JP4923010B2

JP4923010B2 - 吸気に水を噴霧する圧縮機を有する設備

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Publication number: JP4923010B2
Application number: JP2008216099A
Authority: JP
Inventors: 市朗三好; 秀文荒木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2028-08-26
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Description

本発明は吸気に水を噴霧する圧縮機を有する設備、およびその運転方法に関わる。

特開平１０−２４６１２７号公報や国際公開第９８／４８１５９号パンフレットには、圧縮機吸気に水噴霧して吸気温度を外気温より低下させ、さらに高湿分空気とすることにより、ガスタービンの出力と熱効率を向上するガスタービンシステムが開示されている。

圧縮機吸気に水噴霧するガスタービンシステムでは、冬期のように外気温度が低下して凍結のため水噴霧ができない場合には、圧縮機に供給される空気の湿分が低下し、圧縮機で圧縮された空気温度が上昇する。数ＭＷ規模の設備では、圧縮機の圧縮比がさほど大きくないため、水噴霧したときと比較して水噴霧しないときの圧縮後の空気温度上昇は、外気温度低下と相殺する程度であり、タービン冷却のために圧縮機から抽気する空気温度は、タービン冷却上、特に問題となっていなかった。

特開平１１−７２０２７号公報には、圧縮機吸気温度を制御する方法として、ガスタービン設備の排気を圧縮機入口に誘導することで圧縮機吸気温度を制御するシステムが開示されている。

特開平１１−２８０４９４号公報には、圧縮機出口吐出空気を抽気し、水蒸気発生装置で水を蒸発させ圧縮機吸気の一部とすることが開示されている。ここでは、圧縮機吸気温度が低く、水蒸気が氷結する恐れがある場合、水蒸気発生装置への水の供給を停止し蒸気を圧縮機入口へ誘導しない装置となっている。

特開平１０−２４６１２７号公報国際公開第９８／４８１５９号パンフレット特開平１１−７２０２７号公報特開平１１−２８０４９号公報

本発明の目的は、外気吸気温度への依存度が低い圧縮機吸気への加湿方法と、圧縮機吸気の温度または湿度制御におけるエネルギー損失の低減が可能な設備およびその運転方法を提供することにある。

空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機の吸気温度を計測する第一の温度計測器と、前記圧縮機の吸気流量を計測する流量計測器と、気体を誘導する第一の経路と、水を誘導する第二の経路と、前記第二の経路の流量を調節する第二の流量調節器と、前記第一の経路で誘導された気体のエネルギーを用いて前記第二の経路で誘導された液体を微粒化し噴霧する第一の噴霧装置と、水を誘導する第三の経路と、前記第三の経路を流れる水の流量を調節する第三の流量調節器２と、前記第三の経路で誘導された水を固体に衝突させて水を微粒化する第二の噴霧装置とを有し、外気を前記第一の噴霧装置または前記第二の噴霧装置によって加湿できるよう構成した設備であって、前記圧縮機から抽気した空気を前記第一の経路に供給する第四の経路と、前記第四の経路を通る気体の流量を調節する第一の流量調節器と、前記第四の経路を通る気体の温度を計測する第二の温度計測器と、前記第一の温度計測器と前記第二の温度計測器と前記流量計測器の情報から前記第一の流量調節器と前記第二の流量調節器と前記第三の流量調節器とを制御する流量制御装置とを有することを特徴とする。

本発明によると、外気吸気温度への依存度が低い圧縮機吸気への加湿方法と、圧縮機吸気の温度または湿度制御におけるエネルギー損失の低減が可能な設備およびその運転方法を提供できる。

