JP2004183945A - Gas turbine combustor and gas turbine equipped with the same - Google Patents

Gas turbine combustor and gas turbine equipped with the same Download PDF

Info

Publication number
JP2004183945A
JP2004183945A JP2002349763A JP2002349763A JP2004183945A JP 2004183945 A JP2004183945 A JP 2004183945A JP 2002349763 A JP2002349763 A JP 2002349763A JP 2002349763 A JP2002349763 A JP 2002349763A JP 2004183945 A JP2004183945 A JP 2004183945A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bypass duct
gas turbine
combustion
bypass
turbine combustor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002349763A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazufumi Ikeda
和史 池田
Masaki Ono
正樹 小野
Katsunori Tanaka
克則 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002349763A priority Critical patent/JP2004183945A/en
Priority to US10/525,004 priority patent/US7832211B2/en
Priority to EP03812351.9A priority patent/EP1568869B1/en
Priority to PCT/JP2003/015298 priority patent/WO2004051063A1/en
Priority to TW092133684A priority patent/TWI247867B/en
Publication of JP2004183945A publication Critical patent/JP2004183945A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas turbine combustor capable of reducing combustion vibration so as to consistently realize low NOx. <P>SOLUTION: The combustor 3 comprises a tail cylinder 7 connected to a front end of an inner cylinder 6 having a combustion area, and a bypass duct 11 in which one end 11a is opened in the tail cylinder 7 and the other end 11b is opened in a wheel chamber forming a periphery of the inner cylinder 6 and the tail cylinder 7, and a plate-like member 50 having a large number of through holes 52 and passing through a bypass duct 11 is disposed therein. Fluid particles which are vibrational elements of the combustion vibration occurred in the combustion area are introduced from one end 11a of the bypass duct 11 and effectively captured by each through hole 51 of the plate-like member 50, and vibrated through each through hole 51 in resonance with air in the wheel chamber 5 connected by the bypass duct 11. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン燃焼器(以下「燃焼器」と記すことがある)、及びこれを備えたガスタービンに関し、特に、低NOx(窒素酸化物)化を実現すべく燃焼振動を低減するガスタービン燃焼器、及びガスタービンに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来よりガスタービンは、空気圧縮機(以下「圧縮機」と記すことがある)、燃焼器、及びタービンを主な構成要素とし、互いに主軸で直結された圧縮機とタービンの間に燃焼器が配設されてなり、作動流体となる空気が主軸の回転により圧縮機に吸入されて圧縮され、その圧縮空気が燃焼器に導入されて燃料とともに燃焼し、その高温高圧の燃焼ガスがタービンに吐出されてタービンとともに主軸を回転駆動させる。このようなガスタービンは、主軸の前端に発電機等を接続することでその駆動源として活用され、また、タービンの前方に燃焼ガス噴射用の排気口を配設することでジェットエンジンとして活用される。
【0003】
ところで、近年、法規制の根幹の1つをなす環境問題に対し、ガスタービンから排出される排気ガス中の特にNOxの低減化が強く望まれてきている。そのため、NOxを実際に生成する燃焼器には、特にNOxの生成を抑える技術が要求され、これを達成すべく燃焼器に採用される燃焼方式として、燃料と圧縮空気を予め混合させた後に燃焼させるという予混合燃焼方式が主流となっている。この予混合燃焼方式では、燃料が圧縮空気中に均一かつ希薄の状態で分散することから、燃焼火炎温度の局部的な上昇を防止でき、これにより、燃焼火炎温度の上昇に伴って増加するNOxの生成量を低減することが可能となるわけである。
【0004】
ここで、予混合燃焼方式の燃焼器を適用した従来より一般的なガスタービンについて、図14を参照しながら説明する。このガスタービン1は、大きくは、圧縮機2、ガスタービン燃焼器3、及びタービン4から構成されている。燃焼器3は、圧縮機2とタービン4の間に形成された空洞を有する車室5に取り付けられており、燃焼領域を有する内筒6、この内筒6の前端に連結された尾筒7、内筒6と同心状に配設された外筒8、内筒6の軸線上に後端から配設されたパイロットノズル9、このパイロットノズル9の周囲に円周方向で等間隔に配設された複数のメインノズル10、尾筒7の側壁に連結され車室5に開口するバイパスダクト11、このバイパスダクト11に配設されたバイパス弁12、このバイパス弁12の開閉度合いを調整するバイパス弁可変機構13より構成される。
【0005】
このような構成のもと、圧縮機2で圧縮された圧縮空気は、車室5内に流入し(図中の白抜き矢印)、内筒6の外周面と外筒8の内周面とで形成される管状空間を経た後ほぼ180度反転して(図中の実線矢印)、内筒6内に後端側から導入される。次いで、パイロットノズル9の前端のパイロットバーナ(不図示)に燃料が噴射されて拡散燃焼するとともに、各メインノズル10の前端のメインバーナ(不図示)に噴射された燃料と混合して予混合燃焼し、高温高圧の燃焼ガスとなる。この燃焼ガスは、尾筒7内を経由してその前端から吐出され、タービン4を駆動させる。なお、バイパスダクト11から尾筒7内へ、車室5内の圧縮空気の一部(以下「バイパス空気」と記すことがある)が供給されるが、これは、燃焼ガス濃度を調整する役割を果たす。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−254634号公報
【特許文献2】
特開2002−174427号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の予混合燃焼方式は一見低NOx化に対して優れるが、火炎が薄く狭い範囲で短時間に燃焼するため、単位空間当たりの燃焼エネルギが過大となり、燃焼振動が生じ易いという問題がある。この燃焼振動は、燃焼エネルギの一部が振動エネルギに変換されて発生するものであって、圧力波として伝播して燃焼器及びガスタービン等のケーシングからなる音響系と共鳴する場合、著しい振動や騒音を引き起こすだけでなく、燃焼器内に圧力変動や発熱変動を誘発させて燃焼状態が不安定になり、結果として低NOx化を阻害してしまう。
【0008】
このような燃焼振動の問題に対して、従来は、実際にガスタービンを運転させながら、正常な状態で稼動するよう適宜調整しつつ正規の運転条件を随時設定していた。そのため、煩雑な調整作業が不可欠であった。
【0009】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、低NOx化を安定的に実現すべく、燃焼振動の低減が可能なガスタービン燃焼器、及びガスタービンを提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるガスタービン燃焼器は、内部に燃焼領域を有する筒体と、一端が前記筒体における前記燃焼領域又はその下流域に開口するとともに、他端が前記筒体の周囲を形成する車室内に開口するバイパスダクトと、よりなるガスタービン燃焼器において、多数の貫通孔を有し前記バイパスダクトを横断した板状部材が配設されている。これにより、燃焼領域で生じた燃焼振動の振動要素である流体粒子は、バイパスダクトの一端から導入されて板状部材の各貫通孔に有効に捕捉されるとともに、バイパスダクトで連結された車室内の空気と共鳴して、各貫通孔を通じて振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動が低減される。
【0011】
特に燃焼振動における種々の周波数域に対する減衰の応答性は、1つに、バイパスダクトの横断面に相当する板状部材の領域において、貫通孔の開口面積の占める割合で定まる。そこで、周波数域の異なる種々の燃焼振動に対し、容易に対応可能にするために、前記板状部材は、前記バイパスダクトに対する横断方向にスライド移動可能であって、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで、前記貫通孔の開口面積の占める割合が相互に異なる貫通孔存在領域を複数有することが好ましい。
