(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸留プロセス及びタービンエンジンインタークーラのシステム及び方法を提供する。【解決手段】システム８８は、作動流体３６とガスタービンエンジン１０の圧縮空気３２とを流し、作動流体３６と圧縮空気３２との間で熱を交換するように構成されたインタークーラ１２を含む。システム８８は、作動流体３６と混合物５６とを流し、混合物５６の蒸留を可能にすべく作動流体３６と混合物との間で熱を交換するように構成された多重効用蒸留システム４８を更に含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体（３６）とガスタービンエンジン（１０）の圧縮空気（３２）とを流し、前記作動流体（３６）と前記圧縮空気（３２）との間で熱を交換するように構成されたインタークーラ（１２）と、
前記作動流体（３６）と混合物（５６）とを流し、前記混合物（５６）の蒸留を可能にすべく前記作動流体（３６）と前記混合物（５６）との間で熱を交換するように構成された多重効用蒸留システム（４８）と
を備えるシステム（８８）。
【請求項２】
前記多重効用蒸留システム（４８）は、前記混合物（５６）を蒸留するように構成された１つ又は複数の効用容器（５０、５２、５４）を含み、前記１つ又は複数の効用容器（５０、５２、５４）のうちの第１効用容器（５０）は、前記作動流体（３６）と前記混合物（５６）との間で熱を交換し、第１の留出物の蒸気（６０）と第１の濃縮された混合物とを生成するように構成された請求項１に記載のシステム（８８）。
【請求項３】
前記１つ又は複数の効用容器（５０、５２、５４）は、前記第１効用容器（５０）の下流の第２効用容器（５２）を含み、前記第２効用容器（５２）は、前記第１の留出物の蒸気（６０）と前記第１の濃縮された混合物との間で熱を交換し、第２の留出物の蒸気と第２の濃縮された混合物とを生成するように構成された請求項２に記載のシステム（８８）。
【請求項４】
前記インタークーラ（１２）及び／又は前記多重効用蒸留システム（４８）を通る前記作動流体（３６）の流れを制御すべく１つ以上の弁（９０、１０４、１０７、１１０）の動作を調節するように構成されたコントローラ（９１）を備える請求項１に記載のシステム（８８）。
【請求項５】
前記１つ以上の弁（９０、１０４、１０７、１１０）は、前記インタークーラ（１２）の下流かつ前記多重効用蒸留システム（４８）の上流に配置された流量制御弁（９０）を含む請求項４に記載のシステム（８８）。
【請求項６】
少なくとも１つの温度センサ（９２、１０２）を備え、前記少なくとも１つの温度センサ（９２、１０２）は、前記作動流体（３６）の温度、前記圧縮空気（３２）の温度、又は両方を測定するように構成され、前記コントローラ（９１）は、前記少なくとも１つの温度センサ（９２、１０２）から受信されるフィードバックに基づいて前記１つ以上の弁（９０、１０４、１０７、１１０）の動作を調節するように構成されている請求項５に記載のシステム（８８）。
【請求項７】
前記１つ以上の弁（９０、１０４、１０７、１１０）は、前記作動流体（３６）の少なくとも一部を前記多重効用蒸留システム（４８）に通さずに迂回させて前記インタークーラ（１２）へと戻すことで、前記作動流体（３６）が所望の温度に達するまで前記作動流体（３６）の前記一部を前記インタークーラ（１２）に出入りする閉ループにて流すように構成された暖機弁（１０７）を含む請求項５に記載のシステム（８８）。
【請求項８】
前記多重効用蒸留システム（４８）の下流かつ前記インタークーラ（１２）の上流に配置されたクーラ（９８）を備えており、前記クーラ（９８）は、前記多重効用蒸留システム（４８）を出る前記作動流体（３６）と冷却媒介物との間で熱を交換するように構成されている請求項１に記載のシステム（８８）。
【請求項９】
前記作動流体（３６）の第１の部分を前記クーラ（９８）に進入しないように迂回させて、前記作動流体（３６）の第１の部分が、前記クーラ（９８）の下流において前記クーラ（９８）を通って流れた前記作動流体（３６）の第２の部分と組み合わせるように構成された混合弁（１１０）を含む請求項８に記載のシステム（８８）。
【請求項１０】
前記インタークーラ（１２）の下流に配置されたバイパス弁（１０４）を含んでおり、前記バイパス弁（１０４）は、前記作動流体（３６）を前記多重効用蒸留システム（４８）に進入しないように迂回させるように構成され、前記バイパス弁（１０４）は、前記作動流体（３６）を前記クーラ（９８）へと流すように構成されている請求項９に記載のシステム（８８）。
【請求項１１】
前記多重効用蒸留システム（４８）を出る作動流体（３６）と前記多重効用蒸留システム（４８）の効用容器（５０）へと進入する前の前記混合物（５６）との間で熱を交換するように構成された供給ヒータ（９６）を備えている請求項１に記載のシステム（８８）。
【請求項１２】
ガスタービンエンジン（１０）のインタークーラ（１２）及び多重効用蒸留システム（４８）を通る作動流体（３６）を制御すべく少なくとも１つの弁（９０、１０４、１０７、１１０）を調節するように構成されたコントローラ（９１）
を備えるシステム（８８）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの弁（９０、１０４、１０７、１１０）と、
前記多重効用蒸留システム（４８）と
を備えており、
前記少なくとも１つの弁（９０、１０４、１０７、１１０）は、前記インタークーラ（１２）と前記多重効用蒸留システム（４８）の第１効用容器（５０）との間に配置された流量制御弁（９０）を含む請求項１２に記載のシステム（８８）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの弁（９０、１０４、１０７、１１０）は、前記インタークーラ（１２）の下流に配置されたバイパス弁（１０４）を含み、前記バイパス弁（１０４）は、前記作動流体（３６）を前記多重効用蒸留システム（４８）に進入しないように迂回させるように構成され、前記バイパス弁（１０４）は、前記作動流体（３６）を前記インタークーラ（１２）の上流に配置されたクーラ（９８）へと流すように構成されている請求項１３に記載のシステム（８８）。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの弁（９０、１０４、１０７、１１０）は、前記作動流体（３６）の第１の部分をクーラ（９８）に進入しないように迂回させて、前記作動流体（３６）の第１の部分をクーラ（９８）が、前記クーラ（９８）の下流において前記クーラ（９８）を通って流れた前記作動流体（３６）の第２の部分と組み合わせるように構成された混合弁（１１０）を含む請求項１３に記載のシステム（８８）。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの弁（９０、１０４、１０７、１１０）は、前記作動流体（３６）の少なくとも一部を前記多重効用蒸留システム（４８）に通さずに迂回させて前記インタークーラ（１２）へと戻すことで、前記作動流体（３６）が所望の温度に達するまで前記作動流体（３６）の前記一部を前記インタークーラ（１２）に出入りする閉ループにて流すように構成された暖機弁（１０７）を含む請求項１３に記載のシステム（８８）。
