(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンに用いられるガスタービン用吸気調湿装置であって、外部から前記圧縮機へと吸い込まれる吸込空気の流路である吸込流路に設けられ、前記吸込空気の水分を吸湿可能かつ含有水分を放出させて前記吸込空気を加湿可能な吸湿手段を備え、
前記吸湿手段は、吸湿剤と、前記吸湿剤のうち相対的に前記含有水分が少ない低水分含有吸湿剤を貯留する低水分含有吸湿剤貯留部と、前記吸湿剤のうち相対的に前記含有水分が多い高水分含有吸湿剤を貯留する高水分含有吸湿剤貯留部と、前記吸込空気に対して前記低水分含有吸湿剤と前記高水分含有吸湿剤とを択一的に散布する散布部とを有することを特徴とするガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項２】
前記高水分含有吸湿剤は、前記吸込流路に散布した前記低水分含有吸湿剤が前記吸込空気の水分を吸湿することにより前記含有水分を増加させてなり、
前記低水分含有吸湿剤は、前記吸込流路に散布された前記高水分含有吸湿剤が前記吸込空気に水分を放出することにより前記含有水分を減少させてなり、
前記吸湿手段は、前記吸込流路から前記低水分含有吸湿剤を回収して前記低水分吸湿剤貯留部に送ると共に、前記吸込流路から前記高水分含有吸湿剤を回収して前記高水分分含有吸湿剤貯留部に送る吸湿剤回収機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項３】
前記吸湿手段は、熱源から供給される熱で前記低水分含有吸湿剤を加熱することにより水分を放出させて乾燥させる乾燥装置と前記高水分含有吸湿剤に水分を供給する加水装置とのうち少なくとも一方を具備する含有水分調整装置を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項４】
前記乾燥装置は、前記圧縮機より抽気した圧縮空気を熱源とすることを特徴とする請求項３に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項５】
前記乾燥装置は、前記タービンからの排気ガスを熱源とすることを特徴とする請求項３又は４に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項６】
前記加水装置は、前記乾燥装置により生じた水蒸気を冷却させて真水を生成する水生成器を備え、前記真水を前記高水分含有吸湿剤に供給することを特徴とする請求項３から５のうちいずれか一項に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項７】
前記圧縮機入口における前記吸込空気の圧縮機入口温度に基づいて前記散布部を制御する散布制御部を備え、
前記散布制御部は、前記ガスタービンの要求出力に応じた前記圧縮機入口温度である要求入口温度を演算する要求入口温度演算部と、
大気湿度と大気温度とから前記吸込空気の露点温度を演算する露点温度演算部と、
前記要求入口温度と前記露点温度とを比較して、前記要求入口温度が前記露点温度未満である場合に前記低水分含有吸湿剤を散布させることを判定する運転モード判定部を有することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項８】
前記圧縮機入口における前記吸込空気の圧縮機入口温度に基づいて前記散布部を制御する散布制御部を備え、
前記散布制御部は、前記ガスタービンの要求出力に応じた前記圧縮機入口温度である要求入口温度を演算する要求入口温度演算部と、
大気湿度と大気温度とから前記吸込空気の露点温度を演算する露点温度演算部と、
前記要求入口温度と前記露点温度とを比較して、前記要求入口温度が前記露点温度よりも大きい場合に前記高水分含有吸湿剤を散布させることを判定する運転モード判定部を有することを特徴とする請求項１から７のうちいずれか一項に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項９】
前記散布制御部は、前記要求入口温度演算部に演算された前記要求入口温度に基づいて、前記要求入口温度に対応する飽和水蒸気圧を演算する飽和水蒸気圧演算部と、
前記大気湿度と前記大気温度とに基づいて、前記吸込空気の水蒸気分圧を演算する大気水蒸気分圧演算部と、
前記高水分含有吸湿剤の温度と前記高水分含有吸湿剤の濃度とに基づいて、前記高水分含有吸湿剤表面上の水蒸気分圧を演算する溶液面上水蒸気分圧演算部とを有し、
前記運転モード判定部は、前記要求入口温度が前記露点温度よりも高く、かつ、前記大気温度が前記要求入口温度よりも高い場合において、前記演算された高水分含有吸湿剤表面上の水蒸気分圧が、前記演算された飽和水蒸気圧よりも小さく、かつ、前記演算された吸込空気の水蒸気分圧よりも高い場合に前記高水分含有吸湿剤を散布させることを特徴とする請求項７又は８に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項１０】
圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンに用いられるガスタービン用吸気調湿装置であって、外部から前記圧縮機へと吸い込まれる吸込空気の流路である吸込流路に設けられ、前記吸込空気の水分を吸湿可能かつ含有水分を放出させて前記吸込空気を加湿可能な吸湿手段を備え、
前記吸湿手段は、周状に連続していると共に一部が前記吸込流路に露出した吸湿体と、前記吸湿体を回転駆動する駆動体とを有し、
前記圧縮機入口における前記吸込空気の圧縮機入口温度に基づいて前記駆動体を駆動制御する駆動制御部と、前記吸湿体の湿度を計測する吸湿体湿度計測部とを備え、
前記駆動制御部は、前記ガスタービンの要求出力に応じた前記圧縮機入口温度である要求入口温度と、前記吸込空気の露点温度とを比較して、前記要求入口温度が前記露点温度未満である場合には、前記吸湿体のうち相対的に湿度が低い一部を前記吸込流路に露出させることを特徴とするガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項１１】
前記圧縮機入口における前記吸込空気の圧縮機入口温度に基づいて前記駆動体を駆動制御する駆動制御部と、
前記吸湿体の湿度を計測する吸湿体湿度計測部を備え、
前記駆動制御部は、前記要求入口温度が前記露点温度よりも高いことを条件として、前記吸湿体のうち相対的に湿度が高い一部を前記吸込流路に露出させることを特徴とする請求項１０に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項１２】
前記吸湿体は、シート状であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項１３】
前記吸湿体は、ディスク状であること特徴とする請求項１０又は１１に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項１４】
前記吸湿手段の下流側にミストキャッチャーを備えることを特徴とする請求項１から１３のうちいずれか一項に記載のガスタービン用吸気調湿装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のうちいずれか一項に記載のガスタービン用吸気調湿装置を備えるガスタービン。
【請求項１６】
請求項１から１４のうちいずれか一項に記載のガスタービン用吸気調湿装置と、
圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンと、
前記ガスタービンからの排熱を利用する排熱利用手段とを備えることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１７】
既設のガスタービン又はガスタービンコンバインドサイクル発電プラントに請求項１から１４のうちいずれか一項に記載のガスタービン用吸気調湿装置を追設する出力増大方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン用吸気調湿装置、並びに、これを備えたガスタービン及びガスタービンコンバインドサイクル発電プラント、並びに、出力増大方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機、燃焼器及びタービンを基本構成とするガスタービンを備えた発電プラントにおいては、タービンから排出される排熱を利用した排熱利用設備を備えるガスタービンコンバインドサイクル（以下、「ＧＴＣＣ」と称する。）発電プラントが知られている。具体例としては、ガスタービンの排熱を利用するボイラを備えると共に、このボイラで生成された蒸気を利用する蒸気タービンを備えたものがある。このＧＴＣＣ発電プラントでは、ガスタービンの他、タービンの排熱を利用した蒸気タービンにより発電を行うことができるため、全体として発電効率の向上を図ることができる。
