JP2019199999A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Abstract

【課題】超臨界の二酸化炭素を作動流体としたプラントに適用した際に、熱応力の増大を招くことなく燃焼器ライナに座屈が発生することを防止する。【解決手段】燃料ノズルと、前記燃料ノズルの下流に設けられた筒状の燃焼器ライナと、前記燃焼器ライナの下流に設けられ燃焼ガスをガスタービン静翼に導くトランジションピースとを具備したガスタービン燃焼器であって、前記燃焼器ライナが、複数に分割されたライナ構成部材を軸方向に繋げて構成されている。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、ガスタービン燃焼器に関する。

従来から発電等に用いられるガスタービン設備では、燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器が使用されている。図１５に示すように、ガスタービン燃焼器２００は、上流に燃料ノズル２０１、その下流に燃焼器ライナ２０２を有し、燃焼器ライナ２０２の下流には燃焼ガスをガスタービン静翼１５０に導くトランジションピース２０３を有している。

従来のガスタービン燃焼器２００では、燃焼器ライナ２０２は１つの筒状の部品で構成され、トランジションピース２０３とスプリングシール２０４等によって接続された構造となっている。燃焼器ライナ２０２内では、燃料が燃焼し高温の燃焼ガスがトランジションピース２０３を経てガスタービン静翼１５０に導かれる。一般的にガスタービン燃焼器２００の燃焼器ライナ２０２には燃焼器入口圧力の３から５％ぐらいの差圧がかかっているが、従来のガスタービンの作動圧では座屈の問題は生じていない。

近年では、タービンの作動流体として超臨界の二酸化炭素を使用した発電プラントが検討されている。この発電プラントでは、タービンの入口における作動流体の温度は１０００℃を超え、作動圧力が３０ＭＰａ程度になる。

従来のガスタービン燃焼器の場合、作動圧力は、２ＭＰａ程度である。一方、上記の通り超臨界の二酸化炭素を作動流体としたガスタービン燃焼器の例では作動圧力が３０ＭＰａ程度と約１５倍になる。このため、超臨界の二酸化炭素を作動流体としたガスタービン燃焼器では、燃焼器ライナにかかる差圧も約１５倍程度大きくなり、燃焼器ライナの座屈の問題が発生する。

また、燃焼器ライナの内部には高温の燃焼ガスが流れており、ライナメタルは冷却しないと焼損などの問題が生ずる。そこで、燃焼器ライナの外表面に低温の冷却用ガスを流すことによってライナメタルを冷却している。そのため、燃焼器ライナの内表面は高温に、外表面は低温になり内外表面に温度差が生じている。この温度差が大きくなると熱伸び差による熱応力が発生し、燃焼器ライナの破損につながる。ここで、座屈を防ぐ目的で燃焼器ライナの板厚を厚くすると内外表面の温度差が大きくなり熱応力が過大となるため、燃焼器ライナの板厚を厚くして座屈を防ぐことは難しい。

特開２０１６−１８６３８７号公報

上記したように、ガスタービン燃焼器においては、超臨界の二酸化炭素を作動流体としたプラントに適用しようとすると、燃焼器ライナに作用する差圧が大きくなり座屈の問題が発生する。この座屈を回避するために板厚を厚くすると熱応力が大きくなり、燃焼器ライナの破損につながるため、板厚を変えるだけでは座屈の問題を解決することが困難である。

本発明の目的は、超臨界の二酸化炭素を作動流体としたプラントに適用した際に、熱応力の増大を招くことなく燃焼器ライナに座屈が発生することを防止することのできるガスタービン燃焼器を提供することにある。

実施形態のガスタービン燃焼器は、燃料ノズルと、前記燃料ノズルの下流に設けられた筒状の燃焼器ライナと、前記燃焼器ライナの下流に設けられ燃焼ガスをガスタービン静翼に導くトランジションピースとを具備したガスタービン燃焼器である。前記燃焼器ライナが、複数に分割されたライナ構成部材を軸方向に繋げて構成されている。

