JPH07127481A - ガスタービン発電装置 - Google Patents
ガスタービン発電装置Info
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- JPH07127481A JPH07127481A JP29238293A JP29238293A JPH07127481A JP H07127481 A JPH07127481 A JP H07127481A JP 29238293 A JP29238293 A JP 29238293A JP 29238293 A JP29238293 A JP 29238293A JP H07127481 A JPH07127481 A JP H07127481A
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- Japan
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- gas turbine
- generator
- turbine power
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- Prior art date
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 年間を通して安定な高出力高熱効率特性を維
持するガスタービン発電装置を提供することを目的す
る。 【構成】 空気圧縮機１からの圧縮空気に燃料４Ａを混
合し、これを燃焼せしめることにより駆動されるガスタ
ービン３の出力軸３Ｃに発電機６を接続したガスタービ
ン発電装置において、上記空気圧縮機１の空気吸入口１
Ａ側に空気冷却装置５を備え、該空気冷却装置５は上記
空気吸入口１Ａに吸入される空気が揚水された深層冷海
水により冷却可能となっている。
持するガスタービン発電装置を提供することを目的す
る。 【構成】 空気圧縮機１からの圧縮空気に燃料４Ａを混
合し、これを燃焼せしめることにより駆動されるガスタ
ービン３の出力軸３Ｃに発電機６を接続したガスタービ
ン発電装置において、上記空気圧縮機１の空気吸入口１
Ａ側に空気冷却装置５を備え、該空気冷却装置５は上記
空気吸入口１Ａに吸入される空気が揚水された深層冷海
水により冷却可能となっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン発電装置に
関するものである。
関するものである。
【０００２】空気圧縮機から送られてくる圧縮空気に燃
料を混合し、これを燃焼することによりガスタービンを
回転駆動せしめ、該ガスタービンの出力軸に接続された
発電機で発電を行うこととしたガスタービン発電装置は
従来から広く用いられている。この発電装置にあって、
空気圧縮機の空気吸入口における空気温度が低いと出力
が増大することが知られている。そこで、従来は吸入空
気に水道水等の常温水を噴霧することにより水の蒸発潜
熱により吸入空気を冷却するか、または深夜電力を利用
して夜間に冷熱を蓄えておき昼間の電力需要がピークと
なる時間帯にその冷熱を利用して吸入空気を冷却する方
法が一般的であった。
料を混合し、これを燃焼することによりガスタービンを
回転駆動せしめ、該ガスタービンの出力軸に接続された
発電機で発電を行うこととしたガスタービン発電装置は
従来から広く用いられている。この発電装置にあって、
空気圧縮機の空気吸入口における空気温度が低いと出力
が増大することが知られている。そこで、従来は吸入空
気に水道水等の常温水を噴霧することにより水の蒸発潜
熱により吸入空気を冷却するか、または深夜電力を利用
して夜間に冷熱を蓄えておき昼間の電力需要がピークと
なる時間帯にその冷熱を利用して吸入空気を冷却する方
法が一般的であった。
【０００３】したがってガスタービン発電装置を設置す
る場合には、夏場の高温時の出力低下を見込むと共に、
昼間のピーク電力需要を見込んでガスタービン発電機の
発電容量を大きく設定しておく必要がある。
る場合には、夏場の高温時の出力低下を見込むと共に、
昼間のピーク電力需要を見込んでガスタービン発電機の
発電容量を大きく設定しておく必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガスタ
ービン発電装置は、電力需要の多い夏期には大気温度が
高いため出力が低下し、同時に熱効率も低下する欠点が
ある。そして、上記のごとく、水道水等により圧縮機吸
入空気を冷却しても、冷却水自体の温度があまり低くな
いためにその冷却効果も期待できない。
ービン発電装置は、電力需要の多い夏期には大気温度が
