JP2015190452A - フィルタ管理装置及び吸気ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】効率よくフィルタに係る負荷を低減することができる。
【解決手段】吸気ダクトに設置されたフィルタを監視するフィルタ管理装置であって、フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる加熱手段と、フィルタの上流側の空気の湿度を検出する湿度検出部と、フィルタの上流側の空気の温度を検出する上流側温度検出部及びフィルタの下流側の空気の温度を検出する下流側温度検出部の少なくとも１つを有し、上流側温度検出部で検出した温度及び下流側温度検出部で検出した温度の少なくとも１つと、湿度検出部で検出した湿度と、に基づいて加熱手段を制御する制御装置と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ダクト本体に設置されたフィルタを監視するフィルタ管理装置及びこれを有する吸気ダクトに関するものである。

吸気ダクトと吸気ダクトに接続された圧縮機を有し、吸気ダクトで吸気した空気を圧縮機で圧縮して供給する圧縮空気供給装置は、種々の装置、システムに用いられる。例えば、一般的なガスタービンは、吸気ダクトが接続された圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。ガスタービンは、吸気ダクトから取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガス（作動流体）を得て、この燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。また、空気圧縮装置は、紛体を空気搬送するシステムや、圧縮空気が必要な化学プラント等にも用いられる。

このような、圧縮空気供給装置で使用される吸気ダクトは、空気中の塵芥を捕集するためのフィルタがダクト本体に設けられている。ダクト本体に設けられたフィルタは、流れる空気の湿度が高くなると、フィルタの上流側と下流側との間の差圧が大きくなる。フィルタの差圧が大きくなると、フィルタに対する負荷が大きくなる。また、吸気ダクトで吸引する空気の抵抗が大きくなるため、吸引される空気の圧力が低減する。

これに対して、特許文献１に記載されたガスタービン吸気装置は、吸気フィルタの上流側に、吸入空気の湿度を低下させる湿度低下装置が設けられる。そして、大気の相対湿度を検出し、その湿度が設定した湿度以上の場合に湿度低減装置を動作させることが記載されている。

特開２００８−１９８０１号公報

このようなフィルタにおいて、捕集された塵芥や湿度によりフィルタの上流側と下流側の間に差圧が発生し、フィルタ通過時に空気の温度が低下する。このため、空気の湿度が十分に高いと、フィルタ通過時に空気中の水分が露点に達しフィルタに結露し、フィルタが湿ってしまう場合ある。フィルタが湿るとフィルタの差圧が上昇し、フィルタの損傷を防ぐために、フィルタを交換する必要がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、効率よくフィルタに係る負荷を低減することができるフィルタ管理装置及びこれを有する吸気ダクトを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明は、吸気ダクトに設置されたフィルタを監視するフィルタ管理装置であって、前記フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる加熱手段と、前記フィルタの上流側の空気の湿度を検出する湿度検出部と、前記フィルタの上流側の空気の温度を検出する上流側温度検出部及び前記フィルタの下流側の空気の温度を検出する下流側温度検出部の少なくとも１つを有し、前記上流側温度検出部で検出した温度及び前記下流側温度検出部で検出した温度の少なくとも１つと、前記湿度検出部で検出した湿度と、に基づいて前記加熱手段を制御する制御装置と、を有することを特徴とする。

このように、湿度と温度に応じて、加熱手段によるフィルタの上流側の空気の加熱を制御することで、フィルタへの負荷の低減に必要な温度まで加熱することができ、かつ、過剰に加熱することを抑制することができる。これにより、効率よくフィルタに係る負荷を低減することができる。

ここで、前記制御装置は、前記上流側温度検出部で検出した温度と前記湿度検出部で検出した湿度とに基づいて露点温度を検出し、露点温度に基づいて基準温度を設定し前記下流側温度検出部で検出した温度が前記基準温度未満の場合、前記加熱手段により空気の温度を上昇させ、前記下流側温度検出部で検出した温度が前記基準温度以上である場合、前記加熱手段を停止することが好ましい。これにより、フィルタを通過した空気の温度を露点温度より高くすることができ、フィルタの通過時に空気中の水分が凝縮し、フィルタに付着することを抑制できる。これにより、フィルタの負荷が増加することを抑制できる。

また、前記加熱手段は、電力を熱に変換する電熱ヒータを含むことが好ましい。これにより、フィルタの上流の空気を簡単に加熱することができる。

また、前記加熱手段は、太陽熱で熱媒を加熱する太陽熱加熱装置と、前記熱媒と前記フィルタを通過する前の空気との間で熱交換を行い、前記フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる熱交換器と、を含むことが好ましい。これにより、フィルタの上流の空気を簡単に加熱することができる。また、太陽光で加熱された熱媒を用いることで、熱源の加熱に必要な燃料が動力を自然エネルギにできプラントの燃費を向上させることができる。

また、前記吸気ダクトは、ガスタービンの圧縮機に空気を供給することが好ましい。これにより、フィルタの上流の空気を簡単に加熱することができる。

また、前記加熱手段は、前記フィルタを通過する前の空気に前記圧縮機で圧縮された空気を供給し、前記フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる圧縮空気供給装置を含むことが好ましい。これにより、フィルタの上流の空気を簡単に加熱することができる。

また、前記加熱手段は、前記フィルタを通過する前の空気に前記ガスタービンのタービンから排出された排ガスを供給し、前記フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる排ガス供給装置を含むことが好ましい。これにより、フィルタの上流の空気を簡単に加熱することができる。

また、前記加熱手段は、前記フィルタを通過する前の空気と、前記ガスタービンのタービンから排出された排ガスから熱を回収した熱媒とを熱交換させ、前記フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる熱交換器装置を含むことが好ましい。これにより、フィルタの上流の空気を簡単に加熱することができる。

