JP5357631B2

JP5357631B2 - Fuel nozzle, combustor equipped with the same, and gas turbine

Info

Publication number: JP5357631B2
Application number: JP2009138575A
Authority: JP
Inventors: 慶井上; 敏彦齋藤; 明川上; 健司宮本; 重實萬代
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-06-09
Also published as: JP2010286141A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel nozzle capable of suppressing increase in pressure fluctuation in the vicinity of fuel nozzle hole, a combustor including the fuel nozzle and a gas turbine. <P>SOLUTION: In the fuel nozzle 20 including the fuel nozzle hole 23 and a flow passage part 27 for supplying fuel to the fuel nozzle hole 23, an expanded flow passage part 28 having a volume linked to the pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole 23 and a flow passage cross section larger than that of the flow passage part 27 is provide between the flow passage part 27 and the fuel nozzle hole 23 in the vicinity of the upstream side of the fuel nozzle hole 23. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料ノズル、これを備えた燃焼器及びガスタービンに関するものである。 The present invention relates to a fuel nozzle, a combustor including the fuel nozzle, and a gas turbine.

ガスタービンの燃焼器では、燃焼ガスを生成する際に燃焼器内に小さな内圧変動が生じると、この小さな内圧変動が燃料ノズル近傍に圧力変動を引き起こす。この燃料ノズルの圧力変動によって、燃料ノズルから供給される燃料の流量が変動し、燃料ノズルの圧力変動が一層増大することになる。その結果、燃焼による発熱量の変動を起因とした燃焼振動が発生し、その燃焼振動が燃焼器の構成品の健全性が損なわれるおそれがあった。 In a combustor of a gas turbine, when a small internal pressure fluctuation occurs in the combustor when generating combustion gas, the small internal pressure fluctuation causes a pressure fluctuation in the vicinity of the fuel nozzle. Due to the pressure fluctuation of the fuel nozzle, the flow rate of the fuel supplied from the fuel nozzle fluctuates, and the pressure fluctuation of the fuel nozzle further increases. As a result, combustion vibration due to fluctuations in the amount of heat generated by combustion occurs, and the combustion vibration may impair the soundness of the combustor components.

特許文献１には、燃料ノズル内部に燃料の流路面積を縮小する絞りを設けることにより、燃料ノズルに生じた圧力変動が絞り部の上流に伝播することを抑制する発明が開示されている。 Patent Document 1 discloses an invention that suppresses propagation of pressure fluctuations generated in a fuel nozzle upstream of a throttle portion by providing a throttle that reduces the flow area of the fuel inside the fuel nozzle.

特許第３４９４７５３号公報Japanese Patent No. 3494753

しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、燃料ノズルに生じた圧力変動が絞り部と燃料ノズル孔との間に伝播し、それにより位相差が燃料ノズルに生じてしまう。そのため、燃料ノズル孔における燃料流量が変動するという問題があった。 However, in the invention disclosed in Patent Document 1, the pressure fluctuation generated in the fuel nozzle propagates between the throttle portion and the fuel nozzle hole, thereby causing a phase difference in the fuel nozzle. Therefore, there has been a problem that the fuel flow rate in the fuel nozzle hole varies.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、燃料ノズル孔近傍の圧力変動の増大を抑制することができる燃料ノズル、これを備えた燃焼器及びガスタービンを提供することにある。 This invention is made in view of such a situation, Comprising: It is providing the fuel nozzle which can suppress the increase in the pressure fluctuation of fuel nozzle hole vicinity, a combustor provided with the same, and a gas turbine. is there.

上記課題を解決するために、本発明の燃料ノズル、これを備えた燃焼器及びガスタービンには、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる燃料ノズルは、燃料ノズル孔と、該燃料ノズル孔に燃料を供給する流路部と、を備えた燃料ノズルにおいて、前記流路部と前記燃料ノズルとの間には、前記燃料ノズル孔の上流側の近傍であって前記燃料ノズル孔に生じる圧力変動に連動する容積を有するとともに前記流路部の流路断面積よりも大きな流路断面積を有する拡大流路部を備え、前記拡大流路部には、前記拡大流路部内の圧力変動を減衰する容積を有する共鳴室が接続されることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the following means are employed in the fuel nozzle of the present invention, the combustor including the fuel nozzle, and the gas turbine.
That is, the fuel nozzle according to the present invention includes a fuel nozzle hole and a flow path portion that supplies fuel to the fuel nozzle hole. Between the flow path portion and the fuel nozzle, An enlarged flow path portion that is in the vicinity of the upstream side of the fuel nozzle hole and has a volume that is linked to the pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole and that has a flow path cross-sectional area larger than the flow path cross-sectional area of the flow path portion. provided, wherein the enlarged flow path portion, resonance chamber having a volume for attenuating pressure fluctuations of the expansion passage portion is characterized Rukoto connected.

拡大流路部は、燃料ノズル孔の圧力変動と連動する容積を有するので、拡大流路部の圧力変動と燃料ノズル孔の圧力変動との間に生じる位相差が減少する。そのため、燃料ノズル孔における燃料流量の変化を低減することができる。従って、燃料流量の変化を起因とした燃料ノズル孔に生じる圧力変動の増大を抑制することができ、燃焼振動の発生を防止することが可能となる。 Since the enlarged flow path section has a volume that is linked to the pressure fluctuation of the fuel nozzle hole, the phase difference generated between the pressure fluctuation of the enlarged flow path section and the pressure fluctuation of the fuel nozzle hole is reduced. Therefore, the change in the fuel flow rate in the fuel nozzle hole can be reduced. Therefore, it is possible to suppress an increase in pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole due to a change in the fuel flow rate, and it is possible to prevent the occurrence of combustion vibration.

