JP2001020755A - 排気再循環型ガスタービン設備及びそのガスタービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備 - Google Patents
排気再循環型ガスタービン設備及びそのガスタービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】構成簡単かつ排気を再循環させる設備の体格を
増すことなく、排気ガスと新鮮外気とを均一に混合させ
て圧縮機に供給することができ、排気再循環型ガスター
ビンの安定運転を図ることが可能な再循環型ガスタービ
ン設備を提供する。 【解決手段】フィルタ１１を介して取り入れた燃焼用空
気を圧縮する圧縮機１と、この圧縮機により圧縮された
空気を燃料とともに燃焼させ、ガスタービンに高温高圧
のガスを供給する燃焼装置２０と、ガスタービン駆動後
の排気ガスの一部を取り出し前記圧縮機の空気取り入れ
側に供給する排ガス再循環ダクト１０とを備え、排気ガ
スの一部を、新鮮外気と混合させて再度ガスタービン燃
焼用空気として用いるように形成されている排気再循環
型ガスタービン設備において、前記排ガス再循環ダクト
１０の排ガス供給口を、前記フィルタ１１の上流側に連
結するようにした。
増すことなく、排気ガスと新鮮外気とを均一に混合させ
て圧縮機に供給することができ、排気再循環型ガスター
ビンの安定運転を図ることが可能な再循環型ガスタービ
ン設備を提供する。 【解決手段】フィルタ１１を介して取り入れた燃焼用空
気を圧縮する圧縮機１と、この圧縮機により圧縮された
空気を燃料とともに燃焼させ、ガスタービンに高温高圧
のガスを供給する燃焼装置２０と、ガスタービン駆動後
の排気ガスの一部を取り出し前記圧縮機の空気取り入れ
側に供給する排ガス再循環ダクト１０とを備え、排気ガ
スの一部を、新鮮外気と混合させて再度ガスタービン燃
焼用空気として用いるように形成されている排気再循環
型ガスタービン設備において、前記排ガス再循環ダクト
１０の排ガス供給口を、前記フィルタ１１の上流側に連
結するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気再循環型ガスタ
ービン設備およびそのガスタービン設備を備えたコンバ
インドサイクル発電設備に関するものである。
ービン設備およびそのガスタービン設備を備えたコンバ
インドサイクル発電設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に、発電用などに用いられるガ
スタービンでは、燃焼用の空気は、外部からフィルタな
どを通して塵芥を取除いてから圧縮機に取入れられ、こ
の圧縮機で所定の圧力に圧縮され燃焼器に送られるよう
に形成されている。そしてこの燃焼用空気は、燃焼器内
で燃焼され高温高圧のガスとなりガスタービンのロータ
を駆動する。
スタービンでは、燃焼用の空気は、外部からフィルタな
どを通して塵芥を取除いてから圧縮機に取入れられ、こ
の圧縮機で所定の圧力に圧縮され燃焼器に送られるよう
に形成されている。そしてこの燃焼用空気は、燃焼器内
で燃焼され高温高圧のガスとなりガスタービンのロータ
を駆動する。
【０００３】ガスタービンで仕事をした空気は、排気ガ
スとなってガスタービンから排出され、排気ダクトを介
して煙突から大気中へ放出される。この排気ガスは、多
量の熱エネルギーを有しており、これを有効利用するた
め最近では、コンバインドサイクル発電設備が用いられ
る。排熱回収型と呼ばれるコンバインドサイクル発電設
備は、排ガスを排熱回収ボイラでボイラ給水と熱交換し
てから排出し、このとき、排ガスにより加熱されたボイ
ラ給水は、蒸気となって蒸気タービンに供給され、発電
に利用される。
スとなってガスタービンから排出され、排気ダクトを介
して煙突から大気中へ放出される。この排気ガスは、多
量の熱エネルギーを有しており、これを有効利用するた
め最近では、コンバインドサイクル発電設備が用いられ
る。排熱回収型と呼ばれるコンバインドサイクル発電設
備は、排ガスを排熱回収ボイラでボイラ給水と熱交換し
てから排出し、このとき、排ガスにより加熱されたボイ
ラ給水は、蒸気となって蒸気タービンに供給され、発電
に利用される。
【０００４】また、排気再燃型と呼ばれるコンバインド
サイクル発電設備では、排ガスをボイラの燃焼用空気と
して用いてから排出するようにしている。このボイラで
も同様に蒸気が生成され、この蒸気を蒸気タービンに供
給することにより、発電に利用するものである。
サイクル発電設備では、排ガスをボイラの燃焼用空気と
して用いてから排出するようにしている。このボイラで
も同様に蒸気が生成され、この蒸気を蒸気タービンに供
給することにより、発電に利用するものである。
【０００５】いずれの場合でも、排熱が有効に利用さ
れ、プラント全体の熱効率の向上を図ることが可能とな
る。しかし、全ての運転条件で高い効率が望めるわけで
はなく、例えば電力負荷が低減した場合などには、ガス
タービンの出力も低下するように制御されるので、ガス
タービンの出力が抑えられると、排ガスの温度も低下す
ることになり、前述したタービン駆動用の蒸気を十分生
成することができず、この場合にはプラント効率が悪化
することになる。
れ、プラント全体の熱効率の向上を図ることが可能とな
る。しかし、全ての運転条件で高い効率が望めるわけで
はなく、例えば電力負荷が低減した場合などには、ガス
タービンの出力も低下するように制御されるので、ガス
タービンの出力が抑えられると、排ガスの温度も低下す
ることになり、前述したタービン駆動用の蒸気を十分生
成することができず、この場合にはプラント効率が悪化
