JP2024100856A - ガスタービンプラント、及びプラント - Google Patents
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Abstract
【課題】白煙の発生をさらに抑制できる排気ガス処理設備を提供する。【解決手段】ガスタービンプラントは、ガスタービンと、ガスタービンの排気ガスと水とを熱交換させることで蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、排気ガスに含まれる二酸化炭素を回収する吸収塔と、排気ガスの一部を抽気して、ガスタービンの吸気側に導くＥＧＲラインと、排熱回収ボイラーから取り出された蒸気を熱媒体として、吸収塔を通過した排気ガスとを熱交換させて排気ガスを加熱する排気ガス加熱器と、ＥＧＲライン上に設けられ、ＥＧＲラインを流通する排気ガスと排気ガス加熱器から排出された熱媒体とを熱交換させることで、ＥＧＲラインを流通する排気ガスを加熱するＥＧＲ加熱器と、を備える。【選択図】図１
Description
本開示は、ガスタービンプラント、及びプラントに関する。
化石燃料を用いる発電プラント、例えばガスタービンプラントでは、ガスタービンの運転に伴って排気ガスが発生する。この排気ガスには、二酸化炭素が含まれている。環境保全の観点から、二酸化炭素を可能な限り排気ガスから除去する技術が求められている。このような技術として、例えば下記特許文献１に記載された方法が知られている。特許文献１に係る方法では、排気ガスの少なくとも一部を吸収液に接触させることで、当該吸収液によって二酸化炭素を吸着除去する。
ところで、プラントの運転状態によっては、排気ガスに水分（湿分）が含まれる場合がある。このような水分が凝縮すると、排気ガスの排出に際して白煙が発生する。白煙は、周囲の景観を損なうことに加えて、排気ガスの排出口近傍に排気ガスが直接降下することで、微量に残存する排気ガス中の窒素酸化物も随伴されるため、その抑制が求められている。そこで、下記特許文献１に係る技術では、排気ガスの熱によって使用済みの吸収液を加熱・再生させるとともに、再生された吸収液の熱を利用して排気ガスを加熱する方法を採っている。これにより、排気ガス中の水分が蒸発し、白煙の発生を抑制できるとされている。
しかしながら、再生された吸収液の熱は限定的であることから、当該吸収液を用いただけでは排気ガスを十分に加熱することができない虞がある。また、排気ガス中のＣＯ２の回収を容易にするため、排気ガスを吸気に再循環させることによって、排気ガス中のＣＯ２の濃度を高める技術があるが、この場合、同時に、排気ガス中の水分の濃度も高まるため、十分に加熱しないと白煙が発生する可能性が高い。したがって、特許文献１に記載された装置では、依然として白煙が発生してしまう可能性がある。
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、白煙の発生をさらに抑制できる排気ガス処理設備、及びガスタービンプラント、及びプラントを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係るガスタービンプラントは、ガスタービンと、前記ガスタービンの排気ガスと水とを熱交換させることで蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、前記排気ガスに含まれる二酸化炭素を回収する吸収塔と、前記排気ガスの一部を抽気して、前記ガスタービンの吸気側に導くＥＧＲラインと、前記排熱回収ボイラーから取り出された蒸気を熱媒体として、前記熱媒体と前記吸収塔を通過した排気ガスとを熱交換させて前記排気ガスを加熱する排気ガス加熱器と、前記ＥＧＲライン上に設けられ、前記ＥＧＲラインを流通する排気ガスと前記排気ガス加熱器から排出された前記熱媒体とを熱交換させることで、前記ＥＧＲラインを流通する排気ガスを加熱するＥＧＲ加熱器と、を備える。
本開示のガスタービンプラントによれば、白煙の発生をさらに抑制できる。
＜第一実施形態＞
（ガスタービンプラントの構成）
以下、本開示の第一実施形態に係るガスタービンプラント１００について、図１を参照して説明する。図１に示すように、ガスタービンプラント１００は、ガスタービン１と、排熱回収ボイラー２と、蒸気タービン４と、排気ガス処理設備６と、ＥＧＲラインＬ２と、ＥＧＲ加熱器７と、制御装置９０と、を備えている。
