JPH10185194A - ガスタービン用のバーナ装置 - Google Patents
ガスタービン用のバーナ装置Info
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- Gas Burners (AREA)
Abstract
燃料通路への高温のガス又は高温のオイルの侵入を、確
実かつ安価に阻止することができるバーナ装置を提供す
る。 【解決手段】 液体燃料管19及びパイロットガス管1
1の不使用時にこれらの管11,19の流出開口22,
23,23a〜cに高温のガス及び/又は高温の液体燃
料が侵入することを防止するために、ランスヘッド12
においてこれらの管の流出開口22,23,23a〜c
の直ぐ近くに、付加的な開口17が設けられており、該
開口を通して圧力空気が噴射室8に流入するようになっ
ており、さらに、バーナ2を取り囲むプレナム7から付
加的な開口17に圧力空気を導く手段が設けられてい
る。
Description
バーナ装置であって、ガスタービンのプレナムに配置さ
れた少なくとも1つのバーナが設けられており、該バー
ナが内部に位置する噴射室で燃焼室に開口していて、か
つ外側においてガスタービンの圧縮段からの圧力空気を
供給されるようになっており、バーナに、液体燃料及び
/又は気体燃料を選択的に供給するための燃料ランスが
配属されており、該燃料ランスが中央の液体燃料管と、
該液体燃料管を同心的に取り囲むパイロットガス管とを
有しており、液体燃料管及びパイロットガス管が、燃料
ランスの先端におけるランスヘッドにおいて、所属の流
出開口において終わっており、燃料ランスのランスヘッ
ドが、噴射室と接続しているバーナの内管に導入可能で
ある形式のものに関する。
和国特許出願公開第4306956号明細書に基づいて
公知である。
には、差込み可能なバーナランスによって外部から燃料
が供給されるいわゆるダブルコーンバーナを備えた燃焼
室が有利である、ということは以前から知られている
(ドイツ連邦共和国特許出願公開第4306956号明
細書参照)。バーナランスはこの場合多くは、2燃料ラ
ンス(dual fuel lance)として設計されており、つま
りバーナランスにおいて選択的に、気体燃料(パイロッ
トガス)及び液体燃料(通常はオイル・水混合物)を供
給することができる。そのためにランスには同心的に適
宜な管(液体燃料管、パイロットガス管)が配置されて
おり、これらの管はガス及び液体燃料のための通路を形
成している。これらの通路は、(ランスヘッドにおけ
る)ランス先端において、各燃料のための所属の流出開
口で終わっている。ランスはランスヘッドでバーナの対
応する内管に差し込まれているので、進出する燃料は、
内管に接続する噴射室内に達する。
部の液体燃料管(液体燃料通路)内をオイル・水混合物
が流れる。これに対して始動段階ではガス運転において
パイロットガスが、液体燃料管とパイロットガス管との
間におけるリング状のパイロットガス通路を流れる。両
燃料通路のうちの一方は、この場合常に運転されていな
い。それどころか両方の通路が同時に使用されないよう
なこともある。
の噴射室に対する必要な過圧が欠けているので、次のよ
うな現象の生じることがある。すなわち高温のガス又は
高温のオイルがバーナから、使用されていない通路に侵
入し、燃料ランスの機能を時々又は持続的に損なってし
まう。したがって、このような高温のガス又はオイルの
侵入を簡単な形式で確実に阻止することができるバーナ
装置が望まれている。
は、バーナからバーナランスの使用されていない燃料通
路への高温のガス又は高温のオイルの侵入を、確実かつ
安価に阻止することができるバーナ装置を提供すること
である。
に本発明の構成では、冒頭に述べた形式のバーナ装置に
おいて、液体燃料管及びパイロットガス管の不使用時に
これらの管の流出開口に高温のガス及び/又は高温の液
体燃料が侵入することを防止するために、ランスヘッド
において液体燃料管及びパイロットガス管の流出開口の
直ぐ近くに、付加的な開口が設けられており、該開口を
通して圧力空気が噴射室に流入するようになっており、
さらに、バーナを取り囲むプレナムから付加的な開口に
圧力空気を導く手段が設けられている。
ッドにおいて燃料管の流出開口の直ぐ近くに、流出開口
への逆流を確実に阻止する空気シールドが生ぜしめられ
る。このために必要な圧力空気は直接バーナにおいて該
バーナを取り囲むプレナムから取り出されるので、ラン
スにおける付加的な導管及びランスに通じる付加的な導
管や、所属の接続部、弁及びこれに類したものは不要で
