(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、高大気温度によるガスタービンの出力の低下を効率よく緩和するガスタービンを提供することである。【解決手段】  本発明では、従来有効に利用されてこなかった動翼冷却空気を冷却するためのロータークーラーの排熱を利用して、圧縮機に投入される空気を冷却する。このことにより、高大気温時のガスタービン出力低下を緩和することができる。【選択図】  図７
2005315127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器と、
タービンと、
圧縮機と、
熱交換器と、
吸収冷凍機と
を具備し、
前記圧縮機で圧縮された空気が前記熱交換器で冷却されて、前記燃焼器からの燃焼ガスで加熱された前記タービンを空気冷却し、
前記圧縮された空気を冷却する際に前記熱交換器により発生される熱を使って、前記吸収冷凍機は空気を冷却し、
前記冷却された空気は前記圧縮機に導入されるガスタービン。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンにおいて、
前記熱交換器はロータークーラーである
ガスタービン。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガスタービンにおいて、
さらに燃料予熱器を備え、
前記燃料予熱器は、前記熱交換器と前記吸収冷凍機との間に直列に接続されるか、または前記熱交換器に対して前記吸収冷凍機と共に並列に接続され、
前記熱交換器より発生した前記熱により前記燃料予熱器が駆動されて、
前記燃料予熱器により加熱された燃料が
前記燃焼器に導入される
ガスタービン。
【請求項４】
請求項３に記載のガスタービンにおいて、
さらに前記熱交換器から前記吸収冷凍機に供給される熱流量と、前記熱交換器から前記燃料予熱器に供給される熱流量との流量比を調整する手段を具備する
ガスタービン。
【請求項５】
請求項４に記載のガスタービンにおいて、
前記手段は前記熱交換器から前記吸収冷凍機と前記燃料予熱器とに熱を送る配管の分岐部に設置された流量調整弁である
ガスタービン。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載のガスタービンにおいて、
前記吸収冷凍機は多重効用吸収冷凍機であり、
前記多重効用吸収冷凍機は、それぞれ異なった温度で駆動される複数の再生器を有する
ガスタービン。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載のガスタービンにおいて、
さらに排熱回収ボイラー、または排熱回収ボイラーおよび排熱回収熱交換器を備え、
前記排熱回収ボイラーあるいは前記排熱回収熱交換器の１つにより、前記吸収冷凍機あるいは前記多重効用吸収冷凍機を駆動させる
ガスタービン。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載のガスタービンにおいて、
前記圧縮機で圧縮された空気により、前記ガスタービンに備えられた前記燃料予熱器、前記吸収冷凍機、および前記多重効用吸収冷凍機が直接駆動される
ガスタービン。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載のガスタービンにおいて、
さらにバイパスダクトを備え、
前記バイパスダクトは前記圧縮機入口に設置され、
前記圧縮機へ導入される空気を、前記吸収冷凍機または前記多重効用吸収冷凍機により冷却された空気と、バイパスダクトにより大気から直接取り込まれる空気とから選択することができるガスタービン。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載のガスタービンにおいて、
前記吸収冷凍機または前記多重効用吸収冷凍機により生成された吸気冷却用冷媒を、前記圧縮機に導入される空気の冷却以外の用途に使用することができるガスタービン。
【請求項１１】
請求項４または５に記載のガスタービンにおいて、
さらに出力監視モニターを備え、
前記熱交換器から前記吸収冷凍機に供給される熱流量と、前記熱交換器から前記燃料予熱器に供給される熱流量との流量比を調整する手段により、
前記出力監視モニターの出力表示が規定出力値に維持されるように調整される
ガスタービン。
【請求項１２】
燃焼器と、タービンと、圧縮機と、燃料予熱器と、熱交換器と、吸収冷凍機と、出力表示モニターと前記熱交換器から前記吸収冷凍機に供給される熱流量と、前記熱交換器から前記燃料予熱器に供給される熱流量との流量比を調整する手段とを備えたガスタービンにおいて、
前記燃焼器に燃料と前記圧縮機で圧縮された空気を導入して燃焼ガスを発生させるステップと、
前記燃焼ガスにより前記タービンを駆動して出力を取り出すステップと、
前記圧縮機で圧縮された空気を前記熱交換器で冷却するステップと、
前記燃焼器からの燃焼ガスにより加熱された前記タービンを前記冷却された空気で冷却するステップと、
前記圧縮された空気を冷却する際に前記熱交換器により発生される熱を使って、前記吸収冷凍機が空気を冷却するステップと、
前記吸収冷凍機により冷却された前記空気を前記圧縮機に導入するステップと、
前記出力表示モニターにより前記ガスタービンの出力を監視するステップと、
前記出力の監視結果に基づいて前記ガスタービンの出力を制御するステップと
を具備し、
前記ガスタービンの出力を制御するステップは、
