特許 6180145 吸気冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6180145

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】吸気冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/143 20060101AFI20170807BHJP

   F02C 3/30 20060101ALI20170807BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   F02C7/143

   F02C3/30 Z

   F04B49/06 321A

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-64453(P2013-64453)

(22)【出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2014-190182(P2014-190182A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2016年3月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】金箱 篤彦

【審査官】 瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２３４７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１１９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２０１９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５３５６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５０８２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５１１９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１３４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００８３７１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｃ ３／３０，７／１４３

Ｆ０４Ｂ ４９／０６

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気入口から取り込まれた吸気を圧縮機に導く吸気ダクトの前記吸気入口側に有するプレフィルタの後段側に設けられ、前記吸気に水を噴霧して冷却する吸気冷却装置であって、
前記吸気に前記水を噴霧する複数のノズルと、
前記複数のノズルが管軸方向に配設される複数の導水管と、
前記複数の導水管のそれぞれに前記水を供給する複数の供給ポンプと、を備え、
前記複数の導水管は、それぞれが周長の異なる無端状体であり、
前記複数の導水管は、第１導水管と、該第１導水管に囲まれるように該第１導水管の内側に設けられる第２導水管と、を含み、
前記第１導水管は、前記第２導水管に対して偏心して配置された
ことを特徴とする吸気冷却装置。

【請求項2】

吸気入口から取り込まれた吸気を圧縮機に導く吸気ダクトの前記吸気入口側に有するプレフィルタの後段側に設けられ、前記吸気に水を噴霧して冷却する吸気冷却装置であって、
前記吸気に前記水を噴霧する複数のノズルと、
前記複数のノズルが管軸方向に配設される複数の導水管と、
前記複数の導水管のそれぞれに前記水を供給する複数の供給ポンプと、を備え、
前記複数の導水管は、それぞれが周長の異なる無端状体であり、
前記複数のノズルは、前記導水管の前記供給ポンプと接続する部位から該部位と対向する部位に向けて、疎から密となる分布でそれぞれ配置されることを特徴とする吸気冷却装置。

【請求項3】

吸気入口から取り込まれた吸気を圧縮機に導く吸気ダクトの前記吸気入口側に有するプレフィルタの後段側に設けられ、前記吸気に水を噴霧して冷却する吸気冷却装置であって、
前記吸気に前記水を噴霧する複数のノズルと、
前記複数のノズルが管軸方向に配設される複数の導水管と、
前記複数の導水管のそれぞれに前記水を供給する複数の供給ポンプと、を備え、
前記複数の導水管は、それぞれが周長の異なる無端状体であり、
前記導水管は、断続的に分割され、かつ分割された前記導水管のそれぞれに前記供給ポンプから前記水が供給されることを特徴とする吸気冷却装置。

【請求項4】

前記供給ポンプは、インバータ制御によって前記水の流量が調整可能な可変速ポンプであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の吸気冷却装置。

【請求項5】

前記供給ポンプは、少なくとも前記吸気の温度、前記吸気の湿度、前記圧縮機の入口案内翼の開度、及びガスタービンの負荷の何れかに基づいて前記水の流量を調整することを特徴とする請求項４に記載の吸気冷却装置。

【請求項6】

ガスタービンと、
前記ガスタービンの吸気を冷却するための請求項１乃至５の何れか一項に記載の吸気冷却装置と、
を備えることを特徴とするガスタービンプラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスタービンの圧縮機に導入される吸気を冷却する吸気冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

圧縮機、燃焼器、及びタービン等から構成される発電用ガスタービンでは、圧縮機へ吸気される吸気の温度によってタービンにおける出力が影響を受ける。例えば、大気温度が高い夏季には、吸気の密度が低下して質量流量が低下するため、タービンの出力が低下する。このようなタービンの出力低下を抑止するために、高温な吸気に冷媒となる水を噴射して、水の蒸発潜熱を利用して吸気を冷却する吸気冷却装置が従来から使用されている。

