JP2001193482A - Gas turbine intake air cooling device - Google Patents

Gas turbine intake air cooling device

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JP2001193482A
JP2001193482A JP2000002859A JP2000002859A JP2001193482A JP 2001193482 A JP2001193482 A JP 2001193482A JP 2000002859 A JP2000002859 A JP 2000002859A JP 2000002859 A JP2000002859 A JP 2000002859A JP 2001193482 A JP2001193482 A JP 2001193482A
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Japan
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air
gas turbine
intake
cooling
compressor
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Tadashi Tsuji
正 辻
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact gas turbine intake air cooling device, with high cooling efficiency. SOLUTION: This gas turbine intake air cooling device 100 cools intake air from an air compressor 72 of a gas turbine 70, and is equipped with a low- temperature air generation part 10 for cooling air extracted from the air compressor 72 and generating low-temperature air in a supercooled state before liquefaction, and a gas turbine intake air cooling part 20 for cooling the intake air from the air compressor 72 of the gas turbine 70 with the use of the low- temperature air generated at the low-temperature air generation part 10. This gas turbine intake air cooling device 100 efficiently cools the air extracted from the air compressor 72 to generate the low-temperature air and returns it to the intake air to the air compressor 72 of the gas turbine 70. Thus, the power to generate the low-temperature air is reduced and the compact gas turbine with high cooling efficient can be provided.

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の空気
圧縮機の吸気を冷却するガスタービン吸気冷却装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine intake air cooling system for cooling the intake air of an air compressor of a gas turbine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、ガスタービン(以下、適宜、
GTと称する。)の作動中における出力及び効率の低下
を防止する方法の一つとしてGTの圧縮機の吸気を冷却
する方法が知られており、具体的には、以下に示す方法
が挙げられる。(1)圧縮機に吸入する直前の吸気に液
体空気を直接噴射することにより圧縮機入口における吸
気の温度を低下させる方法、(2)圧縮機の吸気に常温
の微細な水粒を混入して圧縮機段間に送ることにより圧
縮機を内部から冷却(インタークーリング)する方法
(日本ガスタービン学会誌,vol.25,No.98,pp.99〜105(19
97) )、(3)圧縮機の吸気に微細な氷粒を混入して圧
縮機段間に送ることにより圧縮機をインタークーリング
する方法(特開平10-317988)。
2. Description of the Related Art Conventionally, gas turbines (hereinafter referred to as appropriate)
Called GT. As a method for preventing a decrease in output and efficiency during the operation of ()), a method of cooling the intake air of a GT compressor is known, and specific examples thereof include the following method. (1) A method of lowering the temperature of the intake air at the inlet of the compressor by directly injecting liquid air into the intake air immediately before being taken into the compressor, (2) Mixing fine water particles at normal temperature into the intake air of the compressor Method of cooling (intercooling) the compressor from inside by sending it between compressor stages
(Journal of the Gas Turbine Society of Japan, vol.25, No.98, pp.99-105 (19
97)), (3) A method of intercooling a compressor by mixing fine ice particles into the intake air of the compressor and sending the mixed ice between compressor stages (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-317988).

【0003】上記(1)及び(2)の方法は、圧縮機に
投入した液体空気或いは水粒の殆どが圧縮機入口付近に
おいて気化するため、圧縮機内部の吸気に大きな温度勾
配が生じ、吸気を十分に冷却することができない。これ
らに対して(3)の方法は、氷粒の液化熱とそれに続く
水の気化熱を利用して圧縮機内部の吸気を冷却する方法
である。すなわち、特開平10-317988に記載されている
ように、投入する氷粒の粒径及び粒度分布を調節するこ
とにより氷粒の液化する位置と液化後の水が蒸発する位
置とを圧縮機段間の広い範囲で調節することができる。
従って、(3)の方法は、圧縮機からタービンに向けて
進行する吸気を圧縮機内部における吸気の温度勾配に対
応するように精密かつ効率良く冷却できると共に、投入
する氷粒をGTのクリーンで低コストな洗浄剤としても
使用できる点から特に有効である。
In the above methods (1) and (2), most of the liquid air or water particles charged into the compressor is vaporized near the compressor inlet, so that a large temperature gradient is generated in the intake air inside the compressor, and Cannot be cooled sufficiently. On the other hand, the method (3) is a method of cooling the intake air inside the compressor using the heat of liquefaction of ice particles and the heat of vaporization of water that follows. That is, as described in JP-A-10-317988, by adjusting the particle size and particle size distribution of the input ice particles, the position where the ice particles are liquefied and the position where the water after liquefaction evaporates are set in the compressor stage. Can be adjusted in a wide range between.
Therefore, in the method (3), the intake air traveling from the compressor to the turbine can be precisely and efficiently cooled so as to correspond to the temperature gradient of the intake air inside the compressor, and the input ice particles can be cleaned with GT clean. This is particularly effective because it can be used as a low-cost cleaning agent.

【0004】ここで、(3)の方法においては、氷粒の
生成に要する動力と生成した氷粒を圧縮機へ投入するの
に要する動力をできる限り最小限に抑えることが重要な
ポイントとなる。その方法として、例えば、特開平10-3
17988においては、氷粒を生成するために液体空気が使
用されていたが、更に効率の良い方法として零下の低温
高圧空気を利用する氷粒の生成及び噴射システムが特開
平10-300296に開示されている。この方法は、大気を圧
縮して得る圧縮空気を一旦冷却し、その後断熱膨張させ
ることにより、零下の低温高圧空気(液化前の過冷却状
態にある空気を示し、以下、「深冷空気」という)を所
望の温度条件及び圧力条件で得るものであり、この深冷
空気は、氷粒を生成する他に氷粒の噴射動力として利用
することができるものである。
Here, in the method (3), it is important to minimize the power required to generate ice particles and the power required to feed the generated ice particles to the compressor as much as possible. . As the method, for example, JP-A-10-3
In 17988, liquid air was used to generate ice particles, but as a more efficient method, an ice particle generation and injection system utilizing low-temperature low-pressure high-pressure air is disclosed in JP-A-10-300296. ing. In this method, compressed air obtained by compressing the atmosphere is once cooled and then adiabatically expanded to provide a low-temperature, high-pressure air below zero (indicating air in a supercooled state before liquefaction, hereinafter referred to as “cold air”). ) Is obtained under desired temperature and pressure conditions, and the chilled air can be used not only to generate ice particles but also to be used as power for jetting the ice particles.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
氷粒の生成及び噴射システムをもってしても、依然とし
て深冷空気を生成するために消費される動力が大きいた
め、GTの吸気冷却装置として用いるには、設置スペー
スや効率の面で問題があった。
However, even with the above-described system for producing and injecting ice particles, the power consumed for producing cryogenic air is still large, so that it is used as an intake air cooling system for a GT. Had problems in terms of installation space and efficiency.

【0006】本発明は以上の問題を鑑みてなされたもの
であり、コンパクトで冷却効率の高いガスタービン吸気
冷却装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a gas turbine intake air cooling device that is compact and has high cooling efficiency.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
によるガスタービン吸気冷却装置は、ガスタービンの空
気圧縮機の吸気を冷却するガスタービン吸気冷却装置で
あって、空気圧縮機から抽気された空気を冷却し、液化
前の過冷却状態である深冷空気を生成する深冷空気生成
部と、深冷空気生成部によって生成される深冷空気を利
用してガスタービンの空気圧縮機の吸気を冷却するガス
タービン吸気冷却部とを備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas turbine intake air cooling system for cooling the intake air of an air compressor of a gas turbine. Refrigerated air generator that cools the cooled air and generates cryogenic air that is in a supercooled state before liquefaction, and an air compressor for a gas turbine using the cryogenic air generated by the cryogenic air generator. And a gas turbine intake cooling unit for cooling the intake air.

【0008】請求項1に記載のガスタービン吸気冷却装
置によれば、深冷空気生成部はGTの空気圧縮機の抽気
を予圧空気として利用することにより小規模な熱機関と
して構成することができると共に従来に比べ小さな動力
で深冷空気を生成できる。また、GT吸気冷却部は深冷
空気生成部で生成する深冷空気を利用してGTの吸気を
冷却すると共に氷粒を生成してGTの吸気に混入する。
従って、GTの空気圧縮機内の空気を効率よく冷却(イ
ンタークーリング)することが可能となり、GTの出力
及び効率を向上させることができることとなる。
[0008] According to the gas turbine intake air cooling device of the first aspect, the cryogenic air generation unit can be configured as a small-scale heat engine by using the bleed air of the GT air compressor as pre-pressurized air. In addition, cryogenic air can be generated with less power than before. The GT intake cooling unit cools the GT intake using the cryogenic air generated by the cryogenic air generation unit, generates ice particles, and mixes the ice particles into the GT intake.
Therefore, it is possible to efficiently cool (intercool) the air in the air compressor of the GT, and it is possible to improve the output and efficiency of the GT.

【0009】また、請求項1に記載のガスタービン吸気
冷却装置において、深冷空気生成部は、ガスタービンの
空気圧縮機から抽気された空気を圧縮する抽気圧縮機
と、抽気圧縮機から吐出される圧縮空気により駆動され
て深冷空気を吐出するタービンを有することが好まし
い。
Further, in the gas turbine intake air cooling device according to the first aspect, the cryogenic air generating section compresses the air extracted from the air compressor of the gas turbine and discharges the air from the bleed air compressor. It is preferable to have a turbine driven by compressed air to discharge cryogenic air.

【0010】この場合、抽気圧縮機は、ガスタービンの
空気圧縮機から抽気された空気を予圧空気として利用す
るため小規模に構成することができ、かつ、予圧空気を
低動力で圧縮することができる。また、抽気圧縮機から
の圧縮空気により駆動されるタービンによって動力を回
収しつつ圧縮空気を断熱膨張させることにより、深冷空
気を効率よく生成することができる。
In this case, the bleeding compressor can be constructed on a small scale because air extracted from the air compressor of the gas turbine is used as precompressed air, and the precompressed air can be compressed with low power. it can. Further, cryogenic air can be efficiently generated by adiabatically expanding the compressed air while recovering power by a turbine driven by the compressed air from the extraction compressor.

【0011】更に、請求項1又は2に記載のガスタービ
ン吸気冷却装置において、深冷空気生成部によって生成
される深冷空気を利用して氷粒を生成すると共に氷粒を
ガスタービンの空気圧縮機の吸気に混入させる氷粒生成
手段を更に備えていることが好ましい。これにより効率
よく氷粒を生成することができる。この「氷粒生成手
段」は、上記のガスタービン吸気冷却部外に配置される
ものであっいてもよく、また、ガスタービン吸気冷却部
内に配置されるものであってもよい。
Further, in the gas turbine intake air cooling apparatus according to claim 1 or 2, the cryogenic air generated by the cryogenic air generating section is used to generate ice particles and compress the ice particles into the air of the gas turbine. It is preferable that the apparatus further comprises an ice particle generating means to be mixed into the intake air of the machine. Thereby, ice particles can be efficiently generated. This “ice particle generating means” may be arranged outside the above-described gas turbine intake air cooling unit, or may be arranged inside the gas turbine intake air cooling unit.

【0012】また、請求項1〜3のいずれかに記載のガ
スタービン吸気冷却装置において、氷粒生成手段は、深
冷空気生成部によって生成される深冷空気を利用して水
を予冷する水予冷手段と、水予冷手段の予冷水を噴射し
てガスタービンの空気圧縮機の吸気に混入させると共に
氷粒を生成する予冷水噴射手段を有することが好まし
い。この水予冷手段と、予冷水噴射手段を備えることに
より、更に効率よく氷粒を生成すると共にGT吸気中に
所望の状態で噴射することが可能となる。
Further, in the gas turbine intake cooling device according to any one of claims 1 to 3, the ice particle generating means is configured to precool water by using cryogenic air generated by a cryogenic air generating unit. It is preferable to have a pre-cooling means and a pre-cooling water injecting means for injecting pre-cooled water from the water pre-cooling means and mixing it into the intake air of the air compressor of the gas turbine and generating ice particles. By providing the water pre-cooling means and the pre-cooled water injection means, it is possible to generate ice particles more efficiently and to inject it in a desired state during GT intake.

【0013】更に、請求項4に記載のガスタービン吸気
冷却装置において、氷粒生成手段における水予冷手段と
予冷水噴射手段は、ガスタービンの空気圧縮機の吸気ラ
イン上に直列に配置されていてもよい。
Further, in the gas turbine intake air cooling apparatus according to the fourth aspect, the water precooling means and the precooled water injection means in the ice particle generating means are arranged in series on an intake line of an air compressor of the gas turbine. Is also good.

【0014】また、請求項4に記載のガスタービン吸気
冷却装置において、氷粒生成手段における水予冷手段と
予冷水噴射手段は、ガスタービンの空気圧縮機の吸気ラ
イン上に並列に配置されていてもよい。
According to a fourth aspect of the present invention, the water pre-cooling means and the pre-cooled water injection means in the ice particle generating means are arranged in parallel on an intake line of an air compressor of the gas turbine. Is also good.

【0015】更に、請求項2〜6のいずれかに記載のガ
スタービン吸気冷却装置において、ガスタービンの空気
圧縮機から抽気された空気を冷却して抽気圧縮機に導入
する抽気冷却手段を更に備えることが好ましい。このよ
うに構成することにより、抽気圧縮機から排出される圧
縮空気の温度を下げることができるので、後段のタービ
ンにおいてより低温の深冷空気を生成することが可能と
なる。
Further, in the gas turbine intake air cooling device according to any one of claims 2 to 6, further provided is a bleed air cooling means for cooling the air bleed from the air compressor of the gas turbine and introducing it to the bleed air compressor. Is preferred. With this configuration, the temperature of the compressed air discharged from the extraction compressor can be reduced, so that it is possible to generate lower-temperature cryogenic air in the subsequent turbine.