【請求項１７】
少なくとも１つの温度センサ（９２、１０２）を備え、前記少なくとも１つの温度センサ（９２、１０２）は、前記作動流体（３６）の温度、前記圧縮空気（３２）の温度、又は両方を測定するように構成され、前記コントローラ（９１）は、前記少なくとも１つの温度センサ（９２、１０２）から受信されるフィードバックに基づいて前記少なくとも１つの弁（９０、１０４、１０７、１１０）のうちの１つの動作を調節するように構成されている請求項１３に記載のシステム（８８）。
【請求項１８】
ガスタービンエンジン（１０）のインタークーラ（１２）を通って作動流体（３６）を流すステップと、
前記作動流体（３６）と前記ガスタービンエンジン（１０）からの圧縮空気（３２）との間で熱を交換するステップと、
前記作動流体（３６）を前記インタークーラ（１２）から多重効用蒸留システム（４８）へと流すステップと、
前記多重効用蒸留システム（４８）の容器（５０）内で前記作動流体（３６）と混合物（５６）との間で熱を交換するステップと
を含む方法。
【請求項１９】
前記作動流体（３６）を前記多重効用蒸留システム（４８）の前記容器（５０）から予熱器（９６）へと流すステップと、
前記混合物（５６）を前記多重効用蒸留システム（４８）の前記容器（５０）へと流す前に、前記予熱器（９６）において前記作動流体（３６）と前記混合物（５６）との間で熱を交換するステップと
を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記インタークーラ（１２）の上流の前記作動流体（３６）の所望の温度を達成するために、測定された前記作動流体（３６）の温度に基づいて前記作動流体（３６）の流量を調節するステップ
を含む請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、ガスタービンエンジン及び関連の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、高温の燃焼ガスによって駆動される１つ以上のタービン段を含む。例えば、ガスタービンエンジンは、圧縮機部分、燃焼器部分、及びタービン部分を含むことができる。圧縮機部分は、酸化剤（例えば、空気）を圧縮するように構成された１つ以上の圧縮機段を含むことができ、圧縮された酸化剤（例えば、空気）は燃焼器部分へと送られる。燃焼器部分は、燃料を酸化剤（例えば、空気）とともに燃焼させて高温の燃焼ガスを生成するように構成された１つ以上の燃焼器を含むことができる。最後に、タービン部分は、高温の燃焼ガスによって駆動される１つ以上のタービン段を含むことができる。ガスタービンエンジンは、相当な量の熱を生成し、したがって１つ以上の冷却システムを、ガスタービンエンジンの各部分を冷却するために使用することができる。残念なことに、冷却システムは、一般に、抽出された熱を廃熱として大気中に放出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２５１６３３４号公報
【発明の概要】
【０００４】
最初に請求される発明と同等の技術的範囲の特定の実施形態を、下記に要約する。これらの実施形態は、請求される発明の技術的範囲を限定しようとするものではなく、むしろこれらの実施形態は、本発明について考えられる形態の概要を提示しようとするものにすぎない。実際、本発明は、後述される実施形態と同様であってよく、或いは後述される実施形態から相違してよい種々の形態を包含することができる。
【０００５】
第１の実施形態においては、システムが、作動流体とガスタービンエンジンの圧縮空気とを流すように構成されたインタークーラを含み、インタークーラにおいて作動流体と圧縮空気との間で熱が交換される。システムは、作動流体と混合物とを流し、混合物の蒸留を可能にすべく作動流体と混合物との間で熱を交換するように構成された多重効用蒸留システム（ｍｕｌｔｉ−ｅｆｆｅｃｔ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）を更に含む。
【０００６】
第２の実施形態においては、システムが、ガスタービンエンジンのインタークーラ及び多重効用蒸留システムを通る作動流体の流れを制御すべく少なくとも１つの弁を調節するように構成されたコントローラを含む。
【０００７】
第３の実施形態においては、方法が、ガスタービンエンジンのインタークーラを通って作動流体を流すステップと、作動流体とガスタービンエンジンからの圧縮空気との間で熱を交換するステップと、作動流体をインタークーラから多重効用蒸留システムへと流すステップと、多重効用蒸留システムの容器内で作動流体と混合物との間で熱を交換するステップとを含む。
【０００８】
本発明のこれらの特徴、態様、及び利点、ならびに他の特徴、態様、及び利点が、以下の詳細な説明を添付の図面を参照しつつ検討することで、よりよく理解されるであろう。添付の図面において、類似の文字は、図面の全体を通して類似の部分を表している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態によるインタークーラを有するタービンエンジンを示す概略のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による作動流体を利用する多重効用蒸留システムを示す概略のブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による多重効用蒸留システムを備えるインタークーラを有するタービンエンジンを示す概略のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の１つ以上の具体的な実施形態を、以下で説明する。それらの実施形態の簡潔な説明を提供する努力において、必ずしも実際の実施例におけるすべての特徴は、明細書において説明されないことがある。そのようなあらゆる実際の実施例の開発においては、あらゆる工学又は設計プロジェクトと同様に、実施例ごとに様々であり得るシステム関連及び事業関連の制約の順守等の開発者の具体的な目標を達成するために、実施例に特有の多数の決定を行わなければならないことを、理解すべきである。更に、そのような開発の努力が、複雑かつ時間を必要とするものであり得るが、それでもなお本明細書の開示の恩恵を被る当業者にとって設計、製作、及び製造の日常的な取り組みにすぎないと考えられることを、理解すべきである。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の構成要素を紹介するとき、冠詞「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、及び「前記（ｓａｉｄ）」は、その構成要素が１つ以上存在することを意味するように意図される。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、及び「ｈａｖｉｎｇ（有する）」は、包含であるように意図され、そこに挙げられた構成要素以外の更なる構成要素が存在してもよいことを意味する。
