JP2000227030A - ガスタービンの吸気部凍結防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】効率低下等の不具合を来すことなく吸気部の凍
結を防ぐことのできるガスタービンの吸気部凍結防止装
置を提供する。 【解決手段】ガスタービン１０の吸気管路１６に繋がる
吸気室１８の吸気口１８Ａに熱交換器２１が配設される
と共に、該熱交換器２１と排気管路１７とが排気供給路
２２及び排気排出路２３を介して接続され、熱交換器２
１に当該ガスタービン１０の排気の一部が排気供給路１
７を介して供給されるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電等に用いられ
るガスタービンにおいて、吸気部の凍結を防止する凍結
防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電等に用いられる産業用のガスタービ
ンは、その一例の概念構成図を図４に示すように、吸気
経路ａを介して圧縮機Ｃに空気を吸入し、タービンＴか
らの排気を排気経路ｂを介して排出するが、吸気経路ａ
の入口部位にはフィルターが設けられ、このフィルター
によって塵芥の吸入を防ぐようになっている。

【０００３】ところで、寒冷地に設置されるものでは、
フィルターが凍結して吸気効率が低下したり、氷結した
氷が脱落して圧縮機Ｃに吸入されると破損や故障の原因
となるため、凍結を防ぐ措置を講ずる必要がある。

【０００４】凍結防止構造としては、図中Ｘで示すよう
に圧縮機Ｃから燃焼器ＣＣに至る圧縮空気を抽気して吸
気経路ａに噴射するものや、図中Ｙで示すように排気経
路ｂの排気の一部を吸気に戻すもの等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガスタ
ービンの圧縮機からの圧縮空気を吸気経路に噴射するも
のでは効率低下を生じ、また、ガスタービンの排気の一
部を吸気に戻すものでは排気ガス中の燃焼生成物による
汚れや腐食を生ずる。即ち、何れの凍結防止構造でも効
率低下や汚れ等の不具合を来すという問題を有するもの
であった。

【０００６】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であって、効率低下等の不具合を来すことなく吸気部の
凍結を防ぐことのできるガスタービンの吸気部凍結防止
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成する本発明
のガスタービンの吸気部凍結防止装置は、ガスタービン
の吸気通路に熱交換器が配設されると共に、該熱交換器
と排気通路とが排気供給路を介して接続され、前記熱交
換器に当該ガスタービンの排気の一部が前記排気供給路
を介して供給されるように構成されていることを特徴と
する。

【０００８】また、上記排気供給路には、当該通路を開
閉可能な開閉手段が設けられると共に、該開閉手段によ
る前記排気供給路の閉鎖に伴って当該排気供給路を外部
に開放する開放手段が設けられて構成されていることを
特徴とする。

【０００９】更に、上記排気供給路の壁面に外部に開放
する開口部が形成されると共に、前記排気供給路内に前
記開口部を閉止する位置と前記排気供給路を閉止する位
置との間を揺動可能な扉体が設けられ、前記扉体が前記
開口部を閉止する位置では前記排気供給路を開くと共に
前記排気供給路を閉止する位置では前記開口部を開放
し、上記開閉手段と開放手段が一体に構成されているこ
とを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本願発
明の実施の形態について説明する。

【００１１】図１は、本願発明に係るガスタービンの吸
気部凍結防止装置の一構成例を適用したガスタービン設
備を概念的に示す構成図である。

【００１２】図示ガスタービン設備１は、発電用のガス
タービン設備であって、ガスタービン１０に減速機１１
を介して発電機１２が接続され、これら全体がエンクロ
ージャー１３の内部に配設されている。エンクロージャ
ー１３には、吸換気管路１４と排換気管路１５が接続さ
れ、図示しない送風機によって吸換気管路１４を介して
吸気すると共に排換気管路１５を介して排気し、内部を
換気するようになっている。

【００１３】ガスタービン１０には、その圧縮機の吸入
口に吸気管路１６が接続されると共に、タービンの排気
口に排気通路としての排気管路１７が接続されており、
吸気管路１６を介して空気を吸入し、排気管路１７を介
して排気を排出するようになっている。

【００１４】吸気管路１６の先端は、吸気通路としての
吸気口１８Ａを備えた吸気室１８に挿置されており、空
気の吸入はこの吸気室１８を介して行われるようになっ
ている。また、排気管路１７は排気室１９に挿置されて
おり、当該排気室１９にはエンクロージャー１３の排換
気管路１５も接続されている。