【0003】

吸気冷却装置で吸気冷却をする際に、オーバーフォギングで相対湿度が１００％を超えると、余分に噴射したミストがドレンとなってしまう。かかるドレンが後流側の圧縮機に侵入すると、圧縮機がロック等して故障するリスクがある。このため、吸気冷却装置で吸気冷却をする際に、オーバーフォギングしないように、温度や湿度等の大気の条件に応じて、吸気に噴射する冷媒の量を調整する必要がある。吸気に噴射する冷媒量を調整するために、冷媒供給系統を複数設けて、大気の条件に応じて、各冷媒供給系統のオン・オフを切り替えることによって、オーバーフォギングしないように冷媒を効率よく気化させる吸気冷却装置が特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１１１９４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

冷媒供給系統には、タンクから冷媒を供給するポンプと、ポンプから供給された冷媒を噴射ノズルに導く導水管がそれぞれ設けられている。ポンプから導水管に冷媒を導く際に導水管内の圧力分布が不均一となることより、導水管に設けられる噴射ノズルからのミスト噴霧にバラツキが生じてしまう。

【0006】

特に、冷媒供給系統の一部のみを運転させる部分冷却の運転時において、ノズルからのミスト噴霧のバラツキが顕著に現れる。特許文献１に開示の吸気冷却装置６０は、水量が最大値でない部分冷却を行う低負荷運転の際に、図７に示すように、各冷媒供給系統Ｌ１〜Ｌ３に備わるポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３を使い分けて用いることで、吸気ダクトの断面に対する上下方向の噴霧をある程度最適化できる。しかしながら、各冷媒供給系統Ｌ１〜Ｌ３に備わる導入管６１〜６５の横方向の噴霧水量の最適化には、管内圧力分布による噴霧水量のバラツキの課題が残る。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、部分運転時においても均一に水噴霧の可能な、新規かつ改良された吸気冷却装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、吸気入口から取り込まれた吸気を圧縮機に導く吸気ダクトの前記吸気入口側に有するプレフィルタの後段側に設けられ、前記吸気に水を噴霧して冷却する吸気冷却装置であって、前記吸気に前記水を噴霧する複数のノズルと、前記複数のノズルが管軸方向に配設される複数の導水管と、前記複数の導水管のそれぞれに前記水を供給する複数の供給ポンプと、を備え、前記複数の導水管は、それぞれが周長の異なる無端状体であることを特徴とする。

【0009】

本発明の一態様によれば、ノズルを無端状に設けたので、吸気冷却装置を部分運転する場合でも、管内圧力のバラツキが低減されて、吸気に水を均一に噴霧できるので、吸気冷却効率が向上する。

【0010】

このとき、本発明の一態様では、前記複数のノズルは、前記導水管の前記供給ポンプと接続する部位から該部位と対向する部位に向けて、疎から密となる分布でそれぞれ配置されることとしてもよい。

【0011】

このようにすれば、管内圧力が高い部分のノズルを疎に設けて、管内圧力の低い部分のノズルを密に設けたので、単位面積当たりの水噴霧量のバラツキが緩和されて、吸気に冷媒を均一に噴霧できる。

【0012】

また、本発明の一態様では、前記導水管は、断続的に分割され、かつ分割された前記導水管のそれぞれに前記供給ポンプから前記水が供給されることとしてもよい。

【0013】

このように、導水管を断続的に分割して各導水管の長さを短くすることによって、分割された各導水管に均一に水が供給されるので、吸気冷却装置を部分運転する場合でも、管内圧力の不均一を低減させて、吸気に冷媒を均一に噴霧できる。

【0014】

また、本発明の一態様では、前記供給ポンプは、インバータ制御によって前記水の流量が調整可能な可変速ポンプであることとしてもよい。

【0015】

このようにすれば、管内圧力の不均一を低減させた上で、より綿密にノズルからの噴霧量を調整することができる。

【0016】

また、本発明の一態様では、前記供給ポンプは、少なくとも前記吸気の温度、前記吸気の湿度、前記圧縮機の入口案内翼の開度、及び前記ガスタービンの負荷の何れかに基づいて前記水の流量を調整することとしてもよい。

