(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024153454
(43)【公開日】2024-10-29
(54)【発明の名称】ガスタービンプラント、及びその運転方法
(51)【国際特許分類】
F02C 6/08 20060101AFI20241022BHJP
F02C 6/16 20060101ALI20241022BHJP
F02C 9/48 20060101ALI20241022BHJP
F02C 6/00 20060101ALI20241022BHJP
【ＦＩ】
F02C6/08
F02C6/16
F02C9/48
F02C6/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023067356
(22)【出願日】2023-04-17
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】奥井 英貴
(72)【発明者】
【氏名】上地 英之
(72)【発明者】
【氏名】中村 太一
(57)【要約】
【課題】ガスタービン出力調整を柔軟に対応しつつも、ガスタービンからの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑える。
【解決手段】ガスタービンと、前記ガスタービンの前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として抽気可能な抽気ラインと、前記抽気ラインから分岐している分岐ラインと、前記分岐ラインに接続され前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービンと、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置と、を備える。前記体積縮小化装置は、前記抽気空気を圧縮可能な装置内圧縮機と、前記装置内圧縮機の駆動をアシストするアシスト機構と、を有する。前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる。
【選択図】図１
【解決手段】ガスタービンと、前記ガスタービンの前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として抽気可能な抽気ラインと、前記抽気ラインから分岐している分岐ラインと、前記分岐ラインに接続され前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービンと、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置と、を備える。前記体積縮小化装置は、前記抽気空気を圧縮可能な装置内圧縮機と、前記装置内圧縮機の駆動をアシストするアシスト機構と、を有する。前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空気を圧縮可能な圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、を有するガスタービンと、
前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として、前記ガスタービンから抽気可能な抽気ラインと、
前記抽気ラインから分岐している分岐ラインと、
前記分岐ラインに接続され前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービンと、
前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置と、
を備え、
前記体積縮小化装置は、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機と、前記一以上の装置内圧縮機のうちの少なくとも一の装置内圧縮機の駆動をアシストするアシスト機構と、を有し、
前記一以上の装置内圧縮機は、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機を含み、
前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる機構である、
ガスタービンプラント。
前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として、前記ガスタービンから抽気可能な抽気ラインと、
前記抽気ラインから分岐している分岐ラインと、
前記分岐ラインに接続され前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービンと、
前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置と、
を備え、
前記体積縮小化装置は、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機と、前記一以上の装置内圧縮機のうちの少なくとも一の装置内圧縮機の駆動をアシストするアシスト機構と、を有し、
前記一以上の装置内圧縮機は、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機を含み、
前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる機構である、
ガスタービンプラント。
【請求項2】
請求項１に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動力を前記少なくとも一の装置内圧縮機に機械的に伝達可能な駆動力伝達機を有する、
ガスタービンプラント。
前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動力を前記少なくとも一の装置内圧縮機に機械的に伝達可能な駆動力伝達機を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項3】
請求項１に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記一以上の装置内圧縮機毎に連結されている装置内電動機を備え、
前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動で発電可能な抽気タービン発電機と、前記抽気タービン発電機で発電された電力を、前記一以上の装置内圧縮機毎に連結されている装置内電動機のうち、少なくとも一の装置内電動機に送ることが可能な電力系統と、を有する、
ガスタービンプラント。
前記一以上の装置内圧縮機毎に連結されている装置内電動機を備え、
前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動で発電可能な抽気タービン発電機と、前記抽気タービン発電機で発電された電力を、前記一以上の装置内圧縮機毎に連結されている装置内電動機のうち、少なくとも一の装置内電動機に送ることが可能な電力系統と、を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項4】
請求項１に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記体積縮小化装置は、空気液化装置であり、
前記空気液化装置は、
前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却可能な熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気の少なくとも一部を液化可能な空気液化用減圧器と、
を有する、
ガスタービンプラント。
前記体積縮小化装置は、空気液化装置であり、
前記空気液化装置は、
前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却可能な熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気の少なくとも一部を液化可能な空気液化用減圧器と、
を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項5】
請求項４に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記空気液化装置は、
前記抽気ライン中で、前記分岐ラインが分岐している位置よりも前記抽気圧縮機側の位置に配置され、前記抽気ラインを流れる前記抽気空気を減圧可能な抽気減圧器と、
前記空気液化用減圧器からの前記抽気空気が流入可能で、前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離可能な気液分離器と、
前記気液分離器内の前記気体空気を前記抽気ライン中で前記抽気減圧器よりも前記抽気圧縮機側の位置に導くことが可能な気体空気戻しラインと、
を有する、
ガスタービンプラント。
前記空気液化装置は、
前記抽気ライン中で、前記分岐ラインが分岐している位置よりも前記抽気圧縮機側の位置に配置され、前記抽気ラインを流れる前記抽気空気を減圧可能な抽気減圧器と、
前記空気液化用減圧器からの前記抽気空気が流入可能で、前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離可能な気液分離器と、
前記気液分離器内の前記気体空気を前記抽気ライン中で前記抽気減圧器よりも前記抽気圧縮機側の位置に導くことが可能な気体空気戻しラインと、
を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項6】
請求項４に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記空気液化装置は、
前記空気液化用減圧器からの前記抽気空気が流入可能で、前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離可能な気液分離器と、
前記気液分離器内の前記気体空気を前記抽気ライン中で前記分岐ラインが分岐している位置よりも前記抽気圧縮機側の位置に導くことが可能な気体空気戻しラインと、
前記気体空気戻しライン中に設けられ、前記気液分離器からの前記気体空気を昇圧可能な戻し空気昇圧機と、
を有する、
ガスタービンプラント。
前記空気液化装置は、
前記空気液化用減圧器からの前記抽気空気が流入可能で、前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離可能な気液分離器と、
前記気液分離器内の前記気体空気を前記抽気ライン中で前記分岐ラインが分岐している位置よりも前記抽気圧縮機側の位置に導くことが可能な気体空気戻しラインと、
前記気体空気戻しライン中に設けられ、前記気液分離器からの前記気体空気を昇圧可能な戻し空気昇圧機と、
を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項7】
請求項５又は６に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記熱交換器は、前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と、前記冷却媒体としての前記気体空気戻しラインを流れる前記気体空気とを熱交換可能である、
ガスタービンプラント。
前記熱交換器は、前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と、前記冷却媒体としての前記気体空気戻しラインを流れる前記気体空気とを熱交換可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項8】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記体積縮小化装置は、空気分離装置であり、
前記空気分離装置は、
前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却可能な熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気中の窒素を液化させずに前記抽気空気中の酸素を液化可能な酸素液化用減圧器と、
を有する、
ガスタービンプラント。
前記体積縮小化装置は、空気分離装置であり、
前記空気分離装置は、
前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却可能な熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気中の窒素を液化させずに前記抽気空気中の酸素を液化可能な酸素液化用減圧器と、
を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項9】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記体積縮小化装置は、圧縮空気貯蔵装置であり、
前記圧縮空気貯蔵装置は、前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気を貯蔵可能な圧縮空気タンクを有する、
ガスタービンプラント。
前記体積縮小化装置は、圧縮空気貯蔵装置であり、
前記圧縮空気貯蔵装置は、前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気を貯蔵可能な圧縮空気タンクを有する、
ガスタービンプラント。
【請求項10】
請求項１から６のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記燃焼器に供給する燃料の流量を調節可能な燃料調節弁と、
前記ガスタービンから前記抽気ラインに流入する前記抽気空気の流量を調節可能な抽気調節弁と、
前記燃料調節弁及び前記抽気調節弁を制御可能な制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
ガスタービンに要求される要求出力を受け付け、前記要求出力に応じて前記燃料調節弁の開度を制御する燃料制御器と、
前記要求出力を受け付け、前記要求出力に応じて前記抽気調節弁の開度を制御する抽気制御器と、
を有し、
前記抽気制御器は、前記要求出力が予め定められた出力以上の場合に、前記抽気調節弁に閉を指示し、前記要求出力が前記予め定められた出力未満の場合に、前記抽気調節弁に開を指示する、
ガスタービンプラント。
前記燃焼器に供給する燃料の流量を調節可能な燃料調節弁と、
前記ガスタービンから前記抽気ラインに流入する前記抽気空気の流量を調節可能な抽気調節弁と、
前記燃料調節弁及び前記抽気調節弁を制御可能な制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
ガスタービンに要求される要求出力を受け付け、前記要求出力に応じて前記燃料調節弁の開度を制御する燃料制御器と、
前記要求出力を受け付け、前記要求出力に応じて前記抽気調節弁の開度を制御する抽気制御器と、
を有し、
前記抽気制御器は、前記要求出力が予め定められた出力以上の場合に、前記抽気調節弁に閉を指示し、前記要求出力が前記予め定められた出力未満の場合に、前記抽気調節弁に開を指示する、
ガスタービンプラント。
【請求項11】
請求項１０に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記抽気ラインから前記抽気圧縮機に流入する前記抽気空気と、前記分岐ラインから前記抽気タービンに流入する前記抽気空気との流量比を調節可能な分岐調節弁を備え、
