JPH11303604A - タービンノズル - Google Patents

タービンノズル

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Publication number
JPH11303604A
JPH11303604A JP11570098A JP11570098A JPH11303604A JP H11303604 A JPH11303604 A JP H11303604A JP 11570098 A JP11570098 A JP 11570098A JP 11570098 A JP11570098 A JP 11570098A JP H11303604 A JPH11303604 A JP H11303604A
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JP
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turbine
blade
turbine nozzle
steam
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JP11570098A
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English (en)
Inventor
Koichi Kitaguchi
公一 北口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】翼有効部に付着または生成される水滴を除去す
るタービンノズルを提供する。 【解決手段】本発明に係るタービンノズルは、翼有効部
２６に加熱媒体を供給する手段を、タービン軸１８のグ
ランド部１９からのシール蒸気を回収するヘッダ２２
と、このヘッダ２２で回収したシール蒸気を翼有効部２
６に供給する水滴蒸発用蒸気系２５とで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービンノズルに
係り、蒸気中に含まれる水滴を除去するに適するタービ
ンノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービンには、タービンノズルとタ
ービン動翼を組み合わせてタービン段落を構成し、この
タービン段落をタービンロータ（タービン軸）の軸方向
に沿って複数にした軸流形式のものがある。この軸流形
式の蒸気タービンでは、タービン駆動蒸気（主流）がタ
ービン段落で膨張仕事をしている際、熱エネルギを失う
ので、水滴を生成することが多い。特に、低圧の最終タ
ービン段落では、タービンノズルで生成された水滴がタ
ービン駆動蒸気の流れに乗り遅れ、タービン動翼にまと
もに衝突し、タービン動翼を侵蝕させることが往々にし
てあった。
【０００３】このタービン動翼の侵蝕を、図１０を引用
して今少し詳しく考察してみると、タービンロータの周
速度をＵ、タービン駆動蒸気の絶対速度をＣ01、タービ
ン駆動蒸気相対速度をＷ01、水滴の絶対速度をＣ11、水
滴の相対速度をＷ11で表わすと、タービン駆動蒸気の速
度三角形は、図示の実線になるのに対し、水滴の速度三
角形は、図示の破線になっている。つまり、水滴の相対
速度Ｗ11のベクトルがタービン動翼１ａ，１ｂの背側２
ａ，２ｂに向っている。
【０００４】このように、水滴の相対速度Ｗ11のベクト
ルがタービン動翼１ａ，１ｂの背側２ａ，２ｂに向うた
め、タービン動翼１ａ，１ｂは、侵蝕が発生すると考え
られている。
【０００５】タービン動翼の侵蝕問題に対処する手段に
は、例えば、特公昭４９−９５２２号公報やその他多く
の発明および文献が公表されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特公昭４９−９５２２
号公報で公表された発明は、図１１に示すように、ター
ビンノズル３の背側４および腹側５に吸込み口（スリッ
ト）６ａ，６ｂを形成し、前タービン段落から吹き飛ば
された水滴またはタービンノズル３で生成された水滴を
吸込み口６ａ，６ｂで吸込み、さらにタービンノズル３
のチップ（頂部）を支持する翼カバー７に吸込み溝８を
