JP2005106305A - 燃料燃焼用ノズルおよびガスタービン燃焼器の燃料供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、燃料と空気による同軸噴流で生成した火炎に、部分的な吹き消えが生じても、再着火させて火炎吹き消えの状態を解消できるガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明は、燃焼室の半径方向に前記酸化剤ノズルを複数配置し、複数の酸化剤ノズルのうち少なくとも一つの酸化剤ノズルの噴出孔出口を、酸化剤ノズルより内周側に配置された少なくとも一つの酸化剤ノズルの噴出孔出口より燃焼室下流側に配置したことを特徴とする。
【効果】
本発明により、燃料と空気による同軸噴流で生成した火炎に、部分的な吹き消えが生じても、再着火させて火炎吹き消えの状態を解消できるガスタービン燃焼器を提供することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料燃焼用ノズルおよびガスタービン燃焼器の燃料供給方法に関する。

ガスタービンに用いられる燃焼器では、環境保全の立場からＮＯｘ排出量を低減することが必要である。ＮＯｘ排出量を低減させる方法の一つに希薄予混合燃焼方式があり、この方式では、燃料と酸化剤とを十分に混合させた状態で燃焼させる。ただし、この燃焼方式では、自発着火や逆火による予混合器の焼損の防止方法を確立する必要があった。その防止方法として、燃料と酸化剤とを複数の同軸噴流として燃焼室に供給し、燃焼させる方法が特許文献１に開示されている。

特開２００３−１４８７３４号公報

しかし、特許文献１に記載された技術では、燃料と酸化剤との同軸噴流が噴出する噴出孔出口に関し、噴出孔出口の配置について特に言及されていない。そのため、噴出孔出口が燃焼室軸方向に対してすべて同一平面上に構成されていて、もし部分的な火炎の吹き消えが生じたとき、容易には再着火せず、火炎の吹き消え状態が解消されない。

そこで本発明は、燃料と空気による同軸噴流で生成した火炎に、部分的な吹き消えが生じても、再着火させて火炎吹き消えの状態を解消できるガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。

本発明は、燃焼室の半径方向に前記酸化剤ノズルを複数配置し、複数の酸化剤ノズルのうち少なくとも一つの酸化剤ノズルの噴出孔出口を、酸化剤ノズルより内周側に配置された少なくとも一つの酸化剤ノズルの噴出孔出口より燃焼室下流側に配置したことを特徴とする。

本発明により、燃料と空気による同軸噴流で生成した火炎に、部分的な吹き消えが生じても、再着火させて火炎吹き消えの状態を解消できるガスタービン燃焼器を提供することが可能である。

本実施例におけるガスタービンの構成を図４で説明する。なお、本実施例では、燃焼器に供給する酸化剤として、空気を使用した場合を以下に説明する。

ガスタービンは、大気空気を圧縮し圧縮空気を生成する圧縮機１０，圧縮空気と燃料とを混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器，燃焼ガスによりタービン軸を回転駆動させるタービン６８により構成される。１が燃焼器の燃焼室で、４が燃焼室出口、５がトランジションピースである。また、２が外筒、３が燃焼室１の一部を形成する燃焼器ライナ、１４が燃料ノズル、１９が空気孔である。燃焼室１に燃料を供給する燃料ノズル１４の噴出孔と、酸化剤である空気を供給するために設けられた空気孔１９の噴出孔とは、同軸あるいは同軸に近い位置となるように配置している。なお、本実施例では空気孔１９が酸化剤ノズルに相当する。そして、酸化剤である空気を供給する空気ノズルは、燃料ノズル
１４の下流側に配置する。このように、燃料ノズル１４の噴出孔と空気ノズルの噴出孔とを同軸状に配置することで、燃料の外側を酸化剤である燃焼用空気が取り囲んだ、おおむね同軸噴流が形成される。圧縮機１０は、圧縮空気５０を燃焼器に供給する役割を果たす。タービン６８は、燃焼室１で発生した高温の燃焼ガス１５によって駆動される。ここで、図４に示すように、噴出孔出口面１３は、空気ノズルである複数の空気孔１９の噴出孔出口を含み、燃焼室１に面している。

