JPH10238368A

JPH10238368A - コンバインドサイクルシステム

Info

Publication number: JPH10238368A
Application number: JP9102365A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Nakamura; 吉秀中村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-12
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【目的】コンバインドサイクルシステムにおいて、吸気
冷却を効率的に行うこと。【構成】吸気を冷却する熱交換器においては、吸気冷却
サブシステムとＬＮＧの蒸発熱による冷却サブシステム
で冷却し、後者を温度が低い部分の冷却に使用する。さ
らにガスタービンの吸気に清浄化されたミスト（霧）を
いれて実質冷却効率を上げる。吸気冷却サブシステムに
おいて、冷媒にアンモニアを用いて吸収剤に水を用いる
場合は、アンモニアを蒸発して残った低濃度アンモニア
溶液に吸気の熱を吸収して蒸発した高濃度アンモニア蒸
気を吸収させて、その吸収熱を冷媒の蒸発に用いる。ま
た、ここで吸気を冷却する熱交換器においては、冷媒の
蒸発を複数段階の圧力で行い、蒸発冷却に使用できる冷
媒の量（比率）を増加（確保）する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本出願は、ガスタービンとガ
スタービンの廃ガスを熱源とする蒸気タービンを有する
電力・動力発生用コンバインドサイクルシステムにおい
て、ガスタービンの吸気冷却サブシステムとこれを有す
るコンバインドサイクルシステム及びその吸気冷却方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ガスタービンとガスタービンの廃
ガスを熱源とする蒸気タービンを有するコンバインドサ
イクルシステムが、その熱効率の高さ、環境性などから
設置が増加しており、原子力発電についでの第２のベー
スシステムとも言える基幹発電システムになりつつあ
る。

【０００３】しかし、コンバインドサイクルシステムに
おいては、ガスタービンが夏期などの吸気温度が高くな
った場合に空気密度が低下し吸入空気質量が減少する
（しかしコンプレッサーの圧縮仕事は大きく変わらな
い）ので出力が大きく低下する現象がある。またガスタ
ービンを流れる空気の量が少なくなると、当然ガスター
ビンの廃ガスを熱源とする蒸気タービンの出力も同様に
低下する。その結果、総合出力は冬場の８５％程度にな
ることがある。

【０００４】一方、年間を通じての電力需要のピークは
夏期の昼間に起きているが、この最も出力が望まれる場
合にコンバインドサイクルシステムの出力が大幅に低下
することは、コンバインドサイクルシステムの設置が漸
次増加するにつれて、電力供給能力への影響は大きいも
のになりつつある。

【０００５】この最も出力が望まれる場合に陥る出力低
下に対して従来から種々の技術が提案がなされている。
それらの提案の多くはガスタービンの吸気を冷却して総
合出力を回復するものである。

【０００６】従来からガスタービンの吸気を冷却する方
法としては、燃料であるＬＮＧの蒸発熱エネルギーで冷
却する方法、夜間電力で製氷してその融解熱で冷却する
方法、及び廃熱回収熱交換器から排出されたガスの熱エ
ネルギーをさらに吸収冷却サブシステムの加熱熱源とし
て利用して、このシステムからの冷熱を利用する方法な
どが知られている。また、廃熱回収熱交換器からの蒸気
を利用する技術もあり、その例としては特開昭６３−２
１５８４１がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本出願のガスタービン
吸気を冷却する吸収冷却（吸収冷凍とも言う）サブシス
テムでは、冷媒加熱の熱源は廃熱回収熱交換器及び又は
蒸気タービンから蒸気又は温水で熱エネルギーを受ける
が、受けた後の吸収冷却プロセスとしては冷媒に水をそ
して吸収剤に臭化リチウムを用いるプロセスと、冷媒に
アンモニアをそして吸収剤に水を用いる２通りの主なプ
ロセスがある。そして後者のシステムでは冷媒の蒸気の
密度が大きいのでシステム容積を小さくできる。また、
冷媒にアンモニアをそして吸収剤に水を用いるヒートポ
ンプシステムとしてはＧＡＸシステムが成績係数が優れ
ているが、このヒートポンプシステムは冷却及び加熱兼
用であり、そのため熱交換箇所が多くてプラントの容積
としては大きい。一方、本吸気冷却に使用する吸収冷却
サブシステムでは、冷却機能だけが必要であるが、しか
し冷却容量としては膨大な容量が必要であることが特徴
である。その冷却容量が大きいがために本吸気冷却シス
テムはそのコンパクトさ求められる。

