JP2000220473A - Heat exchanger for suction air cooling of gas turbine device - Google Patents

Heat exchanger for suction air cooling of gas turbine device

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JP2000220473A
JP2000220473A JP11020769A JP2076999A JP2000220473A JP 2000220473 A JP2000220473 A JP 2000220473A JP 11020769 A JP11020769 A JP 11020769A JP 2076999 A JP2076999 A JP 2076999A JP 2000220473 A JP2000220473 A JP 2000220473A
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JP
Japan
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water
film forming
cooling water
cooling
forming sheet
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JP11020769A
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Japanese (ja)
Inventor
Isao Hashiguchi
功 橋口
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Toshiba Plant Construction Corp
Original Assignee
Toshiba Plant Construction Corp
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Publication date
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To cool the suction air sucked in the air compressor of a gas turbine device at a high heat exchanging efficiency, by directly contacting the suction air with a cooling water. SOLUTION: In a device main body 2, water film forming sheets 18 are provided parallel numerously in the gravity direction, and during the time that the cooling water flowing down from cooling water feeding parts 3 flows down on the surfaces of the water film forming sheets 18 in a thin water film form, the cooling water is contacted directly with a suction air 101 so as to heat exchange it. The heat exchanged cooling water is circulated from a cooling water exhaust pipe 10 through a cooling device. And the water film forming sheets 18 consist of a fiber form or a net form of sheet material having the surface of a good water diffusing property, or a good wetting property, or a good water absorbing property.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン装置の
吸気を冷却水と熱交換して冷却する熱交換器に関し、特
に水膜形成シートの表面を流下する冷却水と吸気を直接
接触させるようにした熱交換器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat exchanger for cooling the intake air of a gas turbine apparatus by exchanging heat with cooling water, and more particularly, to a method in which cooling water flowing down the surface of a water film forming sheet is brought into direct contact with the intake air. Related to a heat exchanger.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービン装置で発電機を駆動して発
電するガスタービン発電装置や、ガスタービン装置から
の高温の排ガスで蒸気を発生させて利用設備に供給する
コジェネレーションシステム等として、ガスタービン装
置は広く利用されている。一般に、ガスタービン装置は
空気を吸入して圧縮する空気圧縮機と、その圧縮空気と
燃料を導入して燃焼させて高圧ガスを発生する燃焼装置
と、発生した高温高圧ガスで駆動されるガスタービンを
備えており、通常は空気圧縮機とガスタービンは共通の
軸で連結される。
2. Description of the Related Art Gas turbine generators, which generate electric power by driving a generator by a gas turbine, and cogeneration systems that generate steam from high-temperature exhaust gas from the gas turbine and supply the steam to utilization facilities, etc. The device is widely used. In general, a gas turbine device is an air compressor that draws in air and compresses it, a combustion device that introduces the compressed air and fuel and burns it to generate high-pressure gas, and a gas turbine driven by the generated high-temperature and high-pressure gas. In general, the air compressor and the gas turbine are connected by a common shaft.

【0003】空気圧縮機に吸入される吸気(外部空気)
の温度はガスタービン装置の出力に大きな影響を及ぼ
す。特に夏期などにおいて吸気の温度が上昇するとそれ
に応じて密度が低下し、空気圧縮機で単位時間あたりに
圧縮される吸気質量も減少するので、結果としてガスタ
ービン装置の出力が低下することになる。そこでこの問
題を解決するため、空気圧縮機に吸入される吸気を前も
って熱交換器で冷却水と熱交換し冷却する方法が採用さ
れている。このように吸気を冷却すると、吸気質量の低
下によるガスタービン装置の出力低下が回避され、さら
に空気圧縮機の吸入温度(絶対温度T1 )とガスタービ
ン吸入温度(絶対温度T3)の比がT3 /T1 大きくな
るのでガスタービン装置の熱効率も向上する。
[0003] Intake air (external air) sucked into the air compressor
Temperature greatly affects the output of the gas turbine device. In particular, when the temperature of the intake air increases in summer or the like, the density decreases accordingly, and the mass of the intake air compressed by the air compressor per unit time also decreases. As a result, the output of the gas turbine device decreases. In order to solve this problem, a method has been adopted in which the intake air sucked into the air compressor is cooled by exchanging heat with cooling water in a heat exchanger in advance. When the intake air is cooled in this way, a decrease in the output of the gas turbine device due to a decrease in the intake mass is avoided, and the ratio between the intake temperature (absolute temperature T 1 ) of the air compressor and the gas turbine intake temperature (absolute temperature T 3 ) is reduced. Since T 3 / T 1 increases, the thermal efficiency of the gas turbine device also improves.

