(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンから大気へ排気される排ガス中のＮＯｘを除去する脱硝装置を備えたガスタービンコンバインドサイクル発電システムの実証評価用の評価試験装置であって、
前記排ガスと同一性状の試験用排ガスを連続的に供給する試験用排ガス供給手段と、
ハニカム構造を有し、前記脱硝装置に使用可能な脱硝触媒の一部で構成され、前記試験用排ガス供給手段から供給された前記試験用排ガスを脱硝する試験用脱硝触媒と、
前記試験用排ガス供給手段から前記試験用脱硝触媒へ供給される前記試験用排ガス中に、当該試験用排ガスのＮＯｘに対する当量比が１．０以上の還元剤を投入する還元剤投入手段と、
前記試験用排ガスの流路において前記試験用脱硝触媒の下流に配置され、前記試験用排ガスの蒸気の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器を有する潜熱回収手段と、
前記試験用脱硝触媒の上流の前記試験用排ガス、前記試験用脱硝触媒の下流の前記試験用排ガス、及び、大気へ排気される前記試験用排ガスにおけるＮＯｘ濃度を少なくとも測定するＮＯｘ濃度測定手段と、を備える、評価試験装置。
【請求項２】
前記試験用排ガス供給手段は、
燃焼用空気を供給するファンと、
前記ファンで供給された前記燃焼用空気を利用して燃料を燃焼させ、前記試験用排ガスを連続的に発生させるバーナと、を有し、
前記ファンは、前記試験用排ガスの空気過剰率が前記ガスタービン出口における前記排ガスの空気過剰率と同じになるように、供給する前記燃焼用空気の空気量を制御する、請求項１に記載の評価試験装置。
【請求項３】
前記バーナは、濃バーナ及び淡バーナを含む濃淡バーナであって、
前記濃淡バーナでは、前記試験用排ガスのＮＯｘ濃度が前記排ガスのＮＯｘ濃度と同じになるように、前記濃バーナのガス流量と前記淡バーナのガス流量との流量比率が設定されている、請求項２に記載の評価試験装置。
【請求項４】
前記試験用排ガス供給手段は、
前記試験用排ガスの温度を調整する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器で温度が調整された前記試験用排ガスの温度を更に調整する第２熱交換器と、を有し、
前記第１熱交換器は、前記試験用排ガスの温度を、前記ガスタービン出口における前記排ガスの温度と同じになるように調整し、
前記第２熱交換器は、前記試験用排ガスの温度を、前記試験用脱硝触媒の活性温度となるように調整する、請求項１〜３の何れか一項に記載の評価試験装置。
【請求項５】
前記試験用排ガス供給手段では、前記第２熱交換器を通過した熱媒体を前記第１熱交換器へ流通させる、請求項４に記載の評価試験装置。
【請求項６】
前記試験用脱硝触媒は、前記試験用排ガスにおけるＮＯｘを９９％以上除去可能である、請求項１〜５の何れか一項に記載の評価試験装置。
【請求項７】
前記潜熱回収手段は、
前記試験用排ガスの流路において前記潜熱回収用熱交換器の上流に配置され、前記試験用排ガスの温度を大気へ排気される前記排ガスの温度と同じになるように調整する第３熱交換器を有する、請求項１〜６の何れか一項に記載の評価試験装置。
【請求項８】
前記潜熱回収手段では、前記潜熱回収用熱交換器を通過した熱媒体を前記第３熱交換器へ流通させる、請求項７に記載の評価試験装置。
【請求項９】
前記潜熱回収手段は、
前記試験用排ガスの流路において前記第３熱交換器と前記潜熱回収用熱交換器との間に配置され、前記試験用排ガス中の水蒸気を分離回収する膜及び前記試験用排ガス中の二酸化炭素を分離回収する膜の少なくとも何れかを含む膜分離装置を有する、請求項７又は８に記載の評価試験装置。
【請求項１０】
前記潜熱回収手段は、
前記潜熱回収用熱交換器による潜熱の回収により発生した凝縮水を回収して溜める凝縮水回収部を有する、請求項１〜９の何れか一項に記載の評価試験装置。
【請求項１１】
前記試験用排ガス供給手段及び前記潜熱回収手段の少なくとも一方は、ガス給湯器により構成されている、請求項１〜１０の何れか一項に記載の評価試験装置。
【請求項１２】
ガスタービンから大気へ排気される排ガス中のＮＯｘを除去する脱硝装置を備えたガスタービンコンバインドサイクル発電システムの実証評価用の評価試験システムであって、
前記排ガスと同一性状の試験用排ガスを連続的に供給する試験用排ガス供給手段と、
ハニカム構造を有し、前記脱硝装置に使用可能な脱硝触媒の一部で構成され、前記試験用排ガス供給手段から供給された前記試験用排ガスを脱硝する試験用脱硝触媒と、
前記試験用排ガス供給手段から前記試験用脱硝触媒へ供給される前記試験用排ガス中に、当該試験用排ガスのＮＯｘに対する当量比が１．０以上の還元剤を投入する還元剤投入手段と、
前記試験用排ガスの流路において前記試験用脱硝触媒の下流に配置され、前記試験用排ガスの蒸気の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器を有する潜熱回収手段と、
前記試験用脱硝触媒の上流の前記試験用排ガス、前記試験用脱硝触媒の下流の前記試験用排ガス、及び、大気へ排気される前記試験用排ガスにおけるＮＯｘ濃度を少なくとも測定するＮＯｘ濃度測定手段と、
前記ＮＯｘ濃度測定手段で測定したＮＯｘ濃度に関するデータを少なくとも格納するデータ記憶部と、を備え、
前記試験用排ガス供給手段は、
燃焼用空気を供給するファンと、
前記ファンで供給された前記燃焼用空気を利用して燃料を燃焼させ、前記試験用排ガスを連続的に発生させるバーナと、
前記試験用排ガスの温度を調整する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器で温度が調整された前記試験用排ガスの温度を更に調整する第２熱交換器と、を有し、
前記潜熱回収手段は、
前記試験用排ガスの流路において前記潜熱回収用熱交換器の上流に配置され、前記試験用排ガスの温度を大気へ排気される前記排ガスの温度と同じになるように調整する第３熱交換器と、
前記潜熱回収用熱交換器による潜熱の回収により発生した凝縮水を回収して溜める凝縮水回収部と、を有し、
前記ファンは、前記試験用排ガスの空気過剰率が前記ガスタービン出口における前記排ガスの空気過剰率と同じになるように、供給する前記燃焼用空気の空気量を制御し、
前記バーナは、濃バーナ及び淡バーナを含む濃淡バーナであり、
前記濃淡バーナでは、前記試験用排ガスのＮＯｘ濃度が前記排ガスのＮＯｘ濃度と同じになるように、前記濃バーナのガス流量と前記淡バーナのガス流量との流量比率が設定され、
前記第１熱交換器は、前記試験用排ガスの温度を、前記ガスタービン出口における前記排ガスの温度と同じになるように調整し、
前記第２熱交換器は、前記試験用排ガスの温度を、前記試験用脱硝触媒の活性温度となるように調整する、評価試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、評価試験装置及び評価試験システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の評価試験装置に関する技術として、例えば特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載された装置では、ボイラー等の排ガスと同じ成分のガスを製造する。製造したガスを、ボイラー等とほぼ同じ温度まで昇温させた後、還元剤であるアンモニアガスと混合させる。そして、当該混合ガスを試験用の脱硝触媒に接触させて、脱硝試験を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４３１２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、１９世紀から２０世紀後半にかけては、一般的に、石炭又は石油等の燃料を燃焼させて得た蒸気で蒸気タービン（以下、「ＳＴ」という）を回転させることにより、発電を行っていた。発電効率は、蒸気温度と蒸気温度で決まる蒸気圧力とにより高めることができる。現在、蒸気温度は、６００℃を超えるまでになり、発電効率は、最高で４０％（高位発熱量基準）近くまで向上している。【０００５】
