(57)【要約】【課題】火力発電プラントの立地における水資源利用に制約がある場合でも、この火力発電プラント内で必要とされる水を十分に確保できること。【解決手段】化石燃料の燃焼により発生した燃焼ガスを用いて発電を行い、燃焼ガスが発電に寄与した後の排ガス中から水蒸気を回収して集水する火力発電プラント１０の集水装置２５であって、前記排ガスが大気排出用の煙突１８へ向かう途中の上流側に排ガス冷却装置１６が、下流側に水回収装置１７それぞれ設置され、排ガス冷却装置１６は、排ガスに水を噴霧することで排ガスを直接冷却するよう構成され、水回収装置１７は、排ガスの流れ方向に沿って配列された回収エレメントの表面に、排ガス冷却装置にて冷却された排ガス中の水分を付着させて分離し回収するよう構成され、排ガス冷却装置１６または水回収装置１７が、水蒸気を含む排ガスを露点以下の温度に冷却するよう構成されたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化石燃料の燃焼により発生した燃焼ガスを用いて発電を行い、前記燃焼ガスが発電に寄与した後の排ガス中から水蒸気を回収して集水する火力発電プラントの集水装置であって、
前記排ガスが大気排出用の煙突へ向かう途中の上流側に排ガス冷却装置が、下流側に水回収装置がそれぞれ設置され、
前記排ガス冷却装置は、前記排ガスに水を噴霧することで前記排ガスを直接冷却するよう構成され、
前記水回収装置は、前記排ガスの流れ方向に沿って配列された回収エレメントの表面に、前記排ガス冷却装置にて冷却された前記排ガス中の水分を付着させて分離し回収するよう構成され、
前記排ガス冷却装置または前記水回収装置が、前記水蒸気を含む前記排ガスを露点以下の温度に冷却するよう構成されたことを特徴とする火力発電プラントの集水装置。
【請求項２】
前記発電に供する蒸気タービンへ駆動用蒸気を供給するボイラを備え、
このボイラへ送水されるボイラ水が、排ガス冷却装置により排ガスを冷却して熱を吸収した水と、熱交換器により熱交換されて昇温されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の火力発電プラントの集水装置。
【請求項３】
前記熱交換器によりボイラ水を昇温させることで冷却された水が、排ガス冷却装置へ導かれて噴霧されるよう構成されたことを特徴とする請求項２に記載の火力発電プラントの集水装置。
【請求項４】
前記水回収装置の回収エレメントは、積層された平板または繊維製のミストセパレータであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の火力発電プラントの集水装置。
【請求項５】
前記排ガス冷却装置は、複数台が直列に接続されて多段構造に構成され、下流側の前記排ガス冷却装置で排ガスを冷却して熱を吸収した水を、上流側の前記排ガス冷却装置に噴霧させるよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の火力発電プラントの集水装置。
【請求項６】
前記排ガス冷却装置が水を噴霧するスプレーノズルは、数μｍ〜数１０μｍのミストを噴霧可能に構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の火力発電プラントの集水装置。
【請求項７】
前記ボイラは、燃焼ガスにより駆動されて発電機を回転させるガスタービンからの排ガスを導入し、送水された水を前記排ガスと熱交換して加熱して駆動用蒸気とする排熱回収ボイラであることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の火力発電プラントの集水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化天然ガス（ＬＮＧ）、石炭、石油等の化石燃料を燃料とする火力発電プラントの集水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＬＮＧ専焼の火力発電プラントでは大量の純水を必要とする。この火力発電プラントは、ＬＮＧを燃焼させて発生する燃焼ガスの熱でボイラにより蒸気を発生させ、この蒸気により蒸気タービンを駆動させて発電機を回転させ電気を発生している。このような火力発電プラントでは、蒸気タービン用給水、プラント内の機器冷却等用水、プラント内の生活用水及びプラント内の空調用水等として、１００万Ｋｗ級の発電プラントで通常数千トンに上る大量の水を使用する。
【０００３】
