JP2016008590A - Gas turbine facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ガスタービン設備に関する。 Embodiments described herein relate generally to gas turbine equipment.
発電プラントの高効率化は、二酸化炭素の削減や省資源などの要求から進められている。具体的には、ガスタービンや蒸気タービンの作動流体の高温化、コンバインドサイクル化などが積極的に進められている。また、二酸化炭素の回収技術についても、研究開発が進められている。 Increasing the efficiency of power plants is advancing due to demands such as carbon dioxide reduction and resource saving. Specifically, the working fluids of gas turbines and steam turbines are being actively heated and combined cycles are being promoted. Research and development is also underway for carbon dioxide recovery technology.
図6は、燃焼器において生成した二酸化炭素の一部を作動流体として循環させる、従来のガスタービン設備300の系統図である。図7は、従来のガスタービン設備300に設けられる燃焼器313の縦断面を模式的に示した図である。
FIG. 6 is a system diagram of a conventional
図6に示すように、従来のガスタービン設備300において、空気分離機(図示しない)から分離された酸素は、配管340に導入される。そして、酸素は、圧縮機310によって昇圧され、流量調整弁311によって流量が制御される。流量調整弁311を通過した酸素は、熱交換器312において、後述する燃焼ガスからの熱量を受けて加熱され、燃焼器313に供給される。
As shown in FIG. 6, in the conventional
燃料は、燃料供給源(図示しない)から配管341に導かれる。そして、燃料は、流量調整弁314によって流量が調節され、燃焼器313に供給される。この燃料は、炭化水素である。
The fuel is guided to the
燃焼器313において、図7に示すように、配管340から供給された酸素および配管341から供給された燃料は、燃焼領域に導入される。そして、酸素と燃料とが燃焼反応を生じ、燃焼ガスを生成する。燃焼ガスには、二酸化炭素と水蒸気が含まれる。燃料および酸素の流量は、それぞれが完全に混合した状態において量論混合比(理論混合比)となるように調整されている。
In the
燃焼器313で生成した燃焼ガスは、タービン315に導入される。なお、図6に示すように、タービン315には、例えば、発電機319が連結されている。タービン315において膨張仕事をした燃焼ガスは、熱交換器312を通る。この際、熱量を放出し、前述した配管340を流れる酸素や後述する配管343を流れる二酸化炭素を加熱する。熱交換器312を通過した燃焼ガスは、さらに熱交換器316を通る。熱交換器316を通る際、燃焼ガス中の水蒸気が凝縮して水となる。水は、配管342を通り外部に排出される。
Combustion gas generated by the
水蒸気と分離された二酸化炭素は、配管343に介在する圧縮機317で昇圧され、超臨界流体となる。昇圧された二酸化炭素の一部は、配管343から分岐した配管344に導入される。配管344に導入された二酸化炭素は、流量調整弁318によって流量が調節され、外部に抽出される。
The carbon dioxide separated from the water vapor is pressurized by a
一方、二酸化炭素の残部は、配管343を流れる。そして、二酸化炭素は、熱交換器312において加熱され、図7に示すように、燃焼器313を収容する燃焼器ケーシング350内に供給される。熱交換器312を通過した二酸化炭素の温度は、700℃程度になる。ここで、燃焼器ケーシング350は、上流側ケーシング351aと、下流側ケーシング351bとで構成されている。
On the other hand, the remainder of carbon dioxide flows through the
上流側ケーシング351a内に導かれた二酸化炭素は、下流側ケーシング351bと、燃焼器ライナ352およびトランジションピース353(尾筒)との間をタービン315に向かって流れる。このように、配管344から排出される以外の二酸化炭素は、系統内を循環する。
The carbon dioxide led into the
