JP2011112029A - Cooling air generator for gas turbine, gas turbine plant, method of reconstructing existing gas turbine plant, and method of generating cooling air for gas turbine - Google Patents

Cooling air generator for gas turbine, gas turbine plant, method of reconstructing existing gas turbine plant, and method of generating cooling air for gas turbine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling air generator for a gas turbine which generates cooling air by effectively cooling part of compressed air generated by a compressor, while preventing occurrence of droplets by humidification and cooling; a gas turbine plant, a method of reconstructing an existing gas turbine plant; and a method of generating the cooling air for the gas turbine. <P>SOLUTION: The cooling air generator 100 for the gas turbine includes: a moisture supply 102 for generating the cooling air A3 by supplying moisture to part of the compressed air A2; a temperature information acquisition tool 103 for acquiring temperature information about the temperature of the cooling air A3 after the moisture is supplied by the moisture supply 102; a pressure information acquisition tool 104 for acquiring pressure information about the vapor pressure of the cooling air A3 after the moisture is supplied by the moisture supply 102; and a control section 105 for controlling the drive of the moisture supply 102 based on the temperature information acquired by the temperature information acquisition tool 103, and the pressure information acquired by the pressure information acquisition tool 104. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧縮機で生成される圧縮空気を抽気冷却して、ガスタービン内の高温部を冷却するための冷却用空気を生成するガスタービン用冷却用空気生成装置、ガスタービンプラント、既設ガスタービンプラントの再構築方法、及び、ガスタービン用冷却用空気生成方法に関する。   The present invention relates to a gas turbine cooling air generating device, a gas turbine plant, and an existing gas that cools compressed air generated by a compressor by extraction and generates cooling air for cooling a high-temperature portion in a gas turbine. The present invention relates to a turbine plant restructuring method and a gas turbine cooling air generation method.

従来、圧縮機、燃焼器及びタービンを基本構成とするガスタービンにおいて、燃焼器やタービン内部では、静翼、動翼、隔壁など、各部を構成する部材が燃焼ガスに曝されることから、これらの部材を、冷却用空気で冷却する技術が適用されている。このような冷却用空気は、圧縮機で生成される圧縮空気を、圧縮機中間段や圧縮機出口から抽気して、該圧縮空気を冷却することによって生成される。   Conventionally, in a gas turbine mainly composed of a compressor, a combustor, and a turbine, members constituting each part such as a stationary blade, a moving blade, and a partition wall are exposed to the combustion gas inside the combustor and the turbine. A technique of cooling the member with cooling air is applied. Such cooling air is generated by extracting compressed air generated by the compressor from the intermediate stage of the compressor or the compressor outlet and cooling the compressed air.

ここで、圧縮空気の冷却には、一般的に加湿冷却が適用される(例えば、特許文献1、2参照)。加湿冷却は、圧縮空気に水分を供給し、該水分が蒸発して潜熱を奪うことにより冷却するものである。このため、必要な動力が最小限であり、また、水蒸気によって冷却用空気中の空気量を削減して圧縮機からの抽気量を削減することができるので、効率的である。そして、特許文献1の方法では、冷却用空気の温度を測定して、測定された温度が供給した水の全量を速やかに蒸発させるに十分な温度の場合に水分を供給するものとしている。また、特許文献2の方法では、供給する水分量の調整によって冷却用空気の温度の調整を行うものとしている。   Here, humidification cooling is generally applied to cooling the compressed air (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Humidification cooling is performed by supplying moisture to compressed air and evaporating the moisture to remove latent heat. For this reason, the necessary power is minimal, and the amount of air extracted from the compressor can be reduced by reducing the amount of air in the cooling air with water vapor, which is efficient. In the method of Patent Document 1, the temperature of the cooling air is measured, and moisture is supplied when the measured temperature is a temperature sufficient to quickly evaporate the entire amount of supplied water. In the method of Patent Document 2, the temperature of the cooling air is adjusted by adjusting the amount of water supplied.

特開昭59−160033号公報JP 59-160033 A 特開2004−162708号公報JP 2004-162708 A

しかしながら、特許文献1の方法では、もともと抽気する圧縮空気の圧力が高い場合には、同じ温度でも供給する水分の全てを蒸発させることができずに、冷却用空気内に液滴が発生してしまう場合があった。また、特許文献2の方法でも、目標とする温度まで冷却用空気を冷却しようとして水分量を増大させても液滴が発生してしまう場合があった。そして、このように冷却用空気に液滴が発生してしまうと、この冷却用空気で冷却対象となる部材を冷却した時に、液滴が対象となる部材に付着して、当該部材を過度に冷却してしまう問題があった。そして、冷却対象となる部材が、周辺の他の部材で拘束されている場合には熱応力が発生してしまう。また、冷却対象となる部材が、周辺の他の部材と離間した状態となっていたとしても、熱変形が顕著となり、他の部材と必要なクリアランスを確保することができなくなってしまう。さらに、冷却対象となる部材に液滴が付着してしまうと、当該部材の腐食、エロージョンの原因となる。   However, in the method of Patent Document 1, when the pressure of the compressed air to be extracted is originally high, all of the supplied water cannot be evaporated even at the same temperature, and droplets are generated in the cooling air. There was a case. Further, even in the method of Patent Document 2, there are cases where droplets are generated even if the amount of moisture is increased in order to cool the cooling air to a target temperature. If droplets are generated in the cooling air in this way, when the member to be cooled is cooled with the cooling air, the droplets adhere to the target member and excessively remove the member. There was a problem of cooling. And when the member used as cooling object is restrained by other surrounding members, thermal stress will generate | occur | produce. Moreover, even if the member to be cooled is in a state of being separated from other peripheral members, thermal deformation becomes remarkable, and it becomes impossible to secure a necessary clearance from the other members. Furthermore, if a droplet adheres to a member to be cooled, it causes corrosion and erosion of the member.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、圧縮機で生成される圧縮空気の一部を加湿冷却によって液滴の発生を防止しつつ効果的に冷却して冷却用空気を生成することが可能なガスタービン用冷却用空気生成装置、ガスタービンプラント、ガスタービンプラントの再構築方法、及び、ガスタービン用冷却用空気生成方法を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a part of the compressed air generated by the compressor is effectively cooled while preventing droplets from being generated by humidification cooling, thereby cooling air. It is an object of the present invention to provide a gas turbine cooling air generation device, a gas turbine plant, a gas turbine plant reconstruction method, and a gas turbine cooling air generation method that can be generated.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明は、圧縮機で生成される圧縮空気の一部を冷却して、ガスタービン内の高温部を冷却するための冷却用空気を生成するガスタービン用冷却用空気生成装置であって、前記圧縮空気の一部に水分を供給し、冷却用空気を生成する水分供給手段と、該水分供給手段で水分が供給された後の前記冷却用空気の温度に係る温度情報を取得する温度情報取得手段と、前記水分供給手段で水分が供給された後の前記冷却用空気の水蒸気分圧に係る圧力情報を取得する圧力情報取得手段と、前記温度情報取得手段で取得された前記温度情報、及び前記圧力情報取得手段で取得された前記圧力情報に基づいて、前記水分供給手段の駆動を制御する制御部とを備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The present invention is a gas turbine cooling air generation device that cools a part of compressed air generated by a compressor and generates cooling air for cooling a high-temperature portion in the gas turbine, Moisture supply means for supplying moisture to a part of the compressed air to generate cooling air, and temperature information acquisition for acquiring temperature information related to the temperature of the cooling air after the moisture is supplied by the moisture supply means Means, pressure information acquisition means for acquiring pressure information related to a water vapor partial pressure of the cooling air after water is supplied by the water supply means, the temperature information acquired by the temperature information acquisition means, and And a control unit that controls driving of the moisture supply unit based on the pressure information acquired by the pressure information acquisition unit.

また、本発明は、圧縮機で生成される圧縮空気の一部を冷却して、ガスタービン内の高温部を冷却するための冷却用空気を生成するガスタービン用冷却用空気生成方法であって、前記圧縮機で生成される圧縮空気の一部に水分を供給して冷却用空気を生成する水分供給工程と、現在の前記冷却用空気の温度を取得する温度情報取得工程と、現在の前記冷却用空気の水蒸気分圧を取得する圧力情報取得工程と、前記温度情報取得工程で取得した温度、及び前記圧力情報取得工程で取得した水蒸気分圧に基づいて、前記水分供給工程で供給する水分量を決定する水分量決定工程とを備えることを特徴としている。   Further, the present invention is a gas turbine cooling air generation method for generating a cooling air for cooling a part of compressed air generated by a compressor to cool a high temperature portion in the gas turbine. A moisture supply step for supplying moisture to a part of the compressed air generated by the compressor to generate cooling air, a temperature information acquisition step for acquiring the current temperature of the cooling air, and the current Moisture supplied in the moisture supply step based on the pressure information acquisition step for acquiring the water vapor partial pressure of the cooling air, the temperature acquired in the temperature information acquisition step, and the water vapor partial pressure acquired in the pressure information acquisition step And a moisture content determining step for determining the amount.

この構成及び方法によれば、温度情報取得工程及び圧力情報工程として、冷却用空気の現在の温度及び水蒸気分圧を取得することができる。このため、水分量決定工程として、取得した温度及び水蒸気分圧に基づいて、冷却用空気が飽和状態となって液滴が発生してしまわない範囲で供給する水分量を決定して、水分供給工程で水分を供給して加湿冷却を実施することができる。   According to this configuration and method, the current temperature and water vapor partial pressure of the cooling air can be acquired as the temperature information acquisition step and the pressure information step. For this reason, as the moisture content determination step, based on the acquired temperature and water vapor partial pressure, the moisture content to be supplied is determined within a range where the cooling air is saturated and droplets are not generated. Humidity cooling can be performed by supplying moisture in the process.

また、上記のガスタービン用冷却用空気生成装置において、前記制御部は、予め設定され、飽和水蒸気曲線を所定量オフセットして得られる圧力と温度との関係を示す境界線を参照して、該境界線に対して、現在の冷却用空気の温度及び水蒸気分圧で構成された測定点が飽和側にある場合には前記水分供給手段によって供給する水分量を現在の水分量から減少させることがより好ましい。   In the gas turbine cooling air generation apparatus, the control unit is set in advance and refers to a boundary line indicating a relationship between pressure and temperature obtained by offsetting the saturated water vapor curve by a predetermined amount. When the measurement point constituted by the current cooling air temperature and water vapor partial pressure is on the saturation side with respect to the boundary line, the amount of moisture supplied by the moisture supply means can be reduced from the current amount of moisture. More preferred.

