JP2001208350A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高温化・高出力化に伴う長時間運転に対しても
予混合ダクトを安定状態に維持させてガスタービン駆動
ガスを生成するガスタービン燃焼器を提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービン燃焼器は、予混
合ダクト１３の胴体１９の入口側を燃焼器ライナ３に支
持・接続させる予混合ダクト支持装置２３ａと、予混合
ダクト１３の胴体１９の出口側２２ａ，２２ｂ，２２ｃ
を支持する予混合ダクト支持装置２３ｂとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼
器に係り、特に燃焼室を形成する燃焼器ライナと燃焼器
ケーシングとの間に設置した予混合ダクトを運転中、安
定状態に維持させるガスタービン燃焼器に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電プラントやコンバインドサイク
ル発電プラントに適用されるガスタービンは、高プラン
ト熱効率化、高出力化を目指してガスタービン駆動ガス
を高温化する傾向にある。

【０００３】しかし、その反面、ガスタービン駆動ガス
の高温化に伴ってＮＯｘ濃度が増加する。ＮＯｘ濃度が
高くなるのは、ガスタービン駆動ガスの温度が高くなる
ことが主な要因である。このため、最近のガスタービン
では、例えば特開平２−３０９１２３号公報に示すよう
に、ガスタービン燃焼器に予混合ダクトを設け、この予
混合ダクトで燃料に空気を加え、予め燃料希薄状態にし
てガスタービン駆動ガスを生成し、ＮＯｘ濃度を低く抑
えていた。

【０００４】ところで、燃料を希薄状態に生成する予混
合ダクトは、長筒状の胴体に形成し、この胴体を燃焼室
を区画する燃焼器ライナと燃焼器ケーシングとの間に設
置するとともに、長筒状の胴体を分岐した複数の出口か
ら燃焼室に燃料希薄状態の予混合気を噴出させていた。

【０００５】また、予混合ダクトは、胴体の軸方向に沿
って長く延びる支持プレートで胴体から分岐した複数の
出口を支持させるとともに、支持プレートの端部にばね
を介装させてピン固定し、運転中に発生する種々の振動
に対して十分に抗することができるようにしていた。

【０００６】このように、予混合ダクトを組み込んだ従
来のガスタービン燃焼器は、運転中、予混合ダクトを安
定状態に維持させて予混合気を生成し、ＮＯｘ濃度を法
律規制値以下に維持させる運転を行っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】最近のように、ガスタ
ービン駆動ガスのガスタービン入口温度が高温化してく
ると、従来のガスタービン燃焼器では、幾つかの問題点
があり、その一つに予混合ダクトの振動対策がある。

【０００８】最近のガスタービン燃焼器は、高温、例え
ば１５００℃以上のガスタービン駆動ガス（燃焼ガス）
を生成させる際、各構成部品が空気圧縮機から供給され
る高温・高圧空気の流れの中に晒されており、またガス
タービン駆動ガスを生成する際の火炎から発生する非定
常の圧力振動（燃焼振動）をまともに受けており、各構
成部品を加振状態にさせている。このため、予混合ダク
トは、高温・高圧空気の流れの中に晒され、常に燃焼振
動をまともに受けながら長時間運転していると、その胴
体の局所に亀裂が発生したり、あるいはその胴体の出口
を支持する支持プレートとの間に燃焼振動等に伴う摩耗
を起させたり、予混合気に偏流を与えたりして、高温化
・高出力化を目指すガスタービン燃焼器の安定運転を難
しくさせていた。

【０００９】本発明は、このような現況を踏まえてなさ
れたもので、高温化・高出力化に伴う長時間運転に対し
ても予混合ダクトを安定状態に維持させてガスタービン
駆動ガスを生成するガスタービン燃焼器を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ン燃焼器は、上述の目的を達成するために、請求項１に
記載したように、燃焼室を区画する燃焼器ライナの頭部
側の中央に設けた拡散燃焼用燃料ノズルと、この拡散燃
焼用燃料ノズルの外側に設けた予混合燃焼用燃料ノズル
に臨み、上記燃焼器ライナの軸方向に沿って長く延びる
予混合ダクトとを備えたガスタービン燃焼器において、
上記予混合ダクトの胴体の入口側を支持し、上記燃焼器
ライナに接続する予混合ダクト支持装置と、上記予混合
ダクトの胴体の出口側を支持する予混合ダクト支持装置
とを備えたものである。

【００１１】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載した
ように、予混合ダクトの胴体の入口側を支持し、燃焼器
ライナに接続する予混合ダクト支持装置は、燃焼器ライ
ナの拡散部に固定した支持ブロックと、この支持ブロッ
クに挿通するボルトを介して上記予混合ダクトの胴体を
支持する支持具とを備えたものである。

【００１２】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載した
ように、支持具は、断面Ｕ字状に形成したものである。

