JP5630977B2 - Intake air cooling apparatus for gas turbine, gas turbine and gas turbine combined cycle power plant equipped with the same, and output increasing method - Google Patents
Intake air cooling apparatus for gas turbine, gas turbine and gas turbine combined cycle power plant equipped with the same, and output increasing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5630977B2 JP5630977B2 JP2009184942A JP2009184942A JP5630977B2 JP 5630977 B2 JP5630977 B2 JP 5630977B2 JP 2009184942 A JP2009184942 A JP 2009184942A JP 2009184942 A JP2009184942 A JP 2009184942A JP 5630977 B2 JP5630977 B2 JP 5630977B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- gas turbine
- transfer tube
- airflow
- transfer tubes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims description 116
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 title description 24
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 298
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 52
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 24
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 23
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 21
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 81
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 56
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 54
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 40
- 239000003230 hygroscopic agent Substances 0.000 description 29
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 11
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 10
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 9
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 9
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 4
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003906 humectant Substances 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1615—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits being inside a casing and extending at an angle to the longitudinal axis of the casing; the conduits crossing the conduit for the other heat exchange medium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/08—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D7/082—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/34—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely
- F28F1/36—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending obliquely the means being helically wound fins or wire spirals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/08—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by varying the cross-section of the flow channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
本発明は、ガスタービン用吸気冷却装置、並びに、これを備えたガスタービン及びガスタービンコンバインドサイクル発電プラント、並びに、出力増大方法に関するものである。 The present invention relates to an intake air cooling device for a gas turbine, a gas turbine and a gas turbine combined cycle power plant including the same, and an output increasing method.
従来、圧縮機、燃焼器及びタービンを基本構成とするガスタービンを備えた発電プラントにおいては、タービンから排出される排熱を利用した排熱利用設備を備えるガスタービンコンバインドサイクル(以下、「GTCC」と称する。)発電プラントが知られている。具体例としては、ガスタービンの排熱を利用するボイラを備えると共に、このボイラで生成された蒸気を利用する蒸気タービンを備えたものがある。このGTCC発電プラントでは、ガスタービンの他、タービンの排熱を利用した蒸気タービンにより発電を行うことができるため、全体として発電効率の向上を図ることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a power plant equipped with a gas turbine mainly composed of a compressor, a combustor, and a turbine, a gas turbine combined cycle (hereinafter referred to as “GTCC”) having exhaust heat utilization equipment utilizing exhaust heat exhausted from the turbine. The power plant is known. As a specific example, there is one that includes a boiler that uses exhaust heat of a gas turbine and a steam turbine that uses steam generated by the boiler. In this GTCC power generation plant, power generation can be performed by a steam turbine that uses exhaust heat of the turbine in addition to the gas turbine, so that the power generation efficiency can be improved as a whole.
このようなGTCC発電プラントにおいては、圧縮機へと吸い込まれる吸込空気の温度によって出力が影響を受ける。すなわち、特に夏季においては、大気温度が上昇するために、吸込空気の密度が低下して、質量流量が低下し、出力が低下する。このような出力低下を抑止するために、上記吸込空気を冷却する冷却装置を備えるものがある。ところで、吸込空気を冷却した場合においては、吸込空気の温度が露点温度未満となると、吸込空気中の水蒸気が凝縮してミストが発生してしまう。
このミストがガスタービンに流入すると、圧縮機の動翼や静翼等にエロージョンなどの損傷が生じて耐久性に悪影響を及ぼしてしまう。
In such a GTCC power plant, the output is affected by the temperature of the intake air sucked into the compressor. That is, especially in the summer, the atmospheric temperature rises, so the density of the intake air decreases, the mass flow rate decreases, and the output decreases. In order to suppress such a decrease in output, some have a cooling device for cooling the intake air. By the way, when the intake air is cooled, when the temperature of the intake air becomes lower than the dew point temperature, water vapor in the intake air is condensed and mist is generated.
When this mist flows into the gas turbine, the rotor blades and the stationary blades of the compressor are damaged such as erosion, and the durability is adversely affected.
下記特許文献1には、ガスタービンと吸込空気を冷却する冷凍設備とを有するガスタービンであって、冷凍設備とガスタービンとの間に、冷凍設備の冷却によって凝縮したミストを除去するミストセパレータを設けたガスタービン設備が記載されている。
In the following
しかしながら、従来の技術においては、吸込空気がミストセパレータを通過する際に圧力損失が生じるため、ガスタービンの効率が低下するという問題があった。
また、従来の技術においては、プラント設備にミストセパレータ等の別装置を新たに付加するものであるため、設備全体のコストやメンテナンス性を悪化させるという問題があった。
However, in the prior art, there is a problem that the efficiency of the gas turbine is reduced because pressure loss occurs when the intake air passes through the mist separator.
Moreover, in the prior art, since another apparatus such as a mist separator is newly added to the plant facility, there is a problem that the cost and maintenance performance of the entire facility are deteriorated.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、冷却した吸込空気の流路上に別装置を付加することなく、ガスタービンがミストを吸い込むことを抑止することができるガスタービン用吸気冷却装置、並びに、これを備えたガスタービン及びガスタービンコンバインドサイクル発電プラント、並びに、出力増大方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to prevent the gas turbine from sucking mist without adding another device on the flow path of the cooled intake air. An object of the present invention is to provide an intake air cooling device for a gas turbine, a gas turbine and a gas turbine combined cycle power plant including the same, and a method for increasing output.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係るガスタービン用吸気冷却装置は、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンに用いられるガスタービン用吸気冷却装置であって、外部から前記圧縮機へと吸い込まれる吸込空気を冷却可能な熱交換器を備え、該熱交換器は、重力方向の上側と下側とに亘って延在していると共に前記吸込空気の気流方向と交差する複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の内部を流れる冷却媒体とを有し、前記複数の伝熱管は、気流上流側に位置する伝熱管が気流下流側に位置する伝熱管よりも冷却能力が大きくなるように、前記気流上流側の伝熱管は、前記気流下流側の伝熱管と比べてオリフィス径が大とされていることを特徴とする。
この構成によれば、吸込空気を冷却可能な熱交換器が複数の伝熱管を備え、これら複数の伝熱管が、気流上流側に位置する伝熱管が気流下流側に位置する伝熱管よりも冷却能力が大きくなるように配設されているので、吸込空気を露点温度未満に冷却する場合において、気流上流側に位置する伝熱管で相対的にミストの発生が活発となり、気流下流側に位置する伝熱管で相対的にミストの発生が抑制される。そして、気流上流側に位置する伝熱管によって冷却されて発生したミストが、気流下流側の伝熱管に付着して表面を蔦って重力方向下方に落ちる。
これにより、吸込空気の冷却に伴ってミストが発生しても、気流上流側から下流側に亘って冷却能力を一定にした場合に比べて、吸込空気を冷却する伝熱管自体でミストを捕捉する割合が多くなるので、気流下流側に位置するガスタービンの圧縮機入口にミストが流れていくことを抑止することができる。
従って、吸込空気を効果的に冷却すると共に、流路上に別装置を付加することなく、ガスタービンがミストを吸い込むことを抑止することができる。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
That is, an intake air cooling device for a gas turbine according to the present invention is an intake air cooling device for a gas turbine that is used in a gas turbine including a compressor, a combustor, and a turbine, and is an intake air that is sucked into the compressor from the outside. A heat exchanger capable of cooling the heat exchanger, the heat exchanger extending over an upper side and a lower side in the direction of gravity, and a plurality of heat transfer tubes intersecting the air flow direction of the intake air, and the plurality of heat exchanger tubes of and a cooling medium flowing inside the heat transfer tubes, the plurality of heat transfer tubes, the so that Do greater cooling capacity than the heat transfer tube heat exchanger tube located on the airflow upstream side is positioned on the airflow downstream side, the The heat transfer tube on the upstream side of the airflow has a larger orifice diameter than the heat transfer tube on the downstream side of the airflow .
According to this configuration, the heat exchanger capable of cooling the intake air includes a plurality of heat transfer tubes, and the plurality of heat transfer tubes are cooled more than the heat transfer tubes located on the airflow upstream side than the heat transfer tubes located on the airflow downstream side. Since the capacity is arranged so as to increase, when the intake air is cooled below the dew point temperature, the heat transfer tube located on the upstream side of the airflow relatively generates mist and is located on the downstream side of the airflow. Mist generation is relatively suppressed in the heat transfer tube. Then, the mist generated by being cooled by the heat transfer tube located on the upstream side of the air flow adheres to the heat transfer tube on the downstream side of the air flow, falls over the surface, and falls downward in the gravity direction.
As a result, even if mist is generated along with the cooling of the intake air, the mist is captured by the heat transfer tube itself that cools the intake air as compared with the case where the cooling capacity is made constant from the upstream side to the downstream side of the airflow. Since the ratio increases, it is possible to suppress the mist from flowing to the compressor inlet of the gas turbine located on the downstream side of the airflow.
Therefore, it is possible to effectively cool the intake air and prevent the gas turbine from sucking mist without adding another device on the flow path.
さらに、気流上流側の伝熱管が、気流下流側の伝熱管と比べてオリフィス径が大とされているので、比較的簡素な構成で気流上流側の伝熱管における冷却媒体の流速を、気流下流側の伝熱管における冷却媒体の流速と比べて大きくすることができ、気流上流側の伝熱管の冷却効果を相対的に大きくすることができる。また、比較的に冷却効果の調整を容易にすることができる。 Furthermore, the heat transfer tube on the upstream side of the airflow has a larger orifice diameter than the heat transfer tube on the downstream side of the airflow, so the flow rate of the cooling medium in the heat transfer tube on the upstream side of the airflow can be reduced with a relatively simple configuration. The flow rate of the cooling medium in the heat transfer tube on the side can be increased, and the cooling effect of the heat transfer tube on the upstream side of the airflow can be relatively increased. In addition, it is possible to relatively easily adjust the cooling effect.
