JPH11324710A - ガスタービン発電プラント - Google Patents
ガスタービン発電プラントInfo
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- JPH11324710A JPH11324710A JP10137960A JP13796098A JPH11324710A JP H11324710 A JPH11324710 A JP H11324710A JP 10137960 A JP10137960 A JP 10137960A JP 13796098 A JP13796098 A JP 13796098A JP H11324710 A JPH11324710 A JP H11324710A
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- Japan
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- turbine
- water
- heat exchanger
- gas
- compressed air
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
- F01K21/047—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas having at least one combustion gas turbine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/08—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、燃焼器へ供給する空気中の水
分量を増加してタービンの作動媒体の流量を増加すると
共に、タービンから排出された排気ガスの熱回収量を増
加することにより、ガスタービン発電プラントの発電効
率を向上することにある。 【解決手段】上記課題と解決するために本発明のガスタ
ービン発電プラントは、空気等１０を圧縮する圧縮機１
と、圧縮空気１１と燃料６とを燃焼して燃焼ガスを生成
する燃焼器５と、前記燃焼ガスにより作動するタービン
７と、前記タービンにより駆動されて発電する発電機２
０と、排気ガス８と圧縮空気１１の全部又は一部とを間
接的に熱交換する再生熱交換器３と、前記再生熱交換器
内を流下する前記圧縮空気に水又は蒸気を噴霧する噴霧
器４とを備える。
分量を増加してタービンの作動媒体の流量を増加すると
共に、タービンから排出された排気ガスの熱回収量を増
加することにより、ガスタービン発電プラントの発電効
率を向上することにある。 【解決手段】上記課題と解決するために本発明のガスタ
ービン発電プラントは、空気等１０を圧縮する圧縮機１
と、圧縮空気１１と燃料６とを燃焼して燃焼ガスを生成
する燃焼器５と、前記燃焼ガスにより作動するタービン
７と、前記タービンにより駆動されて発電する発電機２
０と、排気ガス８と圧縮空気１１の全部又は一部とを間
接的に熱交換する再生熱交換器３と、前記再生熱交換器
内を流下する前記圧縮空気に水又は蒸気を噴霧する噴霧
器４とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水分を多量に含む
燃焼ガスにより作動するタービンを備えたガスタービン
発電プラントに係り、特に、燃焼器へ供給する空気（即
ち、圧縮機で圧縮された空気）の水分量を増加して前記
燃焼ガスの水分量を増加したガスタービン発電プラント
に関する。
燃焼ガスにより作動するタービンを備えたガスタービン
発電プラントに係り、特に、燃焼器へ供給する空気（即
ち、圧縮機で圧縮された空気）の水分量を増加して前記
燃焼ガスの水分量を増加したガスタービン発電プラント
に関する。
【０００２】
【従来の技術】加湿空気を用いたガスタービン発電プラ
ントに関する従来の技術として、例えば、特公平1−310
12号公報や特開平9−264158 号公報には、圧縮機で圧縮
してなる圧縮空気と熱回収媒体として用い加熱された液
相水とを加湿塔で接触させ、加湿空気（空気／水蒸気の
混合物）及び冷却された液相水を得て、加湿空気でター
ビン排気の熱回収を、また冷却された液相水を熱回収媒
体としてタービン排気の熱回収および圧縮機の中間冷却
を行い、さらに交換塔（増湿塔）で圧縮空気中に水蒸気
として移行した量に当たる液相水を交換塔で得られる冷
却された液相水による圧縮機の中間冷却器の後流の冷却
媒体として使用し交換塔及び熱回収に供せられる液相中
に補給するガスタービンサイクルが開示されている。
ントに関する従来の技術として、例えば、特公平1−310
12号公報や特開平9−264158 号公報には、圧縮機で圧縮
してなる圧縮空気と熱回収媒体として用い加熱された液
相水とを加湿塔で接触させ、加湿空気（空気／水蒸気の
混合物）及び冷却された液相水を得て、加湿空気でター
ビン排気の熱回収を、また冷却された液相水を熱回収媒
体としてタービン排気の熱回収および圧縮機の中間冷却
を行い、さらに交換塔（増湿塔）で圧縮空気中に水蒸気
として移行した量に当たる液相水を交換塔で得られる冷
却された液相水による圧縮機の中間冷却器の後流の冷却
媒体として使用し交換塔及び熱回収に供せられる液相中
に補給するガスタービンサイクルが開示されている。
【０００３】また、特公平1−19053号公報には、特公平
1−31012号公報や特開平9−264158号公報に開示された
発明のような交換塔（増湿塔）を用いず、圧縮機出口空
気に液相水を注入して得た加湿空気（圧縮空気／水／水
蒸気の混相混合物）でタービン排気の熱回収またはター
ビン排気の熱回収と圧縮機の中間冷却とを行い、かつ、
該加湿空気の形成に用いる圧縮空気を予め該加湿空気の
一部で冷却するガスタービンシステムが開示されてい
る。
1−31012号公報や特開平9−264158号公報に開示された
発明のような交換塔（増湿塔）を用いず、圧縮機出口空
気に液相水を注入して得た加湿空気（圧縮空気／水／水
蒸気の混相混合物）でタービン排気の熱回収またはター
ビン排気の熱回収と圧縮機の中間冷却とを行い、かつ、
該加湿空気の形成に用いる圧縮空気を予め該加湿空気の
一部で冷却するガスタービンシステムが開示されてい
る。
【０００４】また、P.Chesa等の「J. of Eng. for Gas T
urbine and Power, vol.117, pp499−508(1995)」、J. D
e Ruyck等の「ASME Paper 96−GT−361」にも、特公平1
−19053 号公報と同様に増湿塔を用いないガスタービン
システムが開示されている。
urbine and Power, vol.117, pp499−508(1995)」、J. D
e Ruyck等の「ASME Paper 96−GT−361」にも、特公平1
−19053 号公報と同様に増湿塔を用いないガスタービン
システムが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、ガスタービンからの排気ガスの熱により
加熱された空気の水分量をさらに増加することまでは考
慮されていない。
来の技術では、ガスタービンからの排気ガスの熱により
加熱された空気の水分量をさらに増加することまでは考
慮されていない。
【０００６】即ち、加湿空気が含有できる水分量の上
限、つまり、飽和空気が含有する水分量（以下、「飽和
水分量」と称す。）は、温度に依存し、その加湿空気の
温度が高いほど、飽和水分量も多くなる。よって、熱回
収器の入口側で飽和状態（加湿空気の温度に相当する蒸
気の飽和圧力に対する加湿空気中の蒸気の分圧を示す相
対湿度ψ＝１）にまで加湿された空気であっても、熱回
収器内で加熱され温度上昇したことによって、相対湿度
が低下する。つまり、熱回収器内で温度上昇した加湿空
気は、飽和状態に至るまで、さらに蒸気を含有すること
が可能である。
限、つまり、飽和空気が含有する水分量（以下、「飽和
水分量」と称す。）は、温度に依存し、その加湿空気の
温度が高いほど、飽和水分量も多くなる。よって、熱回
収器の入口側で飽和状態（加湿空気の温度に相当する蒸
気の飽和圧力に対する加湿空気中の蒸気の分圧を示す相
対湿度ψ＝１）にまで加湿された空気であっても、熱回
収器内で加熱され温度上昇したことによって、相対湿度
が低下する。つまり、熱回収器内で温度上昇した加湿空
