JP2013190196A - Gas turbine combustor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas turbine combustor that can accelerate premixing of air in an air film or a substrate air with fuel, can reduce the amount of the substrate air, and can prevent the generation of the stagnation of the flow of the premixed gas in an area between neighboring premixng burner holes of a substrate.SOLUTION: A gas turbine combustor includes for example: an outer guide ring 39 that is located at the outer side of an extension pipe 54 and where a downstream side end 39b extends to the downstream side from the downstream end of the extension pipe 54; and an inner guide ring 38 that is located at the inner side of the extension pipe 54 and where the downstream side end extends to the downstream side from the extension pipe 54.The gas turbine combustor 31 is configured so that a gap between the downstream side end of the outer guide ring 39 and the downstream side end of the inner guide ring 38 is an annular secondary premixed region 57 that communicates with the extension pipe 54 and continuously extends over the entire circumference.

Description

本発明は予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器に関する。   The present invention relates to a premixed combustion type gas turbine combustor.

近年、ガスタービン燃焼器においては、NOxの低減等を図ることを目的として、予混合燃焼方式を採用したものが多くなっている。この予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器は、予混合燃焼を行う予混合バーナ(メインバーナ)と、拡散燃焼を行うパイロットバーナとを有し、前記パイロットバーナで生成した拡散炎を、前記予混合バーナで予混合炎を生成するための火種として利用することにより、前記予混合バーナの予混合燃焼を維持することができる。   In recent years, many gas turbine combustors adopt a premixed combustion system for the purpose of reducing NOx and the like. The premixed combustion type gas turbine combustor includes a premixed burner (main burner) that performs premixed combustion and a pilot burner that performs diffusion combustion, and the diffusion flame generated by the pilot burner is premixed. The premixed combustion of the premixed burner can be maintained by using it as a fire type for generating a premixed flame in the burner.

図30及び図31には従来の予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の構成例を示す。図30において、左側が上流側、右側が下流側である。   30 and 31 show a configuration example of a conventional premixed combustion type gas turbine combustor. In FIG. 30, the left side is the upstream side, and the right side is the downstream side.

図30及び図31に示すように、従来の予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器1は、燃焼器外筒(図示省略)の内側に設けられた燃焼器内筒2と、燃焼器尾筒3とを有している。   As shown in FIGS. 30 and 31, a conventional premixed combustion type gas turbine combustor 1 includes a combustor inner cylinder 2 provided inside a combustor outer cylinder (not shown), and a combustor tail cylinder 3. And have.

燃焼器尾筒3は内部が燃焼室4となっており、上流側端部が燃焼器内筒2の下流側端部に接続される一方、下流側端部がロータなどを備えたガスタービン本体部(図示省略)に繋がっている。
燃焼器内筒2は円筒状のものである。燃焼器内筒2の内部には、予混合燃焼を行う複数(図示例では8体)の予混合バーナ(メインバーナ)5と、拡散燃焼を行うパイロットバーナ6と、これらのバーナ5,6を支持する基板11とが設けられている。
The combustor tail cylinder 3 has a combustion chamber 4 inside, and an upstream end is connected to a downstream end of the combustor inner cylinder 2, while a downstream end is provided with a rotor and the like. Part (not shown).
The combustor inner cylinder 2 is cylindrical. Inside the combustor inner cylinder 2, a plurality (eight in the illustrated example) of premix burners (main burners) 5 for performing premix combustion, a pilot burner 6 for performing diffusion combustion, and these burners 5 and 6 are provided. A supporting substrate 11 is provided.

基板11は円板状のものであり、外周部が燃焼器内筒2の内周面に固定されることによって燃焼器内筒2に支持されている。基板11には、多数の空気孔11aが開けられ、且つ、パイロットバーナ孔11bと、複数(図示例では8個)の予混合バーナ孔11cも開けられている。パイロットバーナ孔11bは基板11の中央部に開けられ、複数の予混合バーナ孔11cは基板11の周方向に等間隔に開けられてパイロットバーナ孔11bの周囲を囲んでいる。   The substrate 11 has a disk shape, and is supported by the combustor inner cylinder 2 by fixing the outer peripheral portion to the inner peripheral surface of the combustor inner cylinder 2. A large number of air holes 11a are formed in the substrate 11, and pilot burner holes 11b and a plurality (eight in the illustrated example) of premix burner holes 11c are also formed. The pilot burner hole 11b is opened at the center of the substrate 11, and the plurality of premix burner holes 11c are opened at equal intervals in the circumferential direction of the substrate 11 to surround the pilot burner hole 11b.

パイロットバーナ6は燃焼器内筒2内の中央部(燃焼器内筒2と同軸上)に配設されており、パイロット空気スワラー筒7と、パイロットノズル8と、複数(図示例では6枚)パイロット空気スワラーベーン(パイロット空気旋回翼)9と、パイロットコーン10とを備えている。   The pilot burner 6 is disposed in the central portion (coaxially with the combustor inner cylinder 2) in the combustor inner cylinder 2, and includes a pilot air swirler cylinder 7, pilot nozzles 8, and a plurality (six in the illustrated example). A pilot air swirler vane (pilot air swirler) 9 and a pilot cone 10 are provided.

パイロット空気スワラー筒7は円筒状のものであり、基板11のパイロットバーナ孔11bに挿入され、基板11に固定されて支持されている。パイロットノズル8は、パイロット空気スワラー筒7内の中央部(パイロット空気スワラー筒7と同軸上)に配設されている。図示は省略するが、パイロットノズル8の上流側端部は、燃焼器内筒2の上流側端部に設けられた支持部に固定されて支持されている。パイロットノズル8の下流側端部には、燃料噴射孔8aが設けられている。パイロット空気スワラーベーン9は、パイロット空気スワラー筒7の内周面とパイロットノズル8の外周面との間に介設され、パイロットノズル8の周方向に等間隔に配設されている。   The pilot air swirler cylinder 7 has a cylindrical shape, is inserted into the pilot burner hole 11 b of the substrate 11, and is fixed to and supported by the substrate 11. The pilot nozzle 8 is disposed in a central portion (coaxially with the pilot air swirler cylinder 7) in the pilot air swirler cylinder 7. Although not shown, the upstream end portion of the pilot nozzle 8 is fixed and supported by a support portion provided at the upstream end portion of the combustor inner cylinder 2. A fuel injection hole 8 a is provided at the downstream end of the pilot nozzle 8. The pilot air swirler vanes 9 are interposed between the inner peripheral surface of the pilot air swirler cylinder 7 and the outer peripheral surface of the pilot nozzle 8, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the pilot nozzle 8.

パイロットコーン10は、上流側端部から下流側端部に向かうにしたがって径方向の外側へ広がった円錐台状の筒であり、前記上流側端部がパイロット空気スワラー筒7の下流側端部に接続されている。保炎器12は円環状の板であり、内周部がパイロットコーン10の下流側端部に接続され、下流側の面がバックステップ面12aとなっている。   The pilot cone 10 is a truncated cone-shaped tube that spreads outward in the radial direction from the upstream end to the downstream end, and the upstream end is connected to the downstream end of the pilot air swirler tube 7. It is connected. The flame holder 12 is an annular plate, the inner peripheral portion is connected to the downstream end portion of the pilot cone 10, and the downstream surface is a back step surface 12 a.

複数の予混合バーナ5は、燃焼器内筒2の周方向に等間隔に配設されて、パイロットバーナ6の周囲を囲んでいる。これらの予混合バーナ5は何れも、予混合空気スワラー筒15と、予混合ノズル16と、複数(図示例では6枚)の予混合空気スワラーベーン(予混合空気旋回翼)17と、延長管18とを備えている。   The plurality of premix burners 5 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the combustor inner cylinder 2 and surround the pilot burner 6. Each of these premix burners 5 has a premix air swirler cylinder 15, a premix nozzle 16, a plurality (six in the illustrated example) of premix air swirler vanes (premix air swirl vanes) 17, and an extension pipe 18. And.

予混合空気スワラー筒15は円筒状のものであり、上流側端部がボルト13によって燃焼器内筒2に固定され、下流側端部が基板11の予混合バーナ孔11c内に位置している。予混合ノズル16は、予混合空気スワラー筒15内の中央部(予混合空気スワラー筒15と同軸上)に配設されている。図示は省略するが、予混合ノズル16の上流側端部は、前記支持部に固定されて支持されている。予混合空気スワラーベーン17は、予混合ノズル16の外周面に固定され、予混合ノズル16の周方向に等間隔に配設されている。予混合空気スワラーベーン17には、燃料噴射孔17aが設けられている。   The premixed air swirler cylinder 15 has a cylindrical shape, an upstream end is fixed to the combustor inner cylinder 2 by a bolt 13, and a downstream end is positioned in the premix burner hole 11 c of the substrate 11. . The premixing nozzle 16 is disposed at a central portion (on the same axis as the premixed air swirler cylinder 15) in the premixed air swirler cylinder 15. Although not shown, the upstream end portion of the premixing nozzle 16 is fixed and supported by the support portion. The premixed air swirler vanes 17 are fixed to the outer peripheral surface of the premixing nozzle 16 and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the premixing nozzle 16. The premixed air swirler vane 17 is provided with a fuel injection hole 17a.

延長管18は、予混合バーナ孔11cを介して予混合空気スワラー筒15に連通している。詳述すると、延長管18は上流側が基板11の予混合バーナ孔11cに挿通されて基板11に固定され、下流側端部18bが基板11の下流側へ延びている。また、延長管18は、横断面形状が、上流側端部18aでは円形状である一方、下流へ向かうにしたがって連続的に変形され、下流側端部18bでは矩形状になっている。延長管18の上流側端部18aの内径が予混合空気スワラー筒15の下流側端部15aの外径よりも大きいため、延長管18の上流側端部18aの内周面と予混合空気スワラー筒15の下流側端部15aの外周面との間には円環状の隙間が形成され、この隙間が空気フィルムを生成するための空気流路21になっている。   The extension pipe 18 communicates with the premixed air swirler cylinder 15 through the premixed burner hole 11c. More specifically, the upstream side of the extension pipe 18 is inserted into the premixing burner hole 11 c of the substrate 11 and fixed to the substrate 11, and the downstream end 18 b extends to the downstream side of the substrate 11. The extension pipe 18 has a cross-sectional shape that is circular at the upstream end 18a, is continuously deformed toward the downstream, and is rectangular at the downstream end 18b. Since the inner diameter of the upstream end 18a of the extension pipe 18 is larger than the outer diameter of the downstream end 15a of the premixed air swirler cylinder 15, the inner peripheral surface of the upstream end 18a of the extension pipe 18 and the premixed air swirler. An annular gap is formed between the outer peripheral surface of the downstream end 15a of the cylinder 15 and this gap serves as an air flow path 21 for generating an air film.

次に、この予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器1の運転について説明する。   Next, the operation of the premixed combustion type gas turbine combustor 1 will be described.

ガスタービン燃焼器1に対して、圧縮機(図示省略)で圧縮された空気aは、燃焼器外筒と燃焼器内筒2との間の空気流路(図示省略)から、燃焼器内筒2の上流側端部の空気孔(図示省略)を通って燃焼器内筒2内へ流入した後、パイロットバーナ6のパイロット空気スワラー筒7内と、予混合バーナ5の予混合空気スワラー筒15内と、空気流路21内と、基板11の空気孔11aとに供給され、燃料供給系統(図示省略)から送られてきた燃料fは、パイロットノズル8内と予混合ノズル16内に供給される。   The air a compressed by the compressor (not shown) with respect to the gas turbine combustor 1 is transferred from the air flow path (not shown) between the combustor outer cylinder and the combustor inner cylinder 2 to the combustor inner cylinder. 2 flows into the combustor inner cylinder 2 through an air hole (not shown) at the upstream end of the cylinder 2 and then into the pilot air swirler cylinder 7 of the pilot burner 6 and the premixed air swirler cylinder 15 of the premixing burner 5. The fuel f supplied to the inside, the air flow path 21, and the air holes 11 a of the substrate 11 and sent from the fuel supply system (not shown) is supplied to the pilot nozzle 8 and the premixing nozzle 16. The

パイロットバーナ6では、パイロット空気スワラー筒7内に供給された空気aが、パイロット空気スワラー筒7内を流通する間にパイロット空気スワラーベーン9によって旋回流となり、パイロットコーン10内へ噴射される一方、パイロットノズル8内に供給された燃料fが、パイロットノズル8内を流通し、パイロットノズル8の燃料噴射孔8aから、パイロットコーン10内へ噴射される。従って、これらの空気aと燃料fがパイロットコーン10内で混合され、この混合気が着火装置(図示省略)によって着火されることにより、パイロットコーン10内及び燃焼室4において拡散燃焼が行われる(拡散炎が生成される)。   In the pilot burner 6, the air a supplied into the pilot air swirler cylinder 7 is swirled by the pilot air swirler vanes 9 while flowing through the pilot air swirler cylinder 7, and is injected into the pilot cone 10. The fuel f supplied into the nozzle 8 flows through the pilot nozzle 8 and is injected into the pilot cone 10 from the fuel injection hole 8 a of the pilot nozzle 8. Accordingly, the air a and the fuel f are mixed in the pilot cone 10 and the mixture is ignited by an ignition device (not shown), whereby diffusion combustion is performed in the pilot cone 10 and in the combustion chamber 4 ( A diffusion flame is generated).

一方、予混合バーナ5では、予混合空気スワラー筒15内に供給された空気aが、予混合空気スワラー筒15内を流通する間に予混合空気スワラーベーン17によって旋回流となる一方、予混合ノズル16内に供給された燃料fが、予混合ノズル16内及び予混合空気スワラーベーン17内を流通し、予混合空気スワラーベーン17の燃料噴射孔17aから、予混合空気スワラー筒15内に噴射される。これらの空気aと燃料fが予混合空気スワラー筒15内及び延長管18内において予混合され、この予混合気が燃焼室4へ噴射される。燃焼室4では、パイロットバーナ6で生成された拡散炎が火種として利用されることにより、前記予混合気が着火されて予混合燃焼が行われる。   On the other hand, in the premix burner 5, the air a supplied into the premixed air swirler cylinder 15 is swirled by the premixed air swirler vane 17 while circulating in the premixed air swirler cylinder 15, while the premix nozzle The fuel f supplied into the gas 16 flows through the premixing nozzle 16 and the premixed air swirler vane 17, and is injected into the premixed air swirler cylinder 15 from the fuel injection hole 17 a of the premixed air swirler vane 17. These air a and fuel f are premixed in the premixed air swirler cylinder 15 and the extension pipe 18, and this premixed gas is injected into the combustion chamber 4. In the combustion chamber 4, the diffusion flame generated by the pilot burner 6 is used as a fire type, whereby the premixed gas is ignited and premixed combustion is performed.

また、このときに保炎器12では、バックステップ面12aにおいて、延長管11から流出した予混合気の一部やパイロットコーン10から流出した混合気の一部に対して矢印Cのような逆流や減速を生じさせることにより、確実に拡散炎を火種とする予混合燃焼を維持することができる。   At this time, in the flame holder 12, a back flow as indicated by an arrow C with respect to a part of the premixed gas flowing out from the extension pipe 11 and a part of the mixed gas flowing out from the pilot cone 10 on the back step surface 12 a. By generating or decelerating, it is possible to reliably maintain the premixed combustion using the diffusion flame as a fire type.

空気流路21内に供給された空気aは、空気流路21内を流通してフィルム状となり、この空気フィルムが延長管18の内周面に沿って流れることにより、この内周面近傍で逆火(フラッシュバック)が発生するのを防止することができる。つまり、空気フィルムを流さない場合には、延長管18の内周面近傍に生じる予混合気の低流速域において逆火が発生するおそれがあるが、この逆火の発生を空気フィルムよって防止することができる。   The air a supplied into the air flow path 21 flows through the air flow path 21 to form a film, and the air film flows along the inner peripheral surface of the extension pipe 18 so that the air a near the inner peripheral surface. It is possible to prevent the occurrence of flashback. That is, when the air film is not flowed, backfire may occur in the low flow velocity region of the premixed gas generated in the vicinity of the inner peripheral surface of the extension pipe 18, but this backfire is prevented by the air film. be able to.

また、基板11の空気孔11aに供給された空気aは、空気孔11aを通って基板空気となり、この基板空気が、燃焼器内筒2の周方向において隣接する延長管18の間の領域など、延長管18の周囲に流れる。このため、燃焼室4で生成された高温の燃焼ガスが、基板11の近傍の低流速域や逆流領域に巻き込まれるのを、基板空気によって防止することができる。   The air a supplied to the air holes 11 a of the substrate 11 passes through the air holes 11 a to become substrate air, and this substrate air is a region between the extension pipes 18 adjacent in the circumferential direction of the combustor inner cylinder 2. , Flows around the extension tube 18. For this reason, it is possible to prevent the high-temperature combustion gas generated in the combustion chamber 4 from being caught in the low flow velocity region or the reverse flow region near the substrate 11 by the substrate air.

なお、従来の予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器が開示されている先行技術文献としては、例えば次のものがある。   Examples of prior art documents in which a conventional premixed combustion type gas turbine combustor is disclosed include the following.

特開2001−254946号公報JP 2001-254946 A 特許第4070758号公報Japanese Patent No. 4070758 特開2001−296025号公報JP 2001-296025 A 特開2003−014232号公報JP 2003-014232 A

高温燃焼器では特にNOxを低減することが重要である。これに対してガスタービン燃焼器では短い予混合バーナにおいて空気と燃料を予混合して燃料の均一化を図る必要がある。このため、従来は1つのガスタービン燃焼器1に複数の予混合バーナ5を設け、且つ、これらの予混合バーナ5のそれぞれに延長管18を設けることによって、空気aと燃料fの混合促進を図っている。
また、延長管18の内周面に空気フィルムを流すことによって、延長管18の内周面近傍の低流速域における逆火を防止している。
更には、延長管18の周囲に基板空気を流すことによって、基板11の近傍の低流速域や逆流領域への高温燃焼ガスの巻き込みを防止している。
In high temperature combustors, it is particularly important to reduce NOx. On the other hand, in a gas turbine combustor, it is necessary to make the fuel uniform by premixing air and fuel in a short premix burner. For this reason, conventionally, a plurality of premixing burners 5 are provided in one gas turbine combustor 1, and an extension pipe 18 is provided in each of these premixing burners 5, thereby promoting the mixing of air a and fuel f. I am trying.
In addition, by flowing an air film on the inner peripheral surface of the extension pipe 18, backfire in the low flow velocity region near the inner peripheral surface of the extension pipe 18 is prevented.
Further, by flowing the substrate air around the extension pipe 18, the hot combustion gas is prevented from being caught in the low flow velocity region or the reverse flow region near the substrate 11.

しかしながら、延長管18の周長が長いため、逆火の防止に必要な空気フィルムを形成するための空気量が多くなる。また、延長管18においては、空気フィルムを流す領域の燃料濃度が低くなり過ぎることがあり、短距離では予混合気に空気フィルムを十分に混合させることができず、予混合気の中心部に高温領域が残存してしまう。
更に、予混合空気スワラーベーン17で空気aの旋回流を形成することにより、空気aと燃料fの混合促進を図っているが、延長管18では、その径方向における燃料濃度分布が成層化し、空気aと燃料fの混合率が低下する。
However, since the peripheral length of the extension pipe 18 is long, the amount of air for forming an air film necessary for preventing backfire increases. In addition, in the extension pipe 18, the fuel concentration in the region where the air film flows may become too low, and the air film cannot be sufficiently mixed with the premixed gas at a short distance, and the center of the premixed gas cannot be obtained. A high temperature region remains.
Furthermore, the swirling flow of the air a is formed by the premixed air swirler vane 17 to promote the mixing of the air a and the fuel f. In the extension pipe 18, the fuel concentration distribution in the radial direction is stratified, and the air The mixing ratio of a and fuel f decreases.

また、延長管18の周囲に基板空気を流す必要があることから、その分、予混合バーナ5で予混合に用いることができる空気aの量が少なくなる。このため、予混合バーナ5全体の予混合気の燃料濃度が上昇する。   Further, since it is necessary to flow the substrate air around the extension pipe 18, the amount of air a that can be used for premixing by the premixing burner 5 is reduced accordingly. For this reason, the fuel concentration of the premixed gas of the whole premixed burner 5 rises.

また、延長管18の周囲を流れる基板空気と延長管11から出た予混合気は延長管11の出口(下流端)よりも下流で混合するが、このとき、すぐに予混合気の燃焼が開始される。このため、基板空気と予混合気が十分に混合する時間は無く、予混合気の燃料濃度が不均一な状態のまま燃焼してしまう。   Further, the substrate air flowing around the extension pipe 18 and the premixed gas coming out of the extension pipe 11 are mixed downstream from the outlet (downstream end) of the extension pipe 11, but at this time, the premixed gas is immediately burned. Be started. For this reason, there is no time for the substrate air and the premixed gas to be sufficiently mixed, and the fuel concentration of the premixed gas is burned with a non-uniform state.

従って本発明は上記の事情に鑑み、空気フィルムや基板空気などの空気と燃料との予混合を促進することや、基板空気の量を低減すること、基板の隣接する予混合バーナ孔の間の領域に予混合気の流れの淀みが発生するのを防止することなどが可能なガスタービン燃焼器を提供することを課題とする。   Therefore, in view of the above circumstances, the present invention promotes premixing of air and fuel such as air film and substrate air, reduces the amount of substrate air, and between adjacent premix burner holes of the substrate. It is an object of the present invention to provide a gas turbine combustor capable of preventing the stagnation of the premixed gas flow in the region.

上記課題を解決する第1発明のガスタービン燃焼器は、
パイロットバーナと、
予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、
パイロットバーナ孔と前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板と、
前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し、前記基板の下流側へ延びた延長管とが、燃焼器内筒内に設けられており、
前記予混合空気スワラー筒内及び前記延長管内が、第1次予混合領域であり、
前記予混合空気スワラー筒と前記延長管との間に形成した空気流路から前記延長管の内周面へ空気フィルムを流す構成と、前記基板に設けた空気孔から隣接する前記延長管の間の領域へ基板空気を流す構成との何れか一方又は両方を有するガスタービン燃焼器において、
前記延長管の外側に位置して下流側端部が前記延長管の下流端よりも下流側へ延びている外側のガイドリングと、前記延長管の内側に位置して下流側端部が前記延長管の下流端よりも下流側へ延びている内側のガイドリングとを有しており、
前記外側のガイドリングの下流側端部と前記内側のガイドリングの下流側端部との間の空間が、前記延長管に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴とする。
A gas turbine combustor according to a first invention for solving the above-described problems is
With a pilot burner,
A plurality of premixing burners provided with a premixing nozzle and a premixing air swirler vane in the premixing air swirler cylinder, and arranged to surround the pilot burner;
A pilot burner hole and a plurality of premix burner holes disposed so as to surround the pilot burner hole; and a substrate for supporting the pilot burner and the premix burner;
An extension pipe that communicates with the premixed air swirler cylinder via the premix burner hole and extends to the downstream side of the substrate is provided in the combustor inner cylinder,
The inside of the premixed air swirler cylinder and the inside of the extension pipe are primary premixing regions,
A configuration in which an air film flows from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and the extension pipe to the inner peripheral surface of the extension pipe, and between the adjacent extension pipes from the air holes provided in the substrate A gas turbine combustor having either or both of a configuration for flowing substrate air to the region of
An outer guide ring located outside the extension pipe and having a downstream end extending downstream from the downstream end of the extension pipe; and a downstream end located inside the extension pipe and extending the extension pipe An inner guide ring extending downstream from the downstream end of the tube,
A space between the downstream end of the outer guide ring and the downstream end of the inner guide ring communicates with the extension pipe and is continuous in the entire circumferential direction. It is a mixed region.

また、第2発明のガスタービン燃焼器は、第1発明のガスタービン燃焼器において、
前記外側のガイドリングが、前記燃焼器内筒の下流端側部分であることを特徴とする。
The gas turbine combustor of the second invention is the gas turbine combustor of the first invention.
The outer guide ring is a downstream end portion of the combustor inner cylinder.

また、第3発明のガスタービン燃焼器は、第1又は第2発明のガスタービン燃焼器において、
前記第2次予混合領域の幅が、下流側に向かうにしたがって狭くなっていることを特徴とする。
The gas turbine combustor of the third invention is the gas turbine combustor of the first or second invention.
The width of the second premixing region is narrowed toward the downstream side.

また、第4発明のガスタービン燃焼器は、
パイロットバーナと、
予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、
パイロットバーナ孔と前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板とが、燃焼器内筒内に設けられており、
前記予混合空気スワラー筒内が、第1次予混合領域であり、
前記予混合空気スワラー筒と流路用円筒との間に形成した空気流路から、空気フィルムを流す構成を有するガスタービン燃焼器において、
前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における外側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の先端に向かうにしたがって細くなっている外側の詰め物と、前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における内側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の先端に向かうにしたがって細くなっている内側の詰め物とを有しており、
前記外側の詰め物と前記内側の詰め物との間の空間が、前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴とする。
The gas turbine combustor of the fourth invention is
With a pilot burner,
A plurality of premixing burners provided with a premixing nozzle and a premixing air swirler vane in the premixing air swirler cylinder, and arranged to surround the pilot burner;
A pilot burner hole and a plurality of premix burner holes arranged so as to surround the pilot burner hole are provided, and the pilot burner and the substrate supporting the premix burner are disposed in the combustor inner cylinder. Provided,
The premixed air swirler cylinder is a first premixed area,
In a gas turbine combustor having a configuration in which an air film flows from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and a flow path cylinder,
An outer padding that fills an outer region between the adjacent premix burner holes on the downstream surface of the substrate, and is narrowed toward the downstream tip, and downstream of the substrate An inner padding that fills the inner region between the adjacent premix burner holes on the side surface and has an inner padding that narrows toward the downstream tip; and
A space between the outer stuffing and the inner stuffing communicates with the premixed air swirler cylinder through the premixed burner hole and is continuous in the entire circumferential direction. It is a region.

また、第5発明のガスタービン燃焼器は、
パイロットバーナと、
予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、
パイロットバーナ孔と前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板とが、燃焼器内筒内に設けられ、
前記予混合空気スワラー筒内が、第1次予混合領域であり、
前記予混合空気スワラー筒と流路用円筒との間に形成した空気流路から、空気フィルムを流す構成を有するガスタービン燃焼器において、
前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における外側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の先端に向かうにしたがって細くなっている外側の詰め物と、前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における内側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の端面へと延びており前記下流側の端面が保炎器のバックステップ面である内側の詰め物とを有しており、
前記外側の詰め物と前記内側の詰め物との間の空間が、前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴とする。
The gas turbine combustor of the fifth invention is
With a pilot burner,
A plurality of premixing burners provided with a premixing nozzle and a premixing air swirler vane in the premixing air swirler cylinder, and arranged to surround the pilot burner;
A pilot burner hole and a plurality of premix burner holes arranged so as to surround the pilot burner hole are provided, and the pilot burner and the substrate supporting the premix burner are disposed in the combustor inner cylinder. Provided,
The premixed air swirler cylinder is a first premixed area,
In a gas turbine combustor having a configuration in which an air film flows from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and a flow path cylinder,
An outer padding that fills an outer region between the adjacent premix burner holes on the downstream surface of the substrate, and is narrowed toward the downstream tip, and downstream of the substrate The inner surface between the premixing burner holes adjacent to each other on the side surface is filled with the upstream end surface and extends to the downstream end surface, and the downstream end surface is the back step surface of the flame stabilizer. With stuffing
A space between the outer stuffing and the inner stuffing communicates with the premixed air swirler cylinder through the premixed burner hole and is continuous in the entire circumferential direction. It is a region.

また、第6発明のガスタービン燃焼器は、
パイロットバーナと、
予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンとを有し、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナとが、燃焼器内筒内に設けられているガスタービン燃焼器において、
前記燃焼器内筒の内側に予混合バーナ内筒が配設され、前記燃焼器内筒と前記予混合バーナ内筒との間の空間であるアニュラ流路は周方向全体に亘って連続し、前記アニュラ流路の下流側の部分が予混合領域となっており、
前記予混合バーナは前記アニュラ流路内に配設され、前記パイロットバーナは前記予混合バーナ内筒の内側に配設されていることを特徴とする。
The gas turbine combustor of the sixth invention is
With a pilot burner,
In a gas turbine combustor having a premixing nozzle and a premixed air swirler vane, and a plurality of premixing burners disposed so as to surround the pilot burner in an inner cylinder of the combustor,
A premix burner inner cylinder is disposed inside the combustor inner cylinder, and an annular flow path that is a space between the combustor inner cylinder and the premix burner inner cylinder is continuous over the entire circumferential direction, The downstream portion of the annular channel is a premixing region,
The premix burner is disposed in the annular flow path, and the pilot burner is disposed inside the inner tube of the premix burner.

また、第7発明のガスタービン燃焼器は、第6発明のガスタービン燃焼器において、
前記予混合領域の幅が、下流側に向かうにしたがって狭くなっていることを特徴とする。
Moreover, the gas turbine combustor of the seventh invention is the gas turbine combustor of the sixth invention,
The width of the premixing region is narrowed toward the downstream side.

また、第8発明のガスタービン燃焼器は、
パイロットバーナと、
予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、
パイロットバーナ孔と、前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板とを有し、
前記予混合空気スワラー筒内が第1次予混合領域であるガスタービン燃焼器において、
前記基板の下流側の面には、隣接する前記予混合バーナ孔の間の領域を埋めた淀み排除構造物を有し、
且つ、前記淀み排除構造物の断面形状は、下流側に向かうにしたがって幅が狭くなっており、
前記淀み排除構造物の外側に位置する外側のガイドリングと、前記淀み排除構造物の内側に位置する内側のガイドリングとを有し、
前記外側のガイドリングと前記内側のガイドリングとの間の空間が、前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴とする。
The gas turbine combustor of the eighth invention is
With a pilot burner,
A plurality of premixing burners provided with a premixing nozzle and a premixing air swirler vane in the premixing air swirler cylinder, and arranged to surround the pilot burner;
A pilot burner hole, and a plurality of premix burner holes disposed so as to surround the pilot burner hole, the pilot burner and a substrate supporting the premix burner;
In the gas turbine combustor in which the premixed air swirler cylinder is a first premixed region,
The downstream surface of the substrate has a stagnation-excluding structure that fills a region between adjacent premix burner holes,
And the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure has a narrower width toward the downstream side,
An outer guide ring positioned outside the stagnation-excluding structure, and an inner guide ring positioned inside the stagnation-excluding structure;
A space between the outer guide ring and the inner guide ring communicates with the premixed air swirler cylinder via the premixed burner hole and is continuous in the entire circumferential direction. It is a premixing region.

また、第9発明のガスタービン燃焼器は、第8発明のガスタービン燃焼器において、
前記予混合空気スワラー筒と流路用筒との間に形成した空気流路から、空気フィルムを流す構成であることを特徴とする。
Moreover, the gas turbine combustor of the ninth invention is the gas turbine combustor of the eighth invention,
An air film is caused to flow from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and the flow path cylinder.

また、第10発明のガスタービン燃焼器は、第8又は第9発明のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物の断面形状は、二等辺三角形状であることを特徴とする。
The gas turbine combustor of the tenth invention is the gas turbine combustor of the eighth or ninth invention,
A cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is an isosceles triangle.

また、第11発明のガスタービン燃焼器は、第8又は第9発明のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物の断面形状は、釣鐘形状であることを特徴とする。
Moreover, the gas turbine combustor of the eleventh invention is the gas turbine combustor of the eighth or ninth invention,
A cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is a bell shape.

また、第12発明のガスタービン燃焼器は、第8又は第9発明のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物の上流側の端面は、前記淀み排除構造物における径方向の中央部分に比べて外側部分及び内側部分のほうが幅が広くなっており、
前記淀み排除構造物の断面形状は、前記中央部分では釣鐘形状であり、前記外側部分及び前記内側部分では二等辺三角形状であることを特徴とする。
The gas turbine combustor of the twelfth invention is the gas turbine combustor of the eighth or ninth invention,
The upstream end face of the stagnation-excluding structure is wider at the outer part and the inner part than the radial central part of the stagnation-excluding structure,
The cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is a bell shape in the central portion, and isosceles triangle shape in the outer portion and the inner portion.

また、第13発明のガスタービン燃焼器は、第8又は第9発明のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物の断面形状は、上流側に釣鐘形状部を有し、下流側に二等辺三角形状部を有する形状であることを特徴とする。
Moreover, the gas turbine combustor of the thirteenth invention is the gas turbine combustor of the eighth or ninth invention,
The cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is a shape having a bell-shaped portion on the upstream side and an isosceles triangular portion on the downstream side.

