JP4031774B2

JP4031774B2 - ガスタービン用燃焼器

Info

Publication number: JP4031774B2
Application number: JP2004131396A
Authority: JP
Inventors: 達男石黒; 潔末永; 克則田中; 重實萬代
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: JP2005315457A

Description

本発明は、ガスタービン用の燃焼器に関する。

ガスタービン用の燃焼器は高温になるため、効果的な冷却手段が求められている。さらに、環境への配慮からＮＯｘを低減する燃焼器が求められている。さらに、ガスと油の両方を燃料とする燃焼器の開発が進められている。

燃料と圧縮された空気とを反応させて燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをタービン部に導く燃焼器において、その燃焼ガスを生成する内筒部と、その燃焼ガスをタービン部に導く尾筒とが、一体的に形成されていることを特徴とする燃焼器が知られている。その燃焼器は、内筒部と尾筒とからなる燃焼器部の壁面を冷却する壁面冷却手段を備えている（特許文献１参照）。

特開２００３−２０１８６３号公報

本発明の目的は、壁面が均一に冷却される燃焼器を提供することである。
本発明の他の目的は、燃焼が均一に行われる燃焼器を提供することである。
本発明の更に他の目的は、油を燃料に用いた場合に油をより完全に燃焼する燃焼器を提供することである。
本発明の更に他の目的は、燃焼振動が小さい燃焼器を提供することである。
本発明の更に他の目的は、冷却空気を節約して燃焼用の空気をより多くする燃焼器を提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明におけるガスタービン燃焼器（１）は、内部に燃焼領域（８）を形成し、中心軸の周りに回転対称な内壁を有し、内壁の中心軸に垂直な断面の直径が下流側に向かってなめらかに連続的に大きくなる燃焼筒（２）と、燃焼筒（２）の下流側に接続され、燃焼領域（８）から燃焼ガスをタービンの方へ導く尾筒（３）とを具備している。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）は、内部に燃焼領域（８）を形成し、軸に垂直な断面が円形をなす軸対称な形状の内壁を有する燃焼筒（２）と、燃焼筒（２）の下流側に接続され、燃焼領域（８）から燃焼ガスをタービンの方へ導く尾筒（３）とを備えている。燃焼筒（２）の壁面の内部には対流冷却を行うために冷却材が流れる溝（３６ａ、４５、４６、４７）が設けられる。溝（３６ａ、４５、４６、４７）の端部は冷却ガスを燃焼筒（２）の半径方向内側に噴き出す開口（３７ｂ、４４）により燃焼領域（８）に連通している。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）において、断面は、より下流側ほどなめらかに連続的に半径が大きくなる円形をなす。

本発明におけるガスタービン燃焼器（１）は、燃焼筒（２）の下流側の端の近くに設置された出口絞り（１７）を具備している。開口（３７ｂ、４４）は、出口絞り（１７）のすぐ上流側に設けられている。

本発明におけるガスタービン燃焼器（１）は、燃焼筒（２）の燃焼領域（８）と反対側の所定領域に設置された音響箱（５）を具備している。燃焼筒（２）には所定領域において音響箱（５）の内部と燃焼領域（８）とをつなげる複数の孔（１６）が設けられている。溝は、所定領域において孔（１６）と連通しないように設けられた第１冷却溝（４５）と、所定領域の外側に設けられた第２冷却溝（４６）とを含む。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）において、音響箱（５）は、油を排出するためのドレン孔（４９）を有する。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）において、ドレン孔（４９）は、当該ガスタービン燃焼器が運転される状態に設置されたときに、音響箱の鉛直方向の下の位置に設けられている。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）において、ドレン孔（４９）は複数設けられている。当該ガスタービン燃焼器が運転される状態に設置されたときに、燃焼筒（２）に設置された全ての音響箱（５）は、複数のドレン孔（４９）のうちのいずれかが鉛直方向の下の位置となる。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）において、孔（１６）は、燃焼領域（８）に燃料を噴射するノズル（１４）を下流側に延長した延長線に近い部分において開口率が大きい。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）において、所定領域のうち、燃焼領域（８）に燃料を噴射するノズル（１４）を下流側に延長した延長線から、燃焼筒（２）の周方向に所定の角度以上離れている部分は、孔（１６）が設けられていない。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）は、燃焼領域（８）に燃料を噴射するノズル（１４）の下流側における流路を絞る延長管（１５）を備えている。溝（４５、４６、４７、）の全ては、延長管（１５）の出口から下流側に４００ｍｍ以内に終端を有する。

