JP2004183946A

JP2004183946A - Gas turbine combustor and gas turbine equipped with the same

Info

Publication number: JP2004183946A
Application number: JP2002349772A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Ikeda; 和史池田; Masaki Ono; 正樹小野; Katsunori Tanaka; 克則田中
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP3999646B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas turbine combustor capable of reducing combustion vibration irrespective of the frequency range so as to consistently realize low NOx. <P>SOLUTION: The combustor 3 has a first box body 30 disposed adjacent to a resonator 20 to form a first internal space 31 in which the resonator having a cavity 21 is annularly fitted to the outer circumference and sound absorption holes 22 opened in the cavity 21 are formed, and a first throat 32 in which one end 32a is opened in the cavity 21 and the other end 32b is opened in the first internal space 31 on an outer cylinder 6 having a combustion area F inside. Fluid particles which are vibrational elements in the high frequency range of the combustion vibration produced in the combustion area F are vibrated through the sound absorbing holes 22 in resonance with air in the cavity 21 of the resonator 20. Fluid particles which are vibrational elements in the low frequency range of the combustion vibration are vibrated through the sound absorption holes in resonance with air in the first internal space 31 through the cavity 21 and the first throat 32, and the amplitude thereof is damped. <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１６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】
ところが、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。
【０００７】
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。
【０００８】
また、燃焼振動の低減を図った従来の燃焼器として、内部に燃焼領域を有する筒体である内筒や尾筒に、空洞を有する共鳴器が外周に環装されるとともに、この空洞に開口する吸音孔が形成されたものがある（例えば、特許文献２参照）。
この燃焼器によれば、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、
共鳴器内の空洞の空気と共鳴して、吸音孔を通じて振動し、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、一応は低ＮＯｘ化を実現できる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２５４６３４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７４４２７号公報（第３−５頁、第１−３図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したような燃焼振動の低減を図った従来の燃焼器は、そもそも燃焼振動が高周波数域のものであると想定しているため、高周波数域の燃焼振動に対しては有効である反面、低周波数域の燃焼振動に対しては十分に対応可能とはいえない。
【００１１】
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、周波数域を問わず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。
【００１２】
【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よりなるガスタービン燃焼器において、前記筒体には、空洞を有する共鳴器が外周に環装されるとともに、前記空洞に開口する吸音孔が形成されており、前記共鳴器に隣接配置されて所定容積の第１の内部空間を形成する第１の箱体と、一端が前記空洞に開口するとともに、他端が前記第１の内部空間に開口する所定長さの第１のスロートと、を備えている。これにより、燃焼領域で生じた燃焼振動のうち高周波数域の振動要素である流体粒子は、共鳴器内の空洞の空気と共鳴して、吸音孔を通じて振動し、その振幅が減衰される。他方、低周波数域の振動要素である流体粒子は、共鳴器内の空洞を経て第１のスロートで連結された第１の内部空間の空気と共鳴して、吸音孔を通じて振動し、その振幅が減衰される。こうして周波数域を問わず燃焼振動が低減される。
【００１３】
ここで、高周波数域の流体粒子は、共鳴器内の空洞の空気との共鳴以外に、第１のスロートで連結された第１の内部空間の空気と共鳴する場合があり、この場合、吸音孔での流体粒子の振動が不十分となり、結果として高周波数域の燃焼振動に対しての低減効果が薄れてしまう。そこで、このような高周波数域の燃焼振動に対する弊害を回避するために、前記第１のスロートにおける前記一端に多数の貫通孔を有する第１の抵抗体が挿嵌されていることが好ましい。このようにすると、高周波数域の燃焼振動に対しては、第１の抵抗体が障壁となって第１の内部空間の空気との共鳴が抑止されつつ、共鳴器内の空洞の空気との共鳴が確保されることになり、流体粒子は吸音孔を通じて有効に振動し、その振幅が減衰される。なお、低周波数域の燃焼振動に対しては、第１の内部空間の空気との共鳴が確保されることになるが、流体粒子は第１の抵抗体が抵抗となってこれに有効に捕捉されてこの付近で振動し、その振幅が減衰される。
【００１４】
特に低周波数域の燃焼振動への対応については、第１のスロート内の断面積を小さくする必要があるが、そうすると、第１の抵抗体の存在領域が小さくなるため、捕捉できる流体粒子の割合が減り、全体として燃焼振動低減への寄与度が不十分となる。そこで、低周波数域の燃焼振動を全体として十分に低減させる目的で、第１のスロート内の断面積を小さくしつつ、第１の抵抗体の存在領域を拡大させるべく、前記第１のスロートにおける前記一端の開口面積が前記他端に対して広いことが好ましい。例えば、この第１のスロートとしては、内周が徐々に拡大するようなラッパ状のものや、内周が中央付近で急拡大するような段付管状のものが適用される。
【００１５】
ここで、第１のスロートにおける一端の開口面積が他端に対して広くなる、すなわち第１のスロート内の容積が大きくなると、第１の抵抗体で隔てられた第１のスロート内の空間と共鳴器内の空洞とにおける各々の圧力変動に、位相差が生じなくなる場合があり、この場合、第１の抵抗体付近で流体粒子が振動しないため、このままでは低周波数域の燃焼振動を十分に低減させることができなくなる。そこで、この場合でも、第１の内部空間と第１のスロート内の空間とにおける各々の圧力変動には位相差が生じていることから、これを活用して流体粒子を有効に振動させる観点で、前記第１のスロートにおける前記他端側に多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されているとよい。
【００１６】
また、上記した低周波数域の燃焼振動を全体として、より十分に低減させる目的で、前記第１の箱体が、前記共鳴器に対して複数並設されていることが好ましい。
【００１７】
更に、共鳴器内の空洞そのもので圧力変動の位相差が生じることがあり、その際、高周波数域の燃焼振動においては、吸音孔を通じての流体粒子の振動が不十分となり、低周波数域の燃焼振動においては、吸音孔を通じての流体粒子の振動や、第１の抵抗体、又は第１のスロートにおける他端側に挿嵌された抵抗体付近での流体粒子の振動が不十分となるため、このままでは燃焼振動を十分に低減させることができなくなる。そこで、共鳴器内の空洞での圧力変動の位相差の発生を抑止する観点から、前記共鳴器の前記空洞における前記各第１のスロートの前記各一端相互の間にそれぞれ隔壁を設けることが好ましい。これら隔壁により、共鳴器内の空洞は第１のスロート毎に分割され、これら個々の分割空間においては圧力変動の位相差の発生が抑えられる。
【００１８】
ここで、隔壁で隔てられて隣接する共鳴器内の分割空間同士においては、互いの圧力変動を比較すると実質的に位相差が生じていることから、これを活用して流体粒子を有効に振動させる観点で、前記隔壁が多数の貫通孔を有する抵抗体であるとよい。
【００１９】
更に、並設されて相互に隣接する第１の箱体同士においても、互いの圧力変動を比較すると実質的に位相差が生じていることから、これを活用して低周波数域の流体粒子を有効に振動させる観点で、並設されて相互に隣接する前記各第１の箱体は、互いの前記第１の内部空間を形成する共有の第１の壁面を有しており、前記第１の壁面が多数の貫通孔を有する抵抗体であるとよい。
【００２０】
また、共鳴器が外周に環装された筒体である内筒や尾筒は、内部に燃焼領域を有するため、連続的に加熱される環境下にあり、ひいては共鳴器や第１の箱体にも加熱状況が及ぶ。そこで、これら筒体や共鳴器等の過剰な温度上昇を防止するために、前記共鳴器及び前記第１の箱体に、それぞれの外部から内部に冷却用流体を導入する流体導入孔が複数形成されていることが好ましい。
【００２１】
更に、共鳴器内や第１の箱体内には、筒体内の燃焼領域で生成した燃焼ガスの一部が、吸音孔を経て、更には第１のスロートを経て流入する場合があり、この場合、その一部の燃焼ガスに含まれる燃料や水蒸気が液化して不用意に溜まってしまう。そこで、この不用意な滞留液体を共鳴器や第１の箱体の外部に排出できるように、前記共鳴器及び前記第１の箱体に、それぞれの内部から外部に滞留液体を排出するドレイン孔が形成されていることが好ましい。
【００２２】
また、特に低周波数域の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、前記第１の箱体の外側に少なくとも１つ連設されて各々所定容積の第２の内部空間を形成する第２の箱体と、相互に隣接する前記第１、第２の内部空間にそれぞれ開口する所定長さの第２スロートと、を備え、前記各第２スロートにおいて前記第１の箱体側に位置する一端に多数の貫通孔を有する第２の抵抗体が挿嵌されている。これにより低周波数域の流体粒子は、吸音孔を通じての振動や、第１の抵抗体等付近での振動に加えて、各第２のスロートで連結された各第２の内部空間の空気と共鳴して、各第２の抵抗体付近で振動し、その振幅が減衰される。
【００２３】
ここで、上記と同様に、低周波数域の燃焼振動への十分な対応を考慮して、前記第２のスロートにおける前記一端の開口面積が他端に対して広いことが好ましく、その際、前記第２のスロートにおける前記他端側に多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されているとよい。また、前記第２の箱体が、前記第１の箱体に対して複数並設されていることが好ましい。
【００２４】
更に、上記と同様に、並設されて相互に隣接する第２の箱体同士においても、互いの圧力変動を比較すると実質的に位相差が生じていることから、これを活用して低周波数域の流体粒子を有効に振動させる観点で、並設されて相互に隣接する前記各第２の箱体は、互いの前記第２の内部空間を形成する共有の第２の壁面を有しており、前記第２の壁面が多数の貫通孔を有する抵抗体であるとよい。
【００２５】
また、上記と同様に、第２の箱体の過剰な温度上昇を防止するために、前記第２の箱体に、外部から内部に冷却用流体を導入する流体導入孔が複数形成されていたり、更に、不用意な滞留液体を第２の箱体の外部に排出できるように、前記第２の箱体に、内部から外部に滞留液体を排出するドレイン孔が形成されていたりすることが好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
【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要部縦断面図、図２はその燃焼器の共鳴器及び第１の箱体を円周方向に切断して展開した断面展開図である。なお、図中で図１６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２〜１０実施形態においても同様とする。
【００２８】
本実施形態の燃焼器３は、図１６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に示すように、内筒６の前端に尾筒７が連結されて筒体が構成され、この筒体の内部に燃焼ガスとともに燃焼振動が生成される燃焼領域Ｆを有する。尾筒７の側壁には、バイパスダクト１１が連結されており、その一端は尾筒７内に開口し、他端は筒体の周囲を形成する車室５（不図示）内に開口している。
【００２９】
尾筒７における燃焼領域Ｆ近傍の側壁外周には、共鳴器２０（以下「音響ライナ」と記すことがある）が環装されており、この音響ライナ２０の側壁及び前後端壁と尾筒７の側壁とによって空洞２１が形成される。更に、尾筒７のその側壁には、内部から空洞２１に貫通した複数の吸音孔２２が規則的に配列されて形成されている。
【００３０】
また、図１、２に示すように、音響ライナ２０の前端壁の外側には、尾筒７の側壁に沿って第１の箱体３０が隣接配置されており、この第１の箱体３０の側壁及び前端壁と、音響ライナ２０の前端壁と、尾筒７の側壁と、によって所定容積の第１の内部空間３１が形成される。更に、音響ライナ２０の前端壁には、第１の内部空間３１に向けて突出する所定長さの第１のスロート３２が設けられており、この第１のスロート３２は、一端３２ａが音響ライナ２０の空洞２１に開口するとともに、他端３２ｂが第１の内部空間３１に開口している。
【００３１】
このような構成のもと、燃焼領域Ｆで生じた燃焼振動に関しては、その燃焼振動のうち高周波数域の振動要素である流体粒子は、音響ライナ２０内の空洞２１の空気と共鳴して、吸音孔２２を通じて振動し、その振幅が減衰されていく。他方、低周波数域の振動要素である流体粒子は、空洞２１及び第１のスロート３２を経て第１の内部空間３１の空気と共鳴して、吸音孔２２を通じて振動し、その振幅が減衰されていく。こうして周波数域を問わず燃焼振動が低減され、その結果、安定的な低ＮＯｘ化が実現される。
【００３２】
なお、図１、２では、第１の箱体３０に対して第１のスロート３２が１つ配設されているが、２つ以上配設されても勿論構わない。
【００３３】
次に、本発明の第２実施形態について、図３、４を参照しながら説明する。本第２実施形態の特徴は、第１実施形態において、特に高周波数域の燃焼振動に対する弊害を回避するよう図った点にある。これは、高周波数域の流体粒子が、所望する音響ライナ２０内の空洞２１の空気との共鳴以外に、更に第１のスロート３２を経て第１の内部空間３１の空気と共鳴する場合があり、この場合、吸音孔２２での流体粒子の振動が不十分となり、結果として高周波数域の燃焼振動に対しての低減効果が薄れてしまうからである。
【００３４】
そこで、本実施形態では、図２、３に示すように、第１のスロート３２の一端３２ａには、多数の貫通孔を有する第１の抵抗体３３が挿嵌されている。この第１の抵抗体３３は、例えば、パンチングメタル、セラミック焼結金属、焼結金網である。
【００３５】
このようにすると、高周波数域の燃焼振動に対しては、第１の抵抗体３３が障壁となって第１の内部空間３１の空気との共鳴が抑止される。これにより、音響ライナ２０内の空洞２１の空気との共鳴が確保されることになるため、流体粒子は吸音孔２２を通じて有効に振動し、その振幅が減衰されるわけである。なお、低周波数域の燃焼振動に対しては、第１の内部空間３１の空気との共鳴が確保されることになるが、流体粒子は、第１の抵抗体３３が抵抗となってこれに有効に捕捉されてこの付近で振動し、その振幅が減衰される。
【００３６】
次に、本発明の第３実施形態について、図５、６を参照しながら説明する。本第３実施形態の特徴は、第２実施形態において、特に低周波数域の燃焼振動へ配慮した点にある。これは、燃焼振動が低周波領域である場合、第１実施形態における第１のスロート３２内の断面積を小さくする必要があるが、そうすると、必然的に第１の抵抗体３３の存在領域が小さくなるため、捕捉できる流体粒子の割合が減り、全体として燃焼振動低減への寄与度が不十分となるからである。
【００３７】
そこで、本実施形態では、図５、６に示すように、第１のスロート３２として、内周が他端３２ｂから一端３２ａに向けて中央付近で急拡大するような段付管状のものが適用されており、一端３２ａの開口面積が他端３２ｂに対して広くなっている。この一端３２ａに、第１の抵抗体３３が挿嵌されている。
【００３８】
このようにして、第１のスロート３２内すなわち他端３２ｂの断面積を小さくしつつ、第１の抵抗体３３の存在領域を拡大させることができるため、低周波数域の流体粒子に対しての捕捉割合が増し、これにより全体として燃焼振動低減への寄与度が十分となる。従って、低周波数域の燃焼振動を全体として十分に低減させることが可能となる。
【００３９】
なお、第１のスロート３２として、内周が徐々に拡大するようなラッパ状のものが適用されても、同様の効果が得られる。
【００４０】
次に、本発明の第４実施形態について、図７、８を参照しながら説明する。本第４実施形態の特徴は、第３実施形態において生じる弊害に配慮した点にある。
これは、第３実施形態のように第１のスロート３２における一端３２ａの開口面積が他端３２ｂに対して広くなる、すなわち第１のスロート３２内の容積が大きくなると、第１の抵抗体３３で隔てられた第１のスロート３２内の空間と音響ライナ２０内の空洞２１とにおける各々の圧力変動に、位相差が生じなくなる場合があり、この場合、第１の抵抗体３３付近で流体粒子が振動しないため、このままでは低周波数域の燃焼振動を十分に低減させることができなくなるという弊害を引き起こすからである。
【００４１】
そこで、本実施形態では、図７、８に示すように、第１のスロート３２における他端３２ｂに、多数の貫通孔を有する抵抗体３４が挿嵌されている。この抵抗体３４は、第１の抵抗体３３と同様に、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。
【００４２】
このようにすると、第１の内部空間３１と第１のスロート３２内の空間とにおける各々の圧力変動には位相差が生じていることから、これを活用して流体粒子が抵抗体３４付近で有効に振動するため、第１の抵抗体３３付近での流体粒子の振動が不十分であっても、低周波数域の燃焼振動を十分に低減できる。
【００４３】
