JP6033112B2 - Exhaust duct and turbine - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、圧縮した高温・高圧の空気に対して燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得るガスタービンにおいて、このガスタービンで燃焼した排ガスを排出するための排気ダクト、並びに、この排気ダクトを有するタービンに関するものである。   The present invention, for example, in a gas turbine that supplies fuel to compressed high-temperature, high-pressure air and burns it, supplies the generated combustion gas to the turbine to obtain rotational power, and discharges the exhaust gas burned in the gas turbine. The present invention relates to an exhaust duct for discharging, and a turbine having the exhaust duct.

ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されており、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスがタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。この場合、タービンは、車室内に複数の静翼及び動翼が交互に配設されて構成されており、燃焼ガスにより動翼を駆動することで発電機が連結される出力軸を回転駆動している。そして、タービンを駆動した燃焼ガスは、排気車室のディフューザにより静圧に変換されてから大気に放出される。   The gas turbine is composed of a compressor, a combustor, and a turbine, and the air taken in from the air intake port is compressed by the compressor to become high-temperature / high-pressure compressed air. The fuel is supplied and burned, and the high-temperature and high-pressure combustion gas drives the turbine, and the generator connected to the turbine is driven. In this case, the turbine is configured by alternately arranging a plurality of stationary blades and moving blades in the vehicle interior, and drives the moving blades with combustion gas to rotate the output shaft to which the generator is connected. ing. The combustion gas that has driven the turbine is converted to static pressure by the diffuser in the exhaust casing and then released to the atmosphere.

近年、ガスタービンは、高効率化を図るために燃焼温度を高温化させる傾向にあり、これに伴って排ガスの高温化が進んでいる。上述した排気ダクトは、排ガスの高温化に対応するため、耐高温性に優れる材料が使用される一方、構造面においても熱応力を考慮した構造が必要とされている。   In recent years, gas turbines have a tendency to increase the combustion temperature in order to achieve high efficiency, and accordingly, the temperature of exhaust gas is increasing. The exhaust duct described above uses a material having excellent high temperature resistance in order to cope with the high temperature of the exhaust gas, but also requires a structure in consideration of thermal stress in the structural aspect.

従来の排気ダクトは、円筒形状をなすダクトプレートの外周部に径方向の外方に突出する環状の補強リブが設けられることで、ダクトプレートの自重による曲げ応力を緩和する構成となっている。しかし、ガスタービンの起動時や停止時にて、ダクトプレートは、高温の排ガスに直接接触することで熱伝達が早いが、補強リブは、ダクトプレートの外側に位置することから熱伝達が遅く、両者の間に温度差が生じる。そのため、ダクトプレートと補強リブとの間（例えば、溶接部）に大きな応力が作用し、この応力が繰り返し作用することで、排気ダクトの寿命が短くなってしまうという問題がある。   The conventional exhaust duct is configured to relieve bending stress due to the weight of the duct plate by providing an annular reinforcing rib projecting radially outward on the outer peripheral portion of the cylindrical duct plate. However, when the gas turbine is started or stopped, the duct plate is in direct contact with the hot exhaust gas so that heat transfer is fast, but the reinforcing ribs are located outside the duct plate, so heat transfer is slow. A temperature difference occurs between the two. Therefore, a large stress acts between the duct plate and the reinforcing rib (for example, a welded portion), and there is a problem that the life of the exhaust duct is shortened by the repeated action of this stress.

このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された排気ダクトは、補強リブをダクトプレートの外周部から径方向外方に突出すると共に周方向に環状に設けると共に、ダクトプレートの内周部における補強リブと重なる部分に断熱層を形成する遮熱板を設けたものである。   As what solves such a problem, there exists a thing described in the following patent document 1, for example. The exhaust duct described in this Patent Document 1 has reinforcing ribs projecting radially outward from the outer peripheral portion of the duct plate and provided annularly in the circumferential direction, and at portions overlapping the reinforcing ribs in the inner peripheral portion of the duct plate. A heat shield that forms a heat insulating layer is provided.

特開２０１０−１２７２４６号公報JP 2010-127246 A

上述した従来の排気ダクトは、ダクトプレートの外周部に補強リブを設ける一方、内周部に補強リブに対応して断熱層を形成する遮熱板を設けており、ダクトプレートと補強リブに発生する応力を抑制することができる。ところが、この排気ダクトは、ダクトプレートの内周部に断熱層を形成する遮熱板を設けることで、排気ダクトの内面に段差が形成されてしまう。すると、排気ダクトの内面に沿って流れる排ガスは、遮熱板の段差に衝突することで、ここに渦が形成されてしまい、排ガスの流れを阻害してしまう。   The above-described conventional exhaust duct is provided with reinforcing ribs on the outer periphery of the duct plate, and is provided with heat insulating plates that form a heat insulating layer corresponding to the reinforcing ribs on the inner peripheral portion, and is generated in the duct plate and the reinforcing ribs. Stress to be suppressed. However, in this exhaust duct, a step is formed on the inner surface of the exhaust duct by providing a heat shield plate that forms a heat insulating layer on the inner periphery of the duct plate. Then, the exhaust gas flowing along the inner surface of the exhaust duct collides with the step of the heat shield plate, so that a vortex is formed here and the flow of the exhaust gas is inhibited.

本発明は上述した課題を解決するものであり、ダクトプレートと外周部材との連結部に作用する応力を抑制すると共に内部を流動する排ガスの流れを良好に維持する排気ダクト及びタービンを提供することを目的とする。   This invention solves the subject mentioned above, and provides the exhaust duct and turbine which maintain the flow of the waste gas which flows the inside favorably while suppressing the stress which acts on the connection part of a duct plate and an outer peripheral member. With the goal.

上記の目的を達成するための本発明の排気ダクトは、筒形状をなすダクトプレートと、前記ダクトプレートの外周部から径方向の外方に突出すると共に周方向に沿って設けられる外周部材と、前記外周部材に対応する前記ダクトプレートの内周部側に断熱層を形成するように配置されると共に排ガスの流れ方向の上流側に向けて前記断熱層の厚さが薄くなるような第１傾斜面を有する遮熱板と、を有することを特徴とするものである。   The exhaust duct of the present invention for achieving the above object includes a duct plate having a cylindrical shape, an outer peripheral member that protrudes radially outward from the outer peripheral portion of the duct plate and is provided along the circumferential direction, A first slope that is arranged so as to form a heat insulating layer on the inner peripheral side of the duct plate corresponding to the outer peripheral member and that the thickness of the heat insulating layer decreases toward the upstream side in the flow direction of the exhaust gas. And a heat shield having a surface.

従って、外周部材に対応するダクトプレートの内周部側に断熱層を形成するように遮熱板が配置されることで、ダクトプレートに排ガスが直接接触せず、断熱層を介して排ガスの熱が授受されることとなり、外周部材に対応したダクトプレートの部分における急激な温度変化が生じることはなく、ダクトプレートと外周部材との連結部に作用する応力を抑制することができる。また、遮熱板は、排ガスの流れ方向の上流側に向けて断熱層の厚さが薄く第１傾斜面を有することから、ダクトプレートの内周部に沿って流れる排ガスの流れが遮熱板により乱されることがなく、良好な排ガスの流れを維持することができる。   Therefore, by arranging the heat shield so as to form a heat insulating layer on the inner peripheral side of the duct plate corresponding to the outer peripheral member, the exhaust gas does not directly contact the duct plate, and the heat of the exhaust gas is passed through the heat insulating layer. Therefore, a sudden temperature change does not occur in the portion of the duct plate corresponding to the outer peripheral member, and the stress acting on the connecting portion between the duct plate and the outer peripheral member can be suppressed. Further, since the heat shield plate has the first inclined surface with the heat insulation layer being thin toward the upstream side in the flow direction of the exhaust gas, the flow of the exhaust gas flowing along the inner peripheral portion of the duct plate Therefore, a good exhaust gas flow can be maintained.

本発明の排気ダクトでは、前記遮熱板は、排ガスの流れ方向の下流側に向けて前記断熱層の厚さが薄くなるような第２傾斜面を有するとしている。   In the exhaust duct of the present invention, the heat shield plate has a second inclined surface such that the thickness of the heat insulating layer becomes thinner toward the downstream side in the flow direction of the exhaust gas.

従って、ダクトプレートの内周部に沿って流れる排ガスは、ダクトプレートから遮熱板の第１傾斜面及び第２傾斜面に沿って流れることとなり、排ガスの流れが乱されることがなく、良好に流通することができる。   Therefore, the exhaust gas flowing along the inner peripheral portion of the duct plate flows along the first inclined surface and the second inclined surface of the heat shield plate from the duct plate, and the flow of the exhaust gas is not disturbed and is good. Can be distributed.

本発明の排気ダクトでは、前記ダクトプレートに対して前記遮熱板を排ガスの流れ方向に沿って相対移動自在に支持する第１支持機構が設けられることを特徴としている。   The exhaust duct of the present invention is characterized in that a first support mechanism is provided for supporting the heat shield plate relative to the duct plate so as to be relatively movable along the flow direction of the exhaust gas.

従って、遮熱板は、温度上昇時及び温度下降時に熱膨張及び熱収縮するが、第１支持機構によりダクトプレートに対して相対移動自在であることから、ダクトプレートに曲げ応力などが作用することがない。   Therefore, the heat shield plate thermally expands and contracts when the temperature rises and falls, but since it can move relative to the duct plate by the first support mechanism, bending stress acts on the duct plate. There is no.

本発明の排気ダクトでは、前記第１支持機構は、前記遮熱板における排ガスの流れ方向の端部に設けられることを特徴としている。   In the exhaust duct of the present invention, the first support mechanism is provided at an end of the heat shield plate in the exhaust gas flow direction.

従って、遮熱板は、端部が第１支持機構によりダクトプレートと相対移動自在に支持されることから、外周部材に対応するダクトプレートに対して排ガスの熱が伝達しにくくなり、ダクトプレートと外周部材との連結部に作用する応力を抑制することができる。   Accordingly, since the end portion of the heat shield plate is supported by the first support mechanism so as to be relatively movable with the duct plate, the heat of the exhaust gas is hardly transmitted to the duct plate corresponding to the outer peripheral member. The stress acting on the connecting portion with the outer peripheral member can be suppressed.

本発明の排気ダクトでは、前記遮熱板は、排ガスの流れ方向に分割される複数の分割遮熱板を有し、前記第１支持機構は、前記複数の分割遮熱板を所定長さだけ重ねて支持することを特徴としている。   In the exhaust duct of the present invention, the heat shield plate has a plurality of divided heat shield plates divided in the flow direction of the exhaust gas, and the first support mechanism has the plurality of divided heat shield plates a predetermined length. It is characterized by being supported repeatedly.

従って、複数の分割遮熱板が所定長さだけ重ねて支持されることで、遮熱板を複雑な装置により支持する必要がなくなり、構造の簡素化、軽量化、低コスト化を図ることができる。   Therefore, since the plurality of divided heat shield plates are supported by being overlapped by a predetermined length, it is not necessary to support the heat shield plates by a complicated device, and the structure can be simplified, lightened, and cost can be reduced. it can.

本発明の排気ダクトでは、前記ダクトプレートに対して前記遮熱板を前記ダクトプレートの周方向に沿って相対移動自在に支持する第２支持機構が設けられることを特徴としている。   The exhaust duct of the present invention is characterized in that a second support mechanism is provided for supporting the heat shield plate relative to the duct plate so as to be relatively movable along a circumferential direction of the duct plate.

従って、遮熱板は、温度上昇時及び温度下降時に熱収縮するが、第２支持機構によりダクトプレートに対して相対移動自在であることから、ダクトプレートに曲げ応力などが作用することがない。   Therefore, the heat shield plate is thermally contracted when the temperature rises and when the temperature falls, but since it is relatively movable with respect to the duct plate by the second support mechanism, bending stress or the like does not act on the duct plate.

