JP7379265B2 - バーナー集合体、ガスタービン燃焼器及びガスタービン - Google Patents
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Description
燃料及び空気を混合するための複数のバーナーを備えるバーナー集合体であって、
前記複数のバーナーの各々は、
前記燃料を噴射するための少なくとも1つの燃料ノズルと、
前記少なくとも1つの燃料ノズルから噴射された燃料と、空気とが流入する混合流路と、
を含み、
前記少なくとも1つの燃料ノズルの各々は、前記混合流路の入口よりも前記空気の流れ方向において上流側に突出する突出部を含み、
前記少なくとも1つの燃料ノズルの各々は、前記突出部の側面に形成された少なくとも1つの燃料噴射孔を含み、
前記突出部の頂面は、凸曲面を含む。
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。
図7は、一比較形態に係るバーナー集合体032の一部を示す概略断面図である。図8は、図7の領域S2における中心軸線Oに沿う方向の流速(軸流速)の分布を示す図である。図9は、図5の領域S1における中心軸線Oに沿う方向の流速の分布を示す図である。
図10は、他の実施形態に係るバーナー集合体32(32B)の一部を示す部分概略斜視図である。図11は、バーナー集合体32(32B)の一部を中心軸線Lに沿って空気の流れ方向の上流側から視た概略図(図2のA方向視図の一例)である。図12は、図11におけるC-C断面の一部を示す概略図である。図13は、図11におけるF-F断面の一部を示す概略図である。
図14は、上記バーナー集合体32Aについて図4のC-C断面における燃料と空気の流れを示す図である。図15は、上記バーナー集合体32Aについて図14の領域S4における中心軸線Oに沿う方向の流速の分布を示す図である。図16は、上記バーナー集合体32Bについて図12の領域S3における中心軸線Oに沿う方向の流速の分布を示す図である。
例えば、上述した実施形態では、複数の燃料ノズル43と複数の混合流路46を形成する流路壁55とが全体で一部品として分離不能に一体的に構成されたバーナー集合体32A,32Bを例示したが、燃料ノズルの各々及び混合流路の各々が一部品として構成されていてもよいし、複数の燃料ノズルと複数の混合流路とが任意の数の部品で構成されていてもよい。
また、上述した実施形態では、バーナー46の各々が複数の燃料ノズル43を含む構成を例示したが、バーナー46の各々は、1つの燃料ノズル43のみを有していてもよく、少なくとも1つの燃料ノズル43を有していればよい。
燃料及び空気を混合するための複数のバーナー(例えば上述のバーナー42)を備えるバーナー集合体(例えば上述のバーナー集合体32(32A,32B))であって、
前記複数のバーナーの各々は、
前記燃料を噴射するための少なくとも1つの燃料ノズル(例えば上述の燃料ノズル43)と、
前記少なくとも1つの燃料ノズルから噴射された燃料と、空気とが流入する混合流路(例えば上述の混合流路46)と、
を含み、
前記少なくとも1つの燃料ノズルの各々は、前記混合流路の入口(例えば上述の入口48)よりも前記空気の流れ方向において上流側に突出する突出部(例えば上述の突出部50)を含み、
前記少なくとも1つの燃料ノズルの各々は、前記突出部の側面(例えば上述の側面44)に形成された少なくとも1つの燃料噴射孔(例えば上述の燃料噴射孔53)を含み、
前記突出部の頂面(例えば上述の頂面54)は、凸曲面(例えば上述の凸曲面56)を含む。
前記複数のバーナーは、第1バーナー(例えば上述の第1バーナー42(42a))と、前記第1バーナーの前記混合流路に最も近接する前記混合流路を有する第2バーナー(例えば上述の第2バーナー42(42b))とを含み、
前記第1バーナーの前記混合流路を形成する流路壁(例えば上述の流路壁55)と前記第2バーナーの前記混合流路を形成する流路壁(例えば上述の流路壁55)とは、前記第1バーナーの前記混合流路と前記第2バーナーの前記混合流路とを仕切る隔壁部(例えば上述の隔壁部58(58ab))を共有しており、
前記隔壁部のうち前記空気の流れ方向における上流側の端部(例えば上述の端部61)において、前記隔壁部の厚さ(例えば上述の厚さt)は前記空気の流れ方向において上流側に向かうにつれて小さくなる。
前記隔壁部の断面のうち、前記第1バーナーの前記混合流路の入口の中心と前記第2バーナーの前記混合流路の入口の中心とを通り、前記第1バーナーの前記混合流路の中心軸線に沿った断面を第1断面(例えば上述のC-C断面)とすると、
前記隔壁部のうち空気の流れ方向における上流側の端面(例えば上述の端面59)は、前記第1断面において凸曲線(例えば上述の凸曲線60)を含む。
前記第1バーナーは、前記少なくとも1つの燃料ノズルとして、燃料を噴射するための第1燃料ノズル(例えば上述の第1燃料ノズル43(43a))及び第2燃料ノズル(例えば上述の第2燃料ノズル43(43b))を含み、
前記第1燃料ノズルの前記突出部は、前記隔壁部に隣接して設けられ、
前記第2燃料ノズルの前記突出部は、前記第1断面を含む平面(例えば上述の平面V)を挟んで前記第1燃料ノズルの前記突出部と反対側において、前記隔壁部に隣接して設けられ、
前記隔壁部の高さ(例えば上述の高さH)は、前記第1断面から前記第1燃料ノズルの前記突出部に近づくにつれて大きくなる。
前記隔壁部の前記端面は、前記第1バーナーの前記混合流路の入口の中心と前記第2バーナーの前記混合流路の入口の中心とを結ぶ直線(例えば上述の直線U)に直交する断面(例えば上述のF-F断面)において、前記第1燃料ノズルの前記突出部の前記側面と前記第2燃料ノズルの前記突出部の前記側面とを接続する凹曲線(例えば上述の凹曲線62)を含む。
上記(1)乃至(5)の何れかに記載のバーナー集合体と、
