JP6005040B2 - バーナー装置 - Google Patents
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Description
フルジェットノズルとして構成された液体燃料ノズルは、本発明によれば、直径に対し少なくとも1.5の比率の長さを有している。これにより、本発明によれば、複数の旋回羽根によって旋回せしめられた空気と最適に混合する、ノズルから流出する液体燃料流が提供される。長さと直径との少なくとも1.5の比率は、たとえば液体燃料流内での蒸気泡形成が確実に回避され、噴射流内で十分に低レベルの乱流が維持されることを保証する。また、これにより、燃料流の十分な侵入深さが保証され、且つ噴射流とそのそばを流れる空気との良好な混合とが保証される。長さと直径との比率は6ないし14の範囲に選定すると有利である。長さと直径とのこの比率を有するフルジェットノズルによって生成される液体燃料流は、最適な侵入深さと混合特性とを有する。
この構成は、時間遅延スペクトルが可能な限り大きくシフトしたときに周方向の交互の燃料分布が必要である場合に有利である。その際、異なる直径のフルジェットノズルを配置することにより、種々の半径方向の燃料分布プロファイルの設定が可能になる。なお、均一な半径方向のプロファイルが有利であるとみなされる。
この構成は、軸線付近の濃度を濃縮することにより半径方向のプロファイルを均一化する必要がある場合に有利である。
12 ハウジング
13 キャップ
14 ランス部
16 燃料通路
17 旋回羽根
32 フルジェットノズルの長さ
33 フルジェットノズルの直径
106 パイロットバーナー
107 メインバーナー
108 バーナー装置
Claims (34)
- 少なくとも1個の燃焼室を備えたガスタービン用バーナー装置(108)であって、
中央に配置される1つのパイロットバーナー(106)と、
前記パイロットバーナーを取り囲んでいる複数のメインバーナー(107)と、を備え、
前記メインバーナー(107)のそれぞれが、液体燃料用の1つの燃料通路(16)を有する1つのランス部(14)を中央に内設した円筒状の1つのハウジング(12)を含み、前記ランス部(14)が複数の旋回羽根(17)を介して前記ハウジング(12)で支持され、前記燃焼室の方向に1つのキャップ(13)が前記ランス部(14)に設けられ、
複数個の液体燃料ノズルが前記キャップ(13)内において前記燃料通路(16)と連通している、前記バーナー装置において、
前記複数個の液体燃料ノズルがフルジェットノズル(1)として構成され、該複数個のフルジェットノズル(1)が長さ(32)と直径(33)とを有し、前記長さ(32)と前記直径(33)との比率が少なくとも1.5であり、
前記複数個のメインバーナー(107)の少なくとも1個において、前記複数のフルジェットノズル(1)が前記キャップ(13)のまわりに延びている少なくとも1個の周線(11)に沿って配置されており、
前記複数のメインバーナー(107)の少なくとも1個において、前記キャップ(13)の前記パイロットバーナー(106)側には、前記キャップ(13)の前記パイロットバーナー(106)とは逆の側よりも多くのフルジェットノズル(1)が配置されていることを特徴とするバーナー装置。 - 少なくとも1個の燃焼室を備えたガスタービン用バーナー装置(108)であって、
中央に配置される1つのパイロットバーナー(106)と、
前記パイロットバーナーを取り囲んでいる複数のメインバーナー(107)と、を備え、
前記メインバーナー(107)のそれぞれが、液体燃料用の1つの燃料通路(16)を有する1つのランス部(14)を中央に内設した円筒状の1つのハウジング(12)を含み、前記ランス部(14)が複数の旋回羽根(17)を介して前記ハウジング(12)で支持され、前記燃焼室の方向に1つのキャップ(13)が前記ランス部(14)に設けられ、
複数個の液体燃料ノズルが前記キャップ(13)内において前記燃料通路(16)と連通している、前記バーナー装置において、
前記複数個の液体燃料ノズルがフルジェットノズル(1)として構成され、該複数個のフルジェットノズル(1)が長さ(32)と直径(33)とを有し、前記長さ(32)と前記直径(33)との比率が少なくとも1.5であり、
前記複数個のメインバーナー(107)の少なくとも1個において、前記複数のフルジェットノズル(1)が前記キャップ(13)のまわりに延びている少なくとも1個の周線(11)に沿って配置されており、
前記複数のフルジェットノズル(1)の個数密度が前記少なくとも1個の周線(11)に沿って周方向(22)に変化していることを特徴とするバーナー装置。 - 前記キャップ(13)が1つの中心軸線(18)を含み、前記複数個のフルジェットノズル(1)がそれぞれ1つの中心軸線(19)を含み、
前記中心軸線(19)の傾斜が前記キャップ中心軸線(18)の方向で前記周方向(22)に変化するように前記少なくとも1個の周線(11)に沿って前記フルジェットノズル(1)が配置されていることを特徴とする請求項2に記載のバーナー装置。 - 前記周線(11)に沿って配置される前記複数のフルジェットノズル(1)の前記複数の中心軸線(19)が交互に配向され、この場合前記中心軸線(19)は、前記キャップ中心軸線(18)に対し垂直に延びている態様と、これからずれて最大で20度だけ前記キャップ中心軸線(18)の方向に傾斜している態様とが交互になっていることを特徴とする請求項3に記載のバーナー装置。