【0016】また、請求項2〜7のいずれかに記載のガ
スタービン吸気冷却装置において、抽気圧縮機とタービ
ンの間のガスライン上に配置されており、抽気圧縮機か
ら吐出される圧縮空気を冷却してタービンに供給するタ
ービン供給気冷却手段を更に備えることが好ましい。こ
のようにすることにより、上記の抽気冷却手段と同様に
抽気圧縮機から排出される圧縮空気の温度を下げること
ができるので、後段のタービンから排出される深冷空気
の温度を更に下げることができることとなる。
Further, in the gas turbine intake cooling system according to any one of claims 2 to 7, the compressed air discharged from the extraction compressor is disposed on a gas line between the extraction compressor and the turbine. It is preferable to further include a turbine supply air cooling unit that cools and supplies the turbine supply air to the turbine. By doing so, the temperature of the compressed air discharged from the bleed air compressor can be reduced in the same manner as in the above-described bleed air cooling means, so that the temperature of the cryogenic air discharged from the subsequent turbine can be further reduced. You can do it.

【0017】また、請求項2〜8のいずれかに記載のガ
スタービン吸気冷却装置において、タービンとガスター
ビン吸気冷却部の間のガスライン上に配置されており、
タービンから吐出される深冷空気を更に冷却してガスタ
ービン吸気冷却部に供給するタービン出口冷却手段を更
に備えていてもよい。このようにすることにより、ター
ビンから排出される深冷空気の温度を更に下げることが
できるので、効率良くGTの吸気を冷却できると共に氷
粒を生成することができることとなる。
Further, in the gas turbine intake cooling device according to any one of claims 2 to 8, the gas turbine intake cooling device is disposed on a gas line between the turbine and the gas turbine intake cooling unit,
The gas turbine may further include a turbine outlet cooling unit that further cools the cryogenic air discharged from the turbine and supplies the cooled air to the gas turbine intake air cooling unit. By doing so, the temperature of the chilled air discharged from the turbine can be further reduced, so that the intake air of the GT can be efficiently cooled and ice particles can be generated.

【0018】また、請求項1に記載のガスタービン吸気
冷却装置において、深冷空気生成部は、ガスタービンの
空気圧縮機からの抽気された空気によって駆動されて深
冷空気を吐出するタービンを有していてもよい。このタ
ービンは、ガスタービンの空気圧縮機の抽気を動作流体
として用いて深冷空気を生成するので、外部動力を用い
ずに深冷空気を得ることができることとなる。
Further, in the gas turbine intake air cooling device according to the first aspect, the cryogenic air generation unit has a turbine driven by the air extracted from the air compressor of the gas turbine to discharge the cryogenic air. It may be. Since this turbine uses the bleed air of the air compressor of the gas turbine as a working fluid to generate cryogenic air, it is possible to obtain cryogenic air without using external power.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
によるガスタービン吸気冷却装置の好適な実施形態につ
いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一また
は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a gas turbine intake air cooling device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts will be denoted by the same reference characters, without redundant description.

【0020】〔第1実施形態〕図1は本発明によるガス
タービン吸気冷却装置の第1実施形態を示す概略構成図
である。同図に示すように、ガスタービン吸気冷却装置
100は、ガスタービン(GT)発電部70に付設され
ており、主として、深冷空気生成部10と、ガスタービ
ン吸気冷却部20と、抽気冷却手段40と、タービン供
給気冷却手段50と、タービン出口冷却手段60とから
から構成されている。また、このガスタービン(GT)
発電部70には、後段にスチームタービン(ST)等か
らなるSTユニット80が付設されている。
[First Embodiment] FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a gas turbine intake air cooling apparatus according to the present invention. As shown in the figure, a gas turbine intake cooling device 100 is attached to a gas turbine (GT) power generation unit 70, and mainly includes a cryogenic air generation unit 10, a gas turbine intake cooling unit 20, a bleed cooling unit. 40, turbine supply air cooling means 50, and turbine outlet cooling means 60. In addition, this gas turbine (GT)
The power generation unit 70 is provided with an ST unit 80 including a steam turbine (ST) or the like at a subsequent stage.

【0021】先ず、GT発電部70について説明する。First, the GT power generator 70 will be described.

【0022】GT発電部70は、空気供給部71と、空
気圧縮機72と、発電機73と、燃焼器74と、ガスタ
ービン75と、燃料ガス供給部76とから構成されてい
る。
The GT power generation section 70 includes an air supply section 71, an air compressor 72, a generator 73, a combustor 74, a gas turbine 75, and a fuel gas supply section 76.

【0023】ガスタービン75は、燃焼器74から排出
された燃焼ガスG74を動作流体として動力を回収す
る。空気圧縮機72は、例えば、ガスタービン75と同
軸に接続されており、ガスタービン75の動力により駆
動されて空気供給部71から供給され、ガスタービン吸
気冷却部20を経由してくる空気A20を吸込んで圧縮
し、圧縮空気A72を燃焼器74に供給する。また、空
気圧縮機72には抽気口が設けられており、ガスタービ
ン吸気冷却装置100にむけて圧縮空気の一部A70が
抽気される。ここで、抽気口は、抽気される圧縮空気に
要求される温度、圧力等の条件や、ガスタービン吸気冷
却装置100の規模とGT発電部の規模との兼ね合い等
に応じて、圧縮機段間或いは吐出口に適宜設けられるこ
ととなる。
The gas turbine 75 recovers power using the combustion gas G74 discharged from the combustor 74 as a working fluid. The air compressor 72 is coaxially connected to the gas turbine 75, for example, and is driven by the power of the gas turbine 75, supplied from the air supply unit 71, and converts the air A20 coming through the gas turbine intake cooling unit 20. The air is sucked and compressed, and the compressed air A72 is supplied to the combustor 74. Further, the air compressor 72 is provided with a bleed port, and a part A70 of the compressed air is bleed toward the gas turbine intake cooling device 100. Here, the bleed port is provided between the compressor stages according to conditions such as temperature and pressure required for the compressed air to be bleed and a balance between the scale of the gas turbine intake cooling device 100 and the scale of the GT power generation unit. Alternatively, it is provided appropriately at the discharge port.

【0024】なお、発電機73は、空気圧縮機72を介
してガスタービン75と同軸に接続されており、ガスタ
ービン75の動力により作動して電力を発生する。燃焼
器74は、燃料ガス供給部76から供給され、熱交換器
50を経由してくる天然ガスF50と空気圧縮機72か
ら吐出される圧縮空気A72と混合し燃焼させて高温高
圧の燃焼ガスG74としてガスタービン75に供給す
る。
The generator 73 is coaxially connected to the gas turbine 75 via the air compressor 72, and operates by the power of the gas turbine 75 to generate electric power. The combustor 74 mixes the natural gas F50 supplied from the fuel gas supply unit 76, which passes through the heat exchanger 50, and the compressed air A72 discharged from the air compressor 72, and burns the mixture. To the gas turbine 75.

【0025】また、STユニット80(詳細は図示せ
ず)は、例えば、蒸気発生器(HRSG)と、スチーム
タービン(ST)と、発電機と、復水器と、熱交換器
と、煙突等から構成される。
The ST unit 80 (details not shown) includes, for example, a steam generator (HRSG), a steam turbine (ST), a generator, a condenser, a heat exchanger, a chimney, and the like. Consists of

【0026】次に、本発明によるガスタービン吸気冷却
装置100について説明する。
Next, the gas turbine intake air cooling device 100 according to the present invention will be described.

【0027】ガスタービン吸気冷却装置100の抽気冷
却手段40は、この実施形態においては熱交換器のみか
ら構成されている。この熱交換器40は、後述するター
ビン出口冷却手段60を経由した低温の天然ガスF60
とGT発電部70の空気圧縮機72から抽気された圧縮
空気A70とを熱交換するものであり、これにより、低
温の天然ガスF60が昇温されると同時に圧縮空気A7
0が冷却されることとなる。
In the present embodiment, the bleed air cooling means 40 of the gas turbine intake air cooling device 100 comprises only a heat exchanger. The heat exchanger 40 is provided with a low-temperature natural gas F60 via a turbine outlet cooling means 60 described later.
And heat exchange between the compressed air A70 extracted from the air compressor 72 of the GT power generation unit 70, whereby the temperature of the low-temperature natural gas F60 is raised and the compressed air A7
0 will be cooled.

【0028】深冷空気生成部10は、抽気圧縮機12
と、タービン14と、電動機16とから構成されてい
る。これらの抽気圧縮機12とタービン14と電動機1
6とは、例えば、抽気圧縮機12がタービン14と電動
機16との間に配置されるようにして互いに同軸に接続
されている。抽気圧縮機12は、同軸に接続されている
電動機16の動力及びタービン14の動力により作動す
る。
The cryogenic air generator 10 includes a bleed air compressor 12
, A turbine 14 and an electric motor 16. These bleed compressor 12, turbine 14, and electric motor 1
6 is coaxially connected to each other, for example, such that the bleeding compressor 12 is disposed between the turbine 14 and the electric motor 16. The bleed compressor 12 is operated by the power of the electric motor 16 and the power of the turbine 14 connected coaxially.

【0029】このようにして抽気圧縮機12は、GT発
電部70から抽気されて熱交換器40を経由してくる圧
縮空気A40を吸込んで圧縮する。タービン14は、抽
気圧縮機12から吐出され、後述するタービン供給気冷
却手段50を経由して冷却された圧縮空気A50を動作
流体として作動し、動力を回収して抽気圧縮機12を駆
動すると共に圧縮空気A50断熱膨張させて深冷空気A
14を生成する。なお、この深冷空気生成部10におい
ては、深冷空気の他に液体空気が生成する場合もあり、
この場合にも液体空気をガスタービン吸気冷却部におい
て利用するものとする。
As described above, the bleed compressor 12 sucks and compresses the compressed air A40 extracted from the GT generator 70 and passing through the heat exchanger 40. The turbine 14 operates with the compressed air A50 discharged from the extraction compressor 12 and cooled via a turbine supply air cooling unit 50 described later as a working fluid, recovers power, drives the extraction compressor 12 and Compressed air A50 Adiabatic expansion and cryogenic air A
14 is generated. In the cryogenic air generation unit 10, liquid air may be generated in addition to cryogenic air.
Also in this case, the liquid air is used in the gas turbine intake cooling unit.

【0030】タービン供給気冷却手段50は、抽気圧縮
機12とタービン14との間のガスライン上に配置され
ており、この実施形態の場合においては熱交換器のみか
ら構成されている。タービン供給気冷却手段50は、抽
気圧縮機12から吐出される圧縮空気A12と熱交換器
40を経由して昇温された低温の天然ガスF40とを熱
交換し、天然ガスF40を更に昇温させると共に圧縮空
気A12を冷却してタービン14に供給する。
The turbine supply air cooling means 50 is arranged on a gas line between the bleed air compressor 12 and the turbine 14, and in this embodiment is constituted only by a heat exchanger. The turbine supply air cooling means 50 exchanges heat between the compressed air A12 discharged from the bleed air compressor 12 and the low-temperature natural gas F40 heated through the heat exchanger 40 to further raise the temperature of the natural gas F40. At the same time, the compressed air A12 is cooled and supplied to the turbine 14.

【0031】タービン出口冷却手段60は、タービン1
4とガスタービン吸気冷却部20の間のガスライン上に
配置されており、この実施形態の場合においては熱交換
器のみから構成されている。この熱交換器60は、ター
ビン14から吐出される深冷空気A14を更に冷却して
ガスタービン吸気冷却部20に供給する。
The turbine outlet cooling means 60 includes a turbine 1
It is arranged on a gas line between the gas turbine 4 and the gas turbine intake cooling unit 20, and in the case of this embodiment, is constituted only by a heat exchanger. The heat exchanger 60 further cools the cryogenic air A14 discharged from the turbine 14 and supplies the cooled chilled air A14 to the gas turbine intake cooling unit 20.

【0032】ガスタービン吸気冷却部20は、GT発電
部70の空気供給部71と空気圧縮機72との間のガス
ライン上に配置されており、熱交換器60を経由してく
る深冷空気A60と、空気供給部71から供給される空
気A71とを混合してGT発電部の空気圧縮機72の吸
気口に導入する。このガスタービン吸気冷却部20にお
いて、空気供給部71から供給される空気A71は深冷
空気A60の冷熱により冷却されてGT発電部の空気圧
縮機72の吸気口に導入されることとなる。
The gas turbine intake cooling section 20 is disposed on a gas line between the air supply section 71 of the GT power generation section 70 and the air compressor 72, and is provided with cryogenic air flowing through the heat exchanger 60. A60 and air A71 supplied from the air supply unit 71 are mixed and introduced into the intake port of the air compressor 72 of the GT power generation unit. In the gas turbine intake cooling unit 20, the air A71 supplied from the air supply unit 71 is cooled by the cold heat of the cryogenic air A60 and introduced into the intake port of the air compressor 72 of the GT power generation unit.

【0033】また、ガスタービン吸気冷却部20は、供
給される深冷空気A60の温度や流量等の条件に応じて
空気中からの水分(析出水分)を凝縮させることにより
水粒或いは氷粒を生成して空気圧縮機72の吸気に混入
することもできる。このように空気供給部71から供給
される空気中の水分から氷粒が生成するようにガスター
ビン吸気冷却装置100の諸条件を予め設定しておくこ
とにより、GT発電部70における空気圧縮機72内の
圧縮空気をより効率よく冷却することができる。
The gas turbine intake cooling unit 20 condenses water (precipitated water) from the air in accordance with conditions such as the temperature and flow rate of the supplied chilled air A60, thereby removing water particles or ice particles. It can also be generated and mixed into the intake air of the air compressor 72. By preliminarily setting various conditions of the gas turbine intake cooling device 100 so that ice particles are generated from the moisture in the air supplied from the air supply unit 71, the air compressor 72 in the GT power generation unit 70 The compressed air in the inside can be cooled more efficiently.

