吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービン
【課題】圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して該抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの混入を防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービンを提供する。
【解決手段】圧縮機の吸気上流側に吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、圧縮機の途中段から圧縮空気を抽気する抽気配管を配設し、前記抽気配管の少なくとも一部の抽気配管を圧縮機の下部に位置するように配設し、前記一部の抽気配管を通じて抽気された抽気空気をすべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールとして供給すると共に、タービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、前記一部の抽気配管の途中にドレンを分離するドレンセパレータを設置した。
【解決手段】圧縮機の吸気上流側に吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、圧縮機の途中段から圧縮空気を抽気する抽気配管を配設し、前記抽気配管の少なくとも一部の抽気配管を圧縮機の下部に位置するように配設し、前記一部の抽気配管を通じて抽気された抽気空気をすべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールとして供給すると共に、タービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、前記一部の抽気配管の途中にドレンを分離するドレンセパレータを設置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの運転において、夏季等の環境気温が高い場合には吸気密度の低下、及びガスタービン燃焼器で燃料と空気が燃焼する燃焼温度と環境気温との温度差の低下等によってガスタービンの出力が低下する。
【０００３】
このようなガスタービンの出力低下の問題に対応する技術として、特開平９−２３６０２４号公報（特許文献１）に開示されているように、圧縮機に吸気する吸気中に水等の液滴を噴霧して吸気密度の上昇及び吸気の冷却を行ない、ガスタービンの出力を向上させる技術が吸気噴霧型ガスタービンとして開発されている。
【０００４】
また、再公表特許ＷＯ９８／４８１５９号公報（特許文献２）に開示されているように、圧縮機の吸気中に液滴を噴霧すると共に、圧縮機を出た高圧空気を加湿装置で発生させた湿分で加湿して燃焼器に供給しガスタービンの出力を向上させる技術が高湿分利用型ガスタービンとして開発されている。
【０００５】
ところで、吸気噴霧されたガスタービンでは、圧縮機の空気に含まれる水分の凝縮や、圧縮機から抽気する抽気空気内に含まれた水分の凝縮によってドレンが発生する可能性がある。
また、吸気噴霧した空気中で蒸発せずに液滴が残留した場合に、下記する課題が生じる可能性がある。
【０００６】
特に高湿分空気を利用する吸気噴霧型ガスタービンでは吸入空気量に対する重量比で１％程度の液滴が吸入空気に含まれているため、下記の課題が生じる可能性がある。
【０００７】
課題の１つは、ガスタービンの圧縮機内に吸気噴霧された液滴が蓄積する可能性が高くなる。ここで、圧縮機ケーシング内の下部に蓄積する水はドレンと呼ばれる。圧縮機内を浮遊する水等の液滴は空気より重いために圧縮機の動翼回転時の遠心力により圧縮機ケーシング内壁に付着するが、ガスタービン停止時に圧縮機内の空気温度が低下するため水分が凝縮し、凝縮した水分がケーシング内壁、圧縮機の翼面、回転軸等に付着する。これらの液滴やドレンは重力により圧縮機ケーシング内の下部に蓄積することになる。
【０００８】
特開平１１−７２０２９号公報（特許文献３）には、圧縮機から空気を抽気する抽気空気内のドレンを除去するために抽気流路中にドレンセパレータを設置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２３６０２４号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ９８／４８１５９号公報
【特許文献３】特開平１１−７２０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した各特許文献に記載された吸気噴霧型ガスタービン、並びに高湿分利用型ガスタービンである吸気噴霧されたガスタービンにおいては、次の課題がある。
【００１１】
課題の１つは、吸気噴霧されたガスタービンにおいて圧縮機ケーシング内の下部にドレンが蓄積することによって圧縮機から抽気空気を導く抽気配管内にドレンが蓄積して抽気配管内の流路の狭まりによる抽気空気の圧力損失の上昇、または流路詰まりにより抽気空気が供給困難になるという課題である。
【００１２】
また、課題の他の１つは、ガスタービンのロータを支承するすべり軸受を潤滑する軸受潤滑油の劣化に関する課題である。通常、ガスタービンのロータはすべり軸受で支承されており、前記すべり軸受は潤滑油で潤滑されている。すべり軸受では潤滑油の漏れを防止するためオイルシールが設けられており、より確実に潤滑油の漏れを防止するためオイルシールにシール空気を供給している。
【００１３】
このシール空気には圧縮機から抽気された抽気空気の一部を用いるが、吸気噴霧型ガスタービンでは圧縮機から抽気された抽気空気は湿度が高いため湿分が凝縮して水分が発生する可能性が高く、また高湿分利用型ガスタービンでは圧縮機の入口から噴霧した液滴が抽気空気を抽気する抽気部で蒸発しきらずに液滴の状態で残っている可能性があるため、液滴が圧縮機から抽気された抽気空気に混入し、この液滴がすべり軸受のオイルシールに供給するシール空気内に混入した場合に、すべり軸受の潤滑油に水分が混入して潤滑油が劣化する可能性が高くなるという課題がある。
【００１４】
本発明の目的は、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の吸気噴霧型ガスタービンは、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、前記圧縮機の途中段から圧縮空気の一部を抽気する複数の抽気配管を配設し、前記複数の抽気配管の少なくとも一部の抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、前記一部の抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給すると共に、前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、前記一部の抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする。
【００１６】
また本発明の吸気噴霧型ガスタービンは、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、前記圧縮機の低圧段から圧縮空気の一部を抽気する低圧段抽気配管及び前記圧縮機の高圧段から圧縮空気の一部を抽気する高圧段抽気配管をそれぞれ配設し、前記低圧段抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、前記低圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給するように構成し、前記高圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、前記圧縮機の下部に配設された前記低圧段抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の高湿分空気利用型ガスタービンは、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気を加湿する加湿器と、前記加湿器で加湿された加湿空気をタービンの排出ガスと熱交換して昇温する再生熱交換器と、前記再生熱交換器で昇温された加湿空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、前記圧縮機の途中段から圧縮空気の一部を抽気する複数の抽気配管を配設し、前記複数の抽気配管の少なくとも一部の抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、前記一部の抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給すると共に、前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、
前記一部の抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする。
【００１８】
また本発明の高湿分空気利用型ガスタービンは、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気を加湿する加湿器と、前記加湿器で加湿された加湿空気をタービンの排出ガスと熱交換して昇温する再生熱交換器と、前記再生熱交換器で昇温された加湿空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、前記圧縮機の低圧段から圧縮空気の一部を抽気する低圧段抽気配管及び前記圧縮機の高圧段から圧縮空気の一部を抽気する高圧段抽気配管をそれぞれ配設し、前記低圧段抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、前記低圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給するように構成し、前記高圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、前記圧縮機の下部に配設された前記低圧段抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概要図。
【図２】第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンのすべり軸受に設置したオイルシール機構を示す概要図。
【図３】第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンに設置したドレンセパレータを備えた抽気配管の配置状況を示す概要図。
【図４】本発明の第２実施例である多段抽気タイプの吸気噴霧型ガスタービンを示す概要図。
【図５】本発明の第３実施例である高湿分利用型ガスタービンを示す概要図。
【図６】本発明の第４実施例である多段抽気タイプの高湿分利用型ガスタービンを示す概要図。
【図７】本発明の第５実施例である吸気噴霧型ガスタービンに設置したドレンセパレータを備えた抽気配管の配置状況を示す概要図。
【図８】本発明の第６実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概要図。
【図９】本発明の第７実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概要図。
【図１０】本発明の第８実施例である高湿分利用型ガスタービンを示す概要図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施例である吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分利用型ガスタービンについて図面を用いて以下に説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の第１実施例である吸気噴霧型ガスタービンについて図１乃至図３を用いて説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概略構成図であり、図２は図１に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンのすべり軸受に設置したラビリンスシール機構を示す部分拡大図であり、図３は図１に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンに設置したドレンセパレータを備えた抽気配管の配置状況を示す部分拡大図である。
【００２４】
図１に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンは、空気を圧縮して高圧空気を発生させる圧縮機１と、前記圧縮機１を内部に収容する圧縮機ケーシング２と、前記圧縮機１で圧縮された高圧空気と燃料１６を混合して燃焼し高温の燃焼ガスを発生する燃焼器１５と、前記燃焼器１５で発生した高温高圧の燃焼ガスによって駆動されるタービン翼４を備えたタービン３と、前記タービン３を内部に収容するタービンケーシング５と、前記圧縮機１とタービン３を連結するタービンロータ２１と、前記タービンロータ２１を回転可能に支承するすべり軸受１１と、前記タービンロータ２１に連結されて電力を発生する発電機６をそれぞれ備えて構成されている。
