(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタ−ビンと、このガスタ−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−ビン吸気冷却装置において、
前記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を複数系統に分割し、最も外気側に位置する空気冷却コイルを最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルを最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続することを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタ−ビン吸気冷却装置において、最も外気側に位置する空気冷却コイルから最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルに順次温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続することを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
【請求項３】
ガスタ−ビンと、このガスタ−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、これら吸収式冷凍機の吸収器及び凝縮器へ冷却水を送る手段を備えるガスタ−ビン吸気冷却装置において、
前記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を複数系統に分割し、最も外気側に位置する空気冷却コイルを最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルを最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、この最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機から前記最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機へ冷却水を直列に流すことを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載のガスタ−ビン吸気冷却装置において、最も外気側に位置する空気冷却コイルから最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルに順次温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続することを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
【請求項５】
ガスタ−ビンと、このガスタ−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、これら吸収式冷凍機の吸収器及び凝縮器へ冷却水を送る手段を備えるガスタ−ビン吸気冷却装置において、
前記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を複数系統に分割し、最も外気側に位置する空気冷却コイルを最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルを最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、この最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機と前記最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機へ冷却水を並列に流すことを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
【請求項６】
請求項５に記載のガスタ−ビン吸気冷却装置において、最も外気側に位置する空気冷却コイルから最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルに順次温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続することを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
【請求項７】
ガスタ−ビンと、このガスタ−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、これら吸収式冷凍機の吸収器及び凝縮器へ冷却水を送る手段及び冷却水を冷却するための冷却塔を備えるガスタ−ビン吸気冷却装置において、
