JP5520283B2 - 火炎温度不均一部を利用したガスタービンエンジン燃焼器円周方向音響低減 - Google Patents

火炎温度不均一部を利用したガスタービンエンジン燃焼器円周方向音響低減 Download PDF

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Description

本発明は、総括的にはガスタービンエンジン燃焼器に関し、より具体的には、燃焼器における騒音低減に関する。
大気汚染に関する世界的関心事により、一層厳しいエミッション基準が導入されてきた。これらの基準は、ガスタービンエンジン運転の結果として発生する窒素酸化物(NOx)、未燃炭化水素(HC)及び一酸化炭素(CO)のエミッションを規制している。具体的には、窒素酸化物は、高い燃焼器火炎温度の結果としてガスタービンエンジン内で形成される。亜酸化窒素エミッションを低減する目的でガスタービンエンジンに改良を加えることは、関連するガスタービンエンジンの運転音響レベルに対する悪影響を有することが多い。
ガスタービンエンジンの燃焼器内には、燃料−空気化学量論、全質量流量及びその他の作動条件により決まる正常作動条件の結果として、有害なつまり望ましくない音圧振動又は圧力パルスが発生する可能性がある。連邦及び地方大気汚染標準を満たすのに必要な低NOxエミッションを指向したガスタービン燃焼器設計における最新の傾向では、火炎反応ゾーンの上流で燃料及び空気を均一に混合するリーン予混合式燃焼システムが使用されるようになってきた。これらの燃焼システムが作動する燃料−空気比つまり等量比は、望ましくないガス状NOxエミッションの発生を許容可能なレベルまでさらに制限することになる低火炎温度を維持するために、より多くの従来型の燃焼器と比較して非常に「よりリーンなもの」である。この方法は多くの場合、低エミッションを達成するために水又は蒸気噴射を使用するが、水又は蒸気噴射での及び低等量比での作動と関連する燃焼不安定性もまた、ハードウェア損傷及びその他の作動上の問題を引起す可能性がある許容不能な高ダイナミック圧力振動を燃焼器内に生じさせる傾向がある。圧力パルスは、燃焼器ハードウェアに対する機械的及び熱的疲労を含む悪影響をエンジンに対して有する可能性がある。圧力パルスの問題は、低エミッション燃焼器では、空気の非常に高いパーセンテージがそのような設計の燃料−空気混合器に導入されるので、さらに大きな懸案事項となることが判明した。
General Electric Company製のLMシリーズのガスタービンエンジンのような航空機エンジン派生環状燃焼システムでは、その短い小型の燃焼器設計により、燃焼器内に複雑な卓越音圧振動モードが発生することが観察された。実例として、LMS100型Rich−SAC(単一環状燃焼器)では、NOxを制御するために水を噴射した時に、燃焼ダイナミックスが発生する。これらの燃焼音響作用は、燃焼器ハードウェア内にHCFクラッキングを発生させると同時に、燃焼器接触表面上における摩耗を加速させるのに充分なほど大きい振幅のものとなる可能性がある。LMS100型高出力中間冷却式サイクルは、大幅な低温T3かつより高い燃料−空気比を生成しかつ従前の船舶及び産業用rich−SACエンジンよりも多くの水量を使用しており、それらの全てが、燃焼音響作用を悪化させる。その結果、LMS100型は、燃焼ダイナミックス制御設計特性を組込んだ最初のM&I SACである。
乾式低エミッション(DLE)燃焼器は、燃焼音響作用をさらに生じ易くかつ一般的に燃焼音響作用の深刻さを軽減するための設計特性及び/又は制御ロジックを含む。これらは、圧力変動を減衰させる四分の一波長チューブ、複数燃料システム、及び補助燃料回路を含む。複数燃料システムは、燃焼チャンバ内での火炎温度変化を可能にする。LM2500型DLE及びLM6000型DLE燃焼器では、独立して燃料供給されるプレミキサの3つのリングが組込まれる。このことにより、外側、中央及び内側プレミキサが異なる火炎温度を有することが可能になる。火炎温度における半径方向変化は、数百度ほどもの高さとすることができる。
補助燃料回路は、主噴射位置とは異なる位置において燃焼器内に比較的少量の燃料を噴射するように使用されてきた。補助燃料は、燃料/空気混合気が噴射ポイントから火炎前面まで移動するのに要する時間と定義される対流タイムスケールを有することができ、この対流タイムスケールは、主燃料供給源の対流タイムスケールとは異なる。従って、燃焼器内における圧力波は、両燃料供給源において同じ状態で相互作用することはありえない。この放熱における異相変動は、圧力変動の振幅を減少させるのに役立つ。一部の実施形態では、補助燃料はまた、燃焼チャンバ内に温度変動を生じさせる。
