JP7093238B2 - 蒸気タービン設備及びコンバインドサイクルプラント - Google Patents
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Description
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトを回転可能に支持する一対のラジアル軸受と、
前記一対のラジアル軸受の軸受スパン内において前記ロータシャフトに設けられた一対の低圧タービン翼列と、
前記一対の低圧タービン翼列の間に位置するように、前記軸受スパン内にて前記ロータシャフトに設けられた高圧タービン翼列及び中圧タービン翼列と、
を備える。
すなわち、高圧タービン翼列、中圧タービン翼列及び一対の低圧タービン翼列を単一の車室(ケーシング)に収容する単車室構造とすることで、例えば、車室間を接続する気筒連絡管や車室間に設けられる軸受等を削減可能することができ、蒸気タービン設備の構成の簡素化又は設置スペースの削減を図ることができる。また、一対の低圧タービンを含む複流排気式とすることで、低圧タービンの翼長大化を抑制してタービン翼の強度低下を抑制できるため、大出力の蒸気タービン設備に対応可能となる。よって、上記(1)の構成によれば、設備コストを低減しながら、大出力に対応可能な蒸気タービン設備を実現可能である。
前記蒸気タービン設備は、
前記一対の低圧タービン翼列のうち一方である第1低圧タービン翼列を流れる蒸気の一部を、前記一対の低圧タービン翼列のうち他方である第2低圧タービン翼列の入口に導くための分岐流路をさらに備える。
前記蒸気タービン設備は、
前記高圧タービン翼列及び前記中圧タービン翼列を収容する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングと前記一対の低圧タービン翼列の少なくとも一部とを収容する外側ケーシングと、をさらに備え、
前記分岐流路は、前記内側ケーシングの外周面及び前記外側ケーシングの内周面よって少なくとも部分的に形成される。
なお、幾つかの実施形態では、前記外側ケーシングの内周面に断熱材が設けられていてもよい。
前記蒸気タービン設備は、
前記高圧タービン翼列及び前記中圧タービン翼列を収容する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングと前記一対の低圧タービン翼列の少なくとも一部とを収容する外側ケーシングと、をさらに備え、
前記分岐流路は、前記外側ケーシングの外部を通る配管によって少なくとも部分的に形成される。
前記蒸気タービン設備は、
前記分岐流路に接続され、前記第1低圧タービン翼列の入口の蒸気の圧力よりも低圧の蒸気を前記分岐流路に導入するための蒸気導入路をさらに備える。
前記高圧タービン翼列を流れる蒸気と、前記中圧タービン翼列を流れる蒸気とは、軸方向において互いに逆向きに流れるように構成され、
前記一対の低圧タービン翼列のそれぞれを流れる蒸気は、前記軸方向において互いに逆向きに流れるように構成される。
前記蒸気タービン設備は、
前記一対の低圧タービン翼列からの蒸気を復水器に向けて排出するための排気室をさらに備え、
前記排気室は、該排気室の側方に位置する排気室出口を有する。
蒸気タービン設備は、
前記一対の低圧タービン翼列からの蒸気を凝縮させるための復水器をさらに備える。
ガスタービン設備と、
前記ガスタービン設備からの排ガスの熱によって蒸気を生成するためのボイラと、
上記(1)乃至(9)の何れかに記載の蒸気タービン設備と、を備え、
前記蒸気タービン設備は、前記ボイラで生成された蒸気によって駆動されるように構成される。
図1は、一実施形態に係るコンバインドサイクルプラントの概略構成図である。同図に示すように、コンバインドサイクルプラント1は、ガスタービン設備2と、排熱回収ボイラ(HRSG)6(ボイラ)と、蒸気タービン設備4と、を備えたガスタービン複合発電(GTCC)プラントである。
排熱回収ボイラ6は、ガスタービン設備2からの排ガスが導入されるダクト(不図示)と、該ダクトの内部を通過するように設けられた熱交換器(不図示)と、を有する。熱交換器には、後述する蒸気タービン設備4の復水器34からの復水が導入されるようになっており、この熱交換器において、復水と、上述のダクトを流れる排ガスとの熱交換により、蒸気が生成されるようになっている。
