WO2023286516A1 - ガスタービン設備、及びガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法 - Google Patents

ガスタービン設備、及びガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法 Download PDF

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弘実 石井
亮 池田
亮 服部
裕行 武石
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三菱パワー株式会社
三菱重工業株式会社
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    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/08—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases
    • F05D2270/082—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases with as little NOx as possible

Definitions

  • the present disclosure relates to a gas turbine facility using ammonia as fuel and a method for suppressing ammonia emission from the gas turbine facility.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-115757 filed in Japan on July 13, 2021, the content of which is incorporated herein.
  • a gas turbine includes a compressor that compresses air, a combustor that burns fuel in the air compressed by the compressor to generate combustion gas, and a turbine that is driven by the combustion gas.
  • Patent Literature 1 discloses gas turbine equipment that uses ammonia as a fuel to be supplied to a combustor. When ammonia is used as fuel for gas turbines, some of the nitrogen that forms this ammonia becomes NOx when it is combusted. For this reason, this gas turbine facility has a denitrification device in a flow path through which the exhaust gas from the gas turbine flows.
  • ammonia When ammonia is used as fuel for a gas turbine, it is desirable to suppress not only NOx but also the ammonia itself from being discharged outside unburned.
  • an object of the present disclosure is to provide a technology capable of suppressing the emission of ammonia to the outside when ammonia is used as fuel for a gas turbine.
  • a gas turbine facility as one aspect for achieving the above object includes: a gas turbine having a combustor; an ammonia supply device for supplying ammonia to the combustor; a passage forming frame for forming an exhaust gas passage through which exhaust gas from the gas turbine flows; a water sprinkler having a water sprinkler disposed within the exhaust gas flow path for spraying water; and a water spray controller controlling operation of the water sprinkler.
  • the watering controller instructs the watering device to start watering on condition that an ammonia supply start instruction or an ammonia supply stop instruction from the ammonia supply device to the combustor is received.
  • An ammonia supply device generally has an ammonia line through which ammonia as fuel flows, and a fuel control valve provided in this ammonia line.
  • a fuel control valve provided in this ammonia line.
  • the portion of the ammonia line closer to the combustor than the fuel control valve and the inside of the fuel nozzle of the combustor are filled with ammonia.
  • Ammonia begins to be injected. After that, the ammonia in the combustion cylinder is ignited.
  • the fuel control valve receives an ammonia supply start instruction and the fuel control valve opens until the ammonia in the combustion cylinder is ignited, the ammonia flowing out from the fuel control valve does not burn, exhausted from the gas turbine.
  • This ammonia flows in the exhaust gas flow path.
  • the fuel control valve receives an instruction to stop the supply of ammonia and closes this fuel control valve, the portion of the ammonia line on the combustor side of the fuel control valve, And ammonia in the fuel nozzle of the combustor flows out into the combustion tube. This ammonia is also exhausted from the gas turbine without being combusted.
  • the watering controller of this aspect Upon receiving an instruction to start supplying ammonia or to stop supplying ammonia, the watering controller of this aspect instructs the water sprinkler to start watering. As a result, the sprinkler starts to sprinkle water into the exhaust gas flow path, and the water absorbs the ammonia flowing in the exhaust gas flow path.
  • a gas turbine equipment ammonia emission control method as one aspect for achieving the above object is applied to the following gas turbine equipment.
  • a gas turbine facility includes a gas turbine having a combustor, an ammonia supply device for supplying ammonia to the combustor, and a passage forming frame forming an exhaust gas passage through which exhaust gas from the gas turbine flows. .
  • a water sprinkling step of sprinkling water into the exhaust gas flow path is executed.
  • water spraying step water spraying into the exhaust gas flow path is started on condition that an instruction to start supplying ammonia to the combustor or an instruction to stop supplying ammonia to the combustor is received from the ammonia supply device.
  • ammonia when used as fuel for a gas turbine, it is possible to suppress the emission of ammonia to the outside.
  • FIG. 1 is a system diagram of gas turbine equipment in a first embodiment according to the present disclosure
  • FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the control device in the ammonia supply start process in the embodiment according to the present disclosure.
  • 4 is a flow chart showing the operation of the control device in the process of stopping the supply of ammonia in one embodiment according to the present disclosure.
  • It is a system diagram of gas turbine equipment in a second embodiment according to the present disclosure.
  • Fig. 10 is a cross-sectional view of a chimney in a second embodiment according to the present disclosure; It is a system diagram of gas turbine equipment in a third embodiment according to the present disclosure.
  • FIG. 1 A first embodiment of gas turbine equipment according to the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 A first embodiment of gas turbine equipment according to the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 A first embodiment of gas turbine equipment according to the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the gas turbine equipment of this embodiment includes a gas turbine 10, an ammonia supply device 20 that supplies ammonia as a fuel to the gas turbine 10, and heat of exhaust gas exhausted from the gas turbine 10.
  • a steam turbine 41 driven by the steam from the heat recovery boiler 30; a condenser 43 for returning the steam from the steam turbine 41 to water;
  • a pump 45 for sending the water inside to the heat recovery steam generator 30, a chimney 33 for discharging the exhaust gas from the heat recovery steam generator 30 to the outside, and a denitrification for decomposing NOx contained in the exhaust gas from the gas turbine 10.
  • a device 50 , a water sprinkler 60 that sprinkles water inside the heat recovery boiler 30 , a mist eliminator 70 , a water recovery line 71 , an ammonia water supply device 74 , and a control device 90 .
  • the gas turbine 10 includes a compressor 14 that compresses air A, a combustor 15 that combusts fuel in the air compressed by the compressor 14 to generate combustion gas, and a turbine 16 that is driven by the high-temperature, high-pressure combustion gas. And prepare.
  • the compressor 14 has a compressor rotor 14r that rotates about the rotor axis Ar, and a compressor casing 14c that covers the compressor rotor 14r.
  • the turbine 16 has a turbine rotor 16r that rotates around the rotor axis Ar by combustion gas from the combustor 15, and a turbine casing 16c that covers the turbine rotor 16r.
  • the turbine rotor 16r and the compressor rotor 14r are rotatably connected to each other around the same rotor axis Ar to form the gas turbine rotor 11 .
  • a rotor of a generator G for example, is connected to the gas turbine rotor 11 .
  • the gas turbine 10 is a single-shaft gas turbine having one gas turbine rotor, but the gas turbine may be a two-shaft gas turbine or a three-shaft gas turbine.
  • the gas turbine 10 further comprises an intermediate casing 12.
  • the intermediate casing 12 is arranged between the compressor casing 14c and the turbine casing 16c in the direction in which the rotor axis Ar extends, and connects the compressor casing 14c and the turbine casing 16c. Compressed air discharged from the compressor 14 flows into the intermediate casing 12 .
  • Combustor 15 is fixed to intermediate casing 12 .
  • the combustor 15 has a combustion tube (or transition piece) 15c, a fuel nozzle 15n that injects fuel into the combustion tube 15c, and a spark plug 15i that ignites the fuel injected into the combustion tube 15c.
  • the ammonia supply device 20 has an ammonia tank 21 , an ammonia line 22 , an ammonia pump 23 , a vaporizer 24 , a fuel control valve 25 , a purge gas line 26 and a purge gas control valve 27 .
  • Liquid ammonia is stored in the ammonia tank 21 .
  • One end of the ammonia line 22 is connected to this ammonia tank 21 and the other end of this ammonia line 22 is connected to the fuel nozzle 15n of the combustor 15 .
  • An ammonia pump 23 is provided in this ammonia line 22 .
  • This ammonia pump 23 pressurizes the ammonia in the ammonia tank 21 and sends this ammonia to the combustor 15 .
  • the vaporizer 24 is provided in the ammonia line 22 at a position closer to the combustor 15 than the ammonia pump 23 .
  • the vaporizer 24 is a heat exchanger that heats and vaporizes the liquid ammonia by exchanging heat between the heating medium and the liquid ammonia.
  • the ammonia supply device may include a sprayer for spraying liquid ammonia into the space and changing the liquid ammonia to mist ammonia.
  • the fuel control valve 25 is provided in the ammonia line 22 at a position closer to the combustor 15 than the vaporizer 24 is. This fuel control valve 25 adjusts the flow rate of ammonia as fuel to be supplied to the combustor 15 .
  • One end of a purge gas line 26 is connected to a position closer to the combustor 15 than the fuel control valve 25 in the ammonia line 22 .
  • a purge gas supply source (not shown) is connected to the other end of the purge gas line 26 .
  • This purge gas control valve 27 is provided in this purge gas line 26 .
  • a purge gas control valve 27 regulates the flow rate of the purge gas sent from the purge gas supply source to the ammonia line 22 .
  • the purge gas is, for example, nitrogen gas.
  • the exhaust heat recovery boiler 30 exchanges heat between the exhaust gas discharged from the gas turbine 10 and water, and heats the water into steam.
  • This exhaust heat recovery boiler 30 has a duct 31 connected to the gas turbine 10 and heat transfer tubes 32 arranged in the duct 31 .
  • the duct 31 forms a duct gas flow path 36 through which exhaust gas from the gas turbine 10 flows. Liquid or gaseous water flows through the heat transfer tubes 32 .
  • a heat medium other than water may flow through the heat transfer tubes 32 .
  • One end of the heat transfer tube 32 in the heat recovery boiler 30 and the steam inlet of the steam turbine 41 are connected by a main steam line 42 . Steam from the heat transfer tubes 32 is sent to the steam turbine 41 via this main steam line 42 .
  • a rotor of a generator for example, is connected to the rotor of the steam turbine 41 . Steam exhausted from the steam turbine 41 is returned to water in the condenser 43 .
  • the other end of the heat transfer tube 32 in the heat recovery boiler 30 and the condenser 43 are connected by a water supply line 44 .
  • the water supply line 44 is provided with a pump 45 for sending the water in the condenser 43 to the heat recovery boiler 30 .
  • the chimney 33 is connected to the duct 31 of the heat recovery boiler 30.
  • the chimney 33 is formed with a chimney gas flow path 37 for discharging the exhaust gas from the duct 31 to the outside.
  • This stack gas channel 37 extends vertically.
  • the exhaust gas flow path 35 through which the exhaust gas from the gas turbine 10 flows has a duct gas flow path 36 and a stack gas flow path 37 . Therefore, in the present embodiment, the channel forming frame 34 that forms the exhaust gas channel 35 has the duct 31 and the chimney 33 of the heat recovery boiler 30 .
  • the denitrification device 50 includes a catalyst layer 51 arranged in the duct 31 of the heat recovery boiler 30, an ammonia sprayer 52 for spraying ammonia water upstream of the catalyst layer 51 in the gas flow direction, and the ammonia sprayer 52. It has an ammonia water supply line 53 for supplying ammonia water to the vessel 52 and an ammonia water control valve 54 . The ammonia water control valve 54 adjusts the flow rate of ammonia water flowing through the ammonia water supply line 53 .
  • the denitrification device 50 decomposes NOx contained in the exhaust gas from the gas turbine 10 into nitrogen and water vapor by the action of a catalyst using aqueous ammonia.
  • the water sprinkler 60 includes a sprinkler 61 capable of spraying water into the duct gas flow path 36, a water tank 62 capable of storing the water sprinkled by the sprinkler 61, and water in the water tank 62. and a water supply device 66 capable of supplying the water sprinkler 61 with The sprinkler 61 is arranged in the duct 31 downstream of the denitrification device 50 and the heat transfer tube 32 in the gas flow.
  • a mist eliminator 70 capable of trapping the mist in the duct gas flow path 36 is arranged downstream of the sprinkler 61 in the gas flow direction in the duct 31 .
  • the mist eliminator 70 is composed of, for example, a net or a pad made of a plurality of fibers.
  • the water supply device 66 includes a water line 67 connecting the water tank 62 and the sprinkler 61 , a water supply pump 68 provided in the water line 67 , and a water control valve 69 provided on the vessel 61 side.
  • One end of the water recovery line 71 is connected to a position in the duct 31 downstream of the mist eliminator 70 in the gas flow direction, or to a region where the mist eliminator 70 is arranged in the gas flow direction.
