JP2001263090A - ガスタービン吸気用フィルタユニット - Google Patents

ガスタービン吸気用フィルタユニット

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JP2001263090A
JP2001263090A JP2000072091A JP2000072091A JP2001263090A JP 2001263090 A JP2001263090 A JP 2001263090A JP 2000072091 A JP2000072091 A JP 2000072091A JP 2000072091 A JP2000072091 A JP 2000072091A JP 2001263090 A JP2001263090 A JP 2001263090A
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gas turbine
unit
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Katsuhiro Ono
克博 大野
Hitoshi Niinuma
仁 新沼
Fumio Nakajima
文男 中島
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Nippon Muki Co Ltd
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Nippon Muki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒径1μm以下の比較的小さな粒子が極めて
多く存在する環境下で使用した場合にでも、同じ大きさ
でより長寿命なガスタービン吸気用フィルタユニットの
提供。 【解決手段】 雨水分離用フィルタ、高性能フィルタ及
び前記2つのフィルタの間に設けられたフィルタの3段
で構成されるガスタービン吸気用フィルタユニットにお
いて、高性能フィルタの前段に設けられたフィルタを、
濾材面積2〜12m2/台である中性能フィルタとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンプラ
ントの空気圧縮機などに対する大気塵の付着を軽減させ
ることにより、発電出力の低下を防止し、長期間にわた
り空気圧縮機などの洗浄、フィルタの交換を極小とする
ガスタービン吸気用フィルタユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のガスタービン吸気用フィ
ルタユニットとしては、例えば、特開平7−25302
9号公報に示されるようなものが挙げられ、図2に示す
ように、1次フィルタとして雨水分離用フィルタa、2
次フィルタとしてプレ(粗塵)フィルタb、3次フィル
タとして高性能フィルタcの3段で構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記特開平7−253
029号公報のガスタービン吸気用フィルタユニット
は、ほとんどの大気環境下においては、8,000時間
(約1年間に相当)以上の寿命を有しており大変有効な
技術であるが、粒径1μm以下の比較的小さな粒子が極
めて多く存在する環境下で使用した場合にはプレ(粗
塵)フィルタの捕集効率が十分でなく、後段に設置され
た高性能フィルタの寿命が8,000時間以内と短くな
るケースがあることから、同じ大きさでより長寿命なガ
スタービン吸気用フィルタユニット望まれている。更に
は、高性能フィルタの寿命を更に長くすることが望まれ
ている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のガスタービン吸
気用フィルタユニットは、以上の要望に応えるべく、請
求項1記載のとおり、雨水分離用フィルタ、高性能フィ
ルタ及び前記2つのフィルタの間に設けられたフィルタ
の3段で構成されるガスタービン吸気用フィルタユニッ
トにおいて、高性能フィルタの前段に設けられたフィル
タが濾材面積2〜12m2/台である中性能フィルタであ
ることを特徴とする。また、請求項2記載のガスタービ
ン吸気用フィルタユニットは、請求項1記載のガスター
ビン吸気用フィルタユニットにおいて、前記中性能フィ
ルタの濾材が2層構造で、気流方向に対して、上流側に
配された濾材は平均繊維径10〜40μm、濾材の面積
あたりの繊維充填量が10〜200cm3/m2で、下流側に
配された濾材は平均繊維径1〜20μm、濾材の面積あ
たりの繊維充填量が10〜150cm3/m2の濾材であるこ
とを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明のガスタービン吸気用フィ
ルタユニットを構成する前記雨水分離用フィルタは、雨
水の進入を防止するためのものである。雨水分離用フィ
ルタには、種々のものがあるが、動物性繊維、合成繊維
