JP2005538310A - gas turbine - Google Patents
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Abstract
作動媒体(M)を発生すべく、供給された燃料と燃焼空気を反応させ燃焼される燃焼器(4)を備えたガスタービン(1)を、非常に高い設備効率で特に単純な構造にする。そのために本発明に基づいて、燃焼器(4)が冷却可能にされ、管構造物として形成され、その燃焼器壁(23)が冷却材管(24)で形成される。冷却材管を鋳造材料で製造すると燃焼器壁の強度を向上でき、かつセラミックス保護層で覆うことで断熱性を高められる。In order to generate a working medium (M), the gas turbine (1) having a combustor (4) that is combusted by reacting supplied fuel and combustion air is made to have a particularly simple structure with very high equipment efficiency. . For this purpose, according to the invention, the combustor (4) is made coolable and formed as a tube structure, and its combustor wall (23) is formed by a coolant tube (24). If the coolant tube is made of a cast material, the strength of the combustor wall can be improved, and the thermal insulation can be improved by covering with a ceramic protective layer.
Description
本発明は、作動媒体を発生すべく供給された燃料が、供給された燃焼空気と反応して燃焼する燃焼器を備えたガスタービンに関する。 The present invention relates to a gas turbine provided with a combustor in which fuel supplied to generate a working medium reacts with supplied combustion air and burns.
ガスタービンは多くの分野において、発電機或いは作業機械を駆動するために採用されている。その際、燃料の含有エネルギをタービン軸の回転運動を発生すべく利用する。そのために、燃料を多数のバーナで燃焼させ、その際、空気圧縮機で圧縮された空気を導入する。燃料の燃焼により高温高圧の作動媒体が発生する。該作動媒体は各バーナに後置接続されたタービン装置に導かれ、そこで仕事をしながら膨張する。その各バーナに別個の燃焼器が付設され、それらの燃焼器から流出する作動媒体は、タービン装置の前で又はその中で合流する。或いはまた、ガスタービンは所謂環状燃焼器構造に形成され、多数のバーナ、特に全てのバーナが一般に環状の、1つの共通燃焼器に開口する。 Gas turbines are employed in many fields to drive generators or work machines. At that time, the energy contained in the fuel is used to generate the rotational motion of the turbine shaft. For this purpose, the fuel is burned by a large number of burners, and at that time, air compressed by an air compressor is introduced. A high-temperature and high-pressure working medium is generated by the combustion of fuel. The working medium is guided to a turbine device that is connected downstream of each burner, where it expands while working. A separate combustor is attached to each burner, and the working medium flowing out of the combustors merges before or in the turbine unit. Alternatively, the gas turbine is formed in a so-called annular combustor structure, with a large number of burners, in particular all the burners, opening into one common combustor, which is generally annular.
この種ガスタービンの設計時、獲得可能な出力に加えて、通常、特に高い効率が設計目標とされる。効率の増大は、熱力学的理由から、基本的に作動媒体が燃焼器から出てタービン装置に流入する際の入口温度の上昇により達成できる。従って、ガスタービンに対して約1200〜1500℃の入口温度が求められ、また達成されている。 When designing this kind of gas turbine, in addition to the power that can be obtained, a particularly high efficiency is usually a design goal. Increased efficiency can be achieved by increasing the inlet temperature as the working medium exits the combustor and enters the turbine system for thermodynamic reasons. Accordingly, an inlet temperature of about 1200-1500 ° C. is sought and achieved for the gas turbine.
しかし作動媒体がそのように高温であると、この媒体に曝される構成要素と部品は大きな熱的負荷を受ける。それにも係らず、それら構成要素の非常に長い寿命を大きな信頼性の下で保証すべく、通常それら構成要素、特に燃焼器を冷却する必要がある。構成要素の寿命を制限する材料の熱応力発生を防止すべく、一般に構成要素をできるだけ一様に冷却する必要がある。冷却材として、通常冷却空気が採用される。空気は、通常管と隔壁とから成る冷却系を経て、燃焼器の内側壁の外側面に沿ってこれを冷却すべく導かれる。 However, when the working medium is so hot, the components and components exposed to the medium are subject to significant thermal loads. Nevertheless, it is usually necessary to cool the components, especially the combustor, in order to guarantee a very long life of the components with great reliability. In general, it is necessary to cool the components as uniformly as possible to prevent the generation of thermal stresses in the materials that limit the lifetime of the components. Usually, cooling air is employed as the coolant. The air is directed to cool it along the outer surface of the inner wall of the combustor through a cooling system, usually composed of tubes and partition walls.
