JP5484992B2 - 吸気冷却装置およびその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービンプラントや複合サイクルプラント等の発電プラントに適用されて好適な吸気冷却装置およびその運転方法に関するものである。

ガスタービンプラントや複合サイクルプラント等の発電プラントでは、ガスタービンとともに回転する圧縮機によって、外部より空気を吸気して圧縮し、圧縮空気をガスタービンに供給して、燃焼器において燃料を燃焼させることでガスタービンを回転させて動力を得ている。また、このガスタービンの動力は、タービン入口の圧力と温度に応じて決まる。そのため、夏期等、外気温度が高いときには、外気の空気密度が低下するため、圧縮機により圧縮される空気の容積は常に等しいことより、吸気した空気の質量が減少する。その結果、外気温度が高いときには、ガスタービンに供給される空気の質量が減少し、結果的に、ガスタービンの動力を低下させることになる。

そこで、従来から、外気から吸気する空気温度を下げるための様々な吸気冷却装置が提供されており、吸気冷却コイルを備えたもの（例えば、特許文献１参照）が知られている。

特開２０００−１１０５８６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたものでは、吸気冷却コイルの表面に付着した凝縮液が、吸気冷却コイルを通過した吸気とともに下流側に飛散し、凝縮水に含まれる不純物によりガスタービンや圧縮機等に腐食や金属堆積が発生する可能性がある。

そこで、近年では、吸気冷却コイルの下流側にミストセパレータを配置するとともに、ミストセパレータの下流側にフィルタを配置して、吸気冷却コイルを通過した吸気とともに凝縮水が下流側に飛散するのを防止しようとする吸気冷却装置が提案されている。
しかしながら、このような構成を有する吸気冷却装置では、ミストセパレータにより、吸気冷却コイルを通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水を完全に除去することは困難であり、メインフィルタに付着した粉塵に、ミストセパレータを通過した凝縮水が付着して、フィルタの差圧（圧損）が大きくなり、圧縮機の圧縮効率やガスタービンの出力が低下してしまうおそれがあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、圧縮機の圧縮効率やガスタービンの出力が低下するのを防止することができる吸気冷却装置およびその運転方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る吸気冷却装置は、外部から導入された冷却媒体により、吸気入口から取り込まれた吸気を冷却する吸気冷却コイルと、前記吸気冷却コイルの下流側に配置されて、前記吸気冷却コイルを通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水を除去するミストセパレータと、前記ミストセパレータの下流側に配置されて、前記ミストセパレータを通過した吸気から粉塵を除去するフィルタと、前記吸気冷却コイル、前記ミストセパレータ、および前記フィルタを収容する吸気ダクトと、前記フィルタよりも下流側に位置する前記吸気ダクトの内部と、前記フィルタよりも上流側に位置する前記吸気ダクトの内部とを連通するリターンダクトと、前記リターンダクトの途中に設けられた再循環ブロワと、前記フィルタの上流側近傍の圧力と、前記フィルタの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計と、前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも高いと判断した場合に、前記再循環ブロワを起動させる制御器とが設けられている。

本発明に係る吸気冷却装置によれば、差圧計で計測された計測値は、制御器に出力され、制御器において、例えば、制御器に予め保存（記憶）された閾値と比較されるようになっている。そして、差圧計で計測された計測値が閾値よりも高くなり、フィルタに規定量を超える凝縮水が付着しているおそれがあると判断した場合には、再循環ブロワが起動（運転）されるようになっている。再循環ブロワが起動されることにより、フィルタよりも下流側に位置する吸気ダクトの内部を通過する際に、若干（２〜４℃程度）温められた吸気、すなわち、ミストセパレータを通過した吸気よりも２〜４℃程度温度の高い吸気が、フィルタに付着した凝縮水を蒸発させることになる。
これにより、フィルタにおける差圧（圧損）の上昇を抑制することができ、かつ、フィルタにおける差圧（圧損）を素早く回復させることができて、圧縮機の圧縮効率やガスタービンの出力が低下するのを防止することができる。
また、フィルタから下流側への凝縮水の飛散を防止することができ、凝縮水に含まれる不純物によりガスタービンや圧縮機等に腐食や金属堆積が発生するのを防止することができる。

上記吸気冷却装置において、前記制御器は、前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも低いと判断した場合に、前記再循環ブロワを停止させる機能を備えているとさらに好適である。

このような吸気冷却装置によれば、差圧計で計測された計測値は、制御器に出力され、制御器において、例えば、制御器に予め保存（記憶）された閾値と比較されるようになっている。そして、差圧計で計測された計測値が閾値よりも低くなり、フィルタに凝縮水が付着しているおそれがないと判断した場合には、再循環ブロワが停止されるようになっている。
これにより、吸気冷却コイルで冷却された吸気を温めることなく（吸気冷却コイルで冷却された吸気の温度を上昇させることなく）、下流側に供給することができる。

