JP2000282895A - ガスタービンの吸気冷却装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄えた冷熱を有効に吸気冷却に用いることによ
り、効率的なガスタービンの吸気冷却システムを提供す
る。 【解決手段】ガスタービン吸気流路内に吸気冷却器20を
設置して中に冷却水を通すことにより吸気21を冷却す
る。冷却水は、中間熱交換器24を介してブラインにより
冷却される。ブラインは夜間に冷凍機28により、水を凍
結させることにより低温に蓄熱された蓄熱槽27から供給
される。この時、吸気冷却器20の下流での吸気21の温度
および湿度の信号を演算器31に伝達し、演算器31におい
て処理された信号に基づき、ブライン流量調整バルブ2
6、補助ブライン流量調整バルブ35、およびブライン循
環ポンプ33を制御し、吸気21の冷却量を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばコンバイン
ドサイクル発電プラントに適用されるガスタービンの吸
気冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、蒸気タービン単体またはガスター
ビン単体を原動機とした火力発電プラントに代わり、両
者の利点を巧みに組み合せたコンバインドサイクル発電
プラントが活用されるようになってきている。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、高温側のサイ
クルには燃料の燃焼熱を熱源とするガスタービンのブレ
イトンサイクルを用い、低温側のサイクルには高温側サ
イクルの作動媒体である燃焼ガス排気の余熱を熱源とす
るランキンサイクルを用いて、総合熱効率の向上を図っ
たものである。即ち、コンバインドサイクル発電プラン
トは、ガスタービン発電と汽力発電との２つのサイクル
を組み合せることにより、ガスタービンの最高利用温度
が高いという利点と蒸気タービンのサイクル最低利用温
度が低いという利点とを活用したものである。図７は一
般的な排熱回収式コンバインドサイクル発電プラントの
系統構成の例を示したものである。圧縮機1および燃焼
器2に接続されたガスタービン3の排熱を排熱回収ボイラ
4に導き、その熱回収によって発生した蒸気を蒸気ター
ビン5に供給してこれを駆動するようになっている。な
お、図７中、6は発電機、7は復水器、8は復水を排熱回
収ボイラ4に供給する復水ポンプである。

【０００３】このようなコンバインドサイクル発電プラ
ントは、 イ） 熱効率が高い ロ） 部分負荷における熱効率の低下が少ない ハ） 起動停止時間が短かい 等の長所をもつが、その一方、 ニ） 最大出力が外気温度によって変化する という短所も持ち合わせている。ガスタービン3は、そ
の翼の高温域における耐久性の観点から、ガスタービン
第１段入ロ燃焼ガス温度の上限を定めて運転される。一
方、圧縮機1の吸込可能な空気容積はほぼ一定であるた
め、大気温度が低下して空気密度が増加すると、吸込可
能な空気質量は増大することとなる。また、圧縮機1の
吸込温度の低下によって圧縮後の空気の温度も低下する
ので、ガスタービン3の入口燃焼ガス温度の上限値まで
の加熱範囲が大きくなり、吸込空気量の増加との相乗作
用によって、より多くの燃料を投入することが可能とな
るため、ガスタービン3の最大出力は増大する。蒸気タ
ービン5については、大気温度の低下に伴うガスタービ
ン3の排ガス量の増大により、排熱回収ボイラ4の発生蒸
気量が僅かに増加し、それにより最大出力も増加する。
即ち、コンバインドサイクル発電プラントの最大出力
は、大気温度の低下とともに増大することとなる。

