JPH08261011A - Gas turbine device - Google Patents
Gas turbine deviceInfo
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- JPH08261011A JPH08261011A JP7068099A JP6809995A JPH08261011A JP H08261011 A JPH08261011 A JP H08261011A JP 7068099 A JP7068099 A JP 7068099A JP 6809995 A JP6809995 A JP 6809995A JP H08261011 A JPH08261011 A JP H08261011A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、軸動力を発生するため
のガスタービン装置に関し、特に、加圧流動床式燃焼器
(PFBCとも略称する)からのガスを加熱するための
複数の外部トッピング(topping)燃焼器を有するガスタ
ービン装置のための熱ガスマニホルドに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine device for generating shaft power, and more particularly to a plurality of external toppings for heating gas from a pressurized fluidized bed combustor (also abbreviated as PFBC). A hot gas manifold for a gas turbine system having a topping combustor.
【0002】[0002]
【従来の技術及び問題点】効率が高く、設備費用が廉価
で立上り時間が短いガスタービンを基本的要素とするシ
ステムは、電力を発生するための手段として電気事業者
にとり特に魅力的である。しかし、従来、ガスタービン
の運転に用いられる燃料は、高価、時として驚くほど高
価な燃料、主として蒸留油及び天然ガスに制限されてい
た。他方、石炭は容易に入手可能でしかも低コストであ
るので、主燃料として石炭を利用することができる発電
用ガスタービン装置を開発すべく多大な努力が払われて
きている。このような努力が主として向けられた1つの
システムとして、石炭の燃焼を加圧流動床式燃焼器内で
行うシステムがある。2. Description of the Related Art Systems based on gas turbines, which are highly efficient, have low equipment costs and short rise times, are particularly attractive to electric utilities as a means to generate electricity. However, conventionally, the fuels used to operate gas turbines have been limited to expensive, and sometimes surprisingly expensive fuels, primarily distilled oil and natural gas. On the other hand, since coal is easily available and low cost, great efforts have been made to develop a gas turbine device for power generation that can use coal as a main fuel. One system in which such efforts have primarily been directed is in systems for burning coal in a pressurized fluidized bed combustor.
【0003】最も単純なガスタービン・PFBC発電プ
ラントの一例においては、ガスタービンの圧縮機部で圧
縮された周囲空気を用いてPFBCの流動床を流動化し
PFBCに対し燃焼用空気を供給する方式がある。PF
BC内での燃焼後、高温度を有し燃焼生成物や随伴粒状
物質により汚染されている空気がPFBCから排出され
る。この空気は、次いで、遠心分離器に流され、ここで
多くの粒状物質は除去される。その後、空気はガスター
ビンのタービン部に送られて、そこで膨張し、それによ
り有用な軸動力が発生される。膨張後、タービンから排
出される使用済み空気は大気に放出される。In one example of the simplest gas turbine / PFBC power generation plant, a method of fluidizing a fluidized bed of PFBC by using ambient air compressed in a compressor section of a gas turbine and supplying combustion air to PFBC is used. is there. PF
After combustion in the BC, air having a high temperature and contaminated with combustion products and associated particulate matter is discharged from the PFBC. This air is then passed to a centrifuge where many of the particulate matter is removed. The air is then sent to the turbine section of the gas turbine where it expands, which produces useful shaft power. After expansion, the used air discharged from the turbine is released to the atmosphere.
【0004】しかし、このようなシステムの熱力学的効
率は芳しくない。その理由は、石炭に含まれる硫黄の捕
捉を最適化し有害なアルカリ性蒸気がタービン部に運び
込まれるのを回避するために、流動床の温度、従って、
タービン部に流入する空気の温度を制限する必要がある
からである。この点で、上述のタービン装置は現在一般
に用いられており、1425℃(2600°F)もの高
いタービン入口ガス温度で動作することができるガス又
は液体燃料燃焼式ガスタービンと顕著に異なる。当該技
術分野で周知のように、タービン部に流入するガスの温
度を高めることにより、ガスタービンの出力及び効率を
増大することができる。However, the thermodynamic efficiency of such systems is poor. The reason is that in order to optimize the capture of sulfur contained in coal and to prevent harmful alkaline vapors from being carried into the turbine section, the temperature of the fluidized bed, and therefore the
This is because it is necessary to limit the temperature of the air flowing into the turbine section. In this regard, the turbine systems described above are in common use today and are significantly different from gas or liquid fuel-fired gas turbines that can operate at turbine inlet gas temperatures as high as 1425 ° C (2600 ° F). As is known in the art, increasing the temperature of the gas flowing into the turbine section can increase the output and efficiency of the gas turbine.