本発明に係る吸気冷却装置は、外部から導入された冷却媒体により、吸気入口から取り込まれた吸気を冷却する吸気冷却コイルと、前記吸気冷却コイルの下流側に配置されて、前記吸気冷却コイルを通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水を除去するミストセパレータと、前記ミストセパレータの下流側に配置されて、前記ミストセパレータを通過した吸気から粉塵を除去するフィルタと、前記吸気冷却コイル、前記ミストセパレータ、および前記フィルタを収容する吸気ダクトと、前記フィルタよりも下流側に位置する前記吸気ダクトの内部と、前記フィルタよりも上流側に位置する前記吸気ダクトの内部とを連通するリターンダクトと、前記リターンダクトの途中に設けられた再循環ブロワと、前記フィルタの上流側近傍の圧力と、前記フィルタの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計と、前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも高いと判断した場合に、前記再循環ブロワの回転数を増加させる制御器とが設けられている。

本発明に係る吸気冷却装置によれば、差圧計で計測された計測値は、制御器に出力され、制御器において、例えば、制御器に予め保存（記憶）された閾値と比較されるようになっている。そして、差圧計で計測された計測値が閾値よりも高くなり、フィルタに規定量を超える凝縮水が付着しているおそれがあると判断した場合には、再循環ブロワの回転数が増加させられるようになっている。再循環ブロワの回転数が増加させられることにより、フィルタよりも下流側に位置する吸気ダクトの内部を通過する際に、若干（２〜４℃程度）温められた吸気、すなわち、ミストセパレータを通過した吸気よりも２〜４℃程度温度の高い吸気が、ミストセパレータを通過した吸気を温め、フィルタに到達した吸気が、フィルタに付着した凝縮水を蒸発させることになる。
これにより、フィルタにおける差圧（圧損）の上昇を抑制することができ、かつ、フィルタにおける差圧（圧損）を回復させることができて、圧縮機の圧縮効率やガスタービンの出力が低下するのを防止することができる。
また、フィルタから下流側への凝縮水の飛散を防止することができ、凝縮水に含まれる不純物によりガスタービンや圧縮機等に腐食や金属堆積が発生するのを防止することができる。

上記吸気冷却装置において、前記制御器は、前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも低いと判断した場合に、前記再循環ブロワの回転数を減少させる機能を備えているとさらに好適である。

このような吸気冷却装置によれば、差圧計で計測された計測値は、制御器に出力され、制御器において、例えば、制御器に予め保存（記憶）された閾値と比較されるようになっている。そして、差圧計で計測された計測値が閾値よりも低くなり、フィルタに凝縮水が付着しているおそれがないと判断した場合には、再循環ブロワの回転数が減少させられるようになっている。
これにより、吸気冷却コイルで冷却された吸気を極力温めることなく（吸気冷却コイルで冷却された吸気の温度を極力上昇させることなく）、下流側に供給することができる。

上記吸気冷却装置において、前記閾値が、下流側に配置されたガスタービンの負荷見合いで、または下流側に配置された圧縮機のＩＧＶ開度見合いで、あるいは下流側に配置されたガスタービンのＣＳＯ信号見合いで、もしくは下流側に配置されたガスタービンの車室内の圧力見合いで設定されているとさらに好適である。

このような吸気冷却装置によれば、ガスタービンの負荷にあわせた運転が行われることになるので、実状にあった運転を行うことができる。

本発明に係る発電プラントは、上記いずれかの吸気冷却装置を具備している。

本発明に係る発電プラントによれば、フィルタにおける差圧（圧損）の上昇を抑制することができ、かつ、フィルタにおける差圧（圧損）を回復させることができて、圧縮機の圧縮効率やガスタービンの出力が低下するのを防止することができる。
また、フィルタから下流側への凝縮水の飛散を防止することができ、凝縮水に含まれる不純物によりガスタービンや圧縮機等に腐食や金属堆積が発生するのを防止することができる。

本発明に係る吸気冷却装置の運転方法は、外部から導入された冷却媒体により、吸気入口から取り込まれた吸気を冷却する吸気冷却コイルと、前記吸気冷却コイルの下流側に配置されて、前記吸気冷却コイルを通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水を除去するミストセパレータと、前記ミストセパレータの下流側に配置されて、前記ミストセパレータを通過した吸気から粉塵を除去するフィルタと、前記吸気冷却コイル、前記ミストセパレータ、および前記フィルタを収容する吸気ダクトと、前記フィルタよりも下流側に位置する前記吸気ダクトの内部と、前記フィルタよりも上流側に位置する前記吸気ダクトの内部とを連通するリターンダクトと、前記リターンダクトの途中に設けられた再循環ブロワと、前記フィルタの上流側近傍の圧力と、前記フィルタの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計とを備えた吸気冷却装置の運転方法であって、前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも高いと判断した場合に、前記再循環ブロワを起動させるようにした。

