JP2010159954A - 遅延希薄噴射制御ストラテジ - Google Patents
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Abstract
【課題】改良されたガス・タービン・エンジン(10)を提供する。
【解決手段】第1の内部(21)を有する燃焼器(20)は、燃料回路(70)によって供給される第1の燃料を燃焼可能であり、第2の内部(41)を備える移行ゾーン(43)は、燃料回路(70)によって供給される第2の燃料と第1の燃料の燃焼の生成物とが第2の内部(41)において燃焼可能である。移行ゾーン(43)によって構造的に支持され燃料回路(70)に結合される複数の燃料噴射器(60)は、第2の燃料を第2の内部(41)に、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のいずれか1つにおいて供給するように構成される。制御システムは、燃料回路(70)によって第1および第2の内部(21、41)に供給される第1および第2の燃料の相対量を制御する。
【選択図】図1
【解決手段】第1の内部(21)を有する燃焼器(20)は、燃料回路(70)によって供給される第1の燃料を燃焼可能であり、第2の内部(41)を備える移行ゾーン(43)は、燃料回路(70)によって供給される第2の燃料と第1の燃料の燃焼の生成物とが第2の内部(41)において燃焼可能である。移行ゾーン(43)によって構造的に支持され燃料回路(70)に結合される複数の燃料噴射器(60)は、第2の燃料を第2の内部(41)に、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のいずれか1つにおいて供給するように構成される。制御システムは、燃料回路(70)によって第1および第2の内部(21、41)に供給される第1および第2の燃料の相対量を制御する。
【選択図】図1
Description
本出願は以下の出願に関係している。「燃料適応性が拡大された遅延希薄噴射」「遅延希薄噴射システム構成」「遅延希薄噴射燃料多段化構成」「調整可能な空気分配を伴う遅延希薄噴射」「燃料適応性に対する遅延希薄噴射」および「遅延希薄噴射燃料噴射器構成」。各出願は本出願と同時に出願され、その内容は本明細書において参照により取り入れられている。
本発明の態様は、遅延希薄噴射(LLI)燃料多段化構成およびそれを実現する方法に関する。
現在、ガス・タービン・エンジンの中には、高効率で動作せず、望ましくない空気汚染排出物を発生するものがある。通常、従来の炭化水素燃料を燃焼させるタービンによって生じる主な空気汚染排出物は、窒素酸化物、一酸化炭素、および未燃焼の炭化水素である。こうするために、ガス・タービン・エンジンにおけるたとえば分子窒素の酸化は、燃焼器における高温と、燃焼器内で反応体が高温にある滞留時間とに依存するため、熱的NOx形成のレベルを下げることを、燃焼器温度を熱的NOxが形成されるレベル未満に維持することによってか、または反応体が高温にある滞留時間を制限してNOx形成反応が進行する時間が不十分となるようにすることによって行なう。
温度制御方法の1つは、燃料および空気を予混合して燃焼の前にそれらの希薄な混合物を形成することを伴うものである。しかし、ヘビー・デューティの工業用ガス・タービンの場合、予混合された希薄な燃料を用いても、燃焼生成物の要求温度が非常に高いために、燃焼器の動作を、反応ゾーンにおけるピーク・ガス温度が熱的NOx形成閾値温度を超える状態で行なわなければならず、そのため、NOxが著しく形成されるということが分かっている。
本発明の一態様によれば、ガス・タービン・エンジンが提供される。前記ガス・タービン・エンジンは、第1の内部を有する燃焼器であって、燃料回路によって供給される第1の燃料が第1の内部において燃焼可能である燃焼器と、回転タービン・ブレードを備えるタービンであって、タービン・ブレードの回転を推進するために少なくとも第1の燃料の燃焼の生成物を内部に受け取り可能であるタービンと、第2の内部を備える移行ゾーンであって、燃料回路によって供給される第2の燃料と第1の燃料の燃焼の生成物とが第2の内部において燃焼可能であり、燃焼器とタービンとを互いに流体的に結合させるように配置される移行ゾーンと、移行ゾーンによって構造的に支持され燃料回路に結合される複数の燃料噴射器であって、第2の燃料を第2の内部に、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のいずれか1つにおいて供給するように構成される燃料噴射器と、燃料回路に結合される制御システムであって、燃料回路によって第1および第2の内部に供給される第1および第2の燃料の相対量を制御するように構成される制御システムと、を備える。
