JP2016099108A - 多段燃焼を備えるガスタービンのための燃料ランス冷却 - Google Patents

Abstract

【課題】後縁において燃料ノズルの間にローブを備えるランスにも適用可能なインピンジ冷却細部を提供する。
【解決手段】本発明は、ガスタービンの多段燃焼器を通流する軸方向の高温ガス流内へ、気体燃料及び／又は液体燃料を噴射する燃料ランス２１に関し、燃料ランス２１は、フィンガ２２を有し、フィンガ２２は、流線形の断面輪郭を有する流線形のボディとして構成されている。前記ボディは、流線形の断面輪郭を規定する包囲する外壁７５を有し、該外壁７５には、フィンガ２２内への空気の分配された導入のための長手方向に延びる空気プレナム３１が設けられており、該空気プレナム３１は、外壁７５からの距離を有し、第１の空間を規定しており、空気プレナム３１には、複数の分配されたインピンジ冷却穴６６が設けられており、これにより、インピンジ冷却穴６６を通って出ていく空気がボディの前縁領域の内側に衝突するようになっている。
【選択図】図８

Description

発明の背景
本発明は、多段燃焼を備えるガスタービンの技術に関する。本発明は、請求項１の前提部に係る燃料ランス冷却に関する。

従来技術
高い効率を達するために、標準的なガスタービンにおいて高いタービン入口温度が要求される。その結果、高いＮＯｘエミッションレベル及び高いライフサイクルコストが生じる。これらの問題は、多段燃焼サイクルによって軽減することができ、この多段燃焼サイクルでは、圧縮機は、慣用のものの圧力比のほぼ２倍を供給する。主流は、第１の燃焼室を通過し（例えば欧州特許第１２５７８０９号明細書に開示されているような又は米国特許第４９３２８６１号明細書に開示されているような、ＥＶ燃焼器とも称される一般的なタイプのバーナを使用し、ＥＶは「環境的」を意味する）、この第１の燃焼室において燃料の一部が燃焼させられる。高圧タービン段における膨張の後、残りの燃料が加えられ、燃焼させられる（例えば米国特許第５４３１０１８号明細書又は米国特許第５６２６０１７号明細書又は米国特許出願公開第２００２／０１８７４４８号明細書に開示されているようなタイプの、ＳＥＶ燃焼器とも称されるバーナを使用し、Ｓは「多段」を意味する）。低いＮＯｘエミッションは燃料及び酸化剤の高い混合の質を要求するので、両燃料器は、予混合バーナを含む。

ＧＴ２６として知られる、多段燃焼を備える本出願人の典型的なガスタービンが、図１に示されている。

図１のガスタービン１０は、機械軸線２０を中心に回転しかつケーシング１２によって包囲された、複数のブレードを備えるロータ１１を有する。空気は空気入口１３において取り込まれ、圧縮機１４によって圧縮される。圧縮空気は、第１の（環状）燃焼器１５において第１の燃料を燃焼させるために使用され、これにより、高温ガスを発生する。高温ガスは、第１の高圧（ＨＰ）タービン１６を駆動し、次いで、第２の（環状、多段）燃焼器１７において再熱され、第２の低圧（ＬＰ）タービン１８を駆動し、排ガス出口１９を通ってガスタービン１０から出る。

第２の燃焼器１７には、第１の燃焼器１５の膨張させられた排出ガスが供給されるので、作動条件は、付加的なエネルギが混合物に供給されることなく燃料・空気混合物の自己点火（同時点火）を許容する。混合領域における燃料・空気混合物の点火を防止するために、混合領域における滞留時間は、自動点火遅延時間を超えるべきではない。この判定基準は、バーナ内の無火炎領域を確保する。この判定基準は、バーナ出口領域を横切る燃料の適切な分配を得ることにおいて課題を生ずる。ＳＥＶバーナは、現在では天然ガス及びオイルのみを用いた作動のために設計されている。したがって、燃料の運動量フラックスは、渦に突入するように主流の運動量フラックスに関して調節される。混合領域の出口における燃料及び酸化剤のその後の混合は、低ＮＯｘエミッション（混合品質）を許容し、かつ混合領域における燃料・空気混合物の自動点火によって生ぜしめられることがある逆火（滞留時間）を回避するために、十分であるだけである。現在のＳＥＶ燃料噴射装置（ＳＥＶ燃料ランス）において使用されるクロスフロー噴射概念は、高圧キャリヤ空気供給を必要とし、これは、発電プラントの全体効率を低下させる。

