JP4719059B2 - ガスタービンの予混合燃焼バーナー - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービンの予混合燃焼バーナーに関するものである。本発明では、燃料と空気とを効果的に予混合して、均一濃度の燃料ガスとすることができるとともに、燃料ガスの流速を略均一にしてフラッシュバック（逆火）の防止を確実に図ることができるように工夫したものである。

ガスタービンの予混合燃焼バーナーとしては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特表２００６−５００５４４号公報

上記特許文献１に開示されている発明は、空気通路の内周側（半径方向内側）における燃料濃度を低くすることによりフラッシュバックを防止しようとするものである。
しかしながら、空気通路に噴射される単位時間当たりの燃料の総量は変わらないので、空気通路の内周側における燃料濃度を低くした分、その他の領域（例えば、空気通路の外周側）の燃料濃度が高くなり、その下流側で火炎の温度が上昇して、ＮＯｘが増加してしまうおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、燃料と空気とを効果的に予混合して、均一濃度の燃料ガスとすることができるとともに、燃料ガスの流速を略均一にしてフラッシュバックの防止を確実に図ることができるガスタービンの予混合燃焼バーナーを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明によるガスタービンの予混合燃焼バーナーは、燃料ノズルと、前記燃料ノズルを囲繞する状態で配置されており、前記燃料ノズルとの間に空気通路を形成するバーナー筒と、前記燃料ノズルの外周面から放射状に、かつ、前記燃料ノズルの軸方向に沿って配置され、前記空気通路を上流側から下流側に流通する空気を旋回させるため、上流側から下流側に向かうにしたがって次第に湾曲している旋回翼とを有するガスタービンの予混合燃焼バーナーであって、前記空気通路の内周側に、旋回空気流よりも流速の速い空気の層を形成させる切欠部が、前記旋回翼の内周側後縁部に設けられている。
このようなガスタービンの予混合燃焼バーナーによれば、各旋回翼の翼腹面の根本部に沿って流れる圧縮空気は、切欠部を通って下流側に流れていくこととなり、空気通路の内周側に、旋回空気流よりも流速の早い圧縮空気の層が形成されることとなる。また、各旋回翼の翼腹面の根本部以外の部分に沿って流れる圧縮空気は、各旋回翼の翼背面および翼腹面を、各旋回翼の前縁から後縁にかけて流れていくとともに旋回力が付与されて、空気通路の外周側に、旋回空気流が形成されることとなる。これら圧縮空気の層と旋回空気流とは、旋回翼の下流側（すなわち、空気通路の下流側）において互いに作用し合い、渦空気流を発生させることとなる。そして、この渦空気流により、空気通路の半径方向における燃料濃度を均一にすることができて、フラッシュバック（逆火）の発生を防止することができる。

上記のガスタービンの予混合燃焼バーナーにおいて、前記切欠部の高さが、前記旋回翼の最大翼高さの３％〜２０％に設定されているとさらに好適である。
このようなガスタービンの予混合燃焼バーナーによれば、切欠部の高さが、旋回翼の最大翼高さの３％〜２０％に設定されており、最適な渦空気流が発生させられるようになっているので、空気通路の半径方向における燃料濃度をより均一にすることができて、フラッシュバックの発生をより確実に防止することができる。
なお、切欠部の高さが、旋回翼の最大翼高さの３％よりも低く設定された場合には、空気通路の内周側に形成される圧縮空気の厚みが薄くなり、空気通路の半径方向における燃料濃度が濃くなり、フラッシュバックが発生してしまうおそれがある。
また、切欠部の高さが、旋回翼の最大翼高さの２０％よりも高く設定された場合には、各旋回翼により付与される旋回力が低下し、空気通路の半径方向における燃料濃度を均一にすることができなくなり、フラッシュバックが発生してしまうおそれがある。

