JPH08151933A - ガスタービン吸気冷却装置 - Google Patents

ガスタービン吸気冷却装置

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JPH08151933A
JPH08151933A JP7204431A JP20443195A JPH08151933A JP H08151933 A JPH08151933 A JP H08151933A JP 7204431 A JP7204431 A JP 7204431A JP 20443195 A JP20443195 A JP 20443195A JP H08151933 A JPH08151933 A JP H08151933A
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gas turbine
heat transfer
lithium bromide
aqueous solution
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Katsuya Yamashita
勝也 山下
Hiromoto Shimaya
宏基 嶋屋
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト・省スペース化を図ったガスタービ
ン吸気冷却装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、流入口から管内に水を流下さ
せて流下水膜を形成し、その流下水膜において流下水を
蒸発させて流路に流れるガスタービン燃焼用空気を冷却
する伝熱管５と、伝熱管内で発生した水蒸気を臭化リチ
ウム水溶液を用いて吸収させる吸収器１０と伝熱管より
流入する水を貯水する貯水タンク８と、貯水タンク８に
貯水された水を前記伝熱管の流入口側に汲み上げる汲み
上げ手段９と、前記吸収器から供給される前記水溶液よ
り前記水溶液に含まれている前記水蒸気を取り出し、こ
の取り出された水蒸気を冷却水を通水した凝縮器により
復水して前記貯水タンクに供給するとともに、水蒸気が
取り出された後の濃縮された前記水溶液を前記吸収器に
供給する発生器１６とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン吸気
冷却装置に係わり、特に、コンバイドサイクル発電プラ
ントのガスタービン設備の出力増加に利用されるガスタ
ービン吸気冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】火力発電設備は、近年、シングルサイク
ル発電プラントの老朽更新を期に、熱効率を向上させた
コンバインドサイクル発電プラントへ移行しつつある。
このコンバインドサイクル発電プラントは、シングルサ
イクル発電プラントとは異なり、従来のボイラの代わり
にガスタービンを持っており、このガスタービン駆動に
よる発電機と、ガスタービンの排ガスを利用した排熱回
収ボイラからの蒸気による蒸気タービン駆動の発電機と
から発電を行なうもので、その効率はシングルサイクル
発電プラントに比べて１０％ほど向上するものである。
【０００３】このコンバインドサイクル発電プラントに
用いられるガスタービンは、圧縮した空気を燃料と燃焼
させることで、高温・高圧ガスを作り、そのガスでター
ビンを回転させ、動力を得るものである。
【０００４】このガスタービンの出力は、燃焼用空気の
温度と湿度により影響される。すなわち、ガスタービン
の出力は、吸入可能酸素量（空気量）に関係し、吸入空
気量が多いほど又、低温空気であるほど増大する。ま
た、空気中の水分が多いほど、高圧・高温ガス中の水蒸
気量が多く、この水蒸気の潜熱量は、排熱回収ボイラで
冷却された後も使用されずに外部に放出されるため、吸
入空気中の水分（湿度）も少ないほうが、コンバインド
サイクル発電の出力を上昇させることができる。
【０００５】よって、夏季と冬季ではその出力性能が異
なる。特に、夏季の昼間は電力需要がピークに達する時
であるから、このコンバイドサイクル発電の出力低下
は、深刻な問題である。
【０００６】また、フロンがオゾン層を破壊することか
らフロンフリーである吸収式冷凍機・ＨＰ（ヒートポン
プ）が、注目をあつめている。また、この吸収式冷凍機
は、駆動源に電気を使用せずに、蒸気や排ガスを利用で
きるため、夏季の電力負荷平準用機器としても有望であ
る。