上記の目的を達成するための本発明の吸気ダクトは、吸気された空気が流れるダクト本体と、ダクト本体に設置されたフィルタと、前記フィルタを監視する上記のいずれかに記載のフィルタ管理装置と、を有することを特徴とする。これにより、効率よくフィルタに係る負荷を低減することができ、吸気ダクトの品質を向上することができる。

本発明のフィルタ管理装置及びこれを有する吸気ダクトによれば、湿度と温度に応じて、加熱手段によるフィルタの上流側の空気の加熱を制御することで、フィルタへの負荷の低減に必要な温度まで加熱することができ、かつ、過剰に加熱することを抑制することができる。これにより、効率よくフィルタに係る負荷を低減することができる。

図１は、本実施例の吸気ダクトを有するガスタービンを備える発電システムを表す概略構成図である。 図２は、発電システムのガスタービンを表す概略構成図である。 図３は、ガスタービンの吸気ダクトを表す側面図である。 図４は、本実施例の吸気ダクトを表す斜視図である。 図５は、フィルタ監視装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図６は、吸気ダクトの他の例を表す側面図である。 図７は、ガスタービンの吸気ダクトを表す側面図である。 図８は、本実施例の吸気ダクトを表す斜視図である。 図９は、ダクト本体とフィルタとを表す斜視図である。 図１０は、吸気ダクトの他の例を表す側面図である。 図１１は、加熱手段の他の例を表す概略構成図である。 図１２は、加熱手段の他の例を表す概略構成図である。 図１３は、加熱手段の他の例を表す概略構成図である。 図１４は、加熱手段の他の例を表す概略構成図である。 図１５は、加熱手段の他の例を表す概略構成図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。例えば、以下の実施例では、フィルタ管理装置を有する吸気ダクトを備える圧縮空気供給装置をガスタービンに用いる場合として説明するが、これに限定されない。圧縮空気供給装置は、紛体を搬送するシステム、圧縮空気を利用する化学プラント、圧縮空気を供給する空調装置等、種々のシステム、プラントに圧縮空気を用いる装置として用いることができる。

図１は、本実施例の吸気ダクトを有するガスタービンを備える発電システムを表す概略構成図である。図２は、発電システムのガスタービンを表す概略構成図である。図１に示す発電システム１は、ガスタービン２と、発電機４と、排ガス処理装置６と、を有する。ガスタービン２は、図１に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３と、吸気ダクト２０と、を有する。ガスタービン２において、吸気ダクト２０と圧縮機１１は、外気を圧縮して燃焼器１２に供給する圧縮空気供給装置となる。圧縮機１１は、吸気ダクト２０から外気を吸引し、圧縮する。圧縮機１１で圧縮された圧縮空気は、燃焼器１２に供給される。燃焼器１２は、供給された圧縮空気と燃料とを混合して燃焼させる。燃焼器１２で燃料を燃焼されて生じる燃焼ガスは、タービン１３に供給される。タービン１３は、燃焼ガスが通過する力で回転される。圧縮機１１とタービン１３とは軸で連結されており、一体で回転する。発電機４は、ガスタービン２に連結されており、タービン１３とともに回転することで、発電する。排ガス処理装置６は、ガスタービン２のタービン１３を通過した燃焼ガスが排ガスとして供給される。排ガス処理装置６は、排ガスから熱を回収したり、有害物質を除去したりする。

次に、図２を用いて、ガスタービン２の各部について説明する。圧縮機１１は、空気を取り込む吸気ダクト２０と接続され、圧縮機車室２１内に入口案内翼（ＩＧＶ）２２が配設されると共に、複数の静翼２３と動翼２４が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設され、その外側に抽気室２５が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２６内に複数の静翼２７と動翼２８が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されている。このタービン車室２６の下流側には、排気車室２９を介して排気室３０が配設されており、排気室３０は、タービン１３に連続する排気ディフューザ３１を有している。

また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室３０の中心部を貫通するようにロータ（主軸）３２が配置されている。ロータ３２は、圧縮機１１側の端部が軸受部３３により回転自在に支持される一方、排気室３０側の端部が軸受部３４により回転自在に支持されている。そして、このロータ３２は、圧縮機１１にて、各動翼２４が装着されたロータディスク３５が複数重ねられて固定され、タービン１３にて、各動翼２８が装着されたロータディスク３６が複数重ねられて固定されており、排気室３０側の端部に上述した発電機４の駆動軸が連結されている。

そして、このガスタービン２は、圧縮機１１の圧縮機車室２１が脚部３７に支持され、タービン１３のタービン車室２６が脚部３８により支持され、排気室３０が脚部３９により支持されている。

従って、吸気ダクト２０から取り込まれた空気が、圧縮機１１の入口案内翼２２、複数の静翼２３と動翼２４を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２７と動翼２８を通過することでロータ３２を駆動回転し、このロータ３２に連結された発電機４を駆動する。一方、排気ガス（燃焼ガス）のエネルギは、排気室３０の排気ディフューザ３１により圧力に変換され減速されてから、排ガス処理装置６に放出される。

次に、図３及び図４を用いて、吸気ダクト２０について説明する。図３は、ガスタービンの吸気ダクトを表す側面図である。図４は、本実施例の吸気ダクトを表す斜視図である。図３及び図４に示すように、ダクト本体４１と、ウェザーフード４３と、フィルタ４４と、フィルタ管理装置４８と、を有する。

ダクト本体４１は、所定長さを有し、所定形状に屈曲された形状をなし一方の端部が圧縮機車室２１（図２参照）に連通され、他方の端部に吸気口４６が形成されている。吸気口４６は、図３及び図４に示すように、ダクト本体４１の端面に形成された１つの開口である。ウェザーフード４３は、複数の三角屋根からなり、ダクト本体４１の吸気口４６に装着される。ウェザーフード４３は、吸気口４６に装着されることで、ダクト本体４１内部への雨水の浸入を抑制する。