また、本発明に係るガスタービン用吸気冷却装置は、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンに用いられるガスタービン用吸気冷却装置であって、外部から前記圧縮機へと吸い込まれる吸込空気を冷却可能な熱交換器を備え、該熱交換器は、重力方向の上側と下側とに亘って延在していると共に前記吸込空気の気流方向と交差する複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の内部を流れる冷却媒体とを有し、前記複数の伝熱管は、気流上流側に位置する伝熱管が気流下流側に位置する伝熱管よりも冷却能力が大きくなるように、前記気流上流側の伝熱管は、前記気流下流側の伝熱管と比べて内面と外面とのうち少なくとも一方が粗くなっている。
この構成によれば、気流上流側の伝熱管の内面と外面とのうち少なくとも一方が粗くなっているので、冷却媒体又は吸込空気の流れを乱すことができ、気流上流側の伝熱管の冷却効果を相対的に大きくすることができる。
An intake air cooling device for a gas turbine according to the present invention is an intake air cooling device for a gas turbine that is used in a gas turbine including a compressor, a combustor, and a turbine. The intake air is sucked into the compressor from the outside. A heat exchanger capable of cooling the heat exchanger, the heat exchanger extending over an upper side and a lower side in the direction of gravity, and a plurality of heat transfer tubes intersecting the air flow direction of the intake air, and the plurality of heat exchanger tubes A plurality of heat transfer tubes, and the plurality of heat transfer tubes have a cooling capacity greater than that of the heat transfer tubes located on the upstream side of the airflow than the heat transfer tubes located on the downstream side of the airflow. The upstream heat transfer tube has at least one of an inner surface and an outer surface rougher than the heat transfer tube on the downstream side of the airflow.
According to this configuration, since at least one of the inner surface and the outer surface of the heat transfer tube on the upstream side of the airflow is rough, the flow of the cooling medium or the suction air can be disturbed, and the cooling effect of the heat transfer tube on the upstream side of the airflow Can be made relatively large.
また、本発明に係るガスタービン用吸気冷却装置は、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンに用いられるガスタービン用吸気冷却装置であって、外部から前記圧縮機へと吸い込まれる吸込空気を冷却可能な熱交換器を備え、該熱交換器は、重力方向の上側と下側とに亘って延在していると共に前記吸込空気の気流方向と交差する複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管の内部を流れる冷却媒体とを有し、前記複数の伝熱管は、気流上流側に位置する伝熱管が気流下流側に位置する伝熱管よりも冷却能力が大きくなるように、前記気流上流側の伝熱管は、前記気流下流側の伝熱管と比べて流路面積が大とされている。
この構成によれば、気流上流側の伝熱管が、気流下流側の伝熱管と比べて流路面積が大とされているので、比較的簡素な構成で気流上流側の伝熱管の冷却媒体流量が相対的に大きくなって、冷却媒体の温度上昇が小さくなり、気流上流側の伝熱管の冷却効果を相対的に大きくすることができる。
An intake air cooling device for a gas turbine according to the present invention is an intake air cooling device for a gas turbine that is used in a gas turbine including a compressor, a combustor, and a turbine. The intake air is sucked into the compressor from the outside. A heat exchanger capable of cooling the heat exchanger, the heat exchanger extending over an upper side and a lower side in the direction of gravity, and a plurality of heat transfer tubes intersecting the air flow direction of the intake air, and the plurality of heat exchanger tubes A plurality of heat transfer tubes, and the plurality of heat transfer tubes have a cooling capacity greater than that of the heat transfer tubes located on the upstream side of the airflow than the heat transfer tubes located on the downstream side of the airflow. The upstream side heat transfer tube has a larger flow area than the downstream side heat transfer tube.
According to this configuration, the flow path area of the heat transfer tube on the upstream side of the airflow is larger than that of the heat transfer tube on the downstream side of the airflow, so the cooling medium flow rate of the heat transfer tube on the upstream side of the airflow is relatively simple. Becomes relatively large, the temperature rise of the cooling medium is reduced, and the cooling effect of the heat transfer tube on the upstream side of the airflow can be relatively increased.
また、前記気流上流側の伝熱管は、前記気流下流側の伝熱管と比べて前記冷却媒体の温度が低温であることを特徴とする。
この構成によれば、気流上流側の伝熱管が、気流下流側の伝熱管と比べて冷却媒体の温度が低温であるので、気流上流側の伝熱管の冷却効果を相対的に大きくすることができ、また、比較的容易に冷却効果の調整をすることができる。
The heat transfer tube on the upstream side of the airflow is characterized in that the temperature of the cooling medium is lower than that of the heat transfer tube on the downstream side of the airflow.
According to this configuration, since the temperature of the cooling medium of the heat transfer tube on the upstream side of the airflow is lower than that of the heat transfer tube on the downstream side of the airflow, the cooling effect of the heat transfer tube on the upstream side of the airflow can be relatively increased. In addition, the cooling effect can be adjusted relatively easily.
また、前記気流方向において相互に隣接する二つの伝熱管は、前記冷却媒体の流れ方向が反対となるように設定されていることを特徴とする。
この構成によれば、気流方向において相互に隣接する二つの伝熱管が、冷却媒体の流れ方向が反対となるように設定されているので、吸込空気の重力方向上下の温度差を低減することができる。すなわち、各伝熱管においては、冷却媒体流れにおける上流側で吸込空気と熱交換して昇温した冷却媒体が、冷却媒体流れにおける下流側に向けて流れることとなるため、冷却媒体流れにおける下流側に比べて上流側の冷却効果が高くなる。しかしながら、気流方向において相互に隣接する二つの伝熱管が、冷却媒体の流れ方向が反対となるように設定されているので、これら二つの伝熱管においては重力方向上下に亘って冷却効果が均等化される。このため、これら二つの伝熱管に沿って吸込空気が連続して流れると吸込空気の重力方向上下に亘って均等的に冷却されることとなるため、吸込空気の重力方向上下の温度差を低減することができる。
Further, the two heat transfer tubes adjacent to each other in the airflow direction are set so that the flow directions of the cooling medium are opposite to each other.
According to this configuration, since the two heat transfer tubes adjacent to each other in the airflow direction are set so that the flow direction of the cooling medium is opposite, it is possible to reduce the temperature difference above and below the gravity direction of the intake air. it can. That is, in each heat transfer tube, since the cooling medium heated by exchanging heat with the suction air on the upstream side in the cooling medium flow flows toward the downstream side in the cooling medium flow, the downstream side in the cooling medium flow Compared with the above, the cooling effect on the upstream side becomes higher. However, since the two heat transfer tubes adjacent to each other in the airflow direction are set so that the flow direction of the cooling medium is opposite, in these two heat transfer tubes, the cooling effect is equalized across the top and bottom in the direction of gravity. Is done. For this reason, if the suction air continuously flows along these two heat transfer tubes, the suction air will be cooled uniformly over the gravity direction of the suction air, so the temperature difference between the suction air in the gravity direction is reduced. can do.
また、前記気流方向において相互に隣接する二つの伝熱管のそれぞれの上端が連結されてなる第一連結伝熱管ユニットを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、気流方向において相互に隣接する二つの伝熱管のそれぞれの上端が連結されてなる第一連結伝熱管ユニットを備えているので、簡素な構成で冷却媒体の流れ方向が反対となるように設定することができる。
Moreover, the 1st connection heat exchanger tube unit formed by each upper end of the two heat exchanger tubes adjacent to each other in the said airflow direction is provided.
According to this configuration, since the first connection heat transfer tube unit is formed by connecting the upper ends of the two heat transfer tubes adjacent to each other in the airflow direction, the flow direction of the cooling medium is opposite with a simple configuration. Can be set to
また、前記気流方向において相互に隣接する二つの伝熱管のそれぞれの下端が連結されてなる第二連結伝熱管ユニットを備えていることを特徴とする。
この構成によれば、気流方向において相互に隣接する二つの伝熱管のそれぞれの下端が連結されてなる第二連結伝熱管ユニットを備えているので、簡素な構成で冷却媒体の流れ方向が反対となるように設定することができる。
Moreover, the 2nd connection heat exchanger tube unit formed by each connecting the lower end of two heat exchanger tubes mutually adjacent | abutted in the said airflow direction is characterized by the above-mentioned.
According to this configuration, since the second connection heat transfer tube unit in which the lower ends of the two heat transfer tubes adjacent to each other in the airflow direction are connected is provided, the flow direction of the cooling medium is opposite with a simple configuration. Can be set to
また、前記複数の伝熱管のうち少なくとも一部は、外周面から径方向外方に延出してなるフィン部材を備えることを特徴とする。
この構成によれば、外周から径方向外方に延出してなるフィン部材が設けられているので、吸込空気に対して接触面積が大きくなる。すなわち、伝熱面積の増加によって冷却効果が向上すると共に、下流側の伝熱管に設けた場合には、ミスト付着量が多くなる。これにより、吸込空気の冷却を促進すると共に、ミスト捕捉効果を向上させることができる。
In addition, at least a part of the plurality of heat transfer tubes includes a fin member extending radially outward from the outer peripheral surface.
According to this configuration, since the fin member extending radially outward from the outer periphery is provided, the contact area with respect to the intake air is increased. That is, the cooling effect is improved by increasing the heat transfer area, and when the heat transfer tube is provided on the downstream side, the mist adhesion amount is increased. Thereby, while cooling of suction air is accelerated | stimulated, the mist capture | acquisition effect can be improved.
また、前記フィン部材は、螺旋状であることを特徴とする。
この構成によれば、フィン部材が、螺旋状であるので、捕捉されたミストがフィン部材を蔦って連続して下方に落ちる。これにより、捕捉したミストを速やかに下方に導いて、吸込空気によって気流下流側に飛ばされることを防ぐことができる。
The fin member may have a spiral shape.
According to this configuration, since the fin member has a spiral shape, the captured mist falls continuously over the fin member. Thereby, it is possible to quickly guide the captured mist downward and to prevent the captured mist from being blown to the downstream side of the airflow by the intake air.
また、前記フィン部材は、ロート状であることを特徴とする。
この構成によれば、前記フィン部材が、ロート状であるので、捕捉されたミストが伝熱管外周側に集められ、伝熱管の表面を蔦って連続して下方に落ちる。これにより、捕捉したミストを速やかに下方に導いて、吸込空気によって気流下流側に飛ばされることを防ぐことができる。
The fin member has a funnel shape.
According to this configuration, since the fin member has a funnel shape, the captured mist is collected on the outer peripheral side of the heat transfer tube, and continuously falls over the surface of the heat transfer tube. Thereby, it is possible to quickly guide the captured mist downward and to prevent the captured mist from being blown to the downstream side of the airflow by the intake air.
