JP5989980B2 - ガスタービンシステムの燃料ノズル組立体 - Google Patents

Description

本開示は、全体的に、ガスタービンシステムに関し、より詳細にはガスタービンシステムにおける燃料ノズル組立体に関する。

ガスタービンシステムは、発電などの分野において広く利用されている。従来のガスタービンシステムは、圧縮機、燃焼器、及びタービンを含む。従来のガスタービンシステムにおいて、加圧空気が圧縮機から燃焼器に提供される。燃焼器に流入する空気は、燃料と混合されて燃焼する。高温ガスが燃焼器からタービンに流れ、ガスタービンシステムを作動させて電力を発生する。

天然ガスは通常、ガスタービンシステムの一次燃料として利用される。天然ガスは、燃焼器内又はこれに隣接した燃料ノズルにおいて空気と混合され、燃焼用に希薄予混合空気／燃料混合気を提供する。また、ガスタービンシステムは通常、一次燃料が利用可能でないときにシステムを引き続き稼働可能にする二次燃料を必要とする。二次燃料は通常、オイルのような液体燃料である。

燃料ノズル組立体において二次燃料を提供する典型的な従来技術のデバイス及び装置は、火炎ゾーンに直接又は隣接して噴霧される燃料ストリームとして二次燃料を供給する。この燃料ストリームは、一次燃料を用いたときに得られる比較的希薄な予混合空気／燃料混合気とは異なり、比較的過濃な燃料混合気である。その結果として、燃焼二次燃料混合気の温度及び結果として得られるＮＯｘ形成の割合は通常、望ましくないほどに高い。温度及びＮＯｘレベルを下げるために、水、蒸気、又は他の不活性流体は、通常、燃料が火炎ゾーン内に噴霧されたときに供給されて二次燃料と混合される。しかしながら、このシステムは比較的効率が悪く、高価である。例えば、水又は他の流体を供給するために独立したシステムを利用しなければならない。

上述の従来技術の解決策の非効率性及び高コストを軽減する１つの解決手法は、点火源の上流側の空気流に二次燃料の一部を噴射して二次燃料を予混合することである。しかしながら、この解決手法は、様々な欠点を有する可能性がある。例えば、予混合空気／二次燃料混合気は、比較的過濃であり、燃料ノズル内に逆火及び保炎を生じる可能性がある。更に、空気流内に噴射される二次燃料の一部は、ノズル組立体内部の種々の表面上に集積させることができ、これらの表面上にコーキングを生じる可能性がある。コーキングは、高温での小さな有機成分への、及び更に固体カーボン粒子への燃料分子の酸化熱分解又は分解蒸留である。従って、コーキングは、燃料ノズル組立体の種々の平面上への固体カーボン粒子の堆積を生じ、燃料ノズル組立体における流れの途絶、及び更に一次燃料の低エミッション動作の劣化をもたらす。

従って、燃料ノズル組立体における二次燃料の良好な予混合を提供する装置が当該技術分野において望ましいことになる。加えて、付随する高コストを低減し付随する効率を向上させる、燃料ノズル組立体の二次燃料を予混合する装置が有利となる。更に、燃料ノズル組立体における逆火、保炎、及びコーキングを阻止又は低減する、燃料ノズル組立体の二次燃料を予混合する装置が望ましい。

米国特許第７１４０５６０号明細書

本発明の態様及び利点は、その一部を以下の説明に記載しており、又はその説明から自明なものとすることができ、或いは本発明を実施することにより知ることができる。

一実施形態では、燃料ノズル組立体が開示される。燃料ノズル組立体は、予混合アニュラスをそれらの間に画成する外側バーナー管及び内側バーナー管を含む。燃料ノズル組立体は更に、スワーラ組立体を含み、該スワーラ組立体は、内側バーナー管の周りに環状アレイで配置され、予混合アニュラスの上流側の一次空気と相互作用するように構成された複数のスワーラベーンを含む。燃料ノズル組立体は更に、スワーラ組立体の下流側の予混合アニュラス内に二次空気を流して、該二次空気が予混合アニュラスに対して長手方向で且つ外側バーナー管及び内側バーナー管の少なくとも１つに隣接してほぼ直線経路で流れるように構成された空気噴射特徴部を含む。

