(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を吸い込んで圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された圧縮空気を加湿する増湿器と、空気と燃料とを燃焼するガスタービン燃焼器と、このガスタービン燃焼器で燃焼して生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、このタービンから排出された排ガスと前記加湿空気とを熱交換する再生熱交換器と、前記圧縮機に吸い込まれる空気に液滴を噴霧する液体噴霧装置とを備え、前記再生熱交換器で加熱した加湿空気を前記ガスタービン燃焼器に供給するよう構成されたガスタービン設備であって、前記増湿器で加湿した加湿空気の一部を抽気して前記圧縮機に空気を導く吸気流路に供給する第１の流路を前記増湿器の下流側かつ前記再生熱交換器の上流側から分岐して吸気流路に接続するように配設したことを特徴とするガスタービン設備。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービン設備において、前記圧縮機から吐出されて前記増湿器に供給される圧縮空気の一部を抽気して前記第１の流路に流入させる第２の流路を前記増湿器の上流側から分岐して第１の流路に接続するように配設したことを特徴とするガスタービン設備。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のガスタービン設備において、前記圧縮機の中間段または吐出部から抽気した圧縮空気を冷却空気として前記タービンの冷却部に導く第３の流路を配設したことを特徴とするガスタービン設備。
【請求項４】
請求項２に記載のガスタービン設備において、前記第１の流路に第１の流量調節器を設置し、この第１の流量調節器による流量調節によってこの第１の流路を通じて前記圧縮機に空気を導く吸気流路に供給する加湿空気又は圧縮空気の流量を調節するようにしたことを特徴とするガスタービン設備。
【請求項５】
請求項４に記載のガスタービン設備において、前記第１の流路に第１の温度計測器を設置すると共に前記圧縮機に空気を導く吸気流路に第２の温度計測器及び流量計測器を設置し、この第１の温度計測器による計測値と第２の温度計測器及び流量計測器による計測値に基づいて前記第１の流量調節器による流量調節を制御する制御装置を設置したことを特徴とするガスタービン設備。
【請求項６】
請求項５に記載のガスタービン設備において、前記液体噴霧装置に液滴を噴霧する水を補給する水補給装置と、この水補給装置から前記液体噴霧装置に水を供給するように配設された第４の流路と、この第４の流路に水の供給量を調節する第２の流量調節器とを設け、前記第１の温度計測器による計測値と第２の温度計測器及び流量計測器による計測値に基づいて前記制御装置によって前記第２の流量調節器を調節して水の供給量を制御することを特徴とするガスタービン設備。
【請求項７】
空気を吸い込んで圧縮する圧縮機と、空気と燃料とを燃焼するガスタービン燃焼器と、このガスタービン燃焼器で燃焼して生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンとを有し、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を加湿する増湿器を設け、前記タービンから排出された排ガスと前記増湿器で加湿された加湿空気とを熱交換する再生熱交換器を設けてこの再生熱交換器で加熱された加湿空気を前記ガスタービン燃焼器に供給して燃料と共に燃焼させるように構成し、前記圧縮機に吸い込まれる空気に液滴を噴霧する液体噴霧装置を備えたガスタービン設備であって、前記増湿器で加湿した圧縮空気の一部を抽気して前記圧縮機に空気を導く吸気流路に供給する第１の流路を前記増湿器の下流側かつ前記再生熱交換器の上流側から分岐して吸気流路に接続するように配設し、前記圧縮機から吐出されて前記増湿器に供給される圧縮空気の一部を抽気して前記第１の流路に流入させる第２の流路を前記増湿器の上流側から分岐して第１の流路に接続するように配設し、前記圧縮機の中間段または吐出部から抽気した圧縮空気を冷却空気として前記タービンの冷却部に導く第３の流路を配設し、前記液体噴霧装置に液滴を噴霧する水を補給する水補給装置と、この水補給装置から前記液体噴霧装置に