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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-19
(45)【発行日】2024-12-27
(54)【発明の名称】ガスタービンプラント、その運転方法、及びその改造方法
(51)【国際特許分類】
F02C 6/14 20060101AFI20241220BHJP
F02C 9/18 20060101ALI20241220BHJP
F02C 7/042 20060101ALI20241220BHJP
【ＦＩ】
F02C6/14
F02C9/18
F02C7/042
【請求項の数】
26
(21)【出願番号】P 2023563503
(86)(22)【出願日】2022-04-05
(86)【国際出願番号】 JP2022017100
(87)【国際公開番号】W WO2023095361
(87)【国際公開日】2023-06-01
【審査請求日】2024-05-10
(31)【優先権主張番号】P 2021192907
(32)【優先日】2021-11-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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
【審査官】津田 真吾
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－１７３１６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２３８３６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２９１４４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１８４５９０（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｃ ６／１４
Ｆ０２Ｃ ９／１８
Ｆ０２Ｃ ７／０４２
(57)【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、気体の空気を液化可能な液化設備と、
前記液化設備を制御する液化制御器と、
を備え、
前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングの内周側に設けられている複数の静翼と、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器と、を有し、
前記液化設備は、
前記圧縮機からの前記圧縮空気の一部を抽気可能な抽気ラインと、
前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気を液化可能な液化系と、
前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気の流量を調節可能な抽気量調節弁と、
前記液化系で液化した前記圧縮空気である液体空気を貯蔵可能な液体空気タンクと、
前記液体空気タンク内の前記液体空気又は前記液体空気が気化した気化空気である戻し空気を、前記ガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路、又は前記ガスタービンを構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導くことが可能な戻し空気ラインと、
前記戻し空気ラインを流れる前記戻し空気の流量を調節可能な戻し量調節弁と、
を有し、
前記液化制御器は、前記吸気量調節器の開度が第一開度のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度に相当する値のときに、前記抽気量調節弁を開けて、前記圧縮空気を前記液化系に導かせ、前記吸気量調節器の開度が前記第一開度よりも大きな開度である第二開度のとき又は前記パラメータが前記第二開度に相当する値のときに、前記戻し量調節弁を開けて、前記戻し空気を前記ガスタービンに導かせ、
前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を、前記ガスタービンの出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である、
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、前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を最も少なくすることができる最小開度である、
ガスタービンプラント。
【請求項3】
請求項１又は２に記載のガスタービンプラントにおいて、前記第二開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を最も多くすることができる最大開度である、
ガスタービンプラント。
【請求項4】
請求項１又は２に記載のガスタービンプラントにおいて、前記液化系は、前記抽気ラインからの前記圧縮空気を冷却可能な冷却装置を備え、
前記冷却装置は、
前記抽気ラインからの前記圧縮空気をさらに圧縮して、高圧縮空気を生成可能なブースト圧縮機と、
前記高圧縮空気の一部を断熱膨張させて、低温低圧空気を生成可能な膨張タービンと、
前記高圧縮空気の他の一部と前記低温低圧空気とを熱交換させて、前記高圧縮空気を冷却可能な第一冷却熱交換器と、
を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項5】
請求項１又は２に記載のガスタービンプラントにおいて、前記液化系は、前記抽気ラインからの前記圧縮空気を冷却可能な冷却装置を備え、
前記冷却装置は、
液化ガスを貯蔵可能な液化ガスタンクと、
前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気と前記液化ガスとを熱交換させて、前記圧縮空気を冷却可能な第一冷却熱交換器と、
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、前記液化設備は、前記液体空気タンクからの前記液体空気を加熱する加熱系を備える、
ガスタービンプラント。
【請求項7】
請求項６に記載のガスタービンプラントにおいて、前記加熱系は、前記液体空気タンクからの前記液体空気を加熱して、前記液体空気が気化した気化空気を生成可能な第一加熱装置を備える、
ガスタービンプラント。
【請求項8】
請求項７に記載のガスタービンプラントにおいて、前記第一加熱装置は、
前記液体空気及び前記気化空気を貯蔵可能な気液タンクと、
前記気液タンク内の前記液体空気と前記圧縮空気とを熱交換させて、前記液体空気を加熱して前記液体空気を前記気化空気として前記気液タンク内に戻す一方で、前記圧縮空気を冷却可能な第一加熱熱交換器と、を有し、
前記液化系は、前記圧縮空気を冷却可能な冷却熱交換器として前記第一加熱熱交換器を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項9】
請求項４に記載のガスタービンプラントにおいて、前記液化設備は、前記液体空気タンクからの前記液体空気を加熱する加熱系を備え、
前記加熱系は、前記液体空気タンクからの前記液体空気を加熱して、前記液体空気が気化した気化空気を生成可能な第一加熱装置を備え、
前記第一加熱装置は、
前記液体空気及び前記気化空気を貯蔵可能な気液タンクと、
前記気液タンクからの前記液体空気と、前記ブースト圧縮機からの前記高圧縮空気の前記他の一部とを熱交換させて、前記液体空気を加熱して前記液体空気を前記気化空気として前記気液タンク内に戻す一方で、前記高圧縮空気の前記他の一部を冷却可能な第一加熱熱交換器と、を有し、
前記液化系は、前記第一冷却熱交換器として前記第一加熱熱交換器を有し、
前記第一冷却熱交換器としての前記第一加熱熱交換器は、前記気液タンクからの前記液体空気及び前記膨張タービンからの前記低温低圧空気と、前記ブースト圧縮機からの前記高圧縮空気の前記他の一部と、を熱交換可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項10】
請求項７に記載のガスタービンプラントにおいて、前記加熱系は、前記第一加熱装置からの前記気化空気を加熱可能な第二加熱装置を備える、
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、前記液化系は、前記冷却装置に至る前の前記圧縮空気と蓄熱材とを熱交換させて、前記蓄熱材を加熱可能である一方で、前記圧縮空気を冷却可能な第二冷却熱交換器を有し、
前記第二加熱装置は、
前記第二冷却熱交換器で加熱された前記蓄熱材を貯蔵可能な蓄熱タンクと、
前記蓄熱タンクからの前記蓄熱材と前記第一加熱装置からの前記気化空気とを熱交換させて、前記気化空気を加熱可能である一方で、前記蓄熱材を冷却可能な第二加熱熱交換器と、
を有し、
前記第二冷却熱交換器は、前記冷却装置に至る前の前記圧縮空気と前記第二加熱熱交換器で冷却された前記蓄熱材とを熱交換可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項12】
請求項１１に記載のガスタービンプラントにおいて、前記加熱系は、前記第二加熱装置からの前記気化空気を加熱可能な第三加熱装置を備え、
前記戻し空気ラインは、前記第三加熱装置で加熱された前記気化空気を前記戻し空気として、前記ガスタービン中で前記圧縮空気が流れる流路に導くことが可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項13】
請求項１２に記載のガスタービンプラントにおいて、前記ガスタービン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蒸気を発生可能な排熱回収ボイラーを備え、
前記第三加熱装置は、前記第二加熱装置からの前記気化空気と前記排熱回収ボイラーからの前記蒸気とを熱交換させて、前記気化空気を加熱可能な第三加熱熱交換器を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項14】
請求項１又は２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、前記液化系は、前記液化系での前記圧縮空気の液化過程で、前記圧縮空気中のアルゴンを深冷分離可能なアルゴン分離器を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項15】
請求項１又は２に記載のガスタービンプラントにおいて、前記戻し空気ラインは、前記戻し空気を前記ガスタービン中で前記圧縮空気が流れる流路に導くことが可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項16】
請求項１又は２に記載のガスタービンプラントにおいて、前記戻し空気ラインは、前記戻し空気を前記圧縮機ケーシング内の空気が流れる空気流路中に導くことが可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項17】
請求項１６に記載のガスタービンプラントにおいて、前記戻し空気ラインは、前記戻し空気を、前記圧縮機ケーシング内の前記空気流路中で前記吸気量調節器により吸気量が調節される前の空気が流れる流路部分に導くことが可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項18】
請求項１６に記載のガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機の前記複数の静翼のうち、少なくとも一の静翼には、前記静翼内を通り、前記静翼の表面で開口している空気通路が形成され、
前記戻し空気ラインは、前記戻し空気を前記静翼の前記空気通路中に導くことが可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項19】
請求項１８に記載のガスタービンプラントにおいて、前記戻し空気ラインは、前記液体空気を前記戻し空気として前記静翼の前記空気通路中に導くことが可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項20】
請求項１又は２に記載のガスタービンプラントにおいて、前記高温部品には、前記高温部品内を通り、前記高温部品で前記燃焼ガスに接する表面で開口している冷却空気通路が形成され、
前記戻し空気ラインは、前記高温部品の前記冷却空気通路に前記戻し空気を導くことが可能である、
ガスタービンプラント。
【請求項21】
ガスタービンを備え、前記ガスタービンは、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、を有し、
前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングの内周側に設けられている複数の静翼と、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器と、を有する、
ガスタービンプラントの運転方法において、
前記圧縮機からの前記圧縮空気の一部を抽気する抽気工程と、
前記抽気工程で抽気された前記圧縮空気を液化して液体空気を生成する液化工程と、
前記液体空気又は前記液体空気が気化した気化空気である戻し空気を、前記ガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路、又は前記ガスタービンを構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導く戻し工程と、
を含み、
前記吸気量調節器の開度が第一開度のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度に相当する値のときに、前記抽気工程及び前記液化工程を実行し、
前記吸気量調節器の開度が前記第一開度より大きな第二開度のとき又は前記パラメータが前記第二開度に相当する値のときに、前記戻し工程を実行し、
前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を、前記ガスタービンの出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項22】
請求項２１に記載のガスタービンプラントの運転方法において、前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を最も少なくすることができる最小開度である、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項23】
請求項２１又は２２に記載のガスタービンプラントの運転方法において、前記第二開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を最も多くすることができる最大開度である、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項24】
請求項２１又は２２に記載のガスタービンプラントの運転方法において、前記液化工程は、前記圧縮空気の液化過程で、前記圧縮空気中のアルゴンを深冷分離するアルゴン分離工程を含む、
ガスタービンプラントの運転方法。
【請求項25】
ガスタービンを備え、前記ガスタービンは、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、を有し、
前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングの内周側に設けられている複数の静翼と、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器と、を有する、
ガスタービンプラントの改造方法において、
気体の空気を液化可能な液化設備と、前記液化設備を制御する液化制御器とを追加する工程を含み、
前記工程で追加される前記液化設備は、
前記圧縮機からの前記圧縮空気の一部を抽気可能な抽気ラインと、
前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気を液化可能な液化系と、
前記液化系で液化した前記圧縮空気である液体空気を貯蔵可能な液体空気タンクと、
前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気の流量を調節可能な抽気量調節弁と、
前記液体空気タンク内の前記液体空気又は前記液体空気が気化した気化空気である戻し空気を、前記ガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路、又は前記ガスタービンを構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導くことが可能な戻し空気ラインと、
前記戻し空気ラインを流れる前記戻し空気の流量を調節可能な戻し量調節弁と、
を有し、
前記工程で追加される前記液化制御器は、前記吸気量調節器の開度が第一開度のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度に相当する値のときに、前記抽気量調節弁を開けて、前記圧縮空気を前記液化系に導かせ、前記吸気量調節器の開度が前記第一開度よりも大きな開度である第二開度のとき又は前記パラメータが前記第二開度に相当する値のときに、前記戻し量調節弁を開けて、前記戻し空気を前記ガスタービンに導かせ、
前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を、前記ガスタービンの出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である、
ガスタービンプラントの改造方法。
【請求項26】
請求項２５に記載のガスタービンプラントの改造方法において、前記液化系は、前記液化系での前記圧縮空気の液化過程で、前記圧縮空気中のアルゴンを深冷分離可能なアルゴン分離器を有する、
ガスタービンプラントの改造方法。
【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、その運転方法、及びその改造方法に関する。
本願は、２０２１年１１月２９日に、日本国に出願された特願２０２１－１９２９０７号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
本願は、２０２１年１１月２９日に、日本国に出願された特願２０２１－１９２９０７号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
【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、ガスタービン出力を増加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を液化装置で液化し、この液化した空気である液体空気をタンク内に溜めておく。そして、ガスタービンのピークロード時に、タンク内の液体空気を加熱して気化させ、この空気を燃焼器に導入する。この技術では、ガスタービンのピークロード時に、圧縮機からの空気の他に、液体空気が気化した空気が、燃焼器に導入されるため、ガスタービンのピークロード時におけるガスタービン出力を増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開昭５０－１５３１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ガスタービンプラントの運営者は、電力系統の負荷変動に応じて、ガスタービン出力の変動が要求される。このため、ガスタービン出力調整を柔軟に実施できることが望まれている。
【0006】
そこで、本開示は、ガスタービン出力調整を柔軟に実施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】
【0007】