  • the other end of this water recovery line 71 is connected to the water tank 62 . That is, the water recovery line 71 is a line for returning the water sprinkled into the duct 31 from the sprinkler 61 to the water tank 62 .
  • the water tank 62 is provided with a make-up water line 63 capable of supplying water into the water tank 62 .
  • the water tank 62 is further provided with an ammonia concentration meter 64 capable of detecting the concentration of ammonia in the water tank 62 .
  • the ammonia water supply device 74 has an ammonia water subline 75, an ammonia water sub control valve 76, and the water supply pump 68 described above.
  • the ammonia water sub-line 75 is positioned on the water sprinkler 61 side of the water supply pump 68 and on the water tank 62 side of the water control valve 69 in the water line 67 of the water sprinkler 60, and in the ammonia water supply line 53, A position closer to the ammonia sprayer 52 than the ammonia water control valve 54 is connected.
  • An ammonia water sub-regulating valve 76 is provided in this ammonia water sub-line 75 .
  • the water supply pump 68 is one of the components of the aqueous ammonia supply device 74 and also one of the components of the sprinkler device 60 .
  • the control device 90 has a gas turbine controller 91 and a water spray controller 92 .
  • the gas turbine controller 91 controls operations of the fuel control valve 25 and the purge gas control valve 27 according to various instruments provided in the gas turbine 10 and instructions from the outside.
  • Watering controller 92 controls the operation of watering device 60 .
  • the sprinkler controller 92 specifically controls the operation of the water supply pump 68 and the water control valve 69 .
  • Each of the gas turbine controller 91 and the water spray controller 92 has a CPU (Central Processing Unit) that executes various calculations and a memory that is a work area of this CPU. Note that the gas turbine controller 91 and the water spray controller 92 may be configured by a mutually shared CPU and a mutually shared memory or the like.
  • the starting motor When starting the gas turbine 10, the starting motor is driven to rotate the gas turbine rotor 11. In some cases, the starter motor is separately connected to the gas turbine rotor 11, but in some cases, a generator connected to the gas turbine rotor 11 serves as the starter motor.
  • the diesel engine When starting the gas turbine 10, the diesel engine may be started to rotate the gas turbine rotor 11, or the gas turbine rotor 11 may be rotated by a steam turbine.
  • the rotation speed of the gas turbine rotor 11 gradually increases.
  • the combustor 15 is supplied with ammonia as fuel.
  • the operation of the control device 90 in the process of starting the supply of ammonia to the combustor 15 will be described according to the flowchart shown in FIG.
  • the gas turbine controller 91 determines whether or not the conditions for starting the supply of ammonia as fuel are satisfied in the process of starting the gas turbine 10 (S10: supply start condition determination process). When the rotation speed of the gas turbine rotor 11 reaches a predetermined rotation speed by driving the starting motor, the gas turbine controller 91 determines that the condition for starting the supply of ammonia as fuel has been satisfied, and the fuel control valve 25 and The water spray controller 92 is instructed to start supplying ammonia (S11: step of instructing start of supply). Specifically, the gas turbine controller 91 instructs the fuel control valve 25 to open. When receiving this instruction, the fuel control valve 25 is opened. As a result, the supply of ammonia to the combustor 15 is started.
  • the portion of the ammonia line 22 closer to the combustor 15 than the fuel control valve 25 and the inside of the fuel nozzle 15n of the combustor 15 are filled with ammonia, and the ammonia is injected into the combustion cylinder 15c of the combustor 15. begin to be
  • the gas turbine controller 91 causes the spark plug 15i to ignite the ammonia in the combustion cylinder 15c. (S12: Ignition instruction step). As a result, combustion of ammonia in the combustion cylinder 15c is started.
  • the gas turbine controller 91 instructs not only the fuel control valve 25 but also the sprinkler controller 92 to start supplying ammonia.
  • the watering controller 92 receives this instruction (S15: supply start instruction receiving process)
  • the watering controller 92 instructs the water sprinkler 60 to start watering (S17: watering start instruction process).
  • the sprinkler controller 92 instructs the water supply pump 68 of the sprinkler device 60 to be driven, and also instructs the water control valve 69 to open.
  • the water in the water tank 62 begins to be supplied to the water sprinkler 61 arranged in the duct 31 of the heat recovery steam generator 30 via the water line 67, and water starts to be sprinkled in the duct gas flow path 36.
  • S16 Watering step
  • the watering controller 92 determines whether or not a predetermined time (for example, several minutes) has elapsed after receiving the instruction to start supplying ammonia (S18: watering stop condition determination step). The end of this predetermined time is after the ignition of the ammonia is complete. In other words, the end point of this predetermined time is a point after the point when it is assumed that unburned ammonia is no longer exhausted from the gas turbine 10 .
  • the watering controller 92 determines that a predetermined time has passed after receiving the instruction to start supplying ammonia, the watering controller 92 instructs the watering device 60 to stop watering (S19: watering stop instruction step).
  • the sprinkler controller 92 instructs the water supply pump 68 of the sprinkler device 60 to stop driving and instructs the water control valve 69 to close. As a result, watering from the water sprinkler 61 into the duct gas flow path 36 stops, and the watering step (S16) ends.
  • the fuel control valve 25 After the fuel control valve 25 opens until the ammonia in the combustion cylinder 15c is ignited, the ammonia flowing out from the fuel control valve 25 is exhausted from the gas turbine 10 without burning. This ammonia flows through the duct gas passage 36 inside the duct 31 of the heat recovery boiler 30 .
  • the gas turbine controller 91 instructs the fuel control valve 25 to start supplying ammonia (S11), and watering is started (S16). Therefore, in the process of starting the supply of ammonia to the combustor 15 , the ammonia exhausted from the gas turbine 10 is absorbed by water droplets from the sprinkler 61 .
  • the water droplets that have absorbed the ammonia accumulate in the lower portion of the duct 31 and return to the water tank 62 via the water recovery line 71 . That is, the water-containing liquid sprinkled in the duct gas channel 36 that is part of the exhaust gas channel 35 is guided out of the duct 31 that is part of the channel forming frame 34 .
  • the water collecting process for guiding water out of the flow path forming frame 34 is executed in parallel with the watering process.
  • the watering step (S16) is repeatedly executed, and each time the water that has absorbed ammonia returns to the water tank 62, the concentration of ammonia in the water in the water tank 62 gradually increases.
  • Ammonia concentration in the water tank 62 is detected by an ammonia concentration meter 64 .
  • the ammonia water sub-control valve 76 opens to remove the ammonia in the water tank 62.
  • the absorbed water is supplied to the denitrification device 50 via the ammonia water subline 75 .
  • the denitrification device 50 decomposes NOx contained in the exhaust gas into nitrogen and water vapor using this aqueous ammonia. Therefore, in this embodiment, it is possible to reduce the amount of ammonia water used from the ammonia water supply source used for the denitration process.
  • control device 90 in the process of stopping the supply of ammonia to the combustor 15 will be described according to the flowchart shown in FIG.
  • the gas turbine controller 91 determines whether or not the conditions for stopping the supply of ammonia as fuel are met (S20: supply stop condition determination step).
  • the gas turbine controller 91 determines that the ammonia supply stop condition is satisfied, it instructs the fuel control valve 25 and the water sprinkler controller 92 to stop the ammonia supply (S21: supply stop instruction step). Specifically, the gas turbine controller 91 instructs the fuel control valve 25 to be closed. When receiving this instruction, the fuel control valve 25 is closed. As a result, the supply of ammonia to the combustor 15 is stopped. Further, the gas turbine controller 91 instructs the purge gas control valve 27 to open (S22: purge start instruction step). Upon receipt of this instruction, the purge gas control valve 27 is opened. As a result, a purge gas such as nitrogen is sent to the ammonia line 22 from the purge gas supply source. This purge gas pushes the ammonia in the portion of the ammonia line 22 closer to the combustor 15 than the fuel control valve 25 and the fuel nozzle 15n of the combustor 15 into the combustion cylinder 15c.
  • S21 supply stop instruction step
  • the gas turbine controller 91 instructs the purge gas control valve 27 to close (S23 : Purge end instruction process).
  • S23 Purge end instruction process
  • the purge gas control valve 27 closes (S23 : Purge end instruction process).
  • the purge gas control valve 27 is closed, and the purge gas is no longer sent to the ammonia line 22 from the purge gas supply source.
  • the gas turbine controller 91 instructs not only the fuel control valve 25 but also the sprinkler controller 92 to stop supplying ammonia.
  • the watering controller 92 instructs the water sprinkler 60 to start watering (S27: watering start instruction process).
  • the sprinkler controller 92 instructs the water supply pump 68 of the sprinkler device 60 to be driven, and also instructs the water control valve 69 to open.
  • the water in the water tank 62 begins to be supplied to the water sprinkler 61 arranged in the duct 31 of the heat recovery steam generator 30 via the water line 67, and water starts to be sprinkled in the duct gas flow path 36.
  • S26 Watering step
  • the watering controller 92 determines whether or not a predetermined time (for example, several minutes) has elapsed after receiving the instruction to start supplying ammonia (S28: watering stop condition determination step). This predetermined time ends after the purge gas control valve 27 is closed.
  • the watering controller 92 determines that a predetermined time has passed after receiving the instruction to stop the supply of ammonia, it instructs the watering device 60 to stop watering (S29: watering stop instruction step).
  • the sprinkler controller 92 instructs the water supply pump 68 of the sprinkler device 60 to stop driving and instructs the water control valve 69 to close.
  • the watering step (S26) ends.
  • the purge gas causes the portion of the ammonia line 22 closer to the combustor 15 than the fuel control valve 25 and the inside of the fuel nozzle 15n of the combustor 15.
  • Ammonia is pushed into the combustion cylinder 15c.
  • This ammonia is exhausted from the gas turbine 10 without being combusted.
  • This ammonia flows through the duct gas passage 36 inside the duct 31 of the heat recovery boiler 30 .
  • the gas turbine controller 91 instructs the fuel control valve 25 to stop supplying ammonia (S21), and watering is started (S26).
  • the ammonia exhausted from the gas turbine 10 is absorbed by water droplets from the sprinkler 61 .
  • the water droplets that have absorbed the ammonia accumulate in the lower portion of the duct 31 and return to the water tank 62 via the water recovery line 71 .
  • unburned ammonia is exhausted from the gas turbine 10 in the process of starting the supply of ammonia to the combustor 15 and the process of stopping the supply of ammonia to the combustor 15 .
  • water is sprinkled into the duct gas flow path 36 by the sprinkler device 60, and the water absorbs the ammonia. Therefore, in this embodiment, it is possible to suppress the discharge of ammonia to the outside.
  • the gas turbine equipment of the present embodiment includes a gas turbine 10, an ammonia supply device 20, an exhaust heat recovery boiler 30, a steam turbine 41, as shown in FIG.
  • a condenser 43 , a pump 45 , a chimney 33 , a denitration device 50 , a sprinkler device 60 a , a water recovery line 71 a , an ammonia water supply device 74 , and a control device 90 are provided.
  • the water sprinkler 60a of this embodiment differs from the water sprinkler 60 of the first embodiment.
  • the water recovery line 71a of this embodiment also differs from the water recovery line 71 of the first embodiment.
  • the gas turbine equipment of this embodiment does not include the mist eliminator 70 of the gas turbine equipment of the first embodiment.
  • a sprinkler device 60a of the present embodiment has a sprinkler 61a, a water tank 62, and a water supply device 66, like the sprinkler device 60 of the first embodiment.
  • the water sprinkler 61a of this embodiment differs from the water sprinkler 61 of the first embodiment in arrangement and configuration.
  • the sprinkler 61a of this embodiment is arranged not in the duct 31 of the heat recovery boiler 30 but in the stack 33, in other words, in the stack gas flow path 37.
  • the sprinkler 61a has an annular ring header 61h along the inner peripheral surface of the chimney 33 and a plurality of nozzles 61n provided on the inner peripheral side of the ring header 61h. .
  • the ring header 61h is connected to a water line 67 extending from the water tank 62 (see FIG. 4).