本発明の別の態様によれば、第1の内部を有する燃焼器であって、燃料回路によって供給される第1の燃料が第1の内部において燃焼可能である燃焼器と、回転タービン・ブレードを備えるタービンであって、タービン・ブレードの回転を推進するために少なくとも第1の燃料の燃焼の生成物を内部に受け取り可能であるタービンと、を備えるガス・タービン・エンジンが提供される。前記ガス・タービン・エンジンは、第2の内部を備える移行ゾーンであって、燃料回路によって供給される第2の燃料と第1の燃料の燃焼の生成物とが第2の内部において燃焼可能であり、燃焼器とタービンとを互いに流体的に結合させるように配置される移行ゾーンと、移行ゾーンによって構造的に支持され燃料回路に結合される複数の燃料噴射器であって、第2の燃料を第2の内部に、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のいずれか1つにおいて供給するように構成される燃料噴射器と、燃料回路に結合される制御システムであって、燃料回路によって第1および第2の内部に供給される第1および第2の燃料の相対量を制御するように構成される制御システムと、を備える。
本発明のさらに別の態様によれば、タービンが燃焼器に、両者間に配置される移行ゾーンによって流体的に結合されるガス・タービン・エンジンを動作させる方法が提供される。前記方法は、第1の燃料を燃焼器内の第1の内部に供給することと、第1の燃料を燃焼器内の第1の内部において燃焼させることと、第2の燃料を移行ゾーン内の第2の内部に、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のいずれか1つにおいて供給することと、第2の燃料と第1の内部から受け取った燃焼生成物のストリームとを、移行ゾーン内の第2の内部において燃焼させることと、第1および第2の内部に供給される第1および第2の燃料の相対量を制御することと、を含む。
これらおよび他の優位性および特徴が、図面とともに以下の説明からより明らかとなる。
本発明と考えられる主題は、特に明細書の終わりの請求項において指摘され明瞭に請求される。本発明の前述および他の特徴および優位性は、添付図面とともに以下の詳細な説明から明らかである。
詳細な説明によって、本発明の実施形態を、優位性および特徴とともに、一例として図面を参照して説明する。
図1を参照して、ガス・タービン・エンジン10が提供される。ガス・タービン・エンジン10は、第1の内部21を有する燃焼器20であって、燃料回路70によって第1の内部21に供給される第1の燃料が燃焼可能である燃焼器20と、吸気を圧縮して少なくとも燃焼器20と移行ゾーン43とに供給する圧縮機30と、タービン50とを備えている。タービン50は、回転タービン・ブレードを備え、タービン・ブレードの回転を推進するために少なくとも第1の燃料の燃焼の生成物を受け取り可能であるようになっている。移行ゾーン43は、燃焼器20とタービン50とを流体的に結合させるように配置され、第2の内部41を備えている。燃料回路70によって第2の内部41に供給される第2の燃料と第1の燃料の燃焼の生成物とが燃焼可能である。図示するように、燃焼器20と移行ゾーン43とは互いに組み合わさって一般的にヘッド・エンド11の形状を有する。ヘッド・エンド11は種々の構成を有する場合があり、これについては後述する。
図1に示すように、ヘッド・エンド11は複数の予混合ノズル12を備えていても良い。しかし、図4A〜4Dに示すように、他のヘッド・エンド11構成も可能である。このような代替的な構成には以下のものが含まれる(しかし限定されない)。図4Aの標準的な燃焼器構成13、図4Bの乾式低NOx(DLN)1+燃焼器構成14、図4CのDLN2+燃焼器構成15、および図4DのDLN2.6/2.6+燃焼器構成16である。さらに他の燃焼器構成としては、ガス化複合発電(IGCC)ヘッド・エンド、触媒ヘッド・エンド、拡散型ヘッド・エンド、およびマルチ・ノズル静隠燃焼(MNQC)型ヘッド・エンドが挙げられる。