本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例証しており、本明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。

添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全かつ有効な開示を説明する。

本開示のガスタービンシステムの幾つかの部分の断面図。 本開示の燃料ノズル組立体の一実施形態の断面図。 本開示の燃料ノズル組立体の別の実施形態の断面図。 図３に示すような本開示の空気噴射特徴部の一実施形態の斜視図。 本開示の空気噴射特徴部の別の実施形態の斜視図。

次に、その１以上の実施例を図面に示している本発明の実施形態について詳細に説明する。各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、当業者であれば、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正及び変形を本発明において実施できる点は理解されるであろう。例えば、一実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。

図１を参照すると、ガスタービンシステム１０の幾つかの部分の簡易図が示される。システム１０は、システム１０に流れる空気などのガスを加圧する圧縮機セクション１２を含む。ガスは本明細書では空気と呼ばれるが、ガスタービンシステム１０において使用するのに好適な何らかのガスであってもよい点は理解されたい。圧縮機セクション１２から吐出された加圧空気は、燃焼器セクション１４に流れ、該燃焼器セクションは、一般に、システム１０の軸線の周りに環状アレイで配置される複数の燃焼器１６（図１ではその１つだけが示されている）により特徴付けられる。燃焼器セクション１４に流入する空気は、燃料と混合されて燃焼する。高温の燃焼ガスが各燃焼器１６からタービンセクション１８に流れ、システム１０を作動させて電力を生成する。

ガスタービン１０の各燃焼器１６は、空気／燃料混合気を混合し燃焼させる燃焼システム２０と、タービンセクション１８に高温の燃焼ガスを流すトランジションピース２２とを含むことができる。各燃焼器１６の燃焼システム２０は、燃焼ケーシング２４、端部カバー２６、及び複数の燃料ノズル組立体２８を含むことができる。また、各燃焼器１６及び燃焼システム２０は幾つかの燃料ノズル組立体２８を含むことができる点は理解されたい。燃料は、１以上のマニホルド（図示せず）により各燃料ノズル組立体２８に供給することができる。

作動中、圧縮機セクション１２から流出する加圧空気は、燃焼室３２の流れスリーブ３０及びトランジションピース２２の衝突スリーブ３４を通って各燃焼室１６に流入し、ここで該加圧空気がスワールされ、各燃料ノズル組立体２８に噴射される燃料と混合される。各燃料ノズル組立体２８から流出する空気／燃料混合気は、燃焼室３２に流れて、ここで燃焼する。次いで、高温の燃焼ガスがトランジションピース２２を通ってタービンセクション１８に流れ、システム１０を作動させて電力を生成するようにする。しかしながら、燃焼器１６は、必ずしも上述され本明細書で図示されるように構成する必要はなく、一般に、加圧空気を燃料と混合し、燃焼させてシステム１０のタービンセクション１８に移送可能にする何れの構成を有してもよい点は容易に理解されるはずである。例えば、本開示は、アニュラ型燃焼器、及びサイロ型燃焼器、並びに他の何れかの好適な燃焼器を含む。

