JP2023128681A - Exhaust system for gas turbine and gas turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ガスタービンの排気装置及びガスタービンに関する。 The present disclosure relates to a gas turbine exhaust system and a gas turbine.
一般的に産業用のガスタービンでは、起動時に圧縮機の起動特性を改善するために圧縮空気の一部を圧縮機から抽気し、抽気した空気を排気ダクト内に抽気管を介して放出する構成が知られている(例えば特許文献1参照)。 Generally, industrial gas turbines have a configuration in which a portion of the compressed air is extracted from the compressor during startup to improve the starting characteristics of the compressor, and the extracted air is released into the exhaust duct via a bleed pipe. is known (for example, see Patent Document 1).
しかし、例えば特許文献1に記載のガスタービンでは、排気ダクト内に抽気管が突出しているため、排気ダクト内を流れる排気ガスの流れを乱して圧力損失を増大させるおそれがある。
However, in the gas turbine described in
本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、排気ダクト内での排気ガスの流れへの影響を抑制できるガスタービンの排気装置及びガスタービンを提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned circumstances, at least one embodiment of the present disclosure aims to provide a gas turbine exhaust system and a gas turbine that can suppress the influence on the flow of exhaust gas in the exhaust duct.
(1)本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービンの排気装置は、
タービンの下流側に接続され、前記タービンを回転駆動させた燃焼ガスが導かれる環状の排気ダクトと、
圧縮機から抽気した圧縮空気の一部を前記排気ダクトに導くため抽気管と、
を備え、
前記抽気管は、前記圧縮空気の流れ方向に沿って前記流れ方向の下流側の端部に向かうにつれて、流路断面積が漸増する漸増部、を有し、
前記下流側の端部は、前記排気ダクトの排気通路内に突出していない。
(1) A gas turbine exhaust system according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
an annular exhaust duct connected to the downstream side of the turbine, through which combustion gas that rotates the turbine is guided;
an air bleed pipe for guiding a part of the compressed air extracted from the compressor to the exhaust duct;
Equipped with
The air bleed pipe has a gradually increasing portion in which the cross-sectional area of the flow passage gradually increases as it goes toward the downstream end in the flow direction along the flow direction of the compressed air,
The downstream end portion does not protrude into the exhaust passage of the exhaust duct.
(2)本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
圧縮空気を生成する圧縮機と、
燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼器で発生する燃焼ガスで回転駆動されるタービンと、
上記(1)の構成のガスタービンの排気装置と、
を備える。
(2) The gas turbine according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
a compressor that generates compressed air;
a combustor that generates combustion gas;
a turbine rotationally driven by combustion gas generated in the combustor;
A gas turbine exhaust system configured as described in (1) above;
Equipped with
本開示の少なくとも一実施形態によれば、ガスタービンにおいて排気ダクト内での排気ガスの流れへの影響を抑制できる。 According to at least one embodiment of the present disclosure, it is possible to suppress the influence on the flow of exhaust gas within the exhaust duct in a gas turbine.
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present disclosure, and are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions expressing relative or absolute positioning such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""centered,""concentric," or "coaxial" are strictly In addition to representing such an arrangement, it also represents a state in which they are relatively displaced with a tolerance or an angle or distance that allows the same function to be obtained.
For example, expressions such as "same,""equal," and "homogeneous" that indicate that things are in an equal state do not only mean that things are exactly equal, but also have tolerances or differences in the degree to which the same function can be obtained. It also represents the existing state.
For example, expressions expressing shapes such as squares and cylinders do not only refer to shapes such as squares and cylinders in a strict geometric sense, but also include uneven parts and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. Shapes including parts, etc. shall also be expressed.
On the other hand, the expressions "comprising,""comprising,""comprising,""containing," or "having" one component are not exclusive expressions that exclude the presence of other components.
