JP5871881B2 - 缶形燃焼器用のバーナ - Google Patents
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Description
制限壁であって、長手方向軸線を備えたガス流チャネルと、入口領域と、主流れ方向において入口領域の下流における出口領域とを規定する、制限壁と、
少なくとも2つの流線形ボディであって、各流線形ボディは、前記主流れ方向に対して垂直に又は傾斜して前記制限壁の第1の領域から前記ガス流チャネル内へ第1の横方向に延びている、流線形ボディと、を備え、
各流線形ボディは、前記主流れ方向に対して実質的に平行に配置された2つの側面を有し、該側面の間に中央平面を備え、前記側面は、ボディの前縁を形成するようにそれらの上流側において互いに接合されており、かつボディの後縁を形成するようにそれらの下流側において接合されており、
各流線形ボディは、流線形輪郭として成形された、第1の横方向に対して垂直な断面を有しており、
前記流線形ボディのうちの少なくとも1つには、混合構造と、少なくとも1つの燃料を実質的に前記主流れ方向に対して平行に前記流れチャネル内へ導入するための、前記後縁に配置された少なくとも1つの燃料ノズルと、が設けられており、
前記バーナは、前記第1の横方向に沿ってそれぞれ異なる長さを備えた、流線形ボディのうちの少なくとも2つを含んでいる、燃焼室用のバーナを提供することによって達成される。
発明の好適な実施の形態は図面を参照して以下に説明され、図面は、発明の現時点で好適な実施の形態を示すためのものであり、発明を限定するものではない。
図1及び図2は、慣用の二次バーナ111を示す。環状のバーナであるバーナ111は、両側の壁部3によって取り囲まれている。これらの両側の壁部3は、主流れ方向14における酸化媒体の主ガス流のための流れ空間を形成している。この流れは、高圧タービンからの、すなわち第1の燃焼器の下流に配置された高圧タービンの回転ブレードの最後の列の背後からのガス流8として進入する。このガス流8は、入口側6においてバーナに進入する。まず、ガス流8は、流れを適切な向きにもたらす、通常は定置のタービン出口ガイドベーンである流れ調整エレメント9を通過する。これらの流れ調整エレメント9の下流には、その後の混合ステップのためにガスを準備するために、大きな予混合渦発生器10が配置されている。予混合渦発生器10の下流には、通常はステム若しくはフット16及び軸方向シャフト17を備える噴射装置若しくは燃料ランス7が設けられている。シャフト17の最も下流の部分において燃料噴射が生じる。燃料噴射は、主流れ方向に対して垂直に燃料を噴射するノズル15を介して生じる(クロスフロー噴射)。
2 混合空間、混合ゾーン
3 バーナ壁
4a 燃焼空間
4b 再循環空間
5 出口側、バーナ出口
6 入口側
7 噴射装置、燃料ランス
8 高圧タービンからの流れ
9 タービン出口ガイドベーン
10 一次渦発生器
11 5における燃料質量分数輪郭
12 燃焼室壁
13 3と12との間の移行部
14 酸化媒体の流れ
15 燃料ノズル
16 7のフット
17 7のシャフト
22 流線形ボディ、フルート
24 22の後縁
25 22の前縁
27 方向転換点
28 第2の横方向30におけるひだ
29 第3の横方向31におけるひだ
30 第2の横方向
31 第3の横方向
32 28,29の頂点
33 22の側面
34 排出方向
35 22の中央平面
38 24の前縁
39 23の後縁
40 流れプロフィル
41 渦
42 ひだ
43 混合及び噴射装置
44 制限壁
440 ガス流チャネル
441 44の第1の領域
442 44の第2の領域
45 入口領域
46 出口領域
47 440の長手方向軸線
48 流線形輪郭
49 第1の横方向
50 入口流
51 第1のノズル
52 第2のノズル
53 第3のノズル
54 スロットノズル
60 渦発生器
111 公知のバーナ
λ 42の周期
h1 42の高さ
h2 60の高さ
α1 第1のひだ角度
α2 第2のひだ角度
β 流入角
γ 進入角
l 22の長さ
H 22の高さ
t1 滞留時間
t2 点火時間
t3 反応時間
w 後縁24における幅
W 22の最大幅
Claims (15)
- 混合及び噴射装置(43)を備えたガスタービンの燃焼室用のバーナ(1)であって、前記混合及び噴射装置(43)は、
制限壁(44)であって、長手方向軸線(47)を備えたガス流チャネル(440)と、入口領域(45)と、主流れ方向(14)において入口領域の下流における出口領域(46)とを規定する、制限壁(44)と、
少なくとも2つの流線形ボディ(22)であって、各流線形ボディは、前記主流れ方向(14)に対して垂直に又は傾斜して前記制限壁(44)の第1の領域(441)から前記ガス流チャネル内(440)へ第1の横方向(49)に延びている、流線形ボディ(22)と、を備え、
各流線形ボディ(22)は、前記主流れ方向(14)に対して実質的に平行に配置された2つの側面(33)を有し、該側面の間に中央平面(35)を備え、前記側面(33)は、ボディ(22)の前縁(25)を形成するようにそれらの上流側において互いに接合されており、かつボディ(22)の後縁(24)を形成するようにそれらの下流側において接合されており、
