JPH03225117A - 燃焼装置及びその燃焼方法 - Google Patents
燃焼装置及びその燃焼方法Info
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- JPH03225117A JPH03225117A JP2228135A JP22813590A JPH03225117A JP H03225117 A JPH03225117 A JP H03225117A JP 2228135 A JP2228135 A JP 2228135A JP 22813590 A JP22813590 A JP 22813590A JP H03225117 A JPH03225117 A JP H03225117A
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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
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
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- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
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- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
１２゜
本発明は、例えばガスタービン等に採用されている燃焼
装置及びその燃焼方法の改良に係り、特に燃焼室壁を形
成しているライナに、ライナを高温燃焼ガスから保護す
るための空気フィルム層形成手段を有する燃焼装置及び
燃焼方法の改良に関するものである。
装置及びその燃焼方法の改良に係り、特に燃焼室壁を形
成しているライナに、ライナを高温燃焼ガスから保護す
るための空気フィルム層形成手段を有する燃焼装置及び
燃焼方法の改良に関するものである。
周知のように一般に採用されているこの種の燃焼装置は
、燃焼室を形成している燃焼器ライナがあり、そしてこ
のライナには、ライナ壁を燃焼高温ガスから保護するた
めに種々の冷却手段が施されている。
、燃焼室を形成している燃焼器ライナがあり、そしてこ
のライナには、ライナ壁を燃焼高温ガスから保護するた
めに種々の冷却手段が施されている。
この冷却手段の一つにフィルム冷却法がある。
すなわちこのフィルム冷却法とは、ライナ部にフィルム
空気形成手段を設け、このフィルム空気形成手段から冷
却空気を燃焼器ライナの内壁面に沿うように送り込み、
常にライナの内壁面にフィルム状の空気層が形成される
ようにし、この空気層によってライナの内壁面に到達す
る熱（燃焼部分からの）をしゃ断し、又ライナ自体の熱
を奪おううとするものである。
空気形成手段を設け、このフィルム空気形成手段から冷
却空気を燃焼器ライナの内壁面に沿うように送り込み、
常にライナの内壁面にフィルム状の空気層が形成される
ようにし、この空気層によってライナの内壁面に到達す
る熱（燃焼部分からの）をしゃ断し、又ライナ自体の熱
を奪おううとするものである。
この冷却方法であると、加熱されたライナを単に冷却す
るものとは異なり、同時に熱しゃ蔽も行なわれることか
ら少量の空気量で効率よくライナの高温化が防止され非
常に有効な方法である。又構成的にも簡素で実用的であ
り一般に多く採用されている。
るものとは異なり、同時に熱しゃ蔽も行なわれることか
ら少量の空気量で効率よくライナの高温化が防止され非
常に有効な方法である。又構成的にも簡素で実用的であ
り一般に多く採用されている。
このフィルム冷却法において重要なことは、ライナ内壁
面に常に−様なフィルム状の空気層が形成されているこ
とである。
面に常に−様なフィルム状の空気層が形成されているこ
とである。
このためには−様な空気層が形成されるような構成の考
慮が必要なことは勿論であるが、形成されたフィルム状
空気層が、ライナ内部で燃焼流動している燃焼ガスの渦
流によって破れたり穴があいたりしないようにすること
はさらに重要なことである。特にこの種の燃焼器におい
ては、燃料と空気が良く混合されるように、又保炎し易
いように、供給混合ガスに旋回流が与えられて供給され
ていることから、燃焼ガスも旋回流となり、この旋回燃
焼ガスによってこの空気層が破られ易いのである。
慮が必要なことは勿論であるが、形成されたフィルム状
空気層が、ライナ内部で燃焼流動している燃焼ガスの渦
流によって破れたり穴があいたりしないようにすること
はさらに重要なことである。特にこの種の燃焼器におい
ては、燃料と空気が良く混合されるように、又保炎し易
いように、供給混合ガスに旋回流が与えられて供給され
ていることから、燃焼ガスも旋回流となり、この旋回燃
焼ガスによってこの空気層が破られ易いのである。
又、最近においては、たとえば高炉ガス等の低カロリー
燃料が用いられるようになり、この場合には供給される
燃料流量も増大し、これに伴って燃料を噴出するための
ノズル径も大きくなるので、すなわち供給ガスに旋回流
を与える旋回器の径も大きくなるので、ライナ内壁近傍
にまで燃焼ガスの流動が影響し、特に前述した空気層の
破壊が生じ易くなってきている。
燃料が用いられるようになり、この場合には供給される
燃料流量も増大し、これに伴って燃料を噴出するための
ノズル径も大きくなるので、すなわち供給ガスに旋回流
を与える旋回器の径も大きくなるので、ライナ内壁近傍
にまで燃焼ガスの流動が影響し、特に前述した空気層の
破壊が生じ易くなってきている。
この対策として燃焼器ライナの径を大きくし、空気層が
