JP2008115757A - Exhaust equipment of gas-turbine - Google Patents

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Takayuki Ishiwatari
隆行 石渡
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Ebara Corp
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Ebara Yoshikura Hydro Tech Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide exhaust equipment of gas-turbine that can reduce the numbers of posts and beams for supporting piping that interferes with securing operational line of flow without preparing a lagging for heat insulation in the outer circumference of an exhaust pipe of the exhaust equipment of gas-turbine, and that allows easy execution and reduction in size. <P>SOLUTION: The exhaust equipment of gas-turbine is configured to have a double structure exhaust pipe 27, to pass a combustion gas 102 from a gas-turbine 12 into an inner pipe 27-1, and to pass an air exhaust from a gas-turbine package into an outer pipe 27-2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガスタービンからの燃焼ガスと、ガスタービンパッケージからの排風と、該ガスタービンパッケージが配置されている室内の換気の排気を行うガスタービンの排気設備に関するものである。   The present invention relates to an exhaust system for a gas turbine that exhausts combustion gas from a gas turbine, exhaust air from a gas turbine package, and ventilation in a room where the gas turbine package is disposed.

図1は従来のガスタービンの排気設備の構成例を示す図である。室10内にガスタービンパッケージ11が配置されている。ガスタービン12から排出された燃焼ガス101は一次消音器13、燃焼排気管14、二次消音器15を通って排気口25から排出される。ガスタービンパッケージ11の排風102は空冷排気管16、パッケージ用消音器17、空冷排気管16を通って排気口26から排気される。なお、本ガスタービンの排気設備例では、室10内に空気を導入する空気導入ファン18、室10内の空気を排出する空気排出ファン19、排風102を誘引する排風誘引ファン20を設けている。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a conventional gas turbine exhaust facility. A gas turbine package 11 is disposed in the chamber 10. The combustion gas 101 discharged from the gas turbine 12 passes through the primary silencer 13, the combustion exhaust pipe 14, and the secondary silencer 15 and is discharged from the exhaust port 25. The exhausted air 102 of the gas turbine package 11 is exhausted from the exhaust port 26 through the air-cooled exhaust pipe 16, the package silencer 17, and the air-cooled exhaust pipe 16. In the exhaust system example of the present gas turbine, an air introduction fan 18 that introduces air into the chamber 10, an air exhaust fan 19 that exhausts the air in the chamber 10, and an exhaust air induction fan 20 that induces the exhaust air 102 are provided. ing.

上記のように従来のガスタービンの排気設備では、燃焼ガスを排気する燃焼排気管14とガスタービンパッケージ11の排風を排気する空冷排気管16が別々に設置されているため、配管の設置容積を大きくなり、設備全体が大きくなる。特に燃焼ガスを排気するための燃焼排気管14とガスタービンパッケージ11からの排風102を換気するための空冷排気管16を支持するための支柱21、22及び梁は2系統に用いるため、その数量、寸法が大きくなり、作業上の動線を確保する際に大きな障害となっていた。   As described above, in the conventional gas turbine exhaust system, the combustion exhaust pipe 14 for exhausting the combustion gas and the air-cooled exhaust pipe 16 for exhausting the exhaust air from the gas turbine package 11 are separately installed. The overall equipment becomes larger. In particular, the columns 21 and 22 and the beams for supporting the combustion exhaust pipe 14 for exhausting the combustion gas and the air-cooled exhaust pipe 16 for ventilating the exhaust air 102 from the gas turbine package 11 are used in two systems. The quantity and the size have increased, which has been a major obstacle in securing the flow line for work.

また、燃焼排気管14は安全性と室10内に熱を放射しないようにする理由から、断熱材を周囲に巻くラギング23を一般的に行っている。ラギング23は取り合い部などの形状が複雑な場合、その施工が難しく、見た目も悪い。また、断熱材の厚みは表面温度が高いほど厚くする必要があり、75mm以上となるのが一般的であり、ラギング23によって配管容積が大きくなる。   The combustion exhaust pipe 14 is generally provided with a lagging 23 around which a heat insulating material is wound for safety and for preventing heat from being emitted into the chamber 10. If the shape of the lagging 23 is complicated, its construction is difficult and looks bad. Further, the thickness of the heat insulating material needs to be increased as the surface temperature is higher, and is generally 75 mm or more, and the piping volume is increased by the lagging 23.

