JP2512256B2 - ガスタ―ビン燃焼器 - Google Patents
ガスタ―ビン燃焼器Info
- Publication number
- JP2512256B2 JP2512256B2 JP4007260A JP726092A JP2512256B2 JP 2512256 B2 JP2512256 B2 JP 2512256B2 JP 4007260 A JP4007260 A JP 4007260A JP 726092 A JP726092 A JP 726092A JP 2512256 B2 JP2512256 B2 JP 2512256B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transition piece
- air
- liner
- guide wall
- combustor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン燃焼器の改
良に係り、特に、燃焼器出口ガス温度の高い高温ガスタ
ービン燃焼器の尾筒冷却に関するものである。
良に係り、特に、燃焼器出口ガス温度の高い高温ガスタ
ービン燃焼器の尾筒冷却に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に採用されているガスタービン
の燃焼器は、図２に示されているように、圧縮機１０で
加圧した空気、及び別系統で加圧した燃料をライナ２の
内部に導き、燃焼させて高温ガスを発生し、尾筒４を介
してタービン静翼６に導く。ライナ２と尾筒４の内側を
流れる燃焼ガスの温度は、一般にライナ，尾筒を構成す
る金属材料の溶融温度と同等、又はより高いため、ライ
ナおよび尾筒の周囲に空気を流して冷却している。特に
ライナは内面にも空気を流すようにして冷却している。
尾筒４の形状は、図３に示すように、ライナ２に近い尾
筒入口でガス通路面積が最も大きく、タービン静翼６に
近くなるほどガス通路面積が小さくなる。すなわちガス
通路が狭くなっている。尾筒壁面への入熱を支配する対
流伝達の熱伝達率αはガス流速Ｕに対し、
の燃焼器は、図２に示されているように、圧縮機１０で
加圧した空気、及び別系統で加圧した燃料をライナ２の
内部に導き、燃焼させて高温ガスを発生し、尾筒４を介
してタービン静翼６に導く。ライナ２と尾筒４の内側を
流れる燃焼ガスの温度は、一般にライナ，尾筒を構成す
る金属材料の溶融温度と同等、又はより高いため、ライ
ナおよび尾筒の周囲に空気を流して冷却している。特に
ライナは内面にも空気を流すようにして冷却している。
尾筒４の形状は、図３に示すように、ライナ２に近い尾
筒入口でガス通路面積が最も大きく、タービン静翼６に
近くなるほどガス通路面積が小さくなる。すなわちガス
通路が狭くなっている。尾筒壁面への入熱を支配する対
流伝達の熱伝達率αはガス流速Ｕに対し、
【０００３】
【数１】 α∝Ｕ0.8
【０００４】の関係があり、尾筒の内壁熱伝達率分布を
図４に示す。尾筒外周の熱伝達率を一定とすると尾筒の
壁面温度はタービン静翼６に近い部分で高温になる。尾
筒壁面温度を下げるため、例えば実開昭61−34364 号公
報では、図２にも示されているように、尾筒４の外周に
案内壁５を設け、さらに、尾筒の外周壁に冷却用フィン
１１を設けるようにしている。
図４に示す。尾筒外周の熱伝達率を一定とすると尾筒の
壁面温度はタービン静翼６に近い部分で高温になる。尾
筒壁面温度を下げるため、例えば実開昭61−34364 号公
報では、図２にも示されているように、尾筒４の外周に
案内壁５を設け、さらに、尾筒の外周壁に冷却用フィン
１１を設けるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしこのような冷却
構造を逆流多缶型の燃焼器、すなわち燃焼器筒を複数個
有し、かつ圧縮空気の流れが尾筒の部分で反転する燃焼
器に用いると、隣接する尾筒の間隔が狭いため、尾筒案
内壁５を尾筒４の静翼に近い側には設けることができ
ず、ライナ２に近い部分のみを覆うようになり、したが
ってタービン静翼６に近い部分については尾筒周囲の空
気の流れを効率のよい流れとなるように制約し難い。そ
れ故タービン静翼６に近い尾筒壁面は、図４で説明した
ように、壁面温度が高くなりやすい。そこで前述した従
来技術のように尾筒外周壁に、尾筒案内壁５に覆われる
部分と同様な温度となるように、冷却用フィン１１を設
けて冷却効果を高めようとすると、フィンによって流体
抵抗が増し、又、フィン外周に大きな空気通路（空間）
があるため、尾筒案内壁５側へ流入する空気はフィンの
間を流れず、フィンの外方を流れる空気の割合が高くな
る。従ってフィンを設けても、このフィンによる冷却性
能の向上は小さく、また壁面温度も一定値以下にするこ
とができない。