【0012】
ここで、バイパスダクトには、本来、車室から筒体内にバイパス空気を導入して燃焼ガス濃度を調整する機能、すなわちバイパス空気の流量を調整する機能が要求されるが、上記の構成のままでは、板状部材が障害となってバイパス空気の流量が不十分となり、バイパスダクトの本来の機能を果たせない場合がある。そこで、バイパスダクトの本来の機能を損なうことなく、燃焼振動を低減できるようにする観点から、前記車室から前記バイパスダクトを経由して前記筒体内に導入されるバイパス空気の流量を開閉度合いで調整するバイパス弁が、前記バイパスダクトに配設されており、前記板状部材が、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで貫通する貫通領域を有するとよい。
【0013】
これと同様にバイパスダクトの本来の機能を損なうことなく、燃焼振動を低減できるようにし、更に構成を簡単にする観点から、前記板状部材は、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで貫通する貫通領域、及び、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで、前記貫通孔が存しない貫通孔不存在領域を有してもよい。
【0014】
また、燃焼振動の低減される度合いは、バイパスダクトにおける車室への開口端(他端)から板状部材までの距離で変動するため、これを踏まえて、燃焼振動を十分低減できるように、前記バイパスダクトにおける前記他端部に、その軸方向に突出入可能で所定長さを有した筒状部材が嵌挿されていることが好ましい。
【0015】
また、上記目的を達成する本発明によるガスタービン燃焼器は、内部に燃焼領域を有する筒体と、一端が前記筒体における前記燃焼領域又はその下流域に開口するとともに、他端が前記筒体の周囲を形成する車室内に開口するバイパスダクトと、よりなるガスタービン燃焼器において、前記バイパスダクトにおける前記一端の近傍で横断した隔壁と、この隔壁を嵌通し前記隔壁の少なくとも一方の面から突出する突出管と、この突出管に挿嵌され多数の貫通孔を有する抵抗体と、を備えている。これにより流体粒子は、抵抗体に有効に捕捉されるとともに、突出管で連結されたバイパスダクト内における隔壁から他端まで空間の空気と共鳴して、抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動が低減される。
【0016】
更に、燃焼振動を効率よく低減させるには、流体粒子を多くの個所で振動させることが望ましく、これを達成するために、前記隔壁を複数連設し、これら各隔壁に前記突出管及び前記抵抗体を備えるとよい。
【0017】
また、燃焼振動をより十分に低減させる観点から、前記筒体の外側に配設されて所定容積の内部空間を形成する箱体と、前記燃焼領域又はその下流域に開口するとともに、前記内部空間に開口する所定長さのスロートと、を備え、前記スロートに多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されていることが好ましい。これにより流体粒子は、板状部材における貫通孔や隔壁の突出管における抵抗体付近での振動に加えて、スロートで連結された内部空間の空気と共鳴して、スロートにおける抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。
【0018】
そして、上記目的を達成するため、本発明によるガスタービンは、空気圧縮機と、上記したいずれかのガスタービン燃焼器と、タービンと、を備えている。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。先ず、本発明の第1実施形態について説明する。図1は本発明の第1実施形態である燃焼器の縦断面図、図2はその燃焼器の要部横断面図である。なお、図中で図14と同じ名称で同じ機能を果たす部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。後述する第2〜7実施形態においても同様とする。
【0020】
本実施形態の燃焼器3は、図14に示すようなガスタービン1に適用されるものであって、図1、2に示すように、燃焼領域を有する内筒6(不図示)の前端に尾筒7が連結されており、内筒6及びその下流域の尾筒7により筒体が構成される。その尾筒7の側壁にはバイパスダクト11が連結されており、その一端11aは尾筒7内に開口し、他端11bは筒体の周囲を形成する車室5内に開口している。
【0021】
更に、バイパスダクト11には、これを横断するように板状部材50が配設されており、この板状部材50には、多数の貫通孔51が形成されている。このような板状部材50は、貫通孔51が穿設されたような金属板に限らず、例えば、パンチングメタル、セラミック焼結金属、焼結金網も適用できる。
【0022】
このような構成のもと、内筒6内の燃焼領域で生じた燃焼振動に関しては、その振動要素である流体粒子が、尾筒7を経由して伝播し、次いでバイパスダクト11の一端11aから導入されて板状部材50の各貫通孔51に有効に捕捉される。そして、バイパスダクト11で連結された車室5内の空気と共鳴して、各貫通孔51を通じて振動する。この振動により、流体粒子の振幅が減衰され、その燃焼振動が低減されていく。その結果、安定的な低NOx化を実現できる。
【0023】
なお、図1では、バイパスダクト11に対して板状部材50が1つ配設されているが、2つ以上連設されても勿論構わない。
【0024】
次に、本発明の第2実施形態について、図3〜7を参照しながら説明する。本第2実施形態の特徴は、第1に、バイパスダクト11の本来の機能を損なうことなく、燃焼振動を低減できるように図り、第2に、周波数域の異なる種々の燃焼振動に対し、容易に対応可能にするよう図った点にある。
【0025】
第1の特徴点に関しては、バイパスダクト11には、本来、車室5から筒体(尾筒7)内にバイパス空気を導入して燃焼ガス濃度を調整する機能、すなわちバイパス空気の流量を調整する機能が要求されるが、第1実施形態の構成のままでは、板状部材50が障害となってバイパス空気の流量が不十分となり、バイパスダクト11の本来の機能を果たせない場合があるからである。
【0026】
第2の特徴点に関しては、燃焼振動における種々の周波数域に対する減衰の応答性は、1つに、バイパスダクト11の横断面に相当する板状部材50の領域において、貫通孔51の開口面積の占める割合(以下、「開口率」と記すことがある)で定まるため、振動燃焼の周波数域によっては減衰の応答性が著しく低下する場合があるからである。
【0027】
そこで、本実施形態では、図3に示すように、板状部材50が、バイパスダクト11に対する横断方向(図中の矢印X)にスライド移動可能となっている。この板状部材50には、図4に示すように、バイパスダクト11の横断面11cと略同一の大きさで、貫通孔51の開口面積の占める割合が相互に異なる貫通孔存在領域A1、A2・・・が形成され、更に、横断面11cと略同一の大きさで貫通する貫通領域Bが形成されている。なお、図4では、貫通孔存在領域A2の開口率の方が、貫通孔存在領域A1よりも大きい。
【0028】
また、バイパスダクト11には、板状部材50に隣接して、バイパス弁12が配設されており、このバイパス弁12も板状部材50と同様に、バイパスダクト11に対する横断方向(図3中の矢印Y)にスライド移動可能となっている。具体的には、複数の燃焼器3がガスタービン1の主軸に対して同一円周上に等角度間隔で配設されていることから、バイパス弁12は、図5に示すように、ガスタービン1の主軸と同軸状のリング状プレートを基板部12aとし、この基板部12aは、各燃焼器3のバイパスダクト11を横断するように配設されている。この基板部12aには、各バイパスダクト11の各々に対応した貫通口12bが形成され、基板部12aの外周には、径方向に突出しバイパス弁可変機構13(図14参照)に接続されたレバー12cが固定されている。
【0029】
そして、バイパス弁可変機構13を駆動することにより、レバー12cが円周方向に移動し、これに伴い基板部12aが円周方向にスライド回転、すなわち各バイパスダクト11に対する横断方向(図3中の矢印Y)にスライド移動するようになる。
【0030】
このような構成の燃焼器3の動作について、図6、7を参照しながら以下に説明する。先ず、バイパスダクト11の本来の機能であるバイパス空気の流量を調整する際は、図6に示すように、板状部材50をスライド移動させて、貫通領域Bがバイパスダクト11の横断面に相当する領域に一致するよう選定する。この状態で、バイパス弁12をスライド移動させることにより、バイパス弁12の開閉度合いが調整され、これにより、バイパスダクト11の本来の機能であるバイパス空気の流量調整がなされる。
【0031】
例えば、バイパスダクト11を閉じてバイパス空気の流入を停止する場合は、バイパスダクト11の横断面に相当する領域に、貫通領域Bが一致するよう板状部材50をスライド移動させて選定するとともに、貫通口12bが掛からないようバイパス弁12をスライド移動させ(図6(a)参照)、また、バイパスダクト11を完全に開いてバイパス空気の流入を全開する場合は、バイパスダクト11の横断面に相当する領域に、貫通口12bが一致するようバイパス弁12をスライド移動させる(図6(b)参照)。なお、バイパス空気の流入を中間的に調整する場合は、バイパスダクト11の横断面に相当する領域に貫通口12bが一部掛かるようにして、開口割合を調整することで足りる。
【0032】
これに対して、燃焼振動を低減させる際は、図7に示すように、バイパス弁12をスライド移動させて、貫通口12bがバイパスダクト11の横断面に相当する領域に一致するよう選定する。つまり、バイパスダクト11が完全に開かれた状態にする。この状態で、板状部材50をスライド移動させて、バイパスダクト11の横断面に相当する領域に、燃焼振動における種々の周波数域に見合った貫通孔存在領域A1、A2・・・が一致するように選定する。例えば、図7(a)は、貫通孔存在領域A1を選定した状態で、図7(b)は、貫通孔存在領域A2を選定した状態である。これにより、その周波数域の燃焼振動に対しての減衰の応答性が確保され、燃焼振動が低減される。
【0033】
従って、バイパスダクトの本来の機能を損なうことなく、種々の周波数域に対する燃焼振動を確実に低減できる。
【0034】
