JP2015059553A - Gas turbine intake air cooling device and gas turbine intake air cooling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービンを回転させるために吸気口から吸気ダクトを介して圧縮機へ吸い込まれる空気に冷却液を噴霧し、当該空気を冷却するガスタービン吸気冷却装置およびガスタービン吸気冷却方法に関する。 The present invention relates to a gas turbine intake air cooling apparatus and a gas turbine intake air cooling method for spraying a cooling liquid onto air sucked into a compressor from an intake port via an intake duct in order to rotate the gas turbine, and cooling the air.
例えば火力発電等に用いられるガスタービンは、空気を吸い込み、吸い込んだ空気を圧縮機で圧縮し、これを燃焼器に供給し、一方、燃焼器に燃料を吹き付けて燃料を燃焼させ、これにより発生する高温高圧の燃焼ガスによりタービンを回転させる機関である。 For example, a gas turbine used for thermal power generation, etc. sucks air, compresses the sucked air with a compressor, supplies this to the combustor, and blows fuel into the combustor to burn the fuel, thereby generating This is an engine that rotates a turbine with high-temperature and high-pressure combustion gas.
気温が上昇すると、吸い込み空気の密度が低下し、吸い込み空気量が減る。ガスタービンの制御においては、空気量と燃料量との比率が一定となるように投入燃料量が調整されるため、吸い込み空気量が減ると、投入燃料量が減り、その結果、ガスタービンの出力が低下する。 As the temperature rises, the density of the intake air decreases and the amount of intake air decreases. In the control of the gas turbine, the input fuel amount is adjusted so that the ratio between the air amount and the fuel amount becomes constant. Therefore, when the intake air amount decreases, the input fuel amount decreases, and as a result, the output of the gas turbine Decreases.
このような気温の上昇によるガスタービンの出力低下を抑制するために、吸い込み空気に、純水等の冷却液を噴霧し、気化による蒸発潜熱で吸い込み空気の温度を下げる技術が知られている(特許文献1参照)。 In order to suppress the decrease in the output of the gas turbine due to such an increase in temperature, a technique is known in which a cooling liquid such as pure water is sprayed on the intake air and the temperature of the intake air is lowered by the latent heat of vaporization caused by vaporization ( Patent Document 1).
ところで、吸い込み空気に冷却液を噴霧する場合、冷却液を噴霧する位置よりも下流側に設けられたフィルタ等に吸い込み空気が到達する前に、当該吸い込み空気に含まれる冷却液を完全に気化させる必要がある。例えば、吸い込み空気がフィルタに到達する前に冷却液を完全に気化させることができないと、冷却液によりフィルタが湿ってしまい、フィルタが閉塞気味になることがある。フィルタが閉塞気味になると、ガスタービンへの空気取り込み経路の断面積が減少することにより、ガスタービンの出力が低下する。また、フィルタの交換が必要になる場合もある。 By the way, when spraying the coolant on the suction air, the coolant contained in the suction air is completely vaporized before the suction air reaches the filter or the like provided downstream of the position where the coolant is sprayed. There is a need. For example, if the cooling liquid cannot be completely vaporized before the intake air reaches the filter, the cooling liquid may wet the filter, and the filter may become clogged. When the filter becomes obstructive, the cross-sectional area of the air intake path to the gas turbine decreases, and the output of the gas turbine decreases. Also, the filter may need to be replaced.
冷却液の気化量は天候等によって変化する。このため、天候が変化する環境下において、吸い込み空気の温度を下げるといった効果を確保しつつ、冷却液を完全に気化させることは容易でない。 The amount of vaporization of the coolant varies depending on the weather. For this reason, it is not easy to completely evaporate the coolant while ensuring the effect of lowering the temperature of the intake air in an environment where the weather changes.
この点、上記特許文献1には、外気温度および外気湿度に基づき、冷却液の噴霧量を減少させることで冷却液を吸気ダクト内で十分に蒸発させる技術が記載されている。 In this regard, Patent Document 1 describes a technique for sufficiently evaporating the cooling liquid in the intake duct by reducing the spray amount of the cooling liquid based on the outside air temperature and the outside air humidity.
しかしながら、例えばガスタービンが大型である場合には、吸気口近傍または吸気ダクト内に多数のノズルが設けられており、このような場合には、各ノズルからの冷却液の噴霧量を高精度に制御することは困難である。それゆえ、上記特許文献1では、天候が変化する環境下において、吸い込み空気の温度を下げつつ、冷却液を完全に気化させることが実際上困難な場合がある。 However, for example, when the gas turbine is large, a large number of nozzles are provided in the vicinity of the intake port or in the intake duct. In such a case, the spray amount of the coolant from each nozzle can be set with high accuracy. It is difficult to control. Therefore, in the above-mentioned Patent Document 1, it may be actually difficult to completely evaporate the coolant while lowering the temperature of the intake air in an environment where the weather changes.
