JP2001107748A - ガスタービンプラント - Google Patents
ガスタービンプラントInfo
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- JP2001107748A JP2001107748A JP28647099A JP28647099A JP2001107748A JP 2001107748 A JP2001107748 A JP 2001107748A JP 28647099 A JP28647099 A JP 28647099A JP 28647099 A JP28647099 A JP 28647099A JP 2001107748 A JP2001107748 A JP 2001107748A
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- combustor
- air
- transition piece
- gas turbine
- fuel supply
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/005—Combined with pressure or heat exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
- F23R3/46—Combustion chambers comprising an annular arrangement of several essentially tubular flame tubes within a common annular casing or within individual casings
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービンの排気と圧縮空気を再生器にて
熱交換することにより、ガスタービンの排熱を回収する
再生サイクルのガスタービンの燃焼器において、燃焼器
ライナや燃料供給部を効果的に冷却する。 【解決手段】 圧縮空気の少なくとも一部を、燃焼器尾
筒17および燃焼器ライナ11、燃料・空気予混合部の冷却
用空気として用い、この、冷却後の冷却用空気を再生器
4に導き、ガスタービン排気と熱交換を行なった後、燃
焼用空気として用いる。これにより、従来再生器を通過
した後の高温の空気を利用して冷却していた燃焼器ライ
ナや、燃料・空気予混合部を圧縮空気で冷却出来るので
効果的な冷却が可能となる。
熱交換することにより、ガスタービンの排熱を回収する
再生サイクルのガスタービンの燃焼器において、燃焼器
ライナや燃料供給部を効果的に冷却する。 【解決手段】 圧縮空気の少なくとも一部を、燃焼器尾
筒17および燃焼器ライナ11、燃料・空気予混合部の冷却
用空気として用い、この、冷却後の冷却用空気を再生器
4に導き、ガスタービン排気と熱交換を行なった後、燃
焼用空気として用いる。これにより、従来再生器を通過
した後の高温の空気を利用して冷却していた燃焼器ライ
ナや、燃料・空気予混合部を圧縮空気で冷却出来るので
効果的な冷却が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼用空気を予熱
する再生サイクルのガスタービンプラントに関する。
する再生サイクルのガスタービンプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンプラントは、圧縮機とガス
タービンの間に燃焼器を複数個組み込み、これらの燃焼
器に圧縮機からの圧縮空気を導き、燃料を添加して燃焼
させる。そして、燃焼により発生した高温の燃焼ガスを
ガスタービンに送り、タービン軸を回転させることによ
り動力を得る。
タービンの間に燃焼器を複数個組み込み、これらの燃焼
器に圧縮機からの圧縮空気を導き、燃料を添加して燃焼
させる。そして、燃焼により発生した高温の燃焼ガスを
ガスタービンに送り、タービン軸を回転させることによ
り動力を得る。
【０００３】このようなガスタービンプラントの熱効率
を向上させるひとつの手段として、ガスタービンの排気
と圧縮空気を再生器にて熱交換することにより、ガスタ
ービンの排熱を回収する再生サイクルを構成する方法が
ある。
を向上させるひとつの手段として、ガスタービンの排気
と圧縮空気を再生器にて熱交換することにより、ガスタ
ービンの排熱を回収する再生サイクルを構成する方法が
ある。
【０００４】最近、このような再生サイクルのガスター
ビンプラントのシステム構成についての提案が数多くな
されている。例えば、特開平4-76205号公報に示されて
いるものは、複合サイクル発電プラントにおいて、ガス
タービンから排熱回収ボイラヘ流れる排ガスと圧縮機か
ら送り出された高圧空気との間で熱交換を行ない、プラ
ントの熱効率を向上させるものである。また、特開平7-
63069号公報に記載の装置は、圧縮空気および再生器出
口空気を抽気、混合して最適な圧力、温度および流量の
圧縮空気をガスタービンのブレードおよびロータ等への
冷却空気として利用することを特徴としている。
ビンプラントのシステム構成についての提案が数多くな
されている。例えば、特開平4-76205号公報に示されて
いるものは、複合サイクル発電プラントにおいて、ガス
タービンから排熱回収ボイラヘ流れる排ガスと圧縮機か
ら送り出された高圧空気との間で熱交換を行ない、プラ
ントの熱効率を向上させるものである。また、特開平7-
63069号公報に記載の装置は、圧縮空気および再生器出
口空気を抽気、混合して最適な圧力、温度および流量の