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、気体空気を液化可能な液化設備と、前記液化設備を制御する液化制御器と、を備える。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングの内周側に設けられている複数の静翼と、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器と、を有する。前記液化設備は、前記圧縮機からの前記圧縮空気の一部を抽気可能な抽気ラインと、前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気を液化可能な液化系と、前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気の流量を調節可能な抽気量調節弁と、前記液化系で液化した前記圧縮空気である液体空気を貯蔵可能な液体空気タンクと、前記液体空気タンク内の前記液体空気又は前記液体空気が気化した気化空気である戻し空気を、前記ガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路、又は前記ガスタービンを構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導くことが可能な戻し空気ラインと、前記戻し空気ラインを流れる前記戻し空気の流量を調節可能な戻し量調節弁と、を有する。前記液化制御器は、前記吸気量調節器の開度が第一開度のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度に相当する値のときに、前記抽気量調節弁を開けて、前記圧縮空気を前記液化系に導かせ、前記吸気量調節器の開度が前記第一開度よりも大きな開度である第二開度のとき又は前記パラメータが前記第二開度に相当する値のときに、前記戻し量調節弁を開けて、前記戻し空気を前記ガスタービンに導かせる。前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を、前記ガスタービンの出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
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、気体空気を液化可能な液化設備と、前記液化設備を制御する液化制御器と、を備える。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングの内周側に設けられている複数の静翼と、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器と、を有する。前記液化設備は、前記圧縮機からの前記圧縮空気の一部を抽気可能な抽気ラインと、前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気を液化可能な液化系と、前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気の流量を調節可能な抽気量調節弁と、前記液化系で液化した前記圧縮空気である液体空気を貯蔵可能な液体空気タンクと、前記液体空気タンク内の前記液体空気又は前記液体空気が気化した気化空気である戻し空気を、前記ガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路、又は前記ガスタービンを構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導くことが可能な戻し空気ラインと、前記戻し空気ラインを流れる前記戻し空気の流量を調節可能な戻し量調節弁と、を有する。前記液化制御器は、前記吸気量調節器の開度が第一開度のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度に相当する値のときに、前記抽気量調節弁を開けて、前記圧縮空気を前記液化系に導かせ、前記吸気量調節器の開度が前記第一開度よりも大きな開度である第二開度のとき又は前記パラメータが前記第二開度に相当する値のときに、前記戻し量調節弁を開けて、前記戻し空気を前記ガスタービンに導かせる。前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を、前記ガスタービンの出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
【0008】
本態様では、吸気量をガスタービンの出力が定格出力のときの吸気量より少なくしているときの第一開度のとき、圧縮機からの圧縮空気の一部が液化設備に抽気される。このため、この中間ケーシング内から燃焼器に流入する圧縮空気の流量が少なくなる。よって、本態様では、第一開度のとき、圧縮機からの圧縮空気が抽気していない場合よりも、燃焼器で生成される燃焼ガスの流量が少なくなり、ガスタービン出力が低下する。
【0009】
また、本態様では、第一開度よりも大きな開度である第二開度のとき、液体空気タンク内の液体空気又は液体空気が気化した空気である戻し空気が、ガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路、又はガスタービンを構成する部品中で燃焼ガスに接触する高温部品に導かれる。例えば、第二開度のとき、戻し空気がガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路に導かれる場合、戻し空気がこの流路に導かれない場合によりも、燃焼器で生成される燃焼ガスの流量が多くなり、ガスタービン出力が増加する。また、第二開度のとき、戻し空気がガスタービンの高温部品に導かれる場合、戻し空気が高温部品に導かれない場合によりも、高温部品を冷却するための圧縮空気の流量が少なくなって、燃焼器に流入する空気の流量が多くなり、ガスタービン出力が増加する。
【0010】
よって、本態様では、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【0011】
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、以下のガスタービンプラントに適用される。
このガスタービンプラントは、ガスタービンを備える。前記ガスタービンは、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。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングの内周側に設けられている複数の静翼と、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器と、を有する。
上記運転方法は、前記圧縮機からの前記圧縮空気の一部を抽気する抽気工程と、前記抽気工程で抽気された前記圧縮空気を液化して液体空気を生成する液化工程と、前記液体空気又は前記液体空気が気化した気化空気である戻し空気を、前記ガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路、又は前記ガスタービンを構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導く戻し工程と、を含む。前記吸気量調節器の開度が第一開度のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度に相当する値のときに、前記抽気工程及び前記液化工程を実行し、前記吸気量調節器の開度が前記第一開度より大きな第二開度のとき又は前記パラメータが前記第二開度に相当する値のときに、前記戻し工程を実行する。前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を、前記ガスタービンの出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
このガスタービンプラントは、ガスタービンを備える。前記ガスタービンは、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。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングの内周側に設けられている複数の静翼と、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器と、を有する。
上記運転方法は、前記圧縮機からの前記圧縮空気の一部を抽気する抽気工程と、前記抽気工程で抽気された前記圧縮空気を液化して液体空気を生成する液化工程と、前記液体空気又は前記液体空気が気化した気化空気である戻し空気を、前記ガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路、又は前記ガスタービンを構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導く戻し工程と、を含む。前記吸気量調節器の開度が第一開度のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度に相当する値のときに、前記抽気工程及び前記液化工程を実行し、前記吸気量調節器の開度が前記第一開度より大きな第二開度のとき又は前記パラメータが前記第二開度に相当する値のときに、前記戻し工程を実行する。前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を、前記ガスタービンの出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
【0012】
本態様の運転方法を実行することで、前記一態様におけるガスタービンプラントと同様、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【0013】
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改造方法は、以下のガスタービンプラントに適用される。
このガスタービンプラントは、ガスタービンを備える。前記ガスタービンは、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。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングの内周側に設けられている複数の静翼と、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器と、を有する。
上記改造方法は、気体空気を液化可能な液化設備と、前記液化設備を制御する液化制御器とを追加する工程を含む。前記工程で追加される前記液化設備は、前記圧縮機からの前記圧縮空気の一部を抽気可能な抽気ラインと、前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気を液化可能な液化系と、前記液化系で液化した前記圧縮空気である液体空気を貯蔵可能な液体空気タンクと、前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気の流量を調節可能な抽気量調節弁と、前記液体空気タンク内の前記液体空気又は前記液体空気が気化した気化空気である戻し空気を、前記ガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路、又は前記ガスタービンを構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導くことが可能な戻し空気ラインと、前記戻し空気ラインを流れる前記戻し空気の流量を調節可能な戻し量調節弁と、を有する。前記工程で追加される前記液化制御器は、前記吸気量調節器の開度が第一開度のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度に相当する値のときに、前記抽気量調節弁を開けて、前記圧縮空気を前記液化系に導かせ、前記吸気量調節器の開度が前記第一開度よりも大きな開度である第二開度のとき又は前記パラメータが前記第二開度に相当する値のときに、前記戻し量調節弁を開けて、前記戻し空気を前記ガスタービンに導かせる。前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を、前記ガスタービンの出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
このガスタービンプラントは、ガスタービンを備える。前記ガスタービンは、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。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングの内周側に設けられている複数の静翼と、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器と、を有する。
上記改造方法は、気体空気を液化可能な液化設備と、前記液化設備を制御する液化制御器とを追加する工程を含む。前記工程で追加される前記液化設備は、前記圧縮機からの前記圧縮空気の一部を抽気可能な抽気ラインと、前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気を液化可能な液化系と、前記液化系で液化した前記圧縮空気である液体空気を貯蔵可能な液体空気タンクと、前記抽気ラインを流れる前記圧縮空気の流量を調節可能な抽気量調節弁と、前記液体空気タンク内の前記液体空気又は前記液体空気が気化した気化空気である戻し空気を、前記ガスタービン中で空気又は圧縮空気が流れる流路、又は前記ガスタービンを構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導くことが可能な戻し空気ラインと、前記戻し空気ラインを流れる前記戻し空気の流量を調節可能な戻し量調節弁と、を有する。前記工程で追加される前記液化制御器は、前記吸気量調節器の開度が第一開度のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度に相当する値のときに、前記抽気量調節弁を開けて、前記圧縮空気を前記液化系に導かせ、前記吸気量調節器の開度が前記第一開度よりも大きな開度である第二開度のとき又は前記パラメータが前記第二開度に相当する値のときに、前記戻し量調節弁を開けて、前記戻し空気を前記ガスタービンに導かせる。前記第一開度は、前記圧縮機ケーシング内に流入する吸気量を、前記ガスタービンの出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
【0014】
本態様の改造方法により改造されたガスタービンプラントでは、前記一態様におけるガスタービンプラントと同様、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【発明の効果】
【0015】
本開示の一態様では、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【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ＩＧＶ開度とガスタービン出力との関係を示すグラフである。
【図3】本開示に係る第一実施形態における液化制御器の動作を示すフローチャートである。
【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系統図である。
【図5】本開示に係る第二実施形態における圧縮機の静翼の断面図である。
【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系統図である。
【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】本開示に係る液化系の変形例の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
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。
【0018】
【0019】
本実施形態の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の駆動で電力を発生するＧＴ発電機３８と、ＧＴ発電機３８からの電力を電力系統ＰＳに供給可能なＧＴ電力供給設備３９と、タービン冷却装置３０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４０と、気体の空気を液化可能な液化設備５０と、制御装置１００と、を備える。
【0020】
ガスタービン１は、空気Ａを圧縮する圧縮機１０と、圧縮機１０で圧縮された空気である圧縮空気ＣＡ中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器１７と、高温高圧の燃焼ガスにより駆動するタービン２０と、を備える。
【0021】
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１４と、複数の静翼列１２ｔと、吸気量調節器（以下、ＩＧＶ（inlet guide vａne）とする）１５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。
【0022】
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１１ａと、この圧縮機ロータ軸１１ａに固定されている複数の動翼列１１ｔと、を有する。複数の動翼列１１ｔは、軸線方向Ｄａに並んでいる。複数の動翼列１１ｔ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１１ｂを有する。複数の静翼列１２ｔのそれぞれは、複数の動翼列１１ｔのうちのいずれか一の動翼列１１ｔの軸線下流側Ｄａｄに配置されている。複数の静翼列１２ｔは、いずれも、ロータ軸線Ａｒに対する周方向に並ぶ複数の静翼１２ｖを有する。複数の静翼１２ｖは、圧縮機ケーシング１４の内周側の部分に固定されている。
【0023】
ＩＧＶ１５は、圧縮機ケーシング１４内であって複数の動翼列１１ｔよりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている複数のガイドベーン１５ｖと、複数のガイドベーン１５ｖに開閉動作させる駆動器１５ｄと、を有する。このＩＧＶ１５は、圧縮機ケーシング１４内に流入する空気の流量である吸気量を調節することができる。
【0024】
タービン２０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２０は、燃焼器１７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２１と、このタービンロータ２１を覆うタービンケーシング２４と、複数の静翼列２２ｔと、を有する。
【0025】
タービンロータ２１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２１ａと、このタービンロータ軸２１ａに固定されている複数の動翼列２１ｔと、を有する。複数の動翼列２１ｔは、軸線方向Ｄａに並んでいる。複数の動翼列２１ｔ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２１ｂを有する。複数の静翼列２２ｔのそれぞれは、複数の動翼列２１ｔのうちのいずれか一の動翼列２１ｔの軸線上流側Ｄａｕに配置されている。複数の静翼列２２ｔは、いずれも、ロータ軸線Ａｒに対する周方向に並ぶ複数の静翼２２ｖを有する。複数の静翼２２ｖは、タービンケーシング２４の内周側の部分に固定されている。
【0026】
タービンロータ２１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３８のロータが接続されている。
【0027】
