JP2003322029A

JP2003322029A - ガスタービン吸気用フィルタユニット

Info

Publication number: JP2003322029A
Application number: JP2003140895A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Niinuma; 仁新沼; Fumio Nakajima; 文男中島; Katsuhiro Ono; 克博大野; Jun Iizuka; 純飯塚; Toru Baba; 透馬場
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2003-11-14
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: JP3919696B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発電出力を低下させない高効率な吸気用フィ
ルタユニットで年１回義務づけられているガスタービン
の定期点検時にフィルタ交換ができる長寿命のガスター
ビン吸気用フィルタユニットを提供する。【解決手段】防塵用フィルタを複数段設けて成るガス
タービン吸気用フィルタユニットにおいて、前記防塵用
フィルタのうち、最下流に濾過効率が粒径０．３μｍの
粒子に対して９０〜９９．９９％の箱型高性能フィルタ
を備えることを特徴とする。

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
ントの空気圧縮機等に対する大気塵の付着を軽減するこ
とにより、発電出力の低下を防止し、長時間に亘り空気
圧縮機等の洗浄、フィルタの交換を不要とするガスター
ビン吸気用フィルタユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に示す通り、ガスタービンａは運転
時に外気ｂを吸入する。この外気ｂには微粉塵や雨水、
ミスト、排気ガス中のカーボン微粒子、塩分粒子等の大
気塵が浮遊しているので、このような大気塵がガスター
ビン内部の腐食、汚染の原因となると共に、特に空気圧
縮機ｃに付着して空気圧縮機ｃの性能低下を生じさせ、
発電出力を低下させるという問題がある。そこで大気塵
の吸い込みを未然に防止するために、ガスタービンａの
空気吸込口ｄには、空気から大気塵を機械的に分離除去
して清浄化するための集塵装置（フィルタユニット）ｅ
が設置されている。このフィルタユニットｅは、特開平
５−１０６４６４号公報にも開示されるように、巻取式
帯状ガラス繊維の濾材から成る粗フィルタｆと、イオン
交換繊維フィルタを折込型とした中性能フィルタｇの２
段式に構成されている。尚、図中ｈはガスタービンａの
タービン部、ｉはガスタービンａによって駆動される発
電機を示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のガスタービン吸気用フィルタユニットは、充分に大
気塵を除去できないためガスタービンの発電出力の低下
を生じさせ、また粉塵保持容量が小さいため年２〜３回
の頻度でフィルタ交換が必要となる。このため、発電出
力を低下させない高効率な吸気用フィルタユニットで年
１回義務づけられているガスタービンの定期点検時にフ
ィルタ交換ができる長寿命のガスタービン吸気用フィル
タユニットの提案が望まれている。

【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、以上の課題を解決するため
に、防塵用フィルタを複数段設けて成るガスタービン吸
気用フィルタユニットにおいて、前記防塵用フィルタの
うち、最下流に濾過効率が粒径０．３μｍの粒子に対し
て９０〜９９．９９％の箱型高性能フィルタを備えるこ
とを特徴とする。また、前記高性能フィルタの上流側に
は、濾過効率が粒径０．３μｍの粒子に対して１０〜７
０％の中性能フィルタを備えることが好ましい。また、
前記箱型中性能フィルタの上流側に吹き流し型のプレフ
ィルタを備えることが好ましい。また、前記防塵用フィ
ルタが吸気方向の上流側より、パネル型のデミスター、
巻取帯状型あるいは吹流し型のプレフィルタ、箱型の中
性能フィルタ、及び箱型の高性能フィルタの４段から成
ることが好ましい。前記プレフィルタは吹流し型であっ
てその濾材面積が２〜８ｍ²／台、前記中性能フィルタ
及び高性能フィルタの各濾材面積は１８〜３５ｍ²／台
であることが好ましい。

