JP2002322916A - ガスタービン吸気冷却装置 - Google Patents
ガスタービン吸気冷却装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】吸気される空気に水を噴霧する際、水滴の粒径
をより一層小さくして空気を確実に冷却させるととも
に、空気冷却後の水滴を気化させて出力の増加と空気圧
縮機の各翼への損傷防止を図った吸気冷却装置を提供す
る。 【解決手段】本発明に係る吸気冷却装置は、吸気室１に
設置した吸気サイレンサ１２と、この吸気サイレンサ１
２の上流側に設置され、吸い込んだ空気に冷却水を噴霧
して冷却させる噴霧装置１１と、この噴霧装置１１に冷
却水を供給する冷却水供給系１４とを備える。
をより一層小さくして空気を確実に冷却させるととも
に、空気冷却後の水滴を気化させて出力の増加と空気圧
縮機の各翼への損傷防止を図った吸気冷却装置を提供す
る。 【解決手段】本発明に係る吸気冷却装置は、吸気室１に
設置した吸気サイレンサ１２と、この吸気サイレンサ１
２の上流側に設置され、吸い込んだ空気に冷却水を噴霧
して冷却させる噴霧装置１１と、この噴霧装置１１に冷
却水を供給する冷却水供給系１４とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンにお
いて吸入する空気を冷却させて出力の増加を図るガスタ
ービン吸気冷却装置に関する。
いて吸入する空気を冷却させて出力の増加を図るガスタ
ービン吸気冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、火力発電所に適用するガスター
ビン設備単体あるいはガスタービン設備に蒸気タービン
設備および排熱回収ボイラを組み合わせたコンバインド
サイクルプラントは、発電効率を増加させることが重要
な課題になっている。
ビン設備単体あるいはガスタービン設備に蒸気タービン
設備および排熱回収ボイラを組み合わせたコンバインド
サイクルプラントは、発電効率を増加させることが重要
な課題になっている。
【０００３】この課題には、燃焼ガスの高温化、高温化
に伴う材料強度の確保等、多くの研究課題が含まれてい
るが、その中の一つに吸気の冷却がある。
に伴う材料強度の確保等、多くの研究課題が含まれてい
るが、その中の一つに吸気の冷却がある。
【０００４】ガスタービン設備では、吸い込んだ空気を
圧縮して高温，高圧化し、この高圧の空気に燃料を加え
て燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスをタービンに流
すことで膨張仕事をさせ、その際に発生する回転トルク
で発電機を駆動する。そして、その出力は、季節によ
り、あるいは一日でも時間帯により変化することがよく
知られている。
圧縮して高温，高圧化し、この高圧の空気に燃料を加え
て燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスをタービンに流
すことで膨張仕事をさせ、その際に発生する回転トルク
で発電機を駆動する。そして、その出力は、季節によ
り、あるいは一日でも時間帯により変化することがよく
知られている。
【０００５】この原因は、その時に吸い込む空気の量
が、気温の影響を受けることによるためである。すなわ
ち、空気の比重量は気温の関数になっており、気温が高
ければ比重量が小さくなることに由来している。
が、気温の影響を受けることによるためである。すなわ
ち、空気の比重量は気温の関数になっており、気温が高
ければ比重量が小さくなることに由来している。
【０００６】したがって、特に夏場の気温の高いとき、
ガスタービンを運転した場合、大気から吸い込む空気の
重量流量が設計値に較べて低くなり、出力も低下する。
ガスタービンを運転した場合、大気から吸い込む空気の
重量流量が設計値に較べて低くなり、出力も低下する。
【０００７】このため、最近では、空気圧縮機の入口側
に冷却装置を設け、吸い込んだ空気を冷却装置で予め冷
却させ、ガスタービンに供給する、いわゆる吸気冷却装
置が数多く提案され、実用機としても適用されている。
に冷却装置を設け、吸い込んだ空気を冷却装置で予め冷
却させ、ガスタービンに供給する、いわゆる吸気冷却装
置が数多く提案され、実用機としても適用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】最近の吸気冷却装置に
関する技術として、特許第２８７７０９８号公報があ
る。この技術は、サイレンサの下流側に噴霧装置を設
け、ガスタービンが吸い込む空気に噴霧装置から粒径５
０μｍ以下の水滴を噴霧し、空気の温度を下げて重量流
量の増加を図ったものである。
関する技術として、特許第２８７７０９８号公報があ
る。この技術は、サイレンサの下流側に噴霧装置を設
け、ガスタービンが吸い込む空気に噴霧装置から粒径５
０μｍ以下の水滴を噴霧し、空気の温度を下げて重量流
量の増加を図ったものである。
【０００９】しかし、この技術では、噴霧装置がサイレ
ンサの下流側に設置されているので、噴霧装置から噴霧
する水滴の粒径を５０μｍ以下に常に維持させることが
難しい。
ンサの下流側に設置されているので、噴霧装置から噴霧
する水滴の粒径を５０μｍ以下に常に維持させることが
難しい。
【００１０】吸気室を流れる空気は、必ずしも均一な流
れではなく偏流や旋回流が発生している。このため、噴
霧装備から噴霧された水滴は、偏流や旋回流とともに流
れ、水滴同士が集まり、場合によっては大きな水滴を形
成することがある。この粒径を子細に観察すると、５０
μｍ以上の水滴も少なくない。
れではなく偏流や旋回流が発生している。このため、噴
霧装備から噴霧された水滴は、偏流や旋回流とともに流
れ、水滴同士が集まり、場合によっては大きな水滴を形
成することがある。この粒径を子細に観察すると、５０
μｍ以上の水滴も少なくない。
【００１１】水滴が５０μｍ以上になると、その水滴
は、噴霧装置の下流側には流れを妨げるものは何も存在
しないため、直接、空気圧縮機ケーシングや空気圧縮機
の動翼・静翼に衝突する。その際、翼を形成する金属か
ら熱を奪って蒸発・気化し、空気が減温されないまま、