上記のガスタービンの予混合燃焼バーナーにおいて、前記旋回翼の翼背面または翼腹面の少なくともいずれかに、燃料噴射用の噴射孔が設けられているとともに、半径方向外側に位置する噴射孔の孔径が、半径方向内側に位置する噴射孔の孔径よりも大きくなるように設定されているとさらに好適である。
このようなガスタービンの予混合燃焼バーナーによれば、半径方向外側に位置する噴射孔の孔径が、半径方向内側に位置する噴射孔の孔径よりも大きくなるように設定されているので、空気通路の半径方向における燃料濃度をより均一にすることができて、フラッシュバック（逆火）の発生をより確実に防止することができる。

上記のガスタービンの予混合燃焼バーナーにおいて、半径方向内側に位置する噴射孔が、前記切欠部の近傍で、かつ、当該噴射孔から噴射された燃料を、各旋回翼の翼背面または翼腹面の少なくともいずれかに沿って各旋回翼の後縁まで流すことができる位置に設けられているとさらに好適である。
このようなガスタービンの予混合燃焼バーナーによれば、半径方向内側に位置する噴射孔が、切欠部の近傍で、かつ、これら噴射孔から噴射された燃料を、各旋回翼の翼背面、翼腹面に沿って流し、旋回空気流とともに下流側に流すことができる位置に設けられているので、燃料ノズルの表面近傍における燃料と空気との混合を防止することができ、燃料ノズルの表面が火炎にさらされることを防止することができる。

上記のガスタービンの予混合燃焼バーナーにおいて、前記噴射孔が、前記旋回翼の翼高さ方向または翼長さ方向の少なくともいずれかに互いにずらされた位置に設けられているとさらに好適である。
このようなガスタービンの予混合燃焼バーナーによれば、噴射孔が、旋回翼の翼高さ方向および／または翼長さ方向に互いにずらされた位置（オフセットした位置）に設けられているので、燃料供給圧力の低下を防止することができるとともに、安定した燃料噴射を行わせることができる。

上記のガスタービンの予混合燃焼バーナーにおいて、前記旋回翼の後縁部チップ側またはルート側の少なくともいずれかに、面取部が設けられているとさらに好適である。
このようなガスタービンの予混合燃焼バーナーによれば、旋回翼の後縁部に面取部が設けられており、これら面取部の後方に渦流れが発生して、圧縮空気の層と旋回空気流との混合がより促進されることとなるので、空気通路の半径方向における燃料濃度をより一層均一にすることができて、フラッシュバックの発生をより一層防止することができる。

上記のガスタービンの予混合燃焼バーナーにおいて、前記切欠部の半径方向内側に、リング部材が設けられているとさらに好適である。
このようなガスタービンの予混合燃焼バーナーによれば、リング部材により空気通路の内周側に作用する旋回力が弱められて、結果として切欠部の効果がより高められることとなって、圧縮空気の層と旋回空気流との混合がより促進されることとなるので、空気通路の半径方向における燃料濃度をより一層均一にすることができて、フラッシュバックの発生をより一層防止することができる。
また、切欠部の内周側全体が、リング部材により保持（支持）されることとなるので、旋回翼全体の剛性を高めることができる。

上記のガスタービンの予混合燃焼バーナーにおいて、前記旋回翼の外周側端面と前記バーナー筒の内周面との間に、クリアランスが設けられているとさらに好適である。
このようなガスタービンの予混合燃焼バーナーによれば、クリアランスにより燃料と空気とが効率よく混合され、燃料ガスの均一化が促進されることとなるので、空気通路の半径方向における燃料濃度をより一層均一にすることができて、フラッシュバックの発生をより一層防止することができる。

本発明によるガスタービンの燃焼器は、燃料と空気とを効果的に予混合して、均一濃度の燃料ガスとすることができるとともに、燃料ガスの流速を略均一にしてフラッシュバックの防止を確実に図ることができるガスタービンの予混合燃焼バーナーを備えている。
このようなガスタービンの燃焼器によれば、燃料ノズルがフラッシュバックにより焼損してしまうことを防止することができ、燃料ノズルの延命化（長寿命化）を図ることができて、燃焼器の信頼性を向上させることができるとともに、メンテナンス間隔を延ばすことができ、メンテナンス費用の低減化を図ることができる。

