JP3750474B2 - 熱電併給設備およびその運転方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱と電力を同時に発生供給する熱電併給設備、およびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関などを用いて発電機を運転する自家発電設備は、その排熱を利用して温水や水蒸気または冷水を生成して冷熱／温熱を供給する、いわゆるコジェネレーション設備として数多くのものが提案されており、例えばクリーンエネルギーVol.6 No.12(1997年 日本工業出版)ページ１−３６に記載の技術等が知られている。これらの設備の多くは供給できる最大の電気量と冷熱量あるいは温熱量の比は一定であるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電力と冷熱／温熱を同時に供給する冷熱／温熱／電力併給設備は、例えば内部に切替弁を設けて冷水／温水同時供給を可能にした吸収式冷凍機とディーゼルエンジン・ガスエンジン・ガスタービンなどの内燃機関により駆動される発電機によって実現できる。近年では再生熱交換器を備えた小型再生式ガスタービンが開発され、これを利用した冷熱／温熱／電力併給設備も検討されている。
【０００４】
図１に小型再生式ガスタービンにより駆動される発電機と吸収式冷凍機を利用して、従来の方法により構成した冷熱／温熱／電力併給設備の一例を示す。この設備は発電機を駆動する再生式ガスタービン１と、その排気ガスから再生器において熱を回収して、凝縮器において温水・蒸発器において冷水を製造する吸収式冷凍機からなる。この例に示すような設備では、最大の発電出力は再生式ガスタービンの最大出力で限定されており、例えば中間期において空調などの需要が減少し冷熱／温熱需要が減少した場合にも発電出力を増加させて有効に活用するエネルギーを増やすことができない。
【０００５】
また、図２に上記の設備を中間期（気温１５℃，湿度３０％）に運転した場合と夏場（気温３８℃，湿度６０％）に運転した場合の発電端効率および発電出力を比較して示す。夏場においては気温の上昇に伴い空気密度が減少し、再生式ガスタービンの圧縮機に吸引される空気の質量流量が減少するため、再生式ガスタービンにおいては再生熱交換器における回収熱量およびタービンの出力が減少し、図２に示すように発電端出力，発電効率ともに大きく劣化する。
【０００６】
本発明は、上記した点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、吸収冷凍設備の余剰熱量を冷水及び温水として取り出し、ガスタービン設備の吸気噴霧冷却および圧縮機吐出加湿を行って発電出力，発電効率を増加させ、コージェネレーション設備としての熱効率を向上させた熱電併給設備およびその運転方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の熱電併給設備は、ガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の排熱を利用して冷水及び温水を生成する吸収冷凍設備と、該吸収冷凍設備で生成された冷水を前記ガスタービン設備の吸気に噴霧する吸気噴霧装置と、前記吸収冷凍設備で生成された温水を前記ガスタービン設備の圧縮機で圧縮された空気に噴霧する加湿装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明の熱電併給設備の運転方法は、ガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の排熱を利用して冷水及び温水を生成する吸収冷凍設備とを備え、前記吸収冷凍設備で生成された冷水を前記ガスタービン設備の吸気に噴霧して該吸気を冷却し、前記吸収冷凍設備で生成された温水を前記ガスタービン設備の圧縮機で圧縮された空気に噴霧して該圧縮空気を加湿することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本実施例の熱電併給設備（冷熱／温熱／電力併給設備）は、発電機能を備え、家屋，温室栽培農家，小規模工場，集合住宅の各区画，病院，ホテル，総合スポーツ施設等の需要家に電力を供給するとともに、空調用機器などに冷熱および温熱を合わせて供給するいわゆるコージェネレーション設備に係わるものであり、特に再生式ガスタービンを原動機とするものについて説明する。
【００１０】
以下、本発明の一実施例である冷熱／温熱／電力併給設備について、図３を用いて説明する。図３は、発電機１６を駆動する再生式ガスタービン１と、給水処理装置３０を介して給水され、空調機器などの需要先に冷水８および温水９を供給する吸収冷凍機２とを備えた冷熱／温熱／電力併給設備である。以下、図３に示す各構成要素機器の動作について説明する。
【００１１】
再生式ガスタービン１の入口には、周囲環境・運転状況に応じて吸引される空気３を冷水噴霧により加湿・冷却できる吸気噴霧器３１を設けている。吸引された空気３は圧縮機１１により圧縮され、加湿器１２に導かれる。加湿器１２では電力需要などの運転状況に応じて、必要な量の温水を噴射し空気に加湿することができる。加湿器１２を出た空気は再生熱交換器１３においてタービン１５からの排気から熱を回収して予熱され、燃焼器１４において燃料４と混合して燃焼し、高温ガスとしてタービン１５に流入する。タービン１５では、高温ガスが膨張して仕事を行うことで出力が得られ、この出力によって圧縮機１１および発電機１６が駆動される。タービン１５からの排気は再生熱交換器１３において熱が回収された後、ガスタービン排気ガス７０として吸収冷凍機２の再生器２１に導かれ、ここで更に熱を回収されて最終的に設備外に吸収冷凍機排気ガス７１として排出される。
【００１２】
吸収冷凍機２では、再生器２１においてガスタービン排気ガス７０から熱を回収して、希薄溶液２９から溶媒を蒸発させて蒸気２８を作る。再生器で生成された蒸気２８は凝縮器２２に導かれる。吸収冷凍機２は、外部から給水５０を給水処理装置３０において塵芥除去・軟水化などを施した後、処理済給水５１として給水ポンプ２５により供給する設備を持ち、需要先や再生式ガスタービン１において消費された分の水を補給することができるように構成されている。給水処理装置３０には外部からの給水５０の他に、空調機器などの需要先から排出され回収された復水５２も合わせて供給されるよう構成されている。
【００１３】
