[go: up one dir, main page]

JP2019168144A - Gas turbine combustor and gas turbine comprising the same, and method of preventing combustion vibration of gas turbine combustor - Google Patents

Gas turbine combustor and gas turbine comprising the same, and method of preventing combustion vibration of gas turbine combustor Download PDF

Info

Publication number
JP2019168144A
JP2019168144A JP2018055126A JP2018055126A JP2019168144A JP 2019168144 A JP2019168144 A JP 2019168144A JP 2018055126 A JP2018055126 A JP 2018055126A JP 2018055126 A JP2018055126 A JP 2018055126A JP 2019168144 A JP2019168144 A JP 2019168144A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel injection
fuel
injection holes
injection hole
hole group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018055126A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7285623B2 (en
Inventor
勇一朗 木村
Yuichiro Kimura
勇一朗 木村
充典 磯野
Mitsunori Isono
充典 磯野
智志 瀧口
Tomoshi Takiguchi
智志 瀧口
敏彦 齋藤
Toshihiko Saito
敏彦 齋藤
斉藤 圭司郎
Keishiro Saito
圭司郎 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2018055126A priority Critical patent/JP7285623B2/en
Publication of JP2019168144A publication Critical patent/JP2019168144A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7285623B2 publication Critical patent/JP7285623B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

【課題】従来よりも燃焼振動を十分に抑制可能なガスタービン燃焼器を提供する。【解決手段】第1ノズル54と、第1ノズル54を取り囲むように周方向に配置された複数の第2ノズル63と、を備える燃焼器4であって、第1ノズル54は、前記周方向に配列された8個の燃料噴射孔59を有し、複数の燃料噴射孔59は、前記周方向に隣接する任意の一対の燃料噴射孔59間の角度差θ[°]が45°となるように配置され、第1ノズル54は、1以上の燃料噴射孔59からの燃料噴射量が他の1以上の燃料噴射孔59からの燃料噴射量とは異なるように、全ての燃料噴射孔59から燃料を噴射するように構成されている。【選択図】図8Provided is a gas turbine combustor capable of sufficiently suppressing combustion oscillation as compared with the conventional case. A combustor (4) comprising a first nozzle (54) and a plurality of second nozzles (63) arranged in a circumferential direction so as to surround the first nozzle (54). The fuel injection holes 59 have an angle difference θ [°] of 45 ° between any pair of the fuel injection holes 59 adjacent in the circumferential direction. The first nozzle 54 is arranged such that the fuel injection amount from one or more fuel injection holes 59 is different from the fuel injection amount from one or more other fuel injection holes 59. Is configured to inject fuel. [Selection diagram] FIG.

Description

本発明は、ガスタービン燃焼器及びそれを備えるガスタービン、並びに、ガスタービン燃焼器の燃焼振動抑制方法に関する。   The present invention relates to a gas turbine combustor, a gas turbine including the same, and a combustion vibration suppressing method for the gas turbine combustor.

ガスタービン燃焼器(以下単に「燃焼器」ということがある)での燃焼時、燃焼器内部で圧力変動が生じ得る。そして、圧力変動により、燃焼器で燃焼振動が生じ得る。過大な燃焼振動は、燃焼器及びガスタービンの損傷に繋がる。そこで、燃焼器の燃焼振動を抑制する技術が望まれている。   During combustion in a gas turbine combustor (hereinafter sometimes simply referred to as “combustor”), pressure fluctuations may occur inside the combustor. And a combustion vibration can arise in a combustor by pressure fluctuation. Excessive combustion vibrations can lead to damage to the combustor and gas turbine. Therefore, a technique for suppressing combustion vibration of the combustor is desired.

ガスタービンの燃焼振動抑制技術として、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、周方向に配置されたパイロット燃料ノズルを備える燃焼器が記載されている。より具体的には、特許文献1に記載の図1(b)において、隣接する一対のパイロット燃料ノズルの間隔が90°になった部分が記載されている。   As a technique for suppressing combustion vibration of a gas turbine, a technique described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 describes a combustor including pilot fuel nozzles arranged in the circumferential direction. More specifically, in FIG. 1B described in Patent Document 1, a portion where the interval between a pair of adjacent pilot fuel nozzles is 90 ° is described.

特開平11−294770号公報(特に図1(b)参照)Japanese Patent Laid-Open No. 11-294770 (especially refer to FIG. 1B)

ところで、本発明者らが検討したところ、パイロット燃料ノズルの間隔が広すぎる部分が存在すると、依然として燃焼振動が大きいことがあることがわかった。   By the way, as a result of studies by the present inventors, it has been found that if there is a portion where the interval between the pilot fuel nozzles is too wide, combustion vibration may still be large.

本発明の少なくとも一実施形態は、従来よりも燃焼振動を十分に抑制可能なガスタービン燃焼器及びそれを備えるガスタービン、並びに、ガスタービン燃焼器の燃焼振動抑制方法を提供することを目的とする。   An object of at least one embodiment of the present invention is to provide a gas turbine combustor capable of sufficiently suppressing combustion vibration, a gas turbine including the gas turbine combustor, and a method for suppressing combustion vibration of the gas turbine combustor. .

(1)本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器は、第1ノズルと、前記第1ノズルを取り囲むように周方向に配置された複数の第2ノズルと、を備えるガスタービン燃焼器であって、前記第1ノズルは、前記周方向に配列されたn個(nは2以上の整数)の燃料噴射孔を有し、前記複数の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0<n×θ/360<2となるように配置され、前記第1ノズルは、1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量が他の1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量とは異なるように、全ての前記燃料噴射孔から燃料を噴射するように構成されたことを特徴とする。   (1) A gas turbine combustor according to at least one embodiment of the present invention includes a first nozzle and a plurality of second nozzles arranged in a circumferential direction so as to surround the first nozzle. The first nozzle has n (n is an integer of 2 or more) fuel injection holes arranged in the circumferential direction, and the plurality of fuel injection holes are arbitrarily adjacent to each other in the circumferential direction. The angle difference θ [°] between the pair of fuel injection holes is set to satisfy 0 <n × θ / 360 <2, and the first nozzle has a fuel injection amount from one or more of the fuel injection holes. Is configured to inject fuel from all of the fuel injection holes so as to be different from the fuel injection amount from one or more of the other fuel injection holes.

上記(1)の構成によれば、燃焼室における火炎の軸方向発熱率分布に偏差を設けることができる。これにより、発熱集中を回避して、燃焼器の燃焼振動の抑制を図ることができる。   According to the configuration of (1) above, a deviation can be provided in the axial heat generation rate distribution of the flame in the combustion chamber. Thereby, concentration of heat generation can be avoided and combustion vibration of the combustor can be suppressed.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、前記第1ノズルは、前記第1噴射孔群に接続され、前記第1噴射孔群に燃料を供給するための第1燃料流路と、前記第1燃料流路から独立して設けられて前記第2噴射孔群に接続され、前記第2噴射孔群に燃料を供給するための第2燃料流路とを備えることを特徴とする。   (2) In some embodiments, in the configuration of the above (1), the plurality of fuel injection holes constitute a first injection hole group including one or more fuel injection holes and the first injection hole group. And a second injection hole group including one or more fuel injection holes other than the fuel injection hole to perform, wherein the first nozzle is connected to the first injection hole group and supplies fuel to the first injection hole group And a second fuel channel provided independently of the first fuel channel and connected to the second injection hole group for supplying fuel to the second injection hole group It is characterized by providing.

上記(2)の構成によれば、第1噴射孔群及び第2噴射孔群のそれぞれに対し、独立した燃料量制御が可能となる。これにより、燃焼状況に応じた柔軟な燃焼振動回避操作を行うことができる。   According to the configuration of (2) above, independent fuel amount control is possible for each of the first injection hole group and the second injection hole group. Thereby, flexible combustion vibration avoidance operation according to a combustion situation can be performed.

(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、前記第1噴射孔群に含まれる燃料噴射孔の大きさと、前記第2噴射孔群に含まれる燃料噴射孔の大きさとは、異なっていることを特徴とする。   (3) In some embodiments, in the configuration of (1) or (2), the plurality of fuel injection holes include a first injection hole group including one or more fuel injection holes, and the first injection. A second injection hole group including one or more fuel injection holes other than the fuel injection holes constituting the hole group, the size of the fuel injection holes included in the first injection hole group, and the second injection hole group The size of the fuel injection hole included is different.

上記(3)の構成によれば、燃料流路を増やさずに燃料噴射量を周方向で変化させ、発熱集中を回避することができる。このため、燃料噴射孔の径調整のみで、燃焼振動の抑制を図ることができる。   According to the configuration of (3) above, it is possible to avoid the concentration of heat generation by changing the fuel injection amount in the circumferential direction without increasing the fuel flow path. For this reason, combustion vibration can be suppressed only by adjusting the diameter of the fuel injection hole.

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(3)の何れか1の構成において、前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、前記第1噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量と、前記第2噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量とは異なっており、前記第1噴射孔群に含まれる前記燃料噴射孔は前記周方向に連続的に配置されており、前記第2噴射孔群に含まれる前記燃料噴射孔は前記周方向に連続的に配置されていることを特徴とする。   (4) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (3), the plurality of fuel injection holes include a first injection hole group including one or more fuel injection holes, And a second injection hole group including one or more fuel injection holes other than the fuel injection holes constituting the first injection hole group, and a fuel injection amount from each of the combustion injection holes constituting the first injection hole group And the fuel injection amount from each of the combustion injection holes constituting the second injection hole group, and the fuel injection holes included in the first injection hole group are continuously arranged in the circumferential direction. The fuel injection holes included in the second injection hole group are continuously arranged in the circumferential direction.

上記(4)の構成によれば、燃料噴射孔を周方向に連続的に配置することで、火炎の大きさを確保することができる。これにより、周方向位置において火炎が存在しない位置の発生を抑制し、圧力変動の変動を抑制できる。この結果、圧力変動に起因する燃焼振動の発生を抑制することができる。   According to the configuration of (4) above, the size of the flame can be ensured by continuously arranging the fuel injection holes in the circumferential direction. Thereby, generation | occurrence | production of the position where a flame does not exist in a circumferential direction position can be suppressed, and the fluctuation | variation of a pressure fluctuation can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of combustion vibration due to pressure fluctuation.

