CN1072304C - 燃气轮机发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对收容于燃气轮机燃烧器的壳体中的内筒部在极少的压力损失的状态下进行有效冷却的燃气轮机发电设备。它在收容于燃气轮机燃烧器9的壳体13中的内筒部14上设置冷却通路部16，在设置于该冷却通路部16上的循环通路18中安装有：平衡上述壳体13的内部压力并将来自上述冷却通路部16的冷却空气进行循环的均压头部19、将来自该均压头部19的冷却空气进行再冷却的热交换部20及补充再冷却后的冷却空气的压力损失并使冷却空气在上述冷却通路部16中循环流动的鼓风机部21。

Description

燃气轮机发电设备

本发明涉及一种燃气轮机发电设备，特别是一种对燃气轮机燃烧器的内筒部进行有效冷却的燃气轮机发电设备。

最近的燃气轮机发电设备一直在谋求高的效率，为此，人们一直在摸索燃气轮机燃烧器中生成的燃烧气体温度(燃气轮机入口的燃烧气体温度)的高温化。

作为高温化的对策，是通过向燃气轮机燃烧器中投入更多量的燃料，或者使用高热值的燃料来达成预期的目的，然而，随着燃烧气体的高温化，其排气中的NOx的含量便会增大，从而引起对环境有负面影响的问题。

作为环境问题的对策，以往在燃气轮机燃烧器中，采用所谓的2段燃烧法，将燃料的一部分作为所谓的火种进行扩散燃烧，将剩余的大部分燃料作为燃料稀薄状态的预先混合燃料进行燃烧，从而降低燃烧气体温度，实现NOx的降低。

另外，作为其它的对策，是采用在燃气轮机的燃烧器中向燃烧气体内投入水或者蒸气，使得燃烧气体的温度比较低，从而实现NOx的降低等等手段。

然而，要达到燃烧气体高温化和燃烧排气的低NOx化这两种相反机能一举满足，而采用上述2段燃烧法，则在这种燃气轮机燃烧器中会存在以下的问题。

NOx具有随着燃烧气体温度的上升而急剧增大的性质。因此，按照条例等要将NOx的浓度降到比以往更低就必须降低燃烧气体的温度。降低该燃烧气体温度的方法之一就是预混合燃烧法。另外，能够抑制燃气轮机燃烧器中NOx的预混合燃烧的条件与冷却燃烧器壁面的冷却空气薄膜的量有密切的关系。

图14的纵轴表示冷却空气的比率，横轴则表示燃气轮机入口温度(燃烧器出口温度)。参数是预混合燃烧的当量比(相对于理论燃空比的实际燃空比的比率)，为了抑制NOx的发生，必须将当量比选定在不足0.6的燃烧条件下。当量比超过0.6时，NOx就有急剧增长的倾向。

从图14中可以看出，随着燃气轮机的高温化，冷却空气的比率有减少的倾向，例如，在燃气轮机入口温度大约为1600℃的情况下，冷却空气的比率变为零。这种倾向在预混合燃烧的当量比越小时越显著。即，实现燃气轮机高温化和NOx的降低的燃烧条件的选定，意味着急剧降低冷却燃烧器壁面的冷却空气膜的量，而这又带来了壁面的冷却问题。

象这样谋求燃气轮机的高效率，使燃气轮机燃烧器生成的燃烧气体温度(燃烧器出口温度)高温化，就必须使燃气轮机燃烧器本身冷却，另一方面，考虑到难于进行充分冷却，因而在以往便提出了图15所示的冷却结构。

该燃气轮机燃烧器1位于图中未示的压缩机与燃气涡轮机之间，将来自压缩机的高压空气作为燃烧空气使用，在燃烧空气中投入燃料，生成燃烧气体，再将生成的燃烧气体送到燃气涡轮机中。

该燃气轮机燃烧器1如图15所示，具有壳体2和同轴收容于该壳体2内的内筒部3。在壳体2与内筒部3之间设置有导流罩4，通过该导流罩4划分出燃烧空气的通路5，将高压空气作为燃烧空气导入内筒部3的燃料喷嘴6中，在此与燃料喷嘴6的燃料混合并生成燃烧气体。

另外，在上述内筒部3中，朝着燃烧空气通路5一侧设置有凸片7，在高压空气作为燃烧空气经过燃烧空气通路5时通过凸片7被强制冲突，将空气的流动变为紊流，除了提高热传递效率之外，在热传递效率增加的情况下还将燃烧空气作为冷却暴露在高温下的内筒部3的冷却空气来使用。