しかしそのように構成した冷却系は、燃焼器と冷却系が非常に高価であるという欠点を有する。特に、本来の燃焼器壁の外側面に別個の冷却系を付設し、該冷却系を外側から固定せねばならない。従って、この燃焼器の製造に多くの部品と接合作業が必要なため、長い作業時間と高い経費がかかる。これは更に、ガスタービンの製造時および運転中における欠陥の発生率を高める。更に複雑な燃焼器壁構造のために保守点検作業が困難である。 However, such a cooling system has the disadvantage that the combustor and the cooling system are very expensive. In particular, a separate cooling system must be attached to the outer surface of the original combustor wall and the cooling system must be fixed from the outside. Therefore, since many parts and joining operations are required for manufacturing the combustor, a long working time and a high cost are required. This further increases the incidence of defects during manufacture and operation of the gas turbine. Furthermore, maintenance work is difficult due to the complicated combustor wall structure.
本発明の課題は、単純な構造で特に高効率のガスタービンを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gas turbine having a simple structure and particularly high efficiency.
この課題は本発明に基づき、燃焼器の壁を冷却材管で形成することで解決される。 This problem is solved in accordance with the present invention by forming the walls of the combustor with coolant tubes.
本発明は、特に高い効率を保証するには、ガスタービンを特に高い媒体温度に適するよう形成せねばならないという考えから出発する。その際、欠陥の発生を低く抑えるべく、熱的に負荷される構成要素、特に燃焼器の特に確実な冷却を保証せねばならない。これは燃焼器壁を、一方でそれ自体冷却可能に形成し、他方で非常に単純且つ柔軟に保持した成形品で構成することで、非常に安価な経費で達成できる。燃焼器を形成する場合の上記両観点は、燃焼器の囲壁或いは燃焼器壁を適宜の管で構成することにより特に簡単に守られる。冷却材として特に冷却空気を利用し、この空気を冷却材管の貫流後に、燃焼器壁冷却により追加的に予熱された燃焼空気として燃焼器に導入する。 The invention starts from the idea that in order to guarantee a particularly high efficiency, the gas turbine must be configured to be particularly suitable for high medium temperatures. In so doing, particularly reliable cooling of the thermally loaded components, in particular the combustor, must be ensured in order to keep the occurrence of defects low. This can be achieved at a very low cost by configuring the combustor wall on the one hand to be coolable on its own and on the other hand to a very simple and flexible holding. Both the above-mentioned viewpoints in the case of forming a combustor are particularly easily protected by configuring the surrounding wall of the combustor or the combustor wall with an appropriate tube. In particular, cooling air is used as the coolant, and this air is introduced into the combustor as combustion air additionally preheated by the combustor wall cooling after flowing through the coolant tube.
燃焼器壁の特に大きな強度を保証すべく、冷却材管を鋳造材料で作る、換言すれば鋳造品とするとよい。この材料選択のもう1つの利点は、鋳造材料をセラミック保護層で適当に被覆することで、確実な断熱が特に簡単に可能となることにある。 In order to guarantee a particularly high strength of the combustor wall, the coolant tube is preferably made of a cast material, in other words a cast product. Another advantage of this material selection is that reliable insulation is particularly easily possible by suitably coating the casting material with a ceramic protective layer.
冷却材管を熱応力に対し特に鈍感にする、従って、冷却材管を特に丈夫にすべく、有利な実施態様では、断面台形に形成する。この断面台形は特に大きな熱的弾性を有し、管の個々の管部材が著しく異なる加熱を受ける場合でも、管の低温部と高温部との間に僅かな熱応力しか生じない。これによって、冷却材管の長い寿命が得られる。 In order to make the coolant tube particularly insensitive to thermal stresses, and thus to make the coolant tube particularly robust, in an advantageous embodiment it is formed in a trapezoidal cross section. This trapezoidal cross section has a particularly large thermal elasticity, so that even if the individual tube members of the tube are subjected to significantly different heating, only a small thermal stress is produced between the cold and hot portions of the tube. This provides a long life of the coolant tube.