燃焼後の排ガス中には、多くの汚染物質を含んでいる。そのため、排ガス中の汚染物質を排煙処理装置で除去し、当該排ガスを煙突から広範囲に排気することで、周辺環境への影響を緩和している。代表的な排煙処理として、脱硝装置による排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の除去、電気集塵機等によるばいじん処理、及び、燃料に含まれる硫黄（Ｓ分）の燃焼によって発生する排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）の除去がある。【０００６】
ガスタービン（以下、「ＧＴ」という）は、飛行機のジェットエンジンと同様な原理及び構造で動力を取り出す。ＧＴは、小型で高温ガスを生成して大出力を取り出すことができる。ＧＴでは、性能の安定性、信頼性も高い。【０００７】
ガスタービンコンバインドサイクル発電システム（以下、「ＧＴＣＣ」という）は、ＧＴ及びＳＴを組み合わせて利用するシステムであり、ＳＴよりも発電効率が高いという特徴を有する。ＧＴＣＣでは、主に天然ガスを燃料として高温の燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスをＧＴに供給し、ＧＴを回転させて動力を取り出して発電する。ＧＴの入口における燃焼ガスの温度は、ＧＴの羽根の材料又は冷却方法を改善することで、１６００℃程度まで高くなった。また、ＧＴＣＣでは、ＧＴの排ガスが６００℃程度と高温であるため、ＧＴの排ガスを利用して排熱回収ボイラーで蒸気を生成する。生成した蒸気をＳＴに供給し、ＳＴを回転させて動力を取り出して発電する。ＧＴ及びＳＴにおいて発電するため、両方の合計として発電効率が５４％（高位発熱量基準）と高効率となる。よって、ＧＴＣＣは、１９８０年代から世界的に広く普及してきた。【０００８】
ＧＴＣＣでは、クリーンな天然ガスを燃料とすることから、排ガス中の大気汚染物質にＳＯｘが含まれていない。また、ＧＴＣＣでは、排ガス中の大気汚染物質に浮遊粒子状物質（又はその中のＰＭ２．５）が含まれていない。ＧＴＣＣの排ガスでは、大気中の窒素と高温燃焼ガスとが反応して生成されるＮＯｘを除去すれば、大気汚染物質はなくなる。そのため、煙突を不要にできる可能性が高い。【０００９】
ＮＯｘ対策について、脱硝装置を設置し、排ガスのＮＯｘ濃度を４〜５ｐｐｍ（酸素濃度：１６％）以下とし、ＮＯｘを９０％（ｗｔ％）以上除去する対応を図った。これにより、ＮＯｘ濃度及び排出量が十分に小さくなり、煙突の高さを従来にない低いものとすることが可能となった。その後、ＧＴＣＣにおいて、排ガスのＮＯｘ濃度がデファクトスタンダードとなっている。【００１０】
日本政府は、エネルギ基本政策を見直し、次の方向付けを行った。
・  脱原発依存
・  再生可能エネルギの増強
・  ＬＮＧ（液化天然ガス）によるＧＴＣＣの増強
一方で、地球温暖化対策が国際的な最重要課題である。２０１５年１２月のＣＯＰ２１で「パリ協定」が成立した。今後批准に向けた動きが進み、「パリ協定」は比較的早い時期に批准される見通しである。【００１１】
ＧＴＣＣは、発電用エネルギとして３Ｅ（Energy Security：電力の供給安定性、Ecology：環境保全性、Economy：経済性）及び２Ｓ（Safety：安全性、Sustainability：持続可能性)を充足している。ＧＴＣＣの優位性がより明確になり、今後普及が進むことが予測される。【００１２】
ここで、近年、次の特徴を備えたＧＴＣＣである先進型ガスタービンコンバインドサイクル発電システム（以下、「先進型ＧＴＣＣ」という）の開発が進められている。
ａ）脱硝装置の脱硝性能の高度化。
ｂ）大気中に放出していた排ガス中の蒸気の潜熱回収。【００１３】
先進型ＧＴＣＣは、確立した技術により実現が可能である。２０１４年１月には、環境影響評価法に基づく「夢洲天然ガス発電所建設事業の計画段階環境配慮書」を株式会社エコ・サポートが事業主体として公告しており、同年４月１４日付経済産業大臣意見が公表されている。これは、環境影響評価法改正に伴う第一号案件である。発電事業者ないしはＧＴＣＣメーカー等の関係者に先進型ＧＴＣＣの優位性は認知されている。【００１４】
先進型ＧＴＣＣの実際の実現に当たり、実機を想定すると、資金面で必要な絶対額が相当に大きい。また、経済性があるか、技術的に対応できるか、又は、長期間運転稼働させることができるか等の検討が要される場合がある。先進型ＧＴＣＣについて、わが国内及び海外で普及させるために、排ガスの性状を測定及び監視し、適切な維持管理を行うことにより、長期間性能保証できることが重要である。上記の経緯から、先進型ＧＴＣＣについて、例えば実機の１万分の１から数万分の１程度の縮小規模で実証評価を精度良く行い得る評価試験装置が望まれている。【００１５】
そこで、本開示は、先進型ＧＴＣＣの実証評価を縮小規模で精度良く行うことができる評価試験装置及び評価試験システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本開示の一形態に係る評価試験装置は、ガスタービンから大気へ排気される排ガス中のＮＯｘを除去する脱硝装置を備えたガスタービンコンバインドサイクル発電システムの実証評価用の評価試験装置であって、排ガスと同一性状の試験用排ガスを連続的に供給する試験用排ガス供給手段と、ハニカム構造を有し、脱硝装置に使用可能な脱硝触媒の一部で構成され、試験用排ガス供給手段から供給された試験用排ガスを脱硝する試験用脱硝触媒と、試験用排ガス供給手段から試験用脱硝触媒へ供給される試験用排ガス中に、当該試験用排ガスのＮＯｘに対する当量比が１．０以上の還元剤を投入する還元剤投入手段と、試験用排ガスの流路において試験用脱硝触媒の下流に配置され、試験用排ガスの蒸気の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器を有する潜熱回収手段と、試験用脱硝触媒の上流の試験用排ガス、試験用脱硝触媒の下流の試験用排ガス、及び、大気へ排気される試験用排ガスにおけるＮＯｘ濃度を少なくとも測定するＮＯｘ濃度測定手段と、を備える。【００１７】
この評価試験装置では、先進型ＧＴＣＣにおけるガスタービンから大気への排ガスの処理フローを、縮小規模で精度良く再現することが可能である。したがって、ＮＯｘ濃度測定手段の測定結果に基づくことで、先進型ＧＴＣＣの実証評価を縮小規模で精度良く行うことができる。【００１８】
本開示の一形態に係る評価試験装置では、試験用排ガス供給手段は、燃焼用空気を供給するファンと、ファンで供給された燃焼用空気を利用して燃料を燃焼させ、試験用排ガスを連続的に発生させるバーナと、を有し、ファンは、試験用排ガスの空気過剰率がガスタービン出口における排ガスの空気過剰率と同じになるように、供給する風量を制御してもよい。この構成によれば、ファンの風量を制御することで、先進型ＧＴＣＣの排ガスと同じ空気過剰率の試験用排ガスを生成できる。【００１９】
本開示の一形態に係る評価試験装置では、バーナは、濃バーナ及び淡バーナを含む濃淡バーナであって、濃淡バーナでは、試験用排ガスのＮＯｘ濃度が排ガスのＮＯｘ濃度と同じになるように、濃バーナのガス流量と淡バーナのガス流量との流量比率が設定されていてもよい。この構成によれば、濃バーナのガス流量と淡バーナのガス流量との流量比率を設定することで、先進型ＧＴＣＣの排ガスと同じＮＯｘ濃度の試験用排ガスを生成できる。【００２０】
