JP2019035563A - 燃焼器及びその燃焼器を備えるガスタービン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上流側壁部54はその周方向に、空気入口30の形成密度が低い領域である第1領域31と、第1領域31と周方向にずれた位置に第1領域31よりも空気入口30の形成密度が高い領域である第2領域32とを含んでいる。
【選択図】図11
Description
周方向に設けられた複数のノズルと、
前記複数のノズルの出口部の内周側において前記周方向に延在する保炎リングと、
前記保炎リングの上流側において前記周方向に延在し、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の環状空間を介して前記保炎リングに向けて空気を供給するための複数の空気入口を有する上流側壁部と、
を備え、
前記上流側壁部は、
第1領域と、
前記第1領域に対して前記周方向にずれた位置に設けられ、前記第1領域よりも前記空気入口の形成密度が高い第2領域と、
を含む。
前記保炎リングは、前記第2領域の下流側に位置する第1開口を含む。
前記第1開口は、前記保炎リングの外周縁から、前記保炎リングの径方向内側に向かって、前記保炎リングの内周縁よりも外周側の位置まで切欠かれた少なくとも1つの切欠きを含む。
前記切欠きの最大の切欠き深さは、前記保炎リングの径方向に関して前記外周縁から前記内周縁までの距離の2/3以下である。
前記第1開口は、前記保炎リングの外周縁から前記保炎リングの内周縁の間に形成された少なくとも1つの貫通孔を含む。
前記第2領域の前記周方向における延在範囲は、前記周方向にて隣り合う一対の前記ノズルの間の周方向位置を含み、
前記第1領域の前記周方向における延在範囲は、前記ノズルの位置に対応する周方向位置を含む。
燃焼器は、
前記上流側壁部と前記保炎リングとの間の前記環状空間内において軸方向に沿って延在し、該環状空間を、前記第1領域に対応した第1空間と前記第2領域に対応した第2空間とに仕切る少なくとも1つの仕切部材をさらに備える。
燃焼器は、
前記保炎リングを下流端に有するパイロットコーンと、
前記パイロットコーンの外周側、且つ、前記複数のノズルの前記出口部の内周側に設けられる冷却リングと、をさらに備え、
前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間に隙間が形成される。
前記保炎リングは、前記第2領域の下流側に位置する第1開口を含み、
前記冷却リングの外周側、且つ、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の空間を介して、前記上流側壁部の前記空気入口と前記保炎リングの前記第1開口とが連通する。
前記上流側壁部は、前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間の前記隙間に開口する冷却空気取込口を有する。
前記パイロットコーンの前記下流端に位置する前記保炎リングは、前記第2領域の下流側に位置する第1開口を含み、
前記冷却リングは、前記保炎リングの上流側に位置するフランジ部を含み、
前記フランジ部は、前記保炎リングの前記第1開口に対応する第2開口を有する。
前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間に前記隙間を形成するための少なくとも一つのスペーサ部を備える。
前記冷却リングは、前記保炎リングの上流側に位置するフランジ部を含み、
前記フランジ部は、前記保炎リングの前記第1開口に対応する第2開口を有し、
前記少なくとも一つのスペーサ部は、前記保炎リングに向かって下流側に突出するように前記フランジ部に設けられた複数の凸部を含み、
前記複数の凸部は、前記周方向において、前記フランジ部の各々の前記第2開口の両側に位置する一対の凸部を含む。
周方向に設けられた複数のノズルと、
前記複数のノズルの出口部の内周側において前記周方向に延在する保炎リングと、を備え、
前記保炎リングは、前記周方向にて隣り合う一対の前記ノズルの間の周方向位置にそれぞれ設けられた複数の切欠きを前記保炎リングの外周縁部に有し、
前記保炎リングの各々の前記切欠きは、前記周方向において、隣り合う一対の前記ノズルの間にて前記出口部に設けられた隔壁の下流側端部よりも幅広であり、
前記保炎リングの各々の前記切欠きの径方向における切欠き深さは、前記周方向における前記切欠きの中央部に比べて、前記周方向における前記切欠きの両端部の方が小さい。
前記切欠きは、前記隔壁の前記下流側端部の周方向位置において、前記切欠き深さが最大である。
前記切欠きが、前記保炎リングの内周縁よりも外周側に設けられる。
前記切欠きの最大の切欠き深さは、前記保炎リングの径方向に関して前記外周縁から前記内周縁までの距離の2/3以下である。
