JP2003201863A - 燃焼器及びこれを備えたガスタービン - Google Patents
燃焼器及びこれを備えたガスタービンInfo
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- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/005—Combined with pressure or heat exchangers
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- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M5/00—Casings; Linings; Walls
- F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃焼ガスの高温化を図ってガスタービンの高
効率化を図ること。 【解決手段】 ノズル部１１の下流端には燃焼器部１４
が設けられ、この燃焼器部１４は、ノズル部１１の下流
端からガスタービンの入口まで延在しており、予混合気
の燃焼によって生成された燃焼ガスをガスタービンに送
り込む。燃焼器部１４は、内筒部と尾筒とが一体的に形
成されたものである。燃焼器１０には、この燃焼器１０
の壁面を冷却する壁面冷却手段が備えられ、この壁面冷
却手段は燃焼器部１４の内壁に溝が形成され、その燃焼
器部１４の外壁に冷却空気を取り込む入口が設けられ、
取り込まれた空気によってフィルム冷却と対流冷却とが
行われ、複合冷却されるようになっている。
効率化を図ること。 【解決手段】 ノズル部１１の下流端には燃焼器部１４
が設けられ、この燃焼器部１４は、ノズル部１１の下流
端からガスタービンの入口まで延在しており、予混合気
の燃焼によって生成された燃焼ガスをガスタービンに送
り込む。燃焼器部１４は、内筒部と尾筒とが一体的に形
成されたものである。燃焼器１０には、この燃焼器１０
の壁面を冷却する壁面冷却手段が備えられ、この壁面冷
却手段は燃焼器部１４の内壁に溝が形成され、その燃焼
器部１４の外壁に冷却空気を取り込む入口が設けられ、
取り込まれた空気によってフィルム冷却と対流冷却とが
行われ、複合冷却されるようになっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、特に、比較的発
熱量の低いエネルギーを燃料として燃焼させるのに好適
な燃焼器と、その燃焼器を備えたガスタービンに関す
る。
熱量の低いエネルギーを燃料として燃焼させるのに好適
な燃焼器と、その燃焼器を備えたガスタービンに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来の燃焼器を示している。この
燃焼器１は、低カロリー燃料を燃焼するガスタービン用
であって、ノズル部２にメインノズル３によって燃料が
噴射されると、燃焼器部４にて着火されて燃焼すること
により燃焼ガスが形成され、その燃焼ガスが下流側の図
示しないガスタービンに供給される。燃焼器部４は、ノ
ズル部２に接続された内筒５と、これに接続された尾筒
６とからなっている。
燃焼器１は、低カロリー燃料を燃焼するガスタービン用
であって、ノズル部２にメインノズル３によって燃料が
噴射されると、燃焼器部４にて着火されて燃焼すること
により燃焼ガスが形成され、その燃焼ガスが下流側の図
示しないガスタービンに供給される。燃焼器部４は、ノ
ズル部２に接続された内筒５と、これに接続された尾筒
６とからなっている。
【０００３】このような燃焼器１は、燃焼器部４の壁面
を冷却する必要があることから、この冷却に空気圧縮機
によって昇圧された空気を利用している。すなわち、燃
焼器部４の壁部は図９に示すように外壁７ａと内壁７ｂ
とからなっており、外壁７ａには空気の入口７ｃが形成
され、内壁７ｂには多数の溝７ｄが形成されている。そ
して、空気圧縮機からの空気が外壁７ａの入口７ｃから
取り込まれ、内壁７ｂの溝７ｄに沿って流通することに
より、内壁７ｂを冷却する対流冷却が行われ、対流冷却
した空気が内壁７ｂの内面に沿って流通して内壁７ｂを
冷却するフィルム冷却が行われ、従って、フィルム冷却
と対流冷却との複合により冷却されるようになってい
る。
を冷却する必要があることから、この冷却に空気圧縮機
によって昇圧された空気を利用している。すなわち、燃
焼器部４の壁部は図９に示すように外壁７ａと内壁７ｂ
とからなっており、外壁７ａには空気の入口７ｃが形成
され、内壁７ｂには多数の溝７ｄが形成されている。そ
して、空気圧縮機からの空気が外壁７ａの入口７ｃから
取り込まれ、内壁７ｂの溝７ｄに沿って流通することに
より、内壁７ｂを冷却する対流冷却が行われ、対流冷却
した空気が内壁７ｂの内面に沿って流通して内壁７ｂを
冷却するフィルム冷却が行われ、従って、フィルム冷却
と対流冷却との複合により冷却されるようになってい
る。
【０００４】ところで、燃焼器１に供給される燃料、例
えば高炉ガス（７００ｋｃａｌ程度）や石炭ガスのよう
な燃料は、一般的なガスタービン燃料（例えば天然ガス
など）と比較して発熱量が低い。このような低カロリー
燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器では、より高温の
タービン入口温度を得るためには燃料の量を増加させる
必要があるが、燃料の量を増加させた場合には当該燃料
の増加分に応じて燃焼に供する空気の量も増加させる必
要があるため、相対的に冷却空気流量が少なくなること
