(57)【要約】【課題】  吸い込んだ空気を清浄化させるとともに、吸い込んだ空気を冷却させてその密度を高め、ガスタービン出力のより一層の向上を可能とするガスタービン用吸気装置を提供する。【解決手段】  吸気を冷却してから除塵するガスタービン用吸気集塵装置であって、冷熱源２に接続されて水を冷却する、冷却手段３と、該冷却手段３で冷却された水を吸気に噴霧する、噴霧手段１６と、噴霧された水と吸気とを接触させる、冷却ゾーン２９と、該冷却ゾーン２９の後段に設けられ、水と接触した吸気中の成分を静電気により回収除去する、電気集塵器１０と、を備えることを特徴とするガスタービン用吸気集塵装置、並びに、吸気集塵方法。【選択図】      図１
2005207292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気を冷却してから除塵するガスタービン用吸気集塵装置であって、
冷熱源に接続されて水を冷却する、冷却手段と、該冷却手段で冷却された水を吸気に噴霧する、噴霧手段と、噴霧された水と吸気とを接触させる、冷却ゾーンと、該冷却ゾーンの後段に設けられ、水と接触した吸気中の成分を静電気により回収除去する、電気集塵器と、を備えることを特徴とするガスタービン用吸気集塵装置。
【請求項２】
冷却塔内の上部に前記噴霧手段、該冷却塔内の下部に前記冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のガスタービン用吸気集塵装置。
【請求項３】
前記噴霧手段で噴霧された水を回収し、循環水として再度噴霧する循環ラインを備える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用吸気集塵装置。
【請求項４】
前記噴霧手段で噴霧された水を、前記冷却手段を介さずに分離回収する、分離手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のガスタービン用吸気集塵装置。
【請求項５】
前記噴霧手段に加えて、前記冷却ゾーンを介さずに前記循環水を前記冷却手段へ供給する冷却供給ラインを備えており、前記噴霧手段へ送る循環水の流量と、該冷却供給ラインへ送る循環水の流量とを調整できるバルブ機構を有することを特徴とする請求項４に記載のガスタービン用吸気集塵装置。
【請求項６】
前記循環ラインに温度計測器が設置されており、循環水の温度によってバルブの開閉度を調整できるように、該温度計測器と前記バルブ機構とが接続されていることを特徴とする請求項５に記載のガスタービン用吸気集塵装置。
【請求項７】
前記電気集塵器の下部に、液回収部が設けられている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用吸気集塵装置。
【請求項８】
前記液回収部に貯えられた液中の固形分を分離回収する、ＳＳ除去装置が更に加えて設けられていることを特徴とする請求項７記載のガスタービン用吸気集塵装置。
【請求項９】
ガスタービンの前段にて、吸気を冷却してから除塵する吸気集塵方法であって、
冷熱源からの冷熱によって水を冷却する、冷却工程と、該冷却工程で冷却された水を吸気へ噴霧する、噴霧工程と、水と接触した吸気中の成分を静電気により回収除去する、電気集塵工程と、を含むことを特徴とする吸気集塵方法。
【請求項１０】
前記噴霧工程にて噴霧された水を、前記冷却工程を経て冷却してから回収し、循環水として再度噴霧工程で用いることを特徴とする請求項９記載の吸気集塵方法。
【請求項１１】
前記循環水に、前記冷却工程を経て冷却された補給水を混合することを特徴とする請求項１０記載の吸気集塵方法。
【請求項１２】
前記噴霧工程にて噴霧された水を、前記冷却工程を経ずに回収し、前記循環水の一部として再度噴霧工程で用いることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の吸気集塵方法。
【請求項１３】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のガスタービン用吸気集塵装置を設置し、該装置の後段にガスタービンを設置することを特徴とするガスタービン発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気（吸気ガス）中に含まれる煤塵等の不純物を除去するとともに冷却効果を有したガスタービン用吸気集塵装置および吸気集塵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン（ＧＴ）では、空気を大量に吸い込み、その空気を圧縮器で圧縮してから燃料を添加して使用する。通常、このガスタービンには、タービン翼等の汚れによる出力低下防止を図るため、吸気側にエアフィルター（Ａ/Ｆ）を配置する等、清浄な空気を供給する処置が施されている（特許文献１参照）。