上記問題を解決するための一つとして、図2に示すように、一つの合流排気管24を設け、該合流排気管24にガスタービン12からの燃焼ガス101とガスタービンパッケージ11からの排風102を合流させることで、排気管を1本とし該排気管を支える支柱の本数を削減するものがある。しかしながら、その場合でも合流排気管24の表面温度が高温となるため、合流排気管24の外表面にラギング23を厚く施工する必要があり、このラギング施工の問題点は解決されていない。また、合流排気管24にガスタービンパッケージ11の排風102が合流する部分から燃焼ガスが矢印Aに示すようにガスタービンパッケージ11内部に逆流しないようにする為の例えば逆止弁を設ける等の工夫が必要となり、設置スペース上や設備が高価になるなどの問題が生じる。なお、図2において、図1と同一符号を付した部分は同一部分又は相当部分を示す。また、他の図面においても同様とする。
特開2001−4129号公報
As one solution to the above problem, as shown in FIG. 2, one combined exhaust pipe 24 is provided, and the combined exhaust pipe 24 has combustion gas 101 from the gas turbine 12 and exhaust air from the gas turbine package 11. In some cases, the two exhaust pipes are combined to reduce the number of support columns that support the exhaust pipe. However, even in such a case, since the surface temperature of the merged exhaust pipe 24 becomes high, it is necessary to thicken the lagging 23 on the outer surface of the merged exhaust pipe 24, and the problem of this lagging construction has not been solved. Further, for example, a check valve is provided to prevent the combustion gas from flowing back into the gas turbine package 11 from the portion where the exhaust air 102 of the gas turbine package 11 joins the merged exhaust pipe 24 as indicated by an arrow A. Ingenuity is required, and problems such as installation space and expensive equipment arise. In FIG. 2, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. The same applies to other drawings.
JP 2001-4129 A

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ガスタービンの排気設備の排気管の外周に断熱用のラギングを厚く施すことがなく、条件によってはラギングを不要とし、作業上の動線の確保を妨げている配管を支える支柱や梁の数を削減でき、且つ施工が容易で小型化が可能なガスタービンの排気設備を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and does not thicken the lagging for heat insulation on the outer periphery of the exhaust pipe of the exhaust equipment of the gas turbine. An object of the present invention is to provide an exhaust system for a gas turbine that can reduce the number of columns and beams that support piping that is hindering securing, can be easily constructed, and can be downsized.

上記課題を解決するため請求項1に記載の発明は、ガスタービンからの燃焼ガスとガスタービンパッケージからの排風を排出するガスタービンの排気設備であって、二重構造排気管を設け、該二重構造排気管の内側管に前記ガスタービンからの燃焼ガスを通し、外側管に前記ガスタービンパッケージからの排風を通すように構成したことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 is an exhaust facility for a gas turbine that exhausts combustion gas from a gas turbine and exhaust air from a gas turbine package, and includes a double-structure exhaust pipe, It is characterized in that the combustion gas from the gas turbine is passed through the inner pipe of the dual structure exhaust pipe and the exhaust air from the gas turbine package is passed through the outer pipe.

請求項2に記載の発明は、ガスタービンからの燃焼ガスとガスタービンパッケージからの排風を排出するガスタービンの排気設備であって、前記ガスタービンパッケージが配置されている室内の空気を取り込むバックアップ用ファンを設け、前記二重構造排気管の内側管に前記ガスタービンからの燃焼ガスを通し、外側管に前記前記ガスタービンパッケージからの排風と前記バックアップ用ファンで取り込んだ前記室内からの空気を通すように構成したことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a gas turbine exhaust system for discharging combustion gas from a gas turbine and exhaust air from the gas turbine package, and a backup for taking in indoor air in which the gas turbine package is disposed. Provided with a fan for use, the combustion gas from the gas turbine is passed through the inner pipe of the double-structured exhaust pipe, the exhaust from the gas turbine package and the air from the room taken in by the backup fan through the outer pipe It is configured to pass through.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のガスタービンの排気設備において、前記二重構造排気管の上流側に外側管に連通するチャンバーを設け、該チャンバー内に前記ガスタービンパッケージからの排風とバックアップ用ファンで取り込んだ前記室内からの空気を導くように構成したことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the gas turbine exhaust system according to the second aspect, a chamber communicating with the outer pipe is provided on the upstream side of the dual structure exhaust pipe, and the gas turbine package is provided in the chamber. The exhaust air from the room and the air taken in by the backup fan are guided.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のガスタービンの排気設備において、前記二重構造排気管の下流側に消音器を設けたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the gas turbine exhaust system according to any one of the first to third aspects, a silencer is provided on the downstream side of the double structure exhaust pipe.

請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のガスタービンの排気設備において、前記内側管と外側管とは管長手方向の一方で互いに固定され、他方で所定の自由度を持って内側管が外側管に支持されていることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the gas turbine exhaust system according to any one of the first to fourth aspects, the inner pipe and the outer pipe are fixed to each other in one of the longitudinal directions of the pipe, and predetermined on the other side. The inner tube is supported by the outer tube with a certain degree of freedom.