なお、抵抗体３４の設置位置は、第１のスロート３２における一端３２ａに対して断面積の小さい他端３２ｂ側のいずれの位置であっても、同様の効果が得られる。
【００４４】
次に、本発明の第５実施形態について、図９を参照しながら説明する。本第５実施形態の特徴は、低周波数域の燃焼振動を全体として、より十分に低減させるように図った点にあり、第１〜４実施形態の主要構成である第１の箱体３０等が音響ライナ２０に対して複数並設されている。
【００４５】
つまり、図９に示すように、音響ライナ２０の前端壁の外側には、尾筒７の側壁に沿いながら円周方向に並設された２つの第１の箱体３０が隣接配置されており、各第１の箱体３０が形成する各第１の内部空間３１は、それぞれに設けられた第１のスロート３２を介して音響ライナ２０の空洞２１に開口している。
【００４６】
これにより、第１の内部空間３１の容積を全体として実質的に拡大させることができるため、低周波数域の燃焼振動に対して、第１の内部空間３１の空気との共鳴効率が向上する。従って、この共鳴により引き起こされる流体粒子の振動効率が向上し、低周波数域の燃焼振動を全体としてより十分に低減させることが可能となるわけである。
【００４７】
ここで、図９では、第１実施形態の第１の箱体３０等が音響ライナ２０に対して２組並設されているが、勿論それ以上並設されてもよいし、また第２〜４実施形態の第１の箱体３０等が複数並設されてもよい。また、各第１の箱体３０は、互いの第１の内部空間３１を形成するために用いられる共有の第１の壁面３０ａを有していて、この第１の壁面３０ａを隔てて直接的に隣接しているが、別個独立に隣接配置されても構わない。
【００４８】
なお、並設された第１のスロート３２における各他端３２ｂ側の開口面積、又は長さ、若しくは各第１の箱体３０で形成される各第１の内部空間３１における容積を予め相互に異なるよう適宜定めておけば、各第１の箱体３０等毎に対応する振動特性が異なるため、更に周波数域の異なる種々の燃焼振動に対して漏れなく対応できるようになる。
【００４９】
次に、本発明の第６実施形態について、図１０を参照しながら説明する。本第６実施形態の特徴は、第５実施形態において、音響ライナ２０内の空洞２１での圧力変動の位相差の発生を抑止するよう図った点にある。これは、第５実施形態では、空洞２１そのもので圧力変動の位相差が生じることがあり、その際、高周波数域の燃焼振動においては、吸音孔２２を通じての流体粒子の振動が不十分となり、低周波数域の燃焼振動においては、吸音孔２２を通じての流体粒子の振動や、第１の抵抗体３３又は抵抗体３４付近での流体粒子の振動が不十分となるため、このままでは燃焼振動を十分に低減させることができなくなるからである。
【００５０】
そこで、本実施形態では、図１０に示すように、音響ライナ２０の空洞２１における各第１のスロート３２の各一端３２ａ相互の間に、それぞれ隔壁２３が設けられている。
【００５１】
このようにすると、空洞２１は第１のスロート３２毎に隔壁２３により分割され、これら個々の分割空間においては圧力変動の位相差の発生が抑えられる。従って、高周波数域の燃焼振動においては、吸音孔２２を通じての流体粒子の振動が有効に十分なされ、低周波数域の燃焼振動においては、吸音孔２２を通じての流体粒子の振動や、第１の抵抗体等付近での流体粒子の振動が有効に十分なされるため、燃焼振動を十分に低減できる。
【００５２】
次に、本発明の第７実施形態について、図１１を参照しながら説明する。本第７実施形態の特徴は、第５実施形態において発生し得る音響ライナ２０内の空洞２１での圧力変動の位相差に関して、上記した第６実施形態では抑止するのに対し、有効に活用する点にある。
【００５３】
つまり、本実施形態では、図１１に示すように、第５実施形態における音響ライナ２０内の空洞２１に設けた隔壁２３に多数の貫通孔が形成されていて、この隔壁２３が抵抗体としての役割を果たす。これにより、隔壁２３で隔てられて隣接する音響ライナ２０内の分割空間同士においては、互いの圧力変動を比較すると実質的に位相差が生じていることから、その隔壁２３の貫通孔を通じて流体粒子が有効に振動するようになり、燃焼振動をより十分に低減できるわけである。
【００５４】
次に、本発明の第８実施形態について、図１２を参照しながら説明する。本第８実施形態の特徴は、第５〜７実施形態において、相互に隣接する第１の箱体３０同士間に発生し得る圧力変動の位相差を有効に活用し、低周波数域の燃焼振動のより十分な低減を図った点にある。
【００５５】
つまり、本実施形態では、図１２に示すように、各第１の箱体３０の壁面のうち、互いの第１の内部空間３１を形成するために用いられる共有の第１の壁面３０ａに多数の貫通孔が形成されていて、この第１の壁面３０ａが抵抗体としての役割を果たす。これにより、第１の壁面３０ａで隔てられて隣接する第１の内部空間３１同士においては、互いの圧力変動を比較すると実質的に位相差が生じていることから、その第１の壁面３０ａの貫通孔を通じて流体粒子が有効に振動するようになり、低周波数域の燃焼振動をより十分に低減できるわけである。
【００５６】
次に、本発明の第９実施形態について、図１３を参照しながら説明する。本第９実施形態の特徴は、燃焼振動の問題の他に、燃焼器３に特有の以下の問題を解消し得るよう図った点にある。
【００５７】
第１の問題は、共鳴器３が外周に環装された筒体である内筒６や尾筒７は、内部に燃焼領域Ｆを有するため、連続的に加熱される環境下にあり、ひいては音響ライナ２０や第１の箱体３０にも加熱状況が及ぶ。従って、これら筒体や音響ライナ２０等の過剰な温度上昇を防止することが要求される。
【００５８】
第２の問題は、音響ライナ２０内や第１の箱体３０内には、筒体内の燃焼領域Ｆで生成した燃焼ガスの一部が、吸音孔２２を経て、更には第１のスロート３２を経て流入する場合があり、この場合、その一部の燃焼ガスに含まれる燃料や水蒸気が液化して不用意に溜まってしまう。従って、この不用意な滞留液体を音響ライナ２０や第１の箱体３０の外部に排出することが要求される。
【００５９】
そこで、本実施形態では、図１３に示すように、音響ライナ２０及び第１の箱体３０には、冷却用流体、すなわち圧縮機２から車室５内に流入した圧縮空気をそれぞれの外部から内部に導入する音響ライナ冷却用の流体導入孔２４、及び第１の箱体冷却用の流体導入孔３５が複数ずつ形成されている。これにより、音響ライナ２０及び第１の箱体３０は直接冷却され、これとともに、筒体である内筒６や尾筒７は間接的に冷却されるため、燃焼により生じるこれらの過剰な温度上昇を防止することが可能となり、上記の第１の問題は解消する。
【００６０】
また、音響ライナ２０及び第１の箱体３０における鉛直方向の最下部には、滞留液体をそれぞれの内部から外部に排出する音響ライナ用のドレイン孔２５、及び第１の箱体用のドレイン孔３６が形成されている。これにより、音響ライナ２０及び第１の箱体３０の内部に溜まった不用意な滞留液体を外部に排出することが可能となり、上記の第２の問題は解消する。
【００６１】
最後に、本発明の第１０実施形態について、図１４、１５を参照しながら説明する。本第１０実施形態の特徴は、燃焼振動を効率よく低減させるように図った点にあり、上記の第１〜９実施形態の主要構成である第１の箱体３０等があたかも複数連設されたような態様となっている。
【００６２】
つまり、本実施形態では、図１４、１５に示すように、第１の箱体３０の前端壁の外側に、これと同様の第２の箱体４０が尾筒７の側壁に沿って連設されており、この第２の箱体４０の側壁及び前端壁と、第１の箱体３０の前端壁と、尾筒７の側壁と、によって所定容積の第２の内部空間４１が形成される。更に、第１の箱体３０の前端壁には、第２の内部空間４１に向けて突出する所定長さの第２のスロート４２が設けられており、この第２のスロート４２は、第１の箱体３０側に位置する一端４２ａが第１の内部空間３１に開口するとともに、第２の箱体４０側に位置する他端４２ｂが第２の内部空間４１に開口している。
【００６３】
更に、第２のスロート４２の一端４２ａには、多数の貫通孔を有する第２の抵抗体４３が挿嵌されている。この第２の抵抗体４３は、第１の抵抗体３３と同様に、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。なお、図１４、１５では、第１実施形態の構成（図１、２参照）に第２の箱体４０等を付加させているが、勿論第２〜９実施形態の構成（図３〜１３参照）に付加させてもよい。
【００６４】
これにより、低周波数域の流体粒子は、吸音孔２２を通じての振動や、第１の抵抗体３３等付近での振動に加えて、第２の内部空間４１の空気と共鳴して、第２の抵抗体４３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、低周波数域の燃焼振動を効率よく低減できることになる。
【００６５】
なお、図１４、１５では、第１の箱体３０に対して第２の箱体４０が１つ連設されているが、２つ以上連設されても勿論構わない。その場合、隣接する第２の箱体４０における第２の内部空間４１同士をそれぞれ上記の第２のスロート４２で連通することで足りる。
【００６６】
また、第３〜５実施形態の趣旨と同様に、低周波数域の燃焼振動への十分な対応を考慮して、以下のように変形することも可能である。第３実施形態における第１のスロート３２に準じ、第２のスロート４２における一端４２ａの開口面積が他端４２ｂに対して広くなっている。第４実施形態における第１のスロート３２の抵抗体３４に準じ、第２のスロート４２における他端４２ｂ側に多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されている。第５実施形態における第１の箱体３０等に準じ、第２の箱体４０等が複数並設されている。
【００６７】
更に、第８実施形態の趣旨と同様に、並設されて相互に隣接する第２の箱体４０同士間での圧力変動の位相差を活用すべく、並設されて相互に隣接する各第２の箱体４０は、互いの第２の内部空間４１を形成する共有の第２の壁面４０ａを有しており、この第２の壁面４０ａが抵抗体として多数の貫通孔を有するようにすることも可能である。
【００６８】
そして、第９実施形態の趣旨と同様に、燃焼器３に特有の問題を解消し得るよう、第２の箱体４０には、外部から内部に冷却用流体を導入する第２の箱体冷却用の流体導入孔が複数形成されていたり、更に、内部から外部に滞留液体を排出する第２の箱体用のドレイン孔が形成されていたりすることも可能である。
【００６９】
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。例えば、第１のスロート３１や第２のスロート４１の横断面形状は、円形に限らず多角形であっても構わない。また、第１の箱体３０や第２の箱体４０が、それぞれの内部の空洞によって第１の内部空間３１や第２の内部空間４１を形成するようなものであってもよく、その場合には、それぞれ第１のスロート３２や第２のスロート４２により、音響ライナ２０や第１の箱体３０と連結することで足りる。
【００７０】
【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よりなるガスタービン燃焼器において、前記筒体には、空洞を有する共鳴器が外周に環装されるとともに、前記空洞に開口する吸音孔が形成されており、前記共鳴器に隣接配置されて所定容積の第１の内部空間を形成する第１の箱体と、一端が前記空洞に開口するとともに、他端が前記第１の内部空間に開口する所定長さの第１のスロートと、を備えているので、燃焼領域で生じた燃焼振動のうち高周波数域の振動要素である流体粒子は、共鳴器内の空洞の空気と共鳴して、吸音孔を通じて振動し、その振幅が減衰され、他方、低周波数域の振動要素である流体粒子は、共鳴器内の空洞を経て第１のスロートで連結された第１の内部空間の空気と共鳴して、吸音孔を通じて振動し、その振幅が減衰される。こうして周波数域を問わず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。
【００７１】
ここで、前記第１のスロートにおける前記一端に多数の貫通孔を有する第１の抵抗体が挿嵌されていると、高周波数域の燃焼振動に対しては、第１の抵抗体が障壁となって第１の内部空間の空気との共鳴が抑止されつつ、共鳴器内の空洞の空気との共鳴が確保されることになるため、流体粒子は吸音孔を通じて有効に振動し、その振幅が減衰される。なお、低周波数域の燃焼振動に対しては、第１の内部空間の空気との共鳴が確保されることになるが、流体粒子は、第１の抵抗体が抵抗となってこれに有効に捕捉されてこの付近で振動し、その振幅が減衰される。
【００７２】
特に、前記第１のスロートにおける前記一端の開口面積が前記他端に対して広いと、第１のスロート内の断面積を小さくしつつ、第１の抵抗体の存在領域を拡大させることができるため、低周波数域の流体粒子に対しての捕捉割合が増し、これにより全体として燃焼振動低減への寄与度が十分となる。従って、低周波数域の燃焼振動を全体として十分に低減させることが可能となる。
【００７３】
ここで、前記第１のスロートにおける前記他端側に多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されていると、この抵抗体付近で流体粒子が振動するため、第１の抵抗体付近での流体粒子の振動が不十分であっても、低周波数域の燃焼振動を十分に低減できる。
【００７４】
また、前記第１の箱体が、前記共鳴器に対して複数並設されていると、低周波数域の燃焼振動を全体として、より十分に低減させることができる。
【００７５】
更に、前記共鳴器の前記空洞における前記各第１のスロートの前記各一端相互の間にそれぞれ隔壁を設けると、共鳴器内の空洞は第１のスロート毎に隔壁により分割され、これら個々の分割空間においては圧力変動の位相差の発生が抑えられる。従って、高周波数域の燃焼振動においては、吸音孔を通じての流体粒子の振動が有効に十分なされ、低周波数域の燃焼振動においては、吸音孔を通じての流体粒子の振動や、第１の抵抗体等付近での流体粒子の振動が有効に十分なされるため、燃焼振動を十分に低減できる。
【００７６】
ここで、前記隔壁が多数の貫通孔を有する抵抗体であると、隣接する共鳴器内の分割空間同士において実質的に生じている圧力変動の位相差によって、その隔壁を通じて流体粒子が有効に振動するため、燃焼振動をより十分に低減できる。
【００７７】
更に、並設されて相互に隣接する前記各第１の箱体は、互いの前記第１の内部空間を形成する共有の第１の壁面を有しており、前記第１の壁面が多数の貫通孔を有する抵抗体であると、相互に隣接する第１の箱体同士においても実質的に生じている圧力変動の位相差によって、その第１の壁面を通じて流体粒子が有効に振動するため、低周波数域の燃焼振動をより十分に低減できる。
【００７８】
また、前記共鳴器及び前記第１の箱体に、それぞれの外部から内部に冷却用流体を導入する流体導入孔が複数形成されていると、共鳴器及び第１の箱体は直接冷却され、これとともに、共鳴器が外周に環装された筒体である内筒や尾筒は間接的に冷却されるため、燃焼により生じるこれら筒体や共鳴器等の過剰な温度上昇を防止することが可能となる。
【００７９】
更に、前記共鳴器及び前記第１の箱体に、それぞれの内部から外部に滞留液体を排出するドレイン孔が形成されていると、共鳴器や第１の箱体の内部に溜まった不用意な滞留液体、すなわち吸音孔を経て、更には第１のスロートを経て筒体内から流入した一部の燃焼ガスに含まれた液化の燃料や水蒸気を、外部に排出することが可能となる。
【００８０】
また、前記第１の箱体の外側に少なくとも１つ連設されて各々所定容積の第２の内部空間を形成する第２の箱体と、相互に隣接する前記第１、第２の内部空間にそれぞれ開口する所定長さの第２スロートと、を備え、前記各第２スロートにおいて前記第１の箱体側に位置する一端に多数の貫通孔を有する第２の抵抗体が挿嵌されていると、低周波数域の流体粒子は、吸音孔を通じての振動や、第１の抵抗体等付近での振動に加えて、各第２のスロートで連結された各第２の内部空間の空気と共鳴して、各第２の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、低周波数域の燃焼振動を効率よく低減できる。
【００８１】
ここで、前記第２のスロートにおける前記一端の開口面積が他端に対して広くなっていて、その際、前記第２のスロートにおける前記他端側に多数の貫通孔を有する抵抗体が挿嵌されていると、また、前記第２の箱体が、前記第１の箱体に対して複数並設されていると、上記と同様に、低周波数域の燃焼振動への十分な対応がより可能となる。
【００８２】
更に、並設されて相互に隣接する前記各第２の箱体は、互いの前記第２の内部空間を形成する共有の第２の壁面を有しており、前記第２の壁面が多数の貫通孔を有する抵抗体であると、上記と同様に、相互に隣接する第２の箱体同士においても実質的に生じている圧力変動の位相差によって、その第２の壁面を通じて流体粒子が有効に振動するため、低周波数域の燃焼振動をより十分に低減できる。
【００８３】
また、前記第２の箱体に、外部から内部に冷却用流体を導入する流体導入孔が複数形成されていると、第２の箱体は直接冷却されるため、上記と同様に、第２の箱体の過剰な温度上昇を防止することが可能となる。更に、前記第２の箱体に、内部から外部に滞留液体を排出するドレイン孔が形成されていると、上記と同様に、第２の箱体の内部に溜まった不用意な滞留液体を外部に排出することが可能となる。
【００８４】
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周波数域を問わず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実施形態の燃焼器における共鳴器及び第１の箱体を円周方向に切断して展開した断面展開図である。
【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共鳴器及び第１の箱体を円周方向に切断して展開した断面展開図である。
【図５】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６】第３実施形態の燃焼器における共鳴器及び第１の箱体を円周方向に切断して展開した断面展開図である。
【図７】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８】第４実施形態の燃焼器における共鳴器及び第１の箱体を円周方向に切断して展開した断面展開図である。
【図９】本発明の第５実施形態である燃焼器における共鳴器及び第１の箱体を円周方向に切断して展開した断面展開図である。
【図１０】本発明の第６実施形態である燃焼器における共鳴器及び第１の箱体を円周方向に切断して展開した断面展開図である。
【図１１】本発明の第７実施形態である燃焼器における共鳴器及び第１の箱体を円周方向に切断して展開した断面展開図である。
【図１２】本発明の第８実施形態である燃焼器における共鳴器及び第１の箱体を円周方向に切断して展開した断面展開図である。
【図１３】本発明の第９実施形態である燃焼器の要部縦断面図である。
【図１４】本発明の第１０実施形態である燃焼器の要部縦断面図である。
【図１５】第１０実施形態の燃焼器における共鳴器及び第１の箱体を円周方向に切断して展開した断面展開図である。
【図１６】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
１３バイパス弁可変機構
２０共鳴器（音響ライナ）
２１共鳴器の空洞
２２吸音孔
２３隔壁
２４流体導入孔
２５ドレイン孔
３０第１の箱体
３１第１の内部空間
３２第１のスロート
３２ａ第１のスロートの一端
３２ｂ第１のスロートの他端
３３第１の抵抗体
３４抵抗体
３５流体導入孔
３６ドレイン孔
４０第２の箱体
４１第２の内部空間
４２第２のスロート
４２ａ第２のスロートの一端
４２ｂ第２のスロートの他端
４３第２の抵抗体[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]