しかしながら、エアフィルターはろ過集塵であるために、集塵した濾布は経時的に目詰まり等によって消耗品となり、新品に交換する必要が生じる。そのため、エアフィルターの濾布を交換する作業が定期的に行われ、新品交換費などが発生し、ランニングコストを悪化させる問題があった。そして、使用された濾布については、廃棄物として処理する必要があり、廃棄処理費などが発生していた。
また、吸気側にエアフィルターを配置するシステムでは、吸気に際しての抵抗が発生してしまう。特に、ガスタービンの前段において大空気量を吸気する場合、フィルターの空気抵抗によって圧力損失が大きくなってしまうという問題があった。そして、ガスタービンシステムでは、吸気に伴う動力費のロスに繋がってしまっていた。
【０００３】
一方、ガスタービン前段には吸気ガス冷却装置を設けることで、吸気を冷却してガスの比重を増大させることにより、GTの効率、出力が向上することが知られている（特許文献２、特許文献３等）。特に、吸気する空気温度が高い夏場では、高出力運転を行うために吸気ガス温度を低下させることが有効である。そしてガス冷却は、タービン翼の温度に一定の制限があることからも好ましい。
この効率向上を目的としては、吸気に水を噴霧することにより水の潜熱で吸気ガス温度を下げる装置が考えられる（特許文献２参照）。
しかしながら、水を噴霧したガスでは、随伴する水ミストあるいは氷微粒子等によりGTタービンを損傷する問題が生じる。また、上記したようにガスタービン前段でエアフィルターを用いる場合、水ミストにより目詰まりの問題がより多く発生し、交換作業や廃棄物処理がより多く必要となる。
また、水を噴霧する代わりに、LNGなどの冷熱を利用した熱交換器によりガスを冷却し、吸気ガス温度を下げる装置も考えられる（特許文献３参照）。
しかしながら、熱交換器を用いる場合、冷却によりガス中の水分が伝熱面表面に凝縮・付着する。この凝縮した水がミストとなり吸気に随伴し、ガスタービンを損傷する問題が生じる。また、上記したエアフィルターを用いる場合、水ミストにより目詰まりの問題がより多く発生してしまう。
また、夏場などでは温度の高い昼間にピーク電力が必要とされ、ガスタービンも高い出力が要求されるが、夜間はさほど電力を必要としないため、ピーク電力の対策としての負荷平準化の必要性からは昼間だけの高出力化の要請もある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４６１２６号公報
【特許文献２】特開平８−４９５６１号公報
【特許文献３】特開平１０−２３８３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、上記問題点に鑑み、吸い込んだガスを清浄化させるとともに、吸い込んだガスを冷却させてそのガス密度を高め、出力のより一層の向上を可能とする吸気装置を開発すべく、鋭意検討した。この際、吸気に際しては装置内の抵抗による圧力損失が少なく、吸気に伴う動力費が少なくて足りることも重要である。
その結果、本発明者らは、エアフィルターを用いず、噴霧水による冷却領域（冷却ゾーン）の後段に電気集塵器を組み合わせた吸気集塵装置によって、かかる問題点が一気に解決されて、ガスタービンの出力低下や翼の損傷等が回避され、システムのランニングコスト低減及びガス冷却効率の向上が図れることを見出した。本発明は、かかる見地より完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は、ガスタービンの前段に設置され、吸気を冷却してから除塵するガスタービン用吸気集塵装置であって、冷熱源に接続されて水を冷却する、冷却手段と、該冷却手段で冷却された水を吸気に噴霧する、噴霧手段と、噴霧された水と吸気とを接触させる、冷却ゾーンと、該冷却ゾーンの後段に設けられ、水と接触した吸気ガス中の成分を静電気により回収除去する、電気集塵器と、を備えるガスタービン用吸気集塵装置を提供するものである。本発明の装置は、吸気を冷水で冷却し、その冷却時に発生する凝縮ミスト類の除去および吸気自体に含まれているダストの除塵を兼ね備えた装置である。ここで、電気集塵器により回収除去される吸気ガス中の成分には、吸気に含まれていた煤塵等の他に、前段の噴霧手段で噴霧された水のミストも含まれる。