二酸化炭素が下流側ケーシング351bと、燃焼器ライナ352およびトランジションピース353との間を流れる際、二酸化炭素は、燃焼器ライナ352およびトランジションピース353を冷却する。これらの冷却は、例えば、多孔式膜冷却などによって行われる。二酸化炭素の一部は、図7に示すように、多孔式膜冷却部の孔354、356や希釈孔355などから燃焼器ライナ352内やトランジションピース353内に導入される。また、この二酸化炭素は、タービン315の静翼360や動翼361の冷却にも使用される。
As the carbon dioxide flows between the
燃焼器ライナ352内やトランジションピース353内に導入された二酸化炭素は、燃焼によって生成された燃焼ガスとともにタービン315に導入される。
The carbon dioxide introduced into the
ここで、上流側ケーシング351aや下流側ケーシング351bは、高温の二酸化炭素に曝されるため、高価なNiベースの合金で構成されている。
Here, since the
上記したように、従来のガスタービン設備300においては、高温の二酸化炭素に曝される、上流側ケーシング351aや下流側ケーシング351bを高価なNiベースの合金で構成しなければならない。そのため、ガスタービン設備の製造コストが増加する。
As described above, in the conventional
本発明が解決しようとする課題は、燃焼器の周囲に備えられるケーシングを安価な材料で構成することができるガスタービン設備を提供するものである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a gas turbine facility in which a casing provided around a combustor can be made of an inexpensive material.
実施形態のガスタービン設備は、ケーシング内に設けられ、燃料と酸化剤を燃焼させる燃焼器と、前記ケーシングと前記燃焼器との間の空間を区分する筒体と、前記燃焼器から排出された燃焼ガスによって回動するタービンとを備える。さらに、ガスタービン設備は、前記タービンから排出された前記燃焼ガスを冷却する熱交換器と、前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの一部を前記熱交換器を通して加熱し、前記燃焼器と前記筒体との間に導く高温燃焼ガス供給管と、前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの他の一部を前記ケーシングと前記筒体との間に導く低温燃焼ガス供給管と、前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの残部を外部に排出する排出管とを備える。 The gas turbine equipment of the embodiment is provided in a casing, and combustors that burn fuel and oxidant, a cylinder that partitions a space between the casing and the combustors, and exhausted from the combustors. And a turbine rotated by combustion gas. Furthermore, the gas turbine equipment includes a heat exchanger that cools the combustion gas discharged from the turbine, and a part of the combustion gas cooled by the heat exchanger is heated through the heat exchanger, and the combustor A high-temperature combustion gas supply pipe that leads between the casing and the cylinder, and a high-temperature combustion gas supply pipe that leads the other part of the combustion gas cooled by the heat exchanger between the casing and the cylinder And a discharge pipe for discharging the remainder of the combustion gas cooled by the heat exchanger to the outside.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態のガスタービン設備10の系統図である。図1に示すように、ガスタービン設備10は、燃料と酸化剤を燃焼させる燃焼器20と、この燃焼器20に燃料を供給する配管40と、燃焼器20に酸化剤を供給する配管41を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a system diagram of a gas turbine facility 10 according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, the gas turbine facility 10 includes a
