JP2012145312A - 燃焼器およびガスタービン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る燃焼器は、燃料と空気が混合され燃料が燃焼される燃焼室と、燃焼室へ燃料を噴射するノズル22と、空気の流れ方向が反対に変化する折り返し領域を有しつつ燃焼室へ空気を供給する空気流路6と、折り返し領域のうち空気の流れ方向が反対に変化した後の領域に設けられて空気流路6の表面に流れる空気の一部を吸い込む吸込口12と、吸込口12よりも空気流路6の下流側で吸い込んだ空気を排出する排出口13とを有し、吸込口12と排出口13を結ぶバイパス流路11とを備える。
【選択図】図2
Description
すなわち、本発明に係る燃焼器は、燃料と空気が混合され燃料が燃焼される燃焼室と、燃焼室へ燃料を噴射するノズルと、空気の流れ方向が反対に変化する折り返し領域を有しつつ燃焼室へ空気を供給する空気流路と、折り返し領域のうち空気の流れ方向が反対に変化した後の領域に設けられて空気流路の表面に流れる空気の一部を吸い込む吸込口と、吸込口よりも空気流路の下流側で吸い込んだ空気を排出する排出口とを有し、吸込口と排出口を結ぶバイパス流路とを備える。
折り返し領域のうち空気の流れ方向が反対になる領域では、折り返し領域の内周が低速になりやすいところ、この発明によれば、空気流路の表面に流れる空気の一部が、折り返し領域の内周に設けられた吸込口へ吸い込まれる。その結果、折り返し領域の内周における境界層剥離を防止できる。
この発明によれば、吸込口から吸い込まれてバイパス流路を流れた空気が排出口から燃焼室の表面へ排出される。このとき、比較的低温の空気が燃焼室の表面を流れるため、燃焼室表面が冷却され、燃焼室の焼損を防止できる。
この発明によれば、燃焼室に沿って設けられたバイパス流路を流れる比較的低温の空気によって、燃焼室表面が冷却されるため、燃焼室の焼損を防止できる。
この発明によれば、バイパス流路を流れた空気が燃焼室に設けられた排出口から排出されて燃料の燃焼に用いられるため、空気流路から吸い込まれた空気は無駄にされることなく燃焼用空気として活用される。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係るバイパス流路11を有する燃焼器の構成を説明する。本実施形態の燃焼器は、図1の燃焼器1に対して、図2に示すようにバイパス流路11を追加したものである。そこで、まず、本実施形態を適用可能な燃焼器1について、図1を用いて説明する。
燃焼器1は、図1に示すように、パイロットノズル21と、メインノズル22と、パイロットコーン23と、メインバーナ24と、パイロットスワラ25と、メインスワラ26を備える。
また、内筒2aの端部には、ターン内周部8が形成される。ターン内周部8は、180°ターニング部Cの内周面となる。180°ターニング部Cは、空気流入口3から供給された圧縮空気が内筒2aの外側から内側に回り込むように、圧縮空気の流れ方向を略反転させる。主流空気の流れは、図1中の矢印Aのようになる。ターン内周部8の径方向外側壁部は、径方向外側に膨出していると共に、内筒2aの端縁に相当する部位が、図1に示すように軸心を含む平面における断面において内筒2aの外周面と内周面とをつなぐ滑らかな曲線となっている。
次に、本発明の第2実施形態について、図3を用いて説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係る燃焼器を示す部分拡大横断面図であり、バイパス流路31を示している。図3は、燃焼器の軸に沿った面で切断した図である。
図3に示す燃焼器は、図1で示したマルチタイプの燃焼器1と異なり、アニュラータイプである。すなわち、本実施形態の燃焼器は、上流側から流れてきた空気または空気と燃料との混合気に、燃料噴出孔から燃料を噴射すると共に、旋回力を付与して旋回混合気流を作り出すスワラーベーン(旋回翼)を有する。
次に、本発明の第3実施形態について、図4を用いて説明する。図4は、本発明の第3実施形態に係る燃焼器を示す部分拡大横断面図であり、バイパス流路61を示している。図4は、燃焼器の軸に沿った面で切断した図である。
本実施形態の燃焼器は、図1で説明したマルチタイプの燃焼器である。本実施形態は、第1実施形態と異なり、バイパス流路61がターン内周部8に設けられる。その他の点は、第1実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
バイパス流路61は、ターン内周部8内に圧縮空気流路6に沿って設けられる。バイパス流路61は、例えば管状であり、吸込口62と排出口63を有する。吸込口62は、180°ターニング部Cよりも上流の圧縮空気流路6に設けられる。吸込口62は、内筒2aの外周側に開口が形成されており、圧縮空気流路6を流れる空気の一部を吸い込む。
2a、44a 内筒
2b 尾筒
2c 外筒
2d 背面壁
3,39 空気流入口
6,40 圧縮空気流路(空気流路)
8 ターン内周部
10,45 燃焼室
11,31,61 バイパス流路
12,32,62 吸込口
13,14,33,63 排出口
15 空気供給口
21 パイロットノズル
22 メインノズル(ノズル)
30 中間リング
41 第1の流路
42 第2の流路
43 燃焼バーナ
54 ターニングベーン
C 180°ターニング部(折り返し領域)
Claims (7)
- 燃料と空気が混合され前記燃料が燃焼される燃焼室と、
前記燃焼室へ前記燃料を噴射するノズルと、
前記空気の流れ方向が反対に変化する折り返し領域を有しつつ前記燃焼室へ前記空気を供給する空気流路と、
前記折り返し領域のうち前記空気の流れ方向が反対に変化した後の領域に設けられて前記空気流路の表面に流れる前記空気の一部を吸い込む吸込口と、前記吸込口よりも前記空気流路の下流側で前記吸い込んだ空気を排出する排出口とを有し、前記吸込口と前記排出口を結ぶバイパス流路と、
を備える燃焼器。 - 前記吸込口は、前記空気流路のうち前記折り返し領域の内周に設けられた請求項1に記載の燃焼器。
- 前記排出口は、前記燃焼室に設けられて、前記吸い込んだ空気を前記燃焼室の表面へ排出する請求項1または2に記載の燃焼器。
- 前記バイパス流路は、前記燃焼室に沿って設けられて、前記バイパス流路を流れる前記空気が前記燃焼室の壁面を冷却する請求項1から3のいずれか1項に記載の燃焼器。
- 前記排出口は、前記燃焼室に設けられて、前記バイパス流路を流れた前記空気が前記燃料の燃焼に用いられる請求項1から4のいずれか1項に記載の燃焼器。
- 燃料と空気が混合され前記燃料が燃焼する燃焼室と、
前記燃焼室へ前記燃料を噴射するノズルと、
前記空気の流れ方向が反対に変化する折り返し領域を有しつつ前記燃焼室へ前記空気を供給する空気流路と、
前記空気流路に設けられて前記空気の一部を吸い込む吸込口と、前記折り返し領域のうち前記空気の流れ方向が反対に変化した後の領域に設けられて、前記吸込口よりも前記空気流路の下流側で前記吸い込んだ空気を、前記空気流路の表面へ排出する排出口とを有し、前記吸込口と前記排出口を結ぶバイパス流路と、
を備える燃焼器。 - 空気を導入して圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機ら供給される空気で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する請求項1から6のいずれか1項に記載の燃焼器と、
前記燃焼器から燃焼ガスの供給を受けるタービンと、
を備えるガスタービン。
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