(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体が加湿されるガスタービンシステムから排出される排ガス中に含まれる湿分を処理する高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システムであって、
前記ガスタービンシステムから排出される排ガスを冷媒で冷却することにより排ガス中に含まれる湿分を回収する水回収装置と、
前記水回収装置より排ガスの下流側に配設され、前記水回収装置を通過した排ガスを熱媒体で加熱する排ガス再加熱器とを備え、
前記排ガス再加熱器の熱媒体として、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒が用いられ、
前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を前記水回収装置に冷媒として供給する循環冷媒系統と、
前記排ガス再加熱器及び前記循環冷媒系統に接続され、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒の一部を前記排ガス再加熱器に熱媒体として供給して前記循環冷媒系統に戻す熱媒体系統とを更に備え、
前記水回収装置は、冷媒としての冷却水を散布することで排ガスを気液接触により冷却し、排ガス中に含まれる湿分及び散布した冷却水を回収水として回収するように構成され、
前記循環冷媒系統は、
前記水回収装置で回収された回収水を冷却する水回収冷却器と、
前記水回収装置と前記水回収冷却器の入口側とに接続され、前記水回収装置で回収された回収水を前記水回収冷却器に送出する回収水送出管路と、
前記水回収冷却器の出口側と前記水回収装置とに接続され、前記水回収冷却器で冷却された回収水を冷却水として前記水回収装置に供給する冷媒供給管路と、
前記回収水送出管路に設けられ、前記水回収装置で回収された回収水を前記水回収冷却器に送出して前記水回収装置に供給する水回収ポンプとを有し、
前記熱媒体系統は、
前記回収水送出管路における前記水回収ポンプの吐出側の部分と前記排ガス再加熱器の入口側とに接続され、前記水回収装置で回収された回収水の一部を前記排ガス再加熱器に供給する熱媒体供給管路と、
前記回収水送出管路における前記水回収ポンプの吸込側の部分と前記排ガス再加熱器の出口側とに接続され、前記排ガス再加熱器に供給された回収水を前記回収水送出管路に戻す熱媒体戻り管路とを備える
ことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システム。
【請求項２】
作動流体が加湿されるガスタービンシステムから排出される排ガス中に含まれる湿分を処理する高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システムであって、
前記ガスタービンシステムから排出される排ガスを冷媒で冷却することにより排ガス中に含まれる湿分を回収する水回収装置と、
前記水回収装置より排ガスの下流側に配設され、前記水回収装置を通過した排ガスを熱媒体で加熱する排ガス再加熱器とを備え、
前記排ガス再加熱器の熱媒体として、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒が用いられ、
前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を前記水回収装置に冷媒として供給する循環冷媒系統と、
前記排ガス再加熱器及び前記循環冷媒系統に接続され、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒の一部を前記排ガス再加熱器に熱媒体として供給して前記循環冷媒系統に戻す熱媒体系統とを更に備え、
前記水回収装置は、冷媒としての冷却水と排ガスとを熱交換させる熱交換器を有し、排ガス中に含まれる湿分及び排ガスと熱交換した後の冷却水を回収水として回収するように構成され、
前記循環冷媒系統は、
前記水回収装置で回収された回収水を冷却する水回収冷却器と、
前記水回収装置と前記水回収冷却器の入口側とに接続され、前記水回収装置で回収された回収水を前記水回収冷却器に送出する回収水送出管路と、
前記水回収冷却器の出口側と前記熱交換器の入口側とに接続され、前記水回収冷却器で冷却された回収水を冷却水として前記熱交換器に供給する冷媒供給管路と、
前記熱交換器の出口側と前記水回収装置とに接続され、前記熱交換器で排ガスと熱交換した回収水を前記水回収装置内に戻す冷媒戻り管路と、
前記回収水送出管路に設けられ、前記水回収装置で回収された回収水を前記水回収冷却器に送出して前記熱交換器に供給する水回収ポンプとを有し、
前記熱媒体系統は、
前記冷媒戻り管路と前記排ガス再加熱器の入口側とに接続され、前記熱交換器で排ガスと熱交換した後の冷却水の一部を前記排ガス再加熱器に供給する熱媒体供給管路と、
前記回収水送出管路における前記水回収ポンプの吸込側の部分と前記排ガス再加熱器の出口側とに接続され、前記排ガス再加熱器に供給された冷却水を前記回収水送出管路に戻す熱媒体戻り管路とを備える
ことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システムにおいて、
前記熱媒体系統に設けられ、前記排ガス再加熱器に供給する熱媒体の流量を調整可能な流量調整弁を更に備える
ことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システム。
【請求項４】
作動流体が加湿されるガスタービンシステムから排出される排ガス中に含まれる湿分を処理する高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システムであって、
前記ガスタービンシステムから排出される排ガスを冷媒で冷却することにより排ガス中に含まれる湿分を回収する水回収装置と、
前記水回収装置より排ガスの下流側に配設され、前記水回収装置を通過した排ガスを熱媒体で加熱する排ガス再加熱器とを備え、
前記排ガス再加熱器の熱媒体として、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒が用いられ、
前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を、前記排ガス再加熱器に供給した後に、前記水回収装置に冷媒として供給する循環冷媒系統を更に備え、
前記循環冷媒系統は、
前記水回収装置と前記排ガス再加熱器の入口側とに接続され、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を前記排ガス再加熱器に熱媒体として送出する冷媒送出管路と、
前記排ガス再加熱器で排ガスを加熱した熱媒体を冷却する水回収冷却器と、
前記排ガス再加熱器の出口側と前記水回収冷却器の入口側とに接続され、前記排ガス再加熱器で排ガスを加熱した熱媒体を前記水回収冷却器に送出する熱媒体送出管路と、