前記保炎リングの上流側において前記周方向に延在し、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の環状空間を介して前記保炎リングに向かう空気流を形成するための複数の空気入口を有する上流側壁部をさらに備え、
前記上流側壁部は、
第1領域と、
前記保炎リングの前記切欠きの上流側において前記第1領域に対して前記周方向にずれた位置に設けられ、前記第1領域よりも前記空気入口の形成密度が高い第2領域と、
を含む。
上記(1)乃至(18)の何れかの燃焼器と、
前記燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、を備える。
一実施形態に係るガスタービン100は、酸化剤としての圧縮空気を生成するための圧縮機102と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器50と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン106とを備えている。発電用のガスタービン100の場合、タービン106には、図示しない発電機が連結され、タービン106の回転エネルギーによって発電が行われるようになっている。
圧縮機102は、圧縮機車室110と、圧縮機車室110の入口側に設けられ、空気を取り込むための空気取入口112と、圧縮機車室110及び後述するタービン車室122を共に貫通するように設けられたロータ108と、圧縮機車室110内に配置された各種の翼とを備えている。各種の翼は、空気取入口112側に設けられた入口案内翼114と、圧縮機車室110側に固定された複数の静翼116と、静翼116に対して交互に配列されるようにロータ108に設けられた複数の動翼118とを含んでいる。尚、圧縮機102は、図示しない抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機102において、空気取入口112から取り込まれた空気は、複数の静翼116及び複数の動翼118を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となり、高温高圧の圧縮空気は圧縮機102から後段の燃焼器50に送られる。
図2及び図3には、一実施形態に係る燃焼器50が示されている。燃焼器50は、燃焼器50の周方向に配列された複数の第1ノズル2を備えている。第1ノズル2は、第1ノズル筒3内に収容されている。第1ノズル2は、例えば予混合燃焼ノズルである。この場合、各々の第1ノズル2は、第1ノズル筒3の内部空間7に供給される圧縮空気aと、第1ノズル2又は第1スワラ5の燃料噴射孔6から供給される燃料fとを予め混合して予混合気が形成されてこの予混合気が燃焼するように構成されている。
図11に示すように、上流側壁部54の第1部分54aは、空気入口30の形成密度が低い領域である第1領域31と、第1領域31と周方向にずれた位置に第1領域31よりも空気入口30の形成密度が高い領域である第2領域32とを含んでいる。空気入口30の形成密度の高低は、第1領域31に形成される空気入口30の数よりも第2領域32に形成される空気入口の数よりも多くすること、及び/又は、第1領域31に形成される空気入口30のサイズよりも第2領域32に形成される空気入口のサイズを大きくすることにより調整可能である。
15 パイロットコーン
16 保炎リング
16a 内周縁
16b 外周縁
17 冷却リング
17b フランジ部
20 出口部
24 隔壁
29 環状空間
30 空気入口
31 第1領域
32 第2領域
35 第1開口
35a 切欠き
35b 貫通孔
35c 貫通孔
36 冷却空気取込口
40 第2開口
40a 切欠き
45 仕切部材
50 燃焼器
51 スペーサ部
51a 凸部
51b 凸部
54 上流側壁部
56 隙間
60 第1空間
61 第2空間
100 ガスタービン
106 タービン
Claims (19)
- 周方向に設けられた複数のノズルと、
前記複数のノズルの出口部の内周側において前記周方向に延在する保炎リングと、
前記保炎リングの上流側において前記周方向に延在し、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の環状空間を介して前記保炎リングに向けて空気を供給するための複数の空気入口を有する上流側壁部と、
を備え、
前記上流側壁部は、
第1領域と、
前記第1領域に対して前記周方向にずれた位置に設けられ、前記第1領域よりも前記空気入口の形成密度が高い第2領域と、
を含む
燃焼器。 - 前記保炎リングは、前記第2領域の下流側に位置する第1開口を含む請求項1に記載の燃焼器。
- 前記第1開口は、前記保炎リングの外周縁から、前記保炎リングの径方向内側に向かって、前記保炎リングの内周縁よりも外周側の位置まで切欠かれた少なくとも1つの切欠きを含む請求項2に記載の燃焼器。