【0004】図5は従来から採用されている吸気冷却方
式を採用したガスタービン装置を説明するプロセスフロ
ー図である。吸気101は熱交換器102を通過する間
に冷却水配管103を流れる冷却水と熱交換し、所定の
密度になるように冷却されて空気圧縮機104に吸入さ
れる。吸気は空気圧縮機104で断熱に近い状態で圧縮
されて燃焼装置105に導入される。燃焼装置105内
では配管106から供給される燃料が圧縮空気と混合さ
れて燃焼し、高温に維持された高圧ガスとなってガスタ
ービン107に供給され、断熱に近い状態で膨張しガス
タービン107を駆動する。ガスタービン107には発
電機108と空気圧縮機104が軸で連結され、通常ガ
スタービン107の出力の40%程度が発電出力に変換
され、残りの大部分は空気圧縮機104の駆動エネルギ
ーとして消費される。
FIG. 5 is a process flow chart for explaining a gas turbine device adopting a conventional intake cooling system. The intake air 101 exchanges heat with the cooling water flowing through the cooling water pipe 103 while passing through the heat exchanger 102, is cooled to a predetermined density, and is sucked into the air compressor 104. The intake air is compressed by the air compressor 104 in a state close to heat insulation and introduced into the combustion device 105. In the combustion device 105, the fuel supplied from the pipe 106 is mixed with the compressed air and burned, and is supplied to the gas turbine 107 as a high-pressure gas maintained at a high temperature. Drive. A generator 108 and an air compressor 104 are connected to the gas turbine 107 by a shaft. Normally, about 40% of the output of the gas turbine 107 is converted into a power generation output, and most of the remaining power is consumed as driving energy of the air compressor 104. Is done.

【0005】ガスタービン107からの高温の排ガスは
排ガスボイラ109に供給され、加熱配管110を流れ
る給水と熱交換して蒸気を発生させ、次いで煙突111
より排出される。なお排ガスボイラ109で発生した蒸
気はコンバインサイクルとして蒸気タービンを駆動した
り、プロセス蒸気として使用したり、さらには前記燃焼
装置105に注入してその出力を増加させる(チェンサ
イクル)ために使用される。熱交換器102は通常フィ
ンチューブ式のものが使用される。フィンチューブ式の
熱交換器102はその外周部に多数のフィンを設けた熱
交換チューブを冷却水配管103として使用し、熱交換
チューブの内側を流れる冷却水と外側を流れる吸気がチ
ューブ壁とフィンによる熱伝導で熱交換するものであ
る。
The high-temperature exhaust gas from the gas turbine 107 is supplied to an exhaust gas boiler 109 and exchanges heat with feed water flowing through a heating pipe 110 to generate steam.
Is more exhausted. The steam generated by the exhaust gas boiler 109 is used to drive a steam turbine as a combine cycle, to use it as process steam, and to inject it into the combustion device 105 to increase its output (Chain cycle). . The heat exchanger 102 is usually of a fin tube type. The fin tube type heat exchanger 102 uses a heat exchange tube provided with a large number of fins on the outer periphery thereof as a cooling water pipe 103, and cooling water flowing inside the heat exchange tube and intake air flowing outside the tube are connected to the tube wall and the fin. Heat exchange by heat conduction by

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、フィンチュー
ブ式の熱交換器は、熱交換チューブの外周部に多数のフ
ィンを設けるため構造が複雑になり、コスト高になると
いう問題がある。また、吸気の冷却温度を低めに設定し
たり、吸気温度とその露点温度の差が小さいとき(特に
朝夕、曇りや雨天などの場合のように湿度が高いとき)
などにおいては、熱交換チューブの外周部やフィンに多
量の結露を生じ、それが吸気と共に運ばれて下流側に溜
まるという問題がある。そこで、それを解決するために
下流側に水回収装置を設けることも考えられるが、さら
に装置が複雑になってコストも増加することになる。そ
こで本発明はこのような問題を解決する熱交換器を提供
することを課題とするものである。
However, the fin tube type heat exchanger has a problem in that the number of fins provided on the outer periphery of the heat exchange tube complicates the structure and increases the cost. Also, if the intake air cooling temperature is set lower or the difference between the intake air temperature and its dew point temperature is small (especially when the humidity is high such as in the morning and evening, when it is cloudy or rainy, etc.)
In such cases, there is a problem that a large amount of dew is formed on the outer peripheral portion and the fins of the heat exchange tube, which is carried along with the intake air and accumulates downstream. In order to solve this problem, it is conceivable to provide a water recovery device on the downstream side, but the device becomes more complicated and the cost increases. Then, this invention makes it a subject to provide the heat exchanger which solves such a problem.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】すなわち請求項1に記載
された本発明は、装置本体内に重力方向に配置された繊
維状もしくは網状のシート材からなる水拡散性又は濡れ
性もしくは水吸収性のよい表面を有する水膜形成シート
と、その水膜形成シートの上部表面に冷却水を供給する
冷却水供給部と、水膜形成シートの表面を流下する冷却
水を回収する冷却水回収部を備えている。そして、装置
本体内に導入される吸気が水膜形成シートの表面を水膜
状に流下する冷却水と直接接触して熱交換するように構
成したことを特徴とするガスタービン装置の吸気冷却用
熱交換器である。
That is, according to the present invention, there is provided a water-diffusing or wetting or water-absorbing material comprising a fibrous or net-like sheet material arranged in the direction of gravity in an apparatus body. A water film forming sheet having a good surface, a cooling water supply unit for supplying cooling water to the upper surface of the water film forming sheet, and a cooling water collecting unit for collecting cooling water flowing down the surface of the water film forming sheet. Have. The intake air introduced into the apparatus main body is configured to directly exchange heat with the cooling water flowing down on the surface of the water film forming sheet in the form of a water film. It is a heat exchanger.

