(57)【要約】      （修正有）【課題】吸気ダクトを肥大化させることなく、ガスタービンの運転効率を低下させることのないガスタービン吸気用フィルタを提供する。【解決手段】ガスタービンの吸気ダクト内に、吸気方向の上流側から、複数個の単位フィルタ領域に区分されたフィルタ層を複数段配設することにより構成されたガスタービン吸気用フィルタユニットであって、前記各フィルタ層の中で最下流側のフィルタ層は、ジグザグ状に配設されることを特徴とする。【選択図】図２
2006090281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの吸気ダクト内に、吸気方向の上流側から、複数個の単位フィルタ領域に区分されたフィルタ層を複数段配設することにより構成されたガスタービン吸気用フィルタユニットであって、前記各フィルタ層の中で最下流側のフィルタ層は、ジグザグ状に配設されることを特徴とするガスタービン吸気用フィルタユニット。
【請求項２】
前記最下流側のフィルタ層に対して、上流側に位置するフィルタ層の一部が、前記ジグザグ状に配設された最下流側のフィルタ層の窪み内に位置するように配設されることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン吸気用フィルタユニット。
【請求項３】
前記最下流側のフィルタ層を構成する前記単位フィルタは、粒径０．３μｍの粒子に対して濾過効率が１０〜７０％の低効率濾材と、その下流側に粒径０．３μｍの粒子に対して濾過効率が９０〜９９．９９％の高効率濾材とを密接して重ね合わせることにより構成された濾材を備え、前記単位フィルタ１台当たりの濾材面積を２５〜３５ｍ２としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガスタービン吸気用フィルタユニット。
【請求項４】
前記最下流側のフィルタ層に対して、上流側のフィルタ層を、吹き流し型のフィルタにより構成し、前記吹き流し型のフィルタの濾材面積を１台当たり２〜８ｍ２としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガスタービン吸気用フィルタユニット。
【請求項５】
前記最下流側のフィルタ層に対して、上流側のフィルタ層を、吹き流し型のフィルタにより構成し、前記吹き流し型のフィルタの濾材面積を１台当たり２〜８ｍ２としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガスタービン吸気用フィルタユニット。
【請求項６】
前記最下流側のフィルタ層と、前記最下流側のフィルタ層に隣接するフィルタ層との最近接距離は、前記最下流側のフィルタ層を構成するフィルタの通風方向の長さ約１倍以上とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のガスタービン吸気用フィルタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンプラント等に使用されるガスタービン吸気用フィルタユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスタービンの吸気に使用されるフィルタユニットは、ガスタービンの運転効率を高めるために、８０００時間以上ガスタービンを停止させないことが要求されている。
このため、例えば、特許文献１には、吸気ダクト内の上流側から、１次フィルタ層（プレフィルタ）、２次フィルタ層（中性能フィルタ）及び３次フィルタ層（高性能フィルタ）を順に、吸気方向と直交して配設した３段式のガスタービン吸気用フィルタユニットが提案されている。また、特許文献２には、２次フィルタを構成する濾材と３次フィルタを構成する濾材を複合化することで、吸気ダクトをコンパクトにする２段式のガスタービン吸気用フィルタユニットが提案されている。
しかしながら、上記特許文献１に開示される構造では、３段分のフィルタ層を設ける必要があるために、吸気ダクトが肥大化するという問題があった。また、１次及び２次フィルタ層が設置されている既存の吸気ダクトに、更に、３次フィルタ層を増設しようとしても、吸気ダクトの寸法に限りがあるため、３次フィルタ層を増設することは困難であった。仮に、吸気ダクトを大型化して、３次フィルタ層を増設しても、吸気用フィルタユニット全体の圧力損失が上昇し、ガスタービンの運転効率を低下させてしまうという問題があった。
