(57)【要約】【課題】ガスタービン用の冷却空気の冷却時に発生する排熱を効率的に回収して利用し、プラント性能を向上させることができる。【解決手段】実施の形態による発電プラントは、圧縮空気を生成する圧縮機と、燃焼器と、ガスタービンと、圧縮空気を冷却空気としてガスタービンに供給する冷却空気ラインと、を備える。また、発電プラントは、冷却空気と第１液媒体とを熱交換する第１熱交換器と、第１対象流体と第１液媒体とを熱交換する第２熱交換器と、第１液媒体が第１熱交換器および第２熱交換器を通過して循環して流れる第１循環ラインと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、
前記圧縮空気を用いて燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
前記圧縮空気を冷却空気として前記ガスタービンに供給する冷却空気ラインと、
前記冷却空気ラインを流れる前記冷却空気を冷却するように当該冷却空気と第１液媒体とを熱交換する第１熱交換器と、
第１対象流体を加熱するように当該第１対象流体と前記第１液媒体とを熱交換する第２熱交換器と、
前記第１液媒体が前記第１熱交換器および前記第２熱交換器を通過して循環して流れる第１循環ラインと、を備える、発電プラント。
【請求項２】
前記第１対象流体は、前記燃焼器に供給される燃料ガスであり、請求項１に記載の発電プラント。
【請求項３】
前記第１対象流体は、前記圧縮機に供給される空気であり、請求項１に記載の発電プラント。
【請求項４】
前記ガスタービンから排出された排ガスを用いて給水を加熱して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記排熱回収ボイラから延びて前記第２熱交換器を通過して前記排熱回収ボイラに戻る抽出ラインと、を更に備え、
前記第１対象流体は、前記排熱回収ボイラから抽出されて前記抽出ラインを流れる抽出給水であり、請求項１に記載の発電プラント。
【請求項５】
前記第１循環ラインを流れる前記第１液媒体が通過する第３熱交換器であって、前記第１循環ラインにおいて前記第２熱交換器の下流側に設けられ、第２対象流体を加熱するように当該第２対象流体と前記第１液媒体とを熱交換する第３熱交換器を更に備える、請求項１に記載の発電プラント。
【請求項６】
前記第１対象流体は、前記圧縮機に供給される空気であり、
前記第２対象流体は、前記燃焼器に供給される燃料ガスであり、請求項５に記載の発電プラント。
【請求項７】
前記ガスタービンから排出された排ガスを用いて給水を加熱して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記排熱回収ボイラから延びて前記第３熱交換器を通過して前記排熱回収ボイラに戻る抽出ラインと、を更に備え、
前記第１対象流体は、前記圧縮機に供給される空気であり、
前記第２対象流体は、前記排熱回収ボイラから抽出されて前記抽出ラインを流れる抽出給水であり、請求項５に記載の発電プラント。
【請求項８】
前記ガスタービンから排出された排ガスを用いて給水を加熱して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記排熱回収ボイラから延びて前記第３熱交換器を通過して前記排熱回収ボイラに戻る抽出ラインと、を更に備え、
前記第１対象流体は、前記燃焼器に供給される燃料ガスであり、
前記第２対象流体は、前記排熱回収ボイラから抽出されて前記抽出ラインを流れる抽出給水であり、請求項５に記載の発電プラント。
【請求項９】
前記第１循環ラインを流れる前記第１液媒体が通過する第４熱交換器であって、前記第３熱交換器の下流側に設けられ、第３対象流体を加熱するように当該第３対象流体と前記第１液媒体とを熱交換する第４熱交換器と、
前記ガスタービンから排出された排ガスを用いて給水を加熱して蒸気を生成する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラにより生成された前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記排熱回収ボイラから延びて前記第４熱交換器を通過して前記排熱回収ボイラに戻る抽出ラインと、を更に備え、
前記第１対象流体は、前記圧縮機に供給される空気であり、
前記第２対象流体は、前記燃焼器に供給される燃料ガスであり、
前記第３対象流体は、前記排熱回収ボイラから抽出されて前記抽出ラインを流れる抽出給水であり、請求項５に記載の発電プラント。
【請求項１０】
前記第１循環ラインは、前記第１液媒体が前記第２熱交換器をバイパスして流れる第１バイパスラインおよび前記第１液媒体が前記第３熱交換器をバイパスして流れる第２バイパスラインの少なくともいずれか一方を有する、請求項５〜９のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項１１】
前記冷却空気ラインにおいて前記第１熱交換器の下流側に設けられ、前記冷却空気ラインを流れる前記冷却空気を冷却するように当該冷却空気と第２液媒体とを熱交換する第５熱交換器と、
第４対象流体を加熱するように当該第４対象流体と前記第２液媒体とを熱交換する第６熱交換器と、
前記第２液媒体が前記第５熱交換器および前記第６熱交換器を通過して循環して流れる第２循環ラインと、を備える、請求項１に記載の発電プラント。
【請求項１２】
前記第１対象流体は、前記圧縮機に供給される空気であり、
前記第４対象流体は、前記燃焼器に供給される燃料ガスであり、請求項１１に記載の発電プラント。
【請求項１３】
前記燃焼器に供給される燃料ガスを加熱媒体で加熱する加熱装置と、
前記加熱装置に供給される前記加熱媒体の流量を調整する流量調整部と、を更に備える、請求項２、６、８、９および１２のいずれか一項に記載の発電プラント。
【請求項１４】
空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮空気を用いて燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、前記圧縮空気を冷却空気として前記ガスタービンに供給する冷却空気ラインと、を備える発電プラントにおいて用いられる熱交換システムであって、
前記冷却空気ラインを流れる前記冷却空気を冷却するように当該冷却空気と第１液媒体とを熱交換する第１熱交換器と、
第１対象流体を加熱するように当該第１対象流体と前記第１液媒体とを熱交換する第２熱交換器と、
前記第１液媒体が前記第１熱交換器および前記第２熱交換器を通過して循環して流れる第１循環ラインと、を備える、熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、発電プラントおよび熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からガスタービン、排熱回収ボイラ、蒸気タービンおよび発電機を用いるコンバインドサイクル発電プラントが知られている。この発電プラントにおいて、圧縮機で空気が圧縮されて圧縮空気が生成され、燃焼器で圧縮空気を用いて燃料ガスが燃焼されて燃焼ガスが生成され、燃焼ガスによりガスタービンが駆動される。ガスタービンには高温の燃焼ガスが供給されるため、ガスタービンを構成するガスタービンロータや動翼、静翼などのガスタービン部品も高温化し得る。
【０００３】
高温化したガスタービン部品を冷却するために、圧縮機で生成された圧縮空気が冷却空気として用いられる場合がある。この場合、圧縮機で生成された圧縮空気は、冷却空気としてガスタービンに供給される。圧縮空気は、圧縮機で圧縮されて温度が上昇していることから、熱交換器によって冷却されて、その後、ガスタービンに供給される。このようにして、ガスタービン部品が効果的に冷却される。
【０００４】
