JP6326205B2 - Fuel nozzle, combustor, and gas turbine - Google Patents

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本発明は、燃料ノズル、燃焼器、及びガスタービンに関する。   The present invention relates to a fuel nozzle, a combustor, and a gas turbine.

ガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを備えている。燃焼器において、燃焼温度が高くなると、窒素酸化物(NOx)の発生量が多くなる。NOxの発生量を抑制するために、例えば特許文献1及び特許文献2に開示されているような、燃焼器の燃料ノズルを使って空気と燃料とを予め混合(予混合)し、その予混合により生成された混合気(予混合気)を燃焼させる予混合燃焼が知られている。   The gas turbine includes a compressor, a combustor, and a turbine. In the combustor, when the combustion temperature increases, the amount of nitrogen oxide (NOx) generated increases. In order to suppress the amount of NOx generated, air and fuel are premixed (premixed) using a fuel nozzle of a combustor as disclosed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2, and the premixing is performed. Premixed combustion is known in which an air-fuel mixture (premixed gas) generated by the above is combusted.

特開2003−247425号公報JP 2003-247425 A 特開2011−021875号公報JP 2011-021875 A

予混合気は、火炎伝播性を有する。そのため、予混合気の燃焼により生じた火炎が燃料ノズルの内部に入り込む、所謂、逆火現象が生じる可能性がある。逆火現象が生じると、燃料ノズルが劣化する可能性がある。その結果、燃料ノズルの性能が低下し、燃焼器の性能及びガスタービンの性能が低下する可能性がある。   The premixed gas has flame propagation properties. Therefore, there is a possibility that a so-called flashback phenomenon occurs in which the flame generated by the combustion of the premixed gas enters the inside of the fuel nozzle. When the flashback phenomenon occurs, the fuel nozzle may be deteriorated. As a result, the performance of the fuel nozzle is reduced, and the performance of the combustor and the performance of the gas turbine may be reduced.

本発明は、性能の低下を抑制できる燃料ノズル、燃焼器、及びガスタービンを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the fuel nozzle, combustor, and gas turbine which can suppress the fall of performance.

本発明に係る燃料ノズルは、所定軸の周囲において前記所定軸と平行な軸と直交するように配置された第1面と、前記第1面に配置され、前記第1面が面する空間に第1流体を供給する第1供給口と、前記空間に面し、前記所定軸を囲うように配置された第2面と、前記第2面に配置され、前記空間に第2流体を供給する第2供給口と、を備え、前記第1流体及び前記第2流体の一方の流体は燃料を含み、他方の流体は空気であり、前記第1供給口は、前記所定軸と平行な第1方向に前記第1流体を供給し、前記第2供給口は、前記空間において前記第1流体と混合されるように前記第2流体を供給し、第1流出口は、前記空間において混合された混合流体を供給する。   A fuel nozzle according to the present invention is disposed in a space around a predetermined axis so as to be orthogonal to an axis parallel to the predetermined axis, a space disposed on the first surface, and facing the first surface. A first supply port for supplying a first fluid, a second surface facing the space and disposed so as to surround the predetermined axis, and disposed on the second surface for supplying the second fluid to the space A second supply port, wherein one of the first fluid and the second fluid contains fuel, the other fluid is air, and the first supply port is a first parallel to the predetermined axis. The first fluid is supplied in a direction, the second supply port supplies the second fluid to be mixed with the first fluid in the space, and the first outlet is mixed in the space. Supply mixed fluid.

本発明によれば、第1供給口から第1流体が供給され、第2供給口から第2流体が供給されることにより、空間において第1流体と第2流体との混合流体(予混合気)が生成される。第1供給口は第1方向に第1流体を供給するので、その第1供給口からの第1流体によって、混合流体が空間に滞留することが抑制される。また、第2面は所定軸を囲うように配置される。そのため、第1供給口から空間に供給された第1流体及び空間において生成された混合流体は、第2面にガイドされて第1方向に円滑に流れ、空間に滞留することが抑制される。したがって、燃料ノズルの近傍において混合流体の燃焼が生じたり、逆火現象が生じたりすることが抑制される。これにより、燃料ノズルの劣化が抑制され、燃料ノズルの性能の低下が抑制される。   According to the present invention, the first fluid is supplied from the first supply port, and the second fluid is supplied from the second supply port, so that the mixed fluid (premixed gas) of the first fluid and the second fluid in the space. ) Is generated. Since the first supply port supplies the first fluid in the first direction, the first fluid from the first supply port prevents the mixed fluid from staying in the space. The second surface is disposed so as to surround a predetermined axis. Therefore, the first fluid supplied to the space from the first supply port and the mixed fluid generated in the space are guided by the second surface, smoothly flow in the first direction, and are prevented from staying in the space. Therefore, combustion of the mixed fluid or the occurrence of a flashback phenomenon in the vicinity of the fuel nozzle is suppressed. Thereby, deterioration of a fuel nozzle is suppressed and the fall of the performance of a fuel nozzle is suppressed.

本発明に係る燃料ノズルにおいて、前記空間に面し、間隙を介して前記第2面と対向する第3面と、前記所定軸と平行な方向に関して前記第1面から最も遠い前記第2面の第2面エッジと前記第3面の第3面エッジとの間に、前記空間で生成された前記第1流体と前記第2流体との混合流体が流出する前記第1流出口と、を備えてもよい。これにより、第1供給口から空間に供給された第1流体及び空間において生成された混合流体は、第2面及び第3面の両方にガイドされて、第1流出口から円滑に流出する。そのため、混合流体が空間に滞留することが抑制され、燃料ノズルの近傍において混合流体の燃焼が生じたり、逆火現象が生じたりすることが抑制される。   In the fuel nozzle according to the present invention, the third surface facing the space and facing the second surface through a gap, and the second surface farthest from the first surface in a direction parallel to the predetermined axis. The first outflow port from which the mixed fluid of the first fluid and the second fluid generated in the space flows out between a second surface edge and a third surface edge of the third surface. May be. Accordingly, the first fluid supplied to the space from the first supply port and the mixed fluid generated in the space are guided by both the second surface and the third surface, and smoothly flow out from the first outlet. Therefore, the mixed fluid is suppressed from staying in the space, and the mixed fluid is prevented from burning in the vicinity of the fuel nozzle or the flashback phenomenon is suppressed from occurring.

本発明に係る燃料ノズルにおいて、前記第3面に配置され、前記空間に燃料及び空気の少なくとも一方を含む第3流体を供給する第3供給口を備えてもよい。これにより、第1供給口からの第1流体と第2供給口からの第2流体と第3供給口からの第3流体とによって混合流体が十分に生成される。   The fuel nozzle according to the present invention may include a third supply port that is arranged on the third surface and supplies a third fluid containing at least one of fuel and air to the space. Thereby, the mixed fluid is sufficiently generated by the first fluid from the first supply port, the second fluid from the second supply port, and the third fluid from the third supply port.

本発明に係る燃料ノズルにおいて、前記第2面及び前記第3面の一方の面は、前記所定軸の周囲において前記所定軸に対する放射方向に関して外側を向くように配置され、他方の面は、前記所定軸の周囲において前記所定軸に対する放射方向に関して内側を向くように配置されてもよい。これにより、所定軸と直交する面内において環状(輪帯状)の空間が形成され、その空間において混合流体が十分に生成される。   In the fuel nozzle according to the present invention, one of the second surface and the third surface is disposed so as to face outward in a radial direction with respect to the predetermined axis around the predetermined axis, and the other surface is You may arrange | position so that it may face inward with respect to the radial direction with respect to the said predetermined axis around a predetermined axis. As a result, an annular (annular) space is formed in a plane perpendicular to the predetermined axis, and the mixed fluid is sufficiently generated in the space.

本発明に係る燃料ノズルにおいて、前記第2面と前記第3面との間の前記空間は、前記第1方向に向かって狭くなってもよい。これにより、第1流出口における混合流体の流速が高まるので、第1流出口における混合流体の滞留が抑制される。   In the fuel nozzle according to the present invention, the space between the second surface and the third surface may become narrower in the first direction. Thereby, since the flow velocity of the mixed fluid at the first outlet is increased, the retention of the mixed fluid at the first outlet is suppressed.

本発明に係る燃料ノズルにおいて、前記第2面エッジと結ばれ、前記所定軸と平行な軸と直交するように配置される第1先端面と、前記第3面エッジと結ばれ、前記所定軸と平行な軸と直交するように配置される第2先端面と、前記第1先端面及び前記第2先端面の少なくとも一方に配置され、空気が流出する第2流出口と、を備えてもよい。これにより、第2流出口から流出された空気によって燃料ノズルの温度が過剰に高まることが抑制される。したがって、燃料ノズルの劣化が抑制される。   In the fuel nozzle according to the present invention, the first tip surface connected to the second surface edge and arranged to be orthogonal to the axis parallel to the predetermined axis, and the third surface edge is connected to the predetermined axis. A second tip surface disposed so as to be orthogonal to an axis parallel to the first tip surface, and a second outlet port disposed on at least one of the first tip surface and the second tip surface and through which air flows out. Good. Thereby, it is suppressed that the temperature of a fuel nozzle rises excessively by the air which flowed out from the 2nd outflow port. Therefore, deterioration of the fuel nozzle is suppressed.

本発明に係る燃焼器は、上記いずれかの燃料ノズルを備える。   A combustor according to the present invention includes any one of the above fuel nozzles.

本発明によれば、性能の低下が抑制される。   According to the present invention, a decrease in performance is suppressed.

本発明に係るガスタービンは、上記の燃焼器を備える。   The gas turbine which concerns on this invention is equipped with said combustor.

本発明によれば、性能の低下が抑制される。   According to the present invention, a decrease in performance is suppressed.

本発明に係る燃料ノズルによれば、性能の低下が抑制される。また、本発明に係る燃焼器によれば、性能の低下が抑制される。また、本発明に係るガスタービンによれば、性能の低下が抑制される。   According to the fuel nozzle according to the present invention, performance degradation is suppressed. Moreover, according to the combustor which concerns on this invention, the fall of a performance is suppressed. Moreover, according to the gas turbine which concerns on this invention, the fall of a performance is suppressed.

図1は、第1実施形態に係るガスタービンの一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a gas turbine according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る燃焼器の一例を示す側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing an example of a combustor according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る燃料ノズルの一例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a fuel nozzle according to the first embodiment. 図4は、第2実施形態に係る燃料ノズルの一例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an example of a fuel nozzle according to the second embodiment. 図5は、第3実施形態に係る燃料ノズルの一例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an example of a fuel nozzle according to the third embodiment. 図6は、第4実施形態に係る燃料ノズルの一例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an example of a fuel nozzle according to the fourth embodiment. 図7は、第4実施形態に係る燃料ノズルの一例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing an example of a fuel nozzle according to the fourth embodiment. 図8は、第5実施形態に係る燃料ノズルの一例を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing an example of a fuel nozzle according to the fifth embodiment. 図9は、第5実施形態に係る燃料ノズルの一例を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an example of a fuel nozzle according to the fifth embodiment.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The requirements of the embodiments described below can be combined as appropriate. Some components may not be used.

以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内の一方向をX軸方向、所定面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する方向をZ軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。X軸は、YZ平面と直交する。Y軸は、XZ平面と直交する。Z軸は、XY平面と直交する。XY平面は、X軸及びY軸を含む。YZ平面は、Y軸及びZ軸を含む。XZ平面は、X軸及びZ軸を含む。   In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each part will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. One direction in the predetermined plane is defined as the X-axis direction, the direction orthogonal to the X-axis direction in the predetermined plane is defined as the Y-axis direction, and the direction orthogonal to each of the X-axis direction and the Y-axis direction is defined as the Z-axis direction. Further, the rotation (inclination) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are the θX, θY, and θZ directions, respectively. The X axis is orthogonal to the YZ plane. The Y axis is orthogonal to the XZ plane. The Z axis is orthogonal to the XY plane. The XY plane includes an X axis and a Y axis. The YZ plane includes a Y axis and a Z axis. The XZ plane includes an X axis and a Z axis.

<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るガスタービン100の一例を示す図である。図1において、ガスタービン100は、圧縮機1と、燃焼器2と、タービン3とを備えている。また、ガスタービン100は、圧縮機1及びタービン3のそれぞれに接続されるロータ軸4を備えている。燃焼器2は、圧縮機1とタービン3との間に配置される。
<First Embodiment>
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a gas turbine 100 according to the present embodiment. In FIG. 1, the gas turbine 100 includes a compressor 1, a combustor 2, and a turbine 3. The gas turbine 100 includes a rotor shaft 4 connected to each of the compressor 1 and the turbine 3. The combustor 2 is disposed between the compressor 1 and the turbine 3.

圧縮機1は、取り入れた気体(本実施形態においては空気)を圧縮して、高圧の気体を生成する。本実施形態において、圧縮機1は、軸流圧縮機である。圧縮機1は、回転する翼である動翼と、回転しない翼である静翼とを有する。動翼は、気体にエネルギーを与える。静翼は、気体を減速してその気体の圧力を上昇させる。圧縮機1の軸方向に関して、動翼と静翼とは交互に配置される。一対(一段)の動翼と静翼とが、圧縮機1の軸方向に複数(複数段)配置される。圧縮機1の軸方向に流れる気体は、複数段の動翼及び静翼によって徐々に圧縮される。圧縮機1は、軸方向に気体を流しながら、その気体の圧力を徐々に高める。   The compressor 1 compresses the introduced gas (air in this embodiment) to generate a high-pressure gas. In the present embodiment, the compressor 1 is an axial compressor. The compressor 1 has a moving blade that is a rotating blade and a stationary blade that is a non-rotating blade. The rotor blades give energy to the gas. The stationary blade decelerates the gas and increases the pressure of the gas. With respect to the axial direction of the compressor 1, the moving blades and the stationary blades are alternately arranged. A plurality (a plurality of stages) of a pair (one stage) of moving blades and stationary blades are arranged in the axial direction of the compressor 1. The gas flowing in the axial direction of the compressor 1 is gradually compressed by a plurality of stages of moving blades and stationary blades. The compressor 1 gradually increases the pressure of the gas while flowing the gas in the axial direction.

燃焼器2は、圧縮機1から供給された高圧の気体に燃料を噴射して、高温高圧の気体を生成する。燃焼器2における高圧の気体と燃料との混合により燃焼が生じ、高温高圧の気体が生成される。燃焼器2は、ロータ軸4の周囲に複数配置される。圧縮機1からの高圧の気体は、複数の燃焼器2のそれぞれに供給される。   The combustor 2 injects fuel into the high-pressure gas supplied from the compressor 1 to generate a high-temperature and high-pressure gas. Combustion is generated by mixing the high-pressure gas and fuel in the combustor 2, and high-temperature and high-pressure gas is generated. A plurality of combustors 2 are arranged around the rotor shaft 4. The high-pressure gas from the compressor 1 is supplied to each of the plurality of combustors 2.

タービン3は、燃焼器2から供給された高温高圧の気体のエネルギーを動力に変換する。本実施形態において、タービン3は、軸流式である。タービン3は、回転する翼である動翼と、回転しない翼である静翼とを有する。動翼は、燃焼器2からの高温高圧の気体を受けて回転する。動翼は、燃焼器2からの気体の運動エネルギーを回転エネルギーに変換する。静翼は、気体の流れを整える。静翼によって流れが整えられた気体の少なくとも一部が動翼に吹き付けられる。タービン3の軸方向に関して、動翼と静翼とは交互に配置される。一対(一段)の動翼と静翼とが、タービン3の軸方向に複数(複数段)配置される。複数段の動翼及び静翼によって、タービン3は、高温高圧の気体から段階的に回転エネルギー(回転力)を取り出す。動翼が回転することにより、ロータ軸4が回転する。   The turbine 3 converts high-temperature and high-pressure gas energy supplied from the combustor 2 into power. In the present embodiment, the turbine 3 is an axial flow type. The turbine 3 includes a moving blade that is a rotating blade and a stationary blade that is a non-rotating blade. The rotor blades rotate by receiving high-temperature and high-pressure gas from the combustor 2. The moving blade converts the kinetic energy of the gas from the combustor 2 into rotational energy. The stationary blades regulate the gas flow. At least a part of the gas whose flow is adjusted by the stationary blade is blown onto the moving blade. With respect to the axial direction of the turbine 3, the moving blades and the stationary blades are alternately arranged. A plurality (a plurality of stages) of a pair (one stage) of moving blades and stationary blades are arranged in the axial direction of the turbine 3. The turbine 3 extracts rotational energy (rotational force) stepwise from the high-temperature and high-pressure gas by the plurality of stages of moving blades and stationary blades. As the rotor blades rotate, the rotor shaft 4 rotates.