然而，在这种冷却流动通路结构的燃气轮机燃烧器1中，以提高同时用作燃烧空气和冷却空气的高压空气的冷却性能作为目的，与凸片7冲突会引起流动压力损失，同时在通过内筒部3的壁面时，结果会增大壁面的磨擦系数，就会出现压力损失增加，燃气轮机发电设备整体热效率降低的问题。

本发明鉴于上述问题，其目的是提供一种能将来自于压缩机的有限高压空气作为冷却空气而有效地灵活运用，另一方面，极力减少将作为冷却空气有效地灵活运用的高压空气的压力损失，从而对燃气轮机燃烧器进行有效冷却的燃气轮机发电设备。

在本发明的燃气轮机发电设备中，为了实现上述目的，如权利要求1所述，该燃气轮机发电设备将压缩机与燃气涡轮机直接连接在一根轴上，具有将燃料加入来自压缩机的高压空气中从而生成燃烧气体的燃气轮机燃烧器，并将在该燃气轮机燃烧器中生成的燃烧气体送到上述燃气涡轮机中，通过膨胀作功而获得动力，其特征在于：该燃气轮机发电设备还带有沿着收容在上述燃气轮机燃烧器壳体中内筒部的外周一侧设置的冷却通路部，以及将该冷却通路部内的冷却空气进行循环的循环通路，该循环通路分别带有：平衡上述燃气轮机燃烧器壳体内的压力并将上述冷却通路部中的冷却空气送到上述循环通路中的均压头部，将从该均压头部排出的冷却空气进行再冷却的热交换部，以及将再冷却后的冷却空气返送到上述冷却通路部进行循环流动的鼓风机部。

另外，在本发明的燃气轮机发电设备中，为了完成上述目的，在收容于燃气轮机燃烧器壳体中的内筒部上，贯穿设置有将冷却通路部的冷却空气和壳体中的高压空气呈薄膜状导向的薄膜冷却孔。

此外，在本发明的燃气轮机发电设备中，为了完成上述目的，均压头部由密闭室构成，并分别具有将该密闭室的一侧与燃气轮机燃烧器的壳体相连通的均压配管，与沿着内筒部的外周侧所设的冷却通路部相连通的冷却空气管，将该冷却空气管的冷却空气送到循环通路的出口部，以及将上述密闭室形成分隔室的透口板。

再者，在本发明的燃气轮机发电设备中，为了完成上述目的，如权利要求7所述的那样，沿着内筒部外周侧的冷却通路部分别带有入口室和出口室，该入口室和出口室通过具有喷口部的分隔板带分隔，另一方面，入口室和出口室的每一个上均分别带有岐管。

还有，在本发明的燃气轮机发电设备中，为了完成上述目的，沿着内筒部外周侧的冷却通路部分别带有入口室和出口室，该入口室和出口室通过分隔板分隔开，形成反转冷却通路，另一方面，入口室和出口室的每一个上均分别带有岐管。

而且，在本发明的燃气轮机发电设备中，为了完成上述目的，沿着内筒部外周侧的冷却通路部，在内筒部的壁面上设置有促进紊流的紊流促进体。

再者，在本发明的燃气轮机发电设备中，为了完成上述目的，设置在冷却通路部上的肋条或者翅片沿着冷却空气的气流形成树状，由主干片和分枝片构成。

另外，在本发明的燃气轮机发电设备中，为了完成上述目的，冷却通路部由根据内筒部的伸缩移动而运动的伸缩部件构成，在其一端侧设置有可自由进退的密封圈。

进一步，在本发明的燃气轮机发电设备中，为了完成上述目的，鼓风机部由平衡均压头部压力的密闭室构成，在密闭室中收容有鼓风机。

更进一步，在本发明的燃气轮机发电设备中，为了完成上述目的，将压缩机和燃气涡轮机用一根轴连接，带有向来自压缩机的高压空气加入燃料并生成燃烧气体的燃气轮机燃烧器，并将由在该燃气轮机燃烧器中生成的燃烧气体送到上述燃气涡轮机中膨胀作功，从而获得动力，其特征在于：该燃气轮机发电设备带有沿着收容在上述燃气轮机燃烧器壳体中内筒部的外周一侧设置的冷却通路部，以及将该冷却通路部内的冷却空气进行循环的循环通路，该循环通路分别带有：平衡上述燃气轮机燃烧器壳体内的压力并将上述冷却通路部中的冷却空气送到上述循环通路中的均压头部，将从该均压头部排出的冷却空气进行再冷却的热交换部，以及将再冷却后的冷却空气返送到上述冷却通路部进行循环流动的鼓风机部，另一方面，上述壳体内设置有压力传感器，以及根据壳体内的压力变动使上述送风机部分动作的函数发生器。

