特許ウォッチ

公開番号2024142595
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023054802
出願日2023-03-30
発明の名称ガスタービン燃焼器
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できるガスタービン燃焼器を提供する。
【解決手段】ガスタービン燃焼器は、燃焼室を規定する燃焼筒と、燃料を燃焼室に供給するための燃焼器と、燃焼器に対して、燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される2段燃焼ノズルとを備えるガスタービン燃焼器であって、2段燃焼ノズルは、燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口を有するノズル流路を形成するノズル流路形成部と、2段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線に対して、燃焼ガスの流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口を有するシール空気流路を形成するシール空気流路形成部とを含む。
【選択図】図3A
特許請求の範囲【請求項１】
燃焼室を規定する燃焼筒と、
燃料を前記燃焼室に供給するための燃焼器と、
前記燃焼器に対して、前記燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される２段燃焼ノズルと
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記２段燃焼ノズルは、
前記燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口を有するノズル流路を形成するノズル流路形成部と、
前記２段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口を有するシール空気流路を形成するシール空気流路形成部と、
を含む、
ガスタービン燃焼器。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記ノズル流路形成部は、前記燃焼筒の前記内周面に連なるノズル流路壁を有し、
前記シール空気流路形成部は、
前記ノズル流路壁と、
前記ノズル流路壁の内側に配置され、前記燃料が流れる燃料流路を形成する内側流路壁と、
をさらに含む、
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項３】
前記ノズル流路壁は、
前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の前記上流側に配置される上流側流路壁と、
前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の下流側に配置される下流側流路壁と、
を有し、
前記シール空気流路は、
前記上流側流路壁と前記内側流路壁とによって形成される上流側シール空気流路と、
前記下流側流路壁と前記内側流路壁とによって形成される下流側シール空気流路と、
を有する、
請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項４】
前記ノズル中心軸線と直交する前記シール空気流路の断面において、前記上流側シール空気流路の流路面積は、前記下流側シール空気流路の流路面積よりも大きい、
請求項３に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項５】
（実施例２と実施例４との中間概念：下流側シール空気流路が一部配置）
前記ノズル中心軸線の周方向であるノズル周方向における前記上流側シール空気流路の長さは、前記ノズル周方向における前記下流側シール空気流路の長さよりも長い、
請求項３または４に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項６】
前記シール空気流路は、前記ノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の前記上流側にのみ形成される、
請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項７】
前記２段燃焼ノズルは、前記シール空気流路において前記ノズル流路壁と前記内側流路壁とに接続される仕切壁をさらに含む、
請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項８】
（実施例２の具体化：仕切板はシール空気流路の一部にのみ設けられる）
前記仕切壁は、前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向の下流側の端部である先端部を有し、
前記仕切壁の前記先端部は、前記シール空気の前記流れ方向において、前記シール空気噴射口に対して上流側に配置される、
請求項７に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項９】
前記仕切壁は、
前記シール空気流路におけるシール空気の流れ方向の下流側の端部である先端部と、
前記先端部とは反対側の端部である後端部と、
を有し、
前記先端部または前記後端部の少なくとも一方は流線形を呈する、
請求項７に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１０】
前記ノズル流路壁は、前記内側流路壁と対向する内側面を有し、
前記内側流路壁は、前記ノズル流路壁と対向する外側面を有し、
前記２段燃焼ノズルは、前記内側面または前記外側面の少なくとも一方に設けられるタービュレータをさらに含む、
請求項２または３に記載のガスタービン燃焼器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、２段燃焼方式が採用されるガスタービン燃焼器に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ガスタービンに組み込まれるガスタービン燃焼器が知られている。例えば、特許文献１に開示される２段燃焼方式を採用したガスタービン燃焼器は、２段目ノズルとしての燃料噴射器を備える。燃料噴射器は、予混合ガスを噴射する予混合ガス噴射口と、冷却空気としての圧縮空気を噴射する冷却空気噴射口とを備える。この燃料噴射器は、燃焼筒の燃焼室内において大きく突き出た構成を有するため、燃焼筒内で生じる燃焼ガスから燃料噴射器に伝わる熱量が大きい。冷却空気としての圧縮空気は燃料噴射器の過度な温度上昇を抑制する役割を果たす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－２００４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らの知見によれば、予混合ガス噴射口が燃焼筒の内周面の近くに配置される構成が上記の燃料噴射器に適用されると、内周面において発生する燃焼ガスの馬蹄渦が予混合ガス噴射口に流入するおそれがある。この場合、燃料噴射器の内部で火炎が生じるフラッシュバックが起こり、燃料噴射器が焼損する可能性がある。
【０００５】
本開示の目的は、フラッシュバックを抑制できるガスタービン燃焼器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、
燃焼室を規定する燃焼筒と、
燃料を前記燃焼室に供給するための燃焼器と、
前記燃焼器に対して、前記燃焼室における燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される２段燃焼ノズルと
を備えるガスタービン燃焼器であって、
前記２段燃焼ノズルは、
前記燃焼筒の内周面に形成されるノズル噴射口を有するノズル流路を形成するノズル流路形成部と、
前記２段燃焼ノズルの中心線であるノズル中心軸線に対して、前記燃焼ガスの前記流れ方向の上流側に少なくとも一部が配置されるシール空気噴射口を有するシール空気流路を形成するシール空気流路形成部と、
を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、フラッシュバックを抑制できるガスタービン燃焼器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施形態に係るガスタービンを示す概略図。
一実施形態に係るガスタービン燃焼器の概略図。
第１の実施形態に係る２段燃焼ノズルの概略図。
第２の実施形態に係る２段燃焼ノズルの概略図。
第３の実施形態に係る２段燃焼ノズルの概略図。
第１の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図。
第１の例示に係る構成が適用された別の２段燃焼ノズルを示す概略図。
第１の例示に係る構成が適用されたさらに別の２段燃焼ノズルを示す概略図。
第２の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図。
ノズル中心軸線Ｃの軸線方向視における図５Ａの２段燃焼ノズルを示す概略図。
図５ＡのＡ－Ａ線矢視方向における仕切壁の断面図。
第３の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図。
第３の例示に係る構成が適用された別の２段燃焼ノズルを示す概略図。
第４の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図（内側流路壁を省略）。
第４の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図（ノズル流路壁一端部を部分的に省略）。
第５の例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図。
図８Ａの２段燃焼ノズルのさらに具体的な構成の一例を示す概略図。
図８Ｂの２段燃焼ノズルのさらに具体的な構成の他の例を示す概略図。
第６例示に係る構成が適用された２段燃焼ノズルを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、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、本開示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」、「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。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
【００１０】
＜１．ガスタービン１００の概要＞
図１は、本開示の一実施形態に係るガスタービン１００を示す概略図である。ガスタービン１００は、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ガスタービン燃焼器４と、ガスタービン燃焼器４から排出された燃焼ガスにより駆動するように構成されたタービン６とを備える。例えば一軸式ガスタービンであってもよいガスタービン１００では、圧縮機２とタービン６が回転軸９によって連結され、さらにこの回転軸９に発電機５が連結されている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許