(57)【要約】【課題】ガスタービン・エンジン用の拡散型燃焼器燃料ノズルを提供する。【解決手段】拡散型燃焼器燃料ノズルは、１つ以上の気体燃料流のための１つ以上の気体燃料通路と、前記１つ以上の気体燃料通路を取り囲み且つ当該燃料ノズルの下流面の近くに配置された旋回器と、前記旋回器に形成された複数の旋回器気体燃料ポートと、前記燃料ノズルの前記下流面に形成された複数の下流面気体燃料ポートとを含むことができる。前記旋回器は、複数の旋回羽根と、それらの隣り合う旋回羽根の間に画成された複数の空気室とを含むことができる。本発明では、ガスタービン・エンジンの拡散型燃焼器燃料ノズルを動作させる方法も提供する。【選択図】図５
2014178107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン・エンジン用の拡散型燃焼器燃料ノズルであって、
１つ以上の気体燃料流のための１つ以上の気体燃料通路と、
前記１つ以上の気体燃料通路を取り囲み且つ当該燃料ノズルの下流面の近くに配置された旋回器であって、複数の旋回羽根、並びに各々が隣り合う旋回羽根の間に画成された複数の空気室を有する旋回器と、
前記旋回器に形成された複数の旋回器気体燃料ポートと、
当該燃料ノズルの前記下流面に形成された複数の下流面気体燃料ポートと、
を有する拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項２】
前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は、隣り合う旋回羽根の間で前記旋回器に形成されている、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項３】
前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は、前記燃料ノズルの前記下流面よりも上流で前記旋回器に形成されている、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項４】
前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は、前記複数の気体燃料通路の内の１つから前記複数の空気室の内の１つへ延在している、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項５】
前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は、前記燃料ノズルの前記下流面へ向けて延在している、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項６】
前記複数の下流面気体燃料ポートの各々は、前記複数の気体燃料通路の内の１つから前記燃料ノズルの前記下流面へ延在している、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項７】
前記複数の下流面気体燃料ポートの各々は、前記燃料ノズルの軸に平行である、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項８】
前記複数の下流面気体燃料ポートの各々は、前記燃料ノズルの軸に対して角度を成している、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項９】
前記１つ以上の気体燃料通路は前記燃料ノズルの前記下流面へ向けて延在している、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項１０】
前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は、第１の気体燃料通路から前記複数の空気室の内の１つへ延在し、また前記複数の下流面気体燃料ポートの各々は、前記第１の気体燃料通路から前記燃料ノズルの前記下流面へ延在している、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項１１】
前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は、第１の気体燃料通路から前記複数の空気室の内の１つへ延在し、また前記複数の下流面気体燃料ポートの各々は、第２の気体燃料通路から前記燃料ノズルの前記下流面へ延在している、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項１２】
