JPH11148372A - ガスタービン - Google Patents
ガスタービンInfo
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- JPH11148372A JPH11148372A JP31482497A JP31482497A JPH11148372A JP H11148372 A JPH11148372 A JP H11148372A JP 31482497 A JP31482497 A JP 31482497A JP 31482497 A JP31482497 A JP 31482497A JP H11148372 A JPH11148372 A JP H11148372A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の高湿分ガスタービンシステムにおいて
は、起動や負荷変化など過渡特性時の課題について留意
されていなかった。 【解決手段】増湿系統の液相水温度，供給・排出する液
相水量を任意に変化させうるようにする。また圧縮機吐
出空気が増湿塔をバイパスする流路を設ける。また各熱
交換器における交換熱量を任意に変化させうるようにす
る。
は、起動や負荷変化など過渡特性時の課題について留意
されていなかった。 【解決手段】増湿系統の液相水温度，供給・排出する液
相水量を任意に変化させうるようにする。また圧縮機吐
出空気が増湿塔をバイパスする流路を設ける。また各熱
交換器における交換熱量を任意に変化させうるようにす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気／蒸気混合物
によってガスタービン排ガスの熱回収および圧縮機中間
冷却または後置冷却を行うガスタービンに関する。
によってガスタービン排ガスの熱回収および圧縮機中間
冷却または後置冷却を行うガスタービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】加熱された液相水と空気とを増湿塔内部
で接触させ、空気／水蒸気の混合物と冷却された液相水
を得て、前者を排ガスからの熱回収に、後者を圧縮機中
間冷却に用いるガスタービンシステムについて、特公平
1−19053号公報，平1−31012号公報に記載がある。しか
し、いずれも定格運転時の静的特性に関する記述であ
り、起動や負荷変化など過渡特性時の課題は考慮されて
いなかった。
で接触させ、空気／水蒸気の混合物と冷却された液相水
を得て、前者を排ガスからの熱回収に、後者を圧縮機中
間冷却に用いるガスタービンシステムについて、特公平
1−19053号公報，平1−31012号公報に記載がある。しか
し、いずれも定格運転時の静的特性に関する記述であ
り、起動や負荷変化など過渡特性時の課題は考慮されて
いなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】実際に高湿分ガスター
ビンシステムを運用する場合には、起動から停止までの
操作を行う間に、システムを構成する各機器を、システ
ムの効率ができるだけ高くなるように運転することが望
ましい。
ビンシステムを運用する場合には、起動から停止までの
操作を行う間に、システムを構成する各機器を、システ
ムの効率ができるだけ高くなるように運転することが望
ましい。
【０００４】高湿分ガスタービンシステムが有する増湿
系統は、気体よりも熱容量が大きく応答特性の悪い液相
の水を使用するために、起動時間が長くなる、負荷変化
時に安定するまで時間を要するといった問題点がある。
また高湿分ガスタービンシステムでは高湿分空気を燃焼
の酸化剤とするが、その湿分含有率が不適当な場合は燃
焼器着火性能の不良や燃焼不安定といった事態が発生す
る。
系統は、気体よりも熱容量が大きく応答特性の悪い液相
の水を使用するために、起動時間が長くなる、負荷変化
時に安定するまで時間を要するといった問題点がある。
また高湿分ガスタービンシステムでは高湿分空気を燃焼
の酸化剤とするが、その湿分含有率が不適当な場合は燃
焼器着火性能の不良や燃焼不安定といった事態が発生す
る。
【０００５】本発明の目的は、増湿系統の工夫により、
効率が高く運用性に優れた高湿分ガスタービンシステム
を提供しようとするものである。
効率が高く運用性に優れた高湿分ガスタービンシステム
を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、増湿塔をバイパスする流路を設け、該流路の流量
をガスタービン運転状態に応じて変化させる。
めに、増湿塔をバイパスする流路を設け、該流路の流量
をガスタービン運転状態に応じて変化させる。
【０００７】また増湿系統の液相水の温度，増湿塔の供
給・排出水量をガスタービンの運転状態に応じて任意に
変化させるための冷水供給系統，ヒータを設ける。
