。アンモニア気化器５１の蒸気入口と低圧蒸気ライン４１とは、低圧蒸気分岐ライン８３で接続されている。このアンモニア気化器５１の蒸気出口は、例えば、低圧蒸気回収ライン８４で復水器３５に接続されている。よって、このアンモニア気化器５１は、アンモニアタンク５０からの液体アンモニアＮＨＬと低圧蒸気発生系２２からの低圧蒸気ＬＳとを熱交換させる。この低圧蒸気ＬＳの温度は、例えば、１３０～１８０℃である。なお、アンモニア気化器５１では、例えば、アンモニアタンク５０からの液体アンモニアＮＨＬと中圧蒸気発生系２３の節炭器で加熱された熱水とを熱交換させてもよい。
アンモニア加熱器５２は、蒸気と気体アンモニアＮＨＧとを熱交換させて、気体アンモニアＮＨＧを加熱可能な熱交換器である。このアンモニア加熱器５２のアンモニア入口とアンモニア気化器５１のアンモニア出口とは、気体アンモニアライン８２で接続されている。アンモニア加熱器５２の蒸気入口と中圧蒸気ライン４２とは、第一中圧蒸気分岐ライン８５で接続されている。このアンモニア加熱器５２の蒸気出口は、例えば、第一中圧蒸気回収ライン８６で復水器３５に接続されている。よって、このアンモニア加熱器５２は、アンモニア気化器５１からの気体アンモニアＮＨＧと中圧蒸気発生系２３からの中圧蒸気ＩＳとを熱交換させる。この中圧蒸気ＩＳの温度は、例えば、２５０～３５０℃である。なお、アンモニア加熱器５２では、例えば、アンモニア気化器５１からの気体アンモニアＮＨＧと高圧蒸気発生系２５の節炭器からの熱水又は中圧蒸気発生系２３の節炭器からの熱水と熱交換させてもよい。また、前述の低圧蒸気ＬＳの温度によっては、このアンモニア加熱器５２では、アンモニア気化器５１からの気体アンモニアＮＨＧと低圧蒸気発生系２２からの低圧蒸気ＬＳとを熱交換させてもよい。アンモニア加熱器５２のアンモニア出口と燃焼器１２の複数の周辺部バーナ１２ｂｐ（図２参照）とは、加熱アンモニア主ライン８７で接続されている。よって、このアンモニア加熱器５２により、加熱された気体アンモニアＮＨＧである加熱アンモニアＮＨＨは、燃料として、加熱アンモニア主ライン８７を介して燃焼器１２の複数の周辺部バーナ１２ｂｐに送られる。この加熱アンモニア主ライン８７には、燃焼器１２に送られる加熱アンモニアＮＨＨの流量を調節可能な主燃料弁８８が設けられている。
アンモニア分解器５３は、蒸気と加熱アンモニアＮＨＨとを熱交換させて、加熱アンモニアＮＨＨを熱分解して、分解ガスＤＧを生成可能な熱交換器である。この分解ガスＤＧは、アンモニアの熱分解で得られる水素及び窒素の他、残留アンモニアを含んでいる。このアンモニア分解器５３内は、伝熱管等で形成される伝熱壁により、アンモニア又は分解ガスＤＧが流れる対象ガス空間と、蒸気が流れる蒸気空間とに仕切られている。伝熱壁は、例えば、Ｎｉ鋼で形成されている。対象ガス空間内には、アンモニアの熱分解を促進するための触媒が充填されている。この触媒は、分解反応を活性化させる触媒成分と、触媒成分を担持する担体と、を有する。触媒成分としては、例えば、Ｒｕ等の貴金属の粒子、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ等の遷移金属を含む金属粒子がある。担体としては、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｐｒ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＭｇＯ等の酸化金属がある。なお、触媒は、アンモニアの分解反応を活性化させるものであれば、以上で例示した触媒に限定されない。
アンモニア分解器５３のアンモニア入口と加熱アンモニア主ライン８７とは、加熱アンモニア分岐ライン８９で接続されている。つまり、この加熱アンモニア分岐ライン８９は、加熱アンモニアＮＨＨが流れる加熱アンモニア主ライン８７から分岐したラインである。この加熱アンモニア分岐ライン８９には分岐弁８９ｖが設けられている。アンモニア分解器５３の蒸気入口と高圧蒸気ライン４３とは、高圧蒸気分岐ライン９１で接続されている。このアンモニア分解器５３の蒸気出口は、例えば、高圧蒸気回収ライン９２で中圧蒸気発生系２３又は復水器３５に接続されている。よって、このアンモニア分解器５３は、アンモニア加熱器５２からの加熱アンモニアＮＨＨと高圧蒸気発生系２５からの高圧蒸気ＨＳとを熱交換させる。この高圧蒸気ＨＳの温度は、例えば、４５０～５５０℃である。アンモニア分解器５３の分解ガス出口には、分解ガスライン９０の一端が接続されている。
アンモニア回収設備６０は、アンモニア分解器５３からの分解ガスＤＧからアンモニアを回収する設備である。このアンモニア回収設備６０は、図３に示すように、吸収塔６１と、水ライン６２と、アンモニア水ライン６３と、アンモニア水加熱器６４と、分離塔６５と、水循環ライン６６と、リボイラ６７と、水分凝縮器６８と、水回収ライン６９と、を有する。
吸収塔６１内には、この吸収塔６１の上下方向における中間領域に充填物６１ａが配置されている。この吸収塔６１中で中間領域よりも下側の部分には、前述の分解ガスライン９０の他端が接続されている。水ライン６２は、吸収塔６１中で中間領域よりも上側に接続されている。吸収塔６１の頂部には、処理済みガスライン９６の一端が接続されている。吸収塔６１の底部には、アンモニア水ライン６３の一端が接続されている。
吸収塔６１内には、この吸収塔６１の中間領域よりも下側から、アンモニア分解器５３からの分解ガスＤＧが、分解ガスライン９０を介して、流入する。さらに、この吸収塔６１内には、この吸収塔６１の中間領域よりも上側から、水ライン６２からの水が散布される。吸収塔６１内に流入した分解ガスＤＧは、吸収塔６１内を上昇する。一方、吸収塔６１内に散布された水は、この吸収塔６１内を下降する。水は、吸収塔６１内を下降する過程で、充填物６１ａに接する。充填物６１ａに接した水は、充填物６１ａの表面を覆う水膜を形成する。分解ガスＤＧは、吸収塔６１内を上昇する過程で、充填物６１ａの表面を覆う水膜に接する。この過程で、分解ガスＤＧ中に含まれている残留アンモニアは、水に溶解する。残留アンモニアが溶解した水であるアンモニア水は、吸収塔６１の下部に溜まり、アンモニア水ライン６３に流入する。残留アンモニアが除去された分解ガスＤＧである処理済みガスＰＧは、吸収塔６１内を上昇して、処理済みガスライン９６に流入する。
分離塔６５内には、この分離塔６５の上下方向における中間領域に棚段６５ａが配置されている。棚段６５ａを構成する複数の段は、上下方向に並んでいる。棚段６５ａを構成する複数の段は、いずれも、多数の孔が形成されている板で構成されている。前述のアンモニア水ライン６３の他端は、棚段６５ａを構成する複数の段のうち、中間の段に接続されている。水循環ライン６６の一端は、分離塔６５の底部に接続され、水循環ライン６６の他端は、分離塔６５中で底部より上側で中間領域よりも下側に接続されている。リボイラ６７は、この水循環ライン６６に設けられている。このリボイラ６７は、水循環ライン６６を流れる水と、蒸気とを熱交換させる熱交換器である。リボイラ６７の蒸気入口と中圧蒸気ライン４２とは、第二中圧蒸気分岐ライン９３で接続されている。リボイラ６７の蒸気出口は、例えば、第二中圧蒸気回収ライン９４で復水器３５に接続されている。よって、このリボイラ６７は、水と中圧蒸気ＩＳとの熱交換で水を加熱し、この水を水蒸気にする。この水蒸気は、水循環ライン６６を経て、分離塔６５内に流入する。なお、リボイラ６７では、例えば、高圧蒸気発生系２５の過熱器からの高圧蒸気ＨＳ、高圧蒸気発生系２５の節炭器からの熱水、又は、中圧蒸気発生系２３の節炭器からの熱水と、水とを熱交換させてもよい。
