(57)【要約】【課題】  十分な信頼性を確保した状態で、システム効率低下を最小限に抑えながらも寒冷地での運用が可能なこと。【解決手段】  本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムは、上記課題を解決するために、タービンからの排気ガスが導入され、該排気ガスから熱が奪われた高湿分の空気を排出する排熱回収ボイラが、回収水タンクから戻された水分に前記タービンからの排気ガスの熱を与えて高温の蒸気を生成すると共に、前記排熱回収ボイラで生成された高温の蒸気を燃焼器に導入するように構成されている高湿分空気利用ガスタービンシステムであって、水回収装置で回収され、かつ、水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して圧縮機の前段に導き、前記圧縮機に吸入する前の吸入空気を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入した空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて個別に供給された燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼器で生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、該タービンからの排気ガスが導入され、該排気ガスから熱が奪われた高湿分の空気を排出する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで排出された前記高湿分の空気が導入されると共に、該高湿分の空気に冷却水が噴霧されて水分を回収する水回収装置と、該水回収装置で回収された水分を冷却すると共に、その冷却した一部の水分が前記水回収装置内の前記高湿分の空気に噴霧される冷却水として利用され、残りの水分が回収水タンクに供給される水冷却装置と、前記回収水タンクに供給された水分を前記排熱回収ボイラに戻す系統とを備え、
前記排熱回収ボイラは、前記回収水タンクから戻された前記水分に前記タービンからの排気ガスの熱を与えて高温の蒸気を生成すると共に、前記排熱回収ボイラで生成された高温の蒸気を前記燃焼器に導入するように構成されている高湿分空気利用ガスタービンシステムであって、
前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記圧縮機の前段に導き、前記圧縮機に吸入する前の吸入空気を加熱する加熱手段を備えてい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２】
請求項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、
前記加熱手段は、前記圧縮機の前段に設けられた熱交換器と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く系統とから成り、前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分とを、前記熱交換器で熱交換して前記圧縮機に吸入する前の吸入空気を加熱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。
【請求項３】
請求項２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、
前記熱交換器による前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分との熱交換により冷却された前記水分は、前記水回収装置で回収された水分のうち、分岐されなかった水分と前記水冷却装置の手前で合流して前記水冷却装置に導かれ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４】
請求項３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、
前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く系統の途中に第１の弁が設置されると共に、前記水回収装置で回収された水分のうち、分岐されずに直接前記水冷却装置に水分を導く系統の途中に第２の弁が設置され、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く水分と、分岐されずに直接前記水冷却装置に水分との流量の調整は、前記第１及び第２の弁の開度を増減することにより行われ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５】
請求項４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、
前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く系統、及び前記熱交換器による前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分との熱交換により冷却された前記水分が、前記水回収装置で回収された水分のうち、分岐されなかった水分と前記水冷却装置の手前で途中に設置された第３の弁を介して合流する系統のそれぞれの途中から第４及び第５の弁を介して加熱器が接続され、
前記第１の弁と第３の弁を全閉の状態で前記第４の弁と第５の弁を全開にすることで、前記加熱器から出た水分を加熱媒体として前記熱交換器へ流し、前記第１の弁と第３の弁を全開の状態で前記第４の弁と第５の弁を全閉にすることで、前記水回収装置で回収された後の前記水分から分岐した一部の水分を前記熱交換器に加熱媒体として流す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】
請求項４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、
前記圧縮機の空気の一部から抽気した抽気空気を第６の弁を介して前記圧縮機の入口側に導く系統を備え、該系統を介して前記抽気空気を前記圧縮機の吸引前の吸入空気に混合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。
【請求項７】
請求項４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、
前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く系統、及び前記熱交換器による前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分との熱交換により冷却された前記水分が、前記水回収装置で回収された水分のうち、分岐されなかった水分と前記水冷却装置の手前で途中に設置された第３の弁を介して合流する系統のそれぞれの途中から第４及び第５の弁を介して冷却器が接続され、
