JPS5857655B2 - ガスタ−ビン用燃焼器 - Google Patents

ガスタ−ビン用燃焼器

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JPS5857655B2
JPS5857655B2 JP51101573A JP10157376A JPS5857655B2 JP S5857655 B2 JPS5857655 B2 JP S5857655B2 JP 51101573 A JP51101573 A JP 51101573A JP 10157376 A JP10157376 A JP 10157376A JP S5857655 B2 JPS5857655 B2 JP S5857655B2
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JP
Japan
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inner cylinder
front inner
tube
combustor
gas turbine
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JP51101573A
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JPS5327715A (en
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和義 高橋
正伸 草場
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60Support structures; Attaching or mounting means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンに使用される燃焼器、特に低NO
x燃焼器に関するものである。
従来のこの種燃焼器は第1図に示すように、燃焼ノズル
1、二次燃焼空気の流入孔H3と稀釈空気の流入孔H3
を有し、かつ熱膨張逃げ機構9を介シてトランジション
ピース10に係合する燃焼器内筒3′および一次燃焼空
気の流入孔H1を有するスワラ1から構成されている。
燃料ノズル1より燃焼器内筒3′内に噴射された燃料は
圧縮機(図示せず)から燃焼器内筒3′内に流入した空
気と混合して燃焼する。
スワラ5は燃焼器内筒3′内へ流入する空気流に旋回を
与え、燃料と空気の混合を良好にして燃焼の安定性を向
上させる作用を行う。
従来、ガスタービン燃焼器に対しては燃焼効率、煙濃度
、ダスト量、一酸化炭素および炭化水素などの未燃排出
物が性能を評価する対象とされてきたが、これらに関し
て上記燃焼器は内筒の構造を大幅に変更することなく良
好な性能をうることができる。
しかし最近は環境問題の面から燃焼性能としてのNOx
が大きく問題化されてきた。
このNOx濃度の低減対策として稀薄燃焼法を適用した
ガスタービン燃焼器を第2図について説明するに、燃焼
器内筒3は上流側燃焼部を構成する前側内筒3aと、下
流側燃焼部を構成する後側内筒3bからなる。
その前側内筒3aの断面積は後側内筒3bの断面積より
小に形威され、かつ前側内筒3aには燃焼反応の進行に
応じた過剰空気を流入させるための空気孔H3〜H5が
設けらへ後側内筒3bには稀釈空気孔H8が設けられて
いる。
また燃料噴射ノズル1の近傍にはさらに燃焼の安定性を
向上させ、NOx濃度の低下に効果を与えるために、燃
焼器内筒3の端部円板7に取付けられたスワラ5の他に
前側内筒3aの周壁にスワラ6が設けられている。
このような燃焼器によれば、水、蒸気を用いることなく
大幅にNOx濃度の低減をはかることができる。
しかし燃焼器内筒3は直接に燃焼ガスにさらされ著しい
温度勾配と加熱冷却の繰返し、燃焼温度の高低変化など
の苛酷条件下にあるため、構造を決定するに際しては前
記温度と強度上の問題点を十分に考慮する必要がある。
特に稀薄燃焼法を適用した場合、前側内筒3a内にお・
いて激しく燃焼反応が進行し、内筒3の温度は600〜
800℃にもなる。
しかも第2図のように前側内筒3aと後側内筒3bを一
体化して燃焼器内筒3を構成した場合、断面形状が急激
に変化する部分、特に前側内筒3aの拡大部3a1に自
