JP3591190B2

JP3591190B2 - ガスタービン

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Publication number: JP3591190B2
Application number: JP4517297A
Authority: JP
Inventors: 明仁折井; 英年唐澤; 進一柏井; 元昭宇多村; 信之堀井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10238365A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンに係り、特に産業用，事業用に用いるのに好適なガスタービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
夏期などのように気温が上昇すると、ガスタービンの出力が低下する。ガスタービンの出力を回復させる方法としては、ガスタービンの圧縮機の吸気を冷却する技術がある。図１０に吸気の重量流量と吸気温度との関係を示す。吸気を冷却することによって空気の密度が大きくなる。このため、一般に普及している体積流量一定の定速型圧縮機による吸気の重量流量が増加する。吸気の重量流量の増加に応じて燃料流量も増えるので、ガスタービンの出力が回復する。ところで、圧縮機の吸気を冷却する１つの方法として、吸気室の外面に水を散布することが知られている。この方法は、外気の湿球温度が実用上の冷却限界であり、砂漠など低湿度地域では、効果的である。しかしながら、その方法は、我が国のような夏期に高湿度になる地域では、外気温（乾球温度）と湿球温度の差が小さいため、冷却効果が小さく出力の増加も少ないという欠点がある。
【０００３】
吸気温度を更に低下させる方法として、特開平７−９７９３３号公報に記載されたものがある。本公開公報では、吸気室内に噴出された液体空気と吸気とを混合させることにより、吸気温度を低下させている。この方法は、冷却効果が大きいが、液体空気を利用するためランニングコストがかさむという欠点がある。また、圧縮機に水を注入して、圧縮機の仕事を低減し、ガスタービンの出力アップを図る方法として、特開昭６１−２８３７２８号公報，特開平７−９７９３３号公報及び特開平１− １６７４１５号公報に記載された技術がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−９７９３３号公報は、圧縮機内への注水手段は、水ポンプ（一流体）によるスプレイである。しかしながら、本方法で発生する水滴径は、数百μｍと大きく、こられ水滴を圧縮機内に注入しても、圧縮機内で蒸発しきれず、水滴の気化による圧縮機の動力低減効果は期待できない。また、これら大きな粒径は、翼に衝突して翼にエロージョンを引き起こす恐れがある。また、特開昭６１−２８３７２８号では、圧縮機出口においても、空気と水が混合している必然性があり、これは、圧縮機内で蒸発しきらない大きな径の水滴を注水することを意味しており、本公開公報も特開平７−９７９３３号公報と同様の問題を生じる。
【０００５】
特開平１−１６７４１５号公報は、水を、回転しないケーシングに設けられた給水孔から、圧縮機の回転する軸車内に設けられた水溜室内に供給し、軸車に形成された噴出孔から圧縮機の羽根間に水を噴出して微小な水滴にすることを記載している。この水滴は、羽根間を通過する空気を冷却する。しかしながら、水溜室内の水は、噴出孔から遠心力の作用でひも状になって噴出し、回転している羽根に衝突し、羽根の冷却に寄与する。このため、羽根間を流れる空気があまり冷却されない恐れがある。また、水の羽根への衝突は、羽根にエロージョンを引き起こす。
【０００６】