【００１２】
本発明は、エンジン、エンジンのインタークーラ、及び多重効用蒸留システムに関する。具体的には、本発明は、多重効用蒸留システムと一体化されたタービンエンジンを含み、タービンエンジンは、タービンエンジンのインタークーラを介して多重効用蒸留システムと一体化され、インタークーラの作動流体が多重効用蒸留システムの熱源として働く。本発明の実施形態を、ガスタービンエンジン及びそのインタークーラの文脈において論じるが、本発明による他の実施形態において、インタークーラが付随する他の種類のエンジンも、多重効用蒸留システムと一体化できることに注意すべきである。例えば、エンジンは、往復動エンジンであってもよい。エンジン及びインタークーラと一体化された多重効用蒸留システムは、多重効用蒸留システムの容器においてそれぞれ生じるいくつかの効用（例えば、沸騰の効用）を含む。
【００１３】
本発明のこの実施形態は、圧縮機を含むタービンエンジンを含み、圧縮機は、タービンエンジンの燃焼器（例えば、燃焼室）において使用される空気を圧縮するように構成されている。圧縮された空気は、圧縮機における機械的な圧縮に起因して加熱されうる。しかしながら、タービンの効率は、一般に、圧縮された空気を、最終的に燃焼のために燃焼器へともたらされる前の圧縮処理の後段へともたらされる前に、制御することができる温度へと冷却することによって高められる。したがって、圧縮された空気のための熱交換器として、インタークーラを使用することができる。圧縮された空気を、インタークーラへと送ることができ、作動流体（例えば、水）が、インタークーラのコイル又は管を通って送られ、圧縮された空気から熱を抽出することができる。冷却された圧縮空気は、制御可能な温度にて圧縮機（例えば、圧縮機の後段）へと戻され、タービンエンジンの燃焼器へともたらされるときに更に圧縮及び加熱され、加熱された作動流体は、インタークーラから多重効用蒸留システムへと送られてよく、ここで作動流体は、多重効用蒸留システムの第１効用容器のための熱源として使用される。したがって、圧縮空気から抽出された熱は、ヒートシンクへと捨てられ、或いは他のやり方で無駄（すなわち、廃熱）にされる代わりに、多重効用蒸留システムにおける使用のために再利用される。
【００１４】
多重効用蒸留システムは、一般に、留出物（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ）を濃縮物（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）から分離するために用いられ、留出物と濃縮物とが混合物を構成している。例えば、混合物は、塩水であってよく、留出物が精製水であり、濃縮物が塩水である。混合物の他の例は、後述される。
【００１５】
一実施形態においては、インタークーラを出る加熱された作動流体が、混合物（例えば、留出物と濃縮物とを含んでいる原料水溶液）を含む多重効用蒸留システムの第１効用容器へと渡される。第１効用容器において、作動流体が、混合物と熱を交換する。混合物が沸騰し、第２効用容器へと運び去られる留出物の蒸気（例えば、留出物蒸気（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ  ｖａｐｏｒ））を生じる。更に、第１効用容器からの混合物の一部が第２効用容器へと送られ、そこで留出物の蒸気は、第２効用容器内の混合物を沸騰させるための熱源として使用される。しかしながら、第２効用容器内の混合物は、すでに述べたように留出物の蒸気（例えば、留出物蒸気）の一部が第１効用容器中の混合物から沸騰して失われているため、第１効用容器内の混合物よりも高い濃縮物の濃度を有する。用語「効用」は、多重効用蒸留システム及びｎ個の効用容器（例えば、ｎ＝１、２、３、など）の各々に関して、ｎ個の効用容器の各々の混合物の沸騰を指す。容器を、各々の後続の容器が、次の後続の容器における効用のために先行の容器における効用（例えば、沸騰）によって生成された熱を利用するように、直列に接続することができる。
【００１６】
プロセスは、混合物が充分に高濃度の濃縮物を含むまで、任意の数の容器にわたって繰り返され、充分に高濃度の濃縮物を含む混合物が、システムから運び去られる。更に、各々の容器において生じた留出物の蒸気は、次の容器の混合物へと熱を渡し、凝縮し、次の容器から液体の留出物として運び去られる。したがって、多重効用蒸留システムは、２つの副生成物、すなわち液体の留出物及び濃縮物（或いは、液体の留出物及び濃縮物を多く含む混合物）を生成する。多重効用蒸留システムから生じる液体の留出物を、タービンエンジンにおいて、天然の水資源の代わりに再使用することができ、結果としてＮＯx又はチッ素の酸化物の排出を減らすことができる。更に、作動流体における熱の再利用によって可能にされるコストの節約は、本明細書の至る所で説明されるように、システムの品質の向上を可能にするシステムの他の領域へのコストの割り当てを可能にすることができる。
【００１７】
理解されるように、多重効用蒸留システムは、実施形態に応じて、多数の異なる応用を含むことができる。例えば、多重効用蒸留システムは、多重効用脱塩システムであってよい。換言すると、多重効用蒸留システムを、淡水の留出物と、高濃度の海水（例えば、塩水）とを生成するために使用することができる。更に、多重効用蒸留を、原水（例えば、井戸水、湖沼水、池水、又は河川水）の浄化、家庭雑排水の浄化、下水処理、糖汁の濃縮（例えば、淡水の流出物と高濃度のシュガーシロップとを生成する）、果汁の濃縮、（例えば、製紙工業における）黒液の濃縮、破砕水の濃縮、生成されたブライン水の濃縮、鉱山廃棄物の濃縮、放射性廃棄物の濃縮、或いは石油、天然ガス、石油化学製品、エタノール、又は何らかの他の化学物質のうちの１つ以上を含む混合物に関する用途に使用することができる。本発明は、ガスタービンエンジン用のインタークーラの作動流体を熱源として使用することができるあらゆる共存可能な多重効用蒸留システム（例えば、任意の留出物及び／又は濃縮物を含む混合物による）を含むように意図され、本発明の技術的範囲は、いかなる特定の混合物の多重効用蒸留システムにも限定されない。
【００１８】