General Electric製のLM2500型DLE及びLM6000型DLE燃焼器では、補助燃料は、一つおきのプレミキサから噴射される。補助燃料を有していないプレミキサへの燃料流量は一般的に、補助燃料を有するものよりも少ない。プレミキサ対プレミキサの火炎温度変化は、数百度ほどもの高さとなる可能性がある。LM2500型DLE及びLM6000型DLEプレミキサにおける補助燃料の円周方向パターンは、一つおきのプレミキサに対するプレミキサ設計によって制約されることに注目されたい。
ドイツ公開特許第10325455A1号公報
ガスタービンエンジン燃焼器、具体的には短い長さを有しかつ低NOx(窒素酸化物)、CO及び未燃炭化水素エミッション用として設計される燃焼器において、これらの高レベルのノイズ又は音響作用を排除又は低減するための効果的な手段を有することは、極めて望ましい。また、この手段は、既存のエンジンに用いるか又は付加するためにはまた特定のエンジン及び設備用として調整するためには、単純であることが極めて望ましい。
ガスタービンエンジン燃焼器は、バーナの1つ又はそれ以上の円形列を備えたアニユラスと、エンジン運転時にアニュラスの周りに幾つかの等角度間隔を置いた火炎温度不均一部を生じさせるための手段とを含む。火炎温度不均一部の数は、エンジン運転時に燃焼器内で減弱される円周方向音響モードに等しい。燃焼器の例示的な実施形態では、火炎温度不均一部の数は、3つ、5つ又は7つに等しい。燃焼器は、バーナの円形列の1つ、2つ又は3つを有することができる。
本燃焼器の別のより具体的な実施形態は、バーナと燃料供給連通状態になった燃料ラインと、燃料ラインの一部分内に設けられて火炎温度不均一部を生じさせるようになった計量オリフィスとを含む。水ラインもまた、バーナと供給連通状態にすることができ、また計量オリフィスは、燃料ライン及び/又は水ラインの一部分内に設けることができる。本燃焼器の1つの実施形態は、バーナの円形列の1つ、2つ又は3つを有することができる。
本燃焼器の別のより具体的な実施形態は、バーナの1つ又はそれ以上の円形列を有する該バーナのアニユラスを含み、アニユラスは、バーナの等しい数の等角度間隔を置いた第1及び第2のアーチ形セグメントを含む。バーナの第1のセグメントを第1の火炎温度で作動させかつ該バーナの第2のセグメントを第1の火炎温度とは異なる第2の火炎温度で作動させるための手段が、設けられる。バーナの第1のセグメントは、該バーナの第2のセグメントよりも該バーナの少ない個数を有する。第1のセグメントの数は、エンジン運転時に燃焼器内で減弱される円周方向音響モードに等しい。第1のセグメントの数は、3つ、5つ又は7つとすることができる。
ガスタービンエンジン燃焼器内で円周方向音響作用を減弱させる方法は、燃焼器内においてバーナのアニュラスの周りに幾つかの等角度間隔を置いた火炎温度不均一部を生じさせた状態で該燃焼器を作動させるステップを含む。アニユラスは、バーナの1つ又はそれ以上の円形列を備え、また火炎温度不均一部の数は、エンジン運転時に燃焼器内で減弱される円周方向音響モードに等しい。火炎温度不均一部の数は、3つ、5つ又は7つに等しくすることができ、また燃焼器は、バーナの円形列の1つ、2つ又は3つを有することができる。
本方法は、バーナの第1のセグメントを第1の火炎温度で作動させかつ該バーナの第2のセグメントを第1の火炎温度とは異なる第2の火炎温度で作動させるステップを含むことができる。本方法の1つのより具体的な実施形態は、燃料ラインを通してバーナのキャブレタに燃料を流すステップを含み、第1のセグメントにおけるバーナのキャブレタへの燃料ラインは、該燃料ライン内に配置された計量オリフィスを有する。本方法の別のより具体的な実施形態は、燃料ラインを通してバーナのキャブレタに燃料を流すステップと、水ラインを通してバーナのキャブレタに水を流すステップとを含み、燃料ライン及び/又は水ラインは、該燃料ライン及び/又は水ライン内に配置された計量オリフィスを有する。
本発明の前述の態様及びその他の特徴は、添付図面と関連させて以下の記述において説明する。
幾つかの円周方向火炎温度不均一部で作動するようになった燃料バーナのアレイを備えたガスタービンエンジン燃焼器の断面図。 燃料噴射器の単一の環状リングを備えたガスタービンエンジン燃焼器において回転当たり3回にわたり音響作用を低減又は排除するバーナ内の気化器の第1のアレイの概略図。 燃料噴射器の2つの環状リングを備えたガスタービンエンジン燃焼器において回転当たり3回にわたり音響作用を低減又は排除するバーナ内の気化器の第2のアレイの概略図。 燃料噴射器の3つの環状リングを備えたガスタービンエンジン燃焼器において回転当たり3回にわたり音響作用を低減又は排除するバーナ内の気化器の第3のアレイの概略図。 燃料噴射器の単一の環状リングを備えたガスタービンエンジン燃焼器において回転当たり5回にわたり音響作用を低減又は排除するバーナ内の気化器の第4のアレイの概略図。 燃料噴射器の2つの環状リングを備えたガスタービンエンジン燃焼器において回転当たり5回にわたり音響作用を低減又は排除するバーナ内の気化器の第5のアレイの概略図。 燃料噴射器の3つの環状リングを備えたガスタービンエンジン燃焼器において回転当たり5回にわたり音響作用を低減又は排除するバーナ内の気化器の第6のアレイの概略図。 図1に示すガスタービンエンジン燃焼器の燃料ライン内に配置された計量オリフィスの断面図。 図1に示すガスタービンエンジン燃焼器の水ライン内に配置された計量オリフィスの断面図。 図8及び図9に示す計量オリフィスの斜視図。