更に、圧縮空気（冷却空気）の冷却時に発生する排熱を回収して利用することで、プラント性能を向上させるシステムが知られている。例えば、上述した熱交換器において、冷却空気の低温熱源として、排熱回収ボイラで生成された蒸気を用いるシステムが知られている。この場合、熱交換器において、上述した排熱を利用して蒸気は加熱される。加熱された蒸気は、排熱回収ボイラに戻され、蒸気タービンを駆動させる動力として利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−２８３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、冷却空気と蒸気とを熱交換させる場合、気体同士の熱交換になり、熱伝達率が低くなる。このことにより、熱交換効率が低下する。このため、効率的に排熱を回収することができず、プラント性能の向上が抑制されるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑み、ガスタービン用の冷却空気の冷却時に発生する排熱を効率的に回収して利用し、プラント性能を向上させることができる発電プラントおよび熱交換システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施の形態による発電プラントは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、圧縮空気を用いて燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、圧縮空気を冷却空気としてガスタービンに供給する冷却空気ラインと、を備える。また、発電プラントは、冷却空気ラインを流れる冷却空気を冷却するように当該冷却空気と第１液媒体とを熱交換する第１熱交換器と、第１対象流体を加熱するように当該第１対象流体と第１液媒体とを熱交換する第２熱交換器と、第１液媒体が第１熱交換器および第２熱交換器を通過して循環して流れる第１循環ラインと、を備える。
【０００９】
また、実施の形態による熱交換システムは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、圧縮空気を用いて燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、圧縮空気を冷却空気としてガスタービンに供給する冷却空気ラインと、を備える発電プラントにおいて用いられる。熱交換システムは、冷却空気ラインを流れる冷却空気を冷却するように当該冷却空気と第１液媒体とを熱交換する第１熱交換器と、第１対象流体を加熱するように当該第１対象流体と第１液媒体とを熱交換する第２熱交換器と、第１液媒体が第１熱交換器および第２熱交換器を通過して循環して流れる第１循環ラインと、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本実施の形態によれば、ガスタービン用の冷却空気の冷却時に発生する排熱を効率的に回収して利用し、プラント性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施の形態による発電プラントを示す系統図である。
【図２】図２は、第２の実施の形態による発電プラントを示す系統図である。
【図３】図３は、第３の実施の形態による発電プラントを示す系統図である。
【図４】図４は、第４の実施の形態による発電プラントを示す系統図である。
【図５】図５は、第５の実施の形態による発電プラントを示す系統図である。
【図６】図６は、第６の実施の形態による発電プラントを示す系統図である。
【図７】図７は、第７の実施の形態による発電プラントを示す系統図である。
【図８】図８は、第８の実施の形態による発電プラントを示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態による発電プラントおよび熱交換システムについて説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
まずは、図１を参照して、第１の実施の形態による発電プラントについて説明する。本実施の形態による発電プラントは、ガスタービンと蒸気タービンとを用いて発電を行うコンバインドサイクル発電プラントである。
【００１４】
図１に示すように、発電プラント１は、ガスタービン発電システム２と、蒸気タービン発電システム３と、熱交換システム４と、を備えている。
【００１５】
まず、ガスタービン発電システム２について説明する。ガスタービン発電システム２は、圧縮機１１と、燃焼器１２と、ガスタービン１３と、発電機１４と、を備えている。
【００１６】
圧縮機１１には、空気ａを吸い込む吸込空気ライン２１が連結されている。圧縮機１１は、吸込空気ライン２１から吸い込んだ空気ａを圧縮して圧縮空気ｂを生成するように構成されている。より具体的には、圧縮機１１は、後述するガスタービンロータ１５の回転によって空気ａを圧縮するように構成されている。圧縮機１１には、吐出空気ライン２２が連結されており、生成された圧縮空気ｂは、吐出空気ライン２２を通って燃焼器１２に供給される。また、圧縮機１１には、冷却空気ライン２３が連結されており、生成された圧縮空気ｂの一部は、冷却空気ｃとして冷却空気ライン２３を通ってガスタービン１３にも供給される。
【００１７】
燃焼器１２には、燃料ガスｄが供給される燃料ガス供給ライン２４が連結されている。燃焼器１２は、上述した吐出空気ライン２２から供給された圧縮空気ｂを用いて、燃料ガス供給ライン２４から供給された燃料ガスｄを燃焼して燃焼ガスｅを生成するように構成されている。燃焼器１２には、燃焼ガス供給ライン２５が連結されており、生成された燃焼ガスｅは、燃焼ガス供給ライン２５を通ってガスタービン１３に供給される。
【００１８】
ガスタービン１３は、上述した燃焼ガス供給ライン２５から供給された燃焼ガスｅにより駆動されるように構成されている。ガスタービン１３は、ガスタービンロータ１５を有している。ガスタービン１３は、燃焼ガス供給ライン２５から供給された燃焼ガスｅの流体エネルギを、不図示の動翼と静翼とでガスタービンロータ１５の回転エネルギに変換する。ガスタービンロータ１５の回転エネルギは、発電機１４に伝達される。また、ガスタービン１３には、上述した冷却空気ライン２３から冷却空気ｃが供給され、ガスタービン部品が冷却される。ガスタービン部品の冷却についての詳細は後述する。また、ガスタービン１３には、ガスタービン排ガスライン２６が連結されており、ガスタービン１３に供給された燃焼ガスｅは、排ガスｆとしてガスタービン排ガスライン２６を通って排熱回収ボイラ３１に供給される。
【００１９】
発電機１４には、上述したガスタービンロータ１５が連結されている。発電機１４は、ガスタービンロータ１５から伝達された回転エネルギを電気エネルギに変換することで発電を行うように構成されている。
【００２０】
次に、蒸気タービン発電システム３について説明する。蒸気タービン発電システム３は、排熱回収ボイラ３１と、蒸気タービン３２と、発電機３３と、復水器３４と、を備えている。
【００２１】
排熱回収ボイラ３１は、ガスタービン１３から排出された排ガスｆを用いて、給水を加熱して蒸気を生成するように構成されている。排熱回収ボイラ３１は、低圧蒸気生成部３５と、中圧蒸気生成部３６と、高圧蒸気生成部３７と、を有している。
【００２２】
低圧蒸気生成部３５は、復水器３４から供給された給水を加熱する低圧節炭器３５ａと、低圧節炭器３５ａにより加熱された給水を更に加熱する低圧蒸発器３５ｂと、低圧節炭器３５ａおよび低圧蒸発器３５ｂにより加熱された給水から蒸気を分離する低圧ドラム３５ｃと、低圧ドラム３５ｃにより分離された蒸気を過熱する低圧過熱器３５ｄと、を含んでいる。給水の一部は、低圧ドラム３５ｃから給水ポンプ３８ｂにより中圧蒸気生成部３６に供給される。また、給水の一部は、低圧ドラム３５ｃから給水ポンプ３８ｃにより高圧蒸気生成部３７に供給される。
【００２３】
中圧蒸気生成部３６は、低圧ドラム３５ｃから供給された給水を加熱する中圧節炭器３６ａと、中圧節炭器３６ａにより加熱された給水を更に加熱する中圧蒸発器３６ｂと、中圧節炭器３６ａおよび中圧蒸発器３６ｂにより加熱された給水から蒸気を分離する中圧ドラム３６ｃと、中圧ドラム３６ｃにより分離された蒸気を過熱する中圧過熱器３６ｄと、を含んでいる。
【００２４】
高圧蒸気生成部３７は、低圧ドラム３５ｃから供給された給水を加熱する高圧節炭器３７ａと、高圧節炭器３７ａにより加熱された給水を更に加熱する高圧蒸発器３７ｂと、高圧節炭器３７ａおよび高圧蒸発器３７ｂにより加熱された給水から蒸気を分離する高圧ドラム３７ｃと、高圧ドラム３７ｃにより分離された蒸気を過熱する高圧過熱器３７ｄと、を含んでいる。
【００２５】
低圧蒸気生成部３５の低圧過熱器３５ｄ、中圧蒸気生成部３６の中圧過熱器３６ｄおよび高圧蒸気生成部３７の高圧過熱器３７ｄで過熱された蒸気は、それぞれ蒸気タービン３２に供給される。
【００２６】
蒸気タービン３２は、排熱回収ボイラ３１で生成された蒸気により駆動されるように構成されている。蒸気タービン３２は、蒸気タービンロータ３９を有している。蒸気タービン３２は、排熱回収ボイラ３１から供給された蒸気の流体エネルギを、不図示の動翼と静翼とで蒸気タービンロータ３９の回転エネルギに変換することで、蒸気タービンロータ３９を回転させる。蒸気タービンロータ３９の回転エネルギは、発電機３３に伝達される。一方、蒸気タービン３２から排出された蒸気は、復水器３４に供給される。