実施形態のガスタービン燃焼器を備えるガスタービン設備の系統図。 第１実施形態のガスタービン燃焼器の要部構成を示す縦断面図。 燃焼器ライナの板厚と座屈応力を荷重で除した値Ｃの関係を示すグラフ。 燃焼器ライナの内部と外表面の状態を模式的に示す図。 燃焼器ライナの板厚とライナメタル温度及び熱応力の関係を示すグラフ。 燃焼器ライナの長さと座屈応力を荷重で除した値Ｃの関係を示すグラフ。 横軸を燃焼器ライナの径と座屈応力を荷重で除した値Ｃの関係を示すグラフ。 燃焼器ライナの長さと座屈応力を荷重で除した値Ｃの関係のヤング率依存性を示すグラフ。 燃焼器ライナの長さと座屈応力を荷重で除した値Ｃの関係を示すグラフ。 第２実施形態のガスタービン燃焼器の要部構成を示す縦断面図。 燃焼器ライナの長さと座屈応力を荷重で除した値Ｃの関係を示すグラフ。 第３実施形態のガスタービン燃焼器の要部構成を示す縦断面図。 図１２のライナ構成部材の構成を示す正面図。 第４実施形態のガスタービン燃焼器の要部構成を示す縦断面図。 従来のガスタービン燃焼器の要部構成の例を示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、実施形態のガスタービン燃焼器を具備したガスタービン設備１０の系統図である。ガスタービン設備１０は、ＣＯ_２タービンを用いている。

図１に示すように、酸素及び燃料は、ガスタービン燃焼器２０に供給され、燃焼する。また、ガスタービン燃焼器２０には、作動流体として循環する二酸化炭素も導入される。燃料および酸素の流量は、例えば、夫々が完全に混合した状態において量論混合比（理論混合比）となるように調整されている。燃料としては、例えば、天然ガス、メタンなどの炭化水素や、石炭ガス化ガスなどが使用される。

ガスタービン燃焼器２０から排出された、燃焼によって生成した二酸化炭素、水蒸気、及び作動流体の二酸化炭素からなる燃焼ガスは、タービン２１に導入される。タービン２１において膨張仕事をした燃焼ガスは、熱交換器２２を通り、さらに熱交換器２３を通る。熱交換器２３を通る際、水蒸気が凝縮して水となる。水は、配管２４を通り外部に排出される。なお、タービン２１には、発電機２５が連結されている。

水蒸気と分離されたドライ作動ガス（二酸化炭素）は、圧縮機２６で昇圧され、超臨界流体となる。圧縮機２６の出口において、ドライ作動ガスの圧力は、例えば、３０ＭＰａ度となる。

圧縮機２６で昇圧されたドライ作動ガスの一部は、熱交換器２２において加熱され、ガスタービン燃焼器２０に作動流体として供給される。ガスタービン燃焼器２０に導入されたドライ作動ガスは、例えば、ガスタービン燃焼器２０の上流側から燃料や酸化剤とともに燃焼領域に噴出されたり、燃焼器ライナの冷却後に希釈孔などから燃焼器ライナ内の燃焼領域の下流側に噴出される。

また、熱交換器２２内の流路の途中から分岐された配管を介して超臨界流体のドライ作動ガスの一部が、冷却媒体としてタービン２１に導入される。この冷却媒体の温度は、冷却効果と冷却対象物に生ずる熱応力の理由から、例えば、３５０℃〜５５０℃程度であることが好ましい。

タービン２１で仕事を行い、配管２４において水分を除去されたドライ作動ガスの残りは、系統の外部に排出される。外部に排出されたドライ作動ガスは、例えば、回収装置により回収される。また、外部に排出されたドライ作動ガスは、例えば、石油採掘現場で用いられているＥＯＲ（Enhanced Oil Recovery）等に利用することができる。上記した系統において、例えば、ガスタービン燃焼器２０において燃料と酸素を燃焼させることで生成した二酸化炭素の生成量に相当する分の二酸化炭素が系統の外部に排出される。