【0017】

このようにすれば、管内圧力の不均一を低減させた上で、吸気の状態や、圧縮機のＩＧＶ開度、ガスタービンの負荷に応じて、より綿密にノズルからの噴霧量を調整することができる。

【発明の効果】

【0018】

以上説明したように本発明によれば、部分冷却を行う低負荷運転時でも吸気に水を上下方向、左右方向のそれぞれの噴霧を最適化して均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る吸気冷却装置の概略構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る吸気冷却装置を備えるガスタービンプラントの構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の他の一実施形態に係る吸気冷却装置の概略構成図である。

【図4】本発明の他の一実施形態に係る吸気冷却装置の概略構成図である。

【図5】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の各実施形態に係る吸気冷却装置の変形例の概略構成図である。

【図6】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の各実施形態に係る吸気冷却装置の変形例の概略構成図である。

【図7】従来の吸気冷却装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

【0021】

（第１の実施形態）
まず、本発明の一実施形態に係る吸気冷却装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る吸気冷却装置の概略構成図である。

【0022】

本実施形態の吸気冷却装置１００は、図１に示すように、吸気に水を噴霧する複数のノズル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと、これらのノズル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが管軸方向に配設される複数の導水管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、これらの導水管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのそれぞれに水を供給する複数の供給ポンプ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃと、を備える。なお、上記の「吸気」とは、後述の吸気ダクトの吸気入口から取り込まれて圧縮機に導入される空気を指すものとする。

【0023】

各供給ポンプ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃから供給される水は、それぞれ各導水管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを介して、ノズル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにそれぞれ導入される。すなわち、各供給ポンプ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃごとに水供給系統が独立した構成となっている。

【0024】

また、各導水管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、ノズル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが管軸方向に配設されるノズル配設部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃと、これらのノズル配設部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに供給ポンプ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃから供給される水を導入する導入部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、をそれぞれ備える。本実施形態では、ノズル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが同心で無端状に設けられていることを特徴とする。すなわち、ノズル配設部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは、図１に示すように、各導水管１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃごとに周長の異なる無端状体であり、かつノズル配設部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのそれぞれが同心に設けられる。

【0025】

このように、本実施形態では、ノズル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを同心で無端状に設置する構成としたことを特徴とする。このため、吸気冷却装置１００を部分運転する際に、供給ポンプ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃからの水圧が弱まった場合でも、各導水管１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの管内圧力のバラツキが低減されるようになる。従って、吸気冷却装置１００を部分運転する場合でも、吸気に水を均一に噴霧できるので、吸気冷却効率が向上する。

【0026】

次に、本発明の一実施形態に係る吸気冷却装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る吸気冷却装置を備えるガスタービンプラントの構成を示すブロック図である。

【0027】

発電プラントとなるガスタービンプラント１０は、吸気ダクト１２と、圧縮機１４と、燃焼器１６と、ガスタービン１８と、発電機２０とを備えている。また、ガスタービンプラント１０には、ガスタービン１８の吸気を冷却するための吸気冷却装置１００が備わる。

【0028】

吸気ダクト１２は、吸気入口２２から取り込まれた吸気（外気：空気）を圧縮機１４に導く。圧縮機１４は、吸気ダクト１２を介して供給された吸気を圧縮する。圧縮機１４の入口には、開度を変動して吸入する燃焼用空気量を調整する入口案内翼となるＩＧＶ（Ｉｎｌｅｔ Ｇｕｉｄｅ Ｖａｎｅ）１５が設けられている。

【0029】

ＩＧＶ１５の開度は、制御部１１０によって、ガスタービン１８の出力、つまりガスタービン１８の負荷に応じて調整される。例えば、部分負荷運転時には、ガスタービン１８の軸線方向に対するＩＧＶ１５の角度を大きくし、吸気流量を絞る制御が行われる。また、本実施形態では、制御部１１０は、圧縮機１４のＩＧＶ開度やガスタービン１８の負荷に基づいて、吸気冷却装置１００に備わる供給ポンプ１０６から供給される水の流量を調整する。

