高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统，不设置用于加热被冷却的废气的加热器就能够防止白烟的产生。高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统(3)具备：从燃气轮机系统(1)排出的废气进行流通的废气流道(31)；连接于废气流道(31)并通过利用制冷剂冷却从废气流道(31)流入的废气来回收废气中所包含的湿量的水回收装置(32)；来自废气流道(31)的废气的一部分以避开水回收装置(32)内的利用制冷剂进行的冷却的方式进行流通的旁通流道(40)，旁通流道(40)的下游侧端部位于水回收装置(32)内的比废气冷却的区域靠废气的流动方向下游侧。
【专利说明】
高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统
技术领域
[0001]本发明涉及高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统。
【背景技术】
[0002]作为可期待增加输出和提高发电效率的燃气轮机系统，已知有一种将水或蒸气注入到燃气轮机来增加工作流体的流量的高湿量空气利用燃气轮机系统。在现有的高湿量空气利用燃气轮机系统中，由于废气中的湿量高，因此废气从烟囱排放时，根据情况，有时会产生由白色的热气所形成的白烟。白烟的产生会有损美观，所以存在以不产生白烟的方式排出废气的要求。
[0003]作为相关【背景技术】，例如，有如下燃气轮机的废气处理装置(参照专利文献I的图5等)，利用水回收装置将包含大量湿量的燃气轮机的废气的一部分冷却来分离回收废气中的湿量的一部分，并将剩余的废气不利用水回收装置进行冷却，而是使其旁通并与经由水回收装置的废气混合，然后将混合的废气从烟囱等排放到大气中。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开平10 — 110628号公报
【发明内容】
[0007]据记载，在上述废气处理装置中，被水回收装置冷却的废气中所包含的水分将在废气温度的饱和条件下从水回收装置排出，所以通过将对水回收装置进行旁通的配管连接到水回收装置的下游的烟囱或废气流道，利用对水回收装置进行旁通的高温的废气来对被冷却的废气进行加热。由此，不再设置用于加热经由水回收装置的废气的加热器(热交换器)，就能防止产生白烟。
[0008]但是，一般来说，考虑到废气向大气中的扩散，水回收装置的下游的烟囱、废气流道需要做成10?20m/s的高流速设计。因此，可以认为如上述废气处理装置那样，在利用将对水回收装置进行旁通的配管单纯连接到水回收装置的下游的烟囱、废气流道的构造中，不能期待经由水回收装置的废气和对水回收装置进行旁通的废气的充分混合，结果不能防止白烟的产生。
[0009]本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种不设置用于对冷却的废气进行加热的加热器就能防止产生白烟的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统。
[0010]为了解决上述课题，采用例如专利的权利要求中所记载的结构。
[0011]本申请包含解决上述课题的多个手段，但是举其一例的话，一种高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统，处理从加湿工作流体被加湿的燃气轮机系统排出的废气中所包含的湿量，其特征在于，具备:从上述燃气轮机系统排出的废气进行流通的废气流道；连接于上述废气流道并通过利用制冷剂冷却从上述废气流道流入的废气来回收废气中所包含的湿量的水回收装置；以及来自上述废气流道的废气的一部分以避开上述水回收装置内的利用制冷剂进行的冷却的方式进行流通的旁通流道，上述旁通流道的下游侧端部位于比上述水回收装置内的比废气被冷却的区域靠废气的流动方向下游侧。
[0012]本发明具有如下的效果。
[0013]根据本发明，通过使避开水回收装置内的冷却的旁通流道的下游侧端部位于废气的流动比水回收装置的下游的烟囱、废气流道低速的水回收装置内的、比废气被冷却的区域靠近废气的流动方向下游侧，从而能够将冷却的废气与来自旁通流道的高温的废气充分进行混合，因此不设置用于对冷却的废气进行加热的加热器就能够防止白烟的产生。
[0014]上述以外的课题、结构以及效果可通过以下的实施方式的说明变得明确。
【附图说明】
[0015]图1是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的第一实施方式及其废气处理系统的结构图。
[0016]图2是表示图1所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第一实施方式的结构图。
