JP2941748B2 - Gas turbine cooling system - Google Patents
Gas turbine cooling systemInfo
- Publication number
- JP2941748B2 JP2941748B2 JP18979297A JP18979297A JP2941748B2 JP 2941748 B2 JP2941748 B2 JP 2941748B2 JP 18979297 A JP18979297 A JP 18979297A JP 18979297 A JP18979297 A JP 18979297A JP 2941748 B2 JP2941748 B2 JP 2941748B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- air
- cooling
- temperature
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a gas turbine constituting a combined cycle plant (hereinafter, simply referred to as "plant"), which is capable of generating high temperature, high temperature generated by combustion of high pressure air discharged from a compressor and supplied fuel. The present invention relates to a gas turbine cooling device that cools moving blades and stationary blades that operate in high-pressure combustion gas, and in particular, applies high-pressure air used for cooling a rotating rotor and moving blades (hereinafter referred to as rotor cooling). Cooling from the high temperature state discharged from the compressor to the temperature of the rotor cooling air, reducing the amount of high-pressure air required for cooling the rotor, reducing the load on the compressor, and improving the unit efficiency of the gas turbine With the cooling heat recovered by cooling the high-pressure air, the temperature of the bleed air used for cooling the vanes is heated to the vane cooling air temperature,
The present invention relates to a gas turbine cooling device capable of improving the thermal efficiency of an entire plant by further reducing the load on a compressor that is increased by bleed air.
【0002】[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。2. Description of the Related Art In a gas turbine blade operating in a high-temperature, high-pressure combustion gas, high-temperature, high-pressure compressed air discharged from a compressor driven by a gas turbine is moved through a flow passage provided in a rotor. Introduced inside or at the root of the rotor, the rotor, the rotor including the disk and the root of the blade are cooled by the rotor, and the air is extracted from the middle stage of the compressor,
Compared to the high-temperature, high-pressure compressed air discharged from the compressor, by adopting a gas turbine cooling device that cools the stationary blades with low-temperature, low-pressure compressed air, these heats become high. By reducing the load, these gas turbine blades can be made of a material having a low resistance to high temperatures, thereby achieving cost reduction and achieving a highly reliable and long-life device.
【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。[0003] After cooling the portion to be cooled, the cooling air used for such cooling is normally released into the combustion gas from the tip of the blade or from the front or rear edge side, and is recovered by cooling. Energy is not particularly recovered to improve the efficiency of the plant, and the adoption of such a gas turbine cooling device provides the above-mentioned advantages, but is disadvantageous in terms of thermal efficiency. Become.
【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。Further, in rotor cooling for cooling a moving blade or the like that becomes high in temperature, a high-pressure air discharged from a compressor, which has a temperature of 400 ° C. or more, is cooled by an external cooler. It has been considered that the rotor is cooled to a temperature and the rotor is cooled with a small amount of cooling air to further improve the efficiency. That is, when the rotor is cooled with a small amount of cooling air, the amount of high-pressure air required for cooling the rotor can be reduced, and the load required for the compressor driven by the gas turbine is reduced. To be able to make that much smaller,
It is possible to increase the unit efficiency of the gas turbine.
【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。However, when viewed as a whole plant including a gas turbine as a part, the cooling heat recovered by the external cooler that cools the high-pressure air for cooling the rotor is simply radiated to the outside. Therefore, it is not collected and returned to the plant to be used to contribute to the increase in power and the like generated in the plant, but the heat dissipated from the external cooler improves the efficiency of the gas turbine alone, for example. Even if it becomes, when converted to the overall plant efficiency, the same as the above-described gas turbine cooling device that performs rotor cooling while maintaining the high-temperature, high-pressure compressed air discharged from the compressor described above. In addition, there is a problem that the thermal efficiency of the entire plant is reduced, and the efficiency is reduced at least by the amount of heat dissipated.
【0006】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned disadvantages of the conventional gas turbine cooling system. First, in order to improve the efficiency of a single gas turbine, high-pressure air discharged from a compressor is first used. To cool the rotor and to supply it for cooling the rotor, to reduce the supply of high-pressure air required for cooling the rotor, to improve the efficiency of the gas turbine itself, and to cool the high-pressure air for cooling the rotor. By using the cooling heat recovered when heating the bleed air from the compressor that cools the stationary vanes, the load loss of the compressor due to bleed is reduced, and the gas turbine is partly configured. To provide a gas turbine cooling system that can improve not only the efficiency of the gas turbine alone but also the overall efficiency of the plant by improving the thermal efficiency of the entire plant. The title.