給・排出水量をガスタービンの運転状態に応じて任意に
変化させるための冷水供給系統，ヒータを設ける。
【０００８】また圧縮機中間冷却または後置冷却を行う
熱交換器と、ガスタービン排ガス熱回収を行う熱交換器
を、それぞれバイパスする流路を設け、該流路の流量を
ガスタービン運転状態に応じて変化させる。
熱交換器と、ガスタービン排ガス熱回収を行う熱交換器
を、それぞれバイパスする流路を設け、該流路の流量を
ガスタービン運転状態に応じて変化させる。
【０００９】また圧縮機中間冷却または後置冷却を行う
熱交換器と、ガスタービン排ガス熱回収を行う熱交換器
を、それぞれ伝熱面積を任意に変えうる構造とする。
熱交換器と、ガスタービン排ガス熱回収を行う熱交換器
を、それぞれ伝熱面積を任意に変えうる構造とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明の具体
的な実施例について説明する。
的な実施例について説明する。
【００１１】図１は本発明の第一の実施例であるガスタ
ービンシステムを示す系統図である。図１に示すガスタ
ービンシステムでは、空気３は圧縮機２で圧縮された
後、後置冷却器５を経て増湿塔７に入る。増湿塔７で
は、空気６が、高温水２０，２３と向流接触して昇温増
湿され、高湿分空気８となる。高湿分空気８は再生器１
３で加熱され、燃焼器１０で燃料３５と反応し高温ガス
となってタービン１１を駆動する。タービン１１を駆動
したガス１２は再生器１３と給水加熱器１５で熱交換を
行い、大気へ放出される。
ービンシステムを示す系統図である。図１に示すガスタ
ービンシステムでは、空気３は圧縮機２で圧縮された
後、後置冷却器５を経て増湿塔７に入る。増湿塔７で
は、空気６が、高温水２０，２３と向流接触して昇温増
湿され、高湿分空気８となる。高湿分空気８は再生器１
３で加熱され、燃焼器１０で燃料３５と反応し高温ガス
となってタービン１１を駆動する。タービン１１を駆動
したガス１２は再生器１３と給水加熱器１５で熱交換を
行い、大気へ放出される。
【００１２】一方、空気６を加熱増湿した高温水２０，
２３は、空気６と接触する際にその一部が蒸発気化し、
気化熱を奪われることにより低温の液相水１６となって
増湿塔７の下部へ滞留する。液相水１６の一部はポンプ
１８によって昇圧し、後置冷却器５で熱交換し高温水２
０として増湿塔内部へ噴霧する。他の液相水１６はポン
プ２２で昇圧し、給水加熱器１５で熱交換し高温水２３
として増湿塔内部へ噴霧する。増湿塔７の内部で高温水
２０，２３から空気へ移行した量に相当する水分は低温
補給水２４をポンプ２５で昇圧し補給する。
２３は、空気６と接触する際にその一部が蒸発気化し、
気化熱を奪われることにより低温の液相水１６となって
増湿塔７の下部へ滞留する。液相水１６の一部はポンプ
１８によって昇圧し、後置冷却器５で熱交換し高温水２
０として増湿塔内部へ噴霧する。他の液相水１６はポン
プ２２で昇圧し、給水加熱器１５で熱交換し高温水２３
として増湿塔内部へ噴霧する。増湿塔７の内部で高温水
２０，２３から空気へ移行した量に相当する水分は低温
補給水２４をポンプ２５で昇圧し補給する。
【００１３】本ガスタービンシステムにおいては、各負
荷状態において効率が最大となる各機器の温度の組み合
わせをあらかじめ算出し、それに合致するように増湿系
統の運転制御を行えば、常に最高効率が得られる。
荷状態において効率が最大となる各機器の温度の組み合
わせをあらかじめ算出し、それに合致するように増湿系
統の運転制御を行えば、常に最高効率が得られる。
【００１４】増湿系統の運転は次のようにして行う。ガ
スタービン起動前には水位計３１の計測値を監視しなが
らポンプ２５を運転し、増湿塔７の内部に一定量の水を
貯めておく。この水量はポンプ１８，ポンプ２２が運転
を開始したときに水が循環するのに十分な量である。
スタービン起動前には水位計３１の計測値を監視しなが
らポンプ２５を運転し、増湿塔７の内部に一定量の水を
貯めておく。この水量はポンプ１８，ポンプ２２が運転
を開始したときに水が循環するのに十分な量である。
【００１５】ガスタービン起動と同時に増湿系統を予熱
するためにポンプ１８の運転を開始する。このとき、ポ
ンプ１８は温度計２６，２９の指示値を参照して、Ｔ１
とＴ３が適切な温度差になるように運転し、空気４から
の回収熱量をなるべく多くする。
するためにポンプ１８の運転を開始する。このとき、ポ
ンプ１８は温度計２６，２９の指示値を参照して、Ｔ１
とＴ３が適切な温度差になるように運転し、空気４から
の回収熱量をなるべく多くする。
【００１６】燃料投入後、燃焼器着火が確認されたらポ
ンプ２２の運転を開始する。ポンプ２２はポンプ１８と
同様に温度計２８，３０の指示値を参照し、排ガス１４
からの回収熱量を多くするように運転する。
ンプ２２の運転を開始する。ポンプ２２はポンプ１８と