分離塔６５内には、この分離塔６５の中間領域よりも下側から、水蒸気が流入する。さらに、この分離塔６５内には、棚段６５ａの中間段から、アンモニア水ライン６３からのアンモニア水が散布される。分離塔６５内に流入した水蒸気は、分離塔６５内を上昇する。棚段６５ａの中間段から散布されたアンモニア水は、棚段６５ａのそれぞれの段に液層を形成しつつ、徐々に下の段に流下する。水蒸気は、棚段６５ａのそれぞれの段に設けられた多数の孔を経由して、アンモニア水と気液接触しながら上昇し、アンモニア水を加熱する。水よりも蒸発し易いアンモニアは、気相の水である水蒸気により加熱されて液相から気相に移行し、水は気相から液相に移行する。気相のアンモニアは、分離塔６５内を上昇する。また、液相の水、より正確には、アンモニア濃度の低い水は、分離塔６５の下部に溜まる。この水の一部は、水循環ライン６６及びリボイラ６７を経て、水蒸気として、再び、分離塔６５内に流入する。
水循環ライン６６には、前述の水ライン６２の他端が接続されている。よって、分離塔６５の下部に溜まった水の一部は、水循環ライン６６を経て、再び、分離塔６５内に戻り、分離塔６５の下部に溜まった水の他の一部は、水循環ライン６６及び水ライン６２を経て、吸収塔６１内に流入する。
アンモニア水加熱器６４は、アンモニア水ライン６３に設けられている。このアンモニア水加熱器６４は、アンモニア水ライン６３を流れるアンモニア水と水ライン６２を流れる水とを熱交換させる熱交換器である。アンモニア水加熱器６４は、アンモニア水と水との熱交換でアンモニア水を加熱する。加熱されたアンモニア水は、前述したように分離塔６５内に散布される。一方、アンモニア水との熱交換で冷却された水は、水ライン６２を経て、吸収塔６１内に散布される。
分離塔６５の頂部には、アンモニア回収ライン９５の一端が接続されている。アンモニア回収ライン９５の他端は、アンモニア加熱器５２のアンモニア入口に接続されている。アンモニア回収ライン９５には、水分凝縮器６８及びアンモニア圧縮機９５ｃが設けられている。水分凝縮器６８は、アンモニア回収ライン９５を流れる気相のアンモニアを含むガスを冷却して、このガス中の水分及びアンモニアの一部を凝縮させる。水分凝縮器６８で凝縮した水は、水回収ライン６９を経て、分離塔６５内の棚段６５ａより上の空間に戻る。水分凝縮器６８を通過してアンモニアを主とするガスは、アンモニア回収ライン９５を介して、アンモニア加熱器５２に流入する。よって、アンモニア加熱器５２では、アンモニア気化器５１からの気体アンモニアＮＨＧ及びアンモニア回収設備６０からのアンモニアを主とするガスが蒸気で加熱される。
なお、水分凝縮器６８の後段にアンモニア凝縮器を設けた場合には、アンモニア凝縮器からの液体アンモニアＮＨＬをアンモニアタンク５０又はアンモニア気化器５１に戻してもよい。
ここでは、分離塔６５の外部に水分凝縮器６８が配置されている。しかしながら、分離塔６５内の上部空間内に水分凝縮器６８を配置してもよい。また、ここでは、分離塔６５の外部にリボイラ６７が配置されている。しかしながら、分離塔６５の内部にリボイラ６７を配置してもよい。また、ここでは、吸収塔６１での気液接触方法として、充填物式を採用している。また、分離塔６５での気液接触方法として、棚段式を採用している。しかしながら、気液接触方法には、他の方式もあるので、吸収塔６１及び分離塔６５での気液接触方法として、他の方式を採用してもよい。気液接触方法を実現する複数の方式には、方式毎に、機器の大きさ、機器の設備コスト、機器の保守コスト、機器の圧力損失、機器の必要動力、機器の耐久性などに長所短所がある。このため、液接触方法を実現する複数の方式のうち、プラントの仕様や立地条件などに応じて最適な方式を選定すればよい。
また、以上で説明したアンモニア回収設備６０は、公知の設備である。このアンモニア回収設備は、分解ガスＤＧからアンモニアを回収可能な設備であれば、他の構成の設備であってもよい。
本実施形態の水素精製設備７０は、圧力変動吸着（Pressure Swing Absorption）法で、アンモニア及び水素を含むガスからアンモニアを吸着分離し、水素を精製する設備である。水素精製設備７０は、図４に示すように、第一吸着塔７１ａと、第二吸着塔７１ｂと、第一処理済みガスライン７２ａと、第二処理済みガスライン７２ｂと、第一処理済みガス弁７３ａと、第二処理済みガス弁７３ｂと、第一オフガスライン７４ａと、第二オフガスライン７４ｂと、第一オフガス弁７５ａと、第二オフガス弁７５ｂと、真空ポンプ７６と、第一水素ライン７７ａと、第二水素ライン７７ｂと、第一水素弁７８ａと、第二水素弁７８ｂと、水素圧縮機７７ｃと、を有する。なお、本実施形態の水素精製設備７０は、二基の吸着塔７１ａ，７１ｂを備えているが、三基以上の吸着塔を備えてもよい。
第一吸着塔７１ａ内及び第二吸着塔７１ｂ内には、高圧下でアンモニアを吸着し、低圧下でアンモニアを放出できるアンモニア吸着材Ａｂが配置されている。前述の処理済みガスライン９６の他端には、第一処理済みガスライン７２ａの一端及び第二処理済みガスライン７２ｂの一端が接続されている。第一処理済みガスライン７２ａの他端は、第一吸着塔７１ａの処理済みガス入口に接続されている。第二処理済みガスライン７２ｂの他端は、第二吸着塔７１ｂの処理済みガス入口に接続されている。よって、第一吸着塔７１ａ及び第二吸着塔７１ｂには、アンモニア回収設備６０からの処理済みガスＰＧ、つまり、アンモニア回収設備６０でアンモニアが回収された分解ガスＤＧが流入可能である。第一処理済みガスライン７２ａには第一処理済みガス弁７３ａが設けられ、第二処理済みガスライン７２ｂには第二処理済みガス弁７３ｂが設けられている。
第一処理済みガスライン７２ａ中で、第一処理済みガス弁７３ａよりも第一吸着塔７１ａ側の位置には、第一オフガスライン７４ａの一端が接続されている。この第一オフガスライン７４ａには、第一オフガス弁７５ａが設けられている。第二処理済みガスライン７２ｂ中で、第二処理済みガス弁７３ｂよりも第二吸着塔７１ｂ側の位置には、第二オフガスライン７４ｂの一端が接続されている。この第二オフガスライン７４ｂには、第二オフガス弁７５ｂが設けられている。第一オフガスライン７４ａの他端及び第二オフガスライン７４ｂの他端には、オフガスライン９７の一端が接続されている。このオフガスライン９７の他端は、燃焼器１２の中心部バーナ１２ｂｃ（図２参照）に接続されている。このオフガスライン９７には、真空ポンプ７６、オフガス圧縮機９７ｃ及び副燃料弁９８が設けられている。
第一水素ライン７７ａの一端は、第一吸着塔７１ａの出口に接続されている。この第一水素ライン７７ａには、第一水素弁７８ａが設けられている。第二水素ライン７７ｂの一端は、第二吸着塔７１ｂの出口に接続されている。この第二水素ライン７７ｂには、第二水素弁７８ｂが設けられている。第一水素ライン７７ａの他端及び第二水素ライン７７ｂの他端には、水素ライン９９の一端が接続されている。この水素ライン９９には、水素圧縮機７７ｃが設けられている。
