(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンのエクゾーストディフューザを囲繞して設けられ、上方に設けられた後流機器に接続してガスタービン排気ガスを送るガスタービン排気ケーシングであって、ディフューザ出口に対向したケーシングの後側面とディフューザ両側のケーシングの側面とのそれぞれ上部の、後流機器入口付近に、上方が内側に向って滑らかに曲った多孔板からなるガイドベーンを設けたことを特徴とするガスタービン排気ケーシング。
【請求項２】
ガイドベーンは、開口率２０〜４０％、孔径３〜１０ｍｍである請求項１記載のガスタービン排気ケーシング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン排気を後流機器に導くガスタービン排気ケーシングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービン排気ケーシングは、一般に、図３および図４に示すような構造となっている。図３は軸中心線を含む断面図であり、図４は図３のＡ−Ａ矢視図である。これらの図において、１はディフューザ、２はコーナベーン、３は片方向吐出形の排気ケーシング、４はタービンシャフトの挿入孔である。このような形式の排気ケーシング３では、流体は矢印の方向に流れている。なお、コーナベーン２の代りに多重管形式のものや、コーナベーンのないものもある。また、特開昭６３−２１９８２５号には、ディフューザ出口に多孔板を用いるものが開示されているが、これは流路全体を横切って配置されているので、圧力損失が大きいと考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなコーナベーン２は、ディフューザ１出口の流速を圧力損失を少くしつつ減速するものであるが、ケーシング３出口の不均一な流配を整流し、廃熱回収用熱交換器、集塵機、改質器または脱硫・脱硝器などの後流機器入口での均一な流配を得るにはあまり役立たない。また、このようなコーナベーン２や
多重管は高速領域に設置されるので、大きな強度が要求されるとともに、摩耗に対するメンテナンス費用が多くかかる。
【０００４】
本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたものであり、多孔板のガイドベーンを設けて後流機器に流入するガスタービン排気の流配を圧力損失を少くしつつ改善して、後流機器の効率向上を図るとともに、メンテナンス費用の軽減をすることができるガスタービン排気ケーシングを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のガスタービン排気ケーシングは、ガスタービンのエクゾーストディフューザを囲繞して設けられ、上方に設けられた後流機器に接続してガスタービン排気を送るガスタービン排気ケーシングであって、ディフューザ出口に対向したケーシング後側面とディフューザの両側のケーシングの側面とのそれぞれ上部の、後流機器入口付近に、上方が内側に滑らかに曲った多孔板からなるガイドベーンを設けたものである。
【０００６】
ガイドベーンは、開口率が２０〜４０％、孔径が３〜１０ｍｍであるのが好ましい。
【０００７】
次に、本発明の作用を説明する。
タービン排気ケーシングから上方に排出されるタービン排気ガスは、ディフューザ出口に対向したケーシングの後側面付近と、ディフューザの両側のケーシングの側面付近、特に後側面寄りの部分で流速が大きい。そこで、上記後側面と両側面のそれぞれ上部の後流機器入口付近に上方が内側に滑らかに曲った多孔板からなるガイドベーンを設けたので、高速のタービン排気ガスの１部は、多孔板を通過し、残りは内側の低速の領域に流入し、全体として流配の均一化が図れる。ガイドベーンは排気ガス速度が十分減速した後流機器入口付近に設置したので、高速域に設置するものに比べて強度も小さくてよく、メンテナンス費用も少い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明のガスタービンケーシングの斜視図である。なお、本図において従来技術として図３および図４を用いて説明したものと共通の部分については、同一の符号を付している。図１において、１はディフューザ、３はケーシング、４はタービンシャフト挿入孔、５はガイドベーン、６は廃熱回収用熱交換器、集塵機、改質器または脱硫・脱硝器などの後流機器である。
【０００９】
ケーシング３は、図のように下部が横置の半円筒形状をしており、上部が直方体形状をしており、ガスタービン（図示せず）のエクゾーストディフューザ（以下単に「ディフューザ」という）１を囲繞して設けられ、上方に設けられた後流機器６に接続してディフューザ１から排出されるガスタービン排気ガスを後流機器６に送るようになっている。