になる。これは、燃焼器１の壁面冷却に利用可能な空気
量（以下、壁面冷却空気量）が不足することを意味す
る。なお、十分な壁面冷却空気量が得られないガスター
ビンであっても、タービン入口温度が比較的低い（例え
ば１１００℃級）ものは実現されている。
えば高炉ガス（７００ｋｃａｌ程度）や石炭ガスのよう
な燃料は、一般的なガスタービン燃料（例えば天然ガス
など）と比較して発熱量が低い。このような低カロリー
燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器では、より高温の
タービン入口温度を得るためには燃料の量を増加させる
必要があるが、燃料の量を増加させた場合には当該燃料
の増加分に応じて燃焼に供する空気の量も増加させる必
要があるため、相対的に冷却空気流量が少なくなること
になる。これは、燃焼器１の壁面冷却に利用可能な空気
量（以下、壁面冷却空気量）が不足することを意味す
る。なお、十分な壁面冷却空気量が得られないガスター
ビンであっても、タービン入口温度が比較的低い（例え
ば１１００℃級）ものは実現されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のガス
タービンにおいては、効率向上の観点からタービン入口
温度の高温化が求められており、そのため、燃焼ガスを
供給する燃焼器においてもより高温条件下での運転が要
請されている。一方、高温の燃焼ガスをガスタービンに
供給する燃焼器においては、安定した運転を維持するた
めに、高温に晒される分だけ、より大きな冷却能力を必
要とする。しかしながら、上記従来の燃焼器１、及びこ
れを用いたガスタービンにあっては、燃焼に供する空気
が多量に必要となるため壁面冷却空気量が不足してしま
い、燃焼器として成立させるのが困難になるという問題
があった。この問題は、低カロリー燃料を燃焼させるガ
スタービンの燃焼器ほど顕著となる。
タービンにおいては、効率向上の観点からタービン入口
温度の高温化が求められており、そのため、燃焼ガスを
供給する燃焼器においてもより高温条件下での運転が要
請されている。一方、高温の燃焼ガスをガスタービンに
供給する燃焼器においては、安定した運転を維持するた
めに、高温に晒される分だけ、より大きな冷却能力を必
要とする。しかしながら、上記従来の燃焼器１、及びこ
れを用いたガスタービンにあっては、燃焼に供する空気
が多量に必要となるため壁面冷却空気量が不足してしま
い、燃焼器として成立させるのが困難になるという問題
があった。この問題は、低カロリー燃料を燃焼させるガ
スタービンの燃焼器ほど顕著となる。
【０００６】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、その目的は、燃焼ガスの高温化を図って
ガスタービンの高効率化を実現することにある。
されたもので、その目的は、燃焼ガスの高温化を図って
ガスタービンの高効率化を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は以下の手段を提案している。請求項１に
係る発明は、燃料と圧縮された空気とを反応させて燃焼
ガスを生成し、該燃焼ガスをタービン部に導く燃焼器に
おいて、前記燃焼ガスを生成する内筒部と、前記燃焼ガ
スを前記タービン部に導く尾筒とが、一体的に形成され
ていることを特徴とする。
に、この発明は以下の手段を提案している。請求項１に
係る発明は、燃料と圧縮された空気とを反応させて燃焼
ガスを生成し、該燃焼ガスをタービン部に導く燃焼器に
おいて、前記燃焼ガスを生成する内筒部と、前記燃焼ガ
スを前記タービン部に導く尾筒とが、一体的に形成され
ていることを特徴とする。
【０００８】この発明の燃焼器によれば、ノズル部から
ガスタービンの入口に至るまでの構成を、内筒部と尾筒
とを一体的に形成したことにより、冷却が必要な内筒部
および尾筒の表面積が従来構造に比べて小さくなるの
で、少ない空気でも効率の良い冷却が可能になる。そし
て、冷却空気が少なくて済む分、燃焼用の空気を増やせ
るので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスの高温化
が図れる。
ガスタービンの入口に至るまでの構成を、内筒部と尾筒
とを一体的に形成したことにより、冷却が必要な内筒部
および尾筒の表面積が従来構造に比べて小さくなるの
で、少ない空気でも効率の良い冷却が可能になる。そし
て、冷却空気が少なくて済む分、燃焼用の空気を増やせ
るので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスの高温化
が図れる。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の燃
焼器において、前記内筒部と前記尾筒とからなる燃焼器
部の壁面を冷却する壁面冷却手段を備えることを特徴と
する。
焼器において、前記内筒部と前記尾筒とからなる燃焼器
部の壁面を冷却する壁面冷却手段を備えることを特徴と
する。
【００１０】この発明の燃焼器によれば、壁面冷却を行
うことにより、少ない空気でも効率の良い冷却が可能に
なり、燃焼用の空気が増やせるので、より多くの燃料と
反応させて燃焼ガスの高温化が図れる。
うことにより、少ない空気でも効率の良い冷却が可能に
なり、燃焼用の空気が増やせるので、より多くの燃料と
反応させて燃焼ガスの高温化が図れる。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の燃
焼器において、前記壁面冷却手段は、フィルム冷却と対