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 is excessively large and combustion oscillation is apt to occur because the flame is thin and burns in a short time in a narrow range. 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.
[0007]
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.
[0008]
In addition, as a conventional combustor for reducing combustion vibration, a resonator having a cavity is arranged around an outer periphery of an inner cylinder or a tail tube which is a cylinder having a combustion region therein, and an opening is formed in the cavity. There is one in which a sound absorbing hole is formed (see, for example, Patent Document 2).
According to this combustor, the fluid particles, which are the vibration elements of the combustion vibration generated in the combustion area,
It resonates with the air in the cavity in the resonator, vibrates through the sound absorbing hole, and its amplitude is attenuated. In this way, combustion oscillation can be reduced, and NOx reduction can be realized for the time being.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-254634 A
[Patent Document 2]
JP-A-2002-174427 (page 3-5, FIG. 1-3)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional combustor for reducing the combustion vibration as described above is effective for the combustion vibration in a high frequency range because it is assumed that the combustion vibration is originally in a high frequency range. On the other hand, it cannot be said that it can sufficiently cope with combustion vibration in a low frequency range.
[0011]
In view of the above, the present invention has been made in view of the above-described problems, and in order to stably realize low NOx reduction, a gas turbine combustor capable of reducing combustion oscillation regardless of a frequency range, and a gas turbine. It is intended to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a gas turbine combustor according to the present invention is a gas turbine combustor including a cylindrical body having a combustion region therein, wherein the cylindrical body is provided with a resonator having a cavity around an outer periphery thereof. A sound absorbing hole opening in the cavity is formed, a first box body disposed adjacent to the resonator to form a first internal space of a predetermined volume, and one end opening to the cavity, A first throat having a predetermined length whose other end is open to the first internal space. As a result, the fluid particles, which are the vibration elements in the high frequency range of the combustion vibration generated in the combustion region, resonate with the air in the cavity in the resonator, vibrate through the sound absorbing holes, and their amplitudes are attenuated. On the other hand, the fluid particles that are the vibration elements in the low frequency range resonate with the air in the first internal space connected by the first throat via the cavity in the resonator, and vibrate through the sound absorbing holes, and the amplitude thereof is reduced. Attenuated. Thus, combustion oscillation is reduced regardless of the frequency range.
[0013]
Here, in addition to the resonance with the air in the cavity in the resonator, the fluid particles in the high frequency range may resonate with the air in the first internal space connected by the first throat. The vibration of the fluid particles in the holes becomes insufficient, and as a result, the effect of reducing the combustion vibration in a high frequency range is weakened. Therefore, in order to avoid such an adverse effect on the combustion vibration in the high frequency range, it is preferable that a first resistor having a large number of through holes is inserted at one end of the first throat. With this configuration, the first resistor serves as a barrier against combustion vibration in a high frequency range, thereby suppressing resonance with the air in the first internal space, and suppressing the resonance with the air in the cavity in the resonator. As a result, resonance is ensured, and the fluid particles vibrate effectively through the sound absorbing holes, and the amplitude thereof is attenuated. The resonance with the air in the first internal space is secured against the combustion vibration in the low frequency range, but the fluid particles are effectively captured by the first resistor as a resistance. Then, it vibrates near this, and its amplitude is attenuated.
[0014]
In particular, in order to cope with combustion oscillations in a low frequency range, it is necessary to reduce the cross-sectional area in the first throat. However, since the area where the first resistor is present becomes smaller, the ratio of the fluid particles that can be captured is reduced. And the degree of contribution to the reduction of combustion vibration becomes insufficient as a whole. Therefore, in order to sufficiently reduce the combustion vibration in the low frequency range as a whole, while reducing the cross-sectional area in the first throat and expanding the area where the first resistor exists, the first throat It is preferable that an opening area of the one end is larger than the other end. For example, as the first throat, a trumpet-shaped one in which the inner circumference gradually expands, or a stepped tubular one in which the inner circumference rapidly expands near the center is applied.
[0015]
Here, when the opening area at one end of the first throat is larger than the other end, that is, when the volume inside the first throat increases, the space between the first throat and the space inside the first throat separated by the first resistor is increased. In some cases, a phase difference does not occur between each pressure fluctuation with the cavity in the resonator. In this case, since the fluid particles do not vibrate in the vicinity of the first resistor, the combustion vibration in the low frequency region can be sufficiently reduced as it is. It cannot be reduced. Therefore, even in this case, since there is a phase difference between the respective pressure fluctuations in the first internal space and the space in the first throat, from the viewpoint of effectively oscillating the fluid particles by utilizing this. It is preferable that a resistor having a large number of through holes is inserted into the other end of the first throat.
[0016]
In addition, it is preferable that a plurality of the first boxes is provided in parallel with the resonator for the purpose of more sufficiently reducing the combustion vibration in the low frequency range as a whole.
[0017]
Furthermore, a phase difference of pressure fluctuation may occur in the cavity itself in the resonator, and in this case, in the combustion vibration in the high frequency range, the vibration of the fluid particles through the sound absorbing holes becomes insufficient, and the combustion in the low frequency range In the vibration, the vibration of the fluid particles through the sound absorbing hole and the vibration of the fluid particles near the first resistor or the resistor inserted into the other end of the first throat are insufficient. In this state, the combustion oscillation cannot be sufficiently reduced. Therefore, from the viewpoint of suppressing the occurrence of the phase difference of the pressure fluctuation in the cavity in the resonator, it is preferable to provide a partition wall between the respective one ends of the respective first throats in the cavity of the resonator. . With these partitions, the cavity in the resonator is divided for each first throat, and the occurrence of a phase difference in pressure fluctuation is suppressed in each of these divided spaces.
[0018]
Here, in the divided spaces in the adjacent resonators separated by the partition walls, a substantial phase difference is generated when the pressure fluctuations are compared with each other, and this is utilized to effectively oscillate the fluid particles. In view of this, the partition may be a resistor having a large number of through holes.
[0019]
Furthermore, even when the first boxes that are juxtaposed and adjacent to each other are compared with each other, there is a substantial phase difference when the pressure fluctuations are compared with each other. From the viewpoint of effectively vibrating, the first boxes arranged side by side and adjacent to each other have a common first wall surface forming the first internal space of each other, and Is preferably a resistor having a large number of through holes.
[0020]
In addition, the inner cylinder and the transition piece, which are the cylinders in which the resonator is annularly mounted on the outer circumference, have a combustion area inside, so that they are in an environment where they are continuously heated. The heating situation also extends. Therefore, in order to prevent an excessive rise in the temperature of the cylindrical body and the resonator, a plurality of fluid introduction holes for introducing a cooling fluid from the outside to the inside are formed in the resonator and the first box. It is preferred that
