JP3494217B2 - 熱交換器を備えたガスタービン装置 - Google Patents
熱交換器を備えたガスタービン装置Info
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- JP3494217B2 JP3494217B2 JP2000206644A JP2000206644A JP3494217B2 JP 3494217 B2 JP3494217 B2 JP 3494217B2 JP 2000206644 A JP2000206644 A JP 2000206644A JP 2000206644 A JP2000206644 A JP 2000206644A JP 3494217 B2 JP3494217 B2 JP 3494217B2
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- compressed air
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
- F23L15/04—Arrangements of recuperators
-
- 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
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
-
- 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
- F23R3/50—Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機を出た圧縮
空気とタービンを出た排ガスとの間で熱交換を行う熱交
換器を備えたガスタービン装置に関する。
空気とタービンを出た排ガスとの間で熱交換を行う熱交
換器を備えたガスタービン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ガス
タービンにおいては、熱効率を上げるために熱交換器を
設けて、タービンを出た排ガスと、圧縮機を出て燃焼器
に導入される前の圧縮空気との間で熱交換を行うように
したものがある。その場合、一般に、ガスタービンの圧
縮機からの圧縮空気を熱交換器に対して導入、導出する
ために、配管が用いられる。そのために、配管での放
熱、摩擦抵抗などによる圧縮空気のエネルギ損失が大き
くなるうえに、ガスタービン装置全体が大型化する。
タービンにおいては、熱効率を上げるために熱交換器を
設けて、タービンを出た排ガスと、圧縮機を出て燃焼器
に導入される前の圧縮空気との間で熱交換を行うように
したものがある。その場合、一般に、ガスタービンの圧
縮機からの圧縮空気を熱交換器に対して導入、導出する
ために、配管が用いられる。そのために、配管での放
熱、摩擦抵抗などによる圧縮空気のエネルギ損失が大き
くなるうえに、ガスタービン装置全体が大型化する。
【０００３】他方、ガスタービンの後部に熱交換器を直
結することで、配管を割愛して、コンパクト化を図った
ガスタービン装置も知られているが、このガスタービン
装置では、熱交換器側にガスタービンの燃焼器が設けら
れている。そのために、燃焼器の形式が変わった場合に
は、これに対応した別の熱交換器を使用しなければなら
ず、燃焼器の形式に合わせて設計変更が必要となり、コ
ストの増大を招くことになる。
結することで、配管を割愛して、コンパクト化を図った
ガスタービン装置も知られているが、このガスタービン
装置では、熱交換器側にガスタービンの燃焼器が設けら
れている。そのために、燃焼器の形式が変わった場合に
は、これに対応した別の熱交換器を使用しなければなら
ず、燃焼器の形式に合わせて設計変更が必要となり、コ
ストの増大を招くことになる。
【０００４】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
ので、配管を不要にして効率の向上と構造のコンパクト
化を実現するとともに、燃焼器の形式が変わっても共通
の熱交換器を使用できてコストの低減が可能な、熱交換
器を備えたガスタービン装置を提供することを目的とす
る。
ので、配管を不要にして効率の向上と構造のコンパクト
化を実現するとともに、燃焼器の形式が変わっても共通
の熱交換器を使用できてコストの低減が可能な、熱交換
器を備えたガスタービン装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るガスタービン装置は、圧縮機、燃焼器
およびタービンを備えたガスタービンに、前記圧縮機を
出た圧縮空気とタービンを出た排ガスとの間で熱交換を
行う熱交換器が取り付けられたものであって、前記熱交
換器は、燃焼器を含むガスタービンのハウジングの後方
に位置し、ガスタービン後部の前記排ガスの出口側に連
結され、ケーシングの内方に、前記圧縮空気が流れる第
１通路と排ガスが流れる第２通路とを仕切る複数の伝熱
プレートを有するコアを備える。前記コアの後部の側面
には、前記圧縮空気を前記第１通路に流入させる第１流
入口が設けられ、前記コアの前部の側面には、第１通路
を通った圧縮空気の流出口が設けられている。前記コア
とケーシングとの間には、圧縮空気をコアの前方から側
面を通って前記第１流入口に導入する導入路主部が形成
されている。前記排ガスは、前記コアの前面から第２通
路に流入し、コアの後面から排出され、さらに、前記導
入路主部に連通する導入路入口部と、その内径側に形成
されて前記流出口からの圧縮空気を前方のガスタービン
の前記燃焼器に導出する導出路と、前記導出路の内径側
に形成されて前記排ガスをコアの第２通路に流入させる