前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は第１の気体燃料源と流体連通しており、また前記複数の下流面気体燃料ポートの各々は前記第１の気体燃料源と流体連通している、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項１３】
前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は第１の気体燃料源と流体連通しており、また前記複数の下流面気体燃料ポートの各々は第２の気体燃料源と流体連通している、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項１４】
前記燃料ノズルは更に、液体燃料流のための液体燃料通路及び液体燃料出口を有し、前記液体燃料通路は前記燃料ノズルの前記下流面へ向けて延在しており、また前記液体燃料出口は前記燃料ノズルの前記下流面の近くに配置されている、請求項１記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項１５】
ガスタービン・エンジンの拡散型燃焼器燃料ノズルを動作させる方法であって、
前記ノズルを通る１つ以上の気体燃料流を供給する段階と、
前記１つ以上の気体燃料流の内の第１の部分を、前記燃料ノズルの下流面の近くに配置された旋回器に形成された複数の旋回器気体燃料ポートに通す段階と、
前記１つ以上の気体燃料流の内の第２の部分を、前記燃料ノズルの前記下流面に形成された複数の下流面気体燃料ポートに通す段階と、
を有する方法。
【請求項１６】
更に、前記１つ以上の燃料流の内の前記第１の部分を、前記旋回器の複数の空気室内の空気流と混合させる段階と、その燃料・空気混合流を前記拡散型燃焼器の燃焼室内へ通す段階とを有している請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
ガスタービン・エンジン用の拡散型燃焼器燃料ノズルであって、
１つ以上の気体燃料流のための１つ以上の気体燃料通路であって、当該燃料ノズルの下流面へ向かって延在する１つ以上の気体燃料通路と、
前記１つ以上の気体燃料通路を取り囲み且つ当該燃料ノズルの下流面の近くに配置された旋回器であって、複数の旋回羽根、及びそれらの隣り合う旋回羽根の間に画成された複数の空気室を有する旋回器と、
各々が隣り合う旋回羽根の間で前記旋回器に形成された複数の旋回器気体燃料ポートと、
当該燃料ノズルの前記下流面に形成された複数の下流面気体燃料ポートと、
を有する拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項１８】
前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は、第１の気体燃料通路から前記複数の空気室の内の１つへ延在し、また前記複数の下流面気体燃料ポートの各々は、前記第１の気体燃料通路から前記燃料ノズルの前記下流面へ延在している、請求項１７記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項１９】
前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は、第１の気体燃料通路から前記複数の空気室の内の１つへ延在し、また前記複数の下流面気体燃料ポートの各々は、第２の気体燃料通路から前記燃料ノズルの前記下流面へ延在している、請求項１７記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【請求項２０】
