JP2011012655A - Intake air cooling device of gas turbine, and method of controlling the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intake air cooling device of a gas turbine, cooling intake air without substantially modifying an existing gas turbine.SOLUTION: The intake air cooling device includes: a media 29 installed outside an intake filter chamber 17 having an intake filer 21 for cleaning air, which is taken in from an intake opening 25 and sent to a compressor 7, so as to cover almost all face of the intake opening 25 at an interval and formed with openings for passage of the air; a water supply device 31 supplying water from above the media 29 for almost overall width of the media 29. The media 29 is inclined so as to gradually become close to the intake opening 25 from an upper end toward a lower end.

Description

本発明は、ガスタービンを用いて出力を得るガスタービンプラントに係り、特にガスタービンの吸気冷却装置およびその制御方法に関するものである。   The present invention relates to a gas turbine plant that obtains output using a gas turbine, and more particularly to an intake air cooling device for a gas turbine and a control method thereof.

ガスタービンプラントは、ガスタービンの出力を利用して発電機等の被駆動体を駆動させることにより、電力等を得るための設備である。ガスタービンは圧縮機、燃焼器、タービンより構成される。   A gas turbine plant is equipment for obtaining electric power or the like by driving a driven body such as a generator using the output of a gas turbine. The gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine.

圧縮機は、燃焼用の空気を吸入して圧縮するものであり、後述するタービンで発生する出力の一部を利用して駆動される。圧縮機に吸入される空気（以後「吸気」と呼ぶ）は、吸気口より吸い込まれ、吸気フィルタ室に設けられたフィルタで異物が除去された後、吸気ダクトを介して圧縮機に供給される。圧縮機を通過して圧縮された吸気は、燃焼用空気として燃焼器に供給される。燃焼器で燃料を燃焼させて発生した高温高圧の燃焼ガスは、タービンに供給され、同タービン内で膨張する際にタービンを回転させて軸出力を発生させる。この出力は、同軸上で連結された発電機を駆動するために使用され、さらに、同軸の前記圧縮機の駆動源としても使用される。   The compressor sucks and compresses combustion air and is driven by utilizing a part of output generated by a turbine described later. Air sucked into the compressor (hereinafter referred to as “intake air”) is sucked from the intake port, and after foreign matter is removed by a filter provided in the intake filter chamber, the air is supplied to the compressor via the intake duct. . The intake air compressed through the compressor is supplied to the combustor as combustion air. The high-temperature and high-pressure combustion gas generated by burning the fuel in the combustor is supplied to the turbine, and when expanding in the turbine, the turbine is rotated to generate shaft output. This output is used to drive a coaxially connected generator and is also used as a drive source for the coaxial compressor.

ガスタービンプラントにおいては、出力を向上させるため、吸気の密度を高くして吸気量を増大させる吸気冷却が行われている。このような吸気冷却の従来技術としては、たとえば特許文献１の図９に示す吸気冷却装置が挙げられる。これは吸気フィルタの後流に、吸気と水を接触させる手段を設け、通過する吸気を水の蒸発潜熱を利用して冷却するものである。このような吸気冷却技術は、電力需要が高いうえに大気温度が上昇してガスタービン出力が低下する夏場において、特に有用である。   In the gas turbine plant, in order to improve the output, intake air cooling is performed in which the intake air density is increased to increase the intake air amount. As a prior art of such intake air cooling, for example, an intake air cooling device shown in FIG. In this method, means for bringing the intake air into contact with water is provided in the downstream of the intake filter, and the passing intake air is cooled by utilizing the latent heat of water evaporation. Such an intake air cooling technique is particularly useful in summer when the demand for electric power is high and the atmospheric temperature rises and the gas turbine output decreases.

特開２００３−４９６６７号公報JP 2003-49667 A

建設当初に吸気冷却装置を設置していない既設のガスタービンプラントでは、前記吸気冷却装置を新たに適用しようとした場合、吸気フィルタ室あるいは吸気ダクトを大きく改造する必要があり、プラントの建屋や敷地面積との関係で適用が不可能な場合があった。また改造によるコストが高い点も課題であった。   In an existing gas turbine plant that does not have an intake air cooling system at the beginning of construction, when the intake air cooling system is to be newly applied, it is necessary to greatly modify the intake filter chamber or the intake duct, In some cases, application was impossible in relation to area. Another problem was the high cost of remodeling.

本発明は、このような事情に鑑み、既設のガスタービンプラントに大きな改造を行うことなく設置することのできる、ガスタービンの吸気冷却装置およびその制御方法を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an intake air cooling device for a gas turbine and a control method thereof that can be installed in an existing gas turbine plant without any major modification.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の第１態様は、ガスタービンの吸気フィルタ室の前面にある吸気口の全面をカバーするように設置され、前記ガスタービンの吸気が通過する開口部が形成されているメディアと、該メディアの上部から該メディアに水を供給する給水装置と、を備え、前記メディアは、上端部から下端部に向けて順次前記吸気口に近くなるように傾斜されているガスタービンの吸気冷却装置である。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the first aspect of the present invention is a medium that is installed so as to cover the entire surface of the intake port in the front surface of the intake filter chamber of the gas turbine, and in which an opening through which the intake of the gas turbine passes is formed, A water supply device for supplying water to the medium from an upper part of the medium, wherein the medium is inclined so as to be closer to the intake port sequentially from an upper end part toward a lower end part It is.