【0005】従って、最大の効率を達成するために、タ
ービンにおいて最大の効率を実現するのに必要な温度に
まで、PFBCから流出する空気の温度を上昇する企図
から、ガスタービン及びPFBCの外部に設けられてい
る燃焼器、即ち、別個のトッピング燃焼器を採用するこ
とが提案されている。このトッピング燃焼器は油或は天
然ガスで燃焼動作をすることができるが、石炭の利用度
を最大限に確保するために、システムに熱分解処理動作
(炭化装置もしくはカーボナイザ)を付加することが提
案されている。このカーボナイザは石炭を低BTUのガ
ス及び固体の炭素質のチャコールに変換する。低BTU
ガスはトッピング燃焼器内で燃焼され、他方、チャコー
ルはPFBC内で燃焼される。[0005] Therefore, in order to achieve maximum efficiency, the intention is to raise the temperature of the air exiting the PFBC to the temperature necessary to achieve maximum efficiency in the turbine, from the outside of the gas turbine and PFBC. It has been proposed to employ the provided combustor, ie a separate topping combustor. This topping combustor can burn with oil or natural gas, but in order to ensure maximum utilization of coal, a pyrolysis treatment operation (carbonizer or carbonizer) can be added to the system. Proposed. The carbonizer converts coal into low BTU gas and solid carbonaceous charcoal. Low BTU
The gas is burned in the topping combustor, while the charcoal is burned in the PFBC.
【0006】更に、例えば、ガスタービンがトッピング
燃焼器の内の1つを修理中でも動作し続けるようにする
ために、2つ以上のトッピング燃焼器を利用するのが望
ましい。しかし、このような場合、使用状態に存続する
トッピング燃焼器からの熱ガスは、休止しているトッピ
ング燃焼器が原因でタービン部内に非対称の流れパター
ンが生ずるのを回避するために、タービン部の周囲に可
能な限り均等に分配しなければならない。従って、個々
の燃焼器からの熱ガスがタービンの入口の周囲に対称的
に分布されるようにガスタービンのタービン部の入口に
対し、複数のトッピング燃焼器の各々からの熱ガスを分
配するためのマニホルド装置を設けるのが望ましい。Further, it is desirable to utilize more than one topping combustor, for example, to keep the gas turbine running while repairing one of the topping combustors. However, in such a case, hot gas from the topping combustor that remains in service may cause the turbine section to avoid asymmetrical flow patterns due to the dormant topping combustor. It should be distributed as evenly as possible to the surroundings. Therefore, to distribute the hot gases from each of the plurality of topping combustors to the inlet of the turbine section of the gas turbine such that the hot gases from the individual combustors are distributed symmetrically around the inlet of the turbine. It is desirable to provide a manifold device of
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の一般
的な目的は、各燃焼器からの熱ガスがタービンの入口に
対称的に分配されるようにガスタービンのタービン部へ
の入口に、複数のトッピング燃焼器の各々からの熱ガス
を分配するためのマニホルド装置を提供することにあ
る。Accordingly, it is a general object of the present invention to provide for the inlet to the turbine section of a gas turbine such that the hot gases from each combustor are symmetrically distributed to the inlet of the turbine. It is to provide a manifold device for distributing hot gas from each of a plurality of topping combustors.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】簡略に述べると、本発明
の上述及び他の目的は、圧縮ガス内で燃料を燃焼して第
1熱ガス流を発生する第1燃焼器と、圧縮ガス内で燃料
を燃焼して第2熱ガス流を発生する第2燃焼器と、該第
1熱ガス流及び第2熱ガス流を受けて膨張させる入口を
有するタービンと、第1マニホルド及び第2マニホルド
とを含むガスタービン装置により達成される。ここで、
該第1マニホルドは、第1熱ガス流を第1燃焼器から受
ける受入れ手段と、第1熱ガス流の第1部分及び第2部
分をタービン入口の第1部分及び第2部分に導くための
案内手段を有する。また、第2マニホルドは第2燃焼器
からの第2熱ガス流を受ける受入れ手段と、該第2熱ガ
ス流の第1部分及び第2部分をタービン入口の第3部分
及び第4部分に導くための案内手段とを含み、タービン
入口の第3部分は第1部分及び第2部分間に配置され
る。SUMMARY OF THE INVENTION Briefly stated, the above and other objects of the present invention include a first combustor for combusting fuel in a compressed gas to produce a first hot gas flow, and a compressed gas in the compressed gas. Second combustor for combusting fuel to generate a second hot gas stream, a turbine having an inlet for receiving and expanding the first hot gas stream and the second hot gas stream, a first manifold and a second manifold And a gas turbine system including. here,
The first manifold receives the first hot gas stream from the first combustor and directs the first and second portions of the first hot gas stream to the first and second portions of the turbine inlet. It has a guide means. The second manifold also receives the second hot gas stream from the second combustor and directs the first and second portions of the second hot gas stream to the third and fourth portions of the turbine inlet. A third portion of the turbine inlet is disposed between the first portion and the second portion.
【0009】本発明の一実施例においては、ガスタービ
ン装置は、中心に配置されたロータと、該ロータを収容
するシェルとを含む。第1マニホルド及び第2マニホル
ドはロータを包囲し、且つ上記シェルに収容され、他
方、第1燃焼器及び第2燃焼器はシェルの外部に配置さ
れる。この実施例においては、第1マニホルドの熱ガス
導入手段は、第1熱ガス流の第1部分及び第2部分をタ
ービン入口の第1部分及び第2部分に導く第1ダクト及
び第2ダクトを含み、第2マニホルドの熱ガス導入手段
は、第2熱ガス流の第1部分及び第2部分をタービン入
口の第3部分及び第4の部分に導くための第3ダクト及
び第4ダクトを含む。In one embodiment of the present invention, a gas turbine system includes a centrally located rotor and a shell containing the rotor. The first manifold and the second manifold surround the rotor and are housed in the shell, while the first combustor and the second combustor are located outside the shell. In this embodiment, the hot gas introduction means of the first manifold includes a first duct and a second duct that direct the first and second parts of the first hot gas stream to the first and second parts of the turbine inlet. And means for introducing hot gas in the second manifold include third and fourth ducts for directing the first and second portions of the second hot gas stream to the third and fourth portions of the turbine inlet. .