  • the plurality of nozzles 61n are provided so that the water supplied to the ring header 61h can be sprayed toward the inner peripheral side of the annular ring header 61h in a direction having a horizontal component.
  • one end of the water recovery line 71a is connected to a position in the chimney 33 below the position where the sprinkler 61a is arranged.
  • the other end of the water recovery line 71a is connected to the water tank 62, like the other end of the water recovery line 71 of the first embodiment.
  • the control device 90 of this embodiment has the same configuration as the control device 90 of the first embodiment, and has a gas turbine controller 91 and a water spray controller 92 . Also, the control device 90 of the present embodiment operates in the same manner as the control device 90 of the first embodiment. Therefore, in the process of starting the supply of ammonia to the combustor 15, the gas turbine controller 91 and the water spray controller 92 operate as shown in the flowchart of FIG. Further, in the process of stopping the supply of ammonia to the combustor 15, the gas turbine controller 91 and the water spray controller 92 operate as shown in the flowchart of FIG.
  • the water droplets sprinkled from the water sprinkler 61 a have a particle diameter greater than or equal to the rising speed of the exhaust gas flowing through the chimney 33 .
  • the particle size has a sedimentation velocity. Therefore, in the present embodiment, water droplets do not substantially flow downstream (upper) in the gas flow direction than the water sprinkler 61a. There is no need to place the mist eliminator 70 in the Therefore, in this embodiment, the pressure loss in the exhaust gas passage 35 can be suppressed more than in the first embodiment.
  • the ammonia absorption efficiency is lower than that of the first embodiment.
  • the present embodiment has the advantage of being able to suppress the pressure loss in the exhaust gas flow path 35 more than the first embodiment, but has the disadvantage of lower ammonia absorption efficiency than the first embodiment. .
  • the first embodiment has the advantage that the ammonia absorption efficiency is higher than that of the present embodiment, it has the disadvantage that the pressure loss in the exhaust gas flow path 35 is higher than that of the present embodiment. For this reason, it is preferable to decide which one of the water sprinkler 61 of the first embodiment and the water sprinkler 61a of the present embodiment should be adopted by comparing the merits and demerits of both.
  • This embodiment is an example in which a sprinkler 61a is provided in the chimney 33 and no mist eliminator is provided downstream (upper side) of the sprinkler 61a.
  • a water sprinkler 61a may be provided in the chimney 33 and a mist eliminator may be provided downstream (upper side) of the water sprinkler 61a.
  • the gas turbine equipment of the present embodiment includes a gas turbine 10, an ammonia supply device 20, an exhaust heat recovery boiler 30, a steam turbine 41, and A condenser 43 , a pump 45 , a chimney 33 , a denitration device 50 , a sprinkler device 60 , a water recovery line 71 and a control device 90 are provided.
  • the gas turbine equipment of this embodiment does not include the aqueous ammonia supply device 74 of the gas turbine equipment of the first embodiment.
  • the gas turbine equipment of this embodiment includes a treated water supply device 77 instead of the ammonia water supply device 74 .
  • the gas turbine equipment of this embodiment includes an acid supply device 80 .
  • the acid supply device 80 includes an acid tank 81 capable of storing an aqueous solution of an acid that produces a salt by reaction with ammonia, an acid line 82 connecting the acid tank 81 and the water tank 62, and and an acid supply pump 83 and an acid control valve 84 provided.
  • the acid aqueous solution that produces a salt by reaction with ammonia include an aqueous hydrochloric acid solution, an aqueous sulfuric acid solution, and the like.
  • the salt produced by the reaction of ammonia and aqueous hydrochloric acid solution is ammonium chloride
  • the salt produced by the reaction of ammonia and aqueous sulfuric acid solution is ammonium sulfate.
  • a water recovery line 71 and a make-up water line 63 are also connected to the water tank 62 as in the first embodiment.
  • This water tank 62 is provided with a salt amount detector 65 capable of detecting the amount of salt in the water tank 62 instead of the ammonia concentration meter 64 in the first embodiment.
  • the salt amount detector 65 may be, for example, one that detects the concentration of salt in the water tank 62. By detecting the pH of the water in the water tank 62, the amount of salt in the water tank 62 is indirectly detected. It may be one that detects the amount.
  • the treated water supply device 77 can guide the water in the water tank 62 to the waste water treatment device 89 .
  • This treated water supply device 77 has a treated water line 78 , a treated water control valve 79 , and a water supply pump 68 for the sprinkler device 60 .
  • the treated water line 78 connects the water line 67 of the water sprinkler 60 to the wastewater treatment device 89 at a position closer to the sprinkler 61 than the water supply pump 68 and closer to the water tank 62 than the water control valve 69 .
  • a treated water control valve 79 is provided in this treated water line 78 .
  • the water supply pump 68 is one of the components of the treated water supply device 77 and also one of the components of the sprinkler device 60 .
  • the control device 90 of this embodiment has the same configuration as the control device 90 of the first embodiment, and has a gas turbine controller 91 and a water spray controller 92 . Also, the control device 90 of the present embodiment operates in the same manner as the control device 90 of the first embodiment. Therefore, in the process of starting the supply of ammonia to the combustor 15, the gas turbine controller 91 and the water spray controller 92 operate as shown in the flowchart of FIG. Further, in the process of stopping the supply of ammonia to the combustor 15, the gas turbine controller 91 and the water spray controller 92 operate as shown in the flowchart of FIG.
  • the water supply pump 68 is driven, the treated water control valve 79 is opened, and water containing salt is discharged into the treated water line 78. and is sent to the waste water treatment device 89 . After that, water is replenished into the water tank 62 from the replenishing water line 63 , and an acid aqueous solution is supplied into the water tank 62 from the acid supply device 80 .
  • the second embodiment may also be modified like this embodiment. That is, also in the second embodiment, the treated water supply device 77 may be provided instead of the ammonia water supply device 74 in the gas turbine equipment of the second embodiment, and the acid supply device 80 may be provided.
  • a gas turbine 10 having a combustor 15; an ammonia supply device 20 for supplying ammonia to the combustor 15; a passage forming frame 34 forming an exhaust gas passage 35 through which exhaust gas from the gas turbine 10 flows; Sprinklers 60, 60a arranged in the exhaust gas flow path 35 and having sprinklers 61, 61a capable of sprinkling water in the exhaust gas flow path 35; And prepare.
  • the watering controller 92 instructs the watering devices 60 and 60a to start watering on condition that an instruction to start supplying ammonia to the combustor 15 from the ammonia supply device 20 or an instruction to stop supplying ammonia to the combustor 15 is received. instruct.
  • the ammonia supply device 20 generally has an ammonia line 22 through which ammonia as fuel flows, and a fuel control valve 25 provided in this ammonia line 22 .
  • a fuel control valve 25 provided in this ammonia line 22 .
  • Ammonia begins to be injected into the combustion cylinder 15 c of the combustor 15 . After that, the ammonia in the combustion cylinder 15c is ignited.
  • the fuel control valve 25 After the fuel control valve 25 receives an ammonia supply start instruction and the fuel control valve 25 opens until the ammonia in the combustion cylinder 15c is ignited, the ammonia flowing out from the fuel control valve 25 is burned. exhausted from the gas turbine 10 without This ammonia flows through the exhaust gas flow path 35 .
  • the fuel control valve 25 receives an instruction to stop the supply of ammonia, and after this fuel control valve 25 is closed, the ammonia line 22 burns more than the fuel control valve 25. Ammonia in the portion on the side of the combustor 15 and in the fuel nozzle 15n of the combustor 15 flows out into the combustion cylinder 15c. This ammonia is also exhausted from the gas turbine 10 without being combusted.
  • the watering controller 92 of this embodiment Upon receiving an ammonia supply start instruction or an ammonia supply stop, the watering controller 92 of this embodiment instructs the water sprinklers 60 and 60a to start watering. As a result, the sprinklers 61 and 61a start sprinkling water into the exhaust gas flow path 35, and the ammonia flowing through the exhaust gas flow path 35 is absorbed by this water.
  • the water sprinkler controller 92 receives the ammonia supply start instruction or the ammonia supply stop instruction, and after a predetermined time elapses, the water sprinkler 60, 60a is instructed to stop watering.
  • the end point of the predetermined time is a point after the point when it is assumed that unburned ammonia is no longer exhausted from the gas turbine 10 .
  • the exhaust gas flow path 35 is controlled by the water sprinklers 60 and 60a during the time when it is assumed that the unburned ammonia is no longer discharged from the gas turbine 10 after the unburned ammonia starts to be discharged from the gas turbine 10. Water is sprinkled inside, and ammonia in the exhaust gas flow path 35 is absorbed by this water. Water spraying from the water spraying devices 60 and 60a into the exhaust gas flow path 35 is stopped after a time when it is assumed that unburned ammonia is no longer discharged from the gas turbine 10 . Therefore, in this aspect, the driving time of the water sprinklers 60, 60a can be limited, and the driving power of the water sprinklers 60, 60a and the consumption of water to be sprinkled can be suppressed.
  • the gas turbine equipment in the third aspect further includes water recovery lines 71 , 71 a that guide liquid containing water sprayed in the exhaust gas flow path 35 to the outside of the flow path forming frame 34 .
  • the water sprinkled into the exhaust gas flow path 35 from the sprinklers 61 and 61 a absorbs ammonia and accumulates in the exhaust gas flow path 35 .
  • this water is led out of the flow path forming frame 34 by the water recovery lines 71 and 71a.
  • the gas turbine equipment in the third aspect further includes a mist eliminator 70 capable of collecting mist.
  • the passage forming frame 34 has a duct 31 connected to the gas turbine 10 .
  • a duct gas channel 36 forming at least a part of the exhaust gas channel 35 is formed in the duct 31 .
  • the sprinkler 61 is arranged in the duct gas flow path 36 and is configured to be able to sprinkle water toward the downstream side of the flow of the exhaust gas in the duct gas flow path 36 .
  • the mist eliminator 70 is arranged in the duct gas flow path 36 on the downstream side of the sprinkler 61 .
  • the water recovery line 71 is located downstream of the mist eliminator 70 in the exhaust gas flow direction in the duct 31, or in a region where the mist eliminator 70 is arranged in the exhaust gas flow direction. It is connected to the.
  • ammonia flowing in the duct gas flow path 36 is absorbed by water droplets sprinkled from the sprinkler 61 arranged in the duct gas flow path 36 .
  • Water droplets that have absorbed ammonia and flowed downstream in the duct gas flow path 36 are collected by the mist eliminator 70 .
  • Water droplets collected by the mist eliminator 70 accumulate inside the duct 31 .
  • Water accumulated in the duct 31 is guided out of the duct 31 by a water recovery line 71. - ⁇
  • the passage forming frame 34 has a duct 31 connected to the gas turbine 10 and a chimney 33 connected to the duct 31 .
  • the chimney 33 has a vertically extending chimney gas flow path 37 that forms at least a portion of the exhaust gas flow path 35 .
  • the sprinkler 61a is arranged in the stack gas flow path 37 and is configured to be able to sprinkle water in a direction having a horizontal component.
  • the water recovery line 71a is connected to a position in the chimney 33 below the position where the sprinkler 61a is arranged.
  • the ammonia flowing inside the stack gas flow path 37 is absorbed by the water droplets sprinkled from the sprinklers 61 and 61a arranged inside the stack gas flow path 37 .
  • Water droplets that have absorbed ammonia accumulate in the chimney 33 . This water is led out of the chimney 33 by a water recovery line 71a.
  • the water sprinklers 60 and 60a include a water tank 62 capable of storing water to be sprinkled in the exhaust gas flow path 35. and a water supply device 66 capable of supplying the water in the water tank 62 to the sprinklers 61 and 61a.
  • the watering controller 92 controls the water supply device 66 .
  • the gas turbine equipment in the seventh aspect In the gas turbine equipment according to the sixth aspect, it is arranged in the exhaust gas flow path 35 upstream of the water sprinklers 61 and 61a in the flow direction of the exhaust gas, and the nitrogen oxidation in the exhaust gas
  • a denitrification device 50 for removing substances and an ammonia water supply device 74 capable of supplying the water in the water tank 62 to the denitrification device 50 are further provided.