本態様によれば、給水装置から水をメディア上部に供給すると、水はメディアに沿って下方に流れる。メディアが有する開口部を吸気が通過する際、吸気はメディアに沿って流れる水を蒸発させる。これにより吸気から水の蒸発潜熱分の熱が奪われ、吸気が冷却される。   According to this aspect, when water is supplied to the upper part of the medium from the water supply device, the water flows downward along the medium. When the intake air passes through the opening of the media, the intake air evaporates the water flowing along the media. As a result, the heat of the evaporation latent heat of water is taken away from the intake air, and the intake air is cooled.

本態様によれば、メディアは吸気フィルタの前面に設置されるので、設置にあたっては吸気フィルタ室あるいは吸気ダクトの大幅な改造を行う必要がなく、簡易な改造ですむ。そのため、プラントの建屋や敷地面積に余裕のない既設のガスタービンプラントに対して新たに吸気冷却装置を適用することが可能になるうえ、設置コストも大幅に低減することができる。   According to this aspect, since the media is installed on the front surface of the intake filter, it is not necessary to make major modifications to the intake filter chamber or the intake duct for installation, and simple modifications are required. Therefore, it is possible to newly apply an intake air cooling device to an existing gas turbine plant where there is no room in the plant building or site area, and the installation cost can be significantly reduced.

前述のとおり、吸気に混合した水滴は吸気フィルタによって捕捉されるが、大量の水がメディアより飛散することは好ましくない。これは、大量の水が吸気フィルタに付着すると、吸気フィルタの微細な隙間が水により閉塞されて吸気圧損が増大し、これによりガスタービンの出力低下を招くからである。本態様によれば、メディアは上端部から下端部に向けて順次吸気口に近くなるように傾斜されている。このため、メディアが垂直に設置された場合と比較すると、水のメディアへの付着性が良好である。ゆえに吸気がメディアを通過する際、吸気の流れによって水が水滴状に飛散する量を低減することが可能である。   As described above, water droplets mixed in the intake air are captured by the intake filter, but it is not preferable that a large amount of water is scattered from the medium. This is because when a large amount of water adheres to the intake filter, a minute gap in the intake filter is blocked by the water and intake pressure loss increases, thereby causing a reduction in the output of the gas turbine. According to this aspect, the media is inclined so as to be closer to the intake port sequentially from the upper end to the lower end. For this reason, compared with the case where a medium is installed vertically, the adhesiveness to the medium of water is favorable. Therefore, when the intake air passes through the media, it is possible to reduce the amount of water scattered in the form of water droplets due to the flow of the intake air.

上記態様では、前記メディアの周囲と前記吸気口の周囲とで形成される空間の開放部分を閉鎖する閉鎖部材を備えていてもよい。
このようにすると、閉鎖部材がメディアの周囲と吸気口の周囲とを結ぶ面を閉鎖するので、メディアを通過しない空気が吸気口に流入するのを抑制することができる。これにより吸気の全量がメディアを通過することとなるため、冷却効率を向上させることができる。 In the said aspect, you may provide the closing member which closes the open part of the space formed in the circumference | surroundings of the said medium and the circumference | surroundings of the said air inlet.
In this case, the closing member closes the surface connecting the periphery of the medium and the periphery of the intake port, so that air that does not pass through the medium can be prevented from flowing into the intake port. As a result, the entire amount of intake air passes through the media, so that the cooling efficiency can be improved.

上記態様では、前記メディアは、上下方向で複数に分割された分割メディアによって形成されていてもよい。
このようにすると、分割メディアを上下方向に重なるように設置することができる。したがって、１個のメディアと同じ傾き、言い換えると、必要な傾きを保持した状態で、１個のメディアに比べて設置面積を低減させることができる。これにより、吸気フィルタ室の周囲に余裕スペースのない既設のガスタービンプラントに吸気冷却装置を適用することができる。 In the above aspect, the medium may be formed of a divided medium divided into a plurality of parts in the vertical direction.
If it does in this way, a division | segmentation media can be installed so that it may overlap with an up-down direction. Therefore, the installation area can be reduced as compared with a single medium while maintaining the same inclination as that of one medium, in other words, a necessary inclination. As a result, the intake air cooling device can be applied to an existing gas turbine plant having no marginal space around the intake filter chamber.

前記給水装置としては、メディアの上端部に、長手方向に適宜間隔で複数の穴が設けられた給水管を備えてもよいし、堰部を有する水貯留部を備えてもよい。これらの構成を用いることで、メディアの全幅に亘って均一な量の水を供給することができ、メディアの全面にわたって偏ることなく吸気の冷却を行うことができる。   The water supply device may be provided with a water supply pipe having a plurality of holes provided at appropriate intervals in the longitudinal direction at the upper end of the medium, or may be provided with a water storage part having a weir part. By using these configurations, a uniform amount of water can be supplied over the entire width of the medium, and intake air can be cooled without being biased over the entire surface of the medium.

前記給水装置には、給水量が蒸発量を考慮した適切な量となるように制御する制御部を備えていてもよい。この構成を用いることで、吸気冷却装置に供給される給水量が蒸発量を考慮した適切な量となるように制御されるので、水の無駄を抑制することができる。   The water supply apparatus may include a control unit that controls the water supply amount to be an appropriate amount considering the evaporation amount. By using this configuration, the amount of water supplied to the intake air cooling device is controlled so as to be an appropriate amount considering the evaporation amount, so that waste of water can be suppressed.