本発明の排気ダクトでは、前記第２支持機構は、排ガスの流れ方向に沿うと共に前記ダクトプレートの周方向に所定間隔で形成される複数のスリットを有することを特徴としている。   In the exhaust duct according to the present invention, the second support mechanism has a plurality of slits formed along the flow direction of the exhaust gas and at a predetermined interval in the circumferential direction of the duct plate.

従って、遮熱板の温度上昇時及び温度下降時に熱収縮すると、複数のスリットの幅が変化してダクトプレートの周長に適応することとなり、構造の簡素化により軽量化、低コスト化を図ることができる。   Therefore, when heat shrinks when the temperature of the heat shield plate rises and falls, the width of the plurality of slits changes to adapt to the circumference of the duct plate, and the structure is simplified to reduce weight and cost. be able to.

本発明の排気ダクトでは、前記遮熱板は、筒形状をなし、前記断熱層は、リング形状をなして断熱材が充填されることを特徴としている。   In the exhaust duct of the present invention, the heat shield plate has a cylindrical shape, and the heat insulating layer has a ring shape and is filled with a heat insulating material.

従って、断熱層をリング形状として断熱材を充填することで、遮熱板からダクトプレートへの熱の伝達を効果的に抑制することができる。   Therefore, the heat transfer from the heat shield plate to the duct plate can be effectively suppressed by filling the heat insulating material with the heat insulating layer having a ring shape.

本発明の排気ダクトでは、前記ダクトプレートは、径方向における両側部に支持部がそれぞれ設けられ、上部及び下部に前記外周部材が前記支持部に連結して設けられ、前記支持部に脚部が連結されることを特徴としている。   In the exhaust duct of the present invention, the duct plate is provided with support portions on both side portions in the radial direction, the outer peripheral member is connected to the support portion at the upper and lower portions, and the leg portions are provided on the support portion. It is characterized by being connected.

従って、脚部により支持するダクトプレートの支持部にて、外周部材に対応したダクトプレートの部分における急激な温度変化を抑制し、ダクトプレートと外周部材との連結部に作用する応力を抑制することができ、排気ダクトの支持剛性を高めることができる。   Therefore, a rapid temperature change in the portion of the duct plate corresponding to the outer peripheral member is suppressed at the support portion of the duct plate supported by the leg portion, and the stress acting on the connecting portion between the duct plate and the outer peripheral member is suppressed. The support rigidity of the exhaust duct can be increased.

本発明の排気ダクトでは、前記ダクトプレートにおける排ガスの流れ方向の下流側の端部にフローガイドが連結され、前記遮熱板は、排ガスの流れ方向の上流側の端部が前記ダクトプレートに支持され、排ガスの流れ方向の下流側の端部が前記フローガイドに支持されることを特徴としている。   In the exhaust duct of the present invention, a flow guide is connected to an end of the duct plate on the downstream side in the exhaust gas flow direction, and the heat shield plate is supported by the duct plate on the upstream end in the exhaust gas flow direction. The downstream end of the exhaust gas flow direction is supported by the flow guide.

従って、遮熱板の端部をフローガイドに支持することで、遮熱板の構造を簡素化することができると共に、ダクトプレートの内周部に沿って流れる排ガスの良好な流れを維持することができる。   Therefore, by supporting the end portion of the heat shield plate on the flow guide, the structure of the heat shield plate can be simplified and a good flow of exhaust gas flowing along the inner peripheral portion of the duct plate can be maintained. Can do.

また、本発明のタービンは、前記排気ダクトを有することを特徴とするものである。   The turbine of the present invention is characterized by having the exhaust duct.

従って、排気系に上述した排気ダクトを採用することで、ダクトプレートと外周部材との連結部に作用する応力を抑制することができる共に、内部を流動する排ガスの流れを良好に維持することができる。   Therefore, by adopting the exhaust duct described above in the exhaust system, it is possible to suppress the stress acting on the connecting portion between the duct plate and the outer peripheral member, and to maintain a good flow of exhaust gas flowing inside. it can.

本発明の排気ダクト及びタービンによれば、外周部材に対応するダクトプレートの内周部側に断熱層を形成するように遮熱板を配置すると共に、排ガスの流れ方向の上流側に向けて断熱層の厚さが薄くなるような第１傾斜面を形成するので、ダクトプレートと外周部材との連結部に作用する応力を抑制することができると共に、良好な排ガスの流れを維持することができる。   According to the exhaust duct and the turbine of the present invention, the heat shield plate is disposed so as to form a heat insulating layer on the inner peripheral side of the duct plate corresponding to the outer peripheral member, and is insulated toward the upstream side in the exhaust gas flow direction. Since the first inclined surface is formed such that the thickness of the layer is reduced, it is possible to suppress the stress acting on the connecting portion between the duct plate and the outer peripheral member, and to maintain a good exhaust gas flow. .

図１は、本発明の実施例１に係る排気ダクトの要部断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust duct according to Embodiment 1 of the present invention. 図２は、ダクトプレートに対する遮熱プレートの取付部を表す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a mounting portion of the heat shield plate with respect to the duct plate. 図３は、ダクトプレートに対する遮熱プレートの取付部を表す図２のIII−III断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 showing the attachment portion of the heat shield plate with respect to the duct plate. 図４は、遮熱プレートの作動を表す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the operation of the heat shield plate. 図５は、遮熱プレートの作動を表す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the operation of the heat shield plate. 図６は、排気ダクトに作用する過渡時の温度と応力を表すグラフである。FIG. 6 is a graph showing temperature and stress at the time of transient acting on the exhaust duct. 図７は、ガスタービンを表す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a gas turbine. 図８は、排気ダクトを表す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an exhaust duct. 図９は、排気ダクトを表す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the exhaust duct. 図１０は、排気ダクトの支持部を表す正面図である。FIG. 10 is a front view illustrating a support portion of the exhaust duct. 図１１は、排気ダクトの支持部を表す側面図である。FIG. 11 is a side view showing a support portion of the exhaust duct. 図１２は、本発明の実施例２に係る排気ダクトの要部断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust duct according to the second embodiment of the present invention. 図１３は、本発明の実施例３に係る排気ダクトの要部断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust duct according to Embodiment 3 of the present invention. 図１４は、本発明の実施例４に係る排気ダクトの要部断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust duct according to Embodiment 4 of the present invention. 図１５は、遮熱プレートの内面図である。FIG. 15 is an internal view of the heat shield plate. 図１６は、本発明の実施例５に係る排気ダクトの要部断面図である。FIG. 16: is principal part sectional drawing of the exhaust duct which concerns on Example 5 of this invention.

以下に添付図面を参照して、本発明に係る排気ダクト及びタービンの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。   Exemplary embodiments of an exhaust duct and a turbine according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.

図７は、ガスタービンを表す概略図、図８は、排気ダクトを表す概略図、図９は、排気ダクトを表す断面図、図１０は、排気ダクトの支持部を表す正面図、図１１は、排気ダクトの支持部を表す側面図である。   7 is a schematic view showing a gas turbine, FIG. 8 is a schematic view showing an exhaust duct, FIG. 9 is a cross-sectional view showing an exhaust duct, FIG. 10 is a front view showing a support portion of the exhaust duct, and FIG. It is a side view showing the support part of an exhaust duct.

実施例１のガスタービンは、図７に示すように、圧縮機１０１と複数の燃焼器１０２とタービン１０３と排気ダクト１０４により構成される。このガスタービンは、図示しない発電機が連結されており、発電可能となっている。圧縮機１０１は、空気を取り込む空気取入口を有し、圧縮機車室内に複数の静翼と動翼が交互に配設されて構成されている。燃焼器１０２は、圧縮機１０１の後部に周方向に沿って複数設けられている。この各燃焼器１０２は、圧縮機１０１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン１０３は、タービン車室内に複数の静翼と動翼が交互に配設されて構成されている。このタービン１０３の後部に排気室１０５を介して排気ダクト１０４が配設されている。   As shown in FIG. 7, the gas turbine according to the first embodiment includes a compressor 101, a plurality of combustors 102, a turbine 103, and an exhaust duct 104. This gas turbine is connected to a generator (not shown) and can generate power. The compressor 101 has an air intake port for taking in air, and is configured such that a plurality of stationary blades and moving blades are alternately arranged in the compressor casing. A plurality of combustors 102 are provided along the circumferential direction at the rear portion of the compressor 101. Each combustor 102 is combustible by supplying fuel to the compressed air compressed by the compressor 101 and igniting it with a burner. The turbine 103 is configured by alternately arranging a plurality of stationary blades and moving blades in a turbine casing. An exhaust duct 104 is disposed at the rear portion of the turbine 103 via an exhaust chamber 105.

また、圧縮機１０１、燃焼器１０２、タービン１０３、排気ダクト１０４の中心部を貫通するようにロータ（タービン軸）が配置されている。ロータは、圧縮機１０１側の端部が軸受部により回転自在に支持されると共に、排気ダクト１０４側の端部が軸受部により回転自在に支持されている。そして、このロータは、圧縮機１０１及びタービン１０３の各動翼が固定されてなり、排気ダクト１０４側の端部に発電機の駆動軸が連結されている。そして、タービン１０３と排気室１０５とが第１エキスパンション１０６を介して連結され、排気室１０５と排気ダクト１０４とがフランジ締結され、排気ダクト１０４とスクウェアダクト１０７とが第２エキスパンション１０８を介して連結されている。   Further, a rotor (turbine shaft) is disposed so as to pass through the center of the compressor 101, the combustor 102, the turbine 103, and the exhaust duct 104. The end of the rotor on the compressor 101 side is rotatably supported by the bearing portion, and the end on the exhaust duct 104 side is rotatably supported by the bearing portion. In this rotor, the rotor blades of the compressor 101 and the turbine 103 are fixed, and the drive shaft of the generator is connected to the end on the exhaust duct 104 side. The turbine 103 and the exhaust chamber 105 are connected via the first expansion 106, the exhaust chamber 105 and the exhaust duct 104 are flanged, and the exhaust duct 104 and the square duct 107 are connected via the second expansion 108. Has been.

そして、ガスタービンは、圧縮機１０１が設置床１１１の支持台１１２に脚部１１３を介して支持され、タービン１０３が設置床１１１の支持台１１４に脚部１１５を介して支持されている。また、ガスタービンは、排気室１０５が設置床１１１に脚部１１６，１１７を介して支持され、排気ダクト１０４が設置床１１１に脚部１１８を介して支持されている。   In the gas turbine, the compressor 101 is supported by the support base 112 of the installation floor 111 via the leg 113, and the turbine 103 is supported by the support base 114 of the installation floor 111 via the leg 115. In the gas turbine, the exhaust chamber 105 is supported on the installation floor 111 via legs 116 and 117, and the exhaust duct 104 is supported on the installation floor 111 via legs 118.

従って、圧縮機１０１は、空気取入口から取り込まれた空気が複数の静翼と動翼を通過して圧縮されることで、高温・高圧の圧縮空気を生成する。燃焼器１０２は、この圧縮空気に対して所定の燃料を供給して燃焼することで、燃焼ガスを生成する。タービン１０３は、この燃焼器１０２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが複数の静翼と動翼を通過することで、ロータを駆動回転して発電機を駆動する。そして、排ガスは排気ダクト１０４を通って大気に放出される。   Therefore, the compressor 101 generates high-temperature and high-pressure compressed air by compressing the air taken in from the air intake through the plurality of stationary blades and the moving blades. The combustor 102 generates combustion gas by supplying a predetermined fuel to the compressed air and burning it. The turbine 103 drives and rotates the rotor by driving the high-temperature and high-pressure combustion gas, which is the working fluid generated by the combustor 102, through the plurality of stationary blades and the moving blades. The exhaust gas is discharged to the atmosphere through the exhaust duct 104.