請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のガスタービンの排気設備において、前記二重構造排気管の内側管の外周面を断熱材で覆ったことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the gas turbine exhaust system according to any one of claims 1 to 5, wherein the outer peripheral surface of the inner pipe of the double structure exhaust pipe is covered with a heat insulating material. And

請求項1に記載の発明によれば、二重構造排気管の内側管に前記ガスタービンからの燃焼ガスを通し、外側管に前記ガスタービンパッケージからの排風を通すように構成したので、内側管には高温のガスタービンからの燃焼ガスが通るが、その外周にある外側管には温度の低いガスタービンパッケージからの排風が通るので、この排風が断熱材として作用し、外側管の表面温度を低く抑えるから、外側管の表面に断熱材、即ちラギングの施工を施すことがなくなる。また、ラギングの断面積を外側管の断面積として利用できるから、ガスタービンパッケージの排風を排出する空冷排気管等を設ける必要がない分、配管容量を削減できる。更に、配管にラギングを施さないから、配管の見栄えもよく、施工コストも低くなる。また、二重構造排気管とするので、配管を支持する支柱や梁などが少なくなるので、作業上の動線がとりやすくなる。   According to the first aspect of the present invention, the combustion gas from the gas turbine is passed through the inner pipe of the dual structure exhaust pipe, and the exhaust air from the gas turbine package is passed through the outer pipe. Combustion gas from a high-temperature gas turbine passes through the pipe, but exhaust air from the low-temperature gas turbine package passes through the outer pipe on the outer periphery of the pipe. Since the surface temperature is kept low, a heat insulating material, that is, lagging is not applied to the surface of the outer tube. In addition, since the cross-sectional area of the lagging can be used as the cross-sectional area of the outer pipe, the pipe capacity can be reduced by the amount that it is not necessary to provide an air-cooled exhaust pipe or the like for exhausting the exhaust air of the gas turbine package. Furthermore, since the piping is not lagging, the appearance of the piping is good and the construction cost is reduced. In addition, since the exhaust pipe has a double structure, the number of columns and beams that support the piping is reduced, so that it is easy to obtain a flow line for work.

請求項2に記載の発明によれば、バックアップ用ファンを設け、二重構造排気管の内側管にガスタービンからの燃焼ガスを通し、外側管に前記ガスタービンパッケージからの排風とバックアップ用ファンで取り込んだ室内からの空気を通すように構成したので、内側管の温度により、外側管に流す風量を調整することが可能となり、内側管の温度が変動しても外側管の外周表面温度を安全な所定の温度に維持することができる。また、室内排気設備(空気排出ファン19の容量)が小さくできる。   According to the second aspect of the present invention, the backup fan is provided, the combustion gas from the gas turbine is passed through the inner pipe of the dual structure exhaust pipe, and the exhaust air from the gas turbine package and the backup fan are passed through the outer pipe. Since the air from the room taken in is passed, it is possible to adjust the amount of air flowing to the outer pipe according to the temperature of the inner pipe, and the outer surface temperature of the outer pipe can be adjusted even if the temperature of the inner pipe fluctuates. A safe predetermined temperature can be maintained. Further, the indoor exhaust equipment (capacity of the air exhaust fan 19) can be reduced.

請求項3に記載の発明によれば、二重構造排気管の上流側に外側管に連通するチャンバーを設け、該チャンバー内にガスタービンパッケージからの排風とバックアップ用ファンで取り込んだ室内からの空気を導くように構成したので、該チャンバー内でガスタービンパッケージからの排風と室内からの空気を混合させてから、外側管に均一温度の空気を流すことになり、内側管の外周温度が均等となり、外側管の外周表面温度を安全な所定の温度に維持することが容易となる。   According to the third aspect of the present invention, a chamber communicating with the outer pipe is provided on the upstream side of the dual structure exhaust pipe, and the exhaust from the gas turbine package and the air taken in by the backup fan are taken into the chamber. Since the air is guided, the exhaust air from the gas turbine package and the air from the room are mixed in the chamber, and then the air at a uniform temperature is allowed to flow through the outer tube. It becomes equal and it becomes easy to maintain the outer peripheral surface temperature of the outer tube at a safe predetermined temperature.

請求項4に記載の発明によれば、二重構造排気管の下流側に消音器を設けたので、消音作用が得られる。   According to the invention described in claim 4, since the silencer is provided on the downstream side of the double structure exhaust pipe, a silencing effect can be obtained.

