EP2229507A2 - Gasturbine - Google Patents

Gasturbine

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Publication number
EP2229507A2
EP2229507A2 EP08868596A EP08868596A EP2229507A2 EP 2229507 A2 EP2229507 A2 EP 2229507A2 EP 08868596 A EP08868596 A EP 08868596A EP 08868596 A EP08868596 A EP 08868596A EP 2229507 A2 EP2229507 A2 EP 2229507A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
arrangement
hot gas
gas turbine
guide vanes
Prior art date
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Application number
EP08868596A
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English (en)
French (fr)
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EP2229507B1 (de
Inventor
Ulrich Steiger
Jonas Hurter
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Ansaldo Energia IP UK Ltd
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Technology AG filed Critical Alstom Technology AG
Publication of EP2229507A2 publication Critical patent/EP2229507A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2229507B1 publication Critical patent/EP2229507B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/186—Film cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/023—Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/80—Platforms for stationary or moving blades
    • F05B2240/801—Platforms for stationary or moving blades cooled platforms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
    • F05D2240/81—Cooled platforms

Definitions

  • the present invention relates to the field of gas turbine technology. It relates to a gas turbine according to the preamble of claim 1.
  • Gas turbines have long been firmly established in power generation in their stationary form. These are high performance machines whose efficiency is constantly improving.
  • An example of the achieved state of development is Applicant's type GT24 / GT26 gas turbines equipped with a 2-stage sequential combustion and described, for example, in the article F. Joos et al., Field Experience with the Sequential Combustion System of the GT24 / GT26 gas turbine family ", ABB review 5, pp.
  • the first burner arrangement consists of premix burners, which have also become known in professional circles as EV-AEV burners, for example, EP-0321809 A1 or EP-0704657 A1, these publications as well as other publications relating to this technology form an integral part of this application.
  • EV-AEV burners for example, EP-0321809 A1 or EP-0704657 A1
  • SEV burners second burner arrangement
  • the hot gas from the SEV burners is then relaxed in a low pressure turbine.
  • the exhaust gases are then finally used for example to generate steam in a heat recovery steam generator.
  • the hot gas flow hits the first row of the vanes of the low-pressure turbine.
  • This configuration is e.g. in US-B1 -6, 751, 962 or EP-A2-1 505 254 and is shown in fragmentary detail in Fig. 1 of the present description, said references are an integral part of the present description.
  • the hot gas 12 flowing out of the combustion chamber outlet 11 is incident on the leading edge of the vanes 15 of the first vane ring disposed at the entrance of the turbine.
  • the Brennschauslass 1 1 is bounded laterally by a limiting element 19. Between the end of the limiting element 19 and the first row of guide vanes (15) there is a gap 16, which is sealed to the outside by an annular seal 17.
  • cooling air is also injected through cooling holes 20, 21 in the limiting element, as in the o.g. US-B1 -6,751, 962 is described.
  • the rapidly flowing hot gas produces various effects at the transition to the turbine.
  • a rearward bow wave 13 is created, which faces the pressure gradient upstream of the suction side 24a, 24b, 24c, 24d towards the pressure side 25a, 25b, 25c. 25d is superimposed.
  • a characteristic pressure distribution is generated by the complicated flow conditions in the burners or combustion chambers with swirling elements which are usually present at the combustion chamber outlet 11, which can be referred to as burner shaft 14.
  • the object is solved by the entirety of the features of claim 1.
  • Essential for the solution found is that the cooling holes are divided into first cooling hole groups and second cooling hole groups, that the arrangement of the first cooling hole groups corresponds to the arrangement of the guide vanes, and that the arrangement of the second cooling hole groups corresponds to the regular arrangement of the burners.
  • the flows at the combustor outlet are non-uniform because of the configuration of the combustors with their fluid flows, local wall cooling effects, and leakage air.
  • the invention relates to the interface of burner and turbine in gas turbines with 1 or 2 burner assemblies resp. Combustion chambers.