【0008】また請求項2に記載の発明は、請求項1に
記載のガスタービン装置の吸気冷却用熱交換器の実施の
形態であって、冷却水供給部が横長の管体とその長手方
向に沿って形成されたスリット部を有し、水膜形成シー
トの上部が前記スリット部を通して管体内に延長され、
そのスリット部と水膜形成シートの両面間にそれぞれ冷
却水の流出する間隙部が形成されることを特徴とするも
のである。また請求項3に記載の発明は、請求項2に記
載のガスタービン装置の吸気冷却用熱交換器の好ましい
実施の形態であって、間隙部25のスリット部20と水
膜形成シート18との間に、複数の隙間保持片24がそ
の水膜形成シート18の長手方向に沿って離間して配置
されたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an embodiment of the heat exchanger for cooling the intake air of the gas turbine apparatus according to the first aspect, wherein the cooling water supply section has a horizontally long tubular body and its longitudinal direction. Has a slit formed along, the upper part of the water film forming sheet is extended into the pipe through the slit,
Gap portions for cooling water to flow out are formed between the slit portion and both surfaces of the water film forming sheet. The invention according to claim 3 is a preferred embodiment of the heat exchanger for cooling the intake air of the gas turbine device according to claim 2, wherein the slit 20 of the gap 25 and the water film forming sheet 18 are connected to each other. In between, a plurality of gap holding pieces 24 are arranged apart from each other along the longitudinal direction of the water film forming sheet 18.

【0009】また請求項4に記載の発明は、請求項1に
記載のガスタービン装置の吸気冷却用熱交換器の別の実
施の形態であって、冷却水供給部が水膜形成シートの上
部両側に設けた一対の横長の管体とその長手方向に沿っ
て形成されたスリット部もしくは多数のノズル孔を有
し、各スリット部もしくは多数のノズル孔から冷却水が
水膜形成シートの上部両面に供給されるようにしたこと
を特徴とするものである。また請求項5に記載の発明
は、請求項1〜請求項4のいずれかに記載のガスタービ
ン装置の吸気冷却用熱交換器の他の実施の形態であっ
て、水膜形成シートの下部に錘体を取り付けてることに
より、水膜形成シートを重力方向に張架するようにした
ことを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided another embodiment of the heat exchanger for cooling the intake air of the gas turbine apparatus according to the first aspect, wherein the cooling water supply unit is provided on an upper portion of the water film forming sheet. It has a pair of horizontally long pipes provided on both sides and a slit portion or a number of nozzle holes formed along the longitudinal direction thereof, and cooling water is supplied from each slit portion or the number of nozzle holes to both upper surfaces of the water film forming sheet. Is supplied to the apparatus. The invention according to claim 5 is another embodiment of the heat exchanger for cooling the intake air of the gas turbine device according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat exchanger is provided below the water film forming sheet. The water film forming sheet is stretched in the direction of gravity by attaching a weight.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図1は本発明の熱交換器を使用してガ
スタービン装置の吸気を冷却するプロセスフロー図であ
る。熱交換器1は装置本体2内に重力方向に配置される
水拡散性又は濡れ性もしくは水吸収性のよい表面を有す
る水膜形成シート(図示せず)の上部表面に冷却水を供
給する冷却水供給部3と、水膜形成シートの表面を流下
する冷却水を回収する冷却水回収部4を備えている。な
お水膜形成シートは多数平行に配置され、各水膜形成シ
ートに個別に冷却水を供給するため、冷却水供給部3に
は供給配管5から分岐する多数の管体6が設けられる。
装置本体2内の下部に吸気101を導入する吸気入口部
7、上部に吸気出口部8がそれぞれ設けられ、吸気出口
部8にはダクト9が接続される。なおダクト9の先は図
示しない空気圧縮機に接続される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process flow diagram for cooling the intake air of a gas turbine device using the heat exchanger of the present invention. The heat exchanger 1 supplies cooling water to an upper surface of a water film forming sheet (not shown) having a surface having good water diffusibility or wettability or water absorbability, which is disposed in the apparatus main body 2 in the direction of gravity. A water supply unit 3 and a cooling water recovery unit 4 that recovers cooling water flowing down the surface of the water film forming sheet are provided. In addition, since a large number of water film forming sheets are arranged in parallel, and cooling water is individually supplied to each water film forming sheet, the cooling water supply unit 3 is provided with a large number of pipes 6 branched from the supply pipe 5.
An intake port 7 for introducing the intake air 101 is provided in a lower portion of the apparatus main body 2, and an intake port 8 is provided in an upper portion thereof. A duct 9 is connected to the intake port 8. The end of the duct 9 is connected to an air compressor (not shown).