前述の各ヘッド・エンド11構成に対して、構成のバージョンは遅延希薄噴射(LLI)互換であっても良いことが理解される。LLI互換燃焼器は、出口温度が2500°Fを超えるか、またはメタンよりも反応性が高い成分を伴う燃料を取り扱い高温側の滞留時間が10msを超える任意の燃焼器である。一例として、DLN1+燃焼器構成14のLLI互換バージョンは、出口温度が2500°F未満であっても良いが、メタンよりも反応性が高い成分を伴う燃料を取り扱っても良い。拡散型ヘッド・エンド燃焼器のLLI互換バージョンは、出口温度が2500°Fを超えていても良いとともに、メタンよりも反応性が高い成分を伴う燃料を取り扱っても良い。同様に、DLN2.0/DLN2+燃焼器構成15のLLI互換バージョンは出口温度が2500°Fを超えていても良いとともに、メタンよりも反応性が高い成分を伴う燃料を取り扱っても良く、一方で、触媒ヘッド・エンドまたはDLN2.6/2.6+燃焼器構成16のLLI互換バージョンは、出口温度が2500°Fを超えていても良いとともに、メタンよりも反応性が高い成分を伴う燃料を取り扱っても良い。
複数の燃料噴射器60がそれぞれ、移行ゾーン43の外壁によって、または移行ゾーン43の周囲のスリーブ40の外壁によって構造的に支持されるとともに、第2の内部41内を種々の深さまで延びている。この構成により、燃料噴射器60はそれぞれ、LLI燃料多段化能力をもたらすように構成されている。すなわち、燃料噴射器60はそれぞれ、第2の燃料(すなわち、LLI燃料)を第2の内部41へ供給するように構成されている。供給は、たとえば、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のいずれか1つにおいて移行ゾーン43を通る主な流れ方向に概ね横断する方向に燃料を噴射することによって行なう。その際、燃焼器20および移行ゾーン43内の状態を多段化して、安定燃焼の局所ゾーンを形成する。
図5A〜5Dを参照して、燃料噴射器60は種々の特徴および機能性を有することができることが分かる。たとえば、5Aに示すように、燃料噴射器60は、チューブ・イン・チューブ噴射器構成125を備えることができる。この構成では、燃料は、移行ゾーン43の内部41にチューブ130内のノズルを通して能動的に供給され、空気は、チューブ130とスリーブ145(衝突スリーブ表面140からインターフェース部150まで延びる)との間の環状空間を通して受動的に供給される。5Bに示すように、燃料噴射器60は旋回噴射器155を備えることもできる。この構成では、燃料は、移行ゾーン43の内部41にマニフォールド160を通して能動的に供給され、空気は、中央のパージ165を通しておよび/または旋回翼170によって受動的に供給される。加えて、図5Cおよび5Dに示すように、燃料噴射器60構成の他の例として、リッチ触媒噴射器構成175(リッチ触媒要素180を備える)と、マルチ・チューブ/シャワーヘッド噴射器構成185(燃料が移行ゾーン43に供給されるときに通るチューブ190を備える)が挙げられる。これらの場合のそれぞれにおいて、燃料噴射器60を移行ゾーン43に、移行ゾーン43の外面上に予め存在する希釈孔42(もしあれば)に対応する箇所において結合できることが理解される。このようにして、移行ゾーン43の外面に付加的な孔を穿孔する必要がないため、製造コストおよび負の性能効果が制限されるかまたはかなり低減される。希釈孔42がすでに存在するわけではない場合、燃料噴射器60を、必要に応じて移行ゾーン43の外部に配置しても良い。
実施形態によれば、軸方向単段は、現在動作中の単一の燃料噴射器60を備え、軸方向多段は、多段に対する先行詞がここではないが、移行ゾーン43の複数の軸方向箇所にそれぞれ配置される複数の現在動作中の燃料噴射器60を備え、軸方向円周単段は、移行ゾーン43の単一の軸方向箇所の円周に沿ってそれぞれ配置される複数の現在動作中の燃料噴射器60を備え、軸方向円周多段は、移行ゾーン43の円周に沿って移行ゾーン43の複数の軸方向箇所において配置される複数の現在動作中の燃料噴射器60を備える。
ここでは、複数の燃料噴射器60が移行ゾーン43の円周に配置されているが、燃料噴射器60は実質的に一様にまたは不一様に互いから離間に配置されていても良い。一例として、8または10個の燃料噴射器60を特定の円周段において用いて、2、3、4または5個の燃料噴射器60が、移行ゾーン43の北および南半球上で互いから種々の分離度合いで組み込まれていても良い。また、複数の燃料噴射器60が移行ゾーン43の軸方向多段において配置されている場合には、燃料噴射器60は、一直線であっても良くおよび/または互いに対して場所がずれていても良い。
