JP2018128215A - Gas turbine combustor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービン燃焼器に関する。 The present invention relates to a gas turbine combustor.
環境保護の観点から、圧縮機、燃焼器及びタービン等を備えるガスタービンにはNOx排出量の更なる抑制が求められている。 From the viewpoint of environmental protection, gas turbines including a compressor, a combustor, a turbine, and the like are required to further suppress NOx emissions.
NOx排出量を抑制する一方策として、予混合燃焼方式の燃焼器を採用することが挙げられる。この種の燃焼器では、燃料と空気が予め混合されて燃焼室に供給されるため、燃焼室内に形成される火炎の温度が均一化し、NOxの排出量が抑制される。しかし、空気の温度が上昇したり燃料の水素含有量が増加すると燃焼速度が増加し、燃焼室内に形成された火炎が予混合器内に逆流するいわゆる逆火が起こり、燃焼器を焼損させる可能性がある。これに対し、燃料ノズルと燃料ノズルの下流側に配置された空気孔プレートに形成された空気孔とを対応させて設け、個々の空気孔から燃料と空気の混合気が噴出するように構成した燃焼器が提案されている(特許文献1等を参照)。この燃焼器は、個々の空気孔つまり絞られた流路から混合気が噴出するので耐逆火性に優れる。また、空気孔から噴出する際の流路の急拡大により混合気の混合が更に促進され、NOx排出量の抑制の効果も高い。 One way to reduce NOx emissions is to employ a premixed combustion type combustor. In this type of combustor, since fuel and air are mixed in advance and supplied to the combustion chamber, the temperature of the flame formed in the combustion chamber is made uniform, and NOx emission is suppressed. However, if the temperature of the air rises or the hydrogen content of the fuel increases, the combustion speed increases, and a so-called backfire occurs in which the flame formed in the combustion chamber flows back into the premixer, which can burn the combustor. There is sex. On the other hand, the fuel nozzle and the air hole formed in the air hole plate arranged on the downstream side of the fuel nozzle are provided so as to correspond to each other, and the mixture of fuel and air is ejected from each air hole. A combustor has been proposed (see Patent Document 1). This combustor is excellent in resistance to flashback because the air-fuel mixture is ejected from the individual air holes, that is, the restricted flow paths. In addition, the rapid expansion of the flow path at the time of ejection from the air hole further promotes the mixing of the air-fuel mixture, and the effect of suppressing the NOx emission amount is also high.
しかしながら、特許許文献1の燃焼器では、NOx排出量を抑制するために燃料ノズルから燃料を均一に噴射すると、空気孔プレートの外周側に配置された空気孔から噴出する混合気の燃空比が大きくなる傾向がある。そのため燃焼速度が増加し、空気孔プレートの燃焼室側の壁面に対し火炎が付着及び離脱を繰り返すことで、燃焼振動が発生する場合がある。 However, in the combustor of Patent Document 1, when the fuel is uniformly injected from the fuel nozzle in order to suppress the NOx emission amount, the fuel-air ratio of the air-fuel mixture ejected from the air holes arranged on the outer peripheral side of the air hole plate Tend to be larger. For this reason, the combustion speed increases, and the combustion vibration may occur due to the repeated attachment and detachment of the flame to the combustion chamber side wall of the air hole plate.
本発明は上記に鑑みてなされたもので、NOx排出量を抑制しつつ燃焼振動の発生を抑制できる燃焼器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a combustor capable of suppressing the generation of combustion vibration while suppressing the NOx emission amount.
上記目的を達成するために、本発明に係るガスタービン燃焼器は、燃料を噴射する複数の燃料ノズルと、前記複数の燃料ノズルに対応して形成された複数の空気孔を有し、前記複数の燃料ノズルの燃料の流れ方向の下流側に設けられた空気孔プレートとを備えるバーナと、前記バーナの燃料の流れ方向の下流側に配置され、前記複数の空気孔から噴射された燃料と空気とを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室とを備え、前記空気孔プレートの前記燃焼室側の壁面は、中心点の周囲に周方向に配置された扇形状の複数の第1領域、周方向に隣接する第1領域の間の第2領域、及び複数の第1領域の外周を包囲する環状の第3領域に区画されており、前記複数の空気孔は、同心状の複数の空気孔列を構成するように前記第2領域を避けて前記第1領域又は第3領域に開口し、最外周の空気孔列を構成する空気孔は、前記第2領域のそれぞれの延長上に各1つが位置するように前記第3領域に開口しており、前記最外周の空気孔列を除く他の空気孔列を構成する空気孔は、前記第2領域の周方向の幅よりも狭いピッチで前記第1領域に開口していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a gas turbine combustor according to the present invention has a plurality of fuel nozzles for injecting fuel, and a plurality of air holes formed corresponding to the plurality of fuel nozzles. A burner including an air hole plate provided downstream of the fuel nozzle in the fuel flow direction, and fuel and air injected from the plurality of air holes disposed downstream of the burner in the fuel flow direction. And a combustion chamber side wall surface of the air hole plate includes a plurality of fan-shaped first regions arranged in a circumferential direction around a center point, A plurality of concentric air holes, each of which is divided into a second region between first regions adjacent to each other in a direction and an annular third region surrounding an outer periphery of the plurality of first regions. Avoiding the second region so as to form a row, the second The air holes that open in the region or the third region and constitute the outermost air hole array are opened in the third region so that one is located on each extension of the second region, The air holes constituting the other air hole rows except for the outermost air hole row are opened in the first region at a pitch narrower than the circumferential width of the second region.
本発明によれば、NOx排出量を抑制しつつ燃焼振動の発生を抑制できる燃焼器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the combustor which can suppress generation | occurrence | production of combustion vibration, suppressing NOx discharge | emission amount can be provided.
<第1実施形態>
(構成)
1.ガスタービンプラント
図1は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器(以下、燃焼器)を適用したガスタービンプラントの一構成例を表す図である。
<First Embodiment>
(Constitution)
1. Gas Turbine Plant FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a gas turbine plant to which a gas turbine combustor (hereinafter, combustor) according to the present embodiment is applied.
