(57)【要約】【課題】本発明は、発電効率或いは総合効率が高く、低温の冷熱を容易に作り出せるコンパクトな構成の高湿分空気利用ガスタービン、並びに高湿分空気利用ガスタービンコジェネシステムを提供することにある。【解決手段】本発明の高湿分空気利用ガスタービンは、高湿分空気利用のガスタービンに、水回収装置に冷却水を供給する冷却水流路に設けた減圧手段と、減圧手段で減圧された低圧の水蒸気を排ガスとの熱交換で蒸発させる蒸発器を有する水回収装置と、水回収装置の蒸発器で蒸発した水蒸気を圧縮して昇圧・昇温させる水蒸気圧縮機とを有し、水蒸気圧縮機で昇圧・昇温した水蒸気を凝縮器となる加湿装置に供給して燃焼用空気を加湿するように構成した。【選択図】図１
2007247585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、圧縮機で昇圧された燃焼用空気に湿分を付加する加湿装置と、燃料と加湿装置から供給される燃焼用空気を燃焼させる燃焼器と、燃焼器で生成した燃焼ガスで駆動されるタービンと、タービンから排出される排ガスを流下させる排ガス経路に配置され加湿した燃焼用空気を加熱して排ガスから熱エネルギーを回収する熱回収装置と、排ガス経路に配置され排ガスを冷却して排ガスに含まれている水分を凝縮水として回収する水回収装置とを備えた高湿分空気利用のガスタービンに、水回収装置に冷却水を供給する冷却水流路に設けた減圧手段と、減圧手段で減圧された低圧の水蒸気を排ガスとの熱交換で蒸発させる蒸発器を有する水回収装置と、水回収装置の蒸発器で蒸発した水蒸気を圧縮して昇圧・昇温させる水蒸気圧縮機とを有し、水蒸気圧縮機で昇圧・昇温した水蒸気を凝縮器となる加湿装置に供給して燃焼用空気を加湿するように構成したヒートポンプを備えさせたことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービン。
【請求項２】
請求項１に記載の高湿分空気利用ガスタービンにおいて、前記水回収装置で排ガスを冷却した凝縮水を前記加湿装置に供給して燃焼用空気を加湿するように構成したことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービン。
【請求項３】
圧縮機と、燃料と圧縮機から供給される燃焼用空気を燃焼させる燃焼器と、燃焼器で生成した燃焼ガスで駆動されるタービンと、タービンで駆動されて発電する発電機と、タービンから排出される排ガスを流下させる排ガス経路に配置され加湿した燃焼用空気を加熱して排ガスから熱エネルギーを回収する熱回収装置と、熱回収装置の下流側の排ガス経路に配置され排ガスから熱エネルギーを回収して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラの下流に設置されて排ガスに含まれている水分を回収する水回収装置とを備え、排熱回収ボイラで発生した蒸気の一部を燃焼器に導かれる燃焼用空気に供給してこの燃焼用空気を加湿するように構成し、更に、水回収装置に冷却水を供給する冷却水流路に設けた減圧手段と、減圧手段で減圧された低圧の水蒸気を排ガスとの熱交換で蒸発させる蒸発器を有する水回収装置と、水回収装置の蒸発器で蒸発した水蒸気を圧縮して昇圧・昇温させる水蒸気圧縮機とを有し、水蒸気圧縮機で昇圧・昇温した水蒸気を凝縮器となる外部の熱利用設備に供給するように構成したヒートポンプを備えさせたことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンコジェネシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の高湿分空気利用ガスタービンコジェネシステムにおいて、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気の一部は外部の熱利用設備に供給するように構成したことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンコジェネシステム。
【請求項５】