前記制御装置は、前記分岐調節弁の開度を制御する分岐制御器を有する、
ガスタービンプラント。
前記抽気ラインから前記抽気圧縮機に流入する前記抽気空気と、前記分岐ラインから前記抽気タービンに流入する前記抽気空気との流量比を調節可能な分岐調節弁を備え、
前記制御装置は、前記分岐調節弁の開度を制御する分岐制御器を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項12】
空気を圧縮可能な圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、を有するガスタービンを備えるガスタービンプラントの運転方法において、
前記ガスタービンに接続されている抽気ラインにより、前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として抽気する抽気工程と、
前記抽気ラインを流れる前記抽気空気の一部を前記抽気ラインから分岐している分岐ラインに流す抽気分岐工程と、
前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により抽気タービンを駆動させる抽気タービン駆動工程と、
前記抽気ラインを流れてきた抽気空気の体積を縮小化する体積縮小化工程と、
を実行し、
前記体積縮小化工程は、
前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機で圧縮する圧縮工程と、
前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記一以上の装置内圧縮機のうちの少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させるアシスト工程と、
を含み、
前記圧縮工程は、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機で、前記抽気空気を圧縮する抽気圧縮工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
前記ガスタービンに接続されている抽気ラインにより、前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として抽気する抽気工程と、
前記抽気ラインを流れる前記抽気空気の一部を前記抽気ラインから分岐している分岐ラインに流す抽気分岐工程と、
前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により抽気タービンを駆動させる抽気タービン駆動工程と、
前記抽気ラインを流れてきた抽気空気の体積を縮小化する体積縮小化工程と、
を実行し、
前記体積縮小化工程は、
前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機で圧縮する圧縮工程と、
前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記一以上の装置内圧縮機のうちの少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させるアシスト工程と、
を含み、
前記圧縮工程は、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機で、前記抽気空気を圧縮する抽気圧縮工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項13】
請求項１２に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記体積縮小化工程は、空気液化工程であり、
前記空気液化工程は、
前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却する熱交換工程と、
前記熱交換工程で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気の少なくとも一部を液化する空気液化用減圧工程と、
を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
前記体積縮小化工程は、空気液化工程であり、
前記空気液化工程は、
前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却する熱交換工程と、
前記熱交換工程で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気の少なくとも一部を液化する空気液化用減圧工程と、
を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項14】
請求項１３に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記空気液化工程は、
前記抽気ライン中で、前記分岐ラインが分岐している位置よりも前記抽気圧縮機側の位置に配置されている抽気減圧器で、前記抽気ラインを流れる前記抽気空気を減圧する抽気減圧工程と、
前記空気液化用減圧工程を経た前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離する気液分離工程と、
前記気液分離工程で得られた前記気体空気を前記抽気ライン中で前記抽気減圧器よりも前記抽気圧縮機側の位置に導く気体空気戻し工程と、
を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
前記空気液化工程は、
前記抽気ライン中で、前記分岐ラインが分岐している位置よりも前記抽気圧縮機側の位置に配置されている抽気減圧器で、前記抽気ラインを流れる前記抽気空気を減圧する抽気減圧工程と、
前記空気液化用減圧工程を経た前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離する気液分離工程と、
前記気液分離工程で得られた前記気体空気を前記抽気ライン中で前記抽気減圧器よりも前記抽気圧縮機側の位置に導く気体空気戻し工程と、
を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項15】
請求項１３に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記空気液化工程は、
前記空気液化用減圧工程を経た前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離する気液分離工程と、
前記気液分離工程で得られた前記気体空気を昇圧する空気昇圧工程と、
前記空気昇圧工程で昇圧された前記気体空気を前記抽気ライン中で前記分岐ラインが分岐している位置よりも前記抽気圧縮機側の位置に導く気体空気戻し工程と、
を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
前記空気液化工程は、
前記空気液化用減圧工程を経た前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離する気液分離工程と、
前記気液分離工程で得られた前記気体空気を昇圧する空気昇圧工程と、
前記空気昇圧工程で昇圧された前記気体空気を前記抽気ライン中で前記分岐ラインが分岐している位置よりも前記抽気圧縮機側の位置に導く気体空気戻し工程と、
を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項16】
請求項１４又は１５に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記熱交換工程では、前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と前記冷却媒体として前記気液分離工程で得られた前記気体空気とを熱交換させる、
ガスタービンプラントの運転方法。
前記熱交換工程では、前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と前記冷却媒体として前記気液分離工程で得られた前記気体空気とを熱交換させる、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項17】
請求項１２に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記体積縮小化工程は、空気分離工程であり、
前記空気分離工程は、
前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却する熱交換工程と、
前記熱交換工程で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気中の窒素を液化させずに前記抽気空気中の酸素を液化する酸素液化用減圧工程と、
を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
前記体積縮小化工程は、空気分離工程であり、
前記空気分離工程は、
前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却する熱交換工程と、
前記熱交換工程で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気中の窒素を液化させずに前記抽気空気中の酸素を液化する酸素液化用減圧工程と、
を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項18】
請求項１２に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記体積縮小化工程は、圧縮空気貯蔵工程であり、
前記圧縮空気貯蔵工程では、前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気を圧縮空気タンクに貯蔵する、
ガスタービンプラントの運転方法。
前記体積縮小化工程は、圧縮空気貯蔵工程であり、
前記圧縮空気貯蔵工程では、前記抽気圧縮機で圧縮された前記抽気空気を圧縮空気タンクに貯蔵する、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項19】
請求項１２から１５のいずれか一項に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記ガスタービンプラントは、前記燃焼器に供給する燃料の流量を調節可能な燃料調節弁と、前記ガスタービンから前記抽気ラインに流入する前記抽気空気の流量を調節可能な抽気調節弁と、を備え、
前記燃料調節弁及び前記抽気調節弁を制御する制御工程を実行し、
前記制御工程は、
前記ガスタービンに要求される要求出力を受け付け、前記要求出力に応じて前記燃料調節弁の開度を制御する燃料制御工程と、
前記要求出力を受け付け、前記要求出力に応じて前記抽気調節弁の開度を制御する抽気制御工程と、
を含み、
前記抽気制御工程では、前記要求出力が予め定められた出力以上の場合に、前記抽気調節弁に閉を指示し、前記要求出力が前記予め定められた出力未満の場合に、前記抽気調節弁に開を指示する、
ガスタービンプラントの運転方法。
前記ガスタービンプラントは、前記燃焼器に供給する燃料の流量を調節可能な燃料調節弁と、前記ガスタービンから前記抽気ラインに流入する前記抽気空気の流量を調節可能な抽気調節弁と、を備え、
前記燃料調節弁及び前記抽気調節弁を制御する制御工程を実行し、
前記制御工程は、
前記ガスタービンに要求される要求出力を受け付け、前記要求出力に応じて前記燃料調節弁の開度を制御する燃料制御工程と、
前記要求出力を受け付け、前記要求出力に応じて前記抽気調節弁の開度を制御する抽気制御工程と、
を含み、
前記抽気制御工程では、前記要求出力が予め定められた出力以上の場合に、前記抽気調節弁に閉を指示し、前記要求出力が前記予め定められた出力未満の場合に、前記抽気調節弁に開を指示する、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項20】
請求項１９に記載のガスタービンプラントの運転方法において、
前記ガスタービンプラントは、前記抽気ラインから前記抽気圧縮機に流入する前記抽気空気と、前記分岐ラインから前記抽気タービンに流入する前記抽気空気との流量比を調節可能な分岐調節弁を備え、
前記制御工程は、前記分岐調節弁の開度を制御する分岐制御工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
前記ガスタービンプラントは、前記抽気ラインから前記抽気圧縮機に流入する前記抽気空気と、前記分岐ラインから前記抽気タービンに流入する前記抽気空気との流量比を調節可能な分岐調節弁を備え、
前記制御工程は、前記分岐調節弁の開度を制御する分岐制御工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ガスタービンを備えるガスタービンプラント、及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。
【0003】
以下の特許文献１には、電力系統の負荷変動に応じて、ガスタービン出力を増減させる技術が開示されている。この技術では、圧縮機で圧縮された空気の一部をガスタービンから抽気し、この抽気空気を空気液化装置で液化する。このように、特許文献１に記載の技術では、圧縮機で圧縮された空気の一部をガスタービンから抽気することで、ガスタービン出力を抑えることができる。さらに、特許文献１に記載の技術では、液体空気を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平１０－２０５３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献１に記載の技術では、ガスタービン出力を抑えることができるので、ガスタービン出力調整を柔軟に対応できる。
【0006】
上記特許文献１における空気液化装置のように、抽気空気の体積を縮小化する体積縮小化装置に関しては、その駆動エネルギー消費を抑えることが望まれる。
【0007】
そこで、本開示は、ガスタービン出力調整を柔軟に対応できる上に、ガスタービンからの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑えることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記目的を達成するための一態様としてのガスタービンプラントは、
空気を圧縮可能な圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、を有するガスタービンと、前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として、前記ガスタービンから抽気可能な抽気ラインと、前記抽気ラインから分岐している分岐ラインと、前記分岐ラインに接続され前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービンと、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置と、を備える。前記体積縮小化装置は、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機と、前記一以上の装置内圧縮機のうちの少なくとも一の装置内圧縮機の駆動をアシストするアシスト機構と、を有する。前記一以上の装置内圧縮機は、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機を含む。前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる機構である。