共鳴室は、拡大流路部内の圧力変動を減衰する容積を有しているため、拡大流路部内の圧力変動を更に減じることができる。そのため、燃料ノズル孔における燃料流量の変化をさらに低減することができる。従って、燃料流量の変化を起因とした燃料ノズル孔に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。 Since the resonance chamber has a volume that attenuates the pressure fluctuation in the enlarged flow path portion, the pressure fluctuation in the enlarged flow path portion can be further reduced. Therefore, the change in the fuel flow rate in the fuel nozzle hole can be further reduced. Accordingly, it is possible to suppress an increase in pressure fluctuation that occurs in the fuel nozzle hole due to a change in the fuel flow rate.

さらに、本発明にかかる燃料ノズルの拡大流路部は、容積の調整が可能な容積調整手段を備えることを特徴とする。 Furthermore, the enlarged flow path portion of the fuel nozzle according to the present invention is characterized by including a volume adjusting means capable of adjusting the volume.

拡大流路部の容積を調整することによって拡大流路部の圧力変動の減衰を想定される燃焼振動に対して最適化することができるので、燃料ノズル孔における燃料流量の変化を効果的に低減することができる。従って、燃料流量を起因とした燃料ノズル孔に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。 By adjusting the volume of the enlarged flow path section, the attenuation of pressure fluctuations in the expanded flow path section can be optimized with respect to the assumed combustion vibration, effectively reducing changes in the fuel flow rate in the fuel nozzle hole can do. Therefore, it is possible to suppress an increase in pressure fluctuation caused in the fuel nozzle hole due to the fuel flow rate.

さらに、本発明にかかる燃料ノズルの容積調整手段は、前記拡大流路部内に挿入された多孔質体であることを特徴とする。 Further, the volume adjusting means of the fuel nozzle according to the present invention is a porous body inserted into the enlarged flow path portion.

多孔質体の容積を調整することによって拡大流路部の圧力変動の減衰を最適化することができ、また、拡大流路部内の圧力変動が多孔質体によって吸収されるので、燃料ノズル孔における燃料流量の変化をさらに低減することができる。従って、燃料流量の変化を起因とした燃料ノズル孔に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。
なお、拡大流路部に備えられる多孔質体は、目詰まりを防ぐために燃料ノズルの上流に設置されるフィルタよりも空隙率が大きいものが好ましい。 By adjusting the volume of the porous body, it is possible to optimize the attenuation of the pressure fluctuation in the enlarged flow path portion, and the pressure fluctuation in the enlarged flow path portion is absorbed by the porous body. The change in the fuel flow rate can be further reduced. Accordingly, it is possible to suppress an increase in pressure fluctuation that occurs in the fuel nozzle hole due to a change in the fuel flow rate.
In addition, it is preferable that the porous body provided in the enlarged flow path portion has a larger porosity than the filter installed upstream of the fuel nozzle in order to prevent clogging.

さらに、本発明にかかる燃料ノズルの容積調整手段は、前記拡大流路部内に挿入可能とされたスペーサであることを特徴とする。 Further, the volume adjusting means of the fuel nozzle according to the present invention is a spacer that can be inserted into the enlarged flow path portion.

スペーサの本数や挿入深さを変更することにより容易に拡大流路部の容積を調節することができるので、拡大流路部の圧力変動の減衰を容易に最適化でき燃料流量の変化を効果的に抑制することができる。従って、燃料流量の変化を起因とした燃料ノズル孔に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。 By changing the number of spacers and the insertion depth, the volume of the enlarged flow passage can be easily adjusted, so that the attenuation of pressure fluctuations in the enlarged flow passage can be easily optimized and the change in the fuel flow rate is effective. Can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress an increase in pressure fluctuation that occurs in the fuel nozzle hole due to a change in the fuel flow rate.

また、本発明にかかる燃料ノズルは、燃料ノズル孔と、該燃料ノズル孔に燃料を供給する流路部と、を備えた前記燃料ノズルにおいて、前記流路部は、前記燃料ノズル孔から伝播する圧力変動を圧力損失によって抑制可能とされた長さであることを特徴とする。 The fuel nozzle according to the present invention includes a fuel nozzle hole and a flow path portion that supplies fuel to the fuel nozzle hole, wherein the flow path portion propagates from the fuel nozzle hole. The length is such that the pressure fluctuation can be suppressed by pressure loss.

燃料ノズル孔から流路部に伝播した圧力変動は、流路部の圧力損失によって低減され流路部の上流に伝播しない。従って、燃料ノズル孔に供給される燃料流量の変化が抑えられるので、燃料ノズル孔に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。 The pressure fluctuation propagated from the fuel nozzle hole to the flow path portion is reduced by the pressure loss of the flow path portion and does not propagate upstream of the flow path portion. Therefore, since the change in the flow rate of the fuel supplied to the fuel nozzle hole is suppressed, an increase in pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole can be suppressed.

さらに、本発明にかかる燃料ノズルの流路部は、その内部がラビリンス形状とされていることを特徴とする。 Furthermore, the flow path portion of the fuel nozzle according to the present invention has a labyrinth shape inside.