图1是本发明的燃气轮机发电设备第一实施例的系统简图。

图2是本发明的冷却通路部第一实施例的简图。

图3是本发明的过渡部分的第一实施例的简图。

图4是本发明的过渡部分的第二实施例的简图。

图5是本发明的冷却通路部第七实施例的简图。

图6是本发明的冷却通路部第二实施例的简图。

图7是本发明的冷却通路部第三实施例的简图。

图8是本发明的冷却通路部第四实施例的简图。

图9是本发明的燃气轮机发电设备第二实施例的系统简图。

图10是本发明的冷却通路部第八实施例的紊流促进体的简图。

图11是从图10的A-A箭头方向看到的第八实施例的侧视简图。

图12是本发明的燃气轮机发电设备第三实施例的系统简图。

图13是函数发生器设备自身所具有的的函数曲线图。

图14是表示将预混合的燃料当量比作为参数的冷却空气比率与燃烧气体温度之间关系的特性曲线图。

图15是以往的燃气轮机燃烧器结构简图。

下面参照附图说明本发明的燃气轮机发电设备的第一实施例。

图1是本发明的燃气轮机发电设备的系统简图。

整体由符号GP显示的燃气轮机发电设备由燃气轮机系统GC、燃气轮机燃烧器系统CC、冷却空气循环系统CR、以及蒸汽循环系统ST构成。

燃气轮机系统GC由在一根轴上直接串接地配置着的压缩机10、燃气涡轮机11、发电机12构成。

燃气轮机燃烧器系统CC由同轴收容于燃气轮机燃烧器9的壳体13内的内筒部14，设置于该内筒部14的头部一侧的燃料喷嘴15，以及沿着内筒部14的内周一侧设置的例如筒状的冷却通路部16构成。另外，内筒部14由将来自燃料喷嘴15的燃料与燃烧空气混合而生成燃烧气体的燃烧区域FC和将来自该燃烧区域FC的燃烧气体送到燃气涡轮机11中的过渡部分17构成，使之分为与该燃烧区域FC以及过渡部分17相对应的冷却通路部16、16。

冷却空气循环系统CR由具有与燃气轮机燃烧器系统CC的冷却通路16、16连接的循环通路18，使该循环通路18中的压力燃气轮机燃烧器系统CC的壳体13的压力平衡的均压头部19，对均压头部19的冷却空气进行再冷却的热交换部20、补充该热交换器部20中再冷却时产生的压力损失并将再冷却空气返回到燃气轮机燃烧器系统CC的冷却通路部16、16中循环的鼓风机部21构成。

蒸汽循环系统ST由具有蒸汽发生器22、蒸汽轮机23、冷凝器24、给水泵25的蒸汽轮机设备43构成，将燃气轮机系统GC的燃气涡轮机11排出的热量作为热源，在蒸汽发生器22中产生蒸汽，将该产生的蒸汽送给蒸汽轮机23膨胀作功，从而获得动力，膨胀作功后的蒸汽在冷凝器24中冷却，作为冷凝给水而经给水泵25在蒸汽发生器22中循环流动。另外，给水泵出口一侧的冷凝给水通过供给管44导引到上述冷却空气循环系统CR的热交换部20中，作为冷却媒体，在此加热升温后通过回收管45返回到蒸汽发生器22中循环流动，从而实现了燃气涡轮机11的排出热量的热回收。

然而，上述冷却空气循环系统CR的均压头部19由密闭室19a构成，并包括：使该密闭室19a的一侧与燃气轮机燃烧器系统CC的壳体13相连通的均压配管19b，与沿着上述燃气轮机燃烧器系统CC的内筒部14设置的冷却通路部16、16相连通的冷却空气管19c和将该冷却空气管19c的冷却空气导入热交换部20的出口部19d。另外，在上述密闭室19a中，通过透口板19e分隔，形成分隔室19f、19g。该分隔室19f、19g用来平衡上述壳体13中的内部压力。