【0010】[0010]
【実施例】以下、図面を参照し、本発明の好適な実施例
について説明する。図1には、固体燃料ガスタービン装
置が示してある。周囲の空気のような酸素含有ガス6は
ガスタービン1の圧縮機部2内に流入して圧縮される。
圧縮機部2によって発生される圧縮空気20の主たる部
分21は加圧流動床式燃焼器(PFBCとも略称する)
8に送られる。該PFBC8は後述するように、炭化装
置もしくはカーボナイザ9によって発生されるチャコー
ルとすることができる固体燃料18を消費する。該PF
BC8は燃焼室を備えており、この燃焼室内で、固体燃
料は、燃焼を促進するために加圧流動床に維持される。
圧縮空気20は上記流動床を流動化し、固体燃料の燃焼
に必要とされる酸素を供給する。圧縮空気内での流動化
された固体燃料の燃焼の結果として、PFBC8は圧縮
された熱ガス32を発生する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a solid fuel gas turbine system. An oxygen-containing gas 6 such as ambient air flows into the compressor section 2 of the gas turbine 1 and is compressed.
A main portion 21 of the compressed air 20 generated by the compressor unit 2 is a pressurized fluidized bed combustor (also abbreviated as PFBC).
Sent to 8. The PFBC 8 consumes a solid fuel 18, which may be charcoal or charcoal generated by a carbonizer 9, as described below. The PF
BC8 includes a combustion chamber in which solid fuel is maintained in a pressurized fluidized bed to promote combustion.
Compressed air 20 fluidizes the fluidized bed and supplies the oxygen needed to combust the solid fuel. As a result of the combustion of fluidized solid fuel in compressed air, PFBC 8 produces compressed hot gas 32.
【0011】既に述べたように、固体燃料における硫黄
の捕捉を最適化して有害なアルカリ性蒸気がタービン部
4に搬入するのを回避するために、PFBC8によって
発生される熱ガス32の温度は制限される。しかし、ガ
スタービン1により発生される動力は、そのタービン部
4における温度降下に比例し、ガスタービンに流入する
ガスの温度が高ければ高い程より大きな動力が発生され
る。従って、本発明の1つの重要な様相によれば、燃焼
生成物により汚染されているPFBC8で発生した熱ガ
ス32は、遠心分離器10へ送られ、然る後に2つの外
部トッピング燃焼器14及び15に送られる(ここで用
いられている術語「外部」とは、図2に示すようにガス
タービンのシェル40の外部であることを意味す
る。)。これ等の外部トッピング燃焼器14及び15に
は、カーボナイザ9からガス燃料が供給される。As already mentioned, the temperature of the hot gas 32 produced by the PFBC 8 is limited in order to optimize the capture of sulfur in the solid fuel and to prevent harmful alkaline vapors from entering the turbine section 4. It However, the power generated by the gas turbine 1 is proportional to the temperature drop in the turbine section 4, and the higher the temperature of the gas flowing into the gas turbine, the larger the power generated. Therefore, according to one important aspect of the present invention, the hot gas 32 produced in the PFBC 8, which is contaminated by combustion products, is sent to the centrifuge 10 and thereafter to the two external topping combustors 14 and 15 (the term “external” as used herein means external to the shell 40 of the gas turbine, as shown in FIG. 2). Gas fuel is supplied from the carbonizer 9 to these external topping combustors 14 and 15.
【0012】図1に示すように、カーボナイザ9には石
炭11が供給され、この石炭は熱分解プロセスを用い
て、炭素質のチャコール18及び炭化水素をベースとす
る気体燃料28、典型的には低BTUガスに変換され
る。石炭11に加えて、カーボナイザ9には高圧の酸素
を供給する必要がある。この酸素は圧縮機部2から排出
される圧縮空気20の一部22をブースタ圧縮機13、
そしてそこからカーボナイザ9へと抽気することにより
得られる。カーボナイザ9により発生される低BTUの
気体燃料28は2つの流れのガス燃料29及び30に分
割され、これ等の流れはトッピング燃焼器14及び15
にそれぞれ送られる。これ等の燃焼器14及び15内
で、燃料は熱ガス32中で燃焼されることになり、それ
によりその温度は更に高められる。トッピング燃焼器1
4及び15から排出されるガス流35及び36が、ター
ビンの所望出力を得るのに要求される温度にまで加熱さ
れるように、該トッピング燃焼器14及び15において
は充分なガス燃料29及び30が燃焼される。As shown in FIG. 1, a carbonizer 9 is fed with coal 11, which uses a pyrolysis process to produce a carbonaceous charcoal 18 and a hydrocarbon-based gaseous fuel 28, typically Converted to low BTU gas. In addition to the coal 11, it is necessary to supply high pressure oxygen to the carbonizer 9. This oxygen causes a portion 22 of the compressed air 20 discharged from the compressor unit 2 to be transferred to the booster compressor 13,
Then, it is obtained by extracting air into the carbonizer 9 from there. The low BTU gaseous fuel 28 produced by the carbonizer 9 is split into two streams of gaseous fuel 29 and 30, which streams are topping combustors 14 and 15.