燃料ノズル孔から流路部に伝播した圧力変動は、流路部のラビリンス形状によって圧力損失が発生し減衰される。従って、ラビリンス形状がない場合と比べると、流路部の長さを短くして燃料ノズル孔に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。 The pressure fluctuation propagated from the fuel nozzle hole to the flow path portion is attenuated by a pressure loss due to the labyrinth shape of the flow path portion. Therefore, compared with the case where there is no labyrinth shape, the length of the flow path portion can be shortened to suppress an increase in pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole.

さらに、本発明にかかる燃料ノズルの流路部は、その内部にオリフィスが配置されていることを特徴とする。 Furthermore, the flow path portion of the fuel nozzle according to the present invention is characterized in that an orifice is disposed therein.

燃料ノズル孔から流路部に伝播した圧力変動は、流路部に設けられたオリフィスによって圧力損失が発生し減衰される。従って、オリフィスがない場合と比べると、流路部の長さを短くして燃料ノズル孔に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。 The pressure fluctuation propagated from the fuel nozzle hole to the flow path part is attenuated by a pressure loss caused by the orifice provided in the flow path part. Therefore, as compared with the case where there is no orifice, the length of the flow path portion can be shortened to suppress an increase in pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole.

また、本発明の燃焼器は、上記のいずれかに記載の燃料ノズルを備えていることを特徴とする。 A combustor according to the present invention includes any one of the fuel nozzles described above.

燃焼器の内圧変動を起因とする燃料ノズル孔に生じる圧力変動の増大を抑制し、燃焼による発熱量の変動を低減することができる。従って、燃焼振動に対する燃焼器の構成品の健全性を保つことができる。 It is possible to suppress an increase in the pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole due to the internal pressure fluctuation of the combustor, and to reduce the fluctuation of the calorific value due to the combustion. Therefore, the soundness of the combustor components against the combustion vibration can be maintained.

また、本発明のガスタービンは、上記に記載の燃焼器を備えていることを特徴とする。 A gas turbine according to the present invention includes the combustor described above.

燃焼器の構成品の健全性を保つことができるので、ガスタービンの信頼性が向上する。 Since the soundness of the combustor components can be maintained, the reliability of the gas turbine is improved.

本発明の燃料ノズルによると、拡大流路部は、燃料ノズル孔の圧力変動と連動する容積を有するので、拡大流路部の圧力変動と燃料ノズル孔の圧力変動との間に生じる位相差が減少する。そのため、燃料ノズル孔における燃料流量の変化を低減することができる。従って、燃料流量の変化を起因とする燃料ノズル孔に生じる圧力変動の増大を抑制することができ、燃焼振動の発生を抑制することが可能となる。 According to the fuel nozzle of the present invention, since the enlarged flow path portion has a volume that is linked to the pressure fluctuation of the fuel nozzle hole, there is a phase difference generated between the pressure fluctuation of the enlarged flow path portion and the pressure fluctuation of the fuel nozzle hole. Decrease. Therefore, the change in the fuel flow rate in the fuel nozzle hole can be reduced. Therefore, it is possible to suppress an increase in pressure fluctuation that occurs in the fuel nozzle hole due to a change in the fuel flow rate, and it is possible to suppress the occurrence of combustion vibration.

本発明の第１実施形態にかかる燃料ノズルを有したガスタービンの燃焼器を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the combustor of the gas turbine which has the fuel nozzle concerning 1st Embodiment of this invention. 図１に示す燃焼器を、燃料ノズル、内筒、および尾筒に分解して示した斜視図である。It is the perspective view which decomposed | disassembled and showed the combustor shown in FIG. 1 to the fuel nozzle, the inner cylinder, and the tail cylinder. 図２に示すパイロットノズルの要部を拡大して示した図２のＡ−Ａ部に沿った縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view along the AA part of FIG. 2 which expanded and showed the principal part of the pilot nozzle shown in FIG. 図３に示すパイロットノズルの流路部における図３のＢ−Ｂ部に沿った横断面図を示し、（ａ）は流路部が同心円状に形成され、（ｂ）は流路部がパイロットノズルの外筒の内周に均等に配置されていることを示した図である。3A and 3B are cross-sectional views taken along the line B-B in FIG. 3 in the flow path portion of the pilot nozzle shown in FIG. 3, where FIG. 3A is a flow path portion formed concentrically, and FIG. It is the figure which showed having been arrange | positioned equally at the inner periphery of the outer cylinder of a nozzle. 本発明の第２実施形態にかかるパイロットノズルの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the pilot nozzle concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態にかかるパイロットノズルの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the pilot nozzle concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態にかかるパイロットノズルの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the pilot nozzle concerning 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態にかかるパイロットノズルの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the pilot nozzle concerning 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６実施形態にかかるパイロットノズルの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the pilot nozzle concerning 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７実施形態にかかるパイロットノズルの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the pilot nozzle concerning 7th Embodiment of this invention.

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態にかかるガスタービンの燃料ノズルを備えた燃焼器とガスタービンについて、図１及び図２を参照しながら説明する。
図１及び図２に示す燃焼器１０を有したガスタービン（図示せず）は、燃焼器１０の他、圧縮機（図示せず）と、タービン（図示せず）とを備えている。ガスタービンは、一般に複数の燃焼器１０を有しており、圧縮機により圧縮された空気と、燃焼器１０に供給された燃料を混合させ、各々の燃焼器１０内で燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる。この高温の燃焼ガスをタービンへ供給してタービンを回転駆動させている。 [First Embodiment]
Hereinafter, a combustor including a fuel nozzle of a gas turbine and a gas turbine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
A gas turbine (not shown) having the combustor 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes a compressor (not shown) and a turbine (not shown) in addition to the combustor 10. The gas turbine generally includes a plurality of combustors 10, and the air compressed by the compressors and the fuel supplied to the combustors 10 are mixed and burned in each combustor 10 to perform high-temperature combustion. Generate gas. This high-temperature combustion gas is supplied to the turbine to rotate the turbine.