【０００３】
このようなＧＴＣＣ発電プラントにおいては、圧縮機へと吸い込まれる吸込空気の温度によって出力が影響を受ける。すなわち、特に夏季においては、大気温度が上昇するために、吸込空気の密度が低下して、質量流量が低下し、出力が低下する。このような出力低下を抑止するために、上記吸込空気を冷却する冷却装置を備えるものがある。ところで、吸込空気を冷却した場合においては、吸込空気の温度が露点温度未満となると、吸込空気中の水蒸気が凝縮してミストが発生してしまう。
【０００４】
下記特許文献１には、ミストで圧縮機の動翼や静翼等が損傷することを防止するために、これら動翼や静翼等に耐食性合金を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−９３６９２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、従来の技術では、動翼及び静翼等に耐食性合金を用いているが、侵食の進行を遅らせるだけであり、ガスタービンの稼働が不安定になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ガスタービンの部品の損傷を抑止すると共に、安定的な稼働を実現することができるガスタービン用吸気調湿装置、並びに、これを備えたガスタービン及びガスタービンコンバインドサイクル発電プラント、並びに、出力増大方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係るガスタービン用吸気調湿装置は、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンに用いられるガスタービン用吸気調湿装置であって、外部から前記圧縮機へと吸い込まれる吸込空気の流路である吸込流路に設けられ、前記吸込空気の水分を吸湿可能かつ含有水分を放出させて前記吸込空気を加湿可能な吸湿手段を備え、前記吸湿手段は、吸湿剤と、前記吸湿剤のうち相対的に前記含有水分が少ない低水分含有吸湿剤を貯留する低水分含有吸湿剤貯留部と、前記吸湿剤のうち相対的に前記含有水分が多い高水分含有吸湿剤を貯留する高水分含有吸湿剤貯留部と、前記吸込空気に対して前記低水分含有吸湿剤と前記高水分含有吸湿剤とを択一的に散布する散布部とを有することを特徴とする。
この構成によれば、吸込空気の水分を吸湿可能かつ含有水分を放出させて吸込空気を加湿可能な吸湿手段を備えるので、吸込空気の湿度が高くミストが発生した場合には、このミストを除去して吸湿することが可能となり、吸込空気の湿度が低い場合には、吸込空気に含有水分を放出させて、この際の蒸発潜熱（気化熱）により吸込空気を冷却することが可能となる。これにより、ガスタービンの圧縮機入口に向かうミストを除去して、ガスタービンの部品の損傷を抑止することができる。また、吸込空気の湿度が低い場合には、さらに吸込空気を冷却して質量流量を増加させることができ、ガスタービンの出力を向上させることができる。
これにより、ガスタービン及びガスタービンコンバインドサイクル発電プラントを安定的に稼働させることができる。
【０００９】
また、吸湿手段が、吸湿剤と、低水分含有吸湿剤貯留部と、高水分含有吸湿剤貯留部と、散布部とを備え、前記低水分含有吸湿剤と前記高水分含有吸湿剤とを択一的に散布する散布部とを有するので、低水分含有吸湿剤と高水分含有吸湿剤を選択して散布することにより、吸込空気の湿度に応じて吸湿、加湿を切替えて運転することができる。
【００１０】
また、前記高水分含有吸湿剤は、前記吸込流路に散布した前記低水分含有吸湿剤が前記吸込空気の水分を吸湿することにより前記含有水分を増加させてなり、前記低水分含有吸湿剤は、前記吸込流路に散布された前記高水分含有吸湿剤が前記吸込空気に水分を放出することにより前記含有水分を減少させてなり、前記吸湿手段は、前記吸込流路から前記低水分含有吸湿剤を回収して前記低水分含有吸湿剤貯留部に送ると共に、前記吸込流路から前記高水分含有吸湿剤を回収して前記高水分含有吸湿剤貯留部に送る吸湿剤回収機構を備えることを特徴とする。
この構成によれば、高水分含有吸湿剤は、低水分含有吸湿剤が吸湿してなり、低水分含有吸湿剤は、高水分含有吸湿剤が水分を放出してなり、吸湿手段が、吸込流路から低水分吸湿剤を回収して低水分含有吸湿剤貯留部に送ると共に、吸込流路から高水分含有吸湿剤を回収して高水分含有吸湿剤貯留部に送る吸湿剤回収機構を備えるので、吸湿剤が循環して用いられる。これにより、吸湿材の追加や廃棄を行うことなく、環境性を良好にすることが出来ると共に、使用コストを節約することができる。
【００１１】
また、前記吸湿手段は、熱源から供給される熱で前記低水分含有吸湿剤を加熱することにより前記含有水分を放出させて乾燥させる乾燥装置と前記高水分含有吸湿剤に水分を供給する加水装置とを具備する含有水分調整装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、低水分含有吸湿剤を乾燥させる乾燥装置と高水分含有吸湿剤に水分を供給する加水装置とのうち少なくとも一方を具備する含有水分調整装置を備えるので、比較的に広範囲の温度及び広範囲の湿度の吸気に、より柔軟に対応することが可能となる。
【００１２】
また、前記乾燥装置は、前記圧縮機より抽気した圧縮空気を熱源とすることを特徴とする。
この構成によれば、乾燥装置が、圧縮機より抽気した圧縮空気を熱源とするので、新たに熱源を付加する必要がなく、効率的に保守・運用をすることができる。また、エネルギー効率が良好なものとなる。
【００１３】
また、前記乾燥装置は、前記タービンからの排気ガスを熱源とすることを特徴とする。
この構成によれば、乾燥装置が、タービンからの排気ガスを熱源とするので、外部に放出される熱を有効利用することで、エネルギー効率が良好なものとなる。
【００１４】
また、前記加水装置は、前記乾燥装置により生じた水蒸気を冷却させて真水を生成する水生成器を備え、前記真水を高水分含有吸湿剤に供給することを特徴とする。
この構成によれば、加水装置は、乾燥装置により低水分含有吸湿剤を加熱した際に生じた水蒸気を冷却させて真水を生成する復水器を備え、真水を高水分含有吸湿剤に供給するので、含有水分調整装置内で水分が循環される。これにより、外部から付加する水分を節約することができ、効率的に保守・運用をすることができる。
【００１５】
また、前記圧縮機入口における前記吸込空気の圧縮機入口温度に基づいて前記散布部を制御する散布制御部を備え、前記散布制御部は、前記ガスタービンの要求出力に応じた前記圧縮機入口温度である要求入口温度を演算する要求入口温度演算部と、大気湿度と大気温度とから前記吸込空気の露点温度を演算する露点温度演算部と、前記要求入口温度と前記露点温度とを比較して、前記要求入口温度が前記露点温度未満である場合に前記低水分含有吸湿剤を散布させることを判定する運転モード判定部を有することを特徴とする。
この構成によれば、散布制御部が、要求入口温度が吸込空気の露点温度未満である場合には、低水分含有吸湿剤を吸込空気に散布させるので、高湿度の吸込空気に生じたミストを除去して自動的に吸湿することができる。
【００１６】
また、前記圧縮機入口における前記吸込空気の圧縮機入口温度に基づいて前記散布部を制御する散布制御部を備え、前記散布制御部は、前記ガスタービンの要求出力に応じた前記圧縮機入口温度である要求入口温度を演算する要求入口温度演算部と、大気湿度と大気温度とから前記吸込空気の露点温度を演算する露点温度演算部と、前記要求入口温度と前記露点温度とを比較して、前記要求入口温度が前記露点温度よりも大きい場合に前記高水分含有吸湿剤を散布させることを判定する運転モード判定部を有することを特徴とする。
この構成によれば、散布制御部が、要求入口温度が露点温度よりも高いことを条件として高水分含有吸湿剤を散布させるので、高水分含有吸湿剤の含有水分を吸込空気に対して自動的に放出させることができる。これにより、低湿度の吸込空気の冷却を自動的に行うことができる。
