JP2004271016A - 燃料・空気予混合装置における逆火防止装置 - Google Patents
燃料・空気予混合装置における逆火防止装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004271016A JP2004271016A JP2003061162A JP2003061162A JP2004271016A JP 2004271016 A JP2004271016 A JP 2004271016A JP 2003061162 A JP2003061162 A JP 2003061162A JP 2003061162 A JP2003061162 A JP 2003061162A JP 2004271016 A JP2004271016 A JP 2004271016A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- air
- slit
- premixing device
- air premixing
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Gas Burners (AREA)
Abstract
【課題】従来の燃料・空気予混合装置における逆火防止装置では、作動範囲の広い航空用ガスタービン燃焼器等のスワーラを有する燃料・空気予混合装置の場合、圧損が大きいという問題があった点を解決する。
【解決手段】燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を、スワーラを有する筒状の燃料・空気予混合装置の出口に、その内周に沿って内方へ突出して設けられた絞り部に、燃料・空気予混合気が通過する消炎距離以下の幅の複数のスリットを全周に亘って設けた燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を燃料・空気予混合気の流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定してなるように構成した。
【選択図】 図2
【解決手段】燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を、スワーラを有する筒状の燃料・空気予混合装置の出口に、その内周に沿って内方へ突出して設けられた絞り部に、燃料・空気予混合気が通過する消炎距離以下の幅の複数のスリットを全周に亘って設けた燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を燃料・空気予混合気の流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定してなるように構成した。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン燃焼器等の燃焼器に用いられる燃料・空気予混合装置における逆火防止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5、図6に基づき従来のガスタービン燃焼器等の燃焼器に用いられる燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を説明する。図5(a)は燃料・空気予混合装置の従来例の縦断面図であり、(b)は(a)中D−D矢視図である。図6(a)は燃料・空気予混合装置の他の従来例の縦断面図であり、(b)は(a)中E−E矢視図、(c)は(b)中F−F矢視拡大図である。
【0003】
燃料・空気予混合装置内での逆火を防止するためには、従来、図5に示すように、上流側に燃料供給装置21とスワーラ22をもつ燃料・空気予混合装置20の出口に、下流側に向かうにつれ小径化する絞り部23を設けるものがあった(例えば、非特許文献1ないし3、および特許文献2)。これは、出口開口の予混合気流速が絞り部23によって増大するとともに、境界層が薄くなるため逆火が防止されるものである。
【0004】
また、図6に示すように、上流側に燃料供給装置31をもつ燃料・空気予混合装置30の出口に、その内周に沿って内方へ突出して設けられた絞り部33を設け、燃料・空気予混合気aが通過する消炎距離以下の幅bの複数のスリット34を、燃料・空気予混合装置30の中心軸方向Xmに平行に配向して絞り部33の内周面に全周に亘って設ける方式も提案されていた(例えば、特許文献1)。
【0005】
これは、低温の固体表面近傍では熱損失が大きく活性基が失活しやすいために、消炎距離以下の幅の狭いスリット34を燃料・空気予混合気aが流れる時には予混合気aが可燃範囲にあっても燃焼を持続することができず、この「消炎距離」以下の幅の狭い間隙bを通って火炎が伝播することはできないことを利用したもので、速度の低い境界層部分を消炎距離以下の幅bのスリット34を通過させることにより、逆火を防止するものである。なお、この場合、スリット34の内方端より内側の部分cは予混合気流速を乱流燃焼速度(乱流予混合火炎が伝播する速度)より高く設定して、内側の部分cからも火炎が上流側に伝播することが防止される。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−285283号公報(第1頁、図2)
【特許文献2】