【0011】冷却水回収部4に冷却水排出管10が接続
され、冷却水排出管10の先は受水槽11の上部に接続
される。受水槽11の下部に連結配管12が接続され、
連結配管12にはポンプ13が設けられると共に、その
先は氷蓄熱槽14の上部に設けたシャワーノズル15に
接続される。なお氷蓄熱槽14は例えば深夜電力を利用
し、内部の冷却水を冷却して製氷し、氷16として蓄積
するものである。氷蓄熱槽14に供給配管5が接続さ
れ、供給配管5にはポンプ17ガ設けられると共に、そ
の先が前記した分岐配管6に接続される。
A cooling water discharge pipe 10 is connected to the cooling water recovery section 4, and a tip of the cooling water discharge pipe 10 is connected to an upper part of a water receiving tank 11. A connection pipe 12 is connected to a lower part of the water receiving tank 11,
The connecting pipe 12 is provided with a pump 13, and the tip thereof is connected to a shower nozzle 15 provided above the ice heat storage tank 14. The ice heat storage tank 14 uses, for example, midnight power to cool the internal cooling water to make ice and store it as ice 16. The supply pipe 5 is connected to the ice heat storage tank 14. The supply pipe 5 is provided with 17 pumps, and the tip thereof is connected to the branch pipe 6 described above.

【0012】図2は図1における熱交換器1の模式的な
斜視図であり、理解を容易にするためその前面壁部が取
り除かれた状態を示してある。前記したように、冷却水
供給部3は供給配管5とそれから分岐する多数の管体6
を有しているが、各管体6は横方向に配置されてその下
部には長手方向に沿ってスリット部(図示せず)が形成
されている。そして重力方向に所定の間隔で平行に配置
された多数の水膜形成シート18の上部が各管体6内に
それぞれスリット部をとおして延長される。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the heat exchanger 1 in FIG. 1, showing a state in which a front wall portion is removed for easy understanding. As described above, the cooling water supply unit 3 includes a supply pipe 5 and a plurality of pipes 6 branching therefrom.
Each of the pipes 6 is arranged in the lateral direction, and a slit portion (not shown) is formed in a lower portion thereof along the longitudinal direction. Then, the upper portions of the plurality of water film forming sheets 18 arranged in parallel at predetermined intervals in the direction of gravity are extended through the slits in the respective pipes 6.

【0013】水膜形成シート18は前記のように水拡散
性又は濡れ性もしくは水吸収性のよい表面を有する繊維
状もしくは網状のシート材により形成される。繊維状シ
ート材としては、例えば麻布、木綿布などの織布、不織
布、フェルトなどがあり、これらは吸水性または吸湿性
を有し水濡れ性がよい。しかもその表面に微小な凹凸が
形成されているので、流下する液が表面張力などによっ
て液分かれすることなく、その表面に沿って一様に拡散
することができる。そのため少ない液量であっても均一
な薄い水膜を形成して常に大きな熱交換面積を確保する
ことができる。また網状のシート材としては、例えば麻
糸、木綿糸などの比較的大きいデニールの糸やステンレ
ス線などの金属線を網状に編んで構成したものがある。
これらの網状シートはその表面が細かい凹凸を形成して
流下する液が表面張力などによって液分かれすることな
く、その表面に沿って一様に拡散することができるよう
な細かいピッチで緻密に編んだものが好ましい。
As described above, the water film forming sheet 18 is formed of a fibrous or net-like sheet material having a surface having good water diffusibility, wettability or water absorption. Examples of the fibrous sheet material include woven fabrics such as linen and cotton fabrics, non-woven fabrics, felts, and the like, which have water absorbency or moisture absorbency and have good water wettability. In addition, since fine irregularities are formed on the surface, the flowing liquid can be uniformly diffused along the surface without liquid separation due to surface tension or the like. Therefore, even with a small amount of liquid, a uniform thin water film can be formed and a large heat exchange area can always be secured. Examples of the mesh sheet material include a relatively large denier thread such as a hemp thread or a cotton thread or a metal wire such as a stainless wire knitted in a mesh shape.
These net-like sheets are finely knitted at a fine pitch so that the liquid that flows down, forming fine irregularities, can spread uniformly along the surface without liquid separation due to surface tension etc. Are preferred.

