JPH11190227A - 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
- JPH11190227A JPH11190227A JP35950797A JP35950797A JPH11190227A JP H11190227 A JPH11190227 A JP H11190227A JP 35950797 A JP35950797 A JP 35950797A JP 35950797 A JP35950797 A JP 35950797A JP H11190227 A JPH11190227 A JP H11190227A
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- Japan
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- gas turbine
- gas
- cooling
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- blades
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Abstract
(57)【要約】
【課題】翼を冷却するガスタービン翼の冷却効果を確保
し、かつ、２段燃焼方式と同等以上の熱効率向上を図
る。 【解決手段】ガス燃料の一部をガスタービン翼の冷却媒
体として用いた後、ガスタービン内の作動流体中に放出
し、ガスタービン内で燃焼させ、作動流体のエネルギー
増大を図り、ガスタービンの熱効率向上を図る。
し、かつ、２段燃焼方式と同等以上の熱効率向上を図
る。 【解決手段】ガス燃料の一部をガスタービン翼の冷却媒
体として用いた後、ガスタービン内の作動流体中に放出
し、ガスタービン内で燃焼させ、作動流体のエネルギー
増大を図り、ガスタービンの熱効率向上を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン翼の
冷却方法及びその装置に関する。
冷却方法及びその装置に関する。
【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構
成材料の耐熱温度以下とする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は空気が使用され、冷却
に使用した空気はガスタービン内に放出される。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が少なくなるた
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になれば同じ冷
却用空気流量でも入口ガス温度を上昇させることが可能
となるため、各社とも研究開発を進めているが設備的に
燃焼ガス温度の上限がある。
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構
成材料の耐熱温度以下とする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は空気が使用され、冷却
に使用した空気はガスタービン内に放出される。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が少なくなるた
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になれば同じ冷
却用空気流量でも入口ガス温度を上昇させることが可能
となるため、各社とも研究開発を進めているが設備的に
燃焼ガス温度の上限がある。
【０００３】入口ガス温度の上昇以外にガスタービンの
効率を向上させる技術として２段燃焼方式がある。この
技術は燃焼器から出たガスをガスタービン内で作動流体
として仕事をさせ、温度が低下した後、ガスタービンの
中間から系外に取り出し、別の燃焼器に誘導し、この燃
焼器内にガス燃料を追加供給して燃焼させ、作動流体を
高温化し、ガスタービンの中間段に戻して仕事をさせる
方式である。この方式によれば初期のガスタービン入口
の燃焼ガス温度が同一でも高い熱効率が得られる利点が
ある。しかし、一方、構造が複雑になる欠点がある。ま
た、２段燃焼方式によりガスタービンの段数を増加した
場合、全体の翼冷却用空気流量は増加してしまうため、
効率向上効果は小さくなる。
効率を向上させる技術として２段燃焼方式がある。この
技術は燃焼器から出たガスをガスタービン内で作動流体
として仕事をさせ、温度が低下した後、ガスタービンの
中間から系外に取り出し、別の燃焼器に誘導し、この燃
焼器内にガス燃料を追加供給して燃焼させ、作動流体を