本発明の目的は、ガスタービン出力を増加でき、かつ圧縮機の羽根に引き起こされるエロージョンを抑制できるガスタービンを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する第１の発明の特徴は、圧縮機と、前記圧縮機の回転軸に連結されたタービンと、前記圧縮機から空気が導入され、前記タービンに供給される燃焼ガスを発生する燃焼器とを備えたガスタービンにおいて、前記圧縮機の上流側に設けられて前記圧縮機に空気を導く吸気室に、この吸気室内の空気流路の面積を狭くする流路絞り手段を設け、前記吸気室内に水を導く水供給管を設け、前記水供給管の水放出口が、前記流路絞り手段内の空気流路、及び前記流路絞り手段よりも下流側の前記吸気室内の領域で、前記流路絞り手段から噴出した空気流が当る位置に配置されたことにある。
【０００８】
第１の発明は、吸気室内で圧縮機よりも上流側に、この吸気室内の空気流路の面積を狭くする流路絞り手段を設け、水供給管の水放出口が、流路絞り手段内の空気流路、及び流路絞り手段よりも下流側の吸気室内の領域で、流路絞り手段から噴出した空気流が当る位置に配置されているので、水放出口から出る水が流路絞り手段で流速を増した空気によって霧吹き器の原理でより微細化される。このため、空気流と共に圧縮機内に導かれる粗大水滴の量が減少し、圧縮機の羽根に引き起こされるエロージョンを抑制できる。また、水放出口が吸気室内にあるので、水放出口から噴霧された水滴は、吸気室内で速やかに蒸発することも、圧縮機内に導かれる粗大水滴量の減少につながる。水滴の蒸発によって空気温度が低下するので、ガスタービンの出力は増加する。
【０００９】
上記の目的を達成する第２の発明の特徴は、流路絞り手段及び水放出口を、前記吸気室と前記圧縮室を連絡する曲がり部よりも上流側に配置したことにある。第２の発明は、流路絞り手段及び水放出口を曲がり部よりも上流側で吸気室に設けることにより、水放出口から噴霧された水滴のうち比較的大きな水滴が曲がり部の壁面に付着し、圧縮機の羽根に衝突する水滴の量が著しく減少する。従って、圧縮機の羽根に引き起こされるエロージョンは、著しく減少する。
【００１０】
上記の目的を達成する第３の発明の特徴は、水放出口よりも下流側の吸気室内壁に付着する水を回収する手段と、前記回収手段で回収した水を前記水供給管に供給する手段とを備えたことにある。
【００１１】
第３の発明は、水回収手段によって回収された、吸気室内壁に付着した水を、再び水供給管に供給するので、この回収された水を水放出口から吸気室内に再び噴霧することができる。この回収された水は、圧縮機の羽根に引き起こされるエロージョンを抑制しながら、タービン出力を増加させる。このため、水を有効に活用しながら、エロージョンの抑制及びタービン出力の増加を図ることができる。
【００１２】
上記の目的を達成する第４の発明の特徴は、タービンよりも下流側に位置して前記タービンからの排ガスが通るガス排気部に、水回収手段を設け、前記回収手段で回収した水を前記水供給管に供給する手段を備えたことにある。
【００１３】
第４の発明は、タービンから排気された排ガスに含まれた蒸気が凝縮して生じる水を水回収手段によって回収して水放出口から再噴霧できるので、第３の発明と同じ作用効果を生じることができる。上記の蒸気は水放出口からの噴霧にて生じた水滴が蒸発したものである。この水回収手段は、タービン出力を増加させる役割を終えた蒸気の凝縮水をタービンの下流側で回収するものである。
【００１４】
特に、タービンから排気された排ガスの熱を利用して蒸気を得て蒸気タービンを回転させる、ガスタービンと蒸気タービンを備えたコンバインド型の発電システムにおいては、好ましくは、上記排ガスの熱を回収して蒸気を発生する廃熱回収ボイラの下流側、望ましくは廃熱回収ボイラの出口に、水回収手段を設けるとよい。このような構成によって、廃熱回収ボイラで排ガスの温度が低下することによって発生する凝縮水を回収することができる。
【００１５】
上記の目的を達成する第５の発明の特徴は、流路絞り手段内を通過する空気を冷却する手段を、前記水放出口よりも上流側に備えたことにある。
【００１６】
第５の発明は、空気冷却手段によって圧縮機に導く空気を冷却するので、空気冷却手段による吸気重量流量の増大及び圧縮機仕事の低下の相乗効果により、ガスタービンの出力回復をより効率的に行うことができる。
【００１７】
