JP2000257407A - ガスタービンコンバインドサイクルプラントへの入口空気を冷却するための改良されたボトミングサイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】多成分作動流体およびボトミングサイクルの熱
回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の低圧部における廃熱の一
部を使用してガスタービン入口の空気を冷却して、熱効
率を悪化することなくコンバインドサイクルプラント全
体の出力を増加する方法を提供する。 【解決手段】比較的高沸点および低沸点の成分（例えば
アンモニアと水）からなる多成分作動流体をＨＲＳＧ内
部のガスタービン燃焼ガスに露出することにより作動流
体を最初に加熱し、作動流体の一部を蒸発させて低沸点
成分に富んだ蒸気部分を発生し、冨化された蒸気部分を
気−液分離器中で多−成分作動流体から分離し、蒸気を
冨化された液体に凝縮し、冨化された液体の一部を過冷
却し、それから過冷却された冨化された液体の一部との
熱交換を介してガスタービンへの入口空気を冷却する工
程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】本発明は蒸気およびガスタービン（ＳＴ
ＡＧ）コンバインドサイクルプラントの出力定格および
効率を改善する方法に係わる。特に、本発明は多成分作
動流体（例えばアンモニアと水の混合物）およびボトミ
ングサイクルの熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の低圧部
における廃熱の一部を使用してガスタービンへの入口の
空気を冷却して、熱効率を悪化することなくコンバイン
ドサイクルプラントの全体の出力を増加する方法に係わ
る。ここに論述される、ＨＲＳＧの外に位置づけられる
「冷却器（チラー）」は多成分作動流体を使用すること
によりガスタービンの入口の空気を冷却し、これにより
殊にガスタービンへの供給物の周囲空気温度が約６０°
Ｆを超えるときタービンの全体出力を改善する。

【０００２】「コンバインドサイクル」発電システムは
当業界で周知されており、代表的にはガスタービンと熱
回収蒸気発生器を含み、後者は高および中圧蒸気を発生
するためにガスタービン排気ガスからの熱を利用し、こ
の蒸気により蒸気タービンが駆動される。従来の熱回収
蒸気発生器に使用されている蒸気サイクルは設計および
動作がかなり相異している。しかし、代表的にはこのよ
うなシステムは異なる段の蒸気タービンを駆動するのに
必要な圧力レベルで蒸気を発生するために多くの熱回収
蒸発器（ボイラ）を備える単−圧熱回収サイクルあるい
は多−圧熱回収サイクル（即ち、蒸気圧が高圧から低圧
まで変化するサイクル）を使用している。

【０００３】用語「ボトミングサイクル」は蒸気タービ
ンの対応する中圧および低圧段に使用する中圧および低
圧蒸気を発生する熱回収工程を記述するために当工業界
で長年使用されている。殆どのコンバインドサイクル電
力プラントでは、ガスタービン排気ガス（ＨＲＳＧでの
冷却時に感知される熱を放出する）と蒸気発生器（一定
温度で沸騰潜熱を吸収する）の熱特性における固有の不
整合がボトミングサイクルによって生成される仕事の約
１０％の範囲の熱力学的損失をしばしばもたらす。

【０００４】従来のガスタービンコンバインドサイクル
発電所の効率を改善することが引き続き必要とされてい
る。従って、多圧蒸気サイクルを利用して特にボトミン
グサイクルにおける熱力学的損失の程度を最小にするこ
とが通常実施されている。しかしながら、実際上の制約
から異なる圧力の数は３つ以下に制限されている。単圧
蒸気サイクルでは、熱力学的損失は１０％のレベルより
高くなる可能性がある。多圧設計においてすら、潜在的
な効率の損失を最小にするには給水予熱器、過熱器およ
び再加熱器の設計を最適にするようかなりの注意が払わ
れなければならない。

【０００５】ＨＲＳＧの熱源からエネルギーを生成する
最も通常の熱力学的サイクルは「ランキンサイクル」と
して知られている。従来のランキンサイクルでは、容易
に利用できる熱源を使用して単一作動流体（通常は水）
を蒸発させ次いで蒸気タービンの一段以上にわたって膨
張させることにより、そのエネルギーを電気を発生する
のにより有用な形態に変換している。「使用済み」作動
流体の蒸気は次いで冷却水のような利用しうる冷却媒体
を使用して復水器で凝縮される。凝縮された作動流体の
潜在的エネルギーの増大はポンプでより高圧にされ次い
で加圧された流体をＨＲＳＧで再加熱して新しい作動流
体として追加のより高圧の蒸気を発生することによりな
される。ランキンサイクルは非常に効率的に働くが、特
に多段ＨＲＳＧシステムにおいて蒸気を再発生するため
に追加のエネルギーを必要とされるために効率の損失を
しばしばこうむる。

