(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと、
前記ガスタービンからの排気ガスの熱で蒸気を発生される排熱回収ボイラーと、
前記排熱回収ボイラーに水を供給する給水系統と、
を備え、
前記排熱回収ボイラーは、前記排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる蒸発器と、前記蒸発器を通過した前記排気ガスで外部からの蒸気を加熱する再熱器と、を有し、
前記給水系統は、給水源からの水を前記排熱回収ボイラーに送る給水ラインと、前記給水ラインを流れる水である給水の温度を調節する給水温度調節器と、を有し、
前記給水温度調節器は、前記給水を加熱する給水加熱器と、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を冷却し、冷却後の加熱水に前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を合流させ、合流後の水を前記給水ラインを流れる水に合流させて、前記排熱回収ボイラーに流入する水を冷却する給水冷却器とを有する、
ガスタービンプラント。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動されるタービンと、を有し、
前記給水加熱器は、前記ガスタービンにおける冷却対象から前記給水へ熱を移動させて、前記冷却対象を冷却すると共に、前記給水を加熱する熱移動装置を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項３】
請求項２に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記熱移動装置は、
前記圧縮機からの圧縮空気の一部を前記冷却対象として、前記給水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスと接する高温部品に冷却した前記圧縮空気を送る冷却用空気冷却器と、
前記圧縮機が吸い込む前記空気を前記冷却対象として、前記空気から前記給水へ熱を移動させて前記空気を冷却し、前記圧縮機に冷却した前記空気を送る吸気冷却器と、
前記ガスタービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油を前記冷却対象として、前記給水と熱交換させて前記潤滑油を冷却し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却器と、
のうち少なくとも一つの冷却器を含む、
ガスタービンプラント。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記ガスタービンの駆動で発電する発電機を備え、
前記給水加熱器は、前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却器を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気で駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの駆動で発電する発電機と、を備え、
前記給水加熱器は、
前記蒸気タービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油と前記給水とを熱交換させて前記潤滑油を冷却し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却器と、
前記蒸気タービンの駆動で発電する前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却器と、
前記蒸気タービンから抽気した蒸気と前記給水とを熱交換させる蒸気冷却器と、
のうち少なくとも一つの冷却器を含む、
ガスタービンプラント。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記給水加熱器は、前記ガスタービンプラント外の熱源を利用して、前記給水を加熱する外部加熱器を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記給水冷却器は、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である前記加熱水から熱を吸収して、前記給水源の水の温度よりも前記加熱水の温度を低くする吸熱装置を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項８】
請求項７に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記吸熱装置は、低沸点媒体が凝縮と蒸発とを繰り返して循環する低沸点媒体ランキンサイクルを有し、
前記低沸点媒体ランキンサイクルは、前記加熱水と液体の前記低沸点媒体とを熱交換させ、液体の前記低沸点媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記加熱水を冷却する蒸発器を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記排熱回収ボイラーは、前記蒸発器として高圧蒸発器のみを有し、
前記高圧蒸発器は、所定の圧力での定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度以下の温度の水を、前記定圧比熱極大温度以上の温度に加熱する蒸発器である、
ガスタービンプラント。
【請求項１０】
ガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱で蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、前記排熱回収ボイラーに水を供給する給水系統と、を備え、
前記排熱回収ボイラーは、前記排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる蒸発器と、前記蒸発器を通過した前記排気ガスで外部からの蒸気を加熱する再熱器と、を有し、
前記給水系統は、給水源からの水を前記排熱回収ボイラーに送る給水ラインを有する、ガスタービンプラントの運転方法において、
前記給水ラインを流れる水である給水の温度を調節する給水温度調節工程を実行し、
前記給水温度調節工程は、前記給水を加熱する給水加熱工程と、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を冷却し、冷却後の加熱水に前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を合流させ、合流後の水を前記給水ラインを流れる水に合流させて、前記排熱回収ボイラーに流入する水を冷却する給水冷却工程とを含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動されるタービンと、を有し、
前記給水加熱工程は、前記ガスタービンにおける冷却対象から前記給水へ熱を移動させて、前記冷却対象を冷却すると共に、前記給水を加熱する熱移動工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記熱移動工程は、
前記圧縮機からの圧縮空気の一部を前記冷却対象として、前記給水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスと接する高温部品に冷却した前記圧縮空気を送る冷却用空気冷却工程と、
前記圧縮機が吸い込む前記空気を前記冷却対象として、前記空気から前記給水へ熱を移動させて前記空気を冷却し、前記圧縮機に冷却した前記空気を送る吸気冷却工程と、
前記ガスタービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油を前記冷却対象として、前記給水と熱交換させて前記潤滑油を冷却し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却工程と、
のうち少なくとも一つの冷却工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記ガスタービンプラントは、前記ガスタービンの駆動で発電する発電機を備え、
前記給水加熱工程は、前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項１４】
請求項１０から１３のいずれか一項に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記ガスタービンプラントは、前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気で駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動で発電する発電機と、を備え、
前記給水加熱工程は、
前記蒸気タービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油と前記給水とを熱交換させて前記潤滑油を冷却し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却工程と、
前記蒸気タービンの駆動で発電する前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却工程と、
前記蒸気タービンから抽気した蒸気と前記給水とを熱交換させる蒸気冷却工程と、
のうち少なくとも一つの冷却工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項１５】
請求項１０から１４のいずれか一項に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記給水加熱工程は、前記ガスタービンプラント外の熱源を利用して、前記給水を加熱する外部加熱工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項１６】
請求項１０から１５のいずれか一項に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記給水冷却工程は、前前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である前記加熱水から熱を吸収して、前記給水源の水の温度よりも前記加熱水の温度を低くする吸熱工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記吸熱工程は、低沸点媒体ランキンサイクルで、低沸点媒体を循環させるランキンサイクル実行工程を含み、
前記ランキンサイクル実行工程は、前記加熱水と液体の前記低沸点媒体とを熱交換させ、液体の前記低沸点媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記加熱水を冷却する蒸発工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン及び排熱回収ボイラーを備えるガスタービンプラント、及びその運転方法に関する。
本願は、２０１６年３月２９日に、日本国に出願された特願２０１６−０６５７９０号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンプラントとしては、ガスタービンと、このガスタービンからの排気ガスで蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、を備えているプラントがある。【０００３】
このようなガスタービンプラントとしては、例えば、以下の特許文献１に記載されているプラントがある。このプラントの排熱回収ボイラーは、低圧節炭器と、低圧蒸発器と、第一高圧節炭器と、第一低圧過熱器と、第一再熱器と、第二高圧節炭器と、第二低圧過熱器と、高圧蒸発器と、第一高圧過熱器と、第二再熱器と、第二高圧過熱器と、高圧ポンプと、を有する。低圧節炭器、低圧蒸発器、第一高圧節炭器、第一低圧過熱器、第一再熱器、第二低圧過熱器、高圧蒸発器、第一高圧過熱器、第二再熱器、第二高圧過熱器は、以上の順序で、排気ガスの下流側から上流側に向って並んでいる。また、第二高圧節炭器は、排気ガスの流れの上下流方向で、第一再熱器と同じ位置に配置されている。【０００４】
低圧節炭器は、外部からの水を排気ガスで加熱する。低圧蒸発器は、低圧節炭器からの加熱水を排気ガスで加熱して低圧蒸気を生成する。高圧ポンプは、低圧節炭器からの加熱水を昇圧する。第一高圧節炭器は、高圧ポンプで昇圧された加熱水を排気ガスで加熱する。第一低圧過熱器は、低圧蒸気を排気ガスで過熱する。第一再熱器は、中圧蒸気タービンから排気された排気蒸気を加熱する。第二高圧節炭器は、第一高圧節炭器で加熱された加熱水をさらに加熱する。第二低圧過熱器は、第一低圧過熱器で過熱された低圧蒸気をさらに過熱し、この過熱低圧蒸気を低圧蒸気タービンに送る。高圧蒸発器は、第二高圧節炭器で加熱された加熱水を排気ガスで加熱して高圧蒸気を生成する。第一高圧過熱器は、高圧蒸気を排気ガスで過熱する。第二再熱器は、第一再熱器で加熱された蒸気を排気ガスでさらに過熱し、この過熱蒸気を中圧蒸気タービンに送る。第二高圧過熱器は、第一高圧過熱器で過熱された高圧蒸気をさらに過熱し、これを過熱高圧蒸気として高圧蒸気タービンに送る。【０００５】
この排熱回収ボイラーでは、排気ガスの熱を有効に用いるために、互いに圧力の異なる複数種類の蒸気を発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０９２３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
排熱回収ボイラーでは、排気ガスの熱を有効に利用するために、排気ガスの温度ができる限り低温になるまで、排気ガスの熱を用いることが好ましい。一方、排気ガスの温度が低温になり過ぎると、この排気ガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘが凝縮して、硫酸水や硝酸水等になり、これらの腐食液により煙道等が腐食する。このため、排熱回収ボイラーから排気される排気ガスの温度には、排気ガスの熱の有効利用と煙道等の保護等の観点から適切な温度が要求される。【０００８】
