JP2009079484A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスタービン燃焼器は、燃料供給部9と、燃焼筒2とを具備する。燃料供給部9は、燃料を燃焼筒2の内側の燃焼領域8に供給する。燃焼筒2は、燃料が燃焼して生成される燃焼ガスをタービンに供給する。燃焼筒2は、冷却空気が流れる空気通路30〜32が形成された第1領域2cと、冷却蒸気が流れる蒸気通路51が形成された第2領域2dとを備える。第2領域2dは、第1領域2cよりも燃焼ガスの主流方向下流側に位置する。
【選択図】図3
Description
冷却空気は、空気通路第1部分(31)に供給され、空気通路第2部分(32)を通過して前記燃焼領域(8)に流入する。複数キャビティ(30a、30b)は、燃焼筒(2)の周方向に沿って配置される。複数キャビティ(30a、30b)は互いに分離されている。
本発明の第1の実施形態に係るガスタービンは、ガスタービンコンバインドサイクルプラントの一部を構成する。ガスタービンコンバインドサイクルプラントは、ガスタービンに加えて蒸気タービンシステムを備える。
本発明の第2の実施形態に係る燃焼器1は、第1の実施形態に係る燃焼器1において上流側領域2cの構造が変更されたものである。
本発明の第3の実施形態に係る燃焼器1は、第1又は第2の実施形態に係る燃焼器1において上流側領域2cの構造が変更されたものである。
図9は、本発明の第4の実施形態に係る燃焼筒2の横断面図を示す。図9に示すように、メインノズル下流側領域2eに配置された空気通路32としての空気通路321の等価直径は、メインノズル間下流側領域2fに配置された空気通路32としての空気通路322の等価直径よりも大きい。したがって、空気通路321を流れる冷却空気の流量は空気通路322を流れる冷却空気の流量よりも多い。図9において空気通路32の等価直径は2種類であるが、3種類以上でも良い。
図10は、本発明の第5の実施形態に係る燃焼筒2において音響箱5の近傍を示す。メインノズル下流側領域2eに設けられた空気通路32としての空気通路321は、空気通路部分32aとしての空気通路部分321aと空気通路部分32bとしての空気通路部分321bとを備える。各空気通路321には、空気通路321の長手方向(主流方向)に沿って複数の通路拡大部321wが設けられている。各空気通路321は、通路拡大部321wにおいて等価直径(通路の通路断面積)が局所的に拡大している。通路拡大部321wは、空気通路部分321aと空気通路部分321bの両方に設けられている。メインノズル間下流側領域2fに設けられた空気通路32としての空気通路322には、通路拡大部321wのような通路拡大部は設けられていない。
本発明の第6の実施形態においては、メインノズル下流側領域2eに配置された空気通路部分32aとしての空気通路部分321aの等価直径(通路断面積)が開口42に近づくにしたがって単調減少する。
2…燃焼筒
2a、2b…端部
2c…上流側領域
2d…下流側領域
3…尾筒
4…車室
5…音響箱
6、7…蒸気ジャケット
8…燃焼領域
9…燃料供給部
12…パイロットノズル
14…メインノズル
15…延長管
16…吸音孔
18…外側リング
23…ガイド
27…吸気孔
28…ガイドスペース
28a…噴出口
30…周方向キャビティ
30a…キャビティ
30b…湾曲部
30c…案内板
31、32(321、322)…空気通路
32a、32b(321a、321b)、32c…空気通路部分
321w…通路拡大部
35…隔壁
36、37…U字溝
38、39…軌跡
41〜44…開口
51…蒸気通路
61、62…板材
S…中心軸
Claims (13)
- 燃料供給部と、
燃焼筒と
を具備し、
前記燃料供給部は、燃料を前記燃焼筒の内側の燃焼領域に供給し、
前記燃焼筒は、前記燃料が燃焼して生成される燃焼ガスをタービンに供給し、
前記燃焼筒は、冷却空気が流れる空気通路が形成された第1領域と、冷却蒸気が流れる蒸気通路が形成された第2領域とを備え、
前記第2領域は、前記第1領域よりも前記燃焼ガスの主流方向下流側に位置する
ガスタービン燃焼器。 - 前記空気通路は、空気通路第1部分と、前記空気通路第1部分から前記燃焼ガスの主流方向上流側に向かって延びる空気通路第2部分と、前記空気通路第1部分から前記主流方向上流側に向かって延びる空気通路第3部分とを含み、
前記冷却空気は、前記空気通路第2部分、前記空気通路第1部分及び前記空気通路第3部分を順に通過して前記燃焼領域に流入する
請求項1のガスタービン燃焼器 - 前記空気通路第1部分は、案内板が設けられた湾曲部分を含む
請求項2のガスタービン燃焼器。 - 前記空気通路は、複数キャビティと、前記複数キャビティの各々から前記燃焼ガスの主流方向上流側に向かって延びる空気通路第1部分及び空気通路第2部分とを含み、
前記冷却空気は、前記空気通路第1部分に供給され、前記空気通路第2部分を通過して前記燃焼領域に流入し、
前記複数キャビティは、前記燃焼筒の周方向に沿って配置され、
前記複数キャビティは互いに分離されている