【0034】なお、深冷空気生成部10の規模とGT発
電部70の規模との兼ね合いやそれらの操作手順の関係
から、空気圧縮機72から抽気される圧縮空気A72の
圧力、流量、温度等の条件に応じて、空気圧縮機72か
ら抽気される圧縮空気A72に更に空気を加えて抽気圧
縮機12に導入する場合もある。この場合には、熱交換
器40と抽気圧縮機12の間のガスライン上に抽気圧縮
機12用の空気供給手段90を適宜付設すればよい。空
気供給手段90は、空気供給部92と空気混合弁94か
ら構成され、熱交換器40を経由した圧縮空気A40と
空気A92を混合して抽気圧縮機に供給する。
The pressure, flow rate, temperature, etc. of the compressed air A 72 extracted from the air compressor 72 are determined based on the balance between the size of the cryogenic air generation unit 10 and the size of the GT power generation unit 70 and the relationship between their operation procedures. In some cases, air may be further added to the compressed air A72 extracted from the air compressor 72 and introduced into the extraction compressor 12. In this case, an air supply means 90 for the bleed compressor 12 may be appropriately provided on a gas line between the heat exchanger 40 and the bleed compressor 12. The air supply unit 90 includes an air supply unit 92 and an air mixing valve 94, mixes the compressed air A40 and the air A92 via the heat exchanger 40, and supplies the mixed air to the extraction compressor.

【0035】以下に、本実施形態のガスタービン吸気冷
却装置100の動作について説明する。
The operation of the gas turbine intake air cooling device 100 according to the present embodiment will be described below.

【0036】GT発電部70の空気圧縮機72から抽気
された圧縮空気の一部A70は、熱交換器(抽気冷却手
段)40により低温の天然ガスF60と熱交換して冷却
される。熱交換器40を通過した圧縮空気A40は、必
要に応じて抽気圧縮機12用の空気供給手段90と切り
かえられ、深冷空気生成部10の抽気圧縮機12に導入
される。抽気圧縮機12に導入された圧縮空気A40は
更に圧縮されてタービン供給気冷却手段50にむけて吐
出される。抽気圧縮機12から吐出された高圧の圧縮空
気A12は、タービン供給気冷却手段50において抽気
冷却手段40を経由してくる低温の天然ガスF40と熱
交換して冷却される。タービン供給気冷却手段50を通
過して冷却された高圧の圧縮空気A50は、動作流体と
してタービン14に導入される。タービン14におい
て、圧縮空気A50は断熱膨張されて深冷空気A14に
変換されて吐出される。
A part A70 of the compressed air extracted from the air compressor 72 of the GT power generator 70 is cooled by a heat exchanger (extraction cooling means) 40 by exchanging heat with the low-temperature natural gas F60. The compressed air A40 that has passed through the heat exchanger 40 is switched to the air supply means 90 for the bleed air compressor 12 as necessary, and is introduced into the bleed air compressor 12 of the cryogenic air generation unit 10. The compressed air A40 introduced into the bleed air compressor 12 is further compressed and discharged to the turbine supply air cooling means 50. The high-pressure compressed air A12 discharged from the extraction compressor 12 is cooled by exchanging heat with the low-temperature natural gas F40 passing through the extraction cooling means 40 in the turbine supply air cooling means 50. The high-pressure compressed air A50 cooled by passing through the turbine supply air cooling means 50 is introduced into the turbine 14 as a working fluid. In the turbine 14, the compressed air A50 is adiabatically expanded, converted into cryogenic air A14, and discharged.

【0037】タービン14から吐出された深冷空気A1
4は、熱交換器(タービン出口冷却手段)60に導入さ
れ、タービン出口冷却手段60おいてGT発電部70の
燃料ガス供給部76より供給される液化天然ガスF76
と熱交換してさらに冷却される。熱交換器60を経由し
た深冷空気A60はガスタービン吸気冷却部20に導入
され、空気供給部71から供給される空気A71を冷却
する。ガスタービン吸気冷却部20において、空気A7
1は、深冷空気A60により冷却され、冷却の設定条件
に応じて水蒸気成分から氷粒が生成される。ガスタービ
ン吸気冷却部20を経由した氷粒を含む深冷空気A20
は、空気圧縮機72の吸気として導入され、空気圧縮機
72内の圧縮空気をより効率よく冷却する。また、この
空気圧縮機72内で圧縮され昇温した圧縮空気の一部A
70が、ガスタービン吸気冷却装置100にむけて抽気
される。
The cryogenic air A1 discharged from the turbine 14
4 is introduced into a heat exchanger (turbine outlet cooling means) 60, where the liquefied natural gas F 76 supplied from the fuel gas supply unit 76 of the GT power generation unit 70 in the turbine outlet cooling means 60
It exchanges heat with and is further cooled. The cryogenic air A60 that has passed through the heat exchanger 60 is introduced into the gas turbine intake cooling unit 20, and cools the air A71 supplied from the air supply unit 71. In the gas turbine intake cooling unit 20, the air A7
1 is cooled by the cryogenic air A60, and ice particles are generated from the water vapor component according to the set condition of the cooling. Chilled air A20 containing ice particles passed through the gas turbine intake cooling unit 20
Is introduced as intake air of the air compressor 72 to cool the compressed air in the air compressor 72 more efficiently. A part A of the compressed air that has been compressed and heated in the air compressor 72
70 is bled toward the gas turbine intake cooling device 100.

【0038】なお、GT発電部70の燃料ガス供給部7
6から供給される液化天然ガスF76は、順に熱交換器
(タービン出口冷却手段)60、熱交換器(抽気冷却手
段)40、熱交換器(タービン供給気冷却手段)50を
経由するに従い徐々に昇温されると共に気化され、GT
発電部70の燃焼器74に導入される。
The fuel gas supply unit 7 of the GT power generation unit 70
The liquefied natural gas F76 supplied from 6 gradually passes through the heat exchanger (turbine outlet cooling means) 60, the heat exchanger (bleed air cooling means) 40, and the heat exchanger (turbine supply air cooling means) 50 in this order. GT is heated and vaporized.
It is introduced into the combustor 74 of the power generation unit 70.

【0039】空気圧縮機72から吐出された圧縮空気A
72と熱交換器50を経由してくる天然ガスF50は、
燃焼器74において燃焼する。燃焼器74から排出され
る高温高圧の燃焼ガスG74は、ガスタービン75に導
入され、ガスタービン75を作動させる。ガスタービン
75から排出される排ガスG75は、水蒸気発生器(H
RSG)や煙突等を備えたSTユニット80に導入され
熱回収ののち煙突に排気される。
The compressed air A discharged from the air compressor 72
72 and natural gas F50 passing through the heat exchanger 50
The fuel burns in the combustor 74. The high-temperature and high-pressure combustion gas G74 discharged from the combustor 74 is introduced into the gas turbine 75 to operate the gas turbine 75. The exhaust gas G75 discharged from the gas turbine 75 is supplied to a steam generator (H
(RSG) or ST unit 80 provided with a chimney, etc., and heat is recovered and exhausted to the chimney.

【0040】以上のように、このガスタービン吸気冷却
装置100は、水粒や氷粒を含む深冷空気(液体空気を
含む場合もある)により、空気圧縮機72の段(内部の
圧縮空気)を効果的に冷却することができるので圧縮機
動力を下げ、GT発電出力を容易に向上させることが可
能である。また、ガスタービン発電部70の空気圧縮機
72から抽気される予圧空気A70から深冷空気A60
を生成するため抽気圧縮機12を比較的小規模とするこ
とができるので、抽気圧縮機12を作動させる電動機1
6の動力を最小限に抑制することが容易に可能となる。
As described above, the gas turbine intake air cooling device 100 uses the cryogenic air (which may include liquid air) containing water particles and ice particles to operate the stage (compressed air inside) of the air compressor 72. Can be effectively cooled, so that the compressor power can be reduced and the GT power generation output can be easily improved. Further, the pre-compressed air A 70 extracted from the air compressor 72 of the gas turbine
, The size of the bleeding compressor 12 can be made relatively small, so that the electric motor 1 that operates the bleeding compressor 12
6 can easily be minimized.

【0041】また、抽気冷却手段40、タービン供給気
冷却手段50、タービン出口冷却手段60において、液
化天然ガスの冷熱を効果的に利用して深冷空気の生成を
補助することができるので、この点においても深冷空気
生成にかかる動力を削減できることとなる。更にこの場
合には、GT発電部70の燃焼器74において使用され
る燃料ガスを燃焼器70に導入する前に効果的に予熱す
ることになるので、燃料の節約に寄与することとなり、
ひいてはGT発電部70の効率を向上させることができ
ることとなる。
Further, the bleed air cooling means 40, the turbine supply air cooling means 50, and the turbine outlet cooling means 60 can effectively utilize the cold energy of the liquefied natural gas to assist the generation of cryogenic air. In this respect, the power required for cryogenic air generation can be reduced. Further, in this case, the fuel gas used in the combustor 74 of the GT power generation unit 70 is effectively preheated before being introduced into the combustor 70, which contributes to fuel saving.
As a result, the efficiency of the GT power generation unit 70 can be improved.

【0042】なお、上記の説明においては、GT発電部
70の空気圧縮機72の抽気から深冷空気を効果的に生
成させるために液化天然ガスを冷媒として用いたが、液
化天然ガスの代替物としてその他の流体、例えば、ボイ
ラ給水等を用いてもよい。また、抽気圧縮機12用の空
気供給手段90の使用方法として、GT発電部70及び
ガスタービン冷却装置100の起動初期において、抽気
圧縮機12へ抽気を導入しない時に使用し、GT発電部
70及びガスタービン冷却装置100が所定条件になっ
た時点で完全に抽気に切り換える方法を取ってもよい。
In the above description, liquefied natural gas is used as a refrigerant in order to effectively generate cryogenic air from the bleed air of the air compressor 72 of the GT power generation unit 70. However, an alternative to liquefied natural gas is used. Other fluids, for example, boiler feedwater or the like may be used. In addition, as a method of using the air supply means 90 for the bleed compressor 12, it is used when the bleed air is not introduced into the bleed compressor 12 at the initial stage of starting the GT power generator 70 and the gas turbine cooling device 100. A method of completely switching to bleeding when the gas turbine cooling device 100 reaches a predetermined condition may be adopted.

【0043】〔第2実施形態〕図2は本発明によるガス
タービン吸気冷却装置の第2実施形態を示す概略構成図
である。同図に示すガスタービン吸気冷却装置100A
は、氷粒生成手段30を更に備える点で、図1に示した
ガスタービン吸気冷却装置100と異なる。
[Second Embodiment] FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the gas turbine intake air cooling device according to the present invention. Gas turbine intake cooling device 100A shown in FIG.
1 is different from the gas turbine intake air cooling device 100 shown in FIG.

【0044】氷粒生成手段30は、ガスタービン吸気冷
却部20とGT発電部70の空気圧縮機72の間のガス
ライン上に配置されている。氷粒生成手段30は、ガス
タービン吸気冷却部20から空気圧縮機72に向けてガ
スライン中を進行してくる深冷空気A20中に外部から
供給される水W30を噴霧すると共に、冷熱を利用して
氷粒を生成する。更に、氷粒生成手段30は、水の噴霧
条件をガスタービン吸気冷却部20から導入される深冷
空気A20の温度、流量等の条件に応じて設定すること
により、所望の粒径、粒度分布を有する氷粒を生成させ
ることができる。
The ice particle generation means 30 is disposed on a gas line between the gas turbine intake cooling unit 20 and the air compressor 72 of the GT power generation unit 70. The ice particle generating means 30 sprays water W30 supplied from the outside into the cryogenic air A20 traveling in the gas line from the gas turbine intake cooling unit 20 to the air compressor 72, and uses cold heat. To produce ice particles. Further, the ice particle generation means 30 sets a desired water particle size and particle size distribution by setting water spray conditions in accordance with conditions such as the temperature and flow rate of the cryogenic air A20 introduced from the gas turbine intake cooling unit 20. Can be generated.

【0045】なお、図1に示したガスタービン吸気冷却
装置100において、氷粒生成手段30は、ガスタービ
ン吸気冷却部20に対して独立に配置されているが、ガ
スタービン吸気冷却部20内に配置されていてもよい。
氷粒生成手段30の更に詳細な基本構成及びガスタービ
ン吸気冷却装置内における配置の態様については、後述
する本発明の第3実施形態〜第5実施形態において説明
することとする。
In the gas turbine intake cooling unit 100 shown in FIG. 1, the ice particle generating means 30 is arranged independently of the gas turbine intake cooling unit 20. It may be arranged.
A more detailed basic configuration of the ice particle generating means 30 and a mode of arrangement in the gas turbine intake air cooling device will be described in third to fifth embodiments of the present invention described later.

【0046】このようにガスタービン吸気冷却装置10
0Aは、氷粒生成手段30を備えており、外部から積極
的に水を導入して氷粒を所望の生成条件で生成すること
が可能なので、図1に示したガスタービン吸気冷却装置
100と比較してGT発電部70の空気圧縮機72の圧
縮機段間内の後段側にまで及ぶ広い範囲において圧縮空
気をより効率よく冷却することができる。このため、空
気圧縮機72に必要な動力を低減することができ、その
結果GT発電部70の出力を向上させることが可能とな
る。また、氷は圧縮機動力を効率良く低減できるため、
深冷空気生成部10において生成させる深冷空気の温度
は、図1に示したガスタービン吸気冷却装置100にお
ける深冷空気の温度よりも高温にしても同じ効果が得ら
れることから、深冷空気生成部10おける電動機16の
動力を削減することが可能となる。このため、GT発電
部70の効率を向上させることができることとなる。
As described above, the gas turbine intake air cooling device 10
0A is provided with an ice particle generation means 30 and can actively introduce water from the outside to generate ice particles under desired generation conditions. Therefore, the gas turbine intake cooling device 100 shown in FIG. In comparison, the compressed air can be more efficiently cooled in a wide range extending to the subsequent stage in the compressor stage of the air compressor 72 of the GT power generation unit 70. Therefore, the power required for the air compressor 72 can be reduced, and as a result, the output of the GT power generation unit 70 can be improved. Ice can also reduce compressor power efficiently,
The same effect can be obtained even if the temperature of the cryogenic air generated in the cryogenic air generation unit 10 is higher than the temperature of the cryogenic air in the gas turbine intake cooling device 100 shown in FIG. The power of the electric motor 16 in the generator 10 can be reduced. Therefore, the efficiency of the GT power generation unit 70 can be improved.

