JP2006078127A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 フラッシュバックの発生を効果的に抑制するための技術を提供する。
【解決手段】 本発明によるガスタービン燃焼器は,パイロットバーナ1と,パイロットバーナ1の周囲に,半径方向外側に設けられている複数のメインバーナ2とを備えている。メインバーナ2のそれぞれは,その下流側の端に設けられた延長管24Aを含む。延長管24Aの出口は,前記半径方向に平行な半径方向エッジ31,32を有するような形状に形成されている。
【選択図】 図8

Description

本発明は,ガスタービン燃焼器に関し,特に,予混合燃焼を行うバーナ(メインバーナ)を備えるガスタービン燃焼器に関する。
予混合方式を採用するガスタービン燃焼器では,予混合燃焼を行うメインバーナに加えて,拡散燃焼を行うパイロットバーナが設けられる。これは,予混合燃焼を安定に維持するためである。パイロットバーナによって生成される拡散炎が,メインバーナが予混合炎を生成するための種火として使用され,これによって予混合燃焼が維持される。一般的なガスタービン燃焼器では,メインバーナは,パイロットバーナの周辺に等間隔に配置される。
図1は,予混合方式を採用するガスタービン燃焼器の典型的な構造を示している(特開2001−324144号公報,及び特開2002−61841号公報を参照)。典型的なガスタービン燃焼器は,パイロットバーナ1と,パイロットバーナ1の周囲に等間隔で配置された複数のメインバーナ2と,燃焼器内筒3とを備えている。パイロットバーナ1とメインバーナ2は,燃焼器内筒3の内部に収容されている。
パイロットバーナ1は,円筒形のバーナ外筒11と,パイロットスワラ12と,パイロットノズル13とを備えている。バーナ外筒11は,パイロットスワラ12とパイロットノズル13とをその内部に収容している。バーナ外筒11の先端には,パイロットコーン14が接続されている。パイロットコーン14には,パイロットノズル13から燃料が,更にパイロットスワラ12から旋回する空気流が噴射され,パイロットコーン14の内部及び下流で拡散燃焼が行われる。
メインバーナ2は,円筒形のバーナ外筒21と,メインスワラ22と,メインノズル23とを備えている。図3は,メインバーナ2の詳細な構造を示す断面図である。バーナ外筒21は,メインスワラ22とメインノズル23とをその内部に収容している。メインノズル23は,ノズル竿23aと,ノズル翼23bとを備えており,ノズル翼23bには,燃料23cを噴出するノズル孔が設けられている。バーナ外筒21の先端には,延長管24が接続されている。図2に示されているように,延長管24の断面形状は,延長管24の先端部とバーナ外筒21との接続部とでは異なっている。延長管24の断面形状は,バーナ外筒21との接続部では円形であるが,延長管24の断面形状は先端に向けて連続的に変形され,延長管24の出口では楕円形である。
このような構造のメインバーナ2は,その内部で燃料と空気とを混合して予混合気を生成し,生成された予混合気を延長管24の先端から噴出する。より詳細には,図3に示されているように,メインスワラ22の上流において,圧縮機(図示されない)から供給される空気2aに燃料23cをメインノズル23によって噴射し,メインスワラ22によって空気2aと燃料23cの流れを旋回させる。これにより,空気2aと燃料23cとが混合され,旋回する予混合気の流れ24a(スワール流れ)が発生する。生成された予混合気は延長管24から噴出され,更に,パイロットバーナ1により生成された拡散炎を用いて延長管24の下流側で燃焼され,これにより,予混合燃焼が実現される。
延長管24の内壁面近傍は低流速となるため、フラッシュバックが発生しやすい。このフラッシュバックを防止するために,バーナ外筒21と延長管24との接続部から,膜状の空気(フィルム空気)が取り入れられる。より具体的には,図3に示されているように,延長管24は,バーナ外筒21から離れて位置するようにバーナ外筒21の外側に挿入されている。バーナ外筒21と延長管24との離間は,スペーサ25によって行われる。スペーサ25は,図4に示されているように,バーナ外筒21の外周に等間隔に配置され,スペーサ25によってバーナ外筒21と延長管24との間に隙間が形成される。この隙間を介して,フィルム空気が取り入れられる。このフィルム空気によって延長管24の内壁面近傍の低流速域を無くし,フラッシュバックの発生が抑制される。この膜状の空気は,延長管24の内壁面を冷却する効果も奏する。延長管24の下流で予混合燃焼が行われるため,延長管24の冷却,特に,その内側面の冷却は重要である。
図1に戻り,パイロットバーナ1及びメインバーナ2は,そのバーナ外筒11,21が基板4に設けられている穴に挿入されることによって基板4に支持されている。より具体的には,図5に示されているように,基板4には,バーナ外筒11,21を支持するために,パイロットバーナ支持穴5,及びメインバーナ支持穴6が形成されている。パイロットバーナ支持穴5には,パイロットバーナ1のバーナ外筒11が挿入され,メインバーナ支持穴6には,メインバーナ2のバーナ外筒21が挿入される。パイロットバーナ1のパイロットコーン14,及びメインバーナ2の延長管24は,基板4に対して下流側に位置している。
基板4には,更に多数のスイープ空気孔7が形成されている;ただし,スイープ空気孔7は,その一部しか図示されていない。スイープ空気孔7は,パイロットバーナ1及びメインバーナ2の間に圧縮機(図示されない)からの空気を下流側に向かって流す。
このような構造のガスタービン燃焼器では,メインバーナの逆火(フラッシュバック)を防止することは極めて重要である。フラッシュバックの発生は燃焼器の焼損を招くため,フラッシュバックは,可能な限り抑えられなくてはならない。
発明者らの検討によれば,従来のガスタービン燃焼器におけるフラッシュバックの発生には,下記の3つの要因が存在する。第1の要因は,図6に示されているように,延長管24の出口の形状が楕円形である従来のガスタービン燃焼器では,予混合気の流れが低速である低速領域26が発生し易いことである。従来のガスタービン燃焼器では,延長管24の下流側であって,且つ,隣接する2つの延長管24とパイロットコーン14との間の位置,及び,当該2つの延長管24と燃焼器内筒3との間の位置における予混合気の流れが遅くなりがちであり,これらの位置に低速領域26が発生し易い。低速領域26の発生は,火炎の延長管24への逆流を招き,フラッシュバックの発生につながる。
第2の要因は,図7に示されているように,バーナ外筒21と延長管24との間に設けられているスペーサ25の下流側でのウェイク25a(後流渦)の発生である。バーナ外筒21と延長管24との間を流れる空気流は,スペーサ25の下流側でウェイク25aを発生させ得る。ウェイク25aの発生は,フラッシュバックの発生を助長する。
第3の要因は,図3に示されているように,メインノズル23の先端の下流側にスワール流れの渦心24bが出来やすいことである。渦心24bでは予混合気の流れは低速であり,従って,渦心24bの発生はフラッシュバックの発生につながる。フラッシュバックの発生は,メインノズル23の先端に火炎を発生させ,メインノズル23の焼損の原因になる。
このような背景から,フラッシュバックの発生を効果的に抑制するための技術が求められている。
特開2001−324144号公報 特開2002−61841号公報
本発明の目的は,概略的には,フラッシュバックの発生を効果的に抑制するための技術を提供することにある。
より具体的には,本発明の一の目的は,予混合気の流れの速度が遅い低速領域が発生することを防止し,これによってフラッシュバックの発生を防止することにある。
本発明の他の目的は,バーナ外筒と延長管との間に設けられるスペーサの下流側でのウェイクの発生を防止し,これによってフラッシュバックの発生を防止することにある。
本発明の更に他の目的は,メインノズルの先端の下流側におけるスワール流れの渦心に起因するフラッシュバックの発生を防止することにある。
上記の目的を達成するために,本発明は,以下に述べられる手段を採用する。その手段を構成する技術的事項の記述には,[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]の記載との対応関係を明らかにするために,[発明を実施するための最良の形態]で使用される番号・符号が付加されている。但し,付加された番号・符号は,[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