本開示の一形態に係る評価試験装置では、試験用排ガス供給手段は、試験用排ガスの温度を調整する第１熱交換器と、第１熱交換器で温度が調整された試験用排ガスの温度を更に調整する第２熱交換器と、を有し、第１熱交換器は、試験用排ガスの温度を、ガスタービン出口における排ガスの温度と同じになるように調整し、第２熱交換器は、試験用排ガスの温度を、試験用脱硝触媒の活性温度となるように調整してもよい。この構成によれば、試験用排ガスの温度を、先進型ＧＴＣＣのガスタービン出口における排ガスと同じにした後、試験用脱硝触媒の活性温度にすることができる。【００２１】
本開示の一形態に係る評価試験装置では、試験用排ガス供給手段では、第２熱交換器を通過した熱媒体を第１熱交換器へ流通させてもよい。この構成によれば、第１熱交換器及び第２熱交換器における熱媒体の流量を同一にして稼働できる。先進型ＧＴＣＣの耐久試験の実証評価に容易に対応できる。【００２２】
本開示の一形態に係る評価試験装置では、試験用脱硝触媒は、試験用排ガスにおけるＮＯｘを９９％以上除去可能であってもよい。この構成によれば、排ガス中のＮＯｘを９９％以上除去可能な先進型ＧＴＣＣの実証評価を行うことができる。【００２３】
本開示の一形態に係る評価試験装置では、潜熱回収手段は、試験用排ガスの流路において潜熱回収用熱交換器の上流に配置され、試験用排ガスの温度を大気へ排気される排ガスの温度と同じになるように調整する第３熱交換器を有していてもよい。この構成によれば、試験用排ガスの温度を、先進型ＧＴＣＣの煙突出口の排ガスの温度と同じにすることができる。【００２４】
本開示の一形態に係る評価試験装置において、潜熱回収手段では、潜熱回収用熱交換器を通過した熱媒体を第３熱交換器へ流通させてもよい。この構成によれば、潜熱回収用熱交換器及び第３熱交換器における熱媒体の流量を同一にして稼働できる。先進型ＧＴＣＣの耐久試験の実証評価に容易に対応できる。【００２５】
本開示の一形態に係る評価試験装置では、潜熱回収手段は、試験用排ガスの流路において第３熱交換器と潜熱回収用熱交換器との間に配置され、試験用排ガス中の水蒸気を分離回収する膜及び試験用排ガス中の二酸化炭素を分離回収する膜の少なくとも何れかを含む膜分離装置を有していてもよい。この構成によれば、膜分離装置が組み込まれた先進型ＧＴＣＣの実証評価を行うことができる。【００２６】
本開示の一形態に係る評価試験装置では、潜熱回収手段は、潜熱回収用熱交換器による潜熱の回収により発生した凝縮水を回収して溜める凝縮水回収部を有していてもよい。この場合、凝縮水回収部の凝縮水を分析することで、試験用排ガス中の未反応の還元剤を評価できる。【００２７】
本開示の一形態に係る評価試験装置では、試験用排ガス供給手段及び潜熱回収手段の少なくとも一方は、ガス給湯器により構成されていてもよい。この構成によれば、試験用排ガス供給手段及び潜熱回収手段の少なくとも一方を容易に実現できる。【００２８】
本開示の一形態に係る評価試験システムは、ガスタービンから大気へ排気される排ガス中のＮＯｘを除去する脱硝装置を備えたガスタービンコンバインドサイクル発電システムの実証評価用の評価試験システムであって、排ガスと同一性状の試験用排ガスを連続的に供給する試験用排ガス供給手段と、ハニカム構造を有し、脱硝装置に使用可能な脱硝触媒の一部で構成され、試験用排ガス供給手段から供給された試験用排ガスを脱硝する試験用脱硝触媒と、試験用排ガス供給手段から試験用脱硝触媒へ供給される試験用排ガス中に、当該試験用排ガスのＮＯｘに対する当量比が１．０以上の還元剤を投入する還元剤投入手段と、試験用排ガスの流路において試験用脱硝触媒の下流に配置され、試験用排ガスの蒸気の潜熱を回収する潜熱回収用熱交換器を有する潜熱回収手段と、試験用脱硝触媒の上流の試験用排ガス、試験用脱硝触媒の下流の試験用排ガス、及び、大気へ排気される試験用排ガスにおけるＮＯｘ濃度を少なくとも測定するＮＯｘ濃度測定手段と、ＮＯｘ濃度測定手段で測定したＮＯｘ濃度に関するデータを少なくとも格納するデータ記憶部と、を備え、試験用排ガス供給手段は、燃焼用空気を供給するファンと、ファンで供給された燃焼用空気を利用して燃料を燃焼させ、試験用排ガスを連続的に発生させるバーナと、試験用排ガスの温度を調整する第１熱交換器と、第１熱交換器で温度が調整された試験用排ガスの温度を更に調整する第２熱交換器と、を有し、潜熱回収手段は、試験用排ガスの流路において潜熱回収用熱交換器の上流に配置され、試験用排ガスの温度を大気へ排気される排ガスの温度と同じになるように調整する第３熱交換器と、潜熱回収用熱交換器による潜熱の回収により発生した凝縮水を回収して溜める凝縮水回収部と、を有し、ファンは、試験用排ガスの空気過剰率がガスタービン出口における排ガスの空気過剰率と同じになるように、供給する燃焼用空気の空気量を制御し、バーナは、濃バーナ及び淡バーナを含む濃淡バーナであり、濃淡バーナでは、試験用排ガスのＮＯｘ濃度が排ガスのＮＯｘ濃度と同じになるように、濃バーナのガス流量と淡バーナのガス流量との流量比率が設定され、第１熱交換器は、試験用排ガスの温度を、ガスタービン出口における排ガスの温度と同じになるように調整し、第２熱交換器は、試験用排ガスの温度を、試験用脱硝触媒の活性温度となるように調整する。【００２９】
この評価試験システムは、上述した試験評価装置の各構成を備えており、よって、上記と同様な各効果を奏する。更に、データ記憶部により、実証評価に必要なデータを記憶して収集することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本開示によれば、先進型ＧＴＣＣの実証評価を縮小規模で精度良く行うことができる評価試験装置及び評価試験システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態に係る評価試験システムを示す概略構成図である。
【図２】図１の評価試験システムの濃淡バーナを示す模式図である。
【図３】図１の評価試験システムの試験用脱硝触媒を示す斜視図である。
【図４】実証評価の対象となる先進型ＧＴＣＣを示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して、本開示に係る実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００３３】
図１は、評価試験システムを示す概略構成図である。図２は、濃淡バーナを示す模式図である。図３は、試験用脱硝触媒を示す斜視図である。図１に示されるように、評価試験システム１０は、評価試験装置２０及びデータ解析装置３０を含んで構成されている。評価試験装置２０は、試験用排ガス供給装置（試験用排ガス供給手段）４０と、試験用排ガス脱硝装置５０と、潜熱回収装置（潜熱回収手段）６０と、計測装置７０と、を備えている。
【００３４】
評価試験システム１０及び評価試験装置２０は、先進型ＧＴＣＣの実証評価を行うために用いられる。そこで、まず、実証評価の対象となる先進型ＧＴＣＣについて説明する。
【００３５】
図４は、実証評価の対象となる先進型ＧＴＣＣを示す概略図である。図４に示されるように、先進型ＧＴＣＣ１は、ＧＴＣＣを進化させたシステムであって、以下の特徴（１），（２）を具備する。先進型ＧＴＣＣ１は、アドバンスドＧＴＣＣ、スーパーＧＴＣＣ、又はサステイナブルＧＴＣＣとも称する場合もある。
（１）  脱硝装置の脱硝性能の高度化。具体的には、排ガス中のＮＯｘを９９％除去して、排ガスのＮＯｘ濃度を０．４ｐｐｍ以下と実質的に大気汚染のない状態にする。