【０００６】従来のコンバインドガス／蒸気タービンサ
イクルの運転に伴う別の知られた問題は第一段のガスタ
ービンへの入口空気温度が例えば一年の最も熱い月々の
間に約６０°Ｆを超えるときにシステムの定格値に比べ
て全体出力の低下を受けることである。従来、ガスター
ビンへの入口空気の温度を下げるために機械的冷却（冷
凍）を使用する種々の試みがなされている。従来の冷却
システムに対する一つの明らかな欠陥は冷却コンプレッ
サおよび関連機器によって必然的に消費される電力のた
めにプロセス全体の効率が究極的に低下されることであ
る。

【０００７】過去十年の間に、熱回収蒸気発生サイクル
において水に代えて多−成分流体を使用することにより
従来のランキンサイクルの効率を改善するために多−成
分作動流体（例えばアンモニアと水）の使用を記載した
種々の特許が発行されている。「エクセルギーシステ
ム」として一般に知られているこれらの新しいシステム
は、二元（多−成分）作動流体をポンプで高い作動圧力
にしそれから加熱して作動流体を部分的に気化するとい
う一般原則に基づいて作動する。この混合物は次いで非
−等温条件下でフラッシュされて高沸点および低沸点作
動流体化合物を分離し、低沸点成分をタービンを横切っ
て膨張させることによりタービンを駆動しそして追加の
電気を発生する。高沸点成分は二元作動流体を加熱して
蒸発させるのに使用する回収可能な熱を含んでいる。典
型的には、高沸点成分は次いで「使用済み」の低沸点流
体と混合されて冷却媒体の存在下で凝縮器中の使用済み
作動流体を吸収する。

【０００８】或る場合には、比較的に低温の熱源が使用
されるときは多−成分流体を使用するこれらの知られて
いるエクセルギーサイクルはランキンサイクルに比較し
て改善された効率を実証している。しかし、より高い温
度の熱源を伴うときには、多−成分システムは従来のサ
イクルより理論的および実際的により少ない利点しか提
供しない傾向がある。或るより後世代の多−成分システ
ムは作動流体を再生するのを助けるために作動流体の一
部を蒸留する蒸留工程を使用することにより改善れさた
効率を提供している。この点に関して、ボトミングサイ
クルの熱力学的効率を改善するために多−成分作動流体
を使用する当初の概念の改良として種々のシステム（一
般に「カリナ（Kalina）サイクル」として知られてい
る）が提案されている。例えば、以下の米国特許を参照
されたい。4,346,561;4,489,563;4,548,043;4,586,340;
4,604,867;4,732,005;4,763,480;4,899,545;4,982,568;
5,029,444;5,095,708;5,203,899。従来技術のカリナ−
タイプのシステムの一つの明らかな不利益は、電力発生
サイクルに使用されるタービン動翼およびその他の部品
に及ぼすアンモニア−水作動流体の固有な腐食潜在性に
起因する全体のタービンコストの顕著な増加を多−成分
「作動流体」によって引き起こされる可能性があること
である。

【０００９】加えて、この改良されたカリナボトミング
サイクルの設計は非−等温の状態変化を受ける混合物を
使用することによってＨＲＳＧにおける熱力学的損失を
低下する傾向があるが、このようなシステムは多くの再
加熱を使用しおよび／またはシステムに対する２−相熱
負荷を仕切ることにより作動流体の熱特性をガスタービ
ン排気ガスの熱特性に注意深く整合させる必要がある。
従って、従来、カリナ−タイプのサイクルによって提供
される潜在的な効率の利益を従来の多−圧力蒸気ボトミ
ングサイクルに導入することは非常に難しかった。多−
成分作動流体サイクルを単一成分システム中に組み入れ
るには、二つのサイクルをタンデムに作動させるために
使用されるプロセス条件および材料の固有な違いがある
ために、顕著な実際上の困難も存在している。