【0047】〔第3実施形態〕図3は本発明によるガス
タービン吸気冷却装置の第3実施形態を示す概略構成図
である。同図に示すガスタービン吸気冷却装置100B
は、図1に示したガスタービン吸気冷却装置100と比
較して氷粒生成手段30を更に備える点と、タービン供
給気冷却手段50が熱交換機能を有する複数の要素から
構成されている点で異なる。
[Third Embodiment] FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the gas turbine intake air cooling device according to the present invention. Gas turbine intake cooling device 100B shown in FIG.
Is different from the gas turbine intake air cooling apparatus 100 shown in FIG. 1 in that the apparatus further includes an ice particle generation unit 30 and that the turbine supply air cooling unit 50 is configured by a plurality of elements having a heat exchange function. different.

【0048】氷粒生成手段30は、ガスタービン吸気冷
却部20とGT発電部70の空気圧縮機72との間のガ
スライン上に配置されており、水予冷手段32と予冷水
噴射手段34とから構成されている。水予冷手段32と
予冷水噴射手段34とは、ガスタービン吸気冷却部20
側から順に直列に配置されている。
The ice particle generating means 30 is disposed on a gas line between the gas turbine intake cooling section 20 and the air compressor 72 of the GT power generating section 70, and includes water precooling means 32, precooled water injection means 34, It is composed of The water precooling means 32 and the precooled water injection means 34 are
They are arranged in series from the side.

【0049】水予冷手段32は、この実施形態の場合に
は熱交換器のみから構成されている。水予冷手段32は
ガスタービン吸気冷却部20から導入される深冷空気A
20の一部の冷熱を利用して外部から供給される水を予
冷して後段の予冷水噴射手段34に供給する。また、ガ
スタービン吸気冷却部20から導入される深冷空気A2
0は、水予冷手段32において一部が熱交換された後に
予冷水噴射手段34に供給される。
The water pre-cooling means 32 comprises only a heat exchanger in this embodiment. The water precooling means 32 is provided with the cryogenic air A introduced from the gas turbine intake cooling unit 20.
The water supplied from the outside is pre-cooled by utilizing a part of the cold heat of 20 and is supplied to the pre-cooled water injection means 34 at the subsequent stage. Also, the cryogenic air A2 introduced from the gas turbine intake cooling unit 20
0 is supplied to the pre-cooled water injection unit 34 after a part of the water is pre-exchanged in the water pre-cooling unit 32.

【0050】予冷水噴射手段34は、例えば筒状のダク
ト内に氷粒生成手段30において予冷された水を噴霧す
るためのスプレーノズルN34を配置した構成を有して
いる。スプレーノズルN34から噴霧された予冷水は周
囲を流れる深冷空気A20の冷熱により容易に氷粒とな
る。更に、予冷水噴射手段34は、例えば、ノズルの噴
射口の大きさ、噴出水圧、噴出角度、ノズルの形状、ノ
ズルの配列条件等の予冷水の噴霧条件をガスタービン吸
気冷却部20から導入される深冷空気A20の温度、流
量等の条件に応じて設定することにより、所望の粒径、
粒度分布を有する氷粒を生成させる仕様とする。
The pre-cooled water injection means 34 has a configuration in which, for example, a spray nozzle N34 for spraying water pre-cooled by the ice particle generating means 30 is disposed in a cylindrical duct. The pre-cooled water sprayed from the spray nozzle N34 easily becomes ice particles due to the cold heat of the cryogenic air A20 flowing around. Further, the pre-cooled water injection means 34 is supplied with the pre-cooled water spray conditions such as the size of the nozzle orifice of the nozzle, the jet water pressure, the jet angle, the nozzle shape, and the nozzle arrangement condition from the gas turbine intake cooling unit 20. By setting according to the conditions such as the temperature and flow rate of the cryogenic air A20, the desired particle size,
The specifications are to generate ice particles having a particle size distribution.

【0051】タービン供給気冷却手段50は、水蒸気発
生器(HRSG)52と、熱交換器54,56,58と
から構成されている。
The turbine supply air cooling means 50 comprises a steam generator (HRSG) 52 and heat exchangers 54, 56, 58.

【0052】水蒸気発生器52は、抽気圧縮機12から
吐出される圧縮空気A12の熱を利用して水蒸気を発生
させ、水蒸気S52を外部の蒸気タービン(図示せず)
に供給する。なお、この蒸気タービンは、GT発電部7
0の後段にあるSTユニット80内の蒸気タービン(図
示せず)であってもよく、STユニット80とは別個に
配置された蒸気タービンであってもよい。
The steam generator 52 generates steam using the heat of the compressed air A12 discharged from the bleed compressor 12, and converts the steam S52 into an external steam turbine (not shown).
To supply. The steam turbine is a GT power generator 7.
0 may be a steam turbine (not shown) in the ST unit 80 at the subsequent stage, or may be a steam turbine arranged separately from the ST unit 80.

【0053】熱交換器54は、水蒸気発生器52の後段
のガスライン上に配置されており、これに供給される水
W50を水蒸気発生器52を経由してくる圧縮空気A5
2の熱を利用して温水W54にし、水蒸気発生器52又
はSTユニット80内の水蒸気発生器(図示せず)へ向
けて給水し給水予熱を行う。
The heat exchanger 54 is disposed on the gas line at the subsequent stage of the steam generator 52, and the water W 50 supplied thereto is supplied to the compressed air A 5 passing through the steam generator 52.
Using the heat of No. 2, the hot water W54 is supplied to the steam generator 52 or a steam generator (not shown) in the ST unit 80 to preheat water.

【0054】熱交換器56は、熱交換器54の後段のガ
スライン上に配置されており、抽気冷却手段40を経由
してくる天然ガスF40を、熱交換器54を経由してく
る圧縮空気A54の熱を利用して予熱して燃焼器74に
供給する。
The heat exchanger 56 is disposed on the gas line at the subsequent stage of the heat exchanger 54, and converts the natural gas F 40 passing through the extraction cooling means 40 into compressed air passing through the heat exchanger 54. Preheating is performed using the heat of A54 and the preheated air is supplied to the combustor 74.

【0055】熱交換器58は、熱交換器56の後段のガ
スライン上に配置されており、燃料ガス供給部76から
供給される液化天然ガスF76の一部F76bの冷熱を
利用して熱交換器56を経由してくる圧縮空気A56を
冷却するためのものである。熱交換器58において冷却
された圧縮空気A58は、タービン14に供給される。
一方、熱交換器58において昇温されて気化した天然ガ
スF58は、タービン出口冷却手段60を経由してくる
天然ガスF60と合流されて抽気冷却手段40に供給さ
れる。なお、この実施形態においては、燃料ガス供給部
76から供給される液化天然ガスF76を2つに分岐し
てF76aとF76bとし、F76aをタービン出口冷
却手段60に供給し、F76bを熱交換器58に供給す
る形式を採っているが、熱交換器58に液化天然ガスを
供給するための供給部を燃料ガス供給部76と別個に設
けてもよい。
The heat exchanger 58 is disposed on the gas line at the subsequent stage of the heat exchanger 56, and performs heat exchange by utilizing the cold heat of a part F76b of the liquefied natural gas F76 supplied from the fuel gas supply unit 76. This is for cooling the compressed air A56 passing through the vessel 56. The compressed air A58 cooled in the heat exchanger 58 is supplied to the turbine 14.
On the other hand, the natural gas F58 heated and vaporized in the heat exchanger 58 is combined with the natural gas F60 passing through the turbine outlet cooling means 60 and supplied to the extraction cooling means 40. In this embodiment, the liquefied natural gas F76 supplied from the fuel gas supply unit 76 is branched into two, F76a and F76b. The F76a is supplied to the turbine outlet cooling means 60, and the F76b is supplied to the heat exchanger 58. However, a supply unit for supplying liquefied natural gas to the heat exchanger 58 may be provided separately from the fuel gas supply unit 76.

【0056】これらのタービン供給気冷却手段50にお
ける各構成要素の機能により抽気圧縮機12から吐出さ
れる圧縮空気A12の有する排熱は、燃料ガスの予熱や
外部動力として利用されて十分に消費されることとな
る。その結果、タービン14に供給される圧縮空気A5
8は十分に低温化されることとなり、ひいてはガスター
ビン吸気冷却部20に供給される深冷空気A60も十分
に低温化されるので、冷吸気及び氷粒を容易に生成でき
ることとなる。
The exhaust heat of the compressed air A12 discharged from the bleed air compressor 12 by the function of each component in the turbine supply air cooling means 50 is sufficiently consumed by being used as preheating of fuel gas or external power. The Rukoto. As a result, the compressed air A5 supplied to the turbine 14
8, the temperature of the cryogenic air A60 supplied to the gas turbine intake air cooling unit 20 is sufficiently reduced, so that cold intake air and ice particles can be easily generated.

【0057】このようにガスタービン吸気冷却装置10
0Bは、氷粒生成手段30を備えることにより、外部か
ら積極的に水を導入して氷粒を所望の生成条件で生成す
ることが可能となるので、図1に示したガスタービン吸
気冷却装置100に比較してGT発電部70の空気圧縮
機72の圧縮機段間内の広い範囲において広い段間をよ
り効率よく冷却することができる。このため、空気圧縮
機72の動力を低減することができ、その結果、GT発
電部70の出力を向上させることが可能となる。また、
氷粒生成手段30で氷粒のサイズと数を制御できるので
圧縮機の冷却段数を自由に設計できる。
As described above, the gas turbine intake air cooling device 10
The gas turbine inlet cooling device 0B shown in FIG. 1 is capable of generating ice particles under desired conditions by actively introducing water from the outside by providing the ice particle generating means 30. As compared with 100, the wide stage can be more efficiently cooled in a wide range within the compressor stage of the air compressor 72 of the GT power generation unit 70. Therefore, the power of the air compressor 72 can be reduced, and as a result, the output of the GT power generation unit 70 can be improved. Also,
Since the size and number of ice particles can be controlled by the ice particle generation means 30, the number of cooling stages of the compressor can be freely designed.

【0058】図4は、氷粒生成手段30をガスタービン
吸気冷却部20内に配置した場合の一態様を示す概略構
成図である。この場合には、以下に説明するように、氷
粒生成手段30が、ガスタービン吸気冷却部20A内に
配置されている。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing one embodiment in a case where the ice particle generating means 30 is disposed in the gas turbine intake cooling unit 20. In this case, as described below, the ice particle generation unit 30 is disposed in the gas turbine intake cooling unit 20A.

【0059】ガスタービン吸気冷却部20Aは、空気供
給部71から空気圧縮機72にむけて供給される空気A
71が通過するダクト(ガスライン)D1と、その内側
に配置されたダクトD2として構成される。ガスタービ
ン吸気冷却部20Aの内部には、タービン出口冷却手段
60を経由してくる深冷吸気A60が導入され、ダクト
D2から流出するA60と空気供給部71から供給され
る空気A71とを合流させることにより空気A71を冷
却することができる。深冷吸気A60と空気A71とを
スムーズに合流させるために、ダクトD2はダクトD1
と同軸に配置されており、ダクトD2内部を流れる深冷
吸気A60の流れが、ダクトD2外部を流れる空気A7
1の流れに平行かつ同方向になるようにされている。ま
た、ダクトD2にはダクトD1を貫通してタービン出口
冷却手段60と直結するガスラインが設けられている。
更に、ダクトD2は、二重管構造を有し、内管D2a内
に深冷空気A60を流し、外管D2b内に空気A2を流
すことができるようにされている。このように外管D2
b内に空気を流すことにより、空気供給部71から供給
される空気A71の水分がダクトD2の外壁に接触して
氷結し、ダクトD1内の空気A71の流れを阻害すると
いう不具合の発生を防止することができる。
The gas turbine intake cooling unit 20A supplies air A supplied from the air supply unit 71 to the air compressor 72.
It is configured as a duct (gas line) D1 through which 71 passes and a duct D2 arranged inside the duct (gas line) D1. The refrigerated intake air A60 passing through the turbine outlet cooling means 60 is introduced into the gas turbine intake air cooling unit 20A, and the A60 flowing out of the duct D2 and the air A71 supplied from the air supply unit 71 are merged. Thus, the air A71 can be cooled. In order for the chilled intake air A60 and the air A71 to smoothly merge, the duct D2 is connected to the duct D1.
And the flow of the refrigerated intake air A60 flowing inside the duct D2 is changed to the air A7 flowing outside the duct D2.
1 and in the same direction. The duct D2 is provided with a gas line that penetrates the duct D1 and is directly connected to the turbine outlet cooling means 60.
Further, the duct D2 has a double-pipe structure so that chilled air A60 can flow through the inner pipe D2a and air A2 can flow through the outer pipe D2b. Thus, the outer tube D2
By flowing air into b, the moisture of the air A71 supplied from the air supply unit 71 contacts the outer wall of the duct D2 and freezes, thereby preventing a problem that the flow of the air A71 in the duct D1 is obstructed. can do.