補給された処理済給水５１および循環ポンプ２４によって駆動され吸収冷凍機２内を循環する水は、凝縮器２２において蒸気２８を冷却して熱を奪い温水９となる。発生した温水９は、吸収冷凍機２内に設けられた温水バイパス弁２６で需要先および再生式ガスタービンで必要な流量を分岐させた後、蒸発器２３に導かれる。蒸発器２３は内部が真空付近まで減圧されており、凝縮器２２で凝縮した溶媒が減圧による蒸発を行い、再び蒸気２８となる。この際に潜熱を温水９から奪うことにより、蒸発器２３を出た水は冷水８となる。蒸発器２３で発生した蒸気２８は吸収器２０に導かれ、再生器２１で濃縮された溶液に吸収されることで希薄溶液２９となり、再生器２１に送られる。蒸発器２３で生成された冷水８は、運転状況に応じて適量を冷水バイパス弁２７により吸収冷凍機２内部に循環させた後、残余を吸収冷凍機２外に取り出し、空調機器などの需要先あるいは冷水分岐弁３３を介して再生式ガスタービン１に供給する。
【００１４】
次に図３に示す本実施例の冷熱／温熱／電力併給設備において、吸収式冷凍機２から発生される冷熱／温熱に余剰が生じた場合に、余剰熱量を再生式ガスタービン１に供給して電気出力および発電効率を改善する運転（制御）方法を説明する。
【００１５】
前述のような構成の冷熱／温熱／電力併給設備では、冷水／温水の供給比率は吸収冷凍機２内の温水バイパス弁２６および冷水バイパス弁２７の開度を調節することにより、冷熱／温熱の供給比は自在に設定することができので、冷水・温水のいずれに余剰が生じた場合でも、余剰分の熱は冷水ないし温水のいずれの形でも取り出すことができる。熱の余剰分が少なく、また発電端出力の増加量も少なくて良い場合には、余剰熱量を冷水として取り出して冷水分岐弁３３を開き、吸気噴霧器３１に冷水供給ポンプ３４を介してガスタービン供給冷水８０を供給し、吸気噴霧水８１による加湿・冷却を行うことで、再生式ガスタービンの圧縮機における熱落差を軽減して圧縮機所要動力を低減し、発電端出力および発電効率を改善することが有効である。また加湿により質量流量も増大するので、吸気温度を大きく減少させなくても効果が大きく、結果的に非常に少量の冷水しか消費しない利点がある。
【００１６】
吸気噴霧水８１は、空気質量流量の０.０１ 重量％程度のごく微小な流量でも、加湿による比熱比変化を介して圧縮機動力の低減効果が得られる。空気流量のおよそ０.０１ 重量％にあたる僅かな冷水を噴霧すれば、再生式ガスタービンの吸気は飽和水蒸気圧まで加湿される。この加湿による吸気温度低下は０.２ ℃程度であるが、比熱比の減少により圧縮機効率が相対値で０.４〜０.５％改善し、圧縮機動力の約１.２ ％が低減できる。なお、吸気噴霧水８１の蒸発を確実に行い、飽和状態までの速やかな加湿を行うには空気質量流量の０.２ 重量％程度の流量が適正である。この際に、飽和状態で平衡に達し蒸発しない冷水液滴は、液滴径が大きいものはドレーンとして排出・回収され、微小な液滴は吸気と共に圧縮機１１を経て吐出され、圧縮機吐出部で蒸発することによって加湿器１２で微量な加湿を実施した場合と同様の効果を発揮する。
【００１７】
例えば、空気質量流量の０.２ 重量％の冷水を吸気噴霧水８１として加湿・冷却を施した場合、発電出力で約３.４％、発電効率で約２.９％の改善が見られる。更に余剰の熱量がある場合には、余剰熱量を温水として取り出し、温水分岐弁３７を開いて、温水噴射ポンプ３８を介して分岐温水９２を供給温水９０として加湿器１２による加湿を実施することで、より大きな発電出力・発電効率の向上が得られる。この操作を行う場合には、燃料流量も増加させタービン入口温度の設定を若干上昇させるとより効果的である。これは、加湿により供給された温水が水蒸気となる際に奪う潜熱のために、再生熱交換量が増大するにもかかわらず燃焼器入口空気温度が低下する現象を緩和する効果と、大量の水蒸気の介在下で燃焼が不安定になることを避ける効果があるためである。また、この場合タービン入口温度（燃焼温度）を上昇しても燃焼場に豊富に水蒸気が存在するため、窒素酸化物（ＮＯx）の排出は増加しない。
【００１８】
このようにして余剰熱量を冷水および温水として取り出し、吸気噴霧冷却および圧縮機吐出加湿を行って、発電出力・発電効率の改善を行う運転例を図１０に示す。この例は、周囲空気温度１５℃、相対湿度３０％の条件において７５ｋＷの発電出力を持つ定格回転数６５,０００rpmの再生式ガスタービン駆動発電機を用いた冷熱／温熱／電力併給設備の例である。
【００１９】
図１０において、従来技術と記されている列が、本実施例による電気出力および発電効率を改善する運転方法を用いない場合の結果であり、本実施例と記されている列が、本実施例の運転方法により電気出力および発電効率を改善した結果である。また、効果として記されている列が、本実施例の運転方法を適用した場合の結果を従来技術との相対値で表したものである。なお、図１０に示す運転例では、７℃の冷水を空気流量の０.２重量％の流量で吸気噴霧水とし、８０℃の温水を空気流量の３重量％の流量で加湿水として供給した。吸気噴霧水の内５０％はドレーン水として排出・回収された。また燃焼安定性の確保のため、タービン入口温度（燃焼温度）を２０℃上昇させた。
【００２０】
この結果、図１０に示すように吸気噴霧により圧縮機効率が０.５％改善し、圧縮機動力が１.２％低減している。また加湿の効果により再生熱交換量が約２５％増加するとともに、タービン出力が約８％増加している。タービン効率が０.３％ 低下しているのは加湿により比熱比が低下したためであるが、再生熱交換量が大きく増大しているので、タービン効率の劣化は悪影響をもたらさない。
【００２１】
次に図３に示す冷熱／温熱／電力併給設備において、本発明に係わる方法を用いた場合の夏場における再生式ガスタービンの発電出力，発電効率の減少を緩和する効果について述べる。
【００２２】
前述のように夏場においては、気温の上昇に伴い空気密度が低下して圧縮機１１に吸引される空気の質量流量が減少し、発電出力・発電効率が低下する。しかし、図３に示すような加湿器１２および吸気噴霧器３１を有する構成の冷熱／温熱／電力併給設備においては、前述のように冷水による加湿・冷却と温水による加湿を行うことにより発電出力・発電効率の低下を緩和するのみならず、むしろ改善することも可能である。
【００２３】
そこで、本実施例では、再生式ガスタービン１の圧縮機１１から吐出される空気に、吸収冷凍機２から得られる温水を噴射して、再生熱交換器１１３・燃焼器１４・タービン１５に供給される空気を大幅に加湿する加湿器１２を設けている。空気に対する加湿は前述の吸気噴霧器３１においても可能であるが、吸気噴霧器３１においては雰囲気温度が高くとも４０℃前後、雰囲気圧力も１００ｋＰａ前後と低いために飽和水蒸気圧力が低く、大量の加湿は望めない。しかし圧縮機１１から吐出される空気は圧縮機１１での圧縮により温度・圧力が上昇しているので、大量の加湿が可能である。例えば、比較的小型の圧縮比が３.５ 〜４程度の再生式ガスタービンを想定した場合でも、飽和状態に達するまでには空気流量の約１重量％にあたる温水による加湿が可能である。また供給した水分が加湿器内で完全に蒸発する必要はなく、最終的に燃焼器・タービンにおいて水液滴による悪影響が及ばなければ機器運転上の問題は惹起されないので、より以上の加湿も可能である。