【００１０】従って、ボトミングサイクルの廃熱の一部
を利用するがＨＲＳＧの外でガスタービンの入口の空気
を冷却する「冷却器（チラー）」として動作する別個の
多−成分サイクルを加えることにより従来のボトミング
サイクルに改良を加える必要がある。更に、ボトミング
サイクルにおける熱回収を向上し熱力学的損失を減少す
るためにボトミングサイクルの一部に多−成分作動流体
を導入し、同時にＨＲＳＧ蒸気タービンを駆動するため
に蒸気駆動流体を維持する利点を保全した、改善された
ボトミングサイクルを提供する必要がある。

【００１１】更に別の必要は、低圧ボイラに入る前に水
を加熱するＨＲＳＧの低圧部（時々ＨＲＳＧの低圧「エ
コノマイザ」部と呼ばれる）を、エコノマイザの廃熱の
一部を使用して以下に更に詳しく記述されるようにアン
モニア／水サイクルを作動させることにより改善するこ
とである。更に又別の必要は、アンモニア−水サイクル
を導入して排気ガスと水との間の固有な熱的不整合を二
重成分作動流体の使用を介して利用し、これにより特に
第一段ガスタービン中への空気温度が約６０°Ｆを超え
るときにボトミングサイクルの全体の性能定格を改善す
ることにより、従来のＳＴＡＧサイクルを改良すること
である。最後に、第一段ガスタービンへの入口周囲空気
温度を低下するために補足的な冷却装置（例えば、従来
の機械的な冷却（冷凍））に対する必要を排除するため
にアンモニア−水サイクルを利用する必要である。

【００１２】

【発明の要約】本発明は、多圧段を有するコンバインド
ＳＴＡＧサイクルプラントにおけるボトミングサイクル
の全体の効率が改良されたエクセルギー（カリナ−タイ
プ）サイクル（アンモニアおよび水を作動流体として使
用する）をボトミングサイクルのＨＲＳＧの低圧「エコ
ノマイザ」部へ導入することにより顕著に改善しうると
の知見によって上述した必要が満たされている。特に、
ここに今や、ＨＲＳＧの低圧部における或る熱回収効率
を利用することにより第一段ガスタービンへの入口空気
を冷却するのにアンモニア−水サイクルを効果的に使用
できることが発見された。本発明による「入口空気冷却
器（チラー）」の使用は究極的には、特にタービンへ供
給される周囲空気の温度が約６０°Ｆを超えるときにガ
スタービンに対する全体の電力定格が改善される傾向が
ある。

【００１３】本発明の一観点に従えば、入口空気冷却の
ための改良されたボトミングサイクルは以下のプロセス
工程を含む。 （ａ）比較的高沸点および低沸点の成分（好ましくはア
ンモニアと水）からなる多−成分作動流体をガスタービ
ン排気ガスからの廃熱の一部に露出することによりボト
ミングサイクルのＨＲＳＧ部の内部で多−成分作動流体
を最初に加熱し、（ｂ）多−成分作動流体の一部を蒸発
させて冨化された蒸気部分（即ち、作動流体に比較して
低沸点成分に富んだ）を発生し、（ｃ）冨化された蒸気
部分を気−液分離器を使用してＨＲＳＧの外で作動流体
から分離し、そして凝縮器を使用して冨化された蒸気を
冨化された液体に凝縮し、（ｄ）冨化された液体の圧力
を減少することにより冨化された液体の一部を過冷却
し、そして（ｅ）過冷却された冨化された液体を一次冷
却媒体として使用し熱交換を介してガスタービンへの入
口空気を冷却する。

【００１４】添付の図面に関連してなされた好適な例示
の実施の態様についての詳細な記述から本発明の更なる
目的、特徴および利点が明らかとなろう。

【００１５】

【図面の詳細な記述】従来のガスタービン発電機１０お
よびボトミングサイクルを使用したコンバインドサイク
ルプラントの代表的な概略が図面の第１図に見られる。
図１のボトミングサイクルは蒸気タービン２０の対応す
る高圧（ＨＰ）、中圧（ＩＰ）および低圧（ＬＰ）段へ
の蒸気供給として種々の圧力および温度の蒸気を発生す
るための手段を備える３つの異なる動作圧力（高、中お
よび低）を有する従来の熱回収蒸気発生器部（ＨＲＳ
Ｇ）のある周知のコンバインドプラント設計を示してい
る。蒸気が各段にわたって膨張するときに、タービン２
０は発電機２１を駆動し、最終の「使用済み」蒸気は取
り出されてライン２３の復水作動流体として再循環する
ために水冷式復水器２２で凝縮される。復水ポンプ２４
およびグランドシール復水器２５の上流でシステムに追
加の補給水が加えられる。液体作動流体はライン２６お
よび２７を介して２つの入口箇所でＨＲＳＧの低圧「エ
コノマイザ」部に帰還する。