燃焼ガス流の影響をあまり受けないようにすることも考
えられるが、最近の傾向として燃焼器ライナ径は小型化
される傾向にあり、すなわちライナ径を増すことは冷却
すべきライナ表面積も増し、その全冷却空気量も増大す
ることになり好ましいことではない。
燃焼ガス流の影響をあまり受けないようにすることも考
えられるが、最近の傾向として燃焼器ライナ径は小型化
される傾向にあり、すなわちライナ径を増すことは冷却
すべきライナ表面積も増し、その全冷却空気量も増大す
ることになり好ましいことではない。
本発明はこれにかんがみなされたもので、燃焼器ライナ
の径を増大させることなく、フィルム状空気層が破壊さ
れ難い、すなわちライナ冷却効率の良好なこの種の燃焼
装置を提供するにある。
の径を増大させることなく、フィルム状空気層が破壊さ
れ難い、すなわちライナ冷却効率の良好なこの種の燃焼
装置を提供するにある。
すなわち本発明は、フィルム空気層を形成するフィルム
空気形成手段を、噴出空気の流動方向が燃料ガスの旋回
方向と同じ方向となるように形成し、初期の目的を達成
するようにしたものである。
空気形成手段を、噴出空気の流動方向が燃料ガスの旋回
方向と同じ方向となるように形成し、初期の目的を達成
するようにしたものである。
このように形成すると、旋回している燃焼ガスがフィル
ム空気層に近づき同領域内を流動したとしても、フィル
ム空気層はこの燃焼ガス流によってその層が破壊される
ことはなく、すなわち両者は同方向に流動しているので
、燃焼ガス流がフィルム空気層に剥離や乱流を生じさせ
ることはなく、したがってライナ径を拡大することなく
ライナの冷却効率を向上させることができるのである。
ム空気層に近づき同領域内を流動したとしても、フィル
ム空気層はこの燃焼ガス流によってその層が破壊される
ことはなく、すなわち両者は同方向に流動しているので
、燃焼ガス流がフィルム空気層に剥離や乱流を生じさせ
ることはなく、したがってライナ径を拡大することなく
ライナの冷却効率を向上させることができるのである。
以下図示した実施例に基づいて本発明の詳細な説明する
。
。
第３図にはたとえばガスタービンに用いられる燃焼装置
及びその周辺が断面で示されている。
及びその周辺が断面で示されている。
燃焼装置は主として被蓋構成１．燃料供給装置２、燃焼
器ライナ３及び尾筒４とから形成されており、そして燃
焼器ライナの内部Ｒが燃焼室となっている。
器ライナ３及び尾筒４とから形成されており、そして燃
焼器ライナの内部Ｒが燃焼室となっている。
前記燃料供給装置２は前記燃焼器ライナ３の一方端、す
なわち燃焼ガスの流通方向（羽矢印で示す）上流側端に
配置され、燃焼室Ｒに燃料Ｆと空気Ａの混合ガスを供給
する。
なわち燃焼ガスの流通方向（羽矢印で示す）上流側端に
配置され、燃焼室Ｒに燃料Ｆと空気Ａの混合ガスを供給
する。
又この燃料供給装置２には、燃料と空気の混合度の向上
及び保炎を安定させるために、その出口部に旋回器２ａ
を有し、供給混合ガスの流れに旋回が与えられるように
形成されている。
及び保炎を安定させるために、その出口部に旋回器２ａ
を有し、供給混合ガスの流れに旋回が与えられるように
形成されている。
第４図はその旋回器を有する燃料ノズルの正面図であり
、燃料Ｆはこの場合８個の燃料孔２Ｆから軸に対して一
定の周方向角度をもって噴出される。したがって燃料Ｆ
は旋回流となって下流に流れる。同様に、空気Ａも空気
孔２Ａから軸に対して一定の周方向角度をもって噴出さ
れ、旋回流を形成する。尚ここに示した例の場合燃料と
空気が径方向に異なる位置から噴出されるように形成さ
れているが、同一径の部分に空気孔と燃料孔を交互に配
するようにしてもかまわない。
、燃料Ｆはこの場合８個の燃料孔２Ｆから軸に対して一
定の周方向角度をもって噴出される。したがって燃料Ｆ
は旋回流となって下流に流れる。同様に、空気Ａも空気
孔２Ａから軸に対して一定の周方向角度をもって噴出さ
れ、旋回流を形成する。尚ここに示した例の場合燃料と
空気が径方向に異なる位置から噴出されるように形成さ
れているが、同一径の部分に空気孔と燃料孔を交互に配
するようにしてもかまわない。
第３図に戻り、燃焼室Ｒを形成している燃焼器ライナ３
は、燃焼ガスの流通方向にのびた筒状をなし、かつ被蓋
構成１内に配置されている。又この燃焼器ライナは、そ
の外周部に冷却空気路ＡＲを形成するために、前記被蓋
構成１の内壁と所定の間隔を保って配置されている。
は、燃焼ガスの流通方向にのびた筒状をなし、かつ被蓋
構成１内に配置されている。又この燃焼器ライナは、そ
の外周部に冷却空気路ＡＲを形成するために、前記被蓋
構成１の内壁と所定の間隔を保って配置されている。
さらに、この燃焼器ライナには、ライナ自身燃焼熱によ
り高温となるので、その内壁面に冷却手段５が施されて
いる。
り高温となるので、その内壁面に冷却手段５が施されて
いる。
この冷却手段５の構成は第１図に示された斜視図より明
らかとなる。
らかとなる。
すなわちこの図は燃焼器の壁部を一部破断し、斜め外側
より見た状態を示すものであるが、燃焼器ライナ３はそ
の壁部に、その壁部を貫通する冷却空気供給孔５ａを有
し、かつ壁部内側にリップ６ａを有している。
より見た状態を示すものであるが、燃焼器ライナ３はそ
の壁部に、その壁部を貫通する冷却空気供給孔５ａを有
し、かつ壁部内側にリップ６ａを有している。
リップ６ａの形状及びリップと冷却空気供給孔５ａとの
関係は、図からも明らかなように冷却空気供給孔５ａに
対向する部分に、下流側が自由端となってリップ６ａが
配置され、かつこのリップと燃焼器ライナ内壁間には微
少な間隙（噴出口）Ｇが設けられている。
関係は、図からも明らかなように冷却空気供給孔５ａに
対向する部分に、下流側が自由端となってリップ６ａが
配置され、かつこのリップと燃焼器ライナ内壁間には微