ここで図面を参照すると、図１は、インタークーラ１２を備えるタービンエンジン１０の実施形態を示すブロック図である。図示の実施形態において、タービンエンジン１０は、後述される構成要素のなかでもとりわけ、圧縮機第１段１４及び圧縮機第２段１５と、燃焼器１６（例えば、燃焼室１６）と、タービン第１段１７及びタービン第２段１８と、負荷２０（例えば、被駆動装置）とを備える。燃焼器１６は、天然ガス、合成ガス、又は石油蒸留物などの燃料２４（例えば、気体又は液体燃料）を燃焼器１６へと送る燃料ノズル２２を含む。特定の実施形態において、ガスタービンエンジン１０は、１つ以上の燃料ノズル２２を各々が備える複数の燃焼器１６を含むことができる。
【００１９】
図示の実施形態において、燃焼器１６は、空気−燃料混合物（例えば、圧縮機１４、１５からの空気２２及び燃料ノズル２２からの燃料２４）に点火してこれを燃焼させ、高温の加圧された燃焼ガス２５（例えば、燃焼生成物）をタービン段１７、１８へともたらす。タービン第２段１８が、第１のシャフト２６へと接続され、タービン第１段１７が、第２のシャフト２７へと接続され、ここで第２のシャフト２７は、図示の実施形態においては燃焼器１６に隠れている。第１のシャフト２６は、圧縮機第１段１４へと更に接続され、第２のシャフト２７は、圧縮機第２段１５へと更に接続されている。燃焼ガス２５（例えば、燃焼生成物）がタービン第１段及び第２段１７、１８のタービンブレードを通過するとき、タービン段１７、１８が駆動されて回転し、シャフト２７、２６をそれぞれ回転させ、ここでシャフト２７、２６は、上述したように、圧縮機１５、１４へと接続されている。したがって、タービンブレードは、タービン段１７、１８がシャフト２７、２６をそれぞれ介して圧縮機段１５、１４をそれぞれ駆動するように、燃焼ガス２５から仕事を抽出する。
【００２０】
更に、燃焼ガス２５は、排気ガスとしてタービン第２段１８を出て、第３のタービン２８へと入り、第３のタービン２８のタービンブレードを駆動する。第３のタービン２８は、第３のシャフト２９を介して負荷２０に接続されている。したがって、第３のタービン２８は、排気ガスから仕事を抽出して負荷２０を駆動し、排気ガスは、排気ガス出口３０を介してエンジン１０から出る。負荷２０（例えば、被駆動装置）は、発電プラント又は外部の機械的負荷など、タービンエンジン１０の回転出力によって出力を生み出すことができる任意の適切な装置であってよい。一実施形態において、負荷２０は、発電機、プロセスガスの圧縮機、などを含むことができる。
【００２１】
タービンエンジン１０の一実施形態においては、圧縮機のブレードが、圧縮機１４、１５の構成要素として含まれる。圧縮機１４、１５内のブレードは、シャフト２７、２６が上述のようにタービン段１７、１８によって駆動されて回転するときに圧縮機のブレードが回転するように、シャフト２７、２６へと接続されている。圧縮機１４、１５におけるブレードの回転によって、圧縮機１４、１５に進入する空気２２が圧縮され、圧縮空気３２が生成される。圧縮機１４、１５における空気２２の機械的な圧縮ゆえに、圧縮空気３２は、一般に温度が高く（例えば、比較的高温に）なる。例えば、圧縮機第１段１４を出る圧縮空気３２は、一般に、圧縮機第１段１４における機械的な圧縮によって加熱される。しかしながら、冷却された圧縮空気３４を更なる圧縮のために後続の圧縮機段（例えば、圧縮機第２段１５）へともたらす（圧縮機第２段１５へともたらされた冷却済みの圧縮空気３４は、燃焼器１６へともたらされる前に再び圧縮されて加熱される）ことによって、タービンエンジン１０の効率が高められる。したがって、圧縮空気３２を、圧縮機第１段１４からタービンエンジン１０のインタークーラ１２へと送ることができ、作動流体３６が、インタークーラ１２を通って送られる。図示の実施形態では、作動流体３６は低温であり、インタークーラ１２内のコイル３８を通って送られる。作動流体３６は、圧縮空気３２から熱を抽出し、冷却された圧縮空気３４を生成し、作動流体３６を加熱する。次いで、冷却された圧縮空気３４は、燃焼器１６へと送られる前に更なる圧縮及び加熱のために（後の図を参照して後述されるように）制御された温度で圧縮機第２段１５へともたらされ、作動流体３６（例えば、加熱された作動流体）は、インタークーラ１２への進入時の作動流体３６よりも高い温度でインタークーラ１２を出る。既存の設計において、作動流体３６は、通常は、作動流体３６を所望の（例えば、より低い）温度でインタークーラ１２へと戻すことができるよう、ヒートシンクに熱を預ける。しかしながら、作動流体３６によって圧縮空気３２から抽出された熱を、熱を何らかの他の役割又は機能を実行するために利用することができるタービンエンジン１０の外部の何らかの他のシステム又は構成要素へと作動流体３６を送ることによって再利用することが、有利であると考えられる。例えば、図示の実施形態における作動流体３６（例えば、加熱された作動流体）を、本発明によれば、多重効用蒸留システムへと送ることができ、作動流体３６を、多重効用蒸留システムを動作させるための熱源として使用することができる。
【００２２】
以上を念頭に、図２は、例えば多重効用蒸留システム４８の実施形態など、本発明の別の態様を示すブロック図である。図示の実施形態において、多重効用蒸留システム４８は、第１効用容器５０、第２効用容器５２（例えば、中間効用容器）、及び最終効用容器５４を含む。しかしながら、任意の数の容器を、多重効用蒸留システム４８において使用することができる。例えば、多重効用蒸留システム４８は、所望の数の効用のために、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、又は１６個以上の容器（例えば、容器ごとに１つの効用）を含むことができる。更に、或る中間効用容器が他よりも重要であると考えられる場合（例えば、或る容器が他よりも効率的であると判断される場合）、潤滑油の冷却、ジャケット水の冷却、又は他のエンジン廃熱の発生源を、そのような廃熱の発生源の温度が蒸留プロセスにとって最も有益である適切な容器において、多重効用蒸留システム４８へと導入することができる。
【００２３】
図示の実施形態において、作動流体（例えば、作動流体３６）は、第１効用容器５０の熱交換部４９へと進入することができる。更に、蒸留されるべき成分及び濃縮されるべき成分を含む混合物５６が、第１効用容器５０の熱交換部４９を通って送られる。本発明によれば、留出物は、新鮮な水又は何らかの他の液体留出物であってよい。更に、濃縮物は、塩、糖、黒液、果汁、或いは本発明の多重効用蒸留システム４８が好都合となりうる他の任意の化合物又は成分であってよい。
【００２４】
図示の実施形態において、混合物５６は、熱交換部４９の管５８を通って送られる。混合物５６は、熱交換部４９にあるが管５８の外側である作動流体３６から熱を抽出し、混合物５６は沸騰する。いくつかの実施形態においては、作動流体３６を管５８を通って送ることができ、混合物５６が、管５８の外側であるが熱交換部４９の内部に位置することができる。
【００２５】