【００１６】図１はまたガスタービン１０がどのように
して周囲温度の空気供給物（ライン１１）および燃料源
１２（燃料加熱装置１５の使用により点火に先立ち予め
加熱されている）を使用して熱い燃焼ガスを発生してガ
スタービンを駆動しているかをも例示している。ガスタ
ービンからの高温排気ガス１３は３−圧力熱回収蒸気発
生器（一般に細目５として示されている）に供給され
る。ＨＲＳＧは３つの従来の蒸発器または「ボイラ」
（図１ではそれぞれ高、中および低圧に対して”Ｈ
Ｐ”、”ＩＰ”および”ＬＰ”として規定されている）
を使用して蒸気タービン２０および発電機２１を駆動す
るのに使用する蒸気を発生している。図１に描かれてい
る従来の配置では、タービン２０からの「使用済み」高
圧蒸気はＨＲＳＧで再加熱され、第一の部分（ライン２
８）は中圧で蒸気タービンに再循環して戻され、第二の
部分（ライン２９）は蒸気タービンの第一段に幾分高い
動作圧力および温度で戻される。

【００１７】ＨＲＳＧの「エコノマイザ」部の低圧ボイ
ラ（蒸発器）（ＬＰ）は復水器２２から復水ポンプ２４
およびグランドシール復水器２５を介して再循環される
コンバインド復水および補給作動流体の一部を加熱しそ
して蒸発する。典型的には、ＬＰ蒸発器からの蒸気は更
に加熱するためにＨＲＳＧを通して戻され（ライン３０
参照）そしてついには蒸気タービン２０の中圧段の一つ
以上に対する供給物の一部となる。同様な方式で、ＨＲ
ＳＧの中圧蒸発器（ＩＰ）はＬＰ蒸発器からの流体の一
部をタービン２０の中圧段の一つ以上に対する作動蒸気
として使用するために再加熱し蒸発させてより高い温度
および圧力にしている（ライン３２参照）。

【００１８】上記に示したとおり、図１に示されるよう
なコンバインドガスおよび蒸気タービンサイクルの従来
の設計に係わる一つの問題はタービンへ供給される周囲
空気の温度が約６０°Ｆのレベルに達し始めるとガスタ
ービンの全体の効率が減少し始めることである。それに
関して、図２は「ランキンサイクル」を使用している
が、本発明による入口空気冷却器の利益を受けていな
い、代表的なコンバインドサイクルプラントに対するプ
ラントの定格点における温度および熱効率の熱曲線を示
している。図２はガスタービン排気ガスの対応する温度
および蒸気タービンへの高、中および低圧供給物の温度
に対するＢＴＵ／時の百万倍の単位の熱効率をプロット
したものを含んでいる。図２のチャートの右端の部分は
低圧蒸発器「ＬＰ」に入る前の液体の復水を再加熱する
ことから得られる累積熱効率を表している。本発明はＨ
ＲＳＧのこの「低圧エコノマイザ」部を改良するもので
ある。

【００１９】例示として示すと、ＨＲＳＧのエコノマイ
ザ部の燃焼ガス温度は通常３００°Ｆ乃至３１０°Ｆの
範囲である。ＨＲＳＧを出ていくガスは約１８５°Ｆの
温度で図１のライン４０を通って煙突に入る。再循環復
水はガス流に対し向流で流れてＨＲＳＧに約８５°Ｆで
入る（図１の箇所４１参照）。再加熱された作動蒸気は
ＨＲＳＧを約２８５°Ｆで出る（図１のライン３０）。
この例では、ガス出口での１００゜に比較してガス入口
での２５゜の温度差が二つの流体の温度特性の不整合を
発生させている。本発明によって提案されているボトミ
ングサイクルへの改良修正は別個の多−成分作動流体に
組み合わせて「エコノマイザ」部のこの残留している廃
熱の一部を利用してＨＲＳＧの効率およびコンバインド
サイクルの全体の電力定格を改善するものである。

