(57)【要約】【課題】本発明の目的は、燃焼室に燃料を供給する燃料ノズルと、この燃料ノズルの下流側に位置し、空気を供給する空気孔とを多数備えたマルチバーナを搭載した燃焼器において、部分負荷条件で火炎を安定燃焼させ、かつ定格負荷時においてさらなる低ＮＯｘ燃焼を実現できる燃焼器を提供することにある。【解決手段】燃料と空気とが供給される燃焼室と、前記燃焼室の上流側に位置し、複数の空気孔を有する空気孔プレートと、前記空気孔プレートの空気孔に燃料を供給する燃料ノズルから構成されるバーナを備えたガスタービン燃焼器において、前記空気孔をバーナ中心軸に対し傾斜した複数の流路を連続的に接続して構成する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する複数の燃料ノズルと、複数の空気孔を有する空気孔プレートとを備え、前記空気孔の一つと前記燃料ノズルの一つとが対となり、対となった複数の前記燃料ノズル及び前記空気孔をひとまとめにして配置して構成されるバーナを備えた燃焼器であって、
前記空気孔が連続して接続された複数の流路から構成され、
前記空気孔の一つを形成する連続して接続された複数の前記流路のうち２つ以上の流路が、バーナ中心軸に対して互いに異なる傾斜角を有していることを特徴とする燃焼器。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼器であって、
前記空気孔の一つを形成する複数の連続して接続された前記流路が、バーナ中心軸を中心にバーナの周方向に回転するように接続されていることを特徴とする燃焼器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃焼器であって、
すべての前記流路、または前記流路のうち最上流側の流路を除いた流路が、バーナ中心軸に対し傾斜していることを特徴とするバーナを備えた燃焼器。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の燃焼器であって、
下流側の流路のバーナ中心軸に対する傾斜角が上流側のバーナ中心軸に対する傾斜角と同等、または大きいことを特徴とする燃焼器。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の燃焼器であって、
前記バーナに燃料を供給する系統を複数備え、
前記空気孔のうち、少なくとも、すべての燃料系統に燃料を供給する条件以外でも燃料が供給される空気孔を構成する連続して接続された複数の前記流路が、下流側の流路のバーナ中心軸に対する傾斜角が上流側の流路のバーナ中心軸に対する傾斜角と同等、または大きくなるように接続されてい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】
本発明は燃焼器に係り、特にガスタービン燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保護の観点からガスタービンにはさらなる低ＮＯｘ化が求められている。ガスタービン燃焼器を低ＮＯｘ化するための一方策として、予混合燃焼器があげられるが、この場合、火炎が予混合器内部に入り込み燃焼器を焼損させる逆火現象が懸念される。
【０００３】
