JP6390067B2 - 排熱回収システム、これを備えているガスタービンプラント、及び排熱回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷却空気を生成する際の排熱を回収する排熱回収システム、これを備えているガスタービンプラント、及び排熱回収方法に関する。

ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、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、燃焼ガスにより駆動するタービンとを有している。このガスタービンでは、圧縮機からの抽気を静翼等の高温部品に供給してこれら高温部品の冷却を行う場合がある。

以下の特許文献１には、圧縮機からの抽気を空気冷却器によって冷却し、冷却空気を生成する際に排熱ボイラからの蒸気を熱媒体として空気冷却器に導入し、空気冷却器の排熱回収を行っている構成が開示されている。

特開平１０−１６９４１４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、蒸気が導入されることで圧縮機からの抽気との間の温度差が大きくなっており、空気冷却器（冷却空気クーラ）での排熱回収の効率向上に余地が残されている。即ち、十分に低い温度の冷却空気を生成できていないのが現状である。

そこで、本発明は、圧縮機から抽気した空気から冷却空気を生成する際に生じる排熱の回収効率を向上させ、効率的に冷却空気の生成が可能な排熱回収システム、ガスタービンプラント、及び排熱回収方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としての排熱回収システムは、空気を圧縮する圧縮機、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、及び、燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンにおける前記圧縮機から前記空気を抽気して、抽気した該空気を冷却して高温部品を冷却する冷却空気を生成する冷却空気クーラと、前記冷却空気クーラからの排熱を回収する排熱回収装置と、を備え、前記排熱回収装置は、前記冷却空気クーラに、熱媒体として互いに温度レベルの異なる複数の流体を各々流通させることで、前記排熱の回収を行う複数の回収部を有し、前記複数の回収部は、高温の前記排熱から低温の前記排熱に向かって、温度レベルが高い熱媒体から温度レベルの低い熱媒体に順次回収するように配置されており、前記排熱回収装置は、回収した前記排熱によって、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と、前記タービンからの排気ガスで水を順次加熱する複数の節炭器を有する排熱回収ボイラと、前記水を前記流体として前記冷却空気クーラに供給した後に、前記複数の節炭器のうちで最も低温側に設けられた低圧節炭器に供給する給水部と、を有し、前記低沸点媒体ランキンサイクルは、前記低圧節炭器の出口からの水の熱によって駆動される。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記回収部は、前記複数の流体として、互いに同一の物質であり、かつ、互いに圧力が異なる流体を前記冷却空気クーラに流通させてもよい。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記回収部は、前記複数の流体として、互いに同一の物質であり、かつ、物質の相が異なる流体を前記冷却空気クーラに流通させてもよい。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記回収部は、前記複数の流体として、互いに沸点が異なる流体を前記冷却空気クーラに流通させてもよい。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記冷却空気クーラは、前記複数の流体のうちの少なくとも一つを蒸発させる蒸発器を有していてもよい。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記排熱回収装置における前記回収部は、前記タービンからの排気ガスで水を加熱する排熱回収ボイラを有し、前記排熱回収ボイラは、前記複数の流体として前記水を前記冷却空気クーラに流通させてもよい。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記排熱回収装置は、前記排熱回収ボイラに加え、該排熱回収ボイラで加熱された前記水を作動媒体として駆動する蒸気タービンをさらに有してもよい。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記排熱回収装置における前記回収部は、前記複数の流体のうちの少なくとも一つとして、前記蒸気タービンの出口からの蒸気を前記冷却空気クーラへ流通させてもよい。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記冷却空気クーラは、前記高温部品として前記タービン及び前記燃焼器の構成部品のうちの少なくとも一方の冷却を行う冷却空気を生成してもよい。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記排熱回収装置における前記回収部は、少なくとも三つが設けられていてもよい。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記排熱回収装置における前記回収部は、前記複数の流体のうちの少なくとも一つとして、前記燃焼器で燃焼させる前記燃料を前記冷却空気クーラへ流通させてもよい。

また、上記の排熱回収システムにおいて、前記排熱回収装置は、前記燃焼器で燃焼させる前記燃料を、前記複数の流体のうちの少なくとも一つによって加熱してもよい。

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、上記の排熱回収システムと、空気を圧縮する圧縮機、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、及び、燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、を備える。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としての排熱回収方法は、空気を圧縮する圧縮機、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、及び、燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンにおける前記圧縮機から前記空気を抽気する抽気工程と、抽気した前記空気を冷却して高温部品を冷却する冷却空気を生成する冷却工程と、前記冷却空気を生成した際の排熱を、熱媒体として互いに温度レベルの異なる複数の流体によって回収する排熱回収工程と、を含み、前記排熱回収工程では、高温の前記排熱から低温の前記排熱に向かって、温度レベルが高い熱媒体から温度レベルの低い熱媒体に順次回収し、
前記排熱回収工程では、前記排熱を、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駆動することで回収し、前記排熱回収工程では、前記タービンからの排気ガスで水を順次加熱する複数の節炭器を有する排熱回収ボイラからの水を前記複数の流体として前記排熱を回収した後に、前記複数の節炭器のうちで最も低温側に設けられた低圧節炭器に供給し、該低圧節炭器の出口からの水の熱によって前記低沸点媒体ランキンサイクルを駆動する。

また、上記の排熱回収方法において、前記排熱回収工程では、前記複数の流体として、同一の物質であり、かつ、互いに圧力が異なる流体によって前記排熱を回収してもよい。

また、上記の排熱回収方法において、前記排熱回収工程では、前記複数の流体として、同一の物質であり、かつ、物質の相が異なる流体によって前記排熱を回収してもよい。

また、上記の排熱回収方法において、前記排熱回収工程では、前記複数の流体として、互いに沸点の異なる流体によって前記排熱を回収してもよい。

また、上記の排熱回収方法において、前記冷却工程では、前記複数の流体のうちの少なくとも一つの流体を蒸発させてもよい。

また、上記の排熱回収方法において、前記排熱回収工程では、前記複数の流体として、前記タービンからの排気ガスで水を加熱する排熱回収ボイラからの水によって前記排熱を回収してもよい。

また、上記の排熱回収方法において、前記排熱回収工程では、前記排熱回収ボイラで加熱された前記水を作動媒体として駆動する蒸気タービンの出口からの水の蒸気によって前記排熱を回収してもよい。

また、上記の排熱回収方法において、前記排熱回収工程では、前記冷却空気を生成した際の前記排熱を、前記熱媒体として互いに温度レベルの異なる少なくとも三つの流体によって回収してもよい。

また、上記の排熱回収方法において、前記排熱回収工程では、前記複数の流体のうちの少なくとも一つとして、前記燃焼器で燃焼させる前記燃料によって前記排熱を回収してもよい。

また、上記の排熱回収方法において、前記排熱回収工程では、前記燃焼器で燃焼させる前記燃料を、前記複数の流体のうちの少なくとも一つによって加熱してもよい。

上記した排熱回収システム、ガスタービンプラント及び排熱回収方法によれば、温度レベルの異なる複数の流体を熱媒体として用い、冷却空気を生成する際に生じる排熱を回収することで排熱の回収効率を向上させ、効率的に冷却空気の生成が可能である。

本発明に係る第一参考例におけるガスタービンプラントの系統図である。 本発明に係る第一参考例におけるガスタービンプラントでの、排熱回収方法の手順を示すフロー図である。 本発明に係る第一参考例の変形例における第一回収部及び第二回収部を示す図であって、（ａ）は第一変形例を（ｂ）は第二変形例を示す。 本発明に係る第二参考例におけるガスタービンプラントの系統図である。 本発明に係る第三参考例におけるガスタービンプラントの系統図である。 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。 本発明に係る第四参考例におけるガスタービンプラントの系統図である。 本発明に係る第五参考例におけるガスタービンプラントの系統図である。 本発明に係る第五参考例の変形例におけるガスタービンプラントの系統図である。 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。 本発明に係る第二実施形態を変形した参考例におけるガスタービンプラントの系統図である。 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。 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。 本発明に係る第六参考例におけるガスタービンプラントの系統図である。 本発明に係る第七参考例におけるガスタービンプラントの系統図である。 本発明に係る第七参考例の変形例におけるガスタービンプラントの系統図である。