また、前記複数の伝熱管は、上面視した場合に千鳥状に配設されており、複数の伝熱管のうち一部が、前記気流方向と前記重力方向とに交差する流路幅方向に、間隔を空けて複数配設されてなる伝熱管段を構成し、該伝熱管段が前記気流方向に間隔を空けて複数重ねられていると共に、前記気流方向に相互に隣接した伝熱管段が前記流路幅方向の間隔をずらして配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、複数の伝熱管が千鳥状に配設されているので、気流方向に相互に隣接した伝熱管段のうち気流上流側の伝熱管段の気流方向と重力方向とに交差する流路幅方向の隙間を通過した吸込空気を、気流下流側の伝熱管段における各伝熱管に十分に接触させることができる。これにより、冷却効果及びミスト捕捉効果を高めることができる。
Further, the plurality of heat transfer tubes are arranged in a staggered manner when viewed from above, and a part of the plurality of heat transfer tubes is in a flow path width direction intersecting the air flow direction and the gravity direction, A plurality of heat transfer tube stages are arranged at intervals, the heat transfer tube stages are stacked in a plurality in the airflow direction, and the heat transfer tube stages adjacent to each other in the airflow direction are It is characterized by being arranged with a gap in the flow path width direction.
According to this configuration, since the plurality of heat transfer tubes are arranged in a staggered manner, the air flow direction of the heat transfer tube stage on the upstream side of the air flow and the gravity direction intersect among the heat transfer tube stages adjacent to each other in the air flow direction. The suction air that has passed through the gap in the flow path width direction can be sufficiently brought into contact with each heat transfer tube in the heat transfer tube stage on the downstream side of the airflow. Thereby, the cooling effect and the mist capturing effect can be enhanced.
また、前記流路幅方向に相互に隣接する二つの伝熱管の中心間距離が前記伝熱管の外径の2倍以下とされている。
この構成によれば、流路幅方向に相互に隣接する二つの伝熱管の中心間距離が伝熱管の外径の2倍以下とされているので、気流上流側の伝熱管段を通過した吸込空気を、気流下流側の伝熱管段における各伝熱管に確実に接触させることができる。
Further, the center-to-center distance between two heat transfer tubes adjacent to each other in the flow path width direction is set to be twice or less the outer diameter of the heat transfer tube.
According to this configuration, since the center-to-center distance between two heat transfer tubes adjacent to each other in the flow path width direction is not more than twice the outer diameter of the heat transfer tube, the suction that has passed through the heat transfer tube stage on the upstream side of the airflow Air can be reliably brought into contact with each heat transfer tube in the heat transfer tube stage on the downstream side of the airflow.
また、前記気流方向に相互に隣接する二つの伝熱管段のうち一方において、流路幅方向一端に位置する前記伝熱管の外周面から前記吸込空気の流路壁面までの壁面間隔が、前記伝熱管の外径以下となっており、他方において、流路幅方向一端に位置する前記伝熱管の外周面の少なくとも一部が、前記気流方向から見て、前記一方における前記壁面間隔内に位置することを特徴とする。
この構成によれば、気流上流側の伝熱管段の流路幅方向一端に位置する伝熱管と流路壁面との間を通過する吸込空気が、気流下流側の伝熱管段の流路幅方向一端に位置する伝熱管に接触させることができる。これにより、流路幅方向一端側における壁面近傍に沿って伝熱管に接触せずに複数の伝熱管を通過してしまう吸込空気を防止することができ、冷却効果及びミスト捕捉効果を高めることができる。
Further, in one of the two heat transfer tube stages adjacent to each other in the air flow direction, a wall surface interval from the outer peripheral surface of the heat transfer tube located at one end in the flow channel width direction to the flow channel wall surface of the suction air On the other hand, at least a part of the outer peripheral surface of the heat transfer tube located at one end in the flow path width direction is located within the wall surface interval in the one when viewed from the air flow direction. It is characterized by that.
According to this configuration, the suction air passing between the heat transfer tube located at one end of the heat transfer tube stage on the upstream side of the airflow and the flow path wall surface becomes the flow width direction of the heat transfer tube stage on the downstream side of the airflow. It can be made to contact the heat exchanger tube located at one end. Thereby, it is possible to prevent the intake air that passes through the plurality of heat transfer tubes without coming into contact with the heat transfer tubes along the vicinity of the wall surface at one end side in the flow path width direction, thereby enhancing the cooling effect and the mist capturing effect. it can.
また、前記気流方向に相互に隣接する二つの伝熱管段のうち一方において、流路幅方向他端に位置する前記伝熱管の外周面から前記吸込空気の流路壁面までの壁面間隔が、前記伝熱管の外径以下となっており、他方において、流路幅方向他端に位置する前記伝熱管の外周面の少なくとも一部が、前記気流方向から見て、前記他方における前記壁面間隔内に位置することを特徴とする。
この構成によれば、気流上流側の伝熱管段の流路幅方向他端に位置する伝熱管と流路壁面との間を通過する吸込空気が、気流下流側の伝熱管段の流路幅方向他端に位置する伝熱管に接触させることができる。これにより、流路幅方向他端側における壁面近傍に沿って伝熱管に接触せずに複数の伝熱管を通過してしまう吸込空気を防止することができ、冷却効果及びミスト捕捉効果を高めることができる。
Further, in one of the two heat transfer tube stages adjacent to each other in the air flow direction, the wall surface distance from the outer peripheral surface of the heat transfer tube located at the other end in the flow channel width direction to the flow channel wall surface of the suction air is The outer diameter of the heat transfer tube is equal to or smaller than the outer diameter of the heat transfer tube. It is characterized by being located.
According to this configuration, the suction air passing between the heat transfer tube located at the other end in the flow path width direction of the heat transfer tube stage on the upstream side of the air flow and the flow path wall surface is the flow path width of the heat transfer tube stage on the downstream side of the air flow. It can be made to contact the heat transfer tube located at the other end in the direction. As a result, the intake air that passes through the plurality of heat transfer tubes without contacting the heat transfer tubes along the vicinity of the wall surface at the other end side in the flow path width direction can be prevented, and the cooling effect and the mist trapping effect are enhanced. Can do.
また、本発明に係るガスタービンは、上記いずれかのガスタービン用吸気冷却装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、上記いずれかのガスタービン用吸気冷却装置を備えるので、冷却した吸込空気の流路上に別装置を付加することなく、ガスタービン内部にミストが吸い込まれることを抑止することができる。
In addition, a gas turbine according to the present invention includes any one of the above-described gas turbine intake air cooling devices.
According to this configuration, since any one of the above-described gas turbine intake air cooling devices is provided, it is possible to prevent the mist from being sucked into the gas turbine without adding another device on the flow path of the cooled intake air. it can.
また、本発明に係るガスタービンコンバインドサイクル発電プラントは、上記いずれかのガスタービン用吸気冷却装置と、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンと、前記ガスタービンからの排熱を利用する排熱利用手段とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、上記いずれかのガスタービン用吸気冷却装置とガスタービンとを備えるので、冷却した吸込空気の流路上に別装置を付加することなく、ガスタービン内部にミストが吸い込まれることを抑止することができる。
A gas turbine combined cycle power plant according to the present invention uses any one of the above-described gas turbine intake air cooling devices, a gas turbine including a compressor, a combustor, and a turbine, and exhaust heat from the gas turbine. And a waste heat utilization means.
According to this configuration, since any one of the above-described gas turbine intake air cooling device and the gas turbine is provided, the mist is sucked into the gas turbine without adding another device on the flow path of the cooled intake air. Can be deterred.
また、発明に係る出力増大方法は、既設のガスタービン又はガスタービンコンバインドサイクル発電プラントに上記のうちずれかのガスタービン用吸気冷却装置を追設することを特徴とする。
この構成によれば、上記いずれかのガスタービン用吸気冷却装置を備えるので、冷却した吸込空気の流路上に別装置を付加することなく、ガスタービン内部にミストが吸い込まれることを抑止することができる。
The output increasing method according to the present invention is characterized in that any of the above-described gas turbine intake air cooling devices is additionally installed in an existing gas turbine or gas turbine combined cycle power plant.
According to this configuration, since any one of the above-described gas turbine intake air cooling devices is provided, it is possible to prevent the mist from being sucked into the gas turbine without adding another device on the flow path of the cooled intake air. it can.
本発明に係るガスタービン用吸気冷却装置によれば、冷却した吸込空気の流路上に別装置を付加することなく、ガスタービンがミストを吸い込むことを抑止することができる。 The gas turbine intake air cooling device according to the present invention can prevent the gas turbine from sucking mist without adding another device on the flow path of the cooled intake air.
また、本発明に係るガスタービン及びガスタービンコンバインドサイクル発電プラントによれば、冷却した吸込空気の流路上に別装置を付加することなく、ガスタービン内部にミストが吸い込まれることを抑止することができる。 Further, according to the gas turbine and the gas turbine combined cycle power plant according to the present invention, it is possible to prevent the mist from being sucked into the gas turbine without adding another device on the flow path of the cooled intake air. .
