(57)【要約】【課題】外部からの補給水を使用せず、該補給水に係わるコストを減少させることができる圧縮機システムを提供する。【解決手段】圧縮機ＡＣと、該圧縮機ＡＣが導入する吸気を冷却する吸気用熱交換器（吸気ダクト１１の冷却コイル１２）と、該吸気用熱交換器に対して冷却媒体を供給する冷凍機１３と、該冷凍機１３に供給する冷却媒体を大気との熱交換により冷却する湿式冷却塔１８と、を有する圧縮機システムであって、前記圧縮機ＡＣへの吸気を冷却することにより発生した前記吸気用熱交換器での凝縮水を、前記湿式冷却塔１８に供給する凝縮水供給ライン５０を設けることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、該圧縮機が導入する吸気を冷却する吸気用熱交換器と、該吸気用熱交換器に対して冷却媒体を供給する冷凍機と、該冷凍機に供給する冷却媒体を大気との熱交換により冷却する湿式冷却塔と、を有する圧縮機システムであって、
前記圧縮機への吸気を冷却することにより発生した前記吸気用熱交換器での凝縮水を、前記湿式冷却塔に供給するための凝縮水供給ラインが設けられていることを特徴とする圧縮機システム。
【請求項２】
前記凝縮水供給ラインは、前記吸気用熱交換器となる吸気ダクト内の冷却コイルで発生した凝縮水を前記湿式冷却塔に返送することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機システム。
【請求項３】
前記凝縮水供給ラインは、前記凝縮水を他の系統の熱交換器で冷却媒体として使用した後で、前記湿式冷却塔に返送する流路であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の圧縮機システム。
【請求項４】
前記他の系統の熱交換器は、前記圧縮機とその周辺構成により駆動される発電機への冷却水供給ライン内の冷却水を冷却することを特徴とする請求項３に記載の圧縮機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン等の圧縮機に適用され、該圧縮機の吸気を冷却する冷却器で生じる結露水を他所で有効利用することができる圧縮機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
夏場などの大気温度が上昇したときには、ガスタービンの吸気流量が減少してその出力が低下するため、該ガスタービンの圧縮機に接続される吸気ラインに冷却器を設置して、吸気温度を低下させ、これによって高気温時のガスタービンの出力を確保している。
【０００３】
例えば、特許文献１に示されるガスタービンシステムでは、ガスタービンの圧縮機に接続される吸気ラインの途中に、冷却管と噴霧器とを備えた吸気室を設けた構造とされ、外部空気がこの吸気室を経由することで、圧縮機への吸気の温度を低下させるようにしている。
特許文献２に示される火力発電設備では、ガスタービンの圧縮機に接続される吸気ラインの途中に、冷水が供給される吸気冷却器を設けた構造とされ、外部空気がこの吸気冷却器を経由することで、圧縮機への吸気温度を低下させるようにしている。
【０００４】
図２は、上記のようなガスタービン等の圧縮機システムを図式化したものである。同図において、符号ＡＣは圧縮機であって、該圧縮機ＡＣで昇圧した圧縮空気は、燃焼器ＣＢで燃焼させた作動流体とともにガスタービンＡＴに供給され、燃焼膨張して運動エネルギーを発生することで、発電機ＥＧを駆動する構成となっている。
【０００５】
また、前記ガスタービンＡＴ及び発電機ＥＧで発生した排熱は、冷却システム１により回収される。この冷却システム１は、空冷熱交換器２の冷却水供給ライン３から送り出された冷却媒体となる冷却水を発電機ＥＧと、ガスタービンＡＴに供給するものであって、この冷却水によって、発電機ＥＧを冷却し、かつガスタービンＡＴの廃熱を回収する。そして、これら発電機ＥＧ及びガスタービンＡＴを経て熱交換された冷却水は、冷却水返水ライン４を通じて空冷熱交換器２に還流され、該空冷熱交換器２にて大気中に放熱される。
