(57)【要約】【課題】土建工事を低減でき、費用を抑制できる燃料ガス冷却器を提供する。【解決手段】天井にガス出口７１２が設けられた密閉型の冷却水槽７１と、冷却水槽７１に貯留する冷却水に水没する位置に設けられ、冷却水槽７１の外部から導入されたガスをガス噴出孔７２２ａから噴出するガス導入管７２と、ガス噴出孔７２２ａの重量方向上方となる位置に設けられ、冷却水槽７１の内部空間に冷却水を噴霧する冷却水ノズル７３と、を備えた。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井にガス出口が設けられた密閉型の冷却水槽と、
前記冷却水槽に貯留する冷却水に水没する位置にガス噴出孔が開口し、前記冷却水槽の外部から導入されたガスが前記ガス噴出孔から噴出するガス導入管と、
前記ガス噴出孔の重力方向上方となる位置に設けられ、前記冷却水槽の閉鎖空間に冷却水を噴霧する冷却水ノズルと、
を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ガス導入管は、内部に流路を横切る減圧多孔板オリフィスを有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記ガス導入管は、前記冷却水槽に挿設された主管と、前記ガス噴出孔が形成されたガス噴出管と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記冷却水槽に貯留された冷却水を前記冷却水ノズルに供給する循環ポンプを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記ガス導入管の基端側に冷却水の逆流を防止するトラップを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記冷却水ノズルの重力方向上方となる位置に冷却水を貯留する貯水タンクを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記ガス出口にガスに含まれるミストを補集するデミスタを備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記冷却水槽は、水平方向に長軸を有し、鉛直方向に短軸を有する横長中空立体形状を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記冷却水槽は、水平方向に直交する二方向に長軸を有し、鉛直方向に短軸を有する扁平中空立体形状を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記ガスは、可燃性ガスであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記ガスは、高炉ガス焚きガスタービン発電システムにおいてガスタービンが緊急停止した場合に高炉ガス供給系統から供給されるバイパスガスであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の熱交換器が組み込まれたことを特徴とする高炉ガス焚きタービン発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温高圧のガスを減温及び減圧する熱交換器及びガスタービン発電システムに関するもので、特に、ガスタービンが緊急停止した場合に供給される高温高圧なガスを減温及び減圧するのに好適な熱交換器及びガスタービン発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉ガス焚きガスタービン発電システムに組み込まれ、ガスタービンが緊急停止した場合に高炉から供給される高炉ガス（ＢＦＧ（Ｂｌａｓｔ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｇａｓ））を減温及び減圧するのに好適な熱交換器が知られている。かかる熱交換器は、容器の内部で高炉ガスに冷却水を噴霧するもので、容器、デフューザ、オーバフロー管、を備えている。
【０００３】
容器は、鉛直方向に細長い縦型の密閉容器であって、底部中央から内部鉛直方向にガス導入管の一端が挿設されている。ガス導入管は、ガスタービンが緊急停止した場合に高炉から供給された高炉ガスを容器に導入するためのもので、他端は高炉ガス供給系統に接続されている。これにより、ガスタービンが緊急停止した場合には高炉ガス供給系統からガス導入管を通り容器に高炉ガスが導入される。ガス導入管の内部には、高炉ガスの流路を横切るように、減圧多孔板オリフィスが設けられている。減圧多孔板オリフィスは、高炉ガスを減圧するためのもので、高炉ガスが減圧多孔板オリフィスを通過する際に高炉ガスの圧力が減圧される。
