(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン設備を稼働するための空気を取り込むガスタービン吸気装置において、
吸気室を介して大気から取り込んだ空気が流通する吸気ダクトと、
前記吸気ダクト内に設けられた吸気サイレンサと、
前記ガスタービン設備の停止時に温風が供給される供給配管と、
前記吸気サイレンサ内を通過するように設けられ、前記供給配管に接続された温風流路とを備えることを特徴とするガスタービン吸気装置。
【請求項２】
請求項１記載のガスタービン吸気装置において、
前記温風流路と接続され、前記吸気サイレンサ内を通過した温風を前記吸気サイレンサ外に排出する排出配管を備えることを特徴とするガスタービン吸気装置。
【請求項３】
請求項１記載のガスタービン吸気装置において、
前記温風流路は、前記吸気サイレンサ内に間隔を介して配された２枚の板状部材の間に形成される流路であることを特徴とするガスタービン吸気装置。
【請求項４】
請求項１記載のガスタービン吸気装置において、
前記供給配管には前記温風流路に供給される温風の流量を調整する供給流量調整手段が設けられていることを特徴とするガスタービン吸気装置。
【請求項５】
請求項１記載のガスタービン吸気装置において、
前記供給配管には配管内部の空気を加熱する加熱装置が取り付けられていることを特徴とするガスタービン吸気装置。
【請求項６】
請求項１記載のガスタービン吸気装置において、
前記吸気サイレンサの外表面には、電源と接続された電熱線が配されていることを特徴とするガスタービン吸気装置。
【請求項７】
請求項１記載のガスタービン吸気装置において、
前記供給配管から供給される温風は、前記ガスタービン設備が収容されたコンパートメント室の換気によって発生する温排気であることを特徴とするガスタービン吸気装置。
【請求項８】
請求項４記載のガスタービン吸気装置において、
前記供給流量調整手段は、手動弁、自動弁、ダンパのうちいずれかであることを特徴とするガスタービン吸気装置。
【請求項９】
請求項５記載のガスタービン吸気装置において、
前記加熱装置は、電気、蒸気、温水、作動油、排ガス、又は太陽熱を利用して前記供給配管内の空気を加熱していることを特徴とするガスタービン吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービン設備を稼働するための空気を取り込むガスタービン吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン設備には、大気から空気を取り込むためのガスタービン吸気装置が設置されている。一般的に、ガスタービン吸気装置は取り込んだ空気を吸気ダクトを介して圧縮機に供給しているが、その吸気ダクトには圧縮機で発生する高周波音等の騒音を低減するために吸気サイレンサ（消音器）が複数設けられている。
【０００３】
吸気ダクト及び吸気サイレンサ付近の構成に関連する技術としては、吸気ダクト内の吸気サイレンサとコンパートメント室を配管で接続し、その接続部分に設けた孔からコンパートメント室の換気に利用した温風を吸気ダクト中に放出しているものがある（特許文献１等参照）。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−８９８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の技術は、温風を供給することで吸気の温度を上昇させ、ガスタービン作動中にガスタービン入口で結氷が発生することを抑制することを図ったものであるが、ガスタービン停止後は吸気ダクトに逆流したタービン雰囲気が冷却される等して、吸気サイレンサの表面が結露して錆が発生することがある。このように発生した錆は、吸気サイレンサを劣化させるだけでなく、剥落してガスタービンを損傷させる可能性があり、ガスタービン設備の安定運転を行う上での課題となっている。また、吸気サイレンサ同士の間隔を狭くして（例えば、１００〜２００ｍｍ程度）消音効果を高めたパラレルバッフル型サイレンサを採用している場合には、作業スペースが確保できないために、錆の除去及びメンテナンス作業は困難となる。
【０００６】
