(57)【要約】【課題】圧縮空気の圧力損失を抑制して燃焼器を冷却可能とすることで出力効率の低下を抑制可能とする。【解決手段】圧縮機１１で圧縮した圧縮空気に燃焼器１２で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン１３に供給することで回転動力を得るように構成し、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧装置４１と、この昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気により燃焼器１２を冷却する燃焼器冷却装置４２と、燃焼器１２を冷却した圧縮空気を燃焼器１２の車室に供給する圧縮空気循環ライン４６と、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気を排熱回収ボイラ８４に戻される給水により冷却する交換器８３を設ける。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、前記圧縮機で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧手段と、該昇圧手段で昇圧した圧縮空気により前記燃焼器を冷却する燃焼器冷却手段と、前記燃焼器を冷却した圧縮空気を前記燃焼器に供給する第１空気供給手段と、前記昇圧手段で昇圧した圧縮空気を冷却する圧縮空気冷却手段を設け、
前記燃焼器冷却手段は、前記圧縮空気冷却手段により冷却された圧縮空気で前記燃焼器を冷却し、
また、前記タービンから排出された排気ガスをボイラに送って蒸気を生成し、生成された蒸気を蒸気タービンに送って発電し、冷却された給水をボイラに戻して過熱する排熱回収手段を設け、前記圧縮空気冷却手段は、冷却されてボイラに戻される給水により前記昇圧手段で昇圧した圧縮空気を冷却することを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンにおいて、前記昇圧手段は、前記圧縮機で圧縮した圧縮空気の一部を車室から抽気して昇圧する一方、前記第１空気供給手段は、前記燃焼器を冷却した圧縮空気を前記車室に戻すことを特徴とするガスタービン。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガスタービンにおいて、前記燃焼器冷却手段は、前記燃焼器を構成する内筒の壁部内に形成された多数の冷却通路を有することを特徴とするガスタービン。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一つに記載のガスタービンにおいて、前記昇圧手段で昇圧した圧縮空気により前記タービンを冷却するタービン冷却手段と、前記タービンを冷却した圧縮空気を前記燃焼器に供給する第２空気供給手段を設けたことを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮した圧縮空気に燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得るガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されており、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスがタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。
【０００３】
このようなガスタービンでは、燃焼器における燃焼温度が高温となると、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）が増加するため、燃焼器には冷却装置が設けられている。従来における燃焼器の冷却装置としては、蒸気冷却方式、空気冷却方式、回収式空気冷却方式などがある。
【０００４】
蒸気冷却方式の冷却装置は、排熱回収ボイラで発生した蒸気を燃焼器を構成する内筒の壁内に形成された冷却通路に供給することでこの燃焼器を冷却し、燃焼器の冷却後の蒸気を蒸気タービンにて回収するものであり、冷却に空気を使用しないため、燃焼用空気を十分に確保することができ、低ＮＯｘ化を図ることができると共に、比熱の低い低温の蒸気を用いるため、冷却能力が高く、超高温のガスタービンでも適用することができる。
【０００５】
空気冷却方式の冷却装置は、圧縮機で圧縮した圧縮空気の一部を車室から抽気し、この圧縮空気を内筒の壁内に形成された冷却通路に供給することで燃焼器を冷却し、燃焼器の冷却した後の空気を排ガス通路に噴出するものであり、簡単な構造で燃焼器を冷却することができる。また、回収式空気冷却方式の冷却装置は、燃焼器壁の外側にフロースリーブを設け、圧縮機で圧縮した圧縮空気を車室空気からフロースリーブの環状通路に流して冷却し、燃焼器の冷却した後の空気をこの燃焼器に供給するものであり、冷却後の空気を燃焼用空気として回収するため、燃焼用空気を十分に確保することができ、低ＮＯｘ化を図ることができる。
【０００６】
なお、ガスタービンの冷却装置としては、下記特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１６９５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上述したガスタービンにおける各種の冷却装置は、下記に説明するような問題がある。蒸気冷却方式の冷却装置では、排熱回収ボイラで発生した蒸気により燃焼器を冷却するため、ガスタービンと排熱回収ボイラとの間に蒸気を循環するための蒸気配管など付帯設備が必要となり、構造が大型化、複雑化してしまう。また、ガスタービンを冷却するためには排熱回収ボイラが起動していなければならず、運転制御が複雑になり、この場合、排熱回収ボイラは暖機が必要となるために起動時間が長くなってしまう。更に、燃焼器を蒸気で冷却するため、ガスタービンの熱量が奪われてプラント効率が低下してしまうという問題がある。
【０００９】
また、空気冷却方式の冷却装置では、圧縮機で圧縮した圧縮空気の一部の空気で燃焼器を冷却するため、燃焼用空気が減少してしまい、燃焼器での燃焼温度が上昇して排気ガス中のＮＯｘが増加してしまうという問題がある。そして、超高温ガスタービンでは、車室温度が高温まで上昇するため、空気冷却方式の冷却装置では冷却能力が低く、実現が難しい。更に、回収式空気冷却方式の冷却装置では、圧縮機で圧縮した圧縮空気により燃焼器を冷却し、冷却後の圧縮空気を燃焼器に供給しており、燃焼用空気を確保して低ＮＯｘ化を図ることができるものの、圧縮空気を燃焼器の壁冷却後に回収するため、燃焼器での圧力損失が大きく、タービン効率が低下してしまうという問題がある。また、燃焼器における内筒の外周側にフロースリーブを設ける必要があるため、構造部材が多くなって構造が複雑化してしまう。
【００１０】
本発明は上述した課題を解決するものであり、圧縮空気の圧力損失を抑制して燃焼器を冷却可能とすることで出力効率の低下を抑制可能としたガスタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための請求項１の発明のガスタービンは、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、前記圧縮機で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧手段と、該昇圧手段で昇圧した圧縮空気により前記燃焼器を冷却する燃焼器冷却手段と、前記燃焼器を冷却した圧縮空気を前記燃焼器に供給する第１空気供給手段と、前記昇圧手段で昇圧した圧縮空気を冷却する圧縮空気冷却手段を設け、前記燃焼器冷却手段は、前記圧縮空気冷却手段により冷却された圧縮空気で前記燃焼器を冷却し、また、前記タービンから排出された排気ガスをボイラに送って蒸気を生成し、生成された蒸気を蒸気タービンに送って発電し、冷却された給水をボイラに戻して過熱する排熱回収手段を設け、前記圧縮空気冷却手段は、冷却されてボイラに戻される給水により前記昇圧手段で昇圧した圧縮空気を冷却することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明のガスタービンでは、前記昇圧手段は、前記圧縮機で圧縮した圧縮空気の一部を車室から抽気して昇圧する一方、前記第１空気供給手段は、前記燃焼器を冷却した圧縮空気を前記車室に戻すことを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明のガスタービンでは、前記燃焼器冷却手段は、前記燃焼器を構成する内筒の壁部内に形成された多数の冷却通路を有することを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明のガスタービンでは、前記昇圧手段で昇圧した圧縮空気により前記タービンを冷却するタービン冷却手段と、前記タービンを冷却した圧縮空気を前記燃焼器に供給する第２空気供給手段を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明のガスタービンによれば、圧縮機で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧手段と、この昇圧手段で昇圧した圧縮空気により燃焼器を冷却する燃焼器冷却手段と、燃焼器を冷却した圧縮空気を燃焼器に供給する第１空気供給手段を設けたので、圧縮機で圧縮した圧縮空気が燃焼器に供給されると共に、その一部が昇圧手段により昇圧されてから燃焼器冷却手段に送られ、この圧縮空気により燃焼器が冷却され、燃焼器を冷却した圧縮空気が第１空気供給手段により燃焼器に供給され、燃焼器では、この圧縮空気に対して燃料が供給されて燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得ることとなり、圧縮機で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧してから燃焼器を冷却するため、圧縮空気の圧力損失を最小限に抑制して燃焼器を適正に冷却することができると共に、燃焼器を冷却した空気を圧縮機で圧縮した圧縮空気と共に燃焼器に供給するため、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができ、その結果、出力効率の低下を抑制することができる。
【００１６】
また、請求項１の発明のガスタービンによれば、昇圧手段で昇圧した圧縮空気を冷却する圧縮空気冷却手段を設け、燃焼器冷却手段は、この圧縮空気冷却手段により冷却された圧縮空気で燃焼器を冷却するので、圧縮空気冷却手段により圧縮空気を冷却して温度を低下することができ、燃焼器を効率良く冷却することができると共に、燃焼温度を低下してＮＯｘ排出量を減少することができる。
【００１７】
また、請求項１の発明のガスタービンによれば、タービンから排出された排気ガスをボイラに送って蒸気を生成し、生成された蒸気を蒸気タービンに送って発電し、冷却された給水をボイラに戻して過熱する排熱回収手段を設け、圧縮空気冷却手段は、冷却されてボイラに戻される給水により昇圧手段で昇圧した圧縮空気を冷却するので、圧縮空気を冷却する冷媒として排熱回収手段の給水を用いることで、昇圧した圧縮空気を効率良く冷却することができる。
【００１８】
請求項２の発明のガスタービンによれば、昇圧手段は圧縮機で圧縮した圧縮空気の一部を車室から抽気して昇圧する一方、第１空気供給手段は燃焼器を冷却した圧縮空気を車室に戻すので、燃焼器を冷却した空気が車室に戻されるため、圧縮機で圧縮した圧縮空気の全てが燃焼器に供給されることとなり、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。
【００１９】
請求項３の発明のガスタービンによれば、燃焼器冷却手段は、燃焼器を構成する内筒の壁部内に形成された多数の冷却通路を有するので、圧縮空気が内筒の壁部内にある多数の冷却通路を通過することで燃焼器を冷却するため、この燃焼器を効率良く冷却することができる。
【００２０】
請求項４の発明のガスタービンによれば、昇圧手段で昇圧した圧縮空気によりタービンを冷却するタービン冷却手段と、タービンを冷却した圧縮空気を燃焼器に供給する第２空気供給手段を設けたので、圧縮機で圧縮した圧縮空気が燃焼器に供給されると共に、その一部が昇圧手段により昇圧されてから燃焼器冷却手段及びタービン冷却手段に送られ、この圧縮空気により燃焼器及びタービンが冷却され、冷却後の圧縮空気が第１、第２空気供給手段により燃焼器に供給され、燃焼器では、この圧縮空気に対して燃料が供給されて燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得ることとなり、圧縮空気の圧力損失を最小限に抑制して燃焼器及びタービンを適正に冷却することができると共に、冷却した空気を全て燃焼器に供給するため、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができ、その結果、出力効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係るガスタービンを表す概略図である。
【図２】図２は、実施例１のガスタービンを表す概略構成図である。
【図３】図３は、実施例１のガスタービンにおける燃焼器を表す概略構成図である。
【図４−１】図４−１は、本発明の実施例２に係るガスタービンにおける燃焼器冷却装置を表す概略図である。
【図４−２】図４−２は、実施例２のガスタービンにおける燃焼器冷却装置の変形例を表す概略図である。
【図４−３】図４−３は、実施例２のガスタービンにおける燃焼器冷却装置の変形例を表す概略図である。
【図４−４】図４−４は、実施例２のガスタービンにおける燃焼器冷却装置の変形例を表す概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施例３に係るガスタービンを表す概略図である。
【図６】図６は、本発明の実施例４に係るガスタービンを表す概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施例５に係るガスタービンを表す概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施例６に係るガスタービンを表す概略図である。
【図９】図９は、本発明の実施例７に係るガスタービンを表す概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例８に係るガスタービンを表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るガスタービンの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係るガスタービンを表す概略図、図２は、実施例１のガスタービンを表す概略構成図、図３は、実施例１のガスタービンにおける燃焼器を表す概略構成図である。
【００２４】
実施例１のガスタービンは、図１及び図２に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３とにより構成され、このタービン１３に発電機１４が連結されている。この圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８が交互に配設されてなり、その外側に抽気マニホールド１９が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２０内に複数の静翼２１と動翼２２が交互に配設されている。
【００２５】
タービン１３のタービン車室２０には、排気室２３が連続して設けられており、この排気室２３は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２４を有している。また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室２３の中心部を貫通するようにロータ（タービン軸）２５が位置しており、圧縮機１１側の端部が軸受部２６により回転自在に支持される一方、排気室２３側の端部が軸受部２７により回転自在に支持されている。そして、このロータ２５に複数のディスクプレートが固定され、各動翼１８，２２が連結されると共に、排気室２３側の端部に発電機１４の駆動軸が連結されている。
【００２６】
従って、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気が、複数の静翼１７と動翼１８を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２５を駆動回転し、このロータ２５に連結された発電機１４に回転動力を付与することで発電を行う一方、排気ガスは排気室２３の排気ディフューザ２４で静圧に変換されてから大気に放出される。
【００２７】