請求項３に記載の高湿分空気利用ガスタービンコジェネシステムにおいて、前記水蒸気圧縮機で昇圧・昇温した水蒸気を前記排熱回収ボイラに備えられた蒸気ドラムに供給するように構成したことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンコジェネシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高湿分空気利用のガスタービン及び電力と熱を同時に供給する高湿分空気利用のガスタービンコジェネシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高湿分空気を利用した再生型のガスタービンシステムが提案されており、中小型ガスタービンシステムとして高い発電効率が期待されている。この高湿分ガスタービンシステムでは、空気流量の十数％の湿分を加湿して燃焼用空気に使用して運転されるものである。
【０００３】
一方、電力と熱需要の双方が同時に要求される条件に対しては、ディーゼルエンジンやガスタービン、ガスエンジン等の原動機を運転して電気を発生させると共に、原動機から排出される排ガスから排熱を回収して熱供給する高いエネルギー利用効率を有するコジェネシステムがある。
【０００４】
一般にガスタービンは、ディーゼルエンジンやガスエンジンに比べて排ガス量が多く排ガス温度も高いため、排ガスの排熱を利用した蒸気発生に適した原動機である。反面、ガスタービン単体で運転した場合の発電効率は、ディーゼルエンジンやガスエンジンよりも低い約３５％程度である。
【０００５】
ガスタービンの出力と発電効率の向上をはかる目的で水や蒸気によって燃焼用空気を加湿する高湿分空気利用のガスタービンは、比較的単純な構成でガスタービンシステムの性能向上が図れるが、排ガス中に燃焼用空気の加湿に用いた多量の水蒸気が含まれており、排ガスと共にこの水蒸気が大気中に放出される。そのため、高湿分ガスタービンをコジェネシステムとして利用する場合、ディーゼルエンジンやガスエンジンに比べて蒸気の発生に適しているが、発電効率と熱供給効率とを加算した総合効率は約７０％程度（発電効率：約３５％、熱供給効率：約３５％）に留まっている。この総合効率を低下させている要因は排気ガス中に含まれる湿分が蒸発する時に熱エネルギーが消費されてしまうためである。
【０００６】
特許文献１の再公表特許Ｗ０９８／４８１５９には、総合効率を向上させるには排ガス中の水蒸気を凝縮させ、回収水を少しでも高い温度で回収しその熱エネルギーをガスタービンシステムに戻すことで熱エネルギーの有効利用をはかるという技術が開示されている。ガスタービンの排ガス中の水蒸気は蒸気分圧に相当する飽和温度（露点）以下に冷却することで凝縮させることができ、回収水を少しでも高い温度で回収することが可能となる。
【０００７】
【特許文献１】国際公開Ｗ０９８／４８１５９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
高湿分ガスタービンにおいては、ガスタービンの排ガスに含まれている水蒸気の露点温度は約４０〜６０℃程度であり、排ガス中の水蒸気を回収する手段として大気による空冷方式では大気温度の低い冬季や寒冷地帯を除いて現実的ではなく、冷却塔や河川水、海水を利用した水冷方式が現実的な選択肢である。しかしながら、前記水冷方式を利用できるのは冷却塔や河川水、海水を利用できる場所に限られるので、高湿分ガスタービンの設置場所が限定されるという問題がある。また、復水器型の凝縮器で排ガス中から水回収を行う場合には、水資源の有効活用はできるが、回収された水は常温に近い低温の熱エネルギーであり、コジェネシステムとしてこの低温の熱エネルギーを外部の熱利用設備に供給して再利用するには不十分である。
【０００９】
