JP6544736B2 - 燃焼システムの中の燃焼ダイナミックスの制御のためのシステムおよび方法 - Google Patents

燃焼システムの中の燃焼ダイナミックスの制御のためのシステムおよび方法 Download PDF

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Description

開示されている主題は、概して、ガスタービンシステムに関し、より具体的には、燃焼ダイナミックスを制御するためのシステムおよび方法に関し、および、より具体的には、燃焼ダイナミックスのモードカップリングを低減させるためのシステムおよび方法に関する。
ガスタービンシステムは、一般的に、圧縮機セクション、燃焼器セクション、およびタービンセクションを有するガスタービンエンジンを含む。燃焼器セクションは、燃料ノズルを備える1つまたは複数の燃焼器(たとえば、燃焼カン)を含むことが可能であり、燃料ノズルは、燃料およびオキシダント(たとえば、空気)をそれぞれの燃焼器の中の燃焼室の中へ噴射するように構成されている。それぞれの燃焼器において、燃料およびオキシダントの混合物が燃焼し、高温燃焼ガスを発生させ、次いで、高温燃焼ガスは、タービンセクションの中の1つまたは複数のタービンの中へ流入し、タービンセクションの中の1つまたは複数のタービンを駆動する。それぞれの燃焼器は、燃焼ダイナミックスを発生させることが可能であり、燃焼ダイナミックスは、燃焼器音響振動が火炎ダイナミックス(それは、放熱の振動成分としても知られている)と相互作用するときに起こり、燃焼器の中の自律的な圧力振動を結果として生じさせる。燃焼ダイナミックスは、複数の離散周波数において、または、所定の周波数の範囲にわたって、起こる可能性があり、それぞれの燃焼器に対して上流および下流の両方に進行する可能性がある。たとえば、圧力および/または音波は、タービンセクションの中へ、たとえば、1つもしくは複数のタービン段を通って、下流に進行する可能性があり、または、燃料システムの中へ上流に進行する可能性がある。とりわけ、個別の燃焼器によって発生させられる燃焼ダイナミックスが、互いに同相およびコヒーレント(coherent)の関係を示し、かつ、コンポーネントの固有振動数もしくは共振周波数における周波数、または、コンポーネントの固有振動数もしくは共振周波数でのまたはその近くの周波数を有する場合に、タービンシステムの特定のコンポーネントは、燃焼ダイナミックスに潜在的に応答する。本明細書で議論されているように、「コヒーレンス」は、2つのダイナミック信号の間の線形関係の強度を表すことが可能であり、それらの間の周波数の重複の程度によって、強く影響を受ける可能性がある。燃焼ダイナミックスの文脈において、「コヒーレンス」は、燃焼システムによって示されるモードカップリングの尺度、または、燃焼器と燃焼器との音響相互作用である。したがって、タービンシステムの中のコンポーネントの任意の望まれない共振応答(たとえば、共振挙動)の可能性を低減させるために、燃焼ダイナミックス、および/または、燃焼ダイナミックスのモードカップリングを制御する必要性が存在している。
出願時に特許請求されている発明の範囲と同等の特定の実施形態が、以下に要約されている。これらの実施形態は、特許請求されている発明の範囲を限定することを意図しておらず、むしろ、これらの実施形態は、可能性のある本発明の形態の概要を提供することだけを意図している。実際に、本発明は、以下に述べられている実施形態と同様であるか、または、以下に述べられている実施形態とは異なり得る、様々な形態を包含することが可能である。
第1の実施形態では、システムは、第1の燃焼器および第2の燃焼器を含むガスタービンエンジンを含む。第1の燃焼器は、第1のオキシダント流路と、第1の複数のオキシダントポートを含む第1の有孔構造体とを含み、第1の有孔構造体は、第1のオキシダント流路の中に配設されている。第2の燃焼器は、第2のオキシダント流路と、第2の複数のオキシダントポートを含む第2の有孔構造体とを含む。第2の有孔構造体は、第2のオキシダント流路の中に配設されており、第1の有孔構造体は、第2の有孔構造体に対して少なくとも1つの相違を有している。
第2の実施形態では、システムは、第1の複数のオキシダントポートを含む第1の有孔構造体を含む第1のタービン燃焼器を含む。第1の有孔構造体は、第1のオキシダント流路の中に配設されており、第1のタービン燃焼器の中の燃焼ダイナミックスを少なくとも部分的に制御するように構成されている。
第3の実施形態では、方法は、第1の複数のオキシダントポートを含む第1の有孔構造体を備える第1の燃焼器の中の第1の燃焼ダイナミックスを制御するステップを含む。第1の有孔構造体は、第1の燃焼器の第1のオキシダント流路の中に配設されている。また、方法は、第2の複数のオキシダントポートを含む第2の有孔構造体を備える第2の燃焼器の中の第2の燃焼ダイナミックスを制御するステップを含む。第2の有孔構造体は、第2の有孔構造体は、第2の燃焼器の第2のオキシダント流路の中に配設されており、第1および第2の有孔構造体は、少なくとも1つの相違を有しており、第1の燃焼ダイナミックスに対して第2の燃焼ダイナミックスを変化させる。
本発明のこれらの特徴、態様、および利点、ならびに、他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明が読まれると、より良好に理解されることとなり、図面において、同様の符号は、図面を通して同様のパーツを表している。
それぞれ複数の有孔構造体構成を備える複数の燃焼器を有するガスタービンシステムの実施形態の概略図であって、それぞれ複数の有孔構造体構成は、下流コンポーネントの中の望まれない振動応答の可能性を低減させるために、燃焼ダイナミックス、および/または、燃焼ダイナミックスのモードカップリングを制御するように構成されている、概略図である。 図1の燃焼器うちの1つの実施形態の概略断面図であって、燃焼器は、下流コンポーネントの中の望まれない振動応答の可能性を低減させるために、燃焼ダイナミックス、および/または、燃焼ダイナミックスのモードカップリングを制御するように構成されている有孔構造体を有している、概略断面図である。 線3−3に沿って見た、図2のガスタービンシステムの実施形態の概略断面図であり、複数の燃焼器が、複数の有孔構造体構成を備えており、複数の有孔構造体構成が、下流コンポーネントの中の望まれない振動応答の可能性を低減させるために、燃焼ダイナミックス、および/または、燃焼ダイナミックスのモードカップリングを制御するように構成されていることを図示する図である。 図3の有孔構造体の実施形態の斜視正面図(たとえば、上流面)であり、複数のオキシダントポートが第1のパターンで分散されていることを図示する図である。 図3の有孔構造体の実施形態の斜視正面図(たとえば、上流面)であり、複数のオキシダントポートが、図4とは異なる第2のパターンで分散されていることを図示する図である。 図3の有孔構造体の実施形態の斜視正面図(たとえば、上流面)であり、複数のオキシダントポートが、図4および図5とは異なる第3のパターンで分散されていることを図示する図である。 図3の有孔構造体の実施形態の斜視正面図(たとえば、上流面)であり、複数のオキシダントポートが、図4〜図6とは異なる形状を有することを図示する図である。 図3の有孔構造体の実施形態の斜視側面図であり、複数のオキシダントポートが、先述の図とは異なる第4のパターンで分散されていることを図示する図である。 図3の有孔構造体の実施形態の斜視側面図であり、複数のオキシダントポートが、先述の図とは異なる第5のパターンで分散されていることを図示する図である。 図3の有孔構造体の実施形態の斜視側面図であり、複数のオキシダントポートが、図8および図9とは異なる形状を有することを図示する図である。
本発明の1つまたは複数の具体的な実施形態が、下記に説明されることとなる。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようとするために、実際の実装形態のすべての特徴は、本明細書に説明されていない可能性がある。任意のそのような実際の実装形態を開発する際に、どんなエンジニアリングまたは設計プロジェクトにおいても同様であるが、開発者の具体的な目標(たとえば、システム関連の制約およびビジネス関連の制約(それは、実装形態ごとに変化する可能性がある)の順守など)を実現させるために、多数の実装形態特有の決定がなされなければならないということが認識されるべきである。そのうえ、そのような開発努力は、複雑であり、時間のかかるものである可能性があるが、それにもかかわらず、この開示の利益を有する当業者にとって、設計、製作、および製造の日常的な取り組みであるということが認識されるべきである。
本発明の様々な実施形態のエレメントを導入する場合に、冠詞の「1つの(a)」、「1つの(an)」、「前記(the)」、および、「前記(said)」は、エレメントのうちの1つまたは複数が存在するということを意味することが意図されている。用語の「含む(comprising)」、「含む(including)」、および「有する(having)」は、包括的であるということが意図されており、リストアップされているエレメント以外の追加的なエレメントが存在し得るということを意味している。
