JP5448762B2 - ガスタービン用燃焼バーナ - Google Patents
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Description
そのため、燃焼領域における圧力変動を抑制するものとして、例えば、特許文献1に開示された音響ライナーなるものが知られている。
本発明の参考例に係るガスタービン用燃焼バーナは、ガスタービン燃焼器の燃焼筒の内部に形成された燃焼領域に燃料を噴射する燃料噴射孔が先端部に設けられ、かつ、燃料供給源から供給された前記燃料を前記燃料噴射孔に導く燃料流路が内部に形成されたガスタービン用燃焼バーナであって、前記燃焼領域から燃料供給系への圧力変動の伝播が許容値以下になるように、前記燃料を前記燃料供給源から前記燃料噴射孔に導く前記燃料供給系のインピーダンスが設定されている。
また、縮径部と直線部との接続部に形成された絞り部(すなわち、縮径部の出口:直線部の入口)において圧力損失が生じることになるので、燃料噴射孔のインピーダンスをさらに大きくして、燃焼領域から燃料供給系への圧力変動の伝播をさらに小さくすることができ、これにより、燃料噴射孔から燃焼領域に噴射される燃料流量の変動をさらに低減させることができる。
さらに、縮径部と第1の直線部との接続部に形成された絞り部(すなわち、縮径部の出口:第1の直線部の入口)において圧力損失が生じることになるので、燃料噴射孔のインピーダンスをさらに大きくして、燃焼領域から燃料供給系への圧力変動の伝播をさらに小さくすることができ、これにより、燃料噴射孔から燃焼領域に噴射される燃料流量の変動をさらに低減させることができる。
なお、メイン燃焼バーナ5は、周方向に沿って等間隔(45°間隔)に設けられており、パイロット燃焼バーナ6は、メイン燃焼バーナ5の(略)中央に位置するように設けられている。
なお、図2中の符号9は、パイロット燃焼バーナ6がデュアル焚き(ガス・油両用)ノズルである場合に油が噴出(噴射)される噴出口である。
ここで、垂直入射吸音率は、燃焼領域3から噴射孔6aに伝播した圧力波が、噴射孔6aでどのくらい吸収されるのかを示す値で、その値が「1」のとき、燃焼領域3から噴射孔6aに伝播した圧力波は、噴射孔6aで完全に吸音され、その値が「0」のとき、燃焼領域3から噴射孔6aに伝播した圧力波は、噴射孔6aで完全に反射されることになる。また、垂直入射吸音率の値としては、「1」より大きいものは存在せず、必ず「1」以下となる。
本実施形態に係るパイロット燃焼バーナ(ガスタービン用燃焼バーナ)21は、噴射孔6aの孔径を小さくして、噴射孔6aのインピーダンス(すなわち、燃料を燃料供給源から噴射孔6aに導く燃料供給系のインピーダンス)を大きくする代わりに、その内部に設けられた燃料通路22の流路断面積を、上述した第1実施形態の燃料通路8(図6参照)の流路断面積よりも小さくして、燃料流路22のインピーダンス(すなわち、燃料を燃料供給源から噴射孔6aに導く燃料供給系のインピーダンス)を大きくしているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。また、図5中の符号10は、従来と同じインピーダンスを有するようにその孔径が設定された(燃料)噴射孔である。
本実施形態に係るパイロット燃焼バーナ(ガスタービン用燃焼バーナ)31は、噴射孔6aの孔径を小さくして、噴射孔6aのインピーダンス(すなわち、燃料を燃料供給源から噴射孔6aに導く燃料供給系のインピーダンス)を大きくする代わりに、その内部に設けられた燃料通路8の途中(より詳しくは、噴射孔6aの上流側近傍に位置する燃料通路8内)に、スリット32を備えた仕切板33(またはオリフィス)を配置して、燃料流路22のインピーダンス(すなわち、燃料を燃料供給源から噴射孔6aに導く燃料供給系のインピーダンス)を大きくしているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。また、図6中の符号10は、従来と同じインピーダンスを有するようにその孔径が設定された(燃料)噴射孔である。