圧縮機吸気に水噴霧するガスタービンシステムでは、冬期のように外気温度が低下して液滴が凍結する恐れがあり水噴霧を停止した場合には、圧縮機に供給される空気の湿分が低下し、圧縮機で圧縮された空気温度が上昇する。この時、タービン冷却空気として用いられることがある圧縮機吐空気温度が上昇し、タービン冷却効率の低下を招く恐れがある。それと同時に燃焼器での燃料流量，増湿器での増湿率の変動が大きくなり、プラントの信頼性が低下する。そこで、外気温度によらず、圧縮機吸気に加湿する装置が必要となる。圧縮機入口温度または湿度を制御する従来技術として、圧縮機吐出空気を圧縮機入口に誘導する方法やタービン通過後の排ガスを圧縮機入口に誘導する方法が提案されてきた。これらの方法を用いた場合、高エネルギー状態の流体を圧縮機吸気の加湿と温度制御に利用できるレベルにまでエネルギーを開放してやる必要があり、系の内部でエネルギー損失が発生する要因となる。本発明が解決する課題は外気吸気温度への依存度が低い圧縮機吸気への加湿方法と、圧縮機吸気の温度または湿度制御におけるエネルギー損失の低減である。以下、本発明の実施形態を図面を用いて示す。

図１に本発明の実施例１であるガスタービンシステムの圧縮機まわりのシステムを示す。
空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機（１）、水を誘導する経路（１５）と気体を誘導する経路（１４）を有し、前記経路（１５）で誘導された気体のエネルギーを用いて前記経路（１４）で誘導された液体を微粒化し噴霧する水噴霧装置（９）、水を誘導する経路（１６）を有し固体に水を衝突させて水を微粒化する水噴霧装置（８）からなり、外気が前記噴霧装置（９），水噴霧装置（８）の順序で加湿されるように二つの噴霧装置を構成し、圧縮機吸気を加湿して圧縮機に供給するようことに特徴がある。

水噴霧装置（８）と水噴霧装置（９）を併用して圧縮機吸気に加湿することで、水噴霧装置（９）のみを使用する場合と比較し、加湿量，空気温度の制御幅を広くすることが出来る。

水噴霧装置（９）の誘導される圧縮機吐出空気温度が高い場合、水噴霧装置（８）から噴霧される水により圧縮機吸気温度を下げることが出来る。

水噴霧装置（８）と水噴霧装置（９）を用いて圧縮機吸気を加湿する際、加湿の順序を入れ替えることが出来る。水噴霧装置（９）での水噴霧の後に水噴霧装置（８）で水噴霧するよう構成すれば、外気温度が低い場合、水噴霧装置（９）から放出される空気を利用し、圧縮機吸気温度を上昇させることができる。

図２に本発明の実施例２であるガスタービンシステムの圧縮機まわりのシステムを示す。
空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機（１）、圧縮機（１）の吸気温度を計測する温度計測器（１７）、圧縮機（１）の吸気流量を計測する流量計測器（１８）、気体を誘導する経路（１４）と水を誘導する経路（１５）、また経路（１５）の流量を計測する流量計測器（３２）を有し、経路（１４）で誘導された気体のエネルギーを用いて経路（１５）で誘導された液体を微粒化し噴霧する水噴霧装置（９）、水を誘導する経路（１６）と経路（１６）を流れる水の流量を計測する流量計測器（３１）を有し固体に水を衝突させて水を微粒化する水噴霧装置（８）からなり、外気が水噴霧装置（９），水噴霧装置（８）の順序で加湿されるように二つの噴霧装置を構成し、外気を加湿して圧縮機（１）に供給するよう構成した設備であって、圧縮機に吸気される外気の温度を温度計測器（１７）、外気の流量を流量計測器（１８）で計測し、温度計測器（１９）で計測される圧縮機吐出空気温度の情報とあわせて流量調節器（１３）を制御装置（２０）を用いて制御し、水噴霧装置（９）に誘導される圧縮機吸気流量を調節する。あわせて、流量調節器（１１），（１２）にも流量制御信号を送り、水補給装置（１０）から送られる水量を調節する。そして、水噴霧装置（８），（９）で噴霧される水噴霧量を制御することを特徴とする。