【０００８】また、燃料であるＬＮＧの蒸発熱エネルギ
ーと吸収冷却サブシステムとの並行利用が効果的ではな
かった。そして、日本の夏は湿度が高く、その空気を冷
却する場合に温度を低くしていくと空気中の水蒸気を凝
縮して水（ミスト，水滴）にする。そのために膨大なエ
ネルギーを費やす必要があり、冷却能力の割りには吸気
温度の低下は少ない。

【０００９】そこで、本出願の一部は冷媒にアンモニア
をそして吸収剤に水を用いるプロセスの改善に関する。
そして、本出願の一部は燃料であるＬＮＧの蒸発熱エネ
ルギーと吸収冷却サブシステムとの効果的な並行利用に
関する。また本出願の一部は吸気を冷却する際に発生す
る効果的にミスト（霧）を効果的に利用するシステムに
関する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本出願ではガスタービン
とガスタービンの廃熱を他の流体に熱エネルギーを移す
廃熱回収熱交換器及びその熱エネルギーで動力を発生す
る蒸気タービンからなるコンバインドサイクルシステム
において、ガスタービンの吸気を冷却する吸収冷却サブ
システムを有するシステムの改善に関するものである。

【００１１】請求項１（図１，図２，図１０）では、コ
ンバインドサイクルシステムにおいて、そのガスターン
ビンの吸気冷却サブシステムで、冷媒としてアンモニ
ア、吸収剤として水を用い、廃熱回収熱交換器・蒸気タ
ービン側の熱エネルギーで薄い中濃度アンモニア溶液を
加熱して濃い中濃度アンモニア蒸気と低濃度アンモニア
溶液とを生じ、この濃い中濃度アンモニア蒸気の凝縮熱
で他の中濃度アンモニア溶液を加熱してさらに高濃度ア
ンモニア蒸気と薄い中濃度アンモニア溶液とを生じ、凝
縮した濃い中濃度アンモニア溶液を加熱される側に送
り、一方、前記加熱で生じた低濃度アンモニア溶液に、
吸気を冷却した高濃度アンモニア蒸気の一部を吸収させ
てその吸収熱エネルギーでさらに中濃度アンモニア溶液
を加熱して高濃度アンモニア蒸気と薄い中濃度アンモニ
ア溶液とを生じ、これらの加熱で生じた高濃度アンモニ
ア蒸気を冷却して液体とした後に減圧下で蒸発させてこ
の蒸発熱でガスタービンの吸気を冷却し、そして前記の
吸気を冷却した高濃度アンモニア蒸気の残部の少なくと
も一部は、別途薄い中濃度アンモニア溶液と合わせて外
部放熱して凝縮することを特徴とするコンバインドサイ
クルシステムからなる。

【００１２】このシステムは冷却専用のシステムであ
り、吸気を冷却した高濃度アンモニア蒸気の一部を吸収
加熱エネルギーに供給するが、一部は直ちに凝縮するこ
とで、他の経路を回さずにシステム自体を簡素化するも
のである。

【００１３】請求項２（図３〜図５）では、コンバイン
ドサイクルシステムにおいて、そのガスタービンの吸気
冷却サブシステムで、冷媒としてアンモニア、吸収剤と
して水を用い、蒸気タービン側の熱エネルギーで中濃度
アンモニア溶液を加熱して高濃度アンモニア蒸気と低濃
度アンモニア溶液とを生じ、そして加熱で生じた高濃度
アンモニア蒸気を冷却して液体とした後に減圧下で一部
を蒸発させてこの蒸発熱でガスタービンの吸気を冷却し
て、この残り液体部をさらに減圧して少なくとも一部を
蒸発させてこの蒸発熱でガスタービンの吸気をさらに冷
却する。この構成により、蒸発熱に供給するアンモニア
の濃度が極めて高濃度でなくても有効に利用できる割合
を増加させることができる。

【００１４】請求項３（図６，図７（ａ），図９
（ａ））では、コンバインドサイクルシステムにおい
て、そのガスタービンの吸気冷却を、吸収冷却サブシス
テム及び燃料であるＬＮＧ（液化天然ガス）の蒸発熱に
よるサブシステムと併用し、吸気の冷却は共通媒体（水
など）で行い、ＬＮＧの蒸発熱による冷却サブシステム
で共通媒体の低い温度側を冷却して、そして共通媒体の
残冷却を吸収冷却サブシステムで冷却することを特徴と
するコンバインドサイクルシステムからなる。これによ
り共通媒体の温度をより下げることができる。

