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JP2018031278A - Water collector for thermal power plant - Google Patents

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JP2018031278A
JP2018031278A JP2016163240A JP2016163240A JP2018031278A JP 2018031278 A JP2018031278 A JP 2018031278A JP 2016163240 A JP2016163240 A JP 2016163240A JP 2016163240 A JP2016163240 A JP 2016163240A JP 2018031278 A JP2018031278 A JP 2018031278A
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Abstract

【課題】火力発電プラントの立地における水資源利用に制約がある場合でも、この火力発電プラント内で必要とされる水を十分に確保できること。【解決手段】化石燃料の燃焼により発生した燃焼ガスを用いて発電を行い、燃焼ガスが発電に寄与した後の排ガス中から水蒸気を回収して集水する火力発電プラント10の集水装置25であって、前記排ガスが大気排出用の煙突18へ向かう途中の上流側に排ガス冷却装置16が、下流側に水回収装置17それぞれ設置され、排ガス冷却装置16は、排ガスに水を噴霧することで排ガスを直接冷却するよう構成され、水回収装置17は、排ガスの流れ方向に沿って配列された回収エレメントの表面に、排ガス冷却装置にて冷却された排ガス中の水分を付着させて分離し回収するよう構成され、排ガス冷却装置16または水回収装置17が、水蒸気を含む排ガスを露点以下の温度に冷却するよう構成されたものである。【選択図】 図1[PROBLEMS] To secure sufficient water required in a thermal power plant even when there is a restriction on the use of water resources in the location of the thermal power plant. In a water collecting apparatus 25 of a thermal power plant 10 that performs power generation using combustion gas generated by combustion of fossil fuel and collects water by collecting water vapor from exhaust gas after the combustion gas contributes to power generation. The exhaust gas cooling device 16 is installed on the upstream side of the exhaust gas toward the chimney 18 for exhausting air, and the water recovery device 17 is installed on the downstream side. The exhaust gas cooling device 16 sprays water on the exhaust gas. The water recovery device 17 is configured to directly cool the exhaust gas, and the water recovery device 17 attaches the moisture in the exhaust gas cooled by the exhaust gas cooling device to the surface of the recovery elements arranged along the flow direction of the exhaust gas, and separates and recovers it. The exhaust gas cooling device 16 or the water recovery device 17 is configured to cool the exhaust gas containing water vapor to a temperature below the dew point. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、液化天然ガス(LNG)、石炭、石油等の化石燃料を燃料とする火力発電プラントの集水装置に関する。   The present invention relates to a water collecting apparatus for a thermal power plant using fossil fuels such as liquefied natural gas (LNG), coal, and oil as fuel.

例えば、LNG専焼の火力発電プラントでは大量の純水を必要とする。この火力発電プラントは、LNGを燃焼させて発生する燃焼ガスの熱でボイラにより蒸気を発生させ、この蒸気により蒸気タービンを駆動させて発電機を回転させ電気を発生している。このような火力発電プラントでは、蒸気タービン用給水、プラント内の機器冷却等用水、プラント内の生活用水及びプラント内の空調用水等として、100万Kw級の発電プラントで通常数千トンに上る大量の水を使用する。   For example, a LNG-only fired thermal power plant requires a large amount of pure water. In this thermal power plant, steam is generated by a boiler with the heat of combustion gas generated by burning LNG, and a steam turbine is driven by this steam to rotate a generator to generate electricity. In such a thermal power plant, as a steam turbine feed water, water for equipment cooling in the plant, domestic water in the plant, air conditioning water in the plant, etc. Of water.

これらの水源として、河川水、工業用水、市水(上水)等を処理し、純水にして利用している。しかし、これらの水源の利用では水の購入費が高く、純水製造にも高コストを必要とする。更に、河川水や工業用水は水質が悪く、純水処理としては高度処理が必要になる。また、市水(上水)は比較的水質が良いが、非常に高価である。   As these water sources, river water, industrial water, city water (clean water), etc. are treated and used as pure water. However, the cost of purchasing water is high when these water sources are used, and high cost is also required for pure water production. Furthermore, river water and industrial water have poor water quality, and advanced treatment is required as pure water treatment. In addition, city water (clean water) has relatively good water quality but is very expensive.

また、環境規制などの各種規制により、取水そのものが制限される場合があるほか、天候により水不足となったときには、供給元である自治体から水の供給制限を受ける。水の供給制限を受けた場合には、火力発電プラントの運転に重大な支障を来し、運転停止に至るおそれもある。そもそも水が潤沢に得られない地域では、火力発電プラントの建設そのものが認可されないおそれがある。   In addition, the water intake itself may be restricted due to various regulations such as environmental regulations, and when the water shortages due to the weather, the water supply is restricted by the local government that is the supplier. If the water supply is restricted, the operation of the thermal power plant may be seriously hindered and the operation may be stopped. In the first place, there is a risk that construction of a thermal power plant itself may not be approved in an area where water is not abundant.

特に、LNG専焼を含むLNGを燃料とする火力発電プラントでは、ガス成分である炭化水素(ほとんどがメタン)が燃焼して、燃焼ガスと共に多量の水蒸気が発生している。現状の火力発電プラントでは、この燃焼により生成された水蒸気を、全て炭酸ガスや窒素ガスと共に放出しており、この水を回収する装置は実在していない。   In particular, in a thermal power plant that uses LNG as fuel, including LNG combustion, hydrocarbons (mostly methane) that are gas components burn, and a large amount of water vapor is generated along with the combustion gas. In the current thermal power plant, all the water vapor generated by this combustion is discharged together with carbon dioxide gas and nitrogen gas, and no device for recovering this water exists.

特開平8−260909号公報JP-A-8-260909 特開2014−129731号公報JP 2014-129731 A

上述の背景技術で述べた、特に工業用水や上水の取水が困難である環境に火力発電プラントが設けられる場合には、この火力発電プラントで使用する水を十分に確保できない場合があるが、それに十分に対応できる技術が存在しないことが課題となる。火力発電プラント内で新たに水源を確保することで、火力発電プラントの建設が従来不可能であった立地であっても、その建設や運転が可能になる場合がある。   In the case where a thermal power plant is provided in an environment where it is difficult to take in industrial water or clean water as described in the background art above, water used in this thermal power plant may not be sufficiently secured. The problem is that there is no technology that can cope with it. By securing a new water source in the thermal power plant, it may be possible to construct and operate the thermal power plant even in locations where construction of the thermal power plant has been impossible in the past.

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、火力発電プラントの立地における水資源利用に制約がある場合でも、この火力発電プラント内で必要とされる水を十分に確保できる火力発電プラントの集水装置を提供することにある。   The object of the present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and even when there is a restriction on the use of water resources in the location of the thermal power plant, sufficient water required in the thermal power plant is ensured. An object of the present invention is to provide a water collector for a thermal power plant that can be used.

