JP7297415B2 - 予混合燃料インジェクタおよびガスタービン燃焼器における使用方法 - Google Patents
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Description
14 作動流体
16 圧縮機
18 空気
18 空気流
18 圧縮された作動流体
20 気体燃料
21 液体燃料
24 燃焼器
24 燃焼缶
26 燃焼ガス
26 高温ガス
28 タービン部
28 タービン
30 シャフト
32 発電機
34 排気ガス
42 ライナ
44 外側スリーブ
46 一次燃料/空気混合物
50 一次燃焼ゾーン
56 第2の燃料/空気混合物
56 二次燃料/空気混合物
60 二次燃焼ゾーン
70 (燃焼器の)中心線
70 (燃料缶の)長手軸
75 (燃料インジェクタの)長手軸
100 AFSインジェクタ
100 燃料インジェクタ
104 燃料供給ライン
118 (燃焼器の)後端
120 (燃焼器の)前端部分
122 燃料ノズル
124 燃料入口
126 端部カバー
128 燃焼器キャップ
130 前方ケーシング
132 環状部
140 圧縮機吐出ケース
142 加圧空気プレナム
154 燃料入口
200 軸方向燃料多段化(AFS)システム
302 取り付けフランジ
302 出口
304 フレーム
306 開口
310 出口部材
310 出口
312 噴射軸
312 出口部材
318 (フレームの)第1の端部(近位端)
320 (フレームの)第2の端部(遠位端)
322 (出口部材の)第1の端部
324 (出口部材の)第2の端部
328 端壁
332 導管継手
336 (燃料噴射体の)第1の端部
338 (燃料噴射体の)第2の端部
340 フレーム
340 燃料噴射体
340a 燃料噴射体
340b 燃料噴射体
342 (燃料噴射体の)前縁
344 (燃料噴射体の)後縁
345 (燃料噴射体の)長手軸
346 (燃料噴射体の)燃料噴射面
348 (燃料噴射体の)燃料噴射面
350 (燃料噴射体の)燃料プレナム
350a (燃料噴射体の)燃料プレナム
350b (燃料噴射体の)燃料プレナム
352 流路
354 (燃料噴射体の)燃料噴射ポート
360 側壁燃料噴射体
362 (側壁燃料噴射体の)前縁
364 (側壁燃料噴射体の)後縁
366 (側壁燃料噴射体の)第1の端部
366 (側壁燃料噴射体の)燃料噴射面
368 (側壁燃料噴射体の)第2の端部
368 (側壁燃料噴射体の)中実な表面
370 (側壁燃料噴射体の)燃料プレナム
374 (側壁燃料噴射体の)燃料噴射ポート
375 (側壁燃料噴射体の)長手軸
380 第1の角度
382 第2の角度
390 角度
400 燃料インジェクタ
460 側壁燃料噴射体
470 (側壁燃料噴射体の)燃料プレナム
474 (側壁燃料噴射体の)燃料噴射ポート
500 燃料インジェクタ
560 側壁燃料噴射体
570 (側壁燃料噴射体の)燃料プレナム
574 (側壁燃料噴射体の)燃料噴射ポート
600 燃料インジェクタ
1000 ガスタービン
Claims (12)
- 対向して配置された端壁(328)と、第1の燃料プレナム(370、470、570)を定めている第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)と、前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)に対向して位置し、第2の燃料プレナム(370、470、570)を定めている第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)とを有しており、前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)および前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)は、前記端壁(328)の間を軸方向に延びており、前記端壁(328)とともに空気の通過のための開口を定めているフレーム(304)と、
第3の燃料プレナム(350)を定めており、前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)および前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)の各々との間に空気流路(352)が定められるように、前記端壁(328)の間を軸方向に延び、前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)と前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)との間に位置している第3の燃料噴射体(340)と、
を備えており、
前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)は、第1の複数の燃料噴射ポート(374、474、574)が定められた少なくとも1つの外面を備え、前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)は、第2の複数の燃料噴射ポート(354、474、574)が定められた少なくとも1つの外面を備え、前記第3の燃料噴射体(340)は、第3の複数の燃料噴射ポート(354)が定められた少なくとも1つの外面を備え、各々の複数の燃料噴射ポート(354、374、474、574)は、前記それぞれの燃料プレナム(350、370、470、570)および前記空気流路(352)のうちの隣接する空気流路(352)に流体連通しており、