本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、天候等が変化する環境下において、吸い込み空気の温度を下げつつ、冷却液を完全に気化させることができるガスタービン吸気冷却装置およびガスタービン吸気冷却方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of, for example, the above-described problems, and an object of the present invention is to completely evaporate the coolant while lowering the temperature of the intake air in an environment where the weather or the like changes. An object of the present invention is to provide a gas turbine intake air cooling device and a gas turbine intake air cooling method.
上記課題を解決するために、本発明の第1のガスタービン吸気冷却装置は、ガスタービンを回転させるために吸気口から吸気ダクトを介して圧縮機へ吸い込まれる空気に冷却液を噴霧することにより当該空気を冷却するガスタービン吸気冷却装置であって、前記冷却液を貯留する貯留部と、前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内に配置され、前記空気に前記冷却液を噴霧する噴霧部と、前記冷却液を前記貯留部から前記噴霧部へ供給する供給部と、前記冷却液を加熱する加熱部と、前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内の湿度が100%未満の所定の値以下となるように前記加熱部による前記冷却液の加熱を制御する制御部とを備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a first gas turbine intake air cooling device of the present invention sprays a coolant onto air sucked from an intake port into an air compressor through an intake duct in order to rotate the gas turbine. A gas turbine intake air cooling device that cools the air, a storage unit that stores the coolant, and a spray unit that is disposed in the vicinity of the intake port or in the intake duct, and sprays the coolant onto the air. The supply unit that supplies the coolant from the storage unit to the spray unit, the heating unit that heats the coolant, and the humidity in the vicinity of the intake port or in the intake duct is less than a predetermined value that is less than 100%. And a control unit that controls heating of the coolant by the heating unit.
また、本発明の第2のガスタービン吸気冷却装置は、上述した本発明の第1のガスタービン吸気冷却装置において、前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内の湿度を検出する湿度検出部を備え、前記制御部は、前記湿度検出部により検出された湿度に基づき、前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内の湿度が100%未満の所定の値以下となるように前記加熱部による前記冷却液の加熱を制御することを特徴とする。 Further, a second gas turbine intake air cooling device according to the present invention is the above-described first gas turbine intake air cooling device according to the present invention, further comprising a humidity detection unit that detects humidity in the vicinity of the intake port or in the intake duct. The control unit heats the coolant by the heating unit based on the humidity detected by the humidity detection unit so that the humidity in the vicinity of the intake port or in the intake duct is less than a predetermined value of less than 100%. It is characterized by controlling.
また、本発明の第3のガスタービン吸気冷却装置は、上述した本発明の第1のガスタービン吸気冷却装置において、前記冷却液の温度を検出する温度検出部と、前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内の湿度が100%未満の所定の値以下となる前記冷却液の基準温度が記憶された記憶部とを備え、前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度が前記記憶部に記憶された基準温度以上となるように前記加熱部による前記冷却液の加熱を制御することを特徴とする。 Further, a third gas turbine intake air cooling apparatus according to the present invention is the above-described first gas turbine intake air cooling apparatus according to the present invention, wherein a temperature detecting unit that detects the temperature of the coolant, and the vicinity of the intake port or the intake air A storage unit storing a reference temperature of the cooling liquid in which the humidity in the duct is equal to or less than a predetermined value of less than 100%, and the control unit is configured to store the temperature detected by the temperature detection unit in the storage unit. The heating of the coolant by the heating unit is controlled so as to be equal to or higher than the stored reference temperature.
また、本発明の第4のガスタービン吸気冷却装置は、上述した本発明の第1のガスタービン吸気冷却装置において、前記加熱部は、前記貯留部内に設けられた熱交換器と、前記熱交換器に蒸気または温水を供給する加熱源供給管路と、前記熱交換器から熱交換を終えた蒸気または温水を排出する排出管路とを備え、前記制御部は、前記排出管路の途中に設けられ、前記熱交換を終えた蒸気または温水の温度に応じ、当該蒸気または温水の排出を制御する温度調節式ドレントラップを備えていることを特徴とする。 The fourth gas turbine intake air cooling device of the present invention is the above-described first gas turbine intake air cooling device of the present invention, wherein the heating unit includes a heat exchanger provided in the storage unit and the heat exchange. A heating source supply line for supplying steam or hot water to the chamber, and a discharge line for discharging the steam or hot water after heat exchange from the heat exchanger, and the control unit is in the middle of the discharge line A temperature-adjustable drain trap is provided that controls the discharge of the steam or hot water according to the temperature of the steam or hot water that is provided and that has finished the heat exchange.