本実施例におけるガスタービンの一般的な動作過程を、図４を用いて説明する。外部より取り込まれた大気空気は圧縮機１０で圧縮し、圧縮空気５０を生成する。生成された圧縮空気５０は、燃焼器内の外筒２と燃焼器ライナ３の間を通過し、一部は冷却用空気５２として燃焼器ライナ３を冷却するのに使われる。また、冷却用空気５２以外の圧縮空気
５０は燃焼用空気５１となり、酸化剤として使われる。なお、燃焼器は一般的に空気を酸化剤として使われるため、本実施例でも、酸化剤として空気を用いる。燃料１６は燃料ノズル１４から空気孔１９内に向かって噴出する。空気孔１９内では、燃料１６の外側を燃焼用空気５１が取り囲んだ、おおむね同軸噴流２０が形成され、燃料１６と燃焼用空気
５１とが予混合される。そして、同軸噴流２０は燃焼室１へ流入する。なお、図４では、燃料ノズル１４が空気孔１９の内部まで入り込んでいるが、この入り込む長さを変えることにより、空気孔１９の流路内でほとんど混合しない状態からほぼ完全に混合した状態にまで設定することが可能である。また、燃料ノズル１４が空気孔１９の出口にまで突き出した場合、燃料１６と燃焼用空気５１が燃焼室１で初めて混合されることとなり、逆火の恐れがほとんどない燃焼器とすることができる。以上のように同軸噴流２０が燃焼室１に流入したのち、燃焼室１に火炎を形成し、燃焼ガス１５が発生する。燃焼ガス１５は、トランジションピース５を通過し、タービン６８へ入る。そして、燃焼ガス１５の運動エネルギの一部をタービンの回転エネルギに変換した後に排気される。

第１の実施例を図１，図２に示す。これらの図は、図４に示した燃料ノズルや空気孔，噴出孔出口面を含む部分の図であり、図１は縦断側面図、図２は燃焼室１側から見た図を表している。噴出孔出口面７３上には、燃焼室の半径方向に複数の空気孔１９の出口（噴出孔出口）を配置している。なお、燃焼器ライナ３に近いところに位置する出口（噴出孔出口）を外周側出口４５と呼び、外周側出口４５よりも内側であり燃焼器ライナ３から遠いところに位置する出口（噴出孔出口）を内周側出口４６と呼ぶことにする。また、燃料供給の上流側を燃焼室上流側とする。本実施例では、外周側出口４５が内周側出口４６よりも燃焼室下流側に位置している。そのため、噴出孔出口面７３の縦断側面は平面状ではなく、図１の縦断側面図が示すように、燃焼室半径方向の中心部から燃焼室下流側に広がる扇状である。また、噴出孔出口面７３は燃焼室中心軸に対し傾きを有している。なお、空気孔１９や燃料ノズル１４について、それらの数や配置，断面の形状や寸法は図１，図２に示したものだけには限定しない。図２の噴出孔出口面７３内において、空気孔１９と燃料ノズル１４とは断面形状が円形であり、それらが同心円状に配置されている。しかし、例えば、図６に示すように空気孔１９や燃料ノズル１４の断面形状が矩形であり、格子状に配置されていても構わない。また、空気孔は、図７に示すような筒状をしていてもよい。

次に、本実施例による作用・効果を説明するために、燃焼器の噴出孔出口面が平面である場合を説明する。

図５は、燃焼器における複数の空気ノズル（空気孔）の噴出位置（噴出孔出口）が燃焼室中心軸に対して垂直な同一平面上に位置する場合の、空気孔１９の出口近傍領域における拡大図である。空気孔１９から噴出した同軸噴流２０により、再循環流領域２５が形成される。そして再循環流領域２５の頂点部に火炎の保炎点２６を形成し、保炎点２６より扇状に火炎面３０が形成される。この火炎面３０内部の領域は燃焼ガス領域３１であり、発生した燃焼ガスが存在する領域を表す。また、燃焼ガス領域３１において、燃焼器ライナ３に近い場所に位置する領域を外側既燃領域３２，燃焼器ライナ３から遠い場所に位置し燃焼室内側の既燃領域を内側既燃領域３３とする。

次に、図５に示す火炎の生成方法について説明する。安定な火炎が保持されるためには、再循環流領域２５内の保炎点２６に、絶えず高温の流体塊（以下では、これを高温流体塊と呼ぶことにする）が供給されなければならない。図５において、この保炎点２６に高温流体塊があれば、その高温流体塊が再循環流領域２５内の循環流に乗って、再び保炎点２６に戻ってくる。そのため、絶えず保炎点２６に高温流体塊が供給されることになるので、安定した火炎が形成される。