燃焼器１０は、燃焼器ケーシング１１内に環状に複数個配置されている（図１では１個のみ示している）。燃焼器ケーシング１１とガスタービンケーシング１２とには圧縮空気が充満し、車室１３を形成する。この車室１３には、圧縮機により圧縮された空気が導入される。導入された圧縮空気は、燃焼器１０の上流部に設けられた空気流入口１４から、燃焼器１０の内部に入る。燃焼器１０の燃焼バーナ１６の内筒１５の内部では、燃焼バーナ１６から供給された燃料と圧縮空気が混合され燃焼する。燃焼によって生じた燃焼ガスは、燃焼バーナ１６の尾筒１７を通ってタービン室側へ供給され、タービンロータ（図示せず）を回転させる。 A plurality of combustors 10 are annularly arranged in the combustor casing 11 (only one is shown in FIG. 1). The combustor casing 11 and the gas turbine casing 12 are filled with compressed air to form a passenger compartment 13. Air that has been compressed by a compressor is introduced into the passenger compartment 13. The introduced compressed air enters the inside of the combustor 10 from an air inlet 14 provided in the upstream portion of the combustor 10. In the inner cylinder 15 of the combustion burner 16 of the combustor 10, the fuel supplied from the combustion burner 16 and the compressed air are mixed and burned. Combustion gas generated by the combustion is supplied to the turbine chamber side through the transition piece 17 of the combustion burner 16, and rotates a turbine rotor (not shown).

図２には、燃焼バーナ１６と、燃焼バーナ１６の内筒１５と、燃焼バーナ１６の尾筒１７とが分離して示されている。
燃焼バーナ１６は、複数本の主燃焼バーナ１８と、１本のパイロット燃焼バーナ１９とを有している。
複数本の主燃焼バーナ１８は、燃焼バーナ１６の内筒１５の内部で、かつ、パイロット燃焼バーナ１９の周囲を囲むように配置されている。 In FIG. 2, the combustion burner 16, the inner cylinder 15 of the combustion burner 16, and the tail cylinder 17 of the combustion burner 16 are shown separately.
The combustion burner 16 has a plurality of main combustion burners 18 and one pilot combustion burner 19.
The plurality of main combustion burners 18 are arranged inside the inner cylinder 15 of the combustion burner 16 and so as to surround the periphery of the pilot combustion burner 19.

パイロット燃焼バーナ１９は、パイロットノズルとパイロットバーナ筒３２とを備えている。パイロットバーナ筒３２は、パイロットノズルに対して同心状で、かつ、パイロットノズルの先端部を囲繞する状態で配置されている。このため、パイロットノズルの先端部とパイロットバーナ筒３２との間には、リング状の空気通路が形成され、この空気通路には、その上流側から下流側に向かって圧縮空気が流通する。パイロットノズルには、その下端に複数個（例えば、８個）の燃料ノズル孔が形成されている。各燃料ノズル孔から噴射された燃料は、圧縮空気と混合されて、燃焼バーナ１６の内筒１５の内部空間に送られて燃焼することとなる。
主燃焼バーナ１８は、主燃料ノズル２１と、主バーナ筒２２とを主に備えている。主バーナ筒２２は、主燃料ノズル２１を囲繞する状態で配置されている。このため、主燃料ノズル２１の外周面と主バーナ筒２２の内周面との間に、空気通路が形成され、この空気通路には、その上流側から下流側に向かって圧縮空気が流通する。主燃料ノズル２１には、その下端に複数個の燃料ノズル孔が形成されている。各燃料ノズル孔から噴射された燃料は、圧縮空気と混合されて、燃焼バーナ１６の内筒１５の内部空間に送られて燃焼することとなる。 The pilot combustion burner 19 includes a pilot nozzle and a pilot burner cylinder 32. The pilot burner cylinder 32 is concentric with the pilot nozzle and is disposed so as to surround the tip of the pilot nozzle. For this reason, a ring-shaped air passage is formed between the pilot nozzle tip and the pilot burner cylinder 32, and compressed air flows through the air passage from the upstream side to the downstream side. The pilot nozzle has a plurality of (for example, eight) fuel nozzle holes at its lower end. The fuel injected from each fuel nozzle hole is mixed with compressed air, sent to the inner space of the inner cylinder 15 of the combustion burner 16 and burned.
The main combustion burner 18 mainly includes a main fuel nozzle 21 and a main burner cylinder 22. The main burner cylinder 22 is disposed so as to surround the main fuel nozzle 21. For this reason, an air passage is formed between the outer peripheral surface of the main fuel nozzle 21 and the inner peripheral surface of the main burner cylinder 22, and the compressed air flows through the air passage from the upstream side to the downstream side. . The main fuel nozzle 21 has a plurality of fuel nozzle holes at its lower end. The fuel injected from each fuel nozzle hole is mixed with compressed air, sent to the inner space of the inner cylinder 15 of the combustion burner 16 and burned.