最初に、図1を例示しながら幾つかの実施形態に係るガスタービン1の全体構成について説明する。ここで、図1は、幾つかの実施形態に係るガスタービン1の概略構成を示す図である。
First, the overall configuration of a
幾つかの実施形態に係るガスタービン1は、圧縮空気を生成するための圧縮機3と、圧縮空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器4と、燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービン5と、を備える。
The
上記ガスタービン1において、圧縮機3に取り込まれた空気は、圧縮機車室内に設けられた複数の静翼及び動翼を通過して圧縮され、これによって高温高圧の空気(圧縮空気)が生成される。
燃焼器4には、燃料と、圧縮機3からの高温高圧の空気とが供給される。この燃焼器4では、燃焼器車室内で燃料および空気を混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させる。ガスタービン1の部分負荷運転時または全負荷運転時、燃焼器4に供給される燃料の流量はガスタービン1の運転状態や負荷などによって決定される。例えば燃料流量は、ガスタービン1の負荷、回転数(回転速度)、あるいは燃焼ガス温度の少なくとも何れかに基づいて決定される。
タービン5には燃焼器4からの燃焼ガスが導入される。この燃焼ガスが、タービン車室内に配置された複数の静翼及び動翼を通過することで、タービン車室および圧縮機車室を貫通するように設けられたロータが回転するようになっている。ガスタービン1が発電に用いられる場合には、ロータの回転によって、ロータに連結された発電機(不図示)で発電が行われる。
タービン5の下流側には、タービン車室に連通する排気ダクト6が接続されている。タービン5を駆動した後の排気ガスは、排気ダクト6及び排気ダクト6の下流側に接続された煙突7を通って外部へ排出されるようになっている。
In the
The
Combustion gas from the
An
上記ガスタービン1は、圧縮機3から抽気する少なくとも一つの抽気ライン20(20a~20c)をさらに備えている。
The
抽気ライン20は、冷却ライン21(21a~21c)に接続されている。冷却ライン21は、抽気ライン20を介して圧縮機3から抽気された圧縮空気の少なくとも一部を、冷却用空気としてタービン5に導くように配設される。
The
また、抽気ライン20は、排気ライン24(24a~24c)に接続されている。
排気ライン24は、圧縮機3から抽気された圧縮空気の少なくとも一部をタービン5の下流側、すなわち図1では排気ダクト6に導くように配設される。
Further, the
The
図1に示す実施形態では、抽気ライン20は、圧縮機3の高圧段(出口側)から抽気する高圧抽気ライン20aと、圧縮機3の中圧段(中間)から抽気する中圧抽気ライン20bと、圧縮機3の低圧段(入口側)から抽気する低圧抽気ライン20cと、を含む。
また、冷却ライン21は、高圧抽気ライン20aに接続され、タービン5の高圧段(入口側)に圧縮空気を導入する高圧冷却ライン21aと、中圧抽気ライン20bに接続され、タービン5の中圧段(中間)に圧縮空気を導入する中圧冷却ライン21bと、低圧抽気ライン20cに接続され、タービン5の低圧段(出口側)に圧縮空気を導入する低圧冷却ライン21cと、を含む。
排気ライン24は、高圧抽気ライン20aおよび高圧冷却ライン21aに接続された高圧排気ライン24aと、中圧抽気ライン20bおよび中圧冷却ライン21bに接続された中圧排気ライン24bと、低圧抽気ライン20cおよび低圧冷却ライン21cに接続された低圧排気ライン24cと、を含む。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
The
The
従来のガスタービンでは、排気ライン24の配管である抽気管が排気ダクト6内に突出しているため、排気ダクト6内を流れる排気ガスの流れを乱して圧力損失を増大させるおそれがある。
また、排気ダクト6の内側には、遮熱のための断熱材が配置されている場合がある。ガスタービンの運転条件等によっては、抽気管から排出される圧縮空気の流速が大きくなってしまうため、不用意に圧縮空気を排気ダクト内で抽気管から噴出させると、排気ダクトの内側の断熱材を損傷させるおそれがある。
In the conventional gas turbine, the bleed pipe that is the piping of the
Further, inside the
そこで、幾つかの実施形態に係るガスタービン1では、ガスタービン1の排気装置を次のように構成することで、上述した不具合を解消するようにしている。
図2は、ガスタービン1の排気装置10の一例について説明するための模式的な断面図である。
図3は、排気装置10の他の一例について説明するための模式的な断面図である。
図4は、排気装置10のさらに他の一例について説明するための模式的な断面図である。
図5は、図4のV-V矢視断面図であり、説明の便宜上、排気ダクト6の内側の断熱材62の記載を省略している。
図6は、図5のVI-VI矢視断面図である。
図7は、排気装置10のさらに他の一例について説明するための、図4のV-V矢視に相当する断面図であり、説明の便宜上、排気ダクト6の内側の断熱材62の記載を省略している。
図8は、排気装置10のさらに他の一例について説明するための模式的な断面図である。
図9は、排気装置10のさらに他の一例について説明するための、図4のV-V矢視に相当する断面図であり、説明の便宜上、排気ダクト6の内側の断熱材62の記載を省略している。
図10は、図9のX-X矢視断面図である。
図11は、排気装置10のさらに他の一例について説明するための模式的な断面図である。