ここで、もし外側既燃領域３２において、何らかの原因で火炎の一部分が吹き消えてしまった場合を考える。再び安定した火炎が形成されるためには、保炎点２６に再び高温流体塊が供給される必要がある。燃焼室内の流れは乱流状態にあると考えられるが、乱流による流れの変動により、保炎点２６の位置は、主に矢印８４が示す方向に時間的に変動する。保炎点２６の位置の時間的変動により、もし保炎点２６が火炎の存在する内側既燃領域３３の中に入り、そこから高温流体塊を取得することができれば、再び着火される。そして、上述のように、再循環流領域２５内の循環流により、絶えず保炎点２６に高温流体塊が供給されるようになるので、火炎の吹き消えを解消することができる。

しかし、噴出孔出口面１３が平面状であり、空気ノズルである空気孔１９の出口（噴出孔出口）が図５のように配置されている場合、保炎点２６は矢印８４が示す距離しか移動できないため、外側既燃領域３２の保炎点２６は内側既燃領域３３に到達する点Ａまで移動することが出来ない。したがって、保炎点２６の位置が時間的に変動しても、保炎点
２６が内側既燃領域３３の中に入ることができない。そのため、保炎点２６は高温流体塊を取得できずに、外側既燃領域３２の火炎が吹き消えてしまう。このように、空気孔１９から噴出する同軸噴流では予混合燃焼であるため、もし燃焼室１内に形成される火炎の一部分が吹き消えてしまった場合、以下の問題が生じる。第一に、部分的な火炎の吹き消えが解消されないまま、他の部分も吹き消えてしまうと、最終的には全体の火炎の吹き消えに至る恐れがある。ガスタービン燃焼器の運転裕度を広くするには、このような全体的な火炎の吹き消えを生じにくくする必要がある。第二に、火炎が吹き消えたところでは燃料が完全燃焼せず、そのためＣＯや未燃炭化水素の排出量が増加してしまう。第三に、部分的な火炎の吹き消えにより燃焼室１内に既燃領域と未燃領域ができるため、大きな温度偏差が生じ、この温度偏差がタービン翼の損傷を引き起こす可能性もある。したがって、燃焼室１内に部分的な火炎の吹き消えが生じても、再着火させて火炎吹き消えの状態を解消できる燃焼器が必要である。

そこで本実施例では、燃料と空気との同軸噴流を噴出する噴出孔出口が配置された噴出孔出口面の縦断側面を燃焼室半径方向の中心部から燃焼室下流側に広がる扇状にし、その面状に空気孔１９の出口（噴出孔出口）を配置させている。図８は、本実施例における燃焼器の噴出孔出口面７３の拡大図である。図のように外周側再循環流領域３５の方が内周側再循環流領域５５よりも燃焼器ライナ３に近いところに位置する。また、外周側再循環流領域３５，内周側再循環流領域５５の頂点部には、外周側保炎点３６，内周側保炎点
５６を有する。なお、図８において、上記以外の各部分の名称は図５と同様である。

図８と図５とを比較すると、火炎面と燃焼ガス領域を含む既燃領域の形状が異なっている。これは、空気孔１９の出口（噴出孔出口）間の位置関係が異なっているためである。図８において、外周側再循環流領域３５を形成する空気孔の噴出孔出口が、内周側再循環流領域５５を形成する空気孔の噴出孔出口よりも燃焼室１下流側に位置するため、燃焼室の内周側から噴出する同軸噴流よりも、燃焼室下流側で同軸噴流が噴出するよう燃焼器ライナ側に構成される。そのため、外周側保炎点３６も内周側保炎点５６より燃焼室１下流側に位置する。したがって、保炎点を始点として形成される既燃領域についても、外側既燃領域３２の方が内側既燃領域３３よりも燃焼室１下流側に位置するため、図８に示す形状の既燃領域が形成される。