更に、熱交換部４９は、何らかの他の種類の熱交換表面を含むことができる。例えば、熱交換部４９は、管５８を利用する管型の熱交換器とは対照的に、板を利用するプレート型の熱交換器を含むことができる。例えば、熱交換部４９は、混合物５６を受け入れるように構成された区画と、作動流体３６を受け入れるように構成された区画とを、金属板によって隔てて含むことができる。区画の間に配置される金属板は、作動流体３６から熱を導き、この熱を混合物５６へと伝えるように、熱伝導性である。別の実施形態においては、複数の金属板を、複数の区画を隔てるように備えることができ、１つ以上の区画が混合物５６を受け入れ、１つ以上の区画が作動流体３６を受け入れ、各々の金属板が作動流体３６から混合物５６へと熱を伝達するように構成される。また更に、熱交換部４９は、１つ以上の膜及び／又は１つ以上の冷却ホイルを含むタンクを利用する膜型の熱交換器を含むことができる。例えば、混合物５６を第１のタンクにおいて加熱することができ、蒸気の留出物がタンクの膜を通過して次のタンクの冷却ホイルに接触し、そこで蒸気の留出物から熱が抽出され、蒸気の留出物が液体の留出物へと凝縮する。更に、ホイルを、ホイルを有するタンク内の混合物５６が加熱され、処理が継続されるように、留出物の蒸気６０によって加熱することができる。
【００２６】
上述の構成（例えば、管５８又は板のいずれかを備える熱交換部４９を含んでいる）において、混合物５６の一部（例えば、留出物）を沸騰させて混合物５６から気化させ、熱交換部４９の上方の第１効用容器５０の球状筐体６２に留出物の蒸気６０（例えば、留出物蒸気）を生成することができる。作動流体３６は、図３を参照して詳しく後述されるように、他の場所での使用のために第１効用容器５０から運び出すことができるように、熱を失って第１効用容器５０の熱交換部４９を出る。
【００２７】
第１効用容器５０（例えば、第１沸騰容器）の球状筐体６２において、留出物の蒸気６０は、蒸気通路６４を介して第２効用容器５２（例えば、第２沸騰容器）又は中間効用容器（例えば、中間沸騰容器）へと送られる。留出物の蒸気６０は、蒸気通路６４から第２効用容器５２の熱交換部４９に進入する。更に、混合物５６の一部が、混合物通路６５を介して第１効用容器５０から第２効用容器５２へと送られ、そこで混合物５６は、第２効用容器５２の熱交換部４９の管５８を通って送られる。第２効用容器５２内の混合物５６が沸騰し、第２効用容器５２の熱交換部４９の上方の球状筐体６２に留出物の蒸気６０を生じるように、第２効用容器５２の管５８内の混合物５６は、熱交換部４９の留出物の蒸気６０から熱を抽出する。更に、第２効用容器５２の熱源として使用される第２効用容器５２の熱交換部４９の留出物の蒸気６０は、管５８内の混合物５６に熱を奪われ、液体の留出物６６へと凝縮し、液体の留出物６６を多重効用蒸留システム４８の生成物として他の場所へと運び去ることができる液体留出物配管６８へと運び出される。
【００２８】
図示の実施形態において、第１効用容器５０は、第１効用を含み、最終効用容器５４は、後に詳しく説明される最終効用を含み、第２効用容器５２（例えば、中間効用容器）は、中間効用（例えば、唯一の中間効用）を含む。別の実施形態においては、いくつかの異なる容器を、いくつかの異なる中間効用（例えば、中間効用につき１つの容器）を含むように使用することができる。例えば、第２効用容器５２、第３効用容器、第４効用容器、第５効用容器、及び第６効用容器は、各々が中間効用を含むことができ、各々を中間効用容器と称することができる。別の実施形態において、多重効用蒸留システムは、第１効用及び最終効用だけを含んでもよい。すでに述べたように、多重効用蒸留システムは、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、又は１６個以上の効用を含むことができる。
【００２９】
図示の実施形態を更に参照すると、第２効用容器５２は、図示の多重効用蒸留システム４８における唯一の中間効用容器である。第２効用容器５２の球状筐体６２の留出物の蒸気６０が、蒸気通路６４を介して最終効用容器５４の熱交換部４９へと送られる。更に、第２効用容器５２の熱交換部４９を通って送られる留出物の蒸気６０は、熱交換部４９の管５８内の混合物５６に熱を奪われ、液体の留出物６６へと凝縮し、液体留出物配管６８へと運び出される。
【００３０】
第２効用容器５２の球状筐体６２内で生成され、蒸気通路６４を介して送られる留出物の蒸気６０は、最終効用容器５４の熱交換部４９に進入し、ここで留出物の蒸気６０は、混合物５６を加熱するための熱源として使用される。混合物５６は、混合物通路６５によって第２効用容器５２から最終効用容器５４へと運び去られ、最終効用容器５４において熱交換部４９に進入する。すでに述べたように、混合物５６は、最終効用容器５４の球状筐体６２において沸騰して留出物の蒸気６０を生成するように、管５８を通って送られ、留出物の蒸気６０から熱を抽出する。
【００３１】
図示の実施形態において、最終効用容器５４の球状筐体６２に生成された留出物の蒸気６０は、凝縮器７０へと運び出される。いくつかの実施形態において、凝縮器７０は、凝縮器７０内の真空を維持しつつ、留出物の蒸気６０を凝縮器７０へと進めるために、空気排出装置を備えることができる。空気インジェクタの動作の機構は、図３を参照して更に詳しく説明される。図示の実施形態においては、凝縮流体７２が、凝縮器７０内のコイル７３（例えば、管）を通って送られる。凝縮流体７２は、混合物５６（例えば、混合物の供給源７４から由来する）と同じ流体であってよく、或いは何らかの他の流体であってよく、凝縮流体７２は、凝縮器７０内の留出物の蒸気６０から熱を抽出することができる。したがって、留出物の蒸気６０を、液体の留出物６６へと凝縮させることができる。液体の留出物６６は、図示の実施形態においては、液体留出物配管６８へと運び出され、そこで液体の留出物６６は、液体留出物ポンプ７５によって液体留出物配管６８を通って送られる。凝縮器７０において留出物の蒸気６０から熱を抽出した凝縮流体７２は、進入時よりも高い温度で凝縮器７０を出る。加熱された凝縮流体７２（例えば、加熱された混合物５６）を、混合物の供給源７４（例えば、発電プラント内の混合物の供給源７４（例えば、給水塔））へと戻すことができ、或いは多重効用蒸留システム４８の他の部分における使用のための何らかの他の混合物の供給源７４へと運ぶことができ、若しくは両方の組み合わせが可能である。換言すると、加熱された凝縮流体７２の一部分を、海（例えば、最初の由来場所）へと運び去ることができ、加熱された凝縮流体７２の第２の部分を、多重効用蒸留システム４８の別の部分へと（例えば、第１効用容器５０の熱交換部４９に進入する混合物５６の一部として）運ぶことができる。
【００３２】