圧縮空気をガスタービンのブレードおよびロータ等への
冷却空気として利用することを特徴としている。
【０００５】さらに、特開平9-329335号公報では、再生
サイクルのガスタービンプラントにおいて、圧縮空気の
再生器への送り出しと再生器から燃焼器の戻し機構に関
して、空気流の流動分布を一様化し、燃焼器尾筒を効果
的に冷却する構成が示されている。図３はこの構成を示
した図であり、図示しない圧縮機にて圧縮された圧縮空
気は室26へ供給され、燃焼器尾筒8および中間尾筒7を冷
却し、送気管32にて再生器（図示せず）に送出される。
そして、再生器にて昇温された圧縮空気は戻し管33を介
して給気室28に供給され、燃焼器ライナ6を冷却した
後、燃焼に供されるように構成されている。
サイクルのガスタービンプラントにおいて、圧縮空気の
再生器への送り出しと再生器から燃焼器の戻し機構に関
して、空気流の流動分布を一様化し、燃焼器尾筒を効果
的に冷却する構成が示されている。図３はこの構成を示
した図であり、図示しない圧縮機にて圧縮された圧縮空
気は室26へ供給され、燃焼器尾筒8および中間尾筒7を冷
却し、送気管32にて再生器（図示せず）に送出される。
そして、再生器にて昇温された圧縮空気は戻し管33を介
して給気室28に供給され、燃焼器ライナ6を冷却した
後、燃焼に供されるように構成されている。
【０００６】従来、再生サイクルのガスタービンプラン
トでは、上述のように、圧縮空気の全量を再生器にて
昇温しプラント効率の向上を図る、再生器上流および
下流から抽気、混合した圧縮空気でガスタービン冷却対
象の冷却を行いつつプラント効率向上を図る、圧縮空
気全量を使用して燃焼器尾筒8および中間尾筒7の冷却を
行ないつつプラント効率向上を図る、という手法を用い
ている。
トでは、上述のように、圧縮空気の全量を再生器にて
昇温しプラント効率の向上を図る、再生器上流および
下流から抽気、混合した圧縮空気でガスタービン冷却対
象の冷却を行いつつプラント効率向上を図る、圧縮空
気全量を使用して燃焼器尾筒8および中間尾筒7の冷却を
行ないつつプラント効率向上を図る、という手法を用い
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】再生サイクルのガスタ
ービンに用いる燃焼器においても、プラント効率向上の
観点から、再生器出口温度、すなわち燃焼器入口空気温
度を高温にすることが望まれている。しかしながら、燃
焼器ライナ6に関しては従来より燃焼器入口空気で冷却
する構造を採用していたため、再生器にて昇温された高
温空気を使用して燃焼器ライナ6の温度を低く抑えるこ
とは困難であった。
ービンに用いる燃焼器においても、プラント効率向上の
観点から、再生器出口温度、すなわち燃焼器入口空気温
度を高温にすることが望まれている。しかしながら、燃
焼器ライナ6に関しては従来より燃焼器入口空気で冷却
する構造を採用していたため、再生器にて昇温された高
温空気を使用して燃焼器ライナ6の温度を低く抑えるこ
とは困難であった。
【０００８】また、最近では、高温化のほかにも、NOx
の生成を抑制するために、予混合燃焼方式を用いる燃焼
器も提案されているが、予混合燃焼方式では、予混合部
の温度が高くなると燃料が自己着火することも考えられ
る。
の生成を抑制するために、予混合燃焼方式を用いる燃焼
器も提案されているが、予混合燃焼方式では、予混合部
の温度が高くなると燃料が自己着火することも考えられ
る。
【０００９】本発明はこのような点に鑑み、再生器を用
いたガスタービンプラントの効率を向上しつつ、燃焼器
の燃焼器ライナ温度および予混合部を低温に保つ構造で
あるガスタービンプラントを提供することを目的として
いる。
いたガスタービンプラントの効率を向上しつつ、燃焼器
の燃焼器ライナ温度および予混合部を低温に保つ構造で
あるガスタービンプラントを提供することを目的として
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、空気を吸入し圧縮する圧縮機
と、圧縮機により得られた圧縮空気を導き燃料と共に燃
焼すし高温ガスを得る燃焼器と、高温ガスの流れによっ
て駆動されるタービンとを備えるガスタービンであっ
て、圧縮空気を燃焼器へ導く前にタービンからの排気ガ
スと熱交換することで、燃焼器へ供給する圧縮空気の温
度を上昇させる再生器とを備えた再生サイクルのガスタ
ービンプラントにおいて、前記燃焼器は、ケーシング
と、前記ケーシング内に順に接続されて設けられた、燃
料供給部、燃焼器ライナ、および燃焼器尾筒を有し、前
記ケーシングと、前記燃料供給部、前記燃焼器ライナお
よび前記燃焼器尾筒との間に形成される空間に、前記燃
焼器尾筒および前記燃焼器ライナの冷却のための通路を
備え、この通路に前記圧縮機に吸入された空気の少なく
とも一部が導かれ、前記燃焼器ライナおよび前記燃焼器
尾筒を冷却し、その後前記燃焼用空気として燃焼に供さ
れることを特徴としている。これにより、再生器に導入
される前の比較的低温の空気や、圧縮機途中段より抽気
した低温の空気を用いて、燃焼器ライナや燃料・空気予
混合部などを効率よく冷却でき、特に予混合燃焼法式を
採用した燃焼器においては、予混合部での予混合気の自
己着火を防止することができる。
めに、本発明においては、空気を吸入し圧縮する圧縮機
と、圧縮機により得られた圧縮空気を導き燃料と共に燃
焼すし高温ガスを得る燃焼器と、高温ガスの流れによっ
て駆動されるタービンとを備えるガスタービンであっ
て、圧縮空気を燃焼器へ導く前にタービンからの排気ガ
スと熱交換することで、燃焼器へ供給する圧縮空気の温
度を上昇させる再生器とを備えた再生サイクルのガスタ