上記の目的を達成する第６の発明の特徴は、要求負荷に応じて、水供給管への給水量を調整する制御手段を有することにある。
【００１８】
第６の発明は、制御手段を設けているので、外気の温度から制約される出力以上の範囲においても、要求負荷に応じた出力調整が可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明の好適な実施例１であるガスタービンを図１を用いて説明する。
【００２２】
本実施例の適用対象であるガスタービンの主要構成機器は、圧縮機１，タービン２，発電機３、及び燃焼器５である。圧縮機１，タービン２及び発電機３は、互いに連結され、同じ軸心上に配置される。圧縮機１はタービン２とは別軸になっていてもよい。吸気室１０は、圧縮機１よりも上流側に位置し、縮流部１１を有する。ルーバー９が、吸気室１０内で縮流部１１よりも上流の吸気口付近に設置される。注水管１２は、吸気室１０の壁を貫通して吸気室１０内に達する。注水管１２の水放出口は、縮流部１１内で縮流部１１の出口部に配置される。吸気室１０は、曲がり部６にて圧縮機１の入り口側に連絡される。縮流部１１は、曲がり部６よりも上流に位置する。燃焼器５は、圧縮器１及びタービン２に連絡される。水槽１６に接続される給水配管１３は、注水管１２に接続される。流量調節弁１４及び給水ポンプ１５は、給水配管１３に設置される。補給水配管２０が、水槽１６に接続される。水槽１６内の水位が低下したとき、補給水配管２０から水が水槽１６内に供給される。
【００２３】
外部の空気は、ルーバー９を通過して吸気室１０内に取り込まれ、縮流部１１に達する。縮流部１１を通過した空気は、曲がり部６を経て圧縮機１内に流入する。圧縮機１で圧縮された空気は、燃焼器５内に導入され、燃焼器５内で燃料を燃焼させる燃焼空気として利用される。燃焼器５から吐出された燃焼ガスは、タービン２に供給され、タービン２を回転させる。タービン２から吐出された排ガスは、排ガスダクト７及びスタック８を経て大気中に放出される。タービン２の回転は発電機３に伝えられて、タービン２の機械エネルギーが発電機３で電気エネルギーに変換される。発生した電気は、送電端４に給電される。
【００２４】
水槽１６内の水は、給水ポンプ１５の駆動によって給水配管１３及び注水管１２を介して水放出口から縮流部１１内に放出される。水放出口から供給される水量は、コントローラ１７が負荷指令信号Ｐｄと発電機３で発電された電力の電圧信号（電流信号でもよい）との偏差に基づいて流量調節弁１４の開度を制御することによって調節される。この電圧信号（または電流信号）は、計測値である。縮流部１１は、流路面積が減少しているので、空気の流速を著しく増加させる。縮流部１１を流れる高速の空気流によって、水放出口から噴霧される水滴は微細なものとなる。微細な水滴は、吸気室１０内で蒸発する。比較的大きな水滴は、曲がり部６で曲がりきらなくて曲がり部６の壁面に付着する。このため、圧縮機１内に流入する水滴は、少なくなる。空気流に乗って曲がり部６を通過する水滴は、吸気室１０内での蒸発で粒径が極めて微細になったものであり、圧縮機１内で蒸発する。従って、圧縮機１の羽根に引き起こされるエロージョンは、抑制されて極めて少なくなる。
【００２５】
水放出口からの水の放出は、給水ポンプ１５だけでなく、縮流部１１を流れる高速の空気流に伴って縮流部１１内に発生する負圧の作用によっても行われる。この負圧の作用は、霧吹きの原理を利用したものである。この負圧を利用した水放出口からの水の放出は、給水ポンプ１５の容量を低減させる。
【００２６】
ガスタービン出力のアップを図るためには、圧縮機１の仕事を低減する点にある。すなわち、圧縮機１に供給する空気の温度を水滴の蒸発により低下させるほど、圧縮機１に流入する水滴がそこに流入後に速やかに気化するほど、圧縮機出口の空気温度が下がり、ガスタービン出力の増加及びその効率向上を図ることができる。空気流に同伴する水滴の径が小さいほど速やかに気化し、その出力及び効率を効果的に増加できる。これを達成するためには、水滴径は、５０μｍ未満がよく、特に２０μｍ未満が望ましい。