本発明におけるガスタービン燃焼器（１）は、燃焼筒（２）の上流端に近い部位の内周側に且つ燃料を噴射するノズル（１４）の下流側に設けられ、噴射された燃料の流れを導く延長管（１５）と、延長管（１５）の下流端に対応する燃焼筒（２）の内周側の全周に設けられた外側リング（１８）とを備えている。延長管（１５）の外周側の燃焼筒（２）には冷却空気が導入される冷却穴（２２）が設けられている。延長管（１５）と外側リング（１８）との間には、冷却空気を燃焼領域に噴射する噴射口（２４）が設けられている。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）において、延長管（１５）の下流端に対応する位置の燃焼筒（２）の壁には当該ガスタービン燃焼器（１）を格納している車室（４）から冷却用空気を導入する冷却用空気導入孔（２７）が設けられ、外側リング（１８）は、車室（４）と燃焼領域（８）との圧力差によって車室（４）から冷却用空気導入孔（２７）に吹き込む冷却用空気の運動量を燃焼筒（２）の下流向きの運動量に変えるガイドを備える。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）は、燃焼筒（２）の上流端に近い部位の内周側に且つ燃料を噴射するノズル（１４）の下流側に設けられ、噴射された燃料の流れを導く延長管（１５）と、延長管（１５）の下流端に対応する燃焼筒（２）の内周側の全周に設けられた外側リング（１８）とを備える。延長管（１５）の下流端に対応する位置の燃焼筒（２）の壁には冷却用空気を導入する冷却用空気導入孔（２７）が設けられている。外側リング（１８）は、燃焼筒（２）の内周を向く冷却用空気の運動量を燃焼筒（２）の下流向きの運動量に変えるガイドを備える。

本発明によるガスタービン燃焼器（１）は、燃焼領域（８）に燃焼用の油を噴射するノズルを具備している。

本発明によれば、壁面が均一に冷却される燃焼器が提供される。
更に本発明によれば、燃焼が均一に行われる燃焼器が提供される。
更に本発明によれば、油を燃料に用いた場合に油をより完全に燃焼する燃焼器が提供される。
更に本発明によれば、燃焼振動が小さい燃焼器が提供される。
更に本発明によれば、冷却空気を節約して燃焼用の空気をより多くする燃焼器が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１を参照すると、ガスタービンの燃焼器１が示されている。燃焼器１は、地面に対して固定された車室壁により形成される車室４の内部に設置されている。燃焼器１は、内部に燃焼領域を形成する燃焼筒２と、燃焼筒２の下流側（タービンに近い側）に接続された尾筒３とを備えている。燃焼筒は、従来は中心軸に垂直な断面積がほぼ一定のストレート型の円筒形の燃焼筒であるのが通常であった。本実施の形態における燃焼筒２は、より尾筒に近い側ほど幅がより広い、すなわち中心軸に垂直な断面の直径がより大きいラッパ型をしている。ラッパ型の母線は直線であることが好ましい。

燃焼筒２にはバイパス空気を取り込むためのバイパス６が取り付けられている。燃焼筒２の外壁には、音響箱５が設置されている。音響箱５は、図１においては燃焼筒２を周方向に全周取り巻く帯状の形状をしているが、この形状に限られず、他の形状でもよい。

図２を参照すると、燃焼器１の燃焼筒２の付近の断面図が示されている。燃焼筒２の内部の空間は燃焼領域８である。燃焼領域８には、段差（壁面の形状の不連続な変化）がない。

燃焼筒２の上流側には、外側リング構造Ａを介して、略円筒形のノズル保持筒１３が接続されている。ノズル保持筒１３の中心軸上にはパイロットノズル１２が設置されている。ノズル保持筒１３の中心軸から所定の半径上には、パイロットノズル１２を取り巻くように複数のメインノズル１４が設置されている。

パイロットノズル１２と複数のメインノズル１４とは、天然ガスを噴出することができる。パイロットノズル１２と複数のメインノズル１４とは、オペレーターが運転のモードを切り替えることにより、油燃料を噴出することができる。

