(57)【要約】【課題】マルチノズルバーナにおいて、空気孔プレートの軸方向への変形を抑制する。【解決手段】燃料を供給する燃料ノズルを複数備えるマルチノズルバーナであって、前記燃料ノズルの下流側に設けられると共に、前記燃料ノズルの吐出口に対応する位置に空気が噴射される空気孔を有する空気孔プレートを備え、前記空気孔プレートは、径方向に移動可能に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を供給する燃料ノズルを複数備えるマルチノズルバーナであって、
前記燃料ノズルの下流側に設けられると共に、前記燃料ノズルの吐出口に対応する位置に空気が噴射される空気孔を有する空気孔プレートを備え、
前記空気孔プレートは、径方向に移動可能に設けられる
ことを特徴とするマルチノズルバーナ。
【請求項２】
前記空気孔プレートは、外周が径方向に移動可能に挟持されることを特徴とする請求項１記載のマルチノズルバーナ。
【請求項３】
前記燃料ノズルは、移動可能に設けられると共に前記空気孔プレートに固定されることを特徴とする請求項１または２記載のマルチノズルバーナ。
【請求項４】
複数の前記燃料ノズルに接続されると共に各燃料ノズルに燃料を分配する燃料供給部と、
前記燃料供給部と前記燃料ノズルとを接続する可撓性接続部と
を備えることを特徴とする請求項３に記載のマルチノズルバーナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチノズルバーナと、
内部に火炎が形成される燃焼器ライナと
を備えることを特徴とする燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチノズルバーナ及び燃焼器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、水素含有燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器が開示されている。この特許文献１のガスタービン燃焼器では、燃焼室の上流側に複数の小径の燃料ノズルを備えており、それぞれの燃料ノズルから燃料を供給する構成とされている。また、特許文献１のガスタービン燃焼器では、燃料ノズルの下流側に設けられ、空気孔が多数形成された空気孔プレートから、空気と燃料とが共に燃焼室へと噴射される。このように、複数の小径の燃料ノズルから燃料を供給することで、空気との混合が急速に行われ、拡散火炎を形成しつつ、予混合火炎に近い燃焼状態を形成することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０８６６７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、上述のようなマルチノズルバーナの空気孔プレートは、火炎が中心部近傍に形成され、火炎により常に加熱されており、中心部の熱が逃げにくいため、中心部から熱膨張する。そして、空気孔プレートは、外周が固定されているため、膨張した中心部が軸方向に向けて突出するように変形する。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、マルチノズルバーナにおいて、空気孔プレートの軸方向への変形を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、燃料を供給する燃料ノズルを複数備えるマルチノズルバーナであって、前記燃料ノズルの下流側に設けられると共に、前記燃料ノズルの吐出口に対応する位置に空気が噴射される空気孔を有する空気孔プレートを備え、前記空気孔プレートは、径方向に移動可能に設けられる、という構成を採用する。
【０００７】
第２の手段として、上記第１の手段において、前記空気孔プレートは、外周が径方向に移動可能に挟持される、という構成を採用する。
【０００８】
第３の手段として、上記第１または２の手段において、前記燃料ノズルは、移動可能に設けられると共に前記空気孔プレートに固定される、という構成を採用する。
【０００９】
第４の手段として、上記第３の手段において、複数の前記燃料ノズルに接続されると共に各燃料ノズルに燃料を分配する燃料供給部と、前記燃料供給部と前記燃料ノズルとを接続する可撓性接続部とを備える、という構成を採用する。
【００１０】