なお、排熱回収ボイラ6のダクト内を流れて熱交換器を通過した排ガスは、煙突(不図示)等から排出されるようになっていてもよい。
蒸気タービン設備6には、排熱回収ボイラ6で生成した蒸気が導かれるようになっており、この蒸気によって蒸気タービン設備6が回転駆動される。また、蒸気タービン設備6には、ロータシャフト28を介して発電機32が接続されており、発電機32は、蒸気タービン設備6によって回転駆動されて、電力を生成するようになっている。
図2及び図3は、それぞれ、一実施形態に係る蒸気タービン設備4の軸方向に沿った概略断面図である。なお、図2に示す実施形態と、図3に示す実施形態とでは、後述する分岐流路62を除いて、基本的には同じ構造を有している。
一対の低圧タービン翼列26A,26Bは、軸方向において中圧タービン翼列24の隣に設けられる第1低圧タービン翼列26Aと、軸方向において高圧タービン翼列22の隣に設けられる第2低圧タービン翼列26Bと、を含む。
すなわち、蒸気タービン設備4のタービン翼列22,24,26A,26Bのそれぞれが、外側ケーシング20の内部に設けられている。
なお、タービン翼列22,24,26A,26Bの各々は、静翼7の列と動翼8の列の組を複数有していてもよい。
図2及び図3に示す例示的な実施形態では、高圧タービン翼列22及び中圧タービン翼列24の静翼7は、内側ケーシング36に支持されている。また、一対の低圧タービン翼列26A,26Bのうち、第1低圧タービン翼列26Aのうちの上流側部分26Aaは内側ケーシング36内に収容されており、第1低圧タービン翼列26Aのうち下流側部分26Ab及び第2低圧タービン翼列26Bは、外側ケーシング内に収容されている。
よって、上述した蒸気タービン設備4によれば、設備コストを低減しながら、大容量の蒸気発生装置(ボイラ等)への対応が可能となる。
このように、外側ケーシング20及び内側ケーシング36を利用して分岐流路62を形成することにより、簡素な構成で、複流排気式かつ単車室構造の蒸気タービン設備4を実現することができる。
また、分岐流路62を環状の流路とすることで、分岐流路62の流路面積を大きく確保しやすい。
低圧タービン翼列26Aの途中から分岐して設けられる分岐流路62を流れる蒸気は温度が比較的低く、この比較的低圧の蒸気の圧力と、外側ケーシング20の外側の圧力(通常は大気圧)との差は比較的小さいため、外側ケーシング20を板金で作製しても必要な強度を持たせることができる。よって、外側ケーシング20を板金で作製することにより、蒸気タービン設備4として必要とされる強度を持たせながら、上述の複流排気式かつ単車室構造の蒸気タービン設備4を比較的低コストで実現することができる。
幾つかの実施形態では、図4に示すように、蒸気タービン設備4の排気室50は、該排気室50の側方に位置する排気室出口51を有していてもよい。
ここで、排気室50の側方とは、排気室50軸方向視したとき(図4参照)、ロータシャフト28の中心軸Oから水平方向に離れる方向のことをいう。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
2 ガスタービン設備
4 蒸気タービン設備
6 排熱回収ボイラ
7 静翼
8 動翼
10 圧縮機
12 燃焼器
14 タービン
16 回転シャフト
18 発電機
20 外側ケーシング
20a 内周面
22 高圧タービン翼列
24 中圧タービン翼列
26A 第1低圧タービン翼列
26Aa 上流側部分
26Ab 下流側部分
26B 第2低圧タービン翼列
28 ロータシャフト
30A ラジアル軸受
30B ラジアル軸受
32 発電機
34 復水器
36 内側ケーシング
36a 外周面
38 高圧入口管
40 高圧出口管
42 中圧入口管
44 低圧入口管
46 蒸気導入路
48 ガイド部材
50 排気室
51 排気室出口
54 フローガイド
56 断熱材
58 断熱材
59 断熱材
60 シール部
61 シール部
62 分岐流路
64A ガイド部材
64B ガイド部材
66 配管
Claims (9)
- ロータシャフトと、
前記ロータシャフトを回転可能に支持する一対のラジアル軸受と、
前記一対のラジアル軸受の軸受スパン内において前記ロータシャフトに設けられた一対の低圧タービン翼列と、
