JPH1096516A - アニュラ型ガスタービン燃焼器 - Google Patents

アニュラ型ガスタービン燃焼器

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JPH1096516A
JPH1096516A JP8251443A JP25144396A JPH1096516A JP H1096516 A JPH1096516 A JP H1096516A JP 8251443 A JP8251443 A JP 8251443A JP 25144396 A JP25144396 A JP 25144396A JP H1096516 A JPH1096516 A JP H1096516A
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slide duct
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    • 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
    • F23R3/26—Controlling the air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/40—Movement of component
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  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アニュラ型ガスタービン燃焼器において、高
温の火炎による影響を受けることなく空気の流量配分を
調節し、所望の燃空比を得てＮＯｘ等の発生を抑制した
信頼性の高い燃焼器を提供することを課題とする。 【解決手段】 プレディフューザの先端に、軸方向に向
ってスライド可能にして空気の流量配分を調節するスラ
イドダクトを設け、同スライドダクトの移動により後流
のスワラへの供給空気量を調節して求める燃空比を得る
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンに適
用されるアニュラ型の燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のものを図４ないし図６に基づいて
説明する。
【０００３】１はプレディフューザ、２はディフューザ
ケース、３は燃料インジェクタ、４はスワラ、５はライ
ナ、６は希釈孔、７は冷却孔、そして８は回転リングで
ある。このような構成の燃焼器において、空気はプレデ
ィフューザ１を通り、スワラ４、希釈孔６、冷却孔７等
を経て、ライナ５で囲まれる燃焼域に達する。
【０００４】また、このような燃焼器にあっては、排出
ガスに含まれるＮＯｘのレベルは、スワラ４を通る空気
に対する燃料の比（以下、燃空比という）に影響され、
一般に燃空比を下げた方が、ＮＯｘレベルは低くなる。
また、ガスタービンのあらゆる運転条件で低ＮＯｘレベ
ルを達成するためには、この燃空比を調節するための機
構が必要となる。
【０００５】そこで従来の燃焼器では、スワラ４に設け
られた回転式の流量調節機構として回転リング８を採用
し、これによりスワラの開口断面積を変更することによ
り、燃空比を調節している。回転リング８は図５と図６
（旋回翼断面）に示すように、スワラ４とほぼ同じ構造
を有し、厚みを有する旋回翼で構成されており、空気流
量の調節は、回転リング８を回転させ、スワラ４に対す
る相対位相を変えることにより行うことができるもので
ある。
【０００６】すなわち、回転リング８の空気通路とスワ
ラ４の空気通路が、接続面で一致する場合は開口断面積
は最大となり、この状態から相対位相を図６に示すよう
にずらすことにより、そのずれ量に応じて開口断面積を
減じることができる。この開口断面積変化により、スワ
ラ４を通る空気流量を増減させ、その結果、燃空比の調
節を行うことができるようにしたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来のもので
は、燃空比を調節する可動部分である回転リングが火炎
の影響を受け易い配置となっているので、これが高温と
なり耐久性、信頼性が劣るという問題がある。また、こ
のような配置では、熱伸び差等に対する対策のため可変
部分の機構が複雑になるという問題がある。
【０００８】本発明はこのような従来のものにおける問
題点を解消し、簡単な構成で安全、確実に燃空比を調節
し、信頼性の高い燃焼器を提供することを課題とするも
のである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決するべくなされたもので、プレディフューザの先
端に軸方向にスライド可能の空気流量配分調節装置を設
けたアニュラ型ガスタービン燃焼器を提供し、プレディ
フューザを経て後流へ供給される空気を、プレディフュ
ーザの先端の空気流量配分調節装置で受け継ぐに際し、
同装置を軸方向にスライドさせることにより後流へ向か
う空気の流量配分を、所定方向毎に調節し、好適な燃焼
へと帰結させるものである。
【００１０】そしてこの調節を行う装置は、上記したよ
うにプレディフューザの先端に有って火炎からはなれて
おり、火炎の影響を受け易い位置ではないので、高温の
火炎に起因する耐久性の低下を心配する必要もないもの
である。
【００１１】また、本発明は、前記空気流量配分調節装
置は軸線方向に向かって分割した複数の分割体で構成さ
れ、各分割体は互いに独立して軸方向にスライド可能に
したアニュラ型ガスタービン燃焼器を提供し、前記した
ようにプレディフューザを経て後流へ供給される空気の
流量配分を調節する装置を、互に独立して軸方向にスラ
イド可能な複数の分割体で構成しているので、各分割体
のスライドを適宜のパターンに従って行うことにより、
種々の調節パターンを実行することができ、この多様な
調節により、種々の稼動状況に対処しうるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第１形態を図１及
び図２に基づいて説明する。なお、前記した従来のもの
と同一の部分には図中同一の符号を付して示し、重複す
る説明は省略して本実施の形態の特徴ある点を重点的に
説明する。
【００１３】本実施の形態は、空気流量配分調節装置と
してスライドダクト１０を採用し、同スライドダクト１