本実施形態に係るパイロット燃焼バーナ(ガスタービン用燃焼バーナ)41は、噴射孔6aの孔径を小さくして、噴射孔6aのインピーダンス(すなわち、燃料を燃料供給源から噴射孔6aに導く燃料供給系のインピーダンス)を大きくする代わりに、その内部に設けられた燃料通路42の流路断面積を、ロックウール等の吸音材43によって、上述した第1実施形態の燃料通路8(図6参照)の流路断面積よりも小さくして、燃料流路42のインピーダンス(すなわち、燃料を燃料供給源から噴射孔6aに導く燃料供給系のインピーダンス)を大きくしているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。また、図7中の符号10は、従来と同じインピーダンスを有するようにその孔径が設定された(燃料)噴射孔である。
また、燃料流路42を通過する燃料の脈動が、吸音材43によって吸収されることになるので、噴射孔10から常に(略)一定の燃料を噴射させることができ、噴射孔10から燃焼領域3に噴射される燃料流量の変動をさらに低減させることができる。
本実施形態に係るパイロット燃焼バーナ(ガスタービン用燃焼バーナ)51は、噴射孔6aの孔径を小さくして、噴射孔6aのインピーダンス(すなわち、燃料を燃料供給源から噴射孔6aに導く燃料供給系のインピーダンス)を大きくする代わりに、その内部に設けられた燃料通路8の途中(より詳しくは、噴射孔6aの上流側近傍に位置する燃料通路8内)に、スリット52を備えるとともに、ロックウール等の吸音材からなる仕切板53(またはロックウール等の吸音材からなるオリフィス)を配置して、燃料流路8のインピーダンス(すなわち、燃料を燃料供給源から噴射孔6aに導く燃料供給系のインピーダンス)を大きくしているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。また、図8中の符号10は、従来と同じインピーダンスを有するようにその孔径が設定された(燃料)噴射孔である。
また、燃料流路8を通過する燃料の脈動が、吸音材からなる仕切板53(または吸音材からなるオリフィス)によって吸収されることになるので、噴射孔10から常に(略)一定の燃料を噴射させることができ、噴射孔10から燃焼領域3に噴射される燃料流量の変動をさらに低減させることができる。
本実施形態に係るパイロット燃焼バーナ(ガスタービン用燃焼バーナ)61は、噴射孔6aの代わりに噴射孔62を備えているという点で上述した第1実施形態から第5実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態から第5実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
また、縮径部62aと拡径部62bとの接続部に形成された絞り部(すなわち、縮径部62aの出口:拡径部62bの入口)において圧力損失が生じることになるので、噴射孔62のインピーダンスをさらに大きくして、燃焼領域3から燃料供給系への圧力変動の伝播をさらに小さくすることができ、これにより、噴射孔62から燃焼領域3に噴射される燃料流量の変動をさらに低減させることができる。
本実施形態に係るパイロット燃焼バーナ(ガスタービン用燃焼バーナ)71は、噴射孔6aの代わりに噴射孔72を備えているという点で上述した第1実施形態から第5実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態から第5実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
また、直線部72bと拡径部72cとの接続部に形成された段部(エッジ部)において圧力損失が生じることになるので、噴射孔72のインピーダンスをさらに大きくして、燃焼領域3から燃料供給系への圧力変動の伝播をさらに小さくすることができ、これにより、噴射孔72から燃焼領域3に噴射される燃料流量の変動をさらに低減させることができる。
縮径部72aと直線部72bとの接続部に形成された絞り部(すなわち、縮径部72aの出口:直線部72bの入口)において圧力損失が生じることになるので、噴射孔72のインピーダンスをさらに大きくして、燃焼領域3から燃料供給系への圧力変動の伝播をさらに小さくすることができ、これにより、噴射孔72から燃焼領域3に噴射される燃料流量の変動をさらに低減させることができる。
本実施形態に係るパイロット燃焼バーナ(ガスタービン用燃焼バーナ)81は、噴射孔6aの代わりに噴射孔82を備えているという点で上述した第1実施形態から第5実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態から第5実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