本発明に係る吸気冷却装置の運転方法によれば、差圧計で計測された計測値が閾値よりも高くなり、フィルタに規定量を超える凝縮水が付着しているおそれがあると判断した場合には、再循環ブロワを起動（運転）する。再循環ブロワを起動することにより、フィルタよりも下流側に位置する吸気ダクトの内部を通過する際に、若干（２〜４℃程度）温められた吸気、すなわち、ミストセパレータを通過した吸気よりも２〜４℃程度温度の高い吸気が、フィルタに付着した凝縮水を蒸発させることになる。
これにより、フィルタにおける差圧（圧損）の上昇を抑制することができ、かつ、フィルタにおける差圧（圧損）を素早く回復させることができて、圧縮機の圧縮効率やガスタービンの出力が低下するのを防止することができる。
また、フィルタから下流側への凝縮水の飛散を防止することができ、凝縮水に含まれる不純物によりガスタービンや圧縮機等に腐食や金属堆積が発生するのを防止することができる。

上記吸気冷却装置の運転方法において、前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも低いと判断した場合に、前記再循環ブロワを停止させるようにした。

このような吸気冷却装置の運転方法によれば、差圧計で計測された計測値が閾値よりも低くなり、フィルタに凝縮水が付着しているおそれがないと判断した場合には、再循環ブロワを停止する。
これにより、吸気冷却コイルで冷却された吸気を温めることなく（吸気冷却コイルで冷却された吸気の温度を上昇させることなく）、下流側に供給することができる。

本発明に係る吸気冷却装置の運転方法は、外部から導入された冷却媒体により、吸気入口から取り込まれた吸気を冷却する吸気冷却コイルと、前記吸気冷却コイルの下流側に配置されて、前記吸気冷却コイルを通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水を除去するミストセパレータと、前記ミストセパレータの下流側に配置されて、前記ミストセパレータを通過した吸気から粉塵を除去するフィルタと、前記吸気冷却コイル、前記ミストセパレータ、および前記フィルタを収容する吸気ダクトと、前記フィルタよりも下流側に位置する前記吸気ダクトの内部と、前記フィルタよりも上流側に位置する前記吸気ダクトの内部とを連通するリターンダクトと、前記リターンダクトの途中に設けられた再循環ブロワと、前記フィルタの上流側近傍の圧力と、前記フィルタの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計とを備えた吸気冷却装置の運転方法であって、前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも高いと判断した場合に、前記再循環ブロワの回転数を増加させるようにした。

本発明に係る吸気冷却装置の運転方法によれば、差圧計で計測された計測値が閾値よりも高くなり、フィルタに規定量を超える凝縮水が付着しているおそれがあると判断した場合には、再循環ブロワの回転数を増加させる。再循環ブロワの回転数が増加させられることにより、フィルタよりも下流側に位置する吸気ダクトの内部を通過する際に、若干（２〜４℃程度）温められた吸気、すなわち、ミストセパレータを通過した吸気よりも２〜４℃程度温度の高い吸気が、ミストセパレータを通過した吸気を温め、フィルタに到達した吸気が、フィルタに付着した凝縮水を蒸発させることになる。
これにより、フィルタにおける差圧（圧損）の上昇を抑制することができ、かつ、フィルタにおける差圧（圧損）を回復させることができて、圧縮機の圧縮効率やガスタービンの出力が低下するのを防止することができる。
また、フィルタから下流側への凝縮水の飛散を防止することができ、凝縮水に含まれる不純物によりガスタービンや圧縮機等に腐食や金属堆積が発生するのを防止することができる。

上記吸気冷却装置の運転方法において、前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも低いと判断した場合に、前記再循環ブロワの回転数を減少させるようにした。

このような吸気冷却装置の運転方法によれば、差圧計で計測された計測値が閾値よりも低くなり、フィルタに凝縮水が付着しているおそれがないと判断した場合には、再循環ブロワの回転数を減少させる。
これにより、吸気冷却コイルで冷却された吸気を極力温めることなく（吸気冷却コイルで冷却された吸気の温度を極力上昇させることなく）、下流側に供給することができる。

上記吸気冷却装置の運転方法において、前記閾値は、下流側に配置されたガスタービンの負荷見合いで設定されたもの、または下流側に配置された圧縮機のＩＧＶ開度見合いで設定されたもの、あるいは下流側に配置されたガスタービンのＣＳＯ信号見合いで設定されたもの、もしくは下流側に配置されたガスタービンの車室内の圧力見合いで設定されたものであるとさらに好適である。