前記第１の弁と第３の弁を全閉の状態で前記第４の弁と第５の弁を全開にすることで、前記冷却器から出た水分を冷却媒体として前記熱交換器へ流して前記圧縮機の吸入空気を冷却し、前記第４の弁と第５の弁を全閉の状態で前記第１の弁、第２の弁及び第３の弁を全開にすることで、前記水回収装置で回収された後の前記水分から分岐した一部の水分を前記熱交換器に加熱媒体として流す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８】
請求項４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、
前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く系統の途中に、前記水冷却装置で冷却された水分が前記回収水タンクから分岐され、かつ、第４の弁を介して接続され、一方、前記熱交換器による前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分との熱交換により冷却された前記水分が、前記水回収装置で回収された水分のうち、分岐されなかった水分と前記水冷却装置の手前で途中に設置された第３の弁を介して合流する系統の途中と、前記回収水タンクに供給された水分を前記排熱回収ボイラに戻す系統とが第５の弁を介して接続され、
前記第１の弁と第３の弁を全閉の状態で前記第４の弁と第５の弁を全開にすることで、前記回収水タンクからの水分を冷却媒体として前記熱交換器へ流して前記圧縮機の吸入空気を冷却し、一方、前記第４の弁と第５の弁を全閉の状態で前記第１の弁と第３の弁を全開にすることで、前記水回収装置で回収された後の前記水分から分岐した一部の水分を前記熱交換器に加熱媒体として流す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９】
請求項１乃至８のいずれか１項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、
前記水回収装置で回収されなかった水分は、煙突を介して外部に排出され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１０】
吸入した空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて個別に供給された燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼器で生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、該タービンからの排気ガスが導入され、該排気ガスから熱が奪われた高湿分の空気を排出する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで排出された前記高湿分の空気が導入されると共に、該高湿分の空気に冷却水が噴霧されて水分を回収する水回収装置と、該水回収装置で回収された水分を冷却すると共に、その冷却した一部の水分が前記水回収装置内の前記高湿分の空気に噴霧される冷却水として利用され、残りの水分が回収水タンクに供給される水冷却装置と、前記回収水タンクに供給された水分を前記排熱回収ボイラに戻す系統とを備え、前記排熱回収ボイラは、前記回収水タンクから戻された前記水分に前記タービンからの排気ガスの熱を与えて高温の蒸気を生成すると共に、前記排熱回収ボイラで生成された高温の蒸気を前記燃焼器に導入して高湿分空気利用ガスタービンシステムを運転するに当たって、
前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分とを、前記圧縮機の前段に設けられた熱交換器で熱交換して、前記圧縮機に吸入する前の吸入空気を加熱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運転方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転方法において、
前記熱交換器による前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分との熱交換により冷却された前記水分は、前記水回収装置で回収された水分のうち、分岐されなかった水分と前記水冷却装置の手前で合流して前記水冷却装置に導かれ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運転方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転方法において、
前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く系統の途中に第１の弁が設置されると共に、前記水回収装置で回収された水分のうち、分岐されずに直接前記水冷却装置に水分を導く系統の途中に第２の弁が設置され、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く水分と分岐されずに直接前記水冷却装置に水分とは、前記第１及び第２の弁の開度を増減することで流量調整され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運転方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転方法において、
前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く系統、及び前記熱交換器による前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分との熱交換により冷却された前記水分が、前記水回収装置で回収された水分のうち、分岐されなかった水分と前記水冷却装置の手前で途中に設置された第３の弁を介して合流する系統のそれぞれの途中から第４及び第５の弁を介して加熱器が接続され、
前記第１の弁と第３の弁を全閉の状態で前記第４の弁と第５の弁を全開にすることで、前記加熱器から出た水分を加熱媒体として前記熱交換器へ流して前記圧縮機の吸入空気を加熱し、前記第１の弁と第３の弁を全開の状態で前記第４の弁と第５の弁を全閉にすることで、前記水回収装置で回収された後の前記水分から分岐した一部の水分を前記熱交換器に加熱媒体として流し、前記圧縮機の吸入空気を加熱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運転方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転方法において、