【００２４】
また、本実施例の加湿器１２を有する熱電併給設備によれば、再生熱交換器・燃焼器・タービンに供給される空気に大量の水分を加湿することによって、再生熱交換器１３においては質量流量の増加の他に熱伝達率が向上する効果が、燃焼器１４においては水蒸気の介在による窒素酸化物（ＮＯx）抑制効果が、タービン１５においては質量流量増加による出力増加が期待できる。例えば、加湿器１２において空気流量の３重量％の水分を加湿した場合、再生熱交換器１３においては（１）再生熱交換器入口空気温度の低下による有効温度差拡大、（２）水蒸気の混入による熱伝達率の向上、に加えて（３）液滴として再生熱交換器に流入する水分の潜熱も再生される熱量に寄与するため、再生熱交換量が約２０％増加し、発電効率が相対値で約１０％と大きく改善する。またタービン出力も相対値で約７％上昇し、発電端出力・発電効率とも大きく改善する。
【００２５】
図４には図１０に例として挙げた７５ｋＷの発電出力を持つ定格回転数６５，０００rpmの再生式ガスタービン駆動発電機を用いた冷熱／温熱／電力併給設備において、周囲空気温度１５℃、相対湿度３０％の運転状態における発電端効率・発電出力（図４中の従来技術）と、夏場の代表的運転条件として周囲空気温度３８℃，相対湿度６０％の運転状態における発電端効率・発電出力（図４中の従来技術夏場）、およびこれに本実施例の運転方法における冷水による加湿・冷却と温水による加湿を活用した場合の発電端効率・発電出力（図４中の本実施例夏場）を比較して示す。ここでも例としては７℃の冷水を空気流量の０.２重量％の流量で吸気噴霧水とし、８０℃の温水を空気流量の３重量％の流量で加湿水として供給した運転条件の結果を示す。吸気噴霧水の内５０％はドレーン水として排出・回収された。また燃焼安定性の確保のため、タービン入口温度（燃焼温度）を２０℃上昇させた。
【００２６】
従来技術による方法で構成した冷熱／温熱／電力併給設備では、空気質量流量の減少により夏場では発電出力で約１１％、発電端効率で約１６％低下している。しかし、本実施例の運転方法を適用した場合には発電出力で約１２％、発電端効率で約１０％改善している。この効果をより詳細に説明するため、図５に図４に示した各運転状態における圧縮機動力・再生熱交換量およびタービン出力を示す。
【００２７】
従来技術では、中間期と夏場では圧縮機動力はほとんど変化しないが、空気の質量流量の減少に起因して再生熱交換量が大幅に低下すると共に、タービン出力も減少している。しかしながら本実施例を適用すれば、加湿により質量流量を増加していること、および加湿温水の潜熱によって再生熱交換量を大きく増加していることによって、夏場においても再生熱交換量は大きく、またタービン出力も加湿を行わない従来技術の中間期と比較して大きい。これにより、前述した本実施例の構成及び運転方法を適用すれば、夏場においても発電出力・発電効率を改善することが可能となる。
【００２８】
図６は、本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備を示したものである。なお、図３と同一の構成についてはその説明を省略する。本実施例では、夏場における発電出力・発電効率の改善効果を更に高めるため、吸気噴霧器３１の上流側に、入口空気を冷水との熱交換によって冷却する吸気冷却器３２を備えている。吸気冷却器３２は、余剰冷水が生じた場合あるいは夏場で特に周囲空気温度が高い場合などに、吸気冷却器流量調節弁３６を介して入口空気冷却水８２を供給することができる。吸気冷却器３２を出た吸気冷却器復水５３は給水処理装置３０の入口に回収され、冷熱／温熱／電力併給設備内を循環する。
【００２９】
図７は、本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備を示したものである。なお、前述した構成と同一のものについてはその説明を省略する。本実施例では、図６に示した実施例の構成に、更に水回収器４０が付加されている。すなわち、本実施例では、吸収冷凍機２（再生器２１）より排出される吸収冷凍機排気ガス７１中から水分を回収する水回収器４０を設置している。本実施例を適用して吸気噴霧および圧縮機吐出加湿の運転制御を行うと、空気質量流量の数％の水を消費するため、吸収冷凍機排気ガス７１にはかなりの水分が含まれている場合がある。この水分を回収し洗浄水などに有効に活用できるよう設けられているのが水回収器４０であり、吸気冷却器３２から導かれる吸気冷却水復水５３の一部を、水回収器流量調節弁４１によって分岐して水回収器噴霧水５４として水回収器４０に噴霧することで、直接的に熱交換を行い水分を回収している。
【００３０】
この回収方法によれば、排気圧力損失の大きな増大を招くことなく排気ガス中の大部分の水分を回収することができるが、吸気冷却水復水５３を冷却水として利用する熱交換器式の水回収器を設けても良い。水回収器４０で回収された回収水５５は、回収水処理装置４２により塵芥除去あるいはｐＨ調整などを施され、処理済回収水５６として活用される。処理済回収水の活用先としては各種設備の洗浄水などが好適である。
【００３１】
図８は、本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備を示したものである。なお、前述した構成と同一のものについてはその説明を省略する。本実施例では、図７に示した実施例の構成に、更に蓄熱式熱交換器３９が付加されている。すなわち、本実施例では、吸収冷凍機２（再生器２１）より排出される吸収冷凍機排気ガス７１と給水とを熱交換する蓄熱式熱交換器３９を設置したものである。蓄熱式熱交換器３９で冷却された熱交換器排気ガス７２は、排ガス中の水分を回収するため水回収器４０に導かれる。また、蓄熱式熱交換器３９で熱交換器排気ガス７２と熱交換して加熱された給水は、温水９として図示しない温水利用機器に供給される。
【００３２】
一般に、吸収冷凍機排気ガス７１は再生器２１で排熱を回収された後でもなお１２０℃以上の高温であり、この排気ガス７１の持つ熱量は系外に捨てられている。しかし、この熱を有効に活用しようとしても温度落差が小さいため、発生する温水量は大きくならず、機器的な複雑さが増大する分だけ経済的な利点は小さい。そこで、図８に示す本実施例では、蓄熱式熱交換器３９を吸収冷凍機２の排気ガス流路に設置し、吸収冷凍機排気ガス７１の排熱から熱を回収し蓄積しておき、温水需要が大きくなった場合に給水５０を蓄熱式熱交換器３９に供給して温水を製造する構成を採用している。