一の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,パイロットバーナ(1)と,パイロットバーナ(1)の周囲に,半径方向外側に設けられている複数のメインバーナ(2)とを備えている。メインバーナ(2)のそれぞれは,その下流側の端に設けられた延長管(24A)を含む。延長管(24A)の出口は,前記半径方向に平行な半径方向エッジ(31,32)を有するような形状に形成されている(図8,図9参照)。
より具体的には,延長管(24A)の出口は,半径方向エッジ(31,32)を2つ有し,且つ,半径方向エッジ(31,32)を連結する周方向エッジ(33,34)を有するような形状を有している。半径方向エッジ(31,32)と周方向エッジ(33,34)とを接続する角部(35)は,丸められることが好ましい。
当該ガスタービン燃焼器が,更に,前記パイロットバーナ(1)と前記メインバーナ(2)とを支持する基板(4)を備え,且つ,延長管(24A)が,基板(4)に対して下流側に位置し,且つ,基板(4)が,下流側にスイープ空気を流通させる開口(7,36)を有している場合,基板(4)の延長管(24A)の間の位置に対応する領域における開口(36)の開口率は,他の領域における開口(7)の開口率よりも大きいことが好ましい(図10参照)。この場合,基板(4)の,隣接する延長管(24A)の間であり,且つ,延長管(24A)よりも半径方向内側の位置に対応する領域(39)における開口(36)の開口率は,他の領域における開口の開口率よりも大きいことが好適である。
他の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,パイロットバーナ(1)と,パイロットバーナ(1)の周囲に,半径方向外側に設けられている複数のメインバーナ(2)と,パイロットバーナ(1)とメインバーナ(2)とを支持する基板(4)とを備えている。メインバーナ(2)は,下流側の端に設けられた延長管(24A)と,予混合気を旋回させて延長管(24A)に供給するメインスワラ(22)とを含む。延長管(24A)は,基板(4)に対して下流側に位置している。基板(4)は,下流側にスイープ空気を流通させる開口(7,36)を有しており,この開口(7,36)は,スイープ空気が予混合気の旋回の方向と同一の方向に旋回するように形成されている(図11参照)。
更に他の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,パイロットバーナ(1)と,パイロットバーナ(1)の周囲に,半径方向外側に設けられている複数のメインバーナ(2)とを備えている。メインバーナ(2)のそれぞれは,その下流側の端に設けられた延長管(24B)を含み,延長管(24B)の出口は,長手方向に長い形状を有し,延長管(24B)の出口の長手方向は,前記半径方向に対して斜めに向けられている(図12参照)。好適には,延長管(24B)の出口が長手方向に平行な長軸(24c)を有する楕円形であり,長軸(24c)は,半径方向と90°でない角をなしている。
更に他の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,予混合燃焼を行うバーナ(2)を備えている。バーナ(2)は,燃料を空気に噴射するノズル(23),並びに燃料及び空気を含む予混合気を旋回させるスワラ(22)を収容するバーナ外筒(21)と,バーナ外筒(21)の下流側の端に,バーナ外筒(21)の外側に位置するように挿入された延長管(24)と,バーナ外筒(21)の外側に,バーナ外筒(21)と延長管(24)との間に設けられ,且つ,互いに離間された複数のスペーサ(25A)を備えている。スペーサ(25A)は,下流側に向かって先細な形状を有している(図13B参照)。
更に他の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,予混合燃焼を行うバーナ(2)を備えている。バーナ(2)は,燃料を空気に噴射するノズル(23),並びに燃料及び空気を含む予混合気を旋回させるスワラ(22)を収容するバーナ外筒(21)と,バーナ外筒(21)の下流側の端に,バーナ外筒(21)の外側に位置するように挿入された延長管(24)と,バーナ外筒(21)の外側に,バーナ外筒(21)と延長管(24)との間に設けられたスペーサ(25B)とを含む。スペーサ(25B)は,下流側に向かって先広である開口(41)を有している(図14A,14B参照)。
下流側に向かって先広である開口(41)を有するスペーサ(25B)の代わりに,多孔質体で形成されているスペーサ(25C)が使用されることも可能である(図15A,15B参照)。
いずれの場合でも,スペーサ(25B,25C)は,リング状であり,バーナ外筒(21)を取り囲むようにバーナ外筒(21)の外側に接続されていることが好ましい。
更に他の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,予混合燃焼を行うバーナ(2)を備えている。バーナ(2)は,燃料を空気に噴射するノズル(23),並びに燃料及び空気を含む予混合気を旋回させるスワラ(22)を収容するバーナ外筒(21)と,バーナ外筒(21)の下流側の端に,バーナ外筒(21)の外側に位置するように挿入された延長管(24)とを含む。バーナ外筒(21)は,外筒本体(21a)と,外筒本体の下流側の端に設けられた,外筒本体(21a)よりも径が細い先端部(21b)とを具備する。延長管(24)は,外筒本体(21a)に接触し,且つ,外筒本体(21a)の下流側において先端部(21b)に対向するようにバーナ外筒(21)に挿入され,且つ,先端部(21b)に対向する位置に開口(24d)を有している(図16A参照)。
開口(24d)は,先端部(21b)と延長管(24)との隙間の半径方向の幅gと,開口(24d)の下流側の端から先端部(21b)の下流側の端までの,前記延長管に沿った方向の距離Lとを用いて記述される下記式:
L/g>2,
を満足させるように位置していることが好ましい。
また,バーナ(2)は,更に,延長管(24)の外側に設けられ,空気を開口(24d)に導入するガイド(24e)を含むことが好ましい(図16B参照)。典型的には,ガイド(24e)は,開口(24d)の下流側において延長管(24)に接続される接続部分(24g)と,接続部分(24g)から上流側に延伸し,且つ,開口(24d)に対向するように位置する対向部分(24f)とを具備している。
更に他の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,予混合燃焼を行うバーナ(2)を備えている。バーナ(2)は,燃料を空気に噴射するノズル(23)と,燃料と空気とを含む予混合気を旋回させるスワラ(22)と,ノズル(23)とスワラ(22)とを収容するバーナ外筒(21)と,バーナ外筒(21)の下流側の先端に接続された延長管(24)と,延長管(24)の出口からスワラ(22)に到達し,且つ,バーナ外筒(21)及び延長管(24)の内表面から離れて位置している構造体(51)とを含む(図17A参照)。ノズル(23)は,ノズル竿(23a)と,ノズル竿(23a)の側面に接続され,燃料を噴射するノズル孔が設けられたノズル翼(23b)とを具備することがある。この場合,ノズル竿(23a)の下流側の先端は,構造体(51)に近接して位置していることが好ましい。
また,バーナ(2)は,更に,構造体(51)と延長管(24)との間に介設され,構造体(51)を支持する支持部材(52)を含むことが好ましい(図18参照)。支持部材(52)は,サポート板であり得る。この場合,サポート板(52)は,その表面が旋回する予混合気の流れに平行になるように設けられることが好ましい。
更に他の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,予混合燃焼を行うバーナ(2)を備えている。バーナ(2)は,燃料を空気に噴射するノズル(23)と,燃料と空気とを含む予混合気を旋回させるスワラ(22)と,ノズル(23)とスワラ(22)とを収容するバーナ外筒(21)と,バーナ外筒(21)の下流側の先端に接続された延長管(24)と,延長管(24)の出口から上流側に向かって延伸し,且つ,上流側に向かって先細である先細構造体(53)とを含む(図19参照)。