前記圧縮機の空気の一部から抽気した抽気空気を第６の弁を介して前記圧縮機の入口側に導く系統を備え、該系統を介して前記抽気空気を前記圧縮機の吸引前の吸入空気に混合することで前記圧縮機の吸引前の吸入空気を加熱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運転方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転方法において、
前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く系統、及び前記熱交換器による前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分との熱交換により冷却された前記水分が、前記水回収装置で回収された水分のうち、分岐されなかった水分と前記水冷却装置の手前で途中に設置された第３の弁を介して合流する系統のそれぞれの途中から第４及び第５の弁を介して冷却器が接続され、
前記第１の弁と第３の弁を全閉の状態で前記第４の弁と第５の弁を全開にすることで、前記冷却器から出た水分を冷却媒体として前記熱交換器へ流して前記圧縮機の吸入空気を冷却し、前記第４の弁と第５の弁を全閉の状態で前記第１の弁、第２の弁及び第３の弁を全開にすることで、前記水回収装置で回収された後の前記水分から分岐した一部の水分を前記熱交換器に加熱媒体として流し、前記圧縮機の吸入空気を加熱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運転方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転方法において、
前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記熱交換器に導く系統の途中に、前記水冷却装置で冷却された水分が前記回収水タンクから分岐され、かつ、第４の弁を介して接続され、一方、前記熱交換器による前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分との熱交換により冷却された前記水分が、前記水回収装置で回収された水分のうち、分岐されなかった水分と前記水冷却装置の手前で途中に設置された第３の弁を介して合流する系統の途中と、前記回収水タンクに供給された水分を前記排熱回収ボイラに戻す系統とが第５の弁を介して接続され、
前記第１の弁と第３の弁を全閉の状態で前記第４の弁と第５の弁を全開にすることで、前記回収水タンクからの水分を冷却媒体として前記熱交換器へ流して前記圧縮機の吸入空気を冷却し、一方、前記第４の弁と第５の弁を全閉の状態で前記第１の弁と第３の弁を全開にすることで、前記水回収装置で回収された後の前記水分から分岐した一部の水分を前記熱交換器に加熱媒体として流し、前記圧縮機の吸入空気を加熱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運転方法。
【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運転方法に係り、特に、火力発電システムにおいてタービンの排ガスの熱を燃焼器で再利用することで効率を向上させるものに好適な高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電システムの一つにガスタービン発電システムがある。このガスタービン発電システムは、ボイラと蒸気タービンから成る従来の火力発電システムと比較して運用性に優れ、特に、始動時間や負荷追従性が良好であるメリットがある。しかも、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて複合発電サイクルにすることで、熱効率を高めることができるため、これまで重要な発電システムの１つとして活用されてきた。今後も、これまで以上に多くの地域で導入されることが予想される。
【０００３】
しかし、ガスタービン発電システムの設置環境には制約があり、大気温度が−４０℃以下となることも珍しくない寒冷地で運用にするためには、様々な困難が伴う。特に、圧縮機は、大気を直接吸入するために問題が発生しやすい。この寒冷地で使用される圧縮機の問題には、アイシングと圧縮機特性の問題がある。アイシングは、流体中の水蒸気が冷やされることにより、圧縮機流路内の翼に氷となって付着する現象である。このアイシングが発生すると、翼表面の氷が剥がれたときに、下流の翼に剥がれた氷が当たり破損する危険性がある。
【０００４】
一方、圧縮機特性の中でも重要な項目に、圧縮機の効率とサージ圧力比がある。通常、大気温度が低いと空気密度が増加し、圧縮機の吸入空気の吸込み流量が増加する。圧縮機の吸入空気の吸込み流量の増加により、圧縮機の内部の流れが高速化するため、圧縮機流路内の翼負荷が上昇し空力損失が増大する。この空力損失の増大により、圧縮機の効率やサージ圧力比が低下する。この圧縮機の効率が低下すると、圧縮機の駆動に必要な動力が増加するため、その分、発電出力が低下する問題がある。また、サージ圧力比が低下すると、圧縮機の設計圧力比がサージ圧力比に近づくため、サージ発生のリスクが高まる。サージが発生すると、ガスタービンは翼が破損する等の重大な損傷を受ける恐れがある。
【０００５】
以上のように、圧縮機は、大気温度の低下によって多くの問題が発生する。これらの問題を解決することが、寒冷地でガスタービンを使用するためには必要不可欠である。
【０００６】
これまでに、寒冷地でのガスタービンの使用に対応させるため、通常のガスタービン発電システムに特殊な改良を施し圧縮機の吸入空気を昇温させる技術が、特許文献１及び２に記載されている。以下、この特許文献１及び２について説明する。
【０００７】
特許文献１は、ガスタービンを利用したコジェネレーションシステムを備えた発電設備への適用を想定したもので、タービンの排ガスの一部を利用して直接圧縮機の吸入空気を昇温することが記載されている。即ち、特許文献１に記載のコジェネレーションシステムは、ガスタービンの排熱をボイラで回収し、高温の蒸気を工場内の過程の一部に利用するシステムであり、ボイラで熱を回収された後のタービン排ガスの一部をバイパスして圧縮機の吸気口に導き、圧縮機の吸入空気と混合することで圧縮機の吸込空気を加熱するものである。
【０００８】
一方、特許文献２には、ヒータ又はガスタービン排ガスで加熱した温水を利用して、間接的に圧縮機の吸入空気を昇温することが記載されている。この特許文献２に記載の温水の加熱源は、運用条件によって切り替えることができ、ガスタービン起動時にはヒータ、起動時以外はガスタービン排ガスにより加熱され、温水は、圧縮機の上流に設置した熱交換器へと導かれ、圧縮機の吸入空気を加熱するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０１−０４５９２４号公報