仮に、第一吸着塔７１ａ内のアンモニア吸着材Ａｂのアンモニア吸着量が極めて少なく、第二吸着塔７１ｂ内のアンモニア吸着材Ａｂのアンモニア吸着量が多いとする。この場合、第一処理済みガス弁７３ａ、第一水素弁７８ａ、及び第二オフガス弁７５ｂを開け、第二処理済みガス弁７３ｂ、第二水素弁７８ｂ、及び第一オフガス弁７５ａを閉じる。アンモニア回収設備６０からの処理済みガスＰＧは、第一処理済みガスライン７２ａ、第一処理済みガス弁７３ａを介して、第一吸着塔７１ａ内に流入する。第一吸着塔７１ａ内に流入した処理済みガスＰＧは、アンモニア吸着材Ａｂを通過する過程で、処理済みガスＰＧに含まれる未分解のアンモニアの多くがアンモニア吸着材Ａｂに吸着され、処理済みガスＰＧに含まれる水素の多くが高純度水素として第一吸着塔７１ａから排出される。この高純度水素は、第一水素ライン７７ａ、第一水素弁７８ａ、水素ライン９９、水素圧縮機７７ｃを介して、水素タンク７９に送られる。一方、第二吸着塔７１ｂ内のアンモニア吸着材Ａｂに吸着しているアンモニアは、真空ポンプ７６で第二吸着塔７１ｂ内を真空吸引されることで、アンモニア吸着材Ａｂから放出される。そして、第二吸着塔７１ｂから、このアンモニア、及び、第二吸着塔７１ｂに残っていた水素を含むオフガスＯＧが、第二オフガスライン７４ｂ、第二オフガス弁７５ｂ、オフガスライン９７、真空ポンプ７６、オフガス圧縮機９７ｃ及び副燃料弁９８を介して、燃焼器１２に送られる。
第一吸着塔７１ａ内のアンモニア吸着材Ａｂのアンモニア吸着量が多くなり、第二吸着塔７１ｂ内のアンモニア吸着材Ａｂのアンモニア吸着量が極めて少なくなると、第一処理済みガス弁７３ａ、第一水素弁７８ａ、及び第二オフガス弁７５ｂを閉じ、第二処理済みガス弁７３ｂ、第二水素弁７８ｂ、及び第一オフガス弁７５ａを開ける。アンモニア回収設備６０からの処理済みガスＰＧは、第二処理済みガスライン７２ｂ、第二処理済みガス弁７３ｂを介して、第二吸着塔７１ｂ内に流入する。第二吸着塔７１ｂ内に流入した処理済みガスＰＧは、アンモニア吸着材Ａｂを通過する過程で、処理済みガスＰＧに含まれる未分解のアンモニアの多くがアンモニア吸着材Ａｂに吸着され、処理済みガスＰＧに含まれる水素の多くが高純度水素として第二吸着塔７１ｂから排出される。この高純度水素は、第二水素ライン７７ｂ、第二水素弁７８ｂ、水素ライン９９、水素圧縮機７７ｃ、を介して、水素タンク７９に送られる。一方、第一吸着塔７１ａ内のアンモニア吸着材Ａｂに吸着しているアンモニアは、真空ポンプ７６で第一吸着塔７１ａ内を真空吸引されることで、アンモニア吸着材Ａｂから放出される。そして、第一吸着塔７１ａから、このアンモニア、及び、第一吸着塔７１ａに残っていた水素を含むオフガスＯＧが、第一オフガスライン７４ａ、第一オフガス弁７５ａ、オフガスライン９７、真空ポンプ７６、オフガス圧縮機９７ｃ及び副燃料弁９８を介して、燃焼器１２に送られる。
以上のように、本実施形態における水素精製設備７０では、第一吸着塔７１ａ内のアンモニア吸着材Ａｂにアンモニアを吸着させているときに、第二吸着塔７１ｂ内のアンモニア吸着材Ａｂからアンモニアを放出させる。また、本実施形態における水素精製設備７０では、第一吸着塔７１ａ内のアンモニア吸着材Ａｂからアンモニアを放出させているときに、第二吸着塔７１ｂ内のアンモニア吸着材Ａｂにアンモニアを吸着させる。よって、本実施形態における水素精製設備７０では、アンモニア回収設備６０からの処理済みガスＰＧを連続的に受け入れ、未分解のアンモニアの多くを除去し、高純度の水素を連続的に排出できると共に、残留アンモニア及び残留水素を含むオフガスＯＧとを連続的に排出することができる。
次に、以上で説明したガスタービンプラントの全体的な動作について説明する。まず、ガスタービン１０、排熱回収ボイラ２０、及び蒸気タービン設備３０の動作について説明する。
ガスタービン１０の空気圧縮機１１は、空気を圧縮して圧縮空気ＣＡを生成する。燃焼器１２は、この圧縮空気ＣＡ中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスはタービン１３に供給されて、このタービン１３を駆動する。タービン１３を駆動した燃焼ガスである排気ガスは、排熱回収ボイラ２０のボイラ枠２１内に流入する。
排熱回収ボイラ２０の各蒸気発生系２２，２３，２５では、ボイラ枠２１内を流れる排気ガスと水とを熱交換させて、液相の水を水蒸気にする。低圧蒸気発生系２２の節炭器２２ａには、給水ポンプ３７から水が供給される。節炭器２２ａでは、この水と排気ガスとを熱交換させて、この水を加熱して熱水にする。この熱水の一部は、高圧ポンプ２６で昇圧された後、高圧蒸気発生系２５に送られる。高圧蒸気発生系２５に送られた熱水は、排気ガスとの熱交換で高圧蒸気ＨＳになる。この高圧蒸気ＨＳは、高圧蒸気ライン４３を介して、高圧蒸気タービン３３に供給される。高圧蒸気タービン３３は、この高圧蒸気ＨＳにより駆動する。
低圧蒸気発生系２２の節炭器２２ａからの熱水の他の一部は、中圧ポンプ２４で昇圧された後、中圧蒸気発生系２３に送られる。中圧蒸気発生系２３に送られた熱水は、排気ガスとの熱交換で中圧蒸気ＩＳになる。この中圧蒸気ＩＳは、中圧蒸気ライン４２を介して、中圧蒸気タービン３２に供給される。また、高圧蒸気タービン３３から排気された蒸気は、高圧排気蒸気ライン４４を介して中圧蒸気タービン３２に供給される。すなわち、中圧蒸気タービン３２には、中圧蒸気発生系２３からの中圧蒸気ＩＳと、高圧蒸気タービン３３から排気された蒸気とが供給される。中圧蒸気タービン３２は、この中圧蒸気タービン３２に供給された蒸気により駆動する。
低圧蒸気発生系２２の節炭器２２ａからの熱水のさらに他の一部は、この低圧蒸気発生系２２の蒸発器２２ｂで、排気ガスにより加熱されて蒸気になる。この蒸気は、この低圧蒸気発生系２２の過熱器２２ｃで、排気ガスにより過熱されて低圧蒸気ＬＳになる。この低圧蒸気ＬＳは、低圧蒸気ライン４１を介して低圧蒸気タービン３１に供給される。また、中圧蒸気タービン３２から排気された蒸気は、中圧排気蒸気ライン４５を介して低圧蒸気タービン３１に供給される。すなわち、低圧蒸気タービン３１には、低圧蒸気発生系２２からの低圧蒸気ＬＳと、中圧蒸気タービン３２から排気された蒸気とが供給される。低圧蒸気タービン３１は、この低圧蒸気タービン３１に供給された蒸気により駆動する。
低圧蒸気タービン３１から排気された蒸気は、復水器３５で水に戻される。復水器３５内の水は、給水ライン３６及び給水ポンプ３７を介して、低圧蒸気発生系２２の節炭器２２ａに送られる。
次に、アンモニア気化器５１、アンモニア加熱器５２、アンモニア分解器５３、アンモニア回収設備６０、水素精製設備７０の動作について、図５に示すフローチャートに従って説明する。
アンモニアタンク５０内の液体アンモニアＮＨＬは、アンモニアポンプ８１により昇圧されてから、アンモニア気化器５１に流入する。
アンモニア気化器５１では、排熱回収ボイラ２０の低圧蒸気発生系２２からの低圧蒸気ＬＳと液体アンモニアＮＨＬとを熱交換させて、液体アンモニアＮＨＬを気化させ、気体アンモニアＮＨＧを生成する（アンモニア気化工程Ｓ１）。このアンモニア気化工程Ｓ１で、液体アンモニアＮＨＬとの熱交換で冷却された低圧蒸気ＬＳは、例えば、復水器３５に送られる。なお、アンモニア気化器５１で液体アンモニアＮＨＬを加熱する媒体としては、前述したように、低圧蒸気ＬＳでなくてもよく、例えば、中圧蒸気発生系２３の節炭器からの熱水であってもよい。
気体アンモニアＮＨＧは、アンモニア加熱器５２に流入する。アンモニア加熱器５２では、排熱回収ボイラ２０の中圧蒸気発生系２３からの中圧蒸気ＩＳと気体アンモニアＮＨＧとを熱交換させて、気体アンモニアＮＨＧを加熱する（アンモニア加熱工程Ｓ２）。なお、アンモニア加熱器５２で気体アンモニアＮＨＧを加熱する媒体としては、前述したように、中圧蒸気ＩＳでなくてもよく、例えば、高圧蒸気発生系２５の節炭器からの熱水、中圧蒸気発生系２３の節炭器からの熱水、又は低圧蒸気発生系２２からの低圧蒸気ＬＳであってもよい。
アンモニア加熱器５２で加熱された気体アンモニアＮＨＧである加熱アンモニアＮＨＨの一部は、加熱アンモニア主ライン８７を介して、燃料として燃焼器１２の周辺部バーナ１２ｂｐに供給される（主燃料供給工程Ｓ３）。