【００１５】吸気室１８の吸気口１８Ａには、塵埃の吸
入を防ぐフィルター１８Ｂが配設されている。

【００１６】吸気部凍結防止装置２０は、吸気室１８の
吸気口１８Ａのフィルター１８Ｂの上流側に熱交換器２
１が配設され、この熱交換器２１の入口側に接続された
排気供給路２２が接続されると共に、出口側に排気排出
路２３が接続されて構成されている。

【００１７】排気供給路２２及び排気排出路２３の他端
はそれぞれ排気管路１７内に貫入して開口しており、排
気排出路２３の開口位置は排気供給路２２の開口位置よ
り排気下流側となっている。これら排気供給路２２と排
気排出路２３の開口部位の間の排気管路１７には、オリ
フィス１７Ａが配設されて、両者の開口部位の間で圧力
差が生ずるように設定されており、当該排気管路１７を
流れる排気の一部が排気供給路２２に導入され、熱交換
器２１を通って排気排出路２３を介して排気管路１７に
排出されるようになっている。

【００１８】これにより、吸気口１８Ａを介して吸入さ
れる空気と熱交換器２１に供給される当該ガスタービン
の排気の間で熱交換が行われ、吸入空気を加熱して凍結
を防ぐことができる。

【００１９】ここで、排気供給路２２と排気排出路２３
には、それぞれ開閉手段としてのダンパー３０が設けら
れており、これらダンパー３０によって当該排気供給路
２２及び排気排出路２３を開閉可能となっている。これ
により、外気温が凍結の虞のない場合には熱交換器２１
への排気の供給を停止できるようになっている。

【００２０】ダンパー３０は、図２に拡大図を示すよう
に、通路（排気供給路２２，排気排出路２３）を閉鎖し
得る大きさの扉体３１が、その先端を熱交換器側に揺動
可能に枢着されて、その揺動によって当該通路２２，２
３を開閉可能に設けられると共に、通路２２，２３を開
放した状態で扉体３１と対応する通路側壁２２Ａ，２３
Ａに外部と連通する開口部２２Ｂ，２３Ｂが開口形成さ
れて構成されている。

【００２１】即ち、扉体３１は、図２（Ａ）に示すよう
に通路２２，２３と直交して当該通路２２，２３を閉鎖
する状態と、図２（Ｂ）に示すように当該位置から先端
を熱交換器側に揺動して側壁２２Ａ，２３Ａと平行とな
って通路２２，２３を開放する状態とに位置し得、これ
によって扉体３１が通路２２，２３を閉鎖する状態では
側壁２２Ａ，２３Ａの開口部２２Ｂ，２３Ｂが開口し、
扉体３１が通路２２Ａ，２３Ａを開放した状態では開口
部２２Ｂ，２３Ｂが閉止されるようになっているもので
ある。

【００２２】而して、上記のごとく構成された吸気部凍
結防止装置２０では、凍結の虞のある外気温の場合に
は、図３（Ａ）に示すように排気供給路２２と排気排出
路２３のダンパー３０をそれぞれ開放状態とし、排気供
給路２２及び排気排出路２３を開通状態とする。これに
よって、排気管路１７を流れる排気の一部が排気供給路
２２を介して熱交換器２１に供給されると共に排気排出
路２３を介して排気管路１７に排出され、吸入空気を加
熱して凍結を防ぐ。

【００２３】また、凍結の虞のない外気温の場合には、
図３（Ｂ）に示すように排気供給路２２と排気排出路２
３のダンパー３０をそれぞれ閉止状態とし、排気供給路
２２及び排気排出路２３を閉鎖状態とする。このように
ダンパー３０が閉止状態では、当該ダンパー３０より熱
交換器２１側の排気供給路２２及び排気排出路２３は開
口部２２Ｂ，２３Ｂを介して外部に開放することとな
り、これによって、排気の熱交換器２１への供給が行わ
れなくなり、従って、吸入空気の加熱も行われなくな
る。

【００２４】このように、ダンパー３０が閉止状態で当
該ダンパー３０より熱交換器２１側の排気供給路２２及
び排気排出路２３は開口部２２Ｂ，２３Ｂを介して外部
に開放することにより、開口部２２Ｂ，２３Ｂの無いダ
ンパーの場合に生じ得る排気の熱交換器２１側への漏洩
を防いで通路２２，２３を完全に遮断することができ
る。

【００２５】即ち、開口部２２Ｂ，２３Ｂが無く通路２
２，２３を扉体３１によって閉鎖するダンパーでは、扉
体３１と通路２２，２３の壁面２２Ａ，２３Ａの間に必
然的にある程度の隙間を有し、圧力差によって排気が熱
交換器３１側の通路２２，２３内に漏洩する。このよう
に扉体３１によって通路２２，２３を閉鎖状態としても
熱交換器３１に排気が流れると、不要に吸入空気を加熱
することとなって効率低下を招来するが、本構成では、
排気供給路２２及び排気排出路２３が開口部２２Ｂ，２
３Ｂを介して外部に開放されるため、熱交換器２１は外
気温となって吸入空気を加熱することはないものであ
る。従って、不要に吸入空気を加熱することによる効率
低下を防ぐことができるものである。