前記水回収冷却器の出口側と前記水回収装置とに接続され、前記水回収冷却器で冷却された熱媒体を前記水回収装置に冷媒として供給する冷媒供給管路と、
前記冷媒送出管路に設けられ、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を前記排ガス再加熱器に送出して前記水回収装置に再度供給する水回収ポンプとを有する
ことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システム。
【請求項５】
空気を圧縮する空気圧縮機、前記空気圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンを有するガスタービンシステムと、
前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気に加湿する増湿塔、前記増湿塔からの圧縮空気を前記タービンの排ガスと熱交換させて予熱する再生器を有する増湿再生サイクルシステム、又は、前記タービンの排ガスを導いて蒸気を生成する排熱回収ボイラを有し、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を供給して前記ガスタービンシステムの作動流体を加湿する増湿システムと、
前記再生器又は前記排熱回収ボイラを通過した排ガスを冷媒で冷却することにより排ガス中に含まれる湿分を回収する水回収装置、前記水回収装置より排ガスの下流側に配設され、前記水回収装置を通過した排ガスを熱媒体で加熱する排ガス再加熱器を有する排ガス処理システムとを備え、
前記排ガス再加熱器の熱媒体として、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒が用いられ、
前記排ガス処理システムは、
前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を前記水回収装置に冷媒として供給する循環冷媒系統と、
前記排ガス再加熱器及び前記循環冷媒系統に接続され、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒の一部を前記排ガス再加熱器に熱媒体として供給して前記循環冷媒系統に戻す熱媒体系統とを更に備え、
前記水回収装置は、冷媒としての冷却水を散布することで排ガスを気液接触により冷却し、排ガス中に含まれる湿分及び散布した冷却水を回収水として回収するように構成され、
前記循環冷媒系統は、
前記水回収装置で回収された回収水を冷却する水回収冷却器と、
前記水回収装置と前記水回収冷却器の入口側とに接続され、前記水回収装置で回収された回収水を前記水回収冷却器に送出する回収水送出管路と、
前記水回収冷却器の出口側と前記水回収装置とに接続され、前記水回収冷却器で冷却された回収水を冷却水として前記水回収装置に供給する冷媒供給管路と、
前記回収水送出管路に設けられ、前記水回収装置で回収された回収水を前記水回収冷却器に送出して前記水回収装置に供給する水回収ポンプとを有し、
前記熱媒体系統は、
前記回収水送出管路における前記水回収ポンプの吐出側の部分と前記排ガス再加熱器の入口側とに接続され、前記水回収装置で回収された回収水の一部を前記排ガス再加熱器に供給する熱媒体供給管路と、
前記回収水送出管路における前記水回収ポンプの吸込側の部分と前記排ガス再加熱器の出口側とに接続され、前記排ガス再加熱器に供給された回収水を前記回収水送出管路に戻す熱媒体戻り管路とを備える
ことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンシステム。
【請求項６】
空気を圧縮する空気圧縮機、前記空気圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンを有するガスタービンシステムと、
前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気に加湿する増湿塔、前記増湿塔からの圧縮空気を前記タービンの排ガスと熱交換させて予熱する再生器を有する増湿再生サイクルシステム、又は、前記タービンの排ガスを導いて蒸気を生成する排熱回収ボイラを有し、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を供給して前記ガスタービンシステムの作動流体を加湿する増湿システムと、
前記再生器又は前記排熱回収ボイラを通過した排ガスを冷媒で冷却することにより排ガス中に含まれる湿分を回収する水回収装置、前記水回収装置より排ガスの下流側に配設され、前記水回収装置を通過した排ガスを熱媒体で加熱する排ガス再加熱器を有する排ガス処理システムとを備え、
前記排ガス再加熱器の熱媒体として、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒が用いられ、
前記排ガス処理システムは、
前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を前記水回収装置に冷媒として供給する循環冷媒系統と、
前記排ガス再加熱器及び前記循環冷媒系統に接続され、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒の一部を前記排ガス再加熱器に熱媒体として供給して前記循環冷媒系統に戻す熱媒体系統とを更に備え、
前記水回収装置は、冷媒としての冷却水と排ガスとを熱交換させる熱交換器を有し、排ガス中に含まれる湿分及び排ガスと熱交換した後の冷却水を回収水として回収するように構成され、
前記循環冷媒系統は、
前記水回収装置で回収された回収水を冷却する水回収冷却器と、
前記水回収装置と前記水回収冷却器の入口側とに接続され、前記水回収装置で回収された回収水を前記水回収冷却器に送出する回収水送出管路と、
前記水回収冷却器の出口側と前記熱交換器の入口側とに接続され、前記水回収冷却器で冷却された回収水を冷却水として前記熱交換器に供給する冷媒供給管路と、
前記熱交換器の出口側と前記水回収装置とに接続され、前記熱交換器で排ガスと熱交換した回収水を前記水回収装置内に戻す冷媒戻り管路と、
前記回収水送出管路に設けられ、前記水回収装置で回収された回収水を前記水回収冷却器に送出して前記熱交換器に供給する水回収ポンプとを有し、
前記熱媒体系統は、
前記冷媒戻り管路と前記排ガス再加熱器の入口側とに接続され、前記熱交換器で排ガスと熱交換した後の冷却水の一部を前記排ガス再加熱器に供給する熱媒体供給管路と、
前記回収水送出管路における前記水回収ポンプの吸込側の部分と前記排ガス再加熱器の出口側とに接続され、前記排ガス再加熱器に供給された冷却水を前記回収水送出管路に戻す熱媒体戻り管路とを備える
ことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンシステム。