請求項5に記載の発明によれば、内側管と外側管とは管長手方向の一方で互いに固定され、他方で所定の自由度を持って内側管が外側管に支持されているので、二重構造排気管の内側管と外側管の間に温度差による熱膨張差があっても、内側管は外側管に対して管長手方向に自由に伸縮できるから、その熱膨張差を吸収し、内側管及び外側管に無理な力(ストレス)が加わることない。   According to the fifth aspect of the invention, the inner tube and the outer tube are fixed to each other in the longitudinal direction of the tube, and on the other hand, the inner tube is supported by the outer tube with a predetermined degree of freedom. Even if there is a difference in thermal expansion between the inner tube and the outer tube of the heavy structure exhaust pipe, the inner tube can freely expand and contract in the longitudinal direction of the tube with respect to the outer tube. Unreasonable force (stress) is not applied to the inner and outer tubes.

請求項6に記載の発明によれば、二重構造排気管の内側管を通る燃焼ガスの放熱量が大きすぎる場合、外側配管に流す空気の風量も多くしなければならないが、バックアップファンの容量に制限等があって、外側配管に流す空気の風量を多くできない時は、二重構造排気管の内側管の外周面を部分的もしくは必要最小限の断熱材で覆うことにより、内側管の放熱量を抑制することができる。従って、外側管の外周表面温度を安全な一定温度にすることが容易になる。   According to the sixth aspect of the present invention, when the heat release amount of the combustion gas passing through the inner pipe of the double structure exhaust pipe is too large, the amount of air flowing through the outer pipe must be increased. If there is a limit to the amount of air flowing through the outer pipe, the outer pipe of the inner pipe of the dual structure exhaust pipe must be covered with a partial or minimum heat insulating material to release the inner pipe. The amount of heat can be suppressed. Therefore, it becomes easy to make the outer peripheral surface temperature of the outer tube a safe constant temperature.

以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図3は本発明に係るガスタービンの排気設備の構成例を示す図である。図示するように、本ガスタービンの排気設備は内側管27−1の外周に外側管27−2を設けた構成の二重構造排気管27を備え、二重構造排気管27の先端(下流側端)に二次消音器15を設け、後端(上流側端)に外側管27−2内に連通するチャンバー28を設けている。また、内側管27−1の後端(上流側端)には、一次消音器13を通してガスタービン12の排出口が接続されている。また、チャンバー28には、ガスタービンパッケージ11が配置された室10内の空気を該チャンバー28内に吸引するバックアップファン29が設けられている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the exhaust equipment of the gas turbine according to the present invention. As shown in the figure, the exhaust system of the present gas turbine includes a double-structure exhaust pipe 27 having a configuration in which an outer pipe 27-2 is provided on the outer periphery of the inner pipe 27-1, and the tip of the double-structure exhaust pipe 27 (downstream side). A secondary silencer 15 is provided at the end), and a chamber 28 communicating with the inside of the outer tube 27-2 is provided at the rear end (upstream end). Further, the exhaust port of the gas turbine 12 is connected to the rear end (upstream side end) of the inner pipe 27-1 through the primary silencer 13. Further, the chamber 28 is provided with a backup fan 29 that sucks air in the chamber 10 in which the gas turbine package 11 is arranged into the chamber 28.

ガスタービン12からの燃焼ガス101は一次消音器13を通って内側管27−1及び二次消音器15を通り、排気口25から排出される。ガスタービンパッケージ11からの排風102はチャンバー28を通って外側管27−2及び二次消音器15をとおり、上記燃焼ガス101と同様、排気口25から排出される。また、バックアップファン29でチャンバー28内に吸引された室10内の空気103は、外側管27−2内でガスタービンパッケージ11からの排風102と合流して排気口25から排出される。このバックアップファン29から送られる空気103の風量を制御することにより、内側管27−1の温度が変動しても外側管27−2の温度を一定値に抑えることができる。例えば外側管27−2の外表面温度を検出する温度センサを設け、該外側管27−2の外表面が一定の温度に維持されるようにバックアップファン29で室10内から取り込む空気103の風量をを制御することにより、外側管27−2の温度を安全な所定の値に維持することができる。また、バックアップファン29で室10内の空気を吸引して排出するので、その分空気排出ファン19の容量を小さくできる。   The combustion gas 101 from the gas turbine 12 passes through the primary silencer 13, passes through the inner pipe 27-1 and the secondary silencer 15, and is discharged from the exhaust port 25. Exhaust air 102 from the gas turbine package 11 passes through the chamber 28, passes through the outer pipe 27-2 and the secondary silencer 15, and is exhausted from the exhaust port 25 as with the combustion gas 101. Further, the air 103 in the chamber 10 sucked into the chamber 28 by the backup fan 29 merges with the exhaust air 102 from the gas turbine package 11 in the outer pipe 27-2 and is discharged from the exhaust port 25. By controlling the air volume of the air 103 sent from the backup fan 29, the temperature of the outer tube 27-2 can be suppressed to a constant value even if the temperature of the inner tube 27-1 varies. For example, a temperature sensor for detecting the outer surface temperature of the outer tube 27-2 is provided, and the air volume of the air 103 taken from the chamber 10 by the backup fan 29 so that the outer surface of the outer tube 27-2 is maintained at a constant temperature. By controlling this, the temperature of the outer tube 27-2 can be maintained at a safe predetermined value. Further, since the air in the chamber 10 is sucked and discharged by the backup fan 29, the capacity of the air discharge fan 19 can be reduced accordingly.