することになる。
【０００６】一方、本発明の属する排気再循環型と呼ば
れるガスタービン設備では、ガスタービンから排出され
る排ガスの一部を、ガスタービンの吸気側に戻してや
り、新鮮外気と混合させてから圧縮機に供給するので、
ガスタービンの出力変動を押さえることができる。例え
ば、特開昭６４−４５９２４号公報によれば、ガスター
ビン吸気温度の変動に起因するガスタービン出力の変動
を、ガスタービンの排気ガスを吸気に混合することで吸
気温度を一定とし、その変動を押さえることで、効率的
な設備運用ができるとしている。
れるガスタービン設備では、ガスタービンから排出され
る排ガスの一部を、ガスタービンの吸気側に戻してや
り、新鮮外気と混合させてから圧縮機に供給するので、
ガスタービンの出力変動を押さえることができる。例え
ば、特開昭６４−４５９２４号公報によれば、ガスター
ビン吸気温度の変動に起因するガスタービン出力の変動
を、ガスタービンの排気ガスを吸気に混合することで吸
気温度を一定とし、その変動を押さえることで、効率的
な設備運用ができるとしている。
【０００７】また、特開平７−３４９００号公報によれ
ば、排気再循環型ガスタービンを用いたコンバインドサ
イクルプラントでは、部分負荷運転の場合でも、運転状
況に合わせて、排気の再循環量を制御することで、排気
ガス温度を十分高温に保つことができ、プラント効率の
悪化を抑制し、さらに蒸気タービン系統の出力安定化に
より制御性が向上するとしている。
ば、排気再循環型ガスタービンを用いたコンバインドサ
イクルプラントでは、部分負荷運転の場合でも、運転状
況に合わせて、排気の再循環量を制御することで、排気
ガス温度を十分高温に保つことができ、プラント効率の
悪化を抑制し、さらに蒸気タービン系統の出力安定化に
より制御性が向上するとしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように排気再循環
型ガスタービン設備は、効率的な設備運用が可能なので
あるが、しかしこの排気再循環型ガスタービンに関して
は、前述した公知例も含め、その具体的な機器構成およ
び機器配置に関しては示されていない。最新のコンバイ
ンドサイクル発電設備で用いられるガスタービンを例に
とれば、その排気ガスは、ガスタービン出口で６００
℃、排熱回収型コンバインドサイクルの排熱回収ボイラ
出口で１００℃程度の温度を有しており、自然状態の外
気とは温度差が大きく、また排気に含まれる酸素濃度に
ついては、通常１３〜１５％程度であり、自然状態の外
気の酸素濃度２１％とは異なっている。
型ガスタービン設備は、効率的な設備運用が可能なので
あるが、しかしこの排気再循環型ガスタービンに関して
は、前述した公知例も含め、その具体的な機器構成およ
び機器配置に関しては示されていない。最新のコンバイ
ンドサイクル発電設備で用いられるガスタービンを例に
とれば、その排気ガスは、ガスタービン出口で６００
℃、排熱回収型コンバインドサイクルの排熱回収ボイラ
出口で１００℃程度の温度を有しており、自然状態の外
気とは温度差が大きく、また排気に含まれる酸素濃度に
ついては、通常１３〜１５％程度であり、自然状態の外
気の酸素濃度２１％とは異なっている。
【０００９】一方、ガスタービンに燃焼用空気を供給す
る圧縮機は、吸気ダクト内を通って吸い込まれる燃焼用
空気に局所的な物理状態量のばらつき、特に温度の不均
一な分布があると不安定な運転状態になる。したがっ
て、安定運転のためには、通常、圧縮機入口における局
所的な温度のばらつきは２℃程度に抑える必要がある。
る圧縮機は、吸気ダクト内を通って吸い込まれる燃焼用
空気に局所的な物理状態量のばらつき、特に温度の不均
一な分布があると不安定な運転状態になる。したがっ
て、安定運転のためには、通常、圧縮機入口における局
所的な温度のばらつきは２℃程度に抑える必要がある。
【００１０】しかしながら、排気再循環型ガスタービン
設備においては、ガスタービン排気ガスと自然状態の外
気という、圧力、温度、組成比の異なる２種類の気体を
混合して燃焼用空気として圧縮機に供給しなければなら
ない。一般に、ガスタービン排気ガスと外気との温度差
は、排熱回収ボイラ出口から排気ガスを導いた場合で数
十℃、ガスタービン出口から導いた場合では５００℃以
上もあるため、単にこれら２種類の気体を合流させただ
けでは温度分布が極端に不均一になり、ガスタービンの
運転上非常に危険である。
設備においては、ガスタービン排気ガスと自然状態の外
気という、圧力、温度、組成比の異なる２種類の気体を
混合して燃焼用空気として圧縮機に供給しなければなら
ない。一般に、ガスタービン排気ガスと外気との温度差
は、排熱回収ボイラ出口から排気ガスを導いた場合で数
十℃、ガスタービン出口から導いた場合では５００℃以
上もあるため、単にこれら２種類の気体を合流させただ
けでは温度分布が極端に不均一になり、ガスタービンの
運転上非常に危険である。
【００１１】なお、特開平７−３４９００号公報によれ
ば、排熱回収型コンバインドサイクルの部分負荷運転時
に、排熱回収ボイラの出口から排気ガスを導くとする
と、５０％負荷時で約２割、３０％負荷時では３割程度
の排気ガスを再循環させることが、排熱回収ボイラなら
びに蒸気タービンの出力安定化およびプラント熱効率向
上のために必要であるとしている。
ば、排熱回収型コンバインドサイクルの部分負荷運転時
に、排熱回収ボイラの出口から排気ガスを導くとする
と、５０％負荷時で約２割、３０％負荷時では３割程度
の排気ガスを再循環させることが、排熱回収ボイラなら
びに蒸気タービンの出力安定化およびプラント熱効率向
上のために必要であるとしている。
