JPH05340540A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器Info
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- JPH05340540A JPH05340540A JP14939892A JP14939892A JPH05340540A JP H05340540 A JPH05340540 A JP H05340540A JP 14939892 A JP14939892 A JP 14939892A JP 14939892 A JP14939892 A JP 14939892A JP H05340540 A JPH05340540 A JP H05340540A
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Links
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Landscapes
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ガスタービン燃焼器において、冷却空気との接
触によるセラミック部材の急激な冷却を抑制し、セラミ
ック部材に発生する熱応力を低減させて破損等の防止を
図る。 【構成】円筒形燃焼器本体11の燃焼室11a形成用周
壁12の内面をセラミック部材14で覆うとともに、そ
の周壁12を貫通する金属製の空気導入管16から二次
的な燃焼用空気bを燃焼器本体11内の燃焼ガスaに供
給し、かつ金属製の空気導入管16をその外周側に設け
た冷却路18を介して吹込まれる冷却空気cによって冷
却するガスタービン燃焼器において、冷却路18の燃焼
室11a内への冷却空気排出口18aと、空気導入管1
6の燃焼室11a内への燃焼用空気吹込口16aとを、
両空気b,cが直接的に合流する配置構成とした。
触によるセラミック部材の急激な冷却を抑制し、セラミ
ック部材に発生する熱応力を低減させて破損等の防止を
図る。 【構成】円筒形燃焼器本体11の燃焼室11a形成用周
壁12の内面をセラミック部材14で覆うとともに、そ
の周壁12を貫通する金属製の空気導入管16から二次
的な燃焼用空気bを燃焼器本体11内の燃焼ガスaに供
給し、かつ金属製の空気導入管16をその外周側に設け
た冷却路18を介して吹込まれる冷却空気cによって冷
却するガスタービン燃焼器において、冷却路18の燃焼
室11a内への冷却空気排出口18aと、空気導入管1
6の燃焼室11a内への燃焼用空気吹込口16aとを、
両空気b,cが直接的に合流する配置構成とした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン燃焼器に係
り、とりわけ燃焼室を形成する周壁内面をセラミック材
料で構成したガスタービン燃焼器の改良に関する。
り、とりわけ燃焼室を形成する周壁内面をセラミック材
料で構成したガスタービン燃焼器の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、発電用ガスタービン設備は出力増
加の傾向にあり、とりわけ冷却翼の開発によってタービ
ン入口の燃焼ガス温度が1500℃以上のものも適用可
能になっている。
加の傾向にあり、とりわけ冷却翼の開発によってタービ
ン入口の燃焼ガス温度が1500℃以上のものも適用可
能になっている。
【0003】このような超高温燃焼ガスを取扱うガスタ
ービン燃焼器においては、高熱負荷を考慮して、内筒と
外筒とからなる二重構造のものが多く採用されている。
すなわち、燃焼室を形成する内筒に耐熱材料、例えばニ
ッケル基合金等が適用され、また内筒と外筒との間に圧
縮機の吐出空気の一部を導く通路が形成されている。こ
の通路内の空気を利用して燃焼室内の燃焼ガス温度希釈
化と内筒の冷却が図られ、燃焼室が苛酷な状態に晒され
ても、熱衝撃的または熱応力的に十分抗し得る強度が保
持されている。
ービン燃焼器においては、高熱負荷を考慮して、内筒と
外筒とからなる二重構造のものが多く採用されている。
すなわち、燃焼室を形成する内筒に耐熱材料、例えばニ
ッケル基合金等が適用され、また内筒と外筒との間に圧
縮機の吐出空気の一部を導く通路が形成されている。こ
の通路内の空気を利用して燃焼室内の燃焼ガス温度希釈
化と内筒の冷却が図られ、燃焼室が苛酷な状態に晒され
ても、熱衝撃的または熱応力的に十分抗し得る強度が保
