TW201809550A - 燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機 - Google Patents

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Abstract

燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機，係設置：燃燒器外筒(41)、燃燒器內筒(42)、配置在燃燒器內筒(42)之內部的點火噴嘴(53)及主噴嘴(56)、設置在燃燒器外筒(41)與燃燒器內筒(42)之間的空氣流路(51)、配置在空氣流路(51)之作為第2燃料噴射部的椿部(58、71)，椿部(58、71)，係在空氣流路(51)的下游側被配置在與燃燒器內筒(42)連通的彎曲部(41b)，基端部被支撐在該彎曲部(41b)的內面且前端部往燃燒器內筒(42)側延伸出去，長度方向的中心線(O)相對於與燃燒器外筒(41)之彎曲面之切線(T)正交的垂線(P)，往流動在空氣流路(51)之壓縮空氣(A)之流動方向的下游側(或上游側)以既定角度(θ)來傾斜配置。

Description

燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機
本發明，係關於對壓縮過之高溫、高壓的空氣供給燃料來燃燒，將所產生的燃燒氣體供給至渦輪機來得到旋轉動力的燃氣渦輪機中，該燃氣渦輪機所使用的燃氣渦輪機燃燒器、以及具備該燃氣渦輪機燃燒器的燃氣渦輪機。
一般的燃氣渦輪機，係由壓縮機與燃燒器與渦輪機所構成。而且，從空氣吸入口所吸入的空氣係藉由壓縮機來壓縮而成為高溫、高壓的壓縮空氣，並在燃燒器，對該壓縮空氣供給燃料來燃燒而得到高溫、高壓的燃燒氣體(動作流體)，藉由該燃燒氣體來驅動渦輪機，而驅動與該渦輪機連結的發電機。
如此所構成之燃氣渦輪機的燃燒器，係在外筒的內側支撐有內筒，在該內筒的前端部連結有尾筒而構成殼體，且在內筒設有點火噴嘴與複數個主燃料噴嘴。且，外筒，係在內周面設有複數個頂帽噴嘴。因此，在使壓縮空氣的空氣流通過空氣流路而流入內筒內時，從頂帽噴嘴來噴射燃料，使空氣與燃料的混合氣在內筒內與從主 燃料噴嘴所噴射的燃料混合，成為預混合氣的渦流而流入至尾筒。且，燃料混合氣，係與從點火噴嘴所噴射的燃料混合，並藉由火星點火而燃燒，成為燃燒氣體而噴出至尾筒內。此時，燃燒氣體的一部分在尾筒內伴隨著火炎而往周圍擴散地噴出，藉此使從各主燃料噴嘴流入尾筒的預混合氣被點火而燃燒。
作為上述般的燃氣渦輪機燃燒器，例如有下述專利文獻1所記載者。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2005-233574號公報
上述的燃氣渦輪機燃燒器中，在壓縮空氣流入內筒之前，對於流動在空氣流路的壓縮空氣事先混合有來自頂帽噴嘴的燃料，藉此可在內筒內將混合氣的燃料與燃燒用空氣更均勻地混合。但是，頂帽噴嘴，係相對於壓縮空氣的流動而垂直地突出，故在頂帽噴嘴周圍會產生流動的剝離，會在下游側發生壓縮空氣流動較慢的區域。如此一來，在內筒或尾筒所生成的火炎會有回火而使頂帽噴嘴損傷之虞。
本發明係解決上述課題者，其目的在於提供 可抑制火炎之回火的燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機。
為了達成上述目的之本發明的燃氣渦輪機燃燒器，係具備：呈筒形狀的燃燒器外筒、配置在前述燃燒器外筒之內側的燃燒器內筒、配置在前述燃燒器內筒之內部的第1燃料噴射部、設置在前述燃燒器外筒與燃燒器內筒之間來使壓縮空氣流入至前述燃燒器內筒內的空氣流路、以及配置在前述空氣流路的第2燃料噴射部，其特徵為，前述第2燃料噴射部，係在前述空氣流路的下游側被配置於與前述燃燒器內筒連通的彎曲部，基端部係被支撐在前述燃燒器外筒之彎曲的內面且前端部往前述燃燒器內筒側延伸出去，使長度方向的中心線相對於與前述燃燒器外筒之彎曲之內面之切線正交的垂線，往流動在前述空氣流路之壓縮空氣之流動方向的下游側或上游側以既定角度來傾斜配置。