本発明の装置は、例えば冷却塔を設置して、その冷却塔内の上部に前記噴霧手段、該冷却塔内の下部に前記冷却手段を設けることができる。電気集塵器の下部には、通常、水ミストや洗浄水等を貯える液回収部が設けられている。そして、この液回収部の後流には、貯えられた液を分離回収するＳＳ（浮遊物質）除去装置を設けることができる。
【０００７】
本発明のガスタービン用吸気集塵装置では、前記噴霧手段で噴霧された水を回収し、循環水として再度噴霧する循環ラインを備える態様が好適である。この場合、前記噴霧手段で噴霧された水を、前記冷却手段を介さずに分離回収する、分離手段を更に備えることもできる。また、前記噴霧手段に加えて、前記冷却ゾーンを介さずに前記循環水を前記冷却手段へ供給する冷却供給ライン１９を備え、前記噴霧手段へ送る循環水の流量と、該冷却供給ラインへ送る循環水の流量とを調整できるバルブ機構を有する態様も可能である。これにより、噴霧された循環水を冷却手段のゾーンと、それをバイパスするゾーンに分けて、夜間の電力を必要としない時間帯においては、循環水を冷却手段を通さず、冷熱源からの冷熱によって水を冷却して凍結させ、昼間の電力を必要とする時間帯においては、凍結した冷却手段に循環水を流すことにより、効率よく氷を解凍させ、循環水を冷却することができる。
また、前記循環ラインに温度計測器が設置されており、循環水の温度によってバルブの開閉度を調整できるように、該温度計測器と前記バルブ機構とが接続されている態様も好ましい。この態様では、循環水のラインの温度を計測し、循環水の温度コントロールを上記バルブで実施することができる。
【０００８】
さらに、本発明は、ガスタービンの前段にて、吸気を冷却してから除塵する吸気集塵方法であって、冷熱源からの冷熱によって水を冷却する、冷却工程と、該冷却工程で冷却された水を吸気へ噴霧する、噴霧工程と、水と接触した吸気ガス中の成分を静電気により回収除去する、電気集塵工程と、を含む吸気集塵方法を提供するものである。ここで、前記噴霧工程にて噴霧された水は、前記冷却工程を経て冷却してから回収し、循環水として再度噴霧工程で用いる態様が好ましい。また、循環水には、前記冷却工程を経て冷却された補給水を混合することができる。加えて、前記噴霧工程にて噴霧された水を、前記冷却工程を経ずに回収し、前記循環水の一部として再度噴霧工程で用いることもできる。
そして、上記した本発明に係るガスタービン用吸気集塵装置は、その後段にガスタービンを設置することでガスタービン発電システムとして好適に利用できる。
【０００９】
本発明のガスタービン用吸気集塵装置によれば、第１に、吸気の高効率な冷却が可能となる。つまり、電気集塵器の前段では、例えば伝熱面を介して間接的に冷却する熱交換器（例えばフィンアンドチューブ式熱交換器等）ではなく、冷水を吸気に直接噴霧（スプレー）し、冷却ゾーンで効率的に冷却する。すなわち、冷却水を噴霧水（ホギング水）にして直接的に吸気と接触させることで、水の表面全体でガスの冷却を行わせることができる。それと同時に、噴霧手段と冷却ゾーンにおいてガス中の煤塵（ダスト）も一定程度除去される。
【００１０】
第２に、本発明の吸気集塵装置によれば、煤塵の２段階の除去作用による高効率除去が可能となる。つまり、電気集塵器の前段において噴霧される噴霧水は、吸気ガス中の煤塵と接触できる面積が多く、効果的な不純物の吸着を行うことができる。次いで、後段の電気集塵器では、除去されていない残りの煤塵成分を完全に除去することができる。それと共に、電気集塵器では、前段で噴霧された水のミスト成分を除去する。これにより、例えばガスタービンの翼等に煤塵や水ミスト等の不純物を付着させることなく、タービンの出力を設計値どおりに高く維持させることができる。
【００１１】
第３に、本発明の吸気集塵装置によれば、電気集塵器において自浄作用による電極の浄化が可能となる。ここで、電気集塵器は、通常の湿式電気集塵器のように、電極を洗浄するために上部から洗浄水を流すこともできるが、前段の噴霧水によって水ミストが送られてくることによって、流通する吸気ガス中の水（水ミスト）の浄化作用によって自浄が行われる。よって、運転中に電気集塵器の上部から、電極等への専用の洗浄水を流す工程は通常必要とされない。