(5)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(4)の何れか1の構成において、前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、前記第1噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量と、前記第2噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量とは異なっており、前記第1噴射孔群の占める部分は、前記第1噴射孔群の前記周方向両端に配置された一対の燃料噴射孔間の角度差θ2[°]として80°以上の領域であることを特徴とする。   (5) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (4), the plurality of fuel injection holes include a first injection hole group including one or more fuel injection holes, And a second injection hole group including one or more fuel injection holes other than the fuel injection holes constituting the first injection hole group, and a fuel injection amount from each of the combustion injection holes constituting the first injection hole group And the amount of fuel injection from each of the combustion injection holes constituting the second injection hole group, and the portion occupied by the first injection hole group is at both ends in the circumferential direction of the first injection hole group. The angle difference θ2 [°] between the pair of arranged fuel injection holes is an area of 80 ° or more.

上記(5)の構成によれば、第1噴射孔群の周方向長さを確保して、第1噴射孔群から噴射された燃料の燃焼に起因する火炎の大きさを確保することができる。これにより、周方向位置において火炎が存在しない位置の発生を抑制し、圧力変動の変動を抑制できる。この結果、圧力変動に起因する燃焼振動の発生を抑制することができる。   According to the configuration of (5) above, the circumferential length of the first injection hole group can be secured, and the size of the flame caused by the combustion of the fuel injected from the first injection hole group can be secured. . Thereby, generation | occurrence | production of the position where a flame does not exist in a circumferential direction position can be suppressed, and the fluctuation | variation of a pressure fluctuation can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of combustion vibration due to pressure fluctuation.

(6)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(5)の何れか1の構成において、前記複数の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0.8≦n×θ/360≦1.2となるように配置されることを特徴とする。   (6) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (5), the plurality of fuel injection holes are between any pair of fuel injection holes adjacent in the circumferential direction. The angle difference θ [°] is arranged such that 0.8 ≦ n × θ / 360 ≦ 1.2.

上記(6)の構成によれば、複数の燃料噴射孔を形成し易くでき、燃焼器の設計を容易に行うことができる。   According to the configuration of (6) above, it is easy to form a plurality of fuel injection holes, and the combustor can be easily designed.

(7)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(6)の何れか1の構成において、前記燃料噴射孔は、前記ガスタービン燃焼器の周方向において等間隔で複数形成されたことを特徴とする。   (7) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (6), a plurality of the fuel injection holes are formed at equal intervals in the circumferential direction of the gas turbine combustor. Features.

上記(7)の構成によれば、周方向において燃料噴射量を変えることで、燃焼振動を抑制することができる。   According to the configuration of (7) above, combustion vibration can be suppressed by changing the fuel injection amount in the circumferential direction.

(8)幾つかの実施形態では、上記(1)〜(7)の何れか1の構成において、前記ガスタービン燃焼器は、空気と燃料との混合燃料を燃焼するように構成されたことを特徴とする。   (8) In some embodiments, in any one of the above configurations (1) to (7), the gas turbine combustor is configured to burn a mixed fuel of air and fuel. Features.

上記(8)の構成によれば、燃焼振動が生じ易い混合燃料を使用した場合であっても、燃焼器の燃焼振動を抑制することができる。   With configuration (8) above, it is possible to suppress the combustion vibration of the combustor even when a mixed fuel that easily generates combustion vibration is used.

(9)本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、上記(1)〜(8)の何れか1に記載のガスタービン燃焼器と、前記燃焼器に供給される圧縮空気を生成するための圧縮機と、前記ガスタービン燃焼器において生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、を備えることを特徴とする。   (9) A gas turbine according to at least one embodiment of the present invention generates the gas turbine combustor according to any one of (1) to (8) above and compressed air supplied to the combustor. And a turbine driven by the combustion gas generated in the gas turbine combustor.

上記(9)の構成によれば、燃焼室における火炎の軸方向発熱率分布に偏差を設けることができる。これにより、発熱集中を回避して、燃焼器の燃焼振動の抑制を図ることができる。この結果、燃焼器の燃焼振動に起因するガスタービンの損傷を抑制することができる。   According to the configuration of (9) above, a deviation can be provided in the axial heat generation rate distribution of the flame in the combustion chamber. Thereby, concentration of heat generation can be avoided and combustion vibration of the combustor can be suppressed. As a result, damage to the gas turbine due to combustion vibration of the combustor can be suppressed.

(10)本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器の燃焼振動抑制方法は、第1ノズルと、前記第1ノズルを取り囲むように周方向に配置された複数の第2ノズルと、を備えるガスタービン燃焼器の燃焼振動を抑制する方法であって、前記第1ノズルは、前記周方向に配列されたn個(nは2以上の整数)の燃料噴射孔を有し、前記複数の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0<n×θ/360<2となるように配置され、前記第1ノズルは、1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量が他の1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量とは異なるように、全ての前記燃料噴射孔から燃料を噴射することを特徴とする。   (10) A combustion vibration suppressing method for a gas turbine combustor according to at least one embodiment of the present invention comprises: a first nozzle; and a plurality of second nozzles arranged in a circumferential direction so as to surround the first nozzle. The first turbine has n fuel injection holes arranged in the circumferential direction (n is an integer of 2 or more), and the plurality of the plurality of fuel injection holes are arranged in the circumferential direction. The fuel injection holes are arranged such that an angle difference θ [°] between any pair of the fuel injection holes adjacent in the circumferential direction is 0 <n × θ / 360 <2, and the first nozzle is The fuel is injected from all the fuel injection holes so that the fuel injection amount from one or more of the fuel injection holes is different from the fuel injection amount from one or more of the other fuel injection holes.

上記(10)の構成によれば、燃焼室における火炎の軸方向発熱率分布に偏差を設けることができる。これにより、発熱集中を回避して、燃焼器の燃焼振動の抑制を図ることができる。   According to the configuration of (10) above, a deviation can be provided in the axial heat generation rate distribution of the flame in the combustion chamber. Thereby, concentration of heat generation can be avoided and combustion vibration of the combustor can be suppressed.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、従来よりも燃焼振動を十分に抑制可能なガスタービン燃焼器及びそれを備えるガスタービン、並びに、ガスタービン燃焼器の燃焼振動抑制方法を提供することができる。   According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to provide a gas turbine combustor capable of sufficiently suppressing combustion vibration, a gas turbine including the gas turbine combustor, and a combustion vibration suppressing method for the gas turbine combustor. .

本発明の一実施形態に係るガスタービンを示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing a gas turbine concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る燃焼器を示す概略図である。It is the schematic which shows the combustor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る燃焼器を示す概略図であって、燃焼器近傍を拡大して示す図である。It is the schematic which shows the combustor which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which expands and shows the combustor vicinity. 本発明の一実施形態に係る燃焼器における第1燃焼バーナ近傍の断面図である。It is sectional drawing of the 1st combustion burner vicinity in the combustor which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る燃焼器におけるスワラの平面図である。It is a top view of the swirler in the combustor concerning one embodiment of the present invention. 図4のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 本発明の一実施形態に係る燃焼器における第1燃焼バーナに形成された燃料噴射孔の位置を説明する図である。It is a figure explaining the position of the fuel injection hole formed in the 1st combustion burner in the combustor concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る燃焼器における第1燃焼バーナに接続される燃料流路を示す図である。It is a figure which shows the fuel flow path connected to the 1st combustion burner in the combustor which concerns on one Embodiment of this invention. 燃料噴射比率と、燃焼振動の大きさとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a fuel-injection ratio and the magnitude | size of a combustion vibration. 本発明の二実施形態に係る燃焼器における第1燃焼バーナに接続される燃料流路を示す図である。It is a figure which shows the fuel flow path connected to the 1st combustion burner in the combustor which concerns on two embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、以下に実施形態として記載されている内容又は図面に記載されている内容は、あくまでも例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、任意に変更して実施することができる。また、各実施形態は、2つ以上を任意に組み合わせて実施することができる。さらに、各実施形態において、共通する部材については同じ符号を付すものとし、説明の簡略化のために重複する説明は省略する。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the contents described in the following embodiments or the contents described in the drawings are merely examples, and can be arbitrarily changed and implemented without departing from the gist of the present invention. Moreover, each embodiment can be implemented in any combination of two or more. Furthermore, in each embodiment, the same code | symbol shall be attached | subjected about a common member, and the overlapping description is abbreviate | omitted for the simplification of description.

また、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
In addition, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of the other constituent elements.

図1は、本発明の一実施形態に係るガスタービン100を示す概略構成図である。図1に示すように、一実施形態に係るガスタービン100は、燃焼器4に供給される酸化剤としての圧縮空気を生成するための圧縮機2と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器4(ガスタービン燃焼器)と、燃焼器4において生成した燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービン6と、を備える。発電用のガスタービン100の場合、タービン6には発電機(図示しない)が連結され、タービン6の回転エネルギによって発電が行われる。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a gas turbine 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a gas turbine 100 according to an embodiment includes a compressor 2 for generating compressed air as an oxidant supplied to a combustor 4, and combustion gas using compressed air and fuel. A combustor 4 (gas turbine combustor) for generating and a turbine 6 configured to be driven by the combustion gas generated in the combustor 4 are provided. In the case of the gas turbine 100 for power generation, a power generator (not shown) is connected to the turbine 6, and power is generated by the rotational energy of the turbine 6.

圧縮機2は、圧縮機車室10と、圧縮機車室10の入口側に設けられ、空気を取り込むための空気取入口12と、圧縮機車室10及びタービン車室22(後記する)を共に貫通するように設けられたロータ8と、圧縮機車室10内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、空気取入口12側に設けられた入口案内翼14と、圧縮機車室10側に固定された複数の静翼16と、静翼16に対して交互に配列されるようにロータ8に植設された複数の動翼18と、を含む。なお、圧縮機2は、図示しない抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機2において、空気取入口12から取り込まれた空気は、複数の静翼16及び複数の動翼18を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。そして、高温高圧の圧縮空気は圧縮機2から後段の燃焼器4に送られる。   The compressor 2 is provided on the compressor casing 10, the inlet side of the compressor casing 10, and penetrates both the compressor inlet 10 and the turbine casing 22 (described later). The rotor 8 provided in this way, and various blades disposed in the compressor casing 10. The various blades are an inlet guide blade 14 provided on the air intake 12 side, a plurality of stationary blades 16 fixed on the compressor casing 10 side, and a rotor so as to be alternately arranged with respect to the stationary blades 16. 8 and a plurality of blades 18 implanted in 8. The compressor 2 may include other components such as a bleed chamber (not shown). In such a compressor 2, the air taken in from the air intake 12 passes through the plurality of stationary blades 16 and the plurality of moving blades 18 and is compressed into high-temperature and high-pressure compressed air. The high-temperature and high-pressure compressed air is sent from the compressor 2 to the subsequent combustor 4.