気は、飽和状態に至るまで、さらに蒸気を含有すること
が可能である。
【０００７】本発明の目的は、燃焼器へ供給する空気中
の水分量を増加してタービンの作動媒体（燃焼ガス）の
流量を増加すると共に、タービンから排出された排気ガ
スの熱回収量を増加することにより、発電効率を向上し
たガスタービン発電プラントを提供することにある。
の水分量を増加してタービンの作動媒体（燃焼ガス）の
流量を増加すると共に、タービンから排出された排気ガ
スの熱回収量を増加することにより、発電効率を向上し
たガスタービン発電プラントを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のガスタービン発電プラントは、空気等を圧
縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮して得た圧縮空気と
燃料とを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃
焼器で生成された前記燃焼ガスにより作動するタービン
と、前記タービンにより駆動されて発電する発電機と、
前記タービンから排出された排気ガスの熱を利用して前
記圧縮機から前記燃焼器へ供給する前記圧縮空気の全部
又は一部を加熱しかつ前記圧縮機から前記燃焼器へ供給
する前記圧縮空気の全部又は一部を加湿する機能を有す
る再生熱交換器とを備える。
に、本発明のガスタービン発電プラントは、空気等を圧
縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮して得た圧縮空気と
燃料とを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃
焼器で生成された前記燃焼ガスにより作動するタービン
と、前記タービンにより駆動されて発電する発電機と、
前記タービンから排出された排気ガスの熱を利用して前
記圧縮機から前記燃焼器へ供給する前記圧縮空気の全部
又は一部を加熱しかつ前記圧縮機から前記燃焼器へ供給
する前記圧縮空気の全部又は一部を加湿する機能を有す
る再生熱交換器とを備える。
【０００９】そして、好ましくは、前記圧縮機から前記
再生熱交換器へ供給する前記圧縮空気に水又は蒸気を噴
霧する噴霧器を備える。
再生熱交換器へ供給する前記圧縮空気に水又は蒸気を噴
霧する噴霧器を備える。
【００１０】また、好ましくは、前記再生熱交換器から
排出された前記排気ガスの熱を利用して前記再生熱交換
器へ供給する水又は蒸気を加熱する給水加熱器を備え
る。
排出された前記排気ガスの熱を利用して前記再生熱交換
器へ供給する水又は蒸気を加熱する給水加熱器を備え
る。
【００１１】又は、上記目的を達成するために、本発明
のガスタービン発電プラントは、空気等を圧縮する圧縮
機と、前記圧縮機で圧縮して得た圧縮空気と燃料とを燃
焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器で生成
された前記燃焼ガスにより作動するタービンと、前記タ
ービンにより駆動されて発電する発電機と、前記タービ
ンから排出された排気ガスと前記圧縮機から前記燃焼器
へ供給する前記圧縮空気の全部又は一部とを間接的に熱
交換する再生熱交換器とを備える。さらに、前記再生熱
交換器に、該再生熱交換器内を流下する前記圧縮空気に
水又は蒸気を噴霧する噴霧器を配置する。
のガスタービン発電プラントは、空気等を圧縮する圧縮
機と、前記圧縮機で圧縮して得た圧縮空気と燃料とを燃
焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器で生成
された前記燃焼ガスにより作動するタービンと、前記タ
ービンにより駆動されて発電する発電機と、前記タービ
ンから排出された排気ガスと前記圧縮機から前記燃焼器
へ供給する前記圧縮空気の全部又は一部とを間接的に熱
交換する再生熱交換器とを備える。さらに、前記再生熱
交換器に、該再生熱交換器内を流下する前記圧縮空気に
水又は蒸気を噴霧する噴霧器を配置する。
【００１２】そして、好ましくは、前記再生熱交換器か
ら排出された前記排気ガスから水分を回収し、前記噴霧
器へ供給する水回収装置を備える。
ら排出された前記排気ガスから水分を回収し、前記噴霧
器へ供給する水回収装置を備える。
【００１３】又は、上記目的を達成するために、本発明
のガスタービン発電プラントは、空気等を圧縮する圧縮
機と、前記圧縮機で圧縮して得た圧縮空気と燃料とを燃
焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器で生成
された前記燃焼ガスにより作動するタービンと、前記タ
ービンにより駆動されて発電する発電機と、前記タービ
ンから排出された排気ガスと前記圧縮機から前記燃焼器
へ供給する前記圧縮空気の全部又は一部とを間接的に熱
交換する再生熱交換器とを備える。さらに、前記再生熱
交換器から排出された前記圧縮空気中の水分量を、前記
再生熱交換器へ供給される前記圧縮空気中の水分量より
も多くする。
のガスタービン発電プラントは、空気等を圧縮する圧縮
機と、前記圧縮機で圧縮して得た圧縮空気と燃料とを燃
焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器で生成
された前記燃焼ガスにより作動するタービンと、前記タ
ービンにより駆動されて発電する発電機と、前記タービ
ンから排出された排気ガスと前記圧縮機から前記燃焼器
へ供給する前記圧縮空気の全部又は一部とを間接的に熱
交換する再生熱交換器とを備える。さらに、前記再生熱
交換器から排出された前記圧縮空気中の水分量を、前記
再生熱交換器へ供給される前記圧縮空気中の水分量より
も多くする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１５】（第１の実施の形態）図１に、本発明のガ
スタービン発電プラントの機械系統図を示す。図１中、
Ａ，Ｂは所望量以上の水分を含む（相対湿度が所望値以
上の）加湿空気、１は空気（例えば、大気等）又は空気
或いは酸素を主体とする気体（以下、「空気等」と称
す。）を圧縮する圧縮機、２は圧縮空気中に水又は蒸気
（冷却媒体）を噴射又は噴霧する噴霧器（加湿装置）、
３はタービンから排出された排気ガスの熱を回収する再
生熱交換器、４は加湿空気中に水又は蒸気（冷却媒体）
を噴射又は噴霧する噴霧器（例えば、スプレーノズル
等）、５は燃料と加湿空気とを混合し燃焼して燃焼ガス
を発生する燃焼器、６は燃料（例えば、液化天然ガスを
気化した天然ガス等）、７は燃焼ガスにより作動するタ
ービン、８はタービンから排出された排気ガス、９はタ
ービンから排出された排気ガスの熱を利用して給水を加
熱する給水加熱器、１０は空気等、１１は圧縮機で圧縮
された圧縮空気、１２は給水加熱器から排出された排気
ガスと水回収塔で湿分を除去された排気ガスとを熱交換
するガス／ガス熱交換器、１３は排気ガス中の湿分を除
去する水回収塔、１４は海水を汲み上げる海水ポンプ、
１５は水回収塔で回収された回収水を昇圧する復水ポン
プ、１６は回収水を浄化する水処理装置、１７は浄化さ
れた回収水を昇圧する給水ポンプ、１８は給水ポンプで
昇圧された回収水（以下、「給水」と称す。）を昇圧す
る給水ポンプ、１９，２７，３８，３９は給水の流量を
制御する制御弁、２０はタービンにより駆動されてその
機械エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する発
電機、２５はタービンを起動する（タービンに連結さ
れ、燃焼器に燃料が投入されてタービンが自立作動でき
るまでタービンを回転させる）電動機（スタータ）、２
６はタービンロータ、２８は給水を昇圧する給水ポン
プ、２９は排気ガスを大気中へ放出する煙突、３０は圧
縮空気を分岐すると共にその分岐割合（圧縮空気の吐出
流量の配分）を変更する分岐装置を示す。
スタービン発電プラントの機械系統図を示す。図１中、
Ａ，Ｂは所望量以上の水分を含む（相対湿度が所望値以
上の）加湿空気、１は空気（例えば、大気等）又は空気
或いは酸素を主体とする気体（以下、「空気等」と称
す。）を圧縮する圧縮機、２は圧縮空気中に水又は蒸気
（冷却媒体）を噴射又は噴霧する噴霧器（加湿装置）、
３はタービンから排出された排気ガスの熱を回収する再
生熱交換器、４は加湿空気中に水又は蒸気（冷却媒体）
を噴射又は噴霧する噴霧器（例えば、スプレーノズル
等）、５は燃料と加湿空気とを混合し燃焼して燃焼ガス