構造を逆流多缶型の燃焼器、すなわち燃焼器筒を複数個
有し、かつ圧縮空気の流れが尾筒の部分で反転する燃焼
器に用いると、隣接する尾筒の間隔が狭いため、尾筒案
内壁５を尾筒４の静翼に近い側には設けることができ
ず、ライナ２に近い部分のみを覆うようになり、したが
ってタービン静翼６に近い部分については尾筒周囲の空
気の流れを効率のよい流れとなるように制約し難い。そ
れ故タービン静翼６に近い尾筒壁面は、図４で説明した
ように、壁面温度が高くなりやすい。そこで前述した従
来技術のように尾筒外周壁に、尾筒案内壁５に覆われる
部分と同様な温度となるように、冷却用フィン１１を設
けて冷却効果を高めようとすると、フィンによって流体
抵抗が増し、又、フィン外周に大きな空気通路（空間）
があるため、尾筒案内壁５側へ流入する空気はフィンの
間を流れず、フィンの外方を流れる空気の割合が高くな
る。従ってフィンを設けても、このフィンによる冷却性
能の向上は小さく、また壁面温度も一定値以下にするこ
とができない。
【０００６】本発明はこれにかんがみなされたもので、
その目的とするところは尾筒壁面温度を充分低い温度に
保つことのできる燃焼器を提供することにある。
その目的とするところは尾筒壁面温度を充分低い温度に
保つことのできる燃焼器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のガスタービン燃焼器は、圧縮機で加圧した
空気と、燃料とを燃焼器ライナ内で燃焼させ、生成した
燃焼ガスを尾筒を介してタービンに導くように構成した
ガスタービン燃焼器において、前記尾筒の外壁面から所
定の間隔をもって前記尾筒のライナ側を取り囲む案内壁
を設けて前記案内壁と前記尾筒との間に通路を形成し、
前記尾筒のタービン静翼側には案内壁を設けないように
構成するとともに前記尾筒の外側と内側とを連通する複
数個の空気孔を設け、前記燃焼ライナへ供給される空気
が、前記通路及び前記複数個の空気孔を流れるように構
成したことを特徴とするものである。
に、本発明のガスタービン燃焼器は、圧縮機で加圧した
空気と、燃料とを燃焼器ライナ内で燃焼させ、生成した
燃焼ガスを尾筒を介してタービンに導くように構成した
ガスタービン燃焼器において、前記尾筒の外壁面から所
定の間隔をもって前記尾筒のライナ側を取り囲む案内壁
を設けて前記案内壁と前記尾筒との間に通路を形成し、
前記尾筒のタービン静翼側には案内壁を設けないように
構成するとともに前記尾筒の外側と内側とを連通する複
数個の空気孔を設け、前記燃焼ライナへ供給される空気
が、前記通路及び前記複数個の空気孔を流れるように構
成したことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】上記のように構成しているので、尾筒と尾筒案
内面との間を流れるライナ供給空気は、尾筒案内壁と尾
筒との隙間を調節することにより、空気流速を選択する
ことができ、冷却性能を高めることができる。また、尾
筒案内壁を設けたことにより、尾筒案内壁に覆われない
尾筒のタービン静翼側の部分の表面を流れる空気流速が
大きくなり、冷却効果が大きくなる。さらに尾筒のター
ビン静翼側の案内壁を設けない部分に尾筒の外側と内側
とを連通する複数個の空気孔を設けることにより、ライ
ナ部での圧力損失に相当する圧力差で尾筒の外側から内
側へ空気が通り抜け、複数の空気孔表面での熱伝達によ
り、尾筒内側の燃焼ガス流速が大きく尾筒壁面温度が高
くなる部分を効果的に冷却することができる。
内面との間を流れるライナ供給空気は、尾筒案内壁と尾
筒との隙間を調節することにより、空気流速を選択する
ことができ、冷却性能を高めることができる。また、尾
筒案内壁を設けたことにより、尾筒案内壁に覆われない
尾筒のタービン静翼側の部分の表面を流れる空気流速が
大きくなり、冷却効果が大きくなる。さらに尾筒のター
ビン静翼側の案内壁を設けない部分に尾筒の外側と内側
とを連通する複数個の空気孔を設けることにより、ライ
ナ部での圧力損失に相当する圧力差で尾筒の外側から内
側へ空気が通り抜け、複数の空気孔表面での熱伝達によ
り、尾筒内側の燃焼ガス流速が大きく尾筒壁面温度が高
くなる部分を効果的に冷却することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。逆流多缶燃焼器の尾筒４の外周にライナ２へ供給す
る空気を流すための環状通路を形成する尾筒案内壁５を
設け、尾筒壁面を、必要な温度以下に保つように、空気
流速、すなわち空気通路面積を調節する。ここで、尾筒
相互の隙間はライナ２側からタービン静翼６側へと狭く
なっており、尾筒４を全面的に覆う尾筒案内壁５を設け
ることは構造上、困難を伴うため、途中までとなってい
る。尾筒案内壁５を途中までにすると、尾筒４の冷却効
果を調節可能な範囲は尾筒案内壁５に覆われた部分とそ
