JP7285623B2 - GAS TURBINE COMBUSTOR AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION INSTALLATION CONTROL METHOD FOR GAS TURBINE COMBUSTOR - Google Patents
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本発明は、ガスタービン燃焼器及びそれを備えるガスタービン、並びに、ガスタービン燃焼器の燃焼振動抑制方法に関する。 The present invention relates to a gas turbine combustor, a gas turbine including the same, and a combustion oscillation suppression method for the gas turbine combustor.
ガスタービン燃焼器(以下単に「燃焼器」ということがある)での燃焼時、燃焼器内部で圧力変動が生じ得る。そして、圧力変動により、燃焼器で燃焼振動が生じ得る。過大な燃焼振動は、燃焼器及びガスタービンの損傷に繋がる。そこで、燃焼器の燃焼振動を抑制する技術が望まれている。 During combustion in a gas turbine combustor (hereinafter sometimes simply referred to as "combustor"), pressure fluctuations may occur inside the combustor. Pressure fluctuations can then cause combustion oscillations in the combustor. Excessive combustion oscillations lead to combustor and gas turbine damage. Therefore, a technique for suppressing the combustion oscillation of the combustor is desired.
ガスタービンの燃焼振動抑制技術として、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、周方向に配置されたパイロット燃料ノズルを備える燃焼器が記載されている。より具体的には、特許文献1に記載の図1(b)において、隣接する一対のパイロット燃料ノズルの間隔が90°になった部分が記載されている。 A technique described in Patent Document 1 is known as a technique for suppressing combustion oscillations in gas turbines. U.S. Pat. No. 6,200,000 describes a combustor with circumferentially arranged pilot fuel nozzles. More specifically, FIG. 1(b) described in Patent Document 1 describes a portion where the interval between a pair of adjacent pilot fuel nozzles is 90°.
ところで、本発明者らが検討したところ、パイロット燃料ノズルの間隔が広すぎる部分が存在すると、依然として燃焼振動が大きいことがあることがわかった。 By the way, the present inventors have studied and found that if there is a portion where the distance between the pilot fuel nozzles is too wide, the combustion oscillation may still be large.
本発明の少なくとも一実施形態は、従来よりも燃焼振動を十分に抑制可能なガスタービン燃焼器及びそれを備えるガスタービン、並びに、ガスタービン燃焼器の燃焼振動抑制方法を提供することを目的とする。 An object of at least one embodiment of the present invention is to provide a gas turbine combustor capable of suppressing combustion oscillations more sufficiently than conventional ones, a gas turbine equipped with the same, and a method for suppressing combustion oscillations in the gas turbine combustor. .
(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器は、第1ノズルと、前記第1ノズルを取り囲むように周方向に配置された複数の第2ノズルと、を備えるガスタービン燃焼器であって、前記第1ノズルは、前記周方向に配列されたn個(nは2以上の整数)の燃料噴射孔を有し、前記複数の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0<n×θ/360<2となるように配置され、前記第1ノズルは、1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量が他の1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量とは異なるように、全ての前記燃料噴射孔から燃料を噴射するように構成されたことを特徴とする。 (1) A gas turbine combustor according to at least one embodiment of the present invention includes a first nozzle and a plurality of second nozzles circumferentially arranged to surround the first nozzle. wherein the first nozzle has n (n is an integer equal to or greater than 2) fuel injection holes arranged in the circumferential direction, and the plurality of fuel injection holes are adjacent in the circumferential direction; The angle difference θ [°] between a pair of the fuel injection holes is 0<n×θ/360<2, and the first nozzle has a fuel injection amount from one or more of the fuel injection holes is configured to inject fuel from all of the fuel injection holes such that the amount of fuel injected from one or more of the other fuel injection holes is different.
上記(1)の構成によれば、燃焼室における火炎の軸方向発熱率分布に偏差を設けることができる。これにより、発熱集中を回避して、燃焼器の燃焼振動の抑制を図ることができる。 According to the configuration (1) above, it is possible to provide a deviation in the axial heat rate distribution of the flame in the combustion chamber. As a result, heat concentration can be avoided, and combustion oscillation of the combustor can be suppressed.
(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、前記第1ノズルは、前記第1噴射孔群に接続され、前記第1噴射孔群に燃料を供給するための第1燃料流路と、前記第1燃料流路から独立して設けられて前記第2噴射孔群に接続され、前記第2噴射孔群に燃料を供給するための第2燃料流路とを備えることを特徴とする。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1) above, the plurality of fuel injection holes constitute a first injection hole group including one or more of the fuel injection holes, and the first injection hole group. and a second injection hole group including one or more of the fuel injection holes other than the fuel injection hole to which the first injection hole group is connected, and the first nozzle is connected to the first injection hole group and supplies fuel to the first injection hole group. and a second fuel flow path provided independently from the first fuel flow path and connected to the second injection hole group for supplying fuel to the second injection hole group. and
上記(2)の構成によれば、第1噴射孔群及び第2噴射孔群のそれぞれに対し、独立した燃料量制御が可能となる。これにより、燃焼状況に応じた柔軟な燃焼振動回避操作を行うことができる。 According to the configuration (2) above, independent fuel amount control can be performed for each of the first injection hole group and the second injection hole group. As a result, it is possible to perform a flexible combustion oscillation avoidance operation according to the combustion state.
(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、前記第1噴射孔群に含まれる燃料噴射孔の大きさと、前記第2噴射孔群に含まれる燃料噴射孔の大きさとは、異なっていることを特徴とする。 (3) In some embodiments, in the configuration of (1) or (2) above, the plurality of fuel injection holes include a first injection hole group including one or more of the fuel injection holes; and a second injection hole group including one or more fuel injection holes other than the fuel injection holes constituting the hole group, the size of the fuel injection holes included in the first injection hole group, and the The size of the included fuel injection holes is characterized by being different.
上記(3)の構成によれば、燃料流路を増やさずに燃料噴射量を周方向で変化させ、発熱集中を回避することができる。このため、燃料噴射孔の径調整のみで、燃焼振動の抑制を図ることができる。 According to the configuration (3) above, it is possible to change the fuel injection amount in the circumferential direction without increasing the number of fuel passages, thereby avoiding concentration of heat generation. Therefore, it is possible to suppress the combustion vibration only by adjusting the diameter of the fuel injection hole.