ービンプラントにおいて、前記燃焼器は、ケーシング
と、前記ケーシング内に順に接続されて設けられた、燃
料供給部、燃焼器ライナ、および燃焼器尾筒を有し、前
記ケーシングと、前記燃料供給部、前記燃焼器ライナお
よび前記燃焼器尾筒との間に形成される空間に、前記燃
焼器尾筒および前記燃焼器ライナの冷却のための通路を
備え、この通路に前記圧縮機に吸入された空気の少なく
とも一部が導かれ、前記燃焼器ライナおよび前記燃焼器
尾筒を冷却し、その後前記燃焼用空気として燃焼に供さ
れることを特徴としている。これにより、再生器に導入
される前の比較的低温の空気や、圧縮機途中段より抽気
した低温の空気を用いて、燃焼器ライナや燃料・空気予
混合部などを効率よく冷却でき、特に予混合燃焼法式を
採用した燃焼器においては、予混合部での予混合気の自
己着火を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施の形
態を図１を用いて示す。図１は、本発明の第１の実施の
形態に係るガスタービン燃焼器とこれを組み込んだ再生
サイクルのガスタービンプラントを示した図である。
態を図１を用いて示す。図１は、本発明の第１の実施の
形態に係るガスタービン燃焼器とこれを組み込んだ再生
サイクルのガスタービンプラントを示した図である。
【００１２】ガスタービンプラントは、圧縮機1、ター
ビン2、燃焼器3、および再生器4を主たる構成要件とす
る。燃焼器3は、燃焼室を形成する燃焼器ライナ11と、
燃焼器ライナ11の頭部側に設置された燃料供給部25と、
燃焼器尾筒17と、これらを収納するケーシング12を有し
ている。燃焼器ライナ11は燃料供給部25から供給された
燃料70を燃焼させ、高温ガス55を発生させる。燃焼器尾
筒17は高温ガス55をタービン2へ供給するダクトの機能
を有する。燃焼器ライナ11内で発生した高温ガス55は、
燃焼器尾筒17を通過し、タービン2へと導かれ、タービ
ン2を駆動することでその出力を発生させる。
ビン2、燃焼器3、および再生器4を主たる構成要件とす
る。燃焼器3は、燃焼室を形成する燃焼器ライナ11と、
燃焼器ライナ11の頭部側に設置された燃料供給部25と、
燃焼器尾筒17と、これらを収納するケーシング12を有し
ている。燃焼器ライナ11は燃料供給部25から供給された
燃料70を燃焼させ、高温ガス55を発生させる。燃焼器尾
筒17は高温ガス55をタービン2へ供給するダクトの機能
を有する。燃焼器ライナ11内で発生した高温ガス55は、
燃焼器尾筒17を通過し、タービン2へと導かれ、タービ
ン2を駆動することでその出力を発生させる。
【００１３】燃焼器ライナ11と燃焼器尾筒17との間に
は、図示しないばねを用いた変形可能なシール部材を挿
入されており、これにより燃焼器ライナ11と燃焼器尾筒
17は接続されている。また、ケーシング12内は燃焼器ラ
イナ11と燃料供給部25の接続部近傍に設けた隔壁13によ
って分けられている。
は、図示しないばねを用いた変形可能なシール部材を挿
入されており、これにより燃焼器ライナ11と燃焼器尾筒
17は接続されている。また、ケーシング12内は燃焼器ラ
イナ11と燃料供給部25の接続部近傍に設けた隔壁13によ
って分けられている。
【００１４】燃焼器尾筒17と燃焼器ライナ11の周囲に
は、これらの壁面と適切な間隔を保ち、尾筒スリーブ18
とライナスリーブ19が設けられている。これにより、燃
焼器尾筒17と燃焼器ライナ11の周囲には環状通路が構成
されている。そして、両スリーブ18,19に複数個設けら
れた空気導入孔20より上記環状通路に冷却用空気52が導
かれ、燃焼器尾筒17、燃焼器ライナ11をインピンジメン
ト冷却により冷却しながら高速で流れる。
は、これらの壁面と適切な間隔を保ち、尾筒スリーブ18
とライナスリーブ19が設けられている。これにより、燃
焼器尾筒17と燃焼器ライナ11の周囲には環状通路が構成
されている。そして、両スリーブ18,19に複数個設けら
れた空気導入孔20より上記環状通路に冷却用空気52が導
かれ、燃焼器尾筒17、燃焼器ライナ11をインピンジメン
ト冷却により冷却しながら高速で流れる。
【００１５】冷却用空気52としては、図１では圧縮機1
の最終段からの圧縮空気51の一部を用い、残部は再生用
空気53として直接に再生器4へと導かれる。なお、冷却
用空気52としては圧縮機1の途中段より抽気した空気を
用いてもよい。このときは、圧縮機1の最終段からの圧
縮空気51はそのまま再生用空気53となり再生器4へと導
かれる。また、圧縮機1の最終段からの圧縮空気51の全
量を冷却用空気52として用いてもよい。
の最終段からの圧縮空気51の一部を用い、残部は再生用
空気53として直接に再生器4へと導かれる。なお、冷却
用空気52としては圧縮機1の途中段より抽気した空気を
用いてもよい。このときは、圧縮機1の最終段からの圧
縮空気51はそのまま再生用空気53となり再生器4へと導
かれる。また、圧縮機1の最終段からの圧縮空気51の全
量を冷却用空気52として用いてもよい。
【００１６】燃焼器ライナ11および燃焼器尾筒17冷却方
法に関しては、図１では、インピンジメント冷却を行な
っているが、特にこの構成に限定するものではない。す
なわち、図１において空気導入孔20を設けず、尾筒スリ
ーブ18と燃焼器尾筒17間の高温ガス55出口側の端部を開
口する構成にしてもよい。この場合、冷却用空気52は、
尾筒スリーブ18端部の開口部より環状通路内へと流入し
て高速で流れ、フィルム冷却により燃焼器尾筒17および
燃焼器ライナ11を冷却する。
法に関しては、図１では、インピンジメント冷却を行な
っているが、特にこの構成に限定するものではない。す