二重構造排気管27の内側管27−1と外側管27−2の間の間隙の断面積には、従来のラギング23の断面積をも利用しているので、その分図1及び図2に示す従来の排気設備に比較し、配管容量を削減できる。また、二重構造排気管27とし図1に示す排気設備のように別途空冷排気管16やパッケージ用消音器17を設けることがないから、配管を支持する支柱の本数も削減できる。   Since the cross-sectional area of the gap between the inner pipe 27-1 and the outer pipe 27-2 of the double structure exhaust pipe 27 also uses the cross-sectional area of the conventional lagging 23, the corresponding FIGS. Compared with the conventional exhaust equipment shown in Fig. 1, the pipe capacity can be reduced. Further, since the dual-structure exhaust pipe 27 is not provided with the separate air-cooled exhaust pipe 16 and the package silencer 17 unlike the exhaust system shown in FIG. 1, the number of support columns supporting the pipe can be reduced.

図4は上記二重構造排気管27の断面図である。図示するように、二重構造排気管27の内側管27−1の上流側端部近傍内面と外側管27−2の上流側端部近傍内面とを支柱30で互いに固定すると共に、外側管27−2の下流側端部近傍内面に支柱31の一端を固定する。該支柱31の他端は内側管27−1が貫通するリング状部材39に固定され、内側管27−1は支柱31に固定されていない。即ち、内側管27−1はリング状部材39を介して伸縮自在に外側配管に支持されている。内側管27−1の下流側端部にはフランジ32を介してフレキシブル管33が接続されている。なお、34、35はフレキシブル管33の両端に固着されたフランジである。また、内側管27−1の上流側端部にはフランジ36が固着され、外側管27−2の上流側端部と下流側端部にはそれぞれフランジ37、38が固定されている。   FIG. 4 is a sectional view of the dual structure exhaust pipe 27. As shown in the drawing, the inner surface near the upstream end of the inner tube 27-1 of the double-structure exhaust pipe 27 and the inner surface near the upstream end of the outer tube 27-2 are fixed to each other by a support column 30, and the outer tube 27 One end of the column 31 is fixed to the inner surface in the vicinity of the downstream end portion of -2. The other end of the column 31 is fixed to a ring-shaped member 39 through which the inner tube 27-1 passes, and the inner tube 27-1 is not fixed to the column 31. That is, the inner pipe 27-1 is supported by the outer pipe via the ring-shaped member 39 so as to be stretchable. A flexible pipe 33 is connected to the downstream end of the inner pipe 27-1 through a flange 32. Reference numerals 34 and 35 denote flanges fixed to both ends of the flexible tube 33. A flange 36 is fixed to the upstream end of the inner tube 27-1, and flanges 37 and 38 are fixed to the upstream end and the downstream end of the outer tube 27-2, respectively.

上記構成の二重構造排気管27を一次消音器13と二次消音器15の間に取り付ける。即ち、内側管27−1とフレキシブル管33の結合体をその両端のフランジ36、35を介してそれぞれ一次消音器13の枠体と二次消音器15の枠体に固定し、外側管27−2の両端をそれぞれフランジ37、38を介して一次消音器13の枠体と二次消音器15の枠体に固定して取り付ける。二重構造排気管27の内側管27−1と外側管27−2の温度差による熱膨張差により、その長さに差が発生した場合、内側管27−1はリング状部材39を貫通しているから、外側管27−2に影響を与えることなく、自由に伸縮し、更にその伸縮はフレキシブル管33で吸収されるから、二重構造排気管27の内側管27−1は外側管27−2に対して管長手方向に自由に伸縮でき外側管27−2に無理な力が作用することなく、撓み等が発生しない。   The double-structure exhaust pipe 27 having the above-described configuration is attached between the primary silencer 13 and the secondary silencer 15. That is, the combined body of the inner tube 27-1 and the flexible tube 33 is fixed to the frame body of the primary silencer 13 and the frame body of the secondary silencer 15 via the flanges 36 and 35 at both ends thereof, and the outer tube 27- 2 are fixedly attached to the frame of the primary silencer 13 and the frame of the secondary silencer 15 via flanges 37 and 38, respectively. When a difference occurs in the length due to a difference in thermal expansion between the inner pipe 27-1 and the outer pipe 27-2 of the double structure exhaust pipe 27, the inner pipe 27-1 penetrates the ring-shaped member 39. Therefore, the inner tube 27-1 of the dual structure exhaust pipe 27 is expanded by the outer tube 27-2 because it expands and contracts freely without affecting the outer tube 27-2 and the expansion and contraction is absorbed by the flexible tube 33. -2 can be freely expanded and contracted in the longitudinal direction of the tube, and an excessive force does not act on the outer tube 27-2, so that bending or the like does not occur.