【００２７】
圧縮機１内に流入した水滴は、圧縮機１の内部で気化し、圧縮空気を冷却する。このため、圧縮機１の出口での空気温度Ｔ_２は、図２における水注入の場合の特性３５と水注入をしない場合の特性３４とを比較して明らかなように、前者の方が低下する。
【００２８】
タービン２の電気出力Ｅは、タービン２の軸出力（Ｔ_３−Ｔ_４）から圧縮機１の仕事である（Ｔ_２−Ｔ_１）を差し引いて得られ、近似的に（１）式で表される。なお、Ｔ_１はルーバー９出口での空気温度、Ｔ_３は燃焼器５から吐出される燃焼ガスの温度、及びＴ_４はタービン２から吐出される排ガスの温度を示している。
【００２９】
【数１】
Ｅ＝Ｔ_３−Ｔ_４−（Ｔ_２−Ｔ_１） …（数１）
通常、燃焼ガス温度Ｔ_３が実質的に一定となるように運転されるので、圧縮機１の出口の空気温度Ｔ_２が、水の注入により、温度Ｔ_２′（＜Ｔ_２）まで低下したとき、圧縮機１の仕事の低下分に等価分な増出力（Ｔ_２−Ｔ_２′）が得られることになる。一方、ガスタービンの効率ηは近似的に次式で与えられる。
【００３０】
【数２】

【００３１】
この場合、Ｔ_２′＜Ｔ_２であるので、（２）式の右辺第２項は小さくなる。従って、水注入により、ガスタービンの効率ηが向上する。
【００３２】
空気速度と水滴径の関係を示した図３から明らかであるように、空気速度が増加するほど、注水管１２の水放出口から噴霧される水滴径は微細化される。一般に、吸気室１０内での空気流速は数ｍ／ｓ程度である。上記のような微細な水滴を得るためには、約数十ｍ／ｓの空気速度が必要となる。吸気室１０内の縮流部１１の流路面積は、その空気速度が得られるように小さくなっている。本実施例のディフューザー型の縮流部の替りに、縮流部としてオリフィスを用いてもよい。
【００３３】
本実施例は、吸気室１０内に設けた縮流部１１内に注水管１２の水放出口を配置しているので、水放出口から出る水が縮流部１１によって発生する高速の空気流によって霧吹き器の原理でより微細化される。このため、空気流と共に圧縮機１内に導かれる粗大水滴の量が減少し、圧縮機１の羽根に引き起こされるエロージョンを抑制できる。また、水放出口が吸気室１０内にあるので、水放出口から噴霧された水滴は、吸気室１０内で速やかに蒸発することも、圧縮機１内に導かれる粗大水滴量の減少につながる。水滴の蒸発によって空気温度が低下するので、ガスタービンの出力は増加する。特に、水放出口が曲がり部６よりも上流側で吸気室１０内に設けられるので、水放出口から噴霧された水滴のうち比較的大きな水滴が曲がり部６の壁面に付着し、圧縮機１の羽根に衝突する水滴の量が著しく減少する。これは、圧縮機１の羽根に引き起こされるエロージョンを著しく減少させる。
【００３４】
５０μｍ未満、特に２０μｍ未満の粒径の水滴を得るために、空気及び水を利用する二流体噴霧ノズルの使用が一般的である。しかしながら、二流体噴霧ノズルの使用は、水ポンプに加えて、加圧空気源が必要となる。また、微細液滴を生成するには、給水量以上の給気量が必要であり、加圧空気の利用は、消費動力を増加させる。本実施例は、縮流部１１での高速気流により微細な水滴を得ることができるので、前述の二流体噴霧ノズルの使用によって生じる問題点を解消できる。
【００３５】
本実施例は、注水管１２への給水だけで吸気室１０の縮流部１１での高速気流により微細な水滴が発生し、二流体噴霧ノズルのように加圧空気が必要でないため、簡単な機構で燃焼器５に供給する空気の温度を下げることができる。これは、タービンの出力アップにつながる。本実施例の他の効果は、発電された電力に関する計測された電圧信号（または電流信号）に基づいてコントローラ１７により流量調節弁１４の開度を制御し、水放出口から吐出される水の量を注水量を調節しているので、年間を通して実質的に一定のタービン出力を得ることができる。コントローラ１７を設けているので、外気の温度から制約される出力以上の範囲においても、要求負荷に応じた出力調整が可能になる。
【００３６】
注水管１２の水放出口が、縮流部１１内ではなく、縮流部１１よりも下流側の吸気室１０内で縮流部１１からの高速の空気流が当る領域、特に縮流部１１の出口付近に配置されても、上記した効果を得ることができる。