【０００５】前記パネル型のデミスターは、雨水の浸入
を防止するためのものであり、従来種々公知のものがあ
るが、例えば動植物性繊維および合成繊維をスプリング
状にカール加工して多くの小さな弾性体をつくり、これ
を結合剤で被覆結合したものを板状にして金枠内に封入
したものが知られている。このデミスターは、一般に
は、厚みが１０〜５０ｍｍ、風速２ｍ／ｓの時の濾過効
率（ＪＩＳ８種，比色法）が１５〜６０％、圧力損失が
１〜１０ｍｍＡｑである。前記のデミスターは圧力損失
が小さく、即ち、通気抵抗が小さく、水滴に対して濾過
効率が高いことが特徴で、また、汚れた場合に枠から外
して洗浄することで再使用できる。もちろん、前記パネ
ル型のデミスターとして雨水の浸入を屈折路で防ぐよう
にした屈折型の羽根式エリミネータ等も使用できる。

【０００６】前記プレフィルタとしては巻取帯状型かあ
るいは吹流し型を用いるわけであるが、巻取帯状型は図
２に示す通り、ガラス繊維製濾材からなる帯状濾材１０
が吸気空気路１１を遮るように張設されており、濾材１
０が巻き取られている送出用ロール１２が上部に設置さ
れる一方、その送出用ロール１２から取り出された濾材
１０を巻き取る巻取用ロール１３が下部に設置されてい
る。この巻取帯状型プレフィルタは、一般には、濾材材
質がガラス繊維及びポリエステル繊維等を用いた不織布
であり、濾材厚みが２０〜７０ｍｍ、平均繊維径が１５
〜６０μｍで、風速２．５ｍ／ｓの時の圧力損失が４〜
８ｍｍＡｑ、濾過効率（ＪＩＳ１５種，重量法）が６０
〜９０％、粉塵保持容量が５００〜１３００ｇ／ｍ²で
ある。ただし、巻取帯状型は濾材の巻取り用駆動装置の
保守メンテナンスが必要となるため完全なメンテナンス
フリーとするには、濾材面積を広くした下記吹流し型が
好ましい。吹流し型は、図３乃至図５に示す通り、濾材
２０を多数の袋体２１を連続させた形状とし、この濾材
２０をその開口部２２に合わせて複数本の桟２３を備え
たヘッド部２４を介して枠体２５に螺子２６で取り付け
るものである。ただし、形態はこれに限定されるもので
なく濾材面積を所望のものにできる袋状のものであれば
よい。この吹流し型プレフィルタは、一般には、濾材は
厚みが１０〜２５ｍｍ、材質がポリエステル、アクリル
等の有機繊維の乾式不織布、平均繊維径が２０〜６０μ
ｍ、目付が３００〜６００ｇ／ｍ²、風速２．５ｍ／ｓ
の時の圧力損失が２〜８ｍｍＡｑ、効率（ＪＩＳ１５
種，重量法）が６０〜９０％で、この濾材を用いて濾材
面積が２〜８ｍ²／台、外形寸法がタテ５９２ｍｍ×ヨ
コ５９２ｍｍ×奥行き５００ｍｍの吹流し型プレフィル
タとした。濾材面積が２ｍ²／台未満の場合は所望のフ
ィルタの寿命が得られず、濾材面積が８ｍ²／台を越え
る場合は、圧力損失が高くなり好ましくない。従って、
濾材面積は２〜８ｍ²／台が好ましい。尚、このフィル
タの性能は、風量５０ｍ³／分の時の圧力損失が２〜８
ｍｍＡｑ、効率（ＪＩＳ１５種，重量法）が６０〜９０
％、粉塵保持容量が１０００〜４０００ｇ／台である。