特開平10−196952号公報(図1、図3)
【非特許文献1】
平成14年5月21日超音速輸送機用推進システム技術研究組合発行第1回環境適合型次世代超音速推進システム国際シンポジウム予稿集添付CD−ROM中、「N―1」(4頁、Fig.6)
【非特許文献2】
平成14年5月21日超音速輸送機用推進システム技術研究組合発行第1回環境適合型次世代超音速推進システム国際シンポジウム予稿集添付CD−ROM中、「N―3」(3頁、Fig.I―6)
【非特許文献3】
平成14年5月21日超音速輸送機用推進システム技術研究組合発行第1回環境適合型次世代超音速推進システム国際シンポジウム予稿集添付CD−ROM中、「N―5」(4頁、図6)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の逆火防止装置を備えた燃焼器における燃料・空気予混合装置では、作動範囲の広い航空用ガスタービン燃焼器等のスワーラを有する燃料・空気予混合装置の場合、燃料・空気予混合装置内での圧損が大きいという問題点があった。すなわち、図5の絞り部23の場合、出口予混合気流速を乱流燃焼速度以上とし境界層厚さを消炎距離以下に下げることのできる絞り部23とする必要があるので、特にスワーラによる旋回流に対して圧損が高くなり、図6の絞り部33の場合は、スワーラによる旋回流がスリット34に当たることとなって抵抗が増し、圧損が増大することが判明した。
【0008】
本発明は、上記知見に基づき、その問題点を解決することができる燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を提供することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その第1の手段として、スワーラを有する筒状の燃料・空気予混合装置の出口に、その内周に沿って内方へ突出して設けられた絞り部に、燃料・空気予混合気が通過する消炎距離以下の幅の複数のスリットを全周に亘って設けた燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を燃料・空気予混合気の流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定してなることを特徴とする燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を提供する。
【0010】
上記の構成により、第1の手段によれば、燃料・空気予混合装置内で発達した境界層の混合気はスリットを通って燃焼室内へ流入するが、スリットの幅が消炎距離以下に設定されているために、燃焼室内の火炎はスリットを通って上流側の燃料・空気予混合装置内へ伝播することがない他、スリットを通って燃料・空気予混合気の境界層部分及び主流の一部が旋回流となって流れるが、スリットの取り付け角度をその流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定しているので、燃料・空気予混合装置内で発達した境界層は、滑らかにスリットを通り燃焼室に流入し、また、境界層の外側の主流部分のうち、スリットを通過するものも滑らかにスリットを通過する。
【0011】
(2)第2の手段としては、第1の手段の燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を、燃料・空気予混合気の流れの方向に平行に設定してなることを特徴とする燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を提供する。
【0012】
第2の手段によれば、第1の手段の作用に加え、スリットの取り付け角度を、燃料・空気予混合気の流れ方向に平行に一致して設定したので、燃料・空気予混合気がスリットに衝突することなく、スリット通過状態がより好ましくなる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1から図4に基づき本発明の実施の一形態に係る燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を説明する。図1は本実施の形態の逆火防止装置を備えた燃料・空気予混合装置を有するガスタービン燃焼器の概要縦断面図、図2(a)は図1中A部拡大図、(b)は(a)中B−B矢視図、(c)は(b)中C−C矢視拡大図である。図3は、燃料・空気予混合装置内の予混合気の速度分布図、図4はスリット取り付け角度αが予混合気の流れ方向βとなす角度Δα(=α−β)と動圧損失率との関係図である。
【0014】
ガスタービン燃焼器1は、タービン動翼2の回転中心軸Xtを中心線とする外側ケーシング3aと内側ケーシング3bからなる円環状のケーシング3と、ケーシング3と同芯状にしてケーシング3内に配置された外側ライナ4aと内側ライナ4bからなる円環状のライナ4とを備えて、ライナ4の内側、すなわち外側ライナ4aと内側ライナ4bとの間の環状空間には、ケーシング3の外側からライナ4の内側へ貫通して設けたイグナイタ5を具える燃焼室6が形成され、その上流側には、燃料供給装置11とスワーラ12を備えた燃料・空気予混合装置10が設置されている。なお、7は、圧縮機出口の案内翼である。
【0015】