【００２５】
前記タービン翼４を備えたタービン３を駆動した後の燃焼ガスはタービンケーシング５から排出ガス１２として外部に排出される。また、前記すべり軸受１１には後述するがすべり軸受１１に供給される潤滑油のシールを行う図２に示したオイルシール機構が設置されている。
【００２６】
本実施例の吸気噴霧型ガスタービンには、圧縮機１の吸気上流側に該圧縮機１の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置７が設置されている。前記吸気噴霧装置７は、噴霧水８を空気によって微細化した液滴にして圧縮機１の吸気上流側に噴霧するものである。
【００２７】
本実施例の吸気噴霧型ガスタービンの圧縮機ケーシング２には、圧縮機ケーシング２の途中段から圧縮機１で圧縮された圧縮空気の一部を抽気空気として抽気する複数の抽気配管９が配設されている。
【００２８】
前記複数の抽気配管９のうち、少なくとも一部の抽気配管９ａは前記圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設し、この抽気配管９ａを通じて前記圧縮機１の途中段から圧縮空気の一部を抽気している。
【００２９】
前記圧縮機１の下部に位置する抽気配管９ａを通じて抽気された抽気空気は、前記すべり軸受１１に供給される潤滑油のオイルシールのシール空気として供給すると共に、前記タービン３に設置したタービン翼４の冷却用冷媒として供給するように構成している。
【００３０】
更に図３に示すように、圧縮機１の下部に位置する前記抽気配管９ａの経路の途中には該抽気配管９ａを流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータ１０を設置した構成となっている。
【００３１】
前記した構成の本実施例の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、吸気噴霧装置７から圧縮機１の吸気上流側の吸気に液滴を噴霧し、この吸気噴霧された空気は圧縮機１によって吸気され圧縮される。
【００３２】
圧縮機１で圧縮された高湿度の高圧空気の一部は圧縮機１の低圧段または高圧段から抽気配管９を通じて抽気空気としてそれぞれ抽気される。
【００３３】
吸気噴霧された吸気噴霧型ガスタービンで圧縮機１によって圧縮された圧縮空気には、該圧縮空気に含まれる水分の凝縮による液滴の発生、または蒸発せずに残留した液滴が存在し、さらに液滴が蓄積してドレンとなる。
【００３４】
これらの液滴やドレンの一部は圧縮機１から抽気される抽気空気と共に圧縮機ケーシング２に配設した複数の抽気配管９、９ａを通じて流下するが、前記抽気配管９、９ａのうち、圧縮機１の下部の位置に配設された抽気配管９ａを通じて抽気された抽気空気に含まれた液滴やドレンは、前記抽気配管９ａの途中に設けられたドレンセパレータ１０によって分離され、ドレンタンク（図示せず）へ蓄積または排水される。
【００３５】
ドレンセパレータ１０によって液滴やドレンを分離された抽気空気はドレンセパレータ１０の下流側の領域に位置する抽気配管９ａを通じて該ドレンセパレータ１０の下流に流下し、前記抽気配管９ａが接続している前記すべり軸受１１のオイルシールにシール空気として供給されると共に、前記抽気配管９ａが接続しているタービン３に設置されたタービン翼４に冷却空気として供給されて前記タービン翼４の冷却に使用される。
【００３６】
前記すべり軸受１１には図２に示すようにオイルシール機構が設置されており、このオイルシール機構は前記すべり軸受１１の両端のタービンロータ２１に近接した位置に流路３１ａを形成したラビリンスシール３１を夫々備えており、このすべり軸受１１に供給される圧縮機１から抽気した圧縮空気の一部を抽気配管９ａ、又は後述する低圧段抽気配管９１を通じてすべり軸受１１に設置したラビリンスシール３１に供給し、前記ラビリンスシール３１に形成した流路３１ａからタービンロータ２１の外面に沿って前記圧縮空気を噴出させることによって、すべり軸受１１の内部で潤滑油が混入した空気をすべり軸受１１の内部に留めさせて、前記潤滑油が混入した空気がすべり軸受１１の外部に飛散することを防止するものである。
【００３７】
前記抽気配管９ａは、図３に示すように前記圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設されており、さらにドレンセパレータ１０はこの抽気配管９ａの最下部となる位置に配置されている。
【００３８】
ところで本実施例の吸気噴霧型ガスタービンでは、吸気噴霧装置７から圧縮機１の吸気上流側に液滴を噴霧した吸気噴霧によって圧縮機１の内部の空気に含まれる湿分が多くなるため、ガスタービンを停止した場合に圧縮機１の内部の空気に含まれる湿分が凝縮してドレンとなり、圧縮機ケーシング２の内側下部に蓄積することになる。
【００３９】
この圧縮機ケーシング２の内側下部に蓄積したドレンは、上述した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンにおいては、複数の抽気配管９のうち、抽気配管９ａを圧縮機１の下部となる位置に設置した構成を採用することによって、圧縮機ケーシング２の内側下部に蓄積された水分を圧縮機ケーシング２の内側から前記抽気配管９ａを通じて圧縮機ケーシング２の外部に排出することが可能となる。
【００４０】
この結果、圧縮機ケーシング２の内側下部に蓄積された水分が圧縮機１の動翼と接触することによる動翼回転方向の抵抗上昇によるガスタービンの出力低下、並びに、圧縮機１の動翼に加わる不連続な衝撃の発生をそれぞれ未然に回避されるので、吸気噴霧型ガスタービンの運転効率の向上と、吸気噴霧型ガスタービンの安全性を共に向上させることができる。
【００４１】
また、本実施例の吸気噴霧型ガスタービンでは、吸気噴霧された圧縮機１の下部となる位置に設置した抽気配管９ａを通じて圧縮機１から抽気される抽気空気は湿度が高く、また前記抽気配管９ａは圧縮機１よりも低温に晒されているので、この抽気配管９ａ内で冷却されることによって水分が凝縮してドレンが該抽気配管９ａ内に蓄積する可能性があるが、前記ドレンセパレータ１０が前記抽気配管９ａの最下部の位置に設置されているため、この抽気配管９ａの壁面に付着したドレンおよび液滴は重力によりドレンセパレータ１０へ回収されることになる。
【００４２】
したがって、本実施例の吸気噴霧型ガスタービンでは、前記抽気配管９ａ内におけるドレンおよび液滴の滞留を抑止して、抽気配管９ａを流下する抽気空気の圧力の低下、及び抽気配管９ａの流路詰まりを防ぐことができる。
【００４３】
また、本実施例の吸気噴霧型ガスタービンでは、前記抽気配管９ａに設置されたドレンセパレータ１０によって、ドレンが分離された圧縮機１の抽気空気にはドレンや液滴の混入が非常に少ないことから、前記ドレンセパレータ１０の下流側の抽気配管９ａを通じてこの抽気空気をシール空気として前記すべり軸受１１に用いられている潤滑油のオイルシールに供給する場合に、このシール空気を介して軸受潤滑油にドレンや液滴が混入して潤滑油が劣化する可能性を大幅に低減できる。
【００４４】
同様に、本実施例の吸気噴霧型ガスタービンでは、前記抽気配管９ａに設置されたドレンセパレータ１０によって、ドレンが分離された圧縮機１の抽気空気にはドレンや液滴の混入が非常に少ないことから、前記ドレンセパレータ１０の下流側の抽気配管９ａを通じてこの抽気空気をタービン３のタービン翼４を冷却する冷却媒体として供給する場合に、この冷却媒体を介してドレンや液滴がタービン翼４に衝突する熱衝撃を受ける可能性や、スケール堆積の可能性を大幅に低減できる。
【００４５】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービンが実現できる。
【実施例２】
【００４６】
図４は本発明の第２実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概略構成図であり、本実施例では、本発明を多段抽気タイプの吸気噴霧型ガスタービンに適用したものである。
【００４７】
図４に示した本実施例の多段抽気タイプの吸気噴霧型ガスタービンは、図１乃至図３に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００４８】
図４に示した本実施例の多段抽気タイプの吸気噴霧型ガスタービンにおいては、圧縮機１から抽気空気を抽気する抽気配管が圧縮機１を内部に備えた圧縮機ケーシング２の低圧側の下部に取り付けられた低圧段抽気配管９１と、圧縮機ケーシング２の高圧側の下部に取り付けられた高圧段抽気配管９２とが配設されており、前記低圧段抽気配管９１の途中にドレンセパレータ１０１が設置された構成となっている。
【００４９】
吸気噴霧された空気は圧縮機１より吸気されて圧縮される。圧縮された高湿度の空気の一部は圧縮機ケーシング２の低圧側に取り付けられた低圧段抽気配管９１および高圧段側の圧縮機ケーシング２に取り付けられた高圧段抽気配管９２によりそれぞれ抽気される。
【００５０】
前記低圧段抽気配管９１を通じて圧縮機１から抽気された低圧段抽気は、すべり軸受１１の潤滑油のオイルシールのシール空気に使用するためにすべり軸受１１に供給され、前記高圧段抽気配管９２を通じて圧縮機１から圧縮機１から抽気された高圧段抽気は、タービン３に備えられたタービン翼４の冷却の冷媒として使用するためにタービン３に供給される。
【００５１】
ここで低圧段抽気配管９１を通じて圧縮機１から抽気された高湿度圧縮空気内の液滴およびドレンはドレンセパレータ１０１により分離され、ドレンタンクへ蓄積または排水される。
【００５２】
前記圧縮機１から低圧段抽気を抽気する前記低圧段抽気配管９１のうち、少なくとも一部の低圧段抽気配管９１は圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設されており、さらにドレンセパレータ１０１が前記低圧段抽気配管９１の最下部となる位置に配置されている。
【００５３】
ただし、前記高圧段抽気配管９２を通じて圧縮機１から抽気された高圧段抽気は十分に液滴が蒸発しているため、この高圧段抽気配管９２にドレンセパレータは設けていない。
【００５４】
本実施例の多段抽気タイプの吸気噴霧型ガスタービンでは、タービン３に備えられたタービン翼４の冷却に用いる高圧段抽気を圧縮機１から抽気する高圧段抽気配管９２と、すべり軸受１１の潤滑油のオイルシールのシール空気に用いる低圧段抽気を圧縮機１から抽気する低圧段抽気配管９１とを分けて配設しており、シール空気に用いる低圧段抽気配管９１のみにドレンセパレータ１０１を設けている。
【００５５】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービンが実現できるという効果に加えて、前記低圧段抽気配管９１及び前記高圧段抽気配管９２が接続される圧縮機１の圧縮機ケーシング２にそれぞれ設けられた抽気口は、これらの圧縮機ケーシング２に設けた抽気口から抽気した時点で、すべり軸受１１の潤滑油のオイルシールに供給するシール空気として適した圧力、及びタービン翼４の冷却で冷媒として使用される空気として適した圧力となるようにそれぞれ設計されているため、前記低圧段抽気配管９１及び前記高圧段抽気配管９２を通じて圧縮機１から抽気した後に抽気空気の圧力を調整する機構を必要としないという利点と、無駄な圧力損失が生じず効率の低下が抑制されるという利点がある。
【００５６】
また、ドレンセパレータ１０１はタービン翼４の冷却に用いる抽気空気が流入しない分、実施例１のドレンセパレータ１０より小型化が可能となり、機器のコストが低減される利点がある。
【実施例３】
【００５７】
図５は本発明の第３の実施例である高湿分空気利用ガスタービンを示す概略構成図である。
【００５８】
図５に示した本実施例の高湿分空気利用ガスタービンは図１乃至図３に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンと基本的な構成は類似しているので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００５９】
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンにおいては、圧縮機１で圧縮された圧縮機吐出空気を加湿する加湿器１３と、前記加湿器１３によって加湿された圧縮空気と前記タービン３から排出された排出ガス１２との熱交換を行う再生熱交換器１４が設置されており、この再生熱交換器１４によって排出ガス１２との熱交換により昇温し加湿された圧縮空気は前記燃焼器１５に燃焼用空気として供給される構成となっている。
【００６０】
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンでは、吸気噴霧装置７によって噴霧水８を空気によって微細化した液滴にして圧縮機１の吸気上流側に噴霧し、吸気噴霧された高湿分空気が圧縮機１に吸気されて圧縮される。