【０００４】
デフューザは、ガス導入管から導入された高炉ガスの流れを反転させるためのもので、高炉ガスの流れが反転する際にさらに減圧される。また、デフューザの内部、ガス導入管出口よりもやや下方となる位置には冷却水ノズルが設けられている。冷却水ノズルは、減圧された高炉ガスに冷却水を噴霧するためのもので、冷却水供給管に接続されている。これにより、減圧された高炉ガスは冷却水ノズルから噴霧された冷却水の蒸発潜熱により減温される。一方、蒸発潜熱により高炉ガスを減温した冷却水は滴下し、容器底部に貯水され、一定量を超えた冷却水は、オーバフロー管を通り、冷却水貯水ピットに貯留される（例えば、特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１６５８２８号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２０１２／０９９０４６号
【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、冷却水貯水ピットは、容器よりも低い位置に設ける必要があり、土建工事に長期間を要し、費用も嵩むという課題があった。
上記課題を解決すべく、本発明は、土建工事を低減でき、費用を節減できる熱交換器及びガスタービン発電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】
【０００７】
本発明は、天井にガス出口が設けられた密閉型の冷却水槽と、前記冷却水槽に貯留する冷却水に水没する位置にガス噴出孔が開口し、前記冷却水槽の外部から導入されたガスが前記ガス噴出孔から噴出するガス導入管と、前記ガス噴出孔の重力方向上方となる位置に設けられ、前記冷却水槽の閉鎖空間に冷却水を噴霧する冷却水ノズルと、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、冷却水槽の閉鎖空間において噴霧された冷却水が冷却水槽に貯留されるので、別途冷却水貯水ピットを設ける必要がない。これにより、土建工事を低減でき、費用を節減できる。また、冷却水槽に貯留された冷却水は、ガス導入管から導入されたガスの減温及び減圧に利用されるので、ガス導入管から導入されたガスの減温及び減圧を効率に行うことができる。
【０００８】
本発明の一態様では、前記ガス導入管は、内部に流路を横切る減圧多孔板オリフィスを有することが好ましい。
このようにすれば、ガス導入管から導入されたガスは、減圧多孔板オリフィスを通過する際に減圧される。これにより、ガス導入管から導入されたガスを効率的に減圧できる。
【０００９】
また、本発明の一態様では、前記ガス導入管は、前記冷却水槽に挿設された主管と、前記ガス噴出孔が形成されたガス噴出管と、を有することが好ましい。
このようにすれば、冷却水槽の外部から導入されたガスは、主管を通りガス噴出管に供給され、ガス噴出孔から噴出する際に減圧される。これにより、ガスを効率的に減圧できる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記冷却水槽に貯留された冷却水を前記冷却水ノズルに供給する循環ポンプを備えることが好ましい。
このようにすれば、冷却水槽に貯留された冷却水を再利用できる。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記ガス導入管の基端側に冷却水の逆流を防止するトラップを設けることが好ましい。
このようにすれば、冷却水槽に貯留された冷却水がガス供給元に逆流するのを防止できる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記冷却水ノズルの重力方向上方となる位置に冷却水を貯留する貯水タンクを備えたことが好ましい。
このようにすれば、停電事故等により冷却水が供給されない場合であっても貯水タンクから冷却水ノズルに一定時間冷却水を供給できる。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記ガス出口にガスに含まれるミストを補集するデミスタを備えることが好ましい。
このようにすれば、ガスに含まれるミストがガス出口から外部に流出するのを防止できる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記冷却水槽は、水平方向に長軸を有し、鉛直方向に短軸を有する横長中空立体形状を有することが好ましい。