前記熱交換器から前記吸収冷凍機に供給される熱流量と、前記熱交換器から前記燃料予熱器に供給される熱流量との流量比を調整する前記手段により、前記出力監視モニターの出力表示が規定出力値に維持されるように調整するステップを有する
ガスタービンの出力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービンに関し、特に吸気冷却ガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
現状のガスタービンでは電力需要の大きい夏季に出力の低下が生じている。これは、ガスタービンの圧縮機に導入される空気密度が気温の年周変動により夏季に小さくなることに起因している。つまり、燃焼器に単位時間当たりに取り込まれる空気量が夏季に減少するため、燃焼器内で同時に燃焼される単位時間あたりの燃料の量も減少し、ガスタービンの出力自体が減少してしまうことによる。
【０００３】
こうした夏季におけるガスタービンの出力低下を緩和するために、従来ガスタービンでは圧縮機への吸気を冷却するためのいくつかの手法が用いられてきた。以下にその手法と、その手法が抱えている問題点とを記述する。
【０００４】
（１）吸気に霧を噴射し、気化熱により吸気を冷却する方法。この方法では、霧は吸気中の水蒸気が飽和するまでしか気化しないため、湿度が高い場合には十分な冷却効果が得られない。また、圧縮機入口で霧が液体のまま残っていると圧縮機の翼が腐食してしまう。
【０００５】
（２）排気ガスの熱を利用して吸収冷凍機を運転して吸気冷却を行う方法。
【０００６】
通常、ガスタービンの排気ガスの熱は蒸気タービンの運転や熱源として利用されているが、この方法により、排気ガスの熱の一部を吸収冷凍機の運転に使ってしまうと蒸気タービンや熱源の出力が低下してしまう。
【０００７】
（３）別途設置した冷凍機により吸気を冷却する方法。この冷凍機の運転には、別途、燃料・動力・電力を必要とする。
【０００８】
図１を参照して、上記（３）の方法を採用した従来のガスタービンの全体構成を説明する。この従来のガスタービンは、冷凍機１、圧縮機２、燃焼器４、およびタービン３を備えている。
【０００９】
従来のガスタービンでは、空気１００が冷凍機１に導入されて、導入された空気１００が冷凍機１において冷却される。冷凍機１から排出された冷気２００は圧縮機２に導入されて圧縮空気となる。この圧縮空気と燃料とが燃焼器４へ導入されて燃焼される。この燃焼により燃焼器４で燃焼ガスが発生し、燃焼ガスによりタービン３が駆動される。このタービン３の駆動によりガスタービンの出力が得られている。また、タービン３から排出された排気ガス３００は、図示せぬ蒸気タービンなどの２次的な用途にも使用されている。
【００１０】
従来のガスタービンにおいては、夏季等における大気温度の上昇によるガスタービンの出力低下を、圧縮機へ導入される吸気を冷凍機１によって冷却することにより緩和することができる。しかし、冷凍機１を駆動するためには上記の従来技術（３）に述べたように別途、燃料・動力・電力を必要としていた。
【００１１】
上記した問題に関連していくつかの提案がなされている。
【００１２】
例えば、特開平８−１５８８１４に開示されている「コンバインドサイクルプラントの吸気冷却システム」では、コンバインドサイクルプラントにおける排熱ボイラ出口とスタック間に配設されていて、排熱ボイラ出口の高温の排ガスから熱回収する排熱回収熱交換器と、その排熱回収熱交換器で熱回収を行った温水を熱源とする低温水吸収冷凍機と、その低温水吸収冷凍機により冷却された冷水によりガスタービンの吸気を冷却する吸気冷却器とを備えたコンバインドサイクルプラントの吸気冷却システムが提案されている。
【００１３】
また、特開平９−２６８９０５に開示されている「コンバインドサイクルシステム」では、ガスタービンと、ガスタービンの排熱を他の流体に熱エネルギーを移す排熱回収熱交換器と、蒸気タービンとを備えたコンバインドサイクルシステムが提案されている。このコンバインドサイクルシステムでは、吸気冷却サブシステムによりガスタービンの吸気冷却が行われており、また、吸収冷却サブシステムの冷媒加熱には、ガスタービンの排熱エネルギーが用いられている。
【００１４】
また、特開平１０−２３８３１４に開示されている「コンバインドサイクルシステムとその夏期全負荷時における吸気冷却方法」では、ガスタービンと、排熱回収熱交換器と、蒸気タービンとを備えたコンバインドサイクルシステムが提案されている。このコンバインドサイクルシステムでは、熱エネルギーが吸収冷却サブシステムに出力されている。また、この吸収冷却サブシステムでは、蒸気の熱エネルギーで冷媒が蒸発させられ、蒸発した冷媒の凝縮熱でさらに冷媒が加熱される。加熱された冷媒は冷却されることにより凝縮する。そして、凝縮した冷媒が減圧下で蒸発させられる時に発生する蒸発熱エネルギーにより、ガスタービンに入る吸気が冷却されている。これにより、気温が高い（夏期）全負荷時において、ガスタービン吸気を冷却しない場合（冬期）の同温度・同流量吸気条件比較して、蒸気タービンの高圧側では蒸気流量は同等であるが、蒸気タービンの低圧側では同じ蒸気タービンを用いて蒸気流量の減少量を１０分の１にすることができる。
【００１５】