上記特許文献１に記載の排熱回収ボイラーでは、高圧蒸発器の下流側に再熱器が配置されている。この再熱器には、中圧蒸気タービンから排気された排気蒸気が流入するため、この再熱器で排気ガスの温度を調節することが難しい。このため、この再熱器よりも下流側に配置されている低圧蒸発器等でも、排気ガスの温度を調節することが難しい。【０００９】
そこで、本発明は、蒸発器の下流側に再熱器が配置されている排熱回収ボイラーでも、排熱回収ボイラーから排出される排気ガスの温度を調節することができるガスタービンプラント、及びその運転方法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】
【００１２】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンプラントは、
ガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱で蒸気を発生される排熱回収ボイラーと、前記排熱回収ボイラーに水を供給する給水系統と、を備え、前記排熱回収ボイラーは、前記排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる蒸発器と、前記蒸発器を通過した前記排気ガスで外部からの蒸気を加熱する再熱器と、を有し、前記給水系統は、給水源からの水を前記排熱回収ボイラーに送る給水ラインと、前記給水ラインを流れる水である給水の温度を調節する給水温度調節器と、を有し、前記給水温度調節器は、前記給水を加熱する給水加熱器と、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を冷却し、冷却後の加熱水に前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を合流させ、合流後の水を前記給水ラインを流れる水に合流させて、前記排熱回収ボイラーに流入する水を冷却する給水冷却器とを有する。
【００１３】
当該ガスタービンプラントでは、給水源からの水の温度が低めでも、給水加熱器で給水を加熱することで、排熱回収ボイラーに流入する給水の温度を目的の温度にすることができる。【００１４】
前記給水加熱器を有する前記ガスタービンプラントにおいて、前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動されるタービンと、を有し、前記給水加熱器は、前記ガスタービンにおける冷却対象から前記給水へ熱を移動させて、前記冷却対象を冷却すると共に、前記給水を加熱する熱移動装置を有してもよい。【００１５】
当該ガスタービンプラントでは、ガスタービンにおける冷却対象からの熱を有効利用することができる。【００１６】
前記熱移動装置を有する前記ガスタービンプラントにおいて、前記熱移動装置は、前記圧縮機からの圧縮空気の一部を前記冷却対象として、前記給水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスと接する高温部品に冷却した前記圧縮空気を送る冷却用空気冷却器と、前記圧縮機が吸い込む前記空気を前記冷却対象として、前記空気から前記給水へ熱を移動させて前記空気を冷却し、前記圧縮機に冷却した前記空気を送る吸気冷却器と、前記ガスタービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油を前記冷却対象として、前記給水と熱交換させて前記潤滑油を冷却し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却器と、のうち少なくとも一つの冷却器を含んでもよい。【００１７】
当該ガスタービンプラントでは、高温部品に送る空気の冷却で得た熱、圧縮機が吸い込む空気の冷却で得た熱、又は、潤滑油の冷却で得た熱を有効に利用することができる。【００１８】
前記給水加熱器を有する、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記ガスタービンの駆動で発電する発電機を備え、前記給水加熱器は、前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却器を有してもよい。【００１９】
当該ガスタービンプラントでは、発電機の冷却で得た熱を有効利用することができる。【００２０】
前記給水加熱器を有する、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気で駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動で発電する発電機と、を備え、前記給水加熱器は、前記蒸気タービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油と前記給水とを熱交換させて前記潤滑油を冷却し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却器と、前記蒸気タービンの駆動で発電する前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却器と、前記蒸気タービンから抽気した蒸気と前記給水とを熱交換させる蒸気冷却器と、のうち少なくとも一つの冷却器を含んでもよい。
【００２１】
当該ガスタービンプラントでは、潤滑油の冷却で得た熱、発電機の冷却で得た熱、又は蒸気を冷却することで得た熱を有効に利用することができる。【００２２】
前記給水加熱器を有する、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記給水加熱器は、前記ガスタービンプラント外の熱源を利用して、前記給水を加熱する外部加熱器を有してもよい。【００２３】
当該ガスタービンプラントでは、ガスタービンプラント外の熱源を利用することで、ガスタービンプラントと外部とを合せて全体での熱利用効率を高めることができる。【００２４】
以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記給水温度調節器は、前記給水を冷却する給水冷却器を有してもよい。【００２５】
当該ガスタービンプラントでは、給水源からの水の温度が高めでも、給水冷却器で給水を冷却することで、排熱回収ボイラーに流入する給水の温度を目的の温度にすることができる。なお、給水加熱器と給水冷却器との双方を備えている場合には、給水源からの水の温度が高めでも低めでも、排熱回収ボイラーに流入する給水の温度を目的の温度にすることができる。【００２６】
前記給水冷却器を有する前記ガスタービンプラントにおいて、
前記給水冷却器は、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である前記加熱水から熱を吸収して、前記給水源の水の温度よりも前記加熱水の温度を低くする吸熱装置を有してもよい。
【００２７】
以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記給水温度調節器は、前記排熱回収ボイラー内を流れた水であるボイラー流通水から熱を吸収して、前記ボイラー流通水を減温してから、前記ボイラー流通水を前記給水中に混入する吸熱装置を有してもよい。【００２８】
前記吸熱装置を有する、いずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記吸熱装置は、低沸点媒体が凝縮と蒸発とを繰り返して循環する低沸点媒体ランキンサイクルを有し、前記低沸点媒体ランキンサイクルは、前記加熱水と液体の前記低沸点媒体とを熱交換させ、液体の前記低沸点媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記加熱水を冷却する蒸発器を有してもよい。
【００２９】
当該ガスタービンプラントでは、ボイラー流通水の熱を有効に利用することができる。【００３０】
以上のいずれかのガスタービンプラントにおいて、前記排熱回収ボイラーは、前記蒸発器として高圧蒸発器のみを有し、前記高圧蒸発器は、所定の圧力での定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度以下の温度の水を、前記定圧比熱極大温度以上の温度に加熱する蒸発器であってもよい。【００３２】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンプラントの運転方法は、
ガスタービンと、前記ガスタービンからの排気ガスの熱で蒸気を発生させる排熱回収ボイラーと、前記排熱回収ボイラーに水を供給する給水系統と、を備え、前記排熱回収ボイラーは、前記排気ガスで水を加熱して蒸気を発生させる蒸発器と、前記蒸発器を通過した前記排気ガスで外部からの蒸気を加熱する再熱器と、を有し、前記給水系統は、給水源からの水を前記排熱回収ボイラーに送る給水ラインを有する、ガスタービンプラントの運転方法において、前記給水ラインを流れる水である給水の温度を調節する給水温度調節工程を実行し、前記給水温度調節工程は、前記給水を加熱する給水加熱工程と、前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を冷却し、冷却後の加熱水に前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である加熱水を合流させ、合流後の水を前記給水ラインを流れる水に合流させて、前記排熱回収ボイラーに流入する水を冷却する給水冷却工程とを含む。
【００３３】
前記給水加熱工程を含む前記ガスタービンプラントの運転方法において、前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動されるタービンと、を有し、前記給水加熱工程は、前記ガスタービンにおける冷却対象から前記給水へ熱を移動させて、前記冷却対象を冷却すると共に、前記給水を加熱する熱移動工程を含んでもよい。【００３４】
前記熱移動工程を含む前記ガスタービンプラントの運転方法において、前記熱移動工程は、前記圧縮機からの圧縮空気の一部を前記冷却対象として、前記給水と熱交換させて前記圧縮空気を冷却し、前記ガスタービン中で前記燃焼ガスと接する高温部品に冷却した前記圧縮空気を送る冷却用空気冷却工程と、前記圧縮機が吸い込む前記空気を前記冷却対象として、前記空気から前記給水へ熱を移動させて前記空気を冷却し、前記圧縮機に冷却した前記空気を送る吸気冷却工程と、前記ガスタービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油を前記冷却対象として、前記給水と熱交換させて前記潤滑油を冷却し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却工程と、のうち少なくとも一つの冷却工程を含んでもよい。【００３５】
前記給水加熱工程を含む、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントの運転方法において、前記ガスタービンプラントは、前記ガスタービンの駆動で発電する発電機を備え、前記給水加熱工程は、前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却工程を含んでもよい。【００３６】
前記給水加熱工程を含む、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントの運転方法において、前記ガスタービンプラントは、前記排熱回収ボイラーで発生した蒸気で駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動で発電する発電機と、を備え、前記給水加熱工程は、前記蒸気タービンのロータを回転可能に支持する軸受からの潤滑油と前記給水とを熱交換させて前記潤滑油を冷却し、冷却された前記潤滑油を前記軸受に戻す潤滑油冷却工程と、前記蒸気タービンの駆動で発電する前記発電機の構成部品を冷却する冷却媒体と前記給水とを熱交換させて前記冷却媒体を冷却する発電機冷却工程と、前記蒸気タービンから抽気した蒸気と前記給水とを熱交換させる蒸気冷却工程と、のうち少なくとも一つの冷却工程を含んでもよい。
【００３７】
前記給水加熱工程を含む、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントの運転方法において、前記給水加熱工程は、前記ガスタービンプラント外の熱源を利用して、前記給水を加熱する外部加熱工程を含んでもよい。【００３８】
以上のいずれかの前記ガスタービンプラントの運転方法において、前記給水温度調節工程は、前記給水を冷却する給水冷却工程を含んでもよい。【００３９】
前記給水冷却工程を含む前記ガスタービンプラントの運転方法において、前記給水冷却工程は、前前記排熱回収ボイラー内を通って加熱された給水である前記加熱水から熱を吸収して、前記給水源の水の温度よりも前記加熱水の温度を低くする吸熱工程を含む。
【００４０】
以上のいずれかの前記ガスタービンプラントの運転方法において、前記給水温度調節工程は、前記排熱回収ボイラー内を流れた水であるボイラー流通水から熱を吸収して、前記ボイラー流通水を減温してから、前記ボイラー流通水を前記給水中に混入する吸熱工程を含んでもよい。【００４１】
前記吸熱工程を含む、いずれかの前記ガスタービンプラントの運転方法において、前記吸熱工程は、低沸点媒体ランキンサイクルで、低沸点媒体を循環させるランキンサイクル実行工程を含み、前記ランキンサイクル実行工程は、前記加熱水と液体の前記低沸点媒体とを熱交換させ、液体の前記低沸点媒体を加熱して蒸発させる一方で、前記加熱水を冷却する蒸発工程を含んでもよい。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の一態様によれば、排熱回収ボイラーから排出される排気ガスの温度を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態例における燃焼器の模式的な断面図である。
【図３】本発明に係る第一実施形態における低沸点媒体ランキンサイクルの系統図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における機器周りの給水ラインの系統図である。
【図５】本発明に係る第一実施形態の変形例における低沸点媒体ランキンサイクルの系統図である。