【０００７】現在提案されているガスタービン吸気冷却
装置は、氷蓄熱を利用したもので、夜間の低電力需要の
間に、電気式冷凍機により冷熱を氷の形で蓄熱し、昼間
のピーク時にこの冷熱を取り出し、ガスタービンの吸気
を冷却するものである。
【０００８】つまり、夜間に海水等を冷却水として冷凍
機を運転し、氷蓄熱槽に氷を貯えておく。そして、昼間
のピーク時にこの氷を解氷して、冷水の型で空気冷却用
の熱交換器（空気冷却器）へ供給し、ガスタービンの吸
気を冷却するものである。尚、空気冷却器は吸気流路内
に設置してある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ガ
スタービン冷却装置の氷蓄熱槽における技術的問題は、
夜間から昼間のピーク時までの間に製氷し、昼間のピー
ク時の２〜４時間ほどで製造した冷熱を取り出すため
に、高速で氷を溶かすことの必要性と、吸気温度を下げ
ることを目的としているために空気冷却器からの戻り水
温度をあまり高くできないことの２点から、氷蓄熱槽と
空気冷却器間の冷水循環量は非常に多く、従来の空調用
の大型氷蓄熱システムと比較して４〜６倍程度となる。
【００１０】冷水の循環流量が多くなると、氷蓄熱槽内
での戻り水の滞留時間が短く、充分に氷を溶かしきらず
に循環されるために、冷水の取水温度が高くなり、ひい
ては槽内に氷があるにもかかわらず、所定の温度に吸気
を冷却できなくなってしまうという問題がある。
【００１１】また、上述のガスタービン吸気冷却装置で
は、氷蓄熱槽に貯える氷量の問題があり、氷量が少ない
と氷蓄熱槽自身が大型化してしまうという問題があっ
た。さらに、その他の主要大型構成機器にも冷凍機・空
気冷却器の二つがあり、コスト・スペースの面で実用化
が難しいという問題があった。
【００１２】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、ガスタービン燃焼用空気の圧力損失を低減する
ことができ、且つ低コスト・省スペース化を図ることが
できるガスタービン吸気冷却装置を提供することを目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】従って、まず、上記目的
を達成するために、請求項１の発明によれば、ガスター
ビンの燃焼用空気を供給する空気供給源とガスタービン
の間に配設され、二つに分岐されたガスタービンの燃焼
用空気を流す流路の内１つの流路と、前記流路途中であ
って前記流路に対して鉛直に配置され、流入口から内部
に水を流下させて流下水膜を形成し、その流下水膜にお
いて流下水を蒸発させて前記流路に流れるガスタービン
燃焼用空気を冷却する複数の伝熱管と、前記伝熱管の上
部に配置され、前記伝熱管内で発生した水蒸気を臭化リ
チウム水溶液を用いて吸収させる吸収器と、前記伝熱管
の流出口側に設けられ、前記伝熱管より流入する水を貯
水する貯水タンクと、前記貯水タンクに貯水された水を
前記伝熱管の流入口側に汲み上げる汲み上げ手段と、前
記吸収器から供給される前記臭化リチウム水溶液より前
記臭化リチウム水溶液に含まれている前記水蒸気を取り
出し、この取り出された水蒸気を冷却水を通水した凝縮
器により復水して前記貯水タンクに供給するとともに、
水蒸気が取り出された後の濃縮された前記臭化リチウム
水溶液を前記吸収器に供給する発生器とを備えたことを
特徴とする。
【００１４】また、請求項２の発明によれば、ガスター
ビンの燃焼用空気を供給する空気供給源とガスタービン
の間に配設され、二つに分岐されたガスタービンの燃焼
用空気を流す流路の内１つの流路と、前記流路途中であ
って、前記流路を流れるガスタービンの燃焼用空気の流
れ方向と略平行に互いに所定間隔を存して配置され、２
つの平板により内部に中空部が形成され、流入口から前
記中空部に水を流下させて流下水膜を形成し、その流下
水膜において流下水を蒸発させて前記流路に流れるガス
タービン燃焼用空気を冷却する複数の冷却板と、前記冷
却板の上部に配置され、前記冷却板内で発生した水蒸気
を臭化リチウム水溶液を用いて吸収させる吸収器と、前
記冷却板の流出口側に設けられ、前記冷却板より流入す
る水を貯水する貯水タンクと、前記貯水タンクに貯水さ
れた水を前記冷却板の流入口側に汲み上げる汲み上げ手
段と、前記吸収器から供給される前記臭化リチウム水溶
液より前記臭化リチウム水溶液に含まれている前記水蒸
気を取り出し、この取り出された水蒸気を冷却水を通水
した凝縮器により復水して前記貯水タンクに供給すると