の近傍となり、他の部分、特にタービン外周側に相当す
る部分については尾筒周囲の空気流速が小さく、尾筒内
側の燃焼ガス流速が大きいことから、尾筒壁面温度が高
くなる。そこで尾筒壁を貫通する小孔を設け、尾筒外周
と尾筒内側とに圧力差が３％程度あることを利用して１
００ｍ／ｓ以上の高速空気を流す。小孔を空気が流れる
場合の熱伝達率αh は空気流速Ｕに対して、
る。逆流多缶燃焼器の尾筒４の外周にライナ２へ供給す
る空気を流すための環状通路を形成する尾筒案内壁５を
設け、尾筒壁面を、必要な温度以下に保つように、空気
流速、すなわち空気通路面積を調節する。ここで、尾筒
相互の隙間はライナ２側からタービン静翼６側へと狭く
なっており、尾筒４を全面的に覆う尾筒案内壁５を設け
ることは構造上、困難を伴うため、途中までとなってい
る。尾筒案内壁５を途中までにすると、尾筒４の冷却効
果を調節可能な範囲は尾筒案内壁５に覆われた部分とそ
の近傍となり、他の部分、特にタービン外周側に相当す
る部分については尾筒周囲の空気流速が小さく、尾筒内
側の燃焼ガス流速が大きいことから、尾筒壁面温度が高
くなる。そこで尾筒壁を貫通する小孔を設け、尾筒外周
と尾筒内側とに圧力差が３％程度あることを利用して１
００ｍ／ｓ以上の高速空気を流す。小孔を空気が流れる
場合の熱伝達率αh は空気流速Ｕに対して、
【００１０】
【数２】 αh∝Ｕ0.8
【００１１】の関係があり、尾筒内側を流れる燃焼ガス
の熱伝達率よりも大きな値が得られる。小孔の尾筒壁表
面積をａ，単位尾筒表面積当りの小孔数をｎ，尾筒外周
を流れる空気の熱伝達率をα0 とすると、小孔を設けた
ことによる冷却性能は、
の熱伝達率よりも大きな値が得られる。小孔の尾筒壁表
面積をａ，単位尾筒表面積当りの小孔数をｎ，尾筒外周
を流れる空気の熱伝達率をα0 とすると、小孔を設けた
ことによる冷却性能は、
【００１２】
【数３】
【００１３】であらわされ、小孔の大きさ，数，壁面と
の角度によって冷却性能を任意に選定することができ
る。
の角度によって冷却性能を任意に選定することができ
る。
【００１４】図５に本発明の変形例を示す。尾筒４のよ
り広い壁面を尾筒案内壁５の効果によって冷却するため
に、タービン静翼６に近い位置まで尾筒案内壁５をのば
しており、隣接尾筒案内壁が接触しないように、尾筒案
内壁５の先端近傍を尾筒４に近づけている。尾筒４と尾
筒案内壁５との間隔が狭くなると、この通路を流れる空
気流速が大きくなり、圧力損失が大きくなるので尾筒案
内壁５の途中にバイパス口１２を設けて圧力損失の増大
を防ぎ、尾筒案内壁５をのばすことによって冷却強化の
必要な面積が減少した尾筒壁に冷却空気孔を設ける。
り広い壁面を尾筒案内壁５の効果によって冷却するため
に、タービン静翼６に近い位置まで尾筒案内壁５をのば
しており、隣接尾筒案内壁が接触しないように、尾筒案
内壁５の先端近傍を尾筒４に近づけている。尾筒４と尾
筒案内壁５との間隔が狭くなると、この通路を流れる空
気流速が大きくなり、圧力損失が大きくなるので尾筒案
内壁５の途中にバイパス口１２を設けて圧力損失の増大
を防ぎ、尾筒案内壁５をのばすことによって冷却強化の
必要な面積が減少した尾筒壁に冷却空気孔を設ける。
【００１５】図中１は燃料ノズル、３はライナ案内壁、
７は圧縮機ディフユーザ、８は冷却空気孔である。
７は圧縮機ディフユーザ、８は冷却空気孔である。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、尾筒と尾筒案内壁との
間を流れるライナ供給空気は、尾筒案内壁と尾筒との隙
間を調節することにより、空気流速を選択することがで
き、冷却性能を高めることができ、又、複数の空気孔表
面での熱伝達により、尾筒内側の燃焼ガス流速が大きく
尾筒壁面温度が高くなる部分を効果的に冷却することが
できる。又、複数の空気孔の全通路面積を調整して尾筒
壁面温度の調整が可能であり、燃焼器全体性能への影響
を少なくして尾筒の冷却ができる。
間を流れるライナ供給空気は、尾筒案内壁と尾筒との隙
間を調節することにより、空気流速を選択することがで
き、冷却性能を高めることができ、又、複数の空気孔表
面での熱伝達により、尾筒内側の燃焼ガス流速が大きく
尾筒壁面温度が高くなる部分を効果的に冷却することが
できる。又、複数の空気孔の全通路面積を調整して尾筒
壁面温度の調整が可能であり、燃焼器全体性能への影響
を少なくして尾筒の冷却ができる。
【図１】本発明の一実施例のガスタービン燃焼器部全体
の縦断面図。
の縦断面図。
【図２】従来例のガスタービン燃焼器部全体の縦断面
図。
図。
【図３】尾筒内部を流れる燃焼ガスの通路面積変化図。
【図４】尾筒壁面内周側の熱伝達率分布図。
【図５】本発明の変形例のガスタービン燃焼器部全体の
縦断面図。
縦断面図。