このような吸気冷却装置の運転方法によれば、ガスタービンの負荷にあわせた運転が行われることになるので、実状にあった運転を行うことができる。

本発明に係る吸気冷却装置によれば、圧縮機の圧縮効率やガスタービンの出力が低下するのを防止することができるという効果を奏する。

本発明に係る吸気冷却装置を具備したガスタービンプラントの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の第１実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法について、図１を参照しながら説明する。図１は本発明に係る吸気冷却装置を具備したガスタービンプラントの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、ガスタービンプラント（発電プラント）１は、吸気入口２から取り込まれた吸気（外気：空気）を圧縮機３に導く吸気ダクト４と、吸気ダクト４を介して供給された吸気を圧縮する圧縮機３と、圧縮機３から供給された吸気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器５と、燃焼器５から供給された燃焼ガスにより回転するガスタービン６と、ガスタービン６の回転により発電を行う発電機７とを備えている。

また、吸気ダクト４の途中（本実施形態では、上流側（入口側）の端部）には、吸気フィルタ室８が設けられており、この吸気フィルタ室８内には、吸気冷却装置１０を構成する図示しないプレフィルタ（第１段フィルタ）、吸気冷却コイル１１、ミストセパレータ１２、メインフィルタ（第２段フィルタ）１３が、上流側からプレフィルタ、吸気冷却コイル１１、ミストセパレータ１２、メインフィルタ（フィルタ）１３の順に配置されている。
プレフィルタは、吸気入口２から取り込まれた吸気から（比較的大きい）粉塵を除去するものであり、吸気冷却コイル１１は、プレフィルタを通過した吸気を冷却するものである。

吸気ダクト４には、メインフィルタ１３よりも下流側に位置する吸気ダクト４の内部（より詳しくは、メインフィルタ１３と後述するサイレンサ２９との間に位置する吸気ダクト４の内部）と、メインフィルタ１３よりも上流側に位置する吸気ダクト４の内部（より詳しくは、ミストセパレータ１２とメインフィルタ１３との間に位置する吸気フィルタ室８の内部）とを連通するリターンダクト３０が接続されており、リターンダクト３０の途中には、再循環ブロワ（再循環送風機）３１が設けられている。そして、再循環ブロワ３１が運転されることにより、メインフィルタ１３よりも下流側に位置する吸気ダクト４の内部に存する吸気の一部が、リターンダクト３０を介してメインフィルタ１３よりも上流側に位置する吸気ダクト４の内部に戻されるようになっている。

吸気冷却コイル１１には、（第１の）循環路２１、（第１の）循環ポンプ２２を介して冷凍機（ターボ冷凍機や吸収式冷凍機等）２３から冷たい循環水（冷却媒体）が供給されるようになっており、吸気冷却コイル１１で吸気と熱交換された（吸気との熱交換で温められた）循環水は、循環路２１を介して冷凍機２３に戻されるようになっている。
冷凍機２３には、（第２の）循環路２４、（第２の）循環ポンプ２５を介して冷却塔２６から冷たい循環水が供給されるようになっており、冷凍機２３で循環路２１を循環する循環水と熱交換された（循環路２１を循環する循環水との熱交換で温められた）循環水は、循環路２４を介して冷却塔２６に戻され、冷却塔２６で再び冷却されるようになっている。

ミストセパレータ１２は、吸気冷却コイル１１を通過した吸気から霧状（または液状）になった凝縮水を除去するものであり、吸気冷却コイル１１の下流側近傍に配置されている。
メインフィルタ１３は、ミストセパレータ１２を通過した（湿度（略）１００％の）吸気からプレフィルタで除去できなかった（比較的小さい）粉塵を除去するものであり、吸気冷却コイル１１と（略）同じ流路面積を有している。また、メインフィルタ１３の近傍には、メインフィルタ１３の上流側近傍の圧力（静圧または動圧）と、メインフィルタ１３の下流側近傍の圧力（静圧または動圧）との差（すなわち、メインフィルタ１３前後の差圧）を測定（計測）する差圧計２７が設けられており、差圧計２７で計測されたデータ（計測結果：計測値）は、制御器２８に出力され、制御器２８において、制御器２８に予め保存（記憶）された閾値（データベース）と比較されるようになっている。そして、差圧計２７で計測されたデータが閾値（第１の所定値）よりも高くなると、制御器２８から再循環ブロワ３１に制御信号（起動指令）が出力されて、再循環ブロワ３１が起動（運転）されるようになっている。