【００２７】
発電機３３には、上述した蒸気タービンロータ３９が連結されている。発電機３３は、蒸気タービンロータ３９から伝達された回転エネルギを電気エネルギに変換することで発電を行うように構成されている。なお、図１においては、この蒸気タービン発電システム３の発電機３３は、上述したガスタービン発電システム２の発電機１４と別々に示しているように別々に構成されていてもよい。しかしながら、発電機３３と発電機１４は、一体に構成される、すなわち、ガスタービンロータ１５と蒸気タービンロータ３９が同軸上で連結されて単一の発電機に連結されていてもよい。
【００２８】
復水器３４は、蒸気タービン３２から排出された蒸気を冷却し凝縮して復水を生成するように構成されている。復水は、給水ポンプ３８ａにより、給水として給水ライン３０を通って排熱回収ボイラ３１に供給される。
【００２９】
このような発電プラント１において、ガスタービン１３には高温の燃焼ガスｅが供給されるため、ガスタービン１３を構成するガスタービンロータ１５や動翼、静翼（不図示）などのガスタービン部品も高温化し得る。このため、上述したように、圧縮機１１で生成された圧縮空気ｂの一部を、冷却空気ｃとして冷却空気ライン２３を通ってガスタービン１３に供給するようにしている。ガスタービン部品を効果的に冷却するため、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃは、熱交換システム４によってガスタービン１３に供給される前に冷却される。
【００３０】
以下に、熱交換システム４について説明する。熱交換システム４は、冷却空気ｃと液媒体ｇ１（第１液媒体）とを熱交換する第１熱交換器５１と、燃料ガスｄ（第１対象流体）と液媒体ｇ１とを熱交換する第２熱交換器５２と、液媒体ｇ１が第１熱交換器５１および第２熱交換器５２を通過して循環して流れる循環ライン６０（第１循環ライン）と、を備えている。本実施の形態では、液媒体ｇ１は、図１に示す時計回りの方向に流れ、第１熱交換器５１を通過した後に第２熱交換器５２に供給される例について説明する。しかしながら、このことに限定されず、液媒体ｇ１は、図１に示す反時計回りの方向に流れてもよい。
【００３１】
第１熱交換器５１は、循環ライン６０に配置されており、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃと循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とを熱交換して、当該冷却空気ｃを冷却するように構成されている。第１熱交換器５１には、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃが通過するとともに、循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１が通過する。第１熱交換器５１に供給される液媒体ｇ１の温度は、第１熱交換器５１に供給される冷却空気ｃの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気ｃと液媒体ｇ１とで熱交換が行われると、冷却空気ｃが冷却されるとともに液媒体ｇ１が加熱される。
【００３２】
循環ライン６０において第１熱交換器５１の下流側（液媒体ｇ１が図１に示す反時計回りの方向に流れる場合には、熱交換器５１の上流側）に、第２熱交換器５２が配置されている。第２熱交換器５２は、燃料ガスｄと循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とを熱交換して、燃料ガスｄを加熱するように構成されている。第２熱交換器５２には、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄが通過するとともに、循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１が通過する。第２熱交換器５２に供給される液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１を通過した後の液媒体ｇ１であり、第１熱交換器５１において加熱されている。このため、当該液媒体ｇ１の温度は、第２熱交換器５２に供給される燃料ガスｄの温度よりも高くなっている。このため、燃料ガスｄと液媒体ｇ１とで熱交換が行われると、燃料ガスｄが加熱されるとともに液媒体ｇ１が冷却される。
【００３３】
循環ライン６０は、クローズドサイクルとして構成されており、水などの液媒体ｇ１が循環して流れるように構成されている。循環ライン６０には、循環ポンプ６１が配置されている。循環ポンプ６１が駆動されることにより、液媒体ｇ１が循環ライン６０を強制的に循環して流れるようになっている。なお、循環ライン６０は、液媒体ｇ１が循環して流れるように構成されていればよく、循環ポンプ６１が設けられていなくてもよい。
【００３４】
循環ライン６０には、上述した第１熱交換器５１および第２熱交換器５２が配置されている。循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１と第２熱交換器５２とを交互に通過する。上述したように、液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１において、冷却空気ｃと熱交換され加熱される。また、第２熱交換器５２において、燃料ガスｄと熱交換され冷却される。このように、液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１における加熱と、第２熱交換器５２における冷却とを繰り返しながら、循環ライン６０を循環して流れるようになっている。液媒体ｇ１は、循環ライン６０に配置される熱交換器によって設定される温度範囲において常に液体の状態に維持されていてもよく、そのような液体として、例えば水を用いることができる。
【００３５】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３６】
発電プラント１が稼働すると、吸込空気ライン２１から吸い込まれた空気ａが、圧縮機１１により圧縮されて圧縮空気ｂが生成される。圧縮空気ｂは、吐出空気ライン２２を通って燃焼器１２に供給される。また、圧縮空気ｂの一部は、ガスタービン部品を冷却するための冷却空気ｃとして冷却空気ライン２３を通ってガスタービン１３にも供給される。
【００３７】
また、燃料ガス供給ライン２４から燃焼器１２に燃料ガスｄが供給され、燃焼器１２において圧縮空気ｂを用いて燃料ガスｄが燃焼されて燃焼ガスｅが生成される。燃焼ガスｅは、燃焼ガス供給ライン２５を通ってガスタービン１３に供給される。
【００３８】
燃焼ガスｅがガスタービン１３に供給されると、ガスタービンロータ１５が回転し、回転エネルギが、発電機１４に伝達される。回転エネルギが発電機１４に伝達されると、発電機１４による発電が行われる。
【００３９】
また、ガスタービン１３からの排ガスｆは、ガスタービン排ガスライン２６を通って排熱回収ボイラ３１に供給される。排熱回収ボイラ３１では、ガスタービン１３からの排ガスｆを用いて給水が加熱され、蒸気が生成される。
【００４０】
より具体的には、低圧蒸気生成部３５において、給水が、低圧節炭器３５ａおよび低圧蒸発器３５ｂにより加熱されて蒸気が生成され、低圧ドラム３５ｃにより分離された蒸気が、低圧過熱器３５ｄにより過熱されて、蒸気タービン３２に供給される。また、中圧蒸気生成部３６において、低圧ドラム３５ｃから給水ポンプ３８ｂにより供給された給水が、中圧節炭器３６ａおよび中圧蒸発器３６ｂにより加熱されて蒸気が生成され、中圧ドラム３６ｃにより分離された蒸気が、中圧過熱器３６ｄにより過熱されて、蒸気タービン３２に供給される。また、高圧蒸気生成部３７において、低圧ドラム３５ｃから給水ポンプ３８ｃにより供給された給水が、高圧節炭器３７ａおよび高圧蒸発器３７ｂにより加熱されて蒸気が生成され、高圧ドラム３７ｃにより分離された蒸気が、高圧過熱器３７ｄにより過熱されて、蒸気タービン３２に供給される。
【００４１】
蒸気が蒸気タービン３２に供給されると、蒸気タービンロータ３９が回転し、回転エネルギが、発電機３３に伝達される。回転エネルギが発電機３３に伝達されると、発電機３３による発電が行われる。
【００４２】
また、蒸気タービン３２から排出された蒸気は、復水器３４で冷却され凝縮されて復水になる。復水は、給水として給水ライン３０を通って排熱回収ボイラ３１に供給される。