本発明では、下記に示す方法によってガスタービンの吸気冷却装置を制御してもよい。すなわち、大気温度および相対湿度を測定するステップと、その測定結果と前記圧縮機への空気供給量とによって所要の給水量を算出するステップと、算出された所要の給水量を前記吸気冷却装置に供給するステップと、を含む方法である。
この方法によれば、吸気冷却装置に供給される給水量が蒸発量を考慮した適切な量となるように制御されるので、水の無駄を抑制することができる。 In this invention, you may control the intake-air-cooling apparatus of a gas turbine by the method shown below. That is, a step of measuring the atmospheric temperature and relative humidity, a step of calculating a required water supply amount based on the measurement result and an air supply amount to the compressor, and the calculated required water supply amount to the intake air cooling device Providing.
According to this method, since the amount of water supplied to the intake air cooling device is controlled to be an appropriate amount considering the evaporation amount, waste of water can be suppressed.

本発明の第１実施形態の吸気冷却装置を適用したガスタービンの概略構成を示す側面模式図である。It is a side surface schematic diagram showing a schematic structure of a gas turbine to which an intake air cooling device of a 1st embodiment of the present invention is applied. 本発明の第１実施形態にかかる吸気冷却装置を吸気フィルタ室側から見た正面図である。It is the front view which looked at the intake air cooling device concerning a 1st embodiment of the present invention from the intake filter room side. 図２のＡ部を拡大して示す部分拡大正面図である。It is a partial enlarged front view which expands and shows the A section of FIG. 本発明の第１実施形態にかかるメディアの別の実施態様を示す図３と同じ部分を示す部分拡大正面図である。It is a partial enlarged front view which shows the same part as FIG. 3 which shows another embodiment of the medium concerning 1st Embodiment of this invention. 図２のＢ部を拡大して示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which expands and shows the B section of FIG. 本発明の第１実施形態にかかる給水装置の別の実施態様を示す図５と同じ部分を示す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view which shows the same part as FIG. 5 which shows another embodiment of the water supply apparatus concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態の吸気冷却装置を適用したガスタービンの部分的な概略構成を示す側面模式図である。It is a side surface schematic diagram which shows the partial schematic structure of the gas turbine to which the intake-air-cooling apparatus of 2nd Embodiment of this invention is applied.

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態における吸気冷却装置を適用したガスタービンの概略構成を示す側面模式図である。
ガスタービン１には、図１に示すように、吸気冷却装置３と、吸気装置５と、圧縮機７と、燃焼器９と、タービン１１と、が備えられている。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic side view illustrating a schematic configuration of a gas turbine to which an intake air cooling device according to a first embodiment is applied.
As shown in FIG. 1, the gas turbine 1 includes an intake air cooling device 3, an intake device 5, a compressor 7, a combustor 9, and a turbine 11.

吸気は、吸気冷却装置３、吸気装置５を通過した後、圧縮機７に供給される。圧縮機７を通過して圧縮された吸気は、燃焼用空気として燃焼器９に供給される。燃焼器９で燃料を燃焼させて発生した高温高圧の燃焼ガスは、タービン１１に供給され、同タービン１１内で膨張する際にタービン１１を回転させて軸出力が発生する。この出力は、主として同軸上で連結された発電機１５を駆動するために使用され、さらに、同軸の圧縮機７の駆動源としても使用される。   The intake air is supplied to the compressor 7 after passing through the intake air cooling device 3 and the intake device 5. The intake air compressed through the compressor 7 is supplied to the combustor 9 as combustion air. The high-temperature and high-pressure combustion gas generated by burning the fuel in the combustor 9 is supplied to the turbine 11, and when expanding in the turbine 11, the turbine 11 is rotated to generate a shaft output. This output is mainly used to drive the generator 15 connected on the same axis, and is also used as a drive source for the coaxial compressor 7.

吸気装置５には、ウェザールーバ２７、吸気フィルタ室１７、吸気フィルタ２１、吸気ダクト１９、吸気サイレンサ２３、が備えられている。
ウェザールーバ２７は、吸気口２５の前面に取り付けられ、大気中から雨または雪が直接吸気口２５に侵入するのを防止する。
吸気口２５は、吸気フィルタ室１７の空気進行方向上流（これを「前面」と呼ぶ）側に開口し、たとえば１０ｍ×１０ｍの大きさとされている。 The intake device 5 includes a weather louver 27, an intake filter chamber 17, an intake filter 21, an intake duct 19, and an intake silencer 23.
The weather louver 27 is attached to the front surface of the air inlet 25 and prevents rain or snow from directly entering the air inlet 25 from the atmosphere.
The intake port 25 opens to the upstream side of the intake filter chamber 17 in the air traveling direction (referred to as “front surface”), and has a size of, for example, 10 m × 10 m.

吸気フィルタ室１７内には、吸気口２５から取り込まれる大気中の粉塵等を捕集して除去する吸気フィルタ２１が収容設置される。
吸気フィルタ２１は、不織布やグラスファイバ製マットなどにより構成され、吸気フィルタ室１７に吸い込まれた空気流に対して、順次目が細かくなるように複数個にわたり設置されている。 In the intake filter chamber 17, an intake filter 21 that collects and removes atmospheric dust and the like taken from the intake port 25 is accommodated and installed.
The intake filter 21 is composed of a nonwoven fabric, a glass fiber mat, or the like, and a plurality of intake filters 21 are installed so that the eyes gradually become narrower with respect to the air flow sucked into the intake filter chamber 17.

