JP2000346360A

JP2000346360A - ガスタービン予混合ダクト

Info

Publication number: JP2000346360A
Application number: JP11153084A
Authority: JP
Inventors: Tatsuaki Uchida; 竜朗内田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】複数の分流出口から燃焼室に予混合気を噴出さ
せる際、圧力損失を少なくさせて予混合気の噴出量の均
一化をはかったガスタービン予混合ダクトを提供する
事。【解決手段】ガスタービン圧縮機から供給される空気と
燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合
したガスを、ガス流れの方向にそって配設した筒体１１
の、その筒体に設けた複数の出口を介して燃焼器内に案
内する予混合ダクトの上記複数の分流出口１３ａ，１３
ｂ，１３ｃのうち少なくともひとつに整流板１４を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンに適
用されるガスタービン予混合ダクトに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のガスタービンプラントは、法律の
規制も手伝って低ＮＯｘ形のガスタービン燃焼器の開発
が進められており、その構成として図２０に示すものが
ある。

【０００３】ガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナ１で
区画された燃焼室２の頭部側の中央にパイロット拡散燃
焼用ノズル３およびパイロット予混合燃焼用ノズル４を
配置するとともに、燃焼室２の側面に予混合燃焼用ノズ
ル５を予混合ダクト６とを組み合せた予混合燃料部７を
配置し、起動運転時、パイロット拡散燃焼用ノズル３か
らの燃料で拡散燃焼させ、負荷併入後、パイロット予混
合燃焼用ノズル４から生成され燃焼ガスを保炎として予
混合燃料部７からの予混合気を燃焼させている。

【０００４】予混合燃料部７は、予混合燃焼用ノズル５
から予混合ダクト６に噴出させる燃料に、空気圧縮機
（図示せず）からの高圧空気を加えて燃料希薄状態の予
混合気を生成している。

【０００５】このように、最近のガスタービンプラント
では、保炎としての拡散燃焼に、ガスタービン駆動用燃
焼ガスとしての予混合燃焼を組み合せ、法律規制値に充
分に対処させた低ＮＯｘ濃度値を維持させている。

【０００６】一方、予混合気を生成する予混合ダクト６
は、図１９に示すように、長筒状の筒体６ａで形成し、
その入口ＩＮ側にガイド８を設け、その出口ＥＸＴ側に
複数の分流出口９ａ，９ｂ，９ｃを設け、各分流出口９
ａ，９ｂ，９ｃの先端に絞り出口１０ａ，１０ｂ，１０
ｃを形成し、ここから図２０で示した燃焼室２のほぼ全
域に亘って予混合気を噴出させていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１９で示した従来の
予混合ダクト６には、幾つかの問題点があり、その一つ
に予混合気の燃焼室２への不均一な噴出量がある。

【０００８】予混合ダクト６は、予混合気の流れの慣性
力により複数の分流出口９ａ，９ｂ，９ｃのうち、その
入口に設けたガイド８から最も遠くに位置する分流出口
９ｃの予混合気噴出量に較べて、その入口に設けたガイ
ド８から一番近いところに位置する分流出口９ａの予混
合気噴出量が相対的に少なくなっている。このため、予
混合気の噴出量の不均一化に伴って、燃焼ガス温度に高
低のむらができ、何らかの事情で温度の高い燃焼ガスが
逆火したとき、予混合ダクト６は、逆火が保炎となって
予混合気を燃焼させ、焼損することが往々にしてあっ
た。

【０００９】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、複数の分流出口から燃焼室に予混合気を噴
出させる際、圧力損失を少なくさせて予混合気の噴出量
の均一化を図ったガスタービン予混合ダクトを提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ン予混合ダクトは、上記目的を達成するために、請求項
１に記載したように、ガスタービン圧縮機から供給され
る空気と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、
この混合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒
体の、その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内
するガスタービン予混合ダクトにおいて、上記出口部の
うち、少なくとも一つ以上に整流板を設けたものであ
る。

【００１１】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項２に記載し
たように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と燃
料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合し
たガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、その
筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガスタ
ービン予混合ダクトにおいて、上記筒体の入口部から出
口部上流に至るまでの流路に案内羽根を設けたものであ
る。

