JPS5815682B2 - ガスタ−ビンヨウカアツネツコウカンキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複合ガスタービンサイクルに於けるガスター
ビン用加圧熱交換器の改良に関する。

蒸気タービンサイクルとガスタービンサイクルとを組合
せる複合タービンサイクルには、過給ボイラが使用され
る。

この過給ボイラは、ガスタービンサイクルの燃焼室の代
りに、過給ボイラを用い、過給ボイラの燃焼室で燃焼し
た高圧力の燃焼ガスをガスタービンに導いて仕事をさせ
ると共に、過給ボイラで得た蒸気は、蒸気タービンに導
いて仕事をさせたり或は高圧力の燃焼ガスを得るための
コンプレッサの駆動用蒸気として使用される。

従来の複合タービンサイクルに於て、例えば過給ボイラ
の伝熱管が破損したりして過給ボイラの使用が不可能に
なった場合、過給ボイラでの燃焼が不可能になり、ガス
タービンの停止が余儀な（される。

又同時に蒸気発生もなくなるので、蒸気タービン及びコ
ンプレッサの運転も停止され、複合タービンサイクル全
体が停止されるという欠点があった。

又起動時において、過給ボイラの伝熱管を保護するため
に、バーナの燃焼量を急激に上げることができず、複合
タービンサイクルのスタートアップ時間が長くかかると
いう欠点があった。

又過給ボイラ内でのガス圧力は、高圧力であるので、こ
の圧力に耐えるだけの充分な配慮が必要であり、ガス洩
れ等が発生した場合、複合タービンサイクル全体を停止
しなければならない。

この点で技術的な問題が懸念され、ガスタービン入口温
度を低くしてガスタービンの熱に対する強度を保ち且つ
熱効率を向上させられることが理論上解っていても、あ
まり実施されていないのが実情である。

本発明は、上記従来の欠点を解決し、且つ上記実情を満
足したガスタービン用加圧熱交換器を提供せんとするも
のである。

即ち、本発明は、円筒状外被の内部にガス室を設け、該
ガス室の内部にガスタービン燃焼室と熱交換器燃焼室と
を併設し、これらそれぞれの燃焼室にバーナ装置を設け
、該バーナの燃焼用空気を上記ガス室と外被との間の隙
間を通して導くようにし、複合タービンサイクルの定常
運転時は、ガスタービン燃焼室と熱交換器燃焼室の両方
若しくは選択的に燃焼させ、起動時及び熱交換器燃焼室
故障時は、ガスタービン燃焼室のみで燃焼させるように
し、ガスタービンを駆動するものである。

一方燃焼用空気は、外被とガス室との間の隙間を通した
後、ガスタービン燃焼室と熱交換器燃焼室の外側を通し
て、ガス室を冷却すると同時に空気温度を昇温させて、
ガス圧に対するガス室の強度と燃焼用空気の昇温による
燃焼効率の向上を同時に満足させ、さらにガスタービン
燃焼室と熱交換器燃焼室とをガス室の上部に設け、上記
内燃焼室の内部とガス室の内部が連通し且つその外側に
おいて、外被とガス室との間の隙間に連通ずるように設
けることにより、燃焼ガスの圧力が実質上かからないよ
うにし、ガス圧力に対する強度上の問題及びガス洩れの
問題を解決したことを特徴とするものである。

以下本発明の実施例について詳細に説明する。

第１図及び第１図をアーア断面した第２図に於て、円筒
状外被２の内部に、ある一定の隙間をもたせてガス室１
０が設けられ風道８が形成されてい類ガス室１０の上部
には、冷却管３を螺旋状に巻いて形成した熱交換器燃焼
室４と、冷却壁を持たないガスタービン熱焼室１が併設
され、これら内燃焼室４と１の内部とガス室１０の内部
とが連通していると共に、その外側において風道８と連
通し。

ウィンドボックス７を形成している。

この実施例の場合は、ガスタービン燃焼室１をガス室１
０の中心に１個設け、その囲りに熱交換器燃焼室４を複
数個配設したものである。

５は、接触冷却管であって、熱交換器燃焼室の下方に設
けられ、燃焼ガスの冷却を行うと共に蒸気を発生させる
。

なお６はバーナ、９は燃焼用空気量を調整しながらバー
ナ６に供給するバーナ口、１１は燃焼ガスをガスタービ
ン（図示省略）に導くための煙道である。

第３図に示す実施例は、イーイ断面図（第４図〕に示す
ように、ガスタービン燃焼室１と、熱交換器燃焼室４と
の配置が、ガス室１０の中心にガスタービン燃焼室１０
を１個設け、その囲りにガスタービン燃焼室１と熱交換
器燃焼室４を交互に配設したものである。