流入路とを有する三重管構造を備えている。
に、本発明に係るガスタービン装置は、圧縮機、燃焼器
およびタービンを備えたガスタービンに、前記圧縮機を
出た圧縮空気とタービンを出た排ガスとの間で熱交換を
行う熱交換器が取り付けられたものであって、前記熱交
換器は、燃焼器を含むガスタービンのハウジングの後方
に位置し、ガスタービン後部の前記排ガスの出口側に連
結され、ケーシングの内方に、前記圧縮空気が流れる第
１通路と排ガスが流れる第２通路とを仕切る複数の伝熱
プレートを有するコアを備える。前記コアの後部の側面
には、前記圧縮空気を前記第１通路に流入させる第１流
入口が設けられ、前記コアの前部の側面には、第１通路
を通った圧縮空気の流出口が設けられている。前記コア
とケーシングとの間には、圧縮空気をコアの前方から側
面を通って前記第１流入口に導入する導入路主部が形成
されている。前記排ガスは、前記コアの前面から第２通
路に流入し、コアの後面から排出され、さらに、前記導
入路主部に連通する導入路入口部と、その内径側に形成
されて前記流出口からの圧縮空気を前方のガスタービン
の前記燃焼器に導出する導出路と、前記導出路の内径側
に形成されて前記排ガスをコアの第２通路に流入させる
流入路とを有する三重管構造を備えている。
【０００６】前記ガスタービン装置によれば、燃焼器を
含むガスタービン後部の排ガス出口側に熱交換器が連結
され、熱交換器のコアとケーシングとの間には、圧縮空
気をコアの前方から側面を通ってコアの第１流入口に導
入する導入路が形成され、コアの前部の側面には、第１
通路を通った圧縮空気の流出口が設けられているから、
圧縮空気を熱交換器に対して導入、導出するための配管
が不要になる。その結果、配管での圧縮空気のエネルギ
損失がなくなるうえに、ガスタービン装置全体がコンパ
クトになる。しかも、ケーシングの内周面は低温の圧縮
空気が流れる導入路に臨んでいるから、ケーシングの高
温化が抑制されるとともに、コアからの放熱が導入路内
の圧縮空気によって熱回収されることも期待できる。ま
た、燃焼器を含むガスタービンの後部に、ガスタービン
とは別個に構成された熱交換器が取り付けられているか
ら、燃焼器の形式がどのようなものであっても、共通の
熱交換器を使用して、熱交換器への排ガスの供給、圧縮
機を出た圧縮空気の熱交換器への供給、および熱交換器
を経た圧縮空気の燃焼器へ向けた導出および熱交換器か
らの排ガスの排出を行うことができるので、設計が容易
になり、コストを低減できる。
含むガスタービン後部の排ガス出口側に熱交換器が連結
され、熱交換器のコアとケーシングとの間には、圧縮空
気をコアの前方から側面を通ってコアの第１流入口に導
入する導入路が形成され、コアの前部の側面には、第１
通路を通った圧縮空気の流出口が設けられているから、
圧縮空気を熱交換器に対して導入、導出するための配管
が不要になる。その結果、配管での圧縮空気のエネルギ
損失がなくなるうえに、ガスタービン装置全体がコンパ
クトになる。しかも、ケーシングの内周面は低温の圧縮
空気が流れる導入路に臨んでいるから、ケーシングの高
温化が抑制されるとともに、コアからの放熱が導入路内
の圧縮空気によって熱回収されることも期待できる。ま
た、燃焼器を含むガスタービンの後部に、ガスタービン
とは別個に構成された熱交換器が取り付けられているか
ら、燃焼器の形式がどのようなものであっても、共通の
熱交換器を使用して、熱交換器への排ガスの供給、圧縮
機を出た圧縮空気の熱交換器への供給、および熱交換器
を経た圧縮空気の燃焼器へ向けた導出および熱交換器か
らの排ガスの排出を行うことができるので、設計が容易
になり、コストを低減できる。
【０００７】
【０００８】さらに、熱交換器の前面において、外径側
から内径側へと、低温の圧縮空気が流れる熱交換器向け
導入路入口部と、若干高温の圧縮空気が流れる燃焼器向
け導出路と、極めて高温の排ガスが熱交換器へ向けて流
れる排ガス流入路とが、外径側から内径側へと三重管構
造となって配置され、熱交換器を経た排ガスは熱交換器
の後面から外部へ排出されるので、前記三重管構造を軸
対称形として、例えば板金により容易に形成することが
できる。つまり、圧縮機から熱交換器への圧縮空気の導
入、タービンから熱交換器への排ガスの流入、熱交換器
から燃焼室への圧縮空気の導出、および熱交換器からの
排ガスの排出を簡単かつコンパクトな構造により実現で
きる。しかも、内径側から外径側へ向かって順次温度の
低い気体が流れるように、排ガス流入路、導出路、およ
び導入路入口部が配置されているから、この三重管構造
の外周面の高温化が効果的に抑制されるとともに、前記
板金のような通路壁を通しての熱交換により、熱交換器
を出た圧縮空気が排ガスによって加熱されることも期待
できる。
から内径側へと、低温の圧縮空気が流れる熱交換器向け
導入路入口部と、若干高温の圧縮空気が流れる燃焼器向
け導出路と、極めて高温の排ガスが熱交換器へ向けて流
れる排ガス流入路とが、外径側から内径側へと三重管構
造となって配置され、熱交換器を経た排ガスは熱交換器
の後面から外部へ排出されるので、前記三重管構造を軸
対称形として、例えば板金により容易に形成することが
できる。つまり、圧縮機から熱交換器への圧縮空気の導
入、タービンから熱交換器への排ガスの流入、熱交換器
から燃焼室への圧縮空気の導出、および熱交換器からの
排ガスの排出を簡単かつコンパクトな構造により実現で
きる。しかも、内径側から外径側へ向かって順次温度の
低い気体が流れるように、排ガス流入路、導出路、およ
び導入路入口部が配置されているから、この三重管構造
の外周面の高温化が効果的に抑制されるとともに、前記
板金のような通路壁を通しての熱交換により、熱交換器
