JP2008157478A - 燃焼器及びガスタービン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アレイ状に配置された複数のバーナ31を囲う燃焼空間Kを有し、該燃焼空間Kにて発生した燃焼排ガスZを外部に排気する燃焼器であって、少なくともいずれかのバーナ31間に所定気体Yを噴出することによって、各バーナ31によって形成される火炎F同士の接触を抑制するためのシールド層Sを形成するシールド層形成手段34を備える。
【選択図】図2
Description
ところで、このような燃焼器では、ガスタービンの出力の向上や小型化を実現させるべく、さらなる高温化及び高負荷化が求められている。高温化を実現した場合には、燃焼空間から排気される燃焼排ガスの温度が上昇し、ガスタービンの出力を向上させることができる。高負荷化を実現した場合には、バーナによって形成される火炎の長さを短くすることができ、燃焼空間を小さくするすなわち燃焼器を小型化することができる。また、火炎を小さくすることにより、高温滞留時間を短縮できるため、NOxの排出率の低減が可能である。
Robert Tacina, Adel Mansour, Leonard Partelow, Changlie Wey,[EXPERIMENTAL SECTOR AND FLME-TUBE EVALUATIONS OF A MULTIPOINT INTEGRATED MODULE CONCEPT FOR LOW EMISSION COMBUSTORS], Proceedings of ASME Turbo Expo 2004, Power for Land, Sea, and Air, June 14-17, 2004, Vienna, Austria, GT2004-53263
さらに上記旋回流は、上記火炎一つおきに形成されるという構成を採用することができる。
図1は、本第1実施形態のガスタービン1の概略構成を示す模式図である。この図に示すように、本実施形態のガスタービン1は、圧縮機2と、燃焼器3と、タービン4とを備えて構成されている。
なお、噴出部34としては、例えば角度を付けた羽根を周方向に並べて旋回流を形成する軸流スワラ、タンジェンシャルスワラ等を用いて燃焼用空気Yの強旋回流を形成するものを用いることができる。
また、噴出部34から噴出される燃焼用空気Yとしては、バーナ31に供給される燃焼用空気と同様に、圧縮機2によって圧縮された外気Xを用いることができる。
このように、排出口35の温度分布を細かく制御することが可能となることで、燃焼器3を全体的に高温化することが可能となり、ガスタービン1の出力を向上させることが可能となる。例えば、タービン4から効率的な出力を得るための最適な温度分布が、図4に示すような分布である場合には、中央部のバーナ31に供給する燃料を多くする、もしくは燃焼用空気量を少なくすることによって、排出口35の温度分布を容易に図4に示すような分布に制御することができる。すなわち、本実施形態のガスタービン1においては、タービン特性に対して最適に制御することが可能とされ、タービンの耐熱温度限界まで、燃焼器3全体の温度を高温化することができる。一方、従来のガスタービンが備える燃焼器のように、火炎が合体する等により温度分布を細かく制御できない場合には、排出口35の温度分布がタービンの耐熱温度を越えないように、燃焼器3の全体的な温度を低下させる必要が生じる。よって、本実施形態のガスタービン1によれば、制御部33を備えることによって、タービンの耐熱温度限界まで、燃焼器3全体の温度を高温化することができる。
次に、本発明の第2実施形態について、図5を参照して説明する。なお、図5は、本第2実施形態のガスタービンが備える燃焼器6を拡大した模式図である。また、本実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
次に、本発明の第3実施形態について、図6を参照して説明する。なお、本第3実施形態は、上記第1実施形態のガスタービンを応用したガスタービンエンジンについて説明するものであり、図5は、本実施形態のガスタービンエンジンの概略構成を示す断面図である。また、本実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
このようなガスタービンエンジンGにおいても、上記実施形態のガスタービン1と同様に、火炎同士が合体することよって大型化すること、及び、個々の火炎の大きさが制御困難になることを抑制することが可能となる。
Claims (6)
- アレイ状に配置された複数のバーナを囲う燃焼空間を有し、該燃焼空間にて発生した燃焼排ガスを外部に排気する燃焼器であって、
少なくともいずれかのバーナ間に所定気体を噴出することによって、各バーナによって形成される火炎同士の接触を抑制するためのシールド層を形成するシールド層形成手段を備えることを特徴とする燃焼器。 - 前記シールド層は、前記所定気体の旋回流によって形成されることを特徴とする請求項1記載の燃焼器。
- 前記旋回流は、前記火炎一つおきに形成されることを特徴とする請求項2記載の燃焼器。
- 前記所定気体は、前記バーナが火炎を形成する際に用いる燃焼用空気であることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の燃焼器。
- 各バーナへの燃料供給量及び燃焼用空気供給量を、バーナごとに個別に制御可能な制御手段を備えることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の燃焼器。
- 圧縮機と、燃焼器と、タービンとを備えるガスタービンであって、
前記燃焼器として、請求項1〜5いずれかに記載の燃焼器を用いることを特徴とするガスタービン。
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