【００１２】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、構成簡単かつ排気を再循環させる
設備の体格を増すことなく、排気ガスと新鮮外気とを均
一に混合させて圧縮機に供給することができ、排気再循
環型ガスタービンの安定運転を図ることが可能なこの種
の再循環型ガスタービン設備を提供することにある。
目的とするところは、構成簡単かつ排気を再循環させる
設備の体格を増すことなく、排気ガスと新鮮外気とを均
一に混合させて圧縮機に供給することができ、排気再循
環型ガスタービンの安定運転を図ることが可能なこの種
の再循環型ガスタービン設備を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、フィ
ルタを介して取り入れた燃焼用空気を圧縮する圧縮機
と、この圧縮機により圧縮された空気を燃料とともに燃
焼させ、ガスタービンに高温高圧のガスを供給する燃焼
装置と、ガスタービン駆動後の排気ガスの一部を取り出
し前記圧縮機の空気取り入れ側に供給する排ガス再循環
ダクトとを備え、排気ガスの一部を、新鮮外気と混合さ
せて再度ガスタービン燃焼用空気として用いるように形
成されている排気再循環型ガスタービン設備において、
前記排ガス再循環ダクトの排ガス供給口を、前記フィル
タの上流側に連結するようにし所期の目的を達成するよ
うにしたものである。
ルタを介して取り入れた燃焼用空気を圧縮する圧縮機
と、この圧縮機により圧縮された空気を燃料とともに燃
焼させ、ガスタービンに高温高圧のガスを供給する燃焼
装置と、ガスタービン駆動後の排気ガスの一部を取り出
し前記圧縮機の空気取り入れ側に供給する排ガス再循環
ダクトとを備え、排気ガスの一部を、新鮮外気と混合さ
せて再度ガスタービン燃焼用空気として用いるように形
成されている排気再循環型ガスタービン設備において、
前記排ガス再循環ダクトの排ガス供給口を、前記フィル
タの上流側に連結するようにし所期の目的を達成するよ
うにしたものである。
【００１４】また本発明は、吸気ダクト内に配置された
フィルタを介して取り入れた燃焼用空気を圧縮する圧縮
機と、この圧縮機により圧縮された空気を燃料とともに
燃焼させ、ガスタービンに高温高圧のガスを供給する燃
焼装置と、ガスタービン駆動後の排気ガスの一部を取り
出し前記圧縮機の空気取り入れ側に供給する排ガス再循
環ダクトとを備え、排気ガスの一部を、新鮮外気と混合
させて再度ガスタービン燃焼用空気として用いるように
形成されている排気再循環型ガスタービン設備におい
て、前記フィルタを収納している吸気ダクトおよび前記
排ガス再循環ダクトを、ガスタービンの載置床面より下
方部に設けるとともに、前記排ガス再循環ダクトの吸気
ダクト側への排ガス供給口を、前記フィルタの上流側に
連結するようにしたものである。
フィルタを介して取り入れた燃焼用空気を圧縮する圧縮
機と、この圧縮機により圧縮された空気を燃料とともに
燃焼させ、ガスタービンに高温高圧のガスを供給する燃
焼装置と、ガスタービン駆動後の排気ガスの一部を取り
出し前記圧縮機の空気取り入れ側に供給する排ガス再循
環ダクトとを備え、排気ガスの一部を、新鮮外気と混合
させて再度ガスタービン燃焼用空気として用いるように
形成されている排気再循環型ガスタービン設備におい
て、前記フィルタを収納している吸気ダクトおよび前記
排ガス再循環ダクトを、ガスタービンの載置床面より下
方部に設けるとともに、前記排ガス再循環ダクトの吸気
ダクト側への排ガス供給口を、前記フィルタの上流側に
連結するようにしたものである。
【００１５】またこの場合、前記フィルタを方形に形成
するとともに、フィルタの四方向の側面のうち、ガスタ
ービン軸と直角な一側面が、前記圧縮機に燃焼用空気を
供給する吸気ダクトと連結される空気流出面をなし、か
つこの空気流出面と正対する一側面が、前記排ガス再循
環ダクトと連結される空気流入面をなし、かつガスター
ビン軸と平行な二つの側面が新鮮外気の流入面をなすよ
うに形成したものである。また、前記フィルタの後流側
のダクト内に、このダクトに支承された軸およびこの軸
に固定された平板状のルーバを設けるようにしたもので
ある。
するとともに、フィルタの四方向の側面のうち、ガスタ
ービン軸と直角な一側面が、前記圧縮機に燃焼用空気を
供給する吸気ダクトと連結される空気流出面をなし、か
つこの空気流出面と正対する一側面が、前記排ガス再循
環ダクトと連結される空気流入面をなし、かつガスター
ビン軸と平行な二つの側面が新鮮外気の流入面をなすよ
うに形成したものである。また、前記フィルタの後流側
のダクト内に、このダクトに支承された軸およびこの軸
に固定された平板状のルーバを設けるようにしたもので
ある。
【００１６】また、前記ルーバを、前記軸を中心に吸気
の流れる方向に対して角度が変えられるように、可動式
に形成したものである。また、前記ルーバを、吸気の流
れる方向に沿って複数個並設するようにしたものであ
る。また、前記ルーバを、吸気の流れを湾曲流とする曲
面形状を有するように形成したものである。また、前記
排気再循環ダクトの内部に、再循環排ガスの流量を調整
する再循環排ガス流量調整装置を設けるようにしたもの
である。また、前記排気再循環ダクトの側面に、新鮮外
気を取り入れる可動ルーバを設けるようにしたものであ
る。
の流れる方向に対して角度が変えられるように、可動式
に形成したものである。また、前記ルーバを、吸気の流
れる方向に沿って複数個並設するようにしたものであ
る。また、前記ルーバを、吸気の流れを湾曲流とする曲
面形状を有するように形成したものである。また、前記
排気再循環ダクトの内部に、再循環排ガスの流量を調整
する再循環排ガス流量調整装置を設けるようにしたもの