国際公開第２０１１／０５４７６０号は、バーナに少なくとも１つの燃料を導入する噴射装置を備える、タービンの燃焼室用のバーナを開示している。噴射装置は、チャンバに燃料を導入する少なくとも２つのノズルを備えるバーナに配置された少なくとも１つのボディを有し、ボディは、バーナにおいて生じる主流れ方向に対して垂直な長手方向を備えて延びる流線形の断面輪郭と、上流側において前縁によって接続され、下流側において接続されて後縁を形成している、主流れ方向に対してほぼ平行な２つの側面とを有しており、ノズルは、前記後縁に沿って分配されている。ボディは、前記流線形の断面輪郭を規定する包囲する外壁を有し、この外壁内に、噴射装置内へ空気を導入するための長手方向内側空気プレナムが設けられている。空気プレナムには穴が設けられており、これらの穴を通って出た空気は前縁の内側に衝突する。

上記文献は、外部渦発生器を備えた噴射装置に限定されている。燃料／空気混合を高めるその他の手段、特にノズルの間のローブは、開示されていない。

さらに、上記文献は、このような装置の望ましい運転のために必須の、インピンジ冷却の幾何学的細部を開示していない。

欧州特許第１２５７８０９号明細書 米国特許第４９３２８６１号明細書 米国特許第５４３１０１８号明細書 米国特許第５６２６０１７号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１８７４４８号明細書 国際公開第２０１１／０５４７６０号

本発明の課題は、渦発生器を備えるランスのみならず、後縁において燃料ノズルの間にローブを備えるランスにも適用可能なインピンジ冷却細部を提供することである。

本発明の別の課題は、矩形のバーナと、環状バーナ若しくは中央ボディバーナとに等しく適したインピンジ冷却細部を提供することである。

これらの課題及びその他の課題は、請求項１に係る燃料ランスによって解決される。

本発明は、ガスタービンの多段燃焼器を通流する軸方向の高温ガス流内へ、空気と混合された気体燃料及び／又は液体燃料を噴射する燃料ランスに関し、前記燃料ランスは、前記高温ガス流に対してほぼ垂直に前記ガスタービンの前記軸方向の高温ガス流内へ長手方向に延びる少なくとも１つのフィンガを有し、
前記少なくとも１つのフィンガは、流線形の断面輪郭を有する流線形のボディとして構成されており、
前記ボディは、上流側では前縁によって接続され、下流側では接続されて後縁を形成している、前記軸方向の高温ガス流に対してほぼ平行な２つの側面を有し、
空気と混合された気体燃料及び／又は液体燃料を噴射する複数のノズルが前記後縁に沿って分配されており、
混合の質を高めかつ前記多段燃焼器における圧力損失を減じる手段が、前記ボディの後縁領域に設けられており、
前記ボディは、流線形の断面輪郭を規定する包囲する外壁を有し、
前記外壁には、前記少なくとも１つのフィンガ内への空気の分配された導入のための長手方向に延びる空気プレナムが設けられており、前記空気プレナムは、第１の空間を規定する、前記外壁からの距離を有し、
前記空気プレナムには、複数の分配されたインピンジ冷却穴が設けられており、これにより、前記インピンジ冷却穴を通って出ていく空気が前記ボディの前縁領域の内側に衝突するようになっている。

本発明は、前記インピンジ冷却穴がそれぞれ、１．２〜１．８ｍｍの穴直径を有し、前記インピンジ冷却穴は、３〜１０のピッチ比、すなわち前記穴の間の距離と穴直径との比を有するように前記空気プレナムに配置されていることを特徴とする。

本発明の１つの実施の形態によれば、前記外壁には、少なくとも１つのフィンガ内への気体燃料の分配された導入のための長手方向に延びるガスプレナムが設けられており、前記ガスプレナムは、前記外壁からの距離を有するように、前記前縁と前記後縁との間の中間に配置されており、前記空気プレナムから前記前縁への空気の供給のための第２の空間を規定している。