開示されている実施形態は、燃焼ダイナミックス、および/または、燃焼ダイナミックスのモードカップリングを低減させ、1つまたは複数のタービン燃焼器(たとえば、複数のオキシダントポートを有する有孔構造体構成)の幾何学形状を変化させることによって、ガスタービンシステムの中の下流コンポーネントの中の望まれない振動応答を低減させることに関するものである。ガスタービン燃焼器(または、燃焼器アッセンブリ)は、燃焼プロセス、燃焼器の中への取り入れ流体フロー(たとえば、燃料、オキシダント、希釈剤など)の特性、および、様々な他の要因に起因して、燃焼ダイナミックスを発生させることが可能である。燃焼ダイナミックスは、特定の周波数における圧力変動、脈動、振動、および/または、波動として特徴付けされ得る。流体フロー特性は、速度、圧力、速度および/もしくは圧力の変動、流路の変形(たとえば、曲がり、形状、遮断など)、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能である。集合的に、燃焼ダイナミックスは、燃焼器から下流にある様々なコンポーネントの中に振動応答および/または共振挙動を潜在的に引き起こす可能性がある。たとえば、(たとえば、特定の周波数、周波数の範囲、および/または振幅などにおける)燃焼ダイナミックスは、ガスタービンシステムの中の下流に進行することが可能である。下流コンポーネントが、これらの圧力変動(たとえば、燃焼ダイナミックス)によって駆動される固有振動数または共振周波数を有する場合には、圧力変動は、振動、応力、疲労などを潜在的に引き起こす可能性がある。コンポーネントは、タービンノズル、タービンブレード、タービンシュラウド、タービンホイール、軸受、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能である。
以下で詳細に述べられるように、開示されている実施形態は、1つまたは複数のガスタービン燃焼器に、複数のオキシダントポートを有する有孔構造体構成を装備させることが可能であり、ガスタービン燃焼器の燃焼ダイナミックスを修正し、たとえば、周波数、振幅、燃焼器と燃焼器とのコヒーレンス、または、それらの任意の組み合わせを変化させる。とりわけ、有孔構造体構成は、タービン燃焼器の下流にあるコンポーネントの任意の望まれない振動応答を実質的に低減させるか、または排除するように、1つまたは複数の燃焼器の燃焼ダイナミックスを変更させることが可能である。たとえば、有孔構造体構成は、1つまたは複数の燃焼器に関して、他の燃焼器の燃焼ダイナミックス周波数に対して異なる燃焼ダイナミックス周波数を結果として生じさせることが可能である。特定の実施形態では、(たとえば、有孔構造体の中のオキシダントポートの幾何学的面積を変化させること、または、有孔構造体の中のオキシダントポートの流出係数を変化させることのいずれかによって、)有孔構造体の中のオキシダントポートの有効面積を変化させることは、タービン燃焼器のヘッドエンドを通る空気の流量を変化させることが可能である。複数のフロー開口部(たとえば、複数のオキシダントポート)の有効面積は、作動流体(たとえば、オキシダントまたは空気)が通過することが可能な、組み合わせられた面積であり、フロー開口部の全(または、合計)断面積に流量係数を掛けたものとして計算することが可能である。流量係数は、複数のフロー開口部を通る実際のフローと理論的な最大フローの比率である。
タービン燃焼器のヘッドエンドを通る空気フローを変化させることによって、有孔構造体は、タービン燃焼器のバーナーチューブ速度、ひいては、対流時間(それは、燃焼ダイナミックス周波数において重要な要因である)を変化させることが可能である。対流時間は、燃料がガスタービン燃焼器の燃料ポートを通して噴射される時間と、燃料が燃焼室に到達して点火する時間との間の遅れを表している。一般的に、対流時間と周波数との間には、反比例関係が存在している。すなわち、対流時間が増加すると、燃焼不安定性の周波数は減少し、対流時間が減少すると、燃焼不安定性の周波数は増加する。
開示されている実施形態は、複数のガスタービン燃焼器の間で、有孔構造体構成を変化させることが可能であり、それによって、複数のガスタービン燃焼器の間で、燃焼ダイナミックス振幅、および/または、燃焼ダイナミックスのモードカップリングを低減させるように、燃焼器ごとに、燃焼ダイナミックスを変化させる。たとえば、有孔構造体構成は、燃焼器ごとに、燃焼ダイナミックス周波数の変化を結果として生じさせることが可能であり、それによって、とりわけ、ガスタービンシステムのコンポーネントの共振周波数に整合させられた周波数において、燃焼器のモードカップリングの可能性を低減させる。したがって、燃焼器ごとに、複数のガスタービン燃焼器の有孔構造体の中のポートの有効面積、ひいては、バーナーチューブ速度を変化させることによって、周波数は、燃焼器ごとにシフトさせられ得る。1つまたは複数の燃焼器の燃焼ダイナミックス周波数が、他の燃焼器のものから離れるようにシフトされると、燃焼器同士の間のモードカップリングは、低減することが期待される。したがって、燃焼器ごとに空気フローを変化させることによって、対流時間(ひいては、周波数)は、燃焼器ごとに変化させられ、モードカップリングを分断させることが可能である。換言すれば、複数のガスタービン燃焼器の中の周波数の類似性を低減させることによって、コヒーレンスを低減させることが可能である。
したがって、ガスタービンエンジンは、複数のオキシダントポートを有する様々な有孔構造体構成を用い、燃焼器の燃焼ダイナミックス周波数を変更させ、したがって、ガスタービン燃焼器の中の燃焼ダイナミックスによって引き起こされるガスタービンシステムコンポーネントの中の望まれない振動応答を緩和させることが可能である。たとえば、それぞれのガスタービン燃焼器の有孔構造体(たとえば、構造体全体、および/もしくは、構造体の中のポート)の幾何学形状は、1つまたは複数の角度付きの表面、湾曲した表面(たとえば、凹形表面、凸形表面、一定の曲率、もしくは、変化する曲率)、平坦な表面、凹部、突出部、多角形の表面(たとえば、三角形の表面、五角形の表面、六角形の表面、もしくは、四角形の表面)、階段状のもしくはジグザグの表面、曲がりくねった表面、不規則的な表面(たとえば、不均一な、起伏のある、もしくは非対称的な、波状の表面、ギザギザの表面、尖っている表面、もしくは、鋸歯状の表面)、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能である。いくつかの実施形態では、タービン燃焼器のうちの少なくともいくつか(たとえば、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、もしくは10個)またはすべては、異なる有孔構造体(たとえば、フローポートの形状に起因して、異なる幾何学的フロー面積によって、ポートの異なる幾何学的サイズもしくは数によって、または、異なる流量係数によって、のいずれかによって、)異なる角度付きの有孔構造体、異なる湾曲した有孔構造体、異なる平坦な有孔構造体、異なるオキシダントポート構成、ポートの異なる集合的有効面積、または、それらの任意の組み合わせなど)を有している。いくつかの実施形態では、隣接するかまたは隣接していない燃焼器有孔構造体同士の間で、幾何学的な特性(たとえば、幾何学的な特徴の高さ、幅、深さ、長さ、曲率半径、配向など)は、異なることが可能である。とりわけ、いくつかの実施形態では、隣接するかまたは隣接していない燃焼器有孔構造体(たとえば、構造体全体、および/または、構造体の中のポート)は、異なる幾何学的形状、異なる幾何学的特性、異なる幾何学的面積、異なる幾何学的配置、異なる集合的な有効面積、または、それらの任意の組み合わせのうちの任意の1つを有することが可能である。
したがって、複数のオキシダントポートをそれぞれ有する1つまたは複数の様々な有孔構造体を有する1つまたは複数の燃焼器を用いる、開示されている実施形態は、それぞれの燃焼器の中で、ならびに、隣接する燃焼器および隣接していない燃焼器の両方の間で、燃焼ダイナミックスを変化させることを助ける。開示されている実施形態の使用は、燃焼器のモードカップリングを緩和させることを助け、それは、燃焼器から下流にあるコンポーネントの中の望まれない振動応答の可能性を低減させる。たとえば、隣接するかまたは隣接していない燃焼器有孔構造体に、異なる幾何学形状(たとえば、異なる幾何学的形状、サイズ、有効面積、特性、または配置)を提供することは、燃焼器を通る異なる流量、ひいては、燃焼器ごとに異なる対流時間を提供することが可能であり、コヒーレンス、ひいては、燃焼器のモードカップリングを低減させる。
前述のことを念頭に置いて、図1は、複数の燃焼器12を有するガスタービンシステム10の実施形態の概略図であり、それぞれの燃焼器12は、複数のオキシダントポートを備える燃焼器有孔構造体13を装備しており、その燃焼器有孔構造体13は、燃焼システムの中の1つまたは複数の他の燃焼器の燃焼器有孔構造体13とは異なる構成および/または幾何学形状を有している。開示されている実施形態は、任意の特定の数の燃焼器12、または、互いに対する燃焼器12の任意の特定の空間関係に限定されない。それぞれの燃焼器12において、有孔構造体13は、複数の燃焼器12の中の他の燃焼器12のうちの1つまたは複数の中の燃焼ダイナミックス周波数に対して、特定の燃焼器12の中の燃焼ダイナミックス周波数を変化させるように構成されている有孔構造体構成を有することが可能であり、それによって、燃焼器12の下流のコンポーネントの中の任意の望まれない振動応答を低減させることを助ける。たとえば、有孔構造体構成は、燃焼器の燃焼ダイナミックス周波数を変化させるための幾何学的な特徴を含むことが可能であり、それによって、燃焼器12から下流にあるコンポーネントの共振周波数の周波数またはその近くの周波数における燃焼ダイナミックスの振幅および/またはモードカップリングを低減させることを助ける。開示されている実施形態は、複数の燃焼器12の間で、有孔構造体13の幾何学形状を変化させることが可能であり、複数の燃焼器12の間で、燃焼ダイナミックスの任意のモードカップリングを低減させるかまたは回避することを助け、それによって、複数の燃焼器12の下流にあるガスタービンコンポーネントの任意の望まれない振動応答を低減させることを助ける。たとえば、開示されている実施形態は、複数の燃焼器12の間で、有孔構造体13および/または複数のオキシダントポートの幾何学的形状(たとえば、角度付きの形状、湾曲した形状、階段状の形状、凹形形状、凸形形状、または平坦な形状)、幾何学的特性(たとえば、高さ、幅、深さ、長さ、角度の程度、角度特性、曲率半径、オキシダントポート同士の間の距離)、幾何学的配置(たとえば、軸線方向の位置、規則的な配置、不規則的な配置など)、または、それらの任意の組み合わせを変化させることが可能である。結果として、燃焼器12の間で、有孔構造体13および/または複数のオキシダントポートの不均一な幾何学的な構成は、燃焼器ごとに燃焼ダイナミックスを変化させることを助けることが可能であり、それによって、燃焼器12の間で、周波数の変化を引き起こす。したがって、複数の燃焼器12によって発生させられる燃焼ダイナミックスは、ガスタービンシステム10の中に望まれない振動応答を潜在的に引き起こし得るコヒーレント挙動を結果として生じさせる可能性が低い。