【００１２】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項３に記載し
たように、案内羽根を筒体に対して固定させたものであ
る。

【００１３】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項４に記載し
たように、案内羽根を筒体に対して回転自在に取り付け
たものである。

【００１４】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項５に記載し
たように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と燃
料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合し
たガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、その
筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガスタ
ービン予混合ダクトにおいて、上記筒体の入口部から出
口部上流に至るまでの流路に渦衝突拡散部を設けたもの
である。

【００１５】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項６に記載し
たように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と燃
料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合し
たガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、その
筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガスタ
ービン予混合ダクトにおいて、上記筒体の入口部から出
口部上流に至るまでの流路に境界層吸込み口を設けたも
のである。

【００１６】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項７に記載し
たように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と燃
料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合し
たガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、その
筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガスタ
ービン予混合ダクトにおいて、上記筒体の入口部から出
口部上流に至るまでの流路に空気供給口を設けたもので
ある。

【００１７】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項８に記載し
たように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と燃
料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合し
たガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、その
筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガスタ
ービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対し、その
横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開口を狭く
した筒体を、その縦断面方向に向って積み重ねるととも
に、上記各筒体の出口部に絞り部を形成したものであ
る。

【００１８】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項９に記載し
たように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と燃
料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合し
たガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、その
筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガスタ
ービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対し、その
縦断面方向の開口を広く、その横断面方向の開口を狭く
した筒体を、その横断面方向に向って積み重ねるととも
に、上記各筒体の出口部に絞り部を形成したものであ
る。

【００１９】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項１０に記載
したように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と
燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合
したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、そ
の筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガス
タービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対し、そ
の横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開口を狭
くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ねるとと
もに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一方、各
絞り部のうち、少なくとも一以上の上流側に整流板を設
けたものである。

【００２０】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項１１に記載
したように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と
燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合
したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、そ
の筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガス
タービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対し、そ
の横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開口を狭
くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ねるとと
もに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一方、上
記各筒体の入口部から出口部上流に至るまでの流路に回
転自在に取り付けられた案内羽根を設けたものである。

【００２１】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項１２に記載
したように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と
燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合
したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、そ
の筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガス
タービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対し、そ
の横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開口を狭
くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ねるとと
もに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一方、上
記各筒体の入口部から出口部上流に至るまでの流路に固
設させた案内羽根を設けたものである。

【００２２】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項１３に記載
したように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と
燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合
したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、そ
の筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガス
タービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対し、そ
の横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開口を狭
くした筒体を、その縦断面方向に沿って列状に配置する
とともに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一
方、上記各筒体の入口部から出口部上流に至るまでの流
路に渦衝突拡散部を設けたものである。

【００２３】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項１４に記載
したように、渦衝突拡散部はＶ字状の突出し片、楔状の
突出し片、円柱状の突出し片、楕円柱状の突出し片、菱
形状の突出し片、三角柱状の突出し片のうち、いずれか
を選択したものである。

【００２４】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項１５に記載
したように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と
燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合
したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、そ
の筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガス
タービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対し、そ
の横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開口を狭
くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ねるとと
もに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一方、上
記各筒体の入口部から出口部上流に至るまでの流路に境
界層吸込み口を設けたものである。

【００２５】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項１６に記載
したように、境界層吸込み口は、丸形、四角形、三角
形、菱形、楕円形のうち、いずれかを選択したものであ
る。

【００２６】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、上記目的を達成するために、請求項１７に記載
したように、ガスタービン圧縮機から供給される空気と
燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混合
したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、そ
の筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガス
タービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対し、そ
の横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開口を狭
くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ねるとと
もに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一方、上
記各筒体の入口部から出口部上流に至るまでの流路に空
気供給口を設けたものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
予混合ダクトの実施形態を図面および図面に付した符号
を引用して説明する。

【００２８】図１は、本発明に係るガスタービン予混合
ダクトの第１実施形態を示す一部切欠概略斜視図であ
る。

【００２９】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、燃料に空気を加えた予混合気ＭＦＡの流れに沿っ
て長く延びた長筒状の筒体１１の入口ＩＮ側にガイド１
２を設けるとともに、その出口ＥＸＴ側に分流出口１３
ａ，１３ｂ，１３ｃを設けている。