本発明の目的は、環境への廃熱放出が少なくて発電効率或いは総合効率が高く、低温の冷熱を容易に作り出せるコンパクトな構成の高湿分空気利用ガスタービン、並びに高湿分空気利用ガスタービンコジェネシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の高湿分空気利用ガスタービンは、高湿分空気利用のガスタービンに、水回収装置に冷却水を供給する冷却水流路に設けた減圧手段と、減圧手段で減圧された低圧の水蒸気を排ガスとの熱交換で蒸発させる蒸発器を有する水回収装置と、水回収装置の蒸発器で蒸発した水蒸気を圧縮して昇圧・昇温させる水蒸気圧縮機とを有し、水蒸気圧縮機で昇圧・昇温した水蒸気を凝縮器となる加湿装置に供給して燃焼用空気を加湿するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の高湿分空気利用のガスタービンコジェネシステムは、排熱回収ボイラで発生した蒸気の一部を燃焼器に導かれる燃焼用空気に供給して燃焼用空気を加湿し、更に水回収装置に冷却水を供給する冷却水流路に設けた減圧手段と、減圧手段で減圧された低圧の水蒸気を排ガスとの熱交換で蒸発させる蒸発器を有する水回収装置と、水回収装置の蒸発器で蒸発した水蒸気を圧縮して昇圧・昇温させる水蒸気圧縮機とを有し、水蒸気圧縮機で昇圧・昇温した水蒸気を凝縮器となる外部の熱利用設備に供給するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、環境への廃熱放出が少なくて発電効率或いは総合効率が高く、低温の冷熱を容易に作り出せるコンパクトな構成の高湿分空気利用ガスタービン、並びに高湿分空気利用ガスタービンコジェネシステムを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明を適用した実施例であるヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービン発電プラントについて図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の一実施例であるヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービン発電プラントについて図１を参照して説明する。図１において、高湿分空気利用のガスタービン発電プラント１は原動機として発電出力が３ＭＷの高湿分空気利用のガスタービンである。本実施例の高湿分空気利用のガスタービン発電プラント１の構成は、空気を圧縮する圧縮機２と、圧縮機２によって圧縮し昇圧された燃焼用空気２aを配管２bを通じて供給して冷却する熱交換器１２と、熱交換器１２で冷却され、配管２bを通じて供給された燃焼用空気２aに湿分を付加して加湿する増湿塔１４と、加湿装置１４で加湿された燃焼用空気１４aをタービン４から排出される排ガス８aで加熱する再生熱交換器１０と、再生熱交換器１０で加熱され配管１１bを通じて供給される湿分を付加した高温の燃焼用空気１１aと、燃料系統５bを通じて供給された燃料５aとを共に燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器８で燃焼して生成した高温の燃焼ガスによって駆動されるタービン４と、タービン４により駆動され電力を発生する発電機６と、タービン４を駆動して、このタービン４から排出される高温の排ガス８aを流下する排ガス経路８bに夫々配置され、排ガス８aから熱エネルギーを回収する熱回収装置となる前記再生熱交換器１０の下流側に配置されて排ガス８aを冷却し、排ガス８a中に含まれている水分を凝縮させて水を回収する水回収装置２２とを備えている。
【００１５】
前記ガスタービン発電プラント１では、燃焼用空気２aは圧縮機２で圧縮されて０．８ＭＰa、約３００℃の高温・高圧の燃焼用空気２aとなり、配管２bを通じて熱交換器１２で冷却されて約１００℃に温度を下げられた後に増湿塔１４に導かれる。そして増湿塔１４にて燃焼用空気２aは空気流量の十数％の湿分を付加されて約１１０℃程度の高湿分空気１４aとなる。この高湿分空気１４aは増湿塔１４を経て再生熱交換器１０に流入するが、この再生熱交換器１０ではタービン４から排出した約６５０℃と高温の排ガス８aと熱交換され、排ガス８aが有する熱エネルギーを吸収して約６００℃程度の高温・高湿分の燃焼用空気１１aとなって燃焼器８に導かれる。そして、燃焼器８によって燃焼用空気１１aは燃料５aと共に燃焼して高温の燃焼ガスを生成する。
【００１６】
燃焼器８で燃焼した高温の燃焼ガスは、発電機６を駆動するタービン４を駆動した後に排ガス８aとなってタービン４から排ガス経路８bを通じて排出される。そして、この排ガス８aは、排ガス経路８bに夫々配置された排ガス８aから熱エネルギーを回収する再生熱交換器１０及びエコノマイザ１６を経て約１００℃程度の排ガス８aとなって水回収装置２２に流入する。