【請求項７】
空気を圧縮する空気圧縮機、前記空気圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンを有するガスタービンシステムと、
前記空気圧縮機から吐出された圧縮空気に加湿する増湿塔、前記増湿塔からの圧縮空気を前記タービンの排ガスと熱交換させて予熱する再生器を有する増湿再生サイクルシステム、又は、前記タービンの排ガスを導いて蒸気を生成する排熱回収ボイラを有し、前記排熱回収ボイラで生成した蒸気を供給して前記ガスタービンシステムの作動流体を加湿する増湿システムと、
前記再生器又は前記排熱回収ボイラを通過した排ガスを冷媒で冷却することにより排ガス中に含まれる湿分を回収する水回収装置、前記水回収装置より排ガスの下流側に配設され、前記水回収装置を通過した排ガスを熱媒体で加熱する排ガス再加熱器を有する排ガス処理システムとを備え、
前記排ガス再加熱器の熱媒体として、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒が用いられ、
前記排ガス処理システムは、
前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を、前記排ガス再加熱器に供給した後に、前記水回収装置に冷媒として供給する循環冷媒系統を更に備え、
前記循環冷媒系統は、
前記水回収装置と前記排ガス再加熱器の入口側とに接続され、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を前記排ガス再加熱器に熱媒体として送出する冷媒送出管路と、
前記排ガス再加熱器で排ガスを加熱した熱媒体を冷却する水回収冷却器と、
前記排ガス再加熱器の出口側と前記水回収冷却器の入口側とに接続され、前記排ガス再加熱器で排ガスを加熱した熱媒体を前記水回収冷却器に送出する熱媒体送出管路と、
前記水回収冷却器の出口側と前記水回収装置とに接続され、前記水回収冷却器で冷却された熱媒体を前記水回収装置に冷媒として供給する冷媒供給管路と、
前記冷媒送出管路に設けられ、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を前記排ガス再加熱器に送出して前記水回収装置に再度供給する水回収ポンプとを有する
ことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
出力増加と発電効率の向上を図ることができるガスタービンシステムとして、ガスタービンに水又は蒸気を注入して作動流体の流量を増加させる高湿分空気利用ガスタービンシステムが知られている。従来の高湿分空気利用ガスタービンシステムにおいては、排ガスの湿分が高いため、排ガスが煙突から放出される際に、場合によっては、白い湯気からなる白煙を生ずることがある。しかし、白煙は美観を損ねるので、白煙を発生させないように排ガスを放出したいという要求がある。
【０００３】
白煙を発生させないように排ガスを放出することが可能な高湿分空気利用ガスタービンシステムとして、例えば、圧縮機、燃焼器、タービンを有するガスタービンと、圧縮機からの圧縮空気を加湿する増湿塔と、タービンから排出された排ガスと増湿塔から燃焼器に供給される圧縮空気とを熱交換させる再生熱交換器と、増湿塔へ供給する加湿水と再生熱交換器からの排ガスとを熱交換させるエコノマイザと、エコノマイザからの排ガスに含まれる水分を回収する水回収装置と、水回収装置からの排ガスを加熱する排ガス再加熱器とを備えているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の高湿分空気利用ガスタービンシステムでは、排ガス再加熱器で排ガスを加熱する熱源として、エコノマイザの出口で取水した増湿塔への加湿水を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の高湿分空気利用ガスタービンシステムにおいては、排ガス再加熱器の加熱源として、エコノマイザで排ガスとの熱交換により昇温した加湿水を用いているので、エコノマイザで回収した熱エネルギの一部が排ガスと共にシステム外に放出されてしまう。排ガスと共にシステム外に放出されるこの熱エネルギは、本来ガスタービンに再供給するためのものであるので、高湿分空気利用ガスタービンシステムのシステム全体から見た場合、熱損失となる。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、白煙発生の防止を維持しつつシステム全体の熱損失の低減を図ることができる高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、作動流体が加湿されるガスタービンシステムから排出される排ガス中に含まれる湿分を処理する高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システムであって、前記ガスタービンシステムから排出される排ガスを冷媒で冷却することにより排ガス中に含まれる湿分を回収する水回収装置と、前記水回収装置より排ガスの下流側に配設され、前記水回収装置を通過した排ガスを熱媒体で加熱する排ガス再加熱器とを備え、前記排ガス再加熱器の熱媒体として、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒が用いられ、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒を前記水回収装置に冷媒として供給する循環冷媒系統と、前記排ガス再加熱器及び前記循環冷媒系統に接続され、前記水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒の一部を前記排ガス再加熱器に熱媒体として供給して前記循環冷媒系統に戻す熱媒体系統とを更に備え、前記水回収装置は、冷媒としての冷却水を散布することで排ガスを気液接触により冷却し、排ガス中に含まれる湿分及び散布した冷却水を回収水として回収するように構成され、前記循環冷媒系統は、前記水回収装置で回収された回収水を冷却する水回収冷却器と、前記水回収装置と前記水回収冷却器の入口側とに接続され、前記水回収装置で回収された回収水を前記水回収冷却器に送出する回収水送出管路と、前記水回収冷却器の出口側と前記水回収装置とに接続され、前記水回収冷却器で冷却された回収水を冷却水として前記水回収装置に供給する冷媒供給管路と、前記回収水送出管路に設けられ、前記水回収装置で回収された回収水を前記水回収冷却器に送出して前記水回収装置に供給する水回収ポンプとを有し、前記熱媒体系統は、前記回収水送出管路における前記水回収ポンプの吐出側の部分と前記排ガス再加熱器の入口側とに接続され、前記水回収装置で回収された回収水の一部を前記排ガス再加熱器に供給する熱媒体供給管路と、前記回収水送出管路における前記水回収ポンプの吸込側の部分と前記排ガス再加熱器の出口側とに接続され、前記排ガス再加熱器に供給された回収水を前記回収水送出管路に戻す熱媒体戻り管路とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水回収装置で排ガスと熱交換した後の冷媒、すなわち、水回収装置で排ガスから回収した熱エネルギを用いて排ガス再加熱器で排ガスを加熱するので、排ガス再加熱器での加熱源としてガスタービンシステムに再供給するための熱エネルギを用いる必要がなく、白煙発生の防止を維持しつつシステム全体の熱損失の低減を図ることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態における排ガスの温度と絶対湿度の推移を示す特性図である。
