JP2948709B2 - ガスタービン設備 - Google Patents

ガスタービン設備

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JP2948709B2
JP2948709B2 JP31491292A JP31491292A JP2948709B2 JP 2948709 B2 JP2948709 B2 JP 2948709B2 JP 31491292 A JP31491292 A JP 31491292A JP 31491292 A JP31491292 A JP 31491292A JP 2948709 B2 JP2948709 B2 JP 2948709B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンプラント
単独のプラントや複合サイクルプラントやコージェネレ
ーションプラント等に適用されるガスタービン設備にか
かり、特にガスタービン装置を設置している架台のトッ
プテーブルの熱による変形を防止し、ガスタービンロー
タのアライメントのずれを防ぎ、さらに架台およびトッ
プテーブルを構成しているコンクリートの熱による劣化
を防止するのに好適なガスタービン設備に関する。
【0002】
【従来の技術】前記したように、ガスタービン設備の適
用としては、ガスタービン単独のプラントの他、複合サ
イクルプラント、コージェネレーションプラント等への
適用がある。ここでは、一例として複合サイクルプラン
トについて説明する。
【0003】複合サイクルプラントは、ガスタービン設
備と、ガスタービン設備から排気される高温の排ガスを
利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、この排熱
回収ボイラから発生した蒸気を回転運動に変換する蒸気
タービン設備と、この回転運動を電気エネルギに変換す
る発電機を備えている。このほか、ガスタービン装置を
起動させる起動装置、ガスタービン装置から排出される
排気ガス中の窒素酸化物を除去する脱硝装置を備えてい
るプラントもある。
【0004】上記排熱回収ボイラは、ガスタービン設備
から排出される高温の排ガスを過熱機、蒸発機、節炭機
の順に導き、仕事を終えた排ガスを煙突から大気に放出
する。ここで、過熱器で発生した蒸気は、配管を通して
蒸気タービン装置に送られる。蒸気タービン装置は、排
熱回収ボイラで発生した蒸気を回転運動に変換する装置
であり、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービン等
の装置に分かれているものもあり、それぞれ蒸気の圧力
によって区別されている。この蒸気タービンにおいて仕
事を終えた蒸気は、復水器で水に戻された後、配管を通
して排熱回収ボイラの節炭器に送られ、送られた水はガ
スタービン装置からの排ガスによって、再び蒸気に変換
される。蒸気タービン装置及びガスタービン装置で回転
運動が発生するが、これらは発電機において電気エネル
ギとして変換される。複合サイクルプラントのガスター
ビン装置と蒸気タービン装置は、それぞれ別々の発電機
に接続されているもの、あるいは同一の発電機に接続さ
れているものがある。なお、本発明のガスタービン設備
はそのいずれにも適用できる。
【0005】図9は、従来のガスタービン設備を示し、
燃焼用空気をガスタービン装置10に導く吸気ダクト1
と、ガスタービン装置10の空気入口部に設けられた吸
気プレナム2と、空気を必要圧力まで圧縮する圧縮機3
と、圧縮された空気と燃料を燃焼させ、回転運動を行う
ガスタービン4と、ガスタービン4で燃焼した排気ガス
の通路となる排気ダクト5と、ガスタービン装置10を
支持するトップテーブル12を上部に備えた架台11と
から構成されている。ここで、架台11とトップテーブ
ル12は、通常一体に形成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
図9に示すように、吸気ダクト1が架台11の中に設置
されているため、ガスタービン装置10の下のトップテ
ーブル12の下方表面は、吸気ダクト1内を流れる大気
温度と同じ温度の燃焼用空気により冷却される。特に、
日本の場合には、冬季には大気温度が氷点下になるとこ
ろもあり、かなりの低温状態にさらされる。一方、トッ