特に、前記ガスプレナムと前記外壁との間の前記第２の空間を通って前記空気プレナムから前記後縁領域へ流れる空気によって前記外壁を対流冷却するために、前記ガスプレナムの領域において前記流線形のボディの前記外壁の内側に、複数の分配されたピンフィンが配置されており、該ピンフィンは、１．５〜２．５ｍｍの、前記外壁に対して垂直な高さを有し、前記ピンフィンは、３〜５のピッチ比を有する。

より具体的には、前記ピンフィンは、円筒形、テーパ形、ひづめ形であるか、又は涙形ピンの形状を有する。

特に、後縁領域において前記外壁に複数の分配されたしみ出し冷却穴が設けられており、該しみ出し冷却穴を通って、前記空気プレナムからの空気が、前記第２の空間において前記外壁を対流冷却した後に前記流線形のボディから出る。

発明の別の実施の形態によれば、混合の質を高めかつ前記多段燃焼器における圧力損失を減じる前記手段は、後縁領域の両側において前記流線形のボディに配置された複数の渦発生器を有する。

発明の別の実施の形態によれば、混合の質を高めかつ前記多段燃焼器における圧力損失を減じる前記手段は、前記流線形のボディの後縁において前記ノズルの間に配置されたローブを有する。

発明のさらに別の実施形態によれば、前記燃料ランスは、矩形のバーナ用に構成されている。

択一的に、前記燃料ランスは、中央ボディバーナ用に構成されている。

発明の別の実施の形態によれば、前記外壁に対して垂直な、前記空気プレナムと前記外壁との間の第１の空間の高さは、クロスフロー速度を減じかつ下流におけるインピンジ冷却効率を高めるために、前記流線形のボディの前記前縁から前記後縁に向かって増大している。

渦発生器を備える燃料ランスのための別の改良は、前記渦発生器のそれぞれが、前側パネルを有し、空気流を前記前側パネルのより近くに案内するために、前記渦発生器に案内リブを設けることによって達成される。

発明の別の実施の形態によれば、空気は、前記空気プレナムの両側から前記空気プレナムへ供給され、不安定性を回避するために両側からの前記空気流を分離するために、前記空気プレナムの長手方向中間に流れ分離器が設けられている。

発明の別の実施の形態によれば、前記ガスプレナムと前記外壁との間の前記第２の空間に、当該空間における対流冷却を高めるために、ガスプレナムを備えるランスにおいてリブが設けられている。

発明の別の実施の形態によれば、前記空気プレナムにおいて、ガスプレナムを備えるランスにはバイパスが設けられており、該バイパスを通って、バイパス空気が、前記空気プレナムから前記第２の空間内へ前記インピンジ冷却穴から独立して流れる。

発明の別の実施の形態によれば、前記ガスプレナムの背後の停滞空気流コーナを破壊するために、前記ガスプレナムの下流端部において前記外壁に、ガスプレナムを備えるランスにおいて放出穴が設けられている。

渦発生器を備える燃料ランスのためのさらなる改良は、セラミックから形成された前記渦発生器を有することによって達成される。

図面の簡単な説明
ここで様々な実施の形態によって、添付の図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。

ＧＴ２６タイプの多段燃焼を備える典型的なガスタービンを透視図で示している。 本発明の１つの実施の形態による矩形のバーナ用の渦発生器（ＶＧ）ランスを透視図で示している。 本発明の１つの実施の形態による中央ボディバーナ用のＶＧランスを軸方向の図で示している。 本発明の１つの実施の形態による矩形のバーナ用のローブランスを図２と同様の透視図で示している。 本発明の１つの実施の形態による中央ボディバーナ用のローブランスを図３と同様の軸方向の図で示している。 本発明の１つの実施の形態による中央ボディローブランスのフィンガの鉛直方向断面図を示している。 図６のフィンガの水平方向断面図を示している。 鉛直方向に断面された１つのフィンガを備える図２の矩形ＶＧランスを透視図で示している。 図８の断面されたフィンガを詳細に示している。 本発明の別の実施の形態による付加的なリブを備えるＶＧランスの渦発生器の詳細を示している。 両側から空気プレナムへ空気を供給する可能性を示している。 本発明の別の実施の形態による流れ分離器によって流れを分離する可能性を示している。 本発明の別の実施の形態によるランスのガスプレナム領域における高められた対流冷却のための付加的な傾斜したリブを示している。 本発明の別の実施の形態によるランスのガスプレナム領域における高められた対流冷却のための付加的な横方向リブを示している。 本発明の別の実施の形態による空気プレナムからの空気をバイパスする可能性をＶＧランスの水平方向断面図で示している。 本発明の別の実施の形態によるガスプレナム下流側コーナにおける付加的な放出穴の提供を示している。