（２）  大気中に放出していた排ガス中の蒸気の潜熱回収。具体的には、煙突から大気中に放出する排ガスの温度を８５〜９０℃にする熱交換器の後流に更に熱交換器を設置し、排ガス中の蒸気の潜熱を回収する。回収水はほぼ純水であり補給水として利用する。
【００３６】
先進型ＧＴＣＣ１は、例えば５０万ｋＷ級の発電施設を構成するシステムである。先進型ＧＴＣＣ１は、ガスタービンＴ１、蒸気タービンＴ２、発電機２、復水器３、脱硝装置４、排熱回収用熱交換器５、潜熱回収用熱交換器６、煙突７を備える。なお、図示する先進型ＧＴＣＣ１は、一般的な構成例である。先進型ＧＴＣＣ１の構成等は、特に限定されない。例えば、図示する先進型ＧＴＣＣ１は、１軸型のシステムであるが、他軸型のシステムであっても勿論よい。
【００３７】
ガスタービンＴ１及び蒸気タービンＴ２は、共通の発電機２に連結されている。蒸気タービンＴ２の蒸気出口には、復水器３が接続されている。復水器３は、循環する冷却水により、蒸気タービンＴ２の蒸気出口からの高温蒸気を凝縮する。ガスタービンＴ１に取り付けられた燃焼器Ｎには、燃料ガスとして天然ガス（ＬＮＧ）が供給される。燃焼器Ｎで発生した燃焼ガスは、ガスタービンＴ１に供給される。これにより、ガスタービンＴ１が駆動される。
【００３８】
ガスタービンＴ１の排気側は、構体Ｋに接続されている。この構体Ｋ内には、排熱回収用熱交換器５及び潜熱回収用熱交換器６が配置されている。ガスタービンＴ１からの排ガスは、構体Ｋ内において排熱回収用熱交換器５及び潜熱回収用熱交換器６をこの順に通過して熱交換された後、煙突７から大気へ排気される。
【００３９】
排熱回収用熱交換器５の上流には、脱硝装置４が配設されている。脱硝装置４は、選択接触還元法（ＳＣＲ法）の乾式脱硝装置である。脱硝装置４に対してアンモニア供給装置８からアンモニア（ＮＨ３）が供給される。脱硝装置４では、その脱硝触媒上で、排ガス中のＮＯｘがアンモニアにより還元されて窒素と水蒸気とに分解される。ここでの脱硝装置４の脱硝触媒は、ハニカム構造を有し、排ガスのＮＯｘを９９％除去可能である。
【００４０】
復水器３で凝縮された水は、復水循環系９において給水ポンプＰにより潜熱回収用熱交換器６へ供給され、潜熱回収用熱交換器６で熱交換された後、排熱回収用熱交換器５で熱交換される。排熱回収用熱交換器５で得られた高圧蒸気は、蒸気タービンＴ２に供給される。これにより、ガスタービンＴ１と共に蒸気タービンＴ２が駆動される。蒸気タービンＴ２の蒸気出口からの高温蒸気は、復水器３により凝縮され、復水循環系９にて循環される。構体Ｋ内において、排熱回収用熱交換器５と潜熱回収用熱交換器６との間には、膜分離装置Ｍが配置されている。膜分離装置Ｍは、排ガス中の水蒸気を分離回収する膜及び排ガス中の二酸化炭素を分離回収する膜の少なくとも何れかを有する。潜熱回収用熱交換器６の下側には、凝縮水回収器６ａが接続されている。凝縮水回収器６ａに回収した凝縮水は、復水循環系９の補給水として供給される。
【００４１】
次に、図１〜図３を参照して、評価試験システム１０について説明する。
【００４２】
図１に示されるように、試験用排ガス供給装置４０は、先進型ＧＴＣＣ１のガスタービンＴ１からの排ガスと同一性状の試験用排ガスを連続的に供給する。試験用排ガス供給装置４０は、都市ガスによるＦＦ式（強制給排気式）の家庭用ガス給湯器を利用した装置である。つまり、試験用排ガス供給装置４０は、ガス給湯器により構成される。先進型ＧＴＣＣ１のガスタービンＴ１からの排ガスの性状は、一般公表されている諸元データに基づいて取得できる。
【００４３】
試験用排ガス供給装置４０は、密閉構造を有する。試験用排ガス供給装置４０は、ファン４１、バーナ４２、第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４を備えている。
【００４４】
ファン４１は、筐体４５内に吸気ダクトから燃焼用空気を供給する。ファン４１は、試験用排ガスの空気過剰率がガスタービンＴ１出口における排ガスの空気過剰率と同じになるように、供給する燃焼用空気の空気量を制御する。例えば供給する燃焼用空気の空気量は、ファン４１の回転数もしくは、ファン４１の吸気口に設けた制御用ダンパーの開度を調整することで制御できる。ファン４１としては、特に限定されず、種々の公知のファンを用いることができる。
【００４５】
バーナ４２は、ファン４１で供給された燃焼用空気を利用してガス燃料を筐体４５内で燃焼させ、試験用排ガスを連続的に発生させる。バーナ４２に供給されるガス燃料量については、次のとおり設定できる。まず、後述する試験用脱硝触媒５１に要求されるＳＶ値に基づき、先進型ＧＴＣＣ１に対する評価試験装置２０のスケールを考慮して、当該試験用脱硝触媒５１を通過させるべき試験用排ガスの流量を求める。この流量を実現できる試験用排ガスが発生するように、バーナ４２のガス燃料量を設定する。
【００４６】
図２に示されるように、バーナ４２は、濃バーナ４２ｘ及び淡バーナ４２ｙを含む濃淡バーナである。濃バーナ４２ｘは、安定した燃焼を続けるための補助的なバーナであって、ＮＯｘ濃度が高い濃火炎（ブンゼン炎）を生じさせる。淡バーナ４２ｙは、主バーナであって、ＮＯｘ濃度が十分に低い淡火炎（希薄炎）を生じさせる。濃バーナ４２ｘと淡バーナ４２ｙとは、交互に配置されている。濃淡バーナであるバーナ４２は、低ＮＯｘ性及び高い保炎性を実現する。
【００４７】
バーナ４２では、試験用排ガスのＮＯｘ濃度がガスタービンＴ１の排ガスのＮＯｘ濃度と同じになるように、濃バーナ４２ｘのガス流量と淡バーナ４２ｙのガス流量との流量比率（濃淡バーナのノズル比率）が設定されている。例えばバーナ４２では、次のように当該流量比率が設定されている。
【００４８】
濃淡バーナは、例えばＮＯｘ濃度が４２±１０ｐｐｍ（酸素濃度０％換算）の実績値を有する。ガスタービンＴ１からの排ガスのＮＯｘ濃度は、酸素濃度０％換算では、例えば５０ｐｐｍになる。そこで、濃バーナ４２ｘのノズルを、濃バーナ４２ｘからのガス量が２０％程度増加するように大きくする。具体的には、当該ノズルの断面積を１．２倍（ノズル径を１．１倍）にする。これにより、試験用排ガスのＮＯｘ濃度が５０ｐｐｍ程度になるため、微調整をすれば、所定の濃度基準内に設定できる。このような設定については、ガス給湯器としての試験用排ガス供給装置４０に内蔵されているガスガバナで当該ノズルからの噴出圧力及びガス量を制御することにより可能である。
【００４９】
なお、燃焼ガス量の大半が淡バーナ４２ｙからの量であるため、濃バーナ４２ｘからのガス量変化が全体に影響を与えることは少ない。濃バーナ４２ｘのガス量を増やすとＮＯｘ濃度は高くなるが、燃焼は安定する。初期条件での試験用排ガスのＮＯｘ濃度を測定すれば、濃バーナ４２ｘのノズル径は予測可能である。１，２回のトライアルで、ＮＯｘ濃度を所望の範囲内に設定できる。バーナ４２の燃焼ガス量は、試験用排ガスの温度及び流量から把握できる。バーナ４２の燃焼ガス量は、燃焼温度を設定することにより制御できる。
【００５０】