前記燃料ノズルは更に、液体燃料流のための液体燃料通路及び液体燃料出口を有し、前記液体燃料通路は前記燃料ノズルの前記下流面へ向けて延在しており、また前記液体燃料出口は前記燃料ノズルの前記下流面の近くに配置されている、請求項１７記載の拡散型燃焼器燃料ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、ガスタービン・エンジンに関し、より詳しく云えば、ガスタービン・エンジンの効率の良い動作を維持しながら、窒素酸化物などのような排出物質を制限するように構成された燃料ポートを含む拡散型燃焼器燃料ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン・エンジンの動作効率は、一般に、燃焼流の温度が高くなるにつれて増大する。しかしながら、燃焼流の温度が高くなればなる程、結果として高レベルの窒素酸化物（ＮＯｘ）及び他の種類の望ましくない排出物質が生じる。このような排出物質は米国内で並びに他の国でも規制の対象となることがある。ガスタービン・エンジンを効率の良い温度範囲内で動作させることと、窒素酸化物及び他の種類の規制された排出物質の放出が指令されたレベルよりも充分に低く維持されるようにすることととの間で釣り合いを取る行為が必要である。多くの他の種類の動作パラメータもまた、このような最適な釣り合いを取る際に変わり得る。
【０００３】
拡散型燃焼器、すなわち、予混合しないタイプの燃焼器を含むガスタービン・エンジンでは、燃料が燃料ノズルの空気旋回器の中へ噴射される。空気が空気旋回器を通って流れて、下流での燃焼のために燃料と混合する。或る特定の空気旋回器構成では、空気と燃料との混合は、高い燃焼流温度を生じることがあり、その結果として高レベルのＮＯｘを生じることがある。更に、或る特定の空気旋回器構成では、燃料とその結果の高温燃焼ガスとが空気旋回器の下流の再循環区域内に取り込まれることがある。その結果、燃料ノズル及び燃焼室を取り囲むライナーが、比較的高いヘッドエンド温度を受けることがある。また更に、比較的高いヘッドエンド温度は、燃焼器が或る種の液体燃料を燃焼するとき、それ以上に高くなることがある。このような高い温度は、ライナー及び他の構成部品の完全性及び寿命に影響を与えることがある。
【０００４】
そこで、ガスタービン・エンジンの燃焼器、特に拡散型燃焼器に使用するための改良された燃料ノズルが要望される。このような拡散型燃焼器用の燃料ノズルは、燃料ノズルの下流で燃料及び高温燃焼ガスの再循環を制限することができる。また、このような拡散型燃焼器用の燃料ノズルは、その中の燃料及び空気の流れを効率よく燃焼させて、排出物質を制限すると共に、構成部品の寿命を長くするためにライナーの温度を制限することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７９０８８６４号
【発明の概要】
【０００６】
本発明によれば、ガスタービン・エンジン用の拡散型燃焼器燃料ノズルが提供される。当該燃料ノズルは、１つ以上の気体燃料流のための１つ以上の気体燃料通路と、前記１つ以上の気体燃料通路を取り囲み且つ当該燃料ノズルの下流面の近くに配置された旋回器と、前記旋回器に形成された複数の旋回器気体燃料ポートと、前記燃料ノズルの前記下流面に形成された複数の下流面気体燃料ポートとを含むことができる。前記旋回器は、複数の旋回羽根と、それらの隣り合う旋回羽根の間に画成された複数の空気室とを含むことができる。
【０００７】
本発明によれば、更に、ガスタービン・エンジンの拡散型燃焼器燃料ノズルを動作させる方法が提供される。本方法は、前記ノズルを通る１つ以上の気体燃料流を供給する段階と、前記１つ以上の気体燃料流の内の第１の部分を、前記燃料ノズルの下流面の近くに配置された旋回器に形成された複数の旋回器気体燃料ポートに通す段階と、前記１つ以上の気体燃料流の内の第２の部分を、前記燃料ノズルの前記下流面に形成された複数の下流面気体燃料ポートに通す段階とを含むことができる。
【０００８】
本発明によれば、更に、ガスタービン・エンジン用の拡散型燃焼器燃料ノズルが提供される。当該燃料ノズルは、１つ以上の気体燃料流のための１つ以上の気体燃料通路と、前記１つ以上の気体燃料通路を取り囲み且つ当該燃料ノズルの下流面の近くに配置された旋回器と、前記旋回器に形成された複数の旋回器気体燃料ポートと、前記燃料ノズルの前記下流面に形成された複数の下流面気体燃料ポートとを含むことができる。前記１つ以上の気体燃料通路は、前記燃料ノズルの前記下流面へ向かって延在することができる。前記旋回器は、複数の旋回羽根と、それらの隣り合う旋回羽根の間に画成された複数の空気室とを含むことができる。前記複数の旋回器気体燃料ポートの各々は、隣り合う旋回羽根の間で前記旋回器に形成することができる。
【０００９】
本発明によるこれらの及び他の特徴及び改良は、当業者には、図面及び特許請求の範囲の記載と共に以下の記載を読めば明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、圧縮機、燃焼器及びタービンを含むガスタービン・エンジンの概略図である。