発明の様々な実施の形態の詳細な説明
定圧多段燃焼は、２つの燃焼器から成る（ガスタービンＧＴ２６の図１を参照）。多段燃焼器の実現は、燃焼性能及び運転自由度を高める。

しかしながら、燃料ガス及び燃料オイルプレナムが含まれた複雑な構造のためのインピンジ冷却、対流冷却及びしみ出し冷却を備える多段バーナにおける連続冷却システムを改良することがいまだ課題である。したがって、これらのバーナにおいて使用されるランスのための最小限の冷却空気によって、最適な冷却、高温ガス流との良好な混合、及び所要の寿命を達成することが望ましい。

混合の質を高めかつＳＥＶ圧力損失を減じるためにＶＧランス概念が既に開発されており、このＶＧランス概念はさらに、矩形バーナ及び中央ボディバーナのためのＶＧランス開発に適応されている。同じことが、矩形バーナ及び中央ボディバーナ用のローブランスに当てはまる。

発明によれば、これらのランスの内部構造及び冷却システムは、以下に説明するように改良される。

図２及び図３は、矩形バーナ（図２）及び中央ボディバーナ（図３）用のＶＧランス２１及び３２を示している。図２のＶＧランス２１は、上側プレート２５と下側プレート２６との間に平行に延びる４つの別個のフィンガ２２を有する。各フィンガ２２は、（翼のような）流線形断面輪郭を有する流線形ボディとして構成されている。ボディは、上側及び下側のプレート２５，２６の間においてランスを通過する軸方向高温ガス流に対してほぼ平行な２つの側面を有する。側面は、上流側において前縁２３によって接続されており、下流側において接続され、後縁２４を形成している。

空気と混合された気体燃料及び／又は液体燃料を噴射する複数のノズル２７は、後縁２４に沿って分配されている。前記多段燃焼器において混合の質を高めかつ圧力損失を減じる手段が、後縁領域の両側において流線形ボディに配置された複数の渦発生器２８の形式で、前記ボディの後縁領域に設けられている。

流線形ボディは、流線形の断面輪郭を規定する包囲する外壁７５を有する。外壁７５内には、長手方向に延びる空気プレナム３１が設けられている。空気プレナム３１は、外壁７５からの距離を有しており、各フィンガ２２内への分配された導入のための第１の空間を規定している（図８参照）。各フィンガ２２への気体燃料の分配された導入のための長手方向に延びるガスプレナム３０も設けられている。ガスプレナム３０は、外壁７５からの距離を備えて、前縁２３と後縁２４との間の中間に配置されており、空気プレナム３１から前縁２３への空気の供給のための第２の空間を規定している。液体燃料（オイル）を液体燃料供給部２９によって導入することができる。

同様の内部構造は、外側リング３３と中央ボディ３４との間に延びる半径方向フィンガ３５を備える図３の中央ボディＶＧランス３２の場合にも存在し、各フィンガにはノズル３６及び渦発生器３７が具備されている。

空気プレナム３１を通じて導入された冷却空気は、ランス２１，３２を通って案内され、まずインピンジ冷却によってＶＧランス２１，３２の前縁２３を冷却し、ＴＢＣ（サーマルバリヤコーティング）を備える（又はＴＢＣを備えない）熱負荷を減じ、次いで、内部ピン（図７における６７）による対流冷却を利用することによってＶＧランス２１，３２の後縁２４を冷却し、最後にノズル２７，３６と燃料ノズル２７，３６との間のスロットを通って高温ガス流内へ（キャリヤ空気として）排出され、局所的にしみ出し冷却を生じるように排出される。