【００１７】
前記水回収装置２２では、外部から冷却水を導く配管２４bを通じて約５０〜６０℃の冷却水２４aを導き、この配管２４bに設けた減圧手段である膨張弁２５によって冷却水２４aを減圧することにより温度を約４５℃程度に下げた水と蒸気の二層流の冷却水２５aを水回収装置２２の内部に供給する。そして、減圧で低温となった冷却水２５aは水回収装置２２の内部に配設した伝熱管２２bを流れる際に、伝熱管２２bを介して水回収装置２２の内部に導かれた排ガス８aを冷却し、排ガス８a中に含まれている湿分を伝熱管２２bの配管の外表面で凝縮させて、この凝縮した水を回収水２２aとして水回収装置２２の底部に貯蔵する。水回収装置２２の内部で熱交換した後の排ガス８aは約６０℃程度の温度となって水回収装置２２から大気中に排出される。
【００１８】
前記伝熱管２２bの流路を流れる約４５℃の低温の冷却水２５aは、膨張弁２５で減圧することにより、例えば０．０１ＭＰa程度の低圧（蒸気飽和温度４５℃の状態下）になっていて、この低圧の状態下で二層流の冷却水２５aが蒸発する際の蒸発潜熱を排ガス８aから奪うことにより排ガス８aを冷却し、排ガス８a中に含まれる湿分を凝縮させて回収水２２fを生成するものである。
【００１９】
そして、水回収装置２２の内部に配置された伝熱管２２bを流下して排ガス８aとの熱交換により蒸発した冷却蒸気２２aは、別設された水蒸気圧縮機２６に配管２２cを通じて導かれる。
【００２０】
水回収装置２２の伝熱管２２bを流れる冷却水２５aによって冷却されて凝縮した排ガス８a中の湿分は、回収水２２fとなって水回収装置２２から引き出され、水処理装置２０で水処理された後にエコノマイザ１６に導かれて排ガス８aにより加熱され、配管１６bを通じて増湿塔１４に加湿用の補給水として供給されることにより、回収水２２fの持つ熱エネルギーがガスタービン発電プラントのシステムに戻される。
【００２１】
水回収装置２２に配置された伝熱管２２bによる排ガス８aと二層流の冷却水２５aとの熱交換では、低温・低圧の冷却水２５aである冷却側、並びに被冷却側である排ガス８a中に含まれた湿分の双方ともに水であるために凝縮/蒸発潜熱は等しく、通常の復水器のような水冷の熱交換器を利用して排ガスを冷却する場合に比べて、本実施例で低圧水を熱媒体として蒸発を利用する場合に必要な冷却水の水量は、復水器に用いる冷却水の約１００分の１程度の水量で熱交換することが可能となる。
【００２２】
また、水回収装置２２の伝熱管２２bによって低温・低圧の冷却水２５aの蒸発による排ガス８aとの熱交換を実現してゆくために、ヒートポンプの一部を構成する水蒸気圧縮機２６を設置して、圧縮機駆動用の電動機２８で前記水蒸気圧縮機２６を駆動して、配管２２cを通じて水回収装置２２の伝熱管２２bの内部に存在する低温・低圧の冷却水２５aが蒸発した水蒸気２２aを所定の設定圧力で吸い込み続ける必要がある。
【００２３】
前記ヒートポンプは、冷媒となる冷却水２４aを減圧して低温化するために冷却水を導く配管２４bに設置された減圧手段の膨張弁２５と、減圧して低圧・低温の二層流となった冷却水２５aを蒸発させる蒸発器となる伝熱管２２bを備えた水回収装置２２と、水回収装置２２の伝熱管２２bで蒸発した冷却蒸気２２aを圧縮する水蒸気圧縮機２６と、水蒸気圧縮機２６で圧縮して約１８０℃、０．８ＭＰaに加圧・加温された水蒸気２６aを配管２６bを通じて導き燃焼用空気２aを加湿、加温する増湿塔１４と、この増湿塔１４の底部に溜まった水を前記冷却水を導く配管２４bに戻す配管２７bによって構成されている。
【００２４】
そして前記ヒートポンプを構成する水蒸気圧縮機２６には中間冷却器３０が備えられていて、水蒸気圧縮機２６で圧縮されて加圧・加温した水蒸気２６aは、中間冷却器３０を経由させて冷却した後に、配管２６bを通じて増湿塔１４に供給されて加湿用の蒸気として利用される。しかも、前記水蒸気２６aは、排ガス８aから回収した凝縮潜熱を燃焼用空気２aに注入する加湿用の水蒸気２６aとして増湿塔１４に供給することによって、ガスタービン発電プラントのシステムに熱エネルギーを戻している。
【００２５】