図１に戻り、第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４は、試験用排ガスの流れ方向おいてこの順で、筐体４５内に配置されている。第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４は、水（ここでは、水道水）を熱媒体として熱交換を行う。第２熱交換器４４の水流路４４ａの下流側と第１熱交換器４３の水流路４３ａの上流側とは、直流となるように互いに連結されている。これにより、第２熱交換器４４を通過した水（温水）は、第１熱交換器４３へ流通される。第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４の水量は、バルブ４６の弁開度により調整することができる。第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４の水量は、水流量計（不図示）で測定される。なお、水流路４３ａ及び水流路４４ａは、上記とは逆に連結されていてもよく、すなわち、第１熱交換器４３の水流路４３ａの下流側と第２熱交換器４４の水流路４４ａの上流側とが、直流となるように互いに連結されていてもよい。第１熱交換器４３の水流路４３ａと第２熱交換器４４の水流路４４ａとが、直流となるように連結されずに互いに独立して構成されていてもよい。ちなみに、第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４の水量が同じようにするために、第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４の伝熱面積（フィンの数及び面積）を調整するのが好ましい。これは、後述の耐久試験を実施する場合に特に有効である。
【００５１】
第１熱交換器４３は、試験用排ガスの温度を、ガスタービンＴ１出口における排ガスの温度と同じ（約６００℃）になるように調整する。第２熱交換器４４は、第１熱交換器４３で温度が調整された試験用排ガスの温度を更に調整する。第２熱交換器４４は、試験用排ガスの温度を、試験用排ガス脱硝装置５０の後述する試験用脱硝触媒５１の活性温度となるように調整する。活性温度は、触媒の活性があり、触媒の性能を発揮できる温度である。活性温度は、例えば３５０±１００℃である。第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４による試験用排ガスの温度調整は、バルブ４６によって第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４の通水量を調整することにより実現できる。
【００５２】
このような試験用排ガス供給装置４０では、試験用排ガスの流量は、ファン４１の回転数又は制御用ダンパーにより制御できる。試験用排ガス供給装置４０の出口部における試験用排ガスの温度は、第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４による上述の通水量調整に加えて、バーナ４２の燃焼ガス量によっても調整できる。第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４を通過した温水の温度（湯温）が一定となるように制御することで、定常的且つ連続的に試験用排ガスを試験用排ガス脱硝装置５０へ供給できる。
【００５３】
試験用排ガス脱硝装置５０は、試験用排ガス供給装置４０から供給された試験用排ガスを脱硝し、後段の潜熱回収用熱交換器６２へ供給する。試験用排ガス脱硝装置５０は、複数の試験用脱硝触媒５１及び還元剤投入装置（還元剤投入手段）５２を備えている。
【００５４】
試験用脱硝触媒５１は、ハニカム構造を有し、試験用排ガスを脱硝する。試験用脱硝触媒５１は、試験用排ガスにおけるＮＯｘを９９％以上除去可能である。ＮＯｘの９９％以上除去とは、大気汚染が実質的にない状態を示す。ＮＯｘの９９％以上除去した状態とは、人間が存在する地上空間でＮＯｘが必ず環境基準以下である状態であればよい。「９９％」には、計測上の誤差等が含まれる。試験用脱硝触媒５１は、例えば、ＴｉＯ２担持の五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）又はＴｉＯ２担持の酸化銅（ＣｕＯ）により形成されている。試験用脱硝触媒５１では、脱硝反応に十分な表面積が確保されている。
【００５５】
試験用脱硝触媒５１は、先進型ＧＴＣＣ１の脱硝装置４（図４参照）に使用可能な脱硝触媒の一部で構成されている。具体的には、試験用脱硝触媒５１は、脱硝装置４の脱硝触媒の単位ユニットに対応する構造とされている。試験用脱硝触媒５１は、例えば１５０ｍｍ×１５０ｍｍの断面積で厚さが５０ｍｍのブロック形状を呈する（図３参照）。なお、試験用脱硝触媒５１は、試験用排ガスの流速の均一化を図るべく、例えば直径が１５０ｍｍで厚さが５０ｍｍの円柱形状を呈していてもよい。試験用脱硝触媒５１のメッシュの大きさ及びＳＶ値は、先進型ＧＴＣＣ１の脱硝装置４（図４参照）の脱硝触媒と同じである。
【００５６】
試験用脱硝触媒５１は、金属製の金枠内に組み込まれている。試験用脱硝触媒５１は、ダクト５３内において、試験用排ガスの流れ方向に沿って多段（ここでは、三段）に配置されている。試験用脱硝触媒５１を通過する試験用排ガスの流量は、例えばＳＶ値を４５０００とすることで決定できる。なお、試験用脱硝触媒５１の形状、大きさ及び個数は限定されず、仕様や条件等に応じて適宜変更してもよい。以下では、複数の試験用脱硝触媒５１それぞれについて、試験用排ガスの流れ方向上流側から一段目、二段目及び三段目と称する。試験用脱硝触媒５１は、その当初の仕様として、ＳＶ＝４５０００で設計されている。試験用脱硝触媒５１では、性能が向上したこと、及び、クリーンな天然ガスを燃料としていることから、ＳＶ値を高くすることができる。
【００５７】
還元剤投入装置５２は、試験用排ガス供給装置４０から試験用脱硝触媒５１へ供給される試験用排ガス中に、当該試験用排ガスのＮＯｘに対する当量比が１．０以上の還元剤（ここでは、アンモニアガス）を投入する。この「当量比」とは、試験用排ガス中の全ＮＯｘを脱硝させるために必要な還元剤量に対する、投入する還元剤量の割合である。つまり、ＮＯｘに対する当量比が１．０以上の還元剤とは、試験用排ガス中の全ＮＯｘを脱硝させるために必要な還元剤量以上の量の還元剤である。還元剤投入装置５２は、還元剤がアンモニアガスの場合、投入する還元剤の量を、当該試験用排ガス中のＮＯｘと同量以上となるようにフィードバック制御する。還元剤投入装置５２は、ダクト５３内における試験用脱硝触媒５１の上流に配置されている。図示する還元剤投入装置５２は、ダクト５３において入口から一段目の試験用脱硝触媒５１に向かって緩やかに拡径している途中に、試験用排ガスのＮＯｘ濃度に応じた定量の還元剤を噴射する。
【００５８】
還元剤投入装置５２は、還元剤の投入量を、試験用排ガス中のＮＯｘに対する還元剤の比率が一定になるように制御する。還元剤がアンモニアガスの場合、還元剤投入装置５２は、試験用排ガスのＮＯｘよりも少し多め（１．２倍）の還元剤を投入する。還元剤投入装置５２は、還元剤を予め空気で希釈する。還元剤投入装置５２は、試験用排ガス中に還元剤を自動的に投入可能である。還元剤としては、特に限定されず、その他の種々の還元剤であってもよい。例えば還元剤は、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）ガスであってもよい。なお、アンモニアガスである還元剤は、ＮＯｘと当量反応であり、ＮＯｘと１対１で反応する。尿素ガスである還元剤は、分子中に２つのＮを有するため、ＮＯｘと２対１で反応する。
【００５９】
潜熱回収装置６０は、試験用排ガス供給装置４０と同様に、都市ガスによるＦＦ式の家庭用ガス給湯器を利用した装置である。つまり、潜熱回収装置６０は、ガス給湯器により構成される。潜熱回収装置６０は、試験用排ガスの流路において試験用脱硝触媒５１の下流に配置されている。潜熱回収装置６０は、密閉構造を有する。潜熱回収装置６０は、第３熱交換器６１、潜熱回収用熱交換器６２、凝縮水回収部６３及び膜分離装置６４を備えている。
【００６０】