【図６】本発明に係る第二実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図７】本発明に係る第三実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図８】本発明に係る第四実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図９】本発明に係る第五実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図１０】本発明に係る第六実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図１１】本発明に係る第七実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図１２】本発明に係る第八実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図１３】本発明に係る第九実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図１４】本発明に係る第十実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図１５】本発明に係る第十一実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図１６】本発明に係る第十二実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図１７】本発明に係る第十三実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明に係るガスタービンプラントの各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００４５】
「第一実施形態」
図１〜図４を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第一実施形態について説明する。
【００４６】
本実施形態のガスタービンプラントは、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０の駆動で発電する発電機１５、排熱回収ボイラー１００と、排熱回収ボイラー１００からの排気ガスを大気に放出する煙突１２９と、排熱回収ボイラー１００と煙突１２９とを接続する煙道１２８と、複数の蒸気タービン６１，６２、６３と、複数の蒸気タービン６１，６２、６３の駆動で発電する発電機６５と、蒸気タービン６３から排気された蒸気を水に戻す復水器６８と、を備える。ガスタービンプラントは、さらに、吸気冷却器４０と、燃料予熱器４５と、冷却用空気冷却器５０と、復水器（給水源）６８内の水を排熱回収ボイラー１００に送る給水系統７０と、を備える。吸気冷却器４０は、ガスタービン１０が吸い込む空気Ａを冷却する。燃料予熱器４５は、ガスタービン１０に送る燃料Ｆを予熱する。冷却用空気冷却器５０は、ガスタービン１０を構成する部品のうちで高温の燃焼ガスに接する高温部品の冷却するための空気を冷却する。
【００４７】
ガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する空気圧縮機１１と、空気圧縮機１１で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器２０と、高温高圧の燃焼ガスにより駆動されるタービン３０と、を備えている。
【００４８】
タービン３０は、軸線を中心に回転するロータ３１と、このロータ３１を覆うタービンケーシング３４と、タービンケーシング３４の内周面に設けられている複数の静翼列３５と、を有する。複数の静翼列３５は、軸線が延びる軸方向に間隔をあけて並んでいる。各静翼列３５は、いずれも、軸線を中心とした周方向に並んでいる複数の静翼を有する。ロータ３１は、軸線を中心として軸方向に延びるロータ軸３２と、このロータ軸３２の外周に固定されている複数の動翼列３３と、を有する。複数の動翼列３３は、それぞれ、いずれか一の静翼列３５の軸方向下流側に配置されている。各動翼列３３は、いずれも、軸線を中心とした周方向に並んでいる複数の動翼を有する。
【００４９】
燃焼器２０は、タービンケーシング３４に固定されている。この燃焼器２０は、図２に示すように、燃料Ｆが燃焼する尾筒２５と、この尾筒２５に空気圧縮機１１からの圧縮空気と共に燃料Ｆを噴射する燃料噴射器２１と、を有する。燃料噴射器２１は、燃料Ｆを噴射するバーナー２２と、このバーナー２２を支持するバーナー支持筒２３と、を有する。尾筒２５の内周面と外周面との間には、冷却空気が流れる冷却空気流路２６が形成されている。この冷却空気流路２６は、尾筒２５の外周面で開口している空気入口２７と、尾筒２５の内周面で開口している空気出口２８とを有する。
【００５０】
図１に示すように、タービンロータ３１と圧縮機ロータとは、同一の軸線上に配置され、相互に連結されて、ガスタービンロータ１３を成している。このガスタービンロータ１３には、前述の発電機１５のロータが接続されている。発電機１５のロータやステータは、例えば水素等の冷却媒体で冷却される。このため、発電機１５にはこの冷却媒体を給水との熱交換で冷却する発電機冷却器１６が設けられている。ガスタービンロータ１３及び発電機ロータは、回転可能に軸受１４で支持されている。この軸受１４には、軸受１４からの潤滑油と給水とを熱交換させて、潤滑油を冷却し、この潤滑油を軸受１４に戻す潤滑油冷却器１７が設けられている。
【００５１】
吸気冷却器４０は、吸気熱交換器４１と、吸気冷凍機４２とを有する。吸気熱交換器４１は、空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａと冷却媒体とを熱交換させて、空気Ａを冷却する一方で、冷却媒体を加熱する。吸気冷凍機４２は、吸気熱交換器４１で加熱された冷却媒体の熱を給水に移動させて、給水を加熱する一方で、冷却媒体を冷却する。
【００５２】
燃料予熱器４５は、燃料供給源と燃焼器２０とを接続する燃料ライン４８に設けられている。燃料予熱器４５は、排熱回収ボイラー１００で加熱された水と燃料Ｆとを熱交換させて、燃料Ｆを加熱する。
【００５３】
冷却用空気冷却器５０は、第一空気冷却器５１と、第二空気冷却器５２と、ブースト圧縮機５５と、第三空気冷却器５３と、第四空気冷却器５４と、を有する。ガスタービン１０を構成する部品のうちで高温の燃焼ガスに接する高温部品としては、燃焼器２０の尾筒２５、タービン３０の静翼及び動翼等がある。第一空気冷却器５１及び第二空気冷却器５２は、空気圧縮機１１で圧縮された圧縮空気を冷却して、尾筒２５を冷却するための尾筒冷却空気を生成する。ブースト圧縮機５５は、この尾筒冷却空気を昇圧して、尾筒２５に送る。尾筒２５に送られた尾筒冷却空気は、尾筒２５の冷却空気流路２６を通って尾筒２５を冷却する。第三空気冷却器５３は、空気圧縮機１１で圧縮された圧縮空気を冷却して、例えば、タービン３０の前段の静翼及び動翼を冷却するための前段冷却空気を生成する。第四空気冷却器５４は、空気圧縮機１１の中段から抽気した抽気空気を冷却して、例えば、タービン３０の後段の静翼及び動翼を冷却するための後段冷却空気を生成する。
【００５４】
本実施形態のガスタービンプラントは、蒸気タービン６１，６２、６３として、低圧蒸気タービン６３と、中圧蒸気タービン６２と、高圧蒸気タービン６１と、を有する。各蒸気タービン６１，６２、６３のロータは、同一の軸線上に配置され、相互に連結されて、蒸気タービンロータを成している。この蒸気タービンロータには、前述の発電機６５のロータが接続されている。発電機６５のロータやステータは、例えば水素等の冷却媒体で冷却される。このため、発電機６５にはこの冷却媒体を給水との熱交換で冷却する発電機冷却器６６が設けられている。蒸気タービンロータ及び発電機ロータは、回転可能に軸受６４で支持されている。この軸受６４には、軸受６４からの潤滑油と給水とを熱交換させて、潤滑油を冷却し、この潤滑油を軸受６４に戻す潤滑油冷却器６７が設けられている。なお、ここでは、低圧蒸気タービン６３、中圧蒸気タービン６２、高圧蒸気タービン６１の合計３基の蒸気タービンに対して、１基の発電機６５を設けているが、各蒸気タービン６１，６２、６３に発電機を設けてもよい。
【００５５】
復水器６８は、低圧蒸気タービン６３から排気された蒸気を水に戻す。
【００５６】
給水系統７０は、復水器６８と排熱回収ボイラー１００とを接続する給水ライン７１と、復水器６８内の水を排熱回収ボイラー１００へ送る給水ポンプ７６と、給水ライン７１を流れる給水の温度を調節する給水温度調節器７７と、を有する。給水温度調節器７７は、給水を加熱する給水加熱器７８と、給水を冷却する給水冷却器７９と、を有する。
【００５７】
排熱回収ボイラー１００は、ボイラー外枠１０１と、低圧節炭器１０２と、低圧再熱器１０６と、高圧節炭器１０７と、高圧蒸発器１０９と、第一高圧過熱器１１１と、中圧再熱器１１２と、第二高圧過熱器１１３と、低温熱交換器１１５と、高圧ポンプ１１６と、を有する。
【００５８】
ボイラー外枠１０１は、タービンケーシング３４の排気口及び煙道１２８に接続されている。このため、ボイラー外枠１０１内には、タービンロータ３１を回転させた燃焼ガスが排気ガスとして流入する。この排気ガスは、ボイラー外枠１０１内を通って、煙道１２８及び煙突１２９を経て、大気に放出される。本実施形態では、ボイラー外枠１０１の煙突１２９側を排気ガスの流れの下流側Ｄｇｄとし、その反対側を上流側Ｄｇｕとする。
【００５９】
低圧節炭器１０２、低圧再熱器１０６、高圧節炭器１０７、高圧蒸発器１０９、第一高圧過熱器１１１、中圧再熱器１１２、第二高圧過熱器１１３は、いずれも、少なくとも一部がボイラー外枠１０１内に設けられている。ここで、低圧節炭器１０２、高圧節炭器１０７、高圧蒸発器１０９、第一高圧過熱器１１１、第二高圧過熱器１１３は、以上の順序で、排気ガスの下流側Ｄｇｄから上流側Ｄｇｕに並んでいる。低圧再熱器１０６は、排気ガスの流れの上下流方向Ｄｇで、高圧節炭器１０７と同じ位置に配置されている。また、中圧再熱器１１２は、排気ガスの流れの上下流方向Ｄｇで、第二高圧過熱器１１３と同じ位置に配置されている。低温熱交換器１１５は、煙道１２８内に配置されている。なお、低温熱交換器１１５は、ボイラー外枠１０１内であって、低圧節炭器１０２よりも下流側Ｄｇｄに配置されていてもよい。また、この低温熱交換器１１５は、省略されてもよい。
【００６０】
低温熱交換器１１５は、給水ライン７１からの給水が流入する。低温熱交換器１１５は、煙道１２８を通る排気ガスと給水とを熱交換させて、給水を加熱する一方で、排気ガスを冷却する。低圧節炭器１０２は、排気ガスと低温熱交換器１１５で加熱された給水とを熱交換させて、この給水を加熱して低圧加熱水を生成する。低圧節炭器１０２と高圧節炭器１０７とは、第一加熱水ライン１２１で接続されている。高圧ポンプ１１６は、この第一加熱水ライン１２１に設けられている。高圧ポンプ１１６は、低圧加熱水を昇圧し、高圧加熱水を生成する。高圧節炭器１０７は、高圧加熱水と排気ガスとを熱交換させて、高圧加熱水をさらに加熱する。低圧再熱器１０６は、中圧蒸気タービン６２から排気された蒸気と排気ガスとを熱交換させて、この蒸気を過熱し、この蒸気を低圧過熱蒸気として低圧蒸気タービン６３に送る。高圧蒸発器１０９は、高圧節炭器１０７で加熱された高圧加熱水と排気ガスとを熱交換させて、高圧加熱水を加熱して、高圧蒸気を生成する。第一高圧過熱器１１１は、高圧蒸気と排気ガスとを熱交換させて、高圧蒸気を過熱する。中圧再熱器１１２は、高圧蒸気タービン６１から排気された蒸気と排気ガスとを熱交換させて、この蒸気を過熱し、この蒸気を中圧過熱蒸気として中圧蒸気タービン６２に送る。第二高圧過熱器１１３は、第一高圧過熱器１１１で過熱された高圧蒸気と排気ガスとを熱交換させて、この高圧蒸気をさらに過熱して、この高圧蒸気を高圧過熱蒸気として高圧蒸気タービン６１に送る。
【００６１】
ここで、本実施形態の高圧蒸発器１０９は、所定の圧力での定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度Ｔmax以下の温度の水を、この定圧比熱極大温度Ｔmax以上の温度に加熱する装置である。具体的に、高圧蒸発器１０９で加熱される水の圧力が臨界圧である場合、高圧蒸発器１０９は、臨界圧において定圧比熱が極大となる温度、すなわち臨界温度Ｔmax１（定圧比熱極大温度Ｔmax）以下の温度の水を臨界温度Ｔmax１以上の温度に加熱する装置である。高圧蒸発器１０９で加熱される水の圧力が臨界圧よりも高い場合、高圧蒸発器１０９は、高圧蒸発器１０９で加熱される水の圧力において定圧比熱が極大となる温度、すなわち擬臨界温度Ｔmax２（定圧比熱極大温度Ｔmax）以下の温度の水を擬臨界温度Ｔmax２以上の温度に加熱する装置である。高圧蒸発器１０９で加熱される水の圧力が臨界圧よりも低い場合、高圧蒸発器１０９は、高圧蒸発器１０９で加熱される水の圧力において定圧比熱が極大（この場合、無限大）となる温度、すなわち飽和温度Ｔmax３（定圧比熱極大温度Ｔmax）以下の温度の水を飽和温度Ｔmax３以上の温度に加熱する装置である。よって、以上及び以下の説明で、高圧蒸発器１０９で生成される蒸気とは、臨界圧において、臨界温度Ｔmax１以下の温度の水が臨界温度Ｔmax１以上の温度になった流体、又は、超臨界圧において、擬臨界温度Ｔmax２以下の温度の水が擬臨界温度Ｔmax２以上の温度になった流体、亜臨界圧において、飽和温度Ｔmax３以下の温度の水が飽和温度Ｔmax３以上の温度になった流体である。また、高圧ポンプ１１６は、水の圧力を臨界圧、超臨界圧、亜臨界圧まで昇圧するポンプである。
【００６２】
給水冷却器７９は、第一低沸点媒体ランキンサイクル８１ａと、第二低沸点媒体ランキンサイクル８１ｂと、を有する。なお、本実施形態において、第一低沸点媒体ランキンサイクル８１ａ、及び第二低沸点媒体ランキンサイクル８１ｂは、いずれも、排熱回収ボイラー１００内を流れた水であるボイラー流通水から熱を吸収する吸熱装置である。
【００６３】
ランキンサイクルは、蒸気でタービンを駆動させるサイクルである。一方、低沸点媒体ランキンサイクルは、水よりも沸点の低い媒体（以下、低沸点媒体とする）を用いてタービンを駆動させるサイクルである。
【００６４】
低沸点媒体としては、例えば、以下の物質がある。
・トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、パーフルオロデカリン等の有機ハロゲン化合物
・ブタン、プロパン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等のアルカン
・シクロペンタン、シクロヘキサン等の環状アルカン
・チオフェン、ケトン、芳香族化合物
・Ｒ１３４ａ、Ｒ２４５ｆａ等の冷媒、
・以上を組み合わせたもの
【００６５】
第一低沸点媒体ランキンサイクル（以下、単に第一ランキンサイクルとする）８１ａ及び第二低温沸点媒体ランキンサイクル（以下、単に第二ランキンサイクルとする）８１ｂは、図３に示すように、いずれも、液体の低沸点媒体を加熱して蒸発させる蒸発器８２と、蒸発した低沸点媒体で駆動されるタービン８３と、タービン８３を駆動させた低沸点媒体を冷却して凝縮させる凝縮器８４と、凝縮した低沸点媒体を蒸発器８２に戻す低沸点媒体ポンプ８５と、以上の要素間で低沸点媒体を流すための低沸点媒体ライン８６と、を有する。タービン８３には、例えば、このタービン８３の駆動で発電する発電機８９が接続されている。凝縮器８４は、熱交換器の一種で、低沸点媒体と水等の冷却媒体とを熱交換させる。また、蒸発器８２も、熱交換器の一種で、液体の低沸点媒体と排熱回収ボイラー１００で加熱された液体の水とを熱交換させる。
【００６６】
給水ライン７１は、図１に示すように、復水器６８と排熱回収ボイラー１００の低温熱交換器１１５とを接続する給水主ライン７２と、給水主ライン７２から分岐している第一給水分岐ライン７３及び第二給水分岐ライン７４と、を有する。給水主ライン７２には、給水ポンプ７６が設けられている。第一給水分岐ライン７３は、この給水主ライン７２中で給水ポンプ７６が設けられている位置よりも給水の流れの下流側の位置Ｐから分岐している。この第一給水分岐ライン７３には、蒸気タービンに接続されている発電機６５に関する発電機冷却器６６及び潤滑油冷却器６７が設けられている。よって、発電機冷却器６６では、この第一給水分岐ライン７３を流れる給水と、発電機６５を冷却する冷却媒体とを熱交換させ、冷却媒体を冷却する一方で、給水を加熱する。また、潤滑油冷却器６７では、この第一給水分岐ライン７３を流れる給水と、軸受６４からの潤滑油とを熱交換させ、潤滑油を冷却する一方で、給水を加熱する。
【００６７】
給水主ライン７２中で第一給水分岐ライン７３の分岐位置Ｐよりも給水の流れの下流側には、吸気冷凍機４２、ガスタービン１０に接続されている発電機１５に関する発電機冷却器１６及び潤滑油冷却器１７、第四空気冷却器５４が、この順序で設けられている。よって、吸気冷凍機４２では、空気圧縮機１１が吸い込む空気との熱交換で加熱された冷却媒体の熱がこの給水主ライン７２を流れる給水に移動する。この結果、冷却媒体が冷却される一方で、給水が加熱される。また、発電機冷却器１６では、この給水主ライン７２を流れる給水と、発電機１５を冷却する冷却媒体とを熱交換させ、冷却媒体を冷却する一方で、給水を加熱する。潤滑油冷却器１７では、この給水主ライン７２を流れる給水と、軸受１４からの潤滑油とを熱交換させ、潤滑油を冷却する一方で、給水を加熱する。第四空気冷却器５４では、この給水主ライン７２を流れる給水と、空気圧縮機１１から抽気された抽気空気とを熱交換させ、抽気空気を冷却する一方で、給水を加熱する。
【００６８】
第二給水分岐ライン７４は、給水主ライン７２中で、潤滑油冷却器１７が設けられている位置よりも給水の流れの下流側であって第四空気冷却器５４が設けられている位置よりも給水の流れの上流側の位置Ｑから分岐している。この第二給水分岐ライン７４には、第二空気冷却器５２が設けられている。この第二給水分岐ライン７４は、給水主ライン７２に対する分岐位置Ｑよりも給水の流れの下流側の位置で給水主ライン７２に接続されている。よって、第二空気冷却器５２では、この給水主ライン７２を流れる給水と、空気圧縮機１１で圧縮された圧縮空気とが熱交換され、圧縮空気が冷却される一方で、給水が加熱される。
【００６９】
前述の第一給水分岐ライン７３は、第二給水分岐ライン７４と給水主ライン７２との接続位置よりも給水の流れの下流側の位置で給水主ライン７２に接続されている。
【００７０】
低圧節炭器１０２には、低圧節炭器１０２で加熱された低圧加熱水の一部を給水ライン７１に戻す第二加熱水ライン１２２が接続されている。この第二加熱水ライン１２２は、給水主ライン７２と第一給水分岐ライン７３との接続位置よりも給水の流れの下流側の位置で、給水主ライン７２に接続されている。
【００７１】
第二高圧過熱器１１３と高圧蒸気タービン６１の蒸気入口とは、高圧蒸気ライン１２３で接続されている。高圧蒸気タービン６１の蒸気出口と中圧再熱器１１２とは、高圧排気ライン１２４で接続されている。中圧再熱器１１２と中圧蒸気タービン６２の蒸気入口とは、中圧蒸気ライン１２５で接続されている。中圧蒸気タービン６２の蒸気出口と低圧再熱器１０６とは、中圧排気ライン１２６で接続されている。低圧再熱器１０６と低圧蒸気タービン６３の蒸気入口とは、低圧蒸気ライン１２７で接続されている。低圧蒸気タービン６３の蒸気出口には、復水器６８が接続されている。
【００７２】
低圧節炭器１０２と高圧節炭器１０７とを接続する第一加熱水ライン１２１からは、ガスタービン熱量調節ライン（以下、ＧＴＨＣラインとする）９０が分岐している。このＧＴＨＣライン９０は、第一加熱水ライン１２１中で、高圧ポンプ１１６が設けられている位置よりも加熱水の流れの下流側の位置Ｒから分岐している。このＧＴＨＣライン９０は、第一加熱水ライン１２１と第二加熱水ライン１２２とを接続するガスタービン熱量調節主ライン（以下、ＧＴＨＣ主ラインとする）９１と、このＧＴＨＣ主ライン９１から分岐している第一ガスタービン熱量調節分岐ライン（以下、第一ＧＴＨＣ分岐ラインとする）９２と、第二ガスタービン熱量調節分岐ライン（以下、第二ＧＴＨＣ分岐ラインとする）９３と、を有する。第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２は、ＧＴＨＣ主ライン９１から分岐した後、このＧＴＨＣ主ライン９１に接続されている。この第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２には、第一空気冷却器５１が設けられている。よって、第一空気冷却器５１では、この第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２を流れる高圧加熱水と、空気圧縮機１１で圧縮された圧縮空気とが熱交換され、圧縮空気が冷却される一方で、高圧加熱水が加熱される。
【００７３】
ＧＴＨＣ主ライン９１中で、第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２の分岐位置Ｓとその接続位置との間には、第三空気冷却器５３が設けられている。よって、第三空気冷却器５３では、このＧＴＨＣ主ライン９１を流れる高圧加熱水と、空気圧縮機１１で圧縮された圧縮空気とが熱交換され、圧縮空気が冷却される一方で、高圧加熱水が加熱される。
【００７４】
第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３は、ＧＴＨＣ主ライン９１中で、第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２とＧＴＨＣ主ライン９１との接続位置よりも、高圧加熱水の流れの下流側の位置Ｔから分岐している。この第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３は、給水主ライン７２と第二加熱水ライン１２２との接続位置よりも、給水の流れの下流側の位置で給水主ライン７２に接続されている。この第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３には、燃料予熱器４５が設けられている。よって、燃料予熱器４５では、この第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３を流れる高圧加熱水と燃料Ｆとが熱交換され、高圧加熱水が冷却される一方で、燃料Ｆが加熱される。
【００７５】
第一ランキンサイクル８１ａは、ＧＴＨＣ主ライン９１中で、第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３の分岐位置Ｔよりも、高圧加熱水の流れの下流側の位置に設けられている。図３に示すように、ＧＴＨＣ主ライン９１は、第一ランキンサイクル８１ａの蒸発器８２に接続されている。よって、この蒸発器８２では、第一ランキンサイクル８１ａ内を流れる低沸点媒体とＧＴＨＣ主ライン９１を流れる過程で加熱された高圧加熱水とを熱交換させ、低沸点媒体を加熱して気化させる一方で、高圧加熱水を冷却する。
【００７６】
第二ランキンサイクル８１ｂは、第二加熱水ライン１２２中で、ＧＴＨＣ主ライン９１との合流位置よりも低圧加熱水の流れの下流側の位置に設けられている。この第二加熱水ライン１２２は、第二ランキンサイクル８１ｂの蒸発器８２に接続されている。よって、この蒸発器８２では、第二ランキンサイクル８１ｂ内を流れる低沸点媒体と第二加熱水ライン１２２を流れる低圧加熱水及び第一ランキンサイクル８１ａで冷却された高圧加熱水とを熱交換させ、低沸点媒体を加熱して気化させる一方で、これらの加熱水を冷却する。冷却された加熱水の温度は、給水主ライン７２を流れる冷却水の温度よりも低い。
【００７７】
給水加熱器７８は、図１に示すように、給水ライン７１に設けられている、発電機６５に関する発電機冷却器６６及び潤滑油冷却器６７と、吸気冷却器４０と、発電機１５に関する発電機冷却器１６及び潤滑油冷却器１７と、第二空気冷却器５２と、第四空気冷却器５４と、を有して構成される。給水加熱器７８を構成する各機器は、いずれも、熱移動装置である。図４に示すように、給水ライン７１には、給水加熱器７８を構成する以上の各機器７８ｘに流入する給水の流量を調節するため、図４に示すように、流量調節弁７５ａ又はバイパス量調節弁７５ｂが設けられている。なお、バイパス量調節弁７５ｂは、機器７８ｘに対して給水ライン７１を流れる給水をバイパスさせるバイパスラインに設けられている。
【００７８】
ＧＴＨＣライン９０に設けられている、第一空気冷却器５１、第三空気冷却器５３、燃料予熱器４５は、ガスタービン熱量調節器を構成する。ＧＴＨＣライン９０には、このＧＴＨＣ器を構成する以上の各機器に流入する高圧加熱水の流量を調節するため、図４を用いて説明した給水ライン７１と同様に、流量調節弁又はバイパス量調節弁が設けられている。
【００７９】
次に、本実施形態のガスタービンプラントの動作について説明する。
【００８０】
ガスタービン１０の空気圧縮機１１は、空気Ａを圧縮し、圧縮した空気を燃焼器２０に供給する。また、燃焼器２０には、燃料Ｆも供給される。燃焼器２０内では、圧縮された空気中で燃料Ｆが燃焼して、高温高圧の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、燃焼器２０からタービン３０内の燃焼ガス流路に送られ、タービンロータ３１を回転させる。このタービンロータ３１の回転で、ガスタービン１０に接続されている発電機１５は発電する。
【００８１】
タービンロータ３１を回転させた燃焼ガスは、排気ガスとしてガスタービン１０から排気され、排熱回収ボイラー１００及び煙道１２８を介して、煙突１２９から大気に放出される。排熱回収ボイラー１００は、ガスタービン１０からの排気ガスが排熱回収ボイラー１００を通る過程で、この排気ガスに含まれている熱を回収する。
【００８２】
排熱回収ボイラー１００中で、最も下流側Ｄｇｄ（煙突１２９側）の低温熱交換器１１５には、給水ライン７１からの給水が供給される。低温熱交換器１１５は、給水と排気ガスとを熱交換させて、給水を加熱する。低温熱交換器１１５で加熱された給水は、低圧節炭器１０２に送られる。低圧節炭器１０２では、この給水と排気ガスと熱交換させて、この給水をさらに加熱する。低圧節炭器１０２で加熱された給水である低圧加熱水の一部は、第二加熱水ライン１２２に流入する。また、低圧節炭器１０２で加熱された低圧加熱水の他の一部は、第一加熱水ライン１２１に流入する。第一加熱水ライン１２１に流入した低圧加熱水は、高圧ポンプ１１６で昇圧されて高圧加熱水となる。この高圧加熱水の一部は、ＧＴＨＣライン９０に流入する。また、この高圧加熱水の他の一部は、第一加熱水ライン１２１を経て、高圧節炭器１０７に流入する。
【００８３】
高圧節炭器１０７では、排気ガスにより高圧加熱水がさらに加熱される。高圧節炭器１０７で加熱された高圧加熱水は、高圧蒸発器１０９でさらに加熱されて高圧蒸気になる。この高圧蒸気は、第一高圧過熱器１１１及び第二高圧過熱器１１３でさらに過熱されて高圧過熱蒸気となる。この高圧過熱蒸気は、高圧蒸気ライン１２３を経て、高圧蒸気タービン６１に流入し、この高圧蒸気タービン６１を駆動させる。高圧過熱蒸気は、高圧蒸気タービン６１内を流れる過程で、圧力及び温度の双方が低下する。高圧蒸気タービン６１から排気された高圧過熱蒸気は、高圧排気ライン１２４を経て、中圧再熱器１１２に流入する。中圧再熱器１１２では、圧力及び温度が低下した高圧過熱蒸気を再度加熱して、中圧過熱蒸気にする。中圧過熱蒸気は、中圧蒸気ライン１２５を経て、中圧蒸気タービン６２に流入し、この中圧蒸気タービン６２を駆動させる。中圧過熱蒸気は、中圧蒸気タービン６２内を流れる過程で、圧力及び温度の双方が低下する。中圧蒸気タービン６２から排気された中圧過熱蒸気は、中圧排気ライン１２６を経て、低圧再熱器１０６に流入する。低圧再熱器１０６では、圧力及び温度が低下した中圧過熱蒸気を再度加熱して、低圧過熱蒸気にする。低圧過熱蒸気は、低圧蒸気タービン６３に流入し、この低圧蒸気タービン６３を駆動させる。低圧蒸気タービン６３から排気された低圧過熱蒸気は、復水器６８に流入する。復水器６８では、この蒸気が冷却されて凝縮し、水となる。
【００８４】
空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａの温度が高くなると、この空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａの質量流量が低下する。よって、空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａの温度が高くなると、ガスタービン出力が低下する。そこで、本実施形態では、吸気冷却器４０により、空気圧縮機１１が吸い込む空気の熱を給水に移動させ、給水を加熱する一方で空気を冷却する（吸気冷却工程）。