【００６１】
圧縮機１によって圧縮された高湿度の空気の一部は、すべり軸受１１の潤滑油のオイルシールに用いるシール用空気、及びタービン３に備えられたタービン翼４を冷却する冷却用の冷媒として、圧縮機１の低圧段又は高圧段に接続され、圧縮機１の下部となる位置に設置した抽気配管９ａを通じて抽気される。
【００６２】
ここで、前記抽気配管９ａを通じて圧縮機１から抽気された高湿度の圧縮空気内の液滴およびドレンは、抽気配管９ａの途中に設置されたドレンセパレータ１０により分離され、ドレンタンクへ蓄積または排水される。
【００６３】
前記抽気配管９ａは圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設されており、さらにドレンセパレータ１０はこの抽気配管９ａの最下部に配置されている。
【００６４】
ドレンセパレータ１０によって水分の除去された抽気空気は、すべり軸受１１に供給される潤滑油のオイルシールのシール空気、またはタービン３に設置されたタービン翼４の冷却用冷媒として使用される。
【００６５】
本実施例においては、圧縮機１から吐出された高圧の圧縮空気は加湿器１３で加湿され、該加湿器１３を経て再生熱交換器１４に供給される。
【００６６】
前記再生熱交換器１４ではタービン３から排出された排気ガス１２と熱交換を行って昇温した加湿された空気は燃焼器１５に燃焼用空気として送られ、前記燃焼器１５で燃料１６と混合させて燃焼し高温の燃焼ガスを発生させ、前記燃焼器１５で発生させた高温の燃焼ガスで駆動されるタービン翼４を備えたタービン３で仕事をしたのち、タービン３から排出ガス１２として前記再生熱交換器１４を通過して放出される。
【００６７】
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンでは、吸気噴霧装置７によって噴霧された液滴によって吸気噴霧時の吸気内液滴量が吸入空気量に対する重量比で１％以上と非常に高いため、圧縮機１から抽気した抽気内の湿度が非常に高いことに加え、圧縮機１内に未蒸発で残留している液体が存在する可能性がある。
【００６８】
そのため、本実施例の高湿分利用型ガスタービンでは、前記した様に、抽気配管９ａの抽気口を圧縮機ケーシング２の下側に取り付け、さらにドレンセパレータ１０を抽気配管９ａの最下部に設置する構成を採用することによって、
圧縮機ケーシング２の下方に蓄積された水分が圧縮機１の動翼との接触により動翼回転方向の抵抗が上昇して出力低下を引き起こす課題、圧縮機１の動翼に不連続な衝撃が加わることにより圧縮機１の動翼に強度的な影響を与える課題、抽気配管９ａ内で圧縮機から抽気した抽気空気が冷却されて水分の凝縮や圧縮機１内に既存の液滴によりドレンが蓄積して抽気圧力の低下や流路詰まりを引き起こす課題、すべり軸受１１の潤滑油のシール空気にドレンや液滴が混入して潤滑油が劣化する課題、圧縮機からの抽気空気でタービン翼４を冷却する際に液滴がタービン翼４に衝突時して発生する熱衝撃の課題、或いはスケールが堆積する課題を抑制することが可能となる。
【００６９】
上記した課題は本実施例のような高湿分空気利用型ガスタービンにおいて本実施例の構成は特に有用となる。
【００７０】
本実施例では吸気噴霧型ガスタービンで吸気噴霧量の多い例として高湿分利用型ガスタービンを例に説明した。吸気噴霧ガスタービン技術の向上により、その他にも吸入空気に重量比で１％以上の液滴を含むガスタービンの例も考えられるが、これらのように吸入空気に重量比で１％以上の液滴を含むガスタービンすべてにおいて本発明は特に有効である。
【００７１】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する高湿分空気利用型ガスタービンが実現できる。
【実施例４】
【００７２】
図６は本発明の第４の実施例である高湿分利用型ガスタービンを示す概略構成図であり、本実施例では、本発明を多段抽気タイプの高湿分利用型ガスタービンに適用したものである。
【００７３】
図６に示した本実施例の高湿分利用型ガスタービンは、図５に示した第３実施例の高湿分利用型ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００７４】
図６に示した本実施例の高湿分利用型ガスタービンにおいては、圧縮機１から抽気空気を抽気する抽気配管が圧縮機１を内部に備えた圧縮機ケーシング２の低圧側の下部に取り付けられた低圧段抽気配管９１と、圧縮機ケーシング２の高圧側の下部に取り付けられた高圧段抽気配管９２とが配設されており、前記低圧段抽気配管９１の途中にドレンセパレータ１０１が設置された構成となっている。
【００７５】
吸気噴霧された空気は圧縮機１より吸気され、圧縮される。圧縮された高湿度の空気の一部は圧縮機ケーシング２の低圧側に取り付けられた低圧段抽気配管９１および高圧段側の圧縮機ケーシング２に取り付けられた高圧段抽気配管９２により抽気される。
【００７６】
前記低圧段抽気配管９１を通じて圧縮機１から抽気された低圧段抽気は、すべり軸受１１の潤滑油のオイルシールのシール空気として使用するためにすべり軸受１１に供給され、前記高圧段抽気配管９２を通じて圧縮機１から圧縮機１から抽気された高圧段抽気９２は、タービン３に備えられたタービン翼４の冷却の冷媒として使用するためにタービン３に供給される。
【００７７】
ここで低圧段抽気配管９１を通じて圧縮機１から抽気された高湿度圧縮空気内の液滴およびドレンはドレンセパレータ１０１により分離され、ドレンタンクへ蓄積または排水される。
【００７８】
前記圧縮機１から低圧段抽気を抽気する前記低圧段抽気配管９１のうち、少なくとも一部の低圧段抽気配管９１は圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設されており、さらにドレンセパレータ１０１が前記低圧段抽気配管９１の最下部となる位置に配置されている。
ドレンセパレータ１０により水分の除去された抽気空気は、すべり軸受１１に供給される潤滑油のオイルシールのシール空気として使用される。
【００７９】
ただし、前記高圧段抽気配管９２を通じて圧縮機１から抽気された高圧段抽気は十分に液滴が蒸発しているため、この高圧段抽気配管９２にドレンセパレータは設けていない。
【００８０】
本実施例においては、圧縮機１から吐出された高圧の圧縮空気は加湿器１３で加湿され、該加湿器１３を経て再生熱交換器１４に供給される。
【００８１】
前記再生熱交換器１４ではタービン３から排出された排気ガス１２と熱交換を行って昇温した加湿された空気は燃焼器１５に燃焼用空気として送られ、前記燃焼器１５で燃料１６と混合させて燃焼し高温の燃焼ガスを発生させ、前記燃焼器１５で発生させた高温の燃焼ガスで駆動されるタービン翼４を備えたタービン３で仕事をしたのち、タービン３から排出ガス１２として前記再生熱交換器１４を通過して放出される。
【００８２】
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンでは、吸気噴霧装置７によって噴霧された液滴によって吸気噴霧時の吸気内液滴量が吸入空気量に対する重量比で１％以上と非常に高いため、圧縮機１から抽気した抽気内の湿度が非常に高いことに加え、圧縮機１内に未蒸発で残留している液体が存在する可能性がある。
【００８３】
そのため、本実施例の高湿分利用型ガスタービンでは、前記した様に、低圧段抽気配管９１及び高圧段抽気配管９２の抽気口を圧縮機ケーシング２の下側に取り付け、さらにドレンセパレータ１０１を低圧段抽気配管９１の最下部に設置する構成を採用することによって、
圧縮機ケーシング２の下方に蓄積された水分が圧縮機１の動翼との接触により動翼回転方向の抵抗が上昇して出力低下を引き起こす課題、圧縮機１の動翼に不連続な衝撃が加わることにより圧縮機１の動翼に強度的な影響を与える課題、低圧段抽気配管９１及び高圧段抽気配管９２内で圧縮機から抽気した抽気空気が冷却されて水分の凝縮や圧縮機１内に既存の液滴によりドレンが蓄積して抽気圧力の低下や流路詰まりを引き起こす課題、すべり軸受１１の潤滑油のシール空気にドレンや液滴が混入して潤滑油が劣化する課題、圧縮機からの抽気空気でタービン翼４を冷却する際に液滴がタービン翼４に衝突時して発生する熱衝撃の課題、或いはスケールが堆積する課題を抑制することが可能となる。
【００８４】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する高湿分空気利用型ガスタービンが実現できる。
【００８５】
また、本実施例の高湿分空気利用型ガスタービンでは、ドレンセパレータ１０１にはタービン翼４の冷却に用いる抽気空気が流入しない構成となっているので、更にドレンセパレータ１０１の小型化が可能となり、機器のコストが低減できるという利点がある。
【００８６】
本実施例では吸気噴霧型ガスタービンで吸気噴霧量の多い例として高湿分利用型ガスタービンを例に説明した。吸気噴霧ガスタービン技術の向上により、その他にも吸入空気に重量比で１％以上の液滴を含むガスタービンの例も考えられるが、これらのように吸入空気に重量比で１％以上の液滴を含むガスタービンすべてにおいて本発明は特に有効である。
【実施例５】
【００８７】
図７は図１に示した吸気噴霧型ガスタービンの抽気配管として採用された第６実施例である吸気噴霧型ガスタービンに備えられた抽気配管の構成を示す部分図である。
【００８８】
図７に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンは、図１に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００８９】
図７に示したように、本実施例の吸気噴霧型ガスタービンに備えられた抽気配管９３は、圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設された該抽気配管９３の途中に設置したドレンセパレータ１０に至る領域の抽気配管９３に、ドレンセパレータ１０が設置されている位置が低くなるように傾斜を付けて配設されている。
【００９０】
このように抽気配管９３に傾斜を付けて配設することで、抽気配管９３内のドレンはドレンセパレータ１０の設置されている下流側へ効率よく流れるため、抽気配管９３に水分が蓄積する可能性を軽減することが可能となる。
【００９１】
尚、本実施例の傾斜を付けた抽気配管９３は、第１実施例乃至第４実施例のいずれにも適用することが可能である。
【００９２】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンが実現できるという効果に加えて、傾斜を付けた抽気配管を配設したことによって、抽気配管９３に水分が蓄積する可能性を軽減することが可能となる利点がある。
【実施例６】
【００９３】
図８は本発明の第６実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概略構成図である。
【００９４】
図８に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンは、図１に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００９５】
図８に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンにおいては、ドレンセパレータ１０によるドレン除去効果を高めるために、ドレンセパレータ１０に至る上流側の抽気配管９４の長さを長く形成したものである。前記抽気配管９４の長さの範囲は、抽気空気を冷却し得る最低３ｍ以上の長さとしたものである。
【００９６】
また、前記抽気配管９４の長さは、抽気空気の圧力損失が小さい範囲となる２０ｍ以下の長さとすることが望ましい。
【００９７】
つまり、圧縮機１から抽気配管９４を通じて抽気した抽気空気の温度が高温の場合、ドレンセパレータ１０により抽気空気に含まれたドレンを分離しても、抽気空気がドレンセパレータ１０を通過した下流側の領域の抽気配管内で抽気空気が冷却されることにより抽気空気中に再びドレンや液滴が発生し、発生したドレンや液滴がすべり軸受けの潤滑油のオイルシールに用いられるシール空気に混入することで軸受潤滑油にドレンや液滴が混入することによる潤滑油の劣化の可能性や、前記抽気空気を供給してタービン翼４を冷却する際に該抽気空気中に含まれる再び発生したドレンや液滴がタービン翼４に衝突して発生する熱衝撃を受ける可能性や、スケールが堆積する可能性がより高くなる。
【００９８】
そこで、本実施例ではドレンセパレータ１０の上流側の領域に配設される抽気配管９４として管長が３ｍ以上の長さのものを採用し、ドレンセパレータ１０に流入する圧縮機１から抽気した抽気空気をドレンセパレータ１０の上流に位置する前記抽気配管９４内で十分に冷却することで、ドレンセパレータ１０の下流側の領域に位置する抽気配管９４で抽気空気が配管内で冷却されて再びドレンや液滴が発生する可能性を回避することができる。
【００９９】
また、前記抽気配管９４は、抽気空気の圧力損失を抑制するために２０ｍ以下の長さとすることが望ましい。
【０１００】
