高湿分利用ガスタービン設備
【課題】補給水を効率良く脱気することができる高湿分利用ガスタービン設備を提供する。
【解決手段】タービン１１と、圧縮機１３と、圧縮機１３で圧縮された空気を循環水と接触させて加湿する加湿装置１５と、加湿装置１５で加湿された空気を排ガスで加熱する再生熱交換器１７と、再生熱交換器１７で加熱された空気と燃料を燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼器１９と、加湿装置１５で空気の加湿に用いられた循環水及び加湿装置１５への補給水が供給され、この循環水及び補給水を蒸気で脱気する脱気部３５、脱気部３５で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンク３７、及び、貯水タンク３７の循環水及び補給水をタービン１１からの排ガスで加熱して蒸発させ、その蒸気を脱気部３５に供給する蒸気発生部３７を有する脱気装置３３と、貯水タンク３７の循環水及び補給水を加湿装置１５に供給する循環水供給配管３４とを備える。
【解決手段】タービン１１と、圧縮機１３と、圧縮機１３で圧縮された空気を循環水と接触させて加湿する加湿装置１５と、加湿装置１５で加湿された空気を排ガスで加熱する再生熱交換器１７と、再生熱交換器１７で加熱された空気と燃料を燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼器１９と、加湿装置１５で空気の加湿に用いられた循環水及び加湿装置１５への補給水が供給され、この循環水及び補給水を蒸気で脱気する脱気部３５、脱気部３５で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンク３７、及び、貯水タンク３７の循環水及び補給水をタービン１１からの排ガスで加熱して蒸発させ、その蒸気を脱気部３５に供給する蒸気発生部３７を有する脱気装置３３と、貯水タンク３７の循環水及び補給水を加湿装置１５に供給する循環水供給配管３４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加湿空気と燃料から得た燃焼ガスによってタービンを駆動する高湿分利用ガスタービン設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
高湿分利用ガスタービン設備は、圧縮機で圧縮した空気を加湿装置で加湿し、その加湿空気を燃焼器に送って燃焼ガスを発生させてタービンを駆動するものである。このように燃焼器に供給する圧縮空気を加湿すると、燃焼ガスの流量が増加するとともに燃焼ガスの比熱が増加するので、圧縮空気を加湿しない場合と比較してタービン出力を増大することができる。また、加湿装置用の湿分生成や圧縮空気の加熱等、発電に必要な熱量をタービンからの排ガスから回収すると発電効率を更に向上させることができる。
【０００３】
ところで、この種のガスタービン設備には、加湿装置で圧縮空気の加湿に用いる水を循環して利用するための循環水系統が設けられている。この系統内を循環する水は加湿装置内で圧縮空気と接触して酸素を含むため、酸素を含んだ循環水が流通する箇所には耐腐食性の高い材料（例えば、ステンレス鋼）を用いる必要がある。この点の改善を図った技術としては、真空脱気装置によって循環水の圧力を低下させることで飽和状態を作り出し、循環水の溶存酸素濃度を低下させている（即ち、酸素を脱気している）ものがある（特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６４１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的に、高湿分利用ガスタービン設備の加湿装置では、圧縮空気の加湿に使用された分だけ循環水が減少するので、適宜補給水を供給する必要がある。したがって、この補給水についても、循環水系統を腐食から保護する観点から、酸素が含まれていないものを利用することが求められる。ところが、上記技術では補給水を脱気する機構については触れられていない。また、上記技術のように真空脱気装置で循環水の圧力を低下させるだけでは気液接触面積が限られるため、脱気の効率が芳しくないという点も指摘できる。
【０００６】
本発明の目的は、循環水及び補給水を同時に効率良く脱気することができる高湿分利用ガスタービン設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、燃焼ガスによって駆動されるタービンと、空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された空気を循環水と接触させて加湿する加湿装置と、この加湿装置で加湿された空気を前記タービンからの排ガスによって加熱する再生熱交換器と、この再生熱交換器で加熱された空気と燃料を燃焼して、前記タービンを駆動させる燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記加湿装置で空気の加湿に用いられた循環水及び前記加湿装置への補給水が供給され、この循環水及び補給水を蒸気で脱気する脱気部、この脱気部で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンク、及び、この貯水タンクの循環水及び補給水を前記タービンからの排ガスで加熱して蒸発させ、その蒸気を前記脱気部に供給する蒸気発生部を有する脱気装置と、前記貯水タンクの循環水及び補給水を前記加湿装置に供給する循環水供給配管とを備えるものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧縮空気の加湿に利用する循環水と補給水の脱気を効率良く同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施の形態である高湿分利用ガスタービン設備の概略図である。
この図に示す高湿分利用ガスタービン設備は、主に、ガスタービン部１と、補給水系統２と、循環水系統３を備えている。
【００１１】
ガスタービン部１は、燃焼ガスによって駆動されるタービン１１と、吸気ダクト１２から導入された空気を圧縮する圧縮機１３と、圧縮機１３で圧縮された空気（圧縮空気）を冷却する空気冷却器１４と、空気冷却器１４からの圧縮空気を循環水と直接接触させて加湿する加湿装置１５と、加湿装置１５で加湿された圧縮空気を排ガスダクト１６を流れるガスタービン１１からの排ガスによって加熱する再生熱交換器１７と、再生熱交換器１７で加熱された空気と燃料配管１８から導入した燃料を混合して燃焼し、タービン１１を駆動させる燃焼ガスを発生する燃焼器１９と、タービン１１によって駆動され電気を発生する発電機２０を備えている。
【００１２】
加湿装置１５は、その内部の上方に設けられたノズル２１と、ノズル２１の下方に設けられた充填物（図示せず）を有している。ノズル２１からは空気冷却器１４で圧縮空気と熱交換して加熱された温水（循環水）が散水されており、充填物の表面にはノズル２１から散水された水が流下している。このように充填物の表面を流れる水は、加湿装置１５内部に導入された圧縮空気と接触して圧縮空気を加湿する。圧縮空気の加湿の際に余った温水は、充填物から落下して装置１５内の下部（貯水部）に貯まるようになっている。このように装置１５内に貯まった水は、循環水系統３によって脱気された後に再度圧縮空気の加湿に利用される。
【００１３】
補給水系統２は、ガスタービン部１の排ガス中から水を回収して循環水系統３に補給するものである。この補給水系統２は、排ガス中の水分を凝縮して回収する水回収装置２２と、水回収装置２２で得た回収水を循環水系統３の脱気装置３３（後述）に供給する補給水供給配管２３を備えている。