【００１５】共通媒体の温度をより下げると吸気温度と
の温度差がより拡大する。それにより熱交換器での伝熱
量が向上する。したがって、熱交換面積を少なくでき、
そしてこの共通媒体の流量も減少できるのでコスト的に
も有利である。ひいては熱交換器における吸気の圧力損
失も軽減できる。

【００１６】請求項４（図７（ｂ），図９（ｂ），図１
１）では，コンバインドサイクルシステムにおいて、そ
のガスタービンの吸気冷却を、吸収冷却サブシステム及
び燃料であるＬＮＧ（液化天然ガス）の蒸発熱による冷
却サブシステムと併用し、このＬＮＧの蒸発熱による冷
却サブシステムで吸気冷却における低い温度側を優先的
に冷却して、そして残冷却を吸収冷却サブシステムで冷
却する。なお吸収冷却サブシステムによる冷却温度は、
ＬＮＧの蒸発熱による冷却サブシステムによる冷却温度
と一部重なっても構わない。

【００１７】吸収冷却サブシステムで吸気の高い方の温
度側を冷却することで次のメリットがある。すなわち
１）冷媒が水で吸収剤がＬｉＢｒの場合は、冷却機器の
容積効率（容積当たりの冷媒蒸留量）を向上できる。そ
れは、水の蒸発熱で冷却する箇所（蒸発器ともいう言
う）の圧力をより高くできるので、それによりそこでの
冷媒密度を高くできることによる。また２）冷媒がアン
モニアで吸収剤が水の場合では、蒸留の際の蒸発開始温
度を低くできるので、廃熱回収熱交換器・蒸気タービン
側から受けた熱エネルギーをより有効に利用できる。そ
れは、アンモニアの蒸発熱で冷却する箇所の圧力をより
高くできるので、蒸発したアンモニアを中濃度アンモニ
ア溶液と混合して凝縮する箇所の圧力も高くでき、それ
により前記中濃度アンモニアの濃度を高めても凝縮でき
るので本システムの蒸留部のアンモニア濃度を高くする
ことができることによる。また、図２，図３での熱交換
器１７、図４での熱交換器４９、及び図１０での熱交換
器１６７の各々の加熱温度も上げることができるので、
そこでのアンモニア蒸発量（率）を上げることもでき
る。

【００１８】請求項５（図６〜図９，図１１）では、コ
ンバインドサイクルシステムにおいて、そのガスタービ
ンの吸気を冷却し、この冷却ではミスト（霧、小さい水
滴のこと）が発生するが、この冷却域（冷却域とは熱交
換器とその前後のことを言う）の入口側もしくは高い温
度側で発生したミスト（ダスト（塵）を含む）を除去
し、一方その出口側もしくは低い温度側で発生したミス
トをガスタービンに供給することを特徴とするコンバイ
ンドサイクルシステムからなる。そしてこのミストはガ
スタービンのコンプレッサー内の初期段階で蒸発する。
ミストがガスタービンのコンプレッサー内の初期段階で
蒸発すると、水蒸気からミストを生成するに必要なエネ
ルギーで吸気を冷却することと全く同一まではいかなく
ともほぼ等しい効果が得られる。よって、吸気を冷却す
る際に、ミスト生成に投じたエネルギーの一部を捨てず
に再び有効に利用できる。この効果により冷却サブシス
テムの能力を小さくできるか、及びまたはガスタービン
の出力を増加できる。ダスト（塵）を含むミストを除去
するには、専用のデミスター（霧除去器のこと、エリミ
ネターとも言う）を用いるのが好ましいが、フィンなど
でも、空気の流れ方向に対して角度を大きくつけて使用
できる。このフィンは冷却管に巻いて使用することもで
きる。

【００１９】請求項６（図８、図９，図１１）では、コ
ンバインドサイクルシステムにおいて、そのガスタービ
ンの吸気を冷却し、この冷却域で入口側もしくは高い温
度側で発生したミストは除去し、一方出口側もしくは低
い温度側では、ミスト除去を目的とした装置を退避させ
るか又は備えずに、そこで発生したミストをガスタービ
ンに供給することを特徴とするコンバインドサイクルシ
ステムからなる。請求項６〜９の効果は請求項５の内容
と同じである。

【００２０】請求項７（図６，図７，図８（ａ））で
は、コンバインドサイクルシステムにおいて、そのガス
タービンの吸気を冷却し、この冷却域で入口側もしくは
高い温度側で発生したミストはデミスターで除去し、一
方出口側もしくは低い温度側のデミスターのミスト除去
能力を低下させて、ガスタービンにミストを供給するこ
とを特徴とするコンバインドサイクルからなる。