メインノズル１４の下流側には、燃料と空気の流れを一旦絞るための延長管１５が設けられている。延長管がない場合、燃料と空気が十分に混合する前に広い空間に放出されることとなるため、混合が不十分な状態で燃焼してしまい、ＮＯｘの低減が不十分となる。さらに、低流速域が存在することになり、燃料濃度の濃い部分ができるため、逆火（フラッシュバック、下流側の火炎が上流側に残存する火炎に燃えうつる現象）が発生しやすくなる。

延長管は、燃料と空気が混合するための領域の軸方向の距離を確保するためのものであり、流速も低下させないことから、逆火の可能性を低減し、燃料と空気が十分に混合された予混合気が生成される。この延長管の下流側の先端部から下流側に４００ｍｍまでの壁面の温度が著しく高温となるため、特に冷却が必要となる。

燃焼筒２の下流側の端の近くには、出口絞り１７が設置されている。燃焼筒２の下流側には尾筒３が接続されている。出口絞り１７は、燃焼筒２の内壁に取り付けられ、燃焼領域８の中心側へ突き出た構造となっている。出口絞り１７により、壁面近傍のフィルム空気などの冷たい空気と燃焼器の中心部の高温ガスとが混合される。壁面近傍のフィルム空気などの冷たい空気と燃焼器の中心部の高温ガスとが混合せずにそのままタービン部に流入するとタービンの信頼性が低下するため、出口絞り１７を設けることはタービンの信頼性向上に有益である。

音響箱５が設置されている領域における燃焼筒２の壁面には、多数の吸音孔１６が設けられている。吸音孔１６により、燃焼領域８と音響箱５の内部とは連通している。音響箱５と吸音孔１６とを合わせて音響ライナと呼ばれる。吸音孔１６の開口率は、燃焼筒２の周方向に変化する。燃焼筒２のうち、メインノズル１４の下流に近い部分は高温となり、メインノズルから周方向の角度が離れている部分は相対的に低温となる。吸音孔１６は、メインノズルの下流に位置し高温になる部分で開口率が大きく、メインノズルから周方向の角度が離れている部分では開効率が小さい。又は、メインノズルを下流に延長した延長線から、燃焼筒２の周方向の角度が所定の角度以上、離れている部分には、吸音孔１６が設けられていない。

図３を参照すると、外側リング構造Ａの付近の構造が示されている。外側リング構造Ａの付近で、燃焼筒２は上流端においてノズル保持筒取付部１９の下流端に接続されている。ノズル保持筒取付部１９（車室４に面した壁）は、ノズル保持筒１３の近くで直径が大きくなる方向に屈曲して、ノズル保持筒１３の下流側の端部に接続している。

ノズル保持筒取付部１９の内周側、かつ延長管１５の外周側には、延長管外側スペース２０がある。ノズル保持筒取付部１９には、延長管外側スペース２０に冷却用空気を取り込むための冷却用空気孔２２が設けられている。延長管１５の下流端とノズル保持筒取付部１９との間には、隙間２４が設けられている。

延長管１５の下流端に対応する位置の燃焼筒２には、外側リング１８が燃焼筒２の全内周にわたって連続して設けられている。すなわち、外側リング１８は燃焼筒２の中心軸を中心とした回転対称形をしている。

外側リング１８は、ガイド２３を備えている。ガイド２３も、燃焼筒２の全内周にわたって連続して設けられている。すなわち、燃焼筒２の中心軸を中心とした回転対称形をしている。外側リング１８とガイドによって形成されるスペースは以後、ガイドスペース２８と呼ばれる。

ガイド２３が設けられている位置に対応する燃焼筒２の壁には車室４からガイドスペース２８に冷却空気を導入するための吸気孔２７が設けられている。ガイドスペース２８の下流端は開口しており、その開口は以後、噴出口２９と呼ばれる。

吸気孔２７から噴出口２９までの距離は、充分に小さい。そのため、噴出口２９から噴出する冷却空気は、ガイド２３に沿って流れる冷却空気の流れによる動圧を有する。言い換えれば、ガイド２３は、吸気孔２７からガイドスペース２８に冷却空気が導入されるときに有する燃焼筒２の内周向きの運動量を、燃焼筒２の下流向きの運動量に変えて、噴出口２９から冷却空気を下流側へ向けて噴出する。