第５図に示す実施例は、ウーウ断面図（第６図）に示す
ように、ガス室１０の中心に設けたガスタービン燃焼室
１の囲りを包むように冷却管３を螺旋状に巻き、熱交換
器燃焼室４を形成したものである。

又第７図に示す実施例は、エーエ断面（第８図）に示す
ように、第５図で示した実施例、即ちガスタービン燃焼
室１の囲りを包むように冷却管３を螺旋状に巻いて熱交
換器燃焼室４を形成したものを、ガス室１０の上部に複
数個配設したものである。

以上のように構成した本実施例の作用について以下詳細
に説明する。

複合タービンサイクルの起動時に於て、先ずガスタービ
ン燃焼室１内で燃焼させ、この燃焼ガスでガスタービン
を駆動し、複合タービンサイクルを起動する。

このようにしてガスタービンを駆動させながら、熱交換
器燃焼室４内で除々に燃焼を開始する。

熱交換器燃焼室４の負荷が上昇し、蒸気が発生すると、
この蒸気によって蒸気タービン乃至はコンプレッサを起
動し、複合タービンサイクルは、定格運転に入る。

ここで何らかの原因で熱交換器燃焼室４が故障した場合
、ガスタービン燃焼室１によって燃焼させ、ガスタービ
ンのみの駆動によって複合タービンサイクルは継続運転
される。

このようにガスタービン燃焼室１及び熱交換器燃焼室４
で燃焼した燃焼ガスは、ガス室１０内に於て高圧力の燃
焼ガスとなって充満する。

ガスタービン燃焼室１及び熱交換器燃焼室４は、共に内
部のガス圧力と、外部の燃焼用空気圧力とによって、実
質上これら燃焼室には、ガス圧力がかかつていない状態
になっている。

一方燃焼用空気は、燃焼ガスにほぼ等しい圧力に昇圧さ
れて風道８よりバーナ口９に供給される。

この燃焼用空気は、ガス室１０を冷却すると共に昇温さ
れる。

このように風道８内に燃焼用空気を通すことによって、
ガス室１０の内外面の圧力もほぼ等しくなり、ガス室１
０も又実質上圧力かがかつていない状態になっている。

一般的に加圧燃焼に於ては、燃焼ガス温度が高くなるの
で、ガスタービンの構成部材を高温から保護するために
、ガスタービン入口のガス温度をあまり高くすることは
できない。

そこでこのガス温度の調節は、熱交換器燃焼室４及び接
触伝熱面５の熱吸収量の調節によって行なわれる。

又は、空気量の調節によっても行なうことができる。

以上詳述した通り本発明によれば、円筒状の外被の内部
に、ある隙間をもってガス室を設け、このガス室の上部
にガスタービン燃焼室と熱交換器燃焼室とを併設したの
で、複合タービンサイクルの起動時に於て、スタートア
ップがスムースに行なわれると共に、熱交換器燃焼室が
故障しても、複合タービンサイクルを停止させることな
く継続運転が可能となった。

又ガス室の上部にそれぞれの燃焼室を設け、その内部に
燃焼ガスを又外側に燃焼用空気を通すようにしたので、
燃焼ガス圧力が実質的に燃焼室にかからない状態になり
、熱交換器燃焼室のガス圧力に起因する故障がまったく
なくなり、その結果。

熱交換燃焼室の信頼性を向上させ、過給ボイラ（熱交換
器燃焼室）の使用を可能にして効率の高い複合タービン
サイクルとすることができた。

又ガス室と外被との間の隙間に燃焼用空気を通すことに
よって、ガス室を冷却すると共にその内外面の圧力を等
しくして、ガス圧力に対するガス室の強度上の問題を解
決すると同時に、燃焼用空気を昇温させ、燃焼効率を向
上させるなど、多大な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による加圧熱交換器の第一実施例、第
２図は、第１図のアーア断面図である。 第３図は第２実施例であり、第４図は第３図のイーイ断
面図である。 第５図は第３実施例であり、第６図は第５図のウーウ断
面図である。 第７図は第４実施例であり、第８図は第７図のエーエ断
面図である。 １…ガスタービン燃焼室、２…外被、３…冷却管、４…
熱交換器燃焼室、５…接触伝熱管、６…バーナ装置、１
０…ガス室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒状外被の内部に外被の内周面と一定の隙間をも
   って設けたガス室と、該ガス室の上部にガス室の内部に
   連通ずるように併設されたガスタービン燃焼室及び熱交
   換器燃焼室とから成り、これらガスタービン燃焼室と熱
   交換器燃焼室にそれぞれバーナ装置を設け、一方上記ガ
   スタービン燃焼室と熱交換器燃焼室の外側空間と前記外
   被内周面とガス室との間の隙間とを連通して燃焼空気用
   風道としたことを特徴とするガスタービン用加圧熱交換
   器。