次に、図全体を通して同一の符号が同じ要素を示している図面を詳細に参照する。図1は、圧縮機出口案内ベーン14の段の下流のディフューザ48とタービンノズル55との間に配置された燃焼器セクションつまりガスタービンエンジン燃焼器10を示している。燃焼器10は、ガスタービンエンジンでの使用、具体的には低NOx船舶/産業用ガスタービンエンジンでの使用に好適なタイプのものである。燃焼器10は、これもまた本発明の出願人が所有しておりかつ本明細書に参考文献として組入れている米国特許第5,323,604号により詳細に記載されているような、低エミッションを生じるように設計した三重式環状燃焼器である。
燃焼器10は、それぞれ環状の外側ライナ40、環状の内側ライナ42、及び外側ライナ40と内側ライナ42との間で延びるドーム状端部44を含む。外側ライナ40及び内側ライナ42は、外側燃焼器ケーシング136から半径方向内側に間隔を置いて配置され、かつそれらの間に燃焼チャンバ46を形成する。燃焼器ケーシング136は、ほぼ環状でありかつディフューザ48から下流方向に延びる。燃焼器チャンバ46は、その形状がほぼ環状でありかつライナ40及び42の半径方向間に配置される。外側及び内側ライナ40及び42は、ディフューザ48の下流に配置されたタービンノズル55に向けて軸方向下流方向に延びる。
燃焼器ドーム状端部44は、三重式環状構成の形態で配置された複数のドーム56を含む。それに代えて、燃焼器ドーム状端部44は、二重式又は単式環状構成を含むことができる。しかしながら、燃焼器10内に組込まれた下記に説明する等角度間隔を置いた火炎温度不均一部は、そのような環状構成に限定されるものでなく、公知の円筒形缶又は管状タイプのガスタービンエンジン燃焼器において共に用いることができることを理解されたい。外側ドーム58は、燃焼器外側ライナ40に固定取付けされた外側端部60、及び中央ドーム64に固定取付けされた内側端部62を含む。中央ドーム64は、外側ドーム内側端部62に取付けられた外側端部66、及び内側ドーム70に取付けられた中央ドーム内側端部68を含む。中央ドーム64は、半径方向にそれぞれ外側及び内側ドーム58及び70間に配置される。内側ドーム70は、中央ドーム内側端部68に取付けられた外側端部72、及び燃焼器内側ライナ42に固定取付けされた内側端部74を含む。
燃焼器ドーム状端部44はまた、各それぞれのドーム58、64及び70を燃焼チャンバ46内で燃焼している火炎から隔離するための外側ドーム熱シールド76、中央ドーム熱シールド78及び内側ドーム熱シールド80を含む。外側ドーム熱シールド76は、燃焼器外側ライナ40を外側主燃焼ゾーン84内で燃焼している火炎から隔離するための環状端部本体82を含む。中央ドーム熱シールド78は、それぞれ中央ドーム64を外側及び内側ドーム58及び70から隔離するための環状中心本体86及び88を含む。中央ドーム中心本体86及び88は、中央主燃焼ゾーン90から半径方向外側に配置される。内側ドーム熱シールド80は、燃焼器内側ライナ42を内側主燃焼ゾーン94内で燃焼している火炎から隔離するための環状端部本体92を含む。点火器96が、外側燃焼器ケーシング136を貫通して延びかつ外側ドーム熱シールド端部本体82の下流に配置される。
外側、中央及び内側ドーム58、64及び70は、組立体マニホルドシステム(図示せず)から送給を受けるプレミキサカップを備えたプレミキサ101を介して、燃料及び空気が供給されるキャブレタ98を有するバーナ120の環状アレイつまりアニュラス118を支持する。複数の燃料チューブ102が、燃料供給源(図示せず)とドーム56内の気化器98との間に延びる。具体的には、外側ドーム燃料チューブ103は、外側ドーム58内に配置された外側プレミキサカップ104に燃料を供給し、中央ドーム燃料チューブ106は、中央ドーム64内に配置された中央プレミキサカップ108に燃料を供給し、また内側ドーム燃料チューブ110は、内側ドーム70内に配置された内側プレミキサカップ112に燃料を供給する。