ガスタービン100が発電システムに使用される場合、タービン3の回転力によって発電機が作動する。タービン3の回転力の一部は、圧縮機1の回転に使用される。   When the gas turbine 100 is used in a power generation system, the generator is operated by the rotational force of the turbine 3. A part of the rotational force of the turbine 3 is used for the rotation of the compressor 1.

燃焼器2は、内部に燃焼室5を有する。圧縮機1からの気体は、燃焼室5に供給される。燃焼器2の少なくとも一部は、ケーシング9の内側に配置される。圧縮機1からの気体は、ケーシング9の内側の空間(車室)9Rに供給される。車室9Rは、圧縮機1からの高圧の気体で満たされる。車室9Rの気体は、燃焼器2に設けられた流入口2Rを通って燃焼室5に供給される。   The combustor 2 has a combustion chamber 5 inside. The gas from the compressor 1 is supplied to the combustion chamber 5. At least a part of the combustor 2 is disposed inside the casing 9. The gas from the compressor 1 is supplied to a space (cabinet) 9 </ b> R inside the casing 9. The vehicle interior 9R is filled with high-pressure gas from the compressor 1. The gas in the passenger compartment 9 </ b> R is supplied to the combustion chamber 5 through the inlet 2 </ b> R provided in the combustor 2.

燃焼器2は、メイン燃料ノズル7と、パイロット燃料ノズル8とを有する。メイン燃料ノズル7は、パイロット燃料ノズル8の周囲に複数配置される。メイン燃料ノズル7は、メイン燃料を燃焼室5に供給する。燃焼室5には、メイン燃料ノズル7からのメイン燃料と、圧縮機1からの高圧の気体とが供給される。燃焼室5において、メイン燃料ノズル7から供給されたメイン燃料と圧縮機1から供給された高圧の気体とが混合されて燃焼する。燃焼器2における燃焼で生成された高温高圧の気体は、尾筒6を介してタービン3に供給される。   The combustor 2 has a main fuel nozzle 7 and a pilot fuel nozzle 8. A plurality of main fuel nozzles 7 are arranged around the pilot fuel nozzle 8. The main fuel nozzle 7 supplies main fuel to the combustion chamber 5. The combustion chamber 5 is supplied with main fuel from the main fuel nozzle 7 and high-pressure gas from the compressor 1. In the combustion chamber 5, the main fuel supplied from the main fuel nozzle 7 and the high-pressure gas supplied from the compressor 1 are mixed and burned. High-temperature and high-pressure gas generated by combustion in the combustor 2 is supplied to the turbine 3 via the tail cylinder 6.

燃焼器2は、メイン燃料ノズル7の周囲に配置された旋回翼(スワラーベーン)7Sを有する。スワラーベーン7Sにより、気体は旋回するように流れる。換言すれば、スワラーベーン7Sにより、気体の旋回流が生成される。メイン燃料ノズル7から供給されたメイン燃料は、スワラーベーン7Sにより旋回するように流れる気体と混合(予混合)された後、燃焼室5において燃焼(予混合燃焼)する。   The combustor 2 has swirl vanes (swirler vanes) 7 </ b> S disposed around the main fuel nozzle 7. The swirler vane 7S causes the gas to swirl. In other words, a swirl flow of gas is generated by the swirler vane 7S. The main fuel supplied from the main fuel nozzle 7 is mixed (premixed) with the flowing gas so as to be swirled by the swirler vane 7S, and then burned (premixed combustion) in the combustion chamber 5.

次に、パイロット燃料ノズル8について説明する。図2は、本実施形態に係る燃料ノズル8の一部を示す側断面図である。図3は、本実施形態に係る燃料ノズル8の一部を示す断面図である。以下の説明においては、パイロット燃料ノズル8を適宜、燃料ノズル8、と称する。パイロット燃料ノズル8に供給されるパイロット燃料を適宜、燃料F、と称する。パイロット燃料ノズル8に供給される気体を適宜、気体G、と称する。燃料Fは、流体である。燃料Fは、気体燃料でもよいし液体燃料でもよい。燃料Fは、例えば天然ガスでもよいし、液体燃料として油を含んでもよい。気体Gは、空気である。   Next, the pilot fuel nozzle 8 will be described. FIG. 2 is a side sectional view showing a part of the fuel nozzle 8 according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the fuel nozzle 8 according to the present embodiment. In the following description, the pilot fuel nozzle 8 is appropriately referred to as a fuel nozzle 8. The pilot fuel supplied to the pilot fuel nozzle 8 is appropriately referred to as fuel F. The gas supplied to the pilot fuel nozzle 8 is appropriately referred to as gas G. The fuel F is a fluid. The fuel F may be a gaseous fuel or a liquid fuel. The fuel F may be natural gas, for example, or may include oil as a liquid fuel. The gas G is air.

パイロット燃料ノズル8は、燃焼器2の着火性能及び保炎性能を向上させる。メイン燃料ノズル7から供給されたメイン燃料と気体との混合気による燃焼は、パイロット燃料ノズル8から供給されたパイロット燃料及び気体により安定化される。   The pilot fuel nozzle 8 improves the ignition performance and flame holding performance of the combustor 2. Combustion by the mixture of main fuel and gas supplied from the main fuel nozzle 7 is stabilized by the pilot fuel and gas supplied from the pilot fuel nozzle 8.

図2及び図3において、燃料ノズル8は、軸Jの周囲に配置された第1面11と、軸Jの周囲に配置され、第1面11と異なる方向を向く第2面12と、軸Jの周囲に配置され、第1面11及び第2面12と異なる方向を向く第3面13と、を備えている。本実施形態において、軸Jは、X軸と平行である。   2 and 3, the fuel nozzle 8 includes a first surface 11 disposed around the axis J, a second surface 12 disposed around the axis J and facing a different direction from the first surface 11, and the shaft. And a third surface 13 disposed around J and facing in a different direction from the first surface 11 and the second surface 12. In the present embodiment, the axis J is parallel to the X axis.

第1面11は、X軸と直交するように配置される。第1面11とYZ平面とは平行である。YZ平面において、第1面11は、環状(輪帯状)である。第2面12は、軸Jを囲むように配置される。第2面12は、軸Jと平行となるように配置される。第2面12は、軸Jに対する放射方向に関して内側を向くように配置される。第3面13は、軸Jを囲むように配置される。第3面13は、軸Jと平行となるように配置される。第3面13は、軸Jに対する放射方向に関して外側を向くように配置される。第2面12と第3面13とは間隙を介して対向する。   The first surface 11 is disposed so as to be orthogonal to the X axis. The first surface 11 and the YZ plane are parallel. In the YZ plane, the first surface 11 is annular (annular). The second surface 12 is disposed so as to surround the axis J. The second surface 12 is disposed so as to be parallel to the axis J. The second surface 12 is arranged so as to face inward with respect to the radial direction with respect to the axis J. The third surface 13 is disposed so as to surround the axis J. The third surface 13 is disposed so as to be parallel to the axis J. The third surface 13 is arranged to face outward with respect to the radial direction with respect to the axis J. The 2nd surface 12 and the 3rd surface 13 oppose through a gap.

本実施形態において、第1面11と第2面12と第3面13とにより空間MSが規定される。YZ平面内において、空間MSは、環状(輪帯状)である。第1面11は、空間MSに面する。第2面12は、空間MSに面する。第3面13は、空間MSに面する。   In the present embodiment, the space MS is defined by the first surface 11, the second surface 12, and the third surface 13. In the YZ plane, the space MS is annular (annular). The first surface 11 faces the space MS. The second surface 12 faces the space MS. The third surface 13 faces the space MS.