尚、本実施例では、第１実施例の抽気配管９に本実施例として管長の長い抽気配管９４を適用した例を示したが、第２実施例の低圧段抽気配管９１、第３実施例の抽気配管９、第４実施例の低圧段抽気配管９１、及び第５実施例５の抽気配管９３のいずれにも適用することが可能である。
【０１０１】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンが実現できるという効果に加えて、ドレンセパレータ１０上流側の抽気配管９４の配管を長く形成して自然放熱により抽気空気を冷却しているので、冷却器を設置して強制的にドレンセパレータ上流の抽気空気を冷却するものと比較して構造が簡素化され、低コストに出来るという利点がある。
【実施例７】
【０１０２】
図９は本発明の第７実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概略構成図である。
【０１０３】
図９に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンは、図１に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【０１０４】
図９に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンは、ドレンセパレータ１０の上流側の抽気配管９５の途中に冷却器１７を設けた構成である。本実施例の吸気噴霧型ガスタービン１において、抽気配管９５に設置する冷却器１７は、空冷式または水冷式のラジエータや、熱交換器等が考えられる。
【０１０５】
ここで、圧縮機１から抽気した抽気空気をすべり軸受１１の潤滑油のオイルシールのシール空気として使用する場合に、冷却器１７ですべり軸受１１の作動温度である５０℃〜７０℃まで抽気空気を冷却することになる。
【０１０６】
ドレンセパレータ１０の上流側の抽気配管９５に冷却器１７を設けることでドレンセパレータ１０に流入する圧縮機１から抽気された抽気空気をあらかじめ十分に冷却しておくことにより、抽気空気の温度が高温の場合に、実施例５で示したように圧縮機抽気でドレンセパレータ１０を通過後に発生したドレンや液滴により、圧縮機抽気がドレンセパレータ１０を通過した後の抽気配管内で抽気空気が冷却されて再びドレンが発生する可能性を低減することができるため、軸受潤滑油にドレンや液滴が混入して潤滑油が劣化する可能性や、圧縮機抽気空気でタービン翼４を冷却する際に液滴がタービン翼４へ衝突時して発生する熱衝撃を受ける可能性や、スケールが堆積する可能性を低減することができる。
【０１０７】
尚、本実施例では、抽気配管９５に冷却器１７を設置した構成を示したが、第１実施例の抽気配管９ａ、第２実施例の低圧段抽気配管９１、第３実施例の抽気配管９、第４実施例の低圧段抽気配管９１、及び第５実施例の抽気配管９３のいずれにも本実施例の冷却器１７を設置することが可能である。
【０１０８】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービンが実現できるという効果に加えて、抽気配管の途中に冷却器１７を設置して強制的に抽気空気の冷却を行なうことにより、抽気空気を冷却する信頼性を向上できるという利点がある。
【実施例８】
【０１０９】
図１０は本発明の第８実施例である高湿分空気利用ガスタービンを示す概略構成図である。
【０１１０】
図１０に示した本実施例の高湿分空気利用ガスタービンは、図５に示した第３実施例の高湿分空気利用ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【０１１１】
図１０に示した本実施例の高湿分空気利用ガスタービンにおいては、ドレンセパレータ１０の上流となる抽気配管９５の途中に抽気空気を冷却する冷却器として熱交換器１７１を設置し、この熱交換器１７１に供給する冷媒に噴霧水８１を用いた構成である。本実施例では噴霧水８１は熱交換器１７１を通過したのち吸気噴霧装置７１に供給されるように構成されている。
【０１１２】
尚、本実施例では、第３実施例の高湿分空気利用型ガスタービンの抽気配管９ａに本実施例として噴霧水８１を用いた熱交換器１７１を設置したものを示したが、第１実施例の抽気配管９、第２実施例の低圧段抽気配管９１、第４実施例の低圧段抽気配管９１、及び第５実施例の抽気配管９３のいずれにも本実施例の噴霧水を用いた熱交換器１７１を設けることが可能である。
【０１１３】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンが実現できるという効果に加えて、抽気配管９５を通じて抽気した抽気空気を抽気配管９５に設置した熱交換器１７１で噴霧水８１との熱交換により冷却することによって、噴霧水８１の温度が上昇して吸気噴霧装置７から吸気に噴霧する噴霧水の液滴径を小さくし、この噴霧水が圧縮機１内で蒸発し易くなることから、圧縮機１内の空気の密度を高めて圧縮機１の動力を上昇させることができるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンに適用可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１：圧縮機、２：圧縮機ケーシング、３：タービン、４：タービン翼、５：タービンケーシング、６：発電機、７：吸気噴霧装置、１０：ドレンセパレータ、１１：すべり軸受、１２：排出ガス、１３：加湿器、１４：再生熱交換器、１５：燃焼器、１６：燃料、１７：冷却器、１７１：熱交換器、１８：冷却水、２１：タービンロータ、３１：ラビリンスシール、３１ａ：流路、７１：吸気噴霧装置、８：噴霧水、８１：噴霧水、９：抽気配管、９ａ：抽気配管、９１：低圧段抽気配管、９２高圧段抽気配管、９３抽気配管、９４：抽気配管、９５：抽気配管、９６：抽気配管。
【技術分野】
【０００１】
本発明は吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの運転において、夏季等の環境気温が高い場合には吸気密度の低下、及びガスタービン燃焼器で燃料と空気が燃焼する燃焼温度と環境気温との温度差の低下等によってガスタービンの出力が低下する。
【０００３】
このようなガスタービンの出力低下の問題に対応する技術として、特開平９−２３６０２４号公報（特許文献１）に開示されているように、圧縮機に吸気する吸気中に水等の液滴を噴霧して吸気密度の上昇及び吸気の冷却を行ない、ガスタービンの出力を向上させる技術が吸気噴霧型ガスタービンとして開発されている。
【０００４】
また、再公表特許ＷＯ９８／４８１５９号公報（特許文献２）に開示されているように、圧縮機の吸気中に液滴を噴霧すると共に、圧縮機を出た高圧空気を加湿装置で発生させた湿分で加湿して燃焼器に供給しガスタービンの出力を向上させる技術が高湿分利用型ガスタービンとして開発されている。
【０００５】
ところで、吸気噴霧されたガスタービンでは、圧縮機の空気に含まれる水分の凝縮や、圧縮機から抽気する抽気空気内に含まれた水分の凝縮によってドレンが発生する可能性がある。
また、吸気噴霧した空気中で蒸発せずに液滴が残留した場合に、下記する課題が生じる可能性がある。
【０００６】
特に高湿分空気を利用する吸気噴霧型ガスタービンでは吸入空気量に対する重量比で１％程度の液滴が吸入空気に含まれているため、下記の課題が生じる可能性がある。
【０００７】
課題の１つは、ガスタービンの圧縮機内に吸気噴霧された液滴が蓄積する可能性が高くなる。ここで、圧縮機ケーシング内の下部に蓄積する水はドレンと呼ばれる。圧縮機内を浮遊する水等の液滴は空気より重いために圧縮機の動翼回転時の遠心力により圧縮機ケーシング内壁に付着するが、ガスタービン停止時に圧縮機内の空気温度が低下するため水分が凝縮し、凝縮した水分がケーシング内壁、圧縮機の翼面、回転軸等に付着する。これらの液滴やドレンは重力により圧縮機ケーシング内の下部に蓄積することになる。
【０００８】
特開平１１−７２０２９号公報（特許文献３）には、圧縮機から空気を抽気する抽気空気内のドレンを除去するために抽気流路中にドレンセパレータを設置する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２３６０２４号公報
【特許文献２】再公表特許ＷＯ９８／４８１５９号公報
【特許文献３】特開平１１−７２０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した各特許文献に記載された吸気噴霧型ガスタービン、並びに高湿分利用型ガスタービンである吸気噴霧されたガスタービンにおいては、次の課題がある。
【００１１】
課題の１つは、吸気噴霧されたガスタービンにおいて圧縮機ケーシング内の下部にドレンが蓄積することによって圧縮機から抽気空気を導く抽気配管内にドレンが蓄積して抽気配管内の流路の狭まりによる抽気空気の圧力損失の上昇、または流路詰まりにより抽気空気が供給困難になるという課題である。
【００１２】
また、課題の他の１つは、ガスタービンのロータを支承するすべり軸受を潤滑する軸受潤滑油の劣化に関する課題である。通常、ガスタービンのロータはすべり軸受で支承されており、前記すべり軸受は潤滑油で潤滑されている。すべり軸受では潤滑油の漏れを防止するためオイルシールが設けられており、より確実に潤滑油の漏れを防止するためオイルシールにシール空気を供給している。
【００１３】
このシール空気には圧縮機から抽気された抽気空気の一部を用いるが、吸気噴霧型ガスタービンでは圧縮機から抽気された抽気空気は湿度が高いため湿分が凝縮して水分が発生する可能性が高く、また高湿分利用型ガスタービンでは圧縮機の入口から噴霧した液滴が抽気空気を抽気する抽気部で蒸発しきらずに液滴の状態で残っている可能性があるため、液滴が圧縮機から抽気された抽気空気に混入し、この液滴がすべり軸受のオイルシールに供給するシール空気内に混入した場合に、すべり軸受の潤滑油に水分が混入して潤滑油が劣化する可能性が高くなるという課題がある。
【００１４】
本発明の目的は、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の吸気噴霧型ガスタービンは、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、前記圧縮機の途中段から圧縮空気の一部を抽気する複数の抽気配管を配設し、前記複数の抽気配管の少なくとも一部の抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、前記一部の抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給すると共に、前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、前記一部の抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする。
【００１６】
また本発明の吸気噴霧型ガスタービンは、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、前記圧縮機の低圧段から圧縮空気の一部を抽気する低圧段抽気配管及び前記圧縮機の高圧段から圧縮空気の一部を抽気する高圧段抽気配管をそれぞれ配設し、前記低圧段抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、前記低圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給するように構成し、前記高圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、前記圧縮機の下部に配設された前記低圧段抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の高湿分空気利用型ガスタービンは、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気を加湿する加湿器と、前記加湿器で加湿された加湿空気をタービンの排出ガスと熱交換して昇温する再生熱交換器と、前記再生熱交換器で昇温された加湿空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、前記圧縮機の途中段から圧縮空気の一部を抽気する複数の抽気配管を配設し、前記複数の抽気配管の少なくとも一部の抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、前記一部の抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給すると共に、前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、
前記一部の抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする。
【００１８】