形成し、吸込み溝８に集めた水滴を、図１２に示すよう
に、一方のタービンノズル３の背側４に形成する吸込み
口６ａに案内して吸込ませるとともに、隣りのタービン
ノズル３の腹側５に形成する吸込み口６ｂに案内して吸
込ませたものである。
【０００７】しかし、この水滴除去手段では、水滴の吸
込みの際、タービン駆動蒸気を同時に吸込むため、吸込
んだ蒸気量分だけ膨張仕事に寄与しなくなり、ヒートバ
ランス（熱精算）上、むしろプラント熱効率を低下させ
る要因になっていた。
【０００８】また、水滴を除去する他の手段には、ター
ビンノズル３の翼内を高い温度に維持させ、翼表面に付
着した水滴を蒸発させる発明が、例えば特公昭４４−１
２３２４号公報や特開平８−２１０１０４号公報に開示
されている。
【０００９】これら特許公報のうち、特開平８−２１０
１０４号公報に開示された発明は、図１３に示すよう
に、ガスタービンプラント９に、蒸気タービンプラント
１０および排熱回収ボイラ１１を組み合わせたコンバイ
ンドサイクル発電プラントを対象とし、排熱回収ボイラ
１１に蒸気を発生させる熱源としてガスタービンプラン
ト９から供給される排ガスＨＧを一部バイパスさせて蒸
気タービンプラント１０のタービンノズル３に供給し、
タービンノズル３に付着した水滴を蒸発させ、タービン
動翼１２の侵蝕防止を図ったものである。
【００１０】しかし、この水滴除去手段では、ガスター
ビンプラント９からの排ガスＨＧの一部がタービンノズ
ル３に廻されるため、その分だけ排熱回収ボイラ１１の
蒸気発生に寄与しなくなり、上述と同様に、プラント熱
効率を低下させる要因になっていた。
【００１１】また、他の水滴除去手段には、図１４に示
すように、高圧タービン１３に低圧タービン１４を軸直
結させた単体の蒸気タービンプラント１０を対象とし、
高圧タービン１３からのタービン抽気を低圧タービン１
４のタービンノズル３に供給し、タービンノズル３に付
着した水滴を蒸発させ、タービン動翼１２の侵蝕防止を
図った技術も公表されているが、この場合もタービン抽
気分だけ膨張仕事が減少し、上述と同様の問題点があっ
た。
【００１２】このように、従来の水滴除去手段は、プラ
ント熱効率を犠牲にしてでもタービン動翼１２の侵蝕防
止にのみ注力する、それだけであり、最近のように、エ
ネルギの節約が求められている時代に、タービン動翼１
２の浸蝕防止と相まってプラント熱効率を向上させるこ
とこそ時代の要請に沿うものである。
【００１３】本発明は、このような社会的背景に基づい
てなされたもので、タービン駆動蒸気の膨張仕事を減少
させずに膨張仕事中に生成される水滴を除去するタービ
ンノズルを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係るタービンノ
ズルは、上記目的を達成するために、請求項１に記載し
たように、翼有効部の両端をダイヤフラム外輪およびダ
イヤフラム内輪で支持するタービンノズルにおいて、上
記ダイヤフラム外輪およびダイヤフラム内輪の少なくと
も一方に中空部を形成するとともに、上記翼有効部に中
空部を形成したものである。
【００１５】また、本発明に係るタービンノズルは、上
記目的を達成するために、請求項２に記載したように、
翼有効部の両端をダイヤフラム外輪およびダイヤフラム
内輪で支持するタービンノズルにおいて、上記翼有効部
に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手段を設けたもので
ある。
【００１６】また、本発明に係るタービンノズルは、上
記目的を達成するために、請求項３に記載したように、
翼有効部に、少なくとも二種類以上の加熱媒体を供給す
る少なくとも二つ以上の中空部を形成したものである。
【００１７】また、本発明に係るタービンノズルは、上
記目的を達成するために、請求項４に記載したように、
翼有効部の両端をダイヤフラム外輪およびダイヤフラム
内輪で支持するタービンノズルにおいて、上記翼有効部
に供給する加熱媒体を、ガスタービンプラントの高圧空
気、排熱回収ボイラの排ガス、ボイラの排ガスおよび蒸
気タービンプラントの蒸気の少なくとも一つ以上を選択
したものである。
【００１８】また、本発明に係るタービンノズルは、上
記目的を達成するために、請求項５に記載したように、
翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、タービン軸のグ
ランド部からのシール蒸気を回収するヘッダと、このヘ
ッダで回収したシール蒸気を上記翼有効部に供給する水
滴蒸発用蒸気系とで構成したものである。
【００１９】また、本発明に係るタービンノズルは、上
記目的を達成するために、請求項６に記載したように、
翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、ガスタービンプ
ラントの空気圧縮機の途中から抽気した高圧空気を上記
翼有効部に供給する空気供給系と、上記翼有効部からの
高圧空気を上記空気圧縮機に回収させる空気回収系とで
構成したものである。
【００２０】また、本発明に係るタービンノズルは、上
記目的を達成するために、請求項７に記載したように、
翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、ボイラからの排
ガスを上記翼有効部に供給する排ガス供給系で構成した
ものである。
【００２１】また、本発明に係るタービンノズルは、上
記目的を達成するために、請求項８に記載したように、
翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、排熱回収ボイラ
からの排ガスを上記翼有効部に供給する排ガス供給系で
構成したものである。
【００２２】また、本発明に係るタービンノズルは、上
記目的を達成するために、請求項９に記載したように、
翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、排気再燃型の排
熱回収ボイラからの排ガスを上記翼有効部に供給する排
ガス供給系で構成しものである。
【００２３】また、本発明に係るタービンノズルは、上
記目的を達成するために、請求項１０に記載したよう
に、翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、タービン軸
のグランド部からのシール蒸気を回収するヘッダと、こ
のヘッダで回収したシール蒸気を上記翼有効部に供給す
る水滴蒸発用蒸気系と、排熱回収ボイラからの排ガスを
上記翼有効部に供給する排ガス供給系とを組み合わせる
とともに、環状に配置した上記翼有効部の一部に上記回
収したシール蒸気を供給する一方、環状に配置した上記
翼有効部の残に上記排ガスを供給するものである。
【００２４】また、本発明に係るタービンノズルは、上
記目的を達成するために、請求項１１に記載したよう
に、翼有効部に供給する加熱媒体の温度を、上記翼有効
部のメタル温度をＴｗとし、上記翼有効部を通過するタ
ービン駆動蒸気の温度をＴｓとするとき、
【数２】Ｔｓ＋５℃＜Ｔｗ＜Ｔｓ＋５０℃ の範囲に設定したものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るタービンノズ
ルの実施形態を図面および図中に付した符号を引用して
説明する。
【００２６】図１は、例示として蒸気タービンプラント
における対向流タイプの低圧タービンに適用した本発明
に係るタービンノズルの第１実施形態を示す概略系統図
である。
【００２７】蒸気タービンプラントは、高圧タービン１
５と、タービンノズル２４ａと、タービン動翼２４ｂを
組み合わせたタービン段落２４を収容する低圧タービン
１６と、発電機１７とをタービン軸１８で互に軸直結さ
せた構成になっている。
【００２８】また蒸気タービンプラントは、タービン軸
１８のグランド部１９に、例えば所内ボイラの補助蒸気
系２０からのシール蒸気を供給するグランド蒸気供給系
２１と、タービン軸１８のグランド部１９をシールさせ
た後のグランド蒸気をヘッダ２２に回収させるグランド
蒸気回収系２３とを備えている。
【００２９】さらに、ヘッダ２２には、回収したグラン
ド蒸気を、低圧タービン１６に収容する、特に最終ター
ビン段落のタービンノズル２４ａに供給する水滴蒸発用
蒸気系２５が設けられている。
【００３０】一方、タービンノズル２４ａは、図２に示
すように、翼有効部２６の両端を、環状のダイヤフラム
外輪２７とダイヤフラム内輪２８とで支持させ、ダイヤ