また、第14発明のガスタービン燃焼器は、第8又は第9発明のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物の上流側の端面は、前記淀み排除構造物における径方向の中央部分に比べて外側部分及び内側部分のほうが幅が広くなっており、
前記淀み排除構造物の断面形状は、前記中央部分では上流側に釣鐘形状部を有し下流側に二等辺三角形状部を有する形状であり、前記外側部分と前記内側部分では釣鐘形状であることを特徴とする。
Moreover, the gas turbine combustor of the fourteenth invention is the gas turbine combustor of the eighth or ninth invention,
The upstream end face of the stagnation-excluding structure is wider at the outer part and the inner part than the radial central part of the stagnation-excluding structure,
The cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is such that the central portion has a bell-shaped portion on the upstream side and an isosceles triangular portion on the downstream side, and the outer portion and the inner portion have a bell-shaped shape. It is characterized by.

また、第15発明のガスタービン燃焼器は、第8〜第14発明の何れか1つのガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物は中空孔を有しており、前記中空孔の下流側は閉じている一方、前記中空孔の上流側は前記基板に設けられた空気孔に連通していること、
又は、前記淀み排除構造物は多孔質部と、前記多孔質部の表面を覆ったコーティング部とを有し、前記多孔質部の孔が前記基板に設けられた空気孔に連通していること
を特徴とする。
Moreover, the gas turbine combustor of the fifteenth invention is the gas turbine combustor of any one of the eighth to fourteenth inventions,
The stagnation-excluding structure has a hollow hole, and the downstream side of the hollow hole is closed, while the upstream side of the hollow hole communicates with an air hole provided in the substrate.
Alternatively, the stagnation-excluding structure has a porous portion and a coating portion that covers the surface of the porous portion, and the holes of the porous portion communicate with air holes provided in the substrate. It is characterized by.

第1発明のガスタービン燃焼器によれば、パイロットバーナと、予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、パイロットバーナ孔と前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板と、前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し、前記基板の下流側へ延びた延長管とが、燃焼器内筒内に設けられており、前記予混合空気スワラー筒内及び前記延長管内が、第1次予混合領域であり、前記予混合空気スワラー筒と前記延長管との間に形成した空気流路から前記延長管の内周面へ空気フィルムを流す構成と、前記基板に設けた空気孔から隣接する前記延長管の間の領域へ基板空気を流す構成との何れか一方又は両方を有するガスタービン燃焼器において、前記延長管の外側に位置して下流側端部が前記延長管の下流端よりも下流側へ延びている外側のガイドリングと、前記延長管の内側に位置して下流側端部が前記延長管の下流端よりも下流側へ延びている内側のガイドリングとを有しており、前記外側のガイドリングの下流側端部と前記内側のガイドリングの下流側端部との間の空間が、前記延長管に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴としているため、第2次予混合領域において、予混合気と、空気フィルム又は基板空気、或いは空気フィルム及び基板空気とが、よく混合される。このため、予混合気の燃料濃度が均一な状態で予混合燃焼が行われる。
また、従来の延長管の周長に比べて、第2次予混合領域は、その周長が短いため、内周面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。
更には、予混合空気スワラー筒及び延長管では予混合気の旋回流の中心部に低流速域が存在するが、第2次予混合領域において前記低流速域を消滅させることができるため、前記低流速域で逆火が発生するのを防止することもできる。
According to the gas turbine combustor of the first invention, a pilot burner and a premixing air swirler cylinder are provided with a premixing nozzle and a premixing air swirler vane, and a plurality of pilot burners are disposed so as to surround the pilot burner. A premixing burner, a pilot burner hole, and a plurality of premixing burner holes disposed so as to surround the pilot burner hole are provided, the pilot burner and a substrate supporting the premixing burner, and the premixing burner. An extension pipe that communicates with the premixed air swirler cylinder via a mixing burner hole and extends downstream of the substrate is provided in the inner cylinder of the combustor, and in the premixed air swirler cylinder and the extension. The inside of the pipe is a first premixing region, and an air film is caused to flow from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and the extension pipe to the inner peripheral surface of the extension pipe. A gas turbine combustor having either or both of a configuration in which substrate air flows from an air hole provided in the substrate to a region between adjacent extension tubes, and a downstream end located outside the extension tube An outer guide ring whose portion extends downstream from the downstream end of the extension tube, and a downstream end located inside the extension tube and extending downstream from the downstream end of the extension tube An inner guide ring, and a space between the downstream end portion of the outer guide ring and the downstream end portion of the inner guide ring communicates with the extension pipe and extends in the entire circumferential direction. In the second premixing region, the premixed gas and the air film or the substrate air, or the air film and the substrate air are: Well mixed. For this reason, premixed combustion is performed in a state where the fuel concentration of the premixed gas is uniform.
In addition, since the circumference of the secondary premixing zone is shorter than the circumference of the conventional extension pipe, the low flow velocity region near the inner peripheral surface is small, and backfire may occur in the low flow velocity region. Decreases.
Furthermore, in the premixed air swirler cylinder and the extension pipe, there is a low flow velocity region in the center of the swirling flow of the premixed gas, but since the low flow velocity region can be eliminated in the second premixed region, It is also possible to prevent backfire from occurring in a low flow rate region.

第2発明のガスタービン燃焼器によれば、第1発明のガスタービン燃焼器において、前記外側のガイドリングが、前記燃焼器内筒の下流端側部分であることを特徴としているため、燃焼器内筒を有効利用して、低コストで第2次予混合領域を設けることができる。   According to the gas turbine combustor of the second invention, in the gas turbine combustor of the first invention, the outer guide ring is a downstream end side portion of the combustor inner cylinder. By effectively using the inner cylinder, the second premixing region can be provided at a low cost.

第3発明のガスタービン燃焼器によれば、第1又は第2発明のガスタービン燃焼器において、前記第2次予混合領域の幅が、下流側に向かうにしたがって狭くなっていることを特徴としているため、第2次予混合領域の出口に向かって予混合気が増速することより、境界層を薄くし、或いは、壁面近傍の燃料濃度を薄くことができる。このため、前記壁面近傍で逆火が発生するのを防止することができる。   According to the gas turbine combustor of the third invention, in the gas turbine combustor of the first or second invention, the width of the second premixing region becomes narrower toward the downstream side. Therefore, since the premixed gas is accelerated toward the outlet of the second premixed region, the boundary layer can be thinned or the fuel concentration in the vicinity of the wall surface can be thinned. For this reason, it is possible to prevent backfire from occurring in the vicinity of the wall surface.

第4発明のガスタービン燃焼器によれば、パイロットバーナと、予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、パイロットバーナ孔と前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板とが、燃焼器内筒内に設けられており、前記予混合空気スワラー筒内が、第1次予混合領域であり、前記予混合空気スワラー筒と流路用円筒との間に形成した空気流路から、空気フィルムを流す構成を有するガスタービン燃焼器において、前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における外側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の先端に向かうにしたがって細くなっている外側の詰め物と、前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における内側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の先端に向かうにしたがって細くなっている内側の詰め物とを有しており、前記外側の詰め物と前記内側の詰め物との間の空間が、前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴としているため、第2次予混合領域において、予混合気と空気フィルムとが、よく混合される。このため、予混合気の燃料濃度が均一な状態で予混合燃焼が行われる。
また、従来の延長管の周長に比べて、第2次予混合領域は、その周長が短いため、内周面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。
更には、予混合空気スワラー筒では予混合気の旋回流の中心部に低流速域が存在するが、第2次予混合領域において前記低流速域を消滅させることができるため、前記低流速域で逆火が発生するのを防止することもできる。
また、隣接する予混合バーナ孔の間の領域を詰め物で埋めているため、この領域には空気孔を設ける必要がなく、その分、基板空気の量を低減することができる。従って、その分の空気を予混合に利用することができ、予混合バーナ全体の予混合気の燃料濃度を低下させることができる。
また、第2次予混合領域を構成する外側の詰め物及び内側の詰め物は、下流側の先端に向かうにしたがって細くなっているため、表面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。
According to the gas turbine combustor of the fourth invention, the pilot burner and the premixed air swirler cylinder are provided with the premix nozzle and the premixed air swirler vane, and a plurality of the burners are disposed so as to surround the pilot burner. A premix burner, a pilot burner hole, and a plurality of premix burner holes arranged so as to surround the pilot burner hole are provided, and the pilot burner and the substrate supporting the premix burner burn Provided in the container cylinder, the premixed air swirler cylinder is a primary premixing region, and from the air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and the flow path cylinder, In the gas turbine combustor configured to flow an air film, an upstream end face fills an outer region between adjacent premix burner holes on a downstream face of the substrate. An upstream end surface fills an inner region between the outer padding that becomes thinner toward the downstream end and the adjacent premix burner hole on the downstream surface of the substrate, and the downstream end An inner padding that narrows toward the tip, and a space between the outer padding and the inner padding is formed in the premixed air swirler cylinder through the premix burner hole. Since it is an annular second premixing region that is continuous and continuous in the entire circumferential direction, the premixed gas and the air film are well mixed in the second premixing region. . For this reason, premixed combustion is performed in a state where the fuel concentration of the premixed gas is uniform.
In addition, since the circumference of the secondary premixing zone is shorter than the circumference of the conventional extension pipe, the low flow velocity region near the inner peripheral surface is small, and backfire may occur in the low flow velocity region. Decreases.
Furthermore, in the premixed air swirler cylinder, a low flow velocity region exists in the center of the swirling flow of the premixed gas. However, the low flow velocity region can be eliminated in the second premixed region. It is also possible to prevent backfire from occurring.
In addition, since the region between the adjacent premix burner holes is filled with padding, it is not necessary to provide air holes in this region, and the amount of substrate air can be reduced accordingly. Therefore, the air corresponding to that amount can be used for premixing, and the fuel concentration of the premixed gas in the entire premixed burner can be reduced.
In addition, the outer padding and the inner padding constituting the second premixing zone become thinner toward the tip on the downstream side, so there are few low flow velocity regions near the surface, and the low flow velocity region is backfired. The possibility of occurrence is reduced.

また、第5発明のガスタービン燃焼器によれば、パイロットバーナと、予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、パイロットバーナ孔と前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板とが、燃焼器内筒内に設けられ、前記予混合空気スワラー筒内が、第1次予混合領域であり、前記予混合空気スワラー筒と流路用円筒との間に形成した空気流路から、空気フィルムを流す構成を有するガスタービン燃焼器において、前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における外側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の先端に向かうにしたがって細くなっている外側の詰め物と、前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における内側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の端面へと延びており前記下流側の端面が保炎器のバックステップ面である内側の詰め物とを有しており、前記外側の詰め物と前記内側の詰め物との間の空間が、前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴としているため、第2次予混合領域において、予混合気と空気フィルムとが、よく混合される。このため、予混合気の燃料濃度が均一な状態で予混合燃焼が行われる。
また、従来の延長管の周長に比べて、第2次予混合領域は、その周長が短いため、内周面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。
更には、予混合空気スワラー筒では予混合気の旋回流の中心部に低流速域が存在するが、第2次予混合領域において前記低流速域を消滅させることができるため、前記低流速域で逆火が発生するのを防止することもできる。
また、隣接する予混合バーナ孔の間の領域を詰め物で埋めているため、この領域には空気孔を設ける必要がなく、その分、基板空気の量を低減することができる。従って、その分の空気を予混合に利用することができ、予混合バーナ全体の予混合気の燃料濃度を低下させることができる。
また、第2次予混合領域を構成する外側の詰め物は、下流側の先端に向かうにしたがって細くなっているため、表面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。
また、第2次予混合領域を構成する内側の詰め物は、下流側の端面との延びた形状であるため、予混合気がストレートに流れるようになり、逆火耐性に有利である(逆火が生じにくい)。しかも、下流側の端面を、保炎器のバックステップ面として有効利用することができる。
Further, according to the gas turbine combustor of the fifth invention, the pilot burner and the premixed air swirler vane are provided in the premixed air swirler cylinder, and are arranged so as to surround the pilot burner. A plurality of premixing burners, a pilot burner hole, and a plurality of premixing burner holes disposed so as to surround the pilot burner hole are provided, and the pilot burner and a substrate that supports the premixing burner are provided. The premixed air swirler cylinder is provided in the combustor inner cylinder, and the premixed air swirler cylinder is a primary premixing area, and is formed from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and the flow path cylinder. In the gas turbine combustor configured to flow an air film, an upstream end face fills an outer region between adjacent premix burner holes on a downstream face of the substrate. An upstream end surface fills an inner region between the outer padding that becomes thinner toward the downstream end and the adjacent premix burner hole on the downstream surface of the substrate, and the downstream end An inner padding that extends to an end face and whose downstream end face is a back step face of a flame holder, and the space between the outer padding and the inner padding is the premix Since the second premixing region is an annular second premixing region that communicates with the premixed air swirler tube through the burner hole and is continuous over the entire circumferential direction, The air-fuel mixture and the air film are well mixed. For this reason, premixed combustion is performed in a state where the fuel concentration of the premixed gas is uniform.
In addition, since the circumference of the secondary premixing zone is shorter than the circumference of the conventional extension pipe, the low flow velocity region near the inner peripheral surface is small, and backfire may occur in the low flow velocity region. Decreases.
Furthermore, in the premixed air swirler cylinder, a low flow velocity region exists in the center of the swirling flow of the premixed gas. However, the low flow velocity region can be eliminated in the second premixed region. It is also possible to prevent backfire from occurring.
In addition, since the region between the adjacent premix burner holes is filled with padding, it is not necessary to provide air holes in this region, and the amount of substrate air can be reduced accordingly. Therefore, the air corresponding to that amount can be used for premixing, and the fuel concentration of the premixed gas in the entire premixed burner can be reduced.
Further, since the outer padding constituting the second premixing region becomes thinner toward the downstream end, there is little low flow velocity region near the surface, and there is a possibility that backfire occurs in the low flow velocity region. Decreases.
Further, since the inner padding constituting the second premixing region has a shape extending from the downstream end face, the premixed gas flows straight, which is advantageous for backfire resistance (backfire). Is less likely to occur). In addition, the downstream end face can be effectively used as the back step face of the flame holder.

第6発明のガスタービン燃焼器によれば、パイロットバーナと、予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンとを有し、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナとが、燃焼器内筒内に設けられているガスタービン燃焼器において、前記燃焼器内筒の内側に予混合バーナ内筒が配設され、前記燃焼器内筒と前記予混合バーナ内筒との間の空間であるアニュラ流路は周方向全体に亘って連続し、前記アニュラ流路の下流側の部分が予混合領域となっており、前記予混合バーナは前記アニュラ流路内に配設され、前記パイロットバーナは前記予混合バーナ内筒の内側に配設されていることを特徴としているため、予混合領域において、燃料と空気とが、よく混合される。このため、予混合気の燃料濃度が均一な状態で予混合燃焼が行われる。
また、基板空気が不要であり、その分の空気を燃料との予混合に有効利用して予混合燃焼を行うことができるため、平均火炎温度を低下させることもできる。
According to the gas turbine combustor of the sixth invention, a pilot burner, a plurality of premix burners having a premix nozzle and a premix air swirler vane and disposed so as to surround the pilot burner, In the gas turbine combustor provided in the combustor inner cylinder, a premixing burner inner cylinder is disposed inside the combustor inner cylinder, and between the combustor inner cylinder and the premixing burner inner cylinder. The annular annular channel that is a space is continuous over the entire circumferential direction, the downstream portion of the annular channel is a premixing region, the premixing burner is disposed in the annular channel, Since the pilot burner is arranged inside the inner cylinder of the premix burner, fuel and air are well mixed in the premix region. For this reason, premixed combustion is performed in a state where the fuel concentration of the premixed gas is uniform.
Further, since the substrate air is unnecessary and the premixed combustion can be performed by effectively using the air for the premixing with the fuel, the average flame temperature can be lowered.

第7発明のガスタービン燃焼器によれば、第6発明のガスタービン燃焼器において、前記予混合領域の幅が、下流側に向かうにしたがって狭くなっていることを特徴としているため、予混合領域の出口に向かって予混合気の流速が増速することより、境界層を薄くし、或いは、壁面近傍の燃料濃度を薄くことができるため、この表面近傍で逆火が発生するのを防止することができる。   According to the gas turbine combustor of the seventh invention, in the gas turbine combustor of the sixth invention, the width of the premixing region is narrowed toward the downstream side. Since the flow velocity of the premixed gas increases toward the outlet of the fuel, the boundary layer can be made thinner, or the fuel concentration in the vicinity of the wall surface can be made thinner, so that the occurrence of flashback in the vicinity of the surface is prevented. be able to.

第8発明のガスタービン燃焼器によれば、パイロットバーナと、予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、パイロットバーナ孔と、前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板とを有し、前記予混合空気スワラー筒内が第1次予混合領域であるガスタービン燃焼器において、前記基板の下流側の面には、隣接する前記予混合バーナ孔の間の領域を埋めた淀み排除構造物を有し、且つ、前記淀み排除構造物の断面形状は、下流側に向かうにしたがって幅が狭くなっており、前記淀み排除構造物の外側に位置する外側のガイドリングと、前記淀み排除構造物の内側に位置する内側のガイドリングとを有し、前記外側のガイドリングと前記内側のガイドリングとの間の空間が、前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴としているため、基板の隣接する予混合バーナ孔の間の領域の近傍において予混合気の流れが淀むのを、淀み排除構造物によって防止(排除)することができる。
また、第2次予混合領域では、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒内)から流出して第2次予混合領域へ流入した予混合気が、第2次予混合領域の周方向全体に亘ってよく混合される。
According to the gas turbine combustor of the eighth invention, the pilot burner and the premixed air swirler cylinder are provided with the premix nozzle and the premixed air swirler vane, and a plurality of the burners are disposed so as to surround the pilot burner. A premix burner, a pilot burner hole, and a plurality of premix burner holes arranged so as to surround the pilot burner hole are provided, and the pilot burner and a substrate that supports the premix burner are provided. In the gas turbine combustor in which the premixed air swirler cylinder is the first premixed region, the surface between the adjacent premixed burner holes is buried in the downstream surface of the substrate. The cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure having a structure is narrower in width toward the downstream side, and the outer gusset is located outside the stagnation-excluding structure. And a space between the outer guide ring and the inner guide ring through the premix burner hole. Since it is an annular second premixing region that communicates with the mixed air swirler cylinder and is continuous over the entire circumferential direction, it is preliminarily positioned in the vicinity of the region between adjacent premixing burner holes of the substrate. It is possible to prevent (eliminate) the flow of the air-fuel mixture by the stagnation-excluding structure.
Further, in the second premixing region, the premixed gas that has flowed out of the first premixing region (inside the premixed air swirler cylinder) and into the second premixing region flows around the second premixing region. Mix well throughout direction.

第9発明のガスタービン燃焼器によれば、第8発明のガスタービン燃焼器において、前記予混合空気スワラー筒と流路用筒との間に形成した空気流路から、空気フィルムを流す構成であることを特徴としているため、第2次予混合領域では、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒内)から流出して第2次予混合領域へ流入した予混合気が、第2次予混合領域の周方向全体に亘ってよく混合され、更には予混合気と、空気流路から流出して第2次予混合領域へ流入した空気フィルムもよく混合される。   According to the gas turbine combustor of the ninth invention, in the gas turbine combustor of the eighth invention, an air film is caused to flow from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and the flow path cylinder. In the second premixing region, the premixed gas flowing out from the first premixing region (inside the premixed air swirler cylinder) and flowing into the second premixing region is the second premixing region. The mixture is well mixed over the entire circumferential direction of the next premixing region, and the premixed gas and the air film flowing out of the air flow path and flowing into the second premixing region are also well mixed.

第10発明のガスタービン燃焼器によれば、第8又は第9発明のガスタービン燃焼器において、前記淀み排除構造物の断面形状は、二等辺三角形状であることを特徴としているため、基板の隣接する予混合バーナ孔の間の領域の近傍において予混合気の流れが淀むのを淀み排除構造物によって防止(排除)することができ、且つ、淀み排除構造物の断面形状は二等辺三角形状であることから下流端が尖っているため、当該下流端において予混合気の流れの淀みが発生する恐れもない。   According to the gas turbine combustor of the tenth invention, in the gas turbine combustor of the eighth or ninth invention, since the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is an isosceles triangle, The stagnation-exclusion structure can prevent (eliminate) the flow of the premixed gas in the vicinity of the region between adjacent premixing burner holes, and the stagnation-exclusion structure has an isosceles triangular cross section. Therefore, since the downstream end is sharp, there is no possibility that stagnation of the flow of the premixed gas occurs at the downstream end.

第11発明のガスタービン燃焼器によれば、第8又は第9発明のガスタービン燃焼器において、前記淀み排除構造物の断面形状は、釣鐘形状であることを特徴としているため、断面形状が二等辺三角形状の場合に比べて予混合気の流れ方向が滑らかに変化する。このため、断面形状が二等辺三角形状の場合に比べて予混合気の流速低下度合が低減される。   According to the gas turbine combustor of the eleventh aspect of the invention, in the gas turbine combustor of the eighth or ninth aspect, the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is a bell shape, so that the cross-sectional shape is two. The flow direction of the premixed gas changes smoothly compared to the case of an equilateral triangle. For this reason, compared with the case where a cross-sectional shape is an isosceles triangle shape, the flow rate fall degree of a premixed gas is reduced.

第12発明のガスタービン燃焼器によれば、第8又は第9発明のガスタービン燃焼器において、前記淀み排除構造物の上流側の端面は、前記淀み排除構造物における径方向の中央部分に比べて外側部分及び内側部分のほうが幅が広くなっており、前記淀み排除構造物の断面形状は、前記中央部分では釣鐘形状であり、前記外側部分及び前記内側部分では二等辺三角形状であることを特徴としているため、上流側の端面(底面)の幅が狭い淀み排除構造物の中央部分においては、予混合気の流速低下度合を低減することができ、且つ、上流側の端面(底面)の幅が広い淀み排除構造物の外側部分及び内側部分においては、淀み排除構造物の下流端部で予混合気が当該下流端部の側面から剥離するのを防止することができる。   According to the gas turbine combustor of the twelfth aspect of the present invention, in the gas turbine combustor of the eighth or ninth aspect of the invention, the upstream end face of the stagnation eliminating structure is compared with the central portion in the radial direction of the stagnation eliminating structure. The outer portion and the inner portion are wider in width, and the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is a bell shape in the central portion, and an isosceles triangle shape in the outer portion and the inner portion. Because of the feature, in the central portion of the stagnation-excluding structure where the end face (bottom face) on the upstream side is narrow, the degree of decrease in the flow velocity of the premixed gas can be reduced, and the end face (bottom face) on the upstream side can be reduced. In the outer portion and the inner portion of the stagnation-excluding structure having a wide width, it is possible to prevent the premixed gas from being separated from the side surface of the downstream end portion at the downstream end portion of the stagnation-excluding structure.

第13発明のガスタービン燃焼器によれば、第8又は第9発明のガスタービン燃焼器において、前記淀み排除構造物の断面形状は、上流側に釣鐘形状部を有し、下流側に二等辺三角形状部を有する形状であることを特徴としているため、淀み排除構造物の釣鐘形状部及び二等辺三角形状において予混合気の流れ方向が滑らかに変化することから、予混合気の流速低下度合を低減することができ、且つ、淀み排除構造物の下流端部で予混合気が当該下流端部の側面から剥離するのを防止することもできる。   According to the gas turbine combustor of the thirteenth aspect, in the gas turbine combustor of the eighth or ninth aspect, the cross-sectional shape of the stagnation eliminating structure has a bell-shaped portion on the upstream side and isosceles on the downstream side. Since it has a triangular shape, the flow direction of the premixed gas changes smoothly in the bell shape and isosceles triangular shape of the stagnation-excluding structure. In addition, it is possible to prevent the premixed gas from being separated from the side surface of the downstream end portion at the downstream end portion of the stagnation-excluding structure.

第14発明のガスタービン燃焼器によれば、第8又は第9発明のガスタービン燃焼器において、前記淀み排除構造物の上流側の端面は、前記淀み排除構造物における径方向の中央部分に比べて外側部分及び内側部分のほうが幅が広くなっており、前記淀み排除構造物の断面形状は、前記中央部分では上流側に釣鐘形状部を有し下流側に二等辺三角形状部を有する形状であり、前記外側部分と前記内側部分では釣鐘形状であることを特徴としているため、幅の広い淀み排除構造物の外側部分及び内側部分にも釣鐘形状部と二等辺三角形状部とを設けた場合に比べて、これらの外側部分及び内側部分における予混合気の流れ方向の長さを短くすることができる。このため、外側及び内側のガイドリングの下流端よりも上流側に淀み排除構造物を容易に配置することができる。   According to the gas turbine combustor of the fourteenth invention, in the gas turbine combustor of the eighth or ninth invention, the upstream end surface of the stagnation-excluding structure is compared with the central portion in the radial direction of the stagnation-excluding structure. The outer portion and the inner portion are wider, and the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is such that the central portion has a bell-shaped portion on the upstream side and an isosceles triangular portion on the downstream side. Yes, because the outer portion and the inner portion are bell-shaped, so that the bell-shaped portion and the isosceles triangle-shaped portion are also provided on the outer and inner portions of the wide stagnation-excluding structure. As compared with the above, the length of the flow direction of the premixed gas in the outer part and the inner part can be shortened. For this reason, it is possible to easily dispose the stagnation-excluding structure on the upstream side of the downstream ends of the outer and inner guide rings.

第15発明のガスタービン燃焼器によれば、第8〜第14発明の何れか1つのガスタービン燃焼器において、前記淀み排除構造物は中空孔を有しており、前記中空孔の下流側は閉じている一方、前記中空孔の上流側は前記基板に設けられた空気孔に連通していること、又は、前記淀み排除構造物は多孔質部と、前記多孔質部の表面を覆ったコーティング部とを有し、前記多孔質部の孔が前記基板に設けられた空気孔に連通していることを特徴としているため、淀み排除構造物の下流端部が焼損などによって欠損した際、当該欠損によって開放された中空孔又は多孔質部の孔から、空気が噴出される。このため、当該欠損部において予混合気の流れが淀んで逆火現象が誘発されるのを防止することができる。   According to the gas turbine combustor of the fifteenth aspect of the invention, in the gas turbine combustor of any one of the eighth to fourteenth aspects of the invention, the stagnation eliminating structure has a hollow hole, and the downstream side of the hollow hole is On the other hand, the upstream side of the hollow hole communicates with an air hole provided in the substrate, or the stagnation-excluding structure is a porous part and a coating covering the surface of the porous part And the hole of the porous part communicates with the air hole provided in the substrate, so when the downstream end of the stagnation-excluding structure is lost due to burnout or the like, Air is ejected from the hollow hole or the hole of the porous part opened by the defect. For this reason, it can prevent that the flow of the premixed gas stagnates in the said defect | deletion part and a backfire phenomenon is induced.

本発明の実施の形態例1に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の縦断面図(図2のE−E線矢視断面図)である。It is a longitudinal cross-sectional view (the EE arrow directional cross-sectional view of FIG. 2) of the gas turbine combustor of the premixed combustion system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態例1に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の横断面図(図1のD−D線矢視断面図)である。1 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 1) of a premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態例1に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における基板を抽出して示す図である。It is a figure which extracts and shows the board | substrate in the gas turbine combustor of the premixed combustion system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態例2に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の縦断面図(図5のG−G線矢視断面図)である。It is a longitudinal cross-sectional view (GG line arrow sectional drawing of FIG. 5) of the gas turbine combustor of the premixed combustion system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態例2に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の横断面図(図4のF−F線矢視断面図)である。It is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along line FF in FIG. 4) of the gas turbine combustor of the premixed combustion method according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態例3に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の縦断面図(図7のI−I線矢視断面図)である。It is a longitudinal cross-sectional view (II-I arrow directional cross-sectional view of FIG. 7) of the gas turbine combustor of the premix combustion system which concerns on Example 3 of Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態例3に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の横断面図(図6のH−H線矢視断面図)である。It is a cross-sectional view (HH arrow directional cross-sectional view of FIG. 6) of the gas turbine combustor of the premixed combustion system which concerns on Example 3 of Embodiment of this invention. 図6に対応する図であって、外側の詰め物及び内側の詰め物を削除した状態を示す説明図である。It is a figure corresponding to FIG. 6, Comprising: It is explanatory drawing which shows the state which deleted the outer padding and the inner padding. 本発明の実施の形態例3に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における基板を抽出して示す図である。It is a figure which extracts and shows the board | substrate in the gas turbine combustor of the premixed combustion system which concerns on Example 3 of Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態例3に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における詰め物を抽出して示す図であって、(a)は外側の詰め物の斜視図、(b)は内側の詰め物の斜視図である。It is a figure which extracts and shows the filling in the gas turbine combustor of the premixed combustion system which concerns on Example 3 of this invention, Comprising: (a) is a perspective view of an outer filling, (b) is an inner filling. It is a perspective view. 本発明の実施の形態例4に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の縦断面図(図12のK−K線矢視断面図)である。It is a longitudinal cross-sectional view (KK sectional view taken on the line of KK of FIG. 12) of the premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 4 of the present invention. 本発明の実施の形態例4に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の横断面図(図11のJ−J線矢視断面図)である。It is a cross-sectional view (the JJ arrow directional cross-sectional view of FIG. 11) of the gas turbine combustor of the premixed combustion system which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施の形態例3に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における詰め物を抽出して示す図であって、(a)は内側の詰め物の斜視図、(b)は内側の詰め物の他の例を示す斜視図である。It is a figure which extracts and shows the filling in the gas turbine combustor of the premixed combustion system which concerns on Example 3 of this invention, Comprising: (a) is a perspective view of an inner filling, (b) is an inner filling. It is a perspective view which shows another example. 本発明の実施の形態例5に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の縦断面図(図15のM−M線矢視断面図)である。It is a longitudinal cross-sectional view (the MM arrow directional cross-sectional view of FIG. 15) of the gas turbine combustor of the premixed combustion system which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施の形態例5に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の横断面図(図14のL−L線矢視断面図)である。It is a cross-sectional view (L-L arrow sectional drawing of FIG. 14) of the gas turbine combustor of the premixed combustion system which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施の形態例5に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における燃焼器内筒と予混合バーナ内筒とを抽出して示す斜視図である。It is a perspective view which extracts and shows the combustor inner cylinder and the premix burner inner cylinder in the gas turbine combustor of the premix combustion system which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施の形態例6に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の縦断面図(図18のO−O線矢視断面図)FIG. 18 is a longitudinal sectional view of a premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 6 of the present invention (a sectional view taken along line OO in FIG. 18). 本発明の実施の形態例6に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の横断面図(図17のN−N線矢視断面図)である。FIG. 18 is a cross-sectional view of a premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 6 of the present invention (a cross-sectional view taken along line NN in FIG. 17). 図18に示す横断面図において、外側のガイドリング、内側のガイドリング、パイロットコーン及び保炎器の図示を省いた状態を示す図である。In the cross-sectional view shown in FIG. 18, it is a figure which shows the state which abbreviate | omitted illustration of the outer side guide ring, an inner side guide ring, a pilot cone, and a flame holder. 本発明の実施の形態例6に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における基板を抽出して示す図である。It is a figure which extracts and shows the board | substrate in the gas turbine combustor of the premix combustion system which concerns on Example 6 of this invention. (a)は淀み排除構造物の側面図(図17に示す淀み排除構造物の拡大図)、(b)は前記淀み排除構造物の正面図(図18に示す淀み排除構造物の拡大図)、(c)は前記淀み排除構造物の斜視図、(d)は(a)及び(b)のA1−A1線矢視断面図、(e)は(a)及び(b)のB1−B1線矢視断面図、(f)は(a)及び(b)のC1−C1線矢視断面図である。(A) is a side view of the stagnation-excluding structure (enlarged view of the stagnation-excluding structure shown in FIG. 17), and (b) is a front view of the stagnation-excluding structure (enlarged view of the stagnation-excluding structure shown in FIG. 18). (C) is a perspective view of the stagnation-excluding structure, (d) is a cross-sectional view taken along line A1-A1 in (a) and (b), and (e) is B1-B1 in (a) and (b). A cross-sectional view taken along line arrow, (f) is a cross-sectional view taken along line C1-C1 of (a) and (b). (a)は基板に淀み排除構造物を設けない場合の予混合気の流れを示す図、(b)は基板に淀み排除構造物を設けない場合の予混合気の2次元軸流コンター図、(c)は基板に淀み排除構造物を設けた場合の予混合気の流れを示す図、(d)は基板に淀み排除構造物を設けた場合の予混合気の2次元軸流コンター図である。(A) is a diagram showing the flow of premixed gas when no stagnation exclusion structure is provided on the substrate, (b) is a two-dimensional axial flow contour diagram of the premixed gas when no stagnation exclusion structure is provided on the substrate, (C) is a diagram showing the flow of the premixed gas when the stagnation exclusion structure is provided on the substrate, and (d) is a two-dimensional axial flow contour diagram of the premixed gas when the stagnation removal structure is provided on the substrate. is there. (a)は本発明の実施の形態例7に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における淀み排除構造物の側面図、(b)は前記淀み排除構造物の正面図、(c)は(a)及び(b)のA2−A2線矢視断面図、(d)は(a)及び(b)のB2−B2線矢視断面図、(e)は(a)及び(b)のC2−C2線矢視断面図である。(A) is a side view of the stagnation eliminating structure in the premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 7 of the present invention, (b) is a front view of the stagnation eliminating structure, and (c) is ( (a) and (b) A2-A2 arrow sectional view, (d) is a B2-B2 arrow sectional view (a) and (b), (e) is C2 of (a) and (b) FIG. (a)は淀み排除構造物の断面形状が二等辺三角形状である場合の予混合気の流れを示す図、(b)は淀み排除構造物の断面形状が釣鐘形状である場合の予混合気の流れを示す図である。(A) is a figure which shows the flow of premixed gas when the cross-sectional shape of a stagnation exclusion structure is an isosceles triangle shape, (b) is the premixed gas when the cross-sectional shape of a stagnation exclusion structure is a bell shape. It is a figure which shows the flow of. (a)は本発明の実施の形態例8に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における淀み排除構造物の側面図、(b)は前記淀み排除構造物の正面図、(c)は(a)及び(b)のA3−A3線矢視断面図、(d)は(a)及び(b)のB3−B3線矢視断面図、(e)は(a)及び(b)のC3−C3線矢視断面図である。(A) is a side view of the stagnation eliminating structure in the premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 8 of the present invention, (b) is a front view of the stagnation eliminating structure, and (c) is ( (a) and (b) A3-A3 line arrow sectional drawing, (d) is the B3-B3 line arrow sectional view of (a) and (b), (e) is C3 of (a) and (b). It is -C3 sectional view taken on the line. (a)は淀み排除構造物の断面形状が釣鐘形状であって且つ底辺の幅が広い場合の予混合気の流れを示す図、(b)は淀み排除構造物の断面形状が釣鐘形状であって且つ底辺の幅が狭い場合の予混合気の流れを示す図である。(A) is a diagram showing the flow of the premixed gas when the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is a bell shape and the base is wide, and (b) is the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is a bell shape. It is a figure which shows the flow of the premixed gas when the width | variety of a base is narrow. (a)は本発明の実施の形態例9に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における淀み排除構造物の側面図、(b)は前記淀み排除構造物の正面図、(c)は(a)及び(b)のA4−A4線矢視断面図、(d)は(a)及び(b)のB4−B4線矢視断面図、(e)は(a)及び(b)のC4−C4線矢視断面図である。(A) is a side view of the stagnation-removing structure in the premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 9 of the present invention, (b) is a front view of the stagnation-removing structure, and (c) is ( (a) and (b) A4-A4 arrow sectional view, (d) is a B4-B4 arrow sectional view (a) and (b), (e) is C4 of (a) and (b). It is -C4 sectional view taken on the line. (a)は本発明の実施の形態例10に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における淀み排除構造物の側面図、(b)は前記淀み排除構造物の正面図、(c)は(a)及び(b)のA5−A5線矢視断面図、(d)は(a)及び(b)のB5−B5線矢視断面図、(e)は(a)及び(b)のC5−C5線矢視断面図である。(A) is a side view of the stagnation-removing structure in the premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 10 of the present invention, (b) is a front view of the stagnation-removing structure, and (c) is ( A) and (b) A5-A5 arrow sectional drawing, (d) is the B5-B5 arrow sectional view of (a) and (b), (e) is C5 of (a) and (b). It is -C5 sectional view taken on the line. (a)は本発明の実施の形態例11に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器における淀み排除構造物の側面図、(b)は前記淀み排除構造物の正面図、(c)は(a)及び(b)のA6−A6線矢視断面図、(d)は(a)及び(b)のB6−B6線矢視断面図、(e)は(a)及び(b)のC6−C6線矢視断面図、(f)は淀み排除構造物の他の構造例を示す断面図、(g)は淀み排除構造物の他の構造例を示す断面図である。(A) is a side view of the stagnation eliminating structure in the gas turbine combustor of the premixed combustion system according to Embodiment 11 of the present invention, (b) is a front view of the stagnation eliminating structure, and (c) is ( (a) and (b) A6-A6 line arrow sectional drawing, (d) is the B6-B6 line arrow sectional view of (a) and (b), (e) is C6 of (a) and (b). -C6 arrow sectional drawing, (f) is sectional drawing which shows the other structural example of a stagnation exclusion structure, (g) is sectional drawing which shows the other structural example of a stagnation exclusion structure. 従来の予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の縦断面図(図31のB−B線矢視断面図)である。It is a longitudinal cross-sectional view (BB sectional view taken on the line of FIG. 31) of a conventional premixed combustion type gas turbine combustor. 従来の予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器の横断面図(図30のA−A線矢視断面図)である。It is a cross-sectional view (AA arrow directional cross-sectional view of FIG. 30) of the conventional gas turbine combustor of a premixed combustion system.