空気を圧縮可能な圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、を有するガスタービンと、前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として、前記ガスタービンから抽気可能な抽気ラインと、前記抽気ラインから分岐している分岐ラインと、前記分岐ラインに接続され前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービンと、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置と、を備える。前記体積縮小化装置は、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機と、前記一以上の装置内圧縮機のうちの少なくとも一の装置内圧縮機の駆動をアシストするアシスト機構と、を有する。前記一以上の装置内圧縮機は、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機を含む。前記アシスト機構は、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる機構である。
【0009】
本態様では、圧縮機で生成された圧縮空気の一部が燃焼器に流入せずに、ガスタービンから抽気される。このため、本態様では、ガスタービンの出力を抑えることができるので、ガスタービンの出力調整を柔軟に対応できる。
【0010】
本態様では、分岐ラインを流れてきた抽気空気により抽気タービンが駆動する。また、本態様では、体積縮小化装置の抽気圧縮機が、抽気ラインを流れてきた抽気空気を圧縮する。アシスト機構は、抽気タービンの駆動エネルギーを少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させる。このため、本態様では、装置内圧縮機の駆動エネルギー消費を抑えることができる。よって、本態様では、ガスタービンからの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑えることができる。
【0011】
本態様では、ガスタービンからの抽気空気のうち、一部を抽気タービンに駆動に利用し、残りの抽気空気の体積を縮小化する。ここで、本態様に対する比較例について説明する。比較例では、ガスタービンからの全ての抽気空気の体積を縮小化する。比較例と本態様とで同じ流量の抽気空気の体積を縮小する仮定すると、本態様の方が、比較例よりも、ガスタービンから抽気する圧縮空気の流量が多くなる。よって、本態様では、比較例よりも、燃焼器に流入する圧縮空気の流量が少なくなり、比較例よりもガスタービン出力を抑えることができる。
【0012】
前記目的を達成するための一態様としてのガスタービンプラントの運転方法は、
空気を圧縮可能な圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、を有するガスタービンを備えるガスタービンプラントの運転方法である。
この運転方法では、前記ガスタービンに接続されている抽気ラインにより、前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として抽気する抽気工程と、前記抽気ラインを流れる前記抽気空気の一部を前記抽気ラインから分岐している分岐ラインに流す抽気分岐工程と、前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により抽気タービンを駆動させる抽気タービン駆動工程と、前記抽気ラインを流れてきた抽気空気の体積を縮小化する体積縮小化工程と、を実行する。前記体積縮小化工程は、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機で圧縮する圧縮工程と、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記一以上の装置内圧縮機のうちの少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させるアシスト工程と、を含む。前記圧縮工程は、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機で、前記抽気空気を圧縮する抽気圧縮工程を含む。
空気を圧縮可能な圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、を有するガスタービンを備えるガスタービンプラントの運転方法である。
この運転方法では、前記ガスタービンに接続されている抽気ラインにより、前記圧縮機で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として抽気する抽気工程と、前記抽気ラインを流れる前記抽気空気の一部を前記抽気ラインから分岐している分岐ラインに流す抽気分岐工程と、前記分岐ラインを流れてきた前記抽気空気により抽気タービンを駆動させる抽気タービン駆動工程と、前記抽気ラインを流れてきた抽気空気の体積を縮小化する体積縮小化工程と、を実行する。前記体積縮小化工程は、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機で圧縮する圧縮工程と、前記抽気タービンの駆動エネルギーを前記一以上の装置内圧縮機のうちの少なくとも一の装置内圧縮機の駆動に利用させるアシスト工程と、を含む。前記圧縮工程は、前記抽気ラインに接続され、前記抽気ラインを流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機で、前記抽気空気を圧縮する抽気圧縮工程を含む。
【0013】
本態様の運転方法を実行することにより、前記一態様におけるガスタービンプラントと同様、ガスタービンの出力調整を柔軟に対応できる上に、ガスタービンからの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑えることができる。
【発明の効果】
【0014】
本開示の一態様では、ガスタービン出力調整を柔軟に対応できる上に、ガスタービンからの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本開示に係る第一実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図2】本開示に係る第一実施形態におけるガスタービンプラントの動作を示すフローチャートである。
【図3】本開示に係る第二実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図4】本開示に係る第二実施形態におけるガスタービンプラントの動作を示すフローチャートである。
【図5】本開示に係る第三実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図6】本開示に係る第三実施形態におけるガスタービンプラントの動作を示すフローチャートである。
【図7】本開示に係る第四実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図8】本開示に係る第四実施形態におけるガスタービンプラントの動作を示すフローチャートである。
【図9】本開示に係る第二実施形態の変形例におけるガスタービンプラントの系統図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本開示に係るガスタービンプラントの各種実施形態及び各種変形例について、図面を用いて説明する。
【0017】
【0018】
本実施形態におけるガスタービンプラントは、図１に示すように、ガスタービン１と、ガスタービン１から排気された排気ガスの熱を利用する排熱利用設備２０と、ガスタービン１内の空気の一部を抽気して、これを処理する抽気設備３０と、電力設備６０と、制御装置１００と、を備える。
【0019】
ガスタービン１は、空気Ａを圧縮可能な圧縮機１０と、圧縮機１０で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１５と、燃料調節弁５と、高温高圧の燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、中間ケーシング３と、を備える。
【0020】
圧縮機１０は、ロータ軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ１１と、この圧縮機ロータ１１を覆う圧縮機ケーシング１２と、吸気量調節機１３と、を有する。ここで、ロータ軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｄａとし、この軸線方向Ｄａの両側のうち、一方側を軸線上流側Ｄａｕ、他方側を軸線下流側Ｄａｄとする。
【0021】
圧縮機ロータ１１は、ロータ軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びる圧縮機ロータ軸１１ｓと、この圧縮機ロータ軸１１ｓに固定されている複数の動翼列１１ｂと、を有する。複数の動翼列１１ｂは、軸線方向Ｄａに並んでいる。複数の動翼列１１ｂは、いずれも、ロータ軸線Ａｒに対する周方向に並ぶ複数の動翼を有する。吸気量調節機１３は、圧縮機ケーシング１２内であって複数の動翼列１１ｂよりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている複数の入口案内翼（ＩＧＶ（Inlet Guide Vａne）とする）１３ｖと、各入口案内翼１３ｖの向きを変更できる駆動機１３ｄと、を有する。
【0022】
タービン１６は、圧縮機１０の軸線下流側Ｄａｄに配置されている。このタービン１６は、燃焼器１５からの燃焼ガスにより、ロータ軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ１７と、このタービンロータ１７を覆うタービンケーシング１８と、を有する。
【0023】
タービンロータ１７は、ロータ軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるタービンロータ軸１７ｓと、このタービンロータ軸１７ｓに固定されている複数の動翼列１７ｂと、を有する。複数の動翼列１７ｂは、軸線方向Ｄａに並んでいる。複数の動翼列１７ｂは、いずれも、ロータ軸線Ａｒに対する周方向に並ぶ複数の動翼を有する。
【0024】
タービンロータ１７と圧縮機ロータ１１とは、同一のロータ軸線Ａｒを中心として一体回転可能に相互に連結されて、ガスタービンロータ２を成す。このガスタービンロータ２には、ＧＴ発電機６のロータが接続されている。
【0025】
中間ケーシング３は、ロータ軸線Ａｒが延びている方向で、圧縮機ケーシング１２とタービンケーシング１８との間に配置され、圧縮機ケーシング１２とタービンケーシング１８とを連結する。この中間ケーシング３内には、圧縮機１０から吐出された圧縮空気が流入する。燃焼器１５は、中間ケーシング３に固定されている。燃焼器１５には、燃料ライン４が接続されている。燃料ライン４には、この燃料ライン４を流れる燃料Ｆの流量を調節する前述の燃料調節弁５が設けられている。
【0026】
排熱利用設備２０は、排熱回収ボイラー２１と、煙突２２と、排熱回収ボイラー２１からの蒸気で駆動する蒸気タービン２３と、排熱回収ボイラー２１で発生した蒸気を蒸気タービン２３に導くことができる主蒸気ライン２４と、蒸気タービン２３から排気された蒸気を水に戻すことが可能な復水器２５と、復水器２５内の水を排熱回収ボイラー２１に導くことができる給水ライン２６と、給水ライン２６中に設けられている給水ポンプ２７と、を備える。蒸気タービン２３のロータには、このロータの回転で回転可能な駆動対象が接続されている。この駆動対象としては、例えば、ＧＴ発電機６のロータ、ＧＴ発電機６とは独立したＳＴ発電機のロータ、ポンプのインペラ―等がある。
【0027】
排熱回収ボイラー２１は、タービン１６から排気された燃焼ガスである排気ガスの熱を利用して水を蒸発させて蒸気を生成できる。この排熱回収ボイラー２１は、タービンケーシング１８に接続されているダクト２１ｄと、ダクト２１ｄ内に配置されている伝熱管２１ｔと、を有する。ダクト２１ｄ内には、タービン１６からの排気ガスが流れる。また、伝熱管２１ｔ内には、液体の水又は気体の水が流れる。伝熱管２１ｔの一端は、水入口を成し、給水ライン２６に接続されている。また、伝熱管２１ｔの他端は、蒸気出口を成し、主蒸気ライン２４に接続されている。煙突２２は、排熱回収ボイラー２１のダクト２１ｄに接続されている。
【0028】
抽気設備３０は、圧縮機１０で生成された圧縮空気の一部を抽気空気として、ガスタービン１から抽気可能な抽気ライン３１と、抽気調節弁３２と、抽気ライン３１から分岐している分岐ライン３３と、分岐調節弁３４と、分岐ライン３３を流れてきた抽気空気により駆動可能な抽気タービン３５と、抽気ライン３１を流れてきた抽気空気を液化可能な空気液化装置４０と、を備える。
【0029】
抽気ライン３１の両端のうちの一端は、ガスタービン１の中間ケーシング３に接続されている。抽気ライン３１の他端は、空気液化装置４０に接続されている。よって、この抽気ライン３１には、中間ケーシング３内に流入した圧縮空気の一部が流入可能である。
【0030】
抽気タービン３５は、回転可能な抽気タービンロータ３６と、この抽気タービンロータ３６を覆う抽気タービンケーシング３７と、を有する。抽気タービンケーシング３７には、分岐ライン３３が接続されている。よって、抽気タービンケーシング３７には、分岐ライン３３を流れてきた抽気空気が流入可能である。抽気タービンロータ３６は、この抽気空気により回転する。
【0031】
抽気調節弁３２は、抽気ライン３１中で、分岐ライン３３の分岐位置よりもガスタービン１の側に設けられている。この抽気調節弁３２は、ガスタービン１から抽気ライン３１に流入する抽気空気の流量を調節可能である。分岐調節弁３４は、分岐ライン３３に設けられている。この分岐調節弁３４は、抽気ライン３１から空気液化装置４０に流入する抽気空気と、分岐ライン３３から抽気タービン３５に流入する抽気空気との流量比を調節可能である。なお、この分岐調節弁３４は、抽気ライン３１中で、分岐ライン３３の分岐位置よりも空気液化装置４０の側に設けられてもよい。
【0032】
空気液化装置４０は、抽気ライン３１を流れてきた抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置の一種である。この空気液化装置４０は、装置内圧縮機４１と、アシスト機構４５，４５ｄと、熱交換器５０と、空気液化用減圧器５１と、気液分離器５２と、抽気減圧器５３と、気体空気戻しライン５４と、液体空気ポンプ５５と、液体空気タンク５６と、を有する。
【0033】
本実施形態では、装置内圧縮機４１の一つである抽気圧縮機４２を有する。この抽気圧縮機４２は、回転可能な抽気圧縮機ロータ４２ｒと、抽気圧縮機ロータ４２ｒを覆う抽気圧縮機ケーシング４２ｃと、を有する。抽気圧縮機ケーシング４２ｃには、抽気ライン３１の他端が接続されている。よって、抽気圧縮機ケーシング４２ｃ内には、抽気ライン３１からの抽気空気が流入可能である。抽気圧縮機ロータ４２ｒには、装置内電動機５７の一つである抽気圧縮電動機５８が接続されている。抽気圧縮機ロータ４２ｒは、この抽気圧縮電動機５８により回転して、抽気圧縮機ケーシング４２ｃ内に流入した抽気空気を圧縮可能である。