（第１実施形態）
次に、第１実施形態に係るガスタービン燃焼器２０の構成について説明する。図２は、第１実施形態に係るガスタービン燃焼器２０の要部構成を示す断面図である。図２に示すように、ガスタービン燃焼器２０は、燃料ノズル１０１と、この燃料ノズル１０１の下流に設けられた筒状の燃焼器ライナ１０２と、この燃焼器ライナ１０２の下流に設けられ燃焼ガスをガスタービン静翼１５０に導くトランジションピース１０３とを具備している。燃焼器ライナ１０２の内部は、燃料と酸素を燃焼させる燃焼室を構成している。また、燃焼器ライナ１０２の外側は、図示しないガスタービン外筒にて間隔を空けて覆われている。

燃焼器ライナ１０２は、２つに分割されて構成されたライナ構成部材１１２と、ライナ構成部材１１３を、軸方向に繋げて構成されている。すなわち、燃焼器ライナ１０２に必要とされる所定の軸方向の長さＬに対して、より長さの短い２つのライナ構成部材１１２（長さＬ１）、ライナ構成部材１１３（長さＬ２）を繋ぎ合わせて全体が長さＬとなるよう構成されている。

ライナ構成部材１１３は、ライナ構成部材１１２と接続される端部の内径が、ライナ構成部材１１２の端部の外径より大きくなっている。このライナ構成部材１１３の端部がライナ構成部材１１２の端部の外側に重なるように位置させた状態で、これらが接続されている。この接続には、スプリングシール１０４が使用されている。ライナ構成部材１１３の内径は、ライナ構成部材１１２と接続される端部のみ大きくしても、全体を大きくしてもよい。上記のように、ライナ構成部材１１３は、ライナ構成部材１１２の外側にその端部が重なるように配置されるため実際の長さは、その重なりの部分の長さ分Ｌ２より長くなっている。

スプリングシール１０４は、環状に構成されており、ライナ構成部材１１２の外径に合わせてその内径が設定されている。そして、ライナ構成部材１１２にその一部が溶接等によって固着されている。そして、スプリングの弾性により、ライナ構成部材１１３の内壁側を押圧した状態で係止し、ライナ構成部材１１２とライナ構成部材１１３が軸方向に熱膨張した際に、これらが摺動して応力を吸収できるように構成されている。なお、スプリングシール１０４以外の接続方法としては、ピストンリングの如きリング状部材を用いることもできる。

ここで、第１実施形態において、上記構成を採用した理由について、以下に詳述する。図３に示すグラフは、横軸に燃焼器ライナの板厚、縦軸に座屈応力を荷重（燃焼器ライナにかかる差圧による荷重）で除した値Ｃをとって、従来のガスタービン燃焼器ライナ（作動圧力約２ＭＰａ）の場合と、超臨界圧燃焼器ライナ（作動圧力約３０ＭＰａ）の場合とで比較した結果を示している。上記のＣの値が１より小さい場合は座屈が生じる可能性がある。図３に示した２本の曲線は後述する理論式から求めたものであり、板厚が厚くなると座屈しなくなることを示している。

作動圧力が大きくなり、燃焼器ライナに作用する差圧も大きくなると、同じ板厚に対して、縦軸のＣは小さくなり、座屈しやすくなることを示している。従来の作動圧力２ＭＰａで座屈しない従来のライナ板厚Ｗ１は、作動圧力３０ＭＰａでは１を大きく下回り、座屈してしまうことがわかる。作動圧力３０ＭＰａにおいて座屈を回避するにはＷ２まで板厚を厚くする必要がある。

一方、前述したとおり、燃焼器ライナの内部には高温の燃焼ガスが流れており、ライナメタルは冷却しないと焼損などの問題が生ずる。そこで、図４に示すように、燃焼器ライナのライナメタルの外表面に低温の冷却用ガスを流すことによってライナメタルを冷却している。このため、燃焼器ライナの内表面は高温（Ｔ２）に、外表面は低温（Ｔ１）になり内外表面に温度差が生じている。この温度差が大きくなると熱伸び差による熱応力が発生し、ライナの破損につながる。