少な間隙（噴出口）Ｇが設けられている。
詳しくは後述するが、この間隙を介して噴出する冷却空
気が冷却フィルム層を形成し、燃焼器ライナの高温化を
防止するのである。
気が冷却フィルム層を形成し、燃焼器ライナの高温化を
防止するのである。
リップはさらに次のように形成されている。すなわち図
に示されているように、リップ６ａの間隙Ｇ側表面で、
間隙側へ突出し、かつ下流側へのびた突堤６ｂが設けら
れているのである。尚この場合重要なことは、下流側へ
のびた突堤といっても燃焼器ライナ３の軸心Ｃと平行で
はなく軸心に対して傾斜（θ）しているのである６ そして又この傾斜の角度θは、燃焼ガスの流通方向、す
なわち前述した旋回器２ａにより燃焼ガスは、ら旋を描
いてライナ内を流動しているわけであるが、その方向と
同方向となる角度に形成されているのである。
に示されているように、リップ６ａの間隙Ｇ側表面で、
間隙側へ突出し、かつ下流側へのびた突堤６ｂが設けら
れているのである。尚この場合重要なことは、下流側へ
のびた突堤といっても燃焼器ライナ３の軸心Ｃと平行で
はなく軸心に対して傾斜（θ）しているのである６ そして又この傾斜の角度θは、燃焼ガスの流通方向、す
なわち前述した旋回器２ａにより燃焼ガスは、ら旋を描
いてライナ内を流動しているわけであるが、その方向と
同方向となる角度に形成されているのである。
尚このリップ６ａ、冷却空気供給孔５ａ及び突堤６ｂに
よりフィルム空気形成手段６が形成されている。
よりフィルム空気形成手段６が形成されている。
次にこのように形成された燃焼装置の動作について説明
する。
する。
第３図において、まず圧縮空気ＣＡは尾筒４の外周に形
成されている車室８に入り、ここで圧力回復がはかられ
る。次いでこの空気は尾筒４の周囲及び燃焼器ライナ３
の周囲を上流側（燃料供給装置側）へ向って流れ、やが
ては燃焼室Ｒに流入する。この燃焼室への流入は、少な
くとも次の２つに分かれての流入となる。
成されている車室８に入り、ここで圧力回復がはかられ
る。次いでこの空気は尾筒４の周囲及び燃焼器ライナ３
の周囲を上流側（燃料供給装置側）へ向って流れ、やが
ては燃焼室Ｒに流入する。この燃焼室への流入は、少な
くとも次の２つに分かれての流入となる。
すなわち一つの流れは、フィルム冷却空気として、前述
したリップ６ａと燃焼器ライナ３間の微小間隙Ｇを介し
ての流入、もう一つは燃料供給装置２の旋回部からの燃
焼用空気としての流入である。
したリップ６ａと燃焼器ライナ３間の微小間隙Ｇを介し
ての流入、もう一つは燃料供給装置２の旋回部からの燃
焼用空気としての流入である。
勿論燃焼用空気は燃料と混合されて燃焼室Ｒに流入する
わけであるが、この場合前述もしたように旋回器を介し
ての流入であるから、ライナ軸心に対しある角度をもっ
て流入し、ライナ内では燃焼しつつ、旋回流となって下
流側へ流れる。第５図の実線矢印はその状態を示したも
のである。
わけであるが、この場合前述もしたように旋回器を介し
ての流入であるから、ライナ軸心に対しある角度をもっ
て流入し、ライナ内では燃焼しつつ、旋回流となって下
流側へ流れる。第５図の実線矢印はその状態を示したも
のである。
又燃焼器ライナの部分拡大図である第１図に示されてい
る大きな矢印ＢＦも、燃料ガスの流動方向を示している
。尚、この第１図に示されている小さな矢印ＣＡＲはこ
の発明に重要なフィルム空気の流れを示したものである
。すなわちフィルム空気形成手段６からの噴出空気は突
堤６ｂに案内されである傾斜（ライナ軸心（Ｃ線）に対
して）θをもってライナ内に流入する。
る大きな矢印ＢＦも、燃料ガスの流動方向を示している
。尚、この第１図に示されている小さな矢印ＣＡＲはこ
の発明に重要なフィルム空気の流れを示したものである
。すなわちフィルム空気形成手段６からの噴出空気は突
堤６ｂに案内されである傾斜（ライナ軸心（Ｃ線）に対
して）θをもってライナ内に流入する。
尚この場合、噴出空気の傾斜は燃焼ガスの流動方向ＢＦ
と同様となるように形成されているから、燃焼ガスＢＦ
と噴出ガスＣＡＲとは同方向に流れることになり、両者
が互いに撹拌したり、噴出フィルム空気が旋回流下して
いる燃焼ガスに剥られたりすることなく、したがってた
とえ燃焼器ライナ３の径が小さくてもフィルム空気層は
燃焼ガス流の影響を受けず常に−様なフィルム空気層と
なるのである。
と同様となるように形成されているから、燃焼ガスＢＦ
と噴出ガスＣＡＲとは同方向に流れることになり、両者
が互いに撹拌したり、噴出フィルム空気が旋回流下して
いる燃焼ガスに剥られたりすることなく、したがってた
とえ燃焼器ライナ３の径が小さくてもフィルム空気層は
燃焼ガス流の影響を受けず常に−様なフィルム空気層と
なるのである。
尚以上の説明では、燃焼ガスの流動方向と同方向のフィ
ルム空気層を形成するに際し、リップ６ａに突堤を設け
た例について説明してきたが、この突堤は常にこのよう
に形成しなければな゛らないわけではなく、たとえば第
６図に示すように、リップ６ａと燃焼器ライナ３間に傾
斜波を有する波板６ｃを介在させるようにしてもよい。
ルム空気層を形成するに際し、リップ６ａに突堤を設け
た例について説明してきたが、この突堤は常にこのよう
に形成しなければな゛らないわけではなく、たとえば第
６図に示すように、リップ６ａと燃焼器ライナ３間に傾
斜波を有する波板６ｃを介在させるようにしてもよい。
すなわち波板６ｃの波の傾斜θを燃焼ガスの流動方向と
同方向になるように形成するのである。
同方向になるように形成するのである。
このものであっても前述した実施例同様理由により同じ
効果を生ずる。さらにまたこの構成であると、前述した
突堤の場合にはその突堤のある部分のすぐ後にはフィル
ム層にわずかの貫通した破れ部分が生じがちであるが、
この波板の場合、板のすぐ後にできる破れ部分は図から
