JP2015092136A - ガスタービン燃焼器における火炎リフト距離変更方法 - Google Patents
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Abstract
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タービンに燃焼ガスを供給するために燃料と空気の混合気を燃焼させる燃焼筒と、
前記燃焼筒に開口して設けられ供給された燃料と空気を混合して前記燃焼筒に供給する予混合管と、
前記予混合管に設けられて前記予混合管に燃料を供給する燃料供給手段と、
を有するガスタービン燃焼器において、
前記予混合管が前記燃焼筒に開口する開口端に設けた内径拡大部の内径拡大の程度をかえることにより、火炎のリフト距離を変更することを特徴としている。
前記内径拡大部の内径拡大の程度を小さくして、火炎のリフト距離を長くすることを特徴とする。
前記内径拡大部の内径拡大の程度を大きくして、火炎のリフト距離を短くすることを特徴としている。
前記内径拡大部が、曲面加工部又は所定角度の平面加工部を有することを特徴としている。
まず、図1を参照して第1実施形態のガスタービン燃焼器1の全体構成を説明する。
このガスタービン燃焼器1は大略円筒形状の燃焼筒2を有している。燃焼筒2は頂部が閉塞され、下部の開口が図示しないガスタービンの排気側に連通されている。詳細は後述するが、燃焼筒2の頂部には予混合管3が取り付けられ、予混合管3の頂部には燃料供給手段としての圧力噴射装置4が取り付けられている。そして、燃焼筒2と予混合管3は、図示しないターボ圧縮機の圧縮空気取入口に連通した外筒体5に包囲されており、圧力噴射装置4に接続された燃料供給系の一部は外筒体5の頂部を貫通して外部に導かれている。
ターボ圧縮機からの圧縮空気は通常例えば300℃程度の温度である。この圧縮空気が外筒体5内に導かれ、予混合管3の周壁6に設けられた孔8から内部に流入し、周壁6と内壁9の間の筒状の隙間Sで旋回流となる。この旋回流は隙間Sから出た後、突出壁7の内周面に沿って流れながら突出壁7の開口端に至り、さらに内径拡大部10の面取り部11に沿って流れることにより、外方に拡大しながら燃焼筒に流入する。
図6は、本実施形態のガスタービン燃焼器において、空気及び燃料ガスを着火しない状態で流した非燃焼状態のデータである。予混合管3の出口を原点(X=0)とした予混合管3の中心線上におけるガスの速度分布を、図3〜図5に示すC8、C3、C0の各内径拡大部10ごとに実測し、グラフとして示したものである。横軸の距離Xの単位はmm、縦軸の軸方向速度Uの単位はm/sである。この非燃焼状態では、流速の速さは、予混合管3の出口(X=0)では差は少ないが、距離Xが長くなるにつれて差が生じ、速い方からC0(図5)、C3(図4)、C8(図3)の順となる。
この結果から、前述したように内径の拡大の大きい内径拡大部10ほど、旋回流が外方に逃げるため、直進流は流路断面積が広がって速度が低下する事実が分かる。
この結果から、前述したように内径の拡大の大きい内径拡大部10ほど、火炎のリフト距離が短くなり、火炎が予混合管3の下端部(又は燃焼筒2の頂部)に近づく事実が分かる。
図8に示すように、本実施形態の内径拡大部20の内周縁には、曲面加工部として、所定半径で断面が中心角度が90度の扇形である周面部21が形成されている。図8(a)は半径が30mmの場合、同(b)は半径が20mmの場合、同(c)は半径が20mmの場合であり、いずれも予混合管3の突出壁7の開口端に突出壁7の内周面と連続するように、かつ図示下方の燃焼筒2に向けて内径拡大部20としての内径が広がるように取り付けられている。取り付け方は任意であり、特に図示しないが、第1実施形態のように着脱可能なボルト止めでもよいし、溶接でもよい。溶接の場合でも内径拡大部20の交換は可能である。本実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、曲面加工部としては、本実施形態のような所定半径で断面扇形の周面部21でもよいが、半径は一定ではないが、図示下方の燃焼筒2に向けて内径が広がるような曲面を備えたものでもよい。
2…燃焼筒
3…予混合管
4…圧力噴射装置
7…予混合管を構成する突出壁
10,20…内径拡大部
11…面取り加工部としての面取り部
21…曲面加工部としての周面部
F…火炎
L…火炎のリフト距離
Claims (4)
- タービンに燃焼ガスを供給するために燃料と空気の混合気を燃焼させる燃焼筒と、
前記燃焼筒に開口して設けられ供給された燃料と空気を混合して前記燃焼筒に供給する予混合管と、
前記予混合管に設けられて前記予混合管に燃料を供給する燃料供給手段と、
を有するガスタービン燃焼器において、
前記予混合管が前記燃焼筒に開口する開口端に設けた内径拡大部の内径拡大の程度をかえることにより、火炎のリフト距離を変更することを特徴とするガスタービン燃焼器における火炎リフト距離変更方法。 - 前記内径拡大部の内径拡大の程度を小さくして、火炎のリフト距離を長くすることを特徴とする請求項1記載のガスタービン燃焼器における火炎リフト距離変更方法。
- 前記内径拡大部の内径拡大の程度を大きくして、火炎のリフト距離を短くすることを特徴とする請求項1記載のガスタービン燃焼器における火炎リフト距離変更方法。
- 前記内径拡大部が、曲面加工部又は所定角度の平面加工部を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のガスタービン燃焼器における火炎リフト距離変更方法。
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