また、上記のガスタービン用冷却用空気生成方法において、前記水分量決定工程で、予め設定され、飽和水蒸気曲線を所定量オフセットして得られる圧力と温度との関係を示す境界線を参照して、該境界線に対して、現在の冷却用空気の温度及び水蒸気分圧で構成された測定点が飽和側にある場合には、前記水分供給工程で供給する水分量を現在の水分量から減少させることがより好ましい。   In the gas turbine cooling air generation method described above, refer to a boundary line that is set in advance in the moisture content determination step and indicates a relationship between pressure and temperature obtained by offsetting the saturated water vapor curve by a predetermined amount. When the measurement point constituted by the current temperature of the cooling air and the partial pressure of water vapor is on the saturation side with respect to the boundary line, the amount of moisture supplied in the moisture supply step is decreased from the current amount of moisture. More preferably.

この構成及び方法によれば、水分量決定工程で、飽和水蒸気曲線を所定量オフセットして得られる圧力と温度との関係を示す境界線を参照して、現在の冷却用空気の温度及び水蒸気分圧で構成された測定点が飽和側である場合、すなわち液滴が発生してしまう飽和状態となってしまう前に、水分供給工程で供給する水分量を現在の水分量から減少させることで、液滴の発生を確実に防止することができる。   According to this configuration and method, in the moisture content determination step, referring to the boundary line indicating the relationship between the pressure and temperature obtained by offsetting the saturated steam curve by a predetermined amount, the current temperature and steam content of the cooling air are referred to. When the measurement point configured with pressure is on the saturation side, that is, before the saturated state where droplets are generated, the water amount supplied in the water supply step is reduced from the current water amount, Generation of droplets can be reliably prevented.

また、上記のガスタービン用冷却用空気生成装置において、前記制御部は、前記測定点が前記境界線に対して飽和側でない場合に、さらに、現在の冷却用空気の温度と予め設定された第一の閾値とを比較して、現在の冷却用空気の温度が前記第一の閾値以上である場合には、前記水分供給手段によって供給する水分量を現在の水分量から増大させることがより好ましい。   In the gas turbine cooling air generation device, the control unit may further set a current temperature of the cooling air in advance when the measurement point is not on the saturation side with respect to the boundary line. When the current cooling air temperature is equal to or higher than the first threshold value by comparing with one threshold value, it is more preferable to increase the amount of water supplied by the moisture supply means from the current moisture amount. .

また、上記のガスタービン用冷却用空気生成方法において、前記水分量決定工程で、前記測定点が前記境界線に対して飽和側でない場合に、さらに、現在の冷却用空気の温度と予め設定された第一の閾値とを比較して、現在の冷却用空気の温度が前記第一の閾値以上である場合には、前記水分供給工程で供給する水分量を現在の水分量から増大させることがより好ましい。   In the gas turbine cooling air generation method described above, in the moisture content determination step, when the measurement point is not on the saturation side with respect to the boundary line, the current temperature of the cooling air is further set in advance. If the current temperature of the cooling air is equal to or higher than the first threshold value, the amount of water supplied in the moisture supply step may be increased from the current amount of water. More preferred.

この構成及び方法によれば、水分量決定工程で、前記測定点が前記境界線に対して飽和側でない場合に限り、すなわち、水分をさらに供給しても飽和状態となって液滴が発生しない状態の場合に限り、さらに、現在の冷却用空気の温度が第一の閾値以上である場合に、水分供給工程で供給する水分量を現在の水分量から増大させる。このため、液滴の発生しない範囲で、圧縮空気をより効果的に冷却し、冷却用空気の温度が第一の閾値未満となるようにすることができる。また、冷却用空気の温度を第一の閾値未満とすることよりも、液滴の発生の防止を優先することにより、冷却空気の温度上昇よりも大きな不具合につながる液滴の発生を確実に防止することができる。   According to this configuration and method, in the water content determination step, only when the measurement point is not on the saturation side with respect to the boundary line, that is, even if water is further supplied, the liquid is saturated and no droplet is generated. Only in the case of the state, when the current temperature of the cooling air is equal to or higher than the first threshold value, the amount of water supplied in the water supply step is increased from the current amount of water. For this reason, it is possible to cool the compressed air more effectively within a range where no droplets are generated, and to make the temperature of the cooling air be lower than the first threshold value. In addition, by giving priority to the prevention of droplet generation over making the temperature of the cooling air less than the first threshold, it is possible to reliably prevent the generation of droplets that lead to a greater malfunction than the temperature rise of the cooling air. can do.

また、上記のガスタービン用冷却用空気生成装置において、前記水分供給手段で水分を供給する上流側または下流側で前記圧縮空気との間で熱交換を行うことにより該圧縮空気を冷却する冷却手段とを備え、前記制御部は、前記測定点が前記境界線に対して飽和側である場合に、さらに、現在の冷却用空気の温度と予め設定された第二の閾値とを比較して、現在の冷却用空気の温度が前記第二の閾値以上である場合には、前記冷却手段による熱交換量を増大させることがより好ましい。   In the above-described gas turbine cooling air generator, the cooling means for cooling the compressed air by exchanging heat with the compressed air on the upstream side or downstream side of supplying moisture by the moisture supply means. When the measurement point is on the saturation side with respect to the boundary line, the control unit further compares the current cooling air temperature with a preset second threshold value, When the current temperature of the cooling air is equal to or higher than the second threshold, it is more preferable to increase the heat exchange amount by the cooling means.

また、上記のガスタービン用冷却用空気生成方法において、前記水分供給工程で水分を供給する前または後に前記圧縮空気との間で熱交換を行うことにより該圧縮空気を冷却する熱交換冷却工程を備え、前記水分量決定工程で、前記測定点が前記境界線に対して飽和側である場合に、さらに、現在の冷却用空気の温度と予め設定された第二の閾値とを比較して、現在の冷却用空気の温度が前記第二の閾値以上である場合には、水分量を減少させると共に前記熱交換冷却工程での熱交換量を増大させることがより好ましい。   In the gas turbine cooling air generation method, a heat exchange cooling step of cooling the compressed air by performing heat exchange with the compressed air before or after supplying moisture in the moisture supplying step. In the moisture content determination step, when the measurement point is on the saturation side with respect to the boundary line, the current cooling air temperature is compared with a preset second threshold value, When the current temperature of the cooling air is equal to or higher than the second threshold, it is more preferable to reduce the moisture content and increase the heat exchange amount in the heat exchange cooling step.

この構成及び方法によれば、水分量決定工程で、前記測定点が前記境界線に対して飽和側である場合に、すなわち、さらに水分を供給すると飽和状態となって液滴が発生してしまうおそれがある状態で、さらに現在の冷却用空気の温度が第二の閾値以上である場合に、熱交換冷却工程として熱交換によって冷却する時の熱交換量を増大させる。このため、液滴の発生しないように圧縮空気を熱交換によって効果的に冷却し、冷却用空気の温度が第二の閾値未満となるようにすることができる。また、前記測定点が前記境界線に対して飽和側である場合に熱交換量を増大させると共に、水分量を減少させることにより、液滴の発生を防止することができる。   According to this configuration and method, when the measurement point is on the saturation side with respect to the boundary line in the moisture amount determination step, that is, when moisture is further supplied, a saturated state occurs and droplets are generated. In a state where there is a fear, when the current temperature of the cooling air is equal to or higher than the second threshold, the heat exchange amount when cooling by heat exchange is increased as the heat exchange cooling step. For this reason, the compressed air can be effectively cooled by heat exchange so as not to generate droplets, and the temperature of the cooling air can be less than the second threshold value. Further, when the measurement point is on the saturation side with respect to the boundary line, it is possible to prevent the generation of liquid droplets by increasing the heat exchange amount and decreasing the water amount.

また、本発明のガスタービンプラントは、上記のガスタービン用冷却用空気生成装置と、 前記ガスタービンとを備えることを特徴としている。 A gas turbine plant according to the present invention includes the above-described gas turbine cooling air generator and the gas turbine.

この構成によれば、上記のガスタービン用冷却用空気生成装置を備えることで、液滴が発生してしまうことなく冷却用空気を生成して、ガスタービンの高温部を効果的に冷却することができる。また、効果的に冷却することができるが故に圧縮機から抽気する圧縮空気量を削減することができ、ガスタービンの出力増大、効率化を図ることができる。   According to this configuration, by providing the above-described gas turbine cooling air generation device, it is possible to generate cooling air without generating droplets and effectively cool the high temperature portion of the gas turbine. Can do. Moreover, since it can cool effectively, the amount of compressed air extracted from the compressor can be reduced, and the output and efficiency of the gas turbine can be increased.

また、本発明の既設ガスタービンプラントの再構築方法は、既設である前記ガスタービンに対して前記ガスタービン用冷却用空気生成装置を追設することで請求項5に記載のガスタービンプラントを構築することを特徴としている。   Moreover, the rebuilding method of the existing gas turbine plant of this invention constructs | assembles the gas turbine plant of Claim 5 by adding the said air generator for cooling the gas turbine with respect to the said existing gas turbine. It is characterized by doing.

この方法によれば、上記のガスタービン用冷却用空気生成装置を追設するだけで、既設のガスタービンを効果的に冷却することができる。また、効果的に冷却することができるが故に圧縮機から抽気する圧縮空気量を削減することができ、既設のガスタービンの出力増大、効率化を図ることができる。   According to this method, the existing gas turbine can be effectively cooled only by additionally installing the above-described gas turbine cooling air generator. Moreover, since it can cool effectively, the amount of compressed air extracted from the compressor can be reduced, and the output and efficiency of the existing gas turbine can be increased.