フラム外内輪２７，２８の少なくとも一方を中空部２９
に形成するとともに、翼有効部２６も中空部３０を形成
するようになっている。
【００３１】このような構成を備えた蒸気タービンプラ
ントにおいて、タービン軸１８のグランド部１９からグ
ランド蒸気回収系２３を介してヘッダ２２に回収された
蒸気は、水滴蒸発用蒸気系２５、ダイヤフラム外輪２７
の中空部２９を介してタービンノズル２４ａの翼有効部
２６の中空部３０に供給される。この場合、翼有効部２
６の中空部３０に供給される蒸気温度が約２００℃にな
っているのに対し、タービンノズル２４ａを通るタービ
ン駆動蒸気の温度が５０℃〜８０℃になっている。
【００３２】したがって、タービンノズル２４ａに付着
または生成された水滴は、翼有効部２６の中空部３０を
流れる蒸気により加熱され、蒸発し除去される。なお、
水滴を蒸発させた後の蒸気は、復水器（図示せず）に回
収される。
【００３３】このように、本実施形態では、タービン軸
１８のグランド部１９にヘッダ２２を設け、グランド部
１９をシールするシール蒸気を回収させ、その回収蒸気
を利用してタービンノズル２４ａに供給し、タービンノ
ズル２４ａに付着または生成される水滴を蒸発させるの
で、タービン駆動蒸気を減少させることなくプラント熱
効率を向上させることができ、タービン動翼２４ｂの侵
蝕を防止することができる。
【００３４】図３は、例示としてコンバインドサイクル
発電プラントに適用した本発明に係るタービンノズルの
第２実施形態を示す概略系統図である。
【００３５】コンバインドサイクル発電プラントは、ガ
スタービンプラント３１、蒸気タービンプラント３２、
および排熱回収ボイラ３３を備えた構成になっている。
【００３６】ガスタービンプラント３１は、空気圧縮機
３４、ガスタービン燃焼器３５、ガスタービン３６、発
電機３７を備え、空気圧縮機３４で圧縮した高圧空気
を、燃料とともにガスタービン燃焼器３５に供給し、こ
こで燃焼ガスを生成し、生成した燃焼ガスをガスタービ
ン３６で膨張仕事させて発電機３７を駆動する一方、膨
張仕事を終えた排ガスを熱源として排熱回収ボイラ３３
に供給し、排熱回収ボイラ３３で蒸気を発生させるよう
になっている。
【００３７】また、蒸気タービンプラント３２は、高圧
タービン３８と、タービンノズル２４ａとタービン動翼
２４ｂとを組み合わせたタービン段落２４を収容する低
圧タービン３９と、発電機４０とを備え、排熱回収ボイ
ラ３３から供給された蒸気を、高圧タービン３８および
低圧タービン３９で膨張仕事をさせ、発電機４０を駆動
するようになっている。
【００３８】一方、空気圧縮機３４は、低圧空気圧縮機
３４ａと高圧空気圧縮機３４ｂとに区分けするととも
に、低圧空気圧縮機３４ａの途中または出口からの高圧
空気を、低圧タービン３９に収容するタービンノズル２
４ａに供給する空気供給系４１と、タービンノズル２４
ａに付着または生成された水滴を加熱し、蒸発させた空
気を高圧空気圧縮機３４ｂに回収させる空気回収系４２
とを備えている。
【００３９】最近のコンバインドサイクル発電プラント
は、高温化・高出力化を求めて開発が行われており、こ
れに伴って空気圧縮機３４を、低圧空気圧縮機３４ａと
高圧空気圧縮機３４ｂとに区分けし低圧空気圧縮機３４
ａからの圧縮空気を一旦冷却させた後、再び高圧空気圧
縮機３４ｂで圧縮させ、圧縮空気のより一層の高圧化の
検討が行われている。
【００４０】本実施形態は、このような点に着目したも
ので、空気圧縮機３４を、低圧空気圧縮機３４ａと高圧
空気圧縮機３４ｂとに区分けし、低圧空気圧縮機３４ａ
で圧縮された高圧空気の温度が１８０℃以下であること
を利用してタービンノズル２４ａに付着または生成され
る水滴を蒸発させ、水滴を蒸発させた後の高圧空気を再
び圧縮機駆動空気として高圧空気圧縮機３４ｂに回収さ
せたものである。
【００４１】このように、本実施形態では、空気圧縮機
３４を、低圧空気圧縮機３４ａと高圧空気圧縮機３４ｂ
とに区分けし、低圧空気圧縮機３４ａからの高圧空気を
空気供給系４１を介してタービンノズル２４ａに供給
し、タービンノズル２４ａの水滴を蒸発させた後、空気
回収系４２を介して高圧空気圧縮機３４ｂに回収させた
ので、高圧空気を減少させることなくプラント熱効率を
向上させることができ、タービン動翼２４ｂの侵蝕を防