図1に示すように、本実施形態に係るガスタービンプラント100は、ガスタービン101及び負荷機器8を備えている。
As shown in FIG. 1, the
ガスタービン101は、圧縮機1、燃焼器2及びタービン3を備えている。圧縮機1は、タービン3により回転駆動され、吸気部(不図示)を介して大気から吸い込まれた空気(吸い込み空気)15を圧縮して高圧空気16を生成し、燃焼器2に供給する。高圧空気16は、ガスタービン101が定格負荷運転の状態にある場合、圧力比によっては400℃以上の高温となる。燃焼器2は、圧縮機1から供給された高圧空気16を燃料系統200(後述する)から供給される燃料(本実施形態では、ガス燃料)と混合して燃焼し、高温の燃焼ガス18を生成してタービン3に供給する。タービン3は、燃焼器2から供給された燃焼ガス18が膨張することにより回転駆動される。タービン3を駆動した燃焼ガス18は、排ガス19としてタービン3から排気される。負荷機器(本実施形態では、発電機)8は、タービン3と同軸に連結され、タービン3の回転動力を電力に変換する。本実施形態では、圧縮機1、タービン3及び発電機8はシャフト7により相互に連結されており、タービン3で得られた回転動力の一部は圧縮機1を駆動する。
The
2.燃焼器
燃焼器2は、ガスタービン101のケーシング4に取り付けられている。燃焼器2は、燃焼器ライナ(内筒)10、フロースリーブ(外筒)11、尾筒内筒12、尾筒外筒13、バーナ6、燃料系統200及び制御装置61を備えている。
2. Combustor The
内筒10は、バーナ6の燃焼ガス18の流れ方向の下流側に設けられている。以下、燃焼ガス18の流れ方向の「上流」「下流」を「燃焼ガス上流」「燃焼ガス下流」と言う。内筒10は円筒状の部材であり、圧縮機1から供給される高圧空気16と燃焼器2で生成される燃焼ガス18とを隔てている。外筒11は、内筒10よりも内径が大きく形成された円筒状の部材であり、内筒10の外周側に内筒10を覆うように設けられている。本実施形態では、外筒11は、内筒10と同心円に配置されている。内筒10と外筒11との間に形成される環状の空間は、圧縮機1から燃焼器2に供給される高圧空気16が流れる環状流路(第1環状流路)23を構成している。第1環状流路23を流れる高圧空気16は、内筒10の外壁面側から内筒10を対流冷却する。内筒10の壁面には多数の孔(不図示)が形成されている。第1環状流路23を流れる高圧空気16の一部は、内筒10の壁面に形成された多数の孔から内筒10の内部へ流入し、内筒10の内周面に沿って流れて冷却空気膜を形成して内筒10の内周面を冷却し(フィルム冷却)、内筒10を高温の燃焼ガス18から保護する。第1環状流路23を流れる高圧空気16のうち内筒10のフィルム冷却に使用されなかった分は、第1環状流路23を流れて燃焼用空気17としてバーナ6に到達する。バーナ6に到達した燃焼用空気17は、燃料系統200からバーナ6に供給された燃料と共に内筒10の内側に形成された燃焼室5内に噴射され、燃焼される。
The
燃焼室5は、バーナ6の燃料の流れ方向の下流側に配置されている。燃焼室5では、バーナ6の空気孔プレート31(後述する)に形成された複数の空気孔32から噴射された燃料と燃焼用空気17との混合気が燃焼され、燃焼ガス18が生成される。内筒10のバーナ6から遠い側(燃焼ガス下流側)は、尾筒内筒12の一端に挿し込まれている。尾筒内筒12の他端は、燃焼器2とタービン3とを接続する管路(不図示)に接続している。尾筒内筒12は、燃焼室5で生成された燃焼ガス18をタービン3に導く機能を有する。尾筒内筒12の外周側に、尾筒内筒12を覆う円筒状の尾筒外筒13が設けられている。外筒11のバーナ6から遠い側(燃焼ガス下流側)は、尾筒外筒13の一端に挿し込まれている。尾筒外筒13の他端は、ケーシング4内に開口している。尾筒内筒12と尾筒外筒13との間に形成される環状の空間は、圧縮機1から燃焼器2に供給されケーシング4内に充満した高圧空気16を第1環状流路23に導く環状流路(第2環状流路)25を構成している。第2環状流路25を流れる高圧空気16は、尾筒内筒12の外壁面側から尾筒内筒12を対流冷却する。
The
2−1.燃料系統
燃料系統200は、共通燃料系統50及び第1,2燃料系統51,52を備えている。共通燃料系統50は、燃料供給源(不図示)に接続している。第1,2燃料系統51,52は、共通燃料系統50から並列に分岐し、バーナ6が備える燃料ヘッダ24(後述する)に接続している。なお、共通燃料系統50から分岐する燃料系統の数は2つに限定されない。
2-1. Fuel System The
共通燃料系統50の第1,2燃料系統51,52が分岐する部分の燃料の流れ方向の上流側には、燃料を遮断するための燃料遮断弁(開閉弁)20が設けられている。第1,2燃料系統51,52には、第1,2燃料流量調整弁21,22が設けられている。第1,2燃料系統51,52を流れる燃料の流量は、第1,2燃料流量調整弁21,22により調整(制御)される。本実施形態では、制御装置61からの制御信号を入力して第1,2燃料流量調整弁21,22の開度を調整し、第1,2燃料系統を流れる燃料の流量を個別に制御することにより、ガスタービンプラント100の発電量を制御する。
A fuel shut-off valve (open / close valve) 20 for shutting off the fuel is provided on the upstream side of the fuel flow direction at the portion where the first and
2−2.バーナ
図2は、本実施形態に係る燃焼器のバーナ付近の構造を示す部分断面図である。
2-2. FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the structure near the burner of the combustor according to the present embodiment.