図５に示すグラフは、横軸を燃焼器ライナの板厚、左側縦軸をライナメタル温度、右側縦軸を熱応力としてライナの温度と作用する熱応力について説明するためのものである。板厚が厚くなると内表面温度Ｔ２は大きくなり、外表面温度Ｔ１は小さくなる。そのため、板厚が厚くなると温度差Ｔ２−Ｔ１も大きくなり、熱応力が大きくなっていることがわかる。図５のグラフ中には、破線にて許容熱応力上限線を示している。従来のガスタービンの板厚Ｗ１では熱応力はＡ点となり、許容熱応力以下となる。

座屈を回避するため、燃焼器ライナの板厚を図３に示した板厚Ｗ２まで厚くすると、図５のグラフに示すように、熱応力はＢ点の値となり、許容熱応力上限線を越えてしまう。したがって、燃焼器ライナの板厚を厚くするのみでは、燃焼器ライナの座屈の問題を解決することはできない。なお、熱応力が許容熱応力上限線と交わる限界Ｃにおける板厚は、図５に示すＷ３となる。

図６に示すグラフは、横軸を燃焼器ライナの長さ（Ｌ）、縦軸を前述したＣ値（座屈応力を荷重（燃焼器ライナにかかる差圧による荷重）で除した値）として、これらの関係を示したものである。図６のグラフに示す３本の曲線は後述する理論式から求めた超臨界圧力条件のものである。また、グラフ中に示したライナ長さＬは、ガスタービン燃焼器内で燃焼を完了するために必要な長さである。

図６のグラフに示す３本の曲線のうち、燃焼器ライナの板厚が厚い板厚Ｗ２の場合は、ライナ長さＬとしてもＣ値は１以上であるが、前述したとおり、熱応力の問題がある。また、従来の燃焼器ライナの板厚と同じである板厚Ｗ１の場合は、Ｃ値が１を大きく下回り座屈してしまうことがわかる。図５のグラフに示した許容熱応力の上限から求めた板厚Ｗ３の場合も、長さをＬとすると座屈することがわかる。

図７に示すグラフは、横軸を燃焼器ライナの径（Ｄ）、縦軸を前述したＣ値（座屈応力を荷重（燃焼器ライナにかかる差圧による荷重）で除した値）として、これらの関係を示したものである。図７に示す曲線は、超臨界圧力条件のものである。図７に示すように、燃焼器ライナの径を小さくすれば座屈を回避することができる。しかしながら、ガスタービンの出力、作動流体量、燃焼器内断面平均速度、缶数、燃焼負荷率などの設計条件から決まる必要とされるライナの径（Ｄ１）とすると、座屈が生じてしまう。

図８に示すグラフは、横軸を燃焼器ライナの長さ（Ｌ）、縦軸を前述したＣ値（座屈応力を荷重（燃焼器ライナにかかる差圧による荷重）で除した値）として、これらの関係を示したものである。図８に示す２本の曲線は、超臨界圧力条件のものであり、ヤング率の異なる２種類の材質（材質１のヤング率Ｅ１＞材質２のヤング率Ｅ２）について示したものである。図８に示すように、ヤング率が高い材質を選択すれば、座屈し難くなる。しかし、燃焼器ライナの材質は、高温に耐え得るものでなければならず、ヤング率を第一優先度として材料を選ぶことは難しい。

上述した各グラフに示した曲線を求める理論式を以下に示す。
Ｆ_ｒｅＬ＝Ｃ_θＬ［π^２Ｅ／１２（１−ν^２）］（ｔ／Ｌ）^２
Ｆ_ｒｅＬ＝座屈応力
Ｃ_θＬ＝座屈係数
ν＝ポアソン比
Ｅ＝ヤング率
ｔ＝燃焼器ライナの厚さ
Ｌ＝燃焼器ライナの長さ
また、ｒ＝燃焼器ライナの内半径として、
座屈応力∝（材質 ヤング率）／［｛（ｒ／ｔ）^２．５｝×（Ｌ／ｒ）］
の関係がある。