止することができる。
【００４２】図４は、例示として火力発電プラントに適
用した本発明に係るタービンノズルの第３実施形態を示
す概略系統図である。
【００４３】火力発電プラントは、高圧タービン３８、
タービンノズル２４ａとタービン動翼２４ｂとを組み合
わせたタービン段落２４を収容する低圧タービン３９と
発電機４０とで構成した蒸気タービンプラント３２に、
復水器４３、給水ポンプ４４およびボイラ４５を組み合
わせたランキンサイクルになっている。
【００４４】ボイラ４５は、燃料に空気を加えて燃焼ガ
スを生成し、その燃焼ガスで蒸気タービンプラント３２
からの給水を過熱して蒸気を発生させ、その過熱蒸気を
蒸気タービンプラント３２の高圧タービン３８に供給
し、膨張仕事をさせる一方、給水を過熱させた排ガス
（燃焼ガス）を煙突４６を介して大気に放出させてい
る。この場合、ボイラ４５から煙突４６を介して大気に
放出される排ガス（燃焼ガス）は、約１５０℃の温度に
なっている。
【００４５】本実施形態は、この点に着目したもので、
ボイラ４５からの排ガスを、タービンノズル２４ａに供
給し、タービンノズル２４ａに付着または生成される水
滴を蒸発させる排ガス供給系４７を備えたものである。
【００４６】したがって、本実施形態によれば、ボイラ
４５の排ガス（燃焼ガス）をタービンノズル２４ａに供
給する排ガス供給系４７を設け、タービンノズル２４ａ
に付着または生成された水滴を蒸発させるので、排エネ
ルギの有効活用を図ることができ、タービン動翼２４ｂ
の侵蝕を防止することができる。
【００４７】図５は、例示としてコンバインドサイクル
発電プラントに適用した本発明に係るタービンノズルの
第４実施形態を示す概略系統図である。なお、第２実施
形態の構成部分と同一部分または対応する部分には同一
符号を付して、その重複説明を省略する。
【００４８】本実施形態は、ガスタービンプラント３１
から排熱回収ボイラ３３に熱源として供給され、蒸気を
発生させた後の排ガスの温度が約１５０℃と高く、低圧
タービン３９に収容されたタービンノズル２４ａに付着
または生成される水滴を蒸発させるに適する温度である
ことに着目したもので、排熱回収ボイラ３３と煙突４６
とを結ぶ排ガス系４８からバイパスさせタービンノズル
２４ａに排ガスを供給する排ガス供給系４９を設けたも
のである。
【００４９】このように、本実施形態では、排熱回収ボ
イラ３３の排ガスを、タービンノズル２４ａに供給する
排ガス供給系４９を設け、排ガスの有効熱活用を図って
タービンノズル２４ａに付着または生成される水滴を蒸
発させるので、動力発生源としての燃焼ガスを無駄にす
ることなくプラント熱効率を向上させることができ、タ
ービン動翼２４ｂの侵蝕を防止することができる。
【００５０】図６は、例示として排気再燃型コンバイン
ドサイクル発電プラントに適用した本発明に係るタービ
ンノズルの第５実施形態を示す概略系統図である。な
お、第２実施形態および第４実施形態の構成部分と同一
または対応する部分には同一符号を付し、その重複説明
を省略する。
【００５１】一般に、排熱回収ボイラ３３は、ガスター
ビンプラント３１から供給される排ガスの温度が低いと
き、燃料を加えて助燃し、燃焼ガスの温度を高めて蒸気
を発生させることがある。この場合、排熱回収ボイラ３
３の排ガスは、約１５０℃の温度になっている。
【００５２】本実施形態は、この点に着目したもので、
排熱回収ボイラ３３と煙突４６とを結ぶ排ガス系４８か
らバイパスさせタービンノズル２４ａに排ガスを供給す
る排ガス供給系５０を設けたものである。
【００５３】したがって、本実施形態では、第４実施形
態と同様に、排熱回収ボイラ３３の排ガスを、タービン
ノズル２４ａに供給する排ガス供給系５０を設けたの
で、排ガスの有効熱活用を図ってプラント熱効率を向上
させることができ、タービン動翼２４ｂの侵蝕を防止す
ることができる。
【００５４】図７は、本発明に係るタービンノズルの第
６実施形態を示す概略図である。
【００５５】図２で示した実施形態では、タービンノズ
ル２４ａの翼有効部２６に一つの中空部３０を形成して
いるが、本実施形態では、種類の異なる流体、例え蒸
気、高圧空気、排ガス等を供給してタービンノズル２４
ａに付着または生成される水滴を蒸発させるために、翼