本発明によるガスタービンは、信頼性の高い燃焼器を備えている。
このようなガスタービンによれば、ガスタービン全体の信頼性が向上することとなる。

本発明によれば、燃料と空気とを効果的に予混合して、均一濃度の燃料ガスとすることができるとともに、燃料ガスの流速を略均一にしてフラッシュバックの防止を確実に図ることができるという効果を奏する。

以下、本発明によるガスタービンの予混合燃焼バーナーの第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態によるガスタービンの予混合燃焼バーナー（以下、「予混合燃焼バーナー」という）１８を具備した、発電等に用いられるガスタービン（図示せず）は、圧縮機（図示せず）、燃焼器１０、タービン（図示せず）を主要部材として構成されている。ガスタービンは複数の燃焼器を有しているものが多く、圧縮機により圧縮された空気と、燃焼器１０に供給された燃料を混合させ、各々の燃焼器１０内で燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる。この高温の燃焼ガスをタービンへ供給してタービンの回転駆動をしている。

図１に示すように、ガスタービンの燃焼器１０は、燃焼器ケーシング１１に環状に複数個配置されている（図１では１個のみ示している）。燃焼器ケーシング１１とガスタービンケーシング１２には圧縮空気が充満し、車室１３を形成する。この車室１３には、圧縮機により圧縮された空気が導入される。導入された圧縮空気は、燃焼器１０の上流部に設けられた空気流入口１４から、燃焼器１０の内部に入る。燃焼器１０の内筒１５の内部では、燃焼バーナー１６から供給された燃料と圧縮空気が混合されて燃焼する。燃焼によって生じた燃焼ガスは、尾筒１７を通ってタービン室側へ供給され、タービンロータ（図示せず）を回転させる。

図２は、燃焼バーナー１６と、内筒１５と、尾筒１７とを分離して示す斜視図である。
図２に示すように、燃焼バーナー１６は、複数本の予混合燃焼バーナー１８と、１本のパイロット燃焼バーナー１９とを有している。
複数本の予混合燃焼バーナー１８は、内筒１５の内部で、かつ、図２に示すように、パイロット燃焼バーナー１９の周囲を囲むように配置されている。そして、予混合燃焼バーナー１８から噴射された燃料は、後述する予混合燃焼バーナー１８の旋回翼（スワラーベーン）２０により旋回流となった空気と予混合され、内筒１５の内部で燃焼する。
なお、パイロット燃焼バーナー１９には、図示しないパイロット燃焼ノズルが組み込まれている。

図３に示すように、予混合燃焼バーナー１８は、燃料ノズル２１と、バーナー筒２２と、旋回翼２０とを主たる要素として構成されている。
バーナー筒２２は、燃料ノズル２１に対して同心状で、かつ、この燃料ノズル２１を囲繞する状態で配置されている。このため、燃料ノズル２１の外周面とバーナー筒２２の内周面との間に、リング状の空気通路２３が形成される。
この空気通路２３には、その上流側（図３において左側）から下流側（図１において右側）に向かい、圧縮空気Ａが流通する。

図４に示すように、旋回翼２０は、燃料ノズル２１の外周面から放射状に、かつ、燃料ノズル２１の軸方向に沿うように複数枚（本実施形態では６枚）配置されている。
なお、図３には、理解を容易にするため、周方向に沿う角度０度と角度１８０度の位置に配置した２枚の旋回翼２０のみを示している（図３の状態では、実際には合計で４枚の旋回翼２０が見える）。

各旋回翼２０は、空気通路２３を流通する圧縮空気Ａに旋回力を付与して、この圧縮空気Ａを旋回空気流ａにするものである。このため、各旋回翼２０は、圧縮空気Ａを旋回させることができるよう、図５（ｂ）に示すように、上流側から下流側に向かうにしたがって、そのキャンバーラインＣと圧縮空気Ａの流れ方向（すなわち、燃料ノズル２１の軸線方向）とのなす角θが徐々に大きくなり、かつ、旋回翼２０の後縁端におけるθが２０°〜３０°となるように湾曲させられている。