【0007】[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。For this reason, the gas turbine cooling device of the present invention has the following means. Low-temperature, low-pressure bleed air that is bled from the middle stage of the compressor and supplied to the vanes, and cooled to the vanes, is discharged from the compressor,
By exchanging heat with high-temperature, high-pressure discharge air supplied from the blade root portion or the blade root portion to the rotor blade through a flow passage formed in the rotor to cool the rotor and the rotor blade with the rotor, a high-pressure The heat retained by the air is recovered to the bleed air, the bleed air is heated to the stationary blade cooling air temperature designed for the stationary blade, and supplied to the stationary blade, and the rotor can be cooled with a small volume of high-pressure air. In this way, a heat recovery device that cools the high-pressure air to the rotor cooling air temperature and supplies it to the rotor and the rotor blades is provided.
【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。The rotor cooling air temperature and the stationary blade cooling air temperature are determined based on the capacity and performance of the gas turbine.
It is uniquely determined in the design. Further, the heat recovery device is preferably provided so as to be able to adjust the temperature of the bleed air for each bleeding stage for cooling the stationary blade, respectively, and the temperature adjustment of the bleed air is performed by using water injection. Is also good.
【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。According to the gas turbine cooling device of the present invention, the rotor can be cooled by a small volume of high-pressure air by the above-described means.
It is possible to reduce the discharge amount of high-pressure air that needs to be discharged more than necessary for combustion in the gas turbine, reduce the driving force of the compressor driven by the gas turbine, and reduce the power generated by the gas turbine. Can be increased. As a result, the power of the gas turbine that drives the compressor while generating power is improved.
【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。In addition, the heat recovered by cooling the high-temperature, high-pressure high-pressure air that cools the rotor and the rotor blades by the heat recovery device is radiated to the outside like a conventional rotor cooling device. Without, low temperature that cools the stationary blade,
Since it is recovered by low-pressure extracted air and used to heat the extracted air that cools the stationary blades, the thermal efficiency of the plant that includes the gas turbine as a part can be improved considerably by the recovered cooling heat. it can.
【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。That is, the bleed air extracted from the compressor to cool the stationary blades is a lower temperature, lower pressure bleed air,
In other words, the compressed air from the lower pressure bleeding stage of the compressor is sufficient, and the driving force of the compressor driven by the gas turbine can be reduced accordingly, and the gas turbine can generate extra power. In addition, the cooling heat recovered by the heat recovery device can further improve the thermal efficiency of the plant.
【0012】[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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a rotor cooling device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a gas turbine showing a first embodiment of a rotor cooling device of the present invention and a diagram showing a flow of cooling air, and FIG.
It is a perspective view which shows the detail of the heat exchanger shown in FIG.
【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。As shown in FIG. 1, 400 discharged from a compressor 1 into a vehicle interior 3 provided so as to enclose the periphery of a combustor 2.
The high-pressure air 4 having a high temperature of ℃ is extracted from the compartment 3 and introduced into the high-temperature heat exchanger 5 as a heat recovery device, and exchanges heat with the high-pressure extraction 11 extracted from the high-pressure extraction hole 8 of the compressor 1. And the temperature is lowered to 380 ° C.
Spill out of.
【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。The second stage stationary blade 1 is bleed from the high pressure bleed hole 8.
In the present embodiment, the high-pressure bleed air 11 that cools the fourth stage 4 happens to be a stationary blade cooling air temperature 35 that cools the second stage stationary blade 14.
Since the high-pressure bleed air 11 having the same temperature as 0 ° C. is bled, after the temperature of the high-pressure bleed air 11 is heated by the high-pressure air 4 in the high-temperature heat exchanger 5, it is optimal for cooling the two-stage stationary blade 14. Pure water 25 is injected from a water tank 24 by means of a device 23 to provide a water injection amount provided with a water amount control valve 22 so that the stationary blade cooling air temperature becomes 350 ° C.
I try to keep the temperature down.
【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。This is because the rotor cooling device of the present embodiment is applied to an existing gas turbine. However, when a new gas turbine is designed, the high-pressure bleed holes 8 need to be slightly lower in pressure. If it is provided on the side, and the temperature of the high-pressure bleed air 11 is lowered to perform the bleed, the thermal efficiency can be further improved.
【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。However, even when the temperature of the high-pressure bleed air 11 is set lower than in the case of the present embodiment, the water injection devices 23 etc.