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。
「第一参考例」
図１を参照して、本発明に係るガスタービンプラント１の第一参考例について説明する。

本参考例のガスタービンプラント１は、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４１と、高温部品を冷却する冷却空気ＣＡを生成する冷却空気クーラ５４、及び冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する排熱回収装置５１を有する排熱回収システム６１とを備えている。

ガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１で圧縮された空気Ａ中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスＧを生成する燃焼器２１と、高温高圧の燃焼ガスＧにより駆動するタービン３１とを備えている。

圧縮機１１は、軸線Ｏを中心として回転する圧縮機ロータ１３と、この圧縮機ロータ１３を回転可能に覆う圧縮機ケーシング１７と有している。

タービン３１は、燃焼器２１からの燃焼ガスＧにより、軸線Ｏを中心として回転するタービンロータ３３と、このタービンロータ３３を回転可能に覆うタービンケーシング３７とを有している。

タービンロータ３３は、軸線Ｏと平行な軸方向に延びるロータ軸３４と、このロータ軸３４の外周に固定されている複数段に配列された動翼３５とを有している。また、タービンケーシング３７の内周面には、複数段に配列された静翼３８が固定されている。タービンケーシング３７の内周面とロータ軸３４の外周面との間は、燃焼器２１からの燃焼ガスＧが通る燃焼ガス流路となっている。ロータ軸３４及び静翼３８には、冷却空気ＣＡが流れる冷却空気流路（不図示）が形成されている。

燃焼器２１は、タービンケーシング３７に固定されている。タービンロータ３３と圧縮機ロータ１３とは、同一の軸線Ｏを中心として回転するもので、相互に連結されて、ガスタービンロータ４０を成している。このガスタービンロータ４０には、前述の発電機４１のロータが接続されている。

排熱回収システム６１は、圧縮機１１から抽気した空気Ａを冷却する冷却空気クーラ５４と、冷却空気クーラ５４に熱媒体Ｍを導入することで、冷却空気クーラ５４の排熱を回収する排熱回収装置５１とを有している。

冷却空気クーラ５４は、圧縮機１１で圧縮された空気Ａの一部を抽気し（抽気工程Ｓ１、図２参照）、水等の熱媒体Ｍとの熱交換によって冷却し、これをタービン３１の上記冷却空気流路に送り、高温部品の冷却を行う。
そして本参考例では、圧縮機１１の出口から空気Ａを抽気して、冷却空気ＣＡを生成する（冷却工程Ｓ２、図２参照）。なお、例えば圧縮機１１の中間段から空気Ａを抽気してもよく、抽気位置は本参考例の場合に限定されない。

また、冷却空気クーラ５４で生成される冷却空気ＣＡは、例えば燃焼器２１の冷却に用いてもよいし、動翼３５の冷却に用いてもよく、本参考例の場合に限定されない。

排熱回収装置５１は、冷却空気クーラ５４を流通する空気Ａとの間で熱交換を行う第一回収部７０及び第二回収部７１と、第一回収部７０及び第二回収部７１に熱媒体Ｍとして水Ｗを供給する排熱回収ボイラ６５と、排熱回収ボイラ６５に水Ｗを供給する給水ポンプ６６とを有している。
さらに、排熱回収装置５１は、排熱回収ボイラ６５で発生した蒸気Ｓで駆動する蒸気タービン６７と、蒸気タービン６７の駆動で発電する発電機６８と、蒸気タービン６７を駆動させた蒸気Ｓを水Ｗに戻す復水器６９とを有している。

また、排熱回収ボイラ６５は、タービン３１を駆動させた燃焼ガスＧ、つまりガスタービン１０から排気された排気ガスＥＧの熱で蒸気Ｓを発生させる蒸気発生部７２を有している。蒸気発生部７２は、即ち、蒸気Ｓとして低圧蒸気ＬＳを発生する低圧蒸気発生部７４と、中圧蒸気ＭＳを発生する中圧蒸気発生部７５と、高圧蒸気ＨＳを発生する高圧蒸気発生部７６となっている。

低圧蒸気発生部７４は、水Ｗを加熱する低圧節炭器７４ａと、低圧節炭器７４ａで加熱された水Ｗを蒸気Ｓにする低圧蒸発器７４ｂと、低圧蒸発器７４ｂで発生した蒸気Ｓを過熱して低圧蒸気ＬＳを生成する低圧過熱器７４ｃとを有している。

中圧蒸気発生部７５は、低圧節炭器７４ａで加熱された水Ｗを昇圧する中圧給水ポンプ７５ｄと、この中圧給水ポンプ７５ｄで昇圧された水Ｗを加熱する中圧節炭器７５ａと、中圧節炭器７５ａで加熱された水Ｗを蒸気Ｓにする中圧蒸発器７５ｂと、中圧蒸発器７５ｂで発生した蒸気Ｓを過熱して中圧蒸気ＭＳを生成する中圧過熱器７５ｃとを有している。

高圧蒸気発生部７６は、低圧節炭器７４ａで加熱された水Ｗを昇圧する高圧給水ポンプ７６ｆと、この高圧給水ポンプ７６ｆで昇圧された水Ｗを加熱する第一高圧節炭器７６ａと、第一高圧節炭器７６ａで加熱された水Ｗをさらに加熱する第二高圧節炭器７６ｂと、第二高圧節炭器７６ｂで加熱された水Ｗを蒸気Ｓにする高圧蒸発器７６ｃと、高圧蒸発器７６ｃで発生した蒸気Ｓを過熱して高圧蒸気ＨＳを生成する第一高圧過熱器７６ｄと、高圧蒸気ＨＳをさらに過熱する第二高圧過熱器７６ｅとを有している。

高圧蒸気発生部７６、中圧蒸気発生部７５、及び低圧蒸気発生部７４のそれぞれを構成する要素は、タービン３１から排気ガスＥＧの下流側に向かって、第二高圧過熱器７６ｅ、第一高圧過熱器７６ｄ、高圧蒸発器７６ｃ、第二高圧節炭器７６ｂ、中圧過熱器７５ｃ及び低圧過熱器７４ｃ、中圧蒸発器７５ｂ、第一高圧節炭器７６ａ及び中圧節炭器７５ａ、低圧蒸発器７４ｂ、低圧節炭器７４ａの順序で並んでいる。

蒸気タービン６７としては、排熱回収ボイラ６５からの低圧蒸気ＬＳで駆動する低圧蒸気タービン７７と、中圧蒸気ＭＳで駆動する中圧蒸気タービン７８と、高圧蒸気ＨＳで駆動する高圧蒸気タービン７９とが設けられている。

高圧蒸気タービン７９は、その入口で排熱回収ボイラ６５における第二高圧過熱器７６ｅに接続されている。

ここで、排熱回収ボイラ６５は、高圧蒸気タービン７９を駆動させて排出された蒸気Ｓ、及び中圧過熱器７５ｃの出口からの中圧蒸気ＭＳを過熱する第一再熱器８３及び第二再熱器８４をさらに有している。第一再熱器８３は、排熱回収ボイラ６５における第一高圧過熱器７６ｄよりも排気ガスＥＧの流れの上流側に配され、第二再熱器８４は、第一再熱器８３よりも上流側であって、第二高圧過熱器７６ｅと略同じ位置に配されている。