空気圧縮機出口側に流れることにより、期待した重量流
量が得られず、ガスタービン出力の増加に寄与しないこ
とがあった。
は、噴霧装置の下流側には流れを妨げるものは何も存在
しないため、直接、空気圧縮機ケーシングや空気圧縮機
の動翼・静翼に衝突する。その際、翼を形成する金属か
ら熱を奪って蒸発・気化し、空気が減温されないまま、
空気圧縮機出口側に流れることにより、期待した重量流
量が得られず、ガスタービン出力の増加に寄与しないこ
とがあった。
【００１２】また、水滴の粒径が大きいまま空気圧縮機
に吸い込まれると、空気圧縮機の各翼に衝突の際、空気
圧縮機の各翼に被覆していた耐蝕用コーティング材を徐
々に剥離させることがある。さらに、剥離した水滴中に
含まれる微量の塩素等の不純物が、さらに損傷を与えた
り、腐食を進行させたりすることがある。
に吸い込まれると、空気圧縮機の各翼に衝突の際、空気
圧縮機の各翼に被覆していた耐蝕用コーティング材を徐
々に剥離させることがある。さらに、剥離した水滴中に
含まれる微量の塩素等の不純物が、さらに損傷を与えた
り、腐食を進行させたりすることがある。
【００１３】このように、特許第２８７７０９８号公報
に記載された従来の技術には、幾つかの問題が含まれて
おり、これらの問題を解決することが出力増加につなが
る。
に記載された従来の技術には、幾つかの問題が含まれて
おり、これらの問題を解決することが出力増加につなが
る。
【００１４】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、吸気される空気に水滴を噴霧する際、水滴
の粒径をより一層小さくして空気を確実に冷却させると
ともに、空気冷却後の水滴を気化を促進させて出力の増
加と空気圧縮機の各翼への損傷防止を図ったガスタービ
ンの吸気冷却装置を提供することを目的とする。
れたもので、吸気される空気に水滴を噴霧する際、水滴
の粒径をより一層小さくして空気を確実に冷却させると
ともに、空気冷却後の水滴を気化を促進させて出力の増
加と空気圧縮機の各翼への損傷防止を図ったガスタービ
ンの吸気冷却装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ン吸気冷却装置は、上述の目的を達成するために、請求
項１に記載したように、吸気室に設置した吸気サイレン
サと、この吸気サイレンサの上流側に設置され、吸い込
んだ空気に水を噴霧して冷却させる噴霧装置と、この噴
霧装置に水を供給する冷却水供給系とを備えたものであ
る。
ン吸気冷却装置は、上述の目的を達成するために、請求
項１に記載したように、吸気室に設置した吸気サイレン
サと、この吸気サイレンサの上流側に設置され、吸い込
んだ空気に水を噴霧して冷却させる噴霧装置と、この噴
霧装置に水を供給する冷却水供給系とを備えたものであ
る。
【００１６】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載
したように、吸気室に設置した吸気サイレンサと、この
吸気サイレンサの上流側に設置され、吸い込んだ空気に
水を噴霧して冷却させる噴霧装置と、この噴霧装置に水
を供給する冷却水供給系と、前記吸気サイレンサの下流
側に設置され、前記噴霧装置からの水滴を取り除く水滴
除去装置とを備えたものである。
装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載
したように、吸気室に設置した吸気サイレンサと、この
吸気サイレンサの上流側に設置され、吸い込んだ空気に
水を噴霧して冷却させる噴霧装置と、この噴霧装置に水
を供給する冷却水供給系と、前記吸気サイレンサの下流
側に設置され、前記噴霧装置からの水滴を取り除く水滴
除去装置とを備えたものである。
【００１７】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載
したように、吸気室に設置した吸気サイレンサと、この
吸気サイレンサの上流側に設置され、吸い込んだ空気に
水を噴霧して冷却させる噴霧装置と、この噴霧装置に水
を供給する冷却水供給系と、前記吸気サイレンサの上流
側で、かつ前記噴霧装置の下流側に設置され、前記噴霧
装置からの水滴を取り除く水滴除去装置とを備えたもの
である。
装置は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載
したように、吸気室に設置した吸気サイレンサと、この
吸気サイレンサの上流側に設置され、吸い込んだ空気に
水を噴霧して冷却させる噴霧装置と、この噴霧装置に水
を供給する冷却水供給系と、前記吸気サイレンサの上流
側で、かつ前記噴霧装置の下流側に設置され、前記噴霧
装置からの水滴を取り除く水滴除去装置とを備えたもの
である。
【００１８】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載
したように、噴霧装置は、複数のマニホールドに接続す
る導水管と、前記導水管に設けたノズルとで構成したも
のである。
装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載
したように、噴霧装置は、複数のマニホールドに接続す
る導水管と、前記導水管に設けたノズルとで構成したも
のである。
【００１９】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載
したように、冷却水供給系は、第１冷却水を溜めるタン
クと、このタンクから出た第１冷却水を別の第２冷却水
で冷却させる熱交換器と、この熱交換器から出た第１冷
却水を制御する流量調節弁とを備えたものである。
装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載
したように、冷却水供給系は、第１冷却水を溜めるタン
クと、このタンクから出た第１冷却水を別の第２冷却水
で冷却させる熱交換器と、この熱交換器から出た第１冷
却水を制御する流量調節弁とを備えたものである。
【００２０】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載