更に他の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,予混合燃焼を行うバーナ(2)を備えている。バーナ(2)は,燃料を空気に噴射するノズル(23)と,燃料と空気とを含む予混合気を旋回させるスワラ(22)と,ノズル(23)とスワラ(22)とを収容するバーナ外筒(21)と,バーナ外筒(21)の下流側の先端に接続された延長管(24C)とを備えている。延長管(24)には,バーナ外筒(21)と延長管(42)の出口との間に位置する中間絞り(55a)が設けられている(図20参照)。この場合,バーナ(2)は,延長管(24C)の,中間絞り(55a)の下流側に位置する拡大部(55b)の内表面に沿ってフィルム空気を流すフィルム空気供給手段(21c)を備えていることが好適である(図21参照)。
更に他の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,予混合燃焼を行うバーナ(2)を備えている。バーナ(2)は,燃料を空気に噴射するノズル(56)と,燃料と空気とを含む予混合気を旋回させるスワラ(22)とを含む。ノズル(56)は,ノズル竿(56a)と,ノズル竿(56a)の側面に接続され,燃料を噴出するノズル孔を有するノズル翼(56b)とを具備する。ノズル翼(56b)は,ノズル竿(56a)に接続され,且つ,ノズル竿(56a)が延伸する方向に垂直な方向に延伸する垂直部分(56c)と,垂直部分(56c)から,ノズル竿(56a)に平行な方向に延伸する平行部分(56d)とを備えている。ノズル孔は,平行部分(56d)に形成されている。ノズル竿(56a)の下流側の端は,平行部分(56d)の下流側の端よりも,上流側に位置している。
更に他の観点において,本発明によるガスタービン燃焼器は,予混合燃焼を行うバーナ(2)を備え,バーナ(2)は,バーナ外筒(21)と,バーナ外筒(21)の内面に接続され,燃料を空気に噴出するノズル孔(57a)を有するノズル翼(57)と,バーナ外筒(21)の内部にノズル翼(57)の下流側に設けられ,燃料と空気とを含む予混合気を旋回させるスワラ(22)とを含む。
本発明によれば,フラッシュバックの発生を抑制することができる。
以下,添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態が説明される。各図面において,同一,類似,又は対応する構成要素は,同一,又は,対応する符号によって参照されていることに留意されたい。
(実施の第1形態)
本発明によるガスタービン燃焼器の実施の第1形態では,図8に示されているように,出口の形状が,楕円形ではなく,概略的に矩形である延長管24Aが使用されることによって,図6に示されている低速領域26の発生が防止される。詳細には,延長管24Aの出口は,燃焼器の半径方向に延伸する半径方向エッジ31,32と,半径方向エッジ31,32を連結する周方向エッジ33,34とを有している。周方向エッジ33,34は,曲がっている,より具体的には,同心円の一部であることが可能であり,また,両方が真っ直ぐであることも可能である。
延長管24Aの出口が,燃焼器の半径方向に延伸する半径方向エッジ31,32を有するような形状を有していることは,図6に示されている低速領域26の発生の抑制に有効である。このような延長管24Aの形状は,燃焼器内筒3とパイロットコーン14との間の空間のうち,延長管24Aから予混合気が流れ込まない領域,即ち,低速領域26が発生し易い領域を減少させるからである。低速領域26の発生の抑制は,フラッシュバックの発生の抑制に有効である。
ただし,延長管24Aの出口の四隅が角張っていることは,四隅において予混合気の渦を発生させ,それがフラッシュバックの原因となりうる。延長管24Aの出口の四隅における予混合気の渦の発生を抑制するためには,図9に示されているように,半径方向エッジ31,32と周方向エッジ33,34とを接続する角部35は,丸められることが好適である。延長管24Aをこのような形状にすることにより,四隅における予混合気の渦の発生を抑制し,フラッシュバックの発生の抑制を抑制することができる。
より一層に低速領域26の発生を抑制するためには,隣接する延長管24Aの間に,多くの流量のスイープ空気を流すことが有効である。このためには,図10に示されているように,基板4の延長管24Aの間に対応する位置にスイープ空気孔36を設けることが好適である;図10において,延長管24Aの出口に対応する位置は破線37で,パイロットコーン14の出口に対応する位置は,破線38で示されていることに留意されたい。基板4の延長管24Aの間に対応する位置に多くのスイープ空気孔36を設けることによって延長管24Aの間に多くのスイープ空気が流れ,このスイープ空気によって低速領域26の発生を抑制することができる。
延長管24Aの間に対応する位置にスイープ空気孔36を設けることは,基板4の他の位置に,スイープ空気孔7を設けることを排除するものではない;基板4の他の位置に,スイープ空気孔7を設けることは,逆流を防止するために有効である。ただし,延長管24Aの間に対応する位置のスイープ空気孔36の開口率は,他の位置のスイープ空気孔7の開口率よりも大きくされる。ここで開口率とは,単位面積あたり,スイープ空気孔36,又はスイープ空気孔7が開口されている面積をいう。本実施の形態では,延長管24Aの間に対応する位置の開口率は,スイープ空気孔36の径をスイープ空気孔7の径よりも大きくすることによって,他の位置の開口率よりも大きくされている。また,延長管24Aの間に対応する位置にスイープ空気孔36が形成される密度が,他の位置にスイープ空気孔7が設けられる密度よりも大きくされることも好適である。ここで,スイープ空気孔36又はスイープ空気孔7が形成される密度とは,単位面積あたり,スイープ空気孔36,又はスイープ空気孔7が開口される数をいうことに留意されたい。
フラッシュバックを一層に抑制するためには,延長管24Aの間で,且つ,延長管24Aよりも半径方向内側(即ち,パイロットコーン14の側)に対応する領域39におけるスイープ空気孔36の開口率が,他の位置の開口率よりも大きいことが好適である。領域39の開口率を大きくすることは,延長管24Aの間で,且つ,パイロットコーン14の近傍の位置におけるスイープ空気の流量を増大させる。これは,パイロットバーナ1によって生成される拡散炎からメインバーナ2によって生成される予混合炎への火炎伝搬に起因して発生するフラッシュバックを有効に抑制する。
スイープ空気孔36及びスイープ空気孔7によって導入されるスイープ空気の流れは,図11Aに示されているように,延長管24から噴出される予混合気の旋回と同一の方向に旋回されることが好ましい;図11Aにおいて,矢印40は予混合気の旋回の方向を示し,スイープ空気孔36及びスイープ空気孔7に付されている矢印は,スイープ空気が噴出される方向を示していることに留意されたい。これは,延長管24から噴出される予混合気の流れと,スイープ空気との混合を抑制するためである。延長管24から噴出される予混合気と,スイープ空気孔36及びスイープ空気孔7によって導入されるスイープ空気とが混合されると,予混合気とスイープ空気とが混合される領域で予混合気の流れが低速になる。これは,フラッシュバックの原因となり得るため,予混合気とスイープ空気とが混合されることは好ましくない。スイープ空気と予混合気の旋回の方向を同一にすることにより,スイープ空気と予混合気との混合を抑制することができる。
スイープ空気と予混合気とを同一の方向に旋回させるためには,図11Bに示されているように,スイープ空気孔36及びスイープ空気孔7は,基板4の表面に対して斜めに形成されることが好適である。これにより,簡便な構造で,スイープ空気を旋回させることが出来る。
図12は,図6の低速領域26の発生を抑制するために好適な,更に他のガスタービン燃焼器の構造を示している。図12のガスタービン燃焼器では,延長管24Bの出口が,ある方向(長手方向)に長いような形状を有しており,且つ,延長管24Bの出口の長手方向が,ガスタービン燃焼器の半径方向に対して斜めに向けられている。本実施の形態では,延長管24Bの出口は楕円であり,且つ,延長管24Bは半径方向に対して斜めに配置されている。より厳密には,延長管24Bは,その出口の長軸24cが燃焼器の半径方向に対して斜めである,即ち,長軸24cが燃焼器の半径方向になす角θが90°でないように配置されている。このような配置は,燃焼器内筒3とパイロットコーン14との間の空間のうち,延長管24Bから予混合気が流れ込まない領域,即ち,低速領域26が発生し易い領域を減少させ,フラッシュバックを抑制する。