以上より本実施例（図８）のように噴出孔出口面が平面でない場合、燃料と空気との同軸噴流により予混合燃焼した外側既燃領域３２で火炎が吹き消えても、外周側保炎点３６に再び高温流体塊が供給されれば、再着火して火炎の吹き消えは解消される。外周側保炎点３６の位置は流れの変動により主に矢印８４が示す方向に時間的に変動する。そして、外周側保炎点３６から内側既燃領域３３までの距離が近いので、外周側保炎点３６はその位置の変動により、内側既燃領域３３の中に入り、内側既燃領域３３の火炎から高温流体塊を容易に取得することができる。すなわち、矢印に示した保炎点の行動範囲内に内側既燃領域の一部が重なるように、噴出孔出口面より同軸噴流を噴出させている。それゆえ、外側既燃領域３２で火炎が吹き消えてしまっても、火炎の吹き消えが解消される。火炎の吹き消えを解消することが可能になるため、ガスタービン燃焼器の運転裕度を拡大することが可能となる。また、火炎が吹き消えた個所から生じるＣＯや未燃炭化水素排出量を低減させ、燃焼室内の温度偏差によるタービン翼の損傷の防止を達成するという効果を奏する。

なお、本実施例では噴出孔出口面の縦断側面を燃焼室半径方向の中心部から燃焼室下流側に広がる扇状に形成しているが、燃焼室半径方向において隣接したある一対の噴出孔出口の位置関係を燃焼室軸方向にずらすことでも、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、複数の空気孔（酸化剤ノズル）のうち少なくとも一つの空気孔の噴出孔出口を、その空気孔の内周側に配置された少なくとも一つの空気孔の噴出孔出口より燃焼室下流側に配置する構成にすることでも、同様の効果を得ることが可能である。

次に、噴出孔出口面における凹凸の度合いについて図１８を用いて説明する。図１８は、燃焼器の燃料ノズルや空気孔，噴出孔出口面を含む部分の縦断側面図である。そして、燃焼室中心軸方向において、燃焼器出口に最も近い空気孔出口（噴出孔出口）と燃焼器出口に最も遠い空気孔出口（噴出孔出口）間の距離をＤ１とし、燃焼室の半径方向において、隣り合う空気孔出口（噴出孔出口）間の距離をＤ２とする。この場合、Ｄ１は全空気孔出口（噴出孔出口）寸法中における最大値の１０分の１程度は必要である。例えば、全ての空気孔の断面形状が円形である場合、全空気孔直径の最大値の１０分の１程度が必要となる。また、Ｄ２は全空気孔出口（噴出孔出口）寸法中における最大値よりも大きくする必要がある。このようにしないと、空気孔同士が重なってしまう可能性があるからである。次に、Ｄ２は全空気孔出口（噴出孔出口）寸法中における最大値の５倍程度よりも小さくする必要がある。Ｄ２が全空気孔出口（噴出孔出口）寸法中における最大値の５倍程度よりも小さければ、空気と燃料が混合し、逆にこの値よりも大きければ、空気と燃料とはほとんど混合しないためである。したがって、Ｄ２は全空気孔出口（噴出孔出口）寸法中における最大値よりも大きく、更に全空気孔出口（噴出孔出口）寸法中における最大値の５倍程度よりも小さく設定するのが望ましい。このような理由から、本実施例では、上記のＤ１とＤ２の条件に該当しない噴出孔出口面を平面としている。

第２の実施例を図９，図１０に示す。図９は、第２の実施例における、燃料ノズル１４や空気孔１９，噴出孔出口面を含む部分の縦断側面図である。また、図１０は噴出孔出口面を燃焼室１側から見た図を表す。第２の実施例では、外周側出口７５と内周側出口７６とから噴出される同軸噴流２０が燃焼室１の中心軸に向くように、それぞれの空気孔１９の中心軸が燃焼室中心軸に対して角度をなして傾けられている。なお、空気孔１９の中心軸と燃焼室１中心軸とのなす角は、空気孔１９ごとにそれぞれ異なっていてもよい。また、図９では、燃料ノズル１４が空気孔１９の入口から少し入った位置まで入り込んでいるが、燃料ノズル１４が入り込む長さを変えることで、空気孔１９流路内の燃料１６と燃焼用空気５１との混合状態を様々に設定することができる。