加えて、本発明では、特に後述の図２に示す態様において、昼間と夜間に運用方法を使い分けることが有効である。つまり、夜間は、冷却ゾーンを循環させる水の多くを仕切板等の分離手段によって冷却手段をバイパスさせ、一方で冷却手段近傍の水を冷熱源の冷熱を利用して、蓄熱効果の高い氷に変換させる。昼間は、当該冷却手段を通過する循環水量を調節することで、冷却手段における氷を溶かしながら運転することで、冷熱源の容量を大きくすること無く、一定の温度に循環水の制御が可能である。具体的には、設定値より温度が高い場合は、冷却供給ラインに流れる流量を増す。逆に、温度が下がった場合には、バルブ機構を閉じて冷却ゾーンをバイパスさせることで、吸気の温度に左右されず、一定の温度に制御が可能である。その結果、負荷の平準化も可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明に係る吸気集塵装置は、吸気への噴霧水スプレーによる効率的な冷却と煤塵除去、および、電気集塵器による水ミスト除去と煤塵除去、を同時に行うことが可能である。吸気ガス中の煤塵等を高効率に清浄化させるので、浄化された吸気によりガスタービンの出力低下や翼の損傷等が回避される。また、吸気は十分に冷却されるので、そのガス密度を高めることができ、ガスタービン出力のより一層の向上を可能とする。更に、電気集塵器を用いるので、吸気に際しては装置内の抵抗による圧力損失が殆どなく、吸気に伴う動力費が少なくて足りる。加えて、エアフィルター等の消耗品を必要とせず、長期間メンテナンスなしでも運転可能なので、ランニングコスト低減及び廃棄物の削減にも寄与する。
また、本発明では、昼間と夜間に運用方法を使い分け、夜間は、冷却手段内の水を冷熱源の冷熱を利用して、蓄熱効果の高い氷に変換させ、昼間は該氷を溶かしながら運転することで、冷熱源の容量を大きくすること無く、一定の温度に循環水の制御が可能である。その結果、余力の有る夜間のエネルギーを昼間に有効に利用でき、負荷の平準化も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施する最良の形態によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態によって何ら限定されるものではない。以下、本発明に係るガスタービン用吸気集塵装置の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
実施の形態（その１）
本実施の形態は、本発明の基本的なシステム構成の一例を示すためのものであり、冷却手段３を冷却塔１の内部に設ける形態である。すなわち、本実施の形態の装置は、冷却手段３（氷製造タンク）を冷却塔１内の底部に設置し、冷却塔１内の冷却水の一部もしくは全部が循環ライン２２等を経由して循環される冷却塔１と、その後段に連続して設置される電気集塵器１０とを備える吸気集塵装置である。なお、本発明の吸気集塵装置は、冷却手段３を冷却塔１の外部に別置きする形態も含むものであり、本実施の形態に限定されるものではない。
図１に、本実施の形態のシステム構成の概略を示し、この図１に基づいて説明する。
【００１４】
冷却塔１の上部より、吸気として空気が導入される。冷却塔１内では、その上部に循環水配管２３に取り付けられた噴霧手段１６（噴霧ノズル）が設置されている。バルブ１３を開状態にすることで、噴霧手段１６から水が噴霧（スプレー）されて霧状に飛散する。これによって、冷却塔１内の冷却ゾーン２９にて、吸気は噴霧された水と直接的に接触して、効率よく冷却される。冷却塔１の上部より噴霧された水は、その大部分が冷却ゾーン２９を通過して冷却塔１下部へと流下するが、水成分の一部は、水ミストとして吸気と共に移動する。
冷却された吸気は、配管を通って後段に設けられる電気集塵器１０へと送られる。電気集塵器は電極間の電界場に煤塵を含むガスを流通させて、煤塵等にコロナ放電により電荷を与えて、静電気によって集塵する装置である。この電気集塵器１０では、冷却塔１で噴霧された水ミストおよびガス中の煤塵を除去する。電気集塵器１０の上部には、バルブ１４を介して、配管２４に取り付けられた噴霧ノズル１７が設けられているが、バルブ１４は通常、閉状態にて水を噴霧することなく運転できる。但し、定期的な電気集塵器１０内の洗浄、電極の洗浄などの際には、バルブ１４を開状態にして水を噴霧することができる。
【００１５】