【００３０】分流出口１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、その
入口側に整流板１４を着脱自在に取り付けるとともに、
その出口側を絞り部１５ａ，１５ｂ，１５ｃに形成して
いる。

【００３１】整流板１４は、例えば、金網、多孔板等の
いずれかが適用される。金網が適用される場合、整流板
１４は線の太さ、メッシュ、予混合気ＭＦＡのレイノル
ズ数により抵抗係数が変化するため、予混合気ＭＦＡの
流速に応じて線の太さ、メッシュ等が設定される。

【００３２】このように、本実施形態では、分流出口１
３ａ，１３ｂ，１３ｃの入口側に整流板１４を設けると
ともに、その出口側に絞り部１５ａ，１５ｂ，１５ｃを
設け、整流板１４で予混合気ＭＦＡの流れを均一化さ
せ、絞り部１５ａ，１５ｂ，１５ｃで均一化させた流れ
の予混合気ＭＦＡに速度エネルギを与えて燃焼室に噴出
させたので、圧力損失が少なく、むらの少ない予混合気
ＭＦＡを燃焼室に噴出させることができ、温度分布をほ
ぼ均一にして安定状態に燃焼ガスを維持させることがで
きる。

【００３３】また、本実施形態では、整流板１４を分流
出口１３ａ，１３ｂ，１３ｃの入口ＩＮ側に着脱自在に
装着させたので、取付、取外しの作業を容易に行なうこ
とができ、作業員の労力を少なくさせることができる。

【００３４】図２は、本発明に係るガスタービン予混合
ダクトの第２実施形態を示す一部切欠概略斜視図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付している。

【００３５】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、長筒状の筒体１１の入口ＩＮ側に案内羽根１６を
設け、予混合気ＭＦＡの流れを均一化させ、分流出口１
３ａ，１３ｂ，１３ｃを介して燃焼室に噴出させたもの
である。

【００３６】この案内羽根１６は、入口ＩＮ側の、例え
ば横断方向に向って延びる一体または分割状の翼形とし
て配置されており、負荷に応じて回転自在に回動できる
ように筒体１１に取り付けられている。

【００３７】このように、本実施形態では、筒体１１の
入口ＩＮ側に、回転自在に案内羽根１６を取り付け、予
混合気ＭＦＡの流れを整流させて分流出口１３ａ，１３
ｂ，１３ｃに案内したので、予混合気ＭＦＡの流れを均
一化して燃焼室に噴出させることができる。

【００３８】図３は、本発明に係るガスタービン予混合
ダクトの第３実施形態を湿す一部切欠概略斜視図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付している。

【００３９】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、分流出口１３ａ，１３ｂ，１３ｃの入口側に案内
羽根１７を設け、案内羽根１７により圧力損失の少ない
予混合気ＭＦＡにして円滑に分流出口１３ａ，１３ｂ，
１３ｃに案内させたものである。

【００４０】このように、本実施形態では、分流出口１
３ａ，１３ｂ，１３ｃの入口ＩＮ側に案内羽根１７を設
け、案内羽根１７により予混合気ＭＦＡを分流出口１３
ａ，１３ｂ，１３ｃに円滑に案内させたので、予混合気
ＭＦＡを均一の流量にして燃焼室に噴出させることがで
きる。

【００４１】なお、本実施形態では、分流出口１３ａ，
１３ｂ，１３ｃの各入口ＩＮ側に設けた案内羽根１７を
固定しているが、この実施形態に限らず、例えば図４に
示すように、案内羽根１８を回転自在に取り付けてもよ
い。この場合、回転自在に取り付けられた案内羽根１８
は、図５に示すように、ピン１９で支持され、矢印の方
向に回転させる構成になっている。

【００４２】図６は、本発明に係るガスタービン予混合
ダクトの第４実施形態を示す一部切欠概略斜視図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付している。

【００４３】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、長筒状の筒体１１に渦衝突拡散部２０を設け、予
混合気ＭＦＡに含まれる渦を渦衝突拡散部２０で衝突さ
せて細くし、予混合気ＭＦＡの流れを均一化させて分流
出口１３ａ，１３ｂ，１３ｃのそれぞれに供給したもの
である。