水を供給するように配設された第４の流路と、この第４の流路に水の供給量を調節する第２の流量調節器とを設け、前記第１の流路に第１の流量調節器を設置してこの第１の流量調節器による流量調節によってこの第１の流路を通じて前記圧縮機に空気を導く吸気流路に供給する加湿空気又は圧縮空気の流量を調節するように構成し、前記第１の流路に第１の温度計測器を設置すると共に前記圧縮機に空気を導く吸気流路に第２の温度計測器及び流量計測器を設置し、この第１の温度計測器による計測値と第２の温度計測器及び流量計測器による計測値に基づいて前記第１の流量調節器による流量調節を制御すると共に前記第２の流量調節器による水の供給量の調節を制御する制御装置を設置したことを特徴とするガスタービン設備。
【請求項８】
空気を吸い込んで圧縮する圧縮機と、空気と燃料とを燃焼するガスタービン燃焼器と、このガスタービン燃焼器で燃焼して生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンとを備え、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を加湿する増湿器を設けてこの増湿器で加湿された加湿空気を前記ガスタービン燃焼器に供給して燃料と共に燃焼させるように構成し、前記圧縮機に吸い込まれる空気に液滴を噴霧する液体噴霧装置を備えたガスタービン設備の運転方法であって、前記増湿器で加湿した加湿空気の一部を前記再生熱交換器で加熱される前に抽気して前記圧縮機に吸い込まれる空気に供給してこの空気を加熱することを特徴とするガスタービン設備の運転方法。
【請求項９】
空気を吸い込んで圧縮する圧縮機と、空気と燃料とを燃焼するガスタービン燃焼器と、このガスタービン燃焼器で燃焼して生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を加湿する増湿器と、この増湿器で加湿された加湿空気を前記タービンから排出された排ガスと熱交換させる再生熱交換器とを備え、前記再生熱交換器で加熱された加湿空気を前記ガスタービン燃焼器に供給して燃料と共に燃焼させるように構成し、前記圧縮機に吸い込まれる空気に液滴を噴霧する液体噴霧装置を備えたガスタービン設備の運転方法であって、前記圧縮機から吐出した圧縮空気の一部と前記再生熱交換器で加熱する前の前記増湿器で加湿した加湿空気の一部とを混合して混合空気を生成し、この混合空気を前記圧縮機に吸い込まれる空気に供給してこの空気を加熱することを特徴とするガスタービン設備の運転方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のガスタービン設備の運転方法であって、前記圧縮機に吸い込まれる空気に供給される前の前記混合空気の温度を計測し、前記混合空気が供給される前の前記圧縮機に吸い込まれる空気の温度および流量を計測し、前記計測された流量および温度の値に基づいて圧縮機に吸い込まれる空気に供給される前記混合空気の流量を調節するように制御することを特徴とするガスタービン設備の運転方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のガスタービン設備の運転方法であって、前記混合空気が供給される前の前記圧縮機に吸い込まれる空気の温度が、液体噴霧装置から噴霧される液滴が凍結し始める温度以下まで低下した場合に前記混合空気を前記圧縮機に吸い込まれる空気に供給することを特徴とするガスタービン設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービン設備およびガスタービン設備の運転方法に関係し、特に圧縮機の吸気中に水を噴霧するガスタービン設備およびガスタービン設備の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気に水噴霧して空気の温度を外気温度より低下させて圧縮機の吸気として吸い込ませ、さらに圧縮機から吐出された圧縮空気を加湿してガスタービンの燃焼器に供給する燃焼用空気として燃料と共に燃焼させるように構成して、ガスタービンの出力と熱効率を向上するガスタービン設備に関する技術が特許第２９８００９５号公報に記載されている。
【０００３】
ガスタービンでは高温の燃焼ガスに曝されるタービンの耐用温度を満足させるために、タービンを冷却する必要がある。
【０００４】
