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公開番号2024179737
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098806
出願日2023-06-15
発明の名称燃焼器及びガスタービン
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F02C 9/34 20060101AFI20241219BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】安定運転を行いながら低NOx化図ることができる燃焼器及びガスタービンを提供する。
【解決手段】中央バーナと、外側バーナとを備え、外側バーナは、画定燃焼器軸線の径方向外側に位置する外側軸線を囲うように設けられた内周バーナと、画定内周バーナを取り囲むように設けられた外周バーナと、を含む。画定内周バーナ及び画定外周バーナは、画定燃料ノズルへの燃料供給量が互いに独立して調整可能とされている。下流端面における内周バーナと画定中央バーナとの間に、外周バーナの画定空気孔が形成されていない孔非形成領域が設けられている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
燃焼器軸線方向に延びて下流端面に開口する複数の空気孔を有する空気孔プレートと、
各前記空気孔に対応するように複数が設けられて、それぞれ対応する前記空気孔に上流側から燃料を供給する燃料ノズルと、
を備え、
前記燃焼器軸線を囲うように集合配置された複数の前記空気孔及び複数の前記燃料ノズルによって、中央バーナが構成されており、
前記中央バーナの径方向外側に集合配置された複数の前記空気孔及び複数の燃料ノズルによって、外側バーナが構成されており、
前記外側バーナは、
前記燃焼器軸線の径方向外側に位置する外側軸線を囲うように設けられた内周バーナと、
前記内周バーナを取り囲むように設けられた外周バーナと、
を含み、
前記内周バーナ及び前記外周バーナは、前記燃料ノズルへの燃料供給量が互いに独立して調整可能とされており、
前記下流端面における前記内周バーナと前記中央バーナとの間に、前記外周バーナの前記空気孔が形成されていない孔非形成領域が設けられている燃焼器。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記中央バーナを構成する複数の前記空気孔は、前記燃焼器軸線回りに旋回する中央旋回流が形成されるように旋回角を有しており、
前記外周バーナを構成する複数の前記空気孔は、前記中央旋回流とは反対方向に前記外側軸線回りに旋回する外側旋回流が形成されるように旋回角を有しており、
前記下流端面を下流側から見た際に、前記外側軸線から前記外側軸線の径方向に延びて前記孔非形成領域における前記外側旋回流の上流側の端部を画定する上流側境界線が、前記燃焼器軸線及び前記外側軸線を結ぶ基準線よりも上流側の範囲に位置している請求項１に記載の燃焼器。
【請求項３】
前記上流側境界線が、前記基準線から、前記外側軸線から前記中央バーナの外縁を画定する円に引いた前記外側旋回流の上流側の接線までの範囲に位置している請求項２に記載の燃焼器。
【請求項４】
前記下流端面を下流側から見た際に、前記外側軸線から前記外側軸線の径方向に延びて前記孔非形成領域における前記外側旋回流の下流側の端部を画定する下流側境界線が、前記基準線よりも下流側の範囲に位置している請求項２又は３に記載の燃焼器。
【請求項５】
前記下流側境界線が、前記基準線から、前記外側軸線から前記中央バーナの外縁を画定する円に引いた前記外側旋回流の下流側の接線までの範囲に位置している請求項４に記載の燃焼器。
【請求項６】
前記孔非形成領域は、前記基準線から前記外側旋回流の上流側の領域の方が前記基準線から前記外側旋回流の下流側の領域よりも広い請求項４に記載の燃焼器。
【請求項７】
前記下流端面を下流側から見た際に、前記外側軸線から前記外側軸線の径方向に延びて前記孔非形成領域における前記外側旋回流の下流側の端部を画定する下流側境界線が、前記上流側境界線よりも前記外側旋回流の下流側、かつ、前記基準線よりも前記外側旋回流の上流側の範囲に位置している請求項２又は３に記載の燃焼器。
【請求項８】
請求項１に記載の燃焼器と、
空気を圧縮して前記燃焼器に供給する圧縮機と、
前記燃焼器によって生成された燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
前記燃焼器の前記燃料ノズルへの燃料供給量を制御する燃料制御装置と、
を備え、
前記燃料制御装置は、定格負荷時において、前記中央バーナの燃空比が前記外周バーナの燃空比より大きくなるように、かつ、前記内周バーナの燃空比が前記外周バーナの燃空比より大きくなるように、燃料供給量を設定するガスタービン。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃焼器及びガスタービンに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、ガスタービンに用いられる燃焼器の一例としてのマルチクラスタ燃焼器が開示されている。