高温化し、ガスタービンの中間段に戻して仕事をさせる
方式である。この方式によれば初期のガスタービン入口
の燃焼ガス温度が同一でも高い熱効率が得られる利点が
ある。しかし、一方、構造が複雑になる欠点がある。ま
た、２段燃焼方式によりガスタービンの段数を増加した
場合、全体の翼冷却用空気流量は増加してしまうため、
効率向上効果は小さくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】２段燃焼方式にすれば
１段燃焼方式では得られない高効率が得られるが燃焼器
が２セット必要となるため構造が複雑になり、高価とな
る。また、効率向上効果についてもタービンの段数を増
加すれば冷却用空気も増加するため、効率向上効果は小
さくなる。
１段燃焼方式では得られない高効率が得られるが燃焼器
が２セット必要となるため構造が複雑になり、高価とな
る。また、効率向上効果についてもタービンの段数を増
加すれば冷却用空気も増加するため、効率向上効果は小
さくなる。
【０００５】本発明はこのような欠点を改善したガスタ
ービン翼の冷却方法及び装置により、２段燃焼方式と同
等以上の効率向上を図ることができる技術を開発し、こ
れを提供することを目的とする。
ービン翼の冷却方法及び装置により、２段燃焼方式と同
等以上の効率向上を図ることができる技術を開発し、こ
れ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】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、方法発明は、ガスタービン
翼を冷却しているガスタービンにおいて、ガス燃料の一
部をガスタービン翼の冷却媒体として用いた後、ガスタ
ービン内の作動流体中に放出し、ガスタービン内で燃焼
させることを特徴とするガスタービン翼の冷却方法であ
る。
するためになされたもので、方法発明は、ガスタービン
翼を冷却しているガスタービンにおいて、ガス燃料の一
部をガスタービン翼の冷却媒体として用いた後、ガスタ
ービン内の作動流体中に放出し、ガスタービン内で燃焼
させることを特徴とするガスタービン翼の冷却方法であ
る。
【０００７】ガスタービンに供給する燃焼ガスは、高温
であるほどガスタービンの熱効率が向上するが、ガスタ
ービン翼等の耐熱性の観点から、上限が１３００℃程度
に制限される。従って、ガス燃料を燃焼器内で燃焼させ
る時、空気過剰率を高くし、燃焼ガス温度の上限を制限
するようにしている。このため、ガスタービンの作動流
体である燃焼ガスは、多くの未反応酸素、例えば１０％
Ｏ2 程度を含有しており、この燃焼ガス中に燃料を適切
に供給すれば、燃焼させることができる。そこで本発明
は、ガス燃料の一部をガスタービン翼の冷却媒体として
使用するとともに、これを翼表面の孔よりガスタービン
内に供給し、酸素を含む高温の燃焼ガス（作動流体）と
接触させることにより燃焼させ、作動流体のエネルギー
を作動途中で増加させ、ガスタービンの熱効率向上を図
るものである。
であるほどガスタービンの熱効率が向上するが、ガスタ
ービン翼等の耐熱性の観点から、上限が１３００℃程度
に制限される。従って、ガス燃料を燃焼器内で燃焼させ
る時、空気過剰率を高くし、燃焼ガス温度の上限を制限
するようにしている。このため、ガスタービンの作動流
体である燃焼ガスは、多くの未反応酸素、例えば１０％
Ｏ2 程度を含有しており、この燃焼ガス中に燃料を適切
に供給すれば、燃焼させることができる。そこで本発明
は、ガス燃料の一部をガスタービン翼の冷却媒体として
使用するとともに、これを翼表面の孔よりガスタービン
内に供給し、酸素を含む高温の燃焼ガス（作動流体）と
接触させることにより燃焼させ、作動流体のエネルギー
を作動途中で増加させ、ガスタービンの熱効率向上を図
るものである。
【０００８】上記本発明方法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、ガス燃料配管をガスタービンの高圧段静翼の冷却
管路に結合し、この高圧段静翼に冷却媒体をガスタービ
ン中に放出する孔を設け、圧縮空気を供給する冷却管路
を前記高圧段静翼より後流の静翼に設けたことを特徴と
するガスタービン翼の冷却装置である。
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、ガス燃料配管をガスタービンの高圧段静翼の冷却
管路に結合し、この高圧段静翼に冷却媒体をガスタービ
ン中に放出する孔を設け、圧縮空気を供給する冷却管路
を前記高圧段静翼より後流の静翼に設けたことを特徴と
するガスタービン翼の冷却装置である。
【０００９】この装置では、ガスタービンの高圧段の静
翼、すなわち、少なくとも第１段目の静翼の冷却管路に
ガス燃料を冷却媒体として供給する。実情に応じて、第