（ガスタービンプラントの構成）
以下、本開示の第一実施形態に係るガスタービンプラント１００について、図１を参照して説明する。図１に示すように、ガスタービンプラント１００は、ガスタービン１と、排熱回収ボイラー２と、蒸気タービン４と、排気ガス処理設備６と、ＥＧＲラインＬ２と、ＥＧＲ加熱器７と、制御装置９０と、を備えている。
（ガスタービンの構成）
ガスタービン１は、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３と、を有している。圧縮機１１は、吸気ラインＬａを通じて導かれた外気を圧縮して高圧空気を生成する。吸気ラインＬａ上には、外気の温度を計測する外気温度計測部Ｔｏ、及び外気の湿度を計測する外気湿度計測部Ｈが設けられている。また、圧縮機１１の吸気側には、吸気ダクト１１Ｄと、この吸気ダクト１１Ｄ内に配置されたフィルタＦと、が設けられている。
ガスタービン１は、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３と、を有している。圧縮機１１は、吸気ラインＬａを通じて導かれた外気を圧縮して高圧空気を生成する。吸気ラインＬａ上には、外気の温度を計測する外気温度計測部Ｔｏ、及び外気の湿度を計測する外気湿度計測部Ｈが設けられている。また、圧縮機１１の吸気側には、吸気ダクト１１Ｄと、この吸気ダクト１１Ｄ内に配置されたフィルタＦと、が設けられている。
燃焼器１２は、圧縮機１１が生成した高圧空気に燃料を混合して燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを生成する。タービン１３は、この燃焼ガスによって駆動される。タービン１３の回転エネルギーは軸端から取り出されて例えば発電機Ｇの駆動に利用される。タービン１３から排出される排気ガスは、排気ラインＬ１によって回収されて、排熱回収ボイラー２に送られる。
（排熱回収ボイラーの構成）
排熱回収ボイラー２は、排気ラインＬ１中を流通する排気ガスと水とを熱交換させることで過熱蒸気を生成する。この過熱蒸気は、第一ラインＳ１を通じて蒸気タービン４に送られ、当該蒸気タービン４の駆動に用いられる。蒸気タービン４の回転エネルギーは例えば発電機Ｇの駆動に利用される。蒸気タービン４から排出された蒸気は復水器４１によって回収される。復水器４１では、外部から導かれた媒体と熱交換させることで蒸気を凝縮させて水を生成する。復水器４１で生成された水は、第五ラインＳ５を通じて排熱回収ボイラー２に供給される。
排熱回収ボイラー２は、排気ラインＬ１中を流通する排気ガスと水とを熱交換させることで過熱蒸気を生成する。この過熱蒸気は、第一ラインＳ１を通じて蒸気タービン４に送られ、当該蒸気タービン４の駆動に用いられる。蒸気タービン４の回転エネルギーは例えば発電機Ｇの駆動に利用される。蒸気タービン４から排出された蒸気は復水器４１によって回収される。復水器４１では、外部から導かれた媒体と熱交換させることで蒸気を凝縮させて水を生成する。復水器４１で生成された水は、第五ラインＳ５を通じて排熱回収ボイラー２に供給される。
排気ラインＬ１上であって、排熱回収ボイラー２の下流側には、排気ガス処理設備６が設けられている。排気ガス処理設備６は、排気ラインＬ１中を流通する排気ガスを清浄な状態にして外気に放散させるために設けられている。排気ガス処理設備６は、二酸化炭素回収装置３と、排気ガス加熱器５と、を有している。
（二酸化炭素回収装置の構成）
二酸化炭素回収装置３は、排気ガス中に含まれる二酸化炭素を回収除去するための装置である。二酸化炭素回収装置３は、冷却塔３１（クエンチャ）と、吸収塔３２と、再生塔３３と、を有している。
二酸化炭素回収装置３は、排気ガス中に含まれる二酸化炭素を回収除去するための装置である。二酸化炭素回収装置３は、冷却塔３１（クエンチャ）と、吸収塔３２と、再生塔３３と、を有している。
冷却塔３１は、後述する吸収塔３２における二酸化炭素の回収に先立って、排気ラインＬ１を流通する排気ガスを冷却するための設備である。排気ラインＬ１を流通する排気ガスの温度が９０℃程度である場合、冷却塔３１では、３０℃程度まで排気ガスが冷却される。冷却塔３１で冷却された排気ガスは排気ラインＬ１を通じて吸収塔３２に送られる。