【００４４】渦衝突拡散部２０は、Ｖ字状、楔状、円柱
状、楕円柱状、菱形状、三角柱状などの突出し片であれ
ばいかなる形状でも良く、渦を細くして拡散できるもの
であれば良い。

【００４５】このように、本実施形態では、筒体１１に
渦衝突拡散部２０を設け、筒体１１で発生した渦を渦衝
突拡散部２０で衝突させ、細くして拡散させたので、分
流出口１３ａ，１３ｂ，１３ｃから燃焼室に予混合気Ｍ
ＦＡを均一化して噴出させ、安定状態にして燃焼ガスを
生成することができる。

【００４６】図７は、本発明に係るガスタービン予混合
ダクトの第５実施形態を示す一部切欠概略斜視図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付している。

【００４７】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、長筒状の筒体１１に境界層吸込み口２１を設け、
筒体１１の内壁で発達する予混合気ＭＦＡの三次元境界
層中に発生する乱流遷移の原因となる攪乱を境界層吸込
み口２１で吸い込ませ、予混合気ＭＦＡの圧力損失を少
なくさせたものである。境界層吸込み口２１は、丸形、
四角形、三角形、菱形、楕円形など予混合気ＭＦＡの攪
乱を吸い込む形状であれば、いかなる形状でも良い。

【００４８】このように、本実施形態では、筒体１１に
境界層吸込み口２１を設け、予混合気ＭＦＡの攪乱を境
界層吸込み口２１で吸い込ませたので、圧力損失を少な
くさせた予混合気ＭＦＡの流れを燃焼室に均一化して噴
出させることができる。

【００４９】図８は、本発明に係るガスタービン予混合
ダクトの第６実施形態を示す一部切欠概略斜視図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付している。

【００５０】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、長筒状の筒体１１にその外部からの高圧空気をそ
の内部に案内する空気供給口２２を設け、筒体１１の内
壁を流れる運動量の低い予混合気ＭＦＡに、空気供給口
２２を介して外部から供給された高圧空気で加速させ、
境界層剥離を抑止させたものである。

【００５１】空気供給口２２は、第６実施形態で示した
境界層吸込み口２１の形状と同じで良い。

【００５２】このように本実施形態では、筒体１１に空
気供給口２２を設け、空気供給口２２を介して外部から
供給された高圧空気で予混合気ＭＦＡの境界層を加速さ
せ、内壁からの境界層剥離を抑止させたので、分流出口
１３ａ，１３ｂ，１３ｃから燃焼室に予混合気の流れを
均一化して噴出させることができる。

【００５３】図９は、本発明に係るガスタービン予混合
ダクトの第７実施形態を示す一部切欠概略斜視図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付している。

【００５４】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、長筒状の筒体１１の入口ＩＮ側にガイド１２を、
出口ＥＸＴ側に絞り部２３をそれぞれ備えるとともに、
予混合気ＭＦＡの流れに対し、横断面方向の開口を広
く、縦断面方向の開口を狭くした筒体１１を、例えば第
１筒体２４ａ、第２筒体２４ｂ、第３筒体２４ｃに区分
けし、各筒体２４ａ，２４ｂ，２４ｃを予混合気ＭＦＡ
の流れに対し、縦断面方向に向って積み重ねて形成した
ものである。

【００５５】このように、本実施形態では、横断面方向
の開口を広く、縦断面方向の開口を狭くした筒体１１
を、例えば第１筒体２４ａ、第２筒体２４ｂ、第３筒体
２４ｃに区分けし、各筒体２４ａ，２４ｂ，２４ｃを縦
断面方向に向って積み重ね、途中から分流通路を形成す
ることなく一つの通路にしたので圧力損失の少ない予混
合空気ＭＦＡの流れを燃焼室に均一にして噴出させるこ
とができる。

【００５６】なお、本実施形態は、予混合気ＭＦＡの流
れに対し、横断面方向の開口を広く、縦断面方向の開口
を狭くした筒体１１を、予混合気ＭＦの流れに対し、縦
断面方向に向って積み重ねたが、この実施形態に限ら
ず、例えば図１０に示すように、筒体１１を予混合気Ｍ
ＦＡの流れに対し、横断面方向に向って列状に配置させ
ても良い。