ここで、排気ダクト１０４の構成について詳細に説明する。排気ダクト１０４において、図８から図１１に示すように、ダクトプレート１１は、円筒形状をなすものの、タービン１０３（図７参照）から離間する方向に向かってその径が漸次大径となる円錐台をなすように形成されている。このダクトプレート１１は、径方向における両側部に支持部１２が形成されている。この支持部１２は、ダクトプレート１１の外周面に固定される箱形部１２ａと、この箱形部１２ａの外側に水平に固定される上下の支持板１２ｂ，１２ｃと、この上下の支持板１２ｂ，１２ｃを連結する連結板１２ｄとから構成されている。   Here, the configuration of the exhaust duct 104 will be described in detail. As shown in FIGS. 8 to 11, in the exhaust duct 104, the duct plate 11 has a cylindrical shape, but its diameter gradually increases in a direction away from the turbine 103 (see FIG. 7). It is formed to make. As for this duct plate 11, the support part 12 is formed in the both sides in radial direction. The support portion 12 includes a box-shaped portion 12a fixed to the outer peripheral surface of the duct plate 11, upper and lower support plates 12b and 12c fixed horizontally to the outside of the box-shaped portion 12a, and the upper and lower support plates 12b. , 12c, and a connecting plate 12d.

また、ダクトプレート１１は、左右の支持部１２の上部及び下部に位置して箱形形状をなす補強部１３，１４が設けられている。この各補強部１３，１４は、ダクトプレート１１の周方向に沿って外周面に固定されると共に、左右の支持部１２に連結されている。そして、ダクトプレート１１は、上部及び下部に補強リブ（外周部材）１５，１６が固定されている。この補強リブ１５は、弧状をなし、ダクトプレート１１における上部の外周部から径方向の外方に突出するように周方向に沿って配置され、下部がダクトプレート１１の外周面に固定され、各端部が補強部１３に連結されている。また、補強リブ１６は、弧状をなし、ダクトプレート１１における下部の外周部から径方向の外方に突出するように周方向に沿って配置され、上部がダクトプレート１１の外周面に固定され、各端部が補強部１４に連結されている。   Further, the duct plate 11 is provided with reinforcing portions 13 and 14 having a box shape located at the upper and lower portions of the left and right support portions 12. The reinforcing portions 13 and 14 are fixed to the outer peripheral surface along the circumferential direction of the duct plate 11 and are connected to the left and right support portions 12. The duct plate 11 has reinforcing ribs (outer peripheral members) 15 and 16 fixed to the upper and lower portions. The reinforcing rib 15 has an arc shape and is disposed along the circumferential direction so as to protrude radially outward from the outer peripheral portion of the upper portion of the duct plate 11, and the lower portion is fixed to the outer peripheral surface of the duct plate 11. The end portion is connected to the reinforcing portion 13. In addition, the reinforcing rib 16 has an arc shape and is arranged along the circumferential direction so as to protrude radially outward from the outer peripheral portion of the lower portion of the duct plate 11, and the upper portion is fixed to the outer peripheral surface of the duct plate 11, Each end is connected to the reinforcing portion 14.

各補強リブ１５，１６は、ダクトプレート１１の外周部から径方向の外方に突出しており、ダクトプレート１１の軸心方向（排ガスの流動方向）に所定間隔をあけて複数（本実施例では、３個）設けられている。   Each of the reinforcing ribs 15 and 16 protrudes outward in the radial direction from the outer peripheral portion of the duct plate 11, and a plurality of (in the present embodiment, a predetermined interval in the axial direction of the duct plate 11 (fluid gas flow direction)). 3).

ダクトプレート１１は、外周部に支持部１２、補強部１３，１４、補強リブ１５，１６が周方向に連続して設けられることで、所定の強度が確保されている。そして、ダクトプレート１１は、左右の支持部１２にサポート部材１７とサポート台１８からなる脚部１１８が連結されている。   The duct plate 11 is provided with a support portion 12, reinforcing portions 13 and 14, and reinforcing ribs 15 and 16 continuously on the outer peripheral portion, so that a predetermined strength is ensured. In the duct plate 11, leg portions 118 including a support member 17 and a support base 18 are connected to the left and right support portions 12.

図１は、本発明の実施例１に係る排気ダクトの要部断面図、図２は、ダクトプレートに対する遮熱プレートの取付部を表す断面図、図３は、ダクトプレートに対する遮熱プレートの取付部を表す図２のIII−III断面図、図４は、遮熱プレートの作動を表す断面図、図５は、遮熱プレートの作動を表す断面図、図６は、排気ダクトに作用する過渡時の温度と応力を表すグラフである。なお、図６に表すグラフは、起動時の一例である。   1 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust duct according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an attachment portion of a heat shield plate to the duct plate, and FIG. 3 is an attachment of the heat shield plate to the duct plate. 2 is a sectional view showing the operation of the heat shield plate, FIG. 5 is a sectional view showing the operation of the heat shield plate, and FIG. 6 is a transient acting on the exhaust duct. It is a graph showing the temperature and stress at the time. Note that the graph shown in FIG. 6 is an example of activation.

排気ダクト１０４において、図１に示すように、ダクトプレート１１は、外周部に補強リブ１５（１６）が固定されている。このダクトプレート１１は、各補強リブ１５（１６）に対応する内周部側に断熱層２１を形成するように遮熱板２２が配置されている。即ち、この遮熱板２２は、円筒形状をなし、ダクトプレート１１の外周部側に位置する各補強リブ１５（１６）の反対側に対向して、ダクトプレート１１の内周部側に位置している。この場合、遮熱板２２は、各補強リブ１５（１６）に対応した位置だけでなく、ダクトプレート１１の長手方向の前後に所定長さだけ延長することが望ましい。そして、遮熱板２２は、外周面がダクトプレート１１の内周面と所定隙間をあけて配置することで、遮熱板２２とダクトプレート１１との間に断熱層（空間部）２１が形成されている。   In the exhaust duct 104, as shown in FIG. 1, a reinforcing rib 15 (16) is fixed to the outer peripheral portion of the duct plate 11. In this duct plate 11, a heat shield plate 22 is disposed so as to form a heat insulating layer 21 on the inner peripheral side corresponding to each reinforcing rib 15 (16). That is, the heat shield plate 22 has a cylindrical shape and is located on the inner peripheral side of the duct plate 11 so as to face the opposite side of each reinforcing rib 15 (16) located on the outer peripheral side of the duct plate 11. ing. In this case, it is desirable that the heat shield plate 22 extends not only at a position corresponding to each reinforcing rib 15 (16) but also by a predetermined length before and after the duct plate 11 in the longitudinal direction. The heat shield plate 22 is arranged such that the outer peripheral surface has a predetermined gap from the inner peripheral surface of the duct plate 11, so that a heat insulating layer (space portion) 21 is formed between the heat shield plate 22 and the duct plate 11. Has been.

また、遮熱板２２は、排ガスの流れ方向の上流側（図１にて左側）に向けて断熱層２１の厚さが薄くなるような第１傾斜部（第１傾斜面）２３が形成されると共に、排ガスの流れ方向の下流側（図１にて右側）に向けて断熱層２１の厚さが薄くなるような第２傾斜部（第２傾斜面）２４が形成されている。即ち、遮熱板２２は、本体部２５がダクトプレート１１との間に断熱層２１が形成されるように離間している。そして、遮熱板２２は、排ガスの流れ方向の上流側に本体部２５に連続する第１傾斜部２３が形成されており、端部が徐々にダクトプレート１１に接近することで断熱層２１の厚さが薄くなっている。また、遮熱板２２は、排ガスの流れ方向の下流側に本体部２５に連続する第２傾斜部２４が形成されており、端部が徐々にダクトプレート１１に接近することで断熱層２１の厚さが薄くなっている。この場合、各補強リブ１５（１６）に対応するダクトプレート１１の内周部側に本体部２５を配置し、その前後の各傾斜部２３，２４を配置することが好ましい。   Further, the heat shield plate 22 is formed with a first inclined portion (first inclined surface) 23 such that the thickness of the heat insulating layer 21 becomes thinner toward the upstream side in the exhaust gas flow direction (left side in FIG. 1). In addition, a second inclined portion (second inclined surface) 24 is formed so that the thickness of the heat insulating layer 21 decreases toward the downstream side in the exhaust gas flow direction (the right side in FIG. 1). That is, the heat shield plate 22 is separated so that the heat insulating layer 21 is formed between the main body portion 25 and the duct plate 11. The heat shield plate 22 is formed with a first inclined portion 23 continuous with the main body portion 25 on the upstream side in the exhaust gas flow direction, and the end portion gradually approaches the duct plate 11 so that the heat insulating layer 21 The thickness is thin. Further, the heat shield plate 22 is formed with a second inclined portion 24 continuous with the main body portion 25 on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas, and the end portion gradually approaches the duct plate 11 so that the heat insulating layer 21 The thickness is thin. In this case, it is preferable to arrange the main body 25 on the inner peripheral side of the duct plate 11 corresponding to each reinforcing rib 15 (16) and to arrange the inclined portions 23 and 24 before and after the main body 25.

なお、第１傾斜部２３と本体部２５と第２傾斜部２４とは、連続したものとなっており、内周面に沿って排ガスが乱れを起こすことなく良好に流れるような湾曲形状をなすことが好ましい。但し、必要に応じて、第１傾斜部２３と本体部２５と第２傾斜部２４とをそれぞれ直線状に形成しなくてもよく、本体部２５をダクトプレート１１と平行に配置してもよい。また、第１傾斜部２３と本体部２５と第２傾斜部２４とが連続するように一体に構成したが、それぞれ別々に形成して連結してもよい。   In addition, the 1st inclination part 23, the main-body part 25, and the 2nd inclination part 24 become a continuous thing, and make the curved shape that exhaust gas flows favorably along the inner peripheral surface, without causing disturbance. It is preferable. However, if necessary, the first inclined portion 23, the main body portion 25, and the second inclined portion 24 may not be formed linearly, and the main body portion 25 may be disposed in parallel with the duct plate 11. . Moreover, although it comprised integrally so that the 1st inclination part 23, the main-body part 25, and the 2nd inclination part 24 may continue, you may form and connect each separately.

ダクトプレート１１に対して遮熱板２２を排ガスの流れ方向に沿って相対移動自在に支持する第１支持機構２６が設けられており、この第１支持機構２６は、周方向に所定間隔で複数設けられている。この第１支持機構２６は、遮熱板２２における排ガスの流れ方向の各端部に設けられている。即ち、図２及び図３に示すように、遮熱板２２は、排ガスの流れ方向の端部に排ガスの流れ方向に沿った長孔３１が形成されており、ダクトプレート１１は、この長孔３１に対応して貫通孔３２が形成されている。そして、連結ボルト３３は、ねじ部３３ａが遮熱板２２の内側から長孔３１及び貫通孔３２を貫通し、固定ナット３４及びロックナット３５に螺合している。   A first support mechanism 26 that supports the heat shield plate 22 relative to the duct plate 11 along the flow direction of the exhaust gas is provided, and a plurality of first support mechanisms 26 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction. Is provided. The first support mechanism 26 is provided at each end of the heat shield plate 22 in the exhaust gas flow direction. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the heat shield plate 22 is formed with a long hole 31 along the exhaust gas flow direction at the end of the exhaust gas flow direction. A through hole 32 is formed corresponding to 31. The connecting bolt 33 has a threaded portion 33 a that passes through the long hole 31 and the through hole 32 from the inside of the heat shield plate 22 and is screwed into the fixing nut 34 and the lock nut 35.