燃料・空気予混合装置10は、円環状のライナ4の上流側に周方向に等ピッチで複数個設けられている。図2(a)、(b)、(c)に示すように、円筒状の燃料・空気予混合装置10の出口10aには、その内周に沿って内方へ突出し、出口10aを通過する燃料・空気予混合気aの流れを絞る絞り部13が設けられている。この絞り部13には、燃料・空気予混合気aの消炎距離よりも小さい幅bのスリット14が全周に亘って設けられている。また、スリット14は絞り部13における燃料・空気予混合気aの流れ方向βに平行に、すなわち燃料・空気予混合気aの旋回流れ方向βに一致させて、配置されている。
【0016】
なお、予混合気aの旋回流はスワーラ12によって生起され、旋回角度βは燃料噴射量等によりスワーラの旋回角度と多少のずれが生じるが微小であり、また、初期の設計時に5孔ピトー管等による計測で確認し、スリット14の取り付け角度αを燃料・空気予混合気aの旋回流れ方向βに平行に設定することができる。
【0017】
絞り部13のスリット14の高さhは、燃焼器の全作動範囲に亘ってスリット14の内方端において通過する燃料・空気予混合気aの速度が乱流燃焼速度以上となるように設定されている。ここで「乱流燃焼速度」とは、乱流予混合火炎が伝播する速度である。
【0018】
本実施例では、図3に示すように、燃料・空気予混合装置10内で発達した速度分布の境界層L部分は、複数のスリット14を通過して燃焼室6内へ流入する。スリット14の幅aは燃料・空気予混合気aの消炎距離よりも小さく設定されているので、燃焼室6から速度の遅い境界層L内を伝わって上流側へ伝播してきた火炎がスリット14で遮られる。
【0019】
また、速度分布Vが示されるように、絞り部13のスリット14の内方端より内側の部分cから燃焼室6内へ流入する燃料・空気予混合気aの速度は、上記のように乱流燃焼速度以上となるように設定されているから、燃焼室6内の火炎が絞り部13の内側の部分cを通って上流側へ伝播することがない。
【0020】
従って、燃焼室6内の火炎が燃料・空気予混合装置10内へ伝播することを完全に防止することができる。
【0021】
また、本実施の形態では、スリット14を通って燃料・空気予混合気の境界層L部分及び主流の一部が旋回流となって流れるが、その流れの方向βに平行にスリット14が配置されているため、燃料・空気予混合装置10内で発達した境界層Lは、滑らかにこのスリット14を通り燃焼室6に流入する。また、境界層Lの外側の主流部分のうち、スリット14を通過するものも、スリット14に衝突することなく滑らかにスリット14を通過する。したがって、確実に逆火を防止することができる上、燃焼器の広い作動範囲の全域に亘ってスリット14通過による圧損を小さく抑えることができる。
【0022】
スリット14を通過する燃料・空気予混合気aの有する動圧のうち、損失となる割合(動圧損失率)と、スリット14の取り付け角αが燃料・空気予混合気aの方向βとのなす角度Δα=(α−β)との関係は、図4に示す通りである。
【0023】
すなわち、Δαが±10°以内では動圧損失率は少なく実質的な問題がないと言えるが、それを超えると急激に増大し、圧損の問題が避けがたいものとなる。これから、スリット14の取り付け角αは、燃料・空気予混合気aの流れ方向βに平行な位置から±10°以内に設定すれば、燃料・空気予混合気aはスリット14に実質的に衝突することなく滑らかにスリット14を通過し、スリット14通過による圧損を十分小さくすることができることがわかる。また、設計上の小変更、燃料・空気予混合気aの流れ方向βの通常の変動においても、±10°以内の範囲なら圧損を抑制しその問題を実質的に解決できるものとなる。
【0024】
もっとも、スリット14の取り付け角度αを、燃料・空気予混合気aの流れ方向βに平行に一致させて設定した場合は、燃料・空気予混合気aのスリット通過状態がより好ましくなり、圧損を最小とすることができ、圧損の問題をより確実に解決することができる。
【0025】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【0026】
【発明の効果】
(1)以上説明したように請求項1の発明によれば、燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を、スワーラを有する筒状の燃料・空気予混合装置の出口に、その内周に沿って内方へ突出して設けられた絞り部に、燃料・空気予混合気が通過する消炎距離以下の幅の複数のスリットを全周に亘って設けた燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を燃料・空気予混合気の流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定してなるように構成したので、燃料・空気予混合装置内で発達した境界層の混合気はスリットを通って燃焼室内へ流入するが、スリットの幅が消炎距離以下に設定されているために、燃焼室内の火炎はスリットを通って上流側の燃料・空気予混合装置内へ伝播することがなく逆火が防止される他、スリットを通って燃料・空気予混合気の境界層部分及び主流の一部が旋回流となって流れるが、スリットの取り付け角度をその流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定しているため、燃料・空気予混合装置内で発達した境界層は、滑らかにスリットを通り燃焼室に流入し、また、境界層の外側の主流部分のうち、スリットを通過するものも滑らかにスリットを通過するので、確実に逆火を防止しつつ、燃焼器の広い作動範囲の全域に亘ってスリット通過による圧損を小さく抑えることができる。