【0034】
アシスト機構４５は、抽気タービン３５の駆動エネルギーを装置内圧縮機４１である抽気圧縮機４２の駆動に利用させる機構である。このアシスト機構４５は、抽気タービン３５の駆動力を抽気圧縮機４２に機械的に伝達可能な駆動力伝達機４６を有する。駆動力伝達機４６は、抽気タービンロータ３６に接続されている入力軸４６ｉと、抽気圧縮機ロータ４２ｒに接続されている出力軸４６ｏと、を有する。
【0035】
熱交換器５０は、抽気圧縮機４２で圧縮された抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、抽気空気を冷却可能である。空気液化用減圧器５１は、熱交換器５０で冷却された抽気空気を減圧して、抽気空気の少なくとも一部を液化可能である。気液分離器５２は、空気液化用減圧器５１からの抽気空気が流入可能で、抽気空気を液体の抽気空気である液体空気と気体の抽気空気である気体空気とに分離可能である。抽気減圧器５３は、抽気ライン３１中で、分岐ライン３３の分岐位置よりも抽気圧縮機４２の側の位置に設けられ、抽気ライン３１を流れる抽気空気を減圧可能である。気体空気戻しライン５４は、気液分離器５２内の気体空気を抽気ライン３１中で抽気減圧器５３よりも抽気圧縮機４２の側の位置に導くことが可能である。前述の熱交換器５０は、抽気圧縮機４２で圧縮された抽気空気と気体空気戻しライン５４を流れる気体空気とを熱交換可能である。すなわち、この熱交換器５０は、気体空気戻しライン５４を流れる気体空気を、抽気空気に対する冷却媒体にする。
【0036】
液体空気タンク５６は、気液分離器５２内の液体空気を貯蔵可能である。液体空気ポンプ５５は、気液分離器５２内の液体空気を液体空気タンク５６に送ることができる。
【0037】
電力設備６０は、ＧＴ発電機６と外部電力系統６４とを電気的に接続するＧＴ電力線６１と、抽気圧縮電動機５８と外部電力系統６４とを電気的に接続する抽気圧縮Ｍ電力線６２と、を有する。ＧＴ発電機６が発電した電力は、このＧＴ電力線６１を介して、外部電力系統６４へ送られる。また、抽気圧縮電動機５８には、抽気圧縮Ｍ電力線６２を介して、外部電力系統６４からの電力が送られる。
【0038】
制御装置１００は、燃料調節弁５の開度を制御する燃料制御器１０１と、圧縮機１０の入口案内翼１３ｖの開度を制御するＩＧＶ制御器１０２と、抽気調節弁３２の開度を制御する抽気制御器１０３と、分岐調節弁３４の開度を制御する分岐制御器１０４と、を有する。
【0039】
燃料制御器１０１は、外部からガスタービン１に要求される要求出力ＰＷｃを受け付け、この要求出力に応じた燃料流量を定める。本実施形態におけるガスタービン１の出力は、ＧＴ発電機６が発電した電力である。よって、本実施形態における要求出力は、ＧＴ発電機６が発電する電力の要求値である。なお、前述した蒸気タービン２３のロータが、ＧＴ発電機６とは独立したＳＴ発電機のロータに接続されている場合、燃料制御器１０１は、要求出力として、ＧＴ発電機６が発電した電力とＳＴ発電機が発電した電力とを合わせた出力の要求値を受け付ける。
【0040】
燃料制御器１０１は、自身が定めた流量の燃料が燃焼器１５に供給されるよう、燃料調節弁５の開度を定める。燃料制御器１０１は、燃料調節弁５の開度がこの開度になるように、燃料調節弁５に指示する。ＩＧＶ制御器１０２は、ガスタービン出力に応じて圧縮機１０における入口案内翼１３ｖの開度を定める。なお、ここでのガスタービン出力とは、ＧＴ発電機６の発電量である。ＩＧＶ制御器１０２は、入口案内翼１３ｖの開度がこの開度になるように、吸気量調節機１３の駆動機１３ｄに指示する。入口案内翼１３ｖの開度は、このＩＧＶ制御器１０２により、燃料調節弁５の開度に対して正の相関性を有するように制御される。すなわち、入口案内翼１３ｖの開度は、燃料調節弁５の開度が大きくなると、これに伴って大きくなるよう制御される。言い換えると、入口案内翼１３ｖの開度は、燃料調節弁５の開度が小さくなると、これに伴って小さくなるよう制御される。なお、入口案内翼１３ｖが最小開度になっても、圧縮機１０には、所定以上の流量の空気が流入可能である。これは、圧縮機１０のサージング発生を防ぐ等の理由による。
【0041】
抽気制御器１０３は、外部からガスタービン１に要求される要求出力ＰＷｃを受け付け、この要求出力が予め定められた出力以上の場合に、抽気調節弁３２に閉を指示し、この要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満の場合に、抽気調節弁３２に開を指示する。よって、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になると、中間ケーシング３内の圧縮空気が抽気空気として抽気ライン３１に流入するようになる。予め定められた出力は、例えば、ガスタービン１の定格出力の５０％の出力である。本実施形態では、ガスタービン１の出力が予め定められた出力のとき、入口案内翼１３ｖは最小開度になる。このため、本態様では、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力より小さい場合でも、入口案内翼１３ｖの開度は最小開度に維持される。
【0042】
分岐制御器１０４は、外部からの指示、若しくは予め定められたパターンに従って、分岐調節弁３４に、この分岐調節弁３４の開度を指示する。予め定められたパターンとしては、例えば、抽気ライン３１に抽気空気が流入してから、予め定められた時間までは、抽気圧縮機４２に流入する抽気空気流量に対する抽気タービン３５に流入する抽気空気流量の流量比を小さくしておき、予め定められた時間を経過すると、この流量比を大きくするパターンである。
【0043】
次に、以上で説明したガスタービンプラントの動作について、図２に示すフローチャートに従って説明する。
【0044】
制御装置１００は、外部からガスタービン１に要求される要求出力ＰＷｃを受け付けると、ガスタービン１の出力が要求出力ＰＷｃになるよう制御工程Ｓ１０を実行する。この制御工程Ｓ１０では、燃料制御工程Ｓ１１、ＩＧＶ制御工程Ｓ１２、抽気制御工程Ｓ１３、及び分岐制御工程Ｓ１４が実行される。
【0045】
燃料制御工程Ｓ１１では、制御装置１００の燃料制御器１０１が、要求出力ＰＷｃを受け付けると、燃料調節弁５に対して開度を指示する。具体的に、燃料制御器１０１は、要求出力ＰＷｃに応じた燃料流量を定める。次に、燃料制御器１０１は、自身が定めた流量の燃料が燃焼器１５に供給されるよう、燃料調節弁５の開度を定める。そして、燃料制御器１０１は、燃料調節弁５の開度がこの開度になるように、燃料調節弁５に指示する。燃料調節弁５は、この指示を受け付けると、この指示に応じた開度になる。この結果、燃焼器１５には、燃料制御器１０１が定めた流量の燃料が供給されるようになる（燃料調節工程Ｓ１５）。
【0046】
ＩＧＶ制御工程Ｓ１２では、制御装置１００のＩＧＶ制御器１０２が、入口案内翼１３ｖの開度を吸気量調節機１３の駆動機１３ｄに指示する。具体的に、ＩＧＶ制御器１０２は、前述したようにガスタービン出力に応じて圧縮機１０の入口案内翼１３ｖの開度を定める。そして、ＩＧＶ制御器１０２は、入口案内翼１３ｖの開度がこの開度になるように、吸気量調節機１３の駆動機１３ｄに指示する。吸気量調節機１３の駆動機１３ｄは、この指示を受け付けると、入口案内翼１３ｖの開度がこの指示に応じた開度になる。この結果、圧縮機１０には、燃焼器１５に流入する燃料流量に応じた空気が流入するようになる（吸気量調節工程Ｓ１６）。
【0047】
抽気制御工程Ｓ１３では、制御装置１００の抽気制御器１０３が、抽気調節弁３２に対して開閉を指示する。具体的に、抽気制御器１０３は、要求出力ＰＷｃを受け付け、この要求出力ＰＷｃが予め定められた出力以上の場合に、抽気調節弁３２に閉を指示し、この要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満の場合に、抽気調節弁３２に開を指示する。この結果、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になると、抽気調節弁３２が開き、中間ケーシング３内の圧縮空気が抽気空気として抽気ライン３１に流入するようになる（抽気工程Ｓ１７）。
【0048】
分岐制御工程Ｓ１４では、制御装置１００の分岐制御器１０４が、外部からの指示、若しくは予め定められたパターンに従って、分岐調節弁３４に、この分岐調節弁３４の開度を指示する。分岐制御器１０４は、抽気調節弁３２が開状態のとき、言い換えると、抽気空気が抽気ライン３１に流入しているときに、分岐調節弁３４に指示する。この結果、抽気ライン３１を介して抽気圧縮機４２に流入する抽気空気流量と、分岐ライン３３を介して抽気タービン３５に流入する抽気空気流量との流量比が、外部からの指示、若しくは予め定められたパターンに従った流量比になる（抽気分岐工程Ｓ１８）。
【0049】
抽気タービン３５は、分岐ライン３３から抽気空気が流入して、この抽気空気により駆動する（抽気タービン駆動工程Ｓ１９）。
【0050】
空気液化装置４０は、抽気ライン３１から抽気空気が流入して、この抽気空気を液化する（空気液化工程Ｓ２０）。この空気液化工程Ｓ２０は、体積縮小化工程の一種である。この空気液化工程Ｓ２０では、抽気減圧工程Ｓ２１、抽気圧縮工程Ｓ２２、アシスト工程Ｓ２３、熱交換工程Ｓ２４、空気液化用減圧工程Ｓ２５、気液分離工程Ｓ２６、液体空気貯蔵工程Ｓ２９、及び気体空気戻し工程Ｓ２８が実行される。
【0051】
抽気減圧工程Ｓ２１では、空気液化装置４０の抽気減圧器５３が、抽気ライン３１を流れる抽気空気を減圧する。例えば、中間ケーシング３から抽気ライン３１に流入した抽気空気の圧力が１．０ＭＰａであるとき、抽気減圧器５３により、この抽気空気は０．５ＭＰａにまで減圧される。
【0052】
抽気圧縮工程Ｓ２２では、空気液化装置４０の抽気圧縮機４２が抽気減圧工程Ｓ２１を経た抽気空気を圧縮する。ここでは、例えば、０．５ＭＰａの抽気空気を６.０ＭＰａにまで圧縮する。よって、この抽気圧縮工程Ｓ２２の実行により、中間ケーシング３からの抽気空気は、圧縮されて、抽気空気の体積が縮小化される。
【0053】
アシスト工程Ｓ２３では、空気液化装置４０のアシスト機構４５が、抽気タービン３５の駆動エネルギーを抽気圧縮機４２の駆動に利用させる。具体的に、アシスト機構４５の駆動力伝達機４６が抽気タービン３５の駆動力を抽気圧縮機４２に機械的に伝達する。
【0054】
熱交換工程Ｓ２４では、空気液化装置４０の熱交換器５０が、抽気圧縮工程Ｓ２２で圧縮された抽気空気と、冷却媒体とを熱交換させ、抽気空気を冷却する。なお、ここでの冷却媒体は、後述の気体空気である。
【0055】
空気液化用減圧工程Ｓ２５では、空気液化装置４０の空気液化用減圧器５１が、熱交換工程Ｓ２４で冷却された抽気空気を減圧して、この抽気空気の少なくとも一部を液化する
【0056】
気液分離工程Ｓ２６では、空気液化装置４０の気液分離器５２が、空気液化用減圧工程Ｓ２５を経た抽気空気を液体の抽気空気である液体空気と気体の抽気空気である気体空気とに分離する。
【0057】
液体空気貯蔵工程Ｓ２９では、空気液化装置４０の液体空気ポンプ５５が気液分離器５２内の液体空気を液体空気タンク５６に送って、この液体空気を液体空気タンク５６に貯蔵する。液体空気タンク５６に貯蔵された液体空気は、どのように利用されてもよい。例えば、要求出力ＰＷｃが高くなった場合、この液体空気を気化させた後、この空気を圧縮機１０内又は中間ケーシング３内に戻してもよい。
【0058】
気体空気戻し工程Ｓ２８では、気液分離器５２内の気体空気が気体空気戻しライン５４を通って、抽気ライン３１中で抽気減圧器５３よりも抽気圧縮機４２側の位置に戻る。この結果、この気体空気は、抽気圧縮機４２で再び圧縮されることになる。気液分離器５２内の気体空気が抽気ライン３１に戻る過程で、この気体空気は、熱交換器５０に流入し、前述したように、抽気圧縮工程Ｓ２２で圧縮された抽気空気を冷却するための冷却媒体として利用される。このように、本実施形態では、気体空気戻しライン５４を流れる気体空気を冷却媒体として利用するため、別途、冷却媒体を準備するよりも、運転コストを抑えることができる。
【0059】
なお、抽気圧縮機４２で抽気空気を圧縮する前に、この抽気空気を抽気減圧器５３により減圧するのは、気液分離器５２内の気体空気を抽気ライン３１中に戻すためである。
【0060】
本実施形態では、前述したように、外部からの要求出力ＰＷｃが予め定められた出力より小さい場合でも、入口案内翼１３ｖの開度は最小開度に維持され、入口案内翼１３ｖの開度調整のみでは燃焼器１５に流入する圧縮空気の流量は少なくならない。しかしながら、本実施形態では、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になると、抽気調節弁３２が開いて、ガスタービン１内の圧縮空気の一部が抽気空気として抽気され、燃焼器１５に流入する圧縮空気の流量が少なくなる。このため、本実施形態では、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になっても、ガスタービン１の出力をこの要求出力ＰＷｃに合わせることができ、ガスタービン１の出力調整を柔軟に対応できる。
【0061】
本実施形態では、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になったときの燃焼器１５内の燃空比を、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力以上のときの燃焼器１５内の燃空比になるよう、燃料制御器１０１により、燃焼器１５に流入する燃料流量が制御される。このため、本実施形態では、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になっても、タービン１６に流入する燃焼ガスの温度低下を抑えることができ、結果として、排熱回収ボイラー２１に流入する排気ガスの温度低下を抑えることができる。よって、本実施形態では、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になったときのガスタービンプラントの効率低下を抑えることができる。
【0062】
本実施形態では、分岐ライン３３を流れてきた抽気空気により抽気タービン３５が駆動する。また、本実施形態では、空気液化装置４０の抽気圧縮機４２が、抽気ライン３１を流れてきた抽気空気を圧縮する。アシスト機構４５は、抽気タービン３５の駆動エネルギーを装置内圧縮機４１である抽気圧縮機４２の駆動に利用させる。このため、本実施形態では、装置内圧縮機４１である抽気圧縮機４２の駆動エネルギー消費を抑えることができる。よって、本態様では、ガスタービン１からの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑えることができる。
【0063】
本実施形態では、ガスタービン１からの抽気空気のうち、一部を抽気タービン３５に駆動に利用し、残りの抽気空気の体積を縮小化する。ここで、本実施形態に対する比較例について説明する。比較例では、ガスタービン１からの全ての抽気空気の体積を縮小化する。比較例と本態様とで同じ流量の抽気空気の体積を縮小する仮定すると、本実施形態の方が、比較例よりも、ガスタービン１から抽気する圧縮空気の流量が多くなる。よって、本態様では、比較例よりも、燃焼器１５に流入する圧縮空気の流量が少なくなり、比較例よりもガスタービン１の出力を抑えることができる。
【0064】