【図３】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態の変形例を示す構成図である。
【図４】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第２の実施の形態を示す構成図である。
【図５】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第２の実施の形態の変形例を示す構成図である。
【図６】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第３の実施の形態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態のシステム構成を図１を用いて説明する。
図１は本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態を示す構成図である。図１中、矢印は高湿分空気利用ガスタービンシステムの作動流体や排ガス、投入される水分、回収された水分等の流れの向きを示している。
【００１２】
図１において、高湿分空気利用ガスタービンシステムは、ガスタービンシステム１と、ガスタービンシステム１の作動流体の加湿及び予熱を行う増湿再生サイクルシステム２と、ガスタービンシステム１から排出される排ガス中に含まれる湿分を処理する排ガス処理システム３とを備えている。ガスタービンシステム１には、ガスタービン発電機５が機械的に接続されている。
【００１３】
ガスタービンシステム１は、例えば、吸気を加湿する吸気加湿装置１１と、吸気加湿装置１１からの空気を圧縮する空気圧縮機１２と、空気圧縮機１２からの圧縮空気を支燃剤として燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器１３と、燃焼器１３からの燃焼ガスにより駆動されて空気圧縮機１２及びガスタービン発電機５を駆動するタービン１４とから構成されている。
【００１４】
増湿再生サイクルシステム２は、空気圧縮機１２から吐出された圧縮空気に加湿する増湿塔２１と、増湿塔２１からの高湿分の圧縮空気をタービン１４からの排ガスと熱交換させて予熱する再生器２２とを備えている。また、増湿再生サイクルシステム２は、例えば、増湿塔２１に保有している水を空気圧縮機１２からの圧縮空気を加湿する加湿水として再利用するための循環加湿水系統を更に備えている。循環加湿水系統は、例えば、増湿塔２１に保有している水を再生器２２を通過した排ガスと熱交換させる節炭器２３と、増湿塔２１に保有している水を空気圧縮機１２からの圧縮空気と熱交換させる空気冷却器２４と、増湿塔２１に保有している水を節炭器２３及び空気冷却器２４に送出して増湿塔２１に再度供給する増湿塔循環水ポンプ２５とで構成されている。また、増湿再生サイクルシステム２は、例えば、後述する水回収装置３２で回収した排ガスの湿分等（回収水）を増湿塔２１に補給する増湿塔補給水ポンプ２６を更に備えている。
【００１５】
排ガス処理システム３は、タービン１４から排出されて再生器２２及び節炭器２３を通過した排ガスを冷媒としての冷却水で冷却することで、排ガス中に含まれる湿分を回収する水回収装置３２と、水回収装置３２で排ガスから回収した湿分や排ガスを冷却して温水となって回収された冷却水（回収水）を冷却水として水回収装置３２に供給する循環冷媒系統３３とを備えている。水回収装置３２は、例えば、内部を通過する排ガスを冷却水の散布で気液接触により冷却し、排ガスの湿分及び散布した冷却水を回収水として回収する装置本体部３２ａと、装置本体部３２ａの内部に配設され、多数の孔や溝、切欠き等を有する水回収装置充填物３２ｂとを備えている。水回収装置充填物３２ｂは、排ガスと冷却水との接触効率を向上させ、効率良く排ガスの湿分の回収を図るものである。循環冷媒系統３３は、水回収装置３２で回収された回収水を冷却する水回収冷却器３４と、水回収装置３２の下部と水回収冷却器３４の入口側とに接続された回収水送出管路３５と、水回収冷却器３４の出口側と水回収装置３２の上部（図示しない散水部）とに接続された冷媒供給管路３６と、回収水送出管路３５に設けられた水回収ポンプ３７とを備えている。回収水送出管路３５は、水回収装置３２で回収された回収水を水回収冷却器３４に送出するものである。冷媒供給管路３６は、水回収冷却器３４で冷却された回収水を水回収装置３２に供給するものである。水回収ポンプ３７は、水回収装置３２の回収水を水回収冷却器３４に送出して水回収装置３２に供給するものである。
【００１６】
排ガス処理システム３は、さらに、水回収装置３２より排ガスの下流側に配設され、水回収装置３２を通過した排ガスを熱媒体と熱交換させることで加熱する排ガス再加熱器４１と、排ガス再加熱器４１に熱媒体を供給する熱媒体系統４２とを備えている。本実施の形態においては、排ガス再加熱器４１の熱媒体として、水回収装置３２で排ガスから回収された湿分や水回収装置３２で排ガスを冷却して温水となって回収された冷却水、つまり、水回収装置３２で回収された回収水を用いている。
【００１７】
熱媒体系統４２は、回収水送出管路３５における水回収ポンプ３７の吐出側の部分と排ガス再加熱器４１の入口側とに接続された熱媒体供給管路４３と、回収水送出管路３５における水回収ポンプ３７の吸込側の部分と排ガス再加熱器４１の出口側とに接続された熱媒体戻り管路４４とを備えている。熱媒体供給管路４３は、水回収装置３２で回収された高温の回収水の一部を熱媒体として排ガス再加熱器４１に供給するものである。熱媒体戻り管路４４は、排ガス再加熱器４１で排ガスを加熱した回収水を回収水送出管路３５に戻すものである。また、水回収ポンプ３７は、水回収装置３２の回収水の一部を排ガス再加熱器４１に送出するポンプとしても機能する。
【００１８】
なお、排ガス処理システム３のうち、水回収装置３２及び循環冷媒系統３３は、増湿塔２１でガスタービンシステム１に投入した水分や燃料の燃焼により生成された水分など排ガスに含まれる湿分を回収する水回収システムである。
【００１９】
次に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの第１の実施の形態における作動流体の流れを図１を用いて説明する。