通常、ガスタービンではタービンの冷却空気として圧縮機から抽気した圧縮空気を用いているが、前記特許第２９８００９５号公報の圧縮機吸気を水噴霧するガスタービン設備でもタービンの冷却空気として圧縮機から抽気した圧縮空気を用いていることが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第２９８００９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、圧縮機吸気に水噴霧するガスタービン設備では、冬期のように外気温度が低下して吸気に噴霧する噴霧水が吸気中で凍結する恐れがある場合には、水噴霧運転を停止しなければならず、このため外気温度が低下した場合には水噴霧によるガスタービンの出力および熱効率の向上という利点が得られないという課題を有する。
【０００７】
また外気温度が低下して水噴霧運転を停止すると、圧縮機内の圧縮空気の空気温度が水噴霧したときと比較して高くなる。
【０００８】
そのため圧縮機の中間段または吐出部の圧縮空気から抽気したタービン冷却用空気の温度も上昇するので、水噴霧をしたときと比較してタービン冷却効率が低下するという課題を有する。
【０００９】
本発明の目的は、外気温度が低下した場合でも圧縮機吸気に水噴霧する噴霧水の凍結を防止して、水噴霧によるガスタービンの出力および熱効率の向上と、タービン冷却効率の低下を抑制するガスタービン設備およびガスタービン設備の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のガスタービン設備は、空気を吸い込んで圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された圧縮空気を加湿する増湿器と、空気と燃料とを燃焼するガスタービン燃焼器と、このガスタービン燃焼器で燃焼して生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、このタービンから排出された排ガスと前記加湿空気とを熱交換する再生熱交換器と、前記圧縮機に吸い込まれる空気に液滴を噴霧する液体噴霧装置とを備え、前記再生熱交換器で加熱した加湿空気を前記ガスタービン燃焼器に供給するよう構成されたガスタービン設備であって、前記増湿器で加湿した加湿空気の一部を抽気して前記圧縮機に空気を導く吸気流路に供給する第１の流路を前記増湿器の下流側かつ前記再生熱交換器の上流側から分岐して吸気流路に接続するように配設したことを特徴とする。
また本発明のガスタービン設備は、空気を吸い込んで圧縮する圧縮機と、空気と燃料とを燃焼するガスタービン燃焼器と、このガスタービン燃焼器で燃焼して生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンとを有し、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を加湿する増湿器を設け、前記タービンから排出された排ガスと前記増湿器で加湿された加湿空気とを熱交換する再生熱交換器を設けてこの再生熱交換器で加熱された加湿空気を前記ガスタービン燃焼器に供給して燃料と共に燃焼させるように構成し、前記圧縮機に吸い込まれる空気に液滴を噴霧する液体噴霧装置を備えたガスタービン設備であって、前記増湿器で加湿した圧縮空気の一部を抽気して前記圧縮機に空気を導く吸気流路に供給する第１の流路を前記増湿器の下流側かつ前記再生熱交換器の上流側から分岐して吸気流路に接続するように配設し、前記圧縮機から吐出されて前記増湿器に供給される圧縮空気の一部を抽気して前記第１の流路に流入させる第２の流路を前記増湿器の上流側から分岐して第１の流路に接続するように配設し、前記圧縮機の中間段または吐出部から抽気した圧縮空気を冷却空気として前記タービンの冷却部に導く第３の流路を配設し、前記液体噴霧装置に液滴を噴霧する水を補給する水補給装置と、この水補給装置から前記液体噴霧装置に水を供給するように配設された第４の流路と、この第４の流路に水の供給量を調節する第２の流量調節器とを設け、前記第１の流路に第１の流量調節器を設置してこの第１の流量調節器による流量調節によってこの第１の流路を通じて前記圧縮機に空気を導く吸気流路に供給する加湿空気又は圧縮空気の流量を調節するように構成し、前記第１の流路に第１の温度計測器を設置すると共に前記圧縮機に空気を導く吸気流路に第２の温度計測器及び流量計測器を設置し、この第１の温度計測器による計測値と第２の温度計測器及び流量計測器による計測値に基づいて前記第１の流量調節器による流量調節を制御すると共に前記第２の流量調節器による水の供給量の調節を制御する制御装置を設置したことを特徴とする。