燃焼器壁、従って本来の燃焼器を形成すべく、冷却材管は、燃焼器の円周方向に延びる支持リングで固定するとよい。該支持リングはその位置と形状に応じ、燃焼器の冷却材管により生ずる環状室の形を定める。その際本来の管の他に僅かな他の構成要素を利用するだけで、自己支持形構造物の形で、機械的に安定した燃焼器構造物が製造可能になる。 In order to form the combustor wall and thus the original combustor, the coolant tube may be secured with a support ring extending in the circumferential direction of the combustor. Depending on its position and shape, the support ring defines the shape of the annular chamber produced by the combustor coolant tube. In this case, a mechanically stable combustor structure can be manufactured in the form of a self-supporting structure by using only a few other components in addition to the original tube.
支持リングへの冷却材管の固定は、冷却形ボルトを介して行うとよい。ボルトによる冷却材管の固定は、燃焼ガス側から、即ち燃焼器を分解する必要なしに、個々の或いは複数の冷却材管を特に短時間で組立或いは分解することを可能にする。 Fixing of the coolant pipe to the support ring may be performed via a cooling bolt. The fixing of the coolant tubes by bolts makes it possible to assemble or disassemble individual or multiple coolant tubes in a particularly short time from the combustion gas side, i.e. without having to disassemble the combustor.
燃焼器の特に大きな強度を保証すべく、支持リングを本来の冷却材管に加えて多数の縦リブでも相互に結合するとよい。該縦リブは、それに対し垂直に固定された支持リングと共に、大きな剛性と強度を持つ支持架台を形成する。この支持架台の特に大きな安定性のため、支持リングおよび縦リブは、好適には、互いに溶接され、この結果リングとリブは溶接支持体を形成する。 In order to guarantee a particularly high strength of the combustor, a support ring may be connected to one another with a number of longitudinal ribs in addition to the original coolant tube. The longitudinal ribs together with a support ring fixed perpendicular thereto form a support frame with great rigidity and strength. Due to the particularly great stability of this support cradle, the support ring and the longitudinal rib are preferably welded together, so that the ring and the rib form a welded support.
冷却材管を長手方向に互いに結合した2つ以上の管部材から形成すると望ましく、特に燃焼器内での作動媒体の流れ状態を考慮に入れて燃焼器を形成する際、特に大きな柔軟性が得られる。その際、同時に冷却材管の十分な長さと形状を保証できる。分割形の管の利点は、特に鋳物から十分な長さと所望の形状をした冷却材管を製造する際の製造上の問題を回避できることにある。 It is desirable to form the coolant tube from two or more tube members that are joined together in the longitudinal direction, especially when the combustor is formed taking into account the working fluid flow in the combustor. It is done. At the same time, a sufficient length and shape of the coolant tube can be guaranteed. The advantage of the split tube is that it avoids manufacturing problems, especially when manufacturing coolant tubes of sufficient length and desired shape from castings.
冷却材管の連続する2つの管部材を相互に結合すべく、各管部材の各管端に相応の移行部や接続部を設けるとよい。該移行部は、特にその形状を、簡単な相互接合に対応して設計するとよい。本発明の他の有利な実施態様では、移行部、特に管部材を差込み継手で結合するように構成する。冷却材管の断面が台形の場合、移行部の断面形状を、移行部が結合個所又は各管部材に達する迄に断面円形に変化するよう選択する。この断面円形の終端部は、続く管部材とぴったり合わせて接続するための単純な作業を可能にする。 In order to couple two continuous pipe members of the coolant pipe to each other, it is preferable to provide a corresponding transition part or connection part at each pipe end of each pipe member. In particular, the shape of the transition part may be designed to accommodate simple interconnections. In another advantageous embodiment of the invention, the transition part, in particular the pipe member, is configured to be joined by a bayonet joint. If the cross-section of the coolant tube is trapezoidal, the cross-sectional shape of the transition is selected so that it changes to a circular cross-section before the transition reaches the joint or each tube member. This circular end of the cross-section allows a simple task to make a snug connection with the following tube member.