持されている。
【0004】ところで最近では、燃料多様化の観点から
石炭ガス化ガスを燃料とするガスタービン燃焼器の適用
が検討されており、また一般燃料のガスタービン燃焼器
においても環境問題から低NOx 化が進められ、いずれの
場合もタービン入口温度の上昇とあいまって、燃焼用空
気が増加し、燃焼器壁面の冷却に必要な空気が減少する
傾向となっている。このように、燃焼器壁面の冷却に必
要な空気が減少する場合には、金属製内筒では十分な耐
用性が確保できない可能性があるため、金属材料と比較
して耐熱性が高く冷却空気量が小量で済むセラミック材
料を適用することが検討されている。
石炭ガス化ガスを燃料とするガスタービン燃焼器の適用
が検討されており、また一般燃料のガスタービン燃焼器
においても環境問題から低NOx 化が進められ、いずれの
場合もタービン入口温度の上昇とあいまって、燃焼用空
気が増加し、燃焼器壁面の冷却に必要な空気が減少する
傾向となっている。このように、燃焼器壁面の冷却に必
要な空気が減少する場合には、金属製内筒では十分な耐
用性が確保できない可能性があるため、金属材料と比較
して耐熱性が高く冷却空気量が小量で済むセラミック材
料を適用することが検討されている。
【0005】しかるに、セラミック材料は脆性が高く、
その適用方法は金属材料と異なることから、内筒をセラ
ミック部材とした場合の保持手段や、熱応力抑制のため
温度差を生じさせない構成等が提案されている(例えば
特開昭63−243630号等)。
その適用方法は金属材料と異なることから、内筒をセラ
ミック部材とした場合の保持手段や、熱応力抑制のため
温度差を生じさせない構成等が提案されている(例えば
特開昭63−243630号等)。
【0006】一方、ガスタービン燃焼器では、燃焼室に
二次的な燃焼用空気を導入する空気導入管が設けられ、
この導入管の孔部は350℃程度となるとともに、燃焼
器内への吹込口は1300℃以上の高温に晒される。こ
の温度差による熱応力に耐えるためには、燃焼器内面に
前記のようなセラミック部材を用いた燃焼器の場合で
も、空気導入管は破損を避けるために金属製とすること
が望まれる。
二次的な燃焼用空気を導入する空気導入管が設けられ、
この導入管の孔部は350℃程度となるとともに、燃焼
器内への吹込口は1300℃以上の高温に晒される。こ
の温度差による熱応力に耐えるためには、燃焼器内面に
前記のようなセラミック部材を用いた燃焼器の場合で
も、空気導入管は破損を避けるために金属製とすること
が望まれる。
【0007】そこで、このような構成においては、燃焼
器本体の周壁を貫通する金属製の空気導入管を、その外
周側に設けた冷却路に沿って供給される冷却空気によっ
て冷却する構成が採用される。
器本体の周壁を貫通する金属製の空気導入管を、その外
周側に設けた冷却路に沿って供給される冷却空気によっ
て冷却する構成が採用される。
【0008】図5は、このような冷却空気の供給を行っ
て燃焼用の空気導入管を冷却する構成の従来例を示して
いる。燃焼室1aを形成する燃焼器本体1の周壁2は、
外筒としての金属部材3と、内筒としてのセラミック部
材4とによって構成され、両部材3,4の間に緩衝材5
が配設されている。燃焼室1aに二次的な燃焼用空気を
供給する空気導入管6は金属によって構成され、この空
気導入管6の外周側に金属製枠部材7で囲まれた冷却路
8が形成されている。
て燃焼用の空気導入管を冷却する構成の従来例を示して
いる。燃焼室1aを形成する燃焼器本体1の周壁2は、
外筒としての金属部材3と、内筒としてのセラミック部
材4とによって構成され、両部材3,4の間に緩衝材5
が配設されている。燃焼室1aに二次的な燃焼用空気を
供給する空気導入管6は金属によって構成され、この空
気導入管6の外周側に金属製枠部材7で囲まれた冷却路
8が形成されている。
【0009】燃焼室1aの軸方向(x方向)に沿って流
動する燃焼ガスaに対し、燃焼用空気bは空気導入管6
から燃焼ガスaに向って直交する方向に吹出し、また冷
却用空気cは、空気導入管6を冷却した後、燃焼器内面
側に開けられた多数の吹出孔9から燃焼ガスに向って吹
出すようになっている。
動する燃焼ガスaに対し、燃焼用空気bは空気導入管6
から燃焼ガスaに向って直交する方向に吹出し、また冷
却用空気cは、空気導入管6を冷却した後、燃焼器内面
側に開けられた多数の吹出孔9から燃焼ガスに向って吹
出すようになっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記の構成に
よると、冷却用空気cが燃焼室1a内の主流ガスである
燃焼ガスaによって軸方向(x方向)に曲げられる。こ
のため、燃焼器内面に沿空気導入管6周辺のセラミック
部材4が冷却用空気cによって急激に冷却され、セラミ
ック部材4が過大な熱応力によって破損することがあ
る。
よると、冷却用空気cが燃焼室1a内の主流ガスである
燃焼ガスaによって軸方向(x方向)に曲げられる。こ
のため、燃焼器内面に沿空気導入管6周辺のセラミック
部材4が冷却用空気cによって急激に冷却され、セラミ
ック部材4が過大な熱応力によって破損することがあ
る。
【0011】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、冷却空気との接触によるセラミック部材の急
激な冷却を抑制し、セラミック部材に発生する熱応力を
低減させて破損等の防止を図ることができるガスタービ
ン燃焼器を提供することを目的とする。
たもので、冷却空気との接触によるセラミック部材の急
激な冷却を抑制し、セラミック部材に発生する熱応力を
低減させて破損等の防止を図ることができるガスタービ
ン燃焼器を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明は、円筒形燃焼器本体の燃焼室形成用周壁内面
をセラミック部材で覆うとともに、その周壁を貫通する
金属製の空気導入管から二次的な燃焼用空気を前記燃焼
器本体内の燃焼ガスに供給し、かつ前記金属製の空気導
入管をその外周側に設けた冷却路を介して吹込まれる冷
却空気によって冷却するガスタービン燃焼器において、
前記冷却路の燃焼室内への冷却空気排出口と、前記空気
導入管の燃焼室内への燃焼用空気吹込口とを、両空気が
直接的に合流する配置構成としたことを特徴とする。
め本発明は、円筒形燃焼器本体の燃焼室形成用周壁内面
をセラミック部材で覆うとともに、その周壁を貫通する
金属製の空気導入管から二次的な燃焼用空気を前記燃焼
器本体内の燃焼ガスに供給し、かつ前記金属製の空気導
入管をその外周側に設けた冷却路を介して吹込まれる冷
却空気によって冷却するガスタービン燃焼器において、
前記冷却路の燃焼室内への冷却空気排出口と、前記空気
導入管の燃焼室内への燃焼用空気吹込口とを、両空気が
直接的に合流する配置構成としたことを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明に係るガスタービン燃焼器によれば、空
気導入管を冷却した冷却空気は、その空気導入管から燃
焼室内に吹込まれる燃焼用空気と合流して燃焼器内部に
導かれる。
気導入管を冷却した冷却空気は、その空気導入管から燃
焼室内に吹込まれる燃焼用空気と合流して燃焼器内部に
導かれる。
【0014】このため、冷却空気が直接、空気導入管周
辺のセラミック部材に触れることがなく、セラミック部
材に過大な熱応力を発生させることが防止される。
辺のセラミック部材に触れることがなく、セラミック部
材に過大な熱応力を発生させることが防止される。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
明する。
【0016】図1は本発明に係るガスタービン燃焼器の
一実施例の要部構成を示し、図2は全体構成を示してい
る。
一実施例の要部構成を示し、図2は全体構成を示してい
る。
【0017】図1および図2に示すように、本実施例の
ガスタービン燃焼器では、円筒形燃焼器本体11の周壁
12によって燃焼室11aが形成されており、燃焼器本
体11の軸方向(x方向)に沿う一端側にノズル部11
bから燃料ガスa0 および燃焼用一次空気b0 が導入さ
れて燃焼し、燃焼ガスaが燃焼器本体11の他端側に流
動するようになっている。
ガスタービン燃焼器では、円筒形燃焼器本体11の周壁
12によって燃焼室11aが形成されており、燃焼器本
体11の軸方向(x方向)に沿う一端側にノズル部11
bから燃料ガスa0 および燃焼用一次空気b0 が導入さ
れて燃焼し、燃焼ガスaが燃焼器本体11の他端側に流
動するようになっている。
【0018】燃焼器本体11の周壁12は、外筒として
の金属部材13と、内筒としてのセラミック部材14と
によって構成され、両部材13,14の間には、緩衝材
15が配設されている。セラミック部材14は例えばタ
イル状のセグメントとして構成され、周壁12の内面を
覆う配置で多数布設されている。