【0060】氷粒生成手段30Aは、ガスタービン吸気
冷却部20Aの内側に配置されたダクトとして構成され
る。氷粒生成手段30Aは、二重管構造を有する。内管
D3aは、外部より水を導入するための送水ラインであ
り、ダクトD2及びダクトD1の側面を貫通して外部の
水供給部(図示せず)に直結している。また、内管D3
aの下流側の端部は複数に分岐されており、それぞれ先
端には、水をダクトD2内に噴射して氷粒を生成するた
めのスプレーノズルN34が複数設置されている。外管
D3bは、空気A3を流すためのガスラインであり、ダ
クトD2及びダクトD1の側面を貫通して外部の空気供
給部(図示せず)に直結している。空気A3を外管D3
bに流すことにより、内管D3a内を流れる水が、ダク
トD2内を流れる深冷空気A60によって噴射前に氷結
されるのを防止すると共に噴射前の水を予冷することが
できる。
The ice particle generating means 30A is configured as a duct disposed inside the gas turbine intake cooling unit 20A. The ice particle generation means 30A has a double tube structure. The inner pipe D3a is a water supply line for introducing water from the outside, and penetrates through the side surfaces of the duct D2 and the duct D1, and is directly connected to an external water supply unit (not shown). In addition, inner pipe D3
The downstream end of “a” is branched into a plurality of parts, and a plurality of spray nozzles N34 for injecting water into the duct D2 to generate ice particles are provided at the respective ends. The outer pipe D3b is a gas line for flowing the air A3, and penetrates through the side surfaces of the duct D2 and the duct D1, and is directly connected to an external air supply unit (not shown). Air A3 to outer tube D3
By flowing to b, it is possible to prevent water flowing in the inner pipe D3a from being frozen before the injection by the chilled air A60 flowing in the duct D2 and to pre-cool the water before the injection.

【0061】このようにして、内管D3a内で予冷され
た水は、スプレーノズルN34からダクトD2内に噴射
され氷粒化する。この時、ダクトD2内を流れる深冷空
気A60のスプレーノズルN34の噴射領域を流れる一
部A60aが氷粒生成に利用され、残りの部分A60b
が主に空気A71の冷却に利用されることとなる。
The water pre-cooled in the inner pipe D3a in this way is sprayed from the spray nozzle N34 into the duct D2 to form ice particles. At this time, a part A60a of the cryogenic air A60 flowing in the duct D2 flowing through the spray area of the spray nozzle N34 is used for ice particle generation, and the remaining part A60b is used.
Is mainly used for cooling the air A71.

【0062】なお、図示の通り、空気A3は、予冷の程
度に応じて外管D3b内を循環させてもよく、一部をダ
クトD2内に排出してもよい。また、空気A2及びA3
はガスタービン吸気冷却装置100Bの高圧系から供給
してもよく、別個に設けられた供給部より供給してもよ
い。更に、ダクトD2の空気供給部71に面する底面の
形状は、ダクトD2内における空気A71の圧力損失を
低減し、空気A71の流れをスムーズにするための形状
[例えば円錐等の錘状(図中二点鎖線参照)]を有する。
As shown in the figure, the air A3 may be circulated in the outer pipe D3b or a part of the air A3 may be discharged into the duct D2 according to the degree of precooling. In addition, air A2 and A3
May be supplied from the high-pressure system of the gas turbine intake cooling device 100B, or may be supplied from a separately provided supply unit. Further, the shape of the bottom surface of the duct D2 facing the air supply unit 71 is a shape for reducing the pressure loss of the air A71 in the duct D2 and smoothing the flow of the air A71.
[For example, a cone or the like (see a two-dot chain line in the figure)].

【0063】また、氷粒生成手段30Aのスプレーノズ
ルN34としては、図5に示すものを使用してもよい。
As the spray nozzle N34 of the ice particle generating means 30A, the one shown in FIG. 5 may be used.

【0064】同図に示すスプレーノズルN34Aは、同
心多重円状に配置されると共に、外層から中心に向かう
に連れてステップ状に突出する複数の噴射口を有する。
このようにスプレーノズルN34Aの軸方向に段差を有
する構成にすることにより、各噴射口から噴出される水
粒Iは、図示のようにスプレーノズルN34Aの軸方
向、スプレーノズルN34Aの軸方向に垂直な方向に異
なる領域において分配されることになる(図中のI1,
I2,I3を参照)。一方、ダクトD2aの軸方向に進
行する深冷空気A60の流束は、ダクトD2a内のある
一断面で一度のみ利用されるのではなく、ダクトD2a
の軸方向に進行するに従い、複数回水粒と接触して利用
されることにもなる。すなわち、深冷空気A60を狭い
空間において有効に利用できることになり、その結果、
氷粒生成手段30A内のノズル数を低減することがで
き、効率良く氷粒を生成できることとなる。
The spray nozzle N34A shown in the figure is arranged concentrically in multiple circles, and has a plurality of injection ports projecting stepwise from the outer layer toward the center.
With such a configuration having a step in the axial direction of the spray nozzle N34A, the water particles I ejected from each injection port are perpendicular to the axial direction of the spray nozzle N34A and the axial direction of the spray nozzle N34A as shown in the figure. Are distributed in different areas in different directions (I1,
I2, I3). On the other hand, the flux of the chilled air A60 traveling in the axial direction of the duct D2a is not used only once in a certain cross section in the duct D2a, but is used in the duct D2a.
As it progresses in the axial direction, it may be used in contact with water particles multiple times. That is, the chilled air A60 can be effectively used in a narrow space, and as a result,
The number of nozzles in the ice particle generation means 30A can be reduced, and ice particles can be generated efficiently.

【0065】更に、ダクトD1及びダクトD2の形状
と、ダクトD1内に配置されるダクトD2の様式として
は、例えば、以下、図6〜7に示すものを使用してもよ
い。
Further, as the shape of the duct D1 and the duct D2 and the style of the duct D2 disposed in the duct D1, for example, those shown in FIGS.

【0066】図6(a)はダクトD1の横断面図であ
る。断面円形状のダクトD1内に複数のダクトD2が同
心円状に配列されている。ダクトD2内には、スプレー
ノズルN34を有するダクトD3(氷粒生成手段30
A)が一定間隔で配列されている。また、最外部に配置
されるダクトD2の外壁がダクトD1の内壁に接触せず
に所定の間隔が設けられる構造となっている。このよう
に構成することにより、ダクトD1の内壁と最外部に配
置されるダクトD2の外壁により形成される管内には、
空気供給部71から供給される空気A71が流れること
となり、ダクトD1を外部から断熱し易くすることがで
きる。
FIG. 6A is a cross-sectional view of the duct D1. A plurality of ducts D2 are concentrically arranged in a duct D1 having a circular cross section. Inside the duct D2, there is provided a duct D3 having a spray nozzle N34 (the ice particle generating means 30).
A) are arranged at regular intervals. Further, the outer wall of the outermost duct D2 has a structure in which a predetermined interval is provided without contacting the inner wall of the duct D1. With this configuration, the pipe formed by the inner wall of the duct D1 and the outer wall of the duct D2 disposed at the outermost position includes:
The air A71 supplied from the air supply unit 71 flows, so that the duct D1 can be easily insulated from the outside.

【0067】図6(b)は、ダクトD1の縦断面図であ
る。このように、図6(a)に示したダクトD1内にダ
クトD2が配列された部分を、ダクトD1の空気A71
の流れ方向に所定の間隔を保って複数段配列することも
可能である。
FIG. 6B is a longitudinal sectional view of the duct D1. As described above, the portion where the duct D2 is arranged in the duct D1 shown in FIG.
It is also possible to arrange a plurality of stages at predetermined intervals in the flow direction.

【0068】なお、ダクトD1及びダクトD2の断面形
状と、ダクトD1内に配置されるダクトD2の配列様式
は、図6(a)に示した様式に限定されず、図7(a)
に示すような、同心矩形状であってもよく図7(b)に
示すように、直線状のダクトD1及びダクトD2が交互
に配列されたものであってもよい。
The sectional shapes of the ducts D1 and D2 and the arrangement of the ducts D2 arranged in the duct D1 are not limited to those shown in FIG. 6 (a).
And a straight duct D1 and a duct D2 may be alternately arranged as shown in FIG. 7 (b).

【0069】また、図3に示したガスタービン吸気冷却
装置100BにおけるダクトD3内に配置されるスプレ
ーノズルN34の様式としては、例えば、以下、図8〜
11に示すものを使用してもよい。
The type of the spray nozzle N34 arranged in the duct D3 in the gas turbine intake cooling system 100B shown in FIG.
11 may be used.

【0070】図8(a)は、ダクトD1内の複数のスプ
レーノズルN34の全てが、その噴射方向をダクトD1
の軸方向に平行にかつ下流側に水粒を噴射するようにし
て配置されている様式を示す。空気供給部71から供給
される空気A71の進行方向に平行に予冷水の水粒が噴
射されることとなる。
FIG. 8A shows that all of the plurality of spray nozzles N34 in the duct D1 change their jetting directions to the duct D1.
3 shows a mode in which water droplets are sprayed in parallel to the axial direction and downstream. Water particles of the pre-cooled water are jetted in parallel with the traveling direction of the air A71 supplied from the air supply unit 71.

【0071】なお、各スプレーノズルN34の噴射方向
は特に限定されるものでは無く、所望の氷粒生成条件に
合わせて、各々独立に設定されていてもよい。例えば、
図8(b)に示すように、氷粒の生成領域をダクトD1
内の中心部に集中させたい場合には、各々のスプレーノ
ズルN34の噴射角度αをそれぞれ調整することが可能
である。このようにすることにより、氷粒の生成領域を
ダクトの所望の領域に集中させたり分散させたりするこ
とができる。
The spray direction of each spray nozzle N34 is not particularly limited, and may be independently set in accordance with desired ice particle generation conditions. For example,
As shown in FIG. 8 (b), the generation region of the ice particles is set in the duct D1.
When it is desired to concentrate on the central part of the inside, the spray angle α of each spray nozzle N34 can be adjusted. By doing so, it is possible to concentrate or disperse the ice particle generation region in a desired region of the duct.

【0072】また、生成した氷粒がスムーズに空気圧縮
機72に導入されるための条件として、氷粒にかかる重
力を考慮することも必要になる場合がある。図8
(a)、(b)においては、ダクトD1を地表面に対し
て水平方向に設置して噴射される氷粒の進行方向に対し
て垂直下方に重力がかかる場合について説明したが、図
9(a)、(b)に示すように、ダクトD1を地表面に
対して垂直方向に設置してもよい。図9(a)は、図8
(a)に示した様式を90°回転させ、複数のスプレー
ノズルN34の噴射方向を重力方向に一致させて水粒を
噴射する配置にした様式を示す。このように配置するこ
とにより、予冷水がノズル部からスムーズに噴射される
ようになる。図9(b)は、図8(a)に示した様式を
図9(a)とは反対の方向に90°回転させ、複数のス
プレーノズルN34の噴射方向を重力に逆らうようにし
て水粒を噴射する配置にした様式を示す。このようにす
ることにより、ノズル部の水抜けが防止されるようにな
る。
As a condition for the generated ice particles to be smoothly introduced into the air compressor 72, it may be necessary to consider the gravity applied to the ice particles. FIG.
9A and 9B, the case where the duct D1 is installed horizontally with respect to the ground surface and gravity is applied vertically downward with respect to the traveling direction of the ejected ice particles has been described. As shown in a) and (b), the duct D1 may be installed in a direction perpendicular to the ground surface. FIG. 9A shows FIG.
A mode is shown in which the mode shown in (a) is rotated by 90 °, and the spray direction of the plurality of spray nozzles N34 is made to match the direction of gravity so as to spray water droplets. With this arrangement, the pre-cooled water is smoothly injected from the nozzle portion. FIG. 9 (b) shows a water droplet obtained by rotating the style shown in FIG. 8 (a) by 90 ° in a direction opposite to that of FIG. 9 (a) so that the spray directions of the plurality of spray nozzles N34 are opposed to gravity. FIG. By doing so, it is possible to prevent water leakage from the nozzle portion.

【0073】また、ダクトD1は、図8及び図9に示し
たような一直線状の配管に限定されるものではなく、例
えば、図10(a)に示すように配管の途中を垂直に屈
曲させてもよく、また、図10(b)に示すように配管
の途中が緩やかに屈曲させてもよい。図10(a)に示
す場合は、屈曲部の手前に必要に応じて深冷空気のスム
ーズな流れを保持するための整流板GVを設置してもよ
い。
The duct D1 is not limited to a straight pipe as shown in FIGS. 8 and 9. For example, as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 10B, the middle of the pipe may be bent gently. In the case shown in FIG. 10A, a straightening plate GV for maintaining a smooth flow of the cryogenic air may be provided before the bent portion as needed.

【0074】更に、図8〜図10においては、スプレー
ノズルN34からの水粒の噴射方向が空気A71の進行
方向に沿う様式(併流式)について説明したが、スプレ
ーノズルN34からの水粒の噴射方向は、併流式に限定
されるものではなく、例えば、図11(a)に示すよう
に、空気A71の進行方向に対向するようにして水粒を
噴射する様式(向流式)としてもよく、図11(b)に
示すように、空気A71の進行方向の垂直方向或いは傾
斜αの方向から水粒を噴射する様式(直交流式)として
もよい。向流式とした場合においては、噴射される水粒
が形成する面の広がりが併流式の場合に比較して大きく
なるので、空気A71との接触面が大きくなることと、
空気A71に対する水粒の相対速度が併流式の場合に比
較して大きくなるので、伝熱境界層がうすくなることか
ら、水生成の効率を向上させることが可能となる。
Further, in FIGS. 8 to 10, a description has been given of a mode (cocurrent type) in which the spray direction of water droplets from the spray nozzle N34 is along the traveling direction of the air A71, but the spraying of water droplets from the spray nozzle N34 is described. The direction is not limited to the co-current type. For example, as shown in FIG. 11 (a), a mode in which water particles are jetted so as to face the traveling direction of the air A71 (counter-current type) may be used. As shown in FIG. 11B, a mode (cross-flow type) of injecting water particles from a direction perpendicular to the traveling direction of the air A71 or a direction of the inclination α may be adopted. In the case of the countercurrent type, the spread of the surface formed by the sprayed water droplets is larger than in the case of the cocurrent type, so that the contact surface with the air A71 increases,
Since the relative speed of the water particles with respect to the air A71 is larger than that in the case of the co-current type, the heat transfer boundary layer becomes thinner, so that the efficiency of water generation can be improved.