【００１３】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、支持具は、弾性材で作製した平板であることを
特徴とするものである。

【００１４】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、支持ブロックは、挿通孔を備え、この挿通孔を
長円に形成したものである。

【００１５】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、支持ブロックは、挿通孔を備え、この挿通孔を
一部切欠き長円に形成したものである。

【００１６】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、挿通孔の長円は、短い半径側の孔径をボルトの
直径に合せたものである。

【００１７】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、予混合ダクトの胴体の出口側は、燃焼器ライナ
に設けたスリーブに収容させたものである。

【００１８】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、予混合ダクトの胴体の出口側を支持する予混合
ダクト支持装置は、燃焼器ライナの軸方向に沿って長く
延びる予混合ダクト出口支持プレートと、この予混合ダ
クト出口支持プレートの端部に板ばねおよび支持リング
を装着して支持する支持ピンとを備えたものである。

【００１９】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載し
たように、予混合ダクトの胴体の出口側を支持する予混
合ダクト支持装置は、燃焼器ライナの軸方向に沿って長
く延びる予混合ダクト出口支持プレートと、この予混合
ダクト出口支持プレートの端部に板ばねおよび支持リン
グを装着して支持する支持ピンと、上記胴体のうち、ガ
スタービン駆動ガスの下流側に位置する出口側の上記予
混合ダクト出口支持プレートに設けた補強板とを備えた
ものである。

【００２０】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載し
たように、予混合ダクト出口支持プレートは平板である
ことを特徴とするものである。

【００２１】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載し
たように、予混合ダクト出口支持プレート、板ばね、支
持リングおよび支持ピンのうち、いずれか少なくとも一
方は、耐摩耗材をコーティングしたものである。

【００２２】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載し
たように、板ばねは、ピン孔の部分に切欠きを形成する
とともに、端部に溶接用小孔を形成したものである。

【００２３】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載し
たように、溶接用小孔は、板ばねを予混合ダクト出口支
持プレートに接続させる溶接部を備えたものである。

【００２４】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載し
たように、板ばねは、レーザ光で形成した溶接部で予混
合ダクト出口支持プレートに接続させたものである。

【００２５】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項１６に記載し
たように、板ばねは、ピン孔の部分に切欠きを形成する
とともに、端部に溶接用小孔を形成する一方、側端にテ
ーパ部を形成したものである。

【００２６】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項１７に記載し
たように、支持リングは、板ばね側に向って突出し部を
備えたものである。

【００２７】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項１８に記載し
たように、予混合ダクトの胴体の出口側を支持する予混
合ダクト出口支持装置は、燃焼器ライナの軸方向に沿っ
て長く延びる予混合ダクト出口支持プレートと、この予
混合ダクト出口支持プレートの端部に設けた予混合ダク
ト振動調整装置とを備えたものである。

【００２８】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項１９に記載し
たように、予混合ダクト振動調整装置は、予混合ダクト
出口支持プレートにコイルばねおよび支持リングを装着
して支持する支持ピンとを備えたものである。

【００２９】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項２０に記載し
たように、予混合ダクト振動調整装置は、コイルばねを
収容する筒部と、この筒部に螺合して包囲する袋ナット
部と、この袋ナット部を支持リングに対して位置決めす
る位置決め部材と、上記袋ナット部を増締めする突起部
とを備えたものである。

【００３０】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項２１に記載し
たように、予混合ダクトの胴体の出口側を支持する予混
合ダクト支持装置は、燃焼器ライナの軸方向に沿って長
く延びる予混合ダクト出口支持プレートと、この予混合
ダクト出口支持プレートに形成され、上記胴体の出口を
収容するスリーブを遊嵌接続させる溝を備えたものであ
る。

【００３１】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上述の目的を達成するために、請求項２２に記載し
たように、スリーブは、予混合ダクト出口支持プレート
に形成した溝側に突出し片を備えたものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
燃焼器の実施形態を図面および図面に付した符号を引用
して説明する。

【００３３】図１は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第１実施形態を示す全体概略断面図である。

【００３４】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
空気圧縮機１およびガスタービン（図示せず）との間の
ガスタービン側に、その周方向に沿って例えば８缶を設
置している。

【００３５】また、ガスタービン燃焼器は、空気圧縮機
１の出口側に連通し、長筒状の燃焼器ケーシング（外
筒）２に燃焼器ライナ３で区画した燃焼室（内筒）４を
収容する構成になっている。

【００３６】燃焼器ケーシング２は、頭部側をヘッドプ
レート５で塞ぐとともに、そのヘッドプレート５の中央
に拡散燃焼用燃料ノズル６を、その外側に蒸気噴射用ノ
ズル７を、さらにその外側に予混合燃焼用燃料ノズル８
を備えている。