一方、特許文献２に開示される構造では、複合化したフィルタ層を通過する空気の量が少なくなるため、複合化したフィルタ層の面積を大きくする必要があり、結果として、吸気ダクトを肥大化してしまうという問題があった。
【０００３】
【特許文献１】特開７−２５３０２８号公報
【特許文献２】特開７−２５３０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、吸気ダクトを肥大化させることなく、ガスタービンの運転効率を低下させることのないガスタービン吸気用フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決すべく、本発明者等は鋭意検討の結果、以下の解決手段を見出した。
即ち、本発明のガスタービン吸気用フィルタユニットは、請求項１に記載の通り、ガスタービンの吸気ダクト内に、吸気方向の上流側から、複数個の単位フィルタ領域に区分されたフィルタ層を複数段配設することにより構成されたガスタービン吸気用フィルタユニットであって、前記各フィルタ層の中で最下流側のフィルタ層は、ジグザグ状に配設されることを特徴とする。
また、請求項２に係る発明のガスタービン吸気用フィルタは、請求項１に記載のガスタービン吸気用フィルタにおいて、前記最下流側のフィルタ層に対して、上流側に位置するフィルタ層の一部が、前記ジグザグ状に配設された最下流側のフィルタ層の窪み内に位置するように配設されることを特徴とする。
また、請求項３に係る発明のガスタービン吸気用フィルタは、請求項１又は２に記載のガスタービン吸気用フィルタにおいて、前記最下流側のフィルタ層を構成する前記単位フィルタは、粒径０．３μｍの粒子に対して濾過効率が１０〜７０％の低効率濾材と、その下流側に粒径０．３μｍの粒子に対して濾過効率が９０〜９９．９９％の高効率濾材とを密接して重ね合わせることにより構成された濾材を備え、前記単位フィルタ１台当たりの濾材面積を２５〜３５ｍ２としたことを特徴とする。
また、請求項４に係る発明のガスタービン吸気用フィルタは、請求項１乃至３のいずれかに記載のガスタービン吸気用フィルタユニットにおいて、前記最下流側のフィルタ層に対して、上流側のフィルタ層を、吹き流し型のフィルタにより構成し、前記吹き流し型のフィルタの濾材面積を１台当たり２〜８ｍ２としたことを特徴とする。
また、請求項５に係る発明のガスタービン吸気用フィルタは、請求項１乃至３のいずれかに記載のガスタービン吸気用フィルタユニットにおいて、前記最下流側のフィルタ層に対して、上流側のフィルタ層を、吹き流し型のフィルタにより構成し、前記吹き流し型のフィルタの濾材面積を１台当たり２〜８ｍ２としたことを特徴とする。
また、請求項６に係る発明のガスタービン吸気用フィルタは、請求項１乃至５のいずれかに記載のガスタービン吸気用フィルタユニットにおいて、前記最下流側のフィルタ層と、前記最下流側のフィルタ層に隣接するフィルタ層との最近接距離は、前記最下流側のフィルタ層を構成するフィルタの通風方向の長さ約１倍以上とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ガスタービンの吸気ダクトを大型化することなく、ガスタービンの運転効率を高めることができる。また、既存の吸気ダクトに対しても、最下流側のフィルタ層の配設を変更するだけでガスタービンの運転効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施の形態について、図１を参照して説明する。
図１は、ガスタービン吸気用フィルタユニットを通過する吸気の流れを示す概略側面図、図２は、ガスタービン吸気用フィルタユニットの全体構成を示す横断平面図である。
【０００８】
図１に示すように、吸気ダクト２内のガスタービン吸気用フィルタユニット１を通過した吸気は、矢印ａで示すようにガスタービン３の空気圧縮機４に導入された後、タービン部５を経て、矢印ｂで示すように排気ダクト６から煙突または熱回収ボイラ側に向かって排出される。尚、同図に示す符号７は、発電機である。