【0027】
(2)請求項2の発明によれば、請求項1に記載の燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を、燃料・空気予混合気の流れの方向に平行に設定してなるように構成したので、請求項1の発明の効果に加え、スリットの取り付け角度が、燃料・空気予混合気の流れ方向に平行に一致して設定されているため、燃料・空気予混合気がスリットに衝突することなく、スリット通過状態がより好ましくなり、圧損を最小とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る逆火防止装置を備えた燃料・空気予混合装置を有するガスタービン燃焼器の概要縦断面図である。
【図2】(a)は図1中A部拡大図、(b)は(a)中B−B矢視図、(c)は(b)中C−C矢視拡大図である。
【図3】燃料・空気予混合装置内の燃料・空気予混合気の速度分布図である。
【図4】スリット取り付け角度αが燃料・空気予混合気の流れ方向βとなす角度Δαと動圧損失率との関係図である。
【図5】従来のガスタービン燃焼器等の燃焼器に用いられる燃料・空気予混合装置における逆火防止装置説明図であり、(a)は燃料・空気予混合装置の従来例の縦断面図、(b)は(a)中D−D矢視図である。
【図6】従来のガスタービン燃焼器等の燃焼器に用いられる燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を説明図であり、(a)は燃料・空気予混合装置の他の従来例の縦断面図、(b)は(a)中E−E矢視図、(c)は(b)中F−F矢視拡大図である。
【符号の説明】
1 ガスタービン燃焼器
2 タービン動翼
3 ケーシング
3a 外側ケーシング
3b 内側ケーシング
4 ライナ
4a 外側ライナ
4b 内側ライナ
5 イグナイタ
6 燃焼室
7 案内翼
10 燃料・空気予混合装置
11 燃料供給装置
12 スワーラ
13 絞り部
14 スリット
20 燃料・空気予混合装置
21 燃料供給装置
22 スワーラ
23 絞り部
30 燃料・空気予混合装置
31 燃料供給装置
33 絞り部
34 スリット
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン燃焼器等の燃焼器に用いられる燃料・空気予混合装置における逆火防止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5、図6に基づき従来のガスタービン燃焼器等の燃焼器に用いられる燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を説明する。図5(a)は燃料・空気予混合装置の従来例の縦断面図であり、(b)は(a)中D−D矢視図である。図6(a)は燃料・空気予混合装置の他の従来例の縦断面図であり、(b)は(a)中E−E矢視図、(c)は(b)中F−F矢視拡大図である。
【0003】
燃料・空気予混合装置内での逆火を防止するためには、従来、図5に示すように、上流側に燃料供給装置21とスワーラ22をもつ燃料・空気予混合装置20の出口に、下流側に向かうにつれ小径化する絞り部23を設けるものがあった(例えば、非特許文献1ないし3、および特許文献2)。これは、出口開口の予混合気流速が絞り部23によって増大するとともに、境界層が薄くなるため逆火が防止されるものである。
【0004】
また、図6に示すように、上流側に燃料供給装置31をもつ燃料・空気予混合装置30の出口に、その内周に沿って内方へ突出して設けられた絞り部33を設け、燃料・空気予混合気aが通過する消炎距離以下の幅bの複数のスリット34を、燃料・空気予混合装置30の中心軸方向Xmに平行に配向して絞り部33の内周面に全周に亘って設ける方式も提案されていた(例えば、特許文献1)。
【0005】
これは、低温の固体表面近傍では熱損失が大きく活性基が失活しやすいために、消炎距離以下の幅の狭いスリット34を燃料・空気予混合気aが流れる時には予混合気aが可燃範囲にあっても燃焼を持続することができず、この「消炎距離」以下の幅の狭い間隙bを通って火炎が伝播することはできないことを利用したもので、速度の低い境界層部分を消炎距離以下の幅bのスリット34を通過させることにより、逆火を防止するものである。なお、この場合、スリット34の内方端より内側の部分cは予混合気流速を乱流燃焼速度(乱流予混合火炎が伝播する速度)より高く設定して、内側の部分cからも火炎が上流側に伝播することが防止される。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−285283号公報(第1頁、図2)
【特許文献2】
特開平10−196952号公報(図1、図3)
【非特許文献1】
平成14年5月21日超音速輸送機用推進システム技術研究組合発行第1回環境適合型次世代超音速推進システム国際シンポジウム予稿集添付CD−ROM中、「N―1」(4頁、Fig.6)
【非特許文献2】