前記バーナー集合体の下流側に火炎が形成される空間を形成する燃焼筒(例えば上述の燃焼筒25)と、
を備える。
圧縮機(例えば上述の圧縮機2)と、
前記圧縮機によって圧縮した空気と燃料とが供給され、前記燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させるように構成されたガスタービン燃焼器(例えば上述の燃焼器4)と、
前記ガスタービン燃焼器で発生した前記燃焼ガスにより駆動するタービン(例えば上述のタービン6)と、
を備え、
前記ガスタービン燃焼器は、上記(6)に記載のガスタービン燃焼器である。
4 燃焼器
6 タービン
8 ロータ
10 圧縮機車室
12,48 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
25 燃焼筒
28 排気車室
30 排気室
32(32A,32B) バーナー集合体
34 筒状部材
35 支持部
36 空気流路
40 車室
42 バーナー
42a 第1バーナー
42b 第2バーナー
43 燃料ノズル
43a 第1燃料ノズル
43b 第2燃料ノズル
44 側面
45 エッジ
46,46a,46b 混合流路
50 突出部
53 燃料噴射孔
54 頂面
55 流路壁
56 凸曲面
58,58ab 隔壁部
59 端面
60 凸曲線
61 端部
62 凹曲線
63 壁面
100 ガスタービン
Claims (8)
- 燃料及び空気を混合するための複数のバーナーを備えるバーナー集合体であって、
前記バーナー集合体は、
前記燃料を噴射するための複数の燃料ノズルと、
前記複数の燃料ノズルから噴射された燃料と、空気とが流入する複数の混合流路と、
を含み、
前記複数の燃料ノズルの各々は、前記混合流路内を流れる前記空気の流れ方向において前記混合流路の入口よりも上流側に突出する突出部を含み、
複数の前記突出部は、前記各突出部の周囲に配置された複数の前記混合流路のそれぞれに対して燃料を供給するために、周囲に配置された複数の前記混合流路のそれぞれに対応させて前記各突出部の側面に形成された複数の燃料噴射孔を含み、
前記突出部の頂面は、凸曲面を含む、バーナー集合体。 - 燃料及び空気を混合するための複数のバーナーを備えるバーナー集合体であって、
前記複数のバーナーの各々は、
前記燃料を噴射するための少なくとも1つの燃料ノズルと、
前記少なくとも1つの燃料ノズルから噴射された燃料と、空気とが流入する混合流路と、
を含み、
前記少なくとも1つの燃料ノズルの各々は、前記混合流路の入口よりも前記空気の流れ方向において上流側に突出する突出部を含み、
前記少なくとも1つの燃料ノズルの各々は、前記突出部の側面に形成された少なくとも1つの燃料噴射孔を含み、
前記突出部の頂面は、凸曲面を含み、
前記複数のバーナーは、第1バーナーと、前記第1バーナーの前記混合流路に最も近接する前記混合流路を有する第2バーナーとを含み、
前記第1バーナーの前記混合流路を形成する流路壁と前記第2バーナーの前記混合流路を形成する流路壁とは、前記第1バーナーの前記混合流路と前記第2バーナーの前記混合流路とを仕切る隔壁部を共有しており、
前記隔壁部のうち前記空気の流れ方向における上流側の端部において、前記隔壁部の厚さは前記空気の流れ方向において上流側に向かうにつれて小さくなる、バーナー集合体。 - 前記隔壁部の断面のうち、前記第1バーナーの前記混合流路の入口の中心と前記第2バーナーの前記混合流路の入口の中心とを通り、前記第1バーナーの前記混合流路の中心軸線に沿った断面を第1断面とすると、
前記隔壁部のうち空気の流れ方向における上流側の端面は、前記第1断面において凸曲線を含む、請求項2に記載のバーナー集合体。 - 前記第1バーナーは、前記少なくとも1つの燃料ノズルとして、燃料を噴射するための第1燃料ノズル及び第2燃料ノズルを含み、
前記第1燃料ノズルの前記突出部は、前記隔壁部に隣接して設けられ、
前記第2燃料ノズルの前記突出部は、前記第1断面を含む平面を挟んで前記第1燃料ノズルの前記突出部と反対側において、前記隔壁部に隣接して設けられ、
前記隔壁部の高さは、前記第1断面から前記第1燃料ノズルの前記突出部に近づくにつれて大きくなる、請求項3に記載のバーナー集合体。 - 前記隔壁部の前記端面は、前記第1バーナーの前記混合流路の入口の中心と前記第2バーナーの前記混合流路の入口の中心とを結ぶ直線に直交する断面において、前記第1燃料ノズルの前記突出部の前記側面と前記第2燃料ノズルの前記突出部の前記側面とを接続する凹曲線を含む、請求項4に記載のバーナー集合体。
- 前記第1バーナーの前記燃料ノズルの前記突出部の側面には、前記第1バーナーの前記混合流路に前記燃料を供給する燃料噴射孔と、前記第2バーナーの前記混合流路に燃料を噴射する燃料噴射孔と、が形成された、請求項2乃至5の何れか1項に記載のバーナー集合体。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載のバーナー集合体と、
前記バーナー集合体の下流側に火炎が形成される空間を形成する燃焼筒と、
を備える、ガスタービン燃焼器。 - 圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮した空気と燃料とが供給され、前記燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させるように構成されたガスタービン燃焼器と、
前記ガスタービン燃焼器で発生した前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備え、
前記ガスタービン燃焼器は、請求項7に記載のガスタービン燃焼器である、ガスタービン。
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