【図２】図２は、図１に示されているような燃焼器の一例の側面図である。
【図３】図３は、図２の燃焼器内に使用することのできる燃料ノズルの側断面図である。
【図４】図４は、図３の燃料ノズルの正面図である。
【図５】図５は、本願で開示の特徴を含み得る燃料ノズルの側断面図である。
【図６】図６は、図５の燃料ノズルの正面図である。
【図７】図７は、本願で開示の特徴を含み得る燃料ノズルの側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して説明すると、図面では幾つかの図にわたって同様な要素を同様な参照数字で表しているが、図１は、本願で使用することのできるようなガスタービン・エンジン１０の概略図を示す。ガスタービン・エンジン１０は圧縮機１５を含むことができる。圧縮機１５は、入って来る空気流２０を圧縮する。圧縮機１５は、圧縮された空気流２０を燃焼器２５へ送り出す。燃焼器２５は、圧縮された空気流２０を加圧された燃料流３０と混合し、その混合物に点火して燃焼ガス流３５を生成する。１つの燃焼器２５のみを図示しているが、ガスタービン・エンジン１０は任意の数の燃焼器２５を含むことができる。次いで、燃焼ガス流３５はタービン４０へ供給される。燃焼ガス流３５はタービン４０を駆動して、機械的仕事を生じさせる。タービン４０で生じる機械的仕事は、シャフト４５を介して圧縮機１５を駆動すると共に、発電機などのような外部負荷５０を駆動する。他の構成及び他の構成部品も使用することができる。
【００１２】
ガスタービン・エンジン１０は、天然ガス、様々な種類の合成ガス、及び／又は他の種類の燃料を使用することができる。ガスタービン・エンジン１０は、例えば、限定するものではないが、米国ニューヨーク州所在のゼネラル・エレクトリック・カンパニイ社によって提供される７又は９シリーズの重構造ガスタービン・エンジンなどのような、様々なガスタービン・エンジンの内の任意の１つであってよい。ガスタービン・エンジン１０は、異なる構成を持つことができ、また他の種類の構成部品を使用することができる。他の種類のガスタービン・エンジンもまた使用することができる。複数のガスタービン・エンジン、他の種類のタービン、及び他の種類のパワー発生装置もまた使用することができる。
【００１３】
図２は、ガスタービン・エンジン１０などに使用できる燃焼器２５の一例を示す。燃焼器２５は、複数の燃料ノズル５５を含むことができる。各々の燃料ノズル５５は、空気流２０、燃料流３０、及び随意選択による他の燃焼用の流体の流れを方向付けることができる。任意の数の燃料ノズル５５を任意の構成で使用することができる。これらの燃料ノズル５５は、燃焼器２５のヘッドエンド６５近くの端蓋６０に取り付けることができる。空気流２０及び燃料流３０は端蓋６０及びヘッドエンド６５を通って各々の燃料ノズル５５へ導かれて、その下流に燃料・空気混合物を分配することができる。
【００１４】
燃焼器２５はまた、燃焼室７０を含むことができる。燃焼室７０は、燃焼器ケーシング７５、燃焼器ライナー８０、流れスリーブ８５等々によって画成することができる。ライナー８０及び流れスリーブ８５は、互いに対して同軸に配置されて、空気流２０を通すための空気通路９０を画成することができる。燃焼室７０は、下流の燃焼器尾筒９５へ続くことができる。空気流２０及び燃料流３０は、燃焼室７０内での燃焼のために燃料ノズル５５の下流で混合することができる。次いで、燃焼ガス流３５は燃焼器尾筒９５を介してタービン４０へ導かれて、そこで有用な仕事を生じることができる。他の構成部品及び他の構成を使用することもできる。
【００１５】
図３及び図４は、燃焼器２５などに使用できる燃料ノズル５５の一例を示す。燃料ノズル５５は拡散型燃料ノズル１００とすることができる。より具体的に述べると、燃料ノズル５５は二重燃料ノズル１０５とすることができる。このような場合、燃料流３０は、天然ガスのような気体燃料１１０の１つ以上の流れと、合成ガスなどのような液体燃料１１５の１つ以上の流れとを含むことができる。他の種類の燃料流及び他の種類の燃料流の組合せを使用することができる。
【００１６】