本明細書に示した例示的なガスタービンエンジンはまた、ガスタービンエンジン11のバーナ120の気化器98内に配置されて燃焼器10内に水を噴射するようになった水噴射ノズル134に水を供給する水送給システム130を含む。水送給システム130は、気化器98内に複数の内側、中央及び外側水噴射ノズル140、142及び144を含み、これら水噴射ノズル140、142及び144は、それぞれ内側、中央及び外側水噴射ライン150、152及び154として図1に示す水ライン148によって水供給源(図示せず)に連結される。内側、中央及び外側水噴射ノズル140、142及び144は、それぞれ内側、中央及び外側プレミキサカップ104、108及び112と流れ連通状態になっており、かつプレミキサカップ内で形成された燃料/空気混合気内に霧化した水噴霧を噴射するように作動可能である。別の実施形態では、水噴射ノズル134は、蒸気発生源(図示せず))に連結されており、蒸気が、水噴射ノズル134を使用して燃料/空気混合気内に噴射される。
燃焼器10の作動と関連するダイナミック圧力パルス又は燃焼音響作用つまりノイズは、ガスタービンエンジン上に過度の機械的な応力を与える。NOxを制御するために水を噴射した場合の燃焼ダイナミックスは、燃焼器ハードウェア内にHCFクラッキングを発生させると同時に、燃焼器接触表面上における摩耗を加速させるのに充分なほど大きい振幅を有する可能性がある燃焼音響作用を生じることが観察されている。連邦及び地方大気汚染標準を満たすのに必要な低NOxエミッションを指向したガスタービン燃焼器設計における最新の傾向では、火炎反応ゾーンの上流で比較的開放流れタイプのスワール混合器を使用して、燃料及び空気及び時によると水を均一に混合する予混合式燃焼システムが使用されるようになってきた。これらの燃焼システムが作動する燃料−空気比つまり等量比は、低火炎温度を維持してガス状NOxエミッションを必要なレベルに制限するためにより多くの従来型の燃焼器と比較して非常に「よりリーンなもの」である。水又は蒸気噴射を使用して又は使用せずに低エミッションを達成するこの方法は、広く使用されているが、低等量比での作動と関連する燃焼不安定性はまた、燃焼器内に許容不能な高ダイナミック圧力振動を発生させて、ハードウェア損傷及びその他の作動上の問題を引起す。
図2に示すのは、等しい数Nの等角度間隔を置いた第1及び第2のアーチ形セグメント122、124を有するバーナ120の環状アレイつまりアニュラス118の第1の例示的な実施形態である。第1及び第2のアーチ形セグメント122,124は、それぞれバーナ120の第1及び第2の個数Q1、Q2を含む。燃焼器10は、バーナ120のアニュラス118内に等角度間隔を置いた火炎温度不均一部125を生じさせるための手段を含む。火炎温度不均一部125の数Nは、エンジン運転時に燃焼器内で減弱される円周方向音響モードに等しい。減弱される円周方向音響モードの実施例は、火炎温度不均一部125の3つ、5つ又は7つに対応して回転当たり3つ、5つ又は7つである。本明細書で示すように、減弱される円周方向音響モードは、回転当たり3つ及び5つである。3つ及び5つの火炎温度不均一部125の対応する数は、本明細書ではバーナ120の第1のセグメント122の3つ又は5つによってもたらされるものとして示している。図2、図3及び図4には、3つの火炎温度不均一部125を示しており、また図5、図6及び図7には、5つの火炎温度不均一部125を示している。
それぞれ第1及び第2のセグメント122、124におけるバーナ120の第1及び第2の個数Q1、Q2は、等しくない。第1及び第2のセグメント122、124におけるバーナ120は、エンジン運転時に燃焼器内に存在する円周方向モード音響波を減弱させるために、異なる第1及び第2の温度T1、T2で作動する。それぞれ異なる第1及び第2の温度T1、T2で作動する第1及び第2のセグメント122、124を有するバーナ120のアニュラス118は、バーナ120のアニュラス118内のセグメント間で火炎温度の円周方向不均一部を発生させる。火炎温度不均一部は、図2〜図4に示すように回転当たり3つ、又は図5〜図8に示すように回転当たり5つのような特定のパターンに調整される。火炎温度不均一部は、例えば7つのようなより大きいモードに調整することができる。このような調整は、一つおきのプレミキサ又はバーナに異なる作動温度を導入するこれ迄の実施法よりも、円周方向モード音響波を減弱させる上でより有効である。バーナ120の第1の個数Q1は、本明細書ではバーナ120の第2の個数Q2よりも少なくなっているとして示している。
図2及び図5は、アニュラス118内にバーナ120及び関連するプレミキサ101の1つの円形列Rを有する燃焼器10を示しており、図3及び図6は、アニュラス118内にバーナ120及び関連するプレミキサ101の2つの円形列Rを有する燃焼器10を示しており、また図4及び図7は、アニュラス118内にバーナ120及び関連するプレミキサ101の3つの円形列Rを有する燃焼器10を示している。図5、図6及び図7は、それぞれアニュラス118内にそれぞれバーナ120並びに関連するプレミキサ101の5つの第1及び第2のアーチ形セグメント122、124並びに1つ、2つ及び3つの円形列Rを有する燃焼器10を示している。
