JP6295774B2 - 吸気冷却装置、ガスタービンプラント、及び吸気冷却方法 - Google Patents
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そこで、圧縮機の吸気側にミストを噴射することで燃焼用空気を冷却する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、下降流の影響が小さい中段においては、水平に近い角度でミストが噴射されるので、ミストの飛翔距離を延ばすことができる。よって、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、吸気口から吸気される空気に十分な蒸発潜熱を生じさせることで高い冷却効率を得ることができる。
この場合、吸気部下段の吸気口において上昇流が生じてこととなるが、本発明によれば、該吸気部下段の吸気口に取り込まれる空気中に対してミストを確実に噴射することができる。
また、下降流および上昇流の影響が小さい中段においても、大気中の風の流れに応じた最適な方向にミストが噴射されるので、ミストの飛翔距離を延ばすことができる。よって、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、吸気口から吸気される空気に十分な蒸発潜熱を生じさせることで高い冷却効率を得ることができる。
この構成によれば、横風がある場合においても、ノズルが下向きに調整されることでミストを空気中に良好に供給することができる。
また、下降流の影響が小さい中段においても、大気中の風の流れに応じた最適な方向にミストが噴射されるので、ミストの飛翔距離を延ばすことができる。よって、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、吸気口から吸気される空気に十分な蒸発潜熱を生じさせることで高い冷却効率を得ることができる。
この構成によれば、横風がある場合において、下向きのノズルから空気中にミストを良好に供給することができる。
また、下降流の影響が小さい中段においては、水平に近い角度でミストが噴射されるので、ミストの飛翔距離を延ばすことができる。よって、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、吸気口から吸気される空気に十分な蒸発潜熱を生じさせることで高い冷却効率を得ることができる。できる。
また、下降流の影響が小さい中段においても、大気中の風の流れに応じた最適な方向にミストが噴射されるので、ミストの飛翔距離を延ばすことができる。よって、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、吸気口から吸気される空気に十分な蒸発潜熱を生じさせることで高い冷却効率を得ることができる。
また、下降流の影響が小さい中段においても、大気中の風の流れに応じた最適な方向にミストが噴射されるので、ミストの飛翔距離を延ばすことができる。よって、噴射ノズルから噴射されたミストの滞留時間を長くすることができ、結果的に多くのミストを蒸発させることができる。
したがって、吸気口から吸気される空気に十分な蒸発潜熱を生じさせることで高い冷却効率を得ることができる。
図1は、第1実施形態に係るガスタービンプラントの概略構成を示す図である。
ガスタービンプラント1は、図1に示すように、圧縮空気を生成する圧縮機2と、圧縮機2で生成された圧縮空気を用いて燃焼ガスを生成する燃焼器3と、燃焼器3で生成された燃焼ガスによって動力を発生するガスタービン4と、吸気冷却装置10と、を備える。ガスタービン4は、発電機5に連結されており、ガスタービン4で発生した動力が発電機5により電力に変換されるようになっている。
本実施形態において、吸気口形成領域20は、壁面11b、11cの下部から上方(+Z方向)に所定距離だけ離間した位置に形成されている。すなわち、壁面11b、11cの最も下方(−Z方向)における吸気口形成領域20は、吸気用建屋11の設置面11Aよりも上方に設置されている。
なお、図3は、壁面11bと噴射ノズル13との配置例を示すものである。以下の説明では、図3を参照し、壁面11bに対する噴射ノズル13の配置を説明するが、壁面11cに対する噴射ノズル13の配置についても図1に示されるように同様の条件に基づいてなされたものであることからその詳細については省略する。
なお、ノズル13A、13B、13Cの個数は、該ノズル13A、13B、13Cから噴射されるミストMの拡散範囲を考慮して決定されることが好ましい。
また、図4のグラフに示すように、ノズル高さH1において、横風が生じない条件の解析によればノズル設置角度を100度に設定すればよいことが分かった。
また、図4のグラフに示すように、ノズル高さH2において、横風が生じない条件の解析によればノズル設置角度を0度に設定すればよいことが分かった。
また、図4のグラフに示すように、ノズル高さH3において、横風が生じない条件の解析によればノズル設置角度を10度に設定すればよいことが分かった。