【0030】

燃焼器１６は、圧縮機１４から供給された吸気を用いて燃料を燃焼させる。圧縮機１４には、ガスタービン１８は、燃焼器１６から供給された燃焼ガスにより回転する。発電機２０は、ガスタービン１８の回転により発電を行う。

【0031】

吸気ダクト１２は、図１に示すように、上流側から水平ダクト１２ａ、カーブダクト１２ｂ、鉛直ダクト１２ｃを備え、鉛直ダクト１２ｃの下流側には、吸気を整流させながら圧縮機１４に導くマニホールド部１２ｄが設けられている。本実施形態では、マニホールド部１２ｄは、水平ダクト１２ａに対して鉛直方向の下向きに屈曲した鉛直ダクト１２ｃを介して、下向きに延出する構成となっている。なお、本実施形態では、吸気ダクト１２は、下流側のマニホールド部１２ｄが下向きに延出する略Ｌ字型の構成となっているが、吸気ダクトの構成は、例えば、直線型等の他の形状のものでも、本実施形態の吸気冷却装置１００を適用可能である。

【0032】

また、吸気ダクト１２の吸気入口側には、吸気入口２２から取り込まれた吸気から比較的大きい粉塵等を除去するプレフィルタ２４が設けられている。また、吸気ダクト１２（水平ダクト１２ａ）内のプレフィルタ２４の後段には、プレフィルタ２４を通過した吸気に水を噴霧して冷却する吸気冷却装置１００が設けられている。すなわち、吸気冷却装置１００は、圧縮機１４に導入される吸気に水を噴霧して冷却する機能を有する。

【0033】

吸気冷却装置１００は、吸気に水を噴霧するノズル１０２が複数設けられる。これらのノズル１０２には、複数の導水管１０４（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）ごとに設けられた供給ポンプ１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）を介して、タンク１０８から水が供給される。

【0034】

本実施形態では、導水管１０４（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）の管内圧力の不均一を低減させた上で、より綿密に各ノズル１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ）からの噴霧量を調整するために、供給ポンプ１０６（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ）として、インバータ制御によって水の流量が調整可能な可変速ポンプが使用される。具体的には、供給ポンプ１０６は、少なくとも吸気の温度、吸気の湿度、圧縮機１４のＩＧＶ開度、及びガスタービン１８の負荷の何れかに基づいて、制御部１１０で水噴射量を可変とする。

【0035】

すなわち、供給ポンプ１０６は、上述した各変動因子に基づいて、より綿密な流量となるように導水管１０４に水を導入するので、オーバーフォギングすることなく、吸気が冷却されるようになる。前述したように、本実施形態では、導入管１０２のノズル配設部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ（図１参照）を無端状体とする。このため、供給ポンプ１０６を可変速ポンプとすることによって、噴霧する水の流量調整と、稼働させるポンプ台数と調整することによって、管内圧力の不均一を低減させた上で、より綿密にノズルからの噴霧量を調整できる。

【0036】

また、吸気ダクト１２の水平ダクト１２ａ内には、吸気冷却装置１００よりも下流側に吸気の際に発生する音を含む振動を抑制するサイレンサ４０が設けられている。また、吸気ダクト１２の鉛直ダクト１２ｃと連結するマニホールド部１２ｄの入口側には、鉛直ダクト１２ｃを介して導入される吸気に含まれる不純物や、吸気ダクト内での作業中等に落下させたネジ等を取り除くためのフィルタ４２が設けられている。

【0037】

このように、本実施形態では、導入管１０２のノズル配設部１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを介して、ノズル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを無端状に設けたので、吸気冷却装置１００を部分運転する場合でも、導入管１０２の管内圧力のバラツキが低減される。また、圧縮機１４のＩＧＶ開度やガスタービン負荷、吸気の温度・湿度に応じて、水噴射の流量を調整できるので、より綿密に上下、左右方向共に水量がＭＡＸでない状況下、すなわち、部分負荷、部分冷却時における吸気への水噴霧を最適化できる。このため、吸気冷却効率を向上させた上で、水滴がガスタービン１８の圧縮機１４に侵入するリスクも低減できる。