本実施形態では、抽気空気が抽気圧縮機４２に流入する前に、この抽気空気を抽気減圧器５３で減圧するので、気液分離器５２内の気体空気を抽気圧縮機４２に戻すことができる。このため、本実施形態では、気体空気を破棄せずに済み、抽気空気を液化する量を増やすことができる。
【0065】
本実施形態では、ガスタービン１からの抽気空気のうちで、抽気圧縮機４２で体積を縮小化する抽気空気と、抽気圧縮機４２の駆動に利用される抽気空気との流量比を調節することができる。すなわち、本実施形態では、ガスタービン１からの抽気空気のうちで、空気液化装置４０で液化する抽気空気と、空気液化過程で必要な空気液化装置４０の駆動力をアシストするための抽気空気との流量比を調整することができる。
【0066】
【0067】
本実施形態におけるガスタービンプラントも、第一実施形態におけるガスタービンプラントと同様、図３に示すように、ガスタービン１と、ガスタービン１から排気された排気ガスの熱を利用する排熱利用設備２０と、ガスタービン１内の空気の一部を抽気して、これを処理する抽気設備３０と、電力設備６０と、制御装置１００と、を備える。本実施形態におけるガスタービン１プランの抽気設備３０も、第一実施形態におけるガスタービンプラントの抽気設備３０と同様、空気液化装置４０ａを有する。但し、この空気液化装置４０ａは、第一実施形態における空気液化装置４０と異なる。よって、以下では、本実施形態における空気液化装置４０ａについて主として説明する。
【0068】
本実施形態における空気液化装置４０ａも、第一実施形態における空気液化装置４０と同様、抽気ライン３１を流れてきた抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置の一種である。この空気液化装置４０ａは、第一実施形態における空気液化装置４０と同様、装置内圧縮機４１ａと、アシスト機構４５と、熱交換器５０と、空気液化用減圧器５１と、気液分離器５２と、気体空気戻しライン５４と、液体空気ポンプ５５と、液体空気タンク５６と、を有する。但し、本実施形態における空気液化装置４０ａは、第一実施形態における抽気減圧器５３を有してない。また、本実施形態における空気液化装置４０ａの装置内圧縮機４１ａは、抽気圧縮機４２と、空気昇圧機４３と、を有する。すなわち、本実施形態における空気液化装置４０ａは、第一実施形態における空気液化装置４０の抽気減圧器５３を有していない替りに、空気昇圧機４３を有する。この空気昇圧機４３のロータには、装置内電動機５７ａの一つである昇圧電動機５９のロータが接続されている。この昇圧電動機５９は、昇圧Ｍ電力線６３で、外部電力系統６４と電気的に接続されている。この空気昇圧機４３は、気体空気戻しライン５４中に設けられている。よって、この空気昇圧機４３は、気液分離器５２からの気体空気を昇圧することができる。この空気昇圧機４３で昇圧された気体空気は、気体空気戻しライン５４を介して、抽気ライン３１中で分岐ライン３３の分岐位置よりも抽気圧縮機４２の側の位置に、送られる。
【0069】
次に、以上で説明したガスタービンプラントの動作について、図４に示すフローチャートに従って説明する。
【0070】
前述したように、本実施形態におけるガスタービンプラントの空気液化装置４０ａは、第一実施形態におけるガスタービンプラントの空気液化装置４０と異なっている。よって、本実施形態における空気液化工程Ｓ２０ａは、第一実施形態における空気液化工程Ｓ２０と異なっている。
【0071】
本実施形態における空気液化工程Ｓ２０ａでも、第一実施形態における空気液化工程Ｓ２０と同様、抽気圧縮工程Ｓ２２、アシスト工程Ｓ２３、熱交換工程Ｓ２４、空気液化用減圧工程Ｓ２５、気液分離工程Ｓ２６、液体空気貯蔵工程Ｓ２９、及び気体空気戻し工程Ｓ２８が実行される。但し、本実施形態における空気液化工程２０ａでは、第一実施形態における空気液化工程Ｓ２０中の抽気減圧工程Ｓ２１を実行しない。このため、本実施形態の抽気圧縮工程Ｓ２２では、ガスタービン１からの抽気空気が、減圧されずに、抽気圧縮機４２で圧縮される。よって、本実施形態の抽気圧縮工程Ｓ２２での圧縮比が、第一実施形態の抽気圧縮工程Ｓ２２での抽気空気の圧縮比と異なる。例えば、第一実施形態の抽気圧縮工程Ｓ２２では、０．５ＭＰａの抽気空気を６．０ＭＰａにまで圧縮するのに対して、本実施形態の抽気圧縮工程Ｓ２２では、１．０ＭＰａの抽気空気を６．０ＭＰａにまで圧縮する。
【0072】
アシスト工程Ｓ２３では、第一実施形態におけるアシスト工程Ｓ２３と同様、空気液化装置４０ａのアシスト機構４５が、抽気タービン３５の駆動エネルギーを抽気圧縮機４２の駆動に利用させる。以下、第一実施形態における空気液化工程Ｓ２０と同様に、熱交換工程Ｓ２４、空気液化用減圧工程Ｓ２５、気液分離工程Ｓ２６、液体空気貯蔵工程Ｓ２９が実行される。
【0073】
気液分離器５２内の気体空気は、気体空気戻しライン５４及び熱交換器５０を介して、空気昇圧機４３に流入する。気体空気は、空気昇圧工程Ｓ２７で、空気昇圧機４３により、例えば、１．０ＭＰａにまで昇圧される。空気昇圧工程Ｓ２７で昇圧された気体空気は、気体空気戻しライン５４を通って、例えば、１．０ＭＰａの抽気空気が流れる抽気ライン３１に戻る。この結果、この気体空気は、抽気圧縮機４２で再び圧縮されることになる。
【0074】
以上、本実施形態でも、第一実施形態と同様、外部からの要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になると、抽気調節弁３２が開いて、ガスタービン１内の圧縮空気の一部が抽気空気として抽気され、燃焼器１５に流入する圧縮空気の流量が少なくなる。このため、本実施形態でも、第一実施形態と同様、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になっても、ガスタービン１の出力をこの要求出力ＰＷｃに合わせることができ、ガスタービン１の出力調整を柔軟に対応できる。さらに、本実施形態でも、抽気タービン３５の駆動エネルギーを装置内圧縮機４１ａの一つである抽気圧縮機４２の駆動に利用させるため、装置内圧縮機４１ａの一つである抽気圧縮機４２の駆動エネルギー消費を抑えることができる。
【0075】
なお、本実施形態における空気液化装置４０ａは、第一実施形態における空気液化装置４０にはない昇圧電動機５９を有するため、この昇圧電動機５９を駆動するための電力を消費する。すなわち、本実施形態では、装置内圧縮機４１ａが有する抽気圧縮機４２の抽気圧縮電動機５８及び空気昇圧機４３の昇圧電動機５９が電力を消費する。しかしながら、本実施形態における抽気圧縮機４２は、第一実施形態における抽気圧縮機４２よりも圧縮比が小さいため、本実施形態における抽気圧縮電動機５８の電力消費は、第一実施形態における抽気圧縮電動機５８よりも電力消費が少ない。さらに、空気昇圧機４３が昇圧する空気は、抽気圧縮機４２が圧縮した空気の一部であることから、この空気昇圧機４３を駆動する昇圧電動機５９の消費電力は、抽気圧縮機４２を駆動する抽気圧縮電動機５８の消費電力より少ない。このため、本実施形態における装置内圧縮機４１ａは二台の圧縮機４２,４３を有するものの、この装置内圧縮機４１ａを駆動する電動機５８，５９の消費電力は、第一実施形態における装置内圧縮機４１（抽気圧縮機４２のみ）を駆動する電動機５８の消費電力と同等以下である。
【0076】
本実施形態では、装置内圧縮機４１ａが有する抽気圧縮機４２と空気昇圧機４３のうち、抽気圧縮機４２に、抽気タービン３５の駆動力を伝達させている。しかしながら、空気昇圧機４３にのみ抽気タービン３５の駆動力を伝達させてもよい。また、抽気圧縮機４２と空気昇圧機４３との両方に、抽気タービン３５の駆動力を伝達させてもよい。この場合、駆動力伝達機４６は、抽気タービンロータ３６に接続されている入力軸と、抽気圧縮機ロータ４２ｒに接続されている第一出力軸と、空気昇圧機４３のロータに接続されている第二出力軸と、を有することになる。
【0077】
【0078】
本実施形態におけるガスタービンプラントも、以上の各実施形態におけるガスタービンプラントと同様、図５に示すように、ガスタービン１と、ガスタービン１から排気された排気ガスの熱を利用する排熱利用設備２０と、ガスタービン１内の空気の一部を抽気して、これを処理する抽気設備３０と、電力設備６０と、制御装置１００と、を備える。但し、本実施形態におけるガスタービンプラントの抽気設備３０ｂは、以上の各実施形態におけるガスタービンプラントの抽気設備３０と異なり、体積縮小化装置として空気分離装置４０ｂを有する。よって、以下では、本実施形態における空気分離装置４０ｂについて主として説明する。
【0079】
本実施形態における空気分離装置４０ｂは、装置内圧縮機４１と、アシスト機構４５と、熱交換器５０と、酸素液化用減圧器５１ｂと、気液分離器５２と、液体酸素ポンプ５５ｂと、液体酸素タンク５６ｂと、を有する。
【0080】
本実施形態では、装置内圧縮機４１の一つである抽気圧縮機４２を有する。この抽気圧縮機４２は、以上の実施形態における抽気圧縮機４２と同様、抽気圧縮機ロータ４２ｒと、抽気圧縮機ケーシング４２ｃと、を有する。抽気圧縮機ケーシング４２ｃには、抽気ライン３１の他端が接続されている。よって、抽気圧縮機ケーシング４２ｃ内には、抽気ライン３１からの抽気空気が流入可能である。抽気圧縮機ロータ４２ｒには、抽気圧縮電動機５８が接続されている。抽気圧縮機ロータ４２ｒは、この抽気圧縮電動機５８により回転して、抽気圧縮機ケーシング４２ｃ内に流入した抽気空気を圧縮可能である。
【0081】
アシスト機構４５は、抽気タービン３５の駆動エネルギーを装置内圧縮機４１である抽気圧縮機４２の駆動に利用させる機構である。このアシスト機構４５は、以上の各実施形態におけるアシスト機構４５と同様、抽気タービン３５の駆動力を抽気圧縮機４２に機械的に伝達可能な駆動力伝達機４６を有する。
【0082】
熱交換器５０は、抽気圧縮機４２で圧縮された抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、抽気空気を冷却可能である。酸素液化用減圧器５１ｂは、熱交換器５０で冷却された抽気空気を減圧して、抽気空気中の窒素を液化させずに抽気空気中の酸素を液化可能である。気液分離器５２は、酸素液化用減圧器５１ｂからの抽気空気が流入可能で、抽気空気を液体の酸素である液体酸素と、気体の抽気空気（主として窒素）ある気体空気とに分離可能である。液体酸素タンク５６ｂは、気液分離器５２内の液体酸素を貯蔵可能である。液体酸素ポンプ５５ｂは、気液分離器５２内の液体酸素を液体酸素タンク５６ｂに送ることができる。
【0083】
次に、以上で説明したガスタービンプラントの動作について、図６に示すフローチャートに従って説明する。
【0084】
前述したように、本実施形態におけるガスタービンプラントの体積縮小化装置は、以上の各実施形態におけるガスタービンプラントの体積縮小化装置と異なり、空気分離装置４０ｂである。よって、本実施形態における体積縮小化工程は、以上の各実施形態における体積縮小化工程と異なり、空気分離工程２０ｂである。
【0085】
空気分離装置４０ｂは、抽気ライン３１から抽気空気が流入して、この抽気空気を分離する（空気分離工程２０ｂ）。この空気分離工程２０ｂでは、抽気圧縮工程Ｓ２２、アシスト工程Ｓ２３、熱交換工程Ｓ２４、酸素液化用減圧工程２５ｂ、気液分離工程Ｓ２６、液体酸素貯蔵工程２９ｂ、及び残留気体供給工程２８ｂが実行される。
【0086】
抽気圧縮工程Ｓ２２では、空気分離装置４０ｂの抽気圧縮機４２が、抽気ライン３１からの抽気空気を圧縮する。よって、この抽気圧縮工程Ｓ２２の実行により、中間ケーシング３からの抽気空気は、圧縮されて、抽気空気の体積が縮小化される。
【0087】
アシスト工程Ｓ２３では、空気分離装置４０ｂのアシスト機構４５が、抽気タービン３５の駆動エネルギーを抽気圧縮機４２の駆動に利用させる。具体的に、アシスト機構４５の駆動力伝達機４６が抽気タービン３５の駆動力を抽気圧縮機４２に機械的に伝達する。
【0088】
熱交換工程Ｓ２４では、空気分離装置４０ｂの熱交換器５０が、抽気圧縮工程Ｓ２２で圧縮された抽気空気と、冷却媒体とを熱交換させ、抽気空気を冷却する。酸素液化用減圧工程２５ｂでは、空気分離装置４０ｂの酸素液化用減圧器５１ｂが、熱交換工程Ｓ２４で冷却された抽気空気を減圧して、抽気空気中の窒素を液化させずに抽気空気中の酸素を液化する。気液分離工程Ｓ２６では、空気分離装置４０ｂの気液分離器５２が、酸素液化用減圧工程２５ｂを経た抽気空気を液体の酸素である液体酸素と気体の抽気空気である気体空気（主として窒素）とに分離する。液体酸素貯蔵工程２９ｂでは、空気分離装置４０ｂの液体酸素ポンプ５５ｂが気液分離器５２内の液体酸素を液体酸素タンク５６ｂに送って、この液体酸素を液体酸素タンク５６ｂに貯蔵する。残留気体供給工程２８ｂでは、主として窒素である気液分離器５２内の気体空気が、ブロワー等により、別のタンク等に送られる。
【0089】
以上のように、本実施形態における空気分離装置４０ｂでは、抽気ライン３１からの抽気空気中から酸素を液体酸素として分離することができる。
【0090】
また、本実施形態でも、以上の各実施形態と同様、外部からの要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になると、抽気調節弁３２が開いて、ガスタービン１内の圧縮空気の一部が抽気空気として抽気され、燃焼器１５に流入する圧縮空気の流量が少なくなる。このため、本実施形態でも、以上の各実施形態と同様、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になっても、ガスタービン１の出力をこの要求出力ＰＷｃに合わせることができ、ガスタービン１の出力調整を柔軟に対応できる。さらに、本実施形態でも、抽気タービン３５の駆動エネルギーを装置内圧縮機４１の一つである抽気圧縮機４２の駆動に利用させるため、装置内圧縮機４１の一つである抽気圧縮機４２の駆動エネルギー消費を抑えることができる。
【0091】
【0092】
本実施形態におけるガスタービンプラントも、第一実施形態におけるガスタービンプラントと同様、図７に示すように、ガスタービン１と、ガスタービン１から排気された排気ガスの熱を利用する排熱利用設備２０と、ガスタービン１内の空気の一部を抽気して、これを処理する抽気設備３０ｃと、電力設備６０と、制御装置１００と、を備える。但し、本実施形態におけるガスタービンプラントの抽気設備３０ｃは、以上の各実施形態におけるガスタービンプラントの抽気設備３０，３０ｂと異なり、体積縮小化装置として圧縮空気貯蔵装置４０ｃを有する。よって、以下では、本実施形態における圧縮空気貯蔵装置４０ｃについて主として説明する。
【0093】
本実施形態における圧縮空気貯蔵装置４０ｃは、装置内圧縮機４１と、アシスト機構４５と、圧縮空気タンク５６ｃと、を有する。
【0094】
本実施形態では、装置内圧縮機４１の一つである抽気圧縮機４２を有する。この抽気圧縮機４２は、以上の実施形態における抽気圧縮機４２と同様、抽気圧縮機ロータ４２ｒと、抽気圧縮機ケーシング４２ｃと、を有する。抽気圧縮機ケーシング４２ｃには、抽気ライン３１の他端が接続されている。よって、抽気圧縮機ケーシング４２ｃ内には、抽気ライン３１からの抽気空気が流入可能である。抽気圧縮機ロータ４２ｒには、抽気圧縮電動機５８が接続されている。抽気圧縮機ロータ４２ｒは、この抽気圧縮電動機５８により回転して、抽気圧縮機ケーシング４２ｃ内に流入した抽気空気を圧縮可能である。
【0095】
アシスト機構４５は、抽気タービン３５の駆動エネルギーを装置内圧縮機４１の一つである抽気圧縮機４２の駆動に利用させる機構である。このアシスト機構４５は、以上の各実施形態におけるアシスト機構４５と同様、抽気タービン３５の駆動力を抽気圧縮機４２に機械的に伝達可能な駆動力伝達機４６を有する。圧縮空気タンク５６ｃは、抽気圧縮機４２で圧縮された抽気空気を貯蔵可能である。
