JPH11241618A - Gas turbine power plant - Google Patents

Gas turbine power plant

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JPH11241618A
JPH11241618A JP10045799A JP4579998A JPH11241618A JP H11241618 A JPH11241618 A JP H11241618A JP 10045799 A JP10045799 A JP 10045799A JP 4579998 A JP4579998 A JP 4579998A JP H11241618 A JPH11241618 A JP H11241618A
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JP
Japan
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carbon dioxide
exhaust gas
gas
gas turbine
direct contact
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Application number
JP10045799A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Murata
田 圭 治 村
Hakaru Ogawa
川 斗 小
Michio Hori
美知郎 堀
Masafumi Fukuda
田 雅 文 福
Yukio Ohashi
橋 幸 夫 大
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二酸化炭素回収型のガスタービンプラントに
おいて、排気ガス中に含まれる水蒸気を効率よく分離す
る。 【解決手段】 ガスタービン4から排出される排気ガス
は、凝縮分離装置20に導入される。凝縮分離装置20
は、チューブ式凝縮部20Aと、その下流側に設けられ
た直接接触式凝縮部20Bとを有する。凝縮分離装置2
0により水蒸気が凝縮除去された排気ガスすなわち二酸
化炭素ガスは、その一部が回収され、二酸化炭素液化装
置31により液化された後、直接接触式凝縮部20B内
にミスト状に噴霧される。液化二酸化炭素は直接接触式
凝縮部20B内でフラッシュして低温の二酸化炭素ガス
に戻る。直接接触式凝縮部20B内において、この低温
の二酸化炭素ガスと排気ガスとが直接接触することによ
り、排気ガス中に含まれる水蒸気を高効率で凝縮させる
ことができる。圧縮機9に送られる排気ガスは水分を殆
ど含まない二酸化炭素ガスとなり、圧縮機9における動
力損失および圧縮機9の損傷を防止できる。
[PROBLEMS] To efficiently separate water vapor contained in exhaust gas in a carbon dioxide recovery type gas turbine plant. SOLUTION: Exhaust gas discharged from a gas turbine 4 is introduced into a condensation / separation device 20. Condensation separation device 20
Has a tube-type condenser 20A and a direct-contact condenser 20B provided downstream thereof. Condensation separation device 2
Exhaust gas from which water vapor is condensed and removed by 0, that is, carbon dioxide gas, is partially recovered, liquefied by a carbon dioxide liquefaction device 31, and then sprayed into a mist state in the direct contact condensing unit 20B. The liquefied carbon dioxide flashes in the direct contact condenser 20B and returns to low temperature carbon dioxide gas. The direct contact between the low-temperature carbon dioxide gas and the exhaust gas in the direct contact condensing section 20B allows the water vapor contained in the exhaust gas to be highly efficiently condensed. Exhaust gas sent to the compressor 9 becomes carbon dioxide gas containing almost no water, and power loss in the compressor 9 and damage to the compressor 9 can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン発電
プラントに係り、とりわけ燃焼器において炭化水素燃料
及び酸素を混合燃焼させて燃焼ガスを生成し、この燃焼
ガスでガスタービンを駆動し、このガスタービンからの
排気ガス中の水分を除去して高濃度の二酸化炭素とし、
この二酸化炭素を回収除去、または前記燃焼器に戻すよ
うにした二酸化炭素回収型のガスタービン発電プラント
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine power plant, and more particularly to a combustion chamber in which a hydrocarbon fuel and oxygen are mixed and combusted to generate a combustion gas, and the combustion gas drives a gas turbine. Removing water in the exhaust gas from the turbine to high concentration carbon dioxide,
The present invention relates to a carbon dioxide recovery type gas turbine power plant that recovers and removes this carbon dioxide or returns the carbon dioxide to the combustor.

【0002】[0002]

【従来の技術】二酸化炭素回収型ガスタービン発電プラ
ントは従来から知られており、その一例として特開平3
−145523に開示されたコンバインドサイクル型の
発電プラントを図7に示す。
2. Description of the Related Art A carbon dioxide recovery type gas turbine power plant has been conventionally known.
FIG. 7 shows a combined cycle type power plant disclosed in 145523.

【0003】図7に示すガスタービン発電プラントにお
いて、燃料供給装置1からの燃料は燃焼器3において酸
素製造装置2からの酸素で燃焼し、その燃焼ガスはガス
タービン4に供給されてガスタービン4を回転駆動す
る。ガスタービン4はこれと同軸上の発電機5を回転さ
せ、この発電機5により発電が行われる。ガスタービン
4からの排気ガスは、排熱回収ボイラ6にて顕熱回収さ
れ、凝縮器7にて排ガス中の水蒸気が凝縮され、さらに
気水分離器8で気水分離された後、高濃度の二酸化炭素
ガスとなる。この二酸化炭素ガスは圧縮機9にて圧縮さ
れた後、燃焼器3に送られる。また、圧縮機9に送られ
る二酸化炭素ガスの一部は回収され、二酸化炭素処理装
置30で処理される。
In a gas turbine power plant shown in FIG. 7, fuel from a fuel supply device 1 is burned in a combustor 3 with oxygen from an oxygen production device 2, and the combustion gas is supplied to a gas turbine 4 and Is driven to rotate. The gas turbine 4 rotates a generator 5 coaxial with the gas turbine 4, and power is generated by the generator 5. Exhaust gas from the gas turbine 4 is sensible heat recovered by an exhaust heat recovery boiler 6, water vapor in the exhaust gas is condensed by a condenser 7, and further separated by steam / water by a steam / water separator 8. Carbon dioxide gas. This carbon dioxide gas is sent to the combustor 3 after being compressed by the compressor 9. Further, a part of the carbon dioxide gas sent to the compressor 9 is collected and processed by the carbon dioxide treatment device 30.

【0004】一方、排熱回収ボイラ6にて発生した水蒸
気は、蒸気タービン10に供給されて蒸気タービン10
を駆動する。従って、発電機5は、ガスタービン4のみ
ならず蒸気タービン10によっても回転駆動される。蒸
気タービン10を駆動した水蒸気は復水器11により凝
縮され、給水ポンプ12により排熱回収ボイラ6に送ら
れる。
On the other hand, steam generated in the exhaust heat recovery boiler 6 is supplied to a steam turbine 10 and
Drive. Therefore, the generator 5 is rotationally driven not only by the gas turbine 4 but also by the steam turbine 10. The steam that has driven the steam turbine 10 is condensed by the condenser 11 and sent to the exhaust heat recovery boiler 6 by the feedwater pump 12.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような二酸化炭素
回収型ガスタービン発電プラントでは、排熱回収ボイラ
6から排出される排気ガス中の水蒸気は、凝縮器7にお
いて凝縮され、気水分離器8により回収される。一方、
不凝縮ガスである二酸化炭素の一部は、二酸化炭素処理
装置14で処理され、残りの二酸化炭素は圧縮機9にて
圧縮され燃焼器3に送られる。
In such a carbon dioxide recovery type gas turbine power plant, the steam in the exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 6 is condensed in the condenser 7 and the steam-water separator 8 Collected by on the other hand,
Part of carbon dioxide, which is an uncondensable gas, is treated by the carbon dioxide treatment device 14, and the remaining carbon dioxide is compressed by the compressor 9 and sent to the combustor 3.