【０００４】図８は、一軸型の場合を例にとり、コンバ
インドサイクル発電プラントの最大出力と大気温度の関
係を示している。同図において、横軸は大気温度、縦軸
は大気温度０℃時の軸出力、即ち、ガスタービン出力と
蒸気タービン出力との和を１００とした場合の値を示
す。この図８によれば、大気温度が高くなるにつれ出力
は低下し、大気温度４０℃では０℃の時の約８２％にま
で低下する。このことは、最も電力需要が高くなる夏期
の昼間にコンバインドサイクル発電プラントの出力が低
下することを意味している。このような特性を改善する
には、圧縮機1に入る吸気を冷却することが有効であ
る。例えば、冷水を用いて吸気を冷却する方法が提案さ
れており、この技術に関して、特開平9-195797号公報に
開示されている。図９はこれを含むコンバインドサイク
ル発電プラントを示した図である。なお、図７と同等部
については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略
する。図９に示したように、この技術は、吸気ダクト9
内に設けられた冷水コイル10に冷水製造装置18で作られ
た冷水を通過させることにより吸気を冷却するものであ
る。しかし、吸気の温度および湿度は日毎に、また時間
的にも変化し一定ではないため、吸気冷却器の出口の吸
気温度および吸気湿度も入口の吸気条件に対応して変化
する。したがって、入口吸気の温度や湿度によっては、
出口吸気が過冷却となり、伝熱管表面において結露する
問題が生じる。この際に発生する大きな凝縮熱は、吸気
冷却には貢献せず、冷熱が奪われロスとなるので、上記
公報では、吸気温度計16、大気温度計14、大気湿度計15
を設け、これらのセンサからの信号を演算器17で演算
し、冷水制御弁12およびバイパス弁13を制御すること
で、吸気ダクト9に吸引された空気の顕熱分のみを除去
し、この冷却された空気をコンバインドサイクル発電シ
ステムのガスタービン吸気として用いるように構成され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガスタ
ービン3の起動時などにおいては、冷水製造装置18が十
分に働かずに、吸気冷却の効果が発揮しきれないことも
ある。また、冷水製造のためにもエネルギーを必要とす
るため、特に電力需要のピークとなる夏期の昼間には、
この、冷水製造に用いられるエネルギーもロスとなる。
さらに、上記のように、電力需要のピークとなるのは夏
期の昼間であり、夏期であっても、夜間ではピーク時の
ように最大の出力を必要としない場合も多い。本発明は
このような事情に鑑みてなされたもので、電力需要に見
合った吸気温度の設定を可能とし、これにより運転制御
性に優れたガスタービンの吸気冷却装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、冷凍サイクルを運転
し製造した氷を蓄えた蓄熱槽と、蓄熱槽に蓄えられた冷
熱を用いてガスタービン圧縮機の吸気流路にて吸気を冷
却する手段とを有することを特徴としており、この構成
により、電力需要が低いときなどに蓄熱槽に氷を蓄え、
この氷を冷熱源としてガスタービンの吸気冷却を行うこ
とができるので、ガスタービンの負荷需要の高いときに
最大の出力を発生できるだけでなく、起動時などでも、
良好な吸気冷却効果を得ることができる。請求項２に記
載の発明では、ガスタービン圧縮機の吸気流路内に設置
され、冷却水との熱交換によって吸気を冷却する吸気冷
却器と、冷凍サイクルを運転し製造した氷を蓄えた蓄熱
槽と、この蓄熱槽と吸気冷却器との間に前記蓄熱槽に蓄
えられた冷熱と冷却水と熱交換する中間熱交換器が設置
され、吸気冷却器と前記中間熱交換器は、冷却水を循環
させる冷却水循環ポンプ、冷却水供給配管、および冷却
水戻り配管を介して連結されて冷却水循環系を構成して
おり、前記中間熱交換器と前記蓄熱槽は、水よりも凝固
点の低い液体であるブラインを循環させるブライン循環
ポンプ、ブライン供給配管、およびブライン戻り配管を
介して連結されてブライン循環系を構成していることを
特徴としており、蓄熱槽に蓄えられた氷の温度が低い場
合にも吸気冷却器に過度の冷熱が伝わることを防ぐこと
ができる。

【０００７】請求項３から８に記載の発明では、請求項
1に記載の発明に加えて、吸気流路に設けられた吸気温
度検出器、吸気湿度検出器と、ブライン循環系に設けら
れたブライン温度検出器、ブライン流量検出器、もしく
は冷却水循環系に設けられた冷却水温度検出器、冷却水
流量検出器などからの信号を演算器により処理し、演算
器からの出力信号に基づいて、ブライン循環ポンプ、ブ
ライン流量調整バルブ、および補助ブライン流量調整バ
ルブ、もしくは、冷却水循環ポンプ、冷却水流量調整バ
ルブ、および補助冷却水流量調節バルブを制御すること
を特徴としている。この構成により、請求項１の発明の
効果に加えて、吸気冷却後の吸気の温度を制御すること
が可能となる。請求項９から１２の発明では、蓄熱槽に
蓄えられる氷の温度がそれほど低くない場合に、ブライ
ン循環系のみを設置し、蓄熱槽から直接ブラインを吸気
冷却器に導くことを特徴としている。この構成により、
蓄熱槽に蓄えられた氷の温度がそれほど低くない場合に
は、吸気冷却装置の構成を簡素化することができる。請
求項１３、１４に記載の発明では、請求項１から１２に
記載のガスタービンの吸気冷却装置の下流の吸気流路内
に、純水を供給し噴霧ノズルより微粒状の純水を前記吸
気流路内に噴霧することを特徴としている。この構成に
より、吸気冷却後の吸気の質量流量をさらに増加させる
ことができる。

