JP2001055929A - ガスタービン入口空気用の複合型水飽和−過飽和システムおよび方法 - Google Patents
ガスタービン入口空気用の複合型水飽和−過飽和システムおよび方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 約４０°Ｆ（４．４４°Ｃ）の実用最低温度
を超える周囲空気温度での高負荷運転中の動力および効
率を最大限に増強するための、ガスタービン燃焼空気用
の複合型空気飽和−過飽和システム。 【解決手段】 ガスタービン燃焼空気冷却システムは、
周囲空気を圧縮機の入口に供給するよう構成された、入
口領域および出口を有する取入れ空気ダクトと、ダクト
入口に隣接する位置で噴霧水を前記周囲空気中にスプレ
ーするための第１組のノズルと、圧縮機入口に近い位置
で噴霧水を前記周囲空気中にスプレーして周囲空気を過
飽和にするための第２組のノズルと、第１組および第２
組のノズルに水を配分する制御系統とを備える。
を超える周囲空気温度での高負荷運転中の動力および効
率を最大限に増強するための、ガスタービン燃焼空気用
の複合型空気飽和−過飽和システム。 【解決手段】 ガスタービン燃焼空気冷却システムは、
周囲空気を圧縮機の入口に供給するよう構成された、入
口領域および出口を有する取入れ空気ダクトと、ダクト
入口に隣接する位置で噴霧水を前記周囲空気中にスプレ
ーするための第１組のノズルと、圧縮機入口に近い位置
で噴霧水を前記周囲空気中にスプレーして周囲空気を過
飽和にするための第２組のノズルと、第１組および第２
組のノズルに水を配分する制御系統とを備える。
Description
【０００１】
【技術分野】この発明は、ガスタービン燃焼空気用の複
合型空気飽和−過飽和システムに関する。
合型空気飽和−過飽和システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】ガスタービンの性能を増強するために、
ガスタービン入口空気（すなわち燃焼空気）を加湿する
既知の装置には、下記のシステムのいずれかが組み入れ
られている。これらのシステムは、通常高負荷状態およ
び比較的高い周囲温度（約４０°Ｆ以上）で用いられ
る。
ガスタービン入口空気（すなわち燃焼空気）を加湿する
既知の装置には、下記のシステムのいずれかが組み入れ
られている。これらのシステムは、通常高負荷状態およ
び比較的高い周囲温度（約４０°Ｆ以上）で用いられ
る。
【０００３】蒸発式クーラシステムは、空気取入れダク
トの低速セクションに配置された吸収性メディアまたは
他の系を含み、そこに供給される水がメディアに流れる
空気に露呈され、空気のもつエネルギーにより水が蒸発
される。水を蒸発させるのに用いられるエネルギーは空
気の温度を飽和点または湿球温度付近に下げる。ガスタ
ービン圧縮機に入る空気の温度が低下すると、ガスター
ビン温度比および質量流量が増加し、これによりガスタ
ービン出力および効率が増加する。このシステムは圧縮
機ブレードを侵食するおそれのある大きな水滴が同伴す
る可能性なしに燃焼空気を過飽和にする能力を持たな
い。
トの低速セクションに配置された吸収性メディアまたは
他の系を含み、そこに供給される水がメディアに流れる
空気に露呈され、空気のもつエネルギーにより水が蒸発
される。水を蒸発させるのに用いられるエネルギーは空
気の温度を飽和点または湿球温度付近に下げる。ガスタ
ービン圧縮機に入る空気の温度が低下すると、ガスター
ビン温度比および質量流量が増加し、これによりガスタ
ービン出力および効率が増加する。このシステムは圧縮
機ブレードを侵食するおそれのある大きな水滴が同伴す
る可能性なしに燃焼空気を過飽和にする能力を持たな