プテーブル12の上方表面は、高温で燃焼するガスター
ビン4において発生する熱のため、加熱される。
【0007】したがって、従来技術では、架台11のト
ップテーブル12の上面・下面がそれぞれ加熱・冷却さ
れるため、熱による変形がトップテーブル12に生じて
いた。このトップテーブル12の熱による変形により、
ガスタービンロータのアライメントがずれてしまうとい
う問題点があった。
【0008】また、架台11は鉄筋コンクリートで作ら
れており、トップテーブル12の上面のコンクリートが
ガスタービン4において発生する高温の熱によって劣化
してしまうという問題点があった。
【0009】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
成されたもので、架台、特にトップテーブルの熱による
変形を抑制し、ガスタービンロータのアライメントのず
れを防止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】本発明では、架台のトッ
プテーブル上に載置されたガスタービン装置と、該ガス
タービン装置の吸気口に空気を供給する吸気ダクトと、
前記ガスタービン装置からの排ガスを排気する排気通路
とを備えたガスタービン設備において、前記ガスタービ
ン装置の下方に冷却媒体が通る冷媒流路を形成すると共
に、該冷媒流路と前記吸気ダクトとをトップテーブルの
上下面側に配置することを特徴としている。
【0011】
【0012】
【作用】本発明のガスタービン設備によれば、前述の如
く、ガスタービン装置の下方に冷却媒体が通る冷媒流路
を形成すると共に、該冷媒流路と前記吸気ダクトとをト
ップテーブルの上下面側にそれぞれ配置しているので、
トップテーブルの上面側及び下面側に冷媒及び空気を流
通することにより、トップテーブルの上面側と下面側と
を冷却し、トップテーブルの上面側と下面側との熱によ
る変形を抑制することができ、その結果、ガスタービン
ロータのアライメントのずれを防ぐと共に、コンクリー
トから構成されるトップテーブルの熱による劣化を防止
することができる。
【0013】
【0014】
【実施例】以下、添付の図面に示す実施例により、更に
詳細に本発明について説明する。図1は本発明の第1の
実施例を示す模式的断面側面図である。図1において、
ガスタービン装置で燃焼用として用いられる空気は、架
台11の下方に設置されている吸気ダクト1を通して吸
気プレナム2へ送られる。吸気プレナム2において整流
された空気は圧縮機3へ送られ、ガスタービン4の燃焼
機へと導かれる。燃焼機は昇圧された空気と燃焼系統か
ら導入される燃料とを燃焼させ、ガスタービン4で回転
運動に変換する。仕事を終えた排ガスは、排気ダクト5
を通して外部に送られる。ここで、ガスタービン装置1
0は架台11によって支持されており、特に架台11の
トップテーブル12はガスタービン装置10を支える重
要な基礎であり、トップテーブル12の変形が、即ガス
タービン装置10の変形、ガスタービンロータのアライ
メントのずれ等の問題に発展する。
【0015】前記したように、トップテーブル12の下
部表面には大気温度と同温度の燃焼用空気が流れている
ため、いつも冷却されていることになる。一方、トップ
テーブル12の上部表面は、高温に燃焼させる燃焼機が
設置されているため、かなりの高温の状態になってい
る。このように、トップテーブル12は、下からは空気
による冷却、上からはガスタービンの熱によって加熱さ
れており、熱変形が起こりやすい状態となっている。
【0016】図1に示す第1の実施例は、トップテーブ
ル12の上部表面を空気により強制冷却するものであ
る。ガスタービン装置10は、一般に防音の目的で、そ
の全周を防音エンクロージャ6で覆うことが多い。そこ
で、トップテーブル12よりすぐ上の防音エンクロージ
ャ6の下部の一端に冷却空気入口20を設け、防音エン
クロージャ6の上部に設けられた、もしくは別置された
冷却ファン21で強制的に冷却空気をトップテーブル1
2上面に通気する。このとき、冷却空気が均一にトップ
テーブル12の上面に流れるように、整流板7を防音エ
ンクロージャ6内に設ける。防音エンクロージャ6内に
流入した冷却空気は、冷却空気排出口22から冷却ファ
ン21により強制的に排出される。これにより、トップ