【００４３】
一方、熱交換システム４においては、循環ポンプ６１が駆動され、循環ライン６０を液媒体ｇ１が循環して流れる。循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１と第２熱交換器５２とを交互に通過する。
【００４４】
第１熱交換器５１においては、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃと循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とで熱交換が行われる。第１熱交換器５１に供給される液媒体ｇ１の温度は、第１熱交換器５１に供給される冷却空気ｃの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気ｃが冷却されるとともに液媒体ｇ１が加熱される。ここで、冷却空気ｃは気体であり、液媒体ｇ１は液体であるため、この熱交換は気体と液体との間での熱交換となる。気体と液体との間での熱交換は、気体同士での熱交換に比べて熱伝達率を高くすることができる。このため、効率良く熱交換を行うことができる。冷却された冷却空気ｃは、ガスタービン１３に供給され、ガスタービン部品を冷却する。
【００４５】
第２熱交換器５２においては、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄと循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とで熱交換が行われる。第２熱交換器５２に供給される液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１において加熱されている。このため、当該液媒体ｇ１の温度は、第２熱交換器５２に供給される燃料ガスｄの温度よりも高くなっている。このため、燃料ガスｄが加熱されるとともに液媒体ｇ１が冷却される。ここで、燃料ガスｄは気体であり、液媒体ｇ１は液体であるため、この熱交換は気体と液体との間での熱交換となる。気体と液体との間での熱交換は、気体同士での熱交換に比べて熱伝達率を高くすることができる。このため、効率良く熱交換を行うことができる。加熱された燃料ガスｄは、燃料ガス供給ライン２４を通って燃焼器１２に供給される。
【００４６】
第２熱交換器５２を通過した後、液媒体ｇ１は、再び第１熱交換器５１に供給される。このように、液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１における加熱と、第２熱交換器５２における冷却とを繰り返しながら、循環ライン６０を液体の状態で循環して流れる。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、第１熱交換器５１において、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃと液媒体ｇ１とを熱交換して、当該冷却空気ｃを冷却している。このことにより、冷却空気ｃの冷却を気体と液体との間での熱交換により行うことができ、気体同士での熱交換に比べて効率良く熱交換を行うことができる。このため、効率的な排熱の回収を行うことができ、プラント性能を向上させることができる。また、冷却空気ｃの冷却効率を向上させることができる。この結果、例えば冷却空気ｃを冷却するための熱交換器として、より小さな熱交換器を採用することもでき、コストの増大を抑制することができる。
【００４８】
また、本実施の形態によれば、第２熱交換器５２に第１熱交換器５１を通過した液媒体ｇ１が供給され、第２熱交換器５２において、燃焼器１２に供給される燃料ガスｄと液媒体ｇ１とを熱交換して、当該燃料ガスｄを加熱している。このことにより、冷却空気ｃの冷却時に発生する排熱を回収して利用し、燃焼器１２に供給される前の燃料ガスｄを加熱することができ、ガスタービン発電システム２の熱効率を向上させることができる。このため、プラント性能を向上させることができる。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、第２熱交換器５２において、燃料ガスｄの加熱を気体と液体との間での熱交換により行うことができ、気体同士での熱交換に比べて効率良く熱交換を行うことができる。このため、燃料ガスｄの加熱効率を向上させることができる。この結果、例えば燃料ガスｄを加熱するための熱交換器として、より小さな熱交換器を採用することもでき、コストの増大を抑制することができる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、循環ライン６０において、液媒体ｇ１が第１熱交換器５１および第２熱交換器５２を通過して循環して流れる。このことにより、液媒体ｇ１が、第１熱交換器５１における加熱と、第２熱交換器５２における冷却とを繰り返しながら、循環ライン６０を液体の状態で安定して流れることができる。このため、液媒体ｇ１の温度のばらつきを抑制することができ、第１熱交換器５１を通過する液媒体ｇ１の温度を所望の温度に維持することができる。この結果、第１熱交換器５１において、冷却用液体ｃを安定的に冷却することができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
次に、図２を参照して、第２の実施の形態による発電プラントについて説明する。
【００５２】
図２に示す第２の実施の形態においては、第２熱交換器において加熱される第１対象流体が、圧縮機に供給される空気である点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５３】
本実施の形態では、図２に示すように、第２熱交換器５２は、吸込空気ライン２１を流れる空気ａ（第１対象流体）と循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とを熱交換して、当該空気ａを加熱するように構成されている。第２熱交換器５２には、吸込空気ライン２１を流れる空気ａが通過するとともに、循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１が通過する。
【００５４】
循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１は、まず、第１熱交換器５１に供給され、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃと熱交換される。第１熱交換器５１に供給される液媒体ｇ１の温度は、第１熱交換器５１に供給される冷却空気ｃの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気ｃが冷却されるとともに液媒体ｇ１が加熱される。冷却された冷却空気ｃは、ガスタービン１３に供給され、ガスタービン部品を冷却する。
【００５５】
次に、液媒体ｇ１は、第２熱交換器５２に供給され、吸込空気ライン２１を流れる空気ａと熱交換される。第２熱交換器５２に供給される液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１において加熱されている。このため、当該液媒体ｇ１の温度は、第２熱交換器５２に供給される空気ａの温度よりも高くなっている。このため、吸込空気ライン２１を流れる空気ａが加熱されるとともに液媒体ｇ１が冷却される。加熱された空気ａは、吸込空気ライン２１を通って圧縮機１１に供給される。
【００５６】
このように本実施の形態によれば、冷却空気ｃの冷却時に発生する排熱を回収して利用し、吸込空気ライン２１を流れる空気ａを加熱している。このことにより、当該空気ａが膨張し、圧縮機１１に供給される空気ａの量を低減することができる。このため、ガスタービン１３へ供給される燃焼ガスｅの量も低減できる。従って、発電プラント１の出力を抑制することができる。ガスタービン発電システム２において、電力需要が少ないとき、発電プラント１の出力を抑制した部分負荷運転がなされる場合がある。しかしながら、一般に、部分負荷運転時の熱効率は、ベースロード運転時の熱効率に比べて低下する。本実施の形態によれば、発電プラント１の出力を抑制した運転を行う場合にも、ベースロード運転またはベースロード運転に近い運転を行うことができる。このため、ガスタービン発電システム２の熱効率を向上させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、第２熱交換器５２において、吸込空気ライン２１を流れる空気ａの加熱を気体と液体との間での熱交換により行うことができ、気体同士での熱交換に比べて効率良く熱交換を行うことができる。このため、圧縮機１１に供給される空気ａの加熱効率を向上させることができる。この結果、例えば当該空気ａを加熱するための熱交換器として、より小さな熱交換器を採用することもでき、コストの増大を抑制することができる。