【００１１】
また本発明のガスタービン設備の運転方法は、空気を吸い込んで圧縮する圧縮機と、空気と燃料とを燃焼するガスタービン燃焼器と、このガスタービン燃焼器で燃焼して生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンとを備え、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を加湿する増湿器を設けてこの増湿器で加湿された加湿空気を前記ガスタービン燃焼器に供給して燃料と共に燃焼させるように構成し、前記圧縮機に吸い込まれる空気に液滴を噴霧する液体噴霧装置を備えたガスタービン設備の運転方法であって、前記増湿器で加湿した加湿空気の一部を前記再生熱交換器で加熱される前に抽気して前記圧縮機に吸い込まれる空気に供給してこの空気を加熱することを特徴とする。
また本発明のガスタービン設備の運転方法は、空気を吸い込んで圧縮する圧縮機と、空気と燃料とを燃焼するガスタービン燃焼器と、このガスタービン燃焼器で燃焼して生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンとを備え、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を加湿する増湿器を設けてと、この増湿器で加湿された加湿空気を前記タービンから排出された排ガスと熱交換させる再生熱交換器とを備え、前記再生熱交換器で加熱された加湿空気を前記ガスタービン燃焼器に供給して燃料と共に燃焼させるように構成し、前記圧縮機に吸い込まれる空気に液滴を噴霧する液体噴霧装置を備えたガスタービン設備の運転方法であって、前記圧縮機から吐出した圧縮空気の一部と前記再生熱交換器で加熱する前の前記増湿器で加湿した加湿空気の一部とを混合して混合空気を生成し、この混合空気を前記圧縮機に吸い込まれる空気に供給してこの空気を加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外気温度が低下した場合でも圧縮機吸気に水噴霧する噴霧水の凍結を防止して、水噴霧によるガスタービンの出力および熱効率の向上と、タービン冷却効率の低下を抑制するガスタービン設備およびガスタービン設備の運転方法が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明に係る実施例のガスタービン設備について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第１実施例であるガスタービン設備について図１に基づいて説明する。
【００１５】
まず、本実施例のガスタービン設備１０１は、大気から空気を吸い込んで圧縮し、昇温・昇圧した圧縮空気を生成する圧縮機１と、この圧縮機１から供給された圧縮空気と燃料の流路２１から供給された燃料を燃焼して高温の燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器７と、このガスタービン燃焼器７で発生した高温の燃焼ガスにより駆動されるタービン２と、このタービン２の駆動によって回転して発電する発電機３を備えている。
【００１６】
圧縮機１の中間段から抽気された比較的低温の抽気はタービン２に設置された動翼及び静翼（いずれも図示せず）を冷却する冷却用空気として圧縮機１から流路１８を通じてタービン２に供給されている。
【００１７】
また、本実施例のガスタービン設備には、圧縮機１から吐出された昇温した圧縮空気を加湿する増湿器４が、圧縮機１からこの圧縮空気をガスタービン燃焼器７に導く流路２２に設置されており、この増湿器４で散布された給水によって加湿され昇温した圧縮空気をガスタービン燃焼器７に供給するように構成されている。
【００１８】
前記増湿器４で加湿された昇温した圧縮空気は、この増湿器４よりも下流側の流路２２に設置された再生熱交換器６によって加熱される。
【００１９】
この再生熱交換器６ではタービン２を駆動した燃焼ガスを流路２３を通じて熱源として導き、前記増湿器４から流路２２を通じて供給される加湿され昇温した圧縮空気と熱交換させて更に高温に昇温した加湿空気にして、流路２２を通じてこの高温に昇温した加湿空気を前記ガスタービン燃焼器７に供給するように構成している。
