(57)【要約】【課題】  本発明は、火炎温度を減少し、それによって、ＮＯｘ排出物のレベルを減少するガスタービン、特に、連続燃焼するガスタービンのための燃焼器を供給することを課題としている。【解決手段】  本発明は、ガスタービン機関、特に、連続燃焼するガスタービンのため燃焼器（１）に関し、混合領域（５）と燃焼領域（６）とを区分する燃焼器壁（４）と、燃料用空気を混合領域（５）に案内するための少なくとも１つの第１の入り口と燃料を混合領域（５）に案内するための少なくとも１つの第２の入り口（３）とを備えた混合領域（５）と、混合領域（５）の下流に延在する燃焼領域（６）とを有する燃焼器（１）において、混合領域（５）は、遷移領域（１４）で、燃焼領域（６）に進入し、かつ、燃焼器壁（４）と拡炎板（９）との間に少なくとも１つのスペース（１０）を形成する拡炎板（９）は、遷移領域（１４）から、一般に、下流方向に延在する。【選択図】図１
2010085085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン機関、特に、連続燃焼するガスタービンのため燃焼器（１）であって、
混合領域（５）と燃焼領域（６）とを区分する燃焼器壁（４）と、
燃料用空気を混合領域（５）に案内するための少なくとも１つの第１の入り口と燃料を混合領域（５）に案内するための少なくとも１つの第２の入り口（３）とを備えた混合領域（５）と、
混合領域（５）の下流に延在する燃焼領域（６）とを有する燃焼器（１）において、
混合領域（５）は、遷移領域（１４）で、燃焼領域（６）に進入し、かつ、
燃焼器壁（４）と拡炎板（９）との間に少なくとも１つのスペース（１０）を形成する拡炎板（９）は、遷移領域（１４）から、一般に、下流方向に延在することを特徴とする燃焼器。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼器において、
燃焼器（１）の断面部分は、混合領域（５）と燃焼領域（６）との間で増加することを特徴とする燃焼器。
【請求項３】
請求項２に記載の燃焼器において、
拡炎板（９）は、一般的に、燃焼フロントパネル（７）から流れ方向に延在していることを特徴とする燃焼器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼器において、
冷却液又は冷却用空気は、燃焼器壁（４）と拡炎板（９）の間のスペースに案内されることを特徴とする燃焼器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼器において、
冷却用空気又は排出ガスは、拡炎板（９）に案内されることを特徴とする燃焼器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼器において、
拡炎板（９）に、空気又は燃焼ガスで拡炎板（９）をしみ出し冷却するために穴が備えられていることを特徴とする燃焼器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の燃焼器において、
軸方向の拡炎板（９）の長さは、第２のフレーム（１２）が燃焼の間に生成されるように決定されることを特徴とする燃焼器。
【請求項８】
請求項１に記載の燃焼器において、
燃焼器（１）は、ＳＥＶ燃焼器であり、かつ、
燃料を燃焼器（１）に案内するための少なくとも１つの第２の入り口（３）は、燃焼器（１）に突き出る燃料ランス上に備えられていることを特徴とする燃焼器。
【請求項９】
請求項１に記載の燃焼器において、
燃焼器（１）は、ＡＥＶ燃焼器であって、
燃焼ガス及び燃料は、混合領域に燃焼器の壁のスロット又は穴を通じて案内されることを特徴とする燃焼器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の燃焼器を備えた連続駆動ガスタービン機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン、特に、連続燃焼するガスタービンのための燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続燃焼するガスタービンが、ガスタービンの効率を向上するために知られている。これは、タービン入り口温度を上昇させることによって達成される。連続燃焼ガスタービン機関では、燃料は第１の燃焼器で燃焼され、高温燃焼ガスが第１のタービン通過し、かつ、その後、追加燃料が注入される第２の燃焼器に供給される。高温ガスと燃料との燃焼が第２の燃焼器で起こり、排出ガスが、その後、低圧タービンに供給される。第２の燃焼器は、ガスが案内され、燃焼ガスと混合される混合領域と、下流燃焼領域を備えている。この２つの領域は、一般に混合領域と燃焼領域の間に位置する燃焼フロントパネルを供えた燃焼壁によって決定されている。
【０００３】
第２の燃焼器は、当業者に、ＳＥＶ（連続環境）燃焼器として知られ、かつ、第１の燃焼器は、ＥＶ（環境）又はＡＥＶ（先進環境）燃焼器として知られている。一部に、より高い火炎速度と火炎温度である水素高濃度合成ガス燃料を導入するために、これらの状況で生成される排出物、特に、ＮＯｘの排出物を減少する必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ＮＯｘ排出物を減少するための斬新な方法について取り扱っている。本発明は、火炎温度を減少し、それによって、ＮＯｘ排出物のレベルを減少するガスタービン、特に、連続燃焼するガスタービンのための燃焼器を供給することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、これらの課題は、請求項１の特徴を備えたガスタービン機関のための燃焼器を供給することによって解決される。本発明による燃焼器の好ましい実施例は、従属請求項で示されている。