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

<実施の形態例1>
図1〜図3に基づき、本発明の実施の形態例1に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。図1において、左側が上流側、右側が下流側である。
<Embodiment 1>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the left side is the upstream side, and the right side is the downstream side.

図1〜図3に示すように、本実施の形態例1の予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器31は、燃焼器外筒(図示省略)の内側に設けられた燃焼器内筒32と、燃焼器尾筒33とを有している。   As shown in FIGS. 1 to 3, the gas turbine combustor 31 of the premixed combustion method of the first embodiment includes a combustor inner cylinder 32 provided inside a combustor outer cylinder (not shown), And a combustor tail cylinder 33.

燃焼器尾筒33は内部が燃焼室34となっており、上流側端部が燃焼器内筒32の下流側端部に接続される一方、下流側端部がロータなどを備えたガスタービン本体部(図示省略)に繋がっている。
燃焼器内筒32は円筒状のものである。燃焼器内筒32の内部には、予混合燃焼を行う複数(図示例では8体)の予混合バーナ(メインバーナ)35と、拡散燃焼を行うパイロットバーナ36と、これらのバーナ35,36を支持する基板37とが設けられている。
そして更に本実施の形態例1では、燃焼器内筒32の内部に内側のガイドリング38と、外側のガイドリング39も設けられている。
The combustor tail cylinder 33 has a combustion chamber 34 inside, and an upstream end is connected to a downstream end of the combustor inner cylinder 32, while a downstream end is provided with a rotor and the like. Part (not shown).
The combustor inner cylinder 32 is cylindrical. In the combustor inner cylinder 32, a plurality (eight in the illustrated example) of premixed burners (main burners) 35 for performing premixed combustion, a pilot burner 36 for performing diffusion combustion, and these burners 35, 36 are provided. A supporting substrate 37 is provided.
In the first embodiment, an inner guide ring 38 and an outer guide ring 39 are also provided inside the combustor inner cylinder 32.

基板37は円板状のものであり、外周部が燃焼器内筒32の内周面に溶接で固定されることにより、燃焼器内筒32に支持されている。基板37には多数の空気孔37aが開けられ、且つ、パイロットバーナ孔37bと、複数(図示例では8個)の予混合バーナ孔37cも設けられている。パイロットバーナ孔37bは基板37の中央部に開けられ、複数の予混合バーナ孔37cは基板37の周方向に等間隔に開けられてパイロットバーナ孔37bの周囲を囲んでいる。   The substrate 37 has a disk shape, and is supported by the combustor inner cylinder 32 by fixing the outer peripheral portion to the inner peripheral surface of the combustor inner cylinder 32 by welding. A large number of air holes 37a are formed in the substrate 37, and a pilot burner hole 37b and a plurality (eight in the illustrated example) of premix burner holes 37c are also provided. The pilot burner holes 37b are opened at the center of the substrate 37, and the plurality of premix burner holes 37c are opened at equal intervals in the circumferential direction of the substrate 37 to surround the pilot burner holes 37b.

パイロットバーナ36は燃焼器内筒32内の中央部(燃焼器内筒32と同軸上)に配設されており、パイロット空気スワラー筒41と、パイロットノズル42と、複数(図示例では6枚)パイロット空気スワラーベーン(パイロット空気旋回翼)45と、パイロットコーン44とを備えている。   The pilot burner 36 is disposed in the center of the combustor inner cylinder 32 (coaxially with the combustor inner cylinder 32), and includes a pilot air swirler cylinder 41, pilot nozzles 42, and a plurality (six in the illustrated example). A pilot air swirler vane (pilot air swirler) 45 and a pilot cone 44 are provided.

パイロット空気スワラー筒41は円筒状のものであり、基板37のパイロットバーナ孔37bに挿入され、基板37に溶接で固定されて支持されている。パイロットノズル42は、パイロット空気スワラー筒41内の中央部(パイロット空気スワラー筒41と同軸上)に配設されている。図示は省略するが、パイロットノズル42の上流側端部は、燃焼器内筒32の上流側端部に設けられた支持部に固定されて支持されている。パイロットノズル42の下流側端部には、燃料噴射孔42aが設けられている。パイロット空気スワラーベーン45は、パイロット空気スワラー筒41の内周面とパイロットノズル42の外周面との間に介設され、パイロットノズル42の周方向に等間隔に配設されている。   The pilot air swirler cylinder 41 has a cylindrical shape, is inserted into the pilot burner hole 37 b of the substrate 37, is fixed to the substrate 37 by welding, and is supported. The pilot nozzle 42 is disposed at a central portion (coaxial with the pilot air swirler cylinder 41) in the pilot air swirler cylinder 41. Although not shown, the upstream end portion of the pilot nozzle 42 is fixed and supported by a support portion provided at the upstream end portion of the combustor inner cylinder 32. A fuel injection hole 42 a is provided at the downstream end of the pilot nozzle 42. The pilot air swirler vanes 45 are interposed between the inner peripheral surface of the pilot air swirler cylinder 41 and the outer peripheral surface of the pilot nozzle 42, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the pilot nozzle 42.

パイロットコーン44は、上流側端部から下流側端部に向かうにしたがって径方向の外側へ広がった円錐台状の筒であり、前記上流側端部がパイロット空気スワラー筒41の下流側端部に溶接で接続されている。保炎器43は円環状の板であり、内周部がパイロットコーン44の下流側端部に溶接で接続され、下流側の面がバックステップ面43aとなっている。   The pilot cone 44 is a truncated cone-shaped tube that spreads radially outward from the upstream end to the downstream end, and the upstream end is connected to the downstream end of the pilot air swirler tube 41. Connected by welding. The flame holder 43 is an annular plate, and an inner peripheral portion thereof is connected to a downstream end portion of the pilot cone 44 by welding, and a downstream surface is a back step surface 43a.

複数の予混合バーナ35は、燃焼器内筒32の周方向に等間隔に配設されて、パイロットバーナ36の周囲を囲んでいる。これらの予混合バーナ35は何れも、予混合空気スワラー筒51と、予混合ノズル52と、複数(図示例では6枚)の予混合空気スワラーベーン(予混合空気旋回翼)53と、延長管54とを備えている。   The plurality of premix burners 35 are disposed at equal intervals in the circumferential direction of the combustor inner cylinder 32 and surround the pilot burner 36. Each of these premix burners 35 includes a premix air swirler cylinder 51, a premix nozzle 52, a plurality (six in the illustrated example) of premix air swirler vanes (premix air swirl vanes) 53, and an extension pipe 54. And.

予混合空気スワラー筒51は円筒状のものであり、上流側端部がボルト55によって燃焼器内筒32に固定され、下流側端部が基板37の予混合バーナ孔37c内に位置している。予混合ノズル52は、予混合空気スワラー筒51内の中央部(予混合空気スワラー筒51と同軸上)に配設されている。図示は省略するが、予混合ノズル52の上流側端部は、前記支持部に固定されて支持されている。予混合空気スワラーベーン53は、予混合ノズル52の外周面に溶接で固定され、予混合ノズル52の周方向に等間隔に配設されている。予混合空気スワラーベーン53には、燃料噴射孔53aが設けられている。なお、これに限定するものではなく、予混合ノズル52に燃料噴射孔を設けてもよい。   The premixed air swirler cylinder 51 is cylindrical, the upstream end is fixed to the combustor inner cylinder 32 by a bolt 55, and the downstream end is located in the premix burner hole 37c of the substrate 37. . The premixing nozzle 52 is disposed in a central portion (on the same axis as the premixed air swirler cylinder 51) in the premixed air swirler cylinder 51. Although not shown, the upstream end portion of the premixing nozzle 52 is fixed to and supported by the support portion. The premixed air swirler vanes 53 are fixed to the outer peripheral surface of the premixing nozzle 52 by welding, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the premixing nozzle 52. The premixed air swirler vane 53 is provided with a fuel injection hole 53a. However, the present invention is not limited to this, and a fuel injection hole may be provided in the premixing nozzle 52.

そして、本実施の形態例1では、延長管54を従来の延長管18(図30)よりも短くし、且つ、延長管54よりも下流側へ長く延ばした内側のガイドリング38と、延長管54よりも下流側へ長く延ばした外側のガイドリング39を設けている。延長管54の下流端は、保炎器43のバックステップ面43aよりも上流側に位置している。   In the first embodiment, the extension pipe 54 is shorter than the conventional extension pipe 18 (FIG. 30) and is extended longer to the downstream side than the extension pipe 54, and the extension pipe An outer guide ring 39 extending longer than the downstream side 54 is provided. The downstream end of the extension pipe 54 is located upstream of the back step surface 43 a of the flame holder 43.

詳述すると、延長管54は予混合バーナ孔37cを介して予混合空気スワラー筒51と連通しており、上流側が基板37の予混合バーナ孔37cに挿通されて基板37に溶接で固定されて支持されており、下流側端部54bが基板37の下流側へ延びている。延長管54は、横断面形状が、上流側端部54aでは円形状である一方、下流へ向かうにしたがって連続的に変形され、下流側端部54bでは矩形状になっている。   More specifically, the extension pipe 54 communicates with the premixed air swirler cylinder 51 via the premixed burner hole 37c, and the upstream side is inserted into the premixed burner hole 37c of the substrate 37 and fixed to the substrate 37 by welding. The downstream end 54 b extends to the downstream side of the substrate 37. The extension tube 54 has a circular cross-sectional shape at the upstream end 54a, is continuously deformed toward the downstream side, and has a rectangular shape at the downstream end 54b.

従来は延長管18の下流端が保炎器12のバックステップ面12aと同じ位置であるのに対して(図30)、本実施の形態例1では延長管54の下流端が保炎器43のバックステップ面43aよりも上流側に位置している。   Conventionally, the downstream end of the extension pipe 18 is at the same position as the back step surface 12a of the flame holder 12 (FIG. 30), whereas in the first embodiment, the downstream end of the extension pipe 54 is the flame holder 43. The back step surface 43a is located on the upstream side.

また、延長管54の円筒状の上流側端部54aの内径が、円筒状の予混合空気スワラー筒51の下流側端部51aの外径よりも大きいため、延長管54の上流側端部54aの内周面と予混合空気スワラー筒51の下流側端部51aの外周面との間には円環状の隙間が形成されており、この隙間が空気フィルムを生成するための空気流路56になっている。   Further, since the inner diameter of the cylindrical upstream end 54 a of the extension pipe 54 is larger than the outer diameter of the downstream end 51 a of the cylindrical premixed air swirler cylinder 51, the upstream end 54 a of the extension pipe 54. An annular gap is formed between the inner circumferential surface of the premixed air swirler cylinder 51 and the outer circumferential surface of the downstream end 51a of the premixed air swirler cylinder 51, and this gap forms an air channel 56 for generating an air film. It has become.

内側のガイドリング38は、延長管54よりも燃焼器内筒32の径方向の内側に位置しており、上流側端部が基板31に溶接で固定されて支持されている。また、内側のガイドリング38は、上流側端部38aから下流側端部38bに向かうにしたがって径方向の外側へ広がった円錐台状の筒である。また、内側のガイドリング38は、下流側端部38bが延長管54の下流端よりも下流側へ延びており、下流端が保炎器43のバックステップ面43aと同じ位置になっている。   The inner guide ring 38 is located on the radially inner side of the combustor inner cylinder 32 with respect to the extension pipe 54, and the upstream end is fixed to the substrate 31 by welding and supported. Further, the inner guide ring 38 is a truncated cone-shaped tube that spreads outward in the radial direction from the upstream end 38a toward the downstream end 38b. Further, the inner guide ring 38 has a downstream end portion 38 b extending more downstream than the downstream end of the extension pipe 54, and the downstream end is at the same position as the back step surface 43 a of the flame holder 43.

外側のガイドリング39は円筒状のものであり、延長管54よりも燃焼器内筒32の径方向の外側に位置し、上流側端部39aが基板31に溶接で固定されて支持されている。また、外側のガイドリング39は、下流側端部39bが延長管54の下流端よりも下流側へ延びており、下流端が保炎器43のバックステップ面43aと同じ位置になっている。   The outer guide ring 39 has a cylindrical shape, is positioned on the outer side in the radial direction of the combustor inner cylinder 32 with respect to the extension pipe 54, and the upstream end 39 a is fixed to the substrate 31 by welding and supported. . Further, the outer guide ring 39 has a downstream end portion 39 b extending more downstream than the downstream end of the extension pipe 54, and the downstream end is at the same position as the back step surface 43 a of the flame stabilizer 43.

従って、予混合空気スワラー筒51内及び延長管54内が第1次予混合領域であるのに対して、外側のガイドリング39の下流側端部39bと内側のガイドリング38の下流側端部38bとの間の空間が第2次予混合領域57となっている。この第2次予混合領域57は、延長管54に連通し、且つ、燃焼器内筒32の周方向(ガイドリング38,39の周方向)の全体に亘って連続した円環状の空間(アニュラ型流路)となっている。換言すれば、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒51内及び延長管54内)が予混合バーナ35ごとに個別の予混合領域であるのに対して、第2次予混合領域57は全ての予混合バーナ35に共通の予混合領域となっている。また、第2次予混合領域57は、その幅(燃焼器内筒32の径方向の幅)が、下流側に向かうにしたがって狭くなっている。   Therefore, while the inside of the premixed air swirler cylinder 51 and the extension pipe 54 are the primary premixing region, the downstream end 39b of the outer guide ring 39 and the downstream end of the inner guide ring 38 A space between the second premixing region 57 and the space 38b is formed. The second premixing region 57 communicates with the extension pipe 54 and is an annular space (annular) continuous over the entire circumferential direction of the combustor inner cylinder 32 (the circumferential direction of the guide rings 38 and 39). Mold flow path). In other words, the first premix region (in the premix air swirler cylinder 51 and the extension tube 54) is an individual premix region for each premix burner 35, whereas the second premix region 57 Is a premixing region common to all premixing burners 35. Further, the width of the second premixing region 57 (the width in the radial direction of the combustor inner cylinder 32) becomes narrower toward the downstream side.

次に、この予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器31の運転について説明する。   Next, the operation of the premixed combustion type gas turbine combustor 31 will be described.

ガスタービン燃焼器31に対して、圧縮機(図示省略)で圧縮された空気aは、燃焼器外筒と燃焼器内筒32との間の空気流路(図示省略)から、燃焼器内筒32の上流側端部の空気孔(図示省略)を通って燃焼器内筒32内へ流入した後、パイロットバーナ36のパイロット空気スワラー筒41内と、予混合バーナ35の予混合空気スワラー筒51内と、空気流路56内と、基板37の空気孔37aとに供給され、燃料供給系統(図示省略)から送られてきた燃料fは、パイロットノズル42内と予混合ノズル52内とに供給される。   The air a compressed by the compressor (not shown) with respect to the gas turbine combustor 31 passes from the air flow path (not shown) between the combustor outer cylinder and the combustor inner cylinder 32 to the combustor inner cylinder. After flowing into the combustor inner cylinder 32 through an air hole (not shown) at the upstream end of 32, the inside of the pilot air swirler cylinder 41 of the pilot burner 36 and the premixed air swirler cylinder 51 of the premixing burner 35 are shown. The fuel f supplied from the fuel supply system (not shown) is supplied to the inside of the pilot nozzle 42 and the premixing nozzle 52. Is done.

パイロットバーナ36では、パイロット空気スワラー筒41内に供給された空気aが、パイロット空気スワラー筒41内を流通する間にパイロット空気スワラーベーン45によって旋回流となり、パイロットコーン44内へ噴射される一方、パイロットノズル42内に供給された燃料fが、パイロットノズル42内を流通し、パイロットノズル42の燃料噴射孔42aから、パイロットコーン44内へ噴射される。従って、これらの空気aと燃料fがパイロットコーン44内で混合され、この混合気が着火装置(図示省略)によって着火されることにより、パイロットコーン44内及び燃焼室34において拡散燃焼が行われる(拡散炎が生成される)。   In the pilot burner 36, the air a supplied into the pilot air swirler cylinder 41 is swirled by the pilot air swirler vane 45 while being circulated in the pilot air swirler cylinder 41, and is injected into the pilot cone 44. The fuel f supplied into the nozzle 42 flows through the pilot nozzle 42 and is injected into the pilot cone 44 from the fuel injection hole 42 a of the pilot nozzle 42. Accordingly, the air a and the fuel f are mixed in the pilot cone 44, and the air-fuel mixture is ignited by an ignition device (not shown), whereby diffusion combustion is performed in the pilot cone 44 and in the combustion chamber 34 ( A diffusion flame is generated).

予混合バーナ35では、予混合空気スワラー筒51内に供給された空気aが、予混合空気スワラー筒51内を流通する間に予混合空気スワラーベーン53によって旋回流となる一方、予混合ノズル52内に供給された燃料fが、予混合ノズル52内及び予混合空気スワラーベーン53内を流通して予混合空気スワラーベーン53の燃料噴射孔53aから、或いは予混合ノズル52の燃料噴射孔から、予混合空気スワラー筒51内に噴射される。従って、これらの空気aと燃料fが、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒51内及び延長管54内)において予混合され、この予混合気が第2次予混合領域57に流入する。   In the premixing burner 35, the air a supplied into the premixed air swirler cylinder 51 is swirled by the premixed air swirler vane 53 while flowing in the premixed air swirler cylinder 51, while Is supplied to the premixing nozzle 52 and the premixed air swirler vane 53 from the fuel injection hole 53a of the premixed air swirler vane 53 or from the fuel injection hole of the premixing nozzle 52. It is injected into the swirler cylinder 51. Accordingly, the air a and the fuel f are premixed in the first premixing region (in the premixed air swirler cylinder 51 and the extension pipe 54), and this premixed gas flows into the second premixing region 57. To do.

一方、空気流路56内に供給された空気aは、空気流路56内を流通してフィルム状となり、この空気フィルムが延長管54の内周面に沿って流れることにより、この内周面近傍で逆火の発生を防止する。   On the other hand, the air a supplied into the air flow path 56 circulates in the air flow path 56 to form a film, and this air film flows along the inner peripheral surface of the extension pipe 54, thereby Prevent flashback in the vicinity.

また、基板37の空気孔37aに供給された空気aは、空気孔37aを通って基板空気となり、この基板空気が、焼器内筒32の周方向において隣接(以下、単に隣接と称する)する延長管54の間の領域など、延長管54の周囲に流れる。このため、燃焼室34で生成された高温の燃焼ガスが、基板37の近傍の低流速域や逆流領域に巻き込まれるのを、基板空気によって防止することができる。
延長管54を設置することによって、基板37の低流速域や逆流領域が小さくなるが、延長管54の設置では除去しきれない低流速域や逆流領域については、基板空気を流すことにより、その燃料濃度を可燃限界以下、或いは、それに近い燃料濃度とすることができるため、万一、逆火が発生しても、ここに火炎が存在するのを防止するとができる。
The air a supplied to the air holes 37a of the substrate 37 passes through the air holes 37a to become substrate air, and this substrate air is adjacent (hereinafter simply referred to as “adjacent”) in the circumferential direction of the pottery inner cylinder 32. It flows around the extension tube 54, such as the area between the extension tubes 54. For this reason, it is possible to prevent the high-temperature combustion gas generated in the combustion chamber 34 from being caught in the low flow velocity region or the reverse flow region near the substrate 37 by the substrate air.
By installing the extension pipe 54, the low flow velocity region and the reverse flow region of the substrate 37 are reduced. However, the low flow velocity region and the reverse flow region that cannot be completely removed by the installation of the extension tube 54 are obtained by flowing the substrate air. Since the fuel concentration can be made lower than or near the flammability limit, it is possible to prevent the presence of flames in the event of flashback.

そして、第2次予混合領域57では、第1次予混合領域(延長管54)から流出されて第2次予混合領域57へ流入した予混合気と、第1次予混合領域(延長管54)から流出されて第2次予混合領域57へ流入した空気フィルムと、隣接する延長管54の間の領域に流れる基板空気とが、よく混合される。   In the second premixing region 57, the premixed gas that has flowed out from the first premixing region (extension tube 54) and flowed into the second premixing region 57, and the first premixing region (extension tube). 54) and the air film flowing into the second premixing region 57 and the substrate air flowing in the region between the adjacent extension tubes 54 are well mixed.

詳述すると、予混合バーナ35では何れも、予混合空気スワラーベーン53によって空気aが同方向に旋回する。このため、第2次予混合領域57には図2に矢印P1で示すように前記同方向(図示例では反時計回り方向)に旋回した予混合気が流入する。そして、第2次予混合領域57では、これらの予混合気の旋回流が合体することにより、第2次予混合領域57の全周に亘る大きな予混合気の旋回流となる。この大きな旋回流は第2次予混合領域57の内周側と外周側で逆旋回となる。このため、第2次予混合領域57では、予混合気と空気フィルムと基板空気の流動の乱れが大きくなり、予混合気と空気フィルムと基板空気の混合が促進される。
更には、第2次予混合領域57において、隣接する予混合バーナ35(延長管54)の間の領域(例えば図2のQ1領域)では、旋回方向が互いに逆方向になり、予混合気と空気フィルムと基板空気に対してせん断力が生じるため、予混合気と空気フィルムと基板空気の混合が更に促進される。
More specifically, in the premix burner 35, the air a is swirled in the same direction by the premix air swirler vane 53. Therefore, the premixed gas swirled in the same direction (in the counterclockwise direction in the illustrated example) flows into the second premixed region 57 as indicated by an arrow P1 in FIG. In the second premixing region 57, the swirling flows of these premixed gas are combined to form a large swirling flow of the premixed gas over the entire circumference of the second premixing region 57. This large swirl flow is reverse swirl on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the second premixing region 57. For this reason, in the second premixing region 57, the disturbance of the flow of the premixed gas, the air film and the substrate air is increased, and the mixing of the premixed gas, the air film and the substrate air is promoted.
Further, in the second premixing region 57, in the region (for example, the Q1 region in FIG. 2) between the adjacent premixing burners 35 (extension pipes 54), the swirl directions are opposite to each other. Since a shearing force is generated for the air film and the substrate air, the mixing of the premixed gas, the air film, and the substrate air is further promoted.

また、予混合空気スワラー筒51及び延長管54では予混合気の旋回流の中心部に低流速域が存在するが、第2次予混合領域57において前記低流速域を消滅させることができる。このため、前記低流速域で逆火が発生するのを防止することができる。   Further, in the premixed air swirler cylinder 51 and the extension pipe 54, a low flow velocity region exists in the center of the swirling flow of the premixed gas, but the low flow velocity region can be eliminated in the second premixing region 57. For this reason, it is possible to prevent backfire from occurring in the low flow velocity region.

また、従来の延長管18の周長に比べて、第2次予混合領域57は、その周長(即ち内側のガイドリング38の周長と外側のガイドリング39の周長とを加えた長さ)が短いため、内周面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。   Compared to the peripheral length of the conventional extension pipe 18, the second premixed region 57 has a peripheral length (that is, a length obtained by adding the peripheral length of the inner guide ring 38 and the peripheral length of the outer guide ring 39. Therefore, the possibility of backfire in the low flow velocity region is reduced.

また、第2次予混合領域57は上流側よりも下流側の方が幅が狭くなっており、第2次予混合領域57の出口に向かって予混合気が増速するため、境界層を薄くする、或いは、壁面(内側及び外側のガイドリング38,39の内周面)近傍の燃料濃度を薄くことができる。このため、前記壁面近傍で逆火が発生するのを防止することができる。   Further, the width of the secondary premixing region 57 is narrower on the downstream side than on the upstream side, and the premixed gas is accelerated toward the outlet of the secondary premixing region 57. The fuel concentration in the vicinity of the wall surface (inner peripheral surfaces of the inner and outer guide rings 38 and 39) can be reduced. For this reason, it is possible to prevent backfire from occurring in the vicinity of the wall surface.

第2次予混合領域57において生成された予混合気(前述の予混合気と空気フィルムと基板空気とがよく混合されて生成された予混合気)は、第2次予混合領域57から流出して燃焼室34へ流入する。燃焼室34では、パイロットバーナ36で生成された拡散炎が火種として利用されることにより、前記予混合気が着火されて予混合燃焼が行われる。   The premixed gas generated in the second premixed region 57 (the premixed gas generated by well mixing the premixed gas, the air film, and the substrate air) flows out from the second premixed region 57. And flows into the combustion chamber 34. In the combustion chamber 34, the diffusion flame generated by the pilot burner 36 is used as a fire type, whereby the premixed gas is ignited and premixed combustion is performed.

保炎器43では、バックステップ面43aにおいて、第2次予混合領域57から流出した予混合気の一部やパイロットコーン44から流出した混合気の一部に対して矢印R1のような逆流や減速を生じさせることにより、確実に拡散炎を火種とする予混合燃焼を維持することができる。   In the flame holder 43, a reverse flow as indicated by an arrow R <b> 1 is generated on the back step surface 43 a with respect to a part of the premixed gas flowing out from the second premixing region 57 and a part of the mixed gas flowing out from the pilot cone 44 By causing deceleration, premixed combustion using the diffusion flame as a fire type can be reliably maintained.

以上のように、本実施の形態例1のガスタービン燃焼器31によれば、パイロットバーナ36と、予混合空気スワラー筒51内に予混合ノズル52と予混合空気スワラーベーン53が設けられ、パイロットバーナ36の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ35と、パイロットバーナ孔37bとパイロットバーナ孔37bの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔37cとが設けられ、パイロットバーナ36と予混合バーナ35を支持する基板37と、予混合バーナ孔37cを介して予混合空気スワラー筒51に連通し、基板37の下流側へ延びた延長管54とが、燃焼器内筒32内に設けられており、予混合空気スワラー筒51内及び延長管54内が、第1次予混合領域であり、予混合空気スワラー筒51と延長管54との間に形成した空気流路56から延長管54の内周面へ空気フィルムを流す構成と、基板37に設けた空気孔37aから隣接する延長管54の間の領域へ基板空気を流す構成とを有するガスタービン燃焼器31において、延長管54の外側に位置して下流側端部39bが延長管54の下流端よりも下流側へ延びている外側のガイドリング39と、延長管54の内側に位置して下流側端部が延長管54の下流端よりも下流側へ延びている内側のガイドリング38とを有しており、前記外側のガイドリング39の下流側端部と内側のガイドリング38の下流側端部との間の空間が、延長管54に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域57であることを特徴としているため、第2次予混合領域57において、予混合気と、空気フィルム及び基板空気とが、よく混合される。このため、予混合気の燃料濃度が均一な状態で予混合燃焼が行われる。
また、従来の延長管18の周長に比べて、第2次予混合領域57は、その周長が短いため、内周面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。
更には、予混合空気スワラー筒51及び延長管54では予混合気の旋回流の中心部に低流速域が存在するが、第2次予混合領域57において前記低流速域を消滅させることができるため、前記低流速域で逆火が発生するのを防止することもできる。
As described above, according to the gas turbine combustor 31 of the first embodiment, the pilot burner 36, the premix nozzle 52 and the premix air swirler vane 53 are provided in the premix air swirler cylinder 51, and the pilot burner A plurality of premixing burners 35 disposed so as to surround the periphery of the pilot burner hole 37b, and a plurality of premixing burner holes 37c disposed so as to surround the periphery of the pilot burner hole 37b. A substrate 37 that supports the pilot burner 36 and the premixing burner 35, and an extension pipe 54 that communicates with the premixed air swirler cylinder 51 via the premixing burner hole 37c and extends to the downstream side of the substrate 37, are provided in the combustor. The premixed air swirler cylinder 51 and the extension pipe 54 are provided in the cylinder 32 as a first premixing area. The premixed air swirler cylinder 51 and the extension pipe 5 A configuration in which an air film is caused to flow from the air flow path 56 formed between the extension tube 54 to the inner peripheral surface of the extension tube 54 and a configuration in which the substrate air is caused to flow from an air hole 37a provided in the substrate 37 to a region between adjacent extension tubes In the gas turbine combustor 31, the outer guide ring 39 that is located outside the extension pipe 54 and has a downstream end portion 39 b extending downstream from the downstream end of the extension pipe 54, and the extension pipe 54 An inner guide ring 38 located on the inner side and extending downstream from the downstream end of the extension tube 54, and the inner end of the outer guide ring 39 and the inner end thereof. Since the space between the downstream end portion of the guide ring 38 is an annular second premixing region 57 that communicates with the extension pipe 54 and is continuous over the entire circumferential direction. Premixing in the secondary premixing region 57 When, the air film and the substrate air is well mixed. For this reason, premixed combustion is performed in a state where the fuel concentration of the premixed gas is uniform.
Further, since the peripheral length of the second premixing region 57 is shorter than the peripheral length of the conventional extension pipe 18, the low flow velocity region near the inner peripheral surface is small, and backfire occurs in the low flow velocity region. The possibility decreases.
Furthermore, in the premixed air swirler cylinder 51 and the extension pipe 54, a low flow velocity region exists at the center of the swirling flow of the premixed gas, but the low flow velocity region can be eliminated in the second premixing region 57. Therefore, it is possible to prevent backfire from occurring in the low flow velocity region.