[0017]图3是从III一 III向视进行观察构成图2所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第一实施方式的一部分的水回收装置的概要横剖视图。
[0018]图4是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的第一实施方式中的废气温度和绝对湿度的关系的特性图。
[0019]图5是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第一实施方式的变形例的结构图。
[0020]图6是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第二实施方式的结构图。
[0021]图7是从VII— VII向视观察构成图6所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第二实施方式的一部分的水回收装置的概要横剖视图。
[0022]图8是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第三实施方式的结构图。
[0023]图9是从IX— IX向视观察构成图8所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第三实施方式的一部分的水回收装置的概要横剖视图。
[0024]图10是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的其他实施方式的一例的结构图。
[0025]图11是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的其他实施方式的另外一例的结构图。
[0026]图中:I一燃气轮机系统，2—增湿再生循环，3、3A、3B、3C、3D、3E—废气处理系统，12—空气压缩机，13—燃烧器，14 一涡轮，21—增湿塔，22—再生器，31—废气流道，32、32D、32E—水回收装置，40—旁通配管(旁通流道)，40B —内部旁通管道(旁通流道)，40C—内部旁通流道(旁通流道)，41 一旁通支管部，42—废气旁通喷嘴，43—废气溢流闸门，44 一内部分隔部件，51 —容器主体部，52—排出部，53—节流流道部。
【具体实施方式】
[0027]以下，利用附图来对本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的实施方式进行说明。
[0028](第一实施方式)
[0029]首先，利用图1来对本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的第一实施方式的系统结构进行说明。
[0030]图1是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第一实施方式的结构图。图1中，箭头表示高湿量空气利用燃气轮机系统的工作流体、废气、投入的水分、以及回收的水分等的流动方向。
[0031]在图1中，高湿量空气利用燃气轮机系统具备:燃气轮机系统I;进行燃气轮机系统I的工作流体的加湿及预热的增湿再生循环系统2;以及处理从燃气轮机系统I排出的废气中所包含的湿量的废气处理系统3。在燃气轮机系统I机械地连接有燃气轮机发电机5。
[0032]燃气轮机系统I例如包括:加湿吸气的吸气加湿装置11;压缩来自吸气加湿装置11的空气的空气压缩机12;将来自空气压缩机12的压缩空气作为助燃剂来使燃料燃烧以产生燃烧气体的燃烧器13;以及由来自燃烧器13的燃烧气体进行驱动，来驱动空气压缩机12以及燃气轮机发电机5的涡轮14。
[0033]增湿再生循环系统2具备:对从空气压缩机12吐出的压缩空气进行加湿的增湿塔21;以及将来自增湿塔21的高湿量的压缩空气和涡轮14的废气进行热交换来进行预热的再生器22。另外，增湿再生循环系统2例如还具备循环系统，该循环系统将增湿塔21中保有的水进行再利用作加湿来自空气压缩机12的压缩空气的加湿水。循环系统例如包括:将增湿塔21中保有的水和涡轮14的废气进行热交换的节炭器23;将增湿塔21中保有的水和来自空气压缩机12的压缩空气进行热交换的空气冷却器24;以及将增湿塔21中保有的水向节炭器23以及空气冷却器24送出后再次供给到增湿塔21的增湿塔循环水栗25。另外，增湿再生循环系统2例如还具备将由后述的利用水回收装置32回收的回收水补给到增湿塔21的增湿塔补给水栗26。