【００１７】
また、前記散布制御部は、前記要求入口温度演算部に演算された前記要求入口温度に基づいて、前記要求入口温度に対応する飽和水蒸気圧を演算する飽和水蒸気圧演算部と、前記大気湿度と前記大気温度とに基づいて、前記吸込空気の水蒸気分圧を演算する大気水蒸気分圧演算部と、前記高水分含有吸湿剤の温度と前記高水分含有吸湿剤の濃度とに基づいて、前記高水分含有吸湿剤表面上の水蒸気分圧を演算する溶液面上水蒸気分圧演算部とを有し、前記運転モード判定部は、前記要求入口温度が前記露点温度よりも高く、かつ、前記大気温度が前記要求入口温度よりも高い場合において、前記演算された高水分含有吸湿剤表面上の水蒸気分圧が、前記演算された飽和水蒸気圧よりも小さく、かつ、前記演算された吸込空気の水蒸気分圧よりも高い場合に前記高水分含有吸湿剤を散布させることを特徴とする。
この構成によれば、飽和水蒸気圧演算部と、大気水蒸気分圧演算部と、溶液面上水蒸気分圧演算部とを有し、運転モード判定部が、前記演算された高水分含有吸湿剤表面上の水蒸気分圧が、演算された飽和水蒸気圧よりも小さく、かつ、演算された吸込空気の水蒸気分圧よりも高い場合に高水分含有吸湿剤を散布させるので、より的確な条件に基いて高水分含有吸湿剤を散布することが可能となる。これにより、吸込空気を冷却して効果的にガスタービンの出力を向上させることができる。
【００１８】
また、本発明に係るガスタービン用吸気調湿装置は、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンに用いられるガスタービン用吸気調湿装置であって、外部から前記圧縮機へと吸い込まれる吸込空気の流路である吸込流路に設けられ、前記吸込空気の水分を吸湿可能かつ含有水分を放出させて前記吸込空気を加湿可能な吸湿手段を備え、前記吸湿手段は、周状に連続していると共に一部が前記吸込流路に露出した吸湿体と、前記吸湿体を回転駆動する駆動体とを有し、前記圧縮機入口における前記吸込空気の圧縮機入口温度に基づいて前記駆動体を駆動制御する駆動制御部と、前記吸湿体の湿度を計測する吸湿体湿度計測部とを備え、前記駆動制御部は、前記ガスタービンの要求出力に応じた前記圧縮機入口温度である要求入口温度と、前記吸込空気の露点温度とを比較して、前記要求入口温度が前記露点温度未満である場合には、前記吸湿体のうち相対的に湿度が低い一部を前記吸込流路に露出させることを特徴とする。
この構成によれば、周状に連続していると共に一部が前記吸込流路に露出した吸湿体と、吸湿体を回転駆動する駆動体とを有するので、比較的に簡素な構成で吸込空気の調湿を行うことができる。
【００１９】
さらに、駆動制御部が、要求入口温度と吸込空気の露点温度とを比較して、要求入口温度が露点温度未満である場合には、吸湿体のうち相対的に湿度が低い一部を吸込流路に露出させるので、比較的に簡素な構成で高湿度の吸込空気に生じたミストを除去して自動的に吸湿することができる。
【００２０】
また、前記圧縮機入口における前記吸込空気の圧縮機入口温度に基づいて前記駆動体を駆動制御する駆動制御部と、前記吸湿体の湿度を計測する吸湿体湿度計測部を備え、駆動制御部は、前記要求入口温度が前記露点温度よりも高いことを条件として、前記吸湿体のうち相対的に湿度が高い一部を前記吸込流路に露出させることを特徴とする。
この構成によれば、要求入口温度が前記露点温度よりも高いことを条件として、吸湿体のうち相対的に湿度が高い一部を吸込流路に露出させるので、比較的に簡素な構成で自動的に低湿度の吸込空気の冷却を行うことができる。
【００２１】
また、前記吸湿体は、シート状であることを特徴とする。
この構成によれば、吸湿体が、シート状であるので、吸湿体の表面積を大きく確保することができると共に、吸込流路に露出する一部の面積を小さく抑えることができる。
【００２２】
また、前記吸湿体は、ディスク状であること特徴とする。
この構成によれば、吸湿体が、ディスク状であるので、取り扱いを容易にすることができる。
【００２３】
また、前記吸湿手段の下流側にミストキャッチャーを備えることを特徴とする。
この構成によれば、吸湿手段の下流側にミストキャッチャーを備えるので、ミストがガスタービンに吸い込まれるのを、より確実に防止することができる。
【００２４】
また、本発明に係るガスタービンは、上記いずれかのガスタービン用吸気調湿装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、上記いずれかのガスタービン用吸気調湿装置を備えるので、ガスタービンの部品の損傷を抑止すると共に、出力を向上して安定的な稼働を実現することができる。
【００２５】
また、本発明に係るガスタービンコンバインドサイクル発電プラントは、上記いずれかのガスタービン用吸気調湿装置と、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンと、前記ガスタービンからの排熱を利用する排熱利用手段とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、上記いずれかのガスタービン用吸気調湿装置を備えるので、ガスタービンの部品の損傷を抑止すると共に、出力を向上して安定的な稼働を実現することができる。
【００２６】
また、本発明に係る出力増大方法は、既設のガスタービン又はガスタービンコンバインドサイクル発電プラントに上記のうちいずれかのガスタービン用吸気冷却装置を追設することを特徴とする。
この構成によれば、比較的簡素な工事でプラント出力を増大できると共に、ミストによる圧縮機の損傷を防止することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るガスタービン用吸気調湿装置によれば、ガスタービンの部品の損傷を抑止すると共に、安定的な稼働を実現することができる。
【００２８】
また、本発明に係るガスタービンによれば、ガスタービンの部品の損傷が抑止され、高寿命で安定的な稼働を実現することができる。
また、本発明に係るガスタービンコンバインドサイクル発電プラントによれば、ガスタービンの部品の損傷が抑止され、高寿命で安定的な発電を実現することができる。
また、本発明に係る出力増大方法によれば、比較的簡素な工事でプラント出力を増大できると共に、ミストによる圧縮機の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントＧ１の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る第一熱交換器２１の概略構成を示す水平断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る第一熱交換器２１の概略構成断面図であって、図２におけるＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るガスタービン用吸気冷却装置２の冷却制御部２４の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係るガスタービン用吸気冷却装置２の冷却制御部２４の判定手段４３の判定基準を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るガスタービン用吸気調湿装置３の散布制御部６０の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態に係るガスタービン用吸気調湿装置３の作用説明図であって、吸込空気Ａの温度Ｔと、吸込空気Ａの水蒸気分圧Ｐｓとの関係を示す図である。なお、低水分含有吸湿剤５１ａを散布させる運転モードの場合を示している。
【図８】本発明の実施形態に係るガスタービン用吸気調湿装置３の作用説明図であって、吸込空気Ａの温度Ｔと、吸込空気Ａの水蒸気分圧Ｐｓとの関係を示す図である。なお、高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させる運転モードの場合を示した図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントＧ２の概略構成図である。
【図１０】本発明の第二実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントＧ２の変形例Ｇ２Ａを示す図である。
【図１１】本発明の第三実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントＧ３の概略構成図である。