[0021]
Further, a part of the combustion gas generated in the combustion region in the cylinder may flow into the resonator or the first box through the sound absorbing hole and further through the first throat. The fuel and steam contained in a part of the combustion gas are liquefied and accumulate carelessly. Therefore, a drain hole for discharging the staying liquid from the inside to the outside of the resonator and the first box so that the careless staying liquid can be discharged to the outside of the resonator and the first box. Is preferably formed.
[0022]
In addition, in order to efficiently reduce combustion vibrations particularly in a low frequency range, it is desirable to vibrate the fluid particles in many places. In order to achieve this, at least one fluid particle is connected outside the first box body. A second box body provided to form a second internal space having a predetermined volume, and a second throat having a predetermined length opened to each of the first and second internal spaces adjacent to each other. In each of the second throats, a second resistor having a large number of through holes is inserted at one end located on the first box body side. Thus, the fluid particles in the low frequency range not only vibrate through the sound absorbing holes, vibrate in the vicinity of the first resistor or the like, but also resonate with the air in each second internal space connected by each second throat. Then, it vibrates near each second resistor, and its amplitude is attenuated.
[0023]
Here, similarly to the above, it is preferable that the opening area of the one end of the second throat is larger than that of the other end in consideration of a sufficient response to combustion vibration in a low frequency range. It is preferable that a resistor having a large number of through holes is inserted into the other end of the second throat. In addition, it is preferable that a plurality of the second boxes are arranged in parallel with the first box.
[0024]
Further, similarly to the above, even when the second boxes arranged side by side and adjacent to each other have a substantial phase difference when their pressure fluctuations are compared with each other, this is utilized to reduce the low frequency. From the viewpoint of effectively vibrating the fluid particles in the region, the second boxes adjacent to each other and adjacent to each other have a common second wall surface forming the second internal space of each other. Preferably, the second wall is a resistor having a large number of through holes.
[0025]
Similarly to the above, in order to prevent an excessive rise in temperature of the second box, a plurality of fluid introduction holes for introducing a cooling fluid from outside to inside are formed in the second box. Further, it is preferable that a drain hole for discharging the staying liquid from the inside to the outside is formed in the second box so that the inadvertent staying liquid can be discharged to the outside of the second box. .
[0026]
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.
[0027]
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 main part of a combustor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional development view of a resonator and a first box body of the combustor cut in a circumferential direction and developed. is there. In the figure, the parts having the same names and the same functions as those in FIG. 16 are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted. The same applies to second to tenth embodiments to be described later.
[0028]
The combustor 3 according to the present embodiment is applied to a gas turbine 1 as shown in FIG. 16, and as shown in FIG. The cylindrical body has a combustion region F in which combustion vibration is generated together with the combustion gas. A bypass duct 11 is connected to a side wall of the transition piece 7. One end of the bypass duct 11 is opened in the transition piece 7, and the other end is opened in the vehicle compartment 5 (not shown) that forms the periphery of the cylinder. I have.
[0029]
A resonator 20 (hereinafter sometimes referred to as an “acoustic liner”) is provided around the outer periphery of a side wall of the transition piece 7 in the vicinity of the combustion area F, and the side wall and front and rear end walls of the acoustic liner 20 and the transition piece 7 are arranged. A cavity 21 is formed by the side wall of the first embodiment. Further, on the side wall of the transition piece 7, a plurality of sound absorption holes 22 penetrating from the inside to the cavity 21 are regularly arranged and formed.
[0030]
As shown in FIGS. 1 and 2, a first box 30 is arranged adjacent to the outside of the front end wall of the acoustic liner 20 along the side wall of the transition piece 7. , A front end wall of the acoustic liner 20, and a side wall of the transition piece 7, form a first internal space 31 having a predetermined volume. Further, a first throat 32 having a predetermined length protruding toward the first internal space 31 is provided on a front end wall of the acoustic liner 20. One end 32a of the first throat 32 has an acoustic liner 32a. 20 and the other end 32b is open to the first internal space 31.
[0031]
With such a configuration, with respect to the combustion vibration generated in the combustion region F, the fluid particles, which are the vibration elements in the high frequency range, of the combustion vibration resonate with the air in the cavity 21 in the acoustic liner 20, It vibrates through the sound absorbing hole 22 and its amplitude is attenuated. On the other hand, the fluid particles, which are the vibration elements in the low frequency range, resonate with the air in the first internal space 31 through the cavity 21 and the first throat 32, vibrate through the sound absorbing holes 22, and the amplitude thereof is attenuated. Go. Thus, combustion oscillation is reduced regardless of the frequency range, and as a result, stable NOx reduction is realized.
[0032]
In FIGS. 1 and 2, one first throat 32 is provided for the first box 30. However, two or more first throats may be provided.
[0033]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The feature of the second embodiment is that the first embodiment is designed to avoid adverse effects particularly on combustion vibration in a high frequency range. This is because the fluid particles in the high frequency range may resonate with the air in the first internal space 31 via the first throat 32 in addition to the resonance with the air in the cavity 21 in the desired acoustic liner 20. In this case, the vibration of the fluid particles in the sound absorbing holes 22 becomes insufficient, and as a result, the effect of reducing the combustion vibration in a high frequency range is weakened.
[0034]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, a first resistor 33 having a large number of through holes is inserted into one end 32a of the first throat 32. The first resistor 33 is, for example, a punched metal, a sintered ceramic metal, or a sintered wire mesh.
[0035]
By doing so, the first resistor 33 acts as a barrier against combustion vibration in a high frequency range, and the resonance with the air in the first internal space 31 is suppressed. As a result, resonance with the air in the cavity 21 in the acoustic liner 20 is ensured, so that the fluid particles effectively vibrate through the sound absorbing holes 22 and the amplitude thereof is attenuated. It should be noted that the resonance with the air in the first internal space 31 is ensured with respect to the combustion vibration in the low frequency range. It is effectively captured and oscillates around this, and its amplitude is attenuated.
[0036]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The feature of the third embodiment is that the second embodiment takes into consideration combustion oscillation particularly in a low frequency range. This is because when the combustion oscillation is in the low frequency region, it is necessary to reduce the cross-sectional area in the first throat 32 in the first embodiment. However, in this case, the region where the first resistor 33 exists is inevitable. This is because the ratio of the fluid particles that can be captured is reduced due to the small size, and the contribution to the reduction of the combustion vibration becomes insufficient as a whole.
[0037]
Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the first throat 32 is a stepped tubular one whose inner periphery is rapidly enlarged near the center from the other end 32b to the one end 32a. The opening area of one end 32a is wider than the other end 32b. The first resistor 33 is inserted into the one end 32a.
