WO2000025009A1

WO2000025009A1 - Equipement de generation d'energie de turbine a gaz et dispositif d'humidification d'air

Info

Publication number: WO2000025009A1
Application number: PCT/JP1998/004811
Authority: WO
Inventors: Shigeo Hatamiya; Masahiko Yamagishi; Osamu Yokomizo
Original assignee: Hitachi, Ltd.
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2000-05-04
Also published as: AU9647298A; CA2347059C; EP1132594A4; CN1271404A; US20040060277A1; EP1132594A1; KR100372064B1; EP1637713B1; JP4099944B2; DE69833500D1; US6644013B1; CA2347059A1; AU761481B2; CN1097151C; EP1132594B1; EP1637713A2; KR20010040251A; EP1637713A3; US6901736B2; DE69833500T2

Description

明細書

ガスタ一ビン発電設備及び空気増湿装置技術分野

本発明は、ガスタービンの作動媒体に水分を付加して増湿する空気増湿装置及びその高湿分の作動媒体によりガスタ一ビンを駆動し、そのガスタ一ビン排ガスから湿分を回収し再利用又は再循環するガスタ一ビン発電設備に係り、特に、前記作動媒体の圧力損失又は前記ガスタービン排ガスの圧力損失を低減する空気増湿装置及びガスタービン発電設備に関する。背景技術

HAT (Humid Air Turbine) サイクルに関する従来技術として、米国特許第 5, 507， 1号，特公平 1一 31012号公報，特公平 1一 195Q53号公報，特開平 9一 264158号公報，特開平 10— 103079 号公報には、支燃剤ガス - 作動媒体ガス等として用いる空気もしくは空気を主体とするガスを圧縮機で縮してなる圧縮空の一部あるいは全部に液相水を注入して得た圧縮空気水 Z水蒸気の液相混合物でタ一ビンの排気の熱回収またはタ一ビン排気の熱回収と該圧縮機の中間冷却とを行うガスタービンサイクルが記載されている。

このガスタービンサイクルは、蒸気タ一ビンを必要とせずガスタービンのみで、コンバインドサイクルに匹敵し又はそれ以上の出力と高効率を達成可能と考えられている力多量の水を消費するという問題点も指摘されている。

そこで、「IGTI— Vol.7， ASME C0GEN- TURBO 1992 I の p 2 3 9— 2 4 5 の「FT4000 HAT W I TH NATURAL GAS FUEL J ，特開平 1 0— 308 1 1 号公報，特開平 1 0— 1 1 0628号公報では、ガスタービン排ガスから水分を回収し再利用又は再循環するシステムが考えられている。ここで、水分を回収された排ガスは、凝縮温度（ 1 0 0 °C ) 以下の例えば 4 0 °C程度となるが、環境上その温度で大気中に放出できないため、水分を回収された排ガスを水分を回収する前の排ガスと熱交換して再加熱している。

そして、上記従来技術では、水分を回収された排ガスの再加熱媒体として水分を回収する前の排ガスを用い、ガスガスの熱交換を行うため、その熱交換設備が大型化し、排ガスの圧力損失が大きくなる。大気圧力との関係から煙突の入口部での排ガス圧力が定まるため、その煙突に至るまでの排ガスの圧力損失が大きくなると、ガスタ一ビン出口部の排ガス圧力を高くしなければならない。つまり、ガスタービンの入口と出口との作動媒体の圧力差が小さくなり、ガスタ一ビンの出力が小さくなる _; しかしながら、上記従来技術では、かかる点に関し何ら検討されていない。

また、上記従来技術では、ガスタービンへ供給する圧縮空気を増湿するものとして、増湿塔を採用している。この増湿塔の詳細な構造は、例えば、米国特許第 2 , 1 86 , 706 号等に記載されている。

この従来の増湿塔は、圧縮空気と水とを対向流でかつ直接に接触するものである。即ち、増湿塔内で、上方向に流れる圧縮空気に対して、スプレー又は滴下した水滴を多孔質媒体（圧縮空気と水との接触を促進するもの）を介して直接に接触させて、圧縮空気に水分を付加している。故に、従来の増湿塔は、対向流にしているのに加え、多孔質媒体を介しているため、圧縮空気の圧力損失が非常に大きい。圧縮空気の圧力損失が大きいと、ガスタービンの作動媒体の圧力が小さくなるので、ガスタービンの出力が小さくなる。しかしながら、上記従来技術においては、かかる点に関し何ら検討されていない。

本発明の第 1 の目的は、ガスタ一ビンの燃焼排ガスの圧力損失を低減して、発電出力又は発電効率を向上したガスタ一ビン発電設備を提供することにある。

また、本発明の第 2の目的は、ガスタービンの作動媒体の圧力損失を低減して、発電出力又は発電効率を向上したガスタービン発電設備を提供することにある。

また、本発明の第 3の目的は、ガスタービンの作動媒体の圧力損失を低減しつつ、前記作動媒体へ水分を付加して増湿する空気増湿装置を提供することにある。発明の開示

上記第 1の目的を達成するために、本発明のガスタービン発電設備は、空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによリ駆動するタービンと、前記タ一ビンにより駆動し発電する発電機と、前記タービンから排出された燃焼排ガスを冷却して前記燃焼排ガス中の水分を回収する水回収器と、前記増湿装置で前記空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度を増加した残リの余剰水により前記水回収器から排出された燃焼排ガスを加熱する排ガス再熱器とを備える。

そして、上記本発明のガスタービン発電設備によれば、タービンの燃焼排ガスの圧力損失を低減して、発電出力又は発電効率を向上するという効果を奏する。又は、上記第 1 の目的を達成するために、本発明のガスタービン発電設備は、空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによリ駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タービンから排出された燃焼排ガス中の水分を凝縮する水回収器と、前記増湿装置で前記空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度を増加した残りの余剰水と前記水回収器から排出された燃焼排ガスとを熱交換させる熱交換器とを備える。

そして、上記本発明のガスタービン発電設備によれば、タービンの燃焼排ガスの圧力損失を低減して、発電出力又は発電効率を向上するという効果を奏する。

又は、上記第 1 の目的を達成するために、本発明のガスタービン発電設備は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で得た圧縮空気に水分を付加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによリ駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し究電する発電機と、前記タ一ビンから排出された燃焼排ガスにより前記燃焼器へ供給する前記增湿空気を加熱する再生器と、前記再生器から排出された燃焼排ガスによリ前記増湿装置へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記給水加熱器から排出された燃焼排ガスを冷却して前記燃焼排ガス中の水分を回収する水回収器と、前記増湿装置から排出された余剰水により前記水回収器から排出された燃焼排ガスを加熱する排ガス再熱器とを備える。さらに、前記給水加熱器は前記排ガス再熟器から排出された余剰水を加熱し前記増湿装置へ供給する。そして、好ましくは、前記排ガス再熱器から排出された余剰水を前記圧縮機の入口へ供給する。又は、好ましくは、前記増湿装置へ供給する給水の一部を前記タ一ビンの冷却に利用する。そして、上記本発明のガスタービン発電設備によれば、タービンの燃焼排ガスの圧力損失を低減して、発電出力又は発電効率を向上するという効果を奏する。