【０００８】請求項１５に記載の発明では、請求項１か
ら１４に記載の吸気冷却装置を用いて、蓄熱槽に、夜間
の余剰電力を用いて冷凍サイクルを運転し製造した氷を
冷熱として蓄えることを特徴としている。このようにし
て、蓄えた冷熱を吸気冷却に用いることで、電力需要が
最も高くなる夏期の昼間などでも、ガスタービンの出力
を最大にすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形
態によるガスタービンの吸気冷却装置を示している。な
お、本実施の形態はコンバインドサイクル発電プラント
のガスタービンに適用したもので、圧縮機より下流のシ
ステム全体の構成は図７に示したものと同様であるた
め、その図示および説明を省略する。ガスタービンの圧
縮機（図示せず）の吸気流路19に冷却水との熱交換によ
って吸気21を冷却する吸気冷却器20が設けられている。
この吸気冷却器20、冷却水循環用の冷却水供給配管22
a、冷却水戻り配管22b、冷却水供給配管22aと冷却水戻
り配管22bの間に設けた中間熱交換器24、および冷却水
供給配管22aの途中に設けられた冷却水循環ポンプ32よ
り冷却水循環系22を構成している。吸気冷却器20の冷熱
源となる蓄熱槽27に、電力需要が低くなっている夜間等
に冷凍機28を冷凍サイクル運転することにより製造され
た氷が蓄えられている。さらに、冷熱源としての蓄熱槽
27、蓄熱槽27から冷熱を受け取るブライン供給配管25
a、ブライン戻り配管25b、ブライン供給配管25aとブラ
イン戻り配管25bの間に設けられた中間熱交換器24、お
よびブライン供給配管25aの途中に設けられたブライン
循環ポンプ33からなるブライン循環系25が構成されてい
る。ここで、ブラインとしては、例えばエチレングリコ
ールなどの、蓄熱槽27に蓄えられた氷によっても凍結し
ない液体を用いる。

【００１０】本実施の形態では、蓄熱槽27に蓄えられて
いる氷の温度が低い場合に吸気冷却器の伝熱面表面に供
給する冷熱量が多すぎることを防ぐために、ブライン循
環系25と冷却水循環系22が中間熱交換器24を介して連結
されている。また、吸気冷却器20の吸気出口に吸気温度
検出器29および吸気湿度検出器30が設けられている。ブ
ライン供給配管25aの途中には、ブライン温度検出器36
およびブライン流量検出器37が設けられている。また、
ブライン供給配管25aとブライン戻り配管25bの間をバイ
パス配管により短絡し、途中に補助ブライン流量調整バ
ルブ35が設けられており、また、ブライン戻り配管25b
の途中に、ブライン流量調整バルブ26が設置されてい
る。31は演算器で、吸気温度検出器29、吸気湿度検出器
30、ブライン温度検出器36、および、ブライン流量検出
器37からの信号を入力し、その演算結果にてブライン流
量調整バルブ26、補助ブライン流量調整バルブ35、およ
び、ブライン循環ポンプ33を制御するものである。本構
成による作用は以下の通りである。即ち、コンバインド
サイクル発電システムの負荷需要が増大する昼間に、ブ
ライン循環ポンプ33を起動し、蓄熱槽27内のブラインに
蓄えられた冷熱をブライン供給配管25aにより中間熱交
換器24へと送る。この中間熱交換器24にてブラインと水
を熱交換し、冷却水循環系22内の水を冷却する。熱交換
して温度が上昇したブラインは、ブライン戻り配管25b
を介して蓄熱槽27に戻され、再び冷却される。中間熱交
換器24で冷却された水は、冷却水供給配管22aを介し
て、冷却水循環ポンプ32により吸気冷却器20に送られ
る。このようにして、吸気冷却器20にて吸気入口から導
かれる吸気21を冷却する。吸気21と熱交換して温度上昇
した冷却水は、冷却水戻り配管22bにより中間熱交換器2
4に戻されて再び冷却される。この際、吸気温度検出器2
9、吸気湿度検出器30、ブライン温度検出器36およびブ
ライン流量検出器37から出力される信号を演算器31にお
いて処理し、それに基づいてブライン流量調整バルブ2
6、補助ブライン流量調整バルブ35におけるバルブ開度
およびブライン循環ポンプ33の出力が調整され、吸気冷
却器20に送られる冷熱量が制御される。このとき、冷却
後の吸気21の温度がほぼ露点になるように制御を行うこ
とで、冷熱を吸気21に含まれる水分を凝縮熱として消費
しないようにすることもできる。