- 前記キャップ(13)が1つの中心軸線(18)を含み、前記複数個のフルジェットノズル(1)がそれぞれ1つの中心軸線(19)を含み、
前記中心軸線(19)が前記キャップ中心軸線(18)に対し垂直な1つの位置を起点として前記周方向(22)に傾斜を有するように、前記複数のフルジェットノズル(1)が少なくとも1個の周線(11)に沿って配置されていることを特徴とする請求項2に記載のバーナー装置。 - 前記複数のフルジェットノズル(1)が少なくとも1個の周線(11)に沿って異なる直径(33)を有していることを特徴とする、請求項3から5までのいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 前記複数のフルジェットノズル(1)が少なくとも1個の周線(11)に沿って同じ直径(33)を有していることを特徴とする、請求項3から5までのいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 前記複数のフルジェットノズル(1)が少なくとも2つの周線(11)に沿って配置されていることを特徴とする、請求項3から7までのいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 前記少なくとも2つの周線(11)が軸線方向の異なる位置でリング状に且つ前記キャップ中心軸線(18)に対し垂直に延びていることを特徴とする、請求項8に記載のバーナー装置。
- 上流側の1つの周線(11)に沿って配置される前記複数のフルジェットノズル(1)が、下流側の1つの周線(11)に沿って配置される前記複数のフルジェットノズル(1)よりも大きな直径(33)を有していることを特徴とする、請求項9に記載のバーナー装置。
- 上流側の1つの周線(11)に沿って配置される前記複数のフルジェットノズル(1)が、下流側の1つの周線(11)に沿って配置される前記複数のフルジェットノズル(1)よりも小さな直径(33)を有していることを特徴とする、請求項9に記載のバーナー装置。
- 前記下流側の周線(11)に沿って配置される複数のフルジェットノズル(1)と前記上流側の周線(11)に沿って配置される複数のフルジェットノズル(1)とが、1つの共通の流線(27)上に配置され、空気が前記複数の旋回羽根(17)を貫流するときに空気が前記流線(27)に沿って旋回可能であることを特徴とする、請求項10または11に記載のバーナー装置。
- 前記下流側の周線(11)に沿って配置される複数のフルジェットノズル(1)と前記上流側の周線(11)に沿って配置される複数のフルジェットノズル(1)とは、空気が前記複数の旋回羽根(17)を貫流するときに空気が旋回され、前記複数のフルジェットノズル(1)のうちのそれぞれ1個のみがこの流線上に配置されるように、互いにずらして配置されていることを特徴とする、請求項10または11に記載のバーナー装置。
- 前記下流側の周線(11)に沿って配置される複数のフルジェットノズル(1)が、前記上流側の周線(11)に沿って配置される複数のフルジェットノズル(1)と同じ半径方向の位置で燃料を噴射することを特徴とする、上記請求項8から13までのいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 前記複数のフルジェットノズル(1)が少なくとも1つの螺旋状周線(11)に沿って配置されていることを特徴とする、上記請求項2から5までのいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 前記少なくとも1つの螺旋状周線(11)に沿って配置されている前記複数のフルジェットノズル(1)の直径(33)が流動方向に増大するように構成されていることを特徴とする、請求項15に記載のバーナー装置。
- 前記少なくとも1つの螺旋状周線(11)に沿って配置されている前記複数のフルジェットノズル(1)の直径(33)が流動方向とは逆の方向に増大するように構成されていることを特徴とする、請求項15に記載のバーナー装置。
- 前記複数のフルジェットノズル(1)が2つの螺旋状周線(11)に沿って配置されていることを特徴とする、上記請求項15から17までのいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 少なくとも1個の燃焼室を備えたガスタービン用バーナー装置(108)であって、
中央に配置される1つのパイロットバーナー(106)と、
前記パイロットバーナーを取り囲んでいる複数のメインバーナー(107)と、を備え、
前記メインバーナー(107)のそれぞれが、液体燃料用の1つの燃料通路(16)を有する1つのランス部(14)を中央に内設した円筒状の1つのハウジング(12)を含み、前記ランス部(14)が複数の旋回羽根(17)を介して前記ハウジング(12)で支持され、前記燃焼室の方向に1つのキャップ(13)が前記ランス部(14)に設けられ、
複数個の液体燃料ノズルが前記キャップ(13)内において前記燃料通路(16)と連通している、前記バーナー装置において、