(4)幾つかの実施形態では、上記(1)~(3)の何れか1の構成において、前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、前記第1噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量と、前記第2噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量とは異なっており、前記第1噴射孔群に含まれる前記燃料噴射孔は前記周方向に連続的に配置されており、前記第2噴射孔群に含まれる前記燃料噴射孔は前記周方向に連続的に配置されていることを特徴とする。 (4) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (3) above, the plurality of fuel injection holes include a first injection hole group including one or more of the fuel injection holes; and a second injection hole group including one or more fuel injection holes other than the fuel injection holes forming the first injection hole group, and a fuel injection amount from each of the combustion injection holes forming the first injection hole group. and the fuel injection amount from each of the combustion injection holes constituting the second injection hole group is different, and the fuel injection holes included in the first injection hole group are arranged continuously in the circumferential direction. and the fuel injection holes included in the second injection hole group are arranged continuously in the circumferential direction.
上記(4)の構成によれば、燃料噴射孔を周方向に連続的に配置することで、火炎の大きさを確保することができる。これにより、周方向位置において火炎が存在しない位置の発生を抑制し、圧力変動の変動を抑制できる。この結果、圧力変動に起因する燃焼振動の発生を抑制することができる。 According to the above configuration (4), the size of the flame can be ensured by continuously arranging the fuel injection holes in the circumferential direction. As a result, it is possible to suppress the occurrence of positions where no flame exists in the circumferential positions, and to suppress pressure fluctuations. As a result, it is possible to suppress the occurrence of combustion oscillations caused by pressure fluctuations.
(5)幾つかの実施形態では、上記(1)~(4)の何れか1の構成において、前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、前記第1噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量と、前記第2噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量とは異なっており、前記第1噴射孔群の占める部分は、前記第1噴射孔群の前記周方向両端に配置された一対の燃料噴射孔間の角度差θ2[°]として80°以上の領域であることを特徴とする。 (5) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (4) above, the plurality of fuel injection holes include a first injection hole group including one or more of the fuel injection holes; and a second injection hole group including one or more fuel injection holes other than the fuel injection holes forming the first injection hole group, and a fuel injection amount from each of the combustion injection holes forming the first injection hole group. , the amount of fuel injected from each of the combustion injection holes constituting the second injection hole group is different, and the portion occupied by the first injection hole group is located at both ends of the first injection hole group in the circumferential direction. The region is characterized by an angle difference θ2 [°] between the pair of arranged fuel injection holes of 80° or more.
上記(5)の構成によれば、第1噴射孔群の周方向長さを確保して、第1噴射孔群から噴射された燃料の燃焼に起因する火炎の大きさを確保することができる。これにより、周方向位置において火炎が存在しない位置の発生を抑制し、圧力変動の変動を抑制できる。この結果、圧力変動に起因する燃焼振動の発生を抑制することができる。 According to the above configuration (5), it is possible to secure the circumferential length of the first injection hole group and secure the size of the flame caused by the combustion of the fuel injected from the first injection hole group. . As a result, it is possible to suppress the occurrence of positions where no flame exists in the circumferential positions, and to suppress pressure fluctuations. As a result, it is possible to suppress the occurrence of combustion oscillations caused by pressure fluctuations.
(6)幾つかの実施形態では、上記(1)~(5)の何れか1の構成において、前記複数の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0.8≦n×θ/360≦1.2となるように配置されることを特徴とする。 (6) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (5) above, the plurality of fuel injection holes are arranged between any pair of fuel injection holes adjacent in the circumferential direction. They are arranged so that the angle difference θ [°] is 0.8≦n×θ/360≦1.2.
上記(6)の構成によれば、複数の燃料噴射孔を形成し易くでき、燃焼器の設計を容易に行うことができる。 According to the configuration (6) above, it is possible to easily form a plurality of fuel injection holes, and to easily design the combustor.
(7)幾つかの実施形態では、上記(1)~(6)の何れか1の構成において、前記燃料噴射孔は、前記ガスタービン燃焼器の周方向において等間隔で複数形成されたことを特徴とする。 (7) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (6) above, a plurality of the fuel injection holes are formed at equal intervals in the circumferential direction of the gas turbine combustor. Characterized by
上記(7)の構成によれば、周方向において燃料噴射量を変えることで、燃焼振動を抑制することができる。 According to the above configuration (7), combustion oscillation can be suppressed by changing the fuel injection amount in the circumferential direction.
(8)幾つかの実施形態では、上記(1)~(7)の何れか1の構成において、前記ガスタービン燃焼器は、空気と燃料との混合燃料を燃焼するように構成されたことを特徴とする。 (8) In some embodiments, in the configuration of any one of (1) to (7) above, the gas turbine combustor is configured to burn a mixed fuel of air and fuel. Characterized by
上記(8)の構成によれば、燃焼振動が生じ易い混合燃料を使用した場合であっても、燃焼器の燃焼振動を抑制することができる。 According to the above configuration (8), it is possible to suppress the combustion oscillation of the combustor even when using a mixed fuel that easily causes combustion oscillation.
(9)本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、上記(1)~(8)の何れか1に記載のガスタービン燃焼器と、前記燃焼器に供給される圧縮空気を生成するための圧縮機と、前記ガスタービン燃焼器において生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、を備えることを特徴とする。 (9) A gas turbine according to at least one embodiment of the present invention comprises the gas turbine combustor according to any one of (1) to (8) above, and a combustor for generating compressed air to be supplied to the combustor. and a turbine driven by combustion gas generated in the gas turbine combustor.
上記(9)の構成によれば、燃焼室における火炎の軸方向発熱率分布に偏差を設けることができる。これにより、発熱集中を回避して、燃焼器の燃焼振動の抑制を図ることができる。この結果、燃焼器の燃焼振動に起因するガスタービンの損傷を抑制することができる。 With configuration (9) above, it is possible to provide a deviation in the axial heat rate distribution of the flame in the combustion chamber. As a result, heat concentration can be avoided, and combustion oscillation of the combustor can be suppressed. As a result, damage to the gas turbine due to combustion oscillations in the combustor can be suppressed.