フィルタ４４は、ダクト本体４１の吸気口４６から所定の距離離れた位置に配置され、ダクト本体４１を塞いでいる。これにより、ダクト本体４１を通過する空気はフィルタ４４を通過する。また、フィルタ４４は、ダクト本体４１に対して着脱可能である。これにより、フィルタ４４は、交換可能となる。フィルタ４４は、通過する空気から比較的小さなごみを捕集する。フィルタ４４としては、例えば捕集効率９７％以上のＨＥＰＡフィルタ等の高性能フィルタ、例えば捕集効率９５％以上の中性能フィルタ等、種々のフィルタを用いることができる。

吸気ダクト２０は、ダクト本体４１の吸気口４６に設置されたウェザーフード４３の間を通過してダクト本体４１の内部に空気が流入する。吸気ダクト２０は、ダクト本体４１内に流入した空気がフィルタ４４を通過する。フィルタ４４を４通過した空気は、ダクト本体４１内を流れ、圧縮機１１に流入する。このような経路で吸気ダクト２０に流入する空気は、フィルタ４４の通過時に、フィルタ４４によって塵芥が捕集される。これにより、ダクト本体４１内に流入してフィルタ４４を通過した空気は、塵芥が低減された異物の少ない空気となる。また、吸気ダクト２０は、ウェザーフード４３を設けることで、開口４７に配置されたフィルタ４４が雨によって濡れることを抑制できる。ここで、吸気ダクト２０は、ウェザーフード４３とフィルタ４４との間に吸気口４６から入った比較的大きなごみや雨滴を捕集するウェザールーバーを設けてもよい。

次に、フィルタ管理装置４８について説明する。フィルタ管理装置４８は、図３に示すように、湿度検出部５０と、上流側温度検出部５２と、下流側温度検出部５４と、差圧検出部６０と、制御装置７０と、表示装置８０と、加熱手段１００と、を有する。湿度検出部５０は、湿度検出端子５０ａがダクト本体４１のフィルタ４４よりも上流側、つまり、吸気口４６とフィルタ４４との間の空間に配置されている。湿度検出部５０は、湿度検出端子５０ａを用いて、フィルタ４４を通過する前の空気の湿度を検出する。湿度検出部５０は、検出したフィルタ４４の通過前の空気の湿度を制御装置７０に送る。

上流側温度検出部５２は、温度検出端子５２ａがダクト本体４１のフィルタ４４よりも上流側、つまり、吸気口４６とフィルタ４４との間の空間に配置されている。上流側温度検出部５２は、温度検出端子５２ａを用いて、フィルタ４４を通過する前の空気の温度を検出する。上流側温度検出部５２は、検出したフィルタ４４の通過前の空気の温度を制御装置７０に送る。

下流側温度検出部５４と、温度検出端子５４ａがダクト本体４１のフィルタ４４よりも下流側、つまり、フィルタ４４と圧縮機１１との間の空間に配置されている。下流側温度検出部５４は、温度検出端子５４ａを用いて、フィルタ４４を通過した後の空気の温度を検出する。下流側温度検出部５４は、検出したフィルタ４４の通過した後の空気の温度を制御装置７０に送る。

差圧検出部６０は、圧力検出端子６２がダクト本体４１のフィルタ４４よりも上流側、つまり、吸気口４６とフィルタ４４との間の空間に配置に配置され、圧力検出端子６４がダクト本体４１のフィルタ４４よりも下流側、つまり、フィルタ４４と圧縮機１１との間の空間に配置されている。差圧検出部６０は、圧力検出端子６２を用いて、フィルタ４４を通過する前の空気の圧力を検出し、圧力検出端子６４を用いて、フィルタ４４を通過した後の空気の圧力を検出することで、フィルタ４４を通過する前後の空気の圧力の差（差圧）を検出する。

制御装置７０は、フィルタ管理装置４８の各部の動作を制御し、フィルタ４４の状態を監視し、監視した結果を表示装置８０に出力する。制御装置７０は、制御部７１と記憶部７２と検知部７４とを有する。制御部７１は、ＣＰＵ等の演算処理部であり、記憶部７２に記憶されているプログラムを実行することで、湿度検出部５０と差圧検出部６０と表示装置８０との動作及び検知部７４との動作を制御する。また、制御部７１は、加熱手段１００の動作も制御する。記憶部７２は、主記憶装置、一時記憶装置であり、制御部７１で実行するプログラムや、フィルタ４４の監視を実行するために必要なデータを記憶している。

検知部７４は、差圧検出部６０で検出した結果に基づいて、フィルタ４４の状態を検知する。具体的には、差圧検出部６０で検出したフィルタの上流側と下流側の差圧に基づいて、フィルタ４４の劣化状態を検出し、フィルタ４４が交換時期であるか否かを検知する。また、検知部７４は、差圧に加え、湿度に基づいてフィルタ４４の劣化状態を検出し、フィルタ４４が交換時期であるか否かを検知してもよい。

表示装置８０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示面に画像を表示する装置である。

加熱手段１００は、フィルタ４４よりも上流側の空気、つまりフィルタ４４を通過する前の空気を加熱し、温度を上昇させる。加熱手段１００は、電気を熱に変換して、温度を上昇させる電熱ヒータである。加熱手段１００は、電源１０２と、電熱線１０４とを有する。電熱線１０４は、電気が流れることで発熱する部分が、ダクト本体４１のフィルタ４４よりも上流側、つまり、吸気口４６とフィルタ４４との間の空間に配置されている。加熱手段１００は、電源１０２により電熱線１０４に電気を流すことで電熱線１０４を発熱させ、がダクト本体４１のフィルタ４４よりも上流側、つまり、吸気口４６とフィルタ４４との間の空間にある空気、具体的にはフィルタ４４を通過する前の空気を加熱し、温度を上昇させる。