燃焼器4は、ケーシング20内に配置される。図1においては1つのみ図示するが、燃焼器4は、ケーシング20内にロータ8を中心として環状に複数配置される。燃焼器4には燃料と圧縮機2で生成された圧縮空気とが供給され、燃料を燃焼させることによって、タービン6の作動流体である燃焼ガスが発生する。そして、燃焼ガスは燃焼器4から後段のタービン6に送られる。   The combustor 4 is disposed in the casing 20. Although only one is shown in FIG. 1, a plurality of combustors 4 are arranged in a ring shape around the rotor 8 in the casing 20. The combustor 4 is supplied with fuel and compressed air generated by the compressor 2 and combusts the fuel to generate combustion gas that is a working fluid of the turbine 6. Then, the combustion gas is sent from the combustor 4 to the subsequent turbine 6.

タービン6は、タービン車室22と、タービン車室22内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、タービン車室22側に固定された複数の静翼24と、静翼24に対して交互に配列されるようにロータ8に植設された複数の動翼26と、を含む。なお、タービン6は、図示しない出口案内翼等の他の構成要素を備えていてもよい。タービン6においては、燃焼ガスが複数の静翼24及ぶ複数の動翼26を通過することで、ロータ8が回転駆動する。これにより、ロータ8に連結された発電機(図示しない)が駆動される。   The turbine 6 includes a turbine casing 22 and various blades disposed in the turbine casing 22. The various blades include a plurality of stationary blades 24 fixed to the turbine casing 22 side, and a plurality of moving blades 26 implanted in the rotor 8 so as to be alternately arranged with respect to the stationary blades 24. . The turbine 6 may include other components such as an outlet guide vane (not shown). In the turbine 6, the combustion gas passes through the plurality of moving blades 26 extending from the plurality of stationary blades 24, so that the rotor 8 is rotationally driven. As a result, a generator (not shown) connected to the rotor 8 is driven.

また、タービン車室22の下流側には、排気車室28を介して排気室30が連結される。タービン6を駆動した後の燃焼ガスは、排気車室28及び排気室30を介して外部へ排出される。   An exhaust chamber 30 is connected to the downstream side of the turbine casing 22 via an exhaust casing 28. The combustion gas after driving the turbine 6 is discharged to the outside through the exhaust casing 28 and the exhaust chamber 30.

図2は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4を示す概略図である。なお、図2は概略図であるため、図2に示す構造と後記する図3に示す構造とが一部異なっている。燃焼器4は、ケーシング20により画定される燃焼器車室40に設けられた燃焼器ライナ46と、燃焼器ライナ46内にそれぞれ配置された第1燃焼バーナ50及び複数の第2燃焼バーナ60と、を含む。また、燃焼器車室40の下方には、圧縮機2(図1参照)で生成した高温高圧の圧縮空気を燃焼器車室40に取り入れるための車室入口42が形成される。なお、燃焼器4は、燃焼ガスをバイパスさせるためのバイパス管(図示しない)等の他の構成要素を備えていてもよい。   FIG. 2 is a schematic view showing a combustor 4 according to an embodiment of the present invention. Since FIG. 2 is a schematic diagram, the structure shown in FIG. 2 is partially different from the structure shown in FIG. The combustor 4 includes a combustor liner 46 provided in a combustor casing 40 defined by the casing 20, a first combustion burner 50 and a plurality of second combustion burners 60 respectively disposed in the combustor liner 46. ,including. Further, below the combustor casing 40, a casing inlet 42 for taking in the high-temperature and high-pressure compressed air generated by the compressor 2 (see FIG. 1) into the combustor casing 40 is formed. The combustor 4 may include other components such as a bypass pipe (not shown) for bypassing the combustion gas.

燃焼器ライナ46は、第1燃焼バーナ50及び複数の第2燃焼バーナ60の周囲に配置される内筒46aと、内筒46aの先端部に連結された尾筒46bと、を有している。第1燃焼バーナ50は、燃焼器ライナ46の中心軸に沿って配置される。   The combustor liner 46 includes an inner cylinder 46a disposed around the first combustion burner 50 and the plurality of second combustion burners 60, and a tail cylinder 46b connected to the tip of the inner cylinder 46a. . The first combustion burner 50 is disposed along the central axis of the combustor liner 46.

図3は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4を示す概略図であって、燃焼器4の近傍を拡大して示す図である。第1燃焼バーナ50は、例えば、図示しない拡散燃料流路を通じて供給された拡散燃料を燃焼させて拡散燃焼火炎を発生させるためのバーナである。また、詳細は後記するが、第1燃焼バーナ50は、スワラ(旋回翼)58からの予混合燃料(予混合気)を燃焼させて燃焼火炎を発生させるようにもなっている。第1燃焼バーナ50は、燃料ポート52a,52bに連結された第1ノズル54と、第1ノズル54を囲むように配置されたコーン56と、第1ノズル54の外周に設けられたスワラ58と、を備える。第1ノズル54は、例えば、拡散燃料及び予混合燃料を噴射するためのノズルである。   FIG. 3 is a schematic view showing the combustor 4 according to one embodiment of the present invention, and is an enlarged view showing the vicinity of the combustor 4. The first combustion burner 50 is, for example, a burner for burning a diffusion fuel supplied through a diffusion fuel flow path (not shown) to generate a diffusion combustion flame. Further, as will be described in detail later, the first combustion burner 50 is configured to burn a premixed fuel (premixed gas) from a swirler (swivel blade) 58 to generate a combustion flame. The first combustion burner 50 includes a first nozzle 54 connected to the fuel ports 52 a and 52 b, a cone 56 disposed so as to surround the first nozzle 54, and a swirler 58 provided on the outer periphery of the first nozzle 54. . The first nozzle 54 is, for example, a nozzle for injecting diffusion fuel and premixed fuel.

燃料ポート52aは、図4を参照しながら説明する第1燃料流路83に接続される。また、燃料ポート52bは、同じく図4を参照しながら説明する第2燃料流路85に接続される。第1燃料流路83及び第2燃料流路85は、いずれも第1ノズル54に備えられ、第1燃焼バーナ50に形成されたスワラ58に接続される。   The fuel port 52a is connected to a first fuel flow path 83 described with reference to FIG. The fuel port 52b is connected to a second fuel flow path 85, which will be described with reference to FIG. Both the first fuel channel 83 and the second fuel channel 85 are provided in the first nozzle 54 and are connected to a swirler 58 formed in the first combustion burner 50.

第2燃焼バーナ60は、例えば予混合気を燃焼させるためのバーナである。第2燃焼バーナ60は、燃料ポート62に連結された第2ノズル63と、第2ノズル63を囲むように配置されたバーナ筒66と、第2ノズル63の外周に設けられたスワラ70と、を備える。第2ノズル63は、例えば予混合燃料を噴射するためのノズルである。第1ノズル54の周方向には、第1ノズル54を取り囲むように8つ(複数であればよい)の第2ノズル63が互いに離間して配置される。なお、図3では、第2ノズル63は2つのみ示している。   The second combustion burner 60 is a burner for burning premixed gas, for example. The second combustion burner 60 includes a second nozzle 63 connected to the fuel port 62, a burner cylinder 66 disposed so as to surround the second nozzle 63, a swirler 70 provided on the outer periphery of the second nozzle 63, Is provided. The second nozzle 63 is a nozzle for injecting premixed fuel, for example. In the circumferential direction of the first nozzle 54, eight (or a plurality of second nozzles 63) may be arranged apart from each other so as to surround the first nozzle 54. In FIG. 3, only two second nozzles 63 are shown.

燃焼器4において、圧縮機2で生成された高温高圧の圧縮空気は、車室入口42(図2参照)から燃焼器車室40内に供給される。そして、燃焼器車室40に流入した圧縮空気と、燃料ポート52a,52bを介して第1燃焼バーナ50のスワラ58から噴射された燃料とは、コーン56内で混合される。そして、混合燃料は、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスが発生する。次いで、燃焼ガスは、スワラ58により旋回流を形成し、燃焼器ライナ46内に流れ込む。そして、燃焼ガスの一部が火炎を伴って周囲に拡散する。これにより、第2燃焼バーナ60から燃焼器ライナ46内に流れ込んだ上記の混合燃料が着火されて、燃焼する。   In the combustor 4, the high-temperature and high-pressure compressed air generated by the compressor 2 is supplied into the combustor compartment 40 from the compartment inlet 42 (see FIG. 2). The compressed air flowing into the combustor casing 40 and the fuel injected from the swirler 58 of the first combustion burner 50 through the fuel ports 52 a and 52 b are mixed in the cone 56. The mixed fuel is ignited and burned by a seed fire (not shown), and combustion gas is generated. The combustion gas is then swirled by swirler 58 and flows into combustor liner 46. A part of the combustion gas diffuses to the surroundings with a flame. As a result, the mixed fuel flowing from the second combustion burner 60 into the combustor liner 46 is ignited and burned.

図4は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4における第1燃焼バーナ50近傍の断面図である。なお、図示の簡略化のために、第1ノズル54から拡散燃料を噴射するための拡散燃料噴射孔は図示していない。第1ノズル54の周囲には、第1ノズル54の外周面から外側に張り出すように8つのスワラ58(図4では2つのみ図示)が形成される。スワラ58の内部には、それぞれ、第1燃料流路83又は第2燃料流路85に接続される内空間84が形成される。また、スワラ58には、それぞれ、内空間84と連通する燃料噴射孔59(図7参照、図4では図示しない)が形成される。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of the first combustion burner 50 in the combustor 4 according to one embodiment of the present invention. For simplification of illustration, a diffusion fuel injection hole for injecting diffusion fuel from the first nozzle 54 is not shown. Eight swirlers 58 (only two are shown in FIG. 4) are formed around the first nozzle 54 so as to protrude outward from the outer peripheral surface of the first nozzle 54. Inside the swirler 58, an internal space 84 connected to the first fuel flow path 83 or the second fuel flow path 85 is formed. Further, each of the swirlers 58 is formed with a fuel injection hole 59 (see FIG. 7, not shown in FIG. 4) communicating with the inner space 84.

