JP6550728B2 - タービンプラント及びタービンプラントの吸気冷却方法 - Google Patents
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Description
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、加温部の熱源として蒸気タービン、蒸気生成部および冷却部の少なくともいずれかの熱を有効利用するので、熱の利用効率が高いプラントが提供される。
この構成によれば、冷却油の温度がより低下するので、軸受の焼き付きの発生を防止することができる。また、熱交換部により復水が予熱されるので、冷却油の排熱を効率良く回収することで蒸気生成を行うことができる。
この構成によれば、加温部が熱交換部で使用される前の比較的高温の冷却油の熱を用いることができる。よって、給水を効率良く加温してミストを生成することができる。
この構成によれば、例えば、熱交換部において冷却油の温度を十分に低下させることができなかった場合であっても、加温部が冷却油の熱を利用するため、冷却油の温度を十分に低下させることができる。よって、軸受の温度上昇が防止されることで該軸受の焼き付けが発生することが確実に防止される。
この構成によれば、非常に高温となったガスタービンの例えば翼部(静翼あるいは動翼)をミスト生成のための給水を加温し、温度の下がった蒸気により、効率良く冷却することができる。よって、翼部の熱による負荷を軽減することでガスタービンの製品寿命を延ばすことができる。また、ミスト生成のための給水を加温し、蒸気の温度が下がったことで、冷却に有効利用することができる。
このようにすれば、多段構造の蒸気タービンの排熱を利用して、給水を効率良く加温することができる。高圧タービンから排出された比較的高温の蒸気により給水を効率良く加温してミストを生成することができる。また、給水を加温した蒸気は、温度が低下することで効率良く冷却でき、ガスタービンの翼部を冷却することで再び温度が上昇する。よって、ガスタービンを経由した蒸気は、高圧タービンよりも低温・低圧の蒸気が供給される中圧タービンで有効利用される。
このようにすれば、多段構造の蒸気タービンの排熱を利用して、給水を効率良く加温してミストを生成することができる。また、中圧タービンから排出された比較的高温の蒸気により給水を効率良く加温してミストを生成することができる。給水を加温した蒸気は、温度が低下することで効率良く冷却でき、ガスタービンの翼部を冷却することで再び温度が上昇する。よって、ガスタービンを経由した蒸気は、中圧タービンよりも低温・低圧の蒸気が供給される低圧タービンで有効利用される。
また、加温部の熱源として蒸気タービン、蒸気生成部および冷却部の少なくともいずれかの熱を有効利用するので、プラントにおける熱の利用効率を向上させることができる。
図1は、第1実施形態に係るタービンプラントの概略構成を示す図である。図2は本実施形態に係るタービンプラントの概略構成を示す平面図である。
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回転することで動力を発生するガスタービン4と、吸気冷却装置10と、ガスタービン4から排出された排ガスを利用して給湯を行う(蒸気を生成する)排熱回収ボイラー6とを備えている。本実施形態のタービンプラント1は、図2に示すように、蒸気タービン8と、冷却部50と、復水器51とをさらに備え、コンバインドサイクル発電プラントを構成する。
このような構成に基づき、本実施形態では、吸熱部55および第2放熱部53bが復水クーラー52を構成している。ここで、復水クーラー52とは、復水と冷却油とを熱交換させることで冷却油を冷却する請求項に記載の熱交換器を構成する。
この現象は、文献(「C203 太陽熱を利用したガスタービン増出力システム」、日本機械学会(No.13−10)第18回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集(13.6.20,21,千葉)、p.299−300)に示されている。
なお、図4は、壁面11a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4を参照し、壁面11aに対する噴射ノズル13の配置を説明するが、壁面11b、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。
図6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。
続いて、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態と第1実施形態との違いは、冷却部の構造である。そのため、以下では、冷却部の構成を主体に説明し、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。
続いて、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態と上記第1、2実施形態との違いは、加温部の熱源である。そのため、以下では、加温部の構成を主体に説明し、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。
これにより、翼部(静翼および動翼)の熱による負荷を軽減することで、これらの製品寿命を延ばすことが可能である。
続いて、本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態と第3実施形態との違いは、蒸気タービンから蒸気を取り出す位置、すなわち加温部の周辺構造である。そのため、以下では、加温部の周辺構成を主体に説明し、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。
Claims (5)
- 大気中から空気を吸気する吸気部と、
前記吸気部で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、
前記ガスタービンの排熱を利用して蒸気を生成する蒸気生成部と、
前記蒸気生成部が生成した前記蒸気によって動力を発生する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの軸受に冷却油を循環させることで前記軸受を冷却する冷却部と、
前記吸気部の上流側にて給水を加温することで生成したミストを噴射して前記空気を冷却する吸気冷却部と、を備え、
前記吸気冷却部は、前記軸受を冷却することで温度が上昇した前記冷却油の排熱を用いて前記給水を加温する加温部を含む
タービンプラント。 - 復水器からの復水と前記冷却油とを熱交換させることで前記冷却油の温度を低下させる熱交換部をさらに備える
請求項1に記載のタービンプラント。 - 前記加温部は、前記冷却油の流路における前記熱交換部の上流に設けられる
請求項2に記載のタービンプラント。 - 前記加温部は、前記冷却油の流路における前記熱交換部の下流に設けられる
請求項2に記載のタービンプラント。 - 大気中から空気を吸気する吸気部と、前記吸気部で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、前記ガスタービンの排熱を利用して蒸気を生成する蒸気生成部と、前記蒸気生成部が生成した前記蒸気により動力を発生する蒸気タービンとを備えたタービンプラントの吸気冷却方法であって、
前記吸気部の上流側において、蒸気タービンの軸受を冷却することで温度が上昇した冷却油を用いて加温した給水により生成されたミストを噴射することで前記空気を冷却することを特徴とするタービンプラントの吸気冷却方法。
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