Therefore, in the
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining another example of the
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining still another example of the
FIG. 5 is a sectional view taken along the line VV in FIG. 4, and for convenience of explanation, the
FIG. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 4 for explaining still another example of the
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining yet another example of the
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 4 for explaining still another example of the
FIG. 10 is a sectional view taken along the line XX in FIG.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining still another example of the
図2から図11に示す幾つかの実施形態に係る排気装置10は、タービン5の下流側に接続され、タービン5を回転駆動させた燃焼ガス(排気ガス)が導かれる環状の排気ダクト6と、圧縮機3から抽気した圧縮空気の一部を排気ダクト6に導くため抽気管25と、を備える。抽気管25は、圧縮空気の流れ方向に沿って該流れ方向の下流側の端部である排気ダクト側端部251に向かうにつれて、流路断面積が漸増する漸増部250、を有する。排気ダクト側端部251は、排気ダクト6の排気通路61内に突出していない。
The
図2から図11を参照して以下で説明する幾つかの実施形態に係る排気装置10では、抽気管25は、中圧排気ライン24bの中圧抽気排出管25b、又は、低圧排気ライン24cの低圧抽気排出管25cであるが、高圧排気ライン24aの高圧抽気排出管25aであってもよい。以下の説明では、中圧抽気排出管25b、低圧抽気排出管25c、及び高圧抽気排出管25aを特に区別しない場合や、中圧抽気排出管25b、低圧抽気排出管25c、及び高圧抽気排出管25aを総称する場合、単に抽気管25と称する。
In the
幾つかの実施形態に係る排気装置10では、排気ダクト6の内側には、遮熱のための断熱材62が配置されている。断熱材62は、以下で説明する抽気管25の漸増部250の少なくとも一部の外周を覆っているとよい。
In the
幾つかの実施形態に係る排気装置10では、抽気管25は、排気ダクト6の中心軸AXの延在方向に沿って延在していて、排気ダクト6との合流部の近傍で、中心軸AXに向かうように曲げられている。
以下の説明では、中心軸AXの延在方向を軸方向とも称する。軸方向の内、排気ガスの流れ方向の上流側を軸方向上流側、又は単に上流側と称し、排気ガスの流れ方向の下流側を軸方向下流側、又は単に下流側と称する。
また、以下の説明では、中心軸AXを中心とする周方向を単に周方向とも称し、中心軸AXを中心とする径方向を単に径方向とも称する。
In the
In the following description, the direction in which the central axis AX extends is also referred to as the axial direction. In the axial direction, the upstream side in the exhaust gas flow direction is referred to as the axial upstream side, or simply the upstream side, and the downstream side in the exhaust gas flow direction is referred to as the axial downstream side, or simply the downstream side.
Further, in the following description, the circumferential direction centered on the central axis AX is also simply referred to as the circumferential direction, and the radial direction centered on the central axis AX is also simply referred to as the radial direction.
なお、抽気管25に関して方向を説明する場合には、抽気管25を流れる圧縮空気の流れ方向を基準として流れ方向の上流側、又は流れ方向の下流側と称することもある。
抽気管25が軸方向に沿って延在している区間では、流れ方向の上流側は軸方向上流側と一致し、流れ方向の下流側は軸方向下流側と一致する。
すなわち、幾つかの実施形態に係る排気装置10では、抽気管25は、以下で説明する漸増部250よりも流れ方向の上流側で軸方向に延在する上流側領域25Uを有する。
以下で説明する抽気管25の漸増部250は、軸方向下流側に向かうにつれて径方向内側に向かうように配置されている。
Note that when describing the direction with respect to the
In the section where the
That is, in the
The gradually increasing
抽気管25の漸増部250は、上述したように、流れ方向の下流側の端部である排気ダクト側端部251に向かうにつれて、流路断面積が漸増するように形成されている。
例えば、図2、図3、及び図11に示す例では、漸増部250は、排気ダクト側端部251に向かうにつれて、軸方向に離間している漸増部250の内周面250a同士の軸方向の離間距離が漸増することで流路断面積が漸増するように形成されている。すなわち、図2、図3、及び図11に示す例では、漸増部250は、周方向から見たときに、軸方向に離間している漸増部250の内周面250aがテーパ状に傾斜している。
As described above, the gradually increasing
For example, in the examples shown in FIGS. 2, 3, and 11, the gradually increasing
また、例えば、図4、図5、図8、及び図9に示す例では、漸増部250は、排気ダクト側端部251に向かうにつれて、周方向に離間している漸増部250の内周面250b同士の周方向の離間距離が漸増することで流路断面積が漸増するように形成されている。すなわち、図4、図5、図8、及び図9に示す例では、漸増部250は、軸方向から見たときに、周方向に離間している漸増部250の内周面250bがテーパ状に傾斜している。
For example, in the examples shown in FIGS. 4, 5, 8, and 9, the gradually increasing
なお、図2、図3、及び図11に示す例において、図4、図5、図8、及び図9に示す例のように、漸増部250は、排気ダクト側端部251に向かうにつれて、周方向に離間している漸増部250の内周面250b同士の周方向の離間距離が漸増するように形成されていてもよい。
同様に、図4、図5、図8、及び図9に示す例において、図2、図3、及び図11に示す例のように、漸増部250は、排気ダクト側端部251に向かうにつれて、軸方向に離間している漸増部250の内周面250a同士の軸方向の離間距離が漸増するように形成されている。
Note that in the examples shown in FIGS. 2, 3, and 11, as in the examples shown in FIGS. The inner
Similarly, in the examples shown in FIGS. 4, 5, 8, and 9, the gradually increasing
上述した幾つかの実施形態に係る排気装置10では、図2、図3、図4、図8、及び図11に示すように、排気ダクト側端部251は、断熱材62の内周面62aよりも径方向内側には突出していない。すなわち、上述した幾つかの実施形態に係る排気装置10では、排気ダクト側端部251は、排気ダクト6の排気通路61内に突出しない。
In the
上述した幾つかの実施形態に係る排気装置10によれば、抽気管25が排気ダクト6の排気通路61内に突出しないので、排気ダクト6内を流れる排気ガスの流れを乱し難くなり、排気ダクト6内での排気ガスの流れへの影響を抑制できる。また、上述した幾つかの実施形態に係る排気装置10によれば、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速が漸増部250において低下する。これにより、例えば排気ダクト6の内側に遮熱のための断熱材62が配置されている場合であっても、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気によって断熱材62を損傷させる等の悪影響を与え難くなる。
According to the
また、上述した幾つかの実施形態に係る排気装置10によれば、抽気管25が排気ダクト6の排気通路61内に突出しないので、従来のガスタービンのように抽気管25が排気ダクト6の排気通路61内に突出していた場合に必要となる抽気管25の支持構造が不要となり、排気装置10の構成を簡素化できる。また、抽気管25が排気ダクト6の排気通路61内に突出していた場合のように、排気ダクト6内を流れる排気ガスによって排気ダクト6内に突出した抽気管25が振動する等して破損することもない。
Further, according to the
従来のガスタービンのように抽気管25が排気ダクト6の排気通路61内に突出していた場合、抽気管25から排出される圧縮空気によって断熱材62が損傷することを防ぐために、抽気管25の下流端に多孔管等、排出される圧縮空気の流速を抑制するための部材を配置することがある。このような場合、該部材を含めて排気通路61内に突出している部分が軸方向に長くなってしまうと、排気ダクト6の軸方向の長さを抑制し難くなる。
これに対し、上述した幾つかの実施形態に係る排気装置10によれば、抽気管25が排気ダクト6の排気通路61内に突出しないので、排気ダクト6の軸方向の長さを抑制し易くなる。
When the
On the other hand, according to the
幾つかの実施形態に係るガスタービン1は、圧縮空気を生成する圧縮機3と、燃焼ガスを発生させる燃焼器4と、燃焼器4で発生する燃焼ガスで回転駆動されるタービン5と、上述した幾つかの実施形態に係る排気装置10と、を備える。
これにより、上述した作用効果と同様の作用効果を奏する。
The
Thereby, the same effects as those described above are achieved.
