(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器本体内の軸芯にパイロットバーナを、その周囲に複数本の燃料ノズルを等間隔にそれぞれ配置し、圧縮機からの空気を前記燃焼器本体内に導き、前記燃料ノズルの周囲から先端へ向って流出させ、同燃料ノズル先端から噴出する燃料とで混合気を生成し、前記パイロットバーナにより点火して燃焼ガスを発生するガスタービン燃焼器において、前記燃焼器本体の空気流入側に軸方向断面を閉じるように配置した、等分されて半径方向に沿った接合部を有し組み合わせて円板を形成する整流板を設け、同整流板には空気を流通する多数の小孔を設けると共に、燃焼器本体の内壁面に、上記半径方向に沿った接合部に接触して同整流板の振動を防止する受け台を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービン燃焼器に関し、主に予混合方式の燃焼器に適用され、燃焼器入口に流入する空気の流れの偏りをなくし、均一な流れを形成するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の予混合方式の燃焼器の全体の断面図である。図において、２０は燃焼器本体で、その中心部にはパイロットバーナ２１が設けられており、先端部２１ａより燃料を吹き出し、点火用の火炎を形成する。２２は燃料ノズルで円周状に等ピッチで８本配置されており、先端より燃料を吹き出し、周囲より流入する空気と混合して火炎２２ａを形成する。２３は支持材であり、円板２５を円周状に間隔をおいて均等に支持している。２４はスワラであり、燃料ノズル２２の先端部周囲に数枚、等間隔で取付けられ、円筒２６を支持し、周囲より流入する空気を円周方向に回転させて燃料ノズル２２の周囲に均一に導くものである。
【０００３】
３０は圧縮機、３１はエアセパレータ、３２はガスタービン側のロータ翼根部に設けられたキャビティ、３３はラジアルホールで、圧縮機３０からの空気をキャビティ３２から動翼３４に導き、動翼３４を冷却するための穴である。３５は静翼、であり、動翼３４と交互に配置されてガスタービン燃焼ガス通路を形成し、このガス通路に燃焼器本体２０で燃焼した高温の燃焼ガス４１が流れ、動翼３４を回転させる構造である。
【０００４】
上記のような構成の燃焼器において、圧縮機３０からの空気５０は車室内４０の空間から矢印で図示した５０ａのように燃焼器本体２０の外側を流れ、支持材２３、円板２５で形成される空間を通り、周囲から５０ｂ→のように燃焼器本体２０内に流入し、５０ｃ→のように燃料ノズル２２、パイロットバーナ２１の周囲に流れ、パイロットバーナ２１の先端部２１ａの燃料と混合して点火用の火炎を発生させる。又、燃料ノズル２２の先端部へはスワラ２４で周囲に均一に流れて流入し、先端から噴射する燃料と混合してパイロットバーナ２１の火炎で点火して火炎２２ａを形成し、燃焼ガス４１を発生し、これをガスタービン側の燃焼ガス通路へ送るものである。このような予混合方式の燃焼器を採用すると、予混合気を形成する部分で出来るだけ均一に空気と燃料とを混合するので低ＮＯｘ  化が可能となるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように予混合方式を採用したガスタービン燃焼器においては、予混合を形成する部分で空気を均一に流入させ、空気と燃料とをできるだけ均一に混合するようにしているので、低ＮＯｘ  化が可能となる。しかし、現実には、燃料の吹き出し部の数を余り多く出来ないことと、車室内の燃焼室周囲が複雑で空気の流路が入り組んでおり、空気流れに偏りが生じ、燃焼器本体内に流入する空気はからなずしも均一とはならず、そのために均一な混合気の形成とはならなかった。従って、燃焼器に均一な空気流を形成させることにより、より均一な混合気を形成することが予混合方式を採用する燃焼器において強く望まれていた。
【０００６】
そこで本発明では、燃焼器の入口で燃焼器内へ流入する空気を整流することにより燃焼器内断面において空気流れを均一にして複数の燃料ノズルにおいて形成する混合気がそれぞれ周囲において均一となり、これにより燃焼効率を良くして低ＮＯｘ  化を一層向上させるようにしたガスタービン燃焼器を提案することを課題としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の手段を提供する。