図３は、図２に示したパイロット燃焼バーナが備えているパイロットノズルの図２のＡ−Ａ部における縦断面概略図である。
パイロットノズル２０は、下端の円周に複数個（例えば、８個）の燃料ノズル孔２３を有している外筒２４と、内筒２５と、大流路部２６と、流路部２７と、拡大流路部２８とを有している。
大流路部２６は、流路部２７の上流に位置し、パイロットノズル２０の外筒２４によって囲われている。大流路部２６は、拡大流路部２８よりも大きな容積を有している。
流路部２７は、パイロットノズル２０の外筒２４と、その外筒２４の下端に収容されている内筒２５との間に形成されている。この流路部２７は、通過した燃料の圧力がほぼ一定となって拡大流路部２８に供給されるような長さを有している。流路部２７の流路断面積は、燃料ノズル孔２３の流路断面積よりも大きく、拡大流路部２８よりも小さな流路断面積となっている。
拡大流路部２８は、流路部２７と燃料ノズル孔２３との間であり、かつ、燃料ノズル孔２３の上流近傍に設けられている。拡大流路部２８は、パイロットノズル２０の内筒２５と外筒２４との間にリング状に形成されている。拡大流路部２８の容積は、燃料ノズル孔２３に供給される燃料の流速の最大値と最小値との比が最小となる大きさを有している。 FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of the pilot nozzle included in the pilot combustion burner shown in FIG.
The pilot nozzle 20 includes an outer cylinder 24 having a plurality of (for example, eight) fuel nozzle holes 23 on the circumference of the lower end, an inner cylinder 25, a large flow path portion 26, and a flow path portion 27. , And an enlarged flow path portion 28.
The large flow path portion 26 is located upstream of the flow path portion 27 and is surrounded by the outer cylinder 24 of the pilot nozzle 20. The large flow path portion 26 has a larger volume than the enlarged flow path portion 28.
The flow path portion 27 is formed between the outer cylinder 24 of the pilot nozzle 20 and the inner cylinder 25 accommodated at the lower end of the outer cylinder 24. The flow path portion 27 has such a length that the pressure of the fuel that has passed through is substantially constant and is supplied to the enlarged flow path portion 28. The flow passage cross-sectional area of the flow passage portion 27 is larger than the flow passage cross-sectional area of the fuel nozzle hole 23 and smaller than that of the enlarged flow passage portion 28.
The enlarged flow path portion 28 is provided between the flow path portion 27 and the fuel nozzle hole 23 and in the vicinity of the upstream side of the fuel nozzle hole 23. The enlarged flow path portion 28 is formed in a ring shape between the inner cylinder 25 and the outer cylinder 24 of the pilot nozzle 20. The volume of the enlarged flow path portion 28 has such a size that the ratio between the maximum value and the minimum value of the flow rate of the fuel supplied to the fuel nozzle hole 23 is minimized.

流路部２７は、図４（ａ）に示すように、パイロットノズル２０の外筒２４と内筒２５との間にリング状に形成され、燃料がその上流側から下流側に向かい流通する。なお、流路部２７は、図４（ｂ）に示すように、パイロットノズル２０の外筒２４と内筒２５との間に内筒２５の外周に均等に複数個（例えば、８個）配置されても良い。 As shown in FIG. 4A, the flow path portion 27 is formed in a ring shape between the outer cylinder 24 and the inner cylinder 25 of the pilot nozzle 20, and the fuel flows from the upstream side to the downstream side. As shown in FIG. 4B, a plurality of (for example, eight) flow path portions 27 are arranged on the outer periphery of the inner cylinder 25 between the outer cylinder 24 and the inner cylinder 25 of the pilot nozzle 20. May be.

以上の通り、本実施形態にかかるパイロットノズル２０によれば以下の作用効果を奏する。
拡大流路部２８は、燃料ノズル孔２３に供給される燃料の流速の最大値と最小値との比が最小となる容積（燃料ノズル孔２３の圧力変動と連動する容積）を有しているので、拡大流路部２８の圧力変動と燃料ノズル孔２３の圧力変動との間に生じる位相差が減少する。そのため、燃料ノズル孔２３における燃料流量の変化を低減することができる。従って、燃料流量の変化を起因とした燃料ノズル孔２３に生じる圧力変動の増大を抑制することができ、燃焼振動の発生を防止することが可能となる。
なお、拡大流路部２８の容積は、燃焼器１０に生じる内圧変動の周波数に基づいて求めることができる。 As described above, the pilot nozzle 20 according to the present embodiment has the following operational effects.
The enlarged flow path portion 28 has a volume (a volume linked with a pressure fluctuation of the fuel nozzle hole 23) in which the ratio between the maximum value and the minimum value of the flow velocity of the fuel supplied to the fuel nozzle hole 23 is minimized. Therefore, the phase difference generated between the pressure fluctuation in the enlarged flow path portion 28 and the pressure fluctuation in the fuel nozzle hole 23 is reduced. Therefore, the change in the fuel flow rate in the fuel nozzle hole 23 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress an increase in pressure fluctuation that occurs in the fuel nozzle hole 23 due to a change in the fuel flow rate, and to prevent the occurrence of combustion vibration.
Note that the volume of the enlarged flow path portion 28 can be obtained based on the frequency of the internal pressure fluctuation generated in the combustor 10.