上述のように、多重効用蒸留システム４８は、液体の留出物６６を生成する。更に、混合物５６の一部（例えば、濃縮物７６）を、多重効用蒸留システム４８の別の生成物として最終効用容器５４から運び出すことができる。混合物５６は、濃縮物７６を留出物６６に対する高い比で含むことができる。これを、混合物５６が第１効用容器５０から第２効用容器５２へと分配され、第２効用容器５２から最終効用容器５４へと分配されるときに、容器から容器へと混合物５６中の濃縮物７６の含有量が液体の留出物６６の含有量に対して増加するという事実によって、可能にすることができる。換言すると、各々の容器が混合物５６から留出物の蒸気６０（例えば、濃縮物７６を実質的に含まない留出物の蒸気６０）を生成するがゆえに、混合物５６中の液体の留出物６６の含有量が（例えば、濃縮物７６の含有量に対して）低下する。したがって、最終効用容器５４は、多重効用蒸留システム４８内のあらゆる先行の容器と比べて、最も高い混合物５６中の濃縮物７６の濃度を含む。高度に濃縮された混合物５６（或いは、いくつかの実施形態においては実質的に純粋な濃縮物７６）は、濃縮物配管７８へと運び去られ、濃縮物ポンプ８０によって濃縮物配管７８を通って送られる。濃縮物ポンプ８０及び液体留出物ポンプ７５は、それぞれ多重効用蒸留システム４８から濃縮物７６及び液体の留出物６６を運び去る。特定の実施形態において、濃縮物ポンプ８０及び濃縮物配管７８は、すでに述べたように混合物５６のうちの高度に濃縮された部分（例えば、高濃度の濃縮物７６を含んでいる）を最終効用容器５４から運ぶために使用されるポンプ及び配管を実際に指すことができるが、用語「濃縮物ポンプ」及び「濃縮物配管」は、それぞれ純粋な液体の留出物６６を運ぶために使用することができる液体留出物ポンプ７５及び液体留出物配管６８から配管を区別するために使用される。
【００３３】
ここで図３を参照すると、本発明による多重効用蒸留システム４８と一体化されたインタークーラ１２を有するガスタービンシステム１０を含む一体型システム８８の実施形態が示されている。図示の実施形態において、ガスタービンシステム１０は、図１に関して説明したガスタービンシステム１０の実施形態と同様又は同一に機能することができる。更に、多重効用蒸留システム４８は、図２に関して説明した多重効用蒸留システム４８の実施形態と同様又は同一に機能することができる。
【００３４】
図示の実施形態において、作動流体３６は、多重効用蒸留システム４８の第１効用容器５０の熱源として使用される。例えば、作動流体３６は、圧縮空気３２から熱を抽出した後にインタークーラ１２を出て、第１効用容器５０の熱交換部４９に進入することができる。特定の実施形態において、インタークーラ１２を通る作動流体３６の流れを、インタークーラ１２の下流に配置された制御弁９０によって制御することができる。制御弁９０は、インタークーラ１２を出る作動流体３６の温度を制御するために、制御弁９０を通る流路を広げ、或いは狭くすることによって、作動流体３６の流量を増加又は減少させることができる。換言すると、作動流体３６の流量を制御することで、多重効用蒸留システム４８に進入する作動流体３６の温度が制御される。
【００３５】
制御弁９０を、コントローラ９１へと接続することができ、インタークーラ１２の下流の作動流体３６の温度を測定する温度センサ９２も、コントローラ９１へと接続することができる。コントローラ９１は、プロセッサ９３及びメモリ９４を含むことができる。プロセッサ９３は、インストラクションを実行することができ、更には／或いはメモリ９４に保存されたデータに対して動作することができる。温度センサ９２は、作動流体３６の温度を読み取り、コントローラ９１へと温度の測定値を提供することができ、コントローラ９１は、温度センサ９２からの測定値に基づいてメモリ９４に保存されたインストラクションを実行することで、制御弁９０を狭めて作動流体３６の流量を減少させ、或いは制御弁９０を広げて作動流体３６の流量を増加させることができる。作動流体３６の流量を減少又は増加させることにより、作動流体３６の温度を、コントローラ９１によって制御することができる。したがって、インタークーラ１２の下流の作動流体３６の所望の温度がコントローラ９１によって維持されるように、制御弁９０を狭め、或いは広げることができる。特定の実施形態において、制御弁９０は、インタークーラ１２の上流に配置されてもよく、同様に機能する（例えば、インタークーラ１２の上流の作動流体３６の流量を制御して、作動流体３６の温度を制御する）ことができる。更に、特定の実施形態においては、温度センサ９２を、インタークーラ１２の上流の温度の測定値などのフィードバックをコントローラ９１へともたらすために、インタークーラ１２の上流に配置することができる。
【００３６】
上述の実施形態の各々において、作動流体３６は、すでに述べたように、所望の温度で第１効用容器５０の熱交換部４９に進入し、第１効用容器５０に進入する混合物５６を沸騰させる。特定の実施形態（例えば、塩水から淡水を蒸留するために多重効用脱塩システムとして用いられる多重効用蒸留システム４８の実施形態）において、作動流体３６は、例えば約１８０°Ｆ〜２２０°Ｆ（８２℃〜１０５℃）、約１９０°Ｆ〜２１５°Ｆ（８８℃〜１０１℃）、約２００°Ｆ〜２１０°Ｆ（９３℃〜９９℃）、又は約２０４°Ｆ〜２０７°Ｆ（９６℃〜９７℃）の範囲内の温度で第１効用容器５０の熱交換部４９に進入することができる。作動流体３６が多重効用蒸留システム４８における熱源としてインタークーラ１２から再利用されるため、多重効用蒸留システム４８は、環境からの何らかの他の加熱の媒介物が使用される場合と異なり、周囲の温度を問わずに動作することができる。
【００３７】
作動流体３６を、作動流体３６の所望の温度がもたらされるように、制御弁９０及びコントローラ９１によって制御することができる一方で、第１効用容器５０へと進入する混合物５６も、混合物５６の所望の温度をもたらすように制御することができる。例えば、図示の実施形態において、第１効用容器５０に進入する混合物５６は、供給源９５から由来することができる。第１効用容器５０に到達する前に、混合物５６を、第１効用容器５０の下流の多重効用蒸留システム４８の種々の他の部分を通って送ることができる。例えば図示の実施形態においては、供給源９５からの混合物５６の一部が、多重効用蒸留システム４８の凝縮器７０を通って送られ、図２に関して上述したように最終効用容器５４から運び出される留出物の蒸気６０と熱を交換する。混合物５６は、留出物の蒸気６０の凝縮によって或る程度加熱され、凝縮器７０から運び去られる。
【００３８】
凝縮器７０を出る混合物５６の一部を、供給源９５へ戻すことができ、混合物５６の別の一部を、作動流体３６のための熱交換器として用いられる供給ヒータ９６（又は、複数の供給ヒータ）へと送ることができる。したがって、後述のように、凝縮器７０からの混合物５６の一部を供給ヒータ９６へと送ることによって、凝縮器７０において作動流体３６によって抽出された熱が再利用される。混合物５６が所望の温度で第１効用容器５０の熱交換部４９へと導入されるように、第１効用容器５０の熱交換部４９を出る作動流体３６が、供給ヒータ９６における混合物５６を所望の温度へと予熱する。いくつかの実施形態において、混合物５６は、例えば約１８０°Ｆ〜２２０°Ｆ（８２℃〜１０５℃）、約１９０°Ｆ〜２１０°Ｆ（８８℃〜９９℃）、又は約１９５°Ｆ〜２０５°Ｆ（９１℃〜９６℃）の範囲内の温度で第１効用容器５０の熱交換部４９へと進入することができる。第１効用容器５０の熱交換部４９に進入する混合物５６の温度は、熱交換効果の改善をもたらすことができるように、第１効用容器５０の熱交換部４９に進入する作動流体３６の温度とほぼ同一であるがわずかに低い温度であってよい。