吸収塔３２は上下方向に延びる筒状をなしており、その下部には、冷却塔３１から延びる排気ラインＬ１が接続されている。吸収塔３２の内部では、二酸化炭素と化学結合することが可能な吸収液が上方から下方に向かって流れている。なお、このような吸収液として具体的には、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、ジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）を含むアミンの水溶液や水を含まない有機溶媒、その混合物、アミノ酸系の水溶液が好適に用いられる。また吸収液はアミン以外を用いても良い。
吸収塔３２内の下部に流入した排気ガスは、上方から流れる吸収液に対して接触しながら吸収塔３２内を上昇する。この時、排気ガスに含まれる二酸化炭素が吸収液に化学吸収される。二酸化炭素が除去された残余の排気ガスは、吸収塔３２の上部から再び排気ラインＬ１中に流入する。
二酸化炭素を吸収した吸収液は、吸収塔３２の下部に接続された吸収液回収ラインＬ４を通じて再生塔３３に送られる。再生塔３３は、二酸化炭素を吸収した状態の吸収液を再生する（二酸化炭素を分離する）ための装置である。再生塔３３には、上述の排熱回収ボイラー２から取り出された蒸気が流れる第三ラインＳ３が接続されている。第三ラインＳ３上には、リボイラー３４が設けられている。リボイラー３４には、第三ラインＳ３を通じて排熱回収ボイラー２からの蒸気が供給される。リボイラー３４では、この蒸気との熱交換によって、吸収液に含まれる水の一部が加熱されてストリッピングスチームとなる。ストリッピングスチームは、吸収液抽出ラインＬ７を通じて再生塔３３内に送られる。再生塔３３内で、ストリッピングスチームは吸収液回収ラインＬ４から供給された再生前の吸収液と接触する。これにより、再生前の吸収液から二酸化炭素が放散し、吸収液が再生される（二酸化炭素を含まない状態となる）。再生前の吸収液から放散された二酸化炭素は、再生塔３３から不図示の二酸化炭素圧縮装置に送られる。また、リボイラー３４から排出された蒸気は、第三ラインＳ３を通じて上述の復水器４１に送られる。
再生後の吸収液の一部（即ち、ストリッピングスチームとならなかった成分）は、再生塔３３の下部に接続された吸収液供給ラインＬ５に送られる。吸収液供給ラインＬ５上には、不図示の熱交換器、ポンプ、及び冷却器が設けられている。ポンプを駆動することにより、再生塔３３から熱交換器に、再生後の吸収液が供給される。これにより、再生前の吸収液と再生後の吸収液との間で熱交換が行われる。さらに、冷却器にて、再生後の吸収液は二酸化炭素を吸収するために適した温度へ適宜冷却される。低温となった再生後の吸収液は、吸収塔３２の上部に供給される。
（排気ガス加熱器の構成）
排気ガス加熱器５は、排気ラインＬ１を経て上記の二酸化炭素回収装置３から排出された排気ガスの白煙化を抑制するために排気ガスを加熱する。排気ガス加熱器５は熱交換器である。排気ガス加熱器５には、上述の第三ラインＳ３から分岐する第二ラインＳ２を通じて取り出された蒸気（一例として２００℃～２３０℃）が熱媒体として流通する。つまり、排気ガス加熱器５は、排熱回収ボイラー２から取り出された蒸気を熱媒体として利用する。なお、「排熱回収ボイラー２から取り出された蒸気」とは、排熱回収ボイラー２から直接的に取り出された蒸気、及び排熱回収ボイラー２から蒸気タービン４の駆動に用いられた後抽気された蒸気の少なくとも一方を含む。これにより、排気ラインＬ１を流通する排気ガスと蒸気との間で熱交換が生じ、排気ガスの温度が上昇する。このとき、排気ガス中に含まれる水分（湿分）の少なくとも一部が蒸発する。排気ガス加熱器５を通過した熱媒体としての蒸気は、第二ラインＳ２を通じて、後述するＥＧＲ加熱器７に熱媒体として送られる。熱媒体は液相状態（水）であってもよいし、気相状態（蒸気）であってもよい。
