JPS6325317Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 この考案はガスタービン用の蒸気噴射装置に係
り、特に燃焼器及びトランジヨンピースに蒸気を
噴射して窒素酸化物の低減化と、トランジヨンピ
ースを効率よく冷却する蒸気噴射装置に関する。

〔考案の技術的背景〕

一般に産業用ガスタービンは主に圧縮機、燃焼
器、タービンからなり、圧縮機で圧縮昇圧された
空気は、燃焼器で燃料と混合されて燃焼され、こ
の燃焼ガスはタービンへ送られてこのタービンを
駆動する。

このようなガスタービンでは従来より動力流体
中に蒸気を噴射して質量流を増加させることによ
り出力を増大させ、あるいは燃焼器へ供給される
燃焼用の空気中に蒸気を噴射することにより燃焼
過程で発生する窒素酸化物の量を減少させてい
た。

一方、燃焼器特にその燃焼室で燃焼された高温
高圧のガスをタービンに導くトランジヨンピース
はその燃焼ガスの高温により急速な酸化と腐食を
惹起させるおそれがあり、トランジヨンピース部
材内の熱勾配を大きくし、比較的高い熱応力を発
生させる危険性があり、トランジヨンピースの寿
命を概して短くしていた。

〔背景技術の問題点〕

そこで従来では蒸気噴射装置のノズルを燃料噴
射ノズルの近傍に設けると共にその噴射方向を同
じにして燃焼器ライナ外周に蒸気を噴射してい
た。または燃焼器ライナの側方に蒸気噴射ノズル
を設け、ほぼ径方向からこの燃焼器ライナへ蒸気
を噴射していた。したがつて蒸気は燃焼器ライナ
円周上に均一に分布されないという問題があつ
た。

また従来のガスタービンでは圧縮機からの吐出
空気を利用してトランジヨンピースを冷却してい
た。即ち、圧縮機からの吐出空気を燃焼器へ導く
前にトランジヨンピースの外周を循環させて対流
冷却を行なつていた。

しかし、このような圧縮機吐出空気による冷却
方法では一応の効果は認められるものの充分に冷
却されている燃焼器ライナに比べまだ充分とはい
えない。このような空気による対流冷却よりも蒸
気トランジヨンピースに噴射して冷却する方がよ
り大きな冷却効果を期待することができ熱応力を
低減して、トランジヨンピースの寿命を延ばすこ
とができるものである。

〔考案の目的〕

この考案は上述した事情に鑑みなされたもので
あり、トランジヨンピースに蒸気を噴射させるこ
とにより、トランジヨンピースを構成する各部材
の高温腐食、熱応力を低減させてトランジヨンピ
ースの寿命を延長させると共に、燃焼器内に供給
される燃焼用の空気中に蒸気を均一に分散させる
ことにより窒素酸化物の発生量を減少することが
できる蒸気噴射装置を提供することを目的とす
る。

〔考案の概要〕

この考案は上述の目的を達成するため次のよう
に構成する。

燃焼器ケーシング内に燃焼器ライナーとフロー
スリーブとを２重管構造に配設し、上記燃焼器ラ
イナー内で燃焼された燃焼ガスをタービンに導く
トランジヨンピースを有するものにおいて、上記
トランジヨンピースを、上記燃焼器ライナとター
ビンとを接続する内筒と、この内筒を覆う外筒と
からなる２重管構造に構成し、この外筒の一端を
開口させ、この開口端を上記フロースリーブの開
口端に対向配置し、上記外筒の他端には上記外筒
および内筒により画成される空間に蒸気を供給す
る蒸気供給管を設けたものである。

〔考案の実施例〕

以下この考案の１実施例に係る蒸気噴射装置を
図面を参照して説明する。

第１図はこの考案による蒸気噴射装置と燃焼器
の概略縦断面図であり、図中符号１はガスタービ
ン用燃焼器を示し、この燃焼器１のケーシング２
は、図示しないタービンを覆うタービンケーシン
グ３に取付けられる。ケーシング２の先端開口部
には端部ケーシング（カバー）４が装着されて上
記ケーシング３を密閉する。上記ケーシング２内
には燃料を燃焼させる燃焼室を画成する筒状体の
燃焼器ライナ５が設置される。この燃焼器ライナ
５の燃焼ガス排出側の端部は開口し、この開口端
は後述するトランジヨンピース９に接続される。
燃焼器ライナ５の外周側面には空気孔５ａが多数
配設される。上記燃焼器ライナ５の開口端と反対
側の密閉端部には燃焼器スワラ６が開穿配列さ
れ、このライナ５内に燃焼用空気を導入するよう
になつている。また燃焼器ライナ５の外周はこの
ライナ５の軸心と一致させて設けたフロースリー
ブ７により所定の間隔を置いて覆われて二重筒構
造に形成される。ケーシング２の燃焼ガス排出側
の一端は開口し、図示しない圧縮機から吐出され
た燃焼用空気は第１図に矢印Ａで示すようにケー
シング２内をタービン側から燃焼器ライナ５側へ
流通せしめられてフロースリーブ７の開口端から
燃焼器ライナ５との空間内へ案内される。案内さ
れたこの燃焼用空気は空気孔５ａ及び燃焼器スワ
ラ６を経て燃焼器ライナ５内の燃焼室へ導入され
る。