【００２０】
そして前記ガスタービン燃焼器７では、圧縮機１で加圧された圧縮空気を流路２２を通じて増湿器４及び再生熱交換器６に流下させて加湿し昇温した加湿空気と、燃料の流路２１から供給された燃料とを混合して燃焼させ、高温の燃焼ガスを生成させる。
【００２１】
また、前記圧縮機１に吸い込まれる空気を導く吸気の流路１４には、吸気に微細な水滴を噴霧する噴霧ノズル（図示せず）を備えた液体噴霧装置５が設置されている。
【００２２】
前記液体噴霧装置５には水補給装置１７から噴霧用の水を流路２５を通じて供給する。
【００２３】
そしてこの液体噴霧装置５では、噴霧ノズルから吸気に噴霧した微細な水滴の一部を吸気中で気化させて吸気の温度を冷却すると共に、噴霧した残りの水滴を圧縮機１の内部で圧縮中に気化させてこの圧縮空気を冷却させる。
【００２４】
この結果、噴霧した液滴が気化することにより作動流体となる空気の密度を増加させて作動流体の重量流量が増加する。
【００２５】
また、圧縮機１の内部で液滴が気化することにより圧縮機１の出口の空気温度が低下するので圧縮機１の所用動力を低減し、この圧縮機動力の低減分だけガスタービンの出力が増加することからガスタービンの効率が向上する。
【００２６】
本実施例のガスタービン設備１０１は、圧縮機１の中間段あるいは吐出部から圧縮空気を抽気してタービン冷却用空気としてタービン２に導く冷却空気供給用の流路１８が配設されている。
【００２７】
また、増湿器４で加湿した加湿空気を分岐させて圧縮機１に吸い込む吸気の流路１４に導く流路１３を、増湿器４出口から再生熱交換器６入口に至る領域の流路２２から分岐させて配設する。
【００２８】
また、圧縮機１で圧縮した圧縮空気の一部を分岐して圧縮機１に吸い込む吸気の流路１４に導く流路１５を、圧縮機１出口から増湿器４入口に至る領域の流路２２から分岐させて前記流路１３に接続するように配設する。
【００２９】
前記流路１３及び流路１５を配設することによって、圧縮機１の出口空気の一部と増湿器４出口の加湿空気の一部とが混合した混合空気を流路１３を通じて吸気の流路１４に導き、圧縮機１に誘導される吸気中に混合させる。
【００３０】
以上のように構成された本実施例のガスタービン設備１０１では、圧縮機１に吸い込む吸気よりも高温の圧縮機１の出口空気の一部と増湿器４の出口の昇温した加湿空気の一部とを混合した混合空気を、圧縮機１に空気を吸い込む吸気の流路１４に戻すことによって、圧縮機１の入口に吸い込まれる空気の温度を上昇させることが出来る。
【００３１】
上記したように圧縮機１の入口に吸い込まれる空気の温度を上昇させることによって、特に外気温度が低い環境下では、液体噴霧装置５から吸気に噴霧する噴霧水が凍結する温度まで外気温度が低下した場合においても、吸気の流路１４内で噴霧水が凍結することを防止することができ、圧縮機１の吸気に常に液体噴霧装置５から水滴を噴霧することが可能となる。
【００３２】
また、本実施例では増湿器４の出口の加湿空気の一部を流路１３を通じて圧縮機１に吸い込まれる吸気の流路１４に戻しているが、これは増湿器４の出口の加湿空気は温度変動が小さいので、吸気の流路１４に戻す空気の流量制御が容易であることによる。
【００３３】
液体噴霧装置５から圧縮機１の吸気に噴霧水を噴霧できない場合では、外気温度の変動によって圧縮機１の吐出空気の温度は変動する。
【００３４】
これに対して、増湿器４の出口の加湿空気は、季節によらず増湿器４の出口の加湿空気は温度の変動が小さいという特性がある。
【００３５】
この特性に着目して増湿器４の出口の加湿空気の一部を用いて圧縮機１に吸い込まれる吸気の流路１４に戻すようにしているので、圧縮機１の入口に誘導される吸気に混合させる空気流量の制御が容易となる。
【００３６】
尚、吸気の流路１４内の空気の温度を液体噴霧装置５から吸気に噴霧する噴霧水が凍結しない温度まで加熱手段によって上昇させることができるのであれば、この加熱手段をこの吸気の流路１４に備えても良い。
【００３７】
本実施例の構成のガスタービン設備によれば、冬期のように外気温度が低下して圧縮機１に吸い込まれる吸気中に液体噴霧装置５から噴霧した噴霧水が凍結する恐れがある場合でも、外気温度の変動に応じて圧縮機１に吸い込まれる吸気の温度を常に最適に設定することが可能となるので、圧縮機の吸気に水噴霧するガスタービン設備の出力と熱効率を所望の状態に維持することが可能となる。