ガスタービン１は、さらに、中間ケーシング４を備える。中間ケーシング４は、ロータ軸線Ａｒが延びている方向で、圧縮機ケーシング１４とタービンケーシング２４との間に配置され、圧縮機ケーシング１４とタービンケーシング２４とを連結する。ガスタービンケーシング３は、圧縮機ケーシング１４、中間ケーシング４及びタービンケーシング２４を有する。この中間ケーシング４内には、圧縮機１０から吐出された圧縮空気ＣＡが流入する。燃焼器１７は、中間ケーシング４に固定されている。燃焼器１７には、燃料ライン５が接続されている。燃料ライン５には、この燃料ライン５を流れる燃料の流量を調節する燃料調節弁６が設けられている。燃焼器１７は、燃焼筒（又は尾筒）１７ｃと、燃焼筒１７ｃ内に燃料を噴射する燃料ノズル１７ｎと、を有する。
【0028】
ＧＴ電力供給設備３９は、ＧＴ発電機３８と電力系統ＰＳとを電気的に接続するＧＴ電力線３９ａと、このＧＴ電力線３９ａ中に設けられているＧＴ遮断器３９ｂ及びＧＴ変圧器３９ｔと、を有する。ＧＴ電力線３９ａには、このＧＴ電力線３９ａを流れる電力を計測するＧＴ電力計３９ｍが設けられている。
【0029】
タービン冷却装置３０は、冷却用抽気ライン３１と、冷却器３２と、冷却空気ライン３３と、を備える。冷却用抽気ライン３１は、圧縮機１０からの圧縮空気ＣＡを抽気可能である。このため、この冷却用抽気ライン３１の一端は、圧縮機１０からの圧縮空気ＣＡが流れる流路を形成する中間ケーシング４に接続されている。冷却用抽気ライン３１には、この抽気ライン５１を流れる圧縮空気ＣＡの流量を調節する冷却用抽気量調節弁３１ｖが設けられている。冷却器３２は、冷却用抽気ライン３１の他端に接続され、抽気ライン５１を流れてきた圧縮空気ＣＡを冷却する。冷却空気ライン３３は、冷却器３２に接続され、冷却器３２で冷却された圧縮空気ＣＡである冷却空気が流れる。冷却空気ライン３３は、主冷却空気ライン３３ｍと、燃焼器冷却空気ライン３３ｃと、動翼冷却空気ライン３３ｂと、静翼冷却空気ライン３３ｖと、を有する。燃焼器冷却空気ライン３３ｃ、動翼冷却空気ライン３３ｂ、及び静翼冷却空気ライン３３ｖは、いずれも、主冷却空気ライン３３ｍから分岐したラインである。
【0030】
ガスタービン１を構成する部品のうち、燃焼器１７の燃焼筒１７ｃと、タービン２０の複数の動翼２１ｂ及び複数の静翼２２ｖは、いずれも、燃焼ガスが接する高温部品である。これらの高温部品には、高温部品内を通り、この高温部品で燃焼ガスに接する表面で開口している冷却空気通路２３が形成されている。タービンロータ軸２１ａには、このタービンロータ軸２１ａ内を通り、複数の動翼２１ｂのうち、いずれかの動翼２１ｂの冷却空気通路２３に連通する冷却空気通路２１ａｐが形成されている。
【0031】
燃焼器冷却空気ライン３３ｃは、高温部品の一種である燃焼筒１７ｃの冷却空気通路に接続されている。動翼冷却空気ライン３３ｂは、タービンロータ軸２１ａの冷却空気通路２１ａｐを介して、高温部品の一種である動翼２１ｂの冷却空気通路２３に接続されている。静翼冷却空気ライン３３ｖは、複数の静翼２２ｖのうちのいずれかの静翼２２ｖの冷却空気通路２３に接続されている。
【0032】
本実施形態では、燃焼器冷却空気ライン３３ｃ、動翼冷却空気ライン３３ｂ、及び静翼冷却空気ライン３３ｖのうち、燃焼器冷却空気ライン３３ｃ、及び静翼冷却空気ライン３３ｖに、冷却空気調節弁３４が設けられている。しかしながら、燃焼器冷却空気ライン３３ｃ、動翼冷却空気ライン３３ｂ、及び静翼冷却空気ライン３３ｖのうち、いずれか二つの空気ラインに冷却空気調節弁３４が設けられていればよい。本実施形態のタービン冷却装置３０は、燃焼器１７の燃焼筒１７ｃと、タービン２０の複数の動翼２１ｂ及び複数の静翼２２ｖとの全てに冷却空気を供給し、これらの高温部品の全てを冷却する。しかしながら、タービン冷却装置３０は、燃焼器１７の燃焼筒１７ｃと、タービン２０の複数の動翼２１ｂ及び複数の静翼２２ｖとのうち、いずれか一の高温部品にのみ冷却空気を供給し、この一の高温部品のみを冷却してもよい。
【0033】
排熱利用設備４０は、排熱回収ボイラー４１と、煙突４２と、排熱回収ボイラー４１からの蒸気で駆動する蒸気タービン４３と、排熱回収ボイラー４１で発生した蒸気を蒸気タービン４３に導くことができる主蒸気ライン４４と、蒸気タービン４３から排気された蒸気を水に戻す復水器４５と、復水器４５内の水を排熱回収ボイラー４１に導くことができる給水ライン４６と、給水ライン４６中に設けられている給水ポンプ４７と、蒸気タービン４３の駆動で発電するＳＴ発電機４８と、ＳＴ発電機４８からの電力を電力系統ＰＳに供給可能なＳＴ電力供給設備４９と、を備える。
【0034】
排熱回収ボイラー４１は、タービン２０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できる。この排熱回収ボイラー４１は、タービンケーシング２４に接続されているダクト４１ｄと、ダクト４１ｄ内に配置されている伝熱管４１ｔと、を有する。ダクト４１ｄ内には、タービン２０からの排気ガスが流れる。また、伝熱管４１ｔ内には、液体の水又は気体の水が流れる。伝熱管４１ｔの一端は、水入口を成し、給水ライン４６に接続されている。また、伝熱管４１ｔの他端は、蒸気出口を成し、主蒸気ライン４４に接続されている。煙突４２は、排熱回収ボイラー４１のダクト４１ｄに接続されている。
【0035】
ＳＴ電力供給設備４９は、ＳＴ発電機４８と電力系統ＰＳとを電気的に接続するＳＴ電力線４９ａと、このＳＴ電力線４９ａ中に設けられているＳＴ遮断器４９ｂ及びＳＴ変圧器４９ｔと、を有する。ＳＴ電力線４９ａには、このＳＴ電力線４９ａを流れる電力を計測するＳＴ電力計４９ｍが設けられている。
【0036】
液化設備５０は、抽気ライン５１と、抽気量調節弁５２と、液化系６０と、液体空気タンク５３と、加熱系８０と、戻し空気ライン５４と、液体空気ポンプ５６と、戻し量調節弁５７と、を備える。
【0037】
抽気ライン５１は、圧縮機１０からの圧縮空気ＣＡの一部を抽気可能である。このため、この抽気ライン５１の一端は、圧縮機１０からの圧縮空気ＣＡが流れる流路を形成する中間ケーシング４に接続されている。抽気量調節弁５２は、この抽気ライン５１に設けられている。この抽気量調節弁５２は、抽気ライン５１を流れる圧縮空気ＣＡの流量を調節可能である。
【0038】
液化系６０は、一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１と、二次冷却器６２と、冷却装置６３と、気液分離タンク７７と、液体空気供給ライン７８と、液体空気供給調節弁７９と、を有する。
【0039】
冷却装置６３は、抽気ライン５１からの圧縮空気ＣＡを冷却可能である。この冷却装置６３は、ブースト圧縮機６４と、膨張タービン６５と、三次冷却器６６と、四次冷却器（第一冷却熱交換器）６７と、高圧縮空気主ライン６８ｍと、高圧縮空気分岐ライン６８ｂと、高圧縮空気調節弁６８ｖと、低温低圧空気主ライン６９ｍと、低温低圧空気分岐ライン６９ｂと、気液混合ライン７４と、膨張弁７５と、を有する。
【0040】
ブースト圧縮機６４の吸気口には、前述の抽気ライン５１の他端が接続されている。このブースト圧縮機６４は、抽気ライン５１からの圧縮空気ＣＡをさらに圧縮して、高圧縮空気ＨＣＡを生成可能である。ブースト圧縮機６４の吐出口と四次冷却器６７の高圧縮空気入口とは高圧縮空気主ライン６８ｍで接続されている。この高圧縮空気主ライン６８ｍ中には、海水、河川水、地下水等の冷却媒体と高圧縮空気ＨＣＡとを熱交換可能な三次冷却器６６が設けられている。高圧縮空気分岐ライン６８ｂは、高圧縮空気主ライン６８ｍ中で、三次冷却器６６と四次冷却器６７との間の位置から分岐したラインである。この高圧縮空気分岐ライン６８ｂは、膨張タービン６５の吸込口に接続されている。この高圧縮空気分岐ライン６８ｂには、この高圧縮空気分岐ライン６８ｂを流れる高圧縮空気ＨＣＡの流量を調節する高圧縮空気調節弁６８ｖが設けられている。膨張タービン６５は、高圧縮空気分岐ライン６８ｂからの高圧縮空気ＨＣＡを断熱膨張させて、低温低圧空気ＬＬＡを生成可能である。膨張タービン６５の排気口には、低温低圧空気主ライン６９ｍの一端が接続されている。この低温低圧空気主ライン６９ｍの他端は、四次冷却器６７の低温低圧空気入口に接続されている。よって、四次冷却器（第一冷却熱交換器）６７は、三次冷却器６６を通過した高圧縮空気ＨＣＡと膨張タービン６５からの低温低圧空気ＬＬＡとを熱交換させて、高圧縮空気ＨＣＡを冷却可能である。四次冷却器（第一冷却熱交換器）６７により冷却された高圧縮空気ＨＣＡの一部は、液体空気ＬＡになり、残りが冷却された高圧縮空気ＨＣＡとして残る。一方、高圧縮空気ＨＣＡとの熱交換で加熱された低温低圧空気ＬＬＡは、四次冷却器６７から大気に放出される。低温低圧空気分岐ライン６９ｂは、低温低圧空気主ライン６９ｍから分岐したラインである。この低温低圧空気分岐ライン６９ｂは、気液分離タンク７７に接続されている。四次冷却器６７の気液混合出口と気液分離タンク７７とは、気液混合ライン７４で接続されている。この気液混合ライン７４には、四次冷却器（第一冷却熱交換器）６７からの冷却された高圧縮空気ＨＣＡ及び液体空気ＬＡが流れる。この気液混合ライン７４には、膨張弁７５が設けられている。この膨張弁７５により、気液混合ライン７４を流れる流体が断熱膨張して、この流体の液化が促進される。
【0041】
抽気ライン５１中で、抽気量調節弁５２とブースト圧縮機６４との間の位置には、一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１が設けられている。この一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１は、抽気ライン５１を流れる圧縮空気ＣＡと蓄熱材ＨＧとを熱交換させて、蓄熱材ＨＧを加熱する一方で、圧縮空気ＣＡを冷却可能である。抽気ライン５１中で、一次冷却器６１とブースト圧縮機６４との間の位置には、二次冷却器６２が設けられている。この二次冷却器６２は、一次冷却器６１からの圧縮空気ＣＡと海水、河川水、地下水等の冷却媒体とを熱交換させて、圧縮空気ＣＡを冷却可能である。
【0042】
気液分離タンク７７には、気液混合ライン７４を介して、四次冷却器（第一冷却熱交換器）６７からの高圧縮空気ＨＣＡ及び液体空気ＬＡが流入可能である。この気液分離タンク７７内では、液体空気ＬＡと気体の空気とが分離される。気体の空気は、低温低圧空気分岐ライン６９ｂ及び四次冷却器６７を介して、大気放出される。
【0043】
液体空気供給ライン７８は、気液分離タンク７７と液体空気タンク５３とを接続する。
液体空気供給調節弁７９は、液体空気供給ライン７８を流れる液体空気ＬＡの流量を調節可能である。
液体空気供給調節弁７９は、液体空気供給ライン７８を流れる液体空気ＬＡの流量を調節可能である。
【0044】
加熱系８０は、液体空気タンク５３からの液体空気ＬＡを加熱して、液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡを生成可能な第一加熱装置８１と、第一加熱装置８１からの気化空気ＶＡを加熱可能な第二加熱装置８８と、第二加熱装置８８からの気化空気ＶＡを加熱可能な第三加熱装置９５と、を備える。なお、以下では、液体空気ＬＡと気化空気ＶＡとを総称して、戻し空気ＲＡとする。
【0045】
第一加熱装置８１は、液体空気ＬＡと液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡとを貯蔵可能な気液タンク８２と、一次加熱器（第一加熱熱交換器）６７と、加熱用液体空気ライン８３と、加熱用液体空気ポンプ８４と、加熱用液体空気調節弁８５と、気化空気戻しライン８６と、を有する。
【0046】
加熱用液体空気ライン８３は、気液タンク８２の液体空気出口と一次加熱器６７の液体空気入口と、を接続する。この加熱用液体空気ライン８３には、加熱用液体空気ポンプ８４及び加熱用液体空気調節弁８５が設けられている。気化空気戻しライン８６は、一次加熱器６７の気化空気出口と気液タンク８２の気化空気入口とを接続する。
【0047】
一次加熱器（第一加熱熱交換器）６７は、圧縮空気ＣＡと液体空気ＬＡとを熱交換させる熱交換器で、前述の四次冷却器（第一冷却熱交換器）６７でもある。よって、この一次加熱器（第一加熱熱交換器）６７は、気液タンク８２からの液体空気ＬＡ及び低温低圧空気主ライン６９ｍからの低温低圧空気ＬＬＡと、高圧縮空気主ライン６８ｍからの高圧縮空気ＨＣＡと、を熱交換可能である。なお、第一加熱装置８１の一次加熱器（第一加熱熱交換器）６７、加熱用液体空気ライン８３、加熱用液体空気ポンプ８４、加熱用液体空気調節弁８５、及び気化空気戻しライン８６は、液化系６０における冷却装置６３の一部も構成する。
【0048】
第二加熱装置８８は、流動性を有する蓄熱材ＨＧを貯蔵可能な蓄熱タンク８９と、二次加熱器（第二加熱熱交換器）９１と、蓄熱材供給ライン９２と、蓄熱材供給機９２ｐと、高温蓄熱材ライン９３と、蓄熱材調節弁９３ｖと、低温蓄熱材ライン９４と、を有する。
【0049】
蓄熱材供給ライン９２は、蓄熱タンク８９の蓄熱材出口と二次加熱器９１の蓄熱材入口とを接続する。この蓄熱材供給機９２ｐは、蓄熱材供給ライン９２に設けられている。蓄熱材供給機９２ｐは、蓄熱材供給ライン９２を流れる蓄熱材ＨＧが気体の場合には、ブロワーであり、蓄熱材供給ライン９２を流れる蓄熱材ＨＧが液体の場合には、ポンプである。
【0050】
二次加熱器（第二加熱熱交換器）９１は、蓄熱タンク８９からの蓄熱材ＨＧと気化空気ＶＡとを熱交換させて、気化空気ＶＡを加熱可能である一方で、蓄熱材ＨＧを冷却可能である。
【0051】
高温蓄熱材ライン９３は、二次加熱器９１の蓄熱材出口と、一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１の蓄熱材入口とを接続する。よって、一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１は、二次加熱器（第二加熱熱交換器）９１で冷却された蓄熱材ＨＧと圧縮空気ＣＡとを熱交換させて、圧縮空気ＣＡを冷却可能である一方で、蓄熱材ＨＧを加熱可能である。高温蓄熱材ライン９３には、この高温蓄熱材ライン９３及び蓄熱材供給ライン９２を流れる蓄熱材ＨＧの流量を調節可能な蓄熱材調節弁９３ｖが設けられている。低温蓄熱材ライン９４は、一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１の蓄熱材出口と蓄熱タンク８９の蓄熱材入口とを接続する。よって、蓄熱タンク８９には、一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１で加熱された蓄熱材ＨＧが流入する。
【0052】
第三加熱装置９５は、三次加熱器（第三加熱熱交換器）９６と、分岐蒸気ライン９７と、分岐蒸気調節弁９７ｖと、を有する。
【0053】
分岐蒸気ライン９７は、排熱利用設備４０の主蒸気ライン４４から分岐したラインである。この分岐蒸気ライン９７は、三次加熱器９６の蒸気入口に接続されている。分岐蒸気ライン９７には、分岐蒸気調節弁９７ｖが設けられている。三次加熱器（第三加熱熱交換器）９６は、第二加熱装置８８で加熱された気化空気ＶＡと蒸気とを熱交換させて、気化空気ＶＡを加熱可能である一方で、蒸気を冷却可能である。三次加熱器９６で、気化空気ＶＡとの熱交換で冷却された蒸気は、例えば、復水器４５に戻される。
【0054】
戻し空気ライン５４は、液体空気ライン５５と、気化空気ライン５８とを有する。液体空気ライン５５は、液体空気タンク５３の液体空気出口と気液タンク８２の液体空気入口とを接続する。この液体空気ライン５５には、液体空気ポンプ５６と、戻し量調節弁５７とが設けられている。戻し量調節弁５７は、戻し空気ライン５４を流れる戻し空気ＲＡの流量を調節可能である。気化空気ライン５８は、気液タンク８２の気化空気出口と、圧縮機１０からの圧縮空気ＣＡが流れる流路を形成する中間ケーシング４とを接続する。気化空気ライン５８には、二次加熱器（第二加熱熱交換器）９１が設けられている。気化空気ライン５８中で、二次加熱器（第二加熱熱交換器）９１と中間ケーシング４との間には、三次加熱器（第三加熱熱交換器）９６が設けられている。
【0055】
制御装置１００は、燃料制御器１０１と、ＩＧＶ制御器１０２と、液化制御器１０３と、を有する。
【0056】
燃料制御器１０１には、ＧＴ電力計３９ｍで計測された電力値及びＳＴ電力計４９ｍで計測された電力値が入力する。ＧＴ電力計３９ｍで計測された電力値は、ガスタービン１の実際の出力値である。ＳＴ電力計４９ｍで計測された電力値は、蒸気タービン４３の実際の出力値である。このため、ＧＴ電力計３９ｍで計測された電力値とＳＴ電力計４９ｍで計測された電力値とを加算した電力値は、ガスタービンプラントの実際の出力値である。燃料制御器１０１には、さらに、外部から負荷指令ＬＣも入力する。この負荷指令ＬＣは、ガスタービンプラントの要求出力値を示す。燃料制御器１０１は、ＧＴ電力計３９ｍで計測された電力値とＳＴ電力計４９ｍで計測された電力値とを加算した電力値、つまりガスタービンプラントの実際の出力値と、負荷指令ＬＣが示すガスタービンプラントの要求出力値との偏差等に応じて、燃焼器１７に供給する燃料流量を求める。燃料制御器１０１は、さらに、この燃料流量に応じた燃料調節弁６の弁開度を求め、この弁開度を燃料調節弁６に送る。
【0057】
ＩＧＶ制御器１０２は、図２に示すように、燃料制御器１０１が求めた燃料流量又はこの燃料流量に応じたガスタービン出力と、ＩＧＶ開度θとの関係を示す関数を有する。この関数は、燃料制御器１０１が求めた燃料流量又はこの燃料流量に応じたガスタービン出力が大きくなるに連れて、ＩＧＶ開度θが大きくなる関数である。なお、ＩＧＶ開度θとは、複数のガイドベーン１５ｖの開度である。ＩＧＶ開度θ、つまり複数のガイドベーン１５ｖの開度が大きくなると、圧縮機１０の吸気量が多くなる。ＩＧＶ制御器１０２は、この関数を用いて、燃料制御器１０１が求めた燃料流量又はガスタービン出力に応じたＩＧＶ開度θを求める。そして、ＩＧＶ制御器１０２は、このＩＧＶ開度θをＩＧＶ１５の駆動器１５ｄに送る。
【0058】
液化制御器１０３は、ＩＧＶ開度θ又は負荷指令ＬＣに応じて、液化設備５０の動作を制御する。この液化制御器１０３の動作、この動作に基づく液化設備５０の動作については、後ほど詳細に説明する。なお、負荷指令ＬＣは、以上で説明したように、ＩＧＶ開度θと相関性を有するパラメータの一種である。
【0059】
以上で説明した制御装置１００は、コンピュータである。よって、この制御装置１００は、ハードウェア的には、各種演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵのワークエリアになるメモリ等の主記憶装置と、ハードディスクドライブ装置等の補助記憶装置と、キーボードやマウス等の入力装置と、表示装置と、を有する。燃料制御器１０１、ＩＧＶ制御器１０２及び液化制御器１０３等の制御装置１００における各機能部は、例えば、補助記憶装置に記憶された制御プログラムをＣＰＵが実行することで、機能する。
【0060】
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説明する。
【0061】
ガスタービン１の圧縮機１０は、空気Ａを圧縮して圧縮空気ＣＡを生成する。圧縮機１０からの圧縮空気ＣＡは、中間ケーシング４を経て、燃焼器１７に流入する。燃焼器１７には、燃料も流入する。燃焼器１７の燃焼筒１７ｃ内では、圧縮空気ＣＡ中で燃料が燃焼して、高温高圧の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、燃焼器１７からタービン２０内の燃焼ガス流路に送られ、タービンロータ２１を回転させる。このタービンロータ２１の回転で、ガスタービンロータ２に接続されているＧＴ発電機３８は発電する。
【0062】
前述したように、燃焼器１７の燃焼筒１７ｃと、タービン２０の複数の動翼２１ｂ及び複数の静翼２２ｖは、いずれも、燃焼ガスが接する高温部品である。これら高温部品の耐久性を高めるため、本実施形態では、これらの高温部品に冷却空気を供給して、これらの高温部品を冷却する。具体的に、本実施形態では、圧縮機１０からの圧縮空気ＣＡが流れる中間ケーシング４から圧縮空気ＣＡを抽気して、この圧縮空気ＣＡを冷却器３２で冷却して冷却空気とする。そして、この冷却空気を各高温部品に送る。
【0063】
タービンロータ２１を回転させた燃焼ガスは、排気ガスとしてタービン２０から排気され、排熱回収ボイラー４１のダクト４１ｄを介して、煙突４２から大気に放出される。排熱回収ボイラー４１のダクト４１ｄ内では、ここを排気ガスが通る過程で、このダクト４１ｄ内に配置されている伝熱管４１ｔ内の水又は蒸気と排気ガスとが熱交換されて、高温高圧の蒸気が生成される。