また、各旋回翼２０の内周側（半径方向内側：燃料ノズル２１に近い側）後縁部には、切欠部３０が設けられている。そして、この切欠部３０の高さｈは、旋回翼２０の最大翼高さＨの３％〜２０％（好ましくは１５％程度）に設定されており、その長さΔＬは、旋回翼２０の翼弦（コード）長Ｌの２０％〜５０％に設定されている（図５（ａ）参照）。
なお、切欠部３０の前縁側の端面が、キャンバーラインＣと圧縮空気Ａの流れ方向とのなす角θが０°よりも大きくなる位置（好ましくは３°となる位置）に設けられているとさらに好適である。すなわち、キャンバーラインＣと圧縮空気Ａの流れ方向とのなす角θが０°よりも大きくなる位置（好ましくは３°となる位置）から後縁にかけて切欠部３０が設けられていることが望ましい。

各旋回翼２０の後縁部チップ側（先端側）には面取部（またはＲ部）３１が、各旋回翼２０の後縁部ルート側（根元側）には面取部（またはＲ部）３２が設けられている。これら面取部３１，３２の翼高さ方向の長さｈ１，ｈ２はそれぞれ、切欠部３０の高さｈと同様、すなわち、旋回翼２０の最大翼高さＨの３％〜２０％（好ましくは１５％程度）に設定されている。

各旋回翼２０の翼背面２０ａには、複数個（本実施形態では２個）の噴射孔２４ａ，２４ｂが形成され、各旋回翼２０の翼腹面２０ｂには、複数個（本実施形態では２個）の噴射孔２５ａ，２５ｂが形成されている。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、噴射孔２４ａ，２５ａは旋回翼２０の外周側（半径方向外側：燃料ノズル２１から遠い側）前縁部に設けられており、噴射孔２４ｂ，２５ｂは噴射孔２４ａ，２５ａと切欠部３０との間（すなわち、噴射孔２４ａ，２５ａよりも内周側で切欠部３０よりも外周側、かつ、噴射孔２４ａ，２５ａよりも後縁側で切欠部３０よりも前縁側）で、かつ、切欠部３０の近傍に設けられている。また、噴射孔２４ａは噴射孔２５ａよりも内周側で、かつ、後縁側に配置されており、噴射孔２４ｂは噴射孔２５ｂよりも内周側に配置されている。なお、噴射孔２４ｂの軸方向における位置は噴射孔２５ｂと同じである。

噴射孔２４ａ，２５ａの孔径はそれぞれ、噴射孔２４ｂ，２５ｂの孔径よりも大きく、噴射孔２４ａの孔径と噴射孔２５ａの孔径とは略同じ大きさとされ、噴射孔２４ｂの孔径と噴射孔２５ｂの孔径とは略同じ大きさとされている。また、これら噴射孔２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂにはそれぞれ、旋回翼２０の内部に形成された燃料通路２６および燃料ノズル２１の内部に形成された燃料通路（図示せず）を介して燃料が供給されるようになっている。そして、噴射孔２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂから噴射された燃料は、圧縮空気Ａと混合されて燃料ガスとなり、内筒１５の内部空間に送られて燃焼することとなる。