前記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を複数系統に分割し、最も外気側に位置する空気冷却コイルを最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルを最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、この最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機と前記最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機へ流す前記冷却塔からの冷却水を並列にして流し、これら冷却水をそれぞれ吸収式冷凍機の吸収器から凝縮器へ流すことを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
【請求項８】
請求項７に記載のガスタービン吸気冷却装置において、
吸収式冷凍機を二重効用の吸収式冷凍機とすることを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
【請求項９】
ガスタ−ビンと、このガスタ−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、これら吸収式冷凍機の吸収器及び凝縮器へ冷却水を送る手段を備えるガスタ−ビン吸気冷却装置において、
前記吸気冷却器に吸気される外気に対し、この外気を冷却するための冷水を対向流に流すことを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のガスタービン吸気冷却装置において、
外気を冷却するための冷水を複数の系統に分割してそれぞれの冷水を吸気冷却器に吸気される外気に対して対向流に流すことを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンに吸気される空気を冷却するガスタービン吸気冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンの吸気冷却用コイルは一般に単一の系統に構成され、従って吸気冷却用コイルにも単一温度の冷水を供給して吸気を冷却するものが用いられている。
【０００３】
なお、この種のものとして関連するものには例えば特開平２−７８７３６号公報に記載されるものが挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ガスタービンの効率を向上させるための吸気冷却用の冷水供給源として、ガスタービンの排熱を駆動源にできる利便性、夏期の電力ピーク対策、および地球環境問題への配慮から最近、吸収式冷凍機を使用する例が増えてきている。しかしながら吸収式冷凍機は、内部に熱媒体として水を使用していることと、機内が大気圧以下で作動しているために、一般的に機械式の冷凍機に比べてサイズが大きくなってしまうために機器のコンパクト化が必要であり、さらにシステム全体としての高効率化が求められてきている。また、空気冷却器自体の小形化のニーズも高い。
【０００５】
本発明の目的は、小形化及び高効率化を図ったガスタービン吸気冷却装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ガスタ−ビンと、このガスタ−ビンの吸気する外気を冷却するための吸気冷却器と、この吸気冷却装置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−ビン吸気冷却装置において、前記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を複数系統に分割し、最も外気側に位置する空気冷却コイルを最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルを最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続する、ことによって達成される。
【０００７】
また上記目的は、ガスタ−ビンと、このガスタ−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、これら吸収式冷凍機の吸収器及び凝縮器へ冷却水を送る手段を備えるガスタ−ビン吸気冷却装置において、前記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を複数系統に分割し、最も外気側に位置する空気冷却コイルを最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルを最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、この最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機から前記最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機へ冷却水を直列に流す、ことによって達成される。
【０００８】
さらに上記目的は、ガスタ−ビンと、このガスタ−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、これら吸収式冷凍機の吸収器及び凝縮器へ冷却水を送る手段を備えるガスタ−ビン吸気冷却装置において、前記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を複数系統に分割し、最も外気側に位置する空気冷却コイルを最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、最もガスタービン側に位置する空気冷却コイルを最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機に接続し、この最も温度の低い冷水を送る吸収式冷凍機と前記最も温度の高い冷水を送る吸収式冷凍機へ冷却水を並列に流す、ことによって達成される。