０は、プレディフューザ１の端部で、同プレディフュー
ザ１を外方から覆うようにして同プレディフューザ１と
同軸に配置される。
【００１４】なお、詳細に図示してはいないが、同スラ
イドダクト１０は、図面で上方の外側部分と図面で下方
の下側部分とに２分割された分割体を水平面の付近で合
せ、両分割体間にストラット１４を介装して一体化して
いる。
【００１５】そしてスライドダクト１０とプレディフュ
ーザ１との間にはローラ１３を配置し、また、スライド
ダクト１０の一部に外部に連なるアクチュエータ１５を
連結し、同スライドダクト１０はアクチュエータ１５で
押されてプレディフューザ１の軸方向に移動できるよう
になっている。
【００１６】なお、ここで示したスライドダクト１０
は、上下に２分割しものであるが、２分割に限定される
ものではなく、製作の都合によっては単体でも、また、
２分割より多い複数分割であってもよい。
【００１７】更に合体した状態の断面形状は、円形でも
多角形でもよく、要はプレディフューザ１の形状に追従
し、軸線に沿ってスライドできる形状であればよい。
【００１８】このように構成された本実施の形態におい
て、図２に波線で表示したようにスライドダクト１０を
流れの下流側（図で右方）に移動させることにより、ス
ワラ４に導かれる空気は、軸線方向に平行な矢印で示す
ように直進成分が強くなるので、スワラ４に向って集中
して分量が増加することとなり、その結果燃空比を低く
して、特に高出力時のＮＯｘを低減させることが可能と
なる。
【００１９】反対に、図中に実線で表示するように、ス
ライドダクト１０を流れの上流側に移動させた位置に移
動させることにより、図中に拡散方向に延びる矢印で示
すように、外方へ流れる成分が増し、スワラ４に導かれ
る空気を減少させて燃空比を高め、低出力時の燃焼の不
安定性を回避できるものである。
【００２０】次に図３に基づいて本発明の実施の第２形
態を説明する。なお、前記した従来のもの及び実施の第
１形態と同一の部分については、図中に同一の符号を付
して示し、重複する説明は省略する。
【００２１】本実施の形態においては、空気流量配分調
節装置としてスライドダクト１０を設けたアニュラ型燃
焼器において、前記実施の第１形態のものがスライドダ
クト１０を形成する外側及び内側の分割体をストラット
１０で連結して一体化していたのに対し、同ストラット
１０を取り除き、外側のスライドダクトと内側のスライ
ドダクトにそれぞれアクチュエータ１５ａ，１５ｂを設
置し、各スライドダクトが別個独立して軸方向に移動可
能としたものである。
【００２２】このように構成された本実施の形態では、
外側のスライドダクトと内側のスライドダクトを移動さ
せることにより、外側シュラウド通路１１と内側シュラ
ウド通路１２に導かれる空気流量の配分が調節される。
これにより、外側の希釈空気流量と内側の希釈空気流量
の比を変えることができ、燃焼器出口部９における燃焼
ガスの温度分布の最適化を図ることが可能となる。
【００２３】なお、本実施の形態及び前記実施の第１形
態共々スライドダクト１０の下流側の端面は平らなもの
としているが、任意形状にすることにより、周方向の空
気流量配分を調節することも可能である。
【００２４】さらに、スライドダクト１０は並行移動の
みならず、ガスタービンの軸に対する回転移動を組み合
わせることにより、より微妙な調節が可能となる。
【００２５】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】以上、本発明によれば、軸方向にスライ
ド可能の空気流量配分調節装置をプレディフューザの先
端に配置するという極めて簡単な構造の採用により、後
流のスワラに導かれる空気流量配分を調節することがで
き、この流量調節により、燃空比を調節することが可能
となって、高出力時には燃空比を低めとし、これにより
ＮＯｘの低減が可能となる。又、低出力時には燃空比を
高めとして、安定な燃焼を達成することができる。
【００２７】しかもこの空気流量配分調節装置は、プレ
ディフューザ近傍に置かれているので、火炎の影響を受
けず、可動部の構造を簡単にでき、耐久性、信頼度も高
い装置を提供できたものである。
【００２８】また、請求項２の発明によれば、複数に分
割した分割体で空気流量配分調節装置を構成し、各分割
体を独立して移動可能にしたことにより、燃焼状態に応
じてきめ細かい調節が可能となり、燃焼器出口部の燃焼
ガス温度分布の最適化を図ることができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係る燃焼器の断面構
造の概要図。
【図２】図１のものの調整状況を示す説明図。
【図３】本発明の実施の第２形態に係る燃焼器の断面構
造の概要図。
【図４】従来の燃焼器の断面構造の概要図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図。
【符号の説明】
１ プレディフューザ ２ ディフューザケース ３ 燃料インジェクタ ４ スワラ ５ ライナ ６ 希釈孔 ７ 冷却孔 ８ 回転リング ９ 出口部 １０ スライドダクト １１ 外側シュラウド通路 １２ 内側シュラウド通路 １３ ローラ １４ ストラット １５ アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｒ 3/28 Ｆ２３Ｒ 3/28 Ｃ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プレディフューザの先端に軸方向にスラ
    イド可能の空気流量配分調節装置を設けたことを特徴と
    するアニュラ型ガスタービン燃焼器。
  2. 【請求項２】 前記空気流量配分調節装置は軸線方向に
    向かって分割した複数の分割体で構成され、各分割体は
    互いに独立して軸方向にスライド可能にしたことを特徴
    とする請求項１に記載のアニュラ型ガスタービン燃焼
    器。
JP25144396A 1996-09-24 1996-09-24 アニュラ型ガスタービン燃焼器 Expired - Lifetime JP3706443B2 (ja)

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US5918459A (en) 1999-07-06
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