平成14年5月21日超音速輸送機用推進システム技術研究組合発行第1回環境適合型次世代超音速推進システム国際シンポジウム予稿集添付CD−ROM中、「N―3」(3頁、Fig.I―6)
【非特許文献3】
平成14年5月21日超音速輸送機用推進システム技術研究組合発行第1回環境適合型次世代超音速推進システム国際シンポジウム予稿集添付CD−ROM中、「N―5」(4頁、図6)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の逆火防止装置を備えた燃焼器における燃料・空気予混合装置では、作動範囲の広い航空用ガスタービン燃焼器等のスワーラを有する燃料・空気予混合装置の場合、燃料・空気予混合装置内での圧損が大きいという問題点があった。すなわち、図5の絞り部23の場合、出口予混合気流速を乱流燃焼速度以上とし境界層厚さを消炎距離以下に下げることのできる絞り部23とする必要があるので、特にスワーラによる旋回流に対して圧損が高くなり、図6の絞り部33の場合は、スワーラによる旋回流がスリット34に当たることとなって抵抗が増し、圧損が増大することが判明した。
【0008】
本発明は、上記知見に基づき、その問題点を解決することができる燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を提供することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その第1の手段として、スワーラを有する筒状の燃料・空気予混合装置の出口に、その内周に沿って内方へ突出して設けられた絞り部に、燃料・空気予混合気が通過する消炎距離以下の幅の複数のスリットを全周に亘って設けた燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を燃料・空気予混合気の流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定してなることを特徴とする燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を提供する。
【0010】
上記の構成により、第1の手段によれば、燃料・空気予混合装置内で発達した境界層の混合気はスリットを通って燃焼室内へ流入するが、スリットの幅が消炎距離以下に設定されているために、燃焼室内の火炎はスリットを通って上流側の燃料・空気予混合装置内へ伝播することがない他、スリットを通って燃料・空気予混合気の境界層部分及び主流の一部が旋回流となって流れるが、スリットの取り付け角度をその流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定しているので、燃料・空気予混合装置内で発達した境界層は、滑らかにスリットを通り燃焼室に流入し、また、境界層の外側の主流部分のうち、スリットを通過するものも滑らかにスリットを通過する。
【0011】
(2)第2の手段としては、第1の手段の燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を、燃料・空気予混合気の流れの方向に平行に設定してなることを特徴とする燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を提供する。
【0012】
第2の手段によれば、第1の手段の作用に加え、スリットの取り付け角度を、燃料・空気予混合気の流れ方向に平行に一致して設定したので、燃料・空気予混合気がスリットに衝突することなく、スリット通過状態がより好ましくなる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1から図4に基づき本発明の実施の一形態に係る燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を説明する。図1は本実施の形態の逆火防止装置を備えた燃料・空気予混合装置を有するガスタービン燃焼器の概要縦断面図、図2(a)は図1中A部拡大図、(b)は(a)中B−B矢視図、(c)は(b)中C−C矢視拡大図である。図3は、燃料・空気予混合装置内の予混合気の速度分布図、図4はスリット取り付け角度αが予混合気の流れ方向βとなす角度Δα(=α−β)と動圧損失率との関係図である。
【0014】
ガスタービン燃焼器1は、タービン動翼2の回転中心軸Xtを中心線とする外側ケーシング3aと内側ケーシング3bからなる円環状のケーシング3と、ケーシング3と同芯状にしてケーシング3内に配置された外側ライナ4aと内側ライナ4bからなる円環状のライナ4とを備えて、ライナ4の内側、すなわち外側ライナ4aと内側ライナ4bとの間の環状空間には、ケーシング3の外側からライナ4の内側へ貫通して設けたイグナイタ5を具える燃焼室6が形成され、その上流側には、燃料供給装置11とスワーラ12を備えた燃料・空気予混合装置10が設置されている。なお、7は、圧縮機出口の案内翼である。
【0015】
燃料・空気予混合装置10は、円環状のライナ4の上流側に周方向に等ピッチで複数個設けられている。図2(a)、(b)、(c)に示すように、円筒状の燃料・空気予混合装置10の出口10aには、その内周に沿って内方へ突出し、出口10aを通過する燃料・空気予混合気aの流れを絞る絞り部13が設けられている。この絞り部13には、燃料・空気予混合気aの消炎距離よりも小さい幅bのスリット14が全周に亘って設けられている。また、スリット14は絞り部13における燃料・空気予混合気aの流れ方向βに平行に、すなわち燃料・空気予混合気aの旋回流れ方向βに一致させて、配置されている。