第３熱交換器６１及び潜熱回収用熱交換器６２は、試験用排ガスの流れ方向おいてこの順で、筐体６５内に配置されている。第３熱交換器６１及び潜熱回収用熱交換器６２は、水（ここでは、水道水）を熱媒体として熱交換を行う。第３熱交換器６１の水流路６１ａの上流側と潜熱回収用熱交換器６２の水流路６２ａの下流側とは、直流となるように互いに連結されている。これにより、潜熱回収用熱交換器６２を通過した水（温水）は、第３熱交換器６１へ流通される。第３熱交換器６１及び潜熱回収用熱交換器６２の水量は、バルブ６６の弁開度により調整することができる。第３熱交換器６１及び潜熱回収用熱交換器６２の水量は、水流量計（不図示）で測定される。なお、水流路６１ａ及び水流路６２ａは、上記とは逆に連結されていてもよく、すなわち、潜熱回収用熱交換器６２の水流路６２ａの上流側と第３熱交換器６１の水流路６１ａの下流側とが、直流となるように互いに連結されていてもよい。第３熱交換器６１の水流路６１ａと潜熱回収用熱交換器６２の水流路６２ａとは、直流となるように連結されずに互いに独立して構成されていてもよい。
【００６１】
第３熱交換器６１は、試験用排ガスの流路において潜熱回収用熱交換器６２の上流に配置されている。第３熱交換器６１は、試験用排ガスの温度を、先進型ＧＴＣＣ１で大気へ排気される排ガスの温度（排ガス出口温度）と同じになるように調整する。先進型ＧＴＣＣ１の排ガス出口温度としては、煙突７の出口温度が用いられ、８５〜９０℃である。煙突７の出口温度は、水蒸気が液化しない下限温度で設計される。
【００６２】
潜熱回収用熱交換器６２は、試験用排ガスの蒸気の潜熱を回収する。具体的には、潜熱回収用熱交換器６２は、試験用排ガスの温度を５０℃になるように調整する。第３熱交換器６１及び潜熱回収用熱交換器６２による試験用排ガスの温度調整は、バルブ６６によって第３熱交換器６１及び潜熱回収用熱交換器６２の通水量を調整することにより実現できる。
【００６３】
凝縮水回収部６３は、筐体６５内において潜熱回収用熱交換器６２による潜熱の回収により発生した凝縮水を、回収して溜める。凝縮水回収部６３としては、特に限定されず、種々の公知の構成を用いることができる。
【００６４】
膜分離装置６４は、試験用排ガスの流路において第３熱交換器６１と潜熱回収用熱交換器６２との間に配置されている。膜分離装置６４は、試験用排ガス中の水蒸気を分離回収する膜、及び、試験用排ガス中の二酸化炭素を分離回収する膜の少なくとも何れかを含む。ここでの膜分離装置６４は、水蒸気を分離回収する膜を含んでいる、もしくは、水蒸気を分離回収する膜と二酸化炭素を分離回収する膜とを含んでいる。膜分離装置６４としては、特に限定されず、種々の公知の装置を用いることができる。なお、膜分離装置６４は、設けられていなくてもよい。膜分離装置６４が設けられていない場合、例えば将来に膜分離装置６４を搭載できるように、筐体６５内に膜分離装置６４が配置可能（取付け可能）に構成されていてもよい。
【００６５】
計測装置７０は、試験用排ガスに関するデータを計測する装置である。計測装置７０は、第１分析計（ＮＯｘ濃度測定手段）７１ａ〜７１ｅ、第２分析計７２、及び、温度センサ７３ａ〜７３ｄを備えている。
【００６６】
第１分析計７１ａ〜７１ｅは、試験用排ガスの少なくともＮＯｘ濃度及びアンモニア濃度を連続測定する。第１分析計７１ａは、一段目の試験用脱硝触媒５１の上流側（入口）の試験用排ガスを分析する。第１分析計７１ｂは、一段目の試験用脱硝触媒５１と二段目の試験用脱硝触媒５１との間の試験用排ガスを分析する。第１分析計７１ｃは、二段目の試験用脱硝触媒５１と三段目の試験用脱硝触媒５１との間の試験用排ガスを分析する。第１分析計７１ｄは、三段目の試験用脱硝触媒５１の下流側（出口）の試験用排ガスを分析する。第１分析計７１ｅは、潜熱回収装置６０から大気へ排気される試験用排ガスを分析する。
【００６７】
第２分析計７２は、凝縮水回収部６３で回収した凝縮水の少なくともアンモニア濃度を測定する。第１分析計７１ａ〜７１ｅ及び第２分析計７２としては、特に限定されず、種々の公知の分析計を適用できる。例えば第１分析計７１ａ〜７１ｅ及び第２分析計７２としては、赤外線分析計を用いてもよいし、バッチ式の分析計を用いてもよい。例えば第１分析計７１ａ〜７１ｅとしては、広く普及している汎用のガス測定器を用いてもよい。
【００６８】
温度センサ７３ａは、第１熱交換器４３の下流に設けられている。温度センサ７３ａは、第１熱交換器４３の下流における試験用排ガスの温度を検出する。温度センサ７３ｂは、第２熱交換器４４の下流に設けられている。温度センサ７３ｂは、第２熱交換器４４の下流における試験用排ガスの温度を検出する。温度センサ７３ｃは、第３熱交換器６１の下流に設けられている。温度センサ７３ｃは、第３熱交換器６１の下流における試験用排ガスの温度を検出する。温度センサ７３ｄは、潜熱回収用熱交換器６２の下流に設けられている。温度センサ７３ｄは、潜熱回収用熱交換器６２の下流における試験用排ガスの温度を検出する。温度センサ７３ａ〜７３ｄとしては、特に限定されず、種々の公知の温度センサを適用できる。
【００６９】
計測装置７０が計測した各種データは、データ解析装置３０へ出力される。また、計測装置７０が計測した各種データは、評価試験装置２０の各要素に適宜出力され、これにより、評価試験装置２０の各要素は、当該データに基づいて適宜制御される。
【００７０】
データ解析装置３０は、計測装置７０が計測した各種データの監視、収集、蓄積、分析及び出力の少なくとも何れかを実行する。データ記憶部３１は、計測装置７０が計測した各種データを記憶（記録）して格納する。つまり、データ記憶部３１は、第１分析計７１ａ〜７１ｅで測定した試験用排ガスのＮＯｘ濃度に関するデータを少なくとも格納する。データ解析装置３０は、不図示の操作部及び表示部を備え、操作部の操作入力に応じて、計測装置７０が計測した各種データを表示部に出力してもよい。データ解析装置３０は、計測装置７０が計測した各種データをデータ記憶部３１に蓄積する。データ解析装置３０は、各種データが設計基準内ないしは管理基準内に入っているかを常時監視する。
【００７１】
以上のような評価試験システム１０では、まず、試験用排ガス供給装置４０において、ファン４１で燃焼用空気が供給され、この燃焼用空気を利用してガス燃料がバーナ４２で燃焼され、試験用排ガスが連続的に発生する。試験用排ガスは、第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４で熱交換された後、試験用排ガス脱硝装置５０へ連続的に供給される。
【００７２】
試験用排ガス脱硝装置５０において、還元剤投入装置５２により、試験用排ガス中に、当該試験用排ガスのＮＯｘに対する当量比が１．０以上の還元剤が投入される。試験用排ガスは、試験用脱硝触媒５１によりＮＯｘが９９％以上除去された後、潜熱回収装置６０に連続的に供給される。潜熱回収装置６０において、試験用排ガスは、第３熱交換器６１で熱交換され、膜分離装置６４で水蒸気及び二酸化炭素の少なくとも何れかが分離回収され、潜熱回収用熱交換器６２で潜熱回収された後、大気へ排気される。
【００７３】
試験用排ガスについての連続的供給、脱硝、潜熱回収及び排気を含む一連のプロセスに併せて、計測装置７０により各種データが計測される。データ解析装置３０において、計測装置７０が計測した各種データの監視、収集、蓄積、分析及び出力の少なくとも何れかが行われる。
【００７４】
次に、評価試験システム１０を用いた各実証評価について説明する。
【００７５】
［Ｉ  脱硝触媒の実証評価及び開発用データの収集］
先進型ＧＴＣＣ１（実機）の発電出力（例えば約５０万ｋＷ）及び発電効率（例えば６０％（低位発熱量））に基づいて、評価試験システム１０の縮小率（例えば１万分の１）から、当該評価試験システム１０のバーナ４２の燃焼ガス量を設定する。縮小率は、一般に、試験用排ガス供給装置４０を構成する元のガス給湯器の燃焼諸元から決定される。これをもとにして、先進型ＧＴＣＣ１の排ガスと同じになるように空気過剰率及びＮＯｘ濃度を決定する。