図２から図５を参照すると、燃料ノズル組立体２８の種々の実施形態が図示される。燃焼されることになる一次空気４２は、本明細書で検討されるように、燃料ノズル組立体２８の外側アニュラスを通って流れることができる。図示のように、燃料ノズル組立体２８は、一次空気４２の空気流速度分布を改善するための入口流れ調整器４４を含むことができる。燃料ノズル組立体２８はまた、別個の環状通路４６及び４８を画成する複数の同心管を含むことができる。通路４６は、空気の流れを供給することができ、通路４８は、燃料ノズル組立体２８を通じて天然ガスなどの一次燃料（図示せず）を供給することができる。一次燃料は更に、複数のスワーラベーン５２を含むスワーラ組立体５０を通じて燃焼器１６（図１）の燃焼室３６に供給することができる。スワーラベーン５２は更に、一次空気４２と相互作用するように構成することができる。例えば、スワーラベーン５２の各々は、前縁５６と後縁５７との間に延在する正圧側面５４（図４及び５を参照）及び負圧側面５５を含むことができる。入口流れ調整器４４から流れる一次空気４２は、スワーラベーン５２を通って配向され、一次空気４２に対する渦パターンを与え、一次燃料と一次空気４２の混合を可能にすることができる。スワーラベーン５２は、通路４８から一次空気４２に流れる一次燃料を噴射する燃料噴射ポート又は孔５８を含むことができる。次に、一次空気４２及び一次燃料は予混合アニュラス６０に流れることができる。予混合アニュラス６０は、スワーラ組立体５０のほぼ下流側に存在することができ、外側バーナー管６２と内側バーナー管６４とによって画成することができる。一次空気４２及び一次燃料は、燃焼室３６に流入する前に予混合アニュラス６０において混合することができる。図示のように、内側バーナー管６４は、内部に通路４６及び４８を含むことができ、スワーラベーン５２は、内側バーナー管６４の周りで内側バーナー管６４と外側バーナー管６２との間に環状アレイで配置することができる。しかしながら、上述のように燃料ノズル組立体２８は、当業者にはよく知られている何らかの方法で構成され又は配置することができるが、必ずしも上述のように構成する必要はない。

例示的な実施形態では、一次燃料が本開示のシステム１０及び燃料ノズル組立体２８と共に使用可能ではない場合、或いは望ましくない場合、二次燃料７０は、燃料ノズル組立体２８を通って流れ、一次空気４２と混合されて燃焼することができる。二次燃料７０は、例示的な実施形態では、ディーゼル燃料、石油、又は石油混合物などの液体燃料とすることができる。しかしながら、本開示の二次燃料は、燃料ノズル組立体２８において使用するのに好適なあらゆる液体燃料であってもよい点は理解されたい。

カートリッジ８０は、二次燃料７０を全体にわたって流すため燃料ノズル組立体２８に設けることができる。カートリッジ８０は、燃料ノズル組立体２８の少なくとも一部を通って延在することができ、二次燃料７０を全体にわたって流すように構成することができる。例えば、カートリッジ８０は、管体、パイプ、導管、又は他の好適な装置とすることができる。カートリッジ８０は、１以上の二次燃料マニホルド（図示せず）から二次燃料７０を受け入れることができ、二次燃料７０は、本明細書で検討するようにカートリッジ８０を通って流れることができる。カートリッジ８０は、全体に内側バーナー管６４内に配置することができる。例えば、カートリッジ８０は、通路４６を通って延在することができる。カートリッジ８０は、何らかの好適な断面形状又はサイズを有することができる。例えば、幾つかの実施形態では、カートリッジ８０は、ほぼ円形又は楕円断面を有することができる。更に、カートリッジ８０は、長さに沿って直線状又は均一な断面である必要はなく、例えば、湾曲及び／又はテーパ付きであってもよい。

本開示のカートリッジ８０は、１又は複数の通路を画成することができる。通路は、二次燃料７０又は別の流体を全体にわたって流すように構成することができる。例示的な実施形態では、複数の通路は、同心状に整列された通路とすることができる。しかしながら、通路のあらゆる好適な整列は、本開示の範囲及び技術的思想の範囲内にある点は理解されたい。

例えば、カートリッジ８０は、予混合通路８２を画成することができる。送給通路８２は、以下で検討するように、予混合アニュラス６０と流体連通することができる。カートリッジ８０を通って流れる二次燃料７０の少なくとも一部は、予混合アニュラス６０への噴射のために予混合通路８２を通って流れることができる。

カートリッジ８０は更に拡散通路８４を画成することができる。拡散通路８４は、予混合アニュラス６０との何れかの流体連通をバイパスするように構成することができる。例えば、カートリッジ８０を通って流れる二次燃料７０の一部は、拡散通路８４を通って流れることができる。二次燃料７０のこの部分は、燃料ノズル組立体２８の先端８６に供給することができる。先端８６に隣接して配置されたパイロット火炎（図示せず）は、拡散通路８４及び先端８６から流出する二次燃料７０を点火することができる。拡散通路８４を通って供給される二次燃料７０は、予混合のため予混合通路を通って供給される二次燃料７０に対するバックアップシステムとして利用でき、或いは、予混合通路８２と連動して、或いは必要に応じて利用することができる。