特許文献１には、燃焼室に燃料を供給する燃料ノズルと、この燃料ノズルの下流側に位置し、空気を供給する空気孔とを多数備え、燃料ノズルの噴出孔と空気孔とを同軸上に配置した燃料燃焼用ノズルから構成される燃焼器が示されており、耐逆火性と低ＮＯｘ燃焼を兼ね備えた燃焼器を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2003-148734号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えばガスタービンでは、着火から定格負荷まで幅広い運転条件を安定に運転させるとともに、ＮＯｘ排出量の低減が必要である。特許文献１ではバーナを複数配置したマルチバーナの構成や燃料ノズルによる混合促進構造が開示されているが、部分負荷条件での火炎の安定燃焼と定格負荷時における低ＮＯｘ燃焼の両立に対する空気孔の形状についての検討が十分にはなされていなかった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、燃焼室に燃料と空気を供給する多数の空気孔を備えた燃焼器において、部分負荷条件で火炎を安定燃焼させ、かつ定格負荷時においてさらなる低ＮＯｘ燃焼を実現できる燃焼器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、燃料を噴射する複数の燃料ノズルと、複数の空気孔を有する空気孔プレートとを備え、前記空気孔の一つと前記燃料ノズルの一つとが対となり、対となった複数の前記燃料ノズル及び前記空気孔をひとまとめにして配置して構成されるバーナを備え、前記空気孔が連続して接続された複数の流路から構成され、複数の前記流路のうち２つ以上の流路がバーナ中心軸に対して傾斜していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃焼室に燃料と空気を供給する多数の空気孔を備えた燃焼器において、部分負荷条件で火炎を安定燃焼させ、かつ定格負荷運転時のＮＯｘ排出量を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１におけるガスタービン燃焼器のバーナ部の詳細断面図と燃料系統および制御装置を示す図である。
【図２】図１に示した実施例１の空気孔プレートを燃焼室側から見た正面図である。
【図３】実施例１のガスタービン燃焼器が適用されるガスタービンプラントの概略構成を示すプラントの系統図である。
【図４】実施例１の部分負荷条件における運転例を示した図である。
【図５】実施例１の部分負荷条件における運転例を示した図である。
【図６】実施例１のバーナの中心から１列目の空気孔を燃焼室側から見た正面図である。
【図７】実施例１のバーナの中心から１列目の空気孔の断面図である。
【図８】実施例１のバーナの中心から１列目の空気孔断面を展開した展開図である。
【図９】空気孔屈曲部による混合促進メカニズムの模式図である。
【図１０】実施例１の燃料ノズル１本あたりの燃料流量を多くし、燃料噴流を空気孔壁面に到達させた時の空気孔内部における燃料流の模式図である。
【図１１】燃料ノズル１本あたりの燃料流量を多くし、燃料噴流を空気孔壁面に到達させた時の空気孔内部における燃料流の模式図である。
【図１２】実施例２のバーナの中心から１列目の空気孔を燃焼室側から見た正面図である。
【図１３】実施例２のバーナの中心から１列目の空気孔断面を展開した展開図である。
【図１４】実施例３のバーナの中心から１列目の空気孔断面を展開した展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、各実施例について説明する。
【００１１】
（実施例１）
図３は発電用ガスタービンプラントの全体構成を表すシステム図である。
【００１２】
図３において、発電用ガスタービンは、吸い込み空気１５を加圧して高圧空気１６を生成する圧縮機１と、圧縮機１で生成した高圧空気１６とガス燃料５０とを燃焼させて高温燃焼ガス１８を生成する燃焼器２と、燃焼器２で生成した高温燃焼ガス１８によって駆動されるタービン３と、タービン３の駆動によって回転され電力を発生させる発電機８と、圧縮機１，タービン３及び発電機８を一体に連結するシャフト７を備える。
【００１３】