このようにすれば、冷却水槽の地上高さを抑制できるので、土建工事費用を節減できる。
【００１５】
また、本発明の一態様では、前記冷却水槽は、水平方向に直交する二方向に長軸を有し、鉛直方向に短軸を有する扁平中空立体形状を有することが好ましい。
このようにすれば、冷却水槽の地上高さを抑制できるので、土建工事費用を節減できる。
【００１６】
また、本発明の一態様では、前記ガスは、可燃性ガスであることが好ましい。
このようにすれば、可燃性ガスを効率的に減温減圧することができる。
【００１７】
また、本発明の一態様では、前記ガスは、高炉ガス焚きガスタービン発電システムにおいてガスタービンが緊急停止した場合に高炉ガス供給系統から供給されるバイパスガスであることが好ましい。
このようにすれば、ガスタービンが緊急停止した場合に高炉ガス供給系統から供給されるバイパスガスを効率的に減温減圧できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、冷却水槽の閉鎖空間において噴霧された冷却水が冷却水槽に貯留されるので、別途冷却水貯留ピットを設ける必要がない。これにより、土建工事を低減でき、費用を節減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１である高炉ガス焚きガスタービン発電システムを示す図である。
【図２】図１に示した燃料ガス冷却器を示す図である。
【図３】図２に示した燃料ガス冷却器のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】ガス噴出孔と冷却水ノズルの配置例１を示す模式図である。
【図５】ガス噴出孔と冷却水ノズルの配置例２を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２である高炉ガス焚きタービン発電システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱交換器及びガスタービン発電システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、本実施の形態により、この発明が限定されるものではない。
【００２１】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１である高炉ガス焚きガスタービン発電システムを示す図である。また、図２は、図１に示した燃料ガス冷却器を示す図であり、図３は、図２に示した燃料ガス冷却器のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。さらに、図４及び図５は、ガス噴出口と冷却水ノズルの配置例を示す模式図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の実施の形態１である高炉ガス炊きガスタービン発電システム１は、高炉（図示せず）で生成された高炉ガス（ＢＦＧ（Ｂｌａｓｔ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｇａｓ））を燃料として発電するもので、ガスタービン２、燃料ガス圧縮機であるＢＦＧ圧縮機３、発電機（図示せず）、ＣＯＧ（コークス炉ガス）供給系統（図示せず）、ＢＦＧ（高炉ガス）供給系統６、を備えている。
【００２３】
ガスタービン２とＢＦＧ圧縮機３は、減速機（図示せず）を介して連結され、ガスタービン２が回転すると、ＢＦＧ圧縮機３も回転する。同様に、ガスタービン２と発電機は、減速機（図示せず）を介して連結され、ガスタービン２が回転すると発電機が回転する。これにより、ガスタービン２が回転すると発電機が発電することになる。
【００２４】
ガスタービン２は、空気圧縮機２１、（ガスタービン）燃焼器２２、タービン２３を備えて構成される。これにより、ＣＯＧ供給系統から供給されたコークス炉ガス（以下「ＣＯＧ」という）、ＢＦＧ供給系統６から供給された高炉ガス（以下「ＢＦＧ」という）、空気圧縮機２１から供給された空気、が混合され、燃焼することにより、タービン２３が回転する。
【００２５】
ＣＯＧ供給系統は、ＣＯＧ（高カロリーの燃料）を燃焼器２２、より具体的にはパイロットノズル（図示せず）に供給するための燃料供給ラインであって、ＣＯＧ供給系統の下流端は、燃焼器２２に接続されている。
【００２６】
ＢＦＧ供給系統６は、ＢＦＧ（低カロリーの燃料）を燃焼器２２、より具体的にはガスノズル（図示せず）、に供給するための燃料供給ラインであって、上流側ライン６１、下流側ライン６２、バイパスライン６３、を有している。
【００２７】