【００５７】図１１は、本発明に係るガスタービン予混
合ダクトの第８実施形態を示す一部切欠概略斜視図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付している。

【００５８】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、第１実施形態と第７実施形態とを組み合せたもの
で、入口ＩＮ側にガイド１２を、出口ＥＸＴ側に絞り部
２３をそれぞれ備えるとともに、予混合気ＭＦＡの流れ
に対し、横断面方向の開口を広く、縦断面方向の開口を
狭くした筒体１１を、例えば第１筒体２４ａ、第２筒体
２４ｂ、第３筒体２４ｃに区分けし、各筒体２４ａ，２
４ｂ，２４ｃを予混合気ＭＦＡの流れに対し、縦断面方
向に向って積み重ねる一方、絞り部２３の上流側に整流
板１４を設けたものである。

【００５９】本実施形態によれば、筒体１１を細く区分
けするとともに、途中に分流通路を設けることなく一つ
の通路に形成して圧力損失を少なくさせる一方、出口Ｅ
ＸＴ側の絞り部２４の上流側に整流板１４を設け、整流
板１４を介して予混合気ＭＦＡの流れを整流にしたの
で、絞り部２３から燃焼室に予混合気ＭＦＡの流量を均
一化して噴出させることができる。

【００６０】図１２は、本発明に係るガスタービン予混
合ダクトの第９実施形態を示す一部切欠概略斜視図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付している。

【００６１】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、第２実施形態と第７実施形態とを組み合せたもの
で、入口ＩＮ側にガイド１２を、出口ＥＸＴ側に絞り部
２３をそれぞれ備えるとともに、予混合気ＭＦＡの流れ
に対し、横断面方向の開口を広く、縦断面方向の開口を
狭くした筒体１１を、例えば第１筒体２４ａ、第２筒体
２４ｂ、第３筒体２４ｃに区分けし、各筒体２４ａ，２
４ｂ，２４ｃを予混合気ＭＦＡの流れに対し、縦断面方
向に向って積み重ねる一方、入口ＩＮ側に回転自在な案
内羽根１６を設けたものである。

【００６２】本実施形態によれば、筒体１１を細く区分
けするとともに、途中に分流通路を設けることなく一つ
の通路に形成する一方、入口ＩＮ側に回転自在な案内羽
根１６を設けたので、圧力損失の少ない予混合気ＭＦＡ
の流れを燃焼室に均一に噴出させることができ、案内羽
根１６で負荷の大小に応じて予混合気ＭＦＡの流量を調
整して燃焼室に噴出させ、無駄の少ない部分負荷運転を
行わせることができる。

【００６３】図１３は、本発明に係るガスタービン予混
合ダクトの第１０実施形態を示す一部切欠概略斜視図で
ある。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同
一符号を付している。

【００６４】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、第３実施形態と第７実施形態とを組み合せたもの
で、入口ＩＮ側にガイド１２を、出口ＥＸＴ側に絞り部
２３をそれぞれ備えるとともに、予混合気ＭＦＡの流れ
に対し、横断面方向の開口を広く、縦断面方向の開口を
狭くした筒体１１を、例えば第１筒体２４ａ、第２筒体
２４ｂ、第３筒体２４ｃに区分けし、各筒体２４ａ，２
４ｂ，２４ｃを予混合気ＭＦＡの流れに対し、縦断面方
向に向って積み重ねる一方、絞り部２３の入口ＩＮ側に
案内羽根１７を設けたものである。

【００６５】本実施形態によれば、筒体１１を細く区分
けするとともに、途中に分流通路を設けることなく一つ
の通路に形成して圧力損失を少なくさせる一方、出口Ｅ
ＸＴ側の絞り部２３の上流側に案内羽根１７設け、案内
羽根１７を介して予混合気ＭＦＡの流れを均一化させた
ので、絞り部２３から燃焼室に予混合気ＭＦＡの流量を
均一にして噴出させることができる。

