JP2012233449A - ガスタービン用吸気フィルタ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスタービン設備の吸気系統に配置されるガスタービン用吸気フィルタ装置1であって、吸気系統の気流方向に複数段配置され、各段が一または複数のろ材層から形成されるフィルタ2、3を備え、複数段のフィルタ2、3を形成する全てのろ材層のうち最下流側のろ材層32は、この上流側のろ材層31より高い粒子捕集率を有し、且つ最下流側のろ材層32の粒子捕集率は、粒径が0.3μmの粒子に対して95%以上99%以下である。
【選択図】 図1
Description
そこで、圧縮機の入口側に設けられる吸気室に、圧縮機に吸い込まれる吸気中の粉塵を除去する吸気フィルタ装置が収容されている。
また、高性能フィルタとして、0.3μmの粒子に対して95%以上の粒子捕集率を有する準HEPAフィルタも広く一般に流通している。例えば、特許文献2(特開2010−255612号公報)には、この準HEPAフィルタをガスタービン用吸気フィルタ装置に用いる構成が開示されている。具体的には、2次フィルタとして準HEPAフィルタを設け、その下流側の3次フィルタとしてHEPAフィルタやULPAフィルタを設けた構成が記載されている。
また、特許文献2等で用いられているHEPAフィルタは高価であり、この上頻繁にフィルタ交換をする必要が生じるため、吸気フィルタ装置のランニングコストが嵩むこととなる。
さらに、HEPAフィルタは圧損が大きく、一方ガスタービン設備は大量の圧縮空気を必要とするため、吸気室が大型化してしまうという問題もあった。また、0.001μm〜0.1μm程度の粒子径を有する僅かな量の粉塵の存在は、IC回路を生産するクリーンルームのような浄化空間を形成するためには有用であるが、ガスタービン用吸気フィルタ装置の翼の汚れによる圧縮効率低下には殆ど影響を及ぼさないため、HEPAフィルタは無用にコスト増加を招くものであった。
また、最下流側のろ材層は、粒径が0.3μmの粒子に対して95%以上99%以下の粒子捕集率を有しているため、ガスタービンの大幅な出力低下を招かない程度の粉塵捕集率を維持しつつ、フィルタの交換寿命を長くすることが可能となる。ここで、最下流側のろ材層の粒子捕集率が95%未満であると、フィルタをすり抜けた粉塵が圧縮機の翼に付着し易くなり圧縮効率が低下し、ガスタービンの出力低下が顕著となる。一方、最下流側のろ材層の粒子捕集率が99%を超えると、フィルタが目詰まりし易くなりフィルタ交換寿命が短くなってしまう。したがって、最下流側のろ材層が上記した範囲の粒子捕集率を有することで、ガスタービンの出力を維持しつつフィルタ交換寿命を長くすることが可能となるものである。特に、フィルタ交換寿命が定期検査期間より長くなることで、ガスタービン設備の運転効率を向上させることができる。
さらに、最下流側のろ材層は、HEPAフィルタを用いる場合に比べて安価であるため、吸気フィルタ装置のコストを従来より削減することが可能となる。なお、最下流側のろ材層としては、準HEPAフィルタを用いることが好適である。
また、最下流側のろ材層は、粒径が0.3μmの粒子に対して95%以上99%以下の粒子捕集率を有しているため、ガスタービンの大幅な出力低下を招かない程度の粉塵捕集率を維持しつつ、フィルタの交換寿命を長くすることが可能となる。ここで、第2ろ材層の粒子捕集率が95%未満であると、フィルタをすり抜けた粉塵が圧縮機動翼に付着し易くなり圧縮効率が低下し、ガスタービンの出力低下が顕著となる。一方、第2ろ材層の粒子捕集率が99%を超えると、フィルタが目詰まりし易くなりフィルタ交換寿命が短くなってしまう。したがって、第2ろ材層が上記した範囲の粒子捕集率を有することで、ガスタービンの出力を維持しつつフィルタ交換寿命を長くすることが可能となるものである。特に、フィルタ交換寿命が定期検査期間より長くなることで、ガスタービン設備の運転効率を向上させることができる。
さらに、この第2ろ材層は、HEPAフィルタを用いる場合に比べて安価であるため、吸気フィルタ装置のコストを従来より削減することが可能となる。
図1および図2を参照して、本発明の実施形態に係る吸気フィルタ装置の構成を説明する。ここで、図1は本発明の実施形態に係る吸気フィルタ装置の概略構成図で、図2は図1に示した最終段フィルタの概略構成図である。