バーナ120のアニュラス118内に火炎温度不均一部125を生じさせる様々な方法及び手段が存在する。これらの手段の1つは、異なるバーナ120に流れる2つの異なる量の燃料及び/又は水の流れを生じさせることを含む。別の手段は、燃料及び水供給ポンプ及びその制御装置を使用して、アニュラス118の2つの異なるセグメントにおけるバーナ120に供給される燃料及び/又は水の流量の2つの異なる量を供給することを含む。さらに別の手段は、受動的手段を使用してアニュラス118の2つの異なる第1及び第2のセグメント122、124におけるバーナ120に供給される燃料及び/又は水の流量の2つの異なる量を設定することである。このことを達成する1つのさらに具体的な手段は、燃料ライン102及び/又は水ライン148内に流量絞りつまり計量オリフィス160を設置することである。計量オリフィス160は、流れ絞りのための孔を中央部に備えたワッシャに類似しており、かつ燃料ライン102及び/又は水ライン148におけるチャンバ162内に配置される。
本明細書では、本発明の好ましくかつ例示的な実施形態であると考えられるものについて説明してきたが、本発明のその他の変更が、本明細書の教示から当業者には明らかであり、従って、全てのそのような変更は、本発明の技術思想及び技術的範囲内に属するものとして特許請求の範囲で保護されることを切望する。
従って、本特許出願によって保護されることを望むものは、提出した特許請求の範囲に記載しかつ特定した発明である。
10 ガスタービンエンジン燃焼器
14 圧縮機出口案内ベーン
40 環状の外側ライナ
42 環状の内側ライナ
44 燃焼器ドーム状端部
46 燃焼チャンバ
48 ディフューザ
55 タービンノズル
56 ドーム
58 外側ドーム
60 外側ドームの外側端部
62 外側ドームの内側端部
64 中央ドーム
66 中央ドームの外側端部
68 中央ドームの内側端部
70 内側ドーム
72 内側ドームの外側端部
74 内側ドームの内側端部
76 外側ドーム熱シールド
78 中央ドーム熱シールド
80 内側ドーム熱シールド
82 外側ドーム熱シールドの環状端部本体
84 外側主燃焼ゾーン
86 環状中心本体
88 環状中心本体
90 中央主燃焼ゾーン
92 内側ドーム熱シールドの環状端部本体
94 内側主燃焼ゾーン
96 点火器
98 気化器
101 プレミキサ
102 燃料チューブ
103 外側ドーム燃料チューブ
104 外側プレミキサカップ
106 中央ドーム燃料チューブ
108 中央プレミキサカップ
110 内側ドーム燃料チューブ
112 内側プレミキサカップ
118 アニュラス
120 バーナ
122 第1のアーチ形セグメント
124 第2のアーチ形セグメント
125 火炎温度不均一部
130 水送給システム
134 水噴射ノズル
136 燃焼器ケーシング
140 内側水噴射ノズル
142 中央水噴射ノズル
144 外側水噴射ノズル
148 水ライン
150 内側水噴射ラン
152 中央水噴射ラン
154 外側水噴射ラン
160 計量オリフィス
Q1 第1の個数
Q2 第2の個数
T1 第1の温度
T2 第2の温度

Claims (19)

  1. ガスタービンエンジン燃焼器であって、
    バーナの1つ又はそれ以上の円形列を備えた該バーナのアニュラスと、
    エンジン運転時に前記アニュラスの周りに幾つかの等角度間隔を置いた火炎温度不均一部を生じさせるための手段と、を含
    前記火炎温度不均一部の数が、エンジン運転時に前記燃焼器内で減弱される円周方向音響モードに等しい
    ことを特徴とする、燃焼器。
  2. 前記火炎温度不均一部の数が、3つ、5つ又は7つに等しいことをさらに特徴とする、請求項記載の燃焼器。
  3. 前記燃焼器が、前記バーナの円形列の1つ、2つ又は3つを有することをさらに特徴とする、請求項記載の燃焼器。
  4. 前記バーナと燃料供給連通状態になった燃料ラインを含み、
    前記手段が、前記燃料ラインの一部分内に計量オリフィスを備える、
    ことをさらに特徴とする、請求項1記載の燃焼器。
  5. 前記バーナと燃料供給連通状態になった燃料ラインと、
    前記バーナと供給連通状態になった水ラインと、を含み、
    前記手段が、前記燃料ライン及び/又は水ラインの一部分内に計量オリフィスを備える、
    ことをさらに特徴とする、請求項1記載の燃焼器。
  6. ガスタービンエンジン燃焼器であって、