有効部２６に仕切り４８で区画した、例えば第１中空部
３０ａと第２中空部３０ｂとに形成したものである。
【００５６】このように、本実施形態では、翼有効部２
６に種類の異なる流体を供給できる第１中空部３０ａ、
第２中空部３０ｂを形成したので、タービンノズル２４
ａに付着または生成される水滴の蒸発をより一層促進す
ることができる。
【００５７】図８は、例示として火力発電プラントに適
用した本発明に係るタービンノズルの第７実施形態を示
す概略系統図である。なお、第１実施形態および第３実
施形態の構成部分と同一または対応する部分には同一符
号を付し、その重複説明を省略する。
【００５８】本実施形態は、第１実施形態と第３実施形
態とを組み合わせたもので、環状配置のタービンノズル
２４ａのうち、例えば上半部分のタービンノズル２４ａ
1 に、タービン軸１８のグランド部１９からグランド蒸
気回収系２３を介してヘッダ２２に回収された回収蒸気
を供給する水滴蒸発用蒸気系２５と、例えば下半部分の
タービンノズル２４ａ2 に、ボイラ４５からの排ガスを
供給するガス供給系４７とを設けたものである。
【００５９】このように、本実施形態では、タービンノ
ズル２４ａのうち、例えば上半部分のタービンノズル２
４ａ1 に回収蒸気を供給する水滴蒸発用蒸気系２５を設
けるとともに、例えば下半部分のタービンノズル２４ａ
2 に排ガスを供給するガス供給系４７を設け、回収蒸気
および排ガスの排エネルギの有効熱活用を図り、タービ
ンノズル２４ａに付着または生成される水滴を蒸発させ
るので、エネルギの消費を無駄にすることなくプラント
熱効率を向上させることができ、タービン動翼２４ｂの
侵蝕を防止することができる。なお、本実施形態では、
タービンノズル２４ａのうち、上半部分のタービンノズ
ル２４ａ1 に回収蒸気を供給し、下半部分のタービンノ
ズル２４ａ2 に排ガスを供給しているが、この実施形態
に限らず、例えばコンバインドサイクル発電プラントに
適用する場合、例えば図３で示した実施形態の空気圧縮
機３４の高圧空気と、例えば図５で示た実施形態の排熱
回収ボイラ３３からの排ガスとを組み合わせてタービン
ノズル２４ａ1 ，２４ａ2のそれぞれに供給しても良
い。
【００６０】図９は、本発明に係るタービンノズルに付
着または生成される水滴を蒸発させるに必要な加熱媒体
の温度の範囲を示す温度線図である。
【００６１】例えば、文献「伝熱工学」（著者：武山、
大谷、相原、発行：丸善（株）、１９８３年発行）に
は、縦軸ｑに、単位時間に単位面積を通過する熱量、す
なわち熱流束を示し、横軸ΔＴｓａｔに、表面温度Ｔｗ
と飽和温度Ｔｓとの差を示した沸騰曲線が記載されてい
る。
【００６２】この文献によれば、高温のメタル上に水滴
を落すと、球状を保ちつつ水滴が転がりまわることが記
載されている。この現象は、表面温度Ｔｗと飽和温度Ｔ
ｓとの差が大きいとき、具体的には図９で示す膜沸騰あ
るいは遷移沸騰との範囲で、水滴とメタル表面との間に
蒸気の膜が生成され、水滴がメタルの表面に直接接する
ことができないために発生すると考えられている。
【００６３】このような現象をタービンノズル２４ａに
付着または生成される水滴に当てはめると、タービンノ
ズル２４ａのメタル温度Ｔｗが高すぎると、タービンノ
ズル２４ａに付着または生成される水滴は、蒸発せずに
タービンノズル２４ａのメタル表面を滑るだけになり、
タービン動翼２４ｂを侵蝕させる可能性がある。
【００６４】また、タービンノズル２４ａの温度Ｔｗと
タービン駆動蒸気の飽和温度Ｔｓとの差が小さいと、図
９に示す対流領域になり、水滴は加熱されるだけで蒸発
しない。
【００６５】本実施形態は、このような点に着目したも
ので、タービンノズル２４ａのメタル表面に付着または
生成される水滴を蒸発させるために、タービン駆動蒸気
（主流）の飽和温度をＴｓとし、タービンノズル２４ａ
のメタル表面温度をＴｗとするとき、タービンノズル２
４ａのメタル表面温度Ｔｗを、
【数３】Ｔｓ＋５℃＜Ｔｗ＜Ｔｓ＋５０℃ の範囲に設定される。
【００６６】このように、本実施形態では、タービンノ
ズル２４ａのメタル表面温度が上式の範囲に収まるよう
に、加熱媒体をタービンノズル２４ａに供給するので、
タービンノズル２４ａに付着または生成される水滴を確