したように、熱交換器は、第１冷却水を冷却させる別の
第２冷却水を供給する冷却系に開閉弁および調節弁のう
ち、いずれか一方を備えたものである。
装置は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載
したように、熱交換器は、第１冷却水を冷却させる別の
第２冷却水を供給する冷却系に開閉弁および調節弁のう
ち、いずれか一方を備えたものである。
【００２１】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載
したように、流量調節弁は、大気温度に関する信号、吸
気室の湿度に関する信号、吸気室に吸い込まれる空気流
量に関する信号、発電機の出力に関する信号のうち、少
なくとも一つ以上の信号に基づいて演算し、その演算の
結果に基づいて弁開閉信号を作り出す制御装置を備えた
ものである。
装置は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載
したように、流量調節弁は、大気温度に関する信号、吸
気室の湿度に関する信号、吸気室に吸い込まれる空気流
量に関する信号、発電機の出力に関する信号のうち、少
なくとも一つ以上の信号に基づいて演算し、その演算の
結果に基づいて弁開閉信号を作り出す制御装置を備えた
ものである。
【００２２】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載
したように、冷却水供給系は、噴霧装置に接続する複数
の冷却水供給管と、複数の冷却水供給管のそれぞれに設
けられ、前記噴霧装置に向う冷却水の流れに沿って順に
ポンプ、逆止弁、開閉弁を配置したものである。
装置は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載
したように、冷却水供給系は、噴霧装置に接続する複数
の冷却水供給管と、複数の冷却水供給管のそれぞれに設
けられ、前記噴霧装置に向う冷却水の流れに沿って順に
ポンプ、逆止弁、開閉弁を配置したものである。
【００２３】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載
したように、ポンプは、大気温度に関する信号、吸気室
の湿度に関する信号、吸気室に吸い込まれる空気流量に
関する信号、発電機の出力に関する信号のうち、少なく
とも一つ以上の信号に基づいて演算し、その演算の結果
に基づいてポンプ運転台数の指令を出す演算制御部を備
えたものである。
装置は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載
したように、ポンプは、大気温度に関する信号、吸気室
の湿度に関する信号、吸気室に吸い込まれる空気流量に
関する信号、発電機の出力に関する信号のうち、少なく
とも一つ以上の信号に基づいて演算し、その演算の結果
に基づいてポンプ運転台数の指令を出す演算制御部を備
えたものである。
【００２４】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記
載したように、吸気室は、角形を形成し、その三面に噴
霧装置を張設するとともに、前記噴霧装置のノズルを導
水管に対して格子状に配置したものである。
装置は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記
載したように、吸気室は、角形を形成し、その三面に噴
霧装置を張設するとともに、前記噴霧装置のノズルを導
水管に対して格子状に配置したものである。
【００２５】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記
載したように、角形に形成する吸気室は、四角形の筒状
にしたものである。
装置は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記
載したように、角形に形成する吸気室は、四角形の筒状
にしたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
吸気冷却装置の実施の形態を図面および図面に付した符
号を引用して説明する。
吸気冷却装置の実施の形態を図面および図面に付した符
号を引用して説明する。
【００２７】図１は、本発明に係るガスタービン吸気冷
却装置をガスタービン設備に適用する第１実施形態を示
す概略系統図である。
却装置をガスタービン設備に適用する第１実施形態を示
す概略系統図である。
【００２８】本実施形態に係るガスタービン吸気冷却装
置を利用するガスタービン設備は、流体の流れに向って
順に、吸気室１、空気圧縮機２、ガスタービン燃焼器
３、ガスタービン４および発電機５を備えて構成されて
いる吸気室１は、入口６から空気圧縮機２に向って順
に、吸気フィルタ８、ノズル１０を備えた噴霧装置１
１、吸気サイレンサ１２で構成され、吸気フィルタ８と
噴霧装置１１の間の空間に温度計７と湿度検出器９を、
噴霧装置１１と空気圧縮機２との間の空間に空気流量検
出器１３でそれぞれ配設している。
置を利用するガスタービン設備は、流体の流れに向って
順に、吸気室１、空気圧縮機２、ガスタービン燃焼器
３、ガスタービン４および発電機５を備えて構成されて
いる吸気室１は、入口６から空気圧縮機２に向って順
に、吸気フィルタ８、ノズル１０を備えた噴霧装置１
１、吸気サイレンサ１２で構成され、吸気フィルタ８と
噴霧装置１１の間の空間に温度計７と湿度検出器９を、
噴霧装置１１と空気圧縮機２との間の空間に空気流量検
出器１３でそれぞれ配設している。
【００２９】また、噴霧装置１１には、純水または所内
用水等の水を供給する冷却水供給系１４が設けられてい
る。この冷却水供給系１４は、純水系統または用水系統
からの水を調節弁１５で制御した後に溜めるタンク１６
と、タンク１６から出た第１冷却水を、開閉弁１７を備
えた別の冷却水系１８からの第２冷却水で冷却させる熱
交換器１９と、熱交換器１９から出た第１冷却水をポン
プ２０で圧送して噴霧装置１１に供給する流量調節弁２
１を備えている。
用水等の水を供給する冷却水供給系１４が設けられてい