Sent to each. In these combustors 14 and 15, the fuel will be combusted in the hot gas 32, which further raises its temperature. Topping combustor 1
Sufficient gas fuel 29 and 30 in the topping combustors 14 and 15 so that the gas streams 35 and 36 discharged from 4 and 15 are heated to the temperatures required to obtain the desired power output of the turbine. Is burned.
【0013】トッピング燃焼器14及び15からの高温
ガス流35及び36は次いで、後述するように、本発明
のマニホルド装置を用いて、ガスタービン1のタービン
部4に送られる。タービン部4において、熱ガス流35
及び36は膨張され、それにより発電機5を駆動するの
に充分な動力がガスタービンのロータ12に発生され
る。膨張後のガス7は、大気に排出されるか又は熱回収
蒸気発生器(図示せず)に送られる。The hot gas streams 35 and 36 from the topping combustors 14 and 15 are then delivered to the turbine section 4 of the gas turbine 1 using the manifold arrangement of the present invention, as described below. In the turbine section 4, the hot gas flow 35
And 36 are expanded so that sufficient power is generated in the rotor 12 of the gas turbine to drive the generator 5. The expanded gas 7 is discharged to the atmosphere or sent to a heat recovery steam generator (not shown).
【0014】図2は、図1に示したガスタービン1の一
部の断面図である。図2に示すように、ほぼ円筒形のケ
ーシング40は、圧縮機部2とタービン部4との間に配
設されているガスタービン1の中央部3を囲繞してい
る。圧縮機部2は、ロータ12の一部から構成され、そ
の周囲には複数個のディスク90及び動翼91が円周方
向に列の形態で配列されている。更に、圧縮機部は、動
翼91の列間に、円周方向に延在する列の形態で配設さ
れた複数個の静翼104を具備する。該圧縮機部は、周
囲空気6をその入口から吸引して、その出口間で、円錐
形状のディフューザ17を介し圧縮された空気20を排
出する。FIG. 2 is a sectional view of a part of the gas turbine 1 shown in FIG. As shown in FIG. 2, a substantially cylindrical casing 40 surrounds the central portion 3 of the gas turbine 1 arranged between the compressor portion 2 and the turbine portion 4. The compressor unit 2 is composed of a part of the rotor 12, around which a plurality of disks 90 and moving blades 91 are arranged in a row in the circumferential direction. Further, the compressor unit includes a plurality of vanes 104 arranged in a row extending in the circumferential direction between the rows of moving blades 91. The compressor section draws in ambient air 6 from its inlet and discharges the compressed air 20 via its conical diffuser 17 between its outlets.
【0015】圧縮機部2から吐出された圧縮空気20
は、ガスタービンのケーシング40により画成される環
状の室42内に流入する。室42は、トルク管と称する
ロータ12の一部分を囲繞しており、このロータ部分は
ロータの圧縮機部分を該ロータのタービン部分に連結し
ていて、それにより、圧縮機部2をタービン部4によっ
て発生される動力で駆動することを可能にしている。ロ
ータ12は室42から円筒状のハウジング46により分
離されている。Compressed air 20 discharged from the compressor section 2
Enters an annular chamber 42 defined by the casing 40 of the gas turbine. The chamber 42 encloses a part of the rotor 12, which is referred to as the torque tube, which connects the compressor part of the rotor to the turbine part of the rotor, whereby the compressor part 2 is connected to the turbine part 4. It is possible to drive by the power generated by. The rotor 12 is separated from the chamber 42 by a cylindrical housing 46.
【0016】ケーシング40には、室42をPFBC8
及びカーボナイザ9と空気流動連通関係に設定し、それ
により圧縮空気20が室42から流出し得るようにする
ためにパイプ24が接続されている。PFBC8並びに
トッピング燃焼器14及び15内で加熱された後に、P
FBC8に送られた圧縮空気20の一部21は、熱ガス
流35及び36の形態で室42に戻される。図2に示す
ように、熱ガス流35及び36は、ケーシング40を貫
通するパイプ25及び26により室42に送られる。In the casing 40, a chamber 42 is provided with a PFBC8.
Also, a pipe 24 is connected to establish an air flow communication with the carbonizer 9 so that the compressed air 20 can flow out of the chamber 42. After being heated in the PFBC 8 and in the topping combustors 14 and 15, P
A portion 21 of the compressed air 20 sent to the FBC 8 is returned to the chamber 42 in the form of hot gas streams 35 and 36. As shown in FIG. 2, hot gas streams 35 and 36 are delivered to chamber 42 by pipes 25 and 26 that pass through casing 40.