【0038】

（第２の実施形態）
次に、本発明の吸気冷却装置の他の実施形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図３は、本発明の他の一実施形態に係る吸気冷却装置の概略構成図である。

【0039】

本実施形態の吸気冷却装置２００は、図３に示すように、吸気に水を噴霧する複数のノズル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃと、これらのノズル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが管軸方向に配設される複数の導水管２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃと、これらの導水管２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃのそれぞれに水を供給する複数の供給ポンプ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃと、を備える。各供給ポンプ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃから供給される水は、それぞれ各導水管２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃを介して、ノズル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃにそれぞれ導入される。すなわち、各供給ポンプ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃごとに水供給系統が独立した構成となっている。

【0040】

また、各導水管２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃは、ノズル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃが設けられるノズル配設部２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃと、これらのノズル配設部２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃに供給ポンプ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃから供給される水を導入する導入部２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃと、をそれぞれ備える。ノズル配設部２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃは、各導水管２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃごとに周長の異なる無端状体であり、かつノズル配設部２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃのそれぞれが同心に設けられる。

【0041】

本実施形態では、ノズル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃの配置が第１の実施形態と異なる。すなわち、図３に示すように、ノズル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃがノズル配設部２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃと導入部２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃとを接続する部位から、当該部位と対向する部位に向けて、疎から密となる分布で無端状にそれぞれ配置されることを特徴とする。すなわち、管内圧力が高い供給ポンプ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃに近い部分のノズル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃを疎に設け、当該部分と対向する部分となる管内圧力の低い部分のノズル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃを密に設けている。

【0042】

このように、ノズル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃを配置することによって、単位面積当たりの水噴霧量のバラツキが緩和されて、吸気に水を均一に噴霧できる。すなわち、管内圧力が高い供給ポンプ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃに近い部分における単位面積当たりの水噴霧量と、当該部分と対向する部分となる管内圧力の低い部分における単位面積当たりの水噴霧量をより均一にできるので、吸気への水噴霧のバラツキが低減し、吸気の冷却効率を向上させられる。

【0043】

また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、導水管２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃの管内圧力の不均一を低減させた上で、より綿密に各ノズル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃからの噴霧量を調整するために、供給ポンプ２０６（２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ）として、インバータ制御によって水の流量が調整可能な可変速ポンプが使用される。具体的には、供給ポンプ２０６は、少なくとも吸気の温度、吸気の湿度、圧縮機１４のＩＧＶ開度、及びガスタービン１８の負荷の何れかに基づいて、水噴射量を可変とする。このように、供給ポンプ２０６を可変速ポンプとすることによって、噴霧する水の流量調整と、稼働させるポンプ台数と調整することによって、管内圧力の不均一を低減させた上で、より綿密にノズルからの噴霧量を調整できる。

【0044】

（第３の実施形態）
次に、本発明の吸気冷却装置の他の実施形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図４は、本発明の他の一実施形態に係る吸気冷却装置の概略構成図である。

【0045】

本実施形態の吸気冷却装置３００は、図４に示すように、吸気に水を噴霧する複数のノズル３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃと、これらのノズル３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃが管軸方向に配設される複数の導水管３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃと、これらの導水管３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃのそれぞれに水を供給する複数の供給ポンプ３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃと、を備える。各供給ポンプ３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃから供給される水は、それぞれ各導水管３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃを介して、ノズル３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃにそれぞれ導入される。すなわち、各供給ポンプ３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃごとに水供給系統が独立した構成となっている。

【0046】

また、各導水管３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、ノズル３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃが設けられるノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４と、これらのノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４に供給ポンプ３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃから供給される水を導入する導入部３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃと、をそれぞれ備える。ノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４は、各導水管３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃごとに周長の異なる無端状体であり、かつノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４のそれぞれが同心に設けられる。

【0047】

本実施形態では、導水管３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃのノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４の構成が第１の実施形態と異なる。すなわち、図４に示すように、ノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４は、断続的に分割され、かつ分割されたノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４のそれぞれに供給ポンプ３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃから水が供給される構成となっている。すなわち、ノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４を断続的に分割して、各ノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４のそれぞれの長さを短くして、これらノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４が無端状体となるように設置したことを特徴とする。