【００３３】
このように排熱を蓄積し必要に応じて回収して温水製造することで、排熱の回収利用率を更に向上することが可能である。また図８に示す本実施例では、水回収器４０からの回収水は回収水処理装置４２において塵芥除去あるいはｐＨ調整などを施され、処理済回収水５６として給水処理装置３０の供給口に戻され、冷熱／温熱／電力併給設備内部での水の循環量を増やすことで、設備に対する水供給量を低減している。
【００３４】
図９は、本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備を示したものである。なお、前述した構成と同一のものについてはその説明を省略する。本実施例では、図８に示した実施例の構成において、蓄熱式熱交換器３９に外部からの給水５０ではなく、吸収冷凍機２から得られる温水９を用い水蒸気１０を発生させている。上述のように蓄熱式の熱交換器により排熱を回収すれば、必要とならない限りは蓄熱式熱交換器３９の容量分の排熱を回収して蓄積しておく事が可能であり、これを一気に放出させることで温水９から水蒸気１０を発生させることも可能である。食品加工工場などでは間欠的に殺菌用などの水蒸気が必要な場合があり、図９に示すような構成はこのような用途に好適である。
【００３５】
以上説明してきたように、本実施例の熱電併給設備によれば、従来の方法で構成した冷熱／温熱／電力併給設備では不可能であった熱／電比可変運転、すなわち吸収式冷凍機から発生される冷熱／温熱に余剰が生じた場合に、余剰熱量を再生式ガスタービンに供給して電気出力および発電効率を改善することができる。また、本実施例によれば、夏場において気温の上昇に伴う空気密度の減少により再生式ガスタービンの発電端出力，発電効率が減少する特性を、吸収式冷凍機から発生される冷熱／温熱の一部を活用して発電端出力，発電効率を改善することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、吸収冷凍設備の余剰熱量を冷水及び温水として取り出し、ガスタービン設備の吸気噴霧冷却および圧縮機吐出加湿を行って発電出力，発電効率を増加させ、コージェネレーション設備としての熱効率を向上させた熱電併給設備およびその運転方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術による方法で再生式ガスタービンと吸収冷凍機を用いて冷熱／温熱／電力併給設備を構成した例。
【図２】従来の技術による方法で構成した冷熱／温熱／電力併給設備における中間期と夏場の発電端効率と発電出力の比較。
【図３】本発明の一実施例である再生式ガスタービンと吸収冷凍機を用いて冷熱／温熱／電力併給設備を構成した図。
【図４】夏場において、従来技術による方法で構成した冷熱／温熱／電力併給設備に本実施例の方法を適用して電気出力を増加させた場合の発電端効率と発電出力の比較。
【図５】夏場において、従来技術による方法で構成した冷熱／温熱／電力併給設備に本実施例の方法を適用して電気出力を増加させた場合の圧縮機動力，再生熱交換量およびタービン出力。
【図６】本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備の構成図。
【図７】本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備の構成図。
【図８】本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備の構成図。
【図９】本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備の構成図。
【図１０】従来技術と本実施例との比較を示した図。
【符号の説明】
１…再生式ガスタービン、２…吸収冷凍機、３…空気、４…燃料、５…水、６…電力、７…排気ガス、８…冷水、９…温水、１０…水蒸気、１１…圧縮機、
１２…加湿器、１３…再生熱交換器、１４…燃焼器、１５…タービン、１６…発電機、２０…吸収器、２１…再生器、２２…凝縮器、２３…蒸発器、２４…循環ポンプ、２５…給水ポンプ、２６…温水バイパス弁、２７…冷水バイパス弁、
２８…蒸気、２９…希薄溶液、３０…給水処理装置、３１…吸気噴霧器、３２…吸気冷却器、３３…冷水分岐弁、３４…冷水供給ポンプ、３５…吸気噴霧水流量調節弁、３６…吸気冷却器流量調節弁、３７…温水分岐弁、３８…温水噴射ポンプ、３９…蓄熱式熱交換器、４０…水回収器、４１…水回収器流量調節弁、４２…回収水処理装置、４３…温水分岐流量調節弁、５０…給水、５１…処理済給水、５２…復水、５３…吸気冷却器復水、５４…水回収器噴霧水、５５…回収水、５６…処理済回収水、７０…ガスタービン排気ガス、７１…吸収冷凍機排気ガス、７２…熱交換器排気ガス、７３…常温排気ガス、８０…ガスタービン供給冷水、８１…吸気噴霧水、８２…吸気冷却水、９０…ガスタービン供給温水、９１…加湿水、９２…分岐温水。
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱と電力を同時に発生供給する熱電併給設備、およびその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関などを用いて発電機を運転する自家発電設備は、その排熱を利用して温水や水蒸気または冷水を生成して冷熱／温熱を供給する、いわゆるコジェネレーション設備として数多くのものが提案されており、例えばクリーンエネルギーVol.6 No.12(1997年 日本工業出版)ページ１−３６に記載の技術等が知られている。これらの設備の多くは供給できる最大の電気量と冷熱量あるいは温熱量の比は一定であるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電力と冷熱／温熱を同時に供給する冷熱／温熱／電力併給設備は、例えば内部に切替弁を設けて冷水／温水同時供給を可能にした吸収式冷凍機とディーゼルエンジン・ガスエンジン・ガスタービンなどの内燃機関により駆動される発電機によって実現できる。近年では再生熱交換器を備えた小型再生式ガスタービンが開発され、これを利用した冷熱／温熱／電力併給設備も検討されている。
【０００４】
図１に小型再生式ガスタービンにより駆動される発電機と吸収式冷凍機を利用して、従来の方法により構成した冷熱／温熱／電力併給設備の一例を示す。この設備は発電機を駆動する再生式ガスタービン１と、その排気ガスから再生器において熱を回収して、凝縮器において温水・蒸発器において冷水を製造する吸収式冷凍機からなる。この例に示すような設備では、最大の発電出力は再生式ガスタービンの最大出力で限定されており、例えば中間期において空調などの需要が減少し冷熱／温熱需要が減少した場合にも発電出力を増加させて有効に活用するエネルギーを増やすことができない。