い。
【０００４】入口霧化システムは、複数個のマニホール
ドおよびノズルを含み、これにより微噴霧水をガスター
ビン用の燃焼空気中にスプレーする。霧化システムは空
気取入れダクト内に配置され、空気を飽和点（またはそ
の付近）に加湿する能力を、またほとんどの場合、空気
を過飽和にする能力を有する。ダクト内で空気を過飽和
にすると、圧縮機ブレードを侵食するおそれのある大き
な水滴が生成する可能性につながる。また、取入れダク
ト内で水が凝縮すると、不要な水を排出するためにドレ
ン系統が必要になる。圧縮機に入る空気に同伴される水
は圧縮中の空気を冷却し、圧縮機の動力消費を低減し、
これによりガスタービンの動力出力を増大する。しか
し、過飽和の測定ができないので、入口霧化装置は制御
が難しい。
ドおよびノズルを含み、これにより微噴霧水をガスター
ビン用の燃焼空気中にスプレーする。霧化システムは空
気取入れダクト内に配置され、空気を飽和点（またはそ
の付近）に加湿する能力を、またほとんどの場合、空気
を過飽和にする能力を有する。ダクト内で空気を過飽和
にすると、圧縮機ブレードを侵食するおそれのある大き
な水滴が生成する可能性につながる。また、取入れダク
ト内で水が凝縮すると、不要な水を排出するためにドレ
ン系統が必要になる。圧縮機に入る空気に同伴される水
は圧縮中の空気を冷却し、圧縮機の動力消費を低減し、
これによりガスタービンの動力出力を増大する。しか
し、過飽和の測定ができないので、入口霧化装置は制御
が難しい。
【０００５】圧縮機中間冷却システムは、空気圧縮機の
セクション間で空気を冷却し、圧縮機の動力消費を低減
し、これによりガスタービンの動力出力を増大する。中
間冷却器による空気の冷却には、（１）空気から除去し
たエネルギーを外部メディアに排出する熱交換器および
（２）水を圧縮中の空気中に蒸発させる蒸発式中間冷却
器が用いられている。熱交換器型中間冷却器はガスター
ビンシステムからエネルギーを除去するので、これを、
燃焼させる燃料からのエネルギーで置き換えなければな
らず、動力出力が増大するものの、効率が著しく低下す
る。蒸発式中間冷却器は入口空気過飽和とほぼ同じ機能
を果たすが、蒸発式中間冷却は中間段の圧力容器で行わ
れ、これはコストがかかり、また圧力降下をもたらし、
ガスタービンの性能が劣化する。さらに、中間冷却シス
テムは、通例、全作動条件下で使用しなければならな
い。
セクション間で空気を冷却し、圧縮機の動力消費を低減
し、これによりガスタービンの動力出力を増大する。中
間冷却器による空気の冷却には、（１）空気から除去し
たエネルギーを外部メディアに排出する熱交換器および
（２）水を圧縮中の空気中に蒸発させる蒸発式中間冷却
器が用いられている。熱交換器型中間冷却器はガスター
ビンシステムからエネルギーを除去するので、これを、
燃焼させる燃料からのエネルギーで置き換えなければな
らず、動力出力が増大するものの、効率が著しく低下す
る。蒸発式中間冷却器は入口空気過飽和とほぼ同じ機能
を果たすが、蒸発式中間冷却は中間段の圧力容器で行わ
れ、これはコストがかかり、また圧力降下をもたらし、
ガスタービンの性能が劣化する。さらに、中間冷却シス
テムは、通例、全作動条件下で使用しなければならな
い。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、約４０°Ｆ（４．４４°Ｃ）
の実用最低温度を超える周囲空気温度での高負荷運転中
の動力および効率を最大限に増強するための、ガスター
ビン燃焼空気用の複合型空気飽和−過飽和システムに係
わる。
の実用最低温度を超える周囲空気温度での高負荷運転中