図１において、吸入された空気は、吸気加湿装置１１により加湿された後、空気圧縮機１２により圧縮される。この圧縮空気は、後段の増湿塔２１での増湿作用を高効率で行うために空気冷却器２４で冷却された後、増湿塔２１に流入して増湿される。高湿分になった圧縮空気は再生器２２でタービン１４の排ガスと熱交換して加熱され、圧縮空気中の湿分は完全に蒸発する。この圧縮空気は燃焼器１３に導かれて燃料と混合・燃焼し、高温の燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスはタービン１４を駆動し、熱エネルギが動力エネルギに変換される。この動力エネルギは、空気圧縮機１２を駆動することで消費されると共に及びガスタービン発電機５により電気エネルギに変換される。
【００２０】
タービン１４から排出された排ガスは、吸気加湿装置１１及び増湿塔２１での加湿及び増湿により、多量の湿分を含んだものとなっている。この排ガスは再生器２２において増湿塔２１からの圧縮空気を加熱し、その熱エネルギの一部が圧縮空気に回収される。その後、排ガスは、節炭器２３において増湿塔２１の加湿水を加熱し、その熱エネルギの一部が圧縮空気を加湿する加湿水に回収される。このように、ガスタービンシステム１から排出された排ガスの熱エネルギの一部を再生器２２及び節炭器２３で回収することにより、システムの熱効率の向上を図っている。
【００２１】
節炭器２３を通過した排ガスは、水回収装置３２に導入されて湿分の一部が回収された後、排ガス再加熱器４１で加熱されてから煙突（図示せず）を経て大気中へ放出される。水回収装置３２で回収された水分の一部は、増湿塔補給水ポンプ２６により増湿塔２１に補給される。このように、ガスタービンシステム１の作動流体に追加された水分を水回収装置３２で回収することにより、水資源の有効活用を図っている。
【００２２】
次に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システムの第１の実施の形態の作用を図１を用いて説明する。
節炭器２３を通過した排ガスは、保有していた熱エネルギの一部が再生器２２及び節炭器２３で回収されているので、その温度がある程度まで低下している。例えば、節炭器２３を通過した後の排ガスの温度は約１５０℃である。
【００２３】
この排ガスは、水回収装置３２内に導入され、水回収装置３２内の上部から散布される冷却水により冷却される。これにより、排ガスに含まれる湿分の一部が凝縮水となって回収され水回収装置３２の下部に回収水として貯留される。また、排ガスと熱交換することで昇温した冷却水も回収され水回収装置３２の下部に回収水として貯留される。排ガスを冷却する冷却水の温度は、例えば、約３０℃であり、排ガスの温度は約１５０℃から約３５℃まで低下する。水回収装置３２で回収された回収水の温度は、例えば、約７０℃になる。
【００２４】
水回収装置３２で回収された回収水は、水回収ポンプ３７により回収水送出管路３５を介して水回収冷却器３４に送出される。この回収水は、水回収冷却器３４で冷却された後、冷媒供給管路３６を介して水回収装置３２に冷却水として供給される。水回収冷却器３４では、例えば、回収水が約７０℃から約３０℃まで冷却される。
【００２５】
水回収装置３２を通過した排ガスは、水回収装置３２での冷却及び湿分の回収により、温度及び絶対湿度が低下した状態となっている。この排ガスの温度は、上記したように、例えば約３５℃である。この排ガスは、排ガス再加熱器４１に導入されて排ガス再加熱器４１に流通する熱媒体により加熱され、その後、大気中へ放出される。
【００２６】
本実施の形態においては、排ガス再加熱器４１に流通する熱媒体として、水回収装置３２で排ガスから回収された湿分及び排ガスを冷却することで昇温した冷却水（回収水）を用いている。すなわち、水回収装置３２で回収された回収水は、その一部が水回収ポンプ３７により熱媒体供給管路４３を介して排ガス再加熱器４１に送出される。この回収水は、排ガス再加熱器４１で排ガスと熱交換して排ガスを加熱した後、熱媒体戻り管路４４を介して循環冷媒系統３３の回収水送出管路３５に戻る。回収水送出管路３５に戻った回収水は、水回収装置３２の冷却水又は排ガス再加熱器４１の熱媒体として水回収装置３２又は排ガス再加熱器４１に供給される。排ガス再加熱器４１での回収水の温度は、例えば、約７０℃から約６０℃まで低下する。一方、排ガスの温度は約３５℃から約５０℃まで上昇する。
【００２７】
このように、節炭器２３を通過した排ガスは、水回収装置３２において排ガスの湿分の一部が回収されることでその絶対湿度が低下し、排ガス再加熱器４１において加熱されることでその温度が上昇する。このため、後述するように、排ガスの大気中への排出時における白煙の発生が防止される。
【００２８】
本実施の形態においては、水回収装置３２で回収された高温の回収水を、排ガスを加熱する熱媒体として排ガス再加熱器４１に供給している。このため、増湿再生サイクルシステム２（例えば、節炭器２３）で回収した熱エネルギを、排ガスの白煙発生の防止のための加熱源として用いる必要がなく、ガスタービンシステム１に供給することができる。また、従来のシステムにおいては、水回収装置で回収した回収水を水回収冷却器で冷却して再度冷却水として用いていたので、水回収装置で回収した排ガスの熱エネルギがシステム外に放出されていた。それに対して、本実施の形態においては、水回収装置３２で排ガスから回収した熱エネルギの一部を排ガス再加熱器４１での排ガスの加熱に利用している。したがって、システム全体の熱損失を低減することができる。
【００２９】
さらに、本実施の形態においては、ガスタービンシステム１の作動流体に追加された水分や水回収装置３２で排ガスの冷却に用いた冷却水を、水回収装置３２の冷却水や排ガス再加熱器４１の熱媒体として再利用するので、水資源の有効活用を図ることができる。
【００３０】
また、本実施の形態においては、熱媒体系統４２の熱媒体供給管路４３及び熱媒体戻り管路４４を、ガスタービンシステム１や増湿再生サイクルシステム２の構成機器に接続せずに、循環冷媒系統３３の回収水送出管路３５に接続している。このため、ガスタービンシステム１や増湿再生サイクルシステム２の構成機器と、排ガス処理システム３の構成機器との取合いを低減することができる。さらに、白煙発生の防止に関する設計上の調整（設計変更等）に対しては、排ガス処理システム３内の機器の仕様を考慮すればよく、排ガス処理システム３の上流側に位置するガスタービンシステム１や増湿再生サイクルシステム２の設計上の影響を低減することができる。
【００３１】
次に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システムの第１の実施の形態における白煙発生の防止効果を図１及び図２を用いて説明する。