【００２１】請求項８（図６〜図９）では、コンバイン
ドサイクルシステムにおいて、ガスタービンにはダスト
が減少した吸気とミストを供給し、そしてこのミストは
ガスタービンのコンプレッサー内の初期段階で蒸発す
る。したがってコンプレッサー内での空気温度上昇の抑
制が、熱交換器による吸気の直接冷却効果及びこの冷却
で生じたミストがコンプレッサー内で蒸発する蒸発熱に
よる冷却効果からなることを特徴とするコンバインドサ
イクルシステムからなる。

【００２２】請求項９（図６，図１１）では、ミスト
が、吸気を除塵した後に冷却して生成されることを特徴
とする請求請８記載のコンバインドサイクルシステムか
らなる。これにより、より多くのミストをガスタービン
のコンプレッサーに供給できる。したがって、コンプレ
ッサー内での空気温度上昇の抑制効果は極めて大きい。

【００２３】なお本出願の請求項２〜９の技術は、冷媒
の蒸留回数は１次でも２次でも蒸留回数にはよらない。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は請求項１対応の実施の形態
である。この図１での吸収冷却サブシステムを抜き出し
たものが図２である。図１では、吸収冷却サブシステム
の冷媒を加熱する熱エネルギーを廃熱回収熱交換器３か
ら受けている。また、その熱エネルギーはタービン（抽
気も含む）から受けることもできるし、タービンとター
ビンのつなぎ経路（高い圧力のタービンの最終羽根から
低い圧力のタービンのノズルの間）などから受けること
もできる。

【００２５】図２の吸収冷却サブシステムでは、熱交換
器１５では蒸気・温水の熱エネルギーで薄い中濃度アン
モニア溶液を加熱する。この加熱された薄い中濃度アン
モニア流体は、分離器１９で濃い中濃度アンモニア蒸気
と低濃度アンモニア溶液とに分離される。

【００２６】この濃い中濃度アンモニア蒸気は、次の熱
交換器１６で中濃度アンモニア溶液を加熱してその一部
が凝縮して、残りの凝縮しない分は凝縮器２４で凝縮す
る。熱交換器１６で凝縮した濃い中濃度アンモニア溶液
は、凝縮器２４ではなくポンプ８をへて熱交換器１６，
１７に送られる。そのため凝縮器２４から熱交換器１８
に送るアンモニア濃度を高く維持できる。熱交換器１６
で加熱された流体は高濃度アンモニア蒸気と薄い中濃度
アンモニア溶液とに分離器２０で分離される。この薄い
中濃度アンモニア溶液は熱交換器１５に送られる。ま
た、熱交換器１５に送る薄い中濃度アンモニア溶液は分
離器２１からでも構わない。

【００２７】一方、分離器１９での低濃度アンモニア溶
液は，調整弁１２を経て熱交換器１７に送られる。熱交
換器１７でこの低濃度アンモニア溶液は，熱交換器１８
からの高濃度アンモニア蒸気（吸気を冷却した）を吸収
して発熱して中濃度アンモニア溶液を加熱する。加熱さ
れた流体は、高濃度アンモニア蒸気と薄い中濃度アンモ
ニア溶液とに分離器２１で分離される。この高濃度アン
モニア蒸気は、凝縮器２４に送られ、薄い中濃度アンモ
ニア溶液は凝縮器２５に送られる。

【００２８】そして凝縮器２４で凝縮した高濃度アンモ
ニア溶液は調整弁１４で減圧されて熱交換器１８で蒸発
し、その蒸発熱エネルギーでガスタービン吸気を冷却す
る。熱交換器１８で蒸発した蒸気は、薄い中濃度アンモ
ニア溶液と混合されて凝縮器２５で冷却水により凝縮す
る（吸収される）。凝縮した溶液はポンプ９で熱交換器
１６，１７に送られ循環する。

【００２９】この図２の実施の形態では、熱交換器１８
で吸収した熱エネルギーを熱交換器１７で中濃度アンモ
ニア溶液の加熱に使用するので、凝縮器２５の容量を少
なくでき、さらに熱交換器１５で消費する蒸気の量も少
なくできるという大きなメリットが２つもある。

【００３０】また、このシステムは冷却専用のシステム
であり、吸気を冷却した高濃度アンモニア蒸気の一部を
吸収加熱エネルギーに供給するが、一部は直ちに凝縮す
ることで、他の経路を回さずにシステム自体を簡素化で
きる。