再循環ブロワ３１が起動されることにより、メインフィルタ１３よりも下流側に位置する吸気ダクト４の内部を通過する際に、若干（２〜４℃程度）温められた吸気、すなわち、ミストセパレータ１２を通過した吸気よりも２〜４℃程度温度の高い吸気が、メインフィルタ１３に付着した凝縮水を蒸発させる。そして、メインフィルタ１３に付着した凝縮水が蒸発して、差圧計２７で計測されたデータが、閾値（第１の所定値よりも低い第２の所定値）よりも低くなると、制御器２８から再循環ブロワ３１に制御信号（停止指令）が出力されて、再循環ブロワ３１が停止されるようになっている。

なお、図１中の符号２９は、吸気フィルタ室８よりも下流側に位置する吸気ダクト４の途中（本実施形態では、吸気ダクト４の長手方向における中央部）に配置されて、音を含む振動を抑制するサイレンサである。
また、圧縮機３の１段静翼は、開度を変更することができるＩＧＶ（Inlet Guide Vane）とされている。

本実施形態に係る吸気冷却装置１０およびその運転方法によれば、差圧計２７で計測された計測値は、制御器２８に出力され、制御器２８において、制御器２８に予め保存（記憶）された閾値と比較されるようになっている。そして、差圧計２７で計測された計測値が閾値よりも高くなり、メインフィルタ１３に規定量を超える凝縮水が付着しているおそれがあると判断した場合には、再循環ブロワ３１が起動（運転）されるようになっている。再循環ブロワ３１が起動されることにより、メインフィルタ１３よりも下流側に位置する吸気ダクト４の内部を通過する際に、若干（２〜４℃程度）温められた吸気、すなわち、ミストセパレータ１２を通過した吸気よりも２〜４℃程度温度の高い吸気が、メインフィルタ１３に付着した凝縮水を蒸発させることになる。
これにより、メインフィルタ１３における差圧（圧損）の上昇を抑制することができ、かつ、メインフィルタ１３における差圧（圧損）を素早く回復させることができて、圧縮機の圧縮効率やガスタービンの出力が低下するのを防止することができる。
また、メインフィルタ１３から下流側への凝縮水の飛散を防止することができ、凝縮水に含まれる不純物によりガスタービン６や圧縮機３等に腐食や金属堆積が発生するのを防止することができる。

また、本実施形態に係る吸気冷却装置１０およびその運転方法によれば、差圧計２７で計測された計測値は、制御器２８に出力され、制御器２８において、制御器２８に予め保存（記憶）された閾値と比較されるようになっている。そして、差圧計２７で計測された計測値が閾値よりも低くなり、メインフィルタ１３に凝縮水が付着しているおそれがないと判断した場合には、再循環ブロワ３１が停止されるようになっている。
これにより、吸気冷却コイル１１で冷却された吸気を温めることなく（吸気冷却コイル１１で冷却された吸気の温度を上昇させることなく）、下流側に供給することができる。

さらに、本実施形態に係る吸気冷却装置１０およびその運転方法によれば、ミストセパレータ１２により、吸気冷却コイル１１を通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水が除去されることになる。また、吸気から霧状または液状になった凝縮水をミストセパレータ１２で完全に除去することができなかった場合でも、メインフィルタ１３に付着した粉塵に、ミストセパレータ１２を通過した凝縮水が付着して、ミストセパレータ１２を通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水が除去されることになる。
これにより、吸気冷却コイル１１を通過した吸気とともに凝縮水が下流側に飛散するのを防止することができ、凝縮水に含まれる不純物によりガスタービン６や圧縮機３等に腐食や金属堆積が発生するのを防止することができる。

本発明の第２実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法について、図１を参照しながら説明する。
本実施形態に係る吸気冷却装置は、差圧計２７で計測されたデータに基づいて、再循環ブロワ３１を起動・停止する代わりに、再循環ブロワ３１の回転数を調整する（増減させる）という点で上述した第１実施形態のものと異なる。
すなわち、本実施形態では、差圧計２７で計測されたデータが閾値（第１の所定値）よりも高くなると、制御器２８から再循環ブロワ３１に制御信号（制御指令）が出力されて、再循環ブロワ３１が所定の回転数（例えば、定格回転数）まで増加させられ、差圧計２７で計測されたデータが、閾値（第１の所定値よりも低い第２の所定値）よりも低くなると、制御器２８から再循環ブロワ３１に制御信号（制御指令）が出力されて、再循環ブロワ３１が所定の回転数（例えば、定格回転数の２０％）まで減少させられるようになっている。