上述した燃焼器１２において、図３に示すように、燃焼器外筒３１に燃焼器内筒３２が支持され、この燃焼器内筒３２の先端部に燃焼器尾筒３３が連結されて燃焼器ケーシングが構成されている。燃焼器内筒３２内には、その中心部にパイロットノズル３４が配設されると共に、燃焼器内筒３２の内周面に周方向に沿ってパイロットノズル３４を取り囲むように複数の予混合ノズル３５が配設されており、パイロットノズル３４の先端部にはパイロットコーン３６が装着されている。
【００２８】
従って、圧縮機１１における圧縮機車室１６から高温・高圧の圧縮空気が燃焼器１２に流れこむと、各予混合ノズル３５内では、この圧縮空気がメイン燃料棒から噴射された燃料と混合され、予混合気の旋回流となって燃焼器内筒３２内に流れ込む。一方、パイロットノズル３４内では、圧縮空気がパイロット燃料棒から噴射された燃料と混合され、この混合気は図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスとなって燃焼器内筒３２内に噴出する。そして、燃焼ガスの一部が燃焼器内筒３２内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出することで、各予混合ノズル３５から燃焼器内筒３２、燃焼器尾筒３３に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。
【００２９】
このように構成された本実施例のガスタービンでは、図１に示すように、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を車室から抽気して昇圧する昇圧装置（例えば、圧縮機やブロア）４１と、この昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気により燃焼器１２を冷却する燃焼器冷却装置４２とを設け、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気を燃焼器１２に供給するようにしている。
【００３０】
即ち、圧縮機１１から燃焼器１２に連結される圧縮空気供給ライン４３は、途中で分岐して圧縮空気分岐ライン４４を形成し、昇圧装置４１に連結されている。燃焼器冷却装置４２は、例えば、燃焼器１２を構成する内筒の壁部内に形成された多数の冷却通路であって、昇圧装置４１は、燃焼器冷却装置４２と冷却空気供給ライン４５により連結されている。そして、燃焼器冷却装置４２は、圧縮空気供給ライン４３と圧縮空気循環ライン（第１空気供給手段）４６により連結されており、燃焼器１２を冷却した圧縮空気が圧縮空気供給ライン４３を介して燃焼器１２に供給される。この場合、燃焼器１２を冷却した圧縮空気を圧縮空気供給ライン４３に戻すことで、燃焼器１２の車室に供給することとなる。
【００３１】
また、燃焼器１２には、この燃焼器１２に燃料を供給する燃料供給ライン４７が連結されている。更に、燃焼器１２は、タービン１３と燃焼ガス排出ライン４８により連結されている。
【００３２】
従って、圧縮機１１では、取り込まれた空気が複数の静翼１７と動翼１８を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、圧縮空気供給ライン４３に流れる。そして、この圧縮空気供給ライン４３を流れる圧縮空気の一部、つまり、車室から抽気した圧縮空気が圧縮空気分岐ライン４４に分岐して昇圧装置４１に供給され、ここで更に昇圧される。この昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気は、冷却空気供給ライン４５を通して燃焼器冷却装置４２に供給され、例えば、燃焼器１２を構成する内筒の壁部内を流れることで冷却する。この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、圧縮空気循環ライン４６を通して圧縮空気供給ライン４３に戻される。そのため、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気が全量圧縮空気供給ライン４３を通して燃焼器１２に供給されることとなる。
【００３３】
すると、この燃焼器１２では、圧縮空気供給ライン４３から供給された圧縮空気に対して、燃料供給ライン４７から所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、燃焼ガス排出ライン４８を通してタービン１３に送られ、複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２５が駆動回転し、このロータ２５に連結された発電機１４を駆動することで発電が行われる。
【００３４】
このように実施例１のガスタービンにあっては、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気に燃焼器１２で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン１３に供給することで回転動力を得るように構成し、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧装置４１と、この昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気により燃焼器１２を冷却する燃焼器冷却装置４２と、燃焼器１２を冷却した圧縮空気を燃焼器１２の車室に供給する圧縮空気循環ライン４６を設けている。
【００３５】
従って、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気が燃焼器１２に供給されると共に、その一部が昇圧装置４１により昇圧されてから燃焼器冷却装置４２に送られ、この圧縮空気により燃焼器１２が冷却され、燃焼器１２を冷却した圧縮空気が圧縮空気循環ライン４６により燃焼器１２に供給され、燃焼器１２では、この圧縮空気に対して燃料が供給されて燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン１３に供給して回転動力を得ることとなる。このとき、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧してから燃焼器１２を冷却するため、この一部の圧縮空気だけが圧力損失となり、圧縮空気の圧力損失を最小限に抑制して燃焼器１２を適正に冷却することができる。また、燃焼器１２を冷却した空気を圧縮空気供給ライン４３に戻すため、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気を全量燃焼器１２に供給することとなり、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。その結果、タービン出力効率の低下を抑制することができる。
【００３６】
また、本実施例のガスタービンでは、昇圧装置４１は、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を車室から抽気して昇圧する一方、燃焼器１２を冷却した圧縮空気を圧縮空気循環ライン４６により圧縮機１１の車室に戻すことで、燃焼器１２を冷却した空気の全量が車室に戻されるため、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気を効率良く燃焼器１２に供給することができ、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。
【実施例２】
【００３７】
図４−１は、本発明の実施例２に係るガスタービンにおける燃焼器冷却装置を表す概略図、図４−２から図４−４は、実施例２のガスタービンにおける燃焼器冷却装置の変形例を表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３８】
実施例２のガスタービンにおいて、図４−１に示すように、燃焼器冷却装置５１は、燃焼器１２を構成する内筒５２の壁部内に形成された多数の冷却通路である。具体的に説明すると、この燃焼器冷却装置５１において、内筒５２の壁部内には、その長手方向（燃焼ガスの流動方向）に沿って多数の冷却通路５３が形成されている。また、内筒５２の外周部には、その長手方向における中間部にリング形状をなすヘッダ５４が固定されており、このヘッダ５４に冷却空気供給ラインとしての冷却空気供給配管５５が連結されている。そして、多数の冷却通路５３は、ヘッダ５４内を通して冷却空気供給配管５５に連通する一方、各端部が車室５６に開口している。
【００３９】
