JPH1113483A - ガスタービン排気ダクト - Google Patents
ガスタービン排気ダクトInfo
- Publication number
- JPH1113483A JPH1113483A JP16264997A JP16264997A JPH1113483A JP H1113483 A JPH1113483 A JP H1113483A JP 16264997 A JP16264997 A JP 16264997A JP 16264997 A JP16264997 A JP 16264997A JP H1113483 A JPH1113483 A JP H1113483A
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- JP
- Japan
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- duct
- exhaust
- gas turbine
- gas
- exhaust duct
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温ガスタービン排気ダクトに関し、ダクト
を二重構造とし、クラックが発生しても、燃焼ガスの外
部へのもれを防止する。 【解決手段】 ガスタービン１は圧縮機１１、タービン
部１２からなり、高温の燃焼ガスは排気ダクト系２から
排熱回収ボイラ５０へ流出し、一部はバイパススタック
３より流出する。排気ダクト系２は内側ダクト２１と外
側ダクト２２の二重構造であり、両ダクトの隙間２９に
は空気配管４より圧縮機１１から又はファン５から冷却
空気を流し、冷却する。排気ダクト系２は二重構造であ
り、内側ダクト２１は耐熱の役割を、外側ダクト２２は
耐圧を受け持ち、内側ダクト２１が熱変形しても外側ダ
クト２２との支持部材で吸収し、又、内側ダクト２１に
クラックが生じ、ガスが多少もれても冷却空気と外側ダ
クト２２により保護され、外にはもれない。
を二重構造とし、クラックが発生しても、燃焼ガスの外
部へのもれを防止する。 【解決手段】 ガスタービン１は圧縮機１１、タービン
部１２からなり、高温の燃焼ガスは排気ダクト系２から
排熱回収ボイラ５０へ流出し、一部はバイパススタック
３より流出する。排気ダクト系２は内側ダクト２１と外
側ダクト２２の二重構造であり、両ダクトの隙間２９に
は空気配管４より圧縮機１１から又はファン５から冷却
空気を流し、冷却する。排気ダクト系２は二重構造であ
り、内側ダクト２１は耐熱の役割を、外側ダクト２２は
耐圧を受け持ち、内側ダクト２１が熱変形しても外側ダ
クト２２との支持部材で吸収し、又、内側ダクト２１に
クラックが生じ、ガスが多少もれても冷却空気と外側ダ
クト２２により保護され、外にはもれない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン排気ダ
クトに関し、高温の排気ガスの使用に耐え、クラックが
発生した場合にも補修を容易に行なえる構造としたもの
である。
クトに関し、高温の排気ガスの使用に耐え、クラックが
発生した場合にも補修を容易に行なえる構造としたもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年ガスタービンの高温化が進み、ガス
タービン入口温度も当所は８００℃程度であったが開発
が進むにつれて１３００℃〜１５００℃までが実現し、
更に高温化をめざして開発が進められている。この高温
化に伴い、排ガス温度も高くなっており、排ガスダクト
に使用する材料も高温に耐える材料を使用し、構造の面
においても熱応力を避けるような排ガスダクトの構造が
必要となってきている。
タービン入口温度も当所は８００℃程度であったが開発
が進むにつれて１３００℃〜１５００℃までが実現し、
更に高温化をめざして開発が進められている。この高温
化に伴い、排ガス温度も高くなっており、排ガスダクト
に使用する材料も高温に耐える材料を使用し、構造の面
においても熱応力を避けるような排ガスダクトの構造が
必要となってきている。
【０００３】ガスタービンの上記入口温度の高温化に伴
い、排ガス温度が高温となり、６５０℃以上となると、
排ガスダクトに使用する材料は炭素鋼が使えなくなり、
Ｃｒ−Ｍｏからなる耐熱合金か、あるいはＳＵＳ（ステ
ンレス合金）等を使用しなければならない。しかし、こ
れらの耐熱合金を使用すると溶接性が悪く、製作しにく
い面があり、又、熱伸びも大きく、ガスタービンの排気
ダクトの材料としては不向きである。
い、排ガス温度が高温となり、６５０℃以上となると、
排ガスダクトに使用する材料は炭素鋼が使えなくなり、
Ｃｒ−Ｍｏからなる耐熱合金か、あるいはＳＵＳ（ステ