この場合、長孔３１における遮熱板２２の周方向の幅Ｗに対して、連結ボルト３３におけるねじ部３３ａの外径（貫通孔３２の内径）Ｒが小さく設定されており、両者の間に所定隙間Ｓ（Ｓ／２＋Ｓ／２）が確保されている。また、連結ボルト３３は、ブッシュ３３ｂの外径が長孔３１の幅Ｗより大きくなっている。そして、遮熱板２２とダクトプレート１１が相対移動できるように、固定ナット３４が連結ボルト３３における所定の螺合位置でロックナット３５に固定されている。   In this case, the outer diameter (inner diameter of the through hole 32) R of the threaded portion 33a of the connecting bolt 33 is set smaller than the circumferential width W of the heat shield plate 22 in the long hole 31, and between the two A predetermined gap S (S / 2 + S / 2) is secured. Further, in the connection bolt 33, the outer diameter of the bush 33 b is larger than the width W of the long hole 31. And the fixing nut 34 is being fixed to the lock nut 35 in the predetermined screwing position in the connection bolt 33 so that the heat insulation board 22 and the duct plate 11 can move relatively.

そのため、排ガスにより遮熱板２２が加熱されて熱膨張すると、図３及び図４に示すように、端部（図示は、後端部）が熱延びし、ダクトプレート１１に対して後方に移動する。なお、図示しないが、このとき、遮熱板２２は、前端部がダクトプレート１１に対して前方に移動する。その後、ダクトプレート１１の温度が徐々に上昇して熱延びすると、図３に示すような状態となる。一方、ガスタービンの停止時に、遮熱板２２が冷却されて熱収縮すると、図３及び図５に示すように、端部（図示は、後端部）が収縮し、ダクトプレート１１に対して前方に移動する。なお、図示しないが、このとき、遮熱板２２は、後端部がダクトプレート１１に対して後方に移動する。その後、ダクトプレート１１の温度が徐々に下降して収縮すると、図３に示すような状態となる。   Therefore, when the heat shield plate 22 is heated by the exhaust gas and thermally expands, as shown in FIGS. 3 and 4, the end portion (the rear end portion in the drawing) extends hot and moves backward with respect to the duct plate 11. To do. Although not shown, at this time, the front end of the heat shield plate 22 moves forward with respect to the duct plate 11. Thereafter, when the temperature of the duct plate 11 gradually rises and heats up, the state shown in FIG. 3 is obtained. On the other hand, when the heat shield plate 22 is cooled and thermally contracted when the gas turbine is stopped, the end portion (rear end portion in the figure) contracts as shown in FIGS. Move forward. Although not illustrated, at this time, the rear end portion of the heat shield plate 22 moves rearward with respect to the duct plate 11. Thereafter, when the temperature of the duct plate 11 gradually decreases and contracts, the state shown in FIG. 3 is obtained.

また、遮熱板２２の長孔３１と連結ボルト３３のねじ部３３ａとの間に所定隙間Ｓ／２が確保されていることから、遮熱板２２における周方向の熱延び及び熱収縮に対しても、ダクトプレート１１との間で相対移動が可能となっている。   In addition, since a predetermined gap S / 2 is secured between the long hole 31 of the heat shield plate 22 and the threaded portion 33a of the connecting bolt 33, the heat shield plate 22 is protected against thermal expansion and contraction in the circumferential direction. However, relative movement between the duct plate 11 is possible.

なお、この実施例１では、遮熱板２２における排ガスの流れ方向の上流側端部と下流側端部の両方を第１支持機構２６によりダクトプレート１１に支持したが、遮熱板２２における排ガスの流れ方向の上流側端部と下流側端部の一方をダクトプレート１１に固定し、遮熱板２２における排ガスの流れ方向の上流側端部と下流側端部の他方を第１支持機構２６によりダクトプレート１１に支持してもよい。   In the first embodiment, both the upstream end and the downstream end of the heat shield plate 22 in the flow direction of the exhaust gas are supported by the duct plate 11 by the first support mechanism 26. One of the upstream end and the downstream end in the flow direction is fixed to the duct plate 11, and the other of the upstream end and the downstream end in the exhaust gas flow direction in the heat shield plate 22 is the first support mechanism 26. May be supported by the duct plate 11.

図７に示すように、ガスタービンが起動すると、圧縮機１０１は高温・高圧の圧縮空気を生成し、燃焼器１０２が圧縮空気に燃料を供給して燃焼することで燃焼ガスを生成し、タービン１０３は、高温・高圧の燃焼ガスによりロータを駆動回転して発電機を駆動する。そして、高温の排ガスが排気ダクト１０４に流れる。   As shown in FIG. 7, when the gas turbine is started, the compressor 101 generates high-temperature and high-pressure compressed air, and the combustor 102 supplies fuel to the compressed air and burns to generate combustion gas. 103 drives a rotor by driving and rotating a rotor with high-temperature and high-pressure combustion gas. Then, hot exhaust gas flows into the exhaust duct 104.

このとき、排気ダクト１０４に流れ込む排ガスは、その温度が約５００℃以上であり、この排気ダクト１０４の温度を上昇させる。即ち、図１に示すように、排気ダクト１０４を流れる排ガスのうち、ダクトプレート１１の内壁面に沿って流れる排ガスは、遮熱板２２の内壁面に接触しながら下流側へと流れていく。このとき、遮熱板２２は、内周面を流れる排ガスにより温度が上昇していく。そして、この遮熱板２２の熱が断熱層２１を介して遮熱板２２により被覆されたダクトプレート１１に伝達されて温度が緩やかに上昇する。更に、このダクトプレート１１の熱が各補強リブ１５，１６に伝達されてダクトプレート１１と共に補強リブ１５，１６の温度が緩やかに上昇していく。   At this time, the temperature of the exhaust gas flowing into the exhaust duct 104 is about 500 ° C. or higher, and the temperature of the exhaust duct 104 is increased. That is, as shown in FIG. 1, out of the exhaust gas flowing through the exhaust duct 104, the exhaust gas flowing along the inner wall surface of the duct plate 11 flows downstream while contacting the inner wall surface of the heat shield plate 22. At this time, the temperature of the heat shield plate 22 rises due to the exhaust gas flowing on the inner peripheral surface. Then, the heat of the heat shield plate 22 is transmitted to the duct plate 11 covered with the heat shield plate 22 through the heat insulating layer 21, and the temperature gradually rises. Further, the heat of the duct plate 11 is transmitted to the reinforcing ribs 15 and 16, and the temperature of the reinforcing ribs 15 and 16 together with the duct plate 11 gradually rises.

このとき、遮熱板２２の温度が上昇することで熱膨張し、ダクトプレート１１に対して相対移動する。そのため、遮熱板２２は、自らの熱膨張により熱応力が生じることはない。また、ダクトプレート１１に対して遮熱板２２が独立して熱膨張することで、ダクトプレート１１に熱応力が生じることはない。   At this time, when the temperature of the heat shield plate 22 rises, it thermally expands and moves relative to the duct plate 11. Therefore, the heat shield plate 22 does not generate thermal stress due to its own thermal expansion. Further, since the heat shield plate 22 thermally expands independently of the duct plate 11, no thermal stress is generated in the duct plate 11.

なお、ここでは、ガスタービンの起動時について説明したが、ガスタービンの停止時であっても同様である。即ち、ガスタービンの停止時に、排気ダクト１０４の遮熱板２２は、温度が下降していき、この遮熱板２２の熱が伝達されないダクトプレート１１の温度が緩やかに下降し、このダクトプレート１１と共に補強リブ１５，１６の温度が緩やかに下降していく。このとき、遮熱板２２の温度が下降することで収縮し、ダクトプレート１１に対して相対移動する。そのため。遮熱板２２は、自らの収縮により熱応力が生じることはない。また、ダクトプレート１１に対して遮熱板２２が独立して収縮することで、ダクトプレート１１に熱応力が生じることはない。   In addition, although the gas turbine startup time has been described here, the same applies even when the gas turbine is stopped. That is, when the gas turbine is stopped, the temperature of the heat shield plate 22 of the exhaust duct 104 decreases, and the temperature of the duct plate 11 to which heat of the heat shield plate 22 is not transmitted gradually decreases. At the same time, the temperature of the reinforcing ribs 15 and 16 gradually decreases. At this time, the temperature of the heat shield plate 22 contracts as it falls, and the heat shield plate 22 moves relative to the duct plate 11. for that reason. The heat shield plate 22 does not generate thermal stress due to its contraction. Further, since the heat shield plate 22 contracts independently with respect to the duct plate 11, no thermal stress is generated in the duct plate 11.

図６に示すように、補強リブ１５（１６）が設けられたダクトプレート１１の内周部に従来の遮熱板００１が設けられた排気ダクトでは、一点鎖線Ａで示すように、ガスタービンの起動時（停止時）、遮熱板００１の前端部と後端部で急激な温度変化が生じ、ここに大きな熱応力が作用する。一方、補強リブ１５（１６）が設けられたダクトプレート１１の内周部に実施例１の遮熱板２２が設けられた排気ダクト１０４では、実線Ｂで示すように、ガスタービンの起動時（停止時）、遮熱板２２の前端部と後端部で緩やかな温度変化が生じ、ここに大きな熱応力が作用することはない。   As shown in FIG. 6, in the exhaust duct in which the conventional heat shield 001 is provided on the inner peripheral portion of the duct plate 11 provided with the reinforcing ribs 15 (16), as indicated by a dashed line A, During start-up (stop), a sudden temperature change occurs at the front end portion and the rear end portion of the heat shield plate 001, and a large thermal stress acts on this. On the other hand, in the exhaust duct 104 in which the heat shield plate 22 of Example 1 is provided on the inner periphery of the duct plate 11 provided with the reinforcing ribs 15 (16), as shown by the solid line B, when the gas turbine is started ( At the time of stopping), a gradual temperature change occurs at the front end portion and the rear end portion of the heat shield plate 22, and no large thermal stress acts on this.

即ち、実施例１の排気ダクト１０４では、補強リブ１５（１６）が設けられたダクトプレート１１の内周部に傾斜部２３，２４を有する遮熱板２２が設けられていることから、ガスタービンの起動時、遮熱板２２の前端部（第１傾斜部２３）と後端部（第２傾斜部２４）で緩やかな温度変化が生じることから、ここに発生する熱応力が小さくなる。その後、遮熱板２２で被覆されたダクトプレート１１と補強リブ１５（１６）は、その周辺部のダクトプレート１１から熱を受けて徐々に温度上昇する。そのため、ダクトプレート１１と補強リブ１５（１６）は、ほぼ同様の温度で加熱されることとなり、ダクトプレート１１と補強リブ１５（１６）との連結部に作用する応力が軽減される。なお、ガスタービンの停止時も同様である。   That is, in the exhaust duct 104 of the first embodiment, the heat shield plate 22 having the inclined portions 23 and 24 is provided on the inner peripheral portion of the duct plate 11 provided with the reinforcing ribs 15 (16). At the time of startup, since a gentle temperature change occurs at the front end portion (first inclined portion 23) and the rear end portion (second inclined portion 24) of the heat shield plate 22, the thermal stress generated here is reduced. Thereafter, the duct plate 11 and the reinforcing ribs 15 (16) covered with the heat shield plate 22 receive heat from the duct plate 11 in the peripheral portion and gradually rise in temperature. For this reason, the duct plate 11 and the reinforcing rib 15 (16) are heated at substantially the same temperature, and the stress acting on the connecting portion between the duct plate 11 and the reinforcing rib 15 (16) is reduced. The same applies when the gas turbine is stopped.