又は、上記第 1 の目的を達成するために、本発明のガスタービン発電設備は、空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とによリ燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タ一ビンから排出された燃焼排ガスの熱により前記増湿装置へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記給水加熱器から排出された燃焼排ガスを冷却して前記燃焼排ガス中の水分を回収する水回収器と、前記給水加熱器で加熱されて得た給水の一部によリ前記水回収器から排出された燃焼排ガスを加熱する排ガス再熱器とを備える。

又は、上記第 1 の目的を達成するために、本発明のガスタービン発電設備は、空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する增湿装置と、前記増湿装置で得た增湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タービンから排出された燃焼排ガスと前記増湿装置へ供給する給水とを熱交換させる第 1 の熱交換器と、前記第 1 の熱交換器から排出された燃焼排ガス中の水分を凝縮する水回収器と、前記第 1 の熱交換器で得た給水の一部と前記水回収器から排出された燃焼排ガスとを熱交換させる第 2の熱交換器とを備える。

又は、上記第 1 の目的を達成するために、本発明のガスタ一ビン発電設備は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で得た圧縮空気に水分を付加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記タ一ビンにより駆動し発電する発電機と、前記タ一ビンから排出された燃焼排ガスにより前記燃焼器へ供給する前記增湿空気を加熱する再生器と、前記再生器から排出された燃焼排ガスにより前記増湿装置へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記給水加熱器から排出された燃焼排ガスを冷却して前記燃焼排ガス中の水分を回収する水回収器と、前記給水加熱器で加熱されて得た給水の一部により前記水回収器から排出された燃焼排ガスを加熱する排ガス再熱器とを備える。さらに、前記給水加熱器は前記排ガス再熱器から排出された排水を加熱し前記増湿装置へ供給する。そして、好ましくは、前記排ガス再熱器から排出された排水を前記圧縮機の入口へ供給する。又は、好ましくは、前記増湿装置へ供給する給水の一部を前記タービンの冷却に利用する。そして、上記本発明のガスタービン発電設備によれば、タービンの燃焼排ガスの圧力損失を低減して、発電出力又は発電効率を向上するという効果を奏する。

又は、上記第 2の目的を達成するために、本発明のガスタービン発電設備は、空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機とを備える。さらに、前記増湿装置は、前記空気の圧力程度の蒸気と前記空気とを合流させて、前記空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも

1つを増加する。さらに、好ましくは、前記蒸気は飽和蒸気とする。そして、上記本発明のガスタービン発電設備によれば、ガスタービンの作動媒体（特に、燃焼用空気）の圧力損失を低減して、発電出力又は発電効率を向上するという効果を奏する。

又は、上記第 2の目的を達成するために、本発明のガスタービン発電設備は、空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とによリ燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機とを備える。さらに、前記増湿装置は、前記空気よりも高圧の圧縮水を前記空気の圧力程度にまで膨張させる膨張部と、前記膨張部で得た蒸気と前記空気とを混合する混合部とを有する。

そして、上記本発明のガスタービン発電設備によれば、ガスタービンの作動媒体（特に、燃焼用空気）の圧力損失を低減して、発電出力又は発電効率を向上するという効果を奏する。

又は、上記第 2の目的を達成するために、本発明のガスタービン発電設備は、空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによリ駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機とを備える。さらに、前記増湿装置は、前記空気が流通する流路と、前記流路に連通し且つ前記空気よリも高圧の圧縮水を噴射して気化する気化部とを有する。

又は、上記第 2の目的を達成するために、本発明のガスタービン発電設備は、空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とによリ燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機とを備える。さらに、前記増湿装置は、その一部が開口し当該増湿装置内部を仕切る仕切手段を有し、前記仕切手段によリ仕切られた一方に前記空気を導入し、前記仕切手段により仕切られた他方に前記空気よりも高圧の圧縮水を噴射する。さらに、好ましくは、前記仕切手段は、前記空気の導入方向に対し略直行方向に、前記増湿装置内部を分割する。

又は、上記第 1 の目的及び第 2の目的を達成するために、本発明のガスタービン発電設備は、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で得た圧縮空気に水分を付加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とによリ燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タービンから排出された燃焼排ガスにより前記燃焼器へ供給する前記増湿空気を加熱する再生器と、前記再生器から排出された燃焼排ガスにより前記増湿装置へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記給水加熱器から排出された燃焼排ガスを冷却して前記燃焼排ガス中の水分を回収する水回収器とを備える。さらに、前記増湿装置は、前記圧縮空気が流通する流路と、前記流路に連通し且つ前記給水加熱器で加熱された給水を噴射して蒸気と水とに分離する気液分離部とを有する。さらに、前記気液分離部で分離された水と前記水回収器から排出された燃焼排ガスとを熱交換する熱交換器を備える。

そして、上記本発明のガスタービン発電設備によれば、タービンの燃焼排ガスの圧力損失を低減すると共に、ガスタービンの作動媒体（特に, 燃焼用空気）の圧力損失を低減して、発電出力又は発電効率を向上するという効果を奏する。

又は、上記第 3の目的を達成するために、本発明の燃焼器へ供給する空気に水分を付加する増湿装置は、その一部が開口し当該増湿装置内部を仕切る仕切手段と、前記仕切手段により仕切られた一方に前記空気を導入する導人口と、前記仕切手段によリ仕切られた他方に水を噴射するノズルとを備える。

そして、上記本発明の増湿装置によれば、ガスタービンの作動媒体 (特に、燃焼用空気）の圧力損失を低減しつつ、前記作動媒体へ水分を付加して増湿するという効果を奏する。

又は、上記第 3の目的を達成するために、本発明のタービンの作動流体の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置は、その一部が開口し当該増湿装置内部を仕切る仕切手段と、前記仕切手段により仕切られた一方に前記作動流体を導入する導入口と、前記仕切手段によリ仕切られた他方に水を噴射するノズルとを備える。そして、上記本発明の増湿装置によれば、ガスタービンの作動媒体 (特に、燃焼用空気）の圧力損失を低減しつつ、前記作動媒体へ水分を付加して増湿するという効果を奏する。図面の簡単な説明