排気ガス加熱器５は、排気ラインＬ１を経て上記の二酸化炭素回収装置３から排出された排気ガスの白煙化を抑制するために排気ガスを加熱する。排気ガス加熱器５は熱交換器である。排気ガス加熱器５には、上述の第三ラインＳ３から分岐する第二ラインＳ２を通じて取り出された蒸気（一例として２００℃～２３０℃）が熱媒体として流通する。つまり、排気ガス加熱器５は、排熱回収ボイラー２から取り出された蒸気を熱媒体として利用する。なお、「排熱回収ボイラー２から取り出された蒸気」とは、排熱回収ボイラー２から直接的に取り出された蒸気、及び排熱回収ボイラー２から蒸気タービン４の駆動に用いられた後抽気された蒸気の少なくとも一方を含む。これにより、排気ラインＬ１を流通する排気ガスと蒸気との間で熱交換が生じ、排気ガスの温度が上昇する。このとき、排気ガス中に含まれる水分（湿分）の少なくとも一部が蒸発する。排気ガス加熱器５を通過した熱媒体としての蒸気は、第二ラインＳ２を通じて、後述するＥＧＲ加熱器７に熱媒体として送られる。熱媒体は液相状態（水）であってもよいし、気相状態（蒸気）であってもよい。
ＥＧＲラインＬ２は、二酸化炭素回収装置３の冷却塔３１を通過した排気ガスの少なくとも一部を抽気して、ガスタービン１の吸気側（圧縮機１１）に導く。より具体的には、ＥＧＲラインＬ２の一端は、上述した吸気ダクト１１Ｄ内におけるフィルタＦよりも上流側（つまり、外気に接する側）に設けられている。ＥＧＲラインＬ２上には、冷却塔３１側からガスタービン１側に向かって順に、ＥＧＲ加熱器７、及び排気ガス温度計測部Ｔｅが設けられている。ＥＧＲ加熱器７は熱交換器である。ＥＧＲ加熱器７では、上記の第二ラインＳ２を通じて排気ガス加熱器５から導かれた熱媒体と排気ガスとの間で熱交換が行われる。これにより、ＥＧＲ加熱器７を通過した排気ガスは加熱される。一例として、冷却塔３１から供給される排気ガスの温度が３０℃程度である場合、ＥＧＲ加熱器７を通過した後の排気ガスの温度は４０℃程度とされることが望ましい。
ＥＧＲ加熱器７を通過した熱媒体は、第二ラインＳ２を通じて復水器４１に導かれる。第二ラインＳ２上におけるＥＧＲ加熱器７と復水器４１との間には、弁装置Ｖ（供給量調整部）が設けられている。この弁装置Ｖの開度を変化させることで、第二ラインＳ２を流通する熱媒体の流量が変化する。つまり、弁装置Ｖは流量調整弁である。弁装置Ｖの開度は、排気ガス温度計測部Ｔｅが計測した排気ガスの温度が計測した排気ガスの湿度、外気温度計測部Ｔｏが計測した外気の温度、及び外気湿度計測部Ｈが計測した外気の湿度に基づいて、制御装置９０によって決定・調整される。
（作用効果）
上記構成によれば、吸収塔３２を通過した排気ガスは、排気ガス加熱器５によって加熱される。これにより、当該排気ガスに含まれる湿分が蒸発するため、排気ガスが外部に放散される際に白煙化する可能性をより一層低減することができる。さらに、上記構成では、ＥＧＲラインＬ２を通じて、冷却塔３１から排出された排気ガスの一部がガスタービン１の吸気側に導かれる（再循環する）。このとき、排気ガス中に湿分が含まれていると、圧縮機１１の吸気ダクト１１Ｄに設けられたフィルタＦに水分が付着して、吸気抵抗が増加する恐れがある。また、このような水分が水滴となって圧縮機１１の動翼に衝突することで、エロージョンを発生させる虞もある。さらに、ＥＧＲラインＬ２によって、ＣＯ２のみならず、水分も濃縮されるため、白煙が生じる可能性が高くなる傾向にある。上記構成では、ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスは、ＥＧＲ加熱器７によって加熱される。これにより、当該排気ガスの湿度が低減されるため、フィルタＦへの水分付着が抑制される。この結果、吸気抵抗の増加を抑えることができる。
上記構成によれば、吸収塔３２を通過した排気ガスは、排気ガス加熱器５によって加熱される。これにより、当該排気ガスに含まれる湿分が蒸発するため、排気ガスが外部に放散される際に白煙化する可能性をより一層低減することができる。さらに、上記構成では、ＥＧＲラインＬ２を通じて、冷却塔３１から排出された排気ガスの一部がガスタービン１の吸気側に導かれる（再循環する）。このとき、排気ガス中に湿分が含まれていると、圧縮機１１の吸気ダクト１１Ｄに設けられたフィルタＦに水分が付着して、吸気抵抗が増加する恐れがある。また、このような水分が水滴となって圧縮機１１の動翼に衝突することで、エロージョンを発生させる虞もある。さらに、ＥＧＲラインＬ２によって、ＣＯ２のみならず、水分も濃縮されるため、白煙が生じる可能性が高くなる傾向にある。上記構成では、ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスは、ＥＧＲ加熱器７によって加熱される。これにより、当該排気ガスの湿度が低減されるため、フィルタＦへの水分付着が抑制される。この結果、吸気抵抗の増加を抑えることができる。