である。また、前記排気再循環ダクトの側面に、新鮮外
気を取り入れる可動ルーバを設けるようにしたものであ
る。
【００１７】また本発明は、フィルタ室を介して取り入
れた燃焼用空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮機により
圧縮された空気を燃料とともに燃焼させ、ガスタービン
に高温高圧のガスを供給する燃焼装置と、ガスタービン
駆動後の排気ガスの一部を取り出し前記圧縮機の空気取
り入れ側に供給する排ガス再循環ダクトとを備え、排気
ガスの一部を、新鮮外気と混合させて再度ガスタービン
燃焼用空気として用いるように形成されている排気再循
環型ガスタービン設備を備えたコンバインドサイクル発
電設備において、前記ガスタービンの吸気ダクトおよび
前記排ガス再循環ダクトを、ガスタービンの載置床面よ
り下方部に配置するとともに、前記フィルタ室を、前記
ガスタービンと前記コンバインドサイクルの排熱回収ボ
イラとを結ぶ排気ダクトの下部スペースに配置し、かつ
前記排ガス再循環ダクトの吸気ダクト側への排ガス供給
口を、前記フィルタ室に連結するようにしたものであ
る。
れた燃焼用空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮機により
圧縮された空気を燃料とともに燃焼させ、ガスタービン
に高温高圧のガスを供給する燃焼装置と、ガスタービン
駆動後の排気ガスの一部を取り出し前記圧縮機の空気取
り入れ側に供給する排ガス再循環ダクトとを備え、排気
ガスの一部を、新鮮外気と混合させて再度ガスタービン
燃焼用空気として用いるように形成されている排気再循
環型ガスタービン設備を備えたコンバインドサイクル発
電設備において、前記ガスタービンの吸気ダクトおよび
前記排ガス再循環ダクトを、ガスタービンの載置床面よ
り下方部に配置するとともに、前記フィルタ室を、前記
ガスタービンと前記コンバインドサイクルの排熱回収ボ
イラとを結ぶ排気ダクトの下部スペースに配置し、かつ
前記排ガス再循環ダクトの吸気ダクト側への排ガス供給
口を、前記フィルタ室に連結するようにしたものであ
る。
【００１８】すなわちこのように形成された排気再循環
型ガスタービン設備であると、排気ガスの一部を取り出
し圧縮機の空気取り入れ側に供給する排ガス再循環ダク
トの排ガス供給口が、前記フィルタの上流側に連結する
ように形成されているので、再循環排ガスと新鮮外気
は、フィルタを通過する際の混流作用により混合が促進
されて圧縮機に供給され、またこの場合の構成はフィル
タ部とダクトの配置構成だけで、その構成は単純なもの
であり、また特に設備の体格が大きくなることはなく、
したがって、構成簡単かつ再循環設備の体格を増すこと
なく、排気ガスと新鮮外気とを均一に混合した状態で圧
縮機に供給することができ、排気再循環型ガスタービン
の安定運転を図ることが可能となるのである。
型ガスタービン設備であると、排気ガスの一部を取り出
し圧縮機の空気取り入れ側に供給する排ガス再循環ダク
トの排ガス供給口が、前記フィルタの上流側に連結する
ように形成されているので、再循環排ガスと新鮮外気
は、フィルタを通過する際の混流作用により混合が促進
されて圧縮機に供給され、またこの場合の構成はフィル
タ部とダクトの配置構成だけで、その構成は単純なもの
であり、また特に設備の体格が大きくなることはなく、
したがって、構成簡単かつ再循環設備の体格を増すこと
なく、排気ガスと新鮮外気とを均一に混合した状態で圧
縮機に供給することができ、排気再循環型ガスタービン
の安定運転を図ることが可能となるのである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１にはその排気再循環型ガス
タービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備の
例が示されている。１が燃焼用空気を圧縮する圧縮機で
あり、２がガスタービン本体、８が蒸気タービン、３が
発電機、９が排熱回収ボイラ、６が煙突である。
発明を詳細に説明する。図１にはその排気再循環型ガス
タービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備の
例が示されている。１が燃焼用空気を圧縮する圧縮機で
あり、２がガスタービン本体、８が蒸気タービン、３が
発電機、９が排熱回収ボイラ、６が煙突である。
【００２０】一般にガスタービン設備は、圧縮機１とガ
スタービン本体２と発電機３からなるガスタービン装置
の他に、外部から新鮮外気を取入れる吸気室４と、吸気
室から圧縮機に燃焼用空気を送るための吸気ダクト５
と、ガスタービンから排出される排気ガスを煙突６まで
導く排気ダクト７などから構成される。排熱回収型のコ
ンバインドサイクル発電設備の場合、さらに、蒸気ター
ビン８と排熱回収ボイラ９が設置される。
スタービン本体２と発電機３からなるガスタービン装置
の他に、外部から新鮮外気を取入れる吸気室４と、吸気
室から圧縮機に燃焼用空気を送るための吸気ダクト５
と、ガスタービンから排出される排気ガスを煙突６まで
導く排気ダクト７などから構成される。排熱回収型のコ
ンバインドサイクル発電設備の場合、さらに、蒸気ター
ビン８と排熱回収ボイラ９が設置される。
【００２１】この排熱回収型のコンバインドサイクル発
電設備は、排熱回収ボイラ９から出たガスタービン排気
ガスを、排気ダクトの途中から連絡される排ガス再循環
ダクト１０によって、吸気室４に導く構造になってい
る。吸気室４には、周辺からの外気を取入れるため、こ
の外気に含まれる塵芥を吸気中から取除くためのフィル
タ１１が設置されている。