【0064】
この蒸気は、主蒸気ライン４４を経て、蒸気タービン４３に送られる。蒸気タービン４３は、この蒸気により駆動する。蒸気タービン４３の駆動で、蒸気タービン４３に接続されているＳＴ発電機４８は発電する。蒸気タービン４３から排気された蒸気は、復水器４５で水に戻される。復水器４５内の水は、給水ライン４６を経て、排熱回収ボイラー４１の伝熱管４１ｔ内に戻される。
【0065】
前述したように、制御装置１００の燃料制御器１０１は、負荷指令ＬＣが示すガスタービンプラントの要求出力値とガスタービンプラントの実際の出力値との偏差等に応じて、燃焼器１７に供給する燃料流量を求める。このため、負荷指令ＬＣが示すガスタービンプラントの要求出力値が大きくなると、燃焼器１７に供給する燃料流量が多くなり、負荷指令ＬＣが示すガスタービンプラントの要求出力値が小さくなると、燃焼器１７に供給する燃料流量が少なくなる。また、ＩＧＶ制御器１０２は、図２に示す関数を用いて、燃料流量又はガスタービン出力に応じたＩＧＶ開度θを求める。このため、燃料流量が多くなり、ガスタービン出力が大きくなると、ＩＧＶ開度θは大きくなり、燃料流量が少なくなり、ガスタービン出力が小さくなると、ＩＧＶ開度θは小さくなる。
【0066】
ＩＧＶ開度θには、図２に示すように、最小開度ｍｉｎと最大開度ｍａｘとがある。ガスタービン出力が定格出力のとき、ＩＧＶ開度θは最大開度ｍａｘになっている。また、ガスタービン出力が最低出力のとき、ＩＧＶ開度θは最小開度ｍｉｎになっている。ここで、最小開度ｍｉｎを第一開度θ１とし、最大開度ｍａｘを第二開度θ２とする。よって、第一開度θ１は、圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を、ガスタービン出力が定格出力のときの吸気量より少なくしているときの開度である。
【0067】
図３に示すように、液化制御器１０３は、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１であるか第二開度θ２であるかを監視する（開度監視工程Ｓ１）。この液化制御器１０３は、ＩＧＶ制御器１０２がＩＧＶ１５に送る制御信号が示すＩＧＶ開度θと、燃料制御器１０１が定めた燃料流量と、ＧＴ電力計３９ｍからの電力値とのうち、いずれかから、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１であるか第二開度θ２であるかを判断する。
【0068】
液化制御器１０３は、開度監視工程Ｓ１で、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１（最小開度ｍｉｎ）であると判断すると、抽気量調節弁５２に対して開指示を出力する。この結果、抽気量調節弁５２が開き、抽気工程Ｓ２が実行される。この抽気工程Ｓ２では、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡが抽気ライン５１を介して液化系６０に流入する。
【0069】
液化制御器１０３は、さらに、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１（最小開度ｍｉｎ）であると判断すると、液化系６０を駆動させる。この結果、液化工程Ｓ３及び気化工程Ｓ４が実行される。液化工程Ｓ３では、まず、一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１で、抽気ライン５１を流れる圧縮空気ＣＡと蓄熱材ＨＧとが熱交換され、蓄熱材ＨＧが加熱される一方で、圧縮空気ＣＡが冷却される。加熱された蓄熱材ＨＧは、蓄熱タンク８９内に流入する。一方、冷却された圧縮空気ＣＡは、二次冷却器６２で、海水、河川水、地下水等の冷却媒体と熱交換され、圧縮空気ＣＡがさらに冷却される。
【0070】
二次冷却器６２で冷却された圧縮空気ＣＡは、ブースト圧縮機６４により圧縮された高圧縮空気ＨＣＡになる。この高圧縮空気ＨＣＡは、三次冷却器６６で、海水、河川水、地下水等の冷却媒体と熱交換され、冷却される。三次冷却器６６で冷却された高圧縮空気ＨＣＡの一部は、高圧縮空気分岐ライン６８ｂを介して、膨張タービン６５に流入する。この高圧縮空気ＨＣＡは、膨張タービン６５で断熱膨張され、低温低圧空気ＬＬＡになる。
低温低圧空気ＬＬＡは、低温低圧空気主ライン６９ｍを介して、四次冷却器６７に流入する。また、この液化工程Ｓ３では、第一加熱装置８１の加熱用液体空気ポンプ８４が駆動すると共に、第一加熱装置８１の加熱用液体空気調節弁８５が開く。このため、四次冷却器６７には、第一加熱装置８１の気液タンク８２内の液体空気ＬＡを流入する。この結果、四次冷却器（第一冷却熱交換器）６７では、気液タンク８２からの液体空気ＬＡ及び低温低圧空気主ライン６９ｍからの低温低圧空気ＬＬＡと、高圧縮空気ＨＣＡの他の一部とが熱交換され、高圧縮空気ＨＣＡの他の一部は冷却されて、少なくとも一部が液体空気ＬＡになる。この液体空気ＬＡは、四次冷却器６７で液化されなかった高圧縮空気ＨＣＡと共に、気液混合ライン７４に流入する。気液混合ライン７４に流入した流体は、この気液混合ライン７４に設けられている膨張弁７５により断熱膨張され、液化が促進される。気液タンク８２からの液体空気ＬＡは、四次冷却器（一次加熱器、第一加熱熱交換器）６７での高圧縮空気ＨＣＡと熱交換で、加熱されて気化し、気液タンク８２に戻る。このため、この液化工程Ｓ３において、気液タンク８２内の液体空気ＬＡが次第に減少し、気液タンク８２内の気化空気ＶＡが次第に増加する。すなわち、この液化工程Ｓ３では、液体空気ＬＡを気化して、気化空気ＶＡを生成する気化工程Ｓ４も実行される。また、膨張タービン６５からの低温低圧空気ＬＬＡは、四次冷却器６７での高圧縮空気ＨＣＡと熱交換で、加熱された後、大気に放出される。
低温低圧空気ＬＬＡは、低温低圧空気主ライン６９ｍを介して、四次冷却器６７に流入する。また、この液化工程Ｓ３では、第一加熱装置８１の加熱用液体空気ポンプ８４が駆動すると共に、第一加熱装置８１の加熱用液体空気調節弁８５が開く。このため、四次冷却器６７には、第一加熱装置８１の気液タンク８２内の液体空気ＬＡを流入する。この結果、四次冷却器（第一冷却熱交換器）６７では、気液タンク８２からの液体空気ＬＡ及び低温低圧空気主ライン６９ｍからの低温低圧空気ＬＬＡと、高圧縮空気ＨＣＡの他の一部とが熱交換され、高圧縮空気ＨＣＡの他の一部は冷却されて、少なくとも一部が液体空気ＬＡになる。この液体空気ＬＡは、四次冷却器６７で液化されなかった高圧縮空気ＨＣＡと共に、気液混合ライン７４に流入する。気液混合ライン７４に流入した流体は、この気液混合ライン７４に設けられている膨張弁７５により断熱膨張され、液化が促進される。気液タンク８２からの液体空気ＬＡは、四次冷却器（一次加熱器、第一加熱熱交換器）６７での高圧縮空気ＨＣＡと熱交換で、加熱されて気化し、気液タンク８２に戻る。このため、この液化工程Ｓ３において、気液タンク８２内の液体空気ＬＡが次第に減少し、気液タンク８２内の気化空気ＶＡが次第に増加する。すなわち、この液化工程Ｓ３では、液体空気ＬＡを気化して、気化空気ＶＡを生成する気化工程Ｓ４も実行される。また、膨張タービン６５からの低温低圧空気ＬＬＡは、四次冷却器６７での高圧縮空気ＨＣＡと熱交換で、加熱された後、大気に放出される。
【0071】
膨張弁７５で液化が促進された流体は、気液分離タンク７７に流入し、気体の空気と液体空気ＬＡとに分離する。気液分離タンク７７中の液体空気ＬＡは、液体空気供給ライン７８を介して、液体空気タンク５３に流入する。
【0072】
ＩＧＶ開度θが第一開度θ１（最小開度ｍｉｎ）である際には、以上の抽気工程Ｓ２、液化工程Ｓ３、及び気化工程Ｓ４が継続的に実行される。
【0073】
以上のように、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１（最小開度ｍｉｎ）である際には、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡが抽気されるので、この中間ケーシング４内から燃焼器１７に流入する圧縮空気ＣＡの流量が少なくなる。この結果、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡを抽気していない場合よりも、燃焼器１７で生成される燃焼ガスの流量が少なくなり、ガスタービン出力が低下する。
【0074】
液化制御器１０３は、開度監視工程Ｓ１で、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１（最小開度ｍｉｎ）ではないと判断すると、抽気量調節弁５２を閉じさせて、抽気工程Ｓ２が中止すると共に、液化系６０を停止させて、液化工程Ｓ３を中止する。
【0075】
液化制御器１０３は、開度監視工程Ｓ１で、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２（最大開度ｍａｘ）であると判断すると、戻し量調節弁５７に対して開指示を出力すると共に、液体空気ポンプ５６及び加熱系８０に駆動指示を出力する。この結果、戻し量調節弁５７が開き、液体空気ポンプ５６及び加熱系８０が駆動して、戻し工程Ｓ５及び加熱工程Ｓ６が実行される。
【0076】
戻し工程Ｓ５では、液体空気タンク５３内の液体空気ＬＡが戻し空気ライン５４中の液体空気ライン５５を介して、気液タンク８２内に流入する。この結果、気液タンク８２内の液体空気ＬＡの量が増加し、この液体空気ＬＡにより気液タンク８２内の気化空気ＶＡが押し出される。この気化空気ＶＡは、二次加熱器９１、三次加熱器９６、及び戻し空気ライン５４中の気化空気ライン５８を経て、中間ケーシング４内に流入する。加熱工程Ｓ６では、気化空気ＶＡが、気化空気ライン５８に設けられている二次加熱器９１及び三次加熱器９６により加熱される。二次加熱器９１には、気液タンク８２から気化空気ＶＡと、液化工程Ｓ３で加熱された蓄熱タンク８９からの蓄熱材ＨＧとが流入する。この結果、二次加熱器（第二加熱熱交換器）９１では、加熱された蓄熱材ＨＧと気化空気ＶＡとが熱交換され、蓄熱材ＨＧが冷却される一方で、気化空気ＶＡが加熱される。冷却された蓄熱材ＨＧは、一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１を経てから、蓄熱タンク８９に戻る。一方、蓄熱材ＨＧとの熱交換で加熱された気化空気ＶＡは、気化空気ライン５８を介して、三次加熱器９６に流入する。三次加熱器９６には、さらに、排熱回収ボイラー４１からの蒸気も流入する。この結果、三次加熱器（第三加熱熱交換器）９６では、加熱された気化空気ＶＡと蒸気とが熱交換され、加熱された気化空気ＶＡがさらに加熱される一方で、蒸気が冷却される。冷却された蒸気は、例えば、復水器４５に戻さる。一方、さらに加熱された気化空気ＶＡは、前述したように、気化空気ライン５８を介して、中間ケーシング４内に流入する。
【0077】
ＩＧＶ開度θが第二開度θ２（最大開度ｍａｘ）である際には、以上の戻し工程Ｓ５及び加熱工程Ｓ６が並行して継続的に実行される。
【0078】
以上のように、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２（最大開度ｍａｘ）である際には、中間ケーシング４内に加熱された気化空気ＶＡが流入するので、この中間ケーシング４内から燃焼器１７に流入する圧縮空気ＣＡ（加熱された気化空気ＶＡを含む）の流量が多くなる。
この結果、中間ケーシング４内の気化空気ＶＡを流入させない場合よりも、燃焼器１７で生成される燃焼ガスの流量が多くなり、ガスタービン出力が増加する。
この結果、中間ケーシング４内の気化空気ＶＡを流入させない場合よりも、燃焼器１７で生成される燃焼ガスの流量が多くなり、ガスタービン出力が増加する。
【0079】
以上のように、本実施形態では、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１（最小開度ｍｉｎ）である際には、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡを抽気して、ガスタービン出力を低下させ、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２（最大開度ｍａｘ）である際には、中間ケーシング４内の高温の気化空気ＶＡを流入させて、ガスタービン出力を増加させている。このため、本実施形態では、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【0080】
本実施形態では、液化工程Ｓ３において、気化工程Ｓ４や加熱工程Ｓ６で得られる低温熱エネルギーを利用して、圧縮空気ＣＡを冷却している。また、本実施形態では、気化工程Ｓ４や加熱工程Ｓ６において、液化工程Ｓ３で得られる高温熱エネルギーを利用して、液体空気ＬＡや気化空気ＶＡを加熱している。このため、本実施形態では、液化設備５０外から供給される熱エネルギーを少なくすることができる。
【0081】
以上の実施形態における開度監視工程Ｓ１では、液化制御器１０３が、ＩＧＶ開度θを監視する。このＩＧＶ開度θの変化は、以上で説明したように、負荷指令ＬＣの変化と相関性を有する。このため、この開度監視工程Ｓ１では、ＩＧＶ開度θの替りに、外部からの負荷指令ＬＣを監視してもよい。前述したように、ガスタービン出力が定格出力のとき、ＩＧＶ開度θは最大開度ｍａｘ（第二開度θ２）になり、ガスタービン出力が最低出力のとき、ＩＧＶ開度θは最小開度ｍｉｎ（第一開度θ１）になる。そこで、開度監視工程Ｓ１で負荷指令ＬＣを監視する場合には、負荷指令ＬＣが示す出力値がガスタービン出力を定格出力にすべき出力値（第二出力値）であるか、負荷指令ＬＣが示す出力値がガスタービン出力を最低出力にすべき出力値（第一出力値）であるかを監視すればよい。なお、第一出力値は第一開度θ１に相当し、第二出力は第二開度θ２に相当する。
【0082】
【0083】
本実施形態のガスタービンプラントは、図４に示すように、第一実施形態のガスタービンプラントと同様、ガスタービン１と、ＧＴ発電機３８と、ＧＴ電力供給設備３９と、タービン冷却装置３０と、排熱利用設備４０と、液化設備５０ａと、制御装置１００と、を備える。但し、本実施形態の液化設備５０ａは、第一実施形態の液化設備５０と異なる。
【0084】
本実施形態の液化設備５０ａは、第一実施形態の液化設備５０と同様、抽気ライン５１と、抽気量調節弁５２と、液化系６０ａと、液体空気タンク５３と、加熱系８０ａと、戻し空気ライン５４ａと、液体空気ポンプ５６と、戻し量調節弁５７と、を備える。但し、本実施形態では、戻し空気ライン５４ａによる戻し空気ＲＡの戻し先が第一実施形態と異なる。このため、本実施形態の加熱系８０ａは、第一実施形態の加熱系８０と異なる。さらに、本実施形態の液化系６０ａは、第一実施形態の液化系６０と異なる。
【0085】
本実施形態の戻し空気ライン５４ａは、第一実施形態の戻し空気ライン５４と同様、液体空気ライン５５と、気化空気ライン５８ａとを有する。気化空気ライン５８ａの接続先は、第一実施形態の気化空気ライン５８の接続先と異なり、圧縮機ケーシング１４である。すなわち、本実施形態では、圧縮機１０中で空気が流れる空気流路中に、戻し空気ＲＡを戻す。具体的に、本実施形態の気化空気ライン５８ａの接続先は、圧縮機ケーシング１４中で、ＩＧＶ１５の複数のガイドベーン１５ｖが配置されている位置よりも軸線上流側Ｄａｕの位置である。すなわち、本実施形態では、圧縮機１０の空気流路中で、ＩＧＶ１５により吸気量が調節される前の空気が流れる流路部分に、戻し空気ＲＡを戻す。圧縮機１０の空気流路を流れる空気の温度は、燃焼器１７に流入する圧縮空気ＣＡの温度よりも低い。よって、本実施形態における戻し空気ＲＡの温度は、第一実施形態における戻し空気ＲＡの温度よりも低くてよい。このため、本実施形態の加熱系８０ａは、前述したように、第一実施形態の加熱系８０と異なる。
【0086】
本実施形態の加熱系８０ａは、液体空気タンク５３からの液体空気ＬＡを加熱して、気化空気ＶＡを生成可能な第一加熱装置８１を備える。但し、本実施形態の加熱系８０ａは、第一実施形態の加熱系８０における第二加熱装置８８及び第三加熱装置９５を備えていない。このため、本実施形態の気化空気ライン５８ａには、第一実施形態における二次加熱器９１及び三次加熱器９６が設けられていない。
【0087】
本実施形態の加熱系８０ａは、第一実施形態における第二加熱装置８８及び第三加熱装置９５を備えていない関係で、本実施形態の液化系６０ａは、第一実施形態の液化系６０と異なる。本実施形態の液化系６０ａは、第一実施形態の二次冷却器６２と同様の一次冷却器６２ａと、冷却装置６３と、気液分離タンク７７と、液体空気供給ライン７８と、液体空気供給調節弁７９と、を有する。冷却装置６３は、第一実施形態の冷却装置６３と同様、ブースト圧縮機６４と、膨張タービン６５と、三次冷却器６６と、四次冷却器（第一冷却熱交換器）６７と、高圧縮空気主ライン６８ｍと、高圧空気分岐ラインと、低温低圧空気主ライン６９ｍと、低温低圧空気分岐ライン６９ｂと、気液混合ライン７４と、高圧縮空気調節弁６８ｖと、膨張弁７５と、を有する。本実施形態の第一加熱装置８１の一次加熱器（第一加熱熱交換器）６７、加熱用液体空気ライン８３、気化空気戻しライン８６、加熱用液体空気ポンプ８４、及び加熱用液体空気調節弁８５は、第一実施形態と同様、冷却装置６３の一部も構成する。
【0088】
制御装置１００の液化制御器１０３は、第一実施形態と同様、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１であるか第二開度θ２であるかを監視する。
【0089】
液化制御器１０３は、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１であると判断すると、第一実施形態と同様、抽気量調節弁５２に対して開指示を出力する。この結果、抽気量調節弁５２が開き、抽気工程Ｓ２が実行される。この抽気工程Ｓ２では、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡが抽気ライン５１を介して液化系６０ａに流入する。
【0090】
液化制御器１０３は、さらに、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１であると判断すると、液化系６０ａを駆動させる。この結果、第一実施形態と同様に、液化工程Ｓ３が実行される。
この液化工程Ｓ３では、まず、一次冷却器６２ａで、海水等の冷却媒体と熱交換され、圧縮空気ＣＡが冷却される。
この液化工程Ｓ３では、まず、一次冷却器６２ａで、海水等の冷却媒体と熱交換され、圧縮空気ＣＡが冷却される。
【0091】
一次冷却器６２ａで冷却された圧縮空気ＣＡは、ブースト圧縮機６４により圧縮された高圧縮空気ＨＣＡになる。この高圧縮空気ＨＣＡは、三次冷却器６６で、海水等の冷却媒体と熱交換され、冷却される。三次冷却器６６で冷却された高圧縮空気ＨＣＡの一部は、高圧縮空気分岐ライン６８ｂを介して、膨張タービン６５に流入する。この高圧縮空気ＨＣＡは、膨張タービン６５で断熱膨張され、低温低圧空気ＬＬＡになる。低温低圧空気ＬＬＡは、低温低圧空気主ライン６９ｍを介して、四次冷却器６７に流入する。また、この液化工程Ｓ３では、第一加熱装置８１の加熱用液体空気ポンプ８４が駆動すると共に、第一加熱装置８１の加熱用液体空気調節弁８５が開く。この結果、四次冷却器６７には、第一加熱装置８１の気液タンク８２内の液体空気ＬＡを流入する。このため、四次冷却器（第一冷却熱交換器）６７では、気液タンク８２からの液体空気ＬＡ及び低温低圧空気主ライン６９ｍからの低温低圧空気ＬＬＡと、高圧縮空気ＨＣＡの他の一部とが熱交換され、高圧縮空気ＨＣＡの他の一部は冷却されて、少なくとも一部が液体空気ＬＡになる。この液体空気ＬＡは、四次冷却器６７で液化されなかった高圧縮空気ＨＣＡと共に、気液混合ライン７４に流入する。気液混合ライン７４に流入した流体は、この気液混合ライン７４に設けられている膨張弁７５により断熱膨張され、液化が促進される。気液タンク８２からの液体空気ＬＡは、四次冷却器（一次加熱器、第一加熱熱交換器）６７での高圧縮空気ＨＣＡと熱交換で、加熱されて気化し、気液タンク８２に戻る。このため、この液化工程Ｓ３において、気液タンク８２内の液体空気ＬＡが次第に減少し、気液タンク８２内の気化空気ＶＡが次第に増加する。すなわち、この液化工程Ｓ３では、液体空気ＬＡを気化して、気化空気ＶＡを生成する気化工程Ｓ４も実行させる。また、膨張タービン６５からの低温低圧空気ＬＬＡは、四次冷却器６７での高圧縮空気ＨＣＡと熱交換で、加熱された後、大気に放出される。