電気集塵器１０の下部には、液回収部８が設けられている。液回収部８には、通常の運転中には、噴霧手段１６によって噴霧された後に捕集された水ミストによる液、あるいは吸気ガス中に含まれて回収された煤塵等が集められる。また、電気集塵器１０内の洗浄に際しては、バルブ１４から噴霧された洗浄液についても回収される。液回収部８に貯えられた液は、配管２５を通ってＳＳ（浮遊物質）除去装置７へ送られる。ＳＳ除去装置７では、煤塵等の成分を除去した後に、浄化された液に関しては冷却塔１下部へ戻す。汚れた液に関しては、排水として系外へ放出して、排水処理設備等へ送ることにより、循環する系内の液の水質を制御・管理する。排水を出した場合には、通常、系内に補給水を入れることで冷却用の水量を一定以上に保持する。なお、本発明で対象とする吸気は、通常空気であり含まれる煤塵量も少ないので、集塵して回収した液に関しても、汚れる液量は通常少ない。ＳＳ除去装置７には、通常、濾過装置が用いられる。
【００１６】
一方、本実施の形態では冷却塔１の内部に冷却手段３が設けられている。よって、冷却塔１の上部より噴霧されて冷却ゾーン２９を通過した水成分は、冷却塔１下部に設けられた冷却手段３（氷製造タンク）へと流下する。冷却手段３の内部には、冷却用配管４が張り巡らされており、製造された氷あるいは製造中の氷等によって、流下した水は２０℃以下、好ましくは１５℃以下にまで冷却される。冷却用配管４は、冷却塔１外部の冷熱源２へ配管２７および２８を介して接続されており、氷製造時には内部に冷媒が流通する。
冷却手段３に接触等して冷却された水、あるいは、氷製造タンク内の容量を超える分のオーバーフローした水は、更に冷却塔１内を流下する。冷却塔１内の最下部には、液溜め５が設けられており、上記冷却手段３より流下した水や、冷却ゾーン２９を通過した水の一部が溜まる。
【００１７】
液溜め５に溜められた水は、循環ポンプ６によって循環ライン２１へ送られる。循環ライン２１は、上記補給水からのライン２０と流量調整弁であるバルブ１２を介して接続されている。補給水からのラインと接続された後の循環ライン２２は、冷却塔１の上部で分岐の前にバルブ１３を備える。流量調整弁であるバルブ１３の後では、冷却塔１の上部へ繋がる循環水配管２３と、電気集塵器１０の上部へバルブ１４を介して至る洗浄用配管２４へと分岐する。
本実施の形態では、冷却塔１内の冷却手段３の上部には、補給水入口のバルブ１１を介して、補給水を送液する配管ライン２０が設けられている。このライン２０には冷却手段３の上部で分岐が設けられており、分岐ラインには補給水を冷却手段３へ供給するためのノズル１５が備えられている。この補給水の分岐ラインを用いれば、例えば、ノズル１５より補給水を冷却手段３に供給することにより、補給水を冷却された状態にして、循環ライン２１へ送り込むことが可能である。
【００１８】
本実施の形態で冷却手段３に接続される冷熱源２としては、具体的には、例えばガスタービン発電プラントの燃料である液化天然ガス（LNG)の冷熱を利用する方式が挙げられる。かかる方式は、ガスタービン発電プラントがLNG基地の近傍に設けられている場合に有効である。
また、夜間時の安い電気料金、あるいは負荷に余裕がある時間帯に、電気エネルギーで冷媒を相変化させて凍結させて冷熱源とする方式（エコアイス方式）も挙げられる。この方式の場合には、昼間の温度が高い条件下で、凍結させた冷媒を冷却手段において循環水で溶かす。夜間の電力に余裕がある時間帯に氷を製造し、該氷を昼間の時間帯の冷却手段として利用する方法である。この方式は、負荷変動の大きい、夏場の昼間などのピーク電力需要に対応でき、負荷を平準化させる手段として特に有効である。
【００１９】
以下、本実施の形態の吸気集塵装置を用いた場合の運転方法の一例について、説明する。
例えば、冷熱源として、上記エコアイス方式を採用する場合、夜間時には安価な電力を利用して、冷却手段３（氷製造タンク）に氷を製造する。この際、バルブ１２は閉状態もしくは最も閉じた状態にて、補給水により氷を製造する。バルブ１３、１４は閉状態で行うことが可能である。なお、有害ガスが吸気される条件では、バルブ１３を開状態にて吸収させながら運転することで対応できるが、この場合には、氷製造タンクは冷却塔１と別置きで配置することが好ましい。
次いで、昼間時には、バルブ１３の開度調整により、水循環量の調整を行い、噴霧ノズル１６からの噴霧水による吸気ガス温度の調整を行う。必要に応じて、循環ポンプ６により水循環量を増大させて、冷却効果を高める。この際、噴霧水の液量は、運転時の環境温度や湿度、吸気の清浄等によって適宜変化して定めることができ、特に限定されるものではないが、例えば、冷却対象の吸気量（１Nm3/h）に対して通常０．５〜１０リットル、好ましくは０．５〜２リットル供給される。また、噴霧水の液滴径に関しても同様に限定されるものではないが、通常１００μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１５０μｍ〜２５０μｍの範囲である。