燃焼器壁を形成する冷却材管の効果的な冷却を保証すべく、該冷却材管を冷却材の流入部で衝突冷却するとよい。そのため冷却材管の外側面に、冷却材が流入する孔を設ける。この結果冷却材は管の内側面に衝突し、この範囲での管材料との緊密な接触により特に効果的な冷却作用を保証する。それに続く範囲で、冷却材は管を長手方向に貫流し、管との接触によって該管を冷却する。 In order to ensure effective cooling of the coolant tube that forms the combustor wall, the coolant tube may be impact cooled at the inflow of coolant. Therefore, a hole into which the coolant flows is provided on the outer surface of the coolant tube. As a result, the coolant impinges on the inner surface of the tube, and intimate contact with the tube material in this range ensures a particularly effective cooling action. In the subsequent range, the coolant flows longitudinally through the tube and cools the tube by contact with the tube.
この冷却系は、一方で冷却系が燃焼器の壁構造物に一体化され、従って冷却系の構成のために僅かな追加部品しか必要としないという利点を有する。他方で冷却材の比較的直線的な排出に伴い、僅かな冷却材圧力損失しか生じない。これは冷却材側においてもタービン効率の向上を助長するという利点を有する。 This cooling system has the advantage, on the one hand, that the cooling system is integrated into the combustor wall structure and thus requires few additional parts for the construction of the cooling system. On the other hand, only a slight coolant pressure loss occurs with the relatively linear discharge of coolant. This has the advantage of helping improve turbine efficiency on the coolant side as well.
ガスタービンの特に大きな総合効率のために、冷却材への入熱をガスタービンでの本来のエネルギ転換過程で回収するとよい。そのため燃焼器冷却時に加熱され冷却材として利用される冷却空気の燃焼器への供給を考慮し、その際予熱した冷却空気を専ら或いは追加的な燃焼空気として利用する。 For a particularly large overall efficiency of the gas turbine, the heat input to the coolant may be recovered during the natural energy conversion process in the gas turbine. Therefore, considering the supply of cooling air that is heated when the combustor is cooled and used as a coolant to the combustor, the preheated cooling air is used exclusively or as additional combustion air.
この意味で、流出冷却材を燃焼器での燃焼過程に供給すべく、各冷却材管の出口側を集合室に接続し、該集合室の空気側を燃焼器に前置接続するとよい。この集合室で、冷却材を絞り装置によって圧縮機からの他の空気質量流と混合し、燃焼過程に供給する。 In this sense, in order to supply the effluent coolant to the combustion process in the combustor, the outlet side of each coolant tube may be connected to the collecting chamber, and the air side of the collecting chamber may be pre-connected to the combustor. In this collecting chamber, the coolant is mixed with the other air mass flow from the compressor by means of a throttle device and fed into the combustion process.
流れ状態の一様化は、各バーナに前記の集合室を付設し、各集合室に設計上同じ量の冷却空気又は冷却材が流入することで達成できる。そのため、各バーナに各々集合室を接続し、各集合室を同数の冷却材管に接続するとよい。この配置構造は、各バーナに、帰還する冷却空気をほぼ同量ずつ供給できるという特別の利点を有する。燃焼器を環状燃焼器として形成した場合、燃焼器内に特に一様な燃焼が生ずる。 The uniform flow state can be achieved by attaching the above collection chamber to each burner and allowing the same amount of cooling air or coolant to flow into each collection chamber by design. Therefore, it is preferable to connect a collecting chamber to each burner and connect each collecting chamber to the same number of coolant pipes. This arrangement has the special advantage that each burner can be supplied with approximately the same amount of returning cooling air. When the combustor is formed as an annular combustor, particularly uniform combustion occurs in the combustor.