上流側ライン６１は、高炉（図示せず）で発生したＢＦＧをＢＦＧ圧縮機３に供給するためのもので、上流側となる一端が高炉に接続され、下流側となる他端がＢＦＧ圧縮機３に接続されている。また、上流側ライン６１の途中には、混合器（図示せず）と集塵装置６１２とが設けられている。混合器は、高炉から供給されたＢＦＧを適当な熱量を有するＢＦＧに調整するためのもので、混合器において高炉から供給されたＢＦＧに減熱用の窒素（Ｎ２）又は増熱用のＣＯＧが混合される。集塵装置６１２は、混合器からＢＦＧ圧縮機３に供給されるＢＦＧから塵やゴミ等の微粒子を分離・除去するためのもので、例えば、電気集塵装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ）により構成される。
【００２８】
下流側ライン６２は、ＢＦＧ圧縮機３で圧縮されたＢＦＧを燃焼器２２に供給するためのもので、上流側となる一端がＢＦＧ圧縮機３に接続され、下流側となる他端が燃焼器２２に接続されている。また、下流側ライン６２の途中には、遮断弁６２１と緊急遮断弁（危急遮断弁）６２２とが設けられている。
【００２９】
バイパスライン６３は、ガスタービン２が緊急停止した場合に高炉から供給されたＢＦＧを減温及び減圧するためのもので、上流側となる一端が下流側ライン６２から分岐し、下流側となる他端が上流側ライン６１に合流する。また、バイパスライン６３の途中には、バイパス弁６３１と、燃料ガス冷却器７とが設けられている。
【００３０】
図２に示すように、燃料ガス冷却器（熱交換器）７は、ガスタービン２が緊急停止した場合に高炉から供給されたＢＦＧを減温及び減圧するためのもので、冷却水槽７１、ガス導入管７２、冷却水ノズル７３、冷却水供給管７４，７５、貯水タンク７６、を備えて構成されている。
【００３１】
冷却水槽７１は、冷却水を貯留するための密閉型の容器で、水平方向に長軸を有し、鉛直方向に短軸を有する水平方向に細長い横型中空立体形状（カプセル状）に形成されている。また、冷却水槽７１の底部側面には冷却水出口７１１が設けられている。冷却水出口７１１は、貯留された冷却水を回収するためのもので、冷却水出口７１１から回収された冷却水は再利用される。また、冷却水槽７１の天井にはガス出口７１２が設けられている。ガス出口７１２は減温及び減圧されたＢＦＧを回収するためのもので、ガス出口７１２から回収されたＢＦＧは再利用される。また、ガス出口７１２には、デミスタ７１３が設けられている。デミスタ７１３は、ＢＦＧに含まれるミスト（主に水分）を補集するためのもので、ＢＦＧに含まれるミストはデミスタ７１３に補集される。
【００３２】
ガス導入管７２は、冷却水槽７１の外部（高炉）から冷却水槽７１の内部にＢＦＧを導入するためのもので、冷却水槽７１に挿設されている。ガス導入管７２は、冷却水槽７１に貯留される冷却水に水没する位置に設けられ、冷却水槽７１に冷却水が貯留された場合に冷却水に水没する。ガス導入管７２は、主管７２１と主管７２１から分岐した複数のガス噴出管７２２を有している。主管７２１は、冷却水槽７１に挿設される部分で、その基端（入口）側には、一又は複数の減圧多孔板オリフィス７２３が設けられている。減圧多孔板オリフィス７２３は、主管７２１の流路を横切る位置に設けられ、主管７２１に導入されたＢＦＧは減圧多孔板オリフィス７２３を通過する際に減圧される。複数のガス噴出管７２２は、ＢＦＧを噴出させるためのもので、それぞれ主管７２１から垂下されている。複数のガス噴出管７２２には、それぞれ複数のガス噴出孔７２２ａが設けられ、ガス導入管７２から導入されたＢＦＧはガス噴出孔７２２ａから冷却水中に噴出される。これにより、ガス導入管７２から導入されたＢＦＧは減圧され、冷却水槽７１の閉鎖空間に放出される。
【００３３】
また、ガス導入管７２の基端側にはトラップが設けられている。トラップは、冷却水の逆流を防止するためのもので、例えば、バイパス弁６３１の高さ位置をガス導入管７２の高さ位置よりも高い位置に設置することにより構成される。
【００３４】
ガス噴出孔７２２ａは、ＢＦＧが冷却水槽７１の閉鎖空間に一様に放出されるように配置されることが好ましく、例えば、図４に示すように、格子点位置（７２２ａ１）に配置され、あるいは、図５に示すように、千鳥配列となる位置（７２２ａ２）に配置される。
【００３５】
冷却水ノズル７３は、冷却水槽７１の閉鎖空間に放出されたＢＦＧに冷却水を噴霧するためのもので、ガス噴出孔７２２ａの重力方向上方となる位置に設けられている。具体的には、冷却水槽７１の内部天井近くに設けられ、冷却水中から泡状に噴き出るＢＦＧに冷却水が噴霧される。
【００３６】