因此，在壓縮空氣流入空氣流路時，使來自第2燃料噴射部的燃料對該壓縮空氣噴射而形成有混合氣，並使該混合氣流入燃燒器內筒內，使來自第1燃料噴射部的燃料對該混合氣噴射而成為預混合氣。此時，第2燃料噴射部，係在空氣流路之壓縮空氣之流動方向的下游側或上游側以既定角度來傾斜，故可抑制第2燃料噴射部周圍之流動的剝離。因此，第2燃料噴射部的下游側之壓縮空氣之流動較慢的區域會減少，可抑制火炎的回火。
本發明的燃氣渦輪機燃燒器中，前述第2燃料噴射部，係使長度方向的中心線相對於前述垂線往流動在前述空氣流路之壓縮空氣之流動方向的下游側以10度~30度的範圍來傾斜配置。
因此，使第2燃料噴射部往壓縮空氣之流動方向的下游側以10度~30度的範圍來傾斜，藉此使第2燃料噴射部難以成為壓縮空氣的流動抵抗，可減少第2燃料噴射部之下游側之壓縮空氣流動較慢的區域。
本發明的燃氣渦輪機燃燒器中，其特徵為，構成前述空氣流路之前述燃燒器外筒的內面部，具有：沿著前述燃燒器外筒之軸方向的第1直線部、沿著與前述燃燒器外筒之軸方向正交之方向的第2直線部、以及連接前述第1直線部與前述第2直線部的彎曲部，前述第2燃料噴射部，其基端部被支撐在比前述第1直線部及前述第2直線部所延長的交點還靠流動在前述空氣流路之壓縮空氣之流動方向的下游側。
因此，可更進一步抑制火炎的回火，並使燃料噴射位置變化，藉此可改善燃燒性。
本發明的燃氣渦輪機燃燒器中，其特徵為，前述第2燃料噴射部，係呈圓柱形狀，且前端部呈球面形狀。
因此，將第2燃料噴射部設成圓柱形狀且將前端部設成球面形狀，藉此抑制第2燃料噴射部所致之壓縮空氣的剝離，可減少第2燃料噴射部尾流的低速區域。
且，本發明的燃氣渦輪機，其特徵為，具備：壓縮空氣的壓縮機、將前述壓縮機所壓縮的壓縮空氣與燃料混合來燃燒的燃燒器、由前述燃燒器所生成的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪，作為前述燃燒器係使用有前述燃氣渦輪機燃燒器。
因此，燃燒器中，將在燃燒器外筒與燃燒器內筒之間的空氣流路所配置的第2燃料噴射部，在壓縮空氣之流動方向的下游側或上游側以既定角度來傾斜配置，可抑制第2燃料噴射部周圍之流動的剝離。因此，第2燃料噴射部的下游側之壓縮空氣之流動較慢的區域會減少，可抑制火炎的回火。
根據本發明的燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機，將在燃燒器外筒與燃燒器內筒之間的空氣流路所配置的第2燃料噴射部，在壓縮空氣之流動方向的下游側或上游側以既定角度來傾斜配置，故使第2燃料噴射部之下游側之壓縮空氣流動較慢的區域減少，可抑制火炎的回火。
10‧‧‧燃氣渦輪機
11‧‧‧壓縮機
12‧‧‧燃燒器
13‧‧‧渦輪機
41‧‧‧燃燒器外筒
41a‧‧‧第1直線部
41b‧‧‧彎曲部
41c‧‧‧第2直線部
42‧‧‧燃燒器內筒
43‧‧‧燃燒器尾筒
44‧‧‧點火噴燃器
45‧‧‧主噴燃器
51‧‧‧空氣流路
53‧‧‧點火噴嘴(第1燃料噴射部)
56‧‧‧主噴嘴(第1燃料噴射部)
58、71‧‧‧椿部(第2燃料噴射部)
58a、71a‧‧‧噴射孔
71b‧‧‧球面部
A‧‧‧壓縮空氣
F‧‧‧燃料
L1、L2‧‧‧長度
O‧‧‧中心線
P‧‧‧垂線
T‧‧‧切線
θ‧‧‧傾斜角度
圖1為表示本實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之椿部之安裝狀態之圖7的I-I剖面圖。
