[发明专利]过渡段及燃气轮机

说明书

相关申请

本申请基于2010年12月21日申请的日本国专利申请2010-284079，并主张其优先权，该基础申请的全部内容包括在本申请中。

技术领域

在此描述的实施例主要涉及过渡段(transition piece)及具备该过渡段的燃气轮机。

背景技术

在燃气轮机发电设备中，通过驱动与涡轮部同轴设置的压缩机来将压缩后的空气引导至燃烧器衬套(liner)。将通过引导至燃烧器衬套的空气与燃料混合并使其燃烧而产生的高温高压的燃烧气体经由与燃烧器衬套连接的过渡段引导至涡轮部。在涡轮部，利用高温高压的燃烧气体的膨胀来旋转驱动动叶片及涡轮转子，并利用该旋转驱动来驱动压缩空气的压缩机及发电机。

图6是表示以往的过渡段200的剖面的图。如图6所示，以往的过渡段200具有包括内筒201和设置在该内筒201的外周上的外筒202的双管结构。内筒201的一端与圆筒形状的燃烧器衬套230连结，内筒201的另一端与涡轮初级的静叶片240连结。因此，在内筒201内的燃烧气体流路203中的、与燃烧气体流动的方向垂直的剖面形状从圆形变形成扇形。外筒202也构成为与内筒201的形状对应的形状。

为使高温的燃烧气体通过其内部，内筒201由镍(Ni)基耐热合金构成，另外，内筒201还具有冷却结构。如图6所示，在典型的1300℃级的燃气轮机的过渡段的外筒202上，遍布整个面地形成有多个冲击冷却孔204，该多个冲击冷却孔204用于将从压缩机排出的空气的一部分作为冷却空气205喷出，并使其与内筒201的外侧面碰撞。

在过渡段200的下游端设置有突缘状的图框(picture frame)206，该图框206密封内筒201与外筒202之间的一端，从而防止冷却空气205向静叶片240侧流出。

上述的以往的过渡段200的内筒201由镍基耐热合金构成，并通过冷却空气205进行冷却。然而，由于在燃气轮机的运转中的基材的局部高温化，导致在内筒201中产生由氧化厚度减薄、热疲劳导致的裂纹等损伤。

在以往的内筒201中，在图框206附近容易产生变形。由于该变形具有伴随着燃气轮机的运转时间的增加而增加的趋势，考虑存在由蠕变(creep)损伤导致的变形。

内筒201的外侧面侧承受来自冷却空气205的压力，内筒201的内侧面侧承受来自燃烧气体的压力。由于来自冷却空气205的压力比来自燃烧气体的压力高，因此内筒201在从外侧压坏的方向上承受负载。特别是，由于与涡轮部连接的内筒201的剖面形状为扇形，因此与剖面形状为圆形的燃烧器衬套230连接的内筒201相比更容易因承受外压而变形。作用于该内筒201上的外压也成为在图框206附近容易产生变形的一个因素。

另外，由于在内筒201的下游侧燃烧气体的流速变大，因此内筒201与燃烧气体的热传导率变大，内筒201的温度上升，变得容易蠕变变形。此外，存在因伴随着燃气轮机的大容量化的燃烧气体的高温高压化，内筒201的温度进一步变高，并且，内筒201的冷却空气侧与燃烧气体侧的压力差变大的趋势。因此，成为在内筒201容易产生蠕变变形的条件。

发明内容

本发明要解决的课题是提供一种能够抑制结构部件的变形并且能够提高冷却空气带来的冷却效果的过渡段及具备该过渡段的燃气轮机。

本发明的过渡段，在燃烧器衬套内使由压缩机加压后的空气和燃料燃烧，并将生成的燃烧气体引导至涡轮，具备：内筒，与上述燃烧器衬套的出口侧端部连接，将来自燃烧器衬套的燃烧气体引导至涡轮；以及外筒，设置成隔有间隙空间地覆盖上述内筒的外周，并形成有多个喷出孔，该喷出孔用于向上述内筒的出口侧的外周面喷出来自上述压缩机的空气的一部分；形成在上述内筒与上述外筒之间、从上述喷出孔喷出的空气流经的冷却空气流路的流路截面积构成为，在形成了上述喷出孔的部分的空气流的下游侧逐渐减少，在成为最小流路截面积的喉部的空气流的下游逐渐增加。

附图说明

图1是以局部剖面表示具备本发明的第一实施方式的过渡段的燃气轮机的结构的图。

图2是表示本发明的第一实施方式的过渡段的沿燃烧气体的流动方向的剖面的图。

图3是表示在第一实施方式的过渡段中的、冷却空气流路的冷却空气的流动方向的静压的变化的图。

图4是本发明的第二实施方式的过渡段的侧视图，以为了说明流路导向而除去过渡段的外筒的一部分的状态表示。

图5是表示示出了本发明的第二实施方式的过渡段的图4的A-A剖面的图。