上述したように、例えば、図4、図5、図8、及び図9に示す例では、漸増部250は、排気ダクト側端部251に向かうにつれて、周方向に離間している漸増部250の内周面250b同士の周方向の離間距離が漸増することで流路断面積が漸増するように形成されている。すなわち、図4、図5、図8、及び図9に示す例では、図6、及び図10に示すように、漸増部250は、排気ダクト6の軸方向の内寸aよりも排気ダクト6の周方向の内寸bの方が大きい。
これにより、漸増部250の大きさが軸方向において大きくなることを抑制できるので、排気ダクト6が軸方向に長くなることを抑制できる。
As described above, for example, in the examples shown in FIGS. 4, 5, 8, and 9, the gradually increasing
Thereby, it is possible to suppress the size of the gradually increasing
例えば、図4、図5、及び図7に示す例では、抽気管25の上流側領域25Uは、排気ダクト6の半径よりも大きな第1距離X1だけ排気ダクト6の中心軸AXに対して第1方向Dr1にオフセットして配置されるとともに、上記半径よりも小さな第2距離X2だけ排気ダクト6の中心軸AXに対して第1方向Dr1と直交する第2方向Dr2にオフセットして配置されていてもよい。
なお、例えば排気ダクト6が軸方向下流側に向かうにつれて径が大きくなる場合、排気ダクト6の上記半径は、例えば排気ダクト側端部251が存在する軸方向の位置における排気ダクト6の外周部分の半径である。
For example, in the examples shown in FIGS. 4, 5, and 7, the
Note that, for example, when the diameter of the
例えば、図5、及び図7に示す例では、図示された2つの抽気管25の内の一方が中圧抽気排出管25bであってもよく、他方が低圧抽気排出管25cであてもよい。
また、図5、及び図7に示す例では、第1方向Dr1は、鉛直方向であってもよく、第2方向Dr2は、水平方向であってもよい。
For example, in the examples shown in FIGS. 5 and 7, one of the two illustrated
Furthermore, in the examples shown in FIGS. 5 and 7, the first direction Dr1 may be a vertical direction, and the second direction Dr2 may be a horizontal direction.
排気ダクト6の軸方向から見たときに抽気管25の上流側領域25Uの中心軸Cを通り第1方向Dr1に延在する線分を第1線分L1とする(図7参照)。
例えば、図7に示す例では、漸増部250は、排気ダクト6の軸方向から見たときに第1線分L1よりも排気ダクト6の中心軸AXから遠くに位置する内周面250bが第1方向Dr1と平行に延在するとよい。
A line segment that passes through the central axis C of the
For example, in the example shown in FIG. 7, the gradually increasing
漸増部250において漸増部250の内周面250a、250bからの圧縮空気の流れの剥離が生じると、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速の抑制が不十分になるおそれがある。
図7に示す例では、排気ダクト6の軸方向から見たときに第1線分L1よりも排気ダクト6の中心軸AXから遠くに位置する上記内周面250bから圧縮空気の流れが剥離し難くなるので、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速を効果的に抑制できる。
If separation of the flow of compressed air from the inner
In the example shown in FIG. 7, the flow of compressed air separates from the inner
例えば、図8、図9及び図10に示すように、漸増部250は、漸増部250の内部に配置され、圧縮空気の流れを整流するための整流板260を有するとよい。
上述したように、漸増部250において漸増部250の内周面250a、250bからの圧縮空気の流れの剥離が生じると、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速の抑制が不十分になるおそれがある。
例えば、図8、図9及び図10に示す構成によれば、整流板260で漸増部250における圧縮空気の流れを整流することで漸増部250の内周面250a、250bからの圧縮空気の流れの剥離を抑制できるので、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速を効果的に抑制できる。
For example, as shown in FIGS. 8, 9, and 10, the gradually increasing
As described above, when separation of the compressed air flow from the inner
For example, according to the configurations shown in FIGS. 8, 9, and 10, the flow of compressed air from the inner
整流板260は、例えば図8に示すように、排気ダクト6の軸方向から見たときに、排気ダクト6の周方向及び径方向に延在する第1整流板261を含んでいてもよい。
図8に示す第1整流板261によれば、漸増部250の内周面250aから圧縮空気の流れが軸方向に剥離することを抑制できるので、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速を効果的に抑制できる。
なお、第1整流板261は、図8に示すように1つだけ配置してもよく、軸方向に互いに離間した2つ以上配置してもよい。
The baffle plate 260 may include a first baffle plate 261 that extends in the circumferential direction and the radial direction of the
According to the first rectifier plate 261 shown in FIG. 8, it is possible to suppress the flow of compressed air from separating in the axial direction from the inner
Note that, as shown in FIG. 8, only one first rectifying plate 261 may be arranged, or two or more first rectifying plates 261 may be arranged spaced apart from each other in the axial direction.
整流板260は、例えば図9、及び図10に示すように、排気ダクト6の軸方向から見たときに、排気ダクト6の周方向及び径方向に延在する第2整流板262を含んでいてもよい。
図9、及び図10に示す第2整流板262によれば、漸増部250の内周面250bから圧縮空気の流れが周方向に剥離することを抑制できるので、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速を効果的に抑制できる。
なお、第2整流板262は、図9、及び図10に示すように互いに周方向に離間した2つを配置してもよく、1つだけ配置してもよく、周方向に互いに離間した3つ以上配置してもよい。
The baffle plate 260 includes a second baffle plate 262 that extends in the circumferential direction and the radial direction of the
According to the second baffle plate 262 shown in FIGS. 9 and 10, it is possible to suppress the flow of compressed air from separating in the circumferential direction from the inner
In addition, as shown in FIGS. 9 and 10, the second current plate 262 may be arranged in two pieces spaced apart from each other in the circumferential direction, only one plate may be arranged, or in three pieces spaced apart from each other in the circumferential direction. More than one may be placed.