また本発明の高湿分空気利用型ガスタービンは、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気を加湿する加湿器と、前記加湿器で加湿された加湿空気をタービンの排出ガスと熱交換して昇温する再生熱交換器と、前記再生熱交換器で昇温された加湿空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、前記圧縮機の低圧段から圧縮空気の一部を抽気する低圧段抽気配管及び前記圧縮機の高圧段から圧縮空気の一部を抽気する高圧段抽気配管をそれぞれ配設し、前記低圧段抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、前記低圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給するように構成し、前記高圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、前記圧縮機の下部に配設された前記低圧段抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概要図。
【図２】第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンのすべり軸受に設置したオイルシール機構を示す概要図。
【図３】第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンに設置したドレンセパレータを備えた抽気配管の配置状況を示す概要図。
【図４】本発明の第２実施例である多段抽気タイプの吸気噴霧型ガスタービンを示す概要図。
【図５】本発明の第３実施例である高湿分利用型ガスタービンを示す概要図。
【図６】本発明の第４実施例である多段抽気タイプの高湿分利用型ガスタービンを示す概要図。
【図７】本発明の第５実施例である吸気噴霧型ガスタービンに設置したドレンセパレータを備えた抽気配管の配置状況を示す概要図。
【図８】本発明の第６実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概要図。
【図９】本発明の第７実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概要図。
【図１０】本発明の第８実施例である高湿分利用型ガスタービンを示す概要図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施例である吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分利用型ガスタービンについて図面を用いて以下に説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の第１実施例である吸気噴霧型ガスタービンについて図１乃至図３を用いて説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概略構成図であり、図２は図１に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンのすべり軸受に設置したラビリンスシール機構を示す部分拡大図であり、図３は図１に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンに設置したドレンセパレータを備えた抽気配管の配置状況を示す部分拡大図である。
【００２４】
図１に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンは、空気を圧縮して高圧空気を発生させる圧縮機１と、前記圧縮機１を内部に収容する圧縮機ケーシング２と、前記圧縮機１で圧縮された高圧空気と燃料１６を混合して燃焼し高温の燃焼ガスを発生する燃焼器１５と、前記燃焼器１５で発生した高温高圧の燃焼ガスによって駆動されるタービン翼４を備えたタービン３と、前記タービン３を内部に収容するタービンケーシング５と、前記圧縮機１とタービン３を連結するタービンロータ２１と、前記タービンロータ２１を回転可能に支承するすべり軸受１１と、前記タービンロータ２１に連結されて電力を発生する発電機６をそれぞれ備えて構成されている。
【００２５】
前記タービン翼４を備えたタービン３を駆動した後の燃焼ガスはタービンケーシング５から排出ガス１２として外部に排出される。また、前記すべり軸受１１には後述するがすべり軸受１１に供給される潤滑油のシールを行う図２に示したオイルシール機構が設置されている。
【００２６】
本実施例の吸気噴霧型ガスタービンには、圧縮機１の吸気上流側に該圧縮機１の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置７が設置されている。前記吸気噴霧装置７は、噴霧水８を空気によって微細化した液滴にして圧縮機１の吸気上流側に噴霧するものである。
【００２７】
本実施例の吸気噴霧型ガスタービンの圧縮機ケーシング２には、圧縮機ケーシング２の途中段から圧縮機１で圧縮された圧縮空気の一部を抽気空気として抽気する複数の抽気配管９が配設されている。
【００２８】
前記複数の抽気配管９のうち、少なくとも一部の抽気配管９ａは前記圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設し、この抽気配管９ａを通じて前記圧縮機１の途中段から圧縮空気の一部を抽気している。
【００２９】
前記圧縮機１の下部に位置する抽気配管９ａを通じて抽気された抽気空気は、前記すべり軸受１１に供給される潤滑油のオイルシールのシール空気として供給すると共に、前記タービン３に設置したタービン翼４の冷却用冷媒として供給するように構成している。
【００３０】
更に図３に示すように、圧縮機１の下部に位置する前記抽気配管９ａの経路の途中には該抽気配管９ａを流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータ１０を設置した構成となっている。
【００３１】
前記した構成の本実施例の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、吸気噴霧装置７から圧縮機１の吸気上流側の吸気に液滴を噴霧し、この吸気噴霧された空気は圧縮機１によって吸気され圧縮される。
【００３２】
圧縮機１で圧縮された高湿度の高圧空気の一部は圧縮機１の低圧段または高圧段から抽気配管９を通じて抽気空気としてそれぞれ抽気される。
【００３３】
吸気噴霧された吸気噴霧型ガスタービンで圧縮機１によって圧縮された圧縮空気には、該圧縮空気に含まれる水分の凝縮による液滴の発生、または蒸発せずに残留した液滴が存在し、さらに液滴が蓄積してドレンとなる。
【００３４】
これらの液滴やドレンの一部は圧縮機１から抽気される抽気空気と共に圧縮機ケーシング２に配設した複数の抽気配管９、９ａを通じて流下するが、前記抽気配管９、９ａのうち、圧縮機１の下部の位置に配設された抽気配管９ａを通じて抽気された抽気空気に含まれた液滴やドレンは、前記抽気配管９ａの途中に設けられたドレンセパレータ１０によって分離され、ドレンタンク（図示せず）へ蓄積または排水される。
【００３５】
ドレンセパレータ１０によって液滴やドレンを分離された抽気空気はドレンセパレータ１０の下流側の領域に位置する抽気配管９ａを通じて該ドレンセパレータ１０の下流に流下し、前記抽気配管９ａが接続している前記すべり軸受１１のオイルシールにシール空気として供給されると共に、前記抽気配管９ａが接続しているタービン３に設置されたタービン翼４に冷却空気として供給されて前記タービン翼４の冷却に使用される。
【００３６】
前記すべり軸受１１には図２に示すようにオイルシール機構が設置されており、このオイルシール機構は前記すべり軸受１１の両端のタービンロータ２１に近接した位置に流路３１ａを形成したラビリンスシール３１を夫々備えており、このすべり軸受１１に供給される圧縮機１から抽気した圧縮空気の一部を抽気配管９ａ、又は後述する低圧段抽気配管９１を通じてすべり軸受１１に設置したラビリンスシール３１に供給し、前記ラビリンスシール３１に形成した流路３１ａからタービンロータ２１の外面に沿って前記圧縮空気を噴出させることによって、すべり軸受１１の内部で潤滑油が混入した空気をすべり軸受１１の内部に留めさせて、前記潤滑油が混入した空気がすべり軸受１１の外部に飛散することを防止するものである。
【００３７】
前記抽気配管９ａは、図３に示すように前記圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設されており、さらにドレンセパレータ１０はこの抽気配管９ａの最下部となる位置に配置されている。
【００３８】
ところで本実施例の吸気噴霧型ガスタービンでは、吸気噴霧装置７から圧縮機１の吸気上流側に液滴を噴霧した吸気噴霧によって圧縮機１の内部の空気に含まれる湿分が多くなるため、ガスタービンを停止した場合に圧縮機１の内部の空気に含まれる湿分が凝縮してドレンとなり、圧縮機ケーシング２の内側下部に蓄積することになる。
【００３９】
この圧縮機ケーシング２の内側下部に蓄積したドレンは、上述した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンにおいては、複数の抽気配管９のうち、抽気配管９ａを圧縮機１の下部となる位置に設置した構成を採用することによって、圧縮機ケーシング２の内側下部に蓄積された水分を圧縮機ケーシング２の内側から前記抽気配管９ａを通じて圧縮機ケーシング２の外部に排出することが可能となる。
【００４０】
この結果、圧縮機ケーシング２の内側下部に蓄積された水分が圧縮機１の動翼と接触することによる動翼回転方向の抵抗上昇によるガスタービンの出力低下、並びに、圧縮機１の動翼に加わる不連続な衝撃の発生をそれぞれ未然に回避されるので、吸気噴霧型ガスタービンの運転効率の向上と、吸気噴霧型ガスタービンの安全性を共に向上させることができる。
【００４１】
また、本実施例の吸気噴霧型ガスタービンでは、吸気噴霧された圧縮機１の下部となる位置に設置した抽気配管９ａを通じて圧縮機１から抽気される抽気空気は湿度が高く、また前記抽気配管９ａは圧縮機１よりも低温に晒されているので、この抽気配管９ａ内で冷却されることによって水分が凝縮してドレンが該抽気配管９ａ内に蓄積する可能性があるが、前記ドレンセパレータ１０が前記抽気配管９ａの最下部の位置に設置されているため、この抽気配管９ａの壁面に付着したドレンおよび液滴は重力によりドレンセパレータ１０へ回収されることになる。
【００４２】
したがって、本実施例の吸気噴霧型ガスタービンでは、前記抽気配管９ａ内におけるドレンおよび液滴の滞留を抑止して、抽気配管９ａを流下する抽気空気の圧力の低下、及び抽気配管９ａの流路詰まりを防ぐことができる。
【００４３】
また、本実施例の吸気噴霧型ガスタービンでは、前記抽気配管９ａに設置されたドレンセパレータ１０によって、ドレンが分離された圧縮機１の抽気空気にはドレンや液滴の混入が非常に少ないことから、前記ドレンセパレータ１０の下流側の抽気配管９ａを通じてこの抽気空気をシール空気として前記すべり軸受１１に用いられている潤滑油のオイルシールに供給する場合に、このシール空気を介して軸受潤滑油にドレンや液滴が混入して潤滑油が劣化する可能性を大幅に低減できる。
【００４４】
同様に、本実施例の吸気噴霧型ガスタービンでは、前記抽気配管９ａに設置されたドレンセパレータ１０によって、ドレンが分離された圧縮機１の抽気空気にはドレンや液滴の混入が非常に少ないことから、前記ドレンセパレータ１０の下流側の抽気配管９ａを通じてこの抽気空気をタービン３のタービン翼４を冷却する冷却媒体として供給する場合に、この冷却媒体を介してドレンや液滴がタービン翼４に衝突する熱衝撃を受ける可能性や、スケール堆積の可能性を大幅に低減できる。
【００４５】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービンが実現できる。
【実施例２】
【００４６】
図４は本発明の第２実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概略構成図であり、本実施例では、本発明を多段抽気タイプの吸気噴霧型ガスタービンに適用したものである。
【００４７】
図４に示した本実施例の多段抽気タイプの吸気噴霧型ガスタービンは、図１乃至図３に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００４８】
図４に示した本実施例の多段抽気タイプの吸気噴霧型ガスタービンにおいては、圧縮機１から抽気空気を抽気する抽気配管が圧縮機１を内部に備えた圧縮機ケーシング２の低圧側の下部に取り付けられた低圧段抽気配管９１と、圧縮機ケーシング２の高圧側の下部に取り付けられた高圧段抽気配管９２とが配設されており、前記低圧段抽気配管９１の途中にドレンセパレータ１０１が設置された構成となっている。
【００４９】
吸気噴霧された空気は圧縮機１より吸気されて圧縮される。圧縮された高湿度の空気の一部は圧縮機ケーシング２の低圧側に取り付けられた低圧段抽気配管９１および高圧段側の圧縮機ケーシング２に取り付けられた高圧段抽気配管９２によりそれぞれ抽気される。
【００５０】