の金属部材13と、内筒としてのセラミック部材14と
によって構成され、両部材13,14の間には、緩衝材
15が配設されている。セラミック部材14は例えばタ
イル状のセグメントとして構成され、周壁12の内面を
覆う配置で多数布設されている。
【0019】そして、燃焼室11aに二次的な燃焼用空
気を供給する金属製の空気導入管16が、燃焼器本体1
1の周壁12を貫通して設けられ、この空気導入管16
の外周側に、金属製枠部材17で囲まれた冷却路18が
形成されている。
気を供給する金属製の空気導入管16が、燃焼器本体1
1の周壁12を貫通して設けられ、この空気導入管16
の外周側に、金属製枠部材17で囲まれた冷却路18が
形成されている。
【0020】このものにおいて、本実施例では冷却路1
8の燃焼室内への冷却空気排出口18aが、空気導入管
16の燃焼室11a内への燃焼用空気吹込口16aを囲
む配置で形成され、これにより燃焼用空気bと冷却空気
cとが、直接的に合流して燃焼室11aの内方の深い位
置まで供給されるようになっている。すなわち、図1に
示すように、金属製枠部材17が冷却路18の略全面を
燃焼器本体11の内面側で略閉塞する形状となってお
り、燃焼用空気吹込口16aの周りに同心円状に突出す
る円筒状のガイド壁19によって、冷却空気排出口18
aが一定の長さで燃焼室11a内に開口している。な
お、燃焼ガスaの流れ方向下流側には、複数の補助的な
燃焼用空気導入管20が設けられている。
8の燃焼室内への冷却空気排出口18aが、空気導入管
16の燃焼室11a内への燃焼用空気吹込口16aを囲
む配置で形成され、これにより燃焼用空気bと冷却空気
cとが、直接的に合流して燃焼室11aの内方の深い位
置まで供給されるようになっている。すなわち、図1に
示すように、金属製枠部材17が冷却路18の略全面を
燃焼器本体11の内面側で略閉塞する形状となってお
り、燃焼用空気吹込口16aの周りに同心円状に突出す
る円筒状のガイド壁19によって、冷却空気排出口18
aが一定の長さで燃焼室11a内に開口している。な
お、燃焼ガスaの流れ方向下流側には、複数の補助的な
燃焼用空気導入管20が設けられている。
【0021】しかして、本実施例においては、燃焼室1
1aの軸方向(x方向)に沿って、高温の燃焼ガスaが
流速50〜100m/sにて流れる。この流動する燃焼
ガスaに対し、燃焼用空気bが空気導入管16から燃焼
ガスに向って直交する状態で吹出す。この燃焼用空気b
は、空気導入管16内を100〜120m/sの速度で
流動し、燃焼室11a内へ流入する。
1aの軸方向(x方向)に沿って、高温の燃焼ガスaが
流速50〜100m/sにて流れる。この流動する燃焼
ガスaに対し、燃焼用空気bが空気導入管16から燃焼
ガスに向って直交する状態で吹出す。この燃焼用空気b
は、空気導入管16内を100〜120m/sの速度で
流動し、燃焼室11a内へ流入する。
【0022】一方、冷却空気cは流速30〜50m/s
で空気導入管16を冷却し、燃焼器本体11の内面側に
流入して燃焼用空気bと合流し、燃焼ガスaに向って吹
出される。燃焼用空気bは燃焼ガスaに対して90°の
角度で衝突し、燃焼ガスaの影響をあまり受けずに燃焼
室11aの中心部付近まで到達するので、冷却空気cは
燃焼用空気bとともに燃焼室11aの中心部付近まで到
達する。
で空気導入管16を冷却し、燃焼器本体11の内面側に
流入して燃焼用空気bと合流し、燃焼ガスaに向って吹
出される。燃焼用空気bは燃焼ガスaに対して90°の
角度で衝突し、燃焼ガスaの影響をあまり受けずに燃焼
室11aの中心部付近まで到達するので、冷却空気cは
燃焼用空気bとともに燃焼室11aの中心部付近まで到
達する。
【0023】したがって、冷却空気cが空気導入管16
の周辺のセラミック部材14に影響を与えることがなく
なり、セラミック部材14に冷却空気cによる過大な熱
応力が発生することが有効的に防止される。
の周辺のセラミック部材14に影響を与えることがなく
なり、セラミック部材14に冷却空気cによる過大な熱
応力が発生することが有効的に防止される。
【0024】なお、本発明は前記一実施例の構成の他
に、種々の変形、応用が可能である。例えば図3に示す
ように、燃焼用空気吹込口16aの周りに突出する円筒
状のガイド壁19を空気導入管16の中心側に向って鍔
状に折曲し、冷却空気cを燃焼用空気bに対してさらに
混合し易くしてもよい。また、図4に示すように、ガイ
ド壁19の突出長さを大きくして噴出度を増大させるこ