【００３９】
供給ヒータ９６において混合物５６へと熱を渡した後に、作動流体３６は、供給ヒータ９６からクーラ９８へと送られる。クーラ９８を、混合物５６の一部を供給源９５から直接使用して作動流体３６を冷却することによって、作動流体３６を更に冷却するように構成することができる。換言すると、混合物５６の一部を、図示の実施形態に示されるように、供給源９５からクーラ９８へと直接送ることができ、クーラ９８において、混合物５６は作動流体３６から熱を抽出する。次いで、混合物５６は、クーラ９８から供給源９５へと送り返され、作動流体３６は、可能な限り低い温度でクーラ９８から出て、ガスタービンシステム１０のインタークーラ１２へと戻される。特定の実施形態において、作動流体３６は、作動流体３６を作動流体ポンプ１００によって所望の第２の温度でインタークーラ１２へと送り込むことができるように、第１の温度でクーラ９８から出ることができ、ここで所望の第２の温度は、エンジン３４へと戻る冷却後の圧縮空気の所望の温度を制御するために必要な温度であってよい。作動流体ポンプ１００を、上述した制御弁９０と同じやり方で、コントローラ９１によって制御することができる。コントローラ９１は、上述のように制御弁９０に組み合わせられた温度センサ９２から温度の測定値を受け付けるときと同様のやり方で、温度センサ１０２からフィードバック（例えば、温度の測定値）を受け付けることができる。したがって、コントローラ９１は、インタークーラ１２における圧縮空気３２との熱交換の改善のために、作動流体３６の所望の温度を維持すべく、作動流体３６の流量を減少又は増加させるように作動流体ポンプ１００を制御することができる。更に、いくつかの実施形態において、コントローラ９１は、インタークーラ１２と圧縮機１４、１５のうちの１つとの間に配置され、圧縮空気（例えば、圧縮空気３２又は３４）（この場合には、冷却後の圧縮空気３４）の温度を測定する温度センサ１０３からのフィードバック（例えば、温度の測定値）を受け付けることができる。次いで、コントローラ９１は、冷却後の圧縮空気３４が燃焼器１６へともたらされる前の更なる圧縮及び加熱のための適切な温度で圧縮機１５の後段へともたらされるように、適切な応答を決定し、作動流体ポンプ１００又は図３に含まれる何らかの他の制御弁（例えば、制御弁９０）を調節することができる。
【００４０】
図示の実施形態においては、作動流体３６を、様々な理由で作動流体３６の主たる経路から送ることができる。例えば、作動流体３６を、ガスタービンエンジン１０を多重効用蒸留システム４８から分離するために、上述とは異なる経路へと送ることができる。更に、作動流体３６の一部又はすべてを、主たる経路の或る段階から主たる経路の別の段階へと送ることで、主たる経路の特定の部分における作動流体３６の温度を制御することができる。
【００４１】
例えば、多重効用蒸留システム４８からのガスタービンエンジン１０の分離を助けるために、バイパス弁１０４を備えることができる。バイパス弁１０４を、コントローラ９１によって制御することができる。コントローラ９１は、一般に、本発明の一体型システム８８の動作の最中は閉じたままであるようにバイパス弁１０４に対して指示することができるが、コントローラ９１は、一方又は他方について保守を実行できるように、ガスタービンエンジン１０を多重効用蒸留システム４８の一部から切り離すべく開くようにバイパス弁１０４に対して指示することができる。バイパス弁１０４が開かれたとき、作動流体３６が第１効用容器５０及び供給ヒータ９６を迂回するように、作動流体３６の全体を、分岐合流点１０６からバイパス弁１０４を通って導くことができる。作動流体３６を、分岐合流点１０８において作動流体３６の主たる経路へと戻すことができ、そこで作動流体３６は、作動流体３６が圧縮空気３２との熱交換のための適切な温度でインタークーラ１２へと戻されるように、作動流体３６のためのヒートシンクとして機能するクーラ９８へと案内される。当然ながら、すでに述べたように作動流体３６を適切な温度でインタークーラ１２へともたらすべく、作動流体３６の流量の制御を助け、したがって作動流体３６の温度を制御できるように、制御弁９０及び作動流体ポンプ１００を依然として利用し、コントローラ９１によって制御することができる。
【００４２】
更に、ガスタービンエンジン１０の最初の起動時に、作動流体３６が適切な温度に達し、更には／或いはガスタービンエンジン１０が最大能力及び適切な温度で稼働するまでに或る時間（例えば、１０〜１５分）を要する可能性があるため、作動流体３６（いくつかの実施形態においては、ガスタービンエンジン１０も）が「暖機」されるように、ガスタービンエンジン１０を暖機弁１０７によって多重効用蒸留システム４８から切り離すことができる。ガスタービンエンジン１０の「暖機」期間（例えば、１０分〜１５分）は、エンジンの限界が許す限りにおいて高速であってよい。したがって、暖機弁１０７は、暖機弁１０７が備えられず、作動流体３６が作動流体３６の主たる経路の全体を通って送られる場合と異なり、エンジンをエンジンの限界が許す限りにおいて高速に起動して最大出力へと立ち上げることを可能にできる。換言すると、コントローラ９１からの指令によって開かれたとき、暖機弁１０７は、作動流体３６がより長い経路において熱を失うことがないように、作動流体３６の経路を短縮することができる。暖機弁１０７を、作動流体３６の全体が分岐合流点１０８から暖機弁１０７を通ってインタークーラ１２へと戻されるように開くことができる。いくつかの実施形態においては、暖機弁１０７を、（例えば、１つ以上の温度センサ（例えば、温度センサ９２及び／又は１０２）からの温度測定値の受信時に実行されるコントローラ９１からの指令に基づいて）作動流体３６の一部を分岐合流点１０８からインタークーラ１２へと戻す一方で、作動流体３６の一部を依然として多重効用蒸留システム４８の第１効用容器５０へともたらすように構成することができる。これは、インタークーラ１２に進入する作動流体３６の温度制御の改善だけでなく、第１効用容器５０の熱交換部４９に進入する作動流体３６の温度制御の改善も可能にすることができる。
【００４３】