【００６６】なお、本実施形態では、絞り部２３の上流
側に設けた案内羽根１７を固設しているが、この実施形
態に限らず、例えば図１４に示すように、案内羽根１８
を回転自在に取り付けても良い。この場合、回転自在に
取り付けられた案内羽根１８は、図１５に示すように、
ピン１９で支持され、矢印の方向に回転させた構成にな
っている。

【００６７】図１６は、本発明に係るガスタービン予混
合ダクトの第１１実施形態を示す一部切欠概略斜視図で
ある。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同
一符号を付している。

【００６８】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、第４実施形態と第７実施形態とを組み合せたもの
で、入口ＩＮ側にガイド１２を、出口ＥＸＴ側に絞り部
２３をそれぞれ備えるとともに、予混合気ＭＦＡの流れ
に対し、横断面方向の開口を広く、縦断面方向の開口を
狭くした筒体１１を、例えば第１筒体２４ａ、第２筒体
２４ｂ、第３筒体２４ｃに区分けし、各筒体２４ａ，２
４ｂ，２４ｃを予混合気ＭＦＡの流れに対し、縦断面方
向に向って積み重ねる一方、各筒体２４ａ，２４ｂ，２
４ｃに渦衝突拡散部２０を設けたものである。なお、渦
衝突拡散部２０は、第４実施形態と同様に、Ｖ字状、楔
状、円柱状、楕円柱状、菱形状、拡散柱状などの突き出
し片である。

【００６９】本実施形態によれば、筒体１１を細く区分
けするとともに、途中に分流通路を設けることなく一つ
の通路に形成して圧力損失を少なくさせる一方、筒体１
１に渦衝突拡散部２０を設けたので、予混合気ＭＦＡの
流れをより一層均一にして燃焼室に噴出させることがで
き、渦を渦衝突拡散部２０で衝突させ、細くして拡散さ
せ、予混合気ＭＦＡを安定状態にして燃焼室に噴出させ
ることができる。

【００７０】図１７は、本発明に係るガスタービン予混
合ダクトの第１２実施形態を示す一部切欠概略斜視図で
ある。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同
一符号を付している。

【００７１】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、第５実施形態と第７実施形態とを組み合せたもの
で、入口ＩＮ側にガイド１２を、出口ＥＸＴ側に絞り部
２３をそれぞれ備えるとともに、予混合気ＭＦＡの流れ
に対し、横断面方向の開口を広く、縦断面方向の開口を
狭くした筒体１１を、例えば第１筒体２４ａ、第２筒体
２４ｂ、第３筒体２４ｃに区分けし、各筒体２４ａ，２
４ｂ，２４ｃを予混合気ＭＦＡの流れに対し、縦断面方
向に向って積み重ねる一方、筒体１１に境界層吸込み口
２１を設けたものである。境界層吸込み口２１は、丸
形、四角形、三角形、菱形、楕円形など予混合気ＭＦＡ
の攪乱を吸い込む形状であればいかなる形状でも良い。

【００７２】このように、本実施形態では、筒体１１を
細く区分けするとともに、途中に分流通路を設けること
なく一つの通路に形成して圧力損失を少なくさせる一
方、筒体１１に境界層吸込み口２１を設け、予混合気Ｍ
ＦＡの攪乱を境界層吸込み口２１で吸い込ませたので、
圧力損失を少なくさせた予混合気ＭＦＡの流れを燃焼室
に均一にして噴出させることができる。

【００７３】図１８は、本発明に係るガスタービン予混
合ダクトの第１３実施形態を示す一部切欠概略斜視図で
ある。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同
一符号を付している。

【００７４】本実施形態に係るガスタービン予混合ダク
トは、第６実施形態と第７実施形態とを組み合せたもの
で、入口ＩＮ側にガイド１２を、出口ＥＸＴ側に絞り部
２３をそれぞれ備えるとともに、予混合気ＭＦＡの流れ
に対し、横断面方向の開口を広く、縦断面方向の開口を
狭くした筒体１１を、例えば第１筒体２４ａ、第２筒体
２４ｂ、第３筒体２４ｃに区分けし、各筒体２４ａ，２
４ｂ，２４ｃを予混合気ＭＦＡの流れに対し、縦断面方
向に向って積み重ねる一方、筒体１１にその外部からの
高圧空気をその内部に案内する空気供給口２２を設けた
ものである。