これらの水源として、河川水、工業用水、市水（上水）等を処理し、純水にして利用している。しかし、これらの水源の利用では水の購入費が高く、純水製造にも高コストを必要とする。更に、河川水や工業用水は水質が悪く、純水処理としては高度処理が必要になる。また、市水（上水）は比較的水質が良いが、非常に高価である。
【０００４】
また、環境規制などの各種規制により、取水そのものが制限される場合があるほか、天候により水不足となったときには、供給元である自治体から水の供給制限を受ける。水の供給制限を受けた場合には、火力発電プラントの運転に重大な支障を来し、運転停止に至るおそれもある。そもそも水が潤沢に得られない地域では、火力発電プラントの建設そのものが認可されないおそれがある。
【０００５】
特に、ＬＮＧ専焼を含むＬＮＧを燃料とする火力発電プラントでは、ガス成分である炭化水素（ほとんどがメタン）が燃焼して、燃焼ガスと共に多量の水蒸気が発生している。現状の火力発電プラントでは、この燃焼により生成された水蒸気を、全て炭酸ガスや窒素ガスと共に放出しており、この水を回収する装置は実在していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２６０９０９号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２９７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の背景技術で述べた、特に工業用水や上水の取水が困難である環境に火力発電プラントが設けられる場合には、この火力発電プラントで使用する水を十分に確保できない場合があるが、それに十分に対応できる技術が存在しないことが課題となる。火力発電プラント内で新たに水源を確保することで、火力発電プラントの建設が従来不可能であった立地であっても、その建設や運転が可能になる場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、火力発電プラントの立地における水資源利用に制約がある場合でも、この火力発電プラント内で必要とされる水を十分に確保できる火力発電プラントの集水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る火力発電プラントの集水装置は、化石燃料の燃焼により発生した燃焼ガスを用いて発電を行い、前記燃焼ガスが発電に寄与した後の排ガス中から水蒸気を回収して集水する火力発電プラントの集水装置であって、前記排ガスが大気排出用の煙突へ向かう途中の上流側に排ガス冷却装置が、下流側に水回収装置がそれぞれ設置され、前記排ガス冷却装置は、前記排ガスに水を噴霧することで前記排ガスを直接冷却するよう構成され、前記水回収装置は、前記排ガスの流れ方向に沿って配列された回収エレメントの表面に、前記排ガス冷却装置にて冷却された前記排ガス中の水分を付着させて分離し回収するよう構成され、前記排ガス冷却装置または前記水回収装置が、前記水蒸気を含む前記排ガスを露点以下の温度に冷却するよう構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、排ガス冷却装置または水回収装置が、水蒸気を含む排ガスを露点以下の温度に冷却することで、排ガス中の水蒸気が凝縮されて水が生成される。この結果、火力発電プラント内で水源を確保できるので、火力発電プラントの立地における水資源利用に制約がある場合でも、この火力発電プラント内で必要とされる水を十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る火力発電プラントの集水装置の第１実施形態が適用されたコンバインドサイクル方式の火力発電プラント示す系統図。
【図２】図１の水回収装置を示す断面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】図２及び図３の回収ユニットを示し、（Ａ）がその縦断面図、（Ｂ）、（Ｃ）が図４（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線、ＩＶＣ−ＩＶＣ線にそれぞれ沿う断面図。
【図５】図１における水回収装置の他の例を示す縦断面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。
【図７】図５及び図６の回収パイプを示し、（Ａ）がその縦断面図、（Ｂ）が図７（Ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿う断面図。