従って、圧縮機で圧縮された圧縮空気の一部が冷却空気供給配管５５を通してヘッダ５４に供給されると、この圧縮空気は、燃焼器冷却装置５１の各冷却通路５３を通過することで燃焼器１２を冷却し、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、車室５６に吐出して回収される。そのため、圧縮機で圧縮された圧縮空気を全量車室５６を通して燃焼器１２に供給することができる。
【００４０】
また、実施例２のガスタービンの変形例において、図４−２に示すように、燃焼器冷却装置６１は、燃焼器１２を構成する内筒５２の壁部内に形成された多数の冷却通路であり、内筒５２の壁部内に多数の冷却通路５３が形成されると共に、内筒５２の外周部にリング形状をなすヘッダ５４が固定され、このヘッダ５４に冷却空気供給配管５５が連結されている。そして、多数の冷却通路５３は、ヘッダ５４内を通して冷却空気供給配管５５に連通し、一端部が車室５６に開口する一方、他端部が内筒５２内に開口している。
【００４１】
従って、圧縮機で圧縮された圧縮空気の一部が冷却空気供給配管５５を通してヘッダ５４に供給されると、この圧縮空気は、燃焼器冷却装置６１の各冷却通路５３を通過することで燃焼器１２を冷却し、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、車室５６に吐出して回収されると共に、内筒５２内における燃焼ガスに合流する。そのため、圧縮機で圧縮された圧縮空気を車室５６を通して燃焼器１２に供給することができると共に、圧縮空気を内筒５２内の下流側に供給することで、尾筒や第１静翼を冷却することができる。
【００４２】
また、実施例２のガスタービンの変形例において、図４−３に示すように、燃焼器冷却装置６２は、燃焼器１２を構成する内筒５２の壁部内に形成された多数の冷却通路であり、内筒５２の壁部内に多数の冷却通路５３が形成されると共に、内筒５２の外周部にリング形状をなすヘッダ５４が２箇所にわたって固定され、各ヘッダ５４に冷却空気供給配管５５が連結されている。そして、多数の冷却通路５３は、ヘッダ５４内を通して冷却空気供給配管５５に連通し、端部及び中間部が車室５６に開口している。
【００４３】
従って、圧縮機で圧縮された圧縮空気の一部が冷却空気供給配管５５を通してヘッダ５４に供給されると、この圧縮空気は、燃焼器冷却装置６２の各冷却通路５３を通過することで燃焼器１２を冷却し、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、車室５６に吐出して回収されると共に、内筒５２内における燃焼ガスに合流する。そのため、圧縮機で圧縮された圧縮空気を車室５６を通して燃焼器１２に供給することができると共に、圧縮空気を内筒５２内の下流側に供給することで、尾筒や第１静翼を冷却することができる。
【００４４】
また、実施例２のガスタービンの変形例において、図４−４に示すように、燃焼器冷却装置６３は、燃焼器１２を構成する内筒５２の壁部内に形成された多数の冷却通路であり、内筒５２の壁部内に多数の冷却通路５３が形成されると共に、内筒５２の外周部における燃焼ガスの流動方向下流端部に対応してリング形状をなすヘッダ５４が固定され、このヘッダ５４に冷却空気供給配管５５が連結されている。そして、多数の冷却通路５３は、ヘッダ５４内を通して冷却空気供給配管５５に連通し、燃焼ガスの流動方向上流端部が車室５６に開口している。
【００４５】
従って、圧縮機で圧縮された圧縮空気の一部が冷却空気供給配管５５を通してヘッダ５４に供給されると、この圧縮空気は、燃焼器冷却装置６２の各冷却通路５３を通過することで燃焼器１２を冷却し、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、車室５６に吐出して回収される。そのため、圧縮空気は、燃焼ガスの流動方向下流側から上流側へ流れて冷却することで、高温部を効率的に冷却することができる。
【００４６】
このように実施例２のガスタービンにあっては、圧縮機で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧した圧縮空気により燃焼器１２を冷却する燃焼器冷却装置５１，６１，６２，６３を設け、この燃焼器冷却装置５１，６１，６２，６３として、燃焼器１２を構成する内筒５２の壁部内に多数の冷却通路５３を設けている。
【００４７】
従って、圧縮機で圧縮された圧縮空気の一部が冷却空気供給配管５５を通してヘッダ５４に供給されると、この圧縮空気は、各冷却通路５３を通過することで燃焼器１２を冷却することとなり、簡単な構成で燃焼器１２を効率良く冷却することができる。
【実施例３】
【００４８】
図５は、本発明の実施例３に係るガスタービンを表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４９】
実施例３のガスタービンにおいて、図５に示すように、圧縮機１１は、圧縮空気供給ライン４３を介して燃焼器１２に連結されると共に、圧縮空気供給ライン４３の途中で分岐した圧縮空気分岐ライン４４を介して昇圧装置４１に連結され、昇圧装置４１は、冷却空気供給ライン４５を介して燃焼器冷却装置４２に連結されており、この冷却空気供給ライン４５には、水供給ライン７１が連結され、この水供給ライン７１に水噴射装置（水分添加手段）７２が装着されている。そして、燃焼器冷却装置４２は、圧縮空気循環ライン４６を介して圧縮空気供給ライン４３に連結されている。また、燃焼器１２には、燃料供給ライン４７が連結され、この燃焼器１２は、燃焼ガス排出ライン４８を介してタービン１３に連結されている。
【００５０】
従って、圧縮機１１は、空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気を生成し、圧縮空気供給ライン４３に流れる。そして、この圧縮空気供給ライン４３を流れる圧縮空気の一部が圧縮空気分岐ライン４４に分岐して昇圧装置４１に供給され、ここで更に昇圧されてから冷却空気供給ライン４５に流れる。一方、水噴射装置７２は、水供給ライン７１に所定量の水分を噴射しており、冷却空気供給ライン４５を流れる圧縮空気に対して水供給ライン７１から水分が添加されることで、圧縮空気が冷却され、低温となった圧縮空気が燃焼器冷却装置４２に供給され、燃焼器１２を冷却する。そして、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、圧縮空気循環ライン４６を通して圧縮空気供給ライン４３に戻される。そのため、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気が全量圧縮空気供給ライン４３を通して燃焼器１２に供給されることとなる。
【００５１】
すると、この燃焼器１２では、圧縮空気供給ライン４３から供給された圧縮空気に対して、燃料供給ライン４７から所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、燃焼ガス排出ライン４８を通してタービン１３に送られ、複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２５が駆動回転し、このロータ２５に連結された発電機１４を駆動することで発電が行われる。
【００５２】
このように実施例３のガスタービンにあっては、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧装置４１と、この昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気により燃焼器１２を冷却する燃焼器冷却装置４２と、燃焼器１２を冷却した圧縮空気を燃焼器１２の車室に供給する圧縮空気循環ライン４６と、昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気に対して水分を添加する水噴射装置７２を有する水供給ライン７１とを設けている。
【００５３】
