JPH11190229A - ガスタービン翼の冷却方法及び装置 - Google Patents
ガスタービン翼の冷却方法及び装置Info
- Publication number
- JPH11190229A JPH11190229A JP35950697A JP35950697A JPH11190229A JP H11190229 A JPH11190229 A JP H11190229A JP 35950697 A JP35950697 A JP 35950697A JP 35950697 A JP35950697 A JP 35950697A JP H11190229 A JPH11190229 A JP H11190229A
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- JP
- Japan
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- cooling
- gas turbine
- steam
- air
- blades
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ガスタービンの翼を冷却するとともに廃熱回収
ボイラを持つ設備で、蒸気をガスタービン翼の冷却に使
用すると、全体効率が向上するが、起動時は蒸気が発生
していないため、別の蒸気発生設備を必要とし、また停
止時にドレンが生じ、冷却系路に腐食が発生する。 【解決手段】ガスタービン１の起動及び停止時は冷却空
気１６を使用し、ガスタービン１の負荷が一定のレベル
になった時点で、蒸気タービン３の中間段から冷却用蒸
気２３を抽気し、冷却用に使用し、ガスタービン翼冷却
空気１６を停止する。
ボイラを持つ設備で、蒸気をガスタービン翼の冷却に使
用すると、全体効率が向上するが、起動時は蒸気が発生
していないため、別の蒸気発生設備を必要とし、また停
止時にドレンが生じ、冷却系路に腐食が発生する。 【解決手段】ガスタービン１の起動及び停止時は冷却空
気１６を使用し、ガスタービン１の負荷が一定のレベル
になった時点で、蒸気タービン３の中間段から冷却用蒸
気２３を抽気し、冷却用に使用し、ガスタービン翼冷却
空気１６を停止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却翼を有するガ
スタービン翼の冷却方法及び装置に関する。
スタービン翼の冷却方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンは入口ガス温度の上昇によ
り効率が向上するため、入口ガスの高温化が図られてい
る。入口ガスの高温化に伴いガスタービン翼の温度を翼
材料の耐熱温度以下に保つため冷却が必要となってい
る。通常、ガスタービン翼の冷却媒体としては空気が使
用され、空気圧縮機の出口から分岐管を設けて一部の空
気を冷却翼に供給し、冷却に使用した空気はガスタービ
ン内に放出されるようになっている。冷却用の空気の量
が多ければ多いほどガスタービン内のガス温度は低下
し、入口ガス温度の上昇の効果を減殺するため、より少
ない空気により効率的に冷却する構造の開発が進められ
ている。効率的な冷却が可能となれば、同じ入口ガス温
度でも冷却用空気流量が減少し、空気圧縮機軸動力が減
少してガスタービン出力が増加し全体効率が向上するた
め、各社とも研究開発を進めているが、冷却空気量の削
減には限界がある。
り効率が向上するため、入口ガスの高温化が図られてい
る。入口ガスの高温化に伴いガスタービン翼の温度を翼
材料の耐熱温度以下に保つため冷却が必要となってい
る。通常、ガスタービン翼の冷却媒体としては空気が使
用され、空気圧縮機の出口から分岐管を設けて一部の空
気を冷却翼に供給し、冷却に使用した空気はガスタービ
ン内に放出されるようになっている。冷却用の空気の量
が多ければ多いほどガスタービン内のガス温度は低下
し、入口ガス温度の上昇の効果を減殺するため、より少
ない空気により効率的に冷却する構造の開発が進められ
ている。効率的な冷却が可能となれば、同じ入口ガス温
度でも冷却用空気流量が減少し、空気圧縮機軸動力が減
少してガスタービン出力が増加し全体効率が向上するた
め、各社とも研究開発を進めているが、冷却空気量の削
減には限界がある。
【０００３】一方、廃熱回収ボイラを持つ設備では蒸気