圖2為用來說明椿部之安裝角度的概略圖。
圖3為表示本實施形態之椿部之變形實施形態的剖面圖。
圖4為表示本實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。
圖5為表示燃氣渦輪機燃燒器的概略圖。
圖6為表示燃氣渦輪機燃燒器之主要部的概略圖。
圖7為圖6的VII-VII剖面圖。
以下參照附加圖式，詳細說明關於本發明之燃氣渦輪機燃燒器及燃氣渦輪機之合適的實施形態。又，本發明並不受該實施形態所限定，且，在實施形態為複數的情況，亦包含組合各實施形態來構成者。
圖4為表示本實施形態之燃氣渦輪機的概略構造圖。
本實施形態中，係如圖4所示般，燃氣渦輪機10，係由壓縮機11與燃燒器12與渦輪機13所構成。該燃氣渦輪機10，係在同軸上連結有未圖示的發電機，而成為可發電。
壓縮機11，係具有吸取空氣的空氣吸入口20，於壓縮機機殼21內配設有入口導引葉片(IGV：Inlet Guide Vane)22，並使複數個定子葉片23與轉子葉片24交互配設在前後方向(後述之轉子32的軸方向)，在其外側設有抽氣室25。燃燒器12，係對被壓縮機11所壓縮的壓縮空氣供給燃料，且藉由點火而成為可燃燒。渦輪機 13，係在渦輪機機殼26內使複數個定子葉片27與轉子葉片28交互配設於前後方向(後述之轉子32的軸方向)。於該渦輪機機殼26的下游側，透過排氣機殼29配設有排氣室30，排氣室30，係具有連續於渦輪機13的排氣擴散器31。
且，使轉子(旋轉軸)32位在貫通壓縮機11、燃燒器12、渦輪機13、排氣室30的中心部。轉子32，係使壓縮機11側的端部旋轉自如地被支撐在軸承部33，另一方面，使排氣室30側的端部旋轉自如地被支撐在軸承部34。而且，該轉子32，係在壓縮機11，使安裝有各轉子葉片24的旋盤複數重疊來固定，且在渦輪機13，使安裝有各轉子葉片28的旋盤複數重疊來固定，且在排氣室30側的端部連結有未圖示之發電機的驅動軸。
而且，該燃氣渦輪機10，係使壓縮機11的壓縮機機殼21被腳部35支撐，使渦輪機13的渦輪機機殼26被腳部36支撐，使排氣室30被腳部37支撐。
因此，從壓縮機11的空氣吸入口20所吸入的空氣，會通過入口導引葉片22、複數個定子葉片23與轉子葉片24來被壓縮而成為高溫、高壓的壓縮空氣。於燃燒器12，對該壓縮空氣供給有既定的燃料而燃燒。而且，在該燃燒器12所生成的動作流體亦即高溫、高壓的燃燒氣體，係通過構成渦輪機13的複數個定子葉片27與轉子葉片28來旋轉驅動轉子32，並驅動與該轉子32連結的發電機。另一方面，驅動過渦輪機13的燃燒氣體， 係作為排氣氣體而排放至大氣。
在此，針對本實施形態的燃燒器(燃氣渦輪機燃燒器)進行詳細說明。圖5為表示燃氣渦輪機燃燒器的概略圖，圖6為表示燃氣渦輪機燃燒器之主要部的概略圖，圖7為圖6的VII-VII剖面圖。
燃燒器12，係如圖5所示般，燃燒器外筒41，係在內部空出既定間隔而支撐有燃燒器內筒42，於該燃燒器內筒42的前端部連結有燃燒器尾筒43並構成有燃燒器外殼。燃燒器內筒42，係位在內部的中心且配置有點火噴燃器44，並沿著圓周方向在燃燒器內筒42的內周面配置有複數個主噴燃器45來包圍點火噴燃器44。且，燃燒器尾筒43係連結有旁路管46，於該旁路管46設有旁路閥47。
詳細說明的話，如圖6所示般，燃燒器外筒41，係在基端部安裝有燃燒器內筒42的基端部，藉此在兩者之間形成有空氣流路51。然後，燃燒器內筒42，係位在內部的中心且配置有點火噴燃器44，並在其周圍配置有複數個主噴燃器45。點火噴燃器44，係由以下所構成：被燃燒器內筒42所支撐的點火器52、配置在點火器52內部的點火噴嘴(第1燃料噴射部)53、以及設置在點火噴嘴53之外周部的迴旋翼(旋流器葉片)54。且，各主噴燃器45，係由以下所構成：噴筒55、配置在噴筒55內部的主噴嘴(第1燃料噴射部)56、以及設在主噴嘴56之外周部的迴旋翼(旋流器葉片)57。