更に、混合弁１１０を備え、作動流体３６の温度の制御を助けるようにコントローラ９１によって指令することもできる。例えば、図示の実施形態における混合弁１１０は、供給ヒータ９６とクーラ９８との間に配置されている。混合弁１１０を、供給ヒータ９６を出る作動流体３６の一部をクーラ９８を過ぎて作動流体３６の主たる経路へと戻すために（例えば、１つ以上の温度センサ（例えば、温度センサ９２及び／又は１０２）からの温度測定値の受信時に実行されるコントローラ９１からの指令によって）開くことができる。インタークーラ１２に進入する作動流体３６が冷たすぎる場合に、作動流体３６の一部をクーラ９８に通さないことで、クーラ９８によって作動流体３６のこの一部から熱が抽出されることがないように、混合弁１１０を開くことができる。いくつかの実施形態においては、動作の特定の時間において、作動流体３６のうちの混合弁１１０を通って流れる部分が、作動流体３６の全体であってよく、したがってクーラ９８が利用されなくてもよい。更に、混合弁１１０は、変化する制限量を含むことができる。換言すると、動作の第１の時間において、混合弁１１０は、作動流体３６を所望の温度でインタークーラ１２へともたらすために混合弁１１０が第１の程度へと開くように、温度センサ１０２からの第１の読み取り値に基づくコントローラ９１からの指令を受け取ることができる。動作の第２の時間において、混合弁１１０は、作動流体３６を所望の温度でインタークーラ１２へともたらすために混合弁１１０が第２の程度へと開くように、温度センサ１０２からの第２の読み取り値に基づくコントローラ９１からの指令を受け取ることができる。
【００４４】
一体型システム８８の多重効用蒸留システム４８の部分に着目すると、容器（例えば、第１効用容器５０、中間効用容器５２、及び最終効用容器５４）は、図２を参照して説明した多重効用蒸留システム４８の実施形態の容器と同じやり方で動作することができる。ひとたび留出物の蒸気６０が最終効用容器５４を出て凝縮器７０へと進入すると、留出物の蒸気６０を、混合物ポンプ１１１によってコイル７３へと送られる混合物５６によって冷却し、凝縮させることができる。留出物の蒸気６０を凝縮器７０のコイル７３へと進めるために、空気排出装置１１２を、凝縮器７０内の真空を維持するために凝縮器７０に取り付けることができる。空気排出装置１１２は、留出物の蒸気６０が留出物の蒸気６０の凝縮の作用によって真空が生み出される凝縮器７０のコイル７３へと進められるように、留出物の蒸気６０が凝縮器７０へと進入するときに凝縮器７０内の空気又は他の非凝縮性の流体を追い出すことができる。
【００４５】
要約すると、本発明の実施形態は、一体化されたガスタービンエンジン１０、インタークーラ１２、及び多重効用蒸留システム４８に関する。インタークーラ１２の作動流体３６は、ガスタービンエンジン１０の圧縮空気３２から熱を抽出し、第１効用容器５０の混合物５６へと熱をもたらして（例えば、熱を失って）混合物５６を沸騰させ、混合物５６の一部の沸騰によって留出物の蒸気６０を生成するように構成される。更に、特定の実施態様においては、作動流体３６の主たる経路の種々の部分における作動流体３６の温度を制御するために、種々の弁（例えば、制御弁９０、混合弁１１０、暖機弁１０７、及びバイパス弁１０４）が備えられ、種々の温度センサ（例えば、温度センサ９２及び温度センサ１０２）と協働して働くように構成される。弁及び関連の温度センサ（例えば、制御要素）は、一般に、作動流体３６のサイクル（例えば、経路）の任意の地点における作動流体３６の流量及び温度の操作を可能にすることができる。したがって、インタークーラ１２、第１効用容器５０、供給ヒータ９６、又はクーラ９８の入口及び／又は出口、或いは作動流体３６の経路における任意の他の地点において、作動流体３６の温度を、制御要素によって決定することができる。更に、制御要素は、上述のように作動流体３６の流量を制御要素によって操作して温度を操作することができるため、一体型のガスタービンエンジン１０及び多重効用蒸留システム４８を、種々の周囲条件において動作させることを可能にする。更に、作動流体３６の温度を制御し、いくつかの実施形態においては多重効用蒸留システム４８の第１効用容器５０に進入する混合物５６の温度を制御するために、追加の熱交換器（例えば、供給ヒータ９６及びクーラ９８）が備えられる。更に、作動流体３６の熱の再利用によるコストの削減ゆえに、ガスタービンエンジン１０及び／又は多重効用蒸留システム４８の動作を改善する他の領域に、コストを割り振ることができる。例えば、コストを、ＮＯx抑制のためのガスタービンエンジン１０への水の注入の利用に割り振ることができ、乾式の排出物抑制方式のエンジンを使用する必要や、他の手段によってこの注入水を生成する必要がない。
【００４６】
本明細書においては、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置又はシステムの製作及び使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な技術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者にとって想到される他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、或いは特許請求の範囲の文言からの実質的な相違を持たない同等の構造要素を備えるならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４７】
１０  タービンエンジン、ガスタービンエンジン、ガスタービンシステム
１２  インタークーラ
１４  圧縮機第１段、圧縮機
１５  圧縮機第２段、圧縮機
１６  燃焼器（燃焼室）
１７  タービン第１段
１８  タービン第２段
２０  負荷
２２  燃料ノズル、空気
２４  燃料
２５  燃焼ガス
２６  第１のシャフト
２７  第２のシャフト
２８  第３のタービン
２９  第３のシャフト
３０  排気ガス出口
３２  圧縮空気
３４  冷却された圧縮空気
３６  作動流体
３８  コイル
４８  多重効用蒸留システム
４９  熱交換部
５０  第１効用容器
５２  第２効用容器（中間効用容器）
５４  最終効用容器
５６  混合物
５８  管
６０  蒸気
６２  球状筐体
６４  蒸気通路
６５  混合物通路
６６  液体の留出物
６８  液体留出物配管
７０  凝縮器
７２  凝縮流体
７３  コイル
７４  供給源
７５  液体留出物ポンプ
７６  濃縮物
７８  濃縮物配管
８０  濃縮物ポンプ
８８  一体型システム
９０  制御弁
９１  コントローラ
９２  温度センサ
９３  プロセッサ
９４  メモリ
９５  供給源
９６  供給ヒータ
９８  クーラ
１００  作動流体ポンプ
１０２  温度センサ
１０３  温度センサ
１０４  バイパス弁
１０６  分岐合流点
１０７  暖機弁
１０８  分岐合流点
１１０  混合弁
１１１  混合物ポンプ
１１２  空気排出装置
【図１】
2015206360.tif 000003
【図２】
2015206360.tif 000004
【図３】
2015206360.tif 000005
【外国語明細書】
2015206360000001.pdf