上述のように、予混合通路８２は、予混合アニュラス６０と流体連通することができる。この流体連通を提供するために、半径方向に延在する噴射ボア９０の１以上の半径方向に延在する噴射ボア９０は、内側バーナー管６４内に画成することができる。噴射ボア９０は、カートリッジ８０から二次燃料７０の少なくとも一部を受け入れるように構成することができ、二次燃料７０を予混合アニュラス６０に流すことができる。例えば、二次燃料７０は、予混合通路８２のようなカートリッジ１０２を通って流れることができる。半径方向に延在する噴射管９２の１以上の半径方向に延在する噴射管９２は、予混合通路８２と噴射ボア９０との間に設けることができ、予混合通路８２及び噴射ボア９０と流体連通することができる。送給通路８２などカートリッジ８０を通って流れる二次燃料７０は、噴射管９２を通って噴射ボア９０内に、及び更に予混合アニュラス６０に流れることができる。噴射管９２は、二次燃料７０を噴射ボア９０内に排出することができ、又は、噴射管９２は、噴射ボア９０を通って延在し、二次燃料７０を予混合アニュラス６０に直接排出することができ、或いは、予混合通路８２は、噴射ボア９０と直接流体連通することができる。従って、予混合通路８２は、噴射ボア９０と流体連通することができ、拡散通路８４は、噴射ボア９０をバイパスすることができる。

従って、カートリッジ８０は、燃料ノズル組立体２８の予混合アニュラス６０において一次空気４２と二次燃料７０の少なくとも一部の予混合を可能にすることができる。しかしながら、一次空気４２との混合よりはむしろ、予混合アニュラス６０において予混合するために提供される二次燃料７０の一部は、一次空気４２との混合よりはむしろ、外側バーナー管６２の内面及び／又は内側バーナー管６４の外面上に配置されるようになる場合がある。この蓄積された二次燃料７０は、外側及び内側バーナー管６２、６４にコーキングを生じさせる可能性があり、及び／又は逆火及び保炎の可能性を高める恐れがある。

従って、燃料ノズル組立体２８は、空気噴射特徴部１００を含むことができる。空気噴射特徴部１００は、スワーラ組立体５０の下流側の予混合アニュラス６０内に二次空気１０２を流すように構成することができる。二次空気１０２は、予混合アニュラス６０に対して長手方向にほぼ直線経路で予混合アニュラス６０内を流れることができ、外側バーナー管６２及び内側バーナー管６４の少なくとも１つに隣接して流れることができる。二次空気１０２は、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４に隣接し且つ予混合アニュラス６０に対して長手方向にほぼ直線経路で流すことにより、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４上に配置される二次燃料７０と相互作用することができる。例えば、外側バーナー管６２の内面にほぼ隣接して流れる二次空気１０２は、外側バーナー管６２の内面上に配置され且つ蓄積される二次燃料７０と相互作用することができる。内側バーナー管６４の外面にほぼ隣接して流れる二次空気１０２は、内側バーナー管６４の外面上に配置され且つ蓄積される二次燃料７０と相互作用することができる。蓄積した二次燃料７０と相互作用することによって、二次空気１０２は、この蓄積した二次燃料７０を押し流し及び／又は蒸発させることができる。これは、二次空気１０２及び一次空気４２との二次燃料７０の混合を改善することができ、及び／又はより希薄な空気／燃料混合気を提供することができる。更に、蓄積二次燃料７０の押し流しは、逆火及び保炎の可能性の低減又は排除を可能にし、外側及び内側バーナー管６２、６４に対するコーキングを低減又は排除することができる。

本開示は、予混合アニュラス６０に対して長手方向にほぼ直線経路で流れる二次流れ１０２を対象とする点は理解されたい。従って、予混合アニュラスにおける一次流れ４２との二次流れ１０２の相互作用をほぼ阻止することができる。むしろ、本開示の二次流れ１０２は、内側及び／又は外側バーナー管６２、６４に直線状に隣接して流れることが意図され、有利には、外側及び／又は内側バーナー管６２、６４上に蓄積される二次燃料７０と相互作用する。