在燃燒器外筒41與燃燒器內筒42之間設有呈環形狀的空氣流路51，於該空氣流路51設有複數個樁部(燃料噴射部)58。該複數個椿部58，係如圖7所示般，基端部被固定在燃燒器外筒41，且前端部朝向燃燒器內筒42側延伸出去。然後，複數個椿部58，係在燃燒器外筒41的周方向以既定間隔來配置。
且，如圖6所示般，燃燒器外筒41，係設有點火燃料埠61與主燃料埠62與頂帽燃料埠63，點火燃料埠61與主燃料埠62與頂帽燃料埠63，係各自連接於點火噴嘴53與各主噴嘴56與各椿部58。而且，使未圖示的點火燃料管線連結於點火燃料埠61，使未圖示的主燃燒管線連結於各主燃料埠62，使未圖示的頂帽燃燒管線連結於各頂帽燃料埠63。
因此，在高溫、高壓之壓縮空氣的空氣流流入空氣流路51時，使來自各椿部58的燃料F對該壓縮空氣噴射而形成有混合氣，並使該混合氣流入燃燒器內筒42內。流入燃燒器內筒42的混合氣，係與從主噴燃器45所噴射的燃料F混合，而成為預混合氣的渦流。且，混合氣，係與從點火噴燃器44所噴射的燃料混合，並藉由未圖示的火星點火而燃燒，成為燃燒氣體並於燃燒器內筒42內噴出。此時，燃燒氣體的一部分係在燃燒器內筒42內伴隨著火炎往周圍擴散地噴出，藉此使從各主噴燃器45流入燃燒器內筒42內的預混合氣被點火而燃燒。亦即，藉由從點火噴燃器44所噴射的點火燃料F所致的擴 散火炎，可進行維持火焰，其用來進行來自主噴燃器45之稀薄預混合燃料F的穩定燃燒。
以下，針對椿部58進行詳細說明。圖1為表示本實施形態之燃氣渦輪機燃燒器之椿部之安裝狀態之圖7的I-I剖面圖，圖2為用來說明椿部之安裝角度的概略圖。
如圖1所示般，椿部58，係在空氣流路51的下游側被配置於與燃燒器內筒42連通的彎曲部，基端部被支撐在燃燒器外筒41之彎曲的內面，前端部往燃燒器內筒42側延伸出去。椿部58，係呈圓柱形狀，且在內部形成有未圖示的燃料通路，該燃料通路，係使一端部連通於來自頂帽燃料埠63的供給孔63a，並使另一端部連通於往椿部58之外部開口的複數個噴射孔58a。
如圖2所示般，構成空氣流路51的燃燒器外筒41，其內面部具有：沿著燃燒器外筒41之軸方向的第1直線部41a、沿著與燃燒器外筒41之軸方向正交之方向(燃燒器外筒41之徑方向)的第2直線部41c、以及連接第1直線部41a與第2直線部41c的彎曲部41b。亦即，第1直線部41a的延長線與第2直線部41c的延長線，係在各自之長度L1、L2的位置以直角(90度)交錯。椿部58，係使基端部被固定在沿著彎曲部41b，亦即沿著第1直線部41a之長度L1與沿著第2直線部41c之長度L2的範圍。
椿部58，係使長度方向的中心線O相對於與 燃燒器外筒41之彎曲部41b之內面切線T正交的垂線P，往流動在空氣流路51之壓縮空氣A之流動方向的下游側以既定角度θ來傾斜配置。該傾斜角度θ，以10度~40度的範圍為佳，以30度左右最佳。
且，椿部58，其基端部被支撐在比第1直線部41a及第2直線部41c所延長的交點還靠流動在空氣流路51之壓縮空氣A之流動方向的下游側。
又，椿部58，並不限定於上述的形狀。圖3為表示本實施形態之椿部之變形實施形態的剖面圖。
如圖3所示般，椿部71，係被配置在構成空氣流路51之燃燒器外筒41的彎曲部41b，且往燃燒器內筒42側延伸出去。椿部71，係呈圓柱形狀，且在內部形成有未圖示的燃料通路，該燃料通路，係使一端部連通於來自頂帽燃料埠63的供給孔63a，並使另一端部連通於往椿部71之外部開口的複數個噴射孔71a。且，椿部71，係在前端部形成有呈球面形狀的球面部71b。
