TWI582305B - Inspiratory cooling system - Google Patents
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Description
本發明係關於一種對燃氣渦輪機之吸氣進行冷卻之吸氣冷卻系統。
於由壓縮機、燃燒器、及渦輪機等構成之發電用燃氣渦輪機中,渦輪機之輸出受到被吸入壓縮機之吸氣之溫度的影響。例如,於大氣溫度較高之夏季,吸氣之密度降低而質量流量下降,故而渦輪機之輸出降低。為抑止此種渦輪機之輸出降低,開發有具備藉由與冷媒之熱交換而降低自外部氣體吸氣之空氣溫度之吸氣冷卻盤管之吸氣冷卻系統、及將水向被吸氣之空氣進行噴霧而利用該水之汽化熱進行吸氣冷卻的吸氣冷卻系統。若應用具備吸氣冷卻盤管之吸氣冷卻系統,大氣中之水分會因與吸氣冷卻盤管之熱交換所致之冷卻而冷凝變成排水。排水被設於吸氣冷卻盤管下部之排水皿回收,並自排水配管被排出。
然而,若使用該吸氣冷卻系統,則存在附著於吸氣冷卻盤管表面之排水與通過冷卻盤管之吸氣一併向下游側飛散、或未被排水皿完全回收而自排水皿漏出。因此,存在排水流入作為燃氣渦輪機之吸氣側之壓縮機,壓縮機被堵塞或產生沖蝕而損傷壓縮機葉片之問題。作為減少排水流入燃氣渦輪機之壓縮機之先前技術,於專利文獻1中揭示有一種燃氣渦輪機吸氣冷卻裝置,其設有噴霧除去機構,該噴霧除去機構捕獲噴霧器之吸氣管內之下游側未被蒸發之噴霧而自吸氣除去
噴霧。又,於專利文獻2中揭示有一種燃氣渦輪機,於供被供給有水之作動空氣流通之流通路徑之內壁面、燃氣渦輪機之轉子或者外殼流路面設置旋轉對稱之槽,將附著於內壁面或流路面之噴霧回收。
[專利文獻1]日本專利特開2007-120479號公報
[專利文獻2]日本專利特開2006-037877號公報
於具備冷卻盤管之吸氣冷卻系統中,在冷卻盤管之下側設有用於回收冷卻盤管之表面凝結產生之排水之排水皿。於過冷卻時等,有排水過度產生,既有排水皿無法完全回收,自排水皿漏出之排水向下游側流動,到達燃氣渦輪機入口側之歧管部而積存之顧慮。若該排水之積存水超出限度,則會向燃氣渦輪機之壓縮機內滲入,有引發壓縮機之阻塞或故障、壓縮機葉片損傷等風險。於上述專利文獻1及專利文獻2中,雖提及捕獲通過吸氣管之排水或附著於吸氣管之壁面之噴霧狀之排水,但並未提及自排水皿漏出之排水。
本發明係鑒於上述問題研究而成者,其目的在於提供一種可回收自冷卻盤管之排水皿漏出之排水之新穎且經改良之吸氣冷卻系統。
本發明之一態樣係一種燃氣渦輪機之吸氣冷卻系統,其特徵在於包括:吸氣管,其將自吸氣入口獲取之吸氣導入上述燃氣渦輪機之壓縮機;冷卻部,其設於上述吸氣管內,藉由與自外部導入之冷卻介質之熱交換而對上述吸氣進行冷卻;凸階差部,其相對於上述冷卻部之下游側具有之上述吸氣管之底面而形成為凸狀;及排水排出孔部,其形成於上述冷卻部之下游側具有之上述吸氣管之底面,可將上述冷
卻部之表面產生並滴下之排水排出至上述吸氣管之外部。
根據本發明之一態樣,於冷卻部之下游側具有之吸氣管之底面設有用於將排水排出至吸氣管之系統外之排水排出孔部,故而可將自冷卻部滴下並自排水皿漏出之排水排出至吸氣管之外部。
此時,於本發明之一態樣中,亦可為上述排水排出孔部形成於上述冷卻部與上述凸階差部之間具有之上述吸氣管之底面。
若如此,可將冷卻部與凸階差之間積存之排水排出至吸氣管之系統外。
又,於本發明之一態樣中,亦可於上述凸階差部設置進行上述吸氣時之消音之消音器,上述排水排出孔部進而形成於上述消音器之出口側具有之上述吸氣管之底面。
若如此,可效率良好地回收於消音器之表面冷凝後向下方流動之排水。
又,於本發明之一態樣中,亦可為上述排水排出孔部連接於可將上述排水排出至上述吸氣管之系統外之排水排出管線。