【図１２】本発明の第四実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントＧ４の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントＧ１の概略構成図である。図１に示すように、ＧＴＣＣ発電プラントＧ１は、発電用ガスタービン１と、ガスタービン用吸気冷却装置２と、ガスタービン用吸気調湿装置３と、発電機４と、ボイラと蒸気タービンとから概略構成される不図示の排熱利用手段とを備えている。
【００３１】
発電用ガスタービン１は、大気（外部空気）から圧縮機１ａへと吸い込まれる吸込空気Ａを圧縮機１ａによって圧縮して燃焼器１ｂに供給し、燃焼器１ｂで燃料Ｆと混合して燃焼させて燃焼ガスを生成し、これをタービン１ｃ内に供給することで、図示しない翼構造によりロータ１ｄを回転させて発電機４で発電を行うことが可能である。また、タービン１ｃ内を流通した燃焼ガスは、排気ガスｇ１として不図示の排熱利用手段（ボイラ等）に供給され、その排熱を利用して蒸気を生成するようになっている。
【００３２】
ガスタービン用吸気冷却装置２は、第一熱交換器（熱交換器）２１と、冷凍機２２と、第二熱交換器２３と、冷水Ｃ１と、冷却水Ｃ２と、冷却制御部２４と、記憶部２５（図４参照）と、大気温度測定部２６と、大気湿度測定部２７とを備えている。
第一熱交換器２１は、外部から圧縮機１ａ入口までの吸込流路に設けられており、内部を流れる冷水Ｃ１と吸込空気Ａとの間で熱交換をさせる。この冷水Ｃ１が吸込空気Ａから受け取った熱は、冷凍機２２と冷却水Ｃ２と第二熱交換器２３とを介して外部へと放出される。
なお、吸込空気Ａを第一熱交換器２１によって冷却可能であれば、冷凍機２２以外の手段を用いてもよい。
【００３３】
図２は、第一熱交換器２１の概略構成を示す水平断面図であり、図３は、図２におけるＩ−Ｉ線断面図である。
図２及び図３に示すように、第一熱交換器２１は、吸込流路を兼ねる管路３１と、複数の伝熱管３２と、ドレン３３とを備えている。
【００３４】
管路３１は、軸方向を重力方向と交差させており、略水平方向に沿って吸込空気Ａの吸込流路を構成している。この管路３１を通過した吸込空気Ａは、図１に示すように、ガスタービン用吸気調湿装置３を介して、圧縮機１ａに吸い込まれることとなる。
【００３５】
伝熱管３２は、図３に示すように、管路３１を重力方向の上下に貫通するように立設させたものであり、それぞれの軸を略重力方向に向けている。
【００３６】
これら複数の伝熱管３２は、図２に示すように、流路内の水平方向における配設が千鳥状になっている。
具体的には、複数の伝熱管３２のうち一部の伝熱管３２が、吸込流路の流路幅方向（重力方向及び気流方向に交差する方向）に間隔を空けて（重力方向及び気流方向に交差する方向）一列に設けられてなる伝熱管段３５が、図３に示すように、気流方向に間隔を空けて四つ（３５Ａ〜３５Ｄ）重ねられている。各伝熱管段３５Ａ〜３５Ｄにおいては、図２に示すように、流路幅方向において相互に隣接する伝熱管３２の中心間距離Ｌが伝熱管３２の外径Ｄの２倍以下（Ｌ≦２Ｄ）に設定されている。
そして、図２に示すように、気流方向に相互に隣接した伝熱管段３５（３５Ａ〜３５Ｄ）が流路幅方向の間隔をずらして配置されている。より具体的には、気流方向に相互に隣接した二つの伝熱管段３５（例えば、３５Ａ，３５Ｂ）のうち、気流下流側の伝熱管段３５（例えば、３５Ｂ）の伝熱管３２の中心が、気流方向から見て、気流上流側の伝熱管段３５（例えば、３５Ａ）において流路幅方向に相互に隣接する伝熱管３２の間隔の中心（換言すれば、中心間距離Ｌの中間）に位置するように配設されている。
【００３７】
また、これら伝熱管段３５Ａ〜３５Ｄの流路幅方向の各端部における配置は、図２に示すように、各端部における伝熱管３２から流路壁面３１ａまでの壁面間隔をＳとすると、以下のように設定されている。まず、伝熱管段３５Ａ，３５Ｃにおける壁面間隔Ｓは、伝熱管３２の外径Ｄ以下（Ｓ≦Ｄ）に設定されている。
また、伝熱管段３５Ｂ，３５Ｄの壁面間隔Ｓは、外径Ｄよりも遥かに小さく（Ｓ＜＜Ｄ）設定されている。
このように、気流方向に相互に隣接する二つの伝熱管段３５（３５Ａ〜３５Ｄ）において（例えば、３５Ａ，３５Ｂ）は、気流方向から見て、一方の伝熱管段３５（例えば、３５Ｂ）の流路幅方向一端の伝熱管３２の外周面の一部が、他方の伝熱管段３５（例えば、３５Ａ）の壁面間隔Ｓ内に位置するように設定されている。
【００３８】
このような複数の伝熱管３２は、気流上流側の伝熱管３２が気流下流側の伝熱管３２よりも冷却効果が大きくなるように設定すると、気流方向から見て、上流側では効果的な冷却が、下流側では効果的な液滴の回収が行われ好適である。具体的には、各伝熱管３２に流れる冷水Ｃ１の温度を伝熱管段３５Ａ＜３５Ｂ＜３５Ｃ＜３５Ｄとする。気流上流側の伝熱管３２が気流下流側の伝熱管３２よりも冷却効果が大きくなるように設定する他の方法としては、伝熱管入口にオリフィス部を設ける等の方法で伝熱管３２内の冷水Ｃ１の流速を伝熱管段３５Ａ＞３５Ｂ＞３５Ｃ＞３５Ｄとしてもよく、或いは伝熱管３２の表面の粗さを伝熱管段３５Ａ＞３５Ｂ＞３５Ｃ＞３５Ｄとしてもよい。
【００３９】
ドレン３３は、伝熱管段３５Ｄよりも下流側における管路３１の下部に設けられている。このドレン３３には、不図示の吸引ポンプが接続されている。なお、管路３１の下部は、伝熱管段３５Ａの上流側からドレン３３に向けて次第に下方に向かうように傾斜している。
【００４０】
図１に戻って、ガスタービン用吸気冷却装置２の冷却制御部２４は、発電用ガスタービン１の要求出力ＷＰＲに応じて第一熱交換器２１によって吸込空気Ａを冷却させる。この冷却制御部２４は、圧縮機１ａ入口における吸込空気Ａの圧縮機入口温度ＴＩＮを露点温度Ｔｄで運転した際の露点出力ＷＰＤＴと要求出力ＷＰＲとを比較し、要求出力ＷＰＲが大きい場合において、設定された電力価格ＰＥに基づいて発電に伴う収支が所定の基準を満たすことを条件として、圧縮機入口温度ＴＩＮを露点温度Ｔｄ未満にする。
【００４１】
図４は、ガスタービン用吸気冷却装置２の冷却制御部２４の概略構成を示すブロック図である。
冷却制御部２４は、要求出力ＷＰＲと露点出力ＷＰＤＴとの差分である差分出力ΔＷ及び電力価格ＰＥに基づいて差分収入ＩＮＣを演算する差分収入演算手段４１と、露点温度Ｔｄの飽和空気を要求出力ＷＰＲに対応した圧縮機入口温度ＴＩＮである要求入口温度ＴＰＲまで冷却した場合の発電用ガスタービン１の燃料コスト増分である燃料差分コストＣＦを演算する差分コスト演算手段４２と、差分収入ＩＮＣと差分コストＣＣとを比較して、圧縮機入口温度ＴＩＮを露点温度Ｔｄ未満にするか否かを判定する判定手段４３とを備えている。
なお、本実施形態においては、動翼等の消耗コストや燃料差分コストＣＦ等からなる差分コストＣＣのうち、大部分を占める燃料差分コストＣＦを差分コストＣＣとして擬制している。
【００４２】
差分収入演算手段４１は、露点温度演算部４１ａと、露点出力演算部４１ｂと、差分出力演算部４１ｃと、差分収入演算部４１ｄと、差分冷凍動力演算手段４１ｅとを有している。
【００４３】
露点温度演算部４１ａは、大気湿度測定部２７から入力された大気湿度φと、大気温度測定部２６から入力された大気温度Ｔａｍｂとから露点温度Ｔｄを演算する。なお、露点温度Ｔｄは、上述したＮＣ線図（例えば、「徹底マスター  空気線図の読み方・使い方」，空気調和・衛生工学会編，１９９８，ｐｐ１６等で公知）から求める構成としてもよいし、露点温度演算部４１ａの変わりに露点温度計から直接求める構成としてもよい。
【００４４】
露点出力演算部４１ｂは、露点温度演算部４１ａで演算された露点温度Ｔｄから圧縮機入口温度ＴＩＮが露点温度Ｔｄとなったときの出力である露点出力ＷＰＤＴを演算する。なお、露点温度Ｔｄと露点出力ＷＰＤＴとの対応付けは、例えば、”Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ５ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ”,Ｓａｒａｂａｎａｍｕｔｔｏｏ，ＨＩＨ，ｅｔ  ａｌ．，２００１“等に示される方法を用いて求めることができる。また、実験や試運転から求めても良い。
【００４５】
差分出力演算部４１ｃは、露点出力演算部４１ｂに演算された露点出力ＷＰＤＴと、要求出力ＷＰＲとに基づいて、露点出力ＷＰＤＴと要求出力ＷＰＲとの差である差分出力ΔＷを演算する。