も明らかなように、フィルムの厚み方向に生ずるのでフ
ィルムを貫通するような破れ部分は生ぜず、したがって
前述のものに比し充分なフィルム層の形成が可能なので
ある。
効果を生ずる。さらにまたこの構成であると、前述した
突堤の場合にはその突堤のある部分のすぐ後にはフィル
ム層にわずかの貫通した破れ部分が生じがちであるが、
この波板の場合、板のすぐ後にできる破れ部分は図から
も明らかなように、フィルムの厚み方向に生ずるのでフ
ィルムを貫通するような破れ部分は生ぜず、したがって
前述のものに比し充分なフィルム層の形成が可能なので
ある。
又第７図にはもう一つの例が示されている。この場合に
は、リップ６ａ上で、かつ冷却空気供給孔５ａと対向し
ている部分に１反射突堤６ｄを設けた場合である。この
場合勿論この反射突堤６ｄも所定の傾斜角をもって配置
され、噴出空気ＣＡＲに傾斜θが付けられるようになっ
ている。
は、リップ６ａ上で、かつ冷却空気供給孔５ａと対向し
ている部分に１反射突堤６ｄを設けた場合である。この
場合勿論この反射突堤６ｄも所定の傾斜角をもって配置
され、噴出空気ＣＡＲに傾斜θが付けられるようになっ
ている。
第８図〜第１０図にはさらに他の例が示されており、こ
れらの場合には特に前述した突堤を別部品として設けず
、リップ自体を加工し、突堤部を形成するようにしたも
のである。
れらの場合には特に前述した突堤を別部品として設けず
、リップ自体を加工し、突堤部を形成するようにしたも
のである。
すなわち第８図はリップ６ａの噴出側を、傾斜θを有す
る突堤６ｅとなるようにプレス成形するようにしたもの
であり、第１０図は同様に突堤６ｆをリップ６ａより切
り起して形成するようにしたものである。
る突堤６ｅとなるようにプレス成形するようにしたもの
であり、第１０図は同様に突堤６ｆをリップ６ａより切
り起して形成するようにしたものである。
勿論この場合も傾斜θは燃焼ガスの旋回方向と同様にす
ることはいうまでもない。
ることはいうまでもない。
この構成であっても前述した実施例と同様な作用効果が
生ずることは勿論、さらにリップ６ａをプレス加工する
だけでよく構成は簡素であり、又特に他の部品を固着す
ることがないので、製造工程は少なく、かつリップ自身
も波形成形の関係で堅牢となる。
生ずることは勿論、さらにリップ６ａをプレス加工する
だけでよく構成は簡素であり、又特に他の部品を固着す
ることがないので、製造工程は少なく、かつリップ自身
も波形成形の関係で堅牢となる。
第１１図〜第１８図に示された例は、噴出空気を傾斜さ
せるために、ライナ側にその手段を設けた場合で、第１
３図及び第１５図は冷却空気供給孔５ａの部分を切り起
しプレス６ｇ、６ｈとなし、冷却空気の侵入時に傾斜を
もたせておき、噴出空気ＣＡＲに所定の傾斜をもたせる
ようにしたものであり、第１７図及び第１８図はその冷
却空気供給孔５ａ自体を傾斜角θ′を有する傾斜孔とす
るようにしたものである。
せるために、ライナ側にその手段を設けた場合で、第１
３図及び第１５図は冷却空気供給孔５ａの部分を切り起
しプレス６ｇ、６ｈとなし、冷却空気の侵入時に傾斜を
もたせておき、噴出空気ＣＡＲに所定の傾斜をもたせる
ようにしたものであり、第１７図及び第１８図はその冷
却空気供給孔５ａ自体を傾斜角θ′を有する傾斜孔とす
るようにしたものである。
又第１９図〜第２１図は、ライナ３側に噴出空気を傾斜
させる手段を設ける場合であっても、それを特にライナ
３の弯曲部に設けた場合である。
させる手段を設ける場合であっても、それを特にライナ
３の弯曲部に設けた場合である。
第１９図はその弯曲部に冷却空気供給孔を設け、さらに
その孔に傾斜した筒６Ｑを設けた場合で、このものであ
ると前述した傾斜孔（第１７図）に比し傾斜角を大きく
とることが可能である。第２０図は同弯曲部分に切り起
しプレス６ｍを設けた場合の例である。
その孔に傾斜した筒６Ｑを設けた場合で、このものであ
ると前述した傾斜孔（第１７図）に比し傾斜角を大きく
とることが可能である。第２０図は同弯曲部分に切り起
しプレス６ｍを設けた場合の例である。
以上フィルム形成手段の種々の例をあげてきたが、この
他にもライナ外部の空気を予め回転させておき、噴出フ
ィルム空気が傾いて噴出するようにしたり、又突堤の数
や周方向間隔を変えたりして全体的にバランスした噴出
ガス流とすることなど種々の変形例が考えられる。
他にもライナ外部の空気を予め回転させておき、噴出フ
ィルム空気が傾いて噴出するようにしたり、又突堤の数
や周方向間隔を変えたりして全体的にバランスした噴出
ガス流とすることなど種々の変形例が考えられる。
尚以上はフィルム形成手段の変形例について説明し、フ
ィルム空気層の噴出方向はライナ軸心に対しである傾斜
角を有する旨述べてきたが、この傾斜角を有するといっ
ても、燃焼器ライナ全体をみた場合さらに種々の変形が
考えられる。
ィルム空気層の噴出方向はライナ軸心に対しである傾斜
角を有する旨述べてきたが、この傾斜角を有するといっ
ても、燃焼器ライナ全体をみた場合さらに種々の変形が
考えられる。
すなわち燃焼器ライナ内を旋回流下している燃焼ガスは
、常に同一ピッチで旋回流下しているわけではなく下流
に向うにしたがいそのピッチは大きくなる。すなわち旋
回角が小さくなっていくということである。
、常に同一ピッチで旋回流下しているわけではなく下流
に向うにしたがいそのピッチは大きくなる。すなわち旋
回角が小さくなっていくということである。
したがって最も理想的には、フィルム形成手段のフィル
ム空気噴出角を、第２２図に示すように上流から下流に
向うにしたがい次第にゆるやかにしていくのである。す
なわちこの図はリップ６ａをらせん状にした場合の例で
あるが、燃焼器ライナ上流における軸心に対する燃焼ガ
スの傾き角度をβ１とし、その傾き角を燃焼器下流にな