【特許文献２】特開２００３−２３９７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１は、タービンの排ガスと圧縮機の吸入空気を均一に混合することが難しいことが問題となる。即ち、混合されるタービンの排ガスは、圧縮機の入口で主流空気中に噴射されることになるが、主流空気と比べて微量であるため、噴射部の近傍にしか行き渡らないことが予想される。そのため、タービンの排ガスの噴射部から離れた部分では、十分に昇温できずアイシング等の問題が発生する可能性があり、システムの信頼性を担保することが難しい。
【００１１】
一方、上述した特許文献２は、複合サイクル化するときに問題が生じる。即ち、複合サイクルは、ガスタービンの排熱を利用して蒸気タービンを駆動するシステムであり、蒸気タービンの蒸気は、ガスタービンの排ガスの熱を利用してボイラで発生させる。しかし、ガスタービンの排ガスの熱の一部が温水の加熱により消費されてしまうと、ボイラで発生する蒸気量が減少し、蒸気タービンの出力が減少してしまう。蒸気タービンの出力低下は、プラント全体の出力低下につながるため、システムの効率低下をもたらす。システムの効率が低下すると、燃料消費量が増加することになるため、発電事業者の運用コストの上昇を招いてしまう。
【００１２】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、十分な信頼性を確保した状態で、システム効率低下を最小限に抑えながらも寒冷地での運用が可能な高湿分空気利用ガスタービンシステム及びその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムは、上記目的を達成するために、吸入した空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて個別に供給された燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼器で生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、該タービンからの排気ガスが導入され、該排気ガスから熱が奪われた高湿分の空気を排出する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで排出された前記高湿分の空気が導入されると共に、該高湿分の空気に冷却水が噴霧されて水分を回収する水回収装置と、該水回収装置で回収された水分を冷却すると共に、その冷却した一部の水分が前記水回収装置内の前記高湿分の空気に噴霧される冷却水として利用され、残りの水分が回収水タンクに供給される水冷却装置と、前記回収水タンクに供給された水分を前記排熱回収ボイラに戻す系統とを備え、前記排熱回収ボイラは、前記回収水タンクから戻された前記水分に前記タービンからの排気ガスの熱を与えて高温の蒸気を生成すると共に、前記排熱回収ボイラで生成された高温の蒸気を前記燃焼器に導入するように構成されている高湿分空気利用ガスタービンシステムであって、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の水分の一部を分岐して前記圧縮機の前段に導き、前記圧縮機に吸入する前の吸入空気を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転方法は、上記目的を達成するために、吸入した空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて個別に供給された燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼器で生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、該タービンからの排気ガスが導入され、該排気ガスから熱が奪われた高湿分の空気を排出する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで排出された前記高湿分の空気が導入されると共に、該高湿分の空気に冷却水が噴霧されて水分を回収する水回収装置と、該水回収装置で回収された水分を冷却すると共に、その冷却した一部の水分が前記水回収装置内の前記高湿分の空気に噴霧される冷却水として利用され、残りの水分が回収水タンクに供給される水冷却装置と、前記回収水タンクに供給された水分を前記排熱回収ボイラに戻す系統とを備え、前記排熱回収ボイラは、前記回収水タンクから戻された前記水分に前記タービンからの排気ガスの熱を与えて高温の蒸気を生成すると共に、前記排熱回収ボイラで生成された高温の蒸気を前記燃焼器に導入して高湿分空気利用ガスタービンシステムを運転するに当たって、前記圧縮機に吸入する前の吸入空気と、前記水回収装置で回収され、かつ、前記水冷却装置で冷却される前の分岐された一部の水分とを、前記圧縮機の前段に設けられた熱交換器で熱交換して、前記圧縮機に吸入する前の吸入空気を加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、十分な信頼性を確保した状態で、システム効率低下を最小限に抑えながらも寒冷地での運用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一般的なガスタービン発電システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の対象である高湿分空気利用ガスタービンシステムを用いた発電システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの実施例１の構成を示す図である。
【図４】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの実施例２の構成を示す図である。
【図５】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの実施例３の構成を示す図である。
【図６】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの実施例４の構成を示す図である。
【図７】本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの実施例５の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の高湿分空気利用ガスタービン及びその運用方法を説明する。なお、各実施例において同一構成部品には同符号を使用する。
【実施例１】
【００１８】
図１に、ガスタービン発電システムの構成を示す。該図に示す如く、ガスタービン発電システムは、吸入空気１３を圧縮する圧縮機１と、この圧縮機１で圧縮された圧縮空気１４を用いて個別に供給された燃料（図示せず）を燃焼して燃焼ガス１５を生成する燃焼器２と、この燃焼器２で生成された燃焼ガス１５によって回転されるタービン３と、タービン３の回転によって駆動され発電する発電機４とから概略構成され、タービン３と圧縮機１及び発電機４は、同軸上に接続されており一体となって回転する。