流量調節器（１２），（１３）を用いて水噴霧装置（９）での水噴霧を停止することができる。また、流量調節器（１１）を用いて水噴霧装置（８）からの水噴霧を停止することができる。水噴霧装置（８），（９）の両方を同時に作動させることも、両方同時に停止することも、また、どちらかを作動させることも可能である。

制御装置（２０）を用いることで、温度計測器（１７）で計測される温度、流量計測器（１７）で計測される流量に応じた圧縮機吸気の加湿，温度制御が可能になる。

図３に本発明の実施例３であるガスタービンシステムを示す。
空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機（１）、圧縮機（１）の吸気温度を計測する温度計測器（１７）、圧縮機（１）の吸気流量を計測する流量計測器（３１）、圧縮機（１）から供給された空気と燃料を燃焼させる燃焼器（７）、燃焼器（７）から供給される高温ガスにより駆動されるタービン（２）、気体を誘導する経路（１４）と水を誘導する経路（１５）、また経路（１５）の流量を計測する流量計測器（３２）を有し、経路（１４）で誘導された気体のエネルギーを用いて経路（１５）で誘導された液体を微粒化し噴霧する水噴霧装置（９）、水を誘導する経路（１６）と経路（１６）を流れる水の流量を計測する流量計測器（１６）を有し固体に水を衝突させて水を微粒化する水噴霧装置（８）からなり、外気が水噴霧装置（９），水噴霧装置（８）の順序で加湿されるように二つの噴霧装置を構成し、外気を加湿して圧縮機（１）に供給するよう構成したガスタービン設備であって、前記圧縮機（１）から気体を抽気し、経路（１４）に接続するために設けた経路（３４）、経路（３４）を通る気体の流量を調節する流量調節器（１３）、経路（３４）を通る気体の温度を計測する温度計測器（１９）を構成し、流量調節器（１３）による水量調節と温度計測器（１９）と温度計測器（１７）と流量計測器（１８）の情報から流量調節器（１１），流量調節器（１２）を制御する制御装置（２０）を用いて圧縮機（１）からの抽気流量調節により水噴霧装置（９）による水噴霧量を調節する。更に水噴霧装置（８）による水噴霧量を調節し圧縮機（１）の入口空気温度と入口空気湿度を調節する。

図４に本発明の実施例４であるガスタービンシステムを示す。
空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機（１）、圧縮機（１）から供給された空気と燃料を燃焼させる燃焼器（７）、燃焼器（７）から供給される高温ガスにより駆動されるタービン（２）、圧縮機（１）から吐出された空気から吸熱をする空気冷却器（４）、空気冷却器（４）の吐出空気を加湿する増湿器（５）、増湿器（５）で加湿された圧縮空気をガスタービン排ガスを熱源として加熱させる再生熱交換器（６）、水を誘導する経路（１５）と気体を誘導する経路（１４）を有し、経路（１４）で誘導された気体のエネルギーを用いて経路（１５）で誘導された液体を微粒化し噴霧する水噴霧装置（９）からなり、噴霧装置（９）を用いて外気を加湿し圧縮機（１）に供給するよう構成したガスタービン設備であって、前記空気冷却器（４）から気体を抽気し、経路（１４）に接続するために設けた経路（３４）を構成し、水噴霧器（９）による水噴霧量調節により圧縮機（１）の入口空気温度と入口空気湿度を調節する。

本実施例では、空気冷却器（４）で吸熱された後の圧縮機吐出空気を抽気し、水噴霧装置（９）への気体を誘導する経路（１４）に送ることを特徴としている。ガスタービンの圧縮機吐出空気を抽気し、そのまま圧縮機入口に誘導した場合、圧縮機吐出空気は高温高圧の気体であるため、放熱と運動エネルギーの消散の二つのプロセスが必要になりエネルギー損失が大きい。本実施例では圧縮機出口の高温空気を空気冷却器（４）に通すことで吸熱し、別のエネルギーに変換している。また吸熱された空気冷却器（４）の吐出空気の運動エネルギーは経路（１４）に誘導され水の微粒化に用いられる。この空気冷却器（４）の吐出空気の運動エネルギー分は従来技術での水の微粒化に用いられるエネルギーの削減に用いられる。従って、本特許により系のエネルギー損失を小さくし、システムの高効率化を行うと同時に、圧縮機吸気の湿度，温度を制御することが出来る。

