JPH1047082A - 蒸気冷却ガスタービン - Google Patents

蒸気冷却ガスタービン

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気冷却ガスタービンにおいて、ボトミング
側の蒸気を有効に活用して、起動、運転、停止を通して
システムの安定化を図るものを提供することを課題とす
る。 【解決手段】 動翼または静翼を蒸気冷却する冷却蒸気
供給ラインまたはその回収ラインから、燃焼器壁面を蒸
気冷却する冷却蒸気ラインを分岐し、動翼、静翼及び燃
焼器壁面を揃って冷却するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃焼器壁面及び動
翼、静翼を蒸気冷却するガスタービンに関する。
【0002】
【従来の技術】図2に基づいて従来のものについて説明
する。図2は従来のコンバインドサイクルプラントに於
けるガスタービン及びボトミングサイクルの概略系統図
である。
【0003】ガスタービン1の高温動翼及び静翼は、圧
縮機2の抽気空気3により冷却されており、ボトミング
サイクル11の蒸気は、ガスタービン1とは無縁の存在
である。
【0004】即ち、ボトミングサイクル11の高圧ター
ビン4の排気は、全量が排ガスボイラ10中のリヒータ
5に入り、適切な温度に昇温された後中圧タービン6に
送気される系統システムで高効率化が図られている。
【0005】なお一点破線で囲ったボトミングサイクル
11内には前記した機器の他、低圧タービン7、復水器
8、給水ポンプ9等が含まれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来、実用に供されて
いるコンバインドサイクルプラントの概要は上記した通
りであるが、昨今、効率、出力等の向上を狙いとして、
ボトミングサイクル側から供給される蒸気によって動翼
及び静翼を冷却し、この蒸気を回収して再びボトミング
側に戻す蒸気冷却ガスタービンが提案されるに至ってい
る。
【0007】しかし、そのような蒸気冷却ガスタービン
においては、本来ボトミング内を流れていた蒸気のかな
りの量がガスタービンへ流れることになるため、同ガス
タービンとボトミングサイクルとの間は、互に大きく影
響し合うこととなる。
【0008】本発明はこのような相互影響のうち、悪い
ものの発生を抑え、互いのシステムを最適条件によって
起動し、運転し、停止しう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。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決するべくなされたもので、動翼または静翼を蒸気
冷却する径路を形成する冷却蒸気供給ラインまたは回収
ラインから分岐して、燃焼器壁面を蒸気冷却する径路を
設けた蒸気冷却ガスタービンを提供し、翼冷却系統の冷
却蒸気流量が充分多いことを利用し、この冷却蒸気を動
翼または静翼の冷却に供するだけではなく、同動翼また
は静翼の供給ラインまたは回収ラインから分岐させて燃
焼器の壁面冷却にも供するようにしたものである。
【0010】また、本発明は、前記動翼を蒸気冷却する
径路と燃焼器壁面を蒸気冷却する径路に於ける冷却部の
上流に、同径路に供給される冷却蒸気から熱回収する熱
交換器を設けた蒸気冷却ガスタービンを提供し、燃焼器
壁面の冷却は設計いかんにもよるが通常温度上昇が大き
いこと、及びタービン動翼冷却はロータ系の温度低減の
必要を伴う場合があること等を考慮して、動翼及び燃焼
器壁面冷却については冷却部に至る前の冷却蒸気を、燃
料加熱装置等のように冷却蒸気から熱回収する熱交換器
を経由させることにより、同冷却蒸気の温度低減を図る
ようにしたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図1に基
づいて説明する。図1は、燃焼器、および動翼、静翼の
蒸気冷却の系統図である。
【0012】21は高圧タービン、22は中圧タービ
ン、23は低圧タービンで、図示省略しているが互に機
械的に連結され、発電機を駆動する。31は排ガスボイ
ラで、図示省略の複数の蒸発器、過熱器等と共に再熱器
32を内蔵している。
【0013】41はガスタービン、42は燃焼器、43
は圧縮機で、併せてガスタービン装置を構成している。
51は前記高圧タービン21から出た一方の排気ライン
で、前記再熱器32へ連通している。52は同高圧ター
ビン21から出て分岐した他方の排気ラインで、前記ガ
スタービン41等へ連通している。
【0014】即ち、同他方の排気ライン52は、途中で
分岐してガスタービン41の静翼部へ通じる冷却蒸気ラ
イン53と他の冷却蒸気ライン54となり、同他の冷却
蒸気ライン54は更に分岐してガスタービン41の動翼
部へ通じる冷却蒸気ライン55と燃焼器壁面へ通じる冷
却蒸気ライン56となる。
【0015】各冷却蒸気ライン53,55,56は夫々
冷却部を通過して熱を与えられ、回収ライン57にまと
められて再熱器32の途中に連通している。
【0016】58は燃料加熱装置で、動翼へ至る冷却蒸