従って、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気が燃焼器１２に供給されると共に、その一部が昇圧装置４１により昇圧され、水噴射装置７２により冷却されてから燃焼器冷却装置４２に送られ、この圧縮空気により燃焼器１２が冷却され、燃焼器１２を冷却した圧縮空気が圧縮空気循環ライン４６により燃焼器１２に供給され、燃焼器１２では、この圧縮空気に対して燃料が供給されて燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン１３に供給して回転動力を得ることとなる。このとき、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧して冷却してから燃焼器１２を冷却するため、この一部の圧縮空気だけが圧力損失となり、圧縮空気の圧力損失を最小限に抑制して燃焼器１２を適正に冷却することができる。また、燃焼器１２を冷却した空気を圧縮空気供給ライン４３に戻すため、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気を全量燃焼器１２に供給することとなり、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。更に、圧縮空気を昇圧して冷却してから燃焼器冷却装置４２に供給するため、圧縮空気の温度を低下することができ、燃焼器１２を効率良く冷却することができると共に、低温の圧縮空気を燃焼器１２内に供給することで、燃焼温度を低下してＮＯｘ排出量を減少することができる。
【実施例４】
【００５４】
図６は、本発明の実施例４に係るガスタービンを表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５５】
実施例４のガスタービンにおいて、図６に示すように、圧縮機１１は、圧縮空気供給ライン４３を介して燃焼器１２に連結されると共に、圧縮空気供給ライン４３の途中で分岐した圧縮空気分岐ライン４４を介して昇圧装置４１に連結され、昇圧装置４１は、冷却空気供給ライン４５を介して燃焼器冷却装置４２に連結されている。また、冷却空気供給ライン４５には、昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気を冷却する熱交換器（圧縮空気冷却手段）８１が設けられ、燃焼器冷却装置４２は、この熱交換器８１により冷却された圧縮空気で燃焼器１２を冷却する。この交換器８１では、冷却空気供給ライン４５を流れる圧縮空気と、圧縮空気供給ライン４３を流れる圧縮空気を導入することで、両圧縮空気の間で熱交換が行われる。即ち、圧縮機１１で圧縮された後に昇圧装置４１で昇圧されてから冷却空気供給ライン４５に流れる圧縮空気は、圧縮機１１で圧縮されて圧縮空気供給ライン４３に流れる圧縮空気よりも高温・高圧であるため、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気は、交換器８１を通過することで、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気により冷却されることとなる。そして、燃焼器冷却装置４２は、圧縮空気循環ライン４６を介して圧縮空気供給ライン４３に連結されている。また、燃焼器１２には、燃料供給ライン４７が連結され、この燃焼器１２は、燃焼ガス排出ライン４８を介してタービン１３に連結されている。
【００５６】
従って、圧縮機１１は、空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気を生成し、圧縮空気供給ライン４３に流れる。そして、この圧縮空気供給ライン４３を流れる圧縮空気の一部が圧縮空気分岐ライン４４に分岐して昇圧装置４１に供給され、ここで更に昇圧されてから冷却空気供給ライン４５に流れる。すると、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気が圧縮空気供給ライン４３を通って熱交換器８１に導入されると共に、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気が冷却空気供給ライン４５から熱交換器８１に導入されることとなり、この熱交換器８１では、両圧縮空気の間で熱交換が行われ、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気は、交換器８１で冷却されてから燃焼器冷却装置４２に供給され、燃焼器１２を冷却する。そして、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、圧縮空気循環ライン４６を通して圧縮空気供給ライン４３に戻される。そのため、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気が全量圧縮空気供給ライン４３を通して燃焼器１２に供給されることとなる。
【００５７】
すると、この燃焼器１２では、圧縮空気供給ライン４３から供給された圧縮空気に対して、燃料供給ライン４７から所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、燃焼ガス排出ライン４８を通してタービン１３に送られ、複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２５が駆動回転し、このロータ２５に連結された発電機１４を駆動することで発電が行われる。
【００５８】
このように実施例４のガスタービンにあっては、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧装置４１と、この昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気により燃焼器１２を冷却する燃焼器冷却装置４２と、燃焼器１２を冷却した圧縮空気を燃焼器１２の車室に供給する圧縮空気循環ライン４６と、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気を圧縮機１１で圧縮した圧縮空気により冷却する交換器８１とを設けている。
【００５９】
従って、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気が燃焼器１２に供給されると共に、その一部が昇圧装置４１により昇圧され、熱交換器８１により冷却されてから燃焼器冷却装置４２に送られ、この圧縮空気により燃焼器１２が冷却され、燃焼器１２を冷却した圧縮空気が圧縮空気循環ライン４６により燃焼器１２に供給され、燃焼器１２では、この圧縮空気に対して燃料が供給されて燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン１３に供給して回転動力を得ることとなる。このとき、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧して冷却してから燃焼器１２を冷却するため、この一部の圧縮空気だけが圧力損失となり、圧縮空気の圧力損失を最小限に抑制して燃焼器１２を適正に冷却することができる。また、燃焼器１２を冷却した空気を圧縮空気供給ライン４３に戻すため、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気を全量燃焼器１２に供給することとなり、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。更に、圧縮空気を昇圧して冷却してから燃焼器冷却装置４２に供給するため、圧縮空気の温度を低下することができ、燃焼器１２を効率良く冷却することができると共に、低温の圧縮空気を燃焼器１２内に供給することで、燃焼温度を低下してＮＯｘ排出量を減少することができる。
【実施例５】
【００６０】
図７は、本発明の実施例５に係るガスタービンを表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６１】
実施例５のガスタービンにおいて、図７に示すように、圧縮機１１は、圧縮空気供給ライン４３を介して燃焼器１２に連結されると共に、圧縮空気供給ライン４３の途中で分岐した圧縮空気分岐ライン４４を介して昇圧装置４１に連結され、昇圧装置４１は、冷却空気供給ライン４５を介して燃焼器冷却装置４２に連結されている。また、冷却空気供給ライン４５には、昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気を冷却する熱交換器（圧縮空気冷却手段）８２が設けられ、燃焼器冷却装置４２は、この熱交換器８２により冷却された圧縮空気で燃焼器１２を冷却する。この交換器８２では、冷却空気供給ライン４５を流れる圧縮空気と、燃料供給ライン４７を流れる燃料を導入することで、圧縮空気と燃料との間で熱交換が行われる。即ち、圧縮機１１で圧縮された後に昇圧装置４１で昇圧されてから冷却空気供給ライン４５に流れる圧縮空気は、燃料供給ライン４７に流れる燃料よりも高温・高圧であるため、この圧縮空気は、交換器８２を通過することで、燃料により冷却されることとなる。そして、燃焼器冷却装置４２は、圧縮空気循環ライン４６を介して圧縮空気供給ライン４３に連結されている。また、燃焼器１２には、燃料供給ライン４７が連結され、この燃焼器１２は、燃焼ガス排出ライン４８を介してタービン１３に連結されている。