【0096】
次に、以上で説明したガスタービンプラントの動作について、図８に示すフローチャートに従って説明する。
【0097】
前述したように、本実施形態におけるガスタービンプラントの体積縮小化装置は、以上の各実施形態におけるガスタービンプラントの体積縮小化装置と異なり、圧縮空気貯蔵装置４０ｃである。よって、本実施形態における体積縮小化工程は、以上の各実施形態における体積縮小化工程と異なり、圧縮空気貯蔵工程Ｓ２０ｃである。
【0098】
圧縮空気貯蔵装置４０ｃは、抽気ライン３１から抽気空気が流入して、この抽気空気を圧縮した後、貯蔵する（圧縮空気貯蔵工程Ｓ２０ｃ）。この圧縮空気貯蔵工程Ｓ２０ｃでは、抽気圧縮工程Ｓ２２、アシスト工程Ｓ２３、貯蔵工程Ｓ２９ｃが実行される。
【0099】
抽気圧縮工程Ｓ２２では、圧縮空気貯蔵装置４０ｃの抽気圧縮機４２が、抽気ライン３１からの抽気空気を圧縮する。よって、この抽気圧縮工程Ｓ２２の実行により、中間ケーシング３からの抽気空気は、圧縮されて、抽気空気の体積が縮小化される。
【0100】
アシスト工程Ｓ２３では、圧縮空気貯蔵のアシスト機構４５が、抽気タービン３５の駆動エネルギーを抽気圧縮機４２の駆動に利用させる。具体的に、アシスト機構４５の駆動力伝達機４６が抽気タービン３５の駆動力を抽気圧縮機４２に機械的に伝達する。貯蔵工程Ｓ２９ｃでは、抽気圧縮工程Ｓ２２で圧縮された抽気空気が、圧縮空気タンク５６ｃに貯蔵される。
【0101】
以上のように、本実施形態における圧縮空気貯蔵装置４０ｃでは、抽気ライン３１からの抽気空気を圧縮した後、これを貯蔵することができる。
【0102】
また、本実施形態でも、以上の各実施形態と同様、外部からの要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になると、抽気調節弁３２が開いて、ガスタービン１内の圧縮空気の一部が抽気空気として抽気され、燃焼器１５に流入する圧縮空気の流量が少なくなる。このため、本実施形態でも、以上の各実施形態と同様、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になっても、ガスタービン１の出力をこの要求出力ＰＷｃに合わせることができ、ガスタービン１の出力調整を柔軟に対応できる。さらに、本実施形態でも、抽気タービン３５の駆動エネルギーを装置内圧縮機４１の一つである抽気圧縮機４２の駆動に利用させるため、装置内圧縮機４１の一つである抽気圧縮機４２の駆動エネルギー消費を抑えることができる。
【0103】
「変形例」
以上の各実施形態におけるアシスト機構４５は、抽気タービン３５の駆動力を少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａに機械的に伝達可能な駆動力伝達機４６を有する。しかしながら、アシスト機構は、抽気タービン３５の駆動エネルギーを電気エネルギーに変換して、この電気エネルギーを少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａの駆動に利用させる機構であってもよい。このアシスト機構について、図９を用いて説明する。なお、図９に示すガスタービンプラントは、第二実施形態におけるガスタービンプラントの変形例である。
以上の各実施形態におけるアシスト機構４５は、抽気タービン３５の駆動力を少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａに機械的に伝達可能な駆動力伝達機４６を有する。しかしながら、アシスト機構は、抽気タービン３５の駆動エネルギーを電気エネルギーに変換して、この電気エネルギーを少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａの駆動に利用させる機構であってもよい。このアシスト機構について、図９を用いて説明する。なお、図９に示すガスタービンプラントは、第二実施形態におけるガスタービンプラントの変形例である。
【0104】
本変形例におけるアシスト機構４５ｄは、抽気タービン発電機４７と、電力系統４８と、を有する。抽気タービン発電機４７は、抽気タービン３５の駆動で発電可能である。電力系統４８は、抽気圧縮電動機５８と外部電力系統６４とを電気的に接続する抽気圧縮Ｍ電力線６２と、昇圧電動機５９と外部電力系統６４とを電気的に接続する昇圧Ｍ電力線６３と、抽気タービン発電機４７と外部電力系統６４とを電気的に接続するＢＴ電力線６５と、を有する。よって、この電力系統４８は、抽気タービン発電機４７で発電された電力を、複数の装置内圧縮機４１ａ毎に連結されている装置内電動機５７ａに送ることが可能である。なお、本変形例の装置内電動機５７ａは、抽気圧縮電動機５８と昇圧電動機５９とを有する。
【0105】
本変形例では、抽気タービン３５の駆動エネルギーを電気エネルギーに変換して、この電気エネルギーを装置内電動機５７ａが有する抽気圧縮電動機５８と昇圧電動機５９とに送ることができる。
【0106】
なお、本変形例は、第二実施形態におけるガスタービンプラントのアシスト機構４５の変形例であるが、第一実施形態、第三実施形態及び第四実施形態におけるガスタービンプラントのアシスト機構４５を本変形例と同様に変更してもよい。
【0107】
以上の各実施形態におけるガスタービンプラントは、排熱利用設備２０を備える。しかしながら、ガスタービンプラントは、排熱利用設備２０を備えていなくてもよい。
【0108】
また、本開示は、以上で説明した各実施形態及び各変形例に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加、変更、置き換え、部分的削除等が可能である。
【0109】
「付記」
以上の実施形態及び変形例におけるガスタービンプラントは、例えば、以下のように把握される。
以上の実施形態及び変形例におけるガスタービンプラントは、例えば、以下のように把握される。
【0110】
（１）第一態様におけるガスタービンプラントは、
空気Ａを圧縮可能な圧縮機１０と、前記圧縮機１０で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１５と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービン１６と、を有するガスタービン１と、前記圧縮機１０で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として、前記ガスタービン１から抽気可能な抽気ライン３１と、前記抽気ライン３１から分岐している分岐ライン３３と、前記分岐ライン３３に接続され前記分岐ライン３３を流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービン３５と、前記抽気ライン３１に接続され、前記抽気ライン３１を流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、を備える。前記体積縮小化装置４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機４１，４１ａと、前記一以上の装置内圧縮機４１，４１ａのうちの少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａの駆動をアシストするアシスト機構４５，４５ｄと、を有する。前記一以上の装置内圧縮機４１，４１ａは、前記抽気ライン３１に接続され、前記抽気ライン３１を流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機４２を含む。前記アシスト機構４５，４５ｄは、前記抽気タービン３５の駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａの駆動に利用させる機構である。
空気Ａを圧縮可能な圧縮機１０と、前記圧縮機１０で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１５と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービン１６と、を有するガスタービン１と、前記圧縮機１０で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として、前記ガスタービン１から抽気可能な抽気ライン３１と、前記抽気ライン３１から分岐している分岐ライン３３と、前記分岐ライン３３に接続され前記分岐ライン３３を流れてきた前記抽気空気により駆動可能な抽気タービン３５と、前記抽気ライン３１に接続され、前記抽気ライン３１を流れてきた前記抽気空気の体積を縮小化可能な体積縮小化装置４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、を備える。前記体積縮小化装置４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機４１，４１ａと、前記一以上の装置内圧縮機４１，４１ａのうちの少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａの駆動をアシストするアシスト機構４５，４５ｄと、を有する。前記一以上の装置内圧縮機４１，４１ａは、前記抽気ライン３１に接続され、前記抽気ライン３１を流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機４２を含む。前記アシスト機構４５，４５ｄは、前記抽気タービン３５の駆動エネルギーを前記少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａの駆動に利用させる機構である。
【0111】
本態様では、圧縮機１０で生成された圧縮空気の一部が燃焼器１５に流入せずに、ガスタービン１から抽気される。このため、本態様では、ガスタービン１の出力を抑えることができるので、ガスタービン１の出力調整を柔軟に対応できる。
【0112】
本態様では、分岐ライン３３を流れてきた抽気空気により抽気タービン３５が駆動する。また、本態様では、体積縮小化装置４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃの抽気圧縮機４２が、抽気ライン３１を流れてきた抽気空気を圧縮する。アシスト機構４５，４５ｄは、抽気タービン３５の駆動エネルギーを少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａの駆動に利用させる。このため、本態様では、装置内圧縮機４１，４１ａの駆動エネルギー消費を抑えることができる。よって、本態様では、ガスタービン１からの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑えることができる。
【0113】
本態様では、ガスタービン１からの抽気空気のうち、一部を抽気タービン３５に駆動に利用し、残りの抽気空気の体積を縮小化する。ここで、本態様に対する比較例について説明する。比較例では、ガスタービン１からの全ての抽気空気の体積を縮小化する。比較例と本態様とで同じ流量の抽気空気の体積を縮小する仮定すると、本態様の方が、比較例よりも、ガスタービン１から抽気する圧縮空気の流量が多くなる。よって、本態様では、比較例よりも、燃焼器１５に流入する圧縮空気の流量が少なくなり、比較例よりもガスタービン１出力を抑えることができる。
【0114】
（２）第二態様におけるガスタービンプラントは、
前記第一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記アシスト機構４５は、前記抽気タービン３５の駆動力を前記少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａに機械的に伝達可能な駆動力伝達機４６を有する。
前記第一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記アシスト機構４５は、前記抽気タービン３５の駆動力を前記少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａに機械的に伝達可能な駆動力伝達機４６を有する。
【0115】
本態様では、抽気タービン３５の駆動力が少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａに機械的に伝達される。
【0116】
（３）第三態様におけるガスタービンプラントは、
前記第一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記一以上の装置内圧縮機４１，４１ａ毎に連結されている装置内電動機５７，５７ａを備える。前記アシスト機構４５ｄは、前記抽気タービン３５の駆動で発電可能な抽気タービン発電機４７と、前記抽気タービン発電機４７で発電された電力を、前記一以上の装置内圧縮機４１，４１ａ毎に連結されている装置内電動機５７，５７ａのうち、少なくとも一の装置内電動機５７，５７ａに送ることが可能な電力系統４８と、を有する。
前記第一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記一以上の装置内圧縮機４１，４１ａ毎に連結されている装置内電動機５７，５７ａを備える。前記アシスト機構４５ｄは、前記抽気タービン３５の駆動で発電可能な抽気タービン発電機４７と、前記抽気タービン発電機４７で発電された電力を、前記一以上の装置内圧縮機４１，４１ａ毎に連結されている装置内電動機５７，５７ａのうち、少なくとも一の装置内電動機５７，５７ａに送ることが可能な電力系統４８と、を有する。
【0117】
本態様では、抽気タービン３５の駆動エネルギーが電気的に少なくとも一の装置内電動機５７，５７ａに送られる。
【0118】
（４）第四態様におけるガスタービンプラントは、
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記体積縮小化装置４０，４０ａは、空気液化装置４０，４０ａである。前記空気液化装置４０，４０ａは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却可能な熱交換器５０と、前記熱交換器５０で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気の少なくとも一部を液化可能な空気液化用減圧器５１と、を有する。
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記体積縮小化装置４０，４０ａは、空気液化装置４０，４０ａである。前記空気液化装置４０，４０ａは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却可能な熱交換器５０と、前記熱交換器５０で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気の少なくとも一部を液化可能な空気液化用減圧器５１と、を有する。
【0119】
本態様では、抽気空気を原料とした液体空気を得ることができる。
【0120】
（５）第五態様におけるガスタービンプラントは、