を発生する燃焼器、６は燃料（例えば、液化天然ガスを
気化した天然ガス等）、７は燃焼ガスにより作動するタ
ービン、８はタービンから排出された排気ガス、９はタ
ービンから排出された排気ガスの熱を利用して給水を加
熱する給水加熱器、１０は空気等、１１は圧縮機で圧縮
された圧縮空気、１２は給水加熱器から排出された排気
ガスと水回収塔で湿分を除去された排気ガスとを熱交換
するガス／ガス熱交換器、１３は排気ガス中の湿分を除
去する水回収塔、１４は海水を汲み上げる海水ポンプ、
１５は水回収塔で回収された回収水を昇圧する復水ポン
プ、１６は回収水を浄化する水処理装置、１７は浄化さ
れた回収水を昇圧する給水ポンプ、１８は給水ポンプで
昇圧された回収水（以下、「給水」と称す。）を昇圧す
る給水ポンプ、１９，２７，３８，３９は給水の流量を
制御する制御弁、２０はタービンにより駆動されてその
機械エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する発
電機、２５はタービンを起動する（タービンに連結さ
れ、燃焼器に燃料が投入されてタービンが自立作動でき
るまでタービンを回転させる）電動機（スタータ）、２
６はタービンロータ、２８は給水を昇圧する給水ポン
プ、２９は排気ガスを大気中へ放出する煙突、３０は圧
縮空気を分岐すると共にその分岐割合（圧縮空気の吐出
流量の配分）を変更する分岐装置を示す。
【００１６】以下、本発明のガスタービン発電プラント
の動作を説明する。
の動作を説明する。
【００１７】圧縮機１において、空気等１０（大気であ
れば、その圧力は約１気圧）を約１５気圧に圧縮する
と、断熱膨張により比較的高温（例えば、約４００℃）
の圧縮空気１１となる。圧縮機１と再生熱交換器３との
間の圧縮空気１１の流路上に、圧縮空気１１を冷却及び
加湿する加湿装置、例えば噴霧器２を配置する。この噴
霧器２において、圧縮空気１１に微細水滴を噴霧して、
圧縮空気１１を主として微細水滴の蒸発潜熱により冷却
することにより、比較的低温（例えば、約130℃）の加
湿空気Ａを得る。つまり、噴霧器２において、圧縮空気
１１と微細水滴とを直接接触させて、圧縮空気１１を冷
却すると共にその流量を増加している。そして、圧縮空
気１１の温度，圧力，水分量（又は絶対湿度或いは相対
湿度）を指標として、噴霧した微細水滴が全て蒸発し、
かつ、加湿空気Ａの温度が十分低下して所望の温度にな
るように、微細水滴の噴霧水量、即ち噴霧器２へ供給す
る給水の流量を制御弁１９で制御する。加湿空気Ａが結
露して、加湿空気Ａの流路を形成する配管が損傷を受け
るのを回避するため、加湿空気Ａは、飽和空気状態（相
対湿度ψ＝１）よりも若干相対湿度ψが小さい状態であ
るのが好ましい。噴霧器２で噴霧する微細水滴の噴霧水
量は、例えば空気等１０の約１１重量％である。尚、噴
霧器２で圧縮空気１１を冷却する冷却媒体としては、圧
縮空気１１よりも低温の蒸気（好ましくは、飽和蒸気）
でもよいが、蒸発過程で潜熱を奪うため冷却効果が高く
かつ昇圧及び流量制御の容易な液体状態の水の方が好ま
しい。また、圧縮機１と噴霧器２との圧縮空気１１の流
路上に、分岐装置３０を配置し、また、その分岐装置３
０から圧縮空気１１を噴霧器２をバイパスして再生熱交
換器３に導くバイパス系統を配置する。そして、分岐装
置３０において、噴霧器２へ導入する圧縮空気１１の流
量と噴霧器２をバイパスする圧縮空気１１の流量との配
分を変更して、再生熱交換器３の入口部の加湿空気Ａの
温度又は／及び水分量を制御してもよい。
れば、その圧力は約１気圧）を約１５気圧に圧縮する
と、断熱膨張により比較的高温（例えば、約４００℃）
の圧縮空気１１となる。圧縮機１と再生熱交換器３との
間の圧縮空気１１の流路上に、圧縮空気１１を冷却及び
加湿する加湿装置、例えば噴霧器２を配置する。この噴
霧器２において、圧縮空気１１に微細水滴を噴霧して、
圧縮空気１１を主として微細水滴の蒸発潜熱により冷却
することにより、比較的低温（例えば、約130℃）の加
湿空気Ａを得る。つまり、噴霧器２において、圧縮空気
１１と微細水滴とを直接接触させて、圧縮空気１１を冷
却すると共にその流量を増加している。そして、圧縮空
気１１の温度，圧力，水分量（又は絶対湿度或いは相対
湿度）を指標として、噴霧した微細水滴が全て蒸発し、
かつ、加湿空気Ａの温度が十分低下して所望の温度にな
るように、微細水滴の噴霧水量、即ち噴霧器２へ供給す
る給水の流量を制御弁１９で制御する。加湿空気Ａが結
露して、加湿空気Ａの流路を形成する配管が損傷を受け
るのを回避するため、加湿空気Ａは、飽和空気状態（相
対湿度ψ＝１）よりも若干相対湿度ψが小さい状態であ
るのが好ましい。噴霧器２で噴霧する微細水滴の噴霧水
量は、例えば空気等１０の約１１重量％である。尚、噴
霧器２で圧縮空気１１を冷却する冷却媒体としては、圧
縮空気１１よりも低温の蒸気（好ましくは、飽和蒸気）
でもよいが、蒸発過程で潜熱を奪うため冷却効果が高く
かつ昇圧及び流量制御の容易な液体状態の水の方が好ま
しい。また、圧縮機１と噴霧器２との圧縮空気１１の流
路上に、分岐装置３０を配置し、また、その分岐装置３
０から圧縮空気１１を噴霧器２をバイパスして再生熱交
換器３に導くバイパス系統を配置する。そして、分岐装
置３０において、噴霧器２へ導入する圧縮空気１１の流
量と噴霧器２をバイパスする圧縮空気１１の流量との配
分を変更して、再生熱交換器３の入口部の加湿空気Ａの
温度又は／及び水分量を制御してもよい。
【００１８】タービン７に対して排気ガス８の下流側
（かつ煙突２９の上流側）に、対向流でかつ間接熱交換
式（例えば、多管式，フィンチューブ式，ブレードフィ
ン式，ブレード式等）の再生熱交換器３を配置する。加
湿空気Ａの一部又は全部を再生熱交換器３に導入し、タ
ービン７の出口部での温度が約６００℃以上の排気ガス
８から熱を回収する。つまり、再生熱交換器３におい
て、加湿空気Ａは排気ガス８と熱交換して、排気ガス８
の熱により加熱され温度上昇する。そして、再生熱交換
器３内の加湿空気Ａの流路（例えば、伝熱管内の流路）
の少なくとも１個所以上に噴霧器４を配置し、この噴霧
器４により加湿空気Ａに対し、さらに微細水滴を噴霧し
て、例えば約５８０℃の加湿空気Ｂを得る。そして、燃
焼器５の入口部の加湿空気Ｂの温度，圧力、或いは再生
熱交換器３に沿った排気ガス８流路部分の排気ガス８と
加湿空気Ｂとの温度差、又はその両方を指標として、微
細水滴の噴霧水量、即ち噴霧器４へ供給する給水の流量
を制御弁２７で制御する。噴霧器４で噴霧する微細水滴
の噴霧水量は、例えば空気等１０の約５重量％である。
また、上記同様、噴霧器４で加湿空気Ａを冷却する冷却
媒体としては、加湿空気Ａよりも低温の蒸気（好ましく
は、飽和蒸気）でもよいが、蒸発過程で潜熱を奪うため
冷却効果が高くかつ昇圧及び流量制御の容易な液体状態
の水の方が好ましい。
（かつ煙突２９の上流側）に、対向流でかつ間接熱交換
式（例えば、多管式，フィンチューブ式，ブレードフィ
ン式，ブレード式等）の再生熱交換器３を配置する。加
湿空気Ａの一部又は全部を再生熱交換器３に導入し、タ
ービン７の出口部での温度が約６００℃以上の排気ガス
８から熱を回収する。つまり、再生熱交換器３におい
て、加湿空気Ａは排気ガス８と熱交換して、排気ガス８
の熱により加熱され温度上昇する。そして、再生熱交換
器３内の加湿空気Ａの流路（例えば、伝熱管内の流路）
の少なくとも１個所以上に噴霧器４を配置し、この噴霧
器４により加湿空気Ａに対し、さらに微細水滴を噴霧し
て、例えば約５８０℃の加湿空気Ｂを得る。そして、燃
焼器５の入口部の加湿空気Ｂの温度，圧力、或いは再生
熱交換器３に沿った排気ガス８流路部分の排気ガス８と
加湿空気Ｂとの温度差、又はその両方を指標として、微
細水滴の噴霧水量、即ち噴霧器４へ供給する給水の流量
を制御弁２７で制御する。噴霧器４で噴霧する微細水滴
の噴霧水量は、例えば空気等１０の約５重量％である。
また、上記同様、噴霧器４で加湿空気Ａを冷却する冷却
媒体としては、加湿空気Ａよりも低温の蒸気（好ましく
は、飽和蒸気）でもよいが、蒸発過程で潜熱を奪うため
冷却効果が高くかつ昇圧及び流量制御の容易な液体状態
の水の方が好ましい。
【００１９】この加湿空気Ｂは、燃焼器５における支燃
剤ガス，タービン７の作動媒体ガスなどに用いる。即
ち、加湿空気Ｂを燃焼器５へ導き、燃焼器５において、
加湿空気Ｂと燃料６とを混合し燃焼し約１２００℃以上
の燃焼ガス（タービン７の作動媒体）を生成する。その