【００８５】
燃焼器２０に供給する燃料Ｆの温度が高いほど、燃焼器２０での燃料消費量を削減することができ、プラントの効率が高まる。そこで、本実施形態では、燃料予熱器４５により、低圧節炭器１０２で加熱された給水である高圧加熱水と燃料Ｆとを熱交換させ、高圧加熱水を冷却する一方で燃料Ｆを加熱する。
【００８６】
高温高圧の燃焼ガスに晒される高温部品は、その耐久性を高めるために、冷却することが好ましい。そこで、本実施形態では、高温部品に対して冷却空気を送り、この冷却空気で高温部品を冷却する。具体的に、本実施形態では、第一空気冷却器５１及び第二空気冷却器５２により、空気圧縮機１１で圧縮された圧縮空気を冷却して、尾筒冷却空気を生成する（冷却用空気冷却工程）。この尾筒冷却空気は、ブースト圧縮機５５により昇圧されてから燃焼器２０の尾筒２５に送られ、尾筒２５を冷却する。また、本実施形態では、第三空気冷却器５３により、空気圧縮機１１で圧縮された圧縮空気を冷却して、前段冷却空気を生成する（冷却用空気冷却工程）。この前段冷却空気は、例えば、タービン３０の前段の静翼及び動翼に送られ、これらを冷却する。本実施形態では、第四空気冷却器５４により、空気圧縮機１１の中段から抽気した抽気空気を冷却して、後段冷却空気を生成する（冷却用空気冷却工程）。この後段冷却空気は、例えば、タービン３０の後段の静翼及び動翼に送られ、これらを冷却する。
【００８７】
給水ライン７１を流れる給水は、この給水ライン７１を流れる過程で、給水加熱器７８により加熱される（給水加熱工程、熱移動工程）。具体的には、この給水は、発電機６５に関する発電機冷却器６６及び潤滑油冷却器６７、吸気冷却器４０、発電機１５に関する発電機冷却器１６及び潤滑油冷却器１７、第二空気冷却器５２、第四空気冷却器５４により、加熱される（冷却用空気冷却工程、吸気冷却工程、潤滑油冷却工程、発電機冷却工程）。給水加熱器７８を構成する各機器での給水の加熱量は、各機器に対して設けられている流量調節弁７５ａ又はバイパス量調節弁７５ｂ等の開度を変えることで、適宜調節することができる。
【００８８】
ＧＴＨＣライン９０を流れる高圧加熱水は、第一空気冷却器５１、第三空気冷却器５３により、加熱される。また、この高温加熱水は、燃料予熱器４５により冷却される。第一空気冷却器５１及び第三空気冷却器５３での高圧加熱水の加熱量は、これらに対して設けられている流量調節弁又はバイパス弁等の開度を変えることで、適宜調節することができる。また、燃料予熱器４５での高圧加熱水の冷却量は、この燃料予熱器４５に対して設けられている流量調節弁又はバイパス弁等の開度を変えることで、適宜調節することができる。
【００８９】
以上のように、加熱及び冷却された高圧加熱水（ボイラー流通水）は、第一ランキンサイクル８１ａにより冷却される。具体的には、第一ランキンサイクル８１ａの蒸発器８２で、低沸点媒体と高圧加熱水とが熱交換され、低沸点媒体が加熱されて気化する一方で、高圧加熱水が冷却される（吸熱工程、ランキンサイクル実行工程、蒸発工程）。気化した低沸点媒体は、第一ランキンサイクル８１ａのタービン８３を駆動させる。この結果、このタービン８３に接続されている発電機８９が発電する。
【００９０】
第一ランキンサイクル８１ａで冷却された高圧加熱水は、第二加熱水ライン１２２を流れる低圧節炭器１０２からの低圧加熱水と合流する。合流した水は、第二ランキンサイクル８１ｂにより冷却される。具体的には、第二ランキンサイクル８１ｂの蒸発器８２で、低沸点媒体と合流後の水（ボイラー流通水）とが熱交換され、低沸点媒体が加熱されて気化する一方で、合流後の水が冷却される（吸熱工程、ランキンサイクル実行工程、蒸発工程）。合流後の水の温度は、給水主ライン７２中で、第二加熱水ライン１２２と給水主ライン７２との接続位置よりも給水の流れの上流側での給水の温度よりも低い。この水は、第二加熱水ライン１２２を経て、給水主ライン７２を流れる給水に合流し、この給水を冷却する（給水冷却工程）。
【００９１】
排熱回収ボイラー１００では、排気ガスの熱を有効に利用するために、排気ガスの温度ができる限り低温になるまで、排気ガスの熱を用いることが好ましい。一方、排気ガスの温度が低温になり過ぎると、この排気ガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘが凝縮して、硫酸水や硝酸水等になり、これらの腐食液により煙道１２８や煙突１２９等が腐食する。このため、排熱回収ボイラー１００から排気される排気ガスの温度には、排気ガスの熱の有効利用と煙道１２８等の保護等の観点から適切な温度が要求される。
【００９２】
本実施形態の排熱回収ボイラー１００では、高圧蒸発器１０９の下流側Ｄｇｄに低圧再熱器１０６が配置されている。この低圧再熱器１０６には、中圧蒸気タービン６２から排気された排気蒸気が流入するため、低圧再熱器１０６で排気ガスの温度を調節することが難しい。このため、この低圧再熱器１０６よりも下流側Ｄｇｄに配置されている低圧節炭器１０２等でも、排気ガスの温度を調節することが難しい。
【００９３】
そこで、本実施形態では、給水ライン７１を流れる給水を加熱する給水加熱器７８、及びこの給水を冷却する給水冷却器７９を設けて、排熱回収ボイラー１００に流入する給水の温度を調節することで（給水温度調節工程、給水加熱工程、給水冷却工程）、排熱回収ボイラー１００からの排気される排気ガスの温度を調節する。しかも、本実施形態では、給水加熱器７８と給水冷却器７９との双方を設けているため、復水器６８から給水ライン７１に流入する給水の温度が高い場合でも、逆に温度が低い場合でも、排熱回収ボイラー１００に流入する給水の温度を目的の温度に調節することができる。
【００９４】
以上のように、本実施形態では、排熱回収ボイラー１００からの排気される排気ガスの温度を調節できるので、排気ガスの熱を有効利用できると共に、排気ガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘの凝縮による煙道１２８等の腐食を抑えることができる。
【００９５】
また、本実施形態では、給水加熱器７８により給水を加熱する熱源として、ガスタービン１０の冷却対象からの熱を利用している。このため、本実施形態では、この冷却対象からの熱を有効利用することができる。また、本実施形態では、給水冷却器７９により、給水の冷却に用いられる加熱水を冷却している。本実施形態では、この加熱水の冷却で得られた熱でランキンサイクル８１ａ，９１ｂのタービン８３を駆動させ、電力を得ている。このため、本実施形態では、この加熱水からの熱も有効利用することができる。
【００９６】
また、本実施形態の排熱回収ボイラー１００は、蒸発器が高圧蒸発器１０９のみである。すなわち、本実施形態の排熱回収ボイラー１００では、このボイラーで発生させる蒸気の全量を高圧蒸発器１０９で発生させる。高圧蒸発器１０９で発生する蒸気は、高温且つ高圧であるため、高圧蒸気タービン６１、中圧蒸気タービン６２及び低圧蒸気タービン６３の駆動に利用することができる。すなわち、高圧蒸発器１０９で発生する蒸気は、利用価値の高い蒸気である。このため、この排熱回収ボイラー１００で発生した蒸気を有効利用することができる。しかも、本実施形態の排熱回収ボイラー１００は、蒸発器が高圧蒸発器１０９のみであるため、排熱回収ボイラー１００を構成する熱交換器の数を少なくすることができ、設備コスト及び維持コストを抑えることができる。
【００９７】
また、本実施形態のプラントは、ＧＴＨＣライン９０を持つ。このことにより、蒸発器が高圧蒸発器１０９のみであり、熱回収、あるいは、熱源となる場合の選択肢が少ない場合にも、効果的に冷却空気冷却器の排熱を回収し、有効に活用すると共に、燃料予熱器４５で燃料Ｆを加熱し、プラントの効率を高めることができる。
【００９８】
「吸熱装置の変形例」
図５を参照して、第一実施形態における吸熱装置の変形例について説明する。
【００９９】
上記第一実施形態の吸熱装置は、二つのランキンサイクル８１ａ，８１ｂを有している。しかしながら、上記第一実施形態における二つのランキンサイクル８１ａ，８１ｂの機能を一つのランキンサイクルで満たすことも可能である。
【０１００】
本変形例の吸熱装置は、このようなランキンサイクル８１ｃを有している。なお、この吸熱装置も、給水冷却器７９ｃを構成する。このランキンサイクル８１ｃは、第一蒸発器８２ａと、第二蒸発器８２ｂと、第一タービン８３ａと、第二タービン８３ｂと、凝縮器８４と、第一低沸点媒体ポンプ８５ａと、第二低沸点媒体ポンプ８５ｂと、を有する。第一蒸発器８２ａは、ＧＴＨＣ主ライン９１を流れる高圧加熱水と液体の低沸点媒体とを熱交換させて、高圧加熱水を冷却する一方で低沸点媒体を加熱して蒸発させる。第二蒸発器８２ｂは、低圧節炭器１０２からの低圧加熱水と第一蒸発器８２ａから流出した高圧加熱水とが合流した水と液体の低沸点媒体とを熱交換させて、合流後の水を冷却する一方で低沸点媒体を加熱して蒸発させる。第一タービン８３ａは、第一蒸発器８２ａで蒸発した低沸点媒体で駆動される。第二タービン８３ｂは、第一タービン８３ａから排気された低沸点媒体及び第二蒸発器８２ｂで蒸発した低沸点媒体で駆動される。第一タービン８３ａのロータと第二タービン８３ｂのロータとは、互いに接続されている。このロータには、例えば、第一タービン８３ａ及び第二タービン８３ｂの駆動で発電する発電機８９ｃが接続されている。凝縮器８４は、第二タービン８３ｂから排気された低沸点媒体を凝縮させる。第一低沸点媒体ポンプ８５ａは、凝縮した低粉点媒体を第一蒸発器８２ａに送る。第二低沸点媒体ポンプ８５ｂは、凝縮した低沸点媒体を第一低圧媒体ポンプ及び第二蒸発器８２ｂに送る。
【０１０１】
また、吸熱装置は、第一ランキンサイクル８１ａと第二ランキンサイクル８１ｂとのうち、一方のランキンサイクルのみでもよい。例えば、第一ランキンサイクル８１ａを省略して、第二ランキンサイクル８１ｂのみでもよい。また、第二ランキンサイクル８１ｂを省略して、第一ランキンサイクル８１ａのみでもよい。この場合、ＧＴＨＣ主ライン９１を給水主ライン７２に接続する。なお、以上の場合でも、ランキンサイクルを経た水の温度は、給水主ライン７２中で、この水が給水と合流する位置よりも給水の流れの上流側における給水の温度よりも低い必要がある。このため、このランキンサイクルでの低沸点媒体と水との熱交換量を上記実施形態におけるランキンサイクルでの低沸点媒体と水との熱交換量よりも多くしなければならない場合がある。この場合、このランキンサイクルの低沸点媒体ポンプからの低沸点媒体の吐出流量を多くするか、このランキンサイクルの蒸発器における伝熱面積を多くする。
【０１０２】
上記第一実施形態の吸熱装置、本変形例の吸熱装置、さらに以下の実施形態の吸熱装置は、いずれも、給水を冷却する給水冷却器を構成する。しかしながら、これらの吸熱装置は、給水加熱器を構成してもよい。給水加熱器として機能する吸熱装置も、排熱回収ボイラー１００内を流れた水であるボイラー流通水から熱を吸収して、このボイラー流通水を減温する。しかしながら、給水加熱器として機能する吸熱装置からのボイラー流通水の温度は、給水主ライン７２中で、このボイラー流通水と給水とが合流する位置よりも給水の流れの上流側における給水の温度よりも高い。よって、吸熱装置は、給水冷却器として機能させても、給水加熱器として機能させてもよい。
【０１０３】
また、以上の説明した吸熱装置は、いずれも低沸点媒体ランキンサイクルである。しかしながら、吸熱装置としては、低沸点媒体ランキンサイクルの代わりに、熱移動装置を設けてもよい。この場合、この熱移動装置により、ボイラー冷却水の熱を他の媒体に移動させ、ボイラー冷却水を減温すると共に、媒体の温度を高める。温度が高まった媒体の熱は、例えば、工場プロセスの熱源、化学反応の熱源、蒸気発生、給湯、空調等に用いるとよい。
【０１０４】
「第二実施形態」
図６を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第二実施形態について説明する。
【０１０５】
本実施形態のガスタービンプラントは、第一実施形態のガスタービンプラントにおける排熱回収ボイラー１００を変更したもので、その他の構成は第一実施形態のガスタービンプラントと同一である。
【０１０６】
本実施形態の排熱回収ボイラー１００ａは、第一実施形態の排熱回収ボイラー１００の構成要素の他、低圧蒸発器１０３と、低圧過熱器１０５と、を有する。
【０１０７】
低圧蒸発器１０３は、燃焼ガスの上下流方向Ｄｇで、低圧節炭器１０２と高圧節炭器１０７との間に配置されている。低圧過熱器１０５は、燃焼ガスの上下流方向Ｄｇで、高圧節炭器１０７の位置に配置されている。なお、本実施形態では、燃焼ガスの上下流方向Ｄｇで、高圧節炭器１０７の位置には、この低圧過熱器１０５の他に、低圧再熱器１０６も配置されている。但し、燃焼ガスの上下流方向Ｄｇで、低圧過熱器１０５は、低圧再熱器１０６よりも下流側Ｄｇｄに配置されている。
【０１０８】
低圧節炭器１０２に接続されている第二加熱水ライン１２２は、途中で分岐している。この分岐しているラインは、加熱水供給ライン１２２ａを成し、低圧蒸発器１０３に接続されている。よって、低圧蒸発器１０３では、低圧節炭器１０２で加熱された給水である低圧加熱水が排気ガスで加熱され低圧蒸気となる。この低圧蒸気は、低圧過熱器１０５で過熱されて過熱低圧蒸気になる。低圧過熱器１０５には、低圧過熱蒸気ライン１２２ｂが接続されている。この低圧過熱蒸気ライン１２２ｂは、中圧蒸気タービン６２の蒸気出口と低圧再熱器１０６とを接続する中圧排気ライン１２６に接続されている。よって、低圧過熱器１０５からの低圧過熱蒸気は、低圧過熱蒸気ライン１２２ｂ及び中圧排気ライン１２６を経て、低圧再熱器１０６に流入する。この低圧再熱器１０６に流入した蒸気は、上記第一実施形態と同様に、低圧再熱器１０６で過熱された後、低圧蒸気タービン６３へ送られる。
【０１０９】
本実施形態のガスタービンプラントも、第一実施形態のガスタービンプラントと同様、高圧蒸発器１０９の下流側Ｄｇｄに低圧再熱器１０６が配置されているものの、給水加熱器７８及び給水冷却器７９を備えているので、低圧蒸気の流量が少ない場合でも、排熱回収ボイラー１００ａに流入する給水の温度を目的の温度に調節することができる。よって、本実施形態でも、排熱回収ボイラー１００ａからの排気される排気ガスの温度を調節できるので、排気ガスの熱を有効利用できると共に、排気ガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘの凝縮による煙道１２８等の腐食を抑えることができる。
