JP2015036554A - バーナ配列およびバーナ配列を作動させる方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃焼ゾーンの上流に配置された中央ボディバーナと、断面積を有する環状ダクトと、中央ボディバーナの周方向および長手方向またはほぼ長手方向に配置された中間ローブとを備え、ローブは、環状ダクトの断面積にアクティブに接続されており、ローブ内の複数の管を通って中央ボディバーナへ冷却空気が案内され、冷却空気は、インピンジメント冷却に基づいて、前もって、中央ボディバーナの少なくとも前側区域を冷却し、その後の流れにおいて、インピンジメント冷却空気は対流冷却および/またはしみ出し冷却に基づいて中央ボディバーナの中間面および後面を冷却し、中央ボディバーナの少なくとも後面は内側において少なくとも1つのダンパを有する。
【選択図】図2
Description
−所定の噴射後混合体積および長さのために、あらゆるバーナ外径を、中央ボディ直径を適切に選択することによって達成することができる。
−下流の構成部材、例えば燃焼器またはタービン構成部材のための適切な寸法を提供するようにバーナハードウェアを設定することができる。
−環状ダクトの高さが小さいことにより、隣接するフルートの半径方向またはほぼ半径方向の拡開が最小限にされる。これは、従前のフルート経験の適用可能性が維持されることを保証する。
−ローブの長手方向での、隣接するフルートの小さな半径方向拡開は、フルートの外側端部における、中央ボディに対する、増大した周方向混合の要求を最小限に減じる。これは、優れた混合特性が維持されることを保証する。
−中央ボディは、減衰エレメントを取り付けるための適切な位置を提供する。
−加えて、再熱燃焼ゾーンの前に空気付加が要求される場合、これは、中央ボディ上で付加することができる。
−高い反応度の燃料に対応するためのより高いバーナ速度。
−現在の設計によって達成される同じ混合レベルのためのより低いバーナ圧力降下。
−SEV(2段燃焼器)がより高い入口温度で動作可能である。
−高圧キャリヤ空気を排除するまたはより低圧のキャリヤ空気と置き換えることができる。
−SEV燃焼器の入口において、例えば高圧タービン段によって生ぜしめられる上流妨害とは独立して均一な流入条件を保証するために、主流が調整されなければならない。
−次いで、必要であれば、流れは複数のフルートを通過しなければならない。
−最小限の圧力降下での燃料および燃焼用空気の均質な混合は、効率の高い現代のガスタービンの設計のための前提条件である。高いNOxエミッションにつながる、火炎温度における局所的最大を回避するために、均質な混合が要求される。小さな圧力降下が有利である。なぜならば、燃焼器における圧力降下はガスタービンのパワーおよび効率を直接的に損なうからである。
Claims (15)
- 単一燃焼器または缶型燃焼器において使用するためのバーナ配列において、燃焼ゾーンの上流に配置された中央ボディバーナと、断面積を有する環状ダクトと、前記中央ボディバーナの周方向および長手方向またはほぼ長手方向に配置された中間ローブとを備え、該ローブは、前記環状ダクトの断面積にアクティブに接続されており、前記ローブ内の複数の管を通って前記中央ボディバーナへ冷却空気が案内され、該冷却空気は、インピンジメント冷却に基づいて、前もって、前記中央ボディバーナの少なくとも前側区域を冷却し、その後の流れにおいて、インピンジメント冷却空気は、対流冷却および/またはしみ出し冷却に基づいて前記中央ボディバーナの中間面および後面を冷却し、前記中央ボディバーナの少なくとも後面は内側において少なくとも1つのダンパを有することを特徴とする、バーナ配列。
- 前記ダンパは、低周波ダンパとして作用的に設計されている、請求項1記載のバーナ配列。
- 前記中央ボディバーナの前記前側区域は、前記中央ボディバーナの前記前側区域の後側と、インピンジメント冷却内壁との間に配置されたインピンジメント冷却キャビティを有する、請求項1記載のバーナ配列。
- 前記キャビティからの冷却空気は、前記中間面の長手方向、または前記中央ボディバーナの前記後面内の後続の環状チャネルの長手方向で移行ダクトと直接的または間接的に接続されている、請求項1から3までのいずれか1項記載のバーナ配列。
- 前記ローブは、流れ方向で流線形の断面輪郭を有しており、前記ローブは、生じる主流れ方向に対して垂直にまたは傾斜して長手方向に延びており、各ローブの前縁領域は、生じる主流れ方向に向けられた流線形である輪郭を有しており、中心平面に関して,各ローブの後縁には少なくとも1つのフルートが設けられており、全てのローブの長手方向またはほぼ長手方向のフルートは、同じ方向および/または横方向反対向きに互いに関して延びている、請求項1記載のバーナ配列。
