JP3727701B2

JP3727701B2 - ガスタービン翼の冷却装置

Info

Publication number: JP3727701B2
Application number: JP34070995A
Authority: JP
Inventors: 潔末永; 剛州笠井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JPH09177503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温ガスタービンの静翼とこれに続いて位置する分割環の冷却を行なうガスタービン翼の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温ガスタービンの排熱回収ボイラを用いた蒸気タービンとのコンバインドプラントにおいては、従来、タービンの冷却媒体として用いてきた圧縮器吐出空気に替えて、空気と比べて冷却能力の高い蒸気を採用し、冷却翼を内部冷却のみで冷却してその冷却によりガスタービンから熱を奪った蒸気を全量ガスタービン外に回収し、これを蒸気タービンに送ることによりプラント全体の性能向上を図るようにしている。
【０００３】
また、冷却翼を回収型冷却構造とすることにより、高温ガスタービンに用いてきたフィルム冷却による空力損失を低減し、ガスタービンのタービン効率も向上できるように配慮している。
【０００４】
このような回収型蒸気冷却構造を空冷式の高温ガスタービンの静止部に採用した場合の１例を図３に示す。静翼２０１の外部シュラウド２０１ａ及び分割環２０２に、ケーシング２０９の外部からそれぞれの供給管２０４ａ，２０４ｂで冷却蒸気２０３を供給する。
【０００５】
静翼２０１及び分割環２０２に夫々分かれて供給された冷却蒸気２０３の流れについてみると、前者は静翼冷却通路２０５で高温ガスとの熱交換により熱を与えられ、回収管２０６ａからガスタービン系外へ導びかれ、また、後者は、分割環２０２で高温ガスとの熱交換により熱を与えられて回収管２０６ｂからガスタービン系外へ導びかれ、その後それぞれの冷却蒸気２０３は、コンバインドプラント内の蒸気タービンへ送られて熱回収される。
【０００６】
なお、静翼２０１の外部シュラウド２０１ａと分割環２０２の間、および静翼２０１と動翼２０７の間等の高温部品の継ぎ目には、高温ガスの主流外への流出を防ぐために別途圧縮器からシール空気２０１を導き吹き出すように構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
回収式蒸気冷却においては、蒸気の洩れ及び配管系の圧損を極力抑えて、エネルギーの回収効率の低下を防ぐ必要がある。
【０００８】
しかし、前記した従来のものでは、静翼・分割環への供給・回収系をガスタービン車室内の狭い領域に配管する必要があり、かつ、２つの場所に供給するため多くの分岐が必要で、蒸気の洩れ、圧損の増加が考えられる。
【０００９】
また、シール空気についてみれば、タービン効率を向上させるためには、その供給を最小量化するか、あるいは全く不必要なものにできることが望ましいことは勿論である。
【００１０】
本発明は、これら諸々の事項に鑑みてなされたもので、蒸気冷却を採用するも熱回収効率を向上し、シール空気を不要としてガスタービン自体の効率向上も図るようにしたものを提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべくなされたもので、ガスタービン入口に配置した入口段静翼の外部シュラウドとこれに続いて入口段動翼まわりのケーシングに設けられた分割環とを一体化し、前記入口段静翼内と前記外部シュラウド内だけとに分岐した冷却通路を合流させて分割環の冷却通路に連通し、前記入口段静翼内部と外部シュラウドの冷却をそれぞれ終えて合流した後分割環の冷却をした冷却蒸気を系外にまとめて回収するようにしたガスタービン翼の冷却装置を提供し、ガスタービン入口に配置した入口段静翼の外部シュラウドと入口段動翼まわりの分割環を一体化し、冷却通路を前記入口段静翼内の冷却通路と外部シュラウド内の冷却通路とに区分し、次いでこれらの冷却通路を合流して分割環に連通し、その後回収経路に至るように構成しているので、ガスタービン内で最も高温域となる入口段の部位における冷却を確実に行い、しかもここに重複する経路は無く供給・回収系の数を最小にでき、分岐、曲り等に起因する通路における圧力損失が最小となり、コンバインドプラントにおけるボトミングでの熱回収効率を向上することができるものである。