なわち、図１において空気導入孔20を設けず、尾筒スリ
ーブ18と燃焼器尾筒17間の高温ガス55出口側の端部を開
口する構成にしてもよい。この場合、冷却用空気52は、
尾筒スリーブ18端部の開口部より環状通路内へと流入し
て高速で流れ、フィルム冷却により燃焼器尾筒17および
燃焼器ライナ11を冷却する。
【００１７】燃焼器尾筒17、燃焼器ライナ11を冷却した
空気は、隔壁13により燃料供給部25側に流れることなく
抽気管21に導かれ、ケーシング12外へ流出し、再生器4
へと導かれる。ここで、図１に示したように圧縮機最終
段からの圧縮空気51の一部を冷却用空気52として用いる
場合、抽気管21より流出した空気は、圧縮機最終段から
の圧縮空気51のうち冷却用空気52として用いられなかっ
た再生用空気53と混合される。
空気は、隔壁13により燃料供給部25側に流れることなく
抽気管21に導かれ、ケーシング12外へ流出し、再生器4
へと導かれる。ここで、図１に示したように圧縮機最終
段からの圧縮空気51の一部を冷却用空気52として用いる
場合、抽気管21より流出した空気は、圧縮機最終段から
の圧縮空気51のうち冷却用空気52として用いられなかっ
た再生用空気53と混合される。
【００１８】その後、この混合された空気は再生器4に
導かれ、ガスタービン排気56と熱交換を行い、燃焼用空
気54として給気管22を通り再びケーシング12内に導かれ
る。
導かれ、ガスタービン排気56と熱交換を行い、燃焼用空
気54として給気管22を通り再びケーシング12内に導かれ
る。
【００１９】図１では上記のように構成しているが、隔
壁13と抽気管21を設けずに、圧縮空気51の一部を冷却用
空気52として環状通路内に導き、燃焼器尾筒17、燃焼器
ライナ11を冷却した後に、そのまま燃焼用空気として用
いるように構成してもよい。
壁13と抽気管21を設けずに、圧縮空気51の一部を冷却用
空気52として環状通路内に導き、燃焼器尾筒17、燃焼器
ライナ11を冷却した後に、そのまま燃焼用空気として用
いるように構成してもよい。
【００２０】この場合、圧縮機最終段からの圧縮空気51
のうち冷却用空気52として用いられない再生用空気53が
直接に再生器4へと導かれ、再生器4にてガスタービン排
気56と熱交換を行い、給気管22を通り燃焼器3内へと戻
される。そして、燃焼器尾筒17、燃焼器ライナ11を冷却
した後の冷却用空気52と混合され、燃焼に用いられる。
のうち冷却用空気52として用いられない再生用空気53が
直接に再生器4へと導かれ、再生器4にてガスタービン排
気56と熱交換を行い、給気管22を通り燃焼器3内へと戻
される。そして、燃焼器尾筒17、燃焼器ライナ11を冷却
した後の冷却用空気52と混合され、燃焼に用いられる。
【００２１】これらの構成により、燃焼器ライナ11およ
び燃焼器尾筒17を、再生器4を通過した燃焼用空気54よ
りも低温度の空気で冷却することができるので、ガスタ
ービン入口空気の温度が高い再生サイクルのガスタービ
ン燃焼器においても、効果的な冷却が図れる。
び燃焼器尾筒17を、再生器4を通過した燃焼用空気54よ
りも低温度の空気で冷却することができるので、ガスタ
ービン入口空気の温度が高い再生サイクルのガスタービ
ン燃焼器においても、効果的な冷却が図れる。
【００２２】次に本発明の第２の実施の形態について、
図２を用いて示す。図２は本発明の第２の実施の形態に
係るガスタービン燃焼器とこれを組み込んだ再生サイク
ルのガスタービンプラントを示した図である。なお、図
１と同等な部分に関しては、図１と同じ符合を付し、詳
細な説明は省略する。
図２を用いて示す。図２は本発明の第２の実施の形態に
係るガスタービン燃焼器とこれを組み込んだ再生サイク
ルのガスタービンプラントを示した図である。なお、図
１と同等な部分に関しては、図１と同じ符合を付し、詳
細な説明は省略する。
【００２３】図２に示した第２の実施の形態において
は、燃焼時のNOxの生成を抑制するために、空気と燃料
を予め混合して高温燃焼領域を抑えた予混合燃焼方式を
用いた燃焼器を採用している。すなわち、燃料供給部25
には、予混合用燃料71が供給され、燃料供給部25内に設
けられた燃料・空気予混合部30においてスワーラ14を通
過した燃焼用空気54と混合される。予混合燃焼は燃焼範
囲が狭いため、燃焼の安定を図るために、パイロット用
燃料72を別途燃料供給部25に供給する。このパイロット
用燃料72はそのまま燃焼器ライナ11へ導かれ、拡散燃焼
に用いられる。
は、燃焼時のNOxの生成を抑制するために、空気と燃料
を予め混合して高温燃焼領域を抑えた予混合燃焼方式を
用いた燃焼器を採用している。すなわち、燃料供給部25
には、予混合用燃料71が供給され、燃料供給部25内に設
けられた燃料・空気予混合部30においてスワーラ14を通
過した燃焼用空気54と混合される。予混合燃焼は燃焼範
囲が狭いため、燃焼の安定を図るために、パイロット用
燃料72を別途燃料供給部25に供給する。このパイロット
用燃料72はそのまま燃焼器ライナ11へ導かれ、拡散燃焼
に用いられる。
【００２４】燃料と空気を予混合する場合、温度が高い
と予混合段階で自己着火が生じ、燃焼器に不具合を生じ
ることとなる。そこで、本実施の形態においては、予混
合段階での自己着火を防止するために燃料・空気予混合
部30の冷却を図ったものである。
と予混合段階で自己着火が生じ、燃焼器に不具合を生じ
ることとなる。そこで、本実施の形態においては、予混
合段階での自己着火を防止するために燃料・空気予混合
部30の冷却を図ったものである。
【００２５】圧縮機1の最終段からの圧縮空気51は、冷
却用空気52と再生用空気53に分けられ、再生用空気53