次に、図５を用いて、フィルタ管理装置４８の処理動作の一例を説明する。図５は、フィルタ管理装置の処理動作の一例を示すフローチャートである。制御装置７０は、記憶部７２に記憶されている各種条件に基づいて制御部７１で処理を実行することで図５に示す処理を実現することができる。以下、制御装置７０で実行する処理として説明する。

制御装置７０は、大気湿度、大気温度、ダクト内温度を検出する（ステップＳ１２）。制御装置７０は、湿度検出部５０でフィルタ４４の上流側の湿度（大気湿度）を検出し、上流側温度検出部５２でフィルタ４４の上流側の温度（大気温度）を検出し、下流側温度検出部５４でフィルタ４４の下流側の温度（ダクト内温度）を検出する。

制御装置７０は、大気湿度、大気温度、ダクト内温度を検出したら、大気湿度と大気温度とに基づいて露点温度を検出する（ステップＳ１４）。つまり、制御装置７０は、フィルタ４４を通過する前の空気の露点温度を検出する。制御装置７０は、露点温度を検出したら、ダクト内温度＜露点温度であるかを判定する（ステップＳ１６）。

制御装置７０は、ダクト内温度＜露点温度である（ステップＳ１６でＹｅｓ）つまり、ダクト内温度が露点温度未満と判定した場合、加熱手段１００による加熱を実行する（ステップＳ１８）。これにより、フィルタ４４に通過する前の空気は加熱手段１００に加熱され、温度が上昇される。

制御装置７０は、ダクト内温度＜露点温度ではない（ステップＳ１６でＮｏ）、つまりダクト内温度が露点温度以上であると判定した場合、加熱手段１００による加熱を停止する（ステップＳ２０）。

フィルタ管理装置４８は、以上のように、図５の処理を実行することで、フィルタ４４を通過する空気の温度を、この空気の湿度と温度に基づいて設定した基準である露点温度以上とすることができる。このため、フィルタ４４を通過する際に空気温度の低下より空気中の水分が凝縮し、フィルタ４４に付着することを抑制することができ、空気中の水分の影響でフィルタ４４の負荷が増大することを抑制できる。また、フィルタ管理装置４８は、空気の湿度と温度に基づいて設定した基準である露点温度を用いて、フィルタ４４を通過する空気の温度を制御することで、空気を過剰に加熱することを抑制できる。本実施例では、ダクト内温度が露点温度以上であれば加熱停止することで不要な加熱を抑制することができる。これにより、発電システム１の燃費、エネルギの利用効率を高くすることができる。

また、フィルタ管理装置４８は、空気がフィルタを通過する際に露点温度未満にならないように制御することで、湿度に起因してフィルタの負荷が変動することを抑制することができる。これにより、フィルタの上流側と下流側の差圧に基づいて検出するフィルタの交換時期の判定をより正確にすることができ、使用可能なフィルタに対して交換時期であることを示す通知を出力する恐れを低減することができ、フィルタの寿命に合わせて交換を行うことが可能となる。

また、図５に示す例では、算出した露点温度を基準として制御したがこれに限定されない。フィルタ管理装置４８は、露点温度に基づいて基準温度を設定し、基準温度を基準として制御を行ってもよい。具体的には、下流側温度検出部で検出した温度が基準温度以下の場合、加熱手段により空気の温度を上昇させ、下流側温度検出部で検出した温度が基準温度より高い場合、加熱手段を停止するようにしてもよい。ここで、基準温度は、露点温度よりも高い温度とすることが好ましい。露点温度よりも高い温度に基づいて空気の加熱を制御することで、計測誤差や差圧のばらつきが生じても、空気がフィルタ４４の通過時に露点温度以下になるおそれをより低減することができる。

また、フィルタ管理装置４８は、湿度検出部と上流側温度検出部を１つの装置とし、検出部で露点を検出するようにしてもよい。つまり露点の算出を制御装置の制御ではなく検出部の処理として行ってもよい。また、上記実施例では、大気湿度、大気温度、ダクト内温度の３つを使用したが、大気温度とダクト内温度の一方を使わなくてもよい。つまり、大気温度とダクト内温度の一方と大気湿度とで制御を行うようにしてもよい。

ここで、吸気ダクトのダクト本体とフィルタの配置は、吸気ダクト２０の構造に限定されない。例えば、上記実施例では、吸気ダクトのダクト本体を塞ぐように１枚のフィルタを設置した場合として説明したが、フィルタを設ける位置は、これに限定されない。ダクト本体に隔壁を設けて隔壁に形成した複数の開口のそれぞれにフィルタを設置してもよい。図６は、吸気ダクトの他の例を表す側面図である。なお、本実施例の吸気ダクト２０ａの基本的な構成は、上述した吸気ダクト２０とほぼ同様の構成であり、上述した吸気ダクト２０と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

吸気ダクト２０ａは、図６に示すように、ダクト本体４１と、ウェザーフード４３と、フィルタ４４と、フィルタ管理装置４８と、隔壁１１２と、を有する。ダクト本体４１と、ウェザーフード４３と、フィルタ監視装置４８は、吸気ダクト２０の各部と同様の構成であるので、説明を省略する。

隔壁１１２は、ダクト本体４１ａの吸気口４６から所定距離離れた位置に配置され、ダクト本体４１を塞いでいる。隔壁１１２は、複数の開口４７が形成されている。ダクト本体４１の内部を流れる空気は、隔壁１１２の開口４７を通過して、隔壁１１２の上流側から下流側に流れる。