【００５８】
（第３の実施の形態）
次に、図３を参照して、第３の実施の形態による発電プラントについて説明する。
【００５９】
図３に示す第３の実施の形態においては、第２熱交換器において加熱される第１対象流体が、排熱回収ボイラから抽出されて抽出ラインを流れる抽出給水である点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６０】
図３に示すように、本実施の形態においては、排熱回収ボイラ３１から延びて第２熱交換器５２を通過して排熱回収ボイラ３１に戻る抽出ライン４０が設けられている。図示された例においては、抽出ライン４０は、高圧蒸気生成部３７の高圧節炭器３７ａから延びて第２熱交換器５２を通過して高圧ドラム３７ｃに戻るように構成されている。抽出ライン４０には、抽出ポンプ４１が設けられている。抽出ポンプ４１は、排熱回収ボイラ３１から給水を抽出して第２熱交換器５２に供給するように構成されている。また、抽出ポンプ４１は、第２熱交換器５２に供給される給水の流量を調整することができる。
【００６１】
本実施の形態では、図３に示すように、第２熱交換器５２は、抽出ライン４０を流れる抽出給水ｈ（第１対象流体）と循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とを熱交換して、当該抽出給水ｈを加熱するように構成されている。
【００６２】
循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１は、まず、第１熱交換器５１に供給され、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃと熱交換される。第１熱交換器５１に供給される液媒体ｇ１の温度は、第１熱交換器５１に供給される冷却空気ｃの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気ｃが冷却されるとともに液媒体ｇ１が加熱される。冷却された冷却空気ｃは、ガスタービン１３に供給され、ガスタービン部品を冷却する。
【００６３】
次に、液媒体ｇ１は、第２熱交換器５２に供給され、排熱回収ボイラ３１の高圧節炭器３７ａから抽出されて抽出ライン４０を流れる抽出給水ｈと熱交換される。第２熱交換器５２に供給される液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１において加熱されている。このため、当該液媒体ｇ１の温度は、第２熱交換器５２に供給される抽出給水ｈの温度よりも高くなっている。このため、抽出給水ｈが加熱されるとともに液媒体ｇ１が冷却される。加熱された抽出給水ｈは、抽出ライン４０を通って排熱回収ボイラ３１の高圧ドラム３７ｃに戻される。
【００６４】
このように本実施の形態によれば、冷却空気ｃの冷却時に発生する排熱を回収して利用し、排熱回収ボイラ３１から抽出した抽出給水ｈを加熱して、排熱回収ボイラ３１に戻している。このことにより、排熱回収ボイラ３１において、蒸気の生成効率を向上させることができる。このため、プラント性能を向上させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、第２熱交換器５２において、抽出給水ｈの加熱を液体同士での熱交換により行うことができ、気体同士での熱交換に比べて効率良く熱交換を行うことができる。このため、抽出給水ｈの加熱効率を向上させることができる。この結果、例えば抽出給水ｈを加熱するための熱交換器として、より小さな熱交換器を採用することもでき、コストの増大を抑制することができる。
【００６６】
また、本実施の形態によれば、抽出ポンプ４１により第２熱交換器５２に供給される給水の流量を調整することで、循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１の温度を容易に調整することができる。このことにより、液媒体ｇ１の温度のばらつきを抑制することができ、第１熱交換器５１に供給される液媒体ｇ１の温度を所望の温度に維持することができる。このため、第１熱交換器５１において、冷却用液体を安定的に冷却することができる。
【００６７】
なお、上述した実施の形態においては、抽出ライン４０は、高圧節炭器３７ａから延びて高圧ドラム３７ｃに戻るように構成されている例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、抽出ライン４０は、排熱回収ボイラ３１の任意の部分から延びて任意の部分に戻るように構成されていてもよい。例えば、高圧節炭器３７ａから延びて高圧蒸発器３７ｂに戻るように構成されていてもよい。また、抽出ライン４０は、例えば、高圧ドラム３７ｃから延びて高圧過熱器３７ｄに戻るように構成されていてもよく、抽出ライン４０に蒸気が流れるように構成されていてもよい。更には、抽出ライン４０は、高圧蒸気生成部３７に連結されていることに限られることはなく、低圧蒸気生成部３５に連結されていてもよく、あるいは中圧蒸気生成部３６に連結されていてもよい。
【００６８】
（第４の実施の形態）
次に、図４を参照して、第４の実施の形態による発電プラントについて説明する。
【００６９】
図４に示す第４の実施の形態においては、循環ラインにおいて第２熱交換器の下流側に、第２対象流体を加熱するように当該第２対象流体と第１液媒体とを熱交換する第３熱交換器が更に設けられ、第２対象流体は、燃焼器に供給される燃料ガスである点が主に異なり、他の構成は、図２に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図２に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７０】
図４に示すように、本実施の形態においては、圧縮機１１に供給される空気ａ（第１対象流体）と液媒体ｇ１とを熱交換する第２熱交換器５２に加えて、循環ライン６０における第２熱交換器５２の下流側（液媒体ｇ１が図４に示す反時計回りの方向に流れる場合には、第２熱交換器５２の上流側）に、燃焼器１２に供給される燃料ガスｄ（第２対象流体）と液媒体ｇ１とを熱交換する第３熱交換器５３が更に設けられている。
【００７１】
すなわち、図４に示すように、第２熱交換器５２は、吸込空気ライン２１を流れる空気ａと循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とを熱交換して、当該空気ａを加熱するように構成されている。また、第３熱交換器５３は、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄと循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とを熱交換して、当該燃料ガスｄを加熱するように構成されている。
【００７２】
循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１は、まず、第１熱交換器５１に供給され、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃと熱交換される。第１熱交換器５１に供給される液媒体ｇ１の温度は、第１熱交換器５１に供給される冷却空気ｃの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気ｃが冷却されるとともに液媒体ｇ１が加熱される。冷却された冷却空気ｃは、ガスタービン１３に供給され、ガスタービン部品を冷却する。
【００７３】
次に、液媒体ｇ１は、第２熱交換器５２に供給され、吸込空気ライン２１を流れる空気ａと熱交換される。第２熱交換器５２に供給される液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１において加熱されている。このため、当該液媒体ｇ１の温度は、第２熱交換器５２に供給される空気ａの温度よりも高くなっている。このため、吸込空気ライン２１を流れる空気ａが加熱されるとともに液媒体ｇ１が冷却される。加熱された空気ａは、吸込空気ライン２１を通って圧縮機１１に供給される。
【００７４】