本発明のガスタービン用冷却用空気生成装置によれば、圧縮機で生成される圧縮空気の一部を加湿冷却によって液滴の発生を防止しつつ効果的に冷却して冷却用空気を生成することができる。
また、本発明のガスタービン用冷却用空気生成方法によれば、圧縮機で生成される圧縮空気の一部を加湿冷却によって液滴の発生を防止しつつ効果的に冷却して冷却用空気を生成することができる。
また、本発明のガスタービンプラントによれば、ガスタービン用冷却用空気生成装置によって液滴を発生させることなく冷却用空気を生成して高温部を効果的に冷却することができ、またそれ故にガスタービンの出力増大、効率化を図ることができる。
また、本発明のガスタービンプラントの再構築方法によれば、ガスタービン用冷却用空気生成装置によって液滴を発生させることなく冷却用空気を生成して高温部を効果的に冷却することができ、またそれ故に既設ガスタービンの出力増大、効率化を図ることができる。
According to the gas turbine cooling air generation device of the present invention, a portion of the compressed air generated by the compressor is effectively cooled to prevent generation of droplets by humidification and cooling to generate cooling air. be able to.
In addition, according to the cooling air generation method for a gas turbine of the present invention, a part of the compressed air generated by the compressor is effectively cooled while the droplets are prevented from being generated by humidification cooling. Can be generated.
Further, according to the gas turbine plant of the present invention, the high temperature portion can be effectively cooled by generating cooling air without generating droplets by the gas turbine cooling air generating device, and therefore The output and efficiency of the gas turbine can be increased.
Further, according to the gas turbine plant reconstructing method of the present invention, the high temperature portion can be effectively cooled by generating cooling air without generating droplets by the gas turbine cooling air generating device. Therefore, the output and efficiency of the existing gas turbine can be increased.

本発明の第1の実施形態のガスタービンプラントの全体図である。1 is an overall view of a gas turbine plant according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態のガスタービンプラントにおいて、圧縮空気の抽気箇所、冷却用空気の供給箇所の詳細を示す詳細図である。In the gas turbine plant of 1st Embodiment of this invention, it is detail drawing which shows the detail of the extraction location of compressed air, and the supply location of the air for cooling. 本発明の第1の実施形態のガスタービン用冷却用空気生成装置において、制御部で参照する境界線を示すグラフである。It is a graph which shows the boundary line referred in a control part in the air generating apparatus for gas turbine cooling of the 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態のガスタービン用冷却用空気生成装置において、制御部による制御フローを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the control flow by a control part in the air generation apparatus for gas turbine cooling of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第1の変形例のガスタービンプラントの全体図である。It is a general view of the gas turbine plant of the 1st modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第2の変形例のガスタービンプラントの詳細図である。It is detail drawing of the gas turbine plant of the 2nd modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第3の変形例のガスタービンプラントの詳細図である。It is detail drawing of the gas turbine plant of the 3rd modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第4の変形例のガスタービンプラントの詳細図である。It is detail drawing of the gas turbine plant of the 4th modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態のガスタービンプラントの全体図である。It is a general view of the gas turbine plant of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態のガスタービン用冷却用空気生成装置において、制御部による制御フローを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the control flow by a control part in the air generation apparatus for gas turbine cooling of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態のガスタービン用冷却用空気生成装置において、制御部による冷却用空気の冷却制御の詳細を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the detail of the cooling control of the cooling air by a control part in the air generating apparatus for gas turbines of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態のガスタービンプラントの全体図である。It is a general view of the gas turbine plant of the 3rd Embodiment of this invention.

(第1の実施形態)
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。図1は、以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るガスタービンプラントの概略構成図である。図1に示すように、ガスタービンプラント1は、ガスタービン2と、ガスタービン2と接続された発電機3と、ガスタービン2で使用する冷却用空気A3を生成するガスタービン用冷却用空気生成装置100とを備える。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine plant according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a gas turbine plant 1 includes a gas turbine 2, a generator 3 connected to the gas turbine 2, and cooling air generation for a gas turbine that generates cooling air A <b> 3 used in the gas turbine 2. Device 100.

ガスタービン2は、大気から空気A1を吸気圧縮して圧縮空気A2を生成する圧縮機2aと、圧縮機2aで生成された圧縮空気A2に燃料Fを混合させて燃焼ガスGを生成する燃焼器2bと、燃焼器2bで生成された燃焼ガスGにより回転駆動するタービン2cと、圧縮機2a及びタービン2cを貫通するロータ2dとを備える。発電機3はロータ2dに接続されている。   The gas turbine 2 includes a compressor 2a that generates compressed air A2 by sucking and compressing air A1 from the atmosphere, and a combustor that generates combustion gas G by mixing the fuel F with the compressed air A2 generated by the compressor 2a. 2b, a turbine 2c that is rotationally driven by the combustion gas G generated in the combustor 2b, and a rotor 2d that penetrates the compressor 2a and the turbine 2c. The generator 3 is connected to the rotor 2d.

図2に示すように、圧縮機2aは、ロータ2dを囲むように配されてロータ2dとの間に圧縮空気流路10aを形成する圧縮機ケーシング10と、圧縮空気流路10a内に交互に配された圧縮機動翼11及び圧縮機静翼12とを備える。圧縮機動翼11は、ロータ2dに放射状に複数、さらにロータ2dの軸方向に複数段設けられている。また、圧縮機静翼12は、圧縮機ケーシング10の内周面に放射状に複数、さらにロータ2dの軸方向に複数段設けられている。また、圧縮機ケーシング10は、外郭をなす外郭部10bと、外郭部10bの内周側に間隔を有して配されて圧縮空気流路10aと外側とを区画するとともに外郭部10bとの間に抽気室10dを形成する隔壁部10cとを有する。隔壁部10cには、一部に隙間10eが形成されていて、該隙間10eから抽気室10dに、生成過程の圧縮空気A2が流入する構造となっている。   As shown in FIG. 2, the compressor 2 a is arranged so as to surround the rotor 2 d and alternately forms a compressor casing 10 that forms a compressed air flow path 10 a between the rotor 2 d and the compressed air flow path 10 a. The compressor rotor blade 11 and the compressor stationary blade 12 are provided. A plurality of compressor rotor blades 11 are radially provided on the rotor 2d and further provided in a plurality of stages in the axial direction of the rotor 2d. A plurality of compressor vanes 12 are radially provided on the inner peripheral surface of the compressor casing 10 and further provided in a plurality of stages in the axial direction of the rotor 2d. Further, the compressor casing 10 is arranged with a space on the inner peripheral side of the outer shell portion 10b with an interval between the outer shell portion 10b and the outer shell portion 10b. And a partition wall 10c that forms a bleed chamber 10d. A gap 10e is partially formed in the partition wall 10c, and the compressed air A2 in the generation process flows into the extraction chamber 10d from the gap 10e.

また、燃焼器2bは、圧縮機2aの圧縮空気流路10aの出口10fと連通する車室20と、車室20内に環状に複数配列して設けられた燃焼器本体21とを有する。そして、圧縮機2aで生成された圧縮空気流路10aの出口10fから排出される圧縮空気A2は、車室20内を経て燃焼器本体21へ供給されて、該燃焼器本体21内で燃料と混合、燃焼されることで燃焼ガスGが生成される。   The combustor 2b includes a vehicle compartment 20 that communicates with the outlet 10f of the compressed air passage 10a of the compressor 2a, and a combustor body 21 that is provided in the vehicle compartment 20 so as to be arranged in a ring shape. The compressed air A2 discharged from the outlet 10f of the compressed air passage 10a generated by the compressor 2a is supplied to the combustor main body 21 through the interior of the passenger compartment 20, and the fuel and the fuel in the combustor main body 21 are supplied. Combustion gas G is generated by mixing and burning.

また、タービン2cは、ロータ2dを囲むように配されてロータ2dとの間に燃焼ガス流路30aを形成するタービンケーシング30と、燃焼ガス流路30a内に交互に配されたタービン動翼31及びタービン静翼32とを備える。タービン動翼31は、ロータ2dに放射状に複数、ロータ2dの軸方向に複数段設けられている。また、タービン静翼32は、タービンケーシング30の内周面に放射状に複数、ロータ2dの軸方向に複数設けられている。また、タービンケーシング30は、外郭をなす外郭部30bと、外郭部30bの内周側に間隔を有して配されて燃焼ガス流路30aと外側とを区画するとともに、外郭部30bとの間に冷却室30dを形成する隔壁部30cとを有する。隔壁部30cには、図示しないが、一部に開口が形成されてタービン静翼32の内部に形成された冷却用流路と連通しいている。そして、本実施形態のガスタービン用冷却用空気生成装置100では、圧縮機2aで生成される圧縮空気A2の内、中間段で生成され抽気室10e内に流入する圧縮空気A2を抽気して加湿冷却して冷却用空気A3を生成し、タービン2cにおいて冷却室30d内に供給し、タービン静翼32の冷却を行う。
以下に、ガスタービン用冷却用空気生成装置100の構成の詳細を説明する。
Further, the turbine 2c is arranged so as to surround the rotor 2d and forms a combustion gas passage 30a between the turbine 2c and the turbine rotor blades 31 arranged alternately in the combustion gas passage 30a. And a turbine stationary blade 32. A plurality of turbine rotor blades 31 are provided radially on the rotor 2d and provided in a plurality of stages in the axial direction of the rotor 2d. Further, a plurality of turbine vanes 32 are provided radially on the inner peripheral surface of the turbine casing 30 and a plurality in the axial direction of the rotor 2d. Further, the turbine casing 30 is arranged with an interval on the inner peripheral side of the outer portion 30b with a space between the outer portion 30b and the outer portion 30b. And a partition wall portion 30c forming a cooling chamber 30d. Although not shown, the partition wall portion 30 c has an opening in a part thereof and communicates with a cooling flow path formed inside the turbine stationary blade 32. In the gas turbine cooling air generation device 100 according to the present embodiment, the compressed air A2 generated in the intermediate stage and extracted from the compressed air A2 generated in the compressor 2a is extracted and humidified. The cooling air A3 is generated by cooling and supplied to the cooling chamber 30d in the turbine 2c to cool the turbine stationary blade 32.
Details of the configuration of the gas turbine cooling air generation device 100 will be described below.