同様に温度計２８，３０の指示値を参照し、排ガス１４
からの回収熱量を多くするように運転する。
【００１７】始動機を切り離し、自立運転に入ってから
は、液相水１６の温度を低温補給水２４の注水とヒータ
３２によって変化させ、各負荷状態に応じシステム効率
が最大となるように調節を行う。同様にポンプ１８，２
２の運転速度も、各温度計の指示値を参照しシステム効
率が最大となるように調節する。ポンプ１８及びポンプ
２２の運転は、制御器（図示しない）により制御され
る。ポンプ２５は、水位計３１の指示値を参照し空気８
へ移行する水分相当量を補給するように運転すれば、増
湿塔のオーバーフローや水量不足といった事態を避ける
ことができる。
は、液相水１６の温度を低温補給水２４の注水とヒータ
３２によって変化させ、各負荷状態に応じシステム効率
が最大となるように調節を行う。同様にポンプ１８，２
２の運転速度も、各温度計の指示値を参照しシステム効
率が最大となるように調節する。ポンプ１８及びポンプ
２２の運転は、制御器（図示しない）により制御され
る。ポンプ２５は、水位計３１の指示値を参照し空気８
へ移行する水分相当量を補給するように運転すれば、増
湿塔のオーバーフローや水量不足といった事態を避ける
ことができる。
【００１８】ガスタービンを停止するときには、弁３３
を開、弁３４を閉としてポンプ２５を運転する。これは
空気８の温度をできるだけ下げて、ガスタービンを停止
しやすくするためである。
を開、弁３４を閉としてポンプ２５を運転する。これは
空気８の温度をできるだけ下げて、ガスタービンを停止
しやすくするためである。
【００１９】図２は本発明の第二の実施例であるガスタ
ービンシステムを示す系統図である。図２の実施例が図
１の実施例と異なる点のみを取り上げ、その特徴につい
て説明する。
ービンシステムを示す系統図である。図２の実施例が図
１の実施例と異なる点のみを取り上げ、その特徴につい
て説明する。
【００２０】図２の実施例は、圧縮機吐出空気４の一部
を、増湿系統を経由せず燃焼器１０へ供給するための系
統を設け、かつその系統を流れる空気流量を弁３６，３
７によって任意に変化させうるようにした点に特徴があ
る。すなわち、燃焼器の着火性向上や、燃焼安定性向上
のために高湿分空気８の温度を高くしたい、あるいは含
まれる湿分を低下させたい場合には、弁３６，３７の操
作によって後置冷却器５および増湿塔７を通過する空気
流量を減少させることができる。従ってシステムの運用
性を向上させることができる。
を、増湿系統を経由せず燃焼器１０へ供給するための系
統を設け、かつその系統を流れる空気流量を弁３６，３
７によって任意に変化させうるようにした点に特徴があ
る。すなわち、燃焼器の着火性向上や、燃焼安定性向上
のために高湿分空気８の温度を高くしたい、あるいは含
まれる湿分を低下させたい場合には、弁３６，３７の操
作によって後置冷却器５および増湿塔７を通過する空気
流量を減少させることができる。従ってシステムの運用
性を向上させることができる。
【００２１】図３は本発明の第三の実施例である。図３
の実施例が図１の実施例と異なる点のみを取り上げ、そ
の特徴について説明する。
の実施例が図１の実施例と異なる点のみを取り上げ、そ
の特徴について説明する。
【００２２】図３の実施例は、後置冷却器５および給水
加熱器１５をバイパスする流路を設け、かつバイパス流
量を弁３８，３９，４０，４１によって変化させうるよ
うにした点に特徴がある。すなわち後置冷却器５および
給水加熱器１５における交換熱量をガスタービン運転状
態にあわせて変えて、増湿系統の各温度を変化させ、効
率が最大となるようにすることができる。従ってシステ
ムの効率を向上させることができる。
加熱器１５をバイパスする流路を設け、かつバイパス流
量を弁３８，３９，４０，４１によって変化させうるよ
うにした点に特徴がある。すなわち後置冷却器５および
給水加熱器１５における交換熱量をガスタービン運転状
態にあわせて変えて、増湿系統の各温度を変化させ、効
率が最大となるようにすることができる。従ってシステ
ムの効率を向上させることができる。
【００２３】図４は本発明の第四の実施例である。図４
の実施例が図１の実施例と異なる点のみを取り上げ、そ
の特徴について説明する。
の実施例が図１の実施例と異なる点のみを取り上げ、そ
の特徴について説明する。
【００２４】図４は、図１のガスタービンシステムにお
ける後置冷却器５または給水加熱器１５を、伝熱面積を
変化させうるような構造とした構造例を示している。図
４において、４３は被加熱流体（図１における液相水１
９または２１）であり、伝熱管４４，４５，４６，４
７，４８，４９，５０を通過して加熱流体４２（図１に
おける空気４または排ガス１４）によって加熱される。
ける後置冷却器５または給水加熱器１５を、伝熱面積を