【0017】パイプ26は、トッピング燃焼器14から
の熱ガス流35を後部マニホルド54に形成された入口
(受入れ手段)58に送る。また、パイプ25は、トッ
ピング燃焼器15からの熱ガス流36を前部マニホルド
52に形成された入口(受入れ手段)56に送る。尚、
該前部マニホルド52は軸方向において後部マニホルド
54の上流側に配置される。図2に示すように、マニホ
ルド52及び54はケーシング40によって囲繞される
室42内に配置される。The pipe 26 directs the hot gas stream 35 from the topping combustor 14 to an inlet (reception means) 58 formed in the rear manifold 54. The pipe 25 also sends the hot gas stream 36 from the topping combustor 15 to an inlet (receiving means) 56 formed in the front manifold 52. still,
The front manifold 52 is arranged upstream of the rear manifold 54 in the axial direction. As shown in FIG. 2, manifolds 52 and 54 are located within a chamber 42 surrounded by casing 40.
【0018】前部マニホルド52は、半径方向に延びる
円形の前部及び後部端壁96及び97並びに同心関係に
ある内側及び外側円筒状壁100及び101により形成
されて、トロイド状の室60を画成している。後部マニ
ホルド54は半径方向に延びる円形の前部及び後部端壁
98及び99並びに同心関係にある内側及び外側の円筒
状壁102及び103によって形成されていて、トロイ
ド状の室62を画成している。マニホルド52及び54
は、圧縮機ディフューザ17及びロータ12を取り囲む
ように、それぞれ中心に位置する孔84及び85を有す
る。The front manifold 52 is formed by radially extending circular front and rear end walls 96 and 97 and concentric inner and outer cylindrical walls 100 and 101 defining a toroidal chamber 60. Is made. The rear manifold 54 is formed by radially extending circular front and rear end walls 98 and 99 and concentric inner and outer cylindrical walls 102 and 103 to define a toroidal chamber 62. There is. Manifolds 52 and 54
Have centrally located holes 84 and 85, respectively, surrounding the compressor diffuser 17 and the rotor 12.
【0019】図3に示すように、後部マニホルド54
は、後部端壁99に形成されている開口70から延びる
室の実質的に軸方向に配位されたダクト48を有する
(本実施例において、各マニホルド毎に3つのダクトが
設けられるものとして説明しているが、本発明はまた、
それよりも多い数又は少ない数のダクトを用いる場合に
も同様に適用可能である。)。上記開口70はダクト4
8をトロイド状の室62と流れ連通関係にする該ダクト
48用の入口を形成していて、円形に均等に離間配置さ
れている。このようにして、後部マニホルド54は、第
1トッピング燃焼器14から受ける熱ガス流35を、ダ
クト48の各々に対して1つずつ3つの部分に分配す
る。後部端壁99には3個の開口82が付加的に形成さ
れていて、3つのダクト入口70と同じ円に沿い均等に
離間配置されている。更に加えて、3つの開口80が3
つの前部端壁94に形成されていて、後部端壁99に形
成された孔82と軸方向に整列して設けられている。孔
70及び82の各対は、前部及び後部端壁98及び99
間に延在する軸方向に配向されたスリーブ64によって
接続されている。As shown in FIG. 3, the rear manifold 54
Has a substantially axially oriented duct 48 of a chamber extending from an opening 70 formed in the rear end wall 99 (in this example, three ducts are provided for each manifold). However, the present invention also
It is similarly applicable when using a larger number or a smaller number of ducts. ). The opening 70 is the duct 4
8 form the inlet for the duct 48 which places the 8 in flow communication with the toroidal chamber 62 and are evenly spaced apart in a circle. In this manner, the rear manifold 54 distributes the hot gas stream 35 received from the first topping combustor 14 into three parts, one for each duct 48. Three openings 82 are additionally formed in the rear end wall 99 and are evenly spaced along the same circle as the three duct inlets 70. In addition, the three openings 80 are three
It is formed in one front end wall 94 and is axially aligned with the hole 82 formed in the rear end wall 99. Each pair of holes 70 and 82 includes front and rear end walls 98 and 99.
They are connected by an axially oriented sleeve 64 extending therebetween.
【0020】ダクト48の各々は、その後端に形成され
た円弧状の出口ポート72を有している。これ等のダク
ト48は、円形の入口ポート70から円弧状の出口ポー
ト72に遷移するように形成されている。出口ポート7
2はダクトの入口70が離間配設されている円よりも若
干小さい直径の円に沿い均等に離間配置されており、従
って、これ等のダクト48は、図2に明瞭に示すよう
に、軸方向において後部に延在する際に若干半径方向内
向きとなっている。Each of the ducts 48 has an arcuate outlet port 72 formed at its rear end. These ducts 48 are formed to transition from a circular inlet port 70 to an arcuate outlet port 72. Exit port 7
2 are evenly spaced along circles of slightly smaller diameter than the circles in which the inlets 70 of the ducts are spaced, so that these ducts 48, as clearly shown in FIG. Direction slightly inward in the radial direction when extending to the rear.