  • the water recovery lines 71 , 71 a are connected to the water tank 62 .
  • the water tank 62 is provided with an ammonia concentration meter 64 capable of detecting the concentration of ammonia in the water tank 62 .
  • the ammonia water supply device 74 supplies the water in the water tank 62 to the denitrification device 50 when the concentration of ammonia detected by the ammonia concentration meter 64 reaches or exceeds a predetermined concentration.
  • Water is repeatedly sprayed into the exhaust gas flow path 35, and each time the water that has absorbed ammonia returns to the water tank 62, the concentration of ammonia in the water in the water tank 62 gradually increases.
  • Ammonia concentration in the water tank 62 is detected by an ammonia concentration meter 64 .
  • the ammonia-containing water in the water tank 62 is supplied by the ammonia water supply device 74. is supplied to the denitrification device 50 .
  • the denitrification device 50 decomposes NOx contained in the exhaust gas into nitrogen and water vapor using this aqueous ammonia. Therefore, in this embodiment, it is possible to reduce the amount of ammonia water used from the ammonia water supply source used for the denitration process.
  • an acid supply device 80 capable of supplying an acid that produces a salt by reaction with the ammonia into the water tank 62, and water in the water tank 62 to a waste water treatment device 89. and a treated water supply 77 that can be directed.
  • the water recovery lines 71 , 71 a are connected to the water tank 62 .
  • the water tank 62 is provided with a salt amount detector 65 capable of detecting the amount of salt in the water tank 62 .
  • the treated water supply device 77 guides the water in the water tank 62 to the waste water treatment device 89 when the amount of salt detected by the salt amount detector 65 reaches or exceeds a predetermined amount.
  • the absorption efficiency of ammonia in the exhaust gas flow path 35 can be enhanced.
  • Water that has absorbed ammonia contains salts produced by the reaction between ammonia and acid. This water containing ammonia and salt is returned to the water tank 62 via the water recovery lines 71, 71a.
  • a salt amount detector 65 detects the amount of salt in the water in the water tank 62 . When the amount of salt detected by the salt amount detector 65 exceeds a predetermined value, water containing salt is sent to the wastewater treatment apparatus 89 by the treated water supply apparatus 77 .
  • the ammonia emission control method for gas turbine equipment in the ninth aspect is applied to the following gas turbine equipment.
  • the gas turbine equipment includes a gas turbine 10 having a combustor 15, an ammonia supply device 20 for supplying ammonia to the combustor 15, and a channel forming an exhaust gas channel 35 through which exhaust gas from the gas turbine 10 flows.
  • a forming frame 34 is provided.
  • a water sprinkling step S ⁇ b>16 of sprinkling water into the exhaust gas flow path 35 is executed.
  • water spraying into the exhaust gas flow path 35 is started on condition that an instruction to start supplying ammonia to the combustor 15 from the ammonia supply device 20 or an instruction to stop supplying ammonia to the combustor 15 is received. .
  • the ammonia emission control method for gas turbine equipment in the tenth aspect includes: In the ammonia emission suppression method for gas turbine equipment according to the ninth aspect, in the water sprinkling step S16, after a predetermined time has elapsed after receiving the instruction to start supplying ammonia or the instruction to stop supplying ammonia, the The spraying of water into the exhaust gas flow path 35 is stopped.
  • the end point of the predetermined time is a point after the point when it is assumed that unburned ammonia is no longer exhausted from the gas turbine 10 .
  • the execution time of the watering step S16 can be limited, and the consumption of electric power and water for watering required for performing the watering step S16 can be suppressed. .
  • ammonia when used as fuel for a gas turbine, it is possible to suppress the emission of ammonia to the outside.

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Abstract

ガスタービン設備は、ガスタービンと、前記ガスタービンの燃焼器にアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、前記ガスタービンからの排気ガスが流れる排気ガス流路を形成する流路形成枠と、前記排気ガス流路内に散水できる散水器を有する散水装置と、前記散水装置の動作を制御する散水制御器と、を備える。前記散水制御器は、前記アンモニア供給装置から前記燃焼器へのアンモニア供給開始指示又はアンモニア供給停止指示を受け付けることを条件として、前記散水装置に対して散水開始を指示する。

Description

ガスタービン設備、及びガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法
　本開示は、アンモニアを燃料とするガスタービン設備、及びガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法に関する。
　本願は、２０２１年７月１３日に、日本国に出願された特願２０２１－１１５７５７号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
　ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。
以下の特許文献１には、燃焼器に供給する燃料として、アンモニアを用いるガスタービン設備が開示されている。アンモニアをガスタービンの燃料として用いる場合、アンモニアが燃焼すると、このアンモニアを形成する窒素の一部がＮＯｘになる。このため、このガスタービン設備は、ガスタービンからの排気ガスが流れる流路中に脱硝装置を設けている。
特開２０１９－１７８８４０号公報
　アンモニアをガスタービンの燃料として用いる場合、ＮＯｘのみならず、このアンモニア自体も未燃焼のまま外部に排出されることを抑制することが望ましい。
　そこで、本開示は、アンモニアをガスタービンの燃料として用いる場合、外部へのアンモニアの排出を抑制することができる技術を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するための一態様としてのガスタービン設備は、
　燃焼器を有するガスタービンと、前記燃焼器にアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、前記ガスタービンからの排気ガスが流れる排気ガス流路を形成する流路形成枠と、前記排気ガス流路内に配置され、前記排気ガス流路内に散水できる散水器を有する散水装置と、前記散水装置の動作を制御する散水制御器と、を備える。前記散水制御器は、前記アンモニア供給装置から前記燃焼器へのアンモニア供給開始指示又はアンモニア供給停止指示を受け付けることを条件として、前記散水装置に対して散水開始を指示する。
　アンモニア供給装置は、一般的に、燃料としてのアンモニアが流れるアンモニアラインと、このアンモニアライン中に設けられている燃料調節弁と、を有する。アンモニア供給装置から燃焼器へのアンモニアの供給開始過程では、アンモニアライン中で燃料調節弁よりも燃焼器側の部分、及び燃焼器の燃料ノズル内がアンモニアで満たされ、燃焼器の燃焼筒内にアンモニアが噴射され始める。その後、燃焼筒内のアンモニアに点火される。燃料調節弁がアンモニアの供給開始指示を受け付けて、この燃料調節弁が開いてから、燃焼筒内のアンモニアが点火されるまでの間に、燃料調節弁から流出したアンモニアは、燃焼せずに、ガスタービンから排気される。このアンモニアは、排気ガス流路内を流れる。また、燃焼器へのアンモニアの供給停止過程では、燃料調節弁がアンモニアの供給停止指示を受け付けて、この燃料調節弁が閉じた後、アンモニアライン中で燃料調節弁よりも燃焼器側の部分、及び燃焼器の燃料ノズル内のアンモニアが燃焼筒内に流出する。このアンモニアも、燃焼せずに、ガスタービンから排気される。