【0092】
膨張弁７５で液化が促進された流体は、気液分離タンク７７に流入し、気体の空気と液体空気ＬＡとに分離する。気液分離タンク７７中の液体空気ＬＡは、液体空気供給ライン７８を介して、液体空気タンク５３に流入する。
【0093】
ＩＧＶ開度θが第一開度θ１である際には、以上の抽気工程Ｓ２、液化工程Ｓ３、及び気化工程Ｓ４が継続的に実行される。
【0094】
以上のように、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１である際には、第一実施形態と同様、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡが抽気されるので、この中間ケーシング４内から燃焼器１７に流入する圧縮空気ＣＡの流量が少なくなる。この結果、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡを抽気していない場合よりも、燃焼器１７で生成される燃焼ガスの流量が少なくなり、ガスタービン出力が低下する。
【0095】
液化制御器１０３は、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１ではないと判断すると、抽気量調節弁５２を閉じさせて、抽気工程Ｓ２が中止すると共に、液化系６０ａを停止させて、液化工程Ｓ３を中止する。
【0096】
液化制御器１０３は、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２であると判断すると、戻し量調節弁５７に対して開指示を出力すると共に、液体空気ポンプ５６に駆動指示を出力する。この結果、戻し量調節弁５７が開き、液体空気ポンプ５６が駆動し、戻し工程Ｓ５が実行される。
【0097】
戻し量調節弁５７が開き、液体空気ポンプ５６が駆動すると、液体空気タンク５３内の液体空気ＬＡが戻し空気ライン５４ａ中の液体空気ライン５５を介して、気液タンク８２内に液体空気ＬＡが流入する。この結果、気液タンク８２内の液体空気ＬＡの量が増加し、この液体空気ＬＡにより気液タンク８２内の気化空気ＶＡが押し出される。この気化空気ＶＡの温度は、圧縮機１０が吸い込む空気の温度よりも低い。この気化空気ＶＡは、戻し空気ライン５４ａ中の気化空気ライン５８ａを経て、圧縮機１０の空気流路内に流入する。このため、圧縮機１０の空気流路中を流れる空気の平均温度が低下する。空気流路を流れる空気の体積流量が変わらなくても、空気流路を流れる空気の平均温度が低下すると、この空気流路を流れる空気の質量流量が増加する。
【0098】
なお、本実施形態では、第一実施形態における、気化空気ＶＡを加熱する加熱工程Ｓ６は実行されない。但し、液体空気タンク５３内の液体空気ＬＡの温度を５～１５℃程度にまで加熱する加熱器を設け、この加熱器で加熱工程を実行してもよい。
【0099】
以上のように、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２である際には、圧縮機１０の空気流路中に冷たい気化空気ＶＡが流入して、空気流路を流れる空気の質量流量が増加する。この結果、本実施形態では、圧縮機１０の空気流路中に冷たい気化空気ＶＡが流入しない場合よりも、燃焼器１７で生成される燃焼ガスの質量流量が多くなり、ガスタービン出力が増加する。
【0100】
以上のように、本実施形態では、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１である際には、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡを抽気して、ガスタービン出力を低下させ、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２である際には、圧縮機１０の空気流路中に冷たい気化空気ＶＡが流入させて、ガスタービン出力を増加させている。このため、本実施形態では、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【0101】
また、本実施形態でも、液化工程Ｓ３において、気化工程Ｓ４で得られる低温熱エネルギーを利用して、圧縮空気ＣＡを冷却している。また、本実施形態でも、気化工程Ｓ４において、液化工程Ｓ３で得られる高温熱エネルギーを利用して、液体空気ＬＡを気化させている。このため、本実施形態でも、液化設備５０ａ外から供給される熱エネルギーを少なくすることができる。
【0102】
以上で説明した例では、圧縮機ケーシング１４内の空気流路中で、ＩＧＶ１５により吸気量が調節される前の空気が流れる流路部分に、戻し空気ＲＡを導く。つまり、以上で説明した例では、圧縮機ケーシング１４内の空気流路中で、ＩＧＶ１５の複数のガイドベーン１５ｖよりも軸線上流側Ｄａｕの流路部分に、戻し空気ＲＡを導く。しかしながら、圧縮機ケーシング１４内の空気流路中で、ＩＧＶ１５により吸気量が調節された後の空気が流れる流路部分に、戻し空気ＲＡを導いてもよい。つまり、圧縮機ケーシング１４内の空気流路中で、ＩＧＶ１５の複数のガイドベーン１５ｖよりも軸線下流側Ｄａｄの流路部分に、戻し空気ＲＡを導いてもよい。この場合、図４で、二点破線で示すように、圧縮機１０の複数の静翼列１２ｔのうち、いずれか一の静翼列１２ｔを構成する複数の静翼１２ｖに、気化空気ライン５８ａａを接続する。さらに、図５に示すように、気化空気ライン５８ａａが接続されている複数の静翼１２ｖのそれぞれに、静翼１２ｖ内を通り、気化空気ライン５８ａａに連通していると共に、静翼１２ｖの表面で開口している複数の空気通路１３を形成する。複数の空気通路１３のうち、いずれか一の空気通路１３は、静翼１２ｖの表面中で静翼１２ｖの前端１２ｆの近傍で開口し、他の空気通路１３は、静翼１２ｖの表面中で静翼１２ｖの後端１２ｒで開口する。
【0103】
以上のように、戻し空気ＲＡを圧縮機１０の静翼１２ｖに導く場合、この戻し空気ＲＡは、液体空気ＬＡであってもよい。この場合、図４で、二点破線で示すように、戻し空気ライン５４ａａの液体空気ライン５５ａが圧縮機１０の静翼１２ｖに接続される。なお、この場合、戻し空気ライン５４ａａは、気化空気ラインが不要になる。
【0104】
ここでは、静翼１２ｖの前端１２ｆの近傍及び後端１２ｒから、戻し空気ＲＡを圧縮機の空気流路中に流出させている。しかしながら、静翼１２ｖの後端１２ｒのみから戻し空気ＲＡを圧縮機の空気流路中に流出させてもよい。このように、静翼１２ｖの後端１２ｒのみから戻し空気ＲＡを流出させると、静翼１２ｖの周りの空気流れの乱れを抑えることができる。特に、静翼１２ｖに液体空気ＬＡを戻し空気ＲＡとして送る場合、静翼１２ｖの後端１２ｒのみから戻し空気ＲＡを流出させることが好ましい。
【0105】
「第三実施形態」
次に、本開示に係るガスタービンプラントの第三実施形態について、図６を用いて説明する。
次に、本開示に係るガスタービンプラントの第三実施形態について、図６を用いて説明する。
【0106】
本実施形態のガスタービンプラントは、図６に示すように、第一実施形態のガスタービンプラントと同様、ガスタービン１と、ＧＴ発電機３８と、ＧＴ電力供給設備３９と、タービン冷却装置３０と、排熱利用設備４０と、液化設備５０ｂと、制御装置１００と、を備える。但し、本実施形態の液化設備５０ｂは、第一実施形態の液化設備５０と異なる。
【0107】
本実施形態の液化設備５０ｂは、第一実施形態の液化設備５０と同様、抽気ライン５１と、抽気量調節弁５２と、液化系６０と、液体空気タンク５３と、加熱系８０ｂと、戻し空気ライン５４ｂと、液体空気ポンプ５６と、戻し量調節弁５７と、を備える。但し、本実施形態では、戻し空気ライン５４ｂによる戻し空気ＲＡの戻し先が第一実施形態と異なる。このため、本実施形態の加熱系８０ｂは、第一実施形態の加熱系８０と異なる。
【0108】
本実施形態の戻し空気ライン５４ｂは、第一実施形態の戻し空気ライン５４と同様、液体空気ライン５５と、気化空気ライン５８ｂとを有する。気化空気ライン５８ｂの接続先は、第一実施形態の気化空気ライン５８の接続先と異なり、タービン冷却装置３０の主冷却空気ライン３３ｍである。この場合、タービン冷却装置３０の主冷却空気ライン３３ｍ、燃焼器冷却空気ライン３３ｃ、動翼冷却空気ライン３３ｂ、及び静翼冷却空気ライン３３ｖは、いずれも、戻し空気ライン５４ｂの一部を構成することになる。よって、本実施形態では、ガスタービン１の高温部品に戻し空気ＲＡを導く。なお、ガスタービン１の高温部品に戻し空気ＲＡを送るために、必要に応じて、気化空気ライン５８ｂ中に圧縮機を設け、この気化空気ライン５８ｂ中の戻し空気ＲＡを昇圧してもよい。第一実施形態では、燃焼器１７に流入する圧縮空気ＣＡ中に戻し空気ＲＡを導くが、本実施形態では、高温部品を冷却するために、高温部品に戻し空気ＲＡを導く。よって、本実施形態における戻し空気ＲＡの温度は、第一実施形態における戻し空気ＲＡの温度よりも低くてよい。このため、本実施形態の加熱系８０ｂは、前述したように、第一実施形態の加熱系８０と異なる。
【0109】
本実施形態の加熱系８０ｂは、液体空気タンク５３からの液体空気ＬＡを加熱して、気化空気ＶＡを生成可能な第一加熱装置８１と、気化空気ＶＡを加熱可能な第二加熱装置８８と、を備える。但し、本実施形態の加熱系８０ｂは、第一実施形態の加熱系８０における第三加熱装置９５を備えていない。このため、本実施形態の気化空気ライン５８ｂには、第一実施形態における三次加熱器９６が設けられていない。
【0110】
本実施形態の液化系６０は、第一実施形態の液化系６０と同じである。よって、本実施形態の液化系６０は、一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１と、二次冷却器６２と、冷却装置６３と、気液分離タンク７７と、液体空気供給ライン７８と、液体空気供給調節弁７９と、を有する。
【0111】
制御装置１００の液化制御器１０３は、第一実施形態と同様、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１であるか第二開度θ２であるかを監視する。
【0112】
液化制御器１０３は、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１であると判断すると、第一実施形態と同様、抽気量調節弁５２に対して開指示を出力する。この結果、抽気量調節弁５２が開き、抽気工程Ｓ２が実行される。この抽気工程Ｓ２では、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡが抽気ライン５１を介して液化系６０に流入する。液化制御器１０３は、さらに、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１であると判断すると、液化系６０を駆動させる。この結果、第一実施形態と同様に、液化工程Ｓ３、及び気化工程Ｓ４が実行される。
【0113】
ＩＧＶ開度θが第一開度θ１である際には、以上の抽気工程Ｓ２、液化工程Ｓ３、及び気化工程Ｓ４が継続的に実行される。
【0114】
以上のように、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１である際には、第一実施形態と同様、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡが抽気されるので、この中間ケーシング４内から燃焼器１７に流入する圧縮空気ＣＡの流量が少なくなる。この結果、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡを抽気していない場合よりも、燃焼器１７で生成される燃焼ガスの流量が少なくなり、ガスタービン出力が低下する。
【0115】
液化制御器１０３は、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１ではないと判断すると、抽気量調節弁５２を閉じさせて、抽気工程Ｓ２が中止すると共に、液化系６０を停止させて、液化工程Ｓ３を中止する。
【0116】
液化制御器１０３は、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２であると判断すると、戻し量調節弁５７に対して開指示を出力すると共に、液体空気ポンプ５６及び加熱系８０ｂに駆動指示を出力する。この結果、戻し量調節弁５７が開き、液体空気ポンプ５６及び加熱系８０ｂが駆動して、戻し工程Ｓ５及び加熱工程Ｓ６が実行される。
【0117】
戻し工程Ｓ５では、液体空気タンク５３内の液体空気ＬＡが戻し空気ライン５４ｂ中の液体空気ライン５５を介して、気液タンク８２内に液体空気ＬＡが流入する。この結果、気液タンク８２内の液体空気ＬＡの量が増加し、この液体空気ＬＡにより気液タンク８２内の気化空気ＶＡが押し出される。この気化空気ＶＡは、戻し空気ライン５４ｂ中の気化空気ライン５８ｂを経て、二次加熱器９１に流入する。二次加熱器９１には、さらに、液化工程Ｓ３で加熱された蓄熱材ＨＧが蓄熱タンク８９から流入する。この結果、二次加熱器（第二加熱熱交換器）９１では、加熱された蓄熱材ＨＧと気化空気ＶＡとが熱交換され、蓄熱材ＨＧが冷却される一方で、気化空気ＶＡが加熱される（加熱工程Ｓ６）。冷却された蓄熱材ＨＧは、一次冷却器（第二冷却熱交換器）６１を経てから、蓄熱タンク８９に戻る。一方、蓄熱材ＨＧとの熱交換で加熱された気化空気ＶＡは、戻し空気ライン５４ｂの気化空気ライン５８ｂを介して、ガスタービン１の高温部品内に流入する。
【0118】
ＩＧＶ開度θが第二開度θ２である際には、以上の戻し工程Ｓ５及び加熱工程Ｓ６が継続的に実行される。
【0119】
以上のように、本実施形態では、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２である際には、液化設備５０ｂからの気化空気ＶＡがガスタービン１の高温部品に流入するので、この際、タービン冷却装置３０がガスタービン１から抽気する圧縮空気ＣＡの量を無くす、又は少なくすることができる。この結果、タービン２０が圧縮機１０を駆動するための出力が抑えられ、ガスタービン出力が増加する。
【0120】
以上のように、本実施形態では、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１である際には、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡを抽気して、ガスタービン出力を低下させ、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２である際には、高温部品内に気化空気ＶＡを流入させて、ガスタービン出力を増加させている。このため、本実施形態ではガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【0121】
本実施形態では、第一実施形態と同様、液化工程Ｓ３において、気化工程Ｓ４や加熱工程Ｓ６で得られる低温熱エネルギーを利用して、圧縮空気ＣＡを冷却している。また、本実施形態では、第一実施形態と同様、気化工程Ｓ４や加熱工程Ｓ６において、液化工程Ｓ３で得られる高温熱エネルギーを利用して、液体空気ＬＡや気化空気ＶＡを加熱している。このため、本実施形態でも、液化設備５０ｂ外から供給される熱エネルギーを少なくすることができる。
【0122】
「第四実施形態」
次に、本開示に係るガスタービンプラントの第四実施形態について、図７を用いて説明する。
次に、本開示に係るガスタービンプラントの第四実施形態について、図７を用いて説明する。
【0123】
本実施形態のガスタービンプラントは、図７に示すように、第一実施形態のガスタービンプラントと同様、ガスタービン１と、ＧＴ発電機３８と、ＧＴ電力供給設備３９と、タービン冷却装置３０と、排熱利用設備４０と、液化設備５０ｃと、制御装置１００と、を備える。但し、本実施形態の液化設備５０ｃは、第一実施形態の液化設備５０と異なる。
【0124】
本実施形態の液化設備５０ｃは、第一実施形態の液化設備５０と同様、抽気ライン５１と、抽気量調節弁５２と、液化系６０ｃと、液体空気タンク５３と、加熱系８０ｃと、戻し空気ライン５４と、液体空気ポンプ５６と、戻し量調節弁５７と、を備える。
【0125】
液化系６０ｃは、一次冷却器６１と、二次冷却器６２ｃと、冷却装置６３ｃと、気液分離タンク７７と、液体空気供給ライン７８と、液体空気供給調節弁７９と、を有する。一次冷却器６１及び二次冷却器６２ｃは、抽気ライン５１に設けられている。一次冷却器６１は、第一実施形態の一次冷却器６１と同様、圧縮空気ＣＡと蓄熱材ＨＧとを熱交換させて、圧縮空気ＣＡを冷却可能である。二次冷却器６２ｃは、第一実施形態の四次冷却器６７に対応し、一次冷却器６１で冷却された圧縮空気ＣＡと液体空気ＬＡとを熱交換可能である。本実施形態の冷却装置６３ｃは、以上の実施形態と異なり、膨張タービン６５等を有していない。本実施形態の冷却装置６３ｃは、液化ガスを貯蔵可能な液化ガスタンク７０と、二次冷却器６２ｃで冷却された圧縮空気ＣＡと液化ガスとを熱交換可能な第一冷却熱交換器７１と、第一冷却熱交換器７１の液化ガス入口と液化ガスタンク７０とを接続する液化ガスライン７２と、液化ガスライン７２中に設けられている液化ガスポンプ７２ｐ及び液化ガス調節弁７２ｖと、を有する。
【0126】
第一冷却熱交換器７１により冷却された圧縮空気ＣＡは、液体空気ＬＡになり、液体空気タンク５３に送られる。なお、第一冷却熱交換器７１と液体空気タンク５３との間に、第一実施形態における膨張弁７５及び気液分離タンク７７を設けてもよい。
【0127】
本実施形態の加熱系８０ｃは、液体空気タンク５３からの液体空気ＬＡを加熱して、気化空気ＶＡを生成可能な第一加熱装置８１と、第一加熱装置８１からの気化空気ＶＡを加熱可能な第二加熱装置８８と、第二加熱装置８８からの気化空気ＶＡを加熱可能な第三加熱装置９５と、を備える。
【0128】
第一加熱装置８１は、液体空気ＬＡと液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡとを貯蔵可能な気液タンク８２と、一次加熱器（第一加熱熱交換器）６２ｃと、加熱用液体空気ライン８３と、気化空気戻しライン８６と、加熱用液体空気ポンプ８４と、加熱用液体空気調節弁８５と、を有する。
【0129】
加熱用液体空気ライン８３は、気液タンク８２の液体空気出口と一次加熱器６２ｃの液体空気入口と、を接続する。この加熱用液体空気ライン８３には、加熱用液体空気ポンプ８４及び加熱用液体空気調節弁８５が設けられている。気化空気戻しライン８６は、一次加熱器６２ｃの気化空気出口と気液タンク８２の気化空気入口とを接続する。第一実施形態と同様、この第一加熱装置８１により、液体空気ＬＡを気化させる気化工程Ｓ４が実行される。
【0130】
一次加熱器（第一加熱熱交換器）６２ｃは、圧縮空気ＣＡと液体空気ＬＡとを熱交換させる熱交換器で、前述の二次冷却器６２ｃでもある。
【0131】
第二加熱装置８８は、第一実施形態の第二加熱装置８８と同じである。また、第三加熱装置９５は、第一実施形態の第三加熱装置９５と同じである。
【0132】
制御装置１００の液化制御器１０３は、以上の各実施形態と同様、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１であるか第二開度θ２であるかを監視する。
【0133】
液化制御器１０３により、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１であると判断されると、第一実施形態と同様、抽気工程Ｓ２、液化工程Ｓ３、及び気化工程Ｓ４が実行される。但し、本実施形態の液化工程Ｓ３では、液化ガスタンク７０内の液化ガスと抽気ライン５１を流れてきた圧縮空気ＣＡとを熱交換させて、圧縮空気ＣＡを冷却する工程が含まれる。また、液化制御器１０３により、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２であると判断されると、第一実施形態と同様、気化工程Ｓ４で気化した空気の加熱工程Ｓ６が実行される。
【0134】