また、幾つかの実施形態に係る排気装置10では、第1整流板261と第2整流板262の双方を備えていてもよい。
Further, the
幾つかの実施形態に係る排気装置10では、例えば図3に示すように、排気ダクト側端部251に配置され、圧縮空気が通過可能であって圧縮空気の通過速度を抑制する抑制部材27を備えていてもよい。
抑制部材27は、例えば複数の貫通孔が形成された多孔板であってもよく、多孔質の部材であってもよい。また、抑制部材27は、例えば少なくとも1つのスリットが形成されたスリット板であってもよく、網部材であってもよく、ルーバーであってもよい。
これにより、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速が抑制部材27よってさらに低下する。よって、例えば排気ダクト6の内側に遮熱のための断熱材62が配置されている場合であっても、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気によって断熱材62を損傷させる等の悪影響をさらに与え難くなる。
In the
The suppressing
As a result, the flow velocity of the compressed air discharged from the
幾つかの実施形態に係る排気装置10では、例えば図11に示すように、漸増部250の内周部に配置された断熱部材63を備えていてもよい。
これにより、例えば抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流量が少ない場合であっても、漸増部250が排気ガスの熱の影響を受け難くなる。
The
As a result, even if the flow rate of compressed air discharged from the
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and also includes forms in which modifications are added to the embodiments described above, and forms in which these forms are appropriately combined.
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
(1)本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン1の排気装置10は、タービン5の下流側に接続され、タービン5を回転駆動させた燃焼ガスが導かれる環状の排気ダクト6と、圧縮機3から抽気した圧縮空気の一部を排気ダクト6に導くため抽気管25と、を備える。抽気管25は、圧縮空気の流れ方向に沿って上記流れ方向の下流側の端部(排気ダクト側端部251)に向かうにつれて、流路断面積が漸増する漸増部250、を有する。上記下流側の端部(排気ダクト側端部251)は、排気ダクト6の排気通路61内に突出していない。
The contents described in each of the above embodiments can be understood as follows, for example.
(1) The
上記(1)の構成によれば、抽気管25の下流側の端部(排気ダクト側端部251)が排気ダクト6の排気通路61内に突出しないので、排気ダクト6内を流れる排気ガスの流れを乱し難くなり、排気ダクト6内での排気ガスの流れへの影響を抑制できる。また、上記(1)の構成によれば、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速が漸増部250において低下する。これにより、例えば排気ダクト6の内側に遮熱のための断熱材62が配置されている場合であっても、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気によって断熱材62を損傷させる等の悪影響を与え難くなる。
According to the configuration (1) above, the downstream end (exhaust duct side end 251) of the
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、漸増部250は、排気ダクト6の軸方向の内寸aよりも排気ダクト6の周方向の内寸bの方が大きいとよい。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above, the gradually increasing
上記(2)の構成によれば、漸増部250の大きさが軸方向において大きくなることを抑制できる。これにより、排気ダクト6の軸方向の長さが長くなることを抑制できる。
According to the configuration (2) above, it is possible to suppress the size of the gradually increasing
(3)幾つかの実施形態では、上記(2)の構成において、抽気管25は、漸増部250よりも上記流れ方向の上流側で軸方向に延在する上流側領域25Uを有するとよい。上記上流側領域25Uは、排気ダクト6の半径よりも大きな第1距離X1だけ排気ダクト6の中心軸AXに対して第1方向Dr1にオフセットして配置されるとともに、上記半径よりも小さな第2距離X2だけ排気ダクト6の中心軸AXに対して第1方向Dr1と直交する第2方向Dr2にオフセットして配置されていてもよい。排気ダクト6の軸方向から見たときに上記上流側領域25Uの中心軸Cを通り第1方向Dr1に延在する線分を第1線分L1とする。漸増部250は、排気ダクト6の軸方向から見たときに第1線分L1よりも排気ダクト6の中心軸AXから遠くに位置する内周面250bが第1方向Dr1と平行に延在するとよい。
(3) In some embodiments, in the configuration of (2) above, the
漸増部250において漸増部250の内周面250a、250bからの圧縮空気の流れの剥離が生じると、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速の抑制が不十分になるおそれがある。
上記(3)の構成によれば、排気ダクト6の軸方向から見たときに第1線分L1よりも排気ダクト6の中心軸AXから遠くに位置する上記内周面250bから圧縮空気の流れが剥離し難くなるので、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速を効果的に抑制できる。
If separation of the flow of compressed air from the inner
According to the configuration (3) above, compressed air flows from the inner
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、漸増部250は、漸増部250の内部に配置され、圧縮空気の流れを整流するための整流板260を有するとよい。
(4) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (3) above, the gradually increasing
上述したように、漸増部250において漸増部250の内周面250a、250bからの圧縮空気の流れの剥離が生じると、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速の抑制が不十分になるおそれがある。
上記(4)の構成によれば、整流板260で漸増部250における圧縮空気の流れを整流することで漸増部250の内周面250a、250bからの圧縮空気の流れの剥離を抑制できるので、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速を効果的に抑制できる。
As described above, when separation of the compressed air flow from the inner