【００２０】
また、装置の循環水を用いて冷却効果を制御する運転方法の一例について、説明する。
本発明の吸気集塵装置では、噴霧した水を循環させて循環水として用いることができるが、装置内からは一定程度の水が系外に出ていくので、運転中にはバルブ１１を開けて一定量の補給水を供給することが必要である。この補給水を供給する際には、バルブ１２の開度調整により、氷が製造される冷却手段３部分を流れる補給水を量の調整することで、循環水温をコントロールすることができる。
すなわち、循環水の温度は冷却手段３により冷却されているので低く、補給水の温度は高い。よって、補給水を直接バルブ１２を介して循環ライン２２へ送液する場合、補給水の熱量により循環水の温度は一定程度上昇する。これに対して、バルブ１２を閉状態あるいは閉状態に近づけることで、補給水をノズル１５を介して冷却手段３へ送る場合、補給水は冷却されてからオーバーフロー等により液溜め５に貯まる。この液溜め５から循環水と共に循環ライン２１で送液されるので、循環水の温度は低い状態が維持される。このように、バルブ１２の開度調整により、吸気に噴霧される循環水の温度をコントロールし、ひいてはガス冷却装置としての吸気の冷却効果を制御することができる。
【００２１】
実施の形態（その２）
本実施の形態は、上記実施の形態（その１）の基本的なシステム構成に加えて、噴霧された水を分離回収する分離手段、冷却供給ラインおよびその流量を調整できるバルブ機構などを有するシステムの一例を示す。
図２に、本実施の形態のシステム構成の概略を示し、この図２に基づいて説明する。
【００２２】
上記実施の形態（その１）と同様に、噴霧手段１６で噴霧された水は、下方へ霧状に飛散する。冷却塔１内の冷却ゾーン２９にて、吸気は噴霧された水と直接的に接触して、効率よく冷却される。冷却塔１の上部より噴霧された水は、冷却ゾーン２９を通過して冷却塔１下部へと流下するが、その際に、分離手段である仕切板９の存在によって、その大部分が冷却手段３を介さずにバイパスして液溜め５に至る。
液溜め５に溜められた水は、循環ポンプ６によって循環ライン２１へ送られる。循環ライン２１は、上記補給水からのライン２０と流量調整弁であるバルブ１２を介して接続されている。補給水からのラインと接続された後、本実施の形態では、循環水の流路は循環ライン２２と冷却供給ライン１９とに分岐する。冷却供給ライン１９は、その入口部でバルブ機構１８を備える。流量調整弁であるバルブ１８を閉じれば、循環水は循環ライン２２へと導かれて、冷却塔１の上部へ繋がる循環水配管２３と、電気集塵器１０の上部へバルブ１４を介して至る洗浄用配管２４へと分岐する。流量調整弁であるバルブ１８を開ければ、循環水の一部は冷却供給ライン１９へと導かれて、冷却ゾーン２９を介さずに冷却手段３へ供給される。噴霧手段１６へ送る循環水の流量と、冷却供給ライン１９へ送る循環水の流量とは、バルブ１８の調整によってコントロールすることができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、循環ライン２１に循環水の温度を計測できるように温度計測器３８が設置されている。循環水の温度を測定して、設定値より温度が高い場合は、冷却供給ライン１９に流れる流量を増すように、接続するバルブ１８に指令を送り、開度を増す。これにより、循環水は冷却手段３に直接的に吹きかけられるので、冷却作用を大きく受けて温度低下する。
逆に、循環水の温度が下がった場合には、バルブ１８を閉じるように指令を送り、循環ライン２２を通って噴霧手段１６から噴霧する。噴霧手段１６から噴霧された水は、仕切板９の存在によって冷却手段３を介さずにバイパスして液溜め５に至る。これにより、循環水は冷却手段３の冷却作用を受けず、温度は低下し難くなる。このように、噴霧工程にて噴霧された水を、冷却手段の冷却工程を経ずに回収し、循環水の一部として再度噴霧可能とすることで、吸気の温度に左右されず、一定の温度に制御が可能である。その結果として、負荷の平準化も可能となる。
