(57)【要約】【課題】ＧＴＣＣの導入容易化のため排ガス中のＮＯｘを高効率除去し、排ガスから回収した凝縮水を蒸気タービンの復水冷却系等に有効利用し大幅節水を図る。凝縮水回収と同時に潜熱も復水余熱により回収して全体としての発電効率向上とヒートアイランド緩和・回避を図る。【解決手段】ガスタービンの排ガス通路に、排熱回収コイル１４を有する排熱回収装置５と、脱硝装置１５と、潜熱回収コイル１７を有する潜熱回収装置６と、潜熱回収装置６に接続された凝縮水回収器８とを備える。凝縮水回収器８の凝縮水を蒸気タービン２の復水冷却系に供給する。【選択図】図１
2014169693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたガスタービン・コンバインドサイクル発電システムにおいて、
前記ガスタービンからの排ガスを大気に放出する排気筒に至る排ガス通路に、
（ａ）前記蒸気タービンの復水循環系に接続された排熱回収コイルを有する排熱回収装置と、
（ｂ）脱硝反応剤が供給される脱硝装置と、
（ｃ）前記蒸気タービンの復水循環系に接続された潜熱回収コイルを有する潜熱回収装置と、
（ｄ）前記潜熱回収装置に接続された凝縮水回収器とを備え、
前記凝縮水回収器の凝縮水を前記蒸気タービンの復水冷却系に供給するようにした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システム。
【請求項２】
前記発電システムがさらに、
（ｅ）前記排熱回収コイルと潜熱回収コイルの流量を制御する第１流量弁と、
（ｆ）前記第１流量弁の開度を調節する制御手段とを備え、
前記制御手段で前記第１流量弁の開度を調節することで各コイルの流量を制御し、これにより前記脱硝装置を所定の温度に維持し、かつ、前記排気筒から排出される排ガス温度を白煙化防止範囲内に維持するようにしたことを特徴とする請求項１のガスタービン・コンバインドサイクル発電システム。
【請求項３】
前記発電システムがさらに、
（ｇ）潜熱回収装置内の排ガスを前記排気筒の出口に導入する排気通路と、
（ｈ）当該排気通路に配設された第２流量弁とを備え、
当該第２流量弁の開度を前記制御装置で調節することで前記排気筒から放出される排ガス温度を調節するようにしたことを特徴とする請求項１又は２のガスタービン・コンバインドサイクル発電システム。
【請求項４】
前記発電システムがさらに、
（ｉ）前記排ガスの窒素酸化物濃度またはアンモニア濃度を検出するセンサを備え、
当該センサの検出濃度に基づいて、前記排ガス通路に流入する排ガス中のアンモニア対窒素酸化物のモル比（ＮＨ３／ＮＯｘ）を１．１６〜１．２に制御するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項のガスタービン・コンバインドサイクル発電システム。
【請求項５】
前記センサが、前記排ガス通路内の脱硝装置の前後を含む少なくとも２カ所に配設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項のガスタービン・コンバインドサイクル発電システム。
【請求項６】
前記発電システムがさらに、
（ｊ）前記凝縮水回収器の凝縮水を冷却するターボ冷凍機と、
（ｋ）前記ターボ冷凍機を冷却する冷却塔とを備え、
前記凝縮水回収器の凝縮水を前記ターボ冷凍機と冷却塔で冷却して前記復水冷却系に供給するようにしたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項のガスタービン・コンバインドサイクル発電システム。
【請求項７】
前記発電システムがさらに、
（ｌ）前記ガスタービンの吸気系に配設された冷却コイルを備え、
当該冷却コイルに前記復水冷却用のターボ冷凍機から冷水を供給するようにしたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項のガスタービン・コンバインドサイクル発電システム。
【請求項８】
前記排気筒から大気中に放出される窒素酸化物濃度を、大気の酸素濃度が１６％時で１ｐｐｍ未満としたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項のガスタービン・コンバインドサイクル発電システム。
【請求項９】
前記排気筒から大気中に放出される窒素酸化物濃度を、環境基準値の短期濃度（１時間値）で環境基準値０．１〜０．２ｐｐｍに対して約１０分の１に低減することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項のガスタービン・コンバインドサイクル発電システム。