【0016】
なお、予混合気aの旋回流はスワーラ12によって生起され、旋回角度βは燃料噴射量等によりスワーラの旋回角度と多少のずれが生じるが微小であり、また、初期の設計時に5孔ピトー管等による計測で確認し、スリット14の取り付け角度αを燃料・空気予混合気aの旋回流れ方向βに平行に設定することができる。
【0017】
絞り部13のスリット14の高さhは、燃焼器の全作動範囲に亘ってスリット14の内方端において通過する燃料・空気予混合気aの速度が乱流燃焼速度以上となるように設定されている。ここで「乱流燃焼速度」とは、乱流予混合火炎が伝播する速度である。
【0018】
本実施例では、図3に示すように、燃料・空気予混合装置10内で発達した速度分布の境界層L部分は、複数のスリット14を通過して燃焼室6内へ流入する。スリット14の幅aは燃料・空気予混合気aの消炎距離よりも小さく設定されているので、燃焼室6から速度の遅い境界層L内を伝わって上流側へ伝播してきた火炎がスリット14で遮られる。
【0019】
また、速度分布Vが示されるように、絞り部13のスリット14の内方端より内側の部分cから燃焼室6内へ流入する燃料・空気予混合気aの速度は、上記のように乱流燃焼速度以上となるように設定されているから、燃焼室6内の火炎が絞り部13の内側の部分cを通って上流側へ伝播することがない。
【0020】
従って、燃焼室6内の火炎が燃料・空気予混合装置10内へ伝播することを完全に防止することができる。
【0021】
また、本実施の形態では、スリット14を通って燃料・空気予混合気の境界層L部分及び主流の一部が旋回流となって流れるが、その流れの方向βに平行にスリット14が配置されているため、燃料・空気予混合装置10内で発達した境界層Lは、滑らかにこのスリット14を通り燃焼室6に流入する。また、境界層Lの外側の主流部分のうち、スリット14を通過するものも、スリット14に衝突することなく滑らかにスリット14を通過する。したがって、確実に逆火を防止することができる上、燃焼器の広い作動範囲の全域に亘ってスリット14通過による圧損を小さく抑えることができる。
【0022】
スリット14を通過する燃料・空気予混合気aの有する動圧のうち、損失となる割合(動圧損失率)と、スリット14の取り付け角αが燃料・空気予混合気aの方向βとのなす角度Δα=(α−β)との関係は、図4に示す通りである。
【0023】
すなわち、Δαが±10°以内では動圧損失率は少なく実質的な問題がないと言えるが、それを超えると急激に増大し、圧損の問題が避けがたいものとなる。これから、スリット14の取り付け角αは、燃料・空気予混合気aの流れ方向βに平行な位置から±10°以内に設定すれば、燃料・空気予混合気aはスリット14に実質的に衝突することなく滑らかにスリット14を通過し、スリット14通過による圧損を十分小さくすることができることがわかる。また、設計上の小変更、燃料・空気予混合気aの流れ方向βの通常の変動においても、±10°以内の範囲なら圧損を抑制しその問題を実質的に解決できるものとなる。
【0024】
もっとも、スリット14の取り付け角度αを、燃料・空気予混合気aの流れ方向βに平行に一致させて設定した場合は、燃料・空気予混合気aのスリット通過状態がより好ましくなり、圧損を最小とすることができ、圧損の問題をより確実に解決することができる。
【0025】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【0026】
【発明の効果】
(1)以上説明したように請求項1の発明によれば、燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を、スワーラを有する筒状の燃料・空気予混合装置の出口に、その内周に沿って内方へ突出して設けられた絞り部に、燃料・空気予混合気が通過する消炎距離以下の幅の複数のスリットを全周に亘って設けた燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を燃料・空気予混合気の流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定してなるように構成したので、燃料・空気予混合装置内で発達した境界層の混合気はスリットを通って燃焼室内へ流入するが、スリットの幅が消炎距離以下に設定されているために、燃焼室内の火炎はスリットを通って上流側の燃料・空気予混合装置内へ伝播することがなく逆火が防止される他、スリットを通って燃料・空気予混合気の境界層部分及び主流の一部が旋回流となって流れるが、スリットの取り付け角度をその流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定しているため、燃料・空気予混合装置内で発達した境界層は、滑らかにスリットを通り燃焼室に流入し、また、境界層の外側の主流部分のうち、スリットを通過するものも滑らかにスリットを通過するので、確実に逆火を防止しつつ、燃焼器の広い作動範囲の全域に亘ってスリット通過による圧損を小さく抑えることができる。
【0027】