【０００９】
ガスタービン吸気用フィルタユニット１は、図２に示されるように、吸気ダクト２内の上流側から、１次フィルタ層８、２次フィルタ層９を順に配設して構成される。尚、図示されるものでは、吸入口側にデミスター１０が設けられている。
各フィルタ層８，９は、それぞれ、複数の単位フィルタから構成され、格子状のフィルタ取付枠１１，１２にそれぞれ取り付けられる。そして、最下流側の２次フィルタ層９は、吸気方向に対して傾斜する面を有するようにしてジグザグ状に配設される。また、上流側の１次フィルタ層８を構成する単位フィルタも、同様に吸気方向に対して傾斜する面を有するようにしてジグザグ状に配設され、その一部８ｂ，８ｃが、２次フィルタ層９の窪み内に位置するように配設される。
尚、本発明において、窪み内とは、最下流側のフィルタ層、この実施の形態では、２次フィルタ層９のジグザグ状の最上流側の頂点よりも下流側の範囲内のことをいうものとする。また、吸気方向に対して傾斜するとは、図２に示される吸気方向に対して垂直な面に対して、フィルタ層９のフィルタ面が所定の角度θで傾斜していることをいうもので、この角度θについては特に制限はないが、この角度θのｔａｎθは、１／４〜１／３程度とすることが好ましい。１／３超では、フィルタを定格風量とするための所望の個数を設置することが困難で、また、１／４未満ではフィルタの空気通過方向とダクトの吸気方向とが平行となり空気を取り込み難くなるという問題があるからである。
【００１０】
前記１次フィルタ層８を構成する単位フィルタとしては、例えば、ガラス繊維製濾材を、特開６３−５１９１６号公報に開示されるような吹き流し型形状、或いは、パネル型形状に構成したものを使用することができる。フィルタの大きさは、例えば、吹き流し型フィルタであれば、幅５９４ｍｍ、高さ５９４ｍｍ、厚さ５００ｍｍ、パネル型フィルタであれば、幅６１０ｍｍ、高さ６１０ｍｍ、厚さ５０ｍｍ程度である。フィルタ１台当たりの濾過特性としては、例えば、濾過効率８５〜９８％（重量法）、粉塵保持量３００〜１３００ｇ程度のものを使用することができる。
【００１１】
２次フィルタ層９を構成するフィルタとしては、例えば、ガラス繊維製濾材をジグザグに折り畳んで、折り畳まれた空間に波形のセパレータを介在させて間隔を保持したフィルタパックを、四辺形状のフィルタ枠内に収容して構成されたものを使用することができる。フィルタの大きさは、例えば、幅６１０ｍｍ、高さ６１０ｍｍ、厚さ２９０ｍｍ程度とすることができる。フィルタ１台当たりの濾過特性としては、例えば、濾過効率９７〜９９．９７％（効率計数法）、粉塵保持量１４００〜２１００ｇ程度のフィルタを使用することができる。
尚、２次フィルタ層９を構成するフィルタの濾材には、同じ濾過効率の濾材又は濾過効率の異なる２種類の濾材を密接して重ね合わせた濾材も使用することができる。
【００１２】
尚、上記説明では、上流側と下流側の２段のフィルタ層８，９を例に挙げて説明したが、２段に限定するものではない。
また、本発明において、吸気ダクト２の形状や気流通過面積について特に制限はない。
また、図示したものでは、デミスター１２を使用したが、この代わりに、ウェザールーバーを使用してもよい。また、デミスター１２又はウェザールーバーとしては、内側に雨等の浸入を防ぐことできるものであれば特に制限はない。
【実施例】
【００１３】
次に、本発明の一実施例について図２を参照して説明する。尚、本発明は、この実施例によって限定されるものではない。
【００１４】
図２に示されるように、実施例のガスタービン吸気用フィルタユニットを構成する吸気ダクト２は、幅１２１９２ｍｍ、長さ６３１５ｍｍ、高さ７８７４ｍｍの直方体形状に形成し、吸気方向の上流側に、幅２６９２ｍｍ、高さ３７０８ｍｍの矩形状の入口１６を計８個設け、吸気方向の下流側に、幅４０６４ｍｍ、高さ７６１６ｍｍの矩形状の出口１７を設けるようにした。また、吸気ダクト２の側面に、点検扉１８を設けるようにした。
【００１５】