図2に示すように、本実施形態に係る燃焼器2は、バーナ6を1つ備えている。バーナ6は、その中心軸80が内筒10の中心軸81と一致するように、内筒10の燃焼ガス上流側の端部に配置されている。バーナ6は、中心軸80を中心とする同心円状の複数(本実施形態では3つ)の環状列に区分されている。以下の説明では、バーナ6の複数の環状列を内周側から外周側に向かってそれぞれ第1列、第2列、第3列と適宜称する。バーナ6は、燃料ヘッダ24、複数の燃料ノズル26及び空気孔プレート31を備えている。
As shown in FIG. 2, the
・燃料ヘッダ
燃料ヘッダ24は、内筒10の燃焼ガス上流側に設けられている。本実施形態では、燃料ヘッダ24は、バーナ6の中心軸80から径方向外側に向かって順に、第1燃料ヘッダ24A及び第2燃料ヘッダ24Bに区画されている。第1燃料ヘッダ24Aに第1燃料系統51が接続し、第2燃料ヘッダ24Bに第2燃料系統52が接続している。第1,2燃料ヘッダ24A,24Bは、燃料供給源から第1,2燃料系統51,52を経由して供給された燃料を燃料ノズル26に分配するものである。
Fuel Header The
・燃料ノズル
複数の燃料ノズル26は、燃料ヘッダ24に支持されている。燃料ノズル26は、燃料ヘッダ24から分配された燃料を空気孔プレート31に形成された空気孔32を介して燃焼室5に噴射するものである。本実施形態では、複数の燃料ノズル26は、同心状に第1〜3列に配置されており、各列の全周に亘って設けられている。
Fuel Nozzle A plurality of
本実施形態では、複数の燃料ノズル26は、第1燃料ノズル26A及び第2燃料ノズル26Bを備えている。第1燃料ノズル26Aは第1燃料ヘッダ24Aに、第2燃料ノズル26Bは第2燃料ヘッダ24Bに支持されている。第1燃料ノズル26Aは第1列に、第2燃料ノズル26Bは第2,3列に配置されている。第1燃料ヘッダ24Aから第1燃料ノズル26Aに分配された燃料は、第1燃料ノズル26Aの先端から噴射されて燃焼室5に供給される。第2燃料ヘッダ24Bから第2燃料ノズル26Bに分配された燃料は、第2燃料ノズル26Bの先端から噴射されて燃焼室5に供給される。
In the present embodiment, the plurality of
・空気孔プレート
空気孔プレート31は、内筒10と同軸の円盤状のプレートである。空気孔プレート31は、スプリングシール30を介して内筒10の内側に保持されている。スプリングシール30は、空気孔プレート31の外周面と内筒10との間に設けられている。本実施形態では、空気孔プレート31は、複数の燃料ノズル26の燃料の流れ方向の下流側に複数の燃料ノズル26の先端から離間して設けられている。つまり、複数の燃料ノズル26は、空気孔プレート31に形成された複数の空気孔32に挿し込まれていない。
Air hole plate The
空気孔プレート31は、複数の空気孔32を有している。本実施形態では、複数の空気孔32は、同心状に第1〜3列に配置されており、各列の全周に亘って設けられている。複数の空気孔32は、1つの空気孔32が1つの燃料ノズル26の燃料の流れ方向の下流側にその燃料ノズル26に対応して形成されている。このように、複数の燃料ノズル26と複数の空気孔32とを対応させて(対向させて)設けることにより、各空気孔32から燃料と燃焼用空気17の混合気29を噴出することができる。
The
空気孔32は、燃料の流れ方向の上流側及び下流側の開口部を構成する2つの楕円と母線とが直交しない斜円柱状に形成されている。以下、空気孔32の燃料の流れ方向の上流側及び下流側の開口部を「入口」及び「出口」と言う。複数の空気孔32は、旋回角を有する旋回空気孔であり、出口が入口に対して空気孔プレート31の周方向にずれている。つまり、空気孔32は、入口及び出口の中心を結んで得られる中心軸が空気孔プレート31に対して周方向に傾斜するように形成されている。これにより、空気孔32を流れる混合気29には旋回成分が付与される。
The
図3は本実施形態に係るバーナを燃焼ガスの流れ方向の下流側から見た図、図4は図3の矢印IV−IV線による矢視断面図である。 3 is a view of the burner according to the present embodiment as viewed from the downstream side in the flow direction of the combustion gas, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
図3に示すように、本実施形態では、空気孔プレート31の燃焼室側の壁面(燃焼壁面)34は、中心点Cの周囲に周方向に配置された扇形状の複数の第1領域34Aと、周方向に隣接する第1領域34Aの間にある第2領域34Bと、複数の第1領域34Aの外周を包囲する環状の第3領域34Cとに区画されている。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the wall surface (combustion wall surface) 34 on the combustion chamber side of the
空気孔プレート31に形成された複数の空気孔32は、同心状の複数の空気孔列を構成するように第2領域34Bを避けて第1領域34A又は第3領域34Cに開口している。つまり、第2領域34Bは、第1領域34Aにおける空気孔32の開口部を周方向に不均等に形成して形成された、空気孔32が開口していない(空気孔32の開口部が形成されていない)領域である。本実施形態では、第2領域34Bは、中心点Cから径方向外側に直線状に延在している。以下の説明では、複数の空気孔32のうち、第1領域34Aに開口する空気孔32を内側空気孔32A、第3領域34Cに開口する空気孔32を外側空気孔32Cと適宜称する。
The plurality of
本実施形態では、内側空気孔32Aは、第1,2列に配置されている。内側空気孔32Aは、最外周の空気孔列を除く他の空気孔列を構成している。本実施形態において、最外周の空気孔列とは、第3領域34Cに形成され外側空気孔32Cで構成された空気孔列を言う。本実施形態では、内側空気孔32Aは、第2領域34Bの周方向の幅Wよりも狭いピッチで第1領域34Aに開口している。つまり、空気孔プレート31の燃焼壁面34において、第2領域34Bを跨いで周方向に隣接して配置された内側空気孔32Aの開口部のピッチは、第1領域34Aに配置された内側空気孔32Aの開口部のピッチよりも広くなっている。
In the present embodiment, the
本実施形態では、外側空気孔32Cは、第3列に配置されており、最外周の空孔列を構成している。外側空気孔32Cは、第2領域34Bのそれぞれの延長上に各1つが位置するように、第3領域34Cに開口している。本実施形態では、空気孔プレート31の燃焼壁面34において、第2領域34Bの周方向の幅Wは、外側空気孔31Cの開口部の長径Dc以下となっている。
In the present embodiment, the
図4に示すように、空気孔プレート31の燃焼壁面34には、第2領域34Bに対応して燃焼ガス流路46が形成されている。本実施形態において、燃焼ガス流路46とは、燃焼室5で生成された燃焼ガス18のうち循環流41によって空気孔プレート31の燃焼壁面34における火炎42の基部に向かって押し流された燃焼ガスを外側空気孔32Cに導くための流路である。本実施形態では、燃焼ガス流路46は、空気孔プレート31の燃焼壁面34の第2領域34Bに対応する壁面と、第2領域34Bを跨いで周方向に隣接して配置された内側空気孔32Aから噴出する混合気29とで囲まれる空間で構成されている。
As shown in FIG. 4, a combustion
(動作)
図2に示すように、バーナ6に到達した燃焼用空気17は、複数の燃料ノズル26の間をすり抜けて、バーナ6の中心軸80に向かって流れつつ空気孔プレート31に形成された複数の空気孔32に流入する。一方、第1,2燃料系統51,52から第1,2燃料ヘッダ24A,24Bを介して第1,2燃料ノズル26A,26Bに分配された燃料は、第1,2燃料ノズル26A,26Bの先端から噴射されて複数の空気孔32に供給され、燃焼用空気17と混合して混合気29を生成する。本実施形態では、空気孔32は旋回空気孔であるため、空気孔32を流れる混合気29には旋回方向の力成分が付与される。これにより、燃焼室5に旋回流40が形成され、旋回流40によって生じる循環流41により、燃焼室5に火炎42が形成される。
(Operation)
As shown in FIG. 2, the
燃焼室5で生成された高温の燃焼ガス18の一部は、循環流41により循環燃焼ガス43として空気孔プレート31の燃焼壁面34における火炎42の基部に向かって押し流される。図3に示すように、火炎42の基部に向かって押し流された循環燃焼ガス43は、空気孔プレート31の燃焼壁面34の第2領域34Bに対応して形成された燃焼ガス流路46を通って外側空気孔32Cに導かれる。
A part of the high-
(効果)
(1)NOx排出量及び燃焼振動の抑制
図5は比較例に係る燃焼器のバーナ付近の構造を示す部分断面図、図6は比較例に係るバーナを燃焼ガスの流れ方向の下流側から見た図である。
(effect)
(1) Suppression of NOx Emission and Combustion Vibration FIG. 5 is a partial sectional view showing the structure near the burner of the combustor according to the comparative example, and FIG. 6 is a view of the burner according to the comparative example from the downstream side in the combustion gas flow direction. It is a figure.