以上のように、本実施形態でも、ＩＧＶ開度θが第一開度θ１である際には、中間ケーシング４内の圧縮空気ＣＡを抽気して、ガスタービン出力を低下させ、ＩＧＶ開度θが第二開度θ２である際には、圧縮機１０の空気流路中に冷たい気化空気ＶＡが流入させて、ガスタービン出力を増加させている。このため、本実施形態でも、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【0135】
本実施形態でも、液化工程Ｓ３において、気化工程Ｓ４で得られる低温熱エネルギーを利用して、圧縮空気ＣＡを冷却している。また、本実施形態でも、気化工程Ｓ４において、液化工程Ｓ３で得られる高温熱エネルギーを利用して、液体空気ＬＡを気化させている。このため、本実施形態でも、液化設備５０ｃ外から供給される熱エネルギーを少なくすることができる。
【0136】
なお、本実施形態において、圧縮空気ＣＡを液化されるにあたり、この圧縮空気ＣＡをさらに圧縮する必要がある場合には、第一実施形態のブースト圧縮機６４を設けてもよい。
【0137】
また、本実施形態は、第一実施形態の変形例であるが、第二実施形態の冷却装置６３や第三実施形態の冷却装置６３を、本実施形態の冷却装置６３ｃと同様に構成してもよい。
【0138】
「変形例」
第一実施形態において、液化設備５０から中間ケーシング４内に戻し空気ＲＡが供給されているときや、第二実施形態において、液化設備５０ａから圧縮機ケーシング１４の空気流路中に戻し空気ＲＡが供給されているとき、燃料制御器１０１は、以下の状態ａ，ｂ，ｃを満たすことを条件にして、この戻し空気ＲＡの流量に応じて、燃料流量を多くしてもよい。
ａ．燃焼器１７内で燃料が安定燃焼する。
ｂ．燃焼器１７からの流出した燃焼ガス（排気ガス）がこの燃焼ガスに対する各種規制値を超えない。
ｃ．高温部品の保護の観点から定められた燃焼ガスの許容最大温度を超えない。
第一実施形態において、液化設備５０から中間ケーシング４内に戻し空気ＲＡが供給されているときや、第二実施形態において、液化設備５０ａから圧縮機ケーシング１４の空気流路中に戻し空気ＲＡが供給されているとき、燃料制御器１０１は、以下の状態ａ，ｂ，ｃを満たすことを条件にして、この戻し空気ＲＡの流量に応じて、燃料流量を多くしてもよい。
ａ．燃焼器１７内で燃料が安定燃焼する。
ｂ．燃焼器１７からの流出した燃焼ガス（排気ガス）がこの燃焼ガスに対する各種規制値を超えない。
ｃ．高温部品の保護の観点から定められた燃焼ガスの許容最大温度を超えない。
【0139】
以上の実施形態では、液化工程Ｓ３中に、圧縮空気ＣＡの冷却により得られた熱により液体空気ＬＡを気化させる気化工程Ｓ４も実行する。しかしながら、圧縮空気ＣＡと液体空気ＬＡとを熱交換させない場合には、加熱工程Ｓ６と並行して気化工程Ｓ４を実行してもよい。
【0140】
以上の各実施形態の液化系は、複数の冷却器を備えているが、冷却器の数は、以上の各実施形態で例示した数に限定されない。また、以上の各実施形態の加熱系は、一以上の加熱器を備えているが、加熱器の数は、以上の実施形態で例示した数に限定されない。
【0141】
また、以上の各実施形態の液化系に、圧縮空気中のアルゴンを分離するアルゴン分離器を設けてもよい。例えば、図８に示す液化系６０ｄのように、気液分離タンク７７よりも圧縮空気流れの上流側に、アルゴン分離器１１０を設けてもよい。
【0142】
このアルゴン分離器１１０は、深冷分離法で圧縮空気中からアルゴンを分離する。この深冷分離法は、圧縮空気を構成する複数の種のガス毎の沸点の違いを利用して、特定の種のガスを分離する方法である。例えば、酸素の沸点は－１８３℃で、アルゴンの沸点は－１８５．８℃で、窒素の沸点は－１９５．８℃である。図８に示す例では、アルゴン分離器１１０が圧縮空気中から深冷分離によりアルゴンを分離する。すなわち、図９に示すように、液化工程Ｓ３ａは、アルゴン分離工程Ｓ３ａａを含み、このアルゴン分離工程Ｓ３ａａで、排気ガス中のアルゴンを深冷分離する。アルゴン分離器１１０で分離されたアルゴンは、例えば、アルゴン回収タンク１１１に送られる。また、アルゴンが除かれた圧縮空気は、さらに冷却されてから、膨張弁７５を介して気液分離タンク７７に送られる、又は、直接、膨張弁７５を介して気液分離タンク７７に送られる。ここでのアルゴンが除かれた圧縮空気の主成分は、窒素と酸素である。
【0143】
以上の各実施形態のガスタービンプラントは、ガスタービン１の駆動で発電するＧＴ発電機３８と蒸気タービン４３の駆動で発電するＳＴ発電機４８との二つの発電機を備える。しかしながら、ガスタービンプラントは、一つの発電機のみを備えてもよい。この場合、一つの発電機は、ガスタービン１の駆動でも蒸気タービン４３の駆動でも発電可能である。
【0144】
以上の各実施形態のガスタービンプラントは、排熱利用設備４０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４０を備えていなくてもよい。
【0145】
以上の各実施形態のガスタービンプラントは、完成プラントとしてのガスタービンプラントである。ところで、ガスタービンプラントが、以上の各実施形態における液化設備及び液化制御器を備えていない場合、以上の各実施形態における液化設備、及び液化制御器を追加する工程を実行して、このガスタービンプラントを改造してもよい。なお、以上の各実施形態のガスタービンプラントにおける制御装置１００は、コンピュータであるため、ガスタービンプラントの改造で、液化制御器１０３を追加する場合には、コンピュータを液化制御器１０３として機能させるプログラムを、このコンピュータにインストールすればよい。
【0146】
「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。
【0147】
（１）第一態様におけるガスタービンプラントは、
空気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ＣＡ中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１７と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービン２０と、を有するガスタービン１と、気体の空気を液化可能な液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、前記液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃを制御する液化制御器１０３と、を備える。前記圧縮機１０は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータ１１と、前記圧縮機ロータ１１の外周を覆う圧縮機ケーシング１４と、前記圧縮機ケーシング１４の内周側に設けられている複数の静翼１２ｖと、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器１５と、を有する。前記液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、前記圧縮機１０からの前記圧縮空気ＣＡの一部を抽気可能な抽気ライン５１と、前記抽気ライン５１を流れる前記圧縮空気ＣＡを液化可能な液化系６０，６０ａ，６０ｃと、前記抽気ライン５１を流れる前記圧縮空気ＣＡの流量を調節可能な抽気量調節弁５２と、前記液化系６０，６０ａ，６０ｃで液化した前記圧縮空気ＣＡである液体空気ＬＡを貯蔵可能な液体空気タンク５３と、前記液体空気タンク５３内の前記液体空気ＬＡ又は前記液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡである戻し空気ＲＡを、前記ガスタービン１中で空気又は圧縮空気ＣＡが流れる流路、又は前記ガスタービン１を構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導くことが可能な戻し空気ライン５４，５４ａ，５４ａａ，５４ｂと、前記戻し空気ライン５４，５４ａ，５４ａａ，５４ｂを流れる前記戻し空気ＲＡの流量を調節可能な戻し量調節弁５７と、を有する。前記液化制御器１０３は、前記吸気量調節器１５の開度が第一開度θ１のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度θ１に相当する値のときに、前記抽気量調節弁５２を開けて、前記圧縮空気ＣＡを前記液化系６０，６０ａ，６０ｃに導かせ、前記吸気量調節器１５の開度が前記第一開度θ１よりも大きな開度である第二開度θ２のとき又は前記パラメータが前記第二開度θ２に相当する値のときに、前記戻し量調節弁５７を開けて、前記戻し空気ＲＡを前記ガスタービン１に導かせる。前記第一開度θ１は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を、前記ガスタービン１の出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
空気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ＣＡ中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１７と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービン２０と、を有するガスタービン１と、気体の空気を液化可能な液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、前記液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃを制御する液化制御器１０３と、を備える。前記圧縮機１０は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータ１１と、前記圧縮機ロータ１１の外周を覆う圧縮機ケーシング１４と、前記圧縮機ケーシング１４の内周側に設けられている複数の静翼１２ｖと、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器１５と、を有する。前記液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、前記圧縮機１０からの前記圧縮空気ＣＡの一部を抽気可能な抽気ライン５１と、前記抽気ライン５１を流れる前記圧縮空気ＣＡを液化可能な液化系６０，６０ａ，６０ｃと、前記抽気ライン５１を流れる前記圧縮空気ＣＡの流量を調節可能な抽気量調節弁５２と、前記液化系６０，６０ａ，６０ｃで液化した前記圧縮空気ＣＡである液体空気ＬＡを貯蔵可能な液体空気タンク５３と、前記液体空気タンク５３内の前記液体空気ＬＡ又は前記液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡである戻し空気ＲＡを、前記ガスタービン１中で空気又は圧縮空気ＣＡが流れる流路、又は前記ガスタービン１を構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導くことが可能な戻し空気ライン５４，５４ａ，５４ａａ，５４ｂと、前記戻し空気ライン５４，５４ａ，５４ａａ，５４ｂを流れる前記戻し空気ＲＡの流量を調節可能な戻し量調節弁５７と、を有する。前記液化制御器１０３は、前記吸気量調節器１５の開度が第一開度θ１のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度θ１に相当する値のときに、前記抽気量調節弁５２を開けて、前記圧縮空気ＣＡを前記液化系６０，６０ａ，６０ｃに導かせ、前記吸気量調節器１５の開度が前記第一開度θ１よりも大きな開度である第二開度θ２のとき又は前記パラメータが前記第二開度θ２に相当する値のときに、前記戻し量調節弁５７を開けて、前記戻し空気ＲＡを前記ガスタービン１に導かせる。前記第一開度θ１は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を、前記ガスタービン１の出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
【0148】
本態様では、吸気量をガスタービン１の出力が定格出力のときの吸気量より少なくしているときの第一開度θ１のとき、圧縮機１０からの圧縮空気ＣＡの一部が液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃに抽気される。このため、この中間ケーシング４内から燃焼器１７に流入する圧縮空気ＣＡの流量が少なくなる。よって、本態様では、第一開度θ１のとき、圧縮機１０からの圧縮空気ＣＡが抽気していない場合よりも、燃焼器１７で生成される燃焼ガスの流量が少なくなり、ガスタービン出力が低下する。
【0149】
また、本態様では、第一開度θ１よりも大きな開度である第二開度θ２のとき、液体空気タンク５３内の液体空気ＬＡ又は液体空気ＬＡが気化した空気である戻し空気ＲＡが、ガスタービン１中で空気又は圧縮空気ＣＡが流れる流路、又はガスタービン１を構成する部品中で燃焼ガスに接触する高温部品に導かれる。例えば、第二開度θ２のとき、戻し空気ＲＡがガスタービン１中で空気又は圧縮空気ＣＡが流れる流路に導かれる場合、戻し空気ＲＡがこの流路に導かれない場合によりも、燃焼器１７で生成される燃焼ガスの流量が多くなり、ガスタービン出力が増加する。また、第二開度θ２のとき、戻し空気ＲＡがガスタービン１の高温部品に導かれる場合、戻し空気ＲＡが高温部品に導かれない場合によりも、高温部品を冷却するための圧縮空気ＣＡの流量が少なくなって、燃焼器１７に流入する空気の流量が多くなり、ガスタービン出力が増加する。
【0150】
よって、本態様では、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【0151】
（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、前記第一開度θ１は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を最も少なくすることができる最小開度ｍｉｎである。
前記第一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記第一開度θ１は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を最も少なくすることができる最小開度ｍｉｎである。
【0152】
（３）第三態様におけるガスタービンプラントは、
前記第一態様又は前記第二態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記第二開度θ２は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を最も多くすることができる最大開度ｍａｘである。
前記第一態様又は前記第二態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記第二開度θ２は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を最も多くすることができる最大開度ｍａｘである。
【0153】
（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、前記液化系６０，６０ａは、前記抽気ライン５１からの前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な冷却装置６３を備える。前記冷却装置６３は、前記抽気ライン５１からの前記圧縮空気ＣＡをさらに圧縮して、高圧縮空気ＨＣＡを生成可能なブースト圧縮機６４と、前記高圧縮空気ＨＣＡの一部を断熱膨張させて、低温低圧空気ＬＬＡを生成可能な膨張タービン６５と、前記高圧縮空気ＨＣＡの他の一部と前記低温低圧空気ＬＬＡとを熱交換させて、前記高圧縮空気ＨＣＡを冷却可能な第一冷却熱交換器６７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、前記液化系６０，６０ａは、前記抽気ライン５１からの前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な冷却装置６３を備える。前記冷却装置６３は、前記抽気ライン５１からの前記圧縮空気ＣＡをさらに圧縮して、高圧縮空気ＨＣＡを生成可能なブースト圧縮機６４と、前記高圧縮空気ＨＣＡの一部を断熱膨張させて、低温低圧空気ＬＬＡを生成可能な膨張タービン６５と、前記高圧縮空気ＨＣＡの他の一部と前記低温低圧空気ＬＬＡとを熱交換させて、前記高圧縮空気ＨＣＡを冷却可能な第一冷却熱交換器６７と、を有する。
【0154】
（５）第五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、前記液化系６０ｃは、前記抽気ライン５１からの前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な冷却装置６３ｃを備える。前記冷却装置６３ｃは、液化ガスを貯蔵可能な液化ガスタンク７０と、前記抽気ライン５１を流れる前記圧縮空気ＣＡと前記液化ガスとを熱交換させて、前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な第一冷却熱交換器７１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、前記液化系６０ｃは、前記抽気ライン５１からの前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な冷却装置６３ｃを備える。前記冷却装置６３ｃは、液化ガスを貯蔵可能な液化ガスタンク７０と、前記抽気ライン５１を流れる前記圧縮空気ＣＡと前記液化ガスとを熱交換させて、前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な第一冷却熱交換器７１と、を有する。
【0155】
（６）第六態様におけるガスタービンプラントは、
前記第四態様又は前記第五態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、前記液体空気タンク５３からの前記液体空気ＬＡを加熱する加熱系８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃを備える。
前記第四態様又は前記第五態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、前記液体空気タンク５３からの前記液体空気ＬＡを加熱する加熱系８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃを備える。
【0156】
（７）第七態様におけるガスタービンプラントは、
前記第六態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記加熱系８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃは、前記液体空気タンク５３からの前記液体空気ＬＡを加熱して、前記液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡを生成可能な第一加熱装置８１，８１ｃを備える。
前記第六態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記加熱系８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃは、前記液体空気タンク５３からの前記液体空気ＬＡを加熱して、前記液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡを生成可能な第一加熱装置８１，８１ｃを備える。
【0157】
（８）第八態様におけるガスタービンプラントは、
前記第七態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記第一加熱装置８１，８１ｃは、前記液体空気ＬＡ及び前記気化空気ＶＡを貯蔵可能な気液タンク８２と、前記気液タンク８２内の前記液体空気ＬＡと前記圧縮空気ＣＡとを熱交換させて、前記液体空気ＬＡを加熱して前記液体空気ＬＡを前記気化空気ＶＡとして前記気液タンク８２内に戻す一方で、前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な第一加熱熱交換器６７，６２ｃと、を有する。前記液化系６０，６０ａ，６０ｃは、前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な冷却熱交換器として前記第一加熱熱交換器６７，６２ｃを有する。