また、本実施の形態例1のガスタービン燃焼器31によれば、第2次予混合領域57の幅が、下流側に向かうにしたがって狭くなっていることを特徴としていることから、第2次予混合領域57の出口に向かって予混合気を増速させて、境界層を薄くし、或いは、壁面近傍の燃料濃度を薄くことができるため、前記壁面近傍で逆火が発生するのを防止することができる。   Further, according to the gas turbine combustor 31 of the first embodiment, since the width of the secondary premixing region 57 is narrowed toward the downstream side, the secondary Since the premixed gas is accelerated toward the outlet of the premixing region 57, the boundary layer can be made thinner, or the fuel concentration in the vicinity of the wall surface can be reduced, so that the occurrence of flashback in the vicinity of the wall surface is prevented. can do.

なお、上記では外側のガイドリング39を設けているが、必ずしもこれに限定するものではなく、外側のガイドリング39に代えて、燃焼器内筒32の下流側部分を外側のガイドリングとして利用することもできる。
燃焼器内筒32の下流端側部分を外側のガイドリングとして利用した場合には、燃焼器内筒32を有効利用して、低コストで第2次予混合領域57を設けることができる。
In the above description, the outer guide ring 39 is provided. However, the present invention is not necessarily limited to this. Instead of the outer guide ring 39, the downstream portion of the combustor inner cylinder 32 is used as the outer guide ring. You can also
When the downstream end side portion of the combustor inner cylinder 32 is used as an outer guide ring, the second premixing region 57 can be provided at low cost by effectively using the combustor inner cylinder 32.

<実施の形態例2>
図4及び図5に基づき、本発明の実施の形態例2に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。なお、図4及び図5において、上記実施の形態例1(図1〜図3)と同様の部分については同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
<Embodiment 2>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 and 5, the same parts as those in the first embodiment (FIGS. 1 to 3) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図4及び図5に示すように、本実施の形態例2のガスタービン燃焼器61では、延長管54を、上記実施の形態例1の場合よりも下流側に長く延ばしている。即ち、延長管54を従来の延長管18(図30)と同じ長さにしている。一方、本実施の形態例2のガスタービン燃焼器61では、内側のガイドリング38及び外側のガイドリング39を、上記実施の形態例1の場合よりも下流側に長く延ばすことにより、延長管54よりも下流側へ長く延ばしている。   As shown in FIGS. 4 and 5, in the gas turbine combustor 61 of the second embodiment, the extension pipe 54 is extended to the downstream side longer than the case of the first embodiment. That is, the extension pipe 54 has the same length as the conventional extension pipe 18 (FIG. 30). On the other hand, in the gas turbine combustor 61 of the second embodiment, the extension pipe 54 is formed by extending the inner guide ring 38 and the outer guide ring 39 longer than those in the first embodiment. It extends longer to the downstream side.

このため、上記実施の形態例1の場合と同様に外側のガイドリング39の下流側端部39bと内側のガイドリング38の下流側端部38bとの間の空間が、第2次予混合領域57となっている。この第2次予混合領域57も、延長管54に連通し、且つ、燃焼器内筒32の周方向(ガイドリング38,39の周方向)の全体に亘って連続した円環状の空間(アニュラ型流路)となっている。   Therefore, as in the first embodiment, the space between the downstream end 39b of the outer guide ring 39 and the downstream end 38b of the inner guide ring 38 is the second premix region. 57. The second premixing region 57 also communicates with the extension pipe 54 and is an annular space (annular) continuous over the entire circumferential direction of the combustor inner cylinder 32 (the circumferential direction of the guide rings 38 and 39). Mold flow path).

また、パイロットコーン44も、上記実施の形態例1のパイロットコーン44に比べて下流側に長く延ばし、パイロットコーン44の下流側端部に接続されている保炎器43を、上記実施の形態例1の保炎器43よりも下流側に位置させている。従って、上記実施の形態例1の場合と同様に内側及び外側のガイドリング38,39の下流端は、保炎器43のバックステップ面43aと同じ位置になっており、延長管54の下流端は、保炎器43のバックステップ面43aよりも上流側に位置している。   Further, the pilot cone 44 also extends to the downstream side longer than the pilot cone 44 of the first embodiment, and the flame holder 43 connected to the downstream end portion of the pilot cone 44 is replaced with the first embodiment. The first flame holder 43 is positioned on the downstream side. Accordingly, the downstream ends of the inner and outer guide rings 38 and 39 are located at the same position as the back step surface 43a of the flame stabilizer 43 as in the case of the first embodiment, and the downstream end of the extension pipe 54 Is positioned upstream of the back step surface 43 a of the flame holder 43.

本実施の形態例2のガスタービン燃焼器61におけるその他の構成については、上記実施の形態例1のガスタービン燃焼器31と同様である。また、ガスタービン燃焼器61の運転についても、上記実施の形態例1のガスタービン燃焼器31と同様である。   Other configurations of the gas turbine combustor 61 of the second embodiment are the same as those of the gas turbine combustor 31 of the first embodiment. The operation of the gas turbine combustor 61 is the same as that of the gas turbine combustor 31 of the first embodiment.

従って、本実施の形態例2のガスタービン燃焼器61においても、上記実施の形態例1のガスタービン燃焼器31と同様の作用効果が得られる。   Therefore, also in the gas turbine combustor 61 of the second embodiment, the same effects as the gas turbine combustor 31 of the first embodiment can be obtained.

なお、本実施の形態例2においても、外側のガイドリング39に代えて、燃焼器内筒32の下流側部分を外側のガイドリングとして利用してもよい。   In the second embodiment, instead of the outer guide ring 39, the downstream portion of the combustor inner cylinder 32 may be used as the outer guide ring.

<実施の形態例3>
図6〜図10に基づき、本発明の実施の形態例3に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。なお、図6及び図7において、上記実施の形態例1(図1,図2)と同様の部分については同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
<Embodiment 3>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7, the same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment (FIGS. 1 and 2), and the detailed description thereof is omitted.

図6〜図10示すように、本実施の形態例3のガスタービン燃焼器71では、上記実施の形態例1(図1,図2)のガスタービン燃焼器31における延長管54及びガイドリング38,39に代えて、基板37の低流速域や逆流領域を埋めるために3次元形状の物体である外側の詰め物72及び内側の詰め物73を備えている。
また、本実施の形態例3のガスタービン燃焼器71は、上記実施の形態例1(図1)のガスタービン燃焼器31における延長管54の上流側端部54aに代えて、空気フィルムを生成するために流路用円筒74を備えている。
As shown in FIGS. 6 to 10, in the gas turbine combustor 71 of the third embodiment, the extension pipe 54 and the guide ring 38 in the gas turbine combustor 31 of the first embodiment (FIGS. 1 and 2). , 39, an outer padding 72 and an inner padding 73, which are three-dimensional objects, are provided in order to fill the low flow velocity region and the reverse flow region of the substrate 37.
Further, the gas turbine combustor 71 of the third embodiment generates an air film instead of the upstream end 54a of the extension pipe 54 in the gas turbine combustor 31 of the first embodiment (FIG. 1). For this purpose, a flow path cylinder 74 is provided.

流路用円筒74は、基板37の予混合バーナ孔37cに挿通されて基板37に溶接で固定されて支持されており、基板37の上流側へ突出している。流路用円筒74の内径が、円筒状の予混合空気スワラー筒51の下流側端部51aの外径よりも大きいため、流路用円筒74の内周面と予混合空気スワラー筒51の下流側端部51aの外周面との間には円環状の隙間が形成され、この隙間が空気フィルムを生成するための空気流路76になっている。   The flow path cylinder 74 is inserted into the premixing burner hole 37 c of the substrate 37, fixed to the substrate 37 by welding, and supported, and protrudes upstream of the substrate 37. Since the inner diameter of the flow path cylinder 74 is larger than the outer diameter of the downstream end 51 a of the cylindrical premixed air swirler cylinder 51, the inner peripheral surface of the flow path cylinder 74 and the downstream of the premixed air swirler cylinder 51. An annular gap is formed between the outer peripheral surface of the side end 51a, and this gap serves as an air flow path 76 for generating an air film.

外側の詰め物72は、基板37の下流側の面37dにおいて、隣接する予混合バーナ孔37c(予混合バーナ35)の間における外側(即ち燃焼器内筒32の径方向の外側)の領域(三角地帯)37eに溶接で固定されている(図8,図9)。即ち、外側の詰め物72は、外側の領域(三角地帯)37eを埋めている。
内側の詰め物73は、基板37の下流側の面37dにおいて、隣接する予混合バーナ孔37c(予混合バーナ35)の間における内側(即ち前記径方向の内側)の領域(三角地帯)37fに溶接で固定されている(図8,図9)。即ち、内側の詰め物72は、内側の領域(三角地帯)37fを埋めている。
外側の詰め物72と内側の詰め物73は、前記径方向において、間が離れている。
The outer padding 72 is a region (triangle) on the outer surface (that is, the outer side in the radial direction of the combustor inner cylinder 32) between the adjacent premix burner holes 37c (premix burner 35) on the downstream surface 37d of the substrate 37. (Zone) 37e is fixed by welding (FIGS. 8 and 9). That is, the outer padding 72 fills the outer region (triangular zone) 37e.
The inner padding 73 is welded to a region (triangular zone) 37f on the inner side (that is, the inner side in the radial direction) between the adjacent premix burner holes 37c (premix burner 35) on the downstream surface 37d of the substrate 37. (FIGS. 8 and 9). That is, the inner padding 72 fills the inner region (triangular zone) 37f.
The outer padding 72 and the inner padding 73 are spaced apart in the radial direction.

外側の詰め物72は三角錐状の物であり、上流側の端面72bが前記外側の領域(三角地帯)37eを覆い(埋め)、下流側の先端72aに向かうにしたがって細くなっている。   The outer padding 72 has a triangular pyramid shape, and the upstream end surface 72b covers (fills) the outer region (triangular zone) 37e and becomes thinner toward the downstream end 72a.

詳述すると、外側の詰め物72の上流側の端面72bは、燃焼器内筒32の周方向に沿って湾曲した辺72cと、隣接する予混合バーナ孔37cのうちの一方の予混合バーナ孔37cの周方向に沿って湾曲した辺72dと、前記隣接する予混合バーナ孔37cのうちの他方の予混合バーナ孔37cの周方向に沿って湾曲した辺72eとから成る三角形状の面である。
外側の詰め物72の外側の面72fは、燃焼器内筒32の軸方向に延びており、辺72cと、端面72bにおける外側の2つの角72g,72hのそれぞれから先端72aへ延びた両側の辺72i及び辺72jとから成る三角形状の面である。
外側の詰め物72の一方の側面72kは、辺72dと、辺72iと、端面72bにおける内側の角72mから先端72aへ延びた辺72nとから成る三角形状の面である。辺72nは、湾曲した状態で燃焼器内筒32の径方向の外側に傾斜した稜線のようになっている。
外側の詰め物72の他方の側面72oは、辺72eと、辺72jと、辺72nとから成る三角形状の面である。
More specifically, the upstream end surface 72b of the outer padding 72 has a side 72c curved along the circumferential direction of the combustor inner cylinder 32 and one of the premix burner holes 37c adjacent to each other. This is a triangular surface composed of a side 72d curved along the circumferential direction and a side 72e curved along the circumferential direction of the other premixing burner hole 37c among the adjacent premixing burner holes 37c.
The outer surface 72f of the outer padding 72 extends in the axial direction of the combustor inner cylinder 32, and both sides of the side 72c and the two outer corners 72g and 72h on the end surface 72b extend to the tip 72a. It is a triangular surface composed of 72i and side 72j.
One side surface 72k of the outer padding 72 is a triangular surface composed of a side 72d, a side 72i, and a side 72n extending from the inner corner 72m of the end surface 72b to the tip 72a. The side 72n is like a ridge line that is inclined outward in the radial direction of the combustor inner cylinder 32 in a curved state.
The other side surface 72o of the outer padding 72 is a triangular surface composed of a side 72e, a side 72j, and a side 72n.

内側の詰め物73は三角錐状の物であり、上流側の端面73bが前記内側の領域(三角地帯)37fを覆い(埋め)、下流側の先端73aに向かうにしたがって細くなっている。   The inner padding 73 has a triangular pyramid shape, and the upstream end surface 73b covers (fills) the inner region (triangular zone) 37f and becomes thinner toward the downstream end 73a.

詳述すると、内側の詰め物73の上流側の端面73bは、燃焼器内筒32の周方向に沿って湾曲した辺73cと、隣接する予混合バーナ孔37cのうちの一方の予混合バーナ孔37cの周方向に沿って湾曲した辺73dと、前記隣接する予混合バーナ孔37cのうちの他方の予混合バーナ孔37cの周方向に沿って湾曲した辺73eとから成る三角形状の面である。
内側の詰め物73の内側の面73fは、燃焼器内筒32の軸方向に延びており、辺73cと、端面73bにおける内側の2つの角73g,73hのそれぞれから先端73aへ延びた両側の辺73i及び辺73jとから成る三角形状の面である。
内側の詰め物73の一方の側面73kは、辺73dと、辺73iと、端面73bにおける外側の角72mから先端72aへ延びた辺73nとから成る三角形状の面である。辺73nが、湾曲し且つ燃焼器内筒32の径方向の内側に傾斜して稜線のようになっている。
内側の詰め物73の他方の側面73oは、辺73eと、辺73jと、辺73nとから成る三角形状の面である。
More specifically, the upstream end surface 73b of the inner padding 73 has a side 73c curved along the circumferential direction of the combustor inner cylinder 32 and one of the premix burner holes 37c adjacent to each other. This is a triangular surface composed of a side 73d curved along the circumferential direction and a side 73e curved along the circumferential direction of the other premixing burner hole 37c among the adjacent premixing burner holes 37c.
The inner surface 73f of the inner stuffing 73 extends in the axial direction of the combustor inner cylinder 32, and both sides extend from the side 73c and the two inner corners 73g and 73h of the end surface 73b to the tip 73a. It is a triangular surface composed of 73i and side 73j.
One side surface 73k of the inner padding 73 is a triangular surface composed of a side 73d, a side 73i, and a side 73n extending from the outer corner 72m of the end surface 73b to the tip 72a. The side 73n is curved and is inclined inward in the radial direction of the combustor inner cylinder 32 so as to form a ridgeline.
The other side surface 73o of the inner padding 73 is a triangular surface composed of a side 73e, a side 73j, and a side 73n.

そして、本実施の形態例3では、予混合空気スワラー筒51内が第1次予混合領域であるのに対して、外側の詰め物72と内側の詰め物73との間の空間が第2次予混合領域75となっている。この第2次予混合領域75は、予混合空気スワラー筒51に連通し、且つ、燃焼器内筒32の周方向全体に亘って連続した円環状の空間となっている。換言すれば、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒51内)が予混合バーナ35ごとに個別の予混合領域であるのに対して、第2次予混合領域75は全ての予混合バーナ35に共通の予混合領域となっている。   In Embodiment 3, the inside of the premixed air swirler cylinder 51 is the first premixing area, while the space between the outer padding 72 and the inner padding 73 is the second premixing area. It is a mixed region 75. The second premixing region 75 is an annular space that communicates with the premixed air swirler cylinder 51 and is continuous over the entire circumferential direction of the combustor inner cylinder 32. In other words, the first premixing region (in the premixed air swirler cylinder 51) is an individual premixing region for each premixing burner 35, whereas the second premixing region 75 is the entire premixing region. This is a premixing region common to the burner 35.

また、隣接する予混合バーナ孔37cの間の領域37e,37fを詰め物72,73で埋めているため、この領域37e,37fには空気孔37aが設けられていない。空気孔37aは、基板37の外周側と内周側にだけ設けられている。   Further, since the regions 37e and 37f between the adjacent premix burner holes 37c are filled with the fillings 72 and 73, the air holes 37a are not provided in the regions 37e and 37f. The air holes 37 a are provided only on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the substrate 37.

本実施の形態例3のガスタービン燃焼器71におけるその他の構成については、上記実施の形態例1のガスタービン燃焼器31と同様である。   Other configurations of the gas turbine combustor 71 of the third embodiment are the same as those of the gas turbine combustor 31 of the first embodiment.

次に、この予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器71の運転について説明する。   Next, the operation of this premixed combustion type gas turbine combustor 71 will be described.

ガスタービン燃焼器71に対して、圧縮機(図示省略)で圧縮された空気aは、燃焼器外筒と燃焼器内筒32との間の空気流路(図示省略)から、燃焼器内筒32の上流側端部の空気孔(図示省略)を通って燃焼器内筒32内へ流入した後、パイロットバーナ36のパイロット空気スワラー筒41内と、予混合バーナ35の予混合空気スワラー筒51内と、空気流路76内と、基板37の空気孔37aとに供給され、燃料供給系統(図示省略)から送られてきた燃料fは、パイロットノズル42内と予混合ノズル52内とに供給される。   The air a compressed by the compressor (not shown) with respect to the gas turbine combustor 71 is transferred from the air flow path (not shown) between the combustor outer cylinder and the combustor inner cylinder 32 to the combustor inner cylinder. After flowing into the combustor inner cylinder 32 through an air hole (not shown) at the upstream end of 32, the inside of the pilot air swirler cylinder 41 of the pilot burner 36 and the premixed air swirler cylinder 51 of the premixing burner 35 are shown. The fuel f supplied to the inside, the air flow path 76, and the air hole 37a of the substrate 37 and sent from the fuel supply system (not shown) is supplied to the pilot nozzle 42 and the premixing nozzle 52. Is done.

パイロットバーナ36では、パイロット空気スワラー筒41内に供給された空気aが、パイロット空気スワラー筒41内を流通する間にパイロット空気スワラーベーン45によって旋回流となり、パイロットコーン44内へ噴射される一方、パイロットノズル42内に供給された燃料fが、パイロットノズル42内を流通し、パイロットノズル42の燃料噴射孔42aから、パイロットコーン44内へ噴射される。従って、これらの空気aと燃料fがパイロットコーン44内で混合され、この混合気が着火装置(図示省略)によって着火されることにより、パイロットコーン44内及び燃焼室34において拡散燃焼が行われる(拡散炎が生成される)。   In the pilot burner 36, the air a supplied into the pilot air swirler cylinder 41 is swirled by the pilot air swirler vane 45 while being circulated in the pilot air swirler cylinder 41, and is injected into the pilot cone 44. The fuel f supplied into the nozzle 42 flows through the pilot nozzle 42 and is injected into the pilot cone 44 from the fuel injection hole 42 a of the pilot nozzle 42. Accordingly, the air a and the fuel f are mixed in the pilot cone 44, and the air-fuel mixture is ignited by an ignition device (not shown), whereby diffusion combustion is performed in the pilot cone 44 and in the combustion chamber 34 ( A diffusion flame is generated).

予混合バーナ35では、予混合空気スワラー筒51内に供給された空気aが、予混合空気スワラー筒51内を流通する間に予混合空気スワラーベーン53によって旋回流となる一方、予混合ノズル52内に供給された燃料fが、予混合ノズル52内及び予混合空気スワラーベーン53内を流通して予混合空気スワラーベーン53の燃料噴射孔53aから、或いは予混合ノズル52の燃料噴射孔から、予混合空気スワラー筒51内に噴射される。従って、これらの空気aと燃料fが、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒51内)において予混合され、この予混合気が第2次予混合領域75に流入する。   In the premixing burner 35, the air a supplied into the premixed air swirler cylinder 51 is swirled by the premixed air swirler vane 53 while flowing in the premixed air swirler cylinder 51, while Is supplied to the premixing nozzle 52 and the premixed air swirler vane 53 from the fuel injection hole 53a of the premixed air swirler vane 53 or from the fuel injection hole of the premixing nozzle 52. It is injected into the swirler cylinder 51. Accordingly, the air a and the fuel f are premixed in the first premixing region (in the premixed air swirler cylinder 51), and this premixed gas flows into the second premixing region 75.

一方、空気流路76内に供給された空気aは、空気流路56内を流通してフィルム状となり、この空気フィルムが、外側の詰め物72の表面(側面72k,72o)及び内側の詰め物73の表面(側面73k,73o)に沿って流れることにより、この表面近傍で逆火の発生を防止することができる。
また、基板37の空気孔37aに供給された空気aは、空気孔37aを通って基板空気となり、基板37の外周側や内周側に流れる。このため、燃焼室34で生成された高温の燃焼ガスが、基板37の近傍の低流速域や逆流領域に巻き込まれるのを、基板空気によって防止することができる。
On the other hand, the air a supplied into the air flow path 76 circulates in the air flow path 56 to form a film, and this air film is formed on the surface (side surfaces 72k, 72o) of the outer padding 72 and the inner padding 73. By flowing along the surface (side surfaces 73k, 73o), backfire can be prevented in the vicinity of the surface.
The air a supplied to the air holes 37a of the substrate 37 passes through the air holes 37a and becomes substrate air, and flows to the outer peripheral side and the inner peripheral side of the substrate 37. For this reason, it is possible to prevent the high-temperature combustion gas generated in the combustion chamber 34 from being caught in the low flow velocity region or the reverse flow region near the substrate 37 by the substrate air.

そして、第2次予混合領域75では、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒51)から流出されて第2次予混合領域75へ流入した予混合気と、空気流路76から流出されて第2次予混合領域75へ流入した空気フィルムとが、よく混合される。   In the second premixing region 75, the premixed gas that has flowed out from the first premixing region (premixed air swirler cylinder 51) and into the second premixing region 75, and out of the air flow path 76. Then, the air film that has flowed into the second premixing region 75 is well mixed.

詳述すると、予混合バーナ35では何れも、予混合空気スワラーベーン53によって空気aが同方向に旋回する。このため、第2次予混合領域75には図7に矢印P2で示すように前記同方向(図示例では反時計回り方向)に旋回した予混合気が流入する。そして、第2次予混合領域75では、これらの予混合気の旋回流が合体することにより、第2次予混合領域75の全周に亘る大きな予混合気の旋回流となる。この大きな旋回流は第2次予混合領域75の内周側と外周側で逆旋回となる。このため、第2次予混合領域75では、予混合気と空気フィルムの流動の乱れが大きくなり、予混合気と空気フィルムの混合が促進される。
更には、第2次予混合領域75において、隣接する予混合バーナ35の間の領域(例えば図7のQ2領域)では、旋回方向が互いに逆方向になり、予混合気と空気フィルムに対してせん断力が生じるため、予混合気と空気フィルムの混合が更に促進される。
More specifically, in the premix burner 35, the air a is swirled in the same direction by the premix air swirler vane 53. Therefore, the premixed gas swirled in the same direction (in the counterclockwise direction in the illustrated example) flows into the second premixed region 75 as indicated by an arrow P2 in FIG. In the second premix region 75, the swirling flows of these premixed gas are combined to form a large swirl flow of the premixed gas over the entire circumference of the second premixed region 75. This large swirl flow is reverse swirl on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the second premixing region 75. For this reason, in the 2nd premix area 75, disorder of the flow of premixed gas and an air film becomes large, and mixing of premixed gas and an air film is promoted.
Further, in the second premixing region 75, in the region between adjacent premixing burners 35 (for example, the Q2 region in FIG. 7), the swirl directions are opposite to each other, and the premixed air and the air film Since shearing force is generated, mixing of the premixed gas and the air film is further promoted.

また、予混合空気スワラー筒51では予混合気の旋回流の中心部に低流速域が存在するが、第2次予混合領域75において前記低流速域を消滅させることができる。このため、前記低流速域で逆火が発生するのを防止することができる。   Further, in the premixed air swirler cylinder 51, a low flow velocity region exists at the center of the swirling flow of the premixed gas, but the low flow velocity region can be eliminated in the second premixed region 75. For this reason, it is possible to prevent backfire from occurring in the low flow velocity region.

また、第2次予混合領域75を構成する外側の詰め物72及び内側の詰め物73は、下流側の先端72a,73aに向かうにしたがって細くなっているため、表面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。   Further, since the outer padding 72 and the inner padding 73 constituting the second premixing region 75 become thinner toward the downstream ends 72a, 73a, there are few low flow velocity regions near the surface, The possibility of backfire in the low flow rate range is reduced.

第2次予混合領域75において生成された予混合気(前述の予混合気と空気フィルムとがよく混合されて生成された予混合気)は、第2次予混合領域75から流出して燃焼室34へ流入する。燃焼室34では、パイロットバーナ36で生成された拡散炎が火種として利用されることにより、前記予混合気が着火されて予混合燃焼が行われる。   The premixed gas generated in the second premixed region 75 (the premixed gas generated by well mixing the premixed gas and the air film) flows out of the second premixed region 75 and burns. It flows into the chamber 34. In the combustion chamber 34, the diffusion flame generated by the pilot burner 36 is used as a fire type, whereby the premixed gas is ignited and premixed combustion is performed.

保炎器43では、バックステップ面43aにおいて、第2次予混合領域75から流出した予混合気の一部やパイロットコーン44から流出した混合気の一部に対して矢印R2のような逆流や減速を生じさせることにより、確実に拡散炎を火種とする予混合燃焼を維持することができる。   In the flame holder 43, a backflow as indicated by an arrow R <b> 2 is generated on the back step surface 43 a with respect to a part of the premixed gas flowing out from the second premixed region 75 and a part of the mixed gas flowing out from the pilot cone 44. By causing deceleration, premixed combustion using the diffusion flame as a fire type can be reliably maintained.

以上のように、本実施の形態例3のガスタービン燃焼器71によれば、パイロットバーナ36と、予混合空気スワラー筒51内に予混合ノズル52と予混合空気スワラーベーン53が設けられ、パイロットバーナ36の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ35と、パイロットバーナ孔37bとパイロットバーナ孔37bの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔37cとが設けられ、パイロットバーナ36と予混合バーナ35を支持する基板37とが、燃焼器内筒32内に設けられており、予混合空気スワラー筒51内が、第1次予混合領域であり、予混合空気スワラー筒51と流路用円筒74との間に形成した空気流路76から、空気フィルムを流す構成を有するガスタービン燃焼器71において、基板37の下流側の面37dにおいて隣接する予混合バーナ孔37cの間における外側の領域37eを上流側の端面72bが埋め且つ下流側の先端72aに向かうにしたがって細くなっている外側の詰め物72と、基板37の下流側の面37dにおいて隣接する予混合バーナ孔37cの間における内側の領域37fを上流側の端面73bが埋め且つ下流側の先端73aに向かうにしたがって細くなっている内側の詰め物73とを有しており、外側の詰め物72と内側の詰め物73との間の空間が、予混合バーナ孔37cを介して予混合空気スワラー筒51に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域75であることを特徴としているため、第2次予混合領域75において、予混合気と空気フィルムとが、よく混合される。このため、予混合気の燃料濃度が均一な状態で予混合燃焼が行われる。
また、従来の延長管18の周長に比べて、第2次予混合領域75は、その周長が短いため、内周面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。
更には、予混合空気スワラー筒51では予混合気の旋回流の中心部に低流速域が存在するが、第2次予混合領域75において前記低流速域を消滅させることができるため、前記低流速域で逆火が発生するのを防止することもできる。
また、隣接する予混合バーナ孔37cの間の領域37e,37fを詰め物72,73で埋めているため、この領域には空気孔37aを設ける必要がなく、その分、基板空気の量を低減することができる。従って、その分の空気を予混合に利用することができ、予混合バーナ35全体の予混合気の燃料濃度を低下させることができる。
また、第2次予混合領域75を構成する外側の詰め物72及び内側の詰め物73は、下流側の先端72a,73aに向かうにしたがって細くなっているため、表面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。
As described above, according to the gas turbine combustor 71 of the third embodiment, the pilot burner 36, the premixing nozzle 52 and the premixed air swirler vane 53 are provided in the premixed air swirler cylinder 51, and the pilot burner A plurality of premixing burners 35 disposed so as to surround the periphery of the pilot burner hole 37b, and a plurality of premixing burner holes 37c disposed so as to surround the periphery of the pilot burner hole 37b. A pilot burner 36 and a substrate 37 that supports the premixing burner 35 are provided in the combustor inner cylinder 32, and the premixed air swirler cylinder 51 is a primary premixing region, and the premixed air swirler In the gas turbine combustor 71 having a configuration in which an air film flows from an air flow path 76 formed between the cylinder 51 and the flow path cylinder 74, downstream of the substrate 37. An outer padding 72 which fills an outer region 37e between adjacent premix burner holes 37c on the surface 37d of the surface 37d and becomes narrower toward the tip 72a on the downstream side; An inner padding 73 that fills an inner region 37f between adjacent premixing burner holes 37c on the side surface 37d and is narrowed toward the downstream end 73a. A space between the outer padding 72 and the inner padding 73 communicates with the premixed air swirler cylinder 51 through the premixing burner hole 37c and is continuous over the entire circumferential direction. Since it is the premixing region 75, the premixed gas and the air film are well mixed in the second premixing region 75. For this reason, premixed combustion is performed in a state where the fuel concentration of the premixed gas is uniform.
Further, since the peripheral length of the secondary premixing region 75 is shorter than the peripheral length of the conventional extension pipe 18, the low flow velocity region near the inner peripheral surface is small, and backfire occurs in the low flow velocity region. The possibility decreases.
Furthermore, in the premixed air swirler cylinder 51, a low flow velocity region exists at the center of the swirling flow of the premixed gas. However, since the low flow velocity region can be eliminated in the second premixed region 75, the low flow velocity region is eliminated. It is also possible to prevent backfire from occurring in the flow velocity region.
Further, since the regions 37e and 37f between the adjacent premix burner holes 37c are filled with the fillings 72 and 73, it is not necessary to provide the air holes 37a in this region, and the amount of the substrate air is reduced correspondingly. be able to. Therefore, the air corresponding to that amount can be used for premixing, and the fuel concentration of the premixed gas in the entire premixed burner 35 can be reduced.
Further, since the outer padding 72 and the inner padding 73 constituting the second premixing region 75 become thinner toward the downstream ends 72a, 73a, there are few low flow velocity regions near the surface, The possibility of backfire in the low flow rate range is reduced.

<実施の形態例4>
図11〜図13に基づき、本発明の実施の形態例4に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。なお、図11及び図12において、上記実施の形態例1(図1,図2)及び実施の形態例3(図6〜図10)と同様の部分については同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
<Embodiment 4>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12, the same parts as those in the first embodiment (FIGS. 1 and 2) and the third embodiment (FIGS. 6 to 10) are denoted by the same reference numerals and overlapped. Detailed description is omitted.

図11〜図13に示すように、本実施の形態例4のガスタービン燃焼器81では、上記実施の形態例3(図6〜図10)のガスタービン燃焼器71における内側の詰め物73に代えて、3次元形状の物体である内側の詰め物82を有している。   As shown in FIGS. 11 to 13, in the gas turbine combustor 81 of the fourth embodiment, instead of the inner padding 73 in the gas turbine combustor 71 of the third embodiment (FIGS. 6 to 10). And an inner padding 82 that is a three-dimensional object.

内側の詰め物82は、基板37の下流側の面37dにおいて、前述の内側の領域(三角地帯)37f(図8,図9)に溶接で固定されている。即ち、内側の詰め物82は、内側の領域(三角地帯)37fを埋めている。
外側の詰め物72と内側の詰め物82は、燃焼器内筒32の径方向において、間が離れている。
The inner padding 82 is fixed to the aforementioned inner region (triangular zone) 37f (FIGS. 8 and 9) by welding on the downstream surface 37d of the substrate 37. That is, the inner padding 82 fills the inner region (triangular zone) 37f.
The outer padding 72 and the inner padding 82 are separated from each other in the radial direction of the combustor inner cylinder 32.

内側の詰め物82は三角柱状の物であり、上流側の端面82bが前記内側の領域(三角地帯)37fを覆い(埋め)、下流側の端面82aへと延びている。そして、この下流側の端面82aが、バックステップ面となり、保炎器として機能する。   The inner padding 82 has a triangular prism shape, and the upstream end surface 82b covers (fills) the inner region (triangular zone) 37f and extends to the downstream end surface 82a. The downstream end surface 82a serves as a back step surface and functions as a flame holder.