また、加熱アンモニアＮＨＨの他の一部は、加熱アンモニア分岐ライン８９を介して、アンモニア分解器５３に流入する。アンモニア分解器５３では、触媒環境下で、排熱回収ボイラ２０の高圧蒸気発生系２５からの高圧蒸気ＨＳと加熱アンモニアＮＨＨとを熱交換させ、加熱アンモニアＮＨＨを熱分解させて、分解ガスＤＧを生成する（アンモニア分解工程Ｓ４）。この分解ガスＤＧ中には、加熱アンモニアＮＨＨの熱分解で得られる水素及び窒素の他、残留アンモニアも含まれている。
分解ガスＤＧは、アンモニア回収設備６０の吸収塔６１に流入する。吸収塔６１では、分解ガスＤＧと水とを接触させ、分解ガスＤＧ中の残留アンモニアを水に溶解させる。この結果、吸収塔６１では、アンモニア水が生成される。また、吸収塔６１からは、残留アンモニアがほぼ除去された分解ガスＤＧである処理済みガスＰＧが排気される。アンモニア水は、アンモニア水ライン６３を介して、アンモニア回収設備６０の分離塔６５に流入する。また、この分離塔６５には、リボイラ６７から、排熱回収ボイラ２０の中圧蒸気発生系２３からの中圧蒸気ＩＳと水との熱交換により発生した水蒸気も流入する。なお、リボイラ６７で水を加熱する媒体としては、前述したように、中圧蒸気ＩＳでなくてもよく、例えば、高圧蒸気発生系２５の過熱器からの高圧蒸気ＨＳ、高圧蒸気発生系２５の節炭器からの熱水、又は、中圧蒸気発生系２３の節炭器からの熱水であってもよい。分離塔６５に流入したアンモニア水は、分離塔６５に流入した蒸気により加熱されて、アンモニア水中のアンモニアが液相から気相に移行し、分離塔６５から排出される。分離塔６５から排出された気相のアンモニア、つまり気体アンモニアＮＨＧは、アンモニア圧縮機９５ｃで昇圧され、アンモニア回収ライン９５を介して、アンモニア加熱器５２に送られる（アンモニア回収工程Ｓ５）。
よって、本実施形態におけるアンモニア加熱器５２では、アンモニア気化器５１からの気体アンモニアＮＨＧの他、アンモニア回収設備６０からの気体アンモニアＮＨＧを蒸気で加熱することになる。
なお、前述したように、アンモニア回収設備６０における水分凝縮器６８の後段にアンモニア凝縮器を設けた場合には、アンモニア凝縮器からの液体アンモニアＮＨＬをアンモニアタンク５０又はアンモニア気化器５１に戻してもよい。この場合、アンモニア気化器５１では、アンモニア回収設備６０からの液体アンモニアＮＨＬも蒸気で加熱し、これを気化させることになる。
吸収塔６１から排気された処理済みガスＰＧは、処理済みガスライン９６を介して、水素精製設備７０に流入する。水素精製設備７０では、処理済みガスＰＧから水素が精製されると共に、水素を含むオフガスＯＧが生成される（水素精製工程Ｓ６）。処理済みガスＰＧから精製された高純度の水素は、水素ライン９９を介して、水素タンク７９に送られる。また、水素の精製過程で得られたオフガスＯＧは、オフガスライン９７を介して、燃料として燃焼器１２の中心部バーナ１２ｂｃに供給される（副燃料供給工程Ｓ７）。
中心部バーナ１２ｂｃに送れた水素を含むオフガスＯＧは、この中心部バーナ１２ｂｃから燃焼筒１２ｐ内に噴出され、圧縮空気中で燃焼する。また、複数の周辺部バーナ１２ｂｐに送られた加熱アンモニアＮＨＨは、複数の周辺部バーナ１２ｂｐから燃焼筒１２ｐ内に噴出され、圧縮空気中で燃焼する。オフガスＯＧ及び加熱アンモニアＮＨＨの燃焼で生成された燃焼ガスは、タービン１３に流入して、このタービン１３を駆動させる。タービン１３を駆動させた燃焼ガスは、排気ガスとして排熱回収ボイラ２０のボイラ枠２１内に流入する。
水素は、アンモニアに比べて、燃焼速度が速い。このため、水素を含む燃料を燃焼させた場合、燃焼筒１２ｐ内で局所高温が発生し易く、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度が高まる可能性がある。そこで、本実施形態では、水素を含むオフガスＯＧを中心部バーナ１２ｂｃから燃焼筒１２ｐ内に噴射し、このオフガスＯＧの噴流の周りを、複数の周辺部バーナ１２ｂｐからのアンモニアの噴流で囲んでいる。このため、本実施形態では、水素を含むオフガスＯＧを燃焼させても、燃焼筒１２ｐ内で局所高温の発生が抑制され、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度を抑えることができる。
以上、本実施形態では、液体アンモニアＮＨＬから気体アンモニアＮＨＧが加熱された加熱アンモニアＮＨＨを生成する。そして、本実施形態では、この加熱アンモニアＮＨＨの一部を燃料としてガスタービン１０に供給する。さらに、本実施形態では、この加熱アンモニアＮＨＨの他の一部を熱分解させて、水素を含む分解ガスＤＧを生成してから、この分解ガスＤＧの少なくとも一部から水素を精製して、高純度水素を水素タンク７９に導く。よって、本実施形態では、単に、液体アンモニアＮＨＬの全てをガスタービン１０の燃料として利用する場合よりも、液体アンモニアＮＨＬの利用価値を高めることができる。
また、本実施形態では、液体アンモニアＮＨＬから、ガスタービン１０に燃料として供給する加熱アンモニアＮＨＨを生成するために必要なアンモニア気化器５１及びアンモニア加熱器５２を、高純度水素の精製にも用いているため、設備コスト及びランニングコストを抑えることができる。さらに、本実施形態では、アンモニア気化器５１での液体アンモニアＮＨＬの加熱、アンモニア加熱器５２での気体アンモニアＮＨＧの加熱、及び、アンモニア分解器５３での気体アンモニアＮＨＧの熱分解の、熱源として、排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水を用いている。よって、本実施形態では、この観点からもランニングコストを抑えることができる。
以上のように、本実施形態では、設備コスト及びランニングコストを抑えつつ、アンモニアの利用価値を高めることができる。
本実施形態では、アンモニア分解器５３からの分解ガスＤＧからアンモニアを回収し、アンモニアが回収された分解ガスＤＧを水素精製設備７０に送る一方で、アンモニア回収設備６０で回収されたアンモニアを、アンモニアタンク５０とアンモニア気化器５１とアンモニア加熱器５２とのうちのいずれかに戻すことができる。このため、本実施形態は、アンモニアタンク５０内のアンモニアのほとんどを有効利用することができる。
本態様では、水素精製設備７０で水素を精製している過程で生じた、水素を含むオフガスＯＧを、燃料としてガスタービン１０に送るので、オフガスＯＧ中の水素も有効利用することができる。
「変形例」
以上の実施形態における水素精製設備７０では、アンモニアを吸着できるアンモニア吸着材Ａｂを用いるが、水素を吸着できる水素吸着材を用いてもよい。この場合、水素精製設備は、高圧下で水素を吸着し、低圧下で水素を放出できる水素吸着材を有し、圧力変動吸着法で、前記分解ガスの少なくとも一部から水素を精製可能である。このように水素吸着材を用いる場合、水素を水素吸着材で吸着している過程で、水素吸着材を通過した水素及び未分解のアンモニアを含むガスをオフガスとして燃焼器１２に供給し、低圧下で水素吸着材から放出された水素を水素タンク７９に供給する。
以上の実施形態における水素精製設備７０では、アンモニアを吸着できるアンモニア吸着材Ａｂを用いるが、水素を吸着できる水素吸着材を用いてもよい。この場合、水素精製設備は、高圧下で水素を吸着し、低圧下で水素を放出できる水素吸着材を有し、圧力変動吸着法で、前記分解ガスの少なくとも一部から水素を精製可能である。このように水素吸着材を用いる場合、水素を水素吸着材で吸着している過程で、水素吸着材を通過した水素及び未分解のアンモニアを含むガスをオフガスとして燃焼器１２に供給し、低圧下で水素吸着材から放出された水素を水素タンク７９に供給する。