前記フレーム(304)に結合し、前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)、前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)、および前記第3の燃料噴射体(340)の前記それぞれの燃料プレナム(350、370、470、570)に流体的に連通した導管継手(332)と、
前記フレーム(304)に結合した取り付けフランジ(302)と、
前記取り付けフランジ(302)から前記フレーム(304)とは反対の方向に延びている出口部材(310)と、
をさらに備えており、
前記出口部材(310)は、前記空気流路(352)に流体連通し、前記出口部材(310)は、細長いスロットの形状を備える、燃料インジェクタ(100)。 - 前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)および前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)の各々は、涙滴の形状、円形の形状、および三角形の形状のうちの1つを定める断面形状を有している、請求項1に記載の燃料インジェクタ(100)。
- 前記第1の側壁燃料噴射体(360)および前記第2の側壁燃料噴射体(360)の各々は、涙滴の形状を定める断面形状を有しており、前記涙滴の形状は、前縁(362)と、前記前縁(362)の反対側の後縁(364)と、前記空気流路(352)のうちの1つに隣接する第1の外面と、前記第1の外面の反対側の第2の外面とを有し、前記第1の外面および前記第2の外面は、前記前縁(362)と前記後縁(364)との間を延びており、前記第1の側壁燃料噴射体(360)の前記第1の外面は、前記第1の複数の燃料噴射ポート(374)を定めており、前記第2の側壁燃料噴射体(360)の前記第1の外面は、前記第2の複数の燃料噴射ポート(374)を定め、
前記第1の側壁燃料噴射体(360)の前記第1の外面を貫いて定められた前記複数の燃料噴射ポート(374)は、1列に配置されている、請求項2に記載の燃料インジェクタ(100)。 - 前記第3の燃料噴射体(340)は、涙滴の形状を定める断面形状を有しており、前記涙滴の形状は、前縁(342)と、前記前縁(342)の反対側の後縁(344)と、前記前縁(342)と前記後縁(344)との間を延びている1対の外面とを有し、前記1対の外面のうちの少なくとも一方は、前記第3の複数の燃料噴射ポート(354)を定め、
前記1対の外面のうちの各々の外面は、それぞれの燃料噴射面を定めており、前記第3の複数の燃料噴射ポート(354)のうちの第1の一部は、前記1対の外面のうちの第1の燃料噴射面(346)を貫いて定められ、前記第3の複数の燃料噴射ポート(354)のうちの第2の一部は、前記1対の外面のうちの第2の燃料噴射面(348)を貫いて定められている、請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料インジェクタ(100)。 - 前記端壁(328)の間に配置された第4の燃料噴射体(340b)をさらに備え、前記第4の燃料噴射体(340b)は、前記第1の側壁燃料噴射体(360)、前記第3の燃料噴射体(340a)、前記第4の燃料噴射体(340b)、および前記第2の側壁燃料噴射体(360)の間に流路が定められるように前記開口内に配置され、前記第4の燃料噴射体(340b)は、前記導管継手(332)に流体連通した第4の燃料プレナム(350b)を定め、前記第4の燃料プレナム(350b)に流体連通した第4の複数の燃料噴射ポート(354)を定めている少なくとも1つの外面を備える、請求項1乃至4のいずれかに記載の燃料インジェクタ(400)。
- 前記第4の燃料噴射体(340b)は、涙滴の形状を定める断面形状を有しており、前記涙滴の形状は、前縁(342)と、前記前縁(342)の反対側の後縁(344)と、前記前縁(342)と前記後縁(344)との間を延びている1対の外面とを有し、
第3の軸(345)が、前記第3の燃料噴射体(340a)の前縁(342)および後縁(344)を通って定められ、第4の軸(345)が、前記第4の燃料噴射体(340b)の前縁(342)および後縁(344)を通って定められ、前記第3の軸(345)と当該燃料インジェクタ(400)の噴射軸(312)との間に定められる第3の角度(390)は、前記第4の軸(345)と前記噴射軸(312)との間に定められる第4の角度(390)に等しい、請求項5に記載の燃料インジェクタ(400)。 - ガスタービン(1000)用の燃焼器(24)であって、
燃焼室を定めるとともに、前端(120)と、後端(118)と、前記前端(120)と前記後端(118)との間に位置する少なくとも1つの貫通開口とを定めているライナ(42)と、
軸方向燃料多段化(AFS)システム(200)と
を備えており、
前記AFSシステム(200)は、
前記ライナ(42)の前記少なくとも1つの貫通開口のうちの該当の1つを通って前記ライナ(42)の長手軸に対して横方向に向けられた流体連通をもたらすように取り付けられた燃料インジェクタ(100、400)と、
前記燃料インジェクタ(100)に結合した燃料供給ライン(104)と、
を備え、
前記燃料インジェクタ(100)は、
対向して配置された端壁(328)と、第1の燃料プレナム(370、470、570)を定めている第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)と、前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)に対向して位置し、第2の燃料プレナム(370、470、570)を定めている第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)と、を有しており、前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)および前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)は、前記端壁(328)の間を軸方向に延びており、前記端壁(328)とともに空気の通過のための開口を定めているフレーム(304)と、