(実施の第2形態)
実施の第2形態では,メインバーナ2のバーナ外筒21と延長管24とを離間するスペーサ25の下流で発生するウェイク(図7参照)に起因するフラッシュバックを抑制するための技術が提供される。
図13A,13Bを参照して,実施の第2形態では,バーナ外筒21と延長管24とが,スペーサ25Aによって離間される。スペーサ25Aは,図13Bに示されているように,その断面形状が翼型に形成されている,言い換えれば,スペーサ25Aは,その断面形状が空気流の下流側に向かって先細になるように形成されている。これにより,スペーサ25Aの下流側でウェイクが発生することが防止され,フラッシュバックの発生が抑制される。
スペーサの下流で発生するウェイクに起因するフラッシュバックを抑制するためには,図14A,図14Bに示されているように,孔41が多数設けられたリング状のスペーサ25Bが使用されることも好適である。孔41は,出口の径が入口の径よりも大きいような形状,即ち,下流側に向かって先広である形状を有している。このような形状の孔41を介してフィルム空気が取り入れられることにより,スペーサ25Bの下流側でウェイクが発生することが防止され,フラッシュバックの発生が抑制される。
また,図15A,図15Bに示されているように,多孔質体で形成されたスペーサ25Cが,バーナ外筒21と延長管24とを離間するために使用されることも好適である。多孔質スペーサ25Cを通過する空気が延長管24の内面に沿って流れるフィルム空気として使用される。スペーサ25Cは,典型的には,発泡金属,焼結金属で形成され得る。
更に,図16Aに示されているような嵌め合い構造が,バーナ外筒21と延長管24とを接続されることも好適である。具体的には,バーナ外筒21の外筒本体21aの下流側の端に,外筒本体21aよりもその外径が小さい先端部21bが設けられている。延長管24は,(バーナ外筒21の先端部21bではなく)外筒本体21aの外表面に接するようにバーナ外筒21に挿入されている。バーナ外筒21の先端部21bは,延長管24の内面に対向するような形状を有している。延長管24のうち,先端部21bに対向する部分には開口24dが形成され,延長管24の内面の膜冷却のための空気は,開口24dを介して取り入れられる。開口24dは,延長管24の周方向に等間隔に配置されている。また,開口24dは,燃焼器の軸方向に複数列並んで設けられることも可能であり,図16Aの嵌め合い構造では,2列の開口24dが設けられている。開口24dから取り込まれた空気は,バーナ外筒21の先端部21bによって下流側に整流され,更に,延長管24の内表面に沿って流れる。
図16Aに示されているような嵌め合い構造を採用することにより,バーナ外筒21と延長管24とを離間するスペーサを設けることが不必要になり,スペーサの下流におけるウェイクの問題を解消することができる。
開口24dのうち最も下流に位置する開口は,下記式:
L/g>2, ・・・(1)
を満足するように位置することが好適である。ここでgは,先端部21bと延長管24との隙間の半径方向の幅であり,Lは,開口24dのうち最も下流に位置する開口の下流側の端から,先端部21bの先端までの,延長管24に沿った方向の距離である。開口24dを式(1)を満足させる位置に設けることは,膜冷却のための空気を充分に開口24dを介して取り入れるために有効である。
また,膜冷却のための空気を充分に開口24dを介して取り入れるためには,図16Bに示されているように,延長管24にガイド24eが設けられることが好適である。ガイド24eは,延長管24の開口24dが設けられている部分に対向する対向部分24fと,延長管24の外表面と接合される接合部分24gとを有している。接合部分24gは,開口24dが設けられている位置よりも下流側で延長管24に接合されている。対向部分24fの上流側の端は,その径が広げられている。かかる形状のガイド24eは,空気を開口24dに誘導し,フィルム空気を生成するための空気を開口24dを介して充分に取り込むことを可能にする。
(実施の第3形態)
実施の第3形態では,メインノズルの先端の下流側にスワール流れ(即ち,予混合気の流れ)の渦心が発生することに起因するフラッシュバックを抑制するための技術が提供される。
図17Aは,実施の第3形態におけるメインバーナ2の構造を図示している。図17Aに図示されているメインバーナ2では,メインスワラ22のハブ部分22aに接合され,ハブ部分22aから延長管24の出口に到達する渦心阻害構造体51が設けられる。渦心阻害構造体51は,バーナ外筒21,延長管24の中心部分に位置しており,バーナ外筒21,延長管24のいずれからも離れて設けられている。渦心阻害構造体51の上流側の端は,メインノズル23のノズル竿23aの先端の近傍に位置しており,下流側の端は,図17Bに示されているように,下流側からみて延長管24の中心部分に位置している。かかる構造を有する渦心阻害構造体51は,スワール流れの渦心になるべき位置を占有し,これによってスワール流れの渦心の発生を抑制する。既述のとおり,渦心の発生の抑制は,フラッシュバックの抑制のために重要である。
渦心阻害構造体51の位置決めの精度を向上するためには,図18に示されているように,渦心阻害構造体51の下流側の端を延長管24の出口に接合するサポート板52が設けられることが好適である。圧損の増加を抑制するためには,このサポート板52は,スワール流れに沿った方向に平行に設けられることが好適である。
図19に示されているように,延長管24の出口に,上流側に向かって先細である構造体53が設けられることも好適である。構造体53の形状は,典型的には,上流側に頂点が位置する円錐体である。先細構造体53は,サポート54によって延長管24の出口に接合される。
先細構造体53は,メインノズル23の先端の下流側における渦心の発生を抑制するためのものではなく,したがって,図19の構造では,メインノズル23の先端の下流側において渦心が発生し得る。しかし,先細構造体53は,スワール流れを延長管24の出口において加速し,これによって渦心を消滅させる。かかる作用を有する先細構造体53は,渦心の発生に起因するフラッシュバックを抑制するために有効である。
渦心が発生することに起因するフラッシュバックを抑制するためには,図20に示されているように,中間絞り55aが設けられている延長管24Cが使用されることも好適である。より厳密には,延長管24Cの,燃焼器の軸方向に垂直な断面の面積は,中間絞り55aの位置で最も小さい。他の表現を用いれば,延長管24Cの中間絞り55aにおける断面の面積Sは,延長管24Cの出口の面積Sよりも小さい。
かかる構造の延長管24Cは,メインノズル23の先端の下流側における渦心の発生を抑制するためのものではない。しかし,メインノズル23の下流側に発生した渦心は,中間絞り55aによって消滅されるから,中間絞り55aの下流側では渦心は存在しない。中間絞り55aの下流側に位置する拡大部55bでは延長管24Cは拡大され,これによって拡大された予混合気の流れが,延長管24Cの出口から噴出される。かかる作用を有する延長管24Cは,渦心の発生に起因するフラッシュバックを抑制するために有効である。
延長管24Cに中間絞り55aが設けられている場合,中間絞り55aの下流側に位置する拡大部55bでは,予混合気の流れが延長管24Cの内面から剥離しやすい。予混合気の流れが剥離すると,剥離した位置においてフラッシュバックが発生する可能性がある。
予混合気の剥離に起因するフラッシュバックを抑制するためには,図21に示されているように,延長管24Cの拡大部55bの内面に沿ってフィルム状の空気が流されることが好適である。これを実現するためには,バーナ外筒21の下流側の先端部21cが延長管24Cに沿って延長されることが好適である。先端部21cを中間絞り55aの近傍まで延長することにより,拡大部55bの内面に沿って空気を流すことが可能になる。