【０００８】
燃焼器本体内の軸芯にパイロットバーナを、その周囲に複数本の燃料ノズルを等間隔にそれぞれ配置し、圧縮機からの空気を前記燃焼器本体内に導き、前記燃料ノズルの周囲から先端へ向かって流出させ、同燃料ノズル先端から噴出する燃料とで混合気を生成し、前記パイロットバーナにより点火して燃焼ガスを発生するガスタービン燃焼器において、前記燃焼器本体の空気流入側に軸方向断面を閉じるように配置した、等分されて半径方向に沿った接合部を有し組み合わせて円板を形成する整流板を設け、同整流板には空気を流通する多数の小孔を設けると共に、燃焼器本体の内壁面に、上記半径方向に沿った接合部に接触して同整流板の振動を防止する受け台を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【０００９】
本発明の燃焼器には、等分されて半径方向に沿った接合部を有し組み合わせて円板を形成する整流板が設けられており、整流板には多数の小孔が設けられると共に、燃焼器本体の内壁面に、上記半径方向に沿った接合部に接触して同整流板の振動を防止する受け台が設けられている。そのために圧縮機から流入する空気は燃焼器の空気流入側でこれら多数の小孔を通過して流入することにより、整流され、燃焼器断面内において均一な流れとなる。燃焼器本体に流入する空気は圧縮機から車室内の複雑に入り組んだ空間を通り、燃焼器に流入するので燃焼器断面内ではかならずしも均一に流入するとは限らない。そこで整流板の均一に配置した多数の小孔を通過することにより空気は整流されて燃焼器断面内でほぼ均一な流れとなり、円周方向に等間隔で配置された各燃料ノズルの周囲よりそれぞれ均一な流れで先端に流出し、混合気を生成する。この各燃料ノズルで生成する各混合気もそれぞれ均一な混合気となり、これにより従来よりも一層燃焼効率を向上させ、低ＮＯx 化を促進するものである。また、受け台は整流板の振動防止の役目をする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の一形態に係るガスタービン燃焼器の断面図である。図において、本発明は従来の燃焼器本体に整流板１を設けたものであり、その他の構造は図５に示す従来例と同じである。従って、従来と共通部分には同一の符号を付し、これら共通部分の詳しい説明は省略し、本発明の特徴部分について以下に説明する。
【００１１】
図１において、本発明の整流板１は燃焼器本体２０の空気流入部分に設けられた円板形状であり、中心のパイロットバーナ２１を、又周囲に配置された８本の燃料ノズル２２をそれぞれ貫通してパイロットバーナ２１の周囲に溶接で固定され、パイロットバーナ２１と一体的に取出せる構造であり、その詳細な構造を次に詳しく説明する。
【００１２】
図２は上記に説明の整流板１の組立図である。図において、整流板１は８枚のパンチメタル１１を組み合わせて円板を形成している。各パンチメタル１１には半径方向となる両側にそれぞれ半円形切欠き１３ａ，１３ｂが設けられ、各８枚のパンチメタルがそれぞれ隣接するパンチメタルと接合して８本の燃料ノズル２２を貫通する穴を周囲に等ピッチで形成して円形状となっている。
【００１３】
又、パンチメタル１１には多数の小孔１２が穿孔されており、空気を通過させるようになっている。パンチメタル１１の外周，内周側にはそれぞれ円形を８等分した円弧を形成しており、８枚のパンチメタル１１を組み合わせて円板を形成し、円板の中心にはパイロットバーナ２１が貫通する穴を形成する。
【００１４】
１５はリブであり、図中斜線で示すように中心穴の周辺からパンチメタル１１の両半径方向に沿って所定の幅ｔで接合部を覆い、円板の外周部に沿って一体的に形成されている。このリブ１５が８個それぞれ各８枚のパンチメタル１１の接合部を空気の流入する側から取付けられている。
【００１５】
又、図中、２点鎖線で示す１６は受け台であり、各パンチメタル１１の半径方向に沿った接合部に接触し、燃焼器本体２０の内壁面に固定されており、これら受け台１６はそれぞれ整流板１の振動防止の役目をする。
【００１６】
上記構成の整流板１の実機に適用する場合の具体的な寸法を示すと、整流板１の外径Ｄ１  は２９０ｍｍ，  燃焼室内筒の径Ｄ２  が３１６ｍｍ，パンチメタル１１の厚さは３ｍｍである。又、リブ１５の幅ｔは１．６ｍｍ，厚さは３ｍｍとしている。受け台１６は円弧の長さを２０．５ｍｍ，高さが１８ｍｍ，厚さ１０ｍｍ程度の寸法が好ましい。又、燃料ノズル２２の穴径は３４ｍｍ，中心のパイロットバーナ２１の穴径は９０ｍｍである。パンチメタル１１の小孔１２は孔径を５ｍｍ，ピッチを６．５ｍｍとして複数個均一に穿孔し、開口率を５３％に設定した。