上記課題を解決するために、本発明のガスタービン吸気冷却方法は、ガスタービンを回転させるために吸気口から吸気ダクトを介して圧縮機へ吸い込まれる空気に冷却液を噴霧することにより当該空気を冷却するガスタービン吸気冷却方法であって、貯留部に貯留された前記冷却液を加熱する加熱ステップと、前記加熱ステップにおいて加熱された冷却液を、前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内に配置された噴霧部へ供給する供給ステップと、前記供給ステップにおいて供給された冷却液を前記噴霧部から前記空気に噴霧する噴霧ステップとを備え、前記加熱ステップでは、前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内の湿度が100%未満の所定の値以下となるように前記冷却液を加熱することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the gas turbine intake air cooling method of the present invention sprays a coolant onto the air sucked into the compressor from the intake port via the intake duct in order to rotate the gas turbine. A gas turbine intake air cooling method for cooling, comprising: a heating step for heating the coolant stored in a storage portion; and the coolant heated in the heating step is disposed in the vicinity of the intake port or in the intake duct. A supplying step for supplying to the spraying portion, and a spraying step for spraying the coolant supplied in the supplying step onto the air from the spraying portion. In the heating step, in the vicinity of the intake port or in the intake duct The cooling liquid is heated so that the humidity is not more than a predetermined value of less than 100%.
本発明によれば、天候等が変化する環境下において、吸い込み空気の温度を下げつつ、冷却液を完全に気化させることができる。 According to the present invention, it is possible to completely evaporate the coolant while lowering the temperature of the intake air in an environment where the weather changes.
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置が設けられたコンバインドサイクル発電プラントを示している。図1に示すコンバインドサイクル発電プラント1において、大気が吸気口2から吸い込まれ、吸気ダクト3内を通り、空気圧縮機5に供給される。吸気ダクト3内には例えば3つのフィルタ4が設けられている。吸気口2から吸い込まれた大気、すなわち吸い込み空気は、空気圧縮機5へ供給される間、これらのフィルタ4を通過する。これにより、吸い込み空気に含まれる塵埃等の不純物が取り除かれる。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a combined cycle power plant provided with a gas turbine intake air cooling device according to a first embodiment of the present invention. In the combined cycle power plant 1 shown in FIG. 1, the air is sucked from the
空気圧縮機5により圧縮された吸い込み空気と、液化天然ガス等の燃料が燃焼器6に供給されると、燃料が燃焼し、高温高圧の燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスによりガスタービン7が回転する。
When intake air compressed by the
排熱回収ボイラ8において、復水器10から供給された水がガスタービン7から排出された熱により加熱されることにより蒸気が発生し、この蒸気により蒸気タービン9が回転する。ガスタービン7および蒸気タービン9の回転動力が発電機11に与えられ、発電機11により電気エネルギーが生成される。
In the exhaust
また、コンバインドサイクル発電プラント1には、本発明の第1の実施形態であるガスタービン吸気冷却装置21が設けられている。ガスタービン吸気冷却装置21は、吸い込み空気に冷却液を噴霧することにより吸い込み空気を冷却する装置である。
Further, the combined cycle power plant 1 is provided with a gas turbine intake
図2はガスタービン吸気冷却装置21を示している。図2に示すように、ガスタービン吸気冷却装置21は、貯留部としての貯留タンク22と、供給部としての例えば2つのポンプ25と、噴霧部としてのノズル部31と、加熱部としての熱交換器41と、制御部としてのコントローラ46および加熱源制御弁44と、湿度検出部としての湿度検出器45とを備えている。
FIG. 2 shows the gas turbine intake