以上の実施形態における排熱回収ボイラ２０は、蒸気の圧力及び温度が互いに異なる三種類の蒸気発生系２２,２３,２５を有する。しかしながら、排熱回収ボイラ２０は、アンモニア気化器５１、アンモニア加熱器５２、アンモニア分解器５３、アンモニア回収設備６０のそれぞれに適切な温度の蒸気又は熱水を供給することができれば、蒸気発生系は、一種類又は二種類であってもよい。
以上の実施形態における蒸気タービン設備３０は、流入蒸気の圧力が互いに異なる三種類の蒸気タービン３１,３２,３３を有する。しかしながら、蒸気タービン設備３０は、蒸気タービンとして、一種類の蒸気タービンのみを有してもよい。また、排熱回収ボイラ２０からの蒸気は、蒸気タービンに利用されなくても、例えば、工場等の熱源等に利用されてもよい。この場合、排熱回収ボイラ２０の蒸気発生系は、蒸気タービンを駆動させるための蒸気を発生する蒸気発生系として、一種類の蒸気発生系のみを有していればよい。
以上の実施形態では、アンモニア気化器５１とアンモニア加熱器５２とが互いに個別の機器である。しかしながら、アンモニア気化器５１とアンモニア加熱器５２とは、一体化してもよい。すなわち、一つの熱交換器で、蒸気又は熱水と液体アンモニアＮＨＬとを熱交換させ、液体アンモニアＮＨＬを加熱して、この液体アンモニアＮＨＬを気体アンモニアＮＨＧにし、その後、さらに気体アンモニアＮＨＧを加熱して加熱アンモニアＮＨＨにしてもよい。
以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加、変更、置き換え、部分的削除等が可能である。
「付記」
以上の実施形態及び変形例におけるガスタービンプラントは、例えば、以下のように把握される。
以上の実施形態及び変形例におけるガスタービンプラントは、例えば、以下のように把握される。
（１）第一態様におけるガスタービンプラントは、
液体アンモニアＮＨＬを貯蔵可能なアンモニアタンク５０と、アンモニアを燃料として駆動可能なガスタービン１０と、前記ガスタービン１０からの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生可能な排熱回収ボイラ２０と、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水と前記アンモニアタンク５０からの液体アンモニアＮＨＬとを熱交換させて、前記液体アンモニアＮＨＬを気化させ、気体アンモニアＮＨＧを生成可能なアンモニア気化器５１と、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水と前記アンモニア気化器５１からの前記気体アンモニアＮＨＧとを熱交換させて、前記気体アンモニアＮＨＧを加熱可能なアンモニア加熱器５２と、前記アンモニア加熱器５２で加熱された気体アンモニアＮＨＧである加熱アンモニアＮＨＨの一部を燃料として前記ガスタービン１０に導くことが可能な加熱アンモニア主ライン８７と、前記加熱アンモニア主ライン８７から分岐している加熱アンモニア分岐ライン８９と、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気と前記加熱アンモニア分岐ライン８９からの前記加熱アンモニアＮＨＨとを熱交換させて、前記加熱アンモニアＮＨＨを熱分解させて、水素を含む分解ガスＤＧを生成可能なアンモニア分解器５３と、前記分解ガスＤＧの少なくとも一部から水素を精製可能な水素精製設備７０と、前記水素精製設備７０で精製された水素である高純度水素を水素タンク７９に導くことが可能な水素ライン９９と、を備える。
液体アンモニアＮＨＬを貯蔵可能なアンモニアタンク５０と、アンモニアを燃料として駆動可能なガスタービン１０と、前記ガスタービン１０からの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生可能な排熱回収ボイラ２０と、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水と前記アンモニアタンク５０からの液体アンモニアＮＨＬとを熱交換させて、前記液体アンモニアＮＨＬを気化させ、気体アンモニアＮＨＧを生成可能なアンモニア気化器５１と、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水と前記アンモニア気化器５１からの前記気体アンモニアＮＨＧとを熱交換させて、前記気体アンモニアＮＨＧを加熱可能なアンモニア加熱器５２と、前記アンモニア加熱器５２で加熱された気体アンモニアＮＨＧである加熱アンモニアＮＨＨの一部を燃料として前記ガスタービン１０に導くことが可能な加熱アンモニア主ライン８７と、前記加熱アンモニア主ライン８７から分岐している加熱アンモニア分岐ライン８９と、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気と前記加熱アンモニア分岐ライン８９からの前記加熱アンモニアＮＨＨとを熱交換させて、前記加熱アンモニアＮＨＨを熱分解させて、水素を含む分解ガスＤＧを生成可能なアンモニア分解器５３と、前記分解ガスＤＧの少なくとも一部から水素を精製可能な水素精製設備７０と、前記水素精製設備７０で精製された水素である高純度水素を水素タンク７９に導くことが可能な水素ライン９９と、を備える。
本態様では、液体アンモニアＮＨＬから気体アンモニアＮＨＧが加熱された加熱アンモニアＮＨＨを生成する。そして、本態様では、この加熱アンモニアＮＨＨの一部を燃料としてガスタービン１０に供給する。さらに、本態様では、この加熱アンモニアＮＨＨの他の一部を熱分解させて、水素を含む分解ガスＤＧを生成してから、この分解ガスＤＧの少なくとも一部から水素を精製して、高純度水素を水素タンク７９に導く。よって、本態様では、単に、液体アンモニアＮＨＬの全てをガスタービン１０の燃料として利用する場合よりも、液体アンモニアＮＨＬの利用価値を高めることができる。
また、本態様では、液体アンモニアＮＨＬから、ガスタービン１０に燃料として供給する加熱アンモニアＮＨＨを生成するために必要なアンモニア気化器５１及びアンモニア加熱器５２を、高純度水素の精製にも用いているため、設備コスト及びランニングコストを抑えることができる。さらに、本態様では、アンモニア気化器５１での液体アンモニアＮＨＬの加熱、アンモニア加熱器５２での気体アンモニアＮＨＧの加熱、及び、アンモニア分解器５３での気体アンモニアＮＨＧの熱分解の、熱源として、排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水を用いている。よって、本態様では、この観点からもランニングコストを抑えることができる。
（２）第二態様におけるガスタービンプラントは、
前記第一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記水素精製設備７０は、高圧下でアンモニアを吸着し、低圧下でアンモニアを放出できるアンモニア吸着材Ａｂを有し、圧力変動吸着法で、前記分解ガスＤＧの少なくとも一部から未分解のアンモニアを除去して水素を精製可能である。
前記第一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記水素精製設備７０は、高圧下でアンモニアを吸着し、低圧下でアンモニアを放出できるアンモニア吸着材Ａｂを有し、圧力変動吸着法で、前記分解ガスＤＧの少なくとも一部から未分解のアンモニアを除去して水素を精製可能である。