再循環ブロワ３１の回転数が増加させられることにより、メインフィルタ１３よりも下流側に位置する吸気ダクト４の内部を通過する際に、若干（２〜４℃程度）温められた吸気、すなわち、ミストセパレータ１２を通過した吸気よりも２〜４℃程度温度の高い吸気が、ミストセパレータ１２を通過した吸気を温め、メインフィルタ１３に到達した吸気が、メインフィルタ１３に付着した凝縮水を蒸発させる。そして、メインフィルタ１３に付着した凝縮水が蒸発して、差圧計２７で計測されたデータが、閾値（第１の所定値よりも低い第２の所定値）よりも低くなると、制御器２８から再循環ブロワ３１に制御信号（制御指令）が出力されて、再循環ブロワ３１の回転数が減少させられるようになっている。

本実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法によれば、差圧計２７で計測された計測値は、制御器２８に出力され、制御器２８において、制御器２８に予め保存（記憶）された閾値と比較されるようになっている。そして、差圧計２７で計測された計測値が閾値よりも高くなり、メインフィルタ１３に規定量を超える凝縮水が付着しているおそれがあると判断した場合には、再循環ブロワ３１の回転数が増加させられるようになっている。再循環ブロワ３１の回転数が増加させられることにより、メインフィルタ１３よりも下流側に位置する吸気ダクト４の内部を通過する際に、若干（２〜４℃程度）温められた吸気、すなわち、ミストセパレータ１２を通過した吸気よりも２〜４℃程度温度の高い吸気が、ミストセパレータ１２を通過した吸気を温め、メインフィルタ１３に到達した吸気が、メインフィルタ１３に付着した凝縮水を蒸発させることになる。
これにより、メインフィルタ１３における差圧（圧損）の上昇を抑制することができ、かつ、メインフィルタ１３における差圧（圧損）を回復させることができて、圧縮機の圧縮効率やガスタービンの出力が低下するのを防止することができる。
また、メインフィルタ１３から下流側への凝縮水の飛散を防止することができ、凝縮水に含まれる不純物によりガスタービン６や圧縮機３等に腐食や金属堆積が発生するのを防止することができる。

また、本実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法によれば、差圧計２７で計測された計測値は、制御器２８に出力され、制御器２８において、制御器２８に予め保存（記憶）された閾値と比較されるようになっている。そして、差圧計２７で計測された計測値が閾値よりも低くなり、メインフィルタ１３に凝縮水が付着しているおそれがないと判断した場合には、再循環ブロワ３１の回転数が減少させられるようになっている。
これにより、吸気冷却コイル１１で冷却された吸気を極力温めることなく（吸気冷却コイル１１で冷却された吸気の温度を極力上昇させることなく）、下流側に供給することができる。

さらに、本実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法によれば、ミストセパレータ１２により、吸気冷却コイル１１を通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水が除去されることになる。また、吸気から霧状または液状になった凝縮水をミストセパレータ１２で完全に除去することができなかった場合でも、メインフィルタ１３に付着した粉塵に、ミストセパレータ１２を通過した凝縮水が付着して、ミストセパレータ１２を通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水が除去されることになる。
これにより、吸気冷却コイル１１を通過した吸気とともに凝縮水が下流側に飛散するのを防止することができ、凝縮水に含まれる不純物によりガスタービン６や圧縮機３等に腐食や金属堆積が発生するのを防止することができる。

本発明の第３実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法について、図１を参照しながら説明する。
本実施形態に係る吸気冷却装置は、再循環ブロワ３１を起動させる閾値、再循環ブロワ３１を停止させる閾値、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる閾値、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる閾値が、ガスタービン６の負荷（負荷状態）見合いで（ガスタービン６の負荷（負荷状態）に基づいて）設定（決定）されているという点で上述した実施形態のものと異なる。
すなわち、本実施形態では、ガスタービン６の負荷が高いときには、高めに設定された閾値が、再循環ブロワ３１を起動させる際、再循環ブロワ３１を停止させる際、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる際、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる際に選択（採用）され、ガスタービン６の負荷が低いときには、低めに設定された閾値が、再循環ブロワ３１を起動させる際、再循環ブロワ３１を停止させる際、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる際、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる際に選択（採用）されることになる。

本実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法によれば、ガスタービン６の負荷にあわせた運転が行われることになるので、実状にあった運転を行うことができる。
その他の作用効果は、上述した第１実施形態または第２実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明の第４実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法について、図１を参照しながら説明する。
本実施形態に係る吸気冷却装置は、再循環ブロワ３１を起動させる閾値、再循環ブロワ３１を停止させる閾値、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる閾値、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる閾値が、圧縮機３のＩＧＶ開度（開度状態）見合いで（圧縮機３のＩＧＶ開度（開度状態）に基づいて）設定（決定）されているという点で上述した実施形態のものと異なる。
すなわち、本実施形態では、圧縮機３のＩＧＶ開度が大きいときには、高めに設定された閾値が、再循環ブロワ３１を起動させる際、再循環ブロワ３１を停止させる際、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる際、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる際に選択（採用）され、圧縮機３のＩＧＶ開度が小さいときには、低めに設定された閾値が、再循環ブロワ３１を起動させる際、再循環ブロワ３１を停止させる際、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる際、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる際に選択（採用）されることになる。