【００３７】拡散燃焼用燃料ノズル６は、拡散燃焼用燃
料ａを、機枠９に組み込まれ、拡開状に配置した平板状
のライナキャップ１０で形成した拡散部１１を介してス
ワラ１２からの旋回高圧空気とともに燃焼室４に供給
し、燃焼室４の横断面全域に亘ってガスタービン駆動ガ
ス（燃焼ガス）を生成するようになっている。

【００３８】また、蒸気噴射用ノズル７は、蒸気Ｓを、
拡散燃焼させたガスタービン駆動ガスに投入させ、その
ガスタービン駆動ガスの温度を低くしてＮＯｘ濃度を下
げるとともに、そのガスタービン駆動ガスの内部エネル
ギを高めてガスタービン出力を増加させるようになって
いる。

【００３９】また、予混合燃焼用燃料ノズル８は、予混
合燃焼用燃料ｂを、空気圧縮機１からの高圧空気ＡＲと
ともに予混合ダクト１３に供給し、ここで燃料希薄状態
の予混合気ＭＦＡを生成して燃焼室４に流出させ、上述
拡散燃焼のガスタービン駆動ガスを保炎（火種）として
ＮＯｘ濃度の低いガスタービン駆動ガスを生成し、その
ガスをトラジションピース１４を介してガスタービン
（図示せず）に供給するようになっている。なお、ガス
タービン燃焼器は、拡散燃焼用燃料ノズル６を、拡散燃
焼用燃料ａの着火から予め定められたガスタービン負荷
まで運転に使用させ、その後、絞り、代って予混合燃焼
用ノズル８を定格運転以後も使用させる。

【００４０】一方、予混合ダクト１３は、予混合燃焼用
燃料ノズル８に臨み、かつ燃焼器ケーシング２と燃焼器
ライナ３との間に設けられ、空気圧縮機１からの高圧空
気ＡＲを燃焼器ケーシング２の頭部側に案内する空気通
路１５を区画するフロースリーブ１６内に収容されてい
る。

【００４１】この予混合ダクト１３は、図２に示すよう
に、燃焼器ライナ３で形成した燃焼室４に対し、周方向
に沿って例えば８缶、点火器１７、隣のガスタービン燃
焼器（図示せず）にガスタービン駆動ガスを案内する火
炎伝播管１８とともに設置している。

【００４２】また、予混合ダクト１３は、図１および図
３に示すように、燃焼器ライナ３で形成した燃焼室４の
軸方向に沿って長く延びる長筒状の胴体１９に形成し、
その入口２０に拡開縁２１を設けるとともに、ガスター
ビン駆動ガスＧの下流側に向って複数の出口２２ａ，２
２ｂ，２２ｃを設けている。

【００４３】また、予混合ダクト１３は、胴体１９の入
口２０側および出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃ側のそれぞ
れに予混合ダクト支持装置２３ａ，２３ｂを備え、予混
合ダクト支持装置２３ａ，２３ｂを介して燃焼器ライナ
３に支持させている。なお、燃焼器ライナ３は、図１に
示すように、ライナ支持具３１を介してフロースリーブ
１６に支持されている。

【００４４】一方、胴体１９の出口２０側に備えた予混
合ダクト支持装置２３ａは、図３および図４に示すよう
に、拡散部１１を塞ぎ、かつ空気孔２４を備えた円板状
の閉塞板２５に固設させた筒状の支持ブロック２６と、
この筒状の支持ブロック２６に挿通するボルト２７、ナ
ット２８、ワッシャ２９を介して胴体１９を支持する断
面Ｕ字状の支持具３０とを備えた構成になっている。

【００４５】他方、胴体１９の出口２３ａ，２３ｂ，２
３ｃ側に備えた予混合ダクト支持装置２３ｂは、図３に
示すように、燃焼器ライナ３に接続させ、出口２０ａ，
２０ｂ，２０ｃを収容するスリーブ３２ａ，３２ｂ，３
２ｃと、スリーブ３２ａ，３２ｂ，３２ｃに当接し、か
つ燃焼室４の軸方向に沿って長く延びる平板状の予混合
ダクト出口支持プレート３３と、予混合ダクト出口支持
プレート３３の端部を板ばね３４および支持リング３５
を介装して燃焼器ライナ３に固定させる支持ピン３６と
を備えた構成になっている。

【００４６】また、予混合ダクト支持装置２３ｂは、運
転中、火炎による燃焼振動や高圧空気ＡＲによる衝撃力
等により偏位し、偏位の際に発生する摩耗を防止するた
めに、予混合ダクト出口支持プレート３３、板ばね３
４、支持リング３５、支持ピン３６のうち、少なくとも
一つ以上に例えばクロム・カーバイト等の耐摩耗材をコ
ーティングしている。