上述したとおり、燃焼器ライナの厚さ、内径、材質などによって、座屈を回避することは難しい。そこで、熱応力の制限で決められたライナの板厚では、超臨界圧で座屈してしまうことを回避する方法として、第１実施形態では、２つに分割されて構成されたライナ構成部材１１２と、ライナ構成部材１１３を、軸方向に繋げて燃焼器ライナ１０２を構成している。

第１実施形態では、分割数を２としているが、分割数は燃焼器ライナに必要な長さＬと熱応力の制限から決まる厚さｔ、材料の座屈曲線の関係から決まる。分割数が少ないとスプリングシール等による接合部分が減り、ライナ外部から燃焼器内への流体のリーク量を減らすことができるため、必要最小限の分割数とすることが好ましい。

図９に示すグラフは、横軸を燃焼器ライナの長さ（Ｌ）、縦軸を前述したＣ値（座屈応力を荷重（燃焼器ライナにかかる差圧による荷重）で除した値）として、これらの関係を示したものである。超臨界圧で使用するガスタービン燃焼器において、１つの部品によって長さがＬの燃焼器ライナを構成した場合、ライナにかかる差圧が大きく、荷重が許容座屈応力より大きくなり（Ｃ値が１より小さくなり）、座屈する。

一方、図９に示すように、長さがＬより短いＬ１、Ｌ２とした場合は、荷重が許容座屈応力より小さくなり（Ｃ値が１より大きくなり）、座屈を回避することができる。したがって、例えば、長さがＬ１のものとＬ２のものとに２分割し、これらを繋ぎ合わせてＬ＝Ｌ１＋Ｌ２等とすることにより、座屈を回避することができる。なお、図２に示したように、第１実施形態では、略同じ長さのライナ構成部材１１２と、ライナ構成部材１１３を、軸方向に繋げて燃焼器ライナ１０２を構成している。

上記のように、第１実施形態では、２つのライナ構成部材１１２と、ライナ構成部材１１３を、軸方向に繋げて１つの燃焼器ライナ１０２を構成しているので、夫々のライナ構成部材１１２、ライナ構成部材１１３を、超臨界圧で使用しても座屈しない長さとすることができる。また、その板厚も許容熱応力以下となる厚さとすることができる。なお、燃焼器ライナ１０２の内径Ｄと長さＬは、上述した設計条件や燃焼領域の長さなどから適切な値に決められる。この内径Ｄと長さＬの関係と使用される材料から座屈曲線が決まる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るガスタービン燃焼器２０ａの構成について説明する。図１０は、第２実施形態に係るガスタービン燃焼器２０ａの要部構成を示す縦断面図である。図１０に示すように、ガスタービン燃焼器２０ａは、燃料ノズル１０１ａと、この燃料ノズル１０１ａの下流に設けられた筒状の燃焼器ライナ１０２ａと、この燃焼器ライナ１０２ａの下流に設けられ燃焼ガスをガスタービン静翼１５０に導くトランジションピース１０３ａとを具備している。

燃焼器ライナ１０２ａは、３つに分割されて構成されたライナ構成部材１２２、ライナ構成部材１２３、ライナ構成部材１２４を、軸方向に繋げて構成されている。すなわち、燃焼器ライナ１０２ａに必要とされる所定の軸方向の長さＬに対して、より長さの短い３つのライナ構成部材１２２、ライナ構成部材１２３、ライナ構成部材１２４を繋ぎ合わせて長さＬとなるよう構成されている。

３つのうちの中間に位置するライナ構成部材１２３は、上流側に位置するライナ構成部材１２２と接続される端部の内径が、ライナ構成部材１２２の端部の外径より大きくなっている。このライナ構成部材１２３の端部がライナ構成部材１２２の端部の外側に重なるように位置させた状態で、これらが接続されている。この接続には、第１実施形態と同様に、スプリングシール１０４等を使用することができる。ライナ構成部材１２３の内径は、ライナ構成部材１２２と接続される端部のみの内径を大きくしても、全体を大きくしてもよい。