そこで、本実施形態に係る吸気冷却装置10では、横風(空気の流れK4)が生じていない場合と横風(空気の流れK4)が生じている場合とのノズル設置角度の中間値(平均値)に基づいて噴射ノズル13を取り付けた。すなわち、本実施形態においては、図3(a)に示すように、上段噴射ノズル13Aにおける設置角度を80度に設定し、中段噴射ノズル13Bにおける設置角度を2.5度に設定し、下段噴射ノズル13Cにおける設置角度を−5度に設定した。
図5に示すように、吸気冷却装置10は、吸気室14(吸気用建屋11)内に設けられたフィルタ部材(捕捉部材)18と、塵埃フィルタ部材19と、を有している。
ここで、図3(a)に示したように、上段噴射ノズル13Aから噴射されたミストMは、吸気口形成領域20の外側から巻き込む流れK1の空気中に良好に取り込まれることとなる。また、本実施形態の上段噴射ノズル13Aは、上述のように横風(流れK4)が発生した場合と発生しない場合との中間値に基づいて設置角度が設定されているため、図3(b)に示すように、該上段噴射ノズル13Aから噴射されたミストMは横風(流れK4)の影響によらず概ね流れK1の空気中に取り込まれる。これにより、ミストは、飛翔距離が延びることで滞留時間が長くなる。
よって、空気中に取り込まれたミストMは、該空気が上段取入口ユニットAz1の各左側取入口ユニットAy1、中央側取入口ユニットAy2および右側取入口ユニットAy3(空気取入口21)に吸気されるまでの間に概ね蒸発するので、多量の蒸発潜熱が空気から奪われ、空気の冷却効率を向上させることができる。
よって、空気中に取り込まれたミストMは、該空気が中段取入口ユニットAz2の各左側取入口ユニットAy1、中央側取入口ユニットAy2および右側取入口ユニットAy3に吸気されるまでの間に概ね蒸発するので、多量の蒸発潜熱が空気から奪われ、空気の冷却効率を向上させることができる。
よって、空気中に取り込まれたミストMは、該空気が下段取入口ユニットAz3の各左側取入口ユニットAy1、中央側取入口ユニットAy2および右側取入口ユニットAy3に吸気されるまでの間に概ね蒸発するので、多量の蒸発潜熱が空気から奪われ、空気の冷却効率を向上させることができる。
続いて、本発明の第2実施形態について説明する。以下では、上記実施形態と同一の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化する。
以下の説明では、図6を参照し、壁面11bに対する噴射ノズル13の配置を説明するが、壁面11cに対する噴射ノズル13の配置についても同様の条件に基づいてなされたものであることからその詳細については省略する。
続いて、本発明の第3実施形態について説明する。以下では、上記実施形態と同一の構成及び部材については同じ符号を付し、その詳細な説明については省略若しくは簡略化する。
以下の説明では、図7を参照し、壁面11bに対する噴射ノズル13の配置を説明するが、壁面11cに対する噴射ノズル13の配置についても同様の条件に基づいてなされたものであることからその詳細については省略する。
例えば、上記実施形態では、吸気口形成領域20が壁面11b、11cにのみ形成される場合を例に挙げたが、XZ平面に平行な壁面11aに形成されていても良い。
Claims (10)
- 大気中から空気を吸気する複数の吸気口が設けられる吸気部と、
前記吸気部により吸気された前記空気を圧縮機の吸気側へと導くダクトと、
ミストを噴射するための噴射口を吸気方向と反対方向に向けるように前記吸気部の上段に配置される上段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を吸気方向と反対方向に向けるように前記吸気部の中段に配置される中段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を吸気方向と反対方向に向けるように前記吸気部の下段に配置される下段噴射ノズルと、を備え、
前記上段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に60度〜100度の角度をなすように配置され、
前記中段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に−5度〜10度の角度をなすように配置され、
前記下段噴射ノズルは、水平面に対して鉛直方向上方側に−10度〜10度の角度をなすように配置される
ことを特徴とする吸気冷却装置。 - 最下部の前記吸気口は、前記吸気部の設置面よりも上方に設置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の吸気冷却装置。 - 大気中から空気を吸気する複数の吸気口が設けられる吸気部と、
前記吸気部により吸気された前記空気を圧縮機の吸気側へと導くダクトと、
ミストを噴射するための噴射口を吸気方向と反対方向に向けるように前記吸気部の上段に取り付けられる上段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を吸気方向と反対方向に向けるように前記吸気部の中段に取り付けられる中段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を吸気方向と反対方向に向けるように前記吸気部の下段に取り付けられる下段噴射ノズルと、