ンレス合金）等を使用しなければならない。しかし、こ
れらの耐熱合金を使用すると溶接性が悪く、製作しにく
い面があり、又、熱伸びも大きく、ガスタービンの排気
ダクトの材料としては不向きである。
【０００４】図４は従来のガスタービンの一般的な概念
図であり、図において１はガスタービンで、圧縮機１１
及び静翼とロータ周囲に取付けられた動翼とが交互に配
置されたタービン部１２からなっている。２は排気ダク
ト系、３は排気のバイパススタックであり、ダクト４０
で構成されている。この排気ダクト２からの排気ガスは
排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）５０へ導かれ、蒸気系にお
いて有効利用され、又、その一部はバイパススタック３
より排出される。従来のダクト４０はタービン入口温度
が比較的低いガスタービンであったので、その排気ガス
も温度が低いので炭素鋼が使用されている。
図であり、図において１はガスタービンで、圧縮機１１
及び静翼とロータ周囲に取付けられた動翼とが交互に配
置されたタービン部１２からなっている。２は排気ダク
ト系、３は排気のバイパススタックであり、ダクト４０
で構成されている。この排気ダクト２からの排気ガスは
排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）５０へ導かれ、蒸気系にお
いて有効利用され、又、その一部はバイパススタック３
より排出される。従来のダクト４０はタービン入口温度
が比較的低いガスタービンであったので、その排気ガス
も温度が低いので炭素鋼が使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来のガ
スタービン排気ダクトは炭素鋼が用いられ、溶接を適用
して加工し、特に冷却構造を採用する必要がなかった
が、近年のガスタービンの高温化の開発に伴い、高温の
排ガスに対応できる排気ダクトの開発の必要性にせまら
れてきた。ガスタービンの入口温度が１３００℃を超
え、１５００℃クラスになると、その排ガス温度も６５
０℃、もしくはそれ以上の温度となり、このような高温
の排ガスで使用されるガスタービンの排気ダクトでは炭
素鋼が使用できなくなり、材料上、あるいは構造上の何
んらかの対策が必要となってくる。
スタービン排気ダクトは炭素鋼が用いられ、溶接を適用
して加工し、特に冷却構造を採用する必要がなかった
が、近年のガスタービンの高温化の開発に伴い、高温の
排ガスに対応できる排気ダクトの開発の必要性にせまら
れてきた。ガスタービンの入口温度が１３００℃を超
え、１５００℃クラスになると、その排ガス温度も６５
０℃、もしくはそれ以上の温度となり、このような高温
の排ガスで使用されるガスタービンの排気ダクトでは炭
素鋼が使用できなくなり、材料上、あるいは構造上の何
んらかの対策が必要となってくる。
【０００６】そこで本発明は、ガスタービンの高温化に
伴い、高温の排気ガスに耐える構造で、冷却空気を流す
構造とし、クラックが発生しても補修が容易にできるガ
スタービン排気ダクトを提供することを課題としてなさ
れたものである。
伴い、高温の排気ガスに耐える構造で、冷却空気を流す
構造とし、クラックが発生しても補修が容易にできるガ
スタービン排気ダクトを提供することを課題としてなさ
れたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の（１），（２）の手段を提供する。
決するために次の（１），（２）の手段を提供する。
【０００８】（１）ガスタービンの排気ダクトにおい
て、同排気ダクトは内側ダクトと外側ダクトからなり、
同内側，外側ダクトは支持部材で所定の隙間を保持して
配設され、同隙間には冷却空気を流すことを特徴とする
ガスタービン排気ダクト。
て、同排気ダクトは内側ダクトと外側ダクトからなり、
同内側，外側ダクトは支持部材で所定の隙間を保持して
配設され、同隙間には冷却空気を流すことを特徴とする
ガスタービン排気ダクト。
【０００９】（２）上記（１）の発明において、前記支
持部材は内側ダクトの熱変形に対して変動可能に取付け
られていることを特徴とするガスタービン排気ダクト。
持部材は内側ダクトの熱変形に対して変動可能に取付け
られていることを特徴とするガスタービン排気ダクト。
【００１０】本発明の（１）は、排気ダクトが内側，外
側の二重構造であり、両ダクトは支持部材で所定の隙間
を保っており、その隙間には冷却空気が流されて冷却さ
れる。従って、内側ダクトは耐熱合金で製造され、耐熱
の役割を担い、外側ダクトは従来と同じく炭素鋼を使用
し、耐圧の役割をする。内側ダクトはその周囲に冷却空
気を流して冷却するので、例えば６５０℃の高温排ガス
が流れても、内側ダクトを３５０℃程度にまで冷やすこ