燃焼ガスをタービン７へ導き、タービン７を作動する。
タービン７のタービンロータ２６に、発電機２０を連結
して、その発電機２０を作動して発電する。また、ター
ビンロータ２６に、圧縮機１を連結して、圧縮機１を作
動し、空気等１０を圧縮する。また、プラント起動時又
は低負荷時は、燃焼器５内の燃焼が不安定になるため、
圧縮空気１１を直接に燃焼器５へ導き、燃焼用空気の相
対湿度を低下する方がよい。
剤ガス，タービン７の作動媒体ガスなどに用いる。即
ち、加湿空気Ｂを燃焼器５へ導き、燃焼器５において、
加湿空気Ｂと燃料６とを混合し燃焼し約１２００℃以上
の燃焼ガス（タービン７の作動媒体）を生成する。その
燃焼ガスをタービン７へ導き、タービン７を作動する。
タービン７のタービンロータ２６に、発電機２０を連結
して、その発電機２０を作動して発電する。また、ター
ビンロータ２６に、圧縮機１を連結して、圧縮機１を作
動し、空気等１０を圧縮する。また、プラント起動時又
は低負荷時は、燃焼器５内の燃焼が不安定になるため、
圧縮空気１１を直接に燃焼器５へ導き、燃焼用空気の相
対湿度を低下する方がよい。
【００２０】再生熱交換器３に対して排気ガス８の下流
側（かつ煙突２９の上流側）に、対向流でかつ間接熱交
換式の給水加熱器９を配置する。この給水加熱器９にお
いて、噴霧器２及び噴霧器４への給水を排気ガス８の熱
により予め加熱した後、それぞれの噴霧器へ供給する。
これにより、再生熱交換器３で回収した残りの排気ガス
８の熱を回収することができ、プラントの熱効率を向上
する。この時、噴霧器２と噴霧器４への給水温度は必ず
しも等しくする必要はない。本第１の実施の形態では、
〔噴霧器２への給水温度〕＜〔噴霧器４への給水〕であ
り、例えば、噴霧器２への給水温度は約７０℃であり、
噴霧器４への給水温度は約１００℃である。
側（かつ煙突２９の上流側）に、対向流でかつ間接熱交
換式の給水加熱器９を配置する。この給水加熱器９にお
いて、噴霧器２及び噴霧器４への給水を排気ガス８の熱
により予め加熱した後、それぞれの噴霧器へ供給する。
これにより、再生熱交換器３で回収した残りの排気ガス
８の熱を回収することができ、プラントの熱効率を向上
する。この時、噴霧器２と噴霧器４への給水温度は必ず
しも等しくする必要はない。本第１の実施の形態では、
〔噴霧器２への給水温度〕＜〔噴霧器４への給水〕であ
り、例えば、噴霧器２への給水温度は約７０℃であり、
噴霧器４への給水温度は約１００℃である。
【００２１】排気ガス８は、再生熱交換器３及び給水加
熱器９で熱回収されると、給水加熱器９の出口部でその
温度が例えば１００℃〜１１０℃程度となり、その後ガ
ス／ガス熱交換器１２へ導かれる。ガス／ガス熱交換器
１２において、給水加熱器９から排出された排気ガスと
水回収塔１３から排出された排気ガス８とを熱交換し、
給水加熱器９から排出された排気ガスを冷却すると共
に、水回収塔１３から排出された排気ガス８を加熱す
る。つまり、給水加熱器９から排出された排気ガス８
は、ガス／ガス熱交換器１２で予め冷却した後に水回収
塔１３に導入し、間接熱交換式の水回収塔１３におい
て、低温の空気や海水等を冷却媒体として３０℃〜４０
℃程度まで冷却して、排気ガス８中の水分を凝縮し、回
収する。尚、水回収塔１３は、排気ガス８に対し冷却水
を直接接触させて、排気ガス８を冷却する直接熱交換式
のものでもよい。この場合、水回収塔１３で回収された
回収水の一部又は全部をポンプで昇圧し、冷却媒体と熱
交換して冷却した後、冷却水として水回収塔１３へ循環
させるとよい。
熱器９で熱回収されると、給水加熱器９の出口部でその
温度が例えば１００℃〜１１０℃程度となり、その後ガ
ス／ガス熱交換器１２へ導かれる。ガス／ガス熱交換器
１２において、給水加熱器９から排出された排気ガスと
水回収塔１３から排出された排気ガス８とを熱交換し、
給水加熱器９から排出された排気ガスを冷却すると共
に、水回収塔１３から排出された排気ガス８を加熱す
る。つまり、給水加熱器９から排出された排気ガス８
は、ガス／ガス熱交換器１２で予め冷却した後に水回収
塔１３に導入し、間接熱交換式の水回収塔１３におい
て、低温の空気や海水等を冷却媒体として３０℃〜４０
℃程度まで冷却して、排気ガス８中の水分を凝縮し、回
収する。尚、水回収塔１３は、排気ガス８に対し冷却水
を直接接触させて、排気ガス８を冷却する直接熱交換式
のものでもよい。この場合、水回収塔１３で回収された
回収水の一部又は全部をポンプで昇圧し、冷却媒体と熱
交換して冷却した後、冷却水として水回収塔１３へ循環
させるとよい。
【００２２】水回収塔１３で回収された回収水は、復水
ポンプ１５で昇圧し、水処理装置１６で浄化した後、さ
らに給水ポンプ１７で昇圧する。給水ポンプ１７で昇圧
して得た給水を給水加熱器９へ導き、給水加熱器９にお
いて予め加熱して、噴霧器２及び噴霧器４へ供給する。
このように、プラントの内の水を循環するため、大気へ
の水分の放出を最小限とし、外部から新たな水の補給を
ほとんど必要としない。
ポンプ１５で昇圧し、水処理装置１６で浄化した後、さ
らに給水ポンプ１７で昇圧する。給水ポンプ１７で昇圧
して得た給水を給水加熱器９へ導き、給水加熱器９にお
いて予め加熱して、噴霧器２及び噴霧器４へ供給する。
このように、プラントの内の水を循環するため、大気へ
の水分の放出を最小限とし、外部から新たな水の補給を
ほとんど必要としない。
【００２３】又は、給水ポンプ１７で昇圧して得た低温
の給水を、給水加熱器９をバイパスして、噴霧器２へ供
給してもよい。即ち、給水加熱器９で加熱された高温の
給水と給水加熱器９をバイパスした低温の給水とを合流
して噴霧器２へ供給する。そして、そのバイパス経路上
に配置した制御弁３８により、給水加熱器９をバイパス
する給水の流量を制御し、給水加熱器９で加熱された高
温の給水と給水加熱器９をバイパスした低温の給水との
流量配分を制御することにより、噴霧器２へ供給する給
水の温度を制御する。これにより、プラントの負荷が変
化する場合に、熱回収効率が低下することを抑制した制
御を行うことができるという効果を奏する。
の給水を、給水加熱器９をバイパスして、噴霧器２へ供
給してもよい。即ち、給水加熱器９で加熱された高温の
給水と給水加熱器９をバイパスした低温の給水とを合流
して噴霧器２へ供給する。そして、そのバイパス経路上
に配置した制御弁３８により、給水加熱器９をバイパス
する給水の流量を制御し、給水加熱器９で加熱された高
温の給水と給水加熱器９をバイパスした低温の給水との
流量配分を制御することにより、噴霧器２へ供給する給
水の温度を制御する。これにより、プラントの負荷が変
化する場合に、熱回収効率が低下することを抑制した制
御を行うことができるという効果を奏する。
【００２４】又は、給水ポンプ１７で昇圧して得た低温
の給水を、給水加熱器９をバイパスして、噴霧器４へ供
給してもよい。即ち、給水加熱器９で加熱された高温の
給水と給水加熱器９をバイパスした低温の給水とを合流
して噴霧器４へ供給する。そして、そのバイパス経路上
に配置した制御弁３９により、給水加熱器９をバイパス
する給水の流量を制御し、給水加熱器９で加熱された高
温の給水と給水加熱器９をバイパスした低温の給水との
流量配分を制御することにより、噴霧器４へ供給する給
水の温度を制御する。これにより、プラントの負荷が変
化する場合に、熱回収効率が低下することを抑制した制
御を行うことができるという効果を奏する。
の給水を、給水加熱器９をバイパスして、噴霧器４へ供
給してもよい。即ち、給水加熱器９で加熱された高温の
給水と給水加熱器９をバイパスした低温の給水とを合流
して噴霧器４へ供給する。そして、そのバイパス経路上
に配置した制御弁３９により、給水加熱器９をバイパス
する給水の流量を制御し、給水加熱器９で加熱された高
温の給水と給水加熱器９をバイパスした低温の給水との
流量配分を制御することにより、噴霧器４へ供給する給
水の温度を制御する。これにより、プラントの負荷が変
化する場合に、熱回収効率が低下することを抑制した制
御を行うことができるという効果を奏する。
【００２５】一方、水回収塔１３で水分を回収した後の
排気ガス８は、ガス／ガス熱交換器１２で８０℃〜９０
℃程度まで再加熱した後、煙突２９から大気中へ放出す
る。海水等と熱交換して冷却された排気ガス８を８０℃
〜９０℃程度まで再加熱することにより、大気中へ放出
する排気ガス８の白煙の発生を防止している。尚、排気
ガス８中の水分を凝縮するための冷熱媒体として、燃焼
