JP2007162538A

JP2007162538A - ガスタービン吸気フィルタ用除雪装置

Info

Publication number: JP2007162538A
Application number: JP2005358427A
Authority: JP
Inventors: Yuji Nakajima; 祐治中島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】ガスタービンの性能を低下させず、ガスタービンの設置場所に関わらず使用することができるガスタービン吸気フィルタ用除雪装置を提供する。
【解決手段】フィルタ１５の吸気の上流側に吸気ダクト１０を閉鎖する第１シャッタ１７を備え、フィルタ１５の吸気の下流側に吸気ダクト１０を閉鎖する第２シャッタ１９を備え、第１シャッタ１７とフィルタ１５との間にフィルタ１５に付着した雪を除去する除雪手段を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスタービンの吸気フィルタに付着する雪を溶かして除去するガスタービン吸気フィルタ用除雪装置に関する。

ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機、燃料を燃焼させる燃焼器、及びタービン等により構成されている。圧縮機に吸い込まれた空気は圧縮され、燃焼器で加えられた燃料の燃焼により高温の燃焼ガスとなり、タービンで膨張する。タービンは圧縮機を駆動し、残った出力で発電機等の負荷を駆動する。

燃料を燃焼させる際の空気には清浄度の高い空気が必要となるため、圧縮機へ空気を取り込む吸気口にはフィルタが設けられている。しかし、寒冷地においてはフィルタに雪が付着して目詰まりを起こすことにより、十分な吸気量を得られなくなる可能性がある。このため、ガスタービンの運転を停止し、フィルタに付着した雪を取り除く作業を行う必要があった。

このような雪によるフィルタの目詰まりを防止するために、従来下記のような方法が実施されている。
（１）吸気口に下方から吸気するように防雪用のフードを設置し、雪の吸い込み量を低減する方法。
（２）吸気口の面積を大きくして吸気の流速を低下させ、雪の吸い込み量を低減する方法。
（３）吸気口の前方に防雪用の柵を設置し、この柵により雪を捕捉して雪の吸い込み量を低減する方法。
（４）フィルタの差圧の上昇を検知してフィルタの目詰まりを検知し、フィルタの下流側から圧縮空気を噴射し、フィルタの上流側に付着した雪を落とす方法。
（５）ガスタービンの圧縮機の圧縮空気を吸気に混合することにより吸気の温度を上昇させてフィルタに付着した雪を溶かす方法。この方法は、下記特許文献１に一例が開示されている。

特開２００３−１３８９４９号公報

しかしながら、上記（１）の方法では、寒冷地に降る重量の軽い粉雪は吸い込んでしまうため、フィルタの目詰まりを起こす可能性がある。
また、上記（２）の方法では、ガスタービンの設置場所によっては吸気口の面積を十分に確保できない可能性がある。
また、上記（３）の方法では、吸気口付近に広範囲にわたり防雪柵を設置しなければならないため、多額の設備費が必要となる。
また、上記（４）の方法では、圧縮空気の噴射時に発生する大きな音により、ガスタービンの設置場所によっては近隣に迷惑がかかるため使用出来ない可能性がある。
また、上記（５）の方法では、吸気を加熱することにより、ガスタービンの性能が低下する可能性がある。

これらのことから、本発明は、ガスタービンの性能を低下させず、ガスタービンの設置場所に関わらず使用することができるガスタービン吸気フィルタ用除雪装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明（請求項１に対応）に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、吸気を導入する吸気ダクトの内部にフィルタを備えるガスタービンにおいて、前記フィルタの吸気の上流側に前記ダクトを閉鎖する第１シャッタを備え、前記フィルタの吸気の下流側に前記吸気ダクトを閉鎖する第２シャッタを備え、前記第１シャッタと前記フィルタとの間に前記フィルタに付着した雪を除去する除雪手段を備えたことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第２の発明（請求項２に対応）に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、第１の発明に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置において、前記吸気ダクトの内部を複数の小室に区切りそれぞれに前記フィルタ、前記第１シャッタ、前記第２シャッタ及び前記除雪手段を備えたことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第３の発明（請求項３に対応）に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、第２の発明に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置において、複数の前記小室のうち中央側にある小室の除雪を周縁側にある小室よりも短い間隔で行なうことを特徴とする。

上記の課題を解決するための第４の発明（請求項４に対応）に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、第１の発明ないし第３の発明のいずれかに係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置において、前記除雪手段は、加熱した空気、又は常温の空気を前記フィルタに付着した雪に送るものであることを特徴とする。