上記のようにガスタービンの排気設備に二重構造排気管27を用い、内側管27−1にガスタービン12からの燃焼ガス101を通し、外側管27−2にチャンバー28内のガスタービンパッケージ11の排風102とバックアップファン29で室10内からの取り込む空気103を流している。これにより下記の放熱計算で放熱が不足する場合は、バックアップファン29で室10内から取り込む空気103を多くする。これにより、外側管27−2の外表面温度を安全な所定の温度に維持することができる。   As described above, the dual structure exhaust pipe 27 is used for the exhaust equipment of the gas turbine, the combustion gas 101 from the gas turbine 12 is passed through the inner pipe 27-1, and the gas turbine package 11 in the chamber 28 is passed through the outer pipe 27-2. The air 103 taken in from the chamber 10 is caused to flow by the exhaust air 102 and the backup fan 29. As a result, if the heat dissipation is insufficient in the following heat dissipation calculation, the air 103 taken in from the chamber 10 by the backup fan 29 is increased. Thereby, the outer surface temperature of the outer tube 27-2 can be maintained at a safe predetermined temperature.

二重構造排気管27の外側管27−2の風量をV(m3/min)とした場合、
V=Q/(60・Δt・Cp・ρ)
但しQ:放熱量(kcal/h)
Δt:外側管27−2の表面温度(TA℃)と室温(TB℃)との差(Δt=TA
B
Cp:空気の定容積比熱(kcal/kg℃)
ρ:空気の密度(kg/m3
When the air volume of the outer pipe 27-2 of the double structure exhaust pipe 27 is V (m 3 / min),
V = Q / (60 · Δt · Cp · ρ)
Where Q: Heat dissipation (kcal / h)
Δt: difference between the surface temperature (T A ° C) of the outer tube 27-2 and room temperature (T B ° C) (Δt = T A-
T B )
Cp: constant volume specific heat of air (kcal / kg ° C)
ρ: Air density (kg / m 3 )

放熱量Qは燃焼排気管(内側管27−1)が円筒だった場合下式から求まる。
Q=2π・r・L・h・(TA−TB)(W)
ここでr:外側管27−2の半径(m)
h:熱伝達率(W/m2・K)
L:配管(二重構造管27)の長さ(m)
The heat release amount Q is obtained from the following equation when the combustion exhaust pipe (inner pipe 27-1) is a cylinder.
Q = 2π · r · L · h · (T A -T B) (W)
Where r: radius of outer tube 27-2 (m)
h: Heat transfer coefficient (W / m 2 · K)
L: Length of pipe (double structure pipe 27) (m)

放熱量Qは配管の長さLに比例する。また、外側管27−2を通過する風量Vは放熱量Qに比例することから、風量Vは配管の長さLによって決定する。外側管27−2を通過する風量Vはガスタービンパッケージ11の排風102とバックアップファン29で取り込んだ空気103の混合量なので、バックアップファン29で取り込む空気103の量を二重構造排気管27の長さLに合せて調整することができる。   The heat dissipation amount Q is proportional to the length L of the pipe. Further, since the air volume V passing through the outer pipe 27-2 is proportional to the heat radiation amount Q, the air volume V is determined by the length L of the pipe. Since the air volume V passing through the outer pipe 27-2 is a mixed quantity of the exhaust air 102 of the gas turbine package 11 and the air 103 taken in by the backup fan 29, the amount of the air 103 taken in by the backup fan 29 is the amount of the double structure exhaust pipe 27. It can be adjusted to the length L.