器５へ燃料６として供給される液化天然ガス又は液化天
然ガスを利用する設備（例えば、他のガスタービン発電
プラント，製鉄所等）へ供給する液化天然ガスの冷熱を
利用してもよい。
排気ガス８は、ガス／ガス熱交換器１２で８０℃〜９０
℃程度まで再加熱した後、煙突２９から大気中へ放出す
る。海水等と熱交換して冷却された排気ガス８を８０℃
〜９０℃程度まで再加熱することにより、大気中へ放出
する排気ガス８の白煙の発生を防止している。尚、排気
ガス８中の水分を凝縮するための冷熱媒体として、燃焼
器５へ燃料６として供給される液化天然ガス又は液化天
然ガスを利用する設備（例えば、他のガスタービン発電
プラント，製鉄所等）へ供給する液化天然ガスの冷熱を
利用してもよい。
【００２６】次に、再生熱交換器３に設けた噴霧器４に
よる微細水滴噴霧の効果を図２及び図３により説明す
る。図２に、本発明のガスタービン発電プラントの再生
熱交換器における噴霧水量に対するプラント効率又はプ
ラント出力の関係を示す。図２において、横軸は再生熱
交換器の噴霧水量（圧縮機出口空気量に対する相対値，
重量％）であり、縦軸は再生熱交換器の噴霧水量が０の
ときを基準としてプラント効率又はプラント出力の変化
分（増加分）を相対値で示したものである。また、図３
に、本発明のガスタービン発電プラントの再生熱交換器
における噴霧水量に対する給水加熱器出口部の排気ガス
温度の関係を示す。尚、図２，図３において、排気ガス
８の温度，再生熱交換器３の出口部の加湿空気Ｂの温
度，圧縮機１の出口部の空気量，噴霧器２の噴霧水量な
どは一定としている。また、表１に、本発明のガスター
ビン発電プラントの各流体の状態量を示す。
よる微細水滴噴霧の効果を図２及び図３により説明す
る。図２に、本発明のガスタービン発電プラントの再生
熱交換器における噴霧水量に対するプラント効率又はプ
ラント出力の関係を示す。図２において、横軸は再生熱
交換器の噴霧水量（圧縮機出口空気量に対する相対値，
重量％）であり、縦軸は再生熱交換器の噴霧水量が０の
ときを基準としてプラント効率又はプラント出力の変化
分（増加分）を相対値で示したものである。また、図３
に、本発明のガスタービン発電プラントの再生熱交換器
における噴霧水量に対する給水加熱器出口部の排気ガス
温度の関係を示す。尚、図２，図３において、排気ガス
８の温度，再生熱交換器３の出口部の加湿空気Ｂの温
度，圧縮機１の出口部の空気量，噴霧器２の噴霧水量な
どは一定としている。また、表１に、本発明のガスター
ビン発電プラントの各流体の状態量を示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】図２より、再生熱交換器における噴霧水量
を０から５.５ｗｔ％ へ増加させると、プラント効率は
約５％（相対値）向上し、プラント出力は約１５％増加
していることが分かる。このとき、図３より、給水加熱
器出口部の排気ガス温度は約２００℃から約１００℃へ
低下していることが分かる。これは、再生熱交換器にお
ける噴霧水量を増加させることにより、排気ガス８から
の熱回収量が増加し、かつ、加湿空気Ｂの流量が増加す
ることによる。
を０から５.５ｗｔ％ へ増加させると、プラント効率は
約５％（相対値）向上し、プラント出力は約１５％増加
していることが分かる。このとき、図３より、給水加熱
器出口部の排気ガス温度は約２００℃から約１００℃へ
低下していることが分かる。これは、再生熱交換器にお
ける噴霧水量を増加させることにより、排気ガス８から
の熱回収量が増加し、かつ、加湿空気Ｂの流量が増加す
ることによる。
【００２９】また、図４に、本発明のガスタービン発電
プラントの再生熱交換器の噴霧器の配置例の解説図を示
す。図４において、縦軸は再生熱交換器３内の排気ガス
８の温度状態又は加湿空気Ａの温度状態（任意スケー
ル）を、横軸は排気ガス８からの回収熱量（任意スケー
ル）を示している。
プラントの再生熱交換器の噴霧器の配置例の解説図を示
す。図４において、縦軸は再生熱交換器３内の排気ガス
８の温度状態又は加湿空気Ａの温度状態（任意スケー
ル）を、横軸は排気ガス８からの回収熱量（任意スケー
ル）を示している。
【００３０】図４において、直線ａは排気ガス８の温度
状態であり、再生熱交換器３の入口へ温度Tginで入り、
加湿空気Ａによる回収熱量Ｑの増加に伴い、その温度は
低下していく。破線ｄは、直線ａと平行の直線であり、
排気ガス８から理想的に熱回収できた場合の被加熱側媒
体の温度状態である。
状態であり、再生熱交換器３の入口へ温度Tginで入り、
加湿空気Ａによる回収熱量Ｑの増加に伴い、その温度は
低下していく。破線ｄは、直線ａと平行の直線であり、
排気ガス８から理想的に熱回収できた場合の被加熱側媒
体の温度状態である。
【００３１】直線ｂは、噴霧器４で水噴霧しないときの
加湿空気Ａの温度状態であり、再生熱交換器３の入口に
温度Ｔａｂ（＝Ｔａｃ）で入り、排気ガス８から熱回収
して再生熱交換器３の出口から温度Taout で取り出され
る。この時、排気ガス８に比較して加湿空気Ａの流量は
少なくかつ比熱も小さいため、直線ａに比較して傾きが
大きく、入口温度Ｔａｂの位置に対応する回収熱量はＱ
ｂにとどまる。また、再生熱交換器３の出口部の排気ガ
ス温度は、Ｔｇｂと高くなる。
加湿空気Ａの温度状態であり、再生熱交換器３の入口に
温度Ｔａｂ（＝Ｔａｃ）で入り、排気ガス８から熱回収
して再生熱交換器３の出口から温度Taout で取り出され
る。この時、排気ガス８に比較して加湿空気Ａの流量は
少なくかつ比熱も小さいため、直線ａに比較して傾きが
大きく、入口温度Ｔａｂの位置に対応する回収熱量はＱ
ｂにとどまる。また、再生熱交換器３の出口部の排気ガ
ス温度は、Ｔｇｂと高くなる。
【００３２】一方、折線ｃは、再生熱交換器３内で水噴
霧する本発明の加湿空気Ａの温度状態であり、再生熱交
換器３の４個所（噴霧点ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ
４）で水噴霧した場合を示している。加湿空気Ａは，再
生熱交換器３の入口に温度Ｔａｃ（＝Ｔａｂ）で入り、
排気ガス８から熱回収して、再生熱交換器３の出口から
温度Taout で取り出される。この場合、温度Ｔａｃ(＝
Ｔａｂ)で再生熱交換器３の入口に入った加湿空気は、
排気ガス８からの熱回収により直線Ｂと平行に温度が上
昇するが、噴霧点ＳＰ１で水噴霧され、主としてその蒸
発潜熱により加湿空気Ａの温度が低下すると共にその流
量が増加する。この加湿空気Ａは、排気ガス８からの熱
回収により温度が上昇するが、同様にして噴霧点ＳＰ
２，ＳＰ３，ＳＰ４で水噴霧され、温度上昇した加湿空
気Ａの温度が低下すると共にその流量が増加する。これ
により、折線ｃの平均的な傾きが、理想的な直線ｄに近
づき、入口温度Ｔａｃの位置に対応する回収熱量がＱｃ
まで増加する。また、再生熱交換器３の出口部の排ガス
温度は、Ｔｇｃと低くなる。
霧する本発明の加湿空気Ａの温度状態であり、再生熱交
換器３の４個所（噴霧点ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ
４）で水噴霧した場合を示している。加湿空気Ａは，再
生熱交換器３の入口に温度Ｔａｃ（＝Ｔａｂ）で入り、
排気ガス８から熱回収して、再生熱交換器３の出口から
温度Taout で取り出される。この場合、温度Ｔａｃ(＝
Ｔａｂ)で再生熱交換器３の入口に入った加湿空気は、
排気ガス８からの熱回収により直線Ｂと平行に温度が上
昇するが、噴霧点ＳＰ１で水噴霧され、主としてその蒸
発潜熱により加湿空気Ａの温度が低下すると共にその流
量が増加する。この加湿空気Ａは、排気ガス８からの熱
回収により温度が上昇するが、同様にして噴霧点ＳＰ
２，ＳＰ３，ＳＰ４で水噴霧され、温度上昇した加湿空
気Ａの温度が低下すると共にその流量が増加する。これ
により、折線ｃの平均的な傾きが、理想的な直線ｄに近
づき、入口温度Ｔａｃの位置に対応する回収熱量がＱｃ
まで増加する。また、再生熱交換器３の出口部の排ガス
温度は、Ｔｇｃと低くなる。
【００３３】即ち、再生熱交換器３で水噴霧することに
より、回収熱量をｄＱ（＝Ｑｃ−Ｑｂ）だけ増加させる
ことができ、図２で説明したようにプラント効率及びプ
ラント出力を向上させることができる。
より、回収熱量をｄＱ（＝Ｑｃ−Ｑｂ）だけ増加させる
ことができ、図２で説明したようにプラント効率及びプ
ラント出力を向上させることができる。
【００３４】なお、噴霧点の数をさら増加させれば理想
