JP2021524011A - ガスタービンにおいて燃焼安定性を向上させるシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年5月15日に出願された米国仮特許出願第62/671,861号から優先権を主張し、その出願は参照により全体として本明細書に組み込まれる。
Claims (17)
- 燃焼器の上流にある圧縮器、および前記燃焼器の下流にあるタービンを含むガスタービンエンジン用の燃焼器であって、
燃焼器チャンバーと、
前記燃焼器チャンバーの端部において中央に位置決めされたオキシ燃料パイロットバーナーと、
空気および燃料を少なくとも部分的に予混合するように構成された空気燃料予混合バーナーであって、環状構成で前記オキシ燃料パイロットバーナーを取り囲んでいる空気燃料予混合バーナーと、を備える、燃焼器。
- 前記オキシ燃料パイロットバーナーは、
出口端部を有する中央燃料ノズルと、
前記燃料ノズルを取り囲んでいる環状酸素ノズルと、を備える、請求項1に記載の燃焼器。
- 前記オキシ燃料パイロットバーナーは、
前記中央燃料ノズルおよび前記環状酸素ノズルからのフローを受け取るように位置決めされたパイロットバーナーノズルをさらに備え、前記パイロットバーナーノズルはスロートを有し、前記中央燃料ノズルの出口端部は、前記スロートの上流に配置されている、請求項2に記載の燃焼器。
- 前記オキシ燃料パイロットバーナーは、
スロートを有するパイロットバーナーノズルと、
第1の反応物を流すように構成された中央ノズルであって、前記スロートの上流に配置された出口端部を有する、中央ノズルと、
第2の反応物を流すように構成された環状ノズルと、を備え、
前記第1および第2の反応物の一方は燃料であり、前記第1および第2の反応物の他方は酸化剤である、請求項1に記載の燃焼器。
- 前記中央燃料ノズルは、局所な音速において燃料を放出するように構成された収束ノズルを備える、請求項2に記載の燃焼器。
- 前記パイロットバーナーノズルは、前記スロートにおいて終端する収束ノズルであり、前記局所的な音速においてオキシ燃料火炎を放出するように構成されている、請求項3または請求項4に記載の燃焼器。
- 前記中央燃料ノズルは、前記局所的な音速よりも速く燃料を放出するように構成された収束発散ノズルを備える、請求項2に記載の燃焼器。
- 前記パイロットバーナーノズルは、前記局所的な音速よりも速くオキシ燃料火炎を放出するように構成された収束発散ノズルである、請求項3または請求項4に記載の燃焼器。
- 前記空気燃料予混合バーナーは、環状構成で複数の空気燃料予混合ノズルを備える、請求項1に記載の燃焼器。
- 前記空気燃料予混合バーナーは、空気環状部により取り囲まれた複数の燃料噴射器を備える、請求項1に記載の燃焼器。
- ガスタービンエンジンであって、
前記ガスタービンエンジンに引き込まれた空気を圧縮する空気圧縮器と、
前記空気圧縮器の下流に位置決めされ、前記空気圧縮器により提供された圧縮空気とともに燃料を燃焼し、高圧燃焼ガスを生成するように構成された、請求項1〜10のいずれか一項に記載の燃焼器と、
前記圧縮器と前記燃焼器との間に位置決めされ、前記圧縮器により提供された前記圧縮空気に熱を供給するように構成された一次熱交換器と、
熱源と、
前記一次熱交換器と前記熱源との間で熱伝達流体を運び、前記圧縮空気が前記燃焼器に入る前に前記熱源から前記圧縮空気に熱を伝達する熱伝達流体ループと、を備える、ガスタービンエンジン。
- 前記熱源は、前記タービンの下流に位置決めされ、タービン排気ガスから熱を抽出するように構成された二次熱交換器であり、
前記熱伝達流体ループは、前記一次熱交換器と前記二次熱交換器との間で熱伝達流体を運び、前記圧縮空気が前記燃焼器に入る前に、前記タービン排気ガスストリームから前記圧縮空気に熱を伝達するように構成されている、請求項11に記載のガスタービンエンジン。
- 前記熱源は、炉内プロセスまたは燃焼プロセスからの廃熱源を含む、請求項11に記載のガスタービンエンジン。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載のガスタービンエンジン用の燃焼器を動作させる方法であって、
化学量論的燃焼に必要とされるものよりも低い酸素対燃料モル比において、前記オキシ燃料パイロットバーナーに燃料および酸素を流すことを含む、方法。
- 化学量論的燃焼に必要なものの30%〜60%の酸素対燃料モル比において、前記オキシ燃料パイロットバーナーを動作させることをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記オキシ燃料パイロットバーナーに流れる前記燃料、および前記空気燃料予混合バーナーに流れる前記燃料の合計として、前記燃焼器への総燃料フローを計算することと、
前記オキシ燃料パイロットバーナーに流れる前記燃料が、前記燃焼器への総燃料フローの10%以下となるように、前記オキシ燃料パイロットバーナーに流れる前記燃料、および前記空気燃料予混合バーナーに流れる前記燃料のうちの1つ以上を制御することと、をさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記オキシ燃料パイロットバーナーに流れる前記燃料が、前記燃焼器への前記総燃料フローの6%以下となるように、前記オキシ燃料パイロットバーナーに流れる前記燃料、および前記空気燃料予混合バーナーに流れる前記燃料のうちの1つ以上を制御すること、をさらに含む、請求項14に記載の方法。
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