【００７５】このように、本実施形態では、筒体１１を
細く区分けするとともに、途中に分流通路を設けること
なく一つの通路に形成して圧力損失を少なくさせる一
方、筒体１１に空気供給口２２を設け、空気供給口２２
を介して外部から供給された高圧空気で予混合気ＭＦＡ
の境界層を加速させ、内壁からの境界層剥離を抑止させ
たので、絞り部２３から燃焼室に予混合気ＭＦＡの流量
を均一化して噴出させることができる。

【００７６】なお、図１１〜図１８に示した筒体１１
は、予混合気ＭＦＡの流れに対し、横断面方向の開口を
広く、縦断面方向の開口を狭くして縦断面方向に向って
積み重ねているが、これらの実施形態に限らず、例えば
図１０に示すように、横断面方向の開口を狭く、縦断面
方向の開口を広くして、横断方向に列状に配置させた
り、あるいは横断方向の開口を広く、縦断面方向の開口
を狭くして、横断方向に列状に配置させても良い。

【００７７】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガス
タービン予混合ダクトは、予混合気の流れを均一化させ
る手段を設けて圧力損失を少なくさせたので、燃焼室に
予混合気を安定状態にして噴出させることができる。

【００７８】また、本発明に係るガスタービン予混合ダ
クトは、予混合気に含まれる渦を細く、拡散させる手段
や予混合気の境界層の剥離を抑制する手段を設けて予混
合気の流れを安定化させたので、燃焼室に予混合気の流
量を均一にして流すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第１
実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図２】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第２
実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図３】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第３
実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図４】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第３
実施形態の変形例を示す一部切欠概略斜視図。

【図５】図４に示すＸ部の部分拡大図。

【図６】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第４
実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図７】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第５
実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図８】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第６
実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図９】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第７
実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図１０】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第
７実施形態の変形例を示す一部切欠概略斜視図。

【図１１】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第
８実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図１２】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第
９実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図１３】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第
１０実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図１４】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第
１０実施形態の変形例を示す一部切欠概略斜視図。

【図１５】図１４に示すＹ部の部分拡大図。

【図１６】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第
１１実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図１７】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第
１２実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図１８】本発明に係るガスタービン予混合ダクトの第
１３実施形態を示す一部切欠概略斜視図。