図6に示すように、比較例に係るバーナBが備える空気孔プレートPの燃焼壁面には、複数の空気孔Hが各列の全周に亘って等しいピッチで開口している。つまり、比較例に係るバーナBが備える空気孔プレートPは、上述した第2領域34Bを有していない。
As shown in FIG. 6, a plurality of air holes H are opened at an equal pitch over the entire circumference of each row on the combustion wall surface of the air hole plate P included in the burner B according to the comparative example. That is, the air hole plate P included in the burner B according to the comparative example does not have the above-described
図5に示すように、比較例に係る燃焼器でも、燃焼室Dで生成された燃焼ガスGの一部が、循環流Cにより火炎Fの基部に押し流される。そして、空気孔プレートPの第1列に配置された複数の空気孔H1から噴出する混合気M1に対し火炎Fの基部に押し流された燃焼ガスGから熱が供給されることにより、火炎Fが安定して形成される。 As shown in FIG. 5, even in the combustor according to the comparative example, a part of the combustion gas G generated in the combustion chamber D is swept to the base of the flame F by the circulation flow C. Then, heat is supplied from the combustion gas G pushed to the base of the flame F to the air-fuel mixture M1 ejected from the plurality of air holes H1 arranged in the first row of the air hole plate P. It is formed stably.
一般的に、空気孔プレートPの第1列に配置された複数の空気孔H1から噴出する混合気M1の燃空比(燃料と空気の質量流量比)を第2,3列に配置された複数の空気孔H2,H3から噴出する混合気の燃空比よりも大きくし、第1列に配置された複数の空気孔H1から噴出する混合気M1により形成される火炎をより高温にすることで、火炎をより安定させることができる。一方、NOx排出量を抑制するためには、燃焼器に供給する燃料が一定の場合、第1列に配置された複数の空気孔H1から噴出する混合気M1の燃空比と第2,3列に配置された複数の空気孔H2,H3から噴出する混合気の燃空比が等しくなるように、第1列に配置された複数の空気孔H1に供給する燃料の割合を減らし、第2,3列に配置された複数の空気孔H2,H3に供給する燃料の割合を増やす必要がある。この場合、第2,3列に配置された複数の空気孔H2,H3から噴出する混合気の燃空比が増大し、第2,3列に配置された複数の空気孔H2,H3から噴出する混合気により形成される火炎の燃焼速度が上昇することで、火炎が空気孔プレートPに付着し易くなる。その結果、第2,3列に配置された複数の空気孔H2,H3から噴出する混合気により形成される火炎が、空気孔プレートPの径方向外周側の燃焼壁面に付着及び離脱を繰り返すようになり、燃焼振動が発生し得る。 In general, the fuel-air ratio (fuel / air mass flow ratio) of the air-fuel mixture M1 ejected from the plurality of air holes H1 arranged in the first row of the air hole plate P is arranged in the second and third rows. The fuel / air ratio of the air-fuel mixture ejected from the plurality of air holes H2 and H3 is made larger, and the flame formed by the air-fuel mixture M1 ejected from the plurality of air holes H1 arranged in the first row is made higher in temperature. With this, the flame can be made more stable. On the other hand, in order to suppress the NOx emission amount, when the fuel supplied to the combustor is constant, the fuel-air ratio of the air-fuel mixture M1 ejected from the plurality of air holes H1 arranged in the first row and the second and third The ratio of the fuel supplied to the plurality of air holes H1 arranged in the first row is reduced so that the fuel-air ratio of the air-fuel mixture ejected from the plurality of air holes H2, H3 arranged in the row becomes equal, and the second , It is necessary to increase the ratio of fuel supplied to the plurality of air holes H2 and H3 arranged in three rows. In this case, the fuel-air ratio of the air-fuel mixture ejected from the plurality of air holes H2 and H3 arranged in the second and third rows is increased, and the mixture is ejected from the plurality of air holes H2 and H3 arranged in the second and third rows. As the combustion speed of the flame formed by the air-fuel mixture is increased, the flame is likely to adhere to the air hole plate P. As a result, the flame formed by the air-fuel mixture ejected from the plurality of air holes H2 and H3 arranged in the second and third rows repeatedly attaches and detaches to the combustion wall surface on the radially outer side of the air hole plate P. And combustion vibration may occur.
本実施形態では、空気孔プレート31の燃焼壁面34を第1領域34A、第2領域34B及び第3領域34Cに区画し、複数の空気孔32を第2領域34Bを避けて第1領域34A又は第3領域34Cに開口させ、外側空気孔32Cを第2領域34Bのそれぞれの延長上に各1つが位置するように第3領域34Cに開口させている。そのため、循環燃焼ガス43を第2領域34Bに対応して形成された燃焼ガス流路46を介して外側空気孔32Cに導くことができる。これにより、内側空気孔32Aから噴出する混合気29に加えて、外側空気孔32Cから噴出する混合気29にも熱を供給することができる。従って、外側空気孔32Cから噴出する混合気29により形成される火炎を空気孔プレート31の燃焼壁面34に安定して付着させることができ、空気孔プレート31の径方向外周側の燃焼壁面34に形成される火炎の軸方向の変動を抑制し、空気孔プレート31の燃焼壁面34に対し火炎が付着及び離脱を繰り返すことを抑制することができる。以上のことから、第1列に配置された複数の空気孔32に供給する燃料の割合を減らし、第2,3列に配置された複数の空気孔32に供給する燃料の割合を増やしてNOx排出量を抑制しつつ、燃焼振動を抑制することができる。
In the present embodiment, the
(2)高周波燃焼振動の抑制
燃焼振動の一種に、燃焼器内で生じた圧力波が周方向及び径方向に伝播することで発生し得る、周波数の高いものがある。
(2) Suppression of high-frequency combustion vibration As one type of combustion vibration, there is a high-frequency vibration that can be generated by the propagation of pressure waves generated in the combustor in the circumferential direction and radial direction.
