JP3538807B2 - ガスタービンプラント - Google Patents

ガスタービンプラント

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本出願は、ガスタービンを有
する電力・動力発生用ガスタービンプラントにおいて、
コンプレッサー前で蒸発冷却材を噴霧する機能を有し、
ガスタービンの作動流体(空気)をコンプレサーの入口
前後にかけて冷却して出力を増加するガスタービンプラ
ントで、コンプレッサーからの騒音を減少するサイレン
サーと蒸発冷却材(特には水、また液体空気も含む)を
噴霧する部分関する。
【0002】
【0003】
【0004】
【従来の技術】最近、電力発生用ガスタービンが、コン
バインドサイクルシステム、石炭ガス化発電システムな
どに広く使用されつつある。
【0005】しかし、ガスタービンプラントにおいて
は、夏期の吸気温度が高くなった場合に空気密度が低下
して吸気質量が減少するが、しかし吸入空気容積は減少
しないのでコンプレッサーの圧縮仕事は大きく変わらな
い。一方燃焼ガスの膨張で発生する仕事は、吸気質量が
減少した分減少する。そのためにガスタービン出力が大
きく低下する。
【0006】この改善としては吸気に水や液体空気など
の蒸発冷却材を噴霧する方法が多く提案されてきた。し
かし、蒸発冷却材を噴霧するには吸気ダクト内に大きな
物体を構築して、そこから噴霧しており、吸気ダクト内
での吸気通過抵抗に関しては注意が払われていなかっ
た。吸気通過抵抗が増加すると、その抵抗は単なる動力
ロスだけではなく、コンプレッサーに吸入する空気質量
も減少するので、それによりガスタービンの出力ロスも
生じる。
【0007】
【特許文献1】 特開平11−22487
【実用新案文献1】 実開昭50−45503
【実用新案文献2】 実開平2−131039
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【発明が解決しようとする課題】したがって本出願で
は、蒸発冷却材を噴霧する際に、蒸発冷却材を噴霧する
設置スペースを節約し、また噴霧機器による吸気通過抵
抗をできるだけ少なくする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
【0015】請求項1では、空気を圧縮するコンプレッ
サーと、コンプレッサーから圧縮空気を受けて燃料を燃
焼してその燃焼ガスで駆動するガスタービン及びガスタ
ービンの発生動力を電力等に変換する機器を有し、コン
プレッサーの吸気に蒸発冷却材を噴霧して吸気を冷却す
るガスタービンプラントにおいて、コンプレッサーの騒
音を減少するサイレンサーを有し、サイレンサーは複数
のスプリッターからなり、このスプリッター内には蒸発
冷却材を流す配管と蒸発冷却材を噴霧する空気を流す配
管を配置し、前記スプリッター後端近くで、吸気ダクト
側壁に対して傾斜しているスプリッター側面を有し、こ
の傾斜している側面はスプリッターの後端で閉じ、それ
により拡大風路域を形成し、そして吸気ダクト側壁に平
行なスプリッター側面と前記傾斜している面が交わる線
よりフィルター側に位置したスプリッター側面におい
て、蒸発冷却材及び空気を、前記配管を通して前記拡大
風路域に、ノズルから噴霧し、さらに前記配管の周囲に
吸音材を配することを特徴とするガスタービンプラント
からなる。
【0016】請求項2では、空気を圧縮するコンプレッ
サーと、コンプレッサーから圧縮空気を受けて燃料を燃
焼してその燃焼ガスで駆動するガスタービン及びガスタ
ービンの発生動力を電力等に変換する機器を有し、コン
プレッサーの吸気に蒸発冷却材を噴霧して吸気を冷却す
るガスタービンプラントにおいて、コンプレッサーの騒
音を減少するサイレンサーを有し、サイレンサーは複数
のスプリッターからなり、このスプリッター内には蒸発
冷却材を流す配管と蒸発冷却材を噴霧する空気を流す配
管を配置し、前記スプリッター後端近くで、吸気ダクト
側壁に対して傾斜しているスプリッター側面を有し、こ
の傾斜している側面はスプリッターの後端で閉じ、それ
により拡大風路域を形成し、そして蒸発冷却材及び空気
を、前記配管を通してこの拡大風路域内で、傾斜してい
る前記スプリッター側面のノズルから噴霧することを特