【００１１】ここで、冷却水循環ポンプ32およびブライ
ン循環ポンプ33の流量制御はインバータによる回転数制
御により行なってもよいし、複数のポンプを用いその台
数制御によって行なってもよい。また、吸気温度検出器
29および吸気湿度検出器30は、吸気冷却器20の吸気入口
に設置してもよい。また、ブライン温度検出器36を、中
間熱交換器24の前後に１つずつ合計２つ設置してもよ
い。また、冷却水循環ポンプ32を定流量型のポンプと
し、冷却水循環系22を簡素化してもよい。また、吸気冷
却器20に供給する冷熱量の制御は、ブライン循環ポンプ
33を定流量型のポンプとし、ブライン流量調整バルブ26
と補助ブライン流量調整バルブ35の開度を調整すること
により行なってもよいし、バイパス配管および補助ブラ
イン流量調整バルブ35を設けず、ブライン循環ポンプ33
の出力の調整により行なってもよい。さらに、第１の実
施の形態において、ブライン循環系25で行なっていた制
御を、冷却水循環系22で行なうように構成してもよい。
このときの構成を図２として示す。なお、図１と同等部
に関しては、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略
する。

【００１２】即ち、冷却水循環系22の途中に、冷却水流
量調整バルブ23を設置し、冷却水供給配管22aと冷却水
戻り配管22bの間をバイパス配管により短絡し、途中に
補助冷却水流量調整バルブ34を設ける。31は演算器で、
吸気温度検出器29、吸気湿度検出器30、冷却水温度検出
器39、および、冷却水流量検出器38からの信号を入力
し、その演算結果にて冷却水流量調整バルブ23、補助冷
却水流量調整バルブ34、および、冷却水循環ポンプ32を
制御するものである。本構成による作用は以下に示す通
りである。即ち、ブライン循環ポンプ33を起動し、蓄熱
槽27内のブラインに蓄えられた冷熱をブライン供給配管
25aにより中間熱交換器24へと送る。この中間熱交換器2
4にてブラインと水を熱交換し、冷却水循環系22内の水
を冷却する。熱交換して温度が上昇したブラインは、ブ
ライン戻り配管25bを介して蓄熱槽27に戻され、再び冷
却される。中間熱交換器24で冷却された水は、冷却水供
給配管22aを介して、冷却水循環ポンプ32により吸気冷
却器20に送られる。このようにして、吸気冷却器20にて
吸気入口から導かれる吸気21を冷却する。吸気21と熱交
換して温度上昇した冷却水は、冷却水戻り配管22bによ
り中間熱交換器24に戻されて再び冷却される。この際、
吸気温度検出器29、吸気湿度検出器30、冷却水温度検出
器39、および冷却水流量検出器38から出力される信号を
演算器31において処理し、それに基づいて冷却水流量調
整バルブ23、補助冷却水調整バルブ34におけるバルブ開
度および冷却水循環ポンプ32の出力が調整され、吸気冷
却器20に送られる冷熱量が制御される。このとき、冷却
後の吸気21の温度がほぼ露点になるように制御を行うこ
とで、冷熱を吸気21に含まれる水分の凝縮熱として消費
しないようにすることもできる。

