DE112017001613T5

DE112017001613T5 - Gasturbine

Info

Publication number: DE112017001613T5
Application number: DE112017001613.4T
Authority: DE
Inventors: Kenji Miyamoto; Satoshi Takiguchi; Masakazu Nose
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: CN108884762B; KR20210045518A; US11118512B2; WO2017170477A1; JP6754595B2; KR20180114204A; KR102386375B1; US20190107053A1; JP2017180267A; DE112017001613B4; CN108884762A

Abstract

Eine Gasturbine (1) ist vorgesehen, aufweisend einen Verdichter (2), der verdichtete Luft erzeugt, ein Gehäuse (5), in welches verdichtete Luft eingeführt wird, eine Brennkammer (3), die ein Verbrennungsgas erzeugt, eine Turbine (4), die durch das Verbrennungsgas angetrieben ist, ein Brennkammerkühlsystem (6), das einen Unterverdichter (62) hat, welcher in der Lage ist, unabhängig vom Verdichter (2) betrieben zu werden, und einen Wärmetauscher (61), welcher Luft dem Gehäuse (5) entnimmt und die Luft veranlasst, Wärme auszutauschen, nachdem der Unterverdichter (62) einen Druck der Luft erhöht hat und welcher Luft, die Wärme ausgetauscht hat, in einen Kühlkanal (31) eines Zylinderkörpers (30) der Brennkammer (3) einführt, und ein Brennkammer-Luftzuführsystem, welches Luft, die in dem Brennkammerkühlsystem (6) strömt, entnimmt und die Luft in die Brennkammer (3) einführt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbine.
Eine Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-068018 , angemeldet am 30. März 2016 wird beansprucht, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme eingebunden wird.
Technischer Hintergrund
Eine übliche Gasturbine weist auf: einen Verdichter, der Außenluft verdichtet, um Hochdruckluft zu erzeugen, eine Brennkammer, die Hochdruckluft mit Brennstoff mischt und eine Mischung verbrennt, um ein Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas zu erzeugen, und eine Turbine, die durch das Verbrennungsgas drehangetrieben wird.
Eine Brennkammer, die in der nachfolgenden PTL 1 offenbart wird, ist bekannt als ein Beispiel einer Brennkammer, welche in solch einer Gasturbine verwendet wird. Die Brennkammer gemäß PTL 1 weist hauptsächlich einen Verbrennungszylinder, in dem ein Verbrennungsgas strömt, und eine Vielzahl von Düsen zum Erzeugen eine Flamme im Verbrennungszylinder auf. Ein Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas wird in dem Verbrennungszylinder durch die Flamme, die durch die Düsen erzeugt wird, erzeugt.
Zitierungsliste
Patentliteratur
[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Publikation Nr. H5-203146
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In einigen Fällen tritt im Übrigen ein Phänomen, welches Flammenrückschlag genannt wird, innerhalb der oben beschriebenen Brennkammer beim Vorgang des Strömens von Brennstoff und Luft auf. Der Flammenrückschlag ist ein Phänomen, in dem abnormale Verbrennung durch eine Flamme, die einen Brennstoff zündet, der in einem unerwarteten Bereich in der Brennkammer vorhanden ist, auftritt.
In den zurückliegenden Jahren wird ein Flammenrückschlag immer wahrscheinlicher, da es eine Tendenz gibt, dass im Vergleich mit der Vergangenheit mit einer Leistungserhöhung der Gasturbine eine Betriebstemperatur ansteigt. Zusätzlich besteht eine Möglichkeit eines Anstiegs einer NOx-Erzeugung mit einem Anstieg der Betriebstemperatur der Gasturbine.
Deswegen gibt es ein zunehmendes Bedürfnis für eine Gasturbine, die in ausreichendem Maße das Auftreten von Flammenrückschlägen unterdrückt und sogar unter Hochtemperatur-Betrieb reduzierte NOx-Erzeugung hat.
Die Erfindung ist gemacht worden, um die Probleme zu lösen und eine Aufgabe dieser ist es, eine Gasturbine vorzusehen, die sogar unter Hochtemperatur stabil betreibbar ist.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Gasturbine vorgesehen, aufweisend einen Verdichter, der Außenluft verdichtet, um verdichtete Luft zu erzeugen, ein Gehäuse, in welches die verdichtete Luft eingeführt wird, eine Brennkammer, die die verdichtete Luft, die von einer Innenseite des Gehäuse eingeführt wurde, mit Brennstoff vermischt und eine Mischung verbrennt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen und welche einen Zylinderkörper hat, durch den Verbrennungsgas hindurchgeht, eine Turbine, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird, ein Brennkammerkühlsystem, welches einen Unterverdichter hat, der in der Lage ist, unabhängig vom Verdichter betrieben zu werden und einen Wärmetauscher hat, welcher Luft im Gehäuse entnimmt und die Luft veranlasst, Wärme auszutauschen, nachdem der Unterverdichter einen Druck der Luft erhöht hat und die Luft, die Wärme ausgetauscht hat, in einen Kühlkanal des Zylinderkörpers einführt, und ein Brennkammer-Luftzuführsystem, welches Luft, die in dem Brennkammerkühlsystem strömt, entnimmt und die Luft in die Brennkammer einführt.
In dieser Konfiguration wird ein Teil der Luft, welche in dem Brennkammerkühlsystem strömt, durch das Brennkammer-Luftzuführsystem entnommen. Die Möglichkeit des Auftretens eines Verbleibens oder einer Stauung von Luft oder Brennstoffgas in jedem Bereich der Brennkammer kann vermindert werden, durch das Einführen der entnommenen Luft in die Brennkammer. Dementsprechend kann ein Flammenrückschlag verhindert werden.
In der Gasturbine gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Brennkammer-Luftzuführsystem Luft in die Brennkammer einführen, die aus einer Entnahmestelle entnommen wird, welche sich näher an einem Gehäuse befindet als der Wärmetauscher in dem Brennkammerkühlsystem.
In dieser Konfiguration ist, weil sich die Entnahmestelle näher an dem Gehäuse befindet als der Wärmetauscher, der Druck der Luft, die in das Brennkammer-Luftzuführsystem strömt, der gleiche, wie der der verdichteten Luft in dem Gehäuse. Das heißt, Luft kann in stabiler Art und Weise in einen Ort, mit relativ niedrigerem Druck in die Brennkammer eingeführt werden, ohne dass ein anderer Verdichter vorgesehen wird.
In der Gasturbine gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung kann das Brennkammer-Luftzuführsystem Luft in die Brennkammer zuführen, die von einer Entnahmestelle entnommen wurde, welche sich näher an einem Kühlkanal befindet als der Wärmetauscher in dem Brennkammerkühlsystem.