的な直線ｄに近づき、回収熱量をさらに大きくすること
も可能である。
的な直線ｄに近づき、回収熱量をさらに大きくすること
も可能である。
【００３５】本実施の形態によれば、以下の効果を奏す
る。
る。
【００３６】（１）圧縮機１の下流側及び再生熱交換器
３内で微細水滴を噴霧し、さらに必要に応じて噴霧器２
又は／及び噴霧器４へ供給する給水を給水加熱器９で加
熱することにより、排気ガス８からの熱回収を効率よく
行うことができると共に、タービン７の作動媒体の流量
を増加できるため、プラント効率及びプラント出力を向
上するという効果を奏する。
３内で微細水滴を噴霧し、さらに必要に応じて噴霧器２
又は／及び噴霧器４へ供給する給水を給水加熱器９で加
熱することにより、排気ガス８からの熱回収を効率よく
行うことができると共に、タービン７の作動媒体の流量
を増加できるため、プラント効率及びプラント出力を向
上するという効果を奏する。
【００３７】（２）さらに、圧縮機１の下流側及び再生
熱交換器３内で微細水滴を噴霧することにより、圧縮機
１の中間冷却器や圧縮機１の下流側の後置冷却器、さら
には加湿塔が不要になる。これにより、タービン７の作
動媒体の圧力損失を低減でき、さらにプラント効率及び
プラント出力を向上するという効果を奏する。特開平9
−264158号公報に記載されるような従来の加湿塔は、圧
縮空気と落下水滴とを対向流に直接接触させることから
圧力損失が大きい（例えば、０.３ata）。また、加湿塔
にかえて噴霧器を用いることにより、プラントを簡素
化，小型化でき、プラントの制御の応答性を向上すると
いう効果を奏する。
熱交換器３内で微細水滴を噴霧することにより、圧縮機
１の中間冷却器や圧縮機１の下流側の後置冷却器、さら
には加湿塔が不要になる。これにより、タービン７の作
動媒体の圧力損失を低減でき、さらにプラント効率及び
プラント出力を向上するという効果を奏する。特開平9
−264158号公報に記載されるような従来の加湿塔は、圧
縮空気と落下水滴とを対向流に直接接触させることから
圧力損失が大きい（例えば、０.３ata）。また、加湿塔
にかえて噴霧器を用いることにより、プラントを簡素
化，小型化でき、プラントの制御の応答性を向上すると
いう効果を奏する。
【００３８】（３）また、大気中に放出する前の排気ガ
ス８中の水分を凝縮・回収し、この回収水を該微細水滴
噴霧の給水に用いて、水を循環させることにより、外部
からの新たな水の補給をほとんど必要とせず、かつ、大
気への水分の放出も最小限とできるので、環境への影響
が小さいという効果を奏する。
ス８中の水分を凝縮・回収し、この回収水を該微細水滴
噴霧の給水に用いて、水を循環させることにより、外部
からの新たな水の補給をほとんど必要とせず、かつ、大
気への水分の放出も最小限とできるので、環境への影響
が小さいという効果を奏する。
【００３９】（４）また、加湿空気Ａ及び加湿空気Ｂに
噴霧する微細水滴の噴霧水量をタービンの運転状態に応
じて制御すれば、タービンの運転状態（負荷等）が変化
しても高い熱効率を保持できるという効果を奏する。
噴霧する微細水滴の噴霧水量をタービンの運転状態に応
じて制御すれば、タービンの運転状態（負荷等）が変化
しても高い熱効率を保持できるという効果を奏する。
【００４０】（第２の実施の形態）図５に、本発明のガ
スタービン発電プラントの機械系統図を示す。図５中、
２１は圧縮空気を冷却する空気冷却器、２２は圧縮空気
を加湿する加湿塔、２３，２４は加湿塔の液相水を昇圧
する循環ポンプ、４０は給水の流量を制御する制御弁を
示す。
スタービン発電プラントの機械系統図を示す。図５中、
２１は圧縮空気を冷却する空気冷却器、２２は圧縮空気
を加湿する加湿塔、２３，２４は加湿塔の液相水を昇圧
する循環ポンプ、４０は給水の流量を制御する制御弁を
示す。
【００４１】図５に示す第２の実施の形態は、圧縮機１
と再生熱交換器３との間の圧縮空気１１の流路上に、空
気冷却器２１及び加湿塔２２とを配置する。そして、圧
縮空気１１を空気冷却器２１で冷却した後に、加湿塔２
２に導入し、加湿塔２２において、空気冷却器２１及び
給水加熱器９で加熱した液相水と対向流に直接接触さ
せ、液相水の一部を圧縮空気１１に蒸発移行させること
により、比較的低温の加湿空気Ａを得ると共に、液相水
の温度を低下させる。温度の低下した液相水は循環ポン
プ２３及び循環ポンプ２４により加湿塔２２より取り出
され、空気冷却器２１及び給水加熱器９で加熱されて加
湿塔２２に戻る。尚、本第２の実施の形態では、好まし
くは、〔加湿塔２２への給水温度〕＞〔噴霧器４への給
水〕とする。
と再生熱交換器３との間の圧縮空気１１の流路上に、空
気冷却器２１及び加湿塔２２とを配置する。そして、圧
縮空気１１を空気冷却器２１で冷却した後に、加湿塔２
２に導入し、加湿塔２２において、空気冷却器２１及び
給水加熱器９で加熱した液相水と対向流に直接接触さ
せ、液相水の一部を圧縮空気１１に蒸発移行させること
により、比較的低温の加湿空気Ａを得ると共に、液相水
の温度を低下させる。温度の低下した液相水は循環ポン
プ２３及び循環ポンプ２４により加湿塔２２より取り出
され、空気冷却器２１及び給水加熱器９で加熱されて加
湿塔２２に戻る。尚、本第２の実施の形態では、好まし
くは、〔加湿塔２２への給水温度〕＞〔噴霧器４への給
水〕とする。
【００４２】又は、循環ポンプ２４で昇圧して得た給水
を、給水加熱器９をバイパスして、噴霧器４へ供給して
もよい。即ち、給水加熱器９で加熱された高温の給水と
給水加熱器９をバイパスした低温の給水とを合流して噴
霧器４へ供給する。そして、そのバイパス経路上に配置
した制御弁４０により、給水加熱器９をバイパスする給
水の流量を制御し、給水加熱器９で加熱された高温の給
水と給水加熱器９をバイパスした低温の給水との流量配
分を制御することにより、噴霧器４へ供給する給水の温
度を制御する。これにより、プラントの負荷が変化する
場合に、熱回収効率が低下する抑制した制御を行うこと
ができるという効果を奏する。
を、給水加熱器９をバイパスして、噴霧器４へ供給して
もよい。即ち、給水加熱器９で加熱された高温の給水と
給水加熱器９をバイパスした低温の給水とを合流して噴
霧器４へ供給する。そして、そのバイパス経路上に配置
した制御弁４０により、給水加熱器９をバイパスする給
水の流量を制御し、給水加熱器９で加熱された高温の給
水と給水加熱器９をバイパスした低温の給水との流量配
分を制御することにより、噴霧器４へ供給する給水の温
度を制御する。これにより、プラントの負荷が変化する
場合に、熱回収効率が低下する抑制した制御を行うこと
ができるという効果を奏する。
【００４３】一方、加湿塔２２で得た加湿空気Ａは、排
気ガス８の流路に配置された再生熱交換器３に導入さ
れ、図１に示した第１の実施の形態と同様に排気ガス８
から熱を回収すると共に、この再生熱交換器３内の加湿
空気流路の少なくとも１個所以上に設けた噴霧器４によ
り、加湿空気Ａに微細水滴を噴霧して加湿空気Ｂを得
る。この加湿空気Ｂは燃焼器５における支燃剤ガス，ガ
スタービン７の作動媒体ガス等に用いている。
気ガス８の流路に配置された再生熱交換器３に導入さ
れ、図１に示した第１の実施の形態と同様に排気ガス８
から熱を回収すると共に、この再生熱交換器３内の加湿
空気流路の少なくとも１個所以上に設けた噴霧器４によ
り、加湿空気Ａに微細水滴を噴霧して加湿空気Ｂを得
る。この加湿空気Ｂは燃焼器５における支燃剤ガス，ガ
スタービン７の作動媒体ガス等に用いている。
【００４４】本第２の実施の形態によれば、上記第１の
実施の形態と同様に、燃焼器５入口部の加湿空気Ｂの温
度，圧力、あるいは再生熱交換器３に沿った排気ガス８
の流路部分における排気ガスと加湿空気Ｂとの温度差、
あるいはその両方を指標として噴霧器４における微細水
滴の噴霧水量を制御弁２７で制御することにより、プラ
ントの運転状態、例えば部分負荷，負荷変化，大気温度
などに応じた効率のよい熱回収はもとより、熱容量の大
きい加湿塔２２を備えているにもかかわらず制御の応答
性を向上するという効果を奏する。即ち、噴霧器４を積
極的に用いることにより、プラントの制御の応答性を向
上することができる。
実施の形態と同様に、燃焼器５入口部の加湿空気Ｂの温
度，圧力、あるいは再生熱交換器３に沿った排気ガス８
の流路部分における排気ガスと加湿空気Ｂとの温度差、
あるいはその両方を指標として噴霧器４における微細水
滴の噴霧水量を制御弁２７で制御することにより、プラ