本開示の空気噴射特徴部１００は、二次空気１０２を予混合アニュラス６０に流し、二次空気１０２が外側バーナー管６２（その内面など）のみ、又は内側バーナー管６４（その外面など）のみ、或いは、外側及び内側バーナー管６２、６４の両方にほぼ隣接して流れるようにすることができる点は理解されたい。更に、二次空気１０２は、何れかの好適な空気供給源から空気噴射特徴部１００に供給できる点は理解されたい。例えば、二次空気１０２は、空気噴射特徴部１００に分流される一次空気４２の一部とすることができる。或いは、二次空気１０２は、一次空気４２とは独立した空気噴射特徴部１００に供給することができる。例えば、二次空気１０２は、圧縮機の吐出空気とすることができ、或いは、他の何れかの好適な独立源から噴射特徴部１００に供給される空気とすることができる。

図２に示す例示的な実施形態による、本開示の空気噴射特徴部１００は、１又は複数のスリーブ１１０を含むことができる。スリーブ１１０は、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４と関連付けることができる。例えば、幾つかの実施形態では、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４の断面を除き、スリーブ１１０と置き換えることもできる。或いは、スリーブ１１０は、単に、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４の修正部分であってもよい。スリーブ１１０は、複数のボア孔１１２を画成することができる。ボア孔１１２は、スリーブ１１０の周りの環状アレイのように、スリーブ１１０の周りに画成することができる。ボア孔１１２は、貫通入口１１４のように、二次空気１０２を受け入れるように構成することができる。更に、ボア孔１１２は、外側バーナー管６２（その内面など）及び／又は内側バーナー管６４（その外面など）に隣接して二次空気１０２を排出するように構成することができる。例えば、図２に示すように、ボア孔１１２は、外側バーナー管６２の外部の供給源から１又は複数の入口１１４を通って二次空気１０２を受け入れることができ、二次空気１０２は、ボア孔１１２を通って流れることができ、外側バーナー管６２に隣接して排出することができる。次に、この二次空気１０２は、外側バーナー管６２にほぼ隣接する予混合アニュラス６０を通って流れることができる。或いは、又はこれに加えて、スリーブ１１０が内側バーナー管６４に隣接して二次空気１０２を排出するように構成された実施形態では、ボア孔１１２は、例えば、以下で検討するように半径方向に延在する送給通路から１又は複数の入口１１４を通って二次空気１０２を受け入れることができる。

ボア孔１１２は、何れかの好適な断面形状を有することができ、更に、何れかの好適な長さのものとすることができる。更に、ボア孔１１２は、例えば、テーパを付けることができる。ボア孔１１２は、ほぼ長手方向に延在するボア孔１１２とすることができる。更に、ボア孔１１２は、一般に、円周方向に延在する構成要素を有さなくてもよい。従って、ほぼ長手方向に延在するボア孔１１２は、ボア孔１１２を通って流れる二次空気１０２に対し、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４に隣接して線形長手方向で予混合アニュラス６０に流入させて貫流するように促進させることができ、更に、一次空気４２との二次空気１０２の混合を阻止することができる。しかしながら、ボア孔１１２は、更に、長手方向に延在するようにあらゆる好適な送給角度で半径方向内向き又は外向きに延在して、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４に隣接して二次空気１０２を供給することができる。

上述のように、ボア孔１１２は、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４に隣接した二次空気１０２を排出するように構成することができる。幾つかの例示的な実施形態では、二次空気１０２は、ボア孔１１２の出口１１６から外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４に隣接する予混合アニュラス６０に直接的に排出することができる。他の例示的な実施形態では、スリーブ１１０は更に、１又は複数のアニュラス１１８を画成することができる。アニュラス１１８は、出口１１６の下流側に画成することができ、ボア孔１１２は、出口１１６を通ってアニュラス１１８内に二次空気１０２を排出するようにする。次に、二次空気１０２は、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４に隣接した予混合アニュラス６０内に排出される前に、アニュラス１１８内で混合させることができる。