同様の状況が、矩形バーナ（図４）及び中央ボディバーナ（図５）とともに使用されるために、図４及び図５のローブランス３８及び４９にも与えられる。図４のローブランス３８は、上側プレート４２と下側プレート４３との間に平行に延びる４つの別個のフィンガ３９を有する。各フィンガ３９は、（翼のような）流線形断面輪郭を有する流線形ボディとして構成されている。ボディは、上側及び下側のプレート４２，４３の間においてランスを通過する軸方向高温ガス流に対してほぼ平行な２つの側面を有する。側面は、上流側において前縁４０によって接続されており、下流側においては接続され、後縁４１を形成している。

空気と混合された気体燃料及び／又は液体燃料を噴射する複数のノズル４４は、後縁４１に沿って分配されている。前記多段燃焼器において混合の質を高めかつ圧力損失を減じる手段が、後縁４１におけるノズル４４の間に延びるローブ４５の形式で前記ボディの後縁領域に設けられている。

流線形ボディは、流線形の断面輪郭を規定する包囲する外壁を有する。外壁内には、長手方向に延びる空気プレナム４８が設けられている。空気プレナム４８は、各フィンガ３９（図６及び図７におけるフィンガ５２を参照）内への空気の分配された導入のために、外壁からの距離を有し、第１の空間を規定している。各フィンガ３９への気体燃料の分配された導入のための長手方向に延びるガスプレナム４７も設けられている。ガスプレナム４７は、外壁からの距離を備えて前縁４０と後縁４１との間の中間に配置されており、空気プレナム４８から前縁４０への空気の供給のための第２の空間を規定している。液体燃料（オイル）を液体燃料供給部４６によって導入することができる。

同様の内部構造は、外側リング５０と中央ボディ５１との間に延びる半径方向フィンガ５２を備える図５の中央ボディローブランス４９の場合にも存在し、各フィンガにはノズル５３及びノズル５３の間のローブ５４が具備されている。

中央ボディバーナ用のローブランスフィンガ５２の詳細が、図６及び図７に示されている。フィンガ５２は、内側プレート６４と外側プレート６５との間に延びており、前縁６１と後縁６１とを備える外壁７５によって包囲された空気プレナム５５及びガスプレナム５６を有する。

空気プレナム５５を通じて導入された冷却空気は、フィンガ５２を通って長手方向に案内され、まずインピンジ冷却５８によってボディの前縁６１を冷却し、ＴＢＣ（サーマルバリヤコーティング）を備える（又はＴＢＣを備えない）熱負荷を減じ、次いで、外壁７５の内側に配置された内部ピン６７による対流冷却によってボディの下流部分を冷却し、最後にノズル５３と燃料ノズル５３との間のスロットを通って高温ガス流内へ（キャリヤ空気として）排出される。

図２、図３及び図８、図９に示されたＶＧランスの新規かつ改良された冷却機構の特徴は、以下の通りである：
・（燃料ガスプレナム３０及び燃料オイルプレナム２９を含む）燃料噴射ランス用の連続冷却システム
・前縁２３はインピンジ冷却穴６６によってインピンジ冷却される（図９）：インピンジ冷却穴の直径は１．２〜１．８ｍｍであり、ピッチ比（穴の間の距離と穴の直径との比）は３〜１０である
・中間ボディ及び後縁２４はピンフィン６７（図１４）によって対流冷却される：ピンフィン高さは１．５〜２．５ｍｍであり、ピッチ比は３〜５である（ピンフィンの間の距離とピンフィン直径との比）
・ピンフィン６７は、円筒形、テーパ形、ひづめ形又は涙形であってよい
・渦発生器２８が配置された領域は、しみ出し冷却される。しみ出し冷却穴の直径は０．７〜１．２ｍｍであり、しみ出し冷却穴６８（図８）のパターンは、４〜１５の距離対穴直径の比を有する
・冷却流は、最終的に、ノズル２７の間のスロット、ノズル２７のリング（キャリヤ空気として機能する）及びしみ出し冷却を通って排出される。