空気冷却で回収する熱量を制御と、空気冷却器（４）を通過した圧縮機吐出空気は季節によらず、温度変動が少ない高圧空気となる。そうすると、水噴霧装置（９）を通過後、空気冷却器（４）を通過後に、経路（１４）を通り水噴霧装置（９）に供給される高圧空気も温度変動が少なくなり、圧縮機吸気温度を制御しやすくなる。

図５に本発明の実施例５であるガスタービンシステムを示す。
空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機（１）、圧縮機（１）から供給された空気と燃料を燃焼させる燃焼器（７）、燃焼器（７）から供給される高温ガスにより駆動されるタービン（２）、圧縮機（１）から吐出された圧縮空気から吸熱をする空気冷却器（４）、空気冷却器（４）の吐出空気を加湿する増湿器（５）、増湿器（５）で加湿された圧縮空気をガスタービン排ガスを熱源として加熱させる再生熱交換器（６）、気体を誘導する経路（１４）と水を誘導する経路（１５）を有し、経路（１４）で誘導された気体のエネルギーを用いて経路（１５）で誘導された液体を微粒化し噴霧する水噴霧装置（１４）、水を誘導する経路（１６）を有し固体に水を衝突させて水を微粒化する水噴霧装置（８）からなり、外気が前記水噴霧装置（９），水噴霧装置（８）の順序で加湿されるように二つの噴霧装置を構成し、外気を加湿して圧縮機（１）に供給するよう構成したガスタービン設備であって、空気冷却器（４）から気体を抽気し、経路（１４）に接続するために設けた経路（３４）を構成し、水噴霧装置（９）による水噴霧量調節、水噴霧装置（８）による水噴霧量調節により圧縮機（１）の入口空気温度と入口空気湿度を調節する。

水噴霧装置（９）に誘導される圧縮機吐出空気温度が高い場合、水噴霧装置（８）から噴霧される水により圧縮機吸気温度を下げることが出来る。

水噴霧装置（８）と水噴霧装置（９）を用いて圧縮機吸気を加湿する際、加湿の順序を入れ替えることが出来る。この時、外気温度が低い場合、水噴霧装置（９）から放出される空気を利用し、圧縮機吸気温度を上昇させることができる。

図６に本発明の実施例６であるガスタービンシステムを示す。
空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機（１）、圧縮機の吸気温度を計測する温度計測器（１７）、圧縮機の吸気流量を計測する流量計測器（１８）、圧縮機（１）から供給された空気と燃料を燃焼させる燃焼器（７）、燃焼器（７）から供給される高温ガスにより駆動されるタービン（２）、圧縮機（１）から吐出された圧縮空気から吸熱をする空気冷却器（４）、空気冷却器吐出空気を加湿する増湿器（５）、増湿器（５）で加湿された圧縮空気をガスタービン排ガスを熱源として加熱させる再生熱交換器（６）、気体を誘導する経路（１４）と水を誘導する経路（１５）、また経路（１５）の流量を計測する流量計測器（３２）を有し、経路（１４）で誘導された気体のエネルギーを用いて経路（１５）で誘導された液体を微粒化し噴霧する水噴霧装置（９）、水を誘導する経路（１６）と経路（１６）を流れる水の流量を計測する流量計測器（３１）を有し固体に水を衝突させて水を微粒化する水噴霧装置（８）からなり、外気が水噴霧装置（９），水噴霧装置（８）の順序で加湿されるように二つの噴霧装置を構成し、外気を加湿して圧縮機（１）に供給するよう構成したガスタービン設備であって、空気冷却器（４）を通過後の気体を抽気し、経路（１４）に接続するために設けた経路（３４）、経路（３４）を通る気体の流量を調節する流量調節器（１３）、経路（３４）を通る気体の温度を計測する温度計測器（１９）を構成し、流量調節器（１２）による水量調節と温度計測器（１７）と温度計測器（１９）と流量計測器（１８）の情報から流量調節器（１３）を制御する流量制御装置を用いて空気冷却器（４）からの抽気流量調節により水噴霧装置（９）による水噴霧量を調節し、更に水噴霧装置（８）による水噴霧量を調節し圧縮機（１）の入口空気温度と入口空気湿度を調節する。