フィルタ４４ａは、隔壁１１２の開口４７に配置されている。フィルタ４４ａは、隔壁１１２の開口にはめ込まれている。これにより、隔壁１１２の開口４７ａを通過する空気はフィルタ４４ａを通過する。フィルタ４４ａは、配置位置が異なるのみで、性能、機能は、フィルタ４４と同様である。

フィルタ管理装置４８は、湿度検出端子５０ａと温度検出端子５２ａと圧力検出端子６２の配置位置が、フィルタ４４上流側からフィルタ４４ａの上流側、つまりダクト本体４１の隔壁１１２よりも上流側となる以外は、上述した吸気ダクト２０のフィルタ管理装置４８と同様の構造であり、加熱手段１００の動作を制御し、フィルタ４４ａの上流側を流れる空気の温度を制御する。

吸気ダクト２０ａのように、複数のフィルタ４４ａをダクト本体４１の内部の、ダクト本体４１を塞ぐ隔壁１０２の開口に配置する場合も、フィルタ管理装置４８で同様の監視を行うことで、フィルタ４４ａの状態を適切に監視することができ、適切な時期に交換を行うことが可能となる。

また、上記実施例では、吸気ダクトのダクト本体に吸気口を設け、ウェザーフードを設置した場合として説明したが、吸気ダクトの構造及びフィルタを設ける位置は、これに限定されない。吸気ダクトは、ダクト本体にカバーを設けてもよい。図７から図９を用いて、吸気ダクトの他の例ついて説明する。図７は、ガスタービンの吸気ダクトを表す側面図である。図８は、本実施例の吸気ダクトを表す斜視図である。図９は、ダクト本体とフィルタとを表す斜視図である。なお、本実施例の吸気ダクト２０ｂの基本的な構成は、上述した吸気ダクト２０とほぼ同様の構成であり、上述した吸気ダクト２０ａと同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

吸気ダクト２０ｂは、図７から図９に示すように、ダクト本体４１ａと、カバー４２と、ウェザーフード４３と、フィルタ４４ａと、フィルタ監視装置４８と、を有する。

ダクト本体４１ａは、所定の長さを有し、所定形状に屈曲された形状をなし一方の端部が圧縮機車室２１（図２参照）に連通され、他方の端部に複数の開口４７ａが形成されている。開口４７ａは、図９に示すように、ダクト本体４１の地面と対面する面に形成されている。カバー４２は、図７及び図８に示すように、ダクト本体４１ａの開口４７ａが形成されている面を覆う筐体である。カバー４２は、一面に開口が形成され外気と連通している。吸気ダクト２０ｂは、カバー４２の外気と連通している開口が吸気口４６ａとなる。ウェザーフード４３は、カバー４２の開口である吸気口４６ａに装着されることで、カバー４２の内部への雨水の浸入を抑制する。

フィルタ４４ａは、ダクト本体４１の開口４７ａに配置されている。フィルタ４４ａは、開口４７ａにはめ込まれている。これにより、開口４７ａを通過する空気はフィルタ４４ａを通過する。また、フィルタ４４ａは、開口４７ａに対して着脱可能である。これにより、フィルタ４４ａは、交換可能となる。

吸気ダクト２０ｂは、図７に示すように、吸気口４６ａに設置されたウェザーフード４３の間を通過してカバー４２内部に空気が流入する。吸気ダクト２０ｂは、カバー４２内に流入した空気がフィルタ４４ａを通過してダクト本体４１ａに流入する。ダクト本体４１に流入した空気は、ダクト本体４１ａ内を流れ、圧縮機１１に流入する。このような経路で吸気ダクト２０ｂに流入する空気は、フィルタ４４ａの通過時に、フィルタ４４ａによって塵芥が捕集される。これにより、フィルタ４４を通過してダクト本体４１内に流入した空気は、塵芥が低減された異物の少ない空気となる。また、吸気ダクト２０ｂは、カバー４２とウェザーフード４３を設けることで、開口４７ａに配置されたフィルタ４４ａが雨によって濡れることを抑制できる。ここで、吸気ダクト２０ｂは、カバー４２の内部のウェザーフード４３と開口４７ａとの間にカバー４２の吸気口４６ａから入った比較的大きなごみや雨滴を捕集するウェザールーバーを設けてもよい。

フィルタ監視装置４８は、湿度検出端子５０ａと温度検出端子５２ａと圧力検出端子６２の配置位置が、ダクト本体４１の開口４７ａよりも上流側、つまりカバー４２の内部となる以外は、上述した吸気ダクト２０ａのフィルタ監視装置４８と同様の構造であり、フィルタ４４ａの上流と下流で圧力を検出して差圧を検出し、フィルタ４４ａの上流側で空気の湿度を検出する。

また、吸気ダクトは、フィルタを多段で設けてもよい。以下、図１０を用いて、フィルタを吸気口よりも下流側に多段で設けた吸気ダクトの一例について説明する。図１０は、吸気ダクトの他の例を表す側面図である。なお、本実施例の吸気ダクト２０ｃの基本的な構成は、上述した吸気ダクト２０とほぼ同様の構成であり、上述した吸気ダクト２０と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

吸気ダクト２０ｃは、図１０に示すように、ダクト本体４１と、ウェザーフード４３と、第１フィルタ１２０と、第２フィルタ１２２と、フィルタ管理装置４８ａと、を有する。ダクト本体４１と、ウェザーフード４３とは、吸気ダクト２０の各部と同様の構成であるので、説明を省略する。

第１フィルタ１２０、第２フィルタ１２２は、ダクト本体４１ａの吸気口４６ａから所定距離だけ奥側に進入した位置に装着されている。第１フィルタ１２０、第２フィルタ１２２は、比較的小さなごみを捕集する。第１フィルタ１２０と第２フィルタ１２２とは、所定の距離だけ離間して配置されている。第２フィルタ１２２は、第１フィルタ１２０より目が細かくなっている。つまり、第２フィルタ１２２は、第１フィルタ１２０より捕集効率が高いフィルタである。