【００２０】本発明により提案されているボトミングサ
イクルの修正改良は図３に示されている。箇所”Ｈ”に
おいてＨＲＳＧに別個の多−成分作動流体サイクルを導
入することによってＨＲＳＧの低圧エコノマイザ部の一
部が修正改良される。好適な実施の態様では、図３で
「ＮＨ₃／Ｈ₂Ｏ気化器」と説明されている、ＨＲＳＧの
この追加部分はＨＲＳＧの外部に置かれ図４に更に詳し
く描かれている「冷却器」サブシステムからのアンモニ
アと水の混合物を使用する。ＨＲＳＧはアンモニア−水
供給物を加熱しアンモニア−水蒸気を冷却器サブシステ
ムの入口へ戻す（ライン”Ｉ”および図４）。

【００２１】図３に例示されるように、アンモニア−水
混合物はＨＲＳＧに燃焼ガスに対して向流に流れ込む。
その結果、アンモニア−水混合物が沸騰し始めると、部
分的に気化された蒸気と液体の混合物が箇所”Ｉ”でＨ
ＲＳＧを出て冷却器サブシステムに戻る。ＨＲＳＧを出
た後、この２−相混合物は冷却器サブシステムの気−液
分離器５０中に供給され（図４参照）、ここでアンモニ
アに富む蒸気（ライン５１）は液体分離器５０の底部か
ら出る水に富む液体（ライン５２）から分離される。分
離器５０の頂部からの冨化された蒸気５３は凝縮器（図
４で「Ｅ−１０３エコノマイザ」として示されている）
で冷却されて部分的に凝縮される。この凝縮器は図３の
箇所”Ｆ”からの冷却水（グランドシール復水器からの
復水）を熱伝達媒体として使用する。この復水はこれと
同時に図３の箇所”Ｇ”でＨＲＳＧに戻る前に「エコノ
マイザＥ−１０３」中で加熱される。ＨＲＳＧは上述し
たようにこの復水が低圧ボイラに入る前にこれを更に加
熱する。

【００２２】分離器５０からの冨化された蒸気は凝縮器
「Ｅ−１０５」で完全に凝縮される。図４に示される蒸
気タービンでは、アンモニアに富む液体はまた弁６０を
横切って低圧でフラッシングされる前に熱交換器「Ｅ−
１０７」で過冷却される。当業者が理解されるように、
この過冷却段階の間に起きる冷却（冷凍）の特定の量は
この過冷却およびフラッシングの間における二元作動流
体中の成分の相対的な組成により決まる。いずれの場合
にも、過冷却された冨化された混合物は入口空気冷却器
「Ｅ−１００」に周囲温度の空気に対して向流で流れ込
み、これによりガスタービン１０への空気供給物の温度
を低下する。蒸発された「冷媒」は次いで分離器５０か
ら出てくる水に富んだ液体中に吸収され（ライン５
５）、この混合物は吸収器「Ｅ−１０６」中に供給さ
れ、ここで吸収熱は冷却水の使用により除かれる。最後
に、吸収器Ｅ−１０６からの液体の圧力はポンプ７０の
使用によって増加され、それから分離器５０からの液体
部分を熱交換媒体として使用して予熱器「Ｅ−１０４」
中で加熱される。Ｅ−１０４からの流体は図３の箇所”
Ｈ”でＨＲＳＧに戻る。

【００２３】上述されそして図３および４に示されてい
るように、ＨＲＳＧに改良修正を加えた直接の結果とし
て、ガスタービンへの周囲空気供給物の温度を著しく低
下できる。加えて、有効量の冷却がガスタービンへの入
口空気に対する従来の冷却サイクルに比較して著しく低
いエネルギーしか必要としない冷却器サブシステムによ
って達成できる。この結果、この新しい冷却器設計を使
用することによりコンバインドサイクルの全体の定格効
率が増大する傾向にある。