第５の手段として、燃焼器は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチノズルバーナと、内部に火炎が形成される燃焼器ライナとを備える、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、空気孔プレートを径方向に移動可能としている。これにより、空気孔プレートが熱膨張した際に、径方向に伸長させることができる。したがって、空気孔プレートが軸方向に変形することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るマルチノズルバーナを含む模式断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るマルチノズルバーナの変形例を示す模式断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るマルチノズルバーナの変形例を示す空気孔プレートの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係るマルチノズルバーナの一実施形態について説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
まず、本実施形態に係るマルチノズルバーナ１は、ガスタービン（不図示）に備えられている。ガスタービンは、不図示の圧縮機、タービン及び燃焼器１００を備えている。ガスタービンは、圧縮機において外気から取り込んだ空気を所定圧まで圧縮して圧縮空気を生成し、燃焼器１００において上記圧縮空気を酸化剤として燃料を燃焼させる。さらに、ガスタービンは、燃料を燃焼させることで発生した燃焼ガスによりタービンを回転させることにより回転動力を発生させる。
【００１５】
図１に示すように、燃焼器１００は、ケーシング１１０と、燃焼器ライナ１２０と、マルチノズルバーナ１と、整流器等を備えている。
【００１６】
マルチノズルバーナ１は、燃焼器ライナ１２０に対して設けられ、燃焼器ライナ１２０に燃料を噴射する装置であり、図１に示すように、燃料供給部２と、空気孔プレート３と、プレート固定部４とを備えている。
【００１７】
燃料供給部２は、燃料供給管２ａと、複数の燃料ノズル２ｂと、可撓性接続部２ｃと、ノズル固定部２ｄとを備えている。燃料供給管２ａは、外部の燃料タンクと接続されると共に複数の燃料ノズル２ｂと接続され、各燃料ノズル２ｂに燃料を分配するヘッダ管として機能する。
【００１８】
燃料ノズル２ｂは、燃料供給部２に対して接続されると共に、吐出口を燃焼器ライナ１２０に向けて配置されている。燃料ノズル２ｂは、複数配置されていると共に、それぞれ燃料を燃焼器ライナ１２０へと案内する。
【００１９】
可撓性接続部２ｃは、燃料供給管２ａと燃料ノズル２ｂとを接続する管状の部材であり、蛇腹状とされる。これにより可撓性接続部２ｃは、軸方向において伸縮可能であり、かつ屈曲可能とされている。
【００２０】
ノズル固定部２ｄは、空気孔プレート３に対して燃料ノズル２ｂを固定する部材である。ノズル固定部２ｄは、燃料ノズル２ｂの径方向に伸びると共に空気孔プレート３に一端が固定された棒状の部材を複数備え、空気孔プレート３に対して燃料ノズル２ｂが移動しないように固定する。このようなノズル固定部２ｄは、燃料ノズル２ｂの周方向において４か所に設けられている。
【００２１】
空気孔プレート３は、燃料ノズル２ｂの吐出口側に設けられた円盤状の部材であり、燃料ノズル２ｂの吐出口と重なる位置に空気孔ｈが形成されている。すなわち、空気孔プレート３には、複数の空気孔ｈが形成されており、燃焼器ライナ１２０側から見て、各空気孔ｈが各燃料ノズル２ｂの吐出口を囲むように配置される。このような空気孔プレート３は、燃焼器ライナ１２０の端部に設けられ、プレート固定部４により固定されている。
【００２２】
プレート固定部４は、空気孔プレート３の外周に沿って複数個所に設けられており、空気孔プレート３に平行に形成された２つの板状部に空気孔プレート３を挟み込み、板状部同士をボルト等で連結することにより、燃料ノズル２ｂの軸方向から空気孔プレート３を挟持すると共にケーシング１１０に固定している。また、プレート固定部４と、燃焼器ライナ１２０との間にはわずかに隙間が形成されている。
【００２３】
ケーシング１１０は、マルチノズルバーナ１及び燃焼器ライナ１２０を収容する略円筒状の部材である。
【００２４】
燃焼器ライナ１２０は、略円筒状とされ、ケーシング１１０により周囲を囲まれている。燃焼器ライナ１２０の内部は燃焼室とされ、火炎が内部に形成される。
また、燃焼器ライナ１２０を囲うケーシング１１０と燃焼器ライナ１２０周面との間隙は、火炎形成方向の下流側から上流側に向けて圧縮空気を案内する圧縮空気流路とされている。すなわち、圧縮空気は、火炎形成方向の逆方向からケーシング１１０内へと流入する。圧縮空気流路は、ケーシング１１０と燃焼器ライナ１２０周面との間隙から、燃料ノズル２ｂと空気孔プレート３との間を介して燃焼器ライナ１２０の内部へと形成されている。圧縮空気流路上には、整流器が設けられている。
【００２５】
このような燃焼器ライナ１２０の動作を説明する。
燃焼器ライナ１２０において、燃料供給部２の燃料供給管２ａを介して燃料ノズル２ｂへと燃料が案内される。燃料ノズル２ｂより噴射された燃料は、空気孔プレート３の空気孔ｈを通って燃焼器ライナ１２０内に吐出される。