[0038]
In this manner, the area in which the first resistor 33 exists can be enlarged while reducing the cross-sectional area of the inside of the first throat 32, that is, the other end 32b. The trapping ratio is increased, and as a result, the contribution to the reduction of the combustion vibration is sufficient. Therefore, it becomes possible to sufficiently reduce the combustion vibration in the low frequency range as a whole.
[0039]
Note that the same effect can be obtained even if a trumpet-like one whose inner periphery gradually expands is applied as the first throat 32.
[0040]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The feature of the fourth embodiment is that consideration is given to the adverse effects that occur in the third embodiment.
This is because when the opening area of the one end 32a of the first throat 32 is larger than that of the other end 32b as in the third embodiment, that is, when the volume in the first throat 32 is increased, the first resistor 33 is turned on. There may be no phase difference between the pressure fluctuations in the space in the first throat 32 and the cavity 21 in the acoustic liner 20 separated by the above. In this case, the fluid particles near the first resistor 33 Is not vibrated, and if it is left as it is, it causes a problem that the combustion vibration in the low frequency range cannot be sufficiently reduced.
[0041]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, a resistor 34 having a large number of through holes is inserted into the other end 32 b of the first throat 32. The resistor 34 is, for example, a punched metal, a ceramic sintered metal, or a sintered wire mesh, like the first resistor 33.
[0042]
In this case, since a phase difference is generated between the pressure fluctuations in the first internal space 31 and the space in the first throat 32, the fluid particles are utilized near the resistor 34 by utilizing the phase difference. Since the vibration is effectively performed, even if the vibration of the fluid particles near the first resistor 33 is insufficient, the combustion vibration in a low frequency range can be sufficiently reduced.
[0043]
The same effect can be obtained regardless of the position of the resistor 34 on the other end 32b of the first throat 32 on the side of the other end 32b having a smaller cross-sectional area than the one end 32a.
[0044]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of the fifth embodiment is that the combustion vibration in the low frequency range is reduced as a whole more sufficiently, and the first box 30 and the like which are the main components of the first to fourth embodiments are provided. Are provided in parallel with the acoustic liner 20.
[0045]
That is, as shown in FIG. 9, two first boxes 30 arranged adjacent to each other in the circumferential direction along the side wall of the transition piece 7 are arranged adjacent to the outside of the front end wall of the acoustic liner 20. Each first internal space 31 formed by each first box body 30 is open to the cavity 21 of the acoustic liner 20 via a first throat 32 provided therein.
[0046]
Thereby, the volume of the first internal space 31 can be substantially increased as a whole, so that the resonance efficiency of the first internal space 31 with the air with respect to combustion vibration in a low frequency range is improved. Therefore, the vibration efficiency of the fluid particles caused by the resonance is improved, and the combustion vibration in the low frequency range can be more sufficiently reduced as a whole.
[0047]
Here, in FIG. 9, two sets of the first box body 30 and the like of the first embodiment are arranged side by side with respect to the acoustic liner 20. A plurality of first boxes 30 and the like of the fourth embodiment may be arranged in parallel. Also, each first box 30 has a common first wall surface 30a used to form the first internal space 31 of each other, and is directly separated by the first wall surface 30a. , But may be arranged separately and independently.
[0048]
It should be noted that the opening area or length on the other end 32b side of the juxtaposed first throats 32, or the volume in each first internal space 31 formed by each first box body 30 is mutually determined in advance. If differently determined, the vibration characteristics corresponding to each of the first boxes 30 and the like are different, so that it is possible to cope with various combustion vibrations having different frequency ranges without omission.
[0049]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of the sixth embodiment is that in the fifth embodiment, the generation of the phase difference of the pressure fluctuation in the cavity 21 in the acoustic liner 20 is suppressed. This is because, in the fifth embodiment, the phase difference of the pressure fluctuation may occur in the cavity 21 itself, and at that time, in the combustion vibration in the high frequency range, the vibration of the fluid particles through the sound absorbing hole 22 becomes insufficient, In the combustion vibration in the low frequency range, the vibration of the fluid particles through the sound absorbing hole 22 and the vibration of the fluid particles near the first resistor 33 or the resistor 34 are insufficient. This is because it is not possible to reduce the number of times.
[0050]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the partition walls 23 are provided between the respective one ends 32 a of the respective first throats 32 in the cavity 21 of the acoustic liner 20.
[0051]
In this manner, the cavity 21 is divided by the partition 23 for each first throat 32, and the occurrence of a phase difference in pressure fluctuation is suppressed in each of these divided spaces. Therefore, the vibration of the fluid particles through the sound absorbing holes 22 is effectively and sufficiently satisfied in the combustion vibration in the high frequency range, and the vibration of the fluid particles through the sound absorbing holes 22 and the first resistance in the combustion vibration in the low frequency range. Since the vibration of the fluid particles near the body or the like is effectively and sufficiently provided, the combustion vibration can be sufficiently reduced.
[0052]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of the seventh embodiment is that the phase difference of the pressure fluctuation in the cavity 21 in the acoustic liner 20 that can occur in the fifth embodiment is effectively used while being suppressed in the above-described sixth embodiment. On the point.
[0053]
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, a large number of through holes are formed in the partition wall 23 provided in the cavity 21 in the acoustic liner 20 in the fifth embodiment, and the partition wall 23 serves as a resistor. Play a role. As a result, in the divided spaces in the adjacent acoustic liner 20 separated by the partition wall 23, a substantial phase difference is generated when the pressure fluctuations are compared with each other, so that the fluid particles pass through the through holes of the partition wall 23. Vibrates effectively, and the combustion vibration can be reduced more sufficiently.
[0054]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of the eighth embodiment is that in the fifth to seventh embodiments, the phase difference of the pressure fluctuation that can be generated between the first boxes 30 adjacent to each other is effectively used, and the combustion oscillation in the low frequency range is performed. In that a more sufficient reduction of
[0055]
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, among the wall surfaces of each first box body 30, a large number of common first wall surfaces 30 a used to form the first internal spaces 31 of each other. Are formed, and the first wall surface 30a functions as a resistor. As a result, in the first internal spaces 31 that are adjacent to each other and separated by the first wall surface 30a, a substantial phase difference occurs when pressure fluctuations are compared with each other. The fluid particles are effectively vibrated through the through holes, and the combustion vibration in the low frequency range can be reduced more sufficiently.
[0056]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of the ninth embodiment resides in that the following problems unique to the combustor 3 can be solved in addition to the problem of combustion oscillation.
[0057]
The first problem is that the inner cylinder 6 and the transition piece 7, which are the cylinders around which the resonator 3 is annularly mounted, have a combustion region F therein, and therefore are in an environment where they are continuously heated. The heating condition extends to the acoustic liner 20 and the first box 30 as well. Therefore, it is required to prevent an excessive rise in temperature of the cylindrical body, the acoustic liner 20, and the like.