第 1 図は、本発明の第 1 の実施例のガスタ一ビン発電設備の系統図。第 2図は、本発明の第 1 の実施例のガスタービン発電設備の空気増湿装置の構造図。

第 3図は、本発明の第 1 の実施例のガスタ一ビン発電設備の他の空気増湿装置の構造図。

第 4図は、本発明の第 1の実施例のガスタービン発電設備の他の空気増湿装置の構造図。

第 5図は、本発明の第 1 の実施例のガスタ一ビン発電設備の他の空気増湿装置の構造図。

第 6図は、本発明の第 2の実施例のガスタ一ビン発電設備の系統図。第 7図は、本発明の第 3の実施例のガスタービン発電設備の系統図。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第 1 図に、本発明の第 1 の実施例のガスタ一ビン発電設備の系統図を示す。第 1 図中、 1 は空気 aに水を噴霧する W A C装置、 2は空気 a を圧縮する圧縮機、 3は圧縮空気 bを増湿する空気増湿装置、 4は増湿空気 c を加熱する再生器、 5は燃料 d と増湿空気 c又は圧縮空気 b とを混合し燃焼し燃焼ガス e を発生する燃焼器、 6は燃焼ガス eによリ駆動するタービン、 7は動力を電気に変換して発電する発電機、 8は圧縮機 2 とタービン 6 と発電機 7 とを機械的に連結するタ一ビンロータ、 9は給水 kを加熱する給水加熱器、 1 0は排ガス f 中の水分を回収する水回収器、 1 1 は排ガス f を加熱する排ガス再熱器、 1 2は排ガス f を放出する煙突、 1 3は回収水 gを浄化する水処理装置、 1 4は回収水 gを冷却する冷却器、 1 5は海水 j を汲み上げる海水ポンプ、 1 6は補給水 i を貯蔵する補給水タンク、 2 0及び 2 1 は流量を調節する調節弁、 3 0〜 3 4は液体を昇圧するポンプ、 5 0は空気 aが流通する吸気ダク卜、 5 1及び 5 2は圧縮空気 bが流通する圧縮空気ライン、 5 3〜 5 5は増湿空気 cが流通する増湿空気ライン、 5 6は燃料 dが流通する燃料ライン、 5 7は燃焼ガス eが流通する燃焼ガスライン、 5 8及び 5 9は排ガス f が流通する排気ダクト、 6 0が流通する回収水ライン、 6 1及び 6 2は給水 kが流通する給水ライン、 6 3は循環水 1が流通する循環水ライン、 6 5及び 6 6は余剰水 hが流通する余剰水ライン、 6 7は補給水 i が流通する補給水ライン、 6 8は海水 j が流通する海水ラインを示す。尚、図示しないが、 aは空気、 bは圧縮空気、 cは増湿空気、 dは燃料（例えば、天然ガス，石炭ガス，汕等）、 eは燃焼ガス（タービン 6の作動媒体）、 f は排ガス、 gは回収水、 hは余剰水、 i は補給水、 j は海水、 kは給水、 1 は循環水である。

吸気ダク卜 5 0内に W A C装置 1 を配置する。 W A C装置 1 において、圧縮機 2に吸い込まれる空気 aに水（好ましくは、回収水 gの一部）を噴霧する。このとき、調節弁 2 1 において、圧縮機 2内で空気 a中の水滴が蒸発するように、噴霧する水の量（例えば、空気 aの 0 . 1 % vo l程度）を調節する。これにより、空気 aが冷却されて圧縮機 2の動力を低減するという効果を得ると共に、圧縮機 2内で空気 a中の水滴が蒸発することにより圧縮空気 bの密度が増加しタービン 6の作動媒体（燃焼ガス e ) の密度が増加するため、発電出力が増加するという効果を得る。

W A C装置 1 により水滴を含んだ空気 aは、圧縮機 2に吸い込まれる _: 圧縮機 2において、空気 a を 1 5気圧程度まで圧縮する。このとき、得られた圧縮空気 bの温度は、 3 7 0 °C程度となる。

圧縮機 2で圧縮された圧縮空気 bは、圧縮空気ライン 5 1 を経由して. 空気増湿装置 3へ供給される。空気増湿装置 3において、圧縮空気 bに給水 kを混合して、圧縮空気 bの水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する。即ち、圧縮空気 bに水分を付加して圧縮空気 bを増湿する。得られた増湿空気 cの湿度は、例えば 1 9 °/₀程度である。そして、調節弁 2 0において、当該ガスタービン発電設備の系全体の熱バランスを考慮して、混合する給水 kの量を調節する。尚、当該ガスタ一ビン発電設備の運転状態（起動，停止，負荷変動，定格負荷運転. 部分付加運転等）に応じて、圧縮空気 bの一部を加湿器 3 を介さずに、圧縮空気ライン 5 2を経由して、燃焼器 5へ供給してもよい。

空気增湿装置 3で圧縮空気 b を増湿した残りの給水 kは、余剰水 h (空気増湿装置 3内の圧力、即ち圧縮空気 bの圧力に相当する飽和水）として、ポンプ 3 1で昇圧された後、排ガス再熱器 1 1 へ供給される。空気増湿装置 3で増湿された増湿空気 cの一部又は全部は、増湿空気ライン 5 3 を経由して、再生器 4へ供給される。再生器 4は、対向流でかつ間接熱交換式の熱交換器である。再生器 4において、増湿空気 c と排ガス f とを伝熱管等を介して間接的に熟交換することにより、増湿空気 c を例えば δ 7 2 °C程度にまで加熱すると共に、排ガス f を例えば 3 6 1 °C程度にまで冷却する。即ち、排ガス f の熱量を増湿空気 cへ移動させることにより、タービン 6から排出された熱量を、再度タービン WO 00/25009 l 3 PCT/JP98/0481j^

6の上流側へ供給し、タ一ビン 6の動力として回収するものである。これにより、タービン 6の出力が増加する。また、再生器 4において、燃料 d と排ガス f とを熱交換することにより、排ガス f の熱量を燃料 dで回収してもよい。

再生器 4で加熱された増湿空気 cは、増湿空気ライン 5 5 を経由して, 燃焼器 5へ供給される。一方、燃料 dが、燃料ライン 5 6 を経由して、燃焼器 5へ供給される。そして、燃焼器 5において、増湿空気 c と燃料 d とを混合し、燃焼して、例えば 1 2 6 0 °C程度の燃焼ガス e を発生する。尚、燃焼用空気の湿分が多いことから火炎が吹き消えるのを防止するため、燃焼器 5の構造は、中央に火炎温度の高い拡散燃焼部を設け、その周囲に比較的温度の低い希薄燃焼部を設けるのが好ましい。

燃焼器 5で発生した燃焼ガス eは、燃焼ガスライン 5 7 を経由して、タービン 6へ供給される。タービン 6内において、燃焼ガス eが膨張する過程で、動翼を回転させ、その動翼が固定されるタービンロータ 8 を回転させる。そして、タービンロータ 8の一方に連結された発電機 7 を回転し、発電機 7において、動力を電気に変換して電力を発生する。この電力が、発電機出力となる。

タービン 6で膨張した燃料ガス eは、排ガス f (その温度が例えば 6 0 2 °C程度、その圧力が例えば 1 . 1 2 気圧程度）となり、排気ダク卜 f を経由して、再生器 4へ供給される。再生器 4において、排ガス f と増湿空気 c とを熱交換して、排ガス f を冷却する。