前記第七態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記第一加熱装置８１，８１ｃは、前記液体空気ＬＡ及び前記気化空気ＶＡを貯蔵可能な気液タンク８２と、前記気液タンク８２内の前記液体空気ＬＡと前記圧縮空気ＣＡとを熱交換させて、前記液体空気ＬＡを加熱して前記液体空気ＬＡを前記気化空気ＶＡとして前記気液タンク８２内に戻す一方で、前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な第一加熱熱交換器６７，６２ｃと、を有する。前記液化系６０，６０ａ，６０ｃは、前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な冷却熱交換器として前記第一加熱熱交換器６７，６２ｃを有する。
【0158】
本態様では、液化系６０，６０ａ，６０ｃで圧縮空気ＣＡを冷却する過程で、加熱系８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃで液体空気ＬＡ又は気化空気ＶＡを加熱する過程で得られる低温熱エネルギーを利用して、圧縮空気ＣＡを冷却することができる。また、本態様では、加熱系８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃで液体空気ＬＡ又は気化空気ＶＡを加熱する過程で、液化系６０，６０ａ，６０ｃで圧縮空気ＣＡを冷却する過程で得られる高温熱エネルギーを利用して、液体空気ＬＡや気化空気ＶＡを加熱することができる。このため、本態様では、液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ外から供給される熱エネルギーを少なくすることができる。
【0159】
（９）第九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、前記液化設備５０，５０ｂは、前記液体空気タンク５３からの前記液体空気ＬＡを加熱する加熱系８０，８０ｂを備える。前記加熱系８０，８０ｂは、前記液体空気タンク５３からの前記液体空気ＬＡを加熱して、前記液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡを生成可能な第一加熱装置８１を備える。
前記第一加熱装置８１は、前記液体空気ＬＡ及び前記気化空気ＶＡを貯蔵可能な気液タンク８２と、前記気液タンク８２からの前記液体空気ＬＡと、前記ブースト圧縮機６４からの前記高圧縮空気ＨＣＡの前記他の一部とを熱交換させて、前記液体空気ＬＡを加熱して前記液体空気ＬＡを前記気化空気ＶＡとして前記気液タンク８２内に戻す一方で、前記高圧縮空気ＨＣＡの前記他の一部を冷却可能な第一加熱熱交換器６７と、を有する。前記液化系６０は、前記第一冷却熱交換器６７として前記第一加熱熱交換器６７を有する。前記第一冷却熱交換器６７としての前記第一加熱熱交換器６７は、前記気液タンク８２からの前記液体空気ＬＡ及び前記膨張タービン６５からの前記低温低圧空気ＬＬＡと、前記ブースト圧縮機６４からの前記高圧縮空気ＨＣＡの前記他の一部と、を熱交換可能である。
前記第四態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記液化設備５０，５０ｂは、前記液体空気タンク５３からの前記液体空気ＬＡを加熱する加熱系８０，８０ｂを備える。前記加熱系８０，８０ｂは、前記液体空気タンク５３からの前記液体空気ＬＡを加熱して、前記液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡを生成可能な第一加熱装置８１を備える。
前記第一加熱装置８１は、前記液体空気ＬＡ及び前記気化空気ＶＡを貯蔵可能な気液タンク８２と、前記気液タンク８２からの前記液体空気ＬＡと、前記ブースト圧縮機６４からの前記高圧縮空気ＨＣＡの前記他の一部とを熱交換させて、前記液体空気ＬＡを加熱して前記液体空気ＬＡを前記気化空気ＶＡとして前記気液タンク８２内に戻す一方で、前記高圧縮空気ＨＣＡの前記他の一部を冷却可能な第一加熱熱交換器６７と、を有する。前記液化系６０は、前記第一冷却熱交換器６７として前記第一加熱熱交換器６７を有する。前記第一冷却熱交換器６７としての前記第一加熱熱交換器６７は、前記気液タンク８２からの前記液体空気ＬＡ及び前記膨張タービン６５からの前記低温低圧空気ＬＬＡと、前記ブースト圧縮機６４からの前記高圧縮空気ＨＣＡの前記他の一部と、を熱交換可能である。
【0160】
本態様では、液化系６０で圧縮空気ＣＡを冷却する過程で、加熱系８０，８０ｂで液体空気ＬＡ又は気化空気ＶＡを加熱する過程で得られる低温熱エネルギーを利用して、圧縮空気ＣＡを冷却することができる。また、本態様では、加熱系８０，８０ｂで液体空気ＬＡ又は気化空気ＶＡを加熱する過程で、液化系６０で圧縮空気ＣＡを冷却する過程で得られる高温熱エネルギーを利用して、液体空気ＬＡや気化空気ＶＡを加熱することができる。このため、本態様では、液化設備５０，５０ｂ外から供給される熱エネルギーを少なくすることができる。
【0161】
（１０）第十態様におけるガスタービンプラントは、
前記第七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、前記加熱系８０，８０ｂ，８０ｃは、前記第一加熱装置８１からの前記気化空気ＶＡを加熱可能な第二加熱装置８８を備える。
前記第七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、前記加熱系８０，８０ｂ，８０ｃは、前記第一加熱装置８１からの前記気化空気ＶＡを加熱可能な第二加熱装置８８を備える。
【0162】
（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、前記液化系６０，６０ｃは、前記冷却装置６３，６３ｃに至る前の前記圧縮空気ＣＡと蓄熱材ＨＧとを熱交換させて、前記蓄熱材ＨＧを加熱可能である一方で、前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な第二冷却熱交換器６１を有する。前記第二加熱装置８８は、前記第二冷却熱交換器６１で加熱された前記蓄熱材ＨＧを貯蔵可能な蓄熱タンク８９と、前記蓄熱タンク８９からの前記蓄熱材ＨＧと前記第一加熱装置８１からの前記気化空気ＶＡとを熱交換させて、前記気化空気ＶＡを加熱可能である一方で、前記蓄熱材ＨＧを冷却可能な第二加熱熱交換器９１と、を有する。前記第二冷却熱交換器６１は、前記冷却装置６３に至る前の前記圧縮空気ＣＡと前記第二加熱熱交換器９１で冷却された前記蓄熱材ＨＧとを熱交換可能である。
前記第十態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記液化系６０，６０ｃは、前記冷却装置６３，６３ｃに至る前の前記圧縮空気ＣＡと蓄熱材ＨＧとを熱交換させて、前記蓄熱材ＨＧを加熱可能である一方で、前記圧縮空気ＣＡを冷却可能な第二冷却熱交換器６１を有する。前記第二加熱装置８８は、前記第二冷却熱交換器６１で加熱された前記蓄熱材ＨＧを貯蔵可能な蓄熱タンク８９と、前記蓄熱タンク８９からの前記蓄熱材ＨＧと前記第一加熱装置８１からの前記気化空気ＶＡとを熱交換させて、前記気化空気ＶＡを加熱可能である一方で、前記蓄熱材ＨＧを冷却可能な第二加熱熱交換器９１と、を有する。前記第二冷却熱交換器６１は、前記冷却装置６３に至る前の前記圧縮空気ＣＡと前記第二加熱熱交換器９１で冷却された前記蓄熱材ＨＧとを熱交換可能である。
【0163】
本態様では、液化系６０，６０ｃで圧縮空気ＣＡを冷却する過程で、加熱系８０，８０ｂ，８０ｃで気化空気ＶＡを加熱する過程で得られる低温熱エネルギーを利用して、圧縮空気ＣＡを冷却することができる。また、本態様では、加熱系８０，８０ｂ，８０ｃで気化空気ＶＡを加熱する過程で、液化系６０，６０ｃで圧縮空気ＣＡを冷却する過程で得られる高温熱エネルギーを利用して、液体空気ＬＡや気化空気ＶＡを加熱することができる。このため、本態様では、液化設備５０，５０ｂ，５０ｃ外から供給される熱エネルギーを少なくすることができる。
【0164】
（１２）第十二態様におけるガスタービンプラントは、
前記第十一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記加熱系８０，８０ｃは、前記第二加熱装置８８からの前記気化空気ＶＡを加熱可能な第三加熱装置９５を備える。
前記戻し空気ライン５４は、前記第三加熱装置９５で加熱された前記気化空気ＶＡを前記戻し空気ＲＡとして、前記ガスタービン１中で前記圧縮空気ＣＡが流れる流路に導くことが可能である。
前記第十一態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記加熱系８０，８０ｃは、前記第二加熱装置８８からの前記気化空気ＶＡを加熱可能な第三加熱装置９５を備える。
前記戻し空気ライン５４は、前記第三加熱装置９５で加熱された前記気化空気ＶＡを前記戻し空気ＲＡとして、前記ガスタービン１中で前記圧縮空気ＣＡが流れる流路に導くことが可能である。
【0165】
本態様では、第一開度θ１よりも大きな開度である第二開度θ２のとき、ガスタービン１中で圧縮空気ＣＡが流れる流路に導かれる戻し空気ＲＡの温度を高めることができる。
このため、本態様では、戻し空気ＲＡを第三加熱装置９５で加熱しない場合によりも、燃焼器１７に流入する空気の温度が高まり、ガスタービン出力が増加する。
このため、本態様では、戻し空気ＲＡを第三加熱装置９５で加熱しない場合によりも、燃焼器１７に流入する空気の温度が高まり、ガスタービン出力が増加する。
【0166】
（１３）第十三態様におけるガスタービンプラントは、
前記第十二態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記ガスタービン１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蒸気を発生可能な排熱回収ボイラー４１を備える。前記第三加熱装置９５は、前記第二加熱装置８８からの前記気化空気ＶＡと前記排熱回収ボイラー４１からの前記蒸気とを熱交換させて、前記気化空気ＶＡを加熱可能な第三加熱熱交換器９６を有する。
前記第十二態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記ガスタービン１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蒸気を発生可能な排熱回収ボイラー４１を備える。前記第三加熱装置９５は、前記第二加熱装置８８からの前記気化空気ＶＡと前記排熱回収ボイラー４１からの前記蒸気とを熱交換させて、前記気化空気ＶＡを加熱可能な第三加熱熱交換器９６を有する。
【0167】
本態様では、ガスタービンプラント内で得られた高温熱エネルギーを利用して、気化空気ＶＡを加熱することができる。このため、本態様では、ガスタービンプラント外から供給される熱エネルギーを少なくすることができる。
【0168】
（１４）第十四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十三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、前記液化系６０ｄは、前記液化系６０dでの前記圧縮空気ＣＡの液化過程で、前記圧縮空気ＣＡ中のアルゴンを深冷分離可能なアルゴン分離器１１０を有する。
前記第一態様から前記第十三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、前記液化系６０ｄは、前記液化系６０dでの前記圧縮空気ＣＡの液化過程で、前記圧縮空気ＣＡ中のアルゴンを深冷分離可能なアルゴン分離器１１０を有する。
【0169】
本態様では、圧縮空気ＣＡの液化過程で、圧縮空気ＣＡからアルゴンを分離することができる。
【0170】
（１５）第十五四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十四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、前記戻し空気ライン５４は、前記戻し空気ＲＡを前記ガスタービン１中で前記圧縮空気ＣＡが流れる流路に導くことが可能である。
前記第一態様から前記第十四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、前記戻し空気ライン５４は、前記戻し空気ＲＡを前記ガスタービン１中で前記圧縮空気ＣＡが流れる流路に導くことが可能である。
【0171】
本態様では、第一開度θ１よりも大きな開度である第二開度θ２のとき、戻し空気ＲＡをガスタービン１中で圧縮空気ＣＡが流れる流路に導くことができる。このため、本態様では、戻し空気ＲＡがこの流路に導かれない場合によりも、燃焼器１７で生成される燃焼ガスの流量が多くなり、ガスタービン出力が増加する。
【0172】
（１６）第十六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十一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、前記戻し空気ライン５４ａ，５４ａａは、前記戻し空気ＲＡを前記圧縮機ケーシング１４内の空気が流れる空気流路中に導くことが可能である。
前記第一態様から前記第十一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、前記戻し空気ライン５４ａ，５４ａａは、前記戻し空気ＲＡを前記圧縮機ケーシング１４内の空気が流れる空気流路中に導くことが可能である。
【0173】
本態様では、第一開度θ１よりも大きな開度である第二開度θ２のとき、戻し空気ＲＡを圧縮機ケーシング１４内の空気流路に導くことができる。このため、第二開度θ２のとき、空気流路中を流れる空気の平均温度が低下する。空気流路を流れる空気の体積流量が変わらなくても、空気流路を流れる空気の平均温度が低下すると、空気流路を流れる空気の質量流量が増加する。よって、本態様では、第二開度θ２のとき、圧縮機１０の空気流路中に冷たい気化空気ＶＡが流入しない場合よりも、燃焼器１７で生成される燃焼ガスの質量流量が多くなり、ガスタービン出力が増加する。
【0174】
（１７）第十七態様におけるガスタービンプラントは、
前記第十六態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記戻し空気ライン５４は、前記戻し空気ＲＡを、前記圧縮機ケーシング１４内の前記空気流路中で前記吸気量調節器１５により吸気量が調節される前の空気が流れる流路部分に導くことが可能である。
前記第十六態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記戻し空気ライン５４は、前記戻し空気ＲＡを、前記圧縮機ケーシング１４内の前記空気流路中で前記吸気量調節器１５により吸気量が調節される前の空気が流れる流路部分に導くことが可能である。
【0175】
（１８）第十八態様におけるガスタービンプラントは、
前記第十六態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機１０の前記複数の静翼１２ｖのうち、少なくとも一の静翼１２ｖには、前記静翼１２ｖ内を通り、前記静翼１２ｖの表面で開口している空気通路１３が形成され、前記戻し空気ライン５４ａａは、前記戻し空気ＲＡを前記静翼１２ｖ内の前記空気通路１３中に導くことが可能である。
前記第十六態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機１０の前記複数の静翼１２ｖのうち、少なくとも一の静翼１２ｖには、前記静翼１２ｖ内を通り、前記静翼１２ｖの表面で開口している空気通路１３が形成され、前記戻し空気ライン５４ａａは、前記戻し空気ＲＡを前記静翼１２ｖ内の前記空気通路１３中に導くことが可能である。
【0176】
（１９）第十九態様におけるガスタービンプラントは、
前記第十八態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記戻し空気ライン５４ａａは、前記液体空気ＬＡを前記戻し空気ＲＡとして前記静翼１２ｖの前記空気通路１３中に導くことが可能である。
前記第十八態様におけるガスタービンプラントにおいて、前記戻し空気ライン５４ａａは、前記液体空気ＬＡを前記戻し空気ＲＡとして前記静翼１２ｖの前記空気通路１３中に導くことが可能である。
【0177】
（２０）第二十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、前記高温部品には、前記高温部品内を通り、前記高温部品で前記燃焼ガスに接する表面で開口している冷却空気通路２３が形成されている。前記戻し空気ライン５４ｂは、前記高温部品の前記冷却空気通路２３に、前記戻し空気ＲＡを導くことが可能である。
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、前記高温部品には、前記高温部品内を通り、前記高温部品で前記燃焼ガスに接する表面で開口している冷却空気通路２３が形成されている。前記戻し空気ライン５４ｂは、前記高温部品の前記冷却空気通路２３に、前記戻し空気ＲＡを導くことが可能である。
【0178】
本態様では、第一開度θ１よりも大きな開度である第二開度θ２のとき、戻し空気ＲＡをガスタービン１の高温部品に導くことができる。このため、第二開度θ２のとき、戻し空気ＲＡが高温部品に導かれない場合によりも、高温部品を冷却するための圧縮空気ＣＡの流量が少なくなって、燃焼器１７に流入する空気の流量が多くなり、ガスタービン出力が増加する。
【0179】
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。
【0180】
（２１）第二十一態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、以下のガスタービンプラントに適用される。
このガスタービンプラントは、ガスタービン１を備える。前記ガスタービン１は、空気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ＣＡ中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１７と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービン２０と、を有する。前記圧縮機１０は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータ１１と、前記圧縮機ロータ１１の外周を覆う圧縮機ケーシング１４と、前記圧縮機ケーシング１４の内周側に設けられている複数の静翼１２ｖと、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器１５と、を有する。
上記運転方法は、前記圧縮機１０からの前記圧縮空気ＣＡの一部を抽気する抽気工程Ｓ２と、前記抽気工程Ｓ２で抽気された前記圧縮空気ＣＡを液化して液体空気ＬＡを生成する液化工程Ｓ３と、前記液体空気ＬＡ又は前記液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡである戻し空気ＲＡを、前記ガスタービン１中で空気又は圧縮空気ＣＡが流れる流路、又は前記ガスタービン１を構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導く戻し工程Ｓ５と、を含む。前記吸気量調節器１５の開度が第一開度θ１のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度θ１に相当する値のときに、前記抽気工程Ｓ２及び前記液化工程Ｓ３を実行する。前記吸気量調節器１５の開度が前記第一開度θ１より大きな第二開度θ２のとき又は前記パラメータが前記第二開度θ２に相当する値のときに、前記戻し工程Ｓ５を実行する。前記第一開度θ１は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を、前記ガスタービン１の出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