本実施形態による予混合燃焼バーナー１８によれば、各旋回翼２０の翼腹面２０ｂの根本部に沿って流れる圧縮空気Ａは、切欠部３０を通って下流側に流れていくこととなり、空気通路２３の内周側に、旋回空気流ａよりも流速の早い圧縮空気Ａの層が形成されることとなる。また、各旋回翼２０の翼背面２０ａおよび翼腹面２０ｂの根本部以外の部分に沿って流れる圧縮空気Ａは、各旋回翼２０の翼背面２０ａおよび翼腹面２０ｂを、各旋回翼２０の前縁から後縁にかけて流れていくとともに旋回力が付与されて、空気通路２３の外周側に、旋回空気流ａが形成されることとなる。これら圧縮空気Ａの層と旋回空気流ａとは、旋回翼２０の下流側（すなわち、空気通路２３の下流側）において互いに作用し合い、渦空気流を発生させることとなる。そして、この渦空気流により、空気通路２３の半径方向における燃料濃度を均一にすることができて、フラッシュバック（逆火）の発生を防止することができる。

また、本実施形態による予混合燃焼バーナー１８によれば、切欠部３０の高さｈが、旋回翼２０の最大翼高さＨの３％〜２０％（好ましくは１５％程度）に設定されており、最適な渦空気流が発生させられるようになっているので、空気通路２３の半径方向における燃料濃度をより均一にすることができて、フラッシュバック（逆火）の発生をより確実に防止することができる。
なお、切欠部３０の高さｈが、旋回翼２０の最大翼高さＨの３％よりも低く設定された場合には、空気通路２３の内周側に形成される圧縮空気Ａの厚みが薄くなり、空気通路２３の半径方向における燃料濃度が濃くなり、フラッシュバック（逆火）が発生してしまうおそれがある。
また、切欠部３０の高さｈが、旋回翼２０の最大翼高さＨの２０％よりも高く設定された場合には、各旋回翼２０により付与される旋回力が低下し、空気通路２３の半径方向における燃料濃度を均一にすることができなくなり、フラッシュバック（逆火）が発生してしまうおそれがある。

さらに、本実施形態による予混合燃焼バーナー１８によれば、噴射孔２４ｂ，２５ｂは、切欠部３０の近傍で、かつ、噴射孔２４ｂ，２５ｂから噴射された燃料を、各旋回翼２０の翼背面２０ａ，翼腹面２０ｂに沿って流し、旋回空気流ａとともに下流側に流すことができる位置に設けられているので、燃料ノズル２１の表面近傍における燃料と空気との混合を防止することができ、燃料ノズル２１の表面が火炎にさらされることを防止することができる。

さらにまた、本実施形態による予混合燃焼バーナー１８によれば、噴射孔２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂは、旋回翼２０の翼高さ方向および／または翼長さ方向に互いにずらされた位置（オフセットした位置）に設けられているので、燃料供給圧力の低下を防止することができるとともに、安定した燃料噴射を行わせることができる。

さらにまた、本実施形態による予混合燃焼バーナー１８によれば、半径方向外側に位置する噴射孔２４ａ，２５ａの孔径が、半径方向内側に位置する噴射孔２４ｂ，２５ｂの孔径よりも大きくなるように設定されているので、空気通路２３の半径方向における燃料濃度をより均一にすることができて、フラッシュバック（逆火）の発生をより確実に防止することができる。

さらにまた、本実施形態による予混合燃焼バーナー１８によれば、旋回翼２０の後縁部に面取部３１，３２が設けられており、これら面取部３１，３２の後方に渦流れが発生して、圧縮空気Ａの層と旋回空気流ａとの混合がより促進されることとなるので、空気通路２３の半径方向における燃料濃度をより一層均一にすることができて、フラッシュバック（逆火）の発生をより一層防止することができる。

本発明による予混合燃焼バーナーの第２実施形態について、図６を参照しながら説明する。
本実施形態に係る予混合燃焼バーナー２８は、切欠部３０の内周側（半径方向内側）に、リング部材４０が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

リング部材４０は、切欠部３０の前縁側の端面から後縁にかけて、切欠部３０の内周側の端面と接するように設けられた断面視輪状（図６（ｂ）参照）の板状の部材であり、これにより、空気通路２３の内周側と外周側とが分離される（仕切られる）ようになっている。