【請求項１０】
前記排気筒から大気中に放出される窒素酸化物濃度を、環境基準値の長期濃度である年平均値の９８％値０．０４〜０．０６ｐｐｍ以下に対して、約１０分の１に低減することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項のガスタービン・コンバインドサイクル発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンの排ガス中に含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘと呼称する）を高効率除去して完全無害化することで煙突設備を不要化し、併せてこの完全無害化した排ガスからクリーンな水蒸気を回収して復水冷却系等に有効利用可能にした、無公害かつ省資源で環境に受け入れられやすい新発想のガスタービン・コンバインドサイクル発電システム（以下、ＧＴＣＣと呼称する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９６０年代〜１９７０年代において、東京湾岸地域、大阪湾岸地域、伊勢湾岸地域など大都市地域では、深刻な大気汚染による公害問題が引き起こされた。そして１９９７年に「環境影響評価法」いわゆる「環境アセスメント法」が制定された。この環境アセスメントは、施設が周辺環境に及ぼす影響を予測評価し、施設建設計画に反映させるだけではなく、施設建設に対する地域住民の理解と協力を得るために欠くことのできない業務である。公害問題を経験したこれらの大都市地域においては、排ガス中の汚染物質の排出抑制対策が進展した現在においても、地域の合意形成を得るのは困難である。
【０００３】
しかしながら、アセスメントの手続きには膨大な費用と時間が必要である。このため、例えば火力発電所の場合、ＧＴＣＣはクリーンで高効率なシステムでメリットは大きいが、大都市部（三大湾岸部）において従来よりも環境への影響（環境負荷）が小さくなるリプレース（更新）計画は進行中であるものの、新設計画はごくまれである。また、最近では環境影響評価法が改正され、環境アセスメント手続において計画段階での配慮書の作成が義務付けられたことから、今後はこの制度を有効に活用することで合意形成と事業推進がやりやすくなったととらえることができる。
【０００４】
一方、近年天然ガスを燃料とするＧＴＣＣがその高い発電効率、クリーンな排ガス、設置容易性（省スペース、低コスト、短期施工）、制御容易性（発電機の起動と停止が簡単で電力需要に迅速対応可能）から注目を集めている。一般の火力発電の発電効率が約３８％であるのに対し、ＧＴＣＣは少なくとも約５０％〜５５％の発電効率があるとされている。このように発電効率が飛躍的に高いため、狭い敷地の小型の発電設備でも十分に高出力発電が可能である。また、近年の採掘技術の進歩によりシェールガスをはじめとする新たなエネルギ源が注目されており、このような新たなエネルギ源をＧＴＣＣの燃料とすることで飛躍的な発電コストの低減が期待されている。
【０００５】
ＧＴＣＣはばいじん、ＳＯｘ（硫黄酸化物）がなくクリーンな排ガスのため、石油火力による従来型の発電所に比べて煙突高さを大幅に低減することが可能である。排ガス中に微量のＮＯｘが含まれるが、これは確立された脱硝技術により無害化することが可能である。
【０００６】
当該脱硝技術については、例えば特許文献１（特表２０１２−５０３５４１号公報）や特許文献２（特表２０１０−５４０２３０号公報）で周知である。これら文献に記載のように、ＮＯｘとＮＨ3（アンモニア）とは当量反応であり、ＮＯｘ排出量を検出してモル比を厳密に制御した脱硝反応剤（アンモニア、アンモニア塩又は尿素等）を使用することで、ＮＯｘの１００％除去が理論的・技術的に可能である（選択接触還元法（ＳＣＲ法））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１２−５０３５４１号公報
【特許文献２】特表２０１０−５４０２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、福島第一原発の事故を契機に原子力発電の再稼働に向けて厳しい安全対策が必要となり、電力供給の安定化と発電電力の低コスト化及び環境保全をも達成させることが喫緊の課題となっている。このような切迫した状況において、ＧＴＣＣの前記有利性に着目して、電力会社を中心として火力発電を見直し、老朽化した従来型の火力発電所を高効率のＧＴＣＣに切り替える事例が増えることが予想される。また、電力消費地である大都市の近郊など地産地消で送電距離が短くてすむ地域に、ＧＴＣＣを新規に導入することも計画されている。