　本態様の散水制御器は、アンモニアの供給開始指示又はアンモニアの供給停止を受け付けると、散水装置に対して散水開始を指示する。この結果は、散水器から排気ガス流路内に散水が開始され、この水に排気ガス流路内を流れるアンモニアが吸収される。
　よって、本態様では、アンモニア供給装置から燃焼器へのアンモニアの供給開始過程、又はアンモニアの供給停止過程におけるアンモニアの外部への排出を抑えることができる。
　前記目的を達成するための一態様としてのガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法は、以下のガスタービン設備に適用される。
　ガスタービン設備は、燃焼器を有するガスタービンと、前記燃焼器にアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、前記ガスタービンからの排気ガスが流れる排気ガス流路を形成する流路形成枠と、を備える。
　本態様におけるアンモニア排出抑制方法では、前記排気ガス流路内に散水する散水工程を実行する。前記散水工程では、前記アンモニア供給装置から前記燃焼器へのアンモニアの供給開始指示、又はアンモニアの供給停止指示を受け付けることを条件として、前記排気ガス流路内への散水を開始する。
　本態様では、前記一態様におけるガスタービン設備と同様、アンモニアの供給開始指示、又はアンモニアの供給停止を受け付けると、排気ガス流路内に散水が開始される。この水に排気ガス流路内を流れるアンモニアが吸収される。よって、本態様でも、前記一態様におけるガスタービン設備と同様、アンモニア供給装置から燃焼器へのアンモニアの供給開始過程、又はアンモニアの供給停止過程におけるアンモニアの外部への排出を抑えることができる。
　本開示の一態様では、アンモニアをガスタービンの燃料として用いる場合、外部へのアンモニアの排出を抑制することができる。
本開示に係る第一実施形態におけるガスタービン設備の系統図である。 本開示に係る一実施形態におけるアンモニアの供給開始過程における制御装置の動作を示すフローチャートである。 本開示に係る一実施形態におけるアンモニアの供給停止過程における制御装置の動作を示すフローチャートである。 本開示に係る第二実施形態におけるガスタービン設備の系統図である。 本開示に係る第二実施形態における煙突の断面図である。 本開示に係る第三実施形態におけるガスタービン設備の系統図である。
　以下、本開示に係るガスタービン設備の各種実施形態及び各種変形例について、図面を用いて説明する。
　「第一実施形態」
　以下、本開示に係るガスタービン設備の第一実施形態について、図１～図３を用いて説明する。
　本実施形態のガスタービン設備は、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０に燃料としてのアンモニアを供給するアンモニア供給装置２０と、ガスタービン１０から排気された排気ガスの熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラ３０と、排熱回収ボイラ３０からの蒸気で駆動する蒸気タービン４１と、蒸気タービン４１からの蒸気を水に戻す復水器４３と、復水器４３内の水を排熱回収ボイラ３０に送るポンプ４５と、排熱回収ボイラ３０からの排気ガスを外部に排気する煙突３３と、ガスタービン１０からの排気ガス中に含まれるＮＯｘ分を分解する脱硝装置５０と、排熱回収ボイラ３０内に散水する散水装置６０と、ミストエリミネータ７０と、水回収ライン７１と、アンモニア水供給装置７４と、制御装置９０と、を備える。
　ガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する圧縮機１４と、圧縮機１４で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器１５と、高温高圧の燃焼ガスにより駆動するタービン１６と、を備える。
　圧縮機１４は、ロータ軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ１４ｒと、この圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、を有する。タービン１６は、燃焼器１５からの燃焼ガスにより、ロータ軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ１６ｒと、このタービンロータ１６ｒを覆うタービンケーシング１６ｃと、を有する。タービンロータ１６ｒと圧縮機ロータ１４ｒとは、同一のロータ軸線Ａｒを中心として回転可能に相互に連結されて、ガスタービンロータ１１を成す。このガスタービンロータ１１には、例えば、発電機Ｇのロータが接続されている。なお、このガスタービン１０は、一のガスタービンロータを有する一軸ガスタービンであるが、ガスタービンは、二軸ガスタービンや三軸ガスタービンであってもよい。
　ガスタービン１０は、さらに、中間ケーシング１２を備える。中間ケーシング１２は、ロータ軸線Ａｒが延びている方向で、圧縮機ケーシング１４ｃとタービンケーシング１６ｃとの間に配置され、圧縮機ケーシング１４ｃとタービンケーシング１６ｃとを連結する。この中間ケーシング１２内には、圧縮機１４から吐出された圧縮空気が流入する。燃焼器１５は、中間ケーシング１２に固定されている。この燃焼器１５は、燃焼筒（又は尾筒）１５ｃと、燃焼筒１５ｃ内に燃料を噴射する燃料ノズル１５ｎと、燃焼筒１５ｃ内に噴射された燃料を点火する点火栓１５ｉと、有する。
　アンモニア供給装置２０は、アンモニアタンク２１と、アンモニアライン２２と、アンモニアポンプ２３と、気化器２４と、燃料調節弁２５と、パージガスライン２６と、パージガス調節弁２７と、を有する。
　アンモニアタンク２１には、液体アンモニアが貯留される。アンモニアライン２２の一端は、このアンモニアタンク２１に接続され、このアンモニアライン２２の他端は、燃焼器１５の燃料ノズル１５ｎに接続されている。アンモニアポンプ２３は、このアンモニアライン２２中に設けられている。このアンモニアポンプ２３は、アンモニアタンク２１内のアンモニアを昇圧して、このアンモニアを燃焼器１５に送る。気化器２４は、アンモニアライン２２中で、アンモニアポンプ２３よりも燃焼器１５側の位置に設けられている。この気化器２４は、加熱媒体と液体アンモニアとを熱交換させて、液体アンモニアを加熱し気化させる熱交器である。なお、アンモニア供給装置は、この気化器２４の替りに、液体アンモニアを空間中に噴霧して、液体アンモニアをミストアンモニアに替える噴霧器を備えてもよい。燃料調節弁２５は、アンモニアライン２２中で、気化器２４よりも燃焼器１５側の位置に設けられている。この燃料調節弁２５は、燃焼器１５に供給する燃料としてのアンモニアの流量を調節する。アンモニアライン２２中で、燃料調節弁２５よりも燃焼器１５側の位置には、パージガスライン２６の一端が接続されている。このパージガスライン２６の他端には、パージ用ガス供給源（不図示）が接続されている。このパージガス調節弁２７は、このパージガスライン２６中に設けられている。パージガス調節弁２７は、パージ用ガス供給源からアンモニアライン２２に送るパージ用ガスの流量を調節する。パージ用ガスは、例えば、窒素ガスである。
　排熱回収ボイラ３０は、ガスタービン１０から排気された排気ガスと水とを熱交換させて、この水を加熱して蒸気にする。この排熱回収ボイラ３０は、ガスタービン１０に接続されているダクト３１、ダクト３１内に配置されている伝熱管３２と、を有する。ダクト３１は、ガスタービン１０からの排気ガスが流れるダクトガス流路３６を形成する。伝熱管３２には、液体又は気体の水が流れる。なお、伝熱管３２内には、水以外の熱媒体が流れてもよい。
　排熱回収ボイラ３０における伝熱管３２の一端と蒸気タービン４１の蒸気入口とは、主蒸気ライン４２で接続されている。伝熱管３２からの蒸気は、この主蒸気ライン４２を介して蒸気タービン４１に送られる。蒸気タービン４１のロータには、例えば、発電機のロータが接続されている。蒸気タービン４１から排気された蒸気は、復水器４３で水に戻される。排熱回収ボイラ３０における伝熱管３２の他端と復水器４３とは、給水ライン４４で接続されている。この給水ライン４４には、復水器４３内の水を排熱回収ボイラ３０に送るポンプ４５が設けられている。
　煙突３３は、排熱回収ボイラ３０のダクト３１に接続されている。煙突３３には、ダクト３１からの排気ガスを外部に排気する煙突ガス流路３７が形成されている。この煙突ガス流路３７は、鉛直方向に延びる。本実施形態において、ガスタービン１０からの排気ガスが流れる排気ガス流路３５は、ダクトガス流路３６と煙突ガス流路３７とを有する。よって、本実施形態において、排気ガス流路３５を形成する流路形成枠３４は、排熱回収ボイラ３０のダクト３１と煙突３３とを有する。
　脱硝装置５０は、排熱回収ボイラ３０のダクト３１内に配置されている触媒層５１と、この触媒層５１のガス流れ方向における上流側にアンモニア水を散布するアンモニア散布器５２と、このアンモニア散布器５２にアンモニア水を供給するアンモニア水供給ライン５３と、アンモニア水調節弁５４と、を有する。アンモニア水調節弁５４は、アンモニア水供給ライン５３を流れるアンモニア水の流量を調節する。脱硝装置５０は、アンモニア水を利用して、触媒の働きにより、ガスタービン１０からの排気ガス中に含まれるＮＯｘを窒素と水蒸気とに分解する。
　散水装置６０は、ダクトガス流路３６内に水を散水することが可能な散水器６１と、この散水器６１が散水する水を溜めておくことができる水タンク６２と、水タンク６２内の水を散水器６１に供給できる水供給装置６６と、を有する。散水器６１は、ダクト３１内で、脱硝装置５０及び伝熱管３２よりも、ガス流れの下流側に配置されている。ダクト３１内で、散水器６１よりガス流れ方向における下流側には、ダクトガス流路３６中のミストを捕捉できるミストエリミネータ７０が配置されている。ミストエリミネータ７０は、例えば、網又は複数の繊維で形成されたパッド等で構成されている。水供給装置６６は、水タンク６２と散水器６１とを接続する水ライン６７と、この水ライン６７に設けられている水供給ポンプ６８と、水ライン６７中で、水供給ポンプ６８よりも散水器６１側に設けられている水調節弁６９と、を有する。
　水回収ライン７１の一端は、ダクト３１中で、ミストエリミネータ７０よりもガス流れ方向における下流側の位置、又はガス流れ方向でミストエリミネータ７０が配置されている領域、に接続されている。この水回収ライン７１の他端は、水タンク６２に接続されている。すなわち、この水回収ライン７１は、散水器６１からダクト３１内に散水された水を水タンク６２に戻すラインである。水タンク６２には、この水タンク６２内に水を供給することができる補給水ライン６３が設けられている。水タンク６２には、さらに、水タンク６２内のアンモニア濃度を検知できるアンモニア濃度計６４が設けられている。
　アンモニア水供給装置７４は、アンモニア水サブライン７５と、アンモニア水サブ調節弁７６と、前述の水供給ポンプ６８と、を有する。アンモニア水サブライン７５は、散水装置６０における水ライン６７中で、水供給ポンプ６８よりも散水器６１側で且つ水調節弁６９よりも水タンク６２側の位置と、アンモニア水供給ライン５３中で、アンモニア水調節弁５４よりもアンモニア散布器５２側の位置とを接続する。アンモニア水サブ調節弁７６は、このアンモニア水サブライン７５中に設けられている。なお、水供給ポンプ６８は、このアンモニア水供給装置７４の構成要素の一つであると共に、散水装置６０の構成要素の一つでもある。
　制御装置９０は、ガスタービン制御器９１と、散水制御器９２と、を有する。ガスタービン制御器９１は、ガスタービン１０に設けられている各種計器や外部からの指示等に応じて、燃料調節弁２５やパージガス調節弁２７の動作等を制御する。散水制御器９２は、散水装置６０の動作を制御する。散水制御器９２は、具体的に、水供給ポンプ６８及び水調節弁６９の動作を制御する。ガスタービン制御器９１及び散水制御器９２は、いずれも、各種演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、このＣＰＵのワークエリアであるメモリ等を有する。なお、ガスタービン制御器９１及び散水制御器９２は、互に共有するＣＰＵと、互に共有するメモリ等で構成されてもよい。
　次に、以上で説明したガスタービン設備の動作について説明する。
　ガスタービン１０を起動させる際、起動モータを駆動させて、ガスタービンロータ１１を回転させる。なお、起動モータは、ガスタービンロータ１１に別途接続されている場合もあるが、ガスタービンロータ１１に接続されている発電機が、起動モータとしての役割を担う場合もある。また、ガスタービン１０を起動させる際、ディーゼルエンジンを起動させて、ガスタービンロータ１１を回転させてもよいし、蒸気タービンでガスタービンロータ１１を回転させてもよい。
　起動モータの駆動で、ガスタービンロータ１１の回転数が次第に高まる。この過程で、燃焼器１５に、燃料としてのアンモニアが供給される。ここで、燃焼器１５へのアンモニアの供給開始過程における制御装置９０の動作について、図２に示すフローチャートに従って説明する。