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るGTCC発電プラントG1の概略構成図である。図1に示すように、GTCC発電プラントG1は、発電用ガスタービン1と、ガスタービン用吸気冷却装置2と、ガスタービン用吸気調湿装置3と、発電機4と、ボイラと蒸気タービンとから概略構成される不図示の排熱利用手段とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a GTCC power plant G1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the GTCC power plant G1 includes a power
発電用ガスタービン1は、大気(外部空気)から圧縮機1aへと吸い込まれる吸込空気Aを圧縮機1aによって圧縮して燃焼器1bに供給し、燃焼器1bで燃料Fと混合して燃焼させて燃焼ガスを生成し、これをタービン1c内に供給することで、図示しない翼構造によりロータ1dを回転させて発電機4で発電を行うことが可能である。また、タービン1c内を流通した燃焼ガスは、排気ガスg1として不図示の排熱利用手段(ボイラ等)に供給され、その排熱を利用して蒸気を生成するようになっている。
The power
ガスタービン用吸気冷却装置2は、第一熱交換器(熱交換器)21と、冷凍機22と、第二熱交換器23と、冷水C1と、冷却水C2と、冷却制御部24と、記憶部25(図4参照)と、大気温度測定部26と、大気湿度測定部27とを備えている。
第一熱交換器21は、外部から圧縮機1a入口までの吸込流路に設けられており、内部を流れる冷水C1と吸込空気Aとの間で熱交換をさせる。この冷水C1が吸込空気Aから受け取った熱は、冷凍機22と冷却水C2と第二熱交換器23とを介して外部へと放出される。
なお、吸込空気Aを第一熱交換器21によって冷却可能であれば、冷凍機22以外の手段を用いてもよい。
The gas turbine intake
The
Note that means other than the
図2は、第一熱交換器21の概略構成を示す水平断面図であり、図3は、図2におけるI−I線断面図である。
図2及び図3に示すように、第一熱交換器21は、吸込流路を兼ねる管路31と、複数の伝熱管32と、ドレン33とを備えている。
2 is a horizontal sectional view showing a schematic configuration of the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
管路31は、軸方向を重力方向と交差させており、略水平方向に沿って吸込空気Aの吸込流路を構成している。この管路31を通過した吸込空気Aは、図1に示すように、ガスタービン用吸気調湿装置3を介して、圧縮機1aに吸い込まれることとなる。
The
伝熱管32は、図3に示すように、管路31を重力方向の上下に貫通するように立設させたものであり、それぞれの軸を略重力方向に向けている。
As shown in FIG. 3, the
これら複数の伝熱管32は、図2に示すように、流路内の水平方向における配設が千鳥状になっている。
具体的には、複数の伝熱管32のうち一部の伝熱管32が、吸込流路の流路幅方向(重力方向及び気流方向に交差する方向)に間隔を空けて(重力方向及び気流方向に交差する方向)一列に設けられてなる伝熱管段35が、図3に示すように、気流方向に間隔を空けて四つ(35A〜35D)重ねられている。各伝熱管段35A〜35Dにおいては、図2に示すように、流路幅方向において相互に隣接する伝熱管32の中心間距離Lが伝熱管32の外径Dの2倍以下(L≦2D)に設定されている。
そして、図2に示すように、気流方向に相互に隣接した伝熱管段35(35A〜35D)が流路幅方向の間隔をずらして配置されている。より具体的には、気流方向に相互に隣接した二つの伝熱管段35(例えば、35A,35B)のうち、気流下流側の伝熱管段35(例えば、35B)の伝熱管32の中心が、気流方向から見て、気流上流側の伝熱管段35(例えば、35A)において流路幅方向に相互に隣接する伝熱管32の間隔の中心(換言すれば、中心間距離Lの中間)に位置するように配設されている。
As shown in FIG. 2, the plurality of
Specifically, some of the plurality of
As shown in FIG. 2, the heat transfer tube stages 35 (35A to 35D) adjacent to each other in the airflow direction are arranged with a gap in the flow path width direction being shifted. More specifically, of the two heat transfer tube stages 35 (for example, 35A and 35B) adjacent to each other in the airflow direction, the center of the
また、これら伝熱管段35A〜35Dの流路幅方向の各端部における配置は、図2に示すように、各端部における伝熱管32から流路壁面31aまでの壁面間隔をSとすると、以下のように設定されている。まず、伝熱管段35A,35Cにおける壁面間隔Sは、伝熱管32の外径D以下(S≦D)に設定されている。
また、伝熱管段35B,35Dの壁面間隔Sは、外径Dよりも遥かに小さく(S<<D)設定されている。
このように、気流方向に相互に隣接する二つの伝熱管段35(35A〜35D)において(例えば、35A,35B)は、気流方向から見て、一方の伝熱管段35(例えば、35B)の流路幅方向一端の伝熱管32の外周面の一部が、他方の伝熱管段35(例えば、35A)の壁面間隔S内に位置するように設定されている。
Further, the arrangement of the heat transfer tube stages 35A to 35D at each end in the flow path width direction is as shown in FIG. 2, where the wall surface distance from the
The wall surface spacing S between the heat transfer tube stages 35B and 35D is set to be much smaller than the outer diameter D (S << D).
Thus, in the two heat transfer tube stages 35 (35A to 35D) adjacent to each other in the airflow direction (for example, 35A and 35B), when viewed from the airflow direction, one of the heat transfer tube stages 35 (for example, 35B) A part of the outer peripheral surface of the
各伝熱管段35A〜35Dには、冷凍機22から、それぞれ異なった温度の冷水C1が供給されるようになっており、伝熱管段35Aの各伝熱管32に供給される冷水C1の温度が最も低くなっており、伝熱管段35B、35C、35Dの順に供給される冷水C1の温度が高くなるようになっている。なお、冷水C1の流量は、各伝熱管32において略一定となっており、下方から上方に向けて流れるようになっている。
Each of the heat transfer tube stages 35A to 35D is supplied with cold water C1 having a different temperature from the
ドレン33は、伝熱管段35Dよりも下流側における管路31の下部に設けられている。このドレン33には、不図示の吸引ポンプが接続されている。なお、管路31の下部は、伝熱管段35Aの上流側からドレン33に向けて次第に下方に向かうように傾斜している。
The
図1に戻って、ガスタービン用吸気冷却装置2の冷却制御部24は、発電用ガスタービン1の要求出力WPRに応じて第一熱交換器21によって吸込空気Aを冷却させる。この冷却制御部24は、圧縮機1a入口における吸込空気Aの圧縮機入口温度TINを露点温度Tdで運転した際の露点出力WPDTと要求出力WPRとを比較し、要求出力WPRが大きい場合において、設定された電力価格PEに基づいて発電に伴う収支が所定の基準を満たすことを条件として、圧縮機入口温度TINを露点温度Td未満にする。
Returning to FIG. 1, the cooling
図4は、ガスタービン用吸気冷却装置2の冷却制御部24の概略構成を示すブロック図である。
冷却制御部24は、要求出力WPRと露点出力WPDTとの差分である差分出力ΔW及び電力価格PEに基づいて差分収入INCを演算する差分収入演算手段41と、露点温度Tdの飽和空気を要求出力WPRに対応した圧縮機入口温度TINである要求入口温度TPRまで冷却した場合の発電用ガスタービン1の燃料コスト増分である燃料差分コストCFを演算する差分コスト演算手段42と、差分収入INCと差分コストCCとを比較して、圧縮機入口温度TINを露点温度Td未満にするか否かを判定する判定手段43とを備えている。
なお、本実施形態においては、動翼等の消耗コストや燃料差分コストCF等からなる差分コストCCのうち、大部分を占める燃料差分コストCFを差分コストCCとして擬制している。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the
In the present embodiment, of the difference cost C C consisting of consumable costs and fuel differential cost C F etc. of the blade or the like, and fiction fuel differential cost C F occupying most as the difference cost C C.
差分収入演算手段41は、露点温度演算部41aと、露点出力演算部41bと、差分出力演算部41cと、差分収入演算部41dと、差分冷凍動力演算手段41eとを有している。
The differential income calculation means 41 includes a dew point
露点温度演算部41aは、大気湿度測定部27から入力された大気湿度φと、大気温度測定部26から入力された大気温度Tambとから露点温度Tdを演算する。なお、露点温度Tdは、上述したNC線図(例えば、「徹底マスター 空気線図の読み方・使い方」,空気調和・衛生工学会編,1998,pp16)等で公知)から求める構成としてもよいし、露点温度演算部41aの変わりに露点温度計から直接求める構成としてもよい。
The dew point
露点出力演算部41bは、露点温度演算部41aで演算された露点温度Tdから圧縮機入口温度TINが露点温度Tdとなったときの出力である露点出力WPDTを演算する。なお、露点温度Tdと露点出力WPDTとの対応付けは、例えば、”Gas Turbine Theory 5th Edition”,Sarabanamuttoo,HIH,et al.,2001“等に示される方法を用いて求めることができる。また、実験や試運転から求めても良い。
Dew point
差分出力演算部41cは、露点出力演算部41bに演算された露点出力WPDTと、要求出力WPRとに基づいて、露点出力WPDTと要求出力WPRとの差である差分出力ΔWを演算する。
Difference
差分収入演算部41dは、差分出力演算部41cに演算された差分出力ΔWと、差分冷凍動力演算手段41eが演算した動力増分量ΔWINとの差分に、記憶部25に予め記憶された電力価格PEを乗じて、差分収入INCを演算する。
なお、電力価格PEは、より最新のものが好ましい。
The difference
The power price P E, the more recent ones are preferred.
差分冷凍動力演算手段41eは、要求入口温度演算部41e1と比エンタルピ差演算部41e2と差分冷凍能力演算部41e3と差分冷凍動力演算部41e4とを備えている。 The differential refrigeration power calculation means 41e includes a required inlet temperature calculation unit 41e1, a specific enthalpy difference calculation unit 41e2, a differential refrigeration capacity calculation unit 41e3, and a differential refrigeration power calculation unit 41e4.
要求入口温度演算部41e1は、稼働時の電力需要に基づいて外部から入力される要求出力WPRと、予め記憶部25に記憶され、要求出力WPRを得るために必要な圧縮機入口温度TINである要求入口温度TPRと要求出力WPRとの所定の関係(図4の(1))から、要求入口温度TPRを演算する。
ここで、電力需要は、販売可能な電力を含んでおり、例えば、自家発電で売電可能な場合には、売電することができる電力、電気事業者で顧客に販売した電力の残りを他の電力事業者に売電できる場合には、他の電気事業者に売電することができる電力を含むものである。
なお、要求出力WPRと要求入口温度TPRとの所定の関係は、例えば、”Gas Turbine Theory 5th Edition”,Sarabanamuttoo,HIH,et al.,2001“等に示されるものを用いることができる。
Request inlet temperature calculation section 41e1 includes a required output W PR which is input from the outside based on the operating time of the power demand, is stored in advance in the
Here, the electric power demand includes electric power that can be sold. For example, when electric power can be sold by private power generation, the electric power that can be sold or the rest of the electric power sold to the customer by the electric power company In the case where power can be sold to other electric power companies, the electric power that can be sold to other electric power companies is included.
The predetermined relationship between the required output W PR and the required inlet temperature T PR is, for example, “Gas Turbine Theory 5th Edition”, Sarabanamuttoo, HIH, et al. , 2001 "etc. can be used.