ある。
は、圧力空気を導く手段が中間室を有しており、該中間
室が流れ方向で見てランスヘッドの前でバーナの内管と
パイロットガス管との間に配置されており、中間室が、
外側からバーナを貫いて内管に通じる少なくとも1つの
流入孔を介して、バーナを取り囲むプレナムと接続され
ており、中間室が、ランスヘッドを貫いて延びる少なく
とも1つの圧力空気通路を介して付加的な開口と接続さ
れており、中間室がリング状に形成されていて、パイロ
ットガス管を同心的に取り囲んでいる。中間室を簡単に
形成するための有利な構成では、ランスの(外側の)パ
イロットガス管が流れ方向で見てランスヘッドの前でそ
の外径を、バーナの内管に対して著しく減じられてい
る。流入孔及び圧力通路は、バーナもしくはランスヘッ
ドにおいて極めてわずかなしか必要としない。
では、複数の流入孔がバーナ軸線もしくはランス軸線の
周りに分配されて配置されており、複数の圧力空気通路
がバーナ軸線もしくはランス軸線の周りに分配されて配
置されており、しかも圧力空気通路が流れ方向におい
て、バーナ軸線もしくはランス軸線に向かって斜めに延
びている。バーナ装置をこのように構成することによっ
て、特に均一かつ形状安定性の空気シールドが生ぜしめ
られる。
ための流出開口がランスヘッドにおいて中央に配置され
ており、付加的な開口がランスヘッドにおいてリング開
口として形成されていて、該リング開口が、液体燃料の
ための中央の流出開口を同心的に取り囲んでいる。この
ように構成されていると、液体燃料のための中央の流出
部をリング状に取り囲んで遮蔽する空気周壁が生ぜしめ
られる。
成では、パイロットガスのための複数の流出開口がバー
ナ軸線もしくはランス軸線の周りに分配配置されてお
り、流出開口がリング開口に開口している。このように
構成されていると、両方の燃料にための流出開口をその
不使用時に簡単に遮蔽することができる。
のための複数の流出開口がバーナ軸線もしくはランス軸
線の周りに分配配置されており、流出開口がリング開口
の外側に位置している。このように構成されていると、
使用されない流出開口を遮蔽するのみならず、液体燃料
のための内側に位置する流出開口とパイロットガスのた
めの外側に位置する流出開口との間に形成されるエアー
カーテンを用いた分離が達成される。
れている。
態を説明する。
施例を示す縦断面図である。バーナ装置1は、図示の実
施例ではダブルコーンバーナ(Doppelkegelbrenner)と
して形成されたバーナ2を有している。バーナ2は噴射
室8を取り囲んでおり、この噴射室8は、図示されてい
ない燃焼室に開口している(ドイツ連邦共和国特許出願
公開第4306956号明細書参照)。バーナは外側に
おいてガスタービンのプレナム7によって取り囲まれて
おり、このプレナム7には、ガスタービンの圧縮段から
の圧力空気が供給される。バーナ2の中心には内管6が
配置されており、この内管6には、外管10とランス先
端とを備えた燃料ランス9が差し込まれている。そして
この燃料ランス9は、パイロットガス管11の端部と該
端部に続くランスヘッド12とを有している。バーナ2
はさらに、外側に位置する主ガス通路3,4(図2も参
照)を有しており、これらの主ガス通路3,4を通して
主ガスは導かれ、そして多数の流入開口5(図面を見や
すくするために図1においてはそのうちの5つの流入開
口だけが示されている)を通して噴射室8内に吹き込ま
れる。
内径に対して(少なくともランスヘッド12の直後にお
いて)明らかに減じられているので、パイロットガス管
11と内管6との間にはリング状の中間室13が生ぜし
められている。この中間室13には、図2に示された横
断面から明らかなように、対向して位置する2つの流入
孔14,15を通して、バーナを取り囲むプレナム7か
ら圧力空気が流入することができ、この圧力空気はそこ
でランスヘッド12の進出領域において空気シールドを
形成するために利用される。空気シールドの形成は種々
様々な形式で行うことができ、以下においては、ランス
ヘッド12の領域における内部構造を示す図3及び図4
に示された別の2つの実施例を参照して説明する。
B−B線に沿った横断面図a)とで第2実施例が示され
ている。バーナ2の内管6に差し込まれた燃料ランス9
は、既に述べたパイロットガス管11とランスヘッド1
2の他に、パイロットガス管11に同心的に配置された
液体燃料管19を有している。液体燃料管の中央の液体
燃料通路20において、液体燃料(多くの場合オイル・
水混合物)によるバーナの運転時に液体燃料が導かれ、