最も下流側に位置するライナ構成部材１２４は、ライナ構成部材１２３と接続される端部の内径が、ライナ構成部材１２３の端部の外径より大きくなっている。このライナ構成部材１２４の端部がライナ構成部材１２３の端部の外側に重なるように位置させた状態で、これらが接続されている。この接続には、第１実施形態と同様に、スプリングシール１０４等を使用することができる。ライナ構成部材１２４の内径は、ライナ構成部材１２３と接続される端部のみの内径を大きくしても、全体を大きくしてもよい。

燃焼器ライナの内径Ｄと長さＬは、燃焼領域の長さや燃焼負荷率などから適切な値に決められる。この内径Ｄと長さＬの関係と使用される材料から座屈曲線が決まる。必要とされる長さＬと座屈曲線、熱応力から求まる板厚から燃焼器ライナ―の軸方向の分割数を２分割より多くする場合もある。この場合、ライナ―の必要長さをＬとし、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋…＋Ｌｎとｎ分割することができる。図１０に示すように、第２実施形態では、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３となるよう３分割した場合を示している。なお、第１実施形態と同様に、ライナ構成部材１２３は、ライナ構成部材１２２の外側にその端部が重なるように配置されるため実際の長さは、その重なりの部分の長さ分Ｌ２より長くなっている。同様にライナ構成部材１２４は、ライナ構成部材１２３の外側にその端部が重なるように配置されるため実際の長さは、その重なりの部分の長さ分Ｌ３より長くなっている。

図１１に示すグラフは、横軸を燃焼器ライナの長さ（Ｌ）、縦軸を前述したＣ値（座屈応力を荷重（燃焼器ライナにかかる差圧による荷重）で除した値）として、これらの関係を示したものである。図１１に示したＬ１，Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎは、燃焼器ライナを分割した夫々の長さである。図１１に示したように、各ライナ構成部材にかかる荷重が、座屈応力以上にならないような長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎとすることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るガスタービン燃焼器２０ｂの構成について説明する。図１２は、第３実施形態に係るガスタービン燃焼器２０ｂの要部構成を示す縦断面図であり、図１３はライナ構成部材の正面図である。図１２に示すように、ガスタービン燃焼器２０ｂは、燃料ノズル１０１ｂと、この燃料ノズル１０１ｂの下流に設けられた筒状の燃焼器ライナ１０２ｂと、この燃焼器ライナ１０２ｂの下流に設けられ燃焼ガスをガスタービン静翼に導くトランジションピース１０３ｂとを具備している。

本第３実施形態に係るガスタービン燃焼器２０ｂでは、第１実施形態と同様に、燃焼器ライナ１０２ｂは、２分割されたライナ構成部材１１２ｂとライナ構成部材１１３ｂを軸方向に繋げて構成されている。さらに、第３実施形態では、燃焼器ライナ１０２ｂの外周（ライナ構成部材１１２ｂ、ライナ構成部材１１３ｂの外周）に補強リブ１３０が設けられている。この補強リブ１３０は、座屈しにくい構造とするためのものである。このような構成は、燃焼器ライナを多分割した場合でも座屈の恐れがある場合、又は分割数を減らしたい場合などに適用することができる。

図１２，１３に示す例では、補強リブ１３０は、軸方向に長いものを、周方向に間隔を開けて複数箇所取り付けている。しかし、環状の補強リブを周方向に取り付け、軸方向に複数箇所設けてもよい。また、凸形状の突起がライナ表面に複数個形成された形状とする方法などを採用してもよい。補強リブ１３０の材質は、ライナ構成部材１１２ｂ，１１３ｂと同様のものを使用することができる。また、補強リブ１３０の大きさは必要とされる強度から適宜選択することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るガスタービン燃焼器２０ｃの構成について説明する。図１４は、第４実施形態に係るガスタービン燃焼器２０ｃの要部構成を示す縦断面図であり、図１４中下方に示すのはその一部を拡大して示す拡大図である。図１４に示すように、ガスタービン燃焼器２０ｃは、燃料ノズル１０１ｃと、この燃料ノズル１０１ｃの下流に設けられた筒状の燃焼器ライナ１０２ｃと、この燃焼器ライナ１０２ｃの下流に設けられ燃焼ガスをガスタービン静翼に導くトランジションピース１０３ｃとを具備している。