は、直接再生器4へと導かれる。
却用空気52と再生用空気53に分けられ、再生用空気53
は、直接再生器4へと導かれる。
【００２６】ケーシング12とこのケーシング12内に一体
に納められた燃料供給部25、燃焼器ライナ11、燃焼器尾
筒17との間の空間は、燃料供給部25の端部近傍に設けら
れた隔壁15と燃焼器ライナ11と燃料供給部25の接続部近
傍に設けられた隔壁13により、給気室28と燃料供給部25
の周囲の空間と燃焼器ライナ11および燃焼器尾筒17の周
囲の空間の３つの空間に分けられている。
に納められた燃料供給部25、燃焼器ライナ11、燃焼器尾
筒17との間の空間は、燃料供給部25の端部近傍に設けら
れた隔壁15と燃焼器ライナ11と燃料供給部25の接続部近
傍に設けられた隔壁13により、給気室28と燃料供給部25
の周囲の空間と燃焼器ライナ11および燃焼器尾筒17の周
囲の空間の３つの空間に分けられている。
【００２７】冷却用空気52は、燃焼器尾筒17および燃焼
器ライナ11を冷却する燃焼器冷却用空気60と燃料・空気
予混合部を冷却する予混合部冷却用空気61に分けられ
る。燃焼器冷却用空気60は、尾筒スリーブ18とライナス
リーブ19により燃焼器尾筒17、燃焼器ライナ11との間に
構成された環状通路に導かれ、燃焼器尾筒17、燃焼器ラ
イナ11をインピンジメント冷却により冷却しながら高速
で流れる。
器ライナ11を冷却する燃焼器冷却用空気60と燃料・空気
予混合部を冷却する予混合部冷却用空気61に分けられ
る。燃焼器冷却用空気60は、尾筒スリーブ18とライナス
リーブ19により燃焼器尾筒17、燃焼器ライナ11との間に
構成された環状通路に導かれ、燃焼器尾筒17、燃焼器ラ
イナ11をインピンジメント冷却により冷却しながら高速
で流れる。
【００２８】また、ここでも、図２に示したインピンジ
メント冷却のほか、ライナスリーブ19および尾筒スリー
ブ18に空気導入孔20を設けず、尾筒スリーブ18と燃焼器
尾筒17の高温ガス55出口側端部を開口する構成とするこ
ともできる。この場合、燃焼器冷却用空気61は尾筒スリ
ーブ18端部の開口部より環状通路内へ流入して高速で流
れ、フィルム冷却により燃焼器尾筒17および燃焼器ライ
ナ11を冷却する。
メント冷却のほか、ライナスリーブ19および尾筒スリー
ブ18に空気導入孔20を設けず、尾筒スリーブ18と燃焼器
尾筒17の高温ガス55出口側端部を開口する構成とするこ
ともできる。この場合、燃焼器冷却用空気61は尾筒スリ
ーブ18端部の開口部より環状通路内へ流入して高速で流
れ、フィルム冷却により燃焼器尾筒17および燃焼器ライ
ナ11を冷却する。
【００２９】予混合部冷却用空気61は、冷却空気導入管
24より燃料・空気予混合部30を含む燃料供給部25の周囲
に導かれ、燃料・空気予混合部30を冷却する。本実施の
形態では、構造の簡素化のために、燃料供給部25の周囲
を冷却することで燃料・空気予混合部30の冷却を図って
いるが、燃料供給部25内の燃料・空気予混合部の周囲に
予混合部冷却用空気61の通路を設けることにより、より
効果的に燃料・空気予混合部の冷却を図ることもでき
る。
24より燃料・空気予混合部30を含む燃料供給部25の周囲
に導かれ、燃料・空気予混合部30を冷却する。本実施の
形態では、構造の簡素化のために、燃料供給部25の周囲
を冷却することで燃料・空気予混合部30の冷却を図って
いるが、燃料供給部25内の燃料・空気予混合部の周囲に
予混合部冷却用空気61の通路を設けることにより、より
効果的に燃料・空気予混合部の冷却を図ることもでき
る。
【００３０】冷却用空気52としては、図２では圧縮機1
の最終段からの圧縮空気51の一部を用いているが、圧縮
機1の途中段より抽気した空気を用いてもよい。このと
きは、圧縮機1の最終段からの圧縮空気51はそのまま再
生用空気53となり再生器4へと導かれる。また、圧縮機1
の最終段からの圧縮空気51の全量を冷却用空気52として
用いてもよいし、燃焼器冷却用空気60若しくは予混合部
冷却用空気61のいずれか一方を圧縮機1の最終段からの
圧縮空気51の全量又は一部を用い、他方を圧縮機1の途
中段より抽気した空気を用いるように構成することもで
きる。
の最終段からの圧縮空気51の一部を用いているが、圧縮
機1の途中段より抽気した空気を用いてもよい。このと
きは、圧縮機1の最終段からの圧縮空気51はそのまま再
生用空気53となり再生器4へと導かれる。また、圧縮機1
の最終段からの圧縮空気51の全量を冷却用空気52として
用いてもよいし、燃焼器冷却用空気60若しくは予混合部
冷却用空気61のいずれか一方を圧縮機1の最終段からの
圧縮空気51の全量又は一部を用い、他方を圧縮機1の途
中段より抽気した空気を用いるように構成することもで
きる。
【００３１】燃焼器尾筒17、燃焼器ライナ11を冷却した
燃焼器冷却用空気60と、燃料・空気予混合部30を冷却し
た予混合部冷却用空気61はそれぞれ抽気管21、23を通過
し、ケーシング12外へ流出し、再生器4へと導かれる。
ここで、図２に示したように、圧縮空気51の一部を冷却
用空気として用いる場合、抽気管21、23を通過してケー
シング外に流出した空気は、圧縮空気51のうち冷却用空
気52として用いられなかった再生用空気53と混合され
る。
燃焼器冷却用空気60と、燃料・空気予混合部30を冷却し
た予混合部冷却用空気61はそれぞれ抽気管21、23を通過
し、ケーシング12外へ流出し、再生器4へと導かれる。
ここで、図２に示したように、圧縮空気51の一部を冷却
用空気として用いる場合、抽気管21、23を通過してケー
シング外に流出した空気は、圧縮空気51のうち冷却用空