ここで、上記のように、第1燃料流路83は燃料ポート52aに接続する。そのため、燃料ポート52a及び第1燃料流路83を通じ、スワラ58の内空間84に供給された燃料は、スワラ58に形成された燃料噴射孔59を通じて噴射される。また、第2燃料流路85は燃料ポート52bに接続する。そのため、燃料ポート52b及び第2燃料流路85を通じ、スワラ58の内空間84に供給された燃料も、スワラ58に形成された燃料噴射孔59を通じて噴射される。そして、噴射された燃料は、空気流路34において圧縮空気と混合され、燃焼される。   Here, as described above, the first fuel flow path 83 is connected to the fuel port 52a. Therefore, the fuel supplied to the inner space 84 of the swirler 58 through the fuel port 52 a and the first fuel flow path 83 is injected through the fuel injection hole 59 formed in the swirler 58. The second fuel flow path 85 is connected to the fuel port 52b. Therefore, the fuel supplied to the inner space 84 of the swirler 58 through the fuel port 52 b and the second fuel flow path 85 is also injected through the fuel injection hole 59 formed in the swirler 58. The injected fuel is mixed with compressed air in the air flow path 34 and burned.

燃焼器4において燃焼される燃料は、圧縮空気(空気の一形態)と燃料との混合燃料である。即ち、燃焼器4は、空気と燃料との混合燃料を燃焼するように構成されている。そして、詳細は後記するが、ガスタービン100では、燃焼器4の燃焼振動が十分に抑制されている。従って、燃焼振動が生じ易い混合燃料を使用した場合であっても、燃焼器4の燃焼振動を抑制することができる。   The fuel combusted in the combustor 4 is a mixed fuel of compressed air (a form of air) and fuel. That is, the combustor 4 is configured to burn a mixed fuel of air and fuel. Although details will be described later, in the gas turbine 100, the combustion vibration of the combustor 4 is sufficiently suppressed. Therefore, even when a mixed fuel that easily generates combustion vibration is used, the combustion vibration of the combustor 4 can be suppressed.

図5は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4におけるスワラ58の正面図である。スワラ58は、平面視で流線形の形状を有する。このような形状のスワラ58が第1ノズル54の外周に配置されることで、第1ノズル54とコーン56との間に形成された空気通路34(図4参照)を流通する圧縮空気に旋回力が付与される。これにより、圧縮空気が旋回空気流となってコーン56に流れる。   FIG. 5 is a front view of the swirler 58 in the combustor 4 according to the embodiment of the present invention. The swirler 58 has a streamline shape in plan view. Since the swirler 58 having such a shape is arranged on the outer periphery of the first nozzle 54, the swirler 58 swirls into the compressed air flowing through the air passage 34 (see FIG. 4) formed between the first nozzle 54 and the cone 56. Power is granted. Thereby, the compressed air flows into the cone 56 as a swirling air flow.

スワラ58は、燃料ポート52(図3参照)の側に位置する背面581と、燃焼器ライナ46(図3参照)の側に位置する翼腹面582とを有する。これらのうち、背面581及び翼腹面582のそれぞれに、肉厚方向に貫通する燃料噴射孔59(ただし、背面581に形成された燃料噴射孔59は図示しない)が形成される。   The swirler 58 has a back surface 581 located on the fuel port 52 (see FIG. 3) side and a blade vent surface 582 located on the combustor liner 46 (see FIG. 3) side. Among these, fuel injection holes 59 (though fuel injection holes 59 formed in the back surface 581 are not shown) penetrating in the thickness direction are formed in the back surface 581 and the blade surface 582, respectively.

図6は、図4のA−A線断面図である。8つのスワラ58は、第1ノズル54の外周に等間隔で配置される。また、それぞれのスワラ58の内部には、第1燃料流路83又は第2燃料流路85のいずれか接続される内空間84が形成される。具体的には、8つのスワラ58のうち、上半分(水平方向を含む)に位置する5つのスワラ58の内空間84には、第1燃料流路83が接続される。一方で、下半分に位置する3つのスワラ58の内空間84には、上記第1燃料流路83から独立して設けられた第2燃料流路85が接続される。これらのように、スワラ58の内空間84に接続される燃料流路が内空間84毎に異なることで、内空間84と連通する燃料噴射孔59(図7参照。図6では図示しない)からの燃料噴射量が燃料噴射孔59毎に変更可能になっている。   6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. The eight swirlers 58 are arranged at equal intervals on the outer periphery of the first nozzle 54. Further, an inner space 84 connected to either the first fuel channel 83 or the second fuel channel 85 is formed inside each swirler 58. Specifically, the first fuel flow path 83 is connected to the inner spaces 84 of the five swirlers 58 located in the upper half (including the horizontal direction) of the eight swirlers 58. On the other hand, the second fuel flow path 85 provided independently of the first fuel flow path 83 is connected to the inner spaces 84 of the three swirlers 58 located in the lower half. As described above, the fuel flow path connected to the inner space 84 of the swirler 58 is different for each inner space 84, so that the fuel injection hole 59 (see FIG. 7; not shown in FIG. 6) communicating with the inner space 84 is provided. The fuel injection amount can be changed for each fuel injection hole 59.

図7は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4における第1燃焼バーナ50に形成された燃料噴射孔59の位置を説明する図である。図7において、8つのスワラ58については、それぞれ上記の翼腹面582を図示している。図7に示すように、8つのスワラ58a,58b,58c,58d,58e,58f,58g,58hには、それぞれの縁部に、燃料噴射孔59a,59b,59c,59d,59e,59f,59g,59hが形成される。従って、第1ノズル54は、スワラ58を介して、周方向に配列された8個の燃料噴射孔59を有している。そして、燃焼器4では、あくまでも一例として、8つの燃料噴射孔59は、円筒状の第1ノズル54の軸中心である点Pを中心とした同一円周上に、等間隔で配置される。   FIG. 7 is a view for explaining the position of the fuel injection hole 59 formed in the first combustion burner 50 in the combustor 4 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 7, for the eight swirlers 58, the blade flank surface 582 is shown. As shown in FIG. 7, the eight swirlers 58a, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f, 58g, and 58h have fuel injection holes 59a, 59b, 59c, 59d, 59e, 59f, and 59g at their respective edges. , 59h are formed. Accordingly, the first nozzle 54 has eight fuel injection holes 59 arranged in the circumferential direction via the swirler 58. In the combustor 4, as an example, the eight fuel injection holes 59 are arranged at equal intervals on the same circumference around the point P that is the axial center of the cylindrical first nozzle 54.

なお、燃料噴射孔59の数nは任意であり、上記のようにn=8に限定されるものではない。従って、燃料噴射孔59の数nは、2つ以上のスワラ58の数に応じて、2以上の範囲の整数で任意に決定すればよい。また、燃料噴射孔59は、上記のようにスワラ58を介することで第1ノズル54が有するようにしたが、スワラ58以外の部材に形成されてもよく、第1ノズル54の外周に直接燃料噴射孔59が形成されてもよい。   Note that the number n of the fuel injection holes 59 is arbitrary, and is not limited to n = 8 as described above. Therefore, the number n of the fuel injection holes 59 may be arbitrarily determined as an integer in the range of 2 or more according to the number of the two or more swirlers 58. In addition, the fuel injection hole 59 is provided in the first nozzle 54 through the swirler 58 as described above, but may be formed in a member other than the swirler 58, and the fuel injection hole 59 may be directly formed on the outer periphery of the first nozzle 54. An injection hole 59 may be formed.

燃焼器4では、8つの燃料噴射孔59は、第1ノズル54の周方向に、隣接する任意の一対の燃料噴射孔59間の角度差θ(=360/n。図7に示す例ではn=8)[°]が0<n×θ/360<2となるように配置される。具体的には、一例として、隣接する任意の一対の燃料噴射孔59間の角度差θが45°になっている。なお、一対の燃料噴射孔59aと燃料噴射孔59bとのなす角度差θは、燃料噴射孔59aの重心と、点Pと、燃料噴射孔59bの重心とを結んで得られる角度差θである。   In the combustor 4, the eight fuel injection holes 59 have an angular difference θ (= 360 / n between any pair of adjacent fuel injection holes 59 in the circumferential direction of the first nozzle 54. In the example shown in FIG. = 8) [°] is arranged such that 0 <n × θ / 360 <2. Specifically, as an example, the angle difference θ between any pair of adjacent fuel injection holes 59 is 45 °. The angle difference θ between the pair of fuel injection holes 59a and 59b is an angle difference θ obtained by connecting the center of gravity of the fuel injection hole 59a, the point P, and the center of gravity of the fuel injection hole 59b. .

上記θとしては、上記のような45°(n=8の場合)に限定されるものではないが、燃焼器4の設計の容易さの観点からは、隣接する任意の一対の燃料噴射孔59が等間隔、又は、等間隔に近くなるように形成されていることが好ましい。具体的には、上記θの範囲の下限値として、上記のように0<n×θ/360、好ましくは0.2≦n×θ/360、より好ましくは0.4≦n×θ/360、よりさらに好ましくは0.6≦n×θ/360、特に好ましくは0.8≦n×θ/360である。また、その上限として、上記のようにn×θ/360<2、好ましくはn×θ/360≦1.8、より好ましくはn×θ/360≦1.6、よりさらに好ましくはn×θ/360≦1.4、特に好ましくはn×θ/360≦1.2である。そして、燃焼器4の燃料噴射孔59のうち、全ての隣接する燃料噴射孔59間の角度差θが上記範囲を満たすことが好ましい。   The angle θ is not limited to 45 ° as described above (in the case of n = 8), but from the viewpoint of ease of design of the combustor 4, any pair of adjacent fuel injection holes 59. Are preferably formed so as to be at equal intervals or close to equal intervals. Specifically, as the lower limit value of the range of θ, as described above, 0 <n × θ / 360, preferably 0.2 ≦ n × θ / 360, more preferably 0.4 ≦ n × θ / 360. More preferably, 0.6 ≦ n × θ / 360, and particularly preferably 0.8 ≦ n × θ / 360. Further, as the upper limit, as described above, n × θ / 360 <2, preferably n × θ / 360 ≦ 1.8, more preferably n × θ / 360 ≦ 1.6, and still more preferably n × θ. /360≦1.4, particularly preferably n × θ / 360 ≦ 1.2. And among the fuel injection holes 59 of the combustor 4, it is preferable that the angle difference θ between all adjacent fuel injection holes 59 satisfies the above range.