さらに、本実施形態にかかるパイロットノズル２０を有する燃焼器によれば、燃焼器の内圧変動を起因とした燃料ノズル孔２３に生じる圧力変動の増大を抑制し、燃焼による発熱量の変動を抑制することができる。従って、燃焼振動によって生じる燃焼器の構成品の健全性を保つことができる。 Furthermore, according to the combustor having the pilot nozzle 20 according to the present embodiment, an increase in the pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole 23 due to the fluctuation in the internal pressure of the combustor is suppressed, and the fluctuation of the heat generation amount due to the combustion is suppressed. be able to. Therefore, the soundness of the combustor components generated by the combustion vibration can be maintained.

さらに、本実施形態にかかるパイロットノズル２０を備えた燃焼器を有するガスタービンによれば、燃焼器の構成品の健全性を保つことができるので、ガスタービンの信頼性が向上する。 Furthermore, according to the gas turbine having the combustor including the pilot nozzle 20 according to the present embodiment, the soundness of the combustor components can be maintained, so that the reliability of the gas turbine is improved.

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図５に基づき説明する。本実施形態のパイロットノズル及び燃焼器の構成は、拡大流路部に接続されている共鳴室を有している点において第１実施形態と相違し、そのほかは同様である。したがって、同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
共鳴室２９は、燃料の流通方向に対して直交する方向に拡大流路部２８と接続されている。共鳴室２９は、流路部２７の下端のパイロットノズル２０の内筒２５と外筒２４との間に形成されている。共鳴室２９は、拡大流路部２８内の上流側の圧力変動を減衰する容積を有している。 [Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the pilot nozzle and the combustor of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that it has a resonance chamber connected to the enlarged flow path portion, and the others are the same. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The resonance chamber 29 is connected to the enlarged flow path portion 28 in a direction orthogonal to the fuel flow direction. The resonance chamber 29 is formed between the inner cylinder 25 and the outer cylinder 24 of the pilot nozzle 20 at the lower end of the flow path portion 27. The resonance chamber 29 has a volume that attenuates the pressure fluctuation on the upstream side in the enlarged flow path portion 28.

以上の通り、本実施形態にかかるパイロットノズル２０によれば以下の作用効果を奏する。
共鳴室２９は、拡大流路部２８内の圧力変動を減衰する容積を有しているため、拡大流路部２８内の圧力変動を更に減じることができる。そのため、燃料ノズル孔２３における燃料流量の変化をさらに低減することができる。従って、燃料流量の変化を起因とした燃料ノズル孔２３に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。
なお、共鳴室２９の容積は、燃焼器に生じる内圧変動の周波数に基づいて求めることができる。 As described above, the pilot nozzle 20 according to the present embodiment has the following operational effects.
Since the resonance chamber 29 has a volume that attenuates the pressure fluctuation in the enlarged flow path portion 28, the pressure fluctuation in the enlarged flow path portion 28 can be further reduced. Therefore, the change in the fuel flow rate in the fuel nozzle hole 23 can be further reduced. Therefore, it is possible to suppress an increase in pressure fluctuation that occurs in the fuel nozzle hole 23 due to a change in the fuel flow rate.
The volume of the resonance chamber 29 can be obtained based on the frequency of the internal pressure fluctuation generated in the combustor.

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図６に基づき説明する。本実施形態のパイロットノズル及び燃焼器の構成は、拡大流路部に多孔質体が挿入されている点において第１実施形態と相違し、そのほかは同様である。したがって、同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
多孔質体（容量調整手段）３０は、拡大流路部２８内の上流側に挿入されている。多孔質体３０は、拡大流路部２８の容積の半分を占めている。 [Third Embodiment]
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the pilot nozzle and the combustor of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that a porous body is inserted into the enlarged flow path portion, and the other configurations are the same. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The porous body (capacity adjusting means) 30 is inserted on the upstream side in the enlarged flow path portion 28. The porous body 30 occupies half of the volume of the enlarged flow path portion 28.

以上の通り、本実施形態にかかるパイロットノズル２０によれば以下の作用効果を奏する。
拡大流路部２８の容積を調整することによって拡大流路部２８の圧力変動の減衰を最適化することができ、かつ、拡大流路部２８の圧力変動が多孔質体３０によって吸収されるので、燃料ノズル孔２３における燃料流量の変化を効果的に低減することができる。従って、燃料流量の変化を起因とした燃料ノズル孔２３に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。
なお、多孔質体３０が拡大流路部２８に占める容積は、燃焼器に生じる内圧変動の周波数に基づいて求めることができ、多孔質体３０の空隙率については、実験等によって得られた情報に基づく値を用いることができる。 As described above, the pilot nozzle 20 according to the present embodiment has the following operational effects.
By adjusting the volume of the enlarged flow path portion 28, the attenuation of the pressure fluctuation of the enlarged flow path portion 28 can be optimized, and the pressure fluctuation of the enlarged flow path portion 28 is absorbed by the porous body 30. The change in the fuel flow rate in the fuel nozzle hole 23 can be effectively reduced. Therefore, it is possible to suppress an increase in pressure fluctuation that occurs in the fuel nozzle hole 23 due to a change in the fuel flow rate.
In addition, the volume which the porous body 30 occupies in the expansion flow path part 28 can be calculated | required based on the frequency of the internal pressure fluctuation which arises in a combustor, About the porosity of the porous body 30, the information obtained by experiment etc. A value based on can be used.

なお、拡大流路部２８に備えられている多孔質体３０は、目詰まりを防ぐためにパイロットノズル２０の上流に設置されているフィルタ（図示ぜず）よりも空隙率が大きいものが好ましい。 The porous body 30 provided in the enlarged flow path portion 28 preferably has a larger porosity than a filter (not shown) installed upstream of the pilot nozzle 20 in order to prevent clogging.