【0021】図4に示すように、前部マニホルド52
は、その後部端壁97に形成されている開口68から延
びる3個の実質的に軸方向に配位されたダクト50を有
している。開口68は、ダクト50をトロイド状の室6
0と流れ連通関係にする入口を該ダクト50に対して形
成すると共に、後部マニホルド54の入口ポート70が
離間配設されている円と同心関係でしかも該円と同じ直
径を有する円に沿い均等の間隔で離間配設されている。
このようにして、前部マニホルド52は、第2トッピン
グ燃焼器15から受ける熱ガス流36を、各ダクト50
に対し1つずつ3つの部分に分配する。As shown in FIG. 4, the front manifold 52
Has three substantially axially oriented ducts 50 extending from openings 68 formed in its rear end wall 97. The opening 68 connects the duct 50 to the toroidal chamber 6
And an inlet port 70 of the rear manifold 54 is evenly distributed along a circle concentric with and spaced from the circle in which the inlet port 70 of the rear manifold 54 is spaced apart. Are spaced apart from each other.
In this manner, the front manifold 52 receives the hot gas flow 36 received from the second topping combustor 15 from each duct 50.
Distribute into 3 parts, one for each.
【0022】前部マニホルドのダクト50の各々は、そ
の後端に形成されている円弧状の出口ポート74を有す
る。これ等の出口ポート74は、後部マニホルドの出口
ポート72が離間して配置されている円と同心関係で、
しかも該円と同じ直径を有する円に沿い均等に離間して
設けられており、従って、これ等のダクト50も同様
に、軸方向において後部に延在する際若干半径方向内向
きとなる。ダクト50の各々は、上流側の円筒状部分7
6と下流側の円筒状部分78とを有しており、これ等の
部分は、ダクト48の場合と同様に、円筒状部分76か
ら円弧状の出口ポート74に遷移するように形成されて
いる。Each of the front manifold ducts 50 has an arcuate outlet port 74 formed at its rear end. These outlet ports 74 are concentric with the circle in which the rear manifold outlet ports 72 are spaced apart,
Moreover, they are evenly spaced along a circle having the same diameter as the circle, so that these ducts 50 likewise are slightly radially inward when they extend rearward in the axial direction. Each of the ducts 50 has an upstream cylindrical portion 7
6 and a downstream cylindrical portion 78, which, like the duct 48, are formed to transition from the cylindrical portion 76 to the arcuate outlet port 74. .
【0023】図5に示すように、マニホルド52及び5
4は、前部マニホルド52のダクト50の上流側の円筒
状部分76が、後部マニホルド54内のスリーブ64を
貫通するように結合されてマニホルド組立体を構成して
いる。上述の構造の結果として、ダクト48及び50は
ロータ12を中心に円形の交互配列の形態で配設され、
各ダクトは、他のマニホルドからの2つの隣接するダク
ト間に配置される。また、ダクト48及び50の長さ
は、ダクトの出口ポート72及び74の総てが共通の半
径方向に延びる面内に位置し、組み合わせた場合に、熱
ガス流35及び36に対する環状の排出もしくは吐出路
を形成している。As shown in FIG. 5, manifolds 52 and 5
4, a cylindrical portion 76 of the front manifold 52 upstream of the duct 50 is coupled to penetrate a sleeve 64 in the rear manifold 54 to form a manifold assembly. As a result of the above construction, the ducts 48 and 50 are arranged in a circular alternating arrangement about the rotor 12,
Each duct is located between two adjacent ducts from the other manifold. Also, the lengths of the ducts 48 and 50 are such that all of the duct's outlet ports 72 and 74 lie in a common radially extending plane and, when combined, provide an annular exhaust or hot exhaust to the hot gas streams 35 and 36. It forms a discharge path.
【0024】図2に示すように、ダクトの出口ポート7
2及び74により形成される環状の排出路は、タービン
部4の環状の入口95の形状及び寸法と整合しており、
熱ガス流35及び36を直接タービン入口95に導くよ
うに配置されている。このようにして、ダクトの出口ポ
ート72'、72"、72'"、74'、74"及び74'"の
各々は、熱ガスを、その直ぐ下流側にあるタービン入口
95の部分に導く。タービン部4内に流入すると、熱ガ
ス流35及び36は、ディスク92の周辺部から延出し
ている静翼94及び動翼93上を流れて膨張し、それに
より冷却される。かくして、ロータ12に動力が発生す
る。As shown in FIG. 2, the outlet port 7 of the duct
The annular discharge passage formed by 2 and 74 is aligned with the shape and size of the annular inlet 95 of the turbine section 4,
It is arranged to direct the hot gas streams 35 and 36 directly to the turbine inlet 95. In this way, each of the duct outlet ports 72 ', 72 ", 72'", 74 ', 74 "and 74'" directs hot gas to the portion of the turbine inlet 95 immediately downstream thereof. When flowing into the turbine section 4, the hot gas streams 35 and 36 flow on the vanes 94 and the rotor blades 93 extending from the peripheral portion of the disk 92 to expand and are thereby cooled. Thus, power is generated in the rotor 12.