【００１４】
水回収装置２２は、装置２２内に散水される水を循環させる循環ポンプ２５と、循環ポンプ２５からの水を冷却する冷却装置２６と、装置２２内の水量が不足した場合に外部の水を適宜補給する給水ポンプ２７を有している。
【００１５】
補給水供給配管２３は、水回収装置２２の下部から延びて循環水系統３の脱気装置３３（後述）に接続する配管である。この補給水供給配管２３は、水回収装置２２内の回収水を脱気装置３３へ送る復水ポンプ２８と、排ガスで補給水を加熱する補給水加熱部４５を有している。補給水加熱部４５は、補給水供給配管２３のうち、排ガスダクト１６内に収められた部分である。補給水は補給水加熱部４５を通過する際にタービン１１の排ガスによって加熱される。このように排ガスで補給水を加熱すると、水が飽和状態に近づくため脱気装置３３内における脱気効率を向上させることができる。
【００１６】
水回収装置２２において、装置２２下部に貯められた水は、循環ポンプ２５によって汲み上げられた後に冷却装置２６で冷却され、水回収装置２２内の上部から排ガスに対して散水される。排ガス中に含まれる水分は、散水された水（冷却水）によって凝縮され凝縮水として落下し、装置２２下部に再度貯められる。排ガスから回収された水は、補給水供給配管２３を介して復水ポンプ２８によって循環水系統３の脱気装置３３に供給される。また、水回収装置２２で水分を回収された排ガスは、排ガス流通方向の下流側に設けられた煙突２９を介して大気中に放出される。このように水回収装置２２を設ければ、排ガス中の水分を回収して加湿装置１５の補給水として利用することができるので、ガスタービン部１が使用する水量を低減することができる。
【００１７】
循環水系統３は、加湿装置１５で圧縮空気の加湿に利用される循環水を循環させるものである。循環水系統３は、加湿装置１５内に貯まった循環水を排出する循環水排出配管３２と、循環水排出配管３２からの循環水の脱気を行う脱気装置３３と、脱気した水を加湿装置に供給する循環水供給配管３４を備えている。
【００１８】
循環水排出配管３２は、加湿装置１５の下部から延びる配管であり、脱気装置３３の脱気部３５（後述）と接続している。この循環水排出配管３２には、排出ポンプ４１が設けられている。排出ポンプ４１は、加湿装置１５内に貯まった水を脱気部３５に向かって送り出すものである。
【００１９】
脱気装置３３は、循環水及び補給水を蒸気で同時に脱気する脱気部３５と、脱気部３５で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンク３６と、脱気部３５における脱気用の蒸気を発生する蒸気発生部３７を備えている。
【００２０】
脱気部３５には、循環水排出配管３２と補給水供給配管２３が接続されている。循環水排出配管３２が脱気部３５内に臨む端部にはスプレノズル３８が設けられており、補給水供給配管２３が脱気部３５内に臨む端部にはスプレノズル３９が設けられている。スプレノズル３８からは循環水が、スプレノズル３９からは補給水が脱気部３５内に向かって噴霧されている。これにより循環水及び補給水は、脱気部３５内の蒸気と直接接触させられる。なお、脱気部３５内に、スプレノズル３８，３９から噴霧された水が流下するトレイを設けても良い。このようにトレイを設けると、スプレノズル３８，３９から噴霧された水はトレイ上を流れ落ちながら脱気されるので、脱気効率を向上させることができる。
【００２１】
貯水タンク３６は、脱気部３５の下方に設けられており、脱気部３５と連通している。脱気部３５で酸素あるいは炭酸ガス等を取り除かれた循環水及び補給水は、この貯水タンク３６に貯められる。
【００２２】
蒸気発生部３７は、排ガスダクト１６内に収められた配管であり、その端部は貯水タンク３６の下部と接続されている。蒸気発生部３７は、貯水タンク３６から導入した水をタービン１１からの排ガスを利用して蒸発させ、その蒸気を貯水タンク３６を介して脱気部３５に供給している。
【００２３】
循環水供給配管３４は、貯水タンク３６の下部から延びる配管であり、加湿装置１５と接続している。循環水供給配管３４には、貯水タンク３６側から加湿装置１５側に向かって順番に、給水ポンプ４０と、空気冷却器１４が設けられている。給水ポンプ４０は、貯水タンク３６内の水を加湿装置１５に向かって送り出すものである。空気冷却器１４は、圧縮機１３からの圧縮空気と加湿装置１５の循環水を熱交換させる熱交換器であり、その内部に循環水供給配管３４が配されている。
【００２４】
次に本実施の形態の高湿分利用ガスタービン設備の動作を説明する。
【００２５】
上記のように構成される高湿分利用ガスタービン設備において、吸気ダクト１２から導入された空気は、圧縮機１３で圧縮されて空気冷却器１４で冷却される。空気冷却器１４で冷却された圧縮空気は、加湿装置１５に導入されて加湿された後に、再生熱交換器１７によって加熱される。再生熱交換器１７で加熱された圧縮空気は、燃焼器１９において燃料とともに燃焼され燃焼ガスとなってタービン１１を回転させる。このように加湿装置１５で加湿した圧縮空気を燃焼すると、燃焼ガスの流量が増加するとともに燃焼ガスの比熱が増加するので、圧縮空気を加湿しない場合と比較してタービン出力を増大することができる。タービン１１を回転させた排ガスは、排ガスダクト１６を通過する際に再生熱交換器１７内の圧縮空気、蒸気発生部３７内の水、及び補給水配管２３内の補給水を加熱し、水回収装置２２に導かれる。
【００２６】
水回収装置２２に導かれた排ガスは、上方から散水される冷水によって冷却される。これにより排ガス中に含まれていた水分が凝縮して落下し、水回収装置２２内に貯められる。水回収装置２２で排ガスから回収された水は、補給水供給配管２３を介して、補給水加熱部４５においてタービン１１の排ガスによって加熱された後に、脱気装置３３の脱気部３５に送られる。脱気装置３３の脱気部３５には、さらに、加湿装置１５で圧縮空気を加湿する際に余った水が循環水排出配管３２を介して導かれる。
【００２７】
脱気装置３３において、循環水排出配管３２からの循環水はスプレノズル３８を介して、補給水供給配管２３からの補給水はスプレノズル３９を介して脱気部３５内に噴霧される。これにより循環水と補給水を脱気部３５において同時に脱気することができる。また、循環水と補給水は、スプレノズル３８，３９から噴霧されて脱気部３５内に拡散されるので、蒸気との接触面積が大きい状態で長時間攪拌される。したがって、脱気部３５内における循環水及び補給水と蒸気の熱交換が促進されるので、効率良く脱気することができる。
【００２８】
上記のように脱気された循環水及び補給水は、ともに貯水タンク３６に一旦貯められ、循環水供給配管３４を通って空気冷却器１４で加熱された後に加湿装置１５に供給される。
【００２９】
次に本実施の形態の効果について、比較例を参照しながら説明する。
【００３０】
一般的な高湿分利用ガスタービン設備においては、加湿装置で圧縮空気を加湿する際に余った水（循環水）は、酸素を含んだ状態で循環水系統内を循環する。そのため、循環水系統を構成する機器・配管等には耐腐食性の高い材質（例えば、ステンレス鋼）を用いる必要があり、建設コストが高額になる傾向がある。この点の改善を図った技術には、真空脱気装置を設け循環水の圧力を低下させることにより飽和状態をつくり出すことで循環水の溶存酸素濃度を低下させているものがある（特許文献１等参照）。
【００３１】
ところで、高湿分利用ガスタービン設備の加湿装置では、圧縮空気の加湿に使用された分だけ循環水が減少するので、適宜補給水を供給する必要がある。したがって、この補給水についても、循環水系統を腐食から保護する観点から、酸素が含まれていないものを利用することが求められる。ところが、上記の比較例では補給水を脱気する手段については触れられておらず、循環水系統を耐腐食性の低い部材で構成するためには補給水として純水を利用する必要がある。また、上記の比較例のように真空脱気装置で循環水の圧力を低下させるだけでは気液接触面積が限られるため脱気の効率が芳しくないという点も指摘できる。