【０００９】
大都市近郊にＧＴＣＣを導入する場合、周囲の環境との調和が強く要請されるが、ＧＴＣＣの場合はＮＯｘの環境基準を十分に下回る対策をつくり、地域社会に受け入れられれば、環境アセスメントの手間と費用を大幅に低減できる可能性がある。但し、現状のＧＴＣＣは大気中に放出される排ガス温度が１００℃程度のものが一般的である。排ガス温度については特に法規制はないが、ヒートアイランド化を緩和・回避するためには白煙化防止を前提として排ガス温度を１００℃以下に低減することが必要である。
【００１０】
また、大都市近郊では海岸や河川付近など大量の冷却水が安価に得られる立地条件が制約されるので水中放熱方式は望ましくない。他方、循環冷却方式の場合は冷却塔を使用して冷却水を循環利用するので海岸や河川付近の制約はないが、水冷却又は空気冷却した熱を空気中に放熱するための大規模な冷却塔が多数必要になると共に、ヒートアイランド化を緩和・回避する対策が必要である。また、熱効率を向上させることで、地球温暖化の原因物質であるＣＯ2の削減にも繋がる。
【００１１】
一方、ＧＴＣＣの運転にあたっては、排ガス中のＮＯｘの濃度は、大気汚染防止法の排出規制基準（ガスタービンの場合の排ガス中の濃度７０ｐｐｍ以下）よりも十分に低い、排ガス中の濃度４ｐｐｍ以下となるように前記選択接触還元法による排ガス処理が行われている。ここで、ＮＯｘを脱硝反応剤（アンモニア等）と１００％反応させて完全脱硝しようとすると、未反応の反応剤がいわゆるアンモニアスリップとして環境にリークされる。
【００１２】
このため、発電所の運転管理は、ＮＯｘの１００％の転換率に必要な反応剤の量よりもやや少なめの反応剤を供給し、低レベルのＮＯｘを高煙突から大気中に広く拡散し、その濃度を常時監視する方法で行われている。すなわち、地域の環境濃度に大きな影響を与えなければ問題ないという考え方であり、現状以上に積極的にＮＯｘ濃度を低減する対策は採られていないのが実情である。
【００１３】
このように、ＧＴＣＣは多くの有利性があるが、現実のＧＴＣＣ施設は煙突設備を前提としたＮＯｘ処理しか行っておらず、煙突設備を廃止したＧＴＣＣ施設はまったく考慮されていない。煙突設備は大気汚染のシンボル的存在として心理的にも景観的にも嫌う人が多く、アセスメントで地域住民の理解と協力を得るうえで大きな障害になる。このような事情により、ＧＴＣＣを電力需要が高い大都市の近郊に地産地消の利点はあっても新規導入することは困難な場合が多いと考えられてきた。
【００１４】
本発明は、ＧＴＣＣの排ガス中のＮＯｘを高効率除去して完全無害化すると共に、この無害化した排ガス中から回収した大量のクリーンな凝縮水を蒸気タービンの復水冷却系等に有効利用し大幅な節水を図る。また凝縮水回収と同時に潜熱も復水余熱により回収してＧＴＣＣ全体の発電効率向上とヒートアイランド緩和・回避にも寄与する。これにより排ガス、冷却水及びヒートアイランド化の問題を一挙に解決し、煙突設備の不要化により景観問題をも解決することで、ＧＴＣＣの導入を容易化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、本発明は、天然ガスを燃料とした、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたガスタービン・コンバインドサイクル発電システムにおいて、前記ガスタービンからの排ガスを大気に放出する排気筒に至る排ガス通路に、（ａ）前記蒸気タービンの復水循環系に接続された排熱回収コイルを有する排熱回収装置と、（ｂ）脱硝反応剤が供給される脱硝装置と、（ｃ）前記蒸気タービンの復水循環系に接続された潜熱回収コイルを有する潜熱回収装置と、（ｄ）前記潜熱回収装置に接続された凝縮水回収器とを備え、前記凝縮水回収器の凝縮水を前記蒸気タービンの復水冷却系に供給するようにした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システムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、排ガス中のＮＯｘを高効率除去して無害化することが可能であり、この無害化した排ガス中から回収した大量のクリーンな凝縮水を蒸気タービンの復水冷却系等に有効利用し大幅な節水を図ることができる。また凝縮水回収と同時に潜熱も復水余熱により回収してＧＴＣＣ全体の発電効率向上とヒートアイランド緩和・回避にも寄与する。これにより排ガス、冷却水及びヒートアイランド化の問題を一挙に解決し、煙突設備の不要化により技術レベルの高さを訴えられるし、景観問題をも解決し、地域住民に安心感・信頼感を与えることで、ＧＴＣＣの導入を容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るＧＴＣＣの概略図である。