【0025】図5に示すように、マニホルド52及び5
4を組み立てる際には、ダクト48及び50を、円周方
向において交互するように組み合わせる。その結果、第
1前部マニホルドダクト出口ポート74’は第1及び第
2後部マニホルドダクト出口ポート72’及び72”間
に配置され、第2前部マニホルドダクト出口ポート7
4”は第2及び第3後部マニホルドダクト出口ポート7
2”及び72'"間に配置され、そして第3マニホルドダ
クト出口ポート74"'は第1及び第3の後部マニホルド
ダクト出口ポート72’及び72'"間に配置される。As shown in FIG. 5, manifolds 52 and 5
When assembling 4, the ducts 48 and 50 are assembled so as to alternate in the circumferential direction. As a result, the first front manifold duct outlet port 74 'is located between the first and second rear manifold duct outlet ports 72' and 72 ", and the second front manifold duct outlet port 7 '
4 "is the second and third rear manifold duct outlet port 7
2 ″ and 72 ′ ″, and a third manifold duct outlet port 74 ″ ″ is located between the first and third rear manifold duct outlet ports 72 ′ and 72 ′ ″.
【0026】同様に、第1前部マニホルドダクト出口7
4’から熱ガス流が送られるタービン入口95の部分
は、第1及び第2後部マニホルドダクト出口ポート7
2’及び72”が熱ガス流を送り込むタービン入口の部
分間に配置され、第2前部マニホルドダクト出口ポート
74”から熱ガス流を受けるタービン入口95の部分
は、第2及び第3の後部マニホルドダクト出口ポート7
2”及び72'"が熱ガス流を送り込むタービン入口の部
分間に配置され、そして、第3前部マニホルドダクト出
口ポート74"'が熱ガス流を送り込むタービン入口95
の部分は、第1及び第3後部マニホルドダクト出口ポー
ト72’及び72'"が熱ガス流を送り込むタービン入口
の部分間に位置する。Similarly, the first front manifold duct outlet 7
The portion of the turbine inlet 95 to which the hot gas flow is sent from 4'is the first and second rear manifold duct outlet ports 7
2'and 72 "are located between the portions of the turbine inlet that feed the hot gas flow, and the portion of the turbine inlet 95 that receives the hot gas flow from the second front manifold duct outlet port 74" is the second and third aft. Manifold duct outlet port 7
2 "and 72 '" are located between the portions of the turbine inlet that feed the hot gas stream, and a third front manifold duct outlet port 74 "' feeds the turbine inlet 95 that feeds the hot gas stream.
Is located between the portions of the turbine inlet where the first and third rear manifold duct outlet ports 72 'and 72'"feed the hot gas flow.
【0027】従って、本発明の1つの重要な様相によれ
ば、後部マニホルド54のダクト出口ポート72及び前
部マニホルド52のダクト出口ポート74はそれぞれ、
各熱ガス流35及び36が個々にタービン入口95の周
囲に対称に分布されるように、他のマニホルドとは関係
なくロータ12の周囲に対称に配設される。従って、ト
ッピング燃焼器14又は15のいずれかの運転を停止し
て、図1に示す弁16によりシステムから隔離した場合
でも、他のトッピング燃焼器からの熱ガス流35又は3
6は、依然として、タービン入口95の周囲に対称に分
配され、それにより、タービン部4における熱ガス流の
有害な歪みが回避される。Thus, according to one important aspect of the present invention, the duct outlet port 72 of the rear manifold 54 and the duct outlet port 74 of the front manifold 52 are each
Independently of the other manifolds, each hot gas stream 35 and 36 is symmetrically distributed around the rotor 12 so that it is symmetrically distributed around the turbine inlet 95. Therefore, even if either of the topping combustors 14 or 15 is shut down and isolated from the system by the valve 16 shown in FIG. 1, the hot gas streams 35 or 3 from the other topping combustors are
The 6 are still distributed symmetrically around the turbine inlet 95, thereby avoiding harmful distortions of the hot gas flow in the turbine section 4.
【0028】以上、PFBCをベースとするガスタービ
ン装置のための2つのトッピング燃焼器と関連して本発
明を説明したが、本発明は、それより多い数のトッピン
グ燃焼器を使用するシステム或はまた他の用途において
複数の燃焼器を使用するシステムにも適用可能である。
従って、本発明は、その精神または本質的属性から逸脱
することなく他の特定の実施形態で具現することが可能
であり、上に述べた実施例に限定されるものでないこと
を付記する。Although the present invention has been described in the context of two topping combustors for a PFBC-based gas turbine system, the present invention is not limited to systems or systems using a greater number of topping combustors. It is also applicable to systems that use multiple combustors in other applications.
It is therefore noted that the invention can be embodied in other specific embodiments without departing from its spirit or essential attributes, and is not limited to the examples described above.
【図1】 PFBC(加圧流動床式燃焼器)、複式トッ
ピング燃焼器及び本発明による熱ガスマニホルド装置を
具備する本発明の一実施例に基づくガスタービン装置の
簡略図である。FIG. 1 is a simplified diagram of a gas turbine system according to an embodiment of the invention comprising a PFBC (Pressurized Fluidized Bed Combustor), a dual topping combustor and a hot gas manifold system according to the invention.
【図2】 熱ガスマニホルド装置近傍における図1に示
したガスタービンの部分の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a portion of the gas turbine shown in FIG. 1 in the vicinity of the hot gas manifold device.
【図3】 図2に示した後部熱ガスマニホルドの斜視図
である。FIG. 3 is a perspective view of the rear hot gas manifold shown in FIG.