[0058]
The second problem is that a part of the combustion gas generated in the combustion area F in the cylinder passes through the sound absorbing hole 22 and further into the first throat 32 in the acoustic liner 20 and the first box 30. In this case, the fuel and steam contained in a part of the combustion gas are liquefied and accumulated carelessly. Therefore, it is required that the careless liquid is discharged to the outside of the acoustic liner 20 or the first box 30.
[0059]
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the cooling fluid, that is, the compressed air flowing into the vehicle compartment 5 from the compressor 2 is supplied to the acoustic liner 20 and the first box 30 from the outside. A plurality of fluid introduction holes 24 for cooling the acoustic liner and a plurality of fluid introduction holes 35 for cooling the first box body to be introduced therein are formed. As a result, the acoustic liner 20 and the first box 30 are directly cooled, and at the same time, the inner cylinder 6 and the transition piece 7, which are the cylinders, are indirectly cooled. Can be prevented, and the first problem described above is solved.
[0060]
Further, a drain hole 25 for the acoustic liner for discharging the staying liquid from the inside to the outside and a drain hole for the first box at the lowermost portion of the acoustic liner 20 and the first box 30 in the vertical direction. 36 are formed. Thereby, it becomes possible to discharge the inadvertently retained liquid accumulated inside the acoustic liner 20 and the first box body 30 to the outside, and the second problem is solved.
[0061]
Finally, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The feature of the tenth embodiment is that the combustion vibration is efficiently reduced. The first box 30 and the like, which are the main components of the first to ninth embodiments, are provided as if a plurality of them were continuously provided. It is in such a mode.
[0062]
That is, in the present embodiment, as shown in FIGS. 14 and 15, a similar second box 40 is provided outside the front end wall of the first box 30 along the side wall of the transition piece 7. The side wall and the front end wall of the second box 40, the front end wall of the first box 30, and the side wall of the transition piece 7 form a second internal space 41 having a predetermined volume. . Further, a second throat 42 having a predetermined length protruding toward the second internal space 41 is provided on a front end wall of the first box 30. The second throat 42 is provided with a first throat 42. One end 42a located on the side of the box 30 is open to the first internal space 31, and the other end 42b located on the side of the second box 40 is open to the second internal space 41.
[0063]
Further, a second resistor 43 having a large number of through holes is inserted into one end 42a of the second throat 42. The second resistor 43 is, for example, a punched metal, a ceramic sintered metal, or a sintered metal mesh, like the first resistor 33. In FIGS. 14 and 15, the second box 40 and the like are added to the configuration of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2). Of course, the configurations of the second to ninth embodiments (FIGS. 3 to 13) are used. Reference).
[0064]
As a result, the fluid particles in the low frequency range resonate with the air in the second internal space 41 in addition to the vibrations through the sound absorbing holes 22 and the vibrations near the first resistor 33 and the like. It vibrates near the resistor 43 and its amplitude is attenuated. Therefore, the fluid particles can be vibrated in many places, and the combustion vibration in a low frequency range can be reduced efficiently.
[0065]
In FIGS. 14 and 15, one second box 40 is connected to the first box 30. However, two or more second boxes 40 may be connected. In that case, it is sufficient that the second internal spaces 41 of the adjacent second boxes 40 communicate with the second throat 42, respectively.
[0066]
Further, similarly to the gist of the third to fifth embodiments, the following modifications can be made in consideration of a sufficient response to combustion vibration in a low frequency range. According to the first throat 32 in the third embodiment, the opening area of one end 42a of the second throat 42 is wider than the other end 42b. According to the resistor 34 of the first throat 32 in the fourth embodiment, a resistor having a large number of through holes is fitted on the other end 42b side of the second throat 42. According to the first box 30 and the like in the fifth embodiment, a plurality of second boxes 40 and the like are arranged in parallel.
[0067]
Further, similarly to the gist of the eighth embodiment, in order to utilize the phase difference of the pressure fluctuation between the second box bodies 40 arranged side by side and adjacent to each other, each of the second side bodies arranged side by side and adjacent to each other is used. The two boxes 40 have a common second wall surface 40a that forms the second internal space 41 of each other, and the second wall surface 40a has a large number of through holes as resistors. It is also possible.
[0068]
Then, similarly to the spirit of the ninth embodiment, the second box 40 is provided with a second box cooling unit for introducing a cooling fluid from the outside to the inside so as to solve the problem peculiar to the combustor 3. It is also possible to form a plurality of fluid introduction holes, or to form a second box drain hole for discharging the retained liquid from the inside to the outside.
[0069]
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. For example, the cross-sectional shape of the first throat 31 or the second throat 41 is not limited to a circle, but may be a polygon. In addition, the first box 30 and the second box 40 may be such that the first internal space 31 and the second internal space 41 are formed by the respective internal cavities. It is sufficient that the first throat 32 and the second throat 42 are connected to the acoustic liner 20 and the first box 30, respectively.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the gas turbine combustor of the present invention, in a gas turbine combustor including a cylindrical body having a combustion region therein, the cylindrical body is provided with a resonator having a cavity around the outer periphery. A sound absorbing hole opening in the cavity is formed, a first box body disposed adjacent to the resonator to form a first internal space of a predetermined volume, and one end opening to the cavity, And a first throat having a predetermined length that is open to the first internal space at the other end. Resonating with the air in the cavity in the vessel, it vibrates through the sound absorption hole and its amplitude is attenuated, while the fluid particles, which are the vibration elements in the low frequency range, are connected at the first throat through the cavity in the resonator. Resonates with the air in the first internal space Oscillates through sound absorption holes, its amplitude is attenuated. Thus, combustion oscillation can be reduced regardless of the frequency range, and stable NOx reduction can be realized.
[0071]
Here, when a first resistor having a large number of through holes is inserted into the one end of the first throat, the first resistor acts as a barrier against combustion vibration in a high frequency range. As a result, while resonance with the air in the first internal space is suppressed, resonance with the air in the cavity in the resonator is secured, so that the fluid particles vibrate effectively through the sound absorbing holes, and the amplitude thereof is reduced. Attenuated. It should be noted that the resonance with the air in the first internal space is ensured with respect to the combustion vibration in the low frequency range, but the fluid particles are effectively prevented by the first resistor as a resistance. It is captured and oscillates around this, and its amplitude is attenuated.
[0072]
In particular, when the opening area of the one end in the first throat is wider than the other end, the area where the first resistor is present can be enlarged while reducing the cross-sectional area in the first throat. Therefore, the trapping ratio of the fluid particles in the low frequency range increases, and as a result, the degree of contribution to the reduction of combustion vibration becomes sufficient. Therefore, it becomes possible to sufficiently reduce the combustion vibration in the low frequency range as a whole.
[0073]