　ガスタービン制御器９１は、ガスタービン１０の起動過程で、燃料としてのアンモニアの供給開始条件を満たした否かを判断する（Ｓ１０：供給開始条件の判断工程）。ガスタービン制御器９１は、起動モータの駆動で、ガスタービンロータ１１の回転数が予め定められた回転数になると、燃料としてのアンモニアの供給開始条件を満たしたと判断して、燃料調節弁２５及び散水制御器９２に対してアンモニアの供給開始を指示する（Ｓ１１：供給開始の指示工程）。具体的に、ガスタービン制御器９１は、燃料調節弁２５に開状態になるよう指示する。燃料調節弁２５は、この指示を受けると、開状態になる。この結果、燃焼器１５へのアンモニアの供給が開始される。具体的には、アンモニアライン２２中で燃料調節弁２５よりも燃焼器１５側の部分、及び燃焼器１５の燃料ノズル１５ｎ内がアンモニアで満たされ、燃焼器１５の燃焼筒１５ｃ内にアンモニアが噴射され始める。
　燃焼器１５へのアンモニアの供給が開始されてから、予め定められた時間（例えば、数分間）が経過すると、ガスタービン制御器９１は、点火栓１５ｉにより、燃焼筒１５ｃ内のアンモニアを点火させる（Ｓ１２：点火の指示工程）。この結果、燃焼筒１５ｃ内のアンモニアの燃焼が開始される。
　前述したように、ガスタービン制御器９１は、燃料調節弁２５のみならず、散水制御器９２にも、アンモニアの供給開始を指示する。散水制御器９２は、この指示を受け付けると（Ｓ１５:供給開始指示の受付工程）、散水装置６０に対して散水開始を指示する（Ｓ１７：散水開始の指示工程）。散水制御器９２は、具体的に、散水装置６０の水供給ポンプ６８に対して駆動を指示すると共に、水調節弁６９に対して開状態になるよう指示する。この結果、水タンク６２内の水が水ライン６７を介して、排熱回収ボイラ３０のダクト３１内に配置されている散水器６１に供給され始め、ダクトガス流路３６内に散水が開始される（Ｓ１６：散水工程）。
　散水制御器９２は、アンモニア供給開始の指示を受け付けてから、予め定められた時間（例えば、数分間）経過したか否かを判断する（Ｓ１８：散水停止条件の判断工程）。この予め定められた時間の終了時点は、アンモニアの点火が完了する時点よりも後である。言い換えると、この予め定められた時間の終了時点は、ガスタービン１０から未燃焼のアンモニアが排気されなくなると想定される時点よりも後の時点である。散水制御器９２は、アンモニア供給開始の指示を受け付けてから、予め定められた時間経過したと判断すると、散水装置６０に対して散水停止を指示する（Ｓ１９：散水停止の指示工程）。散水制御器９２は、具体的に、散水装置６０の水供給ポンプ６８に対して駆動停止を指示すると共に、水調節弁６９に対して閉状態になるよう指示する。この結果、散水器６１からダクトガス流路３６内へ散水が停止し、散水工程（Ｓ１６）が終了する。
　燃料調節弁２５が開いてから、燃焼筒１５ｃ内のアンモニアが点火されるまでの間に、燃料調節弁２５から流出したアンモニアは、燃焼せずに、ガスタービン１０から排気される。このアンモニアは、排熱回収ボイラ３０のダクト３１内であるダクトガス流路３６内を流れる。本実施形態では、ガスタービン制御器９１が燃料調節弁２５に対してアンモニア供給開始を指示する（Ｓ１１）と共に、散水が開始される（Ｓ１６）。このため、燃焼器１５へのアンモニアの供給開始過程で、ガスタービン１０から排気されたアンモニアは、散水器６１からの水滴に吸収される。アンモニアを吸収した水滴は、ミストエリミネータ７０に捕集された後、ダクト３１の下部に溜まり、水回収ライン７１を介して、水タンク６２に戻る。すなわち、排気ガス流路３５の一部であるダクトガス流路３６内に散水された水を含む液体が流路形成枠３４の一部であるダクト３１外に導かれる。この流路形成枠３４外に水を導く水回収工程は、散水工程と並行して実行させる。
　燃焼筒１５ｃ内でアンモニアが点火されると、失火しない限り、燃焼器１５に供給されているアンモニアは、燃焼筒１５ｃ内に燃焼し続ける。このため、燃焼筒１５ｃ内でアンモニアが点火されると、失火しない限り、ガスタービン１０からアンモニアは排気されなくなる。このため、本実施形態では、アンモニア供給開始の指示を受け付けてから、予め定められた時間が経過して、アンモニアの点火が完了した後に、散水器６１からダクトガス流路３６内へ散水が停止する。
　前述したように、燃焼筒１５ｃ内でアンモニアが点火されると、アンモニアの燃焼が開始される。この燃焼で生成された燃焼ガスは、タービン１６に送られ、タービンロータを回転させる。タービンロータを回転させた燃焼ガスは、排気ガスとして、ガスタービン１０から排気され、排熱回収ボイラ３０のダクト３１内を流れる。アンモニアを燃焼させた場合、排気ガス中には、ＮＯｘが含まれている。このため、本実施形態では、アンモニアの燃焼が開始された後、アンモニア水供給源からアンモニア水供給ライン５３を介して脱硝装置５０へのアンモニア水の供給が開始され、排気ガス中に含まれるＮＯｘが窒素と水蒸気とに分解される。
　散水工程（Ｓ１６）が繰り返し実行され、そのたびに、アンモニアを吸収した水が水タンク６２に戻ってくると、水タンク６２内の水中におけるアンモニア濃度は次第に高まる。水タンク６２内のアンモニア濃度は、アンモニア濃度計６４により検知される。このアンモニア濃度計６４で検知されたアンモニア濃度が予め定められた濃度以上で、且つ脱硝装置５０による脱硝処理が必要な条件下では、アンモニア水サブ調節弁７６が開き、水タンク６２内のアンモニアを吸収した水は、アンモニア水サブライン７５を介して、脱硝装置５０に供給される。脱硝装置５０は、このアンモニア水を用いて、排気ガス中に含まれるＮＯｘを窒素と水蒸気とに分解する。よって、本実施形態では、脱硝処理に用いるアンモニア水供給源からのアンモニア水の使用量を抑えることができる。
　次に、燃焼器１５へのアンモニアの供給停止過程における制御装置９０の動作について、図３に示すフローチャートに従って説明する。
　ガスタービン制御器９１は、燃焼器１５にアンモニアを供給している間、燃料としてのアンモニアの供給停止条件を満たした否かを判断している（Ｓ２０：供給停止条件の判断工程）。
　ここで、アンモニアの供給停止条件を満たす場合とは、
　ａ．ガスタービン１０の通常停止を外部から受け付けた場合
　ｂ．何らかのトラブルで、外部からの指示若しくはガスタービン１０に設けられている各種センサからの信号により、ガスタービン１０を緊急停止する必要が生じた場合
　である。
　ガスタービン１０を緊急停止する必要が生じた場合とは、具体的に、燃焼筒１５ｃ内でのアンモニアの失火した場合、ガスタービン１０に接続されている発電機と外部電力系統との緊急遮断を外部から受けた場合等がある。
　ガスタービン制御器９１は、アンモニアの供給停止条件を満たしたと判断すると、燃料調節弁２５及び散水制御器９２に対してアンモニアの供給停止を指示する（Ｓ２１：供給停止の指示工程）。具体的に、ガスタービン制御器９１は、燃料調節弁２５に閉状態になるよう指示する。燃料調節弁２５は、この指示を受けると、閉状態になる。この結果、燃焼器１５へのアンモニアの供給が停止される。さらに、ガスタービン制御器９１は、パージガス調節弁２７に開状態になるよう指示する（Ｓ２２：パージ開始指示工程）。パージガス調節弁２７は、この指示を受けると、開状態になる。この結果、パージ用ガス供給源から窒素等のパージ用ガスがアンモニアライン２２に送られる。このパージ用ガスにより、アンモニアライン２２中で燃料調節弁２５よりも燃焼器１５側の部分、及び燃焼器１５の燃料ノズル１５ｎ内のアンモニアが燃焼筒１５ｃ内に押し出される。
　燃焼器１５へのアンモニアの供給が停止されてから、予め定められた時間（例えば、数分間）が経過すると、ガスタービン制御器９１は、パージガス調節弁２７に閉状態になるよう指示する（Ｓ２３：パージ終了指示工程）。この予め定められた時間の終了時点は、燃焼器１５へのアンモニア供給が停止し、ガスタービンロータ１１の回転数が次第に低下して、タービンケーシング内のガスの空筒速度が予め定められた速度以下になった時点である。言い換えると、この予め定められた時間の終了時点は、ガスタービン１０から未燃焼のアンモニアが実質的に排気されなくなると想定される時点よりも後の時点である。パージガス調節弁２７は、この指示を受けると、閉状態になり、パージ用ガス供給源からパージ用ガスがアンモニアライン２２に送られなくなる。
　前述したように、ガスタービン制御器９１は、燃料調節弁２５のみならず、散水制御器９２にも、アンモニアの供給停止を指示する。散水制御器９２は、この指示を受け付けると（Ｓ２５:供給停止指示の受付工程）、散水装置６０に対して散水開始を指示する（Ｓ２７：散水開始の指示工程）。散水制御器９２は、具体的に、散水装置６０の水供給ポンプ６８に対して駆動を指示すると共に、水調節弁６９に対して開状態になるよう指示する。この結果、水タンク６２内の水が水ライン６７を介して、排熱回収ボイラ３０のダクト３１内に配置されている散水器６１に供給され始め、ダクトガス流路３６内に散水が開始される（Ｓ２６：散水工程）。
　散水制御器９２は、アンモニア供給開始の指示を受け付けてから、予め定められた時間（例えば、数分間）経過したか否かを判断する（Ｓ２８：散水停止条件の判断工程）。この予め定められた時間の終了時点は、パージガス調節弁２７が閉状態になった時点よりも後である。散水制御器９２は、アンモニア供給停止の指示を受け付けてから、予め定められた時間経過したと判断すると、散水装置６０に対して散水停止を指示する（Ｓ２９：散水停止の指示工程）。散水制御器９２は、具体的に、散水装置６０の水供給ポンプ６８に対して駆動停止を指示すると共に、水調節弁６９に対して閉状態になるよう指示する。この結果、散水器６１からダクトガス流路３６内へ散水が停止し、散水工程（Ｓ２６）が終了する。
　前述したように、燃料調節弁２５が閉状態になった後、パージ用ガスにより、アンモニアライン２２中で燃料調節弁２５よりも燃焼器１５側の部分、及び燃焼器１５の燃料ノズル１５ｎ内のアンモニアが燃焼筒１５ｃ内に押し出される。このアンモニアは、燃焼せずに、ガスタービン１０から排気される。このアンモニアは、排熱回収ボイラ３０のダクト３１内であるダクトガス流路３６内を流れる。本実施形態では、前述したように、ガスタービン制御器９１が燃料調節弁２５に対してアンモニア供給停止を指示する（Ｓ２１）と共に、散水が開始される（Ｓ２６）。このため、燃焼器１５へのアンモニアの供給停止過程で、ガスタービン１０から排気されたアンモニアは、散水器６１からの水滴に吸収される。アンモニアを吸収した水滴は、ミストエリミネータ７０に捕集された後、ダクト３１の下部に溜まり、水回収ライン７１を介して、水タンク６２に戻る。
　パージガス調節弁２７を閉状態にした時点では、前述したように、タービンケーシングからガスがほとんど排気されなくたった時点である。このため、本実施形態では、アンモニア供給停止の指示を受け付けてから、予め定められた時間が経過して、パージ調節弁が閉状態になった後に、散水器６１からダクトガス流路３６内へ散水が停止する。
　以上で説明したように、燃焼器１５へのアンモニアの供給開始過程、及び燃焼器１５へのアンモニアの供給停止過程では、未燃焼のアンモニアがガスタービン１０から排気される。本実施形態では、これらの過程で、未燃焼のアンモニアがガスタービン１０から排気されるときに、散水装置６０により、ダクトガス流路３６内に水が散水され、この水にアンモニアが吸収される。よって、本実施形態では、外部へのアンモニアの排出を抑制することができる。
　「第二実施形態」
　以下、本開示に係るガスタービン設備の第二実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。
　本実施形態のガスタービン設備は、第一実施形態のガスタービン設備と同様、図４に示すように、ガスタービン１０と、アンモニア供給装置２０と、排熱回収ボイラ３０と、蒸気タービン４１と、復水器４３と、ポンプ４５と、煙突３３と、脱硝装置５０と、散水装置６０ａと、水回収ライン７１ａと、アンモニア水供給装置７４と、制御装置９０と、を備える。但し、本実施形態の散水装置６０ａは、第一実施形態の散水装置６０と異なる。この関係で、本実施形態の水回収ライン７１ａも、第一実施形態の水回収ライン７１と異なる。また、本実施形態のガスタービン設備は、第一実施形態のガスタービン設備におけるミストエリミネータ７０を備えていない。
　本実施形態の散水装置６０ａは、第一実施形態の散水装置６０と同様、散水器６１ａと、水タンク６２と、水供給装置６６と、を有する。但し、本実施形態の散水器６１ａは、第一実施形態の散水器６１と、配置及び構成が異なる。本実施形態の散水器６１ａは、排熱回収ボイラ３０のダクト３１内でなく、煙突３３内、言い換えると煙突ガス流路３７内に配置されている。この散水器６１ａは、図５に示すように、煙突３３の内周面に沿って環状のリングヘッダ６１ｈと、このリングヘッダ６１ｈの内周側に設けられている複数のノズル６１ｎと、を有する。リングヘッダ６１ｈは、水タンク６２（図４参照）から延びる水ライン６７に接続されている。複数のノズル６１ｎは、リングヘッダ６１ｈに供給された水を、水平方向成分を有する方向であって、環状のリングヘッダ６１ｈの内周側に向かって散水できるように設けられている。
　図４に示すように、水回収ライン７１ａの一端は、煙突３３中で、散水器６１ａが配置されている位置よりも下側の位置に接続されている。また、この水回収ライン７１ａの他端は、第一実施形態の水回収ライン７１の他端と同様、水タンク６２に接続されている。