(2)請求項2の発明によれば、請求項1に記載の燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を、燃料・空気予混合気の流れの方向に平行に設定してなるように構成したので、請求項1の発明の効果に加え、スリットの取り付け角度が、燃料・空気予混合気の流れ方向に平行に一致して設定されているため、燃料・空気予混合気がスリットに衝突することなく、スリット通過状態がより好ましくなり、圧損を最小とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る逆火防止装置を備えた燃料・空気予混合装置を有するガスタービン燃焼器の概要縦断面図である。
【図2】(a)は図1中A部拡大図、(b)は(a)中B−B矢視図、(c)は(b)中C−C矢視拡大図である。
【図3】燃料・空気予混合装置内の燃料・空気予混合気の速度分布図である。
【図4】スリット取り付け角度αが燃料・空気予混合気の流れ方向βとなす角度Δαと動圧損失率との関係図である。
【図5】従来のガスタービン燃焼器等の燃焼器に用いられる燃料・空気予混合装置における逆火防止装置説明図であり、(a)は燃料・空気予混合装置の従来例の縦断面図、(b)は(a)中D−D矢視図である。
【図6】従来のガスタービン燃焼器等の燃焼器に用いられる燃料・空気予混合装置における逆火防止装置を説明図であり、(a)は燃料・空気予混合装置の他の従来例の縦断面図、(b)は(a)中E−E矢視図、(c)は(b)中F−F矢視拡大図である。
【符号の説明】
1 ガスタービン燃焼器
2 タービン動翼
3 ケーシング
3a 外側ケーシング
3b 内側ケーシング
4 ライナ
4a 外側ライナ
4b 内側ライナ
5 イグナイタ
6 燃焼室
7 案内翼
10 燃料・空気予混合装置
11 燃料供給装置
12 スワーラ
13 絞り部
14 スリット
20 燃料・空気予混合装置
21 燃料供給装置
22 スワーラ
23 絞り部
30 燃料・空気予混合装置
31 燃料供給装置
33 絞り部
34 スリット
Claims (2)
- スワーラを有する筒状の燃料・空気予混合装置の出口に、その内周に沿って内方へ突出して設けられた絞り部に、燃料・空気予混合気が通過する消炎距離以下の幅の複数のスリットを全周に亘って設けた燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を燃料・空気予混合気の流れの方向に平行な位置から−10°ないし+10°の範囲に設定してなることを特徴とする燃料・空気予混合装置における逆火防止装置。
- 請求項1に記載の燃料・空気予混合装置における逆火防止装置において、前記スリットの取り付け角度を、燃料・空気予混合気の流れの方向に平行に設定してなることを特徴とする燃料・空気予混合装置における逆火防止装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003061162A JP2004271016A (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 燃料・空気予混合装置における逆火防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003061162A JP2004271016A (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 燃料・空気予混合装置における逆火防止装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004271016A true JP2004271016A (ja) | 2004-09-30 |
Family
ID=33123454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003061162A Pending JP2004271016A (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | 燃料・空気予混合装置における逆火防止装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004271016A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010185430A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Nissan Motor Co Ltd | エンジンの燃焼室構造 |
CN101725979B (zh) * | 2008-10-20 | 2011-02-16 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种低浓度甲烷逆流式热氧化装置的燃气启动装置 |
JP2014062702A (ja) * | 2012-09-24 | 2014-04-10 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
WO2016051757A1 (ja) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 川崎重工業株式会社 | 燃料噴射ノズル、燃料噴射モジュール、及びガスタービン |