Here, if a resistor having a large number of through holes is inserted into the other end of the first throat, the fluid particles vibrate near the resistor, so that the fluid near the first resistor may be vibrated. Even if the vibration of the fluid particles is insufficient, the combustion vibration in the low frequency range can be sufficiently reduced.
[0074]
In addition, when a plurality of the first boxes are provided in parallel with the resonator, combustion vibration in a low frequency range can be reduced more sufficiently as a whole.
[0075]
Further, when a partition is provided between the respective one ends of the first throats in the cavity of the resonator, the cavity in the resonator is divided by the partition for each first throat, and these individual divisions are provided. In the space, the generation of the phase difference of the pressure fluctuation is suppressed. Therefore, the vibration of the fluid particles through the sound-absorbing hole is effectively sufficient in the combustion vibration in the high frequency range, and the vibration of the fluid particle through the sound-absorbing hole, the first resistor, etc., in the combustion vibration in the low frequency range. Since the vibration of the fluid particles in the vicinity is effectively and sufficiently provided, the combustion vibration can be sufficiently reduced.
[0076]
Here, if the partition is a resistor having a large number of through holes, the fluid particles are effectively oscillated through the partition due to the phase difference of the pressure fluctuation substantially occurring between the divided spaces in the adjacent resonators. Therefore, combustion vibration can be reduced more sufficiently.
[0077]
Further, each of the first boxes arranged side by side and adjacent to each other has a common first wall surface forming the first internal space of each other, and the first wall surface has a large number of first walls. With a resistor having a through hole, the fluid particles effectively vibrate through the first wall surface due to the phase difference of the pressure fluctuation substantially occurring also between the first boxes adjacent to each other, Combustion vibration in the low frequency range can be reduced more sufficiently.
[0078]
Further, when a plurality of fluid introduction holes for introducing a cooling fluid from the outside to the inside are formed in the resonator and the first box, the resonator and the first box are directly cooled, At the same time, since the inner cylinder and the transition piece, which are the cylinders in which the resonator is mounted on the outer periphery, are indirectly cooled, it is possible to prevent an excessive rise in temperature of these cylinders, the resonator, and the like caused by combustion. It becomes possible.
[0079]
Furthermore, if the resonator and the first box are provided with drain holes for discharging the staying liquid from the inside to the outside, carelessness accumulated inside the resonator and the first box may be provided. It is possible to discharge liquefied fuel and water vapor contained in a part of the combustion gas that has flowed from the cylinder through the stagnant liquid, that is, through the sound absorbing holes and further through the first throat.
[0080]
In addition, at least one second box body is provided continuously outside the first box body to form a second internal space having a predetermined volume, and the first and second internal spaces adjacent to each other. Second throats each having a predetermined length, each of which is open to the second box. A second resistor having a large number of through holes is inserted at one end of each of the second throats located on the side of the first box body. In this case, the fluid particles in the low frequency range not only vibrate through the sound absorbing holes or vibrate in the vicinity of the first resistor or the like, but also communicate with the air in each second internal space connected by each second throat. Resonates and vibrates near each second resistor, and its amplitude is attenuated. Therefore, it is possible to vibrate the fluid particles in many places, and it is possible to efficiently reduce combustion vibration in a low frequency range.
[0081]
Here, the opening area of the one end of the second throat is wider than the other end, and at this time, a resistor having a large number of through holes at the other end side of the second throat is fitted. If a plurality of the second boxes are arranged side by side with respect to the first box, a sufficient response to the combustion vibration in the low frequency range can be obtained as described above. It becomes possible.
[0082]
Further, each of the second box bodies arranged side by side and adjacent to each other has a common second wall surface forming the second internal space of each other, and the second wall surface has a large number of In the case of a resistor having a through hole, the fluid particles are effective through the second wall surface due to the phase difference of the pressure fluctuation substantially occurring between the second boxes adjacent to each other, as described above. Therefore, combustion vibration in a low frequency range can be reduced more sufficiently.
[0083]
Further, if a plurality of fluid introduction holes for introducing a cooling fluid from the outside to the inside are formed in the second box, the second box is directly cooled. It is possible to prevent an excessive rise in temperature of the box body. Furthermore, if the second box is provided with a drain hole for discharging the staying liquid from the inside to the outside, the inadvertent staying liquid accumulated inside the second box is discharged to the outside similarly to the above. Can be discharged.
[0084]
And, 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 combustion vibration is reduced regardless of the frequency range in the gas turbine combustor. Stable reduction of NOx can be realized, and thereby 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 development view in which a resonator and a first box in the combustor of the first embodiment are circumferentially cut and developed.
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 cross-sectional development view in which a resonator and a first box in a combustor according to a second embodiment are circumferentially cut and developed.
FIG. 5 is a vertical sectional view of a main part of a combustor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional development view in which a resonator and a first box in a combustor according to a third embodiment are circumferentially cut and developed.
FIG. 7 is a vertical sectional view of a main part of a combustor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional development view in which a resonator and a first box in a combustor according to a fourth embodiment are circumferentially cut and developed.
FIG. 9 is a sectional development view of a resonator and a first box in a combustor according to a fifth embodiment of the present invention, which are cut in a circumferential direction and developed.
FIG. 10 is a sectional development view of a resonator and a first box in a combustor according to a sixth embodiment of the present invention, which are cut and developed in a circumferential direction.
FIG. 11 is a sectional development view of a resonator and a first box in a combustor according to a seventh embodiment of the present invention, which are cut and developed in a circumferential direction.
FIG. 12 is a sectional development view of a resonator and a first box in a combustor according to an eighth embodiment of the present invention, which are cut in a circumferential direction and developed.
FIG. 13 is a vertical sectional view of a main part of a combustor according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a main part of a combustor according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional development view in which the resonator and the first box in the combustor according to the tenth embodiment are circumferentially cut and developed.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a main part near a combustor in a general gas turbine.
[Explanation of symbols]
1 Gas turbine
2 Compressor
3 Gas turbine combustor
4 Turbine
5 cabin
6 inner cylinder
7 tail pipe
8 outer cylinder
9 Pilot nozzle
10 Main nozzle
11 Bypass duct
12 Bypass valve
13 Variable bypass valve mechanism
20 Resonator (acoustic liner)
21 Resonator Cavity
22 sound absorption holes
23 Partition
24 Fluid introduction hole
25 Drain hole
30 First box
31 1st internal space
32 First Throat
32a One end of the first throat
32b the other end of the first throat
33 1st resistor
34 Resistor
35 Fluid introduction hole
36 drain hole
40 Second box
41 Second internal space
42 Second Throat
42a One end of the second throat
42b the other end of the second throat
43 Second resistor