吸気ダクト１９は、吸気フィルタ室１７の下流端と圧縮機７とを接続する空気流路を形成する。
吸気ダクト１９には、その中途位置に吸気音を低減させる吸気サイレンサ２３が設置されている。 The intake duct 19 forms an air flow path that connects the downstream end of the intake filter chamber 17 and the compressor 7.
The intake duct 19 is provided with an intake silencer 23 that reduces intake noise at a midway position.

吸気冷却装置３には、メディア２９と、メディア２９の上部からその全幅に亘って水を供給する給水装置３１と、が備えられている。   The intake air cooling device 3 includes a medium 29 and a water supply device 31 that supplies water from the top of the medium 29 over the entire width thereof.

本実施態様におけるメディア２９は、吸気口２５の略全面をカバーするのに十分な強度を有する必要がある。またメディア２９は、水を付着させることができ、かつ吸気の流れの妨げとならないために適度な開口部を有する必要がある。このような要求を満たすものとして、たとえば合成樹脂製の網などをメディアとして用いるのが好適である。   The media 29 in this embodiment needs to have sufficient strength to cover substantially the entire surface of the air inlet 25. Further, the medium 29 needs to have an appropriate opening so that water can be attached and the flow of the intake air is not hindered. In order to satisfy such requirements, for example, a synthetic resin net or the like is preferably used as the medium.

図２は、吸気冷却装置３を吸気フィルタ室１７側から見た正面図である。図３は、図２のＡ部を拡大して示す部分拡大正面図である。
メディア２９は、図２に示されるように、たとえば鉄パイプを用いて矩形状に形成された外枠３３および外枠３３の内側を縦横に区切るように取り付けられた支持枠３５に、粗いメッシュの網を取り付けて構成される。 FIG. 2 is a front view of the intake air cooling device 3 as viewed from the intake filter chamber 17 side. FIG. 3 is a partially enlarged front view showing the portion A of FIG. 2 in an enlarged manner.
As shown in FIG. 2, the media 29 is formed of a coarse mesh on an outer frame 33 formed in a rectangular shape using, for example, an iron pipe, and a support frame 35 attached so as to partition the inside of the outer frame 33 vertically and horizontally. Constructed with nets attached.

メディア２９に用いられる網は、図３に示されるように、たとえば径２〜５ｍｍの網糸３７で網目が形成され、開口部３９が形成されている。
網糸３７の材料としては、前述のとおり合成樹脂製の網などを用いるのが好適であるが、これらに限定されるものではなく、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等を用いてもよい。 As shown in FIG. 3, the mesh used for the media 29 is formed with a mesh of mesh yarn 37 having a diameter of 2 to 5 mm, for example, and an opening 39 is formed.
As described above, it is preferable to use a synthetic resin net or the like as the material of the net yarn 37, but is not limited thereto, and glass fiber, carbon fiber, metal fiber, or the like may be used.

開口部３９の一辺は、たとえば１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲、より好ましくは２５ｍｍとすることが望ましい。開口部３９が小さすぎると、水の表面張力によって開口部が水に覆われた状態となる。これによりメディアの圧力損失が増加してしまい、吸気がメディアを通過せずに吸気口に吸い込まれる割合が増加してしまうために、吸気の冷却効果が小さくなる。逆に開口部３９が大きすぎても、通過する空気が水に接触する割合が小さくなるので、吸気の冷却効果が小さくなる。   One side of the opening 39 is desirably in the range of, for example, 10 mm to 50 mm, more preferably 25 mm. If the opening 39 is too small, the opening is covered with water by the surface tension of water. As a result, the pressure loss of the media increases, and the rate at which the intake air is sucked into the intake port without passing through the media increases, so that the cooling effect of the intake air is reduced. On the other hand, even if the opening 39 is too large, the ratio of the air that passes through contacts the water decreases, so that the cooling effect of the intake air decreases.

また、本実施形態では、メディア２９として正方形の開口部を持つ網を用いているが、図４に示されるように立て簾６５状として上下方向に長い開口部６７を幅方向に並べるようにしてもよい。この場合も、開口部６７の幅は、１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とするのが好適である。さらに、メディア２９は網状や簾状のものに限定されるものではなく、目の粗い不織布等を用いてもよい。   Further, in this embodiment, a net having a square opening is used as the medium 29. However, as shown in FIG. Also good. Also in this case, the width of the opening 67 is preferably in the range of 10 mm to 50 mm. Furthermore, the medium 29 is not limited to a net-like or cocoon-like one, and a non-woven fabric having a coarse mesh may be used.

メディア２９は、図１に示されるように、吸気フィルタ室１７の前面に配置され、吸気口２５に対向しその全面をカバーするように設置されている。
メディア２９は、上端部から下端部に向けて順次吸気口２５に近くなるように直線状に傾斜されている。 As shown in FIG. 1, the medium 29 is disposed on the front surface of the intake filter chamber 17 and is disposed so as to face the intake port 25 and cover the entire surface thereof.
The media 29 is linearly inclined so as to approach the air inlet 25 sequentially from the upper end portion toward the lower end portion.