【００６２】
従って、圧縮機１１は、空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気を生成し、圧縮空気供給ライン４３に流れる。そして、この圧縮空気供給ライン４３を流れる圧縮空気の一部が圧縮空気分岐ライン４４に分岐して昇圧装置４１に供給され、ここで更に昇圧されてから冷却空気供給ライン４５に流れる。すると、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気が冷却空気供給ライン４５を通って熱交換器８１に導入されると共に、燃料が燃料供給ライン４７を通って熱交換器８２に導入されることとなり、この熱交換器８２では、圧縮空気と燃料との間で熱交換が行われ、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気は、交換器８２で冷却されてから燃焼器冷却装置４２に供給され、燃焼器１２を冷却する一方、燃料は、交換器８２で加熱されてから燃焼器１２に供給される。そして、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、圧縮空気循環ライン４６を通して圧縮空気供給ライン４３に戻される。そのため、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気が全量圧縮空気供給ライン４３を通して燃焼器１２に供給されることとなる。
【００６３】
すると、この燃焼器１２では、圧縮空気供給ライン４３から供給された圧縮空気に対して、燃料供給ライン４７から加熱された所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、燃焼ガス排出ライン４８を通してタービン１３に送られ、複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２５が駆動回転し、このロータ２５に連結された発電機１４を駆動することで発電が行われる。
【００６４】
このように実施例５のガスタービンにあっては、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧装置４１と、この昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気により燃焼器１２を冷却する燃焼器冷却装置４２と、燃焼器１２を冷却した圧縮空気を燃焼器１２の車室に供給する圧縮空気循環ライン４６と、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気を燃焼器１２に供給する燃料により冷却する交換器８１とを設けている。
【００６５】
従って、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気が燃焼器１２に供給されると共に、その一部が昇圧装置４１により昇圧され、熱交換器８２により冷却されてから燃焼器冷却装置４２に送られ、この圧縮空気により燃焼器１２が冷却され、燃焼器１２を冷却した圧縮空気が圧縮空気循環ライン４６により燃焼器１２に供給され、燃焼器１２では、この圧縮空気に対して燃料が供給されて燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン１３に供給して回転動力を得ることとなる。このとき、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧して冷却してから燃焼器１２を冷却するため、この一部の圧縮空気だけが圧力損失となり、圧縮空気の圧力損失を最小限に抑制して燃焼器１２を適正に冷却することができる。また、燃焼器１２を冷却した空気を圧縮空気供給ライン４３に戻すため、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気を全量燃焼器１２に供給することとなり、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。更に、圧縮空気を昇圧して冷却してから燃焼器冷却装置４２に供給するため、圧縮空気の温度を低下することができ、燃焼器１２を効率良く冷却することができると共に、低温の圧縮空気を燃焼器１２内に供給することで、燃焼温度を低下してＮＯｘ排出量を減少することができる。また、燃料を加熱してから燃焼器１２に供給するため、燃料噴霧の微粒化が促進されることとなり、燃焼効率を向上して有害物質の排出量を減少することができると共に、タービン出力を向上することができる。
【実施例６】
【００６６】
図８は、本発明の実施例６に係るガスタービンを表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００６７】
実施例６のガスタービンは、図示しないが、複合発電システムに適用されている。この複合発電システムは、ガスタービンから排出された排気ガスを排熱回収ボイラに送り、ここで高温・高圧の排気ガスにより蒸気を生成し、この蒸気により蒸気タービン駆動することで発電機により発電するものであり、ここでは、蒸気タービンに供給された蒸気を復水器により凝縮した後、ポンプにより供水として排熱回収ボイラに戻して過熱するようにしている。
【００６８】
この複合発電システムに適用された実施例６のガスタービンにおいて、図８に示すように、圧縮機１１は、圧縮空気供給ライン４３を介して燃焼器１２に連結されると共に、圧縮空気供給ライン４３の途中で分岐した圧縮空気分岐ライン４４を介して昇圧装置４１に連結され、昇圧装置４１は、冷却空気供給ライン４５を介して燃焼器冷却装置４２に連結されている。また、冷却空気供給ライン４５には、昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気を冷却する熱交換器（圧縮空気冷却手段）８３が設けられ、燃焼器冷却装置４２は、この熱交換器８３により冷却された圧縮空気で燃焼器１２を冷却する。この交換器８３では、冷却空気供給ライン４５を流れる圧縮空気と、排熱回収ボイラ（排熱回収手段）８４に連結される給水ライン８５を流れる給水を導入することで、圧縮空気と給水との間で熱交換が行われる。即ち、圧縮機１１で圧縮された後に昇圧装置４１で昇圧されてから冷却空気供給ライン４５に流れる圧縮空気は、蒸気タービンを駆動した後に復水器により凝縮されて給水ライン８５に流れる給水よりも高温・高圧であるため、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気は、交換器８３を通過することで、排熱回収ボイラ８４に戻される給水により冷却されることとなる。そして、燃焼器冷却装置４２は、圧縮空気循環ライン４６を介して圧縮空気供給ライン４３に連結されている。また、燃焼器１２には、燃料供給ライン４７が連結され、この燃焼器１２は、燃焼ガス排出ライン４８を介してタービン１３に連結されている。
【００６９】
従って、圧縮機１１は、空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気を生成し、圧縮空気供給ライン４３に流れる。そして、この圧縮空気供給ライン４３を流れる圧縮空気の一部が圧縮空気分岐ライン４４に分岐して昇圧装置４１に供給され、ここで更に昇圧されてから冷却空気供給ライン４５に流れる。すると、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気が冷却空気供給ライン４５を通って熱交換器８３に導入されると共に、蒸気タービンを駆動した後に復水器により凝縮された給水が給水ライン８５を通って熱交換器８３に導入されることとなり、この熱交換器８３では、圧縮空気と給水との間で熱交換が行われ、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気は、交換器８３で冷却されてから燃焼器冷却装置４２に供給され、燃焼器１２を冷却する。そして、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、圧縮空気循環ライン４６を通して圧縮空気供給ライン４３に戻される。そのため、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気が全量圧縮空気供給ライン４３を通して燃焼器１２に供給されることとなる。
【００７０】