本実施形態による予混合燃焼バーナー２８によれば、リング部材４０により空気通路２３の内周側に作用する旋回力が弱められて、結果として切欠部３０の効果がより高められることとなって、圧縮空気Ａの層と旋回空気流ａとの混合がより促進されることとなるので、空気通路２３の半径方向における燃料濃度をより一層均一にすることができて、フラッシュバック（逆火）の発生をより一層防止することができる。
また、切欠部３０の内周側全体が、リング部材４０により保持（支持）されることとなるので、旋回翼２０全体の剛性を高めることができる。
その他の作用効果については、前述した第１実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明による予混合燃焼バーナーの第３実施形態について、図７を参照しながら説明する。
本実施形態に係る予混合燃焼バーナー３８は、各旋回翼２０の外周側端面（チップ）とバーナー筒２２の内周面との間に、クリアランス（隙間）５０が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

クリアランス５０は、各旋回翼２０の前縁から後縁にかけて設けられており、その翼高さ方向の長さＣはそれぞれ、切欠部３０の高さｈと同様、すなわち、旋回翼２０の最大翼高さＨの３％〜２０％（好ましくは１５％程度）に設定されている。
さて、旋回翼２０の翼背面２０ａでは圧力が低く、翼腹面２０ｂでは圧力が高く、翼背面２０ａと翼腹面２０ｂとの間には圧力差がある。このため、クリアランス５０を通って、翼腹面２０ｂから翼背面２０ａに回り込む、空気の漏れ流れが生ずる。この漏れ流れと、空気通路２３内を軸方向に流通する圧縮空気Ａとが作用して、渦空気流が発生する。この渦空気流により、噴射孔２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂから噴射された燃料と、空気とがより効果的に混合され、燃料ガスの均一化が促進されることとなる。

本実施形態による予混合燃焼バーナー３８によれば、クリアランス５０により燃料と空気とが効率よく混合され、燃料ガスの均一化が促進されることとなるので、空気通路２３の半径方向における燃料濃度をより一層均一にすることができて、フラッシュバック（逆火）の発生をより一層防止することができる。
その他の作用効果については、前述した第１実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明による予混合燃焼バーナーの第４実施形態について、図８を参照しながら説明する。
本実施形態に係る予混合燃焼バーナー４８は、噴射孔２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの代わりに、噴射孔４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂが設けられているという点で前述した第３実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第３実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

噴射孔２４ａ，２４ｂは、ペグ（燃料噴射手段）４３の一面（旋回翼２０の翼背面２０ａと同じ側の面）に形成されており、噴射孔２５ａ，２５ｂは、ペグ４３の他面（旋回翼２０の翼腹面２０ｂと同じ側の面）に形成されている。図８に示すように、噴射孔４４ａ，４５ａはペグ４３の外周側（半径方向外側：燃料ノズル２１から遠い側）に設けられており、噴射孔４４ｂ，４５ｂはペグ４３の内周側（半径方向内側：燃料ノズル２１に近い側）に設けられている。また、噴射孔４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂは、ペグ４３の高さ方向および／または幅（軸）方向に互いにずらされた位置（オフセットした位置）に設けられている。

噴射孔４４ａ，４５ａの孔径はそれぞれ、噴射孔４４ｂ，４５ｂの孔径よりも大きく、噴射孔４４ａの孔径と噴射孔４５ａの孔径とは略同じ大きさとされ、噴射孔４４ｂの孔径と噴射孔４５ｂの孔径とは略同じ大きさとされている。また、これら噴射孔４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂにはそれぞれ、ペグ４３の内部に形成された燃料通路（図示せず）および燃料ノズル２１の内部に形成された燃料通路（図示せず）を介して燃料が供給されるようになっている。そして、噴射孔４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂから噴射された燃料は、圧縮空気Ａと混合されて燃料ガスとなり、内筒１５の内部空間に送られて燃焼することとなる。