上記構成によれば、ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスの温度に基づいて、ＥＧＲ加熱器７に供給される熱媒体の量が調整される。これにより、ＥＧＲ加熱器７による排気ガスの加熱量を変化させることができる。例えば、ガスタービン１に供給される排気ガスの温度が高すぎる場合には、供給量調整部としての弁装置Ｖの開度を小さくすることで熱媒体の量を減らし、当該温度を低くなる方向に変化させることができる。これにより、使用される熱媒体の量が削減され、プラントの効率を向上させることができる。反対に、排気ガスの温度が低すぎる場合には、熱媒体の量を増やすことで、当該温度を高くなる方向に変化させることができる。その結果、ガスタービン１に供給される排気ガスの温度が最適化され、外気と排気ガスとの混合ガス中で湿分が飽和しない状態とすることができる。
上記構成によれば、ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスの温度に加えて、ガスタービン１に供給される外気の温度にも基づいて、ＥＧＲ加熱器７に供給される熱媒体の量が調整される。例えば、外気の温度が低い場合には、供給量調整部としての弁装置Ｖの開度を大きくすることで熱媒体の量を増やし、排気ガスの温度を上昇させる。その結果、ガスタービン１に供給される排気ガスの温度が最適化され、外気と排気ガスとの混合ガスの温度が露点を上回り、湿分が飽和しない状態とすることができる。
上記構成によれば、ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスの温度と外気の温度に加えて、外気の湿度にも基づいて、ＥＧＲ加熱器７に供給される熱媒体の量が調整される。例えば、外気の湿度が過度に高い場合には、ＥＧＲ加熱器７に供給される熱媒体の量を増やすことで、排気ガスの温度を上げる。一方で、外気の湿度が過度に低い場合には、ＥＧＲ加熱器７に供給される熱媒体の量を減らすことで、排気ガスの温度を下げる。その結果、ガスタービン１に供給される排気ガスの温度、及び湿度が最適化され、外気と排気ガスとの混合ガス中で湿分が飽和しない状態とすることができる。
以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記第一実施形態では、ＥＧＲライン上に排気ガス温度計測部Ｔｅ、及び外気湿度計測部Ｈが設けられ、吸気ラインＬａ上には外気温度計測部Ｔｏが設けられている例について説明した。しかしながら、外気温度計測部Ｔｏを設けない構成や、外気湿度計測部Ｈを設けない構成を採ることも可能である。つまり、排気ガス温度計測部Ｔｅのみを備える構成を採ることが可能である。
＜第二実施形態＞
次いで、本開示の第二実施形態について、図２を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、蒸気タービン４の構成が第一実施形態とは異なっている。また、本実施形態では、第一実施形態で説明した排気ガス加熱器５に加えて、補助排気ガス加熱器５Ｂをさらに備えている。
次いで、本開示の第二実施形態について、図２を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、蒸気タービン４の構成が第一実施形態とは異なっている。また、本実施形態では、第一実施形態で説明した排気ガス加熱器５に加えて、補助排気ガス加熱器５Ｂをさらに備えている。
蒸気タービン４は、高圧蒸気タービン４Ｈと、低圧蒸気タービン４Ｌと、を有している。低圧蒸気タービン４Ｌと高圧蒸気タービン４Ｈは、同軸上に接続されていてもよいし、互いに独立していてもよい。高圧蒸気タービン４Ｈは、第一ラインＳ１を通じて排熱回収ボイラー２から導かれた蒸気によって駆動する。高圧蒸気タービン４Ｈを通過した蒸気は、低圧蒸気タービン４Ｌに導かれて当該低圧蒸気タービン４Ｌを駆動する。低圧蒸気タービン４Ｌを通過した蒸気は復水器４１に送られる。
高圧蒸気タービン４Ｈの中間段には、第六ラインＳ６が接続されている。第六ラインＳ６によって抽気された高温の蒸気（一例として２５０℃～３５０℃）は、後述する補助排気ガス加熱器５Ｂに熱媒体として送られる。なお、蒸気タービン４が１つのみのタービンを有する構成を採ることも可能である。この場合、第六ラインＳ６は、蒸気タービン４の高圧側の段に接続されることが望ましい。