次に、本発明の第3実施形態について、図8、9を参照しながら説明する。本第3実施形態の特徴は、第2実施形態と同様に、バイパスダクト11の本来の機能を損なうことなく、燃焼振動を低減できるように図るとともに、周波数域の異なる種々の燃焼振動に対し、容易に対応可能にするよう図り、更に構成を簡単にするよう図った点にある。
【0035】
つまり、本実施形態では、図8、9に示すように、第2実施形態におけるバイパス弁12を排除し、その代替として板状部材50には、貫通孔存在領域A1、A2・・・、及び貫通領域Bに加えて、バイパスダクト11の横断面11cと略同一の大きさで、貫通孔51が存しない貫通孔不存在領域Cが形成されている。
【0036】
このような構成のもと、バイパス空気の流量を調整する際は、板状部材50を適宜スライド移動させて、貫通孔存在領域A1、A2・・・、貫通領域B、又は貫通孔不存在領域Cが、バイパスダクト11の横断面に相当する領域に一致するよう選定する。これにより、バイパス弁12の開閉度合いが調整され、バイパスダクト11の本来の機能であるバイパス空気の流量調整がなされる。
【0037】
他方、燃焼振動を低減させる際は、板状部材50をスライド移動させて、バイパスダクト11の横断面に相当する領域に、燃焼振動における種々の周波数域に見合った貫通孔存在領域A1、A2・・・が一致するように選定する。これにより、その周波数域の燃焼振動に対しての減衰の応答性が確保され、燃焼振動が低減される。
【0038】
従って、第2実施形態と同様に、バイパスダクトの本来の機能を損なうことなく、種々の周波数域に対する燃焼振動を確実に低減できるし、更に、第2実施形態のようなバイパス弁12を別個に設ける必要がない、すなわち、バイパス弁12の機能を板状部材50が兼用することから、構成を簡単にできるという利点がある。
【0039】
次に、本発明の第4実施形態について、図10を参照しながら説明する。本第4実施形態の特徴は、第1〜3実施形態の燃焼器3において、燃焼振動の低減度合いを調整可能にした点にある。これは、燃焼振動の低減される度合いが、バイパスダクト11における車室5への開口端(図1、3、8では他端11b)から板状部材50までの距離Lで変動するからである。
【0040】
そこで、本実施形態では、バイパスダクト11における他端部11bに、その軸方向に突出入可能で所定長さを有した筒状部材55が嵌挿されている。これにより、筒状部材55を突出させることで、距離Lが実質的に板状部材50から筒状部材55の先端までに延長される。従って、筒状部材55の突出量を調整することで、距離Lの調整が自在となることから、その距離Lによって変動する燃焼振動の低減度合いの調整が可能となる。その結果、燃焼振動を十分低減できるように設定できる。
【0041】
次に、本発明の第5実施形態について、図11を参照しながら説明する。本第5実施形態の特徴は、流体粒子の振動を誘発する共鳴用の空気が、第1〜4実施形態における燃焼器3では車室5内の空気であるのに対し、本実施形態ではバイパスダクト11内の空気とする点にある。
【0042】
つまり、本実施形態では、図11に示すように、バイパスダクト11における一端11aの近傍で、これを横断するように隔壁60が配設されており、この隔壁60には、隔壁60を嵌通し少なくとも一方の面に突出する突出管61が設けられている。更に、この突出管61内には、多数の貫通孔を有する抵抗体62が挿嵌されている。この抵抗体62は、例えば、パンチングメタル、セラミック焼結金属、焼結金網が適用される。
【0043】
このような構成のもと、内筒6内の燃焼領域で生じた燃焼振動に関しては、流体粒子は、尾筒7を経由して伝播し、次いでバイパスダクト11の一端11aから導入されて突出管61内の抵抗体62に有効に捕捉される。そして、突出管61で連結されたバイパスダクト11内における隔壁60から他端11bまで空間の空気と共鳴して、抵抗体62付近で振動する。この振動により、流体粒子の振幅が減衰され、その燃焼振動が低減されていく。その結果、安定的な低NOx化を実現できる。
【0044】
なお、図11では、隔壁60に対して突出管61及び抵抗体62が1つずつ配設されているが、2つ以上ずつ連設されても勿論構わない。
【0045】
次に、本発明の第6実施形態について、図12を参照しながら説明する。本第6実施形態の特徴は、第5実施形態の燃焼器3において燃焼振動を効率よく低減させるように図った点にある。
【0046】
つまり、本実施形態では、図12に示すように、隔壁60を複数連設し、これら各隔壁60に突出管61及び抵抗体61を備えている。これにより、流体粒子は、各突出管61で連結された隔壁間60の各空間の空気と共鳴して、各抵抗体62付近で振動し、その振幅が減衰される。従って、流体粒子を多くの個所で振動させることが可能となり、燃焼振動を効率よく低減できる。
【0047】
最後に、本発明の第7実施形態について説明する。本第7実施形態の特徴は、第1〜6実施形態の燃焼器3において燃焼振動をより十分に低減させるように図った点にあり、その構成の一例を図13に示す。
【0048】
図13に示すように、第1〜4実施形態に準じた板状部材50に加え、バイパスダクト11の側壁の外側に箱体30が配設されており、この箱体30内の空洞によって所定容積の内部空間31が形成されている。また、箱体30は、所定長さを有する管状のスロート32を介してバイパスダクト11の側壁に連結されていて、このスロート32は、バイパスダクト11内に開口するとともに、内部空間31に開口している。
【0049】
更に、スロート32内には、多数の貫通孔を有する抵抗体33が挿嵌されている。この抵抗体33は、第5、6実施形態における抵抗体62と同様、例えば、パンチングメタル、セラミック焼結金属、焼結金網である。
【0050】
このような構成のもと、内筒6内の燃焼領域で生じた燃焼振動に関しては、流体粒子は、板状部材50における貫通孔51での振動に加えて、スロート32で連結された内部空間31の空気と共鳴して、スロート32における抵抗体33付近で振動し、その振幅が減衰される。従って、燃焼振動をより十分に低減させることが可能となる。
【0051】
なお、図13では、第1〜4実施形態に準じた構成を基本として、本実施形態の特徴的な構成である箱体30等を付加させているが、勿論第5、6実施形態に準じた構成に付加させても構わない。また、スロート32で連結する対象は、バイパスダクト11の壁面に限らず、内筒6や尾筒7の壁面であってもよい。
【0052】
その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【0053】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のガスタービン燃焼器によれば、内部に燃焼領域を有する筒体と、一端が前記筒体における前記燃焼領域又はその下流域に開口するとともに、他端が前記筒体の周囲を形成する車室内に開口するバイパスダクトと、よりなるガスタービン燃焼器において、多数の貫通孔を有し前記バイパスダクトを横断した板状部材が配設されているので、燃焼領域で生じた燃焼振動の振動要素である流体粒子は、バイパスダクトの一端から導入されて板状部材の各貫通孔に有効に捕捉されるとともに、バイパスダクトで連結された車室内の空気と共鳴して、各貫通孔を通じて振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動を低減することが可能となり、安定的な低NOx化を実現できる。
【0054】
特に、前記板状部材は、前記バイパスダクトに対する横断方向にスライド移動可能であって、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで、前記貫通孔の開口面積の占める割合が相互に異なる貫通孔存在領域を複数有すると、板状部材を適宜スライド移動させて、燃焼振動における種々の周波数域に見合った貫通孔存在領域を選定することができる。従って、周波数域の異なる種々の燃焼振動に対して減衰の応答性への対応が容易に可能となる。
【0055】
ここで、前記車室から前記バイパスダクトを経由して前記筒体内に導入されるバイパス空気の流量を開閉度合いで調整するバイパス弁が、前記バイパスダクトに配設されており、前記板状部材が、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで貫通する貫通領域を有すると、板状部材をスライド移動させて貫通領域を選定した上で、バイパス弁の開閉度合いを調整することにより、バイパスダクトの本来の機能であるバイパス空気の流量調整が十分になされ、他方、バイパス弁を開いた上で、板状部材を適宜スライド移動させて、燃焼振動における種々の周波数域に見合った貫通孔存在領域を選定することにより、その周波数域の燃焼振動に対しての減衰の応答性を確保できる。つまり、バイパスダクトの本来の機能を損なうことなく、燃焼振動を低減できる。
【0056】
これに対し、前記板状部材は、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで貫通する貫通領域、及び、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで、前記貫通孔が存しない貫通孔不存在領域を有していると、板状部材を適宜スライド移動させて、貫通領域、貫通孔存在領域、又は各貫通孔不存在領域を選定することにより、バイパス空気の流量調整が十分になされ、他方、燃焼振動における種々の周波数域に見合った貫通孔存在領域を選定することにより、その周波数域の燃焼振動に対しての減衰の応答性を確保できる。つまり、上記と同様に、バイパスダクトの本来の機能を損なうことなく、燃焼振動を低減できるし、更に、上記のようなバイパス弁を別個に設ける必要がないことから、構成を簡単にできるという利点がある。
【0057】
また、前記バイパスダクトにおける前記他端部に、その軸方向に突出入可能で所定長さを有した筒状部材が嵌挿されていると、筒状部材を突出入させることでバイパスダクトにおける車室への開口端から板状部材までの距離を自在に調整できることから、その距離によって変動する燃焼振動の低減度合いの調整が可能となり、これにより燃焼振動を十分低減できるように設定できる。
【0058】
また本発明のガスタービン燃焼器によれば、内部に燃焼領域を有する筒体と、一端が前記筒体における前記燃焼領域又はその下流域に開口するとともに、他端が前記筒体の周囲を形成する車室内に開口するバイパスダクトと、よりなるガスタービン燃焼器において、前記バイパスダクトにおける前記一端の近傍で横断した隔壁と、この隔壁を嵌通し前記隔壁の少なくとも一方の面から突出する突出管と、この突出管に挿嵌され多数の貫通孔を有する抵抗体と、を備えているので、流体粒子は、抵抗体に有効に捕捉されるとともに、突出管で連結されたバイパスダクト内における隔壁から他端まで空間の空気と共鳴して、抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。こうして燃焼振動を低減することが可能となり、安定的な低NOx化を実現できる。