【図4】 図2に示した前部熱ガスマニホルドの斜視図
である。4 is a perspective view of the front hot gas manifold shown in FIG. 2. FIG.
【図5】 図3及び図4に示した後部及び前部マニホル
ドを組み立てた状態で示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the rear and front manifolds shown in FIGS. 3 and 4 in an assembled state.
1…ガスタービン、2…圧縮機部、4…タービン部、1
2…ロータ、14,15…トッピング燃焼器、28,2
9,30…ガス燃料、32…熱ガス、35,36…熱ガ
ス流、48,50…ダクト(案内手段)、52,54…
マニホルド、56…マニホルドの入口(受入れ手段)、
58…マニホルドの入口(受入れ手段)、72,74…
ダクト出口ポート、95…タービンの入口。1 ... Gas turbine, 2 ... Compressor section, 4 ... Turbine section, 1
2 ... Rotor, 14, 15 ... Topping combustor, 28, 2
9, 30 ... Gas fuel, 32 ... Hot gas, 35, 36 ... Hot gas flow, 48, 50 ... Duct (guide means), 52, 54 ...
Manifold, 56 ... Manifold entrance (reception means),
58 ... Manifold entrance (reception means), 72, 74 ...
Duct outlet port, 95 ... Turbine inlet.
Claims (2)
する第1燃焼器と、 b) 圧縮ガス内で燃料を燃焼して第2熱ガス流を発生
する第2燃焼器と、 c) 内部で膨張させるため前記第1熱ガス流及び前記
第2熱ガス流を受ける入口を有するタービンと、 d) 前記第1燃焼器から前記第1熱ガス流を受けるた
めの受入れ手段と、前記第1熱ガス流の第1部分及び第
2部分を、前記タービンの入口の第1部分及び第2部分
と流れ連通関係にある第1出口ポート及び第2出口ポー
トに導く案内手段とを有する第1マニホルドと、 e) 前記第2燃焼器からの前記第2熱ガス流を受ける
受入れ手段と、前記第2熱ガス流の第1部分及び第2部
分を、前記タービンの入口の第3部分及び第4部分と流
れ連通関係にある第3出口ポート及び第4出口ポートに
導く案内手段とを有し、前記第3出口ポートが、前記第
1出口ポート及び前記第2出口ポート間に配置されてい
る第2マニホルドと、 を含むガスタービン装置。1. A gas turbine system comprising: a) a first combustor for combusting fuel in compressed gas to generate a first hot gas flow; and b) combusting fuel in compressed gas for second. A second combustor generating a hot gas stream; c) a turbine having an inlet for receiving the first hot gas stream and the second hot gas stream for expansion therein; d) the first combustor to the second A receiving means for receiving a first hot gas stream and a first outlet port in flow communication between the first and second portions of the first hot gas stream with the first and second portions of the inlet of the turbine. And a first manifold having guide means leading to the second outlet port, and e) receiving means for receiving the second hot gas stream from the second combustor, a first portion and a second portion of the second hot gas stream. Two parts in flow communication with the third and fourth parts of the turbine inlet A second manifold in which the third outlet port is disposed between the first outlet port and the second outlet port, and a guide means for guiding the third outlet port and the fourth outlet port. Including a gas turbine device.
ン部に分配するための熱ガス分配手段とを含み、該熱ガ
ス分配手段は、前記燃焼器の各々に対しマニホルドを有
し、該マニホルドの各々は、該マニホルドから延出する
複数個のダクトを有し、該ダクトの各々には出口ポート
が形成され、該ダクト出口ポートは円周方向の配列とし
て前記ロータの周囲に配置され、前記各マニホルドのた
めの前記ダクト出口ポートは、前記各マニホルドからの
前記ダクト出口ポートが、他のマニホルドからのダクト
出口ポートに隣接して配置されるように前記円周方向の
配列の周囲に交互に配設されてなる、ガスタービン装
置。2. A gas turbine device comprising: a) a rotor, b) a plurality of combustors for generating hot gas, c) a turbine section for expanding the hot gas, and d) the combustor. Hot gas distribution means for distributing the hot gas from each of the turbine sections to the turbine section, the hot gas distribution means having a manifold for each of the combustors, each of the manifolds comprising: A plurality of ducts extending from the manifold, each duct having an outlet port formed therein, the duct outlet ports being arranged around the rotor in a circumferential array for each of the manifolds; The duct outlet ports are alternately arranged around the circumferential array such that the duct outlet ports from each manifold are located adjacent to the duct outlet ports from another manifold. That, the gas turbine system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7068099A JPH08261011A (en) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | Gas turbine device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7068099A JPH08261011A (en) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | Gas turbine device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08261011A true JPH08261011A (en) | 1996-10-08 |
Family
ID=13363964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7068099A Pending JPH08261011A (en) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | Gas turbine device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08261011A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0193029A1 (en) * | 1985-02-26 | 1986-09-03 | BBC Brown Boveri AG | Gas turbine combustor |
-
1995
- 1995-03-27 JP JP7068099A patent/JPH08261011A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0193029A1 (en) * | 1985-02-26 | 1986-09-03 | BBC Brown Boveri AG | Gas turbine combustor |
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---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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