図２は本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態における排ガスの温度と絶対湿度の推移を示す特性図である。図２中、縦軸ｈは絶対湿度を、横軸Ｔは排ガス温度を示している。図中の太線ａは水の飽和線を、矢印は大気放出までの排ガス状態の推移を示している。なお、図２において、図１に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
図２において、飽和線ａよりも下側の領域で排ガスの状態が推移すれば、白煙の発生を防止できる。図１に示す水回収装置３２で冷却されて排出される排ガスは、水回収装置３２の出口温度の飽和線ａ上の位置αにある。飽和線ａ上の位置αにある排ガスは、排ガス再加熱器４１において水回収装置３２で回収された回収水により加熱されることで、絶対湿度が変化せずに温度が上昇するので、排ガス再加熱器４１の出口温度の位置βに移動する。この状態から煙突を介して大気へ排出された排ガスは、大気中へ水分を放出しながら大気温度まで低下する。排ガスは飽和線ａに接触したところで大気中に水分を急速に放出し、飽和しきれなかった分が生ずると白煙が発生するので、図２で示す状態変化をたどれば、白煙が発生することはない。
【００３３】
このように、排ガス再加熱器４１で加熱された排ガスは、絶対湿度が変化することなく温度が上昇するので、大気中に放出されても、その状態が飽和線ａよりも下側の領域で推移し、白煙の発生が防止される。
【００３４】
上述したように、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態によれば、水回収装置３２で排ガスと熱交換した後の冷却水（冷媒）、すなわち、水回収装置３２で排ガスから回収した熱エネルギを用いて排ガス再加熱器４１で排ガスを加熱するので、排ガス再加熱器４１での加熱源としてガスタービンシステム１に再供給するための熱エネルギを用いる必要がなく、白煙発生の防止を維持しつつシステム全体の熱損失の低減を図ることができる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、循環冷媒系統３３により、水回収装置３２で回収した回収水を排ガスを冷却する冷却水として水回収装置３２に供給すると共に、熱媒体系統４２により、水回収装置３２で回収した回収水の一部を排ガスを加熱する熱媒体として循環冷媒系統３３から排ガス再加熱器４１に供給して循環冷媒系統３３に戻すので、水資源の有効活用を図ることができる。
【００３６】
さらに、本実施の形態によれば、熱媒体系統４２の熱媒体供給管路４３及び熱媒体戻り管路４４をそれぞれ回収水送出管路３５における水回収ポンプ３７の吐出側及び吸込側の部分に接続しているので、循環冷媒系統３３の水回収ポンプ３７を排ガス再加熱器４１に熱媒体を送出するポンプとして稼動させることができる。したがって、排ガス再加熱器４１に熱媒体を送出するポンプを熱媒体系統４２に別途備える必要がなく、システム全体の効率の低下を抑制することができる。
【００３７】
［第１の実施の形態の変形例］
次に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態の変形例を図３を用いて説明する。
図３は本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態の変形例を示す構成図である。図３中、矢印は高湿分空気利用ガスタービンシステムの作動流体や排ガス、投入される水分、回収された水分等の流れの向きを示している。なお、図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
図３に示す本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態の変形例は、第１の実施の形態の構成に追加して、熱媒体系統４２Ａの熱媒体供給管路４３に、排ガス再加熱器４１に供給する回収水の流量を調整する流量調整弁４５を設けるものである。排ガス処理システム３Ａでは、排ガスの白煙の発生の有無に応じて流量調整弁４５の弁開度を制御することにより、熱媒体供給管路４３を介して排ガス再加熱器４１に供給される熱媒体としての回収水の流量と、回収水送出管路３５を介して水回収装置３２に供給される冷却水として回収水の流量とを適切な比率に調整する。
【００３９】
上述した本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第１の実施の形態の変形例によれば、前述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、排ガス再加熱器４１に熱媒体としての回収水を供給する熱媒体供給管路４３に、回収水の流量を調整可能な流量調整弁４５を設けたので、排ガス再加熱器４１に供給する回収水の流量を状況に応じて流量調整弁４５で調整することにより、白煙の発生を確実に防止することができる。
【００４１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第２の実施の形態を図４を用いて説明する。
図４は本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第２の実施の形態を示す構成図である。図４中、矢印は高湿分空気利用ガスタービンシステムの作動流体や排ガス、投入される水分、回収された水分等の流れの向きを示している。なお、図４において、図１乃至図３に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４２】
図４に示す本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第２の実施の形態は、第１の実施の形態における、冷却水を散布して排ガスを気液接触により冷却する水回収装置３２に代えて、熱交換器３２ｄを介して排ガスを冷却する水回収装置３２Ｂを用いるものである。また、本実施の形態の循環冷媒系統３３Ｂや熱媒体系統４２Ｂを、水回収装置の変更に伴い、第１の実施の形態の循環冷媒系統３３や熱媒体系統４２とは相違した構成としたものである。
【００４３】
具体的には、排ガス処理システム３Ｂの水回収装置３２Ｂは、排ガスが流入する装置本体部３２ｃと、装置本体部３３ｃの内部に配設した熱交換器３２ｄとを備えている。水回収装置３２Ｂは、熱交換器３２ｄ内に流通する冷媒としての冷却水で排ガスを冷却し、排ガス中に含まれる湿分を回収水として回収するものである。また、水回収装置３２Ｂは、熱交換器３２ｄで排ガスと熱交換した冷却水を、後述する冷媒戻り管路３８を介して、回収水として回収するものでもある。
【００４４】
排ガス処理システム３Ｂの循環冷媒系統３３Ｂは、第１の実施の形態における、水回収冷却器３４の出口側と水回収装置３２の上部（図示しない散水部）とに接続された冷媒供給管路３６の代わりに、水回収冷却器３４の出口側と熱交換器３２ｄの入口側とに接続された冷媒供給管路３６Ｂを備えている。さらに、熱交換器３２ｄの出口側と水回収装置３２Ｂの下部とに接続された冷媒戻り管路３８を備えている。この循環冷媒系統３３Ｂは、水回収装置３２で排ガスから回収した湿分や排ガスを冷却して温水となって回収された冷却水（回収水）を熱交換器３２ｄに供給して再度水回収装置３２Ｂに回収するものである。
