JP6388961B2 - ガスタービン排気システム - Google Patents
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Description
本発明は、発電システム、特にガスタービンエンジンを備えるシステムに関する。本発明は特にコンバインドサイクルシステムに関するが、これに限定されるわけではない。
現代の発電システムは、シングルサイクルであるかコンバインドサイクルであるかに関わらず、通常はガスタービンエンジンを利用する。タービンブレードセクションから出てHRSGまたは排気煙突に向かって流れる高温の排ガスの圧力を回収するために、比較的長い直線的なディフューザを提供するのが一般的である。これは、ディフューザを支持し、かつロータ荷重を地面に伝達するために、いわゆるホットストラット(すなわち、高温排ガスの流路に位置決めされた構造的な部材)の使用を必要としていた。ディフューザ内、および排ガスの主流路におけるストラットのこのような配置は、圧力損失の原因となり、かつガス流に乱流を誘発する。熱に関する懸念を解決する場合、付加的な性能の懸念および設計の複雑さが生じる。すなわち、その設計は多くの場合、ストラットの周囲に冷却空気およびシールドの提供を必要とし、これにより、これらの構成部材の温度または著しくよりコストのかかる材料の使用を制限する。作動温度は、後方のロータ軸受(すなわち、タービンブレードセクションの下流に位置決めされている)をも高レベルの熱に曝し、この熱は、ストラットまたは下流に配置されたストラットの付加的なセットにおけるポートを通じて噴射された冷却空気によって打ち消されていた。冷却空気の量は、ガス流の許容できない妨害を生じることなく流路に配置することができるストラットの数によって制限される。構成部材を十分に冷却することができないと、ロータの偏心、き裂または構造的な故障をも生じる可能性がある。
以下の説明では、本発明を図面に関連して説明する。
本発明の実施の形態による典型的な方法、システムおよび構成部材を詳細に説明する前に、本発明は主に、構成部材およびプロセスステップの新規で自明でない組合せにあるということに留意されたい。当業者にとって容易に明らかな詳細によって開示を不明瞭にしないように、幾つかの従来の構成部材およびステップは省略されているかまたはより大まかに提示されているのに対し、図面および明細書は、本発明を理解することに関係する要素およびステップをより詳細に示している。さらに、以下の実施の形態は、本発明による構造または方法に関して制限を規定するのではなく、強制的ではなく許容的で、かつ排他的ではなく例示的である特徴を含む例を提供している。
Claims (8)
- 水平の基面に沿って位置決めされた発電システム(10)であって、
燃焼器(9)と、
ロータ(8)と、
ブレードセクション(7)であって、固定のブレードおよび回転可能なブレードの複数の列を有し、前記ブレードは、前記燃焼器(9)から排ガスを受け取り、かつガスに前記ブレードから離れる第1の流れ方向に関して軸方向速度成分を付与するように、前記ロータ(8)の周囲に位置決めされている、ブレードセクション(7)と、
管路(48)の1つのセクション(80)であって、該セクション(80)は、(i)中央移行部分(80t)であって、該中央移行部分(80t)内に前記ロータ(8)が延びており、かつ高温の排ガスを受け取るように位置決めされている、中央移行部分(80t)と、(ii)前記高温の排ガスを前記中央移行部分(80t)から離れるように搬送するために流路のらせん形セクションを提供するように、前記中央移行部分(80t)から外方へ延びるらせん形流れセクションを含む渦巻形部分(80s)と、を有し、前記らせん形流れセクションに沿った前記流路の一部は、前記流れセクションに沿った位置に関して増大する横断面積を有し、前記渦巻形部分(80s)は、前記第1の流れ方向と直交する方向に排気を方向転換するように位置決めされている、管路(48)の1つのセクション(80)と、
を備え、
前記管路(48)の前記渦巻形部分(80s)は、複数のブレードとHRSG(2)との間に流路を提供するように位置決めされており、前記管路(48)の前記渦巻形部分(80s)と前記HRSG(2)との間にディフューザ(81)が位置決めされていることを特徴とする、発電システム(10)。 - 前記複数のブレードと前記管路(48)の前記中央移行部分(80t)との間にディフューザセクション(74)が位置決めされている、請求項1記載の発電システム(10)。
- 前記ロータ(8)は、前記基面の上方において軸受に支持された第1の端部を有し、前記ブレードセクション(7)は、
(i)前記燃焼器(9)から流路に沿って移動する高温の排ガスを受け取り、前記ロータ(8)を回転させるように、該ロータ(8)の周囲に位置決めされており、
(ii)前記排ガスの流れに、軸方向速度成分と、前記ブレードセクション(7)の下流の流路の一部を仕切る円周に沿った第1の周方向の回転速度成分と、を付与するように構成されており、
(iii)少なくとも30度の円周に沿って、周速と、軸方向速度との間に最小スワール角を提供するように設計されており、
当該発電システムは、前記流路に沿って前記ブレードセクション(7)から移動する排気を受け取るように接続された排気煙突(19)であって、受け取った排気を前記基面の上方に鉛直方向に放出するように向けられた排気煙突(19)をさらに備える、請求項1または2記載の発電システム(10)。 - 増大する横断面積を有する前記流れセクションの部分は、流れる排ガスの拡散を提供し、ガスが経路に沿って流れる速度を低下させる、請求項3記載の発電システム(10)。
- 前記ブレードの列(71,72,73,74)のいずれも、前記最小スワール角を減じるための特徴を有さない、請求項3記載の発電システム(10)。
- 前記らせん形の流路(45)は、前記排ガスが前記ブレードセクション(7)から出る時の回転速度成分の方向と一致する第1の周方向に渦を描いている、請求項3記載の発電システム(10)。
- 前記ロータ(8)は、ボリュート(80)内へまたはボリュート(80)を通って延びている、請求項3記載の発電システム(10)。
- 支持体をさらに備え、前記ロータの第1の端部が支持されている軸受は、前記支持体に取り付けられており、前記軸受および前記支持体は両方とも前記流路の外側に位置決めされている、請求項3記載の発電システム(10)。
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