若如此,可經由排水排出管線而將排水排出孔部所回收之排水排出至吸氣管之系統外。
如以上所說明般,根據本發明,於冷卻盤管之排水皿之下游側之吸氣管之底面設有排水排出孔部,故而可藉由排水排出孔部回收自排水皿漏出之排水。因此,可防止自排水皿漏出之排水向壓縮機滲入所致之壓縮機之故障或損傷。
10‧‧‧燃氣渦輪機設備
12‧‧‧吸氣管
12a‧‧‧水平管
12a1‧‧‧(吸氣管之)底面
12a2‧‧‧(吸氣管之)底面
12b‧‧‧曲管
12c‧‧‧鉛直管
12d‧‧‧歧管部
13‧‧‧凸階差部
13a‧‧‧下游側凸階差部
14‧‧‧壓縮機
14a‧‧‧(壓縮機之)入口
16‧‧‧燃燒器
18‧‧‧燃氣渦輪機
20‧‧‧發電機
22‧‧‧吸氣入口
24‧‧‧預濾器
26‧‧‧冷卻盤管(冷卻部)
26a‧‧‧冷卻器盤管
26b‧‧‧排水皿
26c‧‧‧排水歧管
26d‧‧‧排水排出泵
28‧‧‧第1循環路徑
29‧‧‧第1循環路徑
30‧‧‧第1循環泵
32‧‧‧冷凍機
34‧‧‧第2循環路徑
35‧‧‧第2循環路徑
36‧‧‧第2循環泵
38‧‧‧冷卻塔
40‧‧‧消音器
42‧‧‧過濾器
100‧‧‧吸氣冷卻系統
102‧‧‧排水排出管線
106‧‧‧閥
110‧‧‧排水排出孔部
110a‧‧‧排水排出孔部
110b‧‧‧排水排出孔部
110c‧‧‧排水排出孔部
圖1係表示具備本發明之一實施形態之吸氣冷卻系統之燃氣渦輪機設備之構成的方塊圖。
圖2係本發明之一實施形態之吸氣冷卻系統具備之冷卻盤管之概
略構成圖。
圖3係本發明之一實施形態之吸氣冷卻系統具備之排水排出孔部之說明圖,(a)係自圖1之B方向之箭頭方向視圖,(b)係自圖3(a)之C-C方向之箭頭方向視圖。
以下,詳細說明本發明之較佳實施形態。再者,以下說明之本實施形態並非受到申請專利範圍所記載之本發明之內容不當限定者,且本實施形態所說明之構成並不一定均為本發明之解決手段。
首先,一面使用圖式一面說明本發明之一實施形態之吸氣冷卻系統之構成。圖1係表示具備本發明之一實施形態之吸氣冷卻系統之燃氣渦輪機設備之構成的方塊圖,圖2係本發明之一實施形態之吸氣冷卻系統具備之冷卻盤管之概略構成圖。
作為發電設備之燃氣渦輪機設備10具備吸氣管12、壓縮機14、燃燒器16、燃氣渦輪機18、及發電機20。又,燃氣渦輪機設備10具備用於冷卻燃氣渦輪機18之吸氣之吸氣冷卻系統100。於本實施形態中,吸氣冷卻系統100至少具備吸氣管12、冷卻盤管26、冷凍機32、冷卻塔38、排水排出管線102、及排水排出孔部110。
吸氣管12將自吸氣入口22獲取之吸氣(外部氣體:空氣)導入壓縮機14。壓縮機14對經由吸氣管12被供給之吸氣進行壓縮。燃燒器16使用自壓縮機14供給之壓縮空氣令燃料燃燒。燃氣渦輪機18藉由自燃燒器16供給之燃燒氣體而旋轉。發電機20藉由燃氣渦輪機18之旋轉而發電。
如圖1所示,吸氣管12自上游側起具備水平管12a、曲管12b、鉛直管12c,且於鉛直管12c之下游側,設有使吸氣一面整流一面導入壓縮機14之歧管部12d。於本實施形態中,歧管部12d構成為經由相對於水平管12a而於鉛直方向朝下彎曲之鉛直管12c而朝下延伸出。
又,於吸氣管12之吸氣入口側,設有自從吸氣入口22獲取之吸氣中除去相對較大之粉塵等之預濾器24。又,於吸氣管12(水平管12a)內之預濾器24之後段,設有藉由與自外部導入之冷卻介質之熱交換而對通過預濾器24之吸氣進行冷卻之冷卻盤管26。
冷卻盤管26係對吸氣進行冷卻之冷卻部,如圖2所示,構成為將複數之單元狀之冷卻器盤管26a沿鉛直方向並列。於冷卻盤管26之各冷卻器盤管26a之下部,分別設有用於回收經熱交換之冷卻而冷凝之排水之排水皿26b。經排水皿26b回收之排水經過設於排水皿26b之兩端側之排水配管26c1,經由向吸氣管12之系統外排水之排水歧管26c而被排出至吸氣管12之系統外。被排水歧管26c回收之排水藉由排水排出泵26d而返回至冷卻塔38,作為冷卻介質被冷卻塔38再生後再次利用。