電設備は、排熱回収ボイラ９から出たガスタービン排気
ガスを、排気ダクトの途中から連絡される排ガス再循環
ダクト１０によって、吸気室４に導く構造になってい
る。吸気室４には、周辺からの外気を取入れるため、こ
の外気に含まれる塵芥を吸気中から取除くためのフィル
タ１１が設置されている。
【００２２】この図１および図２に示す実施例は、例え
ば、特開平４−１８７８３０に示されるようなタイプの
ガスタービンを用いたコンバインドサイクル発電設備に
適用した例であり、吸気室４は排気ダクト７の下に設置
されており、吸気室４から圧縮機１に燃焼用空気を導く
吸気ダクト５は、ガスタービンが載置される架台の下を
通っており、燃焼用空気は下方から圧縮機１に供給され
る。
ば、特開平４−１８７８３０に示されるようなタイプの
ガスタービンを用いたコンバインドサイクル発電設備に
適用した例であり、吸気室４は排気ダクト７の下に設置
されており、吸気室４から圧縮機１に燃焼用空気を導く
吸気ダクト５は、ガスタービンが載置される架台の下を
通っており、燃焼用空気は下方から圧縮機１に供給され
る。
【００２３】また吸気室４は、３方から燃焼用空気を取
入れる（勿論フィルタにも３方から入る）ものであり、
本発明ではこの内の一つ（空気流上流側）を再循環排気
の取入れ口としている。吸気室４に取入れられた新鮮外
気と再循環排気は、吸気室４に設置されているフィルタ
１１を通過する際の作用により混合が促進される。これ
を単に吸気ダクト５の途中に排ガス再循環ダクト１０を
連結した場合と比べたものが図３および図４である。
入れる（勿論フィルタにも３方から入る）ものであり、
本発明ではこの内の一つ（空気流上流側）を再循環排気
の取入れ口としている。吸気室４に取入れられた新鮮外
気と再循環排気は、吸気室４に設置されているフィルタ
１１を通過する際の作用により混合が促進される。これ
を単に吸気ダクト５の途中に排ガス再循環ダクト１０を
連結した場合と比べたものが図３および図４である。
【００２４】図３に示されているように、吸気ダクト５
を単に排ガス再循環ダクト１０に連結しただけでは、新
鮮外気と再循環排気は均一に混合されることなく圧縮機
１に吸い込まれ、圧縮機ならびにガスタービンが不安定
な状態となり、非常に危険である。一方、図１および図
４に示す本発明の実施例では、フィルタ１１の複雑な構
造の中を通過することで、吸気の流れが激しい乱流状態
になり、新鮮外気と再循環排気の混合が容易になされ
る。また、吸気室４は、吸気の最上流部であることか
ら、混合のために必要な距離を最も長くとることがで
き、それだけ混合が進行し、吸気温度の均一化が図れる
という効果がある。
を単に排ガス再循環ダクト１０に連結しただけでは、新
鮮外気と再循環排気は均一に混合されることなく圧縮機
１に吸い込まれ、圧縮機ならびにガスタービンが不安定
な状態となり、非常に危険である。一方、図１および図
４に示す本発明の実施例では、フィルタ１１の複雑な構
造の中を通過することで、吸気の流れが激しい乱流状態
になり、新鮮外気と再循環排気の混合が容易になされ
る。また、吸気室４は、吸気の最上流部であることか
ら、混合のために必要な距離を最も長くとることがで
き、それだけ混合が進行し、吸気温度の均一化が図れる
という効果がある。
【００２５】また、排ガス再循環ダクト１０を吸気室４
に連結したことにより、再循環排気から塵芥を取除くた
めのフィルタを、外気から塵芥を取除くためのフィルタ
と同様に、吸気室４内に設置することが可能となる。
に連結したことにより、再循環排気から塵芥を取除くた
めのフィルタを、外気から塵芥を取除くためのフィルタ
と同様に、吸気室４内に設置することが可能となる。
【００２６】また、排ガス再循環ダクト１０は排熱回収
ボイラ９の下を通して、吸気室４に連絡することで、ダ
クトルートのシンプル化により、圧力損失の抑制効果が
期待されるとともに、配置スペースを有効に利用するこ
とができ、ガスタービン設備や排熱回収ボイラ９のメン
テナンス性が向上する。さらに、排ガス再循環ダクト１
０を排熱回収ボイラ９の下に設置する場合、両者を一体
構造とすることで、据付け作業の省力化、簡略化を図る
ことができる。
ボイラ９の下を通して、吸気室４に連絡することで、ダ
クトルートのシンプル化により、圧力損失の抑制効果が
期待されるとともに、配置スペースを有効に利用するこ
とができ、ガスタービン設備や排熱回収ボイラ９のメン
テナンス性が向上する。さらに、排ガス再循環ダクト１
０を排熱回収ボイラ９の下に設置する場合、両者を一体
構造とすることで、据付け作業の省力化、簡略化を図る
ことができる。
【００２７】図５は、本発明を、ガスタービンの側方か
ら吸気するタイプの設備に適用した場合の例である。図
１および図２に示したような、下方から吸気するタイプ
に適用した場合に比べると、配置スペースのメリットは
少なくなるが、ガスタービン排気と外気の混合効果は、
同様に期待できる。
ら吸気するタイプの設備に適用した場合の例である。図
１および図２に示したような、下方から吸気するタイプ
に適用した場合に比べると、配置スペースのメリットは
少なくなるが、ガスタービン排気と外気の混合効果は、
同様に期待できる。
【００２８】図６は、さらに確実に新鮮外気と再循環排
気とを混合するために、吸気ダクト５内にルーバ１２を
取付けたものである。吸気室４に設置されるフィルタ１
１には様々なタイプが有ることから、フィルタを通すこ
とだけでは必ずしも十分な混合効果を得られないことも
ある。このような場合に、吸気ダクト５内にルーバ１２
を取り付けて、吸気の流れを変化させることにより、新
鮮外気と再循環排気の混合を促進することができる。こ