を得ることが可能である。蒸気をガスタービン翼の冷却
に使用することができれば、空気と比べ熱伝達率が高い
ため少量の蒸気で効率的な冷却が可能である。従って、
ガスタービンの熱効率の向上が可能であるとともに、冷
却用の圧縮空気を必要としなくなるためガスタービンプ
ラント全体の出力が増加する。特開平８−２７０４０８
号公報には蒸気を用いてガスタービン翼を冷却する技術
が開示されている。
を得ることが可能である。蒸気をガスタービン翼の冷却
に使用することができれば、空気と比べ熱伝達率が高い
ため少量の蒸気で効率的な冷却が可能である。従って、
ガスタービンの熱効率の向上が可能であるとともに、冷
却用の圧縮空気を必要としなくなるためガスタービンプ
ラント全体の出力が増加する。特開平８−２７０４０８
号公報には蒸気を用いてガスタービン翼を冷却する技術
が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、蒸気を
ガスタービン翼の冷却に使用すると、ガスタービン出力
の増加、全体効率の向上等の効果があるが、しかし、蒸
気を用いてガスタービン翼を冷却するには、ガスタービ
ン起動時は蒸気が発生していないため、別の蒸気発生設
備を必要とし、また蒸気を使用したままガスタービンを
停止し冷却するとドレンが生じ、冷却系路に腐食が発生
する等の問題がある。
ガスタービン翼の冷却に使用すると、ガスタービン出力
の増加、全体効率の向上等の効果があるが、しかし、蒸
気を用いてガスタービン翼を冷却するには、ガスタービ
ン起動時は蒸気が発生していないため、別の蒸気発生設
備を必要とし、また蒸気を使用したままガスタービンを
停止し冷却するとドレンが生じ、冷却系路に腐食が発生
する等の問題がある。
【０００５】本発明はこのような問題点を解決したガス
タービン翼の冷却方法及び装置を提供することを目的と
する。
タービン翼の冷却方法及び装置を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の技術手段は、ガスタービン翼を冷却するガス
タービンにおいて、冷却流体として空気と蒸気を切替え
て使用することを特徴とするガスタービン翼の冷却方法
を提供する。空気及び蒸気を切替えて使用する時期は、
蒸気の需給関係に応じて定めることができる。
の本発明の技術手段は、ガスタービン翼を冷却するガス
タービンにおいて、冷却流体として空気と蒸気を切替え
て使用することを特徴とするガスタービン翼の冷却方法
を提供する。空気及び蒸気を切替えて使用する時期は、
蒸気の需給関係に応じて定めることができる。
【０００７】また、ガスタービンの起動停止に際して切
替えるとよく、本発明の別の発明は、冷却翼を有するガ
スタービンにおいて、ガスタービン起動時には空気を冷
却翼の冷却流体として用い、定常運転時には蒸気を冷却
翼の冷却流体として切替えて使用することを特徴とする
ガスタービン翼の冷却方法であり、前記ガスタービンの
停止時には冷却翼の冷却流体である蒸気の供給を停止し
て空気を導入し、冷却系路の水分を除去することを特徴
とするガスタービン翼の冷却方法を提供するものであ
る。この発明では、ガスタービンの起動・停止等のター
ビン低負荷時には、ガスタービン翼の冷却に空気を使用
し、高負荷運転時に蒸気を使用することによって全体の
出力増加を図ることができる。
替えるとよく、本発明の別の発明は、冷却翼を有するガ
スタービンにおいて、ガスタービン起動時には空気を冷
却翼の冷却流体として用い、定常運転時には蒸気を冷却
翼の冷却流体として切替えて使用することを特徴とする
ガスタービン翼の冷却方法であり、前記ガスタービンの
停止時には冷却翼の冷却流体である蒸気の供給を停止し
て空気を導入し、冷却系路の水分を除去することを特徴
とするガスタービン翼の冷却方法を提供するものであ
る。この発明では、ガスタービンの起動・停止等のター
ビン低負荷時には、ガスタービン翼の冷却に空気を使用
し、高負荷運転時に蒸気を使用することによって全体の
出力増加を図ることができる。
【０００８】上記本発明を好適に実施することができる
本発明の装置は、冷却翼を有するガスタービンにおい
て、冷却翼の冷却系路に空気配管及び蒸気配管を接続
し、これらの空気配管及び蒸気配管にそれぞれバルブを
設け、ガスタービンの操業情報に応じてこれらのバルブ
を切替えるシーケンス制御装置を備えたことを特徴とす