上記の課題を解決するための第５の発明（請求項５に対応）に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、第１の発明ないし第３の発明のいずれかに係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置において、前記除雪手段は、赤外線を照射する赤外線ヒータであることを特徴とする。

第１の発明に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、吸気を導入する吸気ダクトの内部にフィルタを備えるガスタービンにおいて、フィルタの吸気の上流側に吸気ダクトを閉鎖する第１シャッタを備え、吸気フィルタの吸気の下流側に吸気ダクトを閉鎖する第２シャッタを備え、第１シャッタと吸気フィルタとの間に吸気フィルタに付着した雪を除去する除雪手段を備えたことにより、ガスタービンの性能を低下させることがない。さらに、ほとんどの装置が吸気ダクトの内部に設置され、騒音も発生しないためガスタービンの設置場所に関わらず使用することができる。

第２の発明に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、吸気ダクトの内部を複数の小室に区切りそれぞれにフィルタ、第１シャッタ、第２シャッタ及び除雪手段を備えたにより、ガスタービンを停止することなく吸気フィルタの除雪を行うことができる。

第３の発明に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、複数の小室のうち中央側にある小室の除雪を周縁側にある小室よりも短い間隔で行なうことにより、効率的にフィルタの除雪を行うことができる。

第４の発明に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、除雪手段は、加熱した空気、又は常温の空気をフィルタに付着した雪に送るものであるため、ガスタービンの廃熱により加熱された空気やガスタービンの設置された建屋内の空気を利用することができるため、タービン性能に影響を与えず、コストの増加を抑制することができる。

第５の発明に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、除雪手段は、赤外線を照射する赤外線ヒータであるため、複雑な設備を設置する必要が無いため、コストの増加を抑制することができる。

本発明に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の実施例を図１から図５を用いて説明する。図１は実施例１に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の透視側面図、図２は実施例１に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の小室の透視側面図、図３は実施例２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の透視側面図、図４は実施例２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の小室の透視側面図、図５は実施例１及び２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の斜視図である。

以下、本実施例１に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の概要について説明する。図５に示すように、ガスタービンには、吸気のために吸気ダクト１０が設けられている。この吸気ダクト１０の下部には、吸気ダクト１０を支持する基台１１が設置されている。吸気ダクト１０には、開口部が設けられ吸気口１２となっている。

この吸気口１２には、比較的大きいごみを捉えることができる細かさの網目の金網１３が全面を覆うように設置されている。また、吸気口１２は縦に４分割、横に３分割され、それぞれ１２個の小室１４を形成している。本実施例では、吸気ダクト内部を１２の小室１４に区切ったがこの小室１４の数は必要に応じて増減してもよい。

図１に示すように、吸気ダクト１０の内部は縦に４段に分かれ、各段の吸気の上流側に第１段フィルタ１５を設置し、第１段フィルタ１５の下流側に第２段フィルタ１６を設置している。金網１３を通り抜けてきた細かい雪は第１段フィルタ１５の上流側に付着する。また、第２段フィルタ１６は第１段フィルタ１５よりも目が細かくなっており、より細かいごみを捉ることができる。本実施例１では、第１段フィルタ１５が課題を解決するための手段に記載するフィルタである。また、フィルタの段数は必要に応じて増減してもよい。

図１及び図２に示すように、金網１３と第１段フィルタ１５との間に第１シャッタ１７を設置する。この第１シャッタ１７は第１シャッタ開閉装置１８により開閉することができる。また第１段フィルタ１５と第２フィルタ１６との間に第２シャッタ１９を設置する。この第２シャッタ１９は、第２シャッタ開閉装置２０により開閉することができる。

第１シャッタ１７と第１段フィルタ１５との間の小室の天井に空気噴射ノズル２０を設置する。この空気噴射ノズル２６には、ガスタービンの廃熱を利用して加熱された加熱空気、又はガスタービンが設置されている建屋内の常温空気を第１シャッタ１７及び第２シャッタ１９とにより区切られる空間に導入するための空気導入管２１が接続されている。この空気導入管２１には、加熱空気、又は常温空気の噴射を制御する空気制御バルブ２２が取り付けられている。本実施例１では、加熱空気又は常温空気が課題を解決するための手段に記載する加熱手段である。