【0075】図12は、図3に示したガスタービン吸気
冷却装置100Bにおける氷粒生成手段30をガスター
ビン吸気冷却部20内に配置した場合の第2態様を示す
概略構成図である。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a second mode in which the ice particle generation means 30 in the gas turbine intake air cooling device 100B shown in FIG.

【0076】同図に示す第2態様は、図4に示した第1
態様と比較して、ダクトD3を1つ有するダクトD2を
複数個、独立に設けた点で異なる。図4に示した第1態
様のようにダクトD2内に複数個のダクトD3(氷粒生
成手段30B)を設ける場合には、ダクトD2内の配置
位置の違いにより、各スプレーノズルN34における氷
粒生成条件が微妙に異なる場合があるが、このように、
一体のダクトD3に対応して一体のダクトD2を設ける
ことにより、各ダクトD3ごとの氷粒生成条件が一致す
るように制御することが容易に可能となり、所望の粒径
及び粒度分布を有する氷粒を得ることができる。
The second embodiment shown in FIG. 11 is the same as the first embodiment shown in FIG.
Compared with the embodiment, the difference is that a plurality of ducts D2 having one duct D3 are provided independently. When a plurality of ducts D3 (ice particle generating means 30B) are provided in the duct D2 as in the first embodiment shown in FIG. 4, the ice particles in each spray nozzle N34 may vary depending on the arrangement position in the duct D2. Although the generation conditions may be slightly different,
By providing the integral duct D2 corresponding to the integral duct D3, it is possible to easily control the ice particle generation conditions of each duct D3 so as to match each other, so that ice having a desired particle size and particle size distribution can be obtained. Grains can be obtained.

【0077】なお、この第2態様の場合においても、ガ
スタービン吸気冷却部20及び氷粒生成手段について、
図5〜11で示したような工夫を施すことが可能であ
る。
Note that, in the case of the second embodiment as well, the gas turbine intake cooling unit 20 and the ice particle generating means
The devices shown in FIGS. 5 to 11 can be applied.

【0078】図13は、図3に示したガスタービン吸気
冷却装置100Bにおける氷粒生成手段30をガスター
ビン吸気冷却部20内に配置した場合の第3態様を示す
概略構成図である。同図に示す第3態様は、図4に示し
た第1態様と比較して、ダクトD3を一体有するダクト
D2を複数個、独立に設けた点と、ダクトD1内のダク
トD2の上流側に、空気A71を予め冷却するためのダ
クトD4を独立に設けた点である。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a third mode in which the ice particle generating means 30 in the gas turbine intake air cooling device 100B shown in FIG. The third embodiment shown in the same drawing is different from the first embodiment shown in FIG. 4 in that a plurality of ducts D2 integrally having a duct D3 are provided independently, And a duct D4 for cooling the air A71 in advance.

【0079】図13に示す第3態様では、図12に示し
た第2態様と同様に、一体のダクトD3に対応して一体
のダクトD2を設けることにより、各ダクトD3ごとの
氷粒生成条件が一致するように制御することが容易に可
能となり、所望の粒径及び粒度分布を有する氷粒を得る
ことができる。
In the third embodiment shown in FIG. 13, similar to the second embodiment shown in FIG. 12, by providing an integral duct D2 corresponding to the integral duct D3, the ice particle generation conditions for each duct D3 are provided. Can easily be controlled so as to match, and ice particles having a desired particle size and particle size distribution can be obtained.

【0080】さらに、ダクトD1内のダクトD2の上流
側に、空気A71を予め冷却するためのダクトD4を独
立に設けることにより、ダクトD2の出口付近には、ダ
クトD4において予め冷却された低温の空気A71が供
給されるので、ダクトD2の出口付近におけるダクトD
2内部と外部の温度勾配を低減することができ、噴射さ
れる氷粒の溶解を最小限に抑制することができる。
Further, by independently providing a duct D4 for pre-cooling the air A71 upstream of the duct D2 in the duct D1, near the outlet of the duct D2, a low-temperature pre-cooled duct D4 is provided. Since the air A71 is supplied, the duct D near the outlet of the duct D2
(2) The temperature gradient between the inside and the outside can be reduced, and the melting of the sprayed ice particles can be suppressed to a minimum.

【0081】なお、この第3態様の場合においても、ガ
スタービン吸気冷却部20及び氷粒生成手段について、
図5〜11で示したような工夫を施すことが可能であ
る。
Incidentally, also in the case of the third aspect, the gas turbine intake cooling unit 20 and the ice particle generating means
The devices shown in FIGS. 5 to 11 can be applied.

【0082】〔第4実施形態〕図14は本発明によるガ
スタービン吸気冷却装置の第4実施形態を示す概略構成
図である。同図に示すガスタービン吸気冷却装置100
Cは、図1に示したガスタービン吸気冷却装置100と
比較して氷粒生成手段30を更に備える点と、抽気冷却
手段40が熱交換機能を有する複数の要素から構成され
ている点で異なる。
[Fourth Embodiment] FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the gas turbine intake air cooling system according to the present invention. Gas turbine intake cooling device 100 shown in FIG.
C differs from the gas turbine intake air cooling device 100 shown in FIG. 1 in further including an ice particle generation unit 30 and in that the bleed cooling unit 40 is composed of a plurality of elements having a heat exchange function. .

【0083】氷粒生成手段30は、ガスタービン吸気冷
却部20とGT発電部70の空気圧縮機72の間のガス
ライン上に配置されており、水予冷手段32と予冷水噴
射手段34とから構成されている。水予冷手段32と予
冷水噴射手段34とは、ガスライン上に互いに並列に配
置されており、ガスタービン吸気冷却部20から供給さ
れる深冷空気A20は氷粒生成手段30の入口におい
て、水予冷手段32側に導入されるA32と予冷水噴射
手段34に導入されるA34とに分岐される。
The ice particle generation means 30 is disposed on a gas line between the gas turbine intake cooling section 20 and the air compressor 72 of the GT power generation section 70, and is provided with water precooling means 32 and precooled water injection means 34. It is configured. The water pre-cooling means 32 and the pre-cooled water injection means 34 are arranged in parallel on the gas line, and the cryogenic air A20 supplied from the gas turbine intake cooling unit 20 receives water at the inlet of the ice particle generating means 30 at the inlet. A32 is introduced into the precooling means 32 side and A34 is introduced into the precooling water injection means 34.

【0084】水予冷手段32は、この実施形態の場合に
は熱交換器32のみから構成されている。熱交換器32
はガスタービン吸気冷却部20から導入される深冷空気
A32の冷熱を利用して外部から供給される水を予冷し
て隣接する予冷水噴射手段34に供給する。
The water pre-cooling means 32 comprises only the heat exchanger 32 in this embodiment. Heat exchanger 32
Utilizes the cold heat of the cryogenic air A32 introduced from the gas turbine intake cooling unit 20 to pre-cool water supplied from the outside and supplies it to the adjacent pre-cooled water injection means 34.

【0085】予冷水噴射手段34は、筒状のダクト内に
氷粒生成手段30において予冷された水を噴霧するため
のスプレーノズルN34を配置した構成を有している。
スプレーノズルN34から噴霧された予冷水は周囲を流
れる深冷空気A34(これはA20そのものであり図3
のように熱交換器32で熱交換した空気より低温)の冷
熱により容易に氷粒となる。更に、予冷水噴射手段34
は、例えば、ノズルの噴射口の大きさ、噴出水圧、噴出
角度、ノズルの形状、ノズルの配列条件等の水の噴霧条
件をガスタービン吸気冷却部20から導入される深冷空
気A34の温度、流量等の条件に応じて設定することに
より、所望の粒径、粒度分布を有する氷粒を生成させる
ことができる。この点は、図5〜図13に示す場合と同
様である。
The pre-cooled water injection means 34 has a configuration in which a spray nozzle N34 for spraying water pre-cooled by the ice particle generation means 30 is disposed in a cylindrical duct.
The pre-cooled water sprayed from the spray nozzle N34 is cryogenic air A34 flowing around (this is A20 itself and FIG.
(I.e., lower than the air heat exchanged by the heat exchanger 32 as described above). Further, the pre-cooled water injection means 34
The water spray conditions such as the size of the nozzle orifice of the nozzle, the jet water pressure, the jet angle, the nozzle shape, the nozzle arrangement condition, and the like, the temperature of the deep cold air A34 introduced from the gas turbine intake cooling unit 20, By setting according to conditions such as the flow rate, ice particles having a desired particle size and particle size distribution can be generated. This is the same as the case shown in FIGS.

【0086】一方、抽気冷却手段40は、熱交換器4
2,44と、タービン46と、発電機48とから構成さ
れている。
On the other hand, the bleed air cooling means 40
2, 44, a turbine 46, and a generator 48.

【0087】熱交換器42は、空気圧縮機72と抽気圧
縮機12との間のガスライン上において空気圧縮機72
に近接した位置に配置されており、タービン出口冷却手
段60を経由してくる天然ガスF60の冷熱を利用して
空気圧縮機72から抽気される圧縮空気A72を冷却す
るものである。
The heat exchanger 42 is connected to the air compressor 72 on a gas line between the air compressor 72 and the bleed air compressor 12.
And cools the compressed air A72 extracted from the air compressor 72 by using the cold heat of the natural gas F60 passing through the turbine outlet cooling means 60.

【0088】熱交換器44は、熱交換器42の後段のガ
スライン上に配置されており、熱交換器42を経由して
くる圧縮空気A42を更に冷却するためのものである。
熱交換器44において冷却された圧縮空気A44は、タ
ービン46に供給される。なお、熱交換器44において
圧縮空気A42を冷却するために用いられる冷媒S44
は特に限定されるものではなく、例えば、タービン出口
冷却手段60を経由して熱交換器42に向かう天然ガス
F60の一部を分岐して用いてもよく、水を用いて熱交
換器44を蒸気発生器とし、スチームタービンの発電シ
ステムを付設してもよい。
The heat exchanger 44 is arranged on the gas line at the subsequent stage of the heat exchanger 42, and is for further cooling the compressed air A42 passing through the heat exchanger 42.
The compressed air A44 cooled in the heat exchanger 44 is supplied to a turbine 46. The refrigerant S44 used for cooling the compressed air A42 in the heat exchanger 44
Is not particularly limited. For example, a part of the natural gas F60 which goes to the heat exchanger 42 via the turbine outlet cooling means 60 may be branched and used. The steam generator may be provided with a steam turbine power generation system.

【0089】タービン46は、熱交換器44の後段のガ
スライン上に配置されており、熱交換器44を経由して
くる圧縮空気A44を動作流体として作動して動力を回
収する。発電機48は、タービン46に対して同軸に接
続されており、タービン46の動力により作動して発電
する。
The turbine 46 is arranged on the gas line at the subsequent stage of the heat exchanger 44, and operates by using the compressed air A44 passing through the heat exchanger 44 as a working fluid to recover power. The generator 48 is coaxially connected to the turbine 46 and operates by the power of the turbine 46 to generate power.

【0090】これらの抽気冷却手段40における各構成
要素の機能により空気圧縮機72から抽気される圧縮空
気A70の有する熱は、燃料ガスの予熱や外部出力とし
て利用されるので十分に活用されることとなる。また、
抽気圧縮機12に供給される圧縮空気A46は十分に低
温化されているので、抽気圧縮機12を作動させる電動
機16の動力を低減できることとなる。すなわち、深冷
空気の生成にかかる動力を低減できることとなる。更
に、空気圧縮機72から抽気される圧縮空気A70が有
する熱をタービン46において外部出力として利用する
ので、プラント効率も向上することとなる。
The heat of the compressed air A 70 extracted from the air compressor 72 by the function of each component in the extraction cooling means 40 is used as preheating of the fuel gas and as an external output, so that it can be sufficiently utilized. Becomes Also,
Since the temperature of the compressed air A46 supplied to the extraction compressor 12 has been sufficiently lowered, the power of the electric motor 16 for operating the extraction compressor 12 can be reduced. That is, the power required to generate the cryogenic air can be reduced. Furthermore, since the heat of the compressed air A70 extracted from the air compressor 72 is used as an external output in the turbine 46, the plant efficiency is also improved.

【0091】このようにガスタービン吸気冷却装置10
0Cは、氷粒生成手段30を備えることにより、外部か
ら積極的に水を導入して氷粒を所望の生成条件で生成す
ることが可能となるので、GT発電部70の空気圧縮機
72の圧縮機段間内の広い範囲において圧縮空気をより
効率よく冷却することができる。また、この実施形態の
予冷水噴射手段34は、ガスライン上において水予冷手
段32に対して並列に配置されているので、ガスタービ
ン吸気冷却部20から供給される深冷空気A20の冷熱
を水予冷手段32において損失すること無く直接利用す
ることができるため、氷粒の生成の制御が容易になる。
As described above, the gas turbine intake air cooling device 10
Since 0C is provided with the ice particle generation means 30, it is possible to actively introduce water from the outside and generate ice particles under desired generation conditions, so that the air compressor 72 of the GT power generation unit 70 The compressed air can be cooled more efficiently in a wide range between the compressor stages. Further, since the pre-cooled water injection means 34 of this embodiment is arranged on the gas line in parallel with the water pre-cooling means 32, the cold heat of the chilled air A20 supplied from the gas turbine intake cooling unit 20 is converted to water. Since it can be directly used without any loss in the precooling means 32, the control of the generation of ice particles is facilitated.