ＶＧランス冷却は、以下によってさらに高めることができる：
・インピンジ冷却チャネル高さ（空気プレナム３１と外壁７５との間の空間の高さ）は、横方向冷却流を最適化するために軸方向で、特に下流方向に変化することができる（必ずしも一定の高さではない）
・図１２及び図１３に示すように、渦発生器、直線的なリブ、Ｖ字形又はＷ字形のリブ７１（図１２）を中間ボディ及び冷却チャネルの後縁に提供することができ、これにより、ピンの代わりにそこでの冷却状況を高める
・冷却流を最適化するために中間ボディ及び後縁に軸方向指向性リブ又はフロースプリッタ７２（図１３）を設けることができる
・フィルム冷却穴又はしみ出し冷却穴を付加的に幾つかのホットスポットに設けることができる
・図１４に示すように、冷却空気は、インピンジ冷却穴６６を通過することなく空気プレナム３１から中間ボディへバイパス空気７４としてバイパスすることができる。これは、前縁２３と後縁２４との間の冷却を最適化し、しみ出し冷却流によって要求される逆流マージンを最適化することを助ける
・渦発生器２８をセラミックと置換することができ、したがって、渦発生器２８の冷却はもはや必要ない。

図４、図５及び図６、図７に示されたローブランスの場合、状況は似ている：
・（燃料ガスプレナム４７及び燃料オイルプレナム４６を含む）燃料噴射ランス用の連続冷却システム
・前縁４０はインピンジ冷却される：インピンジ冷却穴の直径は１．２〜１．８ｍｍであり、ピッチ比（穴の間の距離と穴の直径との比）は３〜１０である
・中間ボディ及び後縁４１はピンフィンによって対流冷却される：ピンフィン高さは１．５〜２．５ｍｍであり、ピッチ比は３〜５である（ピンフィンの間の距離とピンフィン直径との比）
・ピンフィン６７は、円筒形、テーパ形、ひづめ形又は涙形であってよい
・冷却流は、最終的に、ノズル４４の間のスロット、ノズル４４のリング（キャリヤ空気として機能する）及びホットスポットのために必要であるならば局所的にしみ出し冷却を通って排出される。

ローブランス冷却は、以下によってさらに高めることができる：
・インピンジ冷却チャネル高さは、横方向冷却流を最適化するために、軸方向で変化することができ、特に下流方向に増大することができる（必ずしも一定の高さではない）
・渦発生器、直線的なリブ、Ｖ字形又はＷ字形のリブ（図１２における７１）を中間ボディ及び冷却チャネルの後縁に提供することができ、これにより、ピンの代わりにそこでの冷却状況を高める
・冷却流を最適化するために中間ボディ及び後縁４１において、軸方向に向けられたリブ又はフロースプリッタ（図１３における７２）を設けることができる
・フィルム冷却穴又はしみ出し冷却穴を幾つかのホットスポットに設けることができる
・図１４に示すように、冷却空気は、インピンジ冷却穴６６を通過することなく空気プレナム４８から中間ボディへバイパス空気７４としてバイパスすることができる。これは、前縁４０と後縁４１との間の冷却を最適化し、しみ出し冷却流によって要求される逆流マージンを最適化することを助ける。

その他の可能な改良は以下のとおりである：
・図１０に示すように、空気流を渦発生器２８の前側パネル６９のより近くへ案内するために、各渦発生器２８に案内リブ７０ａ，７０ｂが設けられてもよい。なぜならば、前側パネルは、このような案内リブ７０ａ，７０ｂが設けられていないと極めて小さな高温ガス逆流マージン（ＢｆＭ）により十分に冷却することができないからである
・図１１に示すように、空気プレナム３１には両側から空気が供給される（図９も参照）。２つの逆向きの空気流の衝突が不安定性を生ぜしめる恐れがあるので、これらの逆流を回避するために空気プレナムの長手方向中間部に流れ分離器７６が設けられてもよい
・図１５に示すように、燃料ガスプレナム３０の背後の停滞空気流コーナを破壊し、より良好な冷却のためにこの領域の冷却速度を高めるために、渦発生器２８とノズル２７との間に付加的な放出穴７３が設けられている；これらの放出穴７３はフィルム冷却穴としても機能する。