本実施形態では、循環燃焼ガス43を第2領域34Bに対応して形成された燃焼ガス流路46を介して外側空気孔32Cに導くことができるため、内側空気孔32Aから噴射する混合気29により形成される火炎を循環燃焼ガス43で周方向に分断することができる。これにより、燃焼器内で生じた圧力波の周方向への伝播を抑制することができ、周波数の高い燃焼振動が発生することを抑制できる。
In the present embodiment, since the circulating
(3)熱の供給効率の低下抑制
一般的に、第2領域34B(つまり、燃焼ガス流路46)の幅Wを大きくするほど、外側空気孔32Cから噴出する混合気29に対する循環燃焼ガス43からの熱の供給量を増加させることができ、その分、燃焼振動をより抑制することができる。一方、第2領域34Bの幅Wを大きくし過ぎると、循環燃焼ガス43が周方向に隣接する外側空気孔32C間の隙間からバーナ6の外部に漏れる場合がある。そうすると、外側空気孔32Cから噴出する混合気29に対する熱の供給効率が低下し、外側空気孔32Cから噴出する混合気29に供給される熱が減少することで、火炎が不安定になる可能性がある。
(3) Suppression of decrease in heat supply efficiency Generally, as the width W of the
本実施形態では、第2領域34Bの幅Wを外側空気孔32Cの開口部の長径以下としているので、外側空気孔32Cから噴出する混合気29に対し循環燃焼ガス43からの熱を漏れなく供給することができる。これにより、外側空気孔32Cから噴出する混合気29に対する熱の供給効率が低下することを回避し、火炎の安定性を確保することができる。
In this embodiment, since the width W of the
<第2実施形態>
(構成)
図7は本実施形態に係る燃焼器のバーナ付近の構造を示す部分断面図、図8は本実施形態に係るバーナを燃焼ガスの流れ方向の下流側から見た図、図9は図8の矢印IX−IX線による矢視断面図である。図7〜9において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
Second Embodiment
(Constitution)
7 is a partial cross-sectional view showing a structure near the burner of the combustor according to the present embodiment, FIG. 8 is a view of the burner according to the present embodiment as viewed from the downstream side in the flow direction of the combustion gas, and FIG. It is arrow sectional drawing by the arrow IX-IX line. 7-9, the same code | symbol is attached | subjected to the part equivalent to the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.
図7〜9に示すように、本実施形態に係る燃焼器は、空気孔プレート131が溝部47を備える点で第1実施形態に係る燃焼器2と異なる。その他の構成は、第1実施形態に係る燃焼器2と同様である。
As shown in FIGS. 7 to 9, the combustor according to the present embodiment is different from the
図8に示すように、溝部47は、空気孔プレート131の燃焼壁面34に第2領域34Bに沿って直線状に形成されている。図9に示すように、溝部47は、空気孔プレート131の燃焼壁面34から混合気29の流れ方向の上流側(内側空気孔32Aの入口側)に窪んだ凹部として設けられている。本実施形態では、溝部47は、断面が矩形形状となるように形成されている。溝部47の深さDは、第2領域34Bの周方向の幅Wより小さくしてある。本実施形態において、溝部47の深さDは、溝部47の空気孔プレート131の燃焼壁面34から混合気29の流れ方向の上流側に向かう長さを言う。本実施形態では、燃焼ガス流路59は、空気孔プレート131の燃焼壁面34に形成された溝部47の内壁面と、第2領域34Bを跨いで周方向に隣接して配置された内側空気孔32Aから噴出する混合気29とで囲まれる空間で構成されている。なお、本実施形態では、全ての第2領域34Bに対応して溝部47を設けた構成を例示しているが、一部の第2領域34Bのみに対応して溝部47を設けても良い。
As shown in FIG. 8, the
(効果)
本実施形態では、第1実施形態と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。
(effect)
In the present embodiment, in addition to the same effects as in the first embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、空気孔プレート131の燃焼壁面34に第2領域34Bに沿って溝部47を設けている。そのため、第1実施形態の燃焼ガス流路46に比べて、燃焼ガス流路59を溝部47の分だけ大きく確保することができる。従って、循環燃焼ガス43をより確実に外側空気孔32Cに導いて、外側空気孔32Cから噴出する混合気29に熱を供給することができる。これにより、より確実に燃焼振動を抑制することができる。加えて、本実施形態では、溝部47の深さDを第2領域34Bの幅Wより小さくしているので、空気孔プレート131の強度も確保することができる。
In this embodiment, the
<変形例>
図10は本変形例に係るバーナを燃焼ガスの流れ方向の下流側から見た図、図11は図10の矢印XI−XI線による矢視断面図である。図10,11において、上記第2実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<Modification>
10 is a view of the burner according to this modification as viewed from the downstream side in the flow direction of the combustion gas, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 10 and 11, the same reference numerals are given to the same parts as those in the second embodiment, and the description will be omitted as appropriate.
図10,11に示すように、本変形例に係る燃焼器は、空気孔プレート231が溝部47の代わりに丸型溝部60を備える点で第2実施形態に係る燃焼器と異なる。その他の構成は、第2実施形態に係る燃焼器2と同様である。
As shown in FIGS. 10 and 11, the combustor according to this modification is different from the combustor according to the second embodiment in that the
図10に示すように、丸型溝部60は、空気孔プレート231の燃焼壁面34に第2領域31Bに沿って直線状に形成されている。図11に示すように、丸型溝部60は、断面が半円形状に形成されている。丸型溝部60の半径長さ(深さ)Rは、第2領域31Bの周方向の幅Wより小さくなっている。本変形例では、燃焼ガス流路55は、空気孔プレート231の燃焼壁面34に形成された丸型溝部60の内周面と、第2領域34Bを跨いで周方向に隣接して配置された内側空気孔32Aから噴出する混合気29とで囲まれる空間で構成されている。なお、本変形例では、全ての第2領域34Bに対応して丸型溝部60を設けた構成を例示しているが、一部の第2領域34Bのみに対応して丸型溝部60を設けても良い。
As shown in FIG. 10, the
本変形例のように、空気孔プレート231の燃焼壁面34に丸型溝部60を設けても、第2実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本変形例では、断面が半円形状の丸型溝部60を設けているので、熱応力が集中し易い角部や隅部を減らすことができ、その分、空気孔プレート231の信頼性を確保することができる。なお、本変形例では、断面が半円形状の丸型溝部60を設ける構成を説明したが、例えば、断面が半楕円形状の溝部を設けても上述と同様の効果が得られる。
Even if the
<第3実施形態>
(構成)
図12は本実施形態に係る燃焼器のバーナ付近の構造を示す部分断面図、図13は本実施形態に係るバーナを燃焼ガスの流れ方向の下流側から見た図、図14は図13の矢印XIV−XIV線による矢視断面図である。図12〜14において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<Third Embodiment>
(Constitution)
12 is a partial cross-sectional view showing a structure near the burner of the combustor according to the present embodiment, FIG. 13 is a view of the burner according to the present embodiment as viewed from the downstream side in the flow direction of the combustion gas, and FIG. It is arrow sectional drawing by the arrow XIV-XIV line. 12-14, the same code | symbol is attached | subjected to the part equivalent to the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.
