JPH05332164A - 再生式ガスタービン - Google Patents
再生式ガスタービンInfo
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- JPH05332164A JPH05332164A JP14044092A JP14044092A JPH05332164A JP H05332164 A JPH05332164 A JP H05332164A JP 14044092 A JP14044092 A JP 14044092A JP 14044092 A JP14044092 A JP 14044092A JP H05332164 A JPH05332164 A JP H05332164A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高出力を損なわずに熱交換器の耐久性を向上
させる。 【構成】 圧縮機２により圧縮された空気Ａをタービン
駆動後の燃焼ガスＧにより加熱するための熱交換器２１
を有した再生式ガスタービンにおいて、圧縮機２の吐出
口２２と熱交換器２１の空気入口２３との間に、圧縮後
の空気Ａを適宜冷却するための冷却手段２４を設ける。
させる。 【構成】 圧縮機２により圧縮された空気Ａをタービン
駆動後の燃焼ガスＧにより加熱するための熱交換器２１
を有した再生式ガスタービンにおいて、圧縮機２の吐出
口２２と熱交換器２１の空気入口２３との間に、圧縮後
の空気Ａを適宜冷却するための冷却手段２４を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器を備えた再生
式ガスタービンに関するものである。
式ガスタービンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４に示すように、再生式ガスタービン
は、ガスタービンのサイクル中に熱交換器１を設けたも
のであり、圧縮機２により圧縮された空気Ａを、タービ
ン３を駆動して排出される燃焼ガスＧにより加熱するよ
うになっている。この加熱された空気Ａは燃焼器４によ
りさらに高温に加熱され、タービン３を高速回転させ
る。すなわち熱交換器１により圧縮空気Ａを予熱するこ
とで、燃焼器４での燃料の燃焼による加熱を少なくして
熱効率を向上させるものである。タービン３における発
生動力は、圧縮機駆動動力との差が有効出力として取り
出されて、負荷５に対して仕事を行う。
は、ガスタービンのサイクル中に熱交換器１を設けたも
のであり、圧縮機２により圧縮された空気Ａを、タービ
ン３を駆動して排出される燃焼ガスＧにより加熱するよ
うになっている。この加熱された空気Ａは燃焼器４によ
りさらに高温に加熱され、タービン３を高速回転させ
る。すなわち熱交換器１により圧縮空気Ａを予熱するこ
とで、燃焼器４での燃料の燃焼による加熱を少なくして
熱効率を向上させるものである。タービン３における発
生動力は、圧縮機駆動動力との差が有効出力として取り
出されて、負荷５に対して仕事を行う。
【０００３】熱交換器１は、図５に示すように、燃焼ガ
スＧの入口６及び出口７を備えたハウジング８と、ハウ
ジング８内に収容保持された多数の伝熱管９とで構成さ
れ、伝熱管９の空気入口１０から入った空気Ａが、伝熱
管９の管壁を介してハウジング８内の高温な燃焼ガスＧ
と熱交換され、空気出口１１から出るようになってい
る。
スＧの入口６及び出口７を備えたハウジング８と、ハウ
ジング８内に収容保持された多数の伝熱管９とで構成さ
れ、伝熱管９の空気入口１０から入った空気Ａが、伝熱
管９の管壁を介してハウジング８内の高温な燃焼ガスＧ
と熱交換され、空気出口１１から出るようになってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで近来にあって
は、高出力のガスタービンとするために、より高温高圧
の燃焼ガスＧをタービン３に供給していく傾向にある。
このため熱交換器１の伝熱管９の管壁が材質の耐熱温度
を越えてしまい、耐久性が悪化するという問題があっ
た。
は、高出力のガスタービンとするために、より高温高圧
の燃焼ガスＧをタービン３に供給していく傾向にある。
このため熱交換器１の伝熱管９の管壁が材質の耐熱温度
を越えてしまい、耐久性が悪化するという問題があっ
た。
【０００５】この対策として、管壁温度を下げるべく燃
焼ガスＧの温度を抑えるようにすると、本来の目的であ
る高出力が得られなくなってしまう。
焼ガスＧの温度を抑えるようにすると、本来の目的であ
る高出力が得られなくなってしまう。
【０００６】そこで本発明は、上記事情に鑑み、熱交換
器の耐久性を向上させ、しかも高出力を損なうことのな
い再生式ガスタービンを提供すべく創案されたものであ
る。
器の耐久性を向上させ、しかも高出力を損なうことのな