【図８】本発明に係る火力発電プラントの集水装置の第２実施形態が適用されたコンバインドサイクル方式の火力発電プラントを示す系統図。
【図９】従来のコンバインドサイクル方式の火力発電プラント示す系統図。
【図１０】従来の他のコンバインドサイクル方式の火力発電プラント示す系統図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図７）
図１は、本発明に係る火力発電プラントの集水装置の第１実施形態が適用されたコンバインドサイクル方式の火力発電プラント示す系統図である。この火力発電プラント１０は、液化天然ガス（ＬＮＧ）や石炭、石油等の化石燃料を燃料とするものであり、特に、ＬＮＧの燃焼により発生した燃焼ガスでガスタービン１２を回転駆動させて発電した後に、ガスタービン１２からの排ガスの熱を利用して排熱回収ボイラ１４で蒸気を発生させ、この蒸気（駆動用蒸気）により蒸気タービン１５を回転駆動させて発電を行なうコンバインドサイクル方式の火力発電プラントである。
【００１３】
つまり、化石燃料であるＬＮＧは、貯蔵タンク内に液体の状態で貯蔵されており、気化され圧縮空気と混合されて燃焼器１１へ送られる。この燃焼器１１は、気化されたＬＮＧを燃焼させて、例えば１０００℃以上の高温の燃焼ガスを生成してガスタービン１２へ送給する。
【００１４】
ガスタービン１２は、燃焼器１１からの燃焼ガスにより回転駆動され、連結された発電機１３を回転させて発電させる。このガスタービン１２にて仕事を終えた燃焼ガスは、約５００℃〜６００℃の排ガスとなって排熱回収ボイラ１４へ送給される。
【００１５】
排熱回収ボイラ１４は、送水された水（ボイラ水）を、例えば内部で窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去しながら、排ガスと熱交換して加熱させて過熱水蒸気を生成し、この過熱水蒸気を駆動用蒸気として蒸気タービン１５へ供給する。排熱回収ボイラ１４にてボイラ水と熱交換した排ガスは、後述の排ガス冷却装置１６及び水回収装置１７を経て、煙突１８から大気中へ排出される。
【００１６】
蒸気タービン１５は、排熱回収ボイラ１４からの駆動用蒸気により回転駆動され、連結された発電機１９を回転させて発電させる。この発電機１９は、発電機１３と同一物であってもよく、または別物であってもよい。蒸気タービン１５にて仕事を終えた蒸気（駆動用蒸気）は復水器２０に送給される。この復水器２０は、送給された蒸気を減圧しながら冷却して凝縮させ水に戻すことで、蒸気タービン１５の前後での圧力差を大きくし、これにより、蒸気タービン１５によって回転する発電機１９の発電出力を増大させている。復水器２０にて生成された水は、ボイラ水として熱交換器２１を経て排熱回収ボイラ１４へ送給される。
【００１７】
ここで、図９に示すように、従来の火力発電プラント１００では、復水器２０からのボイラ水が排熱回収ボイラ１４へ直接送給されるが、ボイラ水が復水器２０にて冷却された低い温度で排熱回収ボイラ１４へ流入すると、この排熱回収ボイラ１４内で図示しない熱交換器などの表面に結露が発生して、この熱交換器を含む部材が腐食する一因になる。なお、図９及び次に述べる図１０においては、本実施形態と同一の装置及び機器について同一の符合を付している。
【００１８】
一方、図１０に示す従来の他の各発電プラント１１０では、排熱回収ボイラ１４にて生成された過熱水蒸気（駆動用蒸気）の一部を分岐して熱交換器１１１へ導き、この熱交換器１１１において、復水器２０からのボイラ水と過熱水蒸気の一部とを混合させてボイラ水の温度を上昇させている。これにより、排熱回収ボイラ１４に送給されるボイラ水によって排熱回収ボイラ１４内での結露の発生が防止され、排熱回収ボイラ１４内の部材の腐食を防止することが可能になる。ところが、この火力発電プラント１１０では、排熱回収ボイラ１４にて生成された過熱水蒸気の一部を使用して、排熱回収ボイラ１４に送給されるボイラ水を昇温させているので、蒸気タービン１５へ供給される過熱水蒸気（駆動用蒸気）が減少して、蒸気タービン１５に連結された発電機１９の発電出力が低下してしまう。
【００１９】
これらに対し、本実施形態の火力発電プラント１０では、排熱回収ボイラ１４から煙突１８へ流れる排ガスの排出系統途中の上流側に排ガス冷却装置１６を、下流側に水回収装置１７をそれぞれ設置し、これらの排ガス冷却装置１６及び水回収装置１７によって、排熱回収ボイラ１４から排出された排ガスを冷却し、この排ガス中から水蒸気（水分）を凝縮させて回収し集水すると共に、排ガス冷却装置１６と熱交換器２１とによって、排ガスを冷却して熱を吸収した水を利用して、排熱回収ボイラ１４へ送給されるボイラ水を昇温させている。