ランスヘッド12における所属の流出開口22を通して
噴射室8に噴射される。ガスによる運転つまりガス運転
時にはパイロットガスが、液体燃料管19とパイロット
ガス管11との間におけるパイロットガス通路16にお
いて導かれ、ランスヘッドにおける複数の流出開口2
3;23a〜cを通して噴射室に吹き込まれる。流出開
口23a〜cは次のことによって、すなわち液体燃料管
19が先端21に、パイロットガス管11の円形の孔に
内接する三角形の形状をした横断面を有していることに
よって、形成される(図3のa)参照)。
ッド12の前面領域にはリング開口17が設けられてお
り、このリング開口17は、液体燃料通路20の中央の
流出開口22を同心的に取り囲んでいる。リング開口1
7には、ランス軸線の周りに分配配置された複数の、図
示の実施例では3つの圧力空気通路18;18a〜cを
通して、中間室13から圧力空気が供給される。圧力空
気通路18;18a〜cはこの場合半径方向で見て、リ
ング開口17に開口する流出開口23;23a〜cの外
側に位置している。圧力空気通路18;18a〜c及び
リング開口17の内壁は、有利にはバーナ軸線もしくは
ランス軸線に対して斜めに延びるように形成されてい
る。このようになっていることによって、流出する圧力
空気は、円錐形に先細になる空気シールドを形成し、こ
の空気シールドは、高温のガス及び/又は高温のオイル
が噴射室8から(ちょうど使用されていない)流出開口
22;23,23a〜c内に逆流することを、効果的に
阻止する。
ーナ2の内管6に差し込まれた燃料ランス9は外側のパ
イロットガス管24を有しており、このパイロットガス
管24は中央の液体燃料管31を同心的に取り囲んでい
る。両方の管24,31によって形成された液体燃料通
路32及びパイロットガス通路25は、図3に示された
液体燃料通路20及びパイロットガス通路16に相当し
ている。そして管24,31はこの実施例においてもラ
ンスヘッド12において終わっており、このランスヘッ
ド12は同様にリング開口27を有していて、このリン
グ開口27は、液体燃料通路32のための中央の流出開
口33を同心的に取り囲んでいる。リング開口27のた
めの圧力空気は、流入孔14,15を介してプレナムと
接続されているリング状の中間室26から、内方に向か
って延びている複数の、ここでは6つの圧力空気通路2
8を介して導かれる。パイロットガスはこの実施例では
しかしながらリング開口27に吹き込まれるのではな
く、複数の、ここでは6つの別体の流出開口29を通し
て流され、これらの流出開口29は、相応なパイロット
ガス孔30を介してパイロットガス通路25と接続され
ている。
外側に位置している。リング開口27によって生ぜしめ
られた空気シールドは、これによってランスヘッド12
を全体として遮蔽するのみならず、パイロットガスのた
めの流出開口29と液体燃料のための流出開口33との
間を隔てるようにその間に位置し、これによって特にラ
ンスの種々異なった流出開口の間における逆流が有効に
阻止される。ランスヘッド12における制限されたスペ
ースを有効に利用するためには、パイロットガスのため
の流出開口29もしくはパイロットガス孔30と圧力空
気通路28とが、バーナ軸線もしくはランス軸線の周り
に交互に配置されていると有利である。
置では、高温のガス及び/又は高温のオイルがバーナか
らバーナランスの使用されていない通路に逆流すること
を、簡単かつ安価な形式で有効に阻止することができ
る。
縦断面図である。
ナ装置を断面して、遮蔽作用のある圧力空気のための流
入孔と共に示す横断面図である。
グ開口を備えた、本発明によるバーナ装置の第2実施例
を示す図であって、a)は、縦断面図であるb)の平面
B−Bに沿った横断面図である。
に空気シールドが形成される、本発明によるバーナ装置
の第3実施例を示すものであって、a)は正面図、b)
は縦断面図、c)はb)の平面C−Cに沿った横断面図
である。
路、 5 流入開口、6 内管、 7 プレナム、 8
噴射室、 9 燃料ランス、 10 外管、11 パ
イロットガス管、 12 ランスヘッド、 13 中間
室、 14,15 流入孔、 16 パイロットガス通
路、 17 リング開口、 18,18a〜c 圧力空
気通路、 19 液体燃料管、 20 液体燃料通路、
22流出開口、 23,23a〜c 流出開口、 2
4 パイロットガス管、 25 パイロットガス通路、
26 中間室、 27 リング開口、 28 圧力空
気通路、 29 流出開口、 30 パイロットガス
孔、 31 液体燃料管、 32 液体燃料通路、 3
3 流出開口
