JPH1136889A - ガスタービン冷却装置 - Google Patents
ガスタービン冷却装置Info
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- JPH1136889A JPH1136889A JP18979297A JP18979297A JPH1136889A JP H1136889 A JPH1136889 A JP H1136889A JP 18979297 A JP18979297 A JP 18979297A JP 18979297 A JP18979297 A JP 18979297A JP H1136889 A JPH1136889 A JP H1136889A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高温の燃焼ガス中で作動するタービン翼を冷
却するガスタービン冷却装置に関し、従来、動翼等の冷
却には、低温化した高圧空気で冷却していたが、その冷
却熱は、外部に捨てていた。この冷却熱も利用して、プ
ラントの熱効率を向上した装置を提供する。 【解決手段】 本冷却装置は、静翼１４，１５，１６を
冷却する低温、低圧の抽気空気１１，１２，１３と、圧
縮機１から吐出され、ロータ２１及び動翼１７，１８，
１９等のロータ冷却をする高温、高圧の吐出空気４とを
熱交換して、予め、高圧空気の保有する熱を抽気空気に
回収し、回収した熱で抽気空気を静翼を冷却する静翼冷
却空気温度に迄加熱し、又、抽気空気の加熱によりロー
タ冷却空気温度に迄冷却した少容量の高圧空気によって
ロータ冷却をすることにした。これにより、冷却熱がプ
ラント内に回収され、プラントの熱効率を向上できる。
却するガスタービン冷却装置に関し、従来、動翼等の冷
却には、低温化した高圧空気で冷却していたが、その冷
却熱は、外部に捨てていた。この冷却熱も利用して、プ
ラントの熱効率を向上した装置を提供する。 【解決手段】 本冷却装置は、静翼１４，１５，１６を
冷却する低温、低圧の抽気空気１１，１２，１３と、圧
縮機１から吐出され、ロータ２１及び動翼１７，１８，
１９等のロータ冷却をする高温、高圧の吐出空気４とを
熱交換して、予め、高圧空気の保有する熱を抽気空気に
回収し、回収した熱で抽気空気を静翼を冷却する静翼冷
却空気温度に迄加熱し、又、抽気空気の加熱によりロー
タ冷却空気温度に迄冷却した少容量の高圧空気によって
ロータ冷却をすることにした。これにより、冷却熱がプ
ラント内に回収され、プラントの熱効率を向上できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンバインドサイ
クルプラント（以下、単にプラントという）を構成する
ガスタービンにおいて、圧縮機から吐出された高圧空気
と供給された燃料との燃焼により発生する、高温、高圧
の燃焼ガス中で作動する動翼および静翼等の冷却を行う
ガスタービン冷却装置に係り、特に、回動するロータお
よび動翼等の冷却（以下ロータ冷却という）に使用され
る高圧空気を、圧縮機から吐出された高温状態からロー
タ冷却空気温度にまで冷却して、ロータ冷却に必要とす
る高圧空気量を低減し、圧縮機の負荷を軽減して、ガス
タービンの単体効率を向上させるとともに、高圧空気の
冷却により回収された冷却熱で、静翼の冷却に使用され
る抽気空気の温度を静翼冷却空気温度にまで加熱して、
抽気により増大する圧縮機の負荷をさらに軽減するよう
にして、プラント全体としての熱効率を、向上させるこ
とができるようにしたガスタービン冷却装置に関する。
クルプラント（以下、単にプラントという）を構成する
ガスタービンにおいて、圧縮機から吐出された高圧空気
と供給された燃料との燃焼により発生する、高温、高圧
の燃焼ガス中で作動する動翼および静翼等の冷却を行う
ガスタービン冷却装置に係り、特に、回動するロータお
よび動翼等の冷却（以下ロータ冷却という）に使用され
る高圧空気を、圧縮機から吐出された高温状態からロー
タ冷却空気温度にまで冷却して、ロータ冷却に必要とす
る高圧空気量を低減し、圧縮機の負荷を軽減して、ガス
タービンの単体効率を向上させるとともに、高圧空気の