【００２０】
上述のように、本実施形態の火力発電プラント１０では、化石燃料の燃焼により燃焼ガスと共に発生した、排ガス中の水蒸気を凝縮させて水を回収することで、火力発電プラント１０内で水源を確保することが可能になる。更に、排熱回収ボイラ１４へ送給されるボイラ水を、この排熱回収ボイラ１４から排出された排ガスの熱を利用して昇温することで、蒸気タービン１５に連結された発電機１９による発電出力の確保と、排熱回収ボイラ１４内での腐食の発生防止とが可能になる。
【００２１】
以下、火力発電プラント１０の集水装置２５を構成する上述の排ガス冷却装置１６、水回収装置１７及び冷却装置２１、並びに回収水槽２２及び冷却装置２３について詳説する。ここで、集水装置２５は、化石燃料の燃焼により燃焼ガスと共に発生する水蒸気を、燃焼ガスが発電に寄与した後の排ガス、具体的には排熱回収ボイラ１４から排出された排ガス中から回収して集水すると共に、この排ガスから熱を回収して、排熱回収ボイラ１４へ送給されるボイラ水を昇温するものである。
【００２２】
排ガス冷却装置１６は、排熱回収ボイラ１４から排出された８０℃〜１２０℃程度の排ガスに、スプレーノズル２６を用いて２０℃〜４０℃の水を噴霧させ、これにより排ガスを直接冷却する接触式冷却塔であり、排ガスは３０℃〜６０℃程度に冷却される。スプレーノズル２６から噴霧された水は、排ガスから熱を吸収することで温度が上昇し、更に気化する。このため、排ガスの湿度は、排熱回収ボイラ１４の出口Ａで数％〜数１０％程度であるが、排ガス冷却装置１６の出口Ｂでは水分が多く含まれた湿り蒸気となる。この湿り蒸気となった排ガスは水回収装置１７へ送られる。また、排ガスの熱を吸収して温度上昇した水は熱交換器２１へ送られる。
【００２３】
スプレーノズル２６は、排ガス冷却装置１６の上部に設置されており、更に、数μｍ〜数１０μｍの水のミストを噴霧可能に構成されている。スプレーノズル２６から噴霧される水のミストを数μｍ〜数１０μｍとしたのは、噴霧する水のミストが細かいほど排ガスとの熱交換効率が高くなって噴霧されるべき水量を抑制でき、従って、水をスプレーノズル２６の高さまで運搬する駆力を低減できるため、また、噴霧する水に固形物が含まれていないため、更に、ミストの伝熱係数が高くて排ガス冷却装置１６自体を小型化できるためである。
【００２４】
また、排ガス冷却装置１６では、排熱回収ボイラ１４から送給される排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）が水に吸収されるので、必要に応じて中和設備や脱塩設備が設けられる。これらの設備が設けられる場合においても、排ガス冷却装置１６は、ガスタービン１０にて駆動される発電機１３による発電出力を確保するため、排ガスを低い圧力損失で通過させるよう構成されている。
【００２５】
水回収装置１７は、排ガスの流れに沿って配列された回収エレメント２７（図４に示す積層された平板２７Ａ、または図７に示す繊維製のミストセパレータ２７Ｂ）の表面に、排ガス冷却装置１６にて冷却されて湿り蒸気となった排ガス中の水分を、水滴として付着させて排ガスと分離し、回収して集水するよう構成されたものである。更に、この水回収装置１７は、必要に応じて、水蒸気を含む湿り蒸気の排ガスを露点（約３０℃）以下に冷却する冷却機能を備えている。
【００２６】
水回収装置１７が冷却機能を有する場合は、排ガス冷却装置１６から導かれる排ガスの温度が露点を超えて高い場合である。水回収装置１７の上述の冷却機能によって、または排ガス冷却装置１６により排ガスが露点まで冷却されることによって、排ガスに含まれる化石燃料（本実施形態ではＬＮＧ）由来の水蒸気を凝縮させて、水回収装置１７の回収エレメント２７に水滴として付着させて回収することが可能になる。水回収装置１７の出口Ｃからは、水蒸気が除去され且つ約３０℃まで冷却された排ガスが煙突１８へ排出され、この煙突１８から大気中へ放出される。本実施形態では、水回収装置１７が冷却機能を有する場合について説明する。
【００２７】