のルーバ１２は、図７に示されているように、必要に応
じて列状に配置したり、周期的に角度を変化させてもよ
い。
気とを混合するために、吸気ダクト５内にルーバ１２を
取付けたものである。吸気室４に設置されるフィルタ１
１には様々なタイプが有ることから、フィルタを通すこ
とだけでは必ずしも十分な混合効果を得られないことも
ある。このような場合に、吸気ダクト５内にルーバ１２
を取り付けて、吸気の流れを変化させることにより、新
鮮外気と再循環排気の混合を促進することができる。こ
のルーバ１２は、図７に示されているように、必要に応
じて列状に配置したり、周期的に角度を変化させてもよ
い。
【００２９】また、再循環排ガス量は、プラント運転状
況により適切に制御する必要がある。負荷が高く、定格
出力で運転する必要がある場合には、通常のガスタービ
ンと同じように、吸気全体を新鮮外気から取入れること
が望ましい。
況により適切に制御する必要がある。負荷が高く、定格
出力で運転する必要がある場合には、通常のガスタービ
ンと同じように、吸気全体を新鮮外気から取入れること
が望ましい。
【００３０】図８は、図１および図５に示した排気再循
環型ガスタービンによるコンバインドサイクル発電設備
において、再循環ダクト１０の側面に、可動式のルーバ
１３を設け、必要に応じて新鮮外気を取入れることがで
きるようにしたものである。
環型ガスタービンによるコンバインドサイクル発電設備
において、再循環ダクト１０の側面に、可動式のルーバ
１３を設け、必要に応じて新鮮外気を取入れることがで
きるようにしたものである。
【００３１】また図９は、再循環ダクト１０内に設けら
れたダンパ（再循環排ガス流量調整装置）１４を示した
もので、ダンパ開度を調節することで、排気ガスの再循
環量を制御する。これらルーバおよびダンパの作用によ
り、負荷に応じた適切な再循環排ガス量を供給すること
ができ、１００％負荷の場合には、ダンパ１４を完全に
閉鎖する一方で、ルーバ１３を全開にすることで、吸気
に伴う圧力損失を軽減し、ガスタービンの出力低下を抑
制することができる。
れたダンパ（再循環排ガス流量調整装置）１４を示した
もので、ダンパ開度を調節することで、排気ガスの再循
環量を制御する。これらルーバおよびダンパの作用によ
り、負荷に応じた適切な再循環排ガス量を供給すること
ができ、１００％負荷の場合には、ダンパ１４を完全に
閉鎖する一方で、ルーバ１３を全開にすることで、吸気
に伴う圧力損失を軽減し、ガスタービンの出力低下を抑
制することができる。
【００３２】以上説明してきたようにこのように形成さ
れたガスタービン設備であると、排ガス再循環ダクト１
０の排ガス供給口が、フィルタ１１の上流側に連結する
ように形成されているので、再循環排ガスと新鮮外気
は、フィルタ１１を通過する際の混流作用により混合が
促進されて圧縮機１に供給され、排気再循環型ガスター
ビンの安定運転を図ることが可能となるのである。また
この場合の構成はフィルタ１１部と再循環ダクト１０の
配置構成だけで、その構成は単純なものであり、また特
に設備の体格が増すことはないのである。
れたガスタービン設備であると、排ガス再循環ダクト１
０の排ガス供給口が、フィルタ１１の上流側に連結する
ように形成されているので、再循環排ガスと新鮮外気
は、フィルタ１１を通過する際の混流作用により混合が
促進されて圧縮機１に供給され、排気再循環型ガスター
ビンの安定運転を図ることが可能となるのである。また
この場合の構成はフィルタ１１部と再循環ダクト１０の
配置構成だけで、その構成は単純なものであり、また特
に設備の体格が増すことはないのである。
【００３３】また、本発明の実施例の一つとして、下方
吸気型ガスタービンに本発明を適用した場合、配置スペ
ースの有功活用、ダクトの圧力損失の抑制、据付け作業
の効率化などが図れるのである。
吸気型ガスタービンに本発明を適用した場合、配置スペ
ースの有功活用、ダクトの圧力損失の抑制、据付け作業
の効率化などが図れるのである。
【００３４】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、構成簡単かつ排気を再循環させる設備の体格を増す
ことなく、排気ガスと新鮮外気とを均一に混合させて圧
縮機に供給することができ、排気再循環型ガスタービン
の安定運転を図ることが可能なこの種の再循環型ガスタ
ービン設備を得ることができる。
ば、構成簡単かつ排気を再循環させる設備の体格を増す
ことなく、排気ガスと新鮮外気とを均一に混合させて圧
縮機に供給することができ、排気再循環型ガスタービン
の安定運転を図ることが可能なこの種の再循環型ガスタ
ービン設備を得ることができる。
【図１】本発明の再循環型ガスタービン設備を備えたコ
ンバインドサイクル発電設備の一実施例を示す側面図で
ある。
ンバインドサイクル発電設備の一実施例を示す側面図で
ある。
【図２】本発明の再循環型ガスタービン設備を備えたコ
ンバインドサイクル発電設備の一実施例を示す平面図で
ある。
ンバインドサイクル発電設備の一実施例を示す平面図で
ある。
【図３】再循環排気と新鮮外気の不均一混合状態を表し
た図である。
た図である。
【図４】再循環排気と新鮮外気の均一混合状態を表した
図である。
図である。
【図５】本発明の再循環型ガスタービン設備を備えたコ
ンバインドサイクル発電設備の他の実施例を示す平面図
である。
ンバインドサイクル発電設備の他の実施例を示す平面図
である。
【図６】吸気ダクトに取付けたルーバを表した図であ
る。
る。
【図７】ルーバを配列したときの吸気の流れを表した図
である。
である。
【図８】排ガス再循環ダクトに取付けたルーバを表した
図である。
図である。