の動力および効率を最大限に増強するための、ガスター
ビン燃焼空気用の複合型空気飽和−過飽和システムに係
わる。
【０００７】具体的な実施態様において、複合型システ
ムは、スプレー型またはメディア型蒸発式クーラを含
み、このクーラにより（圧縮機入口より十分に上流の）
取入れダクトの入口領域でガスタービン入口空気に噴霧
水を導入し、これにより空気を水で飽和点またはその付
近に加湿する。同時に、水スプレーノズルが、圧縮機入
口のごく近くでガスタービン空気取り入れダクト内に、
取入れダクトの出口端に、配置され、これによりあらか
じめ加湿された燃焼空気に微噴霧水を導入して空気を過
飽和にし、こうして以下に詳述するように圧縮機を冷却
する。
ムは、スプレー型またはメディア型蒸発式クーラを含
み、このクーラにより（圧縮機入口より十分に上流の）
取入れダクトの入口領域でガスタービン入口空気に噴霧
水を導入し、これにより空気を水で飽和点またはその付
近に加湿する。同時に、水スプレーノズルが、圧縮機入
口のごく近くでガスタービン空気取り入れダクト内に、
取入れダクトの出口端に、配置され、これによりあらか
じめ加湿された燃焼空気に微噴霧水を導入して空気を過
飽和にし、こうして以下に詳述するように圧縮機を冷却
する。
【０００８】本発明のシステムはさらに制御装置を含
み、これによりガスタービン入口空気または燃焼空気に
導入される飽和および過飽和用水の供給と管理を行い、
ガスタービン部品の総合的限度内でガスタービン性能の
増強を最適にする。
み、これによりガスタービン入口空気または燃焼空気に
導入される飽和および過飽和用水の供給と管理を行い、
ガスタービン部品の総合的限度内でガスタービン性能の
増強を最適にする。
【０００９】したがって、広義には、本発明は、周囲空
気を圧縮機の入口に供給するよう構成された、入口領域
および出口を有するダクトと、ダクト入口に隣接する位
置で噴霧水を前記周囲空気中にスプレーするための第１
組のノズルと、圧縮機入口に近い位置で噴霧水を前記周
囲空気中にスプレーして周囲空気を過飽和にするための
第２組のノズルと、前記第１組および第２組のノズルに
水を配分する制御手段とを備える、ガスタービン燃焼空
気冷却システムを提供する。
気を圧縮機の入口に供給するよう構成された、入口領域
および出口を有するダクトと、ダクト入口に隣接する位
置で噴霧水を前記周囲空気中にスプレーするための第１
組のノズルと、圧縮機入口に近い位置で噴霧水を前記周
囲空気中にスプレーして周囲空気を過飽和にするための
第２組のノズルと、前記第１組および第２組のノズルに
水を配分する制御手段とを備える、ガスタービン燃焼空
気冷却システムを提供する。
【００１０】別の観点では、本発明は、ガスタービン、
燃焼器および圧縮機を備えるシステムにおいてガスター
ビン動力出力を増強するにあたり、（ａ）圧縮機への入
口の上流で燃焼空気を水で飽和させて、燃焼空気を湿球
温度またはその付近の温度に冷却し、（ｂ）圧縮機への
入口のすぐ近くの位置で燃焼空気を過飽和にし、これに
より液体の水が燃焼空気に同伴された状態で圧縮機に進
入するのを可能にする工程を含み、かくして圧縮機で液
体の水が蒸発して圧縮機で圧縮される空気を冷却する、
ガスタービン動力出力を増強する方法を提供する。
燃焼器および圧縮機を備えるシステムにおいてガスター
ビン動力出力を増強するにあたり、（ａ）圧縮機への入
口の上流で燃焼空気を水で飽和させて、燃焼空気を湿球
温度またはその付近の温度に冷却し、（ｂ）圧縮機への
入口のすぐ近くの位置で燃焼空気を過飽和にし、これに
より液体の水が燃焼空気に同伴された状態で圧縮機に進
入するのを可能にする工程を含み、かくして圧縮機で液
体の水が蒸発して圧縮機で圧縮される空気を冷却する、