(10)本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃焼振動抑制方法は、第1ノズルと、前記第1ノズルを取り囲むように周方向に配置された複数の第2ノズルと、を備えるガスタービン燃焼器の燃焼振動を抑制する方法であって、前記第1ノズルは、前記周方向に配列されたn個(nは2以上の整数)の燃料噴射孔を有し、前記複数の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0<n×θ/360<2となるように配置され、前記第1ノズルは、1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量が他の1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量とは異なるように、全ての前記燃料噴射孔から燃料を噴射することを特徴とする。 (10) A method for suppressing combustion oscillations in a gas turbine combustor according to at least one embodiment of the present invention includes a first nozzle and a plurality of second nozzles circumferentially arranged to surround the first nozzle. wherein the first nozzle has n (n is an integer equal to or greater than 2) fuel injection holes arranged in the circumferential direction, and the plurality of The fuel injection holes are arranged such that an angle difference θ [°] between any pair of the fuel injection holes adjacent in the circumferential direction is 0<n×θ/360<2, and the first nozzle is The fuel is injected from all the fuel injection holes such that the amount of fuel injected from one or more of the fuel injection holes is different from the amount of fuel injected from the other one or more of the fuel injection holes.
上記(10)の構成によれば、燃焼室における火炎の軸方向発熱率分布に偏差を設けることができる。これにより、発熱集中を回避して、燃焼器の燃焼振動の抑制を図ることができる。 With configuration (10) above, it is possible to provide a deviation in the axial heat rate distribution of the flame in the combustion chamber. As a result, heat concentration can be avoided, and combustion oscillation of the combustor can be suppressed.
本発明の少なくとも一実施形態によれば、従来よりも燃焼振動を十分に抑制可能なガスタービン燃焼器及びそれを備えるガスタービン、並びに、ガスタービン燃焼器の燃焼振動抑制方法を提供することができる。 According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a gas turbine combustor capable of suppressing combustion oscillations more sufficiently than before, a gas turbine including the same, and a method for suppressing combustion oscillations in the gas turbine combustor. .
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、以下に実施形態として記載されている内容又は図面に記載されている内容は、あくまでも例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、任意に変更して実施することができる。また、各実施形態は、2つ以上を任意に組み合わせて実施することができる。さらに、各実施形態において、共通する部材については同じ符号を付すものとし、説明の簡略化のために重複する説明は省略する。 Several embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the contents described as embodiments or the contents described in the drawings below are merely examples, and can be arbitrarily changed and implemented without departing from the scope of the present invention. Moreover, each embodiment can be implemented by combining two or more arbitrarily. Furthermore, in each embodiment, common members are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted for simplification of description.
また、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In addition, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of components described as embodiments or shown in the drawings are not meant to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense. The shape including the part etc. shall also be represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "comprising", "having", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
図1は、本発明の一実施形態に係るガスタービン100を示す概略構成図である。図1に示すように、一実施形態に係るガスタービン100は、燃焼器4に供給される酸化剤としての圧縮空気を生成するための圧縮機2と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器4(ガスタービン燃焼器)と、燃焼器4において生成した燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービン6と、を備える。発電用のガスタービン100の場合、タービン6には発電機(図示しない)が連結され、タービン6の回転エネルギによって発電が行われる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a
圧縮機2は、圧縮機車室10と、圧縮機車室10の入口側に設けられ、空気を取り込むための空気取入口12と、圧縮機車室10及びタービン車室22(後記する)を共に貫通するように設けられたロータ8と、圧縮機車室10内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、空気取入口12側に設けられた入口案内翼14と、圧縮機車室10側に固定された複数の静翼16と、静翼16に対して交互に配列されるようにロータ8に植設された複数の動翼18と、を含む。なお、圧縮機2は、図示しない抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機2において、空気取入口12から取り込まれた空気は、複数の静翼16及び複数の動翼18を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。そして、高温高圧の圧縮空気は圧縮機2から後段の燃焼器4に送られる。
The