【００４７】このように、本実施形態は、予混合ダクト
１３の出口２２側と出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃ側との
それぞれに予混合ダクト支持装置２３ａ，２３ｂを設
け、予混合ダクト支持装置２３ａ，２３ｂを介して燃焼
器ライナ３に支持させたので、燃焼振動や高圧空気ＡＲ
に伴う押圧力に対し、予混合ダクト１３と燃焼器ライナ
３との相対的な移動を防止して摩耗による減肉を抑制す
ることができ、高温化・高出力化に伴う長時間運転に対
しても予混合ダクト１３を安定状態に維持させてガスタ
ービン駆動ガスを生成することができる。

【００４８】図５は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第２実施形態を示す一部切欠き概略断面図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。

【００４９】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
予混合ダクト１３の胴体１９の入口２０側を支持する予
混合ダクト支持装置２３ａのうち、筒状に形成した支持
ブロック２６に設けた挿通孔３７を長円に形成したもの
である。

【００５０】また、筒状に形成した支持ブロック２６
は、挿通孔３７の長円のうち、短い半径側の孔径をボル
ト２７の直径に合せた口径に形成している。

【００５１】このように、本実施形態は、予混合ダクト
１３を予混合ダクト支持装置２３ａを介して燃焼器ライ
ナ３に支持させる際、予混合ダクト支持装置２３ａの支
持具３０を支持する筒状に形成した支持ブロック２６の
挿通孔３７を長円に形成し、長円のうち、短い半径側の
孔径をボルト２７の直径に合せて予混合ダクト１３の半
径方向側の移動を拘束したので、予混合ダクト１３を安
定状態に維持させてガスタービン駆動ガスを生成するこ
とができる。

【００５２】なお、本実施形態は、筒状に形成した支持
ブロック２６の挿通孔３７を長円に形成したが、この例
に限らず、例えば図６に示すように一部切欠き長円にし
てもよい。挿通孔３７を一部切欠き長円にした場合、予
混合ダクト支持装置２３ａの分解作業が容易になる点で
有効である。

【００５３】図７は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第３実施形態を示す一部切欠き概略断面図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。

【００５４】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
予混合ダクト１３の胴体１９の入口２０側を支持する予
混合ダクト支持装置２３ａのうち、支持ブロック２６に
接続し、胴体１９を支持する支持具３０を弾性材で作製
した平板に形成したものである。

【００５５】ガスタービン燃焼器は、予混合ダクト１３
の出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃを燃焼器ライナ３に設け
たスリーブ３２ａ，３２ｂ，３２ｃに収容していると、
ガスタービン駆動ガスＧの高温化に伴う熱伸びにより出
口２２ａ，２２ｂ，２２ｃとスリーブ３２ａ，３２ｂ，
３２ｃに亀裂が発生するおそれがある。

【００５６】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、支持具３０を弾性材で作製した平板に形成し、ガ
スタービン駆動ガスＧの高温化に伴う熱伸びにより出口
２２ａ，２２ｂ，２２ｃとスリーブ３２ａ，３２ｂ，３
２ｃとの互いの接触に基づく過度な押圧力が発生して
も、その過度な押圧力を弾性材で作製した平板形状の支
持具３０で吸収させたものである。

【００５７】したがって、本実施形態では、ガスタービ
ン駆動ガスＧの高温化に伴う出口２２ａ，２２ｂ，２２
ｃとスリーブ３２ａ，３２ｂ，３２ｃとの接触に基づく
過度な押圧力が発生しても、その押圧力を支持具３０で
吸収させるので、出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃ等の亀裂
損傷を防止することができる。

【００５８】図８は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第４実施形態を示す一部切欠き概略平面図である。な
お、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。

【００５９】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
予混合ダクト１３の胴体１９の出口２ａ，２２ｂ，２２
ｃ側を支持する予混合ダクト支持装置２３ｂのうち、予
混合ダクト出口支持プレート３３に装着する板ばね３４
のピン孔３８の部分に切欠き３９を形成するとともに、
板ばね３４の端部に溶接用小孔４０を設けたものであ
る。

【００６０】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
板ばね３４を予混合ダクト出口支持プレート３３に装着
し、ピン孔３８を介して支持ピンで固定させる際、板ば
ね３４を１枚ものにしていると、予混合ダクト出口支持
プレート３３との間の局所に片当りを引き起し、接触部
分に摩耗が発生することに着目したもので、板ばね３４
に切欠き３９を形成し、板ばね３４を予混合ダクト出口
支持プレート３３に均等に接触させるようになってい
る。

【００６１】その際、板ばね３４は、端部に溶接用小孔
４０を設け、図９に示すように、溶接用小孔４０を介し
て溶接部４１を形成し、予混合ダクト出口支持プレート
３３に固着させる。なお、板ばね３４と予混合ダクト出
口支持プレート３３との固定手段は、例えば図１０に示
すように、溶接部４１をレーザ光ＬＥで形成してもよ
い。