また、特開平１０−２５９７３７に開示されている「ガスタービン吸気冷却装置」では、ガスタービンと、ガスタービンの吸気する外気を冷却するための吸気冷却器と、この吸気冷却器に吸気される外気を冷却するために冷水を送る空気冷却コイルと、この空気冷却コイルへ冷水を送る吸収式冷凍機とを備えるガスタービン吸気冷却装置が提案されている。このガスタービン吸気冷却装置では、吸気冷却器に吸気される外気を冷却するために冷水を送る空気冷却コイルが複数系統に分割されている。そして、最も外気側に位置する空気冷却コイルが最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機に接続されており、最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルが最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続されている。
【００１６】
また、特開平１１−１１７７１３に開示されている「化学蓄熱式吸気冷却装置」では、吸気冷却用熱交換器を有する空気圧縮機と、燃焼器と、ガスタービンと、ボイラーと、蒸気タービンと、復水器と、発電機を備えたコンバインドサイクルシステムに設置される化学蓄熱式吸気冷却装置が提案されている。この化学蓄熱式吸気冷却装置は、化学蓄熱材を収納した蓄熱容器と、冷媒を収納した蒸発器と、化学蓄熱材の再生時に発生する冷媒蒸気を凝縮させるための凝縮器とを備えている。また、蒸発器と吸気冷却用熱交換器とを熱的に結合する手段と、蓄熱容器及び凝縮器を復水器と熱的に結合する手段とを備えている。そして、ガスタービンの排熱、又はボイラーから発生する蒸気を用いて化学蓄熱材が再生されている。
【００１７】
また、特開平１１−３０４２７４に開示されている「排熱利用吸収式冷温水機・冷凍機」では、蒸発器と、吸収器と、凝縮器と、低温再生器と、高温再生器と、低温熱交換器と、高温熱交換器と、これらの機器を接続する溶液管路および冷媒管路を備えたリバースフロータイプの廃熱利用吸収式冷温水機・冷凍機が提案されている。溶液管路および冷媒管路は、吸収液が吸収器から低温再生器へ汲み上げられて、さらに高温再生器へ汲み上げられるように接続・配置されている。この廃熱利用吸収式冷温水機・冷凍機に、少なくとも１基の補助再生器が追加・設置されることにより、ガスタービンの燃焼廃熱を高温再生器に導入して吸収液を加熱および濃縮することに使用されている。高温再生器内及び補助再生器内には、温度が低下した燃焼廃熱を補助再生器に導入して吸収液の加熱・濃縮に使用できるように、ガスタービン燃焼廃熱供給管が挿通されている。
【００１８】
また、特開２００２−２６６６５６に開示されている「ガスタービンコージェネレーションシステム」では、燃料を燃やして発電機を駆動するガスタービンと、ガスタービンの排ガスの熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラを通過した排ガスの熱を更に回収して温水を発生させる温水ボイラと、温水ボイラで発生した温水を駆動熱源として冷水を発生させる吸着式冷凍機とを備えたガスタービンコージェネレーションシステムが提案されている。
【００１９】
【特許文献１】特開平８−１５８８１４
【特許文献２】特開平９−２６８９０５
【特許文献３】特開平１０−２３８３１４
【特許文献４】特開平１０−２５９７３７
【特許文献５】特開平１１−１１７７１３
【特許文献６】特開平１１−３０４２７４
【特許文献７】特開２００２−２６６６５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の課題は、高大気温度によるガスタービンの出力低下を効率よく緩和するガスタービンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００２２】
本発明のガスタービンは、燃焼器（４０）と、タービン（３０）と、圧縮機（２０）と、熱交換器（５０）と、吸収冷凍機（７０）とを備え、圧縮機（２０）で圧縮された空気が熱交換器（５０）で冷却されて、燃焼器（４０）からの燃焼ガスで加熱されたタービン（３０）を空気冷却し、圧縮された空気を冷却する際に熱交換器（５０）により発生される熱を使って、吸収冷凍機（７０）は空気を冷却し、冷却された空気（２００）は圧縮機（２０）に導入される。
【００２３】
また、本発明のガスタービンに備えられる熱交換器はロータークーラー（５０）である。
【００２４】
また、本発明のガスタービンは、さらに燃料予熱器（１５０）を備え、燃料予熱器（１５０）は、熱交換器（５０）と吸収冷凍機（７０）との間に直列に接続されるか、または熱交換器（５０）に対して吸収冷凍機（７０）と共に並列に接続され、熱交換器（５０）より発生した熱により燃料予熱器（１５０）が駆動されて、燃料予熱器（１５０）により加熱された燃料（１５１）が燃焼器（４０）に導入される。
【００２５】
また、本発明のガスタービンは、さらに熱交換器（５０）から吸収冷凍機（７０）に供給される熱流量と、熱交換器（５０）から燃料予熱器（１５０）に供給される熱流量との流量比を調整する手段を備える。
【００２６】
また、本発明のガスタービンにおける、熱交換器（５０）から吸収冷凍機（７０）に供給される熱流量と、熱交換器（５０）から燃料予熱器（１５０）に供給される熱流量との流量比を調整する手段は、熱交換器（５０）から吸収冷凍機（７０）と燃料予熱器（１５０）とに熱を送る配管の分岐部に設置された流量調整弁（６１、１５２）である。
【００２７】
また、本発明のガスタービンの吸収冷凍機は多重効用吸収冷凍機（７００）であり、多重効用吸収冷凍機（７００）は、それぞれ異なった温度で駆動される複数の再生器（７２０Ａ、７２０Ｂ）を有する。