【０００９】
上記構成により、次のように作用する。
ガスタービンの吸気冷却用コイルを複数個（例えば２個）に分割し、空気吸込側のコイルに高温（例えば９℃）の冷却用冷水を供給する吸収式冷凍機を接続し、ガスタービン吸気側のコイルに低温（例えば６℃）の冷却用冷水を供給する吸収式冷凍機を接続することにより、空気吸込側の高温の冷却用冷水を供給する冷凍機は、タービン吸気側の低温の冷却用冷水を供給する冷凍機に比べて蒸発器内部の蒸発温度が高くなる。従って冷凍機として熱をくみ上げる温度落差が小さくなる分、タービン吸気側の冷凍機に比べて小形、高効率化が可能となる。
【００１０】
また、吸気冷却用コイルを複数個に分割し、温度の高い冷却用冷水を空気入口側（温度が高い空気側）に接続し、温度の低い冷却用冷水を空気出口側（温度の低い空気側）に接続することによって、空気と冷却用冷水との熱交換を対向流的にすることができ、冷却コイル全体の小形化が可能となる。
【００１１】
すなわち、所定量の空気を所定温度まで冷却するために、１個のコイルと１台の冷凍機を用いて冷却するのに対して、本発明のように、吸気冷却用のコイルおよび冷凍機を各々２個以上に分割することによって、吸気冷却装置全体としてより小形、高効率化が可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施例を図１、図２により説明する。
図１は、ガスタービン吸気冷却装置の全体系統図である。ガスタービン１には燃料２が供給され、吸気冷却器４から外気３が吸気される。吸気冷却器４を通って温度の下った冷却空気５は燃料２の燃焼を助け、燃焼排気ガス６となる。吸気冷却器４は内部コイルが２個に分割されて２系統となっており、外気３側のコイル７には高温の冷却水、例えば９℃の冷却用冷水９を供給する吸収式冷凍機１１が接続され、ガスタービン吸気５側のコイル８には低温の冷却水、例えば６℃の冷却用冷水１０を供給する吸収式冷凍機１２が接続されている。
【００１３】
一方、ガスタービン１からの排気ガス６は、排熱ボイラー１３に接続され、ボイラー１３で発生した蒸気１４は、前記吸収式冷凍機１１、１２の駆動源として利用される。
【００１４】
次に図２は、空気冷却器４及び吸収式冷凍機１１、１２の内部温度の状態を示したものである。
【００１５】
吸気冷却器４内のコイルを２個に分割し２系統とすることによって、空気と冷却用冷水との熱交換が対向流的となり、コイル全体の小形化が可能となる。さらに、外気３側のコイル７に接続された吸収式冷凍機１１の蒸発器内蒸発温度１５の方が、ガスタービン１の吸気５側のコイル８に接続された吸収式冷凍機１２の蒸発器内蒸発温度１６よりも高くなる分、冷凍機として熱をくみ上げる温度落差が小さくなる。このため、冷凍機全体の大きさを小形にでき、さらに高効率化が可能となる。
【００１６】
次に、本発明の第二の実施例を図３、図４により説明する。
図３は、ガスタービン吸気冷却装置の全体系統図である。ガスタービン１には燃料２が供給され、吸気冷却器４から外気３が吸気される。吸気冷却器４を通って温度の下った冷却空気５は燃料２の燃焼を助け、燃焼排気ガス６となる。吸気冷却器４は内部コイルが２個に分割されて２系統となっており、外気３側のコイル７には高温の冷却水、例えば９℃の冷却用冷水９を供給する吸収式冷凍機１１が接続され、ガスタービン吸気５側のコイル８には低温の冷却水、例えば６℃の冷却用冷水１０を供給する吸収式冷凍機１２が接続されている。
【００１７】
一方、ガスタービン１からの排気ガス６は、排熱ボイラー１３に接続され、ボイラーで発生した蒸気１４は、前記吸収式冷凍機１１、１２の駆動源として利用される。さらに冷却塔２０を通って温度の下がった冷凍機用の冷却水２１を、まず６℃の冷却用冷水１０を供給する吸収式冷凍機１２に接続し、次に９℃の冷却用冷水９を供給する吸収式冷凍機１１に接続する。
【００１８】
図４は、吸気冷却器４及び吸収式冷凍機１１、１２の内部温度の状態を示したものである。
【００１９】
吸気冷却器４内のコイルを２個に分割し２系統とすることによって、空気と冷却用冷水との熱交換が対向流的となり、コイル全体の小形化が可能となる。さらに、外気３側のコイル７に接続された吸収式冷凍機１１、及びガスタービン吸気５側のコイル８に接続された吸収式冷凍機１２の空気冷却用冷水９、１０と、冷凍機用の冷却水２１とをが対向流的となるように組み合わせることにより、各吸収式冷凍機内部の蒸発温度１５、１６と、凝縮温度２２、２３との温度落差が、各吸収式冷凍機１１、１２で均一となり、無駄の無い熱交換が可能となる。このため、冷凍機全体の大きさを小形にでき、さらに高効率化が可能となる。
【００２０】
次に、本発明の第三の実施例を図５、図６により説明する。