を出た圧縮空気が排ガスによって加熱されることも期待
できる。
【０００９】また、本発明の好ましい実施形態では、前
記ケーシングは横断面円形であり、前記燃焼器は環状で
タービンの径方向外方に位置しており、前記ケーシング
および燃焼器が前記ガスタービンの回転軸心と同芯に配
置されている。
記ケーシングは横断面円形であり、前記燃焼器は環状で
タービンの径方向外方に位置しており、前記ケーシング
および燃焼器が前記ガスタービンの回転軸心と同芯に配
置されている。
【００１０】このように構成した場合には、ガスタービ
ンおよび燃焼器とその後部の熱交換器との位置関係を容
易かつ正確に設定できる。
ンおよび燃焼器とその後部の熱交換器との位置関係を容
易かつ正確に設定できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図面を参照しながら詳述する。図１は本発明の
一実施形態であるガスタービン装置の縦断面図を示す。
このガスタービン装置は、ガスタービン１と、その後部
の排気ガス出口側に連結された熱交換器３とを有する。
について図面を参照しながら詳述する。図１は本発明の
一実施形態であるガスタービン装置の縦断面図を示す。
このガスタービン装置は、ガスタービン１と、その後部
の排気ガス出口側に連結された熱交換器３とを有する。
【００１２】ガスタービン１は、遠心式圧縮機４と、こ
の圧縮機４の回転軸５の後端に固定されたタービン６
と、このタービン６の径方向外方に位置する環状の燃焼
器７とを有する。圧縮機４は、吸気通路８から導入され
る空気ＩＡを圧縮して、その圧縮空気Ａをガスタービン
１の後部に連結された熱交換器３を経て燃焼器７に供給
するものであり、タービン６によって駆動される。燃焼
器７は、ガスまたは液体の燃料Ｆを燃焼器７内の燃焼室
９に噴射する燃料ノズル１０を有し、その燃料Ｆが熱交
換器３を経て燃焼室９内に送給されてくる圧縮空気Ａと
混合されて燃焼する。その高温高圧の燃焼ガスＧはター
ビン６に送られ、燃焼ガスＧのエネルギによりタービン
６が駆動される。前記燃焼器７は環状のものであり、前
記ガスタービン１の回転軸心Ｃ１と同芯に配置されてい
る。この燃焼器７の燃料ノズル１０は１つだけ設ける場
合もあるが、燃焼器７の周囲に複数個分配して設けても
よい。前記回転軸５の前端には、負荷が連結される。
の圧縮機４の回転軸５の後端に固定されたタービン６
と、このタービン６の径方向外方に位置する環状の燃焼
器７とを有する。圧縮機４は、吸気通路８から導入され
る空気ＩＡを圧縮して、その圧縮空気Ａをガスタービン
１の後部に連結された熱交換器３を経て燃焼器７に供給
するものであり、タービン６によって駆動される。燃焼
器７は、ガスまたは液体の燃料Ｆを燃焼器７内の燃焼室
９に噴射する燃料ノズル１０を有し、その燃料Ｆが熱交
換器３を経て燃焼室９内に送給されてくる圧縮空気Ａと
混合されて燃焼する。その高温高圧の燃焼ガスＧはター
ビン６に送られ、燃焼ガスＧのエネルギによりタービン
６が駆動される。前記燃焼器７は環状のものであり、前
記ガスタービン１の回転軸心Ｃ１と同芯に配置されてい
る。この燃焼器７の燃料ノズル１０は１つだけ設ける場
合もあるが、燃焼器７の周囲に複数個分配して設けても
よい。前記回転軸５の前端には、負荷が連結される。
【００１３】熱交換器３は、ガスタービン１のタービン
６を出た高温の排ガスＥと、ガスタービン１の圧縮機４
を出た低温の圧縮空気Ａとの間で熱交換を行うものであ
り、横断面円形のケーシング１８の内方に、図２に示す
横断面矩形の熱交換用コア１９を、図３に断面図で示す
ように収納して構成される。このコア１９は、図２に示
す低温の圧縮空気Ａが流れる第１通路２１と、高温の排
ガスＥが流れる第２通路２２とを仕切る複数の平坦な伝
熱プレート２３を所定の間隔で平行に配置して構成され
る。伝熱プレート２３は、Ｓ方向から見た側面視で、ケ
ーシング１８の軸心Ｃ２と平行に延びている。これによ
り、伝熱プレート２３を挟んで第１通路２１と第２通路
２２が交互に配置されている。ガスタービン１の回転軸
心Ｃ１とケーシング１８の軸心Ｃ２とは一致している。
６を出た高温の排ガスＥと、ガスタービン１の圧縮機４
を出た低温の圧縮空気Ａとの間で熱交換を行うものであ
り、横断面円形のケーシング１８の内方に、図２に示す
横断面矩形の熱交換用コア１９を、図３に断面図で示す
ように収納して構成される。このコア１９は、図２に示
す低温の圧縮空気Ａが流れる第１通路２１と、高温の排
ガスＥが流れる第２通路２２とを仕切る複数の平坦な伝
熱プレート２３を所定の間隔で平行に配置して構成され
る。伝熱プレート２３は、Ｓ方向から見た側面視で、ケ
ーシング１８の軸心Ｃ２と平行に延びている。これによ
り、伝熱プレート２３を挟んで第１通路２１と第２通路
２２が交互に配置されている。ガスタービン１の回転軸
心Ｃ１とケーシング１８の軸心Ｃ２とは一致している。
【００１４】前記コア１９の後部の側面には、圧縮空気
Ａを前記第１通路２１に流入させる第１流入口２４が設
けられる。また、コア１９の前部の側面には、第１通路
２１を通って若干高温となった圧縮空気Ａの流出口２５
が設けられる。図４（Ａ）には、前記第１通路２１を伝
熱プレート２３のプレート面と平行に切断した断面図を
示す。第１通路２１は、その通路の長手方向に延びる複
数の仕切り板２１ａで複数の通路部に仕切られている。
また、第１通路２１の前後端は、盲板２１ｂで閉塞され
ている。図４（Ｂ）は、前記第２通路２２を伝熱プレー
ト２３のプレート面と平行に切断した断面図を示す。第
２通路２２も、その通路の長手方向に延びる複数の仕切
り板２２ａで複数の通路部に仕切られている。
Ａを前記第１通路２１に流入させる第１流入口２４が設
けられる。また、コア１９の前部の側面には、第１通路