配管40には、燃焼器20に供給される燃料の流量を調整する流量調整弁21が備えられている。ここで、燃料として、例えば、メタン、天然ガスなどの炭化水素が使用される。また、燃料として、例えば、一酸化炭素および水素などを含む石炭ガス化ガス燃料を使用することもできる。
The
配管41には、燃焼器20に供給される酸化剤の流量を調整する流量調整弁22が備えられている。また、配管41には、酸化剤を昇圧する圧縮機23が設けられている。酸化剤としては、空気分離装置(図示しない)によって大気から分離された酸素が使用される。配管41を流れる酸化剤は、後述する熱交換器24を通過して加熱され、燃焼器20に供給される。
The
燃焼器20に導かれた燃料および酸化剤は、燃焼領域において燃焼反応を生じ、燃焼ガスとなる。ここで、ガスタービン設備10においては、燃焼器20から排出される燃焼ガスに、余剰の酸化剤(酸素)や燃料が残存しないことが好ましい。そこで、燃料および酸化剤の流量は、例えば、量論混合比(当量比1)になるように調整されている。なお、ここでいう当量比は、燃料と酸素が均一に混合したと想定したときの当量比(オーバーオールでの当量比)である。
The fuel and oxidant guided to the
ガスタービン設備10は、燃焼器20から排出された燃焼ガスによって回動するタービン25を備えている。このタービン25には、例えば、発電機26が連結されている。ここでいう、燃焼器20から排出される燃焼ガスは、燃料と酸化剤とによって生成された燃焼生成物と、燃焼器20に供給されて燃焼生成物とともに燃焼器20から排出される、後述する二酸化炭素(水蒸気が除去された燃焼ガス)とを含んだものである。
The gas turbine facility 10 includes a
タービン25から排出された燃焼ガスは、配管42に導かれ、熱交換器24を通過することによって冷却される。この際、燃焼ガスからの放熱によって、前述した配管41を流れる酸化剤や後述する配管42を流れる二酸化炭素を加熱する。
The combustion gas discharged from the
熱交換器24を通過した燃焼ガスは、さらに熱交換器27を通過する。燃焼ガスは、この熱交換器27を通過することで、燃焼ガス中に含まれる水蒸気が除去される。なお、燃焼ガス中の水蒸気は、熱交換器27を通過することで、凝縮して水となる。水は、例えば配管43を通り外部に排出される。
The combustion gas that has passed through the
ここで、前述したように、燃料および酸化剤の流量を量論混合比(当量比1)になるように調整した場合、水蒸気が除去された燃焼ガス(ドライ燃焼ガス)の成分は、ほぼ二酸化炭素である。なお、水蒸気が除去された燃焼ガスには、例えば、0.2%以下の微量の一酸化炭素が混在する場合もあるが、以下、水蒸気が除去された燃焼ガスを単に二酸化炭素と称する。 Here, as described above, when the flow rates of the fuel and the oxidant are adjusted so as to have a stoichiometric mixing ratio (equivalent ratio 1), the component of the combustion gas from which water vapor has been removed (dry combustion gas) is almost equal to dioxide. Carbon. The combustion gas from which water vapor has been removed may contain, for example, a trace amount of carbon monoxide of 0.2% or less. Hereinafter, the combustion gas from which water vapor has been removed is simply referred to as carbon dioxide.
二酸化炭素は、配管42に介在する圧縮機28によって昇圧され、超臨界流体となる。昇圧された二酸化炭素の一部は、配管42を流れ、熱交換器24において加熱される。そして、二酸化炭素は、燃焼器20を収容する、後述する燃焼器ケーシング70内に導かれる。熱交換器24を通過した二酸化炭素の温度は、700℃程度になる。なお、この高温の二酸化炭素を燃焼器ケーシング70に導く配管42は、高温燃焼ガス供給管として機能する。