実に蒸発させることができ、タービン動翼２４ｂの侵蝕
を防止することができる。
【００６７】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るター
ビンノズルは、翼有効部を少なくとも一つ以上の中空部
に形成し、中空部に、ガスタービンプラント、蒸気ター
ビンプラント、排熱回収ボイラからの少なくとも一つ以
上の加熱媒体を供給し、タービンノズルに付着または生
成される水滴を蒸発させるエネルギの有効熱活用を図っ
たので、エネルギを無駄にすることなくプラント熱効率
を向上させることができ、タービン動翼の侵蝕を防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】例示として蒸気タービンプラントにおける対向
流タイプの低圧タービンに適用した本発明に係るタービ
ンノズルの第１実施形態を示す概略系統図。
【図２】本発明に係るタービンノズルを示す概略図。
【図３】例示としてコンバインドサイクル発電プラント
に適用した本発明に係るタービンノズルの第２実施形態
を示す概略系統図。
【図４】例示として火力発電プラントに適用した本発明
に係るタービンノズルの第３実施形態を示す概略系統
図。
【図５】別の例示としてコンバインドサイクル発電プラ
ントに適用した本発明に係るタービンノズルの第４実施
形態を示す概略系統図。
【図６】例示として排気再燃型コンバインドサイクル発
電プラントに適用した本発明に係るタービンノズルの第
５実施形態を示す概略系統図。
【図７】本発明に係るタービンノズルの第６実施形態を
示す概略図。
【図８】別の例示として火力発電プラントに適用した本
発明に係るタービンノズルの第７実施形態を示す概略系
統図。
【図９】本発明に係るタービンノズルに付着または生成
される水滴を蒸発させる必要な加熱媒体の温度範囲を示
す温度線図。
【図１０】タービン動翼にタービン駆動蒸気および水滴
が流入する速度三角形を示す図。
【図１１】従来のタービンノズルを示す概略図。
【図１２】図１１のＡ−Ａ矢視線に沿う平面図。
【図１３】従来のコンバインドサイクル発電プラントを
示す概略系統図。
【図１４】従来の蒸気タービンプラントを示す概略図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ タービン動翼 ２ａ，２ｂ 背側 ３ タービンノズル ４ 背側 ５ 腹側 ６ａ，６ｂ 吸込み口 ７ 翼カバー ８ 吸込み溝 ９ ガスタービンプラント １０ 蒸気タービンプラント １１ 排熱回収ボイラ １２ タービン動翼 １３ 高圧タービン １４ 低圧タービン １５ 高圧タービン １６ 低圧タービン １７ 発電機 １８ タービン軸 １９ グランド部 ２０ 補助蒸気系 ２１ グランド蒸気供給系 ２２ ヘッダ ２３ グランド蒸気回収系 ２４ タービン段落 ２４ａ，２４ａ1 ，２４ａ2 タービンノズル ２４ｂ タービン動翼 ２５ 水滴蒸発用蒸気系 ２６ 翼有効部 ２７ ダイヤフラム外輪 ２８ ダイヤフラム内輪 ２９ 中空部 ３０ 中空部 ３０ａ 第１中空部 ３０ｂ 第２中空部 ３１ ガスタービンプラント ３２ 蒸気タービンプラント ３３ 排熱回収ボイラ ３４ 空気圧縮機 ３４ａ 低圧空気圧縮機 ３４ｂ 高圧空気圧縮機 ３５ ガスタービン燃焼器 ３６ ガスタービン ３７ 発電機 ３８ 高圧タービン ３９ 低圧タービン ４０ 発電機 ４１ 空気供給系 ４２ 空気回収系 ４３ 復水器 ４４ 給水ポンプ ４５ ボイラ ４６ 煙突 ４７ 排ガス供給系 ４８ 排ガス系 ４９ 排ガス供給系 ５０ 排ガス供給系

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 翼有効部の両端をダイヤフラム外輪およ
    びダイヤフラム内輪で支持するタービンノズルにおい
    て、上記ダイヤフラム外輪およびダイヤフラム内輪の少
    なくとも一方に中空部を形成するとともに、上記翼有効
    部に中空部を形成したことを特徴とするタービンノズ
    ル。
  2. 【請求項２】 翼有効部の両端をダイヤフラム外輪およ
    びダイヤフラム内輪で支持するタービンノズルにおい
    て、上記翼有効部に加熱媒体を供給する加熱媒体供給手