且，椿部58、71，並不限定於上述形狀，亦可為多角柱形狀、橢圓柱形狀，或是錐形、倒錐形、分階形狀等。且，樁部58、71，雖然長度方向的中心線O相對於垂線P往壓縮空氣A之流動方向的下游側來傾斜配置，但亦可使長度方向的中心線O相對於垂線P往壓縮空氣A之流動方向的上游側來傾斜配置。
因此，當壓縮空氣A流入空氣流路51時，使來自椿部58、71的燃料F對壓縮空氣A噴射而形成有混 合氣，並使該混合氣流入燃燒器內筒42內，使來自點火噴嘴53或主噴嘴56的燃料F對該混合氣噴射來混合。此時，椿部58、71，係往空氣流路51之壓縮空氣A之流動方向的下游側傾斜，故可抑制第2燃料噴射部周圍之流動的剝離。如此一來，椿部58、71之下游側之壓縮空氣A之流動較慢的區域會減少，可抑制來自燃燒器內筒42之火炎的回火。
如上述般之本實施形態的燃氣渦輪機燃燒器，係設置：燃燒器外筒41、燃燒器內筒42、配置在燃燒器內筒42之內部的點火噴嘴53及主噴嘴56、設在燃燒器外筒41與燃燒器內筒42之間的空氣流路51、以及配置在空氣流路51的椿部58、71，椿部58、71，係在空氣流路51的下游側被配置在與燃燒器內筒42連通的彎曲部41b，基端部被支撐在該彎曲部41b的內面且前端部往燃燒器內筒42側延伸出去，長度方向的中心線O係相對於與燃燒器外筒41之彎曲面的切線T正交的垂線P，往流動在空氣流路51之壓縮空氣A之流動方向的下游側(或上游側)以既定角度θ來傾斜配置。
因此，可抑制椿部58、71周圍之流動的剝離，該椿部58、71之下游側之壓縮空氣A之流動較慢的區域會減少，可抑制火炎的回火。
本實施形態的燃氣渦輪機燃燒器中，在壓縮空氣A之流動方向的下游側以10度~30度的範圍來傾斜配置椿部58、71。因此，椿部58、71難以成為壓縮空氣 A的流動抵抗，可減少椿部58、71之下游側之壓縮空氣A之流動較慢的區域。
本實施形態的燃氣渦輪機燃燒器中，構成空氣流路51之燃燒器外筒41的內面部，具有：沿著燃燒器外筒41之軸方向的第1直線部41a、沿著與燃燒器外筒41之軸方向正交之方向的第2直線部41c、以及連接第1直線部41a與第2直線部41c的彎曲部41b，將椿部58、71的基端部支撐在比第1直線部41a及第2直線部41c所延長的交點還靠流動在空氣流路51之壓縮空氣A之流動方向的下游側。因此，可更進一步抑制火炎的回火。且，使燃料噴射位置變化，藉由還可改善燃燒性。
在本實施形態的燃氣渦輪機燃燒器中，將椿部71設成圓柱形狀並在前端部設置球面部71b。因此，椿部71難以成為壓縮空氣A的流動抵抗，且，可抑制椿部71所致之壓縮空氣A的剝離而減少第2燃料噴射部尾流的低速區域。
且，本實施形態的燃氣渦輪機，係具備：壓縮空氣的壓縮機11、將壓縮機11所壓縮的壓縮空氣A與燃料F混合來燃燒的燃燒器12、以及由燃燒器12所生成的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪機13，在燃燒器12中，於空氣流路51的彎曲部41b設置椿部58、71，且往流動在空氣流路51之壓縮空氣A之流動方向的下游側(或上游側)以既定角度θ傾斜。
因此，在燃燒器12，可抑制椿部58、71周圍 之流動的剝離，使圍繞該椿部58、71的壓縮空氣量減少，而使椿部58、71之下游側之壓縮空氣A之流動較慢的區域減少。於是，可抑制火炎的回火。
又，上述的本實施形態中，雖然在空氣流路51的下游側將椿部58、71配置在與燃燒器內筒42連通的彎曲部41b，但亦可不是在該彎曲部41b，而是配置在各直線部41a、41b。
41‧‧‧燃燒器外筒
41a‧‧‧第1直線部
41b‧‧‧彎曲部
41c‧‧‧第2直線部
58‧‧‧椿部(第2燃料噴射部)
58a‧‧‧噴射孔
63a‧‧‧供給孔
A‧‧‧壓縮空氣
F‧‧‧燃料

Claims (5)