燃料ノズル8は、第1面11に配置された供給口21と、第2面12に配置された供給口22とを備えている。供給口21は、空間MSに第1流体を供給する。供給口22は、空間MSに第2流体を供給する。本実施形態において、第1流体は、燃料Fである。第2流体は、気体(空気)Gである。供給口21は、空間MSに燃料Fを供給する。供給口22は、空間MSに気体Gを供給する。供給口21は、軸Jと平行なX軸方向に燃料Fを供給(噴射)する。供給口21は、+X方向に燃料Fを供給する。供給口22は、供給口21からの燃料Fの供給方向(X軸方向)と交差する方向に気体Gを供給(噴射)する。供給口22は、供給口21からの燃料Fの供給方向(X軸方向)と直交する方向に気体Gを供給してもよい。本実施形態において、供給口22は、軸Jに対する放射方向に気体Gを供給する。供給口22は、軸Jに対する放射方向に関して内側に向かって気体Gを供給する。   The fuel nozzle 8 includes a supply port 21 disposed on the first surface 11 and a supply port 22 disposed on the second surface 12. The supply port 21 supplies the first fluid to the space MS. The supply port 22 supplies the second fluid to the space MS. In the present embodiment, the first fluid is the fuel F. The second fluid is a gas (air) G. The supply port 21 supplies the fuel F to the space MS. The supply port 22 supplies the gas G to the space MS. The supply port 21 supplies (injects) the fuel F in the X-axis direction parallel to the axis J. The supply port 21 supplies the fuel F in the + X direction. The supply port 22 supplies (injects) the gas G in a direction that intersects the supply direction (X-axis direction) of the fuel F from the supply port 21. The supply port 22 may supply the gas G in a direction orthogonal to the supply direction (X-axis direction) of the fuel F from the supply port 21. In the present embodiment, the supply port 22 supplies the gas G in the radial direction with respect to the axis J. The supply port 22 supplies the gas G inward with respect to the radial direction with respect to the axis J.

供給口21は、空間MSにおいて気体Gと混合されるように燃料Fを供給する。供給口22は、空間MSにおいて燃料Fと混合されるように気体Gを供給する。空間MSにおいて、供給口21から供給された燃料Fと、供給口22から供給された気体Gとが混合(予混合)される。燃料Fと気体Gとが混合されることにより、混合気(予混合気)FGが生成される。以下の説明において、空間MSを適宜、混合空間MS、と称する。   The supply port 21 supplies the fuel F so as to be mixed with the gas G in the space MS. The supply port 22 supplies the gas G so as to be mixed with the fuel F in the space MS. In the space MS, the fuel F supplied from the supply port 21 and the gas G supplied from the supply port 22 are mixed (premixed). By mixing the fuel F and the gas G, an air-fuel mixture (pre-air mixture) FG is generated. In the following description, the space MS is appropriately referred to as a mixed space MS.

本実施形態において、供給口21は、軸Jの周囲に複数配置される。複数の供給口21は、間隔をあけて軸Jを囲むように配置される。供給口22は、軸Jの周囲に複数配置される。複数の供給口22は、間隔をあけて軸Jを囲むように配置される。本実施形態において、供給口21及び供給口22はそれぞれ、円形である。供給口21及び供給口22の一方又は他方は、多角形でもよいし、スリットでもよい。   In the present embodiment, a plurality of supply ports 21 are arranged around the axis J. The plurality of supply ports 21 are arranged so as to surround the axis J with a space therebetween. A plurality of supply ports 22 are arranged around the axis J. The plurality of supply ports 22 are arranged so as to surround the axis J at intervals. In the present embodiment, the supply port 21 and the supply port 22 are each circular. One or the other of the supply port 21 and the supply port 22 may be a polygon or a slit.

なお、供給口21が、軸Jの周囲に配置されてもよい。すなわち、供給口21が軸Jを囲む環状でもよい。なお、供給口22が、軸Jの周囲に配置されてもよい。すなわち、供給口22が軸Jを囲む環状でもよい。   The supply port 21 may be arranged around the axis J. In other words, the supply port 21 may have an annular shape surrounding the axis J. The supply port 22 may be arranged around the axis J. That is, the supply port 22 may have an annular shape surrounding the axis J.

X軸方向に関して、第1面11から最も遠い第2面12の+X側の第2面エッジと、第1面11から最も遠い第3面13の+X側の第3面エッジとの間に、混合空間MSで生成された燃料Fと気体Gとの混合気FGが流出する流出口41が設けられる。供給口21と流出口41とはX軸方向に配置される。流出口41は、供給口21よりも+X側に配置され、混合気FGを供給する。   Regarding the X-axis direction, between the second surface edge on the + X side of the second surface 12 farthest from the first surface 11 and the third surface edge on the + X side of the third surface 13 farthest from the first surface 11, An outlet 41 is provided through which an air-fuel mixture FG of the fuel F and gas G generated in the mixed space MS flows out. The supply port 21 and the outflow port 41 are arranged in the X-axis direction. The outlet 41 is disposed on the + X side of the supply port 21 and supplies the air-fuel mixture FG.

燃料ノズル8は、第2面12の+X側の第2面エッジと結ばれ、X軸と直交するように配置された先端面52と、第3面13の+X側の第3面エッジと結ばれ、X軸と直交するように配置された先端面51とを備えている。先端面51及び先端面52はそれぞれ、+X方向を向く。軸Jは、先端面51を通る。先端面52は、軸Jの周囲に配置される。YZ平面において、先端面52は、環状(輪帯状)である。   The fuel nozzle 8 is connected to the + X side second surface edge of the second surface 12, and is connected to the tip surface 52 arranged to be orthogonal to the X axis and the + X side third surface edge of the third surface 13. And a distal end surface 51 disposed so as to be orthogonal to the X axis. The distal end surface 51 and the distal end surface 52 are each directed in the + X direction. The axis J passes through the tip surface 51. The tip surface 52 is disposed around the axis J. In the YZ plane, the tip surface 52 is annular (annular).

燃料ノズル8は、第1流体(燃料F)が流れる流路31と、第2流体(気体G)が流れる流路32とを備えている。流路31及び流路32のそれぞれは、燃料ノズル8の内部に形成される。混合空間MSは、流路31及び流路32に対して外側の空間である。流路31において、燃料Fは+X方向に流れる。流路32において、気体Gは+X方向に流れる。供給口21は、流路31と結ばれる。供給口21は、流路31の燃料Fの少なくとも一部を混合空間MSに供給する。供給口22は、流路32と結ばれる。供給口22は、流路32の気体Gの少なくとも一部を混合空間MSに供給する。   The fuel nozzle 8 includes a flow path 31 through which the first fluid (fuel F) flows and a flow path 32 through which the second fluid (gas G) flows. Each of the flow path 31 and the flow path 32 is formed inside the fuel nozzle 8. The mixed space MS is a space outside the flow path 31 and the flow path 32. In the flow path 31, the fuel F flows in the + X direction. In the flow path 32, the gas G flows in the + X direction. The supply port 21 is connected to the flow path 31. The supply port 21 supplies at least a part of the fuel F in the flow path 31 to the mixing space MS. The supply port 22 is connected to the flow path 32. The supply port 22 supplies at least a part of the gas G in the flow path 32 to the mixing space MS.

流路32は、軸Jを囲むように設けられる。YZ平面内において、流路32は、環状(輪帯状)である。流路31は、流路32の内側に配置される。流路31は、軸Jを含む。   The flow path 32 is provided so as to surround the axis J. In the YZ plane, the flow path 32 is annular (annular). The channel 31 is disposed inside the channel 32. The flow path 31 includes an axis J.