高いため出力が低下し、同時に熱効率も低下する欠点が
ある。そして、上記のごとく、水道水等により圧縮機吸
入空気を冷却しても、冷却水自体の温度があまり低くな
いためにその冷却効果も期待できない。
【０００５】本発明はガスタービン発電機装置の空気圧
縮機における吸入空気を低温で年間を通して温度変化の
少ない深層冷海水にて冷却することにより、電力需要が
多く大気温度の高い夏期においても出力低下、熱効率低
下を防ぎ設備の経済性を高めて省エネルギーを実現でき
るガスタービン発電装置を提供することを目的とするも
のである。
縮機における吸入空気を低温で年間を通して温度変化の
少ない深層冷海水にて冷却することにより、電力需要が
多く大気温度の高い夏期においても出力低下、熱効率低
下を防ぎ設備の経済性を高めて省エネルギーを実現でき
るガスタービン発電装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、空気圧縮機からの圧縮空気に燃料を混合し、これ
を燃焼せしめることにより駆動されるガスタービンの出
力軸に発電機を接続したガスタービン発電装置におい
て、上記空気圧縮機の空気吸入口側に空気冷却装置を備
え、該空気冷却装置は上記空気吸入口に吸入される空気
が揚水された深層冷海水により冷却可能となっているこ
とにとより達成される。
的は、空気圧縮機からの圧縮空気に燃料を混合し、これ
を燃焼せしめることにより駆動されるガスタービンの出
力軸に発電機を接続したガスタービン発電装置におい
て、上記空気圧縮機の空気吸入口側に空気冷却装置を備
え、該空気冷却装置は上記空気吸入口に吸入される空気
が揚水された深層冷海水により冷却可能となっているこ
とにとより達成される。
【０００７】
【作用】かかる構成の本発明にあっては、空気圧縮機に
吸入される空気は、季節による温度変化の少ない低温の
深層冷海水により冷却される。この吸入空気は大気の湿
球温度以下に下げることが可能である。
吸入される空気は、季節による温度変化の少ない低温の
深層冷海水により冷却される。この吸入空気は大気の湿
球温度以下に下げることが可能である。
【０００８】ガスタービンは、燃焼ガス温度の上限を定
めて運転し、また上記冷却により吸入空気温度が下がり
空気密度が増加するにしたがって吸入空気重量が増大す
る特性をもっており、出力が増加する。さらに吸入空気
重量が増加するとガスタービン入口圧力が上昇するので
熱効率も同時に高くなる。
めて運転し、また上記冷却により吸入空気温度が下がり
空気密度が増加するにしたがって吸入空気重量が増大す
る特性をもっており、出力が増加する。さらに吸入空気
重量が増加するとガスタービン入口圧力が上昇するので
熱効率も同時に高くなる。
【０００９】
【実施例】以下、添付図面にもとづき本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００１０】図１は本発明をコンバインドサイクルガス
タービン発電装置に適用した場合の例を示す構成図であ
る。コンバインドサイクルガスタービン発電装置は、ガ
スタービン、排熱回収ボイラ、蒸気タービンそして発電
機で構成されており、ガスタービンと蒸気タービンは同
一軸で結合されているのが一般的である。
タービン発電装置に適用した場合の例を示す構成図であ
る。コンバインドサイクルガスタービン発電装置は、ガ
スタービン、排熱回収ボイラ、蒸気タービンそして発電
機で構成されており、ガスタービンと蒸気タービンは同
一軸で結合されているのが一般的である。
【００１１】図１において、符号１は空気圧縮機でその
回転軸２がガスタービン３の入力軸に連結されている。
上記空気圧縮機１は、吸気口１Ａから空気を吸入した
後、圧縮された圧縮空気を排気口１Ｂを経て、混合装置
４に供給するようになっている。該混合装置４では、該
圧縮空気中に燃料４Ａを混入せしめ、その混合気を上記
ガスタービン３の燃焼部３Ａへ送り込む。
回転軸２がガスタービン３の入力軸に連結されている。
上記空気圧縮機１は、吸気口１Ａから空気を吸入した
後、圧縮された圧縮空気を排気口１Ｂを経て、混合装置
４に供給するようになっている。該混合装置４では、該
圧縮空気中に燃料４Ａを混入せしめ、その混合気を上記
ガスタービン３の燃焼部３Ａへ送り込む。
【００１２】上記空気圧縮機１の吸気口１Ａ側には空気
冷却装置５が設けられている。該空気冷却装置５は、多
数のフィンが管の外面に取りつけられたフィンチューブ
（図示せず）を有し、大気が上記フィンに接触した後、
上記吸気口１Ａに吸入されるようになっている。上記フ
ィンチューブの一端の取水口５Ａからは冷却水が取水さ
れ、該冷却水がフィンチューブの中を通り他端たる排水