本発明による特別の利点は、燃焼器壁を冷却材、特に冷却空気の貫流に利用する、互いに接続された多数の冷却材管として形成することで、単純な構造で、特に確実な燃焼器冷却が可能となることにある。特に支持リングで冷却材管を自己支持形燃焼器構造物の形に統合することで、点検を要する個々の管の非常に簡単な交換が可能となり、それにも係らず管構造物で得られる柔軟性に基づき、既設のガスタービンの、既存の燃焼器構造物の代用も簡単にできる。また管から成る燃焼器の構造は、冷却材管が環状室を支えて強固にするので、非常に安定し、燃焼器壁の振動に対しても強い。また管要素から成る燃焼器壁の構造により達成される、形成および構成要素選択における基本的柔軟性は、燃焼器における本来の燃焼過程を監視および/又は診断するセンサ、即ち監視センサの設置をも、特に例えば適当なセンサを外側室から燃焼器内室に貫通することを可能にする特別変更された管の目的に適った利用によって可能とする。 A particular advantage according to the invention is that the combustor wall is formed as a number of interconnected coolant tubes which are used for the flow of coolant, in particular cooling air, with a simple structure and particularly reliable combustor cooling. Is to be possible. In particular, by integrating the coolant tube into the form of a self-supporting combustor structure with a support ring, the individual tubes that need to be inspected can be replaced very easily, and the flexibility afforded by the tube structure is nonetheless. Therefore, it is possible to easily replace the existing combustor structure of the existing gas turbine. Also, the structure of the combustor consisting of tubes is very stable and resistant to vibration of the combustor wall, since the coolant tube supports and strengthens the annular chamber. The basic flexibility in the formation and component selection achieved by the structure of the combustor wall consisting of tube elements also includes the installation of sensors that monitor and / or diagnose the actual combustion process in the combustor, i.e. monitoring sensors. In particular, for example, by the use of a specially modified tube which allows a suitable sensor to penetrate from the outer chamber into the combustor chamber.
以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。各図において同一部分には同一符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.
図1のガスタービン1は、燃焼空気用の圧縮機2、燃焼器4および圧縮機2と図示しない発電機又は作業機械とを駆動するタービン6を備える。そのためにタービン6と圧縮機2を、タービンロータとも呼ばれる共通のタービン軸8上に配置している。タービン軸8は、回転中心線9を中心に回転可能に支持され、発電機や作業機械に結合されている。
A gas turbine 1 of FIG. 1 includes a compressor 2 for combustion air, a
環状燃焼器の形に形成した燃焼器4は、液体燃料又は気体燃料を燃焼するための多数のバーナ10を装備し、更にその内壁に断熱要素を備えている。
The
