JPH0328606A - ガスタービン燃料ノズル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスタービン燃焼器用燃料ノズルにおける燃
料ノズル端面の冷却構造に関する。

〔従来の技術〕

ガスタービン燃焼器用燃料ノズルは、従来は浦を高圧で
噴射する、いわゆる、圧力噴霧型が多く採用されている
が、近年は燃焼器の高負荷化や燃焼排ガスの清浄化の要
求から、さらに油の微粒化特性を改善する目的で、微粒
化を促進させる噴霧空気を併用した低圧空気噴霧型の燃
料ノズルが多く用いられるようになっている。なお、こ
の種の装置としては、トランザクション　オブ　ジ　ェ
イ・エス・エム・イー・１０７，（１９８５）第７０６
頁から第７１３頁（Ｔｒａｎｓ．ｏｆ　ｔｈｅ　ＡＳＭ
Ｅ，ｖｏ　Ｑ　．１０７，Ｊｕｌｙ　１９８５　ＰＰ７
０６−７１３）が挙げられる。また、これと同類の燃料
ノズルの従来例を第２図に示す。

これは、油燃料１００とガス燃料１０２共用型であり、
燃料ノズルの中心部に液体燃料１００を微粒化するため
のノズルコア２をもち、液体燃料１００渦巻室３で微粒
化され、ノズル噴口４から噴霧として噴射される．一方
、その外周には噴霧空気流路工２を形成するためのコー
ン５が設けられており、ガスタービン圧縮機で圧縮され
た空気の一部１０１が抽気された後、別置の昇圧機で高
圧となり、噴霧空気流路１２に設けられた噴霧空気旋回
器６を経て、高速でノズル噴口４から噴出することによ
り、さらに、液体燃料１００の微粒化を促進する構造と
なっている．さらに、その外周には，ガス燃料１０２の
流路】，３を形成するための旋回器コーン７が設けられ
ており、その下流端には複数個のガス噴射口ｌ４をもつ
旋回羽根９が取り付けられている．そして、燃料ノズル
端面８はコーン５と旋回器コーン７により形成される構
造となっている。燃料ノズルから内筒１０内に噴射され
た燃料は，ガスタービン圧縮機で圧縮され，旋回羽根９
や内筒１０にあけられた空気孔１１を通って内筒１０内
に流入した空気１０３と混合しながら燃焼を行い、高温
高圧の燃焼ガスになる。

燃料ノズルをこのような構造にすることにより、液体燃
料とガス燃料を共用して噴射できるとともに、特に、液
体燃料に関しては、従来の圧力噴霧型に比較して液体燃
料の噴霧粒径を微細化でき、スモークの発生を抑制し、
燃焼効率を高めることができる． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、近年のガスタービンの高温高圧化に伴
う燃料ノズル端面の加熱防止の点について考慮がされて
おらず、高温高負荷燃焼化に伴う燃料ノズル端面の加熱
による損傷の発生ならびに燃料ノズルの寿命が短いとい
う問題があった。

本発明の目的は、燃料ノズル端面の加熱を防ぎ、信頼性
が高く、かつ、寿命の長い燃料ノズルを提供することに
ある． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明は旋回羽根と並行し
て、燃料ノズル内に旋回羽根上流から燃料ノズル端面に
至る流路を設け、旋回羽根から内筒内に流入する空気の
一部をこの流路から燃料ノズル端面を経て内筒内に流出
させ、燃料ノズル端面の部材を冷却し、燃料ノズル端面
への火炎の接近を防ぐようにした． 〔作用〕 旋回羽根と並行して、燃料ノズル内に旋回羽根の上流か
ら燃料ノズル端面に至る流路を設けることにより、旋回
羽根の上流と下流、即ち、内筒の内外の圧力差を駆動力
とする空気の流れがこの流路に生じる．このため、燃料
ノズルの部材は、流路を流れる空気の冷却作用によって
冷却される，燃料ノズル端面から内筒内に流出する空気
の流れは、燃料ノズル端面に近接して形成される火炎を
遠ざける作用をするので，燃料ノズル端面ば火炎によっ
て過剰に加熱されることがなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する．燃料
ノズルの中心部に液体燃料１００を微粒化するためのノ
ズルコア２を設け、液体燃料１００は渦巻室３で微粒化
され、ノズル噴口４から噴霧として噴射される。また、
その外周には噴霧空気流路１２を形威するためのコーン
５が設けられ、ガスタービン圧縮機で圧縮された後、別
置の昇圧機でさらに高圧となった噴霧空気１０１は、噴
霧空気旋回器６によって高速旋回流となってノズル噴口
４から流出し、さらに、微粒化を促進させる構造となっ
ている．さらに、その外周にはガス燃料１０２の流路１
３を形成するための旋回器コーン７が設けられており、
その下流端近傍には旋回羽根９、および、複数個のガス
噴射口１４が設けられている。コーン５、および、旋回
器コーン７により燃料ノズル端面８は形威されている。