本発明に係る火力発電プラントの集水装置は、化石燃料の燃焼により発生した燃焼ガスを用いて発電を行い、前記燃焼ガスが発電に寄与した後の排ガス中から水蒸気を回収して集水する火力発電プラントの集水装置であって、前記排ガスが大気排出用の煙突へ向かう途中の上流側に排ガス冷却装置が、下流側に水回収装置がそれぞれ設置され、前記排ガス冷却装置は、前記排ガスに水を噴霧することで前記排ガスを直接冷却するよう構成され、前記水回収装置は、前記排ガスの流れ方向に沿って配列された回収エレメントの表面に、前記排ガス冷却装置にて冷却された前記排ガス中の水分を付着させて分離し回収するよう構成され、前記排ガス冷却装置または前記水回収装置が、前記水蒸気を含む前記排ガスを露点以下の温度に冷却するよう構成されたことを特徴とするものである。   A water collecting apparatus for a thermal power plant according to the present invention generates power using combustion gas generated by combustion of fossil fuel, collects water vapor from exhaust gas after the combustion gas contributes to power generation, and collects water A water collecting device for a thermal power plant, wherein an exhaust gas cooling device is installed on the upstream side of the exhaust gas toward an air discharge chimney, and a water recovery device is installed on the downstream side. The water recovery device is configured to directly cool the exhaust gas by spraying water on the surface, and the water recovery device is cooled by the exhaust gas cooling device on the surface of the recovery elements arranged along the flow direction of the exhaust gas. The exhaust gas cooling device or the water recovery device is configured to cool the exhaust gas containing water vapor to a temperature below the dew point. Is characterized in that made the.

本発明によれば、排ガス冷却装置または水回収装置が、水蒸気を含む排ガスを露点以下の温度に冷却することで、排ガス中の水蒸気が凝縮されて水が生成される。この結果、火力発電プラント内で水源を確保できるので、火力発電プラントの立地における水資源利用に制約がある場合でも、この火力発電プラント内で必要とされる水を十分に確保できる。   According to the present invention, the exhaust gas cooling device or the water recovery device cools the exhaust gas containing water vapor to a temperature below the dew point, thereby condensing the water vapor in the exhaust gas and generating water. As a result, since a water source can be secured in the thermal power plant, water required in the thermal power plant can be sufficiently secured even when there are restrictions on the use of water resources in the location of the thermal power plant.

本発明に係る火力発電プラントの集水装置の第1実施形態が適用されたコンバインドサイクル方式の火力発電プラント示す系統図。1 is a system diagram showing a combined cycle type thermal power plant to which a first embodiment of a water collecting apparatus for a thermal power plant according to the present invention is applied. FIG. 図1の水回収装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the water collection | recovery apparatus of FIG. 図2のIII−III線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the III-III line | wire of FIG. 図2及び図3の回収ユニットを示し、(A)がその縦断面図、(B)、(C)が図4(A)のIVB−IVB線、IVC−IVC線にそれぞれ沿う断面図。4A and 4B show the recovery unit of FIGS. 2 and 3, in which FIG. 4A is a longitudinal sectional view, and FIGS. 4B and 4C are sectional views taken along lines IVB-IVB and IVC-IVC in FIG. 図1における水回収装置の他の例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the other example of the water collection | recovery apparatus in FIG. 図5のVI−VI線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the VI-VI line of FIG. 図5及び図6の回収パイプを示し、(A)がその縦断面図、(B)が図7(A)のVIIB−VIIB線に沿う断面図。The recovery pipe of FIG.5 and FIG.6 is shown, (A) is the longitudinal cross-sectional view, (B) is sectional drawing which follows the VIIB-VIIB line | wire of FIG. 7 (A). 本発明に係る火力発電プラントの集水装置の第2実施形態が適用されたコンバインドサイクル方式の火力発電プラントを示す系統図。The systematic diagram which shows the combined cycle system thermal power plant to which 2nd Embodiment of the water collector of the thermal power plant which concerns on this invention was applied. 従来のコンバインドサイクル方式の火力発電プラント示す系統図。The system diagram which shows the conventional combined cycle system thermal power plant. 従来の他のコンバインドサイクル方式の火力発電プラント示す系統図。System diagram showing another conventional combined cycle thermal power plant.

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
[A]第1実施形態(図1〜図7)
図1は、本発明に係る火力発電プラントの集水装置の第1実施形態が適用されたコンバインドサイクル方式の火力発電プラント示す系統図である。この火力発電プラント10は、液化天然ガス(LNG)や石炭、石油等の化石燃料を燃料とするものであり、特に、LNGの燃焼により発生した燃焼ガスでガスタービン12を回転駆動させて発電した後に、ガスタービン12からの排ガスの熱を利用して排熱回収ボイラ14で蒸気を発生させ、この蒸気(駆動用蒸気)により蒸気タービン15を回転駆動させて発電を行なうコンバインドサイクル方式の火力発電プラントである。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
[A] First embodiment (FIGS. 1 to 7)
FIG. 1 is a system diagram showing a combined cycle type thermal power plant to which a first embodiment of a water collecting apparatus for a thermal power plant according to the present invention is applied. This thermal power plant 10 uses liquefied natural gas (LNG), fossil fuels such as coal and oil as fuel, and in particular, generates power by rotating the gas turbine 12 with combustion gas generated by the combustion of LNG. The combined cycle type thermal power generation in which steam is generated in the exhaust heat recovery boiler 14 using the heat of the exhaust gas from the gas turbine 12 and the steam turbine 15 is rotationally driven by this steam (driving steam). It is a plant.

つまり、化石燃料であるLNGは、貯蔵タンク内に液体の状態で貯蔵されており、気化され圧縮空気と混合されて燃焼器11へ送られる。この燃焼器11は、気化されたLNGを燃焼させて、例えば1000℃以上の高温の燃焼ガスを生成してガスタービン12へ送給する。   That is, LNG that is fossil fuel is stored in a liquid state in the storage tank, is vaporized, mixed with compressed air, and sent to the combustor 11. The combustor 11 combusts the vaporized LNG, generates a high-temperature combustion gas of, for example, 1000 ° C. or higher, and supplies the combustion gas to the gas turbine 12.

ガスタービン12は、燃焼器11からの燃焼ガスにより回転駆動され、連結された発電機13を回転させて発電させる。このガスタービン12にて仕事を終えた燃焼ガスは、約500℃〜600℃の排ガスとなって排熱回収ボイラ14へ送給される。   The gas turbine 12 is rotationally driven by the combustion gas from the combustor 11, and rotates the connected generator 13 to generate electric power. The combustion gas that has finished its work in the gas turbine 12 becomes exhaust gas of about 500 ° C. to 600 ° C. and is sent to the exhaust heat recovery boiler 14.

排熱回収ボイラ14は、送水された水(ボイラ水)を、例えば内部で窒素酸化物(NOx)を除去しながら、排ガスと熱交換して加熱させて過熱水蒸気を生成し、この過熱水蒸気を駆動用蒸気として蒸気タービン15へ供給する。排熱回収ボイラ14にてボイラ水と熱交換した排ガスは、後述の排ガス冷却装置16及び水回収装置17を経て、煙突18から大気中へ排出される。   The exhaust heat recovery boiler 14 heats the supplied water (boiler water) by exchanging heat with exhaust gas while removing nitrogen oxide (NOx), for example, to generate superheated steam. The steam for driving is supplied to the steam turbine 15. The exhaust gas heat-exchanged with the boiler water in the exhaust heat recovery boiler 14 is discharged from the chimney 18 to the atmosphere through an exhaust gas cooling device 16 and a water recovery device 17 which will be described later.

蒸気タービン15は、排熱回収ボイラ14からの駆動用蒸気により回転駆動され、連結された発電機19を回転させて発電させる。この発電機19は、発電機13と同一物であってもよく、または別物であってもよい。蒸気タービン15にて仕事を終えた蒸気(駆動用蒸気)は復水器20に送給される。この復水器20は、送給された蒸気を減圧しながら冷却して凝縮させ水に戻すことで、蒸気タービン15の前後での圧力差を大きくし、これにより、蒸気タービン15によって回転する発電機19の発電出力を増大させている。復水器20にて生成された水は、ボイラ水として熱交換器21を経て排熱回収ボイラ14へ送給される。   The steam turbine 15 is rotationally driven by the driving steam from the exhaust heat recovery boiler 14, and rotates the connected generator 19 to generate electric power. This generator 19 may be the same as that of the generator 13 or may be different. The steam (driving steam) that has finished work in the steam turbine 15 is fed to the condenser 20. This condenser 20 cools the supplied steam while condensing it, condenses it, and returns it to water, thereby increasing the pressure difference before and after the steam turbine 15, thereby generating power that is rotated by the steam turbine 15. The power generation output of the machine 19 is increased. The water generated in the condenser 20 is supplied as boiler water to the exhaust heat recovery boiler 14 via the heat exchanger 21.