  1. 一種燃氣渦輪機燃燒器，其特徵為，具備：呈筒形狀的燃燒器外筒、配置在前述燃燒器外筒之內側的燃燒器內筒、配置在前述燃燒器內筒之內部的第1燃料噴射部、設置在前述燃燒器外筒與燃燒器內筒之間來使壓縮空氣流入至前述燃燒器內筒內的空氣流路、以及配置在前述空氣流路的第2燃料噴射部，其特徵為，前述第2燃料噴射部，係在前述空氣流路的下游側被配置於與前述燃燒器內筒連通的彎曲部，基端部係被支撐在前述燃燒器外筒之彎曲的內面且前端部往前述燃燒器內筒側延伸出去，使長度方向的中心線相對於與前述燃燒器外筒之彎曲之內面之切線正交的垂線，往流動在前述空氣流路之壓縮空氣之流動方向的下游側或上游側以既定角度來傾斜配置。
  2. 如請求項1所述之燃氣渦輪機燃燒器，其中，前述第2燃料噴射部，係使長度方向的中心線相對於前述垂線往流動在前述空氣流路之壓縮空氣之流動方向的下游側以10度~30度的範圍來傾斜配置。
  3. 如請求項1或2所述之燃氣渦輪機燃燒器，其中，構成前述空氣流路之前述燃燒器外筒的內面部，具有：沿著前述燃燒器外筒之軸方向的第1直線部、沿著與前述燃燒器外筒之軸方向正交之方向的第2直線部、以及連接前述第1直線部與前述第2直線部的彎曲部，前述第2燃料噴射部，其基端部被支撐在比前述第1直線部及前述第2直線部所延長的交點還靠流動在前述空氣流路之壓縮空氣之流動方向的下游側。
  4. 如請求項1所述之燃氣渦輪機燃燒器，其中，前述第2燃料噴射部，係呈圓柱形狀，且前端部呈球面形狀。
  5. 一種燃氣渦輪機，其特徵為，具備：壓縮空氣的壓縮機、將前述壓縮機所壓縮的壓縮空氣與燃料混合來燃燒的燃燒器、由前述燃燒器所生成的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪機，作為前述燃燒器，使用有請求項1所述的燃氣渦輪機燃燒器。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101889542B1 (ko) * 2017-04-18 2018-08-17 두산중공업 주식회사 연소기 노즐 조립체 및 이를 포함하는 가스터빈
JP6546334B1 (ja) * 2018-12-03 2019-07-17 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービンの燃焼器及びこれを備えたガスタービン
JP7191723B2 (ja) * 2019-02-27 2022-12-19 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器及びガスタービン
JP7096182B2 (ja) * 2019-02-27 2022-07-05 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器及びガスタービン
JP7446077B2 (ja) * 2019-10-04 2024-03-08 三菱重工業株式会社 ガスタービン用燃焼器、ガスタービン及び油燃料の燃焼方法
JP7393262B2 (ja) * 2020-03-23 2023-12-06 三菱重工業株式会社 燃焼器、及びこれを備えるガスタービン
JP7379265B2 (ja) * 2020-04-22 2023-11-14 三菱重工業株式会社 バーナー集合体、ガスタービン燃焼器及びガスタービン

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06272862A (ja) * 1993-03-18 1994-09-27 Hitachi Ltd 燃料空気混合方法およびその混合装置
JP3192055B2 (ja) * 1994-11-08 2001-07-23 株式会社日立製作所 ガスタービン燃焼器