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図７に基づき説明する。本実施形態のパイロットノズル及び燃焼器の構成は、拡大流路部内に挿入可能とされたスペーサを有している点において第１実施形態と相違し、そのほかは同様である。したがって、同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
スペーサ（容量調整手段）３１は、パイロットノズル２０の外筒２４の内周側に２本設けられている。スペーサ３１は、外周にねじ山を有するねじ込固定式となっており、パイロットノズル２０の外筒２４の外側からねじによって埋設され、拡大流路部２８に突出している。 [Fourth Embodiment]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the pilot nozzle and the combustor of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that it has a spacer that can be inserted into the enlarged flow path portion, and the others are the same. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Two spacers (capacity adjusting means) 31 are provided on the inner peripheral side of the outer cylinder 24 of the pilot nozzle 20. The spacer 31 is of a screw-in type that has a thread on the outer periphery, is embedded from the outside of the outer cylinder 24 of the pilot nozzle 20 with a screw, and protrudes into the enlarged flow path portion 28.

以上の通り、本実施形態にかかるパイロットノズル２０によれば以下の作用効果を奏する。
スペーサ３１の本数や挿入深さを変更することにより、容易に拡大流路部２８の容積を調節できるので、拡大流路部２８の圧力変動の減衰を容易に最適化でき燃料流量の変化を効果的に抑制することが可能となる。従って、燃料流量の変化を起因とした燃料ノズル孔２３に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。
なお、スペーサ３１の本数や挿入深さは、実験等によって得られた情報に基づく値を用いることができる。 As described above, the pilot nozzle 20 according to the present embodiment has the following operational effects.
By changing the number of spacers 31 and the insertion depth, the volume of the enlarged flow passage portion 28 can be easily adjusted, so that attenuation of pressure fluctuations in the enlarged flow passage portion 28 can be easily optimized, and the change in the fuel flow rate is effective. Can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress an increase in pressure fluctuation that occurs in the fuel nozzle hole 23 due to a change in the fuel flow rate.
In addition, the value based on the information obtained by experiment etc. can be used for the number of spacers 31 and insertion depth.

［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図８に基づき説明する。本実施形態のパイロットノズル及び燃焼器の構成は、拡大流路部を有しない点において第１実施形態と相違し、そのほかは同様である。したがって、同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
流路部２７は、パイロットノズル２０の外筒２４と内筒２５との間に形成され、燃料ノズル孔２３から伝播した圧力変動が流路部２７の圧力損失によって抑制可能な長さを有している。流路部２７は、パイロットノズル２０の外筒２４の下端の外周に設けられている複数個（例えば、８個）の燃料ノズル孔２３に連通している。 [Fifth Embodiment]
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the pilot nozzle and the combustor of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that it does not have an enlarged flow path portion, and the others are the same. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The flow path portion 27 is formed between the outer cylinder 24 and the inner cylinder 25 of the pilot nozzle 20, and has a length that can suppress the pressure fluctuation propagated from the fuel nozzle hole 23 due to the pressure loss of the flow path portion 27. ing. The flow path portion 27 communicates with a plurality of (for example, eight) fuel nozzle holes 23 provided on the outer periphery of the lower end of the outer cylinder 24 of the pilot nozzle 20.

以上の通り、本実施形態にかかるパイロットノズル２０によれば以下の作用効果を奏する。
燃料ノズル孔２３から流路部２７に伝播した圧力変動は、流路部２７の圧力損失によって低減され流路部２７の上流には伝播しない。従って、燃料ノズル孔２３に供給される燃料流量の変化が抑えられるので、燃料ノズル孔２３に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。
なお、流路部２７の長さは、実験等によって得られた情報に基づいた値を用いることができる。 As described above, the pilot nozzle 20 according to the present embodiment has the following operational effects.
The pressure fluctuation propagated from the fuel nozzle hole 23 to the flow path portion 27 is reduced by the pressure loss of the flow path portion 27 and does not propagate upstream of the flow path portion 27. Therefore, since the change in the flow rate of the fuel supplied to the fuel nozzle hole 23 is suppressed, an increase in pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole 23 can be suppressed.
As the length of the flow path portion 27, a value based on information obtained through experiments or the like can be used.

［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図９に基づき説明する。本実施形態のパイロットノズル及び燃焼器の構成は、拡大流路部を有さず流路部がラビリンス形状である点において第１実施形態と相違し、そのほかは同様である。したがって、同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
流路部２７は、パイロットノズル２０の外筒２４と内筒２５との間に形成され、その外筒２４の下端の外周に設けられている複数個の燃料ノズル孔２３（例えば、８個）に連通している。パイロットノズル２０の外筒２４の内周と内筒２５の外周とには、複数の絞り片を設けたラビリンス形状３２が設けられている。 [Sixth Embodiment]
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the pilot nozzle and the combustor of the present embodiment is different from that of the first embodiment in that it does not have an enlarged flow path portion and the flow path portion has a labyrinth shape, and the others are the same. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The flow path portion 27 is formed between the outer cylinder 24 and the inner cylinder 25 of the pilot nozzle 20, and a plurality of fuel nozzle holes 23 (for example, eight) provided on the outer periphery of the lower end of the outer cylinder 24. Communicating with On the inner periphery of the outer cylinder 24 and the outer periphery of the inner cylinder 25 of the pilot nozzle 20, a labyrinth shape 32 provided with a plurality of throttle pieces is provided.