【０００５】
また、図２に上記の設備を中間期（気温１５℃，湿度３０％）に運転した場合と夏場（気温３８℃，湿度６０％）に運転した場合の発電端効率および発電出力を比較して示す。夏場においては気温の上昇に伴い空気密度が減少し、再生式ガスタービンの圧縮機に吸引される空気の質量流量が減少するため、再生式ガスタービンにおいては再生熱交換器における回収熱量およびタービンの出力が減少し、図２に示すように発電端出力，発電効率ともに大きく劣化する。
【０００６】
本発明は、上記した点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、吸収冷凍設備の余剰熱量を冷水及び温水として取り出し、ガスタービン設備の吸気噴霧冷却および圧縮機吐出加湿を行って発電出力，発電効率を増加させ、コージェネレーション設備としての熱効率を向上させた熱電併給設備およびその運転方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の熱電併給設備は、ガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の排熱を利用して冷水及び温水を生成する吸収冷凍設備と、該吸収冷凍設備で生成された冷水を前記ガスタービン設備の吸気に噴霧する吸気噴霧装置と、前記吸収冷凍設備で生成された温水を前記ガスタービン設備の圧縮機で圧縮された空気に噴霧する加湿装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するために、本発明の熱電併給設備の運転方法は、ガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の排熱を利用して冷水及び温水を生成する吸収冷凍設備とを備え、前記吸収冷凍設備で生成された冷水を前記ガスタービン設備の吸気に噴霧して該吸気を冷却し、前記吸収冷凍設備で生成された温水を前記ガスタービン設備の圧縮機で圧縮された空気に噴霧して該圧縮空気を加湿することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本実施例の熱電併給設備（冷熱／温熱／電力併給設備）は、発電機能を備え、家屋，温室栽培農家，小規模工場，集合住宅の各区画，病院，ホテル，総合スポーツ施設等の需要家に電力を供給するとともに、空調用機器などに冷熱および温熱を合わせて供給するいわゆるコージェネレーション設備に係わるものであり、特に再生式ガスタービンを原動機とするものについて説明する。
【００１０】
以下、本発明の一実施例である冷熱／温熱／電力併給設備について、図３を用いて説明する。図３は、発電機１６を駆動する再生式ガスタービン１と、給水処理装置３０を介して給水され、空調機器などの需要先に冷水８および温水９を供給する吸収冷凍機２とを備えた冷熱／温熱／電力併給設備である。以下、図３に示す各構成要素機器の動作について説明する。
【００１１】
再生式ガスタービン１の入口には、周囲環境・運転状況に応じて吸引される空気３を冷水噴霧により加湿・冷却できる吸気噴霧器３１を設けている。吸引された空気３は圧縮機１１により圧縮され、加湿器１２に導かれる。加湿器１２では電力需要などの運転状況に応じて、必要な量の温水を噴射し空気に加湿することができる。加湿器１２を出た空気は再生熱交換器１３においてタービン１５からの排気から熱を回収して予熱され、燃焼器１４において燃料４と混合して燃焼し、高温ガスとしてタービン１５に流入する。タービン１５では、高温ガスが膨張して仕事を行うことで出力が得られ、この出力によって圧縮機１１および発電機１６が駆動される。タービン１５からの排気は再生熱交換器１３において熱が回収された後、ガスタービン排気ガス７０として吸収冷凍機２の再生器２１に導かれ、ここで更に熱を回収されて最終的に設備外に吸収冷凍機排気ガス７１として排出される。
【００１２】
吸収冷凍機２では、再生器２１においてガスタービン排気ガス７０から熱を回収して、希薄溶液２９から溶媒を蒸発させて蒸気２８を作る。再生器で生成された蒸気２８は凝縮器２２に導かれる。吸収冷凍機２は、外部から給水５０を給水処理装置３０において塵芥除去・軟水化などを施した後、処理済給水５１として給水ポンプ２５により供給する設備を持ち、需要先や再生式ガスタービン１において消費された分の水を補給することができるように構成されている。給水処理装置３０には外部からの給水５０の他に、空調機器などの需要先から排出され回収された復水５２も合わせて供給されるよう構成されている。
【００１３】
補給された処理済給水５１および循環ポンプ２４によって駆動され吸収冷凍機２内を循環する水は、凝縮器２２において蒸気２８を冷却して熱を奪い温水９となる。発生した温水９は、吸収冷凍機２内に設けられた温水バイパス弁２６で需要先および再生式ガスタービンで必要な流量を分岐させた後、蒸発器２３に導かれる。蒸発器２３は内部が真空付近まで減圧されており、凝縮器２２で凝縮した溶媒が減圧による蒸発を行い、再び蒸気２８となる。この際に潜熱を温水９から奪うことにより、蒸発器２３を出た水は冷水８となる。蒸発器２３で発生した蒸気２８は吸収器２０に導かれ、再生器２１で濃縮された溶液に吸収されることで希薄溶液２９となり、再生器２１に送られる。蒸発器２３で生成された冷水８は、運転状況に応じて適量を冷水バイパス弁２７により吸収冷凍機２内部に循環させた後、残余を吸収冷凍機２外に取り出し、空調機器などの需要先あるいは冷水分岐弁３３を介して再生式ガスタービン１に供給する。
【００１４】
次に図３に示す本実施例の冷熱／温熱／電力併給設備において、吸収式冷凍機２から発生される冷熱／温熱に余剰が生じた場合に、余剰熱量を再生式ガスタービン１に供給して電気出力および発電効率を改善する運転（制御）方法を説明する。
【００１５】
前述のような構成の冷熱／温熱／電力併給設備では、冷水／温水の供給比率は吸収冷凍機２内の温水バイパス弁２６および冷水バイパス弁２７の開度を調節することにより、冷熱／温熱の供給比は自在に設定することができので、冷水・温水のいずれに余剰が生じた場合でも、余剰分の熱は冷水ないし温水のいずれの形でも取り出すことができる。熱の余剰分が少なく、また発電端出力の増加量も少なくて良い場合には、余剰熱量を冷水として取り出して冷水分岐弁３３を開き、吸気噴霧器３１に冷水供給ポンプ３４を介してガスタービン供給冷水８０を供給し、吸気噴霧水８１による加湿・冷却を行うことで、再生式ガスタービンの圧縮機における熱落差を軽減して圧縮機所要動力を低減し、発電端出力および発電効率を改善することが有効である。また加湿により質量流量も増大するので、吸気温度を大きく減少させなくても効果が大きく、結果的に非常に少量の冷水しか消費しない利点がある。