Carbon dioxide is pressurized by the
昇圧された二酸化炭素の他の一部は、配管42から分岐した配管44に導入される。配管44に導入された二酸化炭素は、流量調整弁29によって流量が調節され、冷却媒体として、燃焼器ケーシング70内に導かれる。配管44によって燃焼器ケーシング70内に導かれる二酸化炭素の温度は、400℃程度である。なお、配管44は、低温燃焼ガス供給管として機能する。
Another part of the pressurized carbon dioxide is introduced into a
一方、昇圧された二酸化炭素の残部は、配管42から分岐した配管45に導入される。配管45に導入された二酸化炭素は、流量調整弁30によって流量が調節され、外部に排出される。なお、配管45は、排出管として機能する。外部に排出された二酸化炭素は、例えば、石油採掘現場で採用されているEOR(Enhanced Oil Recovery)に利用することができる。
On the other hand, the remainder of the pressurized carbon dioxide is introduced into the
次に、第1の実施の形態のガスタービン設備10の燃焼器ケーシング70の構成および燃焼器ケーシング70内における二酸化炭素の流れについて説明する。
Next, the structure of the
図2は、第1の実施の形態のガスタービン設備10に設けられる燃焼器20および燃焼器ケーシング70の縦断面を模式的に示した図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a longitudinal section of the
図2に示すように、燃焼器20は、燃料ノズル部60、燃焼器ライナ61およびトランジションピース62(尾筒)を備える。燃料ノズル部60は、配管40から供給された燃料および配管41から供給された酸化剤を燃焼器ライナ61内に噴出する。例えば、中央から燃料を噴出し、その周囲から酸化剤を噴出する。燃焼器20は、燃焼器ケーシング70の内部に収容されている。
As shown in FIG. 2, the
燃焼器ケーシング70は、燃焼器20を囲むように、燃焼器20の長手方向(図2では左右方向)に沿って設けられている。燃焼器ケーシング70は、例えば燃焼器20の長手方向に2分割されている。燃焼器ケーシング70は、例えば、上流側の上流側ケーシング71および下流側の下流側ケーシング72で構成される。なお、燃焼器ケーシング70は、ケーシングとして機能する。
The
上流側ケーシング71は、例えば、一端(上流側)が閉塞され、他端(下流側)が開口された円筒などの筒体で構成されている。一端の中央には、燃料ノズル部60を挿入する開口71aが形成されている。上流側ケーシング71には、図2に示すように、配管42および配管44が連結されている。配管42は、例えば、配管44よりも上流側において上流側ケーシング71に連結される。なお、配管42および配管44と上流側ケーシング71との連結部は、1箇所に限らず、周方向に複数個所有してもよい。
The
下流側ケーシング72は、両端が開口した筒体で構成されている。下流側ケーシング72の一端は、上流側ケーシング71に接続され、他端は、例えば、タービン25を囲むケーシングに接続されている。
The
図2に示すように、燃焼器ケーシング70と燃焼器20との間には、この空間を区分する筒体80が設けられている。筒体80は、燃焼器ケーシング70と燃焼器20との間に、燃焼器20の長手方向に沿って設けられている。すなわち、筒体80は、燃焼器ケーシング70と燃焼器20との間の空間を内径側と外径側に区分している。
As shown in FIG. 2, a
筒体80の上流側の端部80aは、配管42が連結された位置よりも下流側で、かつ配管44が連結された位置よりも上流側における上流側ケーシング71の内周面に接続されている。一方、筒体80の下流側の端部80bは、トランジションピース62の下流端部の外周面に接続されている。
The
すなわち、筒体80は、配管44から導入された低温の二酸化炭素が、燃焼器ケーシング70と筒体80との間を流れるように設けられている。また、筒体80は、配管42から導入された高温の二酸化炭素が、燃焼器20と筒体80との間を流れるように設けられている。これによって、配管42から導入された二酸化炭素と配管44から導入された二酸化炭素とを分離して流すことができる。
That is, the