請求項1のガスタービン燃焼器。 - 前記空気通路を通過した前記冷却空気を前記燃焼筒の内周面に沿ってフィルム状に噴出す噴出口が前記燃焼筒に設けられる
請求項1乃至4のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。 - 前記蒸気通路は、前記燃焼ガスの主流方向に延び、
前記冷却蒸気は、前記蒸気通路を前記第1領域に向かって流れる
請求項1乃至5のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。 - 前記第1領域に設けられた音響箱を更に具備し、
前記空気通路は、前記冷却空気を前記音響箱の内側の音響箱内空間に供給し、
前記第1領域には、前記音響箱内空間と前記燃焼領域とを連通する吸音孔が設けられる
請求項1乃至6のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。 - 前記燃料供給部は、前記燃焼筒の軸線を中心とする円に沿って配置された複数の燃料ノズルを含み、
前記空気通路及び前記蒸気通路の少なくとも一方は、前記燃焼ガスの主流方向に延びる複数通路を含み、
前記複数通路は、前記燃料ノズルの前記主流方向下流側に配置される燃料ノズル対応通路と、前記複数の燃料ノズルの隣り合う二つの間の前記主流方向下流側に配置される燃料ノズル間対応通路とを含み、
前記燃料ノズル対応通路の等価直径は、前記燃料ノズル間対応通路の等価直径より大きい
請求項1のガスタービン燃焼器。 - 前記第1領域に設けられた音響箱を更に具備し、
前記複数通路は、前記空気通路に含まれ、
前記燃料ノズル対応通路及び前記燃料ノズル間対応通路の各々は、前記第1領域に設けられた開口から前記冷却空気を前記音響箱の内側の音響箱内空間に供給し、
前記第1領域には、前記音響箱内空間と前記燃焼領域とを連通する吸音孔が設けられ、
前記燃料ノズル対応通路は、等価直径が前記開口に近づくにつれて単調減少する等価直径単調減少部を含む
請求項8のガスタービン燃焼器。 - 前記燃料供給部は、前記燃焼筒の軸線を中心とする円に沿って配置された複数の燃料ノズルを含み、
前記空気通路は、前記燃焼ガスの主流方向に延びる複数通路を含み、
前記複数通路は、前記燃料ノズルの前記主流方向下流側に配置される燃料ノズル対応通路と、前記複数の燃料ノズルの隣り合う二つの間の前記主流方向下流側に配置される燃料ノズル間対応通路とを含み、
前記燃料ノズル対応通路及び前記燃料ノズル間対応通路の各々は、前記第1領域に設けられた開口から前記冷却空気を前記音響箱内空間に供給し、
前記燃料ノズル対応通路は、等価直径が局所的に大きい通路拡大部を含み
前記燃料ノズル間対応通路は、等価直径が局所的に大きい通路拡大部を含まない
請求項7のガスタービン燃焼器。 - 前記燃料ノズル対応通路は、等価直径が前記開口に近づくにつれて単調減少する等価直径単調減少部を含む
請求項10のガスタービン燃焼器。 - 燃焼筒の内側の燃焼空間に燃料を供給するステップと、
前記燃料を燃焼して燃焼ガスを生成するステップと、
前記燃焼ガスをタービンに供給するステップと、
前記燃焼筒に設けられた空気通路に冷却空気を供給するステップと、
前記タービンを通過した前記燃焼ガスを用いて蒸気を生成するステップと、
前記燃焼筒に設けられた蒸気通路に前記蒸気を供給するステップと、
前記蒸気通路を通過した前記蒸気を蒸気タービンに供給するステップと
を具備し、
前記燃焼筒は、前空気通路が形成された第1領域と、前記蒸気通路が形成された第2領域とを備え、
前記第2領域は、前記第1領域よりも前記燃焼ガスの主流方向下流側に位置する
ガスタービン燃焼器の冷却方法。 - 第1領域と第2領域とを含む第1板材の前記第1領域に空気溝を形成するステップと、
前記第2領域に蒸気溝を形成するステップと、
前記第1板材に第2板材を重ねて結合して前記空気溝に対応する空気通路と前記蒸気溝に対応する蒸気通路とを形成するステップと、
前記第1板材及び前記第2板材を曲げてガスタービン燃焼器の燃焼筒を形成するステップと
を具備し、
前記第1領域は、前記燃焼筒の内側の燃焼領域を流れる燃焼ガスの主流方向に関して前記第2領域よりも上流側に位置し、
前記空気通路を冷却空気が流れ、
前記蒸気通路を蒸気が流れ、
前記空気溝を形成するステップは、
案内板が設けられた湾曲溝を形成するステップと、
前記湾曲溝の一の端部から前記第2領域から遠ざかる方向に延びる第1溝を形成するステップと、
前記湾曲溝の他の端部から前記遠ざかる方向に延びる第2溝を形成するステップと
を含み、
前記湾曲溝を形成するステップは、
略U字形状の第1軌跡に沿ってエンドミルを移動して前記第1板材に第1U字溝を形成するステップと、
略U字形状の第2軌跡に沿ってエンドミルを移動して前記第1板材に第2U字溝を形成するステップと、
を含み、
前記案内板は、前記第1U字溝及び前記第2U字溝の間に形成される
ガスタービン燃焼器の製造方法。
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