It is preferable that the temperature of the bleed air such as 1 is provided so as to be able to be accurately adjusted to the rotor cooling air temperature and the vane cooling air temperature determined by the design.
【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。The high-pressure air 4 flowing out of the high-temperature heat exchanger 45 is introduced into a medium-temperature heat exchanger 6 as a heat recovery device, and the medium-pressure bleed air 12 extracted from a medium-pressure bleed hole 9 of the compressor.
Pressure exchange with heat exchanged with 250 ° C
2 is 320 which is the vane cooling air temperature of the third stage vane 15
The temperature is lowered to 350 ° C. by heating the mixture to 350 ° C., and flows out of the intermediate temperature heat exchanger 6.
【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。High pressure air 4 whose temperature has dropped to 350 ° C.
Is similarly introduced into the low-temperature heat exchanger 7 as a heat recovery device, and the low-temperature heat exchanger 7 exchanges heat with the low-pressure bleed air 13 extracted from the low-pressure bleed hole 10 of the compressor 1 to reduce the pressure to 150 ° C. By heating the bleed air 13 to 300 ° C., which is the stationary blade cooling air temperature of the fourth stage stationary blade 16, the high-pressure air 4
The temperature is reduced to 250 ° C., which is the rotor cooling air temperature determined by the design.
【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。The high-pressure air 4 whose temperature has been lowered to the rotor cooling air temperature passes through a high-pressure air introduction pipe 26 and passes through the rotor 21.
Through the flow path provided in the axial direction of the first stage,
Second stage rotor blade 18, third stage rotor blade 19, and fourth stage rotor blade 20
In this order, the blades are introduced into the air passages provided inside the respective moving blades from the blade root portions to cool the moving blades 17 to 20 including the rotor 21, the disk, and the blade root portion.
From the leading edge side, the tip side, and the trailing edge side of 0, each is released into the combustion gas.
【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。The high-temperature heat exchanger 5, the medium-temperature heat exchanger 6, and the low-temperature heat exchanger 7 as the heat recovery device are configured separately as shown in FIG. However, it is also possible to provide an integrated unit. Heat recovery device 27
The heat transfer unit 30 is sandwiched between end plates 29 erected on the base plate 28 and is tightened with a tightening bolt 31 to be integrated into a single unit.
And the low-temperature heat exchanger 7.
【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。A high-pressure air inlet 32 and a high-pressure air outlet 33 for introducing or discharging the high-pressure air 4 shown in FIG. 1 are provided on the same side surface, and bleed air such as the high-pressure bleed air 11 is introduced or discharged. The bleed air inlet 34 and the bleed air outlet 35 to be provided are also provided on the same side surface, and heat transfer by the heat transfer unit 30 is performed to perform heat exchange of Air-Ti-Air. For this reason, even if a leak should occur due to aging or the like, it is safe, and the direct heat exchange method between the high-pressure air 4 and the bleed air 11 to 13 is adopted. In addition, the heat recovery device 27 itself can be designed to be compact.
【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。As described above, in the gas turbine cooling device of the present invention, the cooling of the gas turbine blades is performed by the transfer of heat energy in the gas turbine cycle, and the cooling is performed outside the plant system as in the conventional gas turbine cooling device. Since the recovered heat is not radiated to the plant, the overall efficiency of the plant does not decrease, and the plant can be economically superior.
【0023】[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。As described above, according to the gas turbine cooling device of the present invention, low-temperature, low-pressure bleed air for cooling the stationary blades and the compressed air discharged from the compressor, and the rotor and the rotor blades are rotated by the rotor. By exchanging heat with high-temperature, high-pressure discharge air that has been cooled, the heat of the high-pressure air is recovered in advance as extracted air, and the recovered heat cools the extracted air with the stationary blades. A heat recovery device is provided that heats the rotor to a temperature and cools the rotor with a small volume of high-pressure air cooled to the rotor cooling air temperature by heating the extracted air.
【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。Thus, the supplied high-pressure air is cooled for cooling the rotor, and the rotor can be cooled by a small amount of high-pressure air. In addition, the excess discharge amount of high-pressure air that needs to be discharged can be reduced, and the driving force of the compressor driven by the gas turbine can be reduced.
Thereby, the unit efficiency of the gas turbine is improved.