すると、この燃焼器１２では、圧縮空気供給ライン４３から供給された圧縮空気に対して、燃料供給ライン４７から所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、燃焼ガス排出ライン４８を通してタービン１３に送られ、複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２５が駆動回転し、このロータ２５に連結された発電機１４を駆動することで発電が行われる。
【００７１】
このように実施例６のガスタービンにあっては、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧装置４１と、この昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気により燃焼器１２を冷却する燃焼器冷却装置４２と、燃焼器１２を冷却した圧縮空気を燃焼器１２の車室に供給する圧縮空気循環ライン４６と、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気を排熱回収ボイラ８４に戻される給水により冷却する交換器８３とを設けている。
【００７２】
従って、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気が燃焼器１２に供給されると共に、その一部が昇圧装置４１により昇圧され、熱交換器８３により冷却されてから燃焼器冷却装置４２に送られ、この圧縮空気により燃焼器１２が冷却され、燃焼器１２を冷却した圧縮空気が圧縮空気循環ライン４６により燃焼器１２に供給され、燃焼器１２では、この圧縮空気に対して燃料が供給されて燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン１３に供給して回転動力を得ることとなる。このとき、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧して冷却してから燃焼器１２を冷却するため、この一部の圧縮空気だけが圧力損失となり、圧縮空気の圧力損失を最小限に抑制して燃焼器１２を適正に冷却することができる。また、燃焼器１２を冷却した空気を圧縮空気供給ライン４３に戻すため、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気を全量燃焼器１２に供給することとなり、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。更に、圧縮空気を昇圧して冷却してから燃焼器冷却装置４２に供給するため、圧縮空気の温度を低下することができ、燃焼器１２を効率良く冷却することができると共に、低温の圧縮空気を燃焼器１２内に供給することで、燃焼温度を低下してＮＯｘ排出量を減少することができる。
【実施例７】
【００７３】
図９は、本発明の実施例７に係るガスタービンを表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００７４】
実施例７のガスタービンは、図示しないが、複合発電システムに適用されている。この複合発電システムは、ガスタービンから排出された排気ガスを排熱回収ボイラに送り、ここで高温・高圧の排気ガスにより蒸気を生成し、この蒸気により蒸気タービン駆動することで発電機により発電するものであり、ここでは、蒸気タービンに供給された蒸気を復水器により凝縮した後、ポンプにより供水として排熱回収ボイラに戻して過熱するようにしている。
【００７５】
この複合発電システムに適用された実施例７のガスタービンにおいて、図９に示すように、圧縮機１１は、圧縮空気供給ライン４３を介して燃焼器１２に連結されると共に、圧縮空気供給ライン４３の途中で分岐した圧縮空気分岐ライン４４を介して昇圧装置４１に連結され、昇圧装置４１は、冷却空気供給ライン４５を介して燃焼器冷却装置４２に連結されている。また、冷却空気供給ライン４５には、昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気を冷却する熱交換器（圧縮空気冷却手段）８６が設けられ、燃焼器冷却装置４２は、この熱交換器８６により冷却された圧縮空気で燃焼器１２を冷却する。この交換器８６では、冷却空気供給ライン４５を流れる圧縮空気と、排熱回収ボイラ８４に連結される蒸気供給ライン８７を流れる蒸気を導入することで、圧縮空気と蒸気との間で熱交換が行われる。即ち、圧縮機１１で圧縮された後に昇圧装置４１で昇圧されてから冷却空気供給ライン４５に流れる圧縮空気は、排熱回収ボイラ８４で生成されて蒸気供給ライン８７に流れる蒸気よりも高温・高圧であるため、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気は、交換器８６を通過することで、排熱回収ボイラ８４で生成された蒸気により冷却されることとなる。そして、燃焼器冷却装置４２は、圧縮空気循環ライン４６を介して圧縮空気供給ライン４３に連結されている。また、燃焼器１２には、燃料供給ライン４７が連結され、この燃焼器１２は、燃焼ガス排出ライン４８を介してタービン１３に連結されている。
【００７６】
従って、圧縮機１１は、空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気を生成し、圧縮空気供給ライン４３に流れる。そして、この圧縮空気供給ライン４３を流れる圧縮空気の一部が圧縮空気分岐ライン４４に分岐して昇圧装置４１に供給され、ここで更に昇圧されてから冷却空気供給ライン４５に流れる。すると、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気が冷却空気供給ライン４５を通って熱交換器８６に導入されると共に、排熱回収ボイラ８４で生成された蒸気が蒸気供給ライン８７を通って熱交換器８６に導入されることとなり、この熱交換器８６では、圧縮空気と蒸気との間で熱交換が行われ、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気は、交換器８６で冷却されてから燃焼器冷却装置４２に供給され、燃焼器１２を冷却する。そして、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、圧縮空気循環ライン４６を通して圧縮空気供給ライン４３に戻される。そのため、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気が全量圧縮空気供給ライン４３を通して燃焼器１２に供給されることとなる。
【００７７】
すると、この燃焼器１２では、圧縮空気供給ライン４３から供給された圧縮空気に対して、燃料供給ライン４７から所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、燃焼ガス排出ライン４８を通してタービン１３に送られ、複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２５が駆動回転し、このロータ２５に連結された発電機１４を駆動することで発電が行われる。
【００７８】
このように実施例７のガスタービンにあっては、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧装置４１と、この昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気により燃焼器１２を冷却する燃焼器冷却装置４２と、燃焼器１２を冷却した圧縮空気を燃焼器１２の車室に供給する圧縮空気循環ライン４６と、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気を排熱回収ボイラ８４で生成された蒸気により冷却する交換器８６とを設けている。
【００７９】
従って、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気が燃焼器１２に供給されると共に、その一部が昇圧装置４１により昇圧され、熱交換器８６により冷却されてから燃焼器冷却装置４２に送られ、この圧縮空気により燃焼器１２が冷却され、燃焼器１２を冷却した圧縮空気が圧縮空気循環ライン４６により燃焼器１２に供給され、燃焼器１２では、この圧縮空気に対して燃料が供給されて燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン１３に供給して回転動力を得ることとなる。このとき、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧して冷却してから燃焼器１２を冷却するため、この一部の圧縮空気だけが圧力損失となり、圧縮空気の圧力損失を最小限に抑制して燃焼器１２を適正に冷却することができる。また、燃焼器１２を冷却した空気を圧縮空気供給ライン４３に戻すため、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気を全量燃焼器１２に供給することとなり、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。更に、圧縮空気を昇圧して冷却してから燃焼器冷却装置４２に供給するため、圧縮空気の温度を低下することができ、燃焼器１２を効率良く冷却することができると共に、低温の圧縮空気を燃焼器１２内に供給することで、燃焼温度を低下してＮＯｘ排出量を減少することができる。