テーブル12の表面温度を下げることが可能である。
ち、この実施例においては、防音エンクロージャ6の下
部をガスタービン装置10の下方に延長することによ
り、トップテーブル12の上面側に配置された空気流路
を形成し、この空気流路に冷却空気入口20から空気が
流入してトップテーブル上面を冷却することにより、ト
ップテーブルの表面温度を下げるようにしている。しか
も、冷却空気入口20から流入した空気は、防音エンク
ロージャ6内において、まずガスタービン装置10の高
温部分となるガスタービン4側から比較的低温部分とな
る圧縮機3側に向けて流れるようにしているので、トッ
プテーブル12の表面温度を効率的に下げることがで
き、冷却効果の向上が可能となる。
【0017】図2は本発明の第2の実施例を示す模式的
断面側面図である。図2に示す第2の実施例は、冷却フ
ァン21をトップテーブル12の上に設置し、防音エン
クロージャ6の下方に開けられた冷却空気入口20よ
り、冷却空気を強制的に送り込むものである。送り込ま
れた冷却空気は、整流板7を介して防音エンクロージャ
6の上方に設けられた冷却空気排出口22により外部に
放出される。
【0018】図3、図4および図5は、図1および図2
に示す整流板7の具体例を示す図である。図3の(a)
は整流板7の平面図を示し、図3の(b)は整流板7の
断面図を示している。図3に示す整流板7は、冷却空気
を通す多数の円形の孔7aを備えて構成されている。
【0019】図4の(a)は整流板7の平面図を示し、
図4の(b)は整流板7の断面図を示している。図4に
示す整流板7は、冷却空気を通す複数の長方形の孔7b
を下方に折り曲げたガイド部7cと共に段差のない状態
で備えている。
【0020】図5の(a)は整流板7の平面図を示し、
図5の(b)は整流板7の断面図を示している。図5に
示す整流板7は、複数の段差部を有するもので構成し、
冷却空気を通す複数の長方形の孔7dをその各段差部に
形成している。
【0021】図6は、上記第1および第2の実施例にお
いて、架台11のトップテーブル12における冷却効果
を増加させるために、トップテーブル12の表面15に
溝16を設けた状態を示す図である。溝16を設けるこ
とにより、トップテーブル12の表面積を大きくするこ
とができ、冷却空気による冷却効果を上げることが可能
になる。これにより、図1および図2に示す実施例にお
いて、冷却効率が大幅に改善される。
【0022】また、図7は、第1および第2の実施例に
おいて、トップテーブル12の上面内に冷却管17を埋
設することにより、トップテーブル12の冷却効果を上
げる例を示している。この場合、冷却管17内に通す冷
却流体として、空気、水等を採用することにより、冷却
効率が飛躍的に向上する。これにより、図1および図2
に示す実施例において、冷却効率が飛躍的に改善され
る。
【0023】図8は、本発明の第3の実施例を示す一部
断面側面図である。図8においては、箱形の架台11を
形成しているコンクリートにトンネル部40を形成する
ことにより、吸気ダクト1を形成している。第3の実施
例は、吸気ダクト1と架台11を兼用することにより、
吸気ダクト1のコスト低減及びトンネル部40のスペー
スの短縮化が図れるため有効である。
【0024】しかしながら、ガスタービン装置10へ供
給する空気としては、空気中の不純物、ごみ等を取り除
く必要がある。これに対して、コンクリートだけで構成
された吸気ダクト1はコンクリートの剥離等の危険性が
あるため、ガスタービン装置において、コンクリートそ
のままの状態の吸気ダクトを使用することは不適当であ
る。また、吸気ダクト1内には大気温度と同じ温度の空
気が流れるため、空気による冷却を阻止する必要があ
る。したがって、コンクリート表面の剥離防止の目的、
及びトップテーブル12下面の空気による冷却を阻止す
る断熱・保温の目的で、トンネル部40にSUS材、他
の鋼材、塗料、保温材等で内貼り30を設ける必要があ
る。
【0025】なお、ガスタービン装置10の出力は、燃
焼空気の温度に左右され、空気の温度が低いと出力は増
加し、温度が高くなると出力は低下する。したがって、
トップテーブル12の下面を加熱して、トップテーブル
12の上面と同じ高温にして、トップテーブル12の変
形を防止することは、ガスタービン装置に送る空気の温