本実施形態による予混合燃焼バーナー４８によれば、形状の複雑な旋回翼２０に噴射孔４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂを加工する必要がなくなるので、噴射孔４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂを加工するのに要する作業時間を短縮することができるとともに、製造コストの低減化を図ることができる。
その他の作用効果については、前述した第３実施形態と同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、第２実施形態のところで説明したリング部材４０を、第３実施形態および第４実施形態のところで説明したものに適用することもできるし、第４実施形態のところで説明したペグ４３を、第１実施形態および第２実施形態のところで説明したものに適用することもできる。

本発明による予混合燃焼バーナーを具備したガスタービンの燃焼器を示す概略構成図である。 図１に示す燃焼器の燃料ノズル、内筒、および尾筒を分解して示す斜視図である。 本発明による予混合燃焼バーナーの第１実施形態を示す概略構成図である。 図３の旋回翼と燃料ノズルとを示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は斜視図である。 図３および図４の旋回翼を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。 本発明による予混合燃焼バーナーの第２実施形態を示す図であって、（ａ）は旋回翼と燃料ノズルの側面図、（ｂ）は正面図である。 本発明による予混合燃焼バーナーの第３実施形態を示す概略構成図である。 本発明による予混合燃焼バーナーの第４実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ 燃焼器
１８ 予混合燃焼バーナー
２０ 旋回翼
２０ａ 翼背面
２０ｂ 翼腹面
２１ 燃料ノズル
２２ バーナー筒
２３ 空気通路
２４ａ 噴射孔
２４ｂ 噴射孔
２５ａ 噴射孔
２５ｂ 噴射孔
２８ 予混合燃焼バーナー
３０ 切欠部
３１ 面取部
３２ 面取部
３８ 予混合燃焼バーナー
４０ リング部材
４８ 予混合燃焼バーナー
５０ クリアランス
Ａ 圧縮空気
Ｈ 最大翼高さ
ｈ 高さ

Claims (10)

1. 燃料ノズルと、
   前記燃料ノズルを囲繞する状態で配置されており、前記燃料ノズルとの間に空気通路を形成するバーナー筒と、
   前記燃料ノズルの外周面から放射状に、かつ、前記燃料ノズルの軸方向に沿って配置され、前記空気通路を上流側から下流側に流通する空気を旋回させるため、上流側から下流側に向かうにしたがって次第に湾曲している旋回翼とを有するガスタービンの予混合燃焼バーナーであって、
   前記空気通路の内周側に、旋回空気流よりも流速の速い空気の層を形成させる切欠部が、前記旋回翼の内周側後縁部に設けられていることを特徴とするガスタービンの予混合燃焼バーナー。
2. 前記切欠部の高さが、前記旋回翼の最大翼高さの３％〜２０％に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの予混合燃焼バーナー。
3. 前記旋回翼の翼背面または翼腹面の少なくともいずれかに、燃料噴射用の噴射孔が設けられているとともに、半径方向外側に位置する噴射孔の孔径が、半径方向内側に位置する噴射孔の孔径よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガスタービンの予混合燃焼バーナー。
4. 半径方向内側に位置する噴射孔が、前記切欠部の近傍で、かつ、当該噴射孔から噴射された燃料を、各旋回翼の翼背面または翼腹面の少なくともいずれかに沿って各旋回翼の後縁まで流すことができる位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のガスタービンの予混合燃焼バーナー。
5. 前記噴射孔が、前記旋回翼の翼高さ方向または翼長さ方向の少なくともいずれかに互いにずらされた位置に設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載のガスタービンの予混合燃焼バーナー。
6. 前記旋回翼の後縁部チップ側またはルート側の少なくともいずれかに、面取部が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービンの予混合燃焼バーナー。
7. 前記切欠部の半径方向内側に、リング部材が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のガスタービンの予混合燃焼バーナー。
8. 前記旋回翼の外周側端面と前記バーナー筒の内周面との間に、クリアランスが設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のガスタービンの予混合燃焼バーナー。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のガスタービンの予混合燃焼バーナーを備えてなることを特徴とするガスタービンの燃焼器。
10. 請求項９に記載のガスタービンの燃焼器を備えてなることを特徴とするガスタービン。

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