本実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法によれば、ガスタービン６の負荷にあわせた運転が行われることになるので、実状にあった運転を行うことができる。
その他の作用効果は、上述した第１実施形態または第２実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明の第５実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法について、図１を参照しながら説明する。
本実施形態に係る吸気冷却装置は、再循環ブロワ３１を起動させる閾値、再循環ブロワ３１を停止させる閾値、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる閾値、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる閾値が、ガスタービン６のＣＳＯ（Control Signal Output：燃料流量指令）信号見合いで（ガスタービン６のＣＳＯ信号に基づいて）設定（決定）されているという点で上述した実施形態のものと異なる。
すなわち、本実施形態では、ガスタービン６の燃料流量が多いときには、高めに設定された閾値が、再循環ブロワ３１を起動させる際、再循環ブロワ３１を停止させる際、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる際、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる際に選択（採用）され、ガスタービン６の燃料流量が少ないときには、低めに設定された閾値が、再循環ブロワ３１を起動させる際、再循環ブロワ３１を停止させる際、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる際、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる際に選択（採用）されることになる。

本実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法によれば、ガスタービン６の負荷にあわせた運転が行われることになるので、実状にあった運転を行うことができる。
その他の作用効果は、上述した第１実施形態または第２実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明の第６実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法について、図１を参照しながら説明する。
本実施形態に係る吸気冷却装置は、再循環ブロワ３１を起動させる閾値、再循環ブロワ３１を停止させる閾値、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる閾値、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる閾値が、ガスタービン６の車室内の圧力見合いで（ガスタービン６の車室内の圧力に基づいて）設定（決定）されているという点で上述した実施形態のものと異なる。
すなわち、本実施形態では、ガスタービン６の車室内の圧力が高いときには、高めに設定された閾値が、再循環ブロワ３１を起動させる際、再循環ブロワ３１を停止させる際、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる際、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる際に選択（採用）され、ガスタービン６の車室内の圧力が低いときには、低めに設定された閾値が、再循環ブロワ３１を起動させる際、再循環ブロワ３１を停止させる際、再循環ブロワ３１の回転数を増加させる際、再循環ブロワ３１の回転数を減少させる際に選択（採用）されることになる。

本実施形態に係る吸気冷却装置およびその運転方法によれば、ガスタービン６の負荷にあわせた運転が行われることになるので、実状にあった運転を行うことができる。
その他の作用効果は、上述した第１実施形態または第２実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
例えば、上述した実施形態において、吸気冷却コイル１１およびミストセパレータ１２が、吸気ダクト４（または吸気フィルタ室８）に対して着脱可能に構成されているとさらに好適である。
これにより、吸気を冷却しなくてもよい時期（例えば、冬季）には、吸気冷却コイル１１およびミストセパレータ１２を容易に取り外すことができて、吸気冷却コイル１１およびミストセパレータ１２による圧損をなくす（排除する）ことができ、圧縮機３の圧縮効率およびガスタービン６の出力を向上させることができる。

１ ガスタービンプラント（発電プラント）
２ 吸気入口
３ 圧縮機
４ 吸気ダクト
６ ガスタービン
１０ 吸気冷却装置
１１ 吸気冷却コイル
１２ ミストセパレータ
１３ メインフィルタ（フィルタ）
２７ 差圧計
２８ 制御器
３０ リターンダクト
３１ 再循環ブロワ

Claims (17)