　本実施形態の制御装置９０は、第一実施形態の制御装置９０と同様に構成で、ガスタービン制御器９１及び散水制御器９２を有する。また、本実施形態の制御装置９０は、第一実施形態の制御装置９０と同様に動作する。このため、燃焼器１５へのアンモニアの供給開始過程では、ガスタービン制御器９１及び散水制御器９２が、図２のフローチャートで示す動作をする。また、燃焼器１５へのアンモニアの供給停止過程では、ガスタービン制御器９１及び散水制御器９２が、図３のフローチャートで示す動作をする。
　本実施形態においても、第一実施形態と同様、燃焼器１５へのアンモニアの供給開始過程、及び燃焼器１５へのアンモニアの供給停止過程で、未燃焼のアンモニアがガスタービン１０から排気されるときに、散水装置６０ａにより、煙突ガス流路３７内に水が散布され、このアンモニアを吸収する。よって、本実施形態でも、外部へのアンモニアの排気を抑制することができる。
　ところで、本実施形態では、散水器６１ａから散水された水滴が煙突３３外に放出されないよう、散水器６１ａからの散水される水滴の粒径が、煙突３３内を流れる排気ガスの上昇速度以上の沈降速度を持つ粒径にしている。このため、本実施形態では、散水器６１ａよりも、ガス流れ方向における下流側（上側）に水滴が実質的に流れず、第一実施形態のように、散水器６１よりガス流れ方向における下流側にミストエリミネータ７０を配置する必要性がない。よって、本実施形態では、第一実施形態よりも、排気ガス流路３５中における圧力損失を抑えることができる。但し、本実施形態の水滴の粒径を第一実施形態の水滴の粒径よりも大きくする必要性があるため、アンモニアの吸収効率が第一実施形態よりも低い。
　すなわち、本実施形態は、第一実施形態よりも排気ガス流路３５中における圧力損失を抑えることができるというメリットを有するものの、第一実施形態よりもアンモニアの吸収効率が低いというディメリットを有する。言い換えると、第一実施形態は、本実施形態よりもアンモニアの吸収効率が高いというメリットを有するものの、本実施形態よりも排気ガス流路３５中における圧力損失が高まるというディメリットを有する。このため、第一実施形態の散水器６１と本実施形態の散水器６１ａとのうち、いずれを採用するかについては、両者のメリット及びディメリットを比較して決めることが好ましい。
　本実施形態は、煙突３３内に散水器６１ａを設け、この散水器６１ａよりも下流側（上側）にミストエリミネータを設けない例である。しかしながら、煙突３３内に散水器６１ａを設けると共に、この散水器６１ａよりも下流側（上側）にミストエリミネータを設けてもよい。
　「第三実施形態」
　以下、本開示に係るガスタービン設備の第三実施形態について、図６を用いて説明する。
　本実施形態のガスタービン設備は、第一実施形態のガスタービン設備と同様、図６に示すように、ガスタービン１０と、アンモニア供給装置２０と、排熱回収ボイラ３０と、蒸気タービン４１と、復水器４３と、ポンプ４５と、煙突３３と、脱硝装置５０と、散水装置６０と、水回収ライン７１と、制御装置９０と、を備える。但し、本実施形態のガスタービン設備は、第一実施形態のガスタービン設備におけるアンモニア水供給装置７４を備えていない。本実施形態のガスタービン設備は、このアンモニア水供給装置７４の替りに、処理水供給装置７７を備える。さらに、本実施形態のガスタービン設備は、酸供給装置８０を備える。
　酸供給装置８０は、アンモニアとの反応で塩が生成される酸の水溶液を溜めることができる酸タンク８１と、酸タンク８１と水タンク６２とを接続する酸ライン８２と、酸ライン８２中に設けられている酸供給ポンプ８３及び酸調節弁８４と、を有する。アンモニアとの反応で塩が生成される酸の水溶液としては、例えば、塩酸水溶液、硫酸水溶液等である。また、アンモニアと塩酸水溶液との反応で生成される塩は、塩化アンモニウムであり、アンモニアと硫酸水溶液との反応で生成される塩は、硫酸アンモニウムである。水タンク６２には、第一実施形態と同様、水回収ライン７１及び補給水ライン６３も接続されている。この水タンク６２には、第一実施形態におけるアンモニア濃度計６４の替りに、水タンク６２内の塩の量を検知できる塩量検知器６５が設けられている。この塩量検知器６５は、例えば、水タンク６２内の塩の濃度を検知するものでもよいが、水タンク６２内の水のｐＨを検知することで、間接的に水タンク６２内の塩の量を検知するものでもよい。
　処理水供給装置７７は、水タンク６２内の水を排水処理装置８９に導くことができる。この処理水供給装置７７は、処理水ライン７８と、処理水調節弁７９と、散水装置６０の水供給ポンプ６８と、を有する。処理水ライン７８は、散水装置６０における水ライン６７中で、水供給ポンプ６８よりも散水器６１側で水調節弁６９よりも水タンク６２側の位置と、排水処理装置８９とを接続する。処理水調節弁７９は、この処理水ライン７８中に設けられている。なお、水供給ポンプ６８は、この処理水供給装置７７の構成要素の一つであると共に、散水装置６０の構成要素の一つでもある。
　本実施形態の制御装置９０は、第一実施形態の制御装置９０と同様に構成で、ガスタービン制御器９１及び散水制御器９２を有する。また、本実施形態の制御装置９０は、第一実施形態の制御装置９０と同様に動作する。このため、燃焼器１５へのアンモニアの供給開始過程では、ガスタービン制御器９１及び散水制御器９２が、図２のフローチャートで示す動作をする。また、燃焼器１５へのアンモニアの供給停止過程では、ガスタービン制御器９１及び散水制御器９２が、図３のフローチャートで示す動作をする。
　本実施形態では、散水器６１に供給する水中に、酸を投入する。よって、散水器６１から散水される水は、弱酸性になる。このため、本実施形態では、排気ガス流路３５中のアンモニアの吸収効率を高めることができる。アンモニアを吸収した水中には、アンモニアと酸との反応で生成された塩が含まれる。このアンモニア及び塩を含む水は、ダクト３１の下部に溜まり、水回収ライン７１を介して、水タンク６２に戻る。塩量検知器６５は、水タンク６２内の水中の塩の量を検知する。この塩量検知器６５により検知された塩の量が予め定められた値以上になると、水供給ポンプ６８が駆動し、処理水調節弁７９が開いて、塩を含む水が、処理水ライン７８を介して、排水処理装置８９に送られる。その後、補給水ライン６３から水タンク６２内に水が補給されると共に、酸供給装置８０から水タンク６２内に酸水溶液が供給される。
　なお、本実施形態は、第一実施形態の変形例であるが、第二実施形態に関しても、本実施形態のように変形してもよい。すなわち、第二実施形態においても、第二実施形態のガスタービン設備におけるアンモニア水供給装置７４の替りに処理水供給装置７７を備え、さらに、酸供給装置８０を備えてもよい。
　以上、本開示の実施形態及び変形例について詳述したが、本開示は上記実施形態及び上記変形例に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加、変更、置き換え、部分的削除等が可能である。
「付記」
　以上の実施形態におけるガスタービン設備は、例えば、以下のように把握される。
（１）第一態様におけるガスタービン設備は、
　燃焼器１５を有するガスタービン１０と、前記燃焼器１５にアンモニアを供給するアンモニア供給装置２０と、前記ガスタービン１０からの排気ガスが流れる排気ガス流路３５を形成する流路形成枠３４と、前記排気ガス流路３５内に配置され、前記排気ガス流路３５内に散水できる散水器６１,６１ａを有する散水装置６０，６０ａと、前記散水装置６０，６０ａの動作を制御する散水制御器９２と、を備える。前記散水制御器９２は、前記アンモニア供給装置２０から前記燃焼器１５へのアンモニアの供給開始指示、又はアンモニアの供給停止指示を受け付けることを条件として、前記散水装置６０，６０ａに対して散水開始を指示する。
　アンモニア供給装置２０は、一般的に、燃料としてのアンモニアが流れるアンモニアライン２２と、このアンモニアライン２２中に設けられている燃料調節弁２５と、を有する。アンモニア供給装置２０から燃焼器１５へのアンモニアの供給開始過程では、アンモニアライン２２中で燃料調節弁２５よりも燃焼器１５側の部分、及び燃焼器１５の燃料ノズル１５ｎ内がアンモニアで満たされ、燃焼器１５の燃焼筒１５ｃ内にアンモニアが噴射され始める。その後、燃焼筒１５ｃ内のアンモニアに点火される。燃料調節弁２５がアンモニアの供給開始指示を受け付けて、この燃料調節弁２５が開いてから、燃焼筒１５ｃ内のアンモニアが点火されるまでの間に、燃料調節弁２５から流出したアンモニアは、燃焼せずに、ガスタービン１０から排気される。このアンモニアは、排気ガス流路３５内を流れる。また、燃焼器１５へのアンモニアの供給停止過程では、燃料調節弁２５がアンモニアの供給停止指示を受け付けて、この燃料調節弁２５が閉じた後、アンモニアライン２２中で燃料調節弁２５よりも燃焼器１５側の部分、及び燃焼器１５の燃料ノズル１５ｎ内のアンモニアが燃焼筒１５ｃ内に流出する。このアンモニアも、燃焼せずに、ガスタービン１０から排気される。
　本態様の散水制御器９２は、アンモニアの供給開始指示、又はアンモニアの供給停止を受け付けると、散水装置６０，６０ａに対して散水開始を指示する。この結果は、散水器６１,６１ａから排気ガス流路３５内に散水が開始され、この水に排気ガス流路３５内を流れるアンモニアが吸収される。
　よって、本態様では、アンモニア供給装置２０から燃焼器１５へのアンモニアの供給開始過程、又はアンモニアの供給停止過程におけるアンモニアの外部への排出を抑えることができる。
（２）第二態様におけるガスタービン設備は、
　前記第一態様におけるガスタービン設備において、前記散水制御器９２は、前記アンモニアの供給開始指示、又は前記アンモニアの供給停止指示を受け付けてから、予め定められた時間の経過後に、前記散水装置６０，６０ａに対して散水停止を指示する。前記予め定められた時間の終了時点は、ガスタービン１０から未燃焼のアンモニアが排気されなくなると想定される時点よりも後の時点である。
　本態様では、未燃焼のアンモニアがガスタービン１０から排気され始めてから、未燃焼のアンモニアがガスタービン１０から排気されなくなると想定される時点の間、散水装置６０，６０ａにより、排気ガス流路３５内に水が散水され、この水に排気ガス流路３５内のアンモニアが吸収される。そして、未燃焼のアンモニアがガスタービン１０から排気されなくなると想定される時点よりも後に、散水装置６０，６０ａから排気ガス流路３５内への散水が停止される。よって、本態様では、散水装置６０，６０ａの駆動時間を制限することができ、散水装置６０，６０ａの駆動電力及び散水する水の消費量を抑えることができる。
（３）第三態様におけるガスタービン設備は、
　前記第一態様又は前記第二態様におけるガスタービン設備において、前記排気ガス流路３５内に散水された水を含む液体を流路形成枠３４の外に導く水回収ライン７１，７１ａをさらに備える。
　散水器６１,６１ａから排気ガス流路３５内に散水されて、アンモニアを吸収した水は、排気ガス流路３５内に溜まる。本態様では、この水が水回収ライン７１，７１ａにより、流路形成枠３４の外に導かれる。
（４）第四態様におけるガスタービン設備は、
　前記第三態様におけるガスタービン設備において、ミストを捕集できるミストエリミネータ７０をさらに備える。前記流路形成枠３４は、前記ガスタービン１０に接続されているダクト３１を有する。前記ダクト３１には、前記排気ガス流路３５の少なくとも一部を形成するダクトガス流路３６が形成されている。前記散水器６１は、前記ダクトガス流路３６中に配置され、前記ダクトガス流路３６中の前記排気ガスの流れの下流側に向かって、散水可能に構成されている。前記ミストエリミネータ７０は、前記ダクトガス流路３６中であって、前記散水器６１よりも前記下流側に配置されている。前記水回収ライン７１は、前記ダクト３１中で、前記ミストエリミネータ７０よりも前記排気ガスの流れ方向における下流側の位置、又は前記排気ガスの流れ方向で前記ミストエリミネータ７０が配置されている領域、に接続されている。
　本態様では、ダクトガス流路３６内を流れるアンモニアが、ダクトガス流路３６内に配置される散水器６１から散水された水滴により吸収される。アンモニアを吸収してダクトガス流路３６内を下流側に流れた水滴は、ミストエリミネータ７０により捕集される。ミストエリミネータ７０に捕集された水滴は、ダクト３１内に溜まる。ダクト３１内に溜まった水は、水回収ライン７１により、ダクト３１の外に導かれる。
（５）第五態様におけるガスタービン設備は、
　前記第三態様におけるガスタービン設備において、前記流路形成枠３４は、前記ガスタービン１０に接続されているダクト３１と、前記ダクト３１に接続されている煙突３３と、を有する。前記煙突３３には、前記排気ガス流路３５の少なくとも一部を形成し、鉛直方向に延びる煙突ガス流路３７が形成されている。前記散水器６１ａは、前記煙突ガス流路３７中に配置され、水平方向成分を有する方向に向かって、散水可能に構成されている。前記水回収ライン７１ａは、前記煙突３３中で、前記散水器６１ａが配置されている位置よりも下側の位置に接続されている。
　本態様では、煙突ガス流路３７内を流れるアンモニアが、煙突ガス流路３７内に配置される散水器６１,６１ａから散水された水滴により吸収される。アンモニアを吸収した水滴は、煙突３３内に溜まる。この水は、水回収ライン７１ａにより、煙突３３の外に導かれる。
（６）第六態様におけるガスタービン設備は、
　前記第三態様から前記第五態様のいずれか一態様におけるガスタービン設備において、前記散水装置６０，６０ａは、前記排気ガス流路３５内に散水する水を溜めておくことができる水タンク６２と、前記水タンク６２内の水を前記散水器６１,６１ａに供給できる水供給装置６６と、を有する。前記散水制御器９２は、前記水供給装置６６を制御する。