をスプリング状にカールした小さな弾性体により構成さ
れる仕様のパネル形デミスターや、金属板を屈折状に加
工することで雨水の進入を防ぐようにしたウェザールー
バなどがある。もちろん、本発明のガスタービン吸気用
フィルタユニットには、前述の2種類を含む、どの種類
の雨水分離用フィルタでも使用することができる。
【0006】本発明のガスタービン吸気用フィルタユニ
ットを構成する中性能フィルタは、例えばガラス繊維な
どの無機繊維やポリエステル繊維などの有機繊維を用
い、濾材面積2〜12m2/台となるような吹き流し形中
性能フィルタとすることが好ましい。これは、2m2/台
より小さい場合は、フィルタの寿命が極端に短く、12
m 2/台を超える場合は、フィルタの圧力損失が高くなり
すぎる問題があるからである。
【0007】また、前記中性能フィルタの濾材は、2層
構造で、気流方向に対して上流側に配される濾材は平均
繊維径10〜40μm、濾材の面積あたりの繊維充填量
が10〜200cm3/m2で、下流側に配される濾材は平均
繊維径1〜20μm、濾材の面積あたりの繊維充填量が
10〜150cm3/m2の濾材であることが好ましい。上流
側に平均繊維径10〜40μm、濾材の面積あたりの繊
維充填量が10〜200cm3/m2の濾材を用いる理由は、
この範囲の濾材が、自身の圧力損失の上昇を抑えなが
ら、大気中の比較的大きな粒子を捕集し、下流側の濾材
の圧力損失の上昇を防ぐのに最適なものであるからであ
り、下流側に平均繊維径1〜20μm、濾材の面積あた
りの繊維充填量が10〜150cm3/m2の濾材を用いる理
由は、この範囲の濾材が、自身の圧力損失の上昇を抑え
ながら、後段の高性能フィルタに対する負荷を低減でき
るからである。
【0008】なお、フィルタの形状は吹き流し形に限定
されるものでなく、前述の濾材面積に構成できる形状で
あればよく、また、粒子径1μm以上の粒子が少ない環
境で使用する場合には、前記中性能フィルタの気流方向
に対して、上流側に配される濾材を省略することもでき
る。
【0009】本発明のガスタービン吸気用フィルタユニ
ットを構成する前記高性能フィルタは、気流方向の上流
側に粒径0.3〜0.5μmの粒子に対し10〜70%
の捕集効率を有する濾材、下流側に粒径0.3〜0.5
μmの粒子に対し90〜99.99%の捕集効率を有す
る濾材を重ね、濾材の面積を25〜35m2/台とした仕
様のフィルタを用いることが望ましい。ただし、粒子径
1μm以下の粒子が極めて低い濃度で存在する環境で使
用される場合は、2層構造でなく、粒径0.3〜0.5
μmの粒子に対し90〜99.99%を有する一般の高
性能フィルタを用いることも可能である。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。本発明のガスタービン用フィルタユニットは、図1
に示すとおり、1次フィルタとして雨水分離用フィルタ
1、2次フィルタとして中性能フィルタ2、3次フィル
タとして高性能フィルタ3による3段で構成するように
した。
【0011】また、従来のガスタービン用フィルタユニ
ットは、図2に示すとおり、1次フィルタとして雨水分
離用フィルタa、2次フィルタとしてプレ(粗塵)フィ
ルタb、3次フィルタとして高性能フィルタcの3段で
構成するようにした。
【0012】表1は、本発明のガスタービン用フィルタ
ユニットの実施例及び従来例の各構成と、各特性を示す
ものである。なお、従来例については、特性評価におい
て、表中に示した従来例1は通常の大気塵濃度環境での
使用例を示し、従来例2は粒子径1μm以下の比較的小
さな粒子が極めて高い濃度で存在する環境での使用例を
示すものである。
【0013】
【表1】
【0014】表1に示されるように、従来例1として使
用した、一般の大気環境では8,000時間以上の寿命
を有する従来例のガスタービン吸気用フィルタユニット
を、従来例2として、粒子径1μm以下の比較的小さな
粒子が極めて高い濃度で存在する環境において使用した
ところ、最終段となる高性能フィルタの寿命が約5,0
00時間と短くなる結果になった。
【0015】しかしながら、実施例のようにプレフィル
タをより捕集効率の高い中性能フィルタに変更し、ガス
タービンの運転を再開した結果、従来例1、2と同様に
ガスタービンの出力低下もなく、更に高性能フィルタの
寿命が8,000時間以上に延びることが確認できた。
なお、表1に示す中性能フィルタの寿命は、約4,00
0時間であったが、濾材を2層構造としなければ4,0
00時間より大幅に寿命が短くなるため、本フィルタの
組み合わせが有効である。
【0016】表1に示すウェザールーバは、金属板を屈
折状に加工することで雨水の進入を防ぐようにしたもの
で、使用風速約2.5m/sに対し、初期圧力損失が約2
0Pa、雨滴の捕集効率が88%(重量法)で、外形寸法
がタテ2,600mm×ヨコ3,300mm×オクユキ20
0mmのものをケーシング内に1台設置するようにした。