前記大気中の風の流れを計測するセンサーと、
前記上段噴射ノズル、前記中段噴射ノズル、及び下段噴射ノズルにおける前記吸気部に対する取付角度を調整する駆動部と、
前記センサーの計測結果に基づいて、前記駆動部を駆動させる制御部と、を備える
ことを特徴とする吸気冷却装置。 - 前記制御部は、前記センサーが前記吸気口を横切る横風の流れを検出した場合、前記上段噴射ノズル、前記中段噴射ノズル、及び下段噴射ノズルにおける取付角度を鉛直方向下方に調整することを特徴とする請求項3に記載の吸気冷却装置。
- 大気中から空気を吸気する複数の吸気口が設けられる吸気部と、
前記吸気部により吸気された前記空気を圧縮機の吸気側へと導くダクトと、
ミストを噴射するための噴射口を吸気方向と反対方向に向けるように前記吸気部の上段に取り付けられ、前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の上段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を吸気方向と反対方向に向けるように前記吸気部の中段に取り付けられ、前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の中段噴射ノズルと、
ミストを噴射するための噴射口を吸気方向と反対方向に向けるように前記吸気部の下段に取り付けられ、前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の下段噴射ノズルと、
前記大気中の風の流れを計測するセンサーと、
前記センサーの計測結果に基づいて、前記複数の上段噴射ノズル、前記複数の中段噴射ノズル、及び前記複数の下段噴射ノズルを選択的に駆動させる駆動制御部と、を備える
ことを特徴とする吸気冷却装置。 - 前記制御部は、前記センサーが前記吸気口を横切る横風の流れを検出した場合、前記複数の上段噴射ノズル、前記複数の中段噴射ノズル、及び前記複数の下段噴射ノズルにおける前記取付角度が鉛直方向下側のノズルを選択して駆動させることを特徴とする請求項5に記載の吸気冷却装置。
- 吸気した空気を圧縮し、圧縮空気を生成する圧縮機と、
前記圧縮空気を用いて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスによって動力を発生するガスタービンと、
前記圧縮機の吸気側に供給される空気を冷却する吸気冷却部と、を備え、
前記吸気冷却部が、請求項1〜6のいずれか一項に記載の吸気冷却装置により構成されることを特徴とするガスタービンプラント。 - 大気中から吸気部の吸気口に吸気される空気を冷却して圧縮機の吸気側へと導く吸気冷却方法であって、
前記吸気部の上段において、吸気方向と反対方向であり、且つ、水平面に対して鉛直方向上方側に60度〜100度の角度をなす方向にミストを噴射するとともに、
前記吸気部の中段において、吸気方向と反対方向であり、且つ、水平面に対して鉛直方向上方側に−5度〜10度の角度をなす方向にミストを噴射させ、
前記吸気部の下段において、吸気方向と反対方向であり、且つ、水平面に対して鉛直方向上方側に−10度〜10度の角度をなす方向にミストを噴射するミスト噴射工程を備える
ことを特徴とする吸気冷却方法。 - 大気中から吸気部の吸気口に吸気される空気を冷却して圧縮機の吸気側へと導く吸気冷却方法であって、
前記大気中の風の流れを計測する計測工程と、
前記吸気部の上段に取り付けられた上段噴射ノズルから吸気方向と反対方向にミストを噴射するとともに、
前記吸気部の中段に取り付けられた中段噴射ノズルから吸気方向と反対方向にミストを噴射させ、
前記吸気部の下段に取り付けられた下段噴射ノズルから吸気方向と反対方向にミストを噴射するミスト噴射工程と、
前記計測工程の結果に基づいて、前記上段噴射ノズル、前記中段噴射ノズル、及び前記下段噴射ノズルにおける前記吸気部に対する取付角度を調整する調整工程と、を備える
ことを特徴とする吸気冷却方法。 - 大気中から吸気部の吸気口に吸気される空気を冷却して圧縮機の吸気側へと導く吸気冷却方法であって、
前記大気中の風の流れを計測する計測工程と、
前記吸気部の上段に取り付けられ、各々の前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の上段噴射ノズルから吸気方向と反対方向にミストを噴射するとともに、
前記吸気部の中段に取り付けられ、各々の前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の中段噴射ノズルから吸気方向と反対方向にミストを噴射させ、
前記吸気部の下段に取り付けられ、各々の前記吸気部に対する取付角度が異なる複数の下段噴射ノズルから吸気方向と反対方向にミストを噴射するミスト噴射工程と、を備え、
前記ミスト噴射工程においては、前記計測工程の結果に基づいて、前記複数の上段噴射ノズル、前記複数の中段噴射ノズル、及び前記複数の下段噴射ノズルを選択的に駆動させる
ことを特徴とする吸気冷却方法。
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