図２に示す本実施の形態では、特に、昼間と夜間に運用方法を使い分けることが有効である。夜間は、冷却ゾーン２９を循環させる水の多くを仕切板９等の分離手段によって冷却手段３をバイパスさせ、一方で冷却手段３近傍の水を冷熱源２の冷熱を利用して、蓄熱効果の高い氷に変換させる。昼間は、当該冷却手段３を通過する循環水量を調節することで、冷却手段３における氷を溶かしながら運転することで、冷熱源２の容量を大きくすること無く、一定の温度に循環水の制御が可能である。
【００２４】
実施の形態（その３）
本実施の形態は、冷却塔を用いずに、電気集塵器１０を納める容器内に、噴霧手段３７および冷却ゾーン２９を設けた、一体型の吸気集塵装置３０である。また、本形態の装置では、電気集塵器１０の下部に冷却手段３が設置されているが、この形態に限定されるものではない。図３に、本実施の形態のシステムの概略構成図を示す。
吸気集塵装置３０の上部４０には、バルブ３１を介してその内部に噴霧手段３７が設けられ、さらに冷却ゾーン２９および電気集塵器１０が収められている。吸気集塵装置３０の上部４０は、吸気集塵装置３０の下部４１よりも吸気の流れ方向に対して長く、その前流部分に噴霧手段３７、後流部分に電気集塵器１０が設けられる。吸気集塵装置３０の下部４１は、上部の後流部分に設置される電気集塵器１０の下に設けられる。
【００２５】
吸気集塵装置３０の下部４１には、冷却手段３と循環水の液溜め部分４２とが仕切板３５によって仕切られている。冷却手段３は、外部の冷熱源２と配管２７および２８を介して接続されている。液溜め部分４２からは、回収した液をＳＳ除去装置７へ送るように配管が設けられている。浄化された液に関しては、循環水として循環ポンプ６のラインへ送る。汚れた液に関しては、ＳＳ除去装置７から排水として系外へ放出して、循環する系内の液の水質を制御・管理する。
ＳＳ除去装置７で浄化された循環水は、循環ポンプ６によって吸気集塵装置上部４０へ送られ、分岐する。通常は、バルブ３１を介して噴霧手段３７に導かれてスプレーされるが、電気集塵器１０洗浄時にはバルブ３３を介して噴霧ノズル３６へ送られる。また、補給水はバルブ３２の開度調整により供給量を調整されて、吸気集塵装置下部４１へ送られる。冷却手段３に供給することによって、冷却されてから液溜め部分４２にオーバーフローされる点は、上記実施の形態（その１）における作用と同様である。
【００２６】
実施の形態（その４）
本実施の形態は、本発明に係る吸気集塵装置をガスタービンプラントの前段に設置したシステムである。図４および図５に、本実施の形態のシステムの概略構成図を示す。
【００２７】
図４のシステムは、火力発電プラントのガスタービンプラントの前段に吸気集塵装置を取り付けた形態である。
ガスタービン発電プラントは、空気圧縮機５０、ガスタービン燃焼器５１、ガスタービン５２、発電機５３を備える。空気圧縮機５１で吸い込んだガス（空気）を圧縮して高圧化し、その高圧空気を燃料とともにガスタービン燃焼器５１に供給し、ここで燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガスタービン５２で膨張仕事をさせ、その際に発生する回転トルクで発電機５３を駆動する。
本実施の形態のシステムでは、空気圧縮機５０の前段には本発明に係る吸気集塵装置を備え、吸気の流れに沿って順に、噴霧手段を有する冷却塔１、電気集塵器１０を備えるとともに、吸気集塵装置の外側に冷熱源（図示せず）を備えている。また、冷却塔１内には、氷製造タンク等の冷却手段３を有している。
【００２８】
例えば、冬場のように気温の低い起動運転時には、冷却塔１における冷却水の噴霧を止めて電気集塵器１０を運転することも可能である。この場合、電気集塵器１０の電極の洗浄等のためには、冷却塔１内の噴霧を定期的に行うこともできる。また、夏場のように気温の高い起動運転時には、冷却塔１における冷却水の噴霧を行いながら電気集塵器１０を運転する。冷却手段３には、電力量の安価な夜間などに氷を製造しておき、効率的に循環水を冷却する。
このように、本実施形態は、ガスタービンプラントの前段に吸気集塵装置を設けたので、空気圧縮機翼やガスタービン翼等に不純物を付着させることがなく、また、空気圧縮機の安定運転の下、空気を冷却させその密度を高くしてガスタービンの出力を高く維持することができ、ひいてはプラント熱効率を向上させることができる。
【００２９】
図５のシステムは、火力発電プラントのコンバインドサイクル発電プラントの前段に吸気集塵装置を取り付けた形態である。コンバインドサイクル発電プラントは、高温域と低温域とで作動する異なるサイクルを組み合せたもので、このコンバインドサイクル発電プラントとして、排気再燃式を用いたプラントの構成を図５に示す。
コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラントに、蒸気タービンプラントおよび排熱ボイラ５５を組み合せて構成されている。ガスタービンプラントは、空気圧縮機５０、ガスタービン燃焼器５１、ガスタービン５２を備える。空気圧縮機５０で吸い込んだガス（空気）を圧縮して高圧空気にし、その高圧空気を燃料とともにガスタービン燃焼器５１に供給する。ここで燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガスタービン５２で膨張仕事をさせ、その際、蒸気タービンプラントを駆動する回転トルクを発生させる。
【００３０】
排熱ボイラ５５は、通常複数の熱交換器５６を備えており、ガスタービン５２で膨張仕事を終えたガスタービン排ガスを熱源として蒸気を発生させ、その蒸気を蒸気タービンプラントに供給する。
蒸気タービンプラントは、ガスタービンプラントのタービン軸に軸直結された発電機５３、蒸気タービン５４を備えるとともに、復水器５７、ポンプ５８を備えている。排熱回収ボイラ５５の熱交換器５６から供給された蒸気を、蒸気タービン５４で膨張仕事をさせて発電機５３を駆動する。蒸気タービン５４で膨張仕事を終えたタービン排気は、復水器５７で凝縮して復水し、その復水ポンプ５８を介して排熱回収ボイラ５５へ還流させる。
【００３１】
図５のシステムでは、上記した図４のシステムと同様、空気圧縮機５０の前段には本発明に係る吸気集塵装置を備え、吸気の流れに沿って順に、噴霧手段を有する冷却塔１、電気集塵器１０を備えるとともに、吸気集塵装置の外側に冷熱源（図示せず）を備えている。また、冷却塔１内には、氷製造タンク等の冷却手段３を有している。これにより、特に夏場の気温が高い時期、比重量の少なくなった吸気を冷却させて、流量重量を増加させ、夏場でも高い出力を維持できる。
また、コンバインドサイクル発電プラントでは、通常、ガスタービン燃焼器５１に使用する燃料に液化天然ガス（ＬＮＧ）を多量に消費している。そのため、LNG基地の近傍にGT発電所を設置されることが多く、LNGがガス化する際の冷熱が利用可能である。よって、本発明の吸気集塵装置と組み合わせることによって、冷却手段３に用いられる冷熱源として、LNGの冷熱が有効に利用できる。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のガスタービン用吸気集塵装置は、ガスタービン発電プラントの前段に設けられる吸気装置として好適に利用できる。高効率に浄化された吸気によりガスタービンの出力低下や翼の損傷等が回避され、システムのランニングコスト低減及びガス冷却効率の向上が図れる。また、長期間運転してもエアフィルター等の廃棄物が出ないので、クリーンなシステムとして、産業上の意義は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態（その１）に係るガスタービン用吸気集塵装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態（その２）に係るガスタービン用吸気集塵装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態（その３）に係るガスタービン用吸気集塵装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態（その４）における吸気集塵装置を組み込んだガスタービン発電システムの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態（その４）における吸気集塵装置を組み込んだコンバインドサイクル発電システムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１   冷却塔
２   冷熱源
３    冷却手段
６    循環ポンプ
７    ＳＳ除去装置
９    仕切板
１０  電気集塵器
３０  吸気集塵装置
５０ 空気圧縮機
５１ ガスタービン燃焼器
５２ ガスタービン
５３ 発電機
５４ 蒸気タービン
５５ 排熱ボイラ
５６ 熱交換器
５７ 復水器
５８ ポンプ
【図１】
2005207292.tif 000003
【図２】
2005207292.tif 000004
【図３】
2005207292.tif 000005
【図４】
2005207292.tif 000006
【図５】
2005207292.tif 000007