流冷却との複合であることを特徴とする。
焼器において、前記壁面冷却手段は、フィルム冷却と対
流冷却との複合であることを特徴とする。
【００１２】この発明の燃焼器によれば、フィルム冷却
と対流冷却との複合冷却を行うことにより、少ない空気
でも効率の良い冷却が可能になり、燃焼用の空気が増や
せるので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスの高温
化が図れる。
と対流冷却との複合冷却を行うことにより、少ない空気
でも効率の良い冷却が可能になり、燃焼用の空気が増や
せるので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスの高温
化が図れる。
【００１３】請求項４記載の発明は、請求項２記載の燃
焼器において、前記壁面冷却手段は、空気と蒸気との併
用によって冷却することを特徴とする。
焼器において、前記壁面冷却手段は、空気と蒸気との併
用によって冷却することを特徴とする。
【００１４】この発明の燃焼器によれば、壁面冷却に蒸
気を併用することにより、壁面冷却用の空気の量が少な
くなり、その分を燃焼用の空気として使用できるので、
より多くの燃料と反応させて燃焼ガスの高温化が図れ
る。
気を併用することにより、壁面冷却用の空気の量が少な
くなり、その分を燃焼用の空気として使用できるので、
より多くの燃料と反応させて燃焼ガスの高温化が図れ
る。
【００１５】請求項５記載の発明は、請求項２記載の燃
焼器において、前記壁面冷却手段は、蒸気によって冷却
することを特徴とする。
焼器において、前記壁面冷却手段は、蒸気によって冷却
することを特徴とする。
【００１６】この発明の燃焼器によれば、壁面冷却に蒸
気のみを用いることにより、壁面冷却用の空気が不要に
なり、その分を燃焼用の空気として使用できるので、よ
り多くの燃料と反応させて燃焼ガスの高温化が図れる。
気のみを用いることにより、壁面冷却用の空気が不要に
なり、その分を燃焼用の空気として使用できるので、よ
り多くの燃料と反応させて燃焼ガスの高温化が図れる。
【００１７】請求項６記載の発明は、請求項１から５の
いずれかに記載の燃焼器において、前記燃料が低カロリ
ー燃料であることを特徴とする。
いずれかに記載の燃焼器において、前記燃料が低カロリ
ー燃料であることを特徴とする。
【００１８】この発明の燃焼器によれば、冷却用空気の
量が少なくなる、または冷却用空気が不要になり、その
分の空気を燃焼用の空気として使用できるので、安価な
低カロリー燃料を使用しても燃焼ガスの高温化が図れ
る。
量が少なくなる、または冷却用空気が不要になり、その
分の空気を燃焼用の空気として使用できるので、安価な
低カロリー燃料を使用しても燃焼ガスの高温化が図れ
る。
【００１９】請求項７記載の発明は、ガスタービンが、
空気を圧縮する空気圧縮機と、請求項１から６のいずれ
かに記載の燃焼器と、前記燃焼器から導かれた燃焼ガス
を膨張させて回転することで軸出力を得るタービンとを
備えることを特徴とする。
空気を圧縮する空気圧縮機と、請求項１から６のいずれ
かに記載の燃焼器と、前記燃焼器から導かれた燃焼ガス
を膨張させて回転することで軸出力を得るタービンとを
備えることを特徴とする。
【００２０】この発明のガスタービンによれば、燃焼器
において冷却用空気の量が少なくなる、または冷却用空
気が不要になり、その分の空気を燃焼用の空気として使
用できるので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスの
高温化が図れ、高効率化が実現される。
において冷却用空気の量が少なくなる、または冷却用空
気が不要になり、その分の空気を燃焼用の空気として使
用できるので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスの
高温化が図れ、高効率化が実現される。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、この発明の
実施の形態について説明する。図１及び図２はこの発明
の一実施の形態に係る燃焼器を示す図であって、図１は
燃焼器を示す概略断面図、図２は燃焼器の冷却構造を示
す要部の説明図である。図１に示す燃焼器１０は、燃料
を空気によって燃焼させ、図示しないタービンを駆動す
る燃焼ガスを生成するためのものであって、ノズル部１
１を備えている。
実施の形態について説明する。図１及び図２はこの発明
の一実施の形態に係る燃焼器を示す図であって、図１は
燃焼器を示す概略断面図、図２は燃焼器の冷却構造を示
す要部の説明図である。図１に示す燃焼器１０は、燃料
を空気によって燃焼させ、図示しないタービンを駆動す
る燃焼ガスを生成するためのものであって、ノズル部１
１を備えている。
【００２２】ノズル部１１には、パイロットノズル１２
とメインノズル１３が収納されている。空気圧縮機（図
示せず）によって昇圧された空気がノズル部１１内に供
給されると、そこでパイロットノズル１２からの燃料と
混合されて着火され、パイロット炎が形成される。メイ
ンノズル１３は燃料を噴射し、この燃料はパイロット炎
によって着火され、空気圧縮機によって昇圧された空気
と反応することによって拡散燃焼が行われ、燃焼ガスが
生成される。
とメインノズル１３が収納されている。空気圧縮機（図
示せず）によって昇圧された空気がノズル部１１内に供
給されると、そこでパイロットノズル１２からの燃料と
混合されて着火され、パイロット炎が形成される。メイ
ンノズル１３は燃料を噴射し、この燃料はパイロット炎