【００３２】
これに対して、本実施の形態の高湿分利用ガスタービン設備は、加湿装置１５で空気の加湿に用いられた循環水及び加湿装置１５への補給水がスプレノズル３８，３９を介して供給され、この循環水及び補給水を蒸気で脱気する脱気部３５と、脱気部３５で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンク３６と、貯水タンク３６の循環水及び補給水をタービン１１からの排ガスを利用して蒸発させ、その蒸気を脱気部３５に供給する蒸気発生部３７を有する脱気装置３３を備えている。
【００３３】
このように構成した高湿分利用ガスタービン設備によれば、脱気部３５に循環水及び補給水が同時に供給されるので、循環水の脱気と共に補給水の脱気を行うことができる。これにより、酸素を含んだ水を補給水として利用した場合にも、補給水が貯水タンク３６から加湿装置１５に至るまでに通過する機器・配管（例えば、循環水供給配管３４、空気冷却器１４）等を耐腐食性の低い材質で構成することができるので、ガスタービン設備の建設コストを低減することができる。また、本実施の形態における循環水及び補給水は、スプレノズル３８，３９を介して噴霧され、脱気部３５内に拡散されるので、蒸気との接触面積が大きい状態で長時間攪拌される。これにより脱気部３５内における循環水及び補給水と蒸気の熱交換が促進されるので、比較例のように循環水の圧力を低下させて飽和状態にする場合と比較して効率良く脱気することができる。以上のように、本実施の形態の高湿分利用ガスタービン設備によれば、圧縮空気の加湿に利用する循環水と補給水の脱気を効率良く同時に行うことができる。
【００３４】
なお、上記の説明では、排ガス中の水分を回収する水回収装置２２を備えるガスタービン設備を例に挙げて説明したが、本発明は、外部から補給水の供給を受けるように構成したガスタービン設備にも適用することができる。この場合には、例えば、補給水供給配管２３を介して補給水を脱気部３５に直接供給するように構成すれば良い。
【００３５】
ところで、上記比較例において、脱気後の循環水が加湿装置に至るまでに通過する配管等に耐腐食性の低い部材を利用するには、循環水系統に純水を供給する必要がある。しかしながら、本実施の形態によれば、補給水に酸素が含まれていても脱気部で脱気することができる。これにより、純水を用意する必要がなくなるので、ガスタービン設備の建設コスト及び運用コストを低減することができる。特に、これまでの高湿分利用ガスタービン設備において、水回収装置等で排ガスを冷却して回収した水分を補給水として利用する場合には、回収した補給水中には必ず酸素が含まれているため、耐腐食性の高い部材で循環水系統を構成する必要があった。しかし、本実施の形態のように、循環水及び補給水を同時に脱気できる脱気装置３３を設け、これを水回収装置２２と接続すれば、排ガスから回収した補給水中の酸素を脱気部３５で脱気することができるので、貯水タンク３６から加湿装置１５に至るまでを耐腐食性の低い部材で構成することができると同時に、ガスタービン部１が使用する水量を低減することができる。
【００３６】
また、上記比較例を初めとして一般的な高湿分利用ガスタービン設備では、発電効率を向上させるために、排ガスダクト内の再生熱交換器の下流側に循環水の加熱器を設けることが多い。これに対して、本実施の形態では、脱気装置３３の蒸気発生部３７において排ガスを利用して脱気用の蒸気を生成するとともに、加熱装置１５に供給する循環水の加熱を行っている。これにより、比較例のような加熱器を別途設けることなく循環水を加熱できるので、発電効率を保持しながら建設コストを低減することができる。
【００３７】
なお、上記の実施の形態では、発電効率を向上させるために、脱気した循環水を空気冷却器１４で加熱した後に加湿装置１５に供給する場合を例に挙げて説明したが、空気冷却器１４を設けることなく、循環水供給配管３４を貯水タンク３６から加湿装置１５に直接接続するように構成しても良い。また、上記では、発電効率と脱気効率を向上させるために、排ガスによって補給水を加熱する補給水加熱部４５を設けた場合を例に挙げて説明したが、補給水供給配管２３を排ガスダクト１６の内部に通すことなく、脱気装置３３に直接接続するように構成しても良い。
【００３８】
ところで、上記した第１の実施の形態の構成の一部に変更を加えると、上記の効果に加えて更に新たな効果を得ることができる。以下、この実施の形態を本発明の第２の実施の形態として説明する。
【００３９】
図２は本発明の第２の実施の形態である高湿分利用ガスタービン設備の概略図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付し説明は省略する。
この図に示す高湿分利用ガスタービン設備は、主に、ガスタービン部１と、補給水系統２Ａと、循環水系統３Ａを備えている。
【００４０】
補給水系統２Ａは、補給水供給配管２３Ａを備えている点で第１の実施の形態のものと異なる。補給水供給配管２３Ａは、脱気装置３３Ａ（後述）の上流側に位置する接続点６０において循環水排出配管３２Ａと接続されている。すなわち、この接続点６０において、脱気部３５に供給される循環水及び補給水は合流されている。
【００４１】
循環水系統３Ａは、循環水排出配管３２Ａと、循環水供給配管５１と、合流配管５２と、脱気装置３３Ａを備えている点で第１の実施の形態のものと異なる。
【００４２】
循環水排出配管３２Ａは接続点６０において補給水供給配管２３Ａと接続している。合流配管５２は接続点６０から延びて脱気装置３３Ａに接続する配管であり、その内部では接続点６０で合流した循環水と補給水が下流側の脱気部３５に向かって流通している。このように合流配管５２を設けると、接続点６０の上流側において循環水と補給水に温度偏差がある場合にも、合流配管５２内で循環水と補給水が混合されるので当該温度偏差は解消される。
【００４３】
循環水供給配管５１は、その内部を流通する循環水を加熱するために排ガスダクト１６内に設けられた循環水加熱部５８を有する配管であって、循環水供給配管３４と加湿装置１５を接続しているものである。循環水加熱部５８は、循環水供給配管５１のうち、排ガスダクト１６内に収められた部分である。循環水供給配管５１を流通する循環水は、循環水加熱部５８を流通する際にタービン１１の排ガスによって加熱され、加熱装置１５に供給される。このように循環水加熱部５８を有する循環水供給配管５１を設けると、タービン１１の排ガスからの熱回収量が多くなるので、発電効率を向上させることができる。なお、本実施の形態では、循環水を加熱するために排ガスダクト１６内に循環水加熱部５８を設けたが、この代わりに排ガスと循環水を熱交換させる熱交換器を設けても良い。また、循環水供給配管５１は、本実施の形態では循環水供給配管３４から分岐する配管であるが、貯水タンク３６と加湿装置１５を直接接続する配管とし、循環水供給配管３４から独立させても良い。ただし、この場合には給水ポンプ４０同様のポンプを循環水供給配管５１に設ける必要がある。
【００４４】
脱気装置３３Ａは、スプレノズル５３と、蒸気導入配管５４と、蒸気供給配管５５を備えている点で第１の実施の形態のものと異なる。
【００４５】