在燃气轮机发电设备稳定运转时，密闭室19a内的分隔室19f、19g将从壳体13排出的高压空气通过慢慢减压而使该高压空气不在密闭室19a出口部19d一侧与冷却空气管19c的冷却空气混合。其结果是，如果壳体13内的压力稳定，则壳体13中的高压空气不会流入均压头部19的密闭室19a中，而只有冷却空气管19c中的冷却空气返回到循环通路18中。

另外，燃气涡轮机11的负荷发生变化，则壳体13中的压力便随之变动，高压空气通过均压配管19b就会反复在壳体13与均压头部19的密闭室19a之间进出。这样，该均压配管19b便具有了自动平衡壳体13内的压力与均压头部19的密闭室19a内的压力的功能。

因此，由于能够自动地对壳体13与均压头部19的密闭室19a之间的压力进行平衡，从而有助于冷却通路部16、16的耐压强度设计，提高了其可靠性。另外，如后文所述，还可以降低鼓风机21b的动力。

另一方面，安装于冷却空气循环系统CR的循环通路18中的鼓风机部21由收容有鼓风机21b的密闭室21a构成，该密闭室21a是为了平衡均压头部19的内部压力而设计的。将鼓风机21b设置成与外界大气相连通的开放状态，鼓风机21b在将冷却空气在冷却空气通路部16、16中循环流动时，要有使之升压所必须的强大的动力，而在密闭室21a与均压头部19的压力平衡的状态下，将冷却空气送到冷却通路部16、16时，冷却空气的压力损失部分得到了补充。因此，密闭室21a的鼓风机21b在将冷却空气在冷却通路16、16中循环流动时，只需要耗费与冷却空气压力损失部分相当的动力，因此，降低了动力消耗。

下面对上述结构的作用进行说明。

燃气轮机系统GC的压缩机10通过燃气涡轮机11的旋转力矩将外界的大气吸入并使之高压化，将高压空气作为燃烧空气送给燃气轮机燃烧器9的壳体13中。

送到壳体13中作为燃烧空气的高压空气与来自燃料喷嘴15的燃料相混合，在燃烧区域FC形成燃烧气体，该燃烧气体从燃烧区域FC经过过渡部分17作为作功气体送到燃气涡轮机11中，在此通过膨胀作功而获得旋转力矩，通过旋转力矩而使发电机12旋转，从而产生电力输出。

另外，送到壳体13中作为燃烧空气的高压空气的一部分，通过冷却空气循环系统CR的均压配管19b而导引至均压头部19的分隔室19f中，在此平衡壳体13的内部压力。即，导至分隔室19f中的高压空气，在此一旦被封闭住，便平衡了壳体13的内部压力，使高压空气的一部分在通过透口板19e而形成的各个室中进行减压，最终作为分隔室19g中的屏障而抑制其不向均压头部19的出口部19d流动。

然而，在起动时壳体13的内部压力与分隔室19f、19g的内部压力的压差极高的情况下，高压空气会经最终的分隔室19g流出，从而作为燃气轮机燃烧器系统CC的冷却通路16、16的冷却空气来使用。再者，在燃气轮机燃烧器9稳定运转时，由于壳体13的内部压力与各分隔室19f、19g的内部压力形成了压力平衡，高压空气只被密闭在分隔室19f的内部，而由于负荷的变化而使运转发生变化时，各分隔室19f、19g的高压空气会返回到壳体13中，从而保持壳体13与均压头部19之间的恒定的压力平衡。

流出均压头部19的出口部19d的冷却空气从循环通路18导入热交换部20中，在此与蒸汽循环系统ST的冷凝给水进行热交换，被再次冷却，送到鼓风机部21的密闭室21a中。在这种情况下，在热交换部20中再冷却的冷却空气的总热量中，在通过冷却通路16、16时，除了吸收的热量之外，由于还含有鼓风机21b所消耗的动力(鼓风机21b的机械热损失)，因此其热量比较高。与该比较高热量的冷却空气进行热交换的蒸汽循环系统ST的冷凝给水，能够吸收掉其大部分热量。因此，吸收了冷却空气较高热量的蒸汽循环系统ST的冷凝给水，由于因吸收了热量而使之升温，从而节约了投入蒸汽循环系统ST中的燃料，其结果是能够使设备整体热效率提高。