るにつれ、β２．β３．β４等とすると βｌくβ２くβ８くβ４・・・・・・ の関係となる。勿論最終的にはβ＝９０度となる。
ム空気噴出角を、第２２図に示すように上流から下流に
向うにしたがい次第にゆるやかにしていくのである。す
なわちこの図はリップ６ａをらせん状にした場合の例で
あるが、燃焼器ライナ上流における軸心に対する燃焼ガ
スの傾き角度をβ１とし、その傾き角を燃焼器下流にな
るにつれ、β２．β３．β４等とすると βｌくβ２くβ８くβ４・・・・・・ の関係となる。勿論最終的にはβ＝９０度となる。
冷却空気はリップ端部からライナ壁に添った流れとなる
ように頻出されるが、この場合、リップ６ａから噴出さ
れる冷却空気の噴出方向は夫々９０°−β（黒矢印）と
なるようになされ、燃焼ガスの周方向流れ成分（白矢印
）の方向と路間−となるようになされる。
ように頻出されるが、この場合、リップ６ａから噴出さ
れる冷却空気の噴出方向は夫々９０°−β（黒矢印）と
なるようになされ、燃焼ガスの周方向流れ成分（白矢印
）の方向と路間−となるようになされる。
このようにすると、リップから噴出されるフィルム冷却
空気の噴出方向と加熱ガスの壁面近傍の主流方向とがラ
イナ軸方自余てにわたって略一致するために、フィルム
冷却空気層と加熱ガス層が完全に平行流に近づき、ライ
ナ全長にわたって加熱ガスによってフィルム冷却空気層
を乱すことが少なくなる。
空気の噴出方向と加熱ガスの壁面近傍の主流方向とがラ
イナ軸方自余てにわたって略一致するために、フィルム
冷却空気層と加熱ガス層が完全に平行流に近づき、ライ
ナ全長にわたって加熱ガスによってフィルム冷却空気層
を乱すことが少なくなる。
次に第２３図より、従来の燃焼装置と本発明の燃焼装置
とをその実験結果より比較してみる。
とをその実験結果より比較してみる。
この図はライナの軸方向距離とライナのメタル温度の関
係を表わしたもので、供試燃焼装置としては発電用ガス
タービンに採用されるものでライナの径が２２０ｍφ、
長さが６５０ｍｍ、発電出力１５ＭＷクラスのものを選
ばれた。
係を表わしたもので、供試燃焼装置としては発電用ガス
タービンに採用されるものでライナの径が２２０ｍφ、
長さが６５０ｍｍ、発電出力１５ＭＷクラスのものを選
ばれた。
この図の実線よりなる曲線又は、従来のもののメタル温
度であり、点線よりなる曲線Ｙは本発明のもののメタル
温度を示している。
度であり、点線よりなる曲線Ｙは本発明のもののメタル
温度を示している。
この図から明らかなようにライナの下流側（図中右側）
においては従来のものも本発明のものも差はないが、特
に温度の高いライナ上流側近傍においては、本発明のも
のは最大１２％もライナメタル温度が低下していること
がわかり、本発明のものがいかに優れているかわかるで
あろう。
においては従来のものも本発明のものも差はないが、特
に温度の高いライナ上流側近傍においては、本発明のも
のは最大１２％もライナメタル温度が低下していること
がわかり、本発明のものがいかに優れているかわかるで
あろう。
以上説明してきたように、本発明はフィルム層を形成し
ている空気の流動方向が、燃焼ガスの旋回方向と同方向
となるように、フィルム形成手段を形成するようになし
たから、旋回している燃焼ガスが、フィルム層と同領域
内を流動しても、フイルム層はこの燃焼ガス流によって
その層が破壊されることはなく、したがって燃焼器ライ
ナの径を増大させることなく、フィルム状空気層が破壊
され難く、ライナの冷却効率のよいこの種の燃焼装置を
得ることができる。
ている空気の流動方向が、燃焼ガスの旋回方向と同方向
となるように、フィルム形成手段を形成するようになし
たから、旋回している燃焼ガスが、フィルム層と同領域
内を流動しても、フイルム層はこの燃焼ガス流によって
その層が破壊されることはなく、したがって燃焼器ライ
ナの径を増大させることなく、フィルム状空気層が破壊
され難く、ライナの冷却効率のよいこの種の燃焼装置を
得ることができる。
第１図は本発明の燃焼装置の一実施例を示すものにして
、その燃焼器ライナの一部破壊斜視図、第２図は第１図
のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は本発明の燃焼装置の
一実施例を示す縦断側面図、第４図は旋回器の正面図、
第５図は燃焼器ライナ縦断側面図、第６図及び第７図は
夫々本発明の他の実施例を示すものにして、その燃焼器
ライナの一部破断斜視図、第８図は本発明の更に他の実
施例を示すものにして、そのリップの斜視図、第９図は
同じくそのリップ部の縦断側面図、第１０図は本発明の
更に他の実施例を示すものにして、そのリップの斜視図
、第１１図は本発明の更に他の実施例を示すものにして
、燃焼器ライナの一部断面斜視図、第１２図は第１１図
のＣ−Ｇ線に沿う断面図、第１３図は本発明の更に他の
実施例を示すものにして、燃焼器ライナの一部破断斜視
図、第１４図は第１３図のＤ−Ｄ線に沿う断面図、第１
５図は本発明の更に他の実施例を示すものにして、燃焼
器ライナの一部破断斜視図、第１６図は第１５図のＥ−
Ｅ線に沿う断面図、第１７図は本発明の更に他の実施例
を示すものにして、燃焼器ライナの一部破断斜視図、第
１８図は第１７図のＦ−Ｆ線に沿う断面図、第１９図は
本発明の更にその実施例を示すものにして、燃焼器ライ
ナの一部破断斜視図、第２０図は本発明の更に他の実施
例を示すものにして、燃焼器ライナの要部斜視図、第２
１図は第２０図のＧ−Ｇ線に沿う断面図、第２２図は本
発明の更に他の実施例を示すものにして、燃焼器ライナ
の一部破断斜視図、第２３図はライナの軸方向距離に対
するライナメタル温度を示す曲線図である。 ３・・・燃焼器ライナ、４・・・尾筒、５・・・冷却手
段、６・・・フィルム空気形成手段、６ａ・・・リップ