ントの運転状態、例えば部分負荷，負荷変化，大気温度
などに応じた効率のよい熱回収はもとより、熱容量の大
きい加湿塔２２を備えているにもかかわらず制御の応答
性を向上するという効果を奏する。即ち、噴霧器４を積
極的に用いることにより、プラントの制御の応答性を向
上することができる。
【００４５】また、本第２の実施の形態によれば、噴霧
器４で微細水滴を噴霧することにより、噴霧器４を備え
ない従来技術に比較して、再生熱交換器３における排気
ガス８からの熱回収量を大きくできため、給水加熱器９
及び加湿塔２２を小型化でき、これにより、プラント全
体の敷地面積を小さくできると共に、プラントの制御の
応答性を向上するという効果を奏する。
器４で微細水滴を噴霧することにより、噴霧器４を備え
ない従来技術に比較して、再生熱交換器３における排気
ガス８からの熱回収量を大きくできため、給水加熱器９
及び加湿塔２２を小型化でき、これにより、プラント全
体の敷地面積を小さくできると共に、プラントの制御の
応答性を向上するという効果を奏する。
【００４６】さらに、循環水系を持つ比較的熱容量の大
きい加湿塔２２を備えているため、制御系の故障などが
発生しても循環水の慣性により加湿塔２２への液相水が
瞬時に停止することがなく、加湿空気Ａの流量，温度は
急激には変化せず、タービン系，排熱回収系等の設備に
熱衝撃を与えることが少ないという効果を奏する。（第
３の実施の形態）。
きい加湿塔２２を備えているため、制御系の故障などが
発生しても循環水の慣性により加湿塔２２への液相水が
瞬時に停止することがなく、加湿空気Ａの流量，温度は
急激には変化せず、タービン系，排熱回収系等の設備に
熱衝撃を与えることが少ないという効果を奏する。（第
３の実施の形態）。
【００４７】図６に、本発明のガスタービン発電プラン
トの機械系統図を示す。図６中、Ｃは加湿空気、３１は
圧縮前の空気に水又は蒸気を噴射又は噴霧する噴霧器
（吸気冷却装置）、３２は圧縮空気に水又は蒸気を噴射
又は噴霧する噴霧器、３３は給水の流量を制御する制御
弁、３４は給水を昇圧する給水ポンプ、３５は給水の流
量を制御する制御弁を示す。
トの機械系統図を示す。図６中、Ｃは加湿空気、３１は
圧縮前の空気に水又は蒸気を噴射又は噴霧する噴霧器
（吸気冷却装置）、３２は圧縮空気に水又は蒸気を噴射
又は噴霧する噴霧器、３３は給水の流量を制御する制御
弁、３４は給水を昇圧する給水ポンプ、３５は給水の流
量を制御する制御弁を示す。
【００４８】図６に示す第３の実施の形態は、上記第１
の実施の形態の構成に加えて、圧縮機１の入口部に噴霧
器３１を設け、噴霧器３１において、空気等１０に微細
水滴を噴霧する。その微細水滴噴霧用の給水としては、
水回収塔１３で回収した回収水を加熱することなく用い
る。このように構成することにより、噴霧器２７で噴霧
した微細水滴の一部がその蒸発により圧縮機１の吸気側
の空気の温度を下げ、かつ、残りの微細水滴が圧縮機１
の内部で蒸発して該空気の温度を下げることができるの
で、圧縮機１の動力を低減することができ、プラントの
熱効率を向上するという効果を奏する。尚、圧縮前の空
気等１０を冷却するには、圧縮機１の入口部に対向流で
かつ間接熱交換式の熱交換器を配置し、任意の冷却媒体
と空気等１０とを間接的に熱交換して、空気等１０を冷
却してもよい。
の実施の形態の構成に加えて、圧縮機１の入口部に噴霧
器３１を設け、噴霧器３１において、空気等１０に微細
水滴を噴霧する。その微細水滴噴霧用の給水としては、
水回収塔１３で回収した回収水を加熱することなく用い
る。このように構成することにより、噴霧器２７で噴霧
した微細水滴の一部がその蒸発により圧縮機１の吸気側
の空気の温度を下げ、かつ、残りの微細水滴が圧縮機１
の内部で蒸発して該空気の温度を下げることができるの
で、圧縮機１の動力を低減することができ、プラントの
熱効率を向上するという効果を奏する。尚、圧縮前の空
気等１０を冷却するには、圧縮機１の入口部に対向流で
かつ間接熱交換式の熱交換器を配置し、任意の冷却媒体
と空気等１０とを間接的に熱交換して、空気等１０を冷
却してもよい。
【００４９】また、圧縮過程中の空気等１０を冷却して
よい。即ち、圧縮機１を複数段（例えば、２段又は３
段）に分割し、上流側の圧縮機１(以下、「上流段」と
称す。)と下流側の圧縮機１（以下、「下流段」と称
す。）との間に噴霧器を設け、その噴霧器において上流
段で圧縮された空気等１０（圧縮過程中の空気等１０）
に微細水滴を噴霧した後、下流段へ導入する。その微細
水滴噴霧用の給水として、水回収塔１３で回収した回収
水を加熱することなく用いる。また、圧縮過程中の空気
等１０を冷却するには、上記と同様に、間接熱交換式の
熱交換器を用いてもよい。
よい。即ち、圧縮機１を複数段（例えば、２段又は３
段）に分割し、上流側の圧縮機１(以下、「上流段」と
称す。)と下流側の圧縮機１（以下、「下流段」と称
す。）との間に噴霧器を設け、その噴霧器において上流
段で圧縮された空気等１０（圧縮過程中の空気等１０）
に微細水滴を噴霧した後、下流段へ導入する。その微細
水滴噴霧用の給水として、水回収塔１３で回収した回収
水を加熱することなく用いる。また、圧縮過程中の空気
等１０を冷却するには、上記と同様に、間接熱交換式の
熱交換器を用いてもよい。
【００５０】さらに、本第３の実施の形態では、圧縮機
１からの圧縮空気１１の一部又は全部を分岐装置３０で
分岐して、噴霧器３２へ導入し、その噴霧器３２におい
て、水回収塔１５で回収した低温の水を微細状態にして
圧縮空気１１中へ噴霧し、比較的低温の加湿空気Ｃを得
る。その加湿空気Ｃを、タービンの動翼内部又は／及び
タービンロータ２６内部へ供給して、タービンの動翼又
は／及びタービンロータ２６を冷却する。そして、プラ
ント負荷又は燃料６の流量又は燃焼器５で生成した燃焼
ガスの温度を指標として、タービン７の作動媒体の温度
に応じた加湿空気Ｃの温度となるように、噴霧器３２の
微細水滴の噴霧量、即ち噴霧器３２への給水の流量を制
御弁３５で制御する。これにより、タービン７の作動媒
体の温度が高い（例えば、約１４００℃以上）の場合に
も、タービン７の動翼やタービンロータ２６等が熱損傷
を受けるのを防止するという効果を奏する。つまり、本
発明のガスタービン発電プラントのように、タービン７
の作動媒体に比熱の大きい水蒸気を多量に含む場合、作
動媒体の膨張に伴う熱落差が小さくなるため、タービン
７の動翼やタービンロータ２６等の温度が上昇してしま
う。本第３の実施の形態では、タービン７の動翼やター
ビンロータ２６等を冷却する冷却媒体として、乾き空気
ではなく加湿空気Ｃを用いることにより、少ない流量で
その温度上昇を抑制することができ、タービン７の入口
部の作動媒体の温度を低下させることなくプラントの熱
効率を向上することができる。
１からの圧縮空気１１の一部又は全部を分岐装置３０で
分岐して、噴霧器３２へ導入し、その噴霧器３２におい
て、水回収塔１５で回収した低温の水を微細状態にして
圧縮空気１１中へ噴霧し、比較的低温の加湿空気Ｃを得
る。その加湿空気Ｃを、タービンの動翼内部又は／及び
タービンロータ２６内部へ供給して、タービンの動翼又
は／及びタービンロータ２６を冷却する。そして、プラ
ント負荷又は燃料６の流量又は燃焼器５で生成した燃焼
ガスの温度を指標として、タービン７の作動媒体の温度
に応じた加湿空気Ｃの温度となるように、噴霧器３２の
微細水滴の噴霧量、即ち噴霧器３２への給水の流量を制
御弁３５で制御する。これにより、タービン７の作動媒
体の温度が高い（例えば、約１４００℃以上）の場合に
も、タービン７の動翼やタービンロータ２６等が熱損傷
を受けるのを防止するという効果を奏する。つまり、本
発明のガスタービン発電プラントのように、タービン７
の作動媒体に比熱の大きい水蒸気を多量に含む場合、作
動媒体の膨張に伴う熱落差が小さくなるため、タービン
７の動翼やタービンロータ２６等の温度が上昇してしま
う。本第３の実施の形態では、タービン７の動翼やター
ビンロータ２６等を冷却する冷却媒体として、乾き空気
ではなく加湿空気Ｃを用いることにより、少ない流量で
その温度上昇を抑制することができ、タービン７の入口
部の作動媒体の温度を低下させることなくプラントの熱
効率を向上することができる。
【００５１】また、本第３の実施の形態では、再生熱交
換器３と燃焼器５との間の加湿空気Ｂの流路上に、噴霧
器４を配置して、再生熱交換器３からの加湿空気Ｂに対
し微細水滴を噴霧する。これにより、加湿空気Ｂの水分