    バーナの1つ又はそれ以上の円形列を備えかつ該バーナの等しい数の等角度間隔を置いた第1及び第2のアーチ形セグメントを含む該バーナのアニュラスと、
    前記バーナの第1のセグメントを第1の火炎温度で作動させかつ該バーナの第2のセグメントを前記第1の火炎温度とは異なる第2の火炎温度で作動させるための手段と、を含
    前記バーナの第1のセグメントの各々が、該バーナの第2のセグメントよりも該バーナの少ない個数を有し、
    前記第1のセグメントの数が、エンジン運転時に前記燃焼器内で減弱される円周方向音響モードに等しい
    ことを特徴とする、燃焼器。
  7. 前記第1のセグメントの数が、3つ、5つ又は7つに等しいことをさらに特徴とする、請求項記載の燃焼器。
  8. 前記燃焼器が、前記バーナの円形列の1つ、2つ又は3つを有することをさらに特徴とする、請求項記載の燃焼器。
  9. 前記バーナと燃料供給連通状態になった燃料ラインを含み、
    前記手段が、前記バーナの第1のセグメントにおける該バーナへの前記燃料ライン内に計量オリフィスを備える、
    ことをさらに特徴とする、請求項記載の燃焼器。
  10. 前記バーナのキャブレタと燃料供給連通状態になった燃料ラインと、
    前記キャブレタと供給連通状態になった水ラインと、を含み、
    前記手段が、前記バーナの第1のセグメントにおける該バーナへの前記燃料ライン及び/又は水ライン内に計量オリフィスを備える、
    ことをさらに特徴とする、請求項記載の燃焼器。
  11. ガスタービンエンジン燃焼器内で円周方向音響作用を減弱させる方法であって、
    前記燃焼器内においてバーナのアニュラスの周りに幾つかの等角度間隔を置いた火炎温度不均一部を生じさせた状態で該燃焼器を作動させるステップを含み、
    前記アニュラスが、前記バーナの1つ又はそれ以上の円形列を備え、
    前記火炎温度不均一部の数が、エンジン運転時に前記燃焼器内で減弱される円周方向音響モードに等しい、
    ことを特徴とする、方法。
  12. 前記火炎温度不均一部の数が、3つ、5つ又は7つに等しく、また
    前記燃焼器が、前記バーナの円形列の1つ、2つ又は3つを有する、
    ことをさらに特徴とする、請求項11記載の方法。
  13. 前記バーナのアニュラスが、該バーナの等しい数の等角度間隔を置いた第1及び第2のアーチ形セグメントを含み、
    前記バーナの第1のセグメントを第1の火炎温度で作動させかつ該バーナの第2のセグメントを前記第1の火炎温度とは異なる第2の火炎温度で作動させるステップを含む、
    ことをさらに特徴とする、請求項11記載の方法。
  14. 前記バーナの第1のセグメントの各々が、該バーナの第2のセグメントよりも該バーナの少ない個数を有することをさらに特徴とする、請求項13記載の方法。
  15. 前記第1のセグメントの数が、3つ、5つ又は7つに等しいことをさらに特徴とする、請求項14記載の方法。
  16. 燃料ラインを通して前記バーナのキャブレタに燃料を流すステップを含み、
    前記第1のセグメントにおける前記バーナのキャブレタへの前記燃料ラインが、該燃料ライン内に配置された計量オリフィスを有する、
    ことをさらに特徴とする、請求項13記載の方法。
  17. 燃料ラインを通して前記バーナのキャブレタに燃料を流すステップと、
    水ラインを通して前記バーナのキャブレタに水を流すステップと、を含み、
    前記燃料ライン及び/又は水ラインが、該燃料ライン及び/又は水ライン内に配置された計量オリフィスを有する、
    ことをさらに特徴とする、請求項13記載の方法。
  18. 前記第1のセグメントの数が、エンジン運転時に前記燃焼器内で減弱される円周方向音響モードに等しいことをさらに特徴とする、請求項17記載の方法。
  19. 前記第1のセグメントの数が、3つ、5つ又は7つに等しいことをさらに特徴とする、請求項18記載の方法。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8037688B2 (en) * 2006-09-26 2011-10-18 United Technologies Corporation Method for control of thermoacoustic instabilities in a combustor
US8479521B2 (en) * 2011-01-24 2013-07-09 United Technologies Corporation Gas turbine combustor with liner air admission holes associated with interspersed main and pilot swirler assemblies