【0059】
更に、前記隔壁を複数連設し、これら各隔壁に前記突出管及び前記抵抗体を備えると、流体粒子は、更に各突出管で連結された隔壁間の各空間の空気と共鳴して、各抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。従って、流体粒子を多くの個所で振動させることが可能となり、燃焼振動を効率よく低減できる。
【0060】
また、前記筒体の外側に配設されて所定容積の内部空間を形成する箱体と、前記燃焼領域又はその下流域に開口するとともに、前記内部空間に開口する所定長さのスロートと、を備え、前記スロートに多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されていると、流体粒子は、板状部材における貫通孔や隔壁の突出管における抵抗体付近での振動に加えて、スロートで連結された内部空間の空気と共鳴して、スロートにおける抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。従って、燃焼振動をより十分に低減させることが可能となる。
【0061】
そして、本発明によるガスタービンは、空気圧縮機と、上記したいずれかのガスタービン燃焼器と、タービンと、を備えているので、ガスタービン燃焼器において燃焼振動を低減して安定的な低NOx化を実現でき、これにより、排気ガス中のNOxの低減化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態である燃焼器の要部縦断面図である。
【図2】第1実施形態の燃焼器の要部横断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態である燃焼器の要部縦断面図である。
【図4】第2実施形態の燃焼器における板状部材の平面図である。
【図5】第2実施形態の燃焼器におけるバイパス弁の平面図である。
【図6】第2実施形態の燃焼器におけるバイパス空気量調整動作を示す要部縦断面図である。
【図7】第2実施形態の燃焼器における減衰振動低減動作を示す要部縦断面図である。
【図8】本発明の第3実施形態である燃焼器の要部縦断面図である。
【図9】第3実施形態の燃焼器における板状部材の平面図である。
【図10】本発明の第4実施形態である燃焼器の要部縦断面図である。
【図11】本発明の第5実施形態である燃焼器の要部縦断面図である。
【図12】本発明の第6実施形態である燃焼器の要部縦断面図である。
【図13】本発明の第7実施形態である燃焼器の一例を示す要部縦断面図である。
【図14】一般的なガスタービンにおける燃焼器付近の要部縦断面図である。
【符号の説明】
1 ガスタービン
2 圧縮機
3 ガスタービン燃焼器
4 タービン
5 車室
6 内筒
7 尾筒
8 外筒
9 パイロットノズル
10 メインノズル
11 バイパスダクト
12 バイパス弁
12a 基板部
12b 貫通口
12c レバー
13 バイパス弁可変機構
30 箱体
31 内部空間
32 スロート
33 抵抗体
50 板状部材
51 貫通孔
55 筒状部材
60 隔壁
61 突出管
62 抵抗体
A1、A2 貫通孔存在領域
B 貫通領域
C 貫通孔不存在領域
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas turbine combustor (hereinafter, sometimes referred to as a “combustor”) and a gas turbine including the same, and more particularly, to a gas that reduces combustion oscillation to realize low NOx (nitrogen oxide). The present invention relates to a turbine combustor and a gas turbine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a gas turbine has an air compressor (hereinafter sometimes referred to as a “compressor”), a combustor, and a turbine as main components, and a combustor is provided between a compressor and a turbine directly connected to each other by a main shaft. Air, which is a working fluid, is sucked into the compressor by the rotation of the main shaft and compressed, and the compressed air is introduced into the combustor and burns with fuel, and the high-temperature, high-pressure combustion gas is discharged to the turbine. Then, the main shaft is rotationally driven together with the turbine. Such a gas turbine is used as a driving source by connecting a generator or the like to a front end of a main shaft, and is used as a jet engine by arranging an exhaust port for injecting combustion gas in front of the turbine. You.
[0003]
By the way, in recent years, it has been strongly desired to reduce, in particular, NOx in exhaust gas discharged from a gas turbine in response to an environmental problem which is one of the fundamentals of laws and regulations. Therefore, a combustor that actually produces NOx is required to have a technique for suppressing NOx production in particular. As a combustion method employed in the combustor to achieve this, the fuel and compressed air are mixed in advance and then burned. The premixed combustion method of making it prevail is the mainstream. In this premixed combustion system, since the fuel is dispersed in the compressed air in a uniform and lean state, it is possible to prevent a local rise in the combustion flame temperature, thereby increasing the NOx with the increase in the combustion flame temperature. Can be reduced.
[0004]
Here, a conventional general gas turbine to which a premixed combustion type combustor is applied will be described with reference to FIG. The gas turbine 1 mainly includes a compressor 2, a gas turbine combustor 3, and a turbine 4. The combustor 3 is attached to a vehicle compartment 5 having a cavity formed between the compressor 2 and the turbine 4, and has an inner cylinder 6 having a combustion area, and a transition piece 7 connected to a front end of the inner cylinder 6. An outer cylinder 8 arranged concentrically with the inner cylinder 6, a pilot nozzle 9 arranged from the rear end on the axis of the inner cylinder 6, and arranged at equal intervals in the circumferential direction around the pilot nozzle 9. A plurality of main nozzles 10, a bypass duct 11 connected to the side wall of the transition piece 7 and opening to the vehicle compartment 5, a bypass valve 12 provided in the bypass duct 11, and a bypass for adjusting the degree of opening and closing of the bypass valve 12. The variable valve mechanism 13 is provided.