【0014】図3(A)は図2に示す冷却水供給部3と
水膜形成シート18の関係を具体的に示す縦断面図であ
り、その(B)は(A)のB部拡大図である。冷却水供
給部3を構成する管体6内には、その長手方向に沿って
一対のL型アングルからなる細長い支持部材19が配置
される。そして各支持部材19の縦片19aには、その
長手方向に沿って所定間隔で複数のボルト孔が設けら
れ、横片19bにはその長手方向に沿って所定間隔で複
数の貫通孔19cが設けられる。水膜形成シート18の
上部は管体6の長手方向に沿って設けたスリット部20
を通して管体6内に延長される。そしてその延長部分は
前記一対の支持部材19の縦片19a間に配置され、縦
片19aの各ボルト孔に挿通したボルト21、座金22
およびナット23で一対の縦片19aと共に固定され
る。
FIG. 3A is a longitudinal sectional view specifically showing the relationship between the cooling water supply unit 3 and the water film forming sheet 18 shown in FIG. 2, and FIG. 3B is an enlarged view of the part B of FIG. It is. An elongated support member 19 composed of a pair of L-shaped angles is arranged along the longitudinal direction in the tube 6 constituting the cooling water supply unit 3. The vertical piece 19a of each support member 19 is provided with a plurality of bolt holes at predetermined intervals along its longitudinal direction, and the horizontal piece 19b is provided with a plurality of through holes 19c at predetermined intervals along its longitudinal direction. Can be The upper portion of the water film forming sheet 18 has a slit portion 20 provided along the longitudinal direction of the tube 6.
Through the tube 6. The extension portion is disposed between the vertical pieces 19a of the pair of support members 19, and the bolt 21 and the washer 22 inserted into each bolt hole of the vertical piece 19a.
And the nut 23 together with the pair of vertical pieces 19a.

【0015】なおスリット部20の長手方向に沿って所
定間隔で板状の隙間保持片24が図3(B)の如く複数
設けられ、各隙間保持片24によって水膜形成シート1
8の両面とスリット部20の内縁部との間に所定の流路
幅を設定するための間隙部25が形成される。そして支
持部材19の横片19bで仕切られた管体6内の上部を
流れる冷却水は貫通孔19cを通して下部に流出し、下
部を流れる冷却水と共に、間隙部25によって形成され
る流路を通して管体6の下部から流出する。流出した冷
却水は水膜形成シート18の両面に沿って薄い水膜26
を形成して流下する。なお隙間保持片24はスリット部
20の内縁部に接着などによって固定することができ
る。水膜形成シート18の下部は冷却水回収部4内に延
長され、その先端部分は細長い錘管からなる錘体27に
巻き付けられて固定される。そのため水膜形成シート1
8は錘体27の錘作用により常に重力方向にピンと張架
された状態となる。また水膜形成シート18に風などの
よる横方向の力が加わって大きく揺れることを防止する
ために、冷却水回収部4の底部28から一対の振止部2
9が所定間隔で立設される。なお30は冷却水回収部4
に回収された冷却水である。
A plurality of plate-like gap holding pieces 24 are provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the slit portion 20 as shown in FIG.
A gap 25 for setting a predetermined flow path width is formed between both surfaces of the slit 8 and the inner edge of the slit 20. The cooling water flowing in the upper part of the pipe body 6 partitioned by the horizontal piece 19b of the support member 19 flows out to the lower part through the through hole 19c, and flows together with the cooling water flowing in the lower part through the flow path formed by the gap 25. It flows out from the lower part of the body 6. The outflowing cooling water forms a thin water film 26 along both surfaces of the water film forming sheet 18.
To flow down. The gap holding piece 24 can be fixed to the inner edge of the slit section 20 by bonding or the like. The lower part of the water film forming sheet 18 is extended into the cooling water collecting part 4, and the tip part is wound around and fixed to a weight body 27 formed of an elongated weight pipe. Therefore, the water film forming sheet 1
8 is always in tension with the pin in the direction of gravity due to the weight action of the weight 27. In order to prevent the water film forming sheet 18 from being largely shaken by the application of a lateral force such as wind to the water film forming sheet 18, a pair of vibration-preventing portions 2
9 are erected at predetermined intervals. 30 is a cooling water recovery unit 4
Is the cooling water recovered.