その結果、得られる動圧の寄与は、ガイドスペース２８の気圧と燃焼領域８の気圧との差による静圧の寄与よりも大きい。すなわち、ガイドスペース２８から噴出口２９を介して燃焼領域８に噴出する冷却空気の流れの運動エネルギーの相当な部分は、車室４から吸気孔２７を介して吹き込むときの冷却空気の流れの運動エネルギーによって供給される。

図４を参照すると、噴出口２９の付近の冷却空気の流れが示されている。吸気孔２７から吹き込んだ冷却空気の一部は、ガイド２３の壁面に衝突して向きを変え、噴出口２９に向かう。吸気孔２７から噴出口２９への距離は短いため、吸気孔２７を通過する空気の動圧が有効にフィルム空気の形成に利用される。吸気孔２７から吹き込んだ冷却空気の他の一部は、ガイド２３の壁面に衝突して向きを変えていったん噴出口２９の反対方向へ向く流れとなった後、ガイド２３と外側リング１８とによって形成される空間の奥の壁面に衝突して流れの向きが反転し、噴出口２９に向かう。この場合の吸気孔２７から噴出口２９までの距離も、吸気孔２７を通過する空気の動圧が有効にフィルム空気の形成に利用されるように短いことが好ましい。これにより、燃焼筒２の内部における主な流れの方向に速い速度でフィルム空気を噴出できるので、逆流の巻き込みが防止され、高いフィルム効率が達成される。高いフィルム効率を達成するためには、吸気孔２７と噴出口２９との間の流路に支持用の部材などがないことが好ましい。支持用の部材があると、その下流側で流速が落ち、逆流を巻き込む可能性が生じる。

なお、図４に示すガイド２３、吸気孔２７、ガイドスペース２８、噴出口２９の構造は、燃焼筒の特に冷却したい他の部分にも設けることが可能である。その場合でも、図４に示す構造による冷却は、油燃料が溜まる場所を形成せずに行うことが可能である。

図５を参照すると、燃焼筒２の壁面を形成する板の基本的な構造が破断斜視図により示されている。燃焼筒２は、燃焼領域８に面する内壁３６と、車室４に面する外壁３７とを一体に接合することにより形成されている。内壁３６と外壁３７との間には冷却用の空気または水蒸気が通る多数の溝３６ａが設けられている。溝３６ａは、ラッパ型の母線に概ね平行な方向を向いている。外壁３７には入口３７ａが設けられている。車室４と溝３６ａとは入口３７を介して連通する。内壁３６には出口３７ｂが設けられている。燃焼領域８と溝３６ａとは出口３７ｂを介して連通する。

溝３６ａ、入口３７ａ、及び出口３７ｂの位置は、燃焼筒２に設けられている構造物に応じて多少変化する。その変化が図６（ａ）および図６（ｂ）に示されている。

図６（ａ）および図６（ｂ）を参照すると、音響箱５が設けられている付近における冷却用の溝の配置が示されている。図６（ａ）は燃焼筒２の中心軸を含む平面で燃焼筒２の壁面を切断した断面図であり、右側が下流側である。図６（ｂ）は燃焼筒２の壁面が延長する方向に平行に壁面を切断した断面図であり、図６（ａ）に位置対応して右側が下流側である。

燃焼筒２の壁面のうち音響箱５と吸音孔１６により音響ライナが形成されている領域には、音響ライナ冷却溝４５が設けられている。音響ライナ冷却溝４５は、図５における溝３６ａに対応する。音響ライナ冷却溝４５は、吸音孔１６が設けられている位置を避けて、すなわち吸音孔１６と連通しないように設けられている。音響ライナ冷却溝４５は、音響ライナよりも上流側の外壁に設けられた入口４２を介して車室４に連通している。入口４２は、図５における入口３７ａに対応している。音響ライナ冷却溝４５は、音響ライナよりも下流側まで延長している。

燃焼筒２の壁面のうち音響ライナよりも下流側には、音響ライナ冷却溝４５に平行に並行して、冷却溝４６が設けられている。冷却溝４６は、図５における溝３６ａに対応する。冷却溝４６は、その上流側の延長線上に吸音孔１６がある位置に設けられている。冷却溝４６の上流側の端は、音響箱５よりも少し下流側の外壁に設けられた入口４２ａを介して車室４に連通している。