一方、燃焼器１の端部ケーシング４には燃料噴
射ノズル８が設置される。この燃料噴射ノズル８
は、燃焼器ライナ５の端部開口を経て燃焼室内に
臨んでおり、かつ燃焼器ライナ５と同軸上に設置
される。このノズル８からの噴射燃料は燃焼用１
次空気と混合されて燃焼し、空気孔５ａからの２
次空気により完全燃焼化され、この燃焼ガスはト
ランジヨンピース９及びタービンノズル１０を介
して図示しないタービンへ排出される。

また、トランジヨンピース９は内筒１１と、こ
の内筒１１を空間を置いて覆う外筒１２とからな
る２重管構造を有し、内筒１１の一端は上述の燃
焼器ライナ５の開口端に接続され、他端はタービ
ンノズル１０に接続される。外筒１２は内筒１の
全外周を覆うと共に外筒の燃焼室側の端部は開口
され、この開口端は燃焼器ライナ５の外周の一部
までも覆うように延出している。この外筒１２の
開口端は上述のフロースリーブ７の開口端よりも
その径が小さくかつ互いに接近して対向配置され
る。上記内筒１１の外周には第１図及び第３図に
示すように内筒１１と外筒１２との空間内に直立
する板状の蒸気スワラ１３を、その長手方向およ
び内筒１１の軸方向と一致させて周方向に多数並
設しており、この空間内を流れる蒸気は、蒸気ス
ワラ１３により流れが整えられる。同時にこのス
ワラ１３をいわば冷却フインとして内筒１１を効
率良く冷却することができる。外筒１２のタービ
ン側の端部は第４図に示すようにスクロール１４
が形成され、このスクロール１４は蒸気供給管１
５を介して図示しない蒸気供給システムに接続さ
れ、蒸気が供給されるようになつている。

上記蒸気供給管１５を介してスクロール１４に
移送された蒸気は第１図に矢印Ｂで示すようにト
ランジヨンピース９の内筒１１と外筒１２との空
間内流路を燃焼室方向へ流れ、燃焼ガスの噴流に
より加熱された内筒１１の外周を蒸気スワラ１３
の補助を受け効率よく冷却し、しかも、上記内筒
１１および外筒１２間に形成される流路は蒸気の
助走区間をなし、蒸気スワラ１３の整流作用によ
り、蒸気供給管１５から供給された蒸気の流れを
整え、内筒１１の外周上に均一に分布させてい
る。この均一に分散された蒸気はフロースリーブ
７の開口端から燃焼器ライナ５との空間内へ流入
する。

この蒸気流入の際に第１図に矢印Ａで示す方向
に流れる空気と混合される。この空気中へ均一に
分散された蒸気は燃焼器ライナ５の外周上を経て
燃焼室内へ導びかれ燃料と共に燃焼される。蒸気
を燃焼用の空気中に均一に分散させるので燃焼温
度を下げ、窒素酸化物の発生量を低く抑えること
ができる。

〔考案の効果〕

以上説明したようにこの考案は２重管構造を有
するトランジヨンピース及び燃焼器ライナの外周
にその軸方向へ蒸気を噴射し、その外周上を均一
に分散するように蒸気を流通させてトランジヨン
ピースを冷却すると共に燃焼用の空気中へ蒸気を
均一に分散し混合する構成としたので、トランジ
ヨンピースを効率良く冷却して、このトランジヨ
ンピースを構成する部材の高温腐食、熱応力を低
減し、これらの寿命を従来のものより非常に長く
することができる。

また、この考案は燃焼用の空気中に蒸気を均一
に分散するので燃焼に伴つて発生する窒素酸化物
の発生量を効率良く低減する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の１実施例による蒸気噴射装
置と燃焼器の概略縦断面図、第２図は第１図の
−線に沿うトランジヨンピースの横断面図、第
３図は第１図の−線に沿うトランジヨンピー
スの横断面図、第４図はこの考案の１実施例によ
るトランジヨンピースの拡大斜視図である。 １……燃焼器、５……燃焼器ライナ、５ａ……
空気孔、６……燃焼器スワラ、７……フロースリ
ーブ、８……噴射ノズル、９……トランジヨンピ
ース、１０……タービンノズル、１１……内筒、
１２……外筒、１３……蒸気スワラ、１４……ス
クロール、１５……蒸気供給管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 燃焼器ケーシング内に燃焼器ライナーとフロ
   ースリーブとを２重管構造に配設し、上記燃焼
   器ライナ内で燃焼された燃焼ガスをタービンに
   導くトランジヨンピースとを有するものにおい
   て、上記トランジヨンピースを、上記燃焼器ラ
   イナーとタービンとを接続する内筒と、この内
   筒を覆う外筒とにより２重管構造に構成し、上
   記外筒の一端を開口させ、この開口端を前記フ
   ロースリーブの開口端に対向配置し、上記外筒
   の他端には上記外筒および内筒により画成され
   る空間に蒸気を供給する蒸気供給管を設けたこ
   とを特徴とする蒸気噴射装置。 ２ トランジヨンピースの内筒と外筒とにより蒸
   気流路を画成し、この流路を蒸気供給管から燃
   焼器ライナへ導入される蒸気の助走区間とした
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載の蒸気噴射装置。 ３ トランジヨンピースの外筒の開口端がフロー
   スリーブの開口端内を臨むように、両者を対向
   配置したことを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項に記載の蒸気噴射装置。 ４ トランジヨンピースの内筒の外周または外筒
   の内周に、蒸気流路内に突出する板状のスワラ
   ーを、その周方向に並設したことを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項に記載の蒸気噴
   射装置。