[0034]废气处理系统3具备:从涡轮14排出并通过再生器22以及节炭器23的废气进行流通的导管、配管等的废气流道31;连接于废气流道31，并通过利用冷却水(制冷剂)冷却从废气流道31流入的废气，对废气中所包含的湿量，也就是在增湿塔21中投入的水分、燃料的燃烧而生成的水分等进行回收的水回收装置32;以及使由水回收装置32从废气回收的水、作为冷却水使用完毕的水等的回收水作为冷却水在水回收装置32中进行循环的循环冷却系统33。循环冷却系统33具备:对水回收装置32的回收水进行冷却的水回收循环水冷却器34;连接于水回收装置32与水回收循环水冷却器34的入口侧的回收水送出管道35;连接于水回收循环水冷却器34的出口侧与水回收装置32的冷却水供给管道3;以及设置于回收水送出管道35并将水回收装置32的回收水向水回收循环水冷却器34送出以供给到水回收装置32的水回收循环水栗37。另外，废气处理系统3还具备来自废气流道31的一部分废气进行流通的旁通配管40，其上游侧与废气流道31连接并且下游侧与水回收装置32连接。
[0035]接下来，利用图2以及图3来对本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第一实施方式的详细结构进行说明。
[0036]图2是表示图1所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第一实施方式的结构图，图3是对构成图2所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第一实施方式的一部分的水回收装置从III 一 III向视进行观察的概要横剖视图。图2以及图3中，箭头表示废气、废气处理系统的循环冷却系统的流动方向。此外，在图2以及图3中，与图1所示的符号相同符号的部分是同一部分，因此省略其详细说明。
[0037]在图2中，废气处理系统3的水回收装置32具备:在下部连接有废气流道31，供废气流入的容器主体部51;位于容器主体部51的上侧，排出废气的排出部52;连接容器主体部51与排出部52的节流流道部53;以及配置于容器主体部51内的比与废气流道31的连接部分靠上侧(废气的流动方向下游侧)并喷洒来自冷却水供给管道36的冷却水的洒水部54。水回收装置32还具备配置于容器主体部51内的与废气流道31的连接部分和洒水部54之间且具有多个孔、槽、切口等的水回收装置填充物55。水回收装置32是废气相对于向下喷洒的冷却水从下向上流动的对流方式的纵型的装置。
[0038]容器主体部51为了通过将废气与冷却水充分地混合并进行冷却来从废气中有效地回收湿量，而具有废气的流速比水回收装置32的下游的烟囱、废气流道低速的流道截面积。另一方面，考虑到其下游的废气的流速，排出部52的流道截面积形成为比容器主体部51小。如图2以及图3所示，洒水部54包括:与冷却水供给管道36连接的多个冷却水支管54a；以及分别隔开间隔地设置于各冷却水支管54a，并将来自冷却水供给管道36的冷却水向下喷出的多个水回收装置洒水喷嘴54b。
[0039]旁通配管40在其下游侧端部具有配置于容器主体部51内的比洒水部54靠上侧(废气的流动方向下游侧)的废气混合部。废气混合部包括:多个旁通支管部41;以及分别隔开间隔地设置于各旁通支管部41，并将来自旁通配管40的废气向上喷出的多个废气旁通喷嘴42。后面进行详细描述，旁通配管40用作来自废气流道31的废气的一部分以避开容器主体部31内的冷却水的冷却的方式进行流通的旁通流道。另外，旁通配管40的废气混合部是用于促进在旁通配管40中流通的废气与在容器主体部51内冷却的废气的均匀混合的构造体。
[0040]接下来，利用图1来对本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的第一实施方式的动作进行说明。
[0041]在图1中，吸入的空气由吸气加湿装置11进行加湿后，由空气压缩机12进行压缩。该压缩空气为了高效发挥在后级的增湿塔21中的增湿作用，而在空气冷却器24进行冷却后再流入增湿塔21进行增湿。变成高湿量的压缩空气在再生器22中与涡轮14的废气进行热交换来被加热，压缩空气中的湿量完全蒸发。该压缩空气被导入燃烧器13与燃料进行混合、燃烧，从而产生高温的燃烧气体。该燃烧气体驱动涡轮14，从而将热能转换成动能。该动能通过驱动空气压缩机12来消耗，并且通过燃气轮机发电机5转换成电能。
[0042]从涡轮14排出的废气通过在吸气加湿装置11以及增湿塔21中的加湿以及增湿而成为含有大量的湿量的废气。该废气通过在再生器22中对由增湿塔21增湿的压缩空气进行加热，其热能的一部分被回收。进一步地，废气通过在节炭器23中对增湿塔21的加湿水进行加热，其热能的一部分被回收。如此，通过利用再生器22以及节炭器23回收从燃气轮机系统I排出的废气的热能的一部分，实现系统的热效率的提高。
[0043]通过节炭器23的废气在被导入水回收装置32并回收了湿量的一部分后，被排放到大气中。由水回收装置32回收的水分的一部分，被增湿塔补给水栗26补给到增湿塔21。如此，通过利用水回收装置32对追加到燃气轮机系统I的工作流体的水分进行回收，实现水资源的有效利用。
[0044]接下来，利用图2以及图3来对本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第一实施方式的作用进行说明。