【００３７】
（実施例２）
本発明の他の実施例である実施例２におけるガスタービンを図４に基づいて以下に説明する。実施例１の構成と同じ部分には、実施例１と同一の符号を付してある。本実施例は、実施例１の構成に波板構造の湿分分離器２４を設けたものである。湿分分離器２４は、吸気室１０内において、縮流部１１よりも下流でかつ曲がり部６よりも上流に配置される。
【００３８】
図５は曲がり部６での水滴の挙動を示している。図５（ａ）は粒径１０μｍの水滴、及び図５（ｂ）は粒径１００μｍの水滴の各挙動を示す。粒径１００μｍの水滴４０は曲がり部６の側壁に衝突してそこに付着するが、粒径１０μｍの水滴４０は曲がり部６の側壁に衝突せず空気流と共に圧縮機１内に導かれていく。つまり、大きな粒径の水滴は慣性が大きいために空気の流れにのれずに曲がり部６の内壁に衝突し、圧縮機１内に流入することができない。
【００３９】
このため湿分分離器２４を吸気室１０内に設けることにより、粒径の大きな水滴を湿分分離器２４で除去できる。これは、圧縮機１の羽根にエロージョンを引き起こす粒径の大きな水滴の圧縮機１内への流入を防止できる。特に、湿分分離器２４は、吸気室１０内で曲がり部６付近に配置するとよい。これは、水滴の飛距離を伸ばしてその蒸発量を多くするためである。本実施例も、実施例１と同じ効果を得ることができる。
【００４０】
（実施例３）
本発明の実施例２のガスタービンを図６に基づいて以下に説明する。本実施例は、実施例１の構造にドレン回収装置２７Ａ及び２７Ｂを備えたものである。ドレン回収装置２７Ａは、曲がり部６より上流に存在する、吸気室１０の側壁に設置される。ドレン回収装置２７Ｂは、曲がり部６の側壁に設置される。ドレン配管３２が、ドレン回収装置２７Ａ及び２７Ｂにそれぞれ取り付けられて、水槽１６に接続される。
【００４１】
注水管１２の水放出口から噴霧された水滴のうち比較的粒径の大きな水滴は、実施例１及び２で述べたように吸気室１０及び曲がり部６の内壁に付着する。この付着した水は、ドレン回収装置２７Ａ及び２７Ｂによって回収され、水槽１６に導かれる。回収された水は、再び、水放出口から噴霧される。
【００４２】
本実施例は、ドレン回収装置２７Ａ及び２７Ｂによって回収された水を水放出口からの噴霧のために再利用するので、補給水配管２０から水槽１６に供給する水の量を低減でき、水を節約できる。本実施例は、実施例１と同様な効果も得ることができる。実施例２と同様に、本実施例において湿分分離器２４を吸気室１０内に設置した場合には、湿分分離器２４で分離された比較的粒径の大きな水滴は、ドレン回収装置２７Ａで回収される。
【００４３】
（実施例４）
本発明の実施例４であるガスタービンを図７を用いて説明する。本実施例のガスタービンは、蒸気タービンとの複合サイクルを構成するコンバインド型のガスタービンシステムである。本実施例が実施例１と異なっている部分は、排ガスダクト７に廃熱回収ボイラ２９を設置し、この廃熱回収ボイラ２９の出口付近に水分回収用冷却器２８を設置したことにある。更に、水分回収用冷却器２８付近の排ガスダクト７に設けられたドレン回収器３６は、ドレン配管３３で水槽１６に接続される。水分回収用冷却器２８は、内部に設置された複数の伝熱管内に水を流して伝熱管外を流れる空気を冷却する構成を有する。図示されていないが、本実施例も、実施例１と同様にコントローラ１７によって流量調節弁１４を制御する機構が設けられている。
【００４４】
廃熱回収ボイラ２９は、タービン２から排気された排ガスによって水を加熱して蒸気を得るものである。この蒸気は、図示していない蒸気タービンに供給されてこのタービンを回転させる。蒸気タービンは発電機（図示せず）を回転させる。本実施例の複合サイクルは、ガスタービンの廃熱を利用して得た蒸気を蒸気タービンに供給するので、熱効率が高い。
【００４５】
廃熱回収ボイラ２９で蒸気を得るために排ガスの温度が低下する。排ガスの温度低下によって、排ガスに含まれている蒸気の一部は凝縮して水になる。排ガスに含まれている蒸気は、注水管１２の水放出口から噴霧された水滴が吸気室１０及び圧縮機１内で蒸発したものである。廃熱回収ボイラ２９で温度が低下した排ガスを水分回収用冷却器２８によって更に冷却するので、排ガスに含まれている蒸気が更に凝縮水となる。廃熱回収ボイラ２９及び水分回収用冷却器２８で生じた凝縮水は、ドレン回収器３６に集められ、ドレン配管３３により水槽１６内に導かれる。
【００４６】
水分回収用冷却器２８，ドレン回収器３６及びドレン配管３３を設けているので、多量の凝縮水を回収することができる。この凝縮水は注水管１２の水放出口から再噴霧され、燃焼器５に供給する空気の冷却に再利用できる。すなわち、空気冷却に使用する水を節約できる。また、本実施例は、廃熱回収ボイラ２９を排ガスの冷却器として利用できるので、排ガスに含まれる蒸気の回収効率が向上し、その分、水を更に節約できる。廃熱回収ボイラ２９の下流に水分回収用冷却器２８を配置することによって廃熱回収ボイラ２９による空気の冷却能力を活用できるので、水分回収用冷却器２８の冷却能力を低減できる。
【００４７】
実施例２と同様に湿分分離器２４を、実施例３と同様にドレン回収装置２７Ａ及び２７Ｂ，ドレン配管３２を、それぞれ本実施例に設けてもよい。
【００４８】
なお、ガスタービン及び蒸気タービンの複合サイクルに用いられないガスタービンシステム（廃熱回収ボイラ２９が設置されない）では、水分回収用冷却器２８，ドレン回収器３６及びドレン配管３３を備える。水分回収用冷却器２８及びドレン回収器３６は、排ガスダクト７に設けられる。この場合は、廃熱回収ボイラ２９が設置されないので、水分回収用冷却器２８の冷却容量を増大させる必要がある。水分回収用冷却器２８は、排ガスに含まれる蒸気を凝縮する。この実施例も、上記の実施例のようにドレン回収器３６に集められた凝縮水を、燃焼器５に供給する空気の冷却に再利用できる。
【００４９】
（実施例５）
本発明の実施例５のガスタービンを図８に基づいて説明する。本実施例は、実施例１の構成に、空気冷却器３０，外部冷熱源３１及び循環配管３７を付加したものである。空気冷却器３０は、吸気室１０内でルーバー９の背面に設置される。空気冷却器３０及び外部冷熱源３１は、循環配管３７によって接続される。循環ポンプ３８が、循環配管３７に設置される。本実施例は、図示されていないが、実施例３に設けられているドレン回収装置２７Ａ及び２７Ｂ、及びドレン配管３２が設けられる。
【００５０】
循環配管３７内には、冷媒が流れる。外部冷熱源３１で冷やされた冷媒は、空気冷却器３０に送られ、ルーバー９を通して吸気室１０内に導かれる空気を冷却する。空気冷却器３０で冷やされた空気が、圧縮機１に送られる。注水管１２の水放出口から空気冷却器３０で冷やされた空気内に水が噴霧される。吸気室１０及び曲がり部６の内面に付着した粒径の比較的大きな水滴は、ドレン回収装置２７Ａ及び２７Ｂに回収され、ドレン配管３２にて水槽１６に送られる。微細な水滴を含む空気は、圧縮機１内に供給される。微細な水滴は、圧縮機１内で蒸発して空気温度を更に下げる。
【００５１】
本実施例は、空気冷却器３０、及び水放出口から噴霧された水滴による吸気重量流量の増大及び圧縮機仕事の低下の相乗効果により、ガスタービンの出力回復をより効率的に行うことができる。本実施例は、実施例３で得られる効果も生じる。尚、本実施例の排ガスダクト７に実施例４に設けられる水分回収用冷却器２８及びドレン回収器３６を設置すると共に、ドレン配管３３を設けることも可能である。
【００５２】
（実施例６）
本発明の実施例６のガスタービンを図９を用いて説明する。図９の構成は、本実施例のガスタービンの構成のうち、吸気室１０の縮流部１１付近、及び注水管１２の構成を示下ものである。注水管１２の水放出口のレベルと水槽１６内の水面のレベルとの水頭差ΔＨを、縮流部１１の空気の流速によって生じる負圧Δｈよりも小さくすれば、水槽１６内の水は注水管１２内を上昇して水放出口から吸気室１０内に噴霧される。
【００５３】
本実施例によれば、縮流部１１によって発生する負圧を利用して、水を吸気室１０内へ導くことができる。従って、水槽１６内の水を吸気室１０内に導くための給水ポンプ１５が不要になる。本実施例は、実施例１で生じる効果も得ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
第１の発明によれば、圧縮機の羽根に引き起こされるエロージョンを抑制できガスタービンの出力を増加させることができる。
【００５５】
第２の発明によれば、圧縮機の羽根に引き起こされるエロージョンを著しく減少できる。
【００５６】
第３の発明によれば、水を有効に活用しながら、エロージョンの抑制及びタービン出力の増加を図ることができる。
【００５７】
第４の発明によれば、タービン出力を増加させる役割を終えた蒸気の凝縮水をタービンの下流側で回収して再利用できるので、水供給管に供給する水の量を節約できる。
【００５８】
第５の発明によれば、空気冷却手段による吸気重量流量の増大及び圧縮機仕事の低下の相乗効果により、ガスタービンの出力回復をより効率的に行うことができる。
【００５９】
第６の発明によれば、外気の温度から制約される出力以上の範囲においても、要求負荷に応じた出力調整が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のガスタービンの構成図である。
【図２】圧縮機の軸方向の位置と圧縮機空気温度との関係を示す特性図である。
【図３】空気速度と水滴の粒径との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の実施例２のガスタービンの構成図である。
【図５】吸気室の曲がり部における水滴の流動状態を示す説明図であり、（ａ）は粒径１０μｍの水滴の挙動を示す説明図、（ｂ）は粒径１００μｍの水滴の挙動を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例３のガスタービンの構成図である。
【図７】本発明の実施例４のガスタービンの構成図である。
【図８】本発明の実施例５のガスタービンの構成図である。
【図９】本発明の実施例６のガスタービンの構成図である。
【図１０】気温と吸気流量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…タービン、３…発電機、５…燃焼器、６…曲がり部、７…排ガスダクト、９…ルーバー、１０…吸気室、１１…縮流部、１２…注水管、１３…給水配管、１４…流量調節弁、１５…給水ポンプ、１６…水槽、１７…コントローラ、２４…湿分分離器、２７Ａ，２７Ｂ…ドレン回収装置、２８…水分回収用冷却器、２９…廃熱回収ボイラ、３０…空気冷却器、３１…外部冷熱源、３２，３３…ドレン配管、３６…ドレン回収器。

Claims

圧縮機と、前記圧縮機の回転軸に連結されたタービンと、前記圧縮機から空気が導入され、前記タービンに供給される燃焼ガスを発生する燃焼器とを備えたガスタービンにおいて、前記圧縮機の上流側に設けられて前記圧縮機に空気を導く吸気室に、この吸気室内の空気流路の面積を狭くする流路絞り手段を設け、前記吸気室内に水を導く水供給管を設け、前記水供給管の水放出口が、前記流路絞り手段内の空気流路、及び前記流路絞り手段よりも下流側の前記吸気室内の領域で、前記流路絞り手段から噴出した空気流が当る位置に配置されたことを特徴とするガスタービン。
前記流路絞り手段及び前記水放出口を、前記吸気室と前記圧縮室を連絡する曲がり部よりも上流側に配置した請求項１のガスタービン。
前記水放出口よりも下流側の吸気室内壁に付着する水を回収する手段と、前記回収手段で回収した水を前記水供給管に供給する手段とを備えた請求項１のガスタービン。
前記タービンよりも下流側に位置して前記タービンからの排ガスが通るガス排気部に、水回収手段を設け、前記回収手段で回収した水を前記水供給管に供給する手段を備えた請求項１のガスタービン。
前記流路絞り手段内を通過する空気を冷却する手段を、前記水放出口よりも上流側に備えた請求項１のガスタービン。
要求負荷に応じて、前記水供給管への給水量を調整する制御手段を有する請求項１のガスタービン。