ともに、水蒸気が取り出された後の濃縮された前記臭化
リチウム水溶液を前記吸収器に供給する発生器とを備え
たことを特徴とする。
【００１５】さらに、請求項３の発明によれば、請求項
１記載のガスタービン吸気冷却装置において、前記発生
器における前記臭化リチウム水溶液からの水蒸気の取り
出しは、タービンの排熱回収熱交換器から捨てる前の排
ガスを用いて行なうことを特徴とする。
【００１６】さらに、請求項４の発明によれば、請求項
１記載のガスタービン吸気冷却装置において、前記冷却
水として海水を用いることを特徴とする。さらに、請求
項５の発明によれば、請求項１記載のガスタービン吸気
冷却装置において、前記吸収器に供給される前記臭化リ
チウム水溶液を海水を用いて予冷することを特徴とす
る。
【００１７】さらに、請求項６の発明によれば、請求項
３記載のガスタービン吸気冷却装置において、前記排ガ
スの温度が低い場合、前記発生器内部に臭化リチウム水
溶液の循環ポンプを設置し、この循環ポンプにより伝熱
管の流出側の貯水タンクから流入口へ水を供給し、流下
液膜式蒸発を行なわせることを特徴とする。
【００１８】さらに、請求項７の発明によれば、請求項
１記載のガスタービン吸気冷却装置において、前記伝熱
管は、その断面積が上部流入口側から下部流出口側にか
けて順次小さくなるよう構成されていることを特徴とす
る。
【００１９】さらに、請求項８の発明によれば、請求項
２記載のガスタービン吸気冷却装置において、前記冷却
板の各平板間に一方の平板を流れる流下水を他方の平板
に流す樋型形状の梁を設けたことを特徴とする。
【００２０】さらに、請求項９の発明によれば、請求項
２記載のガスタービン吸気冷却装置において、前記平板
の水が流下する内壁は、多孔質面で形成されていること
を特徴とする。
【００２１】さらに、請求項１０の発明によれば、請求
項２記載のガスタービン吸気冷却装置において、前記平
板の外壁に水平方向の溝を形成するとともに、前記溝に
所定間隔を存して鉛直リブを設けたことを特徴とする。
【００２２】請求項１の発明によれば、伝熱管を用いて
流下水の蒸発を行なって、ガスタービン燃焼用空気を冷
却するので、ガスタービン燃焼用の吸気が空気冷却器を
通過する際の圧力損失を低減することができ、且つ全体
を小型化することができる。
【００２３】請求項２の発明によれば、冷却板により、
水を流下・蒸発させるので、低伝熱面積でガスタービン
の燃焼用空気を冷却することができる。請求項３の発明
によれば、臭化リチウム水溶液からの水蒸気の取り出し
は、タービンの排熱回収熱交換器から捨てる前の排ガス
を用いて行なうので、未利用のエネルギ−を有効に利用
することができる。
【００２４】請求項４の発明によれば、冷却水として海
水を利用することで未利用のエネルギーを有効に利用す
ることができる。請求項５の発明によれば、吸収器に供
給される臭化リチウム水溶液を海水を用いて予冷するの
で、臭化リチウム水溶液の吸収性能を高めることができ
る。
【００２５】請求項６の発明によれば、排ガスの温度が
低い場合、発生器内部に臭化リチウム水溶液の循環ポン
プを設置し、流下液膜状態で加熱するので、効率よく蒸
気を発生させることができる。
【００２６】請求項７の発明によれば、伝熱管の断面積
を流入口側から流出口側にかけて順次小さくなるよう構
成しているので、管内で発生した水蒸気が管内から抜け
易くなり、低圧力での水の蒸発をスムーズに行なうこと
ができる。
【００２７】請求項８の発明によれば、樋型形状の梁に
より、一方の平板を流れる流下水を他方の平板に流すの
で、冷却板の中空部内での蒸発性能を向上させることが
できる。
【００２８】請求項９の発明によれば、平板の内壁を多
孔質面で形成することにより、冷却板の蒸発熱伝達性能
を高めることができる。請求項１０の発明によれば、空
気中の水分が溝に沿って流れ、この溝を流れる水を鉛直
リブにより下向きに流下するので、空気中の水分がガス
タービン側へ水滴が流入するのを防止することができ
る。
【００２９】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞以下、図面を参照して、本発明の
第１の実施の形態に係るガスタービン吸気冷却装置につ
いて説明する。まず、初めに概要について説明する。
【００３０】夏季の昼間の電力負荷ピーク時の２〜３時
間に多量の吸気を冷却するのに、水の顕熱（１ｋｃａｌ
／ｋｇ）・氷の融解熱（８０ｋｃａｌ／ｋｇ）だけで