ガスタービン動力出力を増強する方法を提供する。
【００１１】
【発明の詳細な記述】図１において、ガスタービン１０
は、圧縮機１２、燃焼器１４およびタービン１６を備え
る。圧縮機とタービンは、負荷装置（たとえば、発電
機）２０に連結された共通のロータ１８を共有してい
る。
は、圧縮機１２、燃焼器１４およびタービン１６を備え
る。圧縮機とタービンは、負荷装置（たとえば、発電
機）２０に連結された共通のロータ１８を共有してい
る。
【００１２】本発明の第１実施例による複合型取入れ空
気加湿システムは、周囲空気を圧縮機１２の入口に供給
する取入れ空気ダクト系を含む。ダクト系は周囲空気流
れ入口領域２２を含み、この入口領域２２には、流れ方
向に、ウェザールーバまたはウェザーフード２４、空気
フィルタ２６およびそれぞれマニホールド３２，３４内
に固定された複数個の飽和用水スプレーノズル２８，３
０が組み込まれている。入口領域２２はテーパされてダ
クト３６になり、ダクト３６には、通常のサイレンサ３
８、任意の空気加熱系統４０（低ＮＯｘモードで低負荷
または部分負荷条件でのみ使用）および異物スクリーン
４２が組み込まれている。ダクト３６は空気を圧縮機１
２の入口ベルマウス４４に供給する。流れ矢印で圧縮機
への空気の流れを示す。圧縮機入口ベルマウス４４に近
接してかつダクト３６の片側に沿って１対の過飽和用水
マニホールド４６および４８が設けられ、これらのマニ
ホールドはそれぞれ１組の水スプレーノズル５０および
５２を有する。
気加湿システムは、周囲空気を圧縮機１２の入口に供給
する取入れ空気ダクト系を含む。ダクト系は周囲空気流
れ入口領域２２を含み、この入口領域２２には、流れ方
向に、ウェザールーバまたはウェザーフード２４、空気
フィルタ２６およびそれぞれマニホールド３２，３４内
に固定された複数個の飽和用水スプレーノズル２８，３
０が組み込まれている。入口領域２２はテーパされてダ
クト３６になり、ダクト３６には、通常のサイレンサ３
８、任意の空気加熱系統４０（低ＮＯｘモードで低負荷
または部分負荷条件でのみ使用）および異物スクリーン
４２が組み込まれている。ダクト３６は空気を圧縮機１
２の入口ベルマウス４４に供給する。流れ矢印で圧縮機
への空気の流れを示す。圧縮機入口ベルマウス４４に近
接してかつダクト３６の片側に沿って１対の過飽和用水
マニホールド４６および４８が設けられ、これらのマニ
ホールドはそれぞれ１組の水スプレーノズル５０および
５２を有する。
【００１３】水貯蔵タンク５４は、供給源（図示せず）
から水を受け取り、水をポンプＰにより配管５６，５８
および６０を通して過飽和用水マニホールド４６および
４８に、また配管５６，６２および６４を通して飽和用
水マニホールド３２および３４に供給する。
から水を受け取り、水をポンプＰにより配管５６，５８
および６０を通して過飽和用水マニホールド４６および
４８に、また配管５６，６２および６４を通して飽和用
水マニホールド３２および３４に供給する。
【００１４】６６で総称される制御システム（マイクロ
プロセッサおよび適切なソフトウェアを含む）は、過飽
和用水マニホールド４６，４８への水の流れならびに飽
和用水マニホールド３２，３４への水の流れを制御す
る。この制御システムには、ポンプＰからでる水をモニ
タする水流センサ６８、ならびにマニホールド４６，４
８への水の流れをモニタする水流センサ７０および７２
が含まれる。
プロセッサおよび適切なソフトウェアを含む）は、過飽
和用水マニホールド４６，４８への水の流れならびに飽
和用水マニホールド３２，３４への水の流れを制御す
る。この制御システムには、ポンプＰからでる水をモニ