重釦よび内筒3aの内外の圧力差により発生する応力が
集中し、さらに温度不平衡による熱応力が発生して強度
が低下する。
また燃焼器内筒3の冷却は第3図に示すように前側内筒
3aにルーバ8を設け、高温の燃焼ガスと内筒壁面の間
に空気層を形成させることにより行っている。
ところが高温になる部分はどルーバ8を密に配設しなけ
れびならないので、前側内筒3aの強度が低下する。
本発明は上記欠点を解消し、耐久性の優れたガスタービ
ン燃焼器を提供することを目的とするもので、上流側に
位置する前側内筒の断面積を、下流側に位置する後側内
筒の断面積よりも小さく形成したガスタービン用燃焼器
において、前記前側内筒内に燃料を供給するノズルを設
け、該前側内筒内には上流側燃焼部を形成し前記後側内
筒内には下流側燃焼部を形成するとともに、該後側内筒
を上流側へ延長して前記前側内筒を包囲する覆筒を形成
し、この場合該後側内筒はほぼ同一直径のま1前方に延
長して覆筒を構成するようにし、該後側内筒の前側内筒
を包囲する覆筒に複数個の空気流路を設け、前側内筒の
外周面に空気孔を形威し、更に前記覆筒前端と前側内筒
の前端とは円板に固着し、かつ前記前側内筒の後端を前
記後側内筒内壁に摺動可能に接合させることにより両内
筒間の熱伸び差による熱応力を軽減する構成としたこと
を特徴とする。
以下本発明の一実施例を図面(第4回転よび第5図)を
参照して説明する。
なを本実施例を示す第4図ち・よび第5図中、第2図の
符号と同一の符号は第2図におけると同様な構成部分を
示すものとする。
第4図に釦いて、3は上流側に位置する前側内筒3aと
、下流側に位置する後側内筒3bとから成る燃焼器内筒
である。
前側内筒3aの断面積は、後側内筒3bの断面積より小
に形成されている。
このようなガスタービン用燃焼器において、前側内筒3
a内に、燃料を供給するノズル1が備えられている。
この前側内筒3a内で上流側燃焼部が形成され、一方後
側内筒3b内に下流側燃焼部が形成される。
この後側内筒3bは、上流側(噴射ノズル1側)へ延長
されて、前側内筒3aを包囲する覆筒3b。
が形成されn・る。
この場合、後側内筒3bはほぼ同一直径の1′i前方に
延長されて、これにより覆筒が構成されるようになって
いる。
このような、後側内筒3bの前側内筒3aを包囲する覆
筒3b1には、複数個の空気流路H7,H8が設けられ
ている。
前側内筒3aの外周面の方にも、空気孔H3〜H6が形
成されている。
覆筒3b、前端と、前側内筒3aの前端とは、円板7に
固着されている。
一方前側内筒3aの後端は、後側内筒3bの内壁に摺動
可能に接合されている。
この構成によって、円内筒3a=3b間の熱伸び差によ
る熱応力は軽減されるようになっている。
上記のような構成であるから、このガスタービン用燃焼
器は、その前側内筒3aと後側内筒3bの結合を省略す
ることができるので、前側内筒3aの拡大部への応力集
中を阻止でき、従ってこのよう)に応力集中がないこと
により、耐久性が良くなる。
かつ、前側内筒3aの後端を後側内筒3bの内壁に摺動
可能に接合させた結果、前側内筒3aは後側内筒3bに
沿って伸縮可能であり、燃焼器内筒全体の伸び量を減少
させると共に、両内筒間の熱伸び差による熱応力を軽減
でき、よって燃焼器内筒内全体の熱応力を軽減させるこ
とができる。
更に、前側内筒3aは、覆筒3b1に釦釦われて二重構
造をなしているので、この部分の剛性が増大する。
覆筒3b1は後側内筒3bをほぼ同径で延長するだけで
形成できるので、その製作は容易である。
この場合、二重構造のために燃焼器全体の圧損が大きく
なると考えられるかもしれないが、かかる圧損は、覆面
3b1に形成した空気流路H7゜H8と、前側内筒3a
の空気孔H3〜H6との作用により、その上昇を押える
ことができる。
例えば本例では、覆筒3b1の空気流路H7゜H8の総
開口面積は、前側内筒3aに設けた空気孔H3〜H6$
−よびスワラ6に設けた空気孔H2の総開口面積の2倍
以上であるように設定されている。
このように構成すれば、前側内筒3aを二重構造として
も燃焼器全体の圧損を第2図の従来例に比べて著しく高
くならないようにでき、好ましい結果が得られる。
すなわち覆筒3b1の空気孔H7,H8の総開口面積を
スワラ6ち−よび前側内筒3aの空気孔H2〜H6の総
開口面積の2倍以上にすれば、燃焼器圧損は第2図の一