即ち、高圧蒸気タービン７９は、その出口で第一再熱器８３の入口に接続されている。

中圧蒸気タービン７８は、その入口で第二再熱器８４の出口に接続されている。

低圧蒸気タービン７７は、その入口で低圧過熱器７４ｃ及び中圧蒸気タービン７８の出口に接続されている。また、出口で復水器６９に接続されている。

発電機６８は、低圧蒸気タービン７７、中圧蒸気タービン７８、及び高圧蒸気タービン７９の各々に設けられている。なお、この発電機６８は、各々に設けられている場合に限らず、これら蒸気タービン６７に共通で一つのみが設けられていてもよい。

復水器６９は、低圧蒸気タービン７７の出口から蒸気Ｓを回収し、液体の水Ｗを生成する。

第一回収部７０は、冷却空気クーラ５４に設けられた熱交換器であって、その入口が排熱回収ボイラ６５における低圧節炭器７４ａの出口に接続され、出口が高圧蒸発器７６ｃの入口に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして低圧節炭器７４ａからの水Ｗ（流体）を高圧給水ポンプ７６ｆによって冷却空気クーラ５４に流通させた後に高圧蒸発器７６ｃに流入させ、圧縮機１１から抽気した空気Ａと、低圧節炭器７４ａからの水Ｗとの間で熱交換を行うことで冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する（排熱回収工程Ｓ３、図２参照）。

第二回収部７１は、第一回収部７０よりも、圧縮機１１から抽気した空気Ａの流れの下流側で冷却空気クーラ５４に設けられた熱交換器であって、その入口が復水器６９の出口と接続され、出口が低圧節炭器７４ａの入口に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして復水器６９からの水Ｗ（流体）を冷却空気クーラ５４に流通させた後に低圧節炭器７４ａに流入させ、圧縮機１１から抽気した空気Ａと、復水器６９からの水Ｗとの間で熱交換を行うことで、冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する（排熱回収工程Ｓ３、図２参照）。

このように、冷却空気クーラ５４を流通する空気Ａは、まず第一回収部７０との間で熱交換を行って冷却され、その後、第二回収部７１との間で熱交換を行って冷却されることで、冷却空気ＣＡとされる。
そして、第一回収部７０を流通する水Ｗは、第二回収部７１を流通する水Ｗに比べて、圧力（及び温度）が高くなっており、熱媒体Ｍとして温度レベルが異なる流体となっている。
ここで、「温度レベルが異なる」とは、熱媒体の入口、または出口の少なくとも一方の温度が有意に異なることを意味している。また「温度レベルが高い」とは、熱媒体の入口、または出口の少なくとも一方の温度が高く、より高温の空気との間での熱交換に適していることを意味し、「温度レベルが低い」とは、熱媒体の入口、または出口の少なくとも一方の温度が低く、より低温の空気との間での熱交換に適していることを意味する。

給水ポンプ６６は、復水器６９と第二回収部７１との間に設けられ、低圧蒸気タービン７７から回収した蒸気Ｓから生成した水Ｗを、第二回収部７１を介して低圧節炭器７４ａに導入する。

このようなガスタービンプラント１によると、第一回収部７０及び第二回収部７１によって、熱媒体Ｍとして互いに温度レベルが異なる複数の流体をそれぞれ冷却空気クーラ５４に流通させることで排熱を回収するようになっている。従って、一つの温度レベルの熱媒体Ｍによって冷却空気クーラ５４からの排熱を回収して空気Ａの冷却を行う場合に比べて、空気Ａの冷却温度幅を大きくすることができる。

即ち、例えばまず第一回収部７０で圧縮機１１から抽気した空気Ａの温度に見合う温度レベルの熱媒体Ｍを冷却空気クーラ５４に供給し、冷却する。その後、第一回収部７０によって温度の低下した空気Ａの温度に見合う温度レベルの熱媒体Ｍを第二回収部７１で冷却空気クーラ５４に供給し、さらに空気Ａの冷却を行う。これにより、空気Ａの冷却温度幅を大きくすることが可能となる。

この結果、十分に温度の低い冷却空気ＣＡを生成でき、高温部品の冷却に用いることができるため、高温部品の損傷防止効果を向上できる。また、冷却空気ＣＡの温度を低くできることで、冷却空気ＣＡの流量を小さくしても、高温部品を十分に冷却することができる。よって、圧縮機１１から抽気する空気Ａの流量を低減でき、ガスタービン１０の運転効率や出力を向上することができる。

さらに、第一回収部７０と第二回収部７１とで流通する熱媒体Ｍが同じ物質、相の流体であっても、圧力が異なることで飽和温度が異なるので、熱媒体Ｍ同士の温度レベルを容易に異ならせることが可能である。例えば、本参考例では、第一回収部７０を流通する水Ｗは、第二回収部７１を流通する水Ｗよりも圧力が高いので、第二回収部７１を流通する水Ｗの圧力では沸騰してしまう温度レベルまで、液相で排熱を回収することができる。従って、温度レベルの異なる流体として同じ物質、相の流体を用いつつ、空気Ａの冷却温度幅を大きくすることができる。即ち、第一回収部７０及び第二回収部７１を流通する流体を一つの排熱回収ボイラ６５から供給でき、装置の共通化によって第一回収部７０及び第二回収部７１の構造を簡易なものにでき、容易に、十分に温度の低い冷却空気ＣＡを生成することが可能となる。

さらに、排熱回収ボイラ６５及び蒸気タービン６７からの水Ｗを熱媒体Ｍとして用い、冷却空気クーラ５４からの排熱を回収することができる。即ち、排熱回収システム６１をコンバインドサイクルの一部として機能させることができ、設備の共通化によるコストダウンが可能となる。

本参考例のガスタービンプラント１によると、温度レベルの異なる複数の流体を熱媒体Ｍとして用い、冷却空気ＣＡを生成する際に生じる排熱を回収することで、この排熱の回収効率を向上させ、効率的に冷却空気ＣＡの生成が可能である。

ここで、図３（ａ）に示すように第一回収部７０Ａが第一熱交換部７０Ａａ、第二熱交換部７０Ａｂ、及び第三熱交換部７０Ａｃを有し、これら三箇所で順次、冷却空気クーラ５４からの排熱を回収してもよい。そして、第二回収部７１Ａを流通する水Ｗは、第一回収部７０Ａにおける第二熱交換部７０Ａｂを流通する水Ｗと同じ温度レベルの流体となるように、即ち、温度が略同一となるように、排熱回収ボイラ６５の所定の箇所から第一回収部７０Ａ、第二回収部７１Ａに各々水Ｗが導入される。

また、図３（ｂ）に示すように第一回収部７０Ｂが第一熱交換部７０Ｂａ、及び第一熱交換部７０Ｂａよりも空気Ａの流れの下流側の第二熱交換部７０Ｂｂを有し、第二回収部７１Ｂが第三熱交換部７１Ｂａ、及び第三熱交換部７１Ｂａよりも空気Ａの流れの下流側の第四熱交換部７１Ｂｂを有し、これら四箇所で順次、冷却空気クーラ５４からの排熱を回収してもよい。そして、第二熱交換部７０Ｂｂと第三熱交換部７１Ｂａとを流通する水Ｗは、互いに同じ温度レベルの流体となるように、即ち、温度が略同一となるように、排熱回収ボイラ６５の所定の箇所から第一回収部７０Ｂ、第二回収部７１Ｂに各々水Ｗが導入される。

このように、本参考例の変形例では、第一回収部７０Ａ、７０Ｂと、第二回収部７１Ａ、７１Ｂとで並列して冷却空気クーラ５４からの排熱を回収するようになっている。そして図３（ａ）に示す場合には、第二熱交換部７０Ａｂと第二回収部７１Ａとから構成される並列回収部が設けられている。また、図３（ｂ）に示す場合には、第二熱交換部７０Ｂｂと第三熱交換部７１Ｂａとから構成される並列回収部が設けられている。