再生器 4 を経た排ガス f は、給水加熱器 9へ供給される。給水加熱器 9は、再生器 4 と同様に、対向流でかつ間接熱交換式の熱交換器である, 給水加熱器 9において、給水 kと排ガス f とを伝熱管等を介して間接的に熱交換することにより、給水 kを例えば 2 5 0 °C程度にまで加熟し、排ガス f を例えば 9 3 °C程度にまで冷却する。即ち、再生器 4 と同様に, 排ガス f の熱量を給水 f へ移動させることにより、タービン 6から排出された熱量を、再度タ一ビン 6の上流側へ供給し、タービン 6の動力として回収するものである。これにより、タービン 6の出力が増加する。但し、給水加熱器 9は、給水 kという液体を用いて排ガス f から熱を回収するため、増湿空気 c という気体（蒸気）を用いて排ガス f から熱を回収する再生器 4に比較して、伝熱効率が高い。よって、同一の熱量を回収するのであれば、給水加熱器 9は、再生器 4に比較して、伝熱面積を小さくできるので、その構造をコンパク卜にできる。

給水加熱器 9 を経た排ガス f は、水回収器 1 0へ供給される。水回収器 1 0において、排ガス f に循環水 1 (その温度が好ましくは 2 0 °C〜 4 0 °Cで例えば 3 0 °C程度）を水回収器 1 0の上部から噴霧又は滴下して、排ガス f と循環水 1 とを直接に接触させて、排ガス : を冷却（循環水 1 を加熱）することにより、排ガス f に含まれる水分を凝縮し、排ガス f から水分を回収する。これにより、水回収器 1 0において、排ガス f の気体成分と液体成分とが分離され、その気体成分はその流れに沿つて排出され、一方、その液体成分（水分）は底部から排出される。尚、水回収器 1 0は、排ガス f と循環水 1又は海水 j とを伝熱管等を介して間接的に接触させるものでもよい力'、排ガス f と循環水 1 とを直接に接触させた方が、伝熱面積を大きくでき、伝熱効率が高いので、好ましい, 排ガス f の除熱量が大きいほど、即ち、循環水 1の温度が低いほど及び伝熱効率が高いほど、排ガス f の温度が低くなるため、排ガス ί'の飽和蒸気量が小さくなり、回収できる水分が増加する。

水回収器 1 0で得た凝縮水の一部は、循環水 1 となり、循環水ライン 6 3 を経由して、ポンプ 3 4で昇圧された後、冷却器 1 4へ供給される, 冷却器 1 4は、対向流でかつ間接熱交換式の熱交換器である。 ¾却器 1 において、循環水 hと海水 j とを伝熱管等を介して間接的に熱交換することにより、循環水 hを冷却すると共に、海水 j' を加熱する。水回収器 1 0で冷却された循環水 1 は、再度水回収器 1 0へ供給されて、水回収器 1 0の上部から噴霧又は滴下される。尚、海水 j は、海水ポンプ 1 5により汲み上げ、海水ライン 6 8 を経由して、冷却器 1 4へ供給する。また、海水 j に移動した熱量は、当該ガスタービン発電設備の系外へ排出されるため、当該ガスタービン発電設備の損失となる。故に、海水 j の加熱量、即ち、循環水 hの除熱量が小さいほど、当該ガスタービン発電設備の熱効率が高くなる。また、循環水 hを冷却する冷媒としては、海水 j 以外に循環水よりも低温の媒体であればよい。

また、補給水タンク 1 6に貯蔵される補給水 i を補給水ライン 6 7 を経由して、循環水 1 に加える。これにより、当該ガスタービン発電設備の系内で不足した水分、即ち、排ガス f に含まれて系外へ排出される水分を補給することができる。本実施例のガスタービン発電設備は、タービン 6の上流側で付加した水分をタ一ビン 6の下流側で回収し、さらにその回収した水分をタ一ビン 6の上流側で付加する水分として使用することにより、水分を当該ガスタービン発電設備の系内で循環させている ₍ 故に、当該ガスタービン発電設備の系内で不足する水分が非常に少ない _t しかしながら、タービン 6の上流側で付加した水分を、すべてタ一ビン 6の下流側で回収できるわけではない。これは、空気 aが含む水分量に比較して、水回収器 1 0から排出された排ガス f が含む水分量（排ガス f の飽和蒸気量相当）が大きいこと等による。そこで、補給水 i が必要となる。

また、水回収器 1 0で得た凝縮水の一部は、回収水 gとなり、回収水ライン 6 0 を経由して、水処理装置 1 3へ供給される。水処理装置 1 3 において、回収水 g を脱硝，脱硫する。水処理装置 1 3で浄化された回収水 gの一部又は全部は、ポンプ 3 0で例えば 5 0気圧程度にまで昇圧された後、給水 kとして給水加熱器 9へ供給される。給水 kの圧力を高くすることにより、給水 kの飽和温度も高くなるため、給水加熱器 9内で給水 kが沸騰するのを防止することができる。そして、コンバインドサイクル発電ブラン卜の排熱回収ボイラを利用した熱回収で問題となる熱交換器のピンチポイントの制限を受けずに、熱回収が可能になる。一方、水処理装置 1 3で浄化された回収水 gの一部は、ポンプ 3 2で昇圧された後、給水 kとして W A C装置 1へ供給される。

一方、水回収器 1 0である程度の水分を除去された排ガス f は、排ガス再熱器 1 1へ供給される。排ガス再熱器 1 1 は、対向流でかつ間接熱交換式の熱交換器である。排ガス再熱器 1 1 において、排ガス f と余剰水 hとを熱交換することにより、排ガス f を例えば 1 4 0同程度にまで加熱すると共に、余剰水 hを例えば 7 7 °C程度にまで冷却する。尚、排ガス再熱器 1 1 は、排ガス f と余剰水 hとを直接に接触させるものでもよいが、排ガス f と余剰水 hとを直接に接触させるものであると、ある程度の水分を除去した排ガス f に再度水分が付加されることになるため, 排ガス f と余剰水 hとを間接的に接触させるものの方が好ましい。

排ガス再熱器 1 1 で加熱された排ガス f は、排ガスダクト 5 9 を経由して、煙突 1 2へ供給され、大気中へ放出される。一方、排ガス再熱器 1 1 で冷却された余剰水 hは、余剰水ライン 6 6 を経由して、ポンプ 3 3で例えば 5 0気圧程度にまで昇圧された後に、給水加熱器 9へ供給され、給水 kと合流する。

本第 1 の実施例によれば、排ガス再熱器 1 1 において排ガス f を加熱する加熱媒体として、余剰水 hという液体を使用することにより、加熱媒体として気体を使用することに比較して、伝熱効率が高くなリ、伝熱面積が小さくなるので、排ガス再熱器 1 1 をコンパクトにすることができる。これにより、排ガス再熱器 1 1 における排ガス ί'の圧力損失を低減することができる。煙突 1 2における排ガス f の圧力が決まっているので、排ガス再熟器 1 1 における排ガス f の圧力損失が低減すると、タ一ビン 6の出口部の排ガス f の圧力を小さくすることができる。よって、タービン 6の作動媒体（燃焼ガス e ) の、タービン 6の入口部とタービン 6の出口部との圧力差が大きくなるので、タービン 6で得られる動力、即ちタービンロータ 8の回転力が大きくなり、発電出力を増加することができる。