メインノズルの先端の下流側における渦心に起因するフラッシュバックを抑制するためには,図22Aに示されているように,特別な形状を有するメインノズル56が使用されることも好適である。メインノズル56は,その下流側における渦心の発生を防止するような形状を有している。具体的には,メインノズル56は,ノズル竿56aと,ノズル翼56bとを備えている。図22Bに示されているように,ノズル翼56bは,ノズル竿56aから放射状に接続されている。図22Aに示されているように,ノズル竿56aは,その先端がメインスワラ22から上流側に充分に離されている。これは,メインノズル56の下流側における渦心の発生を防止するために重要である。一方で,燃料をメインスワラ22の近くに噴射するために,ノズル翼56bは,ノズル竿56aに垂直に延伸する垂直部分56cと,垂直部分56cの先端からノズル竿56aに平行に延伸する平行部分56dとを有している。燃料を噴射するノズル孔56eは,平行部分56dの先端の近傍に設けられる。ノズル竿56aの下流側の端は,平行部分56dの下流側の端よりも,上流側に位置している。
このような構造のメインノズル56は,ノズル竿56aの下流側においてスワール流れの渦心が発生しにくく,フラッシュバックを抑制するために効果的である。
一層に渦心の発生を抑制するためには,図23に示されているように,ノズル竿を用いずに燃料が噴射されることも好適である。図23のメインバーナ2では,燃料を噴射するノズル孔57aが設けられたノズル翼57が,バーナ外筒21の内表面に接合される。ノズル翼57への燃料の供給は,バーナ外筒21の外側に接合された燃料マニホールド58が使用される。
図23のメインバーナ2では,ノズル翼57を支持するためにノズル竿は用いられない。ノズル竿は,渦心の発生の重要な要因の一つであり,従って,ノズル竿の排除は,渦心の発生を防止してフラッシュバックを抑制するために効果的である。
図1は,従来の典型的な燃焼器の断面の構造を示す概略図である。 図2は,従来の典型的な燃焼器の,下流側からみた構造を示す概略図である。 図3は,従来の典型的な燃焼器のメインバーナの構造を示す概略図である。 図4は,従来の典型的な燃焼器における,メインバーナのバーナ外筒と延長管との接続部の構造を示す断面図である。 図5は,従来の典型的な燃焼器の,パイロットバーナとメインバーナとを支持する基板の構造を示す概略図である。 図6は,従来の典型的な燃焼器において発生し易い低速領域を説明する図である。 図7は,バーナ外筒と延長管との接続部に設けられるスペーサの下流に発生するウェイクを説明する図である。 図8は,本発明の実施の第1形態における,燃焼器の延長管の構造を示す図である。 図9は,実施の第1形態における,燃焼器の延長管の好適な構造を示す図である。 図10は,実施の第1形態における,燃焼器の基板に設けられるスイープ空気孔の配置を示す図である。 図11Aは,実施の第1形態における,燃焼器の基板が生成するスイープ空気の好適な旋回方向を示す図である。 図11Bは,好適なスイープ空気孔の形状を示す図である。 図12は,実施の第1形態における,燃焼器の延長管の他の構造を示す図である。 図13Aは,本発明の実施の第2形態における,バーナ外筒と延長管との接続部の構造を示す断面図である。 図13Bは,実施の第2形態における,バーナ外筒と延長管との接続部に設けられるスペーサの断面構造を示す図である。 図14Aは,実施の第2形態における,バーナ外筒と延長管との接続部に設けられるスペーサの,他の構造を示す図である。 図14Bは,図14Aに図示されているスペーサの断面構造を示す図である。 図15Aは,実施の第2形態における,バーナ外筒と延長管との接続部に設けられるスペーサの,更に他の構造を示す図である。 図15Bは,図15Aに図示されているスペーサの断面構造を示す図である。 図16Aは,本発明の実施の第2形態における,バーナ外筒と延長管との接続部の他の構造を示す断面図である。 図16Bは,本発明の実施の第2形態における,バーナ外筒と延長管との接続部のより好適な構造を示す断面図である。 図17Aは,本発明の実施の第3形態におけるメインバーナの構造を示す断面図である。 図17Bは,図17Aに図示されているメインバーナの,下流側からみた構造を示す概略図である。 図18は,実施の第3形態におけるメインバーナの,好適な構造を示す断面図である。 図19は,本発明の実施の第3形態におけるメインバーナの他の構造を示す断面図である。 図20は,本発明の実施の第3形態におけるメインバーナの更に他の構造を示す断面図である。 図21は,本発明の実施の第3形態におけるメインバーナの好適な構造を示す断面図である。 図22Aは,本発明の実施の第3形態におけるメインバーナの更に他の構造を示す断面図である。 図22Bは,図22Aに図示されているメインバーナのメインノズルの構造を示す図である。 図23は,本発明の実施の第3形態におけるメインバーナの更に他の構造を示す断面図である。
符号の説明
1:パイロットバーナ
2:メインバーナ
2a:空気
3:燃焼器内筒
4:基板
5:パイロットバーナ支持穴
6:メインバーナ支持穴
7:スイープ空気孔
11:バーナ外筒
12:パイロットスワラ
13:パイロットノズル
14:パイロットコーン
21:バーナ外筒
21a:外筒本体
21b,21c:先端部
22:メインスワラ
23:メインノズル
23a:ノズル竿
23b:ノズル翼
23c:燃料
24,24A,24B,24C:延長管
24a:流れ
24b:渦心
24c:長軸
24d:開口
24e:ガイド
24f:対向部分
24g:接合部分
25,25A,25B,25C:スペーサ
25a:ウェイク
26:低速領域
31,32:半径方向エッジ
33,34:周方向エッジ
35:角部
36:スイープ空気孔
37,38:破線
39:領域
40:矢印
41:孔
51:渦心阻害構造体
52:サポート板
53:先細構造体
54:サポート
55a:中間絞り
55b:拡大部
56:メインノズル
56a:ノズル竿
56b:ノズル翼
56c:垂直部分
56d:平行部分
56e:ノズル孔
57:ノズル翼
57a:ノズル孔

Claims (26)

  1. パイロットバーナと,
    前記パイロットバーナの周囲に,半径方向外側に設けられている複数のメインバーナ
    とを備え,
    前記メインバーナのそれぞれは,その下流側の端に設けられた延長管を含み,
    前記延長管の出口は,前記半径方向に平行な半径方向エッジを有するような形状に形成されている
    ガスタービン燃焼器。
  2. 請求項1に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記延長管の前記出口は,前記半径方向エッジを2つ有し,且つ,前記半径方向エッジを連結する周方向エッジを有するような形状を有している
    ガスタービン燃焼器。
  3. 請求項2に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記延長管の前記出口は,前記半径方向エッジと前記周方向エッジとを接続する角部が丸められた形状を有している
    ガスタービン燃焼器。
  4. 請求項2に記載のガスタービン燃焼器であって,
    更に,前記パイロットバーナと前記メインバーナとを支持する基板を備え,
    前記延長管は,前記基板に対して下流側に位置し,
    前記基板は,下流側にスイープ空気を流通させる開口を有しており,
    前記基板の前記延長管の間の位置に対応する領域における前記開口の開口率は,他の領域における前記開口の開口率よりも大きい
    ガスタービン燃焼器。
  5. 請求項4に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記基板の,隣接する前記延長管の間であり,且つ,前記延長管よりも半径方向内側の位置に対応する領域における前記開口の開口率は,他の領域における前記開口の開口率よりも大きい
    ガスタービン燃焼器。
  6. パイロットバーナと,
    前記パイロットバーナの周囲に,半径方向外側に設けられている複数のメインバーナ
    と,
    前記パイロットバーナと前記メインバーナとを支持する基板
    とを備え,
    前記メインバーナは,
    下流側の端に設けられた延長管と,
    予混合気を旋回させて前記延長管に供給するメインスワラ
    とを含み,
    前記延長管は,前記基板に対して下流側に位置し,
    前記基板は,下流側にスイープ空気を流通させる開口を有しており,
    前記開口は,前記スイープ空気が前記予混合気の旋回の方向と同一の方向に旋回するように形成されている
    ガスタービン燃焼器。
  7. パイロットバーナと,
    前記パイロットバーナの周囲に,半径方向外側に設けられている複数のメインバーナ
    とを備え,