【００１９】
更に詳述すると、軸の回転により圧縮機１は吸入空気１３を吸込み、ここで生成された高圧の圧縮空気１４を燃焼器２に送り込む。燃焼器２は圧縮空気１４に燃料を混合して燃焼させることで加熱され、高温の燃焼ガス１５を生成する。燃焼器２で生成された燃焼ガス１５はタービン３に導入され、燃焼ガス１５の膨張によりタービン３を回転させ、タービン３が得た回転力は、圧縮機１と発電機４の駆動に使用される。
【００２０】
ガスタービン発電システムを発展させたシステムとして、高湿分空気利用ガスタービンシステムが知られている。
【００２１】
この高湿分空気利用ガスタービンシステムは、複合サイクル発電と比較して蒸気タービンを必要としないために、低コストである上、始動性や負荷追従性に優れたシステムである。即ち、高湿分空気利用ガスタービンシステムは、タービン３の排ガス１６の熱を利用して燃焼器２で再利用することで、効率を向上させるシステムである。換言すれば、燃料発熱量の一部をタービン３の排熱で代用することで、燃焼器２における加熱過程で必要となる燃料を減少させることができるシステムである。
【００２２】
上記高湿分空気利用ガスタービンシステムを利用した発電設備における熱の移動過程について、図２を用いて説明する。
【００２３】
該図に示す如く、高湿分空気利用ガスタービンシステムは、タービン３からの排気ガス１６から熱が奪われたガス（高湿分の空気）１７を排出する排熱回収ボイラ５と、この排熱回収ボイラ５で排出されたガス１７が導入されると共に、このガス１７に冷却水（水分３５）が噴霧されて水分を回収する水回収装置６と、この水回収装置６で回収された水分１８を冷却すると共に、その冷却した一部の水分３５が水回収装置６内のガス１７に噴霧される冷却水として利用され、残りの水分２２が回収水タンク８に供給される水冷却装置であるラジエータ７と、回収水タンク８に供給された水分２２を排熱回収ボイラ５に戻す系統とを備えている。
【００２４】
そして、排熱回収ボイラ５は、回収水タンク８から戻された水分（冷水２３）にタービン３からの排ガス１６の熱を与えて高温の蒸気２４を生成すると共に、排熱回収ボイラ５で生成された高温の蒸気２４を燃焼器２に導入するように構成されている。
【００２５】
タービン３の排熱の受け渡しは、排熱回収ボイラ５で行われる。この排熱回収ボイラ５では、回収水タンク８から送られてきた冷水２３に、タービン３からの排ガス１６の熱を与えて高温の蒸気２４を作り出す。高温の蒸気２４は燃焼器２に導かれ、これにより、燃焼器２は、タービン３の排熱の一部を受け取ったことになる。
【００２６】
このような熱過程の中で、運搬媒体として利用されているのは水分であり、水分は絶えず排熱回収ボイラ５へ送り込まれる必要がある。この水分の大半は、上述した熱過程の中で再利用されたものであり、排熱回収ボイラ５で発生した高温の蒸気２４の大半は、冷水２３となって排熱回収ボイラ５に戻ってくる
そこで、排熱回収ボイラ５で高温の蒸気２４となってから、再び冷水２３となって戻ってくるまでの水分の移動過程を説明する。
【００２７】
高温の蒸気２４は、燃焼器２を通過後タービン３で仕事と行って回収され、排ガス１６として排出される。タービン３の排ガス１６は、排熱回収ボイラ５で熱を奪われガス（高湿分の空気）１７となり、水回収装置６に導かれる。水回収装置６は、排熱回収ボイラ５を出たガス１７に冷却水（水分３５）を噴霧して水蒸気を凝縮させ、主流である水分１８として回収する。水回収装置６で回収された水分１８は、ラジエータ７で冷却された水分２２が、回収水タンク８を経て冷水２３として排熱回収ボイラ５に戻される。ラジエータ７で冷却された水分１８のうち、一部の水分３５は、上述した如く、冷却水として水回収装置６中に噴射される。
【００２８】
このような水分の移動過程においては、水回収装置６における水回収率が重要となってくる。即ち、水回収装置６での水回収率は、排熱回収ボイラ５からのガス１７中の全水分量に対して、水回収装置６内で凝縮し、回収することができた水の割合である。水回収装置６で回収できなかった水分２５は、煙突９から外部に排出されてしまうため、その分、プラント全体の水分の量は減少してしまう。プラント全体の水分の量を一定に保つためには、減少した分の水分を外部から投入する必要がある。しかし、水分の投入量が増加するとプラントの運用コストが増加する。
【００２９】
よって、運用コストを増加させないためには、水分の投入量は可能な限り少なくすることが望ましいし、水分の投入量を減少させるためには、水回収率を向上させることが効果的である。水回収率を向上させるためには、ラジエータ７の冷却容量を大きくすれば良い。しかし、ラジエータ７の冷却容量を大きくすると、ラジエータ７が大型化し設置面積も大きくなる問題があり、その上、ラジエータ７を駆動するのに必要なエネルギーも増加し、プラント全体の効率が低下する。従って、ラジエータ７の冷却容量はむやみに大きくできないため、水回収率の向上にも限界がある。
【００３０】
また、以上に述べてきた水回収率向上に加えて、高湿分空気利用ガスタービンシステムの課題には、運用温度範囲の拡大がある。即ち、高湿分空気利用ガスタービンシステムの運用温度範囲が小さいと、運用可能な地域が限定されてしまうために問題である。この高湿分空気利用ガスタービンシステムの運用温度範囲を制限するのは、主に圧縮機１である。
【００３１】
圧縮機１の性能を規定する重要な指標の１つに、サージ圧力比がある。このサージ圧力比は、それを超過するとサージが発生する圧力比である。サージは、一種の流体の不安定現象であり、発生すると圧縮機１の内部に過大な流体力を及ぼし重大な事故につながる恐れがあることから、決して発生しないようにしなければならない。従って、圧縮機１は、圧力比がサージ圧力比以下となるような範囲で運用される。
【００３２】
このサージは、大気温度が高くても低くても問題となる。つまり、大気温度が高いと空気密度が低くなるため、圧縮機１の吸入空気１３の吸込み流量が減少する。圧縮機１の吸入空気１３の吸込み流量が減少すると、圧縮機１の内部流れが低速化するため、圧力比が稼げなくなりサージ圧力比が低下する。サージ圧力比が低下すると、圧縮機１の設計圧力比がサージ圧力比に近づくため、サージ発生のリスクが高まる。サージが発生すると、ガスタービンの圧縮機１等は重大な損傷を受ける恐れがある。
【００３３】
一方、大気温度が低いと空気密度が増加し、圧縮機１の吸入空気１３の吸込み流量が増加する。圧縮機１の吸入空気１３の吸込み流量が増加すると、圧縮機１の内部の流れが高速化することで、圧縮機１の流路内の翼負荷が上昇する。圧縮機１の流路内の翼負荷の上昇は、空力損失の増大をもたらし圧縮機１の効率やサージ圧力比が低下する。しかも、大気温度が氷点下になると、アイシングの問題も生じる。アイシングは、流体中の水蒸気が冷やされることにより、圧縮機１の流路内の翼に氷となって付着する現象である。アイシングが発生すると、翼表面の氷が剥がれたときに下流の翼に当たり破損する危険性がある。