ただし、上記範囲を満たすθのうち、中でも、隣接する任意の一対の燃料噴射孔59が等間隔になるようなθが好ましい。そこで、図7に示す例(n=8)では、点Pを中心とした、一対の燃料噴射孔59aと燃料噴射孔59bとのなす角度差θが上記のように45°になっている。隣接する他の一対の燃料噴射孔59間の角度差θについても、同じように45°になっている。このように、燃料噴射孔59が燃焼器4の周方向において等間隔で複数形成されたことで、周方向において燃料噴射量を変えることができ、燃焼振動を抑制することができる。ただし、角度差θは、隣接する燃料噴射孔59ごとに異なっていてもよい。   However, among θ satisfying the above range, among them, θ is preferable such that any pair of adjacent fuel injection holes 59 are equally spaced. Therefore, in the example shown in FIG. 7 (n = 8), the angle difference θ between the pair of fuel injection holes 59a and 59b around the point P is 45 ° as described above. Similarly, the angle difference θ between another pair of adjacent fuel injection holes 59 is 45 °. As described above, since the plurality of fuel injection holes 59 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the combustor 4, the fuel injection amount can be changed in the circumferential direction, and combustion vibration can be suppressed. However, the angle difference θ may be different for each adjacent fuel injection hole 59.

図8は、本発明の一実施形態に係る燃焼器4における第1燃焼バーナ50に接続される第1燃料流路83及び第2燃料流路85を示す図である。図8において、第1燃料流路83及び第2燃料流路85は太い実線で示している。   FIG. 8 is a view showing the first fuel flow path 83 and the second fuel flow path 85 connected to the first combustion burner 50 in the combustor 4 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 8, the first fuel channel 83 and the second fuel channel 85 are indicated by thick solid lines.

燃焼器4では、8つの燃料噴射孔59のうち、周方向に連続的に配置された上半分(水平方向を含む)の燃料噴射孔59a,59b,59c,59d,59eには第1燃料流路83が接続される。従って、第1燃料流路83(図3を併せて参照)は、途中で分岐して、燃料噴射孔59a,59b,59c,59d,59eのそれぞれに接続される。また、同じく周方向に連続的に配置された下半分の燃料噴射孔59f,59g,59hには、第1燃料流路83とは独立して設けられた第2燃料流路85が接続される。従って、第2燃料流路85(図3を併せて参照)は、途中で分岐して、燃料噴射孔59f,59g,59hのそれぞれに接続される。
以下、燃料噴射孔59a,59b,59c,59d,59eを纏めて「第1噴射孔群59A」という。また、燃料噴射孔59f,59g,59hを纏めて「第2噴射孔群59B」という。
In the combustor 4, among the eight fuel injection holes 59, the first fuel flow flows into the upper half (including the horizontal direction) fuel injection holes 59 a, 59 b, 59 c, 59 d, and 59 e that are continuously arranged in the circumferential direction. A path 83 is connected. Accordingly, the first fuel flow path 83 (see also FIG. 3) branches in the middle and is connected to each of the fuel injection holes 59a, 59b, 59c, 59d, and 59e. Similarly, the second fuel flow path 85 provided independently of the first fuel flow path 83 is connected to the lower half fuel injection holes 59f, 59g, and 59h that are continuously arranged in the circumferential direction. . Accordingly, the second fuel flow path 85 (see also FIG. 3) branches in the middle and is connected to each of the fuel injection holes 59f, 59g, 59h.
Hereinafter, the fuel injection holes 59a, 59b, 59c, 59d, and 59e are collectively referred to as a “first injection hole group 59A”. The fuel injection holes 59f, 59g, and 59h are collectively referred to as “second injection hole group 59B”.

従って、燃焼器4では、第1ノズル54は、第1噴射孔群59Aに接続され、第1噴射孔群59Aに燃料を供給するための第1燃料流路83と、第1燃料流路83から独立して設けられて第2噴射孔群59Bに接続され、第2噴射孔群59Bに燃料を供給するための第2燃料流路85とを備える。このように、2つの第1燃料流路83及び第2燃料流路85を備えることで、第1噴射孔群59A及び第2噴射孔群59Bのそれぞれに対し、独立した燃料量制御が可能となる。これにより、燃焼状況に応じた柔軟な燃焼振動回避操作を行うことができる。   Therefore, in the combustor 4, the first nozzle 54 is connected to the first injection hole group 59 </ b> A, and the first fuel flow path 83 for supplying fuel to the first injection hole group 59 </ b> A, and the first fuel flow path 83. And a second fuel flow path 85 that is connected to the second injection hole group 59B and supplies fuel to the second injection hole group 59B. Thus, by providing the two first fuel flow paths 83 and the second fuel flow paths 85, independent fuel amount control is possible for each of the first injection hole group 59A and the second injection hole group 59B. Become. Thereby, flexible combustion vibration avoidance operation according to a combustion situation can be performed.

そして、燃焼器4では、第1燃料流路83には5つの燃料噴射孔59が接続され、第2燃料流路85には3つの燃料噴射孔59が接続される。そのため、第1燃料流路83を流れる燃料量と第2燃料流路85を流れる燃料量とを仮に同じにすれば、第1燃料流路83に接続される燃料噴射孔59(第1噴射孔群59A)のそれぞれから噴射される燃料量は、第2燃料流路85に接続される燃料噴射孔59(第2噴射孔群59B)のそれぞれから噴射される燃料量よりも少なくなる。即ち、燃料器4の第1ノズル54では、1以上の燃料噴射孔59からの燃料噴射量が、他の1以上の燃料噴射孔59からの燃料噴射量とは異なっている。そして、全ての燃料噴射孔59から燃料が噴射されている。   In the combustor 4, five fuel injection holes 59 are connected to the first fuel flow path 83, and three fuel injection holes 59 are connected to the second fuel flow path 85. Therefore, if the amount of fuel flowing through the first fuel passage 83 and the amount of fuel flowing through the second fuel passage 85 are the same, the fuel injection holes 59 (first injection holes) connected to the first fuel passage 83 The amount of fuel injected from each of the groups 59A) is smaller than the amount of fuel injected from each of the fuel injection holes 59 (second injection hole group 59B) connected to the second fuel flow path 85. That is, in the first nozzle 54 of the fuel device 4, the fuel injection amount from one or more fuel injection holes 59 is different from the fuel injection amount from one or more other fuel injection holes 59. Fuel is injected from all the fuel injection holes 59.

このように、燃焼器4では、第1ノズル54に備えられた全ての燃料噴射孔59から燃料が噴射されつつ、第1噴射孔群59Aからの燃料噴射量と、第2噴射孔群59Bからの燃料噴射量とが異なっている。このようにすることで、燃焼器ライナ46(燃焼室)における火炎の軸方向発熱率分布に偏差を設けることができる。即ち、燃料噴射量が多ければ燃焼速度が速まることから、火炎位置が第1ノズル54に近づく。一方で、燃料噴射量が少なくなれば燃焼速度が遅くなることから、火炎位置が第1ノズル54から遠ざかる。これにより、発熱集中を回避して、燃焼器4の燃焼振動の抑制を図ることができる。   As described above, in the combustor 4, fuel is injected from all the fuel injection holes 59 provided in the first nozzle 54, while the fuel injection amount from the first injection hole group 59 </ b> A and the second injection hole group 59 </ b> B. The fuel injection amount is different. By doing in this way, deviation can be provided in the axial heat rate distribution of the flame in the combustor liner 46 (combustion chamber). That is, if the fuel injection amount is large, the combustion speed increases, so that the flame position approaches the first nozzle 54. On the other hand, as the fuel injection amount decreases, the combustion speed decreases, and the flame position moves away from the first nozzle 54. Thereby, concentration of heat generation can be avoided and combustion vibration of the combustor 4 can be suppressed.

また、第1噴射孔群59A及び第2噴射孔群59Bのそれぞれにおいて、燃料噴射孔59が周方向に連続的に配置されることで、燃料噴射が周方向に連続的に行われるため、火炎の大きさを確保することができる。これにより、周方向位置において火炎が存在しない位置の発生を抑制し、圧力変動の変動を抑制できる。この結果、圧力変動に起因する燃焼振動の発生を抑制することができる。   Further, in each of the first injection hole group 59A and the second injection hole group 59B, the fuel injection holes 59 are continuously arranged in the circumferential direction, so that the fuel injection is continuously performed in the circumferential direction. The size of can be secured. Thereby, generation | occurrence | production of the position where a flame does not exist in a circumferential direction position can be suppressed, and the fluctuation | variation of a pressure fluctuation can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of combustion vibration due to pressure fluctuation.

なお、第1噴射孔群59Aに含まれる燃料噴射孔59の数は、1以上であれば特に制限はされない。また、第2噴射孔群59Bに含まれる燃料噴射孔59の数も、1以上であれば特に制限はされない。ただし、燃料噴射孔59から噴射される燃料の燃焼による火炎の大きさを十分に確保する観点から、第1噴射孔群59Aの占める部分は、第1噴射孔群59Aの周方向両端に配置された一対の燃料噴射孔59間の角度差θ2[°]として80°以上の領域であることが好ましい。角度差θ2は、より好ましくは90°以上、特に好ましくは120°以上である。なお、図8に示す例では、第1噴射孔群59Aの占める部分は、第1噴射孔群59Aの周方向両端に配置された一対の燃料噴射孔59c,59g間の角度差θ2として180°となる領域になっている。   The number of fuel injection holes 59 included in the first injection hole group 59A is not particularly limited as long as it is 1 or more. Further, the number of fuel injection holes 59 included in the second injection hole group 59B is not particularly limited as long as it is 1 or more. However, from the viewpoint of sufficiently ensuring the size of the flame caused by the combustion of the fuel injected from the fuel injection holes 59, the portion occupied by the first injection hole group 59A is disposed at both ends in the circumferential direction of the first injection hole group 59A. The angle difference θ2 [°] between the pair of fuel injection holes 59 is preferably in the region of 80 ° or more. The angle difference θ2 is more preferably 90 ° or more, and particularly preferably 120 ° or more. In the example shown in FIG. 8, the portion occupied by the first injection hole group 59A is 180 ° as the angle difference θ2 between the pair of fuel injection holes 59c and 59g arranged at both ends in the circumferential direction of the first injection hole group 59A. It is an area that becomes.