According to the configuration (4) above, separation of the compressed air flow from the inner
(5)幾つかの実施形態では、上記(4)の構成において、整流板260は、排気ダクト6の軸方向から見たときに、排気ダクト6の周方向及び径方向に延在する第1整流板261を含んでいてもよい。
(5) In some embodiments, in the configuration of (4) above, the current plate 260 includes a first straightening plate 260 extending in the circumferential direction and the radial direction of the
上記(5)の構成によれば、漸増部250の内周面250aから圧縮空気の流れが軸方向に剥離することを抑制できるので、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速を効果的に抑制できる。
According to the configuration (5) above, it is possible to suppress the flow of compressed air from separating in the axial direction from the inner
(6)幾つかの実施形態では、上記(4)又は(5)の構成において、整流板260は、排気ダクト6の軸方向から見たときに、排気ダクト6の周方向及び径方向に延在する第2整流板262を含んでいてもよい。
(6) In some embodiments, in the configuration of (4) or (5) above, the current plate 260 extends in the circumferential direction and radial direction of the
上記(6)の構成によれば、漸増部250の内周面250bから圧縮空気の流れが周方向に剥離することを抑制できるので、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速を効果的に抑制できる。
According to the configuration (6) above, it is possible to suppress the flow of compressed air from separating in the circumferential direction from the inner
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れかの構成において、下流側の端部(排気ダクト側端部251)に配置され、圧縮空気が通過可能であって圧縮空気の通過速度を抑制する抑制部材27を備えていてもよい。
(7) In some embodiments, in any of the configurations (1) to (6) above, it is arranged at the downstream end (exhaust duct side end 251) and allows compressed air to pass through. A suppressing
上記(7)の構成によれば、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速が抑制部材27よってさらに低下する。これにより、例えば排気ダクト6の内側に遮熱のための断熱材62が配置されている場合であっても、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気によって断熱材62を損傷させる等の悪影響をさらに与え難くなる。
According to the configuration (7) above, the flow velocity of the compressed air discharged from the
(8)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(7)の何れかの構成において、漸増部250の内周部に配置された断熱部材63を備えていてもよい。
(8) In some embodiments, the structure of any one of the above (1) to (7) may include a
上記(8)の構成によれば、例えば抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流量が少ない場合であっても、漸増部250が排気ガスの熱の影響を受け難くなる。
According to the configuration (8) above, even if the flow rate of compressed air discharged from the
(9)本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン1は、圧縮空気を生成する圧縮機3と、燃焼ガスを発生させる燃焼器4と、燃焼器4で発生する燃焼ガスで回転駆動されるタービン5と、上記(1)乃至(8)の何れかの構成のガスタービン1の排気装置10と、を備える。
(9) The
上記(9)の構成によれば、抽気管25の下流側の端部(排気ダクト側端部251)が排気ダクト6の排気通路61内に突出しないので、排気ダクト6内を流れる排気ガスの流れを乱し難くなり、排気ダクト6内での排気ガスの流れへの影響を抑制できる。また、上記(9)の構成によれば、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気の流速が漸増部250において低下する。これにより、例えば排気ダクト6の内側に遮熱のための断熱材62が配置されている場合であっても、抽気管25から排気ダクト6内に排出される圧縮空気によって断熱材62を損傷させる等の悪影響を与え難くなる。
According to the configuration (9) above, the downstream end (exhaust duct side end 251) of the
1 ガスタービン
3 圧縮機
4 燃焼器
5 タービン
6 排気ダクト
10 排気装置
25 抽気管
25U 上流側領域
27 抑制部材
61 排気通路
62 断熱材
63 断熱部材
250 漸増部
250a、250b 内周面
251 排気ダクト側端部
260 整流板
261 第1整流板
262 第2整流板
1 Gas turbine 3
Claims (9)
圧縮機から抽気した圧縮空気の一部を前記排気ダクトに導くため抽気管と、
を備え、
前記抽気管は、前記圧縮空気の流れ方向に沿って前記流れ方向の下流側の端部に向かうにつれて、流路断面積が漸増する漸増部、を有し、
前記下流側の端部は、前記排気ダクトの排気通路内に突出していない、
ガスタービンの排気装置。 an annular exhaust duct connected to the downstream side of the turbine, through which combustion gas that rotates the turbine is guided;
an air bleed pipe for guiding a part of the compressed air extracted from the compressor to the exhaust duct;
Equipped with
The air bleed pipe has a gradually increasing portion in which the cross-sectional area of the flow passage gradually increases as it goes toward the downstream end in the flow direction along the flow direction of the compressed air,
the downstream end does not protrude into the exhaust passage of the exhaust duct;
Gas turbine exhaust system.