US9719685B2 (en) * 2011-12-20 2017-08-01 General Electric Company System and method for flame stabilization
JP5458121B2 (ja) * 2012-01-27 2014-04-02 株式会社日立製作所 ガスタービン燃焼器およびガスタービン燃焼器の運転方法
EP2860451A1 (en) * 2013-10-11 2015-04-15 Alstom Technology Ltd Combustion chamber of a gas turbine with improved acoustic damping
JP6086860B2 (ja) * 2013-11-29 2017-03-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ノズル、燃焼器、及びガスタービン
JP6193131B2 (ja) * 2014-01-08 2017-09-06 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器およびガスタービン
EP2960580A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 General Electric Company Conical-flat heat shield for gas turbine engine combustor dome
JP6522747B2 (ja) * 2014-10-06 2019-05-29 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft 高周波数燃焼ダイナミックスのもとで振動モードを減衰するための燃焼器及び方法
EP3056819B1 (en) 2015-02-11 2020-04-01 Ansaldo Energia Switzerland AG Fuel injection device for a gas turbine
US20160273449A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 General Electric Company Systems and methods for control of combustion dynamics in combustion system
JP6679274B2 (ja) * 2015-11-02 2020-04-15 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 噴射装置、燃焼器、ロケットエンジン
US10371048B2 (en) 2016-02-22 2019-08-06 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Combustor and gas turbine
DE102017201771A1 (de) * 2017-02-03 2018-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Umfangsstufungskonzept für eine Brenneranordnung
US10533502B2 (en) 2017-04-03 2020-01-14 United Technologies Corporation Combustor fuel manifold
US11181274B2 (en) * 2017-08-21 2021-11-23 General Electric Company Combustion system and method for attenuation of combustion dynamics in a gas turbine engine

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2742755A (en) * 1949-11-14 1956-04-24 Rolls Royce Fuel system for pilot burners of gasturbine engines reheat equipment
US2720752A (en) * 1950-02-10 1955-10-18 Niles Bement Pond Co Turbo-jet engine control
US3921390A (en) * 1974-09-16 1975-11-25 Gen Motors Corp Fuel controller for gas turbine engine