鼓风机部21的密闭室21a可以平衡均压头部19的压力。为此，鼓风机21b将再冷却后的冷却空气送到燃气轮机燃烧器系统CC的冷却通路部16、16时，补充了其压力损失部分。

如此由鼓风机21b送出的冷却空气在冷却通路部16、16中流动期间，对内筒部14的燃烧区域FC的壁以及过渡部分17进行冷却，冷却后经过循环通路18返回到均压头部19的冷却空气管19c中，之后经过上述顺序反复地对内筒部14进行连续冷却。

这样，在本发明的燃气轮机发电设备中，由于是平衡了燃气轮机燃烧器系统CC的壳体13与冷却空气循环系统CR的均压头部19相互之间的压力而构成的，因此，在将燃气轮机燃烧器9的冷却通路部16、16的冷却空气进行循环时，能够以极小的动力进行循环。

另外，在本发明的燃气轮机发电设备中，让在燃气轮机燃烧系统CC的冷却通路部16中循环的冷却空气与燃气轮机系统GC的高压空气流动是在不同的循环中通过鼓风机21b进行送气循环的。即，该循环中的冷却空气的压力损失(鼓风机21b的驱动动力)与来自燃气轮机系统GC的压缩机10所排出的高压空气的压力损失无关。因此，与图15所示的以往实施例的情况不同，由于冷却燃气轮机燃烧器9的内筒部14的冷却空气的压力损失非常小，因而能够将燃气轮机燃烧器9的整体压力损失限制到必须的最小限度。从而对燃气轮机发电设备的热效率的提高做出贡献。

图2是本发明的内筒部14中所设的冷却通路16中的沿着燃烧区域FC对燃烧区域冷却通路部16a进行冲击冷却的第一实施例的简图。

内筒部14上形成有产生燃烧气体的燃烧区域FC。在该燃烧区域FC中，在燃料喷嘴15的燃料中加入有通过旋流器15b旋转的空气进行一次燃烧，然后，加入预混合喷嘴15a的稀薄燃料进行二次燃烧，从而形成燃烧气体。

在燃烧区域FC的外壁一侧设置有例如筒状的燃烧区域冷却通路16a，燃烧区域冷却通路16a分别带有呈环状或者套筒状的入口室16b以及出口室16c，通过带多孔或者冲孔状的喷口部16d的分隔板16e划分出外周侧的入口室16b和内周侧的出口室16c。另外，在入口室16b和出口室16c中分别设置有入口岐管16f和出口岐管16g。

带有这种结构的燃烧区域冷却通路部16a通过入口岐管16f使冷却空气的压力均匀化，再在喷口部16d中将冷却空气向着燃烧区域FC的壁面喷射撞击，喷射撞击后从出口室16c经出口岐管16g再次实现压力的均匀化。

这样，由于冷却通路16a使冷却空气压力均匀化，同时通过喷射冲击进行了冲击冷却，因此燃烧区域FC的壁能够在整个区域中进行均匀的冷却。

图6、图7以及图8分别是冷却通路部16中燃烧区域冷却通路16a的第2、第3以及第4实施例的简图。

这几个实施例采用了与上述冲击冷却(图2)不同的对流冷却方式，在这一点上它们是共同的，即，图6、图7以及图8中共同的燃烧区域冷却通路部16a中设置了例如肋条或翅片等紊流促进体27。通过该紊流促进体27而使冷却空气的流动发生紊乱，来提高热传递效率。这样，由于用提高了热传递效率的冷却空气对燃烧区域FC的壁面进行冷却，因此比以往的冷却效率要高。

另外，图6示出了在内筒部14上贯穿设置薄膜冷却孔，从而可对内筒部14的一部分进行薄膜冷却的情况。在内筒部14上的除了燃烧区域冷却通路部16a的区域内安装有火焰传播管、火焰感测器和过渡部分的连接结构(图中未示)。因此，该安装区域暴露在高温燃烧气体中，虽然处于过于严酷的状态，但仍难于进行冷却。

本实施例通过将壳体13的高压空气从作为冷却用薄膜冷却孔42引出来并让该空气沿着内筒部14的壁面流动，便可以进行良好的冷却，从而能够维持其强度。另外，在燃烧区域冷却通路部16a的一部分上也穿设有薄膜冷却孔42，通过这种措施，由于沿着燃烧区域冷却通路部16a的端部区域的壁面上有冷却空气40的流动，因此可以增强冷却效果。特别是在冷却空气40量不足的情况下，也能够进行有效的冷却。