【０００７】前記中性能フィルタと高性能フィルタは、
図６及び図７に示す通り、濾材３０を濾材面積を増加さ
せるために吸気空気の流れ方向に対して凹凸となるよう
ジグザク状に折り畳んでおり、それを箱型の枠体３１に
シール材３２を介して組み込み、その折り曲げ間隔部に
シートを波形に屈折したセパレータ３３が挿入されてい
る。尚、図示の様に、セパレータ３３の屈折の波高さを
挿入方向後方端側の高さＨ１を挿入方向先端側の高さＨ
２より大きくしてテーパー状に形成したいわゆる傾斜型
セパレータを用いることにより、通常のセパレータの様
に屈折の波高さを全長に亘り均等にしたものに比べてフ
ィルタを多風量で高性能にすることができる。この中性
能フィルタは、一般には、濾材は厚みが０．２〜１．０
ｍｍ、材質がガラス繊維、有機繊維の単独あるいは混合
の湿式不織布であり、平均繊維径が１．５〜５．０μ
ｍ、目付が５０〜１００ｇ／ｍ²、風速５．３ｃｍ／ｓ
の時の圧力損失が０．５〜６ｍｍＡｑ、効率（０．３μ
ｍＤＯＰ）が１０〜７０％で、セパレータは材質がアル
ミニウム、ステンレス等の金属箔、クラフト、合繊等の
紙、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート等の
合成樹脂フィルムで、該濾材をジグザクに折り畳みセパ
レータを間挿して濾材面積が１８〜３５ｍ²／台、外形
寸法がタテ６１０ｍｍ×ヨコ６１０ｍｍ×奥行き２９０
ｍｍの中性能フィルタとした。濾材面積が１８ｍ²／台
未満では圧力損失は低くなるものの寿命は低下し、濾材
面積が３５ｍ²／台を越える場合はフィルタの圧力損失
が高くなるという傾向がある。従って、濾材面積は１８
〜３５ｍ²／台が好ましい。尚、このフィルタの性能
は、風量５０ｍ³／分の時の圧力損失が８〜２５ｍｍＡ
ｑ、効率（ＪＩＳ１１種，比色法）が６０〜９５％、粉
塵保持容量が１０００〜３０００ｇ／台である。高性能
フィルタは、一般には、濾材は厚みが０．２〜１．０ｍ
ｍ、材質がガラス繊維の湿式不織布、平均繊維径が０．
５〜２μｍ、風速５．３ｃｍ／ｓの時の圧力損失が５〜
４０ｍｍＡｑ、効率（０．３μｍＤＯＰ）が９０〜９
９．９９％で、セパレータは材質がアルミニウム、ステ
ンレス等の金属箔、クラフト、合繊等の紙、ポリアリレ
ート、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂フィル
ムで、該濾材をジグザクに折り畳みセパレータを間挿し
て濾材面積が１８〜３５ｍ²／台、外形寸法がタテ６１
０ｍｍ×ヨコ６１０ｍｍ×奥行き２９０ｍｍの高性能フ
ィルタとした。濾材面積が１８ｍ²／台未満では圧力損
失が高くなり寿命も短くなり、３５ｍ²／台を越える場
合には濾材と濾材の間隔が保持しにくく折り込めないと
いう問題がある。従って、濾材面積は１８〜３５ｍ²／
台が好ましい。尚、このフィルタの性能は風量５０ｍ³
／分の時の圧力損失が１５〜３０ｍｍＡｑ、効率（０．
３μｍＤＯＰ）が９０〜９９．９９％、粉塵保持容量が
１０００〜３０００ｇ／台である。

【０００８】

【作用】防塵用フィルタを複数段設けて成るガスタービ
ン吸気用フィルタユニットにおいて、前記防塵用フィル
タのうち、最下流に濾過効率が粒径０．３μｍの粒子に
対して９０〜９９．９９％の箱型高性能フィルタを備え
ることにより、ガスタービンの使用開始時の圧力損失が
高くなり、初期発電出力の低下がおこるものの、圧縮機
が汚れないために１年間を通じてガスタービンの出力低
下がおこらないことになる。これに対して、前記箱型高
性能フィルタを最下流側に備えないものでは、使用開始
時の圧力損失は低いために、初期に高いガスタービンの
出力が得られるものの、１年間通して使用すると圧縮機
が汚れるために発電出力が低下し始め、結果として前記
した箱型高性能フィルタを備えたガスタービンの所定の
出力を途中で下回ることになる。また、パネル型デミス
ター、巻取帯状型あるいは吹流し型のプレフィルタ、箱
型中性能フィルタ、箱型高性能フィルタを４段に組み合
わせることにより、個々のフィルタが必要以上に圧力損
失が突出しないようにバランスよく構成されるため、８
０００時間以上メンテナンス不要とできる。プレフィル
タは通常パネル形（平板状）のものでは、数カ月の寿命
のものを、巻取帯状型や吹流し形にして濾材面積を増加
し、粉塵保持容量を大きくした。また、中性能フィルタ
への負荷を軽減するための効率も得るようにした。中性
能フィルタは高性能フィルタへの負荷を軽減するための
効率を得ること、粉塵保持容量を大とすることで長寿命
化を図るため濾材面積を増加した。高性能フィルタは中
性能フィルタからの通過粉塵により圧力損失が増大しな
いように濾材面積を多く折り込みかつ空気圧縮機の汚れ
防止できるような効率を得るようにした。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に付き説明す
る。図１は、本発明ガスタービン吸気用フィルタユニッ
トの実施例を示すもので、図略のガスタービンの吸気用
ダクトに連設したケーシング１内に、ガスタービンの連
続運転にとって有害な塵埃等の有害物質を吸気空気中か
ら除去するために、パネル型のデミスター２、巻取帯状
型あるいは吹流し型のプレフィルタ３、箱型の中性能フ
ィルタ４、及び箱型の高性能フィルタ５から成る４段式
のフィルタユニット６を設けるようにした。