１０ ガスタービン（ＧＴ、例えばＧＴ２６）
１１ ロータ
１２ ケーシング
１３ 空気入口
１４ 圧縮機
１５ 燃焼器（環状、例えばＥＶ）
１６ 高圧（ＨＴ）タービン
１７ 燃焼器（環状、多段、例えばＳＥＶ）
１８ 定圧（ＬＰ）タービン
１９ 排ガス出口
２０ 機械軸線
２１ ランス（渦発生器ＶＧ；矩形バーナ）
２２，３９ フィンガ
２３，４０ 前縁
２４，４１ 後縁
２５，４２ 上側プレート
２６，４３ 下側プレート
２７，４４ ノズル
２８，３７ 渦発生器（ＶＧ）
２９，４６ 液体燃料供給部（燃料オイルプレナム）
３０，４７，５６ ガスプレナム
３１，４８，５５ 空気プレナム
３２ ランス（ＶＧ；中央ボディバーナ）
３３，５０ 外側リング
３４，５１ 中央ボディ
３５，５２ フィンガ
３６，５３ ノズル
３８ ランス（ローブ）
４５，５４ ローブ
４９ ランス（ローブ；中央ボディバーナ）
５７ 液体燃料供給部
５８ インピンジ冷却
５９ 対流冷却
６０ しみ出し冷却
６１ 前縁
６２ 後縁
６４ 内側プレート
６５ 外側プレート
６６ インピンジ冷却穴
６７ ピンフィン
６８ しみ出し冷却穴
６９ 前側パネル（ＶＧ）
７０ａ，７０ｂ 案内リブ
７１，７２ リブ
７３ 放出穴
７４ バイパス空気
７５ 外壁
７６ 流れ分離器

Claims (16)