【0006】このとき、排気ガスすなわち二酸化炭素中
に水蒸気が多量に残っていると、圧縮機9または二酸化
炭素処理装置30へ水分が持ち込まれることになり、こ
のことは圧縮機9または二酸化炭素処理装置30の動力
損失の原因となる。また、大量の水蒸気が圧縮機9に持
ち込まれた場合には、圧縮機の損傷の原因となる。
At this time, if a large amount of water vapor remains in the exhaust gas, that is, carbon dioxide, moisture will be brought into the compressor 9 or the carbon dioxide treatment device 30, which means that the compressor 9 or the carbon dioxide treatment This causes power loss of the device 30. In addition, when a large amount of steam is brought into the compressor 9, the compressor 9 may be damaged.

【0007】排気ガス中の水蒸気を除去するための凝縮
器7として、通常は、シェルとこの中に設けられた多数
のフィン付き管により構成されるシェルアンドチューブ
型のものが用いられている。凝縮器7の管外側を流れる
排気ガスは管内側を流れる冷却水によって冷却され、排
気ガス中の水蒸気はフィン付き管の外表面で凝縮する。
[0007] As the condenser 7 for removing water vapor in the exhaust gas, a shell-and-tube type usually composed of a shell and a number of finned tubes provided therein is used. The exhaust gas flowing outside the tube of the condenser 7 is cooled by cooling water flowing inside the tube, and water vapor in the exhaust gas condenses on the outer surface of the finned tube.

【0008】しかし、排気ガス中には不凝縮ガスである
二酸化炭素ガスが多量に含まれるので、フィンの数を増
やしたり、フィン高さを高くするだけでは十分な凝縮性
能は得られず、排気ガスすなわち二酸化炭素ガス中に水
蒸気が多量に残ってしまう。この問題を解決するため、
伝熱管の数を増やして凝縮性能向上を図ろうとすると、
凝縮器が非常に大きくなって発電プラントがコスト高に
なってしまう。
However, since the exhaust gas contains a large amount of carbon dioxide gas, which is an uncondensable gas, sufficient condensing performance cannot be obtained simply by increasing the number of fins or increasing the fin height. A large amount of water vapor remains in the gas, that is, the carbon dioxide gas. To solve this problem,
When trying to improve the condensation performance by increasing the number of heat transfer tubes,
The condenser becomes very large and the power plant becomes expensive.

【0009】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、凝縮器の凝縮性能を向上させ、圧縮機あるいは二
酸化炭素処理装置へ持ち込まれる水分量を抑えることに
よって、これら装置における動力損失を減少させるとと
もに、圧縮機の損傷を抑制することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and improves the condensation performance of a condenser and suppresses the amount of water introduced into a compressor or a carbon dioxide treatment device, thereby reducing power loss in these devices. It is intended to reduce compressor damage and reduce damage.

【0010】さらに本発明は、凝縮器の凝縮性能を向上
させて凝縮器を小型化し、プラントを低コスト化するこ
とを目的とする。
Another object of the present invention is to improve the condensation performance of the condenser, reduce the size of the condenser, and reduce the cost of the plant.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、燃料と酸素とを混合し燃焼させる燃焼器
と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるととも
に、二酸化炭素と水蒸気とを含む排気ガスを排出するガ
スタービンと、前記ガスタービンから排出される排気ガ
スに冷媒を直接接触させて排気ガス中に含まれる水蒸気
を凝縮させる直接接触式凝縮部を少なくともその一部に
含み、排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮分離する凝縮分
離装置とを備えたガスタービン発電プラントを提供す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a combustor for mixing and burning fuel and oxygen, and a device which is driven by combustion gas from the combustor and emits carbon dioxide. A gas turbine that discharges exhaust gas containing water vapor, and a direct contact condenser that directly contacts a refrigerant with the exhaust gas discharged from the gas turbine to condense water vapor contained in the exhaust gas at least in part of the gas turbine. And a condensing / separating device for condensing and separating water vapor contained in exhaust gas.

【0012】好ましくは、直接接触式凝縮部において使
用される冷媒は、凝縮分離装置により水分が除去された
排気ガス中から回収された二酸化炭素を冷却若しくは液
化したもの、または水、好ましくは凝縮分離装置におい
て凝縮分離された凝縮水が使用される。
[0012] Preferably, the refrigerant used in the direct contact type condensing section is obtained by cooling or liquefying carbon dioxide recovered from exhaust gas from which water has been removed by a condensing / separating device, or water, preferably condensing / separating. The condensed water condensed and separated in the apparatus is used.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明に
よるガスタービン発電プラントの実施形態について説明
する。なお、以下の実施形態の説明においては、従来技
術と同一部材には同一符号を付している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a gas turbine power plant according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description of the embodiments, the same members as those of the related art are denoted by the same reference numerals.

【0014】[第1の実施形態]まず、図1乃至図4を
参照して第1の実施形態について説明する。図1は、本
発明に係るガスタービン発電プラントの一例として、ガ
スタービンとこのガスタービンの排熱を利用して駆動さ
れる蒸気タービンとを備えたコンバインドサイクル型の
発電プラントの概略系統を示している。
[First Embodiment] First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic system of a combined cycle power plant including a gas turbine and a steam turbine driven by using exhaust heat of the gas turbine as an example of a gas turbine power plant according to the present invention. I have.

【0015】この図1に示すように、本実施形態に係る
発電プラントは、炭化水素燃料を供給する燃料供給装置
1および酸素を供給する酸素製造装置2と、これら燃料
供給装置1および酸素製造装置2からの燃料および酸素
を混合して燃焼させる燃焼器3と、燃焼器3から排出さ
れる燃焼ガスにより回転駆動されるガスタービン4と、
ガスタービン4により駆動される発電機5とを備えてい
る。
As shown in FIG. 1, a power plant according to this embodiment includes a fuel supply device 1 for supplying hydrocarbon fuel and an oxygen production device 2 for supplying oxygen, and the fuel supply device 1 and the oxygen production device A combustor 3 that mixes and burns fuel and oxygen from the fuel cell 2, a gas turbine 4 that is rotationally driven by combustion gas discharged from the combustor 3,
A generator 5 driven by the gas turbine 4.

【0016】ガスタービン4には、このガスタービン4
から排出される排気ガスから熱を回収する排熱回収ボイ
ラ(排熱回収器)6が接続されている。排熱回収ボイラ
6には、この排熱回収ボイラ6により蒸気とされた水
(作動流体)により回転駆動される蒸気タービン10
と、蒸気タービン10から排出される蒸気を凝縮して水
(液体)に戻す凝縮器11と、凝縮器11からの凝縮水
をチューブ式凝縮部20A(詳細は後述する)を経由し
て排熱回収ボイラ6に戻すための給水ポンプ12とが順
次接続されている。
The gas turbine 4 includes the gas turbine 4
An exhaust heat recovery boiler (exhaust heat recovery unit) 6 that recovers heat from exhaust gas discharged from the exhaust system is connected. A steam turbine 10 rotatably driven by water (working fluid) turned into steam by the heat recovery steam generator 6 is provided in the heat recovery steam generator 6.
And a condenser 11 that condenses steam discharged from the steam turbine 10 to return to water (liquid), and heats condensed water from the condenser 11 via a tube-type condenser 20A (details will be described later). A water supply pump 12 for returning to the recovery boiler 6 is sequentially connected.