冷却水ノズル７３は、冷却水が冷却水槽７１の閉鎖空間に一様に放出されるように配置されることが好ましく、例えば、図４に示すように、格子点位置（７３ｂ）に配置され、あるいは、図５に示すように千鳥配列となる位置（７３ｃ）に配置される。
【００３７】
冷却水供給管７４は、冷却水ノズル７３に冷却水を供給するためのもので、冷却水の供給源（図示せず）に接続されている。これにより、冷却水の供給源から供給された冷却水は冷却水供給管７４を通り、冷却水ノズル７３に供給される。また、図１に示すように、冷却水供給管７４と上述した冷却水出口７１１とは、冷却水供給管７５によって配管接続されている。冷却水供給管７５は、冷却水槽７１に貯留された冷却水を回収し再利用するためのもので、その途中には、循環ポンプ７５１が設けられている。これにより、冷却水出口７１１から回収された冷却水は、冷却水供給管７５，７４を通り、冷却水ノズル７３から噴霧され、再利用される（循環される）。
【００３８】
貯水タンク７６は、非常用の冷却水を貯留するためのもので、停電等により冷却水の供給源や冷却水槽７１から冷却水ノズル７３に冷却水を供給できない場合に冷却水ノズル７３に冷却水を供給する。貯水タンク７６から冷却水ノズル７３に冷却水を供給する手段として、位置エネルギーによるほか、窒素（Ｎ２）など冷却水に不溶なガスを圧力封入しておくことが好ましい。
【００３９】
本発明の実施の形態１である高炉ガス焚きガスタービン発電システム１においてガスタービン２が緊急停止すると、バイパス弁６３１が開放される。これにより、高炉で生成された高温高圧なＢＦＧは、バイパス弁６３１を通り、ガス導入管７２に導入される。このとき導入されるＢＦＧの温度は４００°Ｃ程度で、圧力は５ＭＰａ程度である。
【００４０】
ガス導入管７２に導入されたＢＦＧは、まず、主管７２１に設けた減圧多孔板オリフィス７２３を通る際に減圧され、複数のガス噴出管７２２に分配される。複数のガス噴出管７２２に分配されたＢＦＧは、ガス噴出孔７２２ａを通り冷却水中に噴出する。このとき、ＢＦＧはさらに減圧されることになる。ガス噴出孔７２２ａを通り冷却水中に噴出されたＢＦＧは、泡状となり、冷却水から閉鎖空間に湧き出る。冷却水から湧き出したＢＦＧには、冷却水ノズル７３から冷却水が噴霧され、ＢＦＧは３５°Ｃ程度まで減温される。
【００４１】
そして、冷却水ノズル７３から噴霧された冷却水は、６０°Ｃ程度まで暖められ、冷却水槽７１に貯留される。一方、減温されたＢＦＧは、ガス出口７１２を通り回収される。このとき、ＢＦＧに含まれるミストはデミスタ７１３で捕集される。
【００４２】
本発明の実施の形態１に係る燃料ガス冷却器７は、冷却水槽７１の閉鎖空間において噴霧された冷却水が冷却水槽７１に貯留されるので、別途冷却水貯水ピットを設ける必要がない。これにより、土建工事を低減でき、費用を節減できる。また、冷却水槽７１に貯留された冷却水は、ガス導入管７２から導入されたガスの減温及び減圧に利用されるので、ガス導入管７２から導入されたＢＦＧの減温及び減圧を効率的に行うことができる。
【００４３】
また、ガス導入管７２は、内部に流路を横切る減圧多孔板オリフィス７２３を有するので、ガス導入管７２から導入されたＢＦＧは、減圧多孔板オリフィス７２３を通過する際に減圧される。これにより、ガス導入管７２から導入されたＢＦＧを効率的に減圧できる。
【００４４】
また、冷却水槽７１に貯留された冷却水を冷却水ノズル７３に供給する循環ポンプ７５１を備えるので、冷却水槽７１に貯留された冷却水を再利用できる。
【００４５】
また、ガス導入管７２の基端側に冷却水の逆流を防止するトラップを設けたので、冷却水槽７１に貯留された冷却水がガス供給元（高炉）に向けて逆流するのを防止できる。
【００４６】
また、ガス出口７１２にＢＦＧに含まれるミストを補集するデミスタ７１３を備えるので、ＢＦＧに含まれるミストがガス出口７１２から外部に流出するのを防止できる。
【００４７】
尚、上述した本発明の実施の形態１に係る燃料ガス冷却器７の冷却水槽は、水平方向に長軸を有し、鉛直方向に短軸を有する水平方向に細長い横型中空立体形状に形成するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、水平方向に直交する二方向に長軸を有し、鉛直方向に短軸を有する扁平中空立体形状を有するものとしてもよい。
【００４８】
図６は、本発明の実施の形態１に係る燃料ガス冷却器の変形例を示す図である。変形例に係る燃料ガス冷却器は、冷却水槽７１から貯水タンク７６を経由して冷却水ノズル７３に冷却水を供給するもので、循環ポンプ７５１で汲み上げられた冷却水は一旦貯水タンクに貯水された後、冷却水ノズル７３に供給される。
【００４９】