また、第1の直線部82bと拡径部82cとの接続部に形成された第1の段部(第1のエッジ部)、および拡径部82cと第2の直線部82dとの接続部に形成された第2の段部(第2のエッジ部)において圧力損失が生じることになるので、噴射孔82のインピーダンスをさらに大きくして、燃焼領域3から燃料供給系への圧力変動の伝播をさらに小さくすることができ、これにより、噴射孔82から燃焼領域3に噴射される燃料流量の変動をさらに低減させることができる。
さらに、縮径部82aと第1の直線部82bとの接続部に形成された絞り部(すなわち、縮径部82aの出口:第1の直線部82bの入口)において圧力損失が生じることになるので、噴射孔82のインピーダンスをさらに大きくして、燃焼領域3から燃料供給系への圧力変動の伝播をさらに小さくすることができ、これにより、噴射孔82から燃焼領域3に噴射される燃料流量の変動をさらに低減させることができる。
また、本発明はパイロット燃焼バーナ6のみに適用され得るものではなく、メイン燃焼バーナ5にも適用可能である。
2 燃焼筒
3 燃焼領域
6 パイロット燃焼バーナ(ガスタービン用燃焼バーナ)
6a 燃料噴射孔
8 燃料流路
10 燃料噴射孔
21 ガスタービン用燃焼バーナ
22 燃料流路
31 ガスタービン用燃焼バーナ
32 スリット
33 仕切板
41 ガスタービン用燃焼バーナ
42 燃料流路
43 吸音材
51 ガスタービン用燃焼バーナ
52 スリット
53 仕切板
61 ガスタービン用燃焼バーナ
62 燃料噴射孔
62a 縮径部
62b 拡径部
71 ガスタービン用燃焼バーナ
72 燃料噴射孔
72a 縮径部
72b 直線部
72c 拡径部
81 ガスタービン用燃焼バーナ
82 燃料噴射孔
82a 縮径部
82b 第1の直線部
82c 拡径部
82d 第2の直線部
Claims (7)
- ガスタービン燃焼器の燃焼筒の内部に形成された燃焼領域に燃料を噴射する燃料噴射孔が先端部に設けられ、かつ、燃料供給源から供給された前記燃料を前記燃料噴射孔に導く燃料流路が内部に形成されたガスタービン用燃焼バーナであって、
前記燃焼領域から燃料供給系への圧力変動の伝播が許容値以下になるように、前記燃料流路の半径方向外側に設けられた吸音材により前記燃料流路の流路断面積が設定されていることを特徴とするガスタービン用燃焼バーナ。 - ガスタービン燃焼器の燃焼筒の内部に形成された燃焼領域に燃料を噴射する燃料噴射孔が先端部に設けられ、かつ、燃料供給源から供給された前記燃料を前記燃料噴射孔に導く燃料流路が内部に形成されたガスタービン用燃焼バーナであって、
前記燃焼領域から燃料供給系への圧力変動の伝播が許容値以下になるように、前記燃料流路の途中に、スリットを備えた吸音材からなる仕切板またはオリフィスが設けられていることを特徴とするガスタービン用燃焼バーナ。 - 前記燃焼領域から燃料供給系への圧力変動の伝播が許容値以下になるように、前記燃料噴射孔の孔径が設定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のガスタービン用燃焼バーナ。
- 前記燃料噴射孔が、その入口からその流路長さにおける中間点に向かって漸次縮径する縮径部と、その流路長さにおける中間点からその出口に向かって漸次拡径する拡径部とを備えていることを特徴とする請求項3に記載のガスタービン用燃焼バーナ。
- 前記燃料噴射孔が、その入口からその流路長さにおける1/3の点に向かって延びる縮径部と、その流路長さにおける1/3の点からその流路長さにおける2/3の点に向かって延びる直線部と、その流路長さにおける2/3の点からその出口に向かって延びる拡径部とを備えていることを特徴とする請求項3に記載のガスタービン用燃焼バーナ。
- 前記燃料噴射孔が、その入口からその流路長さにおける1/4の点に向かって延びる縮径部と、その流路長さにおける1/4の点からその流路長さにおける2/4の点に向かって延びる第1の直線部と、その流路長さにおける2/4の点からその流路長さにおける3/4の点に向かって延びる拡径部と、その流路長さにおける3/4の点からその出口に向かって延びる第2の直線部とを備えていることを特徴とする請求項3に記載のガスタービン用燃焼バーナ。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載のガスタービン用燃焼バーナを具備してなることを特徴とするガスタービン燃焼器。
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