貯留タンク22は冷却液を貯留するタンクである。冷却液は例えば純水である。メタノール等のアルコールと純水との混合液を冷却液として用いてもよい。貯留タンク22には、通常、冷却液が常時貯留されている。また、貯留タンク22には、例えばフロート式の液面検出器23が設けられ、液面検出器23により貯留タンク22内の冷却液の量が検出されている。液面検出器23により貯留タンク22内の冷却液の量が所定の下限基準量を下回ったときには、補給水制御弁24が開制御され、外部から冷却液が貯留タンク22に補給される。また、貯留タンク22内の冷却液の量が所定の上限基準量に達したときには、補給水制御弁24が閉制御され、冷却液の貯留タンク22への補給が停止する。
The
各ポンプ25は、貯留タンク22に貯留された冷却液をノズル部31に供給する装置である。各ポンプ25が駆動すると、貯留タンク22に貯留された冷却液がポンプ配管26を介して各ポンプ25に吸い上げられ、供給配管27を介してノズル部31に供給される。ポンプ配管26および供給配管27の途中には調整弁28が設けられている。また、供給配管27にはリリーフ配管29が接続され、リリーフ配管29の途中にはリリーフ弁30が設けられている。
Each
ノズル部31は、吸い込み空気に冷却液を噴霧する装置である。ノズル部31はノズル管32と、ノズル管32に設けられた複数のノズル孔33とを備えている。供給配管27を介して供給された冷却液はノズル管32に流入し、各ノズル孔33から吸気口2に向けて噴霧(スプレイ)される。
The
ここで、図3は吸気口2およびノズル部31等が設けられた建造物34を示している。コンバインドサイクル発電プラント1は大型のガスタービン7を採用しているため、吸気口2の個数が多く、各吸気口2のサイズが大きい。ノズル部31は複数設けられ、吸気口2の前方であって、吸気口2の近傍に並設されている。また、各ノズル部31は、支持部35により建造物34に支持されており、支持部35によりノズル部31と吸気口2との間に所定の距離が確保されている。供給配管27の一部は、建造物34の内部または外面上を伸長し、各ノズル部31に接続されている。
Here, FIG. 3 shows a
図2において、熱交換器41は、貯留タンク22に貯留された冷却液を加熱する装置であり、貯留タンク22内に設けられている。熱交換器41としては、スパイラル式熱交換器等、周知の熱交換器を用いることができる。熱交換器41には、加熱源として蒸気が供給される。蒸気は排熱回収ボイラ8から供給することができる。熱交換器41の流入側には、蒸気を供給する加熱源供給配管42が接続され、熱交換器41の排出側には、熱交換を終えた蒸気を排出する排出配管43が接続されている。また、加熱源供給配管42の途中には加熱源制御弁44が設けられている。
In FIG. 2, the
湿度検出器45は、吸気口2の近傍において吸い込み空気の湿度を検出する装置である。湿度検出器45は吸気口2の近傍に設けられている。湿度検出器45としては周知の湿度センサを用いることができる。湿度検出器45は、例えば、検出した湿度を示す検出信号をコントローラ46に出力する。
The humidity detector 45 is a device that detects the humidity of the intake air in the vicinity of the
コントローラ46は、湿度検出器45により検出された吸い込み空気の湿度に基づき、加熱源制御弁44の開閉を制御する装置であり、例えばマイクロコンピュータにより構成されている。コントローラ46の入力端子には、湿度検出器45から出力される検出信号が入力され、コントローラ46の出力端子からは、加熱源制御弁44に向け、加熱源制御弁44の開弁・閉弁を制御する制御信号が出力される。コントローラ46は、吸い込み空気の湿度が100%未満である状態を維持するように冷却液の加熱を制御する。具体的には、コントローラ46は、吸い込み空気の湿度が100%よりも低い所定の値、例えば99%以下である間、加熱源制御弁44を閉じ、吸い込み空気の湿度が99%を上回ったとき、加熱源制御弁44を開く。また、コントローラ46は、例えば貯留タンク22の近傍に設けられた制御盤(図示せず)の内部に設けられている。
The
また、図示しないが、ガスタービン吸気冷却装置21は、吸気口2の付近の気温を測定する温度計と、温度計により測定された気温が所定の要冷却温度以上となったときに各ポンプ25を駆動させて冷却液の噴霧を行い、上記気温が上記要冷却温度を下回ったときに各ポンプ25を停止させて冷却液の噴霧を停止させる制御装置とを備えている。
Although not shown, the gas turbine intake
このような構成を有するガスタービン吸気冷却装置21の動作は例えば次の通りである。
The operation of the gas turbine intake
すなわち、コンバインドサイクル発電プラント1の稼動中のある時点において、貯留タンク22内に十分な量の冷却液が貯留されているため補給水制御弁24が閉じており、吸気口2付近の気温が要冷却温度を下回っているため各ポンプ25が停止しており、また、加熱源制御弁44が閉じ、蒸気が熱交換器41に供給されていない状態であるとする。
That is, at a certain point during the operation of the combined cycle power plant 1, since a sufficient amount of coolant is stored in the
その後、天候が変化し、気温が上昇し、吸気口2付近の気温が要冷却温度以上となると、各ポンプ25が駆動を開始する。これにより、貯留タンク22に貯留された冷却液がノズル部31に供給され、各ノズル孔33から吸気口2に向けて冷却液が噴霧される。このような冷却液の噴霧により、吸い込み空気の温度が低下していく。
Thereafter, when the weather changes, the air temperature rises, and the air temperature in the vicinity of the
冷却液の噴霧が継続することにより、貯留タンク22内の冷却液の量が下限基準量を下回ったときには、補給水制御弁24が開き、外部から冷却液が貯留タンク22に補給される。冷却液の補給により、貯留タンク22内の冷却液の量が上限基準量に達したときには、補給水制御弁24が閉じ、冷却液の貯留タンク22への補給が停止する。
By continuing the spray of the coolant, when the amount of the coolant in the
また、冷却液の噴霧中、大気の湿度が低く、吸気口2近傍における吸い込み空気の湿度が99%以下を維持している間、加熱源制御弁44は閉じた状態を維持するので、貯留タンク22内に貯留された冷却液は加熱されない。このような状態であっても、大気の湿度が低いので、ノズル部31から噴霧された冷却液はフィルタ4に到達する前に完全に気化する。