【００２６】尚、上記構成では、排気供給路２２と排気
排出路２３の両方に開口部２２Ｂ，２３Ｂを有するダン
パー３０を備えて構成したものであるが、ダンパー３０
は排気供給路２２側のみであっても良いものである。ま
た、上記構成のダンパー３０は、一つの扉体３１によっ
て通路２２，２３の閉鎖と外部への開放が行われるよう
になっているが、それぞれ独立した扉体によって行うよ
うに構成しても良いものである。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本願発明に係るガス
タービンのガスタービンの吸気部凍結防止装置によれ
ば、コンプレッサーに至る吸気通路に熱交換器が配設さ
れると共に、該熱交換器と排気通路とが排気供給路を介
して接続され、熱交換器に当該ガスタービンの排気ガス
の一部が排気供給路を介して供給されるように構成され
ていることにより、排気ガスの一部が排気供給路を介し
て熱交換器に供給されて吸入される空気との間で熱交換
が行われ、吸入空気を加熱して凍結を防ぐことができる
ものである。

【００２８】また、排気供給路には、当該通路を開閉可
能な開閉手段が設けられると共に、該開閉手段による排
気供給路の閉鎖に伴って排気供給路を外部に開放する開
放手段が設けられて構成されていることにより、凍結の
虞のある外気温の場合には開閉手段によって排気供給路
を開放し、凍結の虞のない外気温の場合には開閉手段に
よって排気供給路を閉鎖すると共に開放手段で外部に開
放することにより、外気温が低い場合には吸入空気を加
熱して凍結を防ぎ、外気温が高い場合には排気供給路へ
の排気の漏洩を防いで吸入空気の加熱を止め、ガスター
ビンの効率低下を防ぐことができる。

【００２９】また、排気供給路の壁面に外部に開放する
開口部が形成されると共に、排気供給路内に開口部を閉
止する位置と排気供給路を閉止する位置との間を揺動可
能な扉体が設けられ、扉体が開口部を閉止する位置では
排気供給路を開くと共に排気供給路を閉止する位置では
開口部を開放し、開閉手段と開放手段が一体に構成され
ていることにより、一つの扉体によって排気供給路の開
閉と開口部の開閉を行うことができ、構成を簡略化でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係るガスタービンの吸気部凍結防止
装置の一構成例を適用したガスタービン設備を概念的に
示す構成図である。

【図２】ダンパーの拡大図である。

【図３】吸気部凍結防止装置の概念構成を示し、（Ａ）
は排気供給路と排気排出路のダンパーをそれぞれ開放し
た図、（Ｂ）は排気供給路と排気排出路のダンパーをそ
れぞれ閉止した図である。

【図４】従来構成のガスタービンの概念構成図である。

【符号の説明】

１ ガスタービン設備 １０ ガスタービン １７ 排気管路（排気通路） １８Ａ 吸気口（吸気通路） ２０ 吸気部凍結防止装置 ２１ 熱交換器 ２２ 排気供給路 ２２Ａ 壁面 ２２Ｂ 開口部 ３０ ダンパー（開閉手段，開放手段） ３１ 扉体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスタービンの吸気通路に熱交換器が配設
   されると共に、該熱交換器と排気通路とが排気供給路を
   介して接続され、前記熱交換器に当該ガスタービンの排
   気の一部が前記排気供給路を介して供給されるように構
   成されていることを特徴とするガスタービンの吸気部凍
   結防止装置。
2. 【請求項２】上記排気供給路には、当該通路を開閉可能
   な開閉手段が設けられると共に、該開閉手段による前記
   排気供給路の閉鎖に伴って当該排気供給路を外部に開放
   する開放手段が設けられて構成されていることを特徴と
   する請求項１に記載のガスタービンの吸気部凍結防止装
   置。
3. 【請求項３】上記排気供給路の壁面に外部に開放する開
   口部が形成されると共に、前記排気供給路内に前記開口
   部を閉止する位置と前記排気供給路を閉止する位置との
   間を揺動可能な扉体が設けられ、前記扉体が前記開口部
   を閉止する位置では前記排気供給路を開くと共に前記排
   気供給路を閉止する位置では前記開口部を開放し、上記
   開閉手段と開放手段が一体に構成されていることを特徴
   とする請求項２に記載のガスタービンの吸気部凍結防止
   装置。