冷却により回収された冷却熱で、静翼の冷却に使用され
る抽気空気の温度を静翼冷却空気温度にまで加熱して、
抽気により増大する圧縮機の負荷をさらに軽減するよう
にして、プラント全体としての熱効率を、向上させるこ
とができるようにしたガスタービン冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温、高圧の燃焼ガス中で作動するガス
タービン翼においては、ガスタービンで駆動される圧縮
機から吐出された高温、高圧の圧縮空気を、ロータに設
けた流路を通して動翼の内部若しくは翼根部に導入し
て、ロータ、ディスクおよび翼根部を含む動翼をロータ
冷却するとともに、圧縮機の途中の段落から抽気され、
圧縮機から吐出された高温、高圧の圧縮空気に比較し
て、低温、低圧状態の圧縮空気で静翼を冷却するように
したガスタービン冷却装置を採用することによって、高
温になる、これらの熱負荷を小さくして、これらのガス
タービン翼を耐高温性の小さい素材で製作できるように
して、コスト低減を図るとともに、信頼性の高い、長寿
命の装置にすることが行われている。
タービン翼においては、ガスタービンで駆動される圧縮
機から吐出された高温、高圧の圧縮空気を、ロータに設
けた流路を通して動翼の内部若しくは翼根部に導入し
て、ロータ、ディスクおよび翼根部を含む動翼をロータ
冷却するとともに、圧縮機の途中の段落から抽気され、
圧縮機から吐出された高温、高圧の圧縮空気に比較し
て、低温、低圧状態の圧縮空気で静翼を冷却するように
したガスタービン冷却装置を採用することによって、高
温になる、これらの熱負荷を小さくして、これらのガス
タービン翼を耐高温性の小さい素材で製作できるように
して、コスト低減を図るとともに、信頼性の高い、長寿
命の装置にすることが行われている。
【０００３】なお、このような冷却に使用される冷却空
気は、被冷却部を冷却した後、通常、動翼のチップ又は
前、後縁側等から燃焼ガス中に放出され、冷却によって
回収されたエネルギーを、特に回収してプラントの効率
向上を図るようなことは行われてなく、このようなガス
タービン冷却装置を採用することによっては、上述利点
が得られる反面、熱効率の面からは不利となる。
気は、被冷却部を冷却した後、通常、動翼のチップ又は
前、後縁側等から燃焼ガス中に放出され、冷却によって
回収されたエネルギーを、特に回収してプラントの効率
向上を図るようなことは行われてなく、このようなガス
タービン冷却装置を採用することによっては、上述利点
が得られる反面、熱効率の面からは不利となる。
【０００４】さらに、高温になる動翼等の冷却を行うロ
ータ冷却においては、外部クーラーで、圧縮機から吐出
される４００℃以上にもなる、高圧空気を動翼等に設計
されたロータ冷却空気温度にまで冷却し、冷却した少量
の冷却空気でロータを冷却をするようにして、効率の改
善をさらに図るようにしたものも考えられている。すな
わち、このように、少量の冷却空気でロータ冷却するよ
うにした場合、ロータ冷却に必要とする高圧空気の量を
少なくすることができ、ガスタービンで駆動される圧縮
機に必要となる負荷がその分だけ小さくできるために、
ガスタービンの単体効率を高めることが可能となる。
ータ冷却においては、外部クーラーで、圧縮機から吐出
される４００℃以上にもなる、高圧空気を動翼等に設計
されたロータ冷却空気温度にまで冷却し、冷却した少量
の冷却空気でロータを冷却をするようにして、効率の改
善をさらに図るようにしたものも考えられている。すな
わち、このように、少量の冷却空気でロータ冷却するよ
うにした場合、ロータ冷却に必要とする高圧空気の量を
少なくすることができ、ガスタービンで駆動される圧縮
機に必要となる負荷がその分だけ小さくできるために、
ガスタービンの単体効率を高めることが可能となる。
【０００５】しかしながら、ガスタービンを構成の一部
とするプラント全体として見た場合、このように、ロー
タ冷却する高圧空気を冷却する外部クーラーで回収され
た冷却熱は、そのまま外部へ放熱されるだけで、回収さ
れ、プラントに返還されて、プラントで発生させる動力
等の増加に寄与するように使用されるようにはしてな
く、外部クーラーから放熱される熱量により、例えガス