【０００６】
本発明による、ガスタービン機関、特に、連続燃焼するガスタービンのため燃焼器は、混合領域と燃焼領域とを区分する燃焼器壁と、燃料用空気を混合領域に案内するための少なくとも１つの第１の入り口と燃料を混合領域に案内するための少なくとも１つの第２の入り口とを備えた混合領域と、混合領域（５）の下流に延在する燃焼領域とを有し、かつ、混合領域は、遷移領域で、燃焼領域に進入している。燃焼器線形壁と拡炎板との間に少なくとも１つのスペースを形成する拡炎板は、遷移領域から、一般に、下流方向に延在する。
【０００７】
この部分に拡炎板を備えることは、従来のＳＥＶ又はＥＶフレームを、２つのより激しくない、又は、低い放熱フレームに分割する効果がある。そのステージの燃焼器のこれらのフレームのピーク温度は、従来の燃焼器で見られる単一のフレームで起きるピーク温度に比べて、著しく減少する。それゆえ、ＮＯｘの生成も、著しく減少する。排出物を減少するのに加えて、熱音響振動のための放熱のばらつきを、分割熱放出により減少している。
【０００８】
本発明のさらに好ましい実施例では、拡炎板は、一般的に、流れ方向に熱フロントパネルから延在し、かつ、拡炎板は、冷却液又は冷却空気によって冷却される。拡炎板に備えられた冷却手段は、ＮＯｘのさらなる減少に貢献する拡炎板の冷却を達成している。
【０００９】
他の実施例では、混合領域を通る燃料及び空気流の量を、所望のフレーム特性を得るために変化することが可能である。
【００１０】
本発明の上記および他の目的、特徴、及び、効果は、添付している図面と共に、好ましい実施例である次の記載からより明確になるだろう。
【００１１】
本発明は、図面で示された実施例を参考にして記載され、次により詳細に図面を参考にして記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の１実施例による燃焼器
【図２】連続燃焼ガスタービン機関の従来の燃焼器
【図３】本発明の第２の実施例による燃焼器。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２は、従来の連続して操作するガスタービンの配置における燃焼器１を図解により示している。
【００１４】
図２で示された燃焼器１は、ＳＥＶ（連続環境）燃焼器である。第１の入り口２は、（図示されていない）第１の燃焼器からＳＥＶ燃焼器に高温ガスを案内するために、燃焼器の上流端部に備えられている。この高温ガスは、ＳＥＶ燃焼器１で、さらに燃焼するために、十分な酸化剤を備えている。ランス（やり）に配置されている第２の入り口３は、ＳＥＶ燃焼器１に燃料を案内するために、第１の入り口の下流に供給されている。燃焼器の壁４は、燃料を高温ガスと混合するための領域５と燃焼領域６とを決定している。この混合領域５は、遷移領域１４で、燃焼領域６に進入している。混合領域５の断面部分は、燃焼領域６の断面部分より小さくなっている。燃焼フロントパネル７は、混合領域５と燃焼領域６との間の領域に配置されている。このような燃焼器での燃焼特性は、混合領域５で、燃料を混合ガスと混合する量によって、主に、決定される。燃料/空気のより高いレベルの混合は、熱音響振動を生じる一方、より低いレベルの混合は、ＮＯｘの生成を生じる。それゆえ、相反する空気/熱の課題があり、その場合、損害なしに達成することは困難である。点線８は、従来の燃焼器１でのフレームの一般的な形を示している。フレームフロントは、燃焼フロントパネル７で生じ、燃焼領域６にある距離だけ進入している。フレームの高温部分エリアは、比較的大きく、高レベルのＮＯｘ生成物をもたらしている。
【００１５】
本発明の好ましい実施例による燃焼器１を示した図１を参照する場合、図２で同じ部分は、同じ参照符号で示している。燃焼器１は、連続駆動ガスタービンの処理に用いられる。本発明によると、拡炎板９は、遷移領域１４から、一般的に、下流方向１５に延在し、燃料器壁４と拡炎板９との間に、少なくとも１つのスペース１０を形成している。そのスペース１０は、その下流端部でのみ、燃焼器を通るメインガス流に接している。この部分に備えられた拡炎板９は、従来のフレームを、点線１１及び１２で示す２つの激しくないフレームに分割する効果があることがわかる。第１のフレーム１１は、燃焼フロントパネル７から生じ、かつ、第２のフレーム１２は、拡炎板９の端部部分から生じている。図からわかるように、第１のフレーム１１の大きさは、１つの従来のフレーム８に較べて減少し、かつ、フレーム１２の大きさは、従来のフレーム８の大きさより大きい。このステージの燃焼で、これらのフレーム１１、１２の高温領域は、従来の燃料器の１つのフレーム８の高温領域に較べて、著しく減少する。それゆえ、ＮＯｘの生成も極めて減少する。図１で示した位置の燃焼器に拡炎板９を導入することは、フレームの一番高温部分を下げ、かつ、熱をフレームのより低い部分に分配し、それによって、フレーム全体に温度分配がなされ、排出物を減少するという利益がある。タービンの出力を決定するのに重要なタービン入り口温度は、同じに保たれる。
【００１６】