口５Ｂから排水される。上記冷却水としては深層冷海水
が用いられる。すなわち、上記空気冷却装置５の取水口
５Ａには揚水装置（図示せず）が接続されており、海洋
深層から揚水された冷海水が上記取水口５Ａに供給され
るようになっている。該冷海水は１０°Ｃ以下、特に７
°Ｃ以下が好ましい。かくして、揚水された冷海水が取
出口５Ａに供給されると、フィンチューブを通り排水口
５Ｂから排水する間に、該フィンチューブの多数のフィ
ンと接触する空気は上記冷海水との熱交換により十分に
冷却されて空気圧縮機１の吸気口１Ａに送られる。
冷却装置５が設けられている。該空気冷却装置５は、多
数のフィンが管の外面に取りつけられたフィンチューブ
（図示せず）を有し、大気が上記フィンに接触した後、
上記吸気口１Ａに吸入されるようになっている。上記フ
ィンチューブの一端の取水口５Ａからは冷却水が取水さ
れ、該冷却水がフィンチューブの中を通り他端たる排水
口５Ｂから排水される。上記冷却水としては深層冷海水
が用いられる。すなわち、上記空気冷却装置５の取水口
５Ａには揚水装置（図示せず）が接続されており、海洋
深層から揚水された冷海水が上記取水口５Ａに供給され
るようになっている。該冷海水は１０°Ｃ以下、特に７
°Ｃ以下が好ましい。かくして、揚水された冷海水が取
出口５Ａに供給されると、フィンチューブを通り排水口
５Ｂから排水する間に、該フィンチューブの多数のフィ
ンと接触する空気は上記冷海水との熱交換により十分に
冷却されて空気圧縮機１の吸気口１Ａに送られる。
【００１３】ガスタービン３の回転部３Ｂの出力軸３Ｃ
は発電機６に接続されていて該発電機６を駆動してい
る。また、該発電機６には蒸気タービン７も接続されて
おり、上記ガスタービン３の排熱を利用して排熱回収ボ
イラ８にて蒸気を生成し、該蒸気によって蒸気タービン
７を駆動して上記発電機６を回転している。該蒸気ター
ビン７には冷却水９にて該蒸気タービン７からの蒸気を
冷却し、これを復水する復水器１０が接続せられ、復水
された水がポンプ１１によって上記排熱回収ボイラ８に
導かれている。
は発電機６に接続されていて該発電機６を駆動してい
る。また、該発電機６には蒸気タービン７も接続されて
おり、上記ガスタービン３の排熱を利用して排熱回収ボ
イラ８にて蒸気を生成し、該蒸気によって蒸気タービン
７を駆動して上記発電機６を回転している。該蒸気ター
ビン７には冷却水９にて該蒸気タービン７からの蒸気を
冷却し、これを復水する復水器１０が接続せられ、復水
された水がポンプ１１によって上記排熱回収ボイラ８に
導かれている。
【００１４】かかる本実施例装置にあっては、発電は次
のようにして行われる。
のようにして行われる。
【００１５】ガスタービン３が回転すると、これによ
り空気圧縮機１が駆動され吸入口１Ａから大気が吸入さ
れる。空気冷却装置５には海洋から深層冷海水が取出口
５Ａに流入しており、フィンチューブのフィンを冷却し
た後に排水口５Ｂから排出されている。上記吸入口１Ａ
に吸入される空気は、吸入前に上記フィンに接触して十
分に冷却され、低温で高密度なものとなっている。
り空気圧縮機１が駆動され吸入口１Ａから大気が吸入さ
れる。空気冷却装置５には海洋から深層冷海水が取出口
５Ａに流入しており、フィンチューブのフィンを冷却し
た後に排水口５Ｂから排出されている。上記吸入口１Ａ
に吸入される空気は、吸入前に上記フィンに接触して十
分に冷却され、低温で高密度なものとなっている。
【００１６】吸入口１Ａから吸入された空気は混合装
置４にて燃料４Ａと所定の混合比で混合され、混合気と
してガスタービン３の燃焼部３Ａに送られ、ここで燃焼
する。燃焼ガスはガスタービン３の回転部３Ｂを駆動し
出力軸３Ｃを回転せしめる。
置４にて燃料４Ａと所定の混合比で混合され、混合気と
してガスタービン３の燃焼部３Ａに送られ、ここで燃焼
する。燃焼ガスはガスタービン３の回転部３Ｂを駆動し
出力軸３Ｃを回転せしめる。
【００１７】一方、上記回転部３Ｂから出た高温排気
は排熱回収ボイラ８の水を加熱し該ボイラ８にて蒸気が
生成される。該ボイラ８からの蒸気は蒸気タービン７を
駆動する。
は排熱回収ボイラ８の水を加熱し該ボイラ８にて蒸気が
生成される。該ボイラ８からの蒸気は蒸気タービン７を
駆動する。
【００１８】かくして、発電機６はガスタービン３及
び蒸気タービン７の両者によって駆動され発電を行う。
び蒸気タービン７の両者によって駆動され発電を行う。
【００１９】本発明によると、上記実施例のごとく発電
されるが、具体的数値をもって、従来の水噴霧による吸
入空気冷却を行った場合と比較しつつ説明する。
されるが、具体的数値をもって、従来の水噴霧による吸
入空気冷却を行った場合と比較しつつ説明する。