次に、本実施例の作用・効果について説明する。図１１は、本実施例における燃焼器の噴出孔出口面７３の拡大図である。燃料と空気による同軸噴流２０は空気孔１９の中心軸方向に沿って燃焼室１内に噴出される。そのため燃焼室１内で形成される再循環流領域や保炎点、そして既燃ガス領域は図１１のようになる。ここで、８５，９５はそれぞれ外周側再循環流領域，内周側再循環流領域であり、８６，９６はそれぞれ外周側保炎点，内周側保炎点である。本実施例では、第１の実施例に比べて、外周側保炎点８６から内側既燃領域３３までの距離が更に短くなるため、外周側保炎点８６はその時間的な位置の変動により、内側既燃領域３３から高温流体塊をさらに容易に取得することができる。したがって、第２の実施例では、外側既燃領域３２において火炎が吹き消えてしまっても、外周側保炎点８６が内側既燃領域３３から高温流体塊を取得して再着火するのが容易になるため、火炎吹き消え解消に対して更なる効果を奏する。

第３の実施例について示した図が図１２である。上述の第１，第２実施例では、例えば第１実施例の図８において、外側既燃領域の火炎吹き消えに対して対策はなされているが、内側既燃領域に対する対策はなされていない。そこで本実施例では、内側既燃領域の火炎吹き消えに対しても対策を講じている。

火炎を安定化させるためには、再循環流領域をつくり拡散燃焼させることが有効である。そこで本実施例では、燃焼室半径方向の中心部に設置された燃料ノズルを、パイロットバーナ１８に置き換えて、パイロットバーナ１８の噴出部より燃焼室下流側であり、かつ、パイロットバーナ１８の外周に同軸噴流を噴出する空気孔４８を配置したのが特徴である。パイロットバーナ１８では、燃焼用空気５１がパイロットバーナ１８の出口部を通過する際に、旋回器１２によって空気流に旋回成分を与えている。したがって、空気孔４８の出口である中心部空気孔出口４７から、燃焼室１に向けて空気の旋回流が噴出する。その結果、パイロットバーナ１８下流に、空気の旋回流に伴う再循環流領域が形成される。また、パイロットバーナ１８を構成する燃料ノズル４３は中心部空気孔出口４７の位置まで突き出ており、パイロットバーナ１８の下流で燃料と空気とを拡散燃焼させる。このように燃焼室中心軸に、燃料と空気とを拡散燃焼させて空気の旋回流に伴う再循環流をつくることで、内側既燃領域の火炎吹き消えが生じないようにすることが可能である。また、パイロットバーナ１８における燃料ノズル４３の燃料供給系統と、その他の燃料ノズル
４４に供給する燃料の燃料供給系統は分割されている。そのため、燃料ノズル４３，４４への燃料供給はそれぞれ燃料４２，４１と分かれている。

ガスタービン燃焼器を起動から定格条件まで安定に運転させ、かつ定格条件において低ＮＯｘ化を達成するためには拡散燃焼ではなく予混合燃焼が有効である。そこで、本実施例における燃料と空気の供給方法を説明する。まず、ガスタービン起動時は燃料４２のみを供給して、パイロットバーナ１８で拡散燃焼させる。そして、負荷を上げていく時は、燃料４２の供給量を徐々に減らしながら燃料４１の供給量を増やしていき、空気孔４８で燃料４１と空気とを十分混合させる予混合燃焼にする。最終的に、燃焼室１内でほとんど予混合燃焼だけが行われている状態にしてガスタービンの定格条件まで導く。なお、定格条件では、パイロットバーナ１８でも火炎を安定化させておく必要があるため、供給する全燃料の一部は燃料４２として供給する。第３の実施例では、このように燃料供給系統が分割されているため、ガスタービン燃焼器を安定に起動させ、定格条件まで導くことができる。

次に、第４の実施例について述べる。本実施例における燃料ノズル１４や空気孔１９，噴出孔出口面１１３を含む部分の縦断側面図を図１３に示す。空気孔の噴出部である噴出孔出口６１，６２，６３，６４において、噴出孔出口６１が燃焼器ライナ３に最も近い位置にある。燃焼器ライナ３付近の噴出孔出口６１，６２は、燃焼器ライナ３により近い噴出孔出口６１の方が、噴出孔出口６２よりも燃焼室中心軸方向の下流側に配置されている。したがって、噴出孔出口６１の下流では、火炎が吹き消えてしまっても再着火させて吹き消えを解消することが可能である。一方、燃焼室半径方向の中心部に位置する噴出孔出口６３，６４は、燃焼室中心軸方向でほぼ同位置であり、噴出孔出口６３，６４付近の噴出孔出口面１１３はほぼ平面状となっている。本実施例でも、燃料供給系統が分割されているため、ガスタービン燃焼器を安定起動させ、定格条件まで導くよう燃料供給量を調節することが可能である。