本実施形態において、燃料ノズル8は、少なくとも一部が軸Jの周囲に配置されるノズル部材61と、少なくとも一部がノズル部材61の周囲に配置されるノズル部材62と、を備えている。ノズル部材62は、軸Jの周囲に配置される。第1面11、第3面13、及び先端面51は、ノズル部材61に配置される。第2面12及び先端面52は、ノズル部材62に配置される。流路31及び供給口21は、ノズル部材61に配置される。流路32及び供給口22は、ノズル部材62に配置される。   In the present embodiment, the fuel nozzle 8 includes a nozzle member 61 that is at least partially disposed around the axis J, and a nozzle member 62 that is disposed at least partially around the nozzle member 61. The nozzle member 62 is disposed around the axis J. The first surface 11, the third surface 13, and the tip surface 51 are disposed on the nozzle member 61. The second surface 12 and the tip surface 52 are disposed on the nozzle member 62. The flow path 31 and the supply port 21 are disposed in the nozzle member 61. The flow path 32 and the supply port 22 are disposed in the nozzle member 62.

本実施形態において、燃料ノズル8は、+X方向に突出する凸部17と、凸部17の周囲に配置される周壁部18とを有する。凸部17は、軸Jを含む。周壁部18は、軸Jを囲むように配置される。凸部17は、ノズル部材61に設けられる。周壁部18は、ノズル部材62に設けられる。第3面13は、凸部17の外面(外周面)を含む。第2面12は、周壁部18の内面(内周面)を含む。先端面51は、+X方向を向く凸部17の先端面を含む。先端面52は、+X方向を向く周壁部18の先端面を含む。   In the present embodiment, the fuel nozzle 8 has a convex portion 17 protruding in the + X direction and a peripheral wall portion 18 disposed around the convex portion 17. The convex portion 17 includes the axis J. The peripheral wall portion 18 is disposed so as to surround the axis J. The convex portion 17 is provided on the nozzle member 61. The peripheral wall 18 is provided in the nozzle member 62. The third surface 13 includes the outer surface (outer peripheral surface) of the convex portion 17. The second surface 12 includes the inner surface (inner peripheral surface) of the peripheral wall portion 18. The distal end surface 51 includes the distal end surface of the convex portion 17 facing the + X direction. The front end surface 52 includes the front end surface of the peripheral wall portion 18 facing the + X direction.

次に、本実施形態に係る燃料ノズル8の動作の一例について説明する。流路31に燃料Fが供給されると、その燃料Fの少なくとも一部は、供給口21から混合空間MSに供給される。流路32に気体Gが供給されると、その気体Gの少なくとも一部は、供給口22から混合空間MSに供給される。供給口21は、軸Jと平行な+X方向に燃料Fを供給する。供給口22は、軸Jに対する放射方向に関して内側に気体Gを供給する。これにより、混合空間MSにおいて燃料Fと気体Gとが混合(予混合)され、混合気(予混合気)FGが生成される。混合空間MSにおいて生成された混合気FGの少なくとも一部は、流出口41から混合空間MSの外側に流出する。流出口41を介して混合空間MSから流出した混合気FGは、+X方向(下流方向)に流れ、混合空間MSよりも+X側の燃焼空間FSにおいて燃焼(予混合燃焼)する。   Next, an example of the operation of the fuel nozzle 8 according to this embodiment will be described. When the fuel F is supplied to the flow path 31, at least a part of the fuel F is supplied from the supply port 21 to the mixing space MS. When the gas G is supplied to the flow path 32, at least a part of the gas G is supplied from the supply port 22 to the mixing space MS. The supply port 21 supplies the fuel F in the + X direction parallel to the axis J. The supply port 22 supplies the gas G inward with respect to the radial direction with respect to the axis J. As a result, the fuel F and the gas G are mixed (premixed) in the mixed space MS, and a mixed gas (premixed gas) FG is generated. At least a part of the air-fuel mixture FG generated in the mixing space MS flows out of the mixing space MS from the outlet 41. The air-fuel mixture FG that has flowed out of the mixed space MS through the outlet 41 flows in the + X direction (downstream direction) and burns (premixed combustion) in the combustion space FS on the + X side of the mixed space MS.

本実施形態においては、供給口21が+X方向に燃料Fを供給(噴射)するので、第1面11と第2面12と第3面13とで規定される混合空間MSにおける混合気FGの滞留(よどみ)の発生が抑制される。本実施形態においては、流出口41は供給口21よりも+X側に配置され、供給口21は+X方向に燃料Fを供給する。供給口21から供給(噴射)される燃料Fの流れによって、混合空間MSの混合気FGは、流出口41を介して混合空間MSから迅速に排出される。これにより、混合空間MSにおける混合気FGの滞留(よどみ)の発生が抑制される。混合空間MSにおける混合気FGの滞留(よどみ)の発生が抑制されることにより、混合気FGは、燃料ノズル8から離れた燃料空間FSで燃焼する。すなわち、混合空間MSにおける混合気FGの燃焼が抑制される。これにより、燃料ノズル8に対する火炎の接触、及び逆火現象の発生が抑制される。   In the present embodiment, since the supply port 21 supplies (injects) the fuel F in the + X direction, the mixture FG in the mixture space MS defined by the first surface 11, the second surface 12, and the third surface 13. Occurrence of stagnation is suppressed. In the present embodiment, the outflow port 41 is disposed on the + X side with respect to the supply port 21, and the supply port 21 supplies the fuel F in the + X direction. Due to the flow of fuel F supplied (injected) from the supply port 21, the air-fuel mixture FG in the mixed space MS is quickly discharged from the mixed space MS via the outlet 41. As a result, the occurrence of stagnation of the air-fuel mixture FG in the mixed space MS is suppressed. By suppressing the occurrence (stagnation) of the mixture FG in the mixture space MS, the mixture FG burns in the fuel space FS away from the fuel nozzle 8. That is, the combustion of the air-fuel mixture FG in the mixed space MS is suppressed. Thereby, the contact of the flame with respect to the fuel nozzle 8 and the occurrence of the flashback phenomenon are suppressed.

以上説明したように、本実施形態によれば、第1供給口15から+X方向に燃料Fを供給するようにしたので、混合空間MSにおける混合気FGの滞留(よどみ)の発生が抑制される。そのため、燃料ノズル8に対する火炎の接触、及び逆火現象の発生が抑制される。したがって、燃料ノズル8の劣化が抑制され、燃料ノズル8の性能の低下が抑制される。また、その燃料ノズル8を備える燃焼器2の性能の低下、及びガスタービン100の性能の低下が抑制される。   As described above, according to the present embodiment, since the fuel F is supplied from the first supply port 15 in the + X direction, the occurrence of stagnation of the mixture FG in the mixture space MS is suppressed. . Therefore, the contact of the flame with the fuel nozzle 8 and the occurrence of the flashback phenomenon are suppressed. Therefore, the deterioration of the fuel nozzle 8 is suppressed, and the deterioration of the performance of the fuel nozzle 8 is suppressed. In addition, a decrease in the performance of the combustor 2 including the fuel nozzle 8 and a decrease in the performance of the gas turbine 100 are suppressed.

なお、本実施形態において、供給口21から気体Gが供給され、供給口22から燃料Fが供給されてもよい。   In the present embodiment, the gas G may be supplied from the supply port 21 and the fuel F may be supplied from the supply port 22.

<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

図4は、本実施形態に係る燃料ノズル8Bの一例を示す側断面図である。図4において、燃料ノズル8Bは、第1面11に配置され、混合空間MSに向かって+X方向に燃料Fを供給する供給口21と、第2面12に配置され、混合空間MSに向かって軸Jに対する放射方向に関して内側に気体Gを供給する供給口22と、第3面13に配置され、混合空間MSに第3流体を供給可能な供給口23と、を備えている。   FIG. 4 is a side sectional view showing an example of the fuel nozzle 8B according to the present embodiment. In FIG. 4, the fuel nozzle 8B is disposed on the first surface 11 and is disposed on the second surface 12 for supplying the fuel F in the + X direction toward the mixing space MS, and toward the mixing space MS. A supply port 22 that supplies gas G to the inside in the radial direction with respect to the axis J and a supply port 23 that is disposed on the third surface 13 and can supply the third fluid to the mixed space MS are provided.