スプレノズル５３は、合流配管５２の端部に取り付けられており、脱気部３５内に臨むように設けられている。このスプレノズル５３からは、合流配管５２内で混合された循環水及び補給水が脱気部３５内に向かって噴霧される。ところで、第１の実施の形態では、循環水及び補給水は別々のスプレノズル３８，３９から噴霧されるため、それぞれの温度に偏差がある場合には脱気効率が低下する場合があった。これに対し、本実施の形態は、脱気部３５の上流側の合流配管５２内で合流させた循環水と補給水をスプレノズル５３を介して噴霧している。このように脱気部３５の上流側で循環水及び補給水を合流させると、合流する前の両者に温度偏差がある場合にも、その温度偏差を解消することができる。したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と比較して脱気装置３３Ａの脱気効率を向上させることができる。なお、本実施の形態では、接続点６０において循環水排出配管３２Ａと補給水供給配管２３Ａを接続して循環水と補給水を合流させたが、補給水供給配管２３Ａの下流側の端部を加湿装置１５の貯水部（下部）に接続して合流させても良い。このように構成した場合にも、合流した水が脱気部３５内に導入される箇所にスプレノズル５３を設けても良いことは言うまでもない。
【００４６】
蒸気導入配管５４は、外部の蒸気発生設備からの蒸気を脱気部３５に導入しているものであり、脱気装置３３Ａに取り付けられている。蒸気導入配管５４の上流側の端部は外部の蒸気発生設備と接続されている。外部の蒸気発生設備としては、例えば、本実施の形態と同様に構成された高湿分利用ガスタービン設備の脱気装置がある。このように外部の蒸気発生設備からの蒸気が導入可能なように構成すれば、排ガスの温度が低くて蒸気発生部３７で脱気に必要な蒸気量を確保できない場合（例えば、ガスタービン設備の起動時等）にも、外部から蒸気を補給することにより循環水と補給水を脱気することができる。なお、蒸気導入配管５４には、蒸気の導入量を状況に応じて調整するために、流量調整弁５６を設けることが好ましい。
【００４７】
蒸気供給配管５５は、蒸気発生部３７で発生させた蒸気を外部の蒸気利用設備に供給するものであり、脱気装置３３Ａに取り付けられている。蒸気供給配管５５の下流側の端部は、外部の蒸気利用設備と接続されている。外部の蒸気利用設備としては、例えば、本実施の形態と同様に構成された高湿分利用ガスタービン設備の脱気装置がある。このように外部の蒸気利用設備に蒸気を供給可能なように構成すれば、過剰に発生した蒸気が有効利用されるので熱効率を向上させることができる。例えば、他の高湿分利用ガスタービン設備の脱気装置に蒸気が供給可能なように蒸気供給配管５５を構成すれば、他の高湿分利用ガスタービン設備の脱気装置で脱気に必要な蒸気量を確保できない場合にも蒸気を補給することができる。なお、蒸気供給配管５５には、蒸気の供給量を状況に応じて調整するために、流量調整弁５７を設けることが好ましい。
【００４８】
なお、以上において説明した各実施の形態の高湿分利用ガスタービン設備の吸気ダクト１２に吸気加湿装置（図示せず）を設けても良い。このように吸気加湿装置を設けると圧縮機１３の負荷を低減することができるので、発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態である高湿分利用ガスタービン設備の概略図。
【図２】本発明の第２の実施の形態である高湿分利用ガスタービン設備の概略図。
【符号の説明】
【００５０】
１１ タービン
１３ 圧縮機
１４ 空気冷却器
１５ 加湿装置
１６ 排ガスダクト
１７ 再生熱交換器
１９ 燃焼器
２２ 水回収装置
２３ 補給水供給配管
３２ 循環水排出配管
３３ 脱気装置
３４ 循環水供給配管
３５ 脱気部
３６ 貯水タンク
３７ 蒸気発生部
３８ スプレノズル
３９ スプレノズル
５１ 循環水供給配管
５２ 合流配管
５３ スプレノズル
５４ 蒸気導入配管
５５ 蒸気供給配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加湿空気と燃料から得た燃焼ガスによってタービンを駆動する高湿分利用ガスタービン設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
高湿分利用ガスタービン設備は、圧縮機で圧縮した空気を加湿装置で加湿し、その加湿空気を燃焼器に送って燃焼ガスを発生させてタービンを駆動するものである。このように燃焼器に供給する圧縮空気を加湿すると、燃焼ガスの流量が増加するとともに燃焼ガスの比熱が増加するので、圧縮空気を加湿しない場合と比較してタービン出力を増大することができる。また、加湿装置用の湿分生成や圧縮空気の加熱等、発電に必要な熱量をタービンからの排ガスから回収すると発電効率を更に向上させることができる。
【０００３】
ところで、この種のガスタービン設備には、加湿装置で圧縮空気の加湿に用いる水を循環して利用するための循環水系統が設けられている。この系統内を循環する水は加湿装置内で圧縮空気と接触して酸素を含むため、酸素を含んだ循環水が流通する箇所には耐腐食性の高い材料（例えば、ステンレス鋼）を用いる必要がある。この点の改善を図った技術としては、真空脱気装置によって循環水の圧力を低下させることで飽和状態を作り出し、循環水の溶存酸素濃度を低下させている（即ち、酸素を脱気している）ものがある（特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２６４１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的に、高湿分利用ガスタービン設備の加湿装置では、圧縮空気の加湿に使用された分だけ循環水が減少するので、適宜補給水を供給する必要がある。したがって、この補給水についても、循環水系統を腐食から保護する観点から、酸素が含まれていないものを利用することが求められる。ところが、上記技術では補給水を脱気する機構については触れられていない。また、上記技術のように真空脱気装置で循環水の圧力を低下させるだけでは気液接触面積が限られるため、脱気の効率が芳しくないという点も指摘できる。
【０００６】
本発明の目的は、循環水及び補給水を同時に効率良く脱気することができる高湿分利用ガスタービン設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、燃焼ガスによって駆動されるタービンと、空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された空気を循環水と接触させて加湿する加湿装置と、この加湿装置で加湿された空気を前記タービンからの排ガスによって加熱する再生熱交換器と、この再生熱交換器で加熱された空気と燃料を燃焼して、前記タービンを駆動させる燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記加湿装置で空気の加湿に用いられた循環水及び前記加湿装置への補給水が供給され、この循環水及び補給水を蒸気で脱気する脱気部、この脱気部で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンク、及び、この貯水タンクの循環水及び補給水を前記タービンからの排ガスで加熱して蒸発させ、その蒸気を前記脱気部に供給する蒸気発生部を有する脱気装置と、前記貯水タンクの循環水及び補給水を前記加湿装置に供給する循環水供給配管とを備えるものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧縮空気の加湿に利用する循環水と補給水の脱気を効率良く同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施の形態である高湿分利用ガスタービン設備の概略図である。
この図に示す高湿分利用ガスタービン設備は、主に、ガスタービン部１と、補給水系統２と、循環水系統３を備えている。