【００２８】
また、本発明のガスタービンは、さらに排熱回収ボイラー（４００）、または排熱回収ボイラー（４００）および排熱回収熱交換器（５００）を備え、排熱回収ボイラー（４００）あるいは排熱回収熱交換器（５００）の１つにより、吸収冷凍機（７０）あるいは多重効用吸収冷凍機（７００）を駆動させる。
【００２９】
また、本発明のガスタービンは、圧縮機（２０）で圧縮された空気により、ガスタービンに備えられた燃料予熱器（１５０）、吸収冷凍機（７０）、および多重効用吸収冷凍機（７００）が直接駆動される。
【００３０】
また、本発明のガスタービンは、さらにバイパスダクト（６００）を備え、バイパスダクト（６００）は圧縮機入口に設置され、圧縮機（２０）へ導入される空気を、吸収冷凍機（７０）または多重効用吸収冷凍機（７００）により冷却された空気（２００）と、バイパスダクト（６００）により大気から直接取り込まれる空気（１００）とから選択することができる。
【００３１】
また、本発明のガスタービンは、吸収冷凍機（７０）または多重効用吸収冷凍機（７００）により生成された吸気冷却用冷媒（８０）を、圧縮機（２０）に導入される空気（１００）の冷却以外の用途に使用することができる。
【００３２】
また、本発明のスタービンは、さらに出力監視モニターを備え、熱交換器（５０）から吸収冷凍機（７０）に供給される熱流量と、熱交換器（５０）から燃料予熱器（１５０）に供給される熱流量との流量比を調整する手段により、出力監視モニターの出力表示が規定出力値に維持されるように調整されるガスタービン。
【００３３】
また、本発明のガスタービンの出力制御方法は、燃焼器（４０）と、タービン（３０）と、圧縮機（２０）と、燃料予熱器（１５０）と、熱交換器（５０）と、吸収冷凍機（７０）と、出力表示モニターと熱交換器（５０）から吸収冷凍機（７０）に供給される熱流量と、熱交換器（５０）から燃料予熱器（１５０）に供給される熱流量との流量比を調整する手段とを備えたガスタービンにおいて、燃焼器（４０）に燃料と圧縮機（２０）で圧縮された空気を導入して燃焼ガスを発生させるステップと、燃焼ガスによりタービン（３０）を駆動して出力を取り出すステップと、圧縮機（２０）で圧縮された空気を熱交換器（５０）で冷却するステップと、燃焼器（４０）からの燃焼ガスにより加熱されたタービン（３０）を冷却された空気で冷却するステップと、圧縮された空気を冷却する際に熱交換器（５０）により発生される熱を使って、吸収冷凍機（７０）が空気を冷却するステップと、吸収冷凍機（７０）により冷却された空気を圧縮機（２０）に導入するステップと、出力表示モニターによりガスタービンの出力を監視するステップと、出力の監視結果に基づいてガスタービンの出力を制御するステップとを備え、ガスタービンの出力を制御するステップは、熱交換器（５０）から吸収冷凍機（７０）に供給される熱流量と、熱交換器（５０）から燃料予熱器（１５０）に供給される熱流量との流量比を調整する手段により、出力監視モニターの出力表示が規定出力値に維持されるように調整するステップを有する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明では、従来有効に利用されてこなかった動翼冷却空気を冷却するためのロータークーラーの排熱を利用することにより、圧縮機に導入される空気を冷却している。これにより、高大気温時のガスタービンの出力低下を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
添付図面を参照して、本発明によるガスタービンを実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００３６】
（第１の実施形態）
実施の形態１に係わるガスタービンの全体構成図を図２に示している。本実施の形態のガスタービンは、圧縮機２０と、タービン３０と、燃焼器４０と、ロータークーラー５０と、吸気冷却用熱交換機１０と、吸収冷凍機７０とを備えている。吸収冷凍機７０は、凝縮器７１と、再生器７２と、蒸発器７３と、吸収器７４と、予熱器７５とを備えている。
【００３７】
吸収冷凍機７０に備えられた蒸発器７３は、内部圧力が０．０１気圧程度に保持されている。このため、蒸発器７３の伝熱管上に散布された冷媒（水）は低圧下で蒸発する。その際、伝熱管内を流れる冷水は気化熱を奪われるため冷水の温度は低下する。蒸発器７３とほぼ同じ圧力に保たれた吸収器７４では、伝熱管に散布された臭化リチウム水溶液が蒸発器７３で蒸発した冷媒を吸収する。冷媒を吸収して濃度が薄くなった溶液は、吸収器７４から循環ポンプで再生器７２に送られる。再生器７２では、ガスの燃焼などにより溶液を加熱濃縮し、吸収器７４で吸収された水を分離し、濃度の高い溶液に再生して再び吸収器７４に送り返す。また、再生器７２で分離された蒸気は、凝縮器７１に送られて冷却水により冷却されて凝縮し、再び蒸発器７３に戻る。こうして冷媒は吸収冷凍機７０を一巡する。この吸収溶液・冷媒のサイクルがそれぞれ繰り返されることにより、気化熱（蒸発潜熱）を奪われて温度の低下した吸気冷却用冷媒８０（冷水）を蒸発器７３から連続的に取り出すことができる。
【００３８】