本発明の目的は、ガスタービン設備の停止中に吸気サイレンサに結露が生じることを抑制するガスタービン吸気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、ガスタービン設備を稼働するための空気を取り込むガスタービン吸気装置において、吸気室を介して大気から取り込んだ空気が流通する吸気ダクトと、前記吸気ダクト内に設けられた吸気サイレンサと、前記ガスタービン設備の停止時に温風が供給される供給配管と、前記吸気サイレンサ内を通過するように設けられ、前記供給配管に接続された温風流路とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ガスタービン設備の停止中に吸気サイレンサの結露を抑制してドライキープできるので、吸気サイレンサに錆が発生することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１の実施の形態であるガスタービン吸気装置を有するガスタービン設備の概略図であり、図２は本発明の第１の実施の形態であるガスタービン吸気装置の構造図である。
【００１１】
図１に示したガスタービン設備は、ガスタービン吸気装置１と、圧縮機２と、燃焼器３と、ガスタービン４と、排気ダクト５と、コンパートメント室６を備えている。排気ダクト５はガスタービン４からの排ガスが流通するものである。コンパートメント室６には、主に、圧縮機２、燃焼器３、及びガスタービン４が収納されており、室内の空気を換気するための外気が取り込まれている。コンパートメント室６に取り込まれた外気は、ガスタービン４等から発生する熱と熱交換して温風となって外部へ排出されている。
【００１２】
図１及び図２において、ガスタービン吸気装置（以下、吸気装置）１は、ガスタービン設備を稼働するための空気を取り込むためのもので、吸気室１１と、吸気ダクト１２と、吸気サイレンサ１３と、温風が流通する温風供給配管（以下、供給配管）１４と、温風排出配管（以下、排出配管）１５と、供給配管１４に取り付けられた供給流量調整弁１６と、排出配管１５に取り付けられた排出流量調整弁１７を備えている。
【００１３】
吸気室１１は、大気から空気が取り込まれる部分であり、その内部には吸気中の異物を除去する吸気フィルタ（図示せず）が設けられている。吸気ダクト１２は、吸気室１１を介して大気から取り込んだ空気が流通するものであり、吸気室１１と圧縮機２とを接続している。吸気ダクト１２の内壁２１と外壁２２の間には吸音材２３が充填されており、吸気ダクト１２内の音が外部へ漏洩することを抑制している。
【００１４】
吸気サイレンサ１３は、主に圧縮機２で発生する高周波音を低減するもので、吸気ダクト１２内の所定の区間において吸気ダクト１２の幅方向に複数設けられている（なお、図２には簡略して一部の吸気サイレンサ１３のみを示している）。本実施の形態の吸気サイレンサ１３は、高周波音を効率良く低減することができるいわゆるパラレルバッフル型サイレンサであり、吸気ダクト１２の幅方向に沿って所定の間隔（例えば、１００〜２００ｍｍ程度）で複数配置されている。
【００１５】
図３は図２中のIII-III断面における吸気サイレンサ１３の断面図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する（後の図も同様に扱う）。
【００１６】
この図において、吸気サイレンサ１３は、複数の孔３１が設けられた外部パネル３２ａ，３２ｂと、供給配管１４からの温風の流路３３を内部に形成し複数の孔３４が設けられた内部パネル３５ａ，３５ｂと、外部パネル３２ａ，３２ｂと内部パネル３５ａ，３５ｂの間に充填された吸音材（例えば、グラスウールボード）３６を備えている。
【００１７】
外部パネル３２ａ，３２ｂは、吸気サイレンサ１３の外壁を形成するもので、固定具４２を介して吸気ダクト１２の内壁２１に固定されている。なお、本実施の形態における固定具４２はＬ字状の固定金具である。外部パネル３２ａ，３２ｂ上の複数の孔３１は、消音効果を発揮するだけでなく、温風流路３３からの温風の排出孔としても作用する。
【００１８】
内部パネル３５ａ，３５ｂは、吸気サイレンサ１３内（即ち、外部パネル３２ａ，３２ｂの間）に間隔を介して配された２枚のパネルで、温風流路３３を形成している。即ち、温風流路３３は、外部パネル３２ａ，３２ｂに対して略平行に形成されている。また、内部パネル３５ａ，３５ｂ上の複数の孔３４は、温風流路３３からの温風の流入孔として作用し、ここを介して温風が吸音材３６内へ導入される。なお、吸音材３６としてグラスウールボード等の板状部材を利用する場合には、吸音材３６で温風流路３３を形成することができるので、例えば線材等で吸音材３６を固定して温風流路３３を確保し、内部パネル３５ａ，３５ｂを省略しても良い。