このように、上記角度差θ2を80°以上にすることで、第1噴射孔群59Aの周方向長さを確保して、第1噴射孔群59Aから噴射された燃料の燃焼に起因する火炎の大きさを確保することができる。これにより、周方向位置において火炎が存在しない位置の発生を抑制し、圧力変動の変動を抑制できる。この結果、圧力変動に起因する燃焼振動の発生を抑制することができる。   As described above, by setting the angle difference θ2 to 80 ° or more, the circumferential length of the first injection hole group 59A is secured, and the flame resulting from the combustion of the fuel injected from the first injection hole group 59A. The size of can be secured. Thereby, generation | occurrence | production of the position where a flame does not exist in a circumferential direction position can be suppressed, and the fluctuation | variation of a pressure fluctuation can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of combustion vibration due to pressure fluctuation.

さらに、図8に示す例では、燃料噴射量の少ない燃料噴射孔59を含む第1噴射孔群59Aと、燃料噴射量の多い燃料噴射孔59を含む第2噴射孔群59Bの2つの噴射孔群を示したが、噴射孔群は3つ以上であってもよい。即ち、それぞれで同じ燃料噴射量となる燃料噴射孔59を1以上含む噴射孔群を3つ以上設け、それぞれの噴射孔群で、燃料噴射量を異なるようにしてもよい。そして、必要に応じて、3つ以上の噴射孔群に燃料を供給するための燃料流路を3つ以上設けることができる。なお、噴射孔群を構成する燃料噴射孔59の数は1つのみの場合であっても、便宜のために「噴射孔群」というものとする。   Further, in the example shown in FIG. 8, two injection holes, a first injection hole group 59A including a fuel injection hole 59 with a small fuel injection amount and a second injection hole group 59B including a fuel injection hole 59 with a large fuel injection amount. Although a group is shown, the number of injection hole groups may be three or more. That is, three or more injection hole groups each including one or more fuel injection holes 59 having the same fuel injection amount may be provided, and the fuel injection amount may be different in each injection hole group. And as needed, three or more fuel flow paths for supplying fuel to three or more injection hole groups can be provided. Even if the number of fuel injection holes 59 constituting the injection hole group is only one, it is referred to as an “injection hole group” for convenience.

図9は、燃料噴射比率Rと、燃焼振動の大きさとの関係を示すグラフである。このグラフは、本発明者らの検討により、上記の燃焼器4を用いて得られたグラフである。ただし、このグラフの形状はあくまでも一例であり、他の形状を排除するものではない。グラフにおいて、横軸の「燃料噴射比率R」は、燃焼器4の各燃料噴射孔59から噴射される燃料噴射量に対する、第1噴射孔群59Aに含まれる各燃料噴射孔59から噴射される燃料噴射量の比率を表す。   FIG. 9 is a graph showing the relationship between the fuel injection ratio R and the magnitude of combustion vibration. This graph is a graph obtained using the above-described combustor 4 by the study of the present inventors. However, the shape of this graph is merely an example, and other shapes are not excluded. In the graph, the “fuel injection ratio R” on the horizontal axis is injected from each fuel injection hole 59 included in the first injection hole group 59 </ b> A with respect to the fuel injection amount injected from each fuel injection hole 59 of the combustor 4. Represents the ratio of fuel injection amount.

燃料噴射比率Rは、第1噴射孔群59Aを構成する燃料噴射孔59の数をm(図7に示す例ではm=5)、第1噴射孔群59Aの燃料噴射孔59の全体に供給する燃料量をG、第2噴射孔群59Bを構成する燃料噴射孔の数をm(図7に示す例ではm=3)、第2噴射孔群59Bの燃料噴射孔59の全体に供給する燃料量をGと規定すると、以下の式(1)で表される。なお、Gは、上記の第1燃料流路83(図8参照)における燃料流量である。また、Gは、上記の第2燃料流路85(図8参照)における燃料流量である。 The fuel injection ratio R indicates that the number of fuel injection holes 59 constituting the first injection hole group 59A is m A (m A = 5 in the example shown in FIG. 7), and the entire fuel injection holes 59 of the first injection hole group 59A. The amount of fuel supplied to G A is G A , the number of fuel injection holes constituting the second injection hole group 59B is m B (m B = 3 in the example shown in FIG. 7), and the fuel injection holes 59 of the second injection hole group 59B. When the amount of fuel supplied to the whole of defining and G B, is represented by the following formula (1). Incidentally, G A is the fuel flow rate in the first fuel passage 83 of the (see FIG. 8). Also, G B is the fuel flow rate in the second fuel flow path 85 of the (see FIG. 8).

Figure 2019168144
Figure 2019168144

図9に示すグラフにおいて、点A(R=0)は、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59からは燃料を噴射していない状態を表す。この場合、G/m=0であることから、R=0である。以下、この状態を「第1噴射孔群59A閉塞状態」という。また、点B(R=R)は、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量と、第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量とが等しい状態を表す。この場合、G/m=G/mであることから、R=R=1である。以下、この状態を「均等状態」という。さらに、点C(R=R)は、第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からは燃料を噴射していない状態を表す。この場合、G/m=0であることから、R=R=(m+m)/mである。以下、この状態を「第2噴射孔群59B閉塞状態」という。 In the graph shown in FIG. 9, a point A (R = 0) represents a state in which fuel is not injected from each fuel injection hole 59 of the first injection hole group 59A. In this case, since R A / m A = 0, R = 0. Hereinafter, this state is referred to as “first injection hole group 59 </ b> A closed state”. Point B (R = R 1 ) indicates that the fuel injection amount from each fuel injection hole 59 of the first injection hole group 59A and the fuel injection amount from each fuel injection hole 59 of the second injection hole group 59B are Represents an equal state. In this case, since G A / m A = G B / m B , R = R 1 = 1. Hereinafter, this state is referred to as “equal state”. Furthermore, the point C (R = R 2 ) represents a state where fuel is not injected from each fuel injection hole 59 of the second injection hole group 59B. In this case, since it is G B / m B = 0, it is R = R 2 = (m A + m B) / m A. Hereinafter, this state is referred to as “second injection hole group 59B closed state”.

このグラフにおいて、第1噴射孔群59A閉塞状態(点A)において、第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量を一定にしつつ、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59から燃料を少しずつ噴射し始めると(Rを大きくし始めると)、燃焼振動の大きさは小さくなる。このとき、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量と、第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量との燃料噴射量の偏差は徐々に小さくなる。そして、燃焼振動の大きさは点Dを境にして再び大きくなり、均等状態(点B)に至る。   In this graph, in the closed state (point A) of the first injection hole group 59A, the fuel injection amount from each fuel injection hole 59 of the second injection hole group 59B is made constant, and each fuel injection of the first injection hole group 59A is performed. When fuel is gradually injected from the hole 59 (when R is increased), the magnitude of the combustion vibration is reduced. At this time, the deviation of the fuel injection amount between the fuel injection amount from each fuel injection hole 59 of the first injection hole group 59A and the fuel injection amount from each fuel injection hole 59 of the second injection hole group 59B is gradually reduced. Become. Then, the magnitude of the combustion vibration increases again at the point D as a boundary, and reaches a uniform state (point B).

次に、均等状態(点B)から、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量を一定にしつつ、今度は第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量を少しずつ減少させると(Rを大きくすると)、燃焼振動の大きさは小さくなる。このとき、第1噴射孔群59Aの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量と、第2噴射孔群59Bの各燃料噴射孔59からの燃料噴射量との燃料噴射量の偏差は徐々に大きくなる。そして、燃焼振動の大きさは点Eを境にして再び大きくなり、第2噴射孔群59B閉塞状態(点C)に至る。   Next, from the equal state (point B), the fuel injection amount from each fuel injection hole 59 of the first injection hole group 59A is made constant, and this time the fuel from each fuel injection hole 59 of the second injection hole group 59B. When the injection amount is decreased little by little (when R is increased), the magnitude of the combustion vibration decreases. At this time, the deviation of the fuel injection amount between the fuel injection amount from each fuel injection hole 59 of the first injection hole group 59A and the fuel injection amount from each fuel injection hole 59 of the second injection hole group 59B gradually increases. Become. Then, the magnitude of the combustion vibration becomes larger again at the point E as a boundary, and the second injection hole group 59B is closed (point C).

例えば図9に示すように燃焼振動が抑制される理由として、本発明者らが検討したところ、以下のように考えられる。第1噴射孔群59A及び第2噴射孔群59Bの双方から燃料を噴射することで、火炎が形成されない部分の発生を抑制することができる。そして、これに加えて、燃料量を変えることで、燃焼器ライナ46における火炎の軸方向発熱率分布に意図的な偏差を設けることができる。そして、本発明者らが検討したところ、これらの相互作用により発熱集中を回避して、例えば図9に示すように、燃焼器4の燃焼振動を十分に抑制できると考えられる。   For example, as shown in FIG. 9, as a reason for suppressing the combustion vibration, the present inventors have considered as follows. By injecting fuel from both the first injection hole group 59A and the second injection hole group 59B, it is possible to suppress the occurrence of a portion where no flame is formed. In addition to this, an intentional deviation can be provided in the axial heating rate distribution of the flame in the combustor liner 46 by changing the fuel amount. And when the present inventors examined, it is thought that heat | fever concentration is avoided by these interactions and the combustion vibration of the combustor 4 can fully be suppressed as shown, for example in FIG.

なお、上記の図8に示す例において、上記燃料噴射比率Rの大きさは、燃料の性状、燃焼器4の構造、運転継続時間等の運転状況に応じて、適宜変更すればよい。即ち、実際の運転状況に応じて、図示しない燃料量調整弁等を制御し、第1噴射孔群59A又は第2噴射孔群59Bに供給される燃料量の少なくとも一方を調整することで、燃料噴射量を調整することができる。これにより、燃料噴射比率Rを変更でき、実際の運転状況に応じて柔軟に燃焼振動抑制を図ることができる。   In the example shown in FIG. 8, the magnitude of the fuel injection ratio R may be changed as appropriate according to the operating conditions such as the fuel properties, the structure of the combustor 4, and the operation duration. That is, by controlling a fuel amount adjusting valve (not shown) or the like according to the actual operating situation and adjusting at least one of the fuel amounts supplied to the first injection hole group 59A or the second injection hole group 59B, The injection amount can be adjusted. Thereby, the fuel injection ratio R can be changed, and the combustion vibration can be flexibly suppressed according to the actual driving situation.