【0017】また、排熱回収ボイラ6には、この排熱回
収ボイラ6から排出される排気ガスに含まれる水蒸気を
凝縮分離する凝縮分離装置20が接続されている。凝縮
分離装置20には、この凝縮分離装置20により水分が
分離されて高濃度の二酸化炭素ガス、すなわち実質的に
二酸化炭素ガスとみなせる排気ガスを、圧縮して燃焼器
3に戻す圧縮機9が接続されている。
The exhaust heat recovery boiler 6 is connected to a condensation / separation device 20 for condensing and separating water vapor contained in exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 6. The condensing / separating device 20 includes a compressor 9 for compressing and returning the high-concentration carbon dioxide gas from which water is separated by the condensing / separating device 20, that is, the exhaust gas substantially regarded as carbon dioxide gas, to the combustor 3. It is connected.

【0018】凝縮分離装置20と圧縮機9とを連結する
管路13の途中には、排気ガス中に含まれる余剰の二酸
化炭素を回収して処理する二酸化炭素処理装置30が接
続されている。この二酸化炭素処理装置30は、二酸化
炭素を液化するための二酸化炭素液化装置31と、この
二酸化炭素液化装置31により液化された二酸化炭素を
処理する二酸化炭素処理部32とを有する。二酸化炭素
処理装置30の二酸化炭素液化装置31は、凝縮分離装
置20の直接接触式凝縮部20B(詳細は後述する)に
管路25によって接続されている。
A carbon dioxide treatment device 30 for recovering and treating excess carbon dioxide contained in exhaust gas is connected in the middle of a pipe 13 connecting the condensation / separation device 20 and the compressor 9. The carbon dioxide treatment device 30 has a carbon dioxide liquefaction device 31 for liquefying carbon dioxide, and a carbon dioxide treatment unit 32 for treating carbon dioxide liquefied by the carbon dioxide liquefaction device 31. The carbon dioxide liquefaction device 31 of the carbon dioxide treatment device 30 is connected to the direct contact type condensing unit 20 </ b> B (details will be described later) of the condensing / separating device 20 by a pipe 25.

【0019】次に、凝縮分離装置20について詳細に説
明する。図1および図2に示すように、凝縮分離装置2
0は、排気ガスの流れ方向に関して上流側から順次配置
されたチューブ式凝縮部20A、直接接触式凝縮部20
Bおよび気水分離部20Cにより構成されており、これ
らの構造詳細を図2に示す。
Next, the condensing / separating apparatus 20 will be described in detail. As shown in FIG. 1 and FIG.
0 is a tube-type condenser 20A and a direct-contact condenser 20 that are sequentially arranged from the upstream side in the exhaust gas flow direction.
B and the water / water separation unit 20C, and details of their structures are shown in FIG.

【0020】図2に示すように、凝縮分離装置20の最
も上流側に設けられたチューブ式凝縮部20Aは、排熱
回収ボイラ6からの排気ガスが導入されるシェル21
と、このシェル21内に複数設けられたフィンチューブ
(伝熱管)22とから構成される。本例においては、フ
ィンチューブ22内を通る冷媒は、図1よりわかるよう
に凝縮器11により冷却された凝縮水である。第1のシ
ェル21の下方には、液だめタンク21aが設けられて
いる。すなわち、本実施形態において、チューブ式凝縮
部20Aは、いわゆるシェルアンドチューブ式凝縮器の
形態を採る。
As shown in FIG. 2, a tube type condenser 20A provided at the most upstream side of the condensation / separation device 20 has a shell 21 into which the exhaust gas from the exhaust heat recovery boiler 6 is introduced.
And a plurality of fin tubes (heat transfer tubes) 22 provided in the shell 21. In this example, the refrigerant passing through the fin tube 22 is condensed water cooled by the condenser 11 as can be seen from FIG. Below the first shell 21, a reservoir 21a is provided. That is, in the present embodiment, the tube-type condenser 20A takes the form of a so-called shell-and-tube condenser.

【0021】また、直接接触式凝縮部20Bは、通路2
3によりチューブ式凝縮部20Aのシェル21に接続さ
れたシェル24を有している。シェル24の上部には、
二酸化炭素液化装置31と連通する管路25が接続され
ている。管路25のシェル24側端部には、噴霧ノズル
26が設けられている。なお、図2において符号25a
を付し破線で示す部材は、後述する第2の実施形態のよ
うに直接接触式凝縮部20Bに気体の冷媒が供給される
場合に使用される膨張弁であり、本実施形態においては
用いられない。
The direct contact condenser 20B is connected to the passage 2
3 has a shell 24 connected to the shell 21 of the tubular condenser 20A. At the top of the shell 24,
A conduit 25 communicating with the carbon dioxide liquefier 31 is connected. A spray nozzle 26 is provided at an end of the pipe 25 on the shell 24 side. Note that in FIG.
A member indicated by a dashed line is an expansion valve used when a gaseous refrigerant is supplied to the direct contact condensing section 20B as in a second embodiment described later, and is used in the present embodiment. Absent.

【0022】また、気水分離部20Cは、通路27によ
り直接接触式凝縮部20Bのシェル24に接続されたシ
ェル28を有している。このシェル内には模式的に図示
した邪魔板29が設けられている。なお、気水分離部2
0Cは、そのシェル28の出口部分に気水分離用のフィ
ルタを有していてもよい。すなわち、この気水分離部2
0Cは、それ自体公知の気水分離器の構成と同一の構成
を採る。
The steam separator 20C has a shell 28 connected to the shell 24 of the direct contact condenser 20B by a passage 27. A baffle plate 29 shown schematically is provided in this shell. The steam-water separation unit 2
The OC may have a steam / water separation filter at the outlet of the shell 28. That is, the steam-water separation unit 2
0C adopts the same configuration as the configuration of the steam-water separator known per se.

【0023】チューブ式凝縮部20A、直接接触式凝縮
部20Bおよび気水分離部20Cには、排水管39が接
続されている。
A drain pipe 39 is connected to the tube type condenser 20A, the direct contact condenser 20B and the steam separator 20C.

【0024】次に、上記構成を有する本実施形態の作用
について説明する。図1に示すように、燃料供給装置1
からの燃料は燃焼器3において酸素製造装置2からの酸
素で燃焼し、その燃焼ガスはガスタービン4に供給され
てガスタービン4を回転駆動する。ガスタービン4はこ
れと同軸上の発電機5を回転させ、発電が行われる。ガ
スタービン4から排出される排気ガスは、排熱回収ボイ
ラ6にて顕熱回収され、凝縮分離装置20に導入され
る。
Next, the operation of the present embodiment having the above configuration will be described. As shown in FIG.
Is burned in the combustor 3 with oxygen from the oxygen producing device 2, and the combustion gas is supplied to the gas turbine 4 to rotate the gas turbine 4. The gas turbine 4 rotates a generator 5 coaxial with the gas turbine 4 to generate power. Exhaust gas discharged from the gas turbine 4 is sensible heat recovered by the exhaust heat recovery boiler 6 and introduced into the condensation / separation device 20.

【0025】凝縮分離装置20により十分に水分が除去
された排気ガス、すなわち実質的に二酸化炭素ガスから
なる排気ガスは、圧縮機9に送られて再加圧され、燃焼
器3に戻される。排気ガスは、凝縮分離装置20から圧
縮機9に至る途中で、その一部(燃焼により増加した
分)が抜き取られ、二酸化炭素処理装置30に設けられ
た二酸化炭素液化装置31により液化される。液化され
た二酸化炭素の一部は二酸化炭素処理部32に送られそ
こで処理される。一方、液化された二酸化炭素の一部は
凝縮分離装置20の直接接触式凝縮部20Bに送られ、
冷媒として用いられる。
The exhaust gas from which water has been sufficiently removed by the condensing / separating apparatus 20, that is, the exhaust gas substantially consisting of carbon dioxide gas is sent to the compressor 9 where it is repressurized and returned to the combustor 3. Exhaust gas is partially extracted (increased by combustion) on the way from the condensation / separation device 20 to the compressor 9 and is liquefied by a carbon dioxide liquefaction device 31 provided in the carbon dioxide treatment device 30. Part of the liquefied carbon dioxide is sent to the carbon dioxide processing unit 32 and processed there. On the other hand, a part of the liquefied carbon dioxide is sent to the direct contact condensing unit 20B of the condensing / separating device 20,
Used as a refrigerant.