２段目の静翼にも冷却管路を設けてガス燃料を冷却媒体
として供給しても良い。この装置では、ガス燃料をガス
タービン内の作動流体に加えて作動流体を高温の燃焼ガ
スとするので、その後流の静翼に圧縮空気による冷却機
能を付与して耐熱性を確保するようにしている。必要に
応じて、この圧縮空気による冷却を複数段の静翼に対し
て施すようにすることは任意である。
翼、すなわち、少なくとも第１段目の静翼の冷却管路に
ガス燃料を冷却媒体として供給する。実情に応じて、第
２段目の静翼にも冷却管路を設けてガス燃料を冷却媒体
として供給しても良い。この装置では、ガス燃料をガス
タービン内の作動流体に加えて作動流体を高温の燃焼ガ
スとするので、その後流の静翼に圧縮空気による冷却機
能を付与して耐熱性を確保するようにしている。必要に
応じて、この圧縮空気による冷却を複数段の静翼に対し
て施すようにすることは任意である。
【００１０】
【発明の実施の形態】低カロリーガス焚きのガスタービ
ンにおける実施例について図面を参照して説明する。図
１は実施例のフロー図である。ガスタービン１と空気圧
縮機２と発電機３とガス燃料圧縮機４が同軸に結合され
ている。空気圧縮機２で圧縮された圧縮空気６及びガス
燃料圧縮機４で圧縮されたガス燃料７は、燃焼器５に供
給されここで混合され燃焼して高温の燃焼ガスとなり、
この燃焼ガスがガスタービン１に供給され、作動流体と
してガスタービンを駆動する。ガスタービン１の出力か
ら空気圧縮機２及びガス燃料圧縮機４の所要動力を差し
引いた正味出力は、発電機３に与えられ、電力を発生す
る。
ンにおける実施例について図面を参照して説明する。図
１は実施例のフロー図である。ガスタービン１と空気圧
縮機２と発電機３とガス燃料圧縮機４が同軸に結合され
ている。空気圧縮機２で圧縮された圧縮空気６及びガス
燃料圧縮機４で圧縮されたガス燃料７は、燃焼器５に供
給されここで混合され燃焼して高温の燃焼ガスとなり、
この燃焼ガスがガスタービン１に供給され、作動流体と
してガスタービンを駆動する。ガスタービン１の出力か
ら空気圧縮機２及びガス燃料圧縮機４の所要動力を差し
引いた正味出力は、発電機３に与えられ、電力を発生す
る。
【００１１】ガス燃料７は圧縮された後燃焼器５に供給
され、燃焼用圧縮空気６とともに燃焼に使用される。燃
焼器５の出口燃焼ガス温度は、１２５０℃になるように
空気流量が調整されている。燃焼器５から出た燃焼ガス
は１段目静翼１１を通り、１段目動翼１２で軸動力を発
生する。この時、軸動力の発生により燃焼ガス（ガスタ
ービンの作動流体）の温度は低下する。
され、燃焼用圧縮空気６とともに燃焼に使用される。燃
焼器５の出口燃焼ガス温度は、１２５０℃になるように
空気流量が調整されている。燃焼器５から出た燃焼ガス
は１段目静翼１１を通り、１段目動翼１２で軸動力を発
生する。この時、軸動力の発生により燃焼ガス（ガスタ
ービンの作動流体）の温度は低下する。
【００１２】ガス燃料７の一部は、１段目静翼１１内に
供給され、この１段目静翼を冷却した後、ガスタービン
１内に放出される。このガスタービン１内で１段目静翼
１１の冷却孔から冷却に使用したガス燃料を放出すると
高温の燃焼ガス（ガスタービンの作動流体）と混合す
る。冷却孔から放出するガス燃料の流速をガス燃料の燃
焼速度により十分に大きくすれば、ガスタービン翼に必
要な冷却効果を得ることができる。ガスタービン翼の冷
却孔からガスタービン内に放出したガス燃料は、燃焼ガ
ス（ガスタービンの作動流体）との流速差により燃焼ガ
スと混合し、高温・低酸素濃度雰囲気で緩慢に燃焼す
る。１段目動翼１２の直後のガス温度は約１０００℃で
あるが、２段目静翼１３に入るまでの空間で、混合した
ガス燃料の燃料反応が進み、約１２５０℃まで燃焼ガス
（ガスタービンの作動流体）の温度は回復する。この燃
焼ガスは２段目以降のガスタービン翼に作動し、ガスタ
ービンの軸動力を発生する。この場合に、高温ガスが接
触する２段目以降のガスタービン翼は、圧縮空気６の一
部を冷却流体８として用い、タービン翼の材料の耐熱性
を確保するようにしている。
供給され、この１段目静翼を冷却した後、ガスタービン
１内に放出される。このガスタービン１内で１段目静翼
１１の冷却孔から冷却に使用したガス燃料を放出すると
高温の燃焼ガス（ガスタービンの作動流体）と混合す
る。冷却孔から放出するガス燃料の流速をガス燃料の燃
焼速度により十分に大きくすれば、ガスタービン翼に必
要な冷却効果を得ることができる。ガスタービン翼の冷
却孔からガスタービン内に放出したガス燃料は、燃焼ガ
ス（ガスタービンの作動流体）との流速差により燃焼ガ
スと混合し、高温・低酸素濃度雰囲気で緩慢に燃焼す
る。１段目動翼１２の直後のガス温度は約１０００℃で
あるが、２段目静翼１３に入るまでの空間で、混合した