【0017】表1に示すプレフィルタは、ポリエステル
繊維による不織布濾材(平均繊維径7μm、平均目付3
30g/m2)を6山分折り込み、金枠で固定し、濾材面積
が4m 2/台、外形寸法がタテ592mm×ヨコ592mm×
オクユキ500mmとなるフィルタを用い、ケーシング内
に20台(4段×5列)設置するようにした。このプレ
フィルタの性能は、使用風量約50m3/minに対し、初期
圧力損失が約60Pa、捕集効率(JIS15種、重量
法)が98%である。
【0018】前述のプレフィルタの代わりに使用された
表1に示す中性能フィルタは、気流方向に対して、上流
側に配された濾材は平均繊維径23μm、濾材面積あた
りの繊維充填量20cm3/m2、下流側に配された濾材は平
均繊維径5μm、濾材面積あたりの繊維充填量37cm3/m
2の濾材を2層構造とし、各々の濾材を8山分折り込
み、金枠で固定し、濾材面積が6m2/台、外形寸法がタ
テ592mm×ヨコ592mm×オクユキ535mmとなるフ
ィルタを用い、ケーシング内に20台(4段×5列)設
置するようにした。この中性能フィルタの性能は、使用
風量約50m3/minに対し、初期圧力損失が約80Pa、捕
集効率(JIS11種、比色法)が55%である。
【0019】表1に示す高性能フィルタは、気流方向に
対し、上流側に粒径0.3〜0.5μmの粒子に対し捕
集効率約40%のガラス繊維ペーパ濾材と、下流側に粒
径0.3〜0.5μmの粒子に対し捕集効率約97%の
ガラス繊維ペーパを密接に重ねて、アルミニウム箔のセ
パレータを挿入して、ジグザグ状に折り込み、濾材面積
が28m2/台、外形寸法がタテ610mm×ヨコ610mm
×オクユキ290mmとなるフィルタを用い、ケーシング
内に20台(4段×5列)設置するようにした。この高
性能フィルタの性能は、使用風量50m3/minに対し、初
期圧力損失が約250Pa、捕集効率(計数法、対象粒径
0.3〜0.5μm粒子)が97%である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、粒子径1μm以下
の小さな粒子が極めて高い濃度で存在する環境の場合、
従来の雨水分離用フィルタ、プレ(粗塵)フィルタ、高
性能フィルタの構成によるガスタービン吸気用フィルタ
ユニットでは、高性能フィルタが8,000時間以内で
寿命になってしまう場合があったのに対し、本発明のよ
うに、前述のプレ(粗塵)フィルタの代わりに濾材面積
2〜12m2/台である中性能フィルタを用いたフィルタ
ユニットにすることで、後段の高性能フィルタを8,0
00時間以上の寿命に延ばすことができる。また、この
中性能フィルタは、前述のプレ(粗塵)フィルタの外形
寸法や形状とほぼ同一にすることができるため、既存の
取り付けフレームを改造することなく、取り付けするこ
とが可能であり、最大の利点の一つであるコンパクト化
を損なうこともない。更に、一般大気環境においては、
本発明のフィルタユニット構造を用いることで、高性能
フィルタの寿命を大幅に延ばすことが可能となることが
期待できるため、昨今問題となっている廃棄物低減に寄
与することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明ガスタービン吸気用フィルタユニット
【図2】 従来のガスタービン吸気用フィルタユニット
【符号の説明】
1 雨水分離用フィルタ(1次フィルタ) 2 中性能フィルタ(2次フィルタ) 3 高性能フィルタ(3次フィルタ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 文男 茨城県結城市作の谷415番地 日本無機株 式会社結城工場内 Fターム(参考) 4D058 JA51 JB05 JB13 JB14 JB25 KB12 SA07 UA23 UA25

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 雨水分離用フィルタ、高性能フィルタ及
    び前記2つのフィルタの間に設けられたフィルタの3段
    で構成されるガスタービン吸気用フィルタユニットにお
    いて、高性能フィルタの前段に設けられたフィルタが濾
    材面積2〜12m2/台である中性能フィルタであること
    を特徴とするガスタービン吸気用フィルタユニット。
  2. 【請求項2】 前記中性能フィルタの濾材が2層構造
    で、気流方向に対して、上流側に配された濾材は平均繊
    維径10〜40μm、濾材の面積あたりの繊維充填量が
    10〜200cm3/m2で、下流側に配された濾材は平均繊
    維径1〜20μm、濾材の面積あたりの繊維充填量が1
    0〜150cm3/m2の濾材であることを特徴とする請求項
    1記載のガスタービン吸気用フィルタユニット。
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