    段を設けたことを特徴とするタービンノズル。
  3. 【請求項３】 翼有効部に、少なくとも二種類以上の加
    熱媒体を供給する少なくとも二つ以上の中空部を形成し
    たことを特徴とする請求項１に記載のタービンノズル。
  4. 【請求項４】 翼有効部の両端をダイヤフラム外輪およ
    びダイヤフラム内輪で支持するタービンノズルにおい
    て、上記翼有効部に供給する加熱媒体を、ガスタービン
    プラントの高圧空気、排熱回収ボイラの排ガス、ボイラ
    の排ガスおよび蒸気タービンプラントの蒸気の少なくと
    も一つ以上を選択したことを特徴とするタービンノズ
    ル。
  5. 【請求項５】 翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、
    タービン軸のグランド部からのシール蒸気を回収するヘ
    ッダと、このヘッダで回収したシール蒸気を上記翼有効
    部に供給する水滴蒸発用蒸気系とで構成したことを特徴
    とする請求項２に記載のタービンノズル。
  6. 【請求項６】 翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、
    ガスタービンプラントの空気圧縮機の途中から抽気した
    高圧空気を上記翼有効部に供給する空気供給系と、上記
    翼有効部からの高圧空気を上記空気圧縮機に回収させる
    空気回収系とで構成したことを特徴とする請求項２に記
    載のタービンノズル。
  7. 【請求項７】 翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、
    ボイラからの排ガスを上記翼有効部に供給する排ガス供
    給系で構成したことを特徴とする請求項２に記載のター
    ビンノズル。
  8. 【請求項８】 翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、
    排熱回収ボイラからの排ガスを上記翼有効部に供給する
    排ガス供給系で構成したことを特徴とする請求項２に記
    載のタービンノズル。
  9. 【請求項９】 翼有効部に加熱媒体を供給する手段を、
    排気再燃型の排熱回収ボイラからの排ガスを上記翼有効
    部に供給する排ガス供給系で構成したことを特徴とする
    請求項２に記載のタービンノズル。
  10. 【請求項１０】 翼有効部に加熱媒体を供給する手段
    を、タービン軸のグランド部からのシール蒸気を回収す
    るヘッダと、このヘッダで回収したシール蒸気を上記翼
    有効部に供給する水滴蒸発用蒸気系と、排熱回収ボイラ
    からの排ガスを上記翼有効部に供給する排ガス供給系と
    を組み合わせるとともに、環状に配置した上記翼有効部
    の一部に上記回収したシール蒸気を供給する一方、環状
    に配置した上記翼有効部の残に上記排ガスを供給するこ
    とを特徴とする請求項２に記載のタービンノズル。
  11. 【請求項１１】 翼有効部に供給する加熱媒体の温度
    を、上記翼有効部のメタル温度をＴｗとし、上記翼有効
    部を通過するタービン駆動蒸気の温度をＴｓとすると
    き、 【数１】Ｔｓ＋５℃＜Ｔｗ＜Ｔｓ＋５０℃ の範囲に設定したことを特徴とするタービンノズル。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103321694A (zh) * 2012-03-21 2013-09-25 阿尔斯通技术有限公司 涡轮隔板结构

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CN103321694A (zh) * 2012-03-21 2013-09-25 阿尔斯通技术有限公司 涡轮隔板结构
EP2642079A1 (en) * 2012-03-21 2013-09-25 Alstom Technology Ltd Turbine diaphragm construction

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