「第二参考例」
次に、図４を参照して、本発明に係るガスタービンプラント１０１の第二参考例について説明する。

本参考例のガスタービンプラント１０１は、第一参考例におけるガスタービンプラント１を基本構成として、第一回収部１２０及び第二回収部１２１を流通する熱媒体Ｍが第一参考例とは異なっている。

第一回収部１２０は、その入口が排熱回収ボイラ６５における高圧蒸発器７６ｃの出口に接続され、出口が第二高圧過熱器７６ｅの入口に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして高圧蒸発器７６ｃからの蒸気Ｓ（流体）を冷却空気クーラ５４に流通させた後に第二高圧過熱器７６ｅに流入させる。このようにして冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

第二回収部１２１は、その入口が排熱回収ボイラ６５における第一高圧節炭器７６ａの出口に接続され、出口が高圧蒸発器７６ｃの入口に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして第一高圧節炭器７６ａからの水Ｗ（流体）を冷却空気クーラ５４に流通させた後に高圧蒸発器７６ｃに流入させる。このようにして冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

このように、冷却空気クーラ５４を流通する空気Ａは、まず第一回収部１２０との間で熱交換を行って冷却され、その後、第二回収部１２１との間で熱交換を行って冷却されることで、冷却空気ＣＡとされる。
そして、第一回収部１２０を流通する蒸気Ｓと、第二回収部１２１を流通する水Ｗとは、互いに同一の物質であり、かつ、物質の相が異なっており、熱媒体Ｍとして温度レベルが異なる流体となっている。

本参考例のガスタービンプラント１０１によると、第一回収部１２０と第二回収部１２１とで流通する熱媒体Ｍが同じ物質の流体であっても、相（気相、液相）が異なることで温度レベルを異ならせることが可能である。即ち、気相は飽和温度よりも高い温度レベルであり、液相は飽和温度よりも低い温度レベルである。従って、温度レベルの異なる流体として同じ物質の流体を用いつつ、空気Ａの冷却温度幅を大きくすることができる。このため、第一回収部１２０及び第二回収部１２１を流通する流体を、一つの排熱回収ボイラ６５から供給でき、装置の共通化によって第一回収部１２０及び第二回収部１２１の構造を簡易なものとすることが可能であり、容易に、十分に温度の低い冷却空気ＣＡを生成することができる。

「第三参考例」
次に、図５を参照して、本発明に係るガスタービンプラント１４１の第三参考例について説明する。

本参考例のガスタービンプラント１４１は、第一参考例におけるガスタービンプラント１を基本構成として、第一回収部１７０及び第二回収部１７１を流通する熱媒体Ｍが第一参考例とは異なっているとともに、排熱回収装置１５１が低沸点媒体ランキンサイクル１６５をさらに有している。

第一回収部１７０は、その入口が排熱回収ボイラ６５における低圧節炭器７４ａの出口に接続され、出口が高圧蒸発器７６ｃの入口に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして低圧節炭器７４ａからの水Ｗ（流体）を冷却空気クーラ５４に流通させた後に高圧蒸発器７６ｃに流入させる。このようにして冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

低沸点媒体ランキンサイクル１６５は、水Ｗよりも沸点の低い媒体（以下、低沸点媒体ＬＭとする）が凝縮と蒸発とを繰り返して循環することで低沸点媒体タービン１６７（以下、単にタービン１６７とする）を駆動するサイクルである。

低沸点媒体ＬＭ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

この低沸点媒体ランキンサイクル１６５は、液体の低沸点媒体ＬＭを加熱して蒸発させる蒸発器である第二回収部１７１と、蒸発した低沸点媒体ＬＭで駆動するタービン１６７と、タービン１６７の駆動で発電する発電機１６８と、タービン１６７の出口と第二回収部１７１の入口とを接続する蒸気回収ライン１８０と、蒸気回収ライン１８０に設けられたポンプ１６６と、蒸気回収ライン１８０でタービン１６７の出口とポンプ１６６との間に設けられてタービン１６７を駆動させた低沸点媒体ＬＭを冷却して凝縮させる凝縮器１６９とを有している。即ち、本参考例の低沸点媒体ランキンサイクル１６５は、いわゆる単純低沸点媒体ランキンサイクルとなっている。

第二回収部１７１は、本参考例では、低沸点媒体ランキンサイクル１６５の蒸発器の機能を兼ねており、冷却空気クーラ５４で冷却空気ＣＡを生成する際の排熱によって、低沸点媒体ＬＭを蒸発させる。即ち、第二回収部１７１は、その入口が凝縮器１６９に接続され、出口がタービン１６７の入口に接続されている。

このように、冷却空気クーラ５４を流通する空気Ａは、まず第一回収部１７０との間で熱交換を行って冷却され、その後、第二回収部１７１との間で熱交換を行って冷却されることで、冷却空気ＣＡとされる。
そして、第一回収部１７０を流通する水Ｗと、第二回収部１７１を流通する低沸点媒体ＬＭとは、互いに沸点が異なり、熱媒体Ｍとして温度レベルが異なる流体となっている。

本参考例のガスタービンプラント１４１によると、第一回収部１７０で流通する熱媒体Ｍとしての流体が水Ｗであり、第二回収部１７１で流通する熱媒体Ｍとしての流体が低沸点媒体ＬＭである。そして、このように沸点の異なる流体、即ち、温度レベルが異なる流体を冷却空気クーラ５４での空気Ａの冷却に用いることで、十分に温度の低い冷却空気ＣＡを生成することが可能となる。

さらに、低沸点媒体ランキンサイクル１６５が設けられていることで、冷却空気クーラ５４からの排熱によって低沸点媒体ランキンサイクル１６５を駆動することで、排熱の有効利用が可能である。

なお、本参考例では、沸点の異なる低沸点媒体ＬＭによって駆動する低沸点媒体ランキンサイクルを複数（本参考例の場合は二つ）設け、各々の低沸点媒体ＬＭを第一回収部１７０、第二回収部１７１にそれぞれ導入してもよい。

「第一実施形態」
次に、図６を参照して、本発明に係るガスタービンプラント１９１の第一実施形態について説明する。

本実施形態のガスタービンプラント１９１は、第一参考例におけるガスタービンプラント１を基本構成として、排熱回収装置１９２が第一回収部７０及び第二回収部７１に加え、第一回収部７０及び第二回収部７１よりも空気Ａの流れの上流側に設けられた第三回収部１９６をさらに有しているとともに、第三参考例と同様の低沸点媒体ランキンサイクル１６５を有している。

第三回収部１９６は、その入口が排熱回収ボイラ６５における高圧蒸発器７６ｃの出口に接続され、出口が第二高圧過熱器７６ｅの入口に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして高圧蒸発器７６ｃからの蒸気Ｓ（流体）を冷却空気クーラ５４に流通させた後に第二高圧過熱器７６ｅに流入させる。このようにして冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

このように、冷却空気クーラ５４を流通する空気Ａは、まず第三回収部１９６との間で熱交換を行って冷却され、その後、第一回収部７０と、その後さらに第二回収部７１との間で熱交換を行って冷却されることで、冷却空気ＣＡとされる。
そして、第三回収部１９６を流通する蒸気Ｓは、第一回収部７０を流通する水Ｗ及び第二回収部７１を流通する水Ｗと異なり、これらは互いに熱媒体Ｍとして温度レベルが異なる流体となっている。

低沸点媒体ランキンサイクル１６５は、第二回収部７１とは別体の蒸発器１９８をさらに有している。そして、排熱回収ボイラ６５における低圧節炭器７４ａの出口からの水Ｗを蒸発器１９８に導入し、蒸発器１９８を流通させた後に低圧節炭器７４ａの入口に流入させる。これにより、低沸点媒体ＬＭとは異なる熱媒体Ｍである低圧節炭器７４ａの出口からの水Ｗによって、低沸点媒体ＬＭを間接的に蒸発させるようになっている。