流量調節器（１２），（１３）を用いて水噴霧装置（９）からの水噴霧を停止することができる。また、流量調節器（１１）を用いて水噴霧装置（８）からの水噴霧を停止することができる。水噴霧装置（８），（９）の両方を同時に作動させることも、両方同時に停止することも、また、どちらかを作動させることも可能である。

図７に本発明の実施例７であるガスタービンシステムを示す。
空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機（１）、圧縮機の吸気温度を計測する温度計測器（１７）、圧縮機の吸気流量を計測する流量計測器（１８）、圧縮機（１）から供給された空気と燃料を燃焼させる燃焼器（７）、燃焼器（７）から供給される高温ガスにより駆動されるタービン（２）、圧縮機（１）から吐出された圧縮空気から吸熱をする空気冷却器（４）、空気冷却器吐出空気を加湿する増湿器（５）、増湿器（５）で加湿された圧縮空気をガスタービン排ガスを熱源として加熱させる再生熱交換器（６）、水を誘導する経路（１５）と気体を誘導する経路（１４）、また経路（１５）の流量を調節する流量調節器（１２）を有し、経路（１４）で誘導された気体のエネルギーを用いて経路（１５）で誘導された液体を微粒化し噴霧する水噴霧装置（９）、水を誘導する経路（１６）と経路（１６）を流れる水の流量を調節する流量調節器（１１）を有し固体に水を衝突させて水を微粒化する水噴霧装置（８）からなり、外気を水噴霧装置（９）または水噴霧装置（８）によって加湿できるよう構成したガスタービン設備であって、空気冷却器から気体を抽気し、経路（１４）に接続するために設けた経路（３４）、前記経路（３４）を通る気体の流量を調節する流量調節器（１３）、前記経路（３４）を通る気体の温度を計測する温度計測器（１９）を構成し、また、経路（３４）に接続するために設けた経路（２３）、経路（２３）を通る気体の流量を調節する流量調節器（２２）、経路（２３）を通る気体の温度を計測する温度計測器（２１）を構成し、温度計測器（２１）と温度計測器（１９）と流量計測器（１８）と温度計測器（２１）の情報から流量調節器（１２），流量調節器（１１），流量調節器（１３），流量調節器（２２）を制御する流量制御装置を用いて前記水噴霧装置（９）による水噴霧量と前記水噴霧装置（８）による水噴霧量を調節し前記圧縮機の入口空気温度と入口空気湿度を調節する。

流量調節器（１２），（１３），（２２）を用いて水噴霧装置（９）からの水噴霧を停止することができる。また、流量調節器（１１）を用いて水噴霧装置（８）からの水噴霧を停止することができる。水噴霧装置（８），（９）の両方を同時に作動させることも、両方同時に停止することも、また、どちらかを作動させることも可能である。外気温度が０度以上であり、噴霧した液滴が氷結する恐れが無い場合、水噴霧装置（８）のみで水噴霧を行ってもよい。この時、水噴霧装置（９）の機能は停止させる。外気温度が氷点下になり、噴霧した液滴が氷結する恐れがある場合、水噴霧装置（８）は停止させ、水噴霧装置（９）のみを起動させる。水噴霧装置（９）に誘導させる高温空気の効果で、圧縮機（１）に誘導される温度が上昇し、噴霧した液滴の氷結を抑制できる。従って、外気が氷点下の場合でも圧縮機吸気温度を上昇させ、液滴が氷結しないように圧縮機に誘導し、圧縮機前段側で蒸発潜熱の効果が得られ中間冷却器と同様の効果が得られる。それにより圧縮機吐出空気の急激な温度上昇を抑制できる。