前記低圧段抽気配管９１を通じて圧縮機１から抽気された低圧段抽気は、すべり軸受１１の潤滑油のオイルシールのシール空気に使用するためにすべり軸受１１に供給され、前記高圧段抽気配管９２を通じて圧縮機１から圧縮機１から抽気された高圧段抽気は、タービン３に備えられたタービン翼４の冷却の冷媒として使用するためにタービン３に供給される。
【００５１】
ここで低圧段抽気配管９１を通じて圧縮機１から抽気された高湿度圧縮空気内の液滴およびドレンはドレンセパレータ１０１により分離され、ドレンタンクへ蓄積または排水される。
【００５２】
前記圧縮機１から低圧段抽気を抽気する前記低圧段抽気配管９１のうち、少なくとも一部の低圧段抽気配管９１は圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設されており、さらにドレンセパレータ１０１が前記低圧段抽気配管９１の最下部となる位置に配置されている。
【００５３】
ただし、前記高圧段抽気配管９２を通じて圧縮機１から抽気された高圧段抽気は十分に液滴が蒸発しているため、この高圧段抽気配管９２にドレンセパレータは設けていない。
【００５４】
本実施例の多段抽気タイプの吸気噴霧型ガスタービンでは、タービン３に備えられたタービン翼４の冷却に用いる高圧段抽気を圧縮機１から抽気する高圧段抽気配管９２と、すべり軸受１１の潤滑油のオイルシールのシール空気に用いる低圧段抽気を圧縮機１から抽気する低圧段抽気配管９１とを分けて配設しており、シール空気に用いる低圧段抽気配管９１のみにドレンセパレータ１０１を設けている。
【００５５】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービンが実現できるという効果に加えて、前記低圧段抽気配管９１及び前記高圧段抽気配管９２が接続される圧縮機１の圧縮機ケーシング２にそれぞれ設けられた抽気口は、これらの圧縮機ケーシング２に設けた抽気口から抽気した時点で、すべり軸受１１の潤滑油のオイルシールに供給するシール空気として適した圧力、及びタービン翼４の冷却で冷媒として使用される空気として適した圧力となるようにそれぞれ設計されているため、前記低圧段抽気配管９１及び前記高圧段抽気配管９２を通じて圧縮機１から抽気した後に抽気空気の圧力を調整する機構を必要としないという利点と、無駄な圧力損失が生じず効率の低下が抑制されるという利点がある。
【００５６】
また、ドレンセパレータ１０１はタービン翼４の冷却に用いる抽気空気が流入しない分、実施例１のドレンセパレータ１０より小型化が可能となり、機器のコストが低減される利点がある。
【実施例３】
【００５７】
図５は本発明の第３の実施例である高湿分空気利用ガスタービンを示す概略構成図である。
【００５８】
図５に示した本実施例の高湿分空気利用ガスタービンは図１乃至図３に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンと基本的な構成は類似しているので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００５９】
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンにおいては、圧縮機１で圧縮された圧縮機吐出空気を加湿する加湿器１３と、前記加湿器１３によって加湿された圧縮空気と前記タービン３から排出された排出ガス１２との熱交換を行う再生熱交換器１４が設置されており、この再生熱交換器１４によって排出ガス１２との熱交換により昇温し加湿された圧縮空気は前記燃焼器１５に燃焼用空気として供給される構成となっている。
【００６０】
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンでは、吸気噴霧装置７によって噴霧水８を空気によって微細化した液滴にして圧縮機１の吸気上流側に噴霧し、吸気噴霧された高湿分空気が圧縮機１に吸気されて圧縮される。
【００６１】
圧縮機１によって圧縮された高湿度の空気の一部は、すべり軸受１１の潤滑油のオイルシールに用いるシール用空気、及びタービン３に備えられたタービン翼４を冷却する冷却用の冷媒として、圧縮機１の低圧段又は高圧段に接続され、圧縮機１の下部となる位置に設置した抽気配管９ａを通じて抽気される。
【００６２】
ここで、前記抽気配管９ａを通じて圧縮機１から抽気された高湿度の圧縮空気内の液滴およびドレンは、抽気配管９ａの途中に設置されたドレンセパレータ１０により分離され、ドレンタンクへ蓄積または排水される。
【００６３】
前記抽気配管９ａは圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設されており、さらにドレンセパレータ１０はこの抽気配管９ａの最下部に配置されている。
【００６４】
ドレンセパレータ１０によって水分の除去された抽気空気は、すべり軸受１１に供給される潤滑油のオイルシールのシール空気、またはタービン３に設置されたタービン翼４の冷却用冷媒として使用される。
【００６５】
本実施例においては、圧縮機１から吐出された高圧の圧縮空気は加湿器１３で加湿され、該加湿器１３を経て再生熱交換器１４に供給される。
【００６６】
前記再生熱交換器１４ではタービン３から排出された排気ガス１２と熱交換を行って昇温した加湿された空気は燃焼器１５に燃焼用空気として送られ、前記燃焼器１５で燃料１６と混合させて燃焼し高温の燃焼ガスを発生させ、前記燃焼器１５で発生させた高温の燃焼ガスで駆動されるタービン翼４を備えたタービン３で仕事をしたのち、タービン３から排出ガス１２として前記再生熱交換器１４を通過して放出される。
【００６７】
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンでは、吸気噴霧装置７によって噴霧された液滴によって吸気噴霧時の吸気内液滴量が吸入空気量に対する重量比で１％以上と非常に高いため、圧縮機１から抽気した抽気内の湿度が非常に高いことに加え、圧縮機１内に未蒸発で残留している液体が存在する可能性がある。
【００６８】
そのため、本実施例の高湿分利用型ガスタービンでは、前記した様に、抽気配管９ａの抽気口を圧縮機ケーシング２の下側に取り付け、さらにドレンセパレータ１０を抽気配管９ａの最下部に設置する構成を採用することによって、
圧縮機ケーシング２の下方に蓄積された水分が圧縮機１の動翼との接触により動翼回転方向の抵抗が上昇して出力低下を引き起こす課題、圧縮機１の動翼に不連続な衝撃が加わることにより圧縮機１の動翼に強度的な影響を与える課題、抽気配管９ａ内で圧縮機から抽気した抽気空気が冷却されて水分の凝縮や圧縮機１内に既存の液滴によりドレンが蓄積して抽気圧力の低下や流路詰まりを引き起こす課題、すべり軸受１１の潤滑油のシール空気にドレンや液滴が混入して潤滑油が劣化する課題、圧縮機からの抽気空気でタービン翼４を冷却する際に液滴がタービン翼４に衝突時して発生する熱衝撃の課題、或いはスケールが堆積する課題を抑制することが可能となる。
【００６９】
上記した課題は本実施例のような高湿分空気利用型ガスタービンにおいて本実施例の構成は特に有用となる。
【００７０】
本実施例では吸気噴霧型ガスタービンで吸気噴霧量の多い例として高湿分利用型ガスタービンを例に説明した。吸気噴霧ガスタービン技術の向上により、その他にも吸入空気に重量比で１％以上の液滴を含むガスタービンの例も考えられるが、これらのように吸入空気に重量比で１％以上の液滴を含むガスタービンすべてにおいて本発明は特に有効である。
【００７１】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する高湿分空気利用型ガスタービンが実現できる。
【実施例４】
【００７２】
図６は本発明の第４の実施例である高湿分利用型ガスタービンを示す概略構成図であり、本実施例では、本発明を多段抽気タイプの高湿分利用型ガスタービンに適用したものである。
【００７３】
図６に示した本実施例の高湿分利用型ガスタービンは、図５に示した第３実施例の高湿分利用型ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００７４】
図６に示した本実施例の高湿分利用型ガスタービンにおいては、圧縮機１から抽気空気を抽気する抽気配管が圧縮機１を内部に備えた圧縮機ケーシング２の低圧側の下部に取り付けられた低圧段抽気配管９１と、圧縮機ケーシング２の高圧側の下部に取り付けられた高圧段抽気配管９２とが配設されており、前記低圧段抽気配管９１の途中にドレンセパレータ１０１が設置された構成となっている。
【００７５】
吸気噴霧された空気は圧縮機１より吸気され、圧縮される。圧縮された高湿度の空気の一部は圧縮機ケーシング２の低圧側に取り付けられた低圧段抽気配管９１および高圧段側の圧縮機ケーシング２に取り付けられた高圧段抽気配管９２により抽気される。
【００７６】
前記低圧段抽気配管９１を通じて圧縮機１から抽気された低圧段抽気は、すべり軸受１１の潤滑油のオイルシールのシール空気として使用するためにすべり軸受１１に供給され、前記高圧段抽気配管９２を通じて圧縮機１から圧縮機１から抽気された高圧段抽気９２は、タービン３に備えられたタービン翼４の冷却の冷媒として使用するためにタービン３に供給される。
【００７７】
ここで低圧段抽気配管９１を通じて圧縮機１から抽気された高湿度圧縮空気内の液滴およびドレンはドレンセパレータ１０１により分離され、ドレンタンクへ蓄積または排水される。
【００７８】
前記圧縮機１から低圧段抽気を抽気する前記低圧段抽気配管９１のうち、少なくとも一部の低圧段抽気配管９１は圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設されており、さらにドレンセパレータ１０１が前記低圧段抽気配管９１の最下部となる位置に配置されている。
ドレンセパレータ１０により水分の除去された抽気空気は、すべり軸受１１に供給される潤滑油のオイルシールのシール空気として使用される。
【００７９】
ただし、前記高圧段抽気配管９２を通じて圧縮機１から抽気された高圧段抽気は十分に液滴が蒸発しているため、この高圧段抽気配管９２にドレンセパレータは設けていない。
【００８０】
本実施例においては、圧縮機１から吐出された高圧の圧縮空気は加湿器１３で加湿され、該加湿器１３を経て再生熱交換器１４に供給される。
【００８１】
前記再生熱交換器１４ではタービン３から排出された排気ガス１２と熱交換を行って昇温した加湿された空気は燃焼器１５に燃焼用空気として送られ、前記燃焼器１５で燃料１６と混合させて燃焼し高温の燃焼ガスを発生させ、前記燃焼器１５で発生させた高温の燃焼ガスで駆動されるタービン翼４を備えたタービン３で仕事をしたのち、タービン３から排出ガス１２として前記再生熱交換器１４を通過して放出される。
【００８２】
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンでは、吸気噴霧装置７によって噴霧された液滴によって吸気噴霧時の吸気内液滴量が吸入空気量に対する重量比で１％以上と非常に高いため、圧縮機１から抽気した抽気内の湿度が非常に高いことに加え、圧縮機１内に未蒸発で残留している液体が存在する可能性がある。
【００８３】
そのため、本実施例の高湿分利用型ガスタービンでは、前記した様に、低圧段抽気配管９１及び高圧段抽気配管９２の抽気口を圧縮機ケーシング２の下側に取り付け、さらにドレンセパレータ１０１を低圧段抽気配管９１の最下部に設置する構成を採用することによって、
圧縮機ケーシング２の下方に蓄積された水分が圧縮機１の動翼との接触により動翼回転方向の抵抗が上昇して出力低下を引き起こす課題、圧縮機１の動翼に不連続な衝撃が加わることにより圧縮機１の動翼に強度的な影響を与える課題、低圧段抽気配管９１及び高圧段抽気配管９２内で圧縮機から抽気した抽気空気が冷却されて水分の凝縮や圧縮機１内に既存の液滴によりドレンが蓄積して抽気圧力の低下や流路詰まりを引き起こす課題、すべり軸受１１の潤滑油のシール空気にドレンや液滴が混入して潤滑油が劣化する課題、圧縮機からの抽気空気でタービン翼４を冷却する際に液滴がタービン翼４に衝突時して発生する熱衝撃の課題、或いはスケールが堆積する課題を抑制することが可能となる。
【００８４】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する高湿分空気利用型ガスタービンが実現できる。
【００８５】
また、本実施例の高湿分空気利用型ガスタービンでは、ドレンセパレータ１０１にはタービン翼４の冷却に用いる抽気空気が流入しない構成となっているので、更にドレンセパレータ１０１の小型化が可能となり、機器のコストが低減できるという利点がある。
【００８６】
本実施例では吸気噴霧型ガスタービンで吸気噴霧量の多い例として高湿分利用型ガスタービンを例に説明した。吸気噴霧ガスタービン技術の向上により、その他にも吸入空気に重量比で１％以上の液滴を含むガスタービンの例も考えられるが、これらのように吸入空気に重量比で１％以上の液滴を含むガスタービンすべてにおいて本発明は特に有効である。
【実施例５】
【００８７】
図７は図１に示した吸気噴霧型ガスタービンの抽気配管として採用された第６実施例である吸気噴霧型ガスタービンに備えられた抽気配管の構成を示す部分図である。