は、氷量（氷充填率：氷の水に対する重量割合）を多く
しても、３０％程度であり、戻り水の顕熱量（戻り温度
は１２℃）を含めて利用できたとしても、かなり大きな
氷蓄熱槽が必要である。
【００３１】これに対して、水の蒸発潜熱（５９７ｋｃ
ａｌ／ｋｇ）を利用できれば少ない水量で吸気を冷却す
ることが可能である。つまり、３０％の氷充填率を有す
る氷蓄熱槽と単位質量当たりの冷熱量で比較すると、５
９７／（０．３×８０＋１２）＝１６．５８で、十分に
少ない質量（水量）で吸気冷却に対応することができ
る。
【００３２】しかし、吸気温度を冷却するには、水の蒸
発温度が５℃程度あることから、水を高真空で蒸発させ
ることになる。従って、本実施の形態のガスタービン吸
気冷却装置は、大量の吸気を冷却し、その圧力損失を低
く抑えるために、鉛直伝熱管内に水を流下させながら蒸
発させる流下液膜蒸発方式を採用する。
【００３３】水を低い温度で蒸発させるには、大きな真
空ポンプを使用するか、または濃縮した臭化リチウム水
溶液を海水で冷却して水蒸気を吸収させるかである。電
力負荷のピーク時に電気を使用して真空ポンプを回すの
は、本末転倒であるし、その上、排熱回収熱交換器から
捨てる前の排ガスを利用して夜間に十分に臭化リチウム
水溶液を濃縮することが可能であるという利点から、本
発明のガスタービン吸気冷却装置では、濃縮した臭化リ
チウム水溶液を利用する。
【００３４】また、発生器の上部に設置した凝縮器（海
水利用）で復水させ、これを鉛直流下液膜蒸発用の伝熱
管群の下部に設けた貯水タンクに戻すようにする。図１
に、本発明の一実施の形態に係るガスタービン吸気冷却
装置の構成について示す。
【００３５】同図に示すように、ガスタービン１の吸気
側には、燃焼器２及び吸気圧縮機３が設けられている。
また、吸気圧縮機３の流入側には、ガスタービン１への
燃焼用空気を、流すための吸気流路４が設けられてお
り、この吸気流路４は２つの吸気流路４ａ，４ｂに分岐
している。
【００３６】吸気流路４ａ途上には、流路に対して鉛直
に空気冷却器５が配置されている。昼間の電力負荷ピー
ク時には、空気冷却器５を設置してある吸気流路４ａを
使用し、夜間のオフピーク時には吸気流路４ｂを使用す
る。
【００３７】この吸気流路４ａ，４ｂの選択は、吸気流
路４ａ，４ｂの合流部に設けられた流路切り換えダンパ
６によって行なわれる。また、吸気流路４ａ，４ｂの合
流部には、吸気中のゴミと水滴を捕獲するためのフィル
タ７を設置する。
【００３８】空気冷却器５は、吸気流路４ａに対して鉛
直配置した複数の伝熱管で構成され、この各伝熱管の流
入口から管内に水を流下させ、その流下水膜において水
を蒸発させて、流路４ａに流れるガスタービン燃焼用空
気を冷却するものである。
【００３９】伝熱管の流出口側には、伝熱管より流入す
る水を貯水するための貯水タンク８が設けられている。
貯水タンク８には、貯水タンク８に貯水された水を伝熱
管の流入口側に汲み上げるためのポンプ９が配管により
接続されている。
【００４０】空気冷却器５を構成する伝熱管の流入口側
には、吸収器１０が設けられている。吸収器１０の上部
には、濃縮臭化リチウム水溶液を散布するための散布器
１１が設けられている。
【００４１】散布器１１の下部には、管内に海水を通水
させる水平伝熱管１２が配置されており、この水平伝熱
管１２によって散布された濃縮臭化リチウム水溶液を冷
却して伝熱管１２からの水蒸気を吸収させている。
【００４２】水平伝熱管１２の下部には、水平伝熱管１
２に流下され、水蒸気を吸収した希釈臭化リチウム水溶
液を貯えるための希釈臭化リチウム水溶液タンク１３が
設けられている。
【００４３】希釈臭化リチウム水溶液タンク１３は、ポ
ンプ１４、弁１５を介して発生器１６に配管により接続
されている。一方、ガスタービン１の出力側には、蒸気
タービン１７、排熱回収熱交換器（ＨＲＧＳ）１８が接
続されている。排熱回収熱交換器１８には、ポンプ１９
を介して復水器２０が配管によって接続されている。さ
らに、復水器２０は、蒸気タービン１７にも接続されて
いる。
【００４４】排熱回収熱交換器１８には、発生器１６の
濃縮臭化リチウム水溶液中に配される水平伝熱管２２が
弁２１を介して接続されている。また、発生器１６の上
部には、管内に海水が通水される凝縮器２３が設けられ
ており、その下部には、凝縮器２３にて水蒸気から復水
された水を貯水する貯水部２４が設けられている。
【００４５】この貯水部２４は、ポンプ２５、弁２６を