タービン単体効率が優れるものとなったとしても、プラ
ント全体効率に換算した場合には、上述した圧縮機から
吐出される高温、高圧の圧縮空気のままで、ロータ冷却
を行うようにした上述のガスタービン冷却装置と同様
に、プラント全体としての熱効率は低減し、その効率
は、少くとも放熱される熱量分だけは低下すると言う問
題点が有る。
とするプラント全体として見た場合、このように、ロー
タ冷却する高圧空気を冷却する外部クーラーで回収され
た冷却熱は、そのまま外部へ放熱されるだけで、回収さ
れ、プラントに返還されて、プラントで発生させる動力
等の増加に寄与するように使用されるようにはしてな
く、外部クーラーから放熱される熱量により、例えガス
タービン単体効率が優れるものとなったとしても、プラ
ント全体効率に換算した場合には、上述した圧縮機から
吐出される高温、高圧の圧縮空気のままで、ロータ冷却
を行うようにした上述のガスタービン冷却装置と同様
に、プラント全体としての熱効率は低減し、その効率
は、少くとも放熱される熱量分だけは低下すると言う問
題点が有る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来のガスタービン冷却装置の不具合を解決するため、ま
ず、ガスタービン単体効率を優れたものにするため、圧
縮機から吐出された高圧空気を冷却してロータ冷却用と
して供給するようにし、ロータ冷却に必要とする高圧空
気の供給量を低減してガスタービン単体効率を優れたも
のにして、しかも、ロータ冷却用としての高圧空気を冷
却するときに回収された冷却熱で、静翼を冷却する圧縮
機からの抽気空気を加熱するようにすることにより、抽
気による圧縮機の負荷損失を軽減して、ガスタービンを
構成の一部とするプラント全体の熱効率を向上させ、ガ
スタービン単体の効率ばかりでなく、プラントの全体効
率としても、優れたものにできるガスタービン冷却装置
を提供することを課題とする。
来のガスタービン冷却装置の不具合を解決するため、ま
ず、ガスタービン単体効率を優れたものにするため、圧
縮機から吐出された高圧空気を冷却してロータ冷却用と
して供給するようにし、ロータ冷却に必要とする高圧空
気の供給量を低減してガスタービン単体効率を優れたも
のにして、しかも、ロータ冷却用としての高圧空気を冷
却するときに回収された冷却熱で、静翼を冷却する圧縮
機からの抽気空気を加熱するようにすることにより、抽
気による圧縮機の負荷損失を軽減して、ガスタービンを
構成の一部とするプラント全体の熱効率を向上させ、ガ
スタービン単体の効率ばかりでなく、プラントの全体効
率としても、優れたものにできるガスタービン冷却装置
を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため、本発明のガス
タービン冷却装置は、次の手段とした。圧縮機の途中の
段落から抽気されて静翼に供給され、静翼冷却するよう
にした低温、低圧の抽気空気と、圧縮機から吐出され、
ロータに穿設された流路を通じて翼根部又は翼根部から
動翼に供給されて、ロータおよび動翼をロータ冷却する
ようにした高温、高圧の吐出空気とを熱交換することに
より、予め、高圧空気の保有する熱を抽気空気に回収し
て、抽気空気を静翼に設計された静翼冷却空気温度にま
で加熱して、静翼に供給するとともに、少容量の高圧空
気によってロータ冷却ができるように、高圧空気をロー
タ冷却空気温度にまで冷却して、ロータおよび動翼に供
給するようにした熱回収装置を設けるものとした。
タービン冷却装置は、次の手段とした。圧縮機の途中の
段落から抽気されて静翼に供給され、静翼冷却するよう
にした低温、低圧の抽気空気と、圧縮機から吐出され、
ロータに穿設された流路を通じて翼根部又は翼根部から
動翼に供給されて、ロータおよび動翼をロータ冷却する
ようにした高温、高圧の吐出空気とを熱交換することに
より、予め、高圧空気の保有する熱を抽気空気に回収し
て、抽気空気を静翼に設計された静翼冷却空気温度にま
で加熱して、静翼に供給するとともに、少容量の高圧空
気によってロータ冷却ができるように、高圧空気をロー
タ冷却空気温度にまで冷却して、ロータおよび動翼に供
給するようにした熱回収装置を設けるものとした。