【００４６】
差分収入演算部４１ｄは、差分出力演算部４１ｃに演算された差分出力ΔＷと、差分冷凍動力演算手段４１ｅが演算した動力増分量ΔＷＩＮとの差分に、記憶部２５に予め記憶された電力価格ＰＥを乗じて、差分収入ＩＮＣを演算する。
なお、電力価格ＰＥは、より最新のものが好ましい。
【００４７】
差分冷凍動力演算手段４１ｅは、要求入口温度演算部４１ｅ１と比エンタルピ差演算部４１ｅ２と差分冷凍能力演算部４１ｅ３と差分冷凍動力演算部４１ｅ４とを備えている。
【００４８】
要求入口温度演算部４１ｅ１は、稼働時の電力需要に基づいて外部から入力される要求出力ＷＰＲと、予め記憶部２５に記憶され、要求出力ＷＰＲを得るために必要な圧縮機入口温度ＴＩＮである要求入口温度ＴＰＲと要求出力ＷＰＲとの所定の関係（図４の（１））から、要求入口温度ＴＰＲを演算する。
ここで、電力需要は、販売可能な電力を含んでおり、例えば、自家発電で売電可能な場合には、売電することができる電力、電気事業者で顧客に販売した電力の残りを他の電力事業者に売電できる場合には、他の電気事業者に売電することができる電力を含むものである。
なお、要求出力ＷＰＲと要求入口温度ＴＰＲとの所定の関係は、例えば、”Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ５ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ”,Ｓａｒａｂａｎａｍｕｔｔｏｏ，ＨＩＨ，ｅｔ  ａｌ．，２００１“等に示されるものを用いることができる。
【００４９】
比エンタルピ差演算部４１ｅ２は、大気温度測定部２６から入力された大気温度Ｔａｍｂと、大気湿度測定部２７から入力された大気湿度φとから露点温度演算部４１ａで演算された露点温度Ｔｄ、及び、要求入口温度演算部４１ｅ１に演算された要求入口温度ＴＰＲから予め記憶部２５に記憶されたＮＣ線図（図４の（２）、上述の通り公知）に基づいて、露点温度Ｔｄの飽和空気を要求入口温度ＴＰＲまで冷却する場合の比エンタルピ差Δｈを演算する。
【００５０】
差分冷凍能力演算部４１ｅ３は、比エンタルピ差演算部４１ｅ２に演算された比エンタルピ差Δｈと吸込空気Ａの流量ＧＩＮの積により得られる差分冷凍能力ΔＨを演算する。吸込空気Ａの流量ＧＩＮは、図４に例示したように、ガスタービン制御装置１ｅから得る構成としてもよいし、別途ガスタービン吸気流量演算部を設けて、圧縮機入口温度ＴＩＮから吸込空気Ａの流量ＧＩＮを演算する構成としても良い。ガスタービン吸気流量演算部を設ける場合には、例えば、”Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ５ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ”,Ｓａｒａｂａｎａｍｕｔｔｏｏ，ＨＩＨ，ｅｔ  ａｌ．，２００１“等に示される方法を用いて吸込空気Ａの流量ＧＩＮを演算することができる。
【００５１】
差分冷凍動力演算部４１ｅ４は、差分冷凍能力演算部４１ｅ３に演算された差分冷凍能力ΔＨと冷凍機２２の成績係数ＣＯＰとに基づいて、冷凍機動力増分量ΔＷＩＮを演算する。上記の冷凍機２２の成績係数ＣＯＰは、図４に例示したように、冷凍機制御装置２２ａから与える構成としても良いし、記憶部２５から与える構成としても良い。
【００５２】
差分コスト演算手段４２は、燃料差分コスト演算部４２ａを備えている。
燃料差分コスト演算部４２ａは、差分出力演算部４１ｃに演算された差分出力ΔＷと、予め記憶部２５に記憶された単位発熱量当たりの燃料価格ＰＦと発電効率ＥＧ（図４の（３））とに基づいて、燃料差分コストＣＦを演算する。発電効率ＥＧは、図４に例示したように、ガスタービン制御装置１ｅから与える構成としても良い。
なお、発電効率ＥＧは、冷凍機動力を差し引かないＧＴＣＣ発電プラントＧ１の出力（Ｗ）を投入する燃料発熱量（Ｑ）で除した値である。
【００５３】
図５は、判定手段４３の判定基準を示す図である。
判定手段４３は、露点出力ＷＰＤＴよりも要求出力ＷＰＲが大きく、かつ、差分コストＣＣ（燃料差分コストＣＦ）よりも差分収入ＩＮＣが大きいか否かを判定する。
【００５４】
冷却制御部２４は、判定手段４３の判断結果に基づいて、ＷＰＲ≦ＷＰＤＴである場合においては、（差分収入ＩＮＣ−差分コストＣＣ）≦０…（収支が赤字又は０）のとき、及び、（差分収入ＩＮＣ−差分コストＣＣ）＞０…（収支が黒字）のときの双方のときに、吸込空気Ａを露点温度Ｔｄ未満にせず、露点温度Ｔｄ以上で運転する。
【００５５】
また、ＷＰＲ＞ＷＰＤＴである場合において、（差分収入ＩＮＣ−差分コストＣＣ）≦０…（収支が赤字又は０）のときには、吸込空気Ａを露点温度Ｔｄ未満にせず、露点温度Ｔｄで運転する。
一方、ＷＰＲ＞ＷＰＤＴである場合において、（差分収入ＩＮＣ−差分コストＣＣ）＞０…（収支が黒字）のときには、吸込空気Ａを露点温度Ｔｄ未満に冷却する。
【００５６】
図１に戻って、ガスタービン用吸気調湿装置３は、吸込流路のうち、ガスタービン用吸気冷却装置２と圧縮機１ａとの間に配されており、圧縮機１ａへと吸い込まれる吸込空気Ａの水分を吸湿可能かつ含有水分を放出させて吸込空気Ａを加湿可能な吸湿手段５０を備えている。
この吸湿手段５０は、吸湿剤５１と、低水分含有吸湿剤貯留部５２と、高水分含有吸湿剤貯留部５３と、散布部５４と、散布制御部６０とを備えている。
【００５７】
吸湿剤５１は、液状のもの、例えばＬｉＢｒ水溶液や、粉末状のもの、例えば粉末状シリカゲルを利用することが可能である。
この吸湿剤５１は、相対的に含有水分が少ない低水分含有吸湿剤５１ａと、相対的に含有水分が多い高水分含有吸湿剤５１ｂとが分離貯留されるようになっている。
【００５８】
低水分含有吸湿剤貯留部５２は、低水分含有吸湿剤５１ａを貯留する。この低水分含有吸湿剤貯留部５２は、吸込流路の下部に形成された不図示のロート状回収孔に対して弁体５２ａ、管路５２ｂを、散布部５４に対して弁体５２ｃ、管路５２ｄを、それぞれ介して接続されている。
【００５９】
高水分含有吸湿剤貯留部５３は、吸湿剤５１のうち相対的に含有水分が多い高水分含有吸湿剤５１ｂを貯留する。この高水分含有吸湿剤貯留部５３は、吸込流路の下部に形成された不図示のロート状回収孔に対して弁体５３ａ、管路５３ｂを、散布部５４に対して弁体５３ｃ、管路５３ｄを、それぞれ介して接続されている。
【００６０】
上述した弁体５３ａ、管路５３ｂ、弁体５２ａ、管路５２ｂは、吸湿剤回収機構５５を構成している。
【００６１】
散布部５４は、吸込流路の上部に設けられており、散布制御部６０によって弁体５２ｃ，５３ｃが選択的に切り換えられることにより、低水分含有吸湿剤５１ａと高水分含有吸湿剤５１ｂとを択一的に選択して、吸込空気Ａに向けて散布する。
【００６２】
図６は、ガスタービン用吸気調湿装置３の散布制御部６０の概略構成を示すブロック図である。
散布制御部６０は、散布部５４を切り替え制御する。また、散布制御部６０は、低水分含有吸湿剤５１ａを散布した場合には、吸込空気Ａの水分を吸湿して含有水分が多くなった高水分含有吸湿剤５１ｂを高水分含有吸湿剤貯留部５３に導入する。より具体的には、弁体５２ａを閉、弁体５３ａを開とし、吸込流路の下部に溜まった高水分含有吸湿剤５１ｂを、不図示のロート状回収孔から管路５３ｂに導き入れ、高水分含有吸湿剤貯留部５３に導入する。
【００６３】
反対に、高水分含有吸湿剤５１ｂを散布した場合には、吸込空気Ａに水分を放出して含有水分が少なくなった低水分含有吸湿剤５１ａを低水分含有吸湿剤貯留部５２に導入する。より具体的には、弁体５２ａを開、弁体５３ａを閉とし、吸込流路の下部に溜まった低水分含有吸湿剤５１ａを、不図示のロート状回収孔から管路５２ｂに導き入れ、低水分含有吸湿剤貯留部５２に導入する。
【００６４】
この散布制御部６０は、要求入口温度演算部６１と、露点温度演算部６２と、飽和水蒸気圧演算部６３と、大気水蒸気分圧演算部６４と、溶液面上水蒸気分圧演算部６５と、運転モード判定部６６とを備えている。
【００６５】
要求入口温度演算部６１は、要求入口温度演算部４１ｅ１と同様の構成であり、外部から入力される要求出力ＷＰＲと、予め記憶部６９に記憶された要求出力ＷＰＲと要求入口温度ＴＰＲとの所定の関係（図６の（１））から、要求入口温度ＴＰＲを演算する。
なお、要求入口温度演算部（４１ｅ１，６１）を、散布制御部６０と冷却制御部２４とにそれぞれ設ける構成としたが、一方のみに設けて他方を省略し、省略した他方を一方で代用する構成としてもよい。