【００３４】
このように、圧縮機１の性能やアイシングの問題から圧縮機１が作動可能な大気温度範囲は制限される。
【００３５】
このような水回収率の向上と圧縮機１の温度範囲の拡大の課題を克服するため、本発明では、排熱回収ボイラ５の水分の熱を利用して、圧縮機１が吸引する前の吸入空気１３を加熱手段で加熱するようにしたものである。
【００３６】
図３に、その具体例として、高湿分空気利用ガスタービンシステムの実施例１を利用した発電設備を示す。
【００３７】
該図に示す本実施例では、図２に示した標準的な高湿分空気利用ガスタービンシステムに対して、圧縮機１に吸入する前の吸入空気１３を加熱する加熱手段が追加されている。
【００３８】
本実施例での加熱手段は、圧縮機１の前段に設けられた熱交換器１１と、水回収装置６で回収され、かつ、ラジエータ７で冷却される前の水分１８の一部を分岐して熱交換器１１に導く系統とから成り、圧縮機１に吸入する前の吸入空気１３と、水回収装置６で回収され、かつ、ラジエータ７で冷却される前の分岐された一部の水分１９、２０とを、熱交換器１１で熱交換して圧縮機１に吸入する前の吸入空気１３を加熱するようにしたものである。
【００３９】
以下、具体的に説明すると、排熱回収ボイラ５からのガス１７に水分３５が噴霧されて水回収装置６で回収した主流である水分１８から分岐した水分１９が第１の弁１０を通過して水分２０となり、この水分２０が熱交換器１１に導かれて熱交換前の吸入空気１３ａと熱交換し、熱交換して加熱された吸入空気１３が圧縮機１に吸引される。
【００４０】
即ち、排熱回収ボイラ５を出たガス（高湿分の空気）１７に、冷却水（水分３５）を噴霧して水蒸気を凝縮させ、水回収装置６で回収した主流である水分１８から分岐した水分１９、２０と熱交換前の吸入空気１３ａとの熱交換により、圧縮機１が吸引する吸引前の吸入空気１３は加熱され、熱交換後の水分２１は冷却されることになる。
【００４１】
熱交換器１１で熱交換後の冷却された水分２１は、第３の弁３３を介して水回収装置６で回収した主流である水分１８のうち、分岐されない水分１８ａが第２の弁１２を通過した後の水分１８ｂと合流し、その後、ラジエータ７に導かれて冷却される。水回収装置６で回収した主流である水分１８のうち、分岐されないで直接ラジエータ７に行く水分１８ａと熱交換器１１に流入する水分１９の流量の配分は、水分１９を閉止する第１の弁１０と水分１８ａを閉止する第２の弁１２を設けることで任意に調整できる。例えば、第１の弁１０の開度を減少させて第２の弁１２の開度を増加させると、直接ラジエータ７に流れる水分１８ａの量が多くなり、逆に第２の弁１２の開度を減少させて第１の弁１０の開度を増加させると、熱交換器１１に流れる水分１９の量が多くなる。
【００４２】
上述した本実施例による効果は、大気温度が低い時に強く現れる。以下、その詳細を加熱側と受熱側のそれぞれについて説明する。
【００４３】
先ず、加熱側には水回収装置６で回収した主流である水分１８があり、水分１８は、熱交換器１１の熱交換により冷却された水分２１とラジエータ７に入る前の水分１８ｂに混合されるため、ラジエータ７に入る前の水分１８ｂの温度が低下する。これにより、ラジエータ７に必要な冷却容量が少なくて済む。また、ラジエータ７の容量を同等に保てば、水回収装置６に噴射される水分３５の温度が下がるため水回収率が向上する。
【００４４】
一方、受熱側には、圧縮機１の吸引前の吸入空気１３がある。圧縮機１を運用する上で重要なことは、信頼性と性能が高いことであり、信頼性を高めるためには、サージやアイシングが発生しないことが必要でなる。また、圧縮機１の性能を規定する指標は、圧縮機１の効率であり、圧縮機１の効率は、大気温度に依存して変化する。
【００４５】
一般的に、大気温度は、設計点において効率が最大となるように設計されることが多く、設計点から離れるほど効率が低下する。それが、本実施例のように、排熱回収ボイラ５を出たガス（高湿分の空気）１７に、冷却水（水分３５）を噴霧して水蒸気を凝縮させ、水回収装置６で回収した主流である水分１８から分岐した水分１９、２０と熱交換前の吸入空気１３ａとを熱交換器１１で熱交換することで、圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の温度が上昇するので、大気温度が設計点温度に近づく方向に上昇したことと同じ効果となり、圧縮機１のアイシングやサージの回避に加えて効率向上させることができる。
【００４６】
しかも、大気温度に応じて水回収装置６で回収した主流である水分１８から分岐して熱交換器１１に流れる水分１９と、分岐されずにラジエータに流れる水分１８ａの流量の割合を変化させることで、大気温度が変化しても圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の温度を常に最適な温度に保つことができる。圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の温度を常に最適な温度に保つためには、大気温度が低下するほど第１の弁１０の開度を増加させると共に、第２の弁１２の開度を減少させて、熱交換器１１へ導く水分２０の量を増加させるように制御すればよい。
【００４７】
このような本実施例とすることにより、寒冷地において十分な信頼性を確保した状態で、効率低下を伴わずにガスタービンを運用することが可能となる。また、圧縮機１の吸入空気１３は、熱交換器１１を利用して加熱されるため、均一に加熱することが容易である。更に、水回収装置６で回収した主流である水分１８の熱は、後の過程でエネルギー源として利用しないため、プラント出力の低下につながらない。
【００４８】
従って、本実施例によれば、十分な信頼性を確保した状態で、システム効率低下を最小限に抑えながらも寒冷地で運用できる効果が得られる。
【実施例２】
【００４９】
図４に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの実施例２を示す。
【００５０】
該図に示す本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムは、図３に示した実施例１の高湿分空気利用ガスタービンシステムに、加熱器３２を追加したものである。
【００５１】
即ち、本実施例においては、起動前に発電装置内の水分が氷結している状態（熱交換器１１へ導く水分２０が未だ暖まっていない状態）であっても起動することが可能とするために、図３の高湿分空気利用ガスタービンシステムに、加熱器３２を追加したものである。つまり、運転中であれば、装置及び水分等が暖まっているので問題ないが、起動時は全体的に暖まっていない。熱交換器１１に流れてくる水分２０も同様で、起動時には暖まっていないため、熱交換器１１に注入しても吸入空気１３が冷たいのが問題となる。そこで、図４に示すようにして、圧縮機１に吸入する前の吸入空気１３を暖めるようにしたものである。
【００５２】
以下、その詳細について説明する。