【００６２】このように、本実施形態は、予混合ダクト
出口支持プレート３３に装着する板ばね３４の中央部分
に切欠き３９を設けるとともに、端部に溶接用小孔４０
を設けて溶接部４１を形成するか、あるいはレーザ光Ｌ
Ｅで溶接部４１を形成するかのいずれかを選択したの
で、予混合ダクト出口支持プレート３３と板ばね３４と
を均等に接触させることができ、摩耗の発生を抑制する
ことができる。

【００６３】なお、本実施形態は、板ばね３４の中央部
分に切欠き３９を設けたが、この例に限らず、例えば図
１１に示すように、板ばね３４の側端にテーパ部４２を
形成し、予混合ダクト出口支持プレート３３との接触面
積を少なくさせてもよい。熱膨張により燃焼器ライナ
（図示せず）および予混合ダクト出口支持プレート３３
の変動に伴って板ばね３４も追従するが、その際、板ば
ね３４に過度な応力が発生するおそれがあるので、この
点を考慮して板ばね３４の側端をテーパ部４２に形成
し、予混合ダクト出口支持プレート３３との接触面積を
少なくさせ、亀裂の発生を抑制したものである。

【００６４】図１２は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の第５実施形態を示す一部切欠き概略部分断面図であ
る。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付す。

【００６５】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
予混合ダクト１３の胴体１９の出口２２ｃ側を支持する
予混合ダクト支持装置２３ｂのうち、予混合ダクト出口
支持プレート３３に予混合ダクト振動調整装置４３を設
けたものである。

【００６６】この予混合ダクト振動調整装置３２は、予
混合ダクト出口支持プレート３３に装着するコイルばね
４４と、コイルばね４４に押圧力を与えて固定支持させ
る支持リング３５、ボルト４５およびナット４６を備え
た構成になっている。

【００６７】なお、本実施形態に係る予混合ダクト振動
調整装置４３は、コイルばね４４に支持リング３５、ボ
ルト４５およびナット４６を組み合せたものであるが、
この例に限らず、例えば図１３に示す構成にしてもよ
い。すなわち、この予混合ダクト振動調整装置４３は、
例えば図１３に示すように、予混合ダクト出口支持プレ
ート３３に装着するコイルばね４４を収容する筒部４７
と、この筒部４７にネジ部４８で螺合して包囲する筒状
の袋ナット部４９と、この筒状の袋ナット部４９を支持
リング３５に対して位置決めする位置決め部材５０と、
袋ナット部４９をスパナ等の工具で増締めする突起部５
１とを備えた構成になっている。

【００６８】このように、本実施形態は、予混合ダクト
１３の胴体１９の出口２２ｃ側に設けた予混合ダクト支
持装置２３ｂのうち、予混合ダクト出口支持プレート３
３に予混合ダクト振動調整装置４３を備えたので、熱膨
張による予混合ダクト１３の胴体１９の変位を吸収して
予混合ダクト１３を安定状態に維持させることができ、
燃焼振動による加振周波数から胴体１９の固有振動数を
容易に離調させて予混合ダクト１３に安定運転を行わせ
ることができる。

【００６９】図１４は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の第６実施形態を示す一部切欠き概略平面図である。
なお、第１および第４実施形態の構成部分と同一部分に
は同一符号を付す。

【００７０】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
予混合ダクト１３の胴体１９の出口２２ａ，２２ｂ，２
２ｃ側を支持する予混合ダクト支持装置２３ｂのうち、
予混合ダクト出口支持プレート３３に装着する板ばね３
４のピン孔３８の部分に、第４実施形態と同様に、切欠
き３９を形成し、板ばね３４の端部に溶接用小孔４０を
設け、板ばね３４の側端にテーパ部４２を形成するとと
もに、胴体１９の出口２２ｃ側の予混合ダクト出口支持
プレート３３に平板状の補強板５２を設けたものであ
る。

【００７１】本実施形態は、燃焼器ライナ（図示せず）
の周方向の熱膨出によって予混合ダクト出口支持プレー
ト３３および板ばね３４が変位し、これに伴って過大な
熱応力が発生することを考慮したもので、予混合ダクト
１３の胴体１９のうち、ガスタービン駆動ガスの下流側
に位置する出口２２ｃ側の予混合ダクト出口支持プレー
ト３３に補強板５２を設け、剛性力を高めたものてあ
る。

【００７２】したがって、本実施形態では、胴体１９の
出口２２ｃ側の予混合ダクト出口支持プレート３３に補
強板５２を設け、剛性力を高めたので、予混合ダクト出
口支持プレート３３等の亀裂の発生を抑制することがで
きる。

【００７３】図１５は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の第７実施形態を示す一部切欠き概略斜視図である。
なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号
を付す。