タする水流センサ６８、ならびにマニホールド４６，４
８への水の流れをモニタする水流センサ７０および７２
が含まれる。
【００１５】乾球温度センサ７４は、フィルタ２６とマ
ニホールド３２，３４との間の入口空気の温度をモニタ
し、別の水流センサ７６および７８は飽和用水スプレー
マニホールド３２，３４への水の流れをモニタする。周
囲空気露点温度または湿度センサ８０は、入口領域２２
のすぐ外側の位置から、温度または湿度情報を制御シス
テム６６に送る。第２の乾球温度センサ８２は、異物ス
クリーン４２を越えた、圧縮機入口ベルマウス４４より
上流の位置から、温度情報を制御システム６６に与え
る。水飽和空気流センサ８４は圧縮機入口４４より上流
の空気流をモニタする。
ニホールド３２，３４との間の入口空気の温度をモニタ
し、別の水流センサ７６および７８は飽和用水スプレー
マニホールド３２，３４への水の流れをモニタする。周
囲空気露点温度または湿度センサ８０は、入口領域２２
のすぐ外側の位置から、温度または湿度情報を制御シス
テム６６に送る。第２の乾球温度センサ８２は、異物ス
クリーン４２を越えた、圧縮機入口ベルマウス４４より
上流の位置から、温度情報を制御システム６６に与え
る。水飽和空気流センサ８４は圧縮機入口４４より上流
の空気流をモニタする。
【００１６】制御システム６６と組み合わせて通常の弁
を用いて水の流れを制御する。たとえば、最小流れ制御
弁８６はポンプＰから配管５６への水流を制御する。同
様に、流れ制御弁８８および９０は配管５８および６０
を通しての過飽和用マニホールド４６，４８への水の流
れを制御する。制御弁９２，９４は配管６２および６４
を通しての飽和用マニホールド３２，３４への水の流れ
を制御する。
を用いて水の流れを制御する。たとえば、最小流れ制御
弁８６はポンプＰから配管５６への水流を制御する。同
様に、流れ制御弁８８および９０は配管５８および６０
を通しての過飽和用マニホールド４６，４８への水の流
れを制御する。制御弁９２，９４は配管６２および６４
を通しての飽和用マニホールド３２，３４への水の流れ
を制御する。
【００１７】図２に移ると、対応する部材には図１で用
いたのと同様の符号を付してある。必要な場合以外は、
構造および機能上の相違点のみを詳しく説明する。この
第２実施例の複合型ガスタービン取入れ空気加湿システ
ムは、取入れダクトの入口領域２２内の飽和用水スプレ
ーマニホールド３２および３４および関連する飽和用水
スプレーノズル２８および３０をなくし、代わりに、空
気フィルタ２６のすぐ下流に位置するメディア型飽和装
置９６およびミスト除去装置９８を設ける。本実施例で
は、飲料水を供給配管１０２から保持タンク１００に供
給する。この水は、つぎに、ポンプ１０４を介して配管
１０６によりメディア型飽和装置９６に供給される。メ
ディア型飽和装置９６への水流は、制御システム６６に
より制御されるブローダウン制御弁１０８により決めら
れ、過剰な水はライン１１０を経て排出される。ドレン
サンプ液面トランスミッタ１１２は、保持タンク１００
内の飲料水の液面をモニタし、その情報を制御システム
６６に伝送する。過飽和用水マニホールド４６，４８と
それぞれのスプレーノズル５０，５２用の水は、前述し
た実施例と同様に、水貯蔵タンク５０から供給され続け
る。
いたのと同様の符号を付してある。必要な場合以外は、
構造および機能上の相違点のみを詳しく説明する。この
第２実施例の複合型ガスタービン取入れ空気加湿システ
ムは、取入れダクトの入口領域２２内の飽和用水スプレ
ーマニホールド３２および３４および関連する飽和用水
スプレーノズル２８および３０をなくし、代わりに、空
気フィルタ２６のすぐ下流に位置するメディア型飽和装