【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。Further, the heat recovered by the heat recovery device cools the stationary blade without being radiated to the outside as in the conventional rotor cooling device. Since it is used for heating, the thermal efficiency of the plant including the gas turbine as a part can be improved at least by the recovered cooling heat. That is, low-pressure, medium-pressure, low-temperature, which is bled from the compressor and cools the vanes
By directly exchanging heat between the high-pressure bleed air and the high-temperature high-pressure air that cools the rotor of the rotor and the like, high-pressure air that performs rotor cooling in a high-temperature state without heat radiation loss outside the gas turbine cycle system The temperature can be lowered to the design temperature, the amount of high-pressure air for cooling can be reduced, and the thermal efficiency as a combined cycle plant can be increased.
【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,FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a gas turbine showing a first embodiment of a rotor cooling device of the present invention and a diagram showing a flow of cooling air,
【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。FIG. 2 is a perspective view showing details of a heat exchanger (heat recovery device) shown in FIG.
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 REFERENCE SIGNS LIST 1 compressor 2 combustor 3 cabin 4 high-pressure air 5 high-temperature heat exchanger as heat recovery device 6 medium-temperature heat exchanger as heat recovery device 7 low-temperature heat exchanger as heat recovery device 8 high-pressure bleed hole 9 medium-pressure extraction Pores 10 Low pressure extraction hole 11 High pressure extraction 12 Medium pressure extraction 13 Low pressure extraction 14 Second stage stationary blade 15 Third stage stationary blade 16 Fourth stage stationary blade 17 First stage moving blade 18 Second stage moving blade 19 Third stage moving blade 20 Fourth stage moving Wings 21 Rotor 22 Water volume control valve 23 Water injection device 24 Water tank 25 Pure water 26 High pressure air introduction pipe 27 Heat recovery device 28 Base plate 29 End plate 30 Heat transfer unit 31 Tightening bolt
Claims (1)
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。1. A gas turbine cooling device which cools high-pressure air discharged from a compressor and cools a rotor and a rotor blade to a rotor cooling air temperature, and performs rotor cooling with a small volume of the high-pressure air. In the method, heat is exchanged between the high-pressure air and the low-temperature bleed air that is bled from the compressor and supplied to the vanes, and cools the vanes. And a heat recovery device for heating the stator blade cooling air temperature and supplying it to the stator blades, cooling the high-pressure air to a rotor cooling air temperature and supplying the rotor and the rotor blades. A gas turbine cooling device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18979297A JP2941748B2 (en) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | Gas turbine cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18979297A JP2941748B2 (en) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | Gas turbine cooling system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1136889A JPH1136889A (en) | 1999-02-09 |
JP2941748B2 true JP2941748B2 (en) | 1999-08-30 |
Family
ID=16247293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18979297A Expired - Lifetime JP2941748B2 (en) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | Gas turbine cooling system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2941748B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6659716B1 (en) | 2002-07-15 | 2003-12-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine having thermally insulating rings |
US6732530B2 (en) | 2002-05-31 | 2004-05-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine compressor and clearance controlling method therefor |
US9255490B2 (en) | 2008-10-08 | 2016-02-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine and operating method thereof |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7926289B2 (en) * | 2006-11-10 | 2011-04-19 | General Electric Company | Dual interstage cooled engine |
US8277170B2 (en) * | 2008-05-16 | 2012-10-02 | General Electric Company | Cooling circuit for use in turbine bucket cooling |
JP5762048B2 (en) * | 2011-02-25 | 2015-08-12 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Rotor cooling air supply pipe |
US20140126991A1 (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-08 | General Electric Company | Systems and methods for active component life management for gas turbine engines |
US9562475B2 (en) * | 2012-12-19 | 2017-02-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Vane carrier temperature control system in a gas turbine engine |
US10371055B2 (en) | 2015-02-12 | 2019-08-06 | United Technologies Corporation | Intercooled cooling air using cooling compressor as starter |
US11808210B2 (en) | 2015-02-12 | 2023-11-07 | Rtx Corporation | Intercooled cooling air with heat exchanger packaging |
US10731560B2 (en) | 2015-02-12 | 2020-08-04 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air |
US10830148B2 (en) | 2015-04-24 | 2020-11-10 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with dual pass heat exchanger |