【００１１】
ガスタービン部１は、燃焼ガスによって駆動されるタービン１１と、吸気ダクト１２から導入された空気を圧縮する圧縮機１３と、圧縮機１３で圧縮された空気（圧縮空気）を冷却する空気冷却器１４と、空気冷却器１４からの圧縮空気を循環水と直接接触させて加湿する加湿装置１５と、加湿装置１５で加湿された圧縮空気を排ガスダクト１６を流れるガスタービン１１からの排ガスによって加熱する再生熱交換器１７と、再生熱交換器１７で加熱された空気と燃料配管１８から導入した燃料を混合して燃焼し、タービン１１を駆動させる燃焼ガスを発生する燃焼器１９と、タービン１１によって駆動され電気を発生する発電機２０を備えている。
【００１２】
加湿装置１５は、その内部の上方に設けられたノズル２１と、ノズル２１の下方に設けられた充填物（図示せず）を有している。ノズル２１からは空気冷却器１４で圧縮空気と熱交換して加熱された温水（循環水）が散水されており、充填物の表面にはノズル２１から散水された水が流下している。このように充填物の表面を流れる水は、加湿装置１５内部に導入された圧縮空気と接触して圧縮空気を加湿する。圧縮空気の加湿の際に余った温水は、充填物から落下して装置１５内の下部（貯水部）に貯まるようになっている。このように装置１５内に貯まった水は、循環水系統３によって脱気された後に再度圧縮空気の加湿に利用される。
【００１３】
補給水系統２は、ガスタービン部１の排ガス中から水を回収して循環水系統３に補給するものである。この補給水系統２は、排ガス中の水分を凝縮して回収する水回収装置２２と、水回収装置２２で得た回収水を循環水系統３の脱気装置３３（後述）に供給する補給水供給配管２３を備えている。
【００１４】
水回収装置２２は、装置２２内に散水される水を循環させる循環ポンプ２５と、循環ポンプ２５からの水を冷却する冷却装置２６と、装置２２内の水量が不足した場合に外部の水を適宜補給する給水ポンプ２７を有している。
【００１５】
補給水供給配管２３は、水回収装置２２の下部から延びて循環水系統３の脱気装置３３（後述）に接続する配管である。この補給水供給配管２３は、水回収装置２２内の回収水を脱気装置３３へ送る復水ポンプ２８と、排ガスで補給水を加熱する補給水加熱部４５を有している。補給水加熱部４５は、補給水供給配管２３のうち、排ガスダクト１６内に収められた部分である。補給水は補給水加熱部４５を通過する際にタービン１１の排ガスによって加熱される。このように排ガスで補給水を加熱すると、水が飽和状態に近づくため脱気装置３３内における脱気効率を向上させることができる。
【００１６】
水回収装置２２において、装置２２下部に貯められた水は、循環ポンプ２５によって汲み上げられた後に冷却装置２６で冷却され、水回収装置２２内の上部から排ガスに対して散水される。排ガス中に含まれる水分は、散水された水（冷却水）によって凝縮され凝縮水として落下し、装置２２下部に再度貯められる。排ガスから回収された水は、補給水供給配管２３を介して復水ポンプ２８によって循環水系統３の脱気装置３３に供給される。また、水回収装置２２で水分を回収された排ガスは、排ガス流通方向の下流側に設けられた煙突２９を介して大気中に放出される。このように水回収装置２２を設ければ、排ガス中の水分を回収して加湿装置１５の補給水として利用することができるので、ガスタービン部１が使用する水量を低減することができる。
【００１７】
循環水系統３は、加湿装置１５で圧縮空気の加湿に利用される循環水を循環させるものである。循環水系統３は、加湿装置１５内に貯まった循環水を排出する循環水排出配管３２と、循環水排出配管３２からの循環水の脱気を行う脱気装置３３と、脱気した水を加湿装置に供給する循環水供給配管３４を備えている。
【００１８】
循環水排出配管３２は、加湿装置１５の下部から延びる配管であり、脱気装置３３の脱気部３５（後述）と接続している。この循環水排出配管３２には、排出ポンプ４１が設けられている。排出ポンプ４１は、加湿装置１５内に貯まった水を脱気部３５に向かって送り出すものである。
【００１９】
脱気装置３３は、循環水及び補給水を蒸気で同時に脱気する脱気部３５と、脱気部３５で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンク３６と、脱気部３５における脱気用の蒸気を発生する蒸気発生部３７を備えている。
【００２０】
脱気部３５には、循環水排出配管３２と補給水供給配管２３が接続されている。循環水排出配管３２が脱気部３５内に臨む端部にはスプレノズル３８が設けられており、補給水供給配管２３が脱気部３５内に臨む端部にはスプレノズル３９が設けられている。スプレノズル３８からは循環水が、スプレノズル３９からは補給水が脱気部３５内に向かって噴霧されている。これにより循環水及び補給水は、脱気部３５内の蒸気と直接接触させられる。なお、脱気部３５内に、スプレノズル３８，３９から噴霧された水が流下するトレイを設けても良い。このようにトレイを設けると、スプレノズル３８，３９から噴霧された水はトレイ上を流れ落ちながら脱気されるので、脱気効率を向上させることができる。
【００２１】
貯水タンク３６は、脱気部３５の下方に設けられており、脱気部３５と連通している。脱気部３５で酸素あるいは炭酸ガス等を取り除かれた循環水及び補給水は、この貯水タンク３６に貯められる。
【００２２】
蒸気発生部３７は、排ガスダクト１６内に収められた配管であり、その端部は貯水タンク３６の下部と接続されている。蒸気発生部３７は、貯水タンク３６から導入した水をタービン１１からの排ガスを利用して蒸発させ、その蒸気を貯水タンク３６を介して脱気部３５に供給している。
【００２３】
循環水供給配管３４は、貯水タンク３６の下部から延びる配管であり、加湿装置１５と接続している。循環水供給配管３４には、貯水タンク３６側から加湿装置１５側に向かって順番に、給水ポンプ４０と、空気冷却器１４が設けられている。給水ポンプ４０は、貯水タンク３６内の水を加湿装置１５に向かって送り出すものである。空気冷却器１４は、圧縮機１３からの圧縮空気と加湿装置１５の循環水を熱交換させる熱交換器であり、その内部に循環水供給配管３４が配されている。
【００２４】
次に本実施の形態の高湿分利用ガスタービン設備の動作を説明する。
【００２５】
上記のように構成される高湿分利用ガスタービン設備において、吸気ダクト１２から導入された空気は、圧縮機１３で圧縮されて空気冷却器１４で冷却される。空気冷却器１４で冷却された圧縮空気は、加湿装置１５に導入されて加湿された後に、再生熱交換器１７によって加熱される。再生熱交換器１７で加熱された圧縮空気は、燃焼器１９において燃料とともに燃焼され燃焼ガスとなってタービン１１を回転させる。このように加湿装置１５で加湿した圧縮空気を燃焼すると、燃焼ガスの流量が増加するとともに燃焼ガスの比熱が増加するので、圧縮空気を加湿しない場合と比較してタービン出力を増大することができる。タービン１１を回転させた排ガスは、排ガスダクト１６を通過する際に再生熱交換器１７内の圧縮空気、蒸気発生部３７内の水、及び補給水配管２３内の補給水を加熱し、水回収装置２２に導かれる。
【００２６】
水回収装置２２に導かれた排ガスは、上方から散水される冷水によって冷却される。これにより排ガス中に含まれていた水分が凝縮して落下し、水回収装置２２内に貯められる。水回収装置２２で排ガスから回収された水は、補給水供給配管２３を介して、補給水加熱部４５においてタービン１１の排ガスによって加熱された後に、脱気装置３３の脱気部３５に送られる。脱気装置３３の脱気部３５には、さらに、加湿装置１５で圧縮空気を加湿する際に余った水が循環水排出配管３２を介して導かれる。
【００２７】