ここで、図9に示すように、従来の火力発電プラント100では、復水器20からのボイラ水が排熱回収ボイラ14へ直接送給されるが、ボイラ水が復水器20にて冷却された低い温度で排熱回収ボイラ14へ流入すると、この排熱回収ボイラ14内で図示しない熱交換器などの表面に結露が発生して、この熱交換器を含む部材が腐食する一因になる。なお、図9及び次に述べる図10においては、本実施形態と同一の装置及び機器について同一の符合を付している。   Here, as shown in FIG. 9, in the conventional thermal power plant 100, the boiler water from the condenser 20 is directly supplied to the exhaust heat recovery boiler 14, but the boiler water is cooled by the condenser 20. When the heat flows into the exhaust heat recovery boiler 14 at the low temperature, dew condensation occurs on the surface of a heat exchanger (not shown) in the exhaust heat recovery boiler 14 and the members including the heat exchanger are corroded. Become. In FIG. 9 and FIG. 10 to be described next, the same reference numerals are assigned to the same apparatuses and devices as in the present embodiment.

一方、図10に示す従来の他の各発電プラント110では、排熱回収ボイラ14にて生成された過熱水蒸気(駆動用蒸気)の一部を分岐して熱交換器111へ導き、この熱交換器111において、復水器20からのボイラ水と過熱水蒸気の一部とを混合させてボイラ水の温度を上昇させている。これにより、排熱回収ボイラ14に送給されるボイラ水によって排熱回収ボイラ14内での結露の発生が防止され、排熱回収ボイラ14内の部材の腐食を防止することが可能になる。ところが、この火力発電プラント110では、排熱回収ボイラ14にて生成された過熱水蒸気の一部を使用して、排熱回収ボイラ14に送給されるボイラ水を昇温させているので、蒸気タービン15へ供給される過熱水蒸気(駆動用蒸気)が減少して、蒸気タービン15に連結された発電機19の発電出力が低下してしまう。   On the other hand, in each other conventional power plant 110 shown in FIG. 10, a part of the superheated steam (driving steam) generated in the exhaust heat recovery boiler 14 is branched and led to the heat exchanger 111 to perform this heat exchange. In the vessel 111, the boiler water from the condenser 20 and a part of the superheated steam are mixed to increase the temperature of the boiler water. Thereby, generation | occurrence | production of the dew condensation in the exhaust heat recovery boiler 14 is prevented with the boiler water supplied to the exhaust heat recovery boiler 14, and it becomes possible to prevent corrosion of the members in the exhaust heat recovery boiler 14. However, in this thermal power plant 110, the boiler water supplied to the exhaust heat recovery boiler 14 is heated using a part of the superheated steam generated in the exhaust heat recovery boiler 14. The superheated steam (driving steam) supplied to the turbine 15 decreases, and the power generation output of the generator 19 connected to the steam turbine 15 decreases.

これらに対し、本実施形態の火力発電プラント10では、排熱回収ボイラ14から煙突18へ流れる排ガスの排出系統途中の上流側に排ガス冷却装置16を、下流側に水回収装置17をそれぞれ設置し、これらの排ガス冷却装置16及び水回収装置17によって、排熱回収ボイラ14から排出された排ガスを冷却し、この排ガス中から水蒸気(水分)を凝縮させて回収し集水すると共に、排ガス冷却装置16と熱交換器21とによって、排ガスを冷却して熱を吸収した水を利用して、排熱回収ボイラ14へ送給されるボイラ水を昇温させている。   In contrast, in the thermal power plant 10 of the present embodiment, the exhaust gas cooling device 16 is installed on the upstream side in the middle of the exhaust system of the exhaust gas flowing from the exhaust heat recovery boiler 14 to the chimney 18, and the water recovery device 17 is installed on the downstream side. The exhaust gas cooling device 16 and the water recovery device 17 cool the exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 14, condenses and collects water vapor (moisture) from the exhaust gas, collects water, and collects the exhaust gas. 16 and the heat exchanger 21 raise the temperature of boiler water supplied to the exhaust heat recovery boiler 14 using water that has cooled the exhaust gas and absorbed heat.

上述のように、本実施形態の火力発電プラント10では、化石燃料の燃焼により燃焼ガスと共に発生した、排ガス中の水蒸気を凝縮させて水を回収することで、火力発電プラント10内で水源を確保することが可能になる。更に、排熱回収ボイラ14へ送給されるボイラ水を、この排熱回収ボイラ14から排出された排ガスの熱を利用して昇温することで、蒸気タービン15に連結された発電機19による発電出力の確保と、排熱回収ボイラ14内での腐食の発生防止とが可能になる。   As described above, in the thermal power plant 10 of the present embodiment, a water source is secured in the thermal power plant 10 by condensing water vapor in the exhaust gas generated together with combustion gas by combustion of fossil fuel and collecting water. It becomes possible to do. Further, the boiler water fed to the exhaust heat recovery boiler 14 is heated by using the heat of the exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 14, and thereby the generator 19 connected to the steam turbine 15 is used. It is possible to secure the power generation output and prevent the occurrence of corrosion in the exhaust heat recovery boiler 14.

以下、火力発電プラント10の集水装置25を構成する上述の排ガス冷却装置16、水回収装置17及び冷却装置21、並びに回収水槽22及び冷却装置23について詳説する。ここで、集水装置25は、化石燃料の燃焼により燃焼ガスと共に発生する水蒸気を、燃焼ガスが発電に寄与した後の排ガス、具体的には排熱回収ボイラ14から排出された排ガス中から回収して集水すると共に、この排ガスから熱を回収して、排熱回収ボイラ14へ送給されるボイラ水を昇温するものである。   Hereinafter, the exhaust gas cooling device 16, the water recovery device 17 and the cooling device 21, and the recovered water tank 22 and the cooling device 23 that constitute the water collecting device 25 of the thermal power plant 10 will be described in detail. Here, the water collecting device 25 recovers water vapor generated together with the combustion gas by the combustion of fossil fuel from the exhaust gas after the combustion gas contributes to power generation, specifically, the exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 14. In addition to collecting the water, the heat is recovered from the exhaust gas, and the temperature of the boiler water supplied to the exhaust heat recovery boiler 14 is raised.

排ガス冷却装置16は、排熱回収ボイラ14から排出された80℃〜120℃程度の排ガスに、スプレーノズル26を用いて20℃〜40℃の水を噴霧させ、これにより排ガスを直接冷却する接触式冷却塔であり、排ガスは30℃〜60℃程度に冷却される。スプレーノズル26から噴霧された水は、排ガスから熱を吸収することで温度が上昇し、更に気化する。このため、排ガスの湿度は、排熱回収ボイラ14の出口Aで数%〜数10%程度であるが、排ガス冷却装置16の出口Bでは水分が多く含まれた湿り蒸気となる。この湿り蒸気となった排ガスは水回収装置17へ送られる。また、排ガスの熱を吸収して温度上昇した水は熱交換器21へ送られる。   The exhaust gas cooling device 16 sprays water at 20 ° C. to 40 ° C. using the spray nozzle 26 on the exhaust gas at about 80 ° C. to 120 ° C. discharged from the exhaust heat recovery boiler 14, thereby directly cooling the exhaust gas. It is a type cooling tower, and the exhaust gas is cooled to about 30 ° C to 60 ° C. The water sprayed from the spray nozzle 26 rises in temperature by absorbing heat from the exhaust gas and further vaporizes. For this reason, the humidity of the exhaust gas is about several percent to several tens of percent at the outlet A of the exhaust heat recovery boiler 14, but becomes wet steam containing a lot of moisture at the outlet B of the exhaust gas cooling device 16. The exhaust gas that has become wet steam is sent to the water recovery device 17. Further, the water whose temperature has increased by absorbing the heat of the exhaust gas is sent to the heat exchanger 21.