い再生式ガスタービンを提供すべく創案されたものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機により
圧縮された空気をタービン駆動後の燃焼ガスにより加熱
するための熱交換器を有した再生式ガスタービンにおい
て、圧縮機の吐出口と熱交換器の空気入口との間に、圧
縮後の空気を適宜冷却するための冷却手段を設けたもの
である。
圧縮された空気をタービン駆動後の燃焼ガスにより加熱
するための熱交換器を有した再生式ガスタービンにおい
て、圧縮機の吐出口と熱交換器の空気入口との間に、圧
縮後の空気を適宜冷却するための冷却手段を設けたもの
である。
【０００８】また上記冷却手段は、空気に水を噴霧する
ことで冷却する水冷却器であることが望ましい。
ことで冷却する水冷却器であることが望ましい。
【０００９】
【作用】上記構成によって、冷却手段は、熱交換器に入
る空気の温度を低下させることにより伝熱要素の壁温を
下げる。
る空気の温度を低下させることにより伝熱要素の壁温を
下げる。
【００１０】また冷却手段として水冷却器を備えた構成
によって、圧縮空気のボリュームが増加され、出力向上
に寄与する。
によって、圧縮空気のボリュームが増加され、出力向上
に寄与する。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
明する。
【００１２】図１は、本発明に係わる再生式ガスタービ
ンの一実施例を示したものである。この再生式ガスター
ビンは、従来同様に熱交換器２１を備えたものであっ
て、圧縮機２の吐出口２２と熱交換器２１の空気入口２
３との間に、圧縮後の空気Ａを適宜冷却するための冷却
手段２４が設けられて構成されている。
ンの一実施例を示したものである。この再生式ガスター
ビンは、従来同様に熱交換器２１を備えたものであっ
て、圧縮機２の吐出口２２と熱交換器２１の空気入口２
３との間に、圧縮後の空気Ａを適宜冷却するための冷却
手段２４が設けられて構成されている。
【００１３】熱交換器２１は、圧縮機２２により圧縮さ
れた空気Ａをタービン駆動後の燃焼ガスＧにより加熱す
るようになっており、ガス入口２５及びガス出口２６を
それぞれ下端部及び上端部に備えたハウジング２７と、
ハウジング２７内に設けられた多数の空気導通用伝熱管
で成る集合管２８とで構成されている。集合管２８の空
気入口２３はハウジング２７のガス出口２６側に、空気
出口２９はハウジング２７のガス入口２５側にそれぞれ
設けられ、流入した空気Ａを伝熱管壁を介して高温な燃
焼ガスＧと熱交換させることにより適宜加熱するように
なっている。
れた空気Ａをタービン駆動後の燃焼ガスＧにより加熱す
るようになっており、ガス入口２５及びガス出口２６を
それぞれ下端部及び上端部に備えたハウジング２７と、
ハウジング２７内に設けられた多数の空気導通用伝熱管
で成る集合管２８とで構成されている。集合管２８の空
気入口２３はハウジング２７のガス出口２６側に、空気
出口２９はハウジング２７のガス入口２５側にそれぞれ
設けられ、流入した空気Ａを伝熱管壁を介して高温な燃
焼ガスＧと熱交換させることにより適宜加熱するように
なっている。
【００１４】冷却手段２４は、本実施例にあっては空気
Ａに水Ｗを供給し、噴霧３０を形成させることでこれを
冷却する水冷却器として構成されている。この水冷却器
は、圧縮機２の吐出口２２と熱交換器２１の空気入口２
３とを結ぶ空気通路３１の途中に設けられた冷却室３２
と、冷却室３２内に噴霧３０用の水Ｗを供給するための
ポンプ３３及び水噴射ノズル３４とで形成されている。
すなわち圧縮された空気Ａを冷却室３２内に導くと共
に、その圧縮空気Ａに対してポンプ３３で加圧した水Ｗ
を直接吹き付けるようになっている。
Ａに水Ｗを供給し、噴霧３０を形成させることでこれを
冷却する水冷却器として構成されている。この水冷却器
は、圧縮機２の吐出口２２と熱交換器２１の空気入口２
３とを結ぶ空気通路３１の途中に設けられた冷却室３２
と、冷却室３２内に噴霧３０用の水Ｗを供給するための
ポンプ３３及び水噴射ノズル３４とで形成されている。
すなわち圧縮された空気Ａを冷却室３２内に導くと共
に、その圧縮空気Ａに対してポンプ３３で加圧した水Ｗ
を直接吹き付けるようになっている。
【００１５】この他、熱交換器２１の空気出口２９とタ
ービン３のガス入口３５との間には、熱交換器２１にお
いて予熱された圧縮空気Ａを所定温度まで加熱するため
の燃焼器３６が設けられている。この燃焼器３６は、熱
交換器２１の空気出口２９とタービン３のガス入口３５
とを結ぶガス通路３７の途中に設けられた外筒３８と、
外筒３８内に設けられたライナー３９と、ライナー３９
の上流側端部に取り付けられた燃料噴射ノズル４０とで
構成されている。そして燃料噴射ノズル４０から燃料Ｆ
