JP2014181903A - ガスタービンにおける下流側燃料及び空気噴射に関連する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスタービンで使用する方法が提供される。本方法は、各々が互いに軸方向に間隔を置いて配置された第1段及び第2段からなる2つの噴射段を含む下流側噴射システムを内部流路内に構成するステップと、(a)ある作動モード中に第1段の直ぐ上流側で生じた予測燃焼流の特性と、(b)第1段及び第2段からの空気及び燃料の噴射の予測される作用が与えられたときに、第2段の直ぐ上流側の予測燃焼流の特性と、に基づいて、第1段及び第2段の噴射装置を円周方向に位置付けるステップと、を含む。
【選択図】 図19
Description
65 内側表面又は内側壁部
66 外側表面
67 内部流路
73 空気入口ポート
74 出口ポート
82 開口
83 タービュレータ
Claims (21)
- タービンに結合されて共に内部流路を定める燃焼器を備えたガスタービンエンジンにおいて使用する方法であって、前記内部流路が、前記燃焼器の前方端部に位置付けられた一次空気及び燃料噴射システムから、前記タービンに前記燃焼器を接続する接合部を通って前記タービンのステータブレードの少なくとも1つの列を通り長手方向軸線の周りで後方に延びており、
前記方法が、
第1段及び第2段からなる2つの噴射段を含む下流側噴射システムを前記内部流路内に構成するステップを含み、
前記第1段及び第2段が各々、前記第1段が前記一次空気及び燃料噴射システムの後方の軸方向位置を有し且つ前記第2段が前記第1段の後方の軸方向位置を有するように前記長手方向軸線に沿って軸方向に間隔を置いて配置され、前記第1段及び第2段の各々が、前記内部流路を通って空気及び燃料を燃焼流内に噴射するように各々が構成された複数の噴射装置を含み、
前記方法が更に、
(a)ある作動モード中に前記第1段の直ぐ上流側で生じた予測燃焼流の特性と、(b)前記第1段及び第2段からの前記空気及び燃料の噴射の予測される作用が与えられたときに、前記第2段の直ぐ上流側の予測燃焼流の特性と、に基づいて、前記第1段及び第2段の噴射装置を円周方向に位置付けるステップを含む、方法。 - 前記第1段の噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記一次空気及び燃料噴射システムの構成が与えられたときに、前記作動モード中の前記第1段の直ぐ上流側の前記予測燃焼流の特性に基づいており、前記第2段の噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記第1段の噴射装置の円周方向配置が与えられたときに、前記第2段の直ぐ上流側の前記予測燃焼流の特性に基づいている、請求項1に記載の方法。
- 前記第1段が、前記燃焼器内の前記内部流路の長手方向中間点の後方に位置付けられ、前記方法が更に、作動中に前記第1段及び第2段の噴射装置の各々から空気及び燃料を噴射するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記特性が反応物分布を含み、前記噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記反応物分布のより優れた均一性に向けた前記燃焼流の最適化に基づいている、請求項3に記載の方法。
- 前記特性が温度プロファイルを含み、前記噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記温度プロファイルのより優れた均一性に向けた前記燃焼流の最適化に基づいている、請求項3に記載の方法。
- 前記特性がCO分布を含み、前記噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記CO分布のより優れた均一性に向けた前記燃焼流の最適化に基づいている、請求項3に記載の方法。
- 前記特性がUHC分布を含み、前記噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記UHC分布のより優れた均一性に向けた前記燃焼流の最適化に基づいている、請求項3に記載の方法。
- 前記特性がNOx分布を含み、前記噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記NOx分布のより優れた均一性に向けた前記燃焼流の最適化に基づいている、請求項3に記載の方法。
- 前記特性が、前記燃焼流内の流れ特性の断面分布を含み、前記第1段及び第2段の噴射装置の円周方向配置が、前記流れ特性の断面分布を前記第2段の下流側でより均一にすることに基づいている、請求項3に記載の方法。
- 前記流れ特性が、反応物分布、温度プロファイル、CO分布、UHC分布、及びNOx分布のうちの少なくとも2つを含む、請求項9に記載のガスタービン。
- 第1の滞留時間が、前記作動モード中に前記燃焼流が内部流路を通って前記一次空気及び燃料噴射システムから前記下流側噴射システムの第1段まで移動する時間を含み、
前記方法が更に、前記第1の滞留時間が少なくとも6ミリ秒(ms)を含むように、前記第1段を前記一次空気及び燃料噴射システムの後方の距離で軸方向に位置付けるステップを含む、請求項3に記載の方法。 - 第2の滞留時間が、前記作動モード中に前記燃焼流が内部流路を通って前記第2段から燃焼器端部平面まで移動する時間を含み、