（３）第三態様におけるガスタービンプラントは、
前記第二態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記水素精製設備７０で水素を精製している過程で生じた、水素を含むオフガスＯＧを、燃料として前記ガスタービン１０に導くことが可能なオフガスライン９７を備える。
前記第二態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記水素精製設備７０で水素を精製している過程で生じた、水素を含むオフガスＯＧを、燃料として前記ガスタービン１０に導くことが可能なオフガスライン９７を備える。
本態様では、水素精製設備７０で水素を精製している過程で生じた、水素を含むオフガスＯＧを、燃料としてガスタービン１０に送るので、オフガスＯＧ中の水素も有効利用することができる。
（４）第四態様におけるガスタービンプラントは、
前記第三態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成可能な空気圧縮機１１と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１２と、前記燃焼器１２からの前記燃焼ガスで駆動可能なタービン１３と、を有する。前記燃焼器１２は、前記燃料が内部で燃焼可能で、筒軸線Ａｃ周りに筒状の筒１２ｐと、前記筒１２ｐ内に燃料を噴射可能な複数のバーナ１２ｂと、を有する。複数のバーナ１２ｂは、中心部バーナ１２ｂｃと、前記中心部バーナ１２ｂｃの周辺に配置されている複数の周辺部バーナ１２ｂｐと、有する。前記中心部バーナ１２ｂｃには、前記オフガスライン９７が接続されている。前記複数の周辺部バーナ１２ｂｐには、前記加熱アンモニア主ライン８７が接続されている。
前記第三態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成可能な空気圧縮機１１と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１２と、前記燃焼器１２からの前記燃焼ガスで駆動可能なタービン１３と、を有する。前記燃焼器１２は、前記燃料が内部で燃焼可能で、筒軸線Ａｃ周りに筒状の筒１２ｐと、前記筒１２ｐ内に燃料を噴射可能な複数のバーナ１２ｂと、を有する。複数のバーナ１２ｂは、中心部バーナ１２ｂｃと、前記中心部バーナ１２ｂｃの周辺に配置されている複数の周辺部バーナ１２ｂｐと、有する。前記中心部バーナ１２ｂｃには、前記オフガスライン９７が接続されている。前記複数の周辺部バーナ１２ｂｐには、前記加熱アンモニア主ライン８７が接続されている。
水素は、アンモニアに比べて、燃焼速度が速い。このため、水素を燃料として、燃焼させた場合、燃焼筒１２ｐ内で局所高温が発生し易く、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度が高まる可能性がある。そこで、本態様では、水素を含むオフガスＯＧを中心部バーナ１２ｂｃから筒１２ｐ内に噴射し、このオフガスＯＧの噴流の周りを、複数の周辺部バーナ１２ｂｐからのアンモニアの噴流で囲んでいる。このため、本態様では、水素を含むオフガスＯＧを燃焼させても、筒１２ｐ内で局所高温の発生が抑制され、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度を抑えることができる。
（５）第五態様におけるガスタービンプラントは、
前記第一態様から前記第四態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記アンモニア分解器５３からの前記分解ガスＤＧからアンモニアを回収し、アンモニアが回収された分解ガスＤＧを前記水素精製設備７０に送ることが可能なアンモニア回収設備６０と、前記アンモニア回収設備６０で回収されたアンモニアを、前記アンモニアタンク５０と前記アンモニア気化器５１と前記アンモニア加熱器５２とのうちのいずれかに導くことができるアンモニア回収ライン９５と、を備える。
前記第一態様から前記第四態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記アンモニア分解器５３からの前記分解ガスＤＧからアンモニアを回収し、アンモニアが回収された分解ガスＤＧを前記水素精製設備７０に送ることが可能なアンモニア回収設備６０と、前記アンモニア回収設備６０で回収されたアンモニアを、前記アンモニアタンク５０と前記アンモニア気化器５１と前記アンモニア加熱器５２とのうちのいずれかに導くことができるアンモニア回収ライン９５と、を備える。
本態様では、アンモニア分解器５３からの分解ガスＤＧからアンモニアを回収し、アンモニアが回収された分解ガスＤＧを水素精製設備７０に送る一方で、アンモニア回収設備６０で回収されたアンモニアを、アンモニアタンク５０とアンモニア気化器５１とアンモニア加熱器５２とのうちのいずれかに戻すことができる。このため、本態様では、アンモニアタンク５０内のアンモニアのほとんどを有効利用することができる。
以上の実施形態及び変形例におけるガスタービンプラントにおけるアンモニア利用方法は、例えば、以下のように把握される。
（６）第六態様におけるアンモニア利用方法は、
ガスタービン１０と、前記ガスタービン１０からの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生可能な排熱回収ボイラ２０と、を備えるガスタービンプラントにおけるアンモニア利用方法である。この利用方法では、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水と液体アンモニアＮＨＬとを熱交換させて、前記液体アンモニアＮＨＬを気化させ、気体アンモニアＮＨＧを生成するアンモニア気化工程Ｓ１と、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水と前記アンモニア気化工程Ｓ１で生成された前記気体アンモニアＮＨＧとを熱交換させて、前記気体アンモニアＮＨＧを加熱するアンモニア加熱工程Ｓ２と、前記アンモニア加熱工程Ｓ２で加熱された気体アンモニアＮＨＧである加熱アンモニアＮＨＨの一部を燃料として前記ガスタービン１０に導く主燃料供給工程Ｓ３と、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気と前記加熱アンモニアＮＨＨの他の一部とを熱交換させて、前記加熱アンモニアＮＨＨを熱分解させて、水素を含む分解ガスＤＧを生成するアンモニア分解工程Ｓ４と、前記分解ガスＤＧの少なくとも一部から水素を精製する水素精製工程Ｓ６と、を実行する。
ガスタービン１０と、前記ガスタービン１０からの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生可能な排熱回収ボイラ２０と、を備えるガスタービンプラントにおけるアンモニア利用方法である。この利用方法では、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水と液体アンモニアＮＨＬとを熱交換させて、前記液体アンモニアＮＨＬを気化させ、気体アンモニアＮＨＧを生成するアンモニア気化工程Ｓ１と、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水と前記アンモニア気化工程Ｓ１で生成された前記気体アンモニアＮＨＧとを熱交換させて、前記気体アンモニアＮＨＧを加熱するアンモニア加熱工程Ｓ２と、前記アンモニア加熱工程Ｓ２で加熱された気体アンモニアＮＨＧである加熱アンモニアＮＨＨの一部を燃料として前記ガスタービン１０に導く主燃料供給工程Ｓ３と、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気と前記加熱アンモニアＮＨＨの他の一部とを熱交換させて、前記加熱アンモニアＮＨＨを熱分解させて、水素を含む分解ガスＤＧを生成するアンモニア分解工程Ｓ４と、前記分解ガスＤＧの少なくとも一部から水素を精製する水素精製工程Ｓ６と、を実行する。