これらのフィルタ2、3は、不図示のフィルタ枠内に収容された状態で接着剤等によりフィルタ枠に固定されて、このフィルタ枠ごと吸気室12の内壁に取り付けられる。このとき、これらのフィルタ2、3の収容形態は、セパレータ式であってもよいし、ミニプリーツ式であってもよい。
また、第1ろ材層31は主成分がポリエステル繊維であり、第2ろ材層32は主成分がガラス繊維であり、且つ第1ろ材層31のポリエステル繊維は第2ろ材層32のガラス繊維よりも平均繊維径が大きいことが好ましい。
図6は運転時間に対するフィルタ差圧の変化を示す図である。図中、実線は本実施形態に係る吸気フィルタ装置の寿命曲線を示し、破線は比較例として複合HEPAフィルタを使用した吸気フィルタ装置の寿命曲線を示す。同図に示すように、比較例の寿命曲線においては、運転時間が5000時間に達しないうちにフィルタ差圧が設定フィルタ差圧に到達してしまう。これに対して本実施形態の寿命曲線においては、運転時間が10000時間程度でフィルタ差圧が設定フィルタ差圧に到達し、一般的な定期検査期間である1年を超える。したがって、定期検査時期までフィルタ交換を行なわずに済み、発電効率を高く維持することが可能となる。
また、第2ろ材層32は、粒径が0.3μmの粒子に対して95%以上99%以下の粒子捕集率を有しているため、ガスタービンの大幅な出力低下を招かない程度の粉塵捕集率を維持しつつ、フィルタの交換寿命を長くすることが可能となる。
さらに、この第2ろ材層32は、HEPAフィルタを用いる場合に比べて安価であるため、吸気フィルタ装置のコストを従来より削減することが可能となる。
この吸気フィルタ装置1’は、1次フィルタであるプレフィルタ2’と、第1ろ材層31’からなる2次フィルタ4と、第2ろ材層32’からなる3次フィルタ5とを有し、各フィルタがそれぞれ整流路7、8を介在して離間して配置されいる。ここで、プレフィルタ2’、第1ろ材層31’および第2ろ材層32’は、図1に示したプレフィルタ2、第1ろ材層31および第2ろ材層32と同様の構成を有する。
このように、第1ろ材層31’と第2ろ材層32’とが、整流路8を介在して離間して配置されていることにより、第2ろ材層32’に導入される吸気が整流されて均一化されるため部分的な目詰まりを防止できる。
2、2’ プレフィルタ
3、3’ 最終段フィルタ
4 2次フィルタ
5 3次フィルタ
6、7、8 整流路
11 吸気ダクト
12 吸気室
31、31’ 第1ろ材層
32、32’ 第2ろ材層
33 中間層
Claims (6)
- ガスタービン設備の吸気系統に配置されるガスタービン用吸気フィルタ装置であって、
前記吸気系統の気流方向に複数段配置され、各段が一または複数のろ材層から形成されるフィルタを備え、
前記複数段のフィルタを形成する全てのろ材層のうち最下流側のろ材層は、この上流側のろ材層より高い粒子捕集率を有し、且つ前記最下流側のろ材層の粒子捕集率は、粒径が0.3μmの粒子に対して95%以上99%以下であることを特徴とするガスタービン用吸気フィルタ装置。 - 前記最下流側のろ材層は、粒径が0.3μmの粒子に対して97%以上98%以下の粒子捕集率を有することを特徴とする請求項1に記載のガスタービン用吸気フィルタ装置。
- 前記上流側のろ材層のうち前記最下流側のろ材層に隣り合うろ材層は、粒径が0.3μmの粒子に対して40%以上50%以下の粒子捕集率を有することを特徴とする請求項1に記載のガスタービン用吸気フィルタ装置。
- 前記最下流側のろ材層と前記隣り合うろ材層とは、これらの粒子捕集率の中間の粒子捕集率を有する中間層を介して一体化されて最終段フィルタを形成していることを特徴とする請求項3に記載のガスタービン用吸気フィルタ装置。
- 前記最終段フィルタは、湿式抄紙法で製造される前記最下流側のろ材層と前記隣り合うろ材層とを半乾きの状態で一体化し、これを乾燥させることにより製造されることを特徴とする請求項4に記載のガスタービン用吸気フィルタ装置。
- 前記最下流側のろ材層の主成分がガラス繊維であり、前記隣り合うろ材層の主成分が前記ガラス繊維より平均繊維径の大きいポリエステル繊維であることを特徴とする請求項4に記載のガスタービン用吸気フィルタ装置。
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