音響ライナ冷却溝４５と冷却溝４６とのうち、下流側の延長線上に出口絞り１７、スプリングクリップ、またはバギークリップの溶接部等の障害物がある溝は、下流側の端が出口絞り１７よりも少し上流側の外壁に設けられた出口４４を介して車室４に連通している。

音響ライナ冷却溝４５と冷却溝４６とのうち、出口４４を有しない溝である出口端面冷却溝４７は、出口４４よりさらに下流側まで延長している。出口端面冷却溝４７は、出口絞り１７、スプリングクリップ、またはバギークリップの溶接部等の近傍を通り、燃焼筒２の下流側の端で燃焼領域８と連通している。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示される音響ライナ冷却溝４５と冷却溝４６による対流冷却、及びフィルム冷却を行うための出口４４は、上述のように延長管の下流端から４００ｍｍ以内が高温となるため、延長管の出口から下流側に４００ｍｍ以内に設けられている。それ以上メインノズル１４から離れている部位においては、冷却用の空気はまったく用いられないか、または少量だけ用いられることが好ましい。

音響箱５の壁面には、ドレン孔４９が設けられている。燃料として油が使用された場合、音響箱５の内部に侵入した油はドレン孔４９から排出されるため音響箱５の内部に溜まらない。なお、音響箱５を備えた燃焼筒２は、ガスタービンの周方向に複数設置されるが、どの位置に設置されても、油が排出されるようにドレン孔４９は、燃焼筒２がガスタービンに設置されたときに、音響箱５の下部に位置するように形成される。または、ドレン孔４９は音響箱５に複数、設けられ、音響箱がガスタービンの周方向のどの位置に設置されても、複数のドレン孔４９のうちのいずれかは、音響箱５の下部に位置するように形成される。

以上の構成を備えた燃焼器は、以下のように動作する。

燃焼器１を含むガスタービンプラントが起動されると、図示しない圧縮機から吐出された圧縮空気が車室４に送り込まれる。圧縮空気はさらに、車室４から燃焼器１に送り込まれる。

燃焼器１に送り込まれた空気は、パイロットノズル１２から噴射される燃料と混合されて着火され、パイロットノズル１２の下流に火炎が生成される。メインノズル１４が吹き出す燃料はパイロットノズル１２の火炎に着火され、各々のメインノズル１４の下流に火炎が生成される。燃焼領域８は高温の燃焼ガスで満たされる。燃焼ガスは、尾筒３を介して下流側に接続された図示しないタービンに導入される。

燃焼筒２には燃焼振動が発生する。燃焼筒２に固有の振動数の燃焼振動は、音響箱５で共鳴し、吸音孔１６で減衰される。その結果、燃焼振動は低減する。

燃焼筒２は連続して直径が増加するラッパ型をなしているため、燃焼ガスの流れに淀み（周辺に比べて流速が低い領域）が発生することが防止されている。そのため、油焚き運転（パイロットノズル１２、メインノズル１４から油が噴射されて燃焼される運転状態）のときに淀みに油が溜まる現象が防止される。

噴出口２９の付近に油燃料が付着した場合、噴出口２９から吹き出される冷却空気は下流側へ向かう動圧を有するために、油燃料は吹き飛ばされる。噴出口２９は外側リング２１の全周にわたって開口しており、冷却空気の噴出を妨げるスペーサ等の障害物が無いため、噴出口２９の付近に油燃料が溜まることが防止される。

噴出口２９から噴出される冷却空気は、動圧の寄与が大きいために、強い力で燃焼筒２の内壁付近を流れる。そのため、噴出口２９の下流側における燃焼筒２の内壁付近の圧力分布に影響を受けることが少なく、内壁は均一に冷却される。

車室４の圧縮空気は、圧力差により冷却用空気孔２２から延長管外側スペース２０に吹き込む。吹き込んだ冷却用の空気は、隙間２４を通って燃焼領域８の方向に噴出され、フィルム冷却に用いられる。

噴出口２９から噴出される空気、及び隙間２４から噴出される空気により、燃焼筒２の内壁がフィルム冷却される。フィルム冷却により、内壁の近傍における燃料の濃度が低下する。その結果、内壁の近傍でも燃焼が防止され、下流側から上流側へ火炎が戻る現象が防止される。そのため、外側リングの壁面が過熱状態になること、及び燃焼が不均一になることが防止される。さらに、メインノズル１４から延びる火炎が下流方向に長い火炎となるため、予混合気が燃焼器内で混合され、ＮＯｘが低下する。さらに、熱が均一になり集中しないため、軸方向モードの振動が抑制される。さらに、壁面の近傍での発熱量は小さいため、周方向モードの振動燃焼が抑制される。

