JPH11257006A - 発電システム - Google Patents
発電システムInfo
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- JPH11257006A JPH11257006A JP6646098A JP6646098A JPH11257006A JP H11257006 A JPH11257006 A JP H11257006A JP 6646098 A JP6646098 A JP 6646098A JP 6646098 A JP6646098 A JP 6646098A JP H11257006 A JPH11257006 A JP H11257006A
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- cooling
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】湿分空気を用いる発電システムにおいて別置の
圧縮機を用意せず、水滴混じりの低温の圧縮湿分空気を
高温のガスタービン翼に衝突させて潜熱による冷却を行
うことによる動的衝撃及び熱的衝撃を同時に加えて相互
作用による過大な熱応力の発生壊食を防止する。 【解決手段】冷却，加湿，加熱が行われる燃焼用湿分空
気の供給過程の複数個所から湿分空気を抽出し混合する
ことにより、動的衝撃及び熱的衝撃を緩和させるに好適
な冷却媒体を形成させる。
圧縮機を用意せず、水滴混じりの低温の圧縮湿分空気を
高温のガスタービン翼に衝突させて潜熱による冷却を行
うことによる動的衝撃及び熱的衝撃を同時に加えて相互
作用による過大な熱応力の発生壊食を防止する。 【解決手段】冷却，加湿，加熱が行われる燃焼用湿分空
気の供給過程の複数個所から湿分空気を抽出し混合する
ことにより、動的衝撃及び熱的衝撃を緩和させるに好適
な冷却媒体を形成させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、湿分空気を用いる
ガスタービン発電システムのガスタービン翼冷却に関す
るものである。
ガスタービン発電システムのガスタービン翼冷却に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のガスタービンでは、空気により翼
の冷却が行われており、圧縮機吐出量の約２０％が冷却
に使用されており、かなりの動力が冷却に消費されてい
る。また、蒸気による冷却も開発が進められている。ま
た、特願平6−110955 号出願（参照）のように水による
冷却も考えられている。これらは、いずれも湿分を含ま
せた空気を酸化剤としてガスタービン燃焼器に供給する
湿分空気利用発電システムの場合、適用が可能な空気冷
却及び蒸気冷却の場合でも別置きの高圧空気源或いは高
圧蒸気源が必要な点に関して配慮されていない。
の冷却が行われており、圧縮機吐出量の約２０％が冷却
に使用されており、かなりの動力が冷却に消費されてい
る。また、蒸気による冷却も開発が進められている。ま
た、特願平6−110955 号出願（参照）のように水による
冷却も考えられている。これらは、いずれも湿分を含ま
せた空気を酸化剤としてガスタービン燃焼器に供給する
湿分空気利用発電システムの場合、適用が可能な空気冷
却及び蒸気冷却の場合でも別置きの高圧空気源或いは高
圧蒸気源が必要な点に関して配慮されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】湿分利用発電システム
においても圧縮機から吐出する湿分空気をガスタービン
翼冷却に用いるのが別置きの冷却流体源を省略できる方
法である。しかし、そのまま湿分空気を注入すると、高
速で移動する空気中に液滴状態で浮遊する水によりガス
タービン翼は局所的に運動量による衝撃を受けるととも
に、蒸発潜熱により局所的に急冷され壊食される確度が
高い。これを防止するには、完全に気体状態になった水
蒸気を使えば良い。
においても圧縮機から吐出する湿分空気をガスタービン
翼冷却に用いるのが別置きの冷却流体源を省略できる方
法である。しかし、そのまま湿分空気を注入すると、高
速で移動する空気中に液滴状態で浮遊する水によりガス
タービン翼は局所的に運動量による衝撃を受けるととも
に、蒸発潜熱により局所的に急冷され壊食される確度が
高い。これを防止するには、完全に気体状態になった水
蒸気を使えば良い。
【０００４】しかし、これでは湿分空気の吸熱容量が低
く大量の湿分空気が必要になりシステム全体の出力すな
わち、システム効率が低下する。
く大量の湿分空気が必要になりシステム全体の出力すな
わち、システム効率が低下する。
【０００５】本発明の目的は、湿分空気供給系統上の複