    前記メインバーナのそれぞれは,その下流側の端に設けられた延長管を含み,
    前記延長管の出口は,長手方向に長い形状を有し,
    前記長手方向は,前記半径方向に対して斜めに向けられている
    ガスタービン燃焼器。
  8. 請求項7に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記延長管の前記出口は,前記長手方向に平行な長軸を有する楕円形であり,
    前記長軸は,前記半径方向と90°でない角をなす
    ガスタービン燃焼器。
  9. 予混合燃焼を行うバーナを備え,
    前記バーナは,
    燃料を空気に噴射するノズルと,前記燃料と前記空気とを含む予混合気を旋回させるスワラとを収容するバーナ外筒と,
    前記バーナ外筒の下流側の端に,前記バーナ外筒の外側に位置するように挿入された延長管と,
    前記バーナ外筒の外側に,前記バーナ外筒と前記延長管との間に設けられ,且つ,互いに離間された複数のスペーサを備え,
    前記スペーサは,下流側に先細な形状を有している
    ガスタービン燃焼器。
  10. 予混合燃焼を行うバーナを備え,
    前記バーナは,
    燃料を空気に噴射するノズルと,前記燃料と前記空気とを含む予混合気を旋回させるスワラとを収容するバーナ外筒と,
    前記バーナ外筒の下流側の端に,前記バーナ外筒の外側に位置するように挿入された延長管と,
    前記バーナ外筒の外周側で,且つ,前記バーナ外筒と前記延長管との間に設けられ,且つ,互いに離間された複数のスペーサを備え,
    前記スペーサは,下流側に向かって先細な形状を有している
    ガスタービン燃焼器。
  11. 予混合燃焼を行うバーナを備え,
    前記バーナは,
    燃料を空気に噴射するノズルと,前記燃料と前記空気とを含む予混合気を旋回させるスワラとを収容するバーナ外筒と,
    前記バーナ外筒の下流側の端に,前記バーナ外筒の外側に位置するように挿入された延長管と,
    前記バーナ外筒の外側に,且つ,前記バーナ外筒と前記延長管との間に設けられたスペーサを備え,
    前記スペーサは,下流側に向かって先広である開口を有している
    ガスタービン燃焼器。
  12. 予混合燃焼を行うバーナを備え,
    前記バーナは,
    燃料を空気に噴射するノズルと,前記燃料と前記空気とを含む予混合気を旋回させるスワラとを収容するバーナ外筒と,
    前記バーナ外筒の下流側の端に,前記バーナ外筒の外側に位置するように挿入された延長管と,
    前記バーナ外筒の外側に,且つ,前記バーナ外筒と前記延長管との間に設けられたスペーサを備え,
    前記スペーサは,多孔質体で形成されている
    ガスタービン燃焼器。
  13. 請求項11又は請求項12に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記スペーサは,リング状であり,前記バーナ外筒を取り囲むように前記バーナ外筒の外側に接続されている
    ガスタービン燃焼器。
  14. 予混合燃焼を行うバーナを備え,
    前記バーナは,
    燃料を空気に噴射するノズルと,前記燃料と前記空気とを含む気流を旋回させて予混合気を生成するスワラとを収容するバーナ外筒と,
    前記バーナ外筒の下流側に,前記バーナ外筒の外側に位置するように挿入された延長管
    とを含み,
    前記バーナ外筒は,
    外筒本体と,
    前記外筒本体の下流側の端に設けられた,前記外筒本体よりも径が細い先端部
    とを具備し,
    前記延長管は,前記外筒本体に接触し,且つ,前記外筒本体の下流側において前記先端部に対向するように前記バーナ外筒に挿入され,且つ,前記先端部に対向する位置に開口を有している
    ガスタービン燃焼器。
  15. 請求項14に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記開口は,前記先端部と前記延長管との隙間の半径方向の幅gと,前記開口の下流側の端から前記先端部の下流側の端までの,前記延長管に沿った方向の距離Lとを用いて記述される下記式:
    L/g>2,
    を満足させるように位置している
    ガスタービン燃焼器。
  16. 請求項14に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記バーナは,更に,前記延長管の外側に設けられ,空気を前記開口に導入するガイドを含む
    ガスタービン燃焼器。
  17. 請求項16に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記ガイドは,
    前記開口の下流側において前記延長管に接続される接続部分と,
    前記接続部分から上流側に延伸し,且つ,前記開口に対向するように位置する対向部分
    とを具備する
    ガスタービン燃焼器。
  18. 予混合燃焼を行うバーナを備え,
    前記バーナは,
    燃料を空気に噴射するノズルと,
    前記燃料と前記空気とを含む予混合気を旋回させるスワラと,
    前記ノズルと前記スワラとを収容するバーナ外筒と,
    前記バーナ外筒の下流側の先端に接続された延長管と,
    前記延長管の出口から前記スワラに到達し,且つ,前記バーナ外筒及び前記延長管の内表面から離れて位置している構造体
    とを含む
    ガスタービン燃焼器。
  19. 請求項18に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記ノズルは,
    ノズル竿と,
    前記ノズル竿の側面に接続され,前記燃料を噴射するノズル孔が設けられたノズル翼
    とを具備し,
    前記ノズル竿の下流側の先端は,前記構造体に近接して位置している
    ガスタービン燃焼器。
  20. 請求項18に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記バーナは,更に,前記構造体と前記延長管との間に介設され,前記構造体を支持する支持部材を含む
    ガスタービン燃焼器。
  21. 請求項20に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記支持部材は,サポート板を具備し,
    前記サポート板は,旋回する前記予混合気の流れに平行に設けられた
    ガスタービン燃焼器。
  22. 予混合燃焼を行うバーナを備え,
    前記バーナは,
    燃料を空気に噴射するノズルと,
    前記燃料と前記空気とを含む予混合気を旋回させるスワラと,
    前記ノズルと前記スワラとを収容するバーナ外筒と,
    前記バーナ外筒の下流側の先端に接続された延長管と,
    前記延長管の出口から上流側に向かって延伸し,且つ,上流側に向かって先細である先細構造体
    とを含む
    ガスタービン燃焼器。
  23. 予混合燃焼を行うバーナを備え,
    前記バーナは,
    燃料を空気に噴射するノズルと,
    前記燃料と前記空気とを含む予混合気を旋回させるスワラと,
    前記ノズルと前記スワラとを収容するバーナ外筒と,
    前記バーナ外筒の下流側の先端に接続された延長管と,
    とを含み,
    前記延長管には,前記バーナ外筒と前記延長管の出口との間に位置する中間絞りが設けられている
    ガスタービン燃焼器。
  24. 請求項23に記載のガスタービン燃焼器であって,
    前記延長管は,前記中間絞りの下流側に位置する拡大部を有し,
    前記バーナは,前記拡大部の内表面に沿ってフィルム空気を流すフィルム空気供給手段を備えている
    ガスタービン燃焼器。
  25. 予混合燃焼を行うバーナを備え,
    前記バーナは,
    燃料を空気に噴射するノズルと,
    前記燃料と前記空気とを含む予混合気を旋回させるスワラ
    とを含み,
    前記ノズルは,
    ノズル竿と,
    前記ノズル竿の側面に接続され,前記燃料を噴出するノズル孔を有するノズル翼
    とを具備し,
    前記ノズル翼は,
    前記ノズル竿に接続され,且つ,前記ノズル竿が延伸する方向に垂直な方向に延伸する垂直部分と,
    前記垂直部分から,前記ノズル竿に平行な方向に延伸する平行部分
    とを備え,