外気温度によって水噴霧装置（８），（９）を使い分けることにより、常に圧縮機吸気に氷結しない液滴噴霧が可能になる。この結果、圧縮機吐出空気温度の変動が小さくなると同時にタービン冷却効率の変動を抑えることが出来る。また、タービンの熱負荷を抑制し、ローターの信頼性向上にも効果がある。

圧縮機吐出空気の温度変動が小さくなることにより、増湿器（５）の増湿率も安定し、燃焼器（７）で使用する燃料流量制御も容易になる。従って、プラントの信頼性も向上に寄与する。

外気温度が氷点下を大きく下回る場合、流量調節器（２２）を用いて空気冷却器（４）通過前の圧縮機抽気を水噴霧装置（９）に誘導する。これにより、水噴霧装置（９）に供給する空気温度を上昇させ、外気温度が氷点下を大きく下回る場合にも圧縮機入口温度を０度以上にすることができ、圧縮機吸気に液滴噴霧が出来る。この機能により、外気温度が氷点下を大きく下回る環境下においても、圧縮機吐出空気温度の上昇を防ぐことができ、タービンの冷却効率の維持，ローター，プラント性能の信頼性向上に寄与する。

効率よく、吸気温度をむらなく均一にするためには吸気ダクト断面に均一に熱源となる水噴霧装置（９）を配置する必要がある。この時、水噴霧装置（９）の経路（１４）に誘導される高温アシスト空気として、ある一定以上の空気流量が必要となる。数百度の圧縮機吐出空気を水噴霧装置（９）に誘導する場合、水噴霧装置（９）に誘導した水が蒸発し液滴を圧縮機に誘導できなくなると同時に圧縮機吸気温度も高くなりすぎるため冷却のプロセスが別途必要になる。また、圧力比により圧縮機吐出空気温度は変化し、また、水噴霧装置（９）に必要な高温アシスト空気流量は一定であるので、圧縮機吸気温度を制御するためには水噴霧装置（９）で使用する二流体ノズル本数を調整する必要がある。二流体ノズルとは水噴霧装置（９）に誘導される空気で、同じく水噴霧装置（９）に誘導される水を粉砕し微粒化する装置である。本実施例のガスタービン設備では空気冷却器通過後の空気は水噴霧装置（９）で利用後、液滴が蒸発しない程度の温度であるため液滴噴霧の効果を利用できる。この機能により、噴霧された液滴の蒸発潜熱を利用し圧縮空気の温度上昇が抑えられ、中間冷却器と同様の効果が得られる。

本発明の設備は圧縮機吐出空気を水噴霧装置（８）の経路（３４）に誘導することで水の微粒化のための供給エネルギーと系全体のエネルギー損失を削減し、また、圧縮機吐出空気は水の微粒化に用いられた後、圧縮機入口に誘導されるため圧縮機吸気の温度制御にも利用可能になる。更に水噴霧装置（９）を併用することで外気温度の条件により二種類の水噴霧装置を用いて前記圧縮機の入口空気温度と入口空気湿度を調節可能になるという利点がある。

本発明の設備は圧縮機吐出空気を水噴霧装置（８）の経路（３４）に誘導することで水の微粒化のための供給エネルギーと系全体のエネルギー損失を削減し、また、圧縮機吐出空気は水の微粒化に用いられた後、圧縮機入口に誘導されるため圧縮機吸気の温度制御にも利用可能になる。流量調節器（１２），流量調節器（１３）により水噴霧装置（８）の水噴霧量と圧縮機吐出空気流量が調節可能になり、また、流量調節器（１１）により水噴霧装置（９）の水噴霧量が調節可能になる。これにより、これにより圧縮機の入口空気温度と入口空気湿度を調節可能になるという利点がある。