During spraying of the cooling liquid, the heating
天候の変化等により大気の湿度が上昇してくると、ノズル部31から噴霧される冷却液が気化しにくくなっていく。そして、大気の湿度が上昇を続け、吸気口2近傍において吸い込み空気の湿度が99%を上回ったときには、ノズル部31から噴霧された冷却液がフィルタ4に到達する前に完全に気化しない可能性が出てくる。吸気口2近傍において吸い込み空気の湿度が99%を上回ったとき、この旨を湿度検出器45が検出し、この旨を示す検出信号をコントローラ46に出力する。これに応じ、コントローラ46は加熱源制御弁44を開弁する制御信号を加熱源制御弁44に出力し、加熱源制御弁44を開く。これにより、蒸気が熱交換器41に供給され、貯留タンク22内に貯留された冷却液が加熱され、冷却液の温度が上昇する。
When the humidity of the atmosphere increases due to changes in the weather or the like, the coolant sprayed from the
貯留タンク22内の冷却液の温度が上昇すると、ノズル部31から吸気口2に噴霧される冷却液の温度も上昇する。ノズル部31から噴霧される冷却液の温度が高くなると、冷却液の気化が促進し、冷却液が気化し易くなる。これにより、ノズル部31から噴霧された冷却液がフィルタ4に到達する前に完全に気化するようになる。
When the temperature of the coolant in the
吸気口2近傍において吸い込み空気の湿度が99%以下となったとき、この旨を湿度検出器45が検出し、この旨を示す検出信号をコントローラ46に出力する。これに応じ、コントローラ46は加熱源制御弁44を閉弁する制御信号を加熱源制御弁44に出力し、加熱源制御弁44を閉じる。これにより、蒸気の熱交換器41への供給が停止し、冷却液の加熱が停止する。
When the humidity of the intake air near the
また、気温が低下し、吸気口2付近の気温が要冷却温度未満になると、各ポンプ25が駆動を停止する。これにより、冷却液の噴霧が停止する。
Further, when the air temperature decreases and the air temperature in the vicinity of the
以上、本発明の第1の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置21によれば、天候等が変化し、大気の湿度が変化する環境下においても、冷却液の噴霧によって吸い込み空気の温度を下げつつ、冷却液の加熱によって噴霧後の冷却液を完全に気化させることができる。したがって、吸い込み空気に噴霧された冷却液が気化せずにフィルタ4に到達することを防ぐことができ、フィルタ4が湿り、フィルタ4が閉塞気味になることを防止することができる。
As described above, according to the gas turbine intake
(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置を示している。なお、図4において、本発明の第1の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置21と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図4に示すように、本発明の第2の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置51の特徴は、吸い込み空気の湿度を検出する湿度検出器に替え、冷却液の温度を検出する温度検出部としての温度検出器52を設け、冷却液の温度に基づいて冷却液の加熱を制御する点にある。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows a gas turbine intake air cooling device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those of the gas turbine intake
すなわち、ガスタービン吸気冷却装置51は、冷却液の温度を検出する温度検出器52を備えている。温度検出器52は貯留タンク22内に設けられ、貯留タンク22内に貯留された冷却液の温度を検出する。また、コントローラ53に設けられた記憶部54には、吸気口2の近傍の湿度が100%未満である状態を維持することができる冷却液の基準温度を示す値、具体的には、吸気口2の近傍の湿度が100%未満の所定の値(例えば99%)以下となる冷却液の基準温度を示す値が記憶されている。当該冷却液の基準温度を定める方法は、あらゆる天候の下で、吸気口2の近傍の湿度が例えば99%以下となる冷却液の温度を、ある程度の期間、ガスタービン吸気冷却装置を実際に試運転することにより定める方法でもよいし、このような冷却液の温度をシミュレーションにより定める方法でもよい。
That is, the gas turbine intake
コントローラ53は、温度検出器52により検出された冷却液の温度が、記憶部54に記憶された冷却液の基準温度以上となるように冷却液の加熱を制御する。コントローラ53による冷却液の加熱の制御方法は、第1の実施形態で採用した制御方法と同様である。すなわち、加熱源制御弁44を開閉させて蒸気の熱交換器41への供給・停止を切り換えることにより、冷却液の加熱を制御する。
The
このような構成を有するガスタービン吸気冷却装置51によっても、天候等が変化する環境下において、冷却液の噴霧によって吸い込み空気の温度を下げつつ、冷却液の加熱によって噴霧後の冷却液を完全に気化させることができる。
Also in the gas turbine intake
また、ガスタービン吸気冷却装置51において、複数種類の天候にそれぞれ対応する複数の基準温度を記憶部54に記憶し、コントローラ53に天候情報を入力し、コントローラ53に、入力された天候情報に対応する基準温度を選択させ、当該選択された基準温度を用いて冷却液の加熱を制御させるようにしてもよい。
In the gas turbine intake
(第3の実施形態)