第3の燃料プレナム(350)を定めており、前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)および前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)の各々との間に空気流路(352)が定められるように、前記端壁(328)の間を軸方向に延び、前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)と前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)との間に位置している第3の燃料噴射体(340)と、
をさらに備え、
前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)は、第1の複数の燃料噴射ポート(374、474、574)が定められた少なくとも1つの外面を備え、前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)は、第2の複数の燃料噴射ポート(354、474、574)が定められた少なくとも1つの外面を備え、前記第3の燃料噴射体(340)は、第3の複数の燃料噴射ポート(354)が定められた少なくとも1つの外面を備え、各々の複数の燃料噴射ポート(354、374、474、574)は、前記それぞれの燃料プレナム(350、370、470、570)および前記空気流路(352)のうちの隣接する空気流路(352)に流体連通しており、
前記燃料インジェクタ(100)は、
前記フレーム(304)に結合し、前記第1の側壁燃料噴射体(360、460、560)、前記第2の側壁燃料噴射体(360、460、560)、および前記第3の燃料噴
射体(340)の前記それぞれの燃料プレナム(350、370、470、570)に流体的に連通した導管継手(332)
を備え、
前記燃料供給ライン(104)は、前記導管継手(332)に接続される、燃焼器(24)。 - 前記燃料インジェクタ(100)は、前記フレーム(304)に結合した取り付けフランジ(302)と、前記取り付けフランジ(302)から前記フレーム(304)とは反対の方向に延びている出口部材(310)とをさらに備え、前記出口部材(310)は、前記空気流路(352)に流体連通し、前記出口部材(310)は、細長いスロットの形状を備えている、請求項7に記載の燃焼器(24)。
- 前記燃料インジェクタ(100)の前記第1の側壁燃料噴射体(360)および前記第2の側壁燃料噴射体(360)の各々は、涙滴の形状を定める断面形状を有しており、前記涙滴の形状は、前縁(362)と、前記前縁(362)の反対側の後縁(364)と、前記空気流路(352)のうちの1つに隣接する第1の外面と、前記第1の外面の反対側の第2の外面とを有し、前記第1の外面および前記第2の外面は、前記前縁(362)と前記後縁(364)との間を延びており、前記第1の側壁燃料噴射体(360)および前記第2の側壁燃料噴射体(360)の各々の前記第1の外面は、それぞれ前記第1の複数の燃料噴射ポート(374)および前記第2の複数の燃料噴射ポート(374)を定めている、請求項7または8に記載の燃焼器(24)。
- 前記燃料インジェクタ(100)の前記第3の燃料噴射体(340)は、涙滴の形状を定める断面形状を有しており、前記涙滴の形状は、前縁(342)と、前記前縁(342)の反対側の後縁(344)と、前記前縁(342)と前記後縁(344)との間を延びている1対の外面とを有し、前記1対の外面のうちの少なくとも一方は、前記第3の複数の燃料噴射ポート(354)を定めている、請求項7乃至9のいずれかに記載の燃焼器(24)。
- 前記燃料インジェクタ(400)は、前記端壁(328)の間に配置された第4の燃料噴射体(340b)をさらに備え、前記第4の燃料噴射体(340b)は、前記第1の側壁燃料噴射体(360)、前記第3の燃料噴射体(340a)、前記第4の燃料噴射体(340b)、および前記第2の側壁燃料噴射体(360)の間に空気流路が定められるように前記開口内に配置され、前記第4の燃料噴射体(340b)は、第4の燃料プレナム(350b)を定め、前記第4の燃料プレナム(350b)に流体連通した第4の複数の燃料噴射ポート(354)を定める少なくとも1つの外面を備えており、前記第4の燃料プレナム(350b)は、前記導管継手(332)に流体連通しており、
前記燃料インジェクタ(400)の前記第4の燃料噴射体(340b)は、涙滴の形状を定める断面形状を有しており、前記涙滴の形状は、前縁(342)と、前記前縁(342)の反対側の後縁(344)と、前記前縁(342)と前記後縁(344)との間を延びている1対の外面とを有し、前記第3の燃料噴射体(340a)と前記第4の燃料噴射体(340b)とは、前記燃料インジェクタの噴射軸(312)に対して等しい角度に配置されている、請求項7乃至10のいずれかに記載の燃焼器(24)。 - 前記AFSシステム(200)の前記燃料インジェクタ(100)は、複数の燃料インジェクタのうちの1つであり、前記前端(120)は、少なくとも1つの燃料ノズル(122)を備える、請求項7乃至11のいずれかに記載の燃焼器(24)。
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