さらに、本第 1 の実施例によれば、排ガス再熱器 1 1 において排ガス f を加熱する加熱媒体として、余剰水 hを使用することにより、当該ガスタービン発電設備の系全体の熱バランスが良くなり、空気増湿装置 3 内の温度が高くなる。これにより、系全体の熱バランスを考慮して、空気增湿装置 3内の温度を低くするために圧縮空気 b を冷却する必要がなくなり、圧縮空気 bを冷却するために圧縮空気ライン 5 1上に配置される後置冷却器等が不要となる。これにより、圧縮空気 bの圧力損失を低減でき、タービン 6の作動媒体（燃焼ガス e ) の圧力損失を低減でき、タービン 6の入口部のタービン 6の作動媒体（燃焼ガス e ) の圧力が大きくなるので、発電出力を増加することができる。また、後置冷却器等がない分、圧縮機 2から燃焼器 5に至る流路の容積が小さくなることから、システム応答性を改善し、圧縮機 2の空力特性の劣化を少なくできる。また、後置冷却器等を経由する際に生じる圧縮空気 bの伝熱損失がなくなる。さらに、本第 1 の実施例によれば、上述のように、空気増湿装置 3内の温度が高くなるため、増湿空気 cの温度も高くなり、再生器 5における増湿空気 c と排ガス f との熱交換量が小さくなリ、必然的に再生器 5 がコンパクトになる。これにより、再生器 6における排ガス f の圧力損失が小さくなり、タービン 6の出口部の排ガス f の圧力を小さくすることができる。よって、タービン 6の作動媒体（燃焼ガス e ) の、タ一ビン 6の入口部とタービン 6の出口部との圧力差が大きくなるので、タービン 6で得られる動力、即ちタービンロータ 8の回転力が大きくなり、発電出力を増加することができる。

次に、空気増湿装置 3の詳細な構造について説明する。

第 2図に、本発明の第 1 の実施例のガスタービン発電設備の空気増湿装置の構造図を示す。第 2図中、 3 aは膨張した給水 b (例えば 5 0気圧程度の圧縮水）と圧縮空気 b とが合流する合流部（圧縮空気 bが流通する流路）、 3 bは給水 kが膨張する膨張部（給水 bが気化する気化部）、 8 0は空気増湿装置 3内を合流部 3 a と膨張部 3 bとに仕切る仕切り板、 8 1 は給水 b をスプレーするスプレーノズル、 8 2は仕切り板 8 0 に設けられた開口部（合流部 3 a と膨張部 3 b とを連通する連通部）を示す。

空気増湿装置 3は、その内部が仕切リ板 8 0により上下に分割されている。そして、仕切り板 8 0により仕切られた上部の領域が合流部 3 a で、仕切り板 8 0により仕切られた下部の領域が膨張部 3 bである。膨張部 3 bには、給水ライン 6 1 に連通するスプレーノズル 8 1 が配置される。また、仕切り板 8 0は、圧縮空気 bや膨張した給水 kの流れに沿つた下流側に、開口部 8 2 を有する。

そして、圧縮空気 bは、合流部 3 a内を流れる。一方、給水 kは、スプレーノズル 8 1 から膨張部 3 bにスプレーされて、膨張し、その一部が気化して蒸気 m (膨張部 3 bの圧力、即ち圧縮空気 bの圧力に相当する圧力の飽和蒸気）となり、その残りが余剰水 h (膨張部 3 bの圧力、即ち圧縮空気 bの圧力に相当する圧力の飽和水）となる。そして、蒸気 mは、開口部 8 2から合流部 3 aに流入し、圧縮空気 bと合流し、増湿空気 c となる。一方、余剰水 hは、膨張部 3 bの下部から空気増湿装置 3外へ排出される。

ここで、給水 kの圧力が圧縮空気 bの圧力よりも高ければ、給水 kが膨張部 3 bで膨張することになるが、給水 kの圧力と圧縮空気 bの圧力との圧力差が小さいと、給水 kが気化する量が少なく、十分に圧縮空気 bを増湿することができない。そこで、給水 kの圧力と圧縮空気 bの圧力との圧力差が例えば 2 0気圧以上であるのが好ましい。即ち、圧縮空気 bの圧力が 1 5気圧とすると、給水 kの圧力は 3 5気圧以上であるのが好ましい。但し、給水 kの圧力の上限は、給水 kを昇圧するポンプ 3 0の昇圧能力や、給水ライン 6 1 の耐圧力により定まる。例えば、圧縮空気 bの圧力が 1 5気圧、その温度が 3 6 6 ° (：、給水 kの圧力は 5 0 気圧、その温度が 2 5 0 °Cとすると、給水 kは膨張部 3 bで 1 5気圧程度まで膨張し、これにより、重量割合で給水 kの 1 0 %程度が気化する。即ち、給水 kの 1 0 %程度が蒸気 mとなり、残りの 9 0 %程度が余剰水 hとなる。高圧の給水 kが膨張すると、膨張後の圧力に相当する飽和蒸気温度まで温度が変化するが、過剰になった熱エネルギーは給水 kの蒸発潜熱として放出されるため、蒸気が発生する。よって、さらに多量の蒸気 mを得たい場合は、圧縮空気 b と給水 kとの圧力差を例えば 5 0気圧， 1 0 0気圧， 1 5 0気圧， 2 0 0気圧のように大きくすればよい。また、増湿空気 cの水蒸気量，相対湿度，絶対湿度は、蒸気 mの発生量、即ち、給水 kの流量と圧力に依存することになる。よって、給水 kの流量又は圧力を制御することにより、増湿空気 cの水蒸気量，相対湿度，絶対湿度を制御することができる。

上記に示した空気増湿装置によれば、圧縮空気 bと同一圧力の蒸気 m と圧縮空気 bとを、圧縮空気 bの流れに沿って、合流（混合）させているので、圧縮空気と水滴とを対向流でかつ直接に接触させる公知の増湿塔に比較して、圧縮空気 bの流れの乱れが少なく、圧縮空気 b (増湿空気 c ) の圧力損失を低減することができる。また、圧縮空気と水滴とを対向流でかつ直接に接触させていた従来の増湿塔に比較して、空気増湿装置の構造が単純になり、空気増湿装置をコンパク卜にすることができる。つまり、従来の増湿塔では、圧縮空気の熱量を利用して水滴を蒸気にかえるため、必要な蒸気量を得るために圧縮空気と水滴との接触を促進しなければならず、故に圧縮空気と水滴とを多孔質媒体を介して対向流に接触させなければならなかった。これに対し、上記に示した空気増湿装置では、圧縮空気の熱量だけでなく膨張に伴う水自身の熱量を利用して、水分が最も多く含まれた蒸気である飽和蒸気を得ることができるため、対向流にしなくても又は多孔 H媒体がなくても、必要な蒸を確保することができる。

