JP6514524B2 - 燃焼システムにおける燃焼ダイナミクスを制御するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
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Description
5 第1の燃料経路
6 第2の燃料
8 第2の燃料経路
10 ガスタービンシステム
12、12a、12b 燃焼器
13 オリフィスプレート
14 圧縮機
15 尾翼ケーシング
16 タービン
18 燃料ノズル
19 燃焼室
24 燃焼ガス(排ガス)
26 シャフト
28 排気出口
30 負荷
32 吸気口
34 加圧空気
42 軸方向(軸)
44 半径方向(軸)
46 円周方向(軸)
50 ヘッド端部
51 ヘッド端部チャンバ
52 端部カバー
53 壁
54 燃焼器キャップ組立体
58 流れスリーブ(外壁)
59 インピンジメントスリーブ
60 燃焼器ライナー(内壁)
61 貫通穴
62 燃焼区域
64 流れ経路
66 トランジションピース
67 酸化剤の流れ
68 圧縮器の放出物
69 下流方向
70 4つ組の噴射器
72 遅延希噴射器
90 外側燃料ノズル
92 中央の燃料ノズル
94、96、98 第1の燃料供給ライン
100、102、104 一次、二次および三次ガス制御弁
106、108、110 一次、二次および三次燃料マニフォルド
112 第2の燃料制御弁
114 第2の燃料マニフォルド
116、118 燃料供給ライン
130 第1のグループ
132 第1の燃焼器
134 第2のグループ
136 第2の燃焼器
138 分割ライン
Claims (16)
- 第1の燃焼器(12)の第1のヘッド端部チャンバ(51)内に配設され、第1の燃料(4)および酸化剤を前記第1の燃焼器(12)の第1の燃焼室(19)に噴射するように構成された第1の燃料ノズル(18)と、
前記第1の燃料ノズル(18)の上流で前記酸化剤に、または前記第1の燃料ノズル(18)の下流で前記第1の燃焼室(19)にまたはそのいずれかの組み合わせの少なくとも1つに第2の燃料(6)を噴射するように構成される第1の燃料噴射器(70、72)と
を備える第1の燃焼器(12a)と、
第2の燃焼器(12b)の第2のヘッド端部チャンバ(51)内に配設され、前記第1の燃料(4)および前記酸化剤を前記第2の燃焼器(12b)の第2の燃焼室(19)へと噴射するように構成される第2の燃料ノズル(18)と、
前記第2の燃料ノズル(18)の上流で前記酸化剤に、または前記第2の燃料ノズル(18)の下流で前記第2の燃焼室(19)にまたはそのいずれかの組み合わせの少なくとも1つに前記第2の燃料(6)を噴射するように構成された第2の燃料噴射器(70、72)と、
前記第2の燃料噴射器(12b)の上流で第2の燃料経路(8)内に配設され、前記第1の燃焼器(12a)と前記第2の燃焼器(12b)の間のモードカップリングを低減する助けをするように構成される第2のオリフィスプレート(13)とを備える第2の燃焼器(12b)と、
前記第1の燃料噴射器(70)の上流で前記第2の燃料経路(8)内に配設された第1のオリフィスプレート(13)とを備えるガスタービンエンジンを備え、
前記第1のオリフィスプレート(13)の第1の有効なオリフィス面積が前記第2のオリフィスプレート(13)の第2の有効なオリフィス面積と異なる、システム(10)。 - 第1の燃焼器(12)の第1のヘッド端部チャンバ(51)内に配設され、第1の燃料(4)および酸化剤を前記第1の燃焼器(12)の第1の燃焼室(19)に噴射するように構成された第1の燃料ノズル(18)と、
前記第1の燃料ノズル(18)の上流で前記酸化剤に、または前記第1の燃料ノズル(18)の下流で前記第1の燃焼室(19)にまたはそのいずれかの組み合わせの少なくとも1つに第2の燃料(6)を噴射するように構成される第1の燃料噴射器(70、72)と
を備える第1の燃焼器(12a)と、
第2の燃焼器(12b)の第2のヘッド端部チャンバ(51)内に配設され、前記第1の燃料(4)および前記酸化剤を前記第2の燃焼器(12b)の第2の燃焼室(19)へと噴射するように構成される第2の燃料ノズル(18)と、
前記第2の燃料ノズル(18)の上流で前記酸化剤に、または前記第2の燃料ノズル(18)の下流で前記第2の燃焼室(19)にまたはそのいずれかの組み合わせの少なくとも1つに前記第2の燃料(6)を噴射するように構成された第2の燃料噴射器(70、72)と、