燃料ノズル５５は外管１２０を含むことができる。外管１２０は、燃料ノズル・チップ１３０を備えた下流面１２５につながることができる。外管１２０は、複数の燃料、空気及び水通路を含むことができる。詳しく述べると、複数の気体燃料通路１３５が外管１２０を通って延在することができ、またこれらの気体燃料通路１３５は下流面１２５の近くに軸方向に配置することができる。複数の気体燃料通路１３５は気体燃料流１１０と連通することができる。また、複数のチップ出口１４０が外管１２０を通って延在することができ、またこれらのチップ出口１４０は燃料ノズル・チップ１３０の近くに配置することができる。チップ出口１４０は、液体燃料流１１５と連通する液体燃料出口１４５を含むことができる。チップ出口１４０はまた、噴霧化空気流と連通する噴霧化空気出口１５０、並びに水流と連通する水出口１５５を含むことができる。他の構成部品及び他の構成を使用することができる。
【００１７】
旋回器１６０は、燃料ノズル５５の下流面１２５の近くに配置することができる。旋回器１６０は複数の旋回羽根１６５を含むことができる。これらの旋回羽根１６５は複数の空気室１７０を画成することができる。これらの空気室１７０は端蓋６０からの空気流２０と流体連通することができる。複数の気体燃料ポート１７５が、気体燃料流１１０の少なくとも一部分を案内し供給するために複数の気体燃料通路１３５から複数の空気室１７０へ延在することができる。従って、空気流２０及び気体燃料流１１０が、下流の燃焼室７０内での燃焼のために旋回器１６０の近くで混合し始めることができる。一般的に述べると、空気流２０の全てが旋回器１６０の空気室１７０を旋回流１８０として通過する。カラー１８５が旋回器１６０を取り囲むことができる。円錐体（図示せず）が燃料ノズル５５からライナー８０へ延在することができる。他の種類の燃料ノズル５５及び他の種類の燃焼器２５を、様々な種類の燃料と共に使用することができる。同様に、他の構成部品及び他の構成を使用することができる。
【００１８】
図５及び図６は、本願で開示の特徴を含み得る燃料ノズル２００を示す。燃料ノズル２００は、燃料・空気予混合を全く又は殆ど行わない拡散型ノズルとすることができる。燃料ノズル２００はまた、気体燃料流２１０及び液体燃料流２１５の両方を使用するための二重燃料ノズル２０５とすることができる。他の種類の流れを使用することができる。前に述べたものと同様に、燃料ノズル２００は、下流面２２５、燃料ノズル・チップ２３０、並びに燃料ノズル２００を通って延在する１つ以上の気体燃料通路２３５を含む。これらの気体燃料通路２３５は下流面２２５へ向かって延在することができる。燃料ノズル２００はまた、複数のチップ出口２４０を含むことができる。これらのチップ出口２４０は、下流面２２５の近くの燃料ノズル・チップ２３０の近くに配置することができる。燃料ノズル２００はまた１つ以上の液体燃料通路２４２を含むことができ、またチップ出口２４０は、１つ以上の液体燃料通路２４２に対応する１つ以上の液体燃料出口２４５を含むことができる。チップ出口２４０はまた、噴霧化空気、水などのための出口を含むことができる。他の構成部品及び他の構成も使用することができる。
【００１９】
燃料ノズル２００はまた、その下流面２２５の近くに配置された旋回器２６０を含むことができる。旋回器２６０は燃料ノズル・チップ２３０を取り囲む。旋回器２６０は、それを通って延在する複数の空気室２７０を画成する複数の旋回羽根２６５を含むことができる。これらの旋回羽根２６５及び空気室２７０は、任意のサイズ、形状又は構成を持つことができる。任意の数の旋回羽根２６５及び空気室２７０を使用することができる。複数の旋回器気体燃料ポート２７５を旋回器２６０内に形成することができる。これらの旋回器気体燃料ポート２７５は、気体燃料流２１０の少なくとも一部分を案内し供給するために複数の気体燃料通路２３５の１つから複数の空気室２７０へ延在することができる。各々の旋回器気体燃料ポート２７５は、隣り合う旋回羽根２６５の間の旋回器２６０内に且つノズル２００の下流面２２５よりも上流に形成することができる。旋回器２６０の上流端に、端蓋６０からの空気流２０と連通する空気入口２７７を画成することができる。前に述べたのと同様に、空気流２０が空気入口２７７に入って、旋回流２８０として空気室２７０を通過する。空気入口２７７は、任意のサイズ、形状又は構成を持つことができる。更に、カラー２８５が旋回器２６０を取り囲むことができる。円錐体（図示せず）が燃料ノズル２００からライナー８０へ延在することができる。ノズル２００はまた、ノズル２００の下流面２２５に形成された複数の下流面気体燃料ポート２９０を含むことができる。これらの下流面気体燃料ポート２９０は、気体燃料流２１０の少なくとも一部分を案内し供給するために複数の気体燃料通路２３５の内の１つからノズル２００の下流面２２５まで延在することができる。下流面気体燃料ポート２９０は燃料ノズル２００の軸に平行にすることができる。この代わりに、下流面気体燃料ポート２９０は燃料ノズル２００の軸に対して角度を成すようにすることができる。他の構成部品及び他の構成も使用することができる。