以上の通り、本実施形態にかかるパイロットノズル２０によれば以下の作用効果を奏する。
燃料ノズル孔２３から流路部２７に伝播した圧力変動は、流路部２７のラビリンス形状３２によって圧力損失が発生し減衰される。従って、ラビリンス形状３２がない場合と比べると、流路部２７の長さを短くして燃料ノズル孔２３に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。 As described above, the pilot nozzle 20 according to the present embodiment has the following operational effects.
The pressure fluctuation propagated from the fuel nozzle hole 23 to the flow path portion 27 is attenuated by a pressure loss caused by the labyrinth shape 32 of the flow path portion 27. Therefore, compared with the case where there is no labyrinth shape 32, the length of the flow path portion 27 can be shortened to suppress an increase in pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole 23.

［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図１０に基づき説明する。本実施形態の主燃焼バーナ及び燃焼器の構成は、拡大流路部を有さず流路部にオリフィスを備えている点において第１実施形態と相違し、そのほかは同様である。したがって、同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
流路部２７は、パイロットノズル２０の外筒２４と内筒２５との間に形成され、その外筒２４の下端の外周に設けられている複数個の燃料ノズル孔２３（例えば、８個）に連通している。流路部２７には、円盤状の薄板で構成されている絞り機構であるオリフィス３３がパイロットノズル２０の外筒２４の内周側と内筒２５の外周側との相対する位置に３個所設けられている。各オリフィス３３は、流路部２７の上流から下流に向かって均等な間隔毎に設けられている。 [Seventh Embodiment]
Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configurations of the main combustion burner and the combustor of the present embodiment are different from those of the first embodiment in that they do not have an enlarged flow path part and are provided with orifices in the flow path part, and are otherwise the same. Accordingly, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The flow path portion 27 is formed between the outer cylinder 24 and the inner cylinder 25 of the pilot nozzle 20, and a plurality of fuel nozzle holes 23 (for example, eight) provided on the outer periphery of the lower end of the outer cylinder 24. Communicating with The flow path portion 27 is provided with three orifices 33, which are throttling mechanisms composed of disk-shaped thin plates, at positions opposite to the inner peripheral side of the outer cylinder 24 and the outer peripheral side of the inner cylinder 25 of the pilot nozzle 20. It has been. The orifices 33 are provided at equal intervals from the upstream side to the downstream side of the flow path portion 27.

以上の通り、本実施形態にかかるパイロットノズル２０によれば以下の作用効果を奏する。
燃料ノズル孔２３から流路部２７に伝播した圧力変動は、流路部２７に設けられているオリフィス３３によって圧力損失が発生し減衰される。従って、オリフィス３３がない場合と比べると、流路部２７の長さを短くして燃料ノズル孔２３に生じる圧力変動の増大を抑制することができる。
なお、オリフィス３３を設置する間隔、オリフィス３３の数及び形状は、オリフィス３３を通過する圧力変動が圧力損失によって流路部２７の上流に伝播することを低減できるものとし、実験等によって得られた情報に基づく値を用いることができる。 As described above, the pilot nozzle 20 according to the present embodiment has the following operational effects.
The pressure fluctuation propagated from the fuel nozzle hole 23 to the flow path portion 27 is attenuated by a pressure loss caused by the orifice 33 provided in the flow path portion 27. Therefore, compared with the case where the orifice 33 is not provided, the length of the flow path portion 27 can be shortened to suppress an increase in pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole 23.
Note that the intervals at which the orifices 33 are installed, the number and the shape of the orifices 33 are obtained by experiments and the like so that pressure fluctuations passing through the orifices 33 can be prevented from propagating upstream of the flow path portion 27 due to pressure loss. Information based values can be used.

また、上記第１実施形態から第７実施形態において、燃料ノズルとしてパイロットノズル２０を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば主燃料ノズル２１（図２参照）としても良い。 In the first to seventh embodiments, the pilot nozzle 20 is used as the fuel nozzle. However, the present invention is not limited to this, for example, as the main fuel nozzle 21 (see FIG. 2). Also good.

２０パイロットノズル（燃料ノズル）
２３燃料ノズル孔
２７流路部
２８拡大流路部
20 Pilot nozzle (fuel nozzle)
23 Fuel nozzle hole 27 Channel portion 28 Expanded channel portion

Claims

A fuel nozzle hole;
In a fuel nozzle comprising a flow path section for supplying fuel to the fuel nozzle hole,
Between the flow path portion and the fuel nozzle, there is a volume that is in the vicinity of the upstream side of the fuel nozzle hole and that is linked to the pressure fluctuation generated in the fuel nozzle hole, and the flow path cross-sectional area of the flow path portion. With an enlarged flow path section having a larger flow path cross-sectional area ,
Wherein the enlarged flow path portion, fuel nozzle resonance chamber having a volume for attenuating pressure fluctuations of the expansion passage portion is characterized Rukoto connected.

The fuel nozzle according to claim 1 , wherein the enlarged flow path portion includes a volume adjusting unit capable of adjusting a volume.

Said volume adjusting means, a fuel nozzle according to 請 Motomeko 2 you, wherein an enlarged passage inserted porous body portion.

It said volume adjusting means, a fuel nozzle according to claim 2 or claim 3, characterized in that a spacer is capable inserted into the enlarged channel portion.

The combustor provided with the fuel nozzle in any one of Claims 1-4 .

A gas turbine comprising the combustor according to claim 5 .