このように実施例１の排気ダクト１０４にあっては、筒形状をなすダクトプレート１１と、ダクトプレート１１の外周部から径方向の外方に突出すると共に周方向に沿って設けられる補強リブ１５，１６と、補強リブ１５，１６に対応するダクトプレート１１の内周部側に断熱層２１を形成するように配置されると共に排ガスの流れ方向の上流側に向けて断熱層２１の厚さが薄くなるような第１傾斜部２３を有する遮熱板２２とを設けている。   As described above, in the exhaust duct 104 according to the first embodiment, the cylindrical duct plate 11 and the reinforcing rib 15 that protrudes outward in the radial direction from the outer peripheral portion of the duct plate 11 and is provided along the circumferential direction. , 16 and the reinforcing ribs 15, 16 are arranged so as to form a heat insulating layer 21 on the inner peripheral side of the duct plate 11, and the thickness of the heat insulating layer 21 increases toward the upstream side in the exhaust gas flow direction. A heat shield plate 22 having a first inclined portion 23 that is thinned is provided.

従って、補強リブ１５，１６に対応するダクトプレート１１の内周部側に断熱層２１を形成するように遮熱板２２が配置されることで、ダクトプレート１１に排ガスが直接接触せず、断熱層２１を介して排ガスの熱が授受されることとなり、補強リブ１５，１６に対応したダクトプレート１１の部分における急激な温度変化が生じることはなく、ダクトプレート１１と補強リブ１５，１６との連結部に作用する応力を抑制することができる。   Therefore, by arranging the heat shield plate 22 so as to form the heat insulating layer 21 on the inner peripheral side of the duct plate 11 corresponding to the reinforcing ribs 15 and 16, the exhaust gas is not in direct contact with the duct plate 11, and heat insulation is performed. The heat of the exhaust gas is exchanged through the layer 21, and there is no sudden temperature change in the portion of the duct plate 11 corresponding to the reinforcing ribs 15, 16, and the duct plate 11 and the reinforcing ribs 15, 16 are not affected. The stress acting on the connecting part can be suppressed.

即ち、補強リブ１５，１６と重なるダクトプレート１１の部分は、内部を流れる排ガスに直接接触せず、断熱層２１を介して排ガスから熱が授受される。そのため、ガスタービンの起動時や停止時において、補強リブ１５，１６と重なるダクトプレート１１の部分は、温度変化が、排ガスに直接接触する部分に比較して緩やかなものとなり、急激な温度変化が生じない。一方、補強リブ１５，１６は、ダクトプレート１１と断熱層２１に挟まれており、主にダクトプレート１１から熱の授受が行われ、ダクトプレート１１の温度変化に伴って緩やかに温度が変化する。そのため、ガスタービンの起動時及び停止時において、ダクトプレート１１と補強リブ１５，１６との温度変化の速度の差分が小さいものとなり、ダクトプレート１１と補強リブ１５，１６との間で大きな温度差が生じない。その結果、ダクトプレート１１と補強リブ１５，１６、特にその連結部に熱応力が発生することを抑制することができる。   That is, the portion of the duct plate 11 that overlaps the reinforcing ribs 15 and 16 does not directly contact the exhaust gas flowing through the interior, and heat is transferred from the exhaust gas through the heat insulating layer 21. Therefore, when the gas turbine is started or stopped, the temperature of the portion of the duct plate 11 that overlaps with the reinforcing ribs 15 and 16 becomes gentler than that of the portion that directly contacts the exhaust gas, and a sudden temperature change occurs. Does not occur. On the other hand, the reinforcing ribs 15 and 16 are sandwiched between the duct plate 11 and the heat insulating layer 21, and heat is mainly transferred from the duct plate 11, and the temperature gradually changes as the temperature of the duct plate 11 changes. . Therefore, when the gas turbine is started and stopped, the difference in temperature change rate between the duct plate 11 and the reinforcing ribs 15 and 16 becomes small, and a large temperature difference between the duct plate 11 and the reinforcing ribs 15 and 16. Does not occur. As a result, it is possible to suppress the generation of thermal stress in the duct plate 11 and the reinforcing ribs 15 and 16, particularly the connecting portions.

また、遮熱板２２は、排ガスの流れ方向の上流側に向けて断熱層２１の厚さが薄くなる第１傾斜部２３が設けられていることから、ダクトプレート１１の内周部に沿って流れる排ガスは、その流れが遮熱板２２により乱されることがない。即ち、ダクトプレート１１の内周部に沿って流れる排ガスは、遮熱板２２における第１傾斜部２３から本体部２５にスムーズに流れることとなり、良好な排ガスの流れを維持することができる。   Further, since the heat shield plate 22 is provided with the first inclined portion 23 in which the thickness of the heat insulating layer 21 becomes thinner toward the upstream side in the flow direction of the exhaust gas, along the inner peripheral portion of the duct plate 11. The flowing exhaust gas is not disturbed by the heat shield plate 22. That is, the exhaust gas flowing along the inner peripheral portion of the duct plate 11 smoothly flows from the first inclined portion 23 in the heat shield plate 22 to the main body portion 25, and a good exhaust gas flow can be maintained.

実施例１の排気ダクト１０４では、遮熱板２２における排ガスの流れ方向の下流側に向けて断熱層２１の厚さが薄くなるような第２傾斜部２４を設けている。従って、ダクトプレート１１の内周部に沿って流れる排ガスは、第１傾斜部２３、本体部２５、第２傾斜部２４に沿ってスムーズに流れる。そのため、排ガスは、その流れが遮熱板２２により乱されることがなく、良好な排ガスの流れを維持することができる。   In the exhaust duct 104 of the first embodiment, the second inclined portion 24 is provided such that the thickness of the heat insulating layer 21 decreases toward the downstream side of the heat shield plate 22 in the exhaust gas flow direction. Therefore, the exhaust gas flowing along the inner peripheral portion of the duct plate 11 flows smoothly along the first inclined portion 23, the main body portion 25, and the second inclined portion 24. Therefore, the flow of the exhaust gas is not disturbed by the heat shield plate 22, and a good flow of the exhaust gas can be maintained.

実施例１の排気ダクト１０４では、ダクトプレート１１に対して遮熱板２２を排ガスの流れ方向に沿って相対移動自在に支持する第１支持機構２６を設けている。従って、遮熱板２２は、温度上昇時及び温度下降時に熱膨張及び熱収縮するが、第１支持機構２６によりダクトプレート１１に対して相対移動自在であることから、遮熱板２２だけでなく、ダクトプレート１１に曲げ応力などが作用することがない。   In the exhaust duct 104 of the first embodiment, a first support mechanism 26 that supports the heat shield plate 22 relative to the duct plate 11 so as to be relatively movable along the flow direction of the exhaust gas is provided. Therefore, the heat shield plate 22 is thermally expanded and contracted when the temperature rises and falls. However, since the heat shield plate 22 is relatively movable with respect to the duct plate 11 by the first support mechanism 26, not only the heat shield plate 22 is used. Bending stress or the like does not act on the duct plate 11.

実施例１の排気ダクト１０４では、第１支持機構２６を遮熱板２２における排ガスの流れ方向の端部に設けている。従って、遮熱板２２は、端部が第１支持機構２６によりダクトプレート１１と相対移動自在に支持されることから、遮熱板２２からその外側のダクトプレート１１及び補強リブ１５，１６に排ガスの熱が伝達しにくくなり、ダクトプレート１１と補強リブ１５，１６との連結部に作用する応力を抑制することができる。   In the exhaust duct 104 of the first embodiment, the first support mechanism 26 is provided at the end of the heat shield plate 22 in the exhaust gas flow direction. Accordingly, since the end portion of the heat shield plate 22 is supported by the first support mechanism 26 so as to be relatively movable with respect to the duct plate 11, the exhaust gas is discharged from the heat shield plate 22 to the outer duct plate 11 and the reinforcing ribs 15 and 16. This makes it difficult for the heat to be transmitted, and the stress acting on the connecting portion between the duct plate 11 and the reinforcing ribs 15 and 16 can be suppressed.

実施例１の排気ダクト１０４では、ダクトプレート１１における両側部に支持部１２をそれぞれ設け、上部及び下部に補強リブ１５，１６をこの支持部１２に連結して設け、支持部１２に脚部１１８を連結している。従って、脚部１１８により支持するダクトプレート１１の支持部１２に補強リブ１５，１６を設けると共に遮熱板２２を設けることで、ダクトプレート１１の支持部１２における急激な温度変化を抑制し、ダクトプレート１１と補強リブ１５，１６との連結部に作用する応力を抑制することができる。   In the exhaust duct 104 according to the first embodiment, support portions 12 are provided on both sides of the duct plate 11, and reinforcing ribs 15 and 16 are provided on the upper portion and the lower portion so as to be connected to the support portion 12. Are connected. Therefore, by providing the reinforcing ribs 15 and 16 on the support portion 12 of the duct plate 11 supported by the legs 118 and providing the heat shield plate 22, a rapid temperature change in the support portion 12 of the duct plate 11 is suppressed, and the duct The stress acting on the connecting portion between the plate 11 and the reinforcing ribs 15 and 16 can be suppressed.

図１２は、本発明の実施例２に係る排気ダクトの要部断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust duct according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the function similar to the Example mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

実施例２の排気ダクトにおいて、図１２に示すように、ダクトプレート１１は、円筒形状をなし、外周部に３個の補強リブ１５が周方向に沿って固定されている。そして、このダクトプレート１１は、各補強リブ１５に対応する内周部側に断熱層４１を形成するように遮熱板４２が配置されている。即ち、この遮熱板４２は、円筒形状をなし、ダクトプレート１１の外周部側に位置する各補強リブ１５の反対側に対向して、ダクトプレート１１の内周部側に位置している。この遮熱板４２は、排ガスの流れ方向に分割される複数（本実施例では、２個）の分割遮熱板４３，４４から構成されている。   In the exhaust duct of the second embodiment, as shown in FIG. 12, the duct plate 11 has a cylindrical shape, and three reinforcing ribs 15 are fixed to the outer peripheral portion along the circumferential direction. In this duct plate 11, a heat shield plate 42 is disposed so as to form a heat insulating layer 41 on the inner peripheral side corresponding to each reinforcing rib 15. That is, the heat shield plate 42 has a cylindrical shape and is located on the inner peripheral side of the duct plate 11 so as to face the opposite side of each reinforcing rib 15 located on the outer peripheral side of the duct plate 11. The heat shield plate 42 includes a plurality (two in this embodiment) of divided heat shield plates 43 and 44 that are divided in the flow direction of the exhaust gas.

また、遮熱板４２は、排ガスの流れ方向の上流側（図１２にて左側）に向けて断熱層４１の厚さが薄くなるような第１傾斜部（第１傾斜面）４５が形成されると共に、排ガスの流れ方向の下流側（図１２にて右側）に向けて断熱層４１の厚さが薄くなるような第２傾斜部（第２傾斜面）４６が形成されている。即ち、第１分割遮熱板４３は、本体部４７がダクトプレート１１との間に断熱層４１が形成されるように離間している。そして、第１分割遮熱板４３は、排ガスの流れ方向の上流側に本体部４７に連続する第１傾斜部４５が形成されており、端部が徐々にダクトプレート１１に接近することで断熱層４１の厚さが薄くなっている。また、第２分割遮熱板４４は、排ガスの流れ方向の下流側に本体部４８に連続する第２傾斜部４６が形成されており、端部が徐々にダクトプレート１１に接近することで断熱層４１の厚さが薄くなっている。   Further, the heat shield plate 42 is formed with a first inclined portion (first inclined surface) 45 in which the thickness of the heat insulating layer 41 becomes thinner toward the upstream side in the exhaust gas flow direction (left side in FIG. 12). In addition, a second inclined portion (second inclined surface) 46 is formed such that the thickness of the heat insulating layer 41 decreases toward the downstream side in the exhaust gas flow direction (right side in FIG. 12). That is, the first divided heat shield plate 43 is separated such that the heat insulating layer 41 is formed between the main body portion 47 and the duct plate 11. And the 1st division | segmentation heat insulation board 43 is heat-insulated by the 1st inclination part 45 continuing to the main-body part 47 in the upstream of the flow direction of waste gas, and an edge part approaching the duct plate 11 gradually. The thickness of the layer 41 is thin. Further, the second divided heat shield plate 44 is formed with a second inclined portion 46 that is continuous with the main body portion 48 on the downstream side in the flow direction of the exhaust gas, and the end portion gradually approaches the duct plate 11 to insulate. The thickness of the layer 41 is thin.