【００２０】〔Ａ〕出力の向上 コンバインドサイクルガスタービン発電装置において
は、燃焼用空気はガスタービンに直結されている空気圧
縮機により供給される。この空気圧縮機は回転数が一定
のため、供給される空気の体積が一定となり、供給空気
量は質量（密度）の大小による。すなわち、空気温度が
上昇すると空気量は減少することになる。
は、燃焼用空気はガスタービンに直結されている空気圧
縮機により供給される。この空気圧縮機は回転数が一定
のため、供給される空気の体積が一定となり、供給空気
量は質量（密度）の大小による。すなわち、空気温度が
上昇すると空気量は減少することになる。
【００２１】吸入空気温度に対する最高出力の変化は、
図２に示すごとく、１０°Ｃ当たり約６〜７％であるの
で、例えば、大気温度が３０°Ｃの場合、深層冷海水を
利用して、ガスタービンの吸気を１５°Ｃ（温度差ΔＴ
＝３０ー１５＝１５［°Ｃ］）まで熱交換器を通して冷
却すれば１０％の出力改善ができる。
図２に示すごとく、１０°Ｃ当たり約６〜７％であるの
で、例えば、大気温度が３０°Ｃの場合、深層冷海水を
利用して、ガスタービンの吸気を１５°Ｃ（温度差ΔＴ
＝３０ー１５＝１５［°Ｃ］）まで熱交換器を通して冷
却すれば１０％の出力改善ができる。
【００２２】この出力改善は、従来の水噴霧方式の吸入
空気の冷却効果が約２°Ｃであり、その出力向上が約１
％であることに比べて、大幅な改善が可能であり、経済
効果は著しく大きいことを示している。
空気の冷却効果が約２°Ｃであり、その出力向上が約１
％であることに比べて、大幅な改善が可能であり、経済
効果は著しく大きいことを示している。
【００２３】以下に１４４ＭＷタイプガスタービン発電
機ケースについての水噴霧方式（従来方式）と深層冷海
水利用方式（本発明方式）の試算結果を比較して表１に
示す。
機ケースについての水噴霧方式（従来方式）と深層冷海
水利用方式（本発明方式）の試算結果を比較して表１に
示す。
【００２４】
【表１】 なお、上記表１中の７°Ｃ以下の冷海水は、本邦におい
て、例えば、富士沖で５００ｍ、三浦沖で５００ｍそし
て富山沖で２００ｍ以上の水深で取水可能である。
て、例えば、富士沖で５００ｍ、三浦沖で５００ｍそし
て富山沖で２００ｍ以上の水深で取水可能である。
【００２５】〔Ｂ〕熱効率の向上 従来のガスタービン発電機にあっては、定格出力選定の
際、夏季の吸気温度の上昇に伴う出力低下を補うべく、
所要出力に対して大幅な余裕をもたせて定格出力が設定
される。例えば、定格出力は所要出力の１２０〜１３０
％程度に設定される。このため、年間平均の実績出力
は、定格出力の７５〜８５％程度となる。
際、夏季の吸気温度の上昇に伴う出力低下を補うべく、
所要出力に対して大幅な余裕をもたせて定格出力が設定
される。例えば、定格出力は所要出力の１２０〜１３０
％程度に設定される。このため、年間平均の実績出力
は、定格出力の７５〜８５％程度となる。
【００２６】これに対し、本発明の場合は吸気温度が低
温で安定するため、ガスタービン発電機の定格出力選定
の際に、従来の場合とは異なり、比較的定格出力に近い
値を設定できる。例えば、定格出力を所要出力の１１０
％程度にする。このため定格出力付近（約９０％）で安
定した運転が可能となり、熱効率の高い状態を維持す
る。
温で安定するため、ガスタービン発電機の定格出力選定
の際に、従来の場合とは異なり、比較的定格出力に近い
値を設定できる。例えば、定格出力を所要出力の１１０
％程度にする。このため定格出力付近（約９０％）で安
定した運転が可能となり、熱効率の高い状態を維持す
る。
【００２７】
【発明の効果】本発明は以上のごとく、発電用ガスター
ビンに圧縮空気を供給する圧縮機の吸入口側に、深層冷
海水により吸入空気の冷却を行う空気冷却装置を設ける
こととしたので、吸入空気を年間を通して安定して大幅
に冷却することができ、出力の向上及び熱効率の向上を
図ることができる。その結果、必要なタービン発電機の
定格を落とすことができ、また、複数のタービン発電機
が必要な場合、台数を減らすことができる等の経済効果
を得る。
ビンに圧縮空気を供給する圧縮機の吸入口側に、深層冷
海水により吸入空気の冷却を行う空気冷却装置を設ける
こととしたので、吸入空気を年間を通して安定して大幅
に冷却することができ、出力の向上及び熱効率の向上を
図ることができる。その結果、必要なタービン発電機の
定格を落とすことができ、また、複数のタービン発電機
が必要な場合、台数を減らすことができる等の経済効果
を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例装置を示す概要構成図であ