【０００８】なお、ロータ冷却空気温度および静翼冷却
空気温度は、ガスタービンの容量、性能等にもとづき、
設計において一義的に定められるものである。また、熱
回収装置は、静翼を冷却する抽気段落毎の抽気空気の温
度を、それぞれ調整できるように設けることが好まし
く、また、抽気空気の温度調整には、水噴射を利用する
ようにしてもよい。
空気温度は、ガスタービンの容量、性能等にもとづき、
設計において一義的に定められるものである。また、熱
回収装置は、静翼を冷却する抽気段落毎の抽気空気の温
度を、それぞれ調整できるように設けることが好まし
く、また、抽気空気の温度調整には、水噴射を利用する
ようにしてもよい。
【０００９】本発明のガスタービン冷却装置は、上述の
手段により、ロータ冷却が少容量の高圧空気によってで
きるようになるため、ロータ冷却のために圧縮機から、
ガスタービンにおける燃焼に必要とする以上に、吐出さ
せる必要のある高圧空気の吐出量を少なくすることがで
き、ガスタービンで駆動される圧縮機の駆動力を小さく
でき、ガスタービンで発生する動力を増大させることが
できる。これにより、動力を発生させるとともに、圧縮
機を駆動するようにしたガスタービンの単体効率が優れ
たものになる。
手段により、ロータ冷却が少容量の高圧空気によってで
きるようになるため、ロータ冷却のために圧縮機から、
ガスタービンにおける燃焼に必要とする以上に、吐出さ
せる必要のある高圧空気の吐出量を少なくすることがで
き、ガスタービンで駆動される圧縮機の駆動力を小さく
でき、ガスタービンで発生する動力を増大させることが
できる。これにより、動力を発生させるとともに、圧縮
機を駆動するようにしたガスタービンの単体効率が優れ
たものになる。
【００１０】また、熱回収装置によって、ロータおよび
動翼をロータ冷却する高温、高圧の高圧空気を冷却する
ことにより回収された熱は、従来のロータ冷却装置の様
に、外部に放熱されることなく、静翼を冷却する低温、
低圧の抽気空気に回収され、静翼の冷却を行う抽気空気
の加熱に活用されるので、ガスタービンを構成の一部と
するプラントの熱効率が、回収された冷却熱の分相当向
上させることができる。
動翼をロータ冷却する高温、高圧の高圧空気を冷却する
ことにより回収された熱は、従来のロータ冷却装置の様
に、外部に放熱されることなく、静翼を冷却する低温、
低圧の抽気空気に回収され、静翼の冷却を行う抽気空気
の加熱に活用されるので、ガスタービンを構成の一部と
するプラントの熱効率が、回収された冷却熱の分相当向
上させることができる。
【００１１】すなわち、静翼を冷却するために圧縮機か
ら抽出される抽気空気が、より低温、低圧の抽気空気、
換言すれば圧縮機のより低圧抽気段落からの抽気空気で
良くなり、その分、さらにガスタービンで駆動される圧
縮機の駆動力を小さくでき、ガスタービンは余分に動力
を発生できるようになるので、熱回収装置によって回収
された冷却熱によって、プラントの熱効率のさらなる向
上を図ることができるようになる。
ら抽出される抽気空気が、より低温、低圧の抽気空気、
換言すれば圧縮機のより低圧抽気段落からの抽気空気で
良くなり、その分、さらにガスタービンで駆動される圧
縮機の駆動力を小さくでき、ガスタービンは余分に動力
を発生できるようになるので、熱回収装置によって回収
された冷却熱によって、プラントの熱効率のさらなる向
上を図ることができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明のロータ冷却装置の
実施の一形態を図面にもとづき説明する。図１は、本発
明のロータ冷却装置の実施の第１形態を示すガスタービ
ンの縦断面図と冷却空気のフローを示す図、図２は図１
に示す熱交換器の詳細を示す斜視図である。
実施の一形態を図面にもとづき説明する。図１は、本発
明のロータ冷却装置の実施の第１形態を示すガスタービ
ンの縦断面図と冷却空気のフローを示す図、図２は図１
に示す熱交換器の詳細を示す斜視図である。
【００１３】図に示すように、圧縮機１から燃焼器２の
周辺を被包して設けられた車室３内に吐出された４００
℃の高温になる高圧空気４は、車室３内から抽気されて