徴とするガスタービンプラントからなる。
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【発明の実施の形態】図1は実施の概要図である。ガス
タービン5に入る空気は、吸気室1で、フィルター10
を通り、次にサイレンサー2を通り、ノズル3で水滴を
噴霧される。噴霧に要する空気(圧縮)配管と水配管は
サイレンサー2の内に配置している。このため噴霧機器
のためのスペースを別途設ける必要は無い。したがっ
て、この部分のスペースを節約できる。
【0027】図2a、図2bは比較例であり、図2aは
平面図であり、また図2bは図2aを側面から見た図で
ある。噴霧用の水配管13,同14と空気配管15,同
16はスプリッター12に内蔵されている。スプリッタ
ー12はサイレンサー11の構成要素である。そして水
を噴霧するノズルをスプリッター12の後部に設置して
いる。
【0028】図3a,図3bは請求項対応の実施の形
態である。図3bは図3aのノズル部分を拡大した図で
ある。図3aは図1でのサイレンサー2近辺の構成であ
り、平面から見た図である。スプリッター22はサイレ
ンサー21の構成要素である。噴霧用の水配管23,同
24と空気配管25,同26をスプリッター22の内側
に配置している。そして水を噴霧するノズル27をスプ
リッター22のコンプレッサー側の傾斜面に設置してい
る。そしてノズル27を通して水滴を拡大風路域29に
噴霧している。拡大通路域は図6で説明する。また、図
3bにおいて配管はブラケット31でスプリッター側に
固定している。これらの構成により、別途スペースを設
けて配管類を設置する必要は無く、そして風路に露出し
たノズル類による吸気通過抵抗は極めて少ない。また、
水滴を拡大風路域29に噴霧することで、吸気の広がり
と共に噴霧した水滴の分布を広げることが出来る。
【0029】図4a、図4bは請求項を説明する図で
あり、図1でのサイレンサー2近辺の構成である。そし
て図4aは平面図であり、また図4bは図4aの一部を
拡大した図である。スプリッター42はサイレンサー4
1の構成要素である。噴霧用の水配管43,同44と空
気配管45をスプリッター42の内側に配置している。
そして水を噴霧するノズル46をスプリッター42のコ
ンプレッサー側の側面部に設置している。そしてこのノ
ズル46は空気配管45に直接取り付けている。そして
ノズル46を通して水滴を拡大風路域48に噴霧してい
る。拡大風路域48は図6で説明する。また図4bでは
配管をブラケット51でスプリッター42側に固定して
いる。これらの構成により、別途スペースを設けて配管
類を設置する必要は無く、そして風路に露出したノズル
類による吸気通過抵抗は極めて少ない。また、水滴を拡
大風路域48に噴霧することで、吸気の広がりと共に噴
霧した水滴の分布を広げることができる。
【0030】
【0031】
【0032】図6は拡大風路域を説明する図であり、サ
イレンサーを平面から見た図である。そして請求項1,
2に対応した図である。拡大風路域とは、スプリッター
のコンプレッサー側で風路の断面積が広がる区域をい
う。またこの図では、ノズルを吸気ダクト側壁にも取り
付けている。
【0033】図7a、図7bは比較例である。
【0034】そして図7bの吸音材は、すくなくとも配
管と穴あき板の間にあることが好ましい。この配置で騒
音を吸収できる。
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】図3aにおいて1個のスプリッターはノズ
ルを2列取り付けているが、他のスプリッターも同様に
2列取り付けることができる。また図4a,図6a,図
7aも同様に複列のノズルを取り付けることができる。
【0039】図3a,図4a,図7aでは吸音材に撥水
性吸音材を使用しているが、これは、湿っている吸気が
流れてくる場合に水を吸収しない。水を吸収すると吸音
性能が低下する。湿っている吸気が流れる場合として
は、例えば、図1にサイレンサーの前に吸気冷却器を備
えているが、冷却条件によっては、湿り吸気になること
がある。また、このような場合の対策としては、上記の
撥水性吸音材以外にも、サイレンサーのスプリッターや
壁面を耐食性材料又は耐食性処理を施したものを使用す
ることが好ましい.