遮熱板４２は、第１分割遮熱板４３における排ガスの流れ方向における上流側の端部が支持機構（例えば、締結ボルトとナット）４９によりダクトプレート１１に固定され、第２分割遮熱板４４における排ガスの流れ方向における下流側の端部が支持機構（例えば、締結ボルトとナット）５０によりダクトプレート１１に固定されている。そして、遮熱板４２は、第１分割遮熱板４３の本体部４７と第２分割遮熱板４４の本体部４８とが排ガスの流れ方向に所定長さだけ重なっている。この場合、第１分割遮熱板４３の本体部４７に対して第２分割遮熱板４４の本体部４８が径方向の外側（図１２にて、上側）に接するように位置している。即ち、本発明の第１支持機構は、各分割遮熱板４３，４４が所定長さだけ重ねて支持されることで構成される。   The heat shield plate 42 is fixed to the duct plate 11 by a support mechanism (for example, fastening bolts and nuts) 49 at the upstream end of the first divided heat shield plate 43 in the exhaust gas flow direction. The downstream end of the exhaust gas flow direction in 44 is fixed to the duct plate 11 by a support mechanism (for example, fastening bolts and nuts) 50. In the heat shield plate 42, the main body portion 47 of the first divided heat shield plate 43 and the main body portion 48 of the second divided heat shield plate 44 overlap each other by a predetermined length in the flow direction of the exhaust gas. In this case, the main body portion 48 of the second divided heat shield plate 44 is positioned so as to contact the outer side in the radial direction (upper side in FIG. 12) with respect to the main body portion 47 of the first divided heat shield plate 43. That is, the first support mechanism of the present invention is configured by supporting each of the divided heat shield plates 43 and 44 by overlapping each other by a predetermined length.

そのため、排ガスにより遮熱板４２が加熱されて熱膨張すると、ダクトプレート１１に固定された各傾斜部４５，４６側の端部に対して、各本体部４７，４８側の端部が熱延びして移動する。即ち、第１分割遮熱板４３における本体部４７と、第２分割遮熱板４４における本体部４８との重なり長さが長くなる。一方、ガスタービンの停止時に、遮熱板４２が冷却されて熱収縮すると、ダクトプレート１１に固定された各傾斜部４５，４６側の端部に対して、各本体部４７，４８側の端部が収縮して移動する。即ち、第１分割遮熱板４３における本体部４７と、第２分割遮熱板４４における本体部４８との重なり長さが短くなる。   Therefore, when the heat shield plate 42 is heated by the exhaust gas and thermally expands, the end portions on the main body portions 47 and 48 side are thermally extended with respect to the end portions on the inclined portions 45 and 46 side fixed to the duct plate 11. Then move. That is, the overlapping length of the main body portion 47 in the first divided heat shield plate 43 and the main body portion 48 in the second divided heat shield plate 44 becomes longer. On the other hand, when the heat shield plate 42 is cooled and thermally contracted when the gas turbine is stopped, the end portions on the main body portions 47 and 48 side with respect to the end portions on the inclined portion 45 and 46 sides fixed to the duct plate 11. The part contracts and moves. That is, the overlapping length of the main body portion 47 in the first divided heat shield plate 43 and the main body portion 48 in the second divided heat shield plate 44 is shortened.

従って、ガスタービンの起動時、高温の排ガスが排気ダクトに流れ、この排気ダクトの温度を上昇させる。すると、ダクトプレート１１の内壁面に沿って流れる排ガスは、遮熱板４２の内壁面に接触しながら下流側へと流れていく。このとき、遮熱板４２は、内周面を流れる排ガスにより温度が上昇していく。そして、この遮熱板４２の熱が断熱層４１を介して遮熱板４２により被覆されたダクトプレート１１に伝達されて温度が緩やかに上昇する。更に、このダクトプレート１１の熱が各補強リブ１５，１６に伝達されてダクトプレート１１と共に補強リブ１５，１６の温度が緩やかに上昇していく。   Therefore, when the gas turbine is started, high-temperature exhaust gas flows into the exhaust duct, and the temperature of the exhaust duct is increased. Then, the exhaust gas flowing along the inner wall surface of the duct plate 11 flows downstream while contacting the inner wall surface of the heat shield plate 42. At this time, the temperature of the heat shield plate 42 is increased by the exhaust gas flowing on the inner peripheral surface. Then, the heat of the heat shield plate 42 is transmitted to the duct plate 11 covered with the heat shield plate 42 through the heat insulating layer 41, and the temperature gradually rises. Further, the heat of the duct plate 11 is transmitted to the reinforcing ribs 15 and 16, and the temperature of the reinforcing ribs 15 and 16 together with the duct plate 11 gradually rises.

このとき、遮熱板４２の温度が上昇することで熱膨張し、ダクトプレート１１に対して相対移動する。そのため、遮熱板４２は、自らの熱膨張により熱応力が生じることはない。また、ダクトプレート１１に対して遮熱板４２が独立して熱膨張することで、ダクトプレート１１に熱応力が生じることはない。即ち、補強リブ１５が設けられたダクトプレート１１の内周部に傾斜部４５，４６を有する遮熱板４２が設けられていることから、ガスタービンの起動時や停止時に、第１傾斜部４５と第２傾斜部４６で緩やかな温度変化が生じることから、ここに発生する熱応力が小さくなる。その後、遮熱板４２で被覆されたダクトプレート１１と補強リブ１５は、その周辺部のダクトプレート１１から熱を受けて徐々に温度上昇する。そのため、ダクトプレート１１と補強リブ１５は、ほぼ同様の温度で加熱されることとなり、ダクトプレート１１と補強リブ１５との連結部に作用する応力が軽減される。なお、ガスタービンの停止時も同様である。   At this time, the temperature of the heat shield plate 42 increases, so that the thermal expansion occurs, and the heat shield plate 42 moves relative to the duct plate 11. Therefore, the heat shield plate 42 does not generate thermal stress due to its own thermal expansion. Further, since the heat shield plate 42 is thermally expanded independently of the duct plate 11, no thermal stress is generated in the duct plate 11. That is, since the heat shield plate 42 having the inclined portions 45 and 46 is provided on the inner peripheral portion of the duct plate 11 provided with the reinforcing ribs 15, the first inclined portion 45 is provided when the gas turbine is started or stopped. And the second inclined portion 46 undergoes a gradual temperature change, so that the thermal stress generated here is reduced. Thereafter, the duct plate 11 and the reinforcing rib 15 covered with the heat shield plate 42 receive heat from the duct plate 11 in the peripheral portion and gradually rise in temperature. For this reason, the duct plate 11 and the reinforcing rib 15 are heated at substantially the same temperature, and the stress acting on the connecting portion between the duct plate 11 and the reinforcing rib 15 is reduced. The same applies when the gas turbine is stopped.

このように実施例２の排気ダクトにあっては、補強リブ１５に対応するダクトプレート１１の内周部側に断熱層４１を形成するように配置されると共に排ガスの流れ方向に向けて断熱層４１の厚さが薄くなるような第１、第２傾斜部４５，４６を有する遮熱板４２を設けている。   As described above, in the exhaust duct of the second embodiment, the heat insulating layer 41 is disposed so as to form the heat insulating layer 41 on the inner peripheral side of the duct plate 11 corresponding to the reinforcing rib 15 and is directed toward the exhaust gas flow direction. A heat shield plate 42 having first and second inclined portions 45 and 46 is provided so that the thickness of 41 is reduced.

従って、ダクトプレート１１に排ガスが直接接触せず、断熱層４１を介して排ガスの熱が授受されることとなり、補強リブ１５に対応したダクトプレート１１の部分における急激な温度変化が生じることはなく、ダクトプレート１１と補強リブ１５との連結部に作用する応力を抑制することができる。   Therefore, the exhaust gas is not in direct contact with the duct plate 11 and the heat of the exhaust gas is transferred through the heat insulating layer 41, so that there is no sudden temperature change in the portion of the duct plate 11 corresponding to the reinforcing rib 15. Moreover, the stress which acts on the connection part of the duct plate 11 and the reinforcement rib 15 can be suppressed.

また、遮熱板４２は、排ガスの流れ方向に分割される複数の分割遮熱板４３，４４を有し、各本体部４７，４８を所定長さだけ重ねて支持している。従って、遮熱板４２を複雑な装置により支持する必要がなくなり、構造の簡素化、軽量化、低コスト化を図ることができる。   The heat shield plate 42 includes a plurality of divided heat shield plates 43 and 44 that are divided in the flow direction of the exhaust gas, and supports the main body portions 47 and 48 by overlapping each other by a predetermined length. Therefore, it is not necessary to support the heat shield plate 42 by a complicated device, and the structure can be simplified, reduced in weight, and reduced in cost.

図１３は、本発明の実施例３に係る排気ダクトの要部断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust duct according to Embodiment 3 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the function similar to the Example mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

実施例３の排気ダクトにおいて、図１３に示すように、ダクトプレート１１は、円筒形状をなし、外周部に３個の補強リブ１５が周方向に沿って固定されている。そして、このダクトプレート１１は、各補強リブ１５に対応する内周部側に断熱層２１を形成するように遮熱板２２が配置されている。即ち、この遮熱板２２は、円筒形状をなし、ダクトプレート１１の外周部側に位置する各補強リブ１５の反対側に対向して、ダクトプレート１１の内周部側に位置している。   In the exhaust duct of the third embodiment, as shown in FIG. 13, the duct plate 11 has a cylindrical shape, and three reinforcing ribs 15 are fixed to the outer peripheral portion along the circumferential direction. In the duct plate 11, a heat shield plate 22 is disposed so as to form a heat insulating layer 21 on the inner peripheral side corresponding to each reinforcing rib 15. That is, the heat shield plate 22 has a cylindrical shape, and is positioned on the inner peripheral side of the duct plate 11 so as to face the opposite side of each reinforcing rib 15 positioned on the outer peripheral side of the duct plate 11.

また、遮熱板２２は、排ガスの流れ方向の上流側（図１３にて左側）に向けて断熱層２１の厚さが薄くなるような第１傾斜部２３が形成されると共に、排ガスの流れ方向の下流側（図１３にて右側）に向けて断熱層２１の厚さが薄くなるような第２傾斜部２４が形成されている。即ち、遮熱板２２は、本体部２５がダクトプレート１１との間に断熱層２１が形成されるように離間し、本体部２５に連続する第１傾斜部２３が形成されると共に、第２傾斜部２４が形成されている。   Further, the heat shield plate 22 is formed with a first inclined portion 23 in which the thickness of the heat insulating layer 21 becomes thinner toward the upstream side in the exhaust gas flow direction (left side in FIG. 13), and the exhaust gas flow. A second inclined portion 24 is formed so that the thickness of the heat insulating layer 21 decreases toward the downstream side in the direction (right side in FIG. 13). That is, the heat shield plate 22 is separated so that the heat insulating layer 21 is formed between the main body portion 25 and the duct plate 11, the first inclined portion 23 continuous to the main body portion 25 is formed, and the second An inclined portion 24 is formed.

また、遮熱板２２は、円筒形状をなし、断熱層２１として構成されるリング形状をなす空間部に断熱材５１が充填されている。   Further, the heat shield plate 22 has a cylindrical shape, and a heat insulating material 51 is filled in a ring-shaped space configured as the heat insulating layer 21.