数の温度，水分濃度，圧力の異なる点から湿分空気を抽
出し、かつ、それらを混合して、熱応力を考慮した、冷
却場所に応じた適性温度の実現及び壊食防止と冷却空気
量低減によるシステム効率向上並びに圧縮機の空力特性
を損なわない冷却空気の確保を図る発電システムを提供
することにある。
数の温度，水分濃度，圧力の異なる点から湿分空気を抽
出し、かつ、それらを混合して、熱応力を考慮した、冷
却場所に応じた適性温度の実現及び壊食防止と冷却空気
量低減によるシステム効率向上並びに圧縮機の空力特性
を損なわない冷却空気の確保を図る発電システムを提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めの方策は、湿分空気供給系統上の温度，水分濃度及び
圧力の異なる複数の点から湿分空気を抽出し、かつ、そ
れらを混合して好適な温度，水分濃度，圧力にすること
により、蒸発せずに残っている水滴もその周りが蒸気の
衝撃緩和層で囲まれた状態にし翼に対する衝撃を低減し
ながら、蒸発潜熱による冷却も蒸気層を媒体にして熱応
力が緩和できるような状態にして、冷却場所に応じた適
性温度実現による疲労緩和と壊食防止を図ることができ
る。
めの方策は、湿分空気供給系統上の温度，水分濃度及び
圧力の異なる複数の点から湿分空気を抽出し、かつ、そ
れらを混合して好適な温度，水分濃度，圧力にすること
により、蒸発せずに残っている水滴もその周りが蒸気の
衝撃緩和層で囲まれた状態にし翼に対する衝撃を低減し
ながら、蒸発潜熱による冷却も蒸気層を媒体にして熱応
力が緩和できるような状態にして、冷却場所に応じた適
性温度実現による疲労緩和と壊食防止を図ることができ
る。
【０００７】また、水滴の潜熱を利用することによる冷
却空気の削減によるシステム効率向上並びに、燃焼空気
供給配管の複数の個所より抽気し混合して所定の冷却空
気量を得ることにより圧縮機よりの冷却用空気の抽気を
主体にして好適な冷却空気を形成する場合問題となる圧
縮機の中間段における空力特性の低下を避けることがで
きる。
却空気の削減によるシステム効率向上並びに、燃焼空気
供給配管の複数の個所より抽気し混合して所定の冷却空
気量を得ることにより圧縮機よりの冷却用空気の抽気を
主体にして好適な冷却空気を形成する場合問題となる圧
縮機の中間段における空力特性の低下を避けることがで
きる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。
の形態について説明する。
【０００９】図１は本発明の一実施例である。その構成
の骨組は次の通り。空気２１，圧縮機抽出空気１２と水
１４を混合する混合器３９，混合器３９からの湿分空気
３５を圧縮する圧縮機２，圧縮機２からの吐出された湿
分空気２２を水回収装置１０からの回収水４２と加湿器
８からの回収水３２で冷却する冷却器９。
の骨組は次の通り。空気２１，圧縮機抽出空気１２と水
１４を混合する混合器３９，混合器３９からの湿分空気
３５を圧縮する圧縮機２，圧縮機２からの吐出された湿
分空気２２を水回収装置１０からの回収水４２と加湿器
８からの回収水３２で冷却する冷却器９。
【００１０】冷却器９で加熱された水３３と給水加熱器
６で加熱された水３１を用いて冷却器９からの湿分空気
１７に加湿する加湿器８，加湿された湿分空気１８をガ
スタービン排ガス２４で加熱する再生器５，再生器５で
加熱され蒸気化湿分を含む湿分空気１９と燃料２０を燃
焼させ高温排ガス２３を発生させる燃焼器４。
６で加熱された水３１を用いて冷却器９からの湿分空気
１７に加湿する加湿器８，加湿された湿分空気１８をガ
スタービン排ガス２４で加熱する再生器５，再生器５で
加熱され蒸気化湿分を含む湿分空気１９と燃料２０を燃
焼させ高温排ガス２３を発生させる燃焼器４。
【００１１】高温排ガス２３を受け駆動するガスタービ
ン１，ガスタービン１の回転により発電する発電機３，
再生器６を出た排ガス２５の熱を回収して、加湿器８に
付属する給水循環系の水３０を加熱して加熱水３１を供
給する給水加熱器６。
ン１，ガスタービン１の回転により発電する発電機３，
再生器６を出た排ガス２５の熱を回収して、加湿器８に
付属する給水循環系の水３０を加熱して加熱水３１を供
給する給水加熱器６。
【００１２】給水加熱器６を出たあとの排ガス２６の熱
を回収して水回収装置１０を出た排ガス２８を加熱し白
煙防止を行う排ガス再加熱器７、及び排ガス再加熱器７
で冷却された排ガス２７を冷却水５１で冷却し湿分を凝
縮させて水分を回収する水回収装置１０。
を回収して水回収装置１０を出た排ガス２８を加熱し白
煙防止を行う排ガス再加熱器７、及び排ガス再加熱器７
で冷却された排ガス２７を冷却水５１で冷却し湿分を凝
縮させて水分を回収する水回収装置１０。
【００１３】本発明の主要部分は、圧縮機２からの吐出