度を上昇させるため、不適当であり、採用できない。
【0026】また、図8に示すように、トップテーブル
12の上面を断熱材25で断熱して、ガスタービン装置
10からの熱を遮断するようにしてもよい。これによ
り、ガスタービン装置10からの熱は、断熱材25で断
熱され、トップテーブル12に影響を与えない。
【0027】前記したように、図1、図2、図8によ
り、トップテーブル12の上面を冷却・断熱し、下面を
断熱・保温する実施例についてそれぞれ説明したが、こ
れらの実施例は、それ単独でも効果はあるが、複数のも
のを組み合わせることによって、より一層の効果が得ら
れる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、架台のトップテーブル
の上面側と下面側とを冷却するように構成したので、架
台、特にトップテーブルのガスタービンからの熱よる変
形を抑制し、トップテーブルを構成するコンクリートへ
の劣化を防止することができると共に、ガスタービンロ
ータのアライメントのずれを防止できる効果がある。
【0029】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す模式的断面側面
図。
【図2】本発明の第2の実施例を示す模式的断面側面
図。
【図3】図1および図2に示す整流板の具体例を示す図
であり、(a)は平面図、(b)は断面図。
【図4】図1および図2に示す整流板の具体例を示す図
であり、(a)は平面図、(b)は断面図。
【図5】図1および図2に示す整流板の具体例を示す図
であり、(a)は平面図、(b)は断面図。
【図6】第1および第2の実施例において、トップテー
ブルの表面に溝を設けた状態を示す斜視図。
【図7】第1および第2の実施例において、トップテー
ブルの上面内に冷却管を埋設した状態を示す斜視図。
【図8】本発明の第3の実施例を示す一部断面側面図。
【図9】従来のガスタービン設備を示す断面側面図。
【符号の説明】
1;吸気ダクト、2;吸気プレナム、3;圧縮機、4;
ガスタービン、5;排気ダクト、6;防音エンクロージ
ャ、7;整流板、10;ガスタービン装置、11;架
台、12;トップテーブル、15;トップテーブルの表
面、16;溝、17;冷却管、20;冷却空気入口、2
1;冷却ファン、22;冷却空気排気口、25;断熱
材、30;内貼り、40;トンネル部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−187830(JP,A) 特開 平3−210029(JP,A) 実開 昭50−53951(JP,U) 実開 昭63−183344(JP,U) 実開 昭63−82036(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02C 7/18 F02C 7/04 F02C 7/20 F02C 7/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 架台のトップテーブル上に載置されたガ
    スタービン装置と、該ガスタービン装置の吸気口に空気
    を供給する吸気ダクトと、前記ガスタービン装置からの
    排ガスを排気する排気通路とを備えたガスタービン設備
    において、前記ガスタービン装置の下方に冷却媒体が通
    る冷媒流路を形成するとともに、該冷媒流路と前記吸気
    ダクトとをトップテーブルの上下面側にそれぞれ配置す
    ることを特徴とするガスタービン設備。
  2. 【請求項2】 架台のトップテーブル上に載置されたガ
    スタービン装置と、該ガスタービン装置の吸気口に空気
    を供給する吸気ダクトと、前記ガスタービン装置からの
    排ガスを排気する排気通路とを備えたガスタービン設備
    において、前記ガスタービン装置の下方に冷却媒体の流
    れる冷媒流路を形成すると共に、該冷媒流路と前記吸気
    ダクトとをトップテーブルの上下面側にそれぞれ配置
    し、前記冷媒通路は、冷媒がガスタービン装置を構成す
    るガスタービン側から圧縮機側に向けて流れるように形
    成してあることを特徴とするガスタービン設備。
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