熱回収装置としての高温熱交換器５に導入され、圧縮機
１の高圧抽気孔８から抽気された高圧抽気１１と熱交換
を行い、３８０℃にまで温度が低下し、高温熱交換器５
から流出する。
周辺を被包して設けられた車室３内に吐出された４００
℃の高温になる高圧空気４は、車室３内から抽気されて
熱回収装置としての高温熱交換器５に導入され、圧縮機
１の高圧抽気孔８から抽気された高圧抽気１１と熱交換
を行い、３８０℃にまで温度が低下し、高温熱交換器５
から流出する。
【００１４】高圧抽気孔８から抽気されて第２段静翼１
４を冷却する高圧抽気１１は、本実施の形態では、たま
たま、第２段静翼１４を冷却する静翼冷却空気温度３５
０℃と同じ温度の高圧抽気１１が抽気されるようにされ
ているため、高圧抽気１１の温度が高温熱交換器５で高
圧空気４で加熱された後において、２段静翼１４の冷却
に最適な静翼冷却空気温度３５０℃となる様に、水量調
節弁２２を設けた水噴射量を装置２３によって、水タン
ク２４からを純水２５を噴射して、予め、高圧抽気１１
の温度を下げておく調節をするようにしている。
４を冷却する高圧抽気１１は、本実施の形態では、たま
たま、第２段静翼１４を冷却する静翼冷却空気温度３５
０℃と同じ温度の高圧抽気１１が抽気されるようにされ
ているため、高圧抽気１１の温度が高温熱交換器５で高
圧空気４で加熱された後において、２段静翼１４の冷却
に最適な静翼冷却空気温度３５０℃となる様に、水量調
節弁２２を設けた水噴射量を装置２３によって、水タン
ク２４からを純水２５を噴射して、予め、高圧抽気１１
の温度を下げておく調節をするようにしている。
【００１５】これは、既存のガスタービンに、本実施の
形態のロータ冷却装置を適用したために生じたものであ
るが、新規にガスタービンを設計する場合には、高圧抽
気孔８をもう少し低圧段落側に設け、高圧抽気１１の温
度が低くなるようにして抽気するようにすれば、さら
に、熱効率を向上させることができるようになる。
形態のロータ冷却装置を適用したために生じたものであ
るが、新規にガスタービンを設計する場合には、高圧抽
気孔８をもう少し低圧段落側に設け、高圧抽気１１の温
度が低くなるようにして抽気するようにすれば、さら
に、熱効率を向上させることができるようになる。
【００１６】しかしながら、高圧抽気１１の温度を、本
実施の形態の場合よりも低くする場合においても、これ
らの水噴射装置２３等は、高圧空気４並びに高圧抽気１
１をはじめとする抽気空気の温度を設計で定められたロ
ータ冷却空気温度、並びに静翼冷却空気温度に、正確に
調整できるようにするために、設けるようにすることが
好ましい。
実施の形態の場合よりも低くする場合においても、これ
らの水噴射装置２３等は、高圧空気４並びに高圧抽気１
１をはじめとする抽気空気の温度を設計で定められたロ
ータ冷却空気温度、並びに静翼冷却空気温度に、正確に
調整できるようにするために、設けるようにすることが
好ましい。
【００１７】また、高温熱交換器４５から流出した高圧
空気４は、熱回収装置としての中温熱交換器６に導入さ
れ、圧縮機の中圧抽気孔９から抽気された中圧抽気１２
と熱交換して、２５０℃の温度で抽気された中圧抽気１
２を、第３段静翼１５の静翼冷却空気温度である３２０
℃まで加熱することにより、３５０℃まで低下して、中
温熱交換器６から流出する。
空気４は、熱回収装置としての中温熱交換器６に導入さ
れ、圧縮機の中圧抽気孔９から抽気された中圧抽気１２
と熱交換して、２５０℃の温度で抽気された中圧抽気１
２を、第３段静翼１５の静翼冷却空気温度である３２０
℃まで加熱することにより、３５０℃まで低下して、中
温熱交換器６から流出する。
【００１８】温度が３５０℃まで低下した高圧空気４
は、同様に熱回収装置としての低温熱交換器７に導入さ
れて、低温熱交換器７では圧縮機１の低圧抽気孔１０か
ら抽気された低圧抽気１３と熱交換して、１５０℃の低
圧抽気１３を第４段静翼１６の静翼冷却空気温度であ
る、３００℃まで加熱することにより、高圧空気４は、
設計で定められたロータ冷却空気温度の２５０℃まで低
下する。
は、同様に熱回収装置としての低温熱交換器７に導入さ
れて、低温熱交換器７では圧縮機１の低圧抽気孔１０か