メディア２９の傾斜角αは、たとえば、１０°〜２０°の範囲、より好ましくは１５°とすることが望ましい。
傾斜角αが小さくなると、メディア２９の設置面積を小さくできるが、一方で水のメディア２９への付着性が小さくなるので、通過する空気によって水が飛散しやすくなる。逆に傾斜角αが大きくなると、メディアの前面側に水滴が落下し易くなるうえ、吸気進行方向の設置面積が大きくなる。
実際の設置にあたっては、ガスタービン１の設置条件や利用可能な素材などの要因を勘案して、前述の範囲を超える構成とすることも可能である。またメディア２９の傾斜は、直線状に限定されるものではない。設置場所の条件等によっては、曲線状であってもよいし、曲線と直線の組み合わせであってもよい。さらに傾斜角αの違うものを組み合わせてもよい。 The inclination angle α of the medium 29 is, for example, desirably in the range of 10 ° to 20 °, more preferably 15 °.
When the inclination angle α is reduced, the installation area of the medium 29 can be reduced, but on the other hand, the adhesiveness of the water to the medium 29 is reduced, so that the water is easily scattered by the passing air. On the other hand, when the inclination angle α increases, water drops easily fall on the front side of the medium, and the installation area in the intake traveling direction increases.
In actual installation, it is possible to adopt a configuration exceeding the above-mentioned range in consideration of factors such as the installation conditions of the gas turbine 1 and available materials. Further, the inclination of the medium 29 is not limited to a straight line. Depending on the conditions of the installation location, etc., it may be curved or a combination of a curve and a straight line. Further, those having different inclination angles α may be combined.

なお、メディア２９の周囲と吸気口２５の周囲とで形成される空間の開放部分を閉鎖する閉鎖部材７１を備えていてもよい。
このようにすると、閉鎖部材７１がメディア２９の周囲と吸気口２５の周囲とを結ぶ面を閉鎖するので、メディア２９を通過しない空気が吸気口２５に流入するのを抑制することができる。したがって、冷却効率を向上させることができる。 In addition, you may provide the closing member 71 which closes the open part of the space formed in the circumference | surroundings of the medium 29 and the circumference | surroundings of the inlet port 25. FIG.
In this way, the closing member 71 closes the surface connecting the periphery of the medium 29 and the periphery of the intake port 25, so that air that does not pass through the medium 29 can be prevented from flowing into the intake port 25. Therefore, the cooling efficiency can be improved.

給水装置３１には、メディア２９の上端部に幅方向に延在するように設置された給水管（給水部）４１と、水タンク４３と、水タンク４３の水を給水管４１へ供給するポンプ４５と、ポンプ４５の動作を制御する制御部４７と、が備えられている。   The water supply device 31 includes a water supply pipe (water supply part) 41 installed at the upper end of the medium 29 so as to extend in the width direction, a water tank 43, and a pump that supplies water from the water tank 43 to the water supply pipe 41. 45 and a control unit 47 that controls the operation of the pump 45.

給水管４１は、図５に示されるように長手方向に略均等な間隔で複数の穴４２があけられた管により構成される。
水タンク４３からの水がポンプ４５を介してこの給水管４１の端部に供給されると、各穴４２から水が噴出する。給水管４１は、噴出した水がメディア２９上端に正しく供給されるようにその位置および穴４２の方向を調整したうえで設置される。 As shown in FIG. 5, the water supply pipe 41 is configured by a pipe having a plurality of holes 42 formed at substantially equal intervals in the longitudinal direction.
When the water from the water tank 43 is supplied to the end of the water supply pipe 41 via the pump 45, the water is ejected from each hole 42. The water supply pipe 41 is installed after adjusting its position and the direction of the hole 42 so that the ejected water is correctly supplied to the upper end of the medium 29.

なお、給水部の構成は本実施形態に限定されるものではなく、適宜別の構成を用いることができる。
たとえば、図６に示すように水を貯留する樋（水貯蔵部）４９を設け、ポンプ４５からの水を樋４９に供給する構成としてもよい。この樋４９の一方の壁（堰部）５１に均一に水を滴下するため切欠き５３を設けることもできる。 In addition, the structure of a water supply part is not limited to this embodiment, A different structure can be used suitably.
For example, as shown in FIG. 6, it is good also as a structure which provides the tub (water storage part) 49 which stores water, and supplies the water from the pump 45 to the tub 49. As shown in FIG. A notch 53 can also be provided to uniformly drop water on one wall (weir portion) 51 of the ridge 49.

制御部４７には、大気の温度を測定する温度計６１と、大気の湿度を測定する湿度計６３が接続されている。   The controller 47 is connected to a thermometer 61 that measures the atmospheric temperature and a hygrometer 63 that measures the atmospheric humidity.

制御部４７は、温度計６１が測定した大気温度、湿度計６３が測定した大気湿度を受信する。これらの情報に基づき制御部４７は、水の蒸発量を推算し、給水管４１に所要量の給水がなされるようにポンプ４５の動作を制御する。   The control unit 47 receives the atmospheric temperature measured by the thermometer 61 and the atmospheric humidity measured by the hygrometer 63. Based on these pieces of information, the control unit 47 estimates the amount of water evaporation and controls the operation of the pump 45 so that a required amount of water is supplied to the water supply pipe 41.