燃焼器4は、ケーシング20内に配置される。図1においては1つのみ図示するが、燃焼器4は、ケーシング20内にロータ8を中心として環状に複数配置される。燃焼器4には燃料と圧縮機2で生成された圧縮空気とが供給され、燃料を燃焼させることによって、タービン6の作動流体である燃焼ガスが発生する。そして、燃焼ガスは燃焼器4から後段のタービン6に送られる。
タービン6は、タービン車室22と、タービン車室22内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、タービン車室22側に固定された複数の静翼24と、静翼24に対して交互に配列されるようにロータ8に植設された複数の動翼26と、を含む。なお、タービン6は、図示しない出口案内翼等の他の構成要素を備えていてもよい。タービン6においては、燃焼ガスが複数の静翼24及ぶ複数の動翼26を通過することで、ロータ8が回転駆動する。これにより、ロータ8に連結された発電機(図示しない)が駆動される。
The
また、タービン車室22の下流側には、排気車室28を介して排気室30が連結される。タービン6を駆動した後の燃焼ガスは、排気車室28及び排気室30を介して外部へ排出される。
An
図2は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4を示す概略図である。なお、図2は概略図であるため、図2に示す構造と後記する図3に示す構造とが一部異なっている。燃焼器4は、ケーシング20により画定される燃焼器車室40に設けられた燃焼器ライナ46と、燃焼器ライナ46内にそれぞれ配置された第1燃焼バーナ50及び複数の第2燃焼バーナ60と、を含む。また、燃焼器車室40の下方には、圧縮機2(図1参照)で生成した高温高圧の圧縮空気を燃焼器車室40に取り入れるための車室入口42が形成される。なお、燃焼器4は、燃焼ガスをバイパスさせるためのバイパス管(図示しない)等の他の構成要素を備えていてもよい。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a
燃焼器ライナ46は、第1燃焼バーナ50及び複数の第2燃焼バーナ60の周囲に配置される内筒46aと、内筒46aの先端部に連結された尾筒46bと、を有している。第1燃焼バーナ50は、燃焼器ライナ46の中心軸に沿って配置される。
The
図3は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4を示す概略図であって、燃焼器4の近傍を拡大して示す図である。第1燃焼バーナ50は、例えば、図示しない拡散燃料流路を通じて供給された拡散燃料を燃焼させて拡散燃焼火炎を発生させるためのバーナである。また、詳細は後記するが、第1燃焼バーナ50は、スワラ(旋回翼)58からの予混合燃料(予混合気)を燃焼させて燃焼火炎を発生させるようにもなっている。第1燃焼バーナ50は、燃料ポート52a,52bに連結された第1ノズル54と、第1ノズル54を囲むように配置されたコーン56と、第1ノズル54の外周に設けられたスワラ58と、を備える。第1ノズル54は、例えば、拡散燃料及び予混合燃料を噴射するためのノズルである。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the
燃料ポート52aは、図4を参照しながら説明する第1燃料流路83に接続される。また、燃料ポート52bは、同じく図4を参照しながら説明する第2燃料流路85に接続される。第1燃料流路83及び第2燃料流路85は、いずれも第1ノズル54に備えられ、第1燃焼バーナ50に形成されたスワラ58に接続される。
The
第2燃焼バーナ60は、例えば予混合気を燃焼させるためのバーナである。第2燃焼バーナ60は、燃料ポート62に連結された第2ノズル63と、第2ノズル63を囲むように配置されたバーナ筒66と、第2ノズル63の外周に設けられたスワラ70と、を備える。第2ノズル63は、例えば予混合燃料を噴射するためのノズルである。第1ノズル54の周方向には、第1ノズル54を取り囲むように8つ(複数であればよい)の第2ノズル63が互いに離間して配置される。なお、図3では、第2ノズル63は2つのみ示している。
The
燃焼器4において、圧縮機2で生成された高温高圧の圧縮空気は、車室入口42(図2参照)から燃焼器車室40内に供給される。そして、燃焼器車室40に流入した圧縮空気と、燃料ポート52a,52bを介して第1燃焼バーナ50のスワラ58から噴射された燃料とは、コーン56内で混合される。そして、混合燃料は、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスが発生する。次いで、燃焼ガスは、スワラ58により旋回流を形成し、燃焼器ライナ46内に流れ込む。そして、燃焼ガスの一部が火炎を伴って周囲に拡散する。これにより、第2燃焼バーナ60から燃焼器ライナ46内に流れ込んだ上記の混合燃料が着火されて、燃焼する。
In the
図4は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4における第1燃焼バーナ50近傍の断面図である。なお、図示の簡略化のために、第1ノズル54から拡散燃料を噴射するための拡散燃料噴射孔は図示していない。第1ノズル54の周囲には、第1ノズル54の外周面から外側に張り出すように8つのスワラ58(図4では2つのみ図示)が形成される。スワラ58の内部には、それぞれ、第1燃料流路83又は第2燃料流路85に接続される内空間84が形成される。また、スワラ58には、それぞれ、内空間84と連通する燃料噴射孔59(図7参照、図4では図示しない)が形成される。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of the
ここで、上記のように、第1燃料流路83は燃料ポート52aに接続する。そのため、燃料ポート52a及び第1燃料流路83を通じ、スワラ58の内空間84に供給された燃料は、スワラ58に形成された燃料噴射孔59を通じて噴射される。また、第2燃料流路85は燃料ポート52bに接続する。そのため、燃料ポート52b及び第2燃料流路85を通じ、スワラ58の内空間84に供給された燃料も、スワラ58に形成された燃料噴射孔59を通じて噴射される。そして、噴射された燃料は、空気流路34において圧縮空気と混合され、燃焼される。
Here, as described above, the first
燃焼器4において燃焼される燃料は、圧縮空気(空気の一形態)と燃料との混合燃料である。即ち、燃焼器4は、空気と燃料との混合燃料を燃焼するように構成されている。そして、詳細は後記するが、ガスタービン100では、燃焼器4の燃焼振動が十分に抑制されている。従って、燃焼振動が生じ易い混合燃料を使用した場合であっても、燃焼器4の燃焼振動を抑制することができる。
The fuel combusted in
図5は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4におけるスワラ58の正面図である。スワラ58は、平面視で流線形の形状を有する。このような形状のスワラ58が第1ノズル54の外周に配置されることで、第1ノズル54とコーン56との間に形成された空気通路34(図4参照)を流通する圧縮空気に旋回力が付与される。これにより、圧縮空気が旋回空気流となってコーン56に流れる。
FIG. 5 is a front view of the
スワラ58は、燃料ポート52(図3参照)の側に位置する背面581と、燃焼器ライナ46(図3参照)の側に位置する翼腹面582とを有する。これらのうち、背面581及び翼腹面582のそれぞれに、肉厚方向に貫通する燃料噴射孔59(ただし、背面581に形成された燃料噴射孔59は図示しない)が形成される。
The
図6は、図4のA-A線断面図である。8つのスワラ58は、第1ノズル54の外周に等間隔で配置される。また、それぞれのスワラ58の内部には、第1燃料流路83又は第2燃料流路85のいずれか接続される内空間84が形成される。具体的には、8つのスワラ58のうち、上半分(水平方向を含む)に位置する5つのスワラ58の内空間84には、第1燃料流路83が接続される。一方で、下半分に位置する3つのスワラ58の内空間84には、上記第1燃料流路83から独立して設けられた第2燃料流路85が接続される。これらのように、スワラ58の内空間84に接続される燃料流路が内空間84毎に異なることで、内空間84と連通する燃料噴射孔59(図7参照。図6では図示しない)からの燃料噴射量が燃料噴射孔59毎に変更可能になっている。
6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4. FIG. The eight
図7は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4における第1燃焼バーナ50に形成された燃料噴射孔59の位置を説明する図である。図7において、8つのスワラ58については、それぞれ上記の翼腹面582を図示している。図7に示すように、8つのスワラ58a,58b,58c,58d,58e,58f,58g,58hには、それぞれの縁部に、燃料噴射孔59a,59b,59c,59d,59e,59f,59g,59hが形成される。従って、第1ノズル54は、スワラ58を介して、周方向に配列された8個の燃料噴射孔59を有している。そして、燃焼器4では、あくまでも一例として、8つの燃料噴射孔59は、円筒状の第1ノズル54の軸中心である点Pを中心とした同一円周上に、等間隔で配置される。