気52として用いられなかった再生用空気53と混合され
る。
【００３２】その後、この混合された空気は再生器4で
ガスタービン排気56と熱交換を行ない、給気管22を通
り、再びケーシング12内に導かれる。そして、予混合用
燃料71、パイロット用燃料72を燃焼させることで、高温
ガス55を発生させる。この高温ガス55が燃焼器尾筒17を
通過し、タービン2へと導かれ、タービン2を駆動するこ
とにより、その出力を発生させる。
ガスタービン排気56と熱交換を行ない、給気管22を通
り、再びケーシング12内に導かれる。そして、予混合用
燃料71、パイロット用燃料72を燃焼させることで、高温
ガス55を発生させる。この高温ガス55が燃焼器尾筒17を
通過し、タービン2へと導かれ、タービン2を駆動するこ
とにより、その出力を発生させる。
【００３３】図２では隔壁13、15により、ケーシング12
と、燃料・空気予混合部30および燃焼器ライナ11との空
間を３つの空間に分離しているが、隔壁13と抽気管21を
を設けずに隔壁15のみを設置し、燃焼器尾筒17、燃焼器
ライナ11および燃料・空気予混合部30を同一の冷却空気
で冷却するように構成してもよい。
と、燃料・空気予混合部30および燃焼器ライナ11との空
間を３つの空間に分離しているが、隔壁13と抽気管21を
を設けずに隔壁15のみを設置し、燃焼器尾筒17、燃焼器
ライナ11および燃料・空気予混合部30を同一の冷却空気
で冷却するように構成してもよい。
【００３４】また、さらに隔壁15と抽気管23も設けず
に、圧縮空気51の一部を環状通路内に導き、燃焼器尾筒
17、燃焼器ライナ11および燃料・空気予混合部30を冷却
した後に、再生器を通過した再生用空気53と共にそのま
ま燃焼用空気として用いるように構成してもよい。
に、圧縮空気51の一部を環状通路内に導き、燃焼器尾筒
17、燃焼器ライナ11および燃料・空気予混合部30を冷却
した後に、再生器を通過した再生用空気53と共にそのま
ま燃焼用空気として用いるように構成してもよい。
【００３５】これらの構成により、予混合燃焼法式を採
用した再生サイクルのガスタービン燃焼器においても、
燃焼器ライナ11、燃焼器尾筒17、および燃料・空気予混
合部30を、再生器4を通過した燃焼用空気54よりも低温
度の空気で冷却することができるので、ガスタービン入
口空気の温度が高い再生サイクルのガスタービン燃焼器
においても、効果的な冷却が図れ、特に燃料・空気予混
合部における燃料の自己着火を防止できる。
用した再生サイクルのガスタービン燃焼器においても、
燃焼器ライナ11、燃焼器尾筒17、および燃料・空気予混
合部30を、再生器4を通過した燃焼用空気54よりも低温
度の空気で冷却することができるので、ガスタービン入
口空気の温度が高い再生サイクルのガスタービン燃焼器
においても、効果的な冷却が図れ、特に燃料・空気予混
合部における燃料の自己着火を防止できる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、再生サイクルのガスタービンにおいて、燃焼
用空気が高温化しても、燃焼器ライナ、燃焼器尾筒、燃
料・空気予混合部等の高温部を効果的に冷却することが
できる。
とにより、再生サイクルのガスタービンにおいて、燃焼
用空気が高温化しても、燃焼器ライナ、燃焼器尾筒、燃
料・空気予混合部等の高温部を効果的に冷却することが
できる。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す、再生ガスター
ビンプラントの構成図
ビンプラントの構成図
【図２】本発明の第２の実施形態を示す、再生ガスター
ビンプラントの構成図
ビンプラントの構成図
【図３】従来の再生ガスタービン燃焼器の断面図
1…圧縮機 2…タービン 3…燃焼器 4…再生器 6…燃焼器ライナ 7…中間尾筒 8…燃焼器尾筒 11…燃焼器ライナ 12…ケーシング 13,15…隔壁 14…スワーラ 17…燃焼器尾筒 18…尾筒スリーブ 19…ライナスリーブ 20…空気導入孔 21,23…抽気管 22…給気管 24…冷却空気導入管 25…燃料供給部 26…室 28…給気室 30…燃料・空気予混合部 32…送気管 33…戻し管 50…大気 51…圧縮空気 52…冷却用空気 53…再生用空気 54…燃焼用空気 55…高温ガス 56…ガスタービン排気 60…燃焼器冷却用空気 61…予混合部冷却用空気 70…燃料 71…予混合用燃料 72…パイロット用燃料
Claims (8)
- 【請求項１】 空気を吸入し圧縮する圧縮機と、前記圧
縮機により得られた圧縮空気を導き燃料と共に燃焼し高
温ガスを得る燃焼器と、前記高温ガスの流れによって駆
動されるタービンと、前記圧縮空気を前記燃焼器へ導く
前に前記タービンからの排気ガスと熱交換することで前
記燃焼器へ供給する前記圧縮空気の温度を上昇させる再
生器を備えた再生サイクルのガスタービンプラントにお
いて、前記燃焼器は、ケーシングと、前記ケーシング内
に順に接続されて設けられた、燃料供給部、燃焼器ライ
ナ、および燃焼器尾筒を有し、前記ケーシングと、前記
燃料供給部、前記燃焼器ライナおよび前記燃焼器尾筒と
の間に形成される空間に、前記燃焼器尾筒および前記燃
焼器ライナの冷却のための通路を備え、この通路に前記
圧縮機より吐出された空気の少なくとも一部が導かれて
前記燃焼器ライナおよび前記燃焼器尾筒を冷却し、その
後前記燃焼用空気として燃焼に供されることを特徴とす
るガスタービンプラント。 - 【請求項２】 請求項１に記載のガスタービンプラント
において、前記圧縮機より吐出された空気の一部は直接
に前記再生器へと導かれ、前記圧縮機より吐出した空気