本発明のガスタービン設備は圧縮機吐出空気を水噴霧装置（８）の経路（３４）に誘導することで水の微粒化のための供給エネルギーと系全体のエネルギー損失を削減し、また、圧縮機吐出空気は水の微粒化に用いられた後、圧縮機入口に誘導されるため圧縮機吸気の温度制御にも利用可能になる。流量調節器（１２），流量調節器（１３）により水噴霧装置（８）の水噴霧量と圧縮機吐出空気流量が調節可能になり、また、流量調節器（１１）により水噴霧装置（９）の水噴霧量が調節可能になる。これにより圧縮機の入口空気温度と入口空気湿度を調節可能になるという利点がある。

本発明のガスタービン設備は空気冷却器吐出空気を水噴霧装置（８）の経路（１４）に誘導することで水の微粒化のための供給エネルギーと系全体のエネルギー損失を削減し、また、圧縮機吐出空気は水の微粒化に用いられた後、圧縮機入口に誘導されるため圧縮機吸気の温度制御にも利用可能になる。それにより圧縮機の入口空気温度と入口空気湿度を調節可能になるという利点がある。

本発明のガスタービン設備は空気冷却器吐出空気を水噴霧装置（８）の経路（１４）に誘導することで水の微粒化のための供給エネルギーと系全体のエネルギー損失を削減し、また、圧縮機吐出空気は水の微粒化に用いられた後、圧縮機入口に誘導されるため圧縮機吸気の温度制御にも利用可能になる。更に水噴霧装置（９）を併用することで圧縮機の入口空気温度と入口空気湿度を調節可能になるという利点がある。

本発明のガスタービン設備は空気冷却器吐出空気を水噴霧装置（８）の経路（３４）に誘導することで水の微粒化のための供給エネルギーと系全体のエネルギー損失を削減し、また、圧縮機吐出空気は水の微粒化に用いられた後、圧縮機入口に誘導されるため圧縮機吸気の温度制御にも利用可能になる。流量調節器（１２），流量調節器（１３）により水噴霧装置（８）の水噴霧量と圧縮機吐出空気流量を調節可能になり、また、流量調節器（１１）により水噴霧装置（９）の水噴霧量が調節可能になる。これにより圧縮機の入口空気温度と入口空気湿度を調節可能になるという利点がある。

本発明の実施例１であるガスタービンシステムの圧縮機まわりのシステムを示す。本発明の実施例２であるガスタービンシステムの圧縮機まわりのシステムを示す。本発明の実施例３であるガスタービンシステムを示す。本発明の実施例４であるガスタービンシステムを示す。本発明の実施例５であるガスタービンシステムを示す。本発明の実施例６であるガスタービンシステムを示す。本発明の実施例７であるガスタービンシステムを示す。

符号の説明

１圧縮機
２タービン
３発電機
４空気冷却器
５増湿器
６再生熱交換器
７燃焼器
８，９水噴霧装置
１０水補給装置
１１，１２，１３流量調節器
１４，１５，１６，２３，３４経路
１７，１９，２１温度計測器
１８，３１，３２流量計測器
２０制御装置
２２流量調節器