以上のような燃焼器4を備えるガスタービン100においては、上記のように燃焼器4の燃焼振動が抑制されている。そのため、燃焼器4の燃焼振動に起因するガスタービン100の損傷を抑制することができる。また、上記の燃焼器4を用いて、1以上の燃料噴射孔59からの燃料噴射量が他の1以上の燃料噴射孔59からの燃料噴射量とは異なるように、全ての燃料噴射孔95から燃料を噴射することにより、燃焼器4の燃焼振動を抑制可能な燃焼器の燃焼振動抑制方法を提供することができる。   In the gas turbine 100 including the combustor 4 as described above, the combustion vibration of the combustor 4 is suppressed as described above. Therefore, damage to the gas turbine 100 due to combustion vibration of the combustor 4 can be suppressed. Further, by using the combustor 4, all the fuel injection holes 95 are arranged so that the fuel injection amount from one or more fuel injection holes 59 is different from the fuel injection amount from one or more other fuel injection holes 59. The combustion vibration suppression method of the combustor which can suppress the combustion vibration of the combustor 4 by injecting fuel from the fuel can be provided.

なお、上記の例では、第1燃焼バーナ50における燃料噴射孔59に着目したが、例えば、第2燃焼バーナ60における2つ以上の燃料噴射孔(図示しない)に着目して、燃料噴射量に偏差を設けることができる。また、第1燃焼バーナ50では、圧縮空気と燃料との混合燃料が噴射されるほか、拡散燃料噴射孔(図示しない)を通じて拡散燃料が噴射される。そこで、拡散燃料噴射孔を2つ以上設け、拡散燃料の噴射量に偏差を設けるようにしてもよい。   In the above example, the fuel injection hole 59 in the first combustion burner 50 is focused. For example, the fuel injection amount is focused on two or more fuel injection holes (not shown) in the second combustion burner 60. Deviations can be provided. In the first combustion burner 50, a mixed fuel of compressed air and fuel is injected, and diffusion fuel is injected through diffusion fuel injection holes (not shown). Therefore, two or more diffusion fuel injection holes may be provided, and a deviation may be provided in the diffusion fuel injection amount.

また、上記の例では、燃焼器4の燃料噴射孔59を2つの噴射孔群(第1噴射孔群59A及び第2噴射孔群59B)に分けて、これら2つの噴射孔群からの燃料噴射量を変更するようにした。しかし、例えば、燃焼器4の燃料噴射孔59を3つの噴射孔群(第1噴射孔群、第2噴射孔群、及び第3噴射孔群)に分けて、これら3つの噴射孔群からの燃料噴射量を変更してもよい。この場合、例えば第1噴射孔群及び第2噴射孔群を一つの別の群と考え、この別の群と上記の第3噴射孔群との2つの群について、上記の方法によって燃料噴射量を決定すればよい。そして、別の群において噴射する燃料量を基準として、当該別の群を構成する第1噴射孔群と第2噴射孔群との各燃料噴射量を決定すればよい。そして、これらの方法により、3つの噴射孔群(第1噴射孔群、第2噴射孔群、及び第3噴射孔群)における燃料噴射量を決定できる。噴射孔群が4つ以上の場合においても同様である。   In the above example, the fuel injection holes 59 of the combustor 4 are divided into two injection hole groups (first injection hole group 59A and second injection hole group 59B), and fuel injection from these two injection hole groups is performed. The amount was changed. However, for example, the fuel injection holes 59 of the combustor 4 are divided into three injection hole groups (a first injection hole group, a second injection hole group, and a third injection hole group). The fuel injection amount may be changed. In this case, for example, the first injection hole group and the second injection hole group are considered as one different group, and the fuel injection amount is determined by the above method for two groups, that is, the other injection group and the third injection hole group. Can be determined. Then, it is only necessary to determine the fuel injection amounts of the first injection hole group and the second injection hole group constituting the other group with reference to the fuel amount injected in the different group. And by these methods, the fuel injection quantity in three injection hole groups (a 1st injection hole group, a 2nd injection hole group, and a 3rd injection hole group) can be determined. The same applies when there are four or more injection hole groups.

図10は、本発明の二実施形態に係る燃焼器(図示しない)における第1燃焼バーナ50Aに接続される燃料流路を示す図である。上記の図8等に示す例では、燃料噴射孔59への燃料の供給のために、独立した2つの燃料流路(第1燃料流路83及び第2燃料流路85)が備えられていた。しかし、本発明の二実施形態に係る燃焼器では、第1燃料流路83のみが備えられ、第2燃料流路85は備えられていない。そして、図10に示すように、第1燃料流路83が途中で分岐して、8つの燃料噴射孔59に燃料が供給される。   FIG. 10 is a view showing a fuel flow path connected to the first combustion burner 50A in the combustor (not shown) according to the second embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 8 and the like, two independent fuel flow paths (the first fuel flow path 83 and the second fuel flow path 85) are provided for supplying fuel to the fuel injection holes 59. . However, in the combustor according to the two embodiments of the present invention, only the first fuel flow path 83 is provided, and the second fuel flow path 85 is not provided. As shown in FIG. 10, the first fuel flow path 83 branches in the middle, and fuel is supplied to the eight fuel injection holes 59.

この図10に示すように、第1噴射孔群59Aに含まれる燃料噴射孔59の大きさと、第2噴射孔群59Bに含まれる燃料噴射孔59の大きさとは、異なっている。具体的には、第1噴射孔群59Aに含まれる燃料噴射孔59の大きさは、第2噴射孔群59Bに含まれる燃料噴射孔59の大きさよりも小さくなっている。これにより、第2噴射孔群Bを構成する3つの燃焼噴射孔59のそれぞれから噴射される燃料噴射量は、第1噴射孔群Aを構成する5つの燃焼噴射孔59のそれぞれから噴射される燃料噴射量よりも多くなっている。   As shown in FIG. 10, the size of the fuel injection holes 59 included in the first injection hole group 59A is different from the size of the fuel injection holes 59 included in the second injection hole group 59B. Specifically, the size of the fuel injection holes 59 included in the first injection hole group 59A is smaller than the size of the fuel injection holes 59 included in the second injection hole group 59B. Thus, the fuel injection amount injected from each of the three combustion injection holes 59 constituting the second injection hole group B is injected from each of the five combustion injection holes 59 constituting the first injection hole group A. More than the fuel injection amount.

このようにすることで、上記の図8を参照しながら説明した燃焼器4と同様に、燃料流路を増やさずに燃料噴射量を周方向で変化させ、発熱集中を回避することができる。このため、燃料噴射孔の径調整のみで、燃焼振動の抑制を図ることができる。   By doing in this way, like the combustor 4 described with reference to FIG. 8 described above, it is possible to change the fuel injection amount in the circumferential direction without increasing the fuel flow path, and to avoid the concentration of heat generation. For this reason, combustion vibration can be suppressed only by adjusting the diameter of the fuel injection hole.

2 圧縮機
4 燃焼器
6 タービン
8 ロータ
10 圧縮機車室
12 入口
14 入口案内翼
16,24 静翼
18,26 動翼
20 ケーシング
22 タービン車室
28 排気車室
30 排気室
34 空気通路
40 燃焼器車室
42 車室入口
46a 内筒
46b 尾筒
50,50A 第1燃焼バーナ
52,62,62a,62b 燃料ポート
54 第1ノズル
56 コーン
58,58a,58b,58c,58d,58e,58f,58g,58h,70 スワラ
59 燃料噴射孔
59,59a,59b,59c,59d,59e,59f,59g,59h 燃料噴射孔
59A 第1噴射孔群
59B 第2噴射孔群
60 第2燃焼バーナ
63 第2ノズル
66 バーナ筒
83 第1燃料流路
84 内空間
85 第2燃料流路
100 ガスタービン
581 背面
582 翼腹面
2 Compressor 4 Combustor 6 Turbine 8 Rotor 10 Compressor casing 12 Inlet 14 Inlet guide vanes 16 and 24 Stator vanes 18 and 26 Rotor blade 20 Casing 22 Turbine casing 28 Exhaust casing 30 Exhaust chamber 34 Air passage 40 Combustor vehicle Chamber 42 Entrance 46a Inner cylinder 46b Trailing cylinder 50, 50A First combustion burners 52, 62, 62a, 62b Fuel port 54 First nozzle 56 Cone 58, 58a, 58b, 58c, 58d, 58e, 58f, 58g, 58h , 70 Swirler 59 Fuel injection holes 59, 59a, 59b, 59c, 59d, 59e, 59f, 59g, 59h Fuel injection holes 59A First injection hole group 59B Second injection hole group 60 Second combustion burner 63 Second nozzle 66 Burner Cylinder 83 First fuel flow path 84 Inner space 85 Second fuel flow path 100 Gas turbine 581 Rear surface 582 Blade surface

Claims (10)