次に、上記のとおり構成されたガスタービン１の作用・効果について説明する。
ガスタービン１において、圧縮機７が回転駆動されることにより、吸気は吸気冷却装置３および吸気装置５を通して吸入される。より具体的には、吸気は、メディア２９の開口部３９、ウェザールーバ２７の間隙および吸気口２５を通って吸気フィルタ室１７に取り込まれる。そののち吸気は、吸気フィルタ２１によって大気粉塵等が除去された後、吸気ダクト１９を通り、吸気サイレンサ２３によって静音化されて、圧縮機７に供給される。 Next, operations and effects of the gas turbine 1 configured as described above will be described.
In the gas turbine 1, when the compressor 7 is rotationally driven, intake air is sucked through the intake air cooling device 3 and the intake device 5. More specifically, the intake air is taken into the intake filter chamber 17 through the opening 39 of the medium 29, the gap of the weather louver 27, and the intake port 25. After that, after the atmospheric dust and the like are removed by the intake filter 21, the intake air passes through the intake duct 19, is silenced by the intake silencer 23, and is supplied to the compressor 7.

吸気冷却装置３には、メディア２９と、メディア２９の上部に水を供給する給水装置３１と、が備えられており、必要に応じ給水装置３１よりメディア２９の上部に水が供給される。メディア２９の上部に供給された水は、メディア２９の全面にわたり網糸３７に沿って流下する。メディア２９の下端部に至った水は、樋６９に貯留され、水タンク４３に戻される。水タンク４３には、水源(図示せず)より使用量に見合った量の水が給水されている。   The intake air cooling device 3 includes a medium 29 and a water supply device 31 that supplies water to the upper portion of the medium 29, and water is supplied from the water supply device 31 to the upper portion of the media 29 as necessary. The water supplied to the upper part of the media 29 flows down along the mesh thread 37 over the entire surface of the media 29. The water reaching the lower end of the media 29 is stored in the jar 69 and returned to the water tank 43. The water tank 43 is supplied with an amount of water corresponding to the amount of use from a water source (not shown).

ガスタービン１の作動により吸気が吸気口２５に吸い込まれるとき、吸気はメディア２９の開口部３９を通過する。その際、吸気は開口部３９の周囲の網糸３７に沿って流れる水を蒸発させるため、水により蒸発潜熱を奪われることで冷却される。   When the intake air is sucked into the intake port 25 by the operation of the gas turbine 1, the intake air passes through the opening 39 of the medium 29. At that time, since the intake air evaporates the water flowing along the mesh thread 37 around the opening 39, the intake air is cooled by removing latent heat of evaporation.

このように吸気冷却装置３によって圧縮機７に吸入される空気の温度を低減させることができるので、ガスタービン１の出力、効率を向上させることができる。一例として、大型のガスタービン１では、吸気温度を１℃低下させることで、出力を０．６％、熱効率を０．１〜０．２％向上させることができる。   Thus, since the temperature of the air sucked into the compressor 7 by the intake air cooling device 3 can be reduced, the output and efficiency of the gas turbine 1 can be improved. As an example, in the large gas turbine 1, by reducing the intake air temperature by 1 ° C., the output can be improved by 0.6% and the thermal efficiency can be improved by 0.1 to 0.2%.

メディア２９は、吸気フィルタ室１７の前面に設置されているので、設置にあたっては吸気フィルタ室あるいは吸気ダクトの大幅な改造を行う必要がなく、簡易な改造ですむ。そのため、プラントの建屋や敷地面積に余裕のない既設のガスタービンプラントに対して新たに吸気冷却装置を適用することが可能になるうえ、設置コストも大幅に低減することができる。
またメディア２９を通過した吸気は、ウェザールーバ２７および吸気フィルタ２１を通過してから圧縮機７に吸い込まれる。そのため、メディア２９を通過する際に吸気に水滴が混合したとしても、後流に位置するウェザールーバ２７および吸気フィルタ２１によってそれらの水滴は除去される。そのため本実施形態にかかる吸気冷却装置３を適用するにあたり、吸気に含まれる水滴が圧縮機に吸い込まれないよう除去する装置（デミスター）を吸気装置５に追設するなどの大きな改造も不要である。 Since the media 29 is installed on the front surface of the intake filter chamber 17, it is not necessary to make major modifications to the intake filter chamber or the intake duct for installation, and a simple modification is sufficient. Therefore, it is possible to newly apply an intake air cooling device to an existing gas turbine plant where there is no room in the plant building or site area, and the installation cost can be significantly reduced.
The intake air that has passed through the medium 29 passes through the weather louver 27 and the intake filter 21 and is then sucked into the compressor 7. Therefore, even if water droplets are mixed with the intake air when passing through the medium 29, the water droplets are removed by the weather louver 27 and the intake filter 21 that are located downstream. Therefore, when applying the intake air cooling device 3 according to the present embodiment, a large modification such as additionally installing a device (demister) in the intake device 5 for removing water droplets contained in the intake air so as not to be sucked into the compressor is unnecessary. .

さらなる効果として、吸気冷却装置３に用いる水として純水を用いなくてもよいため運用コストが下がるという利点もある。
すなわち、従来の吸気冷却装置は吸気フィルタ後流に設置されるため、給水として不純物を含む水を使用した場合、その不純物がそのまま圧縮機７に吸い込まれ、圧縮機翼の磨耗を引き起こす。これを防止するために、従来の吸気冷却装置では給水に純水を用いる必要があった。
本実施形態では、給水に多少の不純物が含まれていたとしても、吸気冷却装置３の後流に位置する吸気フィルタ２１によりこの不純物が捕捉される。そのため給水として純水を用いる必要がなく、運用コストの低減が可能である。 As a further effect, there is an advantage that the operation cost is reduced because it is not necessary to use pure water as the water used in the intake air cooling device 3.
That is, since the conventional intake air cooling device is installed in the downstream of the intake air filter, when water containing impurities is used as the feed water, the impurities are sucked into the compressor 7 as it is and cause wear of the compressor blades. In order to prevent this, the conventional intake air cooling apparatus needs to use pure water for water supply.
In the present embodiment, even if some impurities are contained in the water supply, these impurities are captured by the intake filter 21 located downstream of the intake air cooling device 3. Therefore, it is not necessary to use pure water as water supply, and operation costs can be reduced.