【００８８】
図７に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンは、図１に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００８９】
図７に示したように、本実施例の吸気噴霧型ガスタービンに備えられた抽気配管９３は、圧縮機１の下部の位置となる圧縮機ケーシング２の下方に配設された該抽気配管９３の途中に設置したドレンセパレータ１０に至る領域の抽気配管９３に、ドレンセパレータ１０が設置されている位置が低くなるように傾斜を付けて配設されている。
【００９０】
このように抽気配管９３に傾斜を付けて配設することで、抽気配管９３内のドレンはドレンセパレータ１０の設置されている下流側へ効率よく流れるため、抽気配管９３に水分が蓄積する可能性を軽減することが可能となる。
【００９１】
尚、本実施例の傾斜を付けた抽気配管９３は、第１実施例乃至第４実施例のいずれにも適用することが可能である。
【００９２】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンが実現できるという効果に加えて、傾斜を付けた抽気配管を配設したことによって、抽気配管９３に水分が蓄積する可能性を軽減することが可能となる利点がある。
【実施例６】
【００９３】
図８は本発明の第６実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概略構成図である。
【００９４】
図８に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンは、図１に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【００９５】
図８に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンにおいては、ドレンセパレータ１０によるドレン除去効果を高めるために、ドレンセパレータ１０に至る上流側の抽気配管９４の長さを長く形成したものである。前記抽気配管９４の長さの範囲は、抽気空気を冷却し得る最低３ｍ以上の長さとしたものである。
【００９６】
また、前記抽気配管９４の長さは、抽気空気の圧力損失が小さい範囲となる２０ｍ以下の長さとすることが望ましい。
【００９７】
つまり、圧縮機１から抽気配管９４を通じて抽気した抽気空気の温度が高温の場合、ドレンセパレータ１０により抽気空気に含まれたドレンを分離しても、抽気空気がドレンセパレータ１０を通過した下流側の領域の抽気配管内で抽気空気が冷却されることにより抽気空気中に再びドレンや液滴が発生し、発生したドレンや液滴がすべり軸受けの潤滑油のオイルシールに用いられるシール空気に混入することで軸受潤滑油にドレンや液滴が混入することによる潤滑油の劣化の可能性や、前記抽気空気を供給してタービン翼４を冷却する際に該抽気空気中に含まれる再び発生したドレンや液滴がタービン翼４に衝突して発生する熱衝撃を受ける可能性や、スケールが堆積する可能性がより高くなる。
【００９８】
そこで、本実施例ではドレンセパレータ１０の上流側の領域に配設される抽気配管９４として管長が３ｍ以上の長さのものを採用し、ドレンセパレータ１０に流入する圧縮機１から抽気した抽気空気をドレンセパレータ１０の上流に位置する前記抽気配管９４内で十分に冷却することで、ドレンセパレータ１０の下流側の領域に位置する抽気配管９４で抽気空気が配管内で冷却されて再びドレンや液滴が発生する可能性を回避することができる。
【００９９】
また、前記抽気配管９４は、抽気空気の圧力損失を抑制するために２０ｍ以下の長さとすることが望ましい。
【０１００】
尚、本実施例では、第１実施例の抽気配管９に本実施例として管長の長い抽気配管９４を適用した例を示したが、第２実施例の低圧段抽気配管９１、第３実施例の抽気配管９、第４実施例の低圧段抽気配管９１、及び第５実施例５の抽気配管９３のいずれにも適用することが可能である。
【０１０１】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンが実現できるという効果に加えて、ドレンセパレータ１０上流側の抽気配管９４の配管を長く形成して自然放熱により抽気空気を冷却しているので、冷却器を設置して強制的にドレンセパレータ上流の抽気空気を冷却するものと比較して構造が簡素化され、低コストに出来るという利点がある。
【実施例７】
【０１０２】
図９は本発明の第７実施例である吸気噴霧型ガスタービンを示す概略構成図である。
【０１０３】
図９に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンは、図１に示した第１実施例の吸気噴霧型ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【０１０４】
図９に示した本実施例の吸気噴霧型ガスタービンは、ドレンセパレータ１０の上流側の抽気配管９５の途中に冷却器１７を設けた構成である。本実施例の吸気噴霧型ガスタービン１において、抽気配管９５に設置する冷却器１７は、空冷式または水冷式のラジエータや、熱交換器等が考えられる。
【０１０５】
ここで、圧縮機１から抽気した抽気空気をすべり軸受１１の潤滑油のオイルシールのシール空気として使用する場合に、冷却器１７ですべり軸受１１の作動温度である５０℃〜７０℃まで抽気空気を冷却することになる。
【０１０６】
ドレンセパレータ１０の上流側の抽気配管９５に冷却器１７を設けることでドレンセパレータ１０に流入する圧縮機１から抽気された抽気空気をあらかじめ十分に冷却しておくことにより、抽気空気の温度が高温の場合に、実施例５で示したように圧縮機抽気でドレンセパレータ１０を通過後に発生したドレンや液滴により、圧縮機抽気がドレンセパレータ１０を通過した後の抽気配管内で抽気空気が冷却されて再びドレンが発生する可能性を低減することができるため、軸受潤滑油にドレンや液滴が混入して潤滑油が劣化する可能性や、圧縮機抽気空気でタービン翼４を冷却する際に液滴がタービン翼４へ衝突時して発生する熱衝撃を受ける可能性や、スケールが堆積する可能性を低減することができる。
【０１０７】
尚、本実施例では、抽気配管９５に冷却器１７を設置した構成を示したが、第１実施例の抽気配管９ａ、第２実施例の低圧段抽気配管９１、第３実施例の抽気配管９、第４実施例の低圧段抽気配管９１、及び第５実施例の抽気配管９３のいずれにも本実施例の冷却器１７を設置することが可能である。
【０１０８】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービンが実現できるという効果に加えて、抽気配管の途中に冷却器１７を設置して強制的に抽気空気の冷却を行なうことにより、抽気空気を冷却する信頼性を向上できるという利点がある。
【実施例８】
【０１０９】
図１０は本発明の第８実施例である高湿分空気利用ガスタービンを示す概略構成図である。
【０１１０】
図１０に示した本実施例の高湿分空気利用ガスタービンは、図５に示した第３実施例の高湿分空気利用ガスタービンと基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分についてのみ以下に説明する。
【０１１１】
図１０に示した本実施例の高湿分空気利用ガスタービンにおいては、ドレンセパレータ１０の上流となる抽気配管９５の途中に抽気空気を冷却する冷却器として熱交換器１７１を設置し、この熱交換器１７１に供給する冷媒に噴霧水８１を用いた構成である。本実施例では噴霧水８１は熱交換器１７１を通過したのち吸気噴霧装置７１に供給されるように構成されている。
【０１１２】
尚、本実施例では、第３実施例の高湿分空気利用型ガスタービンの抽気配管９ａに本実施例として噴霧水８１を用いた熱交換器１７１を設置したものを示したが、第１実施例の抽気配管９、第２実施例の低圧段抽気配管９１、第４実施例の低圧段抽気配管９１、及び第５実施例の抽気配管９３のいずれにも本実施例の噴霧水を用いた熱交換器１７１を設けることが可能である。
【０１１３】
本実施例によれば、圧縮機ケーシング内部の下部に蓄積したドレンを圧縮機から抽気空気を抽気する抽気配管を通じて圧縮機ケーシング外に排出して抽気配管の流路の狭まりや流路詰まりを防止すると共に、ガスタービンロータを支承するすべり軸受の潤滑油のオイルシールのシール空気に圧縮機から抽気した抽気空気を用いる際に前記シール空気にドレンの液滴が混入することを防止して潤滑油の劣化を抑制する吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンが実現できるという効果に加えて、抽気配管９５を通じて抽気した抽気空気を抽気配管９５に設置した熱交換器１７１で噴霧水８１との熱交換により冷却することによって、噴霧水８１の温度が上昇して吸気噴霧装置７から吸気に噴霧する噴霧水の液滴径を小さくし、この噴霧水が圧縮機１内で蒸発し易くなることから、圧縮機１内の空気の密度を高めて圧縮機１の動力を上昇させることができるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明は吸気噴霧型ガスタービン及び高湿分空気利用型ガスタービンに適用可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１：圧縮機、２：圧縮機ケーシング、３：タービン、４：タービン翼、５：タービンケーシング、６：発電機、７：吸気噴霧装置、１０：ドレンセパレータ、１１：すべり軸受、１２：排出ガス、１３：加湿器、１４：再生熱交換器、１５：燃焼器、１６：燃料、１７：冷却器、１７１：熱交換器、１８：冷却水、２１：タービンロータ、３１：ラビリンスシール、３１ａ：流路、７１：吸気噴霧装置、８：噴霧水、８１：噴霧水、９：抽気配管、９ａ：抽気配管、９１：低圧段抽気配管、９２高圧段抽気配管、９３抽気配管、９４：抽気配管、９５：抽気配管、９６：抽気配管。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、
前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、
前記圧縮機の途中段から圧縮空気の一部を抽気する複数の抽気配管を配設し、
前記複数の抽気配管の少なくとも一部の抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、
前記一部の抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給すると共に、前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、
前記一部の抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項２】
圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、
前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、
前記圧縮機の低圧段から圧縮空気の一部を抽気する低圧段抽気配管及び前記圧縮機の高圧段から圧縮空気の一部を抽気する高圧段抽気配管をそれぞれ配設し、
前記低圧段抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、
前記低圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給するように構成し、
前記高圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、
前記圧縮機の下部に配設された前記低圧段抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項３】
圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気を加湿する加湿器と、前記加湿器で加湿された加湿空気をタービンの排出ガスと熱交換して昇温する再生熱交換器と、前記再生熱交換器で昇温された加湿空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、
前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、
前記圧縮機の途中段から圧縮空気の一部を抽気する複数の抽気配管を配設し、
前記複数の抽気配管の少なくとも一部の抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、
前記一部の抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給すると共に、前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、
前記一部の抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする高湿分空気利用型ガスタービン。
【請求項４】