【0040】本出願における実施の形態の図面では、サ
イレンサーのスプリッターと蒸発冷却材噴霧要素の組数
は3組の場合が多いが、種々の条件に合わせて組数は当
然選択できる。
【0041】本出願における実施の形態の図面では、発
生動力を電力等に変換する機器、例えば発電機類は省略
している。
【0042】
【発明の効果】吸気に水を噴霧するガスタービンプラン
トにおいて、(1)蒸発冷却材を噴霧する機器のスペー
スを少なくできる。(2)蒸発冷却材を噴霧する機器の
設置による吸気通過抵抗の増大を極めて小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】水噴霧要素配置の実施の概要である。
【図2a】,
【図2b】比較例である。
【図3a】,
【図3b】水噴霧要素配置の実施の形態である。
【図4a】,
【図4b】水噴霧要素配置の実施の形態である。
【図5】水噴霧緊急停止時に対応する例である。
【図6】実施の形態であり、拡大風路域を説明する図で
ある。
【図7a】,
【図7b】比較例である
【図8a】ノズルの配置図の例である。
【図8b】水噴霧パターンの例である。
【図9】水噴霧パターンの例である。
【図10】水噴霧パターンの例である。
【符号の説明】
1,61 吸気室 2,11,21,41,62,81,91 サイレンサ
ー 3,17,27,46,63,83,96,112 ノ
ズル 4,64 コンプレッサー 5,65 ガスタービン 6,66 廃熱回収熱交換器 7,67 タンク 8,68 ポンプ 9 吸気冷却器 10,74 フィルター 12,22,42,82,92,111 スプリッター 13,14,23,24,43,44,93,94 水
配管 15,16,25,26,45,46,95 空気配管 18,28,47,84,97 吸気ダクト側壁 19,113 吸気ダクト上壁 29,48,85 拡大風路域 30,49,99 撥水性吸音材 31,50,51,100,101 ブラケット 32,52,101 穴あき板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02C 1/00 - 9/58 F01D 1/00 - 25/36 F01K 1/00 - 9/58 F23R 3/00 - 7/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】空気を圧縮するコンプレッサーと、コンプ
    レッサーから圧縮空気を受けて燃料を燃焼してその燃焼
    ガスで駆動するガスタービン及びガスタービンの発生動
    力を電力等に変換する機器を有し、コンプレッサーの吸
    気に蒸発冷却材を噴霧して吸気を冷却するガスタービン
    プラントにおいて、 コンプレッサーの騒音を減少するサイレンサーを有し、 サイレンサーは複数のスプリッターからなり、 このスプリッター内には蒸発冷却材を流す配管と蒸発冷
    却材を噴霧する空気を流す配管を配置し、前記スプリッター後端近くで、吸気ダクト側壁に対して
    傾斜しているスプリッター側面を有し、この傾斜してい
    る側面はスプリッターの後端で閉じ、それにより拡大風
    路域を形成し、 そして吸気ダクト側壁に平行なスプリッター側面と前記
    傾斜している面が交わる線よりフィルター側に位置した
    スプリッター側面において、蒸発冷却材及び空気を、前
    記配管を通して前記拡大風路域に、ノズルから噴霧し、
    さらに前記配管の周囲に吸音材を配する ことを特徴とす
    るガスタービンプラント。
  2. 【請求項2】空気を圧縮するコンプレッサーと、コンプ
    レッサーから圧縮空気を受けて燃料を燃焼してその燃焼
    ガスで駆動するガスタービン及びガスタービンの発生動
    力を電力等に変換する機器を有し、コンプレッサーの吸
    気に蒸発冷却材を噴霧して吸気を冷却するガスタービン
    プラントにおいて、 コンプレッサーの騒音を減少するサイレンサーを有し、 サイレンサーは複数のスプリッターからなり、 このスプリッター内には蒸発冷却材を流す配管と蒸発冷
    却材を噴霧する空気を流す配管を配置し、前記スプリッター後端近くで、吸気ダクト側壁に対して
    傾斜しているスプリッター側面を有し、この傾斜してい
    る側面はスプリッターの後端で閉じ、それにより拡大風
    路域を形成し、 そして蒸発冷却材及び空気を、前記配管を通してこの拡
    大風路域内で、傾斜している前記 スプリッター側面のノ
    ズルから噴霧することを特徴とするガスタービンプラン
    ト。
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