【００１９】
吸気サイレンサ１３の上部（すなわち温風流路３３の上方）には、吸気サイレンサ１３の内部に温風を供給するための供給孔３７が設けられている。一方、吸気サイレンサ１３の下部（すなわち温風流路３３の下方）には、吸気サイレンサ１３内部を通過した温風が排出される排出孔３８が設けられている。本実施の形態では、供給孔３７は１つの吸気サイレンサ１３に対して２つ設けられており、排出孔３８は全吸気サイレンサ１３に対して１つのみ設けられている。なお、供給孔３７及び排出孔３８の個数はこれらに限定されるものではなく、適宜増減させても良い。例えば、各吸気サイレンサ１３に排出孔３８を設けて排出配管１５を接続し、これを下流側で合流させるように構成すれば、各吸気サイレンサ１３における通気性が向上するので、効率良く除湿することができる。
【００２０】
供給配管１４は、ガスタービン設備の停止時に吸気サイレンサ１３の温風流路３３に温風を供給するもので、上流側において温風の供給源と接続されている。この供給配管１４は、温風流路３３に供給される温風の流量を調整する供給流量調整弁１６と、流量調整弁１６の下流側に取り付けられたヘッダ部３９を有している。供給配管１４は、まず、ヘッダ部３９で吸気サイレンサ１３の個数に応じて分岐し、その後各吸気サイレンサの供給孔３７の個数（本実施の形態では２つ）に応じて更に分岐して供給孔３７と接続されている。また、供給配管１４は、本実施の形態のように、供給孔３７付近において温風流路３３と平行に取り付けることが好ましい。これにより、温風流路３３と平行な温風が吸気サイレンサ１３内に供給されるので、吸気サイレンサ１３内に万遍なく温風を行き渡らせることができる。
【００２１】
なお、吸気サイレンサ１３に供給する温風としては、コンパートメント室６の換気によって発生する温排気を利用することが好ましい。ガスタービン設備の放熱によって加熱された空気を利用すれば、空気を別途加熱する必要がなくエネルギー効率が良いからである。コンパートメント室６の換気を利用するためには、例えば、供給配管１４の上流側をコンパートメント室６と接続し、コンパートメント室６からの温排気を換気ファン（図示せず）によって吸気サイレンサ１３に供給するように構成すれば良い（後に説明する第２の実施の形態（図４）参照）。
【００２２】
排出配管１５は、温風流路３３を通過した温風を吸気サイレンサ１３外に排出するもので、吸気サイレンサ１３の排出孔３８と接続されている。排出孔３８の下流側には温風の流量を調整する排出流量調整弁１７が設けられており、流量調整弁１７の下流側の出口は大気に開放されている。なお、上記にも示したが、吸気サイレンサ１３の排出孔３８の数を増加し、各排出孔３８と排出配管１５をヘッダを介して接続しても良い。
【００２３】
流量調整弁１６及び流量調整弁１７は、ガスタービン設備が稼働しているときは閉止されており、吸気サイレンサ１３内に温風が供給されないようになっている。これに対し、ガスタービン設備が停止すると流量調整弁１６及び流量調整弁１７は開放され、吸気サイレンサ１３内の温風流路３３に温風が導入されるようになっている。なお、流量調整弁１６及び流量調整弁１７としては、手動弁、自動弁の他に、ダンパ等の流量調整手段を利用しても良い。
【００２４】
次に本実施の形態のガスタービン吸気装置の動作について説明する。
【００２５】
上記のように構成されるガスタービン吸気装置において、ガスタービン設備の運転が停止した場合には、それまで閉止していた流量調整弁１６，１７を開放し、供給配管１４を介して吸気サイレンサ１３内に温風を送り込む。吸気サイレンサ１３内に送り込まれた温風は、主に排出孔３８に向かって温風流路３３を通過し、排出配管１５から排出される（図３中の矢印４４参照）。また、この温風の一部は、温風流路３３を通過する際、内部パネル３５ａ，３５ｂの孔３４を介して吸音材３６内部に流入し、外部パネル３２ａ，３２ｂの孔３１を介して吸気ダクト１２内に放出される（図３中の矢印４５参照）。このように吸気サイレンサ１３内を温風が流通すると、吸気サイレンサ１３の内部パネル３５ａ，３５ｂ、吸音材３６、外部パネル３２ａ，３２ｂ、及び吸気ダクト１２の吸音材２３等が加熱され水分が乾燥される。これによりガスタービン設備が停止して湿分を含んだタービン雰囲気が逆流してきた場合や、大気条件等によって吸気ダクト１２や吸気サイレンサ１３内に充填された吸音材２３，３６が高湿度になった場合等にも、吸気サイレンサ１３や吸気ダクト１２付近に結露が発生することが抑制されるので、吸気サイレンサ１３及びその周辺の吸気ダクト１２をドライキープすることができる。