【図１９】従来のガスタービン予混合ダクトを示す一部
切欠概略斜視図。

【図２０】従来のガスタービン燃焼器を示す概略側面
図。

【符号の説明】

１燃焼器ライナ２燃焼室３パイロット拡散燃焼用ノズル４パイロット予混合燃焼用ノズル５予混合燃焼用ノズル６予混合ダクト６ａ筒体７予混合燃料部８ガイド９ａ，９ｂ，９ｃ分流出口１０ａ，１０ｂ，１０ｃ絞り出口１１筒体１２ガイド１３ａ，１３ｂ，１３ｃ分流出口１４整流板１５ａ，１５ｂ，１５ｃ絞り部１６，１７，１８案内羽根１９ピン２０渦衝突拡散部２１境界層吸込み口２２空気案内口２３絞り部２４ａ第１筒体２４ｂ第２筒体２４ｃ第３筒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスタービン圧縮機から供給される空気
と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混
合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、
その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガ
スタービン予混合ダクトにおいて、上記出口部のうち、
少なくとも一つ以上に整流板を設けたことを特徴とする
ガスタービン予混合ダクト。
【請求項２】ガスタービン圧縮機から供給される空気
と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混
合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、
その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガ
スタービン予混合ダクトにおいて、上記筒体の入口部か
ら出口部上流に至るまでの流路に案内羽根を設けたこと
を特徴とするガスタービン予混合ダクト。
【請求項３】案内羽根を筒体に対して固定させたこと
を特徴とする請求項２記載のガスタービン予混合ダク
ト。
【請求項４】案内羽根を筒体に対して回転自在に取り
付けたことを特徴とする請求項２記載のガスタービン予
混合ダクト。
【請求項５】ガスタービン圧縮機から供給される空気
と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混
合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、
その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガ
スタービン予混合ダクトにおいて、上記筒体の入口部か
ら出口部上流に至るまでの流路に渦衝突拡散部を設けた
ことを特徴とするガスタービン予混合ダクト。
【請求項６】ガスタービン圧縮機から供給される空気
と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混
合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、
その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガ
スタービン予混合ダクトにおいて、上記筒体の入口部か
ら出口部上流に至るまでの流路に境界層吸込み口を設け
たことを特徴とするガスタービン予混合ダクト。
【請求項７】ガスタービン圧縮機から供給される空気
と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混
合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、
その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガ
スタービン予混合ダクトにおいて、上記筒体の入口部か
ら出口部上流に至るまでの流路に空気供給口を設けたこ
とを特徴とするガスタービン予混合ダクト。
【請求項８】ガスタービン圧縮機から供給される空気
と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混
合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、
その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガ
スタービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対し、
その横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開口を
狭くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ねると
ともに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成したことを
特徴とするガスタービン予混合ダクト。
【請求項９】ガスタービン圧縮機から供給される空気
と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この混
合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体の、
その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内するガ
スタービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対し、
その縦断面方向の開口を広く、その横断面方向の開口を
狭くした筒体を、その横断面方向に沿って列状に配置す
るとともに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成したこ
とを特徴とするガスタービン予混合ダクト。
【請求項１０】ガスタービン圧縮機から供給される空
気と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この
混合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体
の、その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内す
るガスタービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対
し、その横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開
口を狭くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ね
るとともに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一
方、各絞り部のうち、少なくとも一以上の上流側に整流
板を設けたことを特徴とするガスタービン予混合ダク
ト。
【請求項１１】ガスタービン圧縮機から供給される空
気と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この
混合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体
の、その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内す
るガスタービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対
し、その横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開
口を狭くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ね
るとともに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一
方、上記各筒体の入口部から出口部上流に至るまでの流
路に回転自在に取り付けられた案内羽根を設けたことを
特徴とするガスタービン予混合ダクト。
【請求項１２】ガスタービン圧縮機から供給される空
気と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この
混合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体
の、その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内す
るガスタービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対
し、その横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開
口を狭くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ね
るとともに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一
方、上記各筒体の入口部から出口部上流に至るまでの流
路に固設させた案内羽根を設けたことを特徴とするガス
タービン予混合ダクト。
【請求項１３】ガスタービン圧縮機から供給される空
気と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この
混合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体
の、その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内す
るガスタービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対
し、その横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開
口を狭くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ね
るとともに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一
方、上記各筒体の入口部から出口部上流に至るまでの流
路に渦衝突拡散部を設けたことを特徴とするガスタービ
ン予混合ダクト。
【請求項１４】渦衝突拡散部はＶ字状の突出し片、楔
状の突出し片、円柱状の突出し片、楕円柱状の突出し
片、菱形状の突出し片、三角柱状の突出し片のうち、い
ずれかを選択したことを特徴とするガスタービン予混合
ダクト。
【請求項１５】ガスタービン圧縮機から供給される空
気と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この
混合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体
の、その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内す
るガスタービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対
し、その横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開
口を狭くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ね
るとともに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一
方、上記各筒体の入口部から出口部上流に至るまでの流
路に境界層吸込み口を設けたことを特徴とするガスター
ビン予混合ダクト。
【請求項１６】境界層吸込み口は、丸形、四角形、三
角形、菱形、楕円形のうち、いずれかを選択したことを
特徴とする請求項６または１５に記載のガスタービン予
混合ダクト。
【請求項１７】ガスタービン圧縮機から供給される空
気と燃料供給装置から供給される燃料とを混合し、この
混合したガスを、ガス流れ方向に沿って配設した筒体
の、その筒体の複数の出口部を介して燃焼器内に案内す
るガスタービン予混合ダクトにおいて、ガスの流れに対
し、その横断面方向の開口を広く、その縦断面方向の開
口を狭くした筒体を、その縦断面方向に向って積み重ね
るとともに、上記各筒体の出口部に絞り部を形成する一
方、上記各筒体の入口部から出口部上流に至るまでの流
路に空気供給口を設けたことを特徴とするガスタービン
予混合ダクト。