タービン6は、タービン軸8に取り付けられた多数の動翼12を備える。これらの動翼12はタービン軸8に輪状に配置され、多数の動翼列を形成している。またタービン6は多数の静翼14を有する。これら静翼14も同様に輪状に配置されて静翼列を形成し、タービン6の内部車室16に固定されている。動翼12は、タービン6を貫流する作動媒体Mの衝撃伝達によってタービン軸8を駆動すべく使われる。これに対し静翼14は、作動媒体Mの流れ方向に見て連続する2つの動翼列間或いは動翼輪間で、作動媒体Mの流れを案内すべく使われる。互いに連続して位置する一対の静翼輪或いは静翼列14と動翼輪或いは動翼列12はタービン段とも呼ばれる。
The
各静翼14は翼脚とも呼ばれる翼台座18を有し、該台座18は静翼14をタービン6の内部車室16に固定する壁要素として配置されている。翼台座18は、タービン6を貫流する作動媒体Mに対する燃焼ガス通路の外側境界部を形成し、熱的に非常に大きく負荷される部品である。各動翼12も同じように、翼脚とも呼ばれる翼台座20を介してタービン軸8に固定されている。
Each
互いに隣接する2つの静翼列の互いに間隔を隔てて配置された静翼14の翼台座18間に各々案内輪21が配置され、タービン6の内部車室16に固定されている。各案内輪21の内側面も、同様にタービン6を貫流する高温の作動媒体Mに曝され、これに対向する動翼12の外側端22から半径方向に隙間により間隔を隔てられている。隣接する静翼列間に配置された案内輪21は、特に内部車室16又は他の車室組込み部品を、タービン6を貫流する高温作動媒体Mによる熱的過負荷から保護する覆い要素として働く。
比較的大きな効率を得るべく、ガスタービン1は、燃焼器4から出る作動媒体Mの非常に高い、約1200〜1500℃の入口温度に対して設計されている。その場合、ガスタービン1の長い寿命、即ち運転期間も保証すべく、特に燃焼器4のような主要な構成要素は冷却可能に形成している。燃焼器4の燃焼器壁23への冷却材Kとしての冷却空気の確実且つ十分な供給を保証すべく、燃焼器壁23を管構造物として形成し、燃焼器壁23を形成するために互いに気密に結合した多数の冷却材管24で構成している。
In order to obtain a relatively high efficiency, the gas turbine 1 is designed for a very high inlet temperature of about 1200 to 1500 ° C. of the working medium M leaving the
燃焼器4は、本実施例では所謂環状燃焼器として形成され、タービン軸8の周りに円周方向に分布して配置された多数のバーナ10が共通の燃焼器室に開口している。この結果燃焼器4は、全体としてタービン軸8の周りに置かれた環状構造物を構成している。燃焼器壁23の構造を一層明瞭にすべく、図2に燃焼器4の一部を縦断面図で示す。燃焼器部分は、燃焼器4を形成すべく、タービン軸8の周りで円環面状に連続している。
In this embodiment, the
図2から解るように、燃焼器4は始まり部分、即ち流入部分を有し、その中に各々対応するバーナ10の出口の終端側が開口している。燃焼器4の開口断面積は、その空間範囲での作動媒体Mの流れ分布を考慮に入れて、作動媒体Mの流れ方向に狭まっている。燃焼器4は出口側に、縦断面内において湾曲部を有している。この湾曲部により、燃焼器4からの作動媒体Mの流出が、流れ方向に見て最初の動翼列への特に大きな衝撃伝達およびエネルギ伝達に基づき助長される。
As can be seen from FIG. 2, the
図2から解るように、燃焼器壁23は燃焼器4の半径方向外側部と内側部とが冷却材管24で形成されている。これら冷却材管24の長手軸線は、燃焼器4の内室での作動媒体Mの流れ方向に対しほぼ平行に向いている。冷却材管24は、冷却材管の特に大きな機械的および熱的強度を考慮に入れて適切に選択した鋳造材料で作られている。
As can be seen from FIG. 2, the
冷却材管24で形成した燃焼器4を、作動媒体Mの所望の流れ状態に特に柔軟に適合して形状付け可能とすべく、各冷却材管24を、この実施例では互いに連続する複数の管部材26の適当な組合せで形成している。管部材26の形状と数は、一方で各管部材26の長さおよび形状と、利用する鋳造材料とに関し、個々の各管部材26の特に大きな機械的強度を保証できるように選択している。他方でいずれの場合にも、前記形状を、作動媒体Mに対する所望の流れ経路も考慮して適切に選択している。その際できれば望ましい比較的大きな局所的な湾曲は、冷却材管24の分割構造により特に簡単且つ確実に得られる。
In order to allow the
更に冷却材管24は、局所的に変化する熱的負荷も考慮して、特別な強度および熱的負荷により生ずる熱応力に対応して設計している。そのため、冷却材管24と、特にこれを形成する管部材26は、図3aに管部材26の中央部を示すように、略断面台形に形成している。円環面状に湾曲した燃焼器4の構造物を形成すべく、冷却材管24は横断面において比較的長い内側面28と比較的短い外側面30とを有する。隣接する冷却材管24の間の隙間を密封すべく、適当なパッキン、例えばブラシシール・パッキン32を用い、この結果、冷却材管24相互の適当な組合せで、ガス側が気密の密閉燃焼室4が生ずる。
Further, the
管を断面台形とすることで、特に隣接する冷却材管24の接合で得られる構造物の平坦な形状付けが助長され、この結果燃焼器4の密閉形状が非常に簡単に得られる。