又,於冷卻盤管26經由第1循環路徑28、第1循環泵30而自渦輪冷凍機或吸收式冷凍機等冷凍機32被供給有較冷之循環水(冷卻介質)。吸氣冷卻盤管26內因與吸氣之熱交換而被加熱之循環水經由第1循環路徑29而返回至冷凍機32。於冷凍機32經由第2循環路徑34、35、第2循環泵36而自冷卻塔38被供給有較冷之循環水。冷凍機32內與在第1循環路徑28、29循環之循環水經熱交換後之循環水經由第2循環路徑34而返回至冷卻塔38,並於冷卻塔38內再次被冷卻。
進而,於吸氣管12之水平管12a內,在較冷卻盤管26更下游側,將抑制包括吸氣時產生之聲音在內之振動的消音器40設於相對於水平管12a之底面12a1而形成為凸狀的凸階差部13之上。又,於吸氣管12之與鉛直管12c連結之歧管部12d之入口側設有過濾器42,用於去除經由鉛直管12c導入之吸氣所含之雜質、或吸氣管內之作業中等情況下落下之螺絲等。再者,關於消音器40之詳細構成於下文敍述。
吸氣冷卻系統100為防止因冷卻盤管26之熱交換之吸氣冷卻所產
生之排水向壓縮機14之滲入,而具備回收排水之功能。本實施形態之特徵為:於冷卻盤管26之下游側具有之吸氣管12之底面12a1、12a2設有排水排出孔部110,該排水排出孔部110可將冷卻盤管26或消音器40之表面產生並滴下之排水排出至吸氣管12之外部。
又,如圖1所示,於冷卻盤管26之下游側之吸氣管12之底面12a1、12a2,設有相對於該底面12a1、12a2而形成為凸狀之凸階差部13及下游側凸階差部13a。於本實施形態中,排水排出孔部110分別設於冷卻盤管26與凸階差部13之間具有之吸氣管12(水平管12a)之底面12a1、及凸階差部13與下游側凸階差部13a之間具有之吸氣管12(水平管12a)之底面12a2。各排水排出孔部110係連接於可將排水排出至吸氣管12之系統外之排水排出管線102,從而可經由排水排出管線102而將由排水排出孔部110回收之排水排出至吸氣管12之系統外。
其次,一面使用圖式一面說明本發明之一實施形態之吸氣冷卻系統具備之排水排出孔部110之配置等。圖3係本發明之一實施形態之吸氣冷卻系統具備之排水排出孔部之說明圖,(a)係自圖1之B方向之箭頭方向視圖,(b)係自圖3(a)之C-C方向之箭頭方向視圖。再者,於圖3(a)中,為說明吸氣管內之冷卻盤管、排水排出孔部、及與消音器之配置,而為省略了吸氣管之頂部側之圖。
於本實施形態中,如圖3(a)所示,作為排水排出孔部110,於冷卻盤管26與凸階差部13之間具有之吸氣管12(水平管12a)之底面12a1設有2個冷卻盤管側排水排出孔部110a及2個消音器側排水排出孔部110b合計4個排水排出孔部110。再者,排水排出孔部110之個數並不限定於4個,配置亦不限定於圖3(a)所示之例。
冷卻盤管26與凸階差部13之間具有之吸氣管26之底面12a1為池狀,故而成為過冷卻時等未被排水皿26b完全回收而向下游側漏出之排水容易積存之構成。又,凸階差部13構成為相對於底面12a1而突出
250mm左右,積存之排水被凸階差部13擋住而難以流向下游側。因此,藉由於該底面12a1形成排水排出孔部110a、110b,可效率良好地回收未被排水皿26b完全回收而向下游側漏出之排水,並將其排出至吸氣管12之系統外。
又,於本實施形態中,如圖3(a)所示,作為排水排出孔部110,係於凸階差部13與下游側凸階差部13a之間具有之吸氣管12(水平管12a)之底面12a2等間隔地設置4個排水排出孔部110c。即,凸階差部13與下游側凸階差部13a之間具有之吸氣管26之底面12a2成為池狀,於該底面12a2設有排水排出孔部110c。又,於凸階差部13之上,如上述般設有消音器40。再者,設於底面12a2之排水排出孔部110之個數並不限定於4個,配置亦不受限於圖3(a)所示之例。