    前記ノズル孔は,前記平行部分に形成され,
    前記ノズル竿の下流側の端は,前記平行部分の下流側の端よりも,上流側に位置している
    ガスタービン燃焼器。
  26. 予混合燃焼を行うバーナを備え,
    前記バーナは,
    バーナ外筒と,
    前記バーナ外筒の内面に接続され,燃料を空気に噴出するノズル孔を有するノズル翼と,
    前記バーナ外筒の内部に,前記ノズル翼の下流側に設けられ,前記燃料と前記空気とを含む予混合気を旋回させるスワラ
    とを含む
    ガスタービン燃焼器。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007285572A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの予混合燃焼バーナー
JP2008157478A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Ihi Corp 燃焼器及びガスタービン
JP2010038538A (ja) * 2008-08-04 2010-02-18 Siemens Ag 旋回翼および旋回翼装置
JP2012073017A (ja) * 2010-09-27 2012-04-12 General Electric Co <Ge> ガスタービンシステムの燃料ノズル組立体
JP2012145312A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器およびガスタービン
JP2013068348A (ja) * 2011-09-22 2013-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
JP2013190196A (ja) * 2012-02-14 2013-09-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
WO2014119358A1 (ja) * 2013-02-01 2014-08-07 三菱重工業株式会社 燃焼器およびガスタービン
JP2016070541A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器、及びこれを備えているガスタービン
WO2022075299A1 (ja) * 2020-10-07 2022-04-14 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器及びガスタービン
WO2023091306A3 (en) * 2021-11-03 2023-11-09 Power Systems Mfg., Llc Multitube pilot injector having a flame anchor for a gas turbine engine

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006051286A1 (de) * 2006-10-26 2008-04-30 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Brennervorrichtung
US8127550B2 (en) 2007-01-23 2012-03-06 Siemens Energy, Inc. Anti-flashback features in gas turbine engine combustors
US8613197B2 (en) * 2010-08-05 2013-12-24 General Electric Company Turbine combustor with fuel nozzles having inner and outer fuel circuits
US8640974B2 (en) 2010-10-25 2014-02-04 General Electric Company System and method for cooling a nozzle
US20140311151A1 (en) * 2011-11-16 2014-10-23 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Gas turbine combustor
US20130189632A1 (en) * 2012-01-23 2013-07-25 General Electric Company Fuel nozzel
DE102012002465A1 (de) 2012-02-08 2013-08-08 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbinenbrennkammer mit unsymmetrischen Kraftstoffdüsen
US20130327011A1 (en) * 2012-06-08 2013-12-12 Brandon Taylor Overby Method And Apparatus For A Fuel Nozzle Assembly For Use With A Combustor
JP5911387B2 (ja) * 2012-07-06 2016-04-27 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器およびガスタービン燃焼器の運用方法
JP6012407B2 (ja) 2012-10-31 2016-10-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器及びガスタービン
GB201222304D0 (en) 2012-12-12 2013-01-23 Rolls Royce Plc A fuel injector and a gas turbine engine combustion chamber
JP6004976B2 (ja) 2013-03-21 2016-10-12 三菱重工業株式会社 燃焼器及びガスタービン
CN104266226B (zh) * 2014-07-25 2018-03-16 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种贫燃料多孔喷射燃烧***
JP6413196B2 (ja) 2014-09-22 2018-10-31 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器、及びこれを備えているガスタービン
US10920986B2 (en) 2014-10-06 2021-02-16 Mitsubishi Power, Ltd. Gas turbine combustor base plate configuration
JP6417620B2 (ja) * 2014-10-24 2018-11-07 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器、ガスタービン
JP6723768B2 (ja) * 2016-03-07 2020-07-15 三菱重工業株式会社 バーナアセンブリ、燃焼器、及びガスタービン
JP6654487B2 (ja) 2016-03-30 2020-02-26 三菱重工業株式会社 燃焼器、及びガスタービン
JP6934359B2 (ja) * 2017-08-21 2021-09-15 三菱パワー株式会社 燃焼器及びその燃焼器を備えるガスタービン
CN107975822B (zh) * 2017-12-19 2023-03-14 中国科学院工程热物理研究所 一种燃气轮机的燃烧室及使用其的燃气轮机
JP7023036B2 (ja) * 2018-06-13 2022-02-21 三菱重工業株式会社 ガスタービンの燃料ノズル及び燃焼器並びにガスタービン

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5359847B1 (en) 1993-06-01 1996-04-09 Westinghouse Electric Corp Dual fuel ultra-flow nox combustor
JP3826200B2 (ja) 1994-03-11 2006-09-27 川崎重工業株式会社 予混合燃焼器