[0005]
Under such a configuration, the compressed air compressed by the compressor 2 flows into the vehicle interior 5 (open arrow in the figure), and the outer peripheral surface of the inner cylinder 6 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 8 After passing through the tubular space formed by (1), it is inverted by almost 180 degrees (solid line arrow in the figure) and introduced into the inner cylinder 6 from the rear end side. Next, fuel is injected into a pilot burner (not shown) at the front end of the pilot nozzle 9 to perform diffusion combustion, and is mixed with fuel injected into a main burner (not shown) at the front end of each main nozzle 10 to perform premix combustion. And it becomes high temperature and high pressure combustion gas. The combustion gas is discharged from the front end through the transition piece 7 and drives the turbine 4. A part of the compressed air in the passenger compartment 5 (hereinafter sometimes referred to as “bypass air”) is supplied from the bypass duct 11 into the transition piece 7, and this serves to adjust the concentration of the combustion gas. Fulfill.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-254634 A [Patent Document 2]
JP 2002-174427 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned premixed combustion method is superior in reducing NOx at first glance, but has a problem that the combustion energy per unit space becomes excessively large and the combustion oscillation easily occurs because the flame is thin and burns in a narrow range in a short time. is there. This combustion vibration is generated by converting a part of the combustion energy into vibration energy. When the combustion vibration propagates as a pressure wave and resonates with an acoustic system including a casing such as a combustor and a gas turbine, significant vibration or vibration occurs. Not only does it cause noise, but it also induces pressure fluctuations and heat generation fluctuations in the combustor, making the combustion state unstable, and as a result, hindering NOx reduction.
[0008]
Conventionally, in order to deal with such a problem of combustion vibration, regular operating conditions have been set as needed while appropriately operating the gas turbine while operating the gas turbine in a normal state. Therefore, complicated adjustment work was indispensable.
[0009]
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a gas turbine combustor and a gas turbine capable of reducing combustion vibration in order to stably realize low NOx. It is assumed that.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a gas turbine combustor according to the present invention includes a cylinder having a combustion region therein, one end of which is open to the combustion region or the downstream region of the cylinder, and the other end of which has a cylindrical shape. In a gas turbine combustor comprising a bypass duct opening into a vehicle interior forming a periphery of the gas turbine, a plate-like member having a large number of through holes and crossing the bypass duct is provided. Thereby, the fluid particles, which are the vibration elements of the combustion vibration generated in the combustion region, are introduced from one end of the bypass duct, are effectively captured in the respective through holes of the plate-like member, and are connected to the vehicle interior by the bypass duct. Resonates with the air and vibrates through each through-hole, and its amplitude is attenuated. Thus, combustion oscillation is reduced.
[0011]
In particular, the responsiveness of the damping to various frequency ranges in the combustion oscillation is determined to a first extent by the proportion of the opening area of the through hole in the area of the plate-like member corresponding to the cross section of the bypass duct. Therefore, in order to easily cope with various combustion vibrations having different frequency ranges, the plate-shaped member is slidable in a transverse direction with respect to the bypass duct, and is approximately the same as the cross section of the bypass duct. It is preferable to have a plurality of through-hole existence regions having the same size and different from each other in the proportion of the opening area of the through-hole.
[0012]
Here, the bypass duct is originally required to have a function of adjusting the concentration of the combustion gas by introducing the bypass air into the cylinder from the vehicle compartment, that is, a function of adjusting the flow rate of the bypass air. In such a case, the plate-shaped member may become an obstacle and the flow rate of the bypass air may become insufficient, and the original function of the bypass duct may not be achieved. Therefore, from the viewpoint of reducing combustion vibration without impairing the original function of the bypass duct, the flow rate of bypass air introduced into the cylinder through the bypass duct from the cabin is controlled by the degree of opening and closing. It is preferable that a bypass valve to be adjusted is disposed in the bypass duct, and the plate-shaped member has a penetration area penetrating with a size substantially equal to a cross section of the bypass duct.
[0013]
Similarly, from the viewpoint of reducing combustion vibration without impairing the original function of the bypass duct and further simplifying the configuration, the plate-shaped member has a size substantially the same as the cross section of the bypass duct. And a through-hole absent area having substantially the same size as the cross section of the bypass duct and having no through-hole.
[0014]
Further, the degree of reduction of combustion vibration varies depending on the distance from the opening end (the other end) of the bypass duct to the vehicle compartment to the plate-like member. It is preferable that a cylindrical member having a predetermined length, which can protrude in the axial direction, is fitted into the other end of the bypass duct.
[0015]
In addition, a gas turbine combustor according to the present invention that achieves the above object has a tubular body having a combustion region therein, one end of which is open to the combustion region in the tubular body or a downstream region thereof, and the other end of which is the cylindrical body. A bypass duct that opens into a vehicle cabin that forms a periphery of the gas turbine combustor, and a partition wall that crosses the vicinity of the one end of the bypass duct, and the partition wall fits through and projects from at least one surface of the partition wall. And a resistor having a large number of through holes inserted into the projecting tube. As a result, the fluid particles are effectively captured by the resistor, resonate with the air in the space from the partition to the other end in the bypass duct connected by the protruding pipe, vibrate near the resistor, and the amplitude is attenuated. Is done. Thus, combustion oscillation is reduced.
[0016]
Further, in order to efficiently reduce the combustion vibration, it is desirable to vibrate the fluid particles at many places. In order to achieve this, a plurality of the partition walls are connected in series, and each of the partition walls has the projecting tube and the resistance. Good to have a body.
[0017]
In addition, from the viewpoint of more sufficiently reducing combustion vibration, a box body that is provided outside the cylindrical body to form an internal space having a predetermined volume, and that opens to the combustion region or a downstream region thereof, and that the internal space And a throat having a predetermined length that opens into the throat, and a resistor having a large number of through holes is preferably inserted into the throat. As a result, the fluid particles resonate with the air in the internal space connected by the throat and vibrate near the resistor in the throat, in addition to the vibration near the resistor in the through hole in the plate-shaped member and the protruding tube of the partition wall. , Its amplitude is attenuated.
[0018]
In order to achieve the above object, a gas turbine according to the present invention includes an air compressor, any one of the gas turbine combustors described above, and a turbine.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a combustor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a transverse sectional view of a main part of the combustor. In the figure, the parts having the same names and the same functions as those in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted. The same applies to the second to seventh embodiments described later.
[0020]
The combustor 3 of this embodiment is applied to a gas turbine 1 as shown in FIG. 14, and as shown in FIGS. 1 and 2, is provided at a front end of an inner cylinder 6 (not shown) having a combustion area. A transition piece 7 is connected, and a cylinder is constituted by the inner cylinder 6 and a transition piece 7 in a downstream area thereof. A bypass duct 11 is connected to a side wall of the transition piece 7, and one end 11 a of the bypass duct 11 is opened in the transition piece 7, and the other end 11 b is opened in the cabin 5 forming the periphery of the cylinder.
[0021]
Further, a plate-like member 50 is disposed in the bypass duct 11 so as to cross the bypass duct 11, and a large number of through holes 51 are formed in the plate-like member 50. Such a plate-like member 50 is not limited to a metal plate in which the through-hole 51 is formed, but may be, for example, a punching metal, a ceramic sintered metal, or a sintered wire mesh.
[0022]
With such a configuration, with respect to the combustion vibration generated in the combustion region in the inner cylinder 6, the fluid particles as the vibration element propagate through the transition piece 7 and then from the one end 11 a of the bypass duct 11. It is introduced and is effectively captured in each through-hole 51 of the plate member 50. Then, it vibrates through the respective through holes 51 in resonance with the air in the passenger compartment 5 connected by the bypass duct 11. Due to this vibration, the amplitude of the fluid particles is attenuated, and the combustion vibration is reduced. As a result, stable NOx reduction can be realized.
[0023]
In FIG. 1, one plate-shaped member 50 is provided for the bypass duct 11, but two or more plate-shaped members 50 may be connected continuously.
[0024]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The features of the second embodiment are as follows. First, the combustion vibration can be reduced without impairing the original function of the bypass duct 11, and secondly, various combustion vibrations having different frequency ranges can be easily reduced. The point is to make it possible to deal with
[0025]
Regarding the first feature, the bypass duct 11 originally has a function of adjusting the concentration of combustion gas by introducing bypass air from the vehicle cabin 5 into the cylinder (tail tube 7), that is, adjusting the flow rate of the bypass air. However, if the configuration of the first embodiment is used, the plate-shaped member 50 may become an obstacle and the flow rate of bypass air may be insufficient, and the original function of the bypass duct 11 may not be fulfilled. It is.
[0026]
Regarding the second feature, the response of the damping to various frequency ranges in the combustion oscillation is, in one, in the area of the plate member 50 corresponding to the cross section of the bypass duct 11, the opening area of the through hole 51. This is because the occupancy is determined by the ratio (hereinafter sometimes referred to as “opening ratio”), and the response of damping may be significantly reduced depending on the frequency range of the oscillating combustion.