【００１７】
図３はパンチメタル１枚の組立状態を示す図で、（ａ）はパンチメタル１１を示し、それぞれ半円形切欠き１３ａ，１３ｂ、内側円弧１４、外側円弧１４’、多数の小孔１２から構成されている。（ｂ）はリブ１５を示し、それぞれ所定の幅ｔで接合部と燃料ノズル２２の半円形状の穴及び外周部を覆う形状をしている。（ｃ）は受け台１６を示し、燃焼室の内筒２６と整流板１に沿うように円弧形状をしている。
【００１８】
図４は整流板１を取付けた断面図を示し、整流板１はパイロットバーナ２１の周囲に溶接２７で取付けられ、パイロットバーナ２１と一体的に外部に取出せるようになっている。整流板１の空気５０の流入側にはそれぞれパンチメタル１１の接合部にリブ１５が取付けられている。又、整流板１の径は燃焼器本体２０の内壁より多少小さめとし、燃焼器本体２０の内壁にはそれぞれパンチメタル１１の接合部に位置するように受け台１６が取付けられている。この受け台１６は整流板１の外周面に接し、整流板１の振動を防止するものである。
【００１９】
上記のような整流板１を備えた燃焼器においても、図１に示すように圧縮機３０からの空気５０は５０ａのように燃焼器本体２０の周囲より支持材２３、円板２５で形成される空間より燃焼器本体２０内に流入し、図４に示すように整流板１の小孔１２より整流板１の円形状断面に渡って均一に流入する。
【００２０】
そのために燃焼器本体２０内の周囲に配置された８本の燃料ノズル２２の周囲にも均一な空気の流れが生じ、各８本の燃料ノズル２２の先端において均一な混合気となり、燃焼する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のガスタービン燃焼器は、燃焼器本体内の軸芯にパイロットバーナを、その周囲に複数本の燃料ノズルを等間隔にそれぞれ配置し、圧縮機からの空気を前記燃焼器本体内に導き、前記燃料ノズルの周囲から先端へ向かって流出させ、同燃料ノズル先端から噴出する燃料とで混合気を生成し、前記パイロットバーナにより点火して燃焼ガスを発生するガスタービン燃焼器において、前記燃焼器本体の空気流入側に軸方向断面を閉じるように配置した、等分されて半径方向に沿った接合部を有し組み合わせて円板を形成する整流板を設け、同整流板には空気を流通する多数の小孔を設けると共に、燃焼器本体の内壁面に、上記半径方向に沿った接合部に接触して同整流板の振動を防止する受け台を設けたことを特徴としている。このような構成により、燃焼器に流入する空気は整流板の小孔を通ることにより整流され、それぞれ複数本の燃料ノズル先端へ均一な流れとなって流出し、各ノズルにおいて燃料と均一に混合して燃焼効率を従来より向上させ、低ＮＯx 化を一層向上させるものである。また、受け台は整流板の振動防止の役目をする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るガスタービン燃焼器の断面図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係るガスタービン燃焼器の整流板の平面図である。
【図３】図２に示す整流板の構成を示し、（ａ）はパンチメタル、（ｂ）はリブ、（ｃ）は受け台をそれぞれ示す。
【図４】本発明の実施の一形態に係るガスタービン燃焼器の整流板取付状態を示す断面図である。
【図５】従来のガスタービン燃焼器の断面図である。
【符号の説明】
１        整流板
１１      パンチメタル
１２      小孔
１３ａ，１３ｂ      半円形切欠き
１５      リブ
１６      受け台
２０      燃焼器本体
２１      パイロットバーナ
２２      燃料ノズル
２３      支持材
２４      スワラ
２５      円板
２６      円筒
２７      溶接
３０      圧縮機
４１      燃焼ガス
５０      空気
【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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