された湿分空気２２を分岐する分岐管４１，再生器５の
途中から湿分空気を分岐する分岐管４４、それぞれの配
管４１，４４からの湿分空気を混合する混合器４０、及
びガスタービンの動翼・静翼の冷却のためにこの混合湿
分空気を供給するための供給管４３。
された湿分空気２２を分岐する分岐管４１，再生器５の
途中から湿分空気を分岐する分岐管４４、それぞれの配
管４１，４４からの湿分空気を混合する混合器４０、及
びガスタービンの動翼・静翼の冷却のためにこの混合湿
分空気を供給するための供給管４３。
【００１４】この動作は、次の通り。空気２１は混合器
３９で圧縮機２の排気１２及び水１４と混合され湿分空
気３５となり、圧縮機２で圧縮され冷却器９で冷却され
た後、加湿器８で湿分を加えられる。湿分を加えられた
空気１８は、ガスタービン排ガス２４により再生器５で
加熱され、含有水分は蒸気に変わる。この蒸気含有空気
１９は、燃焼器４に送られる。燃焼器４では燃料２０と
ともに燃焼し高温の燃焼ガス２３となってガスタービン
１に送られる。ガスタービン１は発電機３を駆動したあ
と、高温の排気ガス２４を放出する。
３９で圧縮機２の排気１２及び水１４と混合され湿分空
気３５となり、圧縮機２で圧縮され冷却器９で冷却され
た後、加湿器８で湿分を加えられる。湿分を加えられた
空気１８は、ガスタービン排ガス２４により再生器５で
加熱され、含有水分は蒸気に変わる。この蒸気含有空気
１９は、燃焼器４に送られる。燃焼器４では燃料２０と
ともに燃焼し高温の燃焼ガス２３となってガスタービン
１に送られる。ガスタービン１は発電機３を駆動したあ
と、高温の排気ガス２４を放出する。
【００１５】この排ガス２４は再生器５と給水加熱器６
で熱回収されたあと、排ガス再熱器７を通り冷却され水
回収装置１０に導かれ冷却水５１と直接接触して冷却さ
れて湿り蒸気となり、一部は凝縮し回収される。残りの
排ガス２８は、排ガス再熱器７により加熱され煙突（図
示せず）を経由して大気に放出される。
で熱回収されたあと、排ガス再熱器７を通り冷却され水
回収装置１０に導かれ冷却水５１と直接接触して冷却さ
れて湿り蒸気となり、一部は凝縮し回収される。残りの
排ガス２８は、排ガス再熱器７により加熱され煙突（図
示せず）を経由して大気に放出される。
【００１６】この際、水回収装置で回収された水は混合
器３９及び加湿器８で空気に混入させ再利用を行い、再
生器５，給水加熱器６及び排ガス再熱器７で熱も回収さ
れ湿分空気を加熱するのに使用される。
器３９及び加湿器８で空気に混入させ再利用を行い、再
生器５，給水加熱器６及び排ガス再熱器７で熱も回収さ
れ湿分空気を加熱するのに使用される。
【００１７】このようにして、骨組のシステムとして
は、湿分の潜熱を利用できるため熱搬送媒体量を減らせ
るとともに、水単独であると熱交換効率低減の原因とな
る潜熱吸収時のピンチ温度差が空気の存在のため減らす
ことができるので、システム全体として効率向上が図れ
る。
は、湿分の潜熱を利用できるため熱搬送媒体量を減らせ
るとともに、水単独であると熱交換効率低減の原因とな
る潜熱吸収時のピンチ温度差が空気の存在のため減らす
ことができるので、システム全体として効率向上が図れ
る。
【００１８】また、発明部分では、温度が低く低湿度の
湿分空気４１と温度が高く高湿分の空気の量及び比をコ
ントロールすることにより、冷却に好適な温度と湿度に
制御できるので従来に比べ精密な制御ができるという効
果がある。また、空気冷却に比べ水の比熱が高いため冷
却用に適出する圧縮空気量が減らせ動力を低減できると
いう効果がある。
湿分空気４１と温度が高く高湿分の空気の量及び比をコ
ントロールすることにより、冷却に好適な温度と湿度に
制御できるので従来に比べ精密な制御ができるという効
果がある。また、空気冷却に比べ水の比熱が高いため冷
却用に適出する圧縮空気量が減らせ動力を低減できると
いう効果がある。
【００１９】また、本発明は管路を付設するのみで実現
できるという効果がある。また、冷却用空気を圧縮機の
抽気以外より取得しているため圧縮機の抽気を利用する
場合に比べ圧縮機の空力特性を損なわないという効果が
ある。
できるという効果がある。また、冷却用空気を圧縮機の
抽気以外より取得しているため圧縮機の抽気を利用する
場合に比べ圧縮機の空力特性を損なわないという効果が
ある。
【００２０】その変形例を図２に示す。この例では、高
温側の湿分空気の抽出点を再生器５と加湿器８の間に設
けたもので、混合後の湿分空気の冷却能が増加するとと
もに、再生器５の中間より抽出するものより製作の面で
安価となるという効果がある。
温側の湿分空気の抽出点を再生器５と加湿器８の間に設
けたもので、混合後の湿分空気の冷却能が増加するとと