（７）第七態様におけるガスタービン設備は、
　前記第六態様におけるガスタービン設備において、前記排気ガス流路３５中であって、前記散水器６１,６１ａよりも、前記排気ガスの流れ方向における上流側に配置され、前記排気ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置５０と、前記水タンク６２内の水を前記脱硝装置５０に供給できるアンモニア水供給装置７４と、をさらに備える。前記水回収ライン７１，７１ａは、前記水タンク６２に接続されている。前記水タンク６２には、前記水タンク６２内のアンモニア濃度を検知できるアンモニア濃度計６４が設けられている。前記アンモニア水供給装置７４は、前記アンモニア濃度計６４で検知されたアンモニア濃度が予め定められた濃度以上になると、前記水タンク６２内の水を前記脱硝装置５０に供給する。
　排気ガス流路３５内への散水が繰り返し実行され、そのたびに、アンモニアを吸収した水が水タンク６２に戻ってくると、水タンク６２内の水中におけるアンモニア濃度は次第に高まる。水タンク６２内のアンモニア濃度は、アンモニア濃度計６４により検知される。このアンモニア濃度計６４で検知されたアンモニア濃度が予め定められた濃度以上で、且つ脱硝装置５０の脱硝処理が必要な条件下では、アンモニア水供給装置７４により、アンモニアを含む水タンク６２内の水が脱硝装置５０に供給される。脱硝装置５０は、このアンモニア水を用いて、排気ガス中に含まれるＮＯｘを窒素と水蒸気とに分解する。よって、本実施形態では、脱硝処理に用いるアンモニア水供給源からのアンモニア水の使用量を抑えることができる。
（８）第八態様におけるガスタービン設備は、
　前記第六態様におけるガスタービン設備において、前記アンモニアとの反応で塩が生成される酸を前記水タンク６２内に供給できる酸供給装置８０と、前記水タンク６２内の水を排水処理装置８９に導くことができる処理水供給装置７７と、をさらに備える。前記水回収ライン７１，７１ａは、前記水タンク６２に接続されている。前記水タンク６２には、前記水タンク６２内の前記塩の量を検知できる塩量検知器６５が設けられている。前記処理水供給装置７７は、前記塩量検知器６５で検知された前記塩の量が予め定められた量以上になると、前記水タンク６２内の水を排水処理装置８９に導く。
　散水器６１,６１ａに供給する水中に、酸供給装置８０からの酸を供給すると、散水器６１,６１ａから散水される水は、弱酸性になる。このため、本態様では、排気ガス流路３５中のアンモニアの吸収効率を高めることができる。アンモニアを吸収した水中には、アンモニアと酸との反応で生成された塩が含まれる。このアンモニア及び塩を含む水は、水回収ライン７１，７１ａを介して、水タンク６２に戻る。塩量検知器６５は、水タンク６２内の水中の塩の量を検知する。この塩量検知器６５により検知された塩の量が予め定められた値以上になると、塩を含む水が、処理水供給装置７７により、排水処理装置８９に送られる。
　以上の各実施形態におけるガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法は、例えば、以下のように把握される。
（９）第九態様におけるガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法は、以下のガスタービン設備に適用される。
　ガスタービン設備は、燃焼器１５を有するガスタービン１０と、前記燃焼器１５にアンモニアを供給するアンモニア供給装置２０と、前記ガスタービン１０からの排気ガスが流れる排気ガス流路３５を形成する流路形成枠３４と、を備える。
　本態様におけるアンモニア排出抑制方法では、前記排気ガス流路３５内に散水する散水工程Ｓ１６を実行する。前記散水工程Ｓ１６では、前記アンモニア供給装置２０から前記燃焼器１５へのアンモニアの供給開始指示、又はアンモニアの供給停止指示を受け付けることを条件として、前記排気ガス流路３５内への散水を開始する。
　本態様では、第一態様におけるガスタービン設備と同様、アンモニアの供給開始指示、又はアンモニアの供給停止を受け付けると、排気ガス流路３５内に散水が開始される。この水に排気ガス流路３５内を流れるアンモニアが吸収される。よって、本態様でも、第一態様におけるガスタービン設備と同様、アンモニア供給装置２０から燃焼器１５へのアンモニアの供給開始過程、又はアンモニアの供給停止過程におけるアンモニアの外部への排出を抑えることができる。
（１０）第十態様におけるガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法は、
　前記第九態様におけるガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法において、前記散水工程Ｓ１６では、前記アンモニアの供給開始指示、又は前記アンモニアの供給停止指示を受け付けてから、予め定められた時間の経過後に、前記排気ガス流路３５内への散水を停止する。前記予め定められた時間の終了時点は、ガスタービン１０から未燃焼のアンモニアが排気されなくなると想定される時点よりも後の時点である。
　本態様では、第二態様におけるガスタービン設備と同様、散水工程Ｓ１６の実行時間を制限することができ、散水工程Ｓ１６を実行するために必要な電力及び散水する水の消費量を抑えることができる。
　本開示の一態様によれば、アンモニアをガスタービンの燃料として用いる場合、外部へのアンモニアの排出を抑制することができる。
１０：ガスタービン
１１：ガスタービンロータ
１２：中間ケーシング
１４：圧縮機
１４ｒ：圧縮機ロータ
１４ｃ：圧縮機ケーシング
１５：燃焼器
１５ｃ：燃焼筒（又は尾筒）
１５ｎ：燃料ノズル
１５i：点火栓
１６：タービン
１６ｒ：タービンロータ
１６ｃ：タービンケーシング
２０：アンモニア供給装置
２１：アンモニアタンク
２２：アンモニアライン
２３：アンモニアポンプ
２４：気化器
２５：燃料調節弁
２６：パージガスライン
２７：パージガス調節弁
３０：排熱回収ボイラ
３１：ダクト
３２：伝熱管
３３：煙突
３４：流路形成枠
３５：排気ガス流路
３６：ダクトガス流路
３７：煙突ガス流路
４１：蒸気タービン
４２：主蒸気ライン
４３：復水器
４４：給水ライン
４５：ポンプ
５０：脱硝装置
５１：触媒層
５２：アンモニア散布器
５３：アンモニア水供給ライン
５４：アンモニア水調節弁
６０，６０ａ：散水装置
６１，６１ａ：散水器
６１ｈ：リングヘッダ
６１ｎ：ノズル
６２：水タンク
６３：補給水ライン
６４：アンモニア濃度計
６５：塩量検知器
６６：水供給装置
６７：水ライン
６８：水供給ポンプ
６９：水調節弁
７０：ミストエリミネータ
７１，７１ａ：水回収ライン
７４：アンモニア水供給装置
７５：アンモニア水サブライン
７６：アンモニア水サブ調節弁
７７：処理水供給装置
７８：処理水ライン
７９：処理水調節弁
８０：酸供給装置
８１：酸タンク
８２：酸ライン
８３：酸供給ポンプ
８４：酸調節弁
８９：排水処理装置
９０：制御装置
９１：ガスタービン制御器
９２：散水制御器

Claims (10)

  1. 　燃焼器を有するガスタービンと、
    　前記燃焼器にアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    　前記ガスタービンからの排気ガスが流れる排気ガス流路を形成する流路形成枠と、
    　前記排気ガス流路内に配置され、前記排気ガス流路内に散水できる散水器を有する散水装置と、
    　前記散水装置の動作を制御する散水制御器と、
    　を備え、
    　前記散水制御器は、前記アンモニア供給装置から前記燃焼器へのアンモニアの供給開始指示、又はアンモニアの供給停止指示を受け付けることを条件として、前記散水装置に対して散水開始を指示する、
    　ガスタービン設備。
  2. 　請求項１に記載のガスタービン設備において、
    　前記散水制御器は、前記アンモニアの供給開始指示、又は前記アンモニアの供給停止指示を受け付けてから、予め定められた時間の経過後に、前記散水装置に対して散水停止を指示し、
    　前記予め定められた時間の終了時点は、ガスタービンから未燃焼のアンモニアが排気されなくなると想定される時点よりも後の時点である、
    　ガスタービン設備。
  3. 　請求項１又は２に記載のガスタービン設備において、
    　前記排気ガス流路内に散水された水を含む液体を流路形成枠の外に導く水回収ラインをさらに備える、
    　ガスタービン設備。
  4. 　請求項３に記載のガスタービン設備において、
    　ミストを捕集できるミストエリミネータをさらに備え、
    　前記流路形成枠は、前記ガスタービンに接続されているダクトを有し、
    　前記ダクトには、前記排気ガス流路の少なくとも一部を形成するダクトガス流路が形成されており、
    　前記散水器は、前記ダクトガス流路中に配置され、前記ダクトガス流路中の前記排気ガスの流れの下流側に向かって、散水可能に構成され、
    　前記ミストエリミネータは、前記ダクトガス流路中であって、前記散水器よりも前記下流側に配置され、
    　前記水回収ラインは、前記ダクト中で、前記ミストエリミネータよりも前記排気ガスの流れ方向における下流側の位置、又は前記排気ガスの流れ方向で前記ミストエリミネータが配置されている領域、に接続されている、
    　ガスタービン設備。
  5. 　請求項３に記載のガスタービン設備において、
    　前記流路形成枠は、前記ガスタービンに接続されているダクトと、前記ダクトに接続されている煙突と、を有し、
    　前記煙突には、前記排気ガス流路の少なくとも一部を形成し、鉛直方向に延びる煙突ガス流路が形成されており、
    　前記散水器は、前記煙突ガス流路中に配置され、水平方向成分を有する方向に向かって、散水可能に構成され、
    　前記水回収ラインは、前記煙突中で、前記散水器が配置されている位置よりも下側の位置に接続されている、
    　ガスタービン設備。
  6. 　請求項３から５のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、
    　前記散水装置は、前記排気ガス流路内に散水する水を溜めておくことができる水タンクと、前記水タンク内の水を前記散水器に供給できる水供給装置と、を有し、
    　前記散水制御器は、前記水供給装置を制御する、
    　ガスタービン設備。
  7. 　請求項６に記載のガスタービン設備において、
    　前記排気ガス流路中であって、前記散水器よりも、前記排気ガスの流れ方向における上流側に配置され、前記排気ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置と、
    　前記水タンク内の水を前記脱硝装置に供給できるアンモニア水供給装置と、
    　をさらに備え、
    　前記水回収ラインは、前記水タンクに接続され、
    　前記水タンクには、前記水タンク内のアンモニア濃度を検知できるアンモニア濃度計が設けられ、
    　前記アンモニア水供給装置は、前記アンモニア濃度計で検知されたアンモニア濃度が予め定められた濃度以上になると、前記水タンク内の水を前記脱硝装置に供給する、
    　ガスタービン設備。
  8. 　請求項６に記載のガスタービン設備において、
    　前記アンモニアとの反応で塩が生成される酸を前記水タンク内に供給できる酸供給装置と、
    　前記水タンク内の水を排水処理装置に導くことができる処理水供給装置と、
    　をさらに備え、
    　前記水回収ラインは、前記水タンクに接続され、
    　前記水タンクには、前記水タンク内の前記塩の量を検知できる塩量検知器が設けられ、
    　前記処理水供給装置は、前記塩量検知器で検知された前記塩の量が予め定められた量以上になると、前記水タンク内の水を排水処理装置に導く、
    　ガスタービン設備。
  9. 　燃焼器を有するガスタービンと、前記燃焼器にアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、前記ガスタービンからの排気ガスが流れる排気ガス流路を形成する流路形成枠と、を備えるガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法において、
    　前記排気ガス流路内に散水する散水工程を実行し、
    　前記散水工程では、前記アンモニア供給装置から前記燃焼器へのアンモニアの供給開始指示、又はアンモニアの供給停止指示を受け付けることを条件として、前記排気ガス流路内への散水を開始する、
    　ガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法。
  10. 　請求項９に記載のガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法において、
    　前記散水工程では、前記アンモニアの供給開始指示、又は前記アンモニアの供給停止指示を受け付けてから、予め定められた時間の経過後に、前記排気ガス流路内への散水を停止し、
    　前記予め定められた時間の終了時点は、ガスタービンから未燃焼のアンモニアが排気されなくなると想定される時点よりも後の時点である、
    　ガスタービン設備のアンモニア排出抑制方法。
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