【図２Ａ】縦型の排熱回収装置と潜熱回収装置を示す概略図である。
【図２Ｂ】横型の排熱回収装置と潜熱回収装置を示す概略図である。
【図３】発電システムあたりの排熱の割合について、本発明に係るＧＴＣＣと従来の発電方式を比較したグラフ（概念図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面に基づいて本発明の実施形態に係るＧＴＣＣについて説明する。
【００１９】
図１は１軸型のＧＴＣＣの概略を示したものである。本発明は多軸型ＧＴＣＣにも勿論適用可能であるが、ここでは１軸型について説明する。図１で１はガスタービン、２は蒸気タービン、３は発電機、４は復水器、５は排熱回収装置、６は潜熱回収装置、７は排気筒、８は凝縮水回収器、９は冷却塔である。
【００２０】
ガスタービン１と蒸気タービン２は共通の発電機３に連結されている。蒸気タービン２の蒸気出口に復水器４が接続され、この復水器４が、復水冷却系を構成する冷却塔９との間で循環する冷却水で冷却されるようになっている。蒸気タービン２は、高温蒸気タービンと低温蒸気タービンなど、複数の蒸気タービンを多段に組み合わせたものでもよい。
【００２１】
ガスタービン１に取り付けられた燃焼器１１に、燃料ガスとして天然ガス（ＬＮＧ）が供給されるようになっている。燃焼器１１で発生した燃焼ガスがガスタービン１に供給され、これによってガスタービン１が駆動される。
【００２２】
ガスタービン１の空気圧縮機１ａの吸気系に、夏場の高温対策として冷却コイル１２が配設され、空気圧縮機１ａに吸入される空気が所定温度以上になると、冷却コイル１２によって冷却されるようになっている。発電出力はＩＳＯ条件（１５℃、６０％ＲＨ、１気圧）で決められているが、夏場などの気温上昇で３５℃では発電出力が約１４％低下する。冷却コイル１２による吸気冷却を行うことで約８％の改善が可能である。
【００２３】
冷却コイル１２はターボ冷凍機１３と接続され、このターボ冷凍機１３から冷水が供給されるようになっている。またターボ冷凍機１３は冷却塔１０によって冷却されるようになっている。ターボ冷凍機１３と冷却塔１０の間でポンプ２５により循環する水が不足する場合は、補給水としての工水（工業用水）が適宜冷却塔に供給されるようになっている。
【００２４】
ガスタービン１の排気側に排熱回収装置５と潜熱回収装置６が順番に接続されている。排熱回収装置５と潜熱回収装置６は一つの構体内に配置することが可能である。その場合、図示例のように両装置の間を仕切壁５ａによって仕切る。仕切壁５ａによって構体内が上流側の第１室と下流側の第２室に区画される。
【００２５】
上流側の第１室に排熱回収装置５の排熱回収コイル１４が配設され、当該排熱回収コイル１４の中間又は下流端に位置する形で脱硝装置１５が配設される。この脱硝装置１５は選択接触還元法（ＳＣＲ法）の乾式脱硝装置である。脱硝装置１５に対してアンモニア供給装置１６から気体状態のアンモニア（ＮＨ３）が供給されるようになっている。アンモニアによる還元反応は約２００〜５００℃の温度範囲で進行するので、当該温度範囲が得られやすい位置に脱硝装置１５を配設する。
【００２６】
脱硝装置１５に使用する触媒は、例えば、ＴｉＯ2担特の五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）又はＴｉＯ2担特の酸化銅（ＣｕＯ）であり、脱硝反応に十分な表面積を確保する。脱硝装置１５は例えばＶ2Ｏ5の場合３００〜４００℃の反応温度で好適に動作する。触媒上で、排ガス中のＮＯｘがアンモニアにより還元されて窒素と水蒸気とに分解される。脱硝装置１５のアンモニア噴射部は、脱硝装置１５の触媒上流側に配置されている。
【００２７】
仕切壁５ａの下流側の第２室に、図２Ａに示すように潜熱回収装置６の潜熱回収コイル１７が配設されている。この潜熱回収コイル１７の入口側と出口側の間が、第１流量弁１８ａ付きのバイパス管１８で接続されている。また、潜熱回収装置６の上部と排気筒７の出口部が第２流量弁１９ａ付きの排気通路１９で連結されている。第１流量弁１８ａと第２流量弁１９ａの開度は制御装置２０によって制御されるようになっている。
【００２８】