第１段フィルタ１５の上流側と下流側には、第１段フィルタ１５の上流側と下流側の圧力の差を検出する差圧検出装置２３が設置されている。また、第１シャッタ１７と第１段フィルタ１５との間の小室の床面には、第１段フィルタ１５に付着した雪を溶かした際に生ずる水滴を排出するためのドレン管２４が設置されている。

次に、本実施例１に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の動作手順について説明する。第１段フィルタ１５の上流側に雪が付着すると、雪が付着していない平常時に比べて第１段フィルタ１５の上流側と下流側の圧力差（差圧）が高くなり、この差圧の上昇を差圧検出装置２３により検出する。

差圧検出装置２３により差圧の上昇が検出された後、差圧検出装置２３から第１シャッタ開閉装置１８及び第２シャッタ開閉装置２０へ第１シャッタ１７及び第２シャッタ１９を閉鎖するよう信号が送られ、第１シャッタ１７及び第２シャッタ１９は閉鎖される。

第１シャッタ１７及び第２シャッタ１９を閉鎖した後、空気制御バルブ２２が開放され第１シャッタ１７と第２シャッタ１９とにより仕切られた空間内に加熱空気、又は常温空気が導入され、第１段フィルタ１５の上流側に付着した雪を溶かし、溶けた雪は水滴となりドレン管２４から排水される。

第１段フィルタ１５の上流側に付着した雪の除雪が完了した後、タイマー設定又は設定温度が所定値を超えた場合、空気制御バルブ２２を閉鎖し、第１シャッタ１７及び第２シャッタ１９を開放する。

本実施例１では、差圧検出装置２３により第１シャッタ１７、第２シャッタ１９及び空気制御バルブ２２の開閉を制御したが、差圧検出装置２３とは別に差圧検出装置２３からの信号を基に第１シャッタ１７、第２シャッタ１９及び空気制御バルブ２２を制御する制御装置を設けてこれらを制御しても良い。

また、本実施例１では、差圧検出装置２３により差圧が検出されたときに第１段フィルタ１５の除雪を行ったが、予め設定した間隔で定時的に除雪を行ったり、吸気の流速が速いため第１段フィルタ１５に雪が付着しやすい中央側の小室１４を短い間隔で除雪を行なうなどの制御を適宜行なっても良い。

本実施例１に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、図１及び図２に示すように、吸気を導入する吸気ダクト１０の内部に吸気中のごみを除去する第１段フィルタ１５を備えるガスタービンにおいて、第１段フィルタ１５の吸気の上流側に吸気ダクト１０を閉鎖する第１シャッタ１７を備え、第１段フィルタ１５の吸気の下流側に吸気ダクト１０を閉鎖する第２シャッタ１９を備え、第１シャッタ１７と第１段フィルタ１５との間に第１段フィルタ１５に付着した雪を除雪する除雪手段を備えたことにより、ガスタービンの性能を低下させることがない。さらに、ほとんどの装置が吸気ダクト１０の内部に設置され、騒音も発生しないためガスタービンの設置場所に関わらず使用することができる。

また、吸気ダクト１０の内部を吸気の方向と平行に複数の小室１４に区切りそれぞれに第１段フィルタ１５、第１シャッタ１７、第２シャッタ１９及び加熱手段を備えることにより、ガスタービンを停止することなくフィルタの除雪を行うことができる。

また、複数の小室１４のうち中央側にある小室１４の除雪を周縁側にある小室１４よりも短い間隔で行なうことにより、効率的に第１段フィルタ１５の除雪を行うことができる。

また、除雪手段は、加熱した空気、又は常温の空気を送る空気噴射ノズル２６及び空気導入管２１とすることにより、ガスタービンの廃熱により加熱された空気やガスタービンの設置された建屋内の空気を利用することができるため、コストの増加を抑制することができる。

以下、本実施例２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置について説明する。本実施例２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置は、実施例１に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置において、加熱空気及び常温空気を用いて第１段フィルタ１５に付着した雪を除雪したのに替えて赤外線を用いて加熱して除雪した。本実施例２では、赤外線が課題を解決するための手段に記載する加熱手段である。

図３及び図４に示すように、第１シャッタ１７と第１段フィルタ１５との間に赤外線を照射する赤外線ヒータ２５を設置する。本実施例２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の構成は、空気噴射孔２０、空気導入管２１、及び空気制御バルブ２２（図１及び図２参照）の替わりに赤外線ヒータ２５を設置する以外は実施例１に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の構成と同様である。