開示されている実施形態において説明されている原理は、複数の燃焼器12の中の任意の数の燃焼器12に適用可能であるということが理解されるべきである。さらに、燃焼器12は、1つまたは複数の燃焼器12のグループで修正することが可能であり、複数の燃焼器12のグループが、そのグループの中にない燃焼器12の燃焼不安定性周波数とは異なる単一の燃焼不安定性周波数を作り出せるようになっている。燃焼器12の複数のグループ(それぞれが、自分自身の燃焼不安定性周波数を作り出す)を用いることが可能であり、グループの中の燃焼器12の特定の空間配置(たとえば、隣接して、または、交互に)は必要とされない。特定の実施形態では、アレイの中のそれぞれの個別の燃焼器は、自分自身の固有の燃焼不安定性周波数を作り出さないとしても、コヒーレンスの低減、ひいては、モードカップリングの低減を実現することが可能である。
図示されている実施形態では、ガスタービンシステム10は、複数の燃焼器12(たとえば、12aおよび12b)を有しており、複数の燃焼器12は、複数のオキシダントポートを有する有孔構造体13をそれぞれ装備している。これらの有孔構造体13は、たとえば、複数のオキシダントポートの数、配置、直径、隣接距離、形状、全有効面積(たとえば、ポートの数もしくはポートの流出係数のいずれかを変化させることによって)、または、それらの任意の組み合わせなどの点において、燃焼器12ごとに変化することが可能である。いくつかの実施形態では、幾何学的形状、特性、および/または、燃焼器12ごとの配置の点において、有孔構造体13の幾何学形状を変更させることが可能である。
ガスタービンシステム10は、圧縮機14、有孔構造体13を備える1つまたは複数の燃焼器12、およびタービン16を含む。ガスタービン燃焼器12は、有孔構造体13をそれぞれ含み、有孔構造体13は、1つまたは複数のオキシダント供給源から、燃焼器12の中の1つまたは複数の燃料ノズル(たとえば、1個、2個、3個、4個、5個、6個、または、それ以上)へ、オキシダント(たとえば、空気、酸素、酸素が富化された空気、酸素が低減された空気、または、酸素および窒素の混合物など)のフローを方向付けするように構成することが可能である。たとえば、有孔構造体13は、図2にさらに説明されているように、オキシダント供給源から、および、燃料ノズルを介してそれぞれの燃焼室19の中へ、オキシダント(それは、燃料、希釈剤などを伴うオキシダントの混合物を含むことが可能である)を送るように構成されている。ガスタービン燃焼器12は、加圧されたオキシダント(たとえば、空気)および燃料混合物(たとえば、空気−燃料混合物)を燃焼室19の中で点火および燃焼させ、次いで、結果として生じる高温加圧燃焼ガス24(たとえば、排気)をタービン16の中へ通す。とりわけ、複数の燃焼器12の間で有孔構造体13の幾何学形状を変化させることは、燃焼器12を通る流量、ひいては、バーナーチューブ速度、および、結果として生じる対流時間を変化させることが可能である。1つまたは複数の燃焼器12の対流時間を他の燃焼器12の対流時間から離すようにシフトさせることによって、1つまたは複数の燃焼器12の燃焼ダイナミックス周波数も、他の燃焼器12から離れるようにシフトされることとなり、とりわけ、下流コンポーネントの共振周波数の周波数またはその近くの周波数において、燃焼ダイナミックスのモードカップリングを低減させ、それによって、下流コンポーネントの中の望まれない振動応答の可能性を低減させる。
下流コンポーネントは、タービン16を含むことが可能である。タービン16の中のタービンブレードは、ガスタービンシステム10のシャフト26に連結されており、また、シャフト26は、タービンシステム10の全体を通して、いくつかの他のコンポーネントに連結され得る。燃焼ガス24が、タービン16のタービンブレードに衝突して、および、タービン16のタービンブレード同士の間を流れると、タービン16は、駆動されて回転し、それは、シャフト26を回転させる。最終的には、燃焼ガス24は、排気出口部28を介してタービンシステム10を出ていく。さらに、図示されている実施形態では、シャフト26は、負荷30に連結されており、負荷30は、シャフト26の回転を介して動力を与えられる。負荷30は、タービンシステム10のトルクを介して動力を発生させる任意の適切なデバイス(たとえば、発電機、航空機のプロペラ、または、他の負荷など)とすることが可能である。
ガスタービンシステム10の圧縮機14は、圧縮機ブレードを含む。圧縮機14の中の圧縮機ブレードは、シャフト26に連結されており、それは、上記に議論されているように、シャフト26がタービン16によって駆動されて回転すると回転することとなる。圧縮機ブレードが圧縮機14の中で回転すると、圧縮機14は、空気取り入れ口32から受け入れられた空気(または、任意の適切なオキシダント)を圧縮し、加圧空気34(たとえば、加圧されたオキシダント)を作り出す。次いで、加圧空気(たとえば、加圧されたオキシダント)34は、オキシダント経路36に沿って、燃焼器12の燃料ノズルの中へ給送される。上述のように、燃料ノズルは、加圧空気(たとえば、加圧されたオキシダント)34および燃料を混合し、燃焼に適切な混合比を作り出す。以下の議論では、燃焼器12の軸線方向または軸線42(たとえば、長手方向軸線)、燃焼器12の半径方向または軸線44、および、燃焼器12の円周方向または軸線46を参照する可能性がある。
図2は、図1の燃焼器12のうちの1つの実施形態の断面図であり、第1の幾何学形状を有する燃焼器有孔構造体13を含む。燃焼器12は、ヘッドエンド50、エンドカバー52、燃焼器キャップアッセンブリ54、および燃焼室19を含む。燃焼器12のヘッドエンド50は、一般的に、エンドカバー52と燃焼室19との間で軸線方向に位置付けされているヘッドエンドチャンバー51の中に、キャップアッセンブリ54および燃料ノズル18を囲んでいる。燃焼器キャップアッセンブリ54は、一般的に、燃料ノズル18を含有する。燃料ノズル18は、燃料、オキシダント、および、時には他の流体を、燃焼室19へ送る。燃焼器12は、燃焼室19の周りに、および、燃焼器12の軸線42の周りに、円周方向46に延在する1つまたは複数の壁部を有しており、ガスタービンシステム10の回転軸(たとえば、シャフト26)の周りに円周方向に間隔を開けた配置で配設されている複数の燃焼器12のうちの1つを一般的に表している。特定の実施形態では、少なくとも1つの燃焼器12の有孔構造体13の幾何学形状は、少なくとも1つの燃焼器12を通る空気フローを変化させるように、ひいては、燃焼器12の間で、燃焼ダイナミックスを変化させるように修正することが可能である。たとえば、異なる燃焼器12の中の有孔構造体13は、複数のオキシダントポートの幾何学的形状、幾何学的特性、および/または幾何学的配置の相違を含むことが可能である。具体的には、有孔構造体13の多様性は、以下で詳細に述べられるように、残りの燃焼器12と比較して、1つまたは複数の燃焼器12を通る空気フローを変化させることを助け、したがって、複数の燃焼器12の間の燃焼ダイナミックスを変化させることを助け、1つまたは複数の燃焼器12の燃焼ダイナミックス周波数が、ガスタービンシステム10の中の残りの燃焼器12のうちの1つまたは複数とは異なるようになっている。このように、有孔構造体13の多様性は、ガスタービンシステム10の中の望まれない振動応答を低減させることを助け、したがって、ガスタービンシステム10の振動応力、摩耗、および/または性能劣化を最小化する。
図示されている実施形態では、1つまたは複数の燃料ノズル18が、エンドカバー52に取り付けられており、燃焼器キャップアッセンブリ54を通過して燃焼室19へ至る。たとえば、燃焼器キャップアッセンブリ54は、1つまたは複数の燃料ノズル18(たとえば、1個、2個、3個、4個、5個、6個、または、それ以上)を含有しており、それぞれの燃料ノズル18のためのサポートを提供することが可能である。燃焼器キャップアッセンブリ54は、燃料ノズル18の長さの一部分に沿って配設されており、燃焼器12の中に燃料ノズル18を収容している。それぞれの燃料ノズル18は、加圧されたオキシダントおよび燃料の混合を促進させ、燃焼器キャップアッセンブリ54を通して燃焼室19の中へ混合物を方向付けする。次いで、オキシダント−燃料混合物は、チャンバー19の一次燃焼ゾーン62の中で燃焼することが可能であり、それによって、高温加圧排気ガスを生成させる。これらの加圧されている排気ガスは、タービン16の中のブレードの回転を駆動する。