る。この冷却水供給系１４は、純水系統または用水系統
からの水を調節弁１５で制御した後に溜めるタンク１６
と、タンク１６から出た第１冷却水を、開閉弁１７を備
えた別の冷却水系１８からの第２冷却水で冷却させる熱
交換器１９と、熱交換器１９から出た第１冷却水をポン
プ２０で圧送して噴霧装置１１に供給する流量調節弁２
１を備えている。
【００３０】この流量調節弁２１は、図１１に示すよう
に、温度計７からの大気温度に関する信号、湿度検出器
９からの湿度に関する信号、空気流量検出器１３からの
空気流量に関する信号、負荷検出器２２からの発電機出
力に関する信号のうち、少なくとも一つ以上の信号に基
づいて制御装置２７で演算し、その演算信号から作り出
された弁開閉信号で制御される構成になっている。
に、温度計７からの大気温度に関する信号、湿度検出器
９からの湿度に関する信号、空気流量検出器１３からの
空気流量に関する信号、負荷検出器２２からの発電機出
力に関する信号のうち、少なくとも一つ以上の信号に基
づいて制御装置２７で演算し、その演算信号から作り出
された弁開閉信号で制御される構成になっている。
【００３１】このような構成を備えたガスタービン吸気
冷却装置を利用するガスタービン設備では、吸気室１か
ら吸い込まれた空気は、入口６に設けた吸気フィルタ８
で除塵された後、噴霧装置１１のノズル１０からの霧状
の水が供給される。
冷却装置を利用するガスタービン設備では、吸気室１か
ら吸い込まれた空気は、入口６に設けた吸気フィルタ８
で除塵された後、噴霧装置１１のノズル１０からの霧状
の水が供給される。
【００３２】その際、冷却水供給系１４は、タンク１６
に溜めている第１冷却水を熱交換器１９で冷却させ、ポ
ンプ２０で圧送し、流量調節弁２１で流量制御して噴霧
装置１１に供給する。この場合、流量制御弁２１は、吸
気室１が吸い込む空気量に噴霧する水の量が見合うよう
に制御される。すなわち、温度計７から検出した大気温
度、湿度検出器９から検出した吸気室１の湿度、空気流
量検出器１３から検出した空気流量、負荷検出器２２か
ら検出した発電機５の出力のうち、少なくとも一つ以上
のデータに基づいて予め求められた各状態量に対応する
最適な噴霧水量を演算し、その演算信号から作り出され
た弁開閉信号で制御される。
に溜めている第１冷却水を熱交換器１９で冷却させ、ポ
ンプ２０で圧送し、流量調節弁２１で流量制御して噴霧
装置１１に供給する。この場合、流量制御弁２１は、吸
気室１が吸い込む空気量に噴霧する水の量が見合うよう
に制御される。すなわち、温度計７から検出した大気温
度、湿度検出器９から検出した吸気室１の湿度、空気流
量検出器１３から検出した空気流量、負荷検出器２２か
ら検出した発電機５の出力のうち、少なくとも一つ以上
のデータに基づいて予め求められた各状態量に対応する
最適な噴霧水量を演算し、その演算信号から作り出され
た弁開閉信号で制御される。
【００３３】このように制御された第１冷却水は、ノズ
ル１０から霧状に噴出し、空気を冷却させる。このと
き、ノズル１０から霧状に噴出する水滴の粒径が、例え
ば５０μｍを超えているとしても、吸気サイレンサ１２
に衝突して微粒化するとともに、重力の作用で吸気室１
の底部に集められ、ドレン水として系外へ排出される。
また、ノズル１０を備えた噴霧装置１１は、途中に吸気
サイレンサ１２を配置し、空気圧縮機２までの距離を比
較的長く確保し、微粒化した水滴を蒸発・気化させてい
るので、空気圧縮機２に水滴が吸い込まれて空気圧縮機
の各翼に損傷を与えることはない。
ル１０から霧状に噴出し、空気を冷却させる。このと
き、ノズル１０から霧状に噴出する水滴の粒径が、例え
ば５０μｍを超えているとしても、吸気サイレンサ１２
に衝突して微粒化するとともに、重力の作用で吸気室１
の底部に集められ、ドレン水として系外へ排出される。
また、ノズル１０を備えた噴霧装置１１は、途中に吸気
サイレンサ１２を配置し、空気圧縮機２までの距離を比
較的長く確保し、微粒化した水滴を蒸発・気化させてい
るので、空気圧縮機２に水滴が吸い込まれて空気圧縮機
の各翼に損傷を与えることはない。
【００３４】一方、冷却された空気は、空気圧縮機２で
圧縮されて高温、高圧化し、その高温高圧空気を燃料
（図示せず）とともにガスタービン燃焼器３に供給さ
れ、ここで燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスをガス
タービン４で膨張仕事をさせ、そのとき、発生するトル
クで発電機５を駆動する。
圧縮されて高温、高圧化し、その高温高圧空気を燃料
（図示せず）とともにガスタービン燃焼器３に供給さ
れ、ここで燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスをガス
タービン４で膨張仕事をさせ、そのとき、発生するトル
クで発電機５を駆動する。
【００３５】このように、本実施形態は、噴霧装置１１
を吸気サイレンサ１２の上流側に設置するとともに、空
気圧縮機２との距離を比較的長く確保し、噴霧装置１１
のノズル１０から噴出する水滴の粒径が大きくても吸気
サイレンサ１２で衝突させて粒径を小さくすることがで
き、小さくなった粒径の水滴を比較的長く確保させた距
離の中で蒸発・気化させることができる。
を吸気サイレンサ１２の上流側に設置するとともに、空
気圧縮機２との距離を比較的長く確保し、噴霧装置１１
のノズル１０から噴出する水滴の粒径が大きくても吸気
サイレンサ１２で衝突させて粒径を小さくすることがで
き、小さくなった粒径の水滴を比較的長く確保させた距
離の中で蒸発・気化させることができる。
【００３６】したがって、本実施形態では、噴霧装置１
１のノズル１０から噴霧する水滴で空気を冷却させ、冷
却の際、粒径の大きい水滴を吸気サイレンサ１２で衝突
させて小さくし、かつ小さくなった水滴を蒸発・気化さ
せるので、夏場の気温の高いときでも出力を設計値どお
りに維持させるとともに、水滴による空気圧縮機の各翼
の損傷を確実に防止することができる。
１のノズル１０から噴霧する水滴で空気を冷却させ、冷
却の際、粒径の大きい水滴を吸気サイレンサ１２で衝突
させて小さくし、かつ小さくなった水滴を蒸発・気化さ