【００２６】
また、燃焼器１００のケーシング１１０内に供給された圧縮空気は、圧縮空気流路を通り、空気孔プレート３の空気孔ｈを介して吐出される。このとき、圧縮空気は燃料ノズル２ｂの周囲を囲みつつ、燃料ノズル２ｂ軸方向へと流れる。そして、空気孔ｈより燃焼器ライナ１２０へと吐出された圧縮空気は、燃料ノズル２ｂから噴射された燃料と接触する。これにより、燃料と圧縮空気が混合され、燃焼ガスとなりながら、循環流を形成して、燃焼器ライナ１２０内部に広がる。
【００２７】
また、空気孔プレート３は、燃焼器ライナ１２０内において軸芯近傍（燃焼器ライナ１２０の中心近傍）火炎が形成されることにより加熱される。そして、空気孔プレート３は、中心部が高温となり、熱膨張し、径方向外側へと伸長する。このとき、空気孔プレート３は、燃焼器ライナ１２０に対して溶接されることなくプレート固定部４により挟持されているため、熱膨張により外周部が径方向外側へと移動することができる。
【００２８】
このような本実施形態によれば、空気孔プレート３が径方向に移動可能とされるため、空気孔プレート３の中心部が熱膨張により軸方向へと変形することを抑制できる。
【００２９】
さらに、本実施形態によれば、燃料ノズル２ｂと燃料供給管２ａとを可撓性接続部２ｃにより接続し、燃料ノズル２ｂと空気孔プレート３とを固定している。これにより、空気孔プレート３が径方向に伸長した際に、燃料ノズル２ｂも空気孔ｈの位置と対応した位置関係のまま空気孔プレート３の変形に伴って径方向へと移動することが可能である。
【００３０】
また、プレート固定部４と燃焼器ライナ１２０との間に間隙が形成されることにより、燃焼器ライナ１２０が熱膨張により軸方向に伸長することをプレート固定部４が阻害することがない。
【００３１】
［第２実施形態］
第１実施形態に係るマルチノズルバーナ１の変形例について、第２実施形態として、図４を参照して説明する。
【００３２】
図２に示すように、マルチノズルバーナ１は、空気孔プレート３に代わり、空気孔プレート３Ａを備える。空気孔プレート３Ａは、着脱ユニット３ａ〜３ｇを備えている。なお、この場合には、燃料ノズル２ｂも各空気孔ｈに対応して設けられている。
【００３３】
着脱ユニット３ａ〜３ｇは、それぞれ、複数の空気孔ｈが形成された円形の部位であり、対応する複数の燃料ノズル２ｂと共に着脱可能とされている。また、着脱ユニット３ａ〜３ｇは、該着脱ユニットの径方向に移動可能となるように互いに連結されている。さらに、外周側の着脱ユニット３ａ〜３ｆは、ケーシング１１０に対して移動可能に連結されている。
【００３４】
空気孔プレート３Ａにおいては、火炎との距離により生じる熱分布から、着脱ユニット３ａ〜３ｇの膨張量が異なる。したがって、このような構成とすることにより、各着脱ユニット３ａ〜３ｇが径方向に移動可能となり、軸方向に変形することを抑制できる。
【００３５】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３６】
上記実施形態においては、プレート固定部４は、２つの平板により空気孔プレート３を挟持した状態で固定されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。図３に示すように、プレート固定部４は、略Ｕ字状の部材であり、入口部が空気孔プレート３の板厚よりも狭められた形状とされてもよい。この場合、プレート固定部４は、空気孔プレート３を挿入することによりはたらく弾性力により、空気孔プレート３を固定する。このような単純な構成とすることで、空気孔プレート３の固定が容易となる。
【００３７】
上記実施形態においては、プレート固定部４により空気孔プレート３を挟持した状態で固定されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。空気孔プレート３は、長尺状部材により吊り上げられて固定されるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  マルチノズルバーナ
２  燃料供給部
２ａ  燃料供給管
２ｂ  燃料ノズル
２ｃ  可撓性接続部
２ｄ  ノズル固定部
３  空気孔プレート
３ａ  着脱ユニット
３Ａ  空気孔プレート
３ｂ  着脱ユニット
３ｃ  着脱ユニット
３ｄ  着脱ユニット
３ｅ  着脱ユニット
３ｆ  着脱ユニット
３ｇ  着脱ユニット
４  プレート固定部
１００  燃焼器
１１０  ケーシング
１２０  燃焼器ライナ
ｈ  空気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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