ガス・タービン・エンジン10の動作中、燃料噴射器60をそれぞれ、合同でまたは別個に起動または停止して、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のうち現時点で効果的な1つを形成しても良い。こうするために、燃料噴射器60それぞれに、LLI燃料を、燃料回路70によって、対応する燃料噴射器60と燃料回路70の分岐71または72との間に配置されるバルブ61を介して、供給しても良いことが理解される。バルブ61は、制御器80と信号通信する。制御器80は信号をバルブ61に送って、バルブ61を開閉させ、それによって、対応する燃料噴射器60を起動または停止させる。
こうして、各燃料噴射器60を現時点で起動すること(すなわち、軸方向円周多段)が現時点で望ましい場合には、制御器80はバルブ61のそれぞれに信号を送って開にし、それによって燃料噴射器60をそれぞれ起動する。逆に、移行ゾーン43の特定の軸方向段の各燃料噴射器60を現時点で起動すること(すなわち、軸方向円周単段)が現時点で望ましい場合には、制御器80は、軸方向円周単段の燃料噴射器60のみに対応するバルブ61のそれぞれに信号を送って開にし、それによって、燃料噴射器60をそれぞれ起動する。当然のことながら、この制御システムは単に典型であり、燃料噴射器構成の複数の組み合わせが可能であること、および燃料噴射器60の起動と停止の少なくとも一方を制御するための他のシステムおよび方法が利用可能であることが理解される。
加えて、前述したように、複数の燃料噴射器構成を有する複数の燃料噴射器60が存在するので、制御器80をさらに、特定の燃料噴射器構成を有する燃料噴射器60のみを、どの時点においても起動するように構成しても良い。したがって、チューブ・イン・チューブ噴射器構成125を伴う各燃料噴射器60を現時点で起動することが現時点で望ましい場合には、制御器80は、その燃料噴射器60に対応するバルブ61のそれぞれに信号を送って開にする。逆に、各旋回噴射器155を備える燃料噴射器60を起動することが現時点で望ましい場合には、制御器80は、旋回噴射器155を備える燃料噴射器60のみに対応するバルブ61のそれぞれに信号を送って開にする。
本発明の別の態様によれば、タービン50が燃焼器20にそれらの間に配置される移行ゾーン43によって流体的に結合されるガス・タービン・エンジン10を動作させる方法が、提供される。本方法は、燃焼器20内の第1の内部21に第1の燃料を供給することと、燃焼器20内の第1の内部21において第1の燃料を燃焼させることと、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のいずれか1つにおいて移行ゾーン43内の第2の内部41に第2の燃料を供給することと、第2の燃料と第1の内部21から受け取った燃焼生成物のストリームとを、移行ゾーン内の第2の内部41において燃焼させることと、を含む。
ここでは、軸方向単段において第2の内部41に第2の燃料を供給することは、単一の燃料噴射器60を起動することを含み、軸方向多段において第2の内部41に第2の燃料を供給することは、移行ゾーン43の複数の軸方向箇所にそれぞれ配置される複数の燃料噴射器60を起動することを含み、軸方向円周単段において第2の内部41に第2の燃料を供給することは、移行ゾーン43の円周に沿って移行ゾーン43の単一の軸方向箇所においてそれぞれ配置される複数の燃料噴射器60を起動することを含み、軸方向円周多段において第2の内部41に第2の燃料を供給することは、移行ゾーン43の円周に沿って移行ゾーン43の複数の軸方向箇所においてそれぞれ配置される複数の燃料噴射器60を起動することを含む。
図2を参照して、図2は、燃料分配制御に対する種々のオプションの図式的な説明図を示すことが分かる。図2において、ヘッド・エンド燃料分配の割合が、T燃焼値に対してプロットされている。T燃焼値は、燃焼器20および/または移行ゾーン43内の温度の測定値である。制御器80はさらに、ヘッド・エンド11および/または燃料噴射器60に向かう第1および第2の燃料の流れ方向を制御するように構成されているため、LLI燃料多段化をさらに、図2に示す制御オプションに従って制御器80によって制御できることも分かる。こうするために、制御器80は、前述したバルブ61とバルブ73とに結合されて、燃料噴射器60への第2の燃料の送出を制御するとともに、ヘッド・エンド11への第1および/またはLLI燃料の送出を制御する。