FIG. 7 is a diagram illustrating positions of fuel injection holes 59 formed in the
なお、燃料噴射孔59の数nは任意であり、上記のようにn=8に限定されるものではない。従って、燃料噴射孔59の数nは、2つ以上のスワラ58の数に応じて、2以上の範囲の整数で任意に決定すればよい。また、燃料噴射孔59は、上記のようにスワラ58を介することで第1ノズル54が有するようにしたが、スワラ58以外の部材に形成されてもよく、第1ノズル54の外周に直接燃料噴射孔59が形成されてもよい。
The number n of fuel injection holes 59 is arbitrary, and is not limited to n=8 as described above. Therefore, the number n of fuel injection holes 59 may be arbitrarily determined as an integer in the range of 2 or more according to the number of
燃焼器4では、8つの燃料噴射孔59は、第1ノズル54の周方向に、隣接する任意の一対の燃料噴射孔59間の角度差θ(=360/n。図7に示す例ではn=8)[°]が0<n×θ/360<2となるように配置される。具体的には、一例として、隣接する任意の一対の燃料噴射孔59間の角度差θが45°になっている。なお、一対の燃料噴射孔59aと燃料噴射孔59bとのなす角度差θは、燃料噴射孔59aの重心と、点Pと、燃料噴射孔59bの重心とを結んで得られる角度差θである。
In the
上記θとしては、上記のような45°(n=8の場合)に限定されるものではないが、燃焼器4の設計の容易さの観点からは、隣接する任意の一対の燃料噴射孔59が等間隔、又は、等間隔に近くなるように形成されていることが好ましい。具体的には、上記θの範囲の下限値として、上記のように0<n×θ/360、好ましくは0.2≦n×θ/360、より好ましくは0.4≦n×θ/360、よりさらに好ましくは0.6≦n×θ/360、特に好ましくは0.8≦n×θ/360である。また、その上限として、上記のようにn×θ/360<2、好ましくはn×θ/360≦1.8、より好ましくはn×θ/360≦1.6、よりさらに好ましくはn×θ/360≦1.4、特に好ましくはn×θ/360≦1.2である。そして、燃焼器4の燃料噴射孔59のうち、全ての隣接する燃料噴射孔59間の角度差θが上記範囲を満たすことが好ましい。
Although θ is not limited to 45° (when n=8) as described above, from the viewpoint of ease of designing the
ただし、上記範囲を満たすθのうち、中でも、隣接する任意の一対の燃料噴射孔59が等間隔になるようなθが好ましい。そこで、図7に示す例(n=8)では、点Pを中心とした、一対の燃料噴射孔59aと燃料噴射孔59bとのなす角度差θが上記のように45°になっている。隣接する他の一対の燃料噴射孔59間の角度差θについても、同じように45°になっている。このように、燃料噴射孔59が燃焼器4の周方向において等間隔で複数形成されたことで、周方向において燃料噴射量を変えることができ、燃焼振動を抑制することができる。ただし、角度差θは、隣接する燃料噴射孔59ごとに異なっていてもよい。
However, among θ that satisfies the above range, θ such that any pair of adjacent fuel injection holes 59 are equally spaced is preferable. Therefore, in the example shown in FIG. 7 (n=8), the angle difference .theta. between the pair of
図8は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4における第1燃焼バーナ50に接続される第1燃料流路83及び第2燃料流路85を示す図である。図8において、第1燃料流路83及び第2燃料流路85は太い実線で示している。
FIG. 8 is a diagram showing the first
燃焼器4では、8つの燃料噴射孔59のうち、周方向に連続的に配置された上半分(水平方向を含む)の燃料噴射孔59a,59b,59c,59d,59eには第1燃料流路83が接続される。従って、第1燃料流路83(図3を併せて参照)は、途中で分岐して、燃料噴射孔59a,59b,59c,59d,59eのそれぞれに接続される。また、同じく周方向に連続的に配置された下半分の燃料噴射孔59f,59g,59hには、第1燃料流路83とは独立して設けられた第2燃料流路85が接続される。従って、第2燃料流路85(図3を併せて参照)は、途中で分岐して、燃料噴射孔59f,59g,59hのそれぞれに接続される。
以下、燃料噴射孔59a,59b,59c,59d,59eを纏めて「第1噴射孔群59A」という。また、燃料噴射孔59f,59g,59hを纏めて「第2噴射孔群59B」という。
In the
Hereinafter, the
従って、燃焼器4では、第1ノズル54は、第1噴射孔群59Aに接続され、第1噴射孔群59Aに燃料を供給するための第1燃料流路83と、第1燃料流路83から独立して設けられて第2噴射孔群59Bに接続され、第2噴射孔群59Bに燃料を供給するための第2燃料流路85とを備える。このように、2つの第1燃料流路83及び第2燃料流路85を備えることで、第1噴射孔群59A及び第2噴射孔群59Bのそれぞれに対し、独立した燃料量制御が可能となる。これにより、燃焼状況に応じた柔軟な燃焼振動回避操作を行うことができる。
Therefore, in the
そして、燃焼器4では、第1燃料流路83には5つの燃料噴射孔59が接続され、第2燃料流路85には3つの燃料噴射孔59が接続される。そのため、第1燃料流路83を流れる燃料量と第2燃料流路85を流れる燃料量とを仮に同じにすれば、第1燃料流路83に接続される燃料噴射孔59(第1噴射孔群59A)のそれぞれから噴射される燃料量は、第2燃料流路85に接続される燃料噴射孔59(第2噴射孔群59B)のそれぞれから噴射される燃料量よりも少なくなる。即ち、燃料器4の第1ノズル54では、1以上の燃料噴射孔59からの燃料噴射量が、他の1以上の燃料噴射孔59からの燃料噴射量とは異なっている。そして、全ての燃料噴射孔59から燃料が噴射されている。
In the
このように、燃焼器4では、第1ノズル54に備えられた全ての燃料噴射孔59から燃料が噴射されつつ、第1噴射孔群59Aからの燃料噴射量と、第2噴射孔群59Bからの燃料噴射量とが異なっている。このようにすることで、燃焼器ライナ46(燃焼室)における火炎の軸方向発熱率分布に偏差を設けることができる。即ち、燃料噴射量が多ければ燃焼速度が速まることから、火炎位置が第1ノズル54に近づく。一方で、燃料噴射量が少なくなれば燃焼速度が遅くなることから、火炎位置が第1ノズル54から遠ざかる。これにより、発熱集中を回避して、燃焼器4の燃焼振動の抑制を図ることができる。
Thus, in the
また、第1噴射孔群59A及び第2噴射孔群59Bのそれぞれにおいて、燃料噴射孔59が周方向に連続的に配置されることで、燃料噴射が周方向に連続的に行われるため、火炎の大きさを確保することができる。これにより、周方向位置において火炎が存在しない位置の発生を抑制し、圧力変動の変動を抑制できる。この結果、圧力変動に起因する燃焼振動の発生を抑制することができる。
Further, since the fuel injection holes 59 are continuously arranged in the circumferential direction in each of the first
なお、第1噴射孔群59Aに含まれる燃料噴射孔59の数は、1以上であれば特に制限はされない。また、第2噴射孔群59Bに含まれる燃料噴射孔59の数も、1以上であれば特に制限はされない。ただし、燃料噴射孔59から噴射される燃料の燃焼による火炎の大きさを十分に確保する観点から、第1噴射孔群59Aの占める部分は、第1噴射孔群59Aの周方向両端に配置された一対の燃料噴射孔59間の角度差θ2[°]として80°以上の領域であることが好ましい。角度差θ2は、より好ましくは90°以上、特に好ましくは120°以上である。なお、図8に示す例では、第1噴射孔群59Aの占める部分は、第1噴射孔群59Aの周方向両端に配置された一対の燃料噴射孔59c,59g間の角度差θ2として180°となる領域になっている。