第3流体は、燃料F及び気体Gの少なくとも一方である。すなわち、供給口23から燃料Fが供給されてもよいし、気体Gが供給されてもよい。本実施形態において、供給口21は、流路31に接続される。供給口23は、混合空間MSに燃料Fを供給する。   The third fluid is at least one of fuel F and gas G. That is, the fuel F may be supplied from the supply port 23 or the gas G may be supplied. In the present embodiment, the supply port 21 is connected to the flow path 31. The supply port 23 supplies the fuel F to the mixing space MS.

供給口23は、供給口21からの燃料Fの供給方向(X軸方向)と交差する方向に第3流体を供給(噴射)する。供給口23は、供給口21からの燃料Fの供給方向と直交する方向に第3流体を供給(噴射)してもよい。本実施形態において、供給口23は、軸Jに対する放射方向に関して外側に向かって燃料Fを供給する。   The supply port 23 supplies (injects) the third fluid in a direction that intersects the supply direction (X-axis direction) of the fuel F from the supply port 21. The supply port 23 may supply (inject) the third fluid in a direction orthogonal to the supply direction of the fuel F from the supply port 21. In the present embodiment, the supply port 23 supplies the fuel F toward the outside in the radial direction with respect to the axis J.

供給口23は、軸Jの周囲に複数配置される。複数の供給口23は、間隔をあけて軸Jを囲むように配置される。供給口23は、円形である。供給口23は、多角形でもよいし、スリットでもよい。   A plurality of supply ports 23 are arranged around the axis J. The plurality of supply ports 23 are arranged so as to surround the axis J at intervals. The supply port 23 is circular. The supply port 23 may be a polygon or a slit.

供給口23は、供給口22と対向するように配置されてもよい。供給口23は、供給口22から供給される気体Gと衝突するように燃料Fを混合空間MSに供給してもよい。   The supply port 23 may be disposed so as to face the supply port 22. The supply port 23 may supply the fuel F to the mixing space MS so as to collide with the gas G supplied from the supply port 22.

なお、供給口23が、軸Jの周囲に配置されてもよい。すなわち、供給口23が軸Jを囲む環状でもよい。   The supply port 23 may be arranged around the axis J. That is, the supply port 23 may have an annular shape surrounding the axis J.

以上説明したように、本実施形態によれば、混合空間MSに対して、供給口21から燃料Fが供給され、供給口22から気体Gが供給され、供給口23から燃料Fが供給される。本実施形態においても、混合空間MSにおける混合気FGの滞留(よどみ)の発生、及び逆火現象の発生が抑制される。   As described above, according to the present embodiment, the fuel F is supplied from the supply port 21, the gas G is supplied from the supply port 22, and the fuel F is supplied from the supply port 23 to the mixing space MS. . Also in the present embodiment, the occurrence of stagnation (stagnation) of the mixture FG in the mixed space MS and the occurrence of a flashback phenomenon are suppressed.

<第3実施形態>
第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Third Embodiment>
A third embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

図5は、本実施形態に係る燃料ノズル8Cの一例を示す側断面図である。図5において、燃料ノズル8Cは、第1面11に配置され、混合空間MSに向かって+X方向に燃料Fを供給する供給口21と、第2面12に配置され、混合空間MSに向かって軸Jに対する放射方向に関して内側に気体Gを供給する供給口22と、第3面13に配置され、混合空間MSに向かって軸Jに対する放射方向に関して外側に燃料Fを供給する供給口23と、を備えている。   FIG. 5 is a side sectional view showing an example of the fuel nozzle 8C according to the present embodiment. In FIG. 5, the fuel nozzle 8C is disposed on the first surface 11 and is disposed on the second surface 12 and the supply port 21 for supplying the fuel F in the + X direction toward the mixing space MS, and toward the mixing space MS. A supply port 22 for supplying the gas G inward with respect to the radial direction with respect to the axis J; a supply port 23 arranged on the third surface 13 for supplying the fuel F outward with respect to the radial direction with respect to the axis J toward the mixing space MS; It has.

本実施形態において、第2面12と第3面13との間の混合空間MSは、+X方向に向かって狭くなる。これにより、流出口41における混合気FGの流速が高くなる。すなわち、所謂、ノズル効果により、流出口41から流出する混合気FGの流速が高まる。したがって、流出口41における混合気FGの滞留(よどみ)の発生、及び逆火現象の発生が抑制される。   In the present embodiment, the mixed space MS between the second surface 12 and the third surface 13 becomes narrower in the + X direction. Thereby, the flow velocity of the air-fuel mixture FG at the outlet 41 is increased. That is, the flow rate of the mixture FG flowing out from the outlet 41 is increased by the so-called nozzle effect. Therefore, the occurrence of stagnation of the air-fuel mixture FG at the outlet 41 and the occurrence of a flashback phenomenon are suppressed.

なお、第2、及び第3実施形態において、供給口21及び供給口23から気体Gが供給され、供給口22から燃料Fが供給されてもよい。   In the second and third embodiments, the gas G may be supplied from the supply port 21 and the supply port 23, and the fuel F may be supplied from the supply port 22.

なお、上述の第1、第2、及び第3実施形態において、ノズル部材61とノズル部材62とは一体でもよい。換言すれば、燃焼ノズル8は、単一の部材でもよい。   In the first, second, and third embodiments described above, the nozzle member 61 and the nozzle member 62 may be integrated. In other words, the combustion nozzle 8 may be a single member.

<第4実施形態>
第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

図6は、本実施形態に係る燃料ノズル8Dの一例を示す側断面図である。図6において、燃料ノズル8Dは、第1面11に配置され、混合空間MSに向かって+X方向に第1流体を供給する供給口21と、第2面12に配置され、混合空間MSに向かって軸Jに対する放射方向に関して内側に第2流体を供給する供給口22と、第3面13に配置され、混合空間MSに向かって軸Jに対する放射方向に関して外側に第3流体を供給する供給口23と、を備えている。   FIG. 6 is a side sectional view showing an example of the fuel nozzle 8D according to the present embodiment. In FIG. 6, the fuel nozzle 8D is disposed on the first surface 11 and is disposed on the second surface 12 to supply the first fluid in the + X direction toward the mixing space MS, and toward the mixing space MS. A supply port 22 for supplying the second fluid inward in the radial direction with respect to the axis J, and a supply port for supplying the third fluid outwardly in the radial direction with respect to the axis J toward the mixing space MS. 23.

供給口21、供給口22、及び供給口23の少なくとも一つから燃料Fが供給され、供給口21、供給口22、及び供給口23の少なくとも一つから気体Gが供給される。本実施形態において、供給口21から燃料Fが供給され、供給口22から気体Gが供給され、供給口23から燃料Fが供給される。   The fuel F is supplied from at least one of the supply port 21, the supply port 22, and the supply port 23, and the gas G is supplied from at least one of the supply port 21, the supply port 22, and the supply port 23. In the present embodiment, the fuel F is supplied from the supply port 21, the gas G is supplied from the supply port 22, and the fuel F is supplied from the supply port 23.

本実施形態において、燃料ノズル8Dは、供給口21に結ばれる流路31Dと、供給口22に結ばれる流路32Dと、供給口23に結ばれる流路33Dと、を備えている。流路31Dと流路32Dと流路33Dとは別々の流路である。流路31Dに燃料Fが流れ、流路32Dに気体Gが流れ、流路33Dに燃料Fが流れる。供給口21から供給される燃料F(流路31Dを流れる燃料F)と、供給口23から供給される燃料F(流路33Dを流れる燃料F)とは、同じ種類の燃料でもよいし、異なる種類の燃料でもよい。   In the present embodiment, the fuel nozzle 8 </ b> D includes a flow path 31 </ b> D connected to the supply port 21, a flow path 32 </ b> D connected to the supply port 22, and a flow path 33 </ b> D connected to the supply port 23. The flow path 31D, the flow path 32D, and the flow path 33D are separate flow paths. The fuel F flows through the flow path 31D, the gas G flows through the flow path 32D, and the fuel F flows through the flow path 33D. The fuel F supplied from the supply port 21 (the fuel F flowing through the flow path 31D) and the fuel F supplied from the supply port 23 (the fuel F flowing through the flow path 33D) may be the same type of fuel or different. Any type of fuel may be used.