る。
る。
【図２】図１装置による出力特性の向上を示す図であ
る。
る。
１ 空気圧縮機 ３ ガスタービン ３Ｃ 出力軸 ５ 空気冷却装置 ６ 発電装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾形 賢 神奈川県横浜市鶴見区弁天町３番地 エヌ ケーケー総合設計株式会社内 (72)発明者 安江 經和 神奈川県横浜市鶴見区弁天町３番地 エヌ ケーケー総合設計株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 空気圧縮機からの圧縮空気に燃料を混合
し、これを燃焼せしめることにより駆動されるガスター
ビンの出力軸に発電機を接続したガスタービン発電装置
において、上記空気圧縮機の空気吸入口側に空気冷却装
置を備え、該空気冷却装置は上記空気吸入口に吸入され
る空気が揚水された深層冷海水により冷却可能となって
いることを特徴とするガスタービン発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29238293A JPH07127481A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | ガスタービン発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29238293A JPH07127481A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | ガスタービン発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07127481A true JPH07127481A (ja) | 1995-05-16 |
Family
ID=17781072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29238293A Pending JPH07127481A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | ガスタービン発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07127481A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010004636A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 回転機の制御装置及び制御方法、並びに、制御装置を備えた回転機ユニット |
| KR101341766B1 (ko) * | 2012-05-07 | 2014-01-03 | 현대하이스코 주식회사 | 열교환기를 이용해 에어컴프레서장치 및 보일러장치의 에너지 효율을 향상시킨 유틸리티 설비 |
| JP2014122564A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Toshiba Corp | 洋上型発電プラント |
| KR20140087708A (ko) * | 2012-12-31 | 2014-07-09 | 대우조선해양 주식회사 | 가스복합발전플랜트의 출력 증대 시스템 |
-
1993
- 1993-10-29 JP JP29238293A patent/JPH07127481A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010004636A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 回転機の制御装置及び制御方法、並びに、制御装置を備えた回転機ユニット |
| KR101341766B1 (ko) * | 2012-05-07 | 2014-01-03 | 현대하이스코 주식회사 | 열교환기를 이용해 에어컴프레서장치 및 보일러장치의 에너지 효율을 향상시킨 유틸리티 설비 |
| JP2014122564A (ja) * | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Toshiba Corp | 洋上型発電プラント |
| KR20140087708A (ko) * | 2012-12-31 | 2014-07-09 | 대우조선해양 주식회사 | 가스복합발전플랜트의 출력 증대 시스템 |
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