拡炎板９は、燃焼器１の中心軸と平行に延在するように示されている。しかしながら、各円盤９は、燃焼器の中心線に角度を持って延在することも可能であり、また、カーブ形状であることも可能である。拡炎板９は、好ましくは、燃焼フロントパネル７から延在している。軸方向の拡炎板９の長さは、第２のフレーム１２が燃焼の間に生成されるように、又は、フレームの十分な冷却が起きるように選択される。
【００１７】
連続燃焼システムの第１の燃焼器の燃焼ガスからの冷却用空気又は空気は、燃焼器壁４及び拡炎板９の間のスペースに案内される。冷却用空気は、燃焼フロントパネル７を通じて案内され、又は、拡炎板９の通路を通じて案内される。あるいは、拡炎板９は、複数の小さな穴が拡炎板９に備えられていることによって、しみ出し冷却可能である。拡炎板９は、冷却され、その結果、ピーク温度及びＮＯｘ排出物を減少させる、フレーム上での冷却効果をそれ自身に備えている。
【００１８】
本発明は、図３で示されるように、ＡＥＶ（先進環境）燃焼器にも適用可能である。ＡＥＶ燃焼器では、酸化エア入り口２は、燃焼器１の壁４の軸方向スロット（穴）によって形成される。燃料は、燃焼器１の壁４の複数の穴を通して注入される。
【００１９】
拡炎板９の導入により、ＮＯｘの排出物が減少される。それゆえ、混合領域５の燃料エアの混合を制御するために、より簡単な手段が適用される。
【００２０】
本発明による実施例の上記記載は、説明に役立つ目的で提供され、本発明の範囲を限定するものとして考えるべきではない。
【００２１】
特に、好ましい実施例の観点では、当業者は、形態を改良及び変更し、かつ、その詳細は、本発明の範囲から逸脱することはない。それゆえ、本発明の開示は、限定されるべきではない。本発明の開示は、次の請求項で説明する発明の範囲を明確にするために代替して提供されるべきである。
【符号の説明】
【００２２】
１．燃焼器
２．第１の入り口
３．第２の入り口
４．燃焼器壁
５．混合領域
６．燃焼領域
７．燃焼フロントパネル
８．点線
９．拡炎板
１０．スペース
１１．第１のフレーム
１２．第２のフレーム
１３．スロット（穴）
１４．遷移領域
１５．流れ方向
【図１】
2010085085.tif 000003
【図２】
2010085085.tif 000004
【図３】
2010085085.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月11日(2009.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン機関、特に、連続燃焼するガスタービンのため燃焼器（１）であって、
混合領域（５）と燃焼領域（６）とを区分する燃焼器壁（４）と、
燃料用空気を混合領域（５）に案内するための少なくとも１つの第１の入り口と燃料を混合領域（５）に案内するための少なくとも１つの第２の入り口（３）とを備えた混合領域（５）と、
混合領域（５）の下流に延在する燃焼領域（６）とを有する燃焼器（１）において、
混合領域（５）は、遷移領域（１４）で、燃焼領域（６）に進入し、かつ、
燃焼器壁（４）と拡炎板（９）との間に少なくとも１つのスペース（１０）を形成する拡炎板（９）は、遷移領域（１４）から、一般に、下流方向に延在することを特徴とする燃焼器。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼器において、
燃焼器（１）の径方向断面部分の幅は、混合領域（５）と燃焼領域（６）との間で、下流方向（１５）に増加することを特徴とする燃焼器。
【請求項３】
請求項２に記載の燃焼器において、
拡炎板（９）は、燃焼フロントパネル（７）から流れ方向に延在していることを特徴とする燃焼器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼器において、
冷却液又は冷却用空気は、燃焼器壁（４）と拡炎板（９）の間のスペースに案内されることを特徴とする燃焼器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼器において、
冷却用空気又は排出ガスは、拡炎板（９）に案内されることを特徴とする燃焼器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼器において、
拡炎板（９）に、空気又は燃焼ガスで拡炎板（９）をしみ出し冷却するために穴が備えられていることを特徴とする燃焼器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の燃焼器において、
軸方向の拡炎板（９）の長さは、第２のフレーム（１２）が燃焼の間に生成されるように決定されることを特徴とする燃焼器。
【請求項８】
請求項１に記載の燃焼器において、
燃焼器（１）は、ＳＥＶ燃焼器であり、かつ、
燃料を燃焼器（１）に案内するための少なくとも１つの第２の入り口（３）は、燃焼器（１）に突き出る燃料ランス上に備えられていることを特徴とする燃焼器。
【請求項９】
請求項１に記載の燃焼器において、
燃焼器（１）は、ＡＥＶ燃焼器であって、
燃焼ガス及び燃料は、混合領域に燃焼器の壁のスロット又は穴を通じて案内されることを特徴とする燃焼器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の燃焼器を備えた連続駆動ガスタービン機関。
【外国語明細書】
2010085085000001.pdf