るガスタービン翼の冷却装置である。ガスタービンの操
業情報としては、蒸気の需給関係の変化情報、ガスター
ビンの起動停止及び起動停止のシーケンスタイミング情
報等がある。
本発明の装置は、冷却翼を有するガスタービンにおい
て、冷却翼の冷却系路に空気配管及び蒸気配管を接続
し、これらの空気配管及び蒸気配管にそれぞれバルブを
設け、ガスタービンの操業情報に応じてこれらのバルブ
を切替えるシーケンス制御装置を備えたことを特徴とす
るガスタービン翼の冷却装置である。ガスタービンの操
業情報としては、蒸気の需給関係の変化情報、ガスター
ビンの起動停止及び起動停止のシーケンスタイミング情
報等がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】コンバインドサイクルガスタービ
ンにおける実施例について説明する。図１は本発明の一
実施例のフロー図である。ガスタービン１、空気圧縮機
２、蒸気タービン３、発電機４は同軸に配置されてい
る。空気圧縮機２で圧縮された空気５は燃焼器６に供給
され、図示しないガス燃料を燃焼し、その燃焼ガスはガ
スタービン１に供給される。ガス燃料としては例えばコ
ークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガスの混合ガス等を使用
することができる。燃焼ガスの温度は高いほどガスター
ビンの熱効率が高くなるが、ガスタービンの固定翼１
１、回転翼１３の材質の耐久性の面から１３００℃程度
に限定される。従って、燃焼器６から出た燃焼ガスは空
気過剰率が高いものである。ガスタービン１は固定翼１
１、ロータ１２に取付けた回転翼１３を備え、前記燃焼
ガスは、固定翼及び回転翼に作用して仕事をし、温度及
び圧力を低下させてガスタービンの排気口から排出され
る。このガスタービンから排出された排出ガスは、６０
０℃程度の温度を有するので、廃熱回収ボイラ７で熱回
収し蒸気を発生させる。発生蒸気２１は蒸気タービン３
に供給され、ここで蒸気タービン３にエネルギーを与え
た後、復水管２２から図示しないコンデンサに送られ減
圧下で冷却され復水として回収される。
ンにおける実施例について説明する。図１は本発明の一
実施例のフロー図である。ガスタービン１、空気圧縮機
２、蒸気タービン３、発電機４は同軸に配置されてい
る。空気圧縮機２で圧縮された空気５は燃焼器６に供給
され、図示しないガス燃料を燃焼し、その燃焼ガスはガ
スタービン１に供給される。ガス燃料としては例えばコ
ークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガスの混合ガス等を使用
することができる。燃焼ガスの温度は高いほどガスター
ビンの熱効率が高くなるが、ガスタービンの固定翼１
１、回転翼１３の材質の耐久性の面から１３００℃程度
に限定される。従って、燃焼器６から出た燃焼ガスは空
気過剰率が高いものである。ガスタービン１は固定翼１
１、ロータ１２に取付けた回転翼１３を備え、前記燃焼
ガスは、固定翼及び回転翼に作用して仕事をし、温度及
び圧力を低下させてガスタービンの排気口から排出され
る。このガスタービンから排出された排出ガスは、６０
０℃程度の温度を有するので、廃熱回収ボイラ７で熱回
収し蒸気を発生させる。発生蒸気２１は蒸気タービン３
に供給され、ここで蒸気タービン３にエネルギーを与え
た後、復水管２２から図示しないコンデンサに送られ減
圧下で冷却され復水として回収される。
【００１０】圧縮空気５の一部は、冷却空気１６として
用いられ、この冷却空気１６はガスタービン１の入口側
のガスタービン翼１１、１３に冷却配管１４、１５を経
由して供給され、ガスタービン翼１１、１３を耐熱限度
（約８００℃程度）以下に冷却するようになっている。
冷却後の空気はガスタービン内の作動ガス中に放出され
る。
用いられ、この冷却空気１６はガスタービン１の入口側
のガスタービン翼１１、１３に冷却配管１４、１５を経
由して供給され、ガスタービン翼１１、１３を耐熱限度
（約８００℃程度）以下に冷却するようになっている。
冷却後の空気はガスタービン内の作動ガス中に放出され
る。
【００１１】この実施例では、蒸気タービン３の中間段
から抽気した冷却用蒸気２３の配管２４がバルブ２５を
介して冷却配管１４、１５に連結されている。バルブ２
６はドレン弁である。冷却配管１４、１５に冷却空気１