Claims (10)
- 【請求項1】 ガスタービン用のバーナ装置(1)であ
って、ガスタービンのプレナム(7)に配置された少な
くとも1つのバーナ(2)が設けられており、該バーナ
(2)が内部に位置する噴射室(8)で燃焼室に開口し
ていて、かつ外側においてガスタービンの圧縮段からの
圧力空気を供給されるようになっており、バーナ(2)
に、液体燃料及び/又は気体燃料を選択的に供給するた
めの燃料ランス(9)が配属されており、該燃料ランス
(9)が中央の液体燃料管(19,31)と、該液体燃
料管(19,31)を同心的に取り囲むパイロットガス
管(11,24)とを有しており、液体燃料管(19,
31)及びパイロットガス管(11,24)が、燃料ラ
ンス(9)の先端におけるランスヘッド(12)におい
て、所属の流出開口(22,23,23a〜c,29,
33)において終わっており、燃料ランス(9)のラン
スヘッド(12)が、噴射室(8)と接続しているバー
ナ(2)の内管(6)に導入可能である形式のものにお
いて、液体燃料管(19,31)及びパイロットガス管
(11,24)の不使用時にこれらの管(11,19,
24,31)の流出開口(22,23,23a〜c,2
9,33)に高温のガス及び/又は高温の液体燃料が侵
入することを防止するために、ランスヘッド(12)に
おいて液体燃料管(19,31)及びパイロットガス管
(11,24)の流出開口(22,23,23a〜c,
29,33)の直ぐ近くに、付加的な開口(17,2
7)が設けられており、該開口(17,27)を通して
圧力空気が噴射室(8)に流入するようになっており、
さらに、バーナ(2)を取り囲むプレナム(7)から付
加的な開口(17,27)に圧力空気を導く手段が設け
られていることを特徴とする、ガスタービン用のバーナ
装置。 - 【請求項2】 圧力空気を導く手段が中間室(13,2
6)を有しており、該中間室(13,26)が流れ方向
で見てランスヘッド(12)の前でバーナ(2)の内管
(6)とパイロットガス管(11)との間に配置されて
おり、中間室(13,26)が、外側からバーナ(2)
を貫いて内管(6)に通じる少なくとも1つの流入孔
(14,15)を介して、バーナ(2)を取り囲むプレ
ナム(7)と接続されており、中間室(13,26)
が、ランスヘッド(12)を貫いて延びる少なくとも1
つの圧力空気通路(18,18a〜c,28)を介して
付加的な開口(17,27)と接続されている、請求項
1記載のバーナ装置。 - 【請求項3】 中間室(13,26)がリング状に形成
されていて、パイロットガス管(11)を同心的に取り
囲んでいる、請求項2記載のバーナ装置。 - 【請求項4】 複数の流入孔(14,15)がバーナ軸
線もしくはランス軸線の周りに分配されて配置されてい
る、請求項2又は3記載のバーナ装置。 - 【請求項5】 複数の圧力空気通路(18,18a〜
c,28)がバーナ軸線もしくはランス軸線の周りに分
配されて配置されている、請求項2から4までのいずれ
か1項記載のバーナ装置。 - 【請求項6】 圧力空気通路(18,18a〜c,2
8)が流れ方向において、バーナ軸線もしくはランス軸
線に向かって斜めに延びている、請求項5記載のバーナ
装置。 - 【請求項7】 液体燃料のための流出開口(22,2
3)がランスヘッド(12)において中央に配置されて
おり、付加的な開口がランスヘッド(12)においてリ
ング開口(17,27)として形成されていて、該リン
グ開口(17,27)が、液体燃料のための中央の流出
開口(22,33)を同心的に取り囲んでいる、請求項
1から6までのいずれか1項記載のバーナ装置。 - 【請求項8】 パイロットガスのための複数の流出開口
(23,23a〜c)がバーナ軸線もしくはランス軸線
の周りに分配配置されており、流出開口(23,23a
〜c)がリング開口(17)に開口している、請求項7
記載のバーナ装置。 - 【請求項9】 パイロットガスのための複数の流出開口
(29)がバーナ軸線もしくはランス軸線の周りに分配
配置されており、流出開口(29)がリング開口(1
7)の外側に位置している、請求項7記載のバーナ装
置。 - 【請求項10】 複数の圧力空気開口(28)がバーナ
軸線もしくはランス軸線の周りに分配配置されており、
流出開口(29)もしくはパイロットガス孔(30)と
圧力空気通路(28)とが、バーナ軸線もしくはランス
軸線の周りに交互に配置されている、請求項9記載のバ
ーナ装置。
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