によって着火され、空気圧縮機によって昇圧された空気
と反応することによって拡散燃焼が行われ、燃焼ガスが
生成される。
【００２３】ノズル部１１の下流端には、内筒部と尾筒
とが一体的に形成された１ピース構造の燃焼器部１４が
設けられている。燃焼器部１４の壁部は、図２に示すよ
うに内壁１６と外壁１７との二重構造からなっている。
この燃焼器部１４は、ノズル部１１とともに燃焼器を構
成し、ノズル部１１の下流端から図示しないタービンの
入口まで延在しており、燃焼によって生成された燃焼ガ
スをタービンに送り込む。具体的には、燃焼器部１４
は、図１に示すように、その上流端がノズル部１１に設
けられたスプリングクリップ１５を介してノズル部１１
の下流部に接続され、その下流端がタービンの入口に取
り付けられている。
とが一体的に形成された１ピース構造の燃焼器部１４が
設けられている。燃焼器部１４の壁部は、図２に示すよ
うに内壁１６と外壁１７との二重構造からなっている。
この燃焼器部１４は、ノズル部１１とともに燃焼器を構
成し、ノズル部１１の下流端から図示しないタービンの
入口まで延在しており、燃焼によって生成された燃焼ガ
スをタービンに送り込む。具体的には、燃焼器部１４
は、図１に示すように、その上流端がノズル部１１に設
けられたスプリングクリップ１５を介してノズル部１１
の下流部に接続され、その下流端がタービンの入口に取
り付けられている。
【００２４】このように燃焼器１０は、ノズル部１１お
よび１ピース構造の燃焼器部１４の二部品が互いに連結
されて構成されている。なお、図示しないタービンは、
燃焼ガスが送り込まれると、その燃焼ガスにより回転し
て軸出力を発揮する。
よび１ピース構造の燃焼器部１４の二部品が互いに連結
されて構成されている。なお、図示しないタービンは、
燃焼ガスが送り込まれると、その燃焼ガスにより回転し
て軸出力を発揮する。
【００２５】燃焼器１０には、この燃焼器１０の壁面を
冷却する壁面冷却手段が備えられている。この壁面冷却
手段は、図示しない空気圧縮機によって圧縮された空気
が、燃焼器部１４を構成する図２に示す外壁１７の入口
１７ａから外壁１７内に取り込まれ、かつ内壁１６に形
成された多数の溝１６ａに沿い流通して対流冷却を行う
と共に、その空気が内壁１６の内面に沿い流通してフィ
ルム冷却を行うようになっている。つまり、この壁面冷
却手段は、対流冷却とフィルム冷却との併用で冷却する
ようになっている。なお、図２において、符号１７ｂは
冷却媒体の出口である。
冷却する壁面冷却手段が備えられている。この壁面冷却
手段は、図示しない空気圧縮機によって圧縮された空気
が、燃焼器部１４を構成する図２に示す外壁１７の入口
１７ａから外壁１７内に取り込まれ、かつ内壁１６に形
成された多数の溝１６ａに沿い流通して対流冷却を行う
と共に、その空気が内壁１６の内面に沿い流通してフィ
ルム冷却を行うようになっている。つまり、この壁面冷
却手段は、対流冷却とフィルム冷却との併用で冷却する
ようになっている。なお、図２において、符号１７ｂは
冷却媒体の出口である。
【００２６】この実施形態の燃焼器１０は、上記のよう
に構成されているので、パイロットノズル１２からのパ
イロット燃料がノズル部１１から噴射され、かつ着火さ
れることによってパイロット炎が形成される。この状態
にあるとき、メインノズル１３から燃料が噴射される
と、その燃料と空気との混合気が燃焼器部１４内で燃焼
して燃焼ガスが生成されると共に、その生成ガスが燃焼
器部１４から下流側のガスタービンの入口に供給され
る。これにより、タービンが回転して軸出力が得られる
こととなる。
に構成されているので、パイロットノズル１２からのパ
イロット燃料がノズル部１１から噴射され、かつ着火さ
れることによってパイロット炎が形成される。この状態
にあるとき、メインノズル１３から燃料が噴射される
と、その燃料と空気との混合気が燃焼器部１４内で燃焼
して燃焼ガスが生成されると共に、その生成ガスが燃焼
器部１４から下流側のガスタービンの入口に供給され
る。これにより、タービンが回転して軸出力が得られる
こととなる。
【００２７】ここで、燃焼器１０は、ノズル部１１と燃
焼器部１４との二部品で構成され、燃焼器部１４が１ピ
ース構造となっているので、冷却すべき燃焼器部１４の
表面積が、燃焼器部１４を２部品とした従来構造に較べ
て小さくなっている。
焼器部１４との二部品で構成され、燃焼器部１４が１ピ
ース構造となっているので、冷却すべき燃焼器部１４の
表面積が、燃焼器部１４を２部品とした従来構造に較べ
て小さくなっている。
【００２８】したがって、燃焼器部１４の冷却面積の減
少によって壁面冷却手段に供給する冷却用の空気量を減
少させることができ、壁面冷却空気量が少なくなって
も、また低カロリーの燃料であっても１３００から１５
００℃程度の高温のガスタービンを成立させることがで
き、高効率化を確実に図ることができる。
少によって壁面冷却手段に供給する冷却用の空気量を減
少させることができ、壁面冷却空気量が少なくなって
も、また低カロリーの燃料であっても１３００から１５
００℃程度の高温のガスタービンを成立させることがで
き、高効率化を確実に図ることができる。
【００２９】また、上述のように燃焼器１０がノズル部
１１と燃焼器部１４との二部品で構成されるため、燃焼
器１０の構成を簡素化することができ、製作コストの低
廉化を図ることもできる。
１１と燃焼器部１４との二部品で構成されるため、燃焼
器１０の構成を簡素化することができ、製作コストの低
廉化を図ることもできる。
【００３０】更に、燃焼器１０は、空気が壁面冷却部に
対して対流冷却とフィルム冷却とを行う壁面冷却手段を
構成し、複合冷却を行っているので、壁面冷却に必要な
空気量を低減できるにも拘わらず、冷却効率を向上させ
ることができる。これにより、単位面積当たりの壁面冷
却空気量を確実に低減することができる。因みに本実施
形態の燃焼器１０においては、従来例に比較すると、６
０〜８０％程度のまで表面積を減少することができ、ま
た壁面冷却に要する壁面冷却空気量を従来の３０〜４０
％程度まで低減することができた。
対して対流冷却とフィルム冷却とを行う壁面冷却手段を
構成し、複合冷却を行っているので、壁面冷却に必要な
空気量を低減できるにも拘わらず、冷却効率を向上させ
ることができる。これにより、単位面積当たりの壁面冷
却空気量を確実に低減することができる。因みに本実施
形態の燃焼器１０においては、従来例に比較すると、６
０〜８０％程度のまで表面積を減少することができ、ま
た壁面冷却に要する壁面冷却空気量を従来の３０〜４０
％程度まで低減することができた。
【００３１】図３及び図４はこの発明の第２の実施の形
態を示している。この実施形態において、前述した一実
施形態と異なるのは、壁面冷却手段が、空気によって冷
却する他、蒸気によっても冷却するようにした点にあ
る。即ち、壁面冷却手段は、空気圧縮機からの空気を燃
焼器部１４の外壁１７の入口１７ａに送り込めるように
配管を有すると共に、図３に示すように、蒸気を入口１
７ａに送り込むための蒸気供給部１８を有している。
態を示している。この実施形態において、前述した一実
施形態と異なるのは、壁面冷却手段が、空気によって冷
却する他、蒸気によっても冷却するようにした点にあ
る。即ち、壁面冷却手段は、空気圧縮機からの空気を燃
焼器部１４の外壁１７の入口１７ａに送り込めるように
配管を有すると共に、図３に示すように、蒸気を入口１
７ａに送り込むための蒸気供給部１８を有している。
【００３２】この場合、蒸気供給部１８に供給される蒸
気としては、図示していないが、例えばコンバインドプ
ラントの排熱回収ボイラなどに利用される一部が引き出
されたものであり、燃焼器１０の運転時、外壁１７に噴
射することにより、図４に示すように、入口１７ａから
空気と共に送り込まれ、空気と併用して燃焼器部１４の
内壁１６の表面と内面との双方を冷却するようになって
いる。従って、この壁面冷却は、空気及び蒸気によるフ
ィルム冷却、及び対流冷却が行われるようになってい
る。
気としては、図示していないが、例えばコンバインドプ
ラントの排熱回収ボイラなどに利用される一部が引き出
されたものであり、燃焼器１０の運転時、外壁１７に噴
射することにより、図４に示すように、入口１７ａから
空気と共に送り込まれ、空気と併用して燃焼器部１４の
内壁１６の表面と内面との双方を冷却するようになって
いる。従って、この壁面冷却は、空気及び蒸気によるフ
ィルム冷却、及び対流冷却が行われるようになってい
る。
【００３３】この実施形態によれば、ノズル部１１と燃
焼器部１４とが連結されることにより、基本的に前記一
実施形態と同様の作用効果が得られるのに加え、壁面冷
却手段が空気と共に蒸気を併用しているので、その蒸気
による冷却分だけ冷却に必要な空気量を減らすことがで
き、壁面冷却空気量をいっそう低減させることができ
る。
焼器部１４とが連結されることにより、基本的に前記一
実施形態と同様の作用効果が得られるのに加え、壁面冷
却手段が空気と共に蒸気を併用しているので、その蒸気
による冷却分だけ冷却に必要な空気量を減らすことがで
き、壁面冷却空気量をいっそう低減させることができ
る。
【００３４】図５及び図６はこの発明の第３の実施の形
態を示している。この実施形態は、壁面冷却手段が蒸気
のみで冷却するように構成されている。即ち、壁面冷却
手段は、図６に示すように、燃焼器部１４の外壁１７に
蒸気の入口部１８ａと出口部１８ｂとがそれぞれ接続さ
れ、入口部１８ａから供給された蒸気が燃焼器部１４の
内壁１６の溝１６ａを通過して対流冷却して出口部１８
ｂより排出されることにより、燃焼器部１４の冷却を行
うようになっている。この場合、燃焼器部１４の外壁１
７に、図５に示すように上流側と下流側とに入口部１８
ａがそれぞれ配設されると共に、それら上流側の入口部
１８ａと下流側の入口部１８ａとの間に出口部１８ｂが
配設されている。
態を示している。この実施形態は、壁面冷却手段が蒸気
のみで冷却するように構成されている。即ち、壁面冷却
手段は、図６に示すように、燃焼器部１４の外壁１７に
蒸気の入口部１８ａと出口部１８ｂとがそれぞれ接続さ
れ、入口部１８ａから供給された蒸気が燃焼器部１４の
内壁１６の溝１６ａを通過して対流冷却して出口部１８
ｂより排出されることにより、燃焼器部１４の冷却を行
うようになっている。この場合、燃焼器部１４の外壁１
７に、図５に示すように上流側と下流側とに入口部１８
ａがそれぞれ配設されると共に、それら上流側の入口部
１８ａと下流側の入口部１８ａとの間に出口部１８ｂが
配設されている。
【００３５】このように蒸気のみで燃焼器１０の壁面冷
却を行うと、冷却用の空気が不要になるので、空気圧縮
機からの全空気量を燃焼に使用することが可能となる。
従って、この実施形態では、燃焼器部１４が内筒部と
尾筒とが一体的に１ピース構造として構成されることに
より、燃焼器全体の表面積を減少させ、しかも蒸気のみ
によって壁面冷却を行い、壁面冷却空気量をゼロにでき
るので、１３００〜１５００℃級の高温ガスタービンで
あっても、低カロリーの燃焼器を実現することができ
る。
却を行うと、冷却用の空気が不要になるので、空気圧縮