続いて、液媒体ｇ１は、第３熱交換器５３に供給され、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄと熱交換される。第３熱交換器５３に供給される液媒体ｇ１の温度は、第３熱交換器５３に供給される燃料ガスｄの温度よりも高くなっている。このため、燃料ガスｄが加熱されるとともに液媒体ｇ１が冷却される。加熱された燃料ガスｄは、燃料ガス供給ライン２４を通って燃焼器１２に供給される。
【００７５】
このように本実施の形態によれば、冷却空気ｃの冷却時に発生する排熱を回収して利用し、第２熱交換器５２において、吸込空気ライン２１を流れる空気ａを加熱するとともに、第３熱交換器５３において、燃焼器１２に供給される燃料ガスｄを加熱することができる。このことにより、燃焼器１２に供給される前の燃料ガスｄを加熱することができ、ガスタービン発電システム２の熱効率を向上させることができる。また、発電プラント１の出力を抑制した運転を行う場合に、ベースロード運転またはベースロード運転に近い運転を行うことができ、ガスタービン発電システム２の熱効率をより一層向上させることができる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１を、第２熱交換器５２および第３熱交換器５３の２つの熱交換器５２、５３を用いて冷却している。このことにより、第１熱交換器５１における液媒体ｇ１の冷却能力を向上させることができる。また、２つの熱交換器５２、５３を用いることにより、液媒体ｇ１の温度調整の自由度を増加させることができる。このことにより、液媒体ｇ１の温度のばらつきをより一層容易に抑制することができる。このため、第１熱交換器５１において、冷却用液体をより一層安定的に冷却することができる。
【００７７】
なお、上述した実施の形態においては、第３熱交換器５３において加熱される第２対象流体が、燃焼器１２に供給される燃料ガスｄである例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、第２対象流体は、排熱回収ボイラ３１から抽出されて抽出ライン４０を流れる抽出給水ｈを含んでいてもよい。すなわち、第３熱交換器５３が、第３の実施の形態で説明したような、排熱回収ボイラ３１から延びて排熱回収ボイラ３１に戻る抽出ライン４０に配置されていてもよい。この場合、第３熱交換器５３は、排熱回収ボイラ３１から抽出されて抽出ライン４０を流れる抽出給水ｈと循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とを熱交換して、当該抽出給水ｈを加熱するように構成されていてもよい。この場合には、排熱回収ボイラ３１において、蒸気の生成効率を向上させることができ、プラント性能を向上させることができる。なお、第３熱交換器５３が、抽出ライン４０を流れる抽出給水ｈを加熱する場合、第２熱交換器５２は、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄを加熱するようにしてもよい。
【００７８】
（第５の実施の形態）
次に、図５を参照して、第５の実施の形態による発電プラントについて説明する。
【００７９】
図５に示す第５の実施の形態においては、循環ラインにおいて第３熱交換器の下流側に、第３対象流体を加熱するように当該第３対象流体と第１液媒体とを熱交換する第４熱交換器が更に設けられ、第３対象流体は、排熱回収ボイラから抽出されて抽出ラインを流れる抽出給水である点が主に異なり、他の構成は、図４に示す第４の実施の形態と略同一である。なお、図５において、図４に示す第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８０】
図５に示すように、本実施の形態においては、上述した第２熱交換器５２および第３熱交換器５３に加えて、循環ライン６０における第３熱交換器５３の下流側（液媒体ｇ１が図５に示す反時計回りの方向に流れる場合には、第３熱交換器５３の上流側）に、抽出給水ｈ（第３対象流体）と液媒体と熱交換する第４熱交換器５４が更に設けられている。
【００８１】
すなわち、図５に示すように、排熱回収ボイラ３１から延びて第４熱交換器５４を通過して排熱回収ボイラ３１に戻る抽出ライン４０が設けられている。そして、第４熱交換器５４は、排熱回収ボイラ３１から抽出されて抽出ライン４０を流れる抽出給水ｈと循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とを熱交換して、当該抽出給水ｈを加熱するように構成されている。
【００８２】
循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１は、第１熱交換器５１、第２熱交換器５２および第３熱交換器５３を通過した後、第４熱交換器５４に供給される。第４熱交換器５４において、液媒体ｇ１は、排熱回収ボイラ３１から抽出されて抽出ライン４０を流れる抽出給水ｈと熱交換される。第４熱交換器５４に供給される液媒体ｇ１の温度は、第４熱交換器５４に供給される抽出給水ｈの温度よりも高くなっている。このため、抽出給水ｈが加熱されるとともに液媒体ｇ１が冷却される。加熱された抽出給水ｈは、抽出ライン４０を通って排熱回収ボイラ３１に戻される。
【００８３】
このように本実施の形態によれば、冷却空気ｃの冷却時に発生する排熱を回収して利用し、第２熱交換器５２において、吸込空気ライン２１を流れる空気ａを加熱するとともに、第３熱交換器５３において、燃焼器１２に供給される燃料ガスｄを加熱し、更には、第４熱交換器５４において、排熱回収ボイラ３１から抽出されて抽出ライン４０を流れる抽出給水ｈを加熱することができる。このため、プラント性能をより一層向上させることができる。
【００８４】
また、本実施の形態によれば、循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１を、第２熱交換器５２、第３熱交換器５３および第４熱交換器５４の３つの熱交換器５２、５３、５４を用いて冷却している。このことにより、液媒体ｇ１の冷却能力をより一層向上させることができる。また、３つの熱交換器５２、５３、５４を用いることにより、液媒体ｇ１の温度調整の自由度を更に増加させることができる。このことにより、液媒体ｇ１の温度のばらつきをより一層容易に抑制することができる。このため、第１熱交換器５１において、冷却用液体をより一層安定的に冷却することができる。
【００８５】
なお、上述した実施の形態においては、液媒体ｇ１を、３つの熱交換器５２、５３、５４を用いて冷却している例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、４つ以上の熱交換器を用いて液媒体ｇ１を冷却するようにしてもよい。また、この場合、各熱交換器は、任意の対象流体を加熱するように構成されていてもよい。
【００８６】
（第６の実施の形態）
次に、図６を参照して、第６の実施の形態による発電プラントについて説明する。
【００８７】
図６に示す第６の実施の形態においては、燃焼器に供給される燃料ガスを加熱媒体で加熱する加熱装置と、加熱装置に供給される加熱媒体の流量を調整する流量調整部と、が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８８】
本実施の形態では、燃料ガス供給ライン２４において第２熱交換器５２の上流側に、加熱装置５９が設けられている。加熱装置５９は、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄを加熱媒体で加熱するように構成されている。本実施の形態においては、加熱装置５９は熱交換器であり、加熱媒体は、排熱回収ボイラ３１から抽出される給水である。
【００８９】
すなわち、図６に示すように、排熱回収ボイラ３１から延びて加熱装置５９を通過して給水ライン３０に戻る抽出ライン４２が設けられている。図示された例においては、抽出ライン４２は、高圧蒸気生成部３７の高圧節炭器３７ａから延びている。抽出ライン４２には、抽出ポンプ４３（流量調整部）が設けられている。抽出ポンプ４３は、給水を排熱回収ボイラ３１から抽出して加熱装置５９に供給するように構成されている。抽出ポンプ４３は、加熱装置５９に供給される給水の流量を調整することができる。そして、加熱装置５９は、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄと抽出ライン４２を流れる給水とを熱交換して、当該燃料ガスｄを加熱するように構成されている。なお、抽出ライン４２には、抽出ポンプ４３に代えて、または加えて、流量調整弁が設けられていてもよい。流量調整弁によって、加熱装置５９に供給される給水の流量を調整することもできる。