詳述すると、内側の詰め物82の上流側の端面82bは、燃焼器内筒32の周方向に沿って湾曲した辺82cと、隣接する予混合バーナ孔37cのうちの一方の予混合バーナ孔37cの周方向に沿って湾曲した辺82dと、前記隣接する予混合バーナ孔37cのうちの他方の予混合バーナ孔37cの周方向に沿って湾曲した辺82eとから成る三角形状の面である。
内側の詰め物82の下流側の端面82aは、上流側の端面82bと同一形状であり、燃焼器内筒32の周方向に沿って湾曲した辺82pと、隣接する予混合バーナ孔37cのうちの一方の予混合バーナ孔37cの周方向に沿って湾曲した辺82qと、前記隣接する予混合バーナ孔37cのうちの他方の予混合バーナ孔37cの周方向に沿って湾曲した辺82rとから成る三角形状の面である。
内側の詰め物82の内側の面82fは、燃焼器内筒32の軸方向へ延びており、辺82cと、端面82bにおける内側の2つの角82g,82hのそれぞれから前記軸方向へ延びた両側の辺82i及び辺82jと、辺82pとから成る四角形状の面である。
内側の詰め物82の一方の側面82kは、前記軸方向へ延びており、辺82dと、辺82iと、端面823bにおける外側の角82mから前記軸方向へ延びた辺82nと、辺82qとから成る四角形状の面である。
内側の詰め物82の他方の側面82oは、前記軸方向へ延びており、辺82eと、辺82jと、辺823nと、辺81rとから成る四角形状の面である。
More specifically, the upstream end face 82b of the inner padding 82 has a side 82c curved along the circumferential direction of the combustor inner cylinder 32 and one premix burner hole 37c of the adjacent premix burner holes 37c. This is a triangular surface composed of a side 82d curved along the circumferential direction and a side 82e curved along the circumferential direction of the other premixing burner hole 37c among the adjacent premixing burner holes 37c.
An end face 82a on the downstream side of the inner padding 82 has the same shape as the end face 82b on the upstream side, of the side 82p curved along the circumferential direction of the combustor inner cylinder 32, and between the adjacent premix burner holes 37c. A side 82q curved along the circumferential direction of one premixing burner hole 37c and a side 82r curved along the circumferential direction of the other premixing burner hole 37c among the adjacent premixing burner holes 37c. It is a triangular surface.
The inner surface 82f of the inner stuffing 82 extends in the axial direction of the combustor inner cylinder 32, and is provided on both sides of the side 82c and the two inner corners 82g and 82h on the end surface 82b. It is a quadrangular surface composed of sides 82i and 82j and side 82p.
One side surface 82k of the inner padding 82 extends in the axial direction, and includes a side 82d, a side 82i, a side 82n extending in the axial direction from an outer corner 82m of the end surface 823b, and a side 82q. A rectangular surface.
The other side surface 82o of the inner padding 82 extends in the axial direction, and is a quadrangular surface composed of a side 82e, a side 82j, a side 823n, and a side 81r.

なお、内側の詰め物82は、上記のような形状(図13(a))に限定するものでなく、図13(b)のような形状であってもよい。図13(b)では、上流側の端面82bに比べて下流側の端面81aの高さが低くなっており、辺82nが下流に向かうしたがって内側に傾斜している。この場合にも、下流側の端面82aが、バックステップ面となり、保炎器として機能する。   The inner padding 82 is not limited to the shape as described above (FIG. 13A), and may be a shape as shown in FIG. 13B. In FIG. 13B, the height of the downstream end surface 81a is lower than that of the upstream end surface 82b, and the side 82n is inclined inwardly toward the downstream side. Also in this case, the downstream end surface 82a serves as a back step surface and functions as a flame holder.

そして、本実施の形態例4では、予混合空気スワラー筒51内が第1次予混合領域であるのに対して、外側の詰め物72と内側の詰め物82との間の空間が第2次予混合領域83となっている。この第2次予混合領域83は、予混合空気スワラー筒51に連通し、且つ、燃焼器内筒32の周方向全体に亘って連続した円環状の空間となっている。換言すれば、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒51内)が予混合バーナ35ごとに個別の予混合領域であるのに対して、第2次予混合領域83は全ての予混合バーナ35に共通の予混合領域となっている。   In Embodiment 4, the inside of the premixed air swirler cylinder 51 is the first premixing area, while the space between the outer padding 72 and the inner padding 82 is the second premixing area. A mixed region 83 is formed. The second premixing region 83 is an annular space that communicates with the premixed air swirler cylinder 51 and is continuous over the entire circumferential direction of the combustor inner cylinder 32. In other words, the first premixing region (in the premixed air swirler cylinder 51) is an individual premixing region for each premixing burner 35, whereas the second premixing region 83 has all premixing regions. This is a premixing region common to the burner 35.

また、隣接する予混合バーナ孔37cの間の領域37e,37fを詰め物72,82で埋めているため、この領域37e,37fには空気孔37aが設けられていない。空気孔37aは、基板37の外周側と内周側にだけ設けられている。   Further, since the regions 37e and 37f between the adjacent premix burner holes 37c are filled with the fillings 72 and 82, the air holes 37a are not provided in the regions 37e and 37f. The air holes 37 a are provided only on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the substrate 37.

本実施の形態例4のガスタービン燃焼器81におけるその他の構成については、上記実施の形態例1,3のガスタービン燃焼器31,71と同様である。   Other configurations of the gas turbine combustor 81 of the fourth embodiment are the same as those of the gas turbine combustors 31 and 71 of the first and third embodiments.

次に、この予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器81の運転について説明する。   Next, the operation of the premixed combustion type gas turbine combustor 81 will be described.

ガスタービン燃焼器81に対して、圧縮機(図示省略)で圧縮された空気aは、燃焼器外筒と燃焼器内筒32との間の空気流路(図示省略)から、燃焼器内筒32の上流側端部の空気孔(図示省略)を通って燃焼器内筒32内へ流入した後、パイロットバーナ36のパイロット空気スワラー筒41内と、予混合バーナ35の予混合空気スワラー筒51内と、空気流路76内と、基板37の空気孔37aとに供給され、燃料供給系統(図示省略)から送られてきた燃料fは、パイロットノズル42内と予混合ノズル52内とに供給される。   The air a compressed by the compressor (not shown) with respect to the gas turbine combustor 81 flows from the air flow path (not shown) between the combustor outer cylinder and the combustor inner cylinder 32 to the combustor inner cylinder. After flowing into the combustor inner cylinder 32 through an air hole (not shown) at the upstream end of 32, the inside of the pilot air swirler cylinder 41 of the pilot burner 36 and the premixed air swirler cylinder 51 of the premixing burner 35 are shown. The fuel f supplied to the inside, the air flow path 76, and the air hole 37a of the substrate 37 and sent from the fuel supply system (not shown) is supplied to the pilot nozzle 42 and the premixing nozzle 52. Is done.

パイロットバーナ36では、パイロット空気スワラー筒41内に供給された空気aが、パイロット空気スワラー筒41内を流通する間にパイロット空気スワラーベーン45によって旋回流となり、パイロットコーン44内へ噴射される一方、パイロットノズル42内に供給された燃料fが、パイロットノズル42内を流通し、パイロットノズル42の燃料噴射孔42aから、パイロットコーン44内へ噴射される。従って、これらの空気aと燃料fがパイロットコーン44内で混合され、この混合気が着火装置(図示省略)によって着火されることにより、パイロットコーン44内及び燃焼室34において拡散燃焼が行われる(拡散炎が生成される)。   In the pilot burner 36, the air a supplied into the pilot air swirler cylinder 41 is swirled by the pilot air swirler vane 45 while being circulated in the pilot air swirler cylinder 41, and is injected into the pilot cone 44. The fuel f supplied into the nozzle 42 flows through the pilot nozzle 42 and is injected into the pilot cone 44 from the fuel injection hole 42 a of the pilot nozzle 42. Accordingly, the air a and the fuel f are mixed in the pilot cone 44, and the air-fuel mixture is ignited by an ignition device (not shown), whereby diffusion combustion is performed in the pilot cone 44 and in the combustion chamber 34 ( A diffusion flame is generated).

予混合バーナ35では、予混合空気スワラー筒51内に供給された空気aが、予混合空気スワラー筒51内を流通する間に予混合空気スワラーベーン53によって旋回流となる一方、予混合ノズル52内に供給された燃料fが、予混合ノズル52内及び予混合空気スワラーベーン53内を流通して予混合空気スワラーベーン53の燃料噴射孔53aから、或いは予混合ノズル52の燃料噴射孔から、予混合空気スワラー筒51内に噴射される。従って、これらの空気aと燃料fが、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒51内)において予混合され、この予混合気が第2次予混合領域83に流入する。   In the premixing burner 35, the air a supplied into the premixed air swirler cylinder 51 is swirled by the premixed air swirler vane 53 while flowing in the premixed air swirler cylinder 51, while Is supplied to the premixing nozzle 52 and the premixed air swirler vane 53 from the fuel injection hole 53a of the premixed air swirler vane 53 or from the fuel injection hole of the premixing nozzle 52. It is injected into the swirler cylinder 51. Accordingly, the air a and the fuel f are premixed in the first premixing region (in the premixed air swirler cylinder 51), and this premixed gas flows into the second premixing region 83.

一方、空気流路76内に供給された空気aは、空気流路76内を流通してフィルム状となり、この空気フィルムが、外側の詰め物72の表面(側面72k,72o)及び内側の詰め物82の表面(側面82k,82o)に沿って流れることにより、この表面近傍で逆火の発生を防止することができる。
また、基板37の空気孔37aに供給された空気aは、空気孔37aを通って基板空気となり、基板37の外周側や内周側に流れる。このため、燃焼室34で生成された高温の燃焼ガスが、基板37の近傍の低流速域や逆流領域に巻き込まれるのを、基板空気によって防止することができる。
On the other hand, the air a supplied into the air flow path 76 circulates in the air flow path 76 to form a film, and this air film is formed on the surface (side surfaces 72k, 72o) of the outer padding 72 and the inner padding 82. By flowing along the surface (side surfaces 82k, 82o), backfire can be prevented in the vicinity of the surface.
The air a supplied to the air holes 37a of the substrate 37 passes through the air holes 37a and becomes substrate air, and flows to the outer peripheral side and the inner peripheral side of the substrate 37. For this reason, it is possible to prevent the high-temperature combustion gas generated in the combustion chamber 34 from being caught in the low flow velocity region or the reverse flow region near the substrate 37 by the substrate air.

そして、第2次予混合領域83では、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒51)から流出されて第2次予混合領域83へ流入した予混合気と、空気流路76から流出されて第2次予混合領域75へ流入した空気フィルムとが、よく混合される。   In the second premixing region 83, the premixed gas that has flowed out from the first premixing region (premixed air swirler cylinder 51) and into the second premixing region 83, and out of the air flow path 76. Then, the air film that has flowed into the second premixing region 75 is well mixed.

詳述すると、予混合バーナ35では何れも、予混合空気スワラーベーン53によって空気aが同方向に旋回する。このため、第2次予混合領域83には図12に矢印P3で示すように前記同方向(図示例では反時計回り方向)に旋回した予混合気が流入する。そして、第2次予混合領域83では、これらの予混合気の旋回流が合体することにより、第2次予混合領域83の全周に亘る大きな予混合気の旋回流となる。この大きな旋回流は第2次予混合領域83の内周側と外周側で逆旋回となる。このため、第2次予混合領域83では、予混合気と空気フィルムの流動の乱れが大きくなり、予混合気と空気フィルムの混合が促進される。
更には、第2次予混合領域83において、隣接する予混合バーナ35の間の領域(例えば図12のQ3領域)では、旋回方向が互いに逆方向になり、予混合気と空気フィルムに対してせん断力が生じるため、予混合気と空気フィルムの混合が更に促進される。
More specifically, in the premix burner 35, the air a is swirled in the same direction by the premix air swirler vane 53. For this reason, the premixed gas swirled in the same direction (in the counterclockwise direction in the illustrated example) flows into the second premixed region 83 as shown by an arrow P3 in FIG. In the second premixing region 83, the swirling flows of these premixed gas are combined to form a large swirling flow of the premixed gas over the entire circumference of the second premixing region 83. This large swirl flow is reverse swirl on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the second premixing region 83. For this reason, in the 2nd premix area 83, disorder of the flow of premixed gas and an air film becomes large, and mixing of premixed gas and an air film is promoted.
Furthermore, in the second premixing region 83, in the region between adjacent premixing burners 35 (for example, the Q3 region in FIG. 12), the swirl directions are opposite to each other, and the premixed air and the air film Since shearing force is generated, mixing of the premixed gas and the air film is further promoted.

また、予混合空気スワラー筒51では予混合気の旋回流の中心部に低流速域が存在するが、第2次予混合領域83において前記低流速域を消滅させることができる。このため、前記低流速域で逆火が発生するのを防止することができる。   Further, in the premixed air swirler cylinder 51, a low flow velocity region exists at the center of the swirling flow of the premixed gas, but the low flow velocity region can be eliminated in the second premixed region 83. For this reason, it is possible to prevent backfire from occurring in the low flow velocity region.

また、第2次予混合領域83を構成する外側の詰め物72は、下流側の先端72aに向かうにしたがって細くなっているため、表面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。   Further, since the outer padding 72 constituting the second premixing region 83 becomes thinner toward the downstream end 72a, the low flow velocity region in the vicinity of the surface is small, and backfire occurs in the low flow velocity region. The potential for occurrence is reduced.

また、第2次予混合領域83を構成する内側の詰め物82は、下流側の端面82aへと延びた形状であることから、予混合気がストレートに流れるようになるため、逆火耐性に有利である(逆火が生じにくい)。   Further, since the inner padding 82 constituting the second premixing region 83 has a shape extending to the downstream end face 82a, the premixed gas flows straight, which is advantageous for backfire resistance. (Reverse fire is unlikely to occur.)

第2次予混合領域83において生成された予混合気(前述の予混合気と空気フィルムとがよく混合されて生成された予混合気)は、第2次予混合領域83から流出して燃焼室34へ流入する。燃焼室34では、パイロットバーナ36で生成された拡散炎が火種として利用されることにより、前記予混合気が着火されて予混合燃焼が行われる。   The premixed gas generated in the second premixed region 83 (the premixed gas generated by well mixing the aforementioned premixed gas and the air film) flows out of the second premixed region 83 and burns. It flows into the chamber 34. In the combustion chamber 34, the diffusion flame generated by the pilot burner 36 is used as a fire type, whereby the premixed gas is ignited and premixed combustion is performed.

そして、保炎器のバックステップ面として機能する内側の詰め物82の下流側の端面82aでは、第2次予混合領域83から流出した予混合気の一部やパイロットコーン44から流出した混合気の一部に対して矢印R3のような逆流や減速を生じさせることにより、確実に拡散炎を火種とする予混合燃焼を維持することができる。   Then, at the downstream end face 82 a of the inner padding 82 that functions as the back step surface of the flame stabilizer, a part of the premixed gas flowing out from the second premixing region 83 and the mixed gas flowing out from the pilot cone 44 are mixed. By causing the reverse flow or deceleration as indicated by the arrow R3 for a part, it is possible to reliably maintain the premixed combustion using the diffusion flame as a fire type.

以上のように、本実施の形態例4のガスタービン燃焼器81によれば、パイロットバーナ36と、予混合空気スワラー筒51内に予混合ノズル52と予混合空気スワラーベーン53が設けられ、パイロットバーナ36の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ35と、パイロットバーナ孔37bとパイロットバーナ孔37bの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔37cとが設けられ、パイロットバーナ36と予混合バーナ35を支持する基板37とが、燃焼器内筒32内に設けられ、予混合空気スワラー筒51内が、第1次予混合領域であり、予混合空気スワラー筒51と流路用円筒74との間に形成した空気流路76から、空気フィルムを流す構成を有するガスタービン燃焼器81において、基板37の下流側の面37dにおいて隣接する予混合バーナ孔37cの間における外側の領域37eを上流側の端面72bが埋め且つ下流側の先端72aに向かうにしたがって細くなっている外側の詰め物72と、基板37の下流側の面72dにおいて隣接する予混合バーナ孔37cの間における内側の領域37fを上流側の端面82bが埋め且つ下流側の端面82aへと延びており下流側の端面82aが保炎器のバックステップ面である内側の詰め物82とを有しており、外側の詰め物72と内側の詰め物82との間の空間が、予混合バーナ孔37cを介して予混合空気スワラー筒51に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域83であることを特徴としているため、第2次予混合領域83において、予混合気と空気フィルムとが、よく混合される。このため、予混合気の燃料濃度が均一な状態で予混合燃焼が行われる。
また、従来の延長管の周長に比べて、第2次予混合領域83は、その周長が短いため、内周面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。
更には、予混合空気スワラー筒51では予混合気の旋回流の中心部に低流速域が存在するが、第2次予混合領域83において前記低流速域を消滅させることができるため、前記低流速域で逆火が発生するのを防止することもできる。
また、隣接する予混合バーナ孔37cの間の領域37e,37fを詰め物72,82で埋めているため、この領域37e,37fには空気孔37aを設ける必要がなく、その分、基板空気の量を低減することができる。従って、その分の空気を予混合に利用することができ、予混合バーナ35全体の予混合気の燃料濃度を低下させることができる。
また、第2次予混合領域83を構成する外側の詰め物72は、下流側の先端72aに向かうにしたがって細くなっているため、表面近傍の低流速域が少なく、前記低流速域に逆火が生じる可能性が低下する。
また、第2次予混合領域83を構成する内側の詰め物82は、下流側の端面82aへの延びた形状であるため、予混合気がストレートに流れるようになり、逆火耐性に有利である(逆火が生じにくい)。しかも、下流側の端面82aを、保炎器のバックステップ面として有効利用することができる。
As described above, according to the gas turbine combustor 81 of the fourth embodiment, the pilot burner 36, the premix nozzle 52 and the premix air swirler vane 53 are provided in the premix air swirler cylinder 51, and the pilot burner A plurality of premixing burners 35 disposed so as to surround the periphery of the pilot burner hole 37b, and a plurality of premixing burner holes 37c disposed so as to surround the periphery of the pilot burner hole 37b. A pilot burner 36 and a substrate 37 that supports the premixing burner 35 are provided in the combustor inner cylinder 32, and the inside of the premixed air swirler cylinder 51 is the first premixing region, and the premixed air swirler cylinder 51 In the gas turbine combustor 81 having a configuration in which an air film flows from the air flow path 76 formed between the flow path cylinder 74 and the downstream surface of the substrate 37. 7d, an outer padding 72 which fills the outer region 37e between the adjacent premixing burner holes 37c and which becomes narrower toward the downstream tip 72a, and a downstream side of the substrate 37 In the surface 72d, the upstream end surface 82b fills the inner region 37f between the adjacent premix burner holes 37c and extends to the downstream end surface 82a, and the downstream end surface 82a is the back step surface of the flame stabilizer. A space between the outer padding 72 and the inner padding 82 communicates with the premixed air swirler cylinder 51 through the premixing burner hole 37c and extends in the entire circumferential direction. Since the second premixing region 83 is an annular second continuous premixing region 83, the premixed gas and the air film are not mixed in the second premixing region 83. It is mixed. For this reason, premixed combustion is performed in a state where the fuel concentration of the premixed gas is uniform.
Further, since the circumference of the secondary premixing region 83 is shorter than the circumference of the conventional extension pipe, the low flow velocity region in the vicinity of the inner peripheral surface is small, and backfire can occur in the low flow velocity region. Sex is reduced.
Furthermore, in the premixed air swirler cylinder 51, a low flow velocity region exists at the center of the swirling flow of the premixed gas. However, since the low flow velocity region can be eliminated in the second premixed region 83, the low flow velocity region can be eliminated. It is also possible to prevent backfire from occurring in the flow velocity region.
Further, since the regions 37e and 37f between the adjacent premix burner holes 37c are filled with the fillings 72 and 82, it is not necessary to provide the air holes 37a in the regions 37e and 37f, and the amount of the substrate air is correspondingly increased. Can be reduced. Therefore, the air corresponding to that amount can be used for premixing, and the fuel concentration of the premixed gas in the entire premixed burner 35 can be reduced.
Further, since the outer padding 72 constituting the second premixing region 83 becomes thinner toward the downstream end 72a, the low flow velocity region in the vicinity of the surface is small, and backfire occurs in the low flow velocity region. The potential for occurrence is reduced.
Further, since the inner padding 82 constituting the second premixing region 83 has a shape extending to the downstream end face 82a, the premixed gas flows straight, which is advantageous for backfire resistance. (Backfire is difficult to occur). In addition, the downstream end surface 82a can be effectively used as the back step surface of the flame holder.

<実施の形態例5>
図14〜図16に基づき、本発明の実施の形態例5に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。図14において、左側が上流側、右側が下流側である。
<Embodiment 5>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 14, the left side is the upstream side, and the right side is the downstream side.

図14〜図16に示すように、本実施の形態例5の予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器91は、予混合バーナ(メインバーナ)95を配設する領域を、環状の空間(アニュラ流路)111としたものである。   As shown in FIGS. 14 to 16, the premixed combustion type gas turbine combustor 91 according to the fifth embodiment has an annular space (annular flow) in a region where the premixed burner (main burner) 95 is disposed. Road) 111.

詳述すると、ガスタービン燃焼器91は、燃焼器外筒(図示省略)の内側に設けられた燃焼器内筒92と、予混合バーナ内筒112と、燃焼器尾筒93とを有している。   More specifically, the gas turbine combustor 91 includes a combustor inner cylinder 92 provided inside a combustor outer cylinder (not shown), a premix burner inner cylinder 112, and a combustor tail cylinder 93. Yes.

燃焼器尾筒93は内部が燃焼室94となっており、上流側端部が燃焼器内筒92の下流側端部に接続される一方、下流側端部がロータなどを備えたガスタービン本体部(図示省略)に繋がっている。
燃焼器内筒92は円筒状のものである。予混合バーナ内筒112は円筒状のものであり、燃焼器内筒92よりも小径で、且つ、下流側が径方向の外側に広がった形状を有している。図示は省略するが、予混合バーナ内筒112の上流側端部は、燃焼器内筒92の上流側端部に設けられた支持部に固定されて支持されている。
The combustor tail cylinder 93 has a combustion chamber 94 inside, and an upstream end is connected to a downstream end of the combustor inner cylinder 92, while a downstream end includes a rotor and the like. Part (not shown).
The combustor inner cylinder 92 is cylindrical. The premix burner inner cylinder 112 is cylindrical, has a smaller diameter than the combustor inner cylinder 92, and has a shape in which the downstream side extends outward in the radial direction. Although not shown, the upstream end portion of the premix burner inner cylinder 112 is fixed and supported by a support portion provided at the upstream end portion of the combustor inner cylinder 92.

予混合バーナ内筒112は、燃焼器内筒92の内側に配設(燃焼器内筒92と同軸上に配設)されている。燃焼器内筒92と予混合バーナ内筒112との間の空間であるアニュラ流路111は、燃焼器内筒92(予混合バーナ内筒112)の周方向の全体に亘って連続している。そして、このアニュラ流路111の下流側の部分が、予混合領域111aとなっている。従って、この予混合領域111aも、勿論、前記周方向の全体に亘って連続している。予混合領域111aは、その幅(燃焼器内筒92の径方向の幅)が、下流側に向かうにしたがって狭くなっている。   The premix burner inner cylinder 112 is disposed inside the combustor inner cylinder 92 (coaxially disposed with the combustor inner cylinder 92). An annular flow path 111 that is a space between the combustor inner cylinder 92 and the premix burner inner cylinder 112 is continuous over the entire circumferential direction of the combustor inner cylinder 92 (premix burner inner cylinder 112). . The downstream portion of the annular flow path 111 is a premixing area 111a. Therefore, the premixing region 111a is of course continuous over the entire circumferential direction. The width of the premixing region 111a (the width in the radial direction of the combustor inner cylinder 92) becomes narrower toward the downstream side.

アニュラ流路111には、予混合燃焼を行う複数(図示例では8体)の予混合バーナ(メインバーナ)95が設けられている。また、予混合バーナ内筒112の内側には、拡散燃焼を行うパイロットバーナ96が設けられている。   The annular channel 111 is provided with a plurality (eight in the illustrated example) of premix burners (main burners) 95 that perform premix combustion. A pilot burner 96 that performs diffusion combustion is provided inside the premixed burner inner cylinder 112.

パイロットバーナ96は予混合バーナ内筒112の内側の中央部(予混合バーナ内筒112と同軸上)に配設されており、パイロット空気スワラー筒98と、パイロットノズル99と、複数(図示例では6枚)パイロット空気スワラーベーン(パイロット空気旋回翼)97と、パイロットコーン100とを備えている。   The pilot burner 96 is disposed at the center inside the premixing burner inner cylinder 112 (coaxially with the premixing burner inner cylinder 112), and includes a pilot air swirler cylinder 98, a pilot nozzle 99, and a plurality (in the illustrated example). 6 pieces) A pilot air swirler vane (pilot air swirler) 97 and a pilot cone 100 are provided.

パイロット空気スワラー筒98は円筒状のものである。パイロットノズル99は、パイロット空気スワラー筒98内の中央部(パイロット空気スワラー筒98と同軸上)に配設されている。図示は省略するが、パイロットノズル99の上流側端部は、燃焼器内筒92の上流側端部に設けられた支持部に固定されて支持されている。パイロットノズル99の下流側端部には、燃料噴射孔99aが設けられている。パイロット空気スワラーベーン97は、パイロット空気スワラー筒97の内周面とパイロットノズル99の外周面との間に介設され、パイロットノズル99の周方向に等間隔に配設されている。   The pilot air swirler cylinder 98 is cylindrical. The pilot nozzle 99 is disposed at a central portion (coaxial with the pilot air swirler tube 98) in the pilot air swirler tube 98. Although not shown, the upstream end portion of the pilot nozzle 99 is fixed and supported by a support portion provided at the upstream end portion of the combustor inner cylinder 92. A fuel injection hole 99 a is provided at the downstream end of the pilot nozzle 99. The pilot air swirler vanes 97 are interposed between the inner peripheral surface of the pilot air swirler cylinder 97 and the outer peripheral surface of the pilot nozzle 99, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the pilot nozzle 99.

パイロットコーン100は、上流側端部から下流側端部に向かうにしたがって徐々に径方向の外側へ広がった円錐台状の筒であり、前記上流側端部がパイロット空気スワラー筒98の下流側端部に溶接で接続されている。保炎器101は円環状の板であり、内周部がパイロットコーン100の下流側端部に溶接で接続され、下流側の面がバックステップ面101aとなっている。予混合バーナ内筒112の下流端は、バックステップ面101aと同じ位置になっている。   The pilot cone 100 is a truncated cone-shaped cylinder that gradually spreads outward in the radial direction from the upstream end to the downstream end, and the upstream end is the downstream end of the pilot air swirler cylinder 98. It is connected to the part by welding. The flame holder 101 is an annular plate, and an inner peripheral portion is connected to a downstream end portion of the pilot cone 100 by welding, and a downstream surface is a back step surface 101a. The downstream end of the premix burner inner cylinder 112 is at the same position as the back step surface 101a.

複数の予混合バーナ95は、アニュラ流路111内において、アニュラ流路111の周方向に等間隔に配設され、パイロットバーナ96の周囲を囲んでいる。これらの予混合バーナ95は何れも、予混合ノズル102と、複数(図示例では6枚)の予混合空気スワラーベーン(予混合空気旋回翼)103とを備えている。図示は省略するが、予混合ノズル102の上流側端部は、前記支持部に固定されて支持されている。予混合空気スワラーベーン103は、予混合ノズル102の外周面に溶接で固定され、予混合ノズル102の周方向に等間隔に配設されている。予混合空気スワラーベーン103には、燃料噴射孔103aが設けられている。なお、これに限定するものではなく、予混合ノズル102に燃料噴射孔を設けてもよい。予混合領域111aは、予混合空気スワラーベーン103の下流側に位置している。   The plurality of premix burners 95 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the annular flow path 111 in the annular flow path 111 and surround the periphery of the pilot burner 96. Each of these premix burners 95 includes a premix nozzle 102 and a plurality (six in the illustrated example) of premix air swirler vanes (premix air swirl vanes) 103. Although not shown, the upstream end portion of the premixing nozzle 102 is fixed to and supported by the support portion. The premixed air swirler vanes 103 are fixed to the outer peripheral surface of the premixing nozzle 102 by welding, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the premixing nozzle 102. The premixed air swirler vane 103 is provided with a fuel injection hole 103a. However, the present invention is not limited to this, and a fuel injection hole may be provided in the premixing nozzle 102. The premixing region 111 a is located on the downstream side of the premixed air swirler vane 103.

次に、この予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器91の運転について説明する。   Next, the operation of the premixed combustion type gas turbine combustor 91 will be described.

ガスタービン燃焼器91に対して、圧縮機(図示省略)で圧縮された空気aは、燃焼器外筒と燃焼器内筒92との間の空気流路(図示省略)から、燃焼器内筒92の上流側端部の空気孔(図示省略)を通って燃焼器内筒92内へ流入し、更に予混合バーナ内筒112の上流側端部の空気孔(図示省略)を通って予混合バーナ内筒112内へも流入した後、パイロットバーナ96のパイロット空気スワラー筒98内と、アニュラ流路111内とに供給され、燃料供給系統(図示省略)から送られてきた燃料fは、パイロットノズル99内と予混合ノズル102内とに供給される。   The air a compressed by the compressor (not shown) with respect to the gas turbine combustor 91 is transferred from the air flow path (not shown) between the combustor outer cylinder and the combustor inner cylinder 92 to the combustor inner cylinder. 92 flows into the combustor inner cylinder 92 through the air hole (not shown) at the upstream end of 92, and further premixes through the air hole (not shown) at the upstream end of the premix burner inner cylinder 112. After flowing into the burner inner cylinder 112, the fuel f supplied to the pilot air swirler cylinder 98 of the pilot burner 96 and the annular flow path 111 and sent from the fuel supply system (not shown) is the pilot f It is supplied into the nozzle 99 and the premixing nozzle 102.

パイロットバーナ96では、パイロット空気スワラー筒98内に供給された空気aが、パイロット空気スワラー筒98内を流通する間にパイロット空気スワラーベーン97によって旋回流となり、パイロットコーン100内へ噴射される一方、パイロットノズル99内に供給された燃料fが、パイロットノズル99内を流通し、パイロットノズル99の燃料噴射孔99aから、パイロットコーン100内へ噴射される。従って、これらの空気aと燃料fがパイロットコーン44内で混合され、この混合気が着火装置(図示省略)によって着火されることにより、パイロットコーン100内及び燃焼室94において拡散燃焼が行われる(拡散炎が生成される)。   In the pilot burner 96, the air a supplied into the pilot air swirler cylinder 98 is swirled by the pilot air swirler vane 97 while being circulated in the pilot air swirler cylinder 98, and is injected into the pilot cone 100. The fuel f supplied into the nozzle 99 flows through the pilot nozzle 99 and is injected into the pilot cone 100 from the fuel injection hole 99a of the pilot nozzle 99. Accordingly, the air a and the fuel f are mixed in the pilot cone 44, and the mixture is ignited by an ignition device (not shown), whereby diffusion combustion is performed in the pilot cone 100 and in the combustion chamber 94 ( A diffusion flame is generated).

予混合バーナ95が設けられているアニュラ流路111では、アニュラ流路111内に供給された空気aが、アニュラ流路111内を流通する間に予混合空気スワラーベーン103によって旋回流となる一方、予混合ノズル102内に供給された燃料fが、予混合ノズル102内及び予混合空気スワラーベーン103内を流通して予混合空気スワラーベーン103の燃料噴射孔103aから、或いは予混合ノズル102の燃料噴射孔から、アニュラ流路111内に噴射される。   In the annular flow path 111 provided with the premixing burner 95, the air a supplied into the annular flow path 111 is swirled by the premixed air swirler vane 103 while circulating in the annular flow path 111, The fuel f supplied into the premixing nozzle 102 flows through the premixing nozzle 102 and the premixed air swirler vane 103 and from the fuel injection hole 103a of the premixed air swirler vane 103, or the fuel injection hole of the premixing nozzle 102. Are injected into the annular channel 111.

そして、このアニュラ流路111の予混合領域111aでは、これらの空気aと燃料fが予混合される。予混合領域111aでは空気aと燃料fとが、よく混合される。   In the premixing region 111a of the annular channel 111, the air a and the fuel f are premixed. In the premixing region 111a, the air a and the fuel f are well mixed.