1. 外部から導入された冷却媒体により、吸気入口から取り込まれた吸気を冷却する吸気冷却コイルと、
   前記吸気冷却コイルの下流側に配置されて、前記吸気冷却コイルを通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水を除去するミストセパレータと、
   前記ミストセパレータの下流側に配置されて、前記ミストセパレータを通過した吸気から粉塵を除去するフィルタと、
   前記吸気冷却コイル、前記ミストセパレータ、および前記フィルタを収容する吸気ダクトと、
   前記フィルタよりも下流側に位置する前記吸気ダクトの内部と、前記フィルタよりも上流側に位置する前記吸気ダクトの内部とを連通するリターンダクトと、
   前記リターンダクトの途中に設けられた再循環ブロワと、
   前記フィルタの上流側近傍の圧力と、前記フィルタの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計と、
   前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも高いと判断した場合に、前記再循環ブロワを起動させる制御器とが設けられていることを特徴とする吸気冷却装置。
2. 前記制御器は、前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも低いと判断した場合に、前記再循環ブロワを停止させることを特徴とする請求項１に記載の吸気冷却装置。
3. 外部から導入された冷却媒体により、吸気入口から取り込まれた吸気を冷却する吸気冷却コイルと、
   前記吸気冷却コイルの下流側に配置されて、前記吸気冷却コイルを通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水を除去するミストセパレータと、
   前記ミストセパレータの下流側に配置されて、前記ミストセパレータを通過した吸気から粉塵を除去するフィルタと、
   前記吸気冷却コイル、前記ミストセパレータ、および前記フィルタを収容する吸気ダクトと、
   前記フィルタよりも下流側に位置する前記吸気ダクトの内部と、前記フィルタよりも上流側に位置する前記吸気ダクトの内部とを連通するリターンダクトと、
   前記リターンダクトの途中に設けられた再循環ブロワと、
   前記フィルタの上流側近傍の圧力と、前記フィルタの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計と、
   前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも高いと判断した場合に、前記再循環ブロワの回転数を増加させる制御器とが設けられていることを特徴とする吸気冷却装置。
4. 前記制御器は、前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも低いと判断した場合に、前記再循環ブロワの回転数を減少させることを特徴とする請求項３に記載の吸気冷却装置。
5. 前記閾値が、下流側に配置されたガスタービンの負荷見合いで設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の吸気冷却装置。
6. 前記閾値が、下流側に配置された圧縮機のＩＧＶ開度見合いで設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の吸気冷却装置。
7. 前記閾値が、下流側に配置されたガスタービンのＣＳＯ信号見合いで設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の吸気冷却装置。
8. 前記閾値が、下流側に配置されたガスタービンの車室内の圧力見合いで設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の吸気冷却装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の吸気冷却装置を具備していることを特徴とする発電プラント。
10. 外部から導入された冷却媒体により、吸気入口から取り込まれた吸気を冷却する吸気冷却コイルと、
    前記吸気冷却コイルの下流側に配置されて、前記吸気冷却コイルを通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水を除去するミストセパレータと、
    前記ミストセパレータの下流側に配置されて、前記ミストセパレータを通過した吸気から粉塵を除去するフィルタと、
    前記吸気冷却コイル、前記ミストセパレータ、および前記フィルタを収容する吸気ダクトと、
    前記フィルタよりも下流側に位置する前記吸気ダクトの内部と、前記フィルタよりも上流側に位置する前記吸気ダクトの内部とを連通するリターンダクトと、
    前記リターンダクトの途中に設けられた再循環ブロワと、
    前記フィルタの上流側近傍の圧力と、前記フィルタの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計とを備えた吸気冷却装置の運転方法であって、
    前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも高いと判断した場合に、前記再循環ブロワを起動させるようにしたことを特徴とする吸気冷却装置の運転方法。
11. 前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも低いと判断した場合に、前記再循環ブロワを停止させるようにしたことを特徴とする請求項１０に記載の吸気冷却装置の運転方法。
12. 外部から導入された冷却媒体により、吸気入口から取り込まれた吸気を冷却する吸気冷却コイルと、
    前記吸気冷却コイルの下流側に配置されて、前記吸気冷却コイルを通過した吸気から霧状または液状になった凝縮水を除去するミストセパレータと、
    前記ミストセパレータの下流側に配置されて、前記ミストセパレータを通過した吸気から粉塵を除去するフィルタと、
    前記吸気冷却コイル、前記ミストセパレータ、および前記フィルタを収容する吸気ダクトと、
    前記フィルタよりも下流側に位置する前記吸気ダクトの内部と、前記フィルタよりも上流側に位置する前記吸気ダクトの内部とを連通するリターンダクトと、
    前記リターンダクトの途中に設けられた再循環ブロワと、
    前記フィルタの上流側近傍の圧力と、前記フィルタの下流側近傍の圧力との差を測定する差圧計とを備えた吸気冷却装置の運転方法であって、
    前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも高いと判断した場合に、前記再循環ブロワの回転数を増加させるようにしたことを特徴とする吸気冷却装置の運転方法。
13. 前記差圧計で計測された計測値が、所定の閾値よりも低いと判断した場合に、前記再循環ブロワの回転数を減少させるようにしたことを特徴とする請求項１２に記載の吸気冷却装置の運転方法。
14. 前記閾値は、下流側に配置されたガスタービンの負荷見合いで設定されたものであることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載の吸気冷却装置の運転方法。
15. 前記閾値は、下流側に配置された圧縮機のＩＧＶ開度見合いで設定されたものであることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載の吸気冷却装置の運転方法。
16. 前記閾値は、下流側に配置されたガスタービンのＣＳＯ信号見合いで設定されたものであることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載の吸気冷却装置の運転方法。
17. 前記閾値は、下流側に配置されたガスタービンの車室内の圧力見合いで設定されたものであることを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載の吸気冷却装置の運転方法。

Images