【００１０】デミスターは、サラン繊維（サランロッ
ク，登録商標）を金枠内に封入固定したもので、定格風
速が２．５ｍ／ｓ、圧力損失が３ｍｍＡｑ、濾過効率
（ＪＩＳ８種，重量法）が２８％で、寸法がタテ６１０
ｍｍ×ヨコ６１０ｍｍ×厚さ３５ｍｍのものを、前記ケ
ーシング１内に１６個（４列４段）設置するようにし
た。

【００１１】プレフィルタとして巻取帯状型は、濾材は
厚みが５０ｍｍ、材質がガラス繊維、平均繊維径が流入
側３０μｍで流出側が２０μｍの密度勾配であって、効
率（ＪＩＳ１５種，重量法）が８０％で、この濾材を用
いたフィルタの性能は風速２．５ｍ／ｓの時の圧力損失
が６ｍｍＡｑ、粉塵保持容量が１０００ｇ／ｍ²の自動
巻取式で、外形寸法が１２００ｍｍのものを、前記ケー
シング１内に２台設置するようにした。また、吹流し型
については、濾材は平均繊維径が３５μｍのポリエステ
ル繊維を塩ビ系樹脂で結合して厚さ１５ｍｍ、目付を３
００ｇ／ｍ²とし、風速２．５ｍ／ｓの時の圧力損失が
５ｍｍＡｑ、効率（ＪＩＳ１５種，重量法）が８０％
で、この濾材を６山折り畳み金枠で固定して、濾材面積
が４ｍ²／台、外形寸法がタテ５９２ｍｍ×ヨコ５９２
ｍｍ×奥行き５００ｍｍのフィルタとした。このフィル
タの性能は風量５０ｍ³／分の時の圧力損失が５ｍｍＡ
ｑ、効率（ＪＩＳ１５種，重量法）が８０％、粉塵保持
容量が２８００ｇ／台で、前記ケーシング１内に１６個
（４列４段）設置するようにした。

【００１２】中性能フィルタは箱型で、濾材は厚みが
０．３ｍｍ、平均繊維径が２μｍのガラス繊維と有機繊
維の混抄紙を目付６０ｇ／ｍ²とし、風速２．５ｍ／ｓ
の時の圧力損失が０．９ｍｍＡｑ、効率（０．３μｍＤ
ＯＰ）が１５％で、この濾材を折り込み、アルミニウム
箔の傾斜型セパレータを挿入したジグザグ状折込型（箱
型）で、濾過面積が２８ｍ²／台、外形寸法がタテ６１
０ｍｍ×ヨコ６１０ｍｍ×奥行き２９０ｍｍのフィルタ
とした。このフィルタの性能は風量５０ｍ³／分の時の
圧力損失が１２ｍｍＡｑ、効率（ＪＩＳ１１種，比色
法）が６０％、粉塵保持容量が２７００ｇ／台で、前記
ケーシング１内に１６個（４列４段）設置するようにし
た。