補助排気ガス加熱器５Ｂは、排気ラインＬ１における排気ガス加熱器５の下流側に設けられている。補助排気ガス加熱器５Ｂは熱交換器であり、高圧蒸気タービン４Ｈから抽気された蒸気と、排気ラインＬ１を流通する排気ガスとの間で熱交換をさせる。
また、本実施形態では、補助排気ガス加熱器５Ｂを通過した熱媒体としての蒸気を、補助ラインＳ７を通じて、第二ラインＳ２に導くことが可能とされている。
上記構成によれば、排気ガス加熱器５を通過した排気ガスは、補助排気ガス加熱器５Ｂによってさらに加熱される。これにより、排気ガス中に含まれる湿分がさらに減少し、白煙化が生じる可能性をより一層低減することができる。
以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
例えば、各実施形態に共通する変形例として、蒸気タービン４から抽気された蒸気のみがＥＧＲ加熱器７に熱媒体として供給される構成を採ることも可能である。また、ＥＧＲ加熱器７の熱媒体として、排熱回収ボイラー２から取り出された蒸気のみを用いることも可能である。さらに、これら蒸気タービン４から抽気された蒸気と排熱回収ボイラー２から取り出された蒸気とを併用することも可能である。このように、ＥＧＲ加熱器７の熱媒体としては３種類の態様が考えられる。
また、排気ガス加熱器５は、蒸気タービン４から抽気された蒸気のみを熱媒体として用いることも可能である。さらに、上記実施形態のように排熱回収ボイラー２のみを排気ガス加熱器５の熱媒体とすることも可能である。排熱回収ボイラー２から取り出された蒸気と蒸気タービン４から抽気された蒸気とを併用して排気ガス加熱器５の熱媒体とすることも可能である。このように、排気ガス加熱器５の熱媒体としては３種類の態様が考えられる。つまり、上述のＥＧＲ加熱器７の熱媒体との組み合わせとして、計９種類の構成が考えられる。これら９種類の組み合わせから設計や仕様に応じて好適な構成を適宜選択することが可能である。
また、排気ガス加熱器５は、蒸気タービン４から抽気された蒸気のみを熱媒体として用いることも可能である。さらに、上記実施形態のように排熱回収ボイラー２のみを排気ガス加熱器５の熱媒体とすることも可能である。排熱回収ボイラー２から取り出された蒸気と蒸気タービン４から抽気された蒸気とを併用して排気ガス加熱器５の熱媒体とすることも可能である。このように、排気ガス加熱器５の熱媒体としては３種類の態様が考えられる。つまり、上述のＥＧＲ加熱器７の熱媒体との組み合わせとして、計９種類の構成が考えられる。これら９種類の組み合わせから設計や仕様に応じて好適な構成を適宜選択することが可能である。
＜付記＞
各実施形態に記載のガスタービンプラント１００は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載のガスタービンプラント１００は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係るガスタービンプラント１００は、ガスタービン１と、前記ガスタービン１の排気ガスと水とを熱交換させることで蒸気を発生させる排熱回収ボイラー２と、前記排気ガスに含まれる二酸化炭素を回収する吸収塔３２と、前記排気ガスの一部を抽気して、前記ガスタービン１の吸気側に導くＥＧＲラインＬ２と、前記排熱回収ボイラー２から取り出された蒸気を熱媒体として、前記吸収塔３２を通過した排気ガスを加熱する排気ガス加熱器５と、前記ＥＧＲラインＬ２上に設けられ、前記ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスと前記排気ガス加熱器５から排出される前記熱媒体とを熱交換させることで、前記ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスを加熱するＥＧＲ加熱器７と、を備える。
上記構成によれば、吸収塔３２を通過した排気ガスは、排気ガス加熱器５によって加熱される。これにより、当該排気ガスに含まれる湿分が蒸発するため、排気ガスが外部に放散される際に白煙化する可能性を低減することができる。
（２）第２の態様に係るガスタービンプラント１００は、前記排熱回収ボイラー２から排気された排気ガスを冷却するクエンチャをさらに備え、前記ＥＧＲラインＬ２は、前記クエンチャから排出された排気ガスの一部を抽気して、前記ガスタービン１の吸気側に導く。