車室４の空気は、入口４２より音響ライナ冷却溝４５に流入する。音響ライナ冷却溝４５に流れる冷却空気により、吸音孔１６が開けられている部分の壁面も冷却される。

車室４の空気は、入口４２ａより冷却溝４６に流入する。音響ライナよりも下流側では、音響ライナ冷却溝４５と冷却溝４６とにより壁面が効果的に冷却される。

音響ライナ冷却溝４５を流れる冷却空気と冷却溝４６を流れる冷却空気のうちの一部は、出口４４より燃焼領域８の側に噴出して内壁をフィルム冷却する。この形状の出口４４には、フィルム冷却をするための噴出口の付近に低流速の領域がないため、油焚きによって燃焼器１が運転されるときに油が付着し溜まることが防止される。

出口４４から噴出された空気により、燃焼筒２の内壁と尾筒３の内壁とがフィルム冷却される。フィルム冷却により、内壁の近傍における燃料の濃度が低下する。その結果、内壁の近傍でも燃焼が防止され、下流側から上流側へ火炎が戻る現象が防止される。そのため、外側リングの壁面が過熱状態になること、及び燃焼が不均一になることが防止される。さらに、メインノズル１４から延びる火炎が下流方向に長い火炎となるため、予混合気が燃焼器内で混合され、ＮＯｘが低下する。さらに、熱が均一になり集中しないため、軸方向モードの振動が抑制される。さらに、壁面の近傍での発熱量は小さいため、周方向モードの振動燃焼が抑制される。

出口４４は、出口絞り１７の直前に設けられている。出口絞り１７はガスパス中に設置された部品であるため冷却が困難であるが、出口４４から噴出する冷却空気によるフィルム冷却により、出口絞り１７のメタル温度が低下し、寿命が延びる。

出口端面冷却溝４７は、出口絞り１７よりも下流の壁面を冷却する。そのため、出口絞り１７、スプリングクリップ、またはバギークリップの溶接部等がある壁面も冷却され、その部位のメタル温度が低下し、寿命が延びる。

メインノズル１４から下流側に４００ｍｍ以上離れている部位においては、冷却用の空気はまったく用いられないか、または少量だけ用いられない。そのため、より多くの空気を燃焼用に使用することができ、ＮＯｘが低減される。

こうした燃焼器１によれば、燃焼筒と尾筒の壁面温度が低く保たれ、寿命が延びる。さらに、火炎が長い長火炎となるため、ＮＯｘが低減され、振動燃焼を起こすことを防ぐことができる。

図１は、ガスタービン燃焼器を示す。図２は、燃焼筒の断面図を示す。図３は、外側リング構造を示す断面図である。図４は、外側リングスペースにおける冷却ガスの流れを示す。図５は、燃焼筒の壁面の構造を示す破断斜視図である。図６は、冷却用の溝の配置を示す側面図及び上面図である

符号の説明

１…燃焼器
２…燃焼筒
３…尾筒
４…車室
５…音響箱
６…バイパス
８…燃焼領域
１２…パイロットノズル
１３…ノズル保持筒
１４…メインノズル
１５…延長管
１６…吸音孔
１７…出口絞り
１８…外側リング
１９…ノズル保持筒取付部
２０…延長管外側スペース
２１…外側リング
２２…冷却用空気孔
２４…隙間
２７…吸気孔
２８…ガイドスペース
２９…噴出口
３６…内壁
３７…外壁
３６ａ…溝
３７ａ…入口
３７ｂ…出口
４２、４２ａ…入口
４４…出口
４５…音響ライナ冷却溝
４６…冷却溝
４７…出口端面冷却溝
４９…ドレン孔