The number of fuel injection holes 59 included in the first
このように、上記角度差θ2を80°以上にすることで、第1噴射孔群59Aの周方向長さを確保して、第1噴射孔群59Aから噴射された燃料の燃焼に起因する火炎の大きさを確保することができる。これにより、周方向位置において火炎が存在しない位置の発生を抑制し、圧力変動の変動を抑制できる。この結果、圧力変動に起因する燃焼振動の発生を抑制することができる。
Thus, by setting the angle difference θ2 to 80° or more, the circumferential length of the first
さらに、図8に示す例では、燃料噴射量の少ない燃料噴射孔59を含む第1噴射孔群59Aと、燃料噴射量の多い燃料噴射孔59を含む第2噴射孔群59Bの2つの噴射孔群を示したが、噴射孔群は3つ以上であってもよい。即ち、それぞれで同じ燃料噴射量となる燃料噴射孔59を1以上含む噴射孔群を3つ以上設け、それぞれの噴射孔群で、燃料噴射量を異なるようにしてもよい。そして、必要に応じて、3つ以上の噴射孔群に燃料を供給するための燃料流路を3つ以上設けることができる。なお、噴射孔群を構成する燃料噴射孔59の数は1つのみの場合であっても、便宜のために「噴射孔群」というものとする。
Furthermore, in the example shown in FIG. 8, there are two injection holes: a first
図9は、燃料噴射比率Rと、燃焼振動の大きさとの関係を示すグラフである。このグラフは、本発明者らの検討により、上記の燃焼器4を用いて得られたグラフである。ただし、このグラフの形状はあくまでも一例であり、他の形状を排除するものではない。グラフにおいて、横軸の「燃料噴射比率R」は、燃焼器4の各燃料噴射孔59から噴射される燃料噴射量に対する、第1噴射孔群59Aに含まれる各燃料噴射孔59から噴射される燃料噴射量の比率を表す。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the fuel injection ratio R and the magnitude of combustion oscillation. This graph is a graph obtained by using the
燃料噴射比率Rは、第1噴射孔群59Aを構成する燃料噴射孔59の数をmA(図7に示す例ではmA=5)、第1噴射孔群59Aの燃料噴射孔59の全体に供給する燃料量をGA、第2噴射孔群59Bを構成する燃料噴射孔の数をmB(図7に示す例ではmB=3)、第2噴射孔群59Bの燃料噴射孔59の全体に供給する燃料量をGBと規定すると、以下の式(1)で表される。なお、GAは、上記の第1燃料流路83(図8参照)における燃料流量である。また、GBは、上記の第2燃料流路85(図8参照)における燃料流量である。
The fuel injection ratio R is the number of fuel injection holes 59 forming the first
図9に示すグラフにおいて、点A(R=0)は、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59からは燃料を噴射していない状態を表す。この場合、GA/mA=0であることから、R=0である。以下、この状態を「第1噴射孔群59A閉塞状態」という。また、点B(R=R1)は、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量と、第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量とが等しい状態を表す。この場合、GA/mA=GB/mBであることから、R=R1=1である。以下、この状態を「均等状態」という。さらに、点C(R=R2)は、第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からは燃料を噴射していない状態を表す。この場合、GB/mB=0であることから、R=R2=(mA+mB)/mAである。以下、この状態を「第2噴射孔群59B閉塞状態」という。
In the graph shown in FIG. 9, point A (R=0) represents a state in which fuel is not injected from each
このグラフにおいて、第1噴射孔群59A閉塞状態(点A)において、第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量を一定にしつつ、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59から燃料を少しずつ噴射し始めると(Rを大きくし始めると)、燃焼振動の大きさは小さくなる。このとき、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量と、第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量との燃料噴射量の偏差は徐々に小さくなる。そして、燃焼振動の大きさは点Dを境にして再び大きくなり、均等状態(点B)に至る。
In this graph, in the closed state (point A) of the first
次に、均等状態(点B)から、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量を一定にしつつ、今度は第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量を少しずつ減少させると(Rを大きくすると)、燃焼振動の大きさは小さくなる。このとき、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量と、第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量との燃料噴射量の偏差は徐々に大きくなる。そして、燃焼振動の大きさは点Eを境にして再び大きくなり、第2噴射孔群59B閉塞状態(点C)に至る。
Next, from the uniform state (point B), while keeping the fuel injection amount from each
例えば図9に示すように燃焼振動が抑制される理由として、本発明者らが検討したところ、以下のように考えられる。第1噴射孔群59A及び第2噴射孔群59Bの双方から燃料を噴射することで、火炎が形成されない部分の発生を抑制することができる。そして、これに加えて、燃料量を変えることで、燃焼器ライナ46における火炎の軸方向発熱率分布に意図的な偏差を設けることができる。そして、本発明者らが検討したところ、これらの相互作用により発熱集中を回避して、例えば図9に示すように、燃焼器4の燃焼振動を十分に抑制できると考えられる。
For example, the reason why the combustion oscillation is suppressed as shown in FIG. 9 is considered as follows. By injecting fuel from both the first
なお、上記の図8に示す例において、上記燃料噴射比率Rの大きさは、燃料の性状、燃焼器4の構造、運転継続時間等の運転状況に応じて、適宜変更すればよい。即ち、実際の運転状況に応じて、図示しない燃料量調整弁等を制御し、第1噴射孔群59A又は第2噴射孔群59Bに供給される燃料量の少なくとも一方を調整することで、燃料噴射量を調整することができる。これにより、燃料噴射比率Rを変更でき、実際の運転状況に応じて柔軟に燃焼振動抑制を図ることができる。
In the example shown in FIG. 8, the magnitude of the fuel injection ratio R may be appropriately changed according to the operating conditions such as the properties of the fuel, the structure of the
以上のような燃焼器4を備えるガスタービン100においては、上記のように燃焼器4の燃焼振動が抑制されている。そのため、燃焼器4の燃焼振動に起因するガスタービン100の損傷を抑制することができる。また、上記の燃焼器4を用いて、1以上の燃料噴射孔59からの燃料噴射量が他の1以上の燃料噴射孔59からの燃料噴射量とは異なるように、全ての燃料噴射孔95から燃料を噴射することにより、燃焼器4の燃焼振動を抑制可能な燃焼器の燃焼振動抑制方法を提供することができる。
In the