このように、冷却水槽７１から貯水タンク７６を経由して冷却水ノズル７３に冷却水を供給するものとすると、冷却水が貯水タンク７６の中を循環することになる。これにより、停電等により循環ポンプ７５１を稼働できないときでも、貯水タンク７６から冷却水ノズル７３に一定時間冷却水を供給することができる。また、冷却水は貯水タンク７６を循環するので、貯水タンク７６の中で冷却水が変質することを防止できる。
【００５０】
［実施の形態２］
図７は、本発明の実施の形態２である高炉ガス焚きガスタービン発電システムを示す図である。図７に示すように、本発明の実施の形態２である高炉焚きガスタービン発電システム１０１は、上述した本発明の実施の形態１である高炉焚きガスタービン発電システム１と燃料ガス冷却器１０７を除いて異なるところはない。したがって、本発明の実施の形態１である高炉焚きガスタービン発電システムと共通する構成は同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本発明の実施の形態２に係る燃料ガス冷却器１０７は、上述した本発明の実施の形態１に係る燃料ガス冷却器７と同様、ガスタービン２が緊急停止した場合に高炉から供給されたＢＦＧを減温及び減圧するためのもので、冷却水槽１７１、ガス導入管１７２、冷却水ノズル１７３、冷却水供給管１７４，１７５、貯水タンク１７６を備えて構成されている。
【００５２】
冷却水槽１７１は、冷却水を貯留するための密閉型容器で、鉛直方向に中心軸を有する円筒状の胴部とドーム状の頂部を有する縦型中空立体形状に形成されている。また、冷却水槽１７１の底部側面には冷却水出口１７１１が設けられている。冷却水出口１７１１は、貯留された冷却水を回収するためのもので、冷却水出口１７１１から回収された冷却水は再利用される。また、冷却水槽１７１の天井にはガス出口１７１２が設けられている。ガス出口１７１２は減温及び減圧されたＢＦＧを回収するためのもので、ガス出口１７１２から回収されたＢＦＧは再利用される。また、ガス出口１７１２には、デミスタ１７１３が設けられている。デミスタ１７１３は、ＢＦＧに含まれるミスト（主に水分）を補集するためのもので、ＢＦＧに含まれるミストはデミスタ１７１３に補集される。
【００５３】
ガス導入管１７２は、冷却水槽１７１の外部（高炉）から冷却水槽１７１の内部にＢＦＧを導入するためのもので、冷却水槽１７１に挿設されている。ガス導入管１７２は、冷却水槽１７１に貯留される冷却水に水没する位置に設けられ、冷却水槽１７１に冷却水が貯留された場合に冷却水に水没する。ガス導入管１７２は、主管１７２１と主管１７２１から分岐した複数のガス噴出管１７２２を有している。主管１７２１は、冷却水槽１７１に挿設される部分で、水平方向に延在した後鉛直方向に垂下されている。また、主管１７２１の導入端（入口）側には、一又は複数の減圧多孔板オリフィス１７２３が設けられている。減圧多孔板オリフィス１７２３は、主管１７２１の流路を横切る位置に設けられ、主管１７２１に導入されたＢＦＧは減圧多孔板オリフィス１７２３を通過する際に減圧される。複数のガス噴出管１７２２は、ＢＦＧを噴出させるためのもので、それぞれ主管１７２１から水平方向に延在している。複数のガス噴出管１７２２には、それぞれ複数のガス噴出孔１７２２ａが設けられ、ガス導入管１７２から導入されたＢＦＧは減圧され、冷却水槽７１の閉鎖空間に放出される。
【００５４】
冷却水ノズル１７３は、冷却水槽１７１の閉鎖空間に放出されたＢＦＧに冷却水を噴霧するためのもので、ガス噴出孔１７２２ａの重力方向上方となる位置に設けられている
具体的には、冷却水槽１７１の内部天井近くに設けられ、冷却水中から泡状に噴き出るＢＦＧに冷却水が噴霧される。
【００５５】
冷却水供給管１７４は、冷却水ノズル１７３に冷却水を供給するためのもので、冷却水の供給源（図示せず）に接続されている。これにより、冷却水の供給源から供給された冷却水は冷却水供給管１７４を通り、冷却水ノズル１７３に供給される。また、図７に示すように、冷却水供給管１７４と上述した冷却水出口１７１１とは、冷却水供給管１７５によって配管接続されている。冷却水供給管１７５は、冷却水槽１７１に貯留された冷却水を回収し再利用するためのもので、その途中には、循環ポンプ１７５１が設けられている。これにより、冷却水出口１７１１から回収された冷却水は、冷却水供給管１７５，１７４を通り、冷却水ノズル１７３から噴霧され、再利用される（循環される）。
【００５６】
貯水タンク１７６は、非常用の冷却水を貯留するためのもので、停電等により冷却水の供給源や冷却水槽１７１から冷却水ノズル１７３に冷却水を供給できない場合に冷却水ノズル１７３に冷却水を供給する。貯水タンク１７６から冷却水ノズル１７３に冷却水を供給する手段として、位置エネルギーによるほか、窒素（Ｎ２）など冷却水に不要なガスを圧力封入しておくことが好ましい。