ら抽気された低圧抽気１３と熱交換して、１５０℃の低
圧抽気１３を第４段静翼１６の静翼冷却空気温度であ
る、３００℃まで加熱することにより、高圧空気４は、
設計で定められたロータ冷却空気温度の２５０℃まで低
下する。
【００１９】ロータ冷却空気温度まで温度が低下した高
圧空気４は、高圧空気導入管２６を通って、ロータ２１
の軸方向に設けられた流路を通って、第１段動翼１７、
第２段動翼１８、第３段動翼１９および第４段動翼２０
の順に、翼根部から、それぞれの動翼内部に設けた空気
通路に導入され、ロータ２１、ディスク、および翼根部
を含む各動翼１７〜２０を冷却した後、各動翼１７〜２
０の前縁側、チップ側および後縁側から、それぞれ燃焼
ガス中に放出される。
圧空気４は、高圧空気導入管２６を通って、ロータ２１
の軸方向に設けられた流路を通って、第１段動翼１７、
第２段動翼１８、第３段動翼１９および第４段動翼２０
の順に、翼根部から、それぞれの動翼内部に設けた空気
通路に導入され、ロータ２１、ディスク、および翼根部
を含む各動翼１７〜２０を冷却した後、各動翼１７〜２
０の前縁側、チップ側および後縁側から、それぞれ燃焼
ガス中に放出される。
【００２０】なお、熱回収装置としての高温熱交換器
５、中温熱交換器６および低温熱交換器７は、図２に示
すような別体で構成されたものを、本実施の形態では使
用するようにしたが、これは１体化されたものを設ける
ようにすることもできるものである。熱回収装置２７
は、ベースプレート２８上に立設された端板２９の間
に、伝熱ユニット３０を挟み込み、締付ボルト３１で締
め付けて１体化して、高温熱交換器５、中温熱交換器６
および低温熱交換器７のそれぞれを構成するようにして
いる。
５、中温熱交換器６および低温熱交換器７は、図２に示
すような別体で構成されたものを、本実施の形態では使
用するようにしたが、これは１体化されたものを設ける
ようにすることもできるものである。熱回収装置２７
は、ベースプレート２８上に立設された端板２９の間
に、伝熱ユニット３０を挟み込み、締付ボルト３１で締
め付けて１体化して、高温熱交換器５、中温熱交換器６
および低温熱交換器７のそれぞれを構成するようにして
いる。
【００２１】また、図１に示す高圧空気４を導入し、又
は流出させる、高圧空気入口３２、高圧空気出口３３が
同一側面に設けられるとともに、高圧抽気１１等の抽気
空気を導入し、又は流出させる抽気空気入口３４、抽気
空気出口３５も、同じ側面に設け、伝熱ユニット３０に
よる熱伝達により、Ａｉｒ−Ｔｉ−Ａｉｒの熱交換を行
うようにしている。このため、経年劣化等により、万一
漏れが生じるようなことが発生した場合においても、安
全であり、また、高圧空気４と抽気空気１１〜１３との
直接熱交換方式を採用しているので、熱回収装置２７自
体をコンパクトに設計する事が可能となる。
は流出させる、高圧空気入口３２、高圧空気出口３３が
同一側面に設けられるとともに、高圧抽気１１等の抽気
空気を導入し、又は流出させる抽気空気入口３４、抽気
空気出口３５も、同じ側面に設け、伝熱ユニット３０に
よる熱伝達により、Ａｉｒ−Ｔｉ−Ａｉｒの熱交換を行
うようにしている。このため、経年劣化等により、万一
漏れが生じるようなことが発生した場合においても、安
全であり、また、高圧空気４と抽気空気１１〜１３との
直接熱交換方式を採用しているので、熱回収装置２７自
体をコンパクトに設計する事が可能となる。
【００２２】以上説明したように、本発明のガスタービ
ン冷却装置は、ガスタービン翼の冷却が、ガスタービン
サイクル内における熱エネルギーの授受で行われ、従来
のガスタービン冷却装置の様なプラント系外への回収熱
の放熱を行うことがないので、プラントにおける全体効
率の低下が起こらず、経済性において優れたものにでき
る。
ン冷却装置は、ガスタービン翼の冷却が、ガスタービン
サイクル内における熱エネルギーの授受で行われ、従来
のガスタービン冷却装置の様なプラント系外への回収熱
の放熱を行うことがないので、プラントにおける全体効
率の低下が起こらず、経済性において優れたものにでき
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスター
ビン冷却装置によれば、静翼を冷却するようにした低
温、低圧の抽気空気と、圧縮機から吐出され、ロータお
よび動翼をロータ冷却ようにした高温、高圧の吐出空気
とを熱交換することにより、予め高圧空気の保有する熱
を抽気空気に回収して、回収した熱で、抽気空気を静翼
と冷却する静翼冷却空気温度にまで加熱し、また、抽気
空気の加熱によりロータ冷却空気温度にまで冷却された
少容量の高圧空気によって、ロータ冷却を行うようにし
た熱回収装置を設けるものとした。
ビン冷却装置によれば、静翼を冷却するようにした低
温、低圧の抽気空気と、圧縮機から吐出され、ロータお
よび動翼をロータ冷却ようにした高温、高圧の吐出空気
とを熱交換することにより、予め高圧空気の保有する熱
を抽気空気に回収して、回収した熱で、抽気空気を静翼
と冷却する静翼冷却空気温度にまで加熱し、また、抽気
空気の加熱によりロータ冷却空気温度にまで冷却された
少容量の高圧空気によって、ロータ冷却を行うようにし
た熱回収装置を設けるものとした。
【００２４】これにより、ロータ冷却のために、供給さ
れる高圧空気が冷却されて、ロータ冷却が少容量の高圧
空気によってできるようになるため、圧縮機からガスタ
ービンの燃焼に必要とする以上に、吐出させる必要のあ
る高圧空気の吐出余剰量を少なくすることができ、ガス
タービンで駆動される圧縮機の駆動力を小さくできる。
これによりガスタービンの単体効率が優れたものにな
る。
れる高圧空気が冷却されて、ロータ冷却が少容量の高圧
空気によってできるようになるため、圧縮機からガスタ
ービンの燃焼に必要とする以上に、吐出させる必要のあ
る高圧空気の吐出余剰量を少なくすることができ、ガス
タービンで駆動される圧縮機の駆動力を小さくできる。
これによりガスタービンの単体効率が優れたものにな
る。
【００２５】また、熱回収装置によって、回収された熱
は、従来のロータ冷却装置の様に、外部に放熱されるこ
となく、静翼を冷却する、より低温、低圧で抽気された
抽気空気の加熱に活用されるので、ガスタービンを構成
の一部とするプラントの熱効率が、少くとも回収された
冷却熱の分向上させることができる。すなわち、圧縮機
から抽気され、静翼を冷却する温度の低い低圧、中圧、
高圧抽気と、動翼等をロータ冷却する高温の高圧空気と
を直接熱交換させることにより、ガスタービンサイクル
系外に放熱損失を伴なわず、高温状態でロータ冷却を行
うようにしている高圧空気温度を設計温度に迄下げるこ
とができ、冷却を行う高圧空気の量を少くできて、コン
バインドサイクルプラントとしての熱効率を高めること
ができる。
は、従来のロータ冷却装置の様に、外部に放熱されるこ
となく、静翼を冷却する、より低温、低圧で抽気された
抽気空気の加熱に活用されるので、ガスタービンを構成
の一部とするプラントの熱効率が、少くとも回収された
冷却熱の分向上させることができる。すなわち、圧縮機
から抽気され、静翼を冷却する温度の低い低圧、中圧、
高圧抽気と、動翼等をロータ冷却する高温の高圧空気と
を直接熱交換させることにより、ガスタービンサイクル
系外に放熱損失を伴なわず、高温状態でロータ冷却を行
うようにしている高圧空気温度を設計温度に迄下げるこ
とができ、冷却を行う高圧空気の量を少くできて、コン
バインドサイクルプラントとしての熱効率を高めること
ができる。
【図１】本発明のロータ冷却装置の実施の第１形態を示
すガスタービンの縦断面図と冷却空気のフローを示す
図，
すガスタービンの縦断面図と冷却空気のフローを示す
図，
【図２】図１に示す熱交換器（熱回収装置）の詳細を示
す斜視図である。
す斜視図である。
１ 圧縮機 ２ 燃焼器 ３ 車室 ４ 高圧空気 ５ 熱回収装置としての高温熱交換器 ６ 熱回収装置としての中温熱交換器 ７ 熱回収装置としての低温熱交換器 ８ 高圧抽気孔 ９ 中圧抽気孔 １０ 低圧抽気孔 １１ 高圧抽気 １２ 中圧抽気 １３ 低圧抽気 １４ 第２段静翼 １５ 第３段静翼 １６ 第４段静翼 １７ 第１段動翼 １８ 第２段動翼 １９ 第３段動翼 ２０ 第４段動翼 ２１ ロータ ２２ 水量調節弁 ２３ 水噴射装置 ２４ 水タンク ２５ 純水 ２６ 高圧空気導入管 ２７ 熱回収装置 ２８ ベースプレート ２９ 端板 ３０ 伝熱ユニット ３１ 締付ボルト