メディア２９は上端部から下端部に向けて順次吸気口２５に近くなるように傾斜されているので、垂直にされているものに比べて水のメディア２９への付着性が良好である。このため、吸気が通過する際、その気流によって水が水滴状となって飛散する量を低減することができる。これにより、多量に飛散した水による吸気フィルタ２１の目詰まりを防止することができ、これによる吸気圧損の増大と、これに伴うガスタービン１の出力低下を防ぐことができる。   Since the medium 29 is inclined so as to be closer to the air inlet 25 sequentially from the upper end to the lower end, the adhesion of water to the medium 29 is better than that of the medium 29 that is vertical. For this reason, when the intake air passes, the amount of water scattered in the form of water droplets due to the air flow can be reduced. Thereby, clogging of the intake filter 21 due to a large amount of scattered water can be prevented, and an increase in intake pressure loss due to this and an accompanying decrease in output of the gas turbine 1 can be prevented.

制御部４７は、温度計６１が測定した大気温度、湿度計６３が測定した大気湿度を受信し、これらの情報に基づき水の蒸発量を推算し、これに見合った給水量となるようにポンプ４５の作動を制御する。これにより、水の無駄を抑制することができるとともに、たとえば、略使いきりの給水量を供給することで、樋６９を廃止した構成とすることもできる。   The control unit 47 receives the atmospheric temperature measured by the thermometer 61 and the atmospheric humidity measured by the hygrometer 63, estimates the amount of water evaporation based on these information, and pumps the water supply to match this amount. The operation of 45 is controlled. Thereby, waste of water can be suppressed, and for example, by supplying a substantially used water supply amount, it is possible to adopt a configuration in which the jar 69 is eliminated.

より簡便な制御の態様としては、制御部４７に温度計６１のみを接続する構成とすることもできる。本構成では、夏季に大気温度が上昇した際、温度計６１で測定された空気の温度が所定温度以上になると、制御部４７がポンプ４５を作動させるように吸気冷却装置３の動作を制御することもできる。   As a simpler control mode, a configuration in which only the thermometer 61 is connected to the control unit 47 may be employed. In this configuration, when the atmospheric temperature rises in summer, when the temperature of the air measured by the thermometer 61 becomes a predetermined temperature or higher, the control unit 47 controls the operation of the intake air cooling device 3 so as to operate the pump 45. You can also.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる吸気冷却装置について、図７を用いて説明する。
図７は、本実施形態の吸気冷却装置を適用したガスタービンの部分的な概略構成を示す側面模式図である。
本実施形態のガスタービン１の基本構成は、第１実施形態と同様であるが、第１実施形態とは、吸気冷却装置３の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、吸気冷却装置３について主として説明し、その他の構成要素については重複した説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, an intake air cooling device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a schematic side view showing a partial schematic configuration of a gas turbine to which the intake air cooling device of the present embodiment is applied.
The basic configuration of the gas turbine 1 of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the intake air cooling device 3 is different from that of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, the intake air cooling device 3 will be mainly described, and redundant description of other components will be omitted.

本実施形態の吸気冷却装置３では、第１実施形態のメディア２９に相当するものが上下方向で３個に分割された分割メディア７３，７５，７７で形成されている。
分割メディア７３，７５，７７は、略同じ大きさと傾斜をもち、上下方向に重なるように配置されている。 In the intake air cooling device 3 of the present embodiment, the medium 29 corresponding to the first embodiment is formed of divided media 73, 75, 77 that are divided into three in the vertical direction.
The divided media 73, 75, 77 have substantially the same size and inclination, and are arranged so as to overlap in the vertical direction.

給水は、給水管４１から上段に位置する分割メディア７３の上部に供給され、順次、中段に位置する分割メディア７５、下段に位置する分割メディア７７を通るように構成されている。   The water is supplied from the water supply pipe 41 to the upper part of the divided medium 73 located at the upper stage, and sequentially passes through the divided medium 75 located at the middle stage and the divided medium 77 located at the lower stage.

より具体的には、給水管４１は上段に位置する分割メディア７３の上部に水を供給するように構成されている。上段に位置する分割メディア７３の直下には、流下してきた水を受けて貯留する樋８５が設置されている。
樋８５に貯留された水は中段に位置する分割メディア７５の上部に供給されるように構成されている。中段に位置する分割メディア７５の直下には、流下してきた水を受けて貯留する樋８７が設置されている。
樋８７に貯留された水は下段に位置する分割メディア７７の上部に供給されるように構成されている。下段に位置する分割メディア７７の直下には、流下してきた水を受けて貯留する樋８９が設置されている。樋８９に貯留された水は水タンク４３に戻されるように構成されている。 More specifically, the water supply pipe 41 is configured to supply water to the upper part of the divided media 73 located in the upper stage. Immediately below the divided media 73 located in the upper stage, a trough 85 that receives and stores the flowing water is installed.
The water stored in the jar 85 is configured to be supplied to the upper part of the divided media 75 located in the middle stage. Immediately below the divided media 75 located in the middle stage, a gutter 87 that receives and stores the flowing water is installed.
The water stored in the gutter 87 is configured to be supplied to the upper part of the divided media 77 located in the lower stage. Immediately below the divided media 77 located in the lower stage, a trough 89 that receives and stores the flowing water is installed. The water stored in the trough 89 is configured to be returned to the water tank 43.