In dieser Konfiguration befindet sich die Entnahmestelle näher an dem Kühlkanal als der Wärmetauscher. Das heißt, Luft, die durch den Unterverdichter verdichtet wurde, kann zum Brennkammer-Luftzuführsystem geleitet werden. Dementsprechend kann Luft in stabiler Art und Weise auch zu einem Ort mit einem relativ hohen Druck in die Brennkammer eingeführt werden.
In der Gasturbine gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung kann die Brennkammer haben: einen Außenmantel, der auf einer Außenumfangsseite des Zylinderkörpers vorgesehen ist und einen Luftströmungsweg bildet, in dem die verdichtete Luft zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Zylinderkörpers und dem Außenmantel strömt, und einen Stift, in dem ein Einspritzloch zum Einspritzen des Brennstoffes in eine Richtung gebildet ist, die eine Zirkulationsrichtung der verdichteten Luft im Luftströmungsweg schneidet. Ein Stiftluftloch zum Einspritzen von Luft, welche vom Brennkammer-Luftzuführsystem geliefert wurde, zu einer Stromabwärtsseite in der Zirkulationsrichtung der verdichteten Luft kann im Stift gebildet sein.
In dieser Konfiguration kann Luft zu einem Ort um den Stift geliefert werden, weil der Stift mit dem Stiftluftloch ausgestattet ist. Im Einzelnen, weil ein Staupunkt wahrscheinlich ist gebildet zu werden auf der Stromabwärtsseite (Stromabwärtsseite in der Zirkulationsrichtung der verdichteten Luft) des Stifts, besteht eine Möglichkeit, dass Luft, die eine große Menge Brennstoff aufweist, verbleibt. Jedoch kann in der Konfiguration ein solches Verbleiben oder eine solche Stauung weggewischt werden zur Stromabwärtsseite durch Luft, die vom Stiftluftloch geliefert wird. Dementsprechend kann eine Möglichkeit des Auftretens eines Flammenrückschlages auf der Stromabwärtsseite des Stifts vermindert werden.
In der Gasturbine gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung kann die Brennkammer haben: eine erste Düse, die den Brennstoff in den Zylinderkörper liefert, den Brennstoff mit der verdichteten Luft mischt und eine Mischung verbrennt, und einen ersten Wirbler, der vorgesehen ist, auf einer Außenumfangsseite der ersten Düse und die Erzeugung eines Wirbels im Verbrennungsgas verursacht. Ein Erstdüsenluftloch kann in der Spitze der ersten Düse gebildet sein zum Einspritzen von Luft, die von dem Brennkammer-Luftzuführsystem geliefert wurde, zu einem Wirbelzentrum des Wirbels.
Ein Wirbel (Kurvenströmung) wird auf der Stromabwärtsseite der Spitze der ersten Düse durch den ersten Wirbler erzeugt. Luft aufweisend eine große Menge von Brennstoff verbleibt in einem Bereich aufweisend solch eine Kurvenströmung oder in einigen Fällen das Zentrum eines Wirbels. Weil jedoch das Erstdüsenluftloch, das in der Spitze der ersten Düse in dieser Konfiguration gebildet ist, kann Luft zum Wirbelzentrum geliefert werden. Durch eine Strömung dieser Luft kann Luft (Luft aufweisend eine große Menge von Brennstoff), die am Wirbelzentrum verbleibt, weggeschwemmt werden zur Stromabwärtsseite. Deswegen kann eine Möglichkeit des Auftretens eines Flammenrückschlages auf der Stromabwärtsseite der ersten Düse oder die unerwartete Erzeugung eines Verbrennungsbereichs vermindert werden.
In der Gasturbine gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung kann die Brennkammer eine zweite Düse haben, die vorgesehen ist, um parallel zur ersten Düse zu sein, und in der ein Zweitdüsen-Einspritzloch zum Einspritzen von Brennstoff zum Zünden an der ersten Düse gebildet ist. Ein Zweitdüsenluftloch, welches derart gebildet ist, dass es das Zweitdüsen-Einspritzloch von einer Außenumfangsseite her umgibt und vorgesehen ist zum Einspritzen der Luft, die von dem Brennkammer-Luftzuführsystem geliefert wurde, kann in der zweiten Düse gebildet sein.
In dieser Konfiguration ist das Zweitdüsenluftloch, welches das Zweitdüsen-Einspritzloch von der Außenumfangsseite her umgibt, in der zweiten Düse gebildet. Dementsprechend kann eine Möglichkeit, dass Luft aufweisend eine große Menge von Brennstoff um das Zweitdüsen-Einspritzloch verbleibt, vermindert werden. Im Wesentlichen können die gleichen Verbrennungsbedingungen wie eine Vormischverbrennung durch Liefern der Luft zu dem Umfang des Zweitdüsen-Einspritzlochs realisiert werden. Dementsprechend kann beispielsweise in einem Fall, in dem die Last der Gasturbine hoch ist oder dergleichen, NOx-Erzeugung vermindert werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Erfindung kann eine Gasturbine vorgesehen werden, die sogar unter einer Hochtemperatur stabil arbeitet.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Gasturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Brennkammer gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
3 ist eine vergrößerte Ansicht von Hauptteilen der Brennkammer gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration eines Stifts gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang der der Linie V-V von 4.
6 ist eine Schnittansicht, die ein Abwandlungsbeispiel des Stifts gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII von 6.
8 ist eine vergrößerte Ansicht von Hauptteilen einer Brennkammer (erste Düse) gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
9 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX von 10.
10 ist eine vergrößerte Ansicht von Hauptteilen einer Brennkammer (zweite Düse) gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsformen
[Erste Ausführungsform]
Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben werden. Wie gezeigt in 1 weist eine Gasturbine 1 gemäß der Ausführungsform einen Verdichter 2, eine Brennkammer 3, eine Turbine 4, ein Gehäuse 5, ein Brennkammerkühlsystem 6 und ein Brennkammer-Luftzuführsystem 7 auf.