[0027]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the plate member 50 is slidable in a direction transverse to the bypass duct 11 (arrow X in the figure). As shown in FIG. 4, the plate-like member 50 has through-hole existence regions A1 and A2 having substantially the same size as the cross section 11c of the bypass duct 11 and different proportions of the opening area of the through-hole 51 from each other. Are formed, and a penetrating region B penetrating with the same size as the cross section 11c is formed. In FIG. 4, the aperture ratio of the through-hole existing region A2 is larger than that of the through-hole existing region A1.
[0028]
A bypass valve 12 is provided in the bypass duct 11 adjacent to the plate-shaped member 50, and the bypass valve 12 also crosses the bypass duct 11 similarly to the plate-shaped member 50 (see FIG. 3). Can be slid in the direction of arrow Y). Specifically, since the plurality of combustors 3 are arranged at equal angular intervals on the same circumference with respect to the main shaft of the gas turbine 1, the bypass valve 12 is connected to the gas turbine 1 as shown in FIG. A ring-shaped plate coaxial with the main shaft 1 is a substrate portion 12a, and the substrate portion 12a is disposed so as to cross the bypass duct 11 of each combustor 3. A through-hole 12b corresponding to each of the bypass ducts 11 is formed in the substrate portion 12a, and a lever protruding in the radial direction and connected to the bypass valve variable mechanism 13 (see FIG. 14) is provided on the outer periphery of the substrate portion 12a. 12c is fixed.
[0029]
Then, by driving the variable bypass valve mechanism 13, the lever 12c moves in the circumferential direction, and accordingly, the board portion 12a slides in the circumferential direction, that is, the transverse direction with respect to each bypass duct 11 (see FIG. 3). The slide movement is started at arrow Y).
[0030]
The operation of the combustor 3 having such a configuration will be described below with reference to FIGS. First, when adjusting the flow rate of the bypass air, which is an essential function of the bypass duct 11, the plate member 50 is slid and moved so that the penetration area B corresponds to the cross section of the bypass duct 11, as shown in FIG. Select the area that matches. By sliding the bypass valve 12 in this state, the degree of opening and closing of the bypass valve 12 is adjusted, whereby the flow rate of the bypass air, which is the primary function of the bypass duct 11, is adjusted.
[0031]
For example, when stopping the inflow of bypass air by closing the bypass duct 11, the plate-shaped member 50 is slid and selected so that the penetration region B coincides with a region corresponding to the cross section of the bypass duct 11. When the bypass valve 12 is slid so that the through-hole 12b is not engaged (see FIG. 6A), and when the bypass duct 11 is completely opened to completely inflow the bypass air, the cross section of the bypass duct 11 is required. The bypass valve 12 is slid so that the through-hole 12b coincides with the corresponding area (see FIG. 6B). In the case where the inflow of the bypass air is adjusted intermediately, it is sufficient to adjust the opening ratio so that the through-hole 12b partially covers an area corresponding to the cross section of the bypass duct 11.
[0032]
On the other hand, when reducing combustion vibration, as shown in FIG. 7, the bypass valve 12 is slid and selected so that the through-hole 12b coincides with a region corresponding to the cross section of the bypass duct 11. That is, the bypass duct 11 is completely opened. In this state, the plate member 50 is slid so that the through-hole existence regions A1, A2,... Corresponding to various frequency ranges in the combustion vibration coincide with the region corresponding to the cross section of the bypass duct 11. To be selected. For example, FIG. 7A shows a state in which a through-hole existing area A1 is selected, and FIG. 7B shows a state in which a through-hole existing area A2 is selected. Thereby, the response of the damping to the combustion vibration in the frequency range is secured, and the combustion vibration is reduced.
[0033]
Therefore, combustion vibrations in various frequency ranges can be reliably reduced without impairing the original function of the bypass duct.
[0034]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The feature of the third embodiment is that, similarly to the second embodiment, the combustion vibration can be reduced without impairing the original function of the bypass duct 11, and various combustion vibrations having different frequency ranges are reduced. The point is to make it easy to deal with, and to make the configuration simpler.
[0035]
That is, in the present embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the bypass valve 12 in the second embodiment is eliminated, and as an alternative, the plate-shaped member 50 has through-hole existence regions A1, A2,. In addition to the through area B, a through hole absence area C having substantially the same size as the cross section 11c of the bypass duct 11 and having no through hole 51 is formed.
[0036]
With such a configuration, when adjusting the flow rate of the bypass air, the plate-shaped member 50 is slidably moved as appropriate, and the through-hole existence areas A1, A2,. C is selected so as to coincide with a region corresponding to the cross section of the bypass duct 11. As a result, the degree of opening and closing of the bypass valve 12 is adjusted, and the flow rate of bypass air, which is an essential function of the bypass duct 11, is adjusted.
[0037]
On the other hand, when reducing the combustion vibration, the plate-like member 50 is slid and moved to a region corresponding to the cross section of the bypass duct 11 so that the through-hole existence regions A1, A2,.・ ・ Select so that they match. Thereby, the response of the damping to the combustion vibration in the frequency range is secured, and the combustion vibration is reduced.
[0038]
Therefore, similarly to the second embodiment, combustion vibrations in various frequency ranges can be reliably reduced without impairing the original function of the bypass duct, and the bypass valve 12 as in the second embodiment is separately provided. There is no need to provide, that is, since the function of the bypass valve 12 is shared by the plate-shaped member 50, there is an advantage that the configuration can be simplified.
[0039]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of the fourth embodiment is that the degree of reduction of the combustion oscillation is adjustable in the combustor 3 of the first to third embodiments. This is because the degree of reduction in combustion vibration varies with the distance L from the opening end (the other end 11b in FIGS. 1, 3 and 8) of the bypass duct 11 to the plate member 50. .
[0040]
Therefore, in the present embodiment, a cylindrical member 55 having a predetermined length, which can protrude in the axial direction, is fitted into the other end 11b of the bypass duct 11. Thus, by projecting the tubular member 55, the distance L is substantially extended from the plate member 50 to the tip of the tubular member 55. Therefore, by adjusting the amount of protrusion of the cylindrical member 55, the distance L can be adjusted freely, so that it is possible to adjust the degree of reduction of the combustion vibration that fluctuates depending on the distance L. As a result, it can be set so that combustion oscillation can be sufficiently reduced.
[0041]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of the fifth embodiment is that the resonance air that induces the vibration of the fluid particles is the air in the cabin 5 in the combustor 3 in the first to fourth embodiments, while the bypass air is used in the present embodiment. The point is that the air in the duct 11 is used.
[0042]
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the partition wall 60 is disposed in the vicinity of the one end 11 a of the bypass duct 11 so as to cross the one end 11 a, and the partition wall 60 is inserted through the partition wall 60. A protruding tube 61 protruding from at least one surface is provided. Further, a resistor 62 having a large number of through holes is inserted into the protruding tube 61. As the resistor 62, for example, a punching metal, a ceramic sintered metal, or a sintered wire mesh is applied.
[0043]
With such a configuration, with respect to the combustion vibration generated in the combustion region in the inner cylinder 6, the fluid particles propagate through the transition piece 7, and then are introduced from one end 11a of the bypass duct 11 to project from the protruding pipe. It is effectively captured by the resistor 62 in 61. Then, from the partition wall 60 in the bypass duct 11 connected by the protruding pipe 61 to the other end 11 b, it resonates with the air in the space and vibrates near the resistor 62. Due to this vibration, the amplitude of the fluid particles is attenuated, and the combustion vibration is reduced. As a result, stable NOx reduction can be realized.
[0044]
In FIG. 11, one protruding tube 61 and one resistor 62 are provided for the partition wall 60, however, two or more protruding tubes 61 and two resistor members may be connected to each other.
[0045]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of the sixth embodiment lies in that the combustion oscillation is efficiently reduced in the combustor 3 of the fifth embodiment.
[0046]
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, a plurality of partition walls 60 are provided in series, and each of the partition walls 60 is provided with a protruding tube 61 and a resistor 61. Thereby, the fluid particles resonate with air in each space between the partition walls 60 connected by each protruding tube 61, vibrate near each resistor 62, and the amplitude thereof is attenuated. Therefore, the fluid particles can be vibrated in many places, and the combustion vibration can be reduced efficiently.