【０１１０】
また、本実施形態のプラントは、ＧＴＨＣライン９０を持つ。このことにより、低圧蒸気の流量が少なく、熱回収、あるいは、熱源となる場合の選択肢が少ない場合にも、効果的に冷却空気冷却器の排熱を回収し、有効に活用すると共に、燃料予熱器４５で燃料Ｆを加熱し、プラントの効率を高めることができる。
【０１１１】
「第三実施形態」
図７を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第三実施形態について説明する。
【０１１２】
本実施形態のガスタービンプラントは、高圧蒸気タービン６１及び低圧蒸気タービン６３を有するものの、第一及び第二実施形態のガスタービンプラントにおける中圧蒸気タービン６２を有さない。この関係で、本実施形態のガスタービンプラントにおける排熱回収ボイラー１００ｂは、第一及び第二実施形態の排熱回収ボイラー１００，１００ａと異なる。
【０１１３】
本実施形態の排熱回収ボイラー１００ｂは、第二実施形態の排熱回収ボイラー１００ａから中圧再熱器１１２を省いたボイラーである。言い換えると、本実施形態の排熱回収ボイラー１００ｂは、第一実施形態の排熱回収ボイラー１００に、低圧蒸発器１０３と低圧過熱器１０５とを追加する一方で、第一実施形態の排熱回収ボイラー１００から中圧再熱器１１２を省いたボイラーである。
【０１１４】
本実施形態のガスタービンプラントは、第一及び第二実施形態のガスタービンプラントにおける中圧蒸気タービン６２及び中圧再熱器１１２を有さない関係上、中圧再熱器１１２と中圧蒸気タービン６２の蒸気入口とを接続する中圧蒸気ライン１２５と、中圧蒸気タービン６２の蒸気出口と低圧再熱器１０６とを接続する中圧排気ライン１２６とを有さない。
【０１１５】
本実施形態の高圧蒸気タービン６１の蒸気出口に接続されている高圧排気ライン１２４は、低圧再熱器１０６に接続されている。低圧過熱器１０５に接続されている低圧過熱蒸気ライン１２２ｂは、この高圧排気ライン１２４に接続されている。よって、本実施形態では、低圧過熱器１０５からの低圧過熱蒸気、及び高圧蒸気タービン６１から排気された高圧蒸気が、低圧再熱器１０６に流入する。この低圧再熱器１０６に流入した蒸気は、上記第一実施形態と同様に、低圧再熱器１０６で過熱された後、低圧蒸気タービン６３へ送られる。
【０１１６】
本実施形態の排熱回収ボイラー１００ｂは、第一及び第二実施形態の排熱回収ボイラー１００，１００ａと同様、高圧蒸発器１０９の下流側Ｄｇｄに低圧再熱器１０６が配置されているものの、高圧蒸発器１０９の上流側Ｄｇｕには中圧再熱器１１２が配置されていない。しかしながら、本実施形態のガスタービンプラントも、以上の各実施形態と同様、給水加熱器７８及び給水冷却器７９を備えているので、排熱回収ボイラー１００ｂに流入する給水の温度を目的の温度に調節することができる。よって、本実施形態でも、排熱回収ボイラー１００ｂからの排気される排気ガスの温度を調節できるので、排気ガスの熱を有効利用できると共に、排気ガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘの凝縮による煙道１２８等の腐食を抑えることができる。
【０１１７】
また、本実施形態のプラントは、ＧＴＨＣライン９０を持つ。このことにより、低圧蒸気の流量が少なく、熱回収、あるいは、熱源となる場合の選択肢が少ない場合にも、効果的に冷却空気冷却器の排熱を回収し、有効に活用すると共に、燃料予熱器４５で燃料Ｆを加熱し、プラントの効率を高めることができる。
【０１１８】
「第四実施形態」
図８を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第四実施形態について説明する。
【０１１９】
本実施形態のガスタービンプラントも、第一実施形態のガスタービンプラントにおける排熱回収ボイラー１００を変更したもので、その他の構成は第一実施形態のガスタービンプラントと基本的に同一である。
【０１２０】
本実施形態の排熱回収ボイラー１００ｃは、低温熱交換器１１５、低圧節炭器１０２、低圧蒸発器１０３、第一高圧節炭器１０４、第一低圧過熱器１０５、第一中圧再熱器１０６ｃ、第二高圧節炭器１０７ｃ、第二低圧過熱器１０８、高圧蒸発器１０９、第一高圧過熱器１１１、第二中圧再熱器１１２ｃ、第二高圧過熱器１１３を有する。低温熱交換器１１５、低圧節炭器１０２、低圧蒸発器１０３、第一高圧節炭器１０４、第一低圧過熱器１０５、第一中圧再熱器１０６ｃ、第二低圧過熱器１０８、高圧蒸発器１０９、第一高圧過熱器１１１、第二中圧再熱器１１２ｃ、第二高圧過熱器１１３は、以上の順序で、排気ガスの下流側Ｄｇｄから上流側Ｄｇｕに並んでいる。よって、本実施形態の排熱回収ボイラー１００ｃでは、高圧蒸発器１０９の下流側Ｄｇｄに第一中圧再熱器１０６ｃが配置され、高圧蒸発器１０９の上流側Ｄｇｕに第二中圧再熱器１１２ｃが配置されている。第二高圧節炭器１０７ｃは、排気ガスの上下流方向Ｄｇで、第一中圧再熱器１０６ｃの位置に配置されている。第二高圧節炭器１０７ｃと高圧蒸発器１０９とは、高温加熱水ライン１２１ｃで接続されている。この高温加熱水ライン１２１ｃからは、ＧＴＨＣライン９０が分岐している。
【０１２１】
高圧蒸気タービン６１の蒸気出口と第一中圧再熱器１０６ｃとは、高圧排気ライン１２４で接続されている。第二中圧再熱器１１２ｃと中圧蒸気タービン６２の蒸気入口とは、中圧蒸気ライン１２５で接続されている。第二低圧過熱器１０８と低圧蒸気タービン６３の蒸気入口とは、低圧蒸気ライン１２７で接続されている。中圧蒸気タービン６２の蒸気出口と低圧蒸気ライン１２７とは、中圧排気ライン１２６で接続されている。
【０１２２】
以上の各実施形態と同様、排熱回収ボイラー１００ｃ中で、最も下流側Ｄｇｄの低温熱交換器１１５には、給水ライン７１からの給水が供給される。低温熱交換器１１５は、この給水を加熱する。低圧節炭器１０２は、低温熱交換器１１５で加熱された給水をさらに加熱する。低圧節炭器１０２で加熱された給水である低圧加熱水の一部は、第二加熱水ライン１２２に流入する。また、低圧節炭器１０２で加熱された低圧加熱水の他の一部は、第一加熱水ライン１２１に流入する。第一加熱水ライン１２１に流入した低圧加熱水は、高圧ポンプ１１６で昇圧されて高圧加熱水となる。この高圧加熱水は、第一高圧節炭器１０４及び第二高圧節炭器１０７ｃでさらに加熱されて、高温加熱水となる。この高温加熱水の一部は、ＧＴＨＣライン９０に流入し、以上の各実施形態と同様に、空気圧縮機１１からの空気の冷却に利用される。また、この高温加熱水の他の一部は、高圧蒸発器１０９で加熱されて高圧蒸気になる。この高圧蒸気は、第一高圧過熱器１１１及び第二高圧過熱器１１３で過熱されて高圧過熱蒸気になる。この高圧過熱蒸気は、高圧蒸気ライン１２３を経て、高圧蒸気タービン６１に送られ、高圧蒸気タービン６１を駆動させる。高圧蒸気タービン６１から排気された高圧過熱蒸気は、高圧排気ライン１２４を経て、第一中圧再熱器１０６ｃに送られる。この高圧過熱蒸気は、第一中圧再熱器１０６ｃ及び第二中圧再熱器１１２ｃで過熱されて、中圧過熱蒸気になる。この中圧過熱蒸気は、中圧蒸気ライン１２５を経て、中圧蒸気タービン６２に送られ、中圧蒸気タービン６２を駆動させる。中圧蒸気タービン６２から排気された中圧過熱蒸気は、中圧排気ライン１２６及び低圧蒸気ライン１２７を経て、低圧蒸気タービン６３に送られる。
【０１２３】
低圧節炭器１０２で加熱された給水である低圧加熱水の一部は、低圧蒸発器１０３で加熱されて低圧蒸気になる。この低圧蒸気は、第一低圧過熱器１０５及び第二低圧過熱器１０８で過熱されて、低圧過熱蒸気になる。この低圧過熱蒸気は、低圧蒸気ライン１２７を経て、低圧蒸気タービン６３に送られる。よって、本実施形態では、この低圧過熱蒸気、及び中圧蒸気タービン６２から排気された中圧過熱蒸気が低圧蒸気タービン６３に流入する。低圧蒸気タービン６３から排気された低圧過熱蒸気は、以上の各実施形態と同様、復水器６８に流入する。
【０１２４】
以上のように、本実施形態の排熱回収ボイラー１００ｃでは、高圧蒸発器１０９の下流側Ｄｇｄに第一中圧再熱器１０６ｃが配置されていると共に、高圧蒸発器１０９の上流側Ｄｇｕに第二中圧再熱器１１２ｃが配置されている。さらに、本実施形態の排熱回収ボイラー１００ｃは、第一実施形態の排熱回収ボイラー１００には設けられていない低圧蒸発器１０３や低圧節炭器１０２等を有する。しかしながら、本実施形態のガスタービンプラントも、以上の各実施形態と同様、給水加熱器７８及び給水冷却器７９を備えているので、排熱回収ボイラー１００ｃに流入する給水の温度を目的の温度に調節することができる。よって、本実施形態でも、排熱回収ボイラー１００ｃからの排気される排気ガスの温度を調節できるので、排気ガスの熱を有効利用できると共に、排気ガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘの凝縮による煙道１２８等の腐食を抑えることができる。
【０１２５】
また、本実施形態のプラントは、ＧＴＨＣライン９０を持つ。このことにより、低圧蒸気の流量が少なく、熱回収、あるいは、熱源となる場合の選択肢が少ない場合にも、効果的に冷却空気冷却器の排熱を回収し、有効に活用すると共に、燃料予熱器４５で燃料Ｆを加熱し、プラントの効率を高めることができる。
【０１２６】
「第五実施形態」
図９を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第五実施形態について説明する。
【０１２７】
本実施形態のガスタービンプラントは、第一実施形態のガスタービンプラントにおける排熱回収ボイラー１００を変更したもので、その他の構成は第一実施形態のガスタービンプラントと同一である。
【０１２８】
本実施形態の排熱回収ボイラー１００ｄは、第一実施形態の排熱回収ボイラー１００の構成要素の他、助燃燃焼器１３１を有する。
【０１２９】
本実施形態の排熱回収ボイラー１００ｄのボイラー外枠１０１内には、流路分岐板１３２が配置されている。この流路分岐板１３２は、ボイラー外枠１０１内の排気ガス流路のうちで、第一高圧過熱器１１１よりも上流側Ｄｇｕの部分を第一流路１３３と第二流路１３４とに分岐する。第一流路１３３内には、助燃燃焼器１３１と、中圧再熱器１１２と、第二高圧過熱器１１３とが配置されている。第一流路１３３内で、中圧再熱器１１２の上下流方向Ｄｇの位置と第二高圧過熱器１１３の上下流方向Ｄｇの位置とは、同じである。
助燃燃焼器１３１は、第一流路１３３内で、中圧再熱器１１２及び第二高圧過熱器１１３よりも上流側Ｄｇｕに配置されている。一方、第二流路１３４内には、排気ガスと水とを熱交換する熱交換器類は、一切配置されていない。
【０１３０】
助燃燃焼器１３１には、助燃燃料ライン４９により、燃料予熱器４５で加熱された燃料Ｆが供給される。助燃燃焼器１３１は、この燃料Ｆを第一流路１３３内で燃焼させる。このため、ガスタービン１０から排気された排気ガスの一部は、第一流路１３３内で高温になり、再燃排気ガスになる。中圧再熱器１１２に流入した蒸気、及び第二高圧過熱器１１３に流入した蒸気は、いずれも、この高温の再燃排気ガスで加熱される。
【０１３１】
中圧再熱器１１２及び第二高圧過熱器１１３を通過した再燃排気ガスは、第一高圧過熱器１１１内を流れる加熱水を加熱する。また、ガスタービン１０から排気された排気ガスの他の一部は、第二流路１３４を流れる。この排気ガスも、第一高圧過熱器１１１内を流れる加熱水を加熱する。すなわち、第一高圧過熱器１１１では、再熱排気ガスと加熱水とが熱交換されると共に、排気ガスと加熱水とが熱交換される。
【０１３２】
本実施形態のように、ボイラー外枠１０１内に助燃燃焼器１３１を設けることで、この助燃燃焼器１３１への僅かな燃料供給で、以上の各実施形態よりも高温の高圧過熱蒸気及び高温の中圧過熱蒸気を得ることができる。すなわち、本実施形態では、蒸気の利用価値を高めることができる。
【０１３３】
本実施形態のガスタービンプラントも、第一実施形態のガスタービンプラントと同様、高圧蒸発器１０９の下流側Ｄｇｄに低圧再熱器１０６が配置されているものの、給水加熱器７８及び給水冷却器７９を備えているので、排熱回収ボイラー１００ｄに流入する給水の温度を目的の温度に調節することができる。
【０１３４】
「第六実施形態」
図１０を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第六実施形態について説明する。
【０１３５】
本実施形態のガスタービンプラントは、第五実施形態における助燃燃焼器１３１に対する、中圧再熱器１１２、第二高圧過熱器１１３及び第一高圧過熱器１１１の相対位置を変更したもので、その他の構成は、第五実施形態の構成と同様である。
【０１３６】
ボイラー外枠１０１内の第一流路１３３内には、助燃燃焼器１３１及び中圧再熱器１１２が配置されている。また、ボイラー外枠１０１内の第二流路１３４内には、第二高圧過熱器１１３及び第一高圧過熱器１１１が配置されている。すなわち、本実施形態では、第五実施形態と異なり、第一流路１３３内には第二高圧過熱器１１３が配置されていない。この第二高圧過熱器１１３は、第二流路１３４内に配置されている。第二流路１３４内で第二高圧過熱器１１３の下流側Ｄｇｄには、第一高圧過熱器１１１が配置されている。
【０１３７】
本実施形態では、第五実施形態と同様に、ボイラー外枠１０１内に助燃燃焼器１３１を設けることで、この助燃燃焼器１３１への僅かな燃料供給で、以上の各実施形態よりも高温の中圧過熱蒸気を得ることができる。また、本実施形態では、高圧の加熱水が流れる第二高圧過熱器１１３が、高温の再燃排気ガスに晒されないため、第五実施形態よりも、第二高圧過熱器１１３の耐久性を高めることができる。言い換えると、本実施形態では、第五実施形態よりも、第二高圧過熱器１１３を構成する伝熱管を安価な材料で形成することができる、又はこの伝熱管の肉厚を薄くすることができる。
【０１３８】
なお、本実施形態のガスタービンプラントも、以上の各実施形態と同様、給水加熱器７８及び給水冷却器７９を備えているので、排熱回収ボイラー１００ｅに流入する給水の温度を目的の温度に調節することができる。
【０１３９】
「第七実施形態」
図１１を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第七実施形態について説明する。
【０１４０】