なお、上記の例では、第1燃焼バーナ50における燃料噴射孔59に着目したが、例えば、第2燃焼バーナ60における2つ以上の燃料噴射孔(図示しない)に着目して、燃料噴射量に偏差を設けることができる。また、第1燃焼バーナ50では、圧縮空気と燃料との混合燃料が噴射されるほか、拡散燃料噴射孔(図示しない)を通じて拡散燃料が噴射される。そこで、拡散燃料噴射孔を2つ以上設け、拡散燃料の噴射量に偏差を設けるようにしてもよい。
Note that in the above example, attention is paid to the
また、上記の例では、燃焼器4の燃料噴射孔59を2つの噴射孔群(第1噴射孔群59A及び第2噴射孔群59B)に分けて、これら2つの噴射孔群からの燃料噴射量を変更するようにした。しかし、例えば、燃焼器4の燃料噴射孔59を3つの噴射孔群(第1噴射孔群、第2噴射孔群、及び第3噴射孔群)に分けて、これら3つの噴射孔群からの燃料噴射量を変更してもよい。この場合、例えば第1噴射孔群及び第2噴射孔群を一つの別の群と考え、この別の群と上記の第3噴射孔群との2つの群について、上記の方法によって燃料噴射量を決定すればよい。そして、別の群において噴射する燃料量を基準として、当該別の群を構成する第1噴射孔群と第2噴射孔群との各燃料噴射量を決定すればよい。そして、これらの方法により、3つの噴射孔群(第1噴射孔群、第2噴射孔群、及び第3噴射孔群)における燃料噴射量を決定できる。噴射孔群が4つ以上の場合においても同様である。
In the above example, the fuel injection holes 59 of the
図10は、本発明の二実施形態に係る燃焼器(図示しない)における第1燃焼バーナ50Aに接続される燃料流路を示す図である。上記の図8等に示す例では、燃料噴射孔59への燃料の供給のために、独立した2つの燃料流路(第1燃料流路83及び第2燃料流路85)が備えられていた。しかし、本発明の二実施形態に係る燃焼器では、第1燃料流路83のみが備えられ、第2燃料流路85は備えられていない。そして、図10に示すように、第1燃料流路83が途中で分岐して、8つの燃料噴射孔59に燃料が供給される。
FIG. 10 is a diagram showing fuel flow paths connected to a first combustion burner 50A in a combustor (not shown) according to two embodiments of the present invention. In the example shown in FIG. 8 and the like, two independent fuel flow paths (first
この図10に示すように、第1噴射孔群59Aに含まれる燃料噴射孔59の大きさと、第2噴射孔群59Bに含まれる燃料噴射孔59の大きさとは、異なっている。具体的には、第1噴射孔群59Aに含まれる燃料噴射孔59の大きさは、第2噴射孔群59Bに含まれる燃料噴射孔59の大きさよりも小さくなっている。これにより、第2噴射孔群Bを構成する3つの燃焼噴射孔59のそれぞれから噴射される燃料噴射量は、第1噴射孔群Aを構成する5つの燃焼噴射孔59のそれぞれから噴射される燃料噴射量よりも多くなっている。
As shown in FIG. 10, the size of the fuel injection holes 59 included in the first
このようにすることで、上記の図8を参照しながら説明した燃焼器4と同様に、燃料流路を増やさずに燃料噴射量を周方向で変化させ、発熱集中を回避することができる。このため、燃料噴射孔の径調整のみで、燃焼振動の抑制を図ることができる。
By doing so, similarly to the
2 圧縮機
4 燃焼器
6 タービン
8 ロータ
10 圧縮機車室
12 入口
14 入口案内翼
16,24 静翼
18,26 動翼
20 ケーシング
22 タービン車室
28 排気車室
30 排気室
34 空気通路
40 燃焼器車室
42 車室入口
46a 内筒
46b 尾筒
50,50A 第1燃焼バーナ
52,62,62a,62b 燃料ポート
54 第1ノズル
56 コーン
58,58a,58b,58c,58d,58e,58f,58g,58h,70 スワラ
59 燃料噴射孔
59,59a,59b,59c,59d,59e,59f,59g,59h 燃料噴射孔
59A 第1噴射孔群
59B 第2噴射孔群
60 第2燃焼バーナ
63 第2ノズル
66 バーナ筒
83 第1燃料流路
84 内空間
85 第2燃料流路
100 ガスタービン
581 背面
582 翼腹面
2
Claims (11)
前記円筒状の前記第1ノズルは、該第1ノズルの軸中心を取り囲むように前記周方向に配列されたn個(nは2以上の整数)の燃料噴射孔から燃料を噴射するように構成され、
前記n個の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0<n×θ/360<2となるように配置され、
前記第1ノズルは、1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量が他の1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量とは異なるように、全ての前記燃料噴射孔から燃料を噴射するように構成された
ことを特徴とする、ガスタービン燃焼器。 A gas turbine combustor comprising one cylindrical first nozzle and a plurality of second nozzles circumferentially arranged to surround the first nozzle,
The cylindrical first nozzle is configured to inject fuel from n (n is an integer equal to or greater than 2) fuel injection holes arranged in the circumferential direction so as to surround the axial center of the first nozzle. is ,
The n fuel injection holes are arranged such that an angle difference θ [°] between any pair of the fuel injection holes adjacent in the circumferential direction is 0<n×θ/360<2,
The first nozzle injects fuel from all of the fuel injection holes such that the amount of fuel injected from one or more of the fuel injection holes is different from the amount of fuel injected from the other one or more of the fuel injection holes. A gas turbine combustor, characterized in that it is configured to:
前記第1ノズルは、
前記第1噴射孔群に接続され、前記第1噴射孔群に燃料を供給するための第1燃料流路と、
前記第1燃料流路から独立して設けられて前記第2噴射孔群に接続され、前記第2噴射孔群に燃料を供給するための第2燃料流路とを備える
ことを特徴とする、請求項1に記載のガスタービン燃焼器。 The n fuel injection holes include a first injection hole group including one or more of the fuel injection holes, and a second injection hole including one or more of the fuel injection holes other than the fuel injection holes forming the first injection hole group. a group of pores;
The first nozzle is
a first fuel passage connected to the first injection hole group for supplying fuel to the first injection hole group;
A second fuel flow path provided independently from the first fuel flow path, connected to the second injection hole group, and supplying fuel to the second injection hole group, A gas turbine combustor according to claim 1 .