【００５３】
図４に示す本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムは、水回収装置６で回収され、かつ、ラジエータ７で冷却される前の水分１８の一部を分岐して熱交換器１１に導く系統、及び熱交換器１１による圧縮機１に吸入する前の吸入空気１３と、水回収装置６で回収され、かつ、ラジエータ７で冷却される前の分岐された一部の水分１９、２０との熱交換により冷却された水分２１が、水回収装置６で回収された水分１８のうち、分岐されなかった水分１８ａとラジエータ７の手前で途中に設置された第３の弁３３を介して合流する系統のそれぞれの途中から第４の弁２７及び第５の弁２８を介して加熱器３２が接続され、第１の弁１０と第３の弁３３を全閉の状態で第４の弁２７と第５の弁２８を全開にすることで、加熱器３２から出た水分を加熱媒体２９として熱交換器１１へ流し、第１の弁１０と第３の弁３３を全開の状態で第４の弁２７と第５の弁２８を全閉にすることで、水回収装置６で回収された後の水分１８から分岐した一部の水分１９、２０を熱交換器１１に加熱媒体として流すようにしたものである。
【００５４】
このような本実施例によれば、熱交換器１１の加熱源を、タービン排熱と加熱器３２のいずれかに任意に切り替えることができる。即ち、熱交換器１１の加熱源を加熱器３２にするときには、第１の弁１０と第３の弁３３を全閉の状態で第４の弁２７と第５の弁２８を全開にすることで、加熱器３２から出た水分を加熱媒体２９として熱交換器１１へ流す。逆に加熱源をタービン排熱にするときには、第１の弁１０と第３の弁３３を全開の状態で第４の弁２７と第５の弁２８を全閉にすることで、水回収装置６で回収した後の水分１８から分岐した一部の水分１９を熱交換器１１に加熱媒体として流す。なお、３０は加熱媒体２９が熱交換器１１で熱交換されることで冷えた冷却媒体である。
【００５５】
このような本実施例の構成であっても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５６】
図５に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの実施例３を示す。
【００５７】
該図に示す本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムは、圧縮機１に吸入する前の吸入空気１３を暖めるために、図３に示した実施例１の高湿分空気利用ガスタービンシステムに、圧縮機１の空気の一部から抽気した抽気空気３１を圧縮機１の入口で圧縮機１の吸引前の吸入空気１３と混合する機能（図３に点線で示す）を追加したものである。
【００５８】
即ち、図５に示す本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムは、圧縮機１の空気の一部から抽気した抽気空気３１を第６の弁３６を介して圧縮機１の入口側に導く系統を備え、この系統を介して抽気空気３１を圧縮機１の吸引前の吸入空気１３に混合するようにしたものである。
【００５９】
つまり、抽気空気３１は温度が高いため、圧縮機１の入口の吸入空気１３の温度を高めることができる。なお、抽気空気３１は、第６の弁３６を閉じることで停止することができる。
【００６０】
このような本実施例の構成であっても、実施例２と同様な効果を得ることができる。
【実施例４】
【００６１】
図６に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの実施例４を示す。
【００６２】
該図に示す本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムは、図３に示した実施例１の高湿分空気利用ガスタービンシステムに、冷却器３７を追加したものである。
【００６３】
即ち、図６に示す本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムは、水回収装置６で回収され、かつ、ラジエータ７で冷却される前の水分１８の一部を分岐して熱交換器１１に導く系統、及び熱交換器１１による圧縮機１に吸入する前の吸入空気１３と、水回収装置６で回収され、かつ、ラジエータ７で冷却される前の分岐された一部の水分１９、２０との熱交換により冷却された水分２１が、水回収装置６で回収された水分１８のうち、分岐されなかった水分１８ａ、１８ｂと、ラジエータ７の手前で途中に設置された第３の弁３３を介して合流する系統のそれぞれの途中から第４の弁２７及び第５の弁２８を介して冷却器３７が接続され、第１の弁１０と第３の弁３３を全閉の状態で第４の弁２７と第５の弁２８を全開にすることで、冷却器３７から出た水分を冷却媒体として熱交換器１１へ流して圧縮機１の吸入空気１３を冷却し、第４の弁２７と第５の弁２８を全閉の状態で第１の弁１０、第２の弁１２及び第３の弁３３を全開にすることで、水回収装置６で回収された後の水分１８から分岐した一部の水分１９、２０を熱交換器１１に加熱媒体として流すようにしたものである。
【００６４】
つまり、本実施例での冷却器３７は、第４の弁２７と第５の弁２８を介して熱交換器１１と接続されており、冷却器３７から出た冷却媒体により、圧縮機１の吸引前の吸入空気１３を冷却している。
【００６５】
このように加熱、冷却双方の機能を備えたことにより、第４の弁２７、第５の弁２８と冷却器３７の制御により、圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の温度を緻密に制御することが可能となる。即ち、圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の温度を低下させたいときには、第１の弁１０と第３の弁３３を全閉の状態で第４の弁２７と第５の弁２８と第２の弁１２を全開にする。このとき、冷却器３７から冷却媒体が熱交換器１１に向かって流れ、圧縮機１の吸引前の吸入空気１３が冷却される。また、水回収装置６で回収された水分１８のうち、分岐されない水分１８ａ、１８ｂは、ラジエータ７に直接導かれる。圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の温度は、冷却器３７の出力を調整することで任意に調整可能である。
【００６６】
逆に圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の温度を上昇させたいときには、第４の弁２７と第５の弁２８を全閉にした状態で第１の弁１０と第３の弁３３と第２の弁１２を開け、水回収装置６で回収された後の水分１８から分岐した一部の水分１９、２０を熱交換器１１に加熱媒体として流すことで可能となる。
【００６７】