図３から５に示す実施形態のような幾つかの実施形態では、空気噴射特徴部１００又はその種々の部分は、スワーラ組立体５０に画成することができる。例えば、空気噴射特徴部１００は、送給通路１２０又は複数の送給通路１２０を含むことができる。送給通路１２０は、半径方向に延在する送給通路１２０とすることができ、これを貫通して二次空気１０２を流すように構成することができる。例えば、送給通路１２０の各々は、複数のスワーラベーン５２の１つに画成することができる。送給通路１２０は更に、スワーラ組立体５０及び外側バーナー管６２を通って燃料ノズル組立体２８の外部に延在することができ、二次空気１０２が送給通路１２０の入口１２２に流れ、該入口１２２により受け入れることができるようになる。

図３から５に示すような幾つかの実施形態では、空気噴射特徴部１００は更に、ボア孔１３０又は複数のボア孔１３０を含むことができる。ボア孔１３０は、スワーラ組立体５０内に画成することができ、ボア孔１３０の各々は、送給通路１２０の１つと流体連通することができる。ボア孔１３０は、送給通路１２０から予混合アニュラス６０内に二次空気１０２を流すように構成することができる。例えば、送給通路１２０に流れる二次空気１０２は、送給通路１２０からボア孔１３０に流れることができ、ボア孔１３０は、そこを貫通して二次空気１０２を流すことができ、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４にほぼ隣接した予混合アニュラス６０内に二次空気１０２を排出する。

ボア孔１３０は、外側バーナー管６２（その内面など）及び／又は内側バーナー管６４（その外面など）にほぼ隣接して二次空気１０２を排出することができる。例えば、図３から５に示すように、種々のボア孔１３０は、外側バーナー管６２に隣接したスワーラ組立体５０内に画成することができ、そこから排出される二次空気１０２が外側バーナー管６２にほぼ隣接して流れるようになる。加えて、又は代替的に、種々のボア孔１３０は、内側バーナー管６４に隣接したスワーラ組立体５０内に画成することができ、そこから排出される二次空気１０２が内側バーナー管６４にほぼ隣接して流れるようになる。

ボア孔１３０は、何らかの好適な断面形状又は区域を有することができ、更に、何れかの好適な長さのものとすることができる。更に、ボア孔１３０は、例えば、テーパを付けることができる。ボア孔１３０は、一般に、長手方向に延在するボア孔１３０とすることができる。更に、ボア孔１３０は、一般に、円周方向に延在する構成要素を有さなくてもよい。従って、ほぼ長手方向に延在するボア孔１３０は、ボア孔１３０を通って流れる二次空気１０２に対し、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４に隣接して線形長手方向で予混合アニュラス６０に流入させて貫流するように促進させることができ、更に、一次空気４２との二次空気１０２の混合を阻止することができる。しかしながら、ボア孔１３０は更に、長手方向に延在するようにあらゆる好適な送給角度で半径方向内向き又は外向きに延在して、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４に隣接して二次空気１０２を供給することができる。

図５に示すように、空気噴射特徴部１００は更に、１又は複数のアニュラス１３２を含むことができる。アニュラス１３２は、スワーラ組立体５０に画成することができ、送給通路１２０と流体連通することができる。例えば、アニュラス１３２は、送給通路１２０と直接流体連通することができ、二次空気１０２が送給通路１２０からアニュラス１３２に直接流れるようになる。或いは、図５に示すように、アニュラス１３２は、ボア孔１３０の下流側で且つボア孔１３０と流体連通して画成することができ、二次空気１０２が送給通路１２０からボア孔１３０を通ってアニュラス１３２に流れるようになる。アニュラス１３２は、二次空気１０２を送給通路１２０から予混合アニュラス６０内に流すように構成することができる。例えば、アニュラス１３２に流れる二次空気１０２は、送給通路１２０からアニュラス１３２内に流れることができ、アニュラス１３２は、貫通して二次空気１０２を流すことができ、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４にほぼ隣接して予混合アニュラス６０内に二次空気１０２を排出する。

