JP4652990B2 - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
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Description
図1は本発明の適用対象であるガスタービンの一構成例を一部断面で表す概略図である。
図1に示したように、ガスタービンは、吸い込んだ大気aを圧縮して圧縮空気Aを吐出する圧縮機100と、この圧縮機100からの圧縮空気Aを燃焼用空気として燃料Fとともに燃焼し高温高圧の燃焼ガスHを生じさせる燃焼器1と、この燃焼器1からの燃焼ガスによって駆動するタービン200とを備えている。タービン200は、ケーシング201と、回転軸(ロータ)202と、回転軸202の周囲に設置した動翼203と、ケーシング201の内周側に支持された静翼204とを備えている。通常、各段落の動翼203と静翼204はタービン周方向に複数枚列設されて翼列をなし、燃焼ガスHが流通するガスパス中に臨んでいる。
なお、タービン200で仕事をした燃焼ガスHは、排出ガスEとしてタービンケーシング201外に排出され、適宜浄化処理されて大気放出される。また、圧縮機100より吐出された圧縮空気Aの一部は、燃焼器1や動翼203及び静翼204等の冷却空気としても使用される。
図2及び図3に示すように、燃焼器1は、圧縮機100からの圧縮空気Aの速度を圧力に変換するディフューザ2と、ディフューザ2を通過した圧縮空気Aが導入される車室3を形成する燃焼器ケーシング4と、車室3から導入される圧縮空気とともに図示しない燃焼系統から供給される燃料を燃焼させる燃焼室6を内部に形成する略円筒状のライナ7と、このライナ7内で生成された燃焼ガスをタービン200に導く尾筒8とを備えている。
図4及び図5に示すように、ノズルユニット23は、前述したフランジ26と、このフランジ26に設けた前述の燃料ノズル22とを備えている。
フランジ26の空気通路27には、通常300℃程度の圧縮空気が通過し、一方、着火時には燃料導入流路36に通常30℃程度の燃料ガスが流れる。このように圧縮空気の流れに対して交差するようにして燃料ガスを燃焼器に供給する構成の場合、フランジ26の内部において燃料導入流路36と空気流路27が交差する位置近辺では、空気通路27側と燃料導入流路36側との間に温度差が生じ熱応力を発生させる。この熱応力は起動停止時に顕著に現れ、起動停止毎に繰り返し負荷されると図7に示したように燃料導入流路36と空気通路27が交差する位置付近に熱疲労損傷によるクラック50が発生する恐れがある。このクラックが進展すると燃料導入流路36から燃料が外部に漏洩し燃焼状態が不安定化し、燃焼器部品に大きな損傷が生じる恐れがある。
図8に示したように、比較例に比べ、本実施の形態では、着火時に発生する応力が半分未満に低減され、ノズルユニット23の寿命を飛躍的に向上させることができる。
図9において、本実施の形態が前述した本発明の第1の実施の形態と相違する点は、遮熱パイプ40と燃料導入流路36の内周面との間の空間43に断熱材60を充填した点である。また、断熱材60の充填により空間43への燃料ガスの逆流が生じないので、本実施の形態では空間43にカラーを設ける必要がない。その他の構成については、前述した本発明の第1の実施の形態と同様である。
図10において、本実施の形態が先の第1の実施の形態と相違する点は、燃料導入用流路36の内周面と遮熱パイプ40の外周面の間の空間43に少なくとも1つ(本例では2つ)の補強リング70を設けた点であり、その他の点は第1の実施の形態と同様であり、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
6 燃焼室
7 ライナ
22 燃料ノズル
26 フランジ
27 空気通路
35 環状流路
36 燃料導入用流路
37 燃料噴出孔
40 遮熱パイプ
43 空間
60 断熱材
70 補強リング
100 圧縮機
A 圧縮空気
F 燃料
Claims (2)
- 圧縮機から吐出される圧縮空気を燃料とともに燃焼するガスタービン燃焼器において、
圧縮空気とともに燃料を燃焼させる燃焼室を形成するライナと、
このライナの燃焼ガス噴出方向上流側に設置され、内周部に環状流路を、板厚内部に前記環状流路に対して燃料系統からの燃料ガスを径方向外側から導入する燃料導入流路を有するとともに、前記環状流路の径方向外側に前記ライナの外周側を流通する前記圧縮機からの圧縮空気を通過させる空気通路をさらに有するプレート部材と、
燃料噴出孔が前記燃焼室を向くように前記プレート部材に設けられ、前記環状流路を流れる燃料ガスを前記燃焼室に向かって噴出する複数のノズルと、
前記プレート部材の燃料導入流路に挿入され、当該燃料導入流路の内周面との間に断熱空間を介在させた遮熱パイプと、
前記断熱空間のライナ径方向内側の端部に設けられ、前記環状流路と前記断熱空間との間を遮断するカラーと、
前記断熱空間内で前記プレート部材の空気通路からライナ径方向に離間した位置に設けられ、前記遮熱パイプを支持する少なくとも1つの補強部材と
を備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 請求項1のガスタービン燃焼器において、前記断熱空間に断熱材を充填したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
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