図12〜14に示すように、本実施形態に係る燃焼器は、空気孔プレート331が側壁部48を備える点で第1実施形態に係る燃焼器2と異なる。その他の構成は、第1実施形態に係る燃焼器2と同様である。
As shown in FIGS. 12 to 14, the combustor according to this embodiment is different from the
図13に示すように、側壁部48は、空気孔プレート331の燃焼壁面34において、第2領域34Bの幅方向の両側に第2領域34Bに沿って直線状に設けられている。図14に示すように、側壁部48は、空気孔プレート331の燃焼壁面34から混合気29の流れ方向の下流側(燃焼室5側)に向かって突出して設けられている。側壁部48の高さEは、第2領域34Bを挟んで周方向に隣接する内側空気孔32Aから噴出する混合気29の流れを堰き止めることのない大きさであり、本実施形態では、第2領域34Bの周方向の幅Wより小さくしてある。本実施形態において、側壁部48の高さとは、側壁部48の空気孔プレート331の燃焼壁面34から混合気29の流れ方向の下流側に向かう長さを言う。本実施形態では、燃焼ガス流路56は、空気孔プレート331の燃焼壁面34の第2領域34Bに対応する壁面と、側壁部48の第2領域34Bを挟んで対向する壁面と、第2領域34Bを跨いで周方向に隣接して配置された内側空気孔32Aから噴出する混合気29とで囲まれる空間で構成されている。なお、本実施形態では、全ての第2領域34Bに対応して側壁部48を設けた構成を例示しているが、一部の第2領域34Bのみに対応して側壁部48を設けても良い。
As shown in FIG. 13, the
(効果)
本実施形態では、第1実施形態と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。
(effect)
In the present embodiment, in addition to the same effects as in the first embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、第2領域34Bの幅方向の両側に第2領域34Bに沿って側壁部48を設けている。そのため、第2領域34B(つまり、燃焼ガス流路56)を流れる循環燃焼ガス43が周囲の流れから干渉を受け難くなる。従って、外側空気孔32Cから噴出する混合気29に対し循環燃焼ガス43の熱をより確実に供給することができる。
In the present embodiment,
なお、本実施形態では、第2領域34Bの幅方向の両側に第2領域34Bに沿って側壁部48を設けた構成を例示したが、側壁部48に加えて溝部47や丸型溝部60を設けても良い。この場合、外側空気孔32Cから噴出する混合気29に対し循環燃焼ガス43の熱を更に確実に供給することができる。
In the present embodiment, the configuration in which the
<第4実施形態>
(構成)
図15は本実施形態に係る燃焼器のバーナ付近の構造を示す部分断面図、図16は本実施形態に係るバーナを燃焼ガスの流れ方向の下流側から見た図である。図15,16において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<Fourth embodiment>
(Constitution)
FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing the structure near the burner of the combustor according to the present embodiment, and FIG. 16 is a view of the burner according to the present embodiment as viewed from the downstream side in the flow direction of the combustion gas. 15 and 16, the same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment, and the description will be omitted as appropriate.
図15,16に示すように、本実施形態に係る燃焼器は、空気孔プレート431が冷却孔49を備える点で第1実施形態に係る燃焼器2と異なる。その他の構成は、第1実施形態に係る燃焼器2と同様である。
As shown in FIGS. 15 and 16, the combustor according to this embodiment is different from the
本実施形態に係る空気孔プレート431は、複数の冷却孔49を備えている。図16に例示する構成では、空気孔プレート431の燃焼壁面34の第2領域34Bに冷却孔49が4個ずつ設けられており、空気孔プレート431の燃焼壁面34には冷却孔49が12個設けられている。複数の冷却孔49は、空気孔プレート431の燃焼壁面34の第2領域34Bに直線状に間隔を空けて開口している。本実施形態では、バーナ6に到達した燃焼用空気17の一部が冷却媒体として冷却孔49に流入し、空気孔プレート431の燃焼壁面34の第2領域34Bにおける開口部から燃焼室5に噴出する。冷却孔49の内径は、空気孔プレート431の強度が低下することなく、かつ冷却孔49から噴出する燃焼用空気17が空気孔プレート431の燃焼壁面34の第2領域34Bにおける循環燃焼ガス43の流れを阻害する(循環燃焼ガス43の外側空気孔32Cに向かう流れを妨げる)ことのない流量となる大きさに設定されている。なお、本実施形態では、全ての第2領域34Bに対応して冷却孔49を設けた構成を例示しているが、一部の第2領域34Bのみに対応して冷却孔49を設けても良い。また、空気孔プレート431の燃焼壁面34に4つの冷却孔49を設けた構成を例示しているが、冷却孔49の数は4つである必要はなく、3つ以下でも良いし5つ以上でも良い。
The
(効果)
本実施形態では、第1実施形態と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。
(effect)
In the present embodiment, in addition to the same effects as in the first embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、空気孔プレート431の燃焼壁面34の第2領域34Bに開口する冷却孔49を設けている。そのため、高温の循環燃焼ガス43により空気孔プレート431の燃焼壁面34が過度に加熱され得る場合でも、冷却孔49に燃焼用空気17を流すことにより、空気孔プレート431の燃焼壁面34を冷却することができる。従って、空気孔プレート431の燃焼壁面34が過度に加熱されることを抑制し、空気孔プレート431の信頼性を確保することができる。
In the present embodiment, a
<第5実施形態>
(構成)
図17は本実施形態に係る燃焼器のバーナ付近の構造を示す部分断面図、図18は本実施形態に係るバーナを燃焼ガスの流れ方向の下流側から見た図である。図17,18において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
(Constitution)
FIG. 17 is a partial cross-sectional view showing the structure in the vicinity of the burner of the combustor according to the present embodiment, and FIG. 18 is a view of the burner according to the present embodiment as viewed from the downstream side in the flow direction of the combustion gas. 17 and 18, the same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment, and the description will be omitted as appropriate.