【００７４】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
予混合ダクト１３の胴体１９の出口２ａ，２２ｂ，２２
ｃを収容し、燃焼器ライナ３に固定したスリーブ３２
ａ，３２ｂ，３２ｃを支持する予混合ダクト出口支持プ
レート３３に溝５３を設け、この溝５３にスリーブ３２
ａ，３２ｂ，３２ｃを遊嵌接続させるようになってい
る。この溝５３には、運転中、スリーブ３２ａ，３２
ｂ，３２ｃの揺動に対して摩耗しないように、例えばク
ロムカーバイト等の耐摩耗材がコーティングされてい
る。

【００７５】また、本実施形態に係るガスタービン燃焼
器は、胴体１９の出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃに絞り部
５４を形成し、予混合気ＭＦＡの流速を高めて予混合気
ＭＦＡを燃焼室４に良好に流出させるとともに、燃焼器
ライナ３およびスリーブ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれ
ぞれに空気孔５５を形成し、高圧空気ＡＲを空気孔５５
に供給し、燃焼器ライナ３およびスリーブ３２ａ，３２
ｂ，３２ｃのそれぞれを冷却させるようにしている。な
お、符号５６は、燃焼器ライナ内リングであり、また符
号５７は、スリーブ冷却フランジである。

【００７６】このような構成を備えたガスタービン燃焼
器は、燃焼器ライナ３およびスリーブ３２ａ，３２ｂ，
３２ｃのそれぞれを高圧空気ＡＲで冷却するとともに、
スリーブ３２ａ，３２ｂ，３２ｃを予混合ダクト出口支
持プレート３３の溝５３に遊嵌接続させているので、胴
体１９の出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃの熱による膨出が
あっても、スリーブ３２ａ，３２ｂ，３２ｃと出口２２
ａ，２２ｂ，２２ｃとの間の隙間を確保させることがで
きる。

【００７７】したがって、本実施形態では、スリーブ３
２ａ，３２ｂ，３２ｃと出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃと
の間の隙間を確実に確保させてスリーブ３２ａ，３２
ｂ，３２ｃおよび出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞ
れを安定状態に維持させたので、スリーブ３２ａ，３２
ｂ，３２ｃおよび出口２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞ
れを確実に冷却させ、亀裂等の発生を防止することがで
き、燃焼室４から予混合ダクト１３の胴体１９へのガス
タービン駆動ガス火炎の逆火を確実に防止することがで
きる。

【００７８】図１６は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の第８実施形態を示す一部切欠き概略断面図である。
なお、第１および第７実施形態の構成部分と同一部分に
は同一符号を付す。

【００７９】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
予混合ダクト出口支持プレート３３の溝５３に遊嵌接続
するスリーブ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが運転中の揺動に
よるり摩耗することを考慮したもので、スリーブ３２
ａ，３２ｂ，３２ｃに予混合ダクト出口支持プレート３
３と接触する面積を増加させる突出し片５８を設けたも
のである。

【００８０】このように、本実施形態は、スリーブ３２
ａ，３２ｂ，３２ｃに予混合ダクト出口支持プレート３
３と接触する面積を増加させる突出し片５８を設けたの
で、予混合ダクト出口支持プレート３３の溝５３に遊嵌
接続するスリーブ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの摩耗を少な
く抑えることができる。

【００８１】図１７および図１８は、本発明に係るガス
タービン燃焼器の第９実施形態を示す一部切欠き概略断
面図である。なお、図１８は、図１７のＤ−Ｄ矢視方向
からら見た正面図である。また、第１実施形態の構成部
分と同一部分には同一符号を付す。

【００８２】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
予混合ダクト１３の胴体１９の出口２２ａ，２２ｂ，２
２ｃ側を支持する予混合ダクト支持装置２３ｂのうち、
予混合ダクト出口支持プレート３３に装着する板ばね３
４を支持リング３５および支持ピン３６で固定していて
も、運転中、折損等の事情により板ばね３４が飛び出す
ことを考慮したもので、支持リング３５に突出し部５９
を設け、板ばね３４の飛び出しを防止させたものであ
る。

【００８３】したがって、本実施形態では、運転中、折
損等により板ばね３４の飛び出しを防止させる突出し部
５９を支持リング３５を設けたので、ガスタービン動翼
（図示せず）等への衝突による事故の発生を防止し、ガ
スタービン燃焼器に安定運転を行わせることができる。

【００８４】

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガス
タービン燃焼器は、予混合ダクトの入口側と出口側との
それぞれに予混合ダクト支持装置を設けたので、予混合
ダクトを安定状態に維持させてガスタービン駆動ガスを
生成することができ、高温化・高圧化に対しても長時間
に亘って充分に対処させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスタービン燃焼器の第１実施形
態を示す全体概略断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視方向から切断した断面図。