比エンタルピ差演算部41e2は、大気温度測定部26から入力された大気温度Tambと、大気湿度測定部27から入力された大気湿度φとから露点温度演算部41aで演算された露点温度Td、及び、要求入口温度演算部41e1に演算された要求入口温度TPRから予め記憶部25に記憶されたNC線図(図4の(2)、上述の通り公知)に基づいて、露点温度Tdの飽和空気を要求入口温度TPRまで冷却する場合の比エンタルピ差Δhを演算する。
The specific enthalpy difference calculation unit 41e2 calculates the dew point temperature T d calculated by the dew point
差分冷凍能力演算部41e3は、比エンタルピ差演算部41e2に演算された比エンタルピ差Δhと吸込空気Aの流量GINの積により得られる差分冷凍能力ΔHを演算する。吸込空気Aの流量GINは、図4に例示したように、ガスタービン制御装置1eから得る構成としてもよいし、別途ガスタービン吸気流量演算部を設けて、圧縮機入口温度TINから吸込空気Aの流量GINを演算する構成としても良い。ガスタービン吸気流量演算部を設ける場合には、例えば、”Gas Turbine Theory 5th Edition”,Sarabanamuttoo,HIH,et al.,2001“等に示される方法を用いて吸込空気Aの流量GINを演算することができる。
Differential cooling capacity calculating portion 41e3 calculates the difference refrigerating capacity ΔH obtained by the product of the flow rate G IN of the computed specific enthalpy difference Δh and the suction air A to a specific enthalpy difference calculation section 41E2. As illustrated in FIG. 4, the flow rate G IN of the intake air A may be obtained from the gas
差分冷凍動力演算部41e4は、差分冷凍能力演算部41e3に演算された差分冷凍能力ΔHと冷凍機22の成績係数COPとに基づいて、冷凍機動力増分量ΔWINを演算する。上記の冷凍機22の成績係数COPは、図4に例示したように、冷凍機制御装置22aから与える構成としても良いし、記憶部25から与える構成としても良い。
Difference refrigeration power calculating portion 41e4, based on the difference refrigerating capacity ΔH that is calculated on the difference refrigerating capacity calculating portion 41e3 and the COP of the
差分コスト演算手段42は、燃料差分コスト演算部42aを備えている。
燃料差分コスト演算部42aは、差分出力演算部41cに演算された差分出力ΔWと、予め記憶部25に記憶された単位発熱量当たりの燃料価格PFと発電効率EG(図4の(3))とに基づいて、燃料差分コストCFを演算する。発電効率EGは、図4に例示したように、ガスタービン制御装置1eから与える構成としても良い。
なお、発電効率EGは、冷凍機動力を差し引かないGTCC発電プラントG1の出力(W)を投入する燃料発熱量(Q)で除した値である。
The differential cost calculation means 42 includes a fuel differential
Fuel difference
Incidentally, the power generation efficiency E G is a value obtained by dividing the fuel heating value to inject the output (W) of GTCC power plant G1 not deducted frozen mobility (Q).
図5は、判定手段43の判定基準を示す図である。
判定手段43は、露点出力WPDTよりも要求出力WPRが大きく、かつ、差分コストCC(燃料差分コストCF)よりも差分収入INCが大きいか否かを判定する。
FIG. 5 is a diagram illustrating the determination criteria of the
The
冷却制御部24は、判定手段43の判断結果に基づいて、WPR≦WPDTである場合においては、(差分収入INC−差分コストCC)≦0…(収支が赤字又は0)のとき、及び、(差分収入INC−差分コストCC)>0…(収支が黒字)のときの双方のときに、吸込空気Aを露点温度Td未満にせず、露点温度Td以上で運転する。
Based on the determination result of the
また、WPR>WPDTである場合において、(差分収入INC−差分コストCC)≦0…(収支が赤字又は0)のときには、吸込空気Aを露点温度Td未満にせず、露点温度Tdで運転する。
一方、WPR>WPDTである場合において、(差分収入INC−差分コストCC)>0…(収支が黒字)のときには、吸込空気Aを露点温度Td未満に冷却する。
Further, in the case of W PR > W PDT , when (difference income INC−difference cost C C ) ≦ 0 (the balance is in red or 0), the intake air A is not made less than the dew point temperature T d , and the dew point temperature T Drive at d .
On the other hand, in the case of W PR > W PDT , when (difference income INC−difference cost C C )> 0... (Balance is in black), the intake air A is cooled below the dew point temperature T d .
図1に戻って、ガスタービン用吸気調湿装置3は、吸込流路のうち、ガスタービン用吸気冷却装置2と圧縮機1aとの間に配されており、圧縮機1aへと吸い込まれる吸込空気Aの水分を吸湿可能かつ含有水分を放出させて吸込空気Aを加湿可能な吸湿手段50を備えている。
この吸湿手段50は、吸湿剤51と、低水分含有吸湿剤貯留部52と、高水分含有吸湿剤貯留部53と、散布部54と、散布制御部60とを備えている。
Returning to FIG. 1, the gas turbine intake
The hygroscopic means 50 includes a
吸湿剤51は、液状のもの、例えばLiBr水溶液や、粉末状のもの、例えば粉末状シリカゲルを利用することが可能である。
この吸湿剤51は、相対的に含有水分が少ない低水分含有吸湿剤51aと、相対的に含有水分が多い高水分含有吸湿剤51bとが分離貯留されるようになっている。
As the
In this
低水分含有吸湿剤貯留部52は、低水分含有吸湿剤51aを貯留する。この低水分含有吸湿剤貯留部52は、吸込流路の下部に形成された不図示のロート状回収孔に対して弁体52a、管路52bを、散布部54に対して弁体52c、管路52dを、それぞれ介して接続されている。
The low moisture content
高水分含有吸湿剤貯留部53は、吸湿剤51のうち相対的に含有水分が多い高水分含有吸湿剤51bを貯留する。この高水分含有吸湿剤貯留部53は、吸込流路の下部に形成された不図示のロート状回収孔に対して弁体53a、管路53bを、散布部54に対して弁体53c、管路53dを、それぞれ介して接続されている。
The high moisture content
上述した弁体53a、管路53b、弁体52a、管路52bは、吸湿剤回収機構55を構成している。
The
散布部54は、吸込流路の上部に設けられており、散布制御部60によって弁体52c,53cが選択的に切り換えられることにより、低水分含有吸湿剤51aと高水分含有吸湿剤51bとを択一的に選択して、吸込空気Aに向けて散布する。
The spraying
図6は、ガスタービン用吸気調湿装置3の散布制御部60の概略構成を示すブロック図である。
散布制御部60は、散布部54を切り替え制御する。また、散布制御部60は、低水分含有吸湿剤51aを散布した場合には、吸込空気Aの水分を吸湿して含有水分が多くなった高水分含有吸湿剤51bを高水分含有吸湿剤貯留部53に導入する。より具体的には、弁体52aを閉、弁体53aを開とし、吸込流路の下部に溜まった高水分含有吸湿剤51bを、不図示のロート状回収孔から管路53bに導き入れ、高水分含有吸湿剤貯留部53に導入する。
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the
The spraying
反対に、高水分含有吸湿剤51bを散布した場合には、吸込空気Aに水分を放出して含有水分が少なくなった低水分含有吸湿剤51aを低水分含有吸湿剤貯留部52に導入する。より具体的には、弁体52aを開、弁体53aを閉とし、吸込流路の下部に溜まった低水分含有吸湿剤51aを、不図示のロート状回収孔から管路52bに導き入れ、低水分含有吸湿剤貯留部52に導入する。
On the other hand, when the high moisture content
この散布制御部60は、要求入口温度演算部61と、露点温度演算部62と、飽和水蒸気圧演算部63と、大気水蒸気分圧演算部64と、溶液面上水蒸気分圧演算部65と、運転モード判定部66とを備えている。
The
要求入口温度演算部61は、要求入口温度演算部41e1と同様の構成であり、外部から入力される要求出力WPRと、予め記憶部69に記憶された要求出力WPRと要求入口温度TPRとの所定の関係(図6の(1))から、要求入口温度TPRを演算する。
なお、要求入口温度演算部(41e1,61)を、散布制御部60と冷却制御部24とにそれぞれ設ける構成としたが、一方のみに設けて他方を省略し、省略した他方を一方で代用する構成としてもよい。
Request inlet
The required inlet temperature calculation unit (41e1, 61) is provided in each of the spraying
露点温度演算部62は、大気温度測定部56から入力された大気温度Tambと、大気湿度測定部57から入力された大気湿度φと、予め記憶部69に記憶されたNC線図(図6の(2))とから吸込空気Aの露点温度Tdを演算する。
なお、NC線図については、上述した記憶部25に記憶されているものと同様のものを用いることができる。
また、露点温度演算部(41a,62)を、散布制御部60と冷却制御部24とにそれぞれ設ける構成としたが、一方のみに設けて他方を省略し、省略した他方を一方で代用する構成としてもよい。
The dew point
Note that the same NC diagram as that stored in the
In addition, the dew point temperature calculation unit (41a, 62) is configured to be provided in each of the
飽和水蒸気圧演算部63は、記憶部69に記憶されたNC線図(図6の(2))に基づいて、要求入口温度演算部61に演算された要求入口温度TPRに対応する吸込空気Aの飽和水蒸気圧Eを演算する。
Saturated vapor
大気水蒸気分圧演算部64は、大気温度測定部56と大気湿度測定部57とから入力された大気温度Tambと大気湿度φと、記憶部69に予め記憶されたNC線図(図6の(2))とに基づいて、吸込空気Aの水蒸気分圧PSambを演算する。
The atmospheric water vapor partial
溶液面上水蒸気分圧演算部(吸湿剤水蒸気分圧演算部)65は、吸湿剤温度測定部68から入力された高水分含有吸湿剤51bの吸湿剤温度TLと、吸湿剤濃度測定部67から入力された高水分含有吸湿剤51bの吸湿剤濃度XLと、記憶部69に予め記憶されたDuhring線図((図6の(3)))(例えば、「吸収冷凍機とヒートポンプ」,高田秋一著,1989,興英文化社,p.10」)とに基づいて、高水分含有吸湿剤51bの表面上の水蒸気分圧PSLを演算する。
The on-solution water vapor partial pressure calculating unit (humectant water vapor partial pressure calculating unit) 65 receives the hygroscopic agent temperature TL of the high moisture-containing
運転モード判定部66は、要求入口温度TPRと露点温度Tdとを比較して、要求入口温度TPRが露点温度Tdよりも低い場合に低水分含有吸湿剤51aを散布させる運転モードであると判定する。
また、運転モード判定部66は、要求入口温度TPRと露点温度Tdとを比較して、要求入口温度TPRが露点温度Tdよりも高い場合において、大気温度測定部56から入力された大気温度Tamb(図6の(6))が要求入口温度TPRよりも高いときに、演算された高水分含有吸湿剤51b表面上の水蒸気分圧PSLが、飽和水蒸気圧演算部63に演算された飽和水蒸気圧Eよりも小さく、かつ、演算された吸込空気Aの水蒸気分圧PSambよりも高い場合(E>PSL>PSamb)に高水分含有吸湿剤51bを散布させる運転モードであると判定する。
The operation
Further, the operation
次に、上記の構成からなるGTCC発電プラントG1の動作について説明する。
以下の説明においては、吸込空気Aを露点未満に冷却する場合について説明する。より具体的には、上記判定手段43の判定に基づいて、吸込空気Aを露点温度Td未満に冷却する場合について説明する。
Next, the operation of the GTCC power plant G1 having the above configuration will be described.