とができる。このような二重構造のダクトでは万一高温
ガスの通る内側ダクトにクラックが生じ、内側から外側
へ排ガスが多少もれても、冷却空気と外側ダクトにより
外部へのもれを防止でき、安全性が確保される。
側の二重構造であり、両ダクトは支持部材で所定の隙間
を保っており、その隙間には冷却空気が流されて冷却さ
れる。従って、内側ダクトは耐熱合金で製造され、耐熱
の役割を担い、外側ダクトは従来と同じく炭素鋼を使用
し、耐圧の役割をする。内側ダクトはその周囲に冷却空
気を流して冷却するので、例えば６５０℃の高温排ガス
が流れても、内側ダクトを３５０℃程度にまで冷やすこ
とができる。このような二重構造のダクトでは万一高温
ガスの通る内側ダクトにクラックが生じ、内側から外側
へ排ガスが多少もれても、冷却空気と外側ダクトにより
外部へのもれを防止でき、安全性が確保される。
【００１１】更に、本発明の（２）のように、内側ダク
トの熱変形に対してその支持部材は可動する構造であ
る。この支持部材としては例えば、内側ダクトの表面に
一端を接線方向に取付け、他端を外側ダクトに固定し、
内側ダクトが熱変形して拡大しても内側ダクト取付部の
一端が弾性的に変動可能とする、いわゆるタンゼンシャ
ルストラット方式や、あるいはボイラ等で通常用いられ
ているバックステー方式を採用すればよい。このような
支持部材により熱変形を容易に吸収することができ、熱
応力によりクラックの発生を回避することができる。
トの熱変形に対してその支持部材は可動する構造であ
る。この支持部材としては例えば、内側ダクトの表面に
一端を接線方向に取付け、他端を外側ダクトに固定し、
内側ダクトが熱変形して拡大しても内側ダクト取付部の
一端が弾性的に変動可能とする、いわゆるタンゼンシャ
ルストラット方式や、あるいはボイラ等で通常用いられ
ているバックステー方式を採用すればよい。このような
支持部材により熱変形を容易に吸収することができ、熱
応力によりクラックの発生を回避することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の
実施の一形態に係るガスタービン排気ダクトの全体構造
の概念図、図２，図３はそのＡ−Ａ断面図で、図３は図
２の断面の応用例である。
て、図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の
実施の一形態に係るガスタービン排気ダクトの全体構造
の概念図、図２，図３はそのＡ−Ａ断面図で、図３は図
２の断面の応用例である。
【００１３】図１において、１はガスタービンで、圧縮
機１１と、静翼及びロータ周囲に取付けられた動翼とか
らなり、これらを交互に多段に配置したタービン部１２
とからなっている。２は排気ダクト系で、そのダクトは
内側ダクト２１と外側ダクト２２からなり、隙間２９を
有する二重構造となっている。３はバイパススタックで
あり排気ダクト２に連通し、排気ガスの一部を大気に放
出する。一方排気ダクト２は排熱回収ボイラ（ＨＲＳ
Ｇ）５０へ接続し、高温の排ガスを蒸気系へ供給し、排
熱を有効利用している。
機１１と、静翼及びロータ周囲に取付けられた動翼とか
らなり、これらを交互に多段に配置したタービン部１２
とからなっている。２は排気ダクト系で、そのダクトは
内側ダクト２１と外側ダクト２２からなり、隙間２９を
有する二重構造となっている。３はバイパススタックで
あり排気ダクト２に連通し、排気ガスの一部を大気に放
出する。一方排気ダクト２は排熱回収ボイラ（ＨＲＳ
Ｇ）５０へ接続し、高温の排ガスを蒸気系へ供給し、排
熱を有効利用している。
【００１４】４は空気配管であり、圧縮機１１と排気ダ
クト系２の冷却空気供給ポート２４との間に設けられ、
内側ダクト２１と外側ダクト２２との間の隙間２９へ圧
縮機からの冷却空気を供給する。これにより高温ガスで
加熱される内側ダクト２１を冷却する構造となってい
る。
クト系２の冷却空気供給ポート２４との間に設けられ、
内側ダクト２１と外側ダクト２２との間の隙間２９へ圧
縮機からの冷却空気を供給する。これにより高温ガスで
加熱される内側ダクト２１を冷却する構造となってい
る。
【００１５】５は別置きのファンであり、弁７を介して
空気配管６で空気配管４に接続しており、圧縮機１１か
らの空気の代わりに、ファン５を駆動し、冷却空気を排
気ダクト系２へ送ることができるようにしている。
空気配管６で空気配管４に接続しており、圧縮機１１か
らの空気の代わりに、ファン５を駆動し、冷却空気を排
気ダクト系２へ送ることができるようにしている。
【００１６】図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、
タンゼンシャルストラット方式で内側ダクト２１を外側
ダクト２２へ支持している。図において、内側ダクト２