燃焼器２は、ケーシング４の内部に格納されている。また、燃焼器２は、その頭部にマルチバーナ６を備え、このマルチバーナ６の下流側となる燃焼器２の内部に、高圧空気と燃焼ガスとを隔てる概略円筒状の燃焼器ライナ１０を備える。
【００１４】
この燃焼器ライナ１０の外周に、高圧空気を流下させる空気流路を形成する外周壁となるフロースリーブ１１が配設されている。フロースリーブ１１は燃焼器ライナ１０よりも直径が大きく、燃焼器ライナ１０とほぼ同心円の円筒状に配設されている。燃焼器ライナ１０の下流側は、燃焼器２の燃焼室５で発生した高温燃焼ガス１８をタービン３に導くための尾筒内筒１２が配設されている。また、尾筒内筒１２の外周側に、尾筒外筒１３が配設されている。
【００１５】
吸い込み空気１５は、圧縮機１によって圧縮された後に高圧空気１６となる。高圧空気１６は、ケーシング４内に充満した後、尾筒内筒１２と尾筒外筒１３の間の空間に流入し、尾筒内筒１２を外壁面から対流冷却する。さらに高圧空気１６は、フロースリーブ１１と燃焼器ライナ１０との間に形成された環状の流路を通って燃焼器の頭部に向かって流れる。高圧空気１６は流れる途中で、燃焼器ライナ１０の対流冷却に使用される。
【００１６】
また、高圧空気１６の一部は、燃焼器ライナ１０に設けられた多数の冷却孔から燃焼器ライナ内へ流入し、燃焼器ライナ１０のフィルム冷却に使用される。高圧空気１６のうち燃焼器ライナ１０のフィルム冷却に使用されなかった残りの燃焼用空気１７は、燃焼室５の上流側壁面に位置する空気孔プレート３１に設けられた多数の空気孔３２から燃焼室５に流入する。
【００１７】
多数の空気孔３２から燃焼器ライナ１０に流入した燃焼用空気１７は、燃料ノズル２５から噴出される燃料とともに、燃焼室５で燃焼して高温燃焼ガス１８を生成する。この高温燃焼ガス１８は尾筒内筒１２を通じてタービン３に供給される。高温燃焼ガス１８は、タービン３を駆動した後に排出されて、排気ガス１９となる。
【００１８】
タービン３で得られた駆動力は、シャフト７を通じて圧縮機１及び発電機８に伝えられる。タービン３で得られた駆動力の一部は、圧縮機１を駆動して空気を加圧し高圧空気を生成する。また、タービン３で得られた駆動力の他の一部は、発電機８を回転させて電力を発生させる。
【００１９】
マルチバーナ６は燃料系統５１〜５３の３つの燃料系統を備える。それぞれの燃料系統は燃料流量調整弁６１〜６３を備えており、各燃料系統の流量は制御装置６４の信号で弁開度を調節することにより制御し、ガスタービンプラント９の発電量が制御される。また、３つの燃料系統に分岐する上流側には、燃料を遮断するための燃料遮断弁６０が備えられている。
【００２０】
マルチバーナ６の詳細を図１の断面図に示し、空気孔プレート３１を燃焼室５側から見た正面図を図２に示す。本実施例のマルチバーナ６は、中央バーナ３３と６つの外側バーナ３４から構成され、各バーナは多数の燃料ノズル２５と、燃料を多数の燃料ノズル２５に分配する燃料ノズルヘッダ２３と、空気および燃料が通過する空気孔３２が燃料ノズルに１対１に対応して配置された空気孔プレート３１から構成される。また、図２の正面図に示すように、各バーナの空気孔３２は３列の同心円上に配置されている。中央バーナには燃料系統５１が接続しており、外側バーナは内周部と外周部の２つの群に分けられ、それぞれ燃料系統５２、５３が接続している。
【００２１】
空気孔プレート３１に設けられた空気孔３２は、燃焼室５に面した出口面において、バーナ中心軸３０に対し傾斜しており、バーナ下流に旋回流４０を形成する。旋回流４０の中心部は負圧になるため循環流４１が形成され、循環流４１は燃焼室下流から高温の燃焼ガスを上流側に輸送し、予混合気に熱を供給することによって火炎４２を安定に保炎する。
【００２２】