図2に示すように、このような制御に対する第1のオプションは、固定ヘッド・エンド分配を用いるものである。固定ヘッド・エンド分配では、T燃焼の予め選択された値が実現されたらすぐに、ある割合(<100%)の第1および/またはLLI燃料が、LLI燃料多段化のための移行ゾーン43に送出される。その時点から、移行ゾーン43に送出される燃料の割合が、実質的に一定に留まる。第2のオプションは、ヘッド・エンド分配スケジュールを用いるものである。この場合、T燃焼の値が増加して予め選択された値を超えると、LLI燃料の割合は、比例して増加するか、または何らかの他の好適な関数に従って増加する。第3のオプションは、LLI燃料の割合を、燃焼器20、圧縮機30、移行ゾーン43、および/またはタービン50の内部環境の複数の特性のいずれか1つまたは複数の関数にすることである。たとえば、割合を、TcdまたはPcd(測定された圧縮機吐出温度および圧力状態)、燃焼器20、圧縮機30、または移行ゾーン43内からの湿度読み取り値、ガス・タービン排気温度および/またはT39(計算された燃焼器出口温度)の関数にすることができる。
また前述した第3のオプションは、現時点での変更ウォッベ・インデックス(Modified Wobbe Index)(MWI)を考慮するように変更しても良い。この場合、MWIが燃料のエネルギー密度を測定することと、ある特定の燃料ノズル領域においては、MWIが低いことはヘッド・エンド燃料ノズルに渡って生じる圧力比の増加を示し、このような増加によって、LLI燃料ノズルが鈍感である望ましくない力学を発生させる可能性があることとが知られているため、LLI燃料の割合をMWIの関数にすることもできる。このようにして、MWIが増加すると、より大きな割合のLLI燃料が移行ゾーン43へと方向転換される。これらのオプションのそれぞれに従って、熱電対/圧力計100または他の任意の好適な環境測定デバイスを、燃焼器20、圧縮機30、移行ゾーン43、および/またはタービン50内に組み込んでも良いことが理解される。なぜならば、燃焼器20、圧縮機30、移行ゾーン43、およびタービン50内の温度および圧力を測定するのに必要であると考えられるからである。
図3を参照して、LLI能力を伴うタービンを制御する方法は、タービンを動作させること300、特定の時間の後にか、またはT燃焼の予め選択された値が実現されたらすぐにLLIを開始すること310、および、第1のオプションにより、同じレベルでLLIを動作させ続けること350を含むことが分かる。逆に、第2のオプションによれば、本方法は、増加するレベルでLLIを動作させ続けること350を含む。一方で、第3のオプションによれば、燃焼器20、圧縮機30、および/または移行ゾーン43の任意の特定の測定された特性が、設定されたパラメーターよりも高いか低いかを判定し320、判定の結果に基づいて、LLIレベルを減少させるか330、増加させるか340、または維持し、その後、LLI動作を続ける350。
さらに図1を参照して、制御器80はさらに、三方バルブ110と、一部の実施形態においては、燃料噴射器60の周りのマニフォールド上に配置される付加的なバルブ、または前述したようにバルブ61とを制御するように構成されている。こうして制御器80は、圧縮機30によって燃焼器20および移行ゾーン43にまたは各燃料噴射器60に送出される吸気の空気分配を制御することができる。このようにして、制御器80は、燃料分配と空気分配とを同時に変更することができる。こうして制御器80は、その結果、燃焼システムに対する動作経路として、燃焼システムの最適な燃料対空気比を守るような経路を形成する。本発明の種々の実施形態によれば、三方バルブ110をさらに、全体的な空気冷媒システム、拡張された低下の取り組み、および/またはエネルギー省(DoE)プログラムの一部として組み込むことができる。
前述したように、三方バルブ110の制御を、燃焼システムの燃料対空気比を最適化するように行なわれる。これらの比率は、燃焼器20および移行ゾーン43に対する仕様に基づくものとして予め選択しても良いし、現在の環境条件に基づいても良い。この場合、制御器80は、燃焼器20または移行ゾーン43における燃料対空気比を、燃焼器20、圧縮機30、移行ゾーン43、およびタービン50内に組み込まれた熱電対/圧力計100から発生する温度および/または圧力読み取り値に基づいて、増加させることができる。