図5は二重構造排気管27の外側管27−2に内側管27−1を支持する支持構造の他の例を示す図である。外側管27−2に内側管27−1を支持する支柱40は2枚の支持板41、42を合せた構成である。支持板41、42のそれぞれの中間部に互いに対向するように円弧状の凹部を形成し、該凹部の肉厚を他の部分より薄くしている。そして支持板41の凹部と支持板42の凹部で形成された空間にセラミックファイバ等の断熱材43を挿入している。支柱40をこのように構成とすることにより、内側管27−1から支柱の支持板41、42を通って伝わる熱は、凹部の肉厚の薄い部分で多く放熱され、外側管27−2に伝わり難くなる。また、内側管27−1の熱で支柱40の支持板41、42が加熱された場合、支持板41、42が伸びるが凹部の薄肉部が図5(b)から図5(c)の外側に向かって膨張し、各支持板41、42の延びを吸収するから、支柱40の高さ(内側管27−1と外側管27−2の間隔)Hは変わらない。   FIG. 5 is a view showing another example of a support structure for supporting the inner pipe 27-1 on the outer pipe 27-2 of the dual structure exhaust pipe 27. The support column 40 that supports the inner tube 27-1 on the outer tube 27-2 has a structure in which two support plates 41 and 42 are combined. Arc-shaped recesses are formed in the intermediate portions of the support plates 41 and 42 so as to face each other, and the thickness of the recesses is made thinner than the other portions. A heat insulating material 43 such as a ceramic fiber is inserted into a space formed by the concave portion of the support plate 41 and the concave portion of the support plate 42. By configuring the support column 40 in this way, a large amount of heat transferred from the inner tube 27-1 through the support plates 41 and 42 of the support column is dissipated in the thin portion of the concave portion, and is transferred to the outer tube 27-2. It becomes difficult to convey. Further, when the support plates 41 and 42 of the support column 40 are heated by the heat of the inner tube 27-1, the support plates 41 and 42 are extended, but the thin portion of the concave portion is the outer side of FIGS. 5B to 5C. Since the expansion of the support plates 41 and 42 is absorbed, the height (the interval between the inner tube 27-1 and the outer tube 27-2) H of the support column 40 does not change.

図6は二重構造排気管27の構成例を示す断面図である。本二重構造排気管27は図4の二重構造排気管27の支柱31及びリング状部材39に替え、内側管27−1の下流側端部近傍外周を外側管27−2の内周面に取り付けたU字状部材44で吊り下げて支持した構成である。このように構成することにより、内側管27−1は外側管27−2に拘束されることなく、管長手方向に熱伸縮自在となる。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of the double structure exhaust pipe 27. This double structure exhaust pipe 27 is replaced with the support 31 and the ring-shaped member 39 of the double structure exhaust pipe 27 of FIG. 4, and the outer periphery in the vicinity of the downstream end of the inner pipe 27-1 is the inner peripheral surface of the outer pipe 27-2. It is the structure supported by suspending with the U-shaped member 44 attached to. By comprising in this way, the inner tube | pipe 27-1 becomes heat-extensible in a pipe | tube longitudinal direction, without being restrained by the outer tube | pipe 27-2.

図3に示す構成のガスタービンの排気設備において、二重構造排気管27の内側管27−1を通る燃焼ガス101の放熱量が大きすぎる場合、外側配管27−2に流す空気の風量も多くしなければならない。バックアップファン29の容量に制限等があって、外側配管27−2に流す空気の風量を多くできない場合は、図7に示すように内側管27−1の外周面を部分的もしくは必要最小限の断熱材45で覆うことにより、放熱量を調整することができる。   In the exhaust system of the gas turbine having the configuration shown in FIG. 3, when the heat release amount of the combustion gas 101 passing through the inner pipe 27-1 of the double structure exhaust pipe 27 is too large, the air volume flowing through the outer pipe 27-2 is also large. Must. If the capacity of the backup fan 29 is limited and the amount of air flowing through the outer pipe 27-2 cannot be increased, the outer peripheral surface of the inner pipe 27-1 may be partially or the minimum necessary as shown in FIG. By covering with the heat insulating material 45, the amount of heat radiation can be adjusted.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお、二重構造排気管は基本的に形状に依存しなく、上記に示した円形のほかに長方形等でも構わない。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible. The double-structure exhaust pipe basically does not depend on the shape, and may be a rectangle or the like in addition to the above-described circle.