図17,18に示すように、本実施形態に係る燃焼器は、バーナ6を複数(本実施形態では7つ)有するマルチバーナ58を備える点で第1実施形態に係る燃焼器2と異なる。その他の構成は、第1実施形態に係る燃焼器2と同様である。
As shown in FIGS. 17 and 18, the combustor according to this embodiment is different from the
本実施形態に係る燃焼器は、1つのバーナ6が中央バーナ35として燃焼部の中心に内筒10の中心軸81と一致するように配置され、他の複数(本実施形態では6つ)のバーナ6が外周バーナ36として中央バーナ35の周囲に配置されている。本実施形態では、中央バーナ35及び外周バーナ36は、空気孔プレート31を共用している。つまり、本実施形態に係る空気孔プレート531は、中央バーナ35に対応する複数の空気孔32と、中央バーナ35に対応して形成された複数の空気孔32の外周側に外周バーナ36に対応する複数の空気孔32とが形成されている。
In the combustor according to the present embodiment, one
図17に示すように、本実施形態では、中央バーナ35の第1燃料ヘッダ24Aに第1燃料系統51が接続し、第2燃料ヘッダ24Bに第2燃料系統52が接続している。一方、外周バーナ36の第1燃料ヘッダ24Aには第3燃料系統53が接続し、第2燃料ヘッダ24Bには第4燃料系統54が接続している。第3,4燃料系統53,54は、第1,2燃料系統51,52と共に共通燃料系統50(図1を参照)から並列に分岐している。第3,4燃料系統53,54には、第3,4燃料流量調整弁(不図示)が設けられている。第3,4燃料流量調整弁は、第1,2燃料系統に設けられた第1,2燃料流量調整弁21,22(図1を参照)と同様の構造を有しており、第3,4燃料系統を流れる燃料の流量は、第3,4燃料流量調整弁により調整される。本実施形態では、制御装置61(図1を参照)からの制御信号を入力して第1〜4燃料流量調整弁の開度を調整し、第1〜4燃料系統を流れる燃料の流量を個別に制御することにより、ガスタービンプラント100の発電量を制御する。
As shown in FIG. 17, in the present embodiment, the
(動作)
バーナ6に到達した燃焼用空気17は、外周バーナ36の複数の燃料ノズル26の間をすり抜けて空気孔プレート531の外周バーナ36に対応する複数の空気孔32に流入しつつ、中央バーナ35の複数の燃料ノズル26の間をすり抜けて空気孔プレート531の中央バーナ35に対応する複数の空気孔32に流入する。一方、第1〜4燃料系統51〜54から第1,2燃料ヘッダ24A,24Bを介して第1,2燃料ノズル26A,26Bに分配された燃料は、第1,2燃料ノズル26A,26Bの先端から噴射されて、中央バーナ35及び外周バーナ36に対応する複数の空気孔32に供給され、燃焼用空気17と混合して混合気29を生成する。複数の空気孔32で生成された混合気29には、第1実施形態と同様、旋回方向の力成分が付与され、これにより燃焼室5に旋回流40が形成され、旋回流40によって生じる循環流41により燃焼室5に火炎42が形成される。
(Operation)
The
循環流41により空気孔プレート531の燃焼壁面34側に押し流された循環燃焼ガス43は、空気孔プレート531の燃焼壁面34に中央バーナ35及び外周バーナ36の第2領域34Bに対応して形成された燃焼ガス流路46を通って外側空気孔32Cに導かれる。
The circulating
(効果)
本実施形態のように、マルチバーナ58を備える燃焼器の場合でも第1実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では、以下の効果が得られる。
(effect)
Even in the case of a combustor including a multi-burner 58 as in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. In addition, in the present embodiment, the following effects can be obtained.
本実施形態では、中央バーナ35の周囲に複数の外周バーナ36を配置したマルチバーナ58を備える燃焼器において、中央バーナ35の第1,2燃料ヘッダ24A,24Bに第1,2燃料系統51,52を接続し、外周バーナ36の第1,2燃料ヘッダ24A,24Bに第3,4燃料系統53,54を接続している。そのため、ガスタービンプラント100の負荷変化に対し柔軟に対応することができる。また、燃焼器に設けるバーナの個数を変えるだけで燃焼器1缶当たりの容量を変えることができるので、容量の異なる燃焼器を容易に提供することができる。
In the present embodiment, in a combustor including a multi-burner 58 in which a plurality of outer
<第6実施形態>
(構成)
図19は本実施形態に係るバーナを燃焼ガスの流れ方向の下流側から見た図、図20は図19の矢印XX−XX線による矢視断面図である。図19,20において、上記第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<Sixth Embodiment>
(Constitution)
19 is a view of the burner according to the present embodiment as viewed from the downstream side in the flow direction of the combustion gas, and FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line XX-XX in FIG. 19 and 20, parts that are the same as in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate.
図19に示すように、本実施形態に係る燃焼器は、空気孔プレート631が備える第2領域34Bの形状が第1実施形態に係る燃焼器2と異なる。その他の構成は、第1実施形態に係る燃焼器2と同様である。
As shown in FIG. 19, the combustor according to this embodiment is different from the
本実施形態に係る空気孔プレート631の第2領域34Bは、空気孔プレート631の燃焼壁面34に沿って周方向に蛇行する蛇行形状に形成されている。すなわち、本実施形態では、空気孔プレート31に形成された複数の空気孔32は、空気孔プレート631の第2領域34Bが蛇行するように第2領域34Bを避けて第1領域34Aに開口している。本実施形態では、第2領域34Bの幅は、中心点Cから外側空気孔32Cまでほぼ一定に形成されている。
The
図20に示すように、本実施形態では、燃焼ガス流路57は、第1実施形態に係る燃焼ガス流路46と同様、空気孔プレート31の燃焼壁面34の第2領域34Bに対応する壁面と、第2領域34Bを跨いで周方向に隣接して配置された内側空気孔32Aから噴出する混合気29とで囲まれる空間で構成されている。
As shown in FIG. 20, in the present embodiment, the
(効果)
本実施形態のように、空気孔プレート31の第2領域34Bを蛇行形状とした場合でも第1実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では、以下の効果が得られる。
(effect)
Even when the
本実施形態では、空気孔プレート31の第2領域34Bを蛇行形状としているので、循環燃焼ガス43が第2領域34Bを蛇行しながら外側空気孔32Cに向かって流れる場合、内側空気孔32Aから噴出する混合気29が循環燃焼ガス43に干渉することを抑制することができる。
In the present embodiment, since the
<その他>
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることも可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することも可能である。また、各実施形態の構成の一部を削除することも可能である。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, each of the above-described embodiments has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. For example, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. It is also possible to delete a part of the configuration of each embodiment.