さらに、かかる空気増湿装置を備えた本実施例のガスタービン発電設備によれば、空気増湿装置 3での圧縮空気 b (増湿空気 c ) の圧力損失が少ないため、タービン 6の作動媒体（燃焼ガス e ) の圧力損失を低減でき、タービン 6の入口部のタービン 6の作動媒体（燃焼ガス e ) の圧力が大きくなるので、発電出力を増加することができる。

次に、空気増湿装置 3の他の構造について説明する。

第 3図に、本発明の第 1 の実施例のガスタ一ビン発電設備の他の空気増湿装置の構造図を示す。第 3図中、 3 c及び 3 dは給水 kが膨張する膨張部、 8 3及び 8 4は給水 bをスプレーするスプレーノズル、 8 5及び 8 6は仕切り板 8 0に設けられた開口部を示す。

第 2図の空気増湿装置との違いは、膨張部が複数個（ 3 b， 3 c , 3 d ) あり、夫々異なる圧力の給水 kがスプレーされる点である。即ち、給水ライン 6 1 から供給された給水 kは、スプレーノズル 8 1からスプレーされて、膨張部 3 bで膨張し、蒸気 mを発生する。膨張部 3 b と膨張部 3 c とが連通しており、膨張部 3 bで発生した蒸気 mが、スプレーノズル 8 3からスプレーされて、膨張部 3 cでさらに膨張し、蒸気 nを発生する。膨張部 3 c と膨張部 3 d とが連通しており、膨張部 3 cで発生した蒸気 nが、スプレーノズル 8 4からスプレーされて、膨張部 3 d でさらに膨張し、蒸気 o を発生する。即ち、（蒸気 mの圧力） > (蒸気 nの圧力） > (蒸気 oの圧力） = (圧縮空気 bの圧力）となる。そして、蒸気 oの圧力が圧縮空気 b相当となり、蒸気 0が開口部 8 0から合流部 3 aに流入して、圧縮空気 b と合流する。

この空気増湿装置によれば、給水 kの膨張部における膨張幅（圧力低下幅）が小さくなるので、給水 kの膨張を緩やかに生じさせることにより、膨張時に発生する音や振動を小さくできる。特に、圧縮空気 bと給水 kとの圧力差が、 5 0気圧以上のように大きい場合に有効である。また、第 4図に、本発明の第 1 の実施例のガスタービン発電設備の他の空気増湿装置の構造図を示す。第 4図中、 3 eは圧縮空気 bに余剰水 hを混合する混合部、 8 5は余剰水 hをスプレーするスプレーノズルを示す。

第 2図の空気増湿装置との違いは、圧縮空気 bは供給される領域を、並列な複数の合流部 3 a と混合部 3 e とに分けた点である。そして、合流部 3 aでは圧縮空気 bと蒸気 mとを合流させ、混合部 3 eでは膨張部 3 d等からの余剰水 hをスプレー等して、圧縮空気 bと余剰水 hとを混合する。つまり、混合部 3 eでは、圧縮空気 b と余剰水 hとを直接に接触させる。

この空気増湿装置によれば、混合部 3 eで余剰水 hが蒸発するので、その蒸発により気化熱が奪われるので、余剰水ライン 6 5へ排出される余剰水 hの温度を低下することができる。

また、第 5図に、本発明の第 1 の実施例のガスタービン発電設備の他の空気増湿装置の構造図を示す。第 4図中、 8 7は多孔質媒体、 8 8はタービン、 8 9は圧縮機、 9 0はタービンロータ、 9 1 は合流部 3 aと混合部 3 e とが連通する連通部を示す。

第 4図の空気増湿装置との違いは、混合部 3 eに多孔質媒体 8 7 を配置し、圧縮空気 bと余剰水 hとの接触量を多くした点である。そして、多孔質媒体 8 7 を用いて圧縮空気 b と余剰水 hとを接触させると圧縮空気 bと余剰水 hとの接触量が多くなる反面、圧縮空気 b (増湿空気 c ) の圧力損失が大きくなる。そこで、給水 kの圧力エネルギーを利用して圧縮空気 bを圧縮し、圧縮空気 bの圧力低下を補正する。

即ち、給水 kをタービン 8 8へ供給する。一方、圧縮空気 bを圧縮機 8 9へ供給する。タ一ビン 8 8において、給水 kが膨張するのを利用して、タービン動翼を回転し、タ一ビンロータ 9 0 を回転する。このタ一ビンロータ 9 0の回転を利用して、タービンロータ 9 0の他方に連結される圧縮機 8 9 を回転する。これにより、圧縮空気 bをさらに圧縮する。圧縮機 8 9で圧縮された圧縮空気 bは、混合部 3 eへ供給される。そして、タービン 8 8において膨張した給水 kは、膨張部 3 bへ供給されて、さらに膨張し、蒸気 mと余剰水 hとに分離する。そして、蒸気 mは、合流部 3 aへ供給されて、圧縮空気 bに合流する。一方、余剰水 hは、混合部 3 eへ供給されて、多孔質媒体 8 7 を介して、圧縮機 8 9で圧縮された圧縮空気 bと混合される。これにより、多孔質媒体 8 7 を有する混合部 3 eにおける圧縮空気 bの圧力損失を防止することができる。

次に、本発明のガスタービン発電設備の他の構成について説明する。第 6図に、本発明の第 2の実施例のガスタービン発電設備の系統図を示す。第 6図中、 1 7は圧縮空気 b を増湿する空気増湿装置、 1 8は圧縮空気 bを冷却する後置冷却器、 3 5〜 3 7は液体を昇圧するポンプ、 6 9は余剰水 hが流通する余剰水ライン、 7 0は後置冷却器 1 8で冷却された圧縮空気 bが流通する圧縮空気ライン、 7 1〜 7 4は給水が流通する給水ラインを示す。

第 1 図のガスタービン発電設備との違いは、空気増湿装置 1 7 として、圧縮空気と水滴とを対向流でかつ直接に接触させる公知の増湿塔を用いた点、及び排ガス再熱器 1 1 において給水 kの一部を利用して排ガス f を加熱した点である。

即ち、圧縮空気 bは、圧縮空気ライン 5 1 を経由して、後置冷却器 1 8へ供給される。後置冷却器 1 8は、対向流でかつ間接熱交換式の熱交換器である。後置冷却器 1 8において、圧縮空気 bと給水ライン 6 1 を経由した給水 kとを伝熱管等を介して間接的に熱交換することにより、圧縮空気 bを例えば 1 0 0 °C程度まで冷却すると共に、給水 kを例えば 8 0 °C程度まで加熱する。尚、第 6図に示すように、給水ライン 6 1 を経由した給水 kに、余剰水ライン 6 9 を経由した余剰水 hを合流させて後置冷却器 1 8へ供給した方が好ましい。