つまり、図２〜図４に示すように、回収エレメント２７として平板２７Ａを有する水回収装置１７は、この平板２７Ａを収容する回収ユニット２８を備える。この回収ユニット２８は、図４に示すように、外気と遮断されて構成され、内部に複数枚の平板２７Ａを、図示しないスペースを介し隙間を隔てて積層させ、排ガスの流れ方向Ｘに沿って平行に配列させる。この回収ユニット２８の下部には、排ガスが回収ユニット内で平板２７Ａ間を流れることで平板２７Ａの表面に水滴が付着し、この付着した水滴が成長して重力の作用で落下したときの水を受け止める水受け２９が形成されている。この水受け２９は、送水チューブ３０を介して回収水槽２２に接続され、水受け２９内の水が重力の作用で送水チューブ３０を経て回収水槽２２へ導かれる。
【００２８】
回収ユニット２８は、図２及び図３に示すように、水回収装置１７のケーシング３１内に空気通路３２を隔てて複数個、または１個設置される。この回収ユニット２８には、排ガス冷却装置１６から排ガスを導く導入ダクト３３と、煙突１８へ排ガスを導く導出ダクト３４がそれぞれ気密状態で接続されている。また、ケーシング３１には、底部に空気流入口３５が、天部に空気流出口３６がそれぞれ形成されると共に、空気流出口３６付近に送風ファン３７が設置される。この送風ファン３７の回転により外気が空気流入口３５からケーシング３１内に流入し、空気通路３２内をＹ方向に流れて空気流出口３６から流出することで、回収ユニット２８内をＸ方向（上記Ｙ方向と直交する方向）に沿って流れる排ガスは外気と熱交換されて、露点以下に冷却される。
【００２９】
また、図５〜図７に示すように、回収エレメント２７として繊維製のミストセパレータ２７Ｂを有する水回収装置１７は、ミストセパレータ２７Ｂを収容する回収パイプ３８を備える。この回収パイプ３８は、図７に示すように、外気と遮断されて構成され、内部に複数枚のミストセパレータ２７Ｂを、排ガスの流れ方向Ｘに沿って直線状に配列させる。このミストセパレータ２７Ｂは回収パイプ３８内で、２点鎖線に示すように、スペーサ（不図示）等を介し隙間を隔てて積層されてもよい。この回収パイプ３８の底部には、例えば最も下流側のミストセパレータ２７Ｂの下流位置に送水チューブ３９が接続され、この送水チューブ３９が回収水槽２２に接続される。排ガスが回収パイプ３８内でミストセパレータ２７に沿って流れることで、これらのミストセパレータ２７の表面に水滴が付着し、この付着した水滴が成長して重力の作用で落下し、送水チューブ３９を経て回収水槽２２へ導かれる。
【００３０】
回収パイプ３８は、図５及び図６に示すように、水回収装置１７のケーシング４１内に１本または複数本に配置される。この回収パイプ３８には、排ガス冷却装置１６から排ガスを導く導入ダクト４３と、煙突１８へ排ガスを導く導出ダクト４４がそれぞれ気密状態で接続されている。また、ケーシング４１には、底部に空気流入口３５が、天部に空気流出口３６がそれぞれ形成されると共に、空気流出口３６付近に送風ファン３７が設置される。この送風ファン３７の回転により外気が空気流入口３５からケーシング４１内に流入し、このケーシング４１内をＹ方向に流れて空気流出口３６から流出することで、回収パイプ３８内をＸ方向（上記Ｙ方向と直交する方向）に沿って流れる排ガスは外気と熱交換されて、露点以下に冷却される。
【００３１】
上述のような平板２７Ａまたはミストセパレータ２７Ｂを備える水回収装置１７では、回収ユニット２８内で平板２７Ａが、回収パイプ３８内でミストセパレータ２７Ｂがそれぞれ排ガスの流れ方向Ｘに沿って配列されたこと、更に、回収ユニット２８、回収パイプ３８のそれぞれにおける排ガスの流路が流路断面積の拡大や縮小が少ない流路構成であって排ガスの直進性に優れていること等によって、回収ユニット２８、回収パイプ３８のそれぞれを流れる排ガスの圧力損失が低下し、これにより、ガスタービン１２で駆動される発電機１３の発電出力が確保される。また、平板２７Ａに付着した水滴が重力の作用で水受け２９に落下し、更に送水チューブ３０を経て回収水槽２２へ導かれることで、また、ミストセパレータ２７Ｂに付着した水滴が重力の作用で送水チューブ３９を経て回収水槽２２へ導かれることで、水回収装置１７及び回収水槽２２において水を回収するための動力が不要になる。
【００３２】
図１に示すように、水回収装置１７により回収されて回収水槽２２に導かれた回収水は、必要に応じて浄化され、一部が排ガス冷却装置１６にて噴霧される水への補給水となり、残りが火力発電プラント１０内に供給される。上述の回収水の浄化は次のようにしてなされる。
【００３３】