１の外周には複数本（図では４本）の支持材２３の一端
が連結部２５で接線方向に固定されており、支持材２３
の他端は外側ダクト２２内周面に固定されている。
タンゼンシャルストラット方式で内側ダクト２１を外側
ダクト２２へ支持している。図において、内側ダクト２
１の外周には複数本（図では４本）の支持材２３の一端
が連結部２５で接線方向に固定されており、支持材２３
の他端は外側ダクト２２内周面に固定されている。
【００１７】上記のような二重構造のダクトにおいて、
内部には高温の排気ガスが流れているので、内側ダクト
２１に熱伸びが生じた場合には内側ダクト２１の径は拡
大するが、その拡大した伸びによる変化量は支持材２３
の外側ダクト２２への固定点２３ａを中心とした動きに
より吸収されるのでダクトには無理な応力が発生せずに
熱応力を受ける構造となっている。
内部には高温の排気ガスが流れているので、内側ダクト
２１に熱伸びが生じた場合には内側ダクト２１の径は拡
大するが、その拡大した伸びによる変化量は支持材２３
の外側ダクト２２への固定点２３ａを中心とした動きに
より吸収されるのでダクトには無理な応力が発生せずに
熱応力を受ける構造となっている。
【００１８】図３は図１に示す二重構造ダクトの応用例
であり、内側ダクト２１を支持する方法としてバックス
テー方式を採用したものである。図において外側ダクト
２６は四角形状であり、その内側の各辺には支持材２７
の一端を固定し、支持材２７の他端部には内側ダクト２
１を把持する把持部２８を設け、内側ダクト２１が加熱
されて変化するとその変化分を把持部２８で吸収する。
なお、図では外側ダクト２６を四角形状のダクトで示し
たが、図２に示すように丸形の外側ダクトとしても良い
ことはもちろんである。
であり、内側ダクト２１を支持する方法としてバックス
テー方式を採用したものである。図において外側ダクト
２６は四角形状であり、その内側の各辺には支持材２７
の一端を固定し、支持材２７の他端部には内側ダクト２
１を把持する把持部２８を設け、内側ダクト２１が加熱
されて変化するとその変化分を把持部２８で吸収する。
なお、図では外側ダクト２６を四角形状のダクトで示し
たが、図２に示すように丸形の外側ダクトとしても良い
ことはもちろんである。
【００１９】上記構成の実施の形態のガスタービン排気
ダクトでは、前述のように排気ダクト系２を内側，外側
ダクト２１，２２あるいは２１，２６からなる二重構造
のダクトとし、その隙間２９に圧縮機１１あるいはファ
ン５から冷却空気を送り、冷却するようにし、入口温度
の高いガスタービンの排ガスにも対応するようにしたも
のである。高温のガスタービンではこの排ガスの温度は
６５０℃もしくはこれ以上となるが、冷却空気によりダ
クトの温度上昇を押さえ、３５０℃以下に冷却する。内
側ダクト２１が熱伸びにより拡大した場合にも、内側ダ
クト２１を支持する支持材２３又は２７によりその変形
を吸収し、ダクトに無理な力が生じないようにすること
ができる。
ダクトでは、前述のように排気ダクト系２を内側，外側
ダクト２１，２２あるいは２１，２６からなる二重構造
のダクトとし、その隙間２９に圧縮機１１あるいはファ
ン５から冷却空気を送り、冷却するようにし、入口温度
の高いガスタービンの排ガスにも対応するようにしたも
のである。高温のガスタービンではこの排ガスの温度は
６５０℃もしくはこれ以上となるが、冷却空気によりダ
クトの温度上昇を押さえ、３５０℃以下に冷却する。内
側ダクト２１が熱伸びにより拡大した場合にも、内側ダ
クト２１を支持する支持材２３又は２７によりその変形
を吸収し、ダクトに無理な力が生じないようにすること
ができる。
【００２０】上記に説明の二重構造の排気ダクトにおい
ては、内側ダクト２１はＳＵＳ材あるいはＣｒ−Ｍｏ等
の耐熱合金を使用して製作し、主に内部を通る高温ガス
に対する耐熱の役割を担い、外側ダクト２１又は２６は
従来のダクトと同じく炭素鋼で製作し、主に耐圧を受け
持つものである。
ては、内側ダクト２１はＳＵＳ材あるいはＣｒ−Ｍｏ等
の耐熱合金を使用して製作し、主に内部を通る高温ガス
に対する耐熱の役割を担い、外側ダクト２１又は２６は
従来のダクトと同じく炭素鋼で製作し、主に耐圧を受け
持つものである。
【００２１】上記のような二重ダクトを構成すると、内
側ダクトには高温の排ガスが流れているので熱応力によ
りクラックが発生し、排気ガスが多少外側へもれたとし
ても、両ダクト間の隙間２９には冷却空気が流れてお
り、更に外側ダクト２２又は２６があるので外部へのも
れを防ぐことができ、安全性が増すものである。又、外
側ダクト２２又は２６は炭素鋼で作られているので、万
一クラック等が発生しても溶接等での従来と同様に補修
を行うことができる。
側ダクトには高温の排ガスが流れているので熱応力によ