【００３１】図３は図２と同じく吸収冷却サブシステム
を抜き出したものであり、請求項２に対応する実施の形
態である。図２との相違は、図２が吸気を冷却する熱交
換器１８で冷媒を１段で減圧しているのに対して、図３
では２段で減圧していることである。高濃度アンモニア
溶液は、調節弁１４で減圧されて熱交換器３１で蒸発
し、その蒸発熱エネルギーでガスタービン吸気を冷却
し、分離器３２で蒸気と溶液に分離され、蒸気は熱交換
器１７に吸収されるが、溶液（濃度が少し低下してい
る）は調節弁３３でさらに減圧されて熱交換器３１でさ
らに蒸発し、その蒸発熱エネルギーでガスタービン吸気
を冷却する。この形態では、２回目の蒸発に供給するア
ンモニアの濃度が低下しているにもかかわらず、冷媒
（少量の水が混入している）を前回と同等の温度で蒸発
できる（結果として冷媒蒸発量を多くでき、すなわち溶
液として蒸留側に戻る量が少なくできる）。

【００３２】図４は図２，図３と同じく吸収冷却サブシ
ステムを抜き出したものであり、請求項２に対応する実
施の形態である。図３との相違は、熱交換器４７での１
次加熱の蒸気を凝縮器５５にすべて送って、吸気冷却に
供給していることである。このメリットはシステムを簡
素化できることであるが、一方、ディメリットは蒸発さ
せる冷媒の濃度が少し低下するので蒸発の後半で特に冷
却温度が上昇すること又は溶液として蒸留側に戻る量が
多いことである。しかしこの例のように減圧を複数回行
うことでそのディメリットに対処できる。

【００３３】図５は図２，図３，図４と同じく吸収冷却
サブシステムを抜き出したものであり、請求項２に対応
する実施の形態である。図４との相違は、冷媒の加熱・
蒸発部を簡素化していること、および吸気を冷却する熱
交換で蒸発した蒸気のエネルギーを冷媒加熱（吸収発
熱）に回さずに凝縮器で凝縮していることである。熱交
換器６８に入る高濃度アンモニアの濃度がやや低いた
め、凝縮器７３，７４で２段階の圧力で凝縮している。
凝縮圧力は凝縮器７４より凝縮器７３の方が低い。２段
圧力で凝縮するため、冷媒蒸発量を多くでき、すなわち
溶液として蒸留側に戻る量が少なくできる。

【００３４】図６は請求項３，５，７〜９対応の実施の
形態である。図６ではガスタービンの吸気冷却を、吸収
冷却サブシステム及び燃料であるＬＮＧ（液化天然ガ
ス）の蒸発熱による冷却システムと併用するもので、Ｌ
ＮＧ蒸発熱による冷却システム（熱交換器９６の右側を
冷却）の作動により吸収冷却サブシステム（冷媒／吸収
剤はアンモニア／水，水／臭化リチウム等を用いること
ができる）の負担を減少できる。それにより吸収冷却サ
ブシステムのサイズを縮小することができる。それは冷
媒加熱に用いる蒸気量低減とコスト低減につながる。ま
た、冷媒／吸収剤が水／臭化リチウムの場合では冷却温
度の下限が５〜７℃程度なので、それから出た媒体をさ
らに冷却することになるので熱交換器９７に入る媒体
（水の類が好ましい）の温度をさらに下げることができ
る。

【００３５】媒体の温度をさらに下げることは、媒体の
流量当たりの冷却能力をさらに上げることであり、また
熱交換器９７での熱交換効率にも好ましい。そして熱交
換器９６を冷却する２つのサブシステムの冷媒（熱媒
体）を同じにすれば共通設備が使用できるので好まし
い。

【００３６】また、図６では、ガスタービンの吸気を冷
却する熱交換器にデミスター（霧除去器）を設置してい
るが、少なくとも夏期全負荷時において、少なくとも出
口側（低い温度側）のデミスター９９のミスト（霧）収
集能力を低下させて、ガスタービンにダストが少ないミ
ストを供給する。これにより、ガスタービンのコンプレ
ッサー内でミストの蒸発によりその空気を冷却すること
ができる。なおこの出願でのデミスターは、エリミネー
ターと呼ぶこともある。

【００３７】図６でのフィルター１０１は冷却サブシス
テムが起動して除塵能力が出るまで防塵用に使用するこ
とができる。また、フィルター１０１を使用して、デミ
スター９９，１００の機能を押さえてミストをフルにガ
スタービンに供給することもできる（請求項８，９）。