本実施の形態のガスタービンでは、燃料と圧縮機２０で圧縮された空気とが燃焼器４０に導入されて燃焼される。燃焼室で燃焼が行われることにより燃焼ガスが発生し、燃焼室下流に向けて噴出される。噴出された燃焼ガスによりタービンが駆動され、ガスタービンの仕事が取り出される。タービンを駆動した後の燃焼ガスは、排気ガス３００として図示せぬガスタービンケーシングから排出される。燃焼時に燃焼ガスによって高温に加熱されるタービン動翼は、圧縮機２０で圧縮され、ロータークーラー５０により冷却されたタービン動翼冷却空気９０により冷却される。圧縮機２０により圧縮された空気がロータークーラー５０で冷却される際に発生する熱は、ロータークーラ冷媒６０を介して吸収冷凍機７０を動作させるのに利用される。吸収冷凍機７０が動作することにより、吸収冷凍機７０の蒸発器７３を循環する吸収冷却用冷媒８０を介して吸収冷却用熱交換器１０が動作する。そして、吸収冷却用熱交換器１０により空気１００が冷却されて、本実施の形態のガスタービンの圧縮機２０に導入される冷気２００が生成される。こうして夏季であっても圧縮機２０に導入される空気の質量流量が低下することなく、ガスタービン出力を年間を通じて一定に保持することが出来る。
【００３９】
本実施の形態においては、従来十分有効に利用されてこなかった動翼冷却用空気９０を冷却した際の排熱が、ロータークーラー冷媒６０を介して吸収冷凍機７０を駆動させるのに使用される。この吸収冷凍機７０により、ガスタービンの圧縮機２０へ導入される冷却空気２００が生成される。これにより、ガスタービン燃焼器４０に導入される吸気密度が増大することにより、夏季におけるガスタービン出力の減少を緩和させることができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
実施の形態２に係わるガスタービンの全体構成図を図３に示している。本実施の形態のガスタービンは、実施の形態１と基本的に同じ構造となっている。但し、実施の形態１と異なるのは、本実施の形態はさらに燃料予熱器１５０を備えていることである。
【００４１】
本実施の形態のガスタービンでは、タービン動翼冷却空気９０を冷却するロータークーラー５０から発生する熱をロータークーラー冷媒６０を介して利用することにより、燃料予熱器１５０を駆動して燃料１５１を加熱している。その後、さらにロータークーラー冷媒６０を介することにより吸収冷凍機７０の再生器７２にて希溶液を加熱している。
【００４２】
このように、本実施の形態においては、実施の形態１に示した効果の他に、ロータークーラー５０の排熱を利用して燃料１５１を予熱することにより、ガスタービンの効率を向上させることができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
実施の形態３に係わるガスタービンの全体構成図を図４に示している。本実施の形態のガスタービンは、実施の形態２と基本的に同じ構造となっている。但し、実施の形態２と異なるのは、本実施の形態はさらにバイパス流量調整弁１５２を備えていることである。
【００４４】
本実施の形態のガスタービンでは、ロータークーラー冷媒６０の一部または全てが、燃料予熱器１５０をバイパス出来る構造となっている。ロータークーラー冷媒６０が燃料予熱器１５０に配送される配管と、バイパスされる配管との分岐部にはバイパス流量調整弁１５２が配置されている。バイパス流量調整弁１５２は、ロータークーラー５０から燃料予熱器１５０へ配送されるロータークーラー冷媒６０と、バイパスへ配送されるロータークーラー冷媒６０との流量比を調整することができる。
【００４５】
実施の形態２に示されるガスタービンでは、燃料１５１が燃料予熱器１５０で予熱されることにより、ガスタービンの効率は増大される。しかしこの場合、吸気冷却に使うことの出来る排熱が減少することにより、燃料予熱器１５０を備えない実施の形態１に示すガスタービンと比較すると、ガスタービン出力は低下することになる。
【００４６】
本実施の形態のガスタービンでは、備えられたバイパス流量調整弁１５２を調整することにより、ガスタービンに大きな出力が必要な時には、ロータークーラー冷媒６０のバイパスに配送される流量比を大きくすることにより、ガスタービンの出力を優先させる。また、ガスタービンの効率を優先して運転したい時には、バイパス流量調整弁１５２により、ロータークーラー冷媒６０の燃料予熱器１５０へ配送される流量比を大きくすることにより効率重視の運転とすることができる。
【００４７】
このように、本実施の形態においては、実施の形態１および２に示した効果の他に、バイパス流量調整弁１５２を調整をすることにより、燃料予熱器１５０に配送されるロータークーラー冷媒６０の流量を調整し、状況に応じてガスタービンの出力を優先させた運転、あるいはガスタービンの効率を優先させた運転とすることができる。
【００４８】
（第４の実施形態）
実施の形態４に係わるガスタービンの全体構成図を図５に示している。実施の形態２および３では燃料予熱器１５０と吸収冷凍機７０とが直列に接続されていたのに対して、本実施の形態のガスタービンでは、燃料予熱器１５０と吸収冷凍機７０がローラークーラー５０に対して並列に接続されている。また、本実施の形態は、ロータークーラー５０からの排熱を燃料予熱器１５０と、吸収冷凍機７０とにロータークーラー冷媒６０を介して配分する際に、その配分量を調整することのできる排熱配分量調整弁６１を備えている。
【００４９】