せるので、夏場の気温の高いときでも出力を設計値どお
りに維持させるとともに、水滴による空気圧縮機の各翼
の損傷を確実に防止することができる。
【００３７】図２は、本発明に係るガスタービン吸気冷
却装置をガスタービン設備に適用する第２実施形態を示
す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部分と
同一部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
却装置をガスタービン設備に適用する第２実施形態を示
す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部分と
同一部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００３８】本実施形態に係るガスタービン吸気冷却装
置を利用するガスタービン設備は、設計上、噴霧装置１
１から空気圧縮機２までの距離が余裕を持って確保でき
ない場合を考慮したもので、吸気室１の吸気サイレンサ
１２の下流側に水滴除去装置２３を設置したものであ
る。
置を利用するガスタービン設備は、設計上、噴霧装置１
１から空気圧縮機２までの距離が余裕を持って確保でき
ない場合を考慮したもので、吸気室１の吸気サイレンサ
１２の下流側に水滴除去装置２３を設置したものであ
る。
【００３９】この水滴除去装置２３は、例えば、板を傾
斜させて配置したルーバタイプ、網目または格子状にし
て水滴の粒径を小さくするメッシュタイプ等いずれかの
構成が採用されている。
斜させて配置したルーバタイプ、網目または格子状にし
て水滴の粒径を小さくするメッシュタイプ等いずれかの
構成が採用されている。
【００４０】このように、本実施形態は、吸気サイレン
サ１２の下流側で、かつ空気圧縮機２の入口上流側に水
滴除去装置２３を設置し、噴霧装置１１のノズル１０か
ら噴出する比較的粒径の大きい水滴が吸気サイレンサ１
２を通り抜けて来たものも除去するので、水滴のまま空
気圧縮機２に流入することがなく、水滴による空気圧縮
機の各翼を損傷させることがない。
サ１２の下流側で、かつ空気圧縮機２の入口上流側に水
滴除去装置２３を設置し、噴霧装置１１のノズル１０か
ら噴出する比較的粒径の大きい水滴が吸気サイレンサ１
２を通り抜けて来たものも除去するので、水滴のまま空
気圧縮機２に流入することがなく、水滴による空気圧縮
機の各翼を損傷させることがない。
【００４１】なお、本実施形態は、吸気サイレンサ１２
の下流側で、かつ空気圧縮機２の入口側に水滴除去装置
２３を設置したが、この例に限らず、例えば、図３に示
すように、噴霧装置１１の下流側で、かつ吸気サイレン
サ１２の上流側に水滴除去装置２３を設置してもよい。
の下流側で、かつ空気圧縮機２の入口側に水滴除去装置
２３を設置したが、この例に限らず、例えば、図３に示
すように、噴霧装置１１の下流側で、かつ吸気サイレン
サ１２の上流側に水滴除去装置２３を設置してもよい。
【００４２】図４は、本発明に係るガスタービン吸気冷
却装置をガスタービン設備に適用する第４実施形態を示
す概念図である。
却装置をガスタービン設備に適用する第４実施形態を示
す概念図である。
【００４３】本実施形態に係るガスタービン吸気冷却装
置を利用するガスタービン設備は、噴霧装置１１を複数
の導水管２４ａ，２４ｂ，…と各導水管２４ａ，２４
ｂ，…に設けたノズル１０ａ，１０ｂ，…とで構成する
とともに、各導水管２４ａ，２４ｂ，…に流量調節弁２
１ａ，２１ｂ，…を介装してポンプ２０に接続する冷却
水供給管２５ａ，２５ｂ，…を設けたものである。
置を利用するガスタービン設備は、噴霧装置１１を複数
の導水管２４ａ，２４ｂ，…と各導水管２４ａ，２４
ｂ，…に設けたノズル１０ａ，１０ｂ，…とで構成する
とともに、各導水管２４ａ，２４ｂ，…に流量調節弁２
１ａ，２１ｂ，…を介装してポンプ２０に接続する冷却
水供給管２５ａ，２５ｂ，…を設けたものである。
【００４４】また、導水管２４ａ，２４ｂ，…は、図５
に示すように、サポート２６ａ，２６ｂで支持させる一
方、その底部側を図５および図６に示すように、マニホ
ールド２９ａ，２９ｂ，…にして冷却水のより均一な安
定供給を図っている。
に示すように、サポート２６ａ，２６ｂで支持させる一
方、その底部側を図５および図６に示すように、マニホ
ールド２９ａ，２９ｂ，…にして冷却水のより均一な安
定供給を図っている。
【００４５】また、流量調節弁２１ａ，２１ｂ，…は、
図１に示すように、温度計７から検出した大気温度、湿
度検出器９から検出した空気取入れ室１の湿度、空気流
量検出器１３から検出した空気流量、負荷検出器２２か
ら検出した発電機５の出力のうち、少なくとも一つ以上
のデータに基づいて制御装置２７で予め求められた各状
態量に対応する最適な噴霧水量を演算し、その出力であ
る弁開閉信号で制御される。
図１に示すように、温度計７から検出した大気温度、湿
度検出器９から検出した空気取入れ室１の湿度、空気流
量検出器１３から検出した空気流量、負荷検出器２２か
ら検出した発電機５の出力のうち、少なくとも一つ以上
のデータに基づいて制御装置２７で予め求められた各状
態量に対応する最適な噴霧水量を演算し、その出力であ
る弁開閉信号で制御される。
【００４６】このように、本実施形態は、噴霧装置１１
を、複数の導水管２４ａ，２４ｂ，…と複数のノズル１
０ａ，１０ｂ，…とで構成し、より多くの噴霧水で空気
を冷却させるので、空気を確実に冷却させることができ
る。
を、複数の導水管２４ａ，２４ｂ，…と複数のノズル１
０ａ，１０ｂ，…とで構成し、より多くの噴霧水で空気
を冷却させるので、空気を確実に冷却させることができ
る。
【００４７】また、本実施形態では、複数の冷却水供給
管２５ａ，２５ｂ，…に複数の流量調節弁２１ａ，２１
ｂ，…を設けたが、この例に限らず、例えば、図７に示
すように、複数の冷却水供給管２５ａ，２５ｂ，…にポ
ンプ２０ａ，２０ｂ，…、逆止弁３０ａ，３０ｂ，…開
閉弁１７ａ，１７ｂ，…を設けてもよい。これら複数の
ポンプ２０ａ，２０ｂ，…のうち、運転は、図１２に示
すように、温度計７から検出した大気温度、湿度検出器