６を供給するか、冷却用蒸気２３を供給するかは、シー
ケンス制御装置３０が操業情報入力３１に基づいて出力
信号３２、３３を出力し、バルブ１７、２５を切替えて
行う。ガスタービンの起動停止時のみバルブ１７、２５
の切替を行う場合には、シーケンス制御装置はマニュア
ルでも良い。
から抽気した冷却用蒸気２３の配管２４がバルブ２５を
介して冷却配管１４、１５に連結されている。バルブ２
６はドレン弁である。冷却配管１４、１５に冷却空気１
６を供給するか、冷却用蒸気２３を供給するかは、シー
ケンス制御装置３０が操業情報入力３１に基づいて出力
信号３２、３３を出力し、バルブ１７、２５を切替えて
行う。ガスタービンの起動停止時のみバルブ１７、２５
の切替を行う場合には、シーケンス制御装置はマニュア
ルでも良い。
【００１２】
【実施例】ガスタービンの起動停止時のみ冷却流体の切
替を行う例について説明する。ガスタービン１の起動時
はガスタービン翼１１、１３の冷却に冷却空気１６を使
用する。ガスタービン１の出力が増加し、排ガス温度８
が上昇すると廃熱回収ボイラ７から発生蒸気２１が蒸気
タービン３に供給されこれを駆動する。ガスタービン１
の負荷が一定のレベルになった時点で、蒸気タービン３
の中間段からタービン翼冷却用蒸気２３を抽気し、抽出
した冷却用蒸気２３をガスタービン翼１１、１３の冷却
用に使用し、ガスタービン翼冷却空気１６を停止する。
この時に蒸気２３は過熱蒸気であるためドレンの発生は
ない。ガスタービン１を停止する時は、ガスタービン１
が低負荷運転になった時点で、ガスタービン翼１１、１
３を冷却する冷却用蒸気２３を停止し、冷却空気１６に
よる冷却に切替える。
替を行う例について説明する。ガスタービン１の起動時
はガスタービン翼１１、１３の冷却に冷却空気１６を使
用する。ガスタービン１の出力が増加し、排ガス温度８
が上昇すると廃熱回収ボイラ７から発生蒸気２１が蒸気
タービン３に供給されこれを駆動する。ガスタービン１
の負荷が一定のレベルになった時点で、蒸気タービン３
の中間段からタービン翼冷却用蒸気２３を抽気し、抽出
した冷却用蒸気２３をガスタービン翼１１、１３の冷却
用に使用し、ガスタービン翼冷却空気１６を停止する。
この時に蒸気２３は過熱蒸気であるためドレンの発生は
ない。ガスタービン１を停止する時は、ガスタービン１
が低負荷運転になった時点で、ガスタービン翼１１、１
３を冷却する冷却用蒸気２３を停止し、冷却空気１６に
よる冷却に切替える。
【００１３】この実施例のコンバインドサイクルガスタ
ービンでは、上記操作により定格負荷での空気圧縮機軸
動力は７５ＭＷから６９ＭＷに減少した結果、ガスター
ビン出力は８７ＭＷから９３ＭＷに上昇した。一方、冷
却用の蒸気の抽気により蒸気タービン出力は５８ＭＷか
ら５５ＭＷに減少した。この結果コンバインド発電装置
全体の出力は１４５ＭＷから１４８ＭＷに増加した。
ービンでは、上記操作により定格負荷での空気圧縮機軸
動力は７５ＭＷから６９ＭＷに減少した結果、ガスター
ビン出力は８７ＭＷから９３ＭＷに上昇した。一方、冷
却用の蒸気の抽気により蒸気タービン出力は５８ＭＷか
ら５５ＭＷに減少した。この結果コンバインド発電装置
全体の出力は１４５ＭＷから１４８ＭＷに増加した。
【００１４】
【発明の効果】蒸気をガスタービン翼の冷却に使用する
ことにより、空気圧縮機の軸動力が減少しガスタービン
出力を増加することができる。また、空気圧縮機の容量
が小さくて済むため設備をコンパクトにかつ安価にする
ことができる。本発明では、コンバインドサイクルガス
タービン発電設備において、蒸気が必要な時は圧縮空気
をガスタービン翼冷却に使用し、蒸気が不要な時は蒸気
により冷却を実施して蒸気負荷変動を吸収することも可
能である。
ことにより、空気圧縮機の軸動力が減少しガスタービン
出力を増加することができる。また、空気圧縮機の容量
が小さくて済むため設備をコンパクトにかつ安価にする
ことができる。本発明では、コンバインドサイクルガス
タービン発電設備において、蒸気が必要な時は圧縮空気
をガスタービン翼冷却に使用し、蒸気が不要な時は蒸気
により冷却を実施して蒸気負荷変動を吸収することも可
能である。
【図１】実施例のフロー図である。