本態様では、第一態様におけるガスタービンプラントと同様に、設備コスト及びランニングコストを抑えつつ、アンモニアの利用価値を高めることができる。
（７）第七態様におけるアンモニア利用方法は、
前記第六態様におけるアンモニア利用方法において、前記水素精製工程Ｓ６では、高圧下でアンモニアを吸着し、低圧下でアンモニアを放出できるアンモニア吸着材Ａｂを用いて、圧力変動吸着法で、前記分解ガスＤＧの少なくとも一部から未分解のアンモニアを除去して水素を精製する。
前記第六態様におけるアンモニア利用方法において、前記水素精製工程Ｓ６では、高圧下でアンモニアを吸着し、低圧下でアンモニアを放出できるアンモニア吸着材Ａｂを用いて、圧力変動吸着法で、前記分解ガスＤＧの少なくとも一部から未分解のアンモニアを除去して水素を精製する。
（８）第八態様におけるアンモニア利用方法は、
前記第七態様におけるアンモニア利用方法において、前記水素精製工程Ｓ６で、水素を精製している過程で生じた、水素を含むオフガスＯＧを、燃料として前記ガスタービン１０に導く副燃料供給工程Ｓ７を実行する。
前記第七態様におけるアンモニア利用方法において、前記水素精製工程Ｓ６で、水素を精製している過程で生じた、水素を含むオフガスＯＧを、燃料として前記ガスタービン１０に導く副燃料供給工程Ｓ７を実行する。
本態様では、第三態様におけるガスタービンプラントと同様に、水素精製工程Ｓ６で水素を精製している過程で生じたオフガス中の水素を有効利用することができる。
（９）第九態様におけるアンモニア利用方法は、
前記第六態様から前記第八態様のうちのいずれか一態様におけるアンモニア利用方法において、前記分解ガスＤＧからアンモニアを回収するアンモニア回収工程Ｓ５を実行する。前記水素精製工程Ｓ６では、前記アンモニア回収工程Ｓ５でアンモニアが回収された分解ガスＤＧから水素を精製する。前記アンモニア気化工程Ｓ１と前記アンモニア加熱工程Ｓ２とのうち、いずれか一の工程では、前記アンモニア回収工程Ｓ５で回収されたアンモニアと、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水とを熱交換させる。
前記第六態様から前記第八態様のうちのいずれか一態様におけるアンモニア利用方法において、前記分解ガスＤＧからアンモニアを回収するアンモニア回収工程Ｓ５を実行する。前記水素精製工程Ｓ６では、前記アンモニア回収工程Ｓ５でアンモニアが回収された分解ガスＤＧから水素を精製する。前記アンモニア気化工程Ｓ１と前記アンモニア加熱工程Ｓ２とのうち、いずれか一の工程では、前記アンモニア回収工程Ｓ５で回収されたアンモニアと、前記排熱回収ボイラ２０からの蒸気又は熱水とを熱交換させる。
本態様では、第五態様におけるガスタービンプラントと同様に、アンモニアタンク５０内のアンモニアのほとんどを有効利用することができる。
１０：ガスタービン
１１：空気圧縮機
１１ｒ：圧縮機ロータ
１１ｃ：圧縮機ケーシング
１２：燃焼器
１２ｐ：燃焼筒
１２ｂ：バーナ
１２ｂｃ：中心部バーナ
１２ｂｐ：周辺部バーナ
１３：タービン
１３ｒ：タービンロータ
１３ｃ：タービンケーシング
１４：ガスタービンロータ
２０：排熱回収ボイラ
２１：ボイラ枠
２２：低圧蒸気発生系
２２ａ：節炭器
２２ｂ：蒸発器
２２ｃ：過熱器
２３：中圧蒸気発生系
２４：中圧ポンプ
２５：高圧蒸気発生系
２６：高圧ポンプ
２８：スタック
２９：脱硝装置
３０：蒸気タービン設備
３１：低圧蒸気タービン
３２：中圧蒸気タービン
３３：高圧蒸気タービン
３４：蒸気タービンロータ
３５：復水器
３６：給水ライン
３７：給水ポンプ
３９：発電機
４１：低圧蒸気ライン
４２：中圧蒸気ライン
４３：高圧蒸気ライン
４４：高圧排気蒸気ライン
４５：中圧排気蒸気ライン
５０：アンモニアタンク
５１：アンモニア気化器
５２：アンモニア加熱器
５３：アンモニア分解器
６０：アンモニア回収設備
６１：吸収塔
６１ａ：充填物
６２：水ライン
６３：アンモニア水ライン
６４：アンモニア水加熱器
６５：分離塔
６５ａ：棚段
６６：水循環ライン
６７：リボイラ
６８：水分凝縮器
６９：水回収ライン
７０：水素精製設備
７１ａ：第一吸着塔
７１ｂ：第二吸着塔
７２ａ：第一処理済みガスライン
７２ｂ：第二処理済みガスライン
７３ａ：第一処理済みガス弁
７３ｂ：第二処理済みガス弁
７４ａ：第一オフガスライン
７４ｂ：第二オフガスライン
７５ａ：第一オフガス弁
７５ｂ：第二オフガス弁
７６：真空ポンプ
７７ａ：第一水素ライン
７７ｂ：第二水素ライン
７８ａ：第一水素弁
７８ｂ：第二水素弁
７７ｃ：水素圧縮機
７９：水素タンク
８０：液体アンモニアライン
８１：アンモニアポンプ
８２：気体アンモニアライン
８３：低圧蒸気分岐ライン
８４：低圧蒸気回収ライン
８５：第一中圧蒸気分岐ライン
８６：第一中圧蒸気回収ライン
８７：加熱アンモニア主ライン
８８：主燃料弁
８９：加熱アンモニア分岐ライン
８９ｖ：分岐弁
９０：分解ガスライン
９１：高圧蒸気分岐ライン
９２：高圧蒸気回収ライン
９３：第二中圧蒸気分岐ライン
９４：第二中圧蒸気回収ライン
９５：アンモニア回収ライン
９５ｃ：アンモニア圧縮機
９６：処理済みガスライン
９７：オフガスライン
９７ｃ：オフガス圧縮機
９８：副燃料弁
９９：水素ライン
Ａｂ：アンモニア吸着材
Ａｃ：筒軸線
ＣＡ：圧縮空気
ＬＳ：低圧蒸気
ＩＳ：中圧蒸気
ＨＳ：高圧蒸気
ＮＨＬ：液体アンモニア
ＮＨＧ：気体アンモニア
ＮＨＨ：加熱アンモニア
ＤＧ：分解ガス
ＰＧ：処理済みガス
ＯＧ：オフガス
１１：空気圧縮機
１１ｒ：圧縮機ロータ
１１ｃ：圧縮機ケーシング
１２：燃焼器
１２ｐ：燃焼筒
１２ｂ：バーナ
１２ｂｃ：中心部バーナ
１２ｂｐ：周辺部バーナ
１３：タービン
１３ｒ：タービンロータ
１３ｃ：タービンケーシング
１４：ガスタービンロータ
２０：排熱回収ボイラ
２１：ボイラ枠
２２：低圧蒸気発生系
２２ａ：節炭器
２２ｂ：蒸発器
２２ｃ：過熱器
２３：中圧蒸気発生系
２４：中圧ポンプ
２５：高圧蒸気発生系
２６：高圧ポンプ
２８：スタック
２９：脱硝装置
３０：蒸気タービン設備
３１：低圧蒸気タービン
３２：中圧蒸気タービン
３３：高圧蒸気タービン
３４：蒸気タービンロータ
３５：復水器
３６：給水ライン
３７：給水ポンプ
３９：発電機
４１：低圧蒸気ライン
４２：中圧蒸気ライン
４３：高圧蒸気ライン
４４：高圧排気蒸気ライン
４５：中圧排気蒸気ライン
５０：アンモニアタンク
５１：アンモニア気化器
５２：アンモニア加熱器
５３：アンモニア分解器
６０：アンモニア回収設備
６１：吸収塔
６１ａ：充填物
６２：水ライン
６３：アンモニア水ライン
６４：アンモニア水加熱器
６５：分離塔
６５ａ：棚段
６６：水循環ライン
６７：リボイラ
６８：水分凝縮器
６９：水回収ライン
７０：水素精製設備
７１ａ：第一吸着塔
７１ｂ：第二吸着塔
７２ａ：第一処理済みガスライン
７２ｂ：第二処理済みガスライン
７３ａ：第一処理済みガス弁
７３ｂ：第二処理済みガス弁
７４ａ：第一オフガスライン