脱気装置３３において、循環水排出配管３２からの循環水はスプレノズル３８を介して、補給水供給配管２３からの補給水はスプレノズル３９を介して脱気部３５内に噴霧される。これにより循環水と補給水を脱気部３５において同時に脱気することができる。また、循環水と補給水は、スプレノズル３８，３９から噴霧されて脱気部３５内に拡散されるので、蒸気との接触面積が大きい状態で長時間攪拌される。したがって、脱気部３５内における循環水及び補給水と蒸気の熱交換が促進されるので、効率良く脱気することができる。
【００２８】
上記のように脱気された循環水及び補給水は、ともに貯水タンク３６に一旦貯められ、循環水供給配管３４を通って空気冷却器１４で加熱された後に加湿装置１５に供給される。
【００２９】
次に本実施の形態の効果について、比較例を参照しながら説明する。
【００３０】
一般的な高湿分利用ガスタービン設備においては、加湿装置で圧縮空気を加湿する際に余った水（循環水）は、酸素を含んだ状態で循環水系統内を循環する。そのため、循環水系統を構成する機器・配管等には耐腐食性の高い材質（例えば、ステンレス鋼）を用いる必要があり、建設コストが高額になる傾向がある。この点の改善を図った技術には、真空脱気装置を設け循環水の圧力を低下させることにより飽和状態をつくり出すことで循環水の溶存酸素濃度を低下させているものがある（特許文献１等参照）。
【００３１】
ところで、高湿分利用ガスタービン設備の加湿装置では、圧縮空気の加湿に使用された分だけ循環水が減少するので、適宜補給水を供給する必要がある。したがって、この補給水についても、循環水系統を腐食から保護する観点から、酸素が含まれていないものを利用することが求められる。ところが、上記の比較例では補給水を脱気する手段については触れられておらず、循環水系統を耐腐食性の低い部材で構成するためには補給水として純水を利用する必要がある。また、上記の比較例のように真空脱気装置で循環水の圧力を低下させるだけでは気液接触面積が限られるため脱気の効率が芳しくないという点も指摘できる。
【００３２】
これに対して、本実施の形態の高湿分利用ガスタービン設備は、加湿装置１５で空気の加湿に用いられた循環水及び加湿装置１５への補給水がスプレノズル３８，３９を介して供給され、この循環水及び補給水を蒸気で脱気する脱気部３５と、脱気部３５で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンク３６と、貯水タンク３６の循環水及び補給水をタービン１１からの排ガスを利用して蒸発させ、その蒸気を脱気部３５に供給する蒸気発生部３７を有する脱気装置３３を備えている。
【００３３】
このように構成した高湿分利用ガスタービン設備によれば、脱気部３５に循環水及び補給水が同時に供給されるので、循環水の脱気と共に補給水の脱気を行うことができる。これにより、酸素を含んだ水を補給水として利用した場合にも、補給水が貯水タンク３６から加湿装置１５に至るまでに通過する機器・配管（例えば、循環水供給配管３４、空気冷却器１４）等を耐腐食性の低い材質で構成することができるので、ガスタービン設備の建設コストを低減することができる。また、本実施の形態における循環水及び補給水は、スプレノズル３８，３９を介して噴霧され、脱気部３５内に拡散されるので、蒸気との接触面積が大きい状態で長時間攪拌される。これにより脱気部３５内における循環水及び補給水と蒸気の熱交換が促進されるので、比較例のように循環水の圧力を低下させて飽和状態にする場合と比較して効率良く脱気することができる。以上のように、本実施の形態の高湿分利用ガスタービン設備によれば、圧縮空気の加湿に利用する循環水と補給水の脱気を効率良く同時に行うことができる。
【００３４】
なお、上記の説明では、排ガス中の水分を回収する水回収装置２２を備えるガスタービン設備を例に挙げて説明したが、本発明は、外部から補給水の供給を受けるように構成したガスタービン設備にも適用することができる。この場合には、例えば、補給水供給配管２３を介して補給水を脱気部３５に直接供給するように構成すれば良い。
【００３５】
ところで、上記比較例において、脱気後の循環水が加湿装置に至るまでに通過する配管等に耐腐食性の低い部材を利用するには、循環水系統に純水を供給する必要がある。しかしながら、本実施の形態によれば、補給水に酸素が含まれていても脱気部で脱気することができる。これにより、純水を用意する必要がなくなるので、ガスタービン設備の建設コスト及び運用コストを低減することができる。特に、これまでの高湿分利用ガスタービン設備において、水回収装置等で排ガスを冷却して回収した水分を補給水として利用する場合には、回収した補給水中には必ず酸素が含まれているため、耐腐食性の高い部材で循環水系統を構成する必要があった。しかし、本実施の形態のように、循環水及び補給水を同時に脱気できる脱気装置３３を設け、これを水回収装置２２と接続すれば、排ガスから回収した補給水中の酸素を脱気部３５で脱気することができるので、貯水タンク３６から加湿装置１５に至るまでを耐腐食性の低い部材で構成することができると同時に、ガスタービン部１が使用する水量を低減することができる。
【００３６】
また、上記比較例を初めとして一般的な高湿分利用ガスタービン設備では、発電効率を向上させるために、排ガスダクト内の再生熱交換器の下流側に循環水の加熱器を設けることが多い。これに対して、本実施の形態では、脱気装置３３の蒸気発生部３７において排ガスを利用して脱気用の蒸気を生成するとともに、加熱装置１５に供給する循環水の加熱を行っている。これにより、比較例のような加熱器を別途設けることなく循環水を加熱できるので、発電効率を保持しながら建設コストを低減することができる。
【００３７】
なお、上記の実施の形態では、発電効率を向上させるために、脱気した循環水を空気冷却器１４で加熱した後に加湿装置１５に供給する場合を例に挙げて説明したが、空気冷却器１４を設けることなく、循環水供給配管３４を貯水タンク３６から加湿装置１５に直接接続するように構成しても良い。また、上記では、発電効率と脱気効率を向上させるために、排ガスによって補給水を加熱する補給水加熱部４５を設けた場合を例に挙げて説明したが、補給水供給配管２３を排ガスダクト１６の内部に通すことなく、脱気装置３３に直接接続するように構成しても良い。
【００３８】
ところで、上記した第１の実施の形態の構成の一部に変更を加えると、上記の効果に加えて更に新たな効果を得ることができる。以下、この実施の形態を本発明の第２の実施の形態として説明する。
【００３９】
図２は本発明の第２の実施の形態である高湿分利用ガスタービン設備の概略図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付し説明は省略する。
この図に示す高湿分利用ガスタービン設備は、主に、ガスタービン部１と、補給水系統２Ａと、循環水系統３Ａを備えている。
【００４０】
補給水系統２Ａは、補給水供給配管２３Ａを備えている点で第１の実施の形態のものと異なる。補給水供給配管２３Ａは、脱気装置３３Ａ（後述）の上流側に位置する接続点６０において循環水排出配管３２Ａと接続されている。すなわち、この接続点６０において、脱気部３５に供給される循環水及び補給水は合流されている。
【００４１】
循環水系統３Ａは、循環水排出配管３２Ａと、循環水供給配管５１と、合流配管５２と、脱気装置３３Ａを備えている点で第１の実施の形態のものと異なる。
【００４２】
循環水排出配管３２Ａは接続点６０において補給水供給配管２３Ａと接続している。合流配管５２は接続点６０から延びて脱気装置３３Ａに接続する配管であり、その内部では接続点６０で合流した循環水と補給水が下流側の脱気部３５に向かって流通している。このように合流配管５２を設けると、接続点６０の上流側において循環水と補給水に温度偏差がある場合にも、合流配管５２内で循環水と補給水が混合されるので当該温度偏差は解消される。