本実施形態の排熱回収ボイラー１００ｆは、第一実施形態の排熱回収ボイラー１００の構成要素の他、空気加熱器１３５を有する。空気加熱器１３５は、ボイラー外枠１０１中、上下流方向Ｄｇで第二高圧過熱器１１３及び中圧再熱器１１２が位置している部分に配置されている。この空気加熱器１３５には、空気圧縮機１１で生成された圧縮空気を燃焼器２０に導く圧縮空気ライン５６が接続されている。よって、空気圧縮機１１からの圧縮空気の一部は、この圧縮空気ライン５６からボイラー外枠１０１内の空気加熱器１３５によって加熱されてから、燃焼器２０に流入する。
【０１４１】
このため、本実施形態では、以上の実施形態よりも高温の圧縮空気を燃焼器２０に供給することができる。よって、本実施形態では、燃焼器２０での燃料消費量を削減することができる。
【０１４２】
なお、本実施形態のガスタービンプラントも、以上の各実施形態と同様、給水加熱器７８及び給水冷却器７９を備えているので、排熱回収ボイラー１００ｆに流入する給水の温度を目的の温度に調節することができる。
【０１４３】
「第八実施形態」
図１２を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第八実施形態について説明する。
【０１４４】
本実施形態のガスタービンプラントも、第七実施形態と同様、空気圧縮機１１で生成された圧縮空気を加熱する空気加熱器１３５ａ，１３５ｂを有する。本実施形態では、この空気加熱器１３５ａ，１３５ｂとして、第一空気加熱器１３５ａと第二空気加熱器１３５ｂとを有する。但し、これらの第一空気加熱器１３５ａ及び第二空気加熱器１３５ｂは、排熱回収ボイラー１００ｇのボイラー外枠１０１外に配置されている。また、これらの第一空気加熱器１３５ａ及び第二空気加熱器１３５ｂは、蒸気で圧縮空気を加熱する。第一空気加熱器１３５ａ及び第二空気加熱器１３５ｂは、互いに並列に圧縮空気ライン５６に設けられている。
【０１４５】
本実施形態のボイラー外枠１０１内には、第八実施形態に空気加熱器１３５の替りに第一再過熱器１３６ａ及び第二再過熱器１３６ｂが配置されている。これらの第一再過熱器１３６ａ及び第二再過熱器１３６ｂは、排気ガスにより蒸気を過熱する。
【０１４６】
第一再過熱器１３６ａの蒸気入口は、高圧排気ライン１２４を介して、高圧蒸気タービン６１の蒸気出口と接続されている。この第一再過熱器１３６ａの蒸気出口は、第一空気加熱器１３５ａの蒸気入口と接続されている。この第一空気加熱器１３５ａの蒸気出口は、第二再過熱器１３６ｂの蒸気入口と接続されている。この第二再過熱器１３６ｂの蒸気出口は、第二空気加熱器１３５ｂの蒸気入口に接続されている。この第二空気加熱器１３５ｂの蒸気出口は、中圧再熱器１１２に接続されている。
【０１４７】
高圧蒸気タービン６１から排気された蒸気は、高圧排気ライン１２４を経て、ボイラー外枠１０１内の第一再過熱器１３６ａに流入する。第一再過熱器１３６ａでは、流入した蒸気を排気ガスにより過熱する。第一再過熱器１３６ａで過熱された蒸気は、第一空気加熱器１３５ａで空気圧縮機１１からの圧縮空気を加熱する。第一空気加熱器１３５ａで加熱された圧縮空気は、燃焼器２０に流入する。第一空気加熱器１３５ａで圧縮空気を加熱した蒸気は、ボイラー外枠１０１内の第二再過熱器１３６ｂで排気ガスにより過熱される。第二再過熱器１３６ｂで過熱された蒸気は、第二空気加熱器１３５ｂで空気圧縮機１１からの圧縮空気を加熱する。第二空気加熱器１３５ｂで加熱された圧縮空気は、燃焼器２０に流入する。第二空気加熱器１３５ｂで圧縮空気を加熱した蒸気は、中圧再熱器１１２で加熱された後、中圧蒸気ライン１２５を経て、中圧蒸気タービン６２に流入する。
【０１４８】
本実施形態では、第一空気加熱器１３５ａ及び第二空気加熱器１３５ｂで、空気圧縮機１１からの圧縮空気と蒸気とを熱交換させて、圧縮空気を加熱する。すなわち、本実施形態では、熱伝達率が高く且つ熱密度の高い蒸気で圧縮空気を加熱する。よって、本実施形態では、第一空気加熱器１３５ａ及び第二空気加熱器１３５ｂの小型化を図ることができる。また、本実施形態では、圧縮空気の加熱と蒸気の過熱とを二重ループ化しているので、圧縮空気の温度を高めることができる。
【０１４９】
なお、本実施形態のガスタービンプラントも、以上の各実施形態と同様、給水加熱器７８及び給水冷却器７９を備えているので、排熱回収ボイラー１００ｇに流入する給水の温度を目的の温度に調節することができる。
【０１５０】
「第九実施形態」
図１３を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第九実施形態について説明する。
【０１５１】
本実施形態のガスタービンプラントは、第二実施形態のガスタービンプラントにおける給水加熱器７８及びガスタービン熱量調節器に、ガスタービンプラント外の熱源を利用して、水等を加熱する外部加熱器１４０を追加したプラントである。また、本実施形態のガスタービンプラントにおける排熱回収ボイラー１００ｈは、第二実施形態の排熱回収ボイラー１００ａから低温熱交換器１１５を省いたボイラーである。
【０１５２】
本実施形態における外部加熱器１４０は、太陽熱加熱器１４１、及び地熱熱交換器１４２である。太陽熱加熱器１４１は、給水加熱器７８として給水主ライン７２に設けられている。太陽熱加熱器１４１は、太陽光を受けて、給水主ライン７２中を流れる給水を加熱する。地熱熱交換器１４２は、地熱生産井１４３からの熱水とＧＴＨＣ主ライン９１中を流れる加熱水とを熱交換させて、加熱水を加熱する。加熱水を加熱した地熱生産井１４３からの熱水は、地熱還元井１４４に送られる。
【０１５３】
以上のように、給水加熱器７８及びガスタービン熱量調節器として、ガスタービンプラント外の熱源（太陽熱、地熱）を利用して水等を加熱する外部加熱器１４０を用いてもよい。また、外部加熱器１４０で水等を加熱する熱源としては、バイオマス燃料や廃棄物の燃焼熱、工場排熱、エンジンの排気ガスの熱、ジャケット冷却水の熱等を利用することができる。
【０１５４】
以上のように、ガスタービンプラント外の熱源を利用することで、ガスタービンプラントと外部とを合せて全体での熱利用効率を高めることができる。
【０１５５】
本実施形態は、第二実施形態の変形例である。しかしながら、他の実施形態においても、本実施形態と同様に、給水加熱器７８として外部加熱器１４０を用いてもよいし、ガスタービン熱量調節器として外部加熱器１４０を用いてもよい。
【０１５６】
「第十実施形態」
図１４を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第十実施形態について説明する。
【０１５７】
本実施形態のガスタービンプラントは、第二実施形態のガスタービンプラントにおける給水加熱器７８及びガスタービン熱量調節器に、蒸気により水や燃料を加熱する蒸気熱交換器（蒸気冷却器）１４５を追加したプラントである。
【０１５８】
本実施形態における蒸気熱交換器１４５は、低圧蒸気熱交換器８７及び一次燃料予熱器４６である。低圧蒸気熱交換器８７は、給水加熱器７８として給水主ライン７２に設けられている。低圧蒸気熱交換器８７には、低圧蒸気タービン６３から抽気した低圧蒸気と給水主ライン７２中を流れる給水とを熱交換させて、給水を加熱する。一次燃料予熱器４６は、燃焼器２０に燃料を供給する燃料ライン４８に設けられている。この燃料ライン４８中で、一次燃料予熱器４６よりも燃料Ｆの流れの下流側には、先に説明した燃料予熱器４５が設けられている。一次燃料予熱器４６は、低圧蒸気タービン６３から抽気した低圧蒸気と燃料Ｆとを熱交換させて、燃料Ｆを加熱する。
【０１５９】
低圧蒸気タービン６３の中間段の位置には、抽気ライン１４６が接続されている。この抽気ライン１４６は、途中で二つの分岐している。第一抽気分岐ライン１４７は、復水器６８に接続されている。低圧蒸気熱交換器８７は、この第一抽気分岐ライン１４７中に設けられている。よって、低圧蒸気タービン６３から抽気された低圧蒸気の一部は、第一抽気分岐ライン１４７を経て低圧蒸気熱交換器８７に流入してから、再び、第一抽気分岐ライン１４７を経て復水器６８に流入する。第二抽気分岐ライン１４８は、復水器６８に接続されている。一次燃料予熱器４６は、この第二抽気分岐ライン１４８中に設けられている。よって、低圧蒸気タービン６３から抽気された低圧蒸気の他の一部は、第二抽気分岐ライン１４８を経て一次燃料予熱器４６に流入してから、復水器６８に流入する。
【０１６０】
以上のように、給水加熱器７８及びガスタービン熱量調節器として、低圧蒸気により水等を加熱する蒸気熱交換器（蒸気冷却器）１４５を用いてもよい。
【０１６１】
本実施形態では、低圧蒸気を水等の加熱に用いることで、利用価値の高い高圧蒸気の量を相対的に増加させることができる。このため、ガスタービンプラントの効率を高めることができる。
【０１６２】
本実施形態は、前述したように、第二実施形態の変形例である。しかしながら、他の実施形態においても、本実施形態と同様に、低圧蒸気を水等の加熱に用いてもよい。
【０１６３】
「第十一実施形態」
図１５を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第十一実施形態について説明する。
【０１６４】
以上の各実施形態では、いずれも、給水ライン７１を流れる水と、ＧＴＨＣライン９０を流れる水とが合流する。本実施形態では、給水ライン７１を流れる水と、ＧＴＨＣライン９０ｉを流れる媒体とが合流しない。つまり、本実施形態では、給水ライン７１に対してＧＴＨＣライン９０ｉは、独立したラインである。
【０１６５】
本実施形態のガスタービンプラントは、第二実施形態のガスタービンプラントの変形例である。本実施形態の排熱回収ボイラー１００ａは、第二実施形態の排熱回収ボイラー１００ａと同じである。
【０１６６】
本実施形態の給水系統７０ｉにおける給水ライン７１ｉは、以上の実施形態と同様、復水器６８と排熱回収ボイラー１００ａとを接続するラインである。この給水ライン７１ｉには、発電機６５に関する発電機冷却器６６及び潤滑油冷却器６７が設けられている。但し、本実施形態の給水ライン７１ｉには、第二実施形態のガスタービンプラントのように、吸気冷凍機４２、発電機１５に関する発電機冷却器１６及び潤滑油冷却器１７、及び第四空気冷却器５４は、設けられていない。すなわち、本実施形態では、発電機６５に関する発電機冷却器６６及び潤滑油冷却器６７が給水加熱器７８を構成する。
【０１６７】
低圧節炭器１０２と給水ライン７１ｉとを接続する第二加熱水ライン１２２には、以上の各実施形態と同様、第二ランキンサイクル８１ｂが設けられている。本実施形態では、この第二ランキンサイクル８１ｂのみが給水冷却器７９を構成する。
【０１６８】
本実施形態のＧＴＨＣライン９０ｉは、循環ライン９５と、第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２と、第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３と、第三ＧＴＨＣ分岐ライン９４と、を有する。循環ライン９５では、内部を流れる媒体が循環する。第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２、第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３及び第三ＧＴＨＣ分岐ライン９４は、循環ライン９５から分岐して再び循環ライン９５に接続されている。
【０１６９】
循環ライン９５には、内部を流れる媒体を昇圧する媒体ポンプ９６が設けられている。
また、この循環ライン９５には、第三ランキンサイクル８１ｄが設けられている。この第三ランキンサイクル８１ｄは、先に説明した低沸点媒体ランキンサイクルである。この第三ランキンサイクル８１ｄでは、ランキンサイクル内部を流れる低沸点媒体と循環ライン９５を流れる媒体とを熱交換させ、循環ライン９５を流れる媒体を冷却する。
【０１７０】
第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２は、循環ライン９５中で媒体ポンプ９６が設けられている位置よりも媒体の流れの下流側の位置から分岐し、この分岐位置よりも下流側の位置で循環ライン９５に接続されている。この第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２には、第二空気冷却器５２が設けられている。また、循環ライン９５中で第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２の分岐位置とその接続位置との間には、第四空気冷却器５４が設けられている。
【０１７１】
第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３は、循環ライン９５中で第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２の接続位置よりも媒体の流れの下流側の位置から分岐し、この分岐位置よりも下流側の位置で循環ライン９５に接続されている。この第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３には、第三空気冷却器５３が設けられている。また、循環ライン９５中で第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３の分岐位置とその接続位置との間には、第一空気冷却器５１が設けられている。
【０１７２】
第三ＧＴＨＣ分岐ライン９４は、循環ライン９５中で第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３の接続位置よりも媒体の流れの下流側であって、第三ランキンサイクル８１ｄの設置位置よりも上流側の位置から分岐している。この第三ＧＴＨＣ分岐ライン９４は、循環ライン９５中で第三ランキンサイクル８１ｄの設置位置と媒体ポンプ９６の設置位置との間に接続されている。この第三ＧＴＨＣ分岐ライン９４には、燃料予熱器４５が設けられている。
【０１７３】
本実施形態のＧＴＨＣライン９０ｉには、高温（３００℃以上）の空気が混入しても発火しない不燃性の媒体が流れる。不燃性の媒体としては、例えば、水、合成系有機熱媒体油、二酸化炭素、窒素等がある。なお、合成系有機熱媒体油は、例えば、ジベンジルトルエンを主成分とする油等がある。
【０１７４】