Der Verdichter 2 verdichtet Außenluft und erzeugt hochdruckverdichtete Luft. Weiter hat der Verdichter 2 insbesondere einen Verdichterrotor 8, der um eine Hauptachse Am rotiert und ein Verdichtergehäuse 9, welches den Verdichterrotor 8 von einer Außenumfangsseite her abdeckt. Die Turbine 4 hat einen Turbinenrotor 10, der um die Hauptachse Am rotiert und ein Turbinengehäuse 11, welches den Turbinenrotor 10 von der Außenumfangsseite her abdeckt. Durch das integrale miteinander Verbundensein auf der Hauptachse Am, bilden der Verdichterrotor 8 und der Turbinenrotor 10 einen Gasturbinenrotor 12. Außerdem bilden durch das miteinander Verbundensein das Verdichtergehäuse 9 und das Turbinengehäuse 11 das Gasturbinengehäuse 5 (im Folgenden in einigen Fällen einfach als Gehäuse 5 genannt). Beispielsweise ist ein Generator 13 mit einem Ende des Gasturbinenrotors 12 verbunden. Leistung wird zur Außenseite durch Antreiben des Generators 13 mit der Drehung des Gasturbinenrotors 12 geliefert. Die Brennkammer 3 erzeugt ein Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas durch Verbrennung von Brennstoff in verdichteter Luft, die durch den Verdichter 2 erzeugt wurde.
Wie gezeigt in 2 hat die Brennkammer 3 einen Verbrennungszylinder 30 (Zylinderkörper), durch den ein Verbrennungsgas hindurch gelangt. Der Verbrennungszylinder 30 der Ausführungsform hat eine Doppelrohrstruktur. Ein Raum zwischen einem Rohr auf einer Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 30 und eines Rohres auf der Außenumfangsseite wird als Kühlkanal 31 festgelegt. Die Luft, die durch das Brennkammerkühlsystem 6, welches später beschrieben werden wird, geliefert wird, strömt in dem Kühlkanal 31. Dementsprechend kann der Verbrennungszylinder 30, der der Hochtemperatur eines Verbrennungsgas ausgesetzt ist, vor Hitze geschützt werden.
Das Brennkammerkühlsystem 6 hat eine erste Leitung 60, die einen Raum in dem Gehäuse 5 mit dem Kühlkanal 31 des Verbrennungszylinders 30 verbindet, einen Wärmetauscher 61, der auf der ersten Leitung 60 vorgesehen ist, und einen Unterverdichter 62. Eine Teilmenge der verdichteten Luft, welche in dem Gehäuse 5 strömt, wird durch das Ermöglichen der Kommunikation einer Endseite der ersten Leitung 60 mit einem Inneren des Gehäuses 5 entnommen. Der Wärmetauscher 61 veranlasst, dass Wärme zwischen der entnommenen, verdichteten Luft und Außenluft ausgetauscht wird. Der Unterverdichter 62 erhöht den Druck der Luft, die durch den Wärmetauscher 61 Wärme ausgetauscht hat, und die Luft wird Kühlluft. Der Unterverdichter 62 ist separat vom Verdichter 2 vorgesehen und ist in der Lage, unabhängig vom Verdichter 2 betrieben zu werden.
Das Brennkammer-Luftzuführsystem 7 hat eine zweite Leitung 70, die eine Entnahmestelle P auf einer Stromabwärtsseite des Wärmetauschers 61 in der ersten Leitung 60 mit der Brennkammer 3 verbindet und ein Strömungsratenregelventil 71, welches in der zweiten Leitung 70 vorgesehen ist. Getrennt vom Brennstoff wird Luft, die in der der zweiten Leitung 70 strömt, sowohl zu einem Stift 38, ersten Düsen 34, als auch einer zweiten Düse 35 innerhalb Brennkammer 3 geleitet, wobei diese alle später beschrieben werden.
Als nächstes wird eine detaillierte Konfiguration des Brennkammer 3 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden. Die Brennkammer 3 hat einen Verbrennungszylinder 30, einen Wirblerunterstützungszylinder 32, einen Außenmantel 33, die ersten Düsen 34, und die zweite Düse 35. Der Verbrennungszylinder 30 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die sich entlang einer Mittelachse Ac erstreckt. Der Wirblerunterstützungszylinder 32 ist an einem Ende des Verbrennungszylinder 30 angebracht. Der Außenmantel 33 ist auf einer Endseite des Wirblerunterstützungszylinders 32 angebracht. Die ersten Düsen 34 und die zweite Düse 35 sind im Verbrennungszylinder 30 durch den Außenmantel 33 unterstützt. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Seite, wo der Außenmantel 33 bezüglich des Wirblerunterstützungszylinders 32 angeordnet ist, als eine Stromaufwärtsseite bezeichnet. Eine Seite, wo der Verbrennungszylinder 30 bezüglich des Wirblerunterstützungszylinders 32 angeordnet ist, wird als eine Stromabwärtsseite bezeichnet.
Der Wirblerunterstützungszylinder 32 hat eine Außendurchmesserabmessung kleiner als die des Verbrennungszylinders 30. Ein Bereich, der den anderen Endbereich des Wirblerunterstützungszylinders 32 aufweist, wird auf der Innenumfangsseite des Verbrennungszylinders 30 eingesetzt. Der Verbrennungszylinder 30 ist an dem Wirblerunterstützungszylinder 32 über ein Verbindungselement 36 befestigt, so dass er nicht in der Lage ist, abzufallen.
Der Außenmantel 33 ist ein einen Boden aufweisendes zylindrisches Element, derart, dass ein Brennkammereinsetzloch 50, welches im Gehäuse 5 gebildet ist, geschlossen ist. Der Außenmantel 33 hat einen Düsenstand 33A, der die zweite Düse 35 und die ersten Düsen 34 lagert, und einen Außenmantelhauptkörper 33B, der den Düsenstand 33A bezüglich des Gehäuses 5 befestigt und unterstützt.
Der Düsenstand 33A ist ein Element, welches in einer im Wesentlichen scheibenförmigen Form um die Mittelachse Ac gebildet ist und eine zweite Düse 35 ist in einem Bereich, der einen Mittelpunkt dieser aufweist, eingesetzt. Auf einer Außenumfangsseite der zweiten Düse 35 ist eine Vielzahl von ersten Düsen 34 in einem Abstand zueinander in einer Umfangsrichtung der Mittelachse Ac angeordnet. Sowohl die ersten Düsen 34 als auch die zweite Düse 35 haben im Wesentlichen eine Rohrform. Brennstoff, welcher von einer Brennstoffzuführquelle geliefert wird, strömt im Inneren der ersten Düsen 34 und der zweiten Düsen 35.