なお、噴出孔出口６３，６４付近において、製作上の誤差などにより、噴出孔出口６３が噴出孔出口６４よりも燃焼室中心軸方向で下流側に位置する場合が考えられる。しかし、燃焼室中心軸方向で噴出孔出口６３，６４の位置が、噴出孔出口の断面寸法（例えば円形断面の場合だと、その直径を意味する）の１０分の１程度以下の範囲であれば、火炎安定性については特に問題はない。

第５実施例を図１４に示す。図１４は、燃焼器内の噴出孔出口面を燃焼室側から見た図である。本実施例では、噴出孔出口面全体より燃焼室１に噴出する流れに旋回流を生じさせるために、噴出孔出口６３を有する空気孔中心軸を燃焼室中心軸方向に対して図１４のように傾けている。本実施例のように噴出孔である空気孔出口を構成することで、第４実施例（図１３）の噴出孔出口６３，６４部分に保炎を強化する機構をもたせている。その結果、噴出孔出口６３，６４から噴出する旋回流に伴う循環流により、噴出孔出口６３，６４の下流で保炎を強化することが可能である。

第１実施例（図１，図２）に示した燃料ノズル１４，空気孔１９部分をひとつのモジュールとして、そのモジュールを複数個組み合わせて一つの燃焼器を構成した図を図１５に示す。図１５は、噴出孔出口面が円形である複数のモジュールを組み合わせた燃焼器を、燃焼室１側から見た図である。図中の７７はそのモジュールを表している。本実施例の燃焼器では、それぞれのモジュール７７で部分的な火炎吹き消えが起こっても、再着火して火炎吹き消えを解消することができる。なお、モジュール７７の数やそれらの配置は図
１５に示したものだけに限定しない。例えば、図１６，図１７に示すものであってもよい。図１６はモジュールを複数個組み合わせた燃焼器における空気孔出口面の縦断側面図、図１７は図１６を燃焼室１側から見た図である。また、噴出孔出口面が扇状のモジュール７８を複数個組み合わせると、モジュール７８間の空間を少なくすることが出来る。そのため、噴出孔配置の偏りを小さくして、燃料を供給することができる。したがって、空間的に偏りがない燃焼ガスをタービンに供給することが可能である。なお、モジュールとして、第２実施例，第３実施例，第４実施例，第５実施例で示した噴出孔出口面を用いることもできる。

第１実施例におけるガスタービン燃焼器の縦断側面図。 第１実施例におけるガスタービン燃焼器を燃焼室側から見た図。 第１実施例におけるガスタービン燃焼器の空気孔出口面の拡大図。 ガスタービン燃焼器の縦断側面及びガスタービンの構成図。 空気孔出口がすべて同一平面上に配置されている場合の、燃焼室内の既燃領域等の様子を表した図。 第１実施例においてガスタービン燃焼器の空気孔及び燃料ノズル断面が矩形の場合を表した図。 第１実施例においてガスタービン燃焼器の空気孔が筒状の場合を表した図。 第１実施例における燃焼室内の既燃領域等の様子を表した図。 空気孔の中心軸が燃焼室中心軸に向いている場合のガスタービン燃焼器の縦断側面図。 空気孔の中心軸が燃焼室中心軸に向いている場合のガスタービン燃焼器を燃焼室側から見た図。 空気孔の中心軸が燃焼室中心軸に向いている場合の、燃焼室内の既燃領域等の様子を表した図。 燃焼室の軸中心部にパイロットバーナを設置した時のガスタービン燃焼器の縦断側面図。 燃料を複数系統供給するガスタービン燃焼器の縦断側面図。 空気孔出口の中心軸を燃焼室中心軸に対して傾けた場合のガスタービン燃焼器を燃焼室側から見た図。 噴出孔出口面が円形モジュールのガスタービン燃焼器を燃焼室側から見た図。 噴出孔出口面が扇状モジュールのガスタービン燃焼器の縦断側面図。 噴出孔出口面が扇状モジュールのガスタービン燃焼器の燃焼室側から見た図。 噴出孔出口面における凹凸の度合いを表した図。