【0026】一方、蒸気タービン10は、排熱回収ボイ
ラ6により加熱された水蒸気(蒸気タービン系の作動流
体)により駆動される。蒸気タービンを出た水蒸気は、
復水器11により凝縮される。そしてこの凝縮水は、給
水ポンプ12により、凝縮分離装置20のチューブ式凝
縮部20Aを経て、排熱回収ボイラ6に戻される。な
お、この場合、チューブ式凝縮部20Aにおいては、排
熱回収ボイラ6においてある程度温度が低下した排気ガ
スと比較的低温の水との間で熱交換が行われることにな
り、排熱回収ボイラ6においてはガスタービンから出た
直後の比較的高温の排気ガスとチューブ式凝縮部20A
における熱交換によりある程度温度が上昇した水との間
で熱交換が行われることになる。
On the other hand, the steam turbine 10 is driven by steam (working fluid of a steam turbine system) heated by the exhaust heat recovery boiler 6. The steam leaving the steam turbine is
It is condensed by the condenser 11. Then, the condensed water is returned to the exhaust heat recovery boiler 6 by the feedwater pump 12 through the tube-type condensing unit 20A of the condensing / separating device 20. In this case, in the tube-type condensing section 20A, heat exchange is performed between the exhaust gas whose temperature has been reduced to some extent in the exhaust heat recovery boiler 6 and the relatively low temperature water. In this case, the relatively high-temperature exhaust gas immediately after leaving the gas turbine and the tube-type condenser 20A
The heat exchange is performed with the water whose temperature has increased to some extent by the heat exchange in the above.

【0027】次に、凝縮分離装置20において行われる
排気ガスからの水分分離作用について、図1および図2
を参照して更に詳細に説明する。ガスタービン4から排
出され、排熱回収ボイラ6を通過した排気ガスは、実質
的に二酸化炭素ガスと水蒸気を含んでなる。この排気ガ
スは、凝縮分離装置20を構成するチューブ式凝縮部2
0Aをまず通過する。
Next, the action of separating moisture from exhaust gas performed in the condensation / separation device 20 will be described with reference to FIGS.
This will be described in more detail with reference to FIG. The exhaust gas discharged from the gas turbine 4 and passing through the exhaust heat recovery boiler 6 substantially contains carbon dioxide gas and water vapor. This exhaust gas is supplied to the tube-type condensing section 2 constituting the condensing / separating device 20.
Pass through 0A first.

【0028】チューブ式凝縮部20Aのシェル21内に
おいて、排気ガスに含まれる水蒸気の一部が、シェル2
1内に配置されたフィンチューブ22の外表面で凝縮す
る。凝縮した水の多くは液だめタンク21a内に落下す
る。また、凝縮した水の残部は液滴の状態で排気ガスと
ともに直接接触式凝縮部20Bへ流入する。従って、直
接接触式凝縮部20Bのシェル24内に流入する排気ガ
スは、二酸化炭素ガス、水蒸気および液滴を含む混相流
である。
In the shell 21 of the tube type condenser 20A, part of the water vapor contained in the exhaust gas
It condenses on the outer surface of the fin tube 22 arranged in the inside. Most of the condensed water falls into the reservoir 21a. The remaining portion of the condensed water flows into the direct contact condensing section 20B together with the exhaust gas in the form of droplets. Therefore, the exhaust gas flowing into the shell 24 of the direct contact condensing unit 20B is a multiphase flow including carbon dioxide gas, water vapor, and droplets.

【0029】次いで、直接接触式凝縮部20Bのシェル
24内に、二酸化炭素液化装置30から送られてきた液
化二酸化炭素が、ノズル26によりミスト状に噴霧さ
れ、これによりフラッシュして低温の二酸化炭素ガスと
なる。チューブ式凝縮部20Aから導入された排気ガス
は、この低温の二酸化炭素によって直接接触冷却されて
凝縮する。
Next, the liquefied carbon dioxide sent from the carbon dioxide liquefaction device 30 is sprayed into the shell 24 of the direct contact condenser 20B in the form of a mist by the nozzle 26, and is thereby flashed to cool the low-temperature carbon dioxide. It becomes gas. The exhaust gas introduced from the tube-type condenser 20A is directly cooled by the low-temperature carbon dioxide and condensed.

【0030】この場合、液化二酸化炭素がミスト状にな
るように噴射されるため、二酸化炭素と排気ガスとの接
触面積は膨大なものとなり、非常に高い凝縮性能が得ら
れる。従って、直接接触式凝縮部20Bのシェル24内
で、排気ガス中に含まれる水蒸気のほとんどは凝縮し液
滴となる。
In this case, since the liquefied carbon dioxide is injected in a mist state, the contact area between the carbon dioxide and the exhaust gas becomes enormous, and very high condensation performance can be obtained. Therefore, most of the water vapor contained in the exhaust gas is condensed into droplets in the shell 24 of the direct contact condenser 20B.

【0031】凝縮した水の多くはシェル24の下方に落
下する。また、凝縮した水の残部は液滴の状態で排気ガ
スとともに気水分離部20Cに流入する。気水分離部2
0Cのシェル28内において、排気ガスに含まれる液滴
は、邪魔板29の作用により、シェル28の下方に落下
する。従って気水分離部20Cから排出される排気ガス
は水分を殆ど含まない高濃度の二酸化炭素ガスとなる。
Most of the condensed water falls below the shell 24. Further, the remaining portion of the condensed water flows into the steam-water separation unit 20C together with the exhaust gas in the form of droplets. Steam-water separation unit 2
In the OC shell 28, the droplets contained in the exhaust gas fall below the shell 28 by the action of the baffle plate 29. Therefore, the exhaust gas discharged from the steam-water separation unit 20C is a high-concentration carbon dioxide gas containing almost no water.

【0032】なお、チューブ式凝縮部20A、直接接触
式凝縮部20Bおよび気水分離部20Cにおいて分離さ
れた水は、適当な水回収装置(図示せず)により回収さ
れ再利用されるか、若しくは廃棄される。
The water separated in the tube type condenser 20A, the direct contact condenser 20B and the steam separator 20C is recovered and reused by a suitable water recovery device (not shown), or Discarded.

【0033】なお、図1に示す実施形態においては、二
酸化炭素ガスは圧縮機9に至る前に抜き取られ二酸化炭
素液化装置31に送られるようになっているが、これに
限定されるものではない。すなわち、二酸化炭素ガスを
圧縮機9により圧縮した後燃焼器3に戻す前に抜き取
り、二酸化炭素液化装置31に送るようにしてもよい
(図1二点鎖線参照)。このようにすれば、二酸化炭素
液化装置31における液化プロセスにおいて通常必要と
される二酸化炭素の加圧工程に要する動力を低減するこ
とができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the carbon dioxide gas is extracted before reaching the compressor 9 and sent to the carbon dioxide liquefaction apparatus 31, but the present invention is not limited to this. . That is, the carbon dioxide gas may be compressed by the compressor 9 and then extracted before returning to the combustor 3 and sent to the carbon dioxide liquefaction device 31 (see the two-dot chain line in FIG. 1). In this way, the power required for the carbon dioxide pressurization step normally required in the liquefaction process in the carbon dioxide liquefaction apparatus 31 can be reduced.

