JP2020502473A - ガスタービン用の予混合燃料ノズル及び燃焼器 - Google Patents
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Abstract
Description
・ノズルの下流で再循環する質量流量を増加させてより強固にする。
・キャップ上の流れを照らすために炎をバーナー管の外側半径に運ぶ。
・ノズル先端部に異なる性質を与えることを可能にすることであり、それは他の部分を変更することなく炎の形状に影響を及ぼし得ることであって、
o各セグメントのサイズ(高さ/幅/形状/傾斜)および他のセグメントとの角度の関係は任意であり、これにより大きな柔軟性が与えられる。
・複数の半独立の保炎器の存在が、消え始めている場合には様々な部分が光を横切ることを可能にする。これにより、例外的なリーンブローアウト(LBO)、即ち、ノズルが依然として確実に炎を保持することができる最低の化学両論比がもたらされる。
12…予混合(燃料)ノズル
14…燃焼ケーシング
16…端部カバー
18…キャップ
20…反応区域
21…混合物
22…予混合(燃料)ノズル
23…燃料空気予混合器
24…セグメント化ノズル先端部
24’…バーナー先端部
24b…ノズル先端部
25…バーナー管
25b…バーナー管
26…外側本体
27…内壁
28…内側プレナム
29…解放内容積
30…開放端部
32…閉鎖端部
33…上流端
34…内面
35…下流端
36…外側本体外面
37…断面積
38…ボアホール
39…断面積
40…セグメント
42…内部導管
44…開放近位端
46…閉鎖遠位端
48…セグメント下流面
50…ボアホール
52…トロイダル再循環領域
54…パージ溝
Claims (17)
- バーナー管内に配置されたノズル先端部を備え、前記バーナー管が、内壁と、前記バーナー管の上流端と下流端との間に延びる長さを有する開放内容積と、長手方向軸と、前記長手方向軸に垂直な断面積とを有するガスタービン用の予混合燃料ノズルであって、前記ノズル先端部が、
(a)前記バーナー管の前記下流端に面する外側本体外面を有する外側本体であって、前記外側本体外面が前記バーナー管の前記断面積よりも小さい断面積を有する、外側本体と、
(b)前記外側本体から前記バーナー管の前記内壁に向かって半径方向外向きに放射状に広がる一以上のセグメントであって、各セグメントが、前記外側本体外面に隣接して配置された近位端と、前記バーナー管に向かう方向に配置された遠位端とを有し、各セグメントが、前記バーナー管の前記長手方向軸に対して前記バーナー管の前記下流端に向かって傾斜したセグメント下流面を備える、セグメントと
とを備え、
ガスタービンが作動しているときに、強い保炎及び炎伝播を提供するために、空気と燃料の混合物の軸方向の流れ場が前記バーナー管を通って前記ノズル先端部の周りを流れ、半径方向の長さが異なる二以上の再循環区域が前記セグメントにより前記ノズル先端部上に生成される、ガスタービン用の予混合燃料ノズル。 - 前記セグメントの少なくとも一の前記遠位端が、前記バーナー管の前記内壁まで部分的に延びている、請求項1記載の予混合燃料ノズル。
- 前記セグメントの少なくとも一の前記遠位端が、前記バーナー管の前記内壁まで完全に延びている、請求項1記載の予混合燃料ノズル。
- 前記外側本体は内側プレナムを囲み、前記内側プレナムは冷却空気を受けるようになっており、前記外側本体は開放端部と閉鎖端部とを有し、前記閉鎖端部は前記内側プレナムに隣接する内面を有する請求項1記載の予混合燃料ノズル。
- 前記閉鎖端は、前記内面と前記外側本体外面との間に延びる複数の冷却孔を有する、請求項4記載の予混合燃料ノズル。
- 各セグメントが、
(a)開放近位端と閉鎖遠位端とを有し、前記開放近位端が前記内側プレナムと流体連通している内部導管であって、空気が前記内側プレナムから前記内側導管へ通過するようになっている内部導管と、
(b)内部導管と前記セグメント下流面との間にある複数のセグメントボアホールであって、空気が前記内部導管から各セグメントを通過するようにするために、前記ボアホールが前記内部導管と前記セグメント下流面との間を流体連通するセグメントボアホールと、
とを備える請求項4記載の予混合燃料ノズル。 - 各セグメントの前記セグメント下流面が平面である、請求項1記載の予混合燃料ノズル。
- 前記バーナー管の長手方向軸に対する前記セグメント下流面の角度が105〜165度の範囲内である、請求項1記載の予混合燃料ノズル。
- 前記バーナー管の前記内壁まで完全に延びる前記少なくとも1つのセグメントの前記遠位端が閉じられており、パージ溝を備える、請求項3記載の予混合燃料ノズル。
- 前記セグメントの各セグメントが、前記外側本体の周りに円周方向に等間隔で配置されている、請求項1記載の予混合燃料ノズル。
- 各セグメントの前記近位端の周方向断面積が各セグメントの前記遠位端の周方向断面積よりも大きい、請求項1記載の予混合燃料ノズル。
- 各セグメントがU字形の断面を有し、断面が前記バーナー管の前記長手方向軸と平行である、請求項7記載の予混合燃料ノズル。
- 各セグメントが上流面を有し、前記上流面が前記セグメント下流面に向かって滑らかに湾曲している、請求項1記載の予混合燃料ノズル。
- 各セグメントが上流面を有し、各セグメントの上流面が、前記バーナー管の長手方向軸に対して前記バーナー管の下流端に向かって傾斜している、請求項1記載の予混合燃料ノズル。
- 反応区域と、燃料と空気との混合物を前記反応区域に噴射するための一以上の予混合燃料ノズルとを備えるガスタービン用の燃焼器であって、前記少なくとも一の前記予混合燃料ノズルが、
(a)燃料空気予混合器と、
(b)バーナー管内に配置されたノズル先端部であって、前記バーナー管が、内壁と、前記バーナー管の上流端と下流端との間に延びる長さを有する開放内容積と、長手方向軸と、前記長手方向軸に垂直な断面積とを備え、前記ノズル先端部が、
(i)前記バーナー管の前記下流端に面する外側本体外面を有する外側本体であって、前記外側本体外面が前記バーナー管の前記断面積よりも小さい断面積を有する、外側本体と、
(ii)前記外側本体から前記バーナー管の前記内壁に向かって半径方向外向きに放射状に広がる少なくとも一のセグメントであって、各セグメントが、前記外側本体外面に隣接して配置された近位端と、前記バーナー管に向かう方向に配置された遠位端とを有し、各セグメントが、前記バーナー管の長手方向軸に対して前記バーナー管の前記下流端に向かって傾斜したセグメント下流面を備える、セグメントと
を備え、
ガスタービンが作動しているときに、強い保炎及び炎伝播を提供するために、空気と燃料の混合物の軸方向の流れ場が前記バーナー管を通って前記ノズル先端部の周りを流れ、半径方向の長さが異なる二以上の再循環区域が前記セグメントにより前記ノズル先端部上に生成される、ガスタービン用の燃焼器。 - 前記少なくとも一以上の予混合燃料ノズルが、単一の中央予混合燃料ノズルであり、前記燃焼器が、異なるタイプの少なくとも一の外側予混合燃料ノズルを含む、請求項15記載の燃焼器。
- 前記一以上の予混合燃料ノズルが、単一の中央予混合燃料ノズルと、少なくとも一の外側予混合燃料ノズルとを備える、請求項15記載の燃焼器。
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