[0047]
Finally, a seventh embodiment of the present invention will be described. The feature of the seventh embodiment lies in that the combustion oscillation is more sufficiently reduced in the combustor 3 of the first to sixth embodiments, and an example of the configuration is shown in FIG.
[0048]
As shown in FIG. 13, in addition to the plate member 50 according to the first to fourth embodiments, a box 30 is disposed outside the side wall of the bypass duct 11, and a predetermined space is defined by a cavity in the box 30. A volume internal space 31 is formed. The box 30 is connected to a side wall of the bypass duct 11 via a tubular throat 32 having a predetermined length. The throat 32 opens into the bypass duct 11 and opens into the internal space 31. ing.
[0049]
Further, a resistor 33 having a large number of through holes is inserted into the throat 32. The resistor 33 is, for example, a punched metal, a ceramic sintered metal, or a sintered wire mesh, like the resistor 62 in the fifth and sixth embodiments.
[0050]
With such a configuration, regarding the combustion vibration generated in the combustion region in the inner cylinder 6, the fluid particles are not only vibrated in the through hole 51 in the plate-shaped member 50 but also in the internal space connected by the throat 32. Resonating with the air 31, it vibrates near the resistor 33 in the throat 32, and its amplitude is attenuated. Therefore, it becomes possible to reduce combustion oscillation more sufficiently.
[0051]
In FIG. 13, the box 30 and the like, which are the characteristic configurations of the present embodiment, are added based on the configuration according to the first to fourth embodiments. However, according to the fifth and sixth embodiments. It may be added to the configuration. The object to be connected by the throat 32 is not limited to the wall surface of the bypass duct 11, but may be the wall surface of the inner tube 6 or the tail tube 7.
[0052]
In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the gas turbine combustor of the present invention, a cylinder having a combustion region therein, one end of which opens into the combustion region of the cylinder or a downstream region thereof, and the other end of which has the cylinder In a gas turbine combustor comprising a bypass duct opening into a vehicle cabin forming a periphery of the gas turbine combustor, a plate-shaped member having a large number of through holes and crossing the bypass duct is disposed, so that a Fluid particles, which are the vibration elements of the combustion vibration, are introduced from one end of the bypass duct, are effectively captured in the respective through holes of the plate-like member, and resonate with the air in the passenger compartment connected by the bypass duct, Vibrates through each through hole, and its amplitude is attenuated. Thus, combustion oscillation can be reduced, and stable NOx reduction can be realized.
[0054]
In particular, the plate-shaped member is slidable in a transverse direction with respect to the bypass duct, and has a size substantially the same as a cross-section of the bypass duct, and a ratio of an opening area of the through-hole is different from each other. When there are a plurality of hole existing regions, the plate-like member can be slid and moved appropriately to select through-hole existing regions suitable for various frequency ranges in combustion vibration. Therefore, it is possible to easily respond to the damping response to various combustion vibrations having different frequency ranges.
[0055]
Here, a bypass valve that adjusts a flow rate of bypass air introduced into the cylinder via the bypass duct from the compartment through the bypass duct is provided in the bypass duct, and the plate-shaped member is Having a through area penetrating with the same size as the cross section of the bypass duct, by selecting the through area by sliding the plate member, and adjusting the degree of opening and closing of the bypass valve, Adjustment of the flow rate of bypass air, which is the original function of the duct, is sufficiently performed.On the other hand, after opening the bypass valve, the plate-like member is slid and moved appropriately, and there is a through hole suitable for various frequency ranges in combustion vibration. By selecting the region, it is possible to ensure the responsiveness of damping to combustion vibration in that frequency region. That is, combustion vibration can be reduced without impairing the original function of the bypass duct.
[0056]
On the other hand, the plate-shaped member has a through area penetrating with substantially the same size as the cross section of the bypass duct, and the same size as the cross section of the bypass duct, and the through hole does not exist. By having the through-hole non-existing area, the plate-shaped member is appropriately slid, and the through-area, the through-hole existing area, or each through-hole non-existing area is selected, so that the flow rate of the bypass air is sufficiently adjusted. On the other hand, by selecting the through-hole existence region corresponding to various frequency ranges in the combustion vibration, it is possible to ensure the responsiveness of damping to the combustion vibration in that frequency range. That is, similar to the above, the combustion vibration can be reduced without impairing the original function of the bypass duct, and further, since there is no need to separately provide the bypass valve as described above, the advantage that the configuration can be simplified. There is.
[0057]
Further, when a cylindrical member having a predetermined length, which can protrude in the axial direction and is inserted into the other end portion of the bypass duct, is inserted into the bypass duct so that the vehicle in the bypass duct is protruded. Since the distance from the opening end to the chamber to the plate-like member can be freely adjusted, it is possible to adjust the degree of reduction of the combustion vibration that fluctuates according to the distance, thereby setting the combustion vibration to be sufficiently reduced.
[0058]
Further, according to the gas turbine combustor of the present invention, a cylinder having a combustion region therein, one end of which opens into the combustion region or a downstream region of the cylinder, and the other end forms a periphery of the cylinder. A gas turbine combustor comprising a bypass duct that opens into the passenger compartment, a partition wall that crosses the vicinity of the one end of the bypass duct, and a projecting pipe that fits through the partition wall and projects from at least one surface of the partition wall. And a resistor having a large number of through-holes inserted into the projecting tube, so that the fluid particles are effectively captured by the resistor and from the partition wall in the bypass duct connected by the projecting tube. It resonates with the air in the space to the other end, vibrates near the resistor, and its amplitude is attenuated. Thus, combustion oscillation can be reduced, and stable NOx reduction can be realized.
[0059]
Furthermore, when a plurality of the partition walls are provided in series, and each of the partition walls is provided with the protruding tube and the resistor, the fluid particles further resonate with air in each space between the partition walls connected by each protruding tube, and It vibrates near the resistor and its amplitude is attenuated. Therefore, the fluid particles can be vibrated in many places, and the combustion vibration can be reduced efficiently.
[0060]
Further, a box disposed outside the cylindrical body to form an internal space having a predetermined volume, and a throat having a predetermined length, which opens into the combustion region or a downstream region thereof and opens into the internal space, When a resistor having a large number of through holes is inserted into the throat, the fluid particles are connected by the throat in addition to vibration near the resistor in the through hole in the plate-like member or the protruding tube of the partition wall. Resonates with the air in the internal space and vibrates near the resistor in the throat, and its amplitude is attenuated. Therefore, it becomes possible to reduce combustion oscillation more sufficiently.
[0061]
Further, since the gas turbine according to the present invention includes the air compressor, any one of the gas turbine combustors described above, and the turbine, the gas turbine combustor reduces combustion vibrations and achieves stable low NOx. Therefore, reduction of NOx in exhaust gas can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a combustor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the combustor according to the first embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a main part of a combustor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a plate-like member in a combustor according to a second embodiment.
FIG. 5 is a plan view of a bypass valve in the combustor according to the second embodiment.
FIG. 6 is a vertical sectional view of a main part showing an operation of adjusting a bypass air amount in a combustor according to a second embodiment.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a main part showing a damping vibration reducing operation in a combustor according to a second embodiment.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a main part of a combustor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view of a plate-like member in a combustor according to a third embodiment.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a main part of a combustor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a main part of a combustor according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a vertical sectional view of a main part of a combustor according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a vertical sectional view of a main part showing an example of a combustor according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a main part near a combustor in a general gas turbine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine 2 Compressor 3 Gas turbine combustor 4 Turbine 5 Chamber 6 Inner cylinder 7 Tail cylinder 8 Outer cylinder 9 Pilot nozzle 10 Main nozzle 11 Bypass duct 12 Bypass valve 12a Substrate part 12b Through port 12c Lever 13 Bypass valve variable mechanism Reference Signs List 30 Box 31 Internal space 32 Throat 33 Resistor 50 Plate member 51 Through hole 55 Cylindrical member 60 Partition wall 61 Projection tube 62 Resistors A1, A2 Through hole existing region B Through region C No through hole existing region

Claims (9)

内部に燃焼領域を有する筒体と、一端が前記筒体における前記燃焼領域又はその下流域に開口するとともに、他端が前記筒体の周囲を形成する車室内に開口するバイパスダクトと、よりなるガスタービン燃焼器において、
多数の貫通孔を有し前記バイパスダクトを横断した板状部材が配設されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
A cylindrical body having a combustion region therein, and a bypass duct having one end opening to the combustion region or a downstream region of the cylindrical body and the other end opening to a vehicle interior forming a periphery of the cylindrical body. In gas turbine combustors,
A gas turbine combustor, wherein a plate-like member having a large number of through holes and crossing the bypass duct is provided.