【００９０】
発電プラント１が稼働すると、抽出ポンプ４３が駆動され、給水が排熱回収ボイラ３１から抽出されて抽出ライン４２を通って加熱装置５９に供給される。また、燃料ガスｄが燃料ガス供給ライン２４を通って加熱装置５９に供給される。加熱装置５９においては、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄと抽出ライン４２を流れる給水とで熱交換が行われる。加熱装置５９に供給される燃料ガスｄの温度は、加熱装置５９に供給される給水の温度よりも低くなっている。このため、燃料ガスｄが加熱されるとともに給水が冷却される。冷却された給水は、給水ライン３０に戻され、再び排熱回収ボイラ３１に供給されて加熱される。
【００９１】
次に、加熱された燃料ガスｄは、第２熱交換器５２に供給される。また、循環ライン６０において、第１熱交換器５１から排出された液媒体ｇ１が、第２熱交換器５２に供給される。第２熱交換器５２においては、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄと循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１とで熱交換が行われる。第２熱交換器５２に供給される液媒体ｇ１の温度は、第２熱交換器５２に供給される燃料ガスｄの温度よりも高くなっている。このため、燃料ガスｄが更に加熱されるとともに液媒体ｇ１が冷却される。加熱された燃料ガスｄは、燃料ガス供給ライン２４を通って燃焼器１２に供給される。
【００９２】
このように本実施の形態によれば、燃焼器１２に供給される燃料ガスｄを加熱する加熱装置５９が設けられている。このことにより、燃料ガスｄは、加熱装置５９および第２熱交換器５２により加熱されることができる。また、加熱装置５９を通過した給水は、給水ライン３０に戻され、排熱回収ボイラ３１において再び加熱される。このことにより、ガスタービンから排出される排ガスｆの熱を用いて、燃料ガスｄを加熱することができ、ガスタービン発電システム２の熱効率を向上させることができる。
【００９３】
また、本実施の形態によれば、抽出ポンプ４３（または流量調整弁）によって加熱装置５９に供給される給水の流量を調整することができる。このことにより、循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１の温度のばらつきをより一層容易に抑制することができる。例えば、加熱装置５９に供給される給水の流量を減少させた場合、燃料ガスｄの温度の上昇を抑制することができる。この場合、第２熱交換器５２に供給される燃料ガスｄの温度を低くすることができるため、第２熱交換器５２における液媒体ｇ１の冷却能力を増大させることができる。一方、加熱装置５９に供給される給水の流量を増加させた場合、燃料ガスｄの温度の上昇を増大することができる。この場合、第２熱交換器５２に供給される燃料ガスｄの温度を高くすることができるため、第２熱交換器５２における液媒体ｇ１の冷却能力を低下させることができる。このように、加熱装置５９に供給される給水の流量を調整することで、循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１の温度を容易に調整することができる。このため、液媒体ｇ１の温度のばらつきをより一層容易に抑制することができ、第１熱交換器５１において、より一層安定的に冷却用液体を冷却することができる。
【００９４】
なお、上述した実施の形態においては、燃料ガス供給ライン２４において第２熱交換器５２の上流側に、加熱装置５９が設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、燃料ガス供給ライン２４において第２熱交換器５２の下流側に、加熱装置５９が設けられていてもよい。
【００９５】
（第７の実施の形態）
次に、図７を参照して、第７の実施の形態による発電プラントについて説明する。
【００９６】
図７に示す第７の実施の形態においては、循環ライン６０が、液媒体が第２熱交換器をバイパスして流れる第１バイパスラインと、液媒体が第３熱交換器をバイパスして流れる第２バイパスラインとを有している点が主に異なり、他の構成は、図４に示す第４の実施の形態と略同一である。なお、図７において、図４に示す第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９７】
図７に示すように、本実施の形態では、循環ライン６０は、液媒体ｇ１が第２熱交換器５２をバイパスして流れる第１バイパスライン７０と、液媒体ｇ１が第３熱交換器５３をバイパスして流れる第２バイパスライン７１とを有している。
【００９８】
循環ライン６０のうち、第１バイパスライン７０の分岐点と第２熱交換器５２との間の位置に、第１流量調節弁７２が設けられている。また、循環ライン６０のうち、第２熱交換器５２と、第１バイパスライン７０の合流点との間の位置に、第１逆止弁７３が設けられている。第１バイパスライン７０には、第１バイパス弁７４が設けられている。
【００９９】
循環ライン６０のうち、第２バイパスライン７１の分岐点と第３熱交換器５３との間の位置に、第２流量調節弁７５が設けられている。また、循環ライン６０のうち、第３熱交換器５３と、第２バイパスライン７１の合流点との間の位置に、第２逆止弁７６が設けられている。第２バイパスライン７１には、第２バイパス弁７７が設けられている。
【０１００】
本実施の形態では、第１流量調節弁７２および第１バイパス弁７４を制御することにより、第２熱交換器５２に供給される液媒体ｇ１の流量を調整することができる。また、第２流量調節弁７５および第２バイパス弁７７を制御することにより、第３熱交換器５３に供給される液媒体ｇ１の流量を調整することができる。
【０１０１】
例えば、第１バイパス弁７４を開状態にし、第１流量調節弁７２の開度を変えることによって、第２熱交換器５２に供給される液媒体ｇ１の流量を調整することができる。同様に、第２バイパス弁７７を開状態にし、第２流量調節弁７５の開度を変えることによって、第３熱交換器５３に供給される液媒体ｇ１の流量を調整することができる。
【０１０２】
また、熱交換器５２，５３の点検時には、バイパス弁７４，７７を開状態にし、流量調整弁７２，７５を閉状態にすることで、液媒体ｇ１をバイパスライン７０，７１に流すことができる。このことにより、プラント運転を継続しながら、熱交換器５２，５３を点検することも可能となる。
【０１０３】
このように本実施の形態によれば、循環ライン６０は、液媒体ｇ１が第２熱交換器５２をバイパスして流れる第１バイパスライン７０と、液媒体ｇ１が第３熱交換器５３をバイパスして流れる第２バイパスライン７１と、を有している。このことにより、液媒体を、第２熱交換器５２を通過させずに循環ライン６０で循環させることができる。また、液媒体を、第３熱交換器５３を通過させずに循環ライン６０で循環させることができる。このため、循環ライン６０を流れる液媒体ｇ１の温度や、圧縮機１１に供給される空気ａの温度、および燃焼器１２に供給される燃料ガスｄの温度を容易に調整することができる。例えば、電力需要が多い場合には、発電プラント１の出力を抑制しなくてもよく、圧縮機１１に供給される空気ａは加熱しなくてもよい。この場合、液媒体を、第２熱交換器５２を通過させずに第１バイパスライン７０を通って循環させることで、圧縮機１１に供給される空気ａの加熱を回避することができる。このように、熱交換システム４の自由度の高い運用が可能となる。
【０１０４】
なお、上述した実施の形態においては、循環ライン６０が、第１バイパスライン７０および第２バイパスライン７１の両方を有している例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、循環ライン６０が、第１バイパスライン７０および第２バイパスライン７１のいずれか一方を有し、他方を有していなくてもよい。
【０１０５】
また、上述した実施の形態においては、循環ライン６０に、第１熱交換器５１、第２熱交換器５２および第３熱交換器５３が配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、循環ライン６０には、第５の実施の形態で説明したような、第３対象流体と液媒体ｇ１とを熱交換する第４熱交換器５４（図５参照）が更に配置されていてもよい。この場合、循環ライン６０は、液媒体ｇ１が第４熱交換器５４をバイパスして流れる不図示の第３バイパスラインを有していてもよい。更には、循環ライン６０に、５つ以上の熱交換器が配置されていてもよく、各熱交換器には、必要に応じてバイパスラインを設けてもよい。