【0034】また、凝縮分離装置20の直接接触式凝縮
部20Bに液化二酸化炭素を送ることに代えて、二酸化
炭素液化装置31における液化プロセスで生じた低温の
二酸化炭素ガスを送るようにしてもよい。
Further, instead of sending liquefied carbon dioxide to the direct contact condenser 20B of the condensation / separation device 20, low-temperature carbon dioxide gas generated in the liquefaction process in the carbon dioxide liquefaction device 31 may be sent. .

【0035】また、上記実施形態においては、凝縮分離
装置20を構成するチューブ式凝縮部20A、直接接触
式凝縮部20Bおよび気水分離部20Cは、それぞれが
互いに分離された専用のシェルを有するものであったが
(図2参照)、これに限定されるものではない。すなわ
ち、これらチューブ式凝縮部20A、直接接触式凝縮部
20Bおよび気水分離部20Cの少なくとも2つが1つ
のシェルを共用するように凝縮分離装置20を構成して
もよい。
In the above embodiment, the tube type condenser 20A, the direct contact condenser 20B and the steam-water separator 20C which constitute the condenser / separator 20 each have a dedicated shell separated from each other. However, the present invention is not limited to this. That is, the condensing / separating device 20 may be configured such that at least two of the tubular condensing unit 20A, the direct contact condensing unit 20B, and the steam / water separating unit 20C share one shell.

【0036】また、図1に示す実施形態においては、ガ
スタービン発電プラントがコンバインドサイクル方式の
ものであったが、本発明が適用される発電プラントは、
図3に示すように蒸気タービンを含まない方式のもので
あってもよい。この場合、図3に示すように、凝縮分離
装置20のチューブ式凝縮部20Aのフィンチューブ2
2内に流す冷媒として、直接接触式凝縮部20Bから排
出される凝縮水の一部が供給され、チューブ式凝縮部2
0Aのフィンチューブ22内を通った冷媒(水)は、燃
焼器3に供給される。むろん、図1に示す実施形態にお
いても、チューブ式凝縮部20Aのフィンチューブ22
に流す冷媒(水)を、蒸気タービンの作動流体の系統か
ら分離した冷却水供給装置により供給してもよい。
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the gas turbine power plant is of the combined cycle type, but the power plant to which the present invention is applied is as follows.
As shown in FIG. 3, a system not including a steam turbine may be used. In this case, as shown in FIG.
A part of the condensed water discharged from the direct contact type condenser 20B is supplied as a refrigerant flowing into the inside of the tube type condenser 2B.
The refrigerant (water) that has passed through the fin tube 22 of 0 A is supplied to the combustor 3. As a matter of course, also in the embodiment shown in FIG.
May be supplied by a cooling water supply device separated from the working fluid system of the steam turbine.

【0037】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、凝縮分離装置20により排気ガス中に含まれる水分
を高効率で除去することができるため、圧縮機9に持ち
込まれる水分量を大幅に低減することができる。このた
め、圧縮機9における動力損失を低減することができ、
また圧縮機9の損傷をも抑制することができる。また、
排気ガス中の水分量が低減されることにより、二酸化炭
素液化装置31の動力損失を低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the water contained in the exhaust gas can be removed with high efficiency by the condensation / separation device 20, the amount of water brought into the compressor 9 can be greatly reduced. Can be reduced. For this reason, the power loss in the compressor 9 can be reduced,
Further, damage to the compressor 9 can be suppressed. Also,
The power loss of the carbon dioxide liquefaction device 31 can be reduced by reducing the amount of water in the exhaust gas.

【0038】また、本実施形態によれば、直接接触式凝
縮部20Bに供給される液化二酸化炭素は、燃焼により
生じた余剰の二酸化炭素を回収するための二酸化炭素処
理装置30が通常具備している二酸化炭素液化装置31
により供給される。すなわち直接接触式凝縮部20Bに
供給される液化二酸化炭素を生成するだけのために二酸
化炭素液化装置31を設けるのではないため、プラント
の複雑化およびコストアップを必要最小限にとどめるこ
とができる。
Further, according to the present embodiment, the liquefied carbon dioxide supplied to the direct contact condensing unit 20B is usually provided in the carbon dioxide treatment device 30 for recovering excess carbon dioxide generated by combustion. Carbon dioxide liquefaction unit 31
Supplied by That is, since the carbon dioxide liquefaction apparatus 31 is not provided only to generate the liquefied carbon dioxide supplied to the direct contact condensing unit 20B, the complexity and cost increase of the plant can be minimized.

【0039】更に、本実施形態によれば、凝縮分離装置
20を構成するチューブ式凝縮部20Aの下流側に高い
凝縮能力を有する直接接触式凝縮部20Bが設けられて
いる。このため、凝縮分離装置20全体の凝縮分離性能
を向上させるためにチューブ式凝縮部20Aのフィンチ
ューブ(伝熱管)22の本数を増やす必要はない。この
ため凝縮分離装置20を小型化することができ、プラン
トのコストを大幅に低減することができる。
Further, according to the present embodiment, the direct contact condenser 20B having a high condensation ability is provided downstream of the tubular condenser 20A constituting the condenser 20. For this reason, it is not necessary to increase the number of fin tubes (heat transfer tubes) 22 of the tubular condensing section 20A in order to improve the condensation and separation performance of the entire condensation and separation device 20. Therefore, the size of the condensing / separating device 20 can be reduced, and the cost of the plant can be significantly reduced.

【0040】なお、凝縮分離装置20の直接接触式凝縮
部20Bはそれ単独で非常に高い凝縮性能を有している
ため、凝縮分離装置20は必ずしもチューブ式凝縮部2
0Aを有している必要はなく、直接接触式凝縮部20B
および気水分離部20Cのみにより凝縮分離装置20を
構成するようにしても構わない。チューブ式凝縮部20
Aを設けるか否かは、プラントの方式や要求性能等を考
慮して総合的見地で判断される。
Since the direct contact condenser 20B of the condenser 20 has a very high condensation performance by itself, the condenser 20 is not necessarily a tube condenser 2B.
0A, it is not necessary to have a direct contact condenser 20B.
Alternatively, the condensation / separation device 20 may be constituted only by the steam / water separation unit 20C. Tube type condenser 20
Whether or not to provide A is determined from a comprehensive point of view in consideration of a plant system, required performance, and the like.

【0041】[第2の実施形態]次に第2の実施の形態
について図4により説明する。第2の実施形態は、第1
の実施形態に対して、二酸化炭素の回収手法および直接
接触式凝縮部20Bへの供給手法が異なり、他は第1の
実施形態と略同一である。第2の実施の形態において第
1の実施の形態と同一部分については同一符号を付し、
重複する説明は省略する。
[Second Embodiment] Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the first
The second embodiment is different from the first embodiment in the method of recovering carbon dioxide and the method of supplying the carbon dioxide to the direct contact condensing unit 20B. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals,
Duplicate description will be omitted.