【００２４】本発明の好適な実施の態様ではアンモニア
と水の混合物を作動流体として有する冷却器が使用され
ているが、炭化水素類および／またはフレオン類を含め
た他の多−成分流体を使用してガスタービン入口空気の
同じ冷却効果を達成しそしてコンバインドサイクルの効
率の増大をもたらすことができる。本発明の上記の好適
な例示の実施の態様の変形が図５に見られる。この第二
の実施の態様では、アンモニア−水気化器（文字”Ｈ”
および”Ｉ”で表されている）は（図３に示されている
ようにＨＲＳＧエコノマイザ部の正に端部に置かれてい
るのとは違って）低圧エコノマイザのセクション間に位
置づけられている。あるいは、ＮＨ₃ ／Ｈ₂ Ｏ気化器は
低圧エコノマイザと並列に置くことができる。

【００２５】以下の実施例は本発明に従って冷却器設計
を有する改良されたボトミングサイクルから得られる正
味の改善された効率を例示する。このシステムは代表的
な熱い日（９０°Ｆおよび相対湿度３５％）および以下
の如き代表的な動作条件に対する熱特性を有するアンモ
ニア／水を使用する。”Ｈ”で５０重量％アンモニア液
体（１８０ｐｓｉａ；１５６．５°Ｆ）により出発し、
この混合物をＧＲＳＧで沸騰させ、１７０ｐｓｉａ；１
７０°Ｆのほぼ２５％蒸気で戻す。分離器からの蒸気
（９６％アンモニア）を８７°Ｆの液体に凝縮し、熱の
一部を”Ｆ”からの水を２８３ｐｓｉａ；１０５°Ｆに
エコノマイズするために放出し、残りの熱を冷却水に伝
達して７５°Ｆとする。凝縮された液体を次いで熱交換
器「Ｅ−１０７」中で過冷却し、下流の弁によりこれを
１９５ｐｓｉａから６０ｐｓｉａにフラッシングして３
８°Ｆの冷媒を与える。この冷媒の約８％は「Ｅ−１０
７」での過冷却のために使用され、残りは入口冷却器に
行って、ここでガスタービンへの供給入口空気が５６°
Ｆに冷却される。６２．６ｐｓｉａ；７０°Ｆの冷媒蒸
気を吸収器内で１０２°Ｆの３５％アンモニア液体と混
合して６０ｐｓｉａ；８５°Ｆの５０％アンモニア−水
液体混合物を再び形成する。このアンモニア液体混合物
を次いでポンプで１８５ｐｓｉａにしそして分離器から
の３５％アンモニア液体を使用して１５６．５°Ｆに加
熱して冷却器サブシステムサイクルが完結される。

【００２６】従来のコンバインドサイクルに上記の修正
改良を加えた結果、液体ポンプにより使用される電力
（ほぼ９％）を差し引いた後の電力の出力がプラント効
率に如何なる減少も生ずることなく正味増加されてい
る。認めうる熱消費率ペナルティー無しに電力出力が増
大したことは同じ冷却負荷を達成するのに従来の機械的
冷却を使用するのに比べて顕著な改善を表している。加
えて、別源の高温熱を必要とする通常の吸収冷却サイク
ルとは違って、ここに提案された冷却器サブシステムは
低圧エコノマイザに関連した排気ガスから熱を、単にＨ
ＲＳＧの外部において冷却器サブシステムで給水の「エ
コノマイジング」を行うのに戻すため「借り」ただけで
ある。

【００２７】この基本的な概念の幾つかの変形を使用し
て同じ有益な結果を得ることができる。例えば、冷却器
および吸収器に多くの混合物沸騰セクションおよび多く
の圧力段を使用できることが分かった。冷却水熱交換器
Ｅ−１０５およびＥ−１０６は並列でなくむしろ直列に
置くこともできる。ガスタービンへの周囲空気の温度が
低く止まるときは他の時期（例えば、熱い夏の数ヶ月）
に利用できるエコノマイジングの作用に影響を与えるこ
となく、冷却器サブシステムを必要がないときはバイパ
スしても差し支えない。

【００２８】本発明は現在最も実用的であり好適な実施
の態様であると考えられているものに関連して記載され
たが、本発明はこの開示された実施の態様に限定される
べきでなく、むしろ特許請求の範囲の精神および範疇に
含まれる種々なる修正変更および等価な配列を網羅して
いることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】３つの別個の圧力ゾーン（高、中および低）を
有するＨＲＳＧが備わっているが、本発明によるコンバ
インドサイクルの全体の効率を改善するための入口空気
冷却設計のない、従来のボトミングサイクルに対するプ
ロセスフローダイヤグラムである。