を噴き出してライナー３９内で燃焼させることにより、
高温な燃焼ガスＧを生成するようになっている。
ービン３のガス入口３５との間には、熱交換器２１にお
いて予熱された圧縮空気Ａを所定温度まで加熱するため
の燃焼器３６が設けられている。この燃焼器３６は、熱
交換器２１の空気出口２９とタービン３のガス入口３５
とを結ぶガス通路３７の途中に設けられた外筒３８と、
外筒３８内に設けられたライナー３９と、ライナー３９
の上流側端部に取り付けられた燃料噴射ノズル４０とで
構成されている。そして燃料噴射ノズル４０から燃料Ｆ
を噴き出してライナー３９内で燃焼させることにより、
高温な燃焼ガスＧを生成するようになっている。
【００１６】次に本実施例の作用を説明する。
【００１７】圧縮機２により圧縮された空気Ａは、空気
通路３１を通って冷却室３２に入る。冷却室３２にはポ
ンプ３３で加圧された水Ｗがノズル３４からの噴霧３０
として供給されており、圧縮空気Ａはこの噴霧３０によ
り冷却される。噴霧３０は一部気化されて圧縮空気Ａと
共に熱交換器２１の空気入口２３へ導入される。水蒸気
が混入されてボリュームアップした圧縮空気Ａは、熱交
換器２１の集合管２８の伝熱管内を通る過程で、燃焼ガ
スＧの排気熱により加熱される。
通路３１を通って冷却室３２に入る。冷却室３２にはポ
ンプ３３で加圧された水Ｗがノズル３４からの噴霧３０
として供給されており、圧縮空気Ａはこの噴霧３０によ
り冷却される。噴霧３０は一部気化されて圧縮空気Ａと
共に熱交換器２１の空気入口２３へ導入される。水蒸気
が混入されてボリュームアップした圧縮空気Ａは、熱交
換器２１の集合管２８の伝熱管内を通る過程で、燃焼ガ
スＧの排気熱により加熱される。
【００１８】この加熱過程は、図２に示すように、圧縮
空気Ａが熱交換の直前で一旦冷却されることで、熱効率
の点では従来のもの（図中破線にて示す）よりも曲折し
た形になるが、熱交換器２１に導入される燃焼ガスＧ
は、タービン駆動後であっても充分高温であり、その圧
縮空気Ａは熱交換器２１により速やかに所望の温度まで
昇温される。そして熱交換器２１における燃焼ガスＧの
温度及び圧縮空気Ａの温度は、従来よりも全体として低
下することになる。
空気Ａが熱交換の直前で一旦冷却されることで、熱効率
の点では従来のもの（図中破線にて示す）よりも曲折し
た形になるが、熱交換器２１に導入される燃焼ガスＧ
は、タービン駆動後であっても充分高温であり、その圧
縮空気Ａは熱交換器２１により速やかに所望の温度まで
昇温される。そして熱交換器２１における燃焼ガスＧの
温度及び圧縮空気Ａの温度は、従来よりも全体として低
下することになる。
【００１９】熱交換器２１で予熱された圧縮空気Ａは、
燃焼器３６における燃料燃焼により高温に加熱され、タ
ービン３に供給されてこれを回転駆動する。タービン３
は圧縮機駆動動力を差し引いた有効出力をもって、負荷
５に対する仕事を行う。
燃焼器３６における燃料燃焼により高温に加熱され、タ
ービン３に供給されてこれを回転駆動する。タービン３
は圧縮機駆動動力を差し引いた有効出力をもって、負荷
５に対する仕事を行う。
【００２０】このように、圧縮機２の吐出口２２と熱交
換器２１の空気入口２３との間に、水噴霧３０により冷
却する水冷却器を設けて、圧縮後の空気Ａを適宜冷却し
てから熱交換器２１に導くようにしたので、伝熱要素で
ある伝熱管壁の温度を耐熱限界温度よりも低く保つこと
ができ、熱交換器２１の耐久性向上が達成される。また
タービン３に供給する燃焼ガスＧの温度は従来と変わる
ことなく高温にすることができ、出力の低下をまねくこ
とがない、そして圧縮空気Ａの温度は、図３に示すよう
に、噴霧量（Φ；空気流量に対する冷却水量の割合）に
比例して降下させることができ、伝熱管壁の温度もこの
圧縮空気Ａの降下温度ΔＴに従って低下するものであ
る。例えば、空気流量に対し2 ％の水を噴射することに
より、熱交換器２１の空気入口２３の空気温度は75Ｋ下
降し、伝熱管の温度は50Ｋ低下するようになる。従っ
て、噴霧量Φを制御することにより、簡単に所望の降下
温度ΔＴが得られるものである。
換器２１の空気入口２３との間に、水噴霧３０により冷
却する水冷却器を設けて、圧縮後の空気Ａを適宜冷却し
てから熱交換器２１に導くようにしたので、伝熱要素で
ある伝熱管壁の温度を耐熱限界温度よりも低く保つこと
ができ、熱交換器２１の耐久性向上が達成される。また
タービン３に供給する燃焼ガスＧの温度は従来と変わる
ことなく高温にすることができ、出力の低下をまねくこ
とがない、そして圧縮空気Ａの温度は、図３に示すよう
に、噴霧量（Φ；空気流量に対する冷却水量の割合）に
比例して降下させることができ、伝熱管壁の温度もこの
圧縮空気Ａの降下温度ΔＴに従って低下するものであ
る。例えば、空気流量に対し2 ％の水を噴射することに