排熱回収コイル１４と潜熱回収コイル１７は直列に接続され、両コイル１４、１７の端部が復水循環系に接続されている。すなわち、潜熱回収コイル１７の入口側が給水ポンプ２３を介して復水器４の出口側に接続され、排熱回収コイル１４の出口側が蒸気タービン２の入口側に接続されている。
【００２９】
潜熱回収装置６の下側に凝縮水回収器８が接続されている。この凝縮水回収器８内に冷却コイル２４が配設され、当該冷却コイル２４は前述したターボ冷凍機１３から供給される冷水で約３０℃に冷却されるようになっている。
【００３０】
ターボ冷凍機１３はターボ式圧縮機（遠心圧縮機）を用いた水冷却装置であって、回転する羽根車で冷媒を外周部へ吐き出すことで圧縮を行う蒸気圧縮式冷凍機の一種である。ターボ冷凍機１３は冷却塔１０によって冷却されるようになっている。ターボ冷凍機１３と冷却塔１０の間で循環する水が不足する場合は、補給水としての工水が適宜冷却塔１０に供給されるようになっている。
【００３１】
凝縮水回収器８内で冷却された凝縮水は、ポンプ２２によって冷却塔９に供給され、当該冷却塔９から復水冷却系に供給されるようになっている。なお、排ガスから回収される凝縮水が復水器４の必要水量に満たない場合は、補給水としての工水が適宜冷却塔９に供給されるようになっている。
【００３２】
排熱回収装置５内の脱硝装置１５の上流側と下流側に、図２Ａに示すように、排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するセンサ３０ａ、３０ｂが配設されている。このセンサ３０ａ、３０ｂの検出濃度が制御装置２０に入力されるようになっている。ＮＯｘ濃度を検出するセンサ３０ａ、３０ｂと共に、あるいは当該センサに代えて、アンモニア濃度を検出するセンサを配設することも可能である。
【００３３】
制御装置２０はアンモニア供給装置１６及び流量弁１８ａ、１９ａと接続され、センサ３０ａ、３０ｂで得られたＮＯｘ検出濃度に基づいて、アンモニアガスの供給量の他、潜熱回収コイル１７を流れる復水の量と、排気通路１９を流れる排ガスの量を、制御装置２０で増減調節するようにしている。
【００３４】
図２Ａは排熱回収装置５と潜熱回収装置６を縦型で構成した例であるが、図２Ｂのように排熱回収装置５と潜熱回収装置６を横型で構成してもよい。縦型は敷地面積を節約できる利点があり、横型は構体高さを低くできる利点がある。
【００３５】
本発明の実施形態に係るＧＴＣＣは以上のように構成されている。このＧＴＣＣにおいて、ガスタービン１からの排ガスは、排熱回収装置５に導入され、この排熱回収装置５から潜熱回収装置６を通って最後に排気筒７から大気中に放出される。
【００３６】
排熱回収装置５から得られた高圧蒸気は蒸気タービン２に供給され、ガスタービン１と共に蒸気タービン２が駆動されることにより、発電機３が駆動されて高効率の発電が行われる。蒸気タービン２の蒸気出口から出た高温蒸気は復水器４によって約４０℃に冷却され、給水ポンプ２３によって潜熱回収コイル１７と排熱回収コイル１４に循環供給される。
【００３７】
排熱回収装置５に流入した排ガスは、排熱回収コイル１４で熱吸収されて温度が低下する。排熱回収コイル１４に流れる復水温度は、制御装置２０で第１流量弁１８ａの開度を調節することで増減調節可能である。従って、排ガスの温度を制御装置２０で制御することができ、例えば排ガス温度を白煙化防止範囲内に維持することも可能である。
【００３８】
また、排ガスの温度を制御装置２０で制御することで、脱硝装置１５の触媒表面温度を例えば約２００℃〜５００℃の範囲内の任意の温度に維持することができる。触媒が五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）の場合、３００℃〜４００℃を維持することでＮＯｘとアンモニアが良好に反応してＮＯｘ除去率を１００％又はほぼ１００％にすることができる。
【００３９】
触媒表面温度が３００℃未満になると五酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）の場合は脱硝反応が低下してＮＯｘ除去率が低下する。触媒の最適反応温度はその種類によって多少異なるので、使用する触媒の種類に対応して第１流量弁１８ａの開度を調節するようにしてもよい。
【００４０】