上記構成では、ＥＧＲラインＬ２を通じて、クエンチャから排出された排気ガスの一部がガスタービン１の吸気側に導かれる（再循環する）。このとき、排気ガス中に湿分が含まれていると、圧縮機１１の吸気ダクト１１Ｄに設けられたフィルタＦに水分が付着して、吸気抵抗が増加してしまう。しかしながら、上記構成では、ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスは、ＥＧＲ加熱器７によって加熱される。これにより、当該排気ガス中に含まれる湿度が低減され、外気と排気ガスとの混合ガス中で湿分が飽和しない状態とすることができる。
（３）第３の態様に係るガスタービンプラント１００は、前記ＥＧＲラインＬ２上における前記ＥＧＲ加熱器７よりも前記ガスタービンの吸気側に設けられ、前記ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスの温度を計測する排気ガス温度計測部Ｔｅと、前記排気ガスの温度に基づいて、前記ＥＧＲ加熱器７に供給される前記熱媒体の量を調整する供給量調整部（弁装置Ｖ）と、をさらに備える。
上記構成によれば、ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスの温度に基づいて、ＥＧＲ加熱器７に供給される熱媒体の量が調整される。これにより、ＥＧＲ加熱器７による排気ガスの加熱量を変化させることができる。例えば、ガスタービン１に供給される排気ガスの温度が高すぎる場合には、供給量調整部が熱媒体の量を減らすことで、当該温度を低くなる方向に変化させることができる。反対に、排気ガスの温度が低すぎる場合には、供給量調整部が熱媒体の量を増やすことで、当該温度を高くなる方向に変化させることができる。その結果、ガスタービン１に供給される排気ガスの温度が最適化され、外気と排気ガスとの混合ガス中で湿分が飽和しない状態とすることができる。
（４）第４の態様に係るガスタービンプラント１００は、前記ガスタービン１が吸い込む外気の温度を計測する外気温度計測部Ｔｏをさらに備え、前記供給量調整部（弁装置Ｖ）は、前記排気ガスの温度、及び前記外気の温度に基づいて、前記ＥＧＲ加熱器７に供給される前記熱媒体の量を調整する。
上記構成によれば、ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスの温度に加えて、ガスタービン１に供給される外気の温度にも基づいて、ＥＧＲ加熱器７に供給される熱媒体の量が調整される。例えば、外気の温度が排気ガスの温度よりも低い場合には、供給量調整部は熱媒体の量を減らすことで、排気ガスの温度を外気の温度に近づける。その結果、ガスタービン１に供給される排気ガスの温度が最適化され、外気と排気ガスとの混合ガス中で湿分が飽和しない状態とすることができる。
（５）第５の態様に係るガスタービンプラント１００は、前記ガスタービンに供給される外気の湿度を計測する外気湿度計測部Ｈをさらに備え、前記供給量調整部は、前記排気ガスの温度、外気の温度、及び外気の湿度に基づいて、前記ＥＧＲ加熱器に供給される前記熱媒体の量を調整する。
上記構成によれば、ＥＧＲラインＬ２を流通する排気ガスの温度、及び外気の温度に加えて、外気の湿度にも基づいて、ＥＧＲ加熱器７に供給される熱媒体の量が調整される。その結果、ガスタービン１に供給される排気ガスの温度、及び湿度が最適化され、外気と排気ガスとの混合ガス中で湿分が飽和しない状態とすることができる。
（６）第６の態様に係るガスタービンプラント１００は、前記排熱回収ボイラー２で発生した蒸気によって駆動する蒸気タービン４と、前記蒸気タービン４から抽気された蒸気と前記吸収塔３２を通過した排気ガスとを熱交換させることで、排気ガスを加熱する補助排気ガス加熱器５Ｂと、をさらに備える。
上記構成によれば、排気ガス加熱器５を通過した排気ガスは、補助排気ガス加熱器５Ｂによってさらに加熱される。これにより、排気ガス中に含まれる湿分がさらに減少し、白煙化の可能性をより一層低減することができる。
（７）第７の態様に係るガスタービンプラント１００は、前記排熱回収ボイラー２で発生した蒸気によって駆動する高圧蒸気タービン４Ｈと、該高圧蒸気タービン４Ｈから排出された蒸気によって駆動する低圧蒸気タービン４Ｌと、前記排気ガス加熱器５の下流側に設けられ、前記高圧蒸気タービン４Ｈから抽気された蒸気と前記排気ガス加熱器５を通過した排気ガスとを熱交換させることで、排気ガスをさらに加熱する補助排気ガス加熱器５Ｂと、をさらに備える。