  • the number of burners used, in particular, in the abovementioned combustion chambers is often not equal to the number of guide vanes, in particular smaller than the number of vanes.
  • the burners are arranged in the second stage of a gas turbine with two-stage or sequential combustion.
  • a further embodiment is characterized in that the cooling openings of the first cooling opening groups have an undefined position with respect to the leading edges of the guide vanes, typically slightly upstream from the leading edge, and the cooling openings of the second cooling opening groups are aligned transversely to the hot gas flow.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is characterized in that between the Brennschauslässen and the first row of guide vanes of the turbine, a circumferential gap is provided, which is flushed by circumferentially spaced flushing holes flushed with purging air, and that the flushing holes are divided into groups whose arrangement the arrangement of the vanes and / or the regular arrangement of the burner corresponds.
  • Fig. 1 in a section a transition between the Brennschauslässen and the first row of guide vanes
  • Fig. 2 is a schematic representation of the different periodicity of vanes and burners, according to which the arrangement of the cooling port groups according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic representation of the different periodicity of vanes 15 a, b, c, d and burners 22 a, b, c reproduced, according to which the arrangement of the cooling holes 18, 20 and 21 is directed according to the invention.
  • the cooling holes 20 according to FIG. 1, which are directed onto the guide vanes 15, are, as shown in FIG. 2, subdivided into cooling-opening groups 20a, b, c, and d, which form a series of cooling openings A distributed over the circumference. 2, each vane 15a, b, c, d is associated with a cooling port group 20a, b, c, d, the periodicity of the cooling port groups 20a, b, c, d being equal to the periodicity of the vanes 15a , b, c, d.
  • the cooling port groups 20a, b, c, d are associated with the leading edges of the vanes 15a, b, c, d at which the bow shaft 13 is formed, as shown in FIG.
  • the cooling holes are typically arranged somewhat on the pressure side of the front edges in order to even out the pressure difference from the pressure side to the suction side.
  • the cooling openings 21, which inject cooling air transversely into the combustion chamber outlet 11, are likewise combined into cooling-opening groups, of which only one cooling-opening group 21 'is shown in FIG. 2 and indicates a series of cooling openings B.
  • the periodicity of the cooling port groups 21 ' is equal to the periodicity of the burners 22a, b, c. In the example of FIG.
  • the cooling opening groups 21 ' are arranged directly in the middle of the combustion chamber outlets and thus aligned with the burner lances 23 a, b lying in the middle.
  • Other arrangements of the same periodicity are conceivable and depend on the specific flow conditions at the combustion chamber outlet.
  • the cooling air openings 20, 21 can not only be provided cumulatively, but also be used as an alternative to each other, or be arranged alternately. The same considerations, cumulative, alternative or alternating, also applies with respect to the flushing openings 18.
  • Opening groups can be introduced, which can be aligned either on the periodicity of the guide vanes 15a, b, c, d or the burner 22a, b, c or both.
  • unequal distributions in the gap region which result from the superposition of bow waves 13 and burner waves 12, can be directly compensated.
  • an embodiment not shown in the figures described is briefly commented. With reference to FIG. 1, embodiments are possible within the hot gas flow channel, in which not only an inner circumferential gap 16 is present in the circumferential direction, but also on the outer circumferential side of this hot gas flow channel also an outer circumferential gap is present, which largely fulfills the same attributes.