１ ガスタービン ２ 空気圧縮機 ３ 蒸気タービン ４ 発電機 ５ 圧縮空気 ６ 燃焼器 ７ 廃熱ボイラ ８ 排出ガス １１ 固定翼（ガスタービン翼） １２ ロータ １３ 回転翼（ガスタービン翼） １４、１５ 冷却配管 １６ 冷却空気 １７ バルブ ２１ 発生蒸気 ２２ 復水管 ２３ 冷却用蒸気 ２４ 配管 ２５ バルブ ２６ ドレン弁 ３０ シーケンス制御装置 ３１ 操業情報 ３２、３３ 出力信号
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスタービン翼を冷却するガスタービン
において、冷却流体として空気及び蒸気を切替えて使用
することを特徴とするガスタービン翼の冷却方法。 - 【請求項２】 ガスタービン起動時には空気を冷却翼の
冷却流体として用い、定常運転時には蒸気を冷却翼の冷
却流体として使用することを特徴とする請求項１記載の
ガスタービン翼の冷却方法。 - 【請求項３】 前記ガスタービンの停止時には冷却翼の
冷却流体である蒸気の供給を停止して空気を導入し、冷
却系路の水分を除去することを特徴とする請求項１又は
２記載のガスタービン翼の冷却方法。 - 【請求項４】 冷却翼を有するガスタービンにおいて、
冷却翼の冷却系路に空気配管及び蒸気配管を接続し、該
空気配管及び蒸気配管にそれぞれバルブを設け、ガスタ
ービンの操業情報に応じて該バルブを切替えるシーケン
ス制御装置を備えたことを特徴とするガスタービン翼の
冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35950697A JPH11190229A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | ガスタービン翼の冷却方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35950697A JPH11190229A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | ガスタービン翼の冷却方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11190229A true JPH11190229A (ja) | 1999-07-13 |
Family
ID=18464856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35950697A Withdrawn JPH11190229A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | ガスタービン翼の冷却方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11190229A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001234703A (ja) * | 2000-02-23 | 2001-08-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン動翼 |
| US11913341B2 (en) | 2020-09-08 | 2024-02-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Clearance control system for gas turbine |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP35950697A patent/JPH11190229A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001234703A (ja) * | 2000-02-23 | 2001-08-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン動翼 |
| US11913341B2 (en) | 2020-09-08 | 2024-02-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Clearance control system for gas turbine |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050301 |