【００３８】
また、圧縮機内での圧縮空気の温度上昇を抑制することができるので、タービンの冷却効率の低下を抑制できる。
【００３９】
本発明の実施例によれば、外気温度が低下した場合でも圧縮機吸気に水噴霧する噴霧水の凍結を防止して、水噴霧によるガスタービンの出力および熱効率の向上と、タービン冷却効率の低下を抑制するガスタービン設備およびガスタービン設備の運転方法が実現できる。
【実施例２】
【００４０】
次に本発明の第２実施例であるガスタービン設備について図２に基づいて説明する。
【００４１】
本実施例のガスタービン設備１０２は、図１に示した第１実施例であるガスタービン設備１０１とは基本構成とその制御操作が共通しているので、共通の構成と制御操作については説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００４２】
図２において、本実施例のガスタービン設備１０２は、増湿器４出口から再生熱交換器６入口に至る領域の流路２２から分岐して圧縮機１に吸い込む吸気の流路１４に連通する流路１３に、圧縮機１の出口の昇温した空気の一部と増湿器４の出口の昇温した加湿空気の一部とを混合した混合空気の流量を調節する流量調節器１１を設置したものである。
【００４３】
流量調節器１１を流路１３に設置することにより、圧縮機１出口の昇温した空気の一部と増湿器４出口の昇温した加湿空気の一部との混合空気が、圧縮機１入口に吸い込む吸気に流入する量を適量に調節することができ、外気温度の変動に合わせて圧縮機１に吸い込まれる吸気の温度を常に最適に設定することが可能になる。
【００４４】
圧縮機１の出口の昇温した空気の一部と増湿器４の出口の昇温した加湿空気の一部との混合空気は流量調節器１１で流量調節を行うことができるため、外気温度の変動に合わせて圧縮機１出口の昇温した空気の一部と増湿器４出口の昇温した加湿空気の一部の混合空気を圧縮機１入口に吸い込む吸気に混合させることも、また場合によっては混合させないようにすることも可能である。
【００４５】
また圧縮機１から吐出した昇温した圧縮空気を流路１５を通じて一部抽気し、流路１３に接続させて供給しているので、流路１３内の空気の流量および温度を適宜調整できる。
【００４６】
抽気流路１５には抽気する圧縮空気の流量を調節するための流量調節弁を設けても良い。
【００４７】
本実施例では、圧縮機１出口の昇温した空気の一部と増湿器４出口の昇温した加湿空気の一部との混合空気は、破線で示した流路２６を配設して導き、圧縮機１に吸い込む吸気のうち液体噴霧器５で加湿した後の吸気と混合させても良い。
【００４８】
本実施例の構成のガスタービン設備によれば、外気温度の変動に合わせて圧縮機１の出口の昇温した空気の一部と増湿器４の出口の昇温した加湿空気の一部とが混合した混合空気を圧縮機１に吸い込まれる吸気の流路に流入させる流量を流量調節器１１で調節できるので、圧縮機１に吸い込まれる吸気の温度を最適に調節させることが出来る。
【００４９】
この結果、外気温が低下した場合でも圧縮機１に吸い込まれる吸気に噴霧される噴霧水の凍結を防止することができ、圧縮機１の吸気に常に水滴を噴霧することが可能となる。
【００５０】
本実施例の構成のガスタービン設備によれば、冬期のように外気温度が低下して圧縮機１に吸い込まれる吸気中に液体噴霧装置５から噴霧した噴霧水が凍結する恐れがある場合でも、外気温度の変動に応じて圧縮機１に吸い込まれる吸気の温度を常に最適に設定することが可能となるので、圧縮機の吸気に水噴霧するガスタービン設備の出力と熱効率を所望の状態に維持することが可能となる。
【００５１】
また、圧縮機内での圧縮空気の温度上昇を抑制することができるので、タービンの冷却効率の低下を抑制できる。
【００５２】
本発明の実施例によれば、外気温度が低下した場合でも圧縮機吸気に水噴霧する噴霧水の凍結を防止して、水噴霧によるガスタービンの出力および熱効率の向上と、タービン冷却効率の低下を抑制するガスタービン設備およびガスタービン設備の運転方法が実現できる。
【実施例３】
【００５３】
次に本発明の第３実施例であるガスタービン設備について図３に基づいて説明する。
【００５４】