変化させうるような構造とした構造例を示している。図
４において、４３は被加熱流体（図１における液相水１
９または２１）であり、伝熱管４４，４５，４６，４
７，４８，４９，５０を通過して加熱流体４２（図１に
おける空気４または排ガス１４）によって加熱される。
【００２５】伝熱面積を最小とするときは弁５１を開、
弁５２を閉とし、最大とするときは弁５１，５３，５５
を閉、弁５２，５４，５６を開とすればよく、その中間
の状態をとることもできる。すなわち後置冷却器５およ
び給水加熱器１５における交換熱量を、通過流量を一定
としながらガスタービン運転状態にあわせて変えて、増
湿系統の各温度を変化させ、効率が最大となるようにす
ることができる。従ってシステムの効率を向上させるこ
とができる。
弁５２を閉とし、最大とするときは弁５１，５３，５５
を閉、弁５２，５４，５６を開とすればよく、その中間
の状態をとることもできる。すなわち後置冷却器５およ
び給水加熱器１５における交換熱量を、通過流量を一定
としながらガスタービン運転状態にあわせて変えて、増
湿系統の各温度を変化させ、効率が最大となるようにす
ることができる。従ってシステムの効率を向上させるこ
とができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、全負荷領域において高
効率で運用性に優れた高湿分ガスタービンシステムを提
供することができる。
効率で運用性に優れた高湿分ガスタービンシステムを提
供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例であるガスタービンシス
テムの系統図。
テムの系統図。
【図２】本発明の第２の実施例であるガスタービンシス
テムの系統図。
テムの系統図。
【図３】本発明の第３の実施例であるガスタービンシス
テムの系統図。
テムの系統図。
【図４】図１に使用した後置冷却器の構成図。
１…負荷、２…圧縮機、３，４…空気、５…後置冷却
器、６…管、７…増湿塔、８，９…高湿分空気、１０…
燃焼器、１１…タービン、１２，１４…ガス、１３…再
生器、１５…給水加熱器、１６，１７，１９，２１…液
相水、１８，２２，２５…ポンプ、２０，２３…高温
水、２４…低温補給水、２６，２７，２８，２９，３０
…温度計、３１…水位計、３２…ヒータ、３３，３４，
３６，３７，３８，３９，４０，４１，５１，５２，５
３，５４，５５…弁、３５…燃料、４２，５６…加熱流
体、４３…被加熱流体、４４，４５，４６，４７，４
８，４９，５０…伝熱管。
器、６…管、７…増湿塔、８，９…高湿分空気、１０…
燃焼器、１１…タービン、１２，１４…ガス、１３…再
生器、１５…給水加熱器、１６，１７，１９，２１…液
相水、１８，２２，２５…ポンプ、２０，２３…高温
水、２４…低温補給水、２６，２７，２８，２９，３０
…温度計、３１…水位計、３２…ヒータ、３３，３４，
３６，３７，３８，３９，４０，４１，５１，５２，５
３，５４，５５…弁、３５…燃料、４２，５６…加熱流
体、４３…被加熱流体、４４，４５，４６，４７，４
８，４９，５０…伝熱管。
Claims (2)
- 【請求項１】空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧
縮された圧縮空気を加湿する増湿塔と、前記増湿塔で加
湿された加湿空気と燃料とを混合して燃焼し燃焼ガスを
生成する燃焼器と、前記燃焼器で生成した燃焼ガスによ
り駆動するタービンと、前記増湿塔内の液相水を前記圧
縮空気と熱交換した後前記増湿塔内に噴霧する循環系統
とを有するガスタービンにおいて、前記循環系統の熱交
換前の液相水の温度を検出する第一の温度検出器と、前
記循環系統の熱交換後の液相水の温度を検出する第二の
温度検出器と、前記第一の温度検出器からの信号と前記
第二の温度検出器からの信号とに基づいて前記循環系統
の液相水の流量を制御する制御器とを有することを特徴
とするガスタービン。 - 【請求項２】空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧
縮された圧縮空気を加湿する増湿塔と、前記増湿塔で加
湿された加湿空気と燃料とを混合して燃焼し燃焼ガスを
生成する燃焼器と、前記燃焼器で生成した燃焼ガスによ
り駆動するタービンと、前記増湿塔内の液相水を前記ガ
スタービンからの排ガスと熱交換した後前記増湿塔内に
噴霧する循環系統とを有するガスタービンにおいて、前
記循環系統の熱交換前の液相水の温度を検出する第一の
温度検出器と、前記循環系統の熱交換後の液相水の温度
を検出する第二の温度検出器と、前記第一の温度検出器
からの信号と前記第二の温度検出器からの信号とに基づ
いて前記循環系統の液相水の流量を制御する制御器とを