本実施形態のガスタービンプラント１９１によると、冷却空気クーラ５４に供給する熱媒体Ｍとして低沸点媒体ＬＭとは異なる流体である排熱回収ボイラ６５からの水Ｗを用いて、この流体と低沸点媒体ＬＭとの間で熱交換を行って低沸点媒体ランキンサイクル１６５を駆動している。このため、熱媒体Ｍの流通量を調整することで、低沸点媒体ランキンサイクル１６５への排熱回収量の制御が容易となる。

さらに、排熱回収ボイラ６５によって冷却空気クーラ５４からの排熱回収を行いつつ、排熱回収ボイラ６５における低圧節炭器７４ａで加熱した水Ｗの熱を利用して低沸点媒体ランキンサイクル１６５を駆動することができるので、低温排熱の有効利用が可能である。

また第一回収部７０、第二回収部７１、及び第三回収部１９６の三つの回収部が設けられていることで、熱媒体Ｍとして、三つの異なる温度レベルの流体によって冷却空気クーラ５４での空気Ａの冷却が可能となる。従って、さらに温度の低い冷却空気ＣＡを生成することができる。

「第四参考例」
次に、図７を参照して、本発明に係るガスタービンプラント２０１の第四参考例について説明する。

本参考例のガスタービンプラント２０１は、第一参考例におけるガスタービンプラント１を基本構成として、排熱回収装置２５１が第一回収部２７０及び第二回収部２７１に加えて、第一回収部２７０よりも圧縮機１１から抽気した空気Ａの流れの上流側に設けられた蒸発器２７２、及び、蒸発器２７２よりもさらに上流側に設けられた過熱器２７３をさらに有している。

第一回収部２７０は、その入口が排熱回収ボイラ６５における低圧節炭器７４ａの出口に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして低圧節炭器７４ａからの水Ｗ（流体）を中圧給水ポンプ７５ｄによって冷却空気クーラ５４に流通させた後に、冷却空気クーラ５４に設けられた蒸発器２７２に流入させる。

第二回収部２７１は、その入口が復水器６９の出口と接続され、出口が低圧蒸発器７４ｂの入口（低圧節炭器７４ａの出口）に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして復水器６９からの水Ｗ（流体）を冷却空気クーラ５４に流通させた後に低圧蒸発器７４ｂ、第一回収部２７０、及び第一高圧節炭器７６ａに流入させる。このようにして圧縮機１１から抽気した空気Ａと復水器６９からの水Ｗとの間で熱交換を行って、冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

蒸発器２７２は、その入口が第一回収部２７０の出口に接続され、熱媒体Ｍとして第一回収部２７０を流通した水Ｗを不図示の熱源によって蒸発させ、冷却空気クーラ５４内で蒸気Ｓを発生させる。

過熱器２７３は、その入口が蒸発器２７２の出口に接続され、出口は排熱回収ボイラ６５における第二再熱器８４の入口に接続されている。そして、蒸発器２７２からの蒸気Ｓを流入させて過熱した後、第二再熱器８４に流入させる。

このように、冷却空気クーラ５４を流通する空気Ａは、まず第一回収部２７０との間で熱交換を行って冷却され、その後、第二回収部２７１との間で熱交換を行って冷却されることで、冷却空気ＣＡとされる。さらに、冷却空気クーラ５４内で熱媒体Ｍとしての水Ｗが蒸発器２７２及び過熱器２７３で蒸発、過熱される際にも、空気Ａとの間で熱交換が行われて空気Ａが冷却される。即ち、本参考例では、第一回収部２７０が節炭器として機能するとともに、蒸発器２７２及び過熱器２７３によって蒸気Ｓが生成されるため、排熱回収装置２５１は、冷却空気クーラ５４内に排熱回収ボイラに相当する構成を備えていることになる。

そして、第一参考例と同様に、第一回収部２７０を流通する水Ｗは、第二回収部２７１を流通する水Ｗに比べて、圧力（及び温度）が高くなっており、熱媒体Ｍとして温度レベルが異なる流体となっている。

本参考例のガスタービンプラント２０１によると、蒸発器２７２によって冷却空気クーラ５４で流体を相変化させることができるので、圧縮機１１からの空気Ａから相変化による潜熱分の排熱を回収することができる。従って、冷却空気クーラ５４での排熱回収量を増大させ、より温度の低い冷却空気ＣＡを生成することができ、高温部品を十分に冷却可能となる。

「第五参考例」
次に、図８を参照して、本発明に係るガスタービンプラント３０１の第五参考例について説明する。

本参考例のガスタービンプラント３０１は、第一参考例におけるガスタービンプラント１を基本構成として、排熱回収装置３５１が第一回収部３７０及び第二回収部３７１に加えて、第一回収部３７０と第二回収部３７１との間に設けられた第一蒸発器３７３、第一回収部３７０よりも圧縮機１１から抽気した空気Ａの流れの上流側に設けられた第二蒸発器３７４、及び第二蒸発器３７４よりもさらに上流側に設けられた過熱器３７５を有している。

第一回収部３７０は、その入口が排熱回収ボイラ６５における低圧節炭器７４ａの出口に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして低圧節炭器７４ａからの水Ｗ（流体）を中圧給水ポンプ７５ｄによって冷却空気クーラ５４に流通させた後に、冷却空気クーラ５４に設けられた第二蒸発器３７４に流入させる。

第二回収部３７１は、その入口が復水器６９の出口と接続されている。そして、熱媒体Ｍとして復水器６９からの水Ｗ（流体）を冷却空気クーラ５４に流通させた後に、冷却空気クーラ５４に設けられた第一蒸発器３７３に流入させる。

第一蒸発器３７３は、その入口が第二回収部３７１の出口に接続され、出口が排熱回収ボイラ６５における低圧過熱器７４ｃに接続されている。そして、第二回収部３７１からの水Ｗを蒸発させて蒸気Ｓを生成し、この蒸気Ｓを低圧過熱器７４ｃに流入させる。このようにして冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

第二蒸発器３７４は、その入口が第一回収部３７０の出口に接続されている。そして、第一回収部３７０からの水Ｗを蒸発させて蒸気Ｓを生成する。

過熱器３７５は、その入口が第二蒸発器３７４の出口に接続され、出口が排熱回収ボイラ６５における第二再熱器８４の入口に接続されている。そして、第二蒸発器３７４からの蒸気Ｓを過熱して第二再熱器８４に流入させる。このようにして冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

このように、冷却空気クーラ５４を流通する空気Ａは、まず第一回収部３７０との間で熱交換を行って冷却され、その後、第二回収部３７１との間で熱交換を行って冷却されることで、冷却空気ＣＡとされる。さらに、冷却空気クーラ５４内で熱媒体Ｍとしての水ＷＷが第一蒸発器３７３、第二蒸発器３７４、及び過熱器３７５で蒸発、過熱される際にも、空気Ａと水Ｗ（蒸気Ｓ）との間で熱交換が行われて空気Ａが冷却される。即ち、本参考例では、第一回収部３７０及び第二回収部３７１が節炭器として機能するとともに、第一蒸発器３７３、第二蒸発器３７４、及び過熱器３７５によって蒸気Ｓが生成されるため、排熱回収装置３５１は、冷却空気クーラ５４内に排熱回収ボイラに相当する構成を備えていることになる。

そして、第一参考例と同様に、第一回収部３７０を流通する水Ｗは、第二回収部３７１を流通する水Ｗに比べて、圧力（及び温度）が高くなっており、熱媒体Ｍとして温度レベルが異なる流体となっている。