- 前記切欠きの最大の切欠き深さは、前記保炎リングの径方向に関して前記外周縁から前記内周縁までの距離の2/3以下である請求項3に記載の燃焼器。
- 前記第1開口は、前記保炎リングの外周縁から前記保炎リングの内周縁の間に形成された少なくとも1つの貫通孔を含む請求項2に記載の燃焼器。
- 前記第2領域の前記周方向における延在範囲は、前記周方向にて隣り合う一対の前記ノズルの間の周方向位置を含み、
前記第1領域の前記周方向における延在範囲は、前記ノズルの位置に対応する周方向位置を含む請求項1乃至5の何れか一項に記載の燃焼器。 - 前記上流側壁部と前記保炎リングとの間の前記環状空間内において軸方向に沿って延在し、該環状空間を、前記第1領域に対応した第1空間と前記第2領域に対応した第2空間とに仕切る少なくとも1つの仕切部材をさらに備える請求項1乃至6の何れか一項に記載の燃焼器。
- 前記保炎リングを下流端に有するパイロットコーンと、
前記パイロットコーンの外周側、且つ、前記複数のノズルの前記出口部の内周側に設けられる冷却リングと、をさらに備え、
前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間に隙間が形成された請求項1乃至7の何れか一項に記載の燃焼器。 - 前記保炎リングは、前記第2領域の下流側に位置する第1開口を含み、
前記冷却リングの外周側、且つ、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の空間を介して、前記上流側壁部の前記空気入口と前記保炎リングの前記第1開口とが連通する
請求項8に記載の燃焼器。 - 前記上流側壁部は、前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間の前記隙間に開口する冷却空気取込口を有する請求項8又は9に記載の燃焼器。
- 前記パイロットコーンの前記下流端に位置する前記保炎リングは、前記第2領域の下流側に位置する第1開口を含み、
前記冷却リングは、前記保炎リングの上流側に位置するフランジ部を含み、
前記フランジ部は、前記保炎リングの前記第1開口に対応する第2開口を有する
請求項8乃至10の何れか一項に記載の燃焼器。 - 前記パイロットコーンと前記冷却リングとの間に前記隙間を形成するための少なくとも一つのスペーサ部を備える請求項8乃至11の何れか一項に記載の燃焼器。
- 前記冷却リングは、前記保炎リングの上流側に位置するフランジ部を含み、
前記フランジ部は、前記保炎リングの前記第1開口に対応する第2開口を有し、
前記少なくとも一つのスペーサ部は、前記保炎リングに向かって下流側に突出するように前記フランジ部に設けられた複数の凸部を含み、
前記複数の凸部は、前記周方向において、前記フランジ部の各々の前記第2開口の両側に位置する一対の凸部を含む
請求項12に記載の燃焼器。 - 周方向に設けられた複数のノズルと、
前記複数のノズルの出口部の内周側において前記周方向に延在する保炎リングと、を備え、
前記保炎リングは、前記周方向にて隣り合う一対の前記ノズルの間の周方向位置にそれぞれ設けられた複数の切欠きを前記保炎リングの外周縁部に有し、
前記保炎リングの各々の前記切欠きは、前記周方向において、隣り合う一対の前記ノズルの間にて前記出口部に設けられた隔壁の下流側端部よりも幅広であり、
前記保炎リングの各々の前記切欠きの径方向における切欠き深さは、前記周方向における前記切欠きの中央部に比べて、前記周方向における前記切欠きの両端部の方が小さい
燃焼器。 - 前記切欠きは、前記隔壁の前記下流側端部の周方向位置において、前記切欠き深さが最大である請求項14に記載の燃焼器。
- 前記切欠きが、前記保炎リングの内周縁よりも外周側に設けられた請求項14又は15に記載の燃焼器。
- 前記切欠きの最大の切欠き深さは、前記保炎リングの径方向に関して前記外周縁から前記内周縁までの距離の2/3以下である請求項14乃至16の何れか一項に記載の燃焼器。
- 前記保炎リングの上流側において前記周方向に延在し、前記複数のノズルの前記出口部の内周側の環状空間を介して前記保炎リングに向かう空気流を形成するための複数の空気入口を有する上流側壁部をさらに備え、
前記上流側壁部は、
第1領域と、
前記保炎リングの前記切欠きの上流側において前記第1領域に対して前記周方向にずれた位置に設けられ、前記第1領域よりも前記空気入口の形成密度が高い第2領域と、
を含む
請求項14乃至17の何れか一項に記載の燃焼器。 - 請求項1乃至18の何れか一項に記載の燃焼器と、
前記燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、を備えるガスタービン。
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