各流線形ボディ(22)は、流線形輪郭(48)として成形された、第1の横方向(49)に対して垂直な断面を有しており、
前記流線形ボディ(22)のうちの少なくとも1つには、混合構造(28,29;60)と、少なくとも1つの燃料を実質的に前記主流れ方向(14)に対して平行に前記ガス流チャネル(440)内へ導入するための、前記後縁(24)に配置された少なくとも1つの燃料ノズル(15)と、が設けられている、混合及び噴射装置(43)を備えたガスタービンの燃焼室用のバーナ(1)において、
前記流線形ボディ(22)のうちの少なくとも2つは、前記第1の横方向(49)に沿ってそれぞれ異なる長さを有することを特徴とする、混合及び噴射装置(43)を備えたガスタービンの燃焼室用のバーナ(1)。 - 前記ガス流チャネル(440)の断面は、実質的に半径方向外側へ凸状に湾曲している、請求項1記載のバーナ(1)。
- 前記流線形ボディ(22)のうちの少なくとも1つには、前記ボディ(22)の前記後縁(24)に配置された複数のひだ(28,29)の形態の混合構造が設けられており、前記ひだ(28,29)は、実質的に前記中央平面(35)に対して垂直に第2の横方向(30)又は第3の横方向(31)に延びており、前記第2の横方向及び前記第3の横方向(30,31)は互いに反対方向に延びており、前縁領域から前記ひだ(28,29)への下流方向への移行は、連続的な1次導関数をもつ関数により表される表面曲率を備えて滑らかである、請求項1又は2記載のバーナ。
- ひだ状の後縁(24)には、その全長に亘ってひだ(28,29)が設けられており、該ひだ(28,29)は、前記後縁(24)に沿って互いに隣接して連続的に配置されており、かつ2つの反対の第2及び第3の横方向(30,31)で交互にひだになっている、請求項3記載のバーナ(1)。
- 前記流線形輪郭(48)は、第2又は第3の横方向(30,31)において幅(w)を有し、前記ボディ(22)の後縁(24)よりも前縁(25)により近い位置に最大幅(W)を備え、前記幅(w)は、前記後縁(24)に向かって実質的に連続的に減少しており、同じボディ(22)の隣接するひだ(28,29)の頂点(32)の間の、前記中央平面(35)に対して垂直な距離として規定されるひだ高さ(h1)は、5mm〜60mmである、請求項3又は4記載のバーナ(1)。
- 前記ガス流チャネル(440)の断面が実質的に円形である場合に、前記ガス流チャネル(440)の最小直径に対する前記ひだ高さ(h1)の比は、1:4〜1:20である、請求項5記載のバーナ。
- ひだ状の後縁(24)は、70°〜110°の進入角(γ)で制限壁(44)に当接している、請求項1から6までのいずれか1項記載のバーナ(1)。
- 前記流線形ボディ(22)のうちの少なくとも1つには、前記前縁(25)と前記後縁(24)との間において、少なくともその側面(33)のうちの1つに配置された少なくとも2つの渦発生器(60)の形態の混合構造が設けられており、各渦発生器は、前記中央平面(35)に対して実質的に垂直に延びる渦発生器高さ(h2)を有する、請求項1から7までのいずれか1項記載のバーナ(1)。
- 前記渦発生器高さ(h2)は、10mm〜50mmである、請求項8記載のバーナ(1)。
- 前記渦発生器(60)から制限壁(44)又は別の流線形ボディ(22)の渦発生器までの最小横方向距離は、前記渦発生器高さ(h2)の20%〜40%である、請求項8又は9記載のバーナ(1)。
- 前記流線形ボディ(22)は、前記制限壁(44)の前記第1の領域(441)からガス流チャネル(440)を通って前記制限壁(44)の第2の領域(442)まで延びており、少なくとも1つの流線形ボディ(22)の長さ方向は、前記第1の横方向(49)に沿っていて、実質的に直線的であり、前記制限壁(44)の前記第1の領域(441)及び/又は前記第2の領域(442)に対する接平面と、前記第1の横方向(49)に沿った前記流線形ボディ(22)の長さ方向とは、互いに対して傾斜させられている、請求項1から10までのいずれか1項記載のバーナ(1)。
- 前記流線形ボディ(22)は、それらの長さ方向が前記第1の横方向(49)に沿っていて、実質的に互いに平行であるように配置されており、最も近くに隣接する流線形ボディ(22)のひだ(28,29)は、同位相で又は位相がずれてひだ状になっている、請求項3から11までのいずれか1項記載のバーナ(1)。
- 混合及び噴射装置(43)は、前縁位置において生じる主流れ方向(14)に対して平行に向けられた輪郭を備えながら各流線形ボディ(22)の前縁(25)に設けられることにより、流れストレートナとして作用する、請求項1から12までのいずれか1項記載のバーナ。
- 燃料ノズルであって、該燃料ノズルを通じて燃料が噴射される燃料ノズルの数は、合計の噴射される燃料流量に関して決定される、請求項1から13までのいずれか1項記載のバーナ(1)を作動させる方法。
- 高い反応度条件下における燃焼のための、及び/又は高いバーナ入口温度における燃焼のための、及び/又は水素濃度が高い燃料の燃焼のための、請求項1から13までのいずれか1項記載のバーナ(1)の使用。
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