【００１３】ここで、冷却水循環ポンプ32およびブライ
ン循環ポンプ33の流量制御はインバータによる回転数制
御により行なってもよいし、複数のポンプを用いその台
数制御によって行なってもよい。また、吸気温度検出器
29および吸気湿度検出器30は、吸気冷却器20の吸気入口
に設置してもよい。また、冷却水温度検出器36を、中間
熱交換器24の前後に１つずつ合計２つ設置してもよい。
また、ブライン循環ポンプ33を定流量型のポンプとし、
ブライン循環系25を簡素化してもよい。吸気冷却器20に
供給する冷熱量の制御は、冷却水循環ポンプ32を定流量
型のポンプとし、冷却水流量調整バルブ23と補助冷却水
流量調整バルブ34の開度を調整することで行なってもよ
いし、また、バイパス配管および補助冷却水流量調整バ
ルブ34を設けずに、冷却水循環ポンプ32の出力の調整に
よって行なってもよい。さらに、ブライン循環系25にも
ブライン流量調整バルブ26、ブライン供給配管25aとブ
ライン戻り配管25bの間を短絡するバイパス配管、およ
びこのバイパス配管に補助ブライン流量調整バルブ35を
設置してもよい。このときの構成を図３として示す。な
お、図２と同等部については同一の符号を付し、その詳
細な説明を省略する。

【００１４】図３に示したように、ブライン流量調整バ
ルブ26、補助ブライン流量調整バルブ35およびブライン
循環ポンプ33によりブライン側の冷熱供給能力を冷熱負
荷に応じて大まかに定め、吸気温度検出器29、吸気湿度
検出器30、冷却水流量検出器38および冷却水温度検出器
39からの信号を演算器31により処理し、吸気冷却能力の
微調整を冷却水循環系22で行なうように構成する。この
構成により、要求する冷却能力の変動に合わせて幅広く
かつ、微細に吸気冷却能力を調整できる。また、第１の
実施の形態において、蓄熱槽27内に蓄えられている氷の
温度が０℃程度でそれほど低くない場合には、ブライン
循環系25のみを構成し、蓄熱槽27からのブラインを用
い、直接に吸気冷却を行なうように構成してもよい。こ
のときの構成例を図４に示す。なお、図１と同等部につ
いては、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。図４のように、この場合は、蓄熱槽27、吸気冷却器
20、ブライン供給配管25a、ブライン戻り配管25b、ブラ
イン循環ポンプ33によりブライン循環系25のみが構成さ
れている。ここで、このブライン循環系25には、ブライ
ン温度検出器36、ブライン流量検出器37、ブライン流量
調整バルブ26、ブライン供給配管25aとブライン戻り配
管25bとを短絡するブラインバイパス配管、および、こ
のブラインバイパス配管に補助ブライン流量調節バルブ
35が設けられている。31は演算器で、吸気温度検出器2
9、吸気湿度検出器30、ブライン温度検出器36、およ
び、ブライン流量検出器37からの信号を入力し、その演
算結果にてブライン流量調整バルブ26、補助ブライン流
量調整バルブ35、および、ブライン循環ポンプ33を制御
するものである。

【００１５】ブライン循環ポンプ33を運転することで、
蓄熱槽27内のブラインに蓄えられた氷の冷熱をブライン
供給配管25aにより直接に吸気冷却器20に導き、この、
吸気冷却器20において吸気21との熱交換を行い、吸気21
を冷却する。熱交換して温度が上昇したブラインは、ブ
ライン戻り配管25bを介して蓄熱槽27に戻され、再び冷
却される。この際、吸気温度検出器29、吸気湿度検出器
30、ブライン温度検出器36および供給ブライン流量検出
器37から出力される信号を演算器31において処理し、そ
れに基づいてブライン流量調整バルブ26、補助ブライン
流量調整バルブ35におけるバルブ開度およびブライン循
環ポンプ33の出力を調整し、吸気冷却器20に送られる冷
熱量を制御する。このとき、冷却後の吸気21の温度がほ
ぼ露点になるように制御を行うことで、冷熱を吸気21内
に含まれる水分の凝縮熱として消費しないようにするこ
ともできる。ここで、ブライン循環ポンプ33の流量制御
はインバータによる回転数制御により行なってもよい
し、複数のポンプを用いその台数制御によって行なって
もよい。また、吸気温度検出器29および吸気湿度検出器
30は、吸気冷却器20の吸気入口に設置してもよい。ま
た、ブライン温度検出器36を、吸気冷却器20の前後に１
つずつ合計２つ設置してもよい。