符号の説明

１…燃焼室、２…外筒、３…燃焼器ライナ、４…燃焼室出口、５…トランジションピース、１０…圧縮機、１２…旋回器、１３，７３，８３，９３，１０３，１１３…噴出孔出口面、１４，４３，４４…燃料ノズル、１５…燃焼ガス、１６，４１，４２…燃料、１８…パイロットバーナ、１９…空気孔、２０…同軸噴流、２５…再循環流領域、２６…保炎点、３０…火炎面、３１…燃焼ガス領域、３２…外側既燃領域、３３…内側既燃領域、
３５，８５…外周側再循環流領域、３６，８６…外周側保炎点、４５，７５…外周側出口、４６，７６…内周側出口、４７…中心部空気孔出口、４８…空気孔、５０…圧縮空気、５１…燃焼用空気、５２…冷却用空気、５５，９５…内周側再循環流領域、５６，９６…内周側保炎点、６１，６２，６３，６４…噴出孔出口、６８…タービン、７７，７８…モジュール、８４…保炎点の時間的な位置変動を示す矢印。

Claims (6)

1. 燃焼室に燃料を供給する燃料ノズルと、該燃料ノズルの下流側に位置し、酸化剤を供給する酸化剤ノズルとを備え、前記燃料ノズルの噴出孔と前記酸化剤ノズルの噴出孔とを同軸状に配置した燃料燃焼用ノズルであって、
   前記燃焼室の半径方向に前記酸化剤ノズルを複数配置し、
   前記複数の酸化剤ノズルのうち少なくとも一つの酸化剤ノズルの噴出孔出口を、該酸化剤ノズルより内周側に配置された少なくとも一つの酸化剤ノズルの噴出孔出口より燃焼室下流側に配置した燃料燃焼用ノズル。
2. 燃焼室に燃料を供給する燃料ノズルと、該燃料ノズルの下流側に位置し、酸化剤を供給する酸化剤ノズルとを備え、前記燃料ノズルの噴出孔と前記酸化剤ノズルの噴出孔とを同軸状に配置した燃料燃焼用ノズルであって、
   前記燃焼室の半径方向中心部に燃料と酸化剤との拡散燃焼を行うパイロットバーナーを配置し、該パイロットバーナーの噴出部よりも燃焼室下流側であり、かつ、前記パイロットバーナーの外周に前記酸化剤ノズルを配置したことを特徴とする、燃料燃焼用ノズル。
3. 燃焼室に燃料を供給する燃料ノズルと、該燃料ノズルの下流側に位置し、酸化剤を供給する酸化剤ノズルとを備え、前記燃料ノズルの噴出孔と前記酸化剤ノズルの噴出孔とを同軸状に配置した燃料燃焼用ノズルであって、
   前記燃焼室に面した噴出孔出口面に前記酸化剤ノズルの噴出孔出口を前記燃焼室の半径方向に複数配置し、前記噴出孔出口面が燃焼室中心軸に対し傾きを有することを特徴とする、燃料燃焼用ノズル。
4. 燃料ノズルから燃焼室に供給された燃料と、該燃料ノズルの下流側で酸化剤ノズルから供給された酸化剤との同軸噴流を燃焼室に噴出する、ガスタービン燃焼器の燃料供給方法であって、
   前記燃焼室の半径方向に燃料と酸化剤との前記同軸噴流を複数噴出させ、
   前記酸化剤ノズルの噴出孔出口から噴出する前記複数の同軸噴流のうち、少なくとも一つの同軸噴流を、該同軸噴流より内周側に配置された少なくとも一つの同軸噴流より燃焼室下流側の噴出孔出口から噴出させるよう形成したことを特徴とする、ガスタービン燃焼器の燃料供給方法。
5. 請求項４記載のガスタービン燃焼器の燃料供給方法であって、
   燃焼室の中心軸に向くように、前記酸化剤ノズルより同軸噴流が噴出することを特徴とする、ガスタービン燃焼器の燃料供給方法。
6. 燃料ノズルから燃焼室に供給された燃料と、該燃料ノズルの下流側で酸化剤ノズルから供給された酸化剤との同軸噴流を燃焼室に噴出する、ガスタービン燃焼器の燃料供給方法であって、
   前記燃焼室の半径方向に燃料と酸化剤との前記同軸噴流を複数噴出させ、
   該複数の同軸噴流のうち少なくとも一つの同軸噴流により形成される保炎点の行動範囲内に、該同軸噴流より内周側に配置された少なくとも一つの同軸噴流により形成された既燃領域の一部が重なるように、前記複数の同軸噴流が噴出することを特徴とする、ガスタービン燃焼器の燃料供給方法。
   

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