Ein Befestigungsvorsprung 33C, der an einer inneren Wandung des Gehäuses 5 befestigt ist, ist auf einer Oberfläche des Außenmantelhauptkörpers 33B auf der Stromabwärtsseite vorgesehen. Der Befestigungsvorsprung 33C springt von einem Bodenbereich des Außenmantelhauptkörpers 33B zur Stromabwärtsseite vor. Eine Oberfläche des Befestigungsvorsprungs 33C auf der Innenumfangsseite liegt einer Außenumfangsoberfläche des Wirblerunterstützungszylinders 32 mit einem Spalt dazwischen gegenüber. Der Spalt ist als ein Luftströmungsweg FC zum Leiten verdichteter Luft in den Gehäuse 5 in den Brennkammer 3 festgelegt. Ein Bereich, der eine Innenumfangsoberfläche des Befestigungsvorsprungs 33C mit dem Fußbereich verbindet, hat eine gekrümmte Form. Zusätzlich ist ein Spalt zwischen einem stromaufwärtigen Endbereich des Wirblerunterstützungszylinders 32 und dem Fußbereich des Außenmantelhauptkörpers 33B gebildet. Dementsprechend wird verdichtete Luft, die entlang des Luftströmungsweges FC von der Stromabwärtsseite zur Stromaufwärtsseite geleitet wird, in eine Innenseite des Wirblerunterstützungszylinders 32 eingeführt.
Ein Stift 37 zum Liefern von Brennstoff in den Luftströmungsweg FC ist an einer Innenumfangsoberfläche des Außenmantelhauptkörpers 33B angebracht. Der Stift 37 ist eine stabartige Düse, vorgesehen, um von der Innenumfangsoberfläche des Außenmantelhauptkörpers 33B vorzustehen. Weiterhin hat insbesondere, wie gezeigt in 4 und 5, der Stift 37 eine Doppelrohrstruktur. Der Stift 37 hat ein Stiftinnenrohr 38A, in dem der Brennstoff F strömt und ein Stiftaußenrohr 38B, welches an einer Außenumfangsseite des Stiftinnenrohrs 38A vorgesehen ist.
Ein Spalt, der sich in eine Durchmesserrichtung der Rohre (Stift-Luftströmungsweg 38C) erstreckt, ist zwischen dem Stiftinnenrohr 38A und dem Stiftaußenrohr 38B gebildet. Der Stift-Luftströmungsweg 38C kommuniziert mit der zweiten Leitung 70 des Brennkammer-Luftzuführsystems 7. Verdichtete Luft, die in der zweiten Leitung 70 strömt, strömt in dem Stift-Luftströmungsweg 38C. Ein Stiftluftloch 38D zum Einspritzen von Luft in dem Stift-Luftströmungsweg 38C zur Außenseite hin, ist in der Mitte des sich erstreckenden Stiftaußenrohrs 38B gebildet.
Eine Vielzahl (zwei) von Einspritzlöchern 38E, welches es erlauben, dass das Stiftinnenrohr 38A mit der Außenseite kommuniziert, und welche zum Einspritzen von Brennstoff vorgesehen sind, sind in einer Außenumfangsoberfläche des Stiftaußenrohrs 38B gebildet. In der Ausführungsform sind die beiden Einspritzlöcher 38E offen zu einer Richtung senkrecht zu einer Richtung, in der sich das Stiftinnenrohr 38A erstreckt. Zusätzlich sind die beiden Einspritzlöcher 38E offen in Richtungen, wo sie voneinander getrennt sind, anders als in einer Durchmesserrichtung des Stiftaußenrohrs 38B.
Der Stift 37, der in dieser Art und Weise konfiguriert ist, ist an dem Außenmantelhauptkörper 33B unter den folgenden Bedingungen befestigt. Das heißt, wie gezeigt in 5, dass die beiden Einspritzlöcher 38E offen sind in einer Richtung, die eine Zirkulationsrichtung der verdichteten Luft in dem Luftströmungsweg FC schneidet (senkrecht dazu). Das Stiftluftloch 38D ist offen in einer Richtung, in der diese verdichtete Luft strömt.
Als nächstes wird ein Betrieb der Gasturbine 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben werden. Um die Gasturbine 1 zu starten, wird zuerst der Verdichter 2 durch eine Antriebsquelle (nicht gezeigt) angetrieben. Hochdruckverdichtete Luft wird durch das Antreiben des Verdichters 2 erzeugt. Die verdichtete Luft wird in der Brennkammer 3 durch den Raum im Gehäuse 5 eingeführt. Nachdem Brennstoff in die verdichtete Luft gemischt wurde, wird eine Verbrennungsflamme durch Zündung durch einen Zünder (nicht gezeigt) in der Brennkammer 3 gebildet. Dementsprechend wird ein Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas erzeugt. Ein Verbrennungsgas wird in die darauffolgende Turbine 4 durch den Raum das Gehäuse 5 eingeleitet und treibt die Turbine 4 drehend an. Dementsprechend wird eine äußere Vorrichtung, die mit einem Wellenende des Turbinenrotors 10 verbunden ist, wie z. B. dem Generator 13, angetrieben.
Während des oben beschriebenen Betriebs der Gasturbine 1 erreicht die Temperatur eines Verbrennungsgases üblicherweise nahezu 1.500°C. Eine Maßnahme zum Schutz eines jeden Elements des Brennkammer 3 vor Strahlungswärme oder dergleichen ist notwendig, um unter solch einer Hochtemperaturumgebung dauerhaft und stabil arbeiten zu können. In der Gasturbine 1 gemäß der Ausführungsform kühlt das oben beschriebene Brennkammerkühlsystem 6 einen Teil der Brennkammer 3. Insbesondere nachdem ein Teil der verdichteten Luft im Gehäuse 5 durch die erste Leitung 60 entnommen wurde, wird die entnommene verdichtete Luft in den Kühlkanal 31 des Verbrennungszylinders 30 durch Wärmeaustausch durch den Wärmetauscher 61 und Verdichtung durch den Unterverdichter 62 geliefert. Dementsprechend kann der Verbrennungszylinder 30 in ausreichendem Maße vor der Strahlungshitze oder dergleichen geschützt werden.
Es gab eine Sorge betreffend das Auftreten eines Phänomens, wie z. B. eines Flammenrückschlages in jedem Bereich des Brennkammer 3 im Zusammenhang mit einem Anstieg einer Gasturbinenbetriebstemperatur in den zurückliegenden Jahren. Insbesondere erstreckt sich der Stift 37 in der Richtung, die die Zirkulationsrichtung der verdichteten Luft schneidet. Deswegen wird in einigen Fällen ein Staupunkt in einer Stromabwärtsregion der Außenumfangsoberfläche des Stiftaußenrohres 38B gebildet. Nachdem sich die Verbrennungsflamme im Verbrennungszylinder 30 ausgebreitet hat, stabilisiert sich die Flamme in einem Fall, wo verdichtete Luft, die Brennstoff aufweist, der vom Stift 37 eingespritzt wurde, in einem solchen Staupunkt verbleibt.