配管42から導入された二酸化炭素は、燃焼器ライナ61およびトランジションピース62を冷却しながら流れる。そして、この二酸化炭素は、燃焼器ライナ61およびトランジションピース62の、例えば多孔式膜冷却部の孔63、64や希釈孔65などから燃焼器ライナ61内やトランジションピース62内に導入される。このように、配管42から導入された二酸化炭素の全量が燃焼器ライナ61内やトランジションピース62内に導入される。なお、燃焼器ライナ61内やトランジションピース62内に導入された二酸化炭素は、燃焼によって生成された燃焼ガスとともにタービン25に導入される。
Carbon dioxide introduced from the piping 42 flows while cooling the
ここで、配管42から導入される二酸化炭素の温度は700℃程度である。この二酸化炭素の温度は、燃焼器ライナ61およびトランジションピース62が曝される燃焼ガスの温度に比べると低い。そのため、十分に燃焼器ライナ61およびトランジションピース62を冷却することができる。さらに、二酸化炭素の温度が700℃程度であるため、燃焼器ライナ61内に二酸化炭素が導入されても、燃焼反応を悪化させることはない。
Here, the temperature of carbon dioxide introduced from the
一方、配管44から導入された二酸化炭素は、上流側ケーシング71の一部、下流側ケーシング72および筒体80を冷却しながら流れる。そして、この二酸化炭素は、例えば、タービン25の静翼85や動翼86の冷却にも使用される。この場合、下流側ケーシング72の温度は、例えば、400℃以下となる。
On the other hand, carbon dioxide introduced from the
このような構成の燃焼器ケーシング70において、上流側ケーシング71は、高温の二酸化炭素に曝させる部分がある。そのため、上流側ケーシング71は、例えば、Ni(ニッケル)ベースの合金で構成される。一方、下流側ケーシング72は、高温の二酸化炭素に曝させることがなく、低温の二酸化炭素によって冷却される。そのため、下流側ケーシング72は、例えば、CrMoV鋼、CrMo鋼などのFe(鉄)ベースの耐熱鋼で構成される。
In the
また、配管42および配管44の連結部を上流側ケーシング71のより上流部とすることで、上流側ケーシング71において、高温の二酸化炭素に曝させる部分が減少し、冷温の二酸化炭素に曝させる部分が増加する。この場合、上流側ケーシング71を、下流側ケーシング72と同様に、Feベースの耐熱鋼で構成することができる。
Moreover, the part exposed to high temperature carbon dioxide decreases in the
上記したように、第1の実施の形態のガスタービン設備10によれば、高温の二酸化炭素および低温の二酸化炭素を、燃焼器20を囲う燃焼器ケーシング70内に導入することができる。また、筒体80を備えることで、低温の二酸化炭素を、燃焼器ケーシング70と筒体80との間に、高温の二酸化炭素を、燃焼器20と筒体80との間に流すことができる。これによって、燃焼器ケーシング70の少なくとも一部を、例えば、安価なFeベースの耐熱鋼で構成することができる。そのため、ガスタービン設備10の製造コストを削減することができる。
As described above, according to the gas turbine equipment 10 of the first embodiment, high-temperature carbon dioxide and low-temperature carbon dioxide can be introduced into the
ここで、第1の実施の形態のガスタービン設備10における燃焼器ケーシング70の構成は、上記したものに限られるものではない。図3は、第1の実施の形態のガスタービン設備10に設けられる燃焼器20および他の構成の燃焼器ケーシング70の縦断面を模式的に示した図である。
Here, the configuration of the
例えば、超臨界流体の二酸化炭素を作動流体の一部とするときのように、ガスタービンの作動圧力が高圧となる場合、例えば、外部ケーシングと内部ケーシングの二重ケーシング構造を採用することが好ましい。図3には、このような二重ケーシング構造を採用したときの一例を示している。 For example, when the operating pressure of the gas turbine becomes high as in the case where carbon dioxide, which is a supercritical fluid, is used as a part of the working fluid, it is preferable to employ, for example, a double casing structure of an outer casing and an inner casing. . FIG. 3 shows an example when such a double casing structure is adopted.