図２に示すように空気孔を密に配置し隣り合う空気孔との間隔を狭くしており、空気孔と空気孔の間の低流速域を小さくすることにより、空気孔と空気孔の間に火炎が保炎することを防ぎ、図１に示すように円錐状の火炎４２を形成することができる。円錐状の火炎を形成することによって、空気孔３２の出口から火炎４２までの到達距離を長くし、燃焼室５内でさらに燃料と空気を混合させることで低ＮＯｘ燃焼させることができる。
【００２３】
ガスタービンは起動から定格負荷条件まで幅広い運転条件を安定に燃焼させるため、起動時や負荷の低い条件では図４に示すように中央バーナのみに燃料を供給し、負荷の上昇とともに図５に示すように外側バーナ３４の内周部に燃料を供給し、最後に全系統に燃料を供給しても安定に燃焼できるガスタービン負荷まで上昇してから外側バーナ３４の外周部にも燃料を供給して運用する。
【００２４】
ここで、中央バーナ３３の中心から１列目の空気孔を例に空気孔の形状を説明する。他の空気孔についても同様である。燃焼室５から空気孔プレート３１を見た時の中央バーナ３３の１列目空気孔を図６(a)に示し、図６(b)には、そのうちの一つの空気孔について透視図を示す。図７には、図６(a)のA-A断面の断面図を示し、図８には図６(a)の基準線４９上で展開した断面図を示す。
【００２５】
本実施例の空気孔３２は、図７、８に示すように３つの直管部から構成され、空気孔入口部３２aではバーナ中心軸３０に対し平行となっているのに対し、空気孔旋回部３２ｂはバーナ中心軸３０に対し傾斜しており、屈曲部３５aで空気孔流路が屈曲している。空気孔旋回部３２ｃもバーナ中心軸３０に対し傾斜しており、図６(b)に示すように空気孔旋回部３２ｂの中心軸３６ｂに対し、空気孔旋回部３２ｃの中心軸３６ｃはバーナ中心軸３０側に傾斜し、空気孔流路は屈曲部３５bで屈曲している。そして、空気孔旋回部３２ｂ、３２ｃは、バーナ中心軸に対し、異なる傾斜角を備えている。
【００２６】
図９に屈曲部３５aの拡大図を示す。屈曲部３５aでは、屈曲部の内側を流れる空気流１７aに対し外側の空気流１７bの速度が速くなるため、速度勾配が生じ、速度勾配にともなって渦４６が生成される。燃料ノズル２５から噴出される燃料噴流２６の噴出速度が空気孔内の空気流速に比べて遅い場合、燃料噴流２６は周囲を流れる空気流を貫通せず、空気孔中心を流れ、屈曲部で生成した渦４６に燃料噴流２６が取り込まれ、周囲を流れる空気１７との混合を促進させることができる。更に、本実施例では、渦４６を発生し燃料噴流２６を細かく分散させてから空気孔出口までの距離を長く確保することにより、空気と燃料を効果的に拡散させ均一に混合することができる。
【００２７】
バーナ中心軸３０に対し傾斜させた旋回部の長さを、隣り合う空気孔同士が干渉（接続）しないように長くした場合、空気孔出口での間隔が広がってしまう。また、燃焼器や空気孔プレートのサイズ上の制限から、混合の観点で十分な空気孔の長さを確保できない場合がある。しかしながら、本実施例では屈曲部を２ヶ所設けており、バーナ中心軸に対して傾斜させた旋回部３２a、３２bを、空気孔入口のピッチ円に沿って傾斜させることで、隣り合う空気孔が干渉せずに空気孔入口と同様に空気孔出口においても密に配置することができる。即ち、旋回部３２a、３２bを、バーナ中心軸を中心にバーナの周方向に回転するように接続することで、空気孔同士の間隔を空気孔入口及び空気孔出口の双方において密に配置することができる。
【００２８】
旋回部をさらに長くする場合は、屈曲部の数を多くすることで隣り合う空気孔の位置関係を保つことができ、空気孔入口と出口で密に空気孔を配置することができる。空気孔と空気孔の間の間隔が広いと火炎が空気孔の周囲全周に保炎してしまうが、密に配置することによって空気孔周囲への火炎の保炎を抑制し、円錐状の火炎を形成することができる。そして、空気孔出口から火炎までの到達距離を長くすることでさらに燃料と空気を混合させ、低ＮＯｘ燃焼させることができる。