【図９】排ガス再循環ダクトに取付けたダンパを表した
図である。
図である。
１…圧縮機、２…ガスタービン本体、３…発電機、４…
吸気室、５…吸気ダクト、６…煙突、７…排気ダクト、
８…蒸気タービン、９…排熱回収ボイラ、１０…排ガス
再循環ダクト、１１…フィルタ、１２…ルーバ、１３…
ルーバ、１４…ダンパ、１５…新鮮外気、１６…再循環
排気、１７…ガスタービン吸気、２０…ガスタービン燃
焼装置。
吸気室、５…吸気ダクト、６…煙突、７…排気ダクト、
８…蒸気タービン、９…排熱回収ボイラ、１０…排ガス
再循環ダクト、１１…フィルタ、１２…ルーバ、１３…
ルーバ、１４…ダンパ、１５…新鮮外気、１６…再循環
排気、１７…ガスタービン吸気、２０…ガスタービン燃
焼装置。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｃ 7/057 Ｆ０２Ｃ 7/057 Ｆ０２Ｍ 25/07 Ｆ０２Ｍ 25/07 Ｂ (72)発明者 久保 良文 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 立石 昭隆 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 3G062 AA00 BA00 BA04 CA07 GA01 GA21 3G081 BA02 BA11 BB00 BC07 BD00 DA21
Claims (10)
- 【請求項１】 フィルタを介して取り入れた燃焼用空気
を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された空気を
燃料とともに燃焼させ、ガスタービンに高温高圧のガス
を供給する燃焼装置と、ガスタービン駆動後の排気ガス
の一部を取り出し前記圧縮機の空気取り入れ側に供給す
る排ガス再循環ダクトとを備え、排気ガスの一部を、新
鮮外気と混合させて再度ガスタービン燃焼用空気として
用いるように形成されている排気再循環型ガスタービン
設備において、 前記排ガス再循環ダクトの排ガス供給口を、前記フィル
タの上流側に連結するようにしたことを特徴とする排気
再循環型ガスタービン設備。 - 【請求項２】 吸気ダクト内に配置されたフィルタを介
して取り入れた燃焼用空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮
機により圧縮された空気を燃料とともに燃焼させ、ガス
タービンに高温高圧のガスを供給する燃焼装置と、ガス
タービン駆動後の排気ガスの一部を取り出し前記圧縮機
の空気取り入れ側に供給する排ガス再循環ダクトとを備
え、排気ガスの一部を、新鮮外気と混合させて再度ガス
タービン燃焼用空気として用いるように形成されている
排気再循環型ガスタービン設備において、 前記フィルタを収納している吸気ダクトおよび前記排ガ
ス再循環ダクトを、ガスタービンの載置床面より下方部
に設けるとともに、前記排ガス再循環ダクトの吸気ダク
ト側への排ガス供給口を、前記フィルタの上流側に連結
するようにしたことを特徴とする排気再循環型ガスター
ビン設備。 - 【請求項３】 前記フィルタが方形に形成されるととも
に、フィルタの四方向の側面のうち、ガスタービン軸と
直角な一側面が、前記圧縮機に燃焼用空気を供給する吸
気ダクトと連結される空気流出面をなし、かつこの空気
流出面と正対する一側面が、前記排ガス再循環ダクトと
連結される空気流入面をなし、かつガスタービン軸と平
行な二つの側面が新鮮外気の流入面をなすように形成さ
れたものである請求項２記載の排気再循環型ガスタービ
ン設備。 - 【請求項４】 前記フィルタの後流側のダクト内に、該
ダクトを形成する対向する２面に支承された軸および該
軸に固定された平板状のルーバが設けられたものである
請求項２または３記載の排気再循環型ガスタービン設
備。 - 【請求項５】 前記ルーバが、前記軸を中心に吸気の流
れる方向に対して角度が変化させられるように、可動式
に形成されたものである請求項４記載の排気再循環型ガ
スタービン設備。 - 【請求項６】 前記ルーバが、吸気の流れる方向に沿っ
て複数個並設されたものである請求項４または５記載の
排気再循環型ガスタービン設備。 - 【請求項７】 前記ルーバが、吸気の流れを湾曲流とす
る曲面形状を有しているものである請求項４，５または
６記載の排気再循環型ガスタービン設備。 - 【請求項８】 前記排ガス再循環ダクトの内部に、再循
環排ガスの流量を調整する再循環排ガス流量調整装置を
設けたものである請求項１〜７いずれかの項に記載の排
気再循環型ガスタービン設備。 - 【請求項９】 前記排ガス再循環ダクトの側面に、新鮮
外気を取り入れる可動ルーバを設けたものである請求項
１〜７いずれかの項に記載の排気再循環型ガスタービン
設備。 - 【請求項１０】 フィルタ室を介して取り入れた燃焼用
空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された空
気を燃料とともに燃焼させ、ガスタービンに高温高圧の
ガスを供給する燃焼装置と、ガスタービン駆動後の排気
ガスの一部を取り出し前記圧縮機の空気取り入れ側に供
給する排ガス再循環ダクトとを備え、排気ガスの一部
を、新鮮外気と混合させて再度ガスタービン燃焼用空気
として用いるように形成されている排気再循環型ガスタ
ービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備にお
いて、 前記ガスタービンの吸気ダクトおよび前記排ガス再循環
ダクトを、ガスタービンの載置床面より下方部に配置す
るとともに、前記フィルタ室を、前記ガスタービンと前
記コンバインドサイクル発電設備の排熱回収ボイラとを