図5は本発明の第3の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置を示している。なお、図5において、本発明の第1の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置21と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図5に示すように、本発明の第3の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置61の特徴は、温度調節式ドレントラップ62により、冷却液の温度に応じて熱交換器41からの蒸気の排出を制御し、これにより、冷却液の加熱制御を実現した点にある。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows a gas turbine intake air cooling device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in the gas turbine intake
すなわち、ガスタービン吸気冷却装置61は、冷却液の温度に基づいて冷却液の加熱を制御する点については第2の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置51と同様であるが、ガスタービン吸気冷却装置51と異なり、専用の温度検出器もコントローラも備えていない。その代わりに、ガスタービン吸気冷却装置61には、熱交換器41に接続された排出配管43の途中に、温度調節式ドレントラップ62が設けられている。
That is, the gas turbine intake
温度調節式ドレントラップ62は、感温体であるバイメタルを有し、所定の設定温度を下回ったときにドレンを排出する機能を有する周知の装置である。上記設定温度は、バイメタルの押し込み量により定めることができる。
The temperature control
本実施形態においては、吸気口2の近傍の湿度が100%未満の所定の値(例えば99%)以下となる冷却液の基準温度以下となったときに、熱交換を終えた蒸気(これがドレンに当たる)を、熱交換器41から温度調節式ドレントラップ62を介して排出させる。温度調節式ドレントラップ62の設定温度には、吸気口2の近傍の湿度が100%未満の所定の値以下となる冷却液の基準温度を設定する。また、この基準温度は、第2の実施形態において採用した方法と同じ方法で定める。
In the present embodiment, when the humidity in the vicinity of the
このような構成を有するガスタービン吸気冷却装置61によっても、天候等が変化する環境下において、冷却液の噴霧によって吸い込み空気の温度を下げつつ、冷却液の加熱によって噴霧後の冷却液を完全に気化させることができる。もっとも、ガスタービン吸気冷却装置61は、温度調節式ドレントラップ62により冷却液の加熱制御を行うため、ガスタービン吸気冷却装置61における冷却液の加熱制御の精度は、第1の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置21または第2の実施形態によるガスタービン吸気冷却装置51における冷却液の加熱制御の精度と比較すると低い。しかし、ガスタービン吸気冷却装置61によれば、温度調節式ドレントラップ62により冷却液の加熱制御を行うため、冷却液の加熱制御を簡易に実現することができ、例えば、既存のガスタービン吸気冷却装置に、制御弁やコントローラを追加することが困難な場合でも、冷却液の加熱制御を実現することができる。
Also in the gas turbine intake
なお、上記各実施形態では、熱交換器41に蒸気を供給することにより冷却液を加熱する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。熱交換器41に高温の温水を供給することにより冷却液を加熱してもよい。この場合、高温の温水を排熱回収ボイラ8から供給することができる。また、太陽光エネルギーを用いた温水器により生成された温水を熱交換器41に供給してもよい。また、蒸気や高温の温水を貯留タンク22内に貯留された冷却液に直接混合することにより冷却液を加熱することも可能である。また、冷却液を電気エネルギーを用いて加熱してもよく、例えば、冷却液を電気ヒータにより加熱してもよい。また、これら種々の加熱手段を組み合わせ、または切り替えることにより冷却液を加熱するようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the case where the coolant is heated by supplying steam to the
また、上記各実施形態では、ノズル部31を吸気ダクト3の外であって吸気口2の近傍に配置する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。ノズル部を吸気ダクト3内に配置してもよい。また、上記第1の実施形態においては、湿度検出器45を吸気ダクト3内に配置してもよい。
Moreover, in each said embodiment, although the case where the
また、本発明は複数のガスタービンを備えた多軸の発電プラントにも適用することができる。また、本発明はコンバインドサイクル発電プラントに限らず、ガスタービンのみで発電を行う発電プラントや、ガスタービンと蒸気タービン以外の他の回転運動エネルギー生成手段とを組み合わせた発電プラントにも適用することができる。 The present invention can also be applied to a multi-shaft power plant including a plurality of gas turbines. In addition, the present invention is not limited to a combined cycle power plant, and may be applied to a power plant that generates power using only a gas turbine, or a power plant that combines a gas turbine and other rotational kinetic energy generating means other than a steam turbine. it can.