有することを特徴とするガスタービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31482497A JPH11148372A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | ガスタービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31482497A JPH11148372A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | ガスタービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11148372A true JPH11148372A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18058048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31482497A Pending JPH11148372A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | ガスタービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11148372A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006329153A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Hitachi Ltd | 高湿分ガスタービン設備、その制御装置及び制御方法 |
| JP2007107464A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Hitachi Ltd | ガスタービンシステム及びガスタービンシステムの運転方法 |
| JP2008175098A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Hitachi Ltd | 高湿分空気利用ガスタービン及びその運転方法 |
| JP2008274939A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | General Electric Co <Ge> | ガス加湿制御のための方法及びシステム |
| US8006499B2 (en) | 2007-03-19 | 2011-08-30 | Hitachi, Ltd. | Humid air turbine, humid air turbine control system, and humid air turbine control method |
-
1997
- 1997-11-17 JP JP31482497A patent/JPH11148372A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006329153A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Hitachi Ltd | 高湿分ガスタービン設備、その制御装置及び制御方法 |
| JP2007107464A (ja) * | 2005-10-14 | 2007-04-26 | Hitachi Ltd | ガスタービンシステム及びガスタービンシステムの運転方法 |
| JP2008175098A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Hitachi Ltd | 高湿分空気利用ガスタービン及びその運転方法 |
| US8006499B2 (en) | 2007-03-19 | 2011-08-30 | Hitachi, Ltd. | Humid air turbine, humid air turbine control system, and humid air turbine control method |
| EP1972760A3 (en) * | 2007-03-19 | 2016-03-30 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Humid air turbine, humid air turbine control system, and humid air turbine control method |
| JP2008274939A (ja) * | 2007-05-01 | 2008-11-13 | General Electric Co <Ge> | ガス加湿制御のための方法及びシステム |
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