なお、実施例３における排気ダクトの作用は、実施例１とほぼ同様であることから、詳細な説明は省略する。   In addition, since the effect | action of the exhaust duct in Example 3 is substantially the same as Example 1, detailed description is abbreviate | omitted.

このように実施例３の排気ダクトにあっては、補強リブ１５に対応するダクトプレート１１の内周部側に断熱層２１を形成するように配置されると共に排ガスの流れ方向に向けて断熱層２１の厚さが薄くなるような第１、第２傾斜部２３，２４を有する遮熱板２２を設け、断熱層２１に断熱材５１を充填している。   As described above, in the exhaust duct of the third embodiment, the heat insulating layer 21 is disposed so as to form the heat insulating layer 21 on the inner peripheral side of the duct plate 11 corresponding to the reinforcing rib 15 and is directed toward the exhaust gas flow direction. The heat shield plate 22 having the first and second inclined portions 23 and 24 so that the thickness of the heat sink 21 is reduced is provided, and the heat insulating layer 21 is filled with the heat insulating material 51.

従って、ダクトプレート１１に排ガスが直接接触せず、断熱層２１を介して排ガスの熱が授受されることとなり、補強リブ１５に対応したダクトプレート１１の部分における急激な温度変化が生じることはなく、ダクトプレート１１と補強リブ１５との連結部に作用する応力を抑制することができる。このとき、断熱層２１に断熱材５１が充填されていることから、遮熱板２２からダクトプレート１１への熱の伝達を効果的に抑制することができる。   Therefore, the exhaust gas does not directly contact the duct plate 11, and the heat of the exhaust gas is transferred through the heat insulating layer 21, and there is no sudden temperature change in the portion of the duct plate 11 corresponding to the reinforcing rib 15. Moreover, the stress which acts on the connection part of the duct plate 11 and the reinforcement rib 15 can be suppressed. At this time, since the heat insulating layer 21 is filled with the heat insulating material 51, the transfer of heat from the heat shield plate 22 to the duct plate 11 can be effectively suppressed.

図１４は、本発明の実施例４に係る排気ダクトの要部断面図、図１５は、遮熱プレートの内面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 14 is a cross-sectional view of a main part of an exhaust duct according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 15 is an inner surface view of a heat shield plate. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the function similar to the Example mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

実施例４の排気ダクトにおいて、図１４及び図１５に示すように、ダクトプレート１１は、円筒形状をなし、外周部に３個の補強リブ１５が周方向に沿って固定されている。そして、このダクトプレート１１は、各補強リブ１５に対応する内周部側に断熱層６１を形成するように遮熱板６２が配置されている。即ち、この遮熱板６２は、円筒形状をなし、ダクトプレート１１の外周部側に位置する各補強リブ１５の反対側に対向して、ダクトプレート１１の内周部側に位置している。   In the exhaust duct of the fourth embodiment, as shown in FIGS. 14 and 15, the duct plate 11 has a cylindrical shape, and three reinforcing ribs 15 are fixed to the outer peripheral portion along the circumferential direction. In this duct plate 11, a heat shield plate 62 is arranged so as to form a heat insulating layer 61 on the inner peripheral side corresponding to each reinforcing rib 15. That is, the heat shield plate 62 has a cylindrical shape, and is positioned on the inner peripheral side of the duct plate 11 so as to face the opposite side of each reinforcing rib 15 positioned on the outer peripheral side of the duct plate 11.

また、遮熱板６２は、排ガスの流れ方向の上流側（図１４にて左側）に向けて断熱層６１の厚さが薄くなるような第１傾斜部６３が形成されると共に、排ガスの流れ方向の下流側（図１４にて右側）に向けて断熱層６１の厚さが薄くなるような第２傾斜部６４が形成されている。即ち、遮熱板６２は、本体部６５がダクトプレート１１との間に断熱層６１が形成されるように離間し、本体部６５に連続する第１傾斜部６３が形成されると共に、第２傾斜部６４が形成されている。   Further, the heat shield plate 62 is formed with a first inclined portion 63 in which the thickness of the heat insulating layer 61 becomes thinner toward the upstream side (left side in FIG. 14) in the exhaust gas flow direction, and the exhaust gas flow. A second inclined portion 64 is formed such that the thickness of the heat insulating layer 61 decreases toward the downstream side in the direction (right side in FIG. 14). That is, the heat shield plate 62 is separated so that the heat insulating layer 61 is formed between the main body portion 65 and the duct plate 11, the first inclined portion 63 continuous to the main body portion 65 is formed, and the second An inclined portion 64 is formed.

ダクトプレート１１に対して遮熱板６２を排ガスの流れ方向に沿って相対移動自在に支持する第１支持機構２６が設けられており、この第１支持機構２６は、周方向に所定間隔で複数設けられている。この第１支持機構２６は、遮熱板６２における排ガスの流れ方向の各端部に設けられている。   A first support mechanism 26 is provided to support the heat shield plate 62 so as to be relatively movable along the flow direction of the exhaust gas with respect to the duct plate 11, and a plurality of first support mechanisms 26 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction. Is provided. The first support mechanism 26 is provided at each end of the heat shield plate 62 in the exhaust gas flow direction.

また、ダクトプレート１１に対して遮熱板６２をダクトプレート１１の周方向に沿って相対移動自在に支持する第２支持機構６６が設けられている。この第２支持機構６６は、排ガスの流れ方向に沿うと共にダクトプレート１１の周方向に所定間隔で形成される複数のスリット６７により構成されている。このスリット６７は、遮熱板６２の本体部６５に排ガスの流れ方向に沿う所定長さＬにわたって形成されると共に、ダクトプレート１１の周方向に所定間隔Ｇに形成されている。なお、この本体部６５は、ダクトプレート１１とほぼ平行なすことから、所定間隔Ｇは、排ガスの流れ方向の上流側に向かって小さくなっている。また、ストレート型排気ダクトの場合は、所定間隔Ｇが一定であってもよい。なお、この場合、上述した実施例３のように、断熱層６１内に断熱材を充填することで、スリット６７から断熱層６１内への排ガスの侵入を防止することが好ましい。   Further, a second support mechanism 66 that supports the heat shield plate 62 so as to be relatively movable along the circumferential direction of the duct plate 11 with respect to the duct plate 11 is provided. The second support mechanism 66 includes a plurality of slits 67 that are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the duct plate 11 along the exhaust gas flow direction. The slits 67 are formed in the main body 65 of the heat shield plate 62 over a predetermined length L along the flow direction of the exhaust gas, and are formed at predetermined intervals G in the circumferential direction of the duct plate 11. In addition, since this main-body part 65 is substantially parallel to the duct plate 11, the predetermined space | interval G is small toward the upstream of the flow direction of waste gas. In the case of a straight type exhaust duct, the predetermined interval G may be constant. In this case, it is preferable to prevent intrusion of exhaust gas from the slit 67 into the heat insulating layer 61 by filling the heat insulating layer 61 with a heat insulating material as in the third embodiment described above.

そのため、排ガスにより遮熱板６２が加熱されて熱膨張すると、この遮熱板６２が周方向に熱延びする。このとき、遮熱板６２は、各スリット６７の幅が狭くなることで熱延びが吸収される。なお、各支持機構２６にて、図３に示すように、遮熱板６２（２２）の長孔３１と連結ボルト３３のねじ部３３ａとの間に所定隙間Ｓ／２が確保されていることから、遮熱板６２（２２）における周方向の熱延びが吸収される。   Therefore, when the heat shield plate 62 is heated by the exhaust gas and thermally expands, the heat shield plate 62 extends in the circumferential direction. At this time, the heat shield plate 62 absorbs the thermal extension as the width of each slit 67 becomes narrow. In each support mechanism 26, as shown in FIG. 3, a predetermined gap S / 2 is ensured between the long hole 31 of the heat shield plate 62 (22) and the threaded portion 33a of the connecting bolt 33. Thus, the thermal extension in the circumferential direction of the heat shield plate 62 (22) is absorbed.

なお、実施例４における排気ダクトの作用は、実施例１とほぼ同様であることから、詳細な説明は省略する。   In addition, since the effect | action of the exhaust duct in Example 4 is substantially the same as Example 1, detailed description is abbreviate | omitted.

このように実施例４の排気ダクトにあっては、補強リブ１５に対応するダクトプレート１１の内周部側に断熱層６１を形成するように配置されると共に排ガスの流れ方向に向けて断熱層６１の厚さが薄くなるような第１、第２傾斜部６３，６４を有する遮熱板６２を設けると共に、ダクトプレート１１に対して遮熱板６２を周方向に沿って相対移動自在に支持する第２支持機構６６を設けている。   As described above, in the exhaust duct of the fourth embodiment, the heat insulating layer 61 is disposed so as to form the heat insulating layer 61 on the inner peripheral side of the duct plate 11 corresponding to the reinforcing rib 15, and the heat insulating layer is directed toward the flow direction of the exhaust gas. A heat shield plate 62 having first and second inclined portions 63 and 64 is provided so that the thickness of 61 is reduced, and the heat shield plate 62 is supported relative to the duct plate 11 so as to be relatively movable along the circumferential direction. A second support mechanism 66 is provided.

従って、ダクトプレート１１に排ガスが直接接触せず、断熱層６１を介して排ガスの熱が授受されることとなり、補強リブ１５に対応したダクトプレート１１の部分における急激な温度変化が生じることはなく、ダクトプレート１１と補強リブ１５との連結部に作用する応力を抑制することができる。また、遮熱板６２は、温度上昇時及び温度下降時に熱収縮するが、第２支持機構６６によりダクトプレート１１に対して相対移動自在であることから、ダクトプレート１１に曲げ応力などが作用することがない。   Therefore, the exhaust gas does not directly contact the duct plate 11, and the heat of the exhaust gas is transferred through the heat insulating layer 61, and there is no sudden temperature change in the portion of the duct plate 11 corresponding to the reinforcing rib 15. Moreover, the stress which acts on the connection part of the duct plate 11 and the reinforcement rib 15 can be suppressed. The heat shield plate 62 is thermally contracted when the temperature rises and when the temperature falls. However, since the second support mechanism 66 can move relative to the duct plate 11, bending stress or the like acts on the duct plate 11. There is nothing.

実施例４の排気ダクトでは、第２支持機構６６を排ガスの流れ方向に沿うと共にダクトプレート１１の周方向に所定間隔で形成される複数のスリット６７としている。従って、遮熱板６２の温度上昇時及び温度下降時に熱収縮すると、複数のスリット６７の幅が変化してダクトプレート１１の周長に適応することとなり、構造の簡素化により軽量化、低コスト化を図ることができる。   In the exhaust duct of the fourth embodiment, the second support mechanism 66 includes a plurality of slits 67 that are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the duct plate 11 along the exhaust gas flow direction. Accordingly, when the heat shield plate 62 is thermally contracted when the temperature rises and falls, the width of the plurality of slits 67 changes to adapt to the circumferential length of the duct plate 11, and the structure is simplified to reduce weight and cost. Can be achieved.

図１６は、本発明の実施例５に係る排気ダクトの要部断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。   FIG. 16: is principal part sectional drawing of the exhaust duct which concerns on Example 5 of this invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the function similar to the Example mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.

実施例５において、図１６に示すように、排気ダクト１０４は、排ガスの流れ方向における上流側の端部が排気室１０５とフランジ連結部７１により連結され、排ガスの流れ方向における下流側の端部に第２エキスパンション１０８が装着されると共に、フローガイド７２が連結されている。そして、排気ダクト１０４を構成するダクトプレート１１は、補強リブ１５が溶接により固定されている。   In Example 5, as shown in FIG. 16, the exhaust duct 104 has an upstream end in the exhaust gas flow direction connected by an exhaust chamber 105 and a flange connecting portion 71, and an downstream end in the exhaust gas flow direction. The second expansion 108 is mounted on the flow guide 72 and the flow guide 72 is connected thereto. The duct plate 11 constituting the exhaust duct 104 has a reinforcing rib 15 fixed by welding.