本参考例のガスタービンプラント３０１によると、第一蒸発器３７３及び第二蒸発器３７４によって冷却空気クーラ５４で流体を相変化させることができるので、圧縮機１１からの空気Ａから相変化による潜熱分の排熱を回収することができる。従って、冷却空気クーラ５４からの排熱回収量を増大させ、冷却空気クーラ５４で、より温度の低い冷却空気ＣＡを生成することができ、高温部品を十分に冷却可能となる。

ここで、図９に示すように、本参考例の排熱回収装置３５１は、冷却空気クーラ５４内で、第二蒸発器３７４と過熱器３７５との間に、過熱器としての第三回収部３７６をさらに有していてもよい。
第三回収部３７６は、例えば、入口が第一蒸発器３７３の出口に接続され、出口が排熱回収ボイラ６５における低圧過熱器７４ｃの出口、即ち、低圧蒸気タービン７７の入口に接続されている。そして、第一蒸発器３７３からの蒸気Ｓを低圧蒸気タービン７７に導入することで、冷却空気クーラ５４で排熱を回収する。

このように、本参考例では、冷却空気クーラ５４に供給する熱媒体Ｍの温度、流量のバランスに応じて、回収部、蒸発器、及び過熱器の数量、配置を適宜選択可能である。

「第二実施形態」
次に、図１０を参照して、本発明に係るガスタービンプラント４０１の第二実施形態について説明する。

本実施形態のガスタービンプラント４０１は、第一実施形態におけるガスタービンプラント１９１を基本構成として、第三回収部４７６が第一実施形態とは異なっている。

第三回収部４７６は、その入口が高圧蒸気タービン７９の出口、及び、排熱回収ボイラ６５における中圧過熱器７５ｃの出口に接続され、出口が第二再熱器８４の入口に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして中圧過熱器７５ｃからの中圧蒸気ＭＳ（流体）を冷却空気クーラ５４に流通させた後に第二再熱器８４に流入させる。これにより冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

このように、冷却空気クーラ５４を流通する空気Ａは、まず第三回収部４７６との間で熱交換を行って冷却され、その後、第一回収部７０と、その後さらに第二回収部７１との間で熱交換を行って冷却されることで、冷却空気ＣＡとされる。
そして、第三回収部４７６を流通する中圧蒸気ＭＳ、第一回収部７０を流通する水Ｗ及び第二回収部７１を流通する水Ｗの温度レベルは、互いに異なっており、温度レベルが高い順に、第三回収部４７６を流通する中圧蒸気ＭＳ、第一回収部７０を流通する水Ｗ、第二回収部７１を流通する水Ｗの順となる。

本実施形態のガスタービンプラント４０１によると、蒸気タービン６７からの蒸気Ｓを冷却空気クーラ５４へ供給することで冷却空気クーラ５４からの排熱の回収を行うため、高圧蒸気ＨＳ（Ｓ）と比較して、圧力、温度の低い蒸気Ｓを冷却空気クーラ５４へ供給することになる。従って、冷却空気クーラ５４での耐熱強度を抑えることができ、冷却空気クーラ５４のコストダウンを図ることが可能となる。また、蒸気タービン６７からの蒸気Ｓを冷却空気クーラ５４からの排熱で再熱することができる。さらに、蒸気タービン６７からの蒸気Ｓを熱媒体Ｍとして使用するため、圧縮機１１で抽気した空気Ａが高温であっても、空気Ａの温度に熱媒体Ｍの温度を近づけることができ、効率的に排熱回収を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、復水器６９からの水Ｗを熱媒体Ｍとして、第二回収部７１に流入させ、熱回収した後、低圧節炭器７４ａで更に昇温し、低沸点媒体ランキンサイクル１６５で排熱を回収しているが、図１１に本実施形態を変形した参考例として示すように、低沸点媒体ランキンサイクル１６５を用いず、復水器６９からの復水の一部である水Ｗを熱媒体Ｍとして、第二回収部７１に流入させ、熱回収した後、低圧節炭器７４ａ出口に合流させてもよい。

即ち、第二回収部７１は、その入口が復水器６９の出口に接続され、出口が低圧節炭器７４ａの出口に接続されている。そして、第二回収部７１で温度が上昇した水Ｗはさらに昇圧、加熱され、蒸気タービン６７で利用される。このようにして冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

ここで、大型のガスタービンでは、圧力比増大に伴って圧縮機から抽気した空気の温度が４００℃以上の高温となることがある。このような高温の空気を冷却する際の排熱を効率的に回収するには、熱媒体である水の温度を空気温度に近づける必要がある。しかしながら水の臨界温度は３７４℃であるため、液体の水でこのような高温の空気の冷却を行うことは難しい。この点、本実施形態では、第三回収部４７６で気体の水Ｗである蒸気Ｓを熱媒体Ｍとして用いているので、空気Ａと熱媒体Ｍとの温度差を小さくすることができ、空気Ａの排熱回収効率を向上できる。

一方、少ない冷却空気で効果的に高温部品を冷却するためには、冷却に用いる空気を数十℃から百数十℃まで冷却することが好ましい。しかし、このように低い温度まで空気を冷却するためには、より低い温度の熱媒体が必要であり、そのような熱媒体はガスタービンコンバインドプラントでは低圧の水等に限られる。低圧の水の飽和温度は百数十℃であるため、低圧給水では相変化を用いずにそれよりも高い温度まで排熱を回収することはできない。従って、空気と熱媒体との温度差を小さくするためには、蒸気と低圧の水との間の温度レベルの熱媒体がさらに必要になる。そこで、第一回収部７０で熱媒体Ｍとして高圧の水Ｗ(液体の水Ｗ)を用い、第二回収部７１で熱媒体Ｍとして低圧の水Ｗ(液体の水Ｗ)を用いることで、圧縮機１１から抽気した空気Ａと熱媒体Ｍとの温度差を小さく抑えることができ、空気Ａの熱回収効率を向上することができる。

「第三実施形態」
次に、図１２を参照して、本発明に係るガスタービンプラント５０１の第三実施形態について説明する。

本実施形態のガスタービンプラント５０１は、第一実施形態におけるガスタービンプラント１９１を基本構成として、排熱回収装置５５１が、圧縮機１１から抽気した空気Ａを昇圧する補助圧縮機５５５をさらに有している。

補助圧縮機５５５は、冷却空気クーラ５４と圧縮機１１との間に設けられて、圧縮機１１から抽気した空気Ａを冷却空気クーラ５４に導入した後に昇圧する。即ち、冷却空気クーラ５４内で、空気Ａが第一回収部７０、第二回収部７１及び第三回収部１９６によって冷却された後に昇圧されて冷却空気ＣＡとされ、燃焼器２１に導入される。

本実施形態のガスタービンプラント５０１によると、補助圧縮機５５５によって圧縮機１１から抽気した空気Ａの圧力、温度を調整しつつ、冷却空気ＣＡとして燃焼器２１へ導入することができる。このため、冷却空気Ａと燃焼器２１との間の熱交換量の調整が可能となり、燃焼器２１での高温部品の冷却効果を向上できる。

「第四実施形態」
次に、図１３を参照して、本発明に係るガスタービンプラント６０１の第四実施形態について説明する。

本実施形態のガスタービンプラント６０１は、第一実施形態におけるガスタービンプラント１９１を基本構成として、排熱回収ボイラ６５が第一実施形態とは異なるとともに、第一実施形態における蒸気タービン６７、発電機６８、及び復水器６９が設けられていない。また第三回収部６７６が異なっている。

そして、第三回収部６７６は、その入口が排熱回収ボイラ６５における高圧蒸発器７６ｃの出口に接続され、出口が第二高圧過熱器７６ｅの入口に接続されている。そして、熱媒体Ｍとして高圧蒸発器７６ｃからの蒸気Ｓ（流体）を冷却空気クーラ５４に流通させた後に第二高圧過熱器７６ｅに流入させる。これにより冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