上記構成によれば、排気ガス加熱器５を通過した排気ガスは、補助排気ガス加熱器５Ｂによってさらに加熱される。これにより、排気ガス中に含まれる湿分がさらに減少し、白煙化の可能性をより一層低減することができる。
１００ ガスタービンプラント
１ ガスタービン
２ 排熱回収ボイラー
３ 二酸化炭素回収装置
４ 蒸気タービン
４Ｈ 高圧蒸気タービン
４Ｌ 低圧蒸気タービン
５ 排気ガス加熱器
５Ｂ 補助排気ガス加熱器
６ 排気ガス処理設備
７ ＥＧＲ加熱器
１１ 圧縮機
１１Ｄ 吸気ダクト
１２ 燃焼器
１３ タービン
３１ 冷却塔
３２ 吸収塔
３３ 再生塔
３４ リボイラー
９０ 制御装置
Ｆ フィルタ
Ｇ 発電機
Ｈ 外気湿度計測部
Ｐ 給水ポンプ
Ｔｅ 排気ガス温度計測部
Ｔｏ 外気温度計測部
Ｌ１ 排気ライン
Ｌ２ ＥＧＲライン
Ｌ４ 吸収液回収ライン
Ｌ５ 吸収液供給ライン
Ｌ６ 冷却ライン
Ｌ７ 吸収液抽出ライン
Ｓ１ 第一ライン
Ｓ２ 第二ライン
Ｓ３ 第三ライン
Ｓ４ 第四ライン
Ｓ５ 第五ライン
Ｓ６ 第六ライン
Ｖ 弁装置（供給量調整部）
１ ガスタービン
２ 排熱回収ボイラー
３ 二酸化炭素回収装置
４ 蒸気タービン
４Ｈ 高圧蒸気タービン
４Ｌ 低圧蒸気タービン
５ 排気ガス加熱器
５Ｂ 補助排気ガス加熱器
６ 排気ガス処理設備
７ ＥＧＲ加熱器
１１ 圧縮機
１１Ｄ 吸気ダクト
１２ 燃焼器
１３ タービン
３１ 冷却塔
３２ 吸収塔
３３ 再生塔
３４ リボイラー
９０ 制御装置
Ｆ フィルタ
Ｇ 発電機
Ｈ 外気湿度計測部
Ｐ 給水ポンプ
Ｔｅ 排気ガス温度計測部
Ｔｏ 外気温度計測部
Ｌ１ 排気ライン
Ｌ２ ＥＧＲライン
Ｌ４ 吸収液回収ライン
Ｌ５ 吸収液供給ライン
Ｌ６ 冷却ライン
Ｌ７ 吸収液抽出ライン
Ｓ１ 第一ライン
Ｓ２ 第二ライン
Ｓ３ 第三ライン
Ｓ４ 第四ライン
Ｓ５ 第五ライン
Ｓ６ 第六ライン
Ｖ 弁装置（供給量調整部）
Claims (6)
- ガスタービンと、
前記ガスタービンの排気ガスと水とを熱交換させることで蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、
前記排熱回収ボイラーから取り出された蒸気を熱媒体として、前記熱媒体と前記排熱回収ボイラーを通過した排気ガスとを熱交換させて前記排気ガスを加熱する排気ガス加熱器と、
を備えるガスタービンプラント。 - 前記排熱回収ボイラーから排気された前記排気ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する吸収塔を備え、
前記排気ガス加熱器は、前記排熱回収ボイラー及び前記吸収塔を通過した排気ガスと前記熱媒体とを熱交換させて前記排気ガスを加熱する請求項１に記載のガスタービンプラント。 - 前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気で駆動可能な蒸気タービンを備え、
前記排気ガス加熱器は、前記蒸気タービンから抽気された蒸気を前記熱媒体とする請求項１又は２に記載のガスタービンプラント。 - 排気ガスと水とを熱交換させることで蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、
前記排熱回収ボイラーから取り出された蒸気を熱媒体として、前記熱媒体と前記排熱回収ボイラーを通過した排気ガスとを熱交換させて前記排気ガスを加熱する排気ガス加熱器と、
を備えるプラント。 - 前記排熱回収ボイラーから排気された前記排気ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する吸収塔を備え、
前記排気ガス加熱器は、前記排熱回収ボイラー及び前記吸収塔を通過した排気ガスと前記熱媒体とを熱交換させて前記排気ガスを加熱する
請求項４に記載のプラント。 - 前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気で駆動可能な蒸気タービンを備え、
前記排気ガス加熱器は、前記蒸気タービンから抽気された蒸気を前記熱媒体とする請求項４又は５に記載のプラント。
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