【００７６】
そして、試験用排ガス供給装置４０にガス燃料を供給すると共に、試験用排ガス供給装置４０に通水する。これにより、試験用排ガスを試験用排ガス脱硝装置５０に連続的に供給し、試験用脱硝触媒５１で脱硝を行う。このとき、第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４により制御する試験用排ガスの温度を、第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４の通水量で調整する。具体的には、第１熱交換器４３の通水量を調整することにより、試験用排ガスの温度を、ガスタービンＴ１出口における排ガス温度（約６００℃）になるように調整する。第２熱交換器４４の通水量を調整することにより、温度センサ７３ｂにより測定される試験用排ガスの温度（試験用排ガス供給装置４０の試験用排ガスの出口温度）を、試験用脱硝触媒５１の活性温度（３５０±１００℃）となるように制御する。
【００７７】
また、試験用排ガスの空気過剰率がガスタービンＴ１（図４参照）出口における排ガスの空気過剰率（上述したように決定した空気過剰率）と同じになるように、バーナ４２の燃焼ガス量を所定量に設定して燃焼させると共に、ファン４１の燃焼用空気の空気量を調整する。試験用排ガスの空気過剰率は、試験用排ガス中の酸素濃度を計測器（不図示）で計測することにより求められる。ガスタービンＴ１出口における排ガスの空気過剰率は、公知のデータから求めることができる。
【００７８】
また、試験用脱硝触媒５１のＳＶ値及び評価試験装置２０のスケールから試験用脱硝触媒５１を通過させるべき試験用排ガスの流量を求め、この流量を実現できる試験用排ガスが発生するように、バーナ４２へのガス燃料を設定する。第１分析計７１ａで測定されたＮＯｘ濃度を、濃バーナ４２ｘ及び淡バーナ４２ｙのノズル比率を変えることで、ガスタービンＴ１の排ガスのＮＯｘ濃度（上述したように決定したＮＯｘ濃度）と同じになるように調整する。還元剤投入装置５２で試験用排ガスに投入する還元剤の量を、第１分析計７１ａで測定されたＮＯｘに対し当量比が１．０以上で且つ当該ＮＯｘとの比率が一定となるように制御する。
【００７９】
第１分析計７１ｄにより、試験用脱硝触媒５１の下流側における試験用排ガスの排ガス性状を測定する。この測定結果から、試験用脱硝触媒５１を評価する。第１分析計７１ｂ，７１ｃにより、隣接する試験用脱硝触媒５１の間の試験用排ガスの排ガス性状を測定する。この測定結果から、中間段階での脱硝反応の状況を評価する。そして、測定結果及び評価結果を、最適設計用データ、維持管理用データ又は開発用データとしてデータ記憶部３１に記憶して収集する。
【００８０】
その結果、試験用脱硝触媒５１に関して、少なくとも以下の効果が得られる。
１）当初設計値で９９％脱硝できることを評価できる。
２）実証評価を通じて、さらにＳＶ値を大きく取って高性能な触媒装置を開発することができる。
【００８１】
［II  排ガス中の潜熱回収及び回収水の性状確認］
潜熱回収装置６０に通水し、試験用脱硝触媒５１を通過した試験用排ガスに対して熱交換を行うと共に、回収した凝縮水のデータを収集する。このとき、第３熱交換器６１の通水量を調整し、温度センサ７３ｃで検出される温度を、先進型ＧＴＣＣ１の排ガス出口温度（８５〜９０℃）となるように制御する。潜熱回収用熱交換器６２の通水量を調整し、温度センサ７３ｄで検出される温度を５０℃となるように制御する。
【００８２】
第１分析計７１ｅにより、大気へ排気される試験用排ガスの排ガス性状を測定する。潜熱回収用熱交換器６２の潜熱回収により凝縮して凝縮水回収部６３に回収された凝縮水の水量を確認する。当該凝縮水の性状を、第２分析計７２により測定する。そして、測定結果をデータ記憶部３１に記憶して収集する。
【００８３】
［III  耐久試験の実施確認］
試験用排ガス供給装置４０にガス燃料を連続供給すると共に、試験用排ガス供給装置４０及び潜熱回収装置６０に連続的に通水する。還元剤投入装置５２において、還元剤が試験用排ガス中へ自動投入されるように設定する。耐久試験は連続して行う必要があり、性能変化を把握するために、少なくとも年間６０００時間程度は実施できるようにする。
【００８４】
第１分析計７１ａ〜７１ｅ、第２分析計７２、及び、温度センサ７３ａ〜７３ｄにより、各種データを測定する。各種データの測定は、連続測定してもよいし、定期的に測定してもよい。そして、測定結果をデータ記憶部３１に記憶して収集する。
【００８５】
以上、本実施形態では、試験用排ガス供給装置４０から試験用脱硝触媒５１へ連続的に供給される試験用排ガス中に、当該試験用排ガスのＮＯｘに対する当量比が１．０以上の還元剤を投入する。そのため、脱硝性能が高度化した（つまり、ＮＯｘを９９％以上除去可能な）試験用脱硝触媒５１を用いた場合でも、脱硝反応に必要な還元剤の不足を生じることがなく、その脱硝に対応できる。さらに、潜熱回収装置６０により、試験用排ガスの蒸気の潜熱を回収できる。すなわち、本実施形態によれば、先進型ＧＴＣＣ１におけるガスタービンＴ１から大気への排ガスの処理フローを、１万分の１から数万分の１程度の縮小規模で精度良く再現することが可能である。
【００８６】
したがって、計測装置７０により計測された各種データに基づくことで、先進型ＧＴＣＣ１の実証評価を縮小規模で精度良く行うことができる。実証評価結果を通じて、ノウハウの習得及び技術要員の要請等を行うことができる。先進型ＧＴＣＣ１の性能及び柔軟性等の開発を行うことができる。先進型ＧＴＣＣ１の基本性能を把握することで、必要な設計開発データが収集できる。これらのデータをもとに、先進型ＧＴＣＣ１の熱交換器の伝熱面積等を調整できる。
【００８７】
本実施形態では、試験用排ガス供給装置４０は、ファン４１及びバーナ４２を有している。ファン４１及びバーナ４２を利用して、先進型ＧＴＣＣ１の排ガスと同一性状の試験用排ガスを生成できる。そして、ファン４１は、試験用排ガスの空気過剰率がガスタービンＴ１出口における排ガスの空気過剰率と同じになるように、供給する風量を制御する。ファン４１の風量を制御することで、先進型ＧＴＣＣ１の排ガスと同じ空気過剰率の試験用排ガスを生成できる。
【００８８】
本実施形態では、バーナ４２は、濃バーナ４２ｘ及び淡バーナ４２ｙを含む濃淡バーナである。濃バーナ４２ｘのガス流量と淡バーナ４２ｙのガス流量との流量比率を設定することで、先進型ＧＴＣＣ１の排ガスと同じＮＯｘ濃度の試験用排ガスを生成できる。
【００８９】
本実施形態では、試験用排ガス供給装置４０は、第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４を有している。この構成によれば、試験用排ガスの温度を、第１熱交換器４３によって先進型ＧＴＣＣ１のガスタービンＴ１出口における排ガスと同じにした後、第２熱交換器４４によって試験用脱硝触媒５１の活性温度にすることができる。
【００９０】
本実施形態では、試験用排ガス供給装置４０では、第２熱交換器４４を通過した熱媒体を第１熱交換器４３へ流通させる。この構成によれば、第１熱交換器４３及び第２熱交換器４４における熱媒体の流量を同一にして稼働できる。先進型ＧＴＣＣ１における上述した耐久試験の実証評価に容易に対応できる。
【００９１】
本実施形態では、試験用脱硝触媒５１は、試験用排ガスにおけるＮＯｘを９９％以上除去可能である。この構成によれば、排ガス中のＮＯｘを９９％以上除去可能な先進型ＧＴＣＣ１の実証評価を行うことができる。
【００９２】