それぞれの燃焼器12は、外側壁部(たとえば、フロースリーブ58)を含み、外側壁部は、内側壁部(たとえば、燃焼器ライナー60)の周りに円周方向に配設され、中間フロー通路またはスペース64を画定しており、一方、燃焼器ライナー60は、燃焼室19の周りに円周方向に延在している。また、内側壁部60は、トランジションピース66を含むことが可能であり、トランジションピース66は、タービン16の第1段に向かって概して収束している。インピンジメントスリーブ59が、トランジションピース66の周りに円周方向46に配設されている。ライナー60は、燃焼器12の内側表面を画定しており、燃焼室19に直接的に面し、燃焼室19に露出されている。フロースリーブ58および/またはインピンジメントスリーブ59は、複数の穿孔61を含むことが可能であり、複数の穿孔61は、圧縮機流出部68からフロー通路64の中へオキシダント流路36に沿ってオキシダントフロー67(たとえば、空気フロー)を方向付けし、一方で、また、インピンジメント冷却の目的のために、ライナー60およびトランジションピース66に対して空気を衝突させる。特定の実施形態では、フロースリーブ58および/またはインピンジメントスリーブ59は、有孔構造体13を構成することが可能であり、複数の穿孔61は、有孔構造体13の複数のオキシダントポートを構成することが可能である。次いで、フロー通路64は、オキシダント流路36に沿って上流方向に(たとえば、高温燃焼ガスの下流方向69に対して)、ヘッドエンド50に向けて、オキシダントフロー67を方向付けし、オキシダントフロー67が、ヘッドエンドチャンバー51を通って、燃料ノズル18を通って、燃焼室19の中へ流れる前に、ライナー60をさらに冷却するようになっている。特定の実施形態では、有孔構造体13は、フロー通路64に沿って任意の点に配設することが可能である。たとえば、有孔構造体13は、複数の穿孔61とヘッドエンドチャンバー51との間のどこかで、フロースリーブ58と燃焼ライナー60との間に、または、インピンジメントスリーブ59とトランジションピース66との間に、配設することが可能である。そのような実施形態では、有孔構造体13は、その環状の形状に起因して、有孔リングと称することが可能である。特定の実施形態では、有孔構造体13は、他の形状(たとえば、平坦化されたリングまたはその一部分など)を有することが可能である。特定の実施形態では、オキシダントフロー67は、燃料ノズル18に到達する前に、ヘッドエンド50の中に配設されている有孔構造体13を通って流れる。燃焼器12の特定の実施形態は、フロースリーブ58、インピンジメントスリーブ59、フロー通路64の中に配設されている有孔構造体13、ヘッドエンドチャンバー51の中に配設されている有孔構造体13、または、それらの任意の組み合わせなどのような、1つまたは複数の有孔構造体13を含むことが可能である。特定の実施形態では、有孔構造体13は、オキシダントフロー67の方向に対して、上流面72を含むことが可能である。加えて、有孔構造体13は、複数のオキシダントポート76(たとえば、10〜1000個のオキシダントポート)を含むことが可能であり、複数のオキシダントポート76は、有孔構造体13にわたって分散されており、上流面72から下流面74へ延在している。
有孔構造体13は、特定の幾何学形状(たとえば、複数のオキシダントポートの幾何学的形状、特性、または配置)を有することが可能であり、それは、燃焼器12の中の燃焼ダイナミックス(たとえば、圧力脈動、変動、または振動)を変化させるように構成させることが可能である。たとえば、ヘッドエンドチャンバー51は、エンドカバー52、エンドカバー52から軸線方向42にオフセットされている燃焼器キャップアッセンブリ54、および、チャンバー51の周りに円周方向46に延在する壁部53によって、画定され、または、境界を定められている。有孔構造体13に対する任意の幾何学的な変化は、燃焼器12の燃焼ダイナミックスを変更させることが可能である。たとえば、有孔構造体13は、1つの燃焼器12の燃焼ダイナミックスの周波数および振幅を、別の燃焼器に対して変化させることを結果として生じさせることが可能である。特定の実施形態では、特定の周波数において、または、特定の周波数範囲の中で動作するように、燃焼器12をチューニングする様式で、有孔構造体13を修正することが可能である。マルチ燃焼器12のガスタービンシステム10では、それぞれの燃焼器12は、特定の周波数および/または周波数範囲で動作するように燃焼器12をチューニングする有孔構造体13を装備することが可能である。たとえば、燃焼器12は、燃焼器ごとに燃焼ダイナミックス周波数を交互にする有孔構造体13を装備することが可能であり、ガスタービンシステム10の半分(または、他の再分割部分)における燃焼ダイナミックス周波数を、ガスタービンシステム10の残りの半分(または、他の再分割部分)と比較して変化させ(たとえば、左半分および右半分、または、上半分および下半分のいずれか)、燃焼ダイナミックス周波数を徐々に増大させるか、もしくは減少させ、または、複数の燃焼器12の間で燃焼ダイナミックス周波数をランダムに分配する。特定の実施形態では、燃焼器12は、1つまたは複数の燃焼器12のグループで修正することが可能であり、複数の燃焼器12のグループが、別のグループの燃焼器12の燃焼周波数とは異なる単一の燃焼周波数を作り出すことが可能であるようになっている。燃焼器12の複数のグループ(それぞれが、その自身の燃焼周波数を作り出す)を用いることが可能であり、燃焼器12の任意の所望の空間配置をグループ(たとえば、隣接して、交互に、3つのグループ、4つのグループなど)の中に備えている。燃焼器グループごとの燃焼ダイナミックス周波数の変化は、燃焼器12のモードカップリングを低減させるか、または防止することが期待される。
エンドカバー52は、一般的に、液体燃料、ガス燃料、および/または、ブレンドされた燃料を、燃料供給源から、燃料ノズル18のうちの1つまたは複数を介して、燃焼室19の中へ送るように構成することが可能である。ガスタービン燃焼器12は、加圧されたオキシダントおよび燃料の混合物(たとえば、オキシダント−燃料混合物)を燃焼室19の中で点火および燃焼させ、次いで、結果として生じる高温加圧燃焼ガス24(たとえば、排気)を、タービン16の中へ下流方向69に通す。特定の実施形態では、有孔構造体13の幾何学形状を変化させることは、ヘッドエンド50を通して燃焼室19の中へ供給されるオキシダントおよび燃料の入口条件を変化させることが可能であり、燃焼器12の燃焼ダイナミックスを変化させ、調節し、または変えさせ、ガスタービンシステム10の中の望まれない振動応答を低減させることが可能である。
図3は、線3−3に沿って見た、図2のガスタービンシステム10の実施形態の概略断面図であり、ガスタービンシステム10の中の望まれない振動応答を低減させることを助けるために、複数の燃焼器12が、燃焼器12ごとに変化する有孔構造体13をそれぞれ装備していることを図示している。有孔構造体13は、燃焼器12のヘッドエンドチャンバー51、および/もしくは、インピンジメントスリーブ59に配設することが可能であり、ならびに/または、フロースリーブ58が、有孔構造体13を構成することが可能である。とりわけ、図示されている実施形態は、複数の有孔構造体13の幾何学形状が、幾何学的特性、幾何学的配置、および/または幾何学的形状を、どのように、ガスタービンシステム10の周りで円周方向46に変化させることが可能であるかということを示している。たとえば、複数の有孔構造体13(たとえば、隣接する燃焼器12の中の、または、隣接していない燃焼器12の中の有孔構造体13)は、異なる幾何学的特性(寸法(たとえば、高さ、幅、長さ、深さなど)の相違など)を有すること、複数のオキシダントポート76の数および/または幾何学的特性(たとえば、サイズ、形状、間隔、パターン、角度、厚さ(すなわち、構造体を通る長さ))の相違を有することなどが可能である。さらに、有孔構造体13は、たとえば、位置の相違(たとえば、タービン16からより遠くに、または、タービン16のより近くに位置付けされている)などの、異なる幾何学的配置を有することが可能である。加えて、有孔構造体13は、角度付きの、凹形の、凸形の、凹形に角度付きの、凸形に角度付きの、様々な多角形(たとえば、三角形、四角形、五角形、六角形など)と同様に形状付けされている、不規則的に形状付けされている(たとえば、波状の、ギザギザの、起伏のある、尖っている、鋸歯状の、など)、不規則的に角度付きの有孔構造体13、または、それらの任意の組み合わせなどのような、異なる幾何学的形状を有することが可能である。
図示されている実施形態では、ガスタービンシステム10は、タービン16に連結されている8個の燃焼器12を含む。しかし、他の実施形態では、ガスタービンシステム10は、任意の数の燃焼器12(たとえば、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、または、それ以上の燃焼器)を含む。とりわけ、それぞれの燃焼器12は、ヘッドエンドチャンバー51の中に、または、燃焼室19の周りに配設されている有孔構造体13を有しており、それは、修正されており、および/または、別の燃焼器12(たとえば、隣接する燃焼器12、または、隣接していない燃焼器12)の有孔構造体13の幾何学形状とは異なる幾何学形状(たとえば、幾何学的特性、形状、および/または配置)を有することが可能である。有孔構造体13は、オキシダント供給源からオキシダント流路36に沿って1つまたは複数の燃料ノズル18へオキシダントを送るように構成することが可能である。そして、燃料ノズル18は、燃焼器12の燃焼室19へ燃料およびオキシダントを送り、オキシダント−燃料混合物が、燃焼室19の中で燃焼することが可能であるようになっており、結果として起こる燃焼ガスが、トランジションピース66を通って下流フロー方向69に(たとえば、タービン16の中へ)流れることが可能であるようになっている。ガスタービンシステム10の2つ以上の燃焼器12の間で、有孔構造体13同士の間の多様性は、複数の燃焼器12の中の燃焼ダイナミックス周波数を変化させることを助け、燃焼器の燃焼ダイナミックスのモードカップリングが低減されるようになっており、それは、ガスタービンシステム10の中の下流コンポーネントの任意の望まれない振動応答を低減させることが期待される。