燃料ノズル端面８を形成するコーン５と旋回器コーンの
間には環状の隙間であるノズル端面冷却溝１５を形威す
る構造となっており、旋回器コーン７には旋回羽根９の
上流からノズル端面冷却溝］５に通じる冷却空気流路１
６が、複数個のガス噴出口１４を避ける形であけられて
いる。冷却空気流路１６は複数個の小孔から成り立って
いる。このような構造により、旋回羽根９の上流と下流
の圧力差を駆動力とする空気１０３の流れが，冷却空気
流路１６、および、ノズル端面冷却溝１５に生じ、内筒
（図示せず）内にノズル端面冷却溝１５から流出する． 第３図は，ノズル端面冷却溝１５と旋回羽根９の間のノ
ズル端面８の冷却を強化するための実施例である。冷却
空気流路ｌ６とノズル端面冷却溝１５により形成される
流路とノズル端面冷却溝１５と旋回羽根９の間のノズル
端面８とを結ぶ複数個のノズル端面冷却孔１７を設けた
構造である．このような構造にするため、ノズル端面冷
却溝１５だけでなく、ノズル端面冷却孔１７にも，旋回
羽根９の上流と下流の圧力差を駆動力とする空気１０３
の流れが生じる． 〔発明の効果〕 本発明によれば、旋回羽根の上流と下流の圧カ差を駆動
力とする空気の流れにより、燃料ノズル端面を冷却する
ことができ、燃料ノズル端面に近接して形成される火炎
を燃料ノズル端面から遠ざけることができ、燃料ノズル
端面が火炎からの熱を受けて加熱されることが抑制され
、燃料ノズル端面の変形や過大な熱応力に基づくクラッ
ク発生等の損傷を軽減することができる。また、火炎の
燃料ノズル端面への接近を妨げることと、燃料ノズル端
面へ付着する液体燃料を吹き飛ばすことにより、燃料ノ
ズル端面への煤の堆積が防げ、噴霧特性の経時変化が小
さく、燃焼の信頼性が高まる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の一実施例を示す燃料ノズルの断面図、
第２図は従来の燃料ノズルと内簡の断面図，第３図は本
発明の他の実施例を示す燃料ノズルの断面図である． １・・・ノズルボディ、２・・・ノズルコア、３・・・
渦巻室、４・・・ノズル噴口、５・・・コーン、７・・
・旋回器コーン、８・・・ノズル端面、９・・・旋回羽
根、１４・・・ガス噴射口、１５・・・ノズル端面冷却
溝、１６・・・冷却空気流路、１７・・・ノズル端面冷
却孔．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体燃料を微粒化する手段を備えたノズルコアを中
   心部に持ち、その外周に微粒化を促進するための噴霧空
   気流路を形成するコーンを設け、かつ、その外周に旋回
   羽根を支持する旋回器コーンを設け、前記旋回器コーン
   と前記噴霧空気流路とを形成する前記コーンとで燃料ノ
   ズル端面を形成する燃料ノズルにおいて、 前記燃料ノズル内に前記旋回羽根と並行して、前記旋回
   羽根の上流から前記燃料ノズルの端面に至る流路を設け
   たことを特徴とするガスタービン燃料ノズル。 ２、請求項１において、 前記コーンと前記旋回器コーンによつて形成される前記
   燃料ノズル端面の隙間と前記旋回羽根の上流とを結ぶ複
   数個の小孔を前記旋回器コーンに設けることを特徴とす
   るガスタービン燃料ノズル。 ３、請求項２において、 前記旋回羽根の上流と前記燃料ノズルの端面とを結ぶ流
   路と前記コーンと前記旋回羽根の間の前記燃料ノズル端
   面とを結ぶ複数個の小孔を前記旋回器コーンに設けるこ
   とを特徴とするガスタービン燃料ノズル。