【０１０６】
（第８の実施の形態）
次に、図８を参照して、第８の実施の形態による発電プラントについて説明する。
【０１０７】
図８に示す第８の実施の形態においては、第２液媒体が第５熱交換器および第６熱交換器を通過して循環して流れる第２循環ラインが設けられている点が主に異なり、他の構成は、図２に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図８において、図２に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０８】
図８に示すように、本実施の形態における発電プラント１は、第１液媒体ｇ１が第１熱交換器５１および第２熱交換器５２を通過して循環して流れる第１循環ライン６０に加えて、第２液媒体ｇ２が第５熱交換器５５および第６熱交換器５６を通過して循環して流れる第２循環ライン６２を更に備えている。本実施の形態では、液媒体ｇ２は、図８に示す時計回りの方向に流れ、第５熱交換器５５を通過した後に第６熱交換器５６に供給される例について説明する。しかしながら、このことに限定されず、液媒体ｇ２は、図８に示す反時計回りの方向に流れてもよい。
【０１０９】
本実施の形態では、冷却空気ライン２３において第１熱交換器５１の下流側に、第５熱交換器５５が設けられている。第５熱交換器５５は、第１熱交換器５１で冷却された冷却空気と第２液媒体ｇ２とを熱交換して、冷却空気ｃを更に冷却するように構成されている。第５熱交換器５５には、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃが通過するとともに、第２循環ライン６２を流れる第２液媒体ｇ２が通過する。
【０１１０】
また、第２循環ライン６２において第５熱交換器５５の下流側（液媒体ｇ２が図８に示す反時計回りの方向に流れる場合には、第５熱交換器５５の上流側）に、第６熱交換器５６が配置されている。第６熱交換器５６は、燃料ガスｄ（第４対象流体）と第２循環ライン６２を流れる第２液媒体ｇ２とを熱交換して、燃料ガスｄを加熱するように構成されている。第６熱交換器５６には、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄが通過するとともに、第２循環ライン６２を流れる第２液媒体ｇ２が通過する。
【０１１１】
第２循環ライン６２は、クローズドサイクルとして構成されており、水などの第２液媒体ｇ２が循環して流れるように構成されている。第２循環ライン６２には、循環ポンプ６３が配置されている。循環ポンプ６３が駆動されることにより、第２液媒体ｇ２が第２循環ライン６２を強制的に循環して流れるようになっている。なお、第２循環ライン６２は、第２液媒体ｇ２が循環して流れるように構成されていればよく、循環ポンプ６３が設けられていなくてもよい。
【０１１２】
第２循環ライン６２には、上述した第５熱交換器５５および第６熱交換器５６が配置されている。第２循環ライン６２を流れる第２液媒体ｇ２は、第５熱交換器５５と第６熱交換器５６とを交互に通過する。上述したように、第２液媒体ｇ２は、第５熱交換器５５において、冷却空気ｃと熱交換され加熱される。また、第６熱交換器５６において、燃料ガスｄと熱交換され冷却される。このように、第２液媒体ｇ２は、第５熱交換器５５における加熱と、第６熱交換器５６における冷却とを繰り返しながら、第２循環ライン６２を循環して流れるようになっている。第２液媒体ｇ２は、第２循環ライン６２において常に液体の状態に維持されていてもよく、そのような液体として、例えば水を用いることができる。
【０１１３】
発電プラント１が稼働すると、熱交換システム４において、循環ポンプ６１が駆動されるとともに循環ポンプ６３が駆動される。これにより、第２循環ライン６２を第２液媒体ｇ２が循環して流れる。第２循環ライン６２を流れる第２液媒体ｇ２は、第５熱交換器５５と第６熱交換器５６とを交互に通過する。
【０１１４】
第５熱交換器５５においては、第１熱交換器５１により冷却された冷却空気ｃと第２循環ライン６２を流れる第２液媒体ｇ２とで熱交換が行われる。第５熱交換器５５に供給される第２液媒体ｇ２の温度は、第５熱交換器５５に供給される冷却空気ｃの温度よりも低くなっている。このため、冷却空気ｃが更に冷却されるとともに第２液媒体ｇ２が加熱される。冷却された冷却空気ｃは、ガスタービン１３に供給され、ガスタービン部品を冷却する。
【０１１５】
第６熱交換器５６においては、燃料ガス供給ライン２４を流れる燃料ガスｄと第２循環ライン６２を流れる第２液媒体ｇ２とで熱交換が行われる。ここで、第６熱交換器５６に供給される第２液媒体ｇ２の温度は、第５熱交換器５５において加熱されているため、第６熱交換器５６に供給される燃料ガスｄの温度よりも高くなっている。このため、燃料ガスｄが加熱されるとともに第２液媒体ｇ２が冷却される。加熱された燃料ガスｄは、燃料ガス供給ライン２４を通って燃焼器１２に供給される。
【０１１６】
第６熱交換器５６を通過した後、第２液媒体ｇ２は、再び第５熱交換器５５に供給される。このように、第２液媒体ｇ２は、第５熱交換器５５における加熱と、第６熱交換器５６における冷却とを繰り返しながら、第２循環ライン６２を液体の状態で循環して流れる。
【０１１７】
このように本実施の形態によれば、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃが、第１熱交換器５１において、第１循環ライン６０を流れる第１液媒体ｇ１と熱交換されて冷却されるとともに、第５熱交換器５５において、第２循環ライン６２を流れる第２液媒体ｇ２と熱交換されて更に冷却される。このように、２つの循環ライン６０、６２を流れるそれぞれの液媒体ｇ１、ｇ２によって冷却空気ｃを冷却することで、冷却空気ｃの冷却能力をより一層向上させることができる。
【０１１８】
また、本実施の形態によれば、２つの循環ライン６０、６２を有することにより、冷却空気ライン２３を流れる冷却空気ｃの温度や、圧縮機１１に供給される空気ａの温度、および燃焼器１２に供給される燃料ガスｄの温度を容易に調整することができる。例えば、電力需要が多い場合には、発電プラント１の出力を抑制しなくてもよく、圧縮機１１に供給される空気ａは加熱しなくてもよい。この場合、循環ポンプ６１の駆動を停止する。それによって第１循環ライン６０における第１液媒体ｇ１の循環を停止することができ、圧縮機１１に供給される空気ａの加熱を回避することができる。このように、熱交換システム４の自由度の高い運用が可能となる。
【０１１９】
なお、上述した実施の形態においては、第２熱交換器５２において加熱される第１対象流体が、圧縮機１１に供給される空気ａであり、第６熱交換器５６において加熱される第４対象流体が、燃焼器１２に供給される燃料ガスｄである例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、第１対象流体が、燃焼器１２に供給される燃料ガスｄであり、第４対象流体が、圧縮機１１に供給される空気ａであってもよい。また、第１対象流体または第４対象流体が、第３の実施の形態で説明したような、排熱回収ボイラ３１から抽出されて抽出ライン４０を流れる抽出給水ｈであってもよい。
【０１２０】
また、上述した実施の形態においては、２つの循環ラインが設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限定されず、３つ以上の循環ラインが設けられていてもよい。この場合、熱交換器も任意の部分に設けられていてもよく、任意の対象流体を加熱するように構成されていてもよい。
【０１２１】
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２２】
１：発電プラント、４：熱交換システム、１１：圧縮機、１２：燃焼器、１３：ガスタービン、２３：冷却空気ライン、３１：排熱回収ボイラ、３２：蒸気タービン、４０：抽出ライン、４３：抽出ポンプ、５１：第１熱交換器、５２：第２熱交換器、５３：第３熱交換器、５４：第４熱交換器、５５：第５熱交換器、５６：第６熱交換器、５９：加熱装置、６０：第１循環ライン、６２：第２循環ライン、７０：第１バイパスライン、７１：第２バイパスライン、ａ：空気、ｂ：圧縮空気、ｃ：冷却空気、ｄ：燃料ガス、ｅ：燃焼ガス、ｆ：排ガス、ｇ１：第１液媒体、ｇ２：第２液媒体、ｈ：抽出給水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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