【0016】次に図1〜図3を参照し、上記熱交換器1
を使用してガスタービン装置の吸気を冷却する方法を説
明する。先ず図1において、氷蓄熱槽14内の冷却水を
例えば深夜電力を利用して冷却し、所定量の氷16を製
氷し蓄積しておく。次にポンプ17、ポンプ13等を運
転することにより、冷却水は氷蓄熱槽14−熱交換器1
−受水槽11−氷蓄熱槽14の経路で循環する。その
際、冷却水は熱交換器1で吸気と熱交換して温められ、
受水槽11内で外部から混入した粉塵などのゴミなどを
沈殿させた後、その上澄液をポンプ13で氷蓄熱槽14
に移送してシャワーノズル15から流出させ、氷16を
解氷しながら再び冷却される。このように冷却水を循環
することにより、氷蓄熱槽14の氷16は次第に解氷さ
れて減少する。なお夜間は外部から吸入する吸気温度が
低く、冷却水の循環量を低下もしくは停止することがで
きるので、その間の安い深夜電力料を利用して氷蓄熱槽
14の製氷を行う。例えば1日のうち、朝8時〜夜20
時を解氷時間帯とし、夜22時〜朝8時を製氷時間帯と
したサイクル運転をする。
Next, referring to FIGS. 1 to 3, the heat exchanger 1 will be described.
A method of cooling the intake air of the gas turbine device using the method will be described. First, in FIG. 1, the cooling water in the ice heat storage tank 14 is cooled using, for example, midnight power, and a predetermined amount of ice 16 is made and stored. Next, by operating the pump 17, the pump 13, and the like, the cooling water is supplied from the ice heat storage tank 14 to the heat exchanger 1.
Circulate in the path of the water receiving tank 11 and the ice heat storage tank 14. At that time, the cooling water is heated by exchanging heat with the intake air in the heat exchanger 1,
After sedimentation of dust and the like mixed in from the outside in the water receiving tank 11, the supernatant is pumped by the pump 13 into the ice heat storage tank 14.
The ice 16 flows out of the shower nozzle 15 and is cooled again while the ice 16 is being thawed. By circulating the cooling water in this manner, the ice 16 in the ice heat storage tank 14 is gradually thawed and reduced. At night, the temperature of the intake air sucked from the outside is low, and the amount of cooling water circulated can be reduced or stopped. For example, from 8:00 in the morning to 20 in the night
A cycle operation is performed in which the time is a deicing time zone and the time from 22:00 to 8:00 in the morning is an ice making time zone.

【0017】次に図2において、外部からの吸気101
は装置本体2の下部における吸気入口部7より吸入さ
れ、重力方向に多数平行に配置された水膜形成シート1
8の間を通って上昇し、上部の吸気出口部8よりダクト
9を通って排出し、図示しない空気圧縮機に導入され
る。次に図3において、冷却水供給部3を構成する管体
6のスリット部25から流出する冷却水は、水膜形成シ
ート18の表面(両面)を薄い水膜状に流下する間に、
上昇する吸気101と向流的に直接接触して熱交換さ
れ、下部の冷却水回収部4に回収される。
Next, referring to FIG.
Is a water film forming sheet 1 which is sucked through an intake port 7 at a lower portion of the apparatus main body 2 and is arranged in a large number in parallel with the direction of gravity.
8, and is discharged from the upper intake outlet 8 through the duct 9 and introduced into an air compressor (not shown). Next, in FIG. 3, the cooling water flowing out of the slit portion 25 of the tube 6 constituting the cooling water supply unit 3 flows down the surface (both surfaces) of the water film forming sheet 18 into a thin water film.
The heat is exchanged in direct contact with the rising intake air 101 in a countercurrent manner, and is recovered by the lower cooling water recovery unit 4.

【0018】なお、冷却水と熱交換して冷却される吸気
101と冷却水の境界層内の温度は露点以下の状態にな
り、それによって細かい液滴(ミスト)が生成する。し
かしこのミストの大部分は冷却水の水膜内に取り込まれ
て一緒に流下し、冷却水回収部4に回収されるので、フ
ィンチューブ式の熱交換器の場合のように結露水が吸気
の同伴して下流側に溜まるという問題は起こらない。な
おミストの一部は吸気に同伴され、空気圧縮器を経て燃
焼装置に導入されるが、ミストはそこで加熱膨張してタ
ービンの出力を上昇させるという効果を生じる。
The temperature in the boundary layer between the intake air 101 and the cooling water, which is cooled by heat exchange with the cooling water, is lower than the dew point, whereby fine droplets (mist) are generated. However, most of the mist is taken into the water film of the cooling water, flows down together, and is collected by the cooling water recovery unit 4, and condensed water is removed from the intake air as in the case of the fin tube type heat exchanger. The problem of accumulating on the downstream side is not caused. A part of the mist is entrained in the intake air and is introduced into the combustion device through the air compressor. The mist is heated and expanded there, and has an effect of increasing the output of the turbine.

【0019】図4は図3の変形例を示す部分的な縦断面
図であり、図3と同じ部分には同一符号が付されてい
る。この例では水膜形成シート18の上部が一対のL型
アングルからなる細長い支持部材19により支持され
る。すなわち各支持部材19の縦片19aにはその長手
方向に沿って所定間隔で複数のボルト孔が設けられ、水
膜形成シート18の上部がその縦片19a間に配置さ
れ、縦片19aの各ボルト孔に挿通したボルト21、座
金22およびナット23で縦片19aと共に固定され
る。なお支持部材19は図示しない装置本体に取り付け
られる。
FIG. 4 is a partial vertical sectional view showing a modification of FIG. 3, and the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. In this example, the upper part of the water film forming sheet 18 is supported by an elongated supporting member 19 composed of a pair of L-shaped angles. That is, a plurality of bolt holes are provided in the vertical piece 19a of each support member 19 at predetermined intervals along the longitudinal direction, the upper portion of the water film forming sheet 18 is arranged between the vertical pieces 19a, and each of the vertical pieces 19a It is fixed together with the vertical piece 19a by the bolt 21, the washer 22 and the nut 23 inserted into the bolt holes. Note that the support member 19 is attached to an apparatus body (not shown).