上記した本実施例のヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービン発電プラントによれば、凝縮潜熱回収型熱交換器と圧縮式ヒートポンプを高湿分ガスタービン排ガスからの水回収装置に利用することにより、ヒートポンプを構成する蒸発器となる水回収装置２２に備えた伝熱管２２bで減圧した冷却水を蒸発させる際の蒸発潜熱をガスタービンの排ガス８aから奪うように構成しているので、冷却水の持つ冷熱を有効に活用でき、よって、環境への廃熱放出が少なく発電効率を約４０％に向上させた高い効率のガスタービン発電プラントを実現できる。
【００２６】
また、本実施例のヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービンコジェネシステムによれば、総合効率を約９０％（発電効率：約４０％、熱供給効率：約５０％）と非常に高く向上したガスタービンコジェネシステムを実現できる。
【００２７】
そして、本実施例では排ガス８a中の湿分回収に水蒸気圧縮機２６を有するヒートポンプを利用しているので、冷却水配管及びポンプ等を備える必要のある復水器方式に比べ設備の小型化に加えてガスタービンコジェネシステムの総合効率を大幅に向上することが期待できる。また、排ガス８a中の湿分回収に水蒸気圧縮機２６を利用する方式は、排ガス８aを冷却する低温の冷熱源がない場所においても低温を作り出すことができるので、設置場所の自由度が大きくなるというメリットもある。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の他の実施例であるヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービン発電プラントについて、ガスタービンから排出された排ガス８aから水を回収する水回収装置の他の例を図２を用いて説明する。本実施例の基本構成は図１に示した前記実施例１と同一構成であるので、共通の構成は説明を省略して相違する構成についてのみ説明する。
【００２９】
図２に示す水回収装置２２では、排ガス８aを冷却する低温側が低温の冷却水２２hを内部に貯蔵する冷却水タンク２２dとなっており、この冷却水タンク２２dに貯蔵された低温の冷却水２２hの中に配置された熱交換用の伝熱管２２gの内部をタービン４から排出した排ガス８aが流れるように構成している。そして、冷却水タンク２２dの上部となる水回収装置２２の内部には空間部２２eが形成されており、この空間部２２eを通じて膨張タービン３５と水蒸気圧縮機２６とが連通する流路となるように構成されている。
【００３０】
そして、冷却水２４aを水回収装置２２に導く配管２４bには、減圧手段となる膨張タービン３５が設置されており、この膨張タービン３５で膨張して減圧され、低圧・低温となった蒸気と水の二層流の冷却水２５aは伝熱管２２gを流れる排ガス８aと熱交換する。前記冷却水２５aの一部は回収水２５hとして水処理装置２０、エコノマイザ１６を経由して増湿塔１４に供給され、燃焼用空気２aを加湿、加温する水として利用される。
【００３１】
伝熱管２２gでは排ガス８aとの熱交換で冷却水２５aが蒸発する際の蒸発潜熱を伝熱管２２gを流下する排ガス８aから奪うことにより排ガス８aを冷却し、排ガス８a中に含まれる湿分を伝熱管２２gの内部で凝縮させて凝縮水を生成する。伝熱管２２gで生成した凝縮水を含む排ガス８aは、後流側に配設された気液分離器４１で分離され回収水２２fとして配管４１bを通じて水処理装置２０に流入し、その後、エコノマイザ１６を介して増湿塔１４に供給されて燃焼用空気２aを加湿、加温する水として利用される。
【００３２】
また、排ガス８aとの熱交換で冷却水２５aが蒸発して生成された冷却蒸気２２aは水蒸気圧縮機２６に空間部２２eを通じて導かれ、前記水蒸気圧縮機２６によって加圧・加温した水蒸気２６aを配管２６bを通じて増湿塔１４に供給して燃焼用空気２aを加湿、加温するように構成している。尚、膨張タービン３５では、減圧して蒸気化させた冷却水２５aの圧力エネルギーを水蒸気圧縮機２６の駆動動力の一部として回収するよう構成している。
【００３３】