図1及び図2にように、ガスタービン用冷却用空気生成装置100は、圧縮機2aの抽気室10dの少なくとも一つと連通するとともに、タービン2cの各冷却室30dと連通する管路101と、管路101内に水分を供給する水分供給手段102と、水分供給手段102で水分を供給した後の管路101の内の冷却用空気A3の温度に係る温度情報を取得する温度情報取得手段103及び水蒸気分圧に係る圧力情報を取得する圧力情報取得手段104と、水分供給手段102の駆動を制御する制御部105と、各種データが記憶された記憶部106とを備える。水分供給手段102は、図示しないタンクから水分を圧送する送出部102aと、送出部102aから送られる水を管路101へと案内する接続管102bと、接続管102bに設けられた電磁バルブ102cとを有する。電磁バルブ102cの開度は、後述するように制御部105により制御されており、該制御部105による制御のもと所望の流量となるように開閉制御される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the gas turbine cooling air generator 100 communicates with at least one of the extraction chambers 10d of the compressor 2a, and also includes pipe lines 101 that communicate with the respective cooling chambers 30d of the turbine 2c. Water supply means 102 for supplying moisture into the pipe line 101, and temperature information acquisition means 103 for acquiring temperature information related to the temperature of the cooling air A3 in the pipe line 101 after the water supply means 102 supplies water. And a pressure information acquisition unit 104 that acquires pressure information related to water vapor partial pressure, a control unit 105 that controls driving of the water supply unit 102, and a storage unit 106 that stores various data. The moisture supply means 102 includes a delivery unit 102a that pumps moisture from a tank (not shown), a connection pipe 102b that guides the water sent from the delivery unit 102a to the pipeline 101, and an electromagnetic valve 102c provided in the connection pipe 102b. Have The opening degree of the electromagnetic valve 102 c is controlled by the control unit 105 as described later, and is controlled to be opened and closed under the control of the control unit 105 so that a desired flow rate is obtained.

また、温度情報取得手段103は、管路101内を流通する冷却用空気A3の温度を測定する温度計103aで構成され、測定した温度Tを、電気信号によって温度情報として制御部105へ出力する。圧力情報取得手段104は、管路101内を流通する冷却用空気A3の水蒸気分圧Pを測定する圧力計104aで構成され、測定した水蒸気分圧を、電気信号によって圧力情報として制御部105へ出力する。また、記憶部106には、図3に示すような横軸を温度T、縦軸を水蒸気分圧Pとして、管路101内を流れる空気と水蒸気とが混合された気体についての飽和水蒸気曲線M<P=f1(T)>から、非飽和状態側に一定温度ΔT分オフセットした境界線N<P=f2(T)=f1(T−ΔT)>がグラフとして記憶されている。ここで、オフセット分となるΔTは、冷却用空気A3が飽和状態すなわち飽和水蒸気曲線M上でないとしても、その近傍であり、管路101内、あるいは冷却室30d内において局所的に飽和状態になる可能性を考慮して安全側とするためのものであり、管路101や冷却室30dの構造などが考慮されて決定される値である。なお、飽和水蒸気曲線Mに対する境界線Nのオフセット量は、上記においては一定温度ΔT分としたが、一定圧力ΔP分としても良いし、両曲線同士の距離によって規定するものとしても良い。また、記憶部16には、冷却用空気A3による冷却対象物、例えば本実施形態ではタービン静翼32の要求冷却性能に基づいて決定される冷却用空気A3の温度の閾値Tmaxが記憶されている。そして、制御部105は、記憶部16に記憶されたグラフ及び閾値Tmaxを参照し、入力された温度情報及び圧力情報に基づいて電磁バルブ102cの開度を制御することにより水分供給手段102によって供給する水分量を調整し、冷却用空気A3を連続的に生成する。
以下に、冷却用空気A3を生成する手順とともに、制御部105による制御の詳細を説明する。
Moreover, the temperature information acquisition means 103 is comprised with the thermometer 103a which measures the temperature of the cooling air A3 which distribute | circulates the inside of the pipe line 101, and outputs measured temperature T to the control part 105 as temperature information with an electrical signal. . The pressure information acquisition unit 104 includes a pressure gauge 104a that measures the water vapor partial pressure P of the cooling air A3 that circulates in the pipe 101, and the measured water vapor partial pressure is sent to the control unit 105 as pressure information using an electric signal. Output. Further, the storage unit 106 has a saturated water vapor curve M for a gas in which air and water flowing in the pipe 101 are mixed, with the horizontal axis as shown in FIG. A boundary line N <P = f2 (T) = f1 (T−ΔT)> offset from the <P = f1 (T)> by the constant temperature ΔT toward the non-saturated state is stored as a graph. Here, ΔT, which is an offset, is in the vicinity of the cooling air A3 even if it is not saturated, that is, not on the saturated water vapor curve M, and is locally saturated in the pipe 101 or in the cooling chamber 30d. This is for the safety side in consideration of the possibility, and is a value determined in consideration of the structure of the pipe line 101 and the cooling chamber 30d. The offset amount of the boundary line N with respect to the saturated water vapor curve M is set to the constant temperature ΔT in the above, but may be set to a constant pressure ΔP or may be defined by the distance between the two curves. Further, the storage unit 16 stores a threshold value Tmax of the temperature of the object to be cooled by the cooling air A3, for example, the cooling air A3 determined based on the required cooling performance of the turbine stationary blade 32 in this embodiment. . Then, the control unit 105 refers to the graph and the threshold value Tmax stored in the storage unit 16 and controls the opening of the electromagnetic valve 102c based on the input temperature information and pressure information, thereby supplying the moisture by the moisture supply unit 102. The amount of moisture to be adjusted is adjusted to continuously generate cooling air A3.
Below, the detail of the control by the control part 105 is demonstrated with the procedure which produces | generates the cooling air A3.

ガスタービン用冷却用空気生成装置100においては、ガスタービンプラント1の稼動中、圧縮機2cで圧縮空気A2が生成されるのに伴って、抽気工程として、抽気室10dから管路101へと順次抽気を行っていく。そして、抽気されて管路101を流通する圧縮空気A2は、水分供給工程として、水分供給手段102の電磁バルブ102cの開度に応じた水分量が加湿され、これにより冷却されて冷却用空気A3が生成される。次に、管路101内において水分供給手段102によって水分が供給された下流側では、温度情報取得工程として、温度情報取得手段103により管路101内を流れる現在の冷却用空気A3の温度が取得されるとともに、圧力情報取得工程として、圧力情報取得手段104により管路101内を流れる現在の冷却用空気A1の水蒸気分圧が取得される。   In the gas turbine cooling air generation device 100, as the compressed air A2 is generated by the compressor 2c during the operation of the gas turbine plant 1, the extraction process is sequentially performed from the extraction chamber 10d to the pipeline 101. I'm going to bleed. Then, the compressed air A2 extracted and circulated through the pipe line 101 is humidified by a moisture amount corresponding to the opening degree of the electromagnetic valve 102c of the moisture supply means 102 as a moisture supply step, and is cooled thereby, thereby cooling air A3. Is generated. Next, on the downstream side of the pipe 101 where water is supplied by the water supply means 102, the temperature information acquisition means 103 acquires the current temperature of the cooling air A3 flowing through the pipe 101 as a temperature information acquisition step. At the same time, as the pressure information acquisition step, the water vapor partial pressure of the current cooling air A1 flowing in the pipe 101 is acquired by the pressure information acquisition means 104.

そして、水分量決定工程として、制御部105は、取得された温度情報及び圧力情報に基づいて水分供給手段102によって供給する水分量を決定する。図4は制御部5による水分量決定フローを示している。
すなわち、図4に示すように、制御部105では、まず同期して得られた温度情報及び圧力情報から、現在の管路101内の冷却用空気A3の温度T及び水蒸気分圧Pを取得する。そして、制御部105は、まずステップS1として、記憶部106のグラフ(図3)を参照する。そして、現在の冷却用空気A3の温度Tと圧力Pとで構成される測定点が、境界線Nよりも非飽和側、すなわち境界線Nよりも下側であり、「P<f2(T)」を満たす否かを判定する。そして、現在の冷却用空気A3の測定点が境界線Nよりも飽和水蒸気線M側、言い換えれば境界線N上若しくは境界線Nよりも上側であり、すなわち図3における点A3−1のような温度Tと圧力Pとが「P≧f2(T)」の関係である場合(NO)には、現状の水分量を維持すると液滴が発生するおそれがあるものとして、電磁バルブ102cの開度を低くして、供給される水分量を減少させる(ステップS2)。このため、冷却用空気A3の水蒸気分圧Pは低下し、液滴が確実に発生するおそれのない境界線Nよりも下側の領域で冷却用空気A3を生成することができる。なお、減少させる水分量は、予め設定された一定量としても良いし、測定された圧力Pと、温度Tによる計算値f2(T)の値との差分の大きさに応じて変更するようにしても良い。
And as a moisture content determination process, the control part 105 determines the moisture content supplied by the moisture supply means 102 based on the acquired temperature information and pressure information. FIG. 4 shows a moisture content determination flow by the control unit 5.
That is, as shown in FIG. 4, the control unit 105 first obtains the temperature T and the water vapor partial pressure P of the cooling air A <b> 3 in the current pipeline 101 from the temperature information and the pressure information obtained in synchronization. . And the control part 105 refers the graph (FIG. 3) of the memory | storage part 106 first as step S1. The measurement point constituted by the current temperature T and pressure P of the cooling air A3 is on the non-saturated side of the boundary line N, that is, on the lower side of the boundary line N, and “P <f2 (T) Is satisfied. The current measurement point of the cooling air A3 is on the saturated water vapor line M side from the boundary line N, in other words, on the boundary line N or above the boundary line N, that is, like the point A3-1 in FIG. When the temperature T and the pressure P are in a relationship of “P ≧ f2 (T)” (NO), it is assumed that there is a possibility that droplets are generated if the current water content is maintained. To reduce the amount of water supplied (step S2). For this reason, the water vapor partial pressure P of the cooling air A3 is reduced, and the cooling air A3 can be generated in a region below the boundary line N where there is no possibility that droplets are reliably generated. The amount of water to be reduced may be a predetermined constant amount, or may be changed according to the difference between the measured pressure P and the calculated value f2 (T) based on the temperature T. May be.