２１を通って若干高温となった圧縮空気Ａの流出口２５
が設けられる。図４（Ａ）には、前記第１通路２１を伝
熱プレート２３のプレート面と平行に切断した断面図を
示す。第１通路２１は、その通路の長手方向に延びる複
数の仕切り板２１ａで複数の通路部に仕切られている。
また、第１通路２１の前後端は、盲板２１ｂで閉塞され
ている。図４（Ｂ）は、前記第２通路２２を伝熱プレー
ト２３のプレート面と平行に切断した断面図を示す。第
２通路２２も、その通路の長手方向に延びる複数の仕切
り板２２ａで複数の通路部に仕切られている。
【００１５】図１に示すように、コア１９とケーシング
１８との間には、圧縮空気Ａをコア１９の前方からコア
１９の側方を通って、つまり側面の外側を通って、前記
第１流入口２４に導入する導入路２６の主部２６ａが形
成されている。これにより、導入路２６の主部２６ａを
通る低温の圧縮空気Ａがケーシング１８に触れることに
なり、ケーシング１８が高温化するのを抑制できる。ガ
スタービン１のハウジング１３と、熱交換器３のケーシ
ング１８とは、接続ケーシング１４で接続されており、
この接続ケーシング１４の前面に、圧縮空気Ａを前記導
入路２６の入口部２６ｂに流入させる第２流入口２７が
形成されている。前記ハウジング１３と、タービン６の
径方向外方に配置された環状の燃焼器７との間には、圧
縮機４を出た圧縮空気Ａを前記第２流入口２７へ導く圧
縮空気通路１５が形成されている。
１８との間には、圧縮空気Ａをコア１９の前方からコア
１９の側方を通って、つまり側面の外側を通って、前記
第１流入口２４に導入する導入路２６の主部２６ａが形
成されている。これにより、導入路２６の主部２６ａを
通る低温の圧縮空気Ａがケーシング１８に触れることに
なり、ケーシング１８が高温化するのを抑制できる。ガ
スタービン１のハウジング１３と、熱交換器３のケーシ
ング１８とは、接続ケーシング１４で接続されており、
この接続ケーシング１４の前面に、圧縮空気Ａを前記導
入路２６の入口部２６ｂに流入させる第２流入口２７が
形成されている。前記ハウジング１３と、タービン６の
径方向外方に配置された環状の燃焼器７との間には、圧
縮機４を出た圧縮空気Ａを前記第２流入口２７へ導く圧
縮空気通路１５が形成されている。
【００１６】ガスタービン１のハウジング１３と接続ケ
ーシング１４は一体形成してもよいし、別体で形成して
連結部２０で連結してもよい。また、接続ケーシング１
４と熱交換器ケーシング１８とを一体形成するか、また
は、前記ガスタービンハウジング１３、接続ケーシング
１４および熱交換器ケーシング１８を一体形成してもよ
い。
ーシング１４は一体形成してもよいし、別体で形成して
連結部２０で連結してもよい。また、接続ケーシング１
４と熱交換器ケーシング１８とを一体形成するか、また
は、前記ガスタービンハウジング１３、接続ケーシング
１４および熱交換器ケーシング１８を一体形成してもよ
い。
【００１７】さらに、熱交換器３の前面には、前記導入
路２６の内径側に、熱交換器３の流出口２５からの圧縮
空気Ａをガスタービン１の燃焼器７に導く燃焼器向け導
出路２８が形成され、この導出路２８の内径側に、ガス
タービン１のタービン６を出た排ガスＥをコア１９の第
２通路２２に流入させる排ガス流入路２９が形成されて
いる。すなわち、接続ケーシング１４の内径側に中間隔
壁４１が、さらにその内径側に内側隔壁４２が設けられ
て、三重管構造となっており、これによって、熱交換器
３の前面、つまりコア１９の前方で、外径側から内径側
に向かって、接続ケーシング１４と中間隔壁４１との間
に形成された圧縮空気用の熱交換器向け導入路２６、中
間隔壁４１と内側隔壁４２との間に形成された圧縮空気
用の燃焼器向け導入路２８、および内側隔壁４２の内側
に形成された熱交換器向け排ガス流入路２９が、三重に
配置されている。
路２６の内径側に、熱交換器３の流出口２５からの圧縮
空気Ａをガスタービン１の燃焼器７に導く燃焼器向け導
出路２８が形成され、この導出路２８の内径側に、ガス
タービン１のタービン６を出た排ガスＥをコア１９の第
２通路２２に流入させる排ガス流入路２９が形成されて
いる。すなわち、接続ケーシング１４の内径側に中間隔
壁４１が、さらにその内径側に内側隔壁４２が設けられ
て、三重管構造となっており、これによって、熱交換器
３の前面、つまりコア１９の前方で、外径側から内径側
に向かって、接続ケーシング１４と中間隔壁４１との間
に形成された圧縮空気用の熱交換器向け導入路２６、中
間隔壁４１と内側隔壁４２との間に形成された圧縮空気
用の燃焼器向け導入路２８、および内側隔壁４２の内側
に形成された熱交換器向け排ガス流入路２９が、三重に
配置されている。
【００１８】熱交換器３の後面では、コア１９の後端部
がケーシング１８の後端板３１に固定され、その後端板
３１に、第２通路２２を通った排ガスＥを外部後方へ排
出する排気口３０が形成されている。
がケーシング１８の後端板３１に固定され、その後端板
３１に、第２通路２２を通った排ガスＥを外部後方へ排
出する排気口３０が形成されている。
【００１９】ケーシング１８の前端部は、コア１９の前
部における圧縮空気Ａの流出口２５よりも若干後方の位
置にあり、第１フランジ３２に溶接で固定されている。
この第１フランジ３２は、コア１９の前部をケーシング
１８に支持するもので、図５にその上辺部分を正面図で
示すように、外縁が円形とされており、その外周部には
周方向に並ぶ複数のボルト挿通孔３３が形成され、これ
らボルト挿通孔３３よりも若干内周寄りの位置に、周方
向に並ぶ複数の圧縮空気用導入口３４が形成されてい
る。
部における圧縮空気Ａの流出口２５よりも若干後方の位
置にあり、第１フランジ３２に溶接で固定されている。