スプレーノズル26は、排ガス冷却装置16の上部に設置されており、更に、数μm〜数10μmの水のミストを噴霧可能に構成されている。スプレーノズル26から噴霧される水のミストを数μm〜数10μmとしたのは、噴霧する水のミストが細かいほど排ガスとの熱交換効率が高くなって噴霧されるべき水量を抑制でき、従って、水をスプレーノズル26の高さまで運搬する駆力を低減できるため、また、噴霧する水に固形物が含まれていないため、更に、ミストの伝熱係数が高くて排ガス冷却装置16自体を小型化できるためである。   The spray nozzle 26 is installed in the upper part of the exhaust gas cooling device 16, and is configured to spray water mist of several μm to several tens of μm. The reason why the mist of water sprayed from the spray nozzle 26 is several μm to several tens of μm is that the finer the mist of water to be sprayed, the higher the heat exchange efficiency with the exhaust gas, and thus the amount of water to be sprayed can be suppressed. Since the driving force for transporting water to the height of the spray nozzle 26 can be reduced, and the solid water is not contained in the sprayed water, the heat transfer coefficient of the mist is high and the exhaust gas cooling device 16 itself is downsized. This is because it can.

また、排ガス冷却装置16では、排熱回収ボイラ14から送給される排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)が水に吸収されるので、必要に応じて中和設備や脱塩設備が設けられる。これらの設備が設けられる場合においても、排ガス冷却装置16は、ガスタービン10にて駆動される発電機13による発電出力を確保するため、排ガスを低い圧力損失で通過させるよう構成されている。   Further, in the exhaust gas cooling device 16, since nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas fed from the exhaust heat recovery boiler 14 is absorbed by water, neutralization facilities and desalination facilities are provided as necessary. It is done. Even when these facilities are provided, the exhaust gas cooling device 16 is configured to pass the exhaust gas with a low pressure loss in order to ensure the power generation output by the generator 13 driven by the gas turbine 10.

水回収装置17は、排ガスの流れに沿って配列された回収エレメント27(図4に示す積層された平板27A、または図7に示す繊維製のミストセパレータ27B)の表面に、排ガス冷却装置16にて冷却されて湿り蒸気となった排ガス中の水分を、水滴として付着させて排ガスと分離し、回収して集水するよう構成されたものである。更に、この水回収装置17は、必要に応じて、水蒸気を含む湿り蒸気の排ガスを露点(約30℃)以下に冷却する冷却機能を備えている。   The water recovery device 17 is connected to the exhaust gas cooling device 16 on the surface of the recovery elements 27 (laminated flat plate 27A shown in FIG. 4 or fiber mist separator 27B shown in FIG. 7) arranged along the flow of the exhaust gas. The water in the exhaust gas that has been cooled to become wet steam is attached as water droplets, separated from the exhaust gas, collected, and collected. Further, the water recovery device 17 is provided with a cooling function for cooling the exhaust gas of the wet steam including water vapor to a dew point (about 30 ° C.) or less as necessary.

水回収装置17が冷却機能を有する場合は、排ガス冷却装置16から導かれる排ガスの温度が露点を超えて高い場合である。水回収装置17の上述の冷却機能によって、または排ガス冷却装置16により排ガスが露点まで冷却されることによって、排ガスに含まれる化石燃料(本実施形態ではLNG)由来の水蒸気を凝縮させて、水回収装置17の回収エレメント27に水滴として付着させて回収することが可能になる。水回収装置17の出口Cからは、水蒸気が除去され且つ約30℃まで冷却された排ガスが煙突18へ排出され、この煙突18から大気中へ放出される。本実施形態では、水回収装置17が冷却機能を有する場合について説明する。   When the water recovery device 17 has a cooling function, the temperature of the exhaust gas led from the exhaust gas cooling device 16 is higher than the dew point. By the above-described cooling function of the water recovery device 17 or when the exhaust gas is cooled to the dew point by the exhaust gas cooling device 16, water vapor is recovered by condensing water vapor derived from fossil fuel (LNG in this embodiment) contained in the exhaust gas. It becomes possible to collect the liquid by adhering to the recovery element 27 of the device 17 as a water droplet. From the outlet C of the water recovery device 17, the exhaust gas from which water vapor has been removed and cooled to about 30 ° C. is discharged to the chimney 18 and discharged from the chimney 18 into the atmosphere. This embodiment demonstrates the case where the water collection | recovery apparatus 17 has a cooling function.

つまり、図2〜図4に示すように、回収エレメント27として平板27Aを有する水回収装置17は、この平板27Aを収容する回収ユニット28を備える。この回収ユニット28は、図4に示すように、外気と遮断されて構成され、内部に複数枚の平板27Aを、図示しないスペースを介し隙間を隔てて積層させ、排ガスの流れ方向Xに沿って平行に配列させる。この回収ユニット28の下部には、排ガスが回収ユニット内で平板27A間を流れることで平板27Aの表面に水滴が付着し、この付着した水滴が成長して重力の作用で落下したときの水を受け止める水受け29が形成されている。この水受け29は、送水チューブ30を介して回収水槽22に接続され、水受け29内の水が重力の作用で送水チューブ30を経て回収水槽22へ導かれる。   That is, as shown in FIGS. 2 to 4, the water recovery apparatus 17 having the flat plate 27 </ b> A as the recovery element 27 includes a recovery unit 28 that accommodates the flat plate 27 </ b> A. As shown in FIG. 4, the recovery unit 28 is configured to be blocked from outside air, and a plurality of flat plates 27 </ b> A are stacked inside with a gap (not shown) therebetween, along the exhaust gas flow direction X. Arrange in parallel. Below the recovery unit 28, the exhaust gas flows between the flat plates 27A in the recovery unit, so that water droplets adhere to the surface of the flat plate 27A, and the water when the attached water droplets grow and fall due to the action of gravity. A water receiver 29 is formed. The water receiver 29 is connected to the recovery water tank 22 via the water supply tube 30, and water in the water receiver 29 is guided to the recovery water tank 22 through the water supply tube 30 by the action of gravity.

回収ユニット28は、図2及び図3に示すように、水回収装置17のケーシング31内に空気通路32を隔てて複数個、または1個設置される。この回収ユニット28には、排ガス冷却装置16から排ガスを導く導入ダクト33と、煙突18へ排ガスを導く導出ダクト34がそれぞれ気密状態で接続されている。また、ケーシング31には、底部に空気流入口35が、天部に空気流出口36がそれぞれ形成されると共に、空気流出口36付近に送風ファン37が設置される。この送風ファン37の回転により外気が空気流入口35からケーシング31内に流入し、空気通路32内をY方向に流れて空気流出口36から流出することで、回収ユニット28内をX方向(上記Y方向と直交する方向)に沿って流れる排ガスは外気と熱交換されて、露点以下に冷却される。   As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of or one recovery unit 28 is installed in the casing 31 of the water recovery device 17 with an air passage 32 therebetween. An inlet duct 33 that guides exhaust gas from the exhaust gas cooling device 16 and a lead-out duct 34 that guides exhaust gas to the chimney 18 are connected to the recovery unit 28 in an airtight state. The casing 31 is formed with an air inlet 35 at the bottom and an air outlet 36 at the top, and a blower fan 37 is installed near the air outlet 36. By the rotation of the blower fan 37, outside air flows into the casing 31 from the air inlet 35, flows in the air passage 32 in the Y direction, and flows out of the air outlet 36. The exhaust gas flowing along the direction perpendicular to the Y direction is heat-exchanged with the outside air and cooled below the dew point.