結ぶ排気ダクトの下部スペースに配置し、かつ前記排ガ
ス再循環ダクトの吸気ダクト側への排ガス供給口を、前
記フィルタ室に連結するようにしたことを特徴とする排
気再循環型ガスタービン設備を備えたコンバインドサイ
クル発電設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19311899A JP3716133B2 (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 排気再循環型ガスタービン設備及びそのガスタービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19311899A JP3716133B2 (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 排気再循環型ガスタービン設備及びそのガスタービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001020755A true JP2001020755A (ja) | 2001-01-23 |
| JP3716133B2 JP3716133B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=16302568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19311899A Expired - Fee Related JP3716133B2 (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 排気再循環型ガスタービン設備及びそのガスタービン設備を備えたコンバインドサイクル発電設備 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3716133B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005088103A1 (de) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Alstom Technology Ltd | Vorrichtung und verfahren zum erwärmen eines gasstroms |
| JP2009197797A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | General Electric Co <Ge> | タービンエンジンにおける排気ガス再循環（ｅｇｒ）用のシステム及び方法 |
| JP2013186123A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | General Electric Co <Ge> | 不活性ガスを用いた入口空気流測定のための方法及びシステム |
| CN103328786A (zh) * | 2011-01-24 | 2013-09-25 | 阿尔斯通技术有限公司 | 用于带有烟气再循环的燃气涡轮单元的混合元件 |
| RU2535186C1 (ru) * | 2013-05-17 | 2014-12-10 | Владимир Леонидович Письменный | Способ регулирования осевого компрессора в системе газотурбинного двигателя |
| JP2015036551A (ja) * | 2013-08-14 | 2015-02-23 | アルストム テクノロジー リミテッドＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ | ガスタービン発電プラントにおける改良されたインテーク配列 |
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| JP2021099198A (ja) * | 2019-12-23 | 2021-07-01 | 有限会社龍雅設備 | 排気ダクトおよび外気導入ユニット |
-
1999
- 1999-07-07 JP JP19311899A patent/JP3716133B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9863316B2 (en) | 2013-08-14 | 2018-01-09 | Ansaldo Energia Ip Uk Limited | Intake arrangement in gas turbine power plant |
| KR101525387B1 (ko) * | 2013-10-23 | 2015-06-03 | 대우조선해양 주식회사 | 가스터빈 환기 시스템 및 필터장치 |
| JP2021099198A (ja) * | 2019-12-23 | 2021-07-01 | 有限会社龍雅設備 | 排気ダクトおよび外気導入ユニット |
| JP7248298B2 (ja) | 2019-12-23 | 2023-03-29 | 有限会社龍雅設備 | 排気ダクトおよび外気導入ユニット |
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|---|---|
| JP3716133B2 (ja) | 2005-11-16 |
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