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公開番号2024141648
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023053414
出願日2023-03-29
発明の名称バーナー集合体、ガスタービン燃焼器及びガスタービン
出願人三菱重工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類F23R 3/28 20060101AFI20241003BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】フラッシュバックを抑制可能なバーナー集合体を提供する。
【解決手段】燃料及び空気を混合するための複数のバーナーを備えるバーナー集合体であって、複数のバーナーの各々は、空気が供給される混合流路と、混合流路の内部に混合流路の中心軸線に沿って延在し、燃料を噴射するように構成された燃料ノズルと、を含み、燃料ノズルは、燃料ノズルの出口よりも上流にオリフィスを含む。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
燃料及び空気を混合するための複数のバーナーを備えるバーナー集合体であって、
前記複数のバーナーの各々は、
前記空気が供給される混合流路と、
前記混合流路の内部に前記混合流路の中心軸線に沿って延在し、前記燃料を噴射するように構成された燃料ノズルと、
を含み、
前記燃料ノズルは、前記燃料ノズルの出口よりも上流にオリフィスを含む、バーナー集合体。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記燃料ノズルにおける前記出口と前記オリフィスとの距離をＬ、前記オリフィスのオリフィス径をＤとすると、Ｌ／Ｄ＞５を満たす、請求項１に記載に記載のバーナー集合体。
【請求項３】
Ｌ／Ｄ≧７．５を満たす、請求項２に記載に記載のバーナー集合体。
【請求項４】
前記混合流路は、前記燃料ノズルの外周側に空気流路を含み、
前記燃料ノズルの出口の流路面積をＡｆ、前記燃料ノズルの軸方向における前記出口の位置での前記空気流路の流路面積をＡａとすると、Ａｆ／Ａａ≧０．１を満たす、請求項１に記載のバーナー集合体。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のバーナー集合体と、
前記バーナー集合体の下流側に火炎が形成される空間を形成する燃焼筒と、
を備える、ガスタービン燃焼器。
【請求項６】
圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮した空気と燃料とが供給され、前記燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させるように構成されたガスタービン燃焼器と、
前記ガスタービン燃焼器で発生した前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備え、
前記ガスタービン燃焼器は、請求項５に記載のガスタービン燃焼器である、ガスタービン。
【請求項７】
前記混合流路は、前記燃料ノズルの外周側に空気流路を含み、
前記ガスタービンの定格運転時において、前記燃料ノズルの出口における前記燃料の密度をρｆ、前記燃料ノズルの出口における前記燃料の流速をＶｆ、前記燃料ノズルの軸方向における前記燃料ノズルの出口の位置での前記空気流路の前記空気の密度をρａ、前記燃料ノズルの軸方向における前記燃料ノズルの出口の位置での前記空気流路の前記空気の流速をＶａとすると、ρｆ×（Ｖｆ）
２
＜ρａ×（Ｖａ）
２
を満たす、請求項６に記載のガスタービン。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、バーナー集合体、ガスタービン燃焼器及びガスタービンに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
フラッシュバックのリスクが高い燃料（例えば水素等）に対して、フラッシュバック耐性を有しつつ低ＮＯｘ化を実現するための技術として、バーナー集合体（クラスタバーナ）により多数の独立した短小火炎を形成させる技術がある。
【０００３】
この技術では、燃料と空気とを混合する混合流路を複数配置し、燃料混合のスケールを小さくすることで、燃料と空気の混合に旋回流を積極的に利用しなくても、高い混合性能を得ることができる。
【０００４】
特許文献１に記載のバーナーは、燃料ノズルが混合流路の中心軸線に沿って燃料を噴射するよう構成されており、燃料ノズルの中心軸線と混合流路の中心軸線が一致するため、同軸型と称されることがある。このような同軸型のバーナーの場合、混合流路の流路壁から空気の流れと交差する方向に燃料を噴射するクロスフロー型のバーナーよりも、混合流路の壁面近傍の燃料濃度が高くなりにくいため、フラッシュバック（逆火）のリスクを抑制することができる。
【０００５】
特許文献２に記載のバーナー集合体は、燃料及び空気を混合するための複数のバーナーを備えており、複数のバーナーの各々は、燃料ノズルと、燃料及び空気が供給される混合流路と、混合流路の流路壁と燃料ノズルとを接続し、燃料ノズルを支持する支持部と、を含む。かかる構成によれば、バーナーの各々において混合流路の流路壁に接続された支持部に燃料ノズルが支持されているため、混合流路の上流側に混合流路の流路壁とは独立して設けられた特許文献１に記載のような大型のヘッダを設ける必要が無い。このため、ヘッダに起因する複数の混合流路間での空気の流量の偏りをなくし、複数の混合流路間での燃料濃度の偏りを小さくすることができる。したがって、低ＮＯｘ化及びフラッシュバックの抑制が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００７－２３２２３４号公報
特開２０２１－１７３１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示の少なくとも一実施形態は、上記特許文献２に記載の従来技術を更に改良したものであり、フラッシュバックを抑制可能なバーナー集合体並びにこれを備えるガスタービン燃焼器及びガスタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るバーナー集合体は、
燃料及び空気を混合するための複数のバーナーを備えるバーナー集合体であって、
前記複数のバーナーの各々は、
前記空気が供給される混合流路と、
前記混合流路の内部に前記混合流路の中心軸線に沿って延在し、前記燃料を噴射するように構成された燃料ノズルと、
を含み、
前記燃料ノズルは、前記燃料ノズルの出口よりも上流にオリフィスを含む。
【０００９】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
上記バーナー集合体と、
前記バーナー集合体の下流側に火炎が形成される空間を形成する燃焼筒と、
を備える。
【００１０】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮した空気と燃料とが供給され、前記燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させるように構成されたガスタービン燃焼器と、
前記ガスタービン燃焼器で発生した前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備え、
前記ガスタービン燃焼器は、上記ガスタービン燃焼器である。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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