このように、冷却空気クーラ５４を流通する空気Ａは、まず第三回収部６７６との間で熱交換を行って冷却され、その後、第一回収部７０と、その後さらに第二回収部７１との間で熱交換を行って冷却されることで、冷却空気ＣＡとされる。
そして、第三回収部６７６を流通する蒸気Ｓは、第一回収部７０を流通する水Ｗ及び第二回収部７１を流通する水Ｗと異なり、これらは互いに熱媒体Ｍとして温度レベルが異なる流体となっている。

本実施形態のガスタービンプラント６０１によると、排熱回収ボイラ６５の水Ｗを熱媒体Ｍとして冷却空気クーラ５４からの排熱を回収することで、設備の共通化によるコストダウンが可能となる。即ち、排熱回収システム６６１をコージェネレーションシステムの一部として機能させることができる。

「第六参考例」
次に、図１４を参照して、本発明に係るガスタービンプラント７０１の第六参考例について説明する。

本参考例のガスタービンプラント７０１は、第二実施形態を変形した参考例（図１１参照）におけるガスタービンプラント４０１を基本構成として、第一回収部７７０を流通する熱媒体Ｍが異なっている。

第一回収部７７０は、その入口が燃焼器２１で使用する燃料Ｆを供給する燃料供給部７７３に接続され、出口が燃焼器２１に接続されている。そして、そして、熱媒体Ｍとして燃料供給部７７３からの燃料Ｆ（流体）を冷却空気クーラ５４に流通させた後に燃焼器２１に流入させる。このようにして冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

本参考例のガスタービンプラント７０１によると、第一回収部７７０で熱媒体Ｍとして燃焼器２１の燃料Ｆによって冷却空気クーラ５４からの排熱を回収することによって、燃料Ｆの加熱が可能となる。

ここで、大型のガスタービンでは、圧力比増大に伴って圧縮機から抽気した空気の温度が４００℃以上の高温となることがある。熱媒体として燃焼器の燃料を使用する場合にこのような高温の空気を効率的に冷却するには、燃料の温度を空気温度に近づける必要がある。しかしながら燃料の温度が高温となると逆火が発生する可能性がある。この点、本参考例では、まず第三回収部４７６で蒸気Ｓを熱媒体Ｍとして空気Ａの冷却を行った後に、空気Ａが燃料Ｆの加熱に適した温度となった状態で、第一回収部７７０でこの空気Ａと燃料Ｆとを熱交換させる。従って、燃料Ｆの逆火等を防止しながら燃料Ｆの加熱が可能となる。

さらに、第二回収部７１で熱媒体Ｍとして低圧の水Ｗ(液体の水Ｗ)を用いることで、圧縮機１１から抽気した空気Ａと熱媒体Ｍとの温度差を小さく抑えることができ、空気Ａの冷却効率を向上することができる。

「第七参考例」
次に、図１５を参照して、本発明に係るガスタービンプラント８０１の第六参考例について説明する。

本参考例のガスタービンプラント８０１は、第二実施形態を変形した参考例（図１１参照）におけるガスタービンプラント４０１を基本構成として、第一回収部８７０が異なっているとともに、排熱回収装置８５１が燃料Ｆを予熱する予熱部８８０をさらに有している。

第一回収部８７０は、その入口が排熱回収ボイラ６５における低圧節炭器７４ａの出口に接続され、出口が第二高圧節炭器７６ｂの入口に接続されている。そして、熱媒体ＭＭとして低圧節炭器７４ａからの水Ｗ（流体）を高圧給水ポンプ７６ｆによって冷却空気クーラ５４に流通させた後に第二高圧節炭器７６ｂに流入させる。このようにして、冷却空気クーラ５４からの排熱を回収する。

予熱部８８０は、第一回収部８７０の出口と第二高圧節炭器７６ｂとの間に設けられた熱交換器であって、燃料供給部７７３からの燃料Ｆが導入され、第一回収部８７０からの水Ｗとの間で熱交換を行うことで燃料Ｆの予熱を行う。

本参考例のガスタービンプラント８０１によると、燃料Ｆを、冷却空気クーラ５４からの排熱によって直接加熱せずに間接的に加熱することで、燃料Ｆの加熱量の調整が容易となる。また、予熱部８８０では液体の水Ｗを用いているため、即ち、予熱部８８０で密度や熱伝達率の大きな熱媒体Ｍを用いることで、予熱部８８０の小型化が可能である。

ここで、本参考例では、予熱部８８０の設置位置は上述の場合に限定されない。例えば図１６に示すように、第一回収部９７０が、その入口で第一高圧節炭器７６ａの出口に接続され、出口で高圧蒸発器７６ｃの入口に接続され、予熱部９８０は、第一回収部９７７０の入口と第一高圧節炭器７６ａの出口との間に設けられていてもよい。

「ガスタービンプラントの他の変形例」
以上の各参考例、実施形態、及び変形例のガスタービンプラントについて説明を行ったが、下記の通り、その他様々な変形例を採用することができる。

例えば、排熱回収装置における上記の回収部は、四つ以上設けられていてもよい。

また、上述した各実施形態の構成は、適宜組み合わせることが可能である。

１…ガスタービンプラント
１０…ガスタービン
１１…圧縮機
１３…圧縮機ロータ
１７…圧縮機ケーシング
２１…燃焼器
３１…タービン
３３…タービンロータ
３４…ロータ軸
３５…動翼
３７…タービンケーシング
３８…静翼
４０…ガスタービンロータ
４１…発電機
５４…冷却空気クーラ
５１…排熱回収装置
６１…排熱回収システム
６５…排熱回収ボイラ
６６…給水ポンプ
６７…蒸気タービン
６８…発電機
６９…復水器
７０…第一回収部
７１…第二回収部
７２…蒸気発生部
７４…低圧蒸気発生部
７５…中圧蒸気発生部
７６…高圧蒸気発生部
７４ａ…低圧節炭器
７４ｂ…低圧蒸発器
７４ｃ…低圧過熱器
７５ａ…中圧節炭器
７５ｂ…中圧蒸発器
７５ｃ…中圧過熱器
７５ｄ…中圧給水ポンプ
７６ａ…第一高圧節炭器
７６ｂ…第二高圧節炭器
７６ｃ…高圧蒸発器
７６ｄ…第一高圧過熱器
７６ｅ…第二高圧過熱器
７６ｆ…高圧給水ポンプ
７７…低圧蒸気タービン
７８…中圧蒸気タービン
７９…高圧蒸気タービン
８３…第一再熱器
８４…第二再熱器
Ｏ…軸線
ＣＡ…冷却空気
Ｍ…熱媒体
Ａ…空気
Ｆ…燃料
Ｇ…燃焼ガス
Ｓ…蒸気
ＥＧ…排気ガス
Ｗ…水
ＬＳ…低圧蒸気
ＭＳ…中圧蒸気
ＨＳ…高圧蒸気
７０Ａ…第一回収部
７０Ａａ…第一熱交換部
７０Ａｂ…第二熱交換部
７０Ａｃ…第三熱交換部
７１Ａ…第二回収部
７０Ｂ…第一回収部
７０Ｂａ…第一熱交換部
７０Ｂｂ…第二熱交換部
７１Ｂ…第二回収部
７１Ｂａ…第三熱交換部
７１Ｂｂ…第四熱交換部
１０１…ガスタービンプラント
１２０…第一回収部
１２１…第二回収部
１４１…ガスタービンプラント
１５１…排熱回収装置
１６５…低沸点媒体ランキンサイクル
１６６…ポンプ
１６７…（低沸点媒体）タービン
１６８…発電機
１６９…凝縮器
１７０…第一回収部
１７１…第二回収部
１８０…蒸気回収ライン
ＬＭ…低沸点媒体
１９１…ガスタービンプラント
１９２…排熱回収装置
１９６…第三回収部
１９８…蒸発器
２０１…ガスタービンプラント
２５１…排熱回収装置
２７０…第一回収部
２７１…第二回収部
２７２…蒸発器
２７３…過熱器
３０１…ガスタービンプラント
３５１…排熱回収装置
３７０…第一回収部
３７１…第二回収部
３７３…第一蒸発器
３７４…第二蒸発器
３７５…過熱器
３７６…第三回収部
４０１…ガスタービンプラント
４７６…第三回収部
５０１…ガスタービンプラント
５５１…排熱回収装置
５５５…補助圧縮機
６０１…ガスタービンプラント
６５１…排熱回収装置
６６１…排熱回収システム
６７６…第三回収部
７０１…ガスタービンプラント
７７０…第一回収部
７７３…燃料供給部
８０１…ガスタービンプラント
８５１…排熱回収装置
８７０…第一回収部
８８０…予熱部
９７０…第一回収部
９８０…予熱部