図示されているガスタービンシステム10の概略図は、隣接する燃焼器12の有孔構造体13同士の間の多様性を示している。たとえば、それぞれの燃焼器12は、幾何学形状および構成が類似しているが、燃焼器12のうちの少なくともいくつかの間で有孔構造体13に相違を有することが可能である。たとえば、特定の実施形態では、第1の燃焼器70の中のオキシダント流路36の幾何学形状は、第2の燃焼器71の中のオキシダント流路36の幾何学形状と同様であることが可能である。しかし、開示されている実施形態では、ガスタービンシステム10の中の特定の燃焼器12は、燃焼器12を通る(より具体的には、ヘッドエンド50を通る)空気フローを修正するように構成されている有孔構造体13を含む。有孔構造体13は、燃焼器12のヘッドエンドチャンバー51、および/または、フロースリーブ58、および/または、インピンジメントスリーブ59の中に配設させることが可能である。有孔構造体13は、対流時間の相違を導入することによって、燃焼器12同士の間の燃焼ダイナミックスのモードカップリングを破壊し、したがって、燃焼システムの中の燃焼器12同士、または、燃焼器12のグループ同士の間の燃焼ダイナミックス周波数を破壊する。たとえば、第1および第2の燃焼器70および71は、異なる構成(たとえば、オキシダントポート76の異なるサイズ、形状、角度、間隔、パターン、および/または数)を備える異なる有孔構造体13を有することが可能であり、それによって、有効面積、ひいては、第1の燃焼器70および第2の燃焼器71を通るフローを変更させることを助ける。第1の燃焼器70および第2の燃焼器71を通るフローが異なるということは、第1および第2の燃焼器70および71の間の燃焼ダイナミックス周波数を変更させ、したがって、第1および第2の燃焼器70および71の間のモードカップリングを低減させる。第1および第2の燃焼器70および71は、図3において互いに隣接して示されているが(たとえば、交互のパターン)、特定の実施形態では、燃焼器70および71は、図3に示されている同じパターンで配設されないことも可能であるということが留意されるべきである。その代わりに、第1および第2の燃焼器70および71は、グループでまたは他のパターンで配置することが可能である。同様に、他の燃焼器12は、異なる構成(たとえば、オキシダントポート76の異なるサイズ、形状、角度、間隔、パターン、および/または数)を備える異なる有孔構造体13を有することが可能である。いくつかの実施形態では、ガスタービンシステム10は、複数の燃焼器12の間で、任意の交互の配置、ランダム配置、または組織的な配置で、異なる構成(たとえば、オキシダントポート76の異なるサイズ、形状、角度、間隔、パターン、および/または数)を備える2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、または、それ以上の異なる有孔構造体13を含むことが可能である。加えて、図3に図示されている実施形態は、相対的に大きいオキシダントポート76を備えるヘッドエンドチャンバー51の中の有孔構造体13と対にされている、相対的に大きいオキシダントポート76を備えるインピンジメントスリーブ59を示しているが、特定の実施形態では、配置を異なるようにすることが可能である。たとえば、相対的に大きいオキシダントポート76を備えるインピンジメントスリーブ59は、相対的に小さいオキシダントポート76を備えるヘッドエンドチャンバー51の中の有孔構造体13と対にすることが可能であり、および/または、燃焼器12のすべてが、オキシダントポート76を備えるインピンジメントスリーブ59、および、ヘッドエンドチャンバー51の中の有孔構造体13の両方を有することが可能であるわけではない。
繰り返しになるが、有孔構造体13(および、燃焼器12)ごとの構成(たとえば、オキシダントポート76の異なるサイズ、形状、角度、間隔、パターン、および/または数)の相違は、オキシダントポート76のサイズ(たとえば、直径)、オキシダントポート76の角度(たとえば、0〜90度)、オキシダントポート76の形状、隣接するオキシダントポート76同士の間の間隔、オキシダントポート76の場所、オキシダントポート76の数(たとえば、10〜1000個)、配置もしくは幾何学的なパターン、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能である。たとえば、オキシダントポート76の直径は、おおよそ5ミクロン〜100mm、10ミクロン〜25mm、または、20ミクロン〜10mmの範囲とすることが可能である。また、オキシダントポート76の直径は、それぞれの有孔構造体13の上に、および/または、有孔構造体13ごとに、任意の数のサイズ(たとえば、1〜100個のサイズ)を含むことが可能である。たとえば、それぞれの有孔構造体13は、オキシダントポート76の異なるサイズを含むことが可能である。また、オキシダントポート76の角度は、それぞれの有孔構造体13の上に、および/または、有孔構造体13ごとに、任意の数の角度(たとえば、1〜100個の角度)を含むことが可能である。オキシダントポート76の角度は、軸線方向の軸線42に対して、おおよそ10、20、30、40、50、60、70、80、もしくは90度の角度、または、それらの任意の組み合わせを含むことが可能である。また、オキシダントポート76の形状は、それぞれの有孔構造体13の上に、および/または、有孔構造体13ごとに、任意の数の形状(たとえば、1〜100個の形状)を含むことが可能である。オキシダントポート76の形状は、円形、楕円形、長方形、正方形、三角形、六角形、X字形状、V字形状、または、それらの任意の組み合わせである形状を含むことが可能である。また、オキシダントポート76同士の間の間隔は、それぞれの有孔構造体13の上に、および/または、有孔構造体13ごとに、任意の数の間隔(たとえば、1〜100個の間隔)を含むことが可能である。間隔は、おおよそ1mmから5cmの間で変化することが可能である。また、間隔は、構造体13の周りで円周方向46におよび/または半径方向44に変化する(たとえば、徐々に増加または減少する)ことが可能である。また、オキシダントポート76の場所は、それぞれの有孔構造体13の上に、および/または、有孔構造体13ごとに、任意の数の場所(たとえば、1〜100個の半径方向の場所、および/または、1〜100個の円周方向の場所)を含むことが可能である。また、オキシダントポート76の数は、有孔構造体13ごとに変化することが可能である。また、オキシダントポート76の幾何学的なパターンは、有孔構造体13ごとに変化することが可能であり、および/または、それぞれの有孔構造体13は、任意の数の幾何学的なパターンを有することが可能である。幾何学的なパターンは、オキシダントポート76の半径方向44の列、オキシダントポート76の円周方向46の列(たとえば、リング形状の配置)、半径方向44および/または円周方向46の方向のオキシダントポート76の互い違いの配置、オキシダントポート76ランダムな位置決め、または、それぞれの有孔構造体13の平面に沿ったオキシダントポート76の任意の他の幾何学的な配置を含むことが可能である。したがって、幾何学的なパターンは、様々なランダムパターン(たとえば、不均一なパターン)、および/または、組織的なパターン(たとえば、均一なパターン)を含むことが可能である。
上記に議論されているように、有孔構造体13は、燃焼器12を通る空気(または、オキシダント)フローを修正することが可能である。したがって、有孔構造体13を含む燃焼器12は、有孔構造体13を含まない燃焼器12よりも低い空気流量を有することが可能である。加えて、上記に議論されているように、複数の燃焼器12の中に配設されている有孔構造体13のすべてが、似ているわけではないということが可能である。したがって、第1のグループの中で使用されている有孔構造体13が、第2のグループの中で使用されている有孔構造体13とは異なる場合には、燃焼器12の第1のグループの中の空気流量は、第2のグループの燃焼器12の中の空気流量よりも大きく(または、小さく)することが可能である。また、燃焼器12同士の間での空気流量のそのような相違は、燃焼器12の燃料−空気の比率の相違を結果として生じさせる。換言すれば、燃焼器12のそれぞれへの燃料流量が、おおよそ同じままである場合には、(たとえば、有孔構造体13によって引き起こされる)より低い空気流量を有する燃焼器12は、より大きい空気流量を有する他の燃焼器12よりも大きい燃料−空気の比率を有することが可能である。様々な燃焼器12同士の間での燃料−空気の比率のこれらの変化は、燃焼器性能(たとえば、異なるNOxレート、T39パラメーター(たとえば、燃焼器出口温度)など)の相違を引き起こすことが可能である。したがって、特定の実施形態では、燃焼器12への燃料流量は、有孔構造体の設置および構成に応答して調節することが可能である。たとえば、特定の実施形態では、有孔構造体13を有している燃焼器12への燃料流量は、有孔構造体13を有していない燃焼器12と比較して、減少させることが可能であり、または、空気フローへの制限をより多く課す有孔構造体13を有する燃焼器12への燃料流量は、制限をより少なく課す有孔構造体を有する燃焼器12と比較して、減少させることが可能である。燃料流量の調節は、それに限定されないが、オリフィスプレート、プレオリフィス、制御弁などのような、様々な技法を使用して達成させることが可能である。したがって、そのような実施形態では、複数の燃焼器12のすべての中におおよそ同じ燃料−空気の比率を維持することを助けるために、または、所望の範囲の中に(たとえば、互いに、おおよそ5%、3%、2%、または1%の中に)燃料−空気の比率を維持するために、燃料流量の調節を使用することが可能である。
以下の図は、有孔構造体13の様々な実施形態を示している。別々に示されているが、図4〜図10に示されている有孔構造体13の実施形態のうちのいくつかまたはすべては、ガスタービンシステム10の単一の実施形態において一緒に使用することが可能である。たとえば、特定の実施形態では、ガスタービンシステム10の燃焼器12のうちのいくつかは、図4に示されている有孔構造体13の実施形態を含むことが可能であり、他の燃焼器12は、図5に示されている有孔構造体13の実施形態を含むことが可能であり、さらなる他の燃焼器12は、有孔構造体13を含まないことが可能である。様々な実施形態では、図4〜図10に示されている有孔構造体13の他の組み合わせ、および/または、図4〜図10に示されているものとは異なる特徴を備える有孔構造体13は、単一のガスタービンシステム10の中で様々な方式に組み合わせることが可能である。図4は、組織的なパターンで分散されている複数のオキシダントポート76を有する図3の有孔構造体13の実施形態の正面図(たとえば、上流面72)である。図4では対称のパターンとして示されているが、特定の実施形態では、パターンは、非対称または不規則的にすることが可能である。とりわけ、図4は、図3の線4−4に沿って見た、第1の燃焼器70の有孔構造体13の分解図である。図3では、第1の燃焼器70が、第2の燃焼器71に隣接して示されているが(たとえば、交互のパターン)、特定の実施形態では、第1および第2の燃焼器70および71は、他のパターンまたはグループで分配することが可能である。そのうえ、第1の燃焼器70の有孔構造体13は、第2の燃焼器71の有孔構造体13とは異なっている。