詳述すると、予混合バーナ95では何れも、予混合空気スワラーベーン103によって空気aが同方向に旋回する。このため、予混合領域111aでは、図15に矢印P4で示すように空気a及び燃料が前記同方向(図示例では反時計回り方向)に旋回する。そして、予混合領域111aでは、これらの旋回流が合体することにより、予混合領域111aの全周に亘る大きな旋回流となる。この大きな旋回流は予混合領域111aの内周側と外周側で逆旋回となる。このため、予混合領域111aでは、空気aと燃料の流動の乱れが大きくなり、空気aと燃料の混合が促進される。
また、予混合領域111aにおいて、隣接する予混合バーナ95の間の領域(例えば図15のQ4領域)では、旋回方向が互いに逆方向になり、空気aと燃料に対してせん断力が生じるため、空気aと燃料の混合が更に促進される。
また、隣接する予混合バーナ95の間の領域で旋回方向が互いに逆方向になるため、この逆旋回成分により、燃焼器内筒92の径方向の速度成分が弱められ、燃焼器内筒92や予混合バーナ内筒112の壁面に向かう流れが抑制されて、逆火を防ぐことができる。
More specifically, in the premix burner 95, the air a swirls in the same direction by the premix air swirler vane 103. For this reason, in the premixing region 111a, the air a and the fuel swirl in the same direction (counterclockwise in the illustrated example) as indicated by an arrow P4 in FIG. And in the premixing area | region 111a, when these swirl | flow flows merge, it becomes a big swirl | flow current over the perimeter of the premixing area | region 111a. This large swirl flow is reverse swirl on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the premixing region 111a. For this reason, in the premixing region 111a, the disturbance of the flow of the air a and the fuel increases, and the mixing of the air a and the fuel is promoted.
Further, in the premixing region 111a, in the region between the adjacent premixing burners 95 (for example, the Q4 region in FIG. 15), the swirl directions are opposite to each other, and shear force is generated for the air a and the fuel. Mixing of air a and fuel is further promoted.
Further, since the swirl directions are opposite to each other in the region between the adjacent premix burners 95, the reverse swirl component weakens the speed component in the radial direction of the combustor inner cylinder 92, and the combustor inner cylinder 92 and The flow toward the wall surface of the premixed burner inner cylinder 112 is suppressed, and backfire can be prevented.

予混合領域111aにおいて生成された予混合気は、予混合領域111aから流出して燃焼室94へ流入する。燃焼室94では、パイロットバーナ96で生成された拡散炎が火種として利用されることにより、前記予混合気が着火されて予混合燃焼が行われる。
そして、このとき、本実施の形態例5のガスタービン燃焼器91では基板空気が不要であり、その分の空気が燃料との予混合に有効に利用されて、予混合燃焼が行われるため、平均火炎温度を低下する。
The premixed gas generated in the premixing region 111a flows out of the premixing region 111a and flows into the combustion chamber 94. In the combustion chamber 94, the diffusion flame generated by the pilot burner 96 is used as a fire type, whereby the premixed gas is ignited and premixed combustion is performed.
At this time, the gas turbine combustor 91 according to the fifth embodiment does not require the substrate air, and that air is effectively used for premixing with the fuel and premixed combustion is performed. Reduce average flame temperature.

また、予混合領域111aにおいて予混合気の旋回が弱まり、この旋回が弱まった予混合気が燃焼室94に流入するため、火炎が軸方向に長炎化する。このため、低NOx化に有利である。   Further, in the premixing region 111a, the swirling of the premixed gas is weakened, and the premixed gas in which the swirling is weakened flows into the combustion chamber 94, so that the flame becomes longer in the axial direction. For this reason, it is advantageous for reducing NOx.

なお、保炎器101では、バックステップ面101aにおいて、予混合領域111aから流出した予混合気の一部やパイロットコーン100から流出した混合気の一部に対して矢印R4のような逆流や減速を生じさせることにより、確実に拡散炎を火種とする予混合燃焼を維持することができる。   In the flame holder 101, on the back step surface 101a, a part of the premixed gas flowing out from the premixing region 111a and a part of the mixed gas flowing out from the pilot cone 100 are backflowed or decelerated as indicated by an arrow R4. By generating the above, it is possible to reliably maintain the premixed combustion using the diffusion flame as a fire type.

以上のように、本実施の形態例5のガスタービン燃焼器91によれば、パイロットバーナ96と、予混合ノズル102と予混合空気スワラーベーン103とを有し、パイロットバーナ96の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ95とが、燃焼器内筒92内に設けられているガスタービン燃焼器91において、燃焼器内筒92の内側に予混合バーナ内筒112が配設され、燃焼器内筒92と予混合バーナ内筒112との間の空間であるアニュラ流路111は周方向全体に亘って連続し、アニュラ流路111の下流側の部分が予混合領域111aとなっており、予混合バーナ95はアニュラ流路111内に配設され、パイロットバーナ96は予混合バーナ内筒112の内側に配設されていることを特徴としているため、予混合領域111aにおいて、燃料fと空気aとが、よく混合される。このため、予混合気の燃料濃度が均一な状態で予混合燃焼が行われる。
また、基板空気が不要であり、その分の空気aを燃料fとの予混合に有効利用して予混合燃焼を行うことができるため、平均火炎温度を低下させることもできる。
As described above, according to the gas turbine combustor 91 of the fifth embodiment, the pilot burner 96, the premixing nozzle 102, and the premixed air swirler vane 103 are provided so as to surround the periphery of the pilot burner 96. In the gas turbine combustor 91 in which the plurality of premixed burners 95 provided are provided in the combustor inner cylinder 92, the premix burner inner cylinder 112 is provided inside the combustor inner cylinder 92, The annular flow path 111 that is a space between the combustor inner cylinder 92 and the premixing burner inner cylinder 112 is continuous over the entire circumferential direction, and a downstream portion of the annular flow path 111 becomes a premixing region 111a. The premix burner 95 is disposed in the annular flow path 111, and the pilot burner 96 is disposed inside the premix burner inner cylinder 112. In 1a, and the fuel f and air a, is well mixed. For this reason, premixed combustion is performed in a state where the fuel concentration of the premixed gas is uniform.
Further, since the substrate air is unnecessary and the premixed combustion can be performed by effectively using the air a for the premixing with the fuel f, the average flame temperature can be lowered.

また、本実施の形態例5のガスタービン燃焼器によれば、予混合領域111aの幅が、下流側に向かうにしたがって狭くなっていることを特徴としているため、予混合領域111aの出口に向かって予混合気の流速が増速することより、境界層を薄くし、或いは、壁面近傍の燃料濃度を薄くことができるため、この表面近傍で逆火が発生するのを防止することができる。   Further, according to the gas turbine combustor of the fifth embodiment, since the width of the premixing region 111a is narrowed toward the downstream side, it is directed toward the outlet of the premixing region 111a. By increasing the flow rate of the premixed gas, the boundary layer can be made thinner or the fuel concentration in the vicinity of the wall surface can be made thinner, so that it is possible to prevent backfire from occurring in the vicinity of the surface.

<実施の形態例6>
図17〜図22に基づき、本発明の実施の形態例6に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。図17において、左側が上流側、右側が下流側である。
<Embodiment 6>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 17, the left side is the upstream side and the right side is the downstream side.

図17〜図20に示すように、本実施の形態例6の予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器121は、燃焼器外筒(図示省略)の内側に設けられた燃焼器内筒122と、燃焼器尾筒123とを有している。   As shown in FIGS. 17 to 20, the gas turbine combustor 121 of the premixed combustion method according to the sixth embodiment includes a combustor inner cylinder 122 provided inside a combustor outer cylinder (not shown), And a combustor transition piece 123.

燃焼器尾筒123は内部が燃焼室124となっており、上流側端部が燃焼器内筒122の下流側端部に接続される一方、下流側端部がロータなどを備えたガスタービン本体部(図示省略)に繋がっている。
燃焼器内筒122は円筒状のものである。燃焼器内筒122の内部には、予混合燃焼を行う複数(図示例では8体)の予混合バーナ(メインバーナ)125と、拡散燃焼を行うパイロットバーナ126と、これらのバーナ125,126を支持する基板127とが設けられている。
The combustor tail cylinder 123 has a combustion chamber 124 inside, and an upstream end is connected to a downstream end of the combustor inner cylinder 122, while a downstream end includes a rotor and the like. Part (not shown).
The combustor inner cylinder 122 is cylindrical. In the combustor inner cylinder 122, a plurality (eight in the illustrated example) of premixed burners (main burners) 125 that perform premixed combustion, a pilot burner 126 that performs diffusion combustion, and these burners 125 and 126 are provided. A supporting substrate 127 is provided.

そして更に本実施の形態例6では、燃焼器内筒122の内部に淀み排除構造物(詰め物)128Aと、内側のガイドリング129と、外側のガイドリング130も設けられている。   Further, in the sixth embodiment, a stagnation removing structure (stuffing) 128A, an inner guide ring 129, and an outer guide ring 130 are also provided in the combustor inner cylinder 122.

基板127は円板状のものであり、外周部が燃焼器内筒122の内周面に溶接で固定されることにより、燃焼器内筒122に支持されている。基板127にはパイロットバーナ孔127aと、複数(図示例では8個)の予混合バーナ孔127bが設けられている。また、基板127の内周側と外周側には空気孔127cも設けられている。パイロットバーナ孔127aは基板127の中央部に開けられ、複数の予混合バーナ孔127bは基板127の周方向に等間隔に開けられてパイロットバーナ孔127aの周囲を囲んでいる。   The substrate 127 has a disk shape, and is supported by the combustor inner cylinder 122 by fixing the outer peripheral portion to the inner peripheral surface of the combustor inner cylinder 122 by welding. The substrate 127 is provided with pilot burner holes 127a and a plurality (eight in the illustrated example) of premix burner holes 127b. In addition, air holes 127 c are also provided on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the substrate 127. The pilot burner hole 127a is opened at the center of the substrate 127, and the plurality of premix burner holes 127b are opened at equal intervals in the circumferential direction of the substrate 127 to surround the pilot burner hole 127a.

パイロットバーナ126は燃焼器内筒122内の中央部(燃焼器内筒122と同軸上)に配設されており、パイロット空気スワラー筒131と、パイロットノズル132と、複数(図示例では6枚)パイロット空気スワラーベーン(パイロット空気旋回翼)133と、パイロットコーン134とを備えている。   The pilot burner 126 is disposed at a central portion (coaxially with the combustor inner cylinder 122) in the combustor inner cylinder 122, and includes a pilot air swirler cylinder 131, pilot nozzles 132, and a plurality (six in the illustrated example). A pilot air swirler vane (pilot air swirler) 133 and a pilot cone 134 are provided.

パイロット空気スワラー筒131は円筒状のものであり、基板127のパイロットバーナ孔127aに挿入され、基板127に溶接で固定されて支持されている。パイロットノズル132は、パイロット空気スワラー筒131内の中央部(パイロット空気スワラー筒131と同軸上)に配設されている。図示は省略するが、パイロットノズル132の上流側端部は、燃焼器内筒122の上流側端部に設けられた支持部に固定されて支持されている。パイロットノズル132の下流側端部には、燃料噴射孔132aが設けられている。パイロット空気スワラーベーン133は、パイロット空気スワラー筒131の内周面とパイロットノズル132の外周面との間に介設され、パイロットノズル132の周方向に等間隔に配設されている。   The pilot air swirler cylinder 131 has a cylindrical shape, is inserted into the pilot burner hole 127a of the board 127, and is fixed to and supported by the board 127 by welding. The pilot nozzle 132 is disposed at a central portion (coaxial with the pilot air swirler tube 131) in the pilot air swirler tube 131. Although not shown, the upstream end portion of the pilot nozzle 132 is fixed and supported by a support portion provided at the upstream end portion of the combustor inner cylinder 122. A fuel injection hole 132 a is provided at the downstream end of the pilot nozzle 132. The pilot air swirler vanes 133 are interposed between the inner peripheral surface of the pilot air swirler cylinder 131 and the outer peripheral surface of the pilot nozzle 132, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the pilot nozzle 132.

パイロットコーン134は、上流側端部から下流側端部に向かうにしたがって径方向の外側へ広がった円錐台状の筒であり、前記上流側端部がパイロット空気スワラー筒131の下流側端部に溶接で接続されている。保炎器135は円環状の板であり、内周部がパイロットコーン134の下流側端部に溶接で接続され、下流側の面がバックステップ面135aとなっている。   The pilot cone 134 is a truncated cone-shaped tube that spreads outward in the radial direction from the upstream end to the downstream end, and the upstream end is connected to the downstream end of the pilot air swirler tube 131. Connected by welding. The flame holder 135 is an annular plate, the inner peripheral portion thereof is connected to the downstream end portion of the pilot cone 134 by welding, and the downstream surface is a back step surface 135a.

複数の予混合バーナ125は、燃焼器内筒122の周方向に等間隔に配設されて、パイロットバーナ126の周囲を囲んでいる。これらの予混合バーナ125は何れも、予混合空気スワラー筒141と、予混合ノズル142と、複数(図示例では6枚)の予混合空気スワラーベーン(予混合空気旋回翼)143とを備えている。   The plurality of premix burners 125 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the combustor inner cylinder 122 and surround the pilot burner 126. Each of these premix burners 125 includes a premix air swirler cylinder 141, a premix nozzle 142, and a plurality (six in the illustrated example) of premix air swirler vanes (premix air swirl vanes) 143. .

予混合空気スワラー筒141は、燃焼器内筒122に溶接で固定されている。予混合空気スワラー筒141の上流側部分141aは円筒状である。予混合空気スワラー筒141の下流側部分141b(予混合空気スワラーベーン143よりも下流側の部分)は、横断面形状が、上流側端部141cでは円形状である一方、下流に向かうにしたがって連続的に変形され、下流側端部141dでは矩形状になっている。予混合空気スワラー筒141の下流側端部141dは、基板127の予混合バーナ孔127b内に位置している。   The premixed air swirler cylinder 141 is fixed to the combustor inner cylinder 122 by welding. The upstream portion 141a of the premixed air swirler cylinder 141 is cylindrical. The downstream portion 141b of the premixed air swirler cylinder 141 (the portion downstream of the premixed air swirler vane 143) has a cross-sectional shape that is circular at the upstream end portion 141c, but is continuous toward the downstream. The downstream end 141d has a rectangular shape. The downstream end portion 141 d of the premixed air swirler cylinder 141 is located in the premixed burner hole 127 b of the substrate 127.

予混合ノズル142は、予混合空気スワラー筒141内の中央部(予混合空気スワラー筒141と同軸上)に配設されている。図示は省略するが、予混合ノズル142の上流側端部は、前記支持部に固定されて支持されている。予混合空気スワラーベーン143は、予混合空気スワラー筒141の内周面と予混合ノズル142の外周面との間に介設され、予混合ノズル142の周方向に等間隔に配設されている。予混合空気スワラーベーン143には、燃料噴射孔143aが設けられている。なお、これに限定するものではなく、予混合ノズル142に燃料噴射孔を設けてもよい。   The premixing nozzle 142 is disposed in a central portion (on the same axis as the premixed air swirler cylinder 141) in the premixed air swirler cylinder 141. Although illustration is omitted, the upstream end portion of the premixing nozzle 142 is fixed to and supported by the support portion. The premixed air swirler vanes 143 are interposed between the inner peripheral surface of the premixed air swirler cylinder 141 and the outer peripheral surface of the premixing nozzle 142, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the premixing nozzle 142. The premixed air swirler vane 143 is provided with a fuel injection hole 143a. However, the present invention is not limited to this, and the fuel injection hole may be provided in the premixing nozzle 142.

複数(図示例では8体)の淀み排除構造物128Aは、基板127の下流側の面に設けられ、基板127の周方向に等間隔に配置されている。これらの淀み排除構造物128Aは何れも、基板127と一体に形成され、隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域を埋めている。なお、淀み排除構造物128Aは、基板127と一体に形成したものに限定されず、基板127と別体のものであってもよい(この場合には溶接などの固定手段によって基板127に固定される)。淀み排除構造物128Aは、内側のガイドリング129の下流端及び外側のガイドリング130の下流端よりも上流側に位置している。   A plurality (eight in the illustrated example) of stagnation-excluding structures 128A are provided on the downstream surface of the substrate 127, and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the substrate 127. Each of the stagnation-excluding structures 128A is formed integrally with the substrate 127, and fills the region between the adjacent premix burner holes 127b. The stagnation-excluding structure 128A is not limited to the one formed integrally with the substrate 127, and may be a separate member from the substrate 127 (in this case, it is fixed to the substrate 127 by fixing means such as welding). ) The stagnation eliminating structure 128 </ b> A is located upstream of the downstream end of the inner guide ring 129 and the downstream end of the outer guide ring 130.

内側のガイドリング129は、淀み排除構造物128Aよりも、燃焼器内筒122の径方向の内側に位置しており、上流側端部129aが基板127に溶接で固定されて支持されている。また、内側のガイドリング129は、上流側端部129aから下流側端部129bに向かうにしたがって前記径方向の外側へ湾曲するように広がった概ね円錐台状の筒である。また、内側のガイドリング129は、下流側端部129bが淀み排除構造物128Aの下流端よりも下流側へ延びており、下流端が保炎器135のバックステップ面135aと同じ位置になっている。   The inner guide ring 129 is positioned on the inner side in the radial direction of the combustor inner cylinder 122 with respect to the stagnation eliminating structure 128A, and the upstream end portion 129a is fixed to and supported by the substrate 127 by welding. Further, the inner guide ring 129 is a generally truncated cone-shaped tube that spreads outwardly in the radial direction from the upstream end 129a toward the downstream end 129b. Further, the inner guide ring 129 has a downstream end portion 129b extending more downstream than the downstream end of the stagnation exclusion structure 128A, and the downstream end is at the same position as the back step surface 135a of the flame stabilizer 135. Yes.

外側のガイドリング130は、淀み排除構造物128Aよりも、燃焼器内筒122の径方向の外側に位置しており、上流側端部130aが基板127に溶接で固定されて支持されている。また、外側のガイドリング130は、上流側端部130aから下流側端部130bに向かうにしたがって前記径方向の外側へ湾曲するように広がった概ね円錐台状の筒である。また、外側のガイドリング130は、下流側端部130bが淀み排除構造物128Aの下流端よりも下流側へ延びており、下流端が保炎器135のバックステップ面135aと同じ位置になっている。   The outer guide ring 130 is positioned on the outer side in the radial direction of the combustor inner cylinder 122 with respect to the stagnation eliminating structure 128A, and the upstream end portion 130a is fixed to and supported by the substrate 127 by welding. Further, the outer guide ring 130 is a generally truncated cone-shaped tube that spreads outwardly in the radial direction from the upstream end portion 130a toward the downstream end portion 130b. Further, the outer guide ring 130 has a downstream end portion 130b extending further downstream than the downstream end of the stagnation exclusion structure 128A, and the downstream end is at the same position as the back step surface 135a of the flame stabilizer 135. Yes.

なお、内側のガイドリング129と外側のガイドリング130は、基板127と別体のものに限らず、基板127と一体に形成されていてもよく、更には淀み排除構造物128Aと一体に形成されていてもよい。即ち、基板127と淀み排除構造物128Aと内側のガイドリング129と外側のガイドリング130とが一体になっていてもよい。   The inner guide ring 129 and the outer guide ring 130 are not limited to being separate from the substrate 127, and may be formed integrally with the substrate 127, and further formed integrally with the stagnation-excluding structure 128A. It may be. That is, the substrate 127, the stagnation removing structure 128A, the inner guide ring 129, and the outer guide ring 130 may be integrated.

また、基板127には、空気フィルムを生成するための流路用筒144も設けられている。流路用筒144は予混合空気スワラー筒141の下流側端部141dと同様に横断面形状が矩形状のものであり、基板127の上流側の面に溶接で固定されて支持され、基板127の上流側へ突出している。流路用筒144が予混合空気スワラー筒141の下流側端部141dよりも大きいため、流路用筒144の内周面と予混合空気スワラー筒141の下流側端部141dの外周面との間には環状の隙間が形成され、この隙間が空気フィルムを生成するための空気流路145になっている。   In addition, the substrate 127 is also provided with a flow channel 144 for generating an air film. Like the downstream end portion 141d of the premixed air swirler tube 141, the flow channel tube 144 has a rectangular cross-sectional shape, and is fixed to and supported by the upstream surface of the substrate 127 by welding. Protrudes upstream. Since the channel tube 144 is larger than the downstream end portion 141d of the premixed air swirler tube 141, the inner peripheral surface of the channel tube 144 and the outer peripheral surface of the downstream end portion 141d of the premixed air swirler tube 141 are An annular gap is formed between them, and this gap serves as an air flow path 145 for generating an air film.

また、予混合空気スワラー筒141内が第1次予混合領域であるのに対して、外側のガイドリング129と内側のガイドリング130との間の空間が第2次予混合領域146となっている。この第2次予混合領域146は、予混合空気スワラー筒141に連通し、且つ、燃焼器内筒122の周方向(ガイドリング129,130の周方向)の全体に亘って連続した円環状の空間(アニュラ型流路)となっている。換言すれば、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒141内)が予混合バーナ125ごとに個別の予混合領域であるのに対して、第2次予混合領域146は全ての予混合バーナ125に共通の予混合領域となっている。   Further, the inside of the premixed air swirler cylinder 141 is the first premixing region, whereas the space between the outer guide ring 129 and the inner guide ring 130 becomes the second premixing region 146. Yes. The second premixing region 146 communicates with the premixed air swirler cylinder 141 and has an annular shape continuous over the entire circumferential direction of the combustor inner cylinder 122 (the circumferential direction of the guide rings 129 and 130). It is a space (annular channel). In other words, the primary premixing area (in the premixed air swirler cylinder 141) is an individual premixing area for each premixing burner 125, while the secondary premixing area 146 is all premixing. This is a premixing region common to the burner 125.

淀み排除構造物128Aは、下流側に向かうにしたがって幅が狭くなるような断面形状を有している。図21に基づき、淀み排除構造物128Aの構成について詳述する。   The stagnation-excluding structure 128A has a cross-sectional shape that becomes narrower toward the downstream side. Based on FIG. 21, the configuration of the stagnation-excluding structure 128A will be described in detail.

図21(a)〜図21(c)に示すように、淀み排除構造物128Aは概ね三角柱状のものであり、5つの面、即ち上流側の面128aと、外周側の面128bと、内周側の面128cと、一方の側面128dと、他方の側面128eとを有している。   As shown in FIGS. 21 (a) to 21 (c), the stagnation removing structure 128A has a substantially triangular prism shape, and has five surfaces, that is, an upstream surface 128a, an outer peripheral surface 128b, and an inner surface. It has a peripheral surface 128c, one side surface 128d, and the other side surface 128e.

予混合空気スワラー筒141の下流側端部141dでは横断面形状が矩形状で且つ角が丸くなっており(図18,図19)、これに合わせて基板127の予混合バーナ孔127bも矩形状で且つ角が何れも丸くなっている(図18〜図20、図21(b))。このため、隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域は、燃焼器内筒122(基板127)の径方向の中央部分に比べて前記径方向の外側部分及び内側部分のほうが幅(即ち図21(b)における左右方向の幅)が広くなっている。
従って、このような隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域の形状に合わせて淀み排除構造物128Aの上流側の面128aは、前記径方向の中央部分に比べて前記径方向の外側部分及び内側部分のほうが幅(即ち図21(b)における左右方向の幅)が広くなっている。この上流側の面128aの幅は、前記中央部分から前記外側部分及び前記内側部分に向かうにしたがって滑らかに変化している。
淀み排除構造物128Aの外周側の面128bは外側のガイドリング130に沿って湾曲し、淀み排除構造物128Aの内周側の面128cは内側のガイドリング129に沿って湾曲している。
The downstream end portion 141d of the premixed air swirler cylinder 141 has a rectangular cross section and rounded corners (FIGS. 18 and 19), and the premixed burner hole 127b of the substrate 127 is also rectangular in accordance with this. And the corners are all rounded (FIGS. 18 to 20 and FIG. 21B). For this reason, the region between the adjacent premix burner holes 127b is wider in the radially outer portion and the inner portion than the radially central portion of the combustor inner cylinder 122 (substrate 127) (that is, FIG. 21). The width in the left-right direction in (b) is wide.
Therefore, the upstream surface 128a of the stagnation-exclusion structure 128A conforms to the shape of the region between the adjacent premix burner holes 127b as described above, and the radially outer portion and The inner portion is wider (that is, the width in the left-right direction in FIG. 21B). The width of the upstream surface 128a smoothly changes from the central portion toward the outer portion and the inner portion.
The outer peripheral surface 128b of the stagnation-excluding structure 128A is curved along the outer guide ring 130, and the inner peripheral surface 128c of the stagnation-excluding structure 128A is curved along the inner guide ring 129.

そして、図21(d)〜図21(f)に示すように、淀み排除構造物128Aの断面形状(上流から下流へ向かう予混合気の流れ方向に沿った断面の形状)は、淀み排除構造物128Aにおける前記径方向の中央部分(図21(e))、前記径方向の外側部分(図21(d))、前記径方向の内側部分(図21(f))の何れも、上流側の辺(上流側の面128a)を底辺とする二等辺三角形状になっている。即ち、淀み排除構造物128Aは、全体的に断面形状が二等辺三角形状のものである。   As shown in FIGS. 21D to 21F, the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128A (the cross-sectional shape along the flow direction of the premixed gas from upstream to downstream) is the stagnation-excluding structure. The radial center portion (FIG. 21E), the radially outer portion (FIG. 21D), and the radially inner portion (FIG. 21F) of the article 128A are all upstream. This is an isosceles triangle having the base (upstream surface 128a) as the base. That is, the stagnation-excluding structure 128A has an isosceles triangular shape as a whole in cross section.

また、淀み排除構造物128Aにおける前記径方向の中央部分、外側部分及び内側部分の何れの断面形状も、底辺の角度θが同じなるように設定されており、予混合気の流れ方向が急激に変化しないようにしている。このため、底辺の幅が広い外側部分(図21(d)及び内側部分(図21(f)では、底辺の幅が狭い中央部分(図21(e))に比べて、淀み排除構造物128Aの予混合気の流れ方向の長さが長くなっている。   Moreover, the cross-sectional shapes of the central portion, the outer portion, and the inner portion in the radial direction of the stagnation-excluding structure 128A are set so that the angle θ of the base is the same, and the flow direction of the premixed gas is abruptly changed. I try not to change. For this reason, the stagnation-excluding structure 128A is compared with the outer portion (FIG. 21D) and the inner portion (FIG. 21F) having a wide bottom side compared to the central portion (FIG. 21E) having a narrow bottom width. The length of the premixed gas in the flow direction is long.

次に、この予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器121の運転について説明する。   Next, the operation of this premixed combustion type gas turbine combustor 121 will be described.

ガスタービン燃焼器121に対して、圧縮機(図示省略)で圧縮された空気aは、燃焼器外筒と燃焼器内筒122との間の空気流路(図示省略)から、燃焼器内筒122の上流側端部の空気孔(図示省略)を通って燃焼器内筒122内へ流入した後、パイロットバーナ126のパイロット空気スワラー筒131内と、予混合バーナ125の予混合空気スワラー筒141内と、空気流路145内と、基板127の空気孔127cとに供給され、燃料供給系統(図示省略)から送られてきた燃料fは、パイロットノズル132内と予混合ノズル142内とに供給される。   The air a compressed by the compressor (not shown) with respect to the gas turbine combustor 121 flows from the air flow path (not shown) between the combustor outer cylinder and the combustor inner cylinder 122 to the combustor inner cylinder. After flowing into the combustor inner cylinder 122 through an air hole (not shown) at the upstream end of 122, the pilot air swirler cylinder 131 of the pilot burner 126 and the premixed air swirler cylinder 141 of the premixing burner 125. The fuel f supplied to the inside, the air flow path 145, and the air hole 127c of the substrate 127 and sent from the fuel supply system (not shown) is supplied to the pilot nozzle 132 and the premixing nozzle 142. Is done.

パイロットバーナ126では、パイロット空気スワラー筒131内に供給された空気aが、パイロット空気スワラー筒131内を流通する間にパイロット空気スワラーベーン133によって旋回流となり、パイロットコーン134内へ噴射される一方、パイロットノズル132内に供給された燃料fが、パイロットノズル132内を流通し、パイロットノズル132の燃料噴射孔132aから、パイロットコーン134内へ噴射される。従って、これらの空気aと燃料fがパイロットコーン134内で混合され、この混合気が着火装置(図示省略)によって着火されることにより、パイロットコーン134内及び燃焼室124において拡散燃焼が行われる(拡散炎が生成される)。   In the pilot burner 126, the air a supplied into the pilot air swirler cylinder 131 is swirled by the pilot air swirler vane 133 while flowing through the pilot air swirler cylinder 131, and is injected into the pilot cone 134. The fuel f supplied into the nozzle 132 flows through the pilot nozzle 132 and is injected into the pilot cone 134 from the fuel injection hole 132a of the pilot nozzle 132. Accordingly, the air a and the fuel f are mixed in the pilot cone 134, and the mixture is ignited by an ignition device (not shown), whereby diffusion combustion is performed in the pilot cone 134 and in the combustion chamber 124 ( A diffusion flame is generated).

予混合バーナ125では、予混合空気スワラー筒141内に供給された空気aが、予混合空気スワラー筒141内を流通する間に予混合空気スワラーベーン143によって旋回流となる一方、予混合ノズル142内に供給された燃料fが、予混合ノズル142内及び予混合空気スワラーベーン143内を流通して予混合空気スワラーベーン143の燃料噴射孔143aから、或いは予混合ノズル142の燃料噴射孔から、予混合空気スワラー筒141内に噴射される。従って、これらの空気aと燃料fが、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒141内)において予混合され、この予混合気が第2次予混合領域146に流入する。   In the premixing burner 125, the air a supplied into the premixed air swirler cylinder 141 is swirled by the premixed air swirler vane 143 while circulating in the premixed air swirler cylinder 141, while The fuel f supplied to the premixing nozzle 142 and the premixed air swirler vane 143 flows through the premixed air swirler vane 143 from the fuel injection hole 143a or from the premixing nozzle 142 fuel injection hole. It is injected into the swirler cylinder 141. Accordingly, the air a and the fuel f are premixed in the first premixing region (in the premixed air swirler cylinder 141), and this premixed gas flows into the second premixing region 146.

一方、空気流路145内に供給された空気aは、空気流路145内を流通してフィルム状となり、この空気フィルムがリング129,130の内周面に沿って流れることにより、この内周面近傍で逆火の発生を防止する。   On the other hand, the air a supplied into the air flow path 145 flows through the air flow path 145 to form a film, and this air film flows along the inner peripheral surfaces of the rings 129 and 130, thereby Prevent backfire near the surface.

また、基板127の空気孔127cに供給された空気aは、空気孔127cを通って基板空気となり、基板127の外周側や内周側に流れる。このため、燃焼室124で生成された高温の燃焼ガスが、基板127の近傍の低流速域や逆流領域に巻き込まれるのを、基板空気によって防止することができる。   The air a supplied to the air holes 127 c of the substrate 127 passes through the air holes 127 c and becomes substrate air, and flows to the outer peripheral side and the inner peripheral side of the substrate 127. For this reason, it is possible to prevent the high-temperature combustion gas generated in the combustion chamber 124 from being caught in the low flow velocity region or the backflow region near the substrate 127 by the substrate air.

そして、淀み排除構造物128Aは、隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域を埋めているため、前記領域の近傍において予混合気の流れが淀むのを防止する。   Since the stagnation eliminating structure 128A fills the region between the adjacent premix burner holes 127b, the premixed gas flow is prevented from stagnation in the vicinity of the region.

即ち、図22(a)に示すように、隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域127dが淀み排除構造物128Aによって埋められていない場合には、当該領域127dの近傍において予混合気が大きく減速し、逆流することもある。図22(b)の2次元軸流速度コンター図には、淀み排除構造物128Aを設けない場合の予混合気の速度分布を示している。隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域127dに近づくほど予混合気の速度が低下し、当該領域127dの近傍では予混合気が大きく減速し又は逆流して淀み領域161が発生している。この淀み領域161では逆火現象を誘発する可能性がある。
これに対して、図22(c)に示すように、隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域127dが淀み排除構造物128Aによって埋められている場合には、当該領域127dの近傍において予混合気が大きく減速したり逆流したりするのを、淀み排除構造物128Aによって防止することができる。図22(d)の2次元軸流速度コンター図には、淀み排除構造物128Aを設けた場合の予混合気の速度分布を示している。隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域127dに近づくほど予混合気の速度が低下するが、当該領域127dの近傍で予混合気が大きく減速したり逆流したりするのを、淀み排除構造物128Aによって防止することができるため、当該領域127dの近傍に淀み領域が発生することはない。
That is, as shown in FIG. 22A, when the region 127d between the adjacent premix burner holes 127b is not filled with the stagnation exclusion structure 128A, the premixed gas is large in the vicinity of the region 127d. It may slow down and back flow. The two-dimensional axial flow velocity contour diagram of FIG. 22B shows the velocity distribution of the premixed gas when the stagnation eliminating structure 128A is not provided. The speed of the premixed gas decreases as it approaches the region 127d between the adjacent premixed burner holes 127b, and the premixed gas is greatly decelerated or backflowed in the vicinity of the region 127d to generate a stagnation region 161. In this stagnation region 161, there is a possibility of inducing a flashback phenomenon.
On the other hand, as shown in FIG. 22C, when the region 127d between the adjacent premixing burner holes 127b is filled with the stagnation exclusion structure 128A, the premixing is performed in the vicinity of the region 127d. It is possible to prevent the stagnation-excluding structure 128A from greatly decelerating or backflowing. The two-dimensional axial flow velocity contour diagram of FIG. 22D shows the velocity distribution of the premixed gas when the stagnation eliminating structure 128A is provided. Although the speed of the premixed gas decreases as it approaches the region 127d between the adjacent premixed burner holes 127b, the premixed gas greatly decelerates or reversely flows in the vicinity of the region 127d. Since it can be prevented by 128A, a stagnation region does not occur in the vicinity of the region 127d.