【図３】本発明に係るガスタービン燃焼器の第１実施形
態における予混合ダクトを示す概略断面図。

【図４】図３のＢ−Ｂ矢視方向から見た一部切欠き概略
正面図。

【図５】本発明に係るガスタービン燃焼器の第２実施形
態を示す一部切欠き概略断面図。

【図６】本発明に係るガスタービン燃焼器の第２実施形
態における変形例を示す一部切欠き概略断面図。

【図７】本発明に係るガスタービン燃焼器の第３実施形
態を示す一部切欠き概略断面図。

【図８】本発明に係るガスタービン燃焼器の第４実施形
態を示す一部切欠き概略平面図。

【図９】図８のＣ−Ｃ矢視方向から切断した断面図。

【図１０】本発明に係るガスタービン燃焼器の第４実施
形態における第１変形例を示す一部切欠き概略部分断面
図。

【図１１】本発明に係るガスタービン燃焼器の第４実施
形態における第２変形例を示す一部切欠き概略平面図。

【図１２】本発明に係るガスタービン燃焼器の第５実施
形態を示す一部切欠き概略部分断面図。

【図１３】本発明に係るガスタービン燃焼器の第５実施
形態における変形例を示す一部切欠き概略部分断面図。

【図１４】本発明に係るガスタービン燃焼器の第６実施
形態を示す一部切欠き概略平面図。

【図１５】本発明に係るガスタービン燃焼器の第７実施
形態を示す一部切欠き概略斜視図。

【図１６】本発明に係るガスタービン燃焼器の第８実施
形態を示す一部切欠き概略断面図。

【図１７】本発明に係るガスタービン燃焼器の第９実施
形態を示す一部切欠き概略断面図。

【図１８】図１７のＤ−Ｄ矢視方向から見た正面図。

【符号の説明】

１ 空気圧縮機 ２ 燃焼器ケーシング ３ 燃焼器ライナ ４ 燃焼室 ５ ヘッドプレート ６ 拡散燃焼用燃料ノズル ７ 蒸気噴射用ノズル ８ 予混合燃焼用燃料ノズル ９ 機枠 １０ ライナキャップ １１ 拡散部 １２ スワラ １３ 予混合ダクト １４ トラジションピース １５ 空気通路 １６ フロースリーブ １７ 点火器 １８ 火炎伝播管 １９ 胴体 ２０ 入口 ２１ 拡開縁 ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 出口 ２３ａ，２３ｂ 予混合ダクト支持装置 ２４ 空気孔 ２５ 閉塞板 ２６ 支持ブロック ２７ ボルト ２８ ナット ２９ ワッシャ ３０ 支持具 ３１ ライナ支持具 ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ スリーブ ３３ 予混合ダクト出口支持プレート ３４ 板ばね ３５ 支持リング ３６ 支持ピン ３７ 挿通孔 ３８ ピン孔 ３９ 切欠き ４０ 溶接用小孔 ４１ 溶接部 ４２ テーパ部 ４３ 予混合ダクト支持調整装置 ４４ コイルばね ４５ ボルト ４６ ナット ４７ 筒部 ４８ ネジ部 ４９ 袋ナット部 ５０ 位置決め部材 ５１ 突起部 ５２ 補強板 ５３ 溝 ５４ 絞り部 ５５ 空気孔 ５６ 燃焼器ライナ内リング ５７ スリーブ冷却フランジ ５８ 突出し片 ５９ 突出し部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 弘行 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 小野田 昭博 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 岩井 保憲 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 山田 正彦 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 前田 福夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室を区画する燃焼器ライナの頭部側
   の中央に設けた拡散燃焼用燃料ノズルと、この拡散燃焼
   用燃料ノズルの外側に設けた予混合燃焼用燃料ノズルに
   臨み、上記燃焼器ライナの軸方向に沿って長く延びる予
   混合ダクトとを備えたガスタービン燃焼器において、上
   記予混合ダクトの胴体の入口側を支持し、上記燃焼器ラ
   イナに接続する予混合ダクト支持装置と、上記予混合ダ
   クトの胴体の出口側を支持する予混合ダクト支持装置と
   を備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
2. 【請求項２】 予混合ダクトの胴体の入口側を支持し、
   燃焼器ライナに接続する予混合ダクト支持装置は、燃焼
   器ライナの拡散部に固定した支持ブロックと、この支持
   ブロックに挿通するボルトを介して上記予混合ダクトの
   胴体を支持する支持具とを備えたことを特徴とする請求
   項１記載のガスタービン燃焼器。
3. 【請求項３】 支持具は、断面Ｕ字状に形成したことを
   特徴とする請求項２記載のガスタービン燃焼器。
4. 【請求項４】 支持具は、弾性材で作製した平板である