一方、現在の冷却用空気A3の測定点が境界線Nよりも非飽和側、言い換えれば境界線Nよりも下側であり、すなわち図3における点A3−2、A3−3のような温度Tと圧力Pとが「P<f2(T)」の関係である場合(YES)には、現状の水分量で液滴が発生するおそれがないとして、さらに現在の温度Tが閾値Tmax未満かどうか判定する。そして、現在の温度Tが閾値Tmax以上である、例えば点A3−2のよう場合には、さらに冷却して冷却用空気A3の温度を低下させる必要があるとして、電磁バルブ102cの開度を高くして、供給される水分量を増大させる。このため、冷却用空気A3は、加湿冷却による冷却が促進され、温度を低下させることができる。なお、この場合の増大させる水分量は、予め設定された一定量としても良いし、測定された温度Tと、閾値Tmaxとの差分の大きさに応じて変更するようにしても良い。一方、現在の温度Tが閾値Tmax未満である、例えば点A3−3のような場合には、現状の冷却用空気A3で液滴が発生するおそれもなく、温度Tも適正であるとして、水分供給手段102による現状の水分量を維持させる。   On the other hand, the current measurement point of the cooling air A3 is on the non-saturated side with respect to the boundary line N, in other words, on the lower side with respect to the boundary line N, that is, the temperature T like the points A3-2 and A3-3 in FIG. And the pressure P are in a relationship of “P <f2 (T)” (YES), it is determined that there is no possibility that droplets are generated with the current amount of water, and whether the current temperature T is lower than the threshold value Tmax. judge. In the case where the current temperature T is equal to or higher than the threshold Tmax, for example, at point A3-2, it is necessary to further cool and lower the temperature of the cooling air A3. Thus, the amount of water supplied is increased. For this reason, the cooling air A3 is accelerated by cooling by humidification cooling, and can reduce the temperature. Note that the amount of water to be increased in this case may be a predetermined constant amount or may be changed according to the difference between the measured temperature T and the threshold value Tmax. On the other hand, when the current temperature T is lower than the threshold value Tmax, for example, at the point A3-3, there is no possibility that droplets are generated in the current cooling air A3, and the temperature T is also appropriate. The current amount of water by the supply means 102 is maintained.

そして、上記の抽気工程、水分供給工程を実施しつつ、温度情報取得工程、圧力情報取得工程及び水分量決定工程を繰り返し実施することで、水分供給手段102によって供給する水分量を液滴が発生してしまわない範囲で決定し、水分供給手段102によって供給して加湿冷却することができる。このため、生成される冷却用空気A3を、液滴が発生しない状態を保ちつつ、温度Tを閾値Tmax未満に維持して、冷却対象となるガスタービン静翼32に供給して効果的に冷却することができる。   Then, while performing the extraction process and the water supply process described above, the temperature information acquisition process, the pressure information acquisition process, and the water content determination process are repeatedly performed, so that the water content supplied by the water supply means 102 is generated as a droplet. It can be determined within a range that does not occur, and can be supplied by the moisture supply means 102 to be humidified and cooled. Therefore, the generated cooling air A3 is effectively cooled by maintaining the temperature T below the threshold value Tmax while maintaining a state where no droplets are generated, and supplying the cooling air A3 to the gas turbine stationary blade 32 to be cooled. can do.

上記水分量決定工程では、制御部105は、境界線Nを参照することにより、現在の冷却用空気A3の温度T及び水蒸気分圧Pで構成された測定点が境界線Nで規定される飽和水蒸気曲線Mとの距離以下とならない範囲で水分量を調整することができる。このため、液滴が発生してしまう飽和状態となってしまう前に、水分供給工程で供給する水分量を現在の水分量から減少させることで、液滴の発生を確実に防止することができる。また、水分量決定工程では、測定点の飽和水蒸気曲線との離間距離が所定距離よりも大きい場合、すなわち、水分をさらに供給しても飽和状態となって液滴が発生しない状態で、さらに、現在の冷却用空気A3の温度Tが閾値Tmax以上である場合には水分量を増大させる。このため、液滴の発生しない範囲で圧縮空気A2を効果的に冷却し、冷却用空気A3の温度が閾値Tmax未満となるようにすることができる。また、上記のとおり、ステップS1による液滴の発生の有無の判定と、ステップS3による冷却用空気の温度の判定との内、ステップS1の液滴の発生の有無の判定を先行して実施することで、より確実に液滴の発生を防止することができる。   In the moisture content determination step, the control unit 105 refers to the boundary line N, so that the measurement point formed by the current temperature T of the cooling air A3 and the water vapor partial pressure P is defined by the boundary line N. The amount of moisture can be adjusted within a range that is not less than the distance from the water vapor curve M. For this reason, before it becomes the saturated state which a droplet generate | occur | produces, it can prevent generation | occurrence | production of a droplet reliably by reducing the moisture content supplied by a moisture supply process from the present moisture content. . Further, in the water content determination step, when the separation distance from the saturated water vapor curve at the measurement point is larger than a predetermined distance, that is, in a state where the liquid becomes saturated even if water is further supplied and no droplets are generated, When the current temperature T of the cooling air A3 is equal to or higher than the threshold value Tmax, the water content is increased. For this reason, the compressed air A2 can be effectively cooled in a range where no droplets are generated, and the temperature of the cooling air A3 can be made lower than the threshold value Tmax. Further, as described above, the determination of the presence or absence of the generation of the liquid droplet in step S1 is performed in advance in the determination of the presence or absence of the generation of the liquid droplet in step S1 and the determination of the temperature of the cooling air in step S3. As a result, the generation of droplets can be prevented more reliably.

そして、ガスタービンプラント1では、このようなガスタービン用冷却用空気生成装置100を備えることで、液滴が発生してしまうことなく冷却用空気A3を生成して、ガスタービン2の高温部となる、例えばタービン静翼32を効果的に冷却することができる。また、効果的に冷却することができるが故に圧縮機2aから抽気する圧縮空気量を削減することができ、ガスタービン2の出力増大、効率化を図ることができる。   And in the gas turbine plant 1, by providing such a gas turbine cooling air generating device 100, the cooling air A3 is generated without generating droplets, For example, the turbine stationary blade 32 can be effectively cooled. Moreover, since it can cool effectively, the amount of compressed air extracted from the compressor 2a can be reduced, and the output and efficiency of the gas turbine 2 can be increased.

なお、上記においては、温度計103aで構成される温度情報取得手段103及び圧力計104aで構成される圧力情報取得手段104により、冷却用空気A3の温度及び水蒸気分圧が直接測定により取得されるものとしたが、これに限るものではない。図5は、この実施形態の第1の変形例を示している。図5に示すように、本変形例のガスタービン用冷却用空気生成装置110では、管路101において水分供給手段102の上流側に設けられ、水分が供給されていない抽気された圧縮空気A2の温度T´を測定する温度計103b及び水蒸気分圧P´を測定する圧力計104bを有する。また、制御部105には、温度計103bで測定された圧縮空気A2の温度T´と、現在の水分供給手段102で供給される水分量とに基づいて、加湿後の冷却用空気A3の温度Tを演算し取得する温度演算部105aと、圧力計104bで測定された圧縮空気A2の水蒸気分圧P´と、現在の水分供給手段102で供給される水分量とに基づいて、加湿後の冷却用空気A3の水蒸気分圧Pを演算し取得する圧力演算部105bとが備えられている。すなわち、温度計103bと温度演算部105aによって冷却用空気A3の温度に係る温度情報を取得する温度情報取得手段103が構成され、圧力計104bと圧力演算部105bによって冷却用空気A3の水蒸気分圧に係る圧力情報を取得する圧力情報取得手段104が構成されている。このように演算で冷却用空気A3の温度及び水蒸気分圧を取得するようにしても良い。また、演算の際には水分供給手段102で供給される水温を測定して考慮するものとしても良いし、さらに圧縮空気A2の温度及び水蒸気分圧も図示しないガスタービン2側の制御部からの情報によるものとしても良い。   In the above description, the temperature and the water vapor partial pressure of the cooling air A3 are acquired by direct measurement by the temperature information acquisition unit 103 configured by the thermometer 103a and the pressure information acquisition unit 104 configured by the pressure gauge 104a. Although it was intended, it is not limited to this. FIG. 5 shows a first modification of this embodiment. As shown in FIG. 5, in the gas turbine cooling air generation device 110 of this modification, the compressed air A <b> 2 that is provided on the upstream side of the moisture supply unit 102 in the pipe 101 and is not supplied with moisture is extracted. A thermometer 103b that measures the temperature T 'and a pressure gauge 104b that measures the water vapor partial pressure P' are included. Further, the controller 105 determines the temperature of the air A3 for cooling after humidification based on the temperature T ′ of the compressed air A2 measured by the thermometer 103b and the amount of moisture supplied by the current moisture supply means 102. Based on the temperature calculation unit 105a that calculates and acquires T, the water vapor partial pressure P ′ of the compressed air A2 measured by the pressure gauge 104b, and the amount of moisture supplied by the current moisture supply means 102, And a pressure calculation unit 105b that calculates and acquires the partial pressure P of the water vapor of the cooling air A3. That is, the temperature information acquisition means 103 for acquiring temperature information related to the temperature of the cooling air A3 is configured by the thermometer 103b and the temperature calculation unit 105a, and the water vapor partial pressure of the cooling air A3 is configured by the pressure gauge 104b and the pressure calculation unit 105b. The pressure information acquisition means 104 which acquires the pressure information which concerns on is comprised. In this way, the temperature and water vapor partial pressure of the cooling air A3 may be acquired by calculation. In the calculation, the temperature of the water supplied by the water supply means 102 may be measured and taken into consideration. Further, the temperature of the compressed air A2 and the partial pressure of the water vapor are not shown from a control unit on the gas turbine 2 side (not shown). It may be based on information.