US5097666A (en) * 1989-12-11 1992-03-24 Sundstrand Corporation Combustor fuel injection system
US5259184A (en) 1992-03-30 1993-11-09 General Electric Company Dry low NOx single stage dual mode combustor construction for a gas turbine
US5303542A (en) 1992-11-16 1994-04-19 General Electric Company Fuel supply control method for a gas turbine engine
US5323604A (en) 1992-11-16 1994-06-28 General Electric Company Triple annular combustor for gas turbine engine
US5491970A (en) 1994-06-10 1996-02-20 General Electric Co. Method for staging fuel in a turbine between diffusion and premixed operations
US5943866A (en) 1994-10-03 1999-08-31 General Electric Company Dynamically uncoupled low NOx combustor having multiple premixers with axial staging
US5685157A (en) 1995-05-26 1997-11-11 General Electric Company Acoustic damper for a gas turbine engine combustor
US6983605B1 (en) * 2000-04-07 2006-01-10 General Electric Company Methods and apparatus for reducing gas turbine engine emissions
EP1255074B1 (de) * 2001-05-01 2005-11-23 Alstom Technology Ltd Schwingungsreduktion in einer Brennkammer
US6672071B2 (en) 2001-09-27 2004-01-06 General Electric Company Methods for operating gas turbine engines
US6722135B2 (en) 2002-01-29 2004-04-20 General Electric Company Performance enhanced control of DLN gas turbines
DE10325455A1 (de) 2003-06-05 2004-12-30 Alstom Technology Ltd Verfahren zum Betrieb einer ringförmigen Brenneranordnung in einer Zwischenerhitzungsstufe einer mehrstufigen Verbrennungseinrichtung einer Gasturbine
US6973791B2 (en) 2003-12-30 2005-12-13 General Electric Company Method and apparatus for reduction of combustor dynamic pressure during operation of gas turbine engines
DE102004015186A1 (de) 2004-03-29 2005-10-20 Alstom Technology Ltd Baden Gasturbinen-Brennkammer und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102004036911A1 (de) 2004-07-29 2006-03-23 Alstom Technology Ltd Betriebsverfahren für eine Feuerungsanlage
US8024934B2 (en) * 2005-08-22 2011-09-27 Solar Turbines Inc. System and method for attenuating combustion oscillations in a gas turbine engine

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