オキシダントポート76は、流体(たとえば、オキシダントフロー67)が、有孔構造体13を通過し、燃焼室19の燃焼プロセスを支援することを可能にすることができる。したがって、オキシダントポート76は、上流面72から、軸線方向42に、有孔構造体13を通って、下流面74へ延在することが可能である。そのうえ、オキシダントポート76は、有孔構造体13の上流面72に対して角度付きにすることが可能である。たとえば、オキシダントポート76は、上流面72(たとえば、構造体13の平面)に対して、おおよそ90、80、70、60、50、40、30、20、15、10、5、2、および/または1度(または、その中間のいずれか)の角度で、オキシダントポート76から、流体(たとえば、オキシダントフロー67)を通すことが可能である。そのうえ、オキシダントポート76は、平行また非平行、収束または発散するようにすることが可能である。
図5は、図4に示されているものとは異なるパターンで分散されている複数のオキシダントポート76を有する図3の有孔構造体13の実施形態の正面図(たとえば、上流面72)である。図5では対称のパターンとして示されているが、特定の実施形態では、パターンは、非対称または不規則的にすることが可能である。とりわけ、図5は、図3の線5−5に沿って見た、第2の燃焼器71有孔構造体13の分解図である。図3では、第1の燃焼器70が、第2の燃焼器71に隣接して示されているが(たとえば、交互のパターン)、特定の実施形態では、第1および第2の燃焼器70および71は、他のパターンまたはグループで分配することが可能である。そのうえ、第1の燃焼器70の有孔構造体13は、第2の燃焼器71の有孔構造体13とは異なっている。
図示されている実施形態では、有孔構造体13は、複数のオキシダントポート76を含む。とりわけ、図5の有孔構造体13のオキシダントポート76の数は、図4の有孔構造体13のオキシダントポート76の数とは異なることが可能である。たとえば、図示されている実施形態では、図5の有孔構造体13のオキシダントポート76の数は、図4の有孔構造体13のオキシダントポート76の数よりも多い(たとえば、おおよそ10、20、30、40、50、60、70、80、または90パーセントだけ多い)。加えて、図5の有孔構造体13のオキシダントの全有効フロー面積(たとえば、1つのオキシダントポート76の断面有効面積にオキシダントポート76の総数を掛けたもの)は、オキシダントポート76の数がより大きいことに起因して、図4の有孔構造体13のものよりも大きい。したがって、図5の有孔構造体13は、図4の有孔構造体13よりも大きいオキシダントフロー67の流量を流すように構成されており、それによって、第1および第2の燃焼器70および71の間の燃焼ダイナミックスのモードカップリングを低減させることが可能である。
追加的に、図5の有孔構造体13のオキシダントポート76のサイズ(たとえば、直径79)は、図4の有孔構造体13のオキシダントポート76のサイズ(たとえば、直径79)とおおよそ同じにすることが可能である。しかし、いくつかの実施形態では、図5の有孔構造体13のオキシダントポート76のサイズ(たとえば、直径79)は、図4の有孔構造体13のオキシダントポート76のサイズ(たとえば、直径79)とは異なることが可能である。たとえば、図5の有孔構造体13のオキシダントポート76の直径79は、図4の有孔構造体13のオキシダントポート76の直径79よりも、(たとえば、おおよそ10、20、30、40、50、60、70、80、または90パーセント)小さくするか、または、(たとえば、おおよそ10、20、30、40、50、60、70、80、または90パーセント)大きくすることが可能である。
そのうえ、オキシダントポート76同士の間の距離は、第2の距離98とすることが可能であり、おおよそ2から2000milの間、20から1000milの間、または、40から80milの間とすることが可能である。図示されている実施形態では、図4のオキシダントポート76同士の間の第1の距離96は、図5のオキシダントポート76同士の間の第2の距離98よりも大きい(たとえば、おおよそ10、20、30、40、50、60、70、80、または90パーセントだけ大きい)。たとえば、第1の距離96が、おおよそ10から2000milの間、20から1000milの間、または、40から80milの間である場合には、第2の距離98は、おおよそ5から2000milの間、10から1000milの間、または、20から40milの間である。さらなる他の実施形態では、図4および図5のオキシダントポート76同士の間の距離96および98の相違は、おおよそ5〜500、10〜400、20〜300、30〜200、40〜100、もしくは、50〜90パーセントだけ異なることが可能であり、または、おおよそ5〜5000、10〜4000、20〜3000、30〜2000、もしくは、40〜1000milの実際の距離だけ異なることが可能である。
図6は、図4および図5に示されているものとは異なるパターンで分散されている複数のオキシダントポート76を有する図3の有孔構造体13の実施形態の正面図(たとえば、上流面72)である。とりわけ、図6の有孔構造体13は、オキシダントポート76同士の間のランダム距離を有するように構成することが可能である。たとえば、オキシダントポート76のうちのいくつかの間の距離は、第1の距離96とすることが可能であり、他のオキシダントポート76同士の間の距離は、第2の距離98とすることが可能であり、さらなる他のオキシダントポート76同士の間の距離は、第1および第2の距離96および98とは異なるであることが可能である。さらに、オキシダントポート76の数および/または直径79は、図4および図5に示されている有孔構造体13とは異なることが可能である。いくつかの実施形態では、複数のオキシダントポート76のパターンは、ランダムにしないことが可能であるが、非対称的にすることが可能である。たとえば、有孔構造体の第1の部分は、第2の部分よりも近付けて設置されている複数のオキシダントポート76を含むことが可能である。特定の実施形態では、複数のオキシダントポート76は、1つまたは複数のグループのオキシダントポート76へ分配することが可能であり、それぞれのグループのポート76は、別のグループのポート76とは異なるまたは同じポート76の数、形状、間隔などを有している。
図7は、図4〜図6に示されているものとは異なるパターンで分散されている複数のオキシダントポート76を有する図3の有孔構造体13の実施形態の正面図(たとえば、上流面72)である。図7では対称のパターンとして示されているが、特定の実施形態では、パターンは、非対称または不規則的にすることが可能である。とりわけ、図7の有孔構造体13のオキシダントポート76の形状は、図4〜図6の有孔構造体13のオキシダントポート76の形状とは異なることが可能である。たとえば、図4〜図6の有孔構造体13のオキシダントポート76は、円形形状を有することが可能であるが、図7の有孔構造体13のオキシダントポート76は、正方形形状を有することが可能である。いくつかの実施形態では、有孔構造体13のオキシダントポート76は、様々な多角形(たとえば、三角形、四角形、五角形、六角形など)と同様に形状付けされているか、不規則的に形状付けされているか(たとえば、波状の、ギザギザの、起伏のある、尖っている、鋸歯状の、など)、円形状に形状付けされているか、楕円形状に形状付けされているか、または、それらの任意の組み合わせであることが可能である。オキシダントポート76の形状を変化させることによって、ポート76の流出係数(たとえば、ノズルの理論的な流出に対する実際の流出の比率)を変化させることが可能であり、それによって、オキシダントポート76の有効面積に影響を与える。換言すれば、流出係数を増加させる形状は、オキシダントポート76がオキシダントフロー67に対してより大きい抵抗を伴って機能すること(たとえば、より小さい直径を有するポート)を引き起こし、それによって、燃焼器12を通るオキシダントの流量を減少させることが可能である。
図8は、図4〜図7に示されているものとは異なるパターンで分散されている複数のオキシダントポート76を有する図3の有孔構造体13の実施形態の斜視図である。図8では対称のパターンとして示されているが、特定の実施形態では、パターンは、非対称または不規則的にすることが可能である。とりわけ、図8に示されている有孔構造体13は、図3に示されている第1の燃焼器70のインピンジメントスリーブ59に対応している。特定の実施形態では、図8に示されている有孔構造体13は、燃焼器12の他のパーツ(たとえば、フロースリーブ58など)に対応することが可能である。図8において、シリンダーとして単純化して示されているが、インピンジメントスリーブ59または燃焼器12の他のコンポーネントは、燃焼システムからタービン16への適当なフロー流出条件に適応するために、燃焼器12の出口部においてシリンダーから台形形状へ移行することが可能である。上記に説明されているように、第1の燃焼器70は、第2の燃焼器71に隣接してもよいし、またはしなくてもよい。そのうえ、第1の燃焼器70の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)は、第2の燃焼器71の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)とは異なっている。