【００１６】
吸気噴霧水８１は、空気質量流量の０.０１ 重量％程度のごく微小な流量でも、加湿による比熱比変化を介して圧縮機動力の低減効果が得られる。空気流量のおよそ０.０１ 重量％にあたる僅かな冷水を噴霧すれば、再生式ガスタービンの吸気は飽和水蒸気圧まで加湿される。この加湿による吸気温度低下は０.２ ℃程度であるが、比熱比の減少により圧縮機効率が相対値で０.４〜０.５％改善し、圧縮機動力の約１.２ ％が低減できる。なお、吸気噴霧水８１の蒸発を確実に行い、飽和状態までの速やかな加湿を行うには空気質量流量の０.２ 重量％程度の流量が適正である。この際に、飽和状態で平衡に達し蒸発しない冷水液滴は、液滴径が大きいものはドレーンとして排出・回収され、微小な液滴は吸気と共に圧縮機１１を経て吐出され、圧縮機吐出部で蒸発することによって加湿器１２で微量な加湿を実施した場合と同様の効果を発揮する。
【００１７】
例えば、空気質量流量の０.２ 重量％の冷水を吸気噴霧水８１として加湿・冷却を施した場合、発電出力で約３.４％、発電効率で約２.９％の改善が見られる。更に余剰の熱量がある場合には、余剰熱量を温水として取り出し、温水分岐弁３７を開いて、温水噴射ポンプ３８を介して分岐温水９２を供給温水９０として加湿器１２による加湿を実施することで、より大きな発電出力・発電効率の向上が得られる。この操作を行う場合には、燃料流量も増加させタービン入口温度の設定を若干上昇させるとより効果的である。これは、加湿により供給された温水が水蒸気となる際に奪う潜熱のために、再生熱交換量が増大するにもかかわらず燃焼器入口空気温度が低下する現象を緩和する効果と、大量の水蒸気の介在下で燃焼が不安定になることを避ける効果があるためである。また、この場合タービン入口温度（燃焼温度）を上昇しても燃焼場に豊富に水蒸気が存在するため、窒素酸化物（ＮＯx）の排出は増加しない。
【００１８】
このようにして余剰熱量を冷水および温水として取り出し、吸気噴霧冷却および圧縮機吐出加湿を行って、発電出力・発電効率の改善を行う運転例を図１０に示す。この例は、周囲空気温度１５℃、相対湿度３０％の条件において７５ｋＷの発電出力を持つ定格回転数６５,０００rpmの再生式ガスタービン駆動発電機を用いた冷熱／温熱／電力併給設備の例である。
【００１９】
図１０において、従来技術と記されている列が、本実施例による電気出力および発電効率を改善する運転方法を用いない場合の結果であり、本実施例と記されている列が、本実施例の運転方法により電気出力および発電効率を改善した結果である。また、効果として記されている列が、本実施例の運転方法を適用した場合の結果を従来技術との相対値で表したものである。なお、図１０に示す運転例では、７℃の冷水を空気流量の０.２重量％の流量で吸気噴霧水とし、８０℃の温水を空気流量の３重量％の流量で加湿水として供給した。吸気噴霧水の内５０％はドレーン水として排出・回収された。また燃焼安定性の確保のため、タービン入口温度（燃焼温度）を２０℃上昇させた。
【００２０】
この結果、図１０に示すように吸気噴霧により圧縮機効率が０.５％改善し、圧縮機動力が１.２％低減している。また加湿の効果により再生熱交換量が約２５％増加するとともに、タービン出力が約８％増加している。タービン効率が０.３％ 低下しているのは加湿により比熱比が低下したためであるが、再生熱交換量が大きく増大しているので、タービン効率の劣化は悪影響をもたらさない。
【００２１】
次に図３に示す冷熱／温熱／電力併給設備において、本発明に係わる方法を用いた場合の夏場における再生式ガスタービンの発電出力，発電効率の減少を緩和する効果について述べる。
【００２２】
前述のように夏場においては、気温の上昇に伴い空気密度が低下して圧縮機１１に吸引される空気の質量流量が減少し、発電出力・発電効率が低下する。しかし、図３に示すような加湿器１２および吸気噴霧器３１を有する構成の冷熱／温熱／電力併給設備においては、前述のように冷水による加湿・冷却と温水による加湿を行うことにより発電出力・発電効率の低下を緩和するのみならず、むしろ改善することも可能である。
【００２３】
そこで、本実施例では、再生式ガスタービン１の圧縮機１１から吐出される空気に、吸収冷凍機２から得られる温水を噴射して、再生熱交換器１１３・燃焼器１４・タービン１５に供給される空気を大幅に加湿する加湿器１２を設けている。空気に対する加湿は前述の吸気噴霧器３１においても可能であるが、吸気噴霧器３１においては雰囲気温度が高くとも４０℃前後、雰囲気圧力も１００ｋＰａ前後と低いために飽和水蒸気圧力が低く、大量の加湿は望めない。しかし圧縮機１１から吐出される空気は圧縮機１１での圧縮により温度・圧力が上昇しているので、大量の加湿が可能である。例えば、比較的小型の圧縮比が３.５ 〜４程度の再生式ガスタービンを想定した場合でも、飽和状態に達するまでには空気流量の約１重量％にあたる温水による加湿が可能である。また供給した水分が加湿器内で完全に蒸発する必要はなく、最終的に燃焼器・タービンにおいて水液滴による悪影響が及ばなければ機器運転上の問題は惹起されないので、より以上の加湿も可能である。
【００２４】
また、本実施例の加湿器１２を有する熱電併給設備によれば、再生熱交換器・燃焼器・タービンに供給される空気に大量の水分を加湿することによって、再生熱交換器１３においては質量流量の増加の他に熱伝達率が向上する効果が、燃焼器１４においては水蒸気の介在による窒素酸化物（ＮＯx）抑制効果が、タービン１５においては質量流量増加による出力増加が期待できる。例えば、加湿器１２において空気流量の３重量％の水分を加湿した場合、再生熱交換器１３においては（１）再生熱交換器入口空気温度の低下による有効温度差拡大、（２）水蒸気の混入による熱伝達率の向上、に加えて（３）液滴として再生熱交換器に流入する水分の潜熱も再生される熱量に寄与するため、再生熱交換量が約２０％増加し、発電効率が相対値で約１０％と大きく改善する。またタービン出力も相対値で約７％上昇し、発電端出力・発電効率とも大きく改善する。
【００２５】
図４には図１０に例として挙げた７５ｋＷの発電出力を持つ定格回転数６５，０００rpmの再生式ガスタービン駆動発電機を用いた冷熱／温熱／電力併給設備において、周囲空気温度１５℃、相対湿度３０％の運転状態における発電端効率・発電出力（図４中の従来技術）と、夏場の代表的運転条件として周囲空気温度３８℃，相対湿度６０％の運転状態における発電端効率・発電出力（図４中の従来技術夏場）、およびこれに本実施例の運転方法における冷水による加湿・冷却と温水による加湿を活用した場合の発電端効率・発電出力（図４中の本実施例夏場）を比較して示す。ここでも例としては７℃の冷水を空気流量の０.２重量％の流量で吸気噴霧水とし、８０℃の温水を空気流量の３重量％の流量で加湿水として供給した運転条件の結果を示す。吸気噴霧水の内５０％はドレーン水として排出・回収された。また燃焼安定性の確保のため、タービン入口温度（燃焼温度）を２０℃上昇させた。