前記第1噴射孔群に含まれる燃料噴射孔の大きさと、前記第2噴射孔群に含まれる燃料噴射孔の大きさとは、異なっている
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載のガスタービン燃焼器。 The n fuel injection holes include a first injection hole group including one or more of the fuel injection holes, and a second injection hole including one or more of the fuel injection holes other than the fuel injection holes forming the first injection hole group. a group of pores;
3. The fuel injection hole according to claim 1, wherein the size of the fuel injection holes included in the first injection hole group and the size of the fuel injection holes included in the second injection hole group are different. Gas turbine combustor.
前記第1噴射孔群を構成する前記燃料噴射孔それぞれからの燃料噴射量と、前記第2噴射孔群を構成する前記燃料噴射孔それぞれからの燃料噴射量とは異なっており、
前記第1噴射孔群に含まれる前記燃料噴射孔は前記周方向に連続的に配置されており、
前記第2噴射孔群に含まれる前記燃料噴射孔は前記周方向に連続的に配置されている
ことを特徴とする、請求項1~3の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。 The n fuel injection holes include a first injection hole group including one or more of the fuel injection holes, and a second injection hole including one or more of the fuel injection holes other than the fuel injection holes forming the first injection hole group. a group of pores;
The fuel injection amount from each of the fuel injection holes forming the first injection hole group is different from the fuel injection amount from each of the fuel injection holes forming the second injection hole group,
The fuel injection holes included in the first injection hole group are arranged continuously in the circumferential direction,
The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel injection holes included in the second injection hole group are arranged continuously in the circumferential direction.
前記第1噴射孔群を構成する前記燃料噴射孔それぞれからの燃料噴射量と、前記第2噴射孔群を構成する前記燃料噴射孔それぞれからの燃料噴射量とは異なっており、
前記第1噴射孔群の占める部分は、前記第1噴射孔群の前記周方向両端に配置された一対の燃料噴射孔間の角度差θ2[°]として80°以上の領域である
ことを特徴とする、請求項1~4の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。 The n fuel injection holes include a first injection hole group including one or more of the fuel injection holes, and a second injection hole including one or more of the fuel injection holes other than the fuel injection holes forming the first injection hole group. a group of pores;
The fuel injection amount from each of the fuel injection holes forming the first injection hole group is different from the fuel injection amount from each of the fuel injection holes forming the second injection hole group,
A portion occupied by the first injection hole group is an area having an angle difference θ2 [°] between a pair of fuel injection holes arranged at both ends of the first injection hole group in the circumferential direction of 80° or more. The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 4, wherein
ことを特徴とする、請求項1~5の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。 The n fuel injection holes are arranged such that an angle difference θ [°] between any pair of the fuel injection holes adjacent in the circumferential direction is 0.8≦n×θ/360≦1.2. The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
ことを特徴とする、請求項1~6の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of said fuel injection holes are formed at equal intervals in the circumferential direction of said gas turbine combustor.
ことを特徴とする、請求項1~7の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the gas turbine combustor is configured to burn a mixed fuel of air and fuel.
前記n個の燃料噴射孔は、それぞれ、前記複数のスワラの内空間に連通する
請求項1~8の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。 A plurality of swirlers provided to protrude outward from the outer peripheral surface of the cylindrical first nozzle ,
The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 8, wherein each of said n fuel injection holes communicates with inner spaces of said plurality of swirlers.
前記ガスタービン燃焼器に供給される圧縮空気を生成するための圧縮機と、
前記ガスタービン燃焼器において生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
を備える
ことを特徴とする、ガスタービン。 a gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 9;
a compressor for producing compressed air supplied to the gas turbine combustor;
a turbine driven by combustion gases produced in the gas turbine combustor;
A gas turbine, comprising:
前記円筒状の前記第1ノズルは、該第1ノズルの軸中心を取り囲むように前記周方向に配列されたn個(nは2以上の整数)の燃料噴射孔から燃料を噴射するように構成され、
前記n個の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0<n×θ/360<2となるように配置され、
前記第1ノズルは、1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量が他の1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量とは異なるように、全ての前記燃料噴射孔から燃料を噴射する
ことを特徴とする、ガスタービン燃焼器の燃焼振動抑制方法。
A method for suppressing combustion oscillations in a gas turbine combustor comprising one cylindrical first nozzle and a plurality of second nozzles circumferentially arranged to surround the first nozzle, the method comprising:
The cylindrical first nozzle is configured to inject fuel from n (n is an integer equal to or greater than 2) fuel injection holes arranged in the circumferential direction so as to surround the axial center of the first nozzle. is ,
The n fuel injection holes are arranged such that an angle difference θ [°] between any pair of the fuel injection holes adjacent in the circumferential direction is 0<n×θ/360<2,
The first nozzle injects fuel from all of the fuel injection holes such that the amount of fuel injected from one or more of the fuel injection holes is different from the amount of fuel injected from the other one or more of the fuel injection holes. A method for suppressing combustion oscillations in a gas turbine combustor, characterized by:
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