图8是在沿着内筒部14的外周侧形成的燃烧区域冷却通路部16a上分别设置有划分入口室16b、出口室16c的分隔板16h的反转冷却通路结构。另外，在入口室16b、出口室16c上分别设置有入口岐管16f和出口岐管16g。

在图8所示的实施例中，将燃烧区域冷却通路部16a形成反转冷却通路结构，由于于冷却空气蛇形流动，在蛇行中可以使冷却空气的脉动缓和。另外，由于将燃烧区域冷却通路部16a做成反转冷却通路结构，入口室16b的入口岐管16f和出口室16c的出口岐管16g相互接近，从而使得安装组合作业容易进行。再者，本实施例的燃气轮机燃烧器9由于设置有多个，例如18个筒，通过将燃烧区域冷却通路部16a做成反转冷却的通路结构，对于多个入口室16b，能够汇集成一个入口岐管16f，而对于多个出口室16c，可以汇集成一个出口岐管16g。因此，可以实现安装、组合工艺的简单化。

图3及图4分别表示图1所示的内筒部14中和过渡部分17中设置的过渡部分冷却通路部28的第一实施例以及第二实施例的简图。

本实施例采用了提高过渡部分17的冷却性能的冲击冷却方式、对流冷却方式。

即，图3采用了冲击冷却方式，而图4则采用了对流冷却方式，同时提高了暴露在高温燃烧气体中的过渡部分17的冷却性。

下面根据图3进行具体的说明，在过渡部分17的外周侧设置有例如筒状的过渡部分冷却通路部28。该过渡部分冷却通路部28分别带有环状或者是筒状的入口室28a和出口室28b，通过具有多孔状或者冲孔状的喷口部28c的分隔板28d划分出外周侧入口室28a和内周侧出口室28b。另外在入口室28a和出口室28b上分别设置有入口岐管28d和出口岐管28e。

通过这种结构，能够提高随着冲击冷却的冷却性能，另外，可以通过入口岐管28d和出口岐管28e使得冷却空气的压力均匀化。

图4表示的结构是，由于通过对流冷却实现了过渡部分17冷却性能的提高，因而，在过渡部分冷却通路部28内设置了紊流促进体29，从而提高了冷却空气热传递系数。

图5是冷却通路16中的燃烧区域冷却通路部16a的第七实施例的简图。

内筒部14集中受到了燃烧区域FC的高温燃烧气体的热量，而进行伸缩移动。因此，燃烧区域冷却通路部16a由可相对于内筒部14伸缩的部件制成，并在环件31上设置密封环32，使入口端29的冷却空气经过紊流促进体27而向出口端30运动，可以追踪其间的伸缩部件的移动。

根据上述结构，燃烧区域冷却通路部16a可以自由进退移动，从而能够避免由于内筒部14的温差而引起的过度热应力，保证了材料强度上的安全性。

图10以及图11是适用于作为冷却通路部16上所设的紊流促进体27的肋条或者翅片的第八实施例的简图。

作为紊流促进体27的肋条或者翅片做成沿图示实线箭头所示的冷却空气流的树状，由具有主干片27a和分枝片27b的结构构成。

在这种结构的作为紊流促进体27的肋条或者翅片中，由于冷却空气在主干片27a和分枝片27b之上反复冲突流动，使得热传递效率比以往要高，其结果是能够提高冷却性能。

图9是本发明的燃气轮机发电设备第二实施例的系统简图。

本实施例在采用作为冷却空气循环系统CR的热交换部20的冷却媒体CW，例如用海水、燃料、其它工业用冷却水这一点上，与第一实施例中的采用蒸汽循环系统ST的冷凝给水不同，本实施例在热回收这一点上非常有效。此外，其它的结构由于与第一实施例相同，因而在此省略其说明。

图12是本发明的燃气轮机发电设备第三实施例的系统简图。

本实施例是使冷却空气循环系统CR的鼓风机部21中收容的鼓风机21b进行自动动作。

更详细地说，是在燃气轮机燃烧器系统CC的壳体13中设置检测器内压力变动的压力传感器33。该压力传感器33在容器内压力变动的情况下，将检测信号传递给函数发生器34，选出与检测信号相符合的信号作为动作信号而使鼓风机21b产生动作。这样，在例如壳体13的内部压力因负荷变化等而产生变化的情况下，将该压力变化信号由压力传感器33检测出来，通过将检测的信号在函数发生器34中选出，作为鼓风机21b的驱动信号，可以根据其内部压力的变动使鼓风机21b迅速产生动作，因此能够使内筒部14的冷却定时良好、有效地进行。