【００４３】
循環水供給配管５１は、その内部を流通する循環水を加熱するために排ガスダクト１６内に設けられた循環水加熱部５８を有する配管であって、循環水供給配管３４と加湿装置１５を接続しているものである。循環水加熱部５８は、循環水供給配管５１のうち、排ガスダクト１６内に収められた部分である。循環水供給配管５１を流通する循環水は、循環水加熱部５８を流通する際にタービン１１の排ガスによって加熱され、加熱装置１５に供給される。このように循環水加熱部５８を有する循環水供給配管５１を設けると、タービン１１の排ガスからの熱回収量が多くなるので、発電効率を向上させることができる。なお、本実施の形態では、循環水を加熱するために排ガスダクト１６内に循環水加熱部５８を設けたが、この代わりに排ガスと循環水を熱交換させる熱交換器を設けても良い。また、循環水供給配管５１は、本実施の形態では循環水供給配管３４から分岐する配管であるが、貯水タンク３６と加湿装置１５を直接接続する配管とし、循環水供給配管３４から独立させても良い。ただし、この場合には給水ポンプ４０同様のポンプを循環水供給配管５１に設ける必要がある。
【００４４】
脱気装置３３Ａは、スプレノズル５３と、蒸気導入配管５４と、蒸気供給配管５５を備えている点で第１の実施の形態のものと異なる。
【００４５】
スプレノズル５３は、合流配管５２の端部に取り付けられており、脱気部３５内に臨むように設けられている。このスプレノズル５３からは、合流配管５２内で混合された循環水及び補給水が脱気部３５内に向かって噴霧される。ところで、第１の実施の形態では、循環水及び補給水は別々のスプレノズル３８，３９から噴霧されるため、それぞれの温度に偏差がある場合には脱気効率が低下する場合があった。これに対し、本実施の形態は、脱気部３５の上流側の合流配管５２内で合流させた循環水と補給水をスプレノズル５３を介して噴霧している。このように脱気部３５の上流側で循環水及び補給水を合流させると、合流する前の両者に温度偏差がある場合にも、その温度偏差を解消することができる。したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と比較して脱気装置３３Ａの脱気効率を向上させることができる。なお、本実施の形態では、接続点６０において循環水排出配管３２Ａと補給水供給配管２３Ａを接続して循環水と補給水を合流させたが、補給水供給配管２３Ａの下流側の端部を加湿装置１５の貯水部（下部）に接続して合流させても良い。このように構成した場合にも、合流した水が脱気部３５内に導入される箇所にスプレノズル５３を設けても良いことは言うまでもない。
【００４６】
蒸気導入配管５４は、外部の蒸気発生設備からの蒸気を脱気部３５に導入しているものであり、脱気装置３３Ａに取り付けられている。蒸気導入配管５４の上流側の端部は外部の蒸気発生設備と接続されている。外部の蒸気発生設備としては、例えば、本実施の形態と同様に構成された高湿分利用ガスタービン設備の脱気装置がある。このように外部の蒸気発生設備からの蒸気が導入可能なように構成すれば、排ガスの温度が低くて蒸気発生部３７で脱気に必要な蒸気量を確保できない場合（例えば、ガスタービン設備の起動時等）にも、外部から蒸気を補給することにより循環水と補給水を脱気することができる。なお、蒸気導入配管５４には、蒸気の導入量を状況に応じて調整するために、流量調整弁５６を設けることが好ましい。
【００４７】
蒸気供給配管５５は、蒸気発生部３７で発生させた蒸気を外部の蒸気利用設備に供給するものであり、脱気装置３３Ａに取り付けられている。蒸気供給配管５５の下流側の端部は、外部の蒸気利用設備と接続されている。外部の蒸気利用設備としては、例えば、本実施の形態と同様に構成された高湿分利用ガスタービン設備の脱気装置がある。このように外部の蒸気利用設備に蒸気を供給可能なように構成すれば、過剰に発生した蒸気が有効利用されるので熱効率を向上させることができる。例えば、他の高湿分利用ガスタービン設備の脱気装置に蒸気が供給可能なように蒸気供給配管５５を構成すれば、他の高湿分利用ガスタービン設備の脱気装置で脱気に必要な蒸気量を確保できない場合にも蒸気を補給することができる。なお、蒸気供給配管５５には、蒸気の供給量を状況に応じて調整するために、流量調整弁５７を設けることが好ましい。
【００４８】
なお、以上において説明した各実施の形態の高湿分利用ガスタービン設備の吸気ダクト１２に吸気加湿装置（図示せず）を設けても良い。このように吸気加湿装置を設けると圧縮機１３の負荷を低減することができるので、発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態である高湿分利用ガスタービン設備の概略図。
【図２】本発明の第２の実施の形態である高湿分利用ガスタービン設備の概略図。
【符号の説明】
【００５０】
１１ タービン
１３ 圧縮機
１４ 空気冷却器
１５ 加湿装置
１６ 排ガスダクト
１７ 再生熱交換器
１９ 燃焼器
２２ 水回収装置
２３ 補給水供給配管
３２ 循環水排出配管
３３ 脱気装置
３４ 循環水供給配管
３５ 脱気部
３６ 貯水タンク
３７ 蒸気発生部
３８ スプレノズル
３９ スプレノズル
５１ 循環水供給配管
５２ 合流配管
５３ スプレノズル
５４ 蒸気導入配管
５５ 蒸気供給配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
空気を圧縮する圧縮機と、
この圧縮機で圧縮された空気を循環水と接触させて加湿する加湿装置と、
この加湿装置で加湿された空気を前記タービンからの排ガスによって加熱する再生熱交換器と、
この再生熱交換器で加熱された空気と燃料を燃焼して、前記タービンを駆動させる燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記加湿装置で空気の加湿に用いられた循環水及び前記加湿装置への補給水が供給され、この循環水及び補給水を蒸気で脱気する脱気部と、この脱気部で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンクと、この貯水タンクの循環水及び補給水を前記タービンからの排ガスで加熱して蒸発させ、その蒸気を前記脱気部に供給する蒸気発生部とを有する脱気装置と、
前記貯水タンクの循環水及び補給水を前記加湿装置に供給する循環水供給配管とを備えることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項２】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記脱気部に供給される循環水及び補給水は、前記脱気部の上流で合流されていることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項３】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記脱気装置は、外部の蒸気発生設備からの蒸気を前記脱気部に導入する蒸気導入配管を有することを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項４】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記脱気装置は、前記蒸気発生部で発生させた蒸気を外部の蒸気利用設備に供給する蒸気供給配管を有することを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項５】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記ガスタービンからの排ガスを冷却し、排ガス中の水分を凝縮して回収する水回収装置と、