上述した各実施形態では、空気孔プレート31の燃焼壁面34に第2領域34Bを3つ設けた構成を例示した。しかしながら、本発明の本質的効果は、NOx排出量を抑制しつつ燃焼振動の発生を抑制できる燃焼器を提供することであり、この本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、空気孔プレート31の燃焼壁面34に設ける第2領域34Bの数量は2つでも良いし、4つ以上でも良い。
In each embodiment mentioned above, the composition which provided three
また、上述した各実施形態では、バーナ6を同心円状の3つの環状列に区分した構成を例示した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、環状列の数量は2つでも良いし、4つ以上でも良い。
Further, in each of the above-described embodiments, the configuration in which the
また、上述した各実施形態では、複数の空気孔32を同心状の空気孔列を構成するように配置した構成を例示した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。複数の空気孔32は、環状に配置される限りにおいては、必ずしも同心状の空気孔列を構成するように配置される必要はなく、複数の空気孔列の中心が各列で異なるように配置される構成でも良い。
Moreover, in each embodiment mentioned above, the structure which has arrange | positioned so that the
また、上述した第5実施形態では、空気孔プレート31の燃焼壁面34に中央バーナ35及び複数の外周バーナ36に対応して第2領域34Bを設けた構成を例示した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、中央バーナ35及び複数の外周バーナ36のうち一部のバーナのみに対応して第2領域34Bを設ける構成としても良い。一般的に、外周バーナ36で形成される火炎42は、中央バーナ35で形成される火炎42から熱が供給されることで安定する。そのため、中央バーナ35で形成される火炎42が不安定になると、外周バーナ36で形成される火炎42もその影響を受けて不安定になり、燃焼器2の燃焼が不安定になる。従って、空気孔プレート31の燃焼壁面34に中央バーナ35のみに対応して第2領域34Bを設けることにより、中央バーナ35の燃焼振動が抑制され、燃焼器2の燃焼が安定する。
In the fifth embodiment described above, the configuration in which the
また、上述した第5実施形態では、中央バーナ35及び複数の外周バーナ36に対応する第2領域34Bの個数、形状及び周方向位置が同じである構成を例示した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては、必ずしも上述した構成に限定されない。例えば、第2領域34Bの個数、形状及び周方向位置がバーナ毎に異なる構成としても良い。つまり、中央バーナ35及び複数の外周バーナ36のうち、一部のバーナに対応する第2領域34Bの数量を2つ又は4つ以上としても良い。また、一部のバーナに対応する第2領域34Bに溝部47又は丸型溝部60や側壁部48を設ける構成としても良い。
In the fifth embodiment described above, the configuration in which the number, shape, and circumferential position of the
5 燃焼室
6 バーナ
18 燃焼ガス
26 燃料ノズル
31 空気孔プレート
32 空気孔
34A 第1領域
34B 第2領域
34C 第3領域
5
Claims (6)
前記バーナの燃料の流れ方向の下流側に配置され、前記複数の空気孔から噴射された燃料と空気とを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室と
を備え、
前記空気孔プレートの前記燃焼室側の壁面は、中心点の周囲に周方向に配置された扇形状の複数の第1領域、周方向に隣接する第1領域の間の第2領域、及び複数の第1領域の外周を包囲する環状の第3領域に区画されており、
前記複数の空気孔は、同心状の複数の空気孔列を構成するように前記第2領域を避けて前記第1領域又は第3領域に開口し、
最外周の空気孔列を構成する空気孔は、前記第2領域のそれぞれの延長上に各1つが位置するように前記第3領域に開口しており、
前記最外周の空気孔列を除く他の空気孔列を構成する空気孔は、前記第2領域の周方向の幅よりも狭いピッチで前記第1領域に開口していることを特徴とするガスタービン燃焼器。 An air hole plate having a plurality of fuel nozzles for injecting fuel and a plurality of air holes formed corresponding to the plurality of fuel nozzles and provided downstream of the fuel flow direction of the plurality of fuel nozzles A burner comprising
A combustion chamber that is disposed downstream of the burner in the fuel flow direction, and that burns fuel and air injected from the plurality of air holes to generate combustion gas;
The combustion chamber side wall surface of the air hole plate has a plurality of fan-shaped first regions arranged in the circumferential direction around a center point, a second region between first regions adjacent in the circumferential direction, and a plurality of regions. Is divided into an annular third region surrounding the outer periphery of the first region,
The plurality of air holes open to the first region or the third region avoiding the second region so as to constitute a plurality of concentric air hole rows,
The air holes constituting the outermost air hole row are opened in the third region so that one of the air holes is located on each extension of the second region,
The air holes constituting the other air hole rows except for the outermost air hole row open to the first region at a pitch narrower than the circumferential width of the second region. Turbine combustor.
前記第2領域の周方向の幅は、前記最外周の空気孔列を構成する空気孔の開口の長径以下に形成されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to claim 1.
The gas turbine combustor according to claim 1, wherein a width of the second region in the circumferential direction is formed to be equal to or less than a major axis of air hole openings constituting the outermost air hole array.
前記空気孔プレートは、前記燃焼室側の壁面に前記第2領域に沿って形成された溝部を備えることを特徴とするガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to claim 2.
The gas hole combustor, wherein the air hole plate includes a groove portion formed along the second region on a wall surface on the combustion chamber side.
前記空気孔プレートは、前記燃焼室側の壁面から前記燃焼室に向かって突出して形成され、前記第2領域の幅方向の両側に前記第2領域に沿って設けられた側壁部を備えることを特徴とするガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to claim 2.
The air hole plate is formed so as to protrude from the wall surface on the combustion chamber side toward the combustion chamber, and includes side wall portions provided along the second region on both sides in the width direction of the second region. Characteristic gas turbine combustor.
前記空気孔プレートは、前記第2領域に開口した冷却孔を備えることを特徴とするガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to claim 2.
The gas turbine combustor, wherein the air hole plate includes a cooling hole opened in the second region.
前記バーナを複数備え、1つのバーナが中央バーナとして中心に配置され、他の複数のバーナが外周バーナとして前記中央バーナの周囲に配置されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to claim 1.
A gas turbine combustor comprising a plurality of the burners, wherein one burner is disposed at the center as a central burner, and the other plurality of burners is disposed as an outer peripheral burner around the central burner.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017022832A JP2018128215A (en) | 2017-02-10 | 2017-02-10 | Gas turbine combustor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2017022832A JP2018128215A (en) | 2017-02-10 | 2017-02-10 | Gas turbine combustor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018128215A true JP2018128215A (en) | 2018-08-16 |
Family
ID=63173800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017022832A Pending JP2018128215A (en) | 2017-02-10 | 2017-02-10 | Gas turbine combustor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018128215A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2751828C1 (en) * | 2019-12-16 | 2021-07-19 | Мицубиси Пауэр, Лтд. | Combustion device of a gas turbine power unit |
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2017
- 2017-02-10 JP JP2017022832A patent/JP2018128215A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2751828C1 (en) * | 2019-12-16 | 2021-07-19 | Мицубиси Пауэр, Лтд. | Combustion device of a gas turbine power unit |
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