【００２０】
使用するとき、気体燃料流２１０の少なくとも第１の部分が、１つの気体燃料通路２３５を通過し、旋回器気体燃料ポート２７５を通って、旋回器２６０の空気室２７０に入る。気体燃料流２１０の少なくとも第２の部分が、１つの気体燃料通路２３５を通過し、下流面気体燃料ポート２９０を通って、ノズル２００を出て燃焼室７０に入る。同様に、液体燃料流２１５、噴霧化空気流及び水流が、チップ出口２４０を通過してノズル２００から燃焼室７０の中へ入る。空気流２０が旋回器２６０の空気入口２７７を通過して、旋回流２８０として空気室２７０に入る。気体燃料流２１０の第１の部分及び旋回流２８０が旋回器２６０の空気室２７０内で混合し始めて、燃焼室７０の中へ入る燃料・空気混合流を生成する。従って、燃焼室７０は、その中での燃焼のために、旋回器２６０から燃料・空気混合流を受け取ると共に、下流面気体燃料ポート２９０から気体燃料流２１０の第２の部分を受け取る。
【００２１】
図５に示されているように、旋回器気体燃料ポート２７５及び下流面気体燃料ポート２９０は、同じ気体燃料通路２３５と流体連通することができる。従って、同じ種類の気体燃料が旋回器気体燃料ポート２７５及び下流面気体燃料ポート２９０を通過して、旋回器２６０から燃料・空気混合流を形成し且つ下流面気体燃料ポート２９０から気体燃料流２１０の第２の部分を形成することになる。この態様では、気体燃料通路２３５が、共通の燃料源からの気体燃料を、旋回器気体燃料ポート２７５及び下流面気体燃料ポート２９０へ供給することができる。前に述べたように、ノズル２００はまた、液体燃料流２１５を通すために液体燃料通路２４２及び液体燃料出口２４５を含むことができ、これによりノズル２００は二重燃料ノズルとして動作することができる。
【００２２】
代替の態様では、図７に示されているように、旋回器気体燃料ポート２７５及び下流面気体燃料ポート２９０は、異なる気体燃料通路２３５と流体連通することができる。例えば、旋回器気体燃料ポート２７５は第１の気体燃料通路２９２と流体連通することができ、また下流面気体燃料ポート２９０は第２の気体燃料通路２９４と流体連通することができる。図示のように、第１の気体燃料通路２９２は第２の気体燃料通路２９４から分離されており、従って第２の気体燃料通路２９４と流体連通しない。この態様では、第１の種類の気体燃料を、第１の燃料源から第１の気体燃料通路２９２を介して旋回器気体燃料ポート２７５に供給することができ、他方、第２の種類の気体燃料を、第２の燃料源から第２の気体燃料通路２９４を介して下流面気体燃料ポート２９０に供給することができ、これによってノズル２００は二重燃料ノズルとして動作することができる。更に、ノズル２００はまた液体燃料流２１５を含むことができ、これによってノズル２００は三重燃料ノズルとして動作することができる。
【００２３】
使用するとき、ノズル２００を通る相異なる燃料流をガスタービン・エンジン１０の動作モードに従って変えることができる。例えば、図５に示されているような、二重燃料ノズル２００は、液体燃料出口２４５を介して燃焼室７０の中へ液体燃料流２１５を通すが、旋回器気体燃料ポート２７５又は下流面気体燃料ポート２９０を介して何ら気体燃料を通さないことによって、始動又は低負荷状態で動作することができる。これと対照的に、二重燃料ノズル２００は、旋回器気体燃料ポート２７５及び下流面気体燃料ポート２９０を介して気体燃料流２１０通すことによって、ベース負荷状態で動作することができる。旋回器気体燃料ポート２７５の面積と下流面気体燃料ポート２９０の面積との比は、最適な排出物質、希薄吹き消し（ＬＢＯ）余裕、動特性、出口分布、及び金属温度を達成するように選択することができる。
【００２４】