本実施形態では、潜熱回収装置６０は、第３熱交換器６１を有している。第３熱交換器６１により、試験用排ガスの温度を、先進型ＧＴＣＣ１において大気へ排気される排ガスの温度と同じになるように調整する。この構成によれば、試験用排ガスの温度を、先進型ＧＴＣＣ１の煙突７（図４参照）出口の排ガスの温度と同じにすることができる。
【００９３】
本実施形態において、潜熱回収装置６０では、潜熱回収用熱交換器６２を通過した熱媒体を第３熱交換器６１へ流通させる。この構成によれば、潜熱回収用熱交換器６２及び第３熱交換器６１における熱媒体の流量を同一にして稼働できる。先進型ＧＴＣＣ１における上述した耐久試験の実証評価に容易に対応できる。
【００９４】
本実施形態では、潜熱回収装置６０は膜分離装置６４を有している。この構成によれば、膜分離装置６４が組み込まれた先進型ＧＴＣＣ１の実証評価を行うことができる。換言すると、膜分離技術を組み込んだ実証評価が可能となる。評価試験システム１０及び評価試験装置２０の拡張性及び発展性を高めることができる。
【００９５】
本実施形態では、潜熱回収装置６０は、潜熱回収用熱交換器６２による潜熱の回収により発生した凝縮水を回収して溜める凝縮水回収部６３を有している。凝縮水回収部６３の凝縮水を第２分析計７２で分析することで、試験用排ガス中の未反応の還元剤（凝縮水に溶けたアンモニア）を評価できる。アンモニアは、水に溶けた状態では炭酸アンモニウム等に変化していると考えられる。
【００９６】
本実施形態では、試験用排ガス供給装置４０及び潜熱回収装置６０は、ガス給湯器により構成されている。この構成によれば、試験用排ガス供給装置４０及び潜熱回収装置６０を容易に実現できる。なお、試験用排ガス供給装置４０及び潜熱回収装置６０の何れか一方のみがガス給湯器により構成されていてもよい。
【００９７】
本実施形態では、データ記憶部３１により、実証評価に必要な各種データを記憶して収集することができる。
【００９８】
本実施形態では、第１分析計７１ｂ，７１ｃにより、隣接する試験用脱硝触媒５１の間の試験用排ガスの排ガス性状を測定する。これにより、中間段階での脱硝反応の状況を監視できる。試験用脱硝触媒５１の性能劣化又は交換等の維持管理情報を容易に取得できる。また、本実施形態では、第１分析計７１ｅにより、大気へ排気される試験用排ガスの排ガス性状を測定する。これにより、最終的に排気されるアンモニア及びＮＯｘを監視し、これらが管理基準内であることを確認ひいては保証できる。
【００９９】
本実施形態において、先進型ＧＴＣＣ１と評価試験システム１０（評価試験装置２０）との間における圧力損失等の差は、試験用排ガスの拡散又は偏流防止等の物理的な対策により対応できる。
【０１００】
ＧＴＣＣを先進型ＧＴＣＣ１にすることによるメリットが極めて大きいことは、定性的に又は計算上把握できる。しかし、実機での設備投資規模が１０００億円と巨大なインフラ施設であり、数１０年間長期に安定して稼働する事業である。この事業化及び採用に向けては一般的にリスクが大きい。この点、本実施形態では、先進型ＧＴＣＣ１について、実証評価を通じて具体的に課題検討し、見える化することが可能となる。
【０１０１】
評価試験システム１０及び評価試験装置２０によれば、以下の効果も奏する。
・評価試験システム１０ないしは評価試験装置２０を用いて、複数の触媒メーカーの触媒の評価が可能になる。
・評価試験システム１０ないしは評価試験装置２０が第三者機関による自主的な性能保証システムとして機能できる。
・ガスタービンメーカー、発電事業者、触媒メーカーが自ら、評価試験システム１０ないしは評価試験装置２０を利用できる。
・必要なデータの公開等、発電事業者が自主的に情報公開を実施し、透明な制度を構築できる。
・ＧＴＣＣメーカー及び発電事業者等の大企業と対等に行動できるシステムないしは装置を提供できる。参画企業は適切で安定した収益を確保できる。
・先進型ＧＴＣＣ１について、オープンイノベーションのシステムとして新規参入が図れる。
・評価試験システム１０ないしは評価試験装置２０を用いて、ＩｏＴ（Internet of Things）の概念を保証するデータシステムを構築できる。
・評価試験システム１０ないしは評価試験装置２０にて状況を監視して蓄積した各種データに基づいて、長期間安定して先進型ＧＴＣＣ１を稼働できる。
・評価試験システム１０ないしは評価試験装置２０には、技術進歩に伴い柔軟に発展及び対応できるプラットホームを持ったシステムを組み込むことができる。
・評価期間の短縮、事業資金の調達・評価のしやすさ等のメリットを得ることができる。
【０１０２】
なお、先進型ＧＴＣＣ１は、通常のＧＴＣＣのメリットに加えて、更に次のメリットを有する。
ａ）大気汚染物質がなく煙突が不要である。
i）これにより煙突を作るための費用が節約できる。
ii）景観面の配慮が格段に小さくて済む。煙突による電波障害などの影響もない。
iii）環境影響評価の主要項目である大気汚染の影響評価が小さい。結果として、環境影響評価手続で地域の合意形成がしやすく、稼働までの期間の短縮が図れる。
ｂ）地産地消の効率的な発電所が実現できる。
i）大都市域の天然ガス又は高圧送配電網等のインフラ施設が利用しやすい。
ii）送電ロスが小さく、より経済的である。
iii）設置の自由度が高い。計画から稼働まで短期間に推進できる。
ｃ）潜熱回収及び水の有効利用。
i）熱交換器は家庭用の給湯器にあるシステムの規模を大きくするだけで実現でき、使用環境は安定する。経済効果は非常に大きい。
ii）回収した凝縮水は基本的には蒸留水である。水質の品質が高い補給水として立地場所を選ばずに有効利用できる。
iii）更なる水の有効利用に向けて、本開示に関わる実証評価及び開発評価を通じて検討を進めやすい。例えば、冷却塔方式であるが、従来の空気熱交による冷却塔に比べて、回収した凝縮水で水及び空気のハイブリッド冷却塔として実証確認できる。
【０１０３】
ところで、大気汚染のない火力発電所は国際的にはＪＩＣＡの社会環境配慮指針に基づき、評価される。従来の火力発電所はＧＴＣＣであってもカテゴリーＡである。これに対して、先進型ＧＴＣＣ１では、環境負荷が低減することにより、事業リスクが大幅に軽減でき、カテゴリーＢに位置付けることを有効な目標にできる。
【０１０４】
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されない。本開示は、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形してもよい。上記実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。上記における「同一」の語は、完全同一だけでなく略同一を含み、設計上、計測上又は製造上等の誤差を含む。上記における「同じ」の語は、完全に同じ場合だけでなく略同じ場合を含み、設計上、計測上又は製造上等の誤差を含む。
【符号の説明】
【０１０５】
１…先進型ＧＴＣＣ、４…脱硝装置、１０…評価試験システム、２０…評価試験装置、３０…データ解析装置、３１…データ記憶部、４０…試験用排ガス供給装置（試験用排ガス供給手段）、４１…ファン、４２…バーナ、４２ｘ…濃バーナ、４２ｙ…淡バーナ、４３…第１熱交換器、４４…第２熱交換器、５０…試験用排ガス脱硝装置、５１…試験用脱硝触媒、５２…還元剤投入装置（還元剤投入手段）、６０…潜熱回収装置（潜熱回収手段）、６１…第３熱交換器、６２…潜熱回収用熱交換器、６３…凝縮水回収部、６４…膜分離装置、７１ａ〜７１ｅ…第１分析計（ＮＯｘ濃度測定手段）、Ｔ１…ガスタービン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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