【0092】また、発電機48で膨張タービン46の出
口圧力を大気圧とするときは、空気供給部92からの吸
気と混ぜて抽気圧縮機12の吸気を低減する使用方法が
可能である。
Further, when the outlet pressure of the expansion turbine 46 is set to the atmospheric pressure in the generator 48, a usage method of reducing the intake air of the bleed compressor 12 by mixing with the intake air from the air supply unit 92 is possible.

【0093】〔第5実施形態〕図15は本発明によるガ
スタービン吸気冷却装置の第5実施形態を示す概略構成
図である。同図に示すガスタービン吸気冷却装置100
Dは、図1に示したガスタービン吸気冷却装置100と
比較して氷粒生成手段30を更に備える点、深冷空気生
成部10が異なる構成要素を有している点、タービン供
給気冷却手段50が省略されている点、及び、タービン
出口冷却手段60が複数の構成要素から構成されている
点で異なる。
[Fifth Embodiment] FIG. 15 is a schematic diagram showing a fifth embodiment of the gas turbine intake air cooling system according to the present invention. Gas turbine intake cooling device 100 shown in FIG.
D is different from the gas turbine intake air cooling device 100 shown in FIG. 1 in that it further includes an ice particle generation unit 30, the cryogenic air generation unit 10 has different components, and the turbine supply air cooling unit. It differs in that 50 is omitted and that the turbine outlet cooling means 60 is composed of a plurality of components.

【0094】深冷空気生成部10は、熱交換器13と、
タービン15と、発電機17とから構成されている。
[0094] The cryogenic air generator 10 includes a heat exchanger 13 and
It comprises a turbine 15 and a generator 17.

【0095】熱交換器13は、抽気冷却手段40の後段
のガスライン上に配置されており、燃料ガス供給部76
から供給される液化天然ガスF76の一部F76bの気
化熱を利用して抽気冷却手段40を経由してくる圧縮空
気A40を冷却するためのものである。熱交換器13に
おいて十分に冷却された圧縮空気A12は、タービン1
5に供給される。一方、熱交換器13において昇温され
て気化した天然ガスF13は、その温度に応じて供給先
を適宜選択され、例えば、熱交換器40を経由してくる
天然ガスF40と合流させて直接燃焼器74に導入され
る。なお、この実施形態においては、燃料ガス供給部7
6から供給される液化天然ガスF76を2つに分岐して
F76aとF76bとし、F76aをタービン出口冷却
手段60に供給し、F76bを熱交換器13に供給する
形式を採っているが、熱交換器44に液化天然ガスを供
給するための供給部を燃料ガス供給部76と別個に設け
てもよい。
The heat exchanger 13 is disposed on the gas line at the subsequent stage of the bleed air cooling means 40.
Is used to cool the compressed air A40 passing through the bleed cooling means 40 by using the heat of vaporization of a part F76b of the liquefied natural gas F76 supplied from the air. The compressed air A12 sufficiently cooled in the heat exchanger 13 is supplied to the turbine 1
5 is supplied. On the other hand, the natural gas F13 that has been heated and vaporized in the heat exchanger 13 is appropriately selected for the supply destination in accordance with the temperature, and is directly combusted with the natural gas F40 passing through the heat exchanger 40, for example. Is introduced into the vessel 74. In this embodiment, the fuel gas supply unit 7
The liquefied natural gas F76 supplied from 6 is branched into two, F76a and F76b, and F76a is supplied to the turbine outlet cooling means 60, and F76b is supplied to the heat exchanger 13. A supply section for supplying liquefied natural gas to the vessel 44 may be provided separately from the fuel gas supply section 76.

【0096】タービン15は、熱交換器13の後段のガ
スライン上に配置されており、熱交換器44を経由して
くる低温の圧縮空気A13を動作流体として作動して動
力を回収すると共に深冷空気A15を生成する。発電機
17は、タービン15に対して同軸に接続されており、
タービン15の動力により作動して発電する。
The turbine 15 is disposed on the gas line at the subsequent stage of the heat exchanger 13, and operates by using the low-temperature compressed air A 13 passing through the heat exchanger 44 as a working fluid to recover power and at the same time to recover power. The cold air A15 is generated. The generator 17 is coaxially connected to the turbine 15,
It operates by the power of the turbine 15 to generate power.

【0097】タービン出口冷却手段60は、熱交換器6
2と、気液分離器64と、液体空気タンク66と、液体
空気供給ポンプ68とから構成されている。
The turbine outlet cooling means 60 is connected to the heat exchanger 6
2, a gas-liquid separator 64, a liquid air tank 66, and a liquid air supply pump 68.

【0098】熱交換器62は、タービン15の後段のガ
スライン上に配置され、燃料ガス供給部76から供給さ
れる液化天然ガスF76の一部F76aの気化熱を利用
してタービン15から供給される深冷空気A15を更に
冷却するためのものである。熱交換器62において十分
に冷却された深冷空気A62は、液体空気を一部含むこ
こととなる。一方、熱交換器62において昇温されて気
化した天然ガスF60は、抽気冷却手段40に導入され
る。
The heat exchanger 62 is disposed on the gas line at the subsequent stage of the turbine 15, and is supplied from the turbine 15 by utilizing the heat of vaporization of a part F 76 a of the liquefied natural gas F 76 supplied from the fuel gas supply unit 76. This is for further cooling the deep cold air A15. The refrigerated air A62 sufficiently cooled in the heat exchanger 62 becomes a part including liquid air. On the other hand, the natural gas F60 that has been heated and vaporized in the heat exchanger 62 is introduced into the bleed cooling unit 40.

【0099】気液分離器64は、熱交換器62の後段の
ガスライン上に配置されており、熱交換器62から供給
される液体空気を含む深冷空気A62を深冷空気成分A
64と液体空気成分L64とに分離する。気液分離器6
4の後段側には、ガスラインと送液ラインが設けられて
おり、深冷空気成分A64は、ガスラインを通過してガ
スタービン吸気冷却部20に導入される。一方、液体空
気成分L64は、送液ラインを通過して液体空気タンク
66に導入される。
The gas-liquid separator 64 is disposed on the gas line downstream of the heat exchanger 62, and converts the cryogenic air A62 containing liquid air supplied from the heat exchanger 62 into the cryogenic air component A.
64 and a liquid air component L64. Gas-liquid separator 6
A gas line and a liquid sending line are provided on the downstream side of 4, and the cryogenic air component A64 is introduced into the gas turbine intake cooling unit 20 through the gas line. On the other hand, the liquid air component L64 is introduced into the liquid air tank 66 through the liquid sending line.

【0100】液体空気タンク66は、気液分離器64か
ら供給される液体空気L64を一時的に貯留するための
ものである。
The liquid air tank 66 is for temporarily storing the liquid air L64 supplied from the gas-liquid separator 64.

【0101】液体空気供給ポンプ68は、液体空気タン
ク66の後段の送液ライン上に配置されており、必要に
応じて液体空気タンク66に貯留されている液体空気L
64をガスタービン吸気冷却部20と氷粒生成手段30
にそれぞれ供給するためのものである。液体空気L64
は、所望の氷粒の生成条件に応じてガスタービン吸気冷
却部20と氷粒生成手段30にそれぞれ導入される。す
なわち、液体空気供給ポンプ68からガスタービン吸気
冷却部20或いは氷粒生成手段30に供給される液体空
気により低温空気と氷粒を多く生成できるため、GT発
電部70の空気圧縮機段間内の圧縮空気の冷却状態を更
に制御し易くすることが可能となる。
The liquid air supply pump 68 is disposed on the liquid supply line at the subsequent stage of the liquid air tank 66, and the liquid air supply pump 68 stored in the liquid air tank 66 as necessary.
64, the gas turbine intake cooling unit 20 and the ice particle generating means 30
Respectively. Liquid air L64
Is introduced into the gas turbine intake cooling unit 20 and the ice particle generating means 30 according to desired ice particle generation conditions. In other words, the liquid air supplied from the liquid air supply pump 68 to the gas turbine intake cooling unit 20 or the ice particle generating means 30 can generate a lot of low-temperature air and ice particles. The cooling state of the compressed air can be further easily controlled.

【0102】氷粒生成手段30は、ガスタービン吸気冷
却部20とGT発電部70の空気圧縮機72との間のガ
スライン上に配置されている。この実施形態の場合に
は、氷粒生成手段30には、気液分離器64を経由して
くる深冷空気A60に加えて液体空気が直接導入される
ので、水予冷手段を特別に設けずとも、スプレーノズル
N34より噴霧される水は瞬時に氷粒とすることが可能
となる。また、先に述べたように、この実施形態におい
ても、スプレーノズルN34は、例えば、ノズルの噴射
口の大きさ、噴出水圧、噴出角度、ノズルの形状、ノズ
ルの配列条件等の水の噴霧条件をガスタービン吸気冷却
部20から導入される深冷空気A34の温度、流量等の
条件に応じて設定することにより、所望の粒径、粒度分
布を有する氷粒を生成させることが可能となる。
The ice particle generating means 30 is disposed on a gas line between the gas turbine intake cooling unit 20 and the air compressor 72 of the GT power generating unit 70. In the case of this embodiment, since liquid air is directly introduced into the ice particle generating means 30 in addition to the chilled air A60 passing through the gas-liquid separator 64, no special water precooling means is provided. In both cases, the water sprayed from the spray nozzle N34 can instantaneously become ice particles. Further, as described above, also in this embodiment, the spray nozzle N34 has water spray conditions such as the size of the nozzle orifice, the jet water pressure, the jet angle, the nozzle shape, and the nozzle arrangement condition. Is set in accordance with the conditions such as the temperature and flow rate of the cryogenic air A34 introduced from the gas turbine intake cooling unit 20, thereby making it possible to generate ice particles having a desired particle size and particle size distribution.

【0103】タービン15に供給される圧縮空気A46
は十分に低温化されているので、深冷空気を容易に生成
することができる。本実施形態のように空気圧縮機72
の抽気(圧縮空気)A72を十分に冷却して単一のター
ビン15により断熱膨張させること(単段の断熱膨張)
により深冷空気A15を生成する装置の構成は、ガスタ
ービン吸気冷却部20及び氷粒生成手段30に必要な深
冷空気及び液体空気が少量で済む場合に特に有効であ
る。
The compressed air A46 supplied to the turbine 15
Since the temperature is sufficiently lowered, cryogenic air can be easily generated. As in the present embodiment, the air compressor 72
Of the extracted air (compressed air) A72 is sufficiently cooled and adiabatically expanded by a single turbine 15 (single-stage adiabatic expansion)
The configuration of the device that generates the cryogenic air A15 is particularly effective when only a small amount of the cryogenic air and the liquid air required for the gas turbine intake cooling unit 20 and the ice particle generation unit 30 are required.

【0104】以上のように、本発明のガスタービン吸気
冷却装置100、100A〜100Dは、圧縮機の吸気
の温度を大気温度より数十℃低くすることができるの
で、圧縮機の吸気冷却と段間冷却を行う場合に段間冷却
の作用を水噴射のみ行う場合に比べてより後段に及ぶ広
い範囲にまで発揮できる。この段間冷却の作用により圧
縮機の吸気入口の温度は零下に保持されるので、たとえ
冬季であっても本発明のガスタービン吸気冷却装置は有
用であり稼働率が高い。一方、圧縮機の吸気に水粒を混
入する方式のガスタービン吸気冷却装置は、圧縮機の吸
気入口の温度を約15〜30℃までしか冷却できないた
め夏季のみでしか有効に使用することができず稼働率が
低い。
As described above, the gas turbine intake air cooling devices 100 and 100A to 100D of the present invention can lower the temperature of the intake air of the compressor by several tens of degrees below the atmospheric temperature. In the case of performing the intercooling, the effect of the interstage cooling can be exerted over a wider range extending to the subsequent stage as compared with the case of performing only the water injection. Since the temperature of the intake port of the compressor is kept below zero by the action of the interstage cooling, the gas turbine intake cooling system of the present invention is useful and has a high operation rate even in winter. On the other hand, the gas turbine intake cooling system of the type that mixes water particles into the intake air of the compressor can be effectively used only in the summer season because the temperature of the intake inlet of the compressor can be cooled only to about 15 to 30 ° C. Operating rate is low.

【0105】また、氷粒を使用するということは、水粒
の水潜熱600kcal/kgに氷粒の溶解潜熱80kcal/kgを
圧縮機段間へ投入できるということであり、水粒のみの
投入に対して氷粒の投入は約1.2{=(600+80
+30)/600}倍の冷却能力を有することになる。
すなわち、本発明のガスタービン吸気冷却装置は、圧縮
機の吸気に水粒を混入する方式のガスタービン吸気冷却
装置と同じ効果を出す場合に純水消費量を約1/1.2
倍に低減できることになる。
The use of ice grains means that the latent heat of melting of ice grains of 80 kcal / kg can be fed into the compressor between the water latent heat of water drops of 600 kcal / kg, and that only the water grains can be thrown in. On the other hand, the input of ice particles is about 1.2 {= (600 + 80
+30) / 600 °.
That is, the gas turbine intake cooling system of the present invention reduces the pure water consumption by about 1 / 1.2 when the same effect as that of the gas turbine intake cooling system of the type in which water particles are mixed into the intake air of the compressor.
That is, it can be reduced twice.

【0106】更に、上記の2つの効果から本発明のガス
タービン吸気冷却装置は、その段間冷却効果が圧縮機の
吸気に水粒を混入する方式と比較して後段にまで及ぶこ
とになるので圧縮機動力を大きく削減できる。また、氷
粒の衝突による圧縮機段間のクリーニング効果は水粒よ
りも優れており、圧縮機段間の汚れの除去をより効率よ
く行うことができる。
Furthermore, from the above two effects, the interstage cooling effect of the gas turbine intake cooling system of the present invention extends to the latter stage as compared with the system in which water particles are mixed into the intake air of the compressor. Compressor power can be greatly reduced. Further, the cleaning effect between the compressor stages due to the collision of the ice particles is superior to that of the water particles, and the dirt between the compressor stages can be more efficiently removed.