気ライン55と燃焼器壁面へ至る冷却蒸気ライン56の
上流側に配置され、ここを通る冷却蒸気の熱を奮って燃
料を加熱し、同冷却蒸気を冷却する熱交換器である。
【0017】59は補助ボイラから排気ライン52へ連
通した補助蒸気の供給ライン、60は外部空気源から排
気ライン52へ連通したパージエアの供給ライン、61
は回収ライン57から排ガスボイラ31の排気ライン6
2へ通じるパージラインである。
【0018】本実施の形態は前記のように構成されてい
るので、高圧タービン21の排気主流を再熱器32へ行
く排気ライン51から分岐してガスタービン41の動
翼、静翼等の冷却蒸気として他方の排気ライン52へ供
給する。
【0019】排気ライン52は途中で分岐し、静翼の冷
却蒸気ライン53は高圧タービン21の排気をそのまま
静翼の冷却に充当するようになっているが、分岐した他
の冷却蒸気ライン54は燃料加熱装置58において冷却
蒸気の保有熱で燃料を加熱して自身は温度を下げた後、
動翼の冷却蒸気ライン55及び燃焼器壁面の冷却蒸気ラ
イン56へ連通し、夫々の冷却部を冷却する。
【0020】このようにして動翼、静翼及び燃焼器壁面
を冷却した冷却蒸気は回収ライン57に集められ、回収
蒸気として再熱器32の中間位置に戻している。この回
収蒸気が再熱器32に入る位置は、前記した排気ライン
51から同再熱器32に入る高圧タービン排気の圧力及
び温度等との関連によって決められるものであり、冷却
蒸気として動翼、静翼及び燃焼器壁面等の冷却部内で生
じた圧力損失の存在を考慮すると再熱器32の中間位置
で合流するのが普通であるが、前記排気ライン51等の
設計条件等によっては、再熱器32の入口側で合流する
場合も当然あり得る。
【0021】なお、前記各冷却蒸気ライン53,55,
56には、起動の際にボトミング側の蒸気がその流量、
圧力、温度状態等で起動に十分な条件に達していない間
は、ガスタービン燃焼ガス等がガスタービンの高温部で
ある動翼、静翼またはロータ内の蒸気冷却通路に侵入す
るのを防止するように補助ボイラから適切な蒸気が供給
ライン50を経て供給されている。
【0022】又起動前には各蒸気冷却通路内には空気が
あり、補助ボイラの蒸気が注入されると蒸気に空気が混
入するので、この蒸気がボトミング側に流入するのを防
止するためパージライン60が設けられていて、パージ
された空気はパージライン61を通って排ガスボイラ3
1の排気ライン62に排出される。
【0023】なお、ここでは動翼部へ通じる冷却蒸気ラ
イン55と燃焼器壁面へ通じる冷却蒸気ライン56の冷
却蒸気を併せて燃料加熱装置58で熱交換する例につい
て説明したが、この燃料加熱装置58は前記各冷却蒸気
ライン55,56に夫々分かれて配置されてもよい。
【0024】また、前記した燃焼器壁面を冷却する冷却
蒸気ライン56は、ガスタービン動翼を冷却する冷却蒸
気ライン55と分岐するものとして説明したが、これは
ガスタービン静翼を冷却する冷却蒸気ライン53から分
岐することも可能であり、更に冷却蒸気の供給側に当る
各冷却蒸気ライン53,55ではなく、冷却部を冷却後
の冷却蒸気回収ラインから分岐させることもできるもの
である。
【0025】以上、本発明を図示の実施の形態について
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。
【0026】
【発明の効果】以上本発明によれば、動翼、静翼、そし
て燃焼器壁面の蒸気冷却が起動時、ボトミング側稼動
時、そして停止時の全てに亘って共通化され、システム
がシンプルとなり、かつ、充分存在する冷却蒸気によ
り、操業の安定化を達成することができたものである。
【0027】また、請求項2の発明によれば、冷却蒸気
から更に熱回収を行い、例えば燃料加熱等に有効に活用
し、全体の熱効率を一段と向上することができたもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る蒸気冷却の系統
図。
【図2】従来の空気冷却の系統図。
【符号の説明】
21 高圧タービン 22 中圧タービン 23 低圧タービン 31 排ガスボイラ 32 再熱器 41 ガスタービン 42 燃焼器 43 圧縮機 51,52 排気ライン 53,54,55,56 冷却蒸気ライン 57 回収ライン 58 燃料加熱器 59 補助蒸気供給ライン 60 パージエア供給ライン 61 パージライン 62 排気ライン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動翼または静翼を蒸気冷却する径路を形
    成する冷却蒸気供給ラインまたは回収ラインから分岐し
    て、燃焼器壁面を蒸気冷却する径路を設けたことを特徴
    とする蒸気冷却ガスタービン。
  2. 【請求項2】 前記動翼を蒸気冷却する径路と燃焼器壁
    面を蒸気冷却する径路に於ける冷却部の上流に、同径路
    に供給される冷却蒸気から熱回収する熱交換器を設けた
    ことを特徴とする請求項1に記載の蒸気冷却ガスタービ
    ン。
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