图13表示的是函数发生器34设备自身所具有的函数曲线图。其横轴表示压力传感器33的检测信号，其纵轴表示作为鼓风机21b动作信号的轴动力信号。

为了使由鼓风机21b进行送气循环的冷却空气的体积流量根据整个的动转条件而进行充分的壁面冷却，对冷却通路16、16上的冷却空气流速以大致一定的条件供给。在冷却空气流速一定的情况下，鼓风机21b进行送气的冷却空气的重量流量根据冷却通路16、16内的压力成比例地增减。

另外，鼓风机21b的驱动动力与其重量流量成正比。即，为了进行壁面冷却，必须有与冷却通路16、16的内部压力成比例的鼓风机轴动力。

如图13所示，与内部压力(横轴)成比例的轴动力信号(纵轴)作为动作信号使用，能够根据整个的运转条件确立充分的冷却条件，从而可以利用根据其运转条件(冷却通路16、16的内部压力)所必须的最小限度的鼓风机21b的动力进行合适的运转。

如上述所说明的那样，在本发明的燃气轮机发电设备中，在收容于燃气轮机燃烧器的壳体中的内筒部上设置冷却通路部，由于在设置于该冷却通路部的循环通路上安装有：平衡上述壳体内部压力并使上述冷却通路部的冷却空气进行循环的均压头部、将该均压头部的冷却空气进行再冷却的热交换部、以及补充再冷却后的冷却空气的压力损失而在上述冷却通路部中循环冷却空气的鼓风机部，因此，在冷却空气压力损失小的状态下能够以比较少的冷却空气量对内筒部进行良好的冷却。

另外，在本发明的燃气轮机发电设备中，均压头部由密闭室构成，并分别带有将该密闭室与燃气轮机燃烧器的壳体相连通的均压配管、与冷却通路部相连通的冷却空气管、以及将冷却空气管的冷却空气送到循环通路中的出口部，由于上述密闭室中带有形成分隔室的透口板，因而能够平衡上述壳体与分隔室中的压力。其结果是，来自冷却通路部的冷却空气能够在稳定的压力状态下在循环通路中进行循环。

再者，在本发明的燃气轮机发电设备中，由于与设置于循环通路部中的热交换器的冷却媒体进行热交换，能够将冷却空气的热有效地回收到其它的设备中。

另外，在本发明的燃气轮机发电设备中，由于在冷却通路部中贯穿地设置有薄膜冷却孔，即使在结构复杂不容易进行冷却的区域中，也能够使冷却空气比较容易地流动，从而能够使内筒部维持强度。另外，在本发明的燃气轮机发电设备中，冷却通路部由入口室与出口室构成，将入口室和出口室由带有喷口部的分隔板相分隔，并且由于在入口室、出口室的每个上都设有岐管，因此能够对冷却通路部用热传递效率高的冲击冷却，并还能够通过岐管对冷却空气进行均压力分配。

还有，在本发明的燃气轮机发电设备中，由于将冷却通路部设置成反转冷却通路结构，能够分别使入口室与出口室相互接近。这样，入口室、出口室上分别设置的各岐管可以汇集成一个岐管进行组配安装工作，从而可以使作业简单化。

此外，在本发明的燃气轮机发电设备中，由于在冷却通路部上设置有紊流促进体，因而能够进行有效的对流冷却。

并且，在本发明的燃气轮机发电设备中，由于在冷却通路部上设置有将紊流促进体做成树状的具有主干片和分枝片的结构，冷却空气有很多的蛇形流动，从而能够比以往技术更提高热传递效率。

进一步，在本发明的燃气轮机发电设备中，由于将冷却通路部设置成根据内筒部的温度差而对应进行伸缩移动的结构，因此能够避免因热而产生的过度应力。

更进一步，在本发明的燃气轮机发电设备中，由于将鼓风机部设置成相对于密闭室中均压头部的压力平衡的形式，因此收容在密闭室中的鼓风机便能够以很小的动力使冷却空气在冷却通路中循环流动。