機からの全空気量を燃焼に使用することが可能となる。
従って、この実施形態では、燃焼器部１４が内筒部と
尾筒とが一体的に１ピース構造として構成されることに
より、燃焼器全体の表面積を減少させ、しかも蒸気のみ
によって壁面冷却を行い、壁面冷却空気量をゼロにでき
るので、１３００〜１５００℃級の高温ガスタービンで
あっても、低カロリーの燃焼器を実現することができ
る。
【００３６】従って、特に低カロリー燃料を燃焼させる
燃焼器に適用した場合、使用可能な壁面冷却空気量が少
ないか或いは全くなくなる傾向が強いため、表面積の低
減，冷却効率の向上及び冷却空気を必要としない壁面冷
却は、高温化によるガスタービンの効率向上に極めて有
益となる。
燃焼器に適用した場合、使用可能な壁面冷却空気量が少
ないか或いは全くなくなる傾向が強いため、表面積の低
減，冷却効率の向上及び冷却空気を必要としない壁面冷
却は、高温化によるガスタービンの効率向上に極めて有
益となる。
【００３７】図７は、本発明によるガスタービンの一実
施形態を示すものである。即ち、図７に示すガスタービ
ン２０は、本発明による燃焼器１０を備えている。この
ガスタービン２０では、空気を吸入して空気圧縮機２１
で圧縮する。この圧縮空気は、燃焼空気及び冷却用空気
（前述した図１、図３の場合）として燃焼器１０に供給
され、燃焼ノズル１１から供給される燃料を燃焼器部１
４において燃焼させる。こうして生成された高温高圧ガ
スがタービン２２に供給されると、タービン２２のケー
シング側に固定された静翼と回転軸側に固定された動翼
との間で膨張しながら通過するので、動翼側の回転軸が
回転して軸出力を取り出すことができる。
施形態を示すものである。即ち、図７に示すガスタービ
ン２０は、本発明による燃焼器１０を備えている。この
ガスタービン２０では、空気を吸入して空気圧縮機２１
で圧縮する。この圧縮空気は、燃焼空気及び冷却用空気
（前述した図１、図３の場合）として燃焼器１０に供給
され、燃焼ノズル１１から供給される燃料を燃焼器部１
４において燃焼させる。こうして生成された高温高圧ガ
スがタービン２２に供給されると、タービン２２のケー
シング側に固定された静翼と回転軸側に固定された動翼
との間で膨張しながら通過するので、動翼側の回転軸が
回転して軸出力を取り出すことができる。
【００３８】なお、上記の各実施形態においては、低カ
ロリーのガスタービンの燃焼器に適用した例を示した
が、発熱量の大きい燃料を用いるガスタービンの燃焼器
に適用することもできるのは勿論である。
ロリーのガスタービンの燃焼器に適用した例を示した
が、発熱量の大きい燃料を用いるガスタービンの燃焼器
に適用することもできるのは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、少ない空気でも効率の良い冷却が可能にな
り、冷却空気が少なくて済む分、燃焼用の空気を増やせ
るので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスを高温化
することができる。
明によれば、少ない空気でも効率の良い冷却が可能にな
り、冷却空気が少なくて済む分、燃焼用の空気を増やせ
るので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスを高温化
することができる。
【００４０】請求項２記載の発明によれば、壁面冷却を
行うことにより、少ない空気でも効率の良い冷却が可能
になり、燃焼用の空気が増やせるので、より多くの燃料
と反応させて燃焼ガスを高温化することができる。
行うことにより、少ない空気でも効率の良い冷却が可能
になり、燃焼用の空気が増やせるので、より多くの燃料
と反応させて燃焼ガスを高温化することができる。
【００４１】請求項３記載の発明によれば、フィルム冷
却と対流冷却との複合冷却を行うことにより、少ない空
気でも効率の良い冷却が可能になり、燃焼用の空気が増
やせるので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスを高
温化することができる。
却と対流冷却との複合冷却を行うことにより、少ない空
気でも効率の良い冷却が可能になり、燃焼用の空気が増
やせるので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスを高
温化することができる。
【００４２】請求項４記載の発明によれば、壁面冷却に
蒸気を併用することにより、壁面冷却用の空気の量が少
なくなり、その分を燃焼用の空気として使用できるの
で、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスを高温化する
ことができる。
蒸気を併用することにより、壁面冷却用の空気の量が少
なくなり、その分を燃焼用の空気として使用できるの
で、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスを高温化する
ことができる。
【００４３】請求項５記載の発明によれば、壁面冷却に
蒸気のみを用いることにより、壁面冷却用の空気が不要
になり、その分を燃焼用の空気として使用できるので、
より多くの燃料と反応させて燃焼ガスを高温化すること
ができる。
蒸気のみを用いることにより、壁面冷却用の空気が不要
になり、その分を燃焼用の空気として使用できるので、
より多くの燃料と反応させて燃焼ガスを高温化すること
ができる。
【００４４】請求項６記載の発明によれば、冷却用空気
の量が少なくなる、または冷却用空気が不要になり、そ
の分の空気を燃焼用の空気として使用できるので、安価
な低カロリー燃料を使用しても燃焼ガスを高温化するこ
とができる。
の量が少なくなる、または冷却用空気が不要になり、そ
の分の空気を燃焼用の空気として使用できるので、安価
な低カロリー燃料を使用しても燃焼ガスを高温化するこ
とができる。
【００４５】請求項７記載の発明によれば、燃焼器にお
いて冷却用空気の量が少なくなる、または冷却用空気が
不要になり、その分の空気を燃焼用の空気として使用で
きるので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスの高温
化が図れ、結果的にこれにより、ガスタービンの高効率
化を実現することができる。
いて冷却用空気の量が少なくなる、または冷却用空気が
不要になり、その分の空気を燃焼用の空気として使用で
きるので、より多くの燃料と反応させて燃焼ガスの高温
化が図れ、結果的にこれにより、ガスタービンの高効率
化を実現することができる。
【図１】 この発明の一実施の形態に係る燃焼器を示す
概略図である。
概略図である。
【図２】 図１の燃焼器における燃焼器部の壁面冷却構
造を示す要部の破断説明図である。
造を示す要部の破断説明図である。
【図３】 この発明の第２の実施の形態に係る燃焼器を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図４】 図３の燃焼器における燃焼器部の壁面冷却構
造を示す要部の破断説明図である。
造を示す要部の破断説明図である。
【図５】 この発明の第３の実施の形態に係る燃焼器を
示す概略図である。
示す概略図である。
【図６】 図５の燃焼器における燃焼器部の壁面冷却構
造を示す要部の破断説明図である。
造を示す要部の破断説明図である。
【図７】 この発明の一実施形態に係るガスタービンの
要部を示す概略図である。
要部を示す概略図である。
【図８】 従来の燃焼器を示す概略図である。
【図９】 従来の燃焼器における壁面冷却構造を示す説
明図である。
明図である。
１０ 燃焼器
１１ ノズル部
１２ パイロットノズル
１３ メインノズル
１４ 燃焼器部
１６ 内壁
１６ａ 溝
１７ 外壁
１７ａ 入口
１７ｂ 出口
１８ 蒸気供給部
１８ａ 蒸気の入口部
１８ｂ 蒸気の出口部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 田中 克則
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂製作所内
(72)発明者 西田 幸一
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂製作所内
Claims (7)
- 【請求項１】 燃料と圧縮された空気とを反応させて燃
焼ガスを生成し、該燃焼ガスをタービン部に導く燃焼器
において、 前記燃焼ガスを生成する内筒部と、前記燃焼ガスを前記
タービン部に導く尾筒とが、一体的に形成されているこ
とを特徴とする燃焼器。 - 【請求項２】 請求項１記載の燃焼器において、 前記内筒部と前記尾筒とからなる燃焼器部の壁面を冷却
する壁面冷却手段を備えることを特徴とする燃焼器。 - 【請求項３】 請求項２記載の燃焼器において、 前記壁面冷却手段は、フィルム冷却と対流冷却との複合
であることを特徴とする燃焼器。 - 【請求項４】 請求項２記載の燃焼器において、 前記壁面冷却手段は、空気と蒸気との併用によって冷却
することを特徴とする燃焼器。 - 【請求項５】 請求項２記載の燃焼器において、 前記壁面冷却手段は、蒸気によって冷却することを特徴
とする燃焼器。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の燃焼
器において、 前記燃料が低カロリー燃料であることを特徴とする燃焼
器。 - 【請求項７】 空気を圧縮する空気圧縮機と、請求項１
から６のいずれかに記載の燃焼器と、前記燃焼器から導
かれた燃焼ガスを膨張させて回転することで軸出力を得
るタービンとを備えることを特徴とするガスタービン。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002234192A JP2003201863A (ja) | 2001-10-29 | 2002-08-09 | 燃焼器及びこれを備えたガスタービン |
| DE60224344T DE60224344T2 (de) | 2001-10-29 | 2002-10-16 | Gasturbine, Brennkammer dafür und Verfahren zum Kühlen der Brennkammer |
| EP02023224A EP1306619B1 (en) | 2001-10-29 | 2002-10-16 | Gas turbine, combustor therefor and method of cooling the combustor |
| CA002409122A CA2409122A1 (en) | 2001-10-29 | 2002-10-22 | Gas turbine and combustor therefor |
| CNB021480818A CN1187556C (zh) | 2001-10-29 | 2002-10-25 | 气体涡轮机及其燃烧室 |
| US10/279,847 US20030079461A1 (en) | 2001-10-29 | 2002-10-25 | Gas turbine and combustor therefor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001331134 | 2001-10-29 | ||
| JP2001-331134 | 2001-10-29 | ||
| JP2002234192A JP2003201863A (ja) | 2001-10-29 | 2002-08-09 | 燃焼器及びこれを備えたガスタービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003201863A true JP2003201863A (ja) | 2003-07-18 |
Family
ID=26624172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002234192A Pending JP2003201863A (ja) | 2001-10-29 | 2002-08-09 | 燃焼器及びこれを備えたガスタービン |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030079461A1 (ja) |
| EP (1) | EP1306619B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003201863A (ja) |
| CN (1) | CN1187556C (ja) |
| CA (1) | CA2409122A1 (ja) |
| DE (1) | DE60224344T2 (ja) |
Cited By (4)
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| JP2008274774A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン燃焼器およびガスタービン |
| JP2010190216A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | General Electric Co <Ge> | 熱伝達表面増強機構を有する一体形缶型燃焼器 |
| JP2012047181A (ja) * | 2011-10-31 | 2012-03-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン燃焼器およびガスタービン |
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| US8001760B2 (en) * | 2008-10-09 | 2011-08-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Intake air heating system of combined cycle plant |
| US20110162375A1 (en) * | 2010-01-05 | 2011-07-07 | General Electric Company | Secondary Combustion Fuel Supply Systems |
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| US20130061600A1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-03-14 | General Electric Company | Method of controlling temperature of gas turbine components using a compressed moisurized coolant |
| DE102012204103A1 (de) * | 2012-03-15 | 2013-09-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Hitzeschildelement für einen Verdichterluftbypass um die Brennkammer |
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2002
- 2002-08-09 JP JP2002234192A patent/JP2003201863A/ja active Pending
- 2002-10-16 DE DE60224344T patent/DE60224344T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-16 EP EP02023224A patent/EP1306619B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-22 CA CA002409122A patent/CA2409122A1/en not_active Abandoned
- 2002-10-25 CN CNB021480818A patent/CN1187556C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-25 US US10/279,847 patent/US20030079461A1/en not_active Abandoned
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