JPH09166326A (ja) * 1995-12-15 1997-06-24 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器
WO1998040670A1 (en) * 1997-03-13 1998-09-17 Westinghouse Electric Corporation AN IMPROVED COMBUSTOR FOR LOW CO, LOW NOx FORMATION
EP0935097B1 (en) * 1998-02-09 2004-09-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combustor
JP3300754B2 (ja) * 1998-02-09 2002-07-08 三菱重工業株式会社 燃焼器
US6038861A (en) * 1998-06-10 2000-03-21 Siemens Westinghouse Power Corporation Main stage fuel mixer with premixing transition for dry low Nox (DLN) combustors
JP3364169B2 (ja) * 1999-06-09 2003-01-08 三菱重工業株式会社 ガスタービン及びその燃焼器
JP3860952B2 (ja) * 2000-05-19 2006-12-20 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
JP2002039533A (ja) * 2000-07-21 2002-02-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器、ガスタービン及びジェットエンジン
JP2002061841A (ja) * 2000-08-18 2002-02-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器、ガスタービンおよびジェットエンジン
JP4610796B2 (ja) * 2001-06-13 2011-01-12 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
JP4610800B2 (ja) * 2001-06-29 2011-01-12 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
JP4709433B2 (ja) * 2001-06-29 2011-06-22 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4719059B2 (ja) * 2006-04-14 2011-07-06 三菱重工業株式会社 ガスタービンの予混合燃焼バーナー
US8065880B2 (en) 2006-04-14 2011-11-29 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Premixed combustion burner for gas turbine
JP2007285572A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービンの予混合燃焼バーナー
JP2008157478A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Ihi Corp 燃焼器及びガスタービン
JP2010038538A (ja) * 2008-08-04 2010-02-18 Siemens Ag 旋回翼および旋回翼装置
JP2012073017A (ja) * 2010-09-27 2012-04-12 General Electric Co <Ge> ガスタービンシステムの燃料ノズル組立体
JP2012145312A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器およびガスタービン
JP2013068348A (ja) * 2011-09-22 2013-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
JP2016200392A (ja) * 2012-02-14 2016-12-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器
JP2013190196A (ja) * 2012-02-14 2013-09-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
JP2016200391A (ja) * 2012-02-14 2016-12-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器
DE112014000652B4 (de) 2013-02-01 2019-07-18 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Brennkammer und Gasturbine
KR20150102092A (ko) 2013-02-01 2015-09-04 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 연소기 및 가스 터빈
JP2014149127A (ja) * 2013-02-01 2014-08-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器およびガスタービン
KR101685865B1 (ko) * 2013-02-01 2016-12-12 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 연소기 및 가스 터빈
US9933162B2 (en) 2013-02-01 2018-04-03 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Combustor and gas turbine
WO2014119358A1 (ja) * 2013-02-01 2014-08-07 三菱重工業株式会社 燃焼器およびガスタービン
JP2016070541A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器、及びこれを備えているガスタービン
US10190775B2 (en) 2014-09-29 2019-01-29 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Combustor and gas turbine having the same
WO2022075299A1 (ja) * 2020-10-07 2022-04-14 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器及びガスタービン
JP7487329B2 (ja) 2020-10-07 2024-05-20 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器及びガスタービン
WO2023091306A3 (en) * 2021-11-03 2023-11-09 Power Systems Mfg., Llc Multitube pilot injector having a flame anchor for a gas turbine engine
WO2023200479A3 (en) * 2021-11-03 2023-12-14 Power Systems Mfg., Llc Multitube pilot injection into trapped vortices in a gas turbine engine
WO2023204847A3 (en) * 2021-11-03 2023-12-28 Power Systems Mfg., Llc Multitube pilot injector having an insulated manifold for a gas turbine engine

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