而且，在本发明的燃气轮机发电设备中，由于设置有检测燃气轮机燃烧器中壳体里的内部压力并根据其内部压力的变化使鼓风机部的鼓风机进行动作的函数发生器，因此能够让鼓风机自动运转。

Claims (14)

1．一种燃气轮机发电设备，将压缩机与燃气涡轮机按操作关系彼此串联地设置在一根公共轴上，具有将燃料加入来自压缩机的高压空气中从而生成燃烧气体的燃气轮机燃烧器，并将在该燃气轮机燃烧器中生成的燃烧气体送到上述燃气涡轮机中，通过膨胀作功而获得动力，其特征在于：该燃气轮机发电设备还带有沿着收容在上述燃气轮机燃烧器壳体中的内筒部的外周一侧设置的冷却通路部及将该冷却通路部内的冷却空气进行循环的循环通路，该循环通路分别包括：平衡上述燃气轮机燃烧器壳体内的压力并将上述冷却通路部中的冷却空气送到上述循环通路中的均压头部，将从该均压头部排出的冷却空气进行再冷却的热交换部以及将再冷却后的冷却空气反送到上述冷却通路部进行循环流动的鼓风机部。

2．如权利要求1所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：沿着收容于燃气轮机燃烧器壳体中的内筒部外周一侧而设置的冷却通路部，是设置在上述内筒部以及过渡部分中的至少一方上。

3．如权利要求1或2所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：在收容于燃气轮机燃烧器壳体中的内筒部上，贯穿设置有将冷却通路部的冷却空气和壳体中的高压空气呈薄膜状导向的薄膜冷却孔。

4．如权利要求1所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：均压头部由密闭室构成，并分别带有：将该密闭室的一侧与燃气轮机燃烧器的壳体相连通的均压配管，与沿着内筒部的外周侧所设的冷却通路部相连通的冷却空气管，将该冷却空气管的冷却空气送到循环通路的出口部，以及将上述密闭室形成分隔室的透口板。

5．如权利要求1所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：供给热交换部的冷却媒体是蒸汽轮机发电设备的冷凝给水、海水、燃料以及来自其它设备的冷却水中的任何一种。

6．如权利要求5所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：热交换部分别带有将作为冷却媒体的冷凝给水自蒸汽轮机发电设备中导出的供给管和把上述作为冷却媒体的冷凝给水加温并返回上述蒸汽轮机发电设备中的回收管。

7．如权利要求1或2所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：沿着内筒部外周侧的冷却通路部分别带有入口室和出口室，该入口室和出口室通过具有喷口部的分隔板分隔，另一方面，入口室和出口室的每一个上均分别带有岐管。

8．如权利要求1或2所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：沿着内筒部外周侧的冷却通路部分别带有入口室和出口室，该入口室和出口室通过分隔板分隔开，形成反转冷却通路，另一方面，入口室和出口室的每一个上均分别带有岐管。

9．如权利要求1或2所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：沿着内筒部外周侧的冷却通路部，在内筒部的壁面上设置有促进紊流的紊流促进体。

10．如权利要求9所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：紊流促进体有选择地使用肋条或者翅片中的一种。

11．如权利要求10所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：设置在冷却通路部上的肋条或者翅片沿着冷却空气的气流形成树状，由主干片和分枝片构成。

12．如权利要求1或2所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：冷却通路部由根据内筒部的伸缩移动而运动的伸缩部件构成，在其一端侧设置有可自由进退的密封圈。

13．如权利要求1所述的燃气轮机发电设备，其特征在于：鼓风机部由用于平衡均压头部压力的密闭室构成，在密闭室中收容有鼓风机。

14．按权利要求1所述的一种燃气轮机发电设备，其特征在于：该燃气涡轮机发电设备带有沿着收容在上述燃气轮机燃烧器壳体中内筒部的外周一侧设置的冷却通路部以及将该冷却通路部内的冷却空气进行循环的循环通路，该循环通路分别包括：平衡上述燃气轮机燃烧器壳体内的压力并将上述冷却通路部中的冷却空气送到上述循环通路中的均压头部，将从该均压头部排出的冷却空气进行再冷却的热交换部，以及将再冷却后的冷却空气返送到上述冷却通路部进行循环流动的鼓风机部，另一方面，在上述壳体内设置有压力传感器和根据壳体内的压力变动使上述送风机部动作的函数发生器。

Images