【００１２】
また、静翼の外部シュラウドと分割環を一体化することにより、別体時にはそれらの間に必要だったすきまがなくなるので、この部分のシール空気が不要となって、ガスタービン自体の効率向上を図ることができるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は蒸気冷却の系路を矢線を駆使して細かく示し、また、図２はＡ−Ａ断面を大きく表示してわかり易く示している。
【００１４】
１０１は静翼、１０１ａは同静翼１０１の外部シュラウドである。１０２は分割環で、外部シュラウド１０１ａに続く下流で動翼１０７のまわりの位置に設けられ、同分割環１０２は前記静翼１０１の外部シュラウドと一体化して形成されている。
【００１５】
１０４は蒸気供給管で、この中を通って供給される冷媒としての冷却蒸気１０３は外部シュラウド１０１ａの一端に設けた供給口１０４ａから同外部シュラウド１０１ａに供給され、図面中に矢印で表示するように静翼１０１の冷却通路１０５へ供給されるものと、外部シュラウド１０１ａ内だけを流れるものとに分かれ、夫々の経路を流れた後再び合流して分割環１０２内の冷却通路１０２ａを流れ、回収管１０６を経てケーシング１０９の外方へと導びかれ、図示しない蒸気タービンへ回収される。
【００１６】
本実施の形態のものは、冷媒である冷却蒸気１０３の流れを示した矢印を追ってみれば一目瞭然であるように、供給管１０４からまとめて供給された冷却蒸気１０３が、それぞれの守備範囲に当たる冷却通路で、それぞれの役割をこなした後に回収管１０６からまとめて導出されるようになっているので、このように供給、回収をまとめて一挙に行なうようにしたことにより、蒸気の供給、回収時に発生する圧力損失を最小に抑えることが可能となる。
【００１７】
また、静翼１０１の外部シュラウド１０１ａとその後流側の分割環１０２とが一体化して形成されているので、これらの間に隙間はなくなり、その結果自ずとシール空気を不要とし、余分なエネルギーを消費する必要もなく、ガスタービン側の効率向上を図ることができるものである。
【００１８】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、ガスタービン入口に配置した入口段静翼及び同入口段静翼の外部シュラウドと入口段動翼まわりの分割環とにおいて回収式蒸気冷却を行うに際し、ガスタービン内で最も高温域となる入口段の部位における冷却を確実に行い、しかも冷却蒸気の供給及び回収を個別に多数の分散経路で曲路を折り混ぜて行うことなく、静翼内と外部シュラウド内とに分岐したものを合流して分割環に連通する経路としてまとめて一挙に行なうようにしたことにより、全体がコンパクト化されて重複する経路がなくなり、この蒸気冷却の過程で生じる圧力損失を最小に抑えることが可能となるものである。
【００２０】
また、外部シュラウドと分割環とは一体化しているためにここの間に隙間があるはずはなく、自ずとシール空気は不要となり、ガスタービンの効率向上に連なるものである。
【００２１】
そしてこれらの利点は蒸気タービンへの有効な熱回収と相俟って、ガスタービンコンバインドプラントにおけるプラント全体の効率を最高に保つことができるという効果に帰結するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る蒸気冷却の経路図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】従来の技術に係る蒸気冷却の経路図。
【符号の説明】
１０１静翼
１０１ａ外部シュラウド
１０２分割環
１０２ａ分割環冷却通路
１０３冷却蒸気
１０５静翼冷却通路
１０７動翼
１０９ケーシング

Claims

ガスタービン入口に配置した入口段静翼の外部シュラウドとこれに続いて入口段動翼まわりのケーシングに設けられた分割環とを一体化し、前記入口段静翼内と前記外部シュラウド内だけとに分岐した冷却通路を合流させて分割環の冷却通路に連通し、前記入口段静翼内部と外部シュラウドの冷却をそれぞれ終えて合流した後分割環の冷却をした冷却蒸気を系外にまとめて回収するようにしたことを特徴とするガスタービン翼の冷却装置。