第１フィルタ１２０、第２フィルタ１２２は、ダクト本体４１ａを塞ぐように配置されている。これにより、ダクト本体４１ａを通過する空気は第１フィルタ１２０を通過した後、第２フィルタ１２２を通過する。

フィルタ管理装置４８ａは、図１０に示すように、第１湿度検出部（湿度検出部）５０と、第１上流側温度検出部（上流側温度検出部）５２と、第１下流側温度検出部（下流側温度度検出部）５４と、第１差圧検出部（差圧検出部）６０と、制御装置７０と、表示装置８０と、第１加熱手段１００と、第２湿度検出部１３０と、第２上流側温度検出部１３２と、第２下流側温度検出部１３４と、第２差圧検出部１４０と、第２加熱手段１５０と、を有する。

第１湿度検出部５０は、湿度検出端子５０ａがダクト本体４１内の第１フィルタ１２０の上流側に配置されている。第１湿度検出部５０は、湿度検出端子５０ａを用いて、第１フィルタ１２０を通過する前の空気の湿度を検出する。

第１上流側温度検出部５２は、温度検出端子５２ａがダクト本体４１内の第１フィルタ１２０の上流側に配置されている。第１上流側温度検出部５２は、温度検出端子５２ａを用いて、第１フィルタ１２０を通過する前の空気の温度を検出する。

第１下流側温度検出部５４と、温度検出端子５４ａがダクト本体４１内の第１フィルタ１２０の下流側に配置されている。第１下流側温度検出部５４は、温度検出端子５４ａを用いて、第１フィルタ１２０を通過した後の空気の温度を検出する。

第１差圧検出部６０は、圧力検出端子６２がダクト本体４１内の第１フィルタ１２０の上流側に配置され、圧力検出端子６４がダクト本体４１内の第１フィルタ１２０の下流側かつ第２フィルタ１２２の上流側に配置されている。第１差圧検出部６０は、圧力検出端子６２を用いて、第１フィルタ１２０を通過する前の空気の圧力を検出し、圧力検出端子６４を用いて、第１フィルタ１２０を通過した後の空気の圧力を検出することで、第１フィルタ１２０を通過する前後の空気の圧力の差（差圧）を検出する。

第１加熱手段１００は、電源１０２と電熱線１０４を有し、第１フィルタ１２０の上流側の空気を加熱する。

第２湿度検出部１３０は、湿度検出端子１３０ａがダクト本体４１内の第１フィルタ１２０の下流側で第２フィルタ１２２の上流側に配置されている。第２湿度検出部１３０は、湿度検出端子１３０ａを用いて、第２フィルタ１２２を通過する前の空気の湿度を検出する。

第２上流側温度検出部１３２は、温度検出端子１３２ａがダクト本体４１内の第１フィルタ１２０の下流側で第２フィルタ１２２の上流側に配置されている。第２上流側温度検出部１３２は、温度検出端子５２ａを用いて、第２フィルタ１２２を通過する前の空気の温度を検出する。

第２下流側温度検出部１３４と、温度検出端子１３４ａがダクト本体４１内の第２フィルタ１２２の下流側に配置されている。第２下流側温度検出部１３４は、温度検出端子１３４ａを用いて、第２フィルタ１２２を通過した後の空気の温度を検出する。

第２差圧検出部１４０は、圧力検出端子１４２がダクト本体４１内の第１フィルタ１２０の下流側で第２フィルタ１２２の上流側に配置され、圧力検出端子１４４がダクト本体４１内の第２フィルタ１２２の下流側に配置されている。第２差圧検出部１４０は、圧力検出端子１４２を用いて、第２フィルタ１２２を通過する前の空気の圧力を検出し、圧力検出端子１４４を用いて、第２フィルタ１２２を通過した後の空気の圧力を検出することで、第２フィルタ１２２を通過する前後の空気の圧力の差（差圧）を検出する。

第２加熱手段１５０は、電源１５２と電熱線１５４を有し、第１フィルタ１２０と第２フィルタ１２２との間の空気を加熱する。

制御装置７０は、第１差圧検出部６０を用いて第１フィルタ１２０の状態を監視し、第１湿度検出部５０と、第１上流側温度検出部５２と、第１下流側温度検出部５４とを用いて、第１加熱手段１００の動作を制御する。また、制御装置７０は、第２差圧検出部１４０を用いて第２フィルタ１２２の状態を監視し、第２湿度検出部１３０と、第２上流側温度検出部１３２と、第２下流側温度検出部１３４とを用いて、第２加熱手段１５０の動作を制御する。

吸気ダクト２０ｂのように、フィルタを多段で設置した場合も、各フィルタに対して加熱手段を設置し、湿度と温度の検出を行い、フィルタ管理装置４８ａで同様の管理を行うことで、フィルタの状態を適切に管理することができる。また、多段のフィルタのそれぞれに対して湿度と温度の検出を行うことで、フィルタ毎に状態を管理することができる。

また、本実施例では、フィルタを２段にした場合としたが、３段以上とした場合も同様である。また、フィルタを多段で設ける場合、そのうち１段のフィルタの状態を管理してもよいし、複数段のフィルタの状態を管理してもよい。

ここで、フィルタ管理装置は、加熱手段として、カバーの内部の空間に配置された伝熱ヒータを用いた場合として説明したがこれに限定されない。図１１は、加熱手段の他の例を表す概略構成図である。例えば、加熱手段は、電熱線１０４をダクト本体４１に巻き付けた構造としてもよい。この場合加熱手段は、電熱線１０４でダクト本体４１を加熱することで、フィルタの上流側の空気を加熱することができる。