如圖3(a)及(b)所示,消音器40構成為沿吸氣之流動方向延伸出之由SUS或鋁等形成之板狀之分離器40a沿鉛直方向立設複數個。弄清楚利用吸氣管12吸氣時,產生大量經消音器40之各分離器40a之表面冷凝之排水,並向該各分離器40a之下方流動。因此,於本實施形態中,構成為為效率良好地回收經消音器40冷凝之排水,於消音器40之下游側具有之吸氣管12之底面12a2亦設有排水排出孔部110c。
如此,於本實施形態中,吸氣時為效率良好地回收經冷卻盤管26或消音器40之表面冷凝之排水,而於冷卻盤管26與消音器40之下游側具有之吸氣管之底面12a1、12a2形成有排水排出孔部110。而且,經由排水排出管線102而將由該排水排出孔部110回收之排水效率良好地排出至吸氣管12之系統外。因此,可抑制經冷卻盤管26或消音器40之表面冷凝之排水流向下游側而滲入壓縮機14,故而可減小因排水向壓縮機14滲入所致之故障或損傷等之風險。
再者,如上述般對本發明之一實施形態進行了詳細說明,但本領域技術人員當可容易地理解,根據本發明之新穎事項及效果可實現
不脫離實體之多種變化。因此,此種變化例均包含於本發明之範圍。
例如,於說明書或圖式中,至少一次與更廣義或同義之不同用語一併記載之用語,在說明書或圖式之任何部位均可置換為此不同用語。又,燃氣渦輪機設備、燃氣渦輪機之吸氣冷卻系統之構成、動作亦不限定於本發明之一實施形態之說明,而可進行各種變化實施。
10‧‧‧燃氣渦輪機設備
12‧‧‧吸氣管
12a‧‧‧水平管
12a1‧‧‧(吸氣管之)底面
12a2‧‧‧(吸氣管之)底面
12b‧‧‧曲管
12c‧‧‧鉛直管
12d‧‧‧歧管部
13‧‧‧凸階差部
13a‧‧‧下游側凸階差部
14‧‧‧壓縮機
14a‧‧‧(壓縮機之)入口
16‧‧‧燃燒器
18‧‧‧燃氣渦輪機
20‧‧‧發電機
22‧‧‧吸氣入口
24‧‧‧預濾器
26‧‧‧冷卻盤管(冷卻部)
26a‧‧‧冷卻器盤管
26b‧‧‧排水皿
26c‧‧‧排水歧管
26d‧‧‧排水排出泵
28‧‧‧第1循環路徑
29‧‧‧第1循環路徑
30‧‧‧第1循環泵
32‧‧‧冷凍機
34‧‧‧第2循環路徑
35‧‧‧第2循環路徑
36‧‧‧第2循環泵
38‧‧‧冷卻塔
40‧‧‧消音器
42‧‧‧過濾器
100‧‧‧吸氣冷卻系統
102‧‧‧排水排出管線
106‧‧‧閥
110‧‧‧排水排出孔部
Claims (4)
- 一種吸氣冷卻系統,其特徵在於其係燃氣渦輪機之吸氣冷卻系統,且包括:吸氣管,其將自吸氣入口獲取之吸氣導入上述燃氣渦輪機之壓縮機;冷卻部,其設於上述吸氣管內,藉由與自外部導入之冷卻介質之熱交換而對上述吸氣進行冷卻;凸階差部,其相對於上述冷卻部之下游側具有之上述吸氣管之底面形成為凸狀;及排水排出孔部,其形成於上述冷卻部之下游側具有之上述吸氣管之底面,可將上述冷卻部之表面產生並滴下之排水排出至上述吸氣管之外部。
- 如請求項1之吸氣冷卻系統,其中上述排水排出孔部係形成於上述冷卻部與上述凸階差部之間具有之上述吸氣管之底面。
- 如請求項2之吸氣冷卻系統,其中於上述凸階差部設有進行上述吸氣時之消音之消音器,且上述排水排出孔部進而形成於上述消音器之出口側具有之上述吸氣管之底面。
- 如請求項1至3中任一項之吸氣冷卻系統,其中上述排水排出孔部係連接於可將上述排水排出至上述吸氣管之系統外之排水排出管線。
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