従来のガスタービンの排気設備の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the exhaust equipment of the conventional gas turbine. 従来のガスタービンの排気設備の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the exhaust equipment of the conventional gas turbine. 本発明に係るガスタービンの排気設備の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the exhaust equipment of the gas turbine which concerns on this invention. 本発明に係るガスタービンの排気設備の二重構造排気管の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the double structure exhaust pipe of the exhaust equipment of the gas turbine which concerns on this invention. 本発明に係るガスタービンの排気設備の二重構造排気管の構成例を示す図で、図5(a)は横断面図、図5(b)、(c)は支柱の熱伸縮状態を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the double structure exhaust pipe of the exhaust equipment of the gas turbine which concerns on this invention, Fig.5 (a) is a cross-sectional view, FIG.5 (b), (c) shows the thermal expansion-contraction state of a support | pillar. FIG. 本発明に係るガスタービンの排気設備の二重構造排気管の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the double structure exhaust pipe of the exhaust equipment of the gas turbine which concerns on this invention. 本発明に係るガスタービンの排気設備の二重構造排気管の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the double structure exhaust pipe of the exhaust equipment of the gas turbine which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 室
11 ガスタービンパッケージ
12 ガスタービン
13 一次消音器
14 燃焼排気管
15 二次消音器
16 空冷排気管
17 パッケージ用消音器
18 空気導入ファン
19 空気排出ファン
20 排風誘引ファン
21 支柱
22 支柱
23 ラギング
24 合流排気管
25 排気口
26 排気口
27 二重構造排気管
27−1 内側管
27−2 外側管
28 チャンバー
29 バックアップファン
30 支柱
31 支柱
32 フランジ
33 フレキシブル管
34 フランジ
35 フランジ
36 フランジ
37 フランジ
38 フランジ
39 リング状部材
40 支柱
41 支持板
42 支持板
43 断熱材
44 U字状部材
45 断熱材
10 chamber 11 gas turbine package 12 gas turbine 13 primary silencer 14 combustion exhaust pipe 15 secondary silencer 16 air-cooled exhaust pipe 17 package silencer 18 air introduction fan 19 air exhaust fan 20 exhaust air induction fan 21 post 22 post 23 lagging 24 Combined exhaust pipe 25 Exhaust port 26 Exhaust port 27 Dual structure exhaust pipe 27-1 Inner tube 27-2 Outer tube 28 Chamber 29 Backup fan 30 Support column 31 Support column 32 Flange 33 Flexible tube 34 Flange 35 Flange 36 Flange 37 Flange 38 Flange 39 ring-shaped member 40 support column 41 support plate 42 support plate 43 heat insulating material 44 U-shaped member 45 heat insulating material

Claims (6)

ガスタービンからの燃焼ガスとガスタービンパッケージからの排風を排出するガスタービンの排気設備であって、
二重構造排気管を設け、該二重構造排気管の内側管に前記ガスタービンからの燃焼ガスを通し、外側管に前記ガスタービンパッケージからの排風を通すように構成したことを特徴とするガスタービンの排気設備。
An exhaust system for a gas turbine that exhausts combustion gas from a gas turbine and exhaust air from a gas turbine package,
A double-structure exhaust pipe is provided, and combustion gas from the gas turbine is passed through an inner pipe of the double-structure exhaust pipe, and exhaust air from the gas turbine package is passed through an outer pipe. Gas turbine exhaust equipment.
ガスタービンからの燃焼ガスとガスタービンパッケージからの排風を排出するガスタービンの排気設備であって、
前記ガスタービンパッケージが配置されている室内の空気を取り込むバックアップ用ファンを設け、
前記二重構造排気管の内側管に前記ガスタービンからの燃焼ガスを通し、外側管に前記ガスタービンパッケージからの排風と前記バックアップ用ファンで取り込んだ前記室内からの空気を通すように構成したことを特徴とするガスタービンの排気設備。
An exhaust system for a gas turbine that exhausts combustion gas from a gas turbine and exhaust air from a gas turbine package,
A backup fan for taking in air in the room where the gas turbine package is arranged is provided,
Combustion gas from the gas turbine is passed through the inner pipe of the dual structure exhaust pipe, and exhaust air from the gas turbine package and air from the room taken in by the backup fan are passed through the outer pipe. A gas turbine exhaust system characterized by that.
請求項2に記載のガスタービンの排気設備において、
前記二重構造排気管の上流側に外側管に連通するチャンバーを設け、該チャンバー内に前記ガスタービンパッケージからの排風とバックアップ用ファンで取り込んだ前記室内からの空気を導くように構成したことを特徴とするガスタービンの排気設備。
In the exhaust equipment of the gas turbine according to claim 2,
A chamber communicating with the outer pipe is provided on the upstream side of the double-structure exhaust pipe, and exhaust air from the gas turbine package and air from the room taken in by the backup fan are guided into the chamber. The gas turbine exhaust system.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のガスタービンの排気設備において、
前記二重構造排気管の下流側に消音器を設けたことを特徴とするガスタービンの排気設備。
In the exhaust equipment of the gas turbine according to any one of claims 1 to 3,
An exhaust system for a gas turbine, wherein a silencer is provided downstream of the double structure exhaust pipe.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のガスタービンの排気設備において、
前記内側管と外側管とは管長手方向の一方で互いに固定され、他方で所定の自由度を持って内側管が外側管に支持されていることを特徴とするガスタービンの排気設備。
The exhaust equipment for a gas turbine according to any one of claims 1 to 4,
An exhaust system for a gas turbine, wherein the inner pipe and the outer pipe are fixed to each other in the longitudinal direction of the pipe, and the inner pipe is supported by the outer pipe with a predetermined degree of freedom on the other side.
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のガスタービンの排気設備において、
前記二重構造排気管の内側管の外周面を断熱材で覆ったことを特徴とするガスタービンの排気設備。
In the exhaust equipment of the gas turbine according to any one of claims 1 to 5,
An exhaust system for a gas turbine, wherein an outer peripheral surface of an inner pipe of the double structure exhaust pipe is covered with a heat insulating material.
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