【０００６】
一方、前記圧縮機ＡＣに空気を供給する吸気ライン１０の途中には、該空気を冷却するための吸気ダクト１１が配置されている。
この吸気ダクト１１は、内部に冷却コイル１２を有する構造とされ、該冷却コイル１２には、冷凍機１３に通じる冷却水供給ライン１４から冷却媒体となる冷却水が供給される。そして、冷却コイル１２において、冷却水供給ライン１４から供給された冷却水は、外部から吸気された空気を冷却することで昇温した後、冷却水返水ライン１５を通じて冷凍機１３へ返送される。この冷凍機１３は、例えばターボ冷凍機であって、冷却コイル１２で吸気を冷却することにより昇温した冷却水は、蒸発器１３ａ内で冷媒と熱交換することにより冷却される。前記蒸発器１３aには、圧縮機１３ｂで圧縮され、凝縮器１３ｃにおいて凝縮された冷媒が供給されている。前記凝縮器１３ｃには、冷却水供給ライン１６および冷却水排出ライン１７を介して湿式冷却塔１８が接続され、該湿式冷却塔１８において、前記圧縮機１３ｂで圧縮されて昇温し、凝縮器１３ｃで凝縮された冷媒と熱交換された冷却水の熱を大気中に放出する。
【０００７】
すなわち、湿式冷却塔１８は、冷却水排出ライン１７を経由して、冷凍機１３の圧縮機１３ｂを冷却する冷媒との熱交換によって昇温した冷却水が導入されると、該冷却水の熱を大気中へ放出するクーリングタワー式の構造（タワー内で冷却水の一部を水蒸気として大気中に放出することで冷却水を冷却する構造）とされ、冷却された冷却水は、冷却水供給ライン１６を通じて再び冷凍機１３の凝縮器１３ｃに供給されて冷媒と熱交換される。
また、前記湿式冷却塔１８には、内部のクーリングタワー（図示略）で蒸発した水分を補うための補給水供給ライン１８Ａ及びブロー水を排出するドレインライン１８Ｂが接続されている。
【０００８】
また、発電機ＥＧに冷却水を供給する冷却水供給ライン３の途中には、熱交換器２０が設けられている。この熱交換器２０は、冷凍機１３から冷却コイル１２に冷却水を供給する冷却水供給ライン１４の途中から分岐したライン２１が接続され、該ライン２１中の冷却水と熱交換することで、発電機ＥＧに供給する冷却水供給ライン３中の冷却水をさらに冷却する構成とされている。また、熱交換して昇温したライン２１中の冷却水は、冷却水返送ライン１５を通じて冷凍機１３に返送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１６１１６５号公報
【特許文献２】特開平１０−３３９１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記のように構成された圧縮機システムでは、外部から導入された冷却水を大気との熱交換で冷却するクーリングタワー式の湿式冷却塔１８が使用されていることから、運転時に冷却水が蒸発して徐々に減少する。そして、この減少分を補うために、プラントの外部から水を補給する必要があり、清水を準備することが困難な運転環境にあっては、プラント外で準備する補給水に要するコストが増大するという問題がある。また、外部からの供給する水の温度が高い場合もあり、この補給水の冷却のために湿式冷却塔及び冷凍機にて多くの電力消費が必要となるという問題があった。
【００１１】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外部からの補給水を最小限とし、同時に湿式冷却塔、冷凍機での冷却効率低下を防止できる圧縮機システムの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。すなわち、本発明は、圧縮機と、該圧縮機が導入する吸気を冷却する吸気用熱交換器と、該吸気用熱交換器に対して冷却媒体を供給する冷凍機と、該冷凍機に供給する冷却媒体を大気との熱交換により冷却する湿式冷却塔と、を有する圧縮機システムであって、前記圧縮機への吸気を冷却することにより発生した前記吸気用熱交換器での凝縮水を、前記湿式冷却塔に供給するための凝縮水供給ラインが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記凝縮水供給ラインは、前記吸気用熱交換器となる吸気ダクト内の冷却コイルで発生した凝縮水を前記湿式冷却塔に返送することを特徴とする。