図3に示すように、燃焼器ケーシング70は、上流側に上流側ケーシング71および下流側に下流側ケーシング72を備える。下流側ケーシング72は、外部ケーシング90と、その内側に内部ケーシング91とを備える。さらに、外部ケーシング90と内部ケーシング91との間の内周には、燃焼器20の長手方向に沿って、円筒状のスリーブ92が設けられている。また、スリーブ92と内部ケーシング91との間には、例えば、円環状のシールリング93が嵌合されている。シールリング93を備えることによって、外部ケーシング90と内部ケーシング91との間からの二酸化炭素の漏洩が防止される。なお、ここでは、上流側ケーシング71の下流側の端面に、外部ケーシング90とスリーブ92が接続されている。
As shown in FIG. 3, the
このような構成を備える場合、配管44から導入された低温の二酸化炭素は、上流側ケーシング71の一部、外部ケーシング90、内部ケーシング91、スリーブ92および筒体80を冷却しながら流れる。そのため、外部ケーシング90、内部ケーシング91、スリーブ92および筒体80は、例えば、安価なFeベースの耐熱鋼で構成することができる。
When such a configuration is provided, the low-temperature carbon dioxide introduced from the
(第2の実施の形態)
図4は、第2の実施の形態のガスタービン設備10に設けられる燃焼器20および燃焼器ケーシング70の縦断面を模式的に示した図である。図5は、図4のA−A断面を模式的に示す図である。なお、第1の実施の形態のガスタービン設備10の同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。また、第2の実施の形態のガスタービン設備10の系統図は、第1の実施の形態のガスタービン設備10の系統図と同じである。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram schematically showing a longitudinal section of the
図4に示すように、燃焼器ケーシング70は、燃焼器20を囲むように、燃焼器20の長手方向(図4では左右方向)に沿って設けられている。燃焼器ケーシング70は、例えば燃焼器20の長手方向に2分割されている。燃焼器ケーシング70は、例えば、上流側の上流側ケーシング71および下流側の下流側ケーシング72で構成される。なお、燃焼器ケーシング70は、ケーシングとして機能する。
As shown in FIG. 4, the
上流側ケーシング71には、図4に示すように、高温の二酸化炭素を導入する配管42、および低温の二酸化炭素を導入する配管44が連結されている。配管44は、例えば、配管42よりも上流側において上流側ケーシング71に連結される。
As shown in FIG. 4, the
図4および図5に示すように、燃焼器ケーシング70と燃焼器20との間には、内部空間103を有する二重管構造の筒体100が設けられている。筒体100は、燃焼器ケーシング70と燃焼器20との間に、燃焼器20の長手方向に沿って設けられている。筒体100は、配管42によって導かれた高温の二酸化炭素を、例えば、希釈孔65を介して燃焼器ライナ61内に導く通路である。
As shown in FIGS. 4 and 5, a double-
具体的には、筒体100の一端は、配管42に連通する部分のみが開口され、他の部分は閉鎖されている。例えば、筒体100の一端側には、筒体100の開口と配管42とを連通させる連通管101が設けられている。なお、連通管101は、1箇所に限らず、周方向に複数個設けられてもよい。
Specifically, at one end of the
一方、筒体100の他端は、希釈孔65に連通する部分のみが開口され、他の部分は閉鎖されている。例えば、筒体100の他端側には、筒体100の開口と希釈孔65とを連通させる連通管102が設けられている。連通管102は、例えば、図5に示すように、周方向に複数設けられている。
On the other hand, the other end of the
配管42から導入された二酸化炭素は、連通管101を通り、筒体100の内部空間103に導かれる。そして、二酸化炭素は、筒体100の内部空間103を流れ、連通管102を通り、希釈孔65から燃焼器ライナ61内に導かれる。このように、配管42から導入された二酸化炭素の全量が希釈孔65から燃焼器ライナ61内に導かれる。そのため、上流側ケーシング71や下流側ケーシング72は、高温の二酸化炭素に曝させることはない。
Carbon dioxide introduced from the
なお、配管42から導入される二酸化炭素の温度は700℃程度であるため、燃焼器ライナ61内に導入されても、燃焼反応を悪化させることはない。また、燃焼器ライナ61内に導入された二酸化炭素は、燃焼によって生成された燃焼ガスとともにタービン25に導入される。
In addition, since the temperature of the carbon dioxide introduced from the piping 42 is about 700 ° C., even if it is introduced into the
一方、配管44から導入された二酸化炭素は、上流側ケーシング71、下流側ケーシング72、筒体100、燃焼器ライナ61およびトランジションピース62を冷却しながら流れる。上流側ケーシング71および下流側ケーシング72の温度は、例えば、400℃以下となる。そして、燃焼器ライナ61やトランジションピース62を冷却した二酸化炭素は、例えば、タービン25の静翼85や動翼86の冷却にも使用される。
On the other hand, the carbon dioxide introduced from the