また、上記第1の実施形態では、吸い込み空気の湿度が100%未満である状態を維持するために、吸い込み空気の湿度が99%を上回ったときに冷却液の加熱を開始する場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。吸い込み空気の湿度が99%よりも低い値(例えば90%以上かつ99%未満のいずれかの値)を上回ったときに冷却液の加熱を開始するようにしてもよい。このように、冷却液の加熱を開始する目標湿度を下げることにより、吸い込み空気の湿度を常時100%未満に一層確実に維持することができる。これにより、吸い込み空気に噴霧された冷却液が気化せずにフィルタ4に到達することを一層確実に防止することができる。また、冷却液の加熱を開始する目標湿度を下げることで、例えば熱交換器41や蒸気を熱交換器41に供給する装置の故障等のために冷却液の加熱ができない状態になった場合に、その時点から吸い込み空気の湿度が100%に達するまでに十分な時間を確保することができる。これにより、吸い込み空気の湿度が100%に達する前に、冷却液の噴霧を中止する措置を講じることが可能になる。例えば、吸い込み空気の湿度が目標湿度に達したにも拘わらず冷却液の温度が上昇しないことを検知し、この検知結果に基づいて冷却液の噴霧を自動的に停止する手段を追加することで、吸い込み空気の湿度が100%に達する前に冷却液の噴霧を確実に中止することができ、吸い込み空気に含まれる冷却液が気化せずにフィルタ4に到達することを確実に防止することができる。
Further, in the first embodiment, in order to maintain the state in which the humidity of the intake air is less than 100%, the case where heating of the coolant is started when the humidity of the intake air exceeds 99% is taken as an example. However, the present invention is not limited to this. The heating of the coolant may be started when the humidity of the intake air exceeds a value lower than 99% (for example, any value of 90% or more and less than 99%). Thus, by lowering the target humidity at which the cooling liquid starts to be heated, the humidity of the intake air can always be more reliably maintained below 100%. Thereby, it can prevent more reliably that the cooling fluid sprayed by the suction air reaches | attains the
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うガスタービン吸気冷却装置およびガスタービン吸気冷却方法もまた本発明の技術思想に含まれる。 Further, the present invention can be appropriately changed within a scope not departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and the gas turbine intake air cooling device and the gas turbine intake air cooling accompanying such a change can be made. The method is also included in the technical idea of the present invention.
1 コンバインドサイクル発電プラント
2 吸気口
3 吸気ダクト
4 フィルタ
5 空気圧縮機
6 燃焼器
7 ガスタービン
8 排熱回収ボイラ
9 蒸気タービン
10 復水器
11 発電機
21、51、61 ガスタービン吸気冷却装置
22 貯留タンク(貯留部)
23 液面検出器
24 補給水制御弁
25 ポンプ(供給部)
26 ポンプ配管
27 供給配管
28 調整弁
29 リリーフ配管
30 リリーフ弁
31 ノズル部(噴霧部)
32 ノズル管
33 ノズル孔
34 建造物
35 支持部
41 熱交換器(加熱部)
42 加熱源供給配管(加熱源供給管路)
43 排出配管(排出管路)
44 加熱源制御弁(制御部)
45 湿度検出器(湿度検出部)
46、53 コントローラ(制御部)
52 温度検出器(温度検出部)
54 記憶部
62 温度調節式ドレントラップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combined
23
26 Pump piping 27 Supply piping 28
32
42 Heating source supply piping (heating source supply pipeline)
43 Discharge piping (discharge conduit)
44 Heating source control valve (control unit)
45 Humidity detector (humidity detector)
46, 53 Controller (control unit)
52 Temperature detector (temperature detector)
54
Claims (5)
前記冷却液を貯留する貯留部と、
前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内に配置され、前記空気に前記冷却液を噴霧する噴霧部と、
前記冷却液を前記貯留部から前記噴霧部へ供給する供給部と、
前記冷却液を加熱する加熱部と、
前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内の湿度が100%未満の所定の値以下となるように前記加熱部による前記冷却液の加熱を制御する制御部とを備えていることを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。 A gas turbine intake air cooling device that cools the air by spraying a coolant onto the air that is sucked into the compressor from the air inlet through the air intake duct to rotate the gas turbine,
A reservoir for storing the coolant;
A spray unit that is disposed in the vicinity of the intake port or in the intake duct, and sprays the coolant onto the air;
A supply unit for supplying the coolant from the storage unit to the spray unit;
A heating unit for heating the coolant;
A gas turbine comprising: a control unit that controls heating of the coolant by the heating unit so that a humidity in the vicinity of the intake port or in the intake duct is less than a predetermined value of less than 100%. Intake cooling system.