【００１４】
そして、上記のように構成された圧縮機システムよれば、吸気用熱交換器にて圧縮機への吸気を冷却することにより発生した凝縮水を、湿式冷却塔に供給する凝縮水供給ラインが別途、設けられている。例えば、吸気用熱交換器となる吸気ダクト内の冷却コイルで発生した凝縮水を湿式冷却塔に返送する流路を凝縮水供給ラインとすることにより、冷却コイルで発生した凝縮水を、湿式冷却塔に供給することができ、その結果、吸気を大気温度以下まで冷却することによって発生する凝縮水を有効利用して、該湿式冷却塔において外部からの補給水の使用を抑制することができ、該補給水に係わるコストを減少させることができる。
【００１５】
また、本発明は、前記凝縮水供給ラインは、前記凝縮水を他の系統の熱交換器で冷却媒体として使用した後、前記湿式冷却塔に返送する流路であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明では、前記他の系統の熱交換器は、前記圧縮機とその周辺構成により駆動される発電機への冷却水供給ライン内の冷却水を冷却することを特徴とする。
【００１７】
そして、上記のように構成された圧縮機システムよれば、圧縮機への吸気を冷却することにより発生した吸気用熱交換器での凝縮水を、湿式冷却塔に供給する凝縮水供給ラインの途中において、凝縮水を他の熱交換器で冷却媒体として使用（例えば、圧縮機とその周辺構成により駆動される発電機に接続される冷却水供給ライン内の冷却水を冷却）するようにした。これによって前記吸気用熱交換器での凝縮水を、従来の補給水に代えて使用できる他、他の熱交換器で冷却媒体としても使用することもでき、該凝縮水の有効活用が図られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、吸気用熱交換器にて圧縮機への吸気を冷却することにより発生した凝縮水を、湿式冷却塔に供給する凝縮水供給ラインが別途、設けられている。例えば、吸気用熱交換器となる吸気ダクト内の冷却コイルで発生した凝縮水を湿式冷却塔に返送する流路を凝縮水供給ラインとすることにより、冷却コイルで発生した凝縮水を、湿式冷却塔に供給することができ、その結果、吸気を大気温度以下まで冷却することによって発生する凝縮水を有効利用して、該湿式冷却塔において外部からの補給水の使用を抑制することができ、該補給水に係わるコストを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係わる圧縮機システムの概略構成図である。
【図２】従来に係わる圧縮機システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態について図１を参照して説明する。なお、図１において、図２に記載の熱交換器システムと構成を共通とする箇所に同一符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２１】
図１において、符号５０で示すものは、圧縮機への吸気を冷却する吸気ダクト１１内の冷却コイル１２に接続された凝縮水供給ラインである。
この凝縮水供給ライン５０は、冷却コイル１２において、冷却水供給ライン１４を通じて供給された冷却水と、吸気ダクト１１に吸気された外気との熱交換時に発生した凝縮水Ａを回収して湿式冷却塔１８に返送するための経路である。
ここで、吸気ダクト１１内の冷却コイル１２から凝縮水供給ライン５０への凝縮水Ａの回収は、該吸気ダクト１１の下部に設けられたトレイ（図示略）を通じて行うようにする。
【００２２】
前記凝縮水供給ライン５０の途中には、他の系統の冷却水供給ライン３内の冷却水との熱交換を行う熱交換器５１が設けられている。
この熱交換器５１は、空冷熱交換器２の冷却水供給ライン３の途中に位置して該空冷熱交換器２から発電機ＥＧに至る冷却水と熱交換して、該冷却水をさらに冷却するものであって、該冷却水と熱交換した後の凝縮水Ａは、湿式冷却塔１８の補給水供給ライン１８Ａに供給される。