別の例では、図７に示されているような、三重燃料ノズル２００は、液体燃料出口２４５を介して燃焼室７０の中へ液体燃料流２１５を通すが、旋回器気体燃料ポート２７５又は下流面気体燃料ポート２９０を介して何ら気体燃料を通さないことによって、始動又は低負荷状態で動作することができる。この代わりに、三重燃料ノズル２００は、旋回器気体燃料ポート２７５に第１の気体燃料を通すが、下流面気体燃料ポート２９０又は液体燃料出口２４５には何ら燃料を通さないことによって、始動又は低負荷状態で動作することができる。これと対照的に、三重燃料ノズル２００は、旋回器気体燃料ポート２７５を介して気体燃料流２１０の第１の部分を通し且つ下流面気体燃料ポート２９０を介して気体燃料流２１０の第２の部分を通すが、液体燃料出口２４５には何ら燃料を通さないことによって、ベース負荷状態で動作することができる。旋回器気体燃料ポート２７５の面積と下流面気体燃料ポート２９０の面積との比は、最適な排出物質、ＬＢＯ余裕、動特性、出口分布、及び金属温度を達成するように選択することができる。
【００２５】
旋回器気体燃料ポート２７５及び下流面気体燃料ポート２９０の両方に気体燃料流２１０を通すことにより、燃料・空気混合流及び／又は燃焼ガス流３５が燃料ノズル２００の近くの再循環区域に取り込まれるのを防止する。燃料ポート２７５，２９０の構成はＮＯｘ排出物質などを制限する。従って、当該技術分野で一般に認められている見識では燃料・空気予混合の低減の結果として排出物質の増大を生じるとされているので、燃料ノズル２００は予想外の結果を生じた。言い換えると、気体燃料流２１０の一部分を下流面気体燃料ポート２９０に通すことによって、従って該気体燃料流部分を、空気流２０と予混合しないことによって、たとえ燃料ノズル２００内で行われる予混合の程度が低減された場合でも、燃料ノズル２００のＮＯｘ排出物質が予想外に低減される。更に、予混合の低減により、燃焼流温度を下げることができ、従って高温ガス路におけるライナー８０及び他の構成部品の有効寿命を延ばすことができる。水対燃料比もまた、燃料ポート２７５，２９０の構成の結果として低減することができる。
【００２６】
本願で開示の燃料ノズル２００は、このように広範な燃料融通性を提供しながら天然ガス排出物質を制限する。燃料・空気予混合を増大する従来の方式と比べて、本願で開示の燃料ノズル２００は、全体のＮＯｘ排出物質を改善するように実際に予混合を少なくする。この予混合を少なくする非直感的方法は、従来の燃料ノズル設計及び動作理論とは異なる。本書に述べた旋回器気体燃料ポート２７５及び下流面気体燃料ポート２９０の使用により、排出物質及び全体の構成部品寿命が改善される。
【００２７】
上記の記載は本発明の或る特定の実施形態にのみ関するものであることを理解されたい。当業者には、「特許請求の範囲」によって規定された発明の一般的な精神及び範囲並びにその等価な内容から逸脱することなく様々な変更及び修正を為し得よう。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ガスタービン・エンジン
１５  圧縮機
２０  空気流
２５  燃焼器
３０  燃料流
３５  燃焼ガス流
４０  タービン
４５  シャフト
５０  外部負荷
５５  燃料ノズル
６０  端蓋
６５  ヘッドエンド
７０  燃焼室
７５  燃焼器ケーシング
８０  燃焼器ライナー
８５  流れスリーブ
９０  空気通路
９５  燃焼器尾筒
１００  拡散型燃料ノズル
１０５  二重燃料ノズル
１１０  気体燃料流
１１５  液体燃料流
１２０  外管
１２５  下流面
１３０  燃料ノズル・チップ
１３５  気体燃料通路
１４０  チップ出口
１４５  液体燃料出口
１５０  噴霧化空気出口
１５５  水出口
１６０  旋回器
１６５  旋回羽根
１７０  空気室
１７５  気体燃料ポート
１８０  旋回流
１８５  カラー
２００  燃料ノズル
２０５  二重燃料ノズル
２１０  気体燃料流
２１５  液体燃料流
２２５  下流面
２３０  燃料ノズル・チップ
２３５  気体燃料通路
２４０  チップ出口
２４２  液体燃料通路
２４５  液体燃料出口
２６０  旋回器
２６５  旋回羽根
２７０  空気室
２７５  旋回器気体燃料ポート
２７７  空気入口
２８０  旋回流
２８５  カラー
２９０  下流面気体燃料ポート
２９２  第１の気体燃料通路
２９４  第２の気体燃料通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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