２…ライナ、４…尾筒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 洋二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 梅沢 貞夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 桜井 茂雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 熊田 和彦 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭62−111132（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−218732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−102029（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】圧縮機で加圧した空気と、燃料とを燃焼器
ライナ内で燃焼させ、生成した燃焼ガスを尾筒を介して
タービンに導くように構成したガスタービン燃焼器にお
いて、前記尾筒の外壁面から所定の間隔をもって前記尾
筒のライナ側を取り囲む案内壁を設けて前記案内壁と前
記尾筒との間に通路を形成し、前記尾筒のタービン静翼
側には案内壁を設けないように構成するとともに前記尾
筒の外側と内側とを連通する複数個の空気孔を設け、前
記燃焼ライナへ供給される空気が、前記通路及び前記複
数個の空気孔を流れるように構成したことを特徴とする
ガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4007260A JP2512256B2 (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | ガスタ―ビン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4007260A JP2512256B2 (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | ガスタ―ビン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141269A JPH05141269A (ja) | 1993-06-08 |
| JP2512256B2 true JP2512256B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=11661060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4007260A Expired - Lifetime JP2512256B2 (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | ガスタ―ビン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2512256B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9316155B2 (en) * | 2013-03-18 | 2016-04-19 | General Electric Company | System for providing fuel to a combustor |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0726734B2 (ja) * | 1985-10-30 | 1995-03-29 | 株式会社東芝 | ガスタ−ビン燃焼器 |
| JPS62111132A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-22 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン燃焼器尾筒冷却構造 |
| JPH0752014B2 (ja) * | 1986-03-20 | 1995-06-05 | 株式会社日立製作所 | ガスタ−ビン燃焼器 |
-
1992
- 1992-01-20 JP JP4007260A patent/JP2512256B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05141269A (ja) | 1993-06-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080416 Year of fee payment: 12 |