この水回収装置で得た回収水を前記加湿装置への補給水として前記脱気部に供給する補給水供給配管とを備えることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項６】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記循環水供給配管は、その内部を流通する循環水を加熱するために、前記ガスタービンからの排ガスの流通路内に設けられた循環水加熱手段を有していることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項７】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記圧縮機で圧縮された空気と前記循環水供給配管の循環水とを熱交換させる空気冷却器を備えていることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項８】
燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
空気を圧縮する圧縮機と、
この圧縮機で圧縮された空気を循環水と接触させて加湿する加湿装置と、
この加湿装置で加湿された空気を前記タービンからの排ガスによって加熱する再生熱交換器と、
この再生熱交換器で加熱された空気と燃料を燃焼して、前記タービンを駆動させる燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記ガスタービンからの排ガスを冷却し、排ガス中の水分を凝縮して回収する水回収装置と、
前記加湿装置で空気の加湿に用いられた循環水、及び前記水回収装置で得られた補給水が供給され、この循環水及び補給水を蒸気で脱気する脱気部と、この脱気部で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンクと、この貯水タンクの循環水及び補給水を前記タービンからの排ガスで加熱して蒸発させ、その蒸気を前記脱気部に供給する蒸気発生部とを有する脱気装置と、
前記貯水タンクの循環水及び補給水を前記加湿装置に供給する循環水供給配管とを備えることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項１】
燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
空気を圧縮する圧縮機と、
この圧縮機で圧縮された空気を循環水と接触させて加湿する加湿装置と、
この加湿装置で加湿された空気を前記タービンからの排ガスによって加熱する再生熱交換器と、
この再生熱交換器で加熱された空気と燃料を燃焼して、前記タービンを駆動させる燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記加湿装置で空気の加湿に用いられた循環水及び前記加湿装置への補給水が供給され、この循環水及び補給水を蒸気で脱気する脱気部と、この脱気部で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンクと、この貯水タンクの循環水及び補給水を前記タービンからの排ガスで加熱して蒸発させ、その蒸気を前記脱気部に供給する蒸気発生部とを有する脱気装置と、
前記貯水タンクの循環水及び補給水を前記加湿装置に供給する循環水供給配管とを備えることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項２】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記脱気部に供給される循環水及び補給水は、前記脱気部の上流で合流されていることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項３】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記脱気装置は、外部の蒸気発生設備からの蒸気を前記脱気部に導入する蒸気導入配管を有することを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項４】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記脱気装置は、前記蒸気発生部で発生させた蒸気を外部の蒸気利用設備に供給する蒸気供給配管を有することを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項５】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記ガスタービンからの排ガスを冷却し、排ガス中の水分を凝縮して回収する水回収装置と、
この水回収装置で得た回収水を前記加湿装置への補給水として前記脱気部に供給する補給水供給配管とを備えることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項６】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記循環水供給配管は、その内部を流通する循環水を加熱するために、前記ガスタービンからの排ガスの流通路内に設けられた循環水加熱手段を有していることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項７】
請求項１記載の高湿分利用ガスタービン設備において、
前記圧縮機で圧縮された空気と前記循環水供給配管の循環水とを熱交換させる空気冷却器を備えていることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【請求項８】
燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
空気を圧縮する圧縮機と、
この圧縮機で圧縮された空気を循環水と接触させて加湿する加湿装置と、
この加湿装置で加湿された空気を前記タービンからの排ガスによって加熱する再生熱交換器と、
この再生熱交換器で加熱された空気と燃料を燃焼して、前記タービンを駆動させる燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記ガスタービンからの排ガスを冷却し、排ガス中の水分を凝縮して回収する水回収装置と、
前記加湿装置で空気の加湿に用いられた循環水、及び前記水回収装置で得られた補給水が供給され、この循環水及び補給水を蒸気で脱気する脱気部と、この脱気部で脱気された循環水及び補給水が貯められる貯水タンクと、この貯水タンクの循環水及び補給水を前記タービンからの排ガスで加熱して蒸発させ、その蒸気を前記脱気部に供給する蒸気発生部とを有する脱気装置と、
前記貯水タンクの循環水及び補給水を前記加湿装置に供給する循環水供給配管とを備えることを特徴とする高湿分利用ガスタービン設備。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−４１３８３（Ｐ２００９−４１３８３Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０５０２１（Ｐ２００７−２０５０２１）
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
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