また、第2次予混合領域146では、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒141)から流出されて第2次予混合領域146へ流入した予混合気が、第2次予混合領域146の周方向全体に亘ってよく混合され、更には予混合気と、空気流路145から流出されて第2次予混合領域146へ流入した空気フィルムもよく混合される。   Further, in the second premixing region 146, the premixed gas that has flowed out of the first premixing region (premixed air swirler cylinder 141) and flowed into the second premixing region 146 becomes the second premixing region. 146 is well mixed over the entire circumferential direction, and the premixed gas and the air film flowing out from the air flow path 145 and flowing into the second premixing region 146 are also well mixed.

詳述すると、予混合バーナ125では何れも、予混合空気スワラーベーン143によって空気aが同方向に旋回する。このため、第2次予混合領域146には図18に矢印P5で示すように前記同方向(図示例では反時計回り方向)に旋回した予混合気が流入する。そして、第2次予混合領域146では、これらの予混合気の旋回流が合体することにより、第2次予混合領域146の全周に亘る大きな予混合気の旋回流となる。この大きな旋回流は第2次予混合領域146の内周側と外周側で逆旋回となる。このため、第2次予混合領域57では、予混合気や空気フィルムの流動の乱れが大きくなり、第2次予混合領域146の周方向全体に亘って予混合気がよく混合され、更には予混合気と空気フィルムもよく混合される。
また、第2次予混合領域146において、隣接する予混合バーナ125の間の領域(例えば図18のQ5領域)では、旋回方向が互いに逆方向になり、予混合気と空気フィルムに対してせん断力が生じるため、予混合気と空気フィルムの混合が更に促進される。
More specifically, in the premix burner 125, the air a is swirled in the same direction by the premix air swirler vane 143. For this reason, the premixed gas swirled in the same direction (in the counterclockwise direction in the illustrated example) flows into the second premixed region 146 as shown by an arrow P5 in FIG. In the second premixing region 146, the swirling flows of these premixed gas are combined to form a large swirling flow of the premixed gas over the entire circumference of the second premixing region 146. This large swirl flow is reverse swirl on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the second premixing region 146. For this reason, in the second premix region 57, the premixed gas and the air film flow are greatly disturbed, and the premixed gas is well mixed over the entire circumferential direction of the second premixed region 146. Premixed air and air film are also well mixed.
Further, in the second premixing region 146, in the region between adjacent premixing burners 125 (for example, the Q5 region in FIG. 18), the swirl directions are opposite to each other, and the premixed gas and the air film are sheared. Since force is generated, mixing of the premixed gas and the air film is further promoted.

第2次予混合領域146において生成された予混合気(前述の予混合気と空気フィルムとがよく混合されて生成された予混合気)は、第2次予混合領域146から流出して燃焼室124へ流入する。燃焼室124では、パイロットバーナ126で生成された拡散炎が火種として利用されることにより、前記予混合気が着火されて予混合燃焼が行われる。   The premixed gas generated in the second premixed region 146 (the premixed gas generated by well mixing the premixed gas and the air film) flows out of the second premixed region 146 and burns. Flows into the chamber 124. In the combustion chamber 124, the diffusion flame generated by the pilot burner 126 is used as a fire type, whereby the premixed gas is ignited and premixed combustion is performed.

保炎器135では、バックステップ面135aにおいて、第2次予混合領域146から流出した予混合気の一部やパイロットコーン134から流出した混合気の一部に対して矢印R5のような逆流や減速を生じさせることにより、確実に拡散炎を火種とする予混合燃焼を維持することができる。   In the flame stabilizer 135, a backflow as indicated by an arrow R5 or a part of the premixed gas flowing out from the second premixing region 146 or a part of the mixed gas flowing out from the pilot cone 134 on the back step surface 135a By causing deceleration, premixed combustion using the diffusion flame as a fire type can be reliably maintained.

以上のように、本実施の形態例6のガスタービン燃焼器121によれば、パイロットバーナ126と、予混合空気スワラー筒141内に予混合ノズル142と予混合空気スワラーベーン143が設けられ、パイロットバーナ126の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ125と、パイロットバーナ孔127aと、パイロットバーナ孔127aの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔127bとが設けられ、パイロットバーナ126と予混合バーナ125を支持する基板127とを有し、予混合空気スワラー筒141内が第1次予混合領域であり、予混合空気スワラー筒141と流路用筒144との間に形成した空気流路145から、空気フィルムを流す構成であるガスタービン燃焼器において、基板127の下流側の面には、隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域127dを埋めた淀み排除構造物128Aを有し、且つ、淀み排除構造物127Aの断面形状は二等辺三角形状(下流側に向かうにしたがって幅が狭くなった形状)になっており、淀み排除構造物128Aの外側に位置する外側のガイドリング130と、淀み排除構造物128Aの内側に位置する内側のガイドリング129とを有し、外側のガイドリング130と内側のガイドリング129との間の空間が、予混合バーナ孔127bを介して予混合空気スワラー筒141に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域146であることを特徴としているため、基板127の隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域127dの近傍において予混合気の流れが淀むのを、淀み排除構造物128Aによって防止(排除)することができる。
また、淀み排除構造物128Aの断面形状は二等辺三角形状であることから下流端が尖っているため、当該下流端において予混合気の流れの淀みが発生する恐れもない。
また、第2次予混合領域146では、第1次予混合領域(予混合空気スワラー筒141内)から流出して第2次予混合領域146へ流入した予混合気が、第2次予混合領域146の周方向全体に亘ってよく混合され、更には予混合気と、空気流路145から流出して第2次予混合領域146へ流入した空気フィルムもよく混合される。
As described above, according to the gas turbine combustor 121 of the sixth embodiment, the pilot burner 126, the premix nozzle 142 and the premix air swirler vane 143 are provided in the premix air swirler cylinder 141, and the pilot burner 126, a plurality of premixing burners 125 disposed so as to surround the periphery of the pilot hole 126, a pilot burner hole 127a, and a plurality of premixing burner holes 127b disposed so as to surround the periphery of the pilot burner hole 127a. The pilot burner 126 and the substrate 127 that supports the premixing burner 125 are provided. The premixed air swirler cylinder 141 is a first premixing region, and the premixed air swirler cylinder 141 and the flow path cylinder 144 are In the gas turbine combustor configured to flow an air film from the air flow path 145 formed therebetween, the downstream side of the substrate 127 The surface has a stagnation-excluding structure 128A in which a region 127d between adjacent premix burner holes 127b is filled, and the stagnation-excluding structure 127A has an isosceles triangle shape (as it goes downstream). And has an outer guide ring 130 positioned outside the stagnation-excluding structure 128A and an inner guide ring 129 positioned inside the stagnation-excluding structure 128A. The space between the guide ring 130 and the inner guide ring 129 communicates with the premixed air swirler cylinder 141 via the premixed burner hole 127b and is continuous in the entire circumferential direction. Since it is a mixing region 146, the premixed gas flows in the vicinity of the region 127d between the adjacent premixing burner holes 127b of the substrate 127. And it is possible to prevent (eliminated) by stagnation elimination structure 128A.
Further, since the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128A is an isosceles triangle, the downstream end is sharp, so there is no risk of stagnation of the premixed gas flow at the downstream end.
In the second premixing region 146, the premixed gas flowing out from the first premixing region (in the premixed air swirler cylinder 141) and flowing into the second premixing region 146 is second premixed. The mixture is well mixed over the entire circumferential direction of the region 146, and the premixed gas and the air film flowing out from the air flow path 145 and flowing into the second premixing region 146 are also well mixed.

<実施の形態例7>
図23,図24に基づき、本発明の実施の形態例7に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。
<Embodiment 7>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 7 of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施の形態例7のガスタービン燃焼器は、上記実施の形態例6のガスタービン燃焼器(図17〜図20)において、淀み排除構造物128Aの代わりに図23に示す淀み排除構造物128Bを設けたものであり、その他の構成については上記実施の形態例6のガスタービン燃焼器と同様である。
従って、ここでは淀み排除構造物128Bについて説明し、ガスタービン燃焼器の全体的な構成については説明及び図示を省略する(図17〜図20参照)。
また、図23に示す淀み排除構造物128Bの構成において、図21に示す淀み排除構造物128Aの構成と対応する部分については同一の符号を付した。
The gas turbine combustor according to the seventh embodiment is the same as the gas turbine combustor according to the sixth embodiment (FIGS. 17 to 20), instead of the stagnation eliminating structure 128A. Other configurations are the same as those of the gas turbine combustor of the sixth embodiment.
Therefore, here, the stagnation eliminating structure 128B will be described, and the description and illustration of the overall configuration of the gas turbine combustor will be omitted (see FIGS. 17 to 20).
Further, in the configuration of the stagnation-excluding structure 128B shown in FIG. 23, the same reference numerals are given to portions corresponding to the configuration of the stagnation-excluding structure 128A shown in FIG.

本実施の形態例7における淀み排除構造物128Bも、上記実施の形態例6における淀み排除構造物128Aと同様に隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域を埋めており、下流側に向かうにしたがって幅が狭くなるような断面形状を有している。図23に基づき、淀み排除構造物128Bの構成について詳述する。   The stagnation-excluding structure 128B in the seventh embodiment also fills the region between the adjacent premixing burner holes 127b in the same manner as the stagnation-excluding structure 128A in the sixth embodiment, and goes toward the downstream side. Therefore, it has a cross-sectional shape that makes the width narrower. Based on FIG. 23, the configuration of the stagnation-excluding structure 128B will be described in detail.

図23(a),図23(b)に示すように、淀み排除構造物128Bは淀み排除構造物128Aと同様に概ね三角柱状のものであり、5つの面、即ち上流側の面128aと、外周側の面128bと、内周側の面128cと、一方の側面128dと、他方の側面128eとを有している。   As shown in FIGS. 23 (a) and 23 (b), the stagnation-excluding structure 128B is substantially triangular in shape like the stagnation-excluding structure 128A, and has five surfaces, that is, an upstream surface 128a, It has an outer peripheral surface 128b, an inner peripheral surface 128c, one side surface 128d, and the other side surface 128e.

隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域の形状に合わせて淀み排除構造物128Bの上流側の面128aは、燃焼器内筒122(基板127)の径方向の中央部分に比べて前記径方向の外側部分及び内側部分のほうが幅(図23(b)における左右方向の幅)が広くなっている。
淀み排除構造物128Bの外周側の面128bは外側のガイドリング130に沿って湾曲し、淀み排除構造物128Bの内周側の面128cは内側のガイドリング129に沿って湾曲している。
A surface 128a on the upstream side of the stagnation exclusion structure 128B in accordance with the shape of the region between the adjacent premix burner holes 127b is compared with the radial center portion of the combustor inner cylinder 122 (substrate 127) in the radial direction. The width of the outer part and the inner part is larger (the width in the left-right direction in FIG. 23B).
The outer peripheral surface 128b of the stagnation-excluding structure 128B is curved along the outer guide ring 130, and the inner peripheral surface 128c of the stagnation-excluding structure 128B is curved along the inner guide ring 129.

そして、図23(c)〜図23(e)に示すように、淀み排除構造物128Bの断面形状(上流から下流へ向かう予混合気の流れ方向に沿った断面の形状)は、淀み排除構造物128Bにおける前記径方向の中央部分(図23(d))、前記径方向の外側部分(図23(c))、前記径方向の内側部分(図23(e))の何れも、下流側が尖った釣鐘形状になっている。即ち、淀み排除構造物128Bは、全体的に断面形状が釣鐘形状のものである。なお、この断面形状は下流(片側)が尖った紡錘形状とも言うこともできる。
淀み排除構造物128Bは、断面形状が釣鐘形状(紡錘形状)であるため、上流側の端部が、予混合空気スワラー筒141の下流側端部141d(予混合バーナ孔127b)に正接している(予混合空気スワラー筒141の軸方向に沿って延びている)。
23C to 23E, the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128B (the cross-sectional shape along the flow direction of the premixed gas from the upstream to the downstream) is the stagnation-excluding structure. Each of the radially central portion (FIG. 23 (d)), the radially outer portion (FIG. 23 (c)), and the radially inner portion (FIG. 23 (e)) of the article 128B is located downstream. It has a sharp bell shape. That is, the stagnation-excluding structure 128B has a bell-shaped cross section as a whole. In addition, this cross-sectional shape can also be said to be a spindle shape with a pointed downstream (one side).
Since the stagnation eliminating structure 128B has a bell shape (spindle shape) in cross section, the upstream end is tangent to the downstream end 141d (premix burner hole 127b) of the premixed air swirler cylinder 141. (It extends along the axial direction of the premixed air swirler cylinder 141).

淀み排除構造物128Aのように断面形状が二等辺三角形状の場合には、図24(a)に示すように予混合空気スワラー筒141から流出した予混合気が淀み排除構造物128Aの側面128d,128eに沿って流れるとき、この予混合気の流れ方向が急に変わってしまう。
これに対して、淀み排除構造物128Bのように断面形状が釣鐘形状の場合には、図24(b)に示すように予混合空気スワラー筒141から流出した予混合気が淀み排除構造物128Bの側面128d,128eに沿って流れるとき、この予混合気の流れ方向が滑らかに変化する。
When the cross-sectional shape is an isosceles triangle like the stagnation exclusion structure 128A, as shown in FIG. 24A, the premixed air that has flowed out of the premixed air swirler cylinder 141 is side surface 128d of the stagnation exclusion structure 128A. , 128e, the flow direction of the premixed gas suddenly changes.
On the other hand, when the cross-sectional shape is a bell shape like the stagnation exclusion structure 128B, the premixed gas flowing out from the premixed air swirler cylinder 141 is stagnation exclusion structure 128B as shown in FIG. When flowing along the side surfaces 128d and 128e, the flow direction of the premixed gas changes smoothly.

以上のように、本実施の形態例7のガスタービン燃焼器によれば、淀み排除構造物128Bの断面形状は、釣鐘形状であることを特徴としているため、断面形状が二等辺三角形状の場合に比べて予混合気の流れ方向が滑らかに変化する。このため、断面形状が二等辺三角形状の場合に比べて予混合気の流速低下度合が低減される。   As described above, according to the gas turbine combustor of the seventh embodiment, the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128B is characterized by the bell shape, so that the cross-sectional shape is an isosceles triangle shape. The flow direction of the premixed gas changes smoothly compared to. For this reason, compared with the case where a cross-sectional shape is an isosceles triangle shape, the flow rate fall degree of a premixed gas is reduced.

<実施の形態例8>
図25,図26に基づき、本発明の実施の形態例8に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。
<Embodiment 8>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 8 of the present invention will be described with reference to FIGS. 25 and 26.

本実施の形態例8のガスタービン燃焼器は、上記実施の形態例6のガスタービン燃焼器(図17〜図20)において、淀み排除構造物128Aの代わりに図25に示す淀み排除構造物128Cを設けたものであり、その他の構成については上記実施の形態例6のガスタービン燃焼器と同様である。
従って、ここでは淀み排除構造物128Cについて説明し、ガスタービン燃焼器の全体的な構成については説明及び図示を省略する(図17〜図20参照)。
また、図25に示す淀み排除構造物128Cの構成において、図21に示す淀み排除構造物128Aの構成と対応する部分については同一の符号を付した。
The gas turbine combustor according to the eighth embodiment is the same as the gas turbine combustor according to the sixth embodiment (FIGS. 17 to 20) except for the stagnation eliminating structure 128A shown in FIG. Other configurations are the same as those of the gas turbine combustor of the sixth embodiment.
Therefore, here, the stagnation eliminating structure 128C will be described, and the description and illustration of the overall configuration of the gas turbine combustor will be omitted (see FIGS. 17 to 20).
Further, in the configuration of the stagnation-excluding structure 128C shown in FIG. 25, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the configuration of the stagnation-excluding structure 128A shown in FIG.

本実施の形態例8における淀み排除構造物128Bも、上記実施の形態例6における淀み排除構造物128Aと同様に隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域を埋めており、下流側に向かうにしたがって幅が狭くなるような断面形状を有している。図25に基づき、淀み排除構造物128Cの構成について詳述する。   The stagnation-excluding structure 128B in the present eighth embodiment also fills the region between the adjacent premixing burner holes 127b in the same manner as the stagnation-excluding structure 128A in the sixth embodiment, and goes toward the downstream side. Therefore, it has a cross-sectional shape that makes the width narrower. Based on FIG. 25, the configuration of the stagnation-excluding structure 128C will be described in detail.

図25(a),図25(b)に示すように、淀み排除構造物128Cは淀み排除構造物128Aと同様に概ね三角柱状のものであり、5つの面、即ち上流側の面128aと、外周側の面128bと、内周側の面128cと、一方の側面128dと、他方の側面128eとを有している。   As shown in FIG. 25A and FIG. 25B, the stagnation-excluding structure 128C is substantially triangular like the stagnation-excluding structure 128A, and has five surfaces, that is, an upstream surface 128a, It has an outer peripheral surface 128b, an inner peripheral surface 128c, one side surface 128d, and the other side surface 128e.

隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域の形状に合わせて淀み排除構造物128Cの上流側の面128aは、燃焼器内筒122(基板127)の径方向の中央部分に比べて前記径方向の外側部分及び内側部分のほうが幅(図25(b)における左右方向の幅)が広くなっている。
淀み排除構造物128Cの外周側の面128bは外側のガイドリング130に沿って湾曲し、淀み排除構造物128Bの内周側の面128cは内側のガイドリング129に沿って湾曲している。
A surface 128a on the upstream side of the stagnation exclusion structure 128C in accordance with the shape of the region between the adjacent premix burner holes 127b is compared to the radial central portion of the combustor inner cylinder 122 (substrate 127) in the radial direction. The width of the outer part and the inner part is larger (the width in the left-right direction in FIG. 25B).
The outer peripheral surface 128b of the stagnation-excluding structure 128C is curved along the outer guide ring 130, and the inner peripheral surface 128c of the stagnation-excluding structure 128B is curved along the inner guide ring 129.

そして、図25(c)〜図25(e)に示すように、淀み排除構造物128Cの断面形状(上流から下流へ向かう予混合気の流れ方向に沿った断面の形状)は、淀み排除構造物128Cにおける前記径方向の中央部分(図25(d))では下流側が尖った釣鐘形状になっている一方、前記径方向の外側部分(図25(c))及び前記径方向の内側部分(図25(e))では上流側の辺(上流側の面128a)を底辺とする二等辺三角形状になっている。この場合、淀み排除構造物128Cの断面形状は、前記中央部分から前記外側部分や前記内側部分に向かうにしたがって釣鐘形状から二等辺三角形状へ連続的に変形している。なお、これに限定するものではなく、前記径方向の途中位置で釣鐘形状から二等辺三角形状に変化するようにしてもよい。   As shown in FIGS. 25C to 25E, the stagnation-excluding structure 128C has a cross-sectional shape (a cross-sectional shape along the flow direction of the premixed gas from upstream to downstream). The central portion (FIG. 25 (d)) in the radial direction of the object 128C has a bell shape with a sharp downstream side, while the radially outer portion (FIG. 25 (c)) and the radially inner portion ( In FIG. 25 (e), the shape is an isosceles triangle having an upstream side (upstream surface 128a) as a base. In this case, the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128C is continuously deformed from a bell shape to an isosceles triangle shape from the central portion toward the outer portion and the inner portion. In addition, it is not limited to this, You may make it change from a bell shape to an isosceles triangle shape in the middle position of the said radial direction.

上記実施の形態例7の淀み排除構造物128Bのように上流側の面128aの幅が広い外側部分や内側部分における断面形状を、釣鐘形状にした場合、図26(a)に示すように淀み排除構造物128Bの下流端部分において予混合気の流れが、淀み排除構造物128Bの側面128d,128eから剥離してしまう場合がある。
これに対して、上流側の面128aの幅が狭い中央部分では、断面形状が釣鐘形状であっても、図26(b)に示すように予混合気が、淀み排除構造物128Bの側面128d,128e全体に亘って滑らかに流れるため、当該側面128d,128eの下流端部分で剥離する恐れがない。
When the cross-sectional shape of the outer portion and the inner portion where the width of the upstream surface 128a is wide like the stagnation-excluding structure 128B of the seventh embodiment is changed to a bell shape, the stagnation as shown in FIG. There is a case where the flow of the premixed gas is separated from the side surfaces 128d and 128e of the stagnation exclusion structure 128B at the downstream end portion of the exclusion structure 128B.
On the other hand, in the central portion where the width of the upstream surface 128a is narrow, even if the cross-sectional shape is a bell shape, the premixed gas is mixed with the side surface 128d of the stagnation eliminating structure 128B as shown in FIG. , 128e flows smoothly, and there is no possibility of peeling at the downstream end portions of the side surfaces 128d, 128e.

そこで、本実施の形態例8の淀み排除構造物128Cでは、上記のような剥離の恐れがある場合の対策として、外側部分及び内側部分における断面形状を二等辺三角形状とした。   Therefore, in the stagnation-excluding structure 128C according to the eighth embodiment, the cross-sectional shapes of the outer portion and the inner portion are isosceles triangles as a countermeasure when there is a risk of peeling as described above.

以上のように、本実施の形態例8のガスタービン燃焼器によれば、淀み排除構造物128Cの上流側の端面128aは、淀み排除構造物128Cにおける径方向の中央部分に比べて外側部分及び内側部分のほうが幅が広くなっており、淀み排除構造物128Cの断面形状は、前記中央部分では釣鐘形状であり、前記外側部分及び前記内側部分では二等辺三角形状であることを特徴としているため、上流側の端面128a(底面)の幅が狭い淀み排除構造物128Cの中央部分においては、予混合気の流速低下度合を低減することができ、且つ、上流側の端面128a(底面)の幅が広い淀み排除構造物128Cの外側部分及び内側部分においては、淀み排除構造物128Cの下流端部で予混合気が、当該下流端部の側面128d,128eから剥離するのを防止することができる。   As described above, according to the gas turbine combustor of the eighth embodiment, the end surface 128a on the upstream side of the stagnation eliminating structure 128C has an outer portion and a central portion in the radial direction of the stagnation eliminating structure 128C. The width of the inner portion is wider, and the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128C is characterized by a bell shape at the central portion and an isosceles triangle shape at the outer portion and the inner portion. In the central portion of the stagnation eliminating structure 128C where the width of the upstream end surface 128a (bottom surface) is narrow, the degree of decrease in the flow rate of the premixed gas can be reduced, and the width of the upstream end surface 128a (bottom surface). In the outer portion and the inner portion of the stagnation exclusion structure 128C having a large width, the premixed gas is transferred from the side surfaces 128d and 128e of the downstream end portion at the downstream end of the stagnation exclusion structure 128C. It is possible to prevent the peeling.

<実施の形態例9>
図27に基づき、本発明の実施の形態例9に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。
<Embodiment 9>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 9 of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施の形態例9のガスタービン燃焼器は、上記実施の形態例6のガスタービン燃焼器(図17〜図20)において、淀み排除構造物128Aの代わりに図27に示す淀み排除構造物128Dを設けたものであり、その他の構成については上記実施の形態例6のガスタービン燃焼器と同様である。
従って、ここでは淀み排除構造物128Dについて説明し、ガスタービン燃焼器の全体的な構成については説明及び図示を省略する(図17〜図20参照)。
また、図27に示す淀み排除構造物128Dの構成において、図21に示す淀み排除構造物128Aの構成と対応する部分については同一の符号を付した。
The gas turbine combustor according to the ninth embodiment is the same as the gas turbine combustor according to the sixth embodiment (FIGS. 17 to 20), except for the stagnation eliminating structure 128A. Other configurations are the same as those of the gas turbine combustor of the sixth embodiment.
Therefore, the stagnation eliminating structure 128D will be described here, and the description and illustration of the overall configuration of the gas turbine combustor will be omitted (see FIGS. 17 to 20).
In addition, in the configuration of the stagnation-excluding structure 128D shown in FIG. 27, portions corresponding to the configuration of the stagnation-excluding structure 128A shown in FIG.

本実施の形態例9における淀み排除構造物128Dも、上記実施の形態例6における淀み排除構造物128Aと同様に隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域を埋めており、下流側に向かうにしたがって幅が狭くなるような断面形状を有している。図27に基づき、淀み排除構造物128Dの構成について詳述する。   The stagnation-excluding structure 128D in the ninth embodiment also fills the region between the adjacent premixing burner holes 127b in the same manner as the stagnation-excluding structure 128A in the sixth embodiment, and goes toward the downstream side. Therefore, it has a cross-sectional shape that makes the width narrower. The configuration of the stagnation-excluding structure 128D will be described in detail based on FIG.

図27(a),図27(b)に示すように、淀み排除構造物128Dは淀み排除構造物128Aと同様に概ね三角柱状のものであり、5つの面、即ち上流側の面128aと、外周側の面128bと、内周側の面128cと、一方の側面128dと、他方の側面128eとを有している。   As shown in FIG. 27A and FIG. 27B, the stagnation-excluding structure 128D is substantially triangular in shape like the stagnation-excluding structure 128A, and has five surfaces, that is, an upstream surface 128a, It has an outer peripheral surface 128b, an inner peripheral surface 128c, one side surface 128d, and the other side surface 128e.

隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域の形状に合わせて淀み排除構造物128Dの上流側の面128aは、燃焼器内筒122(基板127)の径方向の中央部分に比べて前記径方向の外側部分及び内側部分のほうが幅(図27(b)における左右方向の幅)が広くなっている。
淀み排除構造物128Dの外周側の面128bは外側のガイドリング130に沿って湾曲し、淀み排除構造物128Dの内周側の面128cは内側のガイドリング129に沿って湾曲している。
A surface 128a on the upstream side of the stagnation exclusion structure 128D in accordance with the shape of the region between the adjacent premix burner holes 127b is compared to the radial central portion of the combustor inner cylinder 122 (substrate 127). The outer portion and the inner portion have a wider width (width in the left-right direction in FIG. 27B).
The outer peripheral surface 128b of the stagnation-excluding structure 128D is curved along the outer guide ring 130, and the inner peripheral surface 128c of the stagnation-excluding structure 128D is curved along the inner guide ring 129.

そして、図27(c)〜図27(e)に示すように、淀み排除構造物128Dの断面形状(上流から下流へ向かう予混合気の流れ方向に沿った断面の形状)は、淀み排除構造物128Dにおける前記径方向の中央部分(図27(d))、前記径方向の外側部分(図27(c))、前記径方向の内側部分(図27(e))の何れも、上流側に釣鐘形状部128fを有し、下流側に二等辺三角形状部128gを有する形状になっている。即ち、淀み排除構造物12Dは、全体的に断面形状が釣鐘形状と二等辺三角形状を組み合わせた形状になっている。   27C to 27E, the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128D (the cross-sectional shape along the flow direction of the premixed gas from upstream to downstream) is the stagnation-excluding structure. Each of the radially central portion (FIG. 27 (d)), the radially outer portion (FIG. 27 (c)), and the radially inner portion (FIG. 27 (e)) of the article 128D is upstream. Has a bell-shaped portion 128f and an isosceles triangular portion 128g on the downstream side. That is, the stagnation-excluding structure 12D has a cross-sectional shape that is a combination of a bell shape and an isosceles triangle shape as a whole.

このように淀み排除構造物128Dの断面形状が釣鐘形状部128fと二等辺三角形状128gとを有する形状であるため、予混合空気スワラー筒141から流出した予混合気は、釣鐘形状部128fと二等辺三角形状128gとに沿って滑らかに変化する。   Thus, since the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128D is a shape having the bell shape portion 128f and the isosceles triangle shape 128g, the premixed gas flowing out from the premixed air swirler cylinder 141 is separated from the bell shape portion 128f. It changes smoothly along the equilateral triangular shape 128g.

以上のように、本実施の形態例9のガスタービン燃焼器によれば、淀み排除構造物128Dの断面形状は、上流側に釣鐘形状部128fを有し、下流側に二等辺三角形状部128gを有する形状であることを特徴としているため、淀み排除構造物128Dの釣鐘形状部128f及び二等辺三角形状部128gにおいて予混合気の流れ方向が滑らかに変化することから、予混合気の流速低下度合を低減することができ、且つ、淀み排除構造物128Dの下流端部で予混合気が当該下流端部の側面128d,128eから剥離するのを防止することもできる。   As described above, according to the gas turbine combustor of the ninth embodiment, the stagnation eliminating structure 128D has a bell-shaped portion 128f on the upstream side and an isosceles triangular portion 128g on the downstream side. Since the flow direction of the premixed gas smoothly changes in the bell-shaped portion 128f and the isosceles triangular portion 128g of the stagnation-excluding structure 128D, the flow velocity of the premixed gas is reduced. The degree can be reduced, and the premixed gas can be prevented from being separated from the side surfaces 128d and 128e of the downstream end portion at the downstream end portion of the stagnation eliminating structure 128D.

<実施の形態例10>
図28に基づき、本発明の実施の形態例10に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。
<Embodiment 10>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 10 of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施の形態例10のガスタービン燃焼器は、上記実施の形態例6のガスタービン燃焼器(図17〜図20)において、淀み排除構造物128Aの代わりに図27に示す淀み排除構造物128Eを設けたものであり、その他の構成については上記実施の形態例6のガスタービン燃焼器と同様である。
従って、ここでは淀み排除構造物128Eについて説明し、ガスタービン燃焼器の全体的な構成については説明及び図示を省略する(図17〜図20参照)。
また、図28に示す淀み排除構造物128Eの構成において、図21に示す淀み排除構造物128Aの構成と対応する部分については同一の符号を付した。
The gas turbine combustor of the tenth embodiment is the same as the gas turbine combustor of the sixth embodiment (FIGS. 17 to 20), except for the stagnation eliminating structure 128A. Other configurations are the same as those of the gas turbine combustor of the sixth embodiment.
Therefore, here, the stagnation eliminating structure 128E will be described, and description and illustration of the overall configuration of the gas turbine combustor will be omitted (see FIGS. 17 to 20).
Further, in the configuration of the stagnation-excluding structure 128E shown in FIG. 28, portions corresponding to the configuration of the stagnation-excluding structure 128A shown in FIG.

本実施の形態例10における淀み排除構造物128Eも、上記実施の形態例6における淀み排除構造物128Aと同様に隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域を埋めており、下流側に向かうにしたがって幅が狭くなるような断面形状を有している。図28に基づき、淀み排除構造物128Eの構成について詳述する。   The stagnation-excluding structure 128E in the tenth embodiment also fills the region between the adjacent premixing burner holes 127b in the same manner as the stagnation-excluding structure 128A in the sixth embodiment, and goes toward the downstream side. Therefore, it has a cross-sectional shape that makes the width narrower. Based on FIG. 28, the configuration of the stagnation-excluding structure 128E will be described in detail.

図28(a),図28(b)に示すように、淀み排除構造物128Eは淀み排除構造物128Aと同様に概ね三角柱状のものであり、5つの面、即ち上流側の面128aと、外周側の面128bと、内周側の面128cと、一方の側面128dと、他方の側面128eとを有している。   As shown in FIGS. 28 (a) and 28 (b), the stagnation-excluding structure 128E is generally triangular in shape like the stagnation-excluding structure 128A, and has five surfaces, that is, an upstream surface 128a, It has an outer peripheral surface 128b, an inner peripheral surface 128c, one side surface 128d, and the other side surface 128e.

隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域の形状に合わせて淀み排除構造物128Eの上流側の面128aは、燃焼器内筒122(基板127)の径方向の中央部分に比べて前記径方向の外側部分及び内側部分のほうが幅(図28(b)における左右方向の幅)が広くなっている。
淀み排除構造物128Eの外周側の面128bは外側のガイドリング130に沿って湾曲し、淀み排除構造物128Eの内周側の面128cは内側のガイドリング129に沿って湾曲している。
A surface 128a on the upstream side of the stagnation exclusion structure 128E in accordance with the shape of the region between the adjacent premix burner holes 127b is compared to the radial central portion of the combustor inner cylinder 122 (substrate 127). The outer portion and the inner portion have a wider width (width in the left-right direction in FIG. 28B).
The outer peripheral surface 128b of the stagnation-excluding structure 128E is curved along the outer guide ring 130, and the inner peripheral surface 128c of the stagnation-excluding structure 128E is curved along the inner guide ring 129.