より、熱交換器２１の空気入口２３の空気温度は75Ｋ下
降し、伝熱管の温度は50Ｋ低下するようになる。従っ
て、噴霧量Φを制御することにより、簡単に所望の降下
温度ΔＴが得られるものである。
【００２１】また本実施例にあっては、水噴霧３０を直
接空気に吹き付けて冷却するようにしたので、簡単な構
成にて効率よく適確に圧縮空気Ａの温度を下げることが
できると共に、水の気化により圧縮空気Ａのボリューム
がアップし、タービン３を駆動させるためのエネルギー
が増加して、タービン出力の向上に寄与できる。
接空気に吹き付けて冷却するようにしたので、簡単な構
成にて効率よく適確に圧縮空気Ａの温度を下げることが
できると共に、水の気化により圧縮空気Ａのボリューム
がアップし、タービン３を駆動させるためのエネルギー
が増加して、タービン出力の向上に寄与できる。
【００２２】さらに燃焼器３６においては、高温燃焼の
ためにライナー３９の壁体を冷却する必要があるが、噴
霧冷却により圧縮空気Ａの最終的な予熱温度を低下させ
れば、ライナー３９に対する冷却の一助になる。
ためにライナー３９の壁体を冷却する必要があるが、噴
霧冷却により圧縮空気Ａの最終的な予熱温度を低下させ
れば、ライナー３９に対する冷却の一助になる。
【００２３】なお図１においては、冷却器を空気通路３
１の途中に設けるとしたが、熱交換器２１の空気入口２
３に併設するようにしてもよい。また冷却手段２４とし
ては水冷却器に限らず、圧縮空気Ａを適宜冷却できるも
のであれば、どのような機構のものでも構わない。
１の途中に設けるとしたが、熱交換器２１の空気入口２
３に併設するようにしてもよい。また冷却手段２４とし
ては水冷却器に限らず、圧縮空気Ａを適宜冷却できるも
のであれば、どのような機構のものでも構わない。
【００２４】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００２５】(1) 請求項１記載の構成によれば、圧縮空
気の温度を下げることで熱交換器の伝熱要素の壁温を低
下させることができ、タービン出力の低下なく耐久性の
向上が達成される。
気の温度を下げることで熱交換器の伝熱要素の壁温を低
下させることができ、タービン出力の低下なく耐久性の
向上が達成される。
【００２６】(2) 請求項２記載の構成によれば、さら
に、圧縮空気のボリュームが増えることで出力を向上さ
せることができる。
に、圧縮空気のボリュームが増えることで出力を向上さ
せることができる。
【図１】本発明に係わる再生式ガスタービンの一実施例
を示した構成図である。
を示した構成図である。
【図２】図１の作用を説明するための圧縮空気及び燃焼
ガスの温度変移図である。
ガスの温度変移図である。
【図３】図１の作用効果を説明するための噴霧量と降下
温度との関係図である。
温度との関係図である。
【図４】従来の再生式ガスタービンを示した構成図であ
る。
る。
【図５】図４中の熱交換器を示した斜視図である。
２ 圧縮機 ２１ 熱交換器 ２２ 吐出口 ２３ 空気入口 ２４ 冷却手段 Ａ 圧縮空気（圧縮された空気） Ｇ 燃焼ガス
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮機により圧縮された空気をタービン
駆動後の燃焼ガスにより加熱するための熱交換器を有し
た再生式ガスタービンにおいて、上記圧縮機の吐出口と
上記熱交換器の空気入口との間に、圧縮後の空気を適宜
冷却するための冷却手段を設けたことを特徴とする再生
式ガスタービン。 - 【請求項２】 上記冷却手段が、空気に水を噴霧するこ
とで冷却する水冷却器である請求項１記載の再生式ガス
タービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14044092A JPH05332164A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 再生式ガスタービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14044092A JPH05332164A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 再生式ガスタービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332164A true JPH05332164A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=15268698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14044092A Pending JPH05332164A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 再生式ガスタービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05332164A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100530751B1 (ko) * | 1997-11-27 | 2006-02-28 | 삼성테크윈 주식회사 | 복합 에너지 발생 장치 |