【0042】図4に示すように、凝縮分離装置20と圧
縮機9とを結ぶ管路13の途中には、この管路13を流
れる排気ガス(この排気ガスは実質的に二酸化炭素ガス
からなる)からその一部を回収して圧縮する圧縮機35
と、この圧縮機35に接続され圧縮機35により圧縮さ
れた排気ガスすなわち二酸化炭素を冷却する冷却器(二
酸化炭素冷却器)36が順次接続されている。冷却器3
6は管路25を介して直接接触式凝縮器20Bに接続さ
れている。なお、本実施形態において、管路25には、
膨張弁25a(図2において破線で示す)が設けられて
いる。
As shown in FIG. 4, an exhaust gas flowing through the pipe 13 (this exhaust gas substantially consists of carbon dioxide gas) ), A part of which is recovered and compressed.
And a cooler (carbon dioxide cooler) 36 connected to the compressor 35 and cooling the exhaust gas compressed by the compressor 35, that is, carbon dioxide. Cooler 3
6 is directly connected to the contact type condenser 20B via a line 25. In the present embodiment, the conduit 25 includes
An expansion valve 25a (shown by a broken line in FIG. 2) is provided.

【0043】ガスタービン4から排出された排気ガス
は、排熱回収ボイラ6により顕熱回収される。そして、
排気ガス中の水分は、凝縮分離装置20により凝縮除去
される。凝縮分離装置20で水分を除去された排気ガス
すなわち二酸化炭素ガスは、圧縮機9に送られ再加圧さ
れる。凝縮分離装置20と圧縮機9との間で、燃焼によ
って増えた分の二酸化炭素ガスの一部は抜き取られ、二
酸化炭素処理装置30により処理される。
The exhaust gas discharged from the gas turbine 4 is recovered by the waste heat recovery boiler 6 with sensible heat. And
Moisture in the exhaust gas is condensed and removed by the condensing and separating device 20. The exhaust gas from which water has been removed by the condensing / separating device 20, that is, the carbon dioxide gas, is sent to the compressor 9 and repressurized. Between the condensing / separating device 20 and the compressor 9, a part of the carbon dioxide gas increased by the combustion is extracted and processed by the carbon dioxide processing device 30.

【0044】本実施形態においては、凝縮分離装置20
を出た排気ガスすなわち二酸化炭素ガスは、管路13の
途中でその一部が抜き取られ、圧縮機35に送られる。
圧縮機35により圧縮された二酸化炭素ガスは、冷却器
36により冷却(放熱)された後、膨張弁25aが設け
られた管路25を経て、凝縮分離装置20の直接接触式
凝縮部20Bのシェル24内に戻される。
In this embodiment, the condensation / separation device 20
A part of the exhaust gas, that is, the carbon dioxide gas, which has exited the pipe 13 is extracted in the middle of the pipe 13 and sent to the compressor 35.
The carbon dioxide gas compressed by the compressor 35 is cooled (heat radiated) by the cooler 36, and then passes through the pipe 25 provided with the expansion valve 25 a, and then is passed through the shell of the direct contact type condensing portion 20 B of the condensing / separating device 20. Returned to 24.

【0045】シェル24に戻された二酸化炭素ガスは、
断熱膨張して温度が更に低下し、シェル24内にチュー
ブ式凝縮部20Aから流入してきた排気ガスと直接接触
する。これにより、チューブ式凝縮部20Aからの排気
ガス中の水分が凝縮する。
The carbon dioxide gas returned to the shell 24 is
The temperature is further lowered by adiabatic expansion, and the shell 24 comes into direct contact with the exhaust gas flowing into the shell 24 from the tubular condenser 20A. Thereby, the moisture in the exhaust gas from the tube-type condenser 20A is condensed.

【0046】この場合、断熱膨張して温度低下した二酸
化炭素ガスと排気ガスとの接触面積は膨大なものとなる
ので、非常に高い凝縮性能が得られる。従って、本実施
形態においても、第1の実施形態と同様の効果が得られ
る。
In this case, the contact area between the adiabatic expanded carbon dioxide gas and the exhaust gas whose temperature has been reduced becomes enormous, so that a very high condensation performance can be obtained. Therefore, also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0047】なお、本実施形態において、二酸化炭素を
回収してから直接接触式凝縮器20Bに放出するまでの
プロセスは、二酸化炭素を液化するプロセスとしても使
用することができるため、熱力学的な条件次第では、本
実施形態の構成によっても、二酸化炭素を液体条件で直
接接触式凝縮器20Bに供給することも可能である。ま
た、図4に示す実施形態においては、チューブ式凝縮部
20Aに戻す排気ガスすなわち二酸化炭素ガスは、凝縮
分離装置20と圧縮機9との間で抜き出すようにしてい
るが、これに限定されるものではない。すなわち、圧縮
機9で排気ガスを圧縮した後に、二酸化炭素ガスを抜き
取るようにしてもよい(図4二点鎖線参照)。このよう
にすれば、圧縮機35の駆動に必要な動力を低減させる
ことができ、場合によっては圧縮機35を省略すること
ができる。
In the present embodiment, the process from the recovery of carbon dioxide to the release to the direct contact condenser 20B can be used as a process for liquefying carbon dioxide. Depending on the conditions, the configuration of the present embodiment can also supply carbon dioxide to the direct contact condenser 20B under liquid conditions. Further, in the embodiment shown in FIG. 4, the exhaust gas, that is, the carbon dioxide gas to be returned to the tube-type condenser 20A is extracted between the condensing / separating device 20 and the compressor 9, but the invention is not limited to this. Not something. That is, the carbon dioxide gas may be extracted after the compressor 9 compresses the exhaust gas (see the two-dot chain line in FIG. 4). By doing so, the power required to drive the compressor 35 can be reduced, and in some cases, the compressor 35 can be omitted.

【0048】[第3の実施形態]次に第3の実施の形態
について図5により説明する。
[Third Embodiment] Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.

【0049】第3の実施形態は、第1の実施形態に対し
て、回収した二酸化炭素を直接接触式凝縮部20Bに冷
媒として供給することに代えて、凝縮分離装置20によ
り凝縮分離された水を直接接触式凝縮部20Bに冷媒と
して供給するようにした点が異なり、他は第1の実施形
態と略同一である。第3の実施の形態において第1の実
施の形態と同一部分については同一符号を付し、重複す
る説明は省略する。
The third embodiment differs from the first embodiment in that the recovered carbon dioxide is supplied to the direct contact type condenser 20B as a refrigerant, but the water condensed and separated by the condensing / separating device 20 is used. Is supplied as a refrigerant to the direct contact type condensing section 20B, and the rest is substantially the same as the first embodiment. In the third embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

【0050】図5に示すように、第3の実施形態におい
ては、凝縮分離装置20の排水管39(図2参照)に給
水ポンプ37および水冷却装置38が順次接続されてい
る。そして水冷却装置38は直接接触式凝縮器20Bに
接続された配管25に接続されている。
As shown in FIG. 5, in the third embodiment, a water supply pump 37 and a water cooling device 38 are sequentially connected to a drain pipe 39 (see FIG. 2) of the condensation / separation device 20. And the water cooling device 38 is connected to the pipe 25 connected to the direct contact condenser 20B.