【0048】

本実施形態では、ノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４は、図４に示すように、矩形の無端状体であり、各辺ごとに分割して形成される。なお、ノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４は、図４に示す４分割に限定されず、例えば、より管内圧力の不均一を低減させるために、５分割以上に断続的に分割して、それぞれの分割管路に供給ポンプで水を供給するようにしてもよい。

【0049】

このように、ノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４を断続的に分割して、それぞれの長さを短くすることによって、分割された各ノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４に管内圧力のバラツキが低減されて、均一に水が供給され易くなる。このため、吸気冷却装置３００を部分運転する場合でも、管内圧力の不均一を低減させて、吸気に水を均一に噴霧できる。また、各ノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４を断続的に分割させた構造とすることによって、分割させたノズル配設部３０３ａ１〜ａ４、３０３ｂ１〜ｂ４、３０３ｃ１〜ｃ４を製造してから、つなぎ合わせて形成することができるので、無端状体のノズル配設部の製造が容易となり、ノズル配設部を備える吸気冷却装置３００の製造効率も向上する。

【0050】

また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、導水管３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃの管内圧力の不均一を低減させた上で、より綿密に各ノズル３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃからの噴霧量を調整するために、供給ポンプ３０６（３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃ）として、インバータ制御によって水の流量が調整可能な可変速ポンプが使用される。具体的には、供給ポンプ３０６は、少なくとも吸気の温度、吸気の湿度、圧縮機１４のＩＧＶ開度、及びガスタービン１８の負荷の何れかに基づいて、水噴射量を可変とする。このように、供給ポンプ３０６を可変速ポンプとすることによって、噴霧する水の流量調整と、稼働させるポンプ台数と調整することによって、管内圧力の不均一を低減させた上で、より綿密にノズルからの噴霧量を調整できる。

【0051】

以上説明した第１乃至第３の各実施形態では、吸気冷却装置の導水管のノズル配設部が四角形であるが、ノズル配設部は、無端状体であればよいので、その形状は、四角形に限定されない。すなわち、同形状の導水管を同心状に設置する構成となっていればよい。例えば、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、各ノズル配設部４０３、５０３、６０３を略円形の環状構造としてもよく、また、三角形や五角形等の四角形以外の多角形や、楕円型等の他の形状の無端状体とすることも可能である。

【0052】

さらに、第１乃至第３の各実施形態では、吸気冷却装置の導水管のノズル配設部がそれぞれ同心状に設けられているが、ノズル配設部は、少なくとも無端状体で、かつそれぞれの周長が異なっていればよいので、その設置は、同心状に限定されない。すなわち、同形状の導水管が無端状に設置され、かつそれぞれの周長が異なっている構成となっていればよい。

【0053】

例えば、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、各ノズル配設部７０３、８０３、９０３が同心状でなく、それぞれが偏心した配置となるように構成してもよい。その際に、各ノズル配設部７０３、８０３、９０３が偏心した配置とする場合には、水噴霧のバラツキを低減させるためには、特に、図６（ｂ）に示すように、ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３に近い方から遠い方に向けてノズル８０２の配置が疎から密になるように設置することが好ましい。

【0054】

なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

【0055】

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、ガスタービンプラント、吸気冷却装置の構成、動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

【符号の説明】

【0056】

１０ ガスタービンプラント
１２ 吸気ダクト
１２ａ 水平ダクト
１２ｂ カーブダクト
１２ｃ 鉛直ダクト
１２ｄ マニホールド部
１４ 圧縮機
１４ａ （圧縮機の）入口
１５ 入口案内翼（ＩＧＶ）
１６ 燃焼器
１８ ガスタービン
２０ 発電機
２２ 吸気入口
２４ プレフィルタ
４０ サイレンサ
４２ フィルタ
１００ 吸気冷却装置
１０２ ノズル
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ ノズル配設部
１０４ 導入管
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ 導入部
１０６ 供給ポンプ
１０８ タンク
１１０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】