前記第2の燃料噴射器(12b)の上流で第2の燃料経路(8)内に配設され、前記第1の燃焼器(12a)と前記第2の燃焼器(12b)の間のモードカップリングを低減する助けをするように構成される第2のオリフィスプレート(13)とを備える第2の燃焼器(12b)と、
前記第1の燃料噴射器(70)の上流で前記第2の燃料経路(8)内に配設された第1のオリフィスプレート(13)を備えるガスタービンエンジンを備え、
前記第1のオリフィスプレート(13)が、前記第2のオリフィスプレート(13)に対して少なくとも1つの差異を有する、システム(10)。 - 前記少なくとも1つの差異が、前記第1の燃焼器(12a)と前記第2の燃焼器(12b)の間のモードカップリングを低減する助けをするように構成される、請求項2に記載のシステム(10)。
- 前記第1のオリフィスプレート(13)が、前記第1の燃焼器(12a)における第1の燃焼ダイナミクスを少なくとも部分的に制御するように構成され、前記第2のオリフィスプレート(13)が、前記第2の燃焼器(12b)における第2の燃焼ダイナミクスを少なくとも部分的に制御するように構成されており、前記第1のオリフィスプレート(13)と前記第2のオリフィスプレート(13)との前記少なくとも1つの差異が、前記第1の燃焼ダイナミクスと第2の燃焼ダイナミクスの間に差を生じさせる、請求項2または3に記載のシステム(10)。
- 前記少なくとも1つの差異が、前記第1のオリフィスプレート(13)と第2のオリフィスプレート(13)の間の異なるオリフィス直径、異なるオリフィス形状、異なるオリフィスの数、異なるオリフィスの幾何学的配置または隣接するオリフィス間の距離またはそれらのいずれかの組み合わせの少なくとも1つを含む、請求項2乃至4のいずれかに記載のシステム(10)。
- 前記第1の燃料噴射器(70、72)および前記第2の燃料噴射器(70、72)が、遅延希噴射器(72)、または4つ組の燃料噴射器(70)またはそれらのいずれかの組み合わせの少なくとも1つを含む、請求項1乃至4のいずれかに記載のシステム(10)。
- 前記第2の燃焼器(12b)が、
前記第2の燃料ノズルの上流で前記酸化剤に、または前記第2の燃料ノズルの下流で前記第2の燃焼室にまたはそのいずれかの組み合わせの少なくとも1つに前記第2の燃料を噴射するように構成された第3の燃料噴射器(70、72)と、
前記第3の燃料噴射器(70、72)の上流で前記第2の燃料経路(8)内に配設され、前記第1の燃焼器(12a)と前記第2の燃焼器(12b)の間のモードカップリングを低減する助けをするように構成される第3のオリフィスプレート(13)と
を備える、請求項1乃至6のいずれかに記載のシステム(10)。 - 第1の複数の第1の燃焼器(12a)と、
第2の複数の第2の燃焼器(12b)と
を備え、
前記第1および第2の燃焼器(12a、12b)が、特定のパターンで配置される、請求項1乃至7のいずれかに記載のシステム(10)。 - 前記第1の燃料ノズル(18)、または前記第2の燃料ノズル(18)、またはそれらのいずれかの組み合わせの少なくとも1つの上流で第1の燃料経路(5)内に配設された第3のオリフィスプレート(13)を備え、前記第3のオリフィスプレート(13)が、前記第1の燃焼器(12a)と前記第2の燃焼器(12b)の間のモードカップリングを低減する助けをするように構成される、請求項1乃至8のいずれかに記載のシステム(10)。
- 第1の燃焼器(12a)の第1のヘッド端部チャンバ(51)内に配設され、第1の燃料(4)および酸化剤を前記第1の燃焼器(12a)の第1の燃焼室(19)に噴射するように構成された第1の燃料ノズル(18)と、
前記第1の燃料ノズル(18)の上流で前記酸化剤に、または前記第1の燃料ノズル(18)の下流で前記第1の燃焼室(19)にまたはそのいずれかの組み合わせの少なくとも1つに第2の燃料(6)を噴射するように構成される第1の燃料噴射器(70、72)と、
前記第1の燃料噴射器(70、72)の上流で第2の燃料経路(8)内に配設され、前記第1のタービン燃焼器(12a)における第1の燃焼ダイナミクスを少なくとも部分的に制御するように構成された第1のオリフィスプレート(13)と
を備える第1のタービン燃焼器(12a)と、
第2の燃焼器(12b)の第2のヘッド端部チャンバ(51)内に配設され、前記第1の燃料(4)および前記酸化剤を前記第2の燃焼器(12b)の第2の燃焼室(19)へと噴射するように構成される第2の燃料ノズル(18)と、