以下、図１２から図１５を用いて加熱手段の一例について説明する。図１２は、加熱手段の他の例を表す概略構成図である。なお、図１２に示す給気ダクト２０ｄは、加熱手段以外は上述した発電システム１及びフィルタ管理装置４８と同様の構成であるので、同一の符号を付し、基本的な説明を省略し、以下、加熱手段の構造を重点的に説明する。

図１２に示す給気ダクト２０ｄの加熱手段１００ａは、加熱部２０２と循環配管２０４とポンプ２０６とを有する。加熱部２０２は、循環する熱媒を加熱する装置である。加熱部２０２としては、太陽熱で熱媒を加熱する太陽熱加熱装置を用いることができる。なお、加熱部２０２としてはボイラ等の燃料を燃焼して熱媒を加熱する装置を用いることもできる。循環配管２０４は、加熱部２０２と接続され、一部がダクト本体４１のフィルタ４４の上流側の空間に挿入されている。循環配管２０４は、加熱部２０２で加熱された熱媒が流れる。ポンプ２０６は、循環配管２０４を流れる熱媒を所定の方向に送る。加熱手段１００ａは、循環配管２０４に熱媒が流れることで、熱媒とフィルタ４４を通過する前の空気との間で熱交換を行う。加熱手段１００ａは、循環配管２０４とポンプ２０６の組み合わせが、熱媒とフィルタ４４を通過する前の空気との間で熱交換を行い、フィルタ４４を通過する前の空気の温度を上昇させる熱交換器となる。また、加熱手段１００ａは、ポンプ２０６による熱媒の送り量を制御することで、加熱量を制御することができる。

このように、熱媒を用いて、熱媒と空気との間で熱交換を行うことでも、フィルタ４４の上流の空気を簡単に加熱することができる。また、加熱部２０２として、太陽光で加熱された熱媒を用いることで、熱源の加熱に必要な燃料が動力を自然エネルギにできプラントの燃費を向上させることができる。

図１３は、加熱手段の他の例を表す概略構成図である。なお、図１３に示す例は、吸気ダクト２０ｅの加熱手段以外は上述した発電システム１及びフィルタ管理装置４８と同様の構成であるので、同一の符号を付し、基本的な説明を省略し、以下、加熱手段の構造を重点的に説明する。

図１３に示す吸気ダクト２０ｅの加熱手段１００ｂは、フィルタ４４を通過する前の空気と、ガスタービンのタービンから排出された排ガスから熱を回収した熱媒とを熱交換させ、フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる熱交換器装置である。加熱手段１００ｂは、排ガス処理装置６で熱媒を加熱する加熱部２１２と、循環配管２１４とポンプ２１６とを有する。加熱部２１２は、循環する熱媒を加熱する装置である。加熱部２１２としては、加熱されたブローダウン水を貯留する貯留槽、排ガスと熱交換を行う排熱回収装置（ＨＲＳＧ）等である。なお、熱媒は気体、液体のいずれの状態でもよい。循環配管２１４は、加熱部２１２と接続され、一部がダクト本体４１のフィルタ４４の上流側の空間に挿入されている。循環配管２１４は、加熱部２１２で加熱された熱媒が流れる。ポンプ２１６は、循環配管２１４を流れる熱媒を所定の方向に送る。加熱手段１００ｂは、循環配管２１４に熱媒が流れることで、熱媒とフィルタ４４を通過する前の空気との間で熱交換を行う。加熱手段１００ｂは、循環配管２１４とポンプ２１６の組み合わせが、熱媒とフィルタ４４を通過する前の空気との間で熱交換を行い、フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる熱交換器となる。また、加熱手段１００ｂは、ポンプ２１６による熱媒の送り量を制御することで、加熱量を制御することができる。

加熱手段１００ｂは、加熱源として発電システム１にある熱源を用いることで、新たな加熱装置を設けずにフィルタを加熱することができる。これにより、フィルタの上流の空気を簡単に加熱することができる。また、本実施例では、熱媒を循環させたが、熱媒を加熱源に戻さずに廃棄してもよい。

図１４は、加熱手段の他の例を表す概略構成図である。なお、図１４に示す例は、吸気ダクト２０ｆの加熱手段以外は上述した発電システム１及びフィルタ管理装置４８と同様の構成であるので、同一の符号を付し、基本的な説明を省略し、以下、加熱手段の構造を重点的に説明する。

図１４に示す給気ダクト２０ｆの加熱手段１００ｃは、フィルタを通過する前の空気に圧縮機で圧縮された空気を供給し、フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる圧縮空気供給装置である。加熱手段１００ｃは、圧縮機１１から燃焼器１２に圧縮空気を供給する配管に一方の端部が接続され、フィルタ４の上流側に他方の端部が配置され、圧縮空気を案内する配管２２２と、配管２２２の他方の端部に接続され、圧縮空気をフィルタ４４の上流側に噴射するノズル２２４と、配管２２２に設置され、配管２２２を流れる圧縮空気の流量を制御する制御弁２２６と、を有する。加熱手段１００ｃは、配管２２２で案内した圧縮空気をノズル２２４からフィルタ４４の上流側に噴射することで、フィルタ４４の上流側の空気を加熱する。また、加熱手段１００ｃは、制御弁２２６の開度を制御し、供給する圧縮空気の量を制御することで、加熱量を制御することができる。また、ノズル２２４は１つに限定されず複数備えていてもよい。

加熱手段１００ｃは、加熱源として発電システム１にある熱源を用いることで、新たな加熱装置を設けずにフィルタを加熱することができる。これにより、フィルタの上流の空気を簡単に加熱することができる。また、本実施形態では、圧縮空気として、燃焼器１２に供給される空気を用いたが、圧縮機１１を流れる空気を利用してもよい。例えば、タービン１３の冷却に用いる抽気空気を用いてもよい。