Claims

空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機の吸気温度を計測する第一の温度計測器と、前記圧縮機の吸気流量を計測する流量計測器と、気体を誘導する第一の経路と、水を誘導する第二の経路と、前記第二の経路の流量を調節する第二の流量調節器と、前記第一の経路で誘導された気体のエネルギーを用いて前記第二の経路で誘導された液体を微粒化し噴霧する第一の噴霧装置と、水を誘導する第三の経路と、前記第三の経路を流れる水の流量を調節する第三の流量調節器２と、前記第三の経路で誘導された水を固体に衝突させて水を微粒化する第二の噴霧装置とを有し、外気を前記第一の噴霧装置または前記第二の噴霧装置によって加湿できるよう構成した設備であって、
前記圧縮機から抽気した空気を前記第一の経路に供給する第四の経路と、前記第四の経路を通る気体の流量を調節する第一の流量調節器と、前記第四の経路を通る気体の温度を計測する第二の温度計測器と、前記第一の温度計測器と前記第二の温度計測器と前記流量計測器の情報から前記第一の流量調節器と前記第二の流量調節器と前記第三の流量調節器とを制御する流量制御装置とを有することを特徴とする設備。
空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機の吸気温度を計測する第一の温度計測器と、前記圧縮機の吸気流量を計測する流量計測器と、前記圧縮機から供給された空気と燃料を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から供給される高温ガスにより駆動されるタービンと、気体を誘導する第一の経路と、水を誘導する第二の経路と、前記第二の経路の流量を調節する第二の流量調節器と、前記第一の経路で誘導された気体のエネルギーを用いて前記第二の経路で誘導された液体を微粒化し噴霧する第一の噴霧装置と、水を誘導する第三の経路と、前記第三の経路を流れる水の流量を調節する第三の流量調節器と、前記第三の経路で誘導された水を固体に衝突させて水を微粒化する第二の噴霧装置とを有し、前記圧縮機に吸引する空気を前記第一の噴霧装置または前記第二の噴霧装置によって加湿できるよう構成したガスタービン設備であって、
前記圧縮機から抽気した空気を前記第一の経路に供給する第四の経路と、前記第四の経路を通る気体の流量を調節する第一の流量調節器と、前記第四の経路を通る気体の温度を計測する第二の温度計測器と、前記第一の温度計測器と前記第二の温度計測器と前記流量計測器の情報から前記第一の流量調節器と前記第二の流量調節器と前記第三の流量調節器とを制御する流量制御装置とを有することを特徴とするガスタービン設備。
空気を吸引し、圧縮して昇温・昇圧した空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機の吸気温度を計測する第一の温度計測器と、前記圧縮機の吸気流量を計測する流量計測器と、前記圧縮機から供給された空気と燃料を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から供給される高温ガスにより駆動されるタービンと、前記圧縮機から吐出された圧縮空気から吸熱をする空気冷却器と、前記空気冷却器の吐出空気を加湿する増湿器と、前記増湿器で加湿された圧縮空気をガスタービン排ガスを熱源として加熱させる再生熱交換器と、気体を誘導する第一の経路と、水を誘導する第二の経路と、前記第二の経路の流量を調節する第二の流量調節器と、前記第一の経路で誘導された気体のエネルギーを用いて前記第二の経路で誘導された液体を微粒化し噴霧する第一の噴霧装置と、水を誘導する第三の経路と、前記第三の経路を流れる水の流量を調節する第三の流量調節器と、前記第三の経路で誘導された水を固体に衝突させて水を微粒化する第二の噴霧装置とを有し、前記圧縮機に吸引する空気を前記第一の噴霧装置または前記第二の噴霧装置によって加湿できるよう構成したガスタービン設備であって、
前記空気冷却器から抽気した空気を前記第一の経路に供給する第四の経路と、前記第四の経路を通る気体の流量を調節する第一の流量調節器と、前記第四の経路を通る気体の温度を計測する第二の温度計測器と、前記第一の温度計測器と前記第二の温度計測器と前記流量計測器の情報から前記第一の流量調節器と前記第二の流量調節器と前記第三の流量調節器とを制御する流量制御装置とを有することを特徴とするガスタービン設備。
請求項３に記載のガスタービンであって、
前記空気冷却器に流入する前に圧縮機から抽気した空気を前記第一の経路に供給する第五の経路と、前記第五の経路を通る気体の流量を調節する第四の流量調節器と、前記第五の経路を通る気体の温度を計測する第三の温度計測器と、前記第一の温度計測器と前記第二の温度計測器と前記流量計測器と前記第三の温度計測器の情報から前記第一の流量調節器と前記第二の流量調節器と前記第三の流量調節器と前記第四の流量調節器とを制御する流量制御装置とを有することを特徴とするガスタービン設備。