介して配管により貯水タンク８に接続されている。さら
に、発生器１６は、ポンプ２７を介して配管により散布
器１１に接続されている。この配管途上には、水平伝熱
管１２の海水を用いた予冷器２８が設けられている。
【００４６】図２に、空気冷却器５の詳細を示す。図２
（ａ）は複数の伝熱管３１の上面図、図２（ｂ）は伝熱
管３１の上部に取り付けられる水分配器３６の外観構成
を示す図、図２（ｃ）は伝熱管３１の断面図を示す図で
ある。
【００４７】同図に示すように、吸気流路４ａに鉛直配
置した伝熱管３１は、上部が末広形状になっている。具
体的には、伝熱管３１の断面積は、流入口側から流出口
側にかけて順次小さくなるように構成されている。この
鉛直伝熱管３１に水３２を供給する方法は、浅い液溜め
（水溜め）３３を構成するよう末広鉛直伝熱管３１を吸
気流路の上部壁より上に突出させ、突出した部分からあ
ふれた水３２だけを、管内に流下させることにより行な
う。
【００４８】また、鉛直伝熱管３１は、上部に水分配器
固定用ステー３４を有し、外側に螺旋状突起３５を有す
る円筒状の水分配器３６を、末広鉛直伝熱管３１の最上
部に設置することにより、均一な流下液膜（水膜）が形
成できる構成となっている。
【００４９】図３に、発生器１６の詳細を示す。図３
（ａ）に示すように、排熱回収熱交換器１８からの排ガ
ス温度が１２０℃以上と高い場合は、蒸気発生用の伝熱
管４１を臭化リチウム水溶液の液位より低いところに設
置し、排ガス４２からの加熱により、気泡（蒸気）ポン
プを構成する方式により、蒸気４３を発生させる。
【００５０】排ガス４２の温度が低い場合には、図３
（ｂ）に示すように、臭化リチウム水溶液の液位より高
い位置に、蒸気発生用伝熱管４１を設置し、臭化リチウ
ム水溶液循環ポンプ４４で汲み上げ、伝熱管４１の管内
に流下液膜を形成させ、比較的低い温度差で、蒸気４３
を発生させる構成となっている。
【００５１】以下、本発明の第１の実施の形態に係るガ
スタービン吸気冷却装置の動作について説明する。ま
ず、貯水タンク８に貯水されている水をポンプ９で汲み
上げて、伝熱管の流入口側に汲み上げる。
【００５２】汲み上げられた水は、伝熱管の流入口より
流下し、流下水膜を形成し、その流下水膜において流下
水を蒸発させて、流路に流れるガスタービン燃焼用空気
を冷却する。
【００５３】伝熱管において発生した蒸気は、散布器１
１により散布され管内に海水を通水させた水平伝熱管１
２を介して冷却された臭化リチウム水溶液によって吸収
される。
【００５４】水蒸気を吸収した臭化リチウム水溶液は、
希釈臭化リチウム水溶液タンク１３に貯蔵される。希釈
臭化リチウム水溶液タンク１３に貯蔵された臭化リチウ
ム水溶液は、ポンプ１４によって発生器１６に供給され
る。
【００５５】発生器１６に供給された臭化リチウム水溶
液に含まれている水蒸気は、夜間のオフピーク時に、ガ
スタービン１から発生する排ガスを用いて蒸発させられ
る。蒸発した水蒸気は、海水を通水した凝縮器２３によ
り水に復水され、この復水された水は、貯水部２４に貯
水される。
【００５６】貯水部２４に貯水された水は、ポンプ２５
（または、ヘッド（圧力差））によって貯水タンク８に
供給される。一方、濃縮された臭化リチウム水溶液は、
予冷器２８を介して冷却された後にポンプ２７によっ
て、昼間のピーク時に、散布器１１に供給された後に散
布される。
【００５７】従って、本実施の形態のガスタービン吸気
冷却装置によれば、臭化リチウム水溶液・水ポンプの動
力だけで、ガスタービンの吸気を冷却し、夏季の昼間の
電力負荷ピーク時に、コンバンドサイクル発電プラント
の出力を向上させることができる。
【００５８】また、ガスタービンの吸気流路において、
鉛直伝熱管群の管内流下液膜蒸発で高真空に水を安定蒸
発させ、水の蒸発という高い冷却能力で吸気冷却するこ
とで、吸気流路内に設置する空気冷却器をコンパクト化
することができる。
【００５９】さらに、水蒸気を発生させる駆動源とし
て、濃縮臭化リチウム水溶液を海水により冷却し、排熱
回収熱交換器からの排ガスを夜間に利用して、臭化リチ
ウム水溶液を濃縮するので、未利用エネルギーを有効利
用することができる。
【００６０】さらに、吸気を冷却する流下液膜蒸発は、
冷水を伝熱管内に通水する場合より、熱伝導率が高く且
つ蒸発温度に応じて一定の冷却壁面温度に維持すること
ができるので、空気冷却気自身を小型化することがで
き、ひいては、吸気が空気冷却する際の圧力損失を低減
することができるという効果がある。