前記方法が更に、前記第2の滞留時間が少なくとも2ミリ秒未満であるように、前記第2段を前記燃焼器端部平面から前方の距離で軸方向に位置付けるステップを含む、請求項3に記載の方法。 - 前記第1段及び第2段の各々における前記複数の噴射装置の各々が、前記内部流路の長手方向軸線にほぼ垂直に各々整列された共通の噴射平面上に位置付けられ、前記第1段及び第2段の各々が、3〜10個の噴射装置を含み、前記噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記第2段の噴射装置に対して前記第1段の噴射装置を円周方向に互い違いに配置するステップを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記第1段及び第2段の各噴射装置が、作動時に、内部流路を通る流れの主方向に対し垂直な基準線に対して+30°〜−30°の間の方向で空気及び燃料を噴射するように前記噴射装置を配向するステップと、
前記第1段を3〜6個の噴射装置を有するように構成するステップと、
前記第2段を5〜10個の噴射装置を有するように構成するステップと、
を更に含む、請求項3に記載の方法。 - 前記第1段から噴射された空気及び燃料が、前記第2段から噴射された空気及び燃料よりも多く前記内部通路を通って前記予測燃焼流を貫通するように、前記第1段及び第2段の噴射装置を構成するステップを更に含み、前記第2段が、前記第1段よりも前記内部流路の周りに位置付けられた噴射装置をより多く含む、請求項14に記載の方法。
- 前記第1段の噴射装置の円周方向の位置付けが、前記第1段の下流側の燃焼流における反応物の混合及び温度の均一性を高めるように、前記一次空気及び燃料噴射システムからの予想される燃焼流に基づいて前記内部流路の所定領域を貫通することに基づき、前記第2段の噴射装置の円周方向の位置付けが、前記第1段の噴射装置の円周方向配置を補完することに基づいている、請求項14に記載の方法。
- 前記一次空気及び燃料噴射システム並びに前記下流側噴射システムの第1段及び第2段が、総供給燃料のうち、前記一次空気及び燃料噴射システムに送給される60%〜75%、前記第1段に送給される20%〜30%、及び前記第2段に送給される2%〜10%の割合が作動中に各々に送給され、前記一次空気及び燃料噴射システム並びに前記下流側噴射システムの第1段及び第2段が、総燃焼器供給空気のうち、前記一次空気及び燃料噴射システムに送給される75%〜85%、前記第1段に送給される15%〜25%、前記第2段に送給される1%〜5%の割合が作動中に各々に送給される、請求項3に記載の方法。
- 前記内部流路が、前記一次空気及び燃料噴射システムの直ぐ後方で周囲のライナによって定められる一次燃焼ゾーンを含み、前記内部流路が、前記ライナの直ぐ後方で周囲の移行部品によって定められる移行ゾーンを含み、前記移行部品が、前記一次燃焼ゾーンを前記タービンの入口に流体結合すると共に、前記移行部品を通して前記ライナのほぼ円筒断面領域から前記タービンの入口の環状断面領域に流れを移行させるよう構成され、前記移行部品が、前記燃焼器と前記タービンの入口との間の接合部を形成する後方フレームを含み、前記下流側噴射システムの第1段が前記移行ゾーン内に位置付けられ、前記下流側噴射システムの第2段が前記後方フレーム内に位置付けられる、請求項3に記載の方法。
- タービンに結合されて共に内部流路を定める燃焼器を備えたガスタービンエンジンにおいて使用する方法であって、前記内部流路が、前記燃焼器の前方端部に位置付けられた一次空気及び燃料噴射システムから、前記タービンに前記燃焼器を接続する接合部を通って前記タービンのステータブレードの少なくとも1つの列を通り長手方向軸線の周りで後方に延びており、
前記方法が、
第1段、第2段、及び第3段からなる3つの軸方向に間隔を置いて配置された噴射段を含む下流側噴射システムを前記内部流路内に構成するステップを含み、
前記第1段が前記一次空気及び燃料噴射システムの後方に位置付けられ、前記第2段が前記第1段の後方に位置付けられ、前記第3段が前記第2段の後方に位置付けられ、前記第1段、第2段、及び第3段の各々が、前記内部流路を通って空気及び燃料を燃焼流内に噴射するように各々が構成された複数の噴射装置を含み、
前記方法が更に、
(a)ある作動モード中に前記第1段の直ぐ上流側で生じた予測燃焼流の特性と、(b)前記第1段、前記第2段、及び前記第3段からの前記空気及び燃料の噴射の予測される作用が与えられたときに、前記第3段の直ぐ上流側の予測燃焼流の特性と、に基づいて、前記第1段、前記第2段、及び前記第3段の噴射装置を円周方向に位置付けるステップを含む、方法。 - 前記第1段の噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記作動モード中の前記第1段の直ぐ上流側の前記予測燃焼流の特性に基づいており、前記第2段の噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記作動モード中の前記第2段の直ぐ上流側の前記予測燃焼流の特性に基づいており、前記第3段の噴射装置を円周方向に位置付けるステップが、前記作動モード中の前記第3段の直ぐ上流側の前記予測燃焼流の特性に基づいている、請求項19に記載の方法。
- 前記特性が、反応物分布、温度プロファイル、CO分布、UHC分布、及びNOx分布のうちの少なくとも1つを含む、請求項20に記載の方法。
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