【００２６】
従来技術による方法で構成した冷熱／温熱／電力併給設備では、空気質量流量の減少により夏場では発電出力で約１１％、発電端効率で約１６％低下している。しかし、本実施例の運転方法を適用した場合には発電出力で約１２％、発電端効率で約１０％改善している。この効果をより詳細に説明するため、図５に図４に示した各運転状態における圧縮機動力・再生熱交換量およびタービン出力を示す。
【００２７】
従来技術では、中間期と夏場では圧縮機動力はほとんど変化しないが、空気の質量流量の減少に起因して再生熱交換量が大幅に低下すると共に、タービン出力も減少している。しかしながら本実施例を適用すれば、加湿により質量流量を増加していること、および加湿温水の潜熱によって再生熱交換量を大きく増加していることによって、夏場においても再生熱交換量は大きく、またタービン出力も加湿を行わない従来技術の中間期と比較して大きい。これにより、前述した本実施例の構成及び運転方法を適用すれば、夏場においても発電出力・発電効率を改善することが可能となる。
【００２８】
図６は、本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備を示したものである。なお、図３と同一の構成についてはその説明を省略する。本実施例では、夏場における発電出力・発電効率の改善効果を更に高めるため、吸気噴霧器３１の上流側に、入口空気を冷水との熱交換によって冷却する吸気冷却器３２を備えている。吸気冷却器３２は、余剰冷水が生じた場合あるいは夏場で特に周囲空気温度が高い場合などに、吸気冷却器流量調節弁３６を介して入口空気冷却水８２を供給することができる。吸気冷却器３２を出た吸気冷却器復水５３は給水処理装置３０の入口に回収され、冷熱／温熱／電力併給設備内を循環する。
【００２９】
図７は、本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備を示したものである。なお、前述した構成と同一のものについてはその説明を省略する。本実施例では、図６に示した実施例の構成に、更に水回収器４０が付加されている。すなわち、本実施例では、吸収冷凍機２（再生器２１）より排出される吸収冷凍機排気ガス７１中から水分を回収する水回収器４０を設置している。本実施例を適用して吸気噴霧および圧縮機吐出加湿の運転制御を行うと、空気質量流量の数％の水を消費するため、吸収冷凍機排気ガス７１にはかなりの水分が含まれている場合がある。この水分を回収し洗浄水などに有効に活用できるよう設けられているのが水回収器４０であり、吸気冷却器３２から導かれる吸気冷却水復水５３の一部を、水回収器流量調節弁４１によって分岐して水回収器噴霧水５４として水回収器４０に噴霧することで、直接的に熱交換を行い水分を回収している。
【００３０】
この回収方法によれば、排気圧力損失の大きな増大を招くことなく排気ガス中の大部分の水分を回収することができるが、吸気冷却水復水５３を冷却水として利用する熱交換器式の水回収器を設けても良い。水回収器４０で回収された回収水５５は、回収水処理装置４２により塵芥除去あるいはｐＨ調整などを施され、処理済回収水５６として活用される。処理済回収水の活用先としては各種設備の洗浄水などが好適である。
【００３１】
図８は、本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備を示したものである。なお、前述した構成と同一のものについてはその説明を省略する。本実施例では、図７に示した実施例の構成に、更に蓄熱式熱交換器３９が付加されている。すなわち、本実施例では、吸収冷凍機２（再生器２１）より排出される吸収冷凍機排気ガス７１と給水とを熱交換する蓄熱式熱交換器３９を設置したものである。蓄熱式熱交換器３９で冷却された熱交換器排気ガス７２は、排ガス中の水分を回収するため水回収器４０に導かれる。また、蓄熱式熱交換器３９で熱交換器排気ガス７２と熱交換して加熱された給水は、温水９として図示しない温水利用機器に供給される。
【００３２】
一般に、吸収冷凍機排気ガス７１は再生器２１で排熱を回収された後でもなお１２０℃以上の高温であり、この排気ガス７１の持つ熱量は系外に捨てられている。しかし、この熱を有効に活用しようとしても温度落差が小さいため、発生する温水量は大きくならず、機器的な複雑さが増大する分だけ経済的な利点は小さい。そこで、図８に示す本実施例では、蓄熱式熱交換器３９を吸収冷凍機２の排気ガス流路に設置し、吸収冷凍機排気ガス７１の排熱から熱を回収し蓄積しておき、温水需要が大きくなった場合に給水５０を蓄熱式熱交換器３９に供給して温水を製造する構成を採用している。
【００３３】
このように排熱を蓄積し必要に応じて回収して温水製造することで、排熱の回収利用率を更に向上することが可能である。また図８に示す本実施例では、水回収器４０からの回収水は回収水処理装置４２において塵芥除去あるいはｐＨ調整などを施され、処理済回収水５６として給水処理装置３０の供給口に戻され、冷熱／温熱／電力併給設備内部での水の循環量を増やすことで、設備に対する水供給量を低減している。
【００３４】
図９は、本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備を示したものである。なお、前述した構成と同一のものについてはその説明を省略する。本実施例では、図８に示した実施例の構成において、蓄熱式熱交換器３９に外部からの給水５０ではなく、吸収冷凍機２から得られる温水９を用い水蒸気１０を発生させている。上述のように蓄熱式の熱交換器により排熱を回収すれば、必要とならない限りは蓄熱式熱交換器３９の容量分の排熱を回収して蓄積しておく事が可能であり、これを一気に放出させることで温水９から水蒸気１０を発生させることも可能である。食品加工工場などでは間欠的に殺菌用などの水蒸気が必要な場合があり、図９に示すような構成はこのような用途に好適である。
【００３５】