図示されている実施形態では、有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)は、複数のオキシダントポート76を含む。そのうえ、オキシダントポート76同士の間の距離は、第1の距離96とすることが可能であり、おおよそ10から4000milの間、20から2000milの間、または40から800milの間とすることが可能である。
オキシダントポート76は、流体(たとえば、オキシダントフロー67)が、有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)を通過し、燃焼室19の燃焼プロセスを支援することを可能にすることができる。したがって、オキシダントポート76は、上流面72から、半径方向44に、有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)を通って、下流面74へ延在することが可能である。そのうえ、オキシダントポート76は、有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)の上流面72に対して角度付きにすることが可能である。たとえば、オキシダントポート76は、上流面72に対して、おおよそ90、80、70、60、50、40、30、20、15、10、5、2および/または1度(または、その中間のいずれか)の角度で、オキシダントポート76から、流体(たとえば、オキシダントフロー67)を通すことが可能である。そのうえ、オキシダントポート76は、平行また非平行、収束または発散するようにすることが可能である。特定の実施形態では、複数のオキシダントポート76は、ポート76の円周方向の列として分配することが可能である。
図9は、図8に示されているものとは異なるパターンで分散されている複数のオキシダントポート76を有する図3の有孔構造体13の実施形態の斜視図である。図9では対称のパターンとして示されているが、特定の実施形態では、パターンは、非対称または不規則的にすることが可能である。とりわけ、図9に示されている有孔構造体13は、図3に示されている第2の燃焼器71のインピンジメントスリーブ59に対応している。上記に説明されているように、第1の燃焼器70は、第2の燃焼器71に隣接してもよいし、またはしなくてもよい。そのうえ、第1の燃焼器70の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)は、第2の燃焼器71の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)とは異なっている。
図示されている実施形態では、有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)は、複数のオキシダントポート76を含む。図9の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)のオキシダントポート76の数は、図8の有孔構造体13のオキシダントポート76の数とは異なることが可能である。たとえば、図示されている実施形態では、図9の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)のオキシダントポート76の数は、図8の有孔構造体13のオキシダントポート76の数よりも大きい(たとえば、おおよそ10、20、30、40、50、60、70、80、または90パーセントだけ大きい)。
追加的に、それぞれのオキシダントポート76は、おおよそ5から2000milの間、10から1000milの間、または、20から400milの間の直径79を有することが可能である。とりわけ、図9の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)のオキシダントポート76のサイズ(たとえば、直径79)は、図8の有孔構造体13のオキシダントポート76のサイズ(たとえば、直径79)とおおよそ同じにすることが可能である。しかし、いくつかの実施形態では、図9の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)のオキシダントポート76のサイズ(たとえば、直径79)は、図8の有孔構造体13のオキシダントポート76のサイズ(たとえば、直径79)とは異なることが可能である。たとえば、図9の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)のオキシダントポート76の直径79は、図8の有孔構造体13のオキシダントポート76の直径79よりも、(たとえば、おおよそ10、20、30、40、50、60、70、80、または90パーセント)小さくするか、または、(たとえば、おおよそ10、20、30、40、50、60、70、80、または90パーセント)大きくすることが可能である。
そのうえ、オキシダントポート76同士の間の距離は、第2の距離98とすることが可能であり、おおよそ2から4000milの間、20から2000milの間、または、40から800milの間とすることが可能である。図示されている実施形態では、図8のオキシダントポート76同士の間の第1の距離96は、図9のオキシダントポート76同士の間の第2の距離98よりも大きい(たとえば、おおよそ10、20、30、40、50、60、70、80、または90パーセントだけ大きい)。たとえば、第1の距離96が、おおよそ10から4000milの間、20から2000milの間、または、40から800milの間である場合には、第2の距離98は、おおよそ5から2000milの間、10から1000milの間、または、20から400milの間である。さらなる他の実施形態では、図8および図9のオキシダントポート76同士の間の距離96および98の相違は、おおよそ5〜500、10〜400、20〜300、30〜200、40〜100、もしくは、50〜90パーセントだけ異なることが可能であり、または、おおよそ5〜5000、10〜4000、20〜3000、30〜2000、もしくは、40〜1000milの実際の距離だけ異なることが可能である。
図10は、図8および図9に示されているものとは異なるパターンで分散されている複数のオキシダントポート76を有する図3の有孔構造体13の実施形態の斜視図である。図10では対称のパターンとして示されているが、特定の実施形態では、パターンは、非対称または不規則的にすることが可能である。とりわけ、図10の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)のオキシダントポート76の形状は、図8および図9の有孔構造体13のオキシダントポート76の形状とは異なることが可能である。たとえば、図8および図9の有孔構造体13のオキシダントポート76は、円形形状を有することが可能であるが、図10の有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)のオキシダントポート76は、正方形形状を有することが可能である。いくつかの実施形態では、有孔構造体13(たとえば、インピンジメントスリーブ59またはフロースリーブ58)のオキシダントポート76は、様々な多角形(たとえば、三角形、四角形、五角形、六角形など)と同様に形状付けされているか、不規則的に形状付けされているか(たとえば、波状の、ギザギザの、起伏のある、尖っている、鋸歯状の、など)、円形状に形状付けされているか、楕円形状に形状付けされているか、または、それらの任意の組み合わせであることが可能である。
本発明の技術的効果は、複数の燃焼器12同士の間の燃焼ダイナミックス、および/または、燃焼ダイナミックスのモードカップリングを低減させること、ならびに、(たとえば、とりわけ、燃焼ダイナミックスが同相およびコヒーレントであるとき、燃焼ダイナミックスと下流コンポーネントの固有振動数との間の周波数成分の重複に起因して、)ガスタービンシステム10の中の潜在的な望まれない振動応答を低減させることを含む。複数のオキシダントポート76を備える有孔構造体13は、たとえば、1つまたは複数の燃焼器12の幾何学形状を変化させることによって、これらの技術的効果を実現することが可能である。たとえば、有孔構造体13および/またはオキシダントポート76の以下の特性を変化させることによって、複数の燃焼器12の有孔構造体13を変化させることが可能である。すなわち、幾何学的形状(たとえば、角度付きの、凹形の、凸形の、凹形に角度付きの、凸形に角度付きの、様々な多角形と同様に形状付けされている、不規則的に形状付けされている、不規則的に角度付きの、など)、幾何学的特性(たとえば、寸法、高さ、幅、深さ、長さ、角度の程度、角度特性など)、幾何学的配置(たとえば、位置、場所など)、および/または、それらの任意の組み合わせなどである。したがって、複数の燃焼器12の間の燃焼ダイナミックスの多様性は、燃焼器12同士の間の燃焼ダイナミックスの燃焼ダイナミックスおよび/またはモードカップリングを低減させることを助けることが可能であり、それによって、潜在的に、ガスタービンシステム10の下流コンポーネントの中に望まれない振動応答を結果として生じさせ得る任意の優位周波数の可能性を低減させることを助ける。
この書面による説明は、本発明を開示するために、また、任意の当業者が本発明を実施(任意のデバイスまたはシステムを製造および使用すること、ならびに任意の組み込まれた方法を実行することを含む)することができるように、例(最良の形態を含む)を使用している。本発明の特許の範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者が考え付く他の例を含むことが可能である。そのような他の例が、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を含んでいる場合には、または、特許請求の範囲の文言とわずかに異なる、均等な構造的要素を含んでいる場合には、そのような他の例は、特許請求の範囲内に含まれるということが意図されている。