置９６およびミスト除去装置９８を設ける。本実施例で
は、飲料水を供給配管１０２から保持タンク１００に供
給する。この水は、つぎに、ポンプ１０４を介して配管
１０６によりメディア型飽和装置９６に供給される。メ
ディア型飽和装置９６への水流は、制御システム６６に
より制御されるブローダウン制御弁１０８により決めら
れ、過剰な水はライン１１０を経て排出される。ドレン
サンプ液面トランスミッタ１１２は、保持タンク１００
内の飲料水の液面をモニタし、その情報を制御システム
６６に伝送する。過飽和用水マニホールド４６，４８と
それぞれのスプレーノズル５０，５２用の水は、前述し
た実施例と同様に、水貯蔵タンク５０から供給され続け
る。
【００１８】図３の実施例では、ここでも対応する部材
には同様の符号を付してあるが、前述した実施例で使用
した過飽和用水マニホールド４６，４８とそれぞれの水
スプレーノズル５０，５２をなくし、代わりに、過飽和
用水マニホールドシステムをダクト３６のまわりに、か
つ（入口の向かいにではなく）圧縮機入口ベルマウス４
４のすぐ上流の位置に配置している。具体的には、水貯
蔵タンク５０からの水を配管５８および６０を経て１対
の過飽和用水マニホールド１１４，１１６に供給する。
これらのマニホールドは過飽和用水スプレーノズル１１
８，１２０を有し、これにより噴霧水をダクト３６中に
空気流と直交する方向にスプレーする。本システムは、
その他の点では、図１に関連して説明したシステムと同
様である。
には同様の符号を付してあるが、前述した実施例で使用
した過飽和用水マニホールド４６，４８とそれぞれの水
スプレーノズル５０，５２をなくし、代わりに、過飽和
用水マニホールドシステムをダクト３６のまわりに、か
つ（入口の向かいにではなく）圧縮機入口ベルマウス４
４のすぐ上流の位置に配置している。具体的には、水貯
蔵タンク５０からの水を配管５８および６０を経て１対
の過飽和用水マニホールド１１４，１１６に供給する。
これらのマニホールドは過飽和用水スプレーノズル１１
８，１２０を有し、これにより噴霧水をダクト３６中に
空気流と直交する方向にスプレーする。本システムは、
その他の点では、図１に関連して説明したシステムと同
様である。
【００１９】多数の重要な要素が３つの実施例すべてに
共通である。第一に、スプレー型蒸発ノズル２８，３０
（またはメディア型飽和装置９６）は、圧縮機入口ベル
マウス４４の十分上流で、ダクト３６内のガスタービン
燃焼空気に噴霧水を導入すること、したがってダクトに
入る空気のすべてを加湿することができる。ここでの空
気速度が低いので、水の蒸発を最小同伴量の水で達成す
ることができる。制御システム６６により管理されてい
る、飽和用スプレーノズル２８および３０は水を入口ま
たは燃焼空気に配分し、全空気流を湿球温度またはその
付近まで下げ、これにより入口空気のすべてを加湿し冷
却する。この配置は、圧縮機１２に入る空気に可能な最
低温度を与え、これにより最大ガスタービンサイクル温
度比および加湿空気の最大流れを達成する。第二に、や
はり制御システム６６により管理されている、圧縮機入
口ベルマウス４４に近接するあるいはそのすぐ上流のガ
スタービン空気取入れダクト内の水スプレーノズル５
０，５２（または１１８，１２０）は、微噴霧水（また
は霧）を既に加湿された入口空気に導入して空気を過飽
和にする。ノズル５０，５２（または１１８，１２０）
を圧縮機に近接配置することで、圧縮機ブレードを侵食
するおそれのある大きな液滴の凝集を最小にする。圧縮
機入口ベルマウス４４で加湿空気に同伴される液体の水
は圧縮機ブレード通路に搬入され、ここで蒸発して圧縮