１又は複数のアニュラス１３２は、外側バーナー管６２（その内面など）及び／又は内側バーナー管６４（その外面など）にほぼ隣接して二次空気１０２を排出することができる。図５に示すように、例えば、アニュラス１３２は、外側バーナー管６２に隣接したスワーラ組立体５０内に画成することができ、そこから排出される二次空気１０２が外側バーナー管６２にほぼ隣接して流れるようになる。加えて、又は代替として、アニュラス１３２は、内側バーナー管６４に隣接したスワーラ組立体５０内に画成することができ、そこから排出される二次空気１０２は、内側バーナー管６４にほぼ隣接して流れるようになる。

上記で検討したように、空気噴射特徴部１００は、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４にほぼ隣接した予混合アニュラス６０に二次空気１０２を流すように構成することができる。幾つかの例示的な実施形態では、予混合アニュラス６０に流れる二次空気１０２は、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４に隣接したフィルムを形成することができる。例えば、上記で検討したように二次空気１０２がアニュラスから予混合アニュラス６０に流入する実施形態では、アニュラスから排出される二次空気１０２は、空気フィルムを形成することができる。フィルムは、外側バーナー管６２（その内面など）及び／又は内側バーナー管６４（その外面など）に隣接した予混合アニュラスを通って流れることができる。

他の例示的な実施形態では、予混合アニュラス６０に流れる二次空気１０２は、外側バーナー管６２及び／又は内側バーナー管６４に隣接する複数の空気ジェットを形成することができる。例えば、上記で検討した、二次空気１０２が複数のボア孔の出口から予混合アニュラス６０に流入する実施形態では、出口の各々から排出される二次空気１０２が空気ジェットを形成することができる。空気ジェットは、外側バーナー管６２（その内面など）及び／又は内側バーナー管６４（その外面など）に隣接した予混合アニュラスを通って流れることができる。

しかしながら、フィルムが形成される実施形態は、アニュラスから二次空気１０２が流れる実施形態に限定されるものではなく、複数の空気ジェットが形成される実施形態は、複数のボア孔出口から二次空気１０２が流れる実施形態に限定されるものではない点は理解されたい。むしろ、二次空気１０２が１又は複数のフィルムを形成するような空気噴射特徴部１００の何らかの構成、及び二次空気１０２が複数の空気ジェットを形成するような空気噴射特徴部１００の何らかの構成、並びに予混合アニュラス６０に対して長手方向でほぼ線形経路に沿って二次空気１０２が流される何らかの構成は、本開示の範囲及び技術的思想の範囲内にある。

本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。

１０ ガスタービン
１２ 圧縮機セクション
１４ 燃焼器セクション
１６ 燃焼器
１８ タービンセクション
２０ 燃焼システム
２２ トランジションピース
２４ 燃焼ケーシング
２６ 端部カバー
２８ 燃料ノズル組立体
３０ 流れスリーブ
３２ 燃焼室
３４ 衝突スリーブ
４２ 一次空気
４４ 入口流れ調整器
４６ 通路
４８ 通路
５０ スワーラ組立体
５２ スワーラベーン
５４ 正圧側面
５５ 負圧側面
５６ 前縁
５７ 後縁
５８ 燃料噴射ポート
６０ 予混合アニュラス
６２ 外側バーナー管
６４ 内側バーナー管
７０ 二次燃料
８０ カートリッジ
８２ 予混合通路
８４ 拡散通路
８６ 先端
９０ 噴射ボア
９２ 噴射管
１００ 空気噴射特徴部
１０２ 二次空気
１１０ スリーブ
１１２ ボア孔
１１４ 入口
１１６ 出口
１１８ アニュラス
１２０ 送給通路
１２２ 入口
１３０ ボア孔
１３２ アニュラス

Claims (9)