本実施例では、ヒートポンプは、冷媒となる冷却水２４aを減圧して低温化する減圧手段の膨張タービン３５と、減圧して低圧・低温の二層流となった冷却水２５aを蒸発させる蒸発器となる伝熱管２２gを備えた水回収装置２２と、水回収装置２２の伝熱管２２gで蒸発した冷却蒸気２２aを圧縮する水蒸気圧縮機２６と、水蒸気圧縮機２６で圧縮して加圧・加温された水蒸気２６aを導き燃焼用空気２aに加湿、加温する増湿塔１４と、この増湿塔１４の底部に溜まった水を冷却水２７aとして膨張タービン３５に戻す配管２７bによって構成されている。
【００３４】
本実施例によれば、本発明と同様の効果が達成できる。また、水回収装置２２に空間部２２eを形成することにより、膨張タービン３５で減圧して流入する低温の冷却水２５aは空間部２２eを流下する際にその流速が遅くなるので圧力損失が低減され、その分だけガスタービンの熱効率を向上させることが可能となる。
【実施例３】
【００３５】
次に、本発明の更に他の実施例であるヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービン発電プラントで、電力と熱出力を供給するコジェネシステムに凝縮潜熱回収型のヒートポンプを利用した水回収装置を適用した実施例を図３を用いて説明する。本実施例の高湿分空気利用のガスタービン発電プラントの基本構成は図１に示した前記実施例１と同一構成であるので、共通の構成は説明を省略して相違する構成についてのみ説明する。
【００３６】
図３に示したガスタービンコジェネシステムでは原動機に高湿分空気利用のガスタービンを使用している。圧縮機２で加圧された燃焼用空気２aは配管２bの途中の注入箇所（Ａ）にて加湿蒸気を注入されて加湿されて再生熱交換器１０に導かれ、再生熱交換器１０にて排ガス８aとの熱交換で加熱されて高温の加湿された燃焼用空気１１aとして配管１１bを通じて燃焼器８に供給される。この燃焼器８では加湿した燃焼用空気１１aを燃料配管５を通じて供給される燃料５aと共に燃焼する。
【００３７】
また、タービン４から排出される排ガス８aを流下する配管８bには、排ガス８aと熱交換して蒸気を発生させる排熱回収ボイラである蒸気発生器３２及びエコノマイザ１６が配設されており、蒸気発生器３２には蒸気ドラム３４が設置されている。この蒸気発生器３２の蒸気ドラム３４で発生した約１４０〜１５０℃程度の蒸気３４aは、燃焼用空気１１aを加湿する高温の蒸気として配管１１bの注入箇所（Ａ）に供給される。この蒸気ドラム３４で発生した約１４０〜１５０℃程度の蒸気３４cは、外部の熱利用設備５０に供給され、そこで蒸気３４cを消費するように構成されている。
【００３８】
また、ヒートポンプの一部を構成する水蒸気圧縮機２６で加圧・過熱された蒸気２６aも、外部の熱利用設備５０に供給されてそこで蒸気２６aを消費するように構成されている。
【００３９】
そして、外部の熱利用設備５０では、供給された蒸気３４c及び蒸気２６aを消費するので該蒸気３４c及び蒸気２６aは低温の冷却水５０aとなるが、この低温の冷却水５０aは前記外部の熱利用設備５０から水回収装置２２に冷却水２４aを導く配管２４bの注入箇所（Ｂ）に戻されるようになっている。
【００４０】
本実施例では、ヒートポンプは、冷媒となる冷却水２４aを減圧して低温化する減圧手段の膨張弁２５と、減圧して低圧・低温の二層流となった冷却水２５aを蒸発させる蒸発器となる伝熱管２２bを備えた水回収装置２２と、水回収装置２２の伝熱管２２bで蒸発した冷却蒸気２２aを圧縮する水蒸気圧縮機２６と、水蒸気圧縮機２６で圧縮して加圧・加温された水蒸気２６aを導き消費する外部の熱利用設備５０と、この外部の熱利用設備５０で蒸気を消費して生成された水を冷却水として膨張弁２５に戻すものから構成されている。
【００４１】
本実施例のヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービンコジェネシステムによっても本発明と同様の効果が達成できる。そして、発電効率と熱供給効率とを合算した総合効率は約９０％（発電効率：約４０％、熱供給効率：約５０％）と非常に高いガスタービンコジェネシステムを実現できる。
【００４２】