第1ノズルと、前記第1ノズルを取り囲むように周方向に配置された複数の第2ノズルと、を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記第1ノズルは、前記周方向に配列されたn個(nは2以上の整数)の燃料噴射孔を有し、
前記複数の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0<n×θ/360<2となるように配置され、
前記第1ノズルは、1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量が他の1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量とは異なるように、全ての前記燃料噴射孔から燃料を噴射するように構成された
ことを特徴とする、ガスタービン燃焼器。
A gas turbine combustor comprising: a first nozzle; and a plurality of second nozzles arranged in a circumferential direction so as to surround the first nozzle,
The first nozzle has n (n is an integer of 2 or more) fuel injection holes arranged in the circumferential direction,
The plurality of fuel injection holes are arranged such that an angle difference θ [°] between any pair of fuel injection holes adjacent in the circumferential direction is 0 <n × θ / 360 <2.
The first nozzle injects fuel from all the fuel injection holes such that the fuel injection amount from one or more of the fuel injection holes is different from the fuel injection amount from one or more of the other fuel injection holes. A gas turbine combustor configured as described above.
前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、
前記第1ノズルは、
前記第1噴射孔群に接続され、前記第1噴射孔群に燃料を供給するための第1燃料流路と、
前記第1燃料流路から独立して設けられて前記第2噴射孔群に接続され、前記第2噴射孔群に燃料を供給するための第2燃料流路とを備える
ことを特徴とする、請求項1に記載のガスタービン燃焼器。
The plurality of fuel injection holes include a first injection hole group including one or more fuel injection holes, and a second injection hole including one or more fuel injection holes other than the fuel injection holes constituting the first injection hole group. Including groups,
The first nozzle is
A first fuel flow path connected to the first injection hole group for supplying fuel to the first injection hole group;
A second fuel flow path provided independently of the first fuel flow path, connected to the second injection hole group, and for supplying fuel to the second injection hole group, The gas turbine combustor according to claim 1.
前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、
前記第1噴射孔群に含まれる燃料噴射孔の大きさと、前記第2噴射孔群に含まれる燃料噴射孔の大きさとは、異なっている
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載のガスタービン燃焼器。
The plurality of fuel injection holes include a first injection hole group including one or more fuel injection holes, and a second injection hole including one or more fuel injection holes other than the fuel injection holes constituting the first injection hole group. Including groups,
The size of the fuel injection hole included in the first injection hole group and the size of the fuel injection hole included in the second injection hole group are different from each other. Gas turbine combustor.
前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、
前記第1噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量と、前記第2噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量とは異なっており、
前記第1噴射孔群に含まれる前記燃料噴射孔は前記周方向に連続的に配置されており、
前記第2噴射孔群に含まれる前記燃料噴射孔は前記周方向に連続的に配置されている
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。
The plurality of fuel injection holes include a first injection hole group including one or more fuel injection holes, and a second injection hole including one or more fuel injection holes other than the fuel injection holes constituting the first injection hole group. Including groups,
The fuel injection amount from each of the combustion injection holes constituting the first injection hole group is different from the fuel injection amount from each of the combustion injection holes constituting the second injection hole group,
The fuel injection holes included in the first injection hole group are continuously arranged in the circumferential direction,
The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel injection holes included in the second injection hole group are continuously arranged in the circumferential direction.
前記複数の燃料噴射孔は、1以上の前記燃料噴射孔を含む第1噴射孔群と、前記第1噴射孔群を構成する燃料噴射孔以外の前記燃料噴射孔を1以上含む第2噴射孔群とを含み、
前記第1噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量と、前記第2噴射孔群を構成する前記燃焼噴射孔それぞれからの燃料噴射量とは異なっており、
前記第1噴射孔群の占める部分は、前記第1噴射孔群の前記周方向両端に配置された一対の燃料噴射孔間の角度差θ2[°]として80°以上の領域である
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。
The plurality of fuel injection holes include a first injection hole group including one or more fuel injection holes, and a second injection hole including one or more fuel injection holes other than the fuel injection holes constituting the first injection hole group. Including groups,
The fuel injection amount from each of the combustion injection holes constituting the first injection hole group is different from the fuel injection amount from each of the combustion injection holes constituting the second injection hole group,
The portion occupied by the first injection hole group is an area of 80 ° or more as an angle difference θ2 [°] between a pair of fuel injection holes arranged at both ends in the circumferential direction of the first injection hole group. The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 4.
前記複数の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0.8≦n×θ/360≦1.2となるように配置される
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。
The plurality of fuel injection holes are arranged such that an angle difference θ [°] between any pair of fuel injection holes adjacent in the circumferential direction is 0.8 ≦ n × θ / 360 ≦ 1.2. The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記燃料噴射孔は、前記ガスタービン燃焼器の周方向において等間隔で複数形成された
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of the fuel injection holes are formed at equal intervals in the circumferential direction of the gas turbine combustor.
前記ガスタービン燃焼器は、空気と燃料との混合燃料を燃焼するように構成された
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 7, wherein the gas turbine combustor is configured to burn a mixed fuel of air and fuel.
請求項1〜8の何れか1項に記載のガスタービン燃焼器と、
前記ガスタービン燃焼器に供給される圧縮空気を生成するための圧縮機と、
前記ガスタービン燃焼器において生成した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
を備える
ことを特徴とする、ガスタービン。
A gas turbine combustor according to any one of claims 1 to 8,
A compressor for generating compressed air to be supplied to the gas turbine combustor;
A turbine driven by combustion gas generated in the gas turbine combustor;
A gas turbine comprising:
第1ノズルと、前記第1ノズルを取り囲むように周方向に配置された複数の第2ノズルと、を備えるガスタービン燃焼器の燃焼振動を抑制する方法であって、
前記第1ノズルは、前記周方向に配列されたn個(nは2以上の整数)の燃料噴射孔を有し、
前記複数の燃料噴射孔は、前記周方向に隣接する任意の一対の前記燃料噴射孔間の角度差θ[°]が0<n×θ/360<2となるように配置され、
前記第1ノズルは、1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量が他の1以上の前記燃料噴射孔からの燃料噴射量とは異なるように、全ての前記燃料噴射孔から燃料を噴射する
ことを特徴とする、ガスタービン燃焼器の燃焼振動抑制方法。
A method for suppressing combustion vibration of a gas turbine combustor comprising: a first nozzle; and a plurality of second nozzles arranged in a circumferential direction so as to surround the first nozzle,
The first nozzle has n (n is an integer of 2 or more) fuel injection holes arranged in the circumferential direction,
The plurality of fuel injection holes are arranged such that an angle difference θ [°] between any pair of fuel injection holes adjacent in the circumferential direction is 0 <n × θ / 360 <2.
The first nozzle injects fuel from all the fuel injection holes such that the fuel injection amount from one or more of the fuel injection holes is different from the fuel injection amount from one or more of the other fuel injection holes. A method for suppressing combustion vibration of a gas turbine combustor, characterized in that:
JP2018055126A 2018-03-22 2018-03-22 GAS TURBINE COMBUSTOR AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION INSTALLATION CONTROL METHOD FOR GAS TURBINE COMBUSTOR Active JP7285623B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018055126A JP7285623B2 (en) 2018-03-22 2018-03-22 GAS TURBINE COMBUSTOR AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION INSTALLATION CONTROL METHOD FOR GAS TURBINE COMBUSTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018055126A JP7285623B2 (en) 2018-03-22 2018-03-22 GAS TURBINE COMBUSTOR AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION INSTALLATION CONTROL METHOD FOR GAS TURBINE COMBUSTOR

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019168144A true JP2019168144A (en) 2019-10-03
JP7285623B2 JP7285623B2 (en) 2023-06-02

Family

ID=68108195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018055126A Active JP7285623B2 (en) 2018-03-22 2018-03-22 GAS TURBINE COMBUSTOR AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION INSTALLATION CONTROL METHOD FOR GAS TURBINE COMBUSTOR

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7285623B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11828083B2 (en) 2017-02-16 2023-11-28 John Damian Allen Control structure with rotary force limiter and energy dissipater
EP3583329A4 (en) 2017-02-16 2020-12-23 Allen, John Damian FORCE LIMITERS AND ENERGY DUCTORS

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61132729A (en) * 1984-11-30 1986-06-20 Toshiba Corp Gas turbine combustion control equipment
JPH09210362A (en) * 1996-02-05 1997-08-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combuster
JP2001324144A (en) * 2000-05-19 2001-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combustor
JP2004316506A (en) * 2003-04-15 2004-11-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Combustor, gas turbine, and jet engine
JP2010249449A (en) * 2009-04-17 2010-11-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Pilot combustion burner for gas turbine
JP2011111964A (en) * 2009-11-26 2011-06-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combustor
JP2012149543A (en) * 2011-01-17 2012-08-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combustor, gas turbine equipped with the same, gas turbine plant equipped with the gas turbine, and control method of the gas turbine combustor
WO2012124467A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 三菱重工業株式会社 Gas turbine combustor and gas turbine
WO2013128739A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 三菱重工業株式会社 Combustor and gas turbine
JP2015068538A (en) * 2013-09-27 2015-04-13 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas turbine combustor and gas turbine engine with gas turbine combustor
JP2016061506A (en) * 2014-09-19 2016-04-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Combustion burner, combustor and gas turbine

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61132729A (en) * 1984-11-30 1986-06-20 Toshiba Corp Gas turbine combustion control equipment
JPH09210362A (en) * 1996-02-05 1997-08-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combuster
JP2001324144A (en) * 2000-05-19 2001-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combustor
JP2004316506A (en) * 2003-04-15 2004-11-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Combustor, gas turbine, and jet engine
JP2010249449A (en) * 2009-04-17 2010-11-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Pilot combustion burner for gas turbine
JP2011111964A (en) * 2009-11-26 2011-06-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combustor
JP2012149543A (en) * 2011-01-17 2012-08-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine combustor, gas turbine equipped with the same, gas turbine plant equipped with the gas turbine, and control method of the gas turbine combustor
WO2012124467A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 三菱重工業株式会社 Gas turbine combustor and gas turbine
WO2013128739A1 (en) * 2012-02-28 2013-09-06 三菱重工業株式会社 Combustor and gas turbine
JP2015068538A (en) * 2013-09-27 2015-04-13 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas turbine combustor and gas turbine engine with gas turbine combustor
JP2016061506A (en) * 2014-09-19 2016-04-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Combustion burner, combustor and gas turbine

Also Published As

Publication number Publication date
JP7285623B2 (en) 2023-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101792453B1 (en) Gas turbine combustor, gas turbine, control device, and control method
JP6626743B2 (en) Combustion device and gas turbine
JP6285081B2 (en) Combustion device for gas turbine engine
JP4958709B2 (en) Device for reducing combustor acoustics
JP5940227B2 (en) Gas turbine combustor
JP6196868B2 (en) Fuel nozzle and its assembly method
JP6669424B2 (en) Method and system for cooling a transition nozzle
JP2007263538A (en) Combustor for gas turbine and combustion control method
JP2012093077A (en) Turbomachine including mixing tube element having vortex generator
EP3102877B1 (en) Combustor
CN103930723A (en) Tangential annular combustor with premixed fuel and air for use on a gas turbine
US20230213194A1 (en) Turbine engine fuel premixer
CN104169651A (en) Combustor and gas turbine
KR20140082659A (en) Can-annular combustor with premixed tangential fuel-air nozzles for use on gas turbine engines
US7836677B2 (en) At least one combustion apparatus and duct structure for a gas turbine engine
US20180340689A1 (en) Low Profile Axially Staged Fuel Injector
CN102356279B (en) Method for operating burner and burner, in particular for gas turbine
JP7285623B2 (en) GAS TURBINE COMBUSTOR AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME, AND COMBUSTION INSTALLATION CONTROL METHOD FOR GAS TURBINE COMBUSTOR
JP6417620B2 (en) Combustor, gas turbine
JP2017072271A (en) Gas turbine combustor
JP7780037B2 (en) Gas turbine operation method
JP7696453B2 (en) Combustor and gas turbine
WO2024116966A1 (en) Method for operating gas turbine
JP2014231977A (en) Gas turbine engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210309

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220426

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220520

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220712

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20220802

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20230110

C23 Notice of termination of proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23

Effective date: 20230404

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230523

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7285623

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150