本実施例のガスタービン設備１０３は、図２に示した第１実施例であるガスタービン設備１０２とは基本構成とその制御操作が共通しているので、共通の構成と制御操作については説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００５５】
図３において、本実施例のガスタービン設備１０３は、増湿器４出口から再生熱交換器６入口に至る領域の流路２２から分岐して圧縮機１に吸い込む吸気の流路１４に連通する流路１３に、圧縮機１の出口の昇温した空気の一部と増湿器４の出口の昇温した加湿空気の一部とが混合した混合空気の温度を計測する温度計測器８を設置している。
【００５６】
また、圧縮機１に吸い込まれる吸気を導く流路１４に吸気の温度を計測する温度計測器９と、吸気の流量を計測する流量計測器１６をそれぞれ取り付け、前記温度計測器９と流量計測器１６で計測した吸気の温度信号と流量信号、及び流路１３に設置した温度計測器８で計測した混合空気の温度信号に基づいて、流路１３を流下する混合空気の流量調節を行う流量調節器１１を操作する指令信号を出力する制御装置１０が設置されている。
【００５７】
本実施例のガスタービン設備１０３による制御の一例を説明すると、まず、圧縮機１に吸い込まれた吸気の温度を流路１４に設置した温度計測器９で測定し、吸気の流量を流路１４に設置した流量計測器１６で測定して制御装置１０にこれらの測定信号を入力する。
【００５８】
制御装置１０では、温度計測器９で測定した吸気の温度が予め定めた設定温度と比較して、例えば液体噴霧器５から流路１４内の吸気に噴霧する液滴が凍結し始める温度近くまで低下したことを検出すると、制御装置１０では前記温度計測器９で測定した吸気温度に基づいて、更に流量計測器８で測定した流路１３の混合流体の温度を考慮して前記流路１３に設けた流量調節器１１に対してこの混合流体を供給する流量の指令信号を演算して該流量調節器１１を操作する指令信号を出力する。
【００５９】
そして、流量調節器１１によって、圧縮機１出口の昇温した空気の一部と増湿器４出口の昇温した加湿空気の一部が混合した前記混合空気の流量を調節してこの流路１３を通じて圧縮機１に吸い込む吸気の流路１４に供給して吸気の温度を調節し、前記液体噴霧装置５から吸気中に噴霧される噴霧水の温度を制御できるようにしたものである。
【００６０】
圧縮機１出口の昇温した空気の一部と増湿器４出口の昇温した加湿空気の一部の混合空気は高温であり、圧縮機１に吸い込まれる吸気の流路１４を流れる吸気中に必要な流量の混合流体を混合するように供給することで、圧縮機１に吸い込まれる流路１４内の吸気の温度を水噴霧可能な適切な温度にまで上昇させることができる。
【００６１】
尚、圧縮機１に吸い込まれる吸気の温度が零度より高く、液体噴霧装置５で吸気中に噴霧された水分が氷結しない場合には、温度計測器８、温度計測器９、及び流量計測器１６の測定信号を温度調節器１０における制御変数として使用しなくても良い。
【００６２】
本実施例の構成のガスタービン設備によれば、冬期のように外気温度が低下して圧縮機１に吸い込まれる吸気中に液体噴霧装置５から噴霧した噴霧水が凍結する恐れがある場合でも、外気温度の変動に応じて圧縮機１に吸い込まれる吸気の温度を常に最適に設定することが可能となるので、圧縮機の吸気に水噴霧するガスタービン設備の出力と熱効率を所望の状態に維持することが可能となる。
【００６３】
また、圧縮機内での圧縮空気の温度上昇を抑制することができるので、タービンの冷却効率の低下を抑制できる。
【００６４】
本発明の実施例によれば、外気温度が低下した場合でも圧縮機吸気に水噴霧する噴霧水の凍結を防止して、水噴霧によるガスタービンの出力および熱効率の向上と、タービン冷却効率の低下を抑制するガスタービン設備およびガスタービン設備の運転方法が実現できる。
【実施例４】
【００６５】
次に本発明の第４実施例であるガスタービン設備について図４に基づいて説明する。
【００６６】
本実施例のガスタービン設備１０４は、図３に示した第３実施例であるガスタービン設備１０３とは基本構成とその制御操作が共通しているので、共通の構成と制御操作については説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００６７】
図４において、本実施例のガスタービン設備１０４は、圧縮機１に吸い込まれる吸気に液滴を噴霧するように流路１４に設置した液体噴霧装置５に噴霧用の水を供給する水補給装置１７から水を補給するように配設された流路２５に、流量調節器１２を設置したものである。