Claims (23)

1. 空気を圧縮する圧縮機、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、及び、燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンにおける前記圧縮機から前記空気を抽気して、抽気した該空気を冷却して高温部品を冷却する冷却空気を生成する冷却空気クーラと、
   前記冷却空気クーラからの排熱を回収する排熱回収装置と、
   を備え、
   前記排熱回収装置は、前記冷却空気クーラに、熱媒体として互いに温度レベルの異なる複数の流体を各々流通させることで、前記排熱の回収を行う複数の回収部を有し、
   前記複数の回収部は、高温の前記排熱から低温の前記排熱に向かって、温度レベルが高い熱媒体から温度レベルの低い熱媒体に順次回収するように配置されており、
   前記排熱回収装置は、
   回収した前記排熱によって、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と、
   前記タービンからの排気ガスで水を順次加熱する複数の節炭器を有する排熱回収ボイラと、
   前記水を前記流体として前記冷却空気クーラに供給した後に、前記複数の節炭器のうちで最も低温側に設けられた低圧節炭器に供給する給水部と、
   を有し、
   前記低沸点媒体ランキンサイクルは、前記低圧節炭器の出口からの水の熱によって駆動される排熱回収システム。
2. 請求項１に記載の排熱回収システムにおいて、
   前記回収部は、前記複数の流体として、互いに同一の物質であり、かつ、互いに圧力が異なる流体を前記冷却空気クーラに流通させる排熱回収システム。
3. 請求項１又は２に記載の排熱回収システムにおいて、
   前記回収部は、前記複数の流体として、互いに同一の物質であり、かつ、物質の相が異なる流体を前記冷却空気クーラに流通させる排熱回収システム。
4. 請求項１又は２に記載の排熱回収システムにおいて、
   前記回収部は、前記複数の流体として、互いに沸点が異なる流体を前記冷却空気クーラに流通させる排熱回収システム。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の排熱回収システムにおいて、
   前記冷却空気クーラは、前記複数の流体のうちの少なくとも一つを蒸発させる蒸発器を有する排熱回収システム。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の排熱回収システムにおいて、
   前記排熱回収装置における前記回収部は、前記タービンからの排気ガスで水を加熱する排熱回収ボイラを有し、
   前記排熱回収ボイラは、前記複数の流体として前記水を前記冷却空気クーラに流通させる排熱回収システム。
7. 請求項６に記載の排熱回収システムにおいて、
   前記排熱回収装置は、前記排熱回収ボイラに加え、該排熱回収ボイラで加熱された前記水を作動媒体として駆動する蒸気タービンをさらに有する排熱回収システム。
8. 請求項７に記載の排熱回収システムにおいて、
   前記排熱回収装置における前記回収部は、前記複数の流体のうちの少なくとも一つとして、前記蒸気タービンの出口からの蒸気を前記冷却空気クーラへ流通させる排熱回収システム。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の排熱回収システムにおいて、
   前記冷却空気クーラは、前記高温部品として前記タービン及び前記燃焼器の構成部品のうちの少なくとも一方の冷却を行う冷却空気を生成する排熱回収システム。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の排熱回収システムにおいて、
    前記排熱回収装置における前記回収部は、少なくとも三つが設けられている排熱回収システム。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の排熱回収システムにおいて、
    前記排熱回収装置における前記回収部は、前記複数の流体のうちの少なくとも一つとして、前記燃焼器で燃焼させる前記燃料を前記冷却空気クーラへ流通させる排熱回収システム。
12. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の排熱回収システムにおいて、
    前記排熱回収装置は、前記燃焼器で燃焼させる前記燃料を、前記複数の流体のうちの少なくとも一つによって加熱する排熱回収システム。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の排熱回収システムと、
    空気を圧縮する圧縮機、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、及び、燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンと、
    を備えるガスタービンプラント。
14. 空気を圧縮する圧縮機、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、及び、燃焼ガスで駆動するタービンを有するガスタービンにおける前記圧縮機から前記空気を抽気する抽気工程と、
    抽気した前記空気を冷却して高温部品を冷却する冷却空気を生成する冷却工程と、
    前記冷却空気を生成した際の排熱を、熱媒体として互いに温度レベルの異なる複数の流体によって回収する排熱回収工程と、
    を含み、
    前記排熱回収工程では、高温の前記排熱から低温の前記排熱に向かって、温度レベルが高い熱媒体から温度レベルの低い熱媒体に順次回収し、
    前記排熱回収工程では、前記排熱を、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駆動することで回収し、
    前記排熱回収工程では、前記タービンからの排気ガスで水を順次加熱する複数の節炭器を有する排熱回収ボイラからの水を前記複数の流体として前記排熱を回収した後に、前記複数の節炭器のうちで最も低温側に設けられた低圧節炭器に供給し、該低圧節炭器の出口からの水の熱によって前記低沸点媒体ランキンサイクルを駆動する排熱回収方法。
15. 請求項１４に記載の排熱回収方法において、
    前記排熱回収工程では、前記複数の流体として、同一の物質であり、かつ、互いに圧力が異なる流体によって前記排熱を回収する排熱回収方法。
16. 請求項１４に記載の排熱回収方法において、
    前記排熱回収工程では、前記複数の流体として、同一の物質であり、かつ、物質の相が異なる流体によって前記排熱を回収する排熱回収方法。
17. 請求項１４に記載の排熱回収方法において、
    前記排熱回収工程では、前記複数の流体として、互いに沸点の異なる流体によって前記排熱を回収する排熱回収方法。
18. 請求項１４から１７のいずれか一項に記載の排熱回収方法において、
    前記冷却工程では、前記複数の流体のうちの少なくとも一つの流体を蒸発させる排熱回収方法。
19. 請求項１４から１８のいずれか一項に記載の排熱回収方法において、
    前記排熱回収工程では、前記複数の流体として、前記タービンからの排気ガスで水を加熱する排熱回収ボイラからの水によって前記排熱を回収する排熱回収方法。
20. 請求項１９に記載の排熱回収方法において、
    前記排熱回収工程では、前記排熱回収ボイラで加熱された前記水を作動媒体として駆動する蒸気タービンの出口からの水の蒸気によって前記排熱を回収する排熱回収方法。
21. 請求項１４から２０のいずれか一項に記載の排熱回収方法において、
    前記排熱回収工程では、前記冷却空気を生成した際の前記排熱を、前記熱媒体として互いに温度レベルの異なる少なくとも三つの流体によって回収する排熱回収方法。
22. 請求項１４から２１のいずれか一項に記載の排熱回収方法において、
    前記排熱回収工程では、前記複数の流体のうちの少なくとも一つとして、前記燃焼器で燃焼させる前記燃料によって前記排熱を回収する排熱回収方法。
23. 請求項１４から２１のいずれか一項に記載の排熱回収方法において、
    前記排熱回収工程では、前記燃焼器で燃焼させる前記燃料を、前記複数の流体のうちの少なくとも一つによって加熱する排熱回収方法。

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