本実施形態において、燃料ノズル8Dは、流路33Dを有するノズル部材63Dと、少なくとも一部がノズル部材63Dの周囲に配置され、流路31Dを有するノズル部材61Dと、少なくとも一部がノズル部材61Dの周囲に配置され、流路32Dを有するノズル部材62Dと、を備えている。   In the present embodiment, the fuel nozzle 8D includes a nozzle member 63D having a flow path 33D, at least a portion disposed around the nozzle member 63D, and a nozzle member 61D having a flow path 31D, and at least a portion of the nozzle member 61D. , And a nozzle member 62D having a flow path 32D.

本実施形態において、凸部17は、ノズル部材63Dに配置される。周壁部18は、ノズル部材62Dに配置される。第1面11は、ノズル部材61Dに配置される。第2面12は、ノズル部材62Dに配置される。第3面13は、ノズル部材63Dに配置される。   In this embodiment, the convex part 17 is arrange | positioned at the nozzle member 63D. The peripheral wall portion 18 is disposed on the nozzle member 62D. The first surface 11 is disposed on the nozzle member 61D. The second surface 12 is disposed on the nozzle member 62D. The third surface 13 is disposed on the nozzle member 63D.

以上説明したように、本実施形態においては、供給口21に接続される流路31Dと、供給口22に接続される流路32Dと、供給口23に接続される流路33Dとは、別々の流路である。そのため、供給口21から供給される第1流体の供給量、供給口22から供給される第2流体の供給量、及び供給口23から供給される第3流体の供給量のそれぞれを個別に制御可能である。例えば、供給口21から供給される第1流体の供給量が、供給口22から供給される第2流体の供給量、及び供給口23から供給される第3流体の供給量よりも多くてもよい。こうすることにより、混合空間MSにおける混合気MSの滞留(よどみ)の発生、及び逆火現象の発生が抑制される。   As described above, in the present embodiment, the flow path 31D connected to the supply port 21, the flow path 32D connected to the supply port 22, and the flow path 33D connected to the supply port 23 are different. It is a flow path. Therefore, the supply amount of the first fluid supplied from the supply port 21, the supply amount of the second fluid supplied from the supply port 22, and the supply amount of the third fluid supplied from the supply port 23 are individually controlled. Is possible. For example, even if the supply amount of the first fluid supplied from the supply port 21 is larger than the supply amount of the second fluid supplied from the supply port 22 and the supply amount of the third fluid supplied from the supply port 23. Good. By doing so, the occurrence of stagnation of the gas mixture MS in the mixed space MS and the occurrence of a flashback phenomenon are suppressed.

図7は、図6を参照して説明した燃焼ノズル8Dの変形例である。図7に示す燃焼ノズル8Eにおいて、第2面12と第3面13との間の混合空間MSが、+X方向に向かって狭くなる。これにより、流出口41における混合気FGの流速が高くなる。   FIG. 7 is a modification of the combustion nozzle 8D described with reference to FIG. In the combustion nozzle 8E shown in FIG. 7, the mixing space MS between the second surface 12 and the third surface 13 becomes narrower in the + X direction. Thereby, the flow velocity of the air-fuel mixture FG at the outlet 41 is increased.

なお、本実施形態において、供給口21から気体Gが供給され、供給口22から燃料Fが供給され、供給口23から燃料Fが供給されてもよい。なお、供給口21か燃料Fが供給され、供給口22から燃料Fが供給され、供給口23から気体Gが供給されてもよい。   In the present embodiment, the gas G may be supplied from the supply port 21, the fuel F may be supplied from the supply port 22, and the fuel F may be supplied from the supply port 23. The fuel F may be supplied from the supply port 21, the fuel F may be supplied from the supply port 22, and the gas G may be supplied from the supply port 23.

なお、供給口21から気体Gが供給され、供給口22から気体Gが供給され、供給口23から燃料Fが供給されてもよい。なお、供給口21から気体Gが供給され、供給口22から気体Fが供給され、供給口23から燃料Gが供給されてもよい。なお、供給口21から燃料Fが供給され、供給口22から燃料Gが供給され、供給口23から気体Gが供給されてもよい。   The gas G may be supplied from the supply port 21, the gas G may be supplied from the supply port 22, and the fuel F may be supplied from the supply port 23. The gas G may be supplied from the supply port 21, the gas F may be supplied from the supply port 22, and the fuel G may be supplied from the supply port 23. The fuel F may be supplied from the supply port 21, the fuel G may be supplied from the supply port 22, and the gas G may be supplied from the supply port 23.

<第5実施形態>
第5実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Fifth Embodiment>
A fifth embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

図8は、本実施形態に係る燃料ノズル8Fの一例を示す側断面図である。図8において、燃料ノズル8Fは、第1面11に配置され、混合空間MSに向かって+X方向に第1流体を供給する供給口21と、第2面12に配置され、混合空間MSに向かって軸Jに対する放射方向に関して内側に第2流体を供給する供給口22と、第3面13に配置され、混合空間MSに向かって軸Jに対する放射方向に関して外側に第3流体を供給する供給口23と、を備えている。   FIG. 8 is a side sectional view showing an example of the fuel nozzle 8F according to the present embodiment. In FIG. 8, the fuel nozzle 8F is disposed on the first surface 11 and is disposed on the second surface 12 for supplying the first fluid in the + X direction toward the mixing space MS, and toward the mixing space MS. A supply port 22 for supplying the second fluid inward in the radial direction with respect to the axis J, and a supply port for supplying the third fluid outwardly in the radial direction with respect to the axis J toward the mixing space MS. 23.

供給口21、供給口22、及び供給口23の少なくとも一つから燃料Fが供給され、供給口21、供給口22、及び供給口23の少なくとも一つから気体Gが供給される。   The fuel F is supplied from at least one of the supply port 21, the supply port 22, and the supply port 23, and the gas G is supplied from at least one of the supply port 21, the supply port 22, and the supply port 23.

本実施形態において、燃焼ノズル8Fは、凸部17の先端面51に配置され、気体(空気)Gが流出する流出口42を備えている。流出口42は、流出口41よりも小さい。流出口42は、供給口21、供給口22、及び供給口23よりも小さい。   In the present embodiment, the combustion nozzle 8 </ b> F is disposed on the front end surface 51 of the convex portion 17, and includes an outlet 42 through which gas (air) G flows out. The outlet 42 is smaller than the outlet 41. The outlet 42 is smaller than the supply port 21, the supply port 22, and the supply port 23.

本実施形態において、先端面51の流出口42から流出される気体Gによって、先端面51を含む燃焼ノズル8Fの少なくとも一部が冷却される。先端面51に配置された流出口42から空気が流出することにより、先端面51を含む燃焼ノズル8Fの温度が過剰に高まることが抑制される。また、先端面51を含む燃焼ノズル8Fの少なくとも一部が冷却されることによって、逆火現象の発生が抑制される。したがって、燃料ノズル8Fの劣化が抑制される。   In the present embodiment, at least a part of the combustion nozzle 8 </ b> F including the tip surface 51 is cooled by the gas G flowing out from the outlet 42 of the tip surface 51. When the air flows out from the outlet 42 arranged on the front end surface 51, the temperature of the combustion nozzle 8F including the front end surface 51 is prevented from excessively increasing. Moreover, the occurrence of the flashback phenomenon is suppressed by cooling at least a part of the combustion nozzle 8F including the tip surface 51. Therefore, deterioration of the fuel nozzle 8F is suppressed.

燃料ノズル8Fは、供給口21に結ばれる流路31Fと、供給口22に結ばれる流路32Fと、供給口23に結ばれる流路33Fと、を備えている。本実施形態において、流出口42は、流路33Fと結ばれる。流路33Fに気体Gが流れる。流出口42は、流路33Fの気体Gの少なくとも一部を流出する。なお、燃料ノズル8Fは、流路31F、流路32F、及び流路33Fとは別の流路を有してもよい。その別の流路に流出口42が結ばれてもよい。流出口42は、その別の流路を流れる気体Gを流出してもよい。その場合、流路33Fに気体Gが流れてもよいし、燃料Fが流れてもよい。   The fuel nozzle 8 </ b> F includes a flow path 31 </ b> F connected to the supply port 21, a flow path 32 </ b> F connected to the supply port 22, and a flow path 33 </ b> F connected to the supply port 23. In the present embodiment, the outlet 42 is connected to the flow path 33F. The gas G flows through the flow path 33F. The outflow port 42 flows out at least a part of the gas G in the flow path 33F. The fuel nozzle 8F may have a different flow path from the flow path 31F, the flow path 32F, and the flow path 33F. The outlet 42 may be connected to the other flow path. The outflow port 42 may flow out the gas G flowing through the other flow path. In that case, the gas G may flow into the flow path 33F, or the fuel F may flow.