Jedoch ist das Stiftluftloch 38D, welches zur Stromabwärtsseite des Stiftaußenrohrs 38B offen ist, in dem Stift 37 gemäß der Ausführungsform gebildet. Verdichtete Luft im Gehäuse 5 wird vom Stiftluftloch 38D durch das Brennkammer-Luftzuführsystem 7 eingespritzt. Luft oder Brennstoff, welcher auf einer Stromabwärtsseite des Stiftaußenrohrs 38B verbleibt, kann zur Stromabwärtsseite durch diese verdichtete Luft weggeschwemmt werden. Das heißt, es ist möglich, die Gasturbine 1 durch das ausreichende Vermindern einer Möglichkeit des Auftretens eines Flammenrückschlages in der Nähe des Stiftes 37 sogar unter Hochtemperaturumgebung stabil zu betreiben.
Nachdem die Ausführungsform der Erfindung oben beschrieben wurde, können verschiedene Abwandlungen zu der Konfiguration hinzugefügt werden, ohne sich von dem Wesentlichen der Erfindung zu entfernen.
Beispielsweise ist eine Konfiguration, in der Brennstoff und Luft unabhängig voneinander durch den Stift 37, der eine Doppelrohrstruktur hat, von der Ausführungsform umfasst. Jedoch ist ein Aspekt des Stiftes 37 nicht hierauf begrenzt und eine Konfiguration, gezeigt in den 6 und 7 können ebenfalls umfasst sein.
Wie gezeigt in 7, hat der Stift 37 (Stiftaußenrohr 38B) jedes Abwandlungsbeispiels im Inneren dessen einen Brennstoffströmungsweg 34C, in dem Brennstoff strömt und der Luftströmungsweg FC ist derart vorgesehen, dass er beabstandet vom Brennstoffströmungsweg 34C in einer Durchmesserrichtung des Stiftes 37 getrennt ist. Brennstoff, welcher vom Brennstoffströmungsweg 34C geliefert wird, wird zur Außenseite durch die Einspritzlöcher 38E eingespritzt. Luft wird von dem Luftströmungsweg FC durch das Stiftluftloch 38D zur Außenseite hin eingespritzt.
Bei einer solchen Konfiguration ist es zusätzlich zum Erreichen derselben Betriebseffekte wie die erste Ausführungsform möglich, den Stift 37 durch ein Teil integral auszubilden. Deswegen kann die Anzahl der Komponenten vermindert werden und die Instandhaltung kann dementsprechend erleichtert werden.
[Zweite Ausführungsform]
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 8 beschrieben werden. Die Ausführungsform ist in den nachfolgenden Weisen unterschiedlich zur ersten Ausführungsform. Das heißt, in einer Brennkammer 203 gemäß der Ausführungsform wird Luft von dem Brennkammer-Luftzuführsystem 7 zu den ersten Düsen 34 geliefert.
Insbesondere, wie gezeigt in 8, weist jede der ersten Düsen 34 einen zylindrischen Erstdüsenhauptkörper 34A auf, in dem Brennstoff und verdichtete Luft strömen und einen ersten Wirbler MS, der auf der Stromaufwärtsseite des Erstdüsenhauptkörpers 34A vorgesehen ist. Der Erstdüsenhauptkörper 34A erstreckt sich von der Stromaufwärtsseite zur Stromabwärtsseite und hat einen stromabwärtigen Endbereich, der in einer scharfen Form gebildet ist, dessen Durchmesser sich von der Stromaufwärtsseite zur Stromabwärtsseite graduell vermindert.
Eine Vielzahl von Erstdüseneinspritzlöchern 34B zum Einspritzen von Brennstoff sind in einem Bereich, der etwas bezüglich der Stromaufwärtsseite des stromabwärtigen Endbereiches des Erstdüsenhauptkörpers 34A abweicht, gebildet. Die Erstdüseneinspritzlöcher 34B sind gleichmäßig beabstandet in einer Umfangsrichtung des Erstdüsenhauptkörpers 34A angeordnet. Zusätzlich ist ein Brennstoffströmungsweg 34C zum Ermöglichen, dass Brennstoff hierin strömt, innerhalb des Erstdüsenhauptkörpers 34A gebildet. Der Brennstoffströmungsweg 34C erstreckt sich in einer geraden Form, die parallel ist zur Mittelachse Ac. Jedes der Erstdüseneinspritzlöcher 34B bildet einen festen Winkel bezüglich des Brennstoffströmungsweges 34C.
Ein Erstdüsenluftloch 34D zum Einspritzen von verdichteter Luft ist in dem stromabwärtigen Endbereich (Spitze) des Erstdüsenhauptkörpers 34A gebildet. Das Erstdüsenluftloch 34D kommuniziert mit einem ersten Erstdüsen-Luftströmungsweg 34E, der innerhalb des Erstdüsenhauptkörpers 34A gebildet ist. Das Brennkammer-Luftzuführsystem 7 ist mit der Stromabwärtsseite des Erstdüsen-Luftströmungsweg 34E verbunden. Das heißt, Luft, die durch das Brennkammer-Luftzuführsystem 7 geströmt ist, wird von dem Erstdüsenluftloch 34D eingespritzt.
Der erste Wirbler MS ist an einer Stelle näher an der Stromaufwärtsseite der Erstdüseneinspritzlöcher 34B vorgesehen, welche sich auf einer Außenumfangsoberfläche des Erstdüsenhauptkörpers 34A befindet. Der erster Wirbler MS hat eine Vielzahl von Wirblerschaufeln, die gleichmäßig beabstandet in der Umfangsrichtung Erstdüsenhauptkörpers 34A angeordnet sind. Jeder der Wirblerschaufeln bildet gesehen aus einer Durchmesserrichtung des Erstdüsenhauptkörpers 34A einen festen Winkel bezüglich einer Richtung, wo sich der Erstdüsenhauptkörper 34A erstreckt. Dementsprechend wird der verdichteten Luft eine Wirbelkomponente (Wirbelströmungskomponente) hinzugefügt, die von der Stromaufwärtsseite der ersten Düse 34 geströmt ist. Außerdem strömt eine Strömung, in welcher ein Wirbel durch den ersten Wirbler MS erzeugt wurde, von der Stromaufwärtsseite zur Stromabwärtsseite, während er sich in einer Umfangsrichtung der ersten Düse 34 dreht.