前記制御部は、前記湿度検出部により検出された湿度に基づき、前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内の湿度が100%未満の所定の値以下となるように前記加熱部による前記冷却液の加熱を制御す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冷却装置。 A humidity detector for detecting the humidity in the vicinity of the intake port or in the intake duct;
The control unit heats the coolant by the heating unit based on the humidity detected by the humidity detection unit so that the humidity in the vicinity of the intake port or in the intake duct is less than a predetermined value of less than 100%. The gas turbine intake air cooling device according to claim 1, wherein the gas turbine intake air cooling device is controlled.
前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内の湿度が100%未満の所定の値以下となる前記冷却液の基準温度が記憶された記憶部とを備え、
前記制御部は、前記温度検出部により検出された温度が前記記憶部に記憶された基準温度以上となるように前記加熱部による前記冷却液の加熱を制御す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冷却装置。 A temperature detector for detecting the temperature of the coolant;
A storage unit storing a reference temperature of the cooling liquid in which the humidity in the vicinity of the intake port or in the intake duct is equal to or less than a predetermined value of less than 100%;
The said control part controls the heating of the said cooling fluid by the said heating part so that the temperature detected by the said temperature detection part may become more than the reference temperature memorize | stored in the said memory | storage part. The gas turbine intake air cooling device described.
前記貯留部内に設けられた熱交換器と、
前記熱交換器に蒸気または温水を供給する加熱源供給管路と、
前記熱交換器から熱交換を終えた蒸気または温水を排出する排出管路とを備え、
前記制御部は、
前記排出管路の途中に設けられ、前記熱交換を終えた蒸気または温水の温度に応じ、当該蒸気または温水の排出を制御する温度調節式ドレントラップを備えてい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冷却装置。 The heating unit is
A heat exchanger provided in the reservoir,
A heating source supply line for supplying steam or hot water to the heat exchanger;
A discharge pipe for discharging steam or hot water after heat exchange from the heat exchanger,
The controller is
2. A temperature-adjustable drain trap is provided in the middle of the discharge pipe and controls discharge of the steam or hot water according to the temperature of the steam or hot water after the heat exchange. The gas turbine intake air cooling device described in 1.
貯留部に貯留された前記冷却液を加熱する加熱ステップと、
前記加熱ステップにおいて加熱された冷却液を、前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内に配置された噴霧部へ供給する供給ステップと、
前記供給ステップにおいて供給された冷却液を前記噴霧部から前記空気に噴霧する噴霧ステップとを備え、
前記加熱ステップでは、前記吸気口近傍または前記吸気ダクト内の湿度が100%未満の所定の値以下となるように前記冷却液を加熱することを特徴とするガスタービン吸気冷却方法。 A gas turbine intake air cooling method that cools air by spraying a coolant onto air that is sucked from an intake port into an air compressor through an intake duct to rotate the gas turbine,
A heating step of heating the coolant stored in the storage unit;
A supply step of supplying the coolant heated in the heating step to a spray section disposed in the vicinity of the intake port or in the intake duct;
A spraying step of spraying the coolant supplied in the supplying step onto the air from the spraying unit,
In the heating step, the cooling liquid is heated so that the humidity in the vicinity of the intake port or in the intake duct is equal to or lower than a predetermined value of less than 100%.
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JP2013195452A JP2015059553A (en) | 2013-09-20 | 2013-09-20 | Gas turbine intake air cooling device and gas turbine intake air cooling method |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107218132A (en) * | 2016-04-17 | 2017-09-29 | 黄友锋 | Intelligent grid electric load energy storage dispatching method |
JP2018524508A (en) * | 2015-06-24 | 2018-08-30 | エーエーエフ・リミテッド | How to operate the intake system |
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2013
- 2013-09-20 JP JP2013195452A patent/JP2015059553A/en active Pending
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