  • first and / or second cooling opening groups (20, 21) are also provided in the region of this outer circumferential gap, which fulfill the same final purpose as in the region of the gap 16 shown.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Bei einer Gasturbine (10) leitet eine erste Mehrzahl von konzentrisch zur Drehachse in einer regulären Anordnung angeordneten Brennern (22a, b, c) jeweils durch einen zugehörigen Brennkammerauslass (11) Heissgas (12) in eine Turbine ein, an deren Eingang eine zweite Mehrzahl von Leitschaufeln (15; 15a, b, c, d) in einem Kranz um die Drehachse herum gleichmässig beabstandet angeordnet sind, wobei über den Umfang verteilt Kühlöffnungen vorgesehen sind, durch welche Kühlluft in den Heissgasstrom am Brennkammerauslass (11) eingedüst wird. Bei einer solchen Gasturbine wird eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse im Heissgas, dadurch erreicht, dass die Kühlöffnungen in erste Kühlöffnungsgruppen (20a, b, c, d) und zweite Kühlöffnungsgruppen (21') aufgeteilt sind, dass die Anordnung der ersten Kühlöffnungsgruppen (20a, b, c, d) der Anordnung der Leitschaufeln (15; 15a, b, c, d) entspricht, und dass die Anordnung der zweiten Kühlöffnungsgruppen (21') der regulären Anordnung der Brenner (22a, b, c) entspricht.

Description

GASTURBINE
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Gasturbinentechnik. Sie betrifft eine Gasturbine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Gasturbinen haben in ihrer stationären Form seit langem ihren festen Platz in der Energieerzeugung. Hierbei handelt es sich um Maschinen mit hoher Leistung, deren Wirkungsgrad ständig weiter verbessert wird. Ein Beispiel für den erreichten Entwicklungsstand sind die Gasturbinen vom Typ GT24/GT26 der Anmelderin, die mit einer 2-stufigen, sequentiellen Verbrennung ausgestattet sind, und die beispielsweise in dem Artikel F. Joos et al., „Field experience with the sequential combustion System of the GT24/GT26 gas turbine family", ABB Review 5, S.12-20 (1998), beschrieben sind. Angesaugte Luft wird in einem Verdichter komprimiert und einer ersten Brenneranordnung zugeführt, wo sie zur Verbrennung eines eingedüsten Brennstoffes verwendet wird. Diese erste Brenneranordnung besteht aus Vormischbrennern, welche in Fachkreisen auch als EV- allenfalls AEV- Brenner bekannt geworden sind. Solche Brenner gehen beispielsweise aus EP- 0321809 A1 resp. EP-0704657 A1 hervor, wobei diese Druckschriften sowie weitere mit dieser Technologie im Zusammenhang stehenden Veröffentlichungen einen integrierenden Bestandteil dieser Anmeldung bilden. Das durch diese Verbrennung entstehende Heissgas, wird zunächst in einer Hochdruckturbine teilweise entspannt und dann in eine zweite Brenneranordnung (in Fachkreisen als SEV-Brenner bekannt) eingeführt, wo der Anteil unverbrauchter Luft zu einer zweiten Verbrennung herangezogen wird. Das Heissgas aus den SEV-Brennern wird dann in einer Niederdruckturbine entspannt. Die Abgase werden dann schliesslich z.B. zur Dampferzeugung in einem Abhitzedampferzeuger eingesetzt.
Ausgangsseitig des SEV-Brenners trifft die Heissgasströmung auf die erste Reihe der Leitschaufeln der Niederdruckturbine. Diese Konfiguration ist z.B. in der US- B1 -6, 751 , 962 oder der EP-A2-1 505 254 beschrieben und ist in Fig. 1 vorliegender Beschreibung ausschnittweise wiedergegeben, wobei die genannten Druckschriften ein integrierender Bestandteil vorliegender Beschreibung sind. Bei der Gasturbine 10 der Fig. 1 trifft das aus dem Brennkammerauslass 1 1 ausströmende Heissgas 12 auf die vordere Kante der Leitschaufeln 15 des ersten Leitschaufelkranzes, der am Eingang der Turbine angeordnet ist. Der Brennkammerauslass 1 1 ist seitlich durch ein Begrenzungselement 19 begrenzt. Zwischen dem Ende des Begrenzungselements 19 und der ersten Leitschaufelreihe (15) befindet sich ein Spalt 16, der nach aussen zu durch eine ringförmige Dichtung 17 abgedichtet ist. Durch Spülöffnungen 18 in der Dichtung 17 und Leckagen tritt Spülluft in den Spalt 16 ein und verhindert ein Eindringen von Heissgas. Kühlluft wird auch durch Kühlöffnungen 20, 21 im Begrenzungselement eingedüst, wie dies in der o.g. US-B1 -6,751 ,962 beschrieben ist.
Durch das schnell strömende Heissgas treten am Übergang zur Turbine verschiedene Effekte auf: Zum einen entsteht an der Vorderkante der Leitschaufeln 15 eine rückwärts gerichtete Bugwelle 13, welche dem Druckgefälle vor Saugseite 24a, 24b, 24c, 24d hin zur Druckseite 25a, 25b, 25c, 25d überlagert ist. Zum anderen wird durch die komplizierten Strömungsverhältnisse in den Brennern bzw. Brennkammern mit darin meist vorhandenen Verwirbelungselementen am Brennkammerauslass 1 1 eine charakteristische Druckverteilung erzeugt, die als Brennerwelle 14 bezeichnet werden kann.
Die Ungleichverteilung des Druckes am Brennkammerauslass 1 1 kann in der
Praxis von der gleichen Grössenordnung sein, wie die Druckänderungen, die sich durch die Bugwelle 13 an den Leitschaufeln 15 ergeben. Die Überlagerung beider Effekte (Bugwelle 13 und Brennerwelle 14) kann so zu einer Situation führen, in der die Amplitude der Bugwelle effektiv verdoppelt wird und so Heissgas aus dem Heissgaskanal entweicht. Diese Strömungsverhältnisse treten sowohl bei Gasturbinen mit einer Brennkammer als auch bei Gasturbinen mit einer sequentiellen Verbrennung, so über 2 Brennkammer (EV resp. AEV und SEV) auf, jeweils an dem Übergang von den Brennern zur Turbine.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Gasturbine so zu gestalten, dass die ungünstigen Effekte der Bugwelle und der Brennerwelle am Übergang zwischen Brennkammerauslass und Turbineneingang vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Wesentlich für die gefundene Lösung ist, dass die Kühlöffnungen in erste Kühlöffnungsgruppen und zweite Kühlöffnungsgruppen aufgeteilt sind, dass die Anordnung der ersten Kühlöffnungsgruppen der Anordnung der Leitschaufeln entspricht, und dass die Anordnung der zweiten Kühlöffnungsgruppen der regulären Anordnung der Brenner entspricht.
Diese Lösung basiert damit auf den folgenden Überlegungen:
Die Strömungen am Brennkammerauslass sind wegen der Konfiguration der Brenner mit ihren Strömungswirbeln, lokalen Effekten der Wandkühlung und Leckageluft ungleichförmig.
Daraus resultiert eine ungleichförmige Verteilung der Spül- und Leckageluft im Spalt zwischen Brennkammerauslass und Turbineneingang. - Wenn die Kühlöffnungen an den Stellen angeordnet werden, wo der höchste Druck in der Strömung auftritt, können diese Effekte ausgeglichen werden.
Die Erfindung betrifft die Schnittstelle von Brenner und Turbine in Gasturbinen mit 1 oder 2 Brenneranordnungen resp. Brennkammern. Die Anzahl der insbesondere bei den genannten Brennkammern zum Einsatz gelangenden Brenner ist oft ungleich der Anzahl der Leitschaufeln, insbesondere kleiner als die Anzahl der Leitschaufeln.
Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Brenner in der zweiten Stufe einer Gasturbine mit zweistufiger bzw. sequentieller Verbrennung angeordnet.
Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlöffnungen der ersten Kühlöffnungsgruppen eine nichtdefinierte Lage bezüglich der Vorderkanten der Leitschaufeln aufweisen, typischer weise leicht druckseitig von der Vorderkante, und die Kühlöffnungen der zweiten Kühlöffnungsgruppen quer zum Heissgasstrom ausgerichtet sind.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen den Brennkammerauslässen und der ersten Leitschaufelreihe der Turbine ein umlaufender Spalt vorgesehen ist, der durch am Umfang verteilt angeordnete Spülöffnungen mit Spülluft gespült wird, und dass die Spülöffnungen in Gruppen aufgeteilt sind, deren Anordnung der Anordnung der Leitschaufeln und/oder der regulären Anordnung der Brenner entspricht.
Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Kurze Erläuterung der Figuren
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. Die Strömungsrichtung der verschiedenen Medien sind mit Pfeilen angegeben. In den verschiedenen Figuren sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen
Fig. 1 in einem Ausschnitt einen Übergang zwischen den Brennkammerauslässen und der ersten Leitschaufelreihe einer
Gasturbine, wie er zur Verwirklichung der Erfindung geeignet ist; und
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung die unterschiedliche Periodizität von Leitschaufeln und Brennern, nach welcher sich gemäss der Erfindung die Anordnung der Kühlöffnungsgruppen richtet.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In Fig. 2 ist in einer schematischen Darstellung die unterschiedliche Periodizität von Leitschaufeln 15a, b, c, d und Brennern 22a, b, c wiedergegeben, nach welcher sich gemäss der Erfindung die Anordnung der Kühlöffnungen 18, 20 und 21 richtet.
Die Kühlöffnungen 20 gemäss Fig. 1 , die auf die Leitschaufeln 15 gerichtet sind, sind dazu, wie aus Fig. 2 hervorgeht, unterteilt in Kühlöffnungsgruppen 20a, b, c, und d, die über den Umfang verteilt eine Kühlöffnungsreihe A bilden. Wie man des Weiteren in Fig. 2 leicht erkennt, ist jeder Leitschaufel 15a, b, c, d eine Kühlöffnungsgruppe 20a, b, c, d zugeordnet, wobei die Periodizität der Kühlöffnungsgruppen 20a, b, c, d gleich der Periodizität der Leitschaufeln 15a, b, c, d ist. Insbesondere sind die Kühlöffnungsgruppen 20a, b, c, d den Vorderkanten der Leitschaufeln 15a, b, c, d zugeordnet, an denen die Bugwelle 13 entsteht, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Kühlöffnungen sind typischer weise etwas druckseitig der Vorderkanten angeordnet, um auch dem Druckunterschied von Druck- zu Saugseite auszugleichen. Die Kühlöffnungen 21 , die Kühlluft quer in den Brennkammerauslass 1 1 eindüsen, sind ebenfalls zu Kühlöffnungsgruppen zusammengefasst, von denen in Fig. 2 nur die eine Kühlöffnungsgruppe 21 ' dargestellt ist und eine Kühlöffnungsreihe B andeutet. Die Periodizität der Kühlöffnungsgruppen 21 ' ist gleich der Periodizität der Brenner 22a, b, c. Im Beispiel der Fig. 2 sind die Kühlöffnungsgruppen 21 ' direkt in der Mitte der Brennkammerauslässe angeordnet und damit auf die in der Mitte liegenden Brennerlanzen 23a, b ausgerichtet. Andere Anordnungen gleicher Periodizität sind denkbar und richten sich nach den konkreten Strömungsverhältnissen am Brennkammerauslass.
Je nach Strömungsverhältnissen können die Kühlluftöffnungen 20, 21 nicht nur kumulativ vorgesehen werden, sondern auch alternativ zueinander eingesetzt werden, oder wechselweise angeordnet werden. Dieselben Überlegungen, kumulativ, alternativ oder wechselweise, gilt auch bezogen auf die Spülöffnungen 18.
Durch die Ausrichtung der beiden Kühlöffnungsgruppen 20a, b, c, d bzw. 21 ' in den Kühlöffnungsreihen A und B auf die Leitschaufeln 15a, b, c, d bzw. die Brenner 22a, b, c können die sich verstärkenden, unerwünschten Effekte der Bugwellen 13 und Brennerwellen 12 auf einfache Weise abgeschwächt bzw. unschädlich gemacht werden.