【００２９】
また、屈曲部３６bにおいても屈曲部の内側と外側で速度差が生じ、図９に示した屈曲部３５aと同様に渦４６が発生して、燃料と空気をさらに混合させることができる。
【００３０】
ガスタービンの定格負荷条件など燃焼器全体の燃空比が高い条件では、すべての燃料ノズル２５に燃料を供給し、空気孔内の空気流速より遅く燃料を噴出して空気孔３２の壁面に到達しないようにすることで、空気孔内の屈曲部で発生する渦に燃料噴流を取り込ませ、燃料と空気の混合を促進することができる。また、空気孔出口で空気孔を密に配置することにより円錐状の火炎を形成し、空気孔出口から火炎に到達するまでの距離を長くすることで一段と燃料と空気を混合させ、ＮＯｘ排出量を低減することができる。
【００３１】
次に、旋回部中心軸の軸方向傾斜角の関係についてであるが、図６(a)の基準線４９上の断面の展開図である図８に示すように、空気孔旋回部３２ｂの空気孔中心軸３６ｂに対する傾斜角３７ｂに比べて、空気孔旋回部３２ｃの空気孔中心軸３６ｃのバーナ中心軸３０に対する傾斜角３７ｃが僅かに大きくなっている。
【００３２】
図１０には図８の空気孔の一つのみを例に、燃料噴出速度を速くした時の燃料の流れを示す。燃料ノズル２５から噴出する燃料噴流２６の噴出速度を速くすると、燃料噴流２６は渦４６に取り込まれずに空気孔壁面まで到達する。空気孔壁面に到達した燃料は空気孔壁面に沿って流れるため、周囲の空気と混合せずに空気孔出口に到達させることができる。
【００３３】
部分負荷条件では燃焼器全体の燃空比が低く、燃料を供給しないバーナから大量の空気が流れているため、燃料を予混合燃焼させるよりも拡散燃焼させる方が安定に燃焼させることができ、未燃分の排出量を抑制することができる。本実施例は、燃料噴流の噴出速度を速くすることによって空気孔出口においても燃料と空気を混合させずに燃焼室に燃料を噴出させることができ、拡散火炎を形成することができる。
【００３４】
本実施例では、ガスタービンの部分負荷条件の燃焼器全体の燃空比が低い条件は、すべての燃料ノズル２５に燃料を供給するのではなく、図４に示すように中央バーナ３３のみに燃料を供給、または図５に示すように中央バーナ３３と外側バーナ３４のバーナ中心部のみに燃料を供給する。これにより燃料ノズル１本あたりの燃料供給量を多くして燃料噴流を空気孔壁面まで到達させ、燃料と空気を混合させずに空気孔出口に燃料を供給することができ、燃焼室に拡散火炎を形成することができる。そのため、部分負荷条件においても安定な火炎を形成し、未燃分の排出量を抑制することができる。
【００３５】
一方、図１１に示すように空気孔旋回部３２bにおける空気孔中心軸３６bのバーナ中心軸３０に対する傾斜角３７ｂに比べ、空気孔旋回部３２cにおける空気孔中心軸３６ｃのバーナ中心軸３０に対する傾斜角３７ｃが小さくなっている場合、空気孔壁面に沿って流れている燃料２６は屈曲部３５bの角部４７で剥離し、渦４５が生じる。壁面を流れていた燃料はこの渦４５によって周囲を流れる空気と攪拌され、空気孔出口までに燃料と空気の混合が進行してしまう。そのため、燃料を空気孔壁面に到達させても燃料と空気の予混合化が進むため、部分負荷条件での拡散火炎形成による燃焼安定性能改善効果が小さくなる。
【００３６】
ただし、本実施例では図４、図５に示したように燃焼器全体の燃空比の低い部分負荷条件では中央バーナと外側バーナの内周部のみに燃料を供給する。そのため、例えば外側バーナの外周部については、旋回部３２ｂの傾斜角３７ｂに対し旋回部３２ｃの傾斜角３７ｃをあえて小さくしてもよく、屈曲部による渦生成によって燃料と空気の混合を改善し、ＮＯｘ排出量を低減する効果が得られる。