【００４５】
排ガス処理システム３Ｂの熱媒体系統４２Ｂは、第１の実施の形態における、回収水送出管路３５と排ガス再加熱器４１の入口側とに接続された熱媒体供給管路４３に代わり、冷媒戻り管路３８と排ガス再加熱器４１の入口側とに接続された熱媒体供給管路４３Ｂを備えている。
【００４６】
次に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの排ガス処理システムの第２の実施の形態の作用を図４を用いて説明する。
節炭器２３を通過した排ガスは、水回収装置３２Ｂ内に導入され、水回収装置３２Ｂの熱交換器３２ｄ内を流通する冷却水により冷却される。これにより、排ガスに含まれる湿分の一部が凝縮水となって回収され水回収装置３２Ｂの下部に回収水として貯留される。また、排ガスと熱交換することで昇温した熱交換器３２ｄ内の冷却水も冷媒戻り管路３８を介して回収され水回収装置３２Ｂの下部に回収水として貯留される。熱交換器３２ｄの冷却水の温度は、例えば、約３０℃であり、排ガスの温度が約１５０℃から約３５℃にまで低下する。水回収装置３２Ｂで回収される回収水の温度は、例えば、約７０℃になる。
【００４７】
水回収装置３２Ｂで回収された回収水は、水回収冷却器３４で冷却された後、冷媒供給管路３６Ｂを介して熱交換器３２ｄに冷却水として供給される。水回収冷却器３４では、例えば、回収水が約７０℃から約３０℃まで冷却される。
【００４８】
水回収装置３２Ｂを通過した排ガスは、排ガス再加熱器４１に導入されて熱媒体により加熱され、その後、大気中へ放出される。本実施の形態においては、排ガス再加熱器４１の熱媒体として、熱交換器３２ｄ内を流通して排ガスを冷却することで昇温した冷却水（つまり、回収水）を用いている。すなわち、熱交換器３２ｄで排ガスを冷却した後の高温の冷却水は、その一部が熱媒体系統４２Ｂの熱媒体供給管路４３Ｂを介して排ガス再加熱器４１に熱媒体として供給される。この高温の冷却水は、排ガスと熱交換して排ガスを加熱した後、熱媒体系統４２Ｂの熱媒体戻り管路４４を介して循環冷媒系統３３Ｂの回収水送出管路３５に戻る。回収水送出管路３５に戻った冷却水は、熱交換器３２ｄの冷却水として供給される。排ガスを冷却した後の冷却水の一部は排ガス再加熱器４１に熱媒体として供給され、残りは冷媒戻り管路３８を介して水回収装置３２Ｂに回収される。排ガス再加熱器４１に供給される回収水の温度は、例えば約７０℃から約６０℃まで低下する。一方、排ガスの温度は約３５℃から約５０℃にまで上昇する。
【００４９】
このように、本実施の形態においては、排ガス再加熱器４１の熱媒体として、水回収装置３２Ｂの熱交換器３２ｄにおいて排ガスと熱交換することで高温になった冷媒しての冷却水を用いている。すなわち、第１の実施の形態と同様に、水回収装置３２Ｂで排ガスから回収した熱エネルギを用いて排ガス再加熱器４１で排ガスを加熱するので、排ガス再加熱器４１の加熱源としてガスタービンシステム１に再供給するための熱エネルギを用いる必要がない。したがって、システム全体の熱損失を低減することができる。
【００５０】
上述した本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第２の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、本実施の形態によれば、熱媒体系統４２Ｂの熱媒体供給管路４３Ｂを冷媒戻り管路３８に接続しているので、熱交換器３２ｄで排ガスと熱交換することにより高温となった冷却水のみを熱媒体として熱媒体供給管路４３Ｂを介して排ガス再加熱器４１に供給することができる。他方、第１の実施の形態の場合、熱媒体供給管路４３が回収水送出管路３５の水回収ポンプ３７の吐出側の部分に接続されているので、水回収装置３２で回収された高温の回収水と排ガス再加熱器４１で排ガスを加熱して温度の低下した回収水との合流したものが熱媒体として熱媒体供給管路４３を介して排ガス再加熱器４１に供給される。したがって、本実施の形態における排ガス再加熱器４１に供給される熱媒体の温度は、第１の実施の形態の場合よりも高温となるので、第１の実施の形態の場合よりも排ガスは確実に加熱される。
【００５２】
［第２の実施の形態の変形例］
次に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第２の実施の形態の変形例を図５を用いて説明する。
図５は本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第２の実施の形態の変形例を示す構成図である。図５中、矢印は高湿分空気利用ガスタービンシステムの作動流体や排ガス、投入される水分、回収された水分等の流れの向きを示している。なお、図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
図５に示す本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第２の実施の形態の変形例は、第２の実施の形態の排ガス処理システム３Ｂが循環冷媒系統３３Ｂと熱媒体系統４２Ｂとの２系統を備えているものであるのに対して、循環冷媒系統３３Ｃを熱媒体系統と一体化させたものである。また、第２の実施の形態が、水回収装置３２Ｂの熱交換器３２ｄの冷却水として、排ガスから回収した湿分及び熱交換器３２ｄで排ガスと熱交換した冷却水を用いるものであるのに対して、本実施の形態は、熱交換器３２ｄの冷却水として、排ガスから回収した湿分を用いずに、熱交換器３２ｄで排ガスと熱交換した冷却水のみを再び用いるものである。
【００５４】
具体的には、排ガス処理システム３Ｃの循環冷媒系統３３Ｃは、熱交換器３２ｄの出口側と排ガス再加熱器４１の入口側とに接続された冷媒送出管路３９と、排ガス再加熱器４１で排ガスを加熱した熱媒体としての冷却水を冷却する水回収冷却器３４Ｃと、排ガス再加熱器４１の出口側と水回収冷却器３４の入口側とに接続された熱媒体送出管路４０と、水回収冷却器３４Ｃの出口側と熱交換器３２ｄの入口側とに接続された冷媒供給管路３６Ｃと、冷媒送出管路３９に設けられた水回収ポンプ３７Ｃとを備えている。冷媒送出管路３９は、熱交換器３２ｄで排ガスと熱交換することで高温となった冷却水を熱媒体として排ガス再加熱器４１に送出するものである。熱媒体送出管路４０は、排ガス再加熱器４１で排ガスを加熱した冷却水を水回収冷却器３４Ｃに送出するものである。冷媒供給管路３６Ｃは、水回収装置冷却器３４Ｃで冷却された冷却水を熱交換器３２ｄに供給するものである。水回収ポンプ３７Ｃは、熱交換器３２ｄで排ガスと熱交換した冷却水を排ガス再加熱器４１に送出して水回収冷却器３４を介して熱交換器３２ｄに再度供給するものである。