また、図5〜図7に示すように、回収エレメント27として繊維製のミストセパレータ27Bを有する水回収装置17は、ミストセパレータ27Bを収容する回収パイプ38を備える。この回収パイプ38は、図7に示すように、外気と遮断されて構成され、内部に複数枚のミストセパレータ27Bを、排ガスの流れ方向Xに沿って直線状に配列させる。このミストセパレータ27Bは回収パイプ38内で、2点鎖線に示すように、スペーサ(不図示)等を介し隙間を隔てて積層されてもよい。この回収パイプ38の底部には、例えば最も下流側のミストセパレータ27Bの下流位置に送水チューブ39が接続され、この送水チューブ39が回収水槽22に接続される。排ガスが回収パイプ38内でミストセパレータ27に沿って流れることで、これらのミストセパレータ27の表面に水滴が付着し、この付着した水滴が成長して重力の作用で落下し、送水チューブ39を経て回収水槽22へ導かれる。   Moreover, as shown in FIGS. 5-7, the water collection | recovery apparatus 17 which has the fiber mist separator 27B as the collection | recovery element 27 is provided with the collection | recovery pipe 38 which accommodates the mist separator 27B. As shown in FIG. 7, the recovery pipe 38 is configured to be blocked from outside air, and has a plurality of mist separators 27 </ b> B arranged linearly along the exhaust gas flow direction X. The mist separator 27B may be stacked in the recovery pipe 38 with a gap therebetween via a spacer (not shown) or the like as indicated by a two-dot chain line. At the bottom of the recovery pipe 38, for example, a water supply tube 39 is connected to a downstream position of the most downstream mist separator 27B, and the water supply tube 39 is connected to the recovery water tank 22. As the exhaust gas flows along the mist separator 27 in the recovery pipe 38, water droplets adhere to the surface of these mist separators 27, and the adhered water droplets grow and fall by the action of gravity, and pass through the water supply tube 39. Guided to the recovered water tank 22.

回収パイプ38は、図5及び図6に示すように、水回収装置17のケーシング41内に1本または複数本に配置される。この回収パイプ38には、排ガス冷却装置16から排ガスを導く導入ダクト43と、煙突18へ排ガスを導く導出ダクト44がそれぞれ気密状態で接続されている。また、ケーシング41には、底部に空気流入口35が、天部に空気流出口36がそれぞれ形成されると共に、空気流出口36付近に送風ファン37が設置される。この送風ファン37の回転により外気が空気流入口35からケーシング41内に流入し、このケーシング41内をY方向に流れて空気流出口36から流出することで、回収パイプ38内をX方向(上記Y方向と直交する方向)に沿って流れる排ガスは外気と熱交換されて、露点以下に冷却される。   As shown in FIGS. 5 and 6, one or a plurality of recovery pipes 38 are arranged in the casing 41 of the water recovery apparatus 17. An inlet duct 43 that guides exhaust gas from the exhaust gas cooling device 16 and a lead-out duct 44 that guides exhaust gas to the chimney 18 are connected to the recovery pipe 38 in an airtight state. The casing 41 is formed with an air inlet 35 at the bottom and an air outlet 36 at the top, and a blower fan 37 is installed near the air outlet 36. By the rotation of the blower fan 37, the outside air flows into the casing 41 from the air inlet 35, flows in the Y direction in the casing 41, and flows out of the air outlet 36, so that the inside of the recovery pipe 38 is in the X direction (above The exhaust gas flowing along the direction perpendicular to the Y direction is heat-exchanged with the outside air and cooled below the dew point.

上述のような平板27Aまたはミストセパレータ27Bを備える水回収装置17では、回収ユニット28内で平板27Aが、回収パイプ38内でミストセパレータ27Bがそれぞれ排ガスの流れ方向Xに沿って配列されたこと、更に、回収ユニット28、回収パイプ38のそれぞれにおける排ガスの流路が流路断面積の拡大や縮小が少ない流路構成であって排ガスの直進性に優れていること等によって、回収ユニット28、回収パイプ38のそれぞれを流れる排ガスの圧力損失が低下し、これにより、ガスタービン12で駆動される発電機13の発電出力が確保される。また、平板27Aに付着した水滴が重力の作用で水受け29に落下し、更に送水チューブ30を経て回収水槽22へ導かれることで、また、ミストセパレータ27Bに付着した水滴が重力の作用で送水チューブ39を経て回収水槽22へ導かれることで、水回収装置17及び回収水槽22において水を回収するための動力が不要になる。   In the water recovery apparatus 17 including the flat plate 27A or the mist separator 27B as described above, the flat plate 27A is arranged in the recovery unit 28 and the mist separator 27B is arranged in the recovery pipe 38 along the flow direction X of the exhaust gas. Furthermore, the flow path of the exhaust gas in each of the recovery unit 28 and the recovery pipe 38 has a flow path configuration in which expansion and contraction of the flow path cross-sectional area are small and excellent in straightness of the exhaust gas. The pressure loss of the exhaust gas flowing through each of the pipes 38 is reduced, and thereby the power generation output of the generator 13 driven by the gas turbine 12 is ensured. Further, the water droplets adhering to the flat plate 27A fall to the water receiver 29 by the action of gravity, and are further guided to the recovery water tank 22 through the water supply tube 30, and the water droplets attached to the mist separator 27B are fed by the action of gravity. By being guided to the recovery water tank 22 through the tube 39, power for recovering water in the water recovery device 17 and the recovery water tank 22 becomes unnecessary.

図1に示すように、水回収装置17により回収されて回収水槽22に導かれた回収水は、必要に応じて浄化され、一部が排ガス冷却装置16にて噴霧される水への補給水となり、残りが火力発電プラント10内に供給される。上述の回収水の浄化は次のようにしてなされる。   As shown in FIG. 1, the recovered water recovered by the water recovery device 17 and guided to the recovery water tank 22 is purified as necessary, and a part of the makeup water supplied to the water sprayed by the exhaust gas cooling device 16. The remainder is supplied into the thermal power plant 10. The above-described recovered water is purified as follows.

つまり、排熱回収ボイラ14に導かれた回収水は、窒素酸化物(NOx)の溶解によって酸性水となっているので、例えばイオン交換樹脂による陰イオンの除去や、中和剤の添加によりpHを中性とする。中和剤には消石灰や水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムなどが用いられる。この中和された回収水を、逆浸透膜またはイオン交換樹脂による脱塩プロセスと、限外ろ過膜による粒子の除去とを行うことで純水とすれば、ボイラ水として使用することが可能になる。また、この純水は、火力発電プラント10のメンテナンス後の洗浄水としても用いることが可能である。   That is, since the recovered water led to the exhaust heat recovery boiler 14 becomes acidic water due to the dissolution of nitrogen oxides (NOx), for example, the pH is reduced by removing anions with an ion exchange resin or adding a neutralizing agent. Is neutral. As the neutralizing agent, slaked lime, sodium hydroxide, sodium bicarbonate, sodium carbonate or the like is used. If this neutralized recovered water is made pure water by performing a desalting process using a reverse osmosis membrane or ion exchange resin and removing particles using an ultrafiltration membrane, it can be used as boiler water. Become. The pure water can also be used as cleaning water after maintenance of the thermal power plant 10.