もに、再生器５の中間より抽出するものより製作の面で
安価となるという効果がある。
【００２１】その変形例を図３に示す。この例では、高
温側の湿分空気の抽出点を加湿器８と冷却器９の間に設
けたもので、混合後の湿分空気の冷却能が増加するとと
もに、再生器５の中間より抽出するものより製作の面で
安価となるという効果がある。
温側の湿分空気の抽出点を加湿器８と冷却器９の間に設
けたもので、混合後の湿分空気の冷却能が増加するとと
もに、再生器５の中間より抽出するものより製作の面で
安価となるという効果がある。
【００２２】その変形例を図４に示す。この例では、低
温側の湿分空気の抽出点を加湿器８と冷却器９の間に設
けたもので、冷却能の高い湿分空気が得やすいという効
果がある。
温側の湿分空気の抽出点を加湿器８と冷却器９の間に設
けたもので、冷却能の高い湿分空気が得やすいという効
果がある。
【００２３】その変形例を図５に示す。この例では、低
温側の湿分空気の抽出点を再生器５の加湿器８の間に設
けたもので、より高温高湿度の湿分空気が得やすくなる
という効果がある。
温側の湿分空気の抽出点を再生器５の加湿器８の間に設
けたもので、より高温高湿度の湿分空気が得やすくなる
という効果がある。
【００２４】その変形例を図６に示す。この例では、高
温側の湿分空気の抽出点を再生器５と加湿器８の間に、
低温側の湿分空気の抽出点を加湿器８と冷却器９の間に
設けたもので、より低温高湿度の湿分空気が得やすくな
るという効果がある。
温側の湿分空気の抽出点を再生器５と加湿器８の間に、
低温側の湿分空気の抽出点を加湿器８と冷却器９の間に
設けたもので、より低温高湿度の湿分空気が得やすくな
るという効果がある。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、温度が低く低湿度の湿
分空気と温度が高く高湿分の空気の量及び比をコントロ
ールすることにより、冷却に好適な温度と湿度に制御で
きるので従来に比べ精密な制御ができるという効果があ
る。また、空気冷却に比べ水の比熱が高いため冷却用に
抽出する圧縮空気量が減らせ動力を低減できるという効
果がある。また、本発明は管路を付設するのみで簡単に
実現できるという効果がある。また、本発明は燃焼空気
供給配管の複数の個所より抽気し混合して所定の冷却空
気量を得ることにより圧縮機よりの冷却用空気を抽気し
ないので圧縮機の空力特性を損なわないという効果があ
る。
分空気と温度が高く高湿分の空気の量及び比をコントロ
ールすることにより、冷却に好適な温度と湿度に制御で
きるので従来に比べ精密な制御ができるという効果があ
る。また、空気冷却に比べ水の比熱が高いため冷却用に
抽出する圧縮空気量が減らせ動力を低減できるという効
果がある。また、本発明は管路を付設するのみで簡単に
実現できるという効果がある。また、本発明は燃焼空気
供給配管の複数の個所より抽気し混合して所定の冷却空
気量を得ることにより圧縮機よりの冷却用空気を抽気し
ないので圧縮機の空力特性を損なわないという効果があ
る。
【図１】本発明の一実施例である発電システムの構成
図。
図。
【図２】図１の変形例として示した発電システムの構成
図。
図。
【図３】図１の変形例として示した発電システムの構成
図。
図。
【図４】図１の変形例として示した発電システムの構成
図。
図。
【図５】図１の変形例として示した発電システムの構成
図。
図。
【図６】図１の変形例として示した発電システムの構成
図。
図。
１…ガスタービン、２…空気圧縮機、３…発電機、４…
燃焼器、５…再生器、６…給水加熱器、７…排ガス再加
熱器、８…加湿器、９…冷却器、１０…水回収装置、１
２…圧縮機抽出空気、２０…燃料、２１…空気、３９，
４０…混合器、４１，４４…分岐管、４２…回収水管、
４３…供給管。
燃焼器、５…再生器、６…給水加熱器、７…排ガス再加
熱器、８…加湿器、９…冷却器、１０…水回収装置、１
２…圧縮機抽出空気、２０…燃料、２１…空気、３９，
４０…混合器、４１，４４…分岐管、４２…回収水管、
４３…供給管。
Claims (3)
- 【請求項１】圧縮機，ガスタービン，発電電動機，再生
器，加湿器及び水分回収装置よりなる発電システムにお
いて、圧縮機，加湿器，再生器及び燃焼器よりなる該ガ
スタービンの燃焼用空気或いは燃焼用湿分空気供給系統
から単数或いは複数の個所で空気或いは湿分空気を抽出
し、該ガスタービン翼の冷却に用いることを特徴とする
発電システム。 - 【請求項２】圧縮機空気吸入管，圧縮機，圧縮機排気冷
却器，ガスタービン，発電電動機，再生器，加湿器及び
水分回収装置よりなる発電システムにおいて、圧縮機空
気吸入管，圧縮機，圧縮機排気冷却器，加湿器，再生器
及び燃焼器よりなる該ガスタービンの燃焼用空気或いは
燃焼用湿分空気供給系統から単数或いは複数の個所で空