[0045]通过节炭器23(参照图1)后的废气的大部分从废气流道31流入水回收装置32的容器主体部51的下部，另一方面其一部分经由旁通配管40流入至容器主体部51内比洒水部54
靠上侧。
[0046]从废气流道31流入的废气通过配置于容器主体部51内的水回收装置填充物55。此时，在水回收装置32内，冷却水从洒水部54的水回收装置洒水喷嘴54b向下方喷洒，且冷却水在配置于洒水部54的下侧的水回收装置填充物55的表面上流下。因此，从下方到上方通过水回收装置填充物55的废气通过与水回收装置填充物55的表面上的冷却水的气液接触而被冷却因而成为湿蒸气，从而该废气中的湿量的一部分被凝结回收。然后，朝向上方的洒水部54侧流动的废气利用与从洒水部54喷洒的冷却水的气液接触也被冷却，从而该废气中的湿量的一部分被凝结回收。也就是说，从废气流道31流入至容器主体部51内的废气，在比洒水部54 (水回收装置洒水喷嘴54b)靠下侧的区域中被冷却水冷却。如此，从废气流道31流入至容器主体部51内的废气中所包含的湿量的一部分被凝结回收，其结果，废气中的湿量含有率下降。
[0047]水回收装置填充物55具有多个孔、槽、切口等，其表面积较大，因此能够提高废气与冷却水的气液接触的效率。另外，洒水部54由多个冷却水支管54a和分别设置于各冷却水支管54a的多个水回收装置洒水喷嘴54b构成，因此，能够对容器主体部51内的废气的通过部分均匀地喷洒冷却水。其结果，能够提高废气与冷却水的气液接触的效率。
[0048]另一方面，在旁通配管40中流通的一部分废气从多个废气旁通喷嘴42向上方喷出至容器主体部51内，在容器主体部51内比洒水部54靠上侧的区域中，与在容器主体部51内被冷却的废气混合。混合的废气经过水回收装置32的节流流道部53而从排出部52排出。
[0049]在本实施方式中，将旁通配管40的下游侧端部的旁通支管部41以及废气旁通喷嘴42配置在比洒水部54靠上侧，S卩比废气被冷却水冷却的区域靠近废气的流动方向下游侧，因此，通过旁通配管40流入水回收装置32内的废气能够避开来自洒水部54的冷却水的冷却。也就是说，旁通配管40用作来自废气流道31的废气的一部分以避开水回收装置32内的冷却水的冷却的方式进行流通(绕过水回收装置填充物55以及洒水部54)的旁通流道。因此，来自旁通配管40的废气比在容器主体部51内冷却的废气更高温。因此，被冷却的废气通过与来自旁通配管40的高温的废气混合而被加热。
[0050]但是，一般来说，考虑到向大气的扩散，水回收装置的下游的烟囱、废气流道做成10?20m/s的高流速设计。因此，即使构成为使高温的废气绕过水回收装置流入水回收装置的下游的烟囱等，也不能期待绕过水回收装置的高温的废气与通过水回收装置而冷却的废气的充分混合。对此，在本实施方式中，在废气的流速比水回收装置的下游的烟囱、废气流道更低速的容器主体部51连接有旁通配管40，因此能够实现来自旁通配管40的废气与在容器主体部51内被冷却的废气的充分混合。
[0051 ]另外，旁通配管40具有多个旁通支管部41，该多个旁通支管部41在下游侧端部设置了多个废气旁通喷嘴42，因此能够实现通过旁通配管40流入的高温的废气与在容器主体部51内被冷却的废气的均匀混合。因此，被冷却的废气整体被可靠地加热，从而能够防止冷却的废气的一部分以湿蒸气的状态从水回收装置32排出。
[0052]如此，本实施方式的结构的特征在于，在废气的流速比水回收装置32的下游的烟囱、废气流道更低速的水回收装置32内配置了能够实现通过水回收装置填充物55以及洒水部54后的废气和将它们旁通的废气的均匀的混合的旁通配管40的废气混合部(旁通支管部41和废气旁通喷嘴42)。
[0053]另外，由水回收装置32回收的回收水由水回收循环水栗37经由回收水送出管道35而送出至水回收循环水冷却器34。该回收水在被水回收循环水冷却器34中冷却后，通过冷却水供给管道36作为冷却水再次供给到水回收装置32。
[0054]此外，该废气处理系统3中，水回收装置32和循环冷却系统33可以看作对由增湿塔21(参照图1)投入到燃气轮机系统1(参照图1)的水分、燃料的燃烧所生成的水分等废气中所包含的湿量进行回收的水回收系统。
[0055]接下来，利用图2以及图4来对本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第一实施方式中防止白烟产生的效果进行说明。
[0056]图4是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的第一实施方式中废气温度与绝对湿度的关系的特性图。图4中，纵轴h表示绝对湿度，横轴T表示废气温度。图中的粗线a表示水的饱和线，箭头表示废气状态直至大气排放的推移。此外，在图4中，与图1至图3所示的符号相同符号的部分是同一部分，因此省略其详细说明。