される空気を冷却する。このため、圧縮機の動力消費が
少なくなり、これによりガスタービンの動力消費が減少
し、これによりガスタービンの動力出力が増加する。第
三に、複合型制御システムは、飽和用セクションおよび
過飽和用セクションに供給される水を最適にして、ガス
タービンおよび関連する部品の全体的な限度および作動
パラメータの範囲内で、最高のガスタービン性能および
効率を達成する。
共通である。第一に、スプレー型蒸発ノズル２８，３０
（またはメディア型飽和装置９６）は、圧縮機入口ベル
マウス４４の十分上流で、ダクト３６内のガスタービン
燃焼空気に噴霧水を導入すること、したがってダクトに
入る空気のすべてを加湿することができる。ここでの空
気速度が低いので、水の蒸発を最小同伴量の水で達成す
ることができる。制御システム６６により管理されてい
る、飽和用スプレーノズル２８および３０は水を入口ま
たは燃焼空気に配分し、全空気流を湿球温度またはその
付近まで下げ、これにより入口空気のすべてを加湿し冷
却する。この配置は、圧縮機１２に入る空気に可能な最
低温度を与え、これにより最大ガスタービンサイクル温
度比および加湿空気の最大流れを達成する。第二に、や
はり制御システム６６により管理されている、圧縮機入
口ベルマウス４４に近接するあるいはそのすぐ上流のガ
スタービン空気取入れダクト内の水スプレーノズル５
０，５２（または１１８，１２０）は、微噴霧水（また
は霧）を既に加湿された入口空気に導入して空気を過飽
和にする。ノズル５０，５２（または１１８，１２０）
を圧縮機に近接配置することで、圧縮機ブレードを侵食
するおそれのある大きな液滴の凝集を最小にする。圧縮
機入口ベルマウス４４で加湿空気に同伴される液体の水
は圧縮機ブレード通路に搬入され、ここで蒸発して圧縮
される空気を冷却する。このため、圧縮機の動力消費が
少なくなり、これによりガスタービンの動力消費が減少
し、これによりガスタービンの動力出力が増加する。第
三に、複合型制御システムは、飽和用セクションおよび
過飽和用セクションに供給される水を最適にして、ガス
タービンおよび関連する部品の全体的な限度および作動
パラメータの範囲内で、最高のガスタービン性能および
効率を達成する。
【００２０】以上、本発明を現在のところもっとも実用
的かつ好適な実施例と考えられるものについて説明した
が、本発明は例示の実施例に限定されない。本発明は、
その要旨の範囲内に含まれる種々の変更例や等価な配置
を包含するものである。
的かつ好適な実施例と考えられるものについて説明した
が、本発明は例示の実施例に限定されない。本発明は、
その要旨の範囲内に含まれる種々の変更例や等価な配置
を包含するものである。
【図１】本発明の第１実施例を示す線図的フロー図であ
る。
る。
【図２】本発明の第２実施例を示す線図的フロー図であ
る。
る。
【図３】本発明の第３実施例を示す線図的フロー図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンソニー・ジェームズ・ジョージ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、エスティー・アンドリュー ス・ドライブ、70番
Claims (16)
- 【請求項１】 周囲空気を圧縮機の入口に供給するよう
構成された、入口領域および出口を有するダクトと、 ダクト入口に隣接する位置で噴霧水を前記周囲空気中に
スプレーするための第１組のノズルと、 圧縮機入口に近い位置で噴霧水を前記周囲空気中にスプ
レーして周囲空気を過飽和にするための第２組のノズル
と、 前記第１組および第２組のノズルに水を配分する制御手