このように構成された吸気冷却装置３では、図７に示す分割メディア７３、７５、７７と、第１実施形態のメディア２９の傾斜角αが同じとした場合、空気進行方向における分割メディア７３，７５，７７の長さＬ２は、メディア２９の長さＬ１の三分の一となる。すなわち、メディアを上下方向に分割することにより、必要な傾きを保持した状態で、メディアの設置に必要な敷地面積を低減させることができる。そのため、吸気フィルタ室１７の周囲の面積に余裕のない既設ガスタービンプラントに本実施形態に係る吸気冷却装置３を適用することができる。   In the intake air cooling device 3 configured as described above, when the inclined angles α of the divided media 73, 75, 77 shown in FIG. 7 and the medium 29 of the first embodiment are the same, the divided media 73, The length L2 of 75 and 77 is one third of the length L1 of the medium 29. That is, by dividing the medium in the vertical direction, the site area necessary for installing the medium can be reduced while maintaining the necessary inclination. Therefore, the intake air cooling device 3 according to the present embodiment can be applied to an existing gas turbine plant in which the area around the intake filter chamber 17 has no margin.

本発明を、様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、当業者には、本発明が特許請求の範囲の技術思想および技術的範囲内の変形形態で実施され得ることが明らかであろう。   While the invention has been described in terms of various specific embodiments, those skilled in the art will recognize that the invention can be practiced with modification within the spirit and scope of the claims.

１ ガスタービン
３ 吸気冷却装置
７ 圧縮機
２１ 吸気フィルタ
２５ 吸気口
２９ メディア
３１ 給水装置
３９，６７ 開口部
４１ 給水管
４２ 穴
４７ 制御部
４９ 樋
５１ 壁
７１ 閉鎖部材
７３，７５，７７ 分割メディア DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine 3 Intake air cooling device 7 Compressor 21 Intake filter 25 Inlet port 29 Media 31 Water supply device 39, 67 Opening part 41 Water supply pipe 42 Hole 47 Control part 49 樋 51 Wall 71 Closing members 73, 75, 77 Division media

Claims (7)

ガスタービンの吸気フィルタ室の前面にある吸気口の全面をカバーするように設置され、前記ガスタービンの吸気が通過する開口部が形成されているメディアと、
該メディアの上部から該メディアに水を供給する給水装置と、を備え、
前記メディアは、上端部から下端部に向けて順次前記吸気口に近くなるように傾斜されていることを特徴とするガスタービンの吸気冷却装置。 A medium that is installed so as to cover the entire surface of the intake port in the front surface of the intake filter chamber of the gas turbine, and in which an opening through which the intake of the gas turbine passes is formed;
A water supply device for supplying water to the media from the top of the media,
The intake cooling device for a gas turbine, wherein the medium is inclined so as to be closer to the intake port sequentially from an upper end portion toward a lower end portion. 前記メディアの周囲と前記吸気口の周囲とで形成される空間の開放部分を閉鎖する閉鎖部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの吸気冷却装置。   The intake cooling device for a gas turbine according to claim 1, further comprising a closing member that closes an open portion of a space formed by the periphery of the medium and the periphery of the intake port. 前記メディアは、上下方向で複数に分割された分割メディアによって形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスタービンの吸気冷却装置。   The intake cooling device for a gas turbine according to claim 1 or 2, wherein the medium is formed by a divided medium divided into a plurality of parts in the vertical direction. 前記給水装置は、前記メディアの上端部に沿って略全幅に亘って設けられ、長手方向に間隔を空けて複数の穴を有する給水管を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガスタービンの吸気冷却装置。   The said water supply apparatus is provided over the substantially whole width along the upper end part of the said medium, and is provided with the water supply pipe | tube which has a some hole at intervals in a longitudinal direction. 4. An intake air cooling device for a gas turbine according to any one of 3 above. 前記給水装置は、前記メディアの上端部に沿って略全幅に亘って設けられた堰部を有する水貯留部を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガスタービンの吸気冷却装置。   The said water supply apparatus is provided with the water storage part which has a dam part provided over substantially full width along the upper end part of the said medium, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Intake air cooling system for gas turbine. 前記給水装置には、給水量が蒸発量を考慮した適切な量となるように制御する制御部を備えていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載されたガスタービンの吸気冷却装置。   The gas turbine according to any one of claims 1 to 5, wherein the water supply device includes a control unit that controls the water supply amount to be an appropriate amount in consideration of the evaporation amount. Intake cooling system. ガスタービンの吸気冷却装置の制御方法であって、
大気温度および相対湿度を測定するステップと、
その測定結果と前記圧縮機への空気供給量とによって所要の給水量を算出するステップと、
算出された所要の給水量を請求項１から請求項５のいずれかに記載のガスタービンの吸気冷却装置に供給するステップと、
を含むことを特徴とする吸気冷却装置の制御方法。
A control method for an intake air cooling device of a gas turbine,
Measuring atmospheric temperature and relative humidity;
Calculating a required water supply amount based on the measurement result and the air supply amount to the compressor;
Supplying the calculated required water supply amount to the gas turbine intake air cooling device according to any one of claims 1 to 5;
A control method for an intake air cooling device, comprising:
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