【００３８】ガスタービンのコンプレッサーに入れたミ
ストの蒸発は、コンプレッサー羽根の第１〜２段で全て
または殆ど終えることができる。したがってそれ以降は
吸気温度抑制効果を得ることができるので、この効果は
極めて大きい。例えば、冷却して吸気を冷却して、２０
℃で水蒸気が飽和して１５℃まで冷却して生じたミスト
をそっくりガスタービンのコンプレッサーに入れた場
合、その効果は、ガスタービン入り口空気温度をさらに
９℃程度低下させるのと同等である。

【００３９】図７（ａ）は請求項３，５，７，８対応の
実施の形態であり、図７（ｂ）は請求項４，５，７，８
対応の実施の形態である。図７（ａ）ではガスタービン
の吸気冷却を、水を間接媒体として、低い温度側をＬＮ
Ｇ蒸発熱による冷却システムで冷却し、残りの冷却分は
冷却順序は先になるが吸収冷却サブシステムの冷熱で行
っている。図７（ｂ）ではガスタービンの吸気冷却を、
熱交換器１１９の出口側（低い温度側）をＬＮＧ蒸発熱
による冷却システムで冷却し、残りの冷却を吸収冷却サ
ブシステムで行っている。熱交換器１１９を冷却する媒
体を両システムとも同じであれば、コスト面及び管理面
で有利である。

【００４０】図８は吸気の出口側のデミスターのミスト
除去能力を低下させる例であり。図８（ａ）は請求項５
〜８に対応し、図８（ｂ）〜図８（ｅ）は請求項５，
６，８に対応する。

【００４１】図８（ａ）はミスト除去集用プレートの角
度を変えるもの、図８（ｂ），図８（ｃ）はデミスター
自体を旋回させるもの、図８（ｄ），図８（ｅ）はデミ
スター自体をスライドさせて吸気流入経路からずらすも
のである。しかし吸気冷却能力に余裕がある条件（例え
ば気温が高くない）では出口側（低い温度側）のデミス
ターを機能させた方が、ガスタービン入口の防錆に関し
ては好ましい。

【００４２】図９（ａ）は請求項３，５，６，８に対応
する実施の形態であり、そして図９（ｂ）は請求項４〜
６，８に対応する実施の形態である。

【００４３】図９（ａ）ではガスタービンの吸気冷却
を、水を間接媒体として、低い温度側（出口側）をＬＮ
Ｇ蒸発熱による冷却システムで冷却し、残りの冷却を吸
収冷却サブシステムで行っている。デミスター１４６は
熱交換器１４２の中間部にあり、そこでダスト（塵）を
含んだミスト（霧）を除去する。しかし熱交換器１４２
から出る吸気はその後生成されたミストを含んでおり、
それがガスタービンのコンプレッサー圧縮工程（温度も
上がる）で蒸発する際に圧縮された空気を冷却する。図
９（ｂ）ではガスタービンの吸気冷却を、熱交換器１４
９で低い温度側をＬＮＧ蒸発熱による冷却サブシステム
１５１で冷却し、残りの冷却を吸収冷却サブシステムで
行っている。デミスター１５２は熱交換器１４９の中間
部にあり、そこでダスト（塵）を含んだミスト（霧）を
収集する。そして熱交換器１４２から出る吸気はその後
生成されたミストを含んでおり、それがガスタービンの
コンプレッサー圧縮工程（温度も上がる）で蒸発する際
に圧縮された空気を冷却する。

【００４４】なお図６，図７，図９におけるガスタービ
ンの吸気を冷却するシステムは、冷媒を加熱する媒体の
物質、その状態、加熱方法などが異なっても同様の効果
が得られる。また図６，図７，図９では、ＬＮＧ蒸発熱
による冷却システムによる冷却温度と吸収冷却サブシス
テムによる冷却温度とは区分されているようにも見える
が、それぞれの冷却温度が一部重なることは構わない。
それは本出願ではＬＮＧ蒸発熱による冷却システムによ
る冷却で低温部を優先的に冷却することが要件であるこ
とによる。

【００４５】図１０は請求項１の実施の形態であり、吸
収冷却サブシステムを抜き出したものである。図２との
相違は、図２では最終加熱に送る流体は、最終加熱で発
生した蒸気の凝縮熱で加熱した流体であるが、一方図１
０では最終加熱に送る流体は、吸気を冷却して蒸発した
冷媒の吸収発熱で加熱した流体である。

