JP4831364B2 - 予混合装置内での混合を強化するための高膨張燃料噴射スロットジェット及び方法 - Google Patents
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Description
12 燃焼器
14 圧縮機
16 タービン
18 シャフト
20 ハウジング
22 燃焼器の例示的な構成
24 燃焼器ケーシング
26 燃焼器ライナ
28 ドームプレート
30 熱シールド
32 予混合装置
34 空気流
36 火炎
38 冷却孔
40 燃焼器
42 内側ケーシング
44 外側ケーシング
46 燃焼器ライナ
48 燃焼器ライナ
50 ドームプレート
52 熱シールド
54 熱シールド
56 ディフューザセクション
58 空気流
60 予混合装置
62 燃料パイプ
64 燃料パイプ
66 火炎
70 予混合装置
72 空気入口
74 混合チャンバ
76 燃料プレナム
78 スロット
80 壁輪郭
82 燃料流
84 ディフューザ
86 出口
90 収束−発散燃料噴射スロットジェット
92 燃料入口
94 燃料出口
96 上壁
98 底壁
100 側壁
101 流れ方向
102 スロットジェットの高さ
104 スロットジェットの長さ
106 収束部分
108 スロート
110 発散部分
112 剥離領域
Claims (9)
- 予混合装置(70)であって、
空気入口(72)と、
該予混合装置の内壁の一部分に沿って燃料境界層を形成するように構成された壁輪郭(80)を含む複数の燃料入口スロット(78)であって、前記予混合装置(70)の周辺部の周りに配置され、前記空気入口の端部部分と流れ連通状態になった複数の燃料入口スロット(78)と、
前記空気入口及び複数の燃料入口スロットの下流に配置され、そこで該空気入口からの加圧空気が前記境界層からの燃料と混合される混合チャンバ(74)と、
その一部分内に流れ剥離領域(112)を形成するように構成され、各前記複数の燃料入口スロット内に配置された少なくとも1つの収束−発散燃料噴射スロットジェット(90)と、を含み、
前記流れ剥離領域が、前記少なくとも1つの収束−発散燃料噴射スロットジェットの発散部分(110)の範囲内に限定され、且つ、前記混合チャンバ内に境界層流れ剥離及び火炎保持を引き起こさずに、前記少なくとも1つの収束−発散燃料噴射スロットジェットの出口(94)において混合乱流を発生して前記境界層からの燃料の前記加圧空気との混合を空気力学的に強化するように構成されている、
予混合装置(70)。 - 前記壁輪郭が、前記複数の燃料入口スロットを通して供給された燃料をコアンダ効果によって該壁輪郭に向けて偏向させるように構成され、
前記少なくとも1つの収束−発散燃料噴射スロットジェットが、入口(92)、スロート(108)、上壁(96)、底壁(98)及び側壁(100)を含み、
前記側壁が、前記入口から前記スロートまでの収束部分(106)と前記スロートから下流方向に前記出口まで延びる発散部分(110)とを形成するような側方形状にされ、
前記発散部分の発散角度が、20°である、
請求項1記載の予混合装置。 - 前記少なくとも1つの収束−発散燃料噴射スロットジェットの底壁が、前記加圧空気流と接線方向に燃料を噴射するのを可能にするように、前記壁輪郭との間で連続面を形成する、請求項2記載の予混合装置。
- 前記側壁の発散部分が、粗い壁、ギザギザの壁、階段状の壁及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項2記載の予混合装置。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項による予混合装置を含み、
カン型燃焼器又はカン−アニュラ型燃焼器又はアニュラ型燃焼器を含み、
燃料が、天然ガス又は高水素ガス又は水素又はバイオガス又は一酸化炭素又は合成ガスを含む、
ガスタービン燃焼器。 - 燃焼システム内で燃料及び酸化剤を予混合する方法であって、
酸化剤入口を通して予混合装置内に前記酸化剤を取り込む段階と、
前記予混合装置(70)の周辺部の周りに配置され、各々が少なくとも1つの収束−発散燃料噴射スロットジェットを備える複数の燃料入口スロット(78)を通して前記予混合装置内に燃料を噴射する段階と、
前記予混合装置の内壁に沿って燃料境界層を形成するように、該予混合装置内の壁輪郭に向けて前記噴射燃料を偏向させる段階と、
前記燃料及び酸化剤を予混合して燃料−空気混合気を形成する段階と、を含み、
前記予混合する段階が、前記少なくとも1つの発散燃料噴射スロットジェットの発散部分内で燃料を過膨張させて該発散部分内に流れ剥離領域を形成し、前記流れ剥離領域により、前記混合チャンバ内に境界層流れ剥離及び火炎保持を引き起こさずに、前記少なくとも1つの収束−発散燃料噴射スロットジェットの出口において混合乱流を発生して前記境界層からの燃料の前記酸化剤との混合を空気力学的に強化するように構成する段階を含む、
方法。 - 前記偏向させる段階が、前記壁輪郭によってコアンダ効果を生じさせる段階をさらに含み、
前記壁輪郭が、前記複数の燃料入口スロットを通して供給された燃料をコアンダ効果によって該壁輪郭に向けて偏向させるように構成され、前記少なくとも1つの収束−発散燃料噴射スロットジェットが、入口(92)、スロート(108)、上壁(96)、底壁(98)及び側壁(100)を含み、前記側壁が、前記入口から前記スロートまでの収束部分(106)と前記スロートから下流方向に前記出口まで延びる発散部分(110)とを形成するような側方形状にされ、発散角度が、20°である前記発散部分により、前記境界層からの燃料の前記酸化剤との混合を空気力学的に強化するように構成する段階を達成する
ことを特徴とする請求項6記載の方法。 - 圧縮器と、
その上流に配置された請求項1〜請求項4のいずれか1項による予混合装置を含み、前記圧縮器と流れ連通状態になっており、予混合した燃料及び空気の混合気を燃焼するように構成された燃焼器と、
前記燃焼器の下流に設置され、該燃焼器から流出するガスストリームを膨張させるように構成されたタービンと、
を含むガスタービン。 - 空気から酸素を分離するように構成された空気分離ユニットと、
天然ガスを調製するようになったガス処理ユニットと、
高温及び高圧で前記酸素を前記天然ガスと反応させて一酸化炭素及び水素ガスの豊富な合成ガスを生成するようになった燃焼器と、
前記燃焼器の上流に配置されて該燃焼器内での反応に先立って前記酸素及び天然ガスの予混合を可能にするようになった請求項1〜請求項4のいずれか1項による予混合装置と、
前記燃焼器と流れ連通状態になっており、前記合成ガスから仕事を取り出しかつ該合成ガスを急冷するようになったターボ膨張器と、
を含む気体液体化システム。
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