吸気ダクト２の入口１６には、幅６００ｍｍ、高さ５００ｍｍ、厚さ２５ｍｍのデミスター１２（捕集効率：２８％以上（重量法）、圧力損失：初期５９Ｐａ（風量６６ｍ３／分）、日本無機株式会社製  ＤＭ−１５０−２５）を、３０列×１０段で計３００個配設した。
【００１６】
そして、吸気ダクト２内には、上流側から、１次フィルタ層８、２次フィルタ層９を順に配設した。
１次フィルタ層８を構成する単位フィルタとして、合成繊維製乾式不織布濾材を吹き流し型に形成された幅５９２ｍｍ、高さ５９２ｍｍ、厚さ５００ｍｍの吹き流し型フィルタ（濾材面積：４．２ｍ２、捕集効率：９８％以上（重量法）、圧力損失：初期７９Ｐａ（風量１９ｍ３／分）、日本無機株式会社製  ＤＳ−Ｌ−５６−９８Ｇ）を使用し、これを３０列×１０段で計３００個を、吸気方向の下流側に凸部８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを有するようにして取付枠１１に固定した。
２次フィルタ層９を構成する単位フィルタとして、捕集効率７０％（計数法による。０．３μｍの粒子を使用。）の低効率ガラス繊維製湿式不織布濾材と捕集効率９９％（計数法による。０．３μｍの粒子を使用。）の高効率ガラス繊維製湿式不織布濾材とを重ね合わせてジグザグに折り畳んで、折り畳まれた空間に波形のセパレータを介在させて間隔を保持したフィルタパックを、四辺形状のフィルタ枠内に収容することにより構成された幅５９４ｍｍ、高さ５９４ｍｍ、厚さ２９２ｍｍの構成の高性能フィルタ（濾材面積：２５ｍ２、捕集効率：９７％以上（計数法による。０．３μｍの粒子を使用。）、圧力損失：初期３８３Ｐａ（風量１９ｍ３／分）、日本無機株式会社製  ＡＤＶ−４５−ＫＬＺ−ＥＴＧ）を使用し、これを３４列×１０段で、吸気方向に対して傾斜する面を有するように平面格子状の取付枠１３に計３４０個を配設した。詳細には、図示されるように中央部には、３列×１０段を２面で計６０個、両側部には、それぞれ、４列×１０段を３面と２列×１０段を１面とで計１４０個、合計３４０個となる。
前記２次フィルタ層９は、両側のジグザグの深さに対して、出口１７の近傍の中央部の深さを浅くなるように構成した。これにより、出口１７近傍のフィルタの風量のバランスをとることができる。
【００１７】
上記構成により、全フィルタ層の圧力損失は初期４６２Ｐａ（全風量１９０２６ｍ３／分）であった。
これに対して、２次フィルタ層９を、吸気方向に対して垂直な平面状に配設した場合には、フィルタは１５０個（１５列×１０段）しか配置することができないため、風量は、フィルタ１台当たり１２９ｍ３／分であり、過風量で使用することで定格風量で設計された効率、圧損、寿命を保持することができないという問題がある。
従って、本実施例のガスタービン吸気用フィルタユニット１は、２次フィルタ層９を定格風量で使用できるため、所望の効率、圧損と８０００時間以上の寿命を保持することができる。
また、２次フィルタ層メンテナンススペース１９は、図中散点状に示される領域となり、この領域の幅は、フィルタの厚さよりも広くなるため、２次フィルタ層９を構成する単位フィルタを、交換のために引き出して作業するスペースが十分確保することができた。
尚、２次フィルタ層９と１次フィルタ層８の最近接距離は、２次フィルタ層を構成するフィルタの通風方向の長さ約１倍以上とすることが好ましい。これにより、２次フィルタを引き出して取り替えることが容易になるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のガスタービン吸気用フィルタユニットを通過する吸気の流れを示す概略側面図
【図２】本発明のガスタービン吸気用フィルタユニットの全体構成を示す横断平面図
【符号の説明】
【００１９】
１    ガスタービン吸気用フィルタ
２    吸気ダクト
３    ガスタービン
４    空気圧縮機
５    タービン部
６    排気ダクト
７    発電機
８    １次フィルタ層
９    ２次フィルタ層
１０    デミスター
１１    フィルタ取付枠
１２    フィルタ取付枠
１６    吸入口
１７    出口
１８    点検扉
１９    作業スペース
【図１】
2006090281.tif 000003
【図２】
2006090281.tif 000004