[0057]在图4中，若废气的状态在比饱和线a靠下侧的区域推移，则能够防止白烟的产生。在图2所示的水回收装置32内被冷却的废气在水回收装置32内的洒水部54中的温度(混合前的温度)的饱和线上的位置α。在饱和线上的位置α的废气通过与经由旁通配管40对水回收装置填充物55以及洒水部54(废气冷却的区域)进行旁通的废气的均匀混合，移动到水回收装置32的排出部52中的温度(混合后的温度)的位置β。其理由为，对水回收装置填充物55以及洒水部54进行旁通的废气比通过水回收装置填充物55以及洒水部54的气体高温，因此混合的废气的温度比混合前被冷却的废气的温度上升。另外，对水回收装置填充物55以及洒水部54进行旁通的废气比通过水回收装置填充物55以及洒水部54的气体绝对湿度高，因此，虽然混合后的废气的绝对湿度比混合前冷却的废气的绝对湿度增加，但是位于比饱和线a靠下侧。在这种状态下通过烟囱向大气排出的废气在向大气中排放水分的同时下降至大气温度。白烟即使接触到饱和线a，也会将水分急速排放到大气中，从而产生不会饱和的部分，因此若按图4中所示的状态变化，则不会产生白烟。
[0058]如此，从废气流道31流入水回收装置32内的废气被来自洒水部54的冷却水冷却而成为湿蒸气，从而该废气中的湿量的一部分凝结而被回收。绝对湿度降低后的湿蒸气的废气通过与通过旁通配管40流入水回收装置32内的高温的废气均匀混合，整体被可靠加热。因此，混合的废气即使排放到大气中，其状态也会在比饱和线a靠下侧的区域推移，从而防止白烟的产生。
[0059]如上所述，根据本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第一实施方式，使避开水回收装置32内的冷却的旁通配管(旁通流道)40的下游侧端部位于废气的流动比水回收装置32的下游的烟囱、废气流道更低速的水回收装置32内比洒水部54靠上侦叭比废气冷却的区域靠近废气的流动方向下游侧)，从而能够将冷却的废气与来自旁通配管(旁通流道)40的高温的废气充分混合，因此，不设置用于加热被冷却的废气的加热器就能够防止白烟的产生。
[0060]另外，根据本实施方式，将旁通配管40的上游侧端部连接到位于水回收装置32的上游的废气流道31，并且将该下游侧端部配置在水回收装置32内比洒水部54靠上侧(比废气冷却的区域靠近废气的流动方向下游侧)，因此，流通旁通配管40的废气能够可靠地避开从洒水部54喷洒的冷却水的影响。
[0061](第一实施方式的变形例)
[0062]接下来，利用图5来对本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第一实施方式的变形例进行说明。
[0063]图5是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第一实施方式的变形例的结构图。图5中，箭头表示废气、废气处理系统的循环冷却系统的流动的方向。此外，在图5中，与图1至图4所示的符号相同符号的部分是同一部分，因此，省略其详细说明。
[0064]图5所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第一实施方式的变形例是在第一实施方式的结构上进行补充，在旁通配管40设置了调整废气的旁通流量的废气溢流闸门43。在废气处理系统3A中，根据是否产生了烟囱出口(未图示)的白烟来控制废气溢流闸门43的开度，从而将流通旁通配管40的废气的旁通流量与在水回收装置32内冷却的废气的流量调整为适当的比率。
[0065]根据上述本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第一实施方式的变形例，能够获得与第一实施方式相同的效果。
[0066]另外，根据本实施方式，在对水回收装置32内的水回收装置填充物55以及洒水部54(废气冷却的区域)进行旁通的旁通配管40设置调整废气的流量的废气溢流闸门43，因此，通过利用废气溢流闸门43来调整废气的旁通流量，能够可靠地防止白烟的产生。
[0067](第二实施方式)
[0068]接下来，利用图6以及图7来对本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第二实施方式进行说明。
[0069]图6是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第二实施方式的结构图，图7是对构成图6所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第二实施方式的一部分的水回收装置从VII — VII向视进行观察的概要横剖视图。图6以及图7中，箭头表示废气、废气处理系统的循环冷却系统的流动的方向。此外，在图6以及图7中，与图1至图5所示的符号相同符号的部分是同一部分，因此省略其详细说明。