【００４６】図１１は請求項４〜６，８，９の実施の形
態であり、熱交換器１８５で吸気を冷却し、デミスター
１８６でダストを含んだミストを除去し、ダストが少な
くなった空気とミストをガスタービンのコンプレッサー
に供している。ＬＮＧ冷却サブシステム１８７の冷熱で
熱交換器１８５の出口側（低い温度側）を冷却して、一
方吸収冷却サブシステムで熱交換器１８５の出口側（高
い温度側）を冷却している。また、図１１ではフィルタ
ー１８９，１９０はどちらか一つを取り付けて、冷却サ
ブシステムが立ち上がってダストを除去する能力が出る
まで機能させて、それ以降は退避させることができる。
それによりガスタービンに入るダストを常時除去できる
とともにシステム立ち上がり後の吸気吸入抵抗も小さく
できる。

【００４７】また、フィルター１９０を冷却サブシステ
ムが立ち上がった以降も機能させて（フィルター１８９
は除去している）、吸気冷却で生じたミスト（ダスト混
入が少ない）をフルにガスタービンに供給して、コンプ
レッサー内での空気温度抑制を強化することもできる
（請求項８，９）。ただしその場合は、フィルター１９
０の空気吸入抵抗は増加したままである。また、本図１
１は、冷却された吸気がガスタービンのコンプレッサー
に入るまでを記している図でもある。

【００４８】また、この出願の図における調整弁は、圧
力及び又は流量を調整するものとする。

【００４９】また、実施の対応においては調整弁，ポン
プは必要に応じて新たに設けることができる。

【００５０】この出願の技術は、ガスタービン及び蒸気
タービンを有するシステムであれば（例えば、加圧流動
床ボイラーを有するシステム、石炭ガス化システムな
ど）この技術的範囲内において使用できる。

【００５１】

【発明の効果】冷媒にアンモニアをそして吸収剤に水を
用いるプロセスにおいて、加熱エネルギーに対して効率
的に冷媒を蒸留できる（請求項１）。また、蒸発冷却途
中で冷媒のアンモニア濃度が低くなっても、吸気冷却温
度を低く保てる（請求項２）。また、燃料であるＬＮＧ
の蒸発熱エネルギーと吸収冷却サブシステムとの並行利
用において、吸収冷却サブシステムの負担を少なくし、
両システムを効率的に結合できる（請求項３，４）。ま
た、吸気を清浄した後に吸気冷却する際に発生するミス
トをガスタービンに供すると実質的な吸気冷却効果が大
きくなり、冷却サブシステムの能力を小さくできるか、
及び又はガスタービンの出力を増加でき、その効果は極
めて大きい（請求項５〜９）。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の実施の形態である。