上記のように配管44から導入された低温の二酸化炭素が燃焼器20の周囲を流れる場合、燃焼器ライナ61およびトランジションピース62には、例えば多孔式膜冷却部などの二酸化炭素を内部に導く構造は備えていない。すなわち、燃焼器ライナ61およびトランジションピース62は、外側表面に低温の二酸化炭素が流れることで冷却される。このように、低温の二酸化炭素が燃焼器ライナ61内に導入されないため、最適な燃焼反応が維持される。
When low-temperature carbon dioxide introduced from the piping 44 flows around the
なお、トランジションピース62の外周面に沿って二酸化炭素が流れるように、例えば、図4に示すように、トランジションピース62の外周にガイド110を設けてもよい。
For example, as shown in FIG. 4, a
このような構成の燃焼器ケーシング70において、上流側ケーシング71および下流側ケーシング72は、高温の二酸化炭素に曝させることがなく、低温の二酸化炭素によって冷却される。そのため、上流側ケーシング71および下流側ケーシング72は、例えば、CrMoV鋼、CrMo鋼などのFeベースの耐熱鋼で構成される。
In the
上記したように、第2の実施の形態のガスタービン設備10によれば、筒体100を備えることで、燃焼器ケーシング70内に導入された、高温の二酸化炭素および低温の二酸化炭素を、分離して流すことができる。これによって、燃焼器ケーシング70が高温の二酸化炭素に曝されることを防止できる。そのため、燃焼器ケーシング70を、例えば、安価なFeベースの耐熱鋼で構成することができる。
As described above, according to the gas turbine equipment 10 of the second embodiment, the provision of the
なお、上記した第2の実施の形態における筒体100は、第1の実施の形態において、図3に示した筒体80に代えて適用することもできる。
In addition, the
ここで、上記した実施の形態のガスタービン設備10では、配管41を介して燃焼器20に酸化剤である酸素が供給される一例を示したが、この構成に限られない。例えば、圧縮機28によって昇圧された二酸化炭素の一部を、配管41内に供給する構成としてもよい。
Here, in the gas turbine equipment 10 of the above-described embodiment, an example in which oxygen as an oxidizer is supplied to the
この場合、圧縮機28の下流側の配管42から分岐する新たな配管を備える。この分岐された配管は、図1を参照すると、例えば、流量調整弁22と熱交換器24との間で配管41に連結される。すなわち、酸化剤および二酸化炭素からなる混合ガスが、燃焼器20に導かれる。なお、この混合ガスは、熱交換器24を通過することで加熱される。
In this case, a new pipe branched from the
このような構成においても、上記した実施の形態のガスタービン設備10における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。 Even in such a configuration, the same operational effects as the operational effects in the gas turbine equipment 10 of the above-described embodiment can be obtained.
以上説明した実施形態によれば、燃焼器の周囲に備えられるケーシングを安価な材料で構成することが可能となる。 According to the embodiment described above, the casing provided around the combustor can be made of an inexpensive material.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…ガスタービン設備、20…燃焼器、21,22,29,30…流量調整弁、23,28…圧縮機、24,27…熱交換器、25…タービン、26…発電機、40,41,42,43,44,45…配管、60…燃料ノズル部、61…燃焼器ライナ、62…トランジションピース、63,64…孔、65…希釈孔、70…燃焼器ケーシング、71…上流側ケーシング、72…下流側ケーシング、80,100…筒体、80a,80b…端部、85…静翼、86…動翼、90…外部ケーシング、91…内部ケーシング、92…スリーブ、93…シールリング、101,102…連通管、103…内部空間、110…ガイド。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Gas turbine equipment, 20 ... Combustor, 21, 22, 29, 30 ... Flow control valve, 23, 28 ... Compressor, 24, 27 ... Heat exchanger, 25 ... Turbine, 26 ... Generator, 40, 41 , 42, 43, 44, 45 ... piping, 60 ... fuel nozzle, 61 ... combustor liner, 62 ... transition piece, 63, 64 ... hole, 65 ... dilution hole, 70 ... combustor casing, 71 ...