US5647215A (en) * 1995-11-07 1997-07-15 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine combustor with turbulence enhanced mixing fuel injectors
JPH09184629A (ja) * 1996-01-04 1997-07-15 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器の予混合器
US6047550A (en) * 1996-05-02 2000-04-11 General Electric Co. Premixing dry low NOx emissions combustor with lean direct injection of gas fuel
JP3709671B2 (ja) * 1997-09-29 2005-10-26 株式会社日立製作所 ガスタービン燃焼器
JP4508474B2 (ja) * 2001-06-07 2010-07-21 三菱重工業株式会社 燃焼器
US6786047B2 (en) * 2002-09-17 2004-09-07 Siemens Westinghouse Power Corporation Flashback resistant pre-mix burner for a gas turbine combustor
JP2005233574A (ja) * 2004-02-23 2005-09-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器
JP2008025910A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
JP4918509B2 (ja) * 2008-02-15 2012-04-18 三菱重工業株式会社 燃焼器
KR101318553B1 (ko) * 2009-08-13 2013-10-16 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 연소기
US20110083440A1 (en) * 2009-10-14 2011-04-14 General Electric Company High strength crossover manifold and method of joining
JP2011111964A (ja) * 2009-11-26 2011-06-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
JP5546432B2 (ja) * 2010-11-30 2014-07-09 株式会社日立製作所 ガスタービン燃焼器及び燃料供給方法
JP5721447B2 (ja) * 2011-01-17 2015-05-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン燃焼器、これを備えたガスタービン、これを備えたガスタービンプラントおよびこの制御方法
WO2012124467A1 (ja) * 2011-03-16 2012-09-20 三菱重工業株式会社 ガスタービン燃焼器およびガスタービン
JP6154988B2 (ja) * 2012-01-05 2017-06-28 三菱日立パワーシステムズ株式会社 燃焼器
JP6004976B2 (ja) * 2013-03-21 2016-10-12 三菱重工業株式会社 燃焼器及びガスタービン

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