Claims

In a gas turbine combustor consisting of a cylinder having a combustion area inside,
In the cylindrical body, a resonator having a cavity is mounted around the outer periphery, and a sound absorption hole that opens into the cavity is formed,
A first box which is arranged adjacent to the resonator to form a first internal space having a predetermined volume, and a predetermined length which has one end opened to the cavity and the other end opened to the first internal space; And a first throat.

2. The gas turbine combustor according to claim 1, wherein a first resistor having a large number of through holes is inserted into the one end of the first throat. 3.

The gas turbine combustor according to claim 2, wherein an opening area of the one end of the first throat is wider than the other end.

The gas turbine combustor according to claim 3, wherein a resistor having a large number of through holes is inserted into the other end of the first throat.

The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the first boxes are arranged in parallel with the resonator.

The gas turbine combustor according to claim 5, wherein a partition wall is provided between the respective one ends of the first throats in the cavity of the resonator.

The gas turbine combustor according to claim 6, wherein the partition is a resistor having a large number of through holes.

Each of the first boxes arranged side by side and adjacent to each other has a shared first wall surface forming the first internal space of each other, and the first wall surface has a large number of through holes. The gas turbine combustor according to any one of claims 5 to 7, wherein the gas turbine combustor is a resistor having:

9. The gas according to claim 1, wherein a plurality of fluid introduction holes for introducing a cooling fluid from outside to inside are formed in the resonator and the first box body. Turbine combustor.

The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 9, wherein the resonator and the first box are formed with a drain hole for discharging the retained liquid from inside to outside. .

At least one second box body is provided outside the first box body to form a second internal space having a predetermined volume, and the first and second internal spaces are adjacent to each other. A second throat having a predetermined length and having an opening, wherein a second resistor having a large number of through holes is inserted at one end of the second throat located on the side of the first box body. The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 10, wherein:

The gas turbine combustor according to claim 11, wherein the opening area of the one end of the second throat is wider than the other end.

The gas turbine combustor according to claim 12, wherein a resistor having a large number of through holes is inserted into the other end of the second throat.

The gas turbine combustor according to any one of claims 11 to 13, wherein a plurality of the second boxes are arranged in parallel with the first box.

Each of the second boxes arranged side by side and adjacent to each other has a common second wall surface forming the second internal space of each other, and the second wall surface has a large number of through holes. The gas turbine combustor according to claim 14, wherein the gas turbine combustor has a resistance.

The gas turbine combustor according to any one of claims 11 to 15, wherein a plurality of fluid introduction holes for introducing a cooling fluid from outside to inside are formed in the second box.

The gas turbine combustor according to any one of claims 11 to 16, wherein a drain hole for discharging the staying liquid from inside to outside is formed in the second box.

A gas turbine comprising an air compressor, the gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 17, and a turbine.