９から検出した吸気室１の湿度、空気流量検出器１３か
ら検出した空気流量、負荷検出器２２から検出した発電
機５の出力のうち、少なくとも一つ以上のデータに基づ
いて演算制御部２８で演算し、予め求められた各状態量
に対応する最適噴霧水量をその出力であるポンプ運転台
数指令信号でポンプ運転台数を制限する。これは吸気室
１の吸込み空気量に合せたもので、特に、起動運転、部
分負荷と運転の種類に対応させてポンプ２０ａ，２０
ｂ，…の運転を制限するとき好都合になる。なお、図８
と図９とは第４実施形態の構成部分と同一なので、その
説明を省略する。
管２５ａ，２５ｂ，…に複数の流量調節弁２１ａ，２１
ｂ，…を設けたが、この例に限らず、例えば、図７に示
すように、複数の冷却水供給管２５ａ，２５ｂ，…にポ
ンプ２０ａ，２０ｂ，…、逆止弁３０ａ，３０ｂ，…開
閉弁１７ａ，１７ｂ，…を設けてもよい。これら複数の
ポンプ２０ａ，２０ｂ，…のうち、運転は、図１２に示
すように、温度計７から検出した大気温度、湿度検出器
９から検出した吸気室１の湿度、空気流量検出器１３か
ら検出した空気流量、負荷検出器２２から検出した発電
機５の出力のうち、少なくとも一つ以上のデータに基づ
いて演算制御部２８で演算し、予め求められた各状態量
に対応する最適噴霧水量をその出力であるポンプ運転台
数指令信号でポンプ運転台数を制限する。これは吸気室
１の吸込み空気量に合せたもので、特に、起動運転、部
分負荷と運転の種類に対応させてポンプ２０ａ，２０
ｂ，…の運転を制限するとき好都合になる。なお、図８
と図９とは第４実施形態の構成部分と同一なので、その
説明を省略する。
【００４８】図１０は、本実施形態に係るガスタービン
吸気冷却装置をガスタービン設備に適用する第６実施形
態を示す部分概念図である。
吸気冷却装置をガスタービン設備に適用する第６実施形
態を示す部分概念図である。
【００４９】本実施形態に係るガスタービン吸気冷却装
置を利用するガスタービン設備は、タンク１６に溜めた
第１冷却水を熱交換器１９、ポンプ２０、調節弁２１を
介して噴霧装置１１に供給するとき、別の第２冷却水を
冷却系１８から熱交換器１９に供給して、温度の高い第
１冷却水を温度を下げるべく制御するため、調節弁３１
を設けたものである。
置を利用するガスタービン設備は、タンク１６に溜めた
第１冷却水を熱交換器１９、ポンプ２０、調節弁２１を
介して噴霧装置１１に供給するとき、別の第２冷却水を
冷却系１８から熱交換器１９に供給して、温度の高い第
１冷却水を温度を下げるべく制御するため、調節弁３１
を設けたものである。
【００５０】このように、本実施形態は、冷却系１８の
熱交換器１９に調節弁３１を設け、熱交換器１９に供給
する第２冷却水を制御するので第１冷却水を最適な温度
に確実に冷却させることができる。特に、夏場の運転の
ときでも、温度の低い第１冷却水を供給できるので有効
である。
熱交換器１９に調節弁３１を設け、熱交換器１９に供給
する第２冷却水を制御するので第１冷却水を最適な温度
に確実に冷却させることができる。特に、夏場の運転の
ときでも、温度の低い第１冷却水を供給できるので有効
である。
【００５１】図１３は、本発明に係るガスタービン吸気
冷却装置をガスタービン設備に適用する第７実施形態を
示す概念図である。
冷却装置をガスタービン設備に適用する第７実施形態を
示す概念図である。
【００５２】本実施形態に係るガスタービン吸気冷却装
置を利用するガスタービン設備は、設置面積上、距離が
確保できず、例えば、吸気室１が角形で吸入口が底部ま
たは頂部にあり、吸気室１が三面で構成する場合を考慮
したもので、吸気室１の各面を、図１４に示すように、
マニホールド２９ａ，２９ｂ，…に接続する導水管２４
ａ，２４ｂ，…と格子状に配置するノズル１０ａ，１０
ｂ，…とで構成した噴霧装置１１を設置したものであ
る。なお、角形に形成した吸気室１は、四角形の筒状に
なっている。
置を利用するガスタービン設備は、設置面積上、距離が
確保できず、例えば、吸気室１が角形で吸入口が底部ま
たは頂部にあり、吸気室１が三面で構成する場合を考慮
したもので、吸気室１の各面を、図１４に示すように、
マニホールド２９ａ，２９ｂ，…に接続する導水管２４
ａ，２４ｂ，…と格子状に配置するノズル１０ａ，１０
ｂ，…とで構成した噴霧装置１１を設置したものであ
る。なお、角形に形成した吸気室１は、四角形の筒状に
なっている。
【００５３】このように、本実施形態は、噴霧装置１１
を吸気室１の三面に張設して吸い込んだ空気を冷却する
ので、設計値どおりに確実に空気を冷却することができ
る。
を吸気室１の三面に張設して吸い込んだ空気を冷却する
ので、設計値どおりに確実に空気を冷却することができ
る。
【００５４】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る吸気
冷却装置は、吸い込んだ空気に水を噴霧して空気を冷却
させる噴霧装置を、吸気サイレンサの上流側に設置し、
噴霧装置と空気圧縮機との距離を長くし、噴霧装置から
噴出させた水滴を吸気サイレンサで衝突させて粒径を小
さくさせ、粒径の小さくなった水滴を空気圧縮機に流入
する前に蒸発・気化させるので、空気圧縮機の各翼の水
滴による損傷を確実に防止することができる。
冷却装置は、吸い込んだ空気に水を噴霧して空気を冷却
させる噴霧装置を、吸気サイレンサの上流側に設置し、
噴霧装置と空気圧縮機との距離を長くし、噴霧装置から
噴出させた水滴を吸気サイレンサで衝突させて粒径を小
さくさせ、粒径の小さくなった水滴を空気圧縮機に流入
する前に蒸発・気化させるので、空気圧縮機の各翼の水
滴による損傷を確実に防止することができる。
【００５５】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、噴霧装置から空気圧縮機までの距離を、設計
上、長く確保できないとき、水滴除去装置を備えている
ので、噴霧装置から噴出した水滴を確実に除去すること
ができる。
装置は、噴霧装置から空気圧縮機までの距離を、設計
上、長く確保できないとき、水滴除去装置を備えている
ので、噴霧装置から噴出した水滴を確実に除去すること
ができる。