[0070]图6以及图7所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第二实施方式，使用配置于水回收装置32的容器主体部51内的多个内部旁通管道40B来代替第一实施方式的旁通配管40。具体来说，如图6所示，废气处理系统3B的各内部旁通管道40B，沿上下方向(废气的流动方向)延伸来贯通水回收装置填充物55。内部旁通管道40B的上侧端部(下游侧端部)位于比洒水部54靠近上侧(废气的流动方向下游侧)。如图7所示，这些多个内部旁通管道40B配置为交错状。
[0071]接下来，利用图6以及图7来对本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第二实施方式的作用进行说明。
[0072]从图6所示的废气流道31流入水回收装置32的下部的废气中，其大部分与第一实施方式相同地通过水回收装置填充物55，从而通过与冷却水的气液接触而冷却成为湿蒸气，该废气中的湿量的一部分凝结回收。再有，也通过与从洒水部54喷洒的冷却水的气液接触而冷却，该废气中的湿量的一部分凝结回收。
[0073]另一方面，剩余的废气通过多个内部旁通管道40B流出至洒水部54的上方，并在容器主体部51内比洒水部54靠上侧的区域中，与在容器主体部51内被冷却的废气混合。流通各内部旁通管道40B的废气对水回收装置填充物55以及洒水部54进行旁通，因此，能够避开来自洒水部54的冷却水的冷却。也就是说，内部旁通管道40B用作来自废气流道31的废气的一部分以避开水回收装置32内的冷却水的冷却的方式进行流通的旁通流道。因此，来自内部旁通管道40B的废气比在容器主体部51内冷却的废气更高温，从而能够加热被冷却的废气。
[0074]在本实施方式中，在废气的流速比水回收装置的下游的烟囱、废气流道更低速的容器主体部51内，来自内部旁通管道40B的废气和在容器主体部51内被冷却的废气混合，因此，能够期待这些废气的充分混合。
[0075]另外，在本实施方式中，如图7所示，将多个内部旁通管道40B配置为交错状，因此能够实现来自内部旁通管道40B的高温的废气与在容器主体部51内冷却的废气的均匀混合。因此，冷却的废气整体被可靠加热，从而能够防止冷却的废气的一部分以湿蒸气的状态从水回收装置32排出。
[0076]根据上述本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第二实施方式，能够获得与上述第一实施方式相同的效果。
[0077]另外，根据本实施方式，作为用于避开来自洒水部54的冷却水的冷却的旁通流道，使用配设于水回收装置32内的内部旁通管道40B，因此，能够在水回收装置32的安装前预先将内部旁通管道40B设置在水回收装置32。因此，比使用必须与水回收装置32以及废气流道31连接的旁通配管40作为旁通流道的第一实施方式容易施工。
[0078]再有，根据本实施方式，将实现在容器主体部51内被冷却的废气与旁通的废气的均匀混合的构造体，由配设于水回收装置32内的多个内部旁通管道40B构成，因此与由多个旁通支管部41和设置于各旁通支管部41的多个废气旁通喷嘴42构成的第一实施方式相比结构简单，其结果能够降低制造成本。
[0079](第三实施方式)
[0080]接下来，利用图8以及图9来对本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第三实施方式进行说明。
[0081]图8是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第三实施方式的结构图，图9是对构成图8所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的第三实施方式的一部分的水回收装置从IX — IX向视进行观察的概要横剖视图。图8以及图9中，箭头表示废气、废气处理系统的循环冷却系统的流动的方向。此外，在图8以及图9中，与图1至图7所示的符号相同符号的部分为同一部分，因此省略其详细说明。
[0082]图8以及图9所示的本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第三实施方式，使用沿着水回收装置32的容器主体部51的侧壁面部(与废气的流动方向平行的壁面部)的内侧形成的内部旁通流道40C来代替第二实施方式的内部旁通管道40B。
[0083]具体来说，如图8以及图9所示，废气处理系统3C的内部旁通流道40C由容器主体部51的侧壁面部和在容器主体部51的侧壁面部的内侧以隔开间隔与侧壁面部对置的方式设置的内部分隔部件44形成。内部分隔部件44在上下方向(废气的流动方向)上，至少从水回收装置填充物55的下端延伸到比水回收装置洒水喷嘴54b靠上侧(废气的流动方向下游侧)。另外，内部分隔部件44例如分别设置于大致呈立方体状的容器主体部51的对置的侧壁面部。也就是说，形成两个内部旁通流道40C。