本実施の形態のガスタービンでは、燃料予熱器１５０と吸収冷凍機７０とがローラークーラー５０に対して並列に接続されていることにより、燃料予熱器１５０と、吸収冷凍機７０との双方にロータークーラー５０からの温度の高い熱を供給することができる。これにより、燃焼器４０に温度の高い燃料１５１が供給されて、ガスタービンの効率が高まる。また、吸収冷凍機７０の再生器７２に高温の熱が循環することにより、溶液の加熱濃縮効率が高くなる。これにより、吸収冷凍機７０の冷却効率が向上し、その結果、圧縮機２０に吸気される冷気２００の生産効率が上がることによりガスタービンの効率が高くなる。
【００５０】
また本実施の形態においては、排熱配分量調整弁６１が、ロータークーラー冷媒６０が燃料予熱器１５０と吸収冷凍機７０とに分配される配管の分岐部に、配置されている。排熱配分量調整弁６１により、ロータークーラー冷媒６０の燃料予熱器１５０への配分量と吸収冷凍機７０への配分量との比率を調整することができる。これにより、ロータークーラー５０からの排熱を、燃料予熱器１５０と吸収冷凍機７０とに対して任意の配分比で配送することができる。
【００５１】
本実施の形態のガスタービンでは、備えられた排熱配分量調整弁６１が調整されることにより、ガスタービンに大きな出力が必要な時には、ロータークーラー冷媒６０の吸収冷凍機７０に配送される流量比が大きくされる。また、ガスタービンの効率を優先して運転したい時には、排熱配分量調整弁６１により、ロータークーラー冷媒６０の燃料予熱器１５０へ配送される流量比が大きくされることにより効率重視の運転とすることができる。
【００５２】
このように、本実施の形態においては、実施の形態２および３に示したガスタービンよりも効率の良いガスタービンを提供できる他に、実施の形態３に示したガスタービンと同様に、排熱配分量調整弁６１を調整をすることにより、吸収冷凍機７０と、燃料予熱器１５０とに配送されるロータークーラー冷媒６０の流量が調整されることにより、状況に応じてガスタービンの出力を優先させた運転、あるいはガスタービンの効率を優先させた運転とすることができる。
【００５３】
（第５の実施形態）
実施の形態５に係わるガスタービンの全体構成図を図６に示している。本実施の形態のガスタービンは、実施の形態１から４に示される吸収冷凍機７０に換わって、それぞれ異なった温度で駆動される複数の再生器を有した多重効用吸収冷凍機７００を備えている。
【００５４】
多重効用吸収冷凍機７００の基本的な動作原理は、実施の形態１において説明した吸収冷凍機７０と同じである。但し、再生器は、高温再生器７２０Ａと低温再生器７２０Ｂとを備えている。ロータークーラー５０からの排熱は、ロータークーラー冷媒６０を介して、高温のロータークーラー冷媒６０が直接高温再生器７２０Ａに配送され、高温再生器７２０Ａで濃度の高い溶液が再生される。その後、温度の下がったロータークーラー冷媒６０は、高温再生器７２０Ａから低温再生器７２０Ｂに配送される。低温再生器７２０Ｂにおいて、温度の下がったロータークーラー冷媒６０により溶液の加熱濃縮が行われて、ロータークーラー冷媒６０は再びロータークーラー５０へと送り戻される。このように本実施の形態においては、ロータークーラー５０からの高温の熱が、多重効用吸収冷凍機７００において効率よく吸収冷却用冷媒８０の冷却に使用される。このため、多重効用吸収冷凍機７００では、吸収冷凍機７０よりも効率的に圧縮機２０に導入される冷気２００を作り出すことができる。これにより、ガスタービン燃焼器４０に導入される吸気密度を増大させることによって、夏季におけるガスタービンの出力を実施の形態１〜４よりも効率的に向上させることができる。
【００５５】
（第６の実施形態）
実施の形態６に係わるガスタービンの全体構成図を図７に示している。本実施の形態のガスタービンは、実施の形態５に示されているガスタービンに、さらに燃料予熱気１５０が備えられたものである。
【００５６】
本実施の形態においては、ロータークーラー５０からの高温のロータークーラー冷媒６０が多重効用吸収冷凍機７００の高温再生器７２０Ａに配送されると共に、燃料予熱気１５０に送られる。多重効用吸収冷凍機７００を介して圧縮機２０に導入される冷気２００が作られる。このことにより、実施の形態５において説明されたように、ガスタービンの出力を向上させることができる。また、燃料予熱器１５０によりガスタービンの燃焼器４０に導入される燃料１５１が加熱されることにより、ガスタービンの効率を向上させることができる。
【００５７】
本実施の形態においては、多重効用吸収冷凍機７００および燃料予熱器１５０を備えることにより、圧縮機２０に導入される冷気２００を効率的に作り出すことができると共に、ガスタービンの効率を向上させることができ、特に夏季におけるガスタービンの出力効率を増大させることができる。
【００５８】
（第７の実施形態）
実施の形態７に係わるガスタービンの全体構成図を図８に示している。本実施の形態のガスタービンは、実施の形態１から４に示される吸収冷凍機７０に換わって、複数の再生器を有した吸収冷凍機８００を備えている。また、本実施の形態は、タービンから排出される排気ガスの流路上に排熱回収ボイラ４００を備え、さらに排熱回収ボイラー４００の下流に排熱回収熱交換器５００を有している。
【００５９】
本実施の形態のガスタービンにおいては、燃焼器４０で発生した燃焼ガスがタービン３０を駆動して仕事をし、燃焼ガスは排気ガス３００として図示せぬガスタービンケーシングから排出される。排気ガス３００は、排熱回収ボイラー４００に導入されて、その熱により排熱回収ボイラー４００において蒸気等が生成される。この蒸気等により、図示せぬ蒸気タービンが駆動されて仕事が取り出される。さらに排熱回収ボイラー４００から排出された排気ガス３００は排熱回収熱交換器５００に導入される。排気ガス３００の熱により排熱回収熱交換器５００でも温水や、蒸気５５０が生成される。
【００６０】
本実施の形態では、ロータークーラー５０からの熱を交換するロータークーラー冷媒６０と、排熱回収熱交換器５００により生成される水、蒸気５５０とが同時に吸収冷凍機８００の再生器８２０Ａと８２０Ｂとを循環して吸収冷凍機８００を駆動させる。駆動効率の高い吸収冷凍機８００が使用されることにより、圧縮機２０に導入される冷気２００の生産効率が上がる。これにより、本形態のガスタービン出力が向上する。
【００６１】
本実施の形態では、ガスタービンの再生器は、図８に示されているように別途設けられても良いし、また１つの再生器が共用で使用されるようにしても良い。また、排熱回収熱交換器５００の水、蒸気５５０は、ロータークーラー冷媒６０を共用で使用する形態としても良い。この他に排熱回収熱交換器５００を独立して設ける代わりに排熱回収ボイラー４００の伝熱管の一部を代用して使用することもできる。
【００６２】
本実施の形態においては、実施の形態１から４に示されるガスタービンに、さらに排熱回収ボイラー４００および排熱回収熱交換器５００を備えることにより、ガスタービン自身で取り出される仕事の他に、図示せぬ蒸気タービンで取り出される仕事を合わせて全体の取り出される仕事とすることができる。また、吸収冷凍機８００を、ロータークーラー５０の熱、および排熱回収熱交換器５００の熱で駆動することにより、効率的に冷気２００を作り出すことができる。これにより、ガスタービン燃焼器４０に導入される吸気密度を増大させることによって、夏季におけるガスタービンの出力効率を向上させることができる。
【００６３】
（第８の実施形態）
実施の形態８に係わるガスタービンの全体構成図を図９に示している。本実施の形態のガスタービンは、実施の形態７に示される吸収冷凍機８００に換わって、実施の形態５および６に示される多重効用吸収冷凍機７００を備えている。
【００６４】
本実施の形態では、ロータークーラー冷媒６０を多重効用吸収冷凍機７００の高温再生器７２０Ａに循環させ、また、排熱回収熱交換器５００の水、蒸気５５０を低温再生器７２０Ｂに循環させている。これにより、多重効用吸収冷凍機７００の駆動効率を向上させることができ、吸気冷却用熱交換器１０における冷気２００の生産効率が高くなる。そして、ガスタービン燃焼器４０に導入される吸気密度を増大させることによって、夏季におけるガスタービンの出力効率を向上させることができる。
【００６５】
（第９の実施形態）
実施の形態９に係わるガスタービンの全体構成図を図１０に示している。本実施の形態のガスタービンでは、実施の形態１から８までに示されるガスタービンにおいて吸収冷凍機７０，７００、８００の駆動や、燃料予熱器１５０の駆動をロータークーラー５０の熱を冷媒を介して使用することにより行われていたものを、圧縮機２０で作られたタービン動翼冷却空気９０を直接用いることによって行われる。
【００６６】
このため、本実施の形態では、構成要素としてロータークーラー５０を省略することができ、構造を簡素化できる。また、ロータークーラー冷媒６０が配送される配管が、タービン動翼冷却空気９０が配送される配管に置換されることにより、冷媒の補充や冷媒配管のメンテナンスが不要となる。
【００６７】
（第１０の実施形態）
実施の形態１０に係わるガスタービンの全体構成図を図１１に示している。本実施の形態のガスタービンでは、実施の形態１から９までに示されるガスタービンにおいて、圧縮機２０の入口にバイパスダクト６００が設置されている。そして、空気密度の大きい冬季などには、空気１００は吸気冷却用熱交換器１０をバイパスされて圧縮機２０に導入される。
【００６８】
本実施の形態では、冬季などの吸気密度の大きい時には、空気１００が吸気冷却用熱交換器１０を介さずに圧縮機２０に直接導入されることにより、吸気圧力損失を低減することができる。これによりガスタービンの効率を向上させることができる。
【００６９】
（第１１の実施形態）
実施の形態１１に係わるガスタービンの全体構成図を図１２に示している。本実施の形態のガスタービンでは、実施の形態１から１０までに示されるガスタービンにおいて、吸収冷凍機７０、７００、８００で得た吸気冷却用冷媒８０の一部または全てが、冷房や冷蔵庫といったガスタービン以外の用途に用いられている。
【００７０】
本実施の形態では、吸収冷凍機７０、７００、８００で得た吸気冷却用冷媒８０の一部または全てが、冷房や冷蔵庫といったガスタービン以外の用途に用いられることにより、吸収冷凍機吸収冷凍機７０、７００、８００を多角的に使用することができる。
【００７１】
（第１２の実施形態）
実施の形態１２に係わるガスタービンの全体構成図を図１３に示している。本実施の形態のガスタービンは、実施の形態３に示されるガスタービンと同様である。但し、本実施の形態のガスタービンは、がスタービンの出力をモニタする図示せぬ出力監視装置を備えている。
【００７２】
図１４に示されるように、必要な出力が規定されると、この出力になるようなバイパス流量が一意的に定まる。この出力を維持するために、バイパス流量調整弁１５２が調整される。必要なガスタービン出力に対して、現状のガスタービン出力が小さい時には、ロータークーラー冷媒６０のバイパスに配送される流量比が大きくなるようにバイパス流量調整弁１５２が調整される。また、必要なガスタービン出力に対して、現状のガスタービン出力が大きい時には、ロータークーラー冷媒６０のバイパスに配送される流量比が小さくなるようにバイパス流量調整弁１５２が調整される。
【００７３】
このような調整が行われることにより、本実施の形態においては、必要な出力を得ながら規定出力下における最大効率を得ることができる。
【００７４】
（第１３の実施形態）
実施の形態１３に係わるガスタービンの全体構成図を図１５に示している。本実施の形態のガスタービンは、実施の形態４に示されるガスタービンと同様である。但し、本実施の形態のガスタービンは、ガスタービンの出力をモニタする図示せぬ出力監視装置を備えている。
【００７５】
図１６に示されるように、必要な出力が規定されると、この出力になるような吸収冷凍機へのロータークーラー冷媒流量が一意的に定まる。この出力を維持するために、排熱配分量調整弁６１が調整される。必要なガスタービン出力に対して、現状のガスタービン出力が小さい時には、ロータークーラー冷媒６０の吸収冷凍機へのロータークーラー冷媒流量比が大きくなるように排熱配分量調整弁６１が調整される。また、必要なガスタービン出力に対して、現状のガスタービン出力が大きい時には、ロータークーラー冷媒６０の吸収冷凍機へのロータークーラー冷媒流量比が小さくなるように排熱配分量調整弁６１が調整される。
【００７６】
このような調整が行われることにより、本実施の形態においては、必要な出力を得ながら規定出力下における最大効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来の実施の形態に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図３】実施の形態２に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図４】実施の形態３に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図５】実施の形態４に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図６】実施の形態５に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図７】実施の形態６に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図８】実施の形態７に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図９】実施の形態８に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図１０】実施の形態９に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図１１】実施の形態１０に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図１２】実施の形態１１に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図１３】実施の形態１２に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図１４】実施の形態１２に係わる燃料予熱器をバイパスする流路の流量とガスタービンの出力の関係を示す図である。
【図１５】実施の形態１３に係わるガスタービンの全体構成を示す図である。
【図１６】実施の形態１３に係わる吸収冷凍機に入るロータークーラー冷媒流量とガスタービンの出力の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…冷凍機
１０…吸気冷却用熱交換器
２、２０…圧縮機
３、３０…タービン
４、４０…燃焼器
５０…ロータークーラー
６０…ロータークーラー冷媒
７０、７００、８００…吸収冷凍機
７１、７１０、８１０…凝縮器
７２、８２０Ａ，８２０Ｂ…再生器
７３、７３０、８３０…蒸発器
７４、７４０、８４０…吸収器
７５、７５０Ａ，７５０Ｂ，７５０Ｃ、８５０…予熱器
８０…吸気冷却用冷媒
９０…タービン動翼冷却空気
１００…空気
１５０…燃料予熱器
１５１…燃料
１５２…バイパス流量調整弁
２００…冷気
３００…排気ガス
４００…排熱回収ボイラー
５００…排熱回収熱交換器
５５０…水、蒸気
６００…バイパスダクト
７２０Ａ…高温再生器
７２０Ｂ…低温再生器
【図１】
2005315127.tif 000003
【図２】
2005315127.tif 000004
【図３】
2005315127.tif 000005
【図４】
2005315127.tif 000006
【図５】
2005315127.tif 000007
【図６】
2005315127.tif 000008
【図７】
2005315127.tif 000009
【図８】
2005315127.tif 000010
【図９】
2005315127.tif 000011
【図１０】
2005315127.tif 000012
【図１１】
2005315127.tif 000013
【図１２】
2005315127.tif 000014
【図１３】
2005315127.tif 000015
【図１４】
2005315127.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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