【００６１】さらに、海水を濃縮臭化リチウム水溶液の
予冷に用い、排ガスの加熱源の温度に応じ、発生器での
蒸発方式を流下液膜方式を用いることにより、効率よく
熱交換・物質交換を行うことができる。
【００６２】さらに、吸気流路に設けた鉛直管群は上向
き末広管にすることで、水蒸気の発生を鉛直上向き方向
にスムーズに行わせることができる。さらに、排熱熱交
換器１８からの排ガスの温度が低い場合には、発生器１
６内部に臭化リチウム循環ポンプで、排ガスを通した伝
熱管外で流下液膜状態にすることで、効率よく蒸気を発
生させることができる。 ＜第２の実施の形態＞次に、本発明の第２の実施の形態
に係るガスタービン吸気冷却装置について説明する。
【００６３】本実施の形態のガスタービン吸気冷却装置
と、上述の第１の実施の形態に係るガスタービン吸気冷
却装置と異なる点は、吸気流路４ａ途上に配置される空
気冷却器の構造にある。
【００６４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る
ガスタービン吸気冷却装置の空気冷却器の構成を示す斜
視図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付
して説明する。
【００６５】すなわち、本実施の形態の空気冷却器の特
徴は、吸気流路４ａを構成する吸気ダクト内に所定間隔
を存して、鉛直冷却板５１をそれぞれ垂直に配設するこ
とにある。
【００６６】また、上述の第１の実施の形態において述
べたように、鉛直冷却板５１より流入する水を貯水する
ための貯水タンク８が設けられており、この貯水タンク
８には、貯水された水を鉛直冷却板５１の流入口側に汲
み上げるためのポンプ９が接続されている。
【００６７】さらに、鉛直冷却板５１の上部には、海水
を水平伝熱管１２内を通水させることにより、散布器１
１から散布された濃縮臭化リチウム水溶液を冷却して、
鉛直冷却板５１からの水蒸気を吸収させる吸収器１０が
設けられている。
【００６８】図５は鉛直冷却板５１の垂直断面図であ
り、図６は鉛直冷却板５１の水平断面図である。図５及
び図６に示すように、鉛直冷却板５１は、２枚の平板５
１ａ，５１ｂの間に、この板面に対して１０度以上傾け
た複数の斜め樋型梁５２を挟み込むことにより構成され
ている。この斜め樋型梁５２は、図７に示すように、平
板との接続部が末広がり形状となっている。
【００６９】また、水５３が流下する鉛直冷却板５１の
内部は、高真空状態に保たれており、その内壁には、図
５に示すように、銅溶射により多孔質面５４が形成され
ている。
【００７０】さらに、鉛直冷却板５１の表面には、図８
に示すように、水平方向に溝５５が形成されるととも
に、所定間隔を存して垂直方向に鉛直リブ５６が固定さ
れている。
【００７１】さらに、鉛直冷却板５１は、吸気ダクトか
ら突き出でるような形で固定されており、その上部に
は、内壁に水５３を流下させるための切欠部５７が設け
られ、フロート式の水位調節器により水５３の流下量が
一定となるような構成となっている。
【００７２】次に、上述の如く構成した本実施の形態に
係るガスタービン吸気冷却装置の動作について説明す
る。まず、貯水タンク８に貯水されている水をポンプ９
で汲み上げて、鉛直冷却板５１の流入口側に汲み上げ
る。
【００７３】汲み上げられた水は、鉛直冷却板５１の流
入口より流下し、高真空状態に保たれた鉛直冷却板５１
内部において流下水膜を形成する。そして、この流下水
膜によって、流下水を蒸発させて、流路に流れるガスタ
ービン燃焼用空気を冷却する。また、鉛直冷却板５１内
を流化する水５３は、樋型梁５２を介して相対する平板
５１ａ，５１ｂの内壁上を交互に出入りしながら流下す
る。
【００７４】鉛直冷却板５１において発生した蒸気は、
散布器１１により散布され管内に海水を通水させた水平
伝熱管１２を介して冷却された臭化リチウム水溶液によ
って吸収される。
【００７５】水蒸気を吸収した臭化リチウム水溶液は、
希釈臭化リチウム水溶液タンク１３に貯蔵される。希釈
臭化リチウム水溶液タンク１３に貯蔵された臭化リチウ
ム水溶液は、ポンプ１４によって発生器１６に供給され
る。
【００７６】発生器１６に供給された臭化リチウム水溶
液に含まれている水蒸気は、夜間のオフピーク時に、ガ
スタービン１から発生する排ガスを用いて蒸発させられ
る。蒸発した水蒸気は、海水を通水した凝縮器２３によ
り水に復水され、この復水された水は、貯水部２４に貯
水される。