、６ｂ・・・第 図 第 図 第 図 第 ５ 図 第 図 第 図 第 図 第１３図 第１９図 第２０図 第２１ 図 第２２図 第２３図 ００ ００ ００ ００ ００ ００ ライナ軸方向距離（ｍｍ） 手続補正書（方式） ％式％ 燃焼装置及びその燃焼方法 正をする者 ’ｌ’ｌ’ｌ’：ｎ関ｆ＃＃−￥ｊ’ｌ”出１１人と１
伯仲） 株式会社 日 立 製代 理 人
、その燃焼器ライナの一部破壊斜視図、第２図は第１図
のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は本発明の燃焼装置の
一実施例を示す縦断側面図、第４図は旋回器の正面図、
第５図は燃焼器ライナ縦断側面図、第６図及び第７図は
夫々本発明の他の実施例を示すものにして、その燃焼器
ライナの一部破断斜視図、第８図は本発明の更に他の実
施例を示すものにして、そのリップの斜視図、第９図は
同じくそのリップ部の縦断側面図、第１０図は本発明の
更に他の実施例を示すものにして、そのリップの斜視図
、第１１図は本発明の更に他の実施例を示すものにして
、燃焼器ライナの一部断面斜視図、第１２図は第１１図
のＣ−Ｇ線に沿う断面図、第１３図は本発明の更に他の
実施例を示すものにして、燃焼器ライナの一部破断斜視
図、第１４図は第１３図のＤ−Ｄ線に沿う断面図、第１
５図は本発明の更に他の実施例を示すものにして、燃焼
器ライナの一部破断斜視図、第１６図は第１５図のＥ−
Ｅ線に沿う断面図、第１７図は本発明の更に他の実施例
を示すものにして、燃焼器ライナの一部破断斜視図、第
１８図は第１７図のＦ−Ｆ線に沿う断面図、第１９図は
本発明の更にその実施例を示すものにして、燃焼器ライ
ナの一部破断斜視図、第２０図は本発明の更に他の実施
例を示すものにして、燃焼器ライナの要部斜視図、第２
１図は第２０図のＧ−Ｇ線に沿う断面図、第２２図は本
発明の更に他の実施例を示すものにして、燃焼器ライナ
の一部破断斜視図、第２３図はライナの軸方向距離に対
するライナメタル温度を示す曲線図である。 ３・・・燃焼器ライナ、４・・・尾筒、５・・・冷却手
段、６・・・フィルム空気形成手段、６ａ・・・リップ
、６ｂ・・・第 図 第 図 第 図 第 ５ 図 第 図 第 図 第 図 第１３図 第１９図 第２０図 第２１ 図 第２２図 第２３図 ００ ００ ００ ００ ００ ００ ライナ軸方向距離（ｍｍ） 手続補正書（方式） ％式％ 燃焼装置及びその燃焼方法 正をする者 ’ｌ’ｌ’ｌ’：ｎ関ｆ＃＃−￥ｊ’ｌ”出１１人と１
伯仲） 株式会社 日 立 製代 理 人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、燃焼室の内壁面に、空気のフィルム層を形成し、か
つ燃焼室内へ予混合気燃料を旋回供給しつつ燃焼するよ
うになした燃焼方法において、前記フィルム層を形成し
ている空気の流動方向を、前記燃焼ガスの旋回方向と同
方向にしたことを特徴とする燃焼方法。 ２、内部に燃焼室を形成している燃焼器ライナと、該燃
焼器ライナの壁部に設けられ、該燃焼器ライナの内周壁
面に空気のフィルム層を形成するフィルム形成手段と、 前記燃焼器ライナの一方端に設けられ、前記燃焼室へ燃
料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、 該燃料ガス供給手段の前面に設けられ、燃料ガスに旋回
流を与える旋回器と、 を備え、前記フィルム層形成手段により、前記燃焼器ラ
イナの内壁面に空気のフィルム層を形成しつつ燃料を燃
焼させるようになした燃焼装置の燃焼方法において、 前記フィルム層を形成している空気の流動方向を、 前記燃料ガスの旋回流方向と同方向にしたことを特徴と
する燃焼装置の燃焼方法。 ３、燃焼室の内壁面に、空気のフィルム層を形成し、か
つ燃焼室内へ予混合気燃料を旋回供給しつつ燃焼するよ
うになした燃焼方法において、前記フィルム層を形成し
ている空気を、 前記燃焼ガスの旋回方向と同方向に供給しつつ予混合気
燃料を燃焼するようにしたことを特徴とする燃焼方法。 ４、内部に燃焼室を形成するとともに、その内壁面に、
流動空気にてフィルム層を形成するフィルム形成手段を
有する燃焼器ライナと、 該燃焼器ライナの一方端に設けられ、前記燃焼室へ燃料
及び空気を供給する燃焼ガス供給手段と、 該燃焼ガス供給手段の前面に設けられ、燃焼ガスに旋回
流を与える旋回器と、 を備え、 前記フィルム形成手段により燃焼器ライナの内壁面に空
気のフィルム層を形成して、燃焼器ライナを燃焼高温ガ
スより保護するように形成されたガスタービン燃焼装置
において、前記フィルム層を形成する空気の流動方向を
、燃焼ガスの旋回流方向と一致させるようにしたことを
特徴とするガスタービン燃焼装置。 ５、内部に燃焼室を形成している燃焼器ライナと、該燃
焼器ライナの壁部に設けられ、該燃焼器ライナの内周壁
面に空気のフィルム層を形成するフィルム形成手段と、 前記燃焼器ライナの一方端に設けられ、前記燃焼室へ燃
料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、 該燃料ガス供給手段の前面に設けられ、燃料ガスに旋回
流を与える旋回器と、 を備え、前記空気のフィルム層により燃焼器ライナを燃
焼高温ガスより保護するようになした燃焼装置において
、 前記フィルム形成手段を、 フィルム層を形成する空気の流動方向が、前記燃料ガス
の旋回方向と同方向となるように、形成したことを特徴
とする燃焼装置。 ６、内部に燃焼室を形成している燃焼器ライナと、該燃
焼器ライナの壁部に設けられ、該燃焼器ライナの内周壁
面に空気のフィルム層を形成するフィルム形成手段と、 前記燃焼器ライナの一方端に設けられ、前記燃焼室へ燃
料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、 該燃料ガス供給手段の前面に設けられ、燃料ガスに旋回