図１５は、加熱手段の他の例を表す概略構成図である。なお、図１５に示す例は、吸気ダクト２０ｇの加熱手段以外は上述した発電システム１及びフィルタ管理装置４８と同様の構成であるので、同一の符号を付し、基本的な説明を省略し、以下、加熱手段の構造を重点的に説明する。

図１５に示す吸気ダクト２０ｇの加熱手段１００ｄは、フィルタを通過する前の空気にガスタービンのタービンから排出された排ガスを供給し、フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる排ガス供給装置である。加熱手段１００ｄは、タービン１３から排ガス処理装置６に供給される排ガスが流れる配管に一方の端部が接続され、フィルタ４４の上流側に他方の端部が配置され、排ガスを案内する配管２３２と、配管２３２の他方の端部に接続され、排ガスをフィルタ４４の上流側に噴射するノズル２３４と、配管２３２に設置され、配管２３２を流れる排ガスの流量を制御する制御弁２３６と、を有する。加熱手段１００ｄは、配管２３２で案内した排ガスをノズル２３４からフィルタ４４の上流側に噴射することで、フィルタ４４の上流側の空気を加熱する。また、加熱手段１００ｄは、制御弁２３６の開度を制御し、供給する圧縮空気の量を制御することで、加熱量を制御することができる。

加熱手段１００ｄは、加熱源として発電システム１にある熱源を用いることで、新たな加熱装置を設けずにフィルタを加熱することができる。これにより、フィルタの上流の空気を簡単に加熱することができる。また、加熱手段１００ｄは、タービン１３から排ガス処理装置６に供給される排ガスを、フィルタ４４の上流側の空気に供給したが、排ガスとしては排ガス処理装置６を通過した後の排ガスを用いることが好ましい。これにより、大気に排出される空気の熱を利用することができ、発電システム１の燃費の低減を抑制しつつ、フィルタの上流の空気を加熱することができる。

また、フィルタ管理装置は、上述した加熱手段の構造を複数組み合わせてもよい。上述した加熱手段１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄの２つ以上を組み合わせた加熱手段としてよい。例えば、加熱手段は、電熱ヒータ（加熱手段１００）と圧縮空気供給装置（加熱手段１００ｃ）の両方を備えていてもよい。

また、上記実施例では、湿度検出部として、湿度検出端子を検出位置に設置したが、検出方法はこれに限定されない。例えば、湿度が周期的に変動、例えば、早朝のみ湿度が高くなる気象条件の場合、その周期と差圧の変動とに基づいて湿度を判定してもよい。

１ 発電システム
２ ガスタービン
４ 発電機
６ 排ガス処理装置
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ タービン
２０ 吸気ダクト
４１ ダクト本体
４２ カバー
４３ ウェザーフード
４４ フィルタ
４６ 吸気口
４８ フィルタ管理装置
５０ 湿度検出部
５０ａ 湿度検出端子
５２ 上流側温度検出部
５２ａ、５４ａ 温度検出端子
５４ 下流側温度検出部
６０ 差圧検出部
６２、６４ 圧力検出端子
７０ 制御装置
７１ 制御部
７２ 記憶部
７４ 検知部
８０ 表示装置
１００ 加熱手段
１０２ 電源
１０４ 電熱線
１１２ 隔壁

Claims (9)

1. 吸気ダクトに設置されたフィルタを監視するフィルタ管理装置であって、
   前記フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる加熱手段と、
   前記フィルタの上流側の空気の湿度を検出する湿度検出部と、
   前記フィルタの上流側の空気の温度を検出する上流側温度検出部及び前記フィルタの下流側の空気の温度を検出する下流側温度検出部の少なくとも１つを有し、
   前記上流側温度検出部で検出した温度及び前記下流側温度検出部で検出した温度の少なくとも１つと、前記湿度検出部で検出した湿度と、に基づいて前記加熱手段を制御する制御装置と、を有するフィルタ管理装置。
2. 前記上流側温度検出部と前記下流側温度検出部の両方を備え、
   前記制御装置は、前記上流側温度検出部で検出した温度と前記湿度検出部で検出した湿度とに基づいて露点温度を検出し、露点温度に基づいて基準温度を設定し前記下流側温度検出部で検出した温度が前記基準温度未満の場合、前記加熱手段により空気の温度を上昇させ、前記下流側温度検出部で検出した温度が前記基準温度以上である場合、前記加熱手段を停止する請求項１に記載のフィルタ管理装置。
3. 前記加熱手段は、電力を熱に変換する電熱ヒータを含む請求項１または請求項２に記載のフィルタ管理装置。
4. 前記加熱手段は、太陽熱で熱媒を加熱する太陽熱加熱装置と、前記熱媒と前記フィルタを通過する前の空気との間で熱交換を行い、前記フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる熱交換器と、を含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のフィルタ管理装置。
5. 前記吸気ダクトは、ガスタービンの圧縮機に空気を供給する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のフィルタ管理装置。
6. 前記加熱手段は、前記フィルタを通過する前の空気に前記圧縮機で圧縮された空気を供給し、前記フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる圧縮空気供給装置を含む請求項５に記載のフィルタ管理装置。
7. 前記加熱手段は、前記フィルタを通過する前の空気に前記ガスタービンのタービンから排出された排ガスを供給し、前記フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる排ガス供給装置を含む請求項５または請求項６に記載のフィルタ管理装置。
8. 前記加熱手段は、前記フィルタを通過する前の空気と、前記ガスタービンのタービンから排出された排ガスから熱を回収した熱媒とを熱交換させ、前記フィルタを通過する前の空気の温度を上昇させる熱交換器装置を含む請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のフィルタ管理装置。
9. 吸気された空気が流れるダクト本体と、
   前記ダクト本体に設置されたフィルタと、
   前記フィルタを管理する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のフィルタ管理装置と、を有する吸気ダクト。
   

Images