【００１６】また、吸気冷却器20に供給する冷熱量の制
御は、ブライン循環ポンプ33を定流量型のポンプとし、
ブライン流量調整バルブ26と補助ブライン流量調整バル
ブ35の開度を調整することで行なってもよいし、バイパ
ス配管および補助ブライン流量調整バルブ35を設けず、
ブライン循環ポンプ33の出力の調整により行なってもよ
い。このような構成とすることにより、蓄えた冷熱を利
用して冷却水を供給するので、最大の出力を必要とする
ときに冷却水の製造のためにエネルギーを消費すること
なく、ガスタービン吸気を効率よく冷却することが可能
であり、負荷需要が最も高くなる夏期の昼間でも、より
大きなの出力を発生させることができる。また、氷とし
て蓄えた冷熱を用いて吸気を冷却することで、ガスター
ビン起動時などにおいても、十分な吸気冷却効果を発揮
させることができる。また、上記のすべての構成におい
て、さらに、吸気冷却器20の下流で微粒状の純水を噴霧
することもできる。図５はこの構成を示した図である。
なお、図１から図４と同等部には同一の符号を付し、そ
の詳細な説明を省略する。また、図５において、吸気流
路19の外部における吸気冷却装置の詳細は第１の実施の
形態として図１から図４に示したものと変わらないの
で、その図示を省略する。

【００１７】図５に示すように、吸気流路19内に設置さ
れた吸気冷却器20の下流側には吸気フィルタ41と、この
吸気フィルタ41のさらに下流側に、噴霧水供給配管43を
介して外部より供給される純水を噴霧する噴霧ノズル42
が設置されている。この噴霧ノズル42より純水を吸気冷
却器20を通過した吸気21に微粒状態で噴霧する。吸気冷
却器20で冷却された吸気21にさらに微粒状の純水を噴霧
することで、吸気21の質量流量をさらに増加させること
ができるので、出力をさらに増加させることができる。
このとき、さらに、吸気冷却器20内部で吸気21が露点以
下まで冷却されることにより発生した凝縮ドレン水噴霧
水として用いることができる。この構成を図６に示す。
なお、図１から図５と同等部に関しては同一の符号を付
し、その詳細な説明を省略する。また、図６において
も、吸気流路19の外部における吸気冷却装置の詳細は第
１の実施の形態として図１から図４に示したものと変わ
らないので、その図示を省略する。本構成では、図５で
説明した構成のほか、吸気冷却器20の下流側で凝縮ドレ
ンを回収するドレン回収配管44と、ドレン回収タンク4
5、ドレン回収タンク45に純水を補給する噴霧水補給配
管、および噴霧水供給配管43の途中に配置された噴霧水
ポンプ46が設けられている。

【００１８】この構成により、吸気冷却器20で発生した
ドレンをドレン回収配管44により回収し、ドレン回収タ
ンク45で、外部より供給された純水と混合し、噴霧水ポ
ンプ46で昇圧後、噴霧する。このように、吸気冷却器20
内で発生する凝縮ドレン水を用いることにより、従来廃
却していたドレン水を有効に利用できる。加えて、凝縮
ドレン水は吸気冷却器20を通過した吸気21の温度とほぼ
同じ水準であるので外部より供給されていた純水のみを
使用する場合に比べより低い温度で噴霧ノズル42から噴
霧できるため、吸気21の温度上昇を低く抑えることが可
能である。

【００１９】

【発明の効果】 以上で詳述したように、夜間などの負
荷需要の低い時間に蓄えた冷熱を用いて、負荷需要が最
大になる夏期の昼間などに吸気冷却を行ない、吸気の質
量流量を大きくすることで、ロスなく出力を得られる
上、起動時などにおいても、良好な吸気冷却効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸気冷却装置の第１の実施形態を
示す系統図。