図1に示す排ガス冷却装置16にて排ガスの熱を吸収して温度上昇した水は熱交換器21に導かれる。この熱交換器21は、復水器20から排熱回収ボイラ14へ送給されるボイラ水を、排ガス冷却装置16より排ガスを冷却して熱を吸収した水と熱交換して昇温させる。これにより、図10の熱交換器111が行っていた排熱回収ボイラ14内部部材の腐食防止のためのボイラ水の昇温を代替できるほか、熱交換器111の設置に伴う発電機19の発電出力の低下を抑制できる。更に、熱バランスの調整次第ではあるが、熱交換器21によるボイラ水の上昇温度を熱交換器111によるボイラ水の上昇温度よりも高くすることで、熱効率が向上して、蒸気タービン15に連結された発電機19による発電出力を増大させることが可能になる。   The water whose temperature has increased by absorbing the heat of the exhaust gas in the exhaust gas cooling device 16 shown in FIG. 1 is guided to the heat exchanger 21. The heat exchanger 21 raises the temperature of boiler water fed from the condenser 20 to the exhaust heat recovery boiler 14 by exchanging heat with water that has absorbed heat by cooling the exhaust gas from the exhaust gas cooling device 16. 10 can replace the temperature rise of the boiler water for preventing corrosion of the internal member of the exhaust heat recovery boiler 14 performed by the heat exchanger 111 of FIG. 10, and the power generation of the generator 19 associated with the installation of the heat exchanger 111. A decrease in output can be suppressed. Furthermore, depending on the adjustment of the heat balance, the temperature rise of the boiler water by the heat exchanger 21 is made higher than the temperature of the boiler water risen by the heat exchanger 111, so that the thermal efficiency is improved and connected to the steam turbine 15. It is possible to increase the power generation output by the generated generator 19.

上述の熱交換器21によりボイラ水を昇温させることで冷却された水は冷却装置23に導かれ、この冷却装置23により必要に応じて更に冷却される。この冷却装置23は、火力発電プラント10が上水や工業用水等の取水が困難な環境に立地されることに鑑み、水質管理された水を多量に使用するクーリングタワー(水冷式冷却塔)を用いることは不適切であり、空気冷却方式、または海水等の環境水を用いた冷却方式が好ましい。冷却装置23により必要に応じて冷却された水は排ガス冷却装置16に導かれ、この排ガス冷却装置16のスプレーノズル26から噴霧される。   The water cooled by raising the boiler water temperature by the heat exchanger 21 described above is guided to the cooling device 23 and further cooled by the cooling device 23 as necessary. This cooling device 23 uses a cooling tower (water-cooled cooling tower) that uses a large amount of water whose water quality is controlled in view of the fact that the thermal power plant 10 is located in an environment where it is difficult to take water such as clean water or industrial water. This is inappropriate, and an air cooling system or a cooling system using environmental water such as seawater is preferable. The water cooled as necessary by the cooling device 23 is guided to the exhaust gas cooling device 16 and sprayed from the spray nozzle 26 of the exhaust gas cooling device 16.

冷却装置23から排ガス冷却装置16に送給される水は、この排ガス冷却装置16にて噴霧されて蒸発することから、回収水槽22から適宜補充される。但し、排ガス冷却装置16にて排ガスが露点(約30℃)まで冷却される場合には、この排ガス冷却装置16により排ガス中の水蒸気が凝縮されて水として多量に回収されることになる。従って、この場合には、排ガス冷却装置16から熱交換器21を経て冷却装置23に流れる水が多量になるので、冷却装置23から排ガス冷却装置16に送給される水の一部が適宜回収水槽22に貯留されることになる。   Since the water supplied from the cooling device 23 to the exhaust gas cooling device 16 is sprayed and evaporated by the exhaust gas cooling device 16, it is appropriately supplemented from the recovered water tank 22. However, when the exhaust gas is cooled to the dew point (about 30 ° C.) by the exhaust gas cooling device 16, the exhaust gas cooling device 16 condenses the water vapor in the exhaust gas and collects a large amount of water as water. Therefore, in this case, since a large amount of water flows from the exhaust gas cooling device 16 to the cooling device 23 via the heat exchanger 21, a part of the water supplied from the cooling device 23 to the exhaust gas cooling device 16 is appropriately recovered. It is stored in the water tank 22.

以上のように構成されたことから、本第1実施形態によれば、次の効果(1)及び(2)を奏する。
(1)図1に示すように、排ガス冷却装置16または水回収装置17が、水蒸気を含む排ガスを露点以下の温度に冷却することで、排ガス中の水蒸気が凝縮されて水が生成される。この結果、火力発電プラント10内に水源が確保されるので、火力発電プラント10の立地において上水や工業用水等の取水が困難であって水資源利用に制約がある場合でも、この火力発電プラント10内で必要される水を十分に確保できる。
With the configuration as described above, the following effects (1) and (2) are achieved according to the first embodiment.
(1) As shown in FIG. 1, the exhaust gas cooling device 16 or the water recovery device 17 cools the exhaust gas containing water vapor to a temperature below the dew point, thereby condensing the water vapor in the exhaust gas and generating water. As a result, since a water source is secured in the thermal power plant 10, even if it is difficult to take in water or industrial water at the location of the thermal power plant 10 and there are restrictions on the use of water resources, this thermal power plant The water required within 10 can be sufficiently secured.

(2)排熱回収ボイラ14へ送給されるボイラ水が熱交換器21にて、排ガス冷却装置16により排ガスを冷却することで熱を吸収した水と熱交換されて昇温される。このため、第1に、復水器20からの低温のボイラ水が排熱回収ボイラ14へ流入することで排熱回収ボイラ14内に発生する結露を防止でき、従って、この結露により生ずる排熱回収ボイラ14内の部材の腐食を防止できる。   (2) The boiler water fed to the exhaust heat recovery boiler 14 is heated in the heat exchanger 21 by heat exchange with water that has absorbed heat by cooling the exhaust gas by the exhaust gas cooling device 16. For this reason, first, the low-temperature boiler water from the condenser 20 can flow into the exhaust heat recovery boiler 14 to prevent dew condensation generated in the exhaust heat recovery boiler 14, and therefore, the exhaust heat generated by this dew condensation can be prevented. Corrosion of members in the recovery boiler 14 can be prevented.

第2に、ボイラ水の昇温は、煙突18から本来排出される排気ガスから排ガス冷却装置16にて吸収された熱を利用して行われるので、熱効率を向上させることができる。更に、ボイラ水の昇温が、排熱回収ボイラ14にて生成されて蒸気タービン15へ供給される過熱水蒸気の一部を利用するものではないので、蒸気タービン15により駆動される発電機19の発電出力を好適に確保することができる。   Secondly, since the temperature of the boiler water is increased by using the heat absorbed by the exhaust gas cooling device 16 from the exhaust gas originally discharged from the chimney 18, the thermal efficiency can be improved. Further, since the temperature rise of the boiler water does not use a part of the superheated steam generated in the exhaust heat recovery boiler 14 and supplied to the steam turbine 15, the generator 19 driven by the steam turbine 15 A power generation output can be suitably secured.