【0051】ガスタービン4から排出された排気ガス
は、排熱回収ボイラ6により顕熱回収される。そして、
排気ガス中の水分は、凝縮分離装置20により凝縮除去
される。凝縮分離装置20で水分を除去された排気ガス
すなわち二酸化炭素ガスは、圧縮機9に送られ再加圧さ
れる。凝縮分離装置20と圧縮機9との間で、燃焼によ
って増えた分の二酸化炭素ガスは抜き取られ、二酸化炭
素処理装置30により処理される。
The exhaust gas discharged from the gas turbine 4 is recovered by the waste heat recovery boiler 6 with sensible heat. And
Moisture in the exhaust gas is condensed and removed by the condensing and separating device 20. The exhaust gas from which water has been removed by the condensing / separating device 20, that is, the carbon dioxide gas, is sent to the compressor 9 and repressurized. Between the condensing / separating device 20 and the compressor 9, the carbon dioxide gas increased by the combustion is extracted and processed by the carbon dioxide processing device 30.

【0052】本実施形態においては、凝縮分離装置20
において排気ガス中から凝縮分離された水は、水冷却装
置38により冷却され過冷却水とされ、給水ポンプ37
の圧力により凝縮分離装置20の直接接触式凝縮部20
Bに送られる。この過冷却水は、直接接触式凝縮部20
Bにおいて、シェル24内にノズル26(図2参照)に
よりミスト状に噴霧される。
In this embodiment, the condensing / separating device 20
The water condensed and separated from the exhaust gas in the above is cooled by a water cooling device 38 to be supercooled water, and the water supply pump 37
Pressure of the direct contact type condensing section 20
Sent to B. The supercooled water is supplied to the direct contact condenser 20
In B, it is sprayed into the shell 24 in the form of a mist by the nozzle 26 (see FIG. 2).

【0053】チューブ式凝縮部20Aから直接接触式凝
縮部20Bのシェル24(図2参照)に流入する排気ガ
ス中に含まれる水蒸気は、噴霧された過冷却水と直接接
触して凝縮する。
The water vapor contained in the exhaust gas flowing into the shell 24 (see FIG. 2) of the direct contact type condenser 20B from the tube condenser 20A directly condenses with the sprayed supercooled water.

【0054】この場合、過冷却水がミスト状に噴霧され
るため、過冷却水と排気ガスとの接触面積は膨大なもの
となるので、非常に高い凝縮性能が得られる。このた
め、本実施形態においても、第1の実施形態と同様の効
果が得られる。
In this case, since the supercooled water is sprayed in the form of a mist, the contact area between the supercooled water and the exhaust gas becomes enormous, so that a very high condensation performance can be obtained. For this reason, also in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0055】なお、上記実施形態においては、直接接触
式凝縮部20Bに冷媒として送られる水が凝縮分離装置
20により回収されたものであり、このことは水資源を
保護する上で有益であるが、これに限定されるものでは
ない。すなわち、直接接触式凝縮部20Bに送る水は、
独立した水供給系により供給されるものであってもよ
い。
In the above embodiment, the water sent as the refrigerant to the direct contact type condensing section 20B is recovered by the condensing / separating device 20, which is useful for protecting water resources. However, the present invention is not limited to this. That is, the water sent to the direct contact condensing unit 20B is:
It may be supplied by an independent water supply system.

【0056】また、図5に示す実施形態においては、ガ
スタービン発電プラントがコンバインドサイクル方式の
ものであったが、本発明が適用される発電プラントは、
図6に示すように蒸気タービンを含まない方式のもので
あってもよい。この場合、図3に示すように、凝縮分離
装置20のチューブ式凝縮部20Aのフィンチューブ2
2内に流す冷媒として、直接接触式凝縮部20Bから排
出される凝縮水の一部が供給され、チューブ式凝縮部2
0Aのフィンチューブ22内を通った冷媒(水)は、燃
焼器3に供給される。むろん、図5に示す実施形態にお
いても、チューブ式凝縮部20Aのフィンチューブ22
に流す冷媒(水)を、蒸気タービンの作動流体の系統か
ら分離した冷却水供給装置により供給してもよい。
Further, in the embodiment shown in FIG. 5, the gas turbine power plant is of the combined cycle type, but the power plant to which the present invention is applied is:
As shown in FIG. 6, a system not including a steam turbine may be used. In this case, as shown in FIG.
A part of the condensed water discharged from the direct contact type condenser 20B is supplied as a refrigerant flowing into the inside of the tube type condenser 2B.
The refrigerant (water) that has passed through the fin tube 22 of 0 A is supplied to the combustor 3. Of course, also in the embodiment shown in FIG.
May be supplied by a cooling water supply device separated from the working fluid system of the steam turbine.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガスタービン発電プラントに、排気ガス中に含まれる水
蒸気を効率よく除去することができる凝縮分離装置を設
けたため、圧縮機の動力損失を低減させるとができ、ま
た圧縮機の損傷を抑制することができる。さらに凝縮分
離装置を小型化することができるため、プラントのコス
トを低減することができる。
As described above, according to the present invention,
The gas turbine power plant is equipped with a condensing / separating device that can efficiently remove water vapor contained in exhaust gas, so that power loss of the compressor can be reduced and damage to the compressor can be suppressed. it can. Further, since the size of the condensing / separating device can be reduced, the cost of the plant can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるガスタービン発電プラントの第1
の実施形態を示す概略的系統図。
FIG. 1 shows a first embodiment of a gas turbine power plant according to the present invention.
The schematic system diagram which shows embodiment of FIG.

【図2】第1の実施形態における凝縮分離装置の構成を
示す模式的断面図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a condensation and separation device according to the first embodiment.

【図3】第1の実施形態の変形例を示す概略的系統図。FIG. 3 is a schematic system diagram showing a modification of the first embodiment.

【図4】本発明によるガスタービン発電プラントの第2
の実施形態を示す概略的系統図。
FIG. 4 shows a second embodiment of the gas turbine power plant according to the present invention.
The schematic system diagram which shows embodiment of FIG.

【図5】本発明によるガスタービン発電プラントの第3
の実施形態を示す概略的系統図。
FIG. 5 shows a third embodiment of the gas turbine power plant according to the present invention.
The schematic system diagram which shows embodiment of FIG.

【図6】第3の実施形態の変形例を示す概略的系統図。FIG. 6 is a schematic system diagram showing a modification of the third embodiment.

【図7】従来のガスタービン発電プラントの概略構成
図。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a conventional gas turbine power plant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 燃焼器 4 ガスタービン 6 排熱回収器 9 圧縮機 10 蒸気タービン 20 凝縮分離装置 20B 直接接触式凝縮部 31 二酸化炭素液化装置 35 (第2の)圧縮機 36 二酸化炭素冷却器 38 水冷却装置 3 Combustor 4 Gas Turbine 6 Exhaust Heat Recovery Unit 9 Compressor 10 Steam Turbine 20 Condensing and Separating Device 20B Direct Contact Condensing Unit 31 Carbon Dioxide Liquefaction Device 35 (Second) Compressor 36 Carbon Dioxide Cooler 38 Water Cooling Device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02C 3/30 F02C 6/00 E 6/00 B01D 53/34 135Z (72)発明者 福 田 雅 文 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 大 橋 幸 夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI F02C 3/30 F02C 6/00 E 6/00 B01D 53/34 135Z (72) Inventor Masafumi Fukuda One Shibaura, Minato-ku, Tokyo No. 1-1, Toshiba Corporation Headquarters Office (72) Inventor Yukio Ohashi 1 Toshiba, Komukai Toshiba-cho, Yuki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Toshiba R & D Center