流を与える旋回器と、 を備え、前記空気のフィルム層により燃焼器ライナを燃
焼高温ガスより保護するようになした燃焼装置において
、 前記フィルム形成手段を、 フィルム層を形成する空気の噴射方向が、前記燃料ガス
の噴射方向と同方向となるように、形成したことを特徴
とする燃焼装置。 ７、内部に燃焼室を形成している燃焼器ライナと、該燃
焼器ライナの壁部に設けられ、該燃焼器ライナの内周壁
面に空気のフィルム層を形成するフィルム形成手段と、 前記燃焼器ライナの一方端に設けられ、前記燃焼室へ燃
料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、 該燃料ガス供給手段の前面に設けられ、燃料ガスに旋回
流を与える旋回器と、 を備え、前記空気のフィルム層により燃焼器ライナを燃
焼高温ガスより保護するようになした燃焼装置において
、 前記フィルム形成手段より排出される空気が、燃焼ガス
の流動方向と同方向に排出されるように、前記フィルム
形成手段を形成したことを特徴とする燃焼装置。 ８、前記フィルム形成手段を、 燃焼器ライナの内壁部に、該内壁と所定の間隔をもつて
配置されたリップと、 該リップと燃焼器ライナ内壁との間に設けられ、かつ冷
却空気を所定の方向に案内する突堤と、 より形成するようにしたことを特徴とする請求項７記載
の燃焼装置。 ９、前記突堤を、 リップを弯曲突出させることにより、 形成するようにしたことを特徴とする請求項８記載の燃
焼装置。 １０、前記突堤を、 前記燃焼器ライナ壁の一部をリップ側へ弯曲突出させる
ことにより 形成するようにしたことを特徴とする請求項８記載の燃
焼装置。 １１、前記突堤を、 前記リップと前記燃焼器ライナ壁間に、傾斜した波を有
する波板を介在させることにより形成するようにしたこ
とを特徴とする請求項８記載の燃焼装置。 １２、内部に燃焼室を形成している燃焼器ライナと、該
燃焼器ライナの壁部に設けられ、該燃焼器ライナの内周
壁面に空気のフィルム層を形成するフィルム形成手段と
、 前記燃焼器ライナの一方端に設けられ、前記燃焼室へ燃
料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、 該燃料ガス供給手段の前面に設けられ、燃料ガスに旋回
流を与える旋回器と、 を備え、前記空気のフィルム層により燃焼器ライナを燃
焼高温ガスより保護するようになした燃焼装置において
、 前記フィルム形成手段を、 フィルム層を形成する空気の流動方向が、前記燃料ガス
の旋回供給方向と同方向となるように形成するとともに
、その流動角度を燃焼器の下流側程ゆるやかに形成する
ようにしたことを特徴とする燃焼装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-331329 | 1989-12-22 | ||
| JP33132989 | 1989-12-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03225117A true JPH03225117A (ja) | 1991-10-04 |
| JP2928607B2 JP2928607B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=18242467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2228135A Expired - Lifetime JP2928607B2 (ja) | 1989-12-22 | 1990-08-31 | 燃焼装置及びその燃焼方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0434361B1 (ja) |
| JP (1) | JP2928607B2 (ja) |
| CN (1) | CN1049042C (ja) |
| DE (1) | DE69022698T2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10238777A (ja) * | 1997-02-28 | 1998-09-08 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| JP2010196702A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン燃焼システム冷却装置 |
| JP2013068348A (ja) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| WO2016063497A1 (ja) * | 2014-10-21 | 2016-04-28 | 住友精密工業株式会社 | 航空機エンジン用の熱交換器 |
| KR20190040679A (ko) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 두산중공업 주식회사 | 스워즐 유동을 개선하는 슈라우드 구조 및 이를 적용한 연소기 버너 |
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| US8056343B2 (en) * | 2008-10-01 | 2011-11-15 | General Electric Company | Off center combustor liner |
| US8677759B2 (en) | 2009-01-06 | 2014-03-25 | General Electric Company | Ring cooling for a combustion liner and related method |