【００１３】高性能フィルタは箱型で、濾材は厚みが
０．４ｍｍ、平均繊維径が０．８μｍのガラス繊維湿式
不織布を目付７０ｇ／ｍ²とし、風速５．３ｃｍ／ｓの
時の圧力損失が２８ｍｍＡｑ、効率（０．３μｍＤＯ
Ｐ）が９９．９７％で、この濾材を折り込み、アルミニ
ウム箔の傾斜型セパレータを挿入したジグザグ状折込型
（箱型）で、濾過面積が２８ｍ²／台、外形寸法がタテ
６１０ｍｍ×ヨコ６１０ｍｍ×奥行２９０ｍｍのフィル
タとした。このフィルタの性能は風量５０ｍ³／分の時
の圧力損失が２６ｍｍＡｑ、効率（０．３μｍＤＯＰ）
が９９．９７％、粉塵保持容量が１５００ｇ／台で、前
記ケーシング１内に１６個（４列４段）設置するように
した。

【００１４】前記プレフィルタとして巻取帯状型を用い
たものを実施例１、吹流し型を用いたものを実施例２と
し、更に、前記デミスターと高性能フィルタを用いずに
前記巻取帯状型プレフィルタと箱型中性能フィルタのみ
で構成したものを従来例のガスタービン吸気用フィルタ
ユニットとして構成し、これら吸気用フィルタユニット
に外気を連続的に流し続け、その期間中のガスタービン
の出力低下を試験した。前記各フィルタユニットの構成
を下記表１に、また試験結果を下記表２に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】前記表から明らかなように、特開平５−１
０６４６４号公報に記載される様に、従来の巻取帯状型
プレフィルタと箱型中性能フィルタの２段式では、長時
間の使用においてはガスタービンの出力が１０％程度低
下する。またフィルタが目詰まりして寿命がくることに
より年２〜３回フィルタ交換及び圧縮機の洗浄作業が必
要となる。これに対して、本発明の実施例１は、パネル
型デミスター、巻取帯状型プレフィルタ、箱型中性能フ
ィルタ、箱型高性能フィルタの４段式の組合わせによ
り、長期間使用においてもほとんど出力低下がなかっ
た。またフィルタ寿命も長くなりフィルタ交換は年１回
ですみ圧縮機の洗浄の手間も省略できる。ただし、プレ
フィルタが巻取帯状型で自動のため、駆動部の保守点検
が必要である。また、本発明の実施例２は、実施例１の
プレフィルタを吹流し型に変えることで、ガスタービン
の出力低下がなく、長時間（８０００時間以上）メンテ
ナンスフリーとなる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスター
ビン吸気用フィルタユニットによれば、例えば法令によ
る年１回の定期点検時のみのフィルタ交換ですむため、
フィルタ交換及び圧縮機の洗浄等のメンテナンス作業が
軽減される。また、ＨＥＰＡフィルタ等の高性能フィル
タを使用するため、大気塵の付着によるガスタービンの
出力低下をおさえられる。

【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の
構成図

【図２】巻取帯状型のプレフィルタの部分切断正面図

【図３】吹流し型プレフィルタの濾材の側面図

【図４】前記濾材のヘッド部の正面図

【図５】前記吹流し型プレフィルタの平面図

【図６】箱型フィルタの斜視図

【図７】前記箱型フィルタの部分切断平面図

【図８】従来のガスタービン吸気用フィルタユニットの
構成図

【符号の説明】

１ケーシング２パネル型のデミスター３プレフィルタ４箱型中性能フィルタ５箱型高性能フィルタ６フィルタユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大野克博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 (72)発明者飯塚純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 (72)発明者馬場透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 JA06 JA14 JA24 KB11 SA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】防塵用フィルタを複数段設けて成るガス
タービン吸気用フィルタユニットにおいて、前記防塵用
フィルタのうち、最下流に濾過効率が粒径０．３μｍの
粒子に対して９０〜９９．９９％の箱型高性能フィルタ
を備え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。
【請求項２】前記箱型高性能フィルタの吸気方向の上
流側に濾過効率が粒径０．３μｍの粒子に対して１０〜
７０％の箱型中性能フィルタを備え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用フィルタユニッ
ト。
【請求項３】前記箱型中性能フィルタの上流側に吹き
流し型のプレフィルタを備えることを特徴とする請求項
１又は２に記載の吸気用フィルタユニット。