この第１フランジ３２は、コア１９の前部をケーシング
１８に支持するもので、図５にその上辺部分を正面図で
示すように、外縁が円形とされており、その外周部には
周方向に並ぶ複数のボルト挿通孔３３が形成され、これ
らボルト挿通孔３３よりも若干内周寄りの位置に、周方
向に並ぶ複数の圧縮空気用導入口３４が形成されてい
る。
【００２０】一方、図１の接続ケーシング１４の後端部
には第２フランジ３５が溶接で固定されており、この第
２フランジ３５には、前記第１フランジ３２の外周部に
形成された複数のボルト挿通孔３３（図５）に整合する
複数のボルト挿通孔（図示せず）が形成されている。こ
れら両フランジ３２，３５のボルト挿通孔に挿通された
ボルト３７およびナット３８で、これらフランジ３２，
３５を気密に締結することにより、コア１９とケーシン
グ１８との間に圧縮空気Ａの導入路２６の主部２６ａと
なる環状の空間が確保され、接続ケーシング１４と中間
隔壁４１と間に導入路２６の入口部２６ｂが確保される
ように、フランジ３２，３５を介して接続ケーシング１
４とケーシング１８とが連結されている。
には第２フランジ３５が溶接で固定されており、この第
２フランジ３５には、前記第１フランジ３２の外周部に
形成された複数のボルト挿通孔３３（図５）に整合する
複数のボルト挿通孔（図示せず）が形成されている。こ
れら両フランジ３２，３５のボルト挿通孔に挿通された
ボルト３７およびナット３８で、これらフランジ３２，
３５を気密に締結することにより、コア１９とケーシン
グ１８との間に圧縮空気Ａの導入路２６の主部２６ａと
なる環状の空間が確保され、接続ケーシング１４と中間
隔壁４１と間に導入路２６の入口部２６ｂが確保される
ように、フランジ３２，３５を介して接続ケーシング１
４とケーシング１８とが連結されている。
【００２１】また、コア１９の前記フランジ３２に設け
た図５の複数の圧縮空気用導入口３４が、導入路２６の
一部を形成しており、この圧縮空気用導入口３４を境
に、導入路２６が主部２６ａと入口部２６ｂとに分かれ
ている。なお、前記フランジ３２は、コア前部の流出口
２５からの圧縮空気Ａをガスタービン１の燃焼室９に導
出する燃焼器向け導出路２８の後端を閉塞して、導入路
２６の主部２６ａとの間を遮断する閉塞部材も兼ねてい
る。
た図５の複数の圧縮空気用導入口３４が、導入路２６の
一部を形成しており、この圧縮空気用導入口３４を境
に、導入路２６が主部２６ａと入口部２６ｂとに分かれ
ている。なお、前記フランジ３２は、コア前部の流出口
２５からの圧縮空気Ａをガスタービン１の燃焼室９に導
出する燃焼器向け導出路２８の後端を閉塞して、導入路
２６の主部２６ａとの間を遮断する閉塞部材も兼ねてい
る。
【００２２】このように、この実施形態では、フランジ
３２を介してコア１９の前部をケーシング１８に支持さ
せているが、これに限らず、例えば周方向に並べた複数
本のステーを介して、コア１９の前部をケーシング１８
に支持させるようにしてもよい。
３２を介してコア１９の前部をケーシング１８に支持さ
せているが、これに限らず、例えば周方向に並べた複数
本のステーを介して、コア１９の前部をケーシング１８
に支持させるようにしてもよい。
【００２３】このように構成されたガスタービン装置で
は、熱交換器３により、ガスタービン１の圧縮機４を出
た圧縮空気Ａと、ガスタービン１のタービン６を出た排
ガスＥとの間で熱交換が行われ、高温化された圧縮空気
Ａがガスタービン１の燃焼器７に導かれるので、ガスタ
ービン１の熱効率が向上する。
は、熱交換器３により、ガスタービン１の圧縮機４を出
た圧縮空気Ａと、ガスタービン１のタービン６を出た排
ガスＥとの間で熱交換が行われ、高温化された圧縮空気
Ａがガスタービン１の燃焼器７に導かれるので、ガスタ
ービン１の熱効率が向上する。
【００２４】とくに、このガスタービン装置では、ガス
タービン後部の排ガス出口側に熱交換器３が連結され、
熱交換器３のコア１９とケーシング１８との間には、圧
縮空気Ａをコア１９の前方から側面を通ってコアの第１
流入口２４に導入する導入路２６が形成され、コア１９
の前部の側面には、第１通路２１を通った圧縮空気Ａの
流出口２５が設けられている。したがって、圧縮空気Ａ
を熱交換器３に対して導入、導出するための配管が不要
になり、その結果、配管での圧縮空気Ａのエネルギ損失
がなくなるうえに、ガスタービン装置全体がコンパクト
になる。しかも、ケーシング１８の内周面は低温の圧縮
空気Ａが流れる導入路２６に臨んでいるから、ケーシン
グ１８の高温化が抑制されるとともに、コア１９からの
放熱が導入路２６内の圧縮空気Ａによって熱回収される
効果も期待できる。
タービン後部の排ガス出口側に熱交換器３が連結され、
熱交換器３のコア１９とケーシング１８との間には、圧
縮空気Ａをコア１９の前方から側面を通ってコアの第１
流入口２４に導入する導入路２６が形成され、コア１９
の前部の側面には、第１通路２１を通った圧縮空気Ａの
流出口２５が設けられている。したがって、圧縮空気Ａ
を熱交換器３に対して導入、導出するための配管が不要
になり、その結果、配管での圧縮空気Ａのエネルギ損失
がなくなるうえに、ガスタービン装置全体がコンパクト
になる。しかも、ケーシング１８の内周面は低温の圧縮
空気Ａが流れる導入路２６に臨んでいるから、ケーシン
グ１８の高温化が抑制されるとともに、コア１９からの
放熱が導入路２６内の圧縮空気Ａによって熱回収される
効果も期待できる。
【００２５】また、燃焼器７を含むガスタービン１と熱
交換器３とが別個に構成されているから、燃焼器７の形
式がどのようなものであっても、共通の熱交換器３を使
用して、熱交換器３への排ガスＥの供給、圧縮機４を出