請求項１に記載の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、
前記吸気噴霧装置は圧縮機の吸気量に対して重量比で１％以上の液滴を噴霧することを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項５】
圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気を加湿する加湿器と、前記加湿器で加湿された加湿空気をタービンの排出ガスと熱交換して昇温する再生熱交換器と、前記再生熱交換器で昇温された加湿空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、
前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、
前記圧縮機の低圧段から圧縮空気の一部を抽気する低圧段抽気配管及び前記圧縮機の高圧段から圧縮空気の一部を抽気する高圧段抽気配管をそれぞれ配設し、
前記低圧段抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、
前記低圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給するように構成し、
前記高圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、
前記圧縮機の下部に配設された前記低圧段抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする高湿分空気利用型ガスタービン。
【請求項６】
請求項２に記載の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、
前記吸気噴霧装置は圧縮機の吸気量に対して重量比で１％以上の液滴を噴霧することを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項４、及び請求項６のいずれか１項に記載の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、
前記ドレンセパレータの上流側に位置する前記抽気配管は、前記圧縮機の下部の前記抽気配管の位置よりも前記ドレンセパレータの位置が低くなるように傾斜を付けて配設されていることを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項８】
請求項３又は請求項５に記載の高湿分空気利用型ガスタービンにおいて、
前記ドレンセパレータの上流側に位置する前記抽気配管は、前記圧縮機の下部の前記抽気配管の位置よりも前記ドレンセパレータの位置が低くなるように傾斜を付けて配設されていることを特徴とする高湿分空気利用型ガスタービン。
【請求項９】
請求項１、請求項２、請求項４、及び請求項６のいずれか１項に記載の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、
前記圧縮機と前記ドレンセパレータとの間に配設された前記抽気配管又は低圧段抽気配管は、３ｍ以上の長さの抽気配管を使用していることを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項１０】
請求項３又は請求項５に記載の高湿分空気利用型ガスタービンにおいて、
前記圧縮機と前記ドレンセパレータとの間に配設された前記抽気配管又は低圧段抽気配管は、３ｍ以上の長さの抽気配管を使用していることを特徴とする高湿分空気利用型ガスタービン。
【請求項１１】
請求項１、請求項２、請求項４、及び請求項６のいずれか１項に記載の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、
前記圧縮機と前記ドレンセパレータとの間に配設された前記抽気配管又は低圧段抽気配管に、この抽気配管又は低圧段抽気配管を流れる抽気空気を冷却する冷却器を設置したことを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項１２】
請求項３又は請求項５に記載の高湿分空気利用型ガスタービンにおいて、
前記圧縮機と前記ドレンセパレータとの間に配設された前記抽気配管又は低圧段抽気配管に、この抽気配管又は低圧段抽気配管を流れる抽気空気と前記吸気噴霧装置に取り込まれる噴霧水とを熱交換させる熱交換器を設置して、前記熱交換器での熱交換によって昇温した噴霧水を前記吸気噴霧装置から液滴として前記圧縮機の吸気上流側に噴霧するようにしたことを特徴とする高湿分空気利用型ガスタービン。
【請求項１】
圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、
前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、
前記圧縮機の途中段から圧縮空気の一部を抽気する複数の抽気配管を配設し、
前記複数の抽気配管の少なくとも一部の抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、
前記一部の抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給すると共に、前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、
前記一部の抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項２】
圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、
前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、
前記圧縮機の低圧段から圧縮空気の一部を抽気する低圧段抽気配管及び前記圧縮機の高圧段から圧縮空気の一部を抽気する高圧段抽気配管をそれぞれ配設し、
前記低圧段抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、
前記低圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給するように構成し、
前記高圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、
前記圧縮機の下部に配設された前記低圧段抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項３】
圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気を加湿する加湿器と、前記加湿器で加湿された加湿空気をタービンの排出ガスと熱交換して昇温する再生熱交換器と、前記再生熱交換器で昇温された加湿空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、
前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、
前記圧縮機の途中段から圧縮空気の一部を抽気する複数の抽気配管を配設し、
前記複数の抽気配管の少なくとも一部の抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、
前記一部の抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給すると共に、前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、
前記一部の抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする高湿分空気利用型ガスタービン。
【請求項４】
請求項１に記載の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、
前記吸気噴霧装置は圧縮機の吸気量に対して重量比で１％以上の液滴を噴霧することを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項５】
圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された高圧空気を加湿する加湿器と、前記加湿器で加湿された加湿空気をタービンの排出ガスと熱交換して昇温する再生熱交換器と、前記再生熱交換器で昇温された加湿空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機及び前記タービンを連結するタービンロータと、前記タービンロータを回転可能に支承するすべり軸受をそれぞれ備え、
前記圧縮機の吸気上流側に該圧縮機の吸気に液滴を噴霧する吸気噴霧装置を設置し、
前記圧縮機の低圧段から圧縮空気の一部を抽気する低圧段抽気配管及び前記圧縮機の高圧段から圧縮空気の一部を抽気する高圧段抽気配管をそれぞれ配設し、
前記低圧段抽気配管を前記圧縮機の下部に位置するように配設し、
前記低圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記すべり軸受に供給する潤滑油のオイルシールのシール空気として供給するように構成し、
前記高圧段抽気配管を通じて前記圧縮機から抽気された抽気空気を前記タービンに設置したタービン翼の冷却用冷媒として供給するように構成し、
前記圧縮機の下部に配設された前記低圧段抽気配管の経路の途中にこの抽気配管を流れる抽気空気に含まれたドレンを分離するドレンセパレータを設置したことを特徴とする高湿分空気利用型ガスタービン。
【請求項６】
請求項２に記載の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、
前記吸気噴霧装置は圧縮機の吸気量に対して重量比で１％以上の液滴を噴霧することを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項４、及び請求項６のいずれか１項に記載の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、
前記ドレンセパレータの上流側に位置する前記抽気配管は、前記圧縮機の下部の前記抽気配管の位置よりも前記ドレンセパレータの位置が低くなるように傾斜を付けて配設されていることを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項８】
請求項３又は請求項５に記載の高湿分空気利用型ガスタービンにおいて、
前記ドレンセパレータの上流側に位置する前記抽気配管は、前記圧縮機の下部の前記抽気配管の位置よりも前記ドレンセパレータの位置が低くなるように傾斜を付けて配設されていることを特徴とする高湿分空気利用型ガスタービン。
【請求項９】
請求項１、請求項２、請求項４、及び請求項６のいずれか１項に記載の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、
前記圧縮機と前記ドレンセパレータとの間に配設された前記抽気配管又は低圧段抽気配管は、３ｍ以上の長さの抽気配管を使用していることを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項１０】
請求項３又は請求項５に記載の高湿分空気利用型ガスタービンにおいて、
前記圧縮機と前記ドレンセパレータとの間に配設された前記抽気配管又は低圧段抽気配管は、３ｍ以上の長さの抽気配管を使用していることを特徴とする高湿分空気利用型ガスタービン。
【請求項１１】
請求項１、請求項２、請求項４、及び請求項６のいずれか１項に記載の吸気噴霧型ガスタービンにおいて、
前記圧縮機と前記ドレンセパレータとの間に配設された前記抽気配管又は低圧段抽気配管に、この抽気配管又は低圧段抽気配管を流れる抽気空気を冷却する冷却器を設置したことを特徴とする吸気噴霧型ガスタービン。
【請求項１２】
請求項３又は請求項５に記載の高湿分空気利用型ガスタービンにおいて、
前記圧縮機と前記ドレンセパレータとの間に配設された前記抽気配管又は低圧段抽気配管に、この抽気配管又は低圧段抽気配管を流れる抽気空気と前記吸気噴霧装置に取り込まれる噴霧水とを熱交換させる熱交換器を設置して、前記熱交換器での熱交換によって昇温した噴霧水を前記吸気噴霧装置から液滴として前記圧縮機の吸気上流側に噴霧するようにしたことを特徴とする高湿分空気利用型ガスタービン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２４０７９（Ｐ２０１３−２４０７９Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７８８７（Ｐ２０１１−１５７８８７）
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１９日（２０１１．７．１９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
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