前記一対の低圧タービン翼列の間に位置するように、前記軸受スパン内にて前記ロータシャフトに設けられた高圧タービン翼列及び中圧タービン翼列と、
を備え、
前記一対のラジアル軸受の前記軸受スパン内には、前記一対のラジアル軸受以外のラジアル軸受は設けられておらず、
前記高圧タービン翼列を流れる蒸気と、前記中圧タービン翼列を流れる蒸気とは、軸方向において互いに逆向きに流れるように構成され、
前記一対の低圧タービン翼列のそれぞれを流れる蒸気は、前記軸方向において互いに逆向きに流れるように構成された
ことを特徴とする蒸気タービン設備。 - 前記一対の低圧タービン翼列のうち一方である第1低圧タービン翼列を流れる蒸気の一部を、前記一対の低圧タービン翼列のうち他方である第2低圧タービン翼列の入口に導くための分岐流路をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービン設備。 - ロータシャフトと、
前記ロータシャフトを回転可能に支持する一対のラジアル軸受と、
前記一対のラジアル軸受の軸受スパン内において前記ロータシャフトに設けられた一対の低圧タービン翼列と、
前記一対の低圧タービン翼列の間に位置するように、前記軸受スパン内にて前記ロータシャフトに設けられた高圧タービン翼列及び中圧タービン翼列と、
前記一対の低圧タービン翼列のうち一方である第1低圧タービン翼列を流れる蒸気の一部を、前記一対の低圧タービン翼列のうち他方である第2低圧タービン翼列の入口に導くための分岐流路と、
前記高圧タービン翼列及び前記中圧タービン翼列を収容する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングと前記一対の低圧タービン翼列の少なくとも一部とを収容する外側ケーシングと、を備え、
前記分岐流路は、前記内側ケーシングの外周面及び前記外側ケーシングの内周面よって少なくとも部分的に形成される
ことを特徴とする蒸気タービン設備。 - 前記内側ケーシングの前記外周面に断熱材が設けられた
ことを特徴とする請求項3に記載の蒸気タービン設備。 - 前記高圧タービン翼列及び前記中圧タービン翼列を収容する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングと前記一対の低圧タービン翼列の少なくとも一部とを収容する外側ケーシングと、をさらに備え、
前記分岐流路は、前記外側ケーシングの外部を通る配管によって少なくとも部分的に形成される
ことを特徴とする請求項2に記載の蒸気タービン設備。 - ロータシャフトと、
前記ロータシャフトを回転可能に支持する一対のラジアル軸受と、
前記一対のラジアル軸受の軸受スパン内において前記ロータシャフトに設けられた一対の低圧タービン翼列と、
前記一対の低圧タービン翼列の間に位置するように、前記軸受スパン内にて前記ロータシャフトに設けられた高圧タービン翼列及び中圧タービン翼列と、
前記一対の低圧タービン翼列のうち一方である第1低圧タービン翼列を流れる蒸気の一部を、前記一対の低圧タービン翼列のうち他方である第2低圧タービン翼列の入口に導くための分岐流路と、
前記分岐流路に接続され、前記第1低圧タービン翼列の入口の蒸気の圧力よりも低圧の蒸気を前記分岐流路に導入するための蒸気導入路と、を備える
ことを特徴とする蒸気タービン設備。 - 前記一対の低圧タービン翼列からの蒸気を復水器に向けて排出するための排気室をさらに備え、
前記排気室は、該排気室の側方に位置する排気室出口を有する
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の蒸気タービン設備。 - 前記一対の低圧タービン翼列からの蒸気を凝縮させるための復水器をさらに備える
ことを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の蒸気タービン設備。 - ガスタービン設備と、
前記ガスタービン設備からの排ガスの熱によって蒸気を生成するためのボイラと、
請求項1乃至8の何れか一項に記載の蒸気タービン設備と、を備え、
前記蒸気タービン設備は、前記ボイラで生成された蒸気によって駆動されるように構成された
ことを特徴とするコンバインドサイクルプラント。
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