ガス燃料の燃料反応が進み、約１２５０℃まで燃焼ガス
（ガスタービンの作動流体）の温度は回復する。この燃
焼ガスは２段目以降のガスタービン翼に作動し、ガスタ
ービンの軸動力を発生する。この場合に、高温ガスが接
触する２段目以降のガスタービン翼は、圧縮空気６の一
部を冷却流体８として用い、タービン翼の材料の耐熱性
を確保するようにしている。
【００１３】
【発明の効果】本発明のガスタービン翼の冷却方法によ
れば、ガスタービン翼の冷却効果を確保すると共に、２
段目燃焼器を設置することなく、簡単な装置によりガス
タービン作動流体の２段燃焼を実施することができ、低
設備コストで高効率のガスタービンシステムを得ること
ができる。
れば、ガスタービン翼の冷却効果を確保すると共に、２
段目燃焼器を設置することなく、簡単な装置によりガス
タービン作動流体の２段燃焼を実施することができ、低
設備コストで高効率のガスタービンシステムを得ること
ができる。
【００１４】本発明装置によれば上記本発明方法を容易
に実現することができる。
に実現することができる。
【図１】実施例のフローを示すフロー図である。
１ ガスタービン ２ 空気圧縮機 ３ 発電機 ４ ガス燃料圧縮機 ５ 燃焼器 ６ 圧縮空気 ７ ガス燃料 ８ 冷却空気 １１ １段目静翼 １２ １段目動翼 １３ ２段目静翼 １４ ２段目動翼
Claims (2)
- 【請求項１】 ガスタービン翼を冷却しているガスター
ビンにおいて、ガス燃料の一部をガスタービン翼の冷却
媒体として用いた後、ガスタービン内の作動流体中に放
出し、ガスタービン内で燃焼させ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】 冷却翼を有するガスタービンにおいて、
ガス燃料配管をガスタービンの高圧段静翼の冷却管路に
結合し、該高圧段静翼に冷却媒体をガスタービン中に放
出する孔を設け、圧縮空気を供給する冷却管路を前記高
圧段静翼より後流の静翼に設け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 |
|---|---|---|---|
| JP35950797A JPH11190227A (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 |
|---|---|---|---|
| JP35950797A JPH11190227A (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 |
|---|---|
| JPH11190227A true JPH11190227A (ja) | 1999-07-13 |
Family
ID=18464862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35950797A Withdrawn JPH11190227A (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) | JPH11190227A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100521393B1 (ko) * | 2001-07-18 | 2005-10-14 | 이재창 | 방출배기를 이용한 분사추진기관 |
| CN104564169A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-04-29 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种透平及装有该透平的燃气轮机 |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP35950797A patent/JPH11190227A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100521393B1 (ko) * | 2001-07-18 | 2005-10-14 | 이재창 | 방출배기를 이용한 분사추진기관 |
| CN104564169A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-04-29 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种透平及装有该透平的燃气轮机 |
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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 |