また遅延希薄噴射(LLI)によって、複数のガス・ストリーム(代替ガスたとえば精製ガスを含む)を、一般的に非LLI燃焼器が取り扱うことはできない移行ゾーン43内に噴射することも可能になる。反応性がかなり高いガス(たとえば精製ガス)を、予混合された燃焼器が取り扱うことは、予混合器における望ましくない保炎に対する懸念があるために通常はできない。他方で、精製ガスは、天然ガスとブレンドしてもしなくても良いが、特定の場合において、このような問題を伴うことなく、移行ゾーン43内に直接噴射することができる。これは特に、燃料噴射器60に保炎の耐性がある場合である。ここで、精製ガスを天然ガスとブレンドした場合、天然ガスの使用量は、前述したようにTcd、Pcd、およびT39の関数とすることができる。また、精製ガスを移行ゾーン43内に噴射した場合、保炎に敏感な予混合器をヘッド・エンド11において用いて、保炎事件の可能性を防止できるかまたはかなり減らせることが理解される。
図1に示すように、代替ガスを、供給源90から燃料回路70の分岐71または72内に、精製ガス・バルブ91を介して噴射することができる。精製ガス・バルブ91は、制御器80によって制御することができる。このように、代替ガスを移行ゾーン43内に噴射すべきことが決定された場合、制御器80は精製ガス・バルブ91を開にして、代替ガスが燃料回路70を通って燃料噴射器61に向かって伝搬できるようにすることができる。
さらなる実施形態として、代替ガスを天然ガスとブレンドして、使用中の特定のヘッド・エンド11の許容範囲を反映する組成で第1の燃料を形成できることが理解される。代替ガスに、このようなブレンディングを施してまたは施さずに、第2の燃料を形成することができる。
加えて、代替ガスとして、前述したように供給源90から燃料回路70が受け取る精製ガスと、メタンよりも反応性が高い成分からなるガスとを挙げても良いことがさらに理解される。より詳細には、代替ガスとして、約0.5体積%を超える量の水素、約5体積%を超える量のエタン、約10体積%を超える量のプロパン、約5体積%を超える量のブタン、またはブタンを超える炭化水素を含むガスを挙げても良い。
また燃料回路70は、燃料流量の変化に適応するために複数の分岐71および72を組み込んでいても良い。その結果、複数の分岐71および72を用いて燃料組成の大きな変化を可能にすることが、付加的な燃料流量領域を提供することによってか、または燃料を別個の燃焼モード(すなわち、拡散および予混合)を形成するように導入することによって可能である。また分岐71および72によって、燃料ウォッベ数と燃料組成との変更、および動的なチューニングを可能にすることができる。燃料回路70の分岐71および72を、燃料回路70の分岐、移行ゾーン43における付加的な燃料ノズル、またはこれらのオプションならびに他の好適なオプションの組み合わせとして、具体化することができる。
分岐71および72はさらに、その長さに沿って配置される触媒部分酸化反応器(CPCR)120を備えていても良い。CPCR120は、第1または第2の燃料内のメタンを水素に変換し、および/または窒素酸化物を形成することなくメタンを部分的に酸化する。その結果、LLIに対して用いる反応済み燃料はすでに部分的に酸化されているため、燃料を移行ゾーン43内に、本来噴射されるであろうときより遅い場合であっても噴射することができる。
本発明を、限られた数の実施形態のみに関連して詳細に説明してきたが、本発明は、このような開示された実施形態に限定されないことが容易に理解されるはずである。むしろ本発明を変更して、これまで説明していないが本発明の趣旨および範囲に対応する任意の数の変化、変更、置換、または等価な配置を取り入れることができる。さらに、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様には、説明した実施形態の一部のみが含まれる場合があることを理解されたい。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されると考えるべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
Claims (10)
- 第1の内部(21)を有する燃焼器(20)であって、燃料回路(70)によって供給される第1の燃料が第1の内部(21)において燃焼可能である燃焼器(20)と、
回転タービン・ブレードを備えるタービン(50)であって、タービン・ブレードの回転を推進するために少なくとも第1の燃料の燃焼の生成物を内部に受け取り可能であるタービン(50)と、