【００１０】
ケーシング３には、ディフューザ出口１ａに対向したケーシングの後側面３ａと、ディフューザの両側のケーシングの側面３ｂとのそれぞれ上部の、後流機器６の入口６ａ付近には、上方が内側に向って滑らかに曲った薄板多孔板からなるガイドベーン５が設けられている。
【００１１】
次に、本実施形態の作用を説明する。
タービン排気ケーシング３から上方に排出されるタービン排気ガスは、ディフューザ出口１ａに対向したケーシングの後側面３ａ付近と、ディフューザ１の両側のケーシングの側面３ｂ付近、特に後側面３ａ寄りの部分で流速が大きい。そこで、後側面３ａと両側図３ｂ、３ｂのそれぞれ上部の、後流機器６の入口６ａ付近に上方が内側に曲ったガイドベーン５を設けたので、高速のタービン排気ガスの１部は多孔板を通過し、残りはケーシング内側の低速の領域に流入し、全体として流配の均一化が図れる。ガイドベーン５は排気ガス速度が十分減速した後流機器入口付近に設置したので、高速域に設置する場合に比べて、強度も小さくてよく、メンテナンス費用も少い。
【００１２】
【実施例】
本発明の有効性を検証するため、コンピュータシュミレーションを行ったのでその説明をする。
図５および図６はシュミレーションモデルの図で、図５は断面図であり、図６は正面図である。本モデルにおいて、熱交換器６の大きさは、縦１．４ｍ、横１．２ｍ、高さ１．２ｍ、ガイドベーン５の大きさは、後側面３ａに設けられたものが、高さ２００ｍｍ、内側への張り出し１４０ｍｍであり、両側面に設けられたものが高さ１２０ｍｍ、内側への張り出し１３０ｍｍであり、ガイドベーン５の開孔率は３３％である。なお、図５および図６は、ほぼ正確な縮尺寸法で図示されているので、上記寸法を参酌すれば寸法の記載のない部分の寸法も推定可能である。
【００１３】
図２はシュミレーション結果を表示した図面である。熱交換器６の入口６ａにおける流配を縦６行、横１０列のマトリックスに分割し、それぞれの区画の流速を高速の部分ａ、やや高速の部分ｂ、普通の部分ｃで表示したものである。なお、ｄは、熱交換器６の空気ヘッダが横断している部分で、この部分では、流速は０である。図２において、（Ａ）はガイドベーンのないもの、（Ｂ）は図５および図６に示すガイドベーンを取付けたもののシュミレーション結果である。図に示すように（Ａ）では、高速の部分ａが後側面３ａおよび両側面３ｂの後側面３ａ寄りの部分にあるが、（Ｂ）では、ａがなくなりｂの部分が増えていることがわかる。
【００１４】
【表１】
0004114253.tif 000002
【００１５】
表１は熱交換器入口６ａにおいて、ガイドベーン無の場合とガイドベーン有の場合の平均流速、標準備差／平均流速および流速が３５ｍ／ｓ以上の高速領域の全領域に対する割合いを示している。表１により、流速の標準備差が小さくなって流配が平均流速付近に集中する傾向が見られるとともに、３５ｍ／ｓ以上の高速の領域が大幅に減っていることがわかる。なお、図５および図６に図示するガイドベーンは必ずしも最適形状を示すものではない。また、ガイドベーンを取付けることによる流配の改善により、熱交換器の効率が１％程度改善することが期待できる。
【００１６】
本発明は、以上説明した実施形態や実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のガスタービン排気ケーシングは、多孔のガイドベーンを設けることにより、後流機器の効率向上が図れるとともに、排気ケーシングのメンテナンス費用の軽減が図れるなどの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービン排気ケーシングの斜視図である。
【図２】流配のシュミレーション結果を示す図面である。
【図３】従来のガスタービン排気ケーシングの断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視図である。
【図５】ガスタービン排気ケーシングのシュミレーションモデルの断面図である。
【図６】同じく正面図である。
【符号の説明】
１    ディフューザ
３    ケーシング
５    ガイドベーン
６    後流機器
【図１】
0004114253.tif 000003
【図２】
0004114253.tif 000004
【図３】
0004114253.tif 000005
【図４】
0004114253.tif 000006
【図５】
0004114253.tif 000007
【図６】
0004114253.tif 000008