以上説明してきたように、本実施例の熱電併給設備によれば、従来の方法で構成した冷熱／温熱／電力併給設備では不可能であった熱／電比可変運転、すなわち吸収式冷凍機から発生される冷熱／温熱に余剰が生じた場合に、余剰熱量を再生式ガスタービンに供給して電気出力および発電効率を改善することができる。また、本実施例によれば、夏場において気温の上昇に伴う空気密度の減少により再生式ガスタービンの発電端出力，発電効率が減少する特性を、吸収式冷凍機から発生される冷熱／温熱の一部を活用して発電端出力，発電効率を改善することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、吸収冷凍設備の余剰熱量を冷水及び温水として取り出し、ガスタービン設備の吸気噴霧冷却および圧縮機吐出加湿を行って発電出力，発電効率を増加させ、コージェネレーション設備としての熱効率を向上させた熱電併給設備およびその運転方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術による方法で再生式ガスタービンと吸収冷凍機を用いて冷熱／温熱／電力併給設備を構成した例。
【図２】従来の技術による方法で構成した冷熱／温熱／電力併給設備における中間期と夏場の発電端効率と発電出力の比較。
【図３】本発明の一実施例である再生式ガスタービンと吸収冷凍機を用いて冷熱／温熱／電力併給設備を構成した図。
【図４】夏場において、従来技術による方法で構成した冷熱／温熱／電力併給設備に本実施例の方法を適用して電気出力を増加させた場合の発電端効率と発電出力の比較。
【図５】夏場において、従来技術による方法で構成した冷熱／温熱／電力併給設備に本実施例の方法を適用して電気出力を増加させた場合の圧縮機動力，再生熱交換量およびタービン出力。
【図６】本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備の構成図。
【図７】本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備の構成図。
【図８】本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備の構成図。
【図９】本発明の他の実施例である冷熱／温熱／電力併給設備の構成図。
【図１０】従来技術と本実施例との比較を示した図。
【符号の説明】
１…再生式ガスタービン、２…吸収冷凍機、３…空気、４…燃料、５…水、６…電力、７…排気ガス、８…冷水、９…温水、１０…水蒸気、１１…圧縮機、
１２…加湿器、１３…再生熱交換器、１４…燃焼器、１５…タービン、１６…発電機、２０…吸収器、２１…再生器、２２…凝縮器、２３…蒸発器、２４…循環ポンプ、２５…給水ポンプ、２６…温水バイパス弁、２７…冷水バイパス弁、
２８…蒸気、２９…希薄溶液、３０…給水処理装置、３１…吸気噴霧器、３２…吸気冷却器、３３…冷水分岐弁、３４…冷水供給ポンプ、３５…吸気噴霧水流量調節弁、３６…吸気冷却器流量調節弁、３７…温水分岐弁、３８…温水噴射ポンプ、３９…蓄熱式熱交換器、４０…水回収器、４１…水回収器流量調節弁、４２…回収水処理装置、４３…温水分岐流量調節弁、５０…給水、５１…処理済給水、５２…復水、５３…吸気冷却器復水、５４…水回収器噴霧水、５５…回収水、５６…処理済回収水、７０…ガスタービン排気ガス、７１…吸収冷凍機排気ガス、７２…熱交換器排気ガス、７３…常温排気ガス、８０…ガスタービン供給冷水、８１…吸気噴霧水、８２…吸気冷却水、９０…ガスタービン供給温水、９１…加湿水、９２…分岐温水。
Claims (9)
- ガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の排熱を利用して冷水及び温水を生成する吸収冷凍設備と、該吸収冷凍設備で生成された冷水を前記ガスタービン設備の吸気に噴霧する吸気噴霧装置と、前記吸収冷凍設備で生成された温水を前記ガスタービン設備の圧縮機で圧縮された空気に噴霧する加湿装置を備えたことを特徴とする熱電併給設備。
- 空気を圧縮する圧縮機と、圧縮された空気と燃料とを燃焼させる燃焼器と、該燃焼器で発生する燃焼ガスによって駆動されるタービンと、該タービンの排気ガスと前記燃焼器に導かれる圧縮空気とを熱交換する再生熱交換器とを有するガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の排熱を利用して冷水及び温水を生成する吸収冷凍設備とを備え、
前記吸収冷凍設備で生成された冷水を前記ガスタービン設備の吸気に噴霧する吸気噴霧装置と、前記吸収冷凍設備で生成された温水を前記圧縮機で圧縮され前記再生熱交換器に導かれる空気に噴霧する加湿装置を設けたことを特徴とする熱電併給設備。 - 前記熱電併給設備は、前記吸収冷凍設備を経た排気ガス中に含まれる水分を回収する水回収装置を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の熱電併給設備。
- 前記熱電併給設備は、前記吸収冷凍設備を経た排気ガスから排熱を回収して蓄積する蓄熱式熱交換器を備えたことを特徴とする１または２に記載の熱電併給設備。
- 前記熱電併給設備は、前記吸気噴霧装置に供給される吸気を前記吸収冷凍設備で生成された冷水との熱交換によって冷却する吸気冷却器を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の熱電併給設備。
- ガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の排熱を利用して冷水及び温水を生成する吸収冷凍設備とを備え、
前記吸収冷凍設備で生成された冷水を前記ガスタービン設備の吸気に噴霧して該吸気を冷却し、前記吸収冷凍設備で生成された温水を前記ガスタービン設備の圧縮機で圧縮された空気に噴霧して該圧縮空気を加湿することを特徴とする熱電併給設備の運転方法。 - 空気を圧縮する圧縮機と、圧縮された空気と燃料とを燃焼させる燃焼器と、該燃焼器で発生する燃焼ガスによって駆動されるタービンと、該タービンの排気ガスと前記燃焼器に導かれる圧縮空気とを熱交換する再生熱交換器とを有するガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の排熱を利用して冷水及び温水を生成する吸収冷凍設備とを備え、
前記吸収冷凍設備で生成された冷水を前記ガスタービン設備の吸気に噴霧して該吸気を冷却し、前記吸収冷凍設備で生成された温水を前記圧縮機で圧縮され前記再生熱交換器に導かれる空気に噴霧して該圧縮空気を加湿することを特徴とする熱電併給設備の運転方法。 - 前記熱電併給設備の運転方法は、前記吸収冷凍設備を経た排気ガスから排熱を回収して蓄積しておき、温水需要が生じたときに前記蓄積した排熱から温水又は水蒸気を製造することを特徴とする請求項６または７に記載の熱電併給設備の運転方法。
- 前記熱電併給設備の運転方法は、加湿を行う際に前記ガスタービン設備の燃焼器に供給する燃料流量を増加させることを特徴とする請求項６または７に記載の熱電併給設備の運転方法。
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