つまり、排熱回収ボイラ１４に導かれた回収水は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の溶解によって酸性水となっているので、例えばイオン交換樹脂による陰イオンの除去や、中和剤の添加によりｐＨを中性とする。中和剤には消石灰や水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムなどが用いられる。この中和された回収水を、逆浸透膜またはイオン交換樹脂による脱塩プロセスと、限外ろ過膜による粒子の除去とを行うことで純水とすれば、ボイラ水として使用することが可能になる。また、この純水は、火力発電プラント１０のメンテナンス後の洗浄水としても用いることが可能である。
【００３４】
図１に示す排ガス冷却装置１６にて排ガスの熱を吸収して温度上昇した水は熱交換器２１に導かれる。この熱交換器２１は、復水器２０から排熱回収ボイラ１４へ送給されるボイラ水を、排ガス冷却装置１６より排ガスを冷却して熱を吸収した水と熱交換して昇温させる。これにより、図１０の熱交換器１１１が行っていた排熱回収ボイラ１４内部部材の腐食防止のためのボイラ水の昇温を代替できるほか、熱交換器１１１の設置に伴う発電機１９の発電出力の低下を抑制できる。更に、熱バランスの調整次第ではあるが、熱交換器２１によるボイラ水の上昇温度を熱交換器１１１によるボイラ水の上昇温度よりも高くすることで、熱効率が向上して、蒸気タービン１５に連結された発電機１９による発電出力を増大させることが可能になる。
【００３５】
上述の熱交換器２１によりボイラ水を昇温させることで冷却された水は冷却装置２３に導かれ、この冷却装置２３により必要に応じて更に冷却される。この冷却装置２３は、火力発電プラント１０が上水や工業用水等の取水が困難な環境に立地されることに鑑み、水質管理された水を多量に使用するクーリングタワー（水冷式冷却塔）を用いることは不適切であり、空気冷却方式、または海水等の環境水を用いた冷却方式が好ましい。冷却装置２３により必要に応じて冷却された水は排ガス冷却装置１６に導かれ、この排ガス冷却装置１６のスプレーノズル２６から噴霧される。
【００３６】
冷却装置２３から排ガス冷却装置１６に送給される水は、この排ガス冷却装置１６にて噴霧されて蒸発することから、回収水槽２２から適宜補充される。但し、排ガス冷却装置１６にて排ガスが露点（約３０℃）まで冷却される場合には、この排ガス冷却装置１６により排ガス中の水蒸気が凝縮されて水として多量に回収されることになる。従って、この場合には、排ガス冷却装置１６から熱交換器２１を経て冷却装置２３に流れる水が多量になるので、冷却装置２３から排ガス冷却装置１６に送給される水の一部が適宜回収水槽２２に貯留されることになる。
【００３７】
以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
（１）図１に示すように、排ガス冷却装置１６または水回収装置１７が、水蒸気を含む排ガスを露点以下の温度に冷却することで、排ガス中の水蒸気が凝縮されて水が生成される。この結果、火力発電プラント１０内に水源が確保されるので、火力発電プラント１０の立地において上水や工業用水等の取水が困難であって水資源利用に制約がある場合でも、この火力発電プラント１０内で必要される水を十分に確保できる。
【００３８】
（２）排熱回収ボイラ１４へ送給されるボイラ水が熱交換器２１にて、排ガス冷却装置１６により排ガスを冷却することで熱を吸収した水と熱交換されて昇温される。このため、第１に、復水器２０からの低温のボイラ水が排熱回収ボイラ１４へ流入することで排熱回収ボイラ１４内に発生する結露を防止でき、従って、この結露により生ずる排熱回収ボイラ１４内の部材の腐食を防止できる。
【００３９】
第２に、ボイラ水の昇温は、煙突１８から本来排出される排気ガスから排ガス冷却装置１６にて吸収された熱を利用して行われるので、熱効率を向上させることができる。更に、ボイラ水の昇温が、排熱回収ボイラ１４にて生成されて蒸気タービン１５へ供給される過熱水蒸気の一部を利用するものではないので、蒸気タービン１５により駆動される発電機１９の発電出力を好適に確保することができる。
【００４０】
［Ｂ］第２実施形態（図８）
図８は、本発明に係る火力発電プラントの集水装置の第２実施形態が適用されたコンバインドサイクル方式の火力発電プラントを示す系統図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４１】