【００５５】
上記のように構成された循環冷媒系統３３Ｃにおいては、熱交換器３２ｄで排ガスと熱交換することで昇温した冷却水を、水回収ポンプ３７Ｃにより冷媒送出管路３９を介して排ガス再加熱器４１に送出する。この冷却水は、排ガス再加熱器４１で熱媒体として排ガスと熱交換することで排ガスを加熱し、その温度が低下する。その後、この冷却水は、熱媒体送出管路４０を介して水回収冷却器３４Ｃに流入して冷却され、熱交換器３２ｄに冷却水として再度供給される。すなわち、循環冷媒系統３３Ｃは、熱交換器３２ｄに冷却水を循環させると共に、熱交換器３２ｄで排ガスと熱交換した後の冷却水を排ガス再加熱器４１Ｃの熱媒体として循環させるものであり、熱媒体系統も兼ねている。
【００５６】
上述した本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第２の実施の形態の変形例によれば、前述した第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、水回収装置３２Ｂの熱交換器３２ｄで排ガスと熱交換した後の冷却水を排ガス再加熱器４１に供給した後に、排ガスを冷却する冷却水として熱交換器３２ｄに再度供給するように循環冷媒系統３３Ｃを構成したので、循環冷媒系統３３Ｃが熱媒体系統を兼ね、系統の簡素化を図ることができる。
【００５８】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第３の実施の形態を図６を用いて説明する。
図６は本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第３の実施の形態を示す構成図である。図６中、矢印は高湿分空気利用ガスタービンシステムの作動流体や排ガス、投入される水分、回収された水分等の流れの向きを示している。なお、図６において、図１乃至図５に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
図６に示す本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第３の実施の形態は、第１の実施の形態の増湿再生サイクルシステム２の代わりに、ガスタービンシステム１からの排ガスを導いて水蒸気を発生させる排熱回収ボイラ２７を備えた増湿システム２Ｄを用いるものである。増湿システム２Ｄは、排熱回収ボイラ２７で生成した蒸気を供給してガスタービンシステム１の作動流体を加湿するものである。
【００６０】
具体的には、排熱回収ボイラ２７は、水回収装置３２で回収された回収水をガスタービンシステム１からの排ガスにより予熱するエコノマイザ２７ａと、エコノマイザで予熱された回収水をガスタービンシステム１からの排ガスにより加熱して水蒸気を生成する蒸発器２７ｂと、蒸発器２７ｂで生成された水蒸気をガスタービンシステム１からの排ガスにより過熱する過熱器２７ｃとを備えている。また、増湿システム２Ｄは、第１の実施形態の増湿塔補給水ポンプ２６に代わり、水回収装置３２で回収された回収水を排熱回収ボイラ２７に供給するボイラ給水ポンプ２８を備えている。排熱回収ボイラ２７の過熱器２７ｃで生成された過熱蒸気は、蒸気流量調整弁２９により流量が調整されてガスタービンシステム１の燃焼器１３に供給される。
【００６１】
本実施の形態においては、ガスタービンシステム１から排出された排ガスの熱エネルギの一部を排熱回収ボイラ２７で回収することにより、システム全体の熱効率の向上を図っている。
【００６２】
上述した本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその排ガス処理システムの第３の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００６３】
［その他の実施形態］
なお、上述した第１乃至第３の実施の形態においては、吸気加湿装置１１を含むように構成したガスタービンシステム１の例を示したが、吸気加湿装置１１を含まない構成のガスタービンシステムも可能である。ただし、吸気加湿装置１１を含む構成の方が、システムとして、出力増加と発電効率の向上を図ることができる。
【００６４】
また、上述した第１乃至第２の実施の形態の変形例においては、増湿再生サイクルシステム２を、増湿塔２１と再生器２２と節炭器２３と空気冷却器２４と増湿塔循環水ポンプ２５と増湿塔補給水ポンプ２６とで構成した例を示したが、増湿再生サイクルシステムは少なくとも増湿塔２１と再生器２２とを含む構成であればよい。
【００６５】
なお、上述した第１の実施の形態の変形例において、排ガス再加熱器４１に供給する熱媒体の流量を調整する流量調整弁４５を熱媒体系統４２Ａに設けた例を示したが、このような流量調整弁を第２及び第３の実施の形態の熱媒体系統４２Ｂ、４２にも設けることが可能である。
【００６６】
また、上述した第２の実施の形態の変形例において、循環冷媒系統３３Ｃが熱媒体系統を兼ねる排ガス処理システム３Ｃの例を示した。第１及び第３の実施の形態においても、循環冷媒系統が熱媒体系統を兼ねるように排ガス処理システムを構成することができる。すなわち、第１及び第３の実施の形態の循環冷媒系統を、図１に示す水回収装置３２で回収した回収水が、先ず排ガス再加熱器４１に送出され、その後水回収冷却器３４で冷却されて冷却水として水回収装置３２に供給されるように構成するものである。
【００６７】
また、上述した第２の実施の形態の変形例においては、水回収装置３２Ｂの熱交換器３２ｄ内に冷却水を流通させることで排ガスを冷却する例を示したが、熱交換器３２ｄの冷媒として冷却水以外も使用可能である。
【００６８】
なお、本発明は上述した第１乃至第３の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  ガスタービンシステム
２  増湿再生サイクルシステム
２Ｄ  増湿システム
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  排ガス処理システム
１２  空気圧縮機
１３  燃焼器
１４  タービン
２１  増湿塔
２２  再生器
２７  排熱回収ボイラ
３２、３２Ｂ  水回収装置
３２ｄ  熱交換器
３３、３３Ｂ、３３Ｃ  循環冷媒系統
３４、３４Ｃ  水回収冷却器
３５  回収水送出管路
３６、３６Ｂ、３６Ｃ  冷媒供給管路
３７、３７Ｃ  水回収ポンプ
３８  冷媒戻り管路
３９  冷媒送出管路
４０  熱媒体送出管路
４１  排ガス再加熱器
４２、４２Ａ、４２Ｂ  熱媒体系統
４３、４３Ｂ  熱媒体供給管路
４４  熱媒体戻り管路
４５  流量調整弁
【図１】
0006499919.tif 000002
【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】
0006499919.tif 000007