そして、図28(c)〜図28(e)に示すように、淀み排除構造物128Eの断面形状(上流から下流へ向かう予混合気の流れ方向に沿った断面の形状)は、淀み排除構造物128Eにおける前記径方向の中央部分(図28(d))では上流側に釣鐘形状部128fを有し、下流側に二等辺三角形状部128gを有する形状になっている一方、前記径方向の外側部分(図28(c))及び前記径方向の内側部分(図28(e))では下流側が尖った釣鐘形状になっている。この場合、淀み排除構造物128Eの断面形状は、前記中央部分から前記外側部分や前記内側部分に向かうにしたがって釣鐘形状部128fと二等辺三角形状部128gを有する形状から釣鐘形状へ連続的に変形している。なお、これに限定するものではなく、前記径方向の途中位置で、釣鐘形状部128fと二等辺三角形状部128gを有する形状から釣鐘形状へ変化していてもよい。   As shown in FIGS. 28 (c) to 28 (e), the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128E (the cross-sectional shape along the flow direction of the premixed gas from upstream to downstream) is the stagnation-excluding structure. The central portion (FIG. 28 (d)) in the radial direction of the object 128E has a bell-shaped portion 128f on the upstream side and an isosceles triangular portion 128g on the downstream side. The outer portion (FIG. 28C) and the radially inner portion (FIG. 28E) have a bell shape with a pointed downstream side. In this case, the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128E is continuously deformed from a shape having a bell shape portion 128f and an isosceles triangle shape portion 128g from the central portion toward the outer portion and the inner portion, to a bell shape. doing. However, the present invention is not limited to this, and it may be changed from a shape having a bell-shaped portion 128f and an isosceles triangular portion 128g to a bell-shaped shape at an intermediate position in the radial direction.

以上のように、本実施の形態例10のガスタービン燃焼器によれば、淀み排除構造物128Eの上流側の端面128aは、淀み排除構造物128Eにおける径方向の中央部分に比べて外側部分及び内側部分のほうが幅が広くなっており、淀み排除構造物128Eの断面形状は、前記中央部分では上流側に釣鐘形状部128fを有し下流側に二等辺三角形状部128gを有する形状であり、前記外側部分と前記内側部分では釣鐘形状であることを特徴としているため、幅の広い淀み排除構造物128Eの外側部分及び内側部分にも釣鐘形状部と二等辺三角形状部とを設けた場合に比べて、これらの外側部分及び内側部分における予混合気の流れ方向の長さを短くすることができる。このため、外側及び内側のガイドリング129,130の下流端よりも上流側に淀み排除構造物128Eを容易に配置することができる。   As described above, according to the gas turbine combustor of the tenth embodiment, the end surface 128a on the upstream side of the stagnation-excluding structure 128E has an outer portion and a central portion in the radial direction of the stagnation-excluding structure 128E. The width of the inner portion is wider, and the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128E is a shape having a bell-shaped portion 128f on the upstream side and an isosceles triangular portion 128g on the downstream side in the central portion, Since the outer portion and the inner portion have a bell shape, the bell portion and the isosceles triangle portion are also provided on the outer portion and the inner portion of the wide squeeze eliminating structure 128E. In comparison, the length in the flow direction of the premixed gas in the outer part and the inner part can be shortened. For this reason, the stagnation exclusion structure 128E can be easily disposed on the upstream side of the downstream ends of the outer and inner guide rings 129 and 130.

<実施の形態例11>
図29に基づき、本発明の実施の形態例11に係る予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器について説明する。
<Embodiment 11>
A premixed combustion type gas turbine combustor according to Embodiment 11 of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施の形態例11のガスタービン燃焼器は、上記実施の形態例6のガスタービン燃焼器(図17〜図20)において、淀み排除構造物128Aの代わりに図29に示す淀み排除構造物128Fを設けたものであり、その他の構成については上記実施の形態例6のガスタービン燃焼器と同様である。
従って、ここでは淀み排除構造物128Fについて説明し、ガスタービン燃焼器の全体的な構成については説明及び図示を省略する(図17〜図20参照)。
また、図29に示す淀み排除構造物128Fの構成において、図21に示す淀み排除構造物128Aの構成と対応する部分については同一の符号を付した。
The gas turbine combustor according to the eleventh embodiment is the same as the gas turbine combustor according to the sixth embodiment (FIGS. 17 to 20) except for the stagnation eliminating structure 128A shown in FIG. Other configurations are the same as those of the gas turbine combustor of the sixth embodiment.
Accordingly, the stagnation eliminating structure 128F will be described here, and the description and illustration of the overall configuration of the gas turbine combustor will be omitted (see FIGS. 17 to 20).
In addition, in the configuration of the stagnation-excluding structure 128F shown in FIG. 29, portions corresponding to the configuration of the stagnation-excluding structure 128A shown in FIG.

本実施の形態例11における淀み排除構造物128Fも、上記実施の形態例6における淀み排除構造物128Aと同様に隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域を埋めており、下流側に向かうにしたがって幅が狭くなるような断面形状を有している。図29に基づき、淀み排除構造物128Fの構成について詳述する。   The stagnation eliminating structure 128F in the eleventh embodiment also fills the region between the adjacent premixing burner holes 127b in the same manner as the stagnation eliminating structure 128A in the sixth embodiment, and goes toward the downstream side. Therefore, it has a cross-sectional shape that makes the width narrower. The configuration of the stagnation-excluding structure 128F will be described in detail based on FIG.

図29(a),図29(b)に示すように、淀み排除構造物128Fは淀み排除構造物128Aと同様に概ね三角柱状のものであり、5つの面、即ち上流側の面128aと、外周側の面128bと、内周側の面128cと、一方の側面128dと、他方の側面128eとを有している。   As shown in FIGS. 29 (a) and 29 (b), the stagnation-excluding structure 128F is generally triangular prism-like like the stagnation-excluding structure 128A, and has five surfaces, that is, an upstream surface 128a, It has an outer peripheral surface 128b, an inner peripheral surface 128c, one side surface 128d, and the other side surface 128e.

隣接する予混合バーナ孔127bの間の領域の形状に合わせて淀み排除構造物128Fの上流側の面128aは、燃焼器内筒122(基板127)の径方向の中央部分に比べて前記径方向の外側部分及び内側部分のほうが幅(図29(b)における左右方向の幅)が広くなっている。
淀み排除構造物128Fの外周側の面128bは外側のガイドリング130に沿って湾曲し、淀み排除構造物128Fの内周側の面128cは内側のガイドリング129に沿って湾曲している。
A surface 128a on the upstream side of the stagnation exclusion structure 128F in accordance with the shape of the region between the adjacent premix burner holes 127b is compared with the radial center portion of the combustor inner cylinder 122 (substrate 127). The outer portion and the inner portion have a wider width (width in the left-right direction in FIG. 29B).
The outer peripheral surface 128b of the stagnation-excluding structure 128F is curved along the outer guide ring 130, and the inner peripheral surface 128c of the stagnation-excluding structure 128F is curved along the inner guide ring 129.

また、図29(c)〜図29(e)に示すように、淀み排除構造物128Fの断面形状(上流から下流へ向かう予混合気の流れ方向に沿った断面の形状)は、淀み排除構造物128Fにおける前記径方向の中央部分(図29(d))、前記径方向の外側部分(図29(c))、前記径方向の内側部分(図29(e))の何れも、下流側が尖った釣鐘形状になっている。   29C to 29E, the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure 128F (the cross-sectional shape along the flow direction of the premixed gas from the upstream to the downstream) is the stagnation-excluding structure. The downstream side of the radially central portion (FIG. 29 (d)), the radially outer portion (FIG. 29 (c)), and the radially inner portion (FIG. 29 (e)) of the article 128F is It has a sharp bell shape.

そして、この淀み排除構造物128Fには、複数の中空孔128hが形成されている。中空孔128hの下流側は、淀み排除構造物128Fの下流端が欠損していない通常の状態では閉じている(開放していない)。一方、中空孔128hの上流側は、そのぞれの中空孔128hに対応するように基板127に設けられた中空孔用の空気孔127eに連通している。   The stagnation-excluding structure 128F has a plurality of hollow holes 128h. The downstream side of the hollow hole 128h is closed (not opened) in a normal state in which the downstream end of the stagnation exclusion structure 128F is not missing. On the other hand, the upstream side of the hollow hole 128h communicates with a hollow hole air hole 127e provided in the substrate 127 so as to correspond to each of the hollow holes 128h.

また、図29(f)に他の構造例を示すように、淀み排除構造物128Fの上流部に空間部128iを設け、この空間部128iを介して淀み排除構造物128Fの中空孔128hが、基板127に設けられた中空孔用の空気孔127eに連通するように構成してもよい。この場合、基板127に設ける空気孔127eは、図示例のように1つでもよく、複数でもよい。
また、図29(g)に他の構造例を示すように、淀み排除構造物128Fを、多孔質材料(多孔質の金属など)で形成した多孔質部128jと、この多孔質部128jの表面を覆ったコーティング部128kとを有する構成としてもよい。コーティング部128kは、コーティング材(多孔質ではない金属など)でコーティングすることによって形成され、多孔質部128iの孔を塞いでいる。一方、淀み排除構造物128Fの上流側では、多孔質部128jの孔が、基板127に設けた多孔質部用の空気孔127eに連通している。
Further, as shown in FIG. 29 (f), a space portion 128i is provided in the upstream portion of the stagnation-excluding structure 128F, and the hollow hole 128h of the stagnation-excluding structure 128F is provided via the space portion 128i. You may comprise so that it may connect with the air hole 127e for hollow holes provided in the board | substrate 127. FIG. In this case, the number of air holes 127e provided in the substrate 127 may be one as shown in the figure, or a plurality of air holes 127e.
In addition, as shown in FIG. 29 (g), another structure example is shown, in which a stagnation-excluding structure 128F is formed of a porous portion 128j formed of a porous material (such as a porous metal), and the surface of the porous portion 128j. It is good also as a structure which has the coating part 128k which covered. The coating part 128k is formed by coating with a coating material (such as a metal that is not porous) and closes the hole of the porous part 128i. On the other hand, on the upstream side of the stagnation eliminating structure 128F, the hole of the porous portion 128j communicates with the air hole 127e for the porous portion provided in the substrate 127.

なお、上記では断面形状が釣鐘形状の淀み排除構造物128Fに中空孔128hを設けているが、これに限定するものではなく、その他の断面形状の淀み排除構造物、例えば図21,図25,図27,図28に示すような断面形状の淀み排除構造物128A,128C,128D,128Eなどに中空孔を設けてもよい。
また、上記では断面形状が釣鐘形状の淀み排除構造物128Fに多孔質部128iとコーティング部128を設けているが、これに限定するものではなく、その他の断面形状の淀み排除構造物、例えば図21,図25,図27,図28に示すような断面形状の淀み排除構造物128A,128C,128D,128Eなどに多孔質部とコーティング部を設けてもよい。
In the above description, the hollow hole 128h is provided in the stagnation-excluding structure 128F having a bell-shaped cross section. However, the present invention is not limited to this, and the stagnation-excluding structure having other cross-sectional shapes, for example, FIGS. A hollow hole may be provided in the stagnation-excluding structures 128A, 128C, 128D, 128E having a cross-sectional shape as shown in FIGS.
In the above description, the porous portion 128i and the coating portion 128 are provided in the stagnation-excluding structure 128F having a bell-shaped cross section. However, the present invention is not limited to this. The stagnation-excluding structures 128A, 128C, 128D, and 128E having cross-sectional shapes as shown in FIGS. 21, 25, 27, and 28 may be provided with a porous portion and a coating portion.

以上のように、本実施の形態例11のガスタービン燃焼器によれば、淀み排除構造物128Fは中空孔128hを有しており、中空孔128hの下流側は閉じている一方、中空孔128hの上流側は基板127に設けられた空気孔127eに連通していること、又は、淀み排除構造物128Fは多孔質部128jと、多孔質部128jの表面を覆ったコーティング部128kとを有し、多孔質部128jの孔が基板127に設けられた空気孔127eに連通していることを特徴としているため、淀み排除構造物128の下流端部が焼損などによって欠損した際、当該欠損によって開放された中空孔128h又は多孔質部128jの孔から、空気(圧縮機で圧縮された空気)が噴出される。このため、当該欠損部において予混合気の流れが淀んで逆火現象が誘発されるのを防止することができる。   As described above, according to the gas turbine combustor of the eleventh embodiment, the stagnation removing structure 128F has the hollow hole 128h, and the downstream side of the hollow hole 128h is closed, while the hollow hole 128h. The stagnation-excluding structure 128F has a porous portion 128j and a coating portion 128k covering the surface of the porous portion 128j. The upstream side of the substrate 127 communicates with an air hole 127e provided in the substrate 127. Since the hole of the porous portion 128j communicates with the air hole 127e provided in the substrate 127, when the downstream end portion of the stagnation-excluding structure 128 is lost due to burning or the like, it is opened by the loss. Air (air compressed by a compressor) is ejected from the hollow holes 128h or the holes of the porous portion 128j. For this reason, it can prevent that the flow of the premixed gas stagnates in the said defect | deletion part and a backfire phenomenon is induced.

なお、上記実施の形態例6〜11では基板の予混合バーナ孔が矩形状で且つ角が丸くなっている構成に対して淀み排除構造物を適用した場合について説明したが、これに限定するものではく、基板の予混合バーナ孔が、その他の構成、例えば図3に示すような円形状である場合や、矩形状で角が丸くなっていない形状である場合などにも淀み排除構造物を適用することができる。即ち、隣接する予混合バーナ孔の間の領域の形状に対応した形状を有する上流側の面を備えた淀み排除構造物によって、当該領域を埋めればよい。   In the sixth to eleventh embodiments, the case where the stagnation-excluding structure is applied to the configuration in which the premix burner holes of the substrate are rectangular and the corners are rounded is described, but the present invention is limited to this. Rather, the premixing burner hole of the substrate has other configurations, for example, a circular shape as shown in FIG. 3 or a rectangular shape without rounded corners. Can be applied. That is, the region may be filled with a stagnation eliminating structure having an upstream surface having a shape corresponding to the shape of the region between adjacent premix burner holes.

本発明は予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器に関するものであり、空気フィルムや基板空気などの空気と燃料との予混合の促進や、基板空気量の低減、基板の隣接する予混合バーナ孔の間の領域における予混合気の流れの淀み発生防止などを図る場合に適用して有用なものである。   The present invention relates to a premixed combustion type gas turbine combustor, which promotes premixing of air and fuel such as air film and substrate air, reduces the amount of substrate air, and premix burner holes adjacent to the substrate. It is useful when applied to prevent the occurrence of stagnation of the premixed gas flow in the intervening region.

31 ガスタービン燃焼器
32 燃焼器内筒
33 燃焼器尾筒
34 燃焼室
35 予混合バーナ(メインバーナ)
36 パイロットバーナ
37 基板
37a 空気孔
37b パイロットバーナ孔
37c 予混合バーナ孔
37d 下流側の面
37e 外側の領域(三角地帯)
37f 内側の領域(三角地帯)
38 内側のガイドリング
38a 上流側端部
38b 下流側端部
39 外側のガイドリング
39a 上流側端部
39b 下流側端部
41 パイロット空気スワラー筒
42 パイロットノズル
42a 燃料噴射孔
43 保炎器
43a バックステップ面
44 パイロットコーン
45 パイロット空気スワラーベーン
51 予混合空気スワラー筒
51a 下流側端部
52 予混合ノズル
53 予混合空気スワラーベーン
53a 燃料噴射孔
54 延長管
54a 上流側端部
54b 下流側端部
55 ボルト
56 空気流路
57 第1次予混合領域
61 ガスタービン燃焼器
71 ガスタービン燃焼器
72 外側の詰め物
72a 下流側の先端
72b 上流側の端面
72c,72d,72e 辺
72f 外側の面
72g,72h 角
72i,72j 辺
72k 側面
72m 角
72n 辺
72o 側面
73 内側の詰め物
73a 下流側の先端
73b 上流側の端面
73c,73d,73e 辺
73f 内側の面
73g,73h 角
73i,73j 辺
73k 側面
73m 角
73n 辺
73o 側面
74 流路用円筒
75 第2次予混合領域
76 空気流路
81 ガスタービン燃焼器
82 内側の詰め物
82a 下流側の端面
82b 上流側の端面
82c,82d,82e 辺
82f 内側の面
82g,82h 角
82i,82j 辺
82k 側面
82m 角
82n 辺
82o 側面
82p,82q,82r 辺
83 第2次予混合領域
91 ガスタービン燃焼器
92 燃焼器内筒
93 燃焼器尾筒
94 燃焼室
95 予混合バーナ(メインバーナ)
96 パイロットバーナ
97 パイロット空気スワラーベーン
98 パイロット空気スワラー筒
99 パイロットノズル
99a 燃料噴射孔
100 パイロットコーン
101 保炎器
101a バックステップ面
102 予混合ノズル
103 予混合空気スワラーベーン
103a 燃料噴射孔
111 アニュラ流路
111a 予混合領域
112 予混合バーナ内筒
121 ガスタービン燃焼器
122 燃焼器内筒
123 燃焼器尾筒
124 燃焼室
125 予混合バーナ(メインバーナ)
126 パイロットバーナ
127 基板
127a パイロットバーナ孔
127b 予混合バーナ孔
127c 空気孔
127d 隣接する予混合バーナ孔の間の領域
127e 空気孔
128A,128B,128C,128D,128E,128F 淀み排除構造物
128a 上流側の面
128b 外周側の面
128c 内周側の面
128d,128e 側面
128f 釣鐘形状部
128g 二等辺三角形状部
128h 中空孔
128i 空間部
128j 多孔質部
128k コーティング部
129 内側のガイドリング
129a 上流側端部
129b 下流側端部
130 外側のガイドリング
130a 上流側端部
130b 下流側端部
131 パイロット空気スワラー筒
132 パイロットノズル
132a 燃料噴射孔
133 パイロット空気スワラーベーン
134 パイロットコーン
135 保炎器
135a バックステップ面
141 予混合空気スワラー筒
141a 上流側部分
141b 下流側部分
141c 上流側端部
141d 下流側端部
142 予混合ノズル
143 予混合空気スワラーベーン
143a 燃料噴射孔
144 流路用筒
145 空気流路
146 第2次予混合領域
31 Gas turbine combustor 32 Combustor inner cylinder 33 Combustor tail cylinder 34 Combustion chamber 35 Premix burner (main burner)
36 Pilot burner 37 Substrate 37a Air hole 37b Pilot burner hole 37c Premix burner hole 37d Downstream surface 37e Outside area (triangular zone)
37f Inner area (triangular zone)
38 Inner guide ring 38a Upstream end portion 38b Downstream end portion 39 Outer guide ring 39a Upstream end portion 39b Downstream end portion 41 Pilot air swirler cylinder 42 Pilot nozzle 42a Fuel injection hole 43 Flame stabilizer 43a Back step surface 44 Pilot cone 45 Pilot air swirler vane 51 Premixed air swirler cylinder 51a Downstream end 52 Premixed nozzle 53 Premixed air swirler vane 53a Fuel injection hole 54 Extension pipe 54a Upstream end 54b Downstream end 55 Bolt 56 Air flow path 57 Primary premixing region 61 Gas turbine combustor 71 Gas turbine combustor 72 Outer padding 72a Downstream end 72b Upstream end surface 72c, 72d, 72e Side 72f Outer surface 72g, 72h Angle 72i, 72j Side 72k Side 72 Corner 72n side 72o side surface 73 inner padding 73a downstream end 73b upstream end surface 73c, 73d, 73e side 73f inner surface 73g, 73h corner 73i, 73j side 73k side 73m corner 73n side 73o side cylinder 74 75 Second premix region 76 Air flow path 81 Gas turbine combustor 82 Inner padding 82a Downstream end surface 82b Upstream end surface 82c, 82d, 82e Side 82f Inner surface 82g, 82h Angle 82i, 82j Side 82k Side 82m square 82n side 82o side surface 82p, 82q, 82r side 83 secondary premixing region 91 gas turbine combustor 92 combustor inner cylinder 93 combustor tail cylinder 94 combustion chamber 95 premix burner (main burner)
96 Pilot burner 97 Pilot air swirler vane 98 Pilot air swirler cylinder 99 Pilot nozzle 99a Fuel injection hole 100 Pilot cone 101 Flame holder 101a Back step surface 102 Premixing nozzle 103 Premixed air swirler vane 103a Fuel injection hole 111 Annular flow path 111a Premixing Area 112 Premixed burner inner cylinder 121 Gas turbine combustor 122 Combustor inner cylinder 123 Combustor tail cylinder 124 Combustion chamber 125 Premix burner (main burner)
126 Pilot burner 127 Substrate 127a Pilot burner hole 127b Premix burner hole 127c Air hole 127d Area between adjacent premix burner holes 127e Air hole 128A, 128B, 128C, 128D, 128E, 128F Stagnation elimination structure 128a Upstream side Surface 128b outer peripheral surface 128c inner peripheral surface 128d, 128e side surface 128f bell-shaped portion 128g isosceles triangular portion 128h hollow hole 128i space portion 128j porous portion 128k coating portion 129 inner guide ring 129a upstream end portion 129b Downstream end portion 130 Outer guide ring 130a Upstream end portion 130b Downstream end portion 131 Pilot air swirler cylinder 132 Pilot nozzle 132a Fuel injection hole 133 Pilot air swirler vane 34 Pilot cone 135 Flame stabilizer 135a Back step surface 141 Premixed air swirler cylinder 141a Upstream portion 141b Downstream portion 141c Upstream end 141d Downstream end 142 Premixing nozzle 143 Premixed air swirler vane 143a Fuel injection hole 144 Flow Road cylinder 145 Air flow path 146 Second premixing zone

Claims (15)

パイロットバーナと、
予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、
パイロットバーナ孔と、前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板と、
前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し、前記基板の下流側へ延びた延長管とが、燃焼器内筒内に設けられており、
前記予混合空気スワラー筒内及び前記延長管内が、第1次予混合領域であり、
前記予混合空気スワラー筒と前記延長管との間に形成した空気流路から前記延長管の内周面へ空気フィルムを流す構成と、前記基板に設けた空気孔から隣接する前記延長管の間の領域へ基板空気を流す構成との何れか一方又は両方を有するガスタービン燃焼器において、
前記延長管の外側に位置して下流側端部が前記延長管の下流端よりも下流側へ延びている外側のガイドリングと、前記延長管の内側に位置して下流側端部が前記延長管の下流端よりも下流側へ延びている内側のガイドリングとを有しており、
前記外側のガイドリングの下流側端部と前記内側のガイドリングの下流側端部との間の空間が、前記延長管に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
With a pilot burner,
A plurality of premixing burners provided with a premixing nozzle and a premixing air swirler vane in the premixing air swirler cylinder, and arranged to surround the pilot burner;
A pilot burner hole, and a plurality of premix burner holes disposed so as to surround the pilot burner hole, and a substrate for supporting the pilot burner and the premix burner;
An extension pipe that communicates with the premixed air swirler cylinder via the premix burner hole and extends to the downstream side of the substrate is provided in the combustor inner cylinder,
The inside of the premixed air swirler cylinder and the inside of the extension pipe are primary premixing regions,
A configuration in which an air film flows from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and the extension pipe to the inner peripheral surface of the extension pipe, and between the adjacent extension pipes from the air holes provided in the substrate A gas turbine combustor having either or both of a configuration for flowing substrate air to the region of
An outer guide ring located outside the extension pipe and having a downstream end extending downstream from the downstream end of the extension pipe; and a downstream end located inside the extension pipe and extending the extension pipe An inner guide ring extending downstream from the downstream end of the tube,
A space between the downstream end of the outer guide ring and the downstream end of the inner guide ring communicates with the extension pipe and is continuous in the entire circumferential direction. A gas turbine combustor which is a mixing region.
請求項1に記載のガスタービン燃焼器において、
前記外側のガイドリングが、前記燃焼器内筒の下流端側部分であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 1.
The gas turbine combustor, wherein the outer guide ring is a downstream end portion of the combustor inner cylinder.
請求項1又は2に記載のガスタービン燃焼器において、
前記第2次予混合領域の幅が、下流側に向かうにしたがって狭くなっていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 1 or 2,
The gas turbine combustor, wherein the width of the second premixing region becomes narrower toward the downstream side.
パイロットバーナと、
予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、
パイロットバーナ孔と、前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板とが、燃焼器内筒内に設けられており、
前記予混合空気スワラー筒内が、第1次予混合領域であり、
前記予混合空気スワラー筒と流路用円筒との間に形成した空気流路から、空気フィルムを流す構成を有するガスタービン燃焼器において、
前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における外側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の先端に向かうにしたがって細くなっている外側の詰め物と、前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における内側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の先端に向かうにしたがって細くなっている内側の詰め物とを有しており、
前記外側の詰め物と前記内側の詰め物との間の空間が、前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
With a pilot burner,
A plurality of premixing burners provided with a premixing nozzle and a premixing air swirler vane in the premixing air swirler cylinder, and arranged to surround the pilot burner;
A pilot burner hole and a plurality of premixing burner holes disposed so as to surround the pilot burner hole are provided, and the pilot burner and the substrate supporting the premixing burner are disposed in the combustor inner cylinder. It is provided in
The premixed air swirler cylinder is a first premixed area,
In a gas turbine combustor having a configuration in which an air film flows from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and a flow path cylinder,
An outer padding that fills an outer region between the adjacent premix burner holes on the downstream surface of the substrate, and is narrowed toward the downstream tip, and downstream of the substrate An inner padding that fills the inner region between the adjacent premix burner holes on the side surface and has an inner padding that narrows toward the downstream tip; and
A space between the outer stuffing and the inner stuffing communicates with the premixed air swirler cylinder through the premixed burner hole and is continuous in the entire circumferential direction. A gas turbine combustor characterized in that it is a region.
パイロットバーナと、
予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、
パイロットバーナ孔と、前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板とが、燃焼器内筒内に設けられ、
前記予混合空気スワラー筒内が、第1次予混合領域であり、
前記予混合空気スワラー筒と流路用円筒との間に形成した空気流路から、空気フィルムを流す構成を有するガスタービン燃焼器において、
前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における外側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の先端に向かうにしたがって細くなっている外側の詰め物と、前記基板の下流側の面において隣接する前記予混合バーナ孔の間における内側の領域を上流側の端面が埋め且つ下流側の端面へと延びており前記下流側の端面が保炎器のバックステップ面である内側の詰め物とを有しており、
前記外側の詰め物と前記内側の詰め物との間の空間が、前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
With a pilot burner,
A plurality of premixing burners provided with a premixing nozzle and a premixing air swirler vane in the premixing air swirler cylinder, and arranged to surround the pilot burner;
A pilot burner hole and a plurality of premixing burner holes disposed so as to surround the pilot burner hole are provided, and the pilot burner and the substrate supporting the premixing burner are disposed in the combustor inner cylinder. Provided in
The premixed air swirler cylinder is a first premixed area,
In a gas turbine combustor having a configuration in which an air film flows from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and a flow path cylinder,
An outer padding that fills an outer region between the adjacent premix burner holes on the downstream surface of the substrate, and is narrowed toward the downstream tip, and downstream of the substrate The inner surface between the premixing burner holes adjacent to each other on the side surface is filled with the upstream end surface and extends to the downstream end surface, and the downstream end surface is the back step surface of the flame stabilizer. With stuffing
A space between the outer stuffing and the inner stuffing communicates with the premixed air swirler cylinder through the premixed burner hole and is continuous in the entire circumferential direction. A gas turbine combustor characterized in that it is a region.
パイロットバーナと、
予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンを有し、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナとが、燃焼器内筒内に設けられているガスタービン燃焼器において、
前記燃焼器内筒の内側に予混合バーナ内筒が配設され、前記燃焼器内筒と前記予混合バーナ内筒との間の空間であるアニュラ流路は周方向全体に亘って連続し、前記アニュラ流路の下流側の部分が予混合領域となっており、
前記予混合バーナは前記アニュラ流路内に配設され、前記パイロットバーナは前記予混合バーナ内筒の内側に配設されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
With a pilot burner,
In the gas turbine combustor having a premixing nozzle and a premixed air swirler vane, and a plurality of premixing burners disposed so as to surround the pilot burner in the inner cylinder of the combustor,
A premix burner inner cylinder is disposed inside the combustor inner cylinder, and an annular flow path that is a space between the combustor inner cylinder and the premix burner inner cylinder is continuous over the entire circumferential direction, The downstream portion of the annular channel is a premixing region,
The gas turbine combustor, wherein the premixing burner is disposed in the annular flow path, and the pilot burner is disposed inside the inner tube of the premixing burner.
請求項6に記載のガスタービン燃焼器において、
前記予混合領域の幅が、下流側に向かうにしたがって狭くなっていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 6.
The gas turbine combustor, wherein the width of the premixing region is narrowed toward the downstream side.
パイロットバーナと、
予混合空気スワラー筒内に予混合ノズルと予混合空気スワラーベーンが設けられ、前記パイロットバーナの周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナと、
パイロットバーナ孔と、前記パイロットバーナ孔の周囲を囲むように配設された複数の予混合バーナ孔とが設けられ、前記パイロットバーナと前記予混合バーナを支持する基板とを有し、
前記予混合空気スワラー筒内が第1次予混合領域であるガスタービン燃焼器において、
前記基板の下流側の面には、隣接する前記予混合バーナ孔の間の領域を埋めた淀み排除構造物を有し、
且つ、前記淀み排除構造物の断面形状は、下流側に向かうにしたがって幅が狭くなっており、
前記淀み排除構造物の外側に位置する外側のガイドリングと、前記淀み排除構造物の内側に位置する内側のガイドリングとを有し、
前記外側のガイドリングと前記内側のガイドリングとの間の空間が、前記予混合バーナ孔を介して前記予混合空気スワラー筒に連通し且つ周方向全体に亘って連続した円環状の第2次予混合領域であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
With a pilot burner,
A plurality of premixing burners provided with a premixing nozzle and a premixing air swirler vane in the premixing air swirler cylinder, and arranged to surround the pilot burner;
A pilot burner hole, and a plurality of premix burner holes disposed so as to surround the pilot burner hole, the pilot burner and a substrate supporting the premix burner;
In the gas turbine combustor in which the premixed air swirler cylinder is a first premixed region,
The downstream surface of the substrate has a stagnation-excluding structure that fills a region between adjacent premix burner holes,
And the cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure has a narrower width toward the downstream side,
An outer guide ring positioned outside the stagnation-excluding structure, and an inner guide ring positioned inside the stagnation-excluding structure;
A space between the outer guide ring and the inner guide ring communicates with the premixed air swirler cylinder via the premixed burner hole and is continuous in the entire circumferential direction. A gas turbine combustor which is a premixing region.
請求項8に記載のガスタービン燃焼器において、
前記予混合空気スワラー筒と流路用筒との間に形成した空気流路から、空気フィルムを流す構成であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 8.
A gas turbine combustor having a configuration in which an air film is caused to flow from an air flow path formed between the premixed air swirler cylinder and a flow path cylinder.
請求項8又は9に記載のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物の断面形状は、二等辺三角形状であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 8 or 9,
The gas turbine combustor characterized in that a cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is an isosceles triangle.
請求項8又は9に記載のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物の断面形状は、釣鐘形状であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 8 or 9,
The gas turbine combustor characterized in that a cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is a bell shape.
請求項8又は9に記載のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物の上流側の端面は、前記淀み排除構造物における径方向の中央部分に比べて外側部分及び内側部分のほうが幅が広くなっており、
前記淀み排除構造物の断面形状は、前記中央部分では釣鐘形状であり、前記外側部分及び前記内側部分では二等辺三角形状であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 8 or 9,
The upstream end face of the stagnation-excluding structure is wider at the outer part and the inner part than the radial central part of the stagnation-excluding structure,
The gas turbine combustor according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is a bell shape at the central portion and isosceles triangle shape at the outer portion and the inner portion.
請求項8又は9に記載のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物の断面形状は、上流側に釣鐘形状部を有し、下流側に二等辺三角形状部を有する形状であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 8 or 9,
The gas turbine combustor characterized in that the cross-sectional shape of the stagnation eliminating structure has a bell-shaped portion on the upstream side and an isosceles triangular portion on the downstream side.
請求項8又は9に記載のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物の上流側の端面は、前記淀み排除構造物における径方向の中央部分に比べて外側部分及び内側部分のほうが幅が広くなっており、
前記淀み排除構造物の断面形状は、前記中央部分では上流側に釣鐘形状部を有し下流側に二等辺三角形状部を有する形状であり、前記外側部分と前記内側部分では釣鐘形状であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 8 or 9,
The upstream end face of the stagnation-excluding structure is wider at the outer part and the inner part than the radial central part of the stagnation-excluding structure,
The cross-sectional shape of the stagnation-excluding structure is such that the central portion has a bell-shaped portion on the upstream side and an isosceles triangular portion on the downstream side, and the outer portion and the inner portion have a bell-shaped shape. A gas turbine combustor.
請求項8〜14の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器において、
前記淀み排除構造物は中空孔を有しており、前記中空孔の下流側は閉じている一方、前記中空孔の上流側は前記基板に設けられた空気孔に連通していること、
又は、前記淀み排除構造物は多孔質部と、前記多孔質部の表面を覆ったコーティング部とを有し、前記多孔質部の孔が前記基板に設けられた空気孔に連通していること
を特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to any one of claims 8 to 14,
The stagnation-excluding structure has a hollow hole, and the downstream side of the hollow hole is closed, while the upstream side of the hollow hole communicates with an air hole provided in the substrate.
Alternatively, the stagnation-excluding structure has a porous portion and a coating portion that covers the surface of the porous portion, and the holes of the porous portion communicate with air holes provided in the substrate. A gas turbine combustor.
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