JPH10288048A - 燃焼器尾筒の冷却構造 - Google Patents
燃焼器尾筒の冷却構造Info
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Abstract
燃焼器尾筒において、尾筒の軸方向での温度分布を緩や
かにして大きな熱応力の発生を防止し、以て燃焼器の尾
筒の安全性を向上して装置の信頼性を大幅に高めるよう
にしたものを提供することを課題とする。 【解決手段】 上流側ジャケットと下流側ジャケットの
間に供給ジャケットを配設して同上流側ジャケットと下
流側ジャケットをそれぞれ排出ジャケットとする全体配
列にし、上流側の排出ジャケットは尾筒入口からバイパ
ス流路に隣接する下流の位置まで下げて設けることによ
り尾筒の入口付近に非冷却区域を形成し、また、下流側
では下流側の排出ジャケットとの間の冷却通路を短縮す
るように前記供給ジャケットを尾筒の縮径部において前
記下流側の排出ジャケット側に寄せて配設して構成し
た。
Description
て用いたガスタービンの燃焼器尾筒に関する。
ラントを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラン
トは、熱エネルギーの高温域をガスタービンで、また、
低温域を蒸気タービンでそれぞれ分担して受持ち、熱エ
ネルギーを有効に回収し、利用するようにしたものであ
り、近年特に脚光を浴びている発電システムである。
は、効率向上のための一つのポイントとして、ガスター
ビンの高温域を冷却するのに、空気を用いることに替え
て、ボトミングサイクルの蒸気を用いるものが提案され
るようになっている。
ガスタービン燃焼器の尾筒1を示し、同尾筒1は上流の
図示しない燃焼室と連絡する尾筒入口2と、下流の図示
しないタービンと連絡する尾筒出口3と、その中間に作
動ガスをバイパスするバイパス流路10を有して構成さ
れている。
ャケット4が、尾筒出口3の近傍には出口側ジャケット
5が、そしてまたこの出口側ジャケット5から距離B離
れて、バイパス流路10の近くには合流ジャケット6が
それぞれ設けられている。
ャケット5には、冷却蒸気の供給管7、8が連通し、合
流ジャケット6には冷却蒸気の排出管9が連通してい
る。なお、図では省略しているが、前記尾筒1の内壁部
には入口側ジャケット4および出口側ジャケット5から
の冷却蒸気を案内して合流ジャケット6へ案内する冷却
管路が多数設けられている。
では、ボトミングサイクルから供給される冷却蒸気は、
入口側ジャケット4および出口側ジャケット5からそれ
ぞれ尾筒1の内壁部に設けた複数の冷却管路に入る。
った冷却蒸気は、上流側から下流側へ向かって順流方向
に流れて尾筒1の内壁部を冷却し、また他方の流れであ
る出口側ジャケット5から入った冷却蒸気は、逆に下流
側から上流側へ向かって対抗流方向に流れて尾筒1の内
壁部を冷却する。
ケット6で合流し、冷却蒸気の排気管9を経て後流側へ
送られ、内壁部の冷却により受け取った熱エネルギが回
収されるようになっている。
装置においては、冷却蒸気は対抗流方向の流れとなって
いるので、これを合流ジャケット6の上流側と下流側と
に分けて観察して見ると、まず上流側においては、熱負
荷の比較的低いところで冷却蒸気を供給し、尾筒1の内
壁部を冷却することにより、この部分では過剰になるほ
ど十分に冷却されることになる。
タービンのノズルに的確に導入するために、尾筒出口3
の断面形状を縮径しつつ上流側の円形から扇形に変形
し、かつロータと並行方向に曲げる等の加工が必要であ
り、そのためにこの位置において尾筒の断面積は徐に減
少するので、燃焼ガスの流速が増加し、その結果熱負荷
が高くなる。
進行し、更に曲げ部での2次流れ等の影響も加味されて
熱負荷が増加することになる。しかも、出口側ジャケッ
ト5から合流ジャケット6までの距離Bは、入口側ジャ
ケット4から合流ジャケット6までの距離とほぼ等しく
その長さは相当に長いので、出口側ジャケット5から導
入されて合流ジャケット6に至る冷却蒸気では十分な冷
却は期待できず、結局尾筒1のこの部分は熱負荷の高い
状態に維持されることになる。
と下流側とでは、熱負荷の差から尾筒1の軸方向に急激
な温度分布ができ、尾筒1の熱応力が高くなる、という
問題がある。
点を解消し、入口側ジャケットまたは出口側ジャケット
等の配列関係及び設置位置、そして冷却蒸気の供給方向
等を工夫して尾筒の軸方向における温度分布を緩やかな
ものとし、大きな熱応力の発生を防止するようにしたも
のを提供することを課題とするものである。
するべくなされたもので、燃焼器尾筒の壁面を冷却する
冷却蒸気を供給する供給ジャケットの上流側と下流側に
同壁面を冷却後の冷却蒸気を排出する排出ジャケットを
それぞれ配設し、上流側の排出ジャケットは尾筒入口か