前記第四態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記空気液化装置４０は、前記抽気ライン３１中で、前記分岐ライン３３が分岐している位置よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に配置され、前記抽気ライン３１を流れる前記抽気空気を減圧可能な抽気減圧器５３と、前記空気液化用減圧器５１からの前記抽気空気が流入可能で、前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離可能な気液分離器５２と、前記気液分離器５２内の前記気体空気を前記抽気ライン３１中で前記抽気減圧器５３よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に導くことが可能な気体空気戻しライン５４と、を有する。
前記第四態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記空気液化装置４０は、前記抽気ライン３１中で、前記分岐ライン３３が分岐している位置よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に配置され、前記抽気ライン３１を流れる前記抽気空気を減圧可能な抽気減圧器５３と、前記空気液化用減圧器５１からの前記抽気空気が流入可能で、前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離可能な気液分離器５２と、前記気液分離器５２内の前記気体空気を前記抽気ライン３１中で前記抽気減圧器５３よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に導くことが可能な気体空気戻しライン５４と、を有する。
【0121】
本態様では、抽気空気が抽気圧縮機４２に流入する前に、この抽気空気を抽気減圧器５３で減圧するので、気液分離器５２内の気体空気を抽気圧縮機４２に戻すことができる。このため、本態様では、気体空気を破棄せずに済み、抽気空気を液化する量を増やすことができる。
【0122】
（６）第六態様におけるガスタービンプラントは、
前記第四態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記空気液化装置４０ａは、前記空気液化用減圧器５１からの前記抽気空気が流入可能で、前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離可能な気液分離器５２と、前記気液分離器５２内の前記気体空気を前記抽気ライン３１中で前記分岐ライン３３が分岐している位置よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に導くことが可能な気体空気戻しライン５４と、前記気体空気戻しライン５４中に設けられ、前記気液分離器５２からの前記気体空気を昇圧可能な戻し空気昇圧機４３と、を有する。
前記第四態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記空気液化装置４０ａは、前記空気液化用減圧器５１からの前記抽気空気が流入可能で、前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離可能な気液分離器５２と、前記気液分離器５２内の前記気体空気を前記抽気ライン３１中で前記分岐ライン３３が分岐している位置よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に導くことが可能な気体空気戻しライン５４と、前記気体空気戻しライン５４中に設けられ、前記気液分離器５２からの前記気体空気を昇圧可能な戻し空気昇圧機４３と、を有する。
【0123】
本態様では、気液分離器５２内の気体空気を空気昇圧機４３で昇圧するので、この気体空気を抽気圧縮機４２に戻すことができる。このため、本態様では、気体空気を破棄せずに済み、抽気空気を液化する量を増やすことができる。
【0124】
（７）第七態様におけるガスタービンプラントは、
前記第五態様又は前記第六態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記熱交換器５０は、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と、前記冷却媒体としての前記気体空気戻しライン５４を流れる前記気体空気とを熱交換可能である。
前記第五態様又は前記第六態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記熱交換器５０は、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と、前記冷却媒体としての前記気体空気戻しライン５４を流れる前記気体空気とを熱交換可能である。
【0125】
本態様では、気体空気戻しライン５４を流れる気体空気を冷却媒体として利用するため、別途、冷却媒体を準備するよりも、運転コストを抑えることができる。
【0126】
（８）第八態様におけるガスタービンプラントは、
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記体積縮小化装置４０ｂは、空気分離装置４０ｂである。前記空気分離装置４０ｂは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却可能な熱交換器５０と、前記熱交換器５０で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気中の窒素を液化させずに前記抽気空気中の酸素を液化可能な酸素液化用減圧器５１ｂと、を有する。
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記体積縮小化装置４０ｂは、空気分離装置４０ｂである。前記空気分離装置４０ｂは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却可能な熱交換器５０と、前記熱交換器５０で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気中の窒素を液化させずに前記抽気空気中の酸素を液化可能な酸素液化用減圧器５１ｂと、を有する。
【0127】
本態様では、抽気空気を分離し、抽気空気中の酸素を液体酸素として得ることができる。
【0128】
（９）第九態様におけるガスタービンプラントは、
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記体積縮小化装置４０ｃは、圧縮空気貯蔵装置４０ｃである。前記圧縮空気貯蔵装置４０ｃは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気を貯蔵可能な圧縮空気タンク５６ｃを有する。
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記体積縮小化装置４０ｃは、圧縮空気貯蔵装置４０ｃである。前記圧縮空気貯蔵装置４０ｃは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気を貯蔵可能な圧縮空気タンク５６ｃを有する。
【0129】
本態様では、抽気空気を圧縮した圧縮空気を得ることができる。
【0130】
（１０）第十態様におけるガスタービンプラントは、
前記第一態様から前記第九態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記燃焼器１５に供給する燃料Ｆの流量を調節可能な燃料調節弁５と、前記ガスタービン１から前記抽気ライン３１に流入する前記抽気空気の流量を調節可能な抽気調節弁３２と、前記燃料調節弁５及び前記抽気調節弁３２を制御可能な制御装置１００と、を備える。前記制御装置１００は、ガスタービン１に要求される要求出力ＰＷｃを受け付け、前記要求出力ＰＷｃに応じて前記燃料調節弁５の開度を制御する燃料制御器１０１と、前記要求出力ＰＷｃを受け付け、前記要求出力ＰＷｃに応じて前記抽気調節弁３２の開度を制御する抽気制御器１０３と、を有する。前記抽気制御器１０３は、前記要求出力ＰＷｃが予め定められた出力以上の場合に、前記抽気調節弁３２に閉を指示し、前記要求出力ＰＷｃが前記予め定められた出力未満の場合に、前記抽気調節弁３２に開を指示する。
前記第一態様から前記第九態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記燃焼器１５に供給する燃料Ｆの流量を調節可能な燃料調節弁５と、前記ガスタービン１から前記抽気ライン３１に流入する前記抽気空気の流量を調節可能な抽気調節弁３２と、前記燃料調節弁５及び前記抽気調節弁３２を制御可能な制御装置１００と、を備える。前記制御装置１００は、ガスタービン１に要求される要求出力ＰＷｃを受け付け、前記要求出力ＰＷｃに応じて前記燃料調節弁５の開度を制御する燃料制御器１０１と、前記要求出力ＰＷｃを受け付け、前記要求出力ＰＷｃに応じて前記抽気調節弁３２の開度を制御する抽気制御器１０３と、を有する。前記抽気制御器１０３は、前記要求出力ＰＷｃが予め定められた出力以上の場合に、前記抽気調節弁３２に閉を指示し、前記要求出力ＰＷｃが前記予め定められた出力未満の場合に、前記抽気調節弁３２に開を指示する。
【0131】
本態様では、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満の場合に、抽気調節弁３２が開いて、ガスタービン１内の圧縮空気が抽気空気として抽気される。このため、本態様では、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になっても、ガスタービン１の出力をこの要求出力ＰＷｃに合わせることができる。
【0132】
（１１）第十一態様におけるガスタービンプラントは、
前記第十態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記抽気ライン３１から前記抽気圧縮機４２に流入する前記抽気空気と、前記分岐ライン３３から前記抽気タービン３５に流入する前記抽気空気との流量比を調節可能な分岐調節弁３４を備える。前記制御装置１００は、前記分岐調節弁３４の開度を制御する分岐制御器１０４を有する。
前記第十態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記抽気ライン３１から前記抽気圧縮機４２に流入する前記抽気空気と、前記分岐ライン３３から前記抽気タービン３５に流入する前記抽気空気との流量比を調節可能な分岐調節弁３４を備える。前記制御装置１００は、前記分岐調節弁３４の開度を制御する分岐制御器１０４を有する。
【0133】
本態様では、ガスタービン１からの抽気空気のうちで、抽気圧縮機４２で体積を縮小化する抽気空気と、抽気圧縮機４２の駆動に利用される抽気空気との流量比を調節することができる。
【0134】
以上の実施形態及び変形例におけるガスタービンプラントの運転方法は、例えば、以下のように把握される。
（１２）第十二態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
空気Ａを圧縮可能な圧縮機１０と、前記圧縮機１０で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１５と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービン１６と、を有するガスタービン１を備えるガスタービンプラントの運転方法において、前記ガスタービン１に接続されている抽気ライン３１により、前記圧縮機１０で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として抽気する抽気工程Ｓ１７と、前記抽気ライン３１を流れる前記抽気空気の一部を前記抽気ライン３１から分岐している分岐ライン３３に流す抽気分岐工程Ｓ１８と、前記分岐ライン３３を流れてきた前記抽気空気により抽気タービン３５を駆動させる抽気タービン駆動工程Ｓ１９と、前記抽気ライン３１を流れてきた抽気空気の体積を縮小化する体積縮小化工程Ｓ２０，Ｓ２０ａ，Ｓ２０ｂ，Ｓ２０ｃと、を実行する。前記体積縮小化工程Ｓ２０，Ｓ２０ａ，Ｓ２０ｂ，Ｓ２０ｃは、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機４１，４１ａで圧縮する圧縮工程と、前記抽気タービン３５の駆動エネルギーを前記一以上の装置内圧縮機４１，４１ａのうちの少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａの駆動に利用させるアシスト工程Ｓ２３と、を含む。前記圧縮工程は、前記抽気ライン３１に接続され、前記抽気ライン３１を流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機４２で、前記抽気空気を圧縮する抽気圧縮工程Ｓ２２を含む。
（１２）第十二態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
空気Ａを圧縮可能な圧縮機１０と、前記圧縮機１０で圧縮された空気である圧縮空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１５と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービン１６と、を有するガスタービン１を備えるガスタービンプラントの運転方法において、前記ガスタービン１に接続されている抽気ライン３１により、前記圧縮機１０で生成された前記圧縮空気の一部を抽気空気として抽気する抽気工程Ｓ１７と、前記抽気ライン３１を流れる前記抽気空気の一部を前記抽気ライン３１から分岐している分岐ライン３３に流す抽気分岐工程Ｓ１８と、前記分岐ライン３３を流れてきた前記抽気空気により抽気タービン３５を駆動させる抽気タービン駆動工程Ｓ１９と、前記抽気ライン３１を流れてきた抽気空気の体積を縮小化する体積縮小化工程Ｓ２０，Ｓ２０ａ，Ｓ２０ｂ，Ｓ２０ｃと、を実行する。前記体積縮小化工程Ｓ２０，Ｓ２０ａ，Ｓ２０ｂ，Ｓ２０ｃは、前記抽気空気を圧縮可能な一以上の装置内圧縮機４１，４１ａで圧縮する圧縮工程と、前記抽気タービン３５の駆動エネルギーを前記一以上の装置内圧縮機４１，４１ａのうちの少なくとも一の装置内圧縮機４１，４１ａの駆動に利用させるアシスト工程Ｓ２３と、を含む。前記圧縮工程は、前記抽気ライン３１に接続され、前記抽気ライン３１を流れてきた前記抽気空気を圧縮可能な抽気圧縮機４２で、前記抽気空気を圧縮する抽気圧縮工程Ｓ２２を含む。
【0135】
本態様の運転方法を実行することにより、前記第一態様と同様、ガスタービン１の出力調整を柔軟に対応できる上に、ガスタービン１からの抽気空気の体積を縮小化するためのエネルギー消費を抑えることができる。
【0136】
（１３）第十三態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第十二態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記体積縮小化工程Ｓ２０，Ｓ２０ａは、空気液化工程Ｓ２０，Ｓ２０ａである。前記空気液化工程Ｓ２０，Ｓ２０ａは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却する熱交換工程Ｓ２４と、前記熱交換工程Ｓ２４で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気の少なくとも一部を液化する空気液化用減圧工程Ｓ２５と、を含む。