【実施例８】
【００８０】
図１０は、本発明の実施例８に係るガスタービンを表す概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００８１】
実施例８のガスタービンにおいて、図１０に示すように、圧縮機１１は、圧縮空気供給ライン４３を介して燃焼器１２に連結されると共に、圧縮空気供給ライン４３の途中で分岐した圧縮空気分岐ライン４４を介して昇圧装置４１に連結されている。昇圧装置４１は、第１冷却空気供給ライン４５を介して燃焼器冷却装置４２に連結されると共に、第１冷却空気供給ライン４５から分岐した第２冷却空気供給ライン９１を介してタービン冷却装置（タービン冷却手段）９２に連結されている。このタービン冷却装置９２は、例えば、タービン１３のロータ軸に固定された多数段の静翼のうちの１段静翼内に形成された多数の冷却通路であって、この冷却通路内に低温の圧縮空気が供給することで、タービン１３を冷却するものである。また、冷却空気供給ライン４５には、昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気を冷却する熱交換器８２が設けられ、各冷却装置４２，９２は、この熱交換器８２により冷却された圧縮空気で燃焼器１２及びタービン１３を冷却する。この交換器８２では、冷却空気供給ライン４５を流れる圧縮空気と、燃料供給ライン４７を流れる燃料を導入することで、圧縮空気と燃料との間で熱交換が行われ、圧縮空気が燃料により冷却される。そして、燃焼器冷却装置４２は、第１圧縮空気循環ライン４６を介して圧縮空気供給ライン４３に連結されると共に、タービン冷却装置９２は、第２圧縮空気循環ライン（第２空気供給手段）９３を介して圧縮空気供給ライン４３に連結されている。また、燃焼器１２には、燃料供給ライン４７が連結され、この燃焼器１２は、燃焼ガス排出ライン４８を介してタービン１３に連結されている。
【００８２】
従って、圧縮機１１は、空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気を生成し、圧縮空気供給ライン４３に流れる。そして、この圧縮空気供給ライン４３を流れる圧縮空気の一部が圧縮空気分岐ライン４４に分岐して昇圧装置４１に供給され、ここで更に昇圧されてから冷却空気供給ライン４５に流れる。すると、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気が冷却空気供給ライン４５を通って熱交換器８１に導入されると共に、燃料が燃料供給ライン４７を通って熱交換器８２に導入されることとなり、この熱交換器８２では、圧縮空気と燃料との間で熱交換が行われ、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気は、交換器８２で冷却される。
【００８３】
熱交換器８２で冷却された圧縮空気は、燃焼器冷却装置４２に供給されて燃焼器１２を冷却すると共に、タービン冷却装置９２に供給されてタービン１３を冷却する一方、燃料は、交換器８２で加熱されてから燃焼器１２に供給される。そして、この燃焼器１２を冷却した圧縮空気は、圧縮空気循環ライン４６を通して圧縮空気供給ライン４３に戻される。そのため、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気が全量圧縮空気供給ライン４３を通して燃焼器１２に供給されることとなる。
【００８４】
すると、この燃焼器１２では、圧縮空気供給ライン４３から供給された圧縮空気に対して、燃料供給ライン４７から加熱された所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、燃焼ガス排出ライン４８を通してタービン１３に送られ、複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２５が駆動回転し、このロータ２５に連結された発電機１４を駆動することで発電が行われる。
【００８５】
このように実施例８のガスタービンにあっては、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧する昇圧装置４１と、この昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気により燃焼器１２を冷却する燃焼器冷却装置４２と、燃焼器１２を冷却した圧縮空気を燃焼器１２の車室に供給する第１圧縮空気循環ライン４６と、昇圧装置４１で昇圧された圧縮空気を燃焼器１２に供給する燃料により冷却する交換器８１と、昇圧装置４１で昇圧した圧縮空気によりタービン１３を冷却するタービン冷却装置９２と、タービン１３を冷却した圧縮空気を燃焼器１２に供給する第２圧縮空気循環ライン９３とを設けている。
【００８６】
従って、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気が燃焼器１２に供給されると共に、その一部が昇圧装置４１により昇圧され、熱交換器８２により冷却されてから燃焼器冷却装置４２及びタービン冷却装置９２に送られ、この圧縮空気により燃焼器１２及びタービン１３が冷却され、燃焼器１２及びタービン１３を冷却した圧縮空気が各圧縮空気循環ライン４６，９３により燃焼器１２に供給され、燃焼器１２では、この圧縮空気に対して燃料が供給されて燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン１３に供給して回転動力を得ることとなる。このとき、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気の一部を昇圧して冷却してから燃焼器１２及びタービン１３を冷却するため、この一部の圧縮空気だけが圧力損失となり、圧縮空気の圧力損失を最小限に抑制して燃焼器１２を適正に冷却することができる。また、燃焼器１２及びタービン１３を冷却した空気を圧縮空気供給ライン４３に戻すため、圧縮機１１で圧縮した圧縮空気を全量燃焼器１２に供給することとなり、燃焼用空気が減少することはなく、燃焼温度の上昇によるＮＯｘ排出量の増加を抑制することができる。更に、圧縮空気を昇圧して冷却してから各冷却装置４２，９２に供給するため、圧縮空気の温度を低下することができ、燃焼器１２及びタービン１３を効率良く冷却することができると共に、低温の圧縮空気を燃焼器１２内に供給することで、燃焼温度を低下してＮＯｘ排出量を減少することができる。また、燃料を加熱してから燃焼器１２に供給するため、燃料噴霧の微粒化が促進されることとなり、燃焼効率を向上して有害物質の排出量を減少することができると共に、タービン出力を向上することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１１  圧縮機
１２  燃焼器
１３  タービン
１４  発電機
４１  昇圧装置（昇圧手段）
４２，５１，６１，６２，６３  燃焼器冷却装置（燃焼器冷却手段）
４３  圧縮空気供給ライン
４４  圧縮空気分岐ライン
４５  冷却空気供給ライン、第１冷却空気供給ライン
４６  圧縮空気循環ライン、第１圧縮空気循環ライン（第１空気供給手段）
４７  燃料供給ライン
４８  排出ライン
５３  冷却通路
７１  水供給ライン
７２  水噴射装置（水分添加手段）
８１，８２，８３，８６  熱交換器（圧縮空気冷却手段）
８４  排熱回収ボイラ（排熱回収手段）
８５  給水ライン
８７  蒸気供給ライン
９１  第２冷却空気供給ライン
９２  タービン冷却装置（タービン冷却手段）
９３  第２圧縮空気循環ライン（第２空気供給手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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