前記凝縮水供給ライン５０と湿式冷却塔１８の補給水供給ライン１８Ａとは、合流部５２により互いに接続されるが、ここで、湿式冷却塔１８に供給する水が、凝縮水供給ライン５０からの凝縮水Ａだけでは不足するため、該補給水供給ライン１８Ａの注入口１８Ｃを通じて外部から補給水を追加注入する。
【００２３】
上記のよう構成の作用について図１を参照して説明する。
（１）冷却水供給ライン１４を通じて供給された冷却水により冷却コイル１２が冷却され、これにより該冷却コイル１２を通過する圧縮機ＡＣへの吸気が冷却される。このとき、冷却コイル１２の周囲では結露により凝縮水Ａが発生し、この凝縮水Ａは図示しないトレイにより回収された後、凝縮水供給ライン５０を通じて冷却コイル１２から排出される。
【００２４】
（２）冷却コイル１２から排出された凝縮水Ａは、凝縮水供給ライン５０を通じて流通するとともに、凝縮水供給ライン５０の途中にある熱交換器５１を通過する際に、発電機ＥＧを冷却する冷却水供給ライン３中の冷却水をさらに冷却する。
【００２５】
（３）熱交換器５１で熱交換した後の前記凝縮水Ａは、凝縮水供給ライン５０の合流部５２を通じて、湿式冷却塔１８の補給水供給ライン１８Ａに送り込まれ、該補給水供給ライン１８Ａからの補給水とともに、前記湿式冷却塔１８に供給される。そして、このような  湿式冷却塔１８の補給水供給ライン１８Ａへの凝縮水Ａの供給によって、湿式冷却塔１８において外部からの補給水の使用を抑制することができ、該補給水に係わるコストを減少させることができる。
【００２６】
以上詳細に説明したように本実施形態に示される圧縮機システムでは、吸気用熱交換器である吸気ダクト１１の冷却コイル１２にその凝縮水Ａを湿式冷却塔１８に供給する凝縮水供給ライン５０が別途、設けられているので、該凝縮水Ａの供給によって、湿式冷却塔１８において外部からの補給水の使用を抑制することができ、該補給水に係わるコストを減少させることができる。
【００２７】
また、本実施形態に示される圧縮機システムでは、圧縮機ＡＣへの吸気を冷却することにより発生した冷却コイル１２での凝縮水Ａを、湿式冷却塔１８に供給する凝縮水供給ライン５０の途中の熱交換器５１にて冷却媒体として使用した後、湿式冷却塔１８に返送するようにした。これによって吸気ダクト１１の冷却コイル１２での凝縮水Ａを、従来の補給水に代えて使用できる他、他の熱交換器５１で冷却媒体としても使用することもでき、該凝縮水Ａの有効活用が図られる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、凝縮水供給ライン５０の途中に発電機ＥＧを冷却するための熱交換器５１を設けたが、この熱交換器５１の設置は必須ではなく、凝縮水の昇温を防ぐために、適宜省略しても良い。
【００２９】
また、熱交換器５１の設置箇所は、発電機ＥＧに冷却水を供給する冷却水供給ライン３に限定されず、例えばガスタービンＡＴへの冷却水供給ラインの途中等、他の箇所であっても良い。
また、前記吸気ダクト１１で回収した凝縮水Ａを凝縮水供給ライン５０で輸送するに際して、該凝縮水供給ライン５０の途中にポンプを設けても良い。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、ガスタービン等の圧縮機に適用され、該圧縮機の吸気を冷却する冷却器で生じる結露水を他所で有効利用することができる圧縮機システムに関する。
【符号の説明】
【００３２】
ＡＣ  圧縮機
Ａ  凝縮水
３  冷却水供給ライン
１１  吸気ダクト
１２  冷却コイル
１８  湿式冷却塔
１８Ａ  補給水供給ライン
５０  凝縮水供給ライン
５１  熱交換器
【図１】
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【図２】
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