【0020】冷却水供給部3は水膜形成シート18の上
部両側に設けた一対の横長の管体6とその長手方向に沿
って、且つ水膜形成シート18に対向して形成された細
長いスリット部20を有し、各スリット部20から冷却
水が水膜形成シート18の上部両面に供給されるように
なっている。なおスリット部20の代わりに多数のノズ
ル孔を設けてもよい。そして、管体6のスリット部25
から流出する冷却水は、水膜形成シート18の表面(両
面)を薄い水膜状に流下する間に、上昇する吸気101
と向流的に直接接触して熱交換され、図示しない冷却水
回収部4に回収される。なお、上記の熱交換器1を構成
する装置本体や冷却水供給部3などの材料は、圧力、温
度的な条件や伝熱率などに特に制限されないので、安価
な材料、例えば硬質塩化ビニルや薄い鋼板、鋼管などを
使用できる。
The cooling water supply unit 3 includes a pair of horizontally long pipes 6 provided on both upper sides of the water film forming sheet 18 and an elongated slit formed along the longitudinal direction thereof and opposed to the water film forming sheet 18. The cooling water is supplied from the slits 20 to both upper surfaces of the water film forming sheet 18. Note that a large number of nozzle holes may be provided instead of the slit portions 20. And the slit part 25 of the tube body 6
The cooling water flowing out of the water film 101 rises while flowing down the surface (both surfaces) of the water film forming sheet 18 into a thin water film.
Heat is exchanged by direct contact in countercurrent with the cooling water, and the heat is recovered by a cooling water recovery unit 4 (not shown). In addition, since the material of the apparatus main body and the cooling water supply unit 3 that constitute the heat exchanger 1 is not particularly limited to pressure, temperature conditions, heat transfer coefficient, and the like, inexpensive materials such as hard vinyl chloride and Thin steel plates, steel pipes, etc. can be used.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上のように本発明のガスタービン装置
の吸気冷却用熱交換器によれば、従来のように複雑な構
造のフィン・チューブを使用しないので、構造が簡単に
なりコストを低くできる。しかも冷却水が重力方向に配
置された水拡散性又は濡れ性もしくは水吸収性の良い表
面を有する水膜形成シートにおけるその表面を、枝分か
れすることなく薄い水膜状に均一に流下し、その間に吸
気と直接接触するので、高い熱交換効率で吸気を冷却す
ることができる。そのため、少ない冷却水量で大量の吸
気を冷却できる。
As described above, according to the heat exchanger for cooling the intake air of the gas turbine apparatus of the present invention, the fin tube having a complicated structure is not used unlike the conventional one, so that the structure is simplified and the cost is reduced. it can. Moreover, the cooling water flows down uniformly on the surface of the water film forming sheet having a surface with good water diffusibility or wettability or water absorbability arranged in the direction of gravity in a thin water film shape without branching. Since it is in direct contact with the intake air, the intake air can be cooled with high heat exchange efficiency. Therefore, a large amount of intake air can be cooled with a small amount of cooling water.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の熱交換器を使用してガスタービン装置
の吸気を冷却するプロセスフロー図。
FIG. 1 is a process flow diagram for cooling the intake air of a gas turbine device using the heat exchanger of the present invention.

【図2】図1における熱交換器1の模式的な斜視図。FIG. 2 is a schematic perspective view of the heat exchanger 1 in FIG.

【図3】図2に示す冷却水供給部3と水膜形成シート1
8の1例を具体的に示す縦断面図。
FIG. 3 shows a cooling water supply unit 3 and a water film forming sheet 1 shown in FIG.
8 is a longitudinal sectional view specifically showing an example of FIG.

【図4】図3の変形例を示す部分的な縦断面図。FIG. 4 is a partial vertical sectional view showing a modification of FIG. 3;

【図5】従来から採用されている吸気冷却方式を採用し
たガスタービン装置を説明するプロセスフロー図。
FIG. 5 is a process flow chart for explaining a gas turbine device adopting a conventionally adopted intake air cooling system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱交換器 2 装置本体 3 冷却水供給部 4 冷却水回収部 5 供給配管 6 管体 7 吸気入口部 8 吸気出口部 9 ダクト 10 冷却水排出管 11 受水槽 12 連結配管 13 ポンプ 14 氷蓄熱槽 15 シャワーノズル 16 氷 17 ポンプ 18 水膜形成シート 19 支持部材 19a 縦片 19b 横片 19c 貫通孔 20 スリット部 21 ボルト 22 座金 23 ナット 24 隙間保持片 25 間隙部 26 水膜 27 錘体 28 底部 29 振止部 30 冷却水 101 吸気 102 熱交換器 103 冷却水配管 104 空気圧縮機 105 燃焼装置 106 配管 107 ガスタービン 108 発電機 109 排ガスボイラ 110 加熱配管 111 煙突 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchanger 2 Device main body 3 Cooling water supply part 4 Cooling water recovery part 5 Supply pipe 6 Pipe 7 Intake inlet part 8 Intake outlet part 9 Duct 10 Cooling water discharge pipe 11 Water receiving tank 12 Connecting pipe 13 Pump 14 Ice heat storage tank Reference Signs List 15 shower nozzle 16 ice 17 pump 18 water film forming sheet 19 support member 19a vertical piece 19b horizontal piece 19c through hole 20 slit part 21 bolt 22 washer 23 nut 24 gap holding piece 25 gap part 26 water film 27 weight body 28 bottom 29 vibration Stop part 30 Cooling water 101 Intake air 102 Heat exchanger 103 Cooling water pipe 104 Air compressor 105 Combustion device 106 Pipe 107 Gas turbine 108 Generator 109 Exhaust gas boiler 110 Heating pipe 111 Chimney