Claims (1)
- 【請求項１】 圧縮機から吐出され、ロータおよび動翼
をロータ冷却する高圧空気をロータ冷却空気温度にまで
冷却して、少容量の前記高圧空気でロータ冷却を行うよ
うにしたガスタービン冷却装置において、前記圧縮機か
ら抽気されて静翼に供給され、前記静翼を冷却する低温
の抽気空気と、前記高圧空気とを熱交換することによ
り、予め前記高圧空気の保有する熱を前記抽気空気に回
収して、静翼冷却空気温度に加熱して前記静翼に供給す
るとともに、前記高圧空気をロータ冷却空気温度にまで
冷却して、前記ロータおよび前記動翼に供給する熱回収
装置を設けたことを特徴とするガスタービン冷却装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP18979297A JP2941748B2 (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | ガスタービン冷却装置 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPH1136889A true JPH1136889A (ja) | 1999-02-09 |
| JP2941748B2 JP2941748B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=16247293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18979297A Expired - Lifetime JP2941748B2 (ja) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | ガスタービン冷却装置 |
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| US10480419B2 (en) | 2015-04-24 | 2019-11-19 | United Technologies Corporation | Intercooled cooling air with plural heat exchangers |
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| US10830145B2 (en) | 2018-04-19 | 2020-11-10 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air fleet management system |
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| US11255268B2 (en) | 2018-07-31 | 2022-02-22 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with selective pressure dump |
| US11808210B2 (en) | 2015-02-12 | 2023-11-07 | Rtx Corporation | Intercooled cooling air with heat exchanger packaging |
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| US6659716B1 (en) | 2002-07-15 | 2003-12-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine having thermally insulating rings |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP18979297A patent/JP2941748B2/ja not_active Expired - Lifetime
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