【００３７】
また、上流側の旋回部３２ｂのバーナ中心軸に対する傾斜角に対し、下流側の旋回部３２ｃの傾斜角が大きくなくてもほぼ同等であれば屈曲部３５ｂで剥離は生じず、燃料と空気を混合させずに燃焼室に供給することができる。
【００３８】
以上のように、連続して接続された複数の前記流路のうち２つ以上の流路が、バーナ中心軸に対して互いに異なる傾斜角を設けることで（空気孔に複数の屈曲部を設けることで）、屈曲部で渦を発生させて混合を促進するとともに、空気孔の位置関係を保ちながら屈曲部から空気孔出口までの距離を長くすることができ、空気孔内部でさらなる燃料と空気の混合促進を達成することができる。そして、空気孔をピッチ円に沿って屈曲させ、空気孔出口においても空気孔の間隔を密に配置し、空気孔周囲への保炎を抑制することで円錐火炎を形成し、燃焼室内での混合を促進することができ、低ＮＯｘ燃焼させることができる。
【００３９】
また、燃料噴出速度を速めることで空気孔壁面に燃料を到達させ、上流側旋回部のバーナ中心軸に対する傾斜角に比べ、下流側旋回部のバーナ中心軸に対する傾斜角をほぼ同等か大きくすることで空気孔壁面に沿って流れる燃料の通過する領域に剥離を生じさせず、燃料と空気を混合させずに燃焼室まで燃料を供給することができ、拡散火炎を形成して安定な火炎を形成することができる。したがって、燃焼室に燃料と空気を供給する多数の空気孔を備えた燃焼器において、部分負荷条件で火炎を安定燃焼させ、かつ定格負荷運転時のＮＯｘ排出量を抑制できる。
【００４０】
なお、バーナ中心軸を中心とするピッチ円に沿った周方向の傾斜角と、ピッチ円の内外周側への傾斜角とを組合せることにより、燃焼器及び空気孔プレートの限られた大きさの中で、燃料と空気の混合度や空気孔同士の間隔の疎密を、自由に設定することができる。
【００４１】
(第２の実施例)
本実施例は、第１の実施例と同様に図１のように複数の空気孔３２と燃料ノズル２５から構成され、図２に示すように空気孔３２は各バーナで同心円周上に配置されている。第２の実施例の中央バーナ３３、外側バーナ３４の１列目空気孔の正面図を図１２(a)に示す。また、そのうちの空気孔の一つの透視図を図１２(ｂ)に示す。また、図１３には、図１２(a)の基準線４９上の断面展開図を示す。本実施例は、空気孔は空気孔空気孔入口部３２aと空気孔旋回部３２ｂ〜ｄで構成され、４つの直管部から構成されている。
【００４２】
図１２(b)、図１３に示すように直管部と直管部の接合部である屈曲部３５a〜ｃで流路が屈曲しており、空気孔内部に速度勾配を生じさせることで渦を発生させることができる。燃焼器全体の燃空比が十分に高い条件において、すべての燃料ノズルに燃料を供給し、１本当たりの燃料流量を抑制して噴出することにより、空気孔内部に発生した渦に燃料が取り込まれ、燃料と空気の混合を促進することができる。本実施例は、第１の実施例よりも屈曲部が多く、第１の屈曲部３５ａから空気孔出口までの距離を長くすることができるため、さらなる混合促進を図ることができる。
【００４３】
複数の直線部で構成される空気孔３２は、図１２(ｂ)に示すようにバーナ中心軸３０を中心に回転するようにそれぞれ屈曲させることにより、隣り合う空気孔の位置関係を一定範囲に保つことができる。そのため、空気孔出口においても空気孔の間隔を狭く保つことができ、図２に示すように空気孔３２を配置することができる。
【００４４】
図１３に示すように、空気孔中心軸３６ｂのバーナ中心軸３０に対する傾斜角３７ｂは、下流に位置する空気孔中心軸３６ｃのバーナ中心軸３０に対する傾斜角３７ｃとほぼ同等か小さくなっており、屈曲部３５ａの空気孔下流側壁面４８ａで剥離が生じないようにしている。同様に空気孔中心軸３６ｃのバーナ中心軸３０に対する傾斜角３７ｃは、下流に位置する空気孔中心軸３６ｄのバーナ中心軸３０に対する傾斜角３７ｄとほぼ同等か小さくなっている。そのため、部分負荷条件で燃料ノズル１本当たりの燃料供給量を増加し、燃料噴流を空気孔下流側壁面に衝突させることによって、空気孔出口まで燃料と空気を混合させずに燃料を供給することができる。