Claims

内部に燃焼領域を形成し、燃焼領域に面する壁面には段差が無い燃焼筒と、
前記燃焼筒の下流側に接続され、前記燃焼領域から燃焼ガスをタービンの方へ導く尾筒
とを具備し、
前記燃焼筒の壁面の内部には対流冷却を行うために冷却材が流れる冷却溝が設けられ、
前記冷却溝の端部は冷却材を前記燃焼筒の半径方向内側に噴き出す開口により前記燃焼領域に連通し、
さらに、前記燃焼筒の下流側の端の近くに設置された出口絞り
を具備し、
前記開口は、前記出口絞りのすぐ上流側に設けられている
ガスタービン燃焼器。
請求項１に記載されたガスタービン燃焼器であって、
前記断面は、より下流側ほどなめらかに連続的に半径が大きくなる円形をなす
ガスタービン燃焼器。
請求項１または２に記載されたガスタービン燃焼器であって、
さらに、前記燃焼筒の外側の壁面の所定領域に設置された音響箱
を具備し、
前記燃焼筒には前記所定領域において前記音響箱の内部と前記燃焼領域とをつなげる複数の吸音孔が設けられ、
前記冷却溝は、
前記所定領域において前記吸音孔と連通しないように設けられた第１冷却溝と、
前記所定領域以外の領域に設けられた第２冷却溝
とを含む
ガスタービン燃焼器。
請求項３に記載されたガスタービン燃焼器であって、
前記音響箱は、油を排出するためのドレン孔を有する
ガスタービン燃焼器。
請求項４に記載されたガスタービン燃焼器であって、
前記ドレン孔は、当該ガスタービン燃焼器が運転される状態に設置されたときに、前記音響箱の鉛直方向の下の位置に設けられている
ガスタービン燃焼器。
請求項４に記載されたガスタービン燃焼器であって、
前記ドレン孔は複数設けられ、
当該ガスタービン燃焼器が運転される状態に設置されたときに、前記燃焼筒に設置された全ての音響箱は、複数の前記ドレン孔のうちのいずれかが鉛直方向の下の位置となる
ガスタービン燃焼器。
請求項３から６のうちのいずれか１項に記載されたガスタービン燃焼器であって、
前記吸音孔は、前記燃焼領域に燃料を噴射するノズルを下流側に延長した延長線に近い部分において開口率が大きい
ガスタービン燃焼器。
請求項３から７のうちのいずれか１項に記載されたガスタービン燃焼器であって、
前記所定領域のうち、前記燃焼筒の中心軸に対して、前記燃焼領域に燃料を噴射するノズルを下流側に延長した延長線から、前記燃焼筒の周方向に所定の角度以上離れている部分は、前記吸音孔が設けられていない
ガスタービン燃焼器。
請求項１から８のうちのいずれか１項に記載されたガスタービン燃焼器であって、
さらに延長管
を具備し、
前記燃焼領域に燃料を噴射するノズルの下流側の流路は前記延長管によって絞られ、
前記冷却溝の全ては、前記延長管の出口から下流側に４００ｍｍ以内に終端を有する
ガスタービン燃焼器。
請求項１から９のうちのいずれか１項に記載されたガスタービン燃焼器であって、
更に、前記燃焼筒の上流端に近い部位の内周側に且つ燃料を噴射するノズルの下流側に設けられ、噴射された前記燃料の流れを導く延長管と、
前記燃焼筒の中心軸を中心とした回転対称形をして前記燃焼筒の内周に設けられた外側リング
とを具備し、
前記延長管の外周側の前記燃焼筒には冷却空気が導入される冷却穴が設けられ、
前記延長管と前記外側リングとの間には、前記冷却穴から導入された前記冷却空気を前記燃焼領域に噴射する噴射口が設けられている
ガスタービン燃焼器。
請求項１から９のうちのいずれか１項に記載されたガスタービン燃焼器であって、
更に、前記燃焼筒の上流端に近い部位の内周側に且つ燃料を噴射するノズルの下流側に設けられ、噴射された前記燃料の流れを導く延長管と、
前記燃焼筒の中心軸を中心とした回転対称形をして前記燃焼筒の内周に設けられた外側リング
とを具備し、
前記延長管の下流端に対応する位置の前記燃焼筒の壁には冷却用空気を導入する冷却用空気導入孔が設けられ、
前記外側リングは、前記燃焼筒の内周を向く前記冷却用空気の運動量を前記燃焼筒の下流向きの運動量に変えるガイドを備える
ガスタービン燃焼器。
請求項１から１１のうちのいずれか１項に記載されたガスタービン燃焼器であって、
さらに、前記燃焼領域に燃焼用の油を噴射するノズル
を具備する
ガスタービン燃焼器。