本第４実施形態に係るガスタービン燃焼器２０ｃでは、燃焼器ライナ１０２ｃは、２つに分割されて構成されたライナ構成部材１１２ｃと、ライナ構成部材１１３ｃを、軸方向に繋げて構成されている。すなわち、燃焼器ライナ１０２ｃに必要とされる所定の軸方向の長さＬに対して、より長さの短い２つのライナ構成部材１１２ｃ、ライナ構成部材１１３ｃを繋ぎ合わせて長さＬとなるよう構成されている。

ライナ構成部材１１３ｃは、ライナ構成部材１１２ｃと接続される端部の内径が、ライナ構成部材１１２ｃの端部の外径より大きくなっている。このライナ構成部材１１３ｃの端部がライナ構成部材１１２ｃの端部の外側に重なるように位置させた状態で、これらが接続されている。この接続には、第１実施形態と同様にスプリングシール１０４等が使用されている。さらに、図１４中にライナ構成部材１１２ｃとライナ構成部材１１３ｃとの接続部を拡大して示すように、外側に位置するライナ構成部材１１３ｃの端部は、ライナ構成部材１１２ｃと重なった部分の板厚ｍ１が、ライナ構成部材１１２ｃの板厚ｍ２より厚くなっている。

このように、ライナ構成部材同士の接合部における外側のライナ構成部材１１３ｃの板厚を厚くすることで、座屈し難くすることができる。外側のライナ構成部材１１３ｃは、温度の低い冷却流体で囲まれているため、熱応力の懸念もなく、厚さを厚くすることが可能である。このように接合部外側のライナ構成部材１１３ｃの板厚さを厚くすることで、全体の剛性を高めることができ、座屈限界を高くすることができる。

以上説明したように、上記の各実施形態によれば、超臨界の二酸化炭素を作動流体としたプラントに適用した際に、熱応力の増大を招くことなく燃焼器ライナに座屈が発生することを防止することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…ガスタービン設備、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２００…ガスタービン燃焼器、２１…タービン、２２、２３…熱交換器、２４…配管、２５…発電機、２６…圧縮機、１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，２０１…燃料ノズル、１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，２０２…燃焼器ライナ、１０３，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，２０３…トランジションピース、１０４，２０４…スプリングシール、１１２，１１２ｃ，１１３，１１３ｃ，１２２，１２３，１２４…ライナ構成部材、１３０…補強リブ、１５０…ガスタービン静翼。

Claims (6)

1. 燃料ノズルと、前記燃料ノズルの下流に設けられた筒状の燃焼器ライナと、前記燃焼器ライナの下流に設けられ燃焼ガスをガスタービン静翼に導くトランジションピースとを具備したガスタービン燃焼器であって、
   前記燃焼器ライナが、複数に分割されたライナ構成部材を軸方向に繋げて構成されているガスタービン燃焼器。
2. 前記燃焼器ライナが、２つに分割された前記ライナ構成部材を軸方向に繋げて構成されている請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
3. 前記ライナ構成部材同士を繋げた接続部は、一方の前記ライナ構成部材の端部が他方の前記ライナ構成部材の端部の外周側に位置するように重ねて配置され、これらの間がスプリングシール又はリング状部材によって係止されている請求項１又は２に記載のガスタービン燃焼器。
4. 外周側に位置する一方の前記ライナ構成部材の端部の厚さが、内側に位置する他方の前記ライナ構成部材の端部よりの厚さより厚い請求項３に記載のガスタービン燃焼器。
5. 前記燃焼器ライナの外表面に、軸方向に伸びる補強リブが周方向に沿って複数配設されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。
6. 前記燃焼器ライナの外表面に、環状の補強リブが軸方向に沿って複数配設されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器。

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