【００７７】貯水部２４に貯水された水は、ポンプ２５
（または、ヘッド（圧力差））によって貯水タンク８に
供給される。一方、濃縮された臭化リチウム水溶液は、
予冷器２８を介して冷却された後にポンプ２７によっ
て、昼間のピーク時に、散布器１１に供給された後に散
布される。
【００７８】従って、本実施の形態のガスタービン吸気
冷却装置によれば、高真空状態の鉛直冷却板５１内に水
を流下・蒸発させるので、定伝熱面積且つ低圧力損失で
ガスタービンの吸気を冷却することができる。
【００７９】また、鉛直冷却板５１を２枚の平板５１
ａ，５１ｂ間に、その平面に対して１０度以上傾けた樋
型梁５２を複数挟み込むことにより構成し、この樋型梁
５２と各平板５１ａ，５１ｂとの接続部を末広がり形状
としているので、鉛直冷却板５１内を流下する水５３
は、相対する平板５１ａ，５１ｂの内壁上を交互に出入
りしながら流下することが可能となる。これにより、鉛
直冷却板５１の内壁に形成される流下液膜に擾乱を与
え、蒸発性能を向上させることができる。
【００８０】さらに、水５３が流下する平板５１ａ，５
１ｂの内壁には、銅溶射により多孔質面５４を形成して
いることから、蒸発熱伝達特性を向上させることができ
る。さらに、ガスタービン燃焼用空気が冷却されること
により、鉛直冷却板５１の表面に発生する空気中に含有
される水分を溝５５に沿って水平方向に流すとともに、
鉛直リブ５６によって貯水タンク８の方向に流すことが
でき、その結果、ガスタービン側へ水滴が流入するのを
防止することができる。
【００８１】
【発明の効果】以上詳記したように本発明のガスタービ
ン吸気冷却装置によれば、ガスタービン燃焼用空気の圧
力損失を低減することができ、且つ低コスト・省スペー
ス化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン
吸気冷却装置の構成を示す図。
【図２】同第１の実施の形態におけるガスタービン吸気
冷却装置の空気冷却器の詳細を示す図。
【図３】同第１の実施の形態におけるガスタービン吸気
冷却装置の発生器の詳細を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るガスタービン
吸気冷却装置の空気冷却器の構成を示す斜視図。
【図５】同第２の実施の形態におけるガスタービン吸気
冷却装置の鉛直冷却板の垂直断面図。
【図６】同第２の実施の形態におけるガスタービン吸気
冷却装置の
【図７】同第２の実施の形態におけるガスタービン吸気
冷却装置の樋型梁の構造を示す図。
【図８】同第２の実施の形態におけるガスタービン吸気
冷却装置の鉛直冷却板上部の構成を示す図。
【符号の説明】
１…ガスタービン、２…燃焼器、３…吸気圧縮機、４、
４ａ、４ｂ…吸気流路、５…空気冷却器、６…ダンパ、
７…フィルタ、８…貯水タンク、９…ポンプ、１０…吸
収器、１１…散布器、１２…水平伝熱管、１３…希釈臭
化リチウム水溶液タンク、１４…ポンプ、１５…弁、１
６…発生器、１７…蒸気タービン、１８…排熱回収熱交
換器（ＨＲＧＳ）、１９…ポンプ、２０…復水器、２１
…弁、２２…水平伝熱管、２３…凝縮器、２４…貯水
部、２５…ポンプ、２６…弁、２７…ポンプ、２８…予
冷器、３１…伝熱管、３２…水、３３…液溜め（水溜
め）、３４…水分配器固定用ステー、３５…螺旋状突
起、３６…水分配器、４１…伝熱管、４２…排ガス、４
３…蒸気、４４…ポンプ、５１…鉛直冷却板、５２…樋
型梁、５３…水、５４…多孔質面、５５…水平溝、５６
…鉛直リブ、５７…切欠部。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンの燃焼用空気を供給する空
    気供給源とガスタービンの間に配設され、二つに分岐さ
    れたガスタービンの燃焼用空気を流す流路の内１つの流
    路と、 前記流路途中であって前記流路に対して鉛直に配置さ
    れ、流入口から内部に水を流下させて流下水膜を形成
    し、その流下水膜において流下水を蒸発させて前記流路
    に流れるガスタービン燃焼用空気を冷却する複数の伝熱
    管と、 前記伝熱管の上部に配置され、前記伝熱管内で発生した
    水蒸気を臭化リチウム水溶液を用いて吸収させる吸収器
    と、 前記伝熱管の流出口側に設けられ、前記伝熱管より流入
    する水を貯水する貯水タンクと、 前記貯水タンクに貯水された水を前記伝熱管の流入口側