【００２６】
次に、本実施の形態の効果について、関連する技術を参照しながら説明する。
【００２７】
吸気ダクト及び吸気サイレンサ付近の構成に関して本実施の形態と関連する技術としては、吸気ダクト内の吸気サイレンサとコンパートメント室を配管で接続し、その接続部分に設けた孔からコンパートメント室の換気に利用した温風を吸気ダクト中に放出しているものがある（特許文献１等参照）。この技術は、吸気ダクト中に温風を供給することで吸気の温度を上昇させ、ガスタービン設備が作動している間にガスタービン入口で結氷が発生することを抑制することを図ったものである。
【００２８】
ところが、この技術では、ガスタービン設備が停止した後は、大気条件等によって吸気ダクトや吸気サイレンサ内に充填された吸音材が高湿度になったり、タービン雰囲気が吸気ダクトに逆流して冷却されたりして、吸気サイレンサが結露して錆が発生することがある。このように発生した錆は、吸気サイレンサを劣化させるだけでなく、剥落してガスタービンを損傷させる可能性があり、ガスタービン設備の安定運転を行う上での課題となっていた。また、吸気サイレンサ同士の間隔が狭いパラレルバッフル型サイレンサを採用している場合には、作業スペースが確保できないために、錆の除去及びメンテナンス作業は困難となる。
【００２９】
これに対して本実施の形態のガスタービン吸気装置は、吸音材３６の間に形成された温風流路３３を内部に有し、吸気ダクト１２内に設けられた吸気サイレンサ１３と、吸気サイレンサ１３と接続され、ガスタービン設備の停止時に温風流路３３に温風を供給する供給配管１４を備えている。このように構成した吸気装置によれば、ガスタービン設備が停止している場合に、供給配管１４を利用して吸気サイレンサ１３内部に温風を送り込むことにより、吸気サイレンサ１３内の吸音材３６等を温風にさらすことができる。これにより、吸気サイレンサ１３の外部パネル３２ａ，３２ｂ、内部パネル３５ａ，３５ｂ、及び吸音材３６等に付着する水分（湿気）が乾燥し、吸気サイレンサ１３の結露を抑制してドライキープできるので、吸気サイレンサに錆が発生することを抑制することができる。したがって、本実施の形態によれば、錆による吸気サイレンサ１３の劣化やガスタービン設備の損傷を抑制することができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。  
図４は本発明の第２の実施の形態であるガスタービン吸気装置を有するガスタービン設備の概略図である。
【００３１】
この図に示したガスタービン吸気装置１Ａが第１の実施の形態のものと異なる点は、コンパートメント室６と接続された供給配管１４Aと、換気ファン５１と、加熱装置５２を備えている点にある。
【００３２】
供給配管１４Ａは、コンパートメント室６の換気によって発生する温排気を吸気サイレンサ１３に供給するもので、コンパートメント室６と吸気サイレンサ１３を接続している。供給配管１４Ａには、換気ファン５１と、加熱装置５２が取り付けられている。換気ファン５１はコンパートメント室６内の空気（温排気）を吸気サイレンサ１３に向けて送風するもので、加熱装置５２は供給配管１４Ａ内部の空気を加熱するものである。
【００３３】
加熱装置５２で供給配管１４Ａ内の空気を加熱する際の熱源としては、例えば、電気、蒸気、温水、ガスタービン設備に利用されている作動油、ガスタービン設備からの排ガス、又は太陽熱等を利用することができる。
【００３４】
加熱装置５２の熱源として蒸気を利用する具体的な技術としては、例えば、多軸構成の火力発電プラント設備の補助蒸気を利用するものがある。この場合には、本実施の形態のガスタービン設備を有するコンバインドサイクルを複数併設し、一部のコンバインドサイクルが停止中のときに、蒸気タービンの低温再熱蒸気と、プラント低負荷時のバックアップ用のボイラ蒸気が導入されるような補助蒸気ヘッダをプラント共通の設備として設ければ良い。このようなプラントを構成すれば、一部のサイクルが停止中であっても、運転中の他のサイクルから補助蒸気ヘッダを介して加熱装置５２に補助蒸気を供給することができるので、ガスタービン設備停止後もコンパートメント室６からの空気を加熱することができる。
【００３５】
また、蒸気を利用する他の技術としては、排熱回収ボイラ助燃装置が設置された火力発電プラント設備を利用するものがある。この種のプラントでは、助燃装置によって、排熱回収ボイラとガスタービン設備の単独運転が可能であるので、ガスタービン設備の停止時にも排熱回収ボイラから発生する蒸気を加熱装置５２の熱源として利用することができるからである。