【００５６】また、本発明に係るガスタービン吸気冷却
装置は、噴霧装置に供給する冷却水をガスタービン設備
の運転状態に見合うように流量制御弁で制御させるの
で、吸い込んだ空気を確実に冷却させることができる。
装置は、噴霧装置に供給する冷却水をガスタービン設備
の運転状態に見合うように流量制御弁で制御させるの
で、吸い込んだ空気を確実に冷却させることができる。
【図１】本発明に係るガスタービン吸気冷却装置をガス
タービン設備に適用する第１実施形態を示す概略系統
図。
タービン設備に適用する第１実施形態を示す概略系統
図。
【図２】本発明に係るガスタービン吸気冷却装置をガス
タービン設備に適用する第２実施形態を示す概略系統
図。
タービン設備に適用する第２実施形態を示す概略系統
図。
【図３】本発明に係るガスタービン吸気冷却装置をガス
タービン設備に適用する第３実施形態を示す概略系統
図。
タービン設備に適用する第３実施形態を示す概略系統
図。
【図４】本発明に係るガスタービン吸気冷却装置をガス
タービン設備に適用する第４実施形態を示す概念図。
タービン設備に適用する第４実施形態を示す概念図。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視方向から見た正面図。
【図６】図４のＢ−Ｂ矢視方向から見た正面図。
【図７】本発明に係るガスタービン吸気冷却装置をガス
タービン設備に適用する第５実施形態を示す概念図。
タービン設備に適用する第５実施形態を示す概念図。
【図８】図７のＣ−Ｃ矢視方向から見た正面図。
【図９】図７のＤ−Ｄ矢視方向から見た正面図。
【図１０】本発明に係るガスタービン吸気冷却装置をガ
スタービン設備に適用する第６実施形態を示す部分概念
図。
スタービン設備に適用する第６実施形態を示す部分概念
図。
【図１１】本発明に係るガスタービン吸気冷却装置の流
量調整弁に適用する概略制御ブロック図。
量調整弁に適用する概略制御ブロック図。
【図１２】本発明に係るガスタービン吸気冷却装置のポ
ンプに適用する概略制御ブロック図。
ンプに適用する概略制御ブロック図。
【図１３】本発明に係るガスタービン吸気冷却装置をガ
スタービン設備に適用する第７実施形態を示す部分概念
図。
スタービン設備に適用する第７実施形態を示す部分概念
図。
【図１４】図１３のＡ，Ｂ，Ｃ矢視方向から見た正面
図。
図。
１ 吸気室 ２ 空気圧縮機 ３ ガスタービン燃焼器 ４ ガスタービン ５ 発電機 ６ 入口 ７ 温度計 ８ 吸気フィルタ ９ 湿度検出器 １０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ ノズル １１ 噴霧装置 １２ 吸気サイレンサ １３ 空気流量検出器 １４ 冷却水供給系 １５ 調節弁 １６ タンク １７ 開閉弁 １８ 冷却系 １９ 熱交換器 ２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ ポンプ ２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 流量調節弁 ２２ 負荷検出器 ２３ 水滴除去装置 ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 導水管 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 冷却水供給管 ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ マニホールド ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 逆止弁 ３１ 調節弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 丈彦 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内
Claims (11)
- 【請求項１】 吸気室に設置した吸気サイレンサと、こ
の吸気サイレンサの上流側に設置され、吸い込んだ空気
に水を噴霧して冷却させる噴霧装置と、この噴霧装置に
水を供給する冷却水供給系とを備えたことを特徴とする
ガスタービン吸気冷却装置。 - 【請求項２】 吸気室に設置した吸気サイレンサと、こ
の吸気サイレンサの上流側に設置され、吸い込んだ空気
に水を噴霧して冷却させる噴霧装置と、この噴霧装置に
水を供給する冷却水供給系と、前記吸気サイレンサの下
流側に設置され、前記噴霧装置からの水滴を取り除く水
滴除去装置とを備えたことを特徴とするガスタービン吸
気冷却装置。 - 【請求項３】 吸気室に設置した吸気サイレンサと、こ
の吸気サイレンサの上流側に設置され、吸い込んだ空気
に水を噴霧して冷却させる噴霧装置と、この噴霧装置に
水を供給する冷却水供給系と、前記吸気サイレンサの上
流側で、かつ前記噴霧装置の下流側に設置され、前記噴
霧装置からの水滴を取り除く水滴除去装置とを備えたこ
とを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。 - 【請求項４】 噴霧装置は、複数のマニホールドに接続
する導水管と、前記導水管に設けたノズルとで構成した
ことを特徴とする請求項１，２，３記載のガスタービン
吸気冷却装置。 - 【請求項５】 冷却水供給系は、第１冷却水を溜めるタ
ンクと、このタンクから出た第１冷却水を別の第２冷却
水で冷却させる熱交換器と、この熱交換器から出た第１
冷却水を制御する流量調節弁とを備えたことを特徴とす
る請求項１，２，３記載のガスタービン吸気冷却装置。 - 【請求項６】 熱交換器は、第１冷却水を冷却させる別
の第２冷却水を供給する冷却系に開閉弁および調節弁の
うち、いずれか一方を備えたことを特徴とする請求項５
記載のガスタービン吸気冷却装置。 - 【請求項７】 流量調節弁は、大気温度に関する信号、
吸気室の湿度に関する信号、吸気室に吸い込まれる空気
流量に関する信号、発電機の出力に関する信号のうち、
少なくとも一つ以上の信号に基づいて演算し、その演算
の結果に基づいて弁開閉信号を作り出す制御装置を備え
たことを特徴とする請求項５記載のガスタービン吸気冷