前記複数個の液体燃料ノズルがフルジェットノズル(1)として構成され、該複数個のフルジェットノズル(1)が長さ(32)と直径(33)とを有し、前記長さ(32)と前記直径(33)との比率が少なくとも1.5であり、
1個の周線(11)に沿って配置される複数のフルジェットノズル(1)が互いに複数の相互間隔を有し且つ複数の直径(33)を有し、その順番が前記周線(11)に沿って反復していることを特徴とするバーナー装置。 - 前記周線(11)に沿って、同じ直径(33)のそれぞれ2個のフルジェットノズル(1)の間に、より小さな直径(33)の1個のフルジェットノズル(1)が配置されていることを特徴とする、請求項19に記載のバーナー装置。
- より小さな直径(33)の前記フルジェットノズル(1)が同一の大直径(33)を有する前記2個のフルジェットノズル(1)のうちの一方に近づけて配置されていることを特徴とする、請求項20に記載のバーナー装置。
- 前記キャップ(13)が1つの中心軸線(18)を含み、
少なくとも1個の周線(11)に沿って配置される前記複数のフルジェットノズル(1)は、該フルジェットノズル(1)により噴射される燃料が前記キャップ中心軸線(18)のまわりに半径方向の燃料分布を生じさせるように構成され、前記燃料分布が、第1の燃料分布のリング状ゾーン(28)と第2の燃料分布のリング状ゾーン(29)とを含んでいることを特徴とする、請求項19から21までのいずれか1つに記載のバーナー装置。 - 第1の燃料分布の前記リング状ゾーン(28)と第2の燃料分布の前記リング状ゾーン(29)とが互いにオーバーラップしていることを特徴とする、請求項22に記載のバーナー装置。
- 第1の燃料分布の前記リング状ゾーン(28)と第2の燃料分布の前記リング状ゾーン(29)とが互いに離れていることを特徴とする、請求項22に記載のバーナー装置。
- 前記キャップ(13)が、円筒状部分(130)と、前記燃焼室の方へ円錐状に移行している部分(140)とを有していることを特徴とする、請求項1から24までのいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 前記円錐状部分(140)が10〜20゜の円錐角を有していることを特徴とする、請求項25に記載のバーナー装置。
- 前記キャップ(13)が1つの中心軸線(18)を含み、前記複数個のフルジェットノズル(1)がそれぞれ1つの中心軸線(19)を含み、前記複数個のフルジェットノズル(1)は、該複数個のフルジェットノズル(1)の前記中心軸線(19)が前記キャップ(13)の前記中心軸線(18)に対し90゜の角度(20)を有するように、前記キャップ(13)に配置されていることを特徴とする、請求項1から26のいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 前記キャップ(13)が1つの中心軸線(18)を含み、前記複数個のフルジェットノズル(1)がそれぞれ1つの中心軸線(19)を含み、前記複数個のフルジェットノズル(1)は、該複数個のフルジェットノズル(1)の前記中心軸線(19)が前記キャップ(13)の前記中心軸線(18)に対し90゜±30゜の角度(20)を有するように、前記キャップ(13)に配置されていることを特徴とする、請求項1から26までのいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 前記キャップ(13)がキャップ表面を有し、前記複数個のフルジェットノズル(1)がそれぞれ1つの中心軸線(19)を含み、該複数個のフルジェットノズル(1)は、該複数個のフルジェットノズル(1)の前記中心軸線(19)が前記キャップ表面に対し垂直であるように、前記キャップ(13)に配置されていることを特徴とする、請求項1から26までのいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 前記キャップ(13)がキャップ表面を有し、前記複数個のフルジェットノズル(1)がそれぞれ中心軸線(19)を含み、該複数個のフルジェットノズル(1)は、該複数個のフルジェットノズル(1)の前記中心軸線(19)が前記キャップ表面の表面法線(23)と−10度ないし+10度の角度をなすように、前記キャップ(13)に配置されていることを特徴とする、請求項1から26までのいずれか1つまたは請求項28に記載のバーナー装置。
- 複数のメインバーナー(107)のそれぞれのために、1つの直径(33)を備えた8個ないし12個のフルジェットノズル(1)が設けられ、前記直径(33)が0.55mm〜0.8mmであることを特徴とする、請求項1から30のいずれか1つに記載のバーナー装置。
- 0.6mm〜0.7mmの直径(33)を備えた10個のフルジェットノズル(1)が設けられていることを特徴とする、請求項31に記載のバーナー装置。
- 0.55mm〜0.65mmの直径(33)を備えた12個のフルジェットノズル(1)が設けられていることを特徴とする、請求項31に記載のバーナー装置。
- 0.7mm〜0.8mmの直径(33)を備えた8個のフルジェットノズル(1)が設けられていることを特徴とする、請求項31に記載のバーナー装置。
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