そして、フランジ連結部７１に対応した排気室１０５とダクトプレート１１の内周側に遮熱板８１が配置され、補強リブ１５に対応したダクトプレート１１の内周側に遮熱板８３が配置され、排気ダクト１０４と第２エキスパンション１０８との連結部に対応したダクトプレート１１の内周側に遮熱板８４が配置されている。そして、最後部の遮熱板８４は、排ガスの流れ方向の上流側の端部がダクトプレート１１に支持され、排ガスの流れ方向の下流側の端部がフローガイド７２に支持されている。そのため、遮熱板８１，８３は、前後に傾斜面が形成されているものの、遮熱板８４は、前側だけに傾斜面が形成されている。   A heat shield plate 81 is disposed on the inner peripheral side of the exhaust chamber 105 and the duct plate 11 corresponding to the flange connecting portion 71, and a heat shield plate 83 is disposed on the inner peripheral side of the duct plate 11 corresponding to the reinforcing rib 15. The heat shield 84 is disposed on the inner peripheral side of the duct plate 11 corresponding to the connecting portion between the exhaust duct 104 and the second expansion 108. The rear end portion of the heat shield 84 is supported by the duct plate 11 at the upstream side in the flow direction of the exhaust gas, and the end portion at the downstream side in the flow direction of the exhaust gas is supported by the flow guide 72. Therefore, although the heat shield plates 81 and 83 have inclined surfaces on the front and rear sides, the heat shield plate 84 has an inclined surface only on the front side.

このように実施例５では、補強リブ１５が溶接された位置だけでなく、ダクトプレート１１における外方へ突出する部材（外周部材）がある全ての位置にそれぞれ遮熱板８１，８３，８４を設けている。従って、排気ダクト１０４の耐久性を向上することができる。   As described above, in Example 5, the heat shield plates 81, 83, and 84 are provided not only at the positions where the reinforcing ribs 15 are welded but also at all positions where the members (outer peripheral members) project outwardly in the duct plate 11. Provided. Therefore, the durability of the exhaust duct 104 can be improved.

また、実施例５では、ダクトプレート１１における排ガスの流れ方向の下流側の端部にフローガイド７２が連結され、遮熱板８４の前端部をダクトプレート１１に支持し、後端部をフローガイド７２に支持している。従って、遮熱板８４の後端部をフローガイド７２に支持することで、第２傾斜面を不要とし、遮熱板８４の構造を簡素化することができると共に、ダクトプレート１１の内周部に沿って流れる排ガスの良好な流れを維持することができる。   Further, in the fifth embodiment, the flow guide 72 is connected to the downstream end portion of the duct plate 11 in the exhaust gas flow direction, the front end portion of the heat shield plate 84 is supported by the duct plate 11, and the rear end portion is flow guide. 72. Therefore, by supporting the rear end portion of the heat shield plate 84 on the flow guide 72, the second inclined surface can be eliminated, the structure of the heat shield plate 84 can be simplified, and the inner peripheral portion of the duct plate 11 can be simplified. It is possible to maintain a good flow of exhaust gas flowing along.

なお、上述した実施例では、遮熱板２２，４２，６２，８１，８３，８４を円筒形状としたが、この場合、周方向に一体形状であっても、分割形状としてもよい。   In the above-described embodiment, the heat shield plates 22, 42, 62, 81, 83, and 84 are cylindrical, but in this case, they may be integrated in the circumferential direction or may be divided.

また、上述した実施例では、補強リブ１５，１６、フランジ連結部７１、第２エキスパンション１０８を外周部材として説明したが、外周部材は、この部材に限定されるものではなく、ダクトプレートから外方に突出している部材であればよく、いずれの構成であっても、本発明の作用効果を奏することができる。   In the above-described embodiments, the reinforcing ribs 15 and 16, the flange connecting portion 71, and the second expansion 108 have been described as the outer peripheral members. However, the outer peripheral members are not limited to these members, and are outward from the duct plate. Any member may be used as long as it has a protruding shape, and the effects of the present invention can be achieved with any configuration.

また、上述した実施例では、本発明の排気ダクトをガスタービンの排気系に適用して説明したが、蒸気タービンの排気系にも適用することができる。この場合、排気ガスは、使用済の蒸気である。   In the above-described embodiments, the exhaust duct of the present invention is applied to the exhaust system of the gas turbine. However, it can be applied to the exhaust system of the steam turbine. In this case, the exhaust gas is used steam.

１１ ダクトプレート
１２ 支持部
１５，１６ 補強リブ（外周部材）
２１，４１，６１ 断熱層
２２，４２，６２，８１，８３，８４ 遮熱板
２３，４５，６３ 第１傾斜部（第１傾斜面）
２４，４６，６４ 第２傾斜部（第２傾斜面）
２５，４７，４８，６５ 本体部
２６ 第１支持機構
４３，４４ 分割遮熱板
５１ 断熱材
６６ 第２支持機構
７１ フランジ連結部（外周部材）
７２ フローガイド
１０１ 圧縮機
１０２ 燃焼器
１０３ タービン
１０４ 排気ダクト
１０８ 第２エキスパンション（外周部材） 11 Duct plate 12 Support section 15, 16 Reinforcement rib (outer peripheral member)
21, 41, 61 Heat insulation layer 22, 42, 62, 81, 83, 84 Heat shield plate 23, 45, 63 First inclined portion (first inclined surface)
24, 46, 64 Second inclined part (second inclined surface)
25, 47, 48, 65 Main body part 26 First support mechanism 43, 44 Split heat shield plate 51 Heat insulating material 66 Second support mechanism 71 Flange connecting part (outer peripheral member)
72 Flow guide 101 Compressor 102 Combustor 103 Turbine 104 Exhaust duct 108 Second expansion (outer peripheral member)

Claims (10)

筒形状をなすダクトプレートと、
前記ダクトプレートの外周部から径方向の外方に突出すると共に周方向に沿って設けられる外周部材と、
前記外周部材に対応する前記ダクトプレートの内周部側に断熱層を形成するように配置されると共に排ガスの流れ方向の上流側に向けて前記断熱層の厚さが薄くなるような第１傾斜面を有する遮熱板と、
を有し、
前記ダクトプレートに対して前記遮熱板を排ガスの流れ方向に沿って相対移動自在に支持する第１支持機構が設けられる、
ことを特徴とする排気ダクト。 A duct plate having a cylindrical shape;
An outer peripheral member that protrudes radially outward from the outer periphery of the duct plate and is provided along the circumferential direction;
A first slope that is arranged so as to form a heat insulating layer on the inner peripheral side of the duct plate corresponding to the outer peripheral member and that the thickness of the heat insulating layer decreases toward the upstream side in the flow direction of the exhaust gas. A heat shield having a surface;
I have a,
A first support mechanism is provided for supporting the heat shield plate relative to the duct plate so as to be relatively movable along the flow direction of the exhaust gas;
An exhaust duct characterized by that. 前記第１支持機構は、前記遮熱板における排ガスの流れ方向の端部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の排気ダクト。 2. The exhaust duct according to claim 1 , wherein the first support mechanism is provided at an end portion of the heat shield plate in an exhaust gas flow direction. 前記遮熱板は、排ガスの流れ方向に分割される複数の分割遮熱板を有し、前記第１支持機構は、前記複数の分割遮熱板を所定長さだけ重ねて支持することを特徴とする請求項１に記載の排気ダクト。 The heat shield plate has a plurality of divided heat shield plates that are divided in the flow direction of the exhaust gas, and the first support mechanism supports the plurality of divided heat shield plates by overlapping a predetermined length. The exhaust duct according to claim 1 . 筒形状をなすダクトプレートと、
前記ダクトプレートの外周部から径方向の外方に突出すると共に周方向に沿って設けられる外周部材と、
前記外周部材に対応する前記ダクトプレートの内周部側に断熱層を形成するように配置されると共に排ガスの流れ方向の上流側に向けて前記断熱層の厚さが薄くなるような第１傾斜面を有する遮熱板と、
を有し、
前記ダクトプレートに対して前記遮熱板を前記ダクトプレートの周方向に沿って相対移動自在に支持する第２支持機構が設けられる、
ことを特徴とする排気ダクト。 A duct plate having a cylindrical shape;
An outer peripheral member that protrudes radially outward from the outer periphery of the duct plate and is provided along the circumferential direction;
A first slope that is arranged so as to form a heat insulating layer on the inner peripheral side of the duct plate corresponding to the outer peripheral member and that the thickness of the heat insulating layer decreases toward the upstream side in the flow direction of the exhaust gas. A heat shield having a surface;
I have a,
A second support mechanism is provided for supporting the heat shield plate relative to the duct plate so as to be relatively movable along a circumferential direction of the duct plate;
An exhaust duct characterized by that. 前記第２支持機構は、排ガスの流れ方向に沿うと共に前記ダクトプレートの周方向に所定間隔で形成される複数のスリットを有することを特徴とする請求項４に記載の排気ダクト。 5. The exhaust duct according to claim 4 , wherein the second support mechanism has a plurality of slits formed along the flow direction of the exhaust gas and at a predetermined interval in a circumferential direction of the duct plate. 筒形状をなすダクトプレートと、
前記ダクトプレートの外周部から径方向の外方に突出すると共に周方向に沿って設けられる外周部材と、
前記外周部材に対応する前記ダクトプレートの内周部側に断熱層を形成するように配置されると共に排ガスの流れ方向の上流側に向けて前記断熱層の厚さが薄くなるような第１傾斜面を有する遮熱板と、
を有し、
前記遮熱板は、筒形状をなし、前記断熱層は、リング形状をなして断熱材が充填される、
ことを特徴とする排気ダクト。 A duct plate having a cylindrical shape;
An outer peripheral member that protrudes radially outward from the outer periphery of the duct plate and is provided along the circumferential direction;
A first slope that is arranged so as to form a heat insulating layer on the inner peripheral side of the duct plate corresponding to the outer peripheral member and that the thickness of the heat insulating layer decreases toward the upstream side in the exhaust gas flow direction. A heat shield having a surface;
I have a,
The heat shield plate has a cylindrical shape, and the heat insulating layer has a ring shape and is filled with a heat insulating material.
An exhaust duct characterized by that. 前記遮熱板は、排ガスの流れ方向の下流側に向けて前記断熱層の厚さが薄くなるような第２傾斜面を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の排気ダクト。 The said heat shield plate has a 2nd inclined surface so that the thickness of the said heat insulation layer may become thin toward the downstream of the flow direction of waste gas, It is any one of Claim 1 to 6 characterized by the above-mentioned. Exhaust duct. 前記ダクトプレートは、径方向における両側部に支持部がそれぞれ設けられ、上部及び下部に前記外周部材が前記支持部に連結して設けられ、前記支持部に脚部が連結されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の排気ダクト。 The duct plate is provided with support portions on both sides in the radial direction, the outer peripheral member is connected to the support portion at the upper and lower portions, and a leg portion is connected to the support portion. The exhaust duct according to any one of claims 1 to 7 . 前記ダクトプレートにおける排ガスの流れ方向の下流側の端部にフローガイドが連結され、前記遮熱板は、排ガスの流れ方向の上流側の端部が前記ダクトプレートに支持され、排ガスの流れ方向の下流側の端部が前記フローガイドに支持されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の排気ダクト。 A flow guide is connected to the downstream end of the duct plate in the flow direction of the exhaust gas, and the heat shield plate is supported by the duct plate at the upstream end in the flow direction of the exhaust gas. The exhaust duct according to any one of claims 1 to 7 , wherein a downstream end portion is supported by the flow guide. 前記請求項１から９の排気ダクトを有することを特徴とするタービン。
A turbine comprising the exhaust duct according to claim 1 .
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