| JP2006125403A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Man Turbo Ag | ガスタービン設備の作動媒体中に水または水蒸気を噴射するための装置 |
| US7100359B2 (en) | 2001-07-26 | 2006-09-05 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine installation |
| EP3121418A1 (en) * | 2015-07-20 | 2017-01-25 | General Electric Company | Cooling system for a turbine engine |
| US10487739B2 (en) | 2015-07-20 | 2019-11-26 | General Electric Company | Cooling system for a turbine engine |
| US11702958B2 (en) | 2021-09-23 | 2023-07-18 | General Electric Company | System and method of regulating thermal transport bus pressure |
| US11788470B2 (en) | 2021-03-01 | 2023-10-17 | General Electric Company | Gas turbine engine thermal management |
-
1992
- 1992-06-01 JP JP14044092A patent/JPH05332164A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100530751B1 (ko) * | 1997-11-27 | 2006-02-28 | 삼성테크윈 주식회사 | 복합 에너지 발생 장치 |
| US7100359B2 (en) | 2001-07-26 | 2006-09-05 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine installation |
| JP2006125403A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Man Turbo Ag | ガスタービン設備の作動媒体中に水または水蒸気を噴射するための装置 |
| US7578120B2 (en) | 2004-10-28 | 2009-08-25 | Man Turbo Ag | Device for injecting water or water vapor into the working medium of a gas turbine plant |
| EP3121418A1 (en) * | 2015-07-20 | 2017-01-25 | General Electric Company | Cooling system for a turbine engine |
| JP2017025914A (ja) * | 2015-07-20 | 2017-02-02 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | タービンエンジン用冷却システム |
| US9995314B2 (en) | 2015-07-20 | 2018-06-12 | General Electric Company | Cooling system for a turbine engine |
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| US11702958B2 (en) | 2021-09-23 | 2023-07-18 | General Electric Company | System and method of regulating thermal transport bus pressure |
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