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガスタービン装置の吸気を冷却水と熱交
換して冷却する熱交換器において、 装置本体2内に重力方向に配置された繊維状もしくは網
状のシート材からなる水拡散性又は濡れ性もしくは水吸
収性のよい表面を有する水膜形成シート18と、 水膜形成シート18の上部表面に冷却水を供給する冷却
水供給部3と、 水膜形成シート18の表面を流下する冷却水を回収する
冷却水回収部4とを備え、 装置本体2内に導入される吸気101が水膜形成シート
18の表面を水膜状に流下する冷却水と直接接触して熱
交換するように構成したことを特徴とするガスタービン
装置の吸気冷却用熱交換器。
1. A heat exchanger for cooling an air intake of a gas turbine device by exchanging heat with cooling water, comprising: a water-diffusible or wet material comprising a fibrous or net-like sheet material disposed in a device body 2 in the direction of gravity. Film forming sheet 18 having a surface having good water absorption or water absorption, cooling water supply unit 3 for supplying cooling water to the upper surface of water film forming sheet 18, cooling water flowing down the surface of water film forming sheet 18 And a cooling water recovery unit 4 for recovering the water, wherein the air intake 101 introduced into the apparatus main body 2 is directly in contact with the cooling water flowing down on the surface of the water film forming sheet 18 in the form of a water film to exchange heat. A heat exchanger for cooling intake air of a gas turbine device, characterized in that:
【請求項2】 冷却水供給部3が水平方向に配置された
管体6と、その長手方向に沿って形成されたスリット部
20とを有し、 水膜形成シート18の上部が前記スリット部20を通し
て管体6内に延長され、そのスリット部20と水膜形成
シート18の両面間にそれぞれ冷却水の流出する間隙部
25が形成される請求項1に記載されたガスタービン装
置の吸気冷却用熱交換器。
2. A cooling water supply section 3 has a pipe 6 arranged in a horizontal direction and a slit section 20 formed along the longitudinal direction thereof. 2. A gas turbine apparatus according to claim 1, wherein gaps are formed between the slit and the water film forming sheet. For heat exchanger.
【請求項3】 間隙部25のスリット部20と水膜形成
シート18との間に、複数の隙間保持片24がその水膜
形成シート18の長手方向に沿って離間して配置された
請求項2に記載されたガスタービン装置の吸気冷却用熱
交換器。
3. A plurality of gap holding pieces 24 are arranged between the slit section 20 of the gap section 25 and the water film forming sheet 18 along the longitudinal direction of the water film forming sheet 18. 3. The heat exchanger for cooling an intake air of a gas turbine device described in 2.
【請求項4】 冷却水供給部3が水膜形成シート18の
上部両側に設けた一対の横長の管体6とその長手方向に
沿って形成されたスリット部20もしくは多数のノズル
孔を有し、各スリット部20もしくは多数のノズル孔か
ら冷却水が水膜形成シート18の上部両面に供給される
ようにした請求項1に記載のガスタービン装置の吸気冷
却用熱交換器。
4. The cooling water supply unit 3 has a pair of horizontally long pipes 6 provided on both upper sides of a water film forming sheet 18 and slits 20 or a number of nozzle holes formed along the longitudinal direction thereof. The heat exchanger for cooling an intake gas of a gas turbine device according to claim 1, wherein cooling water is supplied to both upper surfaces of the water film forming sheet (18) from each slit portion (20) or a number of nozzle holes.
【請求項5】 水膜形成シート18の下部に錘体27を
取り付けることにより、水膜形成シート18を重力方向
に張架するようにした請求項1〜請求項4のいずれかに
記載のガスタービン装置の吸気冷却用熱交換器。
5. The gas according to claim 1, wherein a weight 27 is attached to a lower portion of the water film forming sheet 18 so as to stretch the water film forming sheet 18 in the direction of gravity. Heat exchanger for cooling the intake of turbine equipment.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009047169A (en) * 2007-08-22 2009-03-05 General Electric Co <Ge> Apparatus and method for evaporation cooling of pressurized intake of gas turbine engine
JP2012037228A (en) * 2010-08-09 2012-02-23 General Electric Co <Ge> Heat exchanger media pad for gas turbine

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