とで、前記同様に混合性を向上することも可能である。
に、種々の変形、応用が可能である。例えば図3に示す
ように、燃焼用空気吹込口16aの周りに突出する円筒
状のガイド壁19を空気導入管16の中心側に向って鍔
状に折曲し、冷却空気cを燃焼用空気bに対してさらに
混合し易くしてもよい。また、図4に示すように、ガイ
ド壁19の突出長さを大きくして噴出度を増大させるこ
とで、前記同様に混合性を向上することも可能である。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、冷却路
の燃焼室内への冷却空気排出口と空気導入管の燃焼室内
への燃焼用空気吹込口とを、両空気が直接的に合流する
配置構成とし、これにより空気導入管を冷却した冷却空
気が空気導入管から燃焼室内に吹込まれる燃焼用空気と
合流して燃焼器内部に導かれるようにし、冷却空気が直
接空気導入管周辺のセラミック部材に触れることを防止
したので、セラミック部材の急激な冷却を抑制でき、セ
ラミック部材に発生する熱応力を低減させて破損等の防
止が図れ、ガスタービン燃焼器の信頼性が向上できると
いう優れた効果が奏される。
の燃焼室内への冷却空気排出口と空気導入管の燃焼室内
への燃焼用空気吹込口とを、両空気が直接的に合流する
配置構成とし、これにより空気導入管を冷却した冷却空
気が空気導入管から燃焼室内に吹込まれる燃焼用空気と
合流して燃焼器内部に導かれるようにし、冷却空気が直
接空気導入管周辺のセラミック部材に触れることを防止
したので、セラミック部材の急激な冷却を抑制でき、セ
ラミック部材に発生する熱応力を低減させて破損等の防
止が図れ、ガスタービン燃焼器の信頼性が向上できると
いう優れた効果が奏される。
【図1】本発明のガスタービン燃焼器の一実施例を示す
要部の断面斜視図。
要部の断面斜視図。
【図2】同実施例のガスタービン燃焼器全体を示す断面
図。
図。
【図3】本発明のガスタービン燃焼器の他の実施例を示
す要部の断面斜視図。
す要部の断面斜視図。
【図4】本発明のガスタービン燃焼器の異なる他の実施
例を示す要部の断面斜視図。
例を示す要部の断面斜視図。
【図5】従来のガスタービン燃焼器を示す要部の断面斜
視図。
視図。
11 燃焼器本体 11a 燃焼室 12 周壁 14 セラミック部材 16 空気導入管 16a 燃焼用空気吹込口 18 冷却路 18a 冷却空気排出口 a 燃焼ガス b 燃焼用空気 c 冷却空気
Claims (1)
- 【請求項1】 円筒形燃焼器本体の燃焼室形成用周壁内
面をセラミック部材で覆うとともに、その周壁を貫通す
る金属製の空気導入管から二次的な燃焼用空気を前記燃
焼器本体内の燃焼ガスに供給し、かつ前記金属製の空気
導入管をその外周側に設けた冷却路を介して吹込まれる
冷却空気によって冷却するガスタービン燃焼器におい
て、前記冷却路の燃焼室内への冷却空気排出口と、前記
空気導入管の燃焼室内への燃焼用空気吹込口とを、両空
気が直接的に合流する配置構成としたことを特徴とする
ガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14939892A JPH05340540A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14939892A JPH05340540A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | ガスタービン燃焼器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05340540A true JPH05340540A (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=15474264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14939892A Pending JPH05340540A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05340540A (ja) |
-
1992
- 1992-06-09 JP JP14939892A patent/JPH05340540A/ja active Pending
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