前記板状部材は、前記バイパスダクトに対する横断方向にスライド移動可能であって、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで、前記貫通孔の開口面積の占める割合が相互に異なる貫通孔存在領域を複数有することを特徴とする請求項1に記載のガスタービン燃焼器。The plate-like member is slidable in a transverse direction with respect to the bypass duct, and has a through hole having a size substantially the same as a cross section of the bypass duct, and a ratio of an opening area of the through hole is different from each other. The gas turbine combustor according to claim 1, comprising a plurality of regions. 前記車室から前記バイパスダクトを経由して前記筒体内に導入されるバイパス空気の流量を開閉度合いで調整するバイパス弁が、前記バイパスダクトに配設されており、前記板状部材が、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで貫通する貫通領域を有することを特徴とする請求項2に記載のガスタービン燃焼器。A bypass valve that adjusts a flow rate of bypass air introduced into the cylinder via the bypass duct from the compartment through the bypass duct is provided in the bypass duct, and the plate-shaped member is 3. The gas turbine combustor according to claim 2, wherein the gas turbine combustor has a penetration area having substantially the same size as the cross section of the duct. 前記板状部材は、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで貫通する貫通領域、及び、前記バイパスダクトの横断面と略同一の大きさで、前記貫通孔が存しない貫通孔不存在領域を有することを特徴とする請求項2に記載のガスタービン燃焼器。The plate-shaped member has a through area penetrating with a size substantially the same as the cross-section of the bypass duct, and a through-hole having a size substantially the same as the cross-section of the bypass duct and having no through-hole. The gas turbine combustor according to claim 2, comprising a region. 前記バイパスダクトにおける前記他端部に、その軸方向に突出入可能で所定長さを有した筒状部材が嵌挿されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。The gas according to any one of claims 1 to 4, wherein a cylindrical member having a predetermined length and capable of protruding in the axial direction is fitted into the other end of the bypass duct. Turbine combustor. 内部に燃焼領域を有する筒体と、一端が前記筒体における前記燃焼領域又はその下流域に開口するとともに、他端が前記筒体の周囲を形成する車室内に開口するバイパスダクトと、よりなるガスタービン燃焼器において、
前記バイパスダクトにおける前記一端の近傍で横断した隔壁と、この隔壁を嵌通し前記隔壁の少なくとも一方の面から突出する突出管と、この突出管に挿嵌され多数の貫通孔を有する抵抗体と、を備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
A cylindrical body having a combustion region therein, and a bypass duct having one end opening to the combustion region or a downstream region of the cylindrical body and the other end opening to a vehicle interior forming a periphery of the cylindrical body. In gas turbine combustors,
A partition wall crossing in the vicinity of the one end of the bypass duct, a protruding tube fitted through the partition wall and protruding from at least one surface of the partition wall, a resistor having a large number of through holes inserted into the protruding tube, A gas turbine combustor comprising:
前記隔壁を複数連設し、これら各隔壁に前記突出管及び前記抵抗体を備えたことを特徴とする請求項6に記載のガスタービン燃焼器。The gas turbine combustor according to claim 6, wherein a plurality of the partition walls are provided in series, and each of the partition walls includes the projecting tube and the resistor. 前記筒体の外側に配設されて所定容積の内部空間を形成する箱体と、前記燃焼領域又はその下流域に開口するとともに、前記内部空間に開口する所定長さのスロートと、を備え、前記スロートに多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のガスタービン燃焼器。A box disposed outside the cylinder to form an internal space having a predetermined volume, and a throat having a predetermined length that opens into the combustion region or a downstream region thereof and opens into the internal space, The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 7, wherein a resistor having a large number of through holes is inserted into the throat. 空気圧縮機と、請求項1から8のいずれかに記載のガスタービン燃焼器と、タービンと、を備えたガスタービン。A gas turbine comprising an air compressor, the gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 8, and a turbine.
JP2002349763A 2002-12-02 2002-12-02 Gas turbine combustor and gas turbine equipped with the same Pending JP2004183945A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002349763A JP2004183945A (en) 2002-12-02 2002-12-02 Gas turbine combustor and gas turbine equipped with the same
US10/525,004 US7832211B2 (en) 2002-12-02 2003-11-28 Gas turbine combustor and a gas turbine equipped therewith
EP03812351.9A EP1568869B1 (en) 2002-12-02 2003-11-28 Gas turbine combustor, and gas turbine with the combustor
PCT/JP2003/015298 WO2004051063A1 (en) 2002-12-02 2003-11-28 Gas turbine combustor, and gas turbine with the combustor
TW092133684A TWI247867B (en) 2002-12-02 2003-12-01 Gas turbine combustor, and gas turbine with the combustor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002349763A JP2004183945A (en) 2002-12-02 2002-12-02 Gas turbine combustor and gas turbine equipped with the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004183945A true JP2004183945A (en) 2004-07-02

Family

ID=32752209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002349763A Pending JP2004183945A (en) 2002-12-02 2002-12-02 Gas turbine combustor and gas turbine equipped with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004183945A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006022966A (en) * 2004-07-05 2006-01-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Damping adding device
JP2006266671A (en) * 2005-02-22 2006-10-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Damping device, combustor and gas turbine
JP2015112907A (en) * 2013-12-09 2015-06-22 日立建機株式会社 Dump truck and cargo bed thereof
KR102111139B1 (en) * 2018-11-21 2020-05-14 두산중공업 주식회사 Noise reduction structure of cooling passages and gas turbine including the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006022966A (en) * 2004-07-05 2006-01-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Damping adding device
JP4494889B2 (en) * 2004-07-05 2010-06-30 三菱重工業株式会社 Attenuation device
JP2006266671A (en) * 2005-02-22 2006-10-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Damping device, combustor and gas turbine
JP2015112907A (en) * 2013-12-09 2015-06-22 日立建機株式会社 Dump truck and cargo bed thereof
KR102111139B1 (en) * 2018-11-21 2020-05-14 두산중공업 주식회사 Noise reduction structure of cooling passages and gas turbine including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3999644B2 (en) Gas turbine combustor and gas turbine provided with the same
WO2004051063A1 (en) Gas turbine combustor, and gas turbine with the combustor
JP2002174427A (en) Gas turbine combustor and gas turbine, and jet engine
KR101498400B1 (en) Acoustic damper, combustor, and gas turbine
JP4929357B2 (en) Damping device and gas turbine combustor
CN101278153B (en) Turbine engine having acoustically tuned fuel nozzle
JP4429730B2 (en) gas turbine
EP2474784A1 (en) Combustion system for a gas turbine comprising a resonator
JP5715409B2 (en) Method and apparatus for reducing combustor dynamics
US9169804B2 (en) Duct and method for damping pressure waves caused by thermoacoustic instability
JP4620416B2 (en) Method and apparatus for reducing combustor sound.
JP2004183945A (en) Gas turbine combustor and gas turbine equipped with the same
US11506382B2 (en) System and method for acoustic dampers with multiple volumes in a combustion chamber front panel
JP3999645B2 (en) gas turbine
JP5054988B2 (en) Combustor
JP3999646B2 (en) Gas turbine combustor and gas turbine provided with the same
JP6640581B2 (en) Acoustic dampers, combustors and gas turbines
JP3233798B2 (en) Combustor combustion vibration / pressure fluctuation reduction device
CN111288492B (en) Damper for a burner assembly and burner assembly comprising said damper
JP7223598B2 (en) Acoustic dampers, combustors and gas turbines
JP6066754B2 (en) Acoustic damper, combustor, gas turbine, and method for changing target frequency of acoustic damper

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040712

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061205

A02 Decision of refusal

Effective date: 20070417

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02