【００３６】
上記のように構成されたガスタービン吸気装置によれば、ガスタービン設備の停止が長期に渡ることでコンパートメント室６から充分な温度の排気が得られない場合でも、吸気サイレンサ１３に供給する空気を加熱装置５２を利用して加熱することができる。これにより、ガスタービン設備の放熱が低減した場合や大気を利用した場合でも吸気サイレンサ１３に除湿に適した温度の温風を供給することができるので、常に吸気サイレンサ１３をドライキープすることができる。
【００３７】
ところで、上記第２の実施の形態と同様に、コンパートメント室６から充分な温度の排気が得られない場合の他の構成としては次のようなものがある。
【００３８】
図５は本発明の第３の実施の形態であるガスタービン吸気装置に設けられた吸気サイレンサの矢視図（図３中のＶ方向）である。
【００３９】
この図に示す吸気サイレンサ１３Ｂは、表面に電熱線５５が配された外部パネル３２Ｂを備えている。電熱線５５はリード線５６を介して電源５７と接続されている。電熱線５５としては、例えばニクロム線等を利用することができる。なお、電熱線５５は外部パネル３２Ｂを万遍なく加熱できるように取り付けることが好ましい。そのため、本実施の形態における電熱線５５は、外部パネル３２Ｂの表面にジグザグに配されている。
【００４０】
外部パネル３２Ｂを加熱する際には、電源５５を作動させて電源５７からリード線５６を介して電熱線５５に電気を供給する。このように電熱線５５に電気を供給すると電熱線５５が発熱して外部パネル３２Ｂが加熱されるので、供給配管１４から除湿に適した温度の温風が得られない場合にも吸気サイレンサ１３Ｂをドライキープすることができる。したがって本実施の形態によっても、ガスタービン設備の停止中に吸気サイレンサ１３Ｂの結露を抑制してドライキープできるので、吸気サイレンサ１３Ｂに錆が発生することを抑制することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態に係る電熱線５５は、外部パネル３２Ｂの内面又は外面のどちらに取り付けても良いし、内面と外面の両方に取り付けても良い。また、外部パネル３２Ｂだけでなく、吸気サイレンサ１３の内部パネル３５ａ，３５ｂに電熱線５５を利用しても勿論良い。さらに、本実施の形態のガスタービン吸気装置は、上記の第１及び第２の実施の形態のように内部に温風流路３３を有する吸気サイレンサ１３に対して補助的に適用しても良く、また、内部に温風流路３３を有しない吸気サイレンサに対して独立して適用しても勿論良い。
【００４２】
ところで、以上の各実施の形態の説明においては、排出配管１５を備えたガスタービン吸気装置を例に挙げて説明してきたが、排出配管１５を省略しても吸気サイレンサ１３（１３Ｂ）の結露を抑制することができる。これは、排出配管１５を省略しても、吸気サイレンサ１３（１３Ｂ）に供給される温風は内部パネル３５ａ，３５ｂ（３５Ｂ）及び外部パネル３２ａ，３２ｂの孔を介して吸気ダクト１２中に放出され、その際に吸気サイレンサ１３を加熱して結露の発生抑制に寄与するからである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるガスタービン吸気装置を有するガスタービン設備の概略図。
【図２】本発明の第１の実施の形態であるガスタービン吸気装置の構造図。
【図３】図２中のIII-III断面における吸気サイレンサの断面図。
【図４】本発明の第２の実施の形態であるガスタービン吸気装置を有するガスタービン設備の概略図。
【図５】本発明の第３の実施の形態であるガスタービン吸気装置に設けられた吸気サイレンサの矢視図。
【符号の説明】
【００４４】
１    ガスタービン吸気装置
６    コンパートメント室
１１  吸気室
１２  吸気ダクト
１３  吸気サイレンサ
１４  供給配管
１５  排出配管
１６  供給流量調整弁
１７  排出流量調整弁
３２  外部パネル
３３  温風流路
３５  内部パネル
３６  吸音材
５１  換気ファン
５２  加熱装置
５５  電熱線
５７  電源
【図１】
0004812706.tif 000002
【図２】
0004812706.tif 000003
【図３】
0004812706.tif 000004
【図４】
0004812706.tif 000005
【図５】
0004812706.tif 000006