気或いは湿分空気を抽出し該ガスタービン翼の冷却に用
いることを特徴とする発電システム。 - 【請求項３】圧縮機空気吸入管，圧縮機空気水分混合
器，圧縮機，圧縮機排気冷却器，ガスタービン，発電電
動機，再生器，加湿器及び水分回収装置よりなる発電シ
ステムにおいて、圧縮機空気吸入管，圧縮機空気水分混
合器，圧縮機，圧縮機排気冷却器，加湿器，再生器及び
燃焼器よりなる該ガスタービンの燃焼用空気或いは燃焼
用湿分空気供給系統から単数或いは複数の個所で空気或
いは湿分空気を抽出し、該ガスタービン翼の冷却に用い
ることを特徴とする発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6646098A JPH11257006A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6646098A JPH11257006A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11257006A true JPH11257006A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13316416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6646098A Pending JPH11257006A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | 発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11257006A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001303971A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-10-31 | General Electric Co <Ge> | 燃焼タービン冷却媒体供給装置及び関連する方法 |
| EP1612375A2 (en) | 2004-06-30 | 2006-01-04 | Hitachi, Ltd. | Cooling in a humid air turbine power plant |
| EP1528238A3 (en) * | 2003-10-31 | 2008-12-10 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine plant and method of cooling gas turbine plant |
| JP2009052474A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Hitachi Ltd | ガスタービン設備およびガスタービン設備の運転方法 |
| JP2010001740A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Hitachi Ltd | ガスタービン静翼の冷却構造および冷媒供給構造 |
| US7757475B2 (en) * | 2005-07-06 | 2010-07-20 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine equipment utilizing high humidity |
| EP2228515A3 (en) * | 2009-03-11 | 2012-01-11 | Hitachi Ltd. | Two-shaft gas turbine system |
| JP2012021534A (ja) * | 2007-04-27 | 2012-02-02 | Hitachi Ltd | ガスタービン設備 |
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| EP3098401A1 (en) * | 2015-05-25 | 2016-11-30 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Advanced humid air turbine system and exhaust gas treatment system |
-
1998
- 1998-03-17 JP JP6646098A patent/JPH11257006A/ja active Pending
Cited By (13)
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