10 ガスタービンシステム
12 ガスタービン燃焼器
12a 燃焼器
12b 燃焼器
13 燃焼器有孔構造体
14 圧縮機
16 タービン
18 燃料ノズル
19 燃焼室
24 高温加圧燃焼ガス
26 シャフト
28 排気出口部
30 負荷
32 空気取り入れ口
34 加圧空気
36 オキシダント流路
42 軸線方向
44 半径方向
46 円周方向
50 ヘッドエンド
51 ヘッドエンドチャンバー
52 エンドカバー
53 壁部
54 燃焼器キャップアッセンブリ
58 フロースリーブ
59 インピンジメントスリーブ
60 内側壁部、燃焼器ライナー
61 穿孔
62 一次燃焼ゾーン
64 フロー通路
66 トランジションピース
67 オキシダントフロー
68 圧縮機流出部
69 下流方向
70 第1の燃焼器
71 第2の燃焼器
72 上流面
74 下流面
76 オキシダントポート
79 直径
96 第1の距離
98 第2の距離

Claims (16)

  1. システムであって、前記システムは、
    ガスタービンエンジンを含み、前記ガスタービンエンジンは、
    第1の燃焼器であって、前記第1の燃焼器は、
    第1の燃焼室を囲む第1の内壁
    前記第1の内壁の少なくとも一部の周りに配置される第1の外壁
    前記第1の燃焼室に酸素及び燃料を供給するように構成された少なくとも1つの第1 の燃料ノズルを含む第1のヘッドエンドチャンバー、
    前記第1の内壁の少なくとも一部の周りに配置される第1の外壁、
    前記第1の内壁と前記第1の外壁の間に延在し、前記第1のヘッドエンドチャンバー内に連通する第1のオキシダント流路、および、
    第1の複数のオキシダントポートを含む第1の有孔構造体であって、前記第1の有孔構造体は、前記少なくとも1つの第1の燃料ノズルの上流で前記第1のオキシダント流路に沿って配設されている、第1の有孔構造体
    を含む、第1の燃焼器と、
    第2の燃焼器であって、前記第2の燃焼器は、
    第2の燃焼室を囲む第3の壁部、
    前記第3の壁部の少なくとも一部の周りに配置される第4の壁部、
    前記第2の燃焼室に酸素及び燃料を供給するように構成された少なくとも1つの第2 の燃料ノズルを含む第2のヘッドエンドチャンバー、
    前記第3の壁部と前記第4の壁部の間に延在し、前記第2のヘッドエンドチャンバー内に連通する第2のオキシダント流路、および、
    第2の複数のオキシダントポートを含む第2の有孔構造体であって、前記第2の有孔構造体は、前記少なくとも1つの第1の燃料ノズルの上流で前記第2のオキシダント流路に沿って配設されており、前記第1の有孔構造体は、前記第2の有孔構造体に対して少なくとも1つの相違を有している、第2の有孔構造体
    を含む、第2の燃焼器と
    を含む、システム。
  2. 前記少なくとも1つの相違が、前記第1の燃焼器と前記第2の燃焼器との間の燃焼ダイナミックスのモードカップリングを低減させることを助けるように構成されている、請求項1記載のシステム。
  3. 前記第1の有孔構造体が、記第1の外壁の少なくとも一部を構成する第1のフロースリーブと前記第1の燃焼器の記第1の内壁の少なくとも一部を構成する第1の燃焼ライナーとの間、前記第1の燃焼器の第1のインピンジメントスリーブを備える前記第1の内壁と前記第1の燃焼器の第1のトランジションピースとの間、もしくは、前記第1の燃焼器の第1のヘッドエンドチャンバーの中、または、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つに配設されている第1の有孔構造体を含み、前記第2の有孔構造体が、前記第2の燃焼器の第2のフロースリーブを備える前記第4の壁部と前記第2の燃焼器の第2の燃焼ライナーを備える前記第3の壁部との間、前記第2の燃焼器の第2のインピンジメントスリーブを備える前記第4の壁部と前記第2の燃焼器の第2のトランジションピースを備える前記第3の壁部との間、もしくは、前記第2の燃焼器の第2のヘッドエンドチャンバーの中、または、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つに配設されている第2の有孔構造体を含む、請求項1または2に記載のシステム。
  4. 前記第1の有孔構造体が、前記第1の燃焼器の記第1の外壁の少なくとも一部を構成する第1のフロースリーブ、もしくは第1のインピンジメントスリーブ、または、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つを含み
    前記第2の有孔構造体が、前記第2の燃焼器の記第4の壁部の少なくとも一部を構成する第2のフロースリーブ、もしくは第2のインピンジメントスリーブ、または、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つを含む、請求項1乃至3のいずれかに記載のシステム。
  5. 前記少なくとも1つの相違が、前記第2の複数のオキシダントポートに対して、前記第1の複数のオキシダントポートにおいて、異なる数のオキシダントポートを含む、請求項1乃至4のいずれかに記載のシステム。
  6. 前記少なくとも1つの相違が、前記第2の複数のオキシダントポートに対して、前記第1の複数のオキシダントポートにおいて、オキシダントポートの異なる幾何学的な配置を含む、請求項1乃至5のいずれかに記載のシステム。
  7. 前記少なくとも1つの相違が、前記第2の複数のオキシダントポートに対して、前記第1の複数のオキシダントポートにおいて、オキシダントポートの異なる直径を含む、請求項1乃至6のいずれかに記載のシステム。
  8. 前記少なくとも1つの相違が、前記第2の複数のオキシダントポートに対して、前記第1の複数のオキシダントポートにおいて、隣接するオキシダントポート同士の間の異なる距離を含む、請求項1記載のシステム。
  9. 前記少なくとも1つの相違が、前記第2の複数のオキシダントポートに対して、前記第1の複数のオキシダントポートにおいて、オキシダントポートの異なる形状を含む、請求項1乃至8のいずれかに記載のシステム。
  10. 前記少なくとも1つの相違が、前記第2の有孔構造体に対して、前記第1の有孔構造体の異なる全オキシダント有効フロー面積を含む、請求項1乃至9のいずれかに記載のシステム。
  11. 前記第1の有孔構造体が、前記第1の燃焼器の中の第1の燃焼ダイナミックスを少なくとも部分的に変更させるように構成されており、前記第2の有孔構造体が、前記第2の燃焼器の中の第2の燃焼ダイナミックスを少なくとも部分的に変更させるように構成されており、前記第1および第2の有孔構造体の間の前記少なくとも1つの幾何学的な相違が、前記第1および第2の燃焼ダイナミックスの間の相違を引き起こす、請求項1乃至10のいずれかに記載のシステム。
  12. 前記第1の有孔構造体が、前記第1のタービン燃焼器の第1の外壁の少なくとも一部を構成する第1のフロースリーブと前記第1のタービン燃焼器の第1の燃焼ライナーとの間、前記第1のタービン燃焼器の第1の外壁の少なくとも一部を構成する第1のインピンジメントスリーブと前記第1のタービン燃焼器の第1のトランジションピースとの間、もしくは、前記第1の燃焼器の第1のヘッドエンドチャンバーの中、または、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つに配設されている第1の有孔構造体を含む、請求項1乃至11のいずれかに記載のシステム。
  13. 第1の複数のオキシダントポートを含む第1の有孔構造体を備える第1の燃焼器の中の第1の燃焼ダイナミックスを制御するステップであって、前記第1の有孔構造体は、前記第1の燃焼器の第1の内壁と第1の外壁との間に延在する第1のオキシダント流路に沿って配設され、前記第1の内壁が第1の燃焼室の周りに配置され、前記第1の外壁が前記第1の内壁の少なくとも一部の周りに配置され、前記第1のオキシダント流路が、前記第1の燃焼器の第1のヘッドエンド内に延在する、ステップと、
    第2の複数のオキシダントポートを含む第2の有孔構造体を備える第2の燃焼器の中の第2の燃焼ダイナミックスを制御するステップであって、前記第2の有孔構造体は、前記第2の燃焼器の第2の内壁と第2の外壁との間に延在する第2のオキシダント流路に沿って配設され、前記第2の内壁が第2の燃焼室の周りに配置され、前記第2の外壁が前記第2の内壁の少なくとも一部の周りに配置され、前記第2のオキシダント流路が、前記第2の燃焼器の第2のヘッドエンド内に延在しており、前記第1および第2の有孔構造体は、少なくとも1つの相違を有しており、前記第1の燃焼ダイナミックスに対して前記第2の燃焼ダイナミックスを変化させる、ステップと
    を含み、
    前記第1の有孔構造体は、前記燃焼器の第1のヘッドエンド内に配置された第1の燃料ノズルの上流に配置され、
    前記第2の有孔構造体は、前記燃焼器の第2のヘッドエンド内に配置された第2の燃料ノズルの上流に配置される、方法。
  14. 前記第1および第2の有孔構造体の間の前記少なくとも1つの相違を介して、前記第1および第2の燃焼器の間のモードカップリングを低減させるステップを含む、請求項13記載の方法。
  15. 前記第1および第2の有孔構造体の間の前記少なくとも1つの相違が、オキシダントポートの数、オキシダントポートの直径、オキシダントポートの形状、隣接するオキシダントポート同士の間の距離、全オキシダント有効フロー面積、幾何学的配置、もしくは、幾何学的特性、または、それらの任意の組み合わせのうちの少なくとも1つの相違を含む、請求項13または14に記載の方法。
  16. 前記第1の燃焼器の第1の燃料−オキシダント比率を、前記第2の燃焼器の第2の燃料−オキシダント比率の範囲内に維持するために、前記第1の燃焼器への第1の燃料流量、および、前記第2の燃焼器への第2の燃料流量を制御するステップを含む、請求項13乃至15のいずれかに記載の方法。
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