【図２】本発明に係る吸気冷却装置の第１の実施形態の
変形実施例を示す系統図。

【図３】本発明に係る吸気冷却装置の第１の実施形態の
変形実施例を示す系統図。

【図４】本発明に係る吸気冷却装置の第１の実施形態の
変形実施例を示す系統図。

【図５】本発明に係る吸気冷却装置の第１の実施形態に
用いる冷却水噴霧装置を示す系統図。

【図６】本発明に係る吸気冷却装置の第１の実施形態に
用いる冷却水噴霧装置の変形実施例を示す系統図。

【図７】コンバインドサイクル発電プラントを示す系統
図。

【図８】コンバインドサイクル発電プラントにおける吸
気温度と出力の関係を示す図。

【図９】従来の吸気冷却装置を組み込んだコンバインド
サイクル発電プラントを示す系統図。

【符号の説明】 1…圧縮機 2…燃焼器 3…ガスタービン 4…排熱回収ボイラ 5…蒸気タービン 6…発電機 7…復水器 8…復水ポンプ 19…吸気流路 20…吸気冷却器 21…吸気 22…冷却水循環系 22a…冷却水供給配管 22b…冷却水戻り配管 23…冷却水流量調整バルブ 24…中間熱交換器 25…ブライン循環系 25a…ブライン供給配管 25b…ブライン戻り配管 26…ブライン流量調整バルブ 27…蓄熱槽 28…冷凍機 29…吸気温度計 30…吸気湿度計 31…演算器 32…冷却水循環ポンプ 33…ブライン循環ポンプ 34…補助冷却水流量調整バルブ 35…補助ブライン流量調整バルブ 36…ブライン温度検出器 37…ブライン流量検出器 38…冷却水流量検出器 39…冷却水温度検出器 41…吸気フィルタ 42…噴霧ノズル 43…噴霧水供給配管 44…ドレン回収配管 45…ドレン回収タンク４６…噴霧水ポンプ 47…噴霧水補給配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 希代彦 神奈川県横浜市鶴見区末広町２−４ 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 山下 勝也 神奈川県横浜市鶴見区末広町２−４ 株式 会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 高柳 幹男 東京都港区芝浦１−１−１ 株式会社東芝 本社事務所内 (72)発明者 渋谷 幸生 東京都港区芝浦１−１−１ 株式会社東芝 本社事務所内 (72)発明者 渡邊 裕 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍サイクルを運転し製造した氷を冷熱
   源として蓄えた蓄熱槽と、前記蓄熱槽に蓄えられた冷熱
   を用いてガスタービン圧縮機の吸気流路にて吸気を冷却
   する手段とを有することを特徴とするガスタービンの吸
   気冷却装置。
2. 【請求項２】 ガスタービン圧縮機の吸気流路内に設置
   され、冷却水との熱交換によって吸気を冷却する吸気冷
   却器と、冷凍サイクルを運転し製造した氷を蓄えた蓄熱
   槽と、この蓄熱槽と前記吸気冷却器との間に前記蓄熱槽
   に蓄えられた冷熱と冷却水と熱交換する中間熱交換器が
   設置され、前記吸気冷却器と前記中間熱交換器は、前記
   冷却水を循環させる冷却水循環ポンプ、冷却水供給配
   管、および冷却水戻り配管を介して連結されて冷却水循
   環系を構成しており、前記中間熱交換器と前記蓄熱槽
   は、水よりも凝固点の低い液体であるブラインを循環さ
   せるブライン循環ポンプ、ブライン供給配管、およびブ
   ライン戻り配管を介して連結されてブライン循環系を構
   成していることを特徴とするガスタービンの吸気冷却装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のガスタービンの吸気冷
   却装置において、前記ブライン循環系には、ブライン流
   量検出器と、ブライン温度検出器が設けられており、前
   記吸気流路に設けられた吸気温度検出器、吸気湿度検出
   器、前記ブライン温度検出器、および前記ブライン流量
   検出器からの信号を処理し、前記ブライン循環ポンプを
   制御する演算器を有することを特徴としたガスタービン
   の吸気冷却装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載のガスタービンの吸気冷
   却装置において、前記ブライン循環系には、ブライン流
   量調整バルブと、前記ブライン供給配管と前記ブライン
   戻り配管を短絡するブラインバイパス配管と、このブラ
   インバイパス配管に設けられた補助ブライン流量調整バ
   ルブと、ブライン流量検出器、およびブライン温度検出
   器が設けられており、前記吸気流路に設けられた吸気温
   度検出器、吸気湿度検出器、前記ブライン温度検出器、
   および前記ブライン流量検出器からの信号を処理し、前
   記ブライン流量調整バルブ、前記補助ブライン流量調整
   バルブ、および前記ブライン循環ポンプを制御する演算