なお、図8に示す例では、流路31Fに燃料Fが流れ、流路32Fに気体Gが流れる。流路31Fに気体Gが流れ、流路32Fに燃料Fが流れてもよい。   In the example shown in FIG. 8, the fuel F flows through the flow path 31F and the gas G flows through the flow path 32F. The gas G may flow through the flow path 31F, and the fuel F may flow through the flow path 32F.

なお、周壁部18の先端面52に、気体Gを流出する流出口42が設けられてもよい。先端面52に設けられた流出口42から気体Gが流出されることによっても、燃焼ノズル8Fの温度上昇が抑制され、逆火現象の発生が抑制される。先端面52に設けられる流出口42は、流路32Fに結ばれてもよいし、流路31F、流路32F、及び流路33Fとは別の流路に結ばれてもよい。   In addition, the outflow port 42 which flows out the gas G may be provided in the front end surface 52 of the surrounding wall part 18. Also by the gas G flowing out from the outlet 42 provided on the front end surface 52, the temperature rise of the combustion nozzle 8F is suppressed, and the occurrence of the flashback phenomenon is suppressed. The outlet 42 provided in the distal end surface 52 may be connected to the flow path 32F, or may be connected to a flow path different from the flow path 31F, the flow path 32F, and the flow path 33F.

なお、上述の各実施形態において、第1面11に第1流体を供給する供給口が設けられ、第3面13に第3流体を供給する供給口が設けられ、第2面12には供給口が設けられなくてもよい。その場合においても、第1面11に設けられた供給口及び第3面13に設けられた供給口の一方の供給口から燃料Fが供給され、他方の供給口から気体Gが供給されることによって、混合空間MSにおいて混合気FGが生成可能である。   In each of the embodiments described above, a supply port for supplying the first fluid is provided on the first surface 11, a supply port for supplying the third fluid is provided on the third surface 13, and a supply port is provided on the second surface 12. The mouth may not be provided. Even in that case, the fuel F is supplied from one of the supply port provided in the first surface 11 and the supply port provided in the third surface 13, and the gas G is supplied from the other supply port. Thus, the mixture FG can be generated in the mixture space MS.

図9は、図8を参照して説明した燃焼ノズル8Fの変形例である。図9に示す燃焼ノズル8Gにおいて、第2面12と第3面13との間の混合空間MSが、+X方向に向かって狭くなる。これにより、流出口41における混合気FGの流速が高くなる。   FIG. 9 is a modification of the combustion nozzle 8F described with reference to FIG. In the combustion nozzle 8G shown in FIG. 9, the mixing space MS between the second surface 12 and the third surface 13 becomes narrower in the + X direction. Thereby, the flow velocity of the air-fuel mixture FG at the outlet 41 is increased.

1 圧縮機
2 燃焼器
3 タービン
8 パイロット燃料ノズル(燃料ノズル)
11 第1面
12 第2面
13 第3面
21 供給口
22 供給口
23 供給口
31 流路
32 流路
33 流路
41 流出口
42 流出口
51 先端面
52 先端面
100 ガスタービン
F 燃料
FG 混合気(混合流体)
G 気体(空気)
J 軸
1 Compressor 2 Combustor 3 Turbine 8 Pilot fuel nozzle (fuel nozzle)
11 First surface 12 Second surface 13 Third surface 21 Supply port 22 Supply port 23 Supply port 31 Channel 32 Channel 33 Channel 41 Outlet 42 Outlet 51 Tip surface 52 Tip surface 100 Gas turbine F Fuel FG Mixture (Mixed fluid)
G gas (air)
J axis

Claims (7)

所定軸の周囲において前記所定軸と平行な軸と直交するように配置され、前記所定軸と直交する平面内において輪帯状の第1面と、
前記所定軸を囲うように配置された第2面と、
間隙を介して前記第2面と対向する第3面と、
前記第1面と前記第2面と前記第3面とにより規定される空間に面する前記第1面に配置され、前記空間に第1流体を供給する第1供給口と、
前記空間に面する前記第2面に配置され、前記空間に第2流体を供給する第2供給口と、
前記所定軸と平行な方向に関して前記第1面から最も遠い前記第2面の第2面エッジと前記第3面の第3面エッジとの間に配置され、前記空間で生成された前記第1流体と前記第2流体との混合流体が流出する第1流出口と、
を備え、
前記第1流体及び前記第2流体の一方の流体は燃料を含み、他方の流体は空気であり、
前記第1供給口は、前記所定軸と平行な第1方向に前記第1流体を供給し、
前記第2供給口は、前記空間において前記第1流体と混合されるように前記第2流体を供給する、
燃料ノズル。
A first surface having a ring shape in a plane perpendicular to the predetermined axis, arranged to be orthogonal to an axis parallel to the predetermined axis around the predetermined axis;
A second surface arranged to surround the predetermined axis;
A third surface facing the second surface via a gap;
A first supply port that is disposed on the first surface facing a space defined by the first surface, the second surface, and the third surface, and that supplies a first fluid to the space;
A second supply port disposed on the second surface facing the space and supplying a second fluid to the space;
The first surface generated between the second surface edge of the second surface farthest from the first surface and the third surface edge of the third surface with respect to a direction parallel to the predetermined axis and generated in the space. A first outlet from which a fluid mixture of the fluid and the second fluid flows out ;
With
One fluid of the first fluid and the second fluid contains fuel, and the other fluid is air,
The first supply port supplies the first fluid in a first direction parallel to the predetermined axis,
The second supply port supplies the second fluid to be mixed with the first fluid in the space;
Fuel nozzle.
前記第3面に配置され、前記空間に燃料及び空気の少なくとも一方を含む第3流体を供給する第3供給口を備える請求項1に記載の燃料ノズル。   The fuel nozzle according to claim 1, further comprising a third supply port that is disposed on the third surface and supplies a third fluid containing at least one of fuel and air to the space. 前記第2面及び前記第3面の一方の面は、前記所定軸の周囲において前記所定軸に対する放射方向に関して外側を向くように配置され、他方の面は、前記所定軸の周囲において前記所定軸に対する放射方向に関して内側を向くように配置される請求項1又は請求項2に記載の燃料ノズル。   One surface of the second surface and the third surface is arranged to face outward with respect to the radial direction with respect to the predetermined axis around the predetermined axis, and the other surface is the predetermined axis around the predetermined axis. The fuel nozzle according to claim 1, wherein the fuel nozzle is disposed so as to face inward with respect to a radial direction with respect to. 前記第2面と前記第3面との間の前記空間は、前記第1方向に向かって狭くなる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の燃料ノズル。   4. The fuel nozzle according to claim 1, wherein the space between the second surface and the third surface becomes narrower in the first direction. 5. 前記第2面エッジと結ばれ、前記所定軸と平行な軸と直交するように配置される第1先端面と、
前記第3面エッジと結ばれ、前記所定軸と平行な軸と直交するように配置される第2先端面と、
前記第1先端面及び前記第2先端面の少なくとも一方に配置され、空気が流出する第2流出口と、を備える請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の燃料ノズル。
A first tip surface connected to the second surface edge and arranged to be orthogonal to an axis parallel to the predetermined axis;
A second tip surface connected to the third surface edge and arranged to be orthogonal to an axis parallel to the predetermined axis;
The fuel nozzle according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a second outlet port that is arranged on at least one of the first tip surface and the second tip surface and through which air flows out.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の燃料ノズルを備える燃焼器。   A combustor comprising the fuel nozzle according to any one of claims 1 to 5. 請求項6に記載の燃焼器を備えるガスタービン。   A gas turbine comprising the combustor according to claim 6.
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