【００６８】
本実施例のガスタービン設備１０４による制御の一例を説明すると、まず、圧縮機１に吸い込まれた吸気の温度を流路１４に設置した温度計測器９で測定し、吸気の流量を流路１４に設置した流量計測器１６で測定して制御装置１０にこれらの測定信号を入力する。
【００６９】
制御装置１０では、温度計測器９で測定した吸気の温度を予め定めた設定温度と比較して、例えば液体噴霧器５から流路１４内の吸気に噴霧する液滴が凍結し始める温度近くまで低下したことを検出すると、制御装置１０では前記温度計測器９で測定した吸気温度に基づいて、更に温度計測器８で測定した流路１３の混合流体の温度を考慮して前記流路１３に設けた流量調節器１１に対してこの混合流体の流量の指令信号を演算して該流量調節器１１を操作する指令信号を出力する。
【００７０】
そして、流量調節器１１によって、圧縮機１出口の昇温した空気の一部と増湿器４出口の昇温した加湿空気の一部が混合した前記混合空気の流量を調節してこの流路１３を通じて圧縮機１に吸い込む吸気の流路１４に供給して吸気の温度を調節し、前記液体噴霧装置５から吸気中に噴霧される噴霧水の温度を制御できるようにしたものである。
【００７１】
更に制御装置１０では温度計測器９で測定した圧縮機１に吸い込まれる流路１４を流れる吸気の温度に基づいて前記流路２５に設けた流量調節器１２に対して流量の指令信号を演算して該流量調節器１２を操作する指令信号を出力する。
【００７２】
そして、流量調節器１１を操作することによって、水補給装置１７から液体噴霧装置５に流路２５を通じて噴霧用の水を供給する水の供給量を調節して、液体噴霧装置５から吸気中に噴霧される噴霧水の流量を制御できるようにしたものである。
【００７３】
本実施例においては、圧縮機１出口の昇温した空気の一部と増湿器４出口の昇温した加湿空気の一部の混合空気は高温であり、圧縮機１に吸い込まれる吸気の流路１４を流れる吸気中に供給して混合させることで、圧縮機１に吸い込まれる流路１４内の吸気の温度を水噴霧可能な適切な温度にまで上昇させることができる。
【００７４】
尚、圧縮機１に吸い込まれる吸気の温度が零度より高く、液体噴霧装置５で吸気中に噴霧された水分が氷結しない場合には、温度計測器８、温度計測器９、及び流量計測器１６の測定信号を温度調節器１０における制御変数として使用しなくても良い。
【００７５】
本実施例の構成のガスタービン設備によれば、冬期のように外気温度が低下して圧縮機１に吸い込まれる吸気中に液体噴霧装置５から噴霧した噴霧水が凍結する恐れがある場合でも、外気温度の変動に応じて圧縮機１に吸い込まれる吸気の温度を常に最適に設定することが可能となるので、圧縮機の吸気に水噴霧するガスタービン設備の出力と熱効率を所望の状態に維持することが可能となる。
【００７６】
また、圧縮機内での圧縮空気の温度上昇を抑制することができるので、タービンの冷却効率の低下を抑制できる。
【００７７】
本発明の実施例によれば、外気温度が低下した場合でも圧縮機吸気に水噴霧する噴霧水の凍結を防止して、水噴霧によるガスタービンの出力および熱効率の向上と、タービン冷却効率の低下を抑制するガスタービン設備およびガスタービン設備の運転方法が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は圧縮機吸気に水噴霧するガスタービン設備および圧縮機吸気に水噴霧するガスタービン設備の運転方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施例であるガスタービン設備を示す概略系統図。
【図２】本発明の第２実施例であるガスタービン設備を示す概略系統図。
【図３】本発明の第３実施例であるガスタービン設備を示す概略系統図。
【図４】本発明の第４実施例であるガスタービン設備を示す概略系統図。
【符号の説明】
【００８０】
１：圧縮機、２：タービン、３：発電機、４：増湿器、５：液体噴霧装置、６：再生熱交換器、７：ガスタービン燃焼器、８、９：温度計測器、１０：制御装置、１１、１２：流量調節器、１３〜１５、１８：流路、１６：流量計測器、１７：水補給装置、２１〜２５：流路、１０１〜１０４：ガスタービン設備。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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