In the following description, the case where the suction air A is cooled below the dew point will be described. More specifically, the case where the intake air A is cooled below the dew point temperature Td based on the determination by the determination means 43 will be described.
冷却制御部24は、吸込空気Aを露点温度Td未満に冷却するために、吸込空気Aから減少させるエンタルピに応じて、伝熱管32全体の冷却量を設定する。この冷却量の範囲内において、伝熱管段35A<35B<35C<35Dの順に冷水C1の温度が高くなるように、冷水C1の各温度を設定する。そして、これら各温度に設定された冷水C1が、冷凍機22により伝熱管段35A〜35Dの各伝熱管32に供給される。図3に示すように、各伝熱管段35A〜35Dの伝熱管32に流入した冷水C1は、下方から上方に向けて流れ、冷凍機22に戻る。
The cooling
一方、外部から吸い込まれた大気は、吸込空気Aとして吸込流路を流れて圧縮機1aの入口に向かって流れる。そして、第一熱交換器21の管路31に流入した後に伝熱管段35Aに到達し、各伝熱管32の隙間を順次通過していく。
吸込空気Aは、図7に示すように、伝熱管段35Aを通過する際に冷水C1と熱交換を行って冷却され、吸込空気Aが露点温度Td未満になると吸込空気Aに含まれる水分が凝縮してミストMとなる。
On the other hand, the air sucked from the outside flows through the suction flow path as the suction air A and flows toward the inlet of the
As shown in FIG. 7, the intake air A is cooled by exchanging heat with cold water C1 when passing through the heat
図7に示すように、伝熱管段35Aの隙間を通過した吸込空気A(矢印Y1)は、伝熱管段35Bの伝熱管32に衝突した後に、この伝熱管32の外周面に沿って気流下流側に向けて流れる。また、伝熱管32の流路幅方向における一端及び他端の壁面間隔Sを通過した吸込空気A(他端(矢印Y2))は、伝熱管段35Bの流路幅方向の一端及び他端における伝熱管32に衝突した後に、この伝熱管32の外周面に沿って気流下流側に向けて流れる。この際、吸込空気Aに含まれていたミストMが、伝熱管段35Bの伝熱管32に結露状に付着して捕捉される。
吸込空気Aは、伝熱管段35Bにおける外周面に沿って流れる際にも冷却され、この冷却によって新たに吸込空気Aに含まれる水分が凝縮してミストMとなる。この際、伝熱管段35Bは、伝熱管段35Aよりも冷却効果が小さくなっているため、冷却量及び発生するミストMの量が、伝熱管段35Aよりも小さくなる。
As shown in FIG. 7, the suction air A (arrow Y1) that has passed through the gap in the heat
The intake air A is also cooled when flowing along the outer peripheral surface of the heat
同様にして、伝熱管段35Bを通過した吸込空気Aが、伝熱管段35Cにおける伝熱管32に衝突した後に伝熱管32の外周面に沿って流れ、ミストMを付着させると共に冷却される。この際、伝熱管段35Cにおける冷却効果は、伝熱管段35Aよりも小さくなっているため、冷却量及び発生するミストMの量が、伝熱管段35Bよりも小さくなる。
伝熱管段35Cを通過した吸込空気Aが、伝熱管段35Dを通過する際にミストMを僅かに付着させる。
Similarly, the suction air A that has passed through the heat
The suction air A that has passed through the heat
このようにして、吸込空気Aは、各伝熱管段35A〜35Dを通過する際に、順次冷水C1と熱交換を行って、吸込空気Aのエンタルピを減少させる。そして、伝熱管段35Dを通過した吸込空気Aの温度が、所定の露点温度Td未満の温度となる。この伝熱管段35Dを通過した吸込空気Aは、圧縮機1aに向けて流れていく。
In this way, when the intake air A passes through each of the heat transfer tube stages 35A to 35D, it sequentially exchanges heat with the cold water C1 to reduce the enthalpy of the intake air A. Then, the temperature of the intake air A that has passed through the heat
各伝熱管32に付着したミストMは、伝熱管32を蔦って重力方向下方に向けて流れ落ち、管路31の下部に到達する。そして、管路31の下部の傾斜により、ドレン33に向けて流れ、ドレン33内に貯留される。なお、ドレン33内に貯留された水は、吸引ポンプを介して外部に排出される。
The mist M adhering to each
以上説明したように、本実施形態によれば、吸込空気Aを冷却可能な第一熱交換器21が複数の伝熱管32を備え、これら複数の伝熱管32が、気流上流側に位置する伝熱管32が気流下流側に位置する伝熱管32よりも冷却効果が大きくなるように配設されているので、吸込空気Aを露点温度Td未満に冷却する場合において、気流上流側に位置する伝熱管32で相対的にミストMの発生が活発となり、気流下流側に位置する伝熱管32で相対的にミストMの発生が抑制される。そして、気流上流側に位置する伝熱管32によって冷却されて発生したミストMが、気流下流側の伝熱管32に付着して外周面を蔦って重力方向下方に落ちる。
これにより、吸込空気Aの冷却に伴ってミストMが発生しても、冷却効果を気流方向に一定にした場合に比べて、吸込空気Aを冷却する伝熱管32自体でミストMを捕捉する割合が多くなるので、気流下流側にミストMが流れていくことを抑止することができる。
従って、冷却した吸込空気Aの流路上に別装置を付加することなく、ガスタービンがミストMを吸い込むことを抑止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
Thereby, even if mist M is generated along with the cooling of the suction air A, the ratio of capturing the mist M by the
Therefore, it is possible to prevent the gas turbine from sucking the mist M without adding another device on the flow path of the cooled intake air A.
また、気流上流側の伝熱管32が、気流下流側の伝熱管32と比べて冷水C1の温度が低温であるので、気流上流側の伝熱管32の冷却効果を相対的に大きくすることができ、また、比較的に冷却効果の調整を容易にすることができる。
Further, since the temperature of the cold water C1 is lower in the
また、複数の伝熱管32が千鳥状に配設されているので、気流上流側の伝熱管段35の流路幅方向の隙間を通過した吸込空気Aを、気流下流側の伝熱管段35における伝熱管32に十分に接触させることができる。これにより、冷却効果及びミスト捕捉効果を高めることができる。
Further, since the plurality of
また、流路幅方向に相互に隣接する二つの伝熱管32の中心間距離Lが伝熱管32の外径の2倍以下とされているので、気流上流側の伝熱管段35を通過した吸込空気Aを、気流下流側の伝熱管段35における各伝熱管32に確実に接触させることができる。
In addition, since the center-to-center distance L between two
また、気流上流側の伝熱管段35の流路幅方向両端に位置する二つの伝熱管32と、流路壁面31aとのそれぞれの壁面間隔Sを通過する吸込空気Aが、気流下流側の伝熱管段35の流路幅方向両端に位置する伝熱管32に接触させることができる。これにより、流路壁面31a近傍に沿って伝熱管32に接触せずに通過してしまう吸込空気Aを防止することができ、冷却効果及びミスト捕捉効果を高めることができる。
Further, the suction air A passing through the wall surface spacing S between the two
また、GTCC発電プラントG1によれば、要求出力WPRと露点温度Tdでの出力とを比較して、発電に伴う収支が所定の基準を満たすことを条件として、圧縮機入口温度TINを露点温度Td未満にするので、圧縮機入口温度TINが発電に伴う収支と無関係に露点温度Td未満とすることを避けることができる。これにより、発電に伴う収支に基づいて限定的に吸込空気Aを露点温度Td未満とするので、効率的に吸込空気Aを冷却することができる。また、発電に伴う収支が所定の基準を満たす場合には、吸込空気Aを露点温度Td未満に冷却するので、大出力となる稼働が一律に禁止されず、適切に電力需要に応えることが可能となる。 Further, according to the GTCC power plant G1, the compressor output temperature T IN is set on the condition that the required output W PR is compared with the output at the dew point temperature T d and that the balance due to power generation satisfies a predetermined standard. because it below the dew point temperature T d, it is possible to prevent the compressor inlet temperature T iN is the balance and independent below the dew point temperature T d due to the power generation. As a result, the suction air A is limited to a temperature lower than the dew point temperature Td based on the balance of power generation, so that the suction air A can be efficiently cooled. In addition, when the balance due to power generation satisfies a predetermined standard, the intake air A is cooled to a temperature lower than the dew point temperature Td. It becomes possible.