    に汲み上げる汲み上げ手段と、 前記吸収器から供給される前記臭化リチウム水溶液より
    前記臭化リチウム水溶液に含まれている前記水蒸気を取
    り出し、この取り出された水蒸気を冷却水を通水した凝
    縮器により復水して前記貯水タンクに供給するととも
    に、水蒸気が取り出された後の濃縮された前記臭化リチ
    ウム水溶液を前記吸収器に供給する発生器とを備えたこ
    とを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
  2. 【請求項２】 ガスタービンの燃焼用空気を供給する空
    気供給源とガスタービンの間に配設され、二つに分岐さ
    れたガスタービンの燃焼用空気を流す流路の内１つの流
    路と、 前記流路途中であって、前記流路を流れるガスタービン
    の燃焼用空気の流れ方向と略平行に互いに所定間隔を存
    して配置され、２つの平板により内部に中空部が形成さ
    れ、流入口から前記中空部に水を流下させて流下水膜を
    形成し、その流下水膜において流下水を蒸発させて前記
    流路に流れるガスタービン燃焼用空気を冷却する複数の
    冷却板と、 前記冷却板の上部に配置され、前記冷却板内で発生した
    水蒸気を臭化リチウム水溶液を用いて吸収させる吸収器
    と、 前記冷却板の流出口側に設けられ、前記冷却板より流入
    する水を貯水する貯水タンクと、 前記貯水タンクに貯水された水を前記冷却板の流入口側
    に汲み上げる汲み上げ手段と、 前記吸収器から供給される前記臭化リチウム水溶液より
    前記臭化リチウム水溶液に含まれている前記水蒸気を取
    り出し、この取り出された水蒸気を冷却水を通水した凝
    縮器により復水して前記貯水タンクに供給するととも
    に、水蒸気が取り出された後の濃縮された前記臭化リチ
    ウム水溶液を前記吸収器に供給する発生器とを備えたこ
    とを特徴とするガスタービン吸気冷却装置。
  3. 【請求項３】 前記発生器における前記臭化リチウム水
    溶液からの水蒸気の取り出しは、タービンの排熱回収熱
    交換器から捨てる前の排ガスを用いて行なうことを特徴
    とする請求項１又は請求項２記載のガスタービン吸気冷
    却装置。
  4. 【請求項４】 前記冷却水として海水を用いることを特
    徴とする請求項１又は請求項２記載のガスタービン吸気
    冷却装置。
  5. 【請求項５】 前記吸収器に供給される前記臭化リチウ
    ム水溶液を海水を用いて予冷することを特徴とする請求
    項１又は請求項２記載のガスタービン吸気冷却装置。
  6. 【請求項６】 前記排ガスの温度が低い場合、前記発生
    器内部に臭化リチウム水溶液の循環ポンプを設置し、こ
    の循環ポンプにより伝熱管の流出側の貯水タンクから流
    入口へ水を供給し、流下液膜式蒸発を行なわせることを
    特徴とする請求項３記載のガスタービン吸気冷却装置。
  7. 【請求項７】 前記伝熱管は、その断面積が上部流入口
    側から下部流出口側にかけて順次小さくなるよう構成さ
    れていることを特徴とする請求項１記載のガスタービン
    吸気冷却装置。
  8. 【請求項８】 前記冷却板の各平板間に一方の平板を流
    れる流下水を他方の平板に流す樋型形状の梁を設けたこ
    とを特徴とする請求項２記載のガスタービン吸気冷却装
    置。
  9. 【請求項９】 前記平板の水が流下する内壁は、多孔質
    面で形成されていることを特徴とする請求項２記載のガ
    スタービン吸気冷却装置。
  10. 【請求項１０】 前記平板の外壁に水平方向の溝を形成
    するとともに、前記溝に所定間隔を存して鉛直リブを設
    けたことを特徴とする請求項２記載のガスタービン吸気
    冷却装置。
JP7204431A 1994-09-28 1995-08-10 ガスタービン吸気冷却装置 Pending JPH08151933A (ja)

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US08/535,891 US5655373A (en) 1994-09-28 1995-09-28 Gas turbine intake air cooling apparatus
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