また、上記においては、ガスタービン用冷却装置100は、圧縮機2aで生成される圧縮空気A2を、中間段で抽気室10dから抽気して冷却用空気A3を生成し、タービン2cの冷却室30dに供給するものとしたが、これに限るものではない。図6は、この実施形態の第2の変形例を示している。図6に示すように、この変形例のガスタービン用冷却用空気生成装置120では、管路101の上流端は、車室20に接続され、また、管路101の下流端は、タービン動翼31の内部に連通する該タービン動翼31とロータ2dとの間の空間に連通している。このような変形例では、圧縮機2cの圧縮空気流路10aの出口10fから排出されて車室20の内部へと流入した圧縮空気A2の一部を抽気して、冷却用空気A3を生成し、タービン動翼31の内部に供給することができる。このように、圧縮空気A2を抽気するために管路101の上流端を接続する位置としては、圧縮機2cの出口10f側でも良いし、中間段としても良い。また、冷却空気A3を供給するための管路101の下流端を接続する位置としては、その冷却対象に応じて様々の部位に接続可能である。   In the above, the gas turbine cooling device 100 extracts the compressed air A2 generated by the compressor 2a from the extraction chamber 10d in the intermediate stage to generate the cooling air A3, and the cooling chamber 30d of the turbine 2c. However, the present invention is not limited to this. FIG. 6 shows a second modification of this embodiment. As shown in FIG. 6, in the gas turbine cooling air generator 120 of this modification, the upstream end of the pipe line 101 is connected to the passenger compartment 20, and the downstream end of the pipe line 101 is the turbine blade. It communicates with the space between the turbine blade 31 and the rotor 2d communicating with the interior of the rotor 31. In such a modification, a part of the compressed air A2 discharged from the outlet 10f of the compressed air flow path 10a of the compressor 2c and flowing into the passenger compartment 20 is extracted to generate the cooling air A3. Can be supplied to the inside of the turbine rotor blade 31. Thus, the position where the upstream end of the pipe line 101 is connected to extract the compressed air A2 may be on the outlet 10f side of the compressor 2c, or may be an intermediate stage. Moreover, as a position which connects the downstream end of the pipe line 101 for supplying cooling air A3, it can connect to various parts according to the cooling object.

また、上記においては、管路101によって抽気した圧縮空気A2を外部に取り出して冷却するものとしたが、これに限るものではなく、ガスタービン2の内部において各工程を実施するものとしても良い。図7、図8は、それぞれこの実施形態の第3、4の変形例を示している。図7に示すように、第3の変形例のガスタービン用冷却用空気生成装置130では、圧縮機2cの出口10fから車室20に流入した圧縮空気A2の内、抽気されて燃焼器本体21に流入せずに冷却室30dに流入する圧縮空気A2を加湿冷却して冷却用空気A3を生成するものである。具体的には、水分供給手段131は、図示しないタンクから水分を圧送する送出部131aと、送出部131aから送られる水を車室20内の圧縮空気A2の抽気箇所へと案内する接続管131bと、接続管131bに設けられた電磁バルブ131cと、接続管131bの先端に設けられたノズル131dとを有する。また、温度情報取得手段103を構成する温度計103a及び圧力情報取得手段104を構成する圧力計104aは、車室20内において、水分供給手段131のノズル131dと、冷却室30dとの間で測定可能に設けられている。   In the above description, the compressed air A2 extracted by the pipe 101 is taken out and cooled. However, the present invention is not limited to this, and each step may be performed inside the gas turbine 2. 7 and 8 show third and fourth modifications of this embodiment, respectively. As shown in FIG. 7, in the gas turbine cooling air generator 130 of the third modified example, the combustor main body 21 is extracted from the compressed air A2 flowing into the vehicle compartment 20 from the outlet 10f of the compressor 2c. The compressed air A2 flowing into the cooling chamber 30d without flowing into the chamber is humidified and cooled to generate the cooling air A3. Specifically, the moisture supply means 131 includes a delivery unit 131a that pumps moisture from a tank (not shown), and a connection pipe 131b that guides the water sent from the delivery unit 131a to the extraction location of the compressed air A2 in the passenger compartment 20. And an electromagnetic valve 131c provided in the connecting pipe 131b and a nozzle 131d provided at the tip of the connecting pipe 131b. The thermometer 103a constituting the temperature information acquisition means 103 and the pressure gauge 104a constituting the pressure information acquisition means 104 are measured between the nozzle 131d of the moisture supply means 131 and the cooling chamber 30d in the vehicle compartment 20. It is provided as possible.

この変形例のガスタービン用冷却用空気生成装置130においても、車室20内において抽気された圧縮空気A2にノズル131dから水分を供給して加湿冷却して冷却用空気A3を生成する。そして、生成された当該冷却用空気A3の温度及び圧力が温度計103a及び圧力計104aで測定され、制御部105ではこれに基づいて水分供給手段131で供給される水分量を決定し、当該水分量で加湿冷却した冷却用空気A3を冷却室30dに供給することができる。   Also in the gas turbine cooling air generator 130 of this modification, moisture is cooled by supplying moisture from the nozzle 131d to the compressed air A2 extracted in the passenger compartment 20 to generate the cooling air A3. Then, the temperature and pressure of the generated cooling air A3 are measured by the thermometer 103a and the pressure gauge 104a, and the control unit 105 determines the amount of water supplied by the water supply means 131 based on the measured temperature and pressure. The cooling air A3 humidified and cooled by the amount can be supplied to the cooling chamber 30d.

また、図8に示すように、第4の変形例のガスタービン用冷却用空気生成装置140では、水分を供給する水分供給手段131のノズル131dが、タービン動翼31の内部に連通する該タービン動翼31とロータ2dとの間の空間に設けられている。また、温度情報取得手段103を構成する温度計103a及び圧力情報取得手段104を構成する圧力計104aは、タービン動翼31の内部に連通する該タービン動翼31とロータ2dとの間の空間において、水分供給手段131のノズル131dよりも下流側に設けられている。   As shown in FIG. 8, in the gas turbine cooling air generator 140 of the fourth modified example, the nozzle 131 d of the moisture supply means 131 for supplying moisture communicates with the inside of the turbine rotor blade 31. It is provided in the space between the moving blade 31 and the rotor 2d. Further, the thermometer 103a constituting the temperature information acquisition means 103 and the pressure gauge 104a constituting the pressure information acquisition means 104 are in the space between the turbine rotor blade 31 and the rotor 2d communicating with the inside of the turbine rotor blade 31. The water supply means 131 is provided on the downstream side of the nozzle 131d.

この変形例のガスタービン用冷却用空気生成装置140においても、圧縮機2cの出口10fから上記空間へと抽気された圧縮空気A2にノズル131dから水分を供給して加湿冷却して冷却用空気A3を生成する。そして、生成された当該冷却用空気A3の温度及び圧力が温度計103a及び圧力計104aで測定され、制御部105ではこれに基づいて水分供給手段131で供給される水分量を決定し、当該水分量で加湿冷却した冷却用空気A3をタービン動翼31の内部に供給することができる。   Also in the gas turbine cooling air generator 140 of this modification, moisture is cooled by humidification by supplying moisture from the nozzle 131d to the compressed air A2 extracted from the outlet 10f of the compressor 2c into the space, thereby cooling air A3. Is generated. Then, the temperature and pressure of the generated cooling air A3 are measured by the thermometer 103a and the pressure gauge 104a, and the control unit 105 determines the amount of water supplied by the water supply means 131 based on the measured temperature and pressure. Cooling air A3 humidified and cooled in an amount can be supplied into the turbine rotor blade 31.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図9から図11は、本発明の第2の実施形態を示したものである。なお、この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 9 to 11 show a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the same members as those used in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図9に示すように、この実施形態のガスタービン用冷却用空気生成装置150は、水分供給手段102で水分を供給する下流側で、管路101内を流れる圧縮空気との間で熱交換を行うことにより圧縮空気A2を冷却する冷却手段151をさらに備えている。なお、冷熱源としては例えば大気や海水等が利用される。そして、水分供給工程として水分供給手段102で加湿冷却し、さらに熱交換冷却工程として冷却手段151で冷却したものを冷却用空気A3として、温度情報取得手段103を構成する温度計103a及び圧力情報取得手段104を構成する圧力計104aで温度及び圧力を測定した後に冷却対象へと供給する。ここで、本実施形態では、水分量決定工程において、制御部105は、第1の実施形態同様に、取得した冷却用空気A3の温度T及び水蒸気分圧Pに基づいて、水分供給手段102による水分量を制御するが、あわせて冷却手段151による熱交換量の制御も行う。   As shown in FIG. 9, the gas turbine cooling air generator 150 of this embodiment exchanges heat with the compressed air flowing in the pipe 101 on the downstream side of supplying moisture by the moisture supply means 102. It further includes a cooling means 151 for cooling the compressed air A2. For example, air or seawater is used as the cold heat source. Then, the moisture supply means 102 as the moisture supply process is humidified and cooled, and further the cooling air 151 as the heat exchange cooling process is used as the cooling air A3, and the thermometer 103a constituting the temperature information acquisition means 103 and the pressure information acquisition. After the temperature and pressure are measured by the pressure gauge 104a constituting the means 104, the pressure is supplied to the object to be cooled. Here, in the present embodiment, in the moisture content determination step, the control unit 105 uses the moisture supply means 102 based on the acquired temperature T and water vapor partial pressure P of the cooling air A3, as in the first embodiment. Although the amount of moisture is controlled, the amount of heat exchange by the cooling means 151 is also controlled.

すなわち、図10に示すように、制御部105では、まず同期して得られた温度情報及び圧力情報から、現在の管路101内の冷却用空気A3の温度T及び水蒸気分圧Pを取得する。そして、制御部105は、同様にステップS1として、記憶部106のグラフ(図3)を参照し、「P<f2(T)」を満たす否かを判定する。そして、図11における点A3−1、A3−4のような温度Tと圧力Pとが「P≧f2(T)」の関係である場合(NO)には、現状の水分量を維持すると液滴が発生するおそれがあるものとして、電磁バルブ102cの開度を低くして、供給される水分量を減少させる(ステップS2)。次に、制御部105は、ステップS2で温度Tと圧力Pとが「P≧f2(T)」と判定された場合(YES)には、さらに温度Tが閾値Tmax未満か否かの判定を行う(ステップS2a)。そして、例えば点A3−4のように温度が閾値Tmax以上である場合(NO)は、制御部105は、冷却手段151による熱交換量を増大させる(ステップS2b)。この結果、測定点A3−4で表される現在の冷却用空気A3を、「P<f2(T)」かつ「T<Tmax」となるようにすることができる。なお、ステップS2aで、例えば点A3−1のように温度が閾値Tmax未満である場合(YES)は、制御部105は、冷却手段151による熱交換量を現状のまま維持する。また、ステップS1で「P≧f2(T)」と判定され、ステップS3に移行した場合の制御フローは第1の実施形態と同様であるので省略する。   That is, as shown in FIG. 10, the control unit 105 first acquires the temperature T and the water vapor partial pressure P of the cooling air A3 in the current pipe line 101 from the temperature information and the pressure information obtained in synchronization. . Similarly, in step S1, the control unit 105 refers to the graph (FIG. 3) in the storage unit 106 and determines whether or not “P <f2 (T)” is satisfied. Then, when the temperature T and the pressure P as indicated by points A3-1 and A3-4 in FIG. 11 are in a relationship of “P ≧ f2 (T)” (NO), the liquid amount can be maintained by maintaining the current water content. As a possibility that droplets may be generated, the opening of the electromagnetic valve 102c is lowered to reduce the amount of water supplied (step S2). Next, when it is determined in step S2 that the temperature T and the pressure P are “P ≧ f2 (T)” (YES), the control unit 105 further determines whether or not the temperature T is less than the threshold value Tmax. Perform (step S2a). For example, when the temperature is equal to or higher than the threshold value Tmax as in point A3-4 (NO), the control unit 105 increases the amount of heat exchange by the cooling unit 151 (step S2b). As a result, the current cooling air A3 represented by the measurement point A3-4 can be set to “P <f2 (T)” and “T <Tmax”. In step S2a, for example, when the temperature is lower than the threshold value Tmax (YES) as at point A3-1, the control unit 105 maintains the heat exchange amount by the cooling unit 151 as it is. In addition, the control flow in the case where “P ≧ f2 (T)” is determined in step S1 and the process proceeds to step S3 is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