1. 燃料ノズル組立体（２８）であって、
   予混合アニュラス（６０）をそれらの間に画成する外側バーナー管（６２）及び内側バーナー管（６４）と、
   前記内側バーナー管（６４）の周りに環状アレイで配置され、前記予混合アニュラス（６０）の上流側の一次空気（４２）と相互作用するように構成された複数のスワーラベーン（５２）を含むスワーラ組立体（５０）と、
   前記スワーラ組立体（５０）の外側に少なくとも１つの入口と前記スワーラ組立体（５０）の下流に少なくとも１つの出口とを有していて前記スワーラ組立体（５０）の下流側の前記予混合アニュラス（６０）内に二次空気（１０２）を流して、該二次空気（１０２）が前記予混合アニュラス（６０）に対して長手方向で且つ前記外側バーナー管（６２）及び内側バーナー管（６４）の少なくとも１つに隣接してほぼ直線経路で流れるように構成された空気噴射特徴部（１００）と、
   前記外側バーナー管（６２）に付随する複数のボア孔であって、前記内側バーナー管（６４）に隣接して前記二次空気（１０２）を吐出するように構成された複数のボア孔と
   を備え、
   前記内側バーナー管（６４）は、前記複数のボア孔の下流で前記予混合アニュラス（６０）内に二次燃料（７０）を流す噴射ボア（９０）を備える、燃料ノズル組立体（２８）。
2. 前記空気噴射特徴部（１００）は、前記二次空気（１０２）が前記外側バーナー管（６２）及び内側バーナー管（６４）の少なくとも１つに隣接して複数の空気ジェット又はフィルムを形成するように、該二次空気（１０２）を前記予混合アニュラス（６０）に流すように構成される、請求項１記載の燃料ノズル組立体（２８）。
3. 前記複数のスワーラベーン（５２）は、前記複数のボア孔の上流で前記一次空気（４２）に流れる一次燃料を噴射する複数の燃料噴射ポート（５８）を含む、請求項１又は請求項２記載の燃料ノズル組立体（２８）。
4. 前記空気噴射特徴部（１００）は、前記二次空気（１０２）が前記外側バーナー管（６２）及び内側バーナー管（６４）の両方にほぼ隣接して流れるように、該二次空気（１０２）を前記予混合アニュラス（６０）に流すように構成される、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の燃料ノズル組立体（２８）。
5. 燃料ノズル組立体（２８）であって、
   予混合アニュラス（６０）をそれらの間に画成する外側バーナー管（６２）及び内側バーナー管（６４）と、
   前記内側バーナー管（６４）の周りに環状アレイで配置され、前記予混合アニュラス（６０）の上流側の一次空気（４２）と相互作用するように構成された複数のスワーラベーン（５２）を含むスワーラ組立体（５０）と、
   前記スワーラ組立体（５０）の外側に少なくとも１つの入口と前記スワーラ組立体（５０）の下流に少なくとも１つの出口とを有していて前記スワーラ組立体（５０）の下流側の前記予混合アニュラス（６０）内に二次空気（１０２）を流して、該二次空気（１０２）が前記予混合アニュラス（６０）に対して長手方向で且つ前記外側バーナー管（６２）及び内側バーナー管（６４）の少なくとも１つに隣接してほぼ直線経路で流れるように構成された空気噴射特徴部（１００）と、
   半径方向に延在する複数の送給通路（１２０）であって、その各々が前記複数のスワーラベーン（５２）の１つに画成される複数の送給通路（１２０）と
   を備え、
   前記内側バーナー管（６４）は、前記出口の下流で前記予混合アニュラス（６０）内に二次燃料（７０）を流す噴射ボア（９０）を備える、燃料ノズル組立体（２８）。
6. 前記空気噴射特徴部（１００）が、前記スワーラ組立体（５０）内に画成され且つ前記複数の送給通路（１２０）と流体連通したアニュラス（１３２）又は複数のボア孔（１３０）を含み、前記アニュラス（１３２）が、前記二次空気（１０２）を前記複数の送給通路（１２０）から前記予混合アニュラス（６０）に流すように構成される、請求項５記載の燃料ノズル組立体（２８）。
7. 前記複数のスワーラベーン（５２）は、前記出口の上流で前記一次空気（４２）に流れる一次燃料を噴射する複数の燃料噴射ポート（５８）を含む、請求項５または６に記載の燃料ノズル組立体（２８）。
8. 前記二次空気（１０２）が、前記一次空気（４２）とは関係なく前記空気噴射特徴部（１００）に供給される、請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載の燃料ノズル組立体（２８）。
9. 請求項５乃至請求項８のいずれか１項記載の燃料ノズル組立体（２８）を少なくとも１つ備える、ガスタービン（１０）システム用の燃焼器（１６）。