   ことを特徴とする請求項２記載のガスタービン燃焼器。
5. 【請求項５】 支持ブロックは、挿通孔を備え、この挿
   通孔を長円に形成したことを特徴とする請求項２記載の
   ガスタービン燃焼器。
6. 【請求項６】 支持ブロックは、挿通孔を備え、この挿
   通孔を一部切欠き長円に形成したことを特徴とする請求
   項２記載のガスタービン燃焼器。
7. 【請求項７】 挿通孔の長円は、短い半径側の孔径をボ
   ルトの直径に合せたことを特徴とする請求項５または６
   記載のガスタービン燃焼器。
8. 【請求項８】 予混合ダクトの胴体の出口側は、燃焼器
   ライナに設けたスリーブに収容させたことを特徴とする
   請求項１記載のガスタービン燃焼器。
9. 【請求項９】 予混合ダクトの胴体の出口側を支持する
   予混合ダクト支持装置は、燃焼器ライナの軸方向に沿っ
   て長く延びる予混合ダクト出口支持プレートと、この予
   混合ダクト出口支持プレートの端部に板ばねおよび支持
   リングを装着して支持する支持ピンとを備えたことを特
   徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器。
10. 【請求項１０】 予混合ダクトの胴体の出口側を支持す
    る予混合ダクト支持装置は、燃焼器ライナの軸方向に沿
    って長く延びる予混合ダクト出口支持プレートと、この
    予混合ダクト出口支持プレートの端部に板ばねおよび支
    持リングを装着して支持する支持ピンと、上記胴体のう
    ち、ガスタービン駆動ガスの下流側に位置する出口側の
    上記予混合ダクト出口支持プレートに設けた補強板とを
    備えたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃
    焼器。
11. 【請求項１１】 予混合ダクト出口支持プレートは平板
    であることを特徴とする請求項９または１０記載のガス
    タービン燃焼器。
12. 【請求項１２】 予混合ダクト出口支持プレート、板ば
    ね、支持リングおよび支持ピンのうち、いずれか少なく
    とも一方は、耐摩耗材をコーティングしたことを特徴と
    する請求項９または１０記載のガスタービン燃焼器。
13. 【請求項１３】 板ばねは、ピン孔の部分に切欠きを形
    成するとともに、端部に溶接用小孔を形成したことを特
    徴とする請求項９または１０記載のガスタービン燃焼
    器。
14. 【請求項１４】 溶接用小孔は、板ばねを予混合ダクト
    出口支持プレートに接続させる溶接部を備えたことを特
    徴とする請求項１３記載のガスタービン燃焼器。
15. 【請求項１５】 板ばねは、レーザ光で形成した溶接部
    で予混合ダクト出口支持プレートに接続させたことを特
    徴とする請求項９または１０記載のガスタービン燃焼
    器。
16. 【請求項１６】 板ばねは、ピン孔の部分に切欠きを形
    成するとともに、端部に溶接用小孔を形成する一方、側
    端にテーパ部を形成したことを特徴とする請求項９また
    は１０記載のガスタービン燃焼器。
17. 【請求項１７】 支持リングは、板ばね側に向って突出
    し部を備えたことを特徴とする請求項９または１０記載
    のガスタービン燃焼器。
18. 【請求項１８】 予混合ダクトの胴体の出口側を支持す
    る予混合ダクト出口支持装置は、燃焼器ライナの軸方向
    に沿って長く延びる予混合ダクト出口支持プレートと、
    この予混合ダクト出口支持プレートの端部に設けた予混
    合ダクト振動調整装置とを備えたことを特徴とする請求
    項１記載のガスタービン燃焼器。
19. 【請求項１９】 予混合ダクト振動調整装置は、予混合
    ダクト出口支持プレートにコイルばねおよび支持リング
    を装着して支持する支持ピンとを備えたことを特徴とす
    る請求項１７記載のガスタービン燃焼器
20. 【請求項２０】 予混合ダクト振動調整装置は、コイル
    ばねを収容する筒部と、この筒部に螺合して包囲する袋
    ナット部と、この袋ナット部を支持リングに対して位置
    決めする位置決め部材と、上記袋ナット部を増締めする
    突起部とを備えたことを特徴とする請求項１７記載のガ
    スタービン燃焼器。
21. 【請求項２１】 予混合ダクトの胴体の出口側を支持す
    る予混合ダクト支持装置は、燃焼器ライナの軸方向に沿
    って長く延びる予混合ダクト出口支持プレートと、この
    予混合ダクト出口支持プレートに形成され、上記胴体の
    出口を収容するスリーブを遊嵌接続させる溝を備えたこ
    とを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器。
22. 【請求項２２】 スリーブは、予混合ダクト出口支持プ
    レートに形成した溝側に突出し片を備えたことを特徴と
    する請求項２１記載のガスタービン燃焼器。