[0084]在本实施方式中，将内部旁通流道40C形成为在比洒水部54靠近上侧延伸，因此在内部旁通流道40C中流通的废气能够避开来自洒水部54的冷却水的冷却。也就是说，内部旁通流道40C用作来自废气流道31的废气的一部分以避开水回收装置32内的冷却水的冷却的方式进行流通的旁通流道。因此，从内部旁通流道40C流出的废气比在容器主体部51内冷却的废气更高温，从而能够加热被冷却的废气。
[0085]另外，在本实施方式中，在废气的流速比水回收装置32的下游的烟囱、废气流道更低速的容器主体部51中，来自内部旁通流道40C的废气与在容器主体部51内被冷却的废气混合，因此也能够实现这些废气的充分混合。
[0086]根据上述本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统及其废气处理系统的第三实施方式，能够获得与上述第二实施方式相同的效果。
[0087]另外，根据本实施方式，通过在容器主体部51的侧壁面部的内侧设置内部分隔部件44从而能够形成内部旁通流道40C，因此，相比在水回收装置32内配设多个内部旁通管道40B的第二实施方式能够削减部件个数，其结果水回收装置32内的施工也变得容易。
[0088](其他实施方式)
[0089]此外，在上述第一至第三实施方式中，作为水回收装置，示出了使用废气从下向上流动的纵型的水回收装置32的例子，但是例如如图10所示，也可以使用废气横向(在图10中为从左向右的方向)流动的横型的水回收装置32D。从废气流道31流入容器主体部51内的废气在洒水部54延伸的左右方向的区域中被冷却成为湿蒸气，从而该废气中的湿量的一部分被凝结回收。
[0090]图10是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的其他实施方式的一例的结构图。图10中，箭头表示废气、废气处理系统的循环冷却系统的流动的方向。此外，在图10中，与图1至图9所示的符号相同符号的部分是同一部分，因此省略其详细说明。
[0091]在这种情况下，将废气处理系统3D的旁通配管40的下游侧端部(旁通支管部41以及废气旁通喷嘴42)配置在水回收装置32D的容器主体部51内比洒水部54的右侧端部(废气的流动方向的最下游端)靠右侧(废气的流动方向下游侧)。由此，能够获得与上述第一实施方式相同的效果。此外，也可以代替旁通配管40，在水回收装置32D内以横向延伸的方式配设第二实施方式的内部旁通管道40B，或者在水回收装置32D内以横向延伸的方式形成第三实施方式的内部旁通流道40C。
[0092]另外，在上述实施方式中，作为水回收装置，示出了使用从洒水部54喷洒冷却水并通过气液接触来将废气冷却的水回收装置32的例子，但是，例如，如图11所示，也可以使用通过热交换器61来冷却废气的水回收装置32E。
[0093]图11是表示本发明的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统的其他实施方式的另外一例的结构图。图11中，箭头表示废气、热交换器的制冷剂的流动的方向。此外，在图11中，与图1至图10所示的符号相同符号的部分是同一部分，因此省略其详细说明。
[0094]具体来说，在废气处理系统3E中，在水回收装置32E的容器主体部51内比与废气流道31的连接部分靠上侧(废气的流动方向下游侧)，设置在对在容器主体部51内流通的废气和在传热管内流动的制冷剂之间进行热交换的热交换器61 ο热交换器61的制冷剂由栗62送到冷却器63进行冷却，并经由循环配管64流入到再次热交换器61。从废气流道31流入容器主体部51内的废气在热交换器61的区域被冷却成为湿蒸气，从而该废气中的湿量的一部分被凝结回收。
[0095]在这种情况下，将旁通配管40的下游侧端部(旁通支管部41以及废气旁通喷嘴42)配置在容器主体部51内比热交换器61的上侧端部(废气的流动方向的下游侧端部)靠上侧(废气的流动方向下游侧)。由此，能够获得与上述第一实施方式相同的效果。此外，也可以使用第二实施方式的内部旁通管道40B、第三实施方式的内部旁通流道40C来代替旁通配管
40 ο
[0096]另外，在上述实施方式中，示出了燃气轮机系统I构成为包括吸气加湿装置11的例子，但是，高湿量空气利用燃气轮机系统的燃气轮机系统也可以构成为不包括吸气加湿装置。但是，作为系统来说，包含吸气加湿装置11的结构能够实现增加输出和提高发电效率。
[0097]此外，在上述实施方式中，示出了由增湿塔21、再生器22、节炭器23、空气冷却器24、增湿塔循环水栗25、以及增湿塔补给水栗来构成增湿再生循环系统2的例子，但是增湿再生循环系统只要是至少包括增湿塔和再生器的结构即可。另外，例如也可以是废热回收蒸发器这样的其他的增湿系统。
[0098]另外，在上述第一实施方式中，示出了在容器主体部51配置旁通支管部41以及废气旁通喷嘴42的例子，但是也能够在比排出部52流道截面积大的节流流道部53配置旁通支管部41以及废气旁通喷嘴42。但是，为了实现通过水回收装置填充物55以及洒水部54的废气和对它们进行旁通的废气的均匀混合，优选在洒水部54与节流流道部53之间的空间配置旁通支管部41以及废气旁通喷嘴42。