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料と酸素とを混合し燃焼させる燃焼器
と、 前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるとともに、
二酸化炭素と水蒸気とを含む排気ガスを排出するガスタ
ービンと、 前記ガスタービンから排出される排気ガスに冷媒を直接
接触させて排気ガス中に含まれる水蒸気を凝縮させる直
接接触式凝縮部を少なくともその一部に含み、排気ガス
に含まれる水蒸気を凝縮分離する凝縮分離装置と、を備
えたことを特徴とするガスタービン発電プラント。
1. A combustor for mixing and burning fuel and oxygen, and driven by combustion gas from the combustor,
A gas turbine that discharges exhaust gas containing carbon dioxide and water vapor, and at least a direct contact condenser that directly contacts a refrigerant with the exhaust gas discharged from the gas turbine to condense water vapor contained in the exhaust gas. A gas turbine power plant, comprising: a condensing / separating device for condensing and separating water vapor contained in exhaust gas, which is included in a part thereof.
【請求項2】前記凝縮分離装置により水蒸気が分離され
た実質的に二酸化炭素ガスからなる排気ガスを圧縮して
前記燃焼器に戻す圧縮機を、更に備えたことを特徴とす
る請求項1に記載のガスタービン発電プラント。
2. The compressor according to claim 1, further comprising a compressor for compressing an exhaust gas substantially consisting of carbon dioxide gas from which water vapor has been separated by said condensation / separation device and returning it to said combustor. A gas turbine power plant as described.
【請求項3】前記直接接触式凝縮部において使用される
冷媒は、排気ガス中に含まれる二酸化炭素ガスを回収し
て冷却または液化したものであることを特徴とする、請
求項1または2に記載のガスタービン発電プラント。
3. The method according to claim 1, wherein the refrigerant used in the direct contact condensing section is a refrigerant obtained by collecting and cooling or liquefying carbon dioxide gas contained in exhaust gas. A gas turbine power plant as described.
【請求項4】排気ガスの流れに関して前記凝縮分離装置
の下流側に設けられ、実質的に二酸化炭素ガスからなる
排気ガスを回収して液化する二酸化炭素液化装置を更に
備え、 前記二酸化炭素液化装置から、液化された二酸化炭素お
よび液化プロセスで生じた低温の二酸化炭素の少なくと
も一方が、冷媒として前記直接接触式凝縮部に供給され
ることを特徴とする、請求項3に記載のガスタービン発
電プラント。
4. The carbon dioxide liquefaction apparatus further comprising a carbon dioxide liquefaction apparatus provided downstream of the condensation and separation device with respect to the flow of the exhaust gas, for recovering and liquefying the exhaust gas substantially consisting of carbon dioxide gas. 4. The gas turbine power plant according to claim 3, wherein at least one of liquefied carbon dioxide and low-temperature carbon dioxide generated in the liquefaction process is supplied as a refrigerant to the direct contact condensing unit. .
【請求項5】液化された二酸化炭素は、冷媒として前記
直接接触式凝縮部に供給される場合、ミスト状に噴霧さ
れることを特徴とする、請求項4に記載のガスタービン
発電プラント。
5. The gas turbine power plant according to claim 4, wherein the liquefied carbon dioxide is sprayed in the form of a mist when supplied to the direct contact condenser as a refrigerant.
【請求項6】前記圧縮機により圧縮された実質的に二酸
化炭素ガスからなる排気ガスを冷却する二酸化炭素冷却
器を更に備え、 前記圧縮機および前記二酸化炭素冷却器により圧縮およ
び冷却された二酸化炭素が、冷媒として前記直接接触式
凝縮部に供給されることを特徴とする請求項3に記載の
ガスタービン発電プラント。
6. A carbon dioxide cooler for cooling exhaust gas substantially consisting of carbon dioxide gas compressed by said compressor, wherein said carbon dioxide is compressed and cooled by said compressor and said carbon dioxide cooler. 4. The gas turbine power plant according to claim 3, wherein the gas is supplied as a refrigerant to the direct contact condensing unit.
【請求項7】排気ガスの流れに関して前記凝縮分離装置
の下流側で、実質的に二酸化炭素ガスからなる排気ガス
を回収して圧縮する第2の圧縮機と、 前記第2の圧縮機により圧縮された排気ガスを冷却する
二酸化炭素冷却器と、を更に備え、 前記第2の圧縮機および前記二酸化炭素冷却器により圧
縮および冷却された二酸化炭素が、冷媒として前記直接
接触式凝縮部に供給されることを特徴とする請求項3に
記載のガスタービン発電プラント。
7. A second compressor for recovering and compressing exhaust gas substantially consisting of carbon dioxide gas downstream of the condensation / separation device with respect to the flow of exhaust gas, and compressing the second compressor by the second compressor. A carbon dioxide cooler that cools the exhaust gas that has been compressed, wherein the carbon dioxide compressed and cooled by the second compressor and the carbon dioxide cooler is supplied to the direct contact condensing unit as a refrigerant. The gas turbine power generation plant according to claim 3, wherein:
【請求項8】前記直接接触式凝縮部において使用される
冷媒は、水であることを特徴とする請求項1または2に
記載のガスタービン発電プラント。
8. The gas turbine power plant according to claim 1, wherein the refrigerant used in the direct contact condenser is water.
【請求項9】前記凝縮分離装置により排気ガスから分離
された水を回収して冷却する水冷却装置を更に備え、 前記水冷却装置により冷却された水が、前記直接接触式
凝縮器に冷媒として供給されることを特徴とする、請求
項8に記載のガスタービン発電プラント。
9. A water cooling device for collecting and cooling water separated from exhaust gas by the condensation / separation device, wherein the water cooled by the water cooling device is used as a refrigerant in the direct contact condenser. The gas turbine power plant according to claim 8, characterized in that it is supplied.
【請求項10】前記水は、冷媒として前記直接接触式凝
縮部に供給される場合、過冷却状態でミスト状に噴霧さ
れることを特徴とする、請求項9に記載のガスタービン
発電プラント。
10. The gas turbine power plant according to claim 9, wherein when the water is supplied as a refrigerant to the direct contact condenser, the water is sprayed in a mist state in a supercooled state.
【請求項11】前記凝縮分離装置は、排気ガスの流れに
関して前記直接接触式凝縮部の上流側に設けられるとと
もに伝熱管を有するチューブ式凝縮部を更に含み、 前記チューブ式凝縮部において、前記伝熱管を介して前
記ガスタービンから排出される排気ガスと前記伝熱管内
の冷媒との間で熱交換が行なわれ、排気ガスに含まれる
水蒸気が凝縮されることを特徴とする、請求項1乃至1
0のいずれかに記載のガスタービンプラント。
11. The condensing / separating apparatus further includes a tube-type condensing unit provided on the upstream side of the direct contact-type condensing unit with respect to the flow of exhaust gas and having a heat transfer tube. The heat exchange is performed between exhaust gas discharged from the gas turbine via a heat pipe and a refrigerant in the heat transfer pipe, and steam contained in the exhaust gas is condensed. 1
0. A gas turbine plant according to any one of the above items.
【請求項12】排気ガスの流れに関して前記ガスタービ
ンの下流側かつ前記凝縮分離装置の上流側に設けられ、
前記ガスタービンから排出される排気ガスと熱交換して
作動流体を加熱する排熱回収器と、 前記作動流体により駆動される蒸気タービンと、を更に
備えたことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに
記載のガスタービン発電プラント。
12. A gas turbine according to claim 12, wherein said exhaust gas is provided downstream of said gas turbine and upstream of said condensing and separating device.
The exhaust heat recovery device that heats a working fluid by exchanging heat with exhaust gas discharged from the gas turbine, and a steam turbine driven by the working fluid, further comprising: A gas turbine power plant according to any one of the above.
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