らバイパス流路に隣接する位置まで下げて設けて尾筒の
入口付近に非冷却区域を形成し、下流側の排出ジャケッ
トは尾筒の出口位置に設け、かつ前記供給ジャケットは
尾筒の縮径部で前記下流側の排出ジャケットに寄せて設
けて前記下流側の排出ジャケットとの間の冷却通路を短
縮した燃焼器尾筒の冷却構造を提供し、上流側ジャケッ
トと下流側ジャケットの間に供給ジャケットを配設して
同上流側ジャケットと下流側ジャケットをそれぞれ排出
ジャケットとする全体配列にし、しかも上流側の排出ジ
ャケットは尾筒入口からバイパス流路に隣接する位置ま
で下げて設けることにより尾筒の入口付近を非冷却区域
とし、また下流側では、下流側の排出ジャケットとの間
の冷却通路を短縮するように前記供給ジャケットを尾筒
の縮径部で前記下流側の排出ジャケットに寄せて配設す
ることにより、尾筒の軸方向での温度分布を緩やかにし
て大きな熱応力の発生を防止するようにしたものであ
る。
づいて説明する。なお前記した従来のものと同一の部分
については図中同一の符号を付して示し、相互の理解を
容易にするようにし、かつ、重複する説明を極力省略し
た。
蒸気を燃焼器の尾筒1内に供給する位置として、尾筒出
口3寄りで、かつ、尾筒1が徐々に断面を絞って後流の
ガスタービンノズルに合わせて断面を扇型に変えようと
する縮径部を選んで設けられている。
排出ジャケットで、前記供給ジャケット16が縮径部ま
で近寄って来たので、同供給ジャケット16との間隔を
接近させ、尾筒1の内壁部に設けた図示省略の冷却管路
の長さ、即ちこの部分の冷却通路長さを大幅に短縮して
いる。
ス流路10に近接してその上流位置に配設されている。
なお、このバイパス流路10は尾筒入口2から離れ、尾
筒1のほぼ中央位置まで下がっているので、この結果と
して尾筒入口2の下流からこの上流側の排出ジャケット
14の配置位置までの間は非冷却区域Aが形成、確保さ
れる。
気を供給する供給管、9は尾筒1内部を冷却して上流側
の排出ジャケット14および下流側の排出ジャケット1
5へ搬送されてきた冷却蒸気を後流の回収部へ搬送する
排出管である。
供給ジャケット16を挟んで上流側の排出ジャケット1
4および下流側の排出ジャケット15を配しているの
で、供給ジャケット16から尾筒1の内壁部に入った冷
却蒸気は、図示省略の冷却管路により運ばれながら前記
尾筒1の内壁部を冷却し、排出ジャケット14および1
5で尾筒1の内壁部から送り出され、冷却蒸気の排出管
9を経て後流に送られ、内壁部の冷却により受け取った
熱エネルギが回収される。
荷の高い下流側では、冷却蒸気の供給ジャケット16と
下流側の排出ジャケット15が接近しており、この間の
冷却通路の距離が短くなっているので、十分な冷却が可
能となり、また、熱負荷の低い尾筒入口2側では非冷却
区域Aを形成して必要以上の過冷却をしないので、尾筒
入口2から尾筒出口3にかけての温度分布が緩やかとな
り、尾筒1に大きな熱応力の発生するおそれは無く、安
全性が向上し信頼性も高まるものである。
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
トと下流側ジャケットの間に供給ジャケットを配設して
同上流側ジャケットと下流側ジャケットをそれぞれ排出
ジャケットとする全体配列にし、しかも上流側の排出ジ
ャケットは尾筒入口からバイパス流路に隣接する下流の
位置まで下げて設けることにより、尾筒の入口付近に非
冷却区域を形成し、また下流側では、下流側の排出ジャ
ケットとの間の冷却通路を短縮するように、前記供給ジ
ャケットを尾筒の縮径部において前記下流側の排出ジャ
ケット側に寄せて配設することにより、熱負荷の低い上
流側では過冷却を避け、熱負荷の高い下流側では十分な
冷却を行ない、これにより尾筒の軸方向での温度分布を
緩やかにして大きな熱応力の発生を防止するようにし、
以て燃焼器の尾筒の安全性を向上して装置の信頼性を大
幅に高めることができたものである。
焼器の尾筒を示し、(a)は平面図、(b)は正面図。
(a)は平面図、(b)は正面図。
Claims (1)
- 【請求項1】 燃焼器尾筒の壁面を冷却する冷却蒸気を
供給する供給ジャケットの上流側と下流側に同壁面を冷
却後の冷却蒸気を排出する排出ジャケットをそれぞれ配
設し、上流側の排出ジャケットは尾筒入口からバイパス
流路に隣接する位置まで下げて設けて尾筒の入口付近に
非冷却区域を形成し、下流側の排出ジャケットは尾筒の
出口位置に設け、かつ前記供給ジャケットは尾筒の縮径
部で前記下流側の排出ジャケットに寄せて設けて前記下
流側の排出ジャケットとの間の冷却通路を短縮したこと
を特徴とする燃焼器尾筒の冷却構造。
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