た圧縮空気Ａの熱交換器３への供給、および熱交換器３
を経た排ガスＥの排出を行うことができるので、設計が
容易になりコストを低減できる。すなわち、この実施形
態では環状の燃焼器７を使用しているが、これに限ら
ず、例えば図１に二点鎖線で示すような、ほぼ径方向に
突出する単管形燃焼器７Ａを使用した場合にも、同じ熱
交換器３で対応できる。
交換器３とが別個に構成されているから、燃焼器７の形
式がどのようなものであっても、共通の熱交換器３を使
用して、熱交換器３への排ガスＥの供給、圧縮機４を出
た圧縮空気Ａの熱交換器３への供給、および熱交換器３
を経た排ガスＥの排出を行うことができるので、設計が
容易になりコストを低減できる。すなわち、この実施形
態では環状の燃焼器７を使用しているが、これに限ら
ず、例えば図１に二点鎖線で示すような、ほぼ径方向に
突出する単管形燃焼器７Ａを使用した場合にも、同じ熱
交換器３で対応できる。
【００２６】また、このガスタービン装置では、導入路
２６の内径側にコア１９の流出口２５からの圧縮空気Ａ
をガスタービン１の燃焼器３に導出する導出路２８が形
成され、その導出路２８の内径側に排ガスＥをコア１９
の第２通路２２に流入させる排ガス流入路２９が形成さ
れ、これらの流路２６，２８，２９が外径側から内径側
へと三重構造となって配置され、熱交換器３の後面には
第２通路２２を通った排ガスＥを外部へ排出する排気口
３０が形成されているので、前記三重構造を、例えば板
金によって容易に形成できる。つまり、圧縮機４から熱
交換器３への圧縮空気Ａの導入、タービン６から熱交換
器３への排ガスＥの流入、熱交換器３から燃焼室９への
圧縮空気Ａの導出、および熱交換器３からの排ガスＥの
排出を、簡単かつコンパクトな構造により実現できる。
２６の内径側にコア１９の流出口２５からの圧縮空気Ａ
をガスタービン１の燃焼器３に導出する導出路２８が形
成され、その導出路２８の内径側に排ガスＥをコア１９
の第２通路２２に流入させる排ガス流入路２９が形成さ
れ、これらの流路２６，２８，２９が外径側から内径側
へと三重構造となって配置され、熱交換器３の後面には
第２通路２２を通った排ガスＥを外部へ排出する排気口
３０が形成されているので、前記三重構造を、例えば板
金によって容易に形成できる。つまり、圧縮機４から熱
交換器３への圧縮空気Ａの導入、タービン６から熱交換
器３への排ガスＥの流入、熱交換器３から燃焼室９への
圧縮空気Ａの導出、および熱交換器３からの排ガスＥの
排出を、簡単かつコンパクトな構造により実現できる。
【００２７】さらに、この実施形態では、前記ケーシン
グ１８が横断面円形であり、前記燃焼器７が環状で、こ
れらケーシング１８および燃焼器７が前記ガスタービン
１の回転軸心Ｃ１と同芯に配置されているので、ガスタ
ービン１および燃焼器７とその後部の熱交換器３との位
置関係を容易かつ正確に設定できる。
グ１８が横断面円形であり、前記燃焼器７が環状で、こ
れらケーシング１８および燃焼器７が前記ガスタービン
１の回転軸心Ｃ１と同芯に配置されているので、ガスタ
ービン１および燃焼器７とその後部の熱交換器３との位
置関係を容易かつ正確に設定できる。
【００２８】なお、前記実施形態では、熱交換器３のコ
ア１９が横断面矩形である場合を示したが、これに限ら
ず、例えば横断面が六角形や円形のコアであってもよ
い。
ア１９が横断面矩形である場合を示したが、これに限ら
ず、例えば横断面が六角形や円形のコアであってもよ
い。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明のガスタービン装
置によれば、圧縮空気を熱交換器に対して導入、導出す
るための配管が不要になるから、配管での圧縮空気のエ
ネルギ損失がなくなるうえに、ガスタービン装置全体が
コンパクトになる。また、ケーシングの内周面に沿った
導入路内を流れる低温の圧縮空気により、ケーシングの
高温化が抑制されるとともに、コアからの放熱がこの導
入路内の圧縮空気によって熱回収されて熱効率が向上す
る。さらに、燃焼器を含むガスタービンの後部に、これ
と別個の熱交換器が連結されているから、燃焼器の形式
が変わっても共通の熱交換器を使用できて、コストの低
減が可能となる。
置によれば、圧縮空気を熱交換器に対して導入、導出す
るための配管が不要になるから、配管での圧縮空気のエ
ネルギ損失がなくなるうえに、ガスタービン装置全体が
コンパクトになる。また、ケーシングの内周面に沿った
導入路内を流れる低温の圧縮空気により、ケーシングの
高温化が抑制されるとともに、コアからの放熱がこの導
入路内の圧縮空気によって熱回収されて熱効率が向上す
る。さらに、燃焼器を含むガスタービンの後部に、これ
と別個の熱交換器が連結されているから、燃焼器の形式
が変わっても共通の熱交換器を使用できて、コストの低
減が可能となる。
【００３０】また、前記導入路入口部の内径側に前記流
出口からの圧縮空気を前方のガスタービンの燃焼器に導
出する導出路が形成され、前記導出路の内径側に前記排
ガスをコアの第２通路に流入させる流入路が形成され、
熱交換器の後面に第２通路を通った排ガスを外部へ排出
する排気口が形成された三重管構造となって配置される
ので、この三重管構造を例えば板金により容易に形成す
ることができる。
出口からの圧縮空気を前方のガスタービンの燃焼器に導
出する導出路が形成され、前記導出路の内径側に前記排
ガスをコアの第２通路に流入させる流入路が形成され、
熱交換器の後面に第２通路を通った排ガスを外部へ排出
する排気口が形成された三重管構造となって配置される
ので、この三重管構造を例えば板金により容易に形成す
ることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係るガスタービン装置の