【００６６】
露点温度演算部６２は、大気温度測定部５６から入力された大気温度Ｔａｍｂと、大気湿度測定部５７から入力された大気湿度φと、予め記憶部６９に記憶されたＮＣ線図（図６の（２））とから吸込空気Ａの露点温度Ｔｄを演算する。
なお、ＮＣ線図については、上述した記憶部２５に記憶されているものと同様のものを用いることができる。
また、露点温度演算部（４１ａ，６２）を、散布制御部６０と冷却制御部２４とにそれぞれ設ける構成としたが、一方のみに設けて他方を省略し、省略した他方を一方で代用する構成としてもよい。
【００６７】
飽和水蒸気圧演算部６３は、記憶部６９に記憶されたＮＣ線図（図６の（２））に基づいて、要求入口温度演算部６１に演算された要求入口温度ＴＰＲに対応する吸込空気Ａの飽和水蒸気圧Ｅを演算する。
【００６８】
大気水蒸気分圧演算部６４は、大気温度測定部５６と大気湿度測定部５７とから入力された大気温度Ｔａｍｂと大気湿度φと、記憶部６９に予め記憶されたＮＣ線図（図６の（２））とに基づいて、吸込空気Ａの水蒸気分圧ＰＳａｍｂを演算する。
【００６９】
溶液面上水蒸気分圧演算部（溶液面上水蒸気分圧演算部）６５は、吸湿剤温度測定部６８から入力された高水分含有吸湿剤５１ｂの吸湿剤温度ＴＬと、吸湿剤濃度測定部６７から入力された高水分含有吸湿剤５１ｂの吸湿剤濃度ＸＬと、記憶部６９に予め記憶されたＤｕｈｒｉｎｇ線図（（図６の（３）））（例えば、「吸収冷凍機とヒートポンプ」，高田秋一著，１９８９，興英文化社，ｐ．１０」）とに基づいて、高水分含有吸湿剤５１ｂの表面上の水蒸気分圧ＰＳＬを演算する。
【００７０】
運転モード判定部６６は、要求入口温度ＴＰＲと露点温度Ｔｄとを比較して、要求入口温度ＴＰＲが露点温度Ｔｄよりも低い場合に低水分含有吸湿剤５１ａを散布させる運転モードであると判定する。
また、運転モード判定部６６は、要求入口温度ＴＰＲと露点温度Ｔｄとを比較して、要求入口温度ＴＰＲが露点温度Ｔｄよりも高い場合において、大気温度測定部５６から入力された大気温度Ｔａｍｂ（図６の（６））が要求入口温度ＴＰＲよりも高いときに、演算された高水分含有吸湿剤５１ｂ表面上の水蒸気分圧ＰＳＬが、飽和水蒸気圧演算部６３に演算された飽和水蒸気圧Ｅよりも小さく、かつ、演算された吸込空気Ａの水蒸気分圧ＰＳａｍｂよりも高い場合（Ｅ＞ＰＳＬ＞ＰＳａｍｂ）に高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させる運転モードであると判定する。
【００７１】
次に、上記の構成からなるＧＴＣＣ発電プラントＧ１の動作について説明する。
まず、図６に示すように、要求入口温度演算部６１は、入力された要求出力ＷＰＲと、要求出力ＷＰＲを得るために必要な圧縮機入口温度ＴＩＮである要求入口温度ＴＰＲとの所定の関係から、要求入口温度ＴＰＲを演算する。
【００７２】
次に、露点温度演算部６２は、大気温度測定部５６から入力された大気温度Ｔａｍｂと、大気湿度測定部５７から入力された大気湿度φと、予め記憶部６９に記憶されたＮＣ線図とから露点温度Ｔｄを演算する。
【００７３】
運転モード判定部６６は、演算された要求入口温度ＴＰＲと演算された露点温度Ｔｄとを比較して、要求入口温度ＴＰＲが露点温度Ｔｄよりも低い場合、すなわち、吸込空気Ａにミストが生じる場合には、低水分含有吸湿剤５１ａを散布させる運転モードであると判定する。
【００７４】
運転モード判定部６６が、低水分含有吸湿剤５１ａを散布させる運転モードであると判定した場合には、図１に示すように、散布制御部６０は、弁体５２ｃを開、弁体５３ｃを閉とし、散布部５４から吸込空気Ａに向けて低水分含有吸湿剤５１ａを散布する。この散布された低水分含有吸湿剤５１ａは、吸込空気Ａのミストを吸収することにより高水分含有吸湿剤５１ｂとなって、吸込流路の下部に溜まる。散布制御部６０は、弁体５２ａを閉、弁体５３ａを開とし、吸込流路の下部に溜まった高水分含有吸湿剤５１ｂを、不図示のロート状回収孔から管路５３ｂに導き入れ、高水分含有吸湿剤貯留部５３に導入する。
【００７５】
図７は、吸込空気Ａの温度Ｔと、吸込空気Ａの水蒸気分圧Ｐｓとの関係を示す図であって、低水分含有吸湿剤５１ａを散布させる運転モードの場合を示した図である。なお、グラフ上に、飽和蒸気圧線Ｂ１と、低水分含有吸湿剤５１ａの水蒸気分圧線Ｂ２を示す。
【００７６】
図７に示すように、温度Ｔ１の吸込空気Ａがガスタービン用吸気冷却装置２に冷却されると、水蒸気分圧ＰＳが一定のまま、温度Ｔ２まで低下する（プロット（１）→プロット（２））。この際、飽和蒸気圧線Ｂ１を越えると、吸込空気Ａに含まれる水分が凝縮してミストが生じる。この吸込空気Ａに対して低水分含有吸湿剤５１ａが散布されると、吸込空気Ａのミストが吸収され、温度Ｔ２のまま水蒸気分圧Ｐｓが低下する（プロット（２）→プロット（３））。このように、水蒸気分圧Ｐｓが低下して、ミストが除去された状態で、吸込空気Ａが圧縮機１ａに流入していく。そして、ミストが発生していない吸込空気Ａで、ガスタービン１が駆動され、この駆動に伴って動翼等に生じる侵食が非常に小さいものとなる。また、吸込空気Ａは温度Ｔ２に冷却されているので、ガスタービン１の出力は向上する。
【００７７】
図６に示すように、要求入口温度演算部６１は、継続して要求入口温度ＴＰＲを演算し、露点温度演算部６２は、継続して吸込空気Ａの露点温度Ｔｄを演算する。
【００７８】
運転モード判定部６６は、演算された要求入口温度ＴＰＲと演算された露点温度Ｔｄとを比較して、要求入口温度ＴＰＲが露点温度Ｔｄよりも高い場合（すなわち、吸込空気Ａにミストが生じていない場合）において、大気温度測定部５６により入力された大気温度Ｔａｍｂが演算された要求入口温度ＴＰＲよりも高いときには、高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させる運転モードであるか否かを判定する。
なお、大気温度Ｔａｍｂが要求入口温度ＴＰＲよりも低いときには、質量流量が低下しておらず、ガスタービン１の要求出力を満足しているため、吸込空気Ａを冷却する必要性がなく、高水分含有吸湿剤５１ｂの水分を放出させて吸込空気Ａを冷却する必要もない。このため、大気温度Ｔａｍｂが要求入口温度ＴＰＲ以下のときには、吸込空気Ａに対して高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させない。
【００７９】
運転モード判定部６６は、高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させる運転モードであるか否かの判定を、吸込空気Ａの飽和水蒸気圧Ｅ及び水蒸気分圧ＰＳａｍｂと、高水分含有吸湿剤５１ｂの表面上の水蒸気分圧ＰＳＬとに基づいて判定する。これら吸込空気Ａの飽和水蒸気圧Ｅ及び水蒸気分圧ＰＳａｍｂと、高水分含有吸湿剤５１ｂの表面上の水蒸気分圧ＰＳＬは、以下のようにして演算され、運転モード判定部６６に入力される。
【００８０】
飽和水蒸気圧演算部６３は、予め記憶部６９に記憶されたＮＣ線図と、要求入口温度演算部６１に演算された要求入口温度ＴＰＲに基づいて、この要求入口温度ＴＰＲに対応する吸込空気Ａの飽和水蒸気圧Ｅを演算する。
【００８１】
大気水蒸気分圧演算部６４は、大気温度測定部５６から入力された大気温度Ｔａｍｂと、大気湿度測定部５７から入力された大気湿度φと、記憶部６９に予め記憶されたＮＣ線図とに基づいて、大気の水蒸気分圧ＰＳａｍｂを演算する。
【００８２】
溶液面上水蒸気分圧演算部６５は、吸湿剤温度測定部６８から入力された高水分含有吸湿剤５１ｂの吸湿剤温度ＴＬと、吸湿剤濃度測定部６７から入力された高水分含有吸湿剤５１ｂの吸湿剤濃度ＸＬと、記憶部６９に予め記憶されたＤｕｈｒｉｎｇ線図とに基づいて、高水分含有吸湿剤５１ｂの表面上の水蒸気分圧ＰＳＬを演算する。
【００８３】
運転モード判定部６６は、大気温度Ｔａｍｂが要求入口温度ＴＰＲよりも高いときに、演算された高水分含有吸湿剤５１ｂ表面上の水蒸気分圧ＰＳＬが、演算された飽和水蒸気圧Ｅよりも小さく、かつ、演算された吸込空気Ａの水蒸気分圧ＰＳａｍｂよりも高い場合に高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させる運転モードであると判定する。
すなわち、飽和水蒸気圧Ｅよりも小さい範囲において、高水分含有吸湿剤５１ｂ表面上の水蒸気分圧ＰＳＬが吸込空気Ａの水蒸気分圧ＰＳａｍｂよりも高い場合には、高水分含有吸湿剤５１ｂの含有水分が吸込空気Ａに放出され、この際の蒸発潜熱（気化熱）により吸込空気Ａが冷却される。