1. ガスタービン（１０）の多段燃焼器（１７）を通流する軸方向の高温ガス流内へ、空気と混合された気体燃料及び／又は液体燃料を噴射する燃料ランス（２１，３２，３８，４９）であって、該燃料ランス（２１，３２，３８，４９）は、前記高温ガス流に対してほぼ垂直に、前記ガスタービン（１０）の前記軸方向の高温ガス流内へ長手方向に延びる少なくとも１つのフィンガ（２２，３９，３５，５２）を有し、
   前記少なくとも１つのフィンガ（２２，３９，３５，５２）は、流線形の断面輪郭を有する流線形のボディとして構成されており、
   該ボディは、上流側では前縁（２３，４０，６１）によって接続され、下流側では接続されて後縁（２４，４１，６２）を形成している、前記軸方向の高温ガス流に対してほぼ平行な２つの側面を有し、
   空気と混合された気体燃料及び／又は液体燃料を噴射する複数のノズル（２７，３６，４４，５３）が前記後縁（２４，４１，６２）に沿って分配されており、
   混合の質を高めかつ前記多段燃焼器（１７）における圧力損失を減じる手段（２８，３７，４５，５４）が、前記ボディの後縁領域に設けられており、
   前記ボディは、前記流線形の断面輪郭を規定する包囲する外壁（７５）を有し、
   該外壁（７５）には、前記少なくとも１つのフィンガ（２２，３９，３５，５２）内への空気の分配された導入のための長手方向に延びる空気プレナム（３１，４８，５５）が設けられており、該空気プレナム（３１，４８，５５）は、前記外壁（７５）からの距離を有し、第１の空間を規定しており、
   前記空気プレナム（３１，４８，５５）には、複数の分配されたインピンジ冷却穴（６６）が設けられており、これにより、該インピンジ冷却穴（６６）を通って出ていく空気が前記ボディの前縁領域の内側に衝突するようになっている、燃料ランスにおいて、
   前記インピンジ冷却穴（６６）はそれぞれ、１．２〜１．８ｍｍの穴直径を有し、
   前記インピンジ冷却穴（６６）は、３〜１０のピッチ比、すなわち前記穴の間の距離と穴直径との比を有するように前記空気プレナム（３１，４８，５５）に配置されていることを特徴とする、燃料ランス。
2. 前記外壁（７５）には、前記少なくとも１つのフィンガ（２２，３９，３５，５２）内への気体燃料の分配された導入のための長手方向に延びるガスプレナム（３０，４７，５６）が設けられており、
   前記ガスプレナム（３０，４７，５６）は、前記外壁（７５）からの距離を有するように、前記前縁（２３，４０，６１）と前記後縁（２４，４１，６２）との間の中間に配置されており、前記空気プレナム（３１，４８，５５）から前記前縁（２３，４０，６１）への空気の供給のための第２の空間を規定している、請求項１記載の燃料ランス。
3. 前記ガスプレナム（３０，４７，５６）と前記外壁（７５）との間の前記第２の空間を通って前記空気プレナム（３１，４８，５５）から前記後縁領域へ流れる空気によって前記外壁（７５）を対流冷却するために、前記ガスプレナム（３０，４７，５６）の領域において前記流線形のボディの前記外壁（７５）の内側に、複数の分配されたピンフィン（６７）が配置されており、
   該ピンフィン（６７）は、１．５〜２．５ｍｍの、前記外壁（７５）に対して垂直な高さを有し、
   前記ピンフィン（６７）は、３〜５のピッチ比を有する、請求項２記載の燃料ランス。
4. 前記ピンフィン（６７）は、円筒形、テーパ形、ひづめ形であるか、又は涙形ピンの形状を有する、請求項３記載の燃料ランス。
5. 前記後縁領域において前記外壁（７５）に複数の分配されたしみ出し冷却穴（６８）が設けられており、該しみ出し冷却穴を通って、前記空気プレナム（３１，４８，５５）からの空気が、前記第２の空間において前記外壁（７５）を対流冷却した後に前記流線形のボディから出る、請求項３記載の燃料ランス。
6. 混合の質を高めかつ前記多段燃焼器（１７）における圧力損失を減じる前記手段（２８，３７，４５，５４）は、前記後縁領域の両側において前記流線形のボディに配置された複数の渦発生器（２８，３７）を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料ランス。
7. 混合の質を高めかつ前記多段燃焼器（１７）における圧力損失を減じる前記手段（２８，３７，４５，５４）は、前記流線形のボディの前記後縁（４１）において前記ノズル（４４，５３）の間に配置されたローブ（４５，５４）を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の燃料ランス。
8. 前記燃料ランス（２１，３８）は、矩形のバーナ用に構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料ランス。
9. 前記燃料ランス（３２，４９）は、中央ボディバーナ用に構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃料ランス。
10. 前記外壁（７５）に対して垂直な、前記空気プレナム（３１，４８，５５）と前記外壁（７５）との間の第１の空間の高さは、クロスフロー速度を減じかつ下流におけるインピンジ冷却効率を高めるために、前記流線形のボディの前記前縁（２３，４０，６１）から前記後縁（２４，４１，６２）に向かって増大している、請求項１記載の燃料ランス。
11. 前記渦発生器（２８，３７）のそれぞれは、前側パネル（６９）を有し、空気流を前記前側パネル（６９）のより近くに案内するために、前記渦発生器（２８，３７）に案内リブ（７０ａ，７０ｂ）が設けられている、請求項６記載の燃料ランス。
12. 空気は、前記空気プレナム（３１，４８，５５）の両側から前記空気プレナム（３１，４８，５５）へ供給され、
    不安定性を回避するために両側からの前記空気流を分離するために、前記空気プレナム（３１，４８，５５）の長手方向中間に流れ分離器（７６）が設けられている、請求項１記載の燃料ランス。
13. 前記ガスプレナム（３０，４７，５６）と前記外壁（７５）との間の前記第２の空間に、当該空間における対流冷却を高めるために、リブ（７１，７２）が設けられている、請求項２記載の燃料ランス。
14. 前記空気プレナム（３１，４８，５５）にバイパスが設けられており、該バイパスを通って、バイパス空気（７４）が、前記空気プレナム（３１，４８，５５）から前記第２の空間内へ前記インピンジ冷却穴（６６）から独立して流れる、請求項２記載の燃料ランス。
15. 前記ガスプレナム（３０，４７，５６）の背後の停滞空気流コーナを破壊するために、前記ガスプレナム（３０，４７，５６）の下流端部において前記外壁（７５）に放出穴（７３）が設けられている、請求項２記載の燃料ランス。
16. 前記渦発生器（２８，３７）は、セラミックから形成されている、請求項６記載の燃料ランス。

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