本実施形態のガスタービン用冷却用空気生成装置150では、液滴が発生するおそれがあるため水分供給手段102によって供給する水分量を減少させる場合でも冷却手段151による熱交換量を増大させることで、冷却用空気A3の温度を閾値Tmax未満とすることができる。   In the gas turbine cooling air generator 150 of the present embodiment, there is a possibility that droplets may be generated. Therefore, even when the amount of moisture supplied by the moisture supply means 102 is decreased, the heat exchange amount by the cooling means 151 is increased. The temperature of the cooling air A3 can be made lower than the threshold value Tmax.

なお、本実施形態では、ステップS3において、水分供給手段102による水分を増大させるか否かを判定するための閾値Tmaxと、ステップS2aにおいて、冷却手段151による熱交換量を増大させるか否かを判定するための閾値Tmaxとを同じものとして扱ったがこれに限るものではない。前者を第一の閾値、後者を第二の閾値として、互いに異なる閾値に設定するものとしても良い。また、ガスタービン用冷却用空気装置150で圧縮空気A2を抽気する箇所、及び、冷却用空気A3を供給する箇所については詳細を省略したが、第1の実施形態同様に様々なパターンに適用可能である。また、図7及び図8のようなパターンにおいても、一度管路101などによって外部に取り出すことで、冷却手段151による冷却を実施することが可能となる。   In this embodiment, in step S3, a threshold value Tmax for determining whether or not to increase moisture by the moisture supply unit 102, and in step S2a, whether or not to increase the heat exchange amount by the cooling unit 151. Although the threshold value Tmax for determination is treated as the same value, the present invention is not limited to this. Different threshold values may be set with the former as the first threshold and the latter as the second threshold. Further, the details of the location where the compressed air A2 is extracted by the gas turbine cooling air device 150 and the location where the cooling air A3 is supplied are omitted, but can be applied to various patterns as in the first embodiment. It is. In the patterns as shown in FIG. 7 and FIG. 8, it is possible to perform cooling by the cooling means 151 once taken out by the conduit 101 or the like.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図12は、本発明の第3の実施形態を示したものである。なお、この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the same members as those used in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

また、図12に示すように、本実施形態のガスタービンプラント200では、ガスタービン2、発電機3及びガスタービン用冷却用空気生成装置100に加えて、さらにガスタービン2における排気ガスを利用した排気ガス利用手段を備えたガスタービンコンバインプラントとして構成されている。すなわち、この実施形態のガスタービンプラント200は、ガスタービン2と、発電機3と、ガスタービン用冷却用空気生成装置100と、排気ガス利用手段である蒸気生成手段201と、蒸気生成手段201から排出された蒸気で駆動する高圧蒸気タービン202及び低圧蒸気タービン203と、低圧蒸気タービン203から排出された蒸気から水を生成する復水器204とを備えている。   In addition, as shown in FIG. 12, in the gas turbine plant 200 of the present embodiment, exhaust gas in the gas turbine 2 is further used in addition to the gas turbine 2, the generator 3, and the cooling air generator 100 for gas turbine. The gas turbine combine implant is provided with exhaust gas utilization means. That is, the gas turbine plant 200 of this embodiment includes a gas turbine 2, a generator 3, a gas turbine cooling air generation device 100, a steam generation unit 201 that is an exhaust gas utilization unit, and a steam generation unit 201. A high-pressure steam turbine 202 and a low-pressure steam turbine 203 that are driven by the discharged steam, and a condenser 204 that generates water from the steam discharged from the low-pressure steam turbine 203 are provided.

蒸気生成手段201は、本実施形態では、高圧過熱器201aと、高圧蒸発器201bと、高圧節炭器201cと、低圧過熱器201dと、低圧蒸発器201eと、低圧節炭器201fとを有し、ガスタービン2から供給される排気ガスがこの順に流通し、それぞれ排気ガスから熱の供給を受ける。   In the present embodiment, the steam generation unit 201 includes a high pressure superheater 201a, a high pressure evaporator 201b, a high pressure economizer 201c, a low pressure superheater 201d, a low pressure evaporator 201e, and a low pressure economizer 201f. Then, the exhaust gas supplied from the gas turbine 2 flows in this order and receives supply of heat from the exhaust gas.

低圧節炭器201fでは、復水器204からポンプ204aによって水が供給され、供給された水をタービン2cからの排気ガスから供給された熱によって予熱して低圧蒸発器201e及び高圧節炭器201cに供給する。低圧蒸発器201eでは、低圧節炭器201fで予熱された水を排気ガスから供給された熱によって加熱して蒸気を生成して低圧過熱器201dに供給する。低圧過熱器201dでは、供給された蒸気をタービン2cからの排気ガスから供給された熱によって加熱し、過熱蒸気を生成し低圧蒸気タービン203に供給する。   In the low pressure economizer 201f, water is supplied from the condenser 204 by the pump 204a, and the supplied water is preheated by the heat supplied from the exhaust gas from the turbine 2c, and the low pressure evaporator 201e and the high pressure economizer 201c. To supply. In the low pressure evaporator 201e, the water preheated by the low pressure economizer 201f is heated by the heat supplied from the exhaust gas to generate steam, which is supplied to the low pressure superheater 201d. In the low-pressure superheater 201 d, the supplied steam is heated by the heat supplied from the exhaust gas from the turbine 2 c to generate superheated steam and supply it to the low-pressure steam turbine 203.

また、高圧節炭器201cは、低圧節炭器201fからポンプ201gによって加圧されて供給された水がタービン2cからの排気ガスから供給された熱によってさらに予熱されて高圧蒸発器201bに供給される。高圧蒸発器201bでは、高圧節炭器201cで予熱された水が排気ガスから供給された熱によって加熱され蒸気が生成されて高圧過熱器201aに供給される。高圧過熱器201aでは、供給された蒸気をタービン2cからの排気ガスから供給された熱によって加熱し、過熱蒸気を生成し高圧蒸気タービン202に供給する。   Further, in the high pressure economizer 201c, the water supplied by being pressurized by the pump 201g from the low pressure economizer 201f is further preheated by the heat supplied from the exhaust gas from the turbine 2c and supplied to the high pressure evaporator 201b. The In the high pressure evaporator 201b, the water preheated in the high pressure economizer 201c is heated by the heat supplied from the exhaust gas, and steam is generated and supplied to the high pressure superheater 201a. In the high-pressure superheater 201 a, the supplied steam is heated by the heat supplied from the exhaust gas from the turbine 2 c to generate superheated steam and supply it to the high-pressure steam turbine 202.

そして、高圧蒸気タービン202では、高圧過熱器201aから供給された蒸気によって駆動し、発電機205で発電を行うことが可能である。また、高圧蒸気タービン202内を流通した蒸気は、低圧過熱器201dからの蒸気とともに低圧蒸気タービン203に供給され、これにより低圧蒸気タービン203は駆動し、発電機206で発電を行うことが可能である。なお、低圧蒸気タービン203内を流通した蒸気は、復水器204に供給され、再び蒸気生成手段201に供給される。   The high-pressure steam turbine 202 can be driven by the steam supplied from the high-pressure superheater 201 a and can generate power with the generator 205. Further, the steam circulated in the high-pressure steam turbine 202 is supplied to the low-pressure steam turbine 203 together with the steam from the low-pressure superheater 201d, so that the low-pressure steam turbine 203 can be driven and the generator 206 can generate power. is there. Note that the steam that has flowed through the low-pressure steam turbine 203 is supplied to the condenser 204 and then supplied to the steam generation means 201 again.

以上のように、排気ガス利用手段として蒸気生成手段201を備えたガスタービンプラント200では、排気ガスを利用して高圧蒸気タービン202及び低圧蒸気タービン203を駆動させて発電させることができ、出力増大、効率化をさらに向上させることができる。   As described above, in the gas turbine plant 200 provided with the steam generation means 201 as the exhaust gas utilization means, the high-pressure steam turbine 202 and the low-pressure steam turbine 203 can be driven using the exhaust gas to generate power, and the output increases. The efficiency can be further improved.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.

例えば、本発明は、新設のガスタービンプラントのみ適用される技術ではなく、既設のガスタービンプラントにも適用可能である。すなわち、既設のガスタービンプラントとして、ガスタービン2が備えられていて、ここに本発明のガスタービン用冷却用空気生成装置を設置する。あるいは、既設のガスタービンプラントとして、ガスタービン2と水供給手段とが備えられていて、ここに温度情報取得手段、圧力情報取得手段及び制御部を設置することで本発明のガスタービン用冷却用空気生成装置を構成させるようにしても良い。いずれのパターンにおいても、再構築されることで構成された上記実施形態のようなガスタービンプラントでは、ガスタービン用冷却用空気生成装置によって液滴を発生させることなく冷却用空気A3を生成して冷却対称となる高温部を効果的に冷却することができ、またそれ故に既設ガスタービン2の出力増大、効率化を図ることができる。   For example, the present invention can be applied not only to a new gas turbine plant but also to an existing gas turbine plant. That is, the gas turbine 2 is provided as an existing gas turbine plant, and the gas turbine cooling air generating device of the present invention is installed therein. Alternatively, as an existing gas turbine plant, a gas turbine 2 and water supply means are provided, and temperature information acquisition means, pressure information acquisition means, and a control unit are installed therein, thereby cooling the gas turbine of the present invention. An air generating device may be configured. In any pattern, in the gas turbine plant as in the above-described embodiment configured by being reconstructed, the cooling air generation device for the gas turbine generates the cooling air A3 without generating droplets. It is possible to effectively cool the high-temperature portion that is symmetric with respect to cooling, and therefore it is possible to increase the output and increase the efficiency of the existing gas turbine 2.