By making the tube trapezoidal in cross-section, the flat shape of the structure obtained by joining the
冷却材管24の分割構造において、特に組立と点検を考慮して、各冷却材管24の冷却材側で互いに連続する2つの管部材26の、特に単純化した継手を考慮している。そのため、冷却材管24の互いに連続する管部材26を対応した移行部34を経て相互に接続している。互いに連続する管部材26の組立を容易にすべく、各管部材26の終端部が各々の移行部34を形成するよう、図3bに示す如く略断面円形にしている。冷却材管24が鋳造材料からなるため、移行部34の管部材26への形状合せ非常に簡単にできる。移行範囲で、管部材26の本来の断面台形の、終端側では断面円形への連続的移行を行う。図2から解るように、移行部34はその中心線および管部材26の中央部に対し、燃焼器4の外側部に向けて変位され、この結果、燃焼器4の内側壁内の適当なシール鋼板やシールプレートを利用して全域にわたりほぼ平らな面が生ずる。
In the divided structure of the
燃焼器4を自己支持形の一体構造物として形成すべく、冷却材管24を複数の共通支持リング36に固定している。該支持リング36は、長手、即ち作動媒体Mの流れ方向に見て適当に選択した相互間隔を隔てて、本来の冷却材管24で形成した燃焼器4を取り囲んでいる。図3cの実施例に示すように、冷却材管24又はこれを形成する管部材26は、冷却可能なボルト38を用いて支持リング36に固定している。燃焼器4を形成する自己支持形構造物を一層強化し機械的に固定すべく、支持リング36を略長手方向、即ち作動媒体Mの流れ方向に延びる縦リブで相互に結合している。
In order to form the
燃焼器4を管構造物として形成することで、燃焼器壁23に冷却材Kとして比較的多量の冷却空気を極く僅かな圧力損失で供給できる。冷却材管24を貫流する冷却材Kの、燃焼器壁23の冷却時に生ずる加熱を、熱力学的効率にとって有利に、本来の燃焼過程に活用可能とすべく、冷却材管24から流出する冷却材Kを専用の或いは追加的な燃焼空気として燃焼器4への供給に利用する。そのため燃焼器4の出口側端に冷却材管24への冷却材Kの入口を設ける。冷却材Kは、図2に示す如く、適当な入口開口42を経て冷却材管24に流入する。入口開口42はその空間的な向きに関し、冷却材Kとして流入する冷却空気により燃焼器4の出口部でまず各管部材26の衝突冷却が起るように置かれている。それに続いて各管部材26の内部で冷却材Kの転向が起り、冷却材Kは各冷却材管24をその長手方向に貫流し、その際、冷却材Kは管壁に接触することで冷却される。
By forming the
従って冷却材Kは、本来の作動媒体Mと対向流の形で、冷却材管24の内部を燃焼器4の出口部から、各バーナ10も配置されている燃焼器4の入口部に向かって流れる。各冷却材管24の連続的冷却で加熱又は予熱された冷却材Kが、燃焼器4の入口部で冷却材管24から流出し、各々に後置接続した集合室46に流入する。集合室46を経て、冷却材管24の出口側が各々に対応したバーナ10に接続され、この結果冷却材管24から流出する冷却材Kは燃焼空気として各バーナ10で利用される。ガスタービンの設計に応じ、各バーナ10への燃焼空気の供給は、冷却材管24から流出する冷却材Kによって専ら行うか、場合によって追加的に外部から導入した別の燃焼空気と共に行う。
Accordingly, the coolant K is in the form of a counter flow with the original working medium M, and the interior of the
燃焼器4を環状燃焼器として形成した場合、バーナ10をできるだけ対称的に配置し、もって燃焼器4の内部での流れ状態をできるだけ対称化するのが通常有利である。この原則はガスタービン1において冷却材側でも考慮し、特に各バーナ10に燃焼空気側において同数の冷却材管24を付設する。
When the
1 ガスタービン、4 燃焼器、23 燃焼器壁、24 冷却材管、26 管部材、34 移行部、36 支持リング、38 ボルト 1 Gas Turbine, 4 Combustor, 23 Combustor Wall, 24 Coolant Tube, 26 Tube Member, 34 Transition, 36 Support Ring, 38 Volt
Claims (10)
10. A gas turbine according to claim 9, wherein each burner (10) is provided with a collecting chamber (46), and each collecting chamber (46) is connected to the same number of coolant pipes (24).
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