脱硝装置１５に供給されるアンモニアガスの供給量も制御装置２０によって制御される。理論上ＮＯｘを１００％除去するのに必要なアンモニアを供給することとし、基本的にＮＯｘ１モルに対してアンモニアがたとえば１．１６〜１．２モルで供給される。これにより、ＮＯｘとアンモニアの反応が行われ、ＮＯｘがアンモニアと反応して水と二酸化炭素に分解される。従って、ＮＯｘとアンモニアの環境排出量を（ゼロを含み）限りなくゼロに近づけることも可能となる。もちろん触媒量を十分にとり、ＮＯｘとアンモニアとの反応を確実に行うことや長期使用に伴う性能劣化に対しても、十分な性能を保証できるシステムにすることも重要である。
【００４１】
なお、ＧＴＣＣの実際の運転においては、大気中に排出するＮＯｘ濃度を、例えば以下のように計画する。
（１）大気の酸素濃度が１６％時で４〜５ｐｐｍ以下で煙突高さを８０ｍ程度で計画すると、環境基準値の長期濃度（年平均値の９８％値）で０．０４〜０．０６ｐｐｍ以下を十分に達成できる。
（２）また、短期濃度の環境基準値（１時間値がで０．１〜０．２ｐｐｍ）を達成するために、特殊気象条件として４つの現象について計算評価を行う。周辺建物や煙突などの影響を受ける場合、煙突高さは１００ｍ以上にして対策することがしばしば発生する。
【００４２】
ＮＯｘの排出濃度を従来より一桁低い、例えば０．４〜０．５ｐｐｍにすることができれば、煙突高さを低くしても環境基準値の達成は大変容易になる。仮に排出濃度が０．１ｐｐｍ以下であれば、長期影響評価はもちろん、短期評価の環境基準値を煙突（排気筒）出口で達成できるのである。
【００４３】
脱硝装置１５で無害化された排ガスは下流側の潜熱回収装置６に流入する。そして排ガス中の水蒸気が潜熱回収装置６の潜熱回収コイル１７によって潜熱を奪われて凝縮し、凝縮水となって凝縮水回収器８に回収される。潜熱回収コイル１７を流れる復水は当該潜熱により余熱され、温度を高めた状態に排熱回収コイル１４に流れていく。従って潜熱回収コイル１７によってＧＴＣＣ全体の発電効率を高めることができる。
【００４４】
なお、ＧＴＣＣは起動と停止が簡単なため運転の仕方によって出力が急増減することもあり得る。そのような出力急増減があると、排熱回収装置５の下流側に未反応の微量のアンモニアガスが一時的にではあるが流出する事態も想定される。しかしながら、下流側には潜熱回収コイル１７が配設されているので、未反応アンモニアガスが潜熱回収コイル１７を通過する間に排ガス中の高温水蒸気の凝縮水及び二酸化炭素と接触し、炭酸アンモニウムの形で無害化されて凝縮水回収器に回収される。
【００４５】
凝縮水として水分が除去された排ガスは、その後潜熱回収装置６から排気筒７に流入し、排気筒７の上端出口から大気中に放出される。大気中に放出される排ガスのＮＯｘ濃度はゼロエミッションも可能であるので、排気筒７の高さは５０ｍ以下でも公害の心配はまったくない。
【００４６】
従って、高い煙突設備の不要化による発電システムの小型・省スペース化、低コスト化、及び景観向上とともに地域住民に対して安心感、信頼感を与えることになる。また、この時の排ガス温度は潜熱回収装置６を通過しているため従来よりも低くなり、例えば５０℃前後にすることでヒートアイランド化を緩和・回避することができる。なお、本実施形態では排ガス自体を無害化して大気に放出するので、排ガス温度低下によるダウンウォッシなどの影響は問題にならない。
【００４７】
但し、排ガス温度を低くし過ぎると冬季などで白煙化が生じるおそれがある。そこで本実施形態では排気通路１９の第２流量弁１９ａの開度を制御装置２０で調節することで、排気筒７から出る排ガス温度を白煙化防止範囲内に調節する。前述したように第１流量弁１８ａの開度を調節することで排ガス温度を白煙化防止範囲内に維持することができるが、気象条件の急変に迅速対応するには第２流量弁１９ａの開度調節が効果的である。排気通路１９を通じて約９０℃の排ガスを排気筒７出口に放出することができるので、気象条件の急変にも白煙化防止が可能である。
【００４８】
このように、排気筒７の出口温度を調節可能とすることで、潜熱回収コイル１７で排気筒７に入る排ガス温度を十分低減しながら、気象条件によって白煙化の可能性が高まると制御装置２０で排気筒７出口温度を臨機応変に高めて白煙化を確実に防止することができる。なお、排気筒７出口付近に公知の白煙化監視モニタを設置することで、制御装置２０と連動した形で白煙化防止の自動運転が可能である。
【００４９】
なお、ガスタービン１の排ガス中にはごく微量のばいじんが含まれる可能性があるが、その濃度は、大気汚染防止法に定める大型ボイラの許容濃度である１ｍ3あたり最大０．０３ｇ（また、ガスタービンの許容濃度である１ｍ3あたり最大０．０４ｇ）を大きく下回る。また、微量のばいじんやリークしたアンモニアの殆どは潜熱回収装置６において凝縮水に溶解する。従って、電気集塵設備等はまったく不要である。