第2の内部(41)を備える移行ゾーン(43)であって、燃料回路(70)によって供給される第2の燃料と第1の燃料の燃焼の生成物とが第2の内部(41)において燃焼可能であり、燃焼器(20)とタービン(50)とを互いに流体的に結合させるように配置される移行ゾーン(43)と、
移行ゾーン(43)によって構造的に支持され燃料回路(70)に結合される複数の燃料噴射器(60)であって、第2の燃料を第2の内部(41)に、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のいずれか1つにおいて供給するように構成される燃料噴射器(60)と、
燃料回路(70)に結合される制御システムであって、燃料回路(70)によって第1および第2の内部(21、41)に供給される第1および第2の燃料の相対量を制御するように構成される制御システムと、を備えるガス・タービン・エンジン(10)。 - 制御システムは、
燃料回路(70)上に配置されるバルブ(73)と、
バルブ(73)に結合される制御器(80)であって、バルブ(73)を開閉して第1および第2の燃料の相対量を増加させることおよび減少させることの少なくとも一方を図るように構成される制御器(80)と、を備える請求項1に記載のガス・タービン・エンジン(10)。 - 制御システムは、固定された燃料分配に従って第1および第2の燃料の相対量を制御する請求項1に記載のガス・タービン・エンジン(10)。
- 制御システムは、固定された燃料分配スケジュールに従って第1および第2の燃料の相対量を制御する請求項1に記載のガス・タービン・エンジン(10)。
- 制御システムは、1つまたは複数の環境条件の関数として燃料分配に従って第1および第2の燃料の相対量を制御する請求項1に記載のガス・タービン・エンジン(10)。
- 燃焼用に空気を第1および第2の内部(21、41)に供給する圧縮機(30)をさらに備え、環境条件は、少なくとも燃焼器(20)、圧縮機(30)、移行ゾーン(43)およびタービン(50)内における温度および/または圧力測定値を含む請求項5に記載のガス・タービン・エンジン(10)。
- 環境条件は圧縮機(30)排気条件を含む請求項6に記載のガス・タービン・エンジン(10)。
- 環境条件は燃焼器(20)出口温度を含む請求項6に記載のガス・タービン・エンジン(10)。
- 第1の内部(21)を有する燃焼器(20)であって、燃料回路(70)によって供給される第1の燃料が第1の内部(21)において燃焼可能である燃焼器(20)と、回転タービン・ブレードを備えるタービン(50)であって、タービン・ブレードの回転を推進するために少なくとも第1の燃料の燃焼の生成物を内部に受け取り可能であるタービン(50)と、を備えるガス・タービン・エンジン(20)であって、
第2の内部(41)を備える移行ゾーン(43)であって、燃料回路(70)によって供給される第2の燃料と第1の燃料の燃焼の生成物とが第2の内部(41)において燃焼可能であり、燃焼器(20)とタービン(50)とを互いに流体的に結合させるように配置される移行ゾーン(43)と、
移行ゾーン(43)によって構造的に支持され燃料回路(70)に結合される複数の燃料噴射器(60)であって、第2の燃料を第2の内部(41)に、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のいずれか1つにおいて供給するように構成される燃料噴射器(60)と、
燃料回路(70)に結合される制御システムであって、燃料回路(70)によって第1および第2の内部(21、41)に供給される第1および第2の燃料の相対量を制御するように構成される制御システムと、を備えるガス・タービン・エンジン。 - タービン(50)が燃焼器(70)に、両者間に配置される移行ゾーン(43)によって流体的に結合されるガス・タービン・エンジン(10)を動作させる方法であって、
第1の燃料を燃焼器(20)内の第1の内部(21)に供給することと、
第1の燃料を燃焼器(20)内の第1の内部(21)において燃焼させることと、
第2の燃料を移行ゾーン(43)内の第2の内部(41)に、軸方向単段、軸方向多段、軸方向円周単段、および軸方向円周多段のいずれか1つにおいて供給することと、
第2の燃料と第1の内部(21)から受け取った燃焼生成物のストリームとを、移行ゾーン(43)内の第2の内部(41)において燃焼させることと、
第1および第2の内部に供給される第1および第2の燃料の相対量を制御することと、を含む方法。
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