量を多くして、タービンの作動媒体の流量を増加して、
プラント出力を向上するという効果を奏する。
換器３と燃焼器５との間の加湿空気Ｂの流路上に、噴霧
器４を配置して、再生熱交換器３からの加湿空気Ｂに対
し微細水滴を噴霧する。これにより、加湿空気Ｂの水分
量を多くして、タービンの作動媒体の流量を増加して、
プラント出力を向上するという効果を奏する。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼器へ供給する空気
中の水分量を増加してタービンの作動媒体（燃焼ガス）
の流量を増加すると共に、タービンから排出された排気
ガスの熱回収量を増加することにより、発電効率を向上
するという効果を奏する。
中の水分量を増加してタービンの作動媒体（燃焼ガス）
の流量を増加すると共に、タービンから排出された排気
ガスの熱回収量を増加することにより、発電効率を向上
するという効果を奏する。
【図１】本発明のガスタービン発電プラントの機械系統
図。
図。
【図２】本発明のガスタービン発電プラントの再生熱交
換器における噴霧水量に対するプラント効率又はプラン
ト出力の関係図。
換器における噴霧水量に対するプラント効率又はプラン
ト出力の関係図。
【図３】本発明のガスタービン発電プラントの再生熱交
換器における噴霧水量に対する給水加熱器出口部の排気
ガス温度の関係図。
換器における噴霧水量に対する給水加熱器出口部の排気
ガス温度の関係図。
【図４】本発明のガスタービン発電プラントの再生熱交
換器の噴霧器の配置例の解説図。
換器の噴霧器の配置例の解説図。
【図５】本発明のガスタービン発電プラントの機械系統
図。
図。
【図６】本発明のガスタービン発電プラントの機械系統
図。
図。
Ａ，Ｂ，Ｃ…加湿空気、１…圧縮機、２，４，３１，３
２…噴霧器、３…再生熱交換器、５…燃焼器、６…燃
料、７…タービン、８…排気ガス、９…給水加熱器、１
０…空気等、１１…圧縮空気、１２…ガス／ガス熱交換
器、１３…水回収塔、１４…海水ポンプ、１５…復水ポ
ンプ、１６…水処理装置、１７，１８，２８，３４…給
水ポンプ、１９，２７，３３，３５，３８，３９，４０
…制御弁、２０…発電機、２１…空気冷却器、２２…加
湿塔、２３，２４…循環ポンプ、２５…電動機、２６…
タービンロータ、２９…煙突、３０…分岐装置。
２…噴霧器、３…再生熱交換器、５…燃焼器、６…燃
料、７…タービン、８…排気ガス、９…給水加熱器、１
０…空気等、１１…圧縮空気、１２…ガス／ガス熱交換
器、１３…水回収塔、１４…海水ポンプ、１５…復水ポ
ンプ、１６…水処理装置、１７，１８，２８，３４…給
水ポンプ、１９，２７，３３，３５，３８，３９，４０
…制御弁、２０…発電機、２１…空気冷却器、２２…加
湿塔、２３，２４…循環ポンプ、２５…電動機、２６…
タービンロータ、２９…煙突、３０…分岐装置。
Claims (6)
- 【請求項１】空気等を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で
圧縮して得た圧縮空気と燃料とを燃焼して燃焼ガスを生
成する燃焼器と、前記燃焼器で生成された前記燃焼ガス
により作動するタービンと、前記タービンにより駆動さ
れて発電する発電機と、前記タービンから排出された排
気ガスの熱を利用して前記圧縮機から前記燃焼器へ供給
する前記圧縮空気の全部又は一部を加熱する再生熱交換
器とを備えたガスタービン発電プラントにおいて、 前記再生熱交換器は、前記圧縮機から前記燃焼器へ供給
する前記圧縮空気の全部又は一部を加湿する機能を有す
ることを特徴とするガスタービン発電プラント。 - 【請求項２】前記圧縮機から前記再生熱交換器へ供給す
る前記圧縮空気に水又は蒸気を噴霧する噴霧器を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン発電プ
ラント。 - 【請求項３】前記再生熱交換器から排出された前記排気
ガスの熱を利用して前記再生熱交換器へ供給する水又は
蒸気を加熱する給水加熱器を備えたことを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載のガスタービン発電プラン
ト。 - 【請求項４】空気等を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で
圧縮して得た圧縮空気と燃料とを燃焼して燃焼ガスを生
成する燃焼器と、前記燃焼器で生成された前記燃焼ガス
により作動するタービンと、前記タービンにより駆動さ
れて発電する発電機と、前記タービンから排出された排
気ガスと前記圧縮機から前記燃焼器へ供給する前記圧縮
空気の全部又は一部とを間接的に熱交換する再生熱交換
器とを備えたガスタービン発電プラントにおいて、 前記再生熱交換器に、該再生熱交換器内を流下する前記
圧縮空気に水又は蒸気を噴霧する噴霧器を配置したこと
を特徴とするガスタービン発電プラント。 - 【請求項５】前記再生熱交換器から排出された前記排気
ガスから水分を回収し、前記噴霧器へ供給する水回収装
置を備えたことを特徴とする請求項４に記載のガスター
ビン発電プラント。 - 【請求項６】空気等を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で
圧縮して得た圧縮空気と燃料とを燃焼して燃焼ガスを生
成する燃焼器と、前記燃焼器で生成された前記燃焼ガス
により作動するタービンと、前記タービンにより駆動さ
れて発電する発電機と、前記タービンから排出された排
気ガスと前記圧縮機から前記燃焼器へ供給する前記圧縮
空気の全部又は一部とを間接的に熱交換する再生熱交換
器とを備えたガスタービン発電プラントにおいて、 前記再生熱交換器から排出された前記圧縮空気中の水分
量は、前記再生熱交換器へ供給される前記圧縮空気中の
水分量よりも多くしたことを特徴とするガスタービン発
電プラント。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10137960A JPH11324710A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | ガスタービン発電プラント |
| EP99109796A EP0959235B1 (en) | 1998-05-20 | 1999-05-18 | Gas turbine power plant |
| US09/313,213 US6247302B1 (en) | 1998-05-20 | 1999-05-18 | Gas turbine power plant |
| DE69926833T DE69926833T2 (de) | 1998-05-20 | 1999-05-18 | Gasturbinenkraftwerk |
| US09/842,733 US6397578B2 (en) | 1998-05-20 | 2001-04-27 | Gas turbine power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10137960A JPH11324710A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | ガスタービン発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11324710A true JPH11324710A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15210756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10137960A Pending JPH11324710A (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | ガスタービン発電プラント |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6247302B1 (ja) |
| EP (1) | EP0959235B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11324710A (ja) |
| DE (1) | DE69926833T2 (ja) |
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