次に、本実施例２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の動作手順について説明する。第１段フィルタ１５の上流側に雪が付着すると、雪が付着していない平常時に比べて第１段フィルタ１５の上流側と下流側の圧力差（差圧）が高くなり、この差圧の上昇を差圧検出装置２３により検出する。

差圧検出装置２３により差圧の上昇が検出された後、差圧検出装置２３から第１シャッタ開閉装置１８及び第２シャッタ開閉装置２０へ第１シャッタ１８及び第２シャッタ１９を閉鎖するよう信号が送られ、第１シャッタ１７及び第２シャッタ１９は閉鎖される。

第１シャッタ１７及び第２シャッタ１９を閉鎖した後、赤外線ヒータ２５が作動して第１シャッタ１７と第２シャッタ１９とにより仕切られた空間内に赤外線が照射され、第１段フィルタ１５の上流側に付着した雪を溶かし、溶けた雪は水滴となりドレン管２４から排水される。

第１段フィルタ１５の上流側に付着した雪の除雪が完了した後、赤外線ヒータ２５を停止し、第１シャッタ１７及び第２シャッタ１９を開放する。

本実施例２では、差圧検出装置２３により第１シャッタ及び第２シャッタの開閉や、赤外線ヒータ２５の作動又は停止を制御したが、差圧検出装置２３とは別に差圧検出装置２３からの信号を基に第１シャッタ１７及び第２シャッタ１９の開閉や、赤外線ヒータ２５の作動又は停止を制御する制御装置を設けてこれらを制御しても良い。

また、本実施例２では、差圧検出装置２３により差圧が検出されたときに第１段フィルタ１５の除雪を行ったが、予め設定した間隔で定時的に除雪を行ったり、吸気の流速が速いため第１段フィルタ１５に雪が付着しやすい中央側の小室１４を短い間隔で除雪を行なうなどの制御を行なっても良い。

本実施例２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置によれば、実施例１に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の効果に加え、除雪手段を赤外線ヒータ２５とすることにより、複雑な設備を設置する必要が無いため、コストの増加を抑制することができる。

本発明は、ガスタービンの吸気フィルタに付着した雪を除雪する場合特に有効である。

実施例１に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の透視側面図である。実施例１に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の小室の透視側面図である。実施例２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の透視側面図である。実施例２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の小室の透視側面図である。実施例１及び２に係るガスタービン吸気フィルタ用除雪装置の斜視図である。

符号の説明

１０吸気ダクト
１１基台
１２吸気口
１３金網
１４小室
１５第１段フィルタ
１６第２段フィルタ
１７第１シャッタ
１８第１シャッタ開閉装置
１９第２シャッタ
２０第２シャッタ開閉装置
２１空気導入管
２２空気制御バルブ
２３差圧検出装置
２４ドレン管
２５赤外線ヒータ
２６空気噴射ノズル

Claims

吸気を導入する吸気ダクトの内部にフィルタを備えるガスタービンにおいて、
前記フィルタの吸気の上流側に前記吸気ダクトを閉鎖する第１シャッタを備え、前記フィルタの吸気の下流側に前記吸気ダクトを閉鎖する第２シャッタを備え、前記第１シャッタと前記フィルタとの間に前記フィルタに付着した雪を除去する除雪手段を備えた
ことを特徴とするガスタービン吸気フィルタ用除雪装置。
請求項１に記載するガスタービン吸気フィルタ用除雪装置において、
前記吸気ダクトの内部を複数の小室に区切りそれぞれに前記フィルタ、前記第１シャッタ、前記第２シャッタ及び前記除雪手段を備えた
ことを特徴とするガスタービン吸気フィルタ用除雪装置。
請求項２に記載するガスタービン吸気フィルタ用除雪装置において、
複数の前記小室のうち中央側にある小室の除雪を周縁側にある小室よりも短い間隔で行なう
ことを特徴とするガスタービン吸気フィルタ用除雪装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載するガスタービン吸気フィルタ用除雪装置において、
前記除雪手段は、加熱した空気、又は常温の空気を前記フィルタに付着した雪に送るものである
ことを特徴とするガスタービン吸気フィルタ用除雪装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載するガスタービン吸気フィルタ用除雪装置において、
前記除雪手段は、赤外線を照射する赤外線ヒータであることを特徴とするガスタービン吸気フィルタ用除雪装置。