段とを備える、ガスタービン燃焼空気冷却システム。 - 【請求項２】 前記制御手段が、前記周囲空気流を湿球
温度またはその付近の温度に下げるのに十分な水を前記
第１組のノズルに配分するよう作動する、請求項１に記
載の冷却システム。 - 【請求項３】 前記制御手段が、前記圧縮機入口で前記
周囲空気流を過飽和にするのに十分な水を前記第２組の
ノズルに配分するよう作動する、請求項１に記載の冷却
システム。 - 【請求項４】 前記ダクト入口が空気フィルタおよび前
記第１組のノズルを収容する拡大領域を含む、請求項１
に記載の冷却システム。 - 【請求項５】 前記第１組のノズルに、貯蔵タンクと流
体連通した１個以上のマニホールドを介して水を供給す
る、請求項１に記載の冷却システム。 - 【請求項６】 前記第２組のノズルに、貯蔵タンクと流
体連通した１個以上のマニホールドを介して水を供給す
る、請求項１に記載の冷却システム。 - 【請求項７】 前記制御手段が前記第１組のノズルの上
流に乾球温度センサを含む、請求項１に記載の冷却シス
テム。 - 【請求項８】 前記制御手段が前記第１組のノズルの下
流に乾球温度センサを含む、請求項１に記載の冷却シス
テム。 - 【請求項９】 前記制御手段が冷却システムを約４０°
Ｆ以上の周囲空気温度で作動させるよう構成された、請
求項１に記載の冷却システム。 - 【請求項１０】 入口領域および圧縮機の入口に連結さ
れる構成の出口を有するダクトと、 前記ダクトの入口領域に配置され、ダクトに入る入口空
気を飽和させる第１手段と、 前記ダクトの出口に隣接しかつ圧縮機の入口のごく近く
に配置され、燃焼空気を過飽和にする第２手段と、 前記第１手段および第２手段に水を配分する制御手段と
を備える、ガスタービン燃焼空気冷却システム。 - 【請求項１１】 前記第１手段が１個以上のマニホール
ドおよび複数個の飽和用水スプレーノズルを備える、請
求項１０に記載のシステム。 - 【請求項１２】 前記第１手段がメディア飽和装置を備
える、請求項１０に記載のシステム。 - 【請求項１３】 前記制御手段が、前記周囲空気流を湿
球温度またはその付近の温度に下げるのに十分な水を前
記第１組のノズルに配分するよう作動する、請求項１０
に記載のシステム。 - 【請求項１４】 前記制御手段が、前記圧縮機入口で前
記周囲空気を過飽和にするのに十分な水を前記第２組の
ノズルに配分するよう作動する、請求項１０に記載の冷
却システム。 - 【請求項１５】 ガスタービン、燃焼器および燃焼空気
を前記燃焼器に供給する圧縮機を備えるガスタービンシ
ステムに用いる、前記圧縮機および燃焼器に供給すべき
周囲空気のための冷却システムであって、 入口および前記圧縮機の入口に連結された出口を有する
ダクトと、 ダクト入口に隣接する位置で噴霧水を前記周囲空気中に
スプレーするための第１組のノズルと、 圧縮機入口に近い位置で噴霧水を前記周囲空気中にスプ
レーして周囲空気を過飽和にするための第２組のノズル
と、 前記第１組および第２組のノズルに水を配分する制御手
段とを備える、冷却システム。 - 【請求項１６】 ガスタービン、燃焼器および圧縮機を
備えるシステムにおいてガスタービンの動力出力を増強
するにあたり、 ａ）圧縮機への入口の上流で燃焼空気を水で飽和させ
て、燃焼空気を湿球温度またはその付近の温度に冷却
し、 ｂ）圧縮機への入口のすぐ近くの位置で燃焼空気を過飽
和にし、これにより液体の水が燃焼空気に同伴された状
態で圧縮機に進入するのを可能にし、かくして圧縮機で
液体の水が蒸発して圧縮機で圧縮される空気を冷却する
工程を含む、ガスタービンの動力出力を増強する方法。
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