【００８４】
図８は、吸込空気Ａの温度Ｔと、吸込空気Ａの水蒸気分圧Ｐｓとの関係を示す図であって、高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させる運転モードの場合を示した図である。なお、グラフ上に、飽和蒸気圧線Ｂ３と、高水分含有吸湿剤５１ｂの水蒸気分圧線Ｂ４を示す。
【００８５】
図８に示すように、温度Ｔ４の吸込空気Ａがガスタービン用吸気冷却装置２に冷却されると、水蒸気分圧が一定のまま、温度Ｔ５まで低下する（プロット（４）→プロット（５））。この吸込空気Ａに対して高水分含有吸湿剤５１ｂが散布されると、含有水分が放出され、蒸発潜熱により温度Ｔ５からＴ６まで低下すると共に、吸込空気Ａの水蒸気分圧Ｐｓが上昇する（プロット（５）→プロット（６））。このように、ミストが発生していない状態で、さらに冷却された吸込空気Ａが圧縮機１ａに流入していく。そして、質量流量が増大することにより、ＧＴＣＣ発電プラントＧ１の出力が増大する。
【００８６】
運転モード判定部６６は、大気温度Ｔａｍｂが要求入口温度ＴＰＲよりも高いときに、演算された高水分含有吸湿剤５１ｂ表面上の水蒸気分圧ＰＳＬが、飽和水蒸気圧演算部６３に演算された飽和水蒸気圧Ｅよりも小さく、かつ、演算された吸込空気Ａの水蒸気分圧ＰＳａｍｂよりも高い場合に高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させる運転モードであると判定する（Ｅ＞ＰＳＬ＞ＰＳａｍｂ）。
なお、上記の関係を満たさない場合、例えば、高水分含有吸湿剤５１ｂ表面上の水蒸気分圧ＰＳＬ＜吸込空気Ａの水蒸気分圧ＰＳａｍｂの関係となっている場合には、吸込空気Ａの水分が高水分含有吸湿剤５１ｂに吸湿されることとなるために、高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させない。
【００８７】
以上説明したように、本第一実施形態によれば、吸込空気Ａの水分を吸湿可能かつ含有水分を放出させて吸込空気Ａを加湿可能な吸湿手段５０を備えるので、吸込空気Ａにミストが発生した場合には、このミストを吸湿することが可能となり、吸込空気Ａの湿度が低い場合には、含有水分を放出させて吸込空気Ａを冷却することが可能となる。これにより、ガスタービン１の圧縮機１ａ入口に向かうミストを除去して、ガスタービン１の部品の損傷を抑止することができる。また、吸込空気Ａの湿度が低い場合には、さらに吸込空気Ａを冷却して質量流量を増加させることができ、ガスタービン１の出力を向上させることができる。
これにより、ガスタービン１及びＧＴＣＣ発電プラントＧ１を安定的に稼働することができる。
【００８８】
また、吸湿手段５０が、吸湿剤５１と、低水分含有吸湿剤貯留部５２と、高水分含有吸湿剤貯留部５３と、低水分含有吸湿剤５１ａと高水分含有吸湿剤５１ｂとを択一的に散布する散布部５４とを有するので、低水分含有吸湿剤５１ａと高水分含有吸湿剤５１ｂを選択して散布することにより、吸込空気Ａの湿度に応じて吸湿、加湿を切替えて運転することができる。
【００８９】
また、高水分含有吸湿剤５１ｂは、低水分含有吸湿剤５１ａが吸湿してなり、低水分含有吸湿剤５１ａは、高水分含有吸湿剤５１ｂが水分を放出してなり、吸湿手段５０が、吸込流路から低水分含有吸湿剤５１ａを回収して低水分含有吸湿剤貯留部５２に送ると共に、吸込流路から高水分含有吸湿剤５１ｂを回収して高水分含有吸湿剤貯留部５３に送る吸湿剤回収機構５５を備えるので、吸湿剤５１が循環して用いられる。これにより、吸湿剤５１の追加や廃棄を行うことなく、環境性を良好にすることが出来ると共に、使用コストを節約することができる。
【００９０】
また、散布制御部６０が、要求入口温度ＴＰＲが吸込空気Ａの露点温度Ｔｄ未満である場合には、低水分含有吸湿剤５１ａを吸込空気Ａに散布させるので、吸込空気Ａに生じたミストを除去して自動的に吸湿することができる。
【００９１】
また、散布制御部６０が、要求入口温度ＴＰＲが露点温度Ｔｄよりも大きいことを条件として高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させるので、高水分含有吸湿剤５１ｂの含有水分を吸込空気Ａに対して自動的に放出させることができる。これにより、吸込空気Ａの冷却を自動的に行うことができる。
【００９２】
また、散布制御部６０が、要求入口温度演算部６１と、露点温度演算部６２と、運転モード判定部６６とを有するので、比較的に信頼性が高い判定を得ることができる。
【００９３】
また、飽和水蒸気圧演算部６３と、大気水蒸気分圧演算部６４と、溶液面上水蒸気分圧演算部６５とを有し、運転モード判定部６６が、演算された高水分含有吸湿剤５１ｂ表面上の水蒸気分圧ＰＳＬが、演算された飽和水蒸気圧Ｅよりも小さく、かつ、演算された吸込空気Ａの水蒸気分圧ＰＳａｍｂよりも高い場合に高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させるので、より的確な条件に基づいて、高水分含有吸湿剤５１ｂを散布させることができる。これにより、ミストの発生していない状態で、さらに吸込空気Ａが冷却されるので、質量流量が増大して出力を向上させることができる。
【００９４】
さらに、吸込空気Ａを冷却可能な第一熱交換器２１が複数の伝熱管３２を備え、これら複数の伝熱管３２が千鳥状に配置されるので、吸込空気Ａを露点温度Ｔｄ未満に冷やした場合において、気流上流側に位置する伝熱管３２によって冷却されて発生したミストが、気流下流側の伝熱管３２に付着して重力方向下方に落下、捕集される。また、これら複数の伝熱管３２は、気流上流側に位置する伝熱管３２が気流下流側に位置する伝熱管３２よりも冷却効果が大きくなるように配設されているので、気流上流側に位置する伝熱管３２で相対的にミストの発生が活発となり、気流下流側に位置する伝熱管３２で相対的にミストの発生が抑制される。これにより、吸込空気Ａの冷却に伴ってミストが発生したとしても、吸込空気Ａを冷却する伝熱管３２自体でミストを捕捉する割合が多くなるので、気流下流側にミストが流れていくことを抑止することができる。
従って、冷却した吸込空気Ａの流路上に別装置を付加することなく、ガスタービン１がミストを吸い込むことを抑止することができる。
【００９５】
また、ＧＴＣＣ発電プラントＧ１によれば、要求出力ＷＰＲと露点温度Ｔｄでの出力とを比較して、発電に伴う収支が所定の基準を満たすことを条件として、圧縮機入口温度ＴＩＮを露点温度Ｔｄ未満にするので、圧縮機入口温度ＴＩＮが発電に伴う収支と無関係に露点温度Ｔｄ未満とすることを避けることができる。これにより、発電に伴う収支に基づいて限定的に吸込空気Ａを露点温度Ｔｄ未満とするので、効率的に吸込空気Ａを冷却することができる。また、発電に伴う収支が所定の基準を満たす場合には、吸込空気Ａを露点温度Ｔｄ未満に冷却するので、大出力となる稼働が一律に禁止されず、適切に電力需要に応えることが可能となる。
【００９６】
また、ガスタービン用吸気調湿装置３を備えるので、ガスタービン１の部品の損傷を抑止すると共に、出力を向上して安定的な稼働を実現することができる。
【００９７】
（第二実施形態）
図９は、本発明の第二実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントＧ２の概略構成図である。
なお、図９において、図１から図８と同様の構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【００９８】
図９に示すように、ＧＴＣＣ発電プラントＧ２は、低水分含有吸湿剤５１ａを乾燥させる乾燥装置７１と高水分含有吸湿剤５１ｂに水分を供給する加水装置７２とを具備する含有水分調整装置７０と、ミストキャッチャー１００とを備えている。
【００９９】
乾燥装置７１は、図９に示すように、第三熱交換器７１ａでタービン１ｃの排気ガスｇ１と熱交換を行い、第三熱交換器７１ａが排気ガスｇ１から受け取った熱がヒータ７１ｂに供給されるようになっている。このヒータ７１ｂは、低水分含有吸湿剤貯留部５２内に設けられており、低水分含有吸湿剤５１ａが所定の濃度（含有水分量）となるように、低水分含有吸湿剤５１ａを加熱する。
【０１００】