【００４５】
また、部分負荷条件の燃焼器内の燃空比が低い条件において燃料を供給しない空気孔については、燃料を空気と混合させずに燃焼室に供給する必要がないため、上流側の空気孔中心軸の傾斜角に対し下流側の空気孔中心軸の傾斜角が小さくても良い。
【００４６】
(第３の実施例)
第３の実施例を図１４に示す。本実施例は、第１の実施例に対し空気孔３２のバーナ中心軸３０に平行な空気孔入口部がなく、空気孔旋回部３２ｂと空気孔旋回部３２ｃから構成され、燃料ノズル２５の先端は空気孔の外に配置されている。そのため、空気孔径が同じであれば、空気孔の入口面における開口面積を広く取ることができるため、燃焼器の圧力損失を低減することができる。
【００４７】
空気孔内部の屈曲部３５ｂでは第1の実施例と同様に速度勾配に伴う渦が発生する。そのため、定格負荷条件など燃焼器全体の燃空比の高い条件などで、すべての燃料ノズルに燃料を供給し、周囲を流れる空気流を貫通して空気孔下流側壁面３８まで到達しないように燃料を供給することで、空気孔中心付近で燃料が流れ、屈曲部３５ｂで発生した渦で燃料と空気の混合を促進することができる。
【００４８】
一方、空気孔旋回部３２ｂの傾斜角３７ｂに対し、下流側の空気孔旋回部３２ｃの傾斜角３７ｃは大きくなっている。そのため、第1の実施例と同様に部分負荷条件などで燃焼器全体の燃空比の低い条件において、図４、図５のように一部の燃料ノズルのみに燃料を供給し、1本当たりの燃料供給量を増加して空気孔下流側壁面に燃料を衝突させることにより、空気孔出口まで燃料と空気を混合させずに燃料を供給することができる。
【００４９】
本実施例は、第1の実施例に比べて屈曲部が少ないため混合性能は劣るが、燃焼器の圧力損失を低減しガスタービンの効率を上昇させるには有効である。また、第2の実施例のように空気孔旋回部をさらに多くすることで空気孔内部の屈曲部を多くすることができ、燃料と空気の混合性能を改善することができ、かつ下流側の空気孔旋回部の傾斜角を上流側よりも大きくすることで、燃料ノズル1本あたりの燃料供給量を多くし燃料噴流を下流側空気孔壁面３８に衝突させれば、燃料と空気を混合させずに空気孔壁面まで燃料を供給することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  圧縮機
２  燃焼器
３  タービン
４  ケーシング
５  燃焼室
６  マルチバーナ
７  シャフト
８  発電機
９  ガスタービンプラント
１０  燃焼器ライナ
１１  フロースリーブ
１２  尾筒内筒
１３  尾筒外筒
１５  吸い込み空気
１６  高圧空気
１７  燃焼用空気
１８  高温燃焼ガス
１９  排気ガス
２３  燃料ヘッダ
２５  燃料ノズル
２６  燃料噴流
３０  バーナ中心軸
３１  空気孔プレート
３２  空気孔
３３  中央バーナ
３４  外側バーナ
３５  空気孔屈折部
３６  空気孔中心軸
３７  空気孔傾斜角
３８  空気孔下流側壁面
４０  旋回流
４１  循環流
４２  火炎
４５  剥離に起因する渦
４６  速度勾配に起因する渦
４９  基準線
５０〜５３  燃料系統
６０  燃料遮断弁
６１〜６３  燃料流量調節弁
６４  制御装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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