さらに、吸込空気Aの水分を吸湿可能かつ含有水分を放出させて吸込空気Aを加湿可能な吸湿手段50を備えるので、ミストMが発生した場合には、このミストMを吸湿することが可能となり、湿度が低い場合には、含有水分を放出させて吸込空気Aを冷却することが可能となる。これにより、ガスタービンの圧縮機1a入口に向かうミストMを除去して、発電用ガスタービン1の部品の損傷を抑止することができる。また、吸込空気Aの湿度が低い場合には、さらに吸込空気Aを冷却することができ、発電用ガスタービン1の出力を向上させることができる。
Furthermore, since the moisture absorption means 50 capable of absorbing moisture of the intake air A and releasing the contained moisture to humidify the intake air A is provided, when the mist M is generated, the mist M can be absorbed. When the humidity is low, the intake air A can be cooled by releasing the contained water. Thereby, the mist M which goes to the
なお、上述した実施の形態では、各伝熱管段35A〜35Dの伝熱管32に流入した冷水C1は、下方から上方に向けて流れる構成としたが、上方から下方に向けて流してもよいし、気流方向に隣接する二つの伝熱管32において、冷水C1の流れ方向が反対となるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the cold water C1 that has flowed into the
図8は、第一熱交換器21の変形例21Aの概略構成断面図であって、図3に相当する図である。
図8に示すように、変形例21Aは、伝熱管段35Aにおける一の伝熱管32の上端32aと、この伝熱管段35Bにおける一の伝熱管32の上端32aとが、湾曲管36aで連結されて第一連結伝熱管ユニット37Aを構成している。同様に、伝熱管段35Cにおける一の伝熱管32の上端32aと、伝熱管段35Dにおける一の伝熱管32の上端32aとが、湾曲管36aで連結されて第一連結伝熱管ユニット37Bを構成している。
また、伝熱管段35Bにおける一の伝熱管32の下端32bと、伝熱管段35Cにおける一の伝熱管32の下端32bとが、湾曲管36bで連結されて第二連結伝熱管ユニット38を構成するように連結されている。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a
As shown in FIG. 8, in the
Further, the
このような構成により、冷凍機22から冷水C1が送られて、伝熱管段35Aの伝熱管32の下端32bから冷水C1が流入すると、湾曲管36a,36bを介して、伝熱管段35B〜35Dの各伝熱管32に順番に、流れ方向を反対方向に変化させながら冷水C1が流れるようになっている。
With such a configuration, when the cold water C1 is sent from the
この際、伝熱管段35Aの伝熱管32においては、冷水C1が伝熱管32の重力方向の下方において吸込空気Aと熱交換をしながら(昇温しながら)、上方へと流れるため、上方に比べて下方の冷却効果が大きくなっており、吸込空気Aの下方が上方よりも低温となる。しかしながら、伝熱管段35Bの伝熱管32が、伝熱管段35Aの伝熱管32と冷水C1の流れ方向が反対となった第一連結伝熱管ユニット37Aを構成しているため、伝熱管段35Aで下方が上方よりも低温となった吸込空気Aに対して、伝熱管段35Bが下方に比べて上方をより強く冷却し、上下方向の温度差を均一化する。
吸込空気Aが第二連結伝熱管ユニット38と、第一連結伝熱管ユニット37Bとを通過する際にも、上下方向の温度差を均一化する。また、冷水C1は、吸込空気Aと熱交換をしながら(昇温しながら)、伝熱管段35A〜35Dの順に流れるため、伝熱管段35A<35B<35C<35Dの順に温度が上昇する。
At this time, in the
Even when the intake air A passes through the second connected heat
この構成によれば、気流方向において相互に隣接する二つの伝熱管32が、冷水C1の流れ方向が反対となるように設定されているので、吸込空気Aの重力方向上下の温度差を低減することができる。すなわち、各伝熱管32においては、冷水C1流れにおける上流側で吸込空気Aと熱交換して昇温した冷水C1が、冷水C1流れにおける下流側に向けて流れることとなるため、冷水C1流れにおける下流側に比べて上流側の冷却効果が高くなる。しかしながら、気流方向において相互に隣接する二つの伝熱管32が、冷水C1の流れ方向が反対となるように設定されているので、これら二つの伝熱管32においては重力方向上下に亘って冷却効果が均等化される。このため、これら二つの伝熱管32に沿って吸込空気Aが連続して流れると吸込空気Aの重力方向上下に亘って均等的に冷却されることとなるため、吸込空気Aの重力方向上下の温度差を低減することができる。また、容易に伝熱管段35A<35B<35C<35Dの順に冷水C1の温度を高めることができる。
According to this configuration, since the two
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、伝熱管32を千鳥状に配列したが、例えば、行列状に配列してもよい。
Note that the operation procedure shown in the above-described embodiment, various shapes and combinations of the constituent members, and the like are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
For example, in the embodiment described above, the
また、上述した実施の形態のように、冷水C1の温度を伝熱管32毎に変える方法として、図8に示すように、伝熱管段35Aから35Dを直列に接続して流す方法や、図11に示す変形例21Bのように、上流側の伝熱管32の流路面積αを大きくして冷水C1の流量を多くすると共に、熱容量を大きくして温度の上昇を抑制する方法を採用してもよい。
Moreover, as shown in FIG. 8, as a method of changing the temperature of the cold water C1 for each
また、上述した実施形態では、伝熱管段35Aで吸込空気Aが露点温度Td未満となるように冷却したが、必ずしも伝熱管段35Aにおいて吸込空気Aが露点温度Td未満とならなくてもよい。例えば、気流上流側の伝熱管段35A,35Bを流れる過程において吸込空気Aを露点温度Td未満に冷却し、気流下流側の伝熱管段35C,35Dを流れる過程において吸込空気AのミストMを捕捉する構成としてもよい。すなわち、気流上流側の伝熱管段35A,35Bの冷却効果が、気流下流側の伝熱管段35C,35Dの冷却効果よりも大きくなっていれば、本願発明の効果を得ることができる。
また、上述した実施の形態では、伝熱管段35を四段に構成したが、複数段であれば、何段であってもよい。
Further, in the embodiment described above, suction air A in
Further, in the embodiment described above, the heat
また、上述した実施の形態では、伝熱管段35A〜35Dを流れる冷水C1の温度を異ならせて、気流下流側よりも気流上流側の冷却効果が大きくなるように構成したが、伝熱管段35A〜35Dを流れる冷水C1の流速を異ならせて、気流下流側よりも気流上流側の冷却効果が大きくなるように構成してもよい。例えば、伝熱管段35A〜35Dの各伝熱管32の流路面積の大きさをこの順に大きくすることで、伝熱管段35A〜35Dの順に冷却効果を大きくすることができる。例えば、図12に示す変形例21Cように、伝熱管段35A〜35Dの各伝熱管32のオリフィス径βの大きさを、35A>35B>35C>35Dの順に小さくすることで、冷水C1の冷却効果を伝熱管段35A>35B>35C>35Dの順に小さくすることができる。なお、オリフィス32fは、伝熱管32の入口側及び出口側のいずれに設けてもよい。
Moreover, in embodiment mentioned above, although the temperature of the cold water C1 which flows through the heat
また、上述した実施の形態では、伝熱管32の内面及び外面の表面粗さについて、特に言及をしなかったが、気流上流側の伝熱管32の内面及び外面のうちいずれか一方の表面粗さを、気流下流側の伝熱管32と比べて粗くしてもよい。この構成によれば、内面の表面粗さを粗くすることで冷水C1の流れを、外面の表面粗さを粗くすることで吸込空気Aの流れを、それぞれ乱すことができ、気流上流側の伝熱管32の冷却効果を相対的に大きくすることができる。
Moreover, in embodiment mentioned above, although it did not mention in particular about the surface roughness of the inner surface and outer surface of the
また、上述した実施形態では、第一連結伝熱管ユニット37A,37Bと第二連結伝熱管ユニット38とを連結する構成としたが、第一連結伝熱管ユニット37A,37Bと第二連結伝熱管ユニット38とは必ずしも連続させる必要はない。
また、第一連結伝熱管ユニット37A,37Bと第二連結伝熱管ユニット38とを連続させずに、個別に設けてもよい。また、第一連結伝熱管ユニット37と第二連結伝熱管ユニット38とのうちいずれか一方だけ設けてもよい。
In the above-described embodiment, the first connection heat
Moreover, you may provide 1st connection heat
また、上述した実施形態では、伝熱管32の外周面に特に何も設けない構成としたが、図9に示すように、外周面から径方向外方に延出してなる螺旋状のフィン部材32cを設けてもよい。
この構成によれば、吸込空気Aに対して伝熱管32側の接触面積が大きくなるので、伝熱面積の増加によって冷却効果が向上すると共に、気流下流側の伝熱管32に設けた場合には、ミストM付着量が多くなる。これにより、吸込空気Aの冷却を促進すると共に、ミスト捕捉効果を向上させることができる。
また、フィン部材32cが、螺旋状であるので、捕捉されたミストMがフィン部材32cを伝って連続して下方に落ちる。これにより、捕捉したミストMを速やかに下方に導いて、吸込空気Aによって気流下流側に飛ばされることを防ぐことができる。
In the embodiment described above, nothing is provided on the outer peripheral surface of the
According to this configuration, since the contact area on the
Moreover, since the
また、図10に示すように、フィン部材32dをロート状に構成すると共に、このフィン部材32dの内周側に鉛直貫通孔32eを設け、このフィン部材32dを複数設ける構成としても、接触面積が大きくなり冷却効果が向上すると共に、捕捉されたミストMが伝熱管32の外周面側に集められ、伝熱管32の外周面を蔦って連続して下方に落ちる。これにより、捕捉したミストMを速やかに下方に導いて、吸込空気Aによって気流下流側に飛ばされることを防ぐことができる。
Further, as shown in FIG. 10, the
また、図13に示すように、ガスタービン用吸気調湿装置3を省略して、プラント構成を更に簡素化してもよい。
Moreover, as shown in FIG. 13, the gas turbine intake
また、NC線図のデータは、全てを記憶させておいても良いし、温度−飽和圧力の関係のみを記憶させておき、露点温度Td等の他のデータを都度計算で求めても良い。 Further, all the data of the NC diagram may be stored, or only the relationship between the temperature and the saturation pressure may be stored, and other data such as the dew point temperature Td may be obtained by calculation each time. .
1…発電用ガスタービン
1a…圧縮機
1b…燃焼器
1c…タービン
2…ガスタービン用吸気冷却装置
21…第一熱交換器(熱交換器)
31…管路
31a…流路壁面
32…伝熱管
32a…上端
32b…下端
32c,32d…フィン部材
32e…鉛直貫通孔
33…ドレン
35(35A〜35D)…伝熱管段
36a,36b…湾曲管
37A,37B…第一連結伝熱管ユニット
38…第二連結伝熱管ユニット
64…大気水蒸気分演算部
65…吸湿剤水蒸気分圧演算部
66…運転モード判定部
67…吸湿剤濃度測定部
68…吸湿剤温度測定部
69…記憶部
A…吸込空気
C1…冷水(冷却媒体)
L…中心間距離
M…ミスト
S…壁面間隔
G1…GTCC発電プラント
DESCRIPTION OF
31 ...
L ... Center distance M ... Mist S ... Wall spacing G1 ... GTCC power plant
Claims (17)
外部から前記圧縮機へと吸い込まれる吸込空気を冷却可能な熱交換器を備え、
該熱交換器は、重力方向の上側と下側とに亘って延在していると共に前記吸込空気の気流方向と交差する複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の内部を流れる冷却媒体とを有し、
前記複数の伝熱管は、気流上流側に位置する伝熱管が気流下流側に位置する伝熱管よりも冷却能力が大きくなるように、前記気流上流側の伝熱管は、前記気流下流側の伝熱管と比べてオリフィス径が大とされていることを特徴とするガスタービン用吸気冷却装置。 An intake air cooling device for a gas turbine used in a gas turbine including a compressor, a combustor, and a turbine,
A heat exchanger capable of cooling the intake air sucked into the compressor from the outside,
The heat exchanger extends across an upper side and a lower side in the direction of gravity, and a plurality of heat transfer tubes intersecting the air flow direction of the suction air;
A cooling medium flowing inside the plurality of heat transfer tubes,
The heat transfer tubes on the upstream side of the airflow are heat transfer tubes on the downstream side of the airflow so that the heat transfer tubes located on the upstream side of the airflow have a higher cooling capacity than the heat transfer tubes located on the downstream side of the airflow. An intake air cooling device for a gas turbine characterized in that the orifice diameter is larger than that of the gas turbine.