後置冷却器 1 8で冷却された圧縮空気 bは、圧縮空気ライン 7 0を経由して、空気増湿装置 1 7へ供給される。一方、後置冷却器 1 8で加熱された給水 kも、給水ライン 7 1 を経由して、空気増湿装置 1 7へ供給される。また、給水ライン 7 3 を経由した給水 kも、空気増湿装置 1 7 へ供給される。そして、空気増湿装置 1 7において、給水ライン 7 1 を経由した給水 k及び給水ライン 7 3 を経由した給水 kを滴下すると共に、一方圧縮空気ライン 7 2 を経由した圧縮空気 bを空気増湿装置 1 7の下部から上方部へ向かって吹き上げることにより、給水ライン 7 1 を経由した給水 k及び給水ライン 7 3 を経由した給水 kと圧縮空気ライン 7 2 を経由した圧縮空気 bとを対向流でかつ直接に接触させて、圧縮空気 b を增湿する。つまり、空気増湿装置 1 7は、その下方部から流入した圧縮空気 bがその上方部から流出するまでの間に空気中の湿分を増加させるものである。空気増湿装置 1 7の内部では、給水 kが上方から下方に向かって流下し、上方に向かって流れる空気と対向流の状態で直接に接触している。この流下する給水 kは、水が蒸発する際に蒸発潜熱を失い自分自身の温度が低下するという原理により、上方から流下する給水 k の温度は下方にゆくほど低下し、空気増湿装置 1 7の下端（即ち、余剰水 hの状態）では空気増湿装置 1 7に流入してきた圧縮空気 bの温度よりも低くなる。そして余剁水 hは、排ガス f から熱回収し、再び空気増湿装置 1 7の上方に供給される。この熱回収過程において、できるだけ低温域まで回収可能とするためには、熱回収に利用する余剰水 hの温度が低いほうが好ましい。そして、低い温度の余剰水 hを得るために空気増湿装置 1 7へ流入する圧縮空気 bの温度を低下させる必要があり、それ故、後置冷却器 1 8が設置されている。

そして、空気増湿装置 1 7で増湿された圧縮空気 bは、増湿空気 c として、増湿空気 5 3 を経由して、再生器 4へ供給される。また、空気増湿装置 1 7の余剰水 hの一部は、空気増湿装置 1 7の下部から排出されて、余剰水ライン 6 9 を経由して、ポンプ 3 5で昇圧された後、給水ライン 6 1 を経由した給水 kに合流し、後置冷却器 1 8へ供給される。また、空気増湿装置 1 7の余剰水 hの一部又は全部は、空気増湿装置 1 7の下部から排出されて、余剰水ライン 6 5 を経由して、ポンプ 3 6 で昇圧された後、給水 kとして、給水加熱器 9へ供給される。給水加熱器 9において、給水 kと排ガス f とを熱交換することにより、給水 kを加熱する。

そして、給水加熱器 9で加熱された給水 kの一部は、給水ライン 7 2 を経由して、ポンプ 3 7で昇圧された後、排ガス再熱器 1 1へ供給される。排ガス再熱器 1 1 において、排ガス f と給水 kとを熱交換することにより、排ガス f を例えば 1 4 0 °C程度にまで加熱すると共に、給水 k を例えば 7 7 °C程度にまで冷却する。排ガス再熱器 1 1 で冷却された給水 kは、給水ライン 7 4 を経由して、再び給水加熱器 9に戻される。ここで、排ガス再熱器 1 1 で冷却された給水 kが戻る給水加熱器 9内の位置（即ち、給水加熱器 9 と給水ライン 7 4 との連結点）は、給水加熱器 9で加熱された給水 kの一部が排出される給水加熱器 9内の位置（即ち、給水加熱器 9 と給水ライン 7 2 との連結点）よりも、給水 kの流れに沿つた上流側（即ち、給水 kの低温側）であるのが好ましい。

本第 2の実施例によれば、排ガス再熱器 1 1 において排ガス f を加熱する加熱媒体として、給水加熱器 9で加熱された給水 kの一部という液体を使用することにより、加熱媒体として気体を使用することに比較して、伝熱効率が高くなり、伝熱面積が小さくなるので、排ガス再熱器 1 1 をコンパク卜にすることができる。これにより、排ガス再熱器 1 1 における排ガス f の圧力損失を低減することができる。煙突 1 2における排ガス f の圧力が決まっているので、排ガス再熱器 1 1 における排ガス f の圧力損失が低減すると、タービン 6の出口部の排ガス f の圧力を小さくすることができる。よって、タービン 6の作動媒体（燃焼ガス e ) の、タービン 6の入口部とタ一ビン 6の出口部との圧力差が大きくなるので、タービン 6で得られる動力、即ちタービン口一タ 8の回転力が大きくなり、発電出力を増加することができる。

即ち、空気増湿装置 1 7 として、圧縮空気と水滴とを対向流でかつ直接に接触させる公知の増湿塔を用いたとしても、排ガス再熱器 1 1 において給水 kの一部を利用して排ガス f を加熱することにより、排ガス f の圧力損失が低減するため、発電出力を増加することができる。

尚、本第 2の実施例の空気増湿装置 1 7 として、第 2図〜第 5図に示した空気増湿装置を用いたとしても、同様の効果を得ることができる。第 7図に、本発明の第 3の実施例のガスタービン発電設備の系統図を示す。第 7図中、 2 2は流量を調節する調節弁、 7 5及び 7 6は翼冷却水 pが流通する翼冷却水ラインを示す。

第 1 図のガスタ一ビン発電設備との違いは、排ガス再熱器 1 1 で冷却された余剰水 hの一部を用いて、タービン 6 を冷却した点である。

即ち、排ガス再熱器 1 1 で冷却された余剰水 hの一部は、翼冷却水ライン 7 5 を経由して、翼冷却水 p としてタ一ビン 6へ供給される。タ一ビン 6において、翼冷却水 pがタービン静翼等の内部を循環し、タービン静翼等を冷却する。そして、タ一ビン静翼等を冷却することによリタ一ビン 6で加熱された翼冷却水 pは、翼冷却水ライン 7 6 を経由して、給水ライン 6 1 を経由した給水 kと合流し、空気増湿装置 3へ供給される。つまり、タービン静翼等を冷却した後の翼冷却水 p を用いて、圧縮空気 bを増湿する。尚、発電出力又はタービン静翼等の温度又は燃焼ガス eの温度又は当該ガスタービン発電設備の運転状態等の少なくとも 1 つに基づいて、調節弁 2 2 を制御し、翼冷却水 pの流量を調節するとよい。

本第 3の実施例によれば、上記第 1 の実施例の効果に加えて、タ一ビン静翼等の効率よく冷却できる。即ち、タービン静翼等の冷却媒体として翼冷却水 Pという液体を使用するため、タービン静翼等を増湿空気 c によリ冷却するよりも、さらには公知の蒸気冷却や公知の空気冷却よりも、伝熱効率がよい。

さらに、タービン静翼等を増湿空気 c、公知の蒸気冷却や公知の空気冷却の冷却媒体等は、通常、発電に寄与する空気や蒸気等であるため、これらの空気や蒸気等をタ一ビン静翼等の冷却に利用することにより、発電効率が低下する等の問題があった。しかしながら、本第 3の実施例によれば、タービン静翼等の冷却媒体として、発電に寄与しない翼冷却水を利用するため、タービン静翼等の冷却に伴う発電効率の低下を防止することができる。産業上の利用可能性

本発明のガスタービン発電設備及び空気¾湿装置は、電力を生産する発電分野に利用する。

Claims

請求の範囲

1 . 空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とによリ燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタ一ビンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タービンから排出された燃焼排ガスを冷却して前記燃焼排ガス中の水分を回収する水回収器とを備えたガスタ―ビン発電設備において、

前記増湿装置で前記空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度を増加した残リの余剰水により前記水回収器から排出された燃焼排ガスを加熱する排ガス再熱器を備えたことを特徴とするガスタービン発電設備。

2 . 空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1 つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタ —ビンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タービンから排出された燃焼排ガス中の水分を凝縮する水回収器とを備えたガスタ一ビン発電設備において、

前記増湿装置で前記空気の水蒸気 S又は相対湿度又は絶対湿度を増加した残りの余剰水と前記水回収器から排出された燃焼排ガスとを熱交換させる熱交換器を備えたことを特徴とするガスタービン発電設備。

3 . 空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で得た圧縮空気に水分を付加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタ一ビンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タービンから排出された燃焼排ガスにより前記燃焼器へ供給する前記増湿空気を加熱する再生器と、前記再生器から排出された燃焼排ガスによリ前記増湿装置へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記給水加熱器から排出された燃焼排ガスを冷却して前記燃焼排ガス中の水分を回収する水回収器とを備えたガスタービン発電設備において、

前記増湿装置から排出された余剰水により前記水回収器から排出された燃焼排ガスを加熱する排ガス再熱器を備え、前記給水加熱器は前記排ガス再熱器から排出された余剰水を加熱し前記増湿装置へ供給することを特徴とするガスタービン発電設備。

4 . 前記排ガス再熱器から排出された余剰水を前記圧縮機の入口へ供給することを特徴とする請求項 3に記載のガスタ一ビン発電設備。

δ . 前記増湿装置へ供給する給水の一部を利用して前記タービンを冷却することを特徴とする請求項 3に記載のガスタ一ビン発電設備。

6 . 空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタ一ビンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タービンから排出された燃焼排ガスの熱により前記増湿装置へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記給水加熱器から排出された燃焼排ガスを冷却して前記燃焼排ガス中の水分を回収する水回収器とを備えたガスタービン発電設備において、

前記給水加熱器で加熱されて得た給水の一部により前記水回収器から排出された燃焼排ガスを加熱する排ガス再熱器を備えたことを特徴とするガスタービン発電設備。

7 . 空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とによリ燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタ一ビンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タービンから排出された燃焼排ガスと前記増湿装置へ供給する給水とを熱交換させる第 1 の熱交換器と、前記第 1 の熱交換器から排出された燃焼排ガス中の水分を凝縮する水回収器とを備えたガスタ一ビン発電設備において, 前記第 1 の熱交換器で得た給水の一部と前記水回収器から排出された燃焼排ガスとを熱交換させる第 2の熱交換器とを備えたことを特徴とするガスタービン発電設備。

8 . 空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で得た圧縮空気に水分を付加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタ一ビンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タービンから排出された燃焼排ガスにより前記燃焼器へ供給する前記増湿空気を加熱する再生器と、前記再生器から排出された燃焼排ガスにより前記増湿装置へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記給水加熱器から排出された燃焼排ガスを冷却して前記燃焼排ガス中の水分を回収する水回収器とを備えたガスタービン発電設備において、

前記給水加熱器で加熱されて得た給水の一部により前記水回収器から排出された燃焼排ガスを加熱する排ガス再熱器を備え、前記給水加熟器は前記排ガス再熱器から排出された排水を加熱し前記増湿装置へ供給することを特徴とするガスタ一ビン発電設備。

9 . 空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタ一ビンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機とを備えたガスタ一ビン発電設備において、前記増湿装置は、前記空気の圧力程度の蒸気と前記空気とを合流させて、前記空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加することを特徴とするガスタービン発電設備。

1 0 . 前記蒸気は飽和蒸気であることを特徴とする請求項 9に記載のガスタービン発電設備。

1 1 . 空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによリ駆動するタービンと、前記タービンによリ駆動し発電する発電機とを備えたガスタ一ビン発電設備において、

前記増湿装置は、前記空気よリも高圧の圧縮水を前記空気の圧力程度にまで膨張させる膨張部と、前記膨張部で得た蒸気と前記空気とを混合する混合部とを有することを特徴とするガスタービン発電設備。

1 2 . 空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とによリ燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機とを備えたガスタ一ビン発電設備において、

前記増湿装置は、前記空気が流通する流路と、前記流路に連通し且つ前記空気よりも高圧の圧縮水を噴射して気化する気化部とを有することを特徴とするガスタービン発電設備。

1 3 . 空気の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1 つを増加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタ一ビンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機とを備えたガスタ一ビン発電設備において、

前記増湿装置は、その一部が開口し当該増湿装置内部を仕切る仕切手段を有し、前記仕切手段により仕切られた一方に前記空気を導入し、前記仕切手段によリ仕切られた他方に前記空気よりも高圧の圧縮水を噴射することを特徴とするガスタービン発電設備。

1 4 . 前記仕切手段は、前記空気の導入方向に対し略直行方向に、前記増湿装置内部を分割することを特徴とする請求項 1 3に記載のガスタ一ビン発電設備。

1 5 . 空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で得た圧縮空気に水分を付加する増湿装置と、前記増湿装置で得た増湿空気と燃料とにより燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスにより駆動するタービンと、前記タービンにより駆動し発電する発電機と、前記タ一ビンから排出された燃焼排ガスにより前記燃焼器へ供給する前記増湿空気を加熱する再生器と、前記再生器から排出された燃焼排ガスにより前記増湿装置へ供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記給水加熱器から排出された燃焼排ガスを冷却して前記燃焼排ガス中の水分を回収する水回収器とを備えたガスタ一ビン発 ΐθ:設備において、

前記増湿装置は、前記圧縮空気が流通する流路と、前記流路に連通し且つ前記給水加熱器で加熱された給水を噴射して蒸気と水とに分離する気液分離部とを有し、

前記気液分離部で分離された水と前記水回収器から排出された燃焼排ガスとを熱交換する熱交換器を備えたことを特徴とするガスタービン発電設備。

1 6 . 燃焼器へ供給する空気に水分を付加する増湿装置において、その一部が開口し当該増湿装置内部を仕切る仕切手段と、前記仕切手段により仕切られた一方に前記空気を導入する導入口と、前記仕切手段により仕切られた他方に水を噴射するノズルとを備えたことを特徴とする増湿装置。

1 7 . タービンの作動流体の水蒸気量又は相対湿度又は絶対湿度の少なくとも 1 つを増加する増湿装置において、

その一部が開口し当該増湿装置内部を仕切る仕切手段と、前記仕切手段により仕切られた一方に前記作動流体を導入する導入口と、前記仕切手段によリ仕切られた他方に水を噴射するノズルとを備えたことを特徴とする増湿装置。