【図２】同じく本発明によるプロセス改良によって達成
される熱回収の利益を受けない、代表的な再加熱ボトミ
ングサイクル設計に対する°Ｆ単位の温度とＢＴＵ／時
の百万倍の単位の累積熱効率との関係を示すグラフであ
る。

【図３】図１に示されるのと同じであるが、ボトミング
サイクルの低圧部の一部として本発明による入口空気冷
却器を含んでいるボトミングサイクルおよびＨＲＳＧを
描いたプロセスフローダイヤグラムである。

【図４】本発明による例示の入口空気冷却システムに対
するフローパターンを描いたプロセスフローダイヤグラ
ムである。

【図５】本発明による入口空気冷却器の第二の実施の態
様を備えた再加熱ボトミングサイクルの第二の実施の態
様を示すプロセスフローダイヤグラムである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンソニー・ジョン・ディーン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコテ ィア、リッジ・ロード、4051番 (72)発明者 ジャティラ・ラナシンジェ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ニスカ ユナ、レッド・オーク・ドライブ、841番

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボトミングサイクルの一部として熱回収
   蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を有するガスタービンコンバイ
   ンドサイクルプラントにおける冷却前に周囲温度にある
   入口空気を冷却する方法において、 （ａ）比較的高沸点および低沸点の成分からなる多成分
   作動流体をより高温度のガスタービン燃焼ガスの一部に
   露出することにより多成分作動流体を最初に加熱し、 （ｂ）前記作動流体の一部を蒸発して前記作動流体に比
   較して低沸点成分に富んだ冨化された蒸気部分を発生
   し、 （ｃ）前記冨化された蒸気部分を気−液分離器中で前記
   作動流体から分離し、そしてこの蒸気を冨化された液体
   に凝縮し、 （ｄ）前記冨化された液体の圧力を減少することにより
   前記冨化された液体の一部を過冷却し、そして （ｅ）前記過冷却された冨化された液体の前記一部との
   熱交換を介して前記ガスタービンへの前記入口空気を冷
   却する、ことを含む方法。
2. 【請求項２】 多成分作動流体がアンモニアと水の混合
   物からなる請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記の多成分作動流体を最初に加熱する
   工程がＨＲＳＧの低圧部で行われる請求項１記載の方
   法。
4. 【請求項４】 前記の蒸発、分離および過冷却が如何な
   るガスタービン燃焼ガスに更に露出させることなくＨＲ
   ＳＧから別のサブシステムで行われる請求項１記載の方
   法。
5. 【請求項５】 前記の多成分作動流体を最初に加熱する
   工程がＨＲＳＧの低圧部の選択された部分の間で行われ
   る請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 過冷却された液体の一部を蒸発し、蒸発
   された部分を水に吸収し、そしてこうして吸収された混
   合物をＨＲＳＧの低圧部に戻す工程を更に含む請求項１
   記載の方法。
7. 【請求項７】 （ａ）入口空気との直接熱交換に使用さ
   れる多成分作動流体を処理するための一つ以上の気化
   器、分離器および過冷却器を含む、ボトミングサイクル
   の外部に置かれた空気冷却器および（ｂ）ガスタービン
   燃焼ガスの一部に露出することにより前記多成分作動流
   体を加熱するための、熱回収蒸気発生器ボトミングサイ
   クルの内部に配置された蒸発器を含む、ガスタービンコ
   ンバインドサイクルに対する改良されたボトミングサイ
   クル。
8. 【請求項８】 多成分作動流体がアンモニアと水の混合
   物からなる請求項７記載の改良されたボトミングサイク
   ル。
9. 【請求項９】 気化器が、多成分作動流体から冨化され
   た蒸気部分を発生するための、ボトミングサイクルの内
   部に配置された蒸発器を含む請求項７記載の改良された
   ボトミングサイクル。
10. 【請求項１０】 多成分作動流体から冨化された蒸気部
    分を分離するための気−液分離器、冨化された蒸気を冨
    化された液体に凝縮するための凝縮器、前記冨化された
    液体に対する過冷却器および前記過冷却された冨化され
    た液体を使用して入口空気を冷却するための熱交換手段
    を更に含む請求項７記載の改良されたボトミングサイク
    ル。