[B]第2実施形態(図8)
図8は、本発明に係る火力発電プラントの集水装置の第2実施形態が適用されたコンバインドサイクル方式の火力発電プラントを示す系統図である。この第2実施形態において、第1実施形態と同様な部分については、第1実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
[B] Second Embodiment (FIG. 8)
FIG. 8 is a system diagram showing a combined cycle thermal power plant to which the second embodiment of the water collecting apparatus for a thermal power plant according to the present invention is applied. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description is simplified or omitted.

本第2実施形態における火力発電プラント50の集水装置51が第1実施形態と異なる点は、排ガス冷却装置16が複数台直列に接続されて多段構造に構成され、排ガスの流れ方向下流側の排ガス冷却装置16で排ガスを冷却して熱を吸収した水を、排ガスの流れ方向上流側の排ガス冷却装置16にて噴霧させるよう構成された点である。   The water collecting device 51 of the thermal power plant 50 in the second embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of exhaust gas cooling devices 16 are connected in series to form a multistage structure, and the downstream side in the exhaust gas flow direction is configured. This is the point that water that has cooled the exhaust gas by the exhaust gas cooling device 16 and absorbed heat is sprayed by the exhaust gas cooling device 16 upstream in the flow direction of the exhaust gas.

つまり、例えば3台の排ガス冷却装置16A、16B、16Cが直列に接続された場合には、最も下流側の排ガス冷却装置16Cで冷却装置23により冷却された水を噴霧させ、この排ガス冷却装置16Cにて排ガスから熱を吸収した水を、上流側の排ガス冷却装置16Bに導いて噴霧させ、この排ガス冷却装置16Bで排ガスから熱を吸収した水を、最も上流側の排ガス冷却装置16Aに導いて噴霧させる。従って、下流側の排ガス冷却装置16(特に最も下流側の排ガス冷却装置16C)では相対的に冷たい水が噴霧され、上流側(特に最も上流側の排ガス冷却装置16A)では相対的に熱い水が噴霧されることになる。これにより、最も上流側の排ガス冷却装置16(16A)で排ガスから熱を吸収した水の温度は、排ガス冷却装置16が一段の場合(即ち排ガス冷却装置16Cのみの場合)に排ガスから熱を吸収した水の温度よりも高くなり、排熱回収ボイラ14からの排ガスの熱をより効率的に回収することが可能になる。   That is, for example, when three exhaust gas cooling devices 16A, 16B, and 16C are connected in series, the water cooled by the cooling device 23 is sprayed by the exhaust gas cooling device 16C on the most downstream side, and the exhaust gas cooling device 16C The water that has absorbed heat from the exhaust gas is guided to the upstream exhaust gas cooling device 16B and sprayed, and the water that has absorbed heat from the exhaust gas by the exhaust gas cooling device 16B is guided to the most upstream exhaust gas cooling device 16A. Spray. Accordingly, relatively cool water is sprayed on the downstream exhaust gas cooling device 16 (particularly, the most downstream exhaust gas cooling device 16C), and relatively hot water is sprayed on the upstream side (particularly, the most upstream exhaust gas cooling device 16A). Will be sprayed. As a result, the temperature of the water that has absorbed heat from the exhaust gas in the most upstream exhaust gas cooling device 16 (16A) absorbs heat from the exhaust gas when the exhaust gas cooling device 16 is in one stage (that is, only the exhaust gas cooling device 16C). The temperature of the discharged water becomes higher, and the heat of the exhaust gas from the exhaust heat recovery boiler 14 can be recovered more efficiently.

従って、本第2実施形態によれば、第1実施形態の効果(1)及び(2)と同様な効果を奏するほか、次の効果(3)を奏する。   Therefore, according to the second embodiment, in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment, the following effect (3) is obtained.

(3)複数台の排ガス冷却装置16(例えば排ガス冷却装置16A、16B、16C)が直列に接続されて多段構造に構成され、排ガスの流れ方向下流側の排ガス冷却装置16で排ガスを冷却して熱を吸収した水を、排ガスの流れ方向上流側の排ガス冷却装置にて噴霧させるよう構成されたので、排ガスの流れ方向最も上流側の排ガス冷却装置16で排ガスから熱を吸収した水の温度を、排ガス冷却装置16が一段の場合に排ガスから熱を吸収した水の温度よりも高温にできる。このように、排ガス冷却装置16を上述の如く多段構造に構成することで排ガスの熱を効率的に回収できるので、この多段構造の排ガス冷却装置16と熱交換器21とにより、復水器20から排熱回収ボイラ14へ送給されるボイラ水をより高温に設定でき、蒸気タービン15に連結された発電機19による発電出力を向上させることができる。   (3) A plurality of exhaust gas cooling devices 16 (for example, exhaust gas cooling devices 16A, 16B, and 16C) are connected in series to form a multistage structure, and exhaust gas is cooled by the exhaust gas cooling device 16 on the downstream side in the exhaust gas flow direction. Since the water that has absorbed heat is sprayed by the exhaust gas cooling device upstream in the exhaust gas flow direction, the temperature of the water that has absorbed heat from the exhaust gas in the exhaust gas cooling device 16 that is most upstream in the exhaust gas flow direction is set. When the exhaust gas cooling device 16 is in a single stage, the temperature can be made higher than the temperature of water that has absorbed heat from the exhaust gas. As described above, the exhaust gas cooling device 16 is configured in a multi-stage structure as described above, so that the heat of the exhaust gas can be efficiently recovered. Therefore, the multi-stage exhaust gas cooling device 16 and the heat exchanger 21 can be used to recover the condenser 20. Therefore, the boiler water fed to the exhaust heat recovery boiler 14 can be set to a higher temperature, and the power generation output by the generator 19 connected to the steam turbine 15 can be improved.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. Is included in the scope and gist of the invention, and is included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、上述の両実施形態では、ガスタービン12、排熱回収ボイラ14及び蒸気タービン15を有するコンバインドサイクル方式の火力発電プラント10に対して本発明を適用したが、化石燃料を燃焼して生成した燃焼ガスによりガスタービンを駆動して発電する火力発電プラントにおいて、ガスタービンから排出される排ガスに対して本発明を適用してもよい。更に、化石燃料を燃焼して生成した燃焼ガスをボイラに導いて蒸気を生成し、この蒸気により蒸気タービンを駆動して発電する火力発電プラントにおいて、ボイラから排出される排ガスに対して本発明を適用してもよい。   For example, in the above-described embodiments, the present invention is applied to the combined cycle thermal power plant 10 including the gas turbine 12, the exhaust heat recovery boiler 14, and the steam turbine 15, but the fossil fuel is generated by burning. In a thermal power plant that generates power by driving a gas turbine with combustion gas, the present invention may be applied to exhaust gas discharged from the gas turbine. Furthermore, the present invention is applied to exhaust gas discharged from a boiler in a thermal power plant in which combustion gas generated by burning fossil fuel is guided to a boiler to generate steam, and a steam turbine is driven by the steam to generate power. You may apply.

10…火力発電プラント、12…ガスタービン、13…発電機、14…排熱回収ボイラ、16…排ガス冷却装置、16A、16B、16C…排ガス冷却装置、17…水回収装置、18…煙突、19…発電機、21…熱交換器、22…回収水槽、25…集水装置、26…スプレーノズル、27…回収エレメント、27A…平板、27B…ミストセパレータ、50…火力発電プラント、51…集水装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Thermal power plant, 12 ... Gas turbine, 13 ... Generator, 14 ... Exhaust heat recovery boiler, 16 ... Exhaust gas cooling device, 16A, 16B, 16C ... Exhaust gas cooling device, 17 ... Water recovery device, 18 ... Chimney, 19 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Generator, 21 ... Heat exchanger, 22 ... Recovery water tank, 25 ... Water collecting device, 26 ... Spray nozzle, 27 ... Recovery element, 27A ... Flat plate, 27B ... Mist separator, 50 ... Thermal power plant, 51 ... Water collection apparatus.