マルチクラスタ燃焼器は、複数の空気孔が形成された空気孔プレートと、各空気孔に燃料を供給する燃料ノズルとを備えている。空気孔プレートの中央部に集合配置された空気孔によって中央バーナが形成されている。空気孔プレートの外周部に集合配置された空気孔によって外側バーナが形成されている。外側バーナは中央バーナを取り囲むように周方向に複数が配列されている。外周バーナは、互いに燃料供給系統が独立した内周バーナと外周バーナとによって構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－１５５６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような燃焼器では、燃焼振動を抑制した安定運転を可能としながら、さらなる低ＮＯｘ化を実現することが望まれている。
【０００５】
本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、安定運転を行いながら低ＮＯｘ化図ることができる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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示に係る燃焼器は、燃焼器軸線方向に延びて下流端面に開口する複数の空気孔を有する空気孔プレートと、各前記空気孔に対応するように複数が設けられて、それぞれ対応する前記空気孔に上流側から燃料を供給する燃料ノズルと、
を備え、前記燃焼器軸線を囲うように集合配置された複数の前記空気孔及び複数の前記燃料ノズルによって、中央バーナが構成されており、前記中央バーナの径方向外側に集合配置された複数の前記空気孔及び複数の燃料ノズルによって、外側バーナが構成されており、前記外側バーナは、前記燃焼器軸線の径方向外側に位置する外側軸線を囲うように設けられた内周バーナと、前記内周バーナを取り囲むように設けられた外周バーナと、を含み、前記内周バーナ及び前記外周バーナは、前記燃料ノズルへの燃料供給量が互いに独立して調整可能とされており、前記下流端面における前記外側軸線と前記中央バーナとの間に、前記外周バーナの前記空気孔が形成されていない孔非形成領域が設けられている。
【０００７】
本開示に係るガスタービンは、上記の燃焼器と、空気を圧縮して前記燃焼器に供給する圧縮機と、前記燃焼器によって生成された燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記燃焼器の前記燃料ノズルへの燃料供給量を制御する燃料制御装置と、を備え、前記燃料制御装置は、定格負荷時において、前記中央バーナの燃空比が前記内周バーナの燃空比より大きくなるように、かつ、前記内周バーナの燃空比が前記外周バーナの燃空比より大きくなるように、燃料供給量を設定する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る燃焼器及びガスタービンによれば、安定運転を行いながら低ＮＯｘ化図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の第一実施形態に係るガスタービンの概略構成を示す模式図である。
本開示の第一実施形態に係る燃焼器の概略構成を示す縦断面図である。
本開示の第一実施形態に係る燃焼器を下流側から見た図である。
図３の要部拡大図である。
本開示の第一実施形態に係るガスタービンの燃料制御装置の機能ブロック図である。
本開示の第一実施形態に係るガスタービンにおける燃料制御装置の処理の流れを説明するフローチャートである。
本開示の第二実施形態に係る燃焼器を下流側から要部拡大図である。
本開示に係るガスタービンの燃料制御装置のハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態について図１～図６を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るガスタービン１は、空気を圧縮する圧縮機２と、燃焼ガスを生成する燃焼器３と、燃焼ガスによって駆動されるタービン４と、燃焼器３への燃料供給量を制御する燃料制御装置９０と、を有している。
燃焼器３は、ガスタービン１の回転軸の周囲に周方向に間隔をあけて複数が設けられている。燃焼器３は、圧縮機２が圧縮した空気に燃料を混合させて燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスを生成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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