【0107】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではない。例えば、第2実施形態〜第5実施形態に示
すガスタービン吸気冷却装置100A〜100Dとこれ
らの装置の構成要素である氷粒生成手段30とガスター
ビン発電部70との組み合わせは、説明の都合上代表例
として図示したが、これらは自由に組み合わせてもよ
い。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the combination of the gas turbine intake air cooling devices 100A to 100D shown in the second embodiment to the fifth embodiment and the ice particle generation unit 30 and the gas turbine power generation unit 70, which are the components of these devices, will be described for convenience of explanation. Although illustrated as representative examples, these may be freely combined.

【0108】[0108]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスター
ビン吸気冷却装置によれば、氷粒を空気圧縮機に投入す
ることにより空気圧縮機から抽気された空気を効率良く
を冷却して深冷空気を生成し、ガスタービンの空気圧縮
機の吸気に戻してこれを冷却する基本能力を改善するこ
とができる。従って、圧縮機抽気を熱交換器と膨張ター
ビンで冷却処理することで深冷空気生成にかかる動力を
低減しコンパクトで冷却効率の高いガスタービン吸気冷
却装置を提供することができる。
As described above, according to the gas turbine intake air cooling system of the present invention, the air extracted from the air compressor is efficiently cooled by charging the ice particles into the air compressor, and the air is cooled. The basic ability to produce cool air and return it to the intake of a gas turbine air compressor to cool it can be improved. Accordingly, by performing the cooling process on the compressor bleed air by the heat exchanger and the expansion turbine, the power required for cryogenic air generation can be reduced, and a compact and high cooling efficiency gas turbine intake air cooling device can be provided.

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

【図1】本発明によるガスタービン吸気冷却装置の第1
実施形態を示す概略構成図である。
FIG. 1 shows a first embodiment of a gas turbine intake air cooling system according to the present invention.
It is a schematic structure figure showing an embodiment.

【図2】本発明によるガスタービン吸気冷却装置の第2
実施形態を示す概略構成図である。
FIG. 2 shows a second embodiment of the gas turbine intake air cooling system according to the present invention.
It is a schematic structure figure showing an embodiment.

【図3】本発明によるガスタービン吸気冷却装置の第3
実施形態を示す概略構成図である。
FIG. 3 shows a third embodiment of the gas turbine intake air cooling system according to the present invention;
It is a schematic structure figure showing an embodiment.

【図4】第3実施形態に関する氷粒生成手段をガスター
ビン吸気冷却部内に配置した場合の第1態様を示す概略
構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a first mode when an ice particle generation unit according to a third embodiment is disposed in a gas turbine intake cooling unit.

【図5】第3実施形態に関する氷粒生成手段に使用され
るスプレーノズルの構成の一例を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a spray nozzle used for an ice particle generation unit according to a third embodiment.

【図6】図6(a)及び図6(b)は、第3実施形態に
関するダクトD1及びダクトD2の構成の一例を示す断
面図である。
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating an example of a configuration of a duct D1 and a duct D2 according to a third embodiment.

【図7】図7(a)及び図7(b)は、図6に示すダク
トD1及びダクトD2の構成の他の例を示す断面図であ
る。
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views showing another example of the configuration of the ducts D1 and D2 shown in FIG.

【図8】図8(a)及び図8(b)は、第3実施形態に
関するダクトD1内に配置されるスプレーノズルの配置
様式と噴射様式の一例を示す模式図である。
FIGS. 8A and 8B are schematic diagrams illustrating an example of an arrangement mode and a spray mode of a spray nozzle arranged in a duct D1 according to the third embodiment.

【図9】図9(a)及び図9(b)は、図8に示すダク
トD1内に配置されるスプレーノズルの配置様式と噴射
様式の他の例を示す模式図である。
9 (a) and 9 (b) are schematic views showing another example of the arrangement of spray nozzles and the spraying mode arranged in the duct D1 shown in FIG.

【図10】図10(a)及び図10(b)は、図8及び
図9に示すダクトD1を屈曲させた場合を示す模式図で
ある。
FIGS. 10A and 10B are schematic diagrams showing a case where the duct D1 shown in FIGS. 8 and 9 is bent.

【図11】図11(a)及び図11(b)は、図8及び
図9に示すダクトD1内に配置されるスプレーノズルの
配置様式と噴射様式の他の例を示す模式図である。
11 (a) and 11 (b) are schematic diagrams showing another example of the arrangement and the ejection of the spray nozzles arranged in the duct D1 shown in FIGS. 8 and 9. FIG.

【図12】第3実施形態に関する氷粒生成手段をガスタ
ービン吸気冷却部内に配置した場合の第2態様を示す概
略構成図である。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram illustrating a second mode when the ice particle generation unit according to the third embodiment is disposed in a gas turbine intake cooling unit.

【図13】第3実施形態に関する氷粒生成手段をガスタ
ービン吸気冷却部内に配置した場合の第3態様を示す概
略構成図である。
FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing a third mode when the ice particle generation means according to the third embodiment is arranged in a gas turbine intake cooling unit.

【図14】本発明によるガスタービン吸気冷却装置の第
4実施形態を示す概略構成図である。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the gas turbine intake air cooling device according to the present invention.

【図15】本発明によるガスタービン吸気冷却装置の第
5実施形態を示す概略構成図である。
FIG. 15 is a schematic configuration diagram showing a fifth embodiment of the gas turbine intake air cooling device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…深冷空気生成部、12…抽気圧縮機、13…熱交
換器、14,15…タービン、16…電動機、17…発
電機、20,20A,20B,20C…ガスタービン吸
気冷却部、30,30A,30B,30C…氷粒生成手
段、32…水予冷手段、34…予冷水噴射手段34、4
0…抽気冷却手段、42,44…熱交換器、46…ター
ビン、48…発電機、50…タービン供給気冷却手段、
52…水蒸気発生器、54,56,58…熱交換器、6
0…タービン出口冷却手段、62…熱交換器、64…気
液分離器、66…液体空気タンク、68…液体空気供給
ポンプ、70…ガスタービン(GT)発電部、71…空
気供給部、72…空気圧縮機、73…発電機、74…燃
焼器、75…ガスタービン、76…燃料ガス供給部、8
0…スチームタービン(ST)ユニット、90…空気供
給手段、92…空気供給部、94…空気混合弁、10
0,100A,100B,100C,100D…ガスタ
ービン吸気冷却装置、D1,D2,D3,D4…ダク
ト、D2a…ダクトD2の内側の配管、D2b…ダクト
D2の外側の配管、D3a…ダクトD3の内側の配管、
D3b…ダクトD3の外側の配管、GV…整流板、N3
4…スプレーノズル。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cryogenic air generation part, 12 ... Bleed air compressor, 13 ... Heat exchanger, 14,15 ... Turbine, 16 ... Electric motor, 17 ... Generator, 20, 20A, 20B, 20C ... Gas turbine intake cooling part, 30 , 30A, 30B, 30C: ice particle generating means, 32: water precooling means, 34: precooled water injection means 34, 4
0 ... extraction air cooling means, 42, 44 ... heat exchanger, 46 ... turbine, 48 ... generator, 50 ... turbine supply air cooling means,
52: steam generator, 54, 56, 58: heat exchanger, 6
0: turbine outlet cooling means, 62: heat exchanger, 64: gas-liquid separator, 66: liquid air tank, 68: liquid air supply pump, 70: gas turbine (GT) power generation unit, 71: air supply unit, 72 ... air compressor, 73 ... generator, 74 ... combustor, 75 ... gas turbine, 76 ... fuel gas supply unit, 8
0: Steam turbine (ST) unit, 90: Air supply means, 92: Air supply unit, 94: Air mixing valve, 10
0, 100A, 100B, 100C, 100D: gas turbine intake cooling device, D1, D2, D3, D4: duct, D2a: pipe inside duct D2, D2b: pipe outside duct D2, D3a: inside duct D3 Plumbing,
D3b: piping outside the duct D3, GV: rectifying plate, N3
4: Spray nozzle.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガスタービンの空気圧縮機の吸気を冷却
するガスタービン吸気冷却装置であって、 前記空気圧縮機から抽気された空気を冷却し、液化前の
過冷却状態である深冷空気を生成する深冷空気生成部
と、 前記深冷空気生成部によって生成される深冷空気を利用
して前記ガスタービンの空気圧縮機の吸気を冷却するガ
スタービン吸気冷却部と、を備えたことを特徴とするガ
スタービン吸気冷却装置。
1. A gas turbine intake air cooling device for cooling the intake air of an air compressor of a gas turbine, wherein the air extracted from the air compressor is cooled, and cryogenic air in a supercooled state before liquefaction is removed. And a gas turbine intake cooling unit that cools the intake air of the air compressor of the gas turbine using the cryogenic air generated by the cryogenic air generating unit. Characteristic gas turbine intake air cooling device.
【請求項2】 前記深冷空気生成部は、前記ガスタービ
ンの空気圧縮機から抽気された空気を圧縮する抽気圧縮
機と、前記抽気圧縮機から吐出される圧縮空気により駆
動されて前記深冷空気を吐出するタービンを有すること
を特徴とする請求項1に記載のガスタービン吸気冷却装
置。
2. The cryogenic air generating section is configured to compress air extracted from an air compressor of the gas turbine, and to drive the cryogenic air by driving compressed air discharged from the bleed air compressor. The gas turbine intake cooling device according to claim 1, further comprising a turbine that discharges air.
【請求項3】 前記深冷空気生成部によって生成される
深冷空気を利用して氷粒を生成すると共に前記氷粒を前
記ガスタービンの空気圧縮機の吸気に混入させる氷粒生
成手段を更に備えたことを特徴とする請求項1又は2に
記載のガスタービン吸気冷却装置。
3. An ice particle generating means for generating ice particles by using cryogenic air generated by the cryogenic air generating unit and mixing the ice particles into intake air of an air compressor of the gas turbine. The gas turbine intake air cooling device according to claim 1 or 2, further comprising:
【請求項4】 前記氷粒生成手段は、前記深冷空気生成
部によって生成される深冷空気を利用して水を予冷する
水予冷手段と、前記水予冷手段の予冷水を噴射して前記
ガスタービンの空気圧縮機の吸気に混入させると共に氷
粒を生成する予冷水噴射手段を有することを特徴とする
請求項1〜3のいずれかに記載のガスタービン吸気冷却
装置。
4. The ice particle generating means includes: a water pre-cooling means for pre-cooling water using cryogenic air generated by the cryogenic air generating unit; and The gas turbine intake air cooling device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a pre-cooled water injection unit that mixes with the intake air of the air compressor of the gas turbine and generates ice particles.
【請求項5】 前記氷粒生成手段における前記水予冷手
段と前記予冷水噴射手段は、前記ガスタービンの空気圧
縮機の吸気ライン上に直列に配置されていることを特徴
とする請求項4に記載のガスタービン吸気冷却装置。
5. The apparatus according to claim 4, wherein the water precooling means and the precooled water injection means in the ice particle generating means are arranged in series on an intake line of an air compressor of the gas turbine. A gas turbine intake cooling device as described.
【請求項6】 前記氷粒生成手段における前記水予冷手
段と前記予冷水噴射手段は、前記ガスタービンの空気圧
縮機の吸気ライン上に並列に配置されていることを特徴
とする請求項4に記載のガスタービン吸気冷却装置。
6. The water precooling means and the precooled water injection means in the ice particle generating means are arranged in parallel on an intake line of an air compressor of the gas turbine. A gas turbine intake cooling device as described.
【請求項7】 前記ガスタービンの空気圧縮機から抽気
された空気を冷却して前記抽気圧縮機に導入する抽気冷
却手段を更に備えることを特徴とする請求項2〜6のい
ずれかに記載のガスタービン吸気冷却装置。
7. The gas turbine according to claim 2, further comprising a bleed air cooling unit that cools air extracted from the air compressor of the gas turbine and introduces the air into the bleed air compressor. Gas turbine intake cooling system.
【請求項8】 前記抽気圧縮機と前記タービンの間のガ
スライン上に配置されており、前記抽気圧縮機から吐出
される圧縮空気を冷却して前記タービンに供給するター
ビン供給気冷却手段を更に備えることを特徴とする請求
項2〜7のいずれかに記載のガスタービン吸気冷却装
置。
8. A turbine supply air cooling means disposed on a gas line between the extraction compressor and the turbine, for cooling compressed air discharged from the extraction compressor and supplying the compressed air to the turbine. The gas turbine intake air cooling device according to claim 2, further comprising:
【請求項9】 前記タービンと前記ガスタービン吸気冷
却部の間のガスライン上に配置されており、前記タービ
ンから吐出される深冷空気を更に冷却して前記ガスター
ビン吸気冷却部に供給するタービン出口冷却手段を更に
備えることを特徴とする請求項2〜8のいずれかに記載
のガスタービン吸気冷却装置。
9. A turbine that is disposed on a gas line between the turbine and the gas turbine intake cooling unit, and further cools cryogenic air discharged from the turbine and supplies it to the gas turbine intake cooling unit. The gas turbine intake air cooling device according to any one of claims 2 to 8, further comprising an outlet cooling means.
【請求項10】 前記深冷空気生成部は、前記ガスター
ビンの空気圧縮機からの抽気された空気によって駆動さ
れて前記深冷空気を吐出するタービンを有していること
を特徴とする請求項1に記載のガスタービン吸気冷却装
置。
10. The cryogenic air generator includes a turbine driven by air extracted from an air compressor of the gas turbine to discharge the cryogenic air. 2. The gas turbine intake cooling device according to 1.
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