【図２】請求項１の実施の形態である。

【図３】請求項２の実施の形態である。

【図４】請求項２の実施の形態である。

【図５】請求項２の実施の形態である。

【図６】請求項３，５，７〜９の実施の形態である。

【図７】請求項３〜５，７，８の実施の形態である。

【図８】請求項５〜８の実施の形態である。

【図９】請求項３〜６，８の実施の形態である。

【図１０】請求項１の実施の形態である。

【図１１】請求項４〜６，８，９の実施の形態である。

【符号の説明】

１，１８１ガスタービン２蒸気タービン３廃熱回収熱交換器４〜９，４１，６１，６２，８３，８４，１１１，１１
７，１１８，１４１，１４７，１４８，１６１，１６
２，１８３，１８４ポンプ１０〜１４，３３，３４，４２〜４６，６３〜６５，８
５〜９３，１６３〜１６５調整弁１５〜１８，３１，４７〜５０，６６〜６８，９４〜９
７，１１２，１１９，１４２，１４９，１６６〜１６
９，１８５熱交換器１９〜２２，３２，５１〜５４，６９〜７１，１７０〜
１７３分離器２３〜２５，５５，５６，７２〜７４，１７４，１７５
凝縮器９８タンク９９，１００，１１５，１１６，１２２，１２３，１３
１〜１３７，１４６，１５２，１８６デミスター８１，１１３，１２０，１４３，１５０，１８８吸収
冷却サブシステム１１４，１２１，１４５，１５１，１８７ＬＮＧ蒸
発熱冷却サブシステム１０１，１８９，１９０フィルター１８２コンプレッサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ０２Ｃ 7/05 Ｆ０２Ｃ 7/05 Ｆ２５Ｂ 27/02 Ｆ２５Ｂ 27/02 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンバインドサイクルシステムにおいて、
そのガスタービンの吸気冷却サブシステムで、冷媒とし
てアンモニア、吸収剤として水を用い、廃熱回収熱交換
器及び又は蒸気タービン側の熱エネルギーで薄い中濃度
アンモニア溶液を加熱して濃い中濃度アンモニア蒸気と
低濃度アンモニア溶液とを生じ、この濃い中濃度アンモ
ニア蒸気の凝縮熱で他の中濃度アンモニア溶液を加熱し
て高濃度アンモニア蒸気と薄い中濃度アンモニア溶液と
を生じ、凝縮した濃い中濃度アンモニア溶液を加熱され
る側に送り、一方、前記加熱で生じた低濃度アンモニア
溶液に、吸気を冷却した高濃度アンモニア蒸気の一部を
吸収させてその吸収熱エネルギーでさらに中濃度アンモ
ニア溶液を加熱して高濃度アンモニア蒸気と薄い中濃度
アンモニア溶液とを生じ、これらの加熱で生じた高濃度
アンモニア蒸気を冷却して液体とした後に減圧下で蒸発
させてこの蒸発熱でガスタービンの吸気を冷却し、そし
て前記の吸気を冷却した高濃度アンモニア蒸気の残部の
少なくとも一部は、別途薄い中濃度アンモニア溶液と合
わせて外部放熱して凝縮することを特徴とするコンバイ
ンドサイクルシステム。
【請求項２】コンバインドサイクルシステムにおいて、
そのガスタービンの吸気冷却サブシステムで、冷媒とし
てアンモニア、吸収剤として水を用い、蒸気タービン側
の熱エネルギーで中濃度アンモニア溶液を加熱して高濃
度アンモニア蒸気と低濃度アンモニア溶液とを生じ、こ
の加熱で生じた高濃度アンモニア蒸気を冷却して液体と
した後に減圧下で一部を蒸発させてこの蒸発熱でガスタ
ービンの吸気を冷却して、そしてこの残り液体部をさら
に減圧して少なくとも一部を蒸発させてこの蒸発熱でガ
スタービンの吸気をさらに冷却することを特徴とするコ
ンバインドサイクルシステム。
【請求項３】コンバインドサイクルシステムにおいて、
そのガスタービンの吸気冷却を、吸収冷却サブシステム
及び燃料であるＬＮＧ（液化天然ガス）の蒸発熱による
サブシステムと併用し、吸気の冷却は共通媒体で行い、
ＬＮＧの蒸発熱による冷却サブシステムで共通媒体の低
い温度側を冷却して、そして共通媒体の残冷却を吸収冷
却サブシステムで冷却することを特徴とするコンバイン
ドサイクルシステム。
【請求項４】コンバインドサイクルシステムにおいて、
そのガスタービンの吸気冷却を、吸収冷却サブシステム
及び燃料であるＬＮＧ（液化天然ガス）の蒸発熱による
サブシステムと併用し、このＬＮＧの蒸発熱による冷却
サブシステムで吸気冷却における低い温度側を冷却して
残冷却を吸収冷却サブシステムで冷却することを特徴と
するコンバインドサイクルシステム。
【請求項５】コンバインドサイクルシステムにおいて、
そのガスタービンの吸気を冷却し、この冷却ではミスト
（霧）が発生するが、この冷却域の入口側もしくは高い
温度側で発生したミストを除去し、一方その出口側もし
くは低い温度側で発生したミストはガスタービンに供給
することを特徴とするコンバインドサイクルシステム。
【請求項６】コンバインドサイクルシステムにおいて、
そのガスタービンの吸気を冷却し、この冷却域で入口側
もしくは高い温度側で発生したミストは除去し、一方出
口側もしくは低い温度側では、ミスト除去を目的とした
装置を退避させるか又は備えずに、そこで発生したミス
トをガスタービンに供給することを特徴とするコンバイ
ンドサイクルシステム。
【請求項７】コンバインドサイクルシステムにおいて、
そのガスタービンの吸気を冷却し、この冷却域で入口側
もしくは高い温度側で発生したミストは除去し、一方出
口側もしくは低い温度側では、ミスト除去を目的とした
装置の能力を低下させて、そこで発生したミストをガス
タービンに供給することを特徴とするコンバインドサイ
クル。
【請求項８】コンバインドサイクルシステムにおいて、
ガスタービンにダストが減少した吸気とミストを供給
し、このミストはガスタービンのコンプレッサー内の初
期段階で蒸発し、ガスタービンのコンプレッサー内での
空気温度上昇の抑制が、吸気の直接冷却効果及びこの冷
却で生じたミストがコンプレッサー内で蒸発する蒸発熱
による冷却効果からなることを特徴とするコンバインド
サイクルシステム。
【請求項９】ミストが、吸気を除塵した後に冷却して生
成されることを特徴とする請求請８記載のコンバインド
サイクルシステム。