外部から前記圧縮機へと吸い込まれる吸込空気を冷却可能な熱交換器を備え、
該熱交換器は、重力方向の上側と下側とに亘って延在していると共に前記吸込空気の気流方向と交差する複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の内部を流れる冷却媒体とを有し、
前記複数の伝熱管は、気流上流側に位置する伝熱管が気流下流側に位置する伝熱管よりも冷却能力が大きくなるように、前記気流上流側の伝熱管は、前記気流下流側の伝熱管と比べて内面と外面とのうち少なくとも一方が粗くなっていることを特徴とするガスタービン用吸気冷却装置。 An intake air cooling device for a gas turbine used in a gas turbine including a compressor, a combustor, and a turbine,
A heat exchanger capable of cooling the intake air sucked into the compressor from the outside,
The heat exchanger extends across an upper side and a lower side in the direction of gravity, and a plurality of heat transfer tubes intersecting the air flow direction of the suction air;
A cooling medium flowing inside the plurality of heat transfer tubes,
The heat transfer tubes on the upstream side of the airflow are heat transfer tubes on the downstream side of the airflow so that the heat transfer tubes located on the upstream side of the airflow have a higher cooling capacity than the heat transfer tubes located on the downstream side of the airflow. An intake air cooling device for a gas turbine, wherein at least one of the inner surface and the outer surface is rougher than the inner surface.
外部から前記圧縮機へと吸い込まれる吸込空気を冷却可能な熱交換器を備え、
該熱交換器は、重力方向の上側と下側とに亘って延在していると共に前記吸込空気の気流方向と交差する複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の内部を流れる冷却媒体とを有し、
前記複数の伝熱管は、気流上流側に位置する伝熱管が気流下流側に位置する伝熱管よりも冷却能力が大きくなるように、前記気流上流側の伝熱管は、前記気流下流側の伝熱管と比べて流路面積が大とされていることを特徴とするガスタービン用吸気冷却装置。 An intake air cooling device for a gas turbine used in a gas turbine including a compressor, a combustor, and a turbine,
A heat exchanger capable of cooling the intake air sucked into the compressor from the outside,
The heat exchanger extends across an upper side and a lower side in the direction of gravity, and a plurality of heat transfer tubes intersecting the air flow direction of the suction air;
A cooling medium flowing inside the plurality of heat transfer tubes,
The heat transfer tubes on the upstream side of the airflow are heat transfer tubes on the downstream side of the airflow so that the heat transfer tubes located on the upstream side of the airflow have a higher cooling capacity than the heat transfer tubes located on the downstream side of the airflow. An intake air cooling device for a gas turbine characterized in that the flow passage area is larger than that of the gas turbine.
複数の伝熱管のうち一部が、前記気流方向と前記重力方向とに交差する流路幅方向に、間隔を空けて複数配設されてなる伝熱管段を構成し、
該伝熱管段が前記気流方向に間隔を空けて複数重ねられていると共に、前記気流方向に相互に隣接した伝熱管段が前記流路幅方向の間隔をずらして配置されていることを特徴とする請求項1から10のうちいずれか一項に記載のガスタービン用吸気冷却装置。 The plurality of heat transfer tubes are arranged in a staggered manner when viewed from above,
A part of the plurality of heat transfer tubes constitutes a heat transfer tube stage that is arranged in a plurality at intervals in the flow path width direction intersecting the air flow direction and the gravity direction,
A plurality of the heat transfer tube stages are stacked with an interval in the airflow direction, and the heat transfer tube stages adjacent to each other in the airflow direction are arranged with a gap in the flow path width direction. intake air cooling apparatus for a gas turbine according to any one of claims 1 to 1 0 to.
他方において、流路幅方向一端に位置する前記伝熱管の外周面の少なくとも一部が、前記気流方向から見て、前記一方における前記壁面間隔内に位置することを特徴とする請求項12に記載のガスタービン用吸気冷却装置。 In one of the two heat transfer tube stages adjacent to each other in the airflow direction, a wall surface interval from the outer peripheral surface of the heat transfer tube located at one end in the flow channel width direction to the flow channel wall surface of the suction air is determined by the heat transfer tube. It is below the outer diameter,
On the other hand, at least a part of the outer peripheral surface of the heat transfer tubes positioned in the flow path width direction one end, viewed from the air flow direction, to claim 1 2, characterized in that located in the inner wall surface interval in the one The intake-air cooling apparatus for gas turbines as described.
他方において、流路幅方向他端に位置する前記伝熱管の外周面の少なくとも一部が、前記気流方向から見て、前記他方における前記壁面間隔内に位置することを特徴とする請求項13に記載のガスタービン用吸気冷却装置。 In one of the two heat transfer tube stages adjacent to each other in the airflow direction, a wall surface distance from the outer peripheral surface of the heat transfer tube located at the other end in the flow channel width direction to the flow channel wall surface of the suction air is the heat transfer tube. Less than the outer diameter of
On the other hand, at least a part of the outer peripheral surface of the heat transfer tubes positioned in the flow path width direction other end, viewed from the air flow direction, according to claim 1 3, characterized in that located in the inner wall surface interval in the other An intake air cooling device for a gas turbine as described in 1.
圧縮機と燃焼器とタービンとを備えるガスタービンと、
前記ガスタービンからの排熱を利用する排熱利用手段とを備えることを特徴とするガスタービンコンバインドサイクル発電プラント。 An intake cooling apparatus for a gas turbine according to any one of claims 1 to 1 4,
A gas turbine comprising a compressor, a combustor, and a turbine;
A gas turbine combined cycle power plant comprising exhaust heat utilization means for utilizing exhaust heat from the gas turbine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009184942A JP5630977B2 (en) | 2009-08-07 | 2009-08-07 | Intake air cooling apparatus for gas turbine, gas turbine and gas turbine combined cycle power plant equipped with the same, and output increasing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009184942A JP5630977B2 (en) | 2009-08-07 | 2009-08-07 | Intake air cooling apparatus for gas turbine, gas turbine and gas turbine combined cycle power plant equipped with the same, and output increasing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011038442A JP2011038442A (en) | 2011-02-24 |
| JP5630977B2 true JP5630977B2 (en) | 2014-11-26 |
Family
ID=43766457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009184942A Expired - Fee Related JP5630977B2 (en) | 2009-08-07 | 2009-08-07 | Intake air cooling apparatus for gas turbine, gas turbine and gas turbine combined cycle power plant equipped with the same, and output increasing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5630977B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4279853A1 (en) * | 2022-05-20 | 2023-11-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Additively manufactured heat exchanger with special surface roughness |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102867690B1 (en) * | 2022-06-15 | 2025-10-01 | 이동후 | device for recovery of essential oil from gas mixture |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08338264A (en) * | 1995-06-14 | 1996-12-24 | Toshiba Corp | Gas turbine intake cooling system |
| JPH09177567A (en) * | 1995-10-27 | 1997-07-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Intake air cooling device for compressor, and method of operating it |
| JP4544575B2 (en) * | 2003-06-11 | 2010-09-15 | 臼井国際産業株式会社 | EGR gas cooling device |
| JP2007298266A (en) * | 2006-04-07 | 2007-11-15 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Water heat exchanger for water heater |
-
2009
- 2009-08-07 JP JP2009184942A patent/JP5630977B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4279853A1 (en) * | 2022-05-20 | 2023-11-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Additively manufactured heat exchanger with special surface roughness |
| US12275089B2 (en) | 2022-05-20 | 2025-04-15 | Hamilton Sundstrand Corporation | Additively manufactured heat exchanger with special surface roughness |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011038442A (en) | 2011-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6385987B2 (en) | Heat exchanger for cooling and for a pre-cooler for turbine intake air conditioning | |
| US7765827B2 (en) | Multi-stage hybrid evaporative cooling system | |
| KR960010276B1 (en) | Indirect contact chiller air-precooler system | |
| JP6466137B2 (en) | Gas turbine inlet system and associated method for cooling gas turbine inlet air | |
| Renzi et al. | Enhancing micro gas turbine performance through fogging technique: Experimental analysis | |
| JP5630977B2 (en) | Intake air cooling apparatus for gas turbine, gas turbine and gas turbine combined cycle power plant equipped with the same, and output increasing method | |
| JP5010324B2 (en) | Method and apparatus for cooling a humid gas | |
| JP2011202657A (en) | Chiller condensate system | |
| Enteria et al. | Exergoenvironmental evaluation of the desiccant air-conditioning system subjected to different regeneration temperatures | |
| Kwan et al. | Techno-economic analysis of hybrid liquefaction and low-temperature adsorption carbon capture based on waste heat utilization | |
| JP2003194482A (en) | Air-cooled steam condenser | |
| JP5473467B2 (en) | Intake air cooling apparatus for gas turbine, gas turbine and gas turbine combined cycle power plant equipped with the same, and output increasing method | |
| JP5427506B2 (en) | Intake humidity control apparatus for gas turbine, gas turbine and gas turbine combined cycle power plant including the same, and output increasing method | |
| CN116717379B (en) | Step-by-step air cooling system suitable for gas turbine inlet air cooling | |
| Yu et al. | Experimental investigation on improving the efficiency and water conservation performance of a novel spray-media pad coupled evaporative cooling system | |
| Bop et al. | An experimental investigation on the role of the operating time of the mist device on the thermal performances of a water-sprayed air-cooled condenser and on the energy consumption of the cooling system | |
| JP2011106277A (en) | Intake air cooling device for gas turbine, gas turbine plant, method for restructuring existing gas turbine plant, and method for cooling intake air of gas turbine | |
| JP7596320B2 (en) | Direct Contact Condenser | |
| Saleh et al. | The effectiveness of multi-stage dehumidification—humidification for improving the cooling ability of evaporative air conditioning | |
| JP2974005B2 (en) | Absorption refrigerator | |
| Bracco et al. | Mathematical models of air-cooled condensers for thermoelectric units | |
| Meler et al. | Design Improvement of a 3D Printed Polymer Heat Exchanger As a Regenerator for an Indirect Evaporative Cooler | |
| Meler | Performance of a 3D-Printed Heat Exchanger for an Indirect Evaporative Cooling System with Mist Generation | |
| JP2973653B2 (en) | Absorption refrigerator | |
| Besharati-Givi et al. | Performance analysis of fogging cooled gas turbine with regeneration and reheat under different climatic conditions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120711 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130729 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130806 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131007 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20131008 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140304 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140507 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140508 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140909 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141007 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5630977 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |