JP5215735B2

JP5215735B2 - ガスタービン排気設備

Info

Publication number: JP5215735B2
Application number: JP2008143697A
Authority: JP
Inventors: 和史池田; 智彦門脇; 崇規伊藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: JP2009287530A

Description

本発明は、ガスタービン排ガスの低周波対策を施したガスタービン排気設備に関する。

従来よりガスタービン排気煙道においては、ガスタービンの燃焼器で発生する圧力脈動や排気高速流の乱れが煙道の共鳴周波数で増幅され、煙突出口から１０〜３０Ｈｚの超低周波音を放射し、超低周波音公害が問題を引き起してトラブルを発生することがあった。

これは、煙突出口以外が音響的に密閉されており、音場のダンピングが小さく、共鳴倍率が高いために起こるものであり、良好な環境を維持する上で改善が望まれていた。

そこで、従来では、かかる超低周波音公害を防止するため、排気煙道の配置の変更をしなくても音場のダンピングが大きく共鳴倍率の低い特性を有し、超低周波音の放射を抑制でき、またさらに構造的な強度を保持し、構造の軽量化を可能とし、事故の発生も防止し得るガスタービン排気煙道の提案がなされている（特許文献１）。

図６は、特許文献１に係る超低周波音公害を防止する装置の一例である。
図６に示すように、ガスタービン１０１には圧縮機１０２及び燃焼器１０３が備えられ、圧縮機１０２とガスタービン１０１とが同軸に設けられている。圧縮機１０２には空気が供給され、圧縮機１０２で圧縮された圧縮空気は燃焼器１０３で燃焼ガスとされてガスタービン１０１で膨張される。

ガスタービン１０１で仕事を終えた高温の排気ガス１０４は排気ガス煙道１０５からボイラダクト１０６を介して、排熱回収ボイラ１０７に送られる。
ここで、排気ガス煙道１０５には遮断手段１０８が設けられ、遮断手段１０８の上流側には、ガスタービン１０１で仕事を終えた高温の排気ガスを排出する煙突１１０が排気サイレンサ１１１を介して設けられている。
そして、従来では、その煙道の一部を数十Ｈｚ以下の低周波音を十分透過する音響透過材料で形成したものとして低周波音の放出を抑制するようにしていた（特許文献１）。

特開平１１−１５９３４７号公報

しかしながら、低周波の周波数は図７に示すような所定の周期であり、特にボイラの運転条件が変化した場合等においては、その周期が大幅に変動するため、音響透過材料で形成する場合では、特定の周波数に対する対策は十分であっても周波数が変化した場合や、すべての周波数において対策が十分とはいえないという問題がある。

そこで、運転条件や、構造等のバラツキ等があった場合においても、超低周波数が変化した場合でも迅速に対応が可能な超低周波音公害対策が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、運転条件や、構造等のバラツキ等があった場合においても、超低周波数が変化した場合でも迅速に対応が可能な超低周波音公害対策が可能となるガスタービン排気設備を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ガスタービンの排ガスを排ガス煙道から煙突を介して排出するガスタービン排気設備であって、前記煙突の周囲の軸方向に沿って設けられ、前記煙突内部と連通する開口部を有し、数十Ｈｚ以下の低周波音を低減する所定空間を有する拡張筒を具備すると共に、前記所定空間の一部を閉塞するブロック片を設置・除去が自在としてなり、前記ブロック片が、拡張筒と煙突との連通部を煙突の軸方向と同一方向で、拡張筒の頂上側から挿入・抜出自在であり、且つ前記閉塞するブロック片が複数に分割してなることを特徴とするガスタービン排気設備にある。

第２の発明は、第１のガスタービン排気設備の排ガス煙道と連通するボイラダクトに排ガスの遮断手段を備えた排熱回収ボイラを有することを特徴とするガスタービン排気設備にある。

本発明によれば、運転条件や、構造等のバラツキ等があった場合においても、超低周波数が変化した場合でも迅速に対応が可能な超低周波音公害対策が可能となる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

[参考例１]
本発明による参考例に係るガスタービン排気設備について、図面を参照して説明する。
図１−１は、本参考例に係るガスタービン排気設備を備えた発電プラントの概略図である。図１−１に示すように、発電プラント１０を構成するガスタービン１１には圧縮機１２及び燃焼器１３が備えられており、該圧縮機１２には空気が供給され、圧縮機１２で圧縮された圧縮空気は燃焼器１３で燃焼ガスとされてガスタービン１１で膨張され、発電に供される。ガスタービン１１で仕事を終えた高温の排気ガス１４は排気ガス煙道１５からボイラダクト１６を介して、排熱回収ボイラ１７に送られ、排熱回収されている。
ここで、排気ガス煙道１５には遮断手段１８が設けられ、遮断手段１８の上流側の煙突２０には、その周囲の軸方向に沿って設けられ、前記煙突内部と連通するサイレンサ開口部２１を有し、少なくとも数十Ｈｚ以下の低周波音を低減する所定空間Ｓを有する拡張筒２２からなるサイレンサ２３Ａを具備するものである。

また、拡張筒２２の内部の所定空間Ｓ内には、詰め物であるブロック２５−１、２５−２（本参考例では２つであるが必要に応じて２以上としてもよい。）挿入されており、運転条件又は構造のバラツキに応じてその大きさを適宜変更するようにしている。

これにより、運転条件又は構造のバラツキが変化しても超低周波音公害対策が可能となる。

ここで、図２に示すように、前記拡張筒２２の径Ｄは、煙突２０の径ｄの約１．５〜２．５倍程度、好ましくは約２倍程度としている。
本参考例の煙突は高さが５０ｍで、径ｄが６ｍ、拡張筒２２の径Ｄは１２ｍとしている。

本参考例は、図１−２に示すように、内部の所定空間Ｓに挿入・抜出自在なブロックを複数のブロック２５−１、２５−２から構成させ、全体でリング状のブロックとなるようにしている。
また、ブロック２５−１、２５−２の挿入・抜出は、拡張筒２２の頂部に設けた開閉自在の蓋２２ａを開放させて、図示しないクレーンにより、ブロック２５−１、２５−２を所定空間Ｓの内部に設置或いは抜出するようにしている。

本参考例では、ブロックの大きさ、材質を適宜変更することにより、特定の超低周波数に対する音響固有値に対応することができることとなる。また、本参考例ではブロックの数は、２つとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要に応じて複数としてもよい。

よって、例えば発電プラントのタービン設備が完成しているが排熱回収ボイラ設備が完成する前においても発電を行う場合や、電力需要が大きい場合に、排熱回収を行わずに発電のみを行う場合において、発電プラント１０の煙突２０から排気ガス１４を直接外部へ排出する際における超低周波公害対策が可能となり、その際における運転状態の変動があった場合においてもブロックの大きさを適宜変更することで超低周波音の周波数が変化した場合においても超低周波の音響固有値に対応できることとなる。

[参考例２]
本発明による参考例２に係るガスタービン排気設備について、図面を参照して説明する。なお、参考例１と同一の部材については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。

本参考例では、図３−１に示すように、参考例１の図１−２に示すような塊状のブロック２５−１、２５−２を内部空間に設置する代わりに、所定厚さを有する板状ブロック３５を支持部３６の上に載置するようにして、内部の所定空間Ｓの容積を変更するようにしている。

図３−２は、本参考例の板状ブロック３５の斜視図であり、リング状のブロックを１／４分割したものである。
なお、分割の個数はこれに限定されるものではなく、適宜増減するようにしてもよい。

これにより、拡張筒２２の内部の所定空間Ｓ内には、複数の板状のブロック３５…が挿入されることとなり、運転条件又は構造のバラツキに応じてその大きさを適宜変更するようにしている。また、板状としているので、塊状のブロックより軽量化を図ることができ、作業性も向上する。

よって、運転条件又は構造のバラツキが変化しても超低周波音公害対策が可能となる。

[参考例３]
本発明による参考例３に係るガスタービン排気設備について、図面を参照して説明する。なお、参考例１と同一の部材については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。本参考例のサイレンサ２３Ｂは、図４−１及び図４−２に示すように、内部の所定空間Ｓに煙突２０の周囲から挿入・抜出自在な複数（本参考例では８ヶ）の板状ブロック４５−１〜４５−８から構成されている。そして、板状ブロック４５−１〜４５−８を挿入した際には、図４−２の平面図に示すように、全体でリング状のブロックとなるようにしている。なお、図４−２においては、拡張筒は省略している。