| DE102009033592A1 (de) | 2009-07-17 | 2011-01-20 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gasturbinenbrennkammer mit Starterfilm zur Kühlung der Brennkammerwand |
| RU2011115528A (ru) * | 2011-04-21 | 2012-10-27 | Дженерал Электрик Компани (US) | Топливная форсунка, камера сгорания и способ работы камеры сгорания |
| KR101596715B1 (ko) * | 2014-11-25 | 2016-02-23 | 주식회사 경동나비엔 | 연소실 냉각 구조를 갖는 연소장치 |
| DE102015205975A1 (de) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Umführungs-Hitzeschildelement |
| CN104896514A (zh) * | 2015-05-13 | 2015-09-09 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 燃气轮机主燃烧室防振隔热壁 |
| US20170130651A1 (en) * | 2015-11-06 | 2017-05-11 | General Electric Company | Cooled combustor for a gas turbine engine |
| WO2018107335A1 (zh) * | 2016-12-12 | 2018-06-21 | 深圳智慧能源技术有限公司 | 依靠气源能量提供冷却空气的火炬 |
| CN113154453B (zh) * | 2021-05-06 | 2022-07-08 | 中国航发湖南动力机械研究所 | 一种切向倾斜式环膜发散冷却结构 |
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|---|---|---|---|---|
| FR1310258A (ja) * | 1963-03-06 | |||
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| GB1135670A (en) * | 1966-04-20 | 1968-12-04 | Rolls Royce | Combustion chamber for a gas turbine engine |
| FR1540599A (fr) * | 1967-10-02 | 1968-09-27 | Gen Electric | Garnissage pour chambre de combustion |
| US3793827A (en) * | 1972-11-02 | 1974-02-26 | Gen Electric | Stiffener for combustor liner |
| US3826082A (en) * | 1973-03-30 | 1974-07-30 | Gen Electric | Combustion liner cooling slot stabilizing dimple |
| GB1503921A (en) * | 1975-12-19 | 1978-03-15 | Rolls Royce | Method of manufacturing combustion chambers for gas turbine engines |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2228135A patent/JP2928607B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-18 EP EP90313842A patent/EP0434361B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-18 DE DE69022698T patent/DE69022698T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-22 CN CN90110148A patent/CN1049042C/zh not_active Expired - Lifetime
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| JP2010196702A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン燃焼システム冷却装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69022698T2 (de) | 1996-05-02 |
| EP0434361B1 (en) | 1995-09-27 |
| CN1049042C (zh) | 2000-02-02 |
| CN1052730A (zh) | 1991-07-03 |
| DE69022698D1 (de) | 1995-11-02 |
| JP2928607B2 (ja) | 1999-08-03 |
| EP0434361A1 (en) | 1991-06-26 |
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