このガスタービンプラントは、ガスタービン１を備える。前記ガスタービン１は、空気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ＣＡ中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１７と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービン２０と、を有する。前記圧縮機１０は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータ１１と、前記圧縮機ロータ１１の外周を覆う圧縮機ケーシング１４と、前記圧縮機ケーシング１４の内周側に設けられている複数の静翼１２ｖと、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器１５と、を有する。
上記運転方法は、前記圧縮機１０からの前記圧縮空気ＣＡの一部を抽気する抽気工程Ｓ２と、前記抽気工程Ｓ２で抽気された前記圧縮空気ＣＡを液化して液体空気ＬＡを生成する液化工程Ｓ３と、前記液体空気ＬＡ又は前記液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡである戻し空気ＲＡを、前記ガスタービン１中で空気又は圧縮空気ＣＡが流れる流路、又は前記ガスタービン１を構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導く戻し工程Ｓ５と、を含む。前記吸気量調節器１５の開度が第一開度θ１のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度θ１に相当する値のときに、前記抽気工程Ｓ２及び前記液化工程Ｓ３を実行する。前記吸気量調節器１５の開度が前記第一開度θ１より大きな第二開度θ２のとき又は前記パラメータが前記第二開度θ２に相当する値のときに、前記戻し工程Ｓ５を実行する。前記第一開度θ１は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を、前記ガスタービン１の出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
【0181】
本態様の運転方法を実行することで、第一態様におけるガスタービンプラントと同様、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【0182】
（２２）第二十二態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第二十一態様おけるガスタービンプラントの運転方法において、前記第一開度θ１は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を最も少なくすることができる最小開度ｍｉｎである。
前記第二十一態様おけるガスタービンプラントの運転方法において、前記第一開度θ１は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を最も少なくすることができる最小開度ｍｉｎである。
【0183】
（２３）第二十三態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第二十一態様又は前記第二十二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、前記第二開度θ２は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を最も多くすることができる最大開度ｍａｘである。
前記第二十一態様又は前記第二十二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、前記第二開度θ２は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を最も多くすることができる最大開度ｍａｘである。
【0184】
（２４）第二十四態様におけるガスタービンプラントの運転方法は、
前記第二十一態様から前記第二十三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の運転方法において、前記液化工程Ｓ３ａは、前記圧縮空気ＣＡの液化過程で、前記圧縮空気ＣＡ中のアルゴンを深冷分離するアルゴン分離工程Ｓ３ａａを含む。
前記第二十一態様から前記第二十三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の運転方法において、前記液化工程Ｓ３ａは、前記圧縮空気ＣＡの液化過程で、前記圧縮空気ＣＡ中のアルゴンを深冷分離するアルゴン分離工程Ｓ３ａａを含む。
【0185】
本態様では、圧縮空気ＣＡの液化過程で、圧縮空気ＣＡからアルゴンを分離することができる。
【0186】
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改造方法は、例えば、以下のように把握される。
【0187】
（２５）第二十五三態様におけるガスタービンプラントの改造方法は、以下のガスタービンプラントに適用される。
このガスタービンプラントは、ガスタービン１を備える。前記ガスタービン１は、空気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ＣＡ中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１７と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービン２０と、を有する。前記圧縮機１０は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータ１１と、前記圧縮機ロータ１１の外周を覆う圧縮機ケーシング１４と、前記圧縮機ケーシング１４の内周側に設けられている複数の静翼１２ｖと、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器１５と、を有する。
上記改造方法は、気体の空気を液化可能な液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、前記液化設備５０を制御する液化制御器１０３と、を追加する工程を含む。前記工程で追加される前記液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、前記圧縮機１０からの前記圧縮空気ＣＡの一部を抽気可能な抽気ライン５１と、前記抽気ライン５１を流れる前記圧縮空気ＣＡを液化可能な液化系６０，６０ａ，６０ｃと、前記液化系６０，６０ａ，６０ｃで液化した前記圧縮空気ＣＡである液体空気ＬＡを貯蔵可能な液体空気タンク５３と、前記抽気ライン５１を流れる前記圧縮空気ＣＡの流量を調節可能な抽気量調節弁５２と、前記液体空気タンク５３内の前記液体空気ＬＡ又は前記液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡである戻し空気ＲＡを、前記ガスタービン１中で空気又は圧縮空気ＣＡが流れる流路、又は前記ガスタービン１を構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導くことが可能な戻し空気ライン５４，５４ａ，５４ａａ，５４ｂと、前記戻し空気ライン５４，５４ａ，５４ａａ，５４ｂを流れる前記戻し空気ＲＡの流量を調節可能な戻し量調節弁５７と、を有する。前記工程で追加される前記液化制御器１０３は、前記吸気量調節器１５の開度が第一開度θ１のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度θ１に相当する値のときに、前記抽気量調節弁５２を開けて、前記圧縮空気ＣＡを前記液化系６０，６０ａ，６０ｃに導かせ、前記吸気量調節器１５の開度が前記第一開度θ１よりも大きな開度である第二開度θ２のとき又は前記パラメータが前記第二開度θ２に相当する値のときに、前記戻し量調節弁５７を開けて、前記戻し空気ＲＡを前記ガスタービン１に導かせる。前記第一開度θ１は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を、前記ガスタービン１の出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
このガスタービンプラントは、ガスタービン１を備える。前記ガスタービン１は、空気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ＣＡ中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１７と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービン２０と、を有する。前記圧縮機１０は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータ１１と、前記圧縮機ロータ１１の外周を覆う圧縮機ケーシング１４と、前記圧縮機ケーシング１４の内周側に設けられている複数の静翼１２ｖと、開閉動作することで、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する空気の流量である吸気量を調節可能な吸気量調節器１５と、を有する。
上記改造方法は、気体の空気を液化可能な液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、前記液化設備５０を制御する液化制御器１０３と、を追加する工程を含む。前記工程で追加される前記液化設備５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、前記圧縮機１０からの前記圧縮空気ＣＡの一部を抽気可能な抽気ライン５１と、前記抽気ライン５１を流れる前記圧縮空気ＣＡを液化可能な液化系６０，６０ａ，６０ｃと、前記液化系６０，６０ａ，６０ｃで液化した前記圧縮空気ＣＡである液体空気ＬＡを貯蔵可能な液体空気タンク５３と、前記抽気ライン５１を流れる前記圧縮空気ＣＡの流量を調節可能な抽気量調節弁５２と、前記液体空気タンク５３内の前記液体空気ＬＡ又は前記液体空気ＬＡが気化した気化空気ＶＡである戻し空気ＲＡを、前記ガスタービン１中で空気又は圧縮空気ＣＡが流れる流路、又は前記ガスタービン１を構成する部品中で前記燃焼ガスに接触する高温部品に導くことが可能な戻し空気ライン５４，５４ａ，５４ａａ，５４ｂと、前記戻し空気ライン５４，５４ａ，５４ａａ，５４ｂを流れる前記戻し空気ＲＡの流量を調節可能な戻し量調節弁５７と、を有する。前記工程で追加される前記液化制御器１０３は、前記吸気量調節器１５の開度が第一開度θ１のとき又は前記開度と相関性を有するパラメータが前記第一開度θ１に相当する値のときに、前記抽気量調節弁５２を開けて、前記圧縮空気ＣＡを前記液化系６０，６０ａ，６０ｃに導かせ、前記吸気量調節器１５の開度が前記第一開度θ１よりも大きな開度である第二開度θ２のとき又は前記パラメータが前記第二開度θ２に相当する値のときに、前記戻し量調節弁５７を開けて、前記戻し空気ＲＡを前記ガスタービン１に導かせる。前記第一開度θ１は、前記圧縮機ケーシング１４内に流入する吸気量を、前記ガスタービン１の出力が定格出力のときの吸気量よりも少なくしているときの開度である。
【0188】
本態様の改造方法により改造されたガスタービンプラントでは、第一態様におけるガスタービンプラントと同様、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【0189】
（２６）第二十六態様におけるガスタービンプラントの改造方法は、
前記第二十五態様におけるガスタービンプラントの改造方法において、前記液化系６０ｄは、前記液化系６０ｄでの前記圧縮空気ＣＡの液化過程で、前記圧縮空気ＣＡ中のアルゴンを深冷分離可能なアルゴン分離器１１０を有する。
前記第二十五態様におけるガスタービンプラントの改造方法において、前記液化系６０ｄは、前記液化系６０ｄでの前記圧縮空気ＣＡの液化過程で、前記圧縮空気ＣＡ中のアルゴンを深冷分離可能なアルゴン分離器１１０を有する。
【0190】
本態様では、圧縮空気ＣＡの液化過程で、圧縮空気ＣＡからアルゴンを分離することができる。
【産業上の利用可能性】
【0191】
本開示の一態様では、ガスタービン出力調整を柔軟に実施でき、電力系統の負荷変動に柔軟に対応することができる。
【符号の説明】
【0192】
１：ガスタービン
２：ガスタービンロータ
３：ガスタービンケーシング
４：中間ケーシング
５：燃料ライン
６：燃料調節弁
１０：圧縮機
１１：圧縮機ロータ
１１ａ：圧縮機ロータ軸
１１ｔ：動翼列
１１ｂ：動翼
１２ｔ：静翼列
１２ｖ：静翼
１２ｆ：前端
１２ｒ：後端
１３：空気通路
１４：圧縮機ケーシング
１５：吸気量調節器（ＩＧＶ）
１５ｖ：ガイドベーン
１５ｄ：駆動器
１７：燃焼器
１７ｃ：燃焼筒（又は尾筒）
１７ｎ：燃料ノズル
２０：タービン
２１：タービンロータ
２１ａ：タービンロータ軸
２１ａｐ：冷却空気通路
２１ｔ：動翼列
２１ｂ：動翼
２２ｔ：静翼列
２２ｖ：静翼
２３：冷却空気通路
２４：タービンケーシング
３０：タービン冷却装置
３１：冷却用抽気ライン
３１ｖ：冷却用抽気量調節弁
３２：冷却器
３３：冷却空気ライン
３３ｍ：主冷却空気ライン
３３ｃ：燃焼器冷却空気ライン
３３ｂ：動翼冷却空気ライン
３３ｖ：静翼冷却空気ライン
３４：冷却空気調節弁
３８：ＧＴ発電機
３９：ＧＴ電力供給設備
３９ａ：ＧＴ電力線
３９ｂ：ＧＴ遮断器
３９ｔ：ＧＴ変圧器
３９ｍ：ＧＴ電力計
４０：排熱利用設備
４１：排熱回収ボイラー
４１ｄ：ダクト
４１ｔ：伝熱管
４２：煙突
４３：蒸気タービン
４４：主蒸気ライン
４５：復水器
４６：給水ライン
４７：給水ポンプ
４８：ＳＴ発電機
４９：ＳＴ電力供給設備
４９ａ：ＳＴ電力線
４９ｂ：ＳＴ遮断器
４９ｔ：ＳＴ変圧器
４９ｍ：ＳＴ電力計
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ：液化設備
５１：抽気ライン
５２：抽気量調節弁
５３：液体空気タンク
５４，５４ａ，５４ｂ：戻し空気ライン
５５，５５ａ：液体空気ライン
５６：液体空気ポンプ
５７：戻し量調節弁
５８，５８ａ，５８ａａ，５８ｂ：気化空気ライン
６０，６０ａ，６０ｃ，６０ｄ：液化系
６１：一次冷却器（第二冷却熱交換器）
６２：二次冷却器
６２ａ：一次冷却器
６２ｃ：二次冷却器（第一加熱熱交換器）
６３，６３ｃ：冷却装置
６４：ブースト圧縮機
６５：膨張タービン
６６：三次冷却器
６７：四次冷却器（第一冷却熱交換器）
６８ｍ：高圧縮空気主ライン
６８ｂ：高圧縮空気分岐ライン
６８ｖ：高圧縮空気調節弁
６９ｍ：低温低圧空気主ライン
６９ｂ：低温低圧空気分岐ライン
７０：液化ガスタンク
７１：第一冷却熱交換器
７２：液化ガスライン
７２ｐ：液化ガスポンプ
７２ｖ：液化ガス調節弁
７４：気液混合ライン
７５：膨張弁
７７：気液分離タンク
７８：液体空気供給ライン
７９：液体空気供給調節弁
８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ：加熱系
８１：第一加熱装置
８２：気液タンク
６２ｃ：一次加熱器（第一加熱熱交換器）
６７：一次加熱器（第一加熱熱交換器）
８３：加熱用液体空気ライン
８４：加熱用液体空気ポンプ
８５：加熱用液体空気調節弁
８６：気化空気戻しライン
８８：第二加熱装置
８９：蓄熱タンク
９１：二次加熱器（第二加熱熱交換器）
９２：蓄熱材供給ライン
９２ｐ：蓄熱材供給機
９３：高温蓄熱材ライン
９３ｖ：蓄熱材調節弁
９４：低温蓄熱材ライン
９５：第三加熱装置
９６：三次加熱器（第三加熱熱交換器）
９７：分岐蒸気ライン
９７ｖ：分岐蒸気調節弁
１００：制御装置
１０１：燃料制御器
１０２：ＩＧＶ制御器
１０３：液化制御器
１１０：アルゴン分離器
１１１：アルゴン回収タンク
ＰＳ：電力系統
ＣＡ：圧縮空気
ＨＣＡ：高圧縮空気
ＬＬＡ：低温低圧空気
Ａ：空気
ＲＡ：戻し空気
ＬＡ：液体空気
ＶＡ：気化空気
ＨＧ：蓄熱材
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：ガスタービンケーシング
４：中間ケーシング
５：燃料ライン
６：燃料調節弁
１０：圧縮機
１１：圧縮機ロータ
１１ａ：圧縮機ロータ軸
１１ｔ：動翼列
１１ｂ：動翼
１２ｔ：静翼列
１２ｖ：静翼
１２ｆ：前端
１２ｒ：後端
１３：空気通路
１４：圧縮機ケーシング
１５：吸気量調節器（ＩＧＶ）
１５ｖ：ガイドベーン
１５ｄ：駆動器
１７：燃焼器
１７ｃ：燃焼筒（又は尾筒）
１７ｎ：燃料ノズル
２０：タービン
２１：タービンロータ
２１ａ：タービンロータ軸
２１ａｐ：冷却空気通路
２１ｔ：動翼列
２１ｂ：動翼
２２ｔ：静翼列
２２ｖ：静翼
２３：冷却空気通路
２４：タービンケーシング
３０：タービン冷却装置
３１：冷却用抽気ライン
３１ｖ：冷却用抽気量調節弁
３２：冷却器
３３：冷却空気ライン
３３ｍ：主冷却空気ライン
３３ｃ：燃焼器冷却空気ライン
３３ｂ：動翼冷却空気ライン
３３ｖ：静翼冷却空気ライン
３４：冷却空気調節弁
３８：ＧＴ発電機
３９：ＧＴ電力供給設備
３９ａ：ＧＴ電力線
３９ｂ：ＧＴ遮断器
３９ｔ：ＧＴ変圧器
３９ｍ：ＧＴ電力計
４０：排熱利用設備
４１：排熱回収ボイラー
４１ｄ：ダクト
４１ｔ：伝熱管
４２：煙突
４３：蒸気タービン
４４：主蒸気ライン
４５：復水器
４６：給水ライン
４７：給水ポンプ
４８：ＳＴ発電機
４９：ＳＴ電力供給設備
４９ａ：ＳＴ電力線
４９ｂ：ＳＴ遮断器
４９ｔ：ＳＴ変圧器
４９ｍ：ＳＴ電力計
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ：液化設備
５１：抽気ライン
５２：抽気量調節弁
５３：液体空気タンク
５４，５４ａ，５４ｂ：戻し空気ライン
５５，５５ａ：液体空気ライン
５６：液体空気ポンプ
５７：戻し量調節弁
５８，５８ａ，５８ａａ，５８ｂ：気化空気ライン
６０，６０ａ，６０ｃ，６０ｄ：液化系
６１：一次冷却器（第二冷却熱交換器）
６２：二次冷却器
６２ａ：一次冷却器
６２ｃ：二次冷却器（第一加熱熱交換器）
６３，６３ｃ：冷却装置
６４：ブースト圧縮機
６５：膨張タービン
６６：三次冷却器
６７：四次冷却器（第一冷却熱交換器）
６８ｍ：高圧縮空気主ライン
６８ｂ：高圧縮空気分岐ライン
６８ｖ：高圧縮空気調節弁
６９ｍ：低温低圧空気主ライン
６９ｂ：低温低圧空気分岐ライン
７０：液化ガスタンク
７１：第一冷却熱交換器
７２：液化ガスライン
７２ｐ：液化ガスポンプ
７２ｖ：液化ガス調節弁
７４：気液混合ライン
７５：膨張弁
７７：気液分離タンク
７８：液体空気供給ライン
７９：液体空気供給調節弁
８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ：加熱系
８１：第一加熱装置
８２：気液タンク
６２ｃ：一次加熱器（第一加熱熱交換器）
６７：一次加熱器（第一加熱熱交換器）
８３：加熱用液体空気ライン
８４：加熱用液体空気ポンプ
８５：加熱用液体空気調節弁
８６：気化空気戻しライン
８８：第二加熱装置
８９：蓄熱タンク
９１：二次加熱器（第二加熱熱交換器）
９２：蓄熱材供給ライン
９２ｐ：蓄熱材供給機
９３：高温蓄熱材ライン
９３ｖ：蓄熱材調節弁
９４：低温蓄熱材ライン
９５：第三加熱装置
９６：三次加熱器（第三加熱熱交換器）
９７：分岐蒸気ライン
９７ｖ：分岐蒸気調節弁
１００：制御装置
１０１：燃料制御器
１０２：ＩＧＶ制御器
１０３：液化制御器
１１０：アルゴン分離器
１１１：アルゴン回収タンク
ＰＳ：電力系統
ＣＡ：圧縮空気
ＨＣＡ：高圧縮空気
ＬＬＡ：低温低圧空気
Ａ：空気
ＲＡ：戻し空気
ＬＡ：液体空気
ＶＡ：気化空気
ＨＧ：蓄熱材
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】