Claims (6)
前記ケーシングと前記燃焼器との間の空間を区分する筒体と、
前記燃焼器から排出された燃焼ガスによって回動するタービンと、
前記タービンから排出された前記燃焼ガスを冷却する熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの一部を前記熱交換器を通して加熱し、前記燃焼器と前記筒体との間に導く高温燃焼ガス供給管と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの他の一部を前記ケーシングと前記筒体との間に導く低温燃焼ガス供給管と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの残部を外部に排出する排出管と
を具備することを特徴とするガスタービン設備。 A combustor provided in the casing for burning fuel and oxidant;
A cylinder that separates the space between the casing and the combustor;
A turbine rotated by combustion gas discharged from the combustor;
A heat exchanger for cooling the combustion gas discharged from the turbine;
A high-temperature combustion gas supply pipe for heating a part of the combustion gas cooled by the heat exchanger through the heat exchanger and leading between the combustor and the cylinder;
A low-temperature combustion gas supply pipe for guiding another part of the combustion gas cooled by the heat exchanger between the casing and the cylindrical body;
A gas turbine facility comprising: a discharge pipe for discharging the remaining portion of the combustion gas cooled by the heat exchanger to the outside.
前記高温燃焼ガス供給管および前記低温燃焼ガス供給管が前記上流側ケーシングに連結されていることを特徴とする請求項1記載のガスタービン設備。 The casing is composed of an upstream casing and a downstream casing,
The gas turbine equipment according to claim 1, wherein the high-temperature combustion gas supply pipe and the low-temperature combustion gas supply pipe are connected to the upstream casing.
前記燃焼器から排出された燃焼ガスによって回動するタービンと、
前記タービンから排出された前記燃焼ガスを冷却する熱交換器と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの一部を前記熱交換器を通して加熱し、前記燃焼器に導く高温燃焼ガス供給管と、
前記ケーシングと前記燃焼器との間に長手方向に設けられ、前記高温燃焼ガス供給管によって導かれた前記燃焼ガスを前記燃焼器内に導く通路と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの他の一部を前記ケーシングと前記燃焼器との間に導く低温燃焼ガス供給管と、
前記熱交換器で冷却された前記燃焼ガスの残部を外部に排出する排出管と
を具備することを特徴とするガスタービン設備。 A combustor provided in the casing for burning fuel and oxidant;
A turbine rotated by combustion gas discharged from the combustor;
A heat exchanger for cooling the combustion gas discharged from the turbine;
A high-temperature combustion gas supply pipe for heating a part of the combustion gas cooled by the heat exchanger through the heat exchanger and leading to the combustor;
A passage that is provided between the casing and the combustor in a longitudinal direction and guides the combustion gas guided by the high-temperature combustion gas supply pipe into the combustor;
A low-temperature combustion gas supply pipe for guiding another part of the combustion gas cooled by the heat exchanger between the casing and the combustor;
A gas turbine facility comprising: a discharge pipe for discharging the remaining portion of the combustion gas cooled by the heat exchanger to the outside.
前記高温燃焼ガス供給管および前記低温燃焼ガス供給管が前記上流側ケーシングに連結されていることを特徴とする請求項4または5記載のガスタービン設備。 The casing is composed of an upstream casing and a downstream casing,
The gas turbine equipment according to claim 4 or 5, wherein the high-temperature combustion gas supply pipe and the low-temperature combustion gas supply pipe are connected to the upstream casing.
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