前記第2の燃料ノズル(18)の上流で前記酸化剤に、または前記第2の燃料ノズル(18)の下流で前記第2の燃焼室(19)にまたはそのいずれかの組み合わせの少なくとも1つに前記第2の燃料(6)を噴射するように構成された第2の燃料噴射(70、72)と、
前記第2の燃焼噴射器(70、72)の上流で前記第2の燃料経路(8)内に配設された第2のオリフィスプレート(13)と
を備え、前記第1および第2のオリフィスプレート(13)が少なくとも1つの差異を有することで前記第2の燃焼ダイナミクスを前記第1の燃焼ダイナミクスに対して変化させる第2の燃焼器(12b)と、
を備える、システム(10)。 - 前記第1のオリフィスプレート(13)が、前記第2の燃料経路(8)を通る、第2の燃料流量、第2の燃料の速度またはそれらのいずれかの組み合わせの少なくとも1つを少なくとも部分的に制御するように構成される、請求項10に記載のシステム(10)。
- 前記第1の燃料ノズル(18)の上流で第1の燃料経路(5)内に配設され、前記第1のタービン燃焼器(12a)における第1の燃焼ダイナミクスを少なくとも部分的に制御するように構成される第3のオリフィスプレート(13)を備える、請求項10または11に記載のシステム(10)。
- 第1の燃焼器(12a)の第1のヘッド端部チャンバ(51)内に配設された第1の燃料ノズル(18)を使用して第1の燃料(4)および酸化剤を前記第1の燃焼器(12a)の第1の燃焼室(19)に噴射するステップと、
第1の燃料噴射器(70、72)を使用して、前記第1の燃料ノズル(18)の上流で前記酸化剤に、または前記第1の燃料ノズル(18)の下流で前記第1の燃焼室(19)にまたはそのいずれかの組み合わせの少なくとも1つに第2の燃料(6)を噴射するステップと、
第2の燃焼器(12b)の第2のヘッド端部チャンバ(51)内に配設された第2の燃料ノズル(18)を使用して、前記第1の燃料(4)および前記酸化剤を前記第2の燃焼器(12b)の第2の燃焼室(19)に噴射するステップと、
第2の燃料噴射器(70、72)を使用して、前記第2の燃料ノズル(18)の上流で前記酸化剤に、または前記第2の燃料ノズル(18)の下流で前記第2の燃焼室(19)にまたはそのいずれかの組み合わせの少なくとも1つに前記第2の燃料(6)を噴射するステップと、
前記第2の燃料噴射器(12b)の上流で第2の燃料経路(8)内に配設された第2のオリフィスプレート(13)によって前記第2の燃焼器(12b)における第2の燃焼ダイナミクスを制御するステップであって、前記第2のオリフィスプレート(13)が、前記第1の燃焼器(12a)と前記第2の燃焼器(12b)の間のモードカップリングを低減する助けをするように構成されるステップと、
前記第1のオリフィスプレート(13)と第2のオリフィスプレート(13)との少なくとも1つの差異によって前記第1の燃焼器(12a)と第2の燃焼器(12b)の間のモードカップリングを低減させるステップと、
を含む、方法。 - 前記第1の燃料噴射器(12a)の上流で前記第2の燃料経路(8)内に配設された第1のオリフィスプレート(13)によって前記第1の燃焼器(12a)における第1の燃焼ダイナミクスを制御するステップであって、前記第1のオリフィスプレート(13)が、前記第1の燃焼器(12a)と前記第2の燃焼器(12b)の間のモードカップリングを低減する助けをするように構成される、請求項13に記載の方法。
- 前記第1の燃料ノズル(18)の上流で第1の燃料経路(5)内に配設された第3のオリフィスプレート(13)によって前記第1の燃焼器(12a)における第1の燃焼ダイナミクスを制御するステップであって、前記第3のオリフィスプレート(13)が、前記第1の燃焼器(12a)と前記第2の燃焼器(12b)の間のモードカップリングを低減する助けをするように構成される、請求項13または14に記載の方法。
- 前記第2のオリフィスプレート(13)および前記第3のオリフィスプレート(13)を使用して、前記第1の燃焼器(12a)に対する第1の総燃料流れを前記第2の燃焼器(12b)に対する第2の総燃料流れの範囲内に維持するステップであって、前記第1の総燃料流れが、前記第1の燃焼器(12a)に対する前記第1の燃料(4)と前記第2の燃料(6)とを含み、前記第2の総燃料流れが前記第2の燃焼器(12b)に対する前記第1の燃料(4)と前記第2の燃料(6)とを含むステップを含む、請求項15に記載の方法。
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