媒体ポンプ９６から吐出された媒体は、ＧＴＨＣライン９０ｉの循環ライン９５を経て、第四空気冷却器５４、第二空気冷却器５２、第三空気冷却器５３、第一空気冷却器５１に送られる。これらの空気冷却器５４〜５１では、媒体と空気圧縮機１１からの空気とを熱交換させて、空気を冷却する一方で、媒体を加熱する。これらの空気冷却器５４〜５１で加熱された媒体の一部は、燃料予熱器４５に流入する。燃料予熱器４５では、媒体と燃料Ｆとを熱交換させて、媒体を冷却する一方で、燃料Ｆを加熱する。これらの空気冷却器５４〜５１で加熱された媒体の他の一部は、第三ランキンサイクル８１ｄの蒸発器に流入する。第三ランキンサイクル８１ｄの蒸発器では、媒体と低沸点媒体とを熱交換させて、媒体を冷却する一方で、低沸点媒体を加熱し蒸発させる。燃料予熱器４５を通過した媒体及び第三ランキンサイクル８１ｄを通過した媒体は、媒体ポンプ９６に吸い込まれて、この媒体ポンプ９６から吐出される。
【０１７５】
以上のように、給水ライン７１ｉに対してＧＴＨＣライン９０ｉを独立させてもよい。本実施形態では、給水ライン７１ｉに対してＧＴＨＣライン９０ｉを独立させたので、蒸気タービンを駆動させずに、ガスタービン１０のみを駆動させることができる。また、本実施形態では、ＧＴＨＣライン９０ｉ中に第三ランキンサイクル８１ｄを設けたので、このＧＴＨＣライン９０ｉを媒体が流れる過程で得た熱を有効利用することができる。
【０１７６】
本実施形態は、前述したように、第二実施形態の変形例である。しかしながら、他の実施形態においても、本実施形態と同様に、給水ライン７１に対してＧＴＨＣライン９０を独立させてもよい。
【０１７７】
また、本実施形態においても、吸熱装置である第二ランキンサイクル８１ｂが給水冷却器７９を構成する。しかしながら、この吸熱装置も、前述したように、給水加熱器として機能させてもよい。
【０１７８】
「第十二実施形態」
図１６を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第十二実施形態について説明する。
【０１７９】
本実施形態のガスタービンプラントは、第十一実施形態のガスタービンプラントの変形例である。
【０１８０】
本実施形態の給水ライン７１ｉ及び給水ライン７１ｉに設けられている給水加熱器７８は、第十一実施形態と同じである。一方、本実施形態のＧＴＨＣライン９０ｊ及びこのＧＴＨＣライン９０ｊに設けられている機器は、第十一実施形態と異なる。
【０１８１】
本実施形態のＧＴＨＣライン９０ｊは、循環系ＧＴＨＣライン９７と、第一放出系ＧＴＨＣライン９８と、第二放出系ＧＴＨＣライン９９と、を有する。循環系ＧＴＨＣライン９７は、循環ライン９５ｉと、第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２と、第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３と、を有する。循環ライン９５ｉでは、内部を流れる媒体が循環する。第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２及び第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３は、循環ライン９５ｉから分岐して再び循環ライン９５ｉに接続されている。
【０１８２】
循環ライン９５ｉには、第十一実施形態と同様に、媒体ポンプ９６及び第三ランキンサイクル８１ｄが設けられている。
【０１８３】
第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２は、循環ライン９５ｉ中で媒体ポンプ９６が設けられている位置よりも媒体の流れの下流側の位置Ｓから分岐し、この分岐位置Ｓよりも下流側の位置で循環ライン９５ｉに接続されている。この第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２には、第二空気冷却器５２が設けられている。また、循環ライン９５ｉ中で第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２の分岐位置Ｓとその接続位置との間には、第四空気冷却器５４が設けられている。
【０１８４】
第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３は、循環ライン９５ｉ中で第一ＧＴＨＣ分岐ライン９２の接続位置よりも媒体の流れの下流側の位置Ｕから分岐し、この分岐位置Ｕよりも下流側の位置で循環ライン９５ｉに接続されている。この第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３には、第三空気冷却器５３が設けられている。また、循環ライン９５ｉ中で第二ＧＴＨＣ分岐ライン９３の分岐位置とその接続位置との間には、第一空気冷却器５１が設けられている。
【０１８５】
媒体ポンプ９６から吐出された媒体は、第十一実施形態と同様に、循環ライン９５ｉ等を経て、第四空気冷却器５４、第二空気冷却器５２、第三空気冷却器５３、第一空気冷却器５１に送られる。これらの空気冷却器５４〜５１では、媒体と空気圧縮機１１からの空気とを熱交換させて、空気を冷却する一方で、媒体を加熱する。これらの空気冷却器５４〜５１で加熱された媒体は、第三ランキンサイクル８１ｄの蒸発器に流入する。第三ランキンサイクル８１ｄの蒸発器では、媒体と低沸点媒体とを熱交換させて、媒体を冷却する一方で、低沸点媒体を加熱して蒸発させる。第三ランキンサイクル８１ｄを通過した媒体は、媒体ポンプ９６に吸い込まれて、この媒体ポンプ９６から吐出される。
【０１８６】
第一放出系ＧＴＨＣライン９８は、第二加熱水ライン１２２と復水器６８とを接続する。この第一放出系ＧＴＨＣライン９８には、燃料予熱器４５が設けられている。低圧節炭器１０２で加熱された給水である低圧加熱水は、第二加熱水ライン１２２及び第一放出系ＧＴＨＣライン９８を経て、燃料予熱器４５に流入する。燃料予熱器４５では、燃料Ｆと低圧加熱水とを熱交換させて、燃料Ｆを加熱する一方で、低圧加熱水を冷却する。燃料予熱器４５で冷却された低圧加熱水は、第一放出系ＧＴＨＣライン９８を経て、復水器６８に流入する。
【０１８７】
第二放出系ＧＴＨＣライン９９は、低温熱交換器１１５と復水器６８とを接続する。この第二放出系ＧＴＨＣライン９９には、吸気加熱器４７が設けられている。空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａは、この吸気加熱器４７を通過する。この吸気加熱器４７では、空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａと低温熱交換器１１５で加熱された給水とを熱交換させ、空気Ａを加熱する一方で、給水を冷却する。吸気加熱器４７で冷却された給水は、第二放出系ＧＴＨＣライン９９を経て、復水器６８に流入する。
【０１８８】
本実施形態では、吸気加熱器４７で空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａを加熱する。空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａを加熱し、この空気Ａの温度が高くなると、空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａの質量流量が低下する。よって、空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａの温度が高くなると、ガスタービン出力が低下する。本実施形態では、電力需要が少なく、ガスタービン１０を低負荷運転させるときに、吸気加熱器４７で空気圧縮機１１が吸い込む空気を加熱する。また、本実施形態では、定常的に、吸気加熱器４７で空気Ａを加熱し、電力需要増大時に、吸気加熱器４７による空気圧縮機１１が吸い込む空気Ａの加熱を中止する。従って、本実施形態では、ガスタービン１０の出力変動幅を大きくすることができる。
【０１８９】
本実施形態は、前述したように、第十一実施形態の変形例である。しかしながら、他の実施形態においても、本実施形態と同様に、吸気加熱器４７を設けてもよい。
【０１９０】
「第十三実施形態」
図１７を参照して、本発明に係るガスタービンプラントの第十三実施形態について説明する。
【０１９１】
本実施形態のガスタービンプラントは、第一実施形態のガスタービンプラントの変形例である。
【０１９２】
本実施形態の給水主ライン７２には、給水冷却器７９ｈが設けられている。具体的は、給水主ライン７２中であって、第二加熱水ライン１２２との接続位置よりも、給水の流れの下流側の位置に、給水冷却器７９ｈが設けられている。この給水冷却器７９ｈは、例えば、給水よりも温度の低い媒体と給水とを熱交換させて、給水を減温させる。給水との熱交換で加熱された媒体の熱は、例えば、給湯の熱源、建物や温室の空調等に利用することができる。
【０１９３】
本実施形態でも、以上の各実施形態と同様、給水加熱器７８及び給水冷却器７９，７９ｈを備えているので、排熱回収ボイラー１００に流入する給水の温度を目的の温度に調節することができる。よって、本実施形態でも、排熱回収ボイラー１００からの排気される排気ガスの温度を調節できるので、排気ガスの熱を有効利用できると共に、排気ガス中に含まれるＮＯｘやＳＯｘの凝縮による煙道１２８等の腐食を抑えることができる。
【０１９４】
「各種変形例」
以上の各実施形態の給水加熱器７８は、給水を加熱する複数の機器を有する。しかしながら、給水加熱器７８は、これら全ての機器を有する必要はなく、これらの機器のうち少なくとも一の機器を有していればよい。
【０１９５】
以上の各実施形態のガスタービンプラントは、給水加熱器７８と給水冷却器７９の双方を備えている。しかしながら、給水加熱器７８と給水冷却器７９とのうち、一方のみを備えていてもよい。例えば、給水加熱器７８のみを備えている場合、復水器６８から給水ライン７１に流入する給水の温度を低めに設定しておき、給水加熱器７８でこの給水を加熱して、排熱回収ボイラー１００に流入する給水の温度を目的の温度に調節する。また、給水冷却器７９のみを備えている場合、復水器６８から給水ライン７１に流入する給水の温度を高めに設定しておき、給水冷却器７９でこの給水を冷却して、排熱回収ボイラー１００に流入する給水の温度を目的の温度に調節する。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
本発明の一態様によれば、排熱回収ボイラーから排出される排気ガスの温度を調節することができる。
【符号の説明】
【０１９７】
１０：ガスタービン
１１：空気圧縮機
１３：ガスタービンロータ
１５：発電機
１４：軸受
１６：発電機冷却器
１７：潤滑油冷却器
２０：燃焼器
２１：燃料噴射器
２２：バーナー
２３：バーナー支持筒
２５：尾筒
２６：冷却空気流路
２７：空気入口
２８：空気出口
３１：タービンロータ
３２：ロータ軸
３３：動翼列
３４：タービンケーシング
３５：静翼列
４０：吸気冷却器
４１：吸気熱交換器
４２：吸気冷凍機
４５：燃料予熱器
４６：一次燃料予熱器
４７：吸気加熱器
４８：燃料ライン
４９：助燃燃料ライン
５０：冷却用空気冷却器
５１：第一空気冷却器
５２：第二空気冷却器
５３：第三空気冷却器
５４：第四空気冷却器
５５：ブースト圧縮機
５６：圧縮空気ライン
６１：高圧蒸気タービン
６２：中圧蒸気タービン
６３：低圧蒸気タービン
６５：発電機
６４：軸受
６６：発電機冷却器
６７：潤滑油冷却器
６８：復水器（給水源）
７０，７０ｉ：給水系統
７１，７１ｉ：給水ライン
７２：給水主ライン
７３：第一給水分岐ライン
７４：第二給水分岐ライン
７５ａ：流量調節弁
７５ｂ：バイパス量調節弁
７６：給水ポンプ
７７：給水温度調節器
７８：給水加熱器
７９,７９ｃ，７９ｈ：給水冷却器
８１ａ：第一低沸点媒体ランキンサイクル（第一ランキンサイクル）
８１ｂ：第二低沸点媒体ランキンサイクル（第二ランキンサイクル）
８１ｃ：低沸点媒体ランキンサイクル（ランキンサイクル）
８１ｄ：第三ランキンサイクル
８２：蒸発器
８２ａ：第一蒸発器
８２ｂ：第二蒸発器
８３：タービン
８３ａ：第一タービン
８３ｂ：第二タービン
８４：凝縮器
８５：低沸点媒体ポンプ
８５ａ：第一低沸点媒体ポンプ
８５ｂ：第二低沸点媒体ポンプ
８６：低沸点媒体ライン
８７：低圧蒸気熱交換器
８９，８９ｃ：発電機
９０，９０ｉ，９０ｊ：ガスタービン熱量調節ライン（ＧＴＨＣライン）
９１：ガスタービン熱量調節主ライン（ＧＴＨＣ主ライン）
９２：第一ガスタービン熱量調節分岐ライン（第一ＧＴＨＣ分岐ライン）
９３：第二ガスタービン熱量調節分岐ライン（第二ＧＴＨＣ分岐ライン）
９４：第三ガスタービン熱量調節分岐ライン（第三ＧＴＨＣ分岐ライン）
９５，９５ｉ：循環ライン
９６：媒体ポンプ
９７：循環系ＧＴＨＣライン
９８：第一放出系ＧＴＨＣライン
９９：第二放出系ＧＴＨＣライン
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ：排熱回収ボイラー
１０１：ボイラー外枠
１０２：低圧節炭器
１０３：低圧蒸発器
１０４：第一高圧節炭器
１０５：第一低圧過熱器（低圧過熱器）
１０６：低圧再熱器（再熱器）
１０６ｃ：第一中圧再熱器（再熱器）
１０７：高圧節炭器
１０７ｃ：第二高圧節炭器
１０８：第二低圧過熱器
１０９：高圧蒸発器
１１１：第一高圧過熱器
１１２：中圧再熱器
１１２ｃ：第二中圧再熱器
１１３：第二高圧過熱器
１１５：低温熱交換器
１１６：高圧ポンプ
１２１：第一加熱水ライン
１２１ｃ：高温加熱水ライン
１２２：第二加熱水ライン
１２２ａ：加熱水供給ライン
１２２ｂ：低圧過熱蒸気ライン
１２３：高圧蒸気ライン
１２４：高圧排気ライン
１２５：中圧蒸気ライン
１２６：中圧排気ライン
１２７：低圧蒸気ライン
１２８：煙道
１２９：煙突
１３１：助燃燃焼器
１３２：流路分岐板
１３３：第一流路
１３４：第二流路
１３５：空気加熱器
１３５ａ：第一空気加熱器
１３５ｂ：第二空気加熱器
１３６ａ：第一再過熱器
１３６ｂ：第二再過熱器
１４０：外部加熱器
１４１：太陽熱加熱器
１４２：地熱熱交換器
１４３：地熱生産井
１４５：蒸気熱交換器（蒸気冷却器）
１４６：抽気ライン
１４７：第一抽気分岐ライン
１４８：第二抽気分岐ライン
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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