の残部は前記燃焼器尾筒および前記燃焼器ライナを冷却
した後に前記再生器へと導かれ、前記再生器において熱
交換を行った後に燃焼に供されることを特徴としたガス
タービンプラント。 - 【請求項３】 請求項１に記載のガスタービンプラント
において、前記圧縮空気の全量が前記燃焼器ライナおよ
び前記燃焼器尾筒の冷却に用いられた後に、前記再生器
にて熱交換を行い、その後燃焼用空気として用いられる
ことを特徴とするガスタービンプラント。 - 【請求項４】 請求項１に記載のガスタービンプラント
において、前記燃料供給部には燃料・空気予混合部が設
けられており、前記燃焼器尾筒および前記燃焼器ライナ
を冷却した空気を、さらに前記燃料供給部の燃料・空気
予混合部の冷却に用いた後に燃焼用空気として用いるこ
とを特徴とするガスタービンプラント。 - 【請求項５】 空気を吸入し圧縮する圧縮機と、前記圧
縮機により得られた圧縮空気を導き燃料と共に燃焼し高
温ガスを得る燃焼器と、前記高温ガスの流れによって駆
動されるタービンと、前記圧縮空気を前記燃焼器へ導く
前に前記タービンからの排気ガスと熱交換することで前
記燃焼器へ供給する前記圧縮空気の温度を上昇させる再
生器を備えた再生サイクルのガスタービンプラントにお
いて、前記燃焼器は、ケーシングと、前記ケーシング内
に順に接続されて設けられた、燃料供給部、燃焼器ライ
ナ、および燃焼器尾筒を有し、前記ケーシングと、前記
燃料供給部、前記燃焼器ライナおよび前記燃焼器尾筒と
の間に形成される空間を、前記燃料供給部と前記燃焼器
ライナの接続部近傍において前記燃焼器ライナ側の第１
の空間と前記燃料供給部側の第２の空間に分離する隔壁
を設け、前記第１の空間に、前記圧縮機より吐出された
空気のうちの少なくとも一部を前記燃焼器ライナおよび
前記燃焼器尾筒の冷却用空気として導き、前記燃焼器ラ
イナおよび前記燃焼器尾筒の冷却後に前記冷却用空気を
抽気し前記再生器へと送り、前記第２の空間に前記再生
器にて熱交換を行った燃焼用空気を供給することを特徴
とするガスタービンプラント。 - 【請求項６】 空気を吸入し圧縮する圧縮機と、前記圧
縮機により得られた圧縮空気を導き燃料と共に燃焼し高
温ガスを得る燃焼器と、前記高温ガスの流れによって駆
動されるタービンと、前記圧縮空気を前記燃焼器へ導く
前に前記タービンからの排気ガスと熱交換することで前
記燃焼器へ供給する前記圧縮空気の温度を上昇させる再
生器を備えた再生サイクルのガスタービンプラントにお
いて、前記燃焼器は、ケーシングと、前記ケーシング内
に順に接続されて設けられた、燃料供給部、燃焼器ライ
ナ、および燃焼器尾筒を有し、前記ケーシングと、前記
燃料供給部、前記燃焼器ライナおよび前記燃焼器尾筒と
の間に形成される空間を、前記燃料供給部の端部近傍に
おいて分離する隔壁を設け、これにより形成された、前
記燃料供給部および前記燃焼器ライナ側の第１の空間に
は、前記燃料供給部、前記燃焼器ライナおよび前記燃焼
器尾筒の冷却用空気として、前記圧縮機より吐出された
空気のうちの少なくとも一部を導き、前記燃焼器ライナ
および燃焼器尾筒の冷却後に前記冷却用空気を抽気し前
記再生器へと送り、前記ケーシングと前記隔壁により形
成され、燃焼用空気を供給する第２の空間には前記再生
器にて熱交換を行った燃焼用空気を導くことを特徴とす
るガスタービンプラント。 - 【請求項７】 空気を吸入し圧縮する圧縮機と、前記圧
縮機により得られた圧縮空気を導き燃料と共に燃焼し高
温ガスを得る燃焼器と、前記高温ガスの流れによって駆
動されるタービンと、前記圧縮空気を前記燃焼器へ導く
前に前記タービンからの排気ガスと熱交換することで前
記燃焼器へ供給する前記圧縮空気の温度を上昇させる再
生器を備えた再生サイクルのガスタービンプラントにお
いて、前記燃焼器は、ケーシングと、前記ケーシング内
に順に接続されて設けられた、燃料供給部、燃焼器ライ
ナ、および燃焼器尾筒を有し、前記ケーシングと、前記
燃料供給部、前記燃焼器ライナおよび前記燃焼器尾筒と
の間に形成される空間を、前記燃料供給部の端部近傍に
設けた第１の隔壁と、前記燃料供給部と前記燃焼器ライ
ナとの接続部近傍に設けた第２の隔壁により、前記燃焼
器ライナおよび前記燃焼器尾筒の周囲に形成される第１
の空間と、前記燃料供給部周囲に形成される第２の空間
と、前記ケーシングと前記第２の隔壁により形成され、
燃焼用空気を供給する第３の空間に分離し、前記第１の
空間に、前記圧縮機に吸入された空気のうちの少なくと
も一部を前記燃焼器ライナおよび前記燃焼器尾筒を冷却
する空気として導き、冷却後の空気を抽気し前記再生器
へと送り、前記第２の空間に、前記圧縮機より吐出され
た空気のうちの少なくとも一部を前記燃料供給部を冷却
する空気として導入し、冷却後の空気を抽気し前記再生
器へと送り、前記第３の空間には前記再生器にて熱交換
を行った燃焼用空気を供給することを特徴とするガスタ
ービンプラント。 - 【請求項８】 請求項７に記載のガスタービンプラント
において、前記燃料供給部には燃料と燃焼用空気とを混
合する燃料・空気予混合部が設けられており、前記第２
の空間に導かれた冷却用空気を用いて、前記燃料供給部
の前記燃料・空気予混合部を冷却することを特徴とする
ガスタービンプラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28647099A JP2001107748A (ja) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | ガスタービンプラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28647099A JP2001107748A (ja) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | ガスタービンプラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001107748A true JP2001107748A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17704821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28647099A Pending JP2001107748A (ja) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | ガスタービンプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001107748A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1433924A2 (en) * | 2002-12-12 | 2004-06-30 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor |
| JP2006220350A (ja) * | 2005-02-10 | 2006-08-24 | Hitachi Ltd | ガスタービン設備及びその運転方法 |
| US7299618B2 (en) | 2003-12-09 | 2007-11-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustion apparatus |
| WO2012043073A1 (ja) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | 三菱重工業株式会社 | 回収式空気冷却ガスタービン燃焼器冷却構造 |
| CN104180395A (zh) * | 2013-05-21 | 2014-12-03 | 三菱日立电力系统株式会社 | 再生式燃气轮机燃烧器 |
| EP2899464A1 (de) * | 2014-01-22 | 2015-07-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Silobrennkammer für eine Gasturbine |
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| US9810431B2 (en) | 2014-03-31 | 2017-11-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Silo combustion chamber for a gas turbine |
| US10975767B2 (en) | 2015-11-05 | 2021-04-13 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Bleeding structure for gas turbine engine |
| EP4191037A1 (en) * | 2021-12-01 | 2023-06-07 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Gas turbine engine and method for operating same |
-
1999
- 1999-10-07 JP JP28647099A patent/JP2001107748A/ja active Pending
Cited By (20)
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| US7340881B2 (en) | 2002-12-12 | 2008-03-11 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor |
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| WO2015150098A1 (de) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Silobrennkammer für eine gasturbine |
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| DE112016005111B4 (de) | 2015-11-05 | 2022-10-06 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Entlüftungsstruktur für einen Gasturbienenmotor |
| DE112016005111B8 (de) | 2015-11-05 | 2022-12-15 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Entlüftungsstruktur für einen Gasturbinenmotor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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