[0099]此外，在上述第二实施方式中，示出了将内部旁通管道40Β配置为交错状的例子，但是只要是通过水回收装置填充物55以及洒水部54的废气和对它们进行旁通的废气能够均匀混合，也可以是任意配置。例如，正方形的配置也适合。至少，能够通过将多个内部旁通管道40Β相互隔开间隔地配置来进行均匀混合。
[0100]另外，本发明不只限于上述第一至第三实施方式，还包括各种变形例。上述实施方式是为了简单易懂地说明而详细进行了说明，并非只限于具备说明的全部结构的发明。例如，可以将某个实施方式的结构的一部分替换成其他实施方式的结构，而且，也可以在某个实施方式的结构上添加其他实施方式的结构。另外，对于各实施方式的结构的一部分，也可以追加、删除、以及替换其他的结构。
【主权项】
1.一种高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统，处理从工作流体被加湿的燃气轮机系统排出的废气中所包含的湿量，其特征在于，具备: 从上述燃气轮机系统排出的废气进行流通的废气流道； 连接于上述废气流道并通过利用制冷剂冷却从上述废气流道流入的废气来回收废气中所包含的湿量的水回收装置；以及 来自上述废气流道的废气的一部分以避开上述水回收装置内的利用制冷剂进行的冷却的方式进行流通的旁通流道， 上述旁通流道的下游侧端部位于上述水回收装置内的比废气被冷却的区域靠废气的流动方向下游侧。2.根据权利要求1所述的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统，其特征在于， 上述旁通流道是上游侧与上述废气流道连接并且下游侧与上述水回收装置连接的旁通配管。3.根据权利要求2所述的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统，其特征在于， 上述旁通配管在其下游侧端部具有配置于上述水回收装置内的多个旁通支管部以及分别设置于上述多个旁通支管部的每一个的多个废气旁通喷嘴。4.根据权利要求2或3所述的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统，其特征在于， 还具备设置于上述旁通配管并对在上述旁通配管流通的废气的流量进行调整的废气旁通闸门。5.根据权利要求1所述的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统，其特征在于， 上述旁通流道是配设于上述水回收装置内并沿废气的流动方向延伸的多个内部旁通管道， 上述多个内部旁通管道互相隔开间隔地配置。6.根据权利要求1所述的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统，其特征在于， 上述旁通流道是由上述水回收装置中的与废气的流动方向平行的壁面部和在上述水回收装置的上述壁面部的内侧隔开间隔地设置的内部分隔部件形成，并沿废气的流动方向延伸的内部旁通流道。7.根据权利要求1所述的高湿量空气利用燃气轮机系统的废气处理系统，其特征在于， 上述水回收装置具备: 连接有上述废气流道的容器主体部； 流道截面积形成得比上述容器主体部小并进行废气的排出的排出部； 连接上述容器主体部和上述排出部的节流流道部；以及 配设在比上述容器主体部的与上述废气流道的连接部分靠废气的流动方向下游侧，并喷洒作为制冷剂的冷却水的洒水部， 上述旁通流道的下游侧端部位于上述容器主体部内的比上述洒水部靠废气的流动方向下游侧或上述节流流道部内。8.一种高湿量空气利用燃气轮机系统，其特征在于，具备: 燃气轮机系统，该燃气轮机系统具有压缩空气的空气压缩机、使来自上述空气压缩机的压缩空气和燃料燃烧来产生燃烧气体的燃烧器、以及被来自上述燃烧器的燃烧气体驱动的涡轮； 增湿再生循环系统，该增湿再生循环系统具有对从上述空气压缩机吐出的压缩空气进行加湿的增湿塔，以及对使来自上述增湿塔的高湿量的压缩空气与上述涡轮的废气进行热交换来进行预热的再生器；以及 废气处理系统，该废气处理系统具有:从上述涡轮排出并通过上述再生器的废气进行流通的废气流道、连接于上述废气流道并通过利用制冷剂冷却从上述废气流道流入的废气来回收废气中所包含的湿量的水回收装置、以及来自上述废气流道的废气的一部分以避开上述水回收装置内的利用制冷剂进行的冷却的方式进行流通的旁通流道， 上述旁通流道的下游侧端部位于上述水回收装置内的比废气被冷却的区域靠废气的流动方向下游侧。
【文档编号】F02C3/30GK106014638SQ201610034749
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年1月19日
【发明人】佐藤和彦
【申请人】三菱日立电力系统株式会社