そして、本実施例では排ガス８a中の湿分回収に水蒸気圧縮機２６を有するヒートポンプを利用しているので、冷却水配管及びポンプ等を備える必要のある復水器方式に比べ設備の小型化に加えてガスタービンコジェネシステムの総合効率を大幅に向上することが期待できる。
【実施例４】
【００４３】
次に、本発明の別の実施例であるヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービン発電プラントで、電力と熱出力を供給するコジェネシステムに凝縮潜熱回収型のヒートポンプを利用した水回収装置を適用した実施例を図４を用いて説明する。本実施例の高湿分空気利用のガスタービン発電プラントの基本構成は図１に示した前記実施例１と同一構成であり、また、コジェネシステムの基本構成は図３に示した前記実施例３と同一構成であるので、これらと共通の構成は説明を省略して相違する構成についてのみ説明する。
【００４４】
図４に示した本実施例では、ヒートポンプの一部を構成する水蒸気圧縮機２６で製造した高温・高圧の蒸気２６aを蒸気発生器３２の蒸気ドラム３４に配管２６bを通じて供給するように構成している。そして、蒸気ドラム３４で発生する蒸気３４aの圧力と水蒸気圧縮機２６の吐出圧力である蒸気２６aが同一圧力となるように運転条件が設定される。
【００４５】
本実施例では、ヒートポンプは、冷媒となる冷却水２４aを減圧して低温化する減圧手段の膨張弁２５と、減圧して低圧・低温の二層流となった冷却水２５aを蒸発させる蒸発器となる伝熱管２２bを備えた水回収装置２２と、水回収装置２２の伝熱管２２bで蒸発した冷却蒸気２２aを圧縮する水蒸気圧縮機２６と、水蒸気圧縮機２６で圧縮して加圧・加温された水蒸気２６aを導き消費する外部の熱利用設備５０と、この外部の熱利用設備５０で蒸気を消費して生成された水を冷却水として膨張弁２５に戻すものから構成されている。
【００４６】
本実施例のヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービンコジェネシステムによっても本発明と同様の効果が達成できる。そして、発電効率と熱供給効率とを合算した総合効率は約９０％（発電効率：約４０％、熱供給効率：約５０％）と非常に高いガスタービンコジェネシステムを実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は高湿分空気利用のガスタービン、並びに電力と熱を同時に供給する高湿分空気利用のガスタービンコジェネシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例であるヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービンプラントの概略系統図。
【図２】本発明の他の実施例であるヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービンプラントの部分系統図。
【図３】本発明の更に他の実施例であるヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービンコジェネプラントの概略系統図。
【図４】本発明の別の実施例であるヒートポンプを備えた高湿分空気利用のガスタービンコジェネプラントの概略系統図。
【符号の説明】
【００４９】
１：ガスタービンプラント、２：圧縮機、２a：燃焼用空気、４：タービン、２b、５b、１１b、１６b、８b、２２c、２４b、２５b、２６b、２７b、４１b：配管、６：発電機、８：燃焼器、８a：排ガス、１０：再生熱交換器、１１a：燃焼用空気、１２：熱交換器、１４：増湿塔、１４a：高湿分空気、１６：エコノマイザ、２０：水処理装置、２２：水回収装置、２２a：冷却蒸気、２２f、２２h：回収水、２２b、２２g：伝熱管、２２d：冷却水タンク、２４a、２５a：冷却水、２５：膨張弁、２６：水蒸気圧縮機、２６a：水蒸気、２８：電動機、３０：中間冷却器、３２：蒸気発生器、３４：蒸気ドラム、３５：膨張タービン、４１：気液分離器、５０：外部の熱利用設備。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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