本第２実施形態における火力発電プラント５０の集水装置５１が第１実施形態と異なる点は、排ガス冷却装置１６が複数台直列に接続されて多段構造に構成され、排ガスの流れ方向下流側の排ガス冷却装置１６で排ガスを冷却して熱を吸収した水を、排ガスの流れ方向上流側の排ガス冷却装置１６にて噴霧させるよう構成された点である。
【００４２】
つまり、例えば３台の排ガス冷却装置１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが直列に接続された場合には、最も下流側の排ガス冷却装置１６Ｃで冷却装置２３により冷却された水を噴霧させ、この排ガス冷却装置１６Ｃにて排ガスから熱を吸収した水を、上流側の排ガス冷却装置１６Ｂに導いて噴霧させ、この排ガス冷却装置１６Ｂで排ガスから熱を吸収した水を、最も上流側の排ガス冷却装置１６Ａに導いて噴霧させる。従って、下流側の排ガス冷却装置１６（特に最も下流側の排ガス冷却装置１６Ｃ）では相対的に冷たい水が噴霧され、上流側（特に最も上流側の排ガス冷却装置１６Ａ）では相対的に熱い水が噴霧されることになる。これにより、最も上流側の排ガス冷却装置１６（１６Ａ）で排ガスから熱を吸収した水の温度は、排ガス冷却装置１６が一段の場合（即ち排ガス冷却装置１６Ｃのみの場合）に排ガスから熱を吸収した水の温度よりも高くなり、排熱回収ボイラ１４からの排ガスの熱をより効率的に回収することが可能になる。
【００４３】
従って、本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。
【００４４】
（３）複数台の排ガス冷却装置１６（例えば排ガス冷却装置１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ）が直列に接続されて多段構造に構成され、排ガスの流れ方向下流側の排ガス冷却装置１６で排ガスを冷却して熱を吸収した水を、排ガスの流れ方向上流側の排ガス冷却装置にて噴霧させるよう構成されたので、排ガスの流れ方向最も上流側の排ガス冷却装置１６で排ガスから熱を吸収した水の温度を、排ガス冷却装置１６が一段の場合に排ガスから熱を吸収した水の温度よりも高温にできる。このように、排ガス冷却装置１６を上述の如く多段構造に構成することで排ガスの熱を効率的に回収できるので、この多段構造の排ガス冷却装置１６と熱交換器２１とにより、復水器２０から排熱回収ボイラ１４へ送給されるボイラ水をより高温に設定でき、蒸気タービン１５に連結された発電機１９による発電出力を向上させることができる。
【００４５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これらの実施形態は、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、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
【００４６】
例えば、上述の両実施形態では、ガスタービン１２、排熱回収ボイラ１４及び蒸気タービン１５を有するコンバインドサイクル方式の火力発電プラント１０に対して本発明を適用したが、化石燃料を燃焼して生成した燃焼ガスによりガスタービンを駆動して発電する火力発電プラントにおいて、ガスタービンから排出される排ガスに対して本発明を適用してもよい。更に、化石燃料を燃焼して生成した燃焼ガスをボイラに導いて蒸気を生成し、この蒸気により蒸気タービンを駆動して発電する火力発電プラントにおいて、ボイラから排出される排ガスに対して本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０…火力発電プラント、１２…ガスタービン、１３…発電機、１４…排熱回収ボイラ、１６…排ガス冷却装置、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ…排ガス冷却装置、１７…水回収装置、１８…煙突、１９…発電機、２１…熱交換器、２２…回収水槽、２５…集水装置、２６…スプレーノズル、２７…回収エレメント、２７Ａ…平板、２７Ｂ…ミストセパレータ、５０…火力発電プラント、５１…集水装置。
【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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【図９】
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【図１０】
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