1、200 ガスタービンプラント
2 ガスタービン
2a 圧縮機
2b 燃焼器
2c タービン
100、110、120、130、140、150 ガスタービン用冷却用空気生成装置
102 水分供給手段
103 温度情報取得手段
104 圧力情報取得手段
105 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,200 Gas turbine plant 2 Gas turbine 2a Compressor 2b Combustor 2c Turbine 100, 110, 120, 130, 140, 150 Gas turbine cooling air generator 102 Moisture supply means 103 Temperature information acquisition means 104 Pressure information acquisition means 105 Control unit

Claims (10)

圧縮機で生成される圧縮空気の一部を冷却して、ガスタービン内の高温部を冷却するための冷却用空気を生成するガスタービン用冷却用空気生成装置であって、
前記圧縮空気の一部に水分を供給し、冷却用空気を生成する水分供給手段と、
該水分供給手段で水分が供給された後の前記冷却用空気の温度に係る温度情報を取得する温度情報取得手段と、
前記水分供給手段で水分が供給された後の前記冷却用空気の水蒸気分圧に係る圧力情報を取得する圧力情報取得手段と、
前記温度情報取得手段で取得された前記温度情報、及び前記圧力情報取得手段で取得された前記圧力情報に基づいて、前記水分供給手段の駆動を制御する制御部とを備えることを特徴とするガスタービン用冷却用空気生成装置。
A gas turbine cooling air generating device that cools a part of compressed air generated by a compressor and generates cooling air for cooling a high-temperature portion in the gas turbine,
Moisture supply means for supplying moisture to a part of the compressed air and generating cooling air;
Temperature information acquisition means for acquiring temperature information relating to the temperature of the cooling air after the water is supplied by the water supply means;
Pressure information acquisition means for acquiring pressure information relating to a water vapor partial pressure of the cooling air after the water is supplied by the water supply means;
A gas comprising: a control unit that controls driving of the moisture supply unit based on the temperature information acquired by the temperature information acquisition unit and the pressure information acquired by the pressure information acquisition unit. Turbine cooling air generator.
請求項1に記載のガスタービン用冷却用空気生成装置において、
前記制御部は、予め設定され、飽和水蒸気曲線を所定量オフセットして得られる圧力と温度との関係を示す境界線を参照して、該境界線に対して、現在の冷却用空気の温度及び水蒸気分圧で構成された測定点が飽和側にある場合には前記水分供給手段によって供給する水分量を現在の水分量から減少させることを特徴とするガスタービン用冷却用空気生成装置。
In the gas turbine cooling air generation device according to claim 1,
The control unit refers to a boundary line that is set in advance and indicates a relationship between pressure and temperature obtained by offsetting the saturated water vapor curve by a predetermined amount, and with respect to the boundary line, the current temperature of the cooling air and An air generator for cooling a gas turbine, wherein the amount of water supplied by the water supply means is reduced from the current amount of water when a measurement point constituted by a water vapor partial pressure is on the saturation side.
請求項2に記載のガスタービン用冷却用空気生成装置において、
前記制御部は、前記測定点が前記境界線に対して飽和側でない場合に、さらに、現在の冷却用空気の温度と予め設定された第一の閾値とを比較して、現在の冷却用空気の温度が前記第一の閾値以上である場合には、前記水分供給手段によって供給する水分量を現在の水分量から増大させることを特徴とするガスタービン用冷却用空気生成装置。
In the gas turbine cooling air generation device according to claim 2,
If the measurement point is not on the saturation side with respect to the boundary line, the control unit further compares the current cooling air temperature with a preset first threshold value to determine the current cooling air. When the temperature of the gas turbine is equal to or higher than the first threshold value, the amount of moisture supplied by the moisture supply means is increased from the current amount of moisture, and the air generating device for cooling a gas turbine is characterized in that:
請求項2または請求項3に記載のガスタービン用冷却用空気生成装置において、
前記水分供給手段で水分を供給する上流側または下流側で前記圧縮空気との間で熱交換を行うことにより該圧縮空気を冷却する冷却手段とを備え、
前記制御部は、前記測定点が前記境界線に対して飽和側である場合に、さらに、現在の冷却用空気の温度と予め設定された第二の閾値とを比較して、現在の冷却用空気の温度が前記第二の閾値以上である場合には、前記冷却手段による熱交換量を増大させることを特徴とするガスタービン用冷却用空気生成装置。
In the gas turbine cooling air generation device according to claim 2 or 3,
Cooling means for cooling the compressed air by exchanging heat with the compressed air on the upstream side or downstream side for supplying moisture by the moisture supply means,
When the measurement point is on the saturation side with respect to the boundary line, the control unit further compares the current cooling air temperature with a preset second threshold value, When the temperature of air is more than said 2nd threshold value, the amount of heat exchange by the said cooling means is increased, The cooling air generation apparatus for gas turbines characterized by the above-mentioned.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のガスタービン用冷却用空気生成装置と、
前記ガスタービンとを備えることを特徴とするガスタービンプラント。
An air generator for cooling a gas turbine according to any one of claims 1 to 4,
A gas turbine plant comprising the gas turbine.
既設である前記ガスタービンに対して前記ガスタービン用冷却用空気生成装置を追設することで請求項5に記載のガスタービンプラントを構築することを特徴とする既設ガスタービンプラントの再構築方法。   The reconstructing method for an existing gas turbine plant, wherein the gas turbine plant according to claim 5 is constructed by additionally installing the gas turbine cooling air generation device with respect to the existing gas turbine. 圧縮機で生成される圧縮空気の一部を冷却して、ガスタービン内の高温部を冷却するための冷却用空気を生成するガスタービン用冷却用空気生成方法であって、
前記圧縮機で生成される圧縮空気の一部に水分を供給して冷却用空気を生成する水分供給工程と、
現在の前記冷却用空気の温度を取得する温度情報取得工程と、
現在の前記冷却用空気の水蒸気分圧を取得する圧力情報取得工程と、
前記温度情報取得工程で取得した温度、及び前記圧力情報取得工程で取得した水蒸気分圧に基づいて、前記水分供給工程で供給する水分量を決定する水分量決定工程とを備えること特徴とするガスタービン用冷却用空気生成方法。
A cooling method for generating air for a gas turbine that cools a part of compressed air generated by a compressor and generates cooling air for cooling a high temperature portion in the gas turbine,
A moisture supply step of supplying moisture to a part of the compressed air generated by the compressor to generate cooling air;
A temperature information acquisition step of acquiring a current temperature of the cooling air;
A pressure information acquisition step of acquiring a water vapor partial pressure of the current cooling air;
A gas amount determination step for determining a water amount to be supplied in the water supply step based on the temperature acquired in the temperature information acquisition step and the water vapor partial pressure acquired in the pressure information acquisition step. A method for generating air for cooling a turbine.
請求項7に記載のガスタービン用冷却用空気生成方法において、
前記水分量決定工程で、予め設定され、飽和水蒸気曲線を所定量オフセットして得られる圧力と温度との関係を示す境界線を参照して、該境界線に対して、現在の冷却用空気の温度及び水蒸気分圧で構成された測定点が飽和側にある場合には、前記水分供給工程で供給する水分量を現在の水分量から減少させることを特徴とするガスタービン用冷却用空気生成方法。
In the gas turbine cooling air generation method according to claim 7,
With reference to a boundary line that is set in advance in the water content determination step and indicates a relationship between pressure and temperature obtained by offsetting the saturated water vapor curve by a predetermined amount, the current cooling air is referred to the boundary line. A cooling air generation method for a gas turbine, characterized in that when the measurement point constituted by temperature and water vapor partial pressure is on the saturation side, the amount of water supplied in the water supply step is reduced from the current amount of water. .
請求項8に記載のガスタービン用冷却用空気生成方法において、
前記水分量決定工程で、前
記測定点が前記境界線に対して飽和側でない場合に、さらに、現在の冷却用空気の温度と予め設定された第一の閾値とを比較して、現在の冷却用空気の温度が前記第一の閾値以上である場合には、前記水分供給工程で供給する水分量を現在の水分量から増大させることを特徴とするガスタービン用冷却用空気生成方法。
The method for generating cooling air for a gas turbine according to claim 8,
In the moisture content determination step, when the measurement point is not saturated with respect to the boundary line, the current cooling air temperature is compared with a preset first threshold value to When the temperature of the working air is equal to or higher than the first threshold, the amount of moisture supplied in the moisture supplying step is increased from the current amount of moisture, and the method for generating air for cooling a gas turbine is characterized in that:
請求項8または請求項9に記載のガスタービン用冷却用空気生成装置において、
前記水分供給工程で水分を供給する前または後に前記圧縮空気との間で熱交換を行うことにより該圧縮空気を冷却する熱交換冷却工程を備え、
前記水分量決定工程で、前記測定点が前記境界線に対して飽和側である場合に、さらに、現在の冷却用空気の温度と予め設定された第二の閾値とを比較して、現在の冷却用空気の温度が前記第二の閾値以上である場合には、前記熱交換冷却工程での熱交換量を増大させることを特徴とするガスタービン用冷却用空気生成方法。
In the gas turbine cooling air generation device according to claim 8 or 9,
A heat exchange cooling step for cooling the compressed air by performing heat exchange with the compressed air before or after supplying moisture in the moisture supplying step,
In the moisture content determination step, when the measurement point is on the saturation side with respect to the boundary line, the current cooling air temperature is compared with a preset second threshold value, When the temperature of the cooling air is equal to or higher than the second threshold value, the amount of heat exchange in the heat exchange cooling step is increased.
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JP2005105908A (en) * 2003-09-30 2005-04-21 Hitachi Ltd Gas turbine facility

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