請求項1に記載のガスタービンの排気装置。 The gradually increasing portion has an inner dimension in the circumferential direction of the exhaust duct that is larger than an inner dimension in the axial direction of the exhaust duct.
The exhaust system for a gas turbine according to claim 1.
前記上流側領域は、前記排気ダクトの半径よりも大きな第1距離だけ前記排気ダクトの中心軸に対して第1方向にオフセットして配置されるとともに、前記半径よりも小さな第2距離だけ前記排気ダクトの中心軸に対して前記第1方向と直交する第2方向にオフセットして配置され、
前記排気ダクトの軸方向から見たときに前記上流側領域の中心軸を通り前記第1方向に延在する線分を第1線分としたときに、前記漸増部は、前記排気ダクトの軸方向から見たときに前記第1線分よりも前記排気ダクトの中心軸から遠くに位置する内周面が前記第1方向と平行に延在する、
請求項2に記載のガスタービンの排気装置。 The bleed pipe has an upstream region extending in the axial direction upstream of the gradually increasing portion in the flow direction,
The upstream region is arranged to be offset in a first direction with respect to the central axis of the exhaust duct by a first distance that is larger than the radius of the exhaust duct, and the upstream region is offset from the central axis of the exhaust duct by a second distance that is smaller than the radius. arranged offset in a second direction perpendicular to the first direction with respect to the central axis of the duct,
When a line segment passing through the central axis of the upstream region and extending in the first direction is defined as a first line segment when viewed from the axial direction of the exhaust duct, the gradually increasing portion is arranged along the axis of the exhaust duct. an inner circumferential surface located further from the central axis of the exhaust duct than the first line segment when viewed from the direction extends parallel to the first direction;
The exhaust system for a gas turbine according to claim 2.
請求項1乃至3の何れか一項に記載のガスタービンの排気装置。 The gradually increasing part has a rectifying plate disposed inside the gradually increasing part to straighten the flow of the compressed air.
An exhaust system for a gas turbine according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載のガスタービンの排気装置。 The current plate includes a first current plate that extends in the circumferential direction and the radial direction of the exhaust duct when viewed from the axial direction of the exhaust duct.
The exhaust system for a gas turbine according to claim 4.
請求項4又は5に記載のガスタービンの排気装置。 The current plate includes a second current plate that extends in the circumferential direction and the radial direction of the exhaust duct when viewed from the axial direction of the exhaust duct.
The exhaust system for a gas turbine according to claim 4 or 5.
を備える
請求項1乃至6の何れか一項に記載のガスタービンの排気装置。 a suppressing member disposed at the downstream end, through which the compressed air can pass, and suppressing the passage speed of the compressed air;
The exhaust system for a gas turbine according to any one of claims 1 to 6, comprising:
を備える
請求項1乃至7の何れか一項に記載のガスタービンの排気装置。 a heat insulating member disposed on the inner periphery of the gradually increasing part;
The exhaust system for a gas turbine according to any one of claims 1 to 7, comprising:
燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼器で発生する燃焼ガスで回転駆動されるタービンと、
請求項1乃至8の何れか一項に記載のガスタービンの排気装置と、
を備える、
ガスタービン。 a compressor that generates compressed air;
a combustor that generates combustion gas;
a turbine rotationally driven by combustion gas generated in the combustor;
The exhaust system for a gas turbine according to any one of claims 1 to 8,
Equipped with
gas turbine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022033206A JP2023128681A (en) | 2022-03-04 | 2022-03-04 | Exhaust system for gas turbine and gas turbine |
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Publications (1)
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