却装置。 - 【請求項８】 冷却水供給系は、噴霧装置に接続する複
数の冷却水供給管と、複数の冷却水供給管のそれぞれに
設けられ、前記噴霧装置に向う冷却水の流れに沿って順
にポンプ、逆止弁、開閉弁を配置したことを特徴とする
請求項１，２，３記載のガスタービン吸気冷却装置。 - 【請求項９】 ポンプは、大気温度に関する信号、吸気
室の湿度に関する信号、吸気室に吸い込まれる空気流量
に関する信号、発電機の出力に関する信号のうち、少な
くとも一つ以上の信号に基づいて演算し、その演算の結
果に基づいてポンプ運転台数指令を出す演算制御部を備
えたことを特徴とする請求項７記載のガスタービン吸気
冷却装置。 - 【請求項１０】 吸気室は、角形に形成し、その三面に
噴霧装置を張設するとともに、前記噴霧装置のノズルを
導水管に対して格子状に配置したことを特徴とする請求
項１，２または３のいずれか１項に記載のガスタービン
吸気冷却装置。 - 【請求項１１】 角形に形成する吸気室は、四角形の筒
状であることを特徴とする請求項１０記載のガスタービ
ン吸気冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001129812A JP2002322916A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | ガスタービン吸気冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001129812A JP2002322916A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | ガスタービン吸気冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002322916A true JP2002322916A (ja) | 2002-11-08 |
Family
ID=18978290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001129812A Pending JP2002322916A (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | ガスタービン吸気冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002322916A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005071244A1 (ja) * | 2004-01-22 | 2005-08-04 | Hitachi, Ltd. | ガスタービン発電設備 |
| JP2006508294A (ja) * | 2002-12-02 | 2006-03-09 | アルストム テクノロジー リミテッド | 原動機或いは作業機械の流入路への液体噴射を制御する方法 |
| US7404287B2 (en) * | 1995-12-28 | 2008-07-29 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine, combined cycle plant and compressor |
| JP4563489B1 (ja) * | 2009-04-16 | 2010-10-13 | 東北電力株式会社 | ガスタービン吸気塔にミスト噴霧ノズルを最適に配置する最適配置方法 |
| JP2011033328A (ja) * | 2009-07-07 | 2011-02-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ターボ冷凍機制御装置、ターボ冷凍機制御方法、ガスタービンプラント、及び、既設ガスタービンプラントの再構築方法 |
| JP2011099450A (ja) * | 2006-09-11 | 2011-05-19 | Gas Turbine Efficiency Sweden Ab | タービン出力を増加するためのシステム及びその増加方法 |
| KR101209307B1 (ko) | 2012-05-30 | 2012-12-11 | 이동욱 | 가스터빈식 발전소의 유입공기 냉각용 모듈패드 및 그 설치방법 |
| JP2013174152A (ja) * | 2012-02-24 | 2013-09-05 | Hitachi Ltd | ガスタービン吸気冷却装置及びガスタービン発電システム |
| JP2015190365A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 東京電力株式会社 | 吸気冷却装置、ガスタービンプラント、及び吸気冷却方法 |
| CN114635798A (zh) * | 2020-12-15 | 2022-06-17 | 华能北京热电有限责任公司 | 一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置 |
-
2001
- 2001-04-26 JP JP2001129812A patent/JP2002322916A/ja active Pending
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| JP2010249043A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Tohoku Electric Power Co Inc | ガスタービン吸気塔にミスト噴霧ノズルを最適に配置する最適配置方法 |
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| CN114635798A (zh) * | 2020-12-15 | 2022-06-17 | 华能北京热电有限责任公司 | 一种降低燃机压气机进气温度的喷雾冷却装置 |
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