Ein Betrieb der Brennkammer 203, die in dieser Art und Weise konfiguriert ist, wird beschrieben werden. Erstens strömt im Normalbetrieb der Brennkammer 203 verdichtete Luft in das Gehäuse 5, geliefert von einer Stromaufwärtsseite der ersten Düse 34 durch einen Raum auf einer Außenumfangsseite der ersten Düse 34. Zu dieser Zeit weist die Strömung dieser verdichteten Luft eine Wirbelkomponente auf, weil die erste Düse 34 mit dem ersten Wirbler MS ausgestattet ist.
Brennstoff, der von den Erstdüseneinspritzlöchern 34B eingespritzt wird, wird gemischt, um ein vorgemischtes Gas in einer Stromabwärtsregion bezüglich der Strömung der verdichteten Luft aufweisend die Wirbelkomponente, zu erzeugen. Eine Flamme, die durch die zweite Düse 35 gebildet wird, breitet sich in dieses vorgemischte Gas aus. Dementsprechend wird das vorgemischte Gas gezündet und eine Vormischverbrennungsflamme, die sich von der Stromaufwärtsseite zur Stromabwärtsseite im Verbrennungszylinder 30 erstreckt, wird gebildet, wobei ein Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas erzeugt wird.
Weil eine Wirbelkomponente durch den ersten Wirbler MS zu einem vorgemischten Gas hierin hinzugefügt wird, bilden auch die Vormischverbrennungsflamme und ein Verbrennungsgas eine Drehströmung in der Umfangsrichtung der ersten Düse 34. Deswegen wird ein Wirbelzentrum des Wirbels auf einer Erstreckungslinie der Spitze der ersten Düse 34 gebildet. In einem Fall, wo das vorgemischte Gas gefangen wird und in solch einem Wirbelzentrum verbleibt, besteht eine Möglichkeit, dass sich die Flamme auf der Stromabwärtsseite ausbreitet und ein Flammenrückschlag auftritt.
Jedoch ist das Erstdüsenluftloch 34D in der Brennkammer 203 gemäß der Ausführungsform in der Spitze des Erstdüsenhauptkörpers 34A, wie oben beschreiben, gebildet. Deswegen kann verdichtete Luft von dem Erstdüsenluftloch 34D zum Wirbelzentrum eingespritzt werden. Dementsprechend kann eine Strömungsgeschwindigkeitskomponente von der Stromaufwärtsseite zur Stromabwärtsseite am Wirbelzentrum erhöht werden. Deswegen kann eine Möglichkeit, dass ein vorgemischtes Gas am Wirbelzentrum verbleibt, vermindert werden. Gleichzeitig kann eine Brennstoffkonzentration am Wirbelzentrum auch durch die gelieferte verdichtete Luft vermindert werden. Deswegen kann eine Möglichkeit des Auftretens eines Flammenrückschlages in der Nähe der ersten Düse 34 in der Brennkammer 203 gemäß der Ausführungsform in ausreichendem Maße vermindert werden.
[Dritte Ausführungsform]
Als nächstes wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben werden. In einer Brennkammer 303 gemäß der Ausführungsform wird verdichtete Luft, die vom Brennkammer-Luftzuführsystem 7 geliefert wird, zur zweiten Düse 35 geliefert.
Weiter, insbesondere wie gezeigt in 9, hat die zweite Düse 35 eine Doppelrohrstruktur. Die zweite Düse 35 hat ein Zweitdüseninnenrohr 35A und ein Zweitdüsenaußenrohr 35B. Das Zweitdüseninnenrohr 35A erstreckt sich entlang der Mittelachse Ac. Ein Brennstoffströmungsweg 334C, in dem Brennstoff strömt, ist in dem Zweitdüseninnenrohr 35A gebildet. Das Zweitdüsenaußenrohr 35B ist koaxial zum Zweitdüseninnenrohr 35A vorgesehen. Das Zweitdüsenaußenrohr 35B bedeckt das Zweitdüseninnenrohr 35A von der Außenseite her.
Das Zweitdüseninnenrohr 35A hat eine zylindrische Form. Eine Vielzahl von Zweitdüseneinspritzlöchern 35C, die sich zur Stromabwärtsseite öffnen, sind in einer stromabwärtigen Endoberfläche des Zweitdüseninnenrohrs 35A gebildet. Weiter, insbesondere wie gezeigt in 10, sind die Vielzahl der Zweitdüseneinspritzlöcher 35C in gleichem Abstand in der Umfangsrichtung der Mittelachse Ac angeordnet. Acht Zweitdüseneinspritzlöcher 35C sind in der Ausführungsform gebildet.
Eine Trennwund 35D, die eine zylindrische Form um die Mittelachse Ac hat, ist auf einer Innenumfangsseite der Zweitdüseneinspritzlöcher 35C vorgesehen, welche eine Innenseite des Zweitdüseninnenrohrs 35A ist. Ein Raum, der sich in einer Durchmesserrichtung der Mittelachse Ac erstreckt, ist zwischen der Trennwand 35D und einer Innenumfangsoberfläche des Zweitdüseninnenrohrs 35A gebildet. Dieser Raum wird als Brennstoffströmungsweg 334C, der es ermöglicht, dass Brennstoff hierin strömt, festgelegt.
Das Zweitdüsenaußenrohr 35B ist derart vorgesehen, dass es das Zweitdüseninnenrohr 35A von einer Außenumfangsseite der Mittelachse Ac und der Stromabwärtsseite abdeckt. Eine Vielzahl von Abstandhaltern 35E sind zwischen dem Zweitdüsenaußenrohr 35B und dem Zweitdüseninnenrohr 35A vorgesehen. Ein Raum ist zwischen dem Zweitdüseninnenrohr 35A und dem Zweitdüsenaußenrohr 35B durch die Abstandhalter 35E gebildet. Der Raum wird festgelegt als ein Zweitdüsenluftströmungsweg 35F, in dem verdichtete Luft strömt, durch das Ermöglichen einer Kommunikation mit dem Brennkammer-Luftzuführsystem 7. Auf dem Zweitdüsenluftströmungsweg 35F ist ein Strömungsratenregelventil 71 zum Regeln einer Luftströmungsrate in dem Strömungsweg vorgesehen.
Eine Vielzahl von (acht) Zweitdüsenluftlöchern 35G, die offen sind an den gleichen Umfangsstellen wie die Zweitdüseneinspritzlöcher 35C, sind in einer stromabwärtigen Endoberfläche des Zweitdüsenaußenrohres 35B gebildet. Jedes der Zweitdüsenluftlöcher 35G hat einen Durchmesser, der größer ist als diejenigen der Zweitdüseneinspritzlöcher 35C. Das heißt, wie gezeigt in 10, in einem Fall gesehen von einer Richtung der Mittelachse Ac, sind Außenumfangsseiten der Zweitdüseneinspritzlöcher 35C durch Öffnungskanten der Zweitdüsenluftlöcher 35G umgeben.