りクラックが発生し、排気ガスが多少外側へもれたとし
ても、両ダクト間の隙間２９には冷却空気が流れてお
り、更に外側ダクト２２又は２６があるので外部へのも
れを防ぐことができ、安全性が増すものである。又、外
側ダクト２２又は２６は炭素鋼で作られているので、万
一クラック等が発生しても溶接等での従来と同様に補修
を行うことができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明の（１）は、ガスタービンの排気
ダクトにおいて、同排気ダクトは内側ダクトと外側ダク
トからなり、同内側，外側ダクトは支持部材で所定の隙
間を保持して配設され、同隙間には冷却空気を流すこと
を特徴としている。又、本発明の（２）は、上記（１）
の発明の前記支持部材は内側ダクトの熱変形に対して変
動可能に取付けられていることを特徴としている。この
ような構成により、高温の排ガスが通る内側ダクトで耐
熱を受け持ち、万一内側ダクトにクラックが発生し、ガ
スが多少もれても内側ダクト外周の冷却空気と、その外
側は外側ダクトで耐圧性を保っているので外部への排ガ
スのもれは防止され、高温排気ダクトとして用いること
ができ、ガスタービンの信頼性が向上する。
ダクトにおいて、同排気ダクトは内側ダクトと外側ダク
トからなり、同内側，外側ダクトは支持部材で所定の隙
間を保持して配設され、同隙間には冷却空気を流すこと
を特徴としている。又、本発明の（２）は、上記（１）
の発明の前記支持部材は内側ダクトの熱変形に対して変
動可能に取付けられていることを特徴としている。この
ような構成により、高温の排ガスが通る内側ダクトで耐
熱を受け持ち、万一内側ダクトにクラックが発生し、ガ
スが多少もれても内側ダクト外周の冷却空気と、その外
側は外側ダクトで耐圧性を保っているので外部への排ガ
スのもれは防止され、高温排気ダクトとして用いること
ができ、ガスタービンの信頼性が向上する。
【図１】本発明の実施の一形態に係るガスタービン排気
ダクトの全体構成図である。
ダクトの全体構成図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ断面図に相当し、図２に示
すダクトの応用例である。
すダクトの応用例である。
【図４】従来のガスタービン排気ダクトの全体構成図で
ある。
ある。
１ ガスタービン ２ 排気ダクト系 ４，６ 空気配管 ５ ファン １１ 圧縮機 １２ タービン部 ２１ 内側ダクト ２２，２６ 外側ダクト ２３，２７ 支持材 ２４ 冷却空気供給ポート ２５ 連結部 ２８ 把持部 ２９ 隙間 ３０ 冷却空気
Claims (2)
- 【請求項１】 ガスタービンの排気ダクトにおいて、同
排気ダクトは内側ダクトと外側ダクトからなり、同内
側，外側ダクトは支持部材で所定の隙間を保持して配設
され、同隙間には冷却空気を流すことを特徴とするガス
タービン排気ダクト。 - 【請求項２】 前記支持部材は内側ダクトの熱変形に対
して変動可能に取付けられていることを特徴とする請求
項１記載のガスタービン排気ダクト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16264997A JPH1113483A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | ガスタービン排気ダクト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16264997A JPH1113483A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | ガスタービン排気ダクト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1113483A true JPH1113483A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=15758644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16264997A Withdrawn JPH1113483A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | ガスタービン排気ダクト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1113483A (ja) |
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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