【００５０】
以上説明したように、本発明の実施形態では排熱回収コイル１４に加えて潜熱回収コイル１７を配設することで排ガス温度を有効利用する。従来のＧＴＣＣはダウンウォッシや白煙化対策のため排ガス温度１００℃程度が一般的であり、排熱の有効利用やヒートアイランドなどの熱汚染が検討課題となっていた。本発明の実施形態では、白煙化を防止しつつ２つのコイル１４、１７によってＧＴＣＣ全体としての発電効率向上と、排ガス温度低減によるヒートアイランド（熱汚染）の防止が可能である。
【００５１】
また、潜熱回収コイル１７により排ガス中の水蒸気を凝縮水として凝縮水回収器８に回収し、当該凝縮水を復水器４の冷却系に使用することで節水することができる。このように排ガスから大量の凝縮水が得られ、しかも当該凝縮水は非常にクリーンであるため、復水器４の冷却系に使用するだけでなく、飲料水等を含め多目的用途に使用することも可能である。従って、水資源が不足している地域や海外などでは、高効率発電による大規模電力の容易確保と同時に、当該凝縮水を飲料用や産業用などを含め、高度利用用途に使用することができる。
【００５２】
図３は、発電システムあたりの排熱の割合について、本発明に係るＧＴＣＣと従来の発電方式（従来のＧＴＣＣ、火力一般、原子力）を比較したグラフ  概念図である。各２本の棒グラフの左側が単位発電量当りの排熱の割合（％）であり、右側が本発明のＧＴＣＣを１００（％）とした場合の発電方式別排熱量比（概念図）を示している。本発明のＧＴＣＣは潜熱回収装置６の使用により発電量当りの排熱の割合を従来のＧＴＣＣに比べて大幅に低減することができる。
【００５３】
この低減割合は約５０％（半減）にすることも可能である。従って、ＮＯｘの高効率除去による煙突設備不要化、それによる景観問題の解決、また排熱低減化による排熱・冷却水問題の解決により、大都市近郊に大規模なＧＴＣＣを新設しても住民や地域社会の合意を得て、事業性が高く、低コストで安定的に電力供給を早期に実現させることが容易になる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えばＮＯｘの反応剤としてアンモニアガスの代わりにアンモニア水や尿素を使用することも可能である。また、本発明は排熱を利用したバイナリー発電を組み合わせることで発電効率をさらに向上させることも可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１：ガスタービン                                        １ａ：空気圧縮機
２：蒸気タービン                                        ３：発電機
４：復水器                                              ５：排熱回収装置
５ａ：仕切壁                                            ６：潜熱回収装置
７：排気筒                                              ８：脱硝装置
８：凝縮水回収器                                        ９：冷却塔
１１：燃焼器                                            １２：冷却コイル
１３：ターボ冷凍機                                      １４：排熱回収コイル
１５：脱硝装置                                          １６：アンモニア供給装置
１７：潜熱回収コイル                                    １８：バイパス管
１８ａ：流量弁                                          １９：排気通路
１９ａ：流量弁                                          ２０：制御装置
２２：ポンプ                                            ２３：給水ポンプ
２４：冷却コイル                                        ２５：ポンプ
３０ａ、３０ｂ：センサ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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