【００５７】
本発明の実施の形態２である高炉ガス焚きガスタービン発電システム１０１においてガスタービン２が緊急停止すると、バイパス弁６３１が開放される。これにより、高炉で生成された高温高圧なＢＦＧは、バイパス弁６３１を通り、ガス導入管１７２に導入される。このとき導入されるＢＦＧの温度は４００°Ｃ程度で、圧力は５ＭＰａ程度である。
【００５８】
ガス導入管１７２に導入されたＢＦＧは、まず、主管１７２１に設けた減圧多孔板オリフィス１７２３を通る際に減圧され、複数のガス噴出管１７２２に分配される。複数のガス噴出管１７２２に分配されたＢＦＧは、ガス噴出孔１７２２ａを通り冷却水中に噴出する。このとき、ＢＦＧはさらに減圧されることになる。ガス噴出孔１７２２ａを通り冷却水中に噴出されたＢＦＧは、泡状となり、冷却水から閉鎖空間に湧き出る。冷却水から湧き出したＢＦＧには、冷却水ノズル１７３から冷却水が噴霧され、ＢＦＧは３５°Ｃ程度まで減温される。
【００５９】
そして、冷却水ノズル１７３から噴霧された冷却水は、６０°Ｃ程度まで暖められ、冷却水槽１７１に貯留される。一方、減温されたＢＦＧは、ガス出口１７１２を通り回収される。このとき、ＢＦＧに含まれるミストはデミスタ１７１３で捕集される。
【００６０】
本発明の実施の形態２に係る燃料ガス冷却器１０７は、冷却水槽１７１の閉鎖空間において噴霧された冷却水が冷却水槽１７１に貯留されるので、別途冷却水貯水ピットを設ける必要がない。これにより、土建工事を低減でき、費用を節減できる。また、冷却水槽１７１に貯留された冷却水は、ガス導入管１７２から導入されたガスの減温及び減圧に利用されるので、ガス導入管１７２から導入されたＢＦＧの減温及び減圧を効率的に行うことができる。
【００６１】
また、ガス導入管１７２は、内部に流路を横切る減圧多孔板オリフィス１７２３を有するので、ガス導入管１７２から導入されたＢＦＧは、減圧多孔板オリフィス１７２３を通過する際に減圧される。これにより、ガス導入管１７２から導入されたＢＦＧを効率的に減圧できる。
【００６２】
また、冷却水槽１７１に貯留された冷却水を冷却水ノズル１７３に供給する循環ポンプ１７５１を備えるので、冷却水槽１７１に貯留された冷却水を再利用できる。
【００６３】
また、ガス出口１７１２にＢＦＧに含まれるミストを補集するデミスタ１７１３を備えるので、ＢＦＧに含まれるミストがガス出口１７１２から外部に流出するのを防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上説明したように、本発明は、冷却水槽の閉鎖空間において噴霧された冷却水が冷却水槽に貯留されるので、別途冷却水貯水ピットを設ける必要がなく、ガスタービンが緊急停止した場合にガス供給系統内に残存する高温高圧なガスを減温及び減圧する熱交換器及びガスタービン発電システムに好適である。
【符号の説明】
【００６５】
１    高炉ガス焚きガスタービン発電システム
２    ガスタービン
２１    空気圧縮機
２２    （ガスタービン）燃焼器
２３     タービン
３    ＢＦＧ圧縮機
６    ＢＦＧ供給系統
６１    上流側ライン
６１２    集塵装置
６２    下流側ライン
６２１    遮断弁
６３    バイパスライン
６３１    バイパス弁
７    燃料ガス冷却器（熱交換器）
７１    冷却水槽
７１１    冷却水出口
７１２    ガス出口
７１３    デミスタ
７２    ガス導入管
７２１    主管
７２２    ガス噴出管
７２２ａ    ガス噴出孔
７２３    減圧多孔板オリフィス
７３    冷却水ノズル
７４，７５    冷却水供給管
７５１    循環ポンプ
７６    貯水タンク
１０１    ガスタービン発電システム
１０７    燃料ガス冷却器
１７１    冷却水槽
１７１１    冷却水出口
１７１２    ガス出口
１７１３    デミスタ
１７２    ガス導入管
１７２１    主管
１７２２    ガス噴出管
１７２２ａ    ガス噴出孔
１７２３    減圧多孔板オリフィス
１７３    冷却水ノズル
１７４，１７５    冷却水供給管
１７５１    循環ポンプ
１７６    貯水タンク
【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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