Sowohl die Zweitdüseneinspritzlöcher 35C als auch die Zweitdüsenluftlöcher 35G sind in einer Richtung, die leicht bezüglich der Mittelachse Ac gekippt ist, offen. Insbesondere von der Stromaufwärtsseite zu der Stromabwärtsseite sind die Zweitdüseneinspritzlöcher 35C und die Zweitdüsenluftlöcher 35G offen zur Außenseite in der Durchmesserrichtung. In der Ausführungsform stehen stromabwärtiger Endbereiche der Zweitdüseneinspritzlöcher 35C leicht von der stromabwärtigen Endoberfläche des Zweitdüseninnenrohrs 35A zur Stromabwärtsseite vor.
Zusätzlich, wie der erste Wirbler MS in der zweiten Ausführungsform, ist ein zweiter Wirbler PS auf einer Außenumfangsoberfläche des Zweitdüsenaußenrohrs 35B vorgesehen. Der zweite Wirbler PS hat eine Vielzahl von Wirblerschaufeln, die in einem Abstand in der Umfangsrichtung der Mittelachse Ac angeordnet sind. Eine Wirbelkomponente wird durch den zweiten Wirbler PS zur verdichteten Luft aufgegeben, die von der Stromaufwärtsseite entlang der Außenumfangsoberfläche der zweiten Düse 35 geströmt ist.
Als nächstes wird ein Betrieb des Brennkammer 303 gemäß der Ausführungsform beschrieben werden. Während des Betriebs der Brennkammer 303 strömt verdichtete Luft, die von der Innenseite des Gehäuses 5 geliefert wurde, von der Stromaufwärtsseite zur Stromabwärtsseite entlang der Außenumfangsoberfläche der zweiten Düse 35. Brennstoff, der durch den Brennstoffströmungsweg 334C geliefert wurde, wird zur Stromabwärtsseite durch die Zweitdüseneinspritzlöcher 35C eingespritzt. Dieser Brennstoff wird durch eine Zündvorrichtung (nicht gezeigt) gezündet und eine Diffusionsverbrennungsflamme (Pilotflamme) wird erzeugt. Durch diese Pilotflamme, die sich in ein vorgemischtes Gas, welches von der ersten Düse 34 geliefert wird, ausbreitet, wird eine Vormischverbrennungsflamme gebildet und ein Hochtemperatur- und Hochdruckverbrennungsgas wird erzeugt.
In einer Strömung von Brennstoff, die von den Zweitdüseneinspritzlöcher 35C eingespritzt wird, wird verdichtete Luft durch die Zweitdüsenluftlöcher 35G in der Ausführungsform geliefert. Das heißt, ein Gas in einem Zustand, in dem verdichtete Luft und Brennstoff vorgemischt sind, kann von der zweiten Düse 35 eingespritzt werden. Zusätzlich wird die Strömungsrate der verdichteten Luft durch das Strömungsratenregelventil 71 geregelt, welches auf der Erstreckung des Zweitdüsenluftströmungsweges 35F vorgesehen ist.
In solch einer Konfiguration, beispielsweise in einem Fall, wo stabile Verbrennung notwendig ist, wie z. B. ein Fall, wo die Gasturbine 1 in einem Niederlastbereich betrieben wird, kann die Pilotflamme zu einer Diffusionsverbrennungsflamme durch Setzen der Strömungsrate der verdichteten Luft auf null gemacht werden.
Auf der anderen Seite, in einem Fall, wo NOx-Bildung reduziert werden soll, sowie z. B. in einem Fall, wo die Gasturbine 1 in einem Hochlastbereich betrieben wird, kann ein vorgemischtes Gas ausgeblasen werden von der zweiten Düse 35 durch Liefern von verdichteter Luft aus den Zweitdüsenluftlöchern 35G. Das bedeutet, dieselben Verbrennungsbedingungen wie eine Vormischverbrennung können sogar in der zweiten Düse 35 realisiert werden, zusätzlich zu den ersten Düsen 34. Wie oben beschrieben, können die Eigenschaften der Flamme, die durch die zweite Düse 35 gebildet werden, gemäß einem Betriebszustand der Gasturbine 1 geregelt werden. Deswegen kann die Gasturbine 1 stabiler und effizienter betrieben werden.
Die Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids in der Nähe der zweiten Düse 35 kann erhöht werden, durch die verdichtete Luft, die durch die Zweitdüsenluftlöcher 35G eingespritzt wird, wie oben beschrieben. Als ein Ergebnis kann eine Möglichkeit, dass hochkonzentrierter Brennstoff in dem Bereich verbleibt oder eine Möglichkeit, dass die verbleibende Brennstoffkomponente gezündet wird und das Auftreten eines Flammenrückschlages in ausreichendem Maße vermindert werden.
Jede der Ausführungsformen der Erfindung wurden unter Bezugnahme auf die vorstehenden Zeichnungen beschrieben. Die Konfigurationen sind im Wesentlichen Beispiele und eine Vielzahl von Abwandlungen können hinzugefügt werden, ohne sich von dem Wesentlichen der Erfindung zu entfernen.
Beispielsweise ist eine örtliche Lage zueinander zwischen der zweiten Düse 35 und der ersten Düse 34 nicht auf die Ausführungsformen begrenzt. Es ist ebenfalls möglich, einen anderen Aspekt konstruktionsbedingt oder spezifikationsbedingt anzunehmen. Zusätzlich sind die Brennkammer 3, die Brennkammer 203 und die Brennkammer 303 nicht notwendiger Weise darauf begrenzt, in der Gasturbine 1 vorgesehen zu sein. Es ist möglich, die Brennkammer in irgendeiner Vorrichtung anzuwenden, sofern die Vorrichtung eine Vorrichtung ist, die im Allgemeinen eine Verbrennung benötigt.
Weiterhin wird eine Konfiguration, wo Luft, die vom Brennkammerkühlsystem 6 entnommen wird, als eine Versorgungsquelle von verdichteter Luft zum Brennkammer-Luftzuführsystem 7 als ein Beispiel in der Ausführungsform beschrieben. Jedoch ist es ebenfalls möglich, eine Konfiguration, wo verdichtete Luft in dem Gehäuse 5 direkt zu dem Brennkammer-Luftzuführsystem 7 geleitet wird, anzuwenden.