Eine zusätzliche Möglichkeit der Beeinflussung ergibt sich, wenn für die dem Spalt 16 zugeordneten Spülöffnungen 18 vergleichbare Periodizitäten von
Öffnungsgruppen eingeführt werden, die sich wahlweise nach der Periodizität der Leitschaufeln 15a, b, c, d oder der Brenner 22a, b, c oder beiden ausrichten können. Hierdurch können Ungleichverteilungen im Spaltbereich, die aus der Überlagerung von Bugwellen 13 und Brennerwellen 12 resultieren, direkt ausgeglichen werden. Schliesslich wird eine in den beschriebenen Figuren nicht näher gezeigte Ausführungsart kurz kommentiert. Bezogen auf die Fig. 1 sind innerhalb des Heissgasströmungskanals Ausführungen möglich, bei welchen im Umfangsrichtung nicht nur ein innenumlaufender Spalt 16 vorhanden ist, sondern auch auf der aussenumlaufenden Seite dieses Heissgasströmungskanals ebenfalls ein aussenumlaufender Spalt vorhanden ist, der weitgehend dieselben Attribute erfüllt. In einem solchen Fall werden auch im Bereich dieses aussenumlaufenden Spaltes erste und/oder zweite Kühlöffnungsgruppen (20, 21 ) vorgesehen, welche denselben finalen Zweck wie im Bereich des gezeigten Spaltes 16 erfüllen.
Bezugszeichenliste
10 Gasturbine
1 1 Brennkammerauslass
12 Heissgas
13 Bugwelle (Leitschaufel)
14 Brennerwelle
15;15a, b, Cd Leitschaufel
16 Spalt (umlaufend)
17 Dichtung (ringförmig)
18 Spülöffnung
19 Begrenzungselement
20; Kühlöffnung
20a,b,c ,d Kühlöffnungsgruppe
21 Kühlöffnung
21 ' Kühlöffnungsgruppe
22a,b,c Brenner
23a,b Brennerlanze
24 a, b, C , d Saugseite der Leitschaufel
25a, b, c, d Druckseite der Leitschaufel

Claims

Patentansprüche
1. Gasturbine (10), bei welcher eine erste Mehrzahl von konzentrisch zur Drehachse in einer regulären Anordnung angeordneten Brennern (22a, b, c) jeweils durch einen zugehörigen Brennkammerauslass (1 1 ) Heissgas (12) in eine Turbine einleiten, an deren Eingang eine zweite Mehrzahl von Leitschaufeln (15; 15a, b, c, d) in einem Kranz um die Drehachse herum gleichmässig beabstandet angeordnet sind, und bei welcher über den Umfang verteilt Kühlöffnungen (20; 21 ) vorgesehen sind, durch welche
Kühlluft in den Heissgasstrom am Brennkammerauslass (1 1 ) eindüsbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlöffnungen (20; 21 ) bezogen auf den durch den Heissgasstrom (12) gebildeten Kanal im Bereich eines innenumlaufenden und/oder aussenumlaufenden Spaltes (16) angeordnet sind und in erste Kühlöffnungsgruppen (20a, b, c, d) und/oder zweite
Kühlöffnungsgruppen (21 ') aufgeteilt sind, dass die Anordnung der ersten Kühlöffnungsgruppen (20a, b, c, d) der Anordnung der Leitschaufeln (15; 15a, b, c, d) entspricht, und dass die Anordnung der zweiten Kühlöffnungsgruppen (21 ') der regulären Anordnung der Brenner (22a, b, c) entspricht.
2. Gasturbine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der innenumlaufende und/oder aussenumlaufende Spalt im Bereich oder stromauf der Leitschaufeln befinden.
3. Gasturbine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner (22a, b, c) untereinander gleichmässig beabstandet sind.
4. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Brenner (22a, b, c) ungleich der Anzahl der Leitschaufeln
(15; 15a, b, c, d) ist, insbesondere kleiner als die Anzahl der Leitschaufeln (15; 15a, b, c, d).
5. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner (22a, b, c) in der zweiten Stufe einer Gasturbine (10) mit zweistufiger bzw. sequentieller Verbrennung angeordnet sind.
6. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlöffnungen (20) der ersten Kühlöffnungsgruppen (20a, b, c, d) auf die Vorderkanten der Leitschaufeln (15; 15a, b, c, d) gerichtet sind, und die Kühlöffnungen (21 ) der zweiten Kühlöffnungsgruppen (21 ') quer zum Heissgasstrom (12) ausgerichtet sind.
7. Gasturbine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Brennkammerauslässen (1 1 ) und der ersten Leitschaufelreihe (15; 15a, b, c, d) der Turbine ein umlaufender Spalt (16) vorgesehen ist, der durch am Umfang verteilt angeordnete Spülöffnungen
(18) mit Spülluft gespült wird, und dass die Spülöffnungen (18) in Gruppen aufgeteilt sind, deren Anordnung der Anordnung der Leitschaufeln (15; 15a, b, c, d) und/oder der regulären Anordnung der Brenner (22a, b, c) entspricht.
8. Gasturbine nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülöffnungen (18) kumulativ, alternativ oder wechselweise zu den Kühlöffnungen (20, 21 ) vorgesehen sind.
9. Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine (10), nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei die Gasturbine eine erste Mehrzahl von konzentrisch zur Drehachse in einer regulären Anordnung angeordneten Brennern (22a, b, c) aufweist, diese Brenner einen zugehörigen Brennkammerauslass (1 1 ) aufweisen, über welchen Heissgas (12) zur Beaufschlagung einer Turbine eingedüst wird, wobei an deren Eingang eine zweite Mehrzahl von
Leitschaufeln (15; 15a, b, c, d) betrieben werden, die in einem Kranz um die Drehachse herum gleichmässig beabstandet angeordnet sind, und bei welcher über den Umfang verteilt Kühlöffnungen (20; 21 ) wirken, durch welche Kühlluft in den Heissgasstrom (12) eingedüst wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Leitschaufeln oder stromauf der Leitschaufeln mindestens einen innenumlaufenden Spalt (16) vorhanden ist, dass zur Verhinderung eines Heissgaseinbruchs (13, 14) durch diesen
Spalt (16) zum Heissgasstrom (12) hin gerichtete aussen umlaufende Kühlöffnungen (20; 21 ) wirken, welche in erste Kühlöffnungsgruppen (20a, b, c, d) und/oder zweite Kühlöffnungsgruppen (21 ') aufgeteilt sind, und dass die Anordnung der ersten Kühlöffnungsgruppen (20a, b, c, d) der Anordnung der Leitschaufeln (15; 15a, b, c, d) entspricht, und dass die
Anordnung der zweiten Kühlöffnungsgruppen (21 ') der regulären Anordnung der Brenner (22a, b, c) entspricht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Leitschaufeln oder stromauf der Leitschaufeln mindestens einen aussenumlaufenden Spalt vorhanden ist, und zur Verhinderung eines Heissgaseinbruchs durch diesen Spalt zum Heissgasstrom (12) hin gerichtete aussen umlaufende Kühlöffnungen wirken, welche in erste Kühlöffnungsgruppen und/oder zweite Kühlöffnungsgruppen aufgeteilt sind, dass die Anordnung der ersten Kühlöffnungsgruppen der Anordnung der
Leitschaufeln (15; 15a, b, c, d) entspricht, und dass die Anordnung der zweiten Kühlöffnungsgruppen (21 ') der regulären Anordnung der Brenner entspricht.
EP08868596.1A 2007-12-29 2008-12-17 Gasturbine Not-in-force EP2229507B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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