また、ブロック４５−１〜４５−８の挿入・抜出は、拡張筒２２の周囲から図示しない治具により、所定空間Ｓ内部に所定量挿入或いは抜出するようにしている。
本参考例では、ブロックの挿入量や材質を適宜変更することにより、特定の超低周波数に対する音響固有値に対応することができることとなる。

これにより、拡張筒２２の内部の所定空間Ｓ内には、複数の板状のブロック４５−１…が挿入されることとなり、運転条件又は構造のバラツキに応じてその大きさを適宜変更するようにしている。また、板状として煙突２０の周囲から挿入或いは抜出自在としているので、塊状のブロックより軽量化を図ることができ、また、クレーン等よりも作業性が向上する。

本発明による実施例１に係るガスタービン排気設備について、図面を参照して説明する。なお、参考例１と同一の部材については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。本実施例のサイレンサ２３Ｃは、図５−１に示すように、内部の所定空間Ｓに煙突の頂部近傍で、開口部２１を閉塞するように挿入・抜出自在な複数のブロック片５５から構成されており、挿入した際には、全体で開口部２１を所定量閉塞するようにしている。

また、ブロック片５５の挿入・抜出は、拡張筒２２の頂上近傍から図示しない治具により、開口部２１に所定量挿入或いは抜出するようにしている。
本実施例では、ブロック片５５の挿入量や材質を適宜変更することにより、特定の超低周波数に対する音響固有値に対応することができることとなる。

これにより、拡張筒２２の内部の所定空間Ｓ内の開口部２１には、複数のブロック片５５が挿入されることとなり、運転条件又は構造のバラツキに応じてその大きさを適宜変更するようにしている。また、板状として煙突２０の開口部２１の閉塞の度合いを自在としているので、運転条件の急激な変動に迅速に対応することができる。また、塊状のブロックより軽量化を図ることができ、また、クレーン等よりも作業性が向上する。

以上のように、本発明に係るガスタービン排気設備によれば、煙突の周囲に拡張筒を設けているので、運転条件又は構造のバラツキに応じてその空間内の大きさを適宜変更して、超低周波音の対策を行うようにしており、超低周波音公害対策に用いて適している。

参考例１に係るガスタービン排気設備を備えた発電プラントの概略図である。参考例１に係るサイレンサの概略図である。参考例１に係るサイレンサを備えた煙突の斜視図である。参考例２に係るサイレンサの概略図である。参考例２に係る板状ブロックの斜視図である。参考例３に係るサイレンサの概略図である。参考例３に係る板状ブロックの平面図である。実施例１に係るサイレンサの概略図である。実施例１に係る板状ブロックの斜視図である。従来の発電プラントの概略図である。低周波騒音の周波数の周期図である。

１０発電プラント
１１ガスタービン
１２圧縮機
１３燃焼器
１４排気ガス
１５排気ガス煙道
１６ボイラダクト
１７排熱回収ボイラ
２３Ａ〜２３Ｃサイレンサ

Claims

ガスタービンの排ガスを排ガス煙道から煙突を介して排出するガスタービン排気設備であって、
前記煙突の周囲の軸方向に沿って設けられ、前記煙突内部と連通する開口部を有し、数十Ｈｚ以下の低周波音を低減する所定空間を有する拡張筒を具備すると共に、
前記所定空間の一部を閉塞するブロック片を設置・除去が自在としてなり、
前記ブロック片が、拡張筒と煙突との連通部を煙突の軸方向と同一方向で、拡張筒の頂上側から挿入・抜出自在であり、且つ
前記閉塞するブロック片が複数に分割してなることを特徴とするガスタービン排気設備。
請求項１のガスタービン排気設備の排ガス煙道と連通するボイラダクトに排ガスの遮断手段を備えた排熱回収ボイラを有することを特徴とするガスタービン排気設備。