前記第十二態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記体積縮小化工程Ｓ２０，Ｓ２０ａは、空気液化工程Ｓ２０，Ｓ２０ａである。前記空気液化工程Ｓ２０，Ｓ２０ａは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却する熱交換工程Ｓ２４と、前記熱交換工程Ｓ２４で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気の少なくとも一部を液化する空気液化用減圧工程Ｓ２５と、を含む。
【0137】
本態様の運転方法を実行することにより、抽気空気を原料とした液体空気を得ることができる。
【0138】
（１４）第十四態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第十三態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記空気液化工程Ｓ２０は、前記抽気ライン３１中で、前記分岐ライン３３が分岐している位置よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に配置されている抽気減圧器５３で、前記抽気ライン３１を流れる前記抽気空気を減圧する抽気減圧工程Ｓ２１と、前記空気液化用減圧工程Ｓ２５を経た前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離する気液分離工程Ｓ２６と、前記気液分離工程Ｓ２６で得られた前記気体空気を前記抽気ライン３１中で前記抽気減圧器５３よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に導く気体空気戻し工程Ｓ２８と、を含む。
前記第十三態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記空気液化工程Ｓ２０は、前記抽気ライン３１中で、前記分岐ライン３３が分岐している位置よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に配置されている抽気減圧器５３で、前記抽気ライン３１を流れる前記抽気空気を減圧する抽気減圧工程Ｓ２１と、前記空気液化用減圧工程Ｓ２５を経た前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離する気液分離工程Ｓ２６と、前記気液分離工程Ｓ２６で得られた前記気体空気を前記抽気ライン３１中で前記抽気減圧器５３よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に導く気体空気戻し工程Ｓ２８と、を含む。
【0139】
本態様の運転方法を実行することにより、前記第五態様と同様、気体空気を破棄せずに済み、抽気空気を液化する量を増やすことができる。
【0140】
（１５）第十五態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第十三態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記空気液化工程Ｓ２０ａは、前記空気液化用減圧工程Ｓ２５を経た前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離する気液分離工程Ｓ２６と、前記気液分離工程Ｓ２６で得られた前記気体空気を昇圧する空気昇圧工程Ｓ２７と、前記空気昇圧工程Ｓ２７で昇圧された前記気体空気を前記抽気ライン３１中で前記分岐ライン３３が分岐している位置よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に導く気体空気戻し工程Ｓ２８と、を含む。
前記第十三態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記空気液化工程Ｓ２０ａは、前記空気液化用減圧工程Ｓ２５を経た前記抽気空気を液体の前記抽気空気である液体空気と気体の前記抽気空気である気体空気とに分離する気液分離工程Ｓ２６と、前記気液分離工程Ｓ２６で得られた前記気体空気を昇圧する空気昇圧工程Ｓ２７と、前記空気昇圧工程Ｓ２７で昇圧された前記気体空気を前記抽気ライン３１中で前記分岐ライン３３が分岐している位置よりも前記抽気圧縮機４２側の位置に導く気体空気戻し工程Ｓ２８と、を含む。
【0141】
本態様の運転方法を実行することにより、前記第六態様と同様、気体空気を破棄せずに済み、抽気空気を液化する量を増やすことができる。
【0142】
（１６）第十六態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第十四態様又は前記第十五態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記熱交換工程Ｓ２４では、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と前記冷却媒体として前記気液分離工程Ｓ２６で得られた前記気体空気とを熱交換させる。
前記第十四態様又は前記第十五態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記熱交換工程Ｓ２４では、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と前記冷却媒体として前記気液分離工程Ｓ２６で得られた前記気体空気とを熱交換させる。
【0143】
本態様の運転方法を実行することにより、前記第七態様と同様、気体空気を冷却媒体として利用するため、別途、冷却媒体を準備するよりも、運転コストを抑えることができる。
【0144】
（１７）第十七態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第十二態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記体積縮小化工程Ｓ２０ｂは、空気分離工程Ｓ２０ｂである。前記空気分離工程Ｓ２０ｂは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却する熱交換工程Ｓ２４と、前記熱交換工程Ｓ２４で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気中の窒素を液化させずに前記抽気空気中の酸素を液化する酸素液化用減圧工程２５ｂと、を含む。
前記第十二態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記体積縮小化工程Ｓ２０ｂは、空気分離工程Ｓ２０ｂである。前記空気分離工程Ｓ２０ｂは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気と冷却媒体とを熱交換させて、前記抽気空気を冷却する熱交換工程Ｓ２４と、前記熱交換工程Ｓ２４で冷却された前記抽気空気を減圧して、前記抽気空気中の窒素を液化させずに前記抽気空気中の酸素を液化する酸素液化用減圧工程２５ｂと、を含む。
【0145】
本態様の運転方法を実行することにより、第八態様と同様、抽気空気中の酸素を液体酸素として得ることができる。
【0146】
（１８）第十八態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第十二態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記体積縮小化工程Ｓ２０ｃは、圧縮空気貯蔵工程Ｓ２０ｃである。前記圧縮空気貯蔵工程Ｓ２０ｃでは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気を圧縮空気タンク５６ｃに貯蔵する。
前記第十二態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記体積縮小化工程Ｓ２０ｃは、圧縮空気貯蔵工程Ｓ２０ｃである。前記圧縮空気貯蔵工程Ｓ２０ｃでは、前記抽気圧縮機４２で圧縮された前記抽気空気を圧縮空気タンク５６ｃに貯蔵する。
【0147】
本態様の運転方法を実行することにより、第九態様と同様、抽気空気を圧縮した圧縮空気を得ることができる。
【0148】
（１９）第十九態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第十二態様から前記第十八態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記ガスタービンプラントは、前記燃焼器１５に供給する燃料の流量を調節可能な燃料調節弁５と、前記ガスタービン１から前記抽気ライン３１に流入する前記抽気空気の流量を調節可能な抽気調節弁３２と、を備える。前記燃料調節弁５及び前記抽気調節弁３２を制御する制御工程Ｓ１０を実行する。前記制御工程Ｓ１０は、前記ガスタービン１に要求される要求出力ＰＷｃを受け付け、前記要求出力ＰＷｃに応じて前記燃料調節弁５の開度を制御する燃料制御工程Ｓ１１と、前記要求出力ＰＷｃを受け付け、前記要求出力ＰＷｃに応じて前記抽気調節弁３２の開度を制御する抽気制御工程Ｓ１３と、を含む。前記抽気制御工程Ｓ１３では、前記要求出力ＰＷｃが予め定められた出力以上の場合に、前記抽気調節弁３２に閉を指示し、前記要求出力ＰＷｃが前記予め定められた出力未満の場合に、前記抽気調節弁３２に開を指示する。
前記第十二態様から前記第十八態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記ガスタービンプラントは、前記燃焼器１５に供給する燃料の流量を調節可能な燃料調節弁５と、前記ガスタービン１から前記抽気ライン３１に流入する前記抽気空気の流量を調節可能な抽気調節弁３２と、を備える。前記燃料調節弁５及び前記抽気調節弁３２を制御する制御工程Ｓ１０を実行する。前記制御工程Ｓ１０は、前記ガスタービン１に要求される要求出力ＰＷｃを受け付け、前記要求出力ＰＷｃに応じて前記燃料調節弁５の開度を制御する燃料制御工程Ｓ１１と、前記要求出力ＰＷｃを受け付け、前記要求出力ＰＷｃに応じて前記抽気調節弁３２の開度を制御する抽気制御工程Ｓ１３と、を含む。前記抽気制御工程Ｓ１３では、前記要求出力ＰＷｃが予め定められた出力以上の場合に、前記抽気調節弁３２に閉を指示し、前記要求出力ＰＷｃが前記予め定められた出力未満の場合に、前記抽気調節弁３２に開を指示する。
【0149】
本態様の運転方法を実行することにより、第十態様と同様、要求出力ＰＷｃが予め定められた出力未満になっても、ガスタービン１の出力をこの要求出力ＰＷｃに合わせることができる。
【0150】
（２０）第二十態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第十九態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記ガスタービンプラントは、前記抽気ライン３１から前記抽気圧縮機４２に流入する前記抽気空気と、前記分岐ライン３３から前記抽気タービン３５に流入する前記抽気空気との流量比を調節可能な分岐調節弁３４を備える。前記制御工程Ｓ１０は、前記分岐調節弁３４の開度を制御する分岐制御工程Ｓ１４を含む。
前記第十九態様におけるガスタービンプラントの運転方法において、前記ガスタービンプラントは、前記抽気ライン３１から前記抽気圧縮機４２に流入する前記抽気空気と、前記分岐ライン３３から前記抽気タービン３５に流入する前記抽気空気との流量比を調節可能な分岐調節弁３４を備える。前記制御工程Ｓ１０は、前記分岐調節弁３４の開度を制御する分岐制御工程Ｓ１４を含む。
【0151】
本態様の運転方法を実行することにより、第十一態様と同様、ガスタービン１からの抽気空気のうちで、抽気圧縮機４２で体積を縮小化する抽気空気と、抽気圧縮機４２の駆動に利用される抽気空気との流量比を調節することができる。
【符号の説明】
【0152】
１：ガスタービン
２：ガスタービンロータ
３：中間ケーシング
４：燃料ライン
５：燃料調節弁
６：ＧＴ発電機
１０：圧縮機
１１：圧縮機ロータ
１１ｓ：圧縮機ロータ軸
１１ｂ：動翼列
１２：圧縮機ケーシング
１３：吸気量調節機
１３ｖ：入口案内翼
１３ｄ：駆動機
１５：燃焼器
１６：タービン
１７：タービンロータ
１７ｓ：タービンロータ軸
１７ｂ：動翼列
１８：タービンケーシング
２０：排熱利用設備
２１：排熱回収ボイラー
２１ｄ：ダクト
２１ｔ：伝熱管
２２：煙突
２３：蒸気タービン
２４：主蒸気ライン
２５：復水器
２６：給水ライン
２７：給水ポンプ
３０，３０ｂ，３０ｃ：抽気設備
３１：抽気ライン
３２：抽気調節弁
３３：分岐ライン
３４：分岐調節弁
３５：抽気タービン
３６：抽気タービンロータ
３７；抽気タービンケーシング
４０，４０ａ：空気液化装置（体積縮小化装置）
４０ｂ：空気分離装置（体積縮小化装置）
４０ｃ：圧縮空気貯蔵装置（体積縮小化装置）
４１，４１ａ：装置内圧縮機
４２：抽気圧縮機
４２ｒ：抽気圧縮機ロータ
４２ｃ：抽気圧縮機ケーシング
４３：空気昇圧機
４５，４５ｄ：アシスト機構
４６：駆動力伝達機
４６ｉ：入力軸
４６ｏ：出力軸
４７：抽気タービン発電機
４８：電力系統
５０：熱交換器
５１：空気液化用減圧器
５１ｂ：酸素液化用減圧器
５２：気液分離器
５３：抽気減圧器
５４：気体空気戻しライン
５５：液体空気ポンプ
５５ｂ：液体酸素ポンプ
５６：液体空気タンク
５６ｂ：液体酸素タンク
５６ｃ：圧縮空気タンク
５７，５７ａ：装置内電動機５７
５８：抽気圧縮電動機
５９；昇圧電動機
６０：電力設備
６１：ＧＴ電力線
６２：抽気圧縮Ｍ電力線
６３：昇圧Ｍ電力線
６４：外部電力系統
６５：ＢＴ電力線
１００：制御装置
１０１：燃料制御器
１０２：ＩＧＶ制御器
１０３：抽気制御器
１０４：分岐制御器
Ａ：空気
Ｆ：燃料
Ａｒ：ロータ軸線
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
２：ガスタービンロータ
３：中間ケーシング
４：燃料ライン
５：燃料調節弁
６：ＧＴ発電機
１０：圧縮機
１１：圧縮機ロータ
１１ｓ：圧縮機ロータ軸
１１ｂ：動翼列
１２：圧縮機ケーシング
１３：吸気量調節機
１３ｖ：入口案内翼
１３ｄ：駆動機
１５：燃焼器
１６：タービン
１７：タービンロータ
１７ｓ：タービンロータ軸
１７ｂ：動翼列
１８：タービンケーシング
２０：排熱利用設備
２１：排熱回収ボイラー
２１ｄ：ダクト
２１ｔ：伝熱管
２２：煙突
２３：蒸気タービン
２４：主蒸気ライン
２５：復水器
２６：給水ライン
２７：給水ポンプ
３０，３０ｂ，３０ｃ：抽気設備
３１：抽気ライン
３２：抽気調節弁
３３：分岐ライン
３４：分岐調節弁
３５：抽気タービン
３６：抽気タービンロータ
３７；抽気タービンケーシング
４０，４０ａ：空気液化装置（体積縮小化装置）
４０ｂ：空気分離装置（体積縮小化装置）
４０ｃ：圧縮空気貯蔵装置（体積縮小化装置）
４１，４１ａ：装置内圧縮機
４２：抽気圧縮機
４２ｒ：抽気圧縮機ロータ
４２ｃ：抽気圧縮機ケーシング
４３：空気昇圧機
４５，４５ｄ：アシスト機構
４６：駆動力伝達機
４６ｉ：入力軸
４６ｏ：出力軸
４７：抽気タービン発電機
４８：電力系統
５０：熱交換器
５１：空気液化用減圧器
５１ｂ：酸素液化用減圧器
５２：気液分離器
５３：抽気減圧器
５４：気体空気戻しライン
５５：液体空気ポンプ
５５ｂ：液体酸素ポンプ
５６：液体空気タンク
５６ｂ：液体酸素タンク
５６ｃ：圧縮空気タンク
５７，５７ａ：装置内電動機５７
５８：抽気圧縮電動機
５９；昇圧電動機
６０：電力設備
６１：ＧＴ電力線
６２：抽気圧縮Ｍ電力線
６３：昇圧Ｍ電力線
６４：外部電力系統
６５：ＢＴ電力線
１００：制御装置
１０１：燃料制御器
１０２：ＩＧＶ制御器
１０３：抽気制御器
１０４：分岐制御器
Ａ：空気
Ｆ：燃料
Ａｒ：ロータ軸線
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】