- 各ローブは、後縁の領域において、少なくとも1つの燃料をバーナ内へ導入するための少なくとも1つの燃料ノズルを有し、該燃料ノズルは前記フルートにアクティブに接続されている、請求項5記載のバーナ配列。
- 前記ローブの前縁領域は、前記ローブの少なくとも上流半分における流れ方向の長手方向軸線に対して平行またはほぼ平行な向きに対して、流れ方向の長手方向軸線に対して傾斜した向きから回転している空力的プロフィルを有する、請求項1記載のバーナ配列。
- 前記ローブには冷却エレメントが設けられており、好適には、これらの冷却エレメントは、前記ローブの側壁の長手方向またはほぼ長手方向での冷却媒体の内部循環によっておよび/または好適には後縁の近くに配置されたフィルム冷却穴によって提供され、最も好適には、燃料噴射のためにも使用されるキャリヤガス供給から空気が供給される、請求項1から7までのいずれか1項記載のバーナ配列。
- 前記燃料ノズルは円形であるおよび/または前記流線形ボディの前記後縁の長手方向またはほぼ長手方向に延びる延在したスロットノズルであるおよび/または液体の噴射のための第1のノズルおよび/または気体燃料の噴射のための第2のノズルおよび前記第1のノズルおよび/または前記第2のノズルを包囲するキャリヤ空気の噴射のための第3のノズルを有する、請求項1から8までのいずれか1項記載のバーナ配列。
- 前記ローブの下流に混合ゾーンが配置されており、前記ローブにおいておよび/または前記ローブの下流において前記混合ゾーンの断面積が減じられており、好適には、この減少は、前記ローブの上流の流過断面積と比較して、少なくとも10%、より好適には少なくとも20%、さらにより好適には少なくとも30%である、請求項1から9までのいずれか1項記載のバーナ配列。
- 前記ローブの下流に混合ゾーンが配置されており、前記ローブにおいておよび/または前記ローブの下流において前記混合ゾーンの断面積が拡大されており、好適には、この拡大は、前記ローブの上流の流過断面積と比較して、少なくとも10%、より好適には少なくとも20%、さらにより好適には少なくとも30%である、請求項1から9までのいずれか1項記載のバーナ配列。
- 前記ローブの下流に混合ゾーンが配置されており、前記ローブにおいておよび/または前記ローブの下流において、前記混合ゾーンの断面積は、ディフューザの形態を有する、請求項1から9までのいずれか1項記載のバーナ配列。
- 請求項1から12までのいずれか1項記載のバーナ配列を作動させる方法において、少なくとも1つの噴射平面が、ガスタービングループの燃焼器用の少なくとも1つのバーナのために使用され、前記ガスタービングループは、少なくとも1つの圧縮機ユニットと、作動ガスを発生するための第1の燃焼器であって、第1の燃焼器は圧縮機ユニットからの圧縮空気を受け取るように接続されており、第1の燃焼器は、複数の予混合バーナを有する環状燃焼器である、第1の燃焼器と、第1の燃焼器から作動ガスを受け取るように接続された第1のタービンと、第1のタービンから、使用された作動ガスを受け取り、作動ガスを第2のタービンへ供給するように接続された第2の燃焼器と、を含み、前記第2の燃焼器は、前記第1のタービンの出口から前記第2のタービンの入口への流れ方向に延在した燃焼空間を形成する環状ダクトを有しており、前記第2の燃焼器は、燃料の自己点火のために前記第2の燃焼器に燃料を導入するための手段を有することを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載のバーナ配列を作動させる方法。
- 請求項1から12までのいずれか1項記載のバーナ配列を作動させる方法において、少なくとも1つの噴射平面が、ガスタービングループの燃焼器用の少なくとも1つのバーナのために使用され、前記ガスタービングループは、少なくとも1つの圧縮機ユニットと、作動ガスを発生するための第1の燃焼器であって、第1の燃焼器は圧縮機ユニットからの圧縮空気を受け取るように接続されており、第1の燃焼器は、複数の予混合バーナを有する環状燃焼器である、第1の燃焼器と、第1の燃焼器から作動ガスを受け取るように接続された第1のタービンと、第1のタービンから、使用された作動ガスを受け取り、作動ガスを第2のタービンへ供給するように接続された第2の燃焼器と、を含み、前記第2の燃焼器は、自立型の円筒形またはほぼ円筒形の燃焼器として設計された缶型燃焼器として作動し、該缶型燃焼器は、燃料の自己点火のために前記第2の燃焼器に燃料を導入するための手段を有することを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載のバーナ配列を作動させる方法。
- 前記ガスタービングループの中心軸線の周りに複数の缶型燃焼器が配置されている、請求項14記載のバーナ配列を作動させる方法。
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