図５は、ガスタービン吸気冷却装置の全体系統図である。ガスタービン１には燃料２が供給され、吸気冷却器４から外気３が吸気される。吸気冷却器４を通って温度の下った冷却空気５は燃料２の燃焼を助け、燃焼排気ガス６となる。吸気冷却器４は内部コイルが２個に分割されて２系統となっており、外気３側のコイル７には高温の冷却水、例えば９℃の冷却用冷水９を供給する吸収式冷凍機１１が接続され、ガスタービン吸気５側のコイル８には低温の冷却水、例えば６℃の冷却用冷水１０を供給する吸収式冷凍機１２が接続されている。
【００２１】
一方、ガスタービン１からの排気ガス６は、排熱ボイラー１３に接続され、ボイラー１で発生した蒸気１４は、前記吸収式冷凍機１１、１２の駆動源として利用される。さらに冷却塔２０を通って温度の下がった冷凍機用の冷却水２１を、吸収式冷凍機１１、１２の各々に並列に接続する。
【００２２】
図６は、吸気冷却器４及び吸収式冷凍機１１、１２の内部温度の状態を示したものである。
【００２３】
吸気冷却器内のコイルを２個に分割し２系統とすることによって、空気と冷却用冷水との熱交換が対向流的となり、コイル全体の小形化が可能となる。さらに、外気３側のコイル７に接続された吸収式冷凍機１１とガスタービン１の吸気５側のコイル８に接続された吸収式冷凍機１２の各内部の蒸発温度１５、１６と、凝縮温度２２、２３との温度落差が、外気３側のコイル７に接続された吸収式冷凍機１１の方が、ガスタービン吸気５側のコイル８に接続された吸収式冷凍機１２に比べて小さくなることによって、その分高効率化が可能となる。
【００２４】
図７はガスタ−ビン吸気冷却装置に二重効用の吸収式冷凍機を組み込んだ場合の全体系統図を示したものである。ガスタ−ビン５０には燃料５１、外気５２より吸気冷却器５３を通り温度の下がった冷却空気５４及び燃焼排気ガス５５の系統が接続されている。
【００２５】
次に、吸気冷却器５３は内部コイルが２個に分割されており、外気５２側のコイル５６には吸収式冷凍機５７の蒸発器５７ａで例えば９℃に冷却された冷却用冷水５８が、ポンプ５９により供給され、コイル５６を通って外気より熱を奪って温度が上昇した後には再び吸収式冷凍機５７へ戻る。
【００２６】
一方、ガスタ−ビン吸気５４側のコイル６０には吸収式冷凍機６１の蒸発器６１ａで例えば６℃に冷却された冷却用冷水６２がポンプ６３により供給され、コイル６０を通って外気より熱を奪って温度が上昇した後には再び吸収式冷凍機６１へ戻る。
【００２７】
次に、ガスタ−ビン５０からの排気ガス５５は、排熱ボイラ−６４に供給され、ボイラ−で発生した蒸気６５は吸収式冷凍機５７の高温再生器５７ｂと吸収式冷凍機６１の高温再生器６１ｂに供給され、各高温再生器５７ｂ、６１ｂで凝縮しドレン水６６となってポンプ６７により再びボイラ−６４に戻る。
【００２８】
次に、冷却塔６８で冷却された冷凍機用の冷却水６９はポンプ７０により吸収式冷凍機５７の吸収器５７ｃ、凝縮器５７ｄと吸収式冷凍機６１の吸収器６１ｃ、凝縮器６１ｄとに供給され、冷凍機から熱を奪った後温度が上昇し、再び冷却塔６８に戻る。
【００２９】
本実施例によれば、吸気冷却器の小形化が可能となることにともない、吸気冷却器に冷却用冷水を供給する吸収式冷凍機の小形化が可能となった。また、吸収式冷凍機の高効率化が可能となった。
【００３０】
さらに、吸気冷却器に冷却用冷水を供給する吸収式冷凍機を複数個の系統に分割することにより、冷凍機が故障した場合でも、空気冷却能力が全くなくなることがなくなる。
【００３１】
さらにまた、外気温度の状態により、冷凍機の一方のみを運転することによって、冷凍機の補機動力を半分にして運転することが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、吸気冷却器の小形化が可能となることにともない、吸気冷却器に冷却用冷水を供給する吸収式冷凍機の小形化が可能となった。また、吸収式冷凍機の高効率化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービン吸気冷却装置の第一の実施例の系統図である。
【図２】図１に示す実施例の温度状態説明図である。
【図３】本発明のガスタービン吸気冷却装置の第二の実施例の系統図である。
【図４】図３に示す実施例の温度状態説明図である。
【図５】本発明のガスタービン吸気冷却装置の第三の実施例の系統図である。
【図６】図５に示す実施例の温度状態説明図である。
【図７】本発明のガスタービン吸気冷却装置に吸収式冷凍機を組み入れた実施例の系統図であるる。
【符号の説明】
１、５０…ガスタービン、
２、５１…供給燃料、
３、５２…外気、
４、５３…吸気冷却器、
５、５２…ガスタービン吸気、
６、５５…ガスタービン排気ガス、
７、５６…外気側空気冷却コイル、
８、６０…ガスタービン吸気側空気冷却コイル、
９、１０…空気冷却用冷水、
１１、１２…吸収式冷凍機、
１３、６４…排熱ボイラー、
１４、６５…ボイラー発生蒸気、
１５、１６…吸収式冷凍機蒸発器内冷媒蒸発温度、
２０、６８…冷却塔、
２１…冷凍機用冷却水、
２２、２３…吸収式冷凍機凝縮器内冷媒凝縮温度、
５７、６１…吸収式冷凍機、
５７ａ、６１ａ…蒸発器、
５７ｂ、６１ｂ…高温再生器、
５７ｃ、６１ｃ…吸収器、
５７ｄ、６１ｄ…凝縮器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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