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】同ガスタービン装置の熱交換器におけるコアの
斜視図である。
斜視図である。
【図３】前記熱交換器の概略構成を示す正面断面図であ
る。
る。
【図４】（Ａ）は前記コアにおける第１通路の断面図、
（Ｂ）は同コアにおける第２通路の断面図である。
（Ｂ）は同コアにおける第２通路の断面図である。
【図５】同コアにおける接続フランジの要部を示す正面
図である。
図である。
１…ガスタービン、３…熱交換器、４…圧縮機、６…タ
ービン、７…燃焼器、８…吸気通路、１３…ハウジン
グ、１４…接続ケーシング、１８…ケーシング、１９…
コア、２１…第１通路、２２…第２通路、２３…伝熱プ
レート、２４…第１流入口、２５…流出口、２６…導入
路、２７…コア向け流入路、２８…燃焼器向け導出路、
２９…排ガス流入路、３０…排気口、４１…中間隔壁、
４２…内側隔壁、Ａ…圧縮空気、Ｅ…排ガス
ービン、７…燃焼器、８…吸気通路、１３…ハウジン
グ、１４…接続ケーシング、１８…ケーシング、１９…
コア、２１…第１通路、２２…第２通路、２３…伝熱プ
レート、２４…第１流入口、２５…流出口、２６…導入
路、２７…コア向け流入路、２８…燃焼器向け導出路、
２９…排ガス流入路、３０…排気口、４１…中間隔壁、
４２…内側隔壁、Ａ…圧縮空気、Ｅ…排ガス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02C 1/00 - 9/58
F23R 3/00 - 7/00
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮機、燃焼器およびタービンを備えた
ガスタービンに、前記圧縮機を出た圧縮空気と前記ター
ビンを出た排ガスとの間で熱交換を行う熱交換器が取り
付けられたガスタービン装置であって、 前記熱交換器は、燃焼器を含むガスタービンのハウジン
グの後方に位置し、ガスタービン後部の前記排ガスの出
口側に連結され、ケーシングの内方に、前記圧縮空気が
流れる第１通路と排ガスが流れる第２通路とを仕切る複
数の伝熱プレートを有するコアを備えており、 前記コアの後部の側面に前記圧縮空気を前記第１通路に
流入させる第１流入口が、前記コアの前部の側面に、第
１通路を通った圧縮空気の流出口が、それぞれ設けら
れ、 前記コアとケーシングとの間に前記圧縮空気をコアの前
方から側面を通って前記第１流入口に導入する導入路主
部が形成され、前記排ガスが前記コアの前面から第２通
路に流入し、コアの後面から排出され、 さらに、前記導入路主部に連通する導入路入口部と、そ
の内径側に形成されて前記流出口からの圧縮空気を前方
のガスタービンの前記燃焼器に導出する導出路と、前記
導出路の内径側に形成されて前記排ガスをコアの第２通
路に流入させる流入路とを有する三重管構造を備えてい
るガスタービン装置。 - 【請求項２】 請求項１または２において、前記ケーシ
ングは横断面円形であり、前記燃焼器は環状でタービン
の径方向外方に位置しており、前記ケーシングおよび燃
焼器が前記ガスタービンの回転軸心と同芯に配置されて
いるガスタービン装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000206644A JP3494217B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 熱交換器を備えたガスタービン装置 |
| US09/898,091 US6494031B2 (en) | 2000-07-07 | 2001-07-05 | Gas turbine apparatus with heat exchanger |
| GB0116514A GB2365496B (en) | 2000-07-07 | 2001-07-06 | Gas turbine apparatus with heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000206644A JP3494217B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 熱交換器を備えたガスタービン装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002021581A JP2002021581A (ja) | 2002-01-23 |
| JP3494217B2 true JP3494217B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=18703535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000206644A Expired - Lifetime JP3494217B2 (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 熱交換器を備えたガスタービン装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6494031B2 (ja) |
| JP (1) | JP3494217B2 (ja) |
| GB (1) | GB2365496B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US7309145B2 (en) * | 2004-01-13 | 2007-12-18 | Seiko Epson Corporation | Light source apparatus and projection display apparatus |
| US8438835B2 (en) * | 2007-07-30 | 2013-05-14 | General Electric Company | Methods and apparatus for mixing fluid in turbine engines |
| US8516791B2 (en) * | 2007-07-30 | 2013-08-27 | General Electric Company | Methods and apparatus for mixing fluid in turbine engines |
| US9810150B2 (en) | 2014-10-21 | 2017-11-07 | United Technologies Corporation | Heat exchanger assembly |
| US10830141B2 (en) * | 2017-12-15 | 2020-11-10 | General Electric Company | Recuperator for gas turbine engine |
| US10670346B2 (en) * | 2018-01-04 | 2020-06-02 | Hamilton Sundstrand Corporation | Curved heat exchanger |
| US10551131B2 (en) * | 2018-01-08 | 2020-02-04 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method for manufacturing a curved heat exchanger using wedge shaped segments |
| US11885492B2 (en) * | 2020-12-29 | 2024-01-30 | Suzhou Tpri Ener & Enviro Tech Co., Ltd. | Steam soot blowing device, rotary air preheater and steam jet parameter design method |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3713294A (en) * | 1971-08-12 | 1973-01-30 | Ford Motor Co | Auxilliary power unit and regenerative exhaust reactor |
| US3877519A (en) | 1973-07-30 | 1975-04-15 | Gen Electric | Pressurized strongback regenerator |
| US4040249A (en) | 1975-06-24 | 1977-08-09 | Deere & Company | Single shaft gas turbine engine with axially mounted disk regenerator |
| US4177638A (en) * | 1975-06-24 | 1979-12-11 | Deere & Company | Single shaft gas turbine engine with radial exhaust diffuser |
| WO1982000856A1 (en) * | 1979-10-15 | 1982-03-18 | G Grim | Combination rotating fluidized bed combustor and heat exchanger |
| JPH076403B2 (ja) | 1989-03-09 | 1995-01-30 | 日産自動車株式会社 | ガスタービン |
| JPH05113133A (ja) | 1991-10-22 | 1993-05-07 | Nissan Motor Co Ltd | ガスタービン |
| JP3030689B2 (ja) | 1995-09-08 | 2000-04-10 | 本田技研工業株式会社 | ガスタービンエンジン |
-
2000
- 2000-07-07 JP JP2000206644A patent/JP3494217B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-07-05 US US09/898,091 patent/US6494031B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-07-06 GB GB0116514A patent/GB2365496B/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB0116514D0 (en) | 2001-08-29 |
| JP2002021581A (ja) | 2002-01-23 |
| US6494031B2 (en) | 2002-12-17 |
| US20020002820A1 (en) | 2002-01-10 |
| GB2365496B (en) | 2002-09-25 |
| GB2365496A (en) | 2002-02-20 |
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|---|---|---|---|
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