Claims (7)

化石燃料の燃焼により発生した燃焼ガスを用いて発電を行い、前記燃焼ガスが発電に寄与した後の排ガス中から水蒸気を回収して集水する火力発電プラントの集水装置であって、
前記排ガスが大気排出用の煙突へ向かう途中の上流側に排ガス冷却装置が、下流側に水回収装置がそれぞれ設置され、
前記排ガス冷却装置は、前記排ガスに水を噴霧することで前記排ガスを直接冷却するよう構成され、
前記水回収装置は、前記排ガスの流れ方向に沿って配列された回収エレメントの表面に、前記排ガス冷却装置にて冷却された前記排ガス中の水分を付着させて分離し回収するよう構成され、
前記排ガス冷却装置または前記水回収装置が、前記水蒸気を含む前記排ガスを露点以下の温度に冷却するよう構成されたことを特徴とする火力発電プラントの集水装置。
A water collecting device for a thermal power plant that performs power generation using combustion gas generated by the combustion of fossil fuel, collects and collects water vapor from exhaust gas after the combustion gas contributes to power generation,
The exhaust gas cooling device is installed on the upstream side of the exhaust gas toward the chimney for air discharge, and the water recovery device is installed on the downstream side,
The exhaust gas cooling device is configured to directly cool the exhaust gas by spraying water on the exhaust gas,
The water recovery device is configured to attach and separate and recover the moisture in the exhaust gas cooled by the exhaust gas cooling device on the surface of the recovery elements arranged along the flow direction of the exhaust gas,
The water collecting apparatus for a thermal power plant, wherein the exhaust gas cooling device or the water recovery device is configured to cool the exhaust gas containing the water vapor to a temperature below a dew point.
前記発電に供する蒸気タービンへ駆動用蒸気を供給するボイラを備え、
このボイラへ送水されるボイラ水が、排ガス冷却装置により排ガスを冷却して熱を吸収した水と、熱交換器により熱交換されて昇温されるよう構成されたことを特徴とする請求項1に記載の火力発電プラントの集水装置。
A boiler for supplying driving steam to the steam turbine for power generation;
The boiler water sent to the boiler is configured to be heated by heat exchange with a heat exchanger and water that has absorbed heat by cooling the exhaust gas with an exhaust gas cooling device. A water collector for a thermal power plant as described in 1.
前記熱交換器によりボイラ水を昇温させることで冷却された水が、排ガス冷却装置へ導かれて噴霧されるよう構成されたことを特徴とする請求項2に記載の火力発電プラントの集水装置。 The water collected in the thermal power plant according to claim 2, wherein water cooled by raising the temperature of the boiler water by the heat exchanger is guided to the exhaust gas cooling device and sprayed. apparatus. 前記水回収装置の回収エレメントは、積層された平板または繊維製のミストセパレータであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の火力発電プラントの集水装置。 The water collecting device for a thermal power plant according to any one of claims 1 to 3, wherein the recovery element of the water recovery device is a laminated flat plate or fiber mist separator. 前記排ガス冷却装置は、複数台が直列に接続されて多段構造に構成され、下流側の前記排ガス冷却装置で排ガスを冷却して熱を吸収した水を、上流側の前記排ガス冷却装置に噴霧させるよう構成されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の火力発電プラントの集水装置。 The exhaust gas cooling device has a multi-stage structure in which a plurality of units are connected in series, and water that has absorbed heat by cooling the exhaust gas by the exhaust gas cooling device on the downstream side is sprayed on the exhaust gas cooling device on the upstream side. The water collecting device for a thermal power plant according to any one of claims 1 to 4, wherein the water collecting device is configured as described above. 前記排ガス冷却装置が水を噴霧するスプレーノズルは、数μm〜数10μmのミストを噴霧可能に構成されたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の火力発電プラントの集水装置。 6. The thermal power plant collection according to claim 1, wherein the spray nozzle for spraying water by the exhaust gas cooling device is configured to spray mist of several μm to several tens of μm. Water equipment. 前記ボイラは、燃焼ガスにより駆動されて発電機を回転させるガスタービンからの排ガスを導入し、送水された水を前記排ガスと熱交換して加熱して駆動用蒸気とする排熱回収ボイラであることを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の火力発電プラントの集水装置。 The boiler is an exhaust heat recovery boiler that introduces exhaust gas from a gas turbine that is driven by combustion gas and rotates a generator, and heats the supplied water by heat exchange with the exhaust gas to produce driving steam. The water collecting apparatus for a thermal power plant according to any one of claims 2 to 6.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202100006401A1 (en) * 2021-03-17 2022-09-17 Dhplanet S R L SYSTEM AND METHOD OF LAYING PIPE
CN118602423A (en) * 2024-06-13 2024-09-06 双泰食品科技(德州)有限公司 A flue gas conveying device for utilizing waste heat of boiler flue gas
WO2024210147A1 (en) * 2023-04-07 2024-10-10 ナノミストテクノロジーズ株式会社 Exhaust gas treatment device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51108145A (en) * 1975-03-19 1976-09-25 Hashimoto Gomu Kogyo Kk NETSUKAISHUHATSUDENGATAHAIGASUSENJOHO
JPH08260909A (en) * 1995-03-28 1996-10-08 Toshiba Corp Desalination equipment
JP2003027959A (en) * 2001-07-12 2003-01-29 Hitachi Ltd Water recovery equipment from exhaust gas
JP2003239759A (en) * 2002-02-12 2003-08-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Steam recovering device and gas turbine device with the same
CN1807860A (en) * 2005-01-20 2006-07-26 华南理工大学 Smoke low-temperature residual heat utilization system with natural gas cooling-heating combined power device and operating method thereof
JP2012514151A (en) * 2008-12-24 2012-06-21 アルストム テクノロジー リミテッド Power plant with CO2 recovery unit
JP2016014516A (en) * 2014-07-03 2016-01-28 株式会社流機エンジニアリング Exhaust gas cooling device and exhaust gas cooling method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51108145A (en) * 1975-03-19 1976-09-25 Hashimoto Gomu Kogyo Kk NETSUKAISHUHATSUDENGATAHAIGASUSENJOHO
JPH08260909A (en) * 1995-03-28 1996-10-08 Toshiba Corp Desalination equipment
JP2003027959A (en) * 2001-07-12 2003-01-29 Hitachi Ltd Water recovery equipment from exhaust gas
JP2003239759A (en) * 2002-02-12 2003-08-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Steam recovering device and gas turbine device with the same
CN1807860A (en) * 2005-01-20 2006-07-26 华南理工大学 Smoke low-temperature residual heat utilization system with natural gas cooling-heating combined power device and operating method thereof
JP2012514151A (en) * 2008-12-24 2012-06-21 アルストム テクノロジー リミテッド Power plant with CO2 recovery unit
JP2016014516A (en) * 2014-07-03 2016-01-28 株式会社流機エンジニアリング Exhaust gas cooling device and exhaust gas cooling method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202100006401A1 (en) * 2021-03-17 2022-09-17 Dhplanet S R L SYSTEM AND METHOD OF LAYING PIPE
WO2024210147A1 (en) * 2023-04-07 2024-10-10 ナノミストテクノロジーズ株式会社 Exhaust gas treatment device
CN118602423A (en) * 2024-06-13 2024-09-06 双泰食品科技(德州)有限公司 A flue gas conveying device for utilizing waste heat of boiler flue gas

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