   器を有することを特徴としたガスタービンの吸気冷却装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のガスタービンの吸気冷
   却装置において、前記ブライン循環ポンプとして、定流
   量型のポンプを用いることを特徴とするガスタービンの
   吸気冷却装置。
6. 【請求項６】 請求項２に記載のガスタービンの吸気冷
   却装置において、前記冷却水循環系には、冷却水流量検
   出器、および冷却水温度検出器が設けられており、前記
   吸気流路に設けられた吸気温度検出器、吸気湿度検出
   器、前記冷却水温度検出器、および前記冷却水流量検出
   器からの信号を処理し、前記冷却水循環ポンプを制御す
   る演算器を有することを特徴としたガスタービンの吸気
   冷却装置。
7. 【請求項７】 請求項２に記載のガスタービンの吸気冷
   却装置において、前記冷却水循環系には、冷却水流量調
   整バルブと、前記冷却水供給配管と前記冷却水戻り配管
   を短絡する冷却水バイパス配管と、この冷却水バイパス
   配管に設けられた補助冷却水流量調整バルブと、冷却水
   流量検出器、および冷却水温度検出器が設けられてお
   り、前記吸気流路に設けられた吸気温度検出器、吸気湿
   度検出器、前記冷却水温度検出器、および前記冷却水流
   量検出器からの信号を処理し、前記冷却水流量調整バル
   ブ、前記補助冷却水流量調整バルブ、および前記冷却水
   循環ポンプを制御する演算器を有することを特徴とした
   ガスタービンの吸気冷却装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載のガスタービンの吸気冷
   却装置において、前記冷却水循環ポンプとして、定流量
   型のポンプを用いることを特徴とするガスタービンの吸
   気冷却装置。
9. 【請求項９】 ガスタービン圧縮機の吸気流路に冷熱と
   の熱交換によって吸気を冷却する吸気冷却器と、冷凍サ
   イクルを運転して製造した氷を冷熱源として蓄えた蓄熱
   槽を備え、前記吸気冷却器は、水よりも凝固点の低いブ
   ラインを循環させるブライン循環ポンプ、ブライン供給
   配管、およびブライン戻り配管を介して前記蓄熱槽に連
   結され、ブライン循環系を構成することを特徴とするガ
   スタービンの吸気冷却装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のガスタービンの吸気
    冷却装置において、前記吸気流路に設けられた吸気温度
    検出器、吸気湿度検出器と、前記ブライン循環系に設け
    られたブライン温度検出器、ブライン流量検出器からの
    信号を処理し、前記ブライン循環ポンプを制御する演算
    器を有することを特徴とするガスタービンの吸気冷却装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載のガスタービンの吸気
    冷却装置において、前記ブライン循環系には、ブライン
    流量調整バルブと、前記ブライン供給配管と前記ブライ
    ン戻り配管を短絡するブラインバイパス配管と、このブ
    ラインバイパス配管に設けられた補助ブライン流量調整
    バルブと、ブライン流量検出器、およびブライン温度検
    出器が設けられており、前記吸気流路に設けられた吸気
    温度検出器、吸気湿度検出器、前記ブライン温度検出
    器、および前記ブライン流量検出器からの信号を処理
    し、前記ブライン流量調整バルブ、前記補助ブライン流
    量調整バルブ、および前記ブライン循環ポンプを制御す
    る演算器を有することを特徴としたガスタービンの吸気
    冷却装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載のガスタービンの吸
    気冷却装置において、前記ブライン循環ポンプとして、
    定流量型のポンプを用いることを特徴とするガスタービ
    ンの吸気冷却装置。
13. 【請求項１３】 請求項１から１２のいずれかに記載の
    ガスタービンの吸気冷却装置において、前記吸気を冷却
    する手段または前記吸気冷却器下流に外部より純水を供
    給する純水供給手段と、供給した純水を前記吸気冷却器
    下流の前記吸気流路内に微粒状で噴霧する噴霧ノズルを
    備えることを特徴とするガスタービンの吸気冷却装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載のガスタービン吸気
    冷却装置において、前記純水の一部として、前記吸気冷
    却器で発生したドレンを用いることを特徴とするガスタ
    ービン吸気冷却装置。
15. 【請求項１５】 請求項１から１４のいずれかに記載の
    吸気冷却装置において、前記蓄熱槽に蓄えられる氷を、
    夜間の電力を用いて冷凍サイクルを運転し製造すること
    を特徴とするガスタービンの吸気冷却方法。