重構造の場合の圧損に比べて約25係上昇するにすぎな
い。
(仮りに前記両者の総開口面積を同一とした場合の圧損
上昇は100饅となる。
)第5図に示す他の実施例は前側内筒3aの断面積を連
続的に変化させたものである。
換言すれば前側内筒3aをその外径を順次に増大させて
無数段に形成させたものである。
本例も、前記実施例と同様の効果を有することは明らか
であろう。
以上説明したように、本発明によれば、次の諸効果があ
る。
(1)前側内筒と後側内筒の結合を省略することができ
るので、前者の拡大部への応力集中を阻止し、従ってこ
のように応力集中がなしことにより、耐久性が良くなる
更に二重構造であるので、この部分の剛性が増大する。
(2)前側内筒は後側内筒に沿って伸縮可能であるので
、燃焼器内筒全体の伸び量を減少させると共に、両内筒
間の熱伸び差による熱応力を軽減でき、よって燃焼器内
筒内全体の熱応力を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図むよび第2図は従来のガスタービン用燃焼器の断
面図、第3図は第2図の前側内筒の部分詳細図、第4図
および第5図は本発明のガスタービン用燃焼器の実施例
を示す断面図である。 符号の説明、3・・・燃焼器内筒、3a・・・前側内筒
、3b・・・後側内筒、3b1・・・覆筒、6・・・ス
ワラ、H2〜H8・・・空気孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 上流側に位置する前側内筒の断面積を、下流側に位
    置する後側内筒の断面積よりも小さく形成したガスター
    ビン用燃焼器において、前記前側内筒内に燃料を供給す
    るノカレを設け、該前側内筒内には上流側燃焼部を形成
    し前記後側内筒内には下流側燃焼部を形成するとともに
    、該後側内筒を上流側へ延長して前記前側内筒を包囲す
    る覆筒を形成し、この場合該後側内筒はほぼ同一直径の
    ま1前方に延長して覆筒を構成するようにし、該後側内
    筒の前側内筒を包囲する覆筒に複数個の空気流路を設け
    、前側内筒の外周面に空気孔を形成し、更に前記覆筒前
    端と前側内筒の前端とは円板に固着し、かつ前記前側内
    筒の後端を前記後側内筒内壁に摺動可能に接合させるこ
    とにより両内筒間の熱伸び差による熱応力を軽減する構
    成としたことを特徴とするガスタービン用燃焼器。 2 上流側燃焼部を構成する前側内筒を、その外径を順
    次に増大して複数段に形成させることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のガスタービン用燃焼器。 3 上記覆筒に設けた空気流路の総開口面積が上記前側
    内筒およびこの前側内筒に連設されたスワラに設けた空
    気流路の総開口面積の2倍以上とiるようにしたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載のガ
    スタービン用燃焼器。
JP51101573A 1976-08-27 1976-08-27 ガスタ−ビン用燃焼器 Expired JPS5857655B2 (ja)

Priority Applications (2)

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JP51101573A JPS5857655B2 (ja) 1976-08-27 1976-08-27 ガスタ−ビン用燃焼器
DE19772737773 DE2737773C2 (de) 1976-08-27 1977-08-22 Verbrennungsvorrichtung für Gasturbinen

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JPS5327715A JPS5327715A (en) 1978-03-15
JPS5857655B2 true JPS5857655B2 (ja) 1983-12-21

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Also Published As

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