７４ｂ：第二オフガスライン
７５ａ：第一オフガス弁
７５ｂ：第二オフガス弁
７６：真空ポンプ
７７ａ：第一水素ライン
７７ｂ：第二水素ライン
７８ａ：第一水素弁
７８ｂ：第二水素弁
７７ｃ：水素圧縮機
７９：水素タンク
８０：液体アンモニアライン
８１：アンモニアポンプ
８２：気体アンモニアライン
８３：低圧蒸気分岐ライン
８４：低圧蒸気回収ライン
８５：第一中圧蒸気分岐ライン
８６：第一中圧蒸気回収ライン
８７：加熱アンモニア主ライン
８８：主燃料弁
８９：加熱アンモニア分岐ライン
８９ｖ：分岐弁
９０：分解ガスライン
９１：高圧蒸気分岐ライン
９２：高圧蒸気回収ライン
９３：第二中圧蒸気分岐ライン
９４：第二中圧蒸気回収ライン
９５：アンモニア回収ライン
９５ｃ：アンモニア圧縮機
９６：処理済みガスライン
９７：オフガスライン
９７ｃ：オフガス圧縮機
９８：副燃料弁
９９：水素ライン
Ａｂ：アンモニア吸着材
Ａｃ：筒軸線
ＣＡ：圧縮空気
ＬＳ：低圧蒸気
ＩＳ：中圧蒸気
ＨＳ：高圧蒸気
ＮＨＬ：液体アンモニア
ＮＨＧ：気体アンモニア
ＮＨＨ：加熱アンモニア
ＤＧ：分解ガス
ＰＧ：処理済みガス
ＯＧ：オフガス
Claims (9)
- 液体アンモニアを貯蔵可能なアンモニアタンクと、
アンモニアを燃料として駆動可能なガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生可能な排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と前記アンモニアタンクからの液体アンモニアとを熱交換させて、前記液体アンモニアを気化させ、気体アンモニアを生成可能なアンモニア気化器と、
前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と前記アンモニア気化器からの前記気体アンモニアとを熱交換させて、前記気体アンモニアを加熱可能なアンモニア加熱器と、
前記アンモニア加熱器で加熱された気体アンモニアである加熱アンモニアの一部を燃料として前記ガスタービンに導くことが可能な加熱アンモニア主ラインと、
前記加熱アンモニア主ラインから分岐している加熱アンモニア分岐ラインと、
前記排熱回収ボイラからの蒸気と前記加熱アンモニア分岐ラインからの前記加熱アンモニアとを熱交換させて、前記加熱アンモニアを熱分解させて、水素を含む分解ガスを生成可能なアンモニア分解器と、
前記分解ガスの少なくとも一部から水素を精製可能な水素精製設備と、
前記水素精製設備で精製された水素である高純度水素を水素タンクに導くことが可能な水素ラインと、
を備えるガスタービンプラント。 - 請求項１に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記水素精製設備は、高圧下でアンモニアを吸着し、低圧下でアンモニアを放出できるアンモニア吸着材を有し、圧力変動吸着法で、前記分解ガスの少なくとも一部から未分解のアンモニアを除去して水素を精製可能である、
ガスタービンプラント。 - 請求項２に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記水素精製設備で水素を精製している過程で生じた、水素を含むオフガスを、燃料として前記ガスタービンに導くことが可能なオフガスラインを備える、
ガスタービンプラント。 - 請求項３に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記ガスタービンは、
空気を圧縮して圧縮空気を生成可能な空気圧縮機と、
前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、
前記燃焼器からの前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、
を有し、
前記燃焼器は、
前記燃料が内部で燃焼可能で、筒軸線周りに筒状の筒と、
前記筒内に燃料を噴射可能な複数のバーナと、
を有し、
複数のバーナは、中心部バーナと、前記中心部バーナの周辺に配置されている複数の周辺部バーナと、有し、
前記中心部バーナには、前記オフガスラインが接続され、
前記複数の周辺部バーナには、前記加熱アンモニア主ラインが接続されている、
ガスタービンプラント。 - 請求項１から４のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記アンモニア分解器からの前記分解ガスからアンモニアを回収し、アンモニアが回収された分解ガスを前記水素精製設備に送ることが可能なアンモニア回収設備と、
前記アンモニア回収設備で回収されたアンモニアを、前記アンモニアタンクと前記アンモニア気化器と前記アンモニア加熱器とのうちのいずれかに導くことができるアンモニア回収ラインと、
を備えるガスタービンプラント。 - ガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生可能な排熱回収ボイラと、を備えるガスタービンプラントにおけるアンモニア利用方法において、
前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と液体アンモニアとを熱交換させて、前記液体アンモニアを気化させ、気体アンモニアを生成するアンモニア気化工程と、
前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水と前記アンモニア気化工程で生成された前記気体アンモニアとを熱交換させて、前記気体アンモニアを加熱するアンモニア加熱工程と、
前記アンモニア加熱工程で加熱された気体アンモニアである加熱アンモニアの一部を燃料として前記ガスタービンに導く主燃料供給工程と、
前記排熱回収ボイラからの蒸気と前記加熱アンモニアの他の一部とを熱交換させて、前記加熱アンモニアを熱分解させて、水素を含む分解ガスを生成するアンモニア分解工程と、
前記分解ガスの少なくとも一部から水素を精製する水素精製工程と、
を実行するアンモニア利用方法。 - 請求項６に記載のアンモニア利用方法において、
前記水素精製工程では、高圧下でアンモニアを吸着し、低圧下でアンモニアを放出できるアンモニア吸着材を用いて、圧力変動吸着法で、前記分解ガスの少なくとも一部から未分解のアンモニアを除去して水素を精製する、
アンモニア利用方法。 - 請求項７に記載のアンモニア利用方法において、
前記水素精製工程で、水素を精製している過程で生じた、水素を含むオフガスを、燃料として前記ガスタービンに導く副燃料供給工程を実行する、
アンモニア利用方法。 - 請求項６から８のいずれか一項に記載のアンモニア利用方法において、
前記分解ガスからアンモニアを回収するアンモニア回収工程を実行し、
前記水素精製工程では、前記アンモニア回収工程でアンモニアが回収された分解ガスから水素を精製し、
前記アンモニア気化工程と前記アンモニア加熱工程とのうち、いずれか一の工程では、前記アンモニア回収工程で回収されたアンモニアと、前記排熱回収ボイラからの蒸気又は熱水とを熱交換させる、
アンモニア利用方法。
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| JP2022028471A JP2023124601A (ja) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | ガスタービンプラント、及びそのアンモニア利用方法 |
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