-
2003
- 2003-03-07 JP JP2003061162A patent/JP2004271016A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101725979B (zh) * | 2008-10-20 | 2011-02-16 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种低浓度甲烷逆流式热氧化装置的燃气启动装置 |
JP2010185430A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Nissan Motor Co Ltd | エンジンの燃焼室構造 |
JP2014062702A (ja) * | 2012-09-24 | 2014-04-10 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
WO2016051757A1 (ja) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 川崎重工業株式会社 | 燃料噴射ノズル、燃料噴射モジュール、及びガスタービン |
JP2016070551A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 川崎重工業株式会社 | 燃料噴射ノズル、燃料噴射モジュール、及びガスタービン |
CN105899879A (zh) * | 2014-09-29 | 2016-08-24 | 川崎重工业株式会社 | 燃料喷射喷嘴、燃料喷射模块以及燃气轮机 |
US10634356B2 (en) | 2014-09-29 | 2020-04-28 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Fuel injection nozzle, fuel injection module and gas turbine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5772245B2 (ja) | 燃料噴射装置 | |
JP3703863B2 (ja) | 燃焼器用のスワールミキサー及び燃焼器において燃料と空気を燃焼させる方法 | |
JP5773342B2 (ja) | 燃料噴射装置 | |
US9353951B2 (en) | Burner, combustor and remodeling method for burner | |
JP5173393B2 (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
US8919127B2 (en) | System and method for flow control in gas turbine engine | |
JP4369370B2 (ja) | バーナ | |
JP2005351616A (ja) | ガスタービンエンジンにおいて空気及びガスを混合するためのバーナチューブ及び方法 | |
JP6037338B2 (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
US8850822B2 (en) | System for pre-mixing in a fuel nozzle | |
JP2010276334A (ja) | タービンにおける空気及び燃料の噴射方法及び装置 | |
EP2589874B1 (en) | Gas turbine combustion system having a venturi for reducing wakes in cooling airflow | |
JPH10185193A (ja) | 燃料混合気の空力噴射システム | |
WO2006027989A1 (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
JPH065041B2 (ja) | ガスタービンエンジンアフタバーナー用フレームホルダ | |
WO2009084587A1 (ja) | ガスタービンの燃焼器 | |
JP2009133599A (ja) | 燃焼システム内における逆火/保炎を減少させるのを可能にする方法及びシステム | |
JP3903195B2 (ja) | 燃料ノズル | |
JP2009074706A (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
CN105318357B (zh) | 用于燃气涡轮发动机燃烧器导流罩的圆锥-平坦隔热罩 | |
JP3944609B2 (ja) | 燃料ノズル | |
JP2004271016A (ja) | 燃料・空気予混合装置における逆火防止装置 | |
JPH11344224A (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
Paschereit et al. | Combustion control by extended EV burner fuel lance | |
JP2011191045A (ja) | ガスタービン燃焼器、及び運転方法 |