含有水分調整装置７０は、図９に示すように、復水器７３を備えており、低水分含有吸湿剤貯留部５２から導かれた水蒸気から真水を生成し、高水分含有吸湿剤５１ｂが所定の濃度（含有水分量）となるように、加水装置７２を用いて生成した真水を高水分含有吸湿剤貯留部５３に供給する。加水装置７２は、真水が不足する場合には、別途真水を補充するようになっている。
【０１０１】
ミストキャッチャー１００は、衝突分離を採用したものであって、吸込空気Ａからミストを機械的に分離する。なお、ミストキャッチャー１００に代えて、フィルター等を用いてもよい。
【０１０２】
本第二実施形態によれば、低水分含有吸湿剤５１ａを乾燥させる乾燥装置７１と高水分含有吸湿剤５１ｂに水分を供給する加水装置７２とを具備する含有水分調整装置７０を備えるので、比較的に広範囲の温度及び広範囲の湿度の吸気に、より柔軟に対応することが可能となる。例えば、湿度の高い気象条件が長期間続いても、乾燥装置７１を作動させることにより、連続して吸湿することが可能となる。
【０１０３】
また、乾燥装置７１が、タービン１ｃからの排気ガスｇ１を熱源とするので、外部に放出される熱を有効利用することで、エネルギー効率が良好なものとなる。
なお、熱源としてタービン１ｃからの排気ガスｇ１の一部を利用してもよいし、全排気ガスｇ１を利用してもよい。
また、ボイラ等で排熱を利用した後の排気ガスｇ１を熱源としてもよいし、排熱利用手段のボイラや蒸気タービンからの蒸気でもよい。
【０１０４】
また、含有水分調整装置７０は、乾燥装置７１により生じた水蒸気を冷却（凝縮）させて真水を生成する復水器７３を備え、加水装置７２を用いて真水を高水分含有吸湿剤５１ｂに供給するので、含有水分調整装置７０内で水分が循環される。これにより、外部から水分を付加する水分を節約でき、効率的に保守・運用をすることができる。
【０１０５】
また、吸湿手段５０の下流側にミストキャッチャー１００を備えるので、ミストがガスタービン１に吸込まれるのを、より確実に防止することができる。
【０１０６】
なお、上述した通り、乾燥装置７１と加水装置７２との双方を設けて吸込空気Ａの調湿を行うことが望ましいが、乾燥装置７１と加水装置７２とのうち一方だけを設けて調湿を行う構成にしてもよい。
【０１０７】
図１０は、ＧＴＣＣ発電プラントＧ２の変形例であるＧ２Ａを示す図である。
図１０に示すように、第三熱交換器７１ａの構成が、圧縮機１ａから抽気した圧縮空気ｇ２と熱交換を行い、圧縮空気ｇ２から受け取った熱をヒータ７１ｂに供給するようになっている。
【０１０８】
この構成によれば、乾燥装置７１が、圧縮機１ａより抽気した圧縮空気ｇ２を熱源とするので、新たに熱源を付加する必要がなく、効率的に保守・運用をすることができる。
【０１０９】
（第三実施形態）
図１１は、本発明の第三実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントＧ３の概略構成図である。なお、図１１において、図１から図１０と同様の構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【０１１０】
図１１に示すように、ＧＴＣＣ発電プラントＧ３は、吸湿手段８０を備えている。
吸湿手段８０は、シート状の吸湿体８１と、この吸湿体８１をローラ駆動する駆動体８２と、吸湿体湿度計測部８３と、駆動体８２を制御する駆動制御部８４とを有している。
【０１１１】
吸湿体８１は、周状に連続していると共に一部が吸込流路に露出している。
駆動体８２は、複数のローラから構成されており、吸湿体８１が巻回されている。
吸湿体湿度計測部８３は、吸湿体８１が吸込流路に導入される直前に設けられている。
【０１１２】
駆動制御部８４は、上述した第一実施形態における冷却制御部２４と同様の構成となっており、要求入口温度ＴＰＲと、吸込空気Ａの露点温度Ｔｄとを比較して、要求入口温度ＴＰＲが露点温度Ｔｄ未満である場合には、吸湿体８１のうち相対的に湿度が低い一部を吸込流路に露出させる。
反対に、要求入口温度ＴＰＲが露点温度Ｔｄよりも高いことを条件として、吸湿体８１のうち相対的に湿度が高い一部を吸込流路に露出させる。
【０１１３】
本第三実施形態によれば、周状に連続していると共に一部が吸込流路に露出した吸湿体８１と、吸湿体８１を回転駆動する駆動体８２とを有するので、比較的に簡素な構成で吸込空気Ａの調湿を行うことができる。
【０１１４】
また、駆動制御部８４が、要求入口温度ＴＰＲと吸込空気Ａの露点温度Ｔｄとを比較して、要求入口温度ＴＰＲが露点温度Ｔｄ未満である場合には、吸湿体８１のうち相対的に湿度が低い一部を吸込流路に露出させるので、比較的に簡素な構成で吸込空気Ａに生じたミストを自動的に除去して吸湿することができる。
【０１１５】
また、要求入口温度ＴＰＲが露点温度Ｔｄよりも大きいことを条件として、吸湿体８１のうち相対的に湿度が高い一部を吸込流路に露出させるので、比較的に簡素な構成で自動的に吸込空気Ａの冷却を行うことができる。
【０１１６】
また、吸湿体８１が、シート状であるので、吸湿体８１の表面積を大きく確保することができると共に、吸込流路に露出する一部の面積を小さく抑えることができる。
【０１１７】
（第四実施形態）
図１２は、本発明の第四実施形態に係るＧＴＣＣ発電プラントＧ４の概略構成図である。
なお、図１２において、図１から図１１と同様の構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【０１１８】
図１２に示すように、ＧＴＣＣ発電プラントＧ４は、吸湿手段９０を備えている。
吸湿手段９０は、ディスク状に形成された吸湿体９１と、この吸湿体９１を回転駆動する駆動体９２と、吸湿体湿度計測部８３と、駆動体９２を制御する駆動制御部９４とを有している。
【０１１９】
本第四実施形態によれば、吸湿体９１が、ディスク状であるので、取り扱いを容易にすることができる。
【０１２０】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、ＮＣ線図のデータは、全てを記憶させておいても良いし、温度−飽和圧力の関係のみを記憶させておき、露点温度Ｔｄ等の他のデータを都度計算で求めても良い。
また、記憶部２５，６９に保管されたデータ等は予め記憶させておいてもよいが、その都度直接入力してもよい。
【０１２１】
また、上述したガスタービン用吸気冷却装置２を、既設のガスタービン又はガスタービンコンバインドサイクル発電プラントに追設すれば、比較的簡素な工事でプラント出力を増大できると共に、ミストによる圧縮機の損傷を防止することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１ａ…圧縮機
１ｂ…燃焼機
１ｃ…タービン
２…ガスタービン用吸気冷却装置
３…ガスタービン用吸気調湿装置
２１…第一熱交換器（熱交換器）
５０…吸湿手段
５１ａ…低水分含有吸湿剤
５１ｂ…高水分含有吸湿剤
５２…低水分含有吸湿剤貯留部
５３…高水分含有吸湿剤貯留部
５４…散布部
５５…吸湿剤回収機構
６０…散布制御部
６１…要求入口温度演算部
６２…露点温度演算部
６３…飽和水蒸気圧演算部
６４…大気水蒸気分圧演算部
６５…溶液面上水蒸気分圧演算部
６６…運転モード判定部
７０…含有水分調整装置
７１…乾燥装置
７２…加水装置
７３…復水器
８０…吸湿手段
８１…吸湿体
８２…駆動体
８３…吸湿体湿度計測部
８４…駆動制御部
９０…吸湿手段
９１…吸湿体
９２…駆動体
９４…駆動制御部
Ａ…吸込空気
Ｅ…飽和水蒸気圧
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ２Ａ，Ｇ３，Ｇ４…発電プラント
ｇ１…排気ガス
１００…ミストキャッチャー
ＰＳＬ…水蒸気分圧
Ｔｄ…露点温度
ＴＰＲ…要求入口温度
ＴＩＮ…圧縮機入口温度
ＷＰＲ…要求出力
【図１】
0005427506.tif 000002
【図２】
0005427506.tif 000003
【図３】
0005427506.tif 000004
【図４】
0005427506.tif 000005
【図５】
0005427506.tif 000006
【図６】
0005427506.tif 000007
【図７】
0005427506.tif 000008
【図８】
0005427506.tif 000009
【図９】
0005427506.tif 000010
【図１０】
0005427506.tif 000011
【図１１】
0005427506.tif 000012
【図１２】
0005427506.tif 000013