この時、第１の弁１０、第３の弁３３の開度及び第２の弁１２の開度の調整により、圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の加熱量を調整できる。即ち、吸引前の吸入空気１３の加熱量は、水回収装置６で回収した主流の水分１８のうち、ラジエータ７に直接導く水分１８ａ、１８ｂと熱交換器１１に導く水分１９、２０の割合によって決まり、後者が大きいほど加熱量は大きくなる。加熱量を増加させたいときには、第１の弁１０と第３の弁３３の開度を増加させ、第２の弁１２の開度を減少させることで、熱交換器１１に導く水分１９、２０の量を増加させる。逆に加熱量を減少させたいときには、第１の弁１０と第３の弁３３の開度を減少させ、第２の弁１２の開度を増加させることで、熱交換器１１に導く水分１９、２０の量が減少させればよい。
【００６８】
このような本実施例では，実施例１と比較して圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の冷却も可能となることで、大気温度が高いときにも圧縮機１の効率やサージ圧力比を高めることができる。また、圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の加熱と冷却を、大気温度に応じて使い分けることで、常に最適な温度に保つことが可能となる。これにより、実施例１よりも広い温度範囲でシステムの信頼性と効率向上を担保することができる。
【実施例５】
【００６９】
図７に、本発明の高湿分空気利用ガスタービンシステムの実施例５を示す。
【００７０】
該図に示す本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムは、図６に示した実施例４の冷却器３７の代わりに、ラジエータ７で冷却された水分を利用して圧縮機１の吸引前の吸入空気１３を冷却するようにしたものである。
【００７１】
即ち、図７に示す本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムは、水回収装置６で回収され、かつ、ラジエータ７で冷却される前の水分１８の一部を分岐して熱交換器１１に導く系統の途中に、ラジエータ７で冷却された水分２２が回収水タンク８から分岐され、かつ、第４の弁２７を介して接続され、一方、熱交換器１１による圧縮機１に吸入する前の吸入空気１３と、水回収装置６で回収され、かつ、ラジエータ７で冷却される前の分岐された一部の水分１８との熱交換により冷却された水分２１が、水回収装置６で回収された水分１８のうち、分岐されなかった水分１８ａ、１８ｂとラジエータ７の手前で途中に設置された第３の弁３３を介して合流する系統の途中と、回収水タンク８に供給された水分２２を排熱回収ボイラ５に戻す系統とが第５の弁２８を介して接続され、前記第１の弁１０と第３の弁３３を全閉の状態で第４の弁２７と第５の弁２８を全開にすることで、回収水タンク８からの水分を冷却媒体として熱交換器１１へ流して圧縮機１の吸入空気１３を冷却し、一方、第４の弁２７と第５の弁２８を全閉の状態で第１の弁１０と第３の弁３３を全開にすることで、水回収装置６で回収された後の水分１８から分岐した一部の水分１９、２０を熱交換器１１に加熱媒体として流すようにしている。
【００７２】
このように本実施例では、図６に示す冷却器３７の代わりに、ラジエータ７で冷却された水分２２を利用して圧縮機１の吸引前の吸入空気１３を冷却するようにしている。即ち、ラジエータ７で冷却された水分２２は、回収水タンク８から分岐されて冷却媒体として第４の弁２７を介して熱交換器１１に導かれる。熱交換器１１による熱交換後の水分２１は、第５の弁２８を通って回収水タンク８からの冷水２３と混合した後に、第７の弁３４を介して排熱回収ボイラ５に導かれる。
【００７３】
本実施例でも実施例２と同様、弁の制御により圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の緻密な制御が可能となる。
【００７４】
また、圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の温度を低下させたいときには、第１の弁１０と第３の弁３３を全閉の状態で第４の弁２７と第５の弁２８を開けることで、回収水タンク８からの冷却媒体を熱交換器１１に流す。更に、第２の弁１２は全開にすることで、水回収装置６で回収された水分１８は、全量ラジエータ７に導かれる。冷却量は、回収水タンク８から熱交換器１１に導く冷却媒体と、排熱回収ボイラ５に直接導く冷水２３の割合で決まり、前者が大きいほど冷却量は大きくなる。冷却量を大きくするときには、第４の弁２７、第５の２８の開度を増加させ、第７の弁３４の開度を減少させればよい。
【００７５】
逆に、圧縮機１の吸引前の吸入空気１３の温度を上昇させたいときには、第４の弁２７と第５の弁２８を全閉にした状態で第１の弁１０と第３の弁３３を開け、水回収装置６で回収された後の水分１８から分岐した一部の水分１９、２０を熱交換器１１に加熱媒体として流すことで可能となる。
【００７６】
加熱量は水回収装置６で回収した水分１８のうち、ラジエータ７に直接導く水分１８ａ、１８ｂと、熱交換器１１に導く水分１９、２０の割合を変化させることで調節でき、後者が増えるほど加熱量は増加する。加熱量を増加させるときには、第１の弁１０と第３の弁３３の開度を増加させ、第２の弁１２の開度を減少させることで、熱交換器１１に導く水分１９、２０の量が増加させればよい。
【００７７】
このような本実施例は、図６に示すような新たに冷却器３７を設けず、広い温度範囲でシステムの信頼性と効率向上を担保することができるために、実施例２よりも低コストになるという利点がある。また、本実施例のラジエータ７の冷却容量は、実施例２の容量よりも大きくなるが、そのコスト増加は、新たに冷却器３７を設けるよりは、低く抑えることが可能である。
【００７８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。即ち、上記した実施例は、本発明を分かりやす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。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１…圧縮機、２…燃焼器、３…タービン、４…発電機、５…排熱回収ボイラ、６…水回収装置、７…ラジエータ、８…回収水タンク、９…煙突、１０…第１の弁、１１…熱交換器、１２…第２の弁、１３…圧縮機の吸入空気、１３ａ…熱交換前の吸入空気、１４…圧縮空気、１５…燃焼ガス、１６…タービンの排ガス、１７…ガス、１８、２１、２２、２５、３５…水分、１９、２０…分岐した水分、１８ａ、１８ｂ…分岐されない水分、２３…冷水、２４…高温の蒸気、２７…第４の弁、２８…第５の弁、２９…加熱媒体、３０…冷却媒体、３１…抽気空気、３２…加熱器、３３…第３の弁、３４…第７の弁、３６…第６の弁、３７…冷却器。
【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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