Ein Beispiel, in dem verdichtete Luft von der Entnahmestelle P in dem Brennkammerkühlsystem 6 auf der Gehäuse-5-Seite vom Wärmetauscher 61 entnommen wird, wurde in der Ausführungsform beschrieben. Jedoch ist es auch möglich, eine Konfiguration anzugeben, wo verdichtete Luft von einer anderen Entnahmestelle P in dem Brennkammerkühlsystem 6 auf einer Kühlkanal-31-Seite des Wärmetauschers 61 entnommen wird. In dieser Konfiguration ist die Entnahmestelle P auf der Kühlkanal-31-Seite des Wärmetauschers 61. Das heißt, Luft, die durch den Unterverdichter 62 verdichtet wurde, kann zum Brennkammer-Luftzuführsystem 7 geleitet werden. Dementsprechend kann Luft in stabiler Art und Weise eingeleitet werden, auch an einem Ort mit einem relativ hohen Druck in der Brennkammer 3.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Gemäß der Gasturbine, kann eine Gasturbine, die sogar unter Hochtemperatur stabil arbeitet, vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste

1:: Gasturbine
2:: Verdichter
3:: Brennkammer
4:: Turbine
5:: Gehäuse
6:: Brennkammerkühlsystem
7:: Brennkammer-Luftzuführsystem
8:: Verdichterrotor
9:: Verdichtergehäuse
10:: Turbinenrotor
11:: Turbinengehäuse
12:: Gasturbinenrotor
13:: Generator
30:: Verbrennungszylinder
31:: Kühlkanal
32:: Wirblerunterstützungszylinder
33:: Außenmantel
34:: erste Düse
35:: zweite Düse
36:: Verbindungselement
37:: Stift
50:: Brennkammereinsetzloch
60:: erste Leitung
61:: Wärmetauscher
62:: Unterverdichter
70:: zweite Leitung
71:: Strömungsratenregelventil
203:: Brennkammer
303:: Brennkammer
334C:: Brennstoffströmungsweg
33A:: Düsenstand
33B:: Außenmantelhauptkörper
33C:: Befestigungsvorsprung
34A:: Erstdüsenhauptkörper
34B:: Erstdüseneinspritzloch
34C:: Brennstoffströmungsweg
34D:: Erstdüsenluftloch
34E:: Erstdüsen-Luftströmungsweg
35A:: Zweitdüseninnenrohr
35B:: Zweitdüsenaußenrohr
35C:: Zweitdüsen-Einspritzloch
35D:: Trennwund
35E:: Abstandhalter
35F:: Zweitdüsenluftströmungsweg
35G:: Zweitdüsenluftloch
PS:: zweiter Wirbler
38A:: Stiftinnenrohr
38B:: Stiftaußenrohr
38C:: Stiftluftströmungsweg
38D:: Stiftluftloch
38E:: Einspritzloch
Ac:: Mittelachse
Am:: Hauptachse
FC:: Luftströmungsweg
MS:: erster Wirbler
P:: Entnahmestelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016068018 [0002]

Claims

Eine Gasturbine umfassend: einen Verdichter, der Außenluft verdichtet, um verdichtete Luft zu erzeugen, ein Gehäuse, in welches die verdichtete Luft eingeführt wird, eine Brennkammer, die die eingeführte verdichtete Luft von einer Innenseite des Gehäuses mit Brennstoff vermischt und eine Mischung verbrennt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, und welche einen Zylinderkörper hat, durch den Verbrennungsgas hindurchgeht, eine Turbine, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird, ein Brennkammerkühlsystem, welches einen Unterverdichter hat, der in der Lage ist, unabhängig vom Verdichter betrieben zu werden, und einen Wärmetauscher hat, welcher Luft im Gehäuse entnimmt und die Luft veranlasst, Wärme auszutauschen, nachdem der Unterverdichter einen Druck der Luft erhöht hat, und die Luft, die Wärme ausgetauscht hat, in einen Kühlkanal des Zylinderkörpers einführt, und ein Brennkammer-Luftzuführsystem, welches Luft, die in dem Brennkammerkühlsystem strömt, entnimmt und die Luft in die Brennkammer einführt.
Die Gasturbine gemäß Anspruch 1, wobei das Brennkammer-Luftzuführsystem Luft in die Brennkammer einführt, die von einer Entnahmestelle entnommen wird, welche sich näher an einem Gehäuse befindet als der Wärmetauscher in dem Brennkammerkühlsystem.
Die Gasturbine gemäß Anspruch 1, wobei das Brennkammer-Luftzuführsystem Luft in die Brennkammer einführt, die von einer Entnahmestelle entnommen wird, welche sich näher an einem Kühlkanal befindet als der Wärmetauscher in dem Brennkammerkühlsystem.
Die Gasturbine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Brennkammer einen Außenmantel hat, der auf einer Außenumfangsseite des Zylinderkörpers vorgesehen ist und einen Luftströmungsweg bildet, in dem die verdichtete Luft zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Zylinderkörpers und dem Außenmantel strömt, und einen Stift hat, in dem ein Einspritzloch zum Einspritzen des Brennstoffes in eine Richtung gebildet ist, die eine Zirkulationsrichtung der verdichteten Luft im Luftströmungsweg schneidet, und ein Stiftluftloch, zum Einspritzen von Luft, welche vom Brennkammer-Luftzuführsystem geliefert wurde, zu einer Stromabwärtsseite in der Zirkulationsrichtung der verdichteten Luft im Stift gebildet ist.
Die Gasturbine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Brennkammer eine erste Düse, die den Brennstoff in den Zylinderkörper liefert, den Brennstoff mit der verdichteten Luft mischt und eine Mischung verbrennt, und einen ersten Wirbler, der auf einer Außenumfangsseite der ersten Düse vorgesehen ist und die Erzeugung eines Wirbels im Verbrennungsgas verursacht, aufweist, und ein Erstdüsenluftloch in der Spitze der ersten Düse zum Einspritzen von Luft, die von dem Brennkammer-Luftzuführsystem geliefert wurde, zu einem Wirbelzentrum des Wirbels gebildet ist.
Die Gasturbine gemäß Anspruch 5, wobei die Brennkammer eine zweite Düse hat, die vorgesehen ist, parallel zur ersten Düse angeordnet zu sein und in der ein Zweitdüsen-Einspritzloch zum Einspritzen von Brennstoff zur Zündung auf die erste Düse gebildet ist, und ein Zweitdüsenluftloch in der zweiten Düse gebildet ist, welches derart ausgebildet ist, dass es das Zweitdüsen-Einspritzloch von einer Außenumfangsseite her umgibt und zum Einspritzen der Luft, die von dem Brennkammer-Luftzuführsystem geliefert wurde, vorgesehen ist.