US10480419B2 (en) | 2015-04-24 | 2019-11-19 | United Technologies Corporation | Intercooled cooling air with plural heat exchangers |
US10221862B2 (en) | 2015-04-24 | 2019-03-05 | United Technologies Corporation | Intercooled cooling air tapped from plural locations |
US10100739B2 (en) * | 2015-05-18 | 2018-10-16 | United Technologies Corporation | Cooled cooling air system for a gas turbine engine |
US10794288B2 (en) | 2015-07-07 | 2020-10-06 | Raytheon Technologies Corporation | Cooled cooling air system for a turbofan engine |
US10443508B2 (en) | 2015-12-14 | 2019-10-15 | United Technologies Corporation | Intercooled cooling air with auxiliary compressor control |
US10669940B2 (en) | 2016-09-19 | 2020-06-02 | Raytheon Technologies Corporation | Gas turbine engine with intercooled cooling air and turbine drive |
US10794290B2 (en) | 2016-11-08 | 2020-10-06 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine |
US10550768B2 (en) | 2016-11-08 | 2020-02-04 | United Technologies Corporation | Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine |
US10961911B2 (en) | 2017-01-17 | 2021-03-30 | Raytheon Technologies Corporation | Injection cooled cooling air system for a gas turbine engine |
US10995673B2 (en) | 2017-01-19 | 2021-05-04 | Raytheon Technologies Corporation | Gas turbine engine with intercooled cooling air and dual towershaft accessory gearbox |
US10577964B2 (en) | 2017-03-31 | 2020-03-03 | United Technologies Corporation | Cooled cooling air for blade air seal through outer chamber |
US10711640B2 (en) | 2017-04-11 | 2020-07-14 | Raytheon Technologies Corporation | Cooled cooling air to blade outer air seal passing through a static vane |
US10738703B2 (en) | 2018-03-22 | 2020-08-11 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with combined features |
US10808619B2 (en) | 2018-04-19 | 2020-10-20 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with advanced cooling system |
US10830145B2 (en) | 2018-04-19 | 2020-11-10 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air fleet management system |
US10718233B2 (en) | 2018-06-19 | 2020-07-21 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with low temperature bearing compartment air |
US11255268B2 (en) | 2018-07-31 | 2022-02-22 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with selective pressure dump |
-
1997
- 1997-07-15 JP JP18979297A patent/JP2941748B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6732530B2 (en) | 2002-05-31 | 2004-05-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine compressor and clearance controlling method therefor |
US6659716B1 (en) | 2002-07-15 | 2003-12-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine having thermally insulating rings |
US9255490B2 (en) | 2008-10-08 | 2016-02-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine and operating method thereof |
US9951644B2 (en) | 2008-10-08 | 2018-04-24 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine and operating method thereof |
US10247030B2 (en) | 2008-10-08 | 2019-04-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine and operating method thereof |
US10309245B2 (en) | 2008-10-08 | 2019-06-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine and operating method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1136889A (en) | 1999-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2941748B2 (en) | Gas turbine cooling system | |
US11686250B2 (en) | Gas turbine energy supplementing systems and heating systems, and methods of making and using the same | |
US10794285B2 (en) | Gas turbine air injection system control and method of operation | |
JP3178961B2 (en) | Compressed air energy storage method and system | |
US6584779B2 (en) | Combustion turbine cooling media supply method | |
EP1033484B1 (en) | Gas turbine cooling system | |
US6651421B2 (en) | Coleman regenerative engine with exhaust gas water extraction | |
JP2001317371A (en) | Method and device for supplying cooling air to turbine engine | |
US20100146930A1 (en) | Low Grade Heat Recovery System for Turbine Air Inlet | |
JP3977909B2 (en) | Recoverable steam cooled gas turbine | |
US6212873B1 (en) | Gas turbine combined cycle | |
US20030232231A1 (en) | Device and method for supplying air to a fuel cell | |
JP2001115859A (en) | Caes power generating system | |
JP2001123851A (en) | Gas turbine | |
JP6858821B2 (en) | Gas turbine intake temperature control system and power plant | |
JPH07332109A (en) | Compressed air storage type power generating plant | |
JPH0688538A (en) | Gas turbine plant | |
JP2003193910A (en) | Cogeneration system and its operation control method | |
CN108625991A (en) | Gas-turbine unit and method for cooling down the gas-turbine unit | |
JP2986426B2 (en) | Hydrogen combustion turbine plant | |
JPH11200893A (en) | Refrigerant recovery type gas turbine | |
JP2002089285A (en) | Gas turbine blade cooling air generating system | |
JPH1018809A (en) | Starting / Stopping Combined Power Plant | |
JPH0988518A (en) | Composite power generating plant | |
CN222619782U (en) | A fuel cell thermal management system and air compressor structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990525 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090618 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 14 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |