(57)【要約】ガスタービンエンジンに使用される低ＮＯｘ排出燃焼器（１０）において、ベンチュリ（１１）と燃焼室（１３）とに冷却空気を提供する方法および装置であって、燃焼室（１３）の後方部分近傍で燃焼室／ベンチュリを囲繞する環状空気通路（１４）を提供する段階と、燃焼室（１３）に沿って、かつベンチュリ（１１）の収束領域の前部分の近傍で（２８）から空気が出ていくベンチュリを通して空気を通す段階とを含む方法およびそれを実施する装置である。冷却空気は燃焼室（１３）およびベンチュリ（１１）を通過するにつれて加熱され、次いで予備混合室（１２）中へ導かれることによって燃焼プロセスにおいてＮＯｘ排出を低下させながら燃焼器（１０）の効率を改良する。
2005520120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンに使用する改良された低ＮＯｘ排出燃焼器において、
第一の全体的に環状の壁を有し、燃料と空気とを混合する予備混合室と前記燃料と空気とを燃焼させる燃焼室とを含むライナーであって、前記予備混合室が前記燃焼室と連通し、前記第一の環状の壁が少なくとも１個の第一の開口を有するライナーと、
収束壁と拡散壁とを含む第二の全体的に環状の壁を有するベンチュリであって、前記収束壁が前記拡散壁に接続されることによってベンチュリのスロート部分を画成しており、前記スロート部分が前記予備混合室と前記燃焼室との間に位置され、前記第二の全体的に環状の壁が前記第一の全体的に環状の壁から半径方向内方に延び、前記少なくとも１個の第一の開口の近傍で後端を有しており、前記第二の環状の壁が前記第一の環状の壁から半径方向内方に延び、前記少なくとも１個の第一の環状の開口と少なくとも１個の第二の開口との近傍で後端を有しているベンチュリと、
前記ベンチュリを通して冷却空気を流す通路であって、該通路は前記少なくとも１個の開口から前記少なくとも１個の第二の開口まで延在し、前記少なくとも１個の第二の開口が前記予備混合室の半径方向外方にあり、前記通路は前記第一の壁から半径方向内方に、かつ前記第二の壁から半径方向外方にある第一の部分と、前記予備混合室から半径方向外方にあり、前記第一の部分から前記少なくとも１個の第二の開口まで延在している第二の部分とを含み、前記第一の開口が前記第一の部分の半径方向外方にある通路と、
前記第二の環状壁の前記後端から前記第一の環状壁まで延び、前記第一の環状壁に密封接続されている閉塞リングであって、前記通路の第一の部分にある冷却空気が前記通路の前記第二の部分を貫流することなく前記燃焼室中へ直接流入しないよう阻止する閉塞リングとを含み、
前記通路が前記少なくとも１個の第一の開口および前記少なくとも１個の第二の開口と流体連通しており、前記通路は前記少なくとも１個の第二の開口を通して前記予備混合室と連通し、冷却空気が前記ベンチュリを冷却することにより加熱された後、前記通路から前記予備混合室中へ出て行くことによって燃焼プロセスの効率をあげ、ＮＯｘ排出を低減することを特徴とする改良された低ＮＯｘ排出燃焼器。
【請求項２】
前記第一の環状壁から半径方向外方に概ね環状の腹帯状壁と前記第一の環状壁における少なくとも１個の第三の開口とを更に含み、前記通路の前記第一の部分が前記第三の開口を通して前記通路の前記第二の部分と連通しており、前記腹巻状壁が前記通路の第二の部分の半径方向外方境界を画成していることを特徴とする請求項１に記載の低ＮＯｘ排出燃焼器。
【請求項３】
前記少なくとも１個の第一の開口が前記第一の環状壁の周りで周方向に離隔された複数の第一の開口からなり、前記第一の開口の各々が前記通路の前記第一の部分の半径方向外方にあることを特徴とする請求項２に記載の低ＮＯｘ排出燃焼器。
【請求項４】
前記少なくとも１個の第二の開口が前記第一の環状壁の周りで周方向に離隔された複数の第二の開口からなり、前記第二の開口の各々が前記予備混合室の半径方向外方にあることを特徴とする請求項３に記載の低ＮＯｘ排出燃焼器。
【請求項５】
前記少なくとも１個の第三の開口が前記第一の環状壁の周りで周方向に離隔された複数の第三の開口からなり、前記第三の開口の各々が前記ベンチュリの半径方向外方にあることを特徴とする請求項４に記載の低ＮＯｘ排出燃焼器。
【請求項６】
ガスタービンエンジン用の燃焼器におけるベンチュリを冷却する方法において、
第一の環状壁を有し、燃料と空気とを混合させる予備混合室と、前記燃料と空気とを燃焼させる燃焼室とを含む燃焼器ライナであって、前記予備混合室が前記燃焼室と連通しており、前記環状壁が少なくとも１個の第一の開口を有している燃焼器ライナを提供する段階と、
収束壁と拡散壁とを含む第二の環状壁を含むベンチュリであって、前記収束壁が前記拡散壁に接続されていることによって前記ベンチュリのスロート部分を画成し、前記スロート部分が前記予備混合室と前記燃焼室との間にあり、前記第二の環状壁が前記第一の環状壁から半径方向内方にあり、かつ前記少なくとも１個の第一の開口近傍に後端を有しているベンチュリを提供する段階と、
前記ベンチュリを通して冷却空気を流す通路であって、前記通路が前記第一の開口から少なくとも１個の第二の開口まで延在しており、前記少なくとも１個の第二の開口が前記予備混合室の半径方向外方に位置していて、前記混合室と連通しており、前記通路は前記第一の壁から半径方向方に、かつ前記第二の壁から半径方向外方にあり、前記拡散壁および収束壁に沿って延在している第一の部分と、前記予備混合室から半径方向外方にあり、前記第一の部分から前記少なくとも１個の第二の開口まで延在している第二の部分とを含む通路を提供する段階と、
前記少なくとも１個の第一の開口から前記通路の前記第一の部分中へ冷却空気を流す段階と、
前記第二の壁から前記冷却空気へ熱を伝導することによって前記第二の壁を冷却し、前記冷却空気を加熱する段階と、
前記冷却空気を前記通路の前記第一の部分から前記通路の前記第二の部分中へ流す段階と、
前記冷却空気を前記通路の前記第二の部分から前記少なくとも１個の第二の開口を介して前記予備混合室中へ流す段階とを含むことを特徴とする燃焼器におけるベンチュリを冷却する方法。
【請求項７】
前記第二の壁から前記冷却空気へ熱を伝導する段階が、前記拡散壁から前記冷却空気へ熱を伝導し、その後前記収束壁からの熱を前記冷却空気へ伝導する段階を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ガスタービンエンジンの燃焼器から低酸化窒素排出を行う方法において、
前記燃焼器における燃焼器ライナであって、第一の環状壁を有し、燃料と空気とを混合する予備混合室と前記燃料と空気とを燃焼させる燃焼室とを含み、前記予備混合室が前記燃焼室と連通しており、前記第一の環状壁が少なくとも１個の開口を有している燃焼器ライナを提供する段階と、
収束壁と拡散壁とを含む第二の環状壁を含むベンチュリであって、前記収束壁が前記拡散壁に接続されることによってベンチュリのスロート部分を画成し、前記スロート部分が前記予備混合室と前記燃焼室との間にあり、前記第二の環状壁が前記第一の環状壁から半径方向内方にあり、前記少なくとも１個の第一の開口の近傍において後端を有しているベンチュリを提供する段階と、
前記ベンチュリを通して冷却空気を流す通路であって、前記通路は前記第一の開口から少なくとも１個の第二の開口まで延在しており、前記少なくとも１個の第二の開口が前記予備混合室の半径方向外方に位置し、かつそれと連通しており、前記通路が前記第一の壁から半径方向内方に、かつ前記第二の壁から半径方向外方にあり、前記拡散壁と前記収束壁とに沿って延在している第一の部分と、前記予備混合室から半径方向外方にある第二の部分であって、前記第一の部分から前記少なくとも１個の第二の開口まで延在している第二の部分とを含む通路を提供する段階と、
前記少なくとも１個の第一の開口を介して冷却空気を前記通路の前記第一の部分中へ流す段階と、
前記第二の壁から前記冷却空気へ熱を伝導することによって前記第二の壁を冷却し、前記冷却空気を加熱する段階と、
前記通路の前記第一の部分から前記冷却空気を前記通路の前記第二部分中へ流す段階と、
前記通路の前記第二の部分から前記少なくとも１個の第二の開口を介して前記予備混合室中へ前記冷却空気を流す段階と、
前記予備混合室において前記加熱された冷却空気を燃料と混合させ、前記冷却空気と前記燃料とを燃焼させる段階とを含むことを特徴とする低酸化窒素排出を行う方法。
【請求項９】
前記第二の壁からの熱を前記冷却空気へ伝導する段階が前記拡散壁からの熱を前記冷却空気へ伝導し、その後熱を前記収束壁から前記冷却空気へ伝導する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、酸化窒素排出を低減させるためにガスタービンにおいて使用される燃焼室およびベンチュリを冷却する装置と方法とに関するものである。詳しくは、燃焼プロセスにおいて使用するように予備混合室中へ予熱された冷却空気を導入することによって酸化窒素（ＮＯｘ）排出を低下させるために燃焼室／ベンチュリを冷却する装置が開示されている。
【背景技術】
【０００２】
本発明は典型的には発電機を駆動するために使用されるドライタイプの低ＮＯｘガスタービンにおいて使用される。各燃焼器は難燃装置として作用する細くされたスロート抑制部を有するベンチュリによって分離されている上流側の燃料／空気予備混合室と下流側の燃焼室とを含む。本発明は、ベンチュリの壁を含む燃焼室を冷却することと、同時に酸化窒素排出を低減することとを改良することに関する。
【０００３】
米国特許第４，２９２，８０１号は上流側にある燃料と空気の予備混合室および下流側にある燃焼室とを含むガスタービン燃焼器を記載している。
【０００４】
米国特許第５，１１７，６３６号および同第５，２８５，６３１号は燃焼室の壁およびベンチュリの壁を冷却することに対処している。前記特許は、もしも冷却空気の出口がベンチュリのスロートに近すぎるとすれば冷却空気が燃焼室内へ投入（ダンピング）されうるようになることに関わる問題があると述べている。ベンチュリは拡散部分の下流側において分離ゾーンを形成し、該ゾーンが圧力差を発生させることによって冷却空気を誘引するが、それによって燃焼を不安定にさせる可能性がある。しかしながら、燃焼室において高温が発生するので、ベンチュリの壁と燃焼室の壁とは十分冷却させることも不可欠である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、冷却空気がベンチュリのスロートの軸線方向後方に、下流側においてはもはや投入されないようにベンチュリの冷却回路が調整されているので従来技術における前述した問題を排除する。実際に、冷却空気は反対方向に流れるので、燃焼室およびベンチュリを冷却するために使用される冷却空気はベンチュリの上流側にある予備混合室中へ圧送され、燃焼プロセス全体の効率を改善し、一方米国特許第５，１１７，６３６号に記載のようにベンチュリの後方にある何らかのタイプの冷却空気の再循環分離ゾーンを排除している。
【０００６】
最近の政府の排出規制はガスタービン燃焼器のメーカおよび操業者の双方にとって大きな関心事となってきている。特に関心のあるのは大気汚染の原因となる酸化窒素（ＮＯｘ）に関するものである。
【０００７】
ＮＯｘ形成は炎の温度、滞留時間おおび等価比の関数であることは周知である。過去において、酸化窒素は焔の温度、並びに焔が高温に留まる時間を下げることによって低下することが示された。酸化窒素はまた、等価比および燃料対空気（ｆ／ａ）の化学量の関数であることも判明している。すなわち、ＮＯｘ排出を低下させるためには極めて低いｆ／ａ比が必要とされる。ｆ／ａ比を低下させることは、主として「奔出（ブローアウト）」のような代償を支払うことなしには行われない。「奔出」とは焔をそれが不安定であるためもはや保持することができないような状態である。このような状態は、燃料―空気の化学量が希薄な可燃限度の直ぐ上のところまで減少するにつれて通常のこととして起こるものである。予備混合した空気を予熱することによって、「奔出」焔温度が低下し、そのため低温での安定した燃焼を可能とし、その結果ＮＯｘ排出を下げる。従って、予熱した空気を導入することは、安定した焔を保ちながら、ＮＯｘを低減させるためにｆ／ａ比を極めて希薄な限度までに至らせるのに理想的な状態である。
【０００８】
複段、複式モードのガスタービンシステムにおいては、二次燃焼器が燃焼焔を安定化させるためのベンチュリ構成を含んでいる。燃料（天然ガスあるいは液体ガス）および空気はベンチュリの上流側にある燃焼器の予備混合室において予備混合され、空気／燃料の混合物がベンチュリスロートの下流側において点火、すなわち燃焼される。ベンチュリ構成はスロートを通して空気／燃料の流れを加速させ、かつ焔が理想的に予備混合領域中へ跳ね返らないようにする。ベンチュリのスロートを越えた焔持続領域は燃料を連続的に、かつ安定して燃焼するために必要なものである。細くされたスロート領域の前後にある燃焼室の壁およびベンチュリの壁は燃焼焔によって加熱されるので、冷却する必要がある。過去において、このことは、燃焼室の壁およびベンチュリの壁の裏側に沿って冷却空気が流れ、そこで冷却空気がベンチュリの下流側において出て、燃焼室中へ投入される裏側衝突冷却によって達成されてきた。
【０００９】
本発明はベンチュリの下流側にある燃焼ゾーン中への冷却空気の投入を完全に排除することによって、このタイプの空気冷却を通すことによってもたらされる問題を克服する。本発明は、ベンチュリの下流側にある燃焼室中へベンチュリ冷却空気が何ら流入できないようにする。同時に、本発明は、燃焼室の壁およびベンチュリの壁に沿った空気通路を貫流し、予熱されるようになる冷却空気を取り込み、ベンチュリの（収束する壁）の上流側において冷却空気を予備混合室中へ送入する。このことによって全体的な低ＮＯｘ排出効率を改善する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（発明の要約）
本発明は、予備混合室と、二次燃焼室と、ベンチュリ、並びに前記ベンチュリの壁と前記燃焼室の壁とを同心状に囲繞する冷却空気通路とを有するガスタービン燃焼器を含む低酸化窒素排出ガスタービンエンジンにおいて使用される難燃ベンチュリを有する、燃焼室の壁を冷却するための改良された装置である。前記の冷却空気通路中への複数の空気入口開口が燃焼室の端部近傍に配置されている。
【００１１】
燃焼室の壁自体は概ね円筒形であり、その外面において複数の隆起リブを含むが、該リブは燃焼シリンダライナ上で冷却空気の流れと相互作用する更なる表面積を提供する。ベンチュリの壁もまた、燃焼室と一体とされ、抑制スロート部分を含む燃焼室ライナが入り込んで形成されている一対の収束／拡散壁を含む。冷却空気は円筒形の燃焼室の壁のみならず、ベンチュリを形成している壁との双方の壁の周りを通過することによって燃焼室およびベンチュリ全体に対して冷却空気を提供する。冷却空気がスロートに向かって上流側へ移動するにつれて、その温度が上昇する。
【００１２】
燃焼室全体およびベンチュリ全体の周りで空気が流れるようにするための完全な環状通路を形成するように燃焼室の壁の周りで同心状に装着された燃焼室から分離されている円筒形の別の壁および同様の形態でベンチュリの壁の周りに同心状に配置されている一対の円錐形の壁から冷却空気の通路が形成されている。燃焼室の下流側の端と冷却空気用通路の入口開口とはリング状の障壁によって分離されており、そのため前記通路における冷却空気は何ら下流方向に燃焼室中へ流れたり、燃焼室の下流側に導入されたり、あるいはベンチュリの分離された領域中へ移動することはできない。実際、冷却空気の出口はベンチュリの上流側に位置されており、冷却空気は燃焼ガスの流れとは反対の方向に流れ、先ず燃焼室の壁を、次いでベンチュリの壁を通過する。予熱された冷却空気は究極的に予備混合室中へ導入され、当該システムの効率に寄与し、安定した焔と共に酸化窒素排出を低下させる。
【００１３】
冷却空気の供給源は燃焼プロセスに対しては上流である方向において燃焼器全体の周りで高圧の空気を圧送するタービンコンプレッサである。高圧の空気を燃焼器本体の周りで、かつ燃焼室の下流側の端部近傍にある冷却空気用通路の複数の空気入口孔を通して圧送し、冷却空気を燃焼器の外壁に沿ってベンチュリに向かって圧送し、ベンチュリのスロートを通過させ、ベンチュリの壁の先導縁部を通させるが、そこには空気通路の出口と、そして空気を別の一連の入口孔を通してベンチュリのスロートの上流側にある予備混合室中へ導く受け取り流路とが存在している。このような流れパターンでは、二次燃焼室自体と相互作用する出口あるいは開口がないので、冷却空気が二次燃焼室において実行されている燃焼プロセスと干渉することは不可能である。また、冷却空気はベンチュリに向かって流れるにつれて通路において加熱され、ベンチュリの上流側にある予備混合室への入口へ導入されるので、加熱された空気は燃焼器の効率に寄与し、汚染物質の排出を低減する。
【００１４】
燃焼器の外側ハウジングはベンチュリの上流側の出口開口を通して冷却空気を受け取る環状の外側バンドを含む。次いで、空気は予備混合室中へ連通している複数の入口空気孔を通して更に導かれ、予熱された冷却空気がベンチュリの先導壁にある空気通路から予備混合領域中へ流れうるようにする。
【００１５】
燃焼室の壁は、該壁から空気への熱伝導効率を増すために複数の隆起したリングを含み、壁に対して空気と接触する表面積をより多く提供している。燃焼室およびベンチュリの周りで空気冷却通路を形成するために個別の同心状の壁が使用されているが、代替実施例において燃焼器自体の外壁がその機能を提供しうるようにすることも可能である。
【００１６】
本発明の目的は安定した焔を所望の作業状態に保ちながら、かつ燃焼室およびベンチュリを空気で冷却しながら、ガスタービンの燃焼システムにおける酸化窒素（ＮＯｘ）排出を低減することである。
【００１７】
本発明の別の目的は燃焼室およびベンチュリのための冷却空気の多目的利用を提供するためにベンチュリを利用する低排出燃焼システムを提供することである。
【００１８】
本発明の更に別の目的は燃焼室およびベンチュリを冷却することから生じる予熱された空気を予備混合プロセスにおいて利用することによって燃焼器の「奔出」焔温度を下げることである。
【００１９】
以下明らかになるこれらおよびその他の目的に従って、添付図面を特に参照して本発明を以下説明する。
【実施例】
【００２０】
図１を参照すれば、従来技術において周知の既存ガスタービン燃焼器１１０が示されている。燃焼器１１０はベンチュリ１１１と、空気および燃料を予備混合する予備混合室１１２と、燃焼室１１３と、燃焼キャップ１１５とを含む。この従来技術による燃焼器において示されているように、矢印で指示する冷却空気が加圧されてベンチュリ１１１の外壁に沿って流れる。冷却空気は燃焼器ライナ１１０に沿った多数の箇所を介して燃焼システムへ入る。空気の一部は孔１２０を介して入り、一方残りの空気は外壁に沿って流れる。供給源としてのタービンコンプレッサによって加圧されて圧送される冷却空気は複数の孔１２１を介して燃焼システムへ入る。図１から判るように、冷却空気は、円錐形である収束／拡散壁１２７と衝突し、該壁を冷却し、円筒形の通路１１４を通して下流方向に進行して円筒形の燃焼室１１３を冷却する。冷却空気は環状の排出開口１２５を通して燃焼室の壁に沿って出て行く。次いで、この空気は下流側の燃焼プロセスへ投入される。冷却空気の一部はまた、孔１２６を介して予備混合ゾーンへ入る。残りの冷却空気は燃焼器の前端まで進行し、そこで孔１２３を介して燃焼キャプ１１５へ入る。孔１２３を介して入らない冷却空気の部分は１２４で示す領域を介してガスと燃料とを混合させる。米国特許第５，１１７，６３６号が図１に示すベンチュリの構成について説明している。ベンチュリ１１１の近傍から通路出口１２５を介して出て行く冷却空気が燃焼プロセスおよび前記米国特許第５，１１７，６３６号において分離ゾーンとして述べられているものに基づく混合物に干渉する問題に関して説明されている。
【００２１】
本発明は米国特許第５，１１７，６３６号において指摘されている問題のいずれも完全に排除している。
【００２２】
さて、図２および図３を参照すれば、本発明はベンチュリ１１を含むガスタービン燃焼器１０として示されている。
【００２３】
ベンチュリ１１は燃焼室１３を形成している円筒形部分と、一体形成のベンチュリ壁であって、下流方向に収束し、そして拡散していて環状あるいは円形の抑制スロート１１ａを形成しているベンチュリ壁とを含む。ベンチュリと抑制スロート１１ａとの目的は燃焼室１３からの焔の跳ね返りを阻止することである。
【００２４】
室１２は予備混合室であって、そこで空気と燃料とが混合され、加圧されてベンチュリのスロート１１ａを介して燃焼室１３中へ圧送される。
【００２５】
同心状で、部分的に円筒形である壁１１ｂが、収束し、そして拡散する壁を含むベンチュリ１１を囲繞し、ベンチュリ１１と同心状の壁１１ｂとの間で、冷却空気が冷却のためにベンチュリ１１の外面に沿って流れうるようにする空気通路１４を形成する。
【００２６】
燃焼器１０の外側はハウジング（図示せず）によって囲繞され、タービンのコンプレッサから受け取られる空気であって、加圧されて予備混合室１２に向かって上流側へ流れる空気が入れられている。これは極めて高圧の空気である。冷却空気通路１４は空気入口開口２７を有しており、該開口は燃焼器を囲繞する高圧空気が開口２７を介して入り、ベンチュリ１１を囲繞する通路１４の第一の部分４５によって受け取られうるようにしている。冷却空気はベンチュリ１１に沿って進行し、ベンチュリの収束、拡散壁およびベンチュリのスロート１１ａを通過する。予熱された冷却空気が出口開口２８を通して出て行き、環状の腹帯状の室１６中へ入る。加熱され、開口２９および２２を介して予備混合室１２へ入りうるようにされた冷却空気を燃焼器は利用している。詳細は図５および図６に示されている。ベンチュリの収束壁の上流で、かつベンチュリスロート１１ａの上流側において予備混合室へ導入されつつあり、冷却のために使用されたのはこの加熱された空気であることに注目されたい。予熱された空気を使用することによって、安定した焔を保ちながらＮＯｘを低減するためにｆ／ａ比を希薄限界までに至らせる。
【００２７】
さて図４を参照すれば、冷却空気通路１４はベンチュリ１１を壁１１ｂから分離している複数のスペーサ１４ａを含む。腹帯状の壁１６が空気通路１４の第二の部分４６の半径方向外方境界を画成しており、外部の加圧された空気とそこにある冷却空気とが予備混合室１２中に受け取られうるようにする概ね環状の室を提供する。燃焼室１３の下流側の端部において、ベンチュリ１１の環状の後端によって画成されて、冷却空気が何ら燃焼室中へ下流方向に漏洩しないように阻止する環状の空気閉塞リング４０が配置されている。このことによって、前述した従来技術において述べられた冷却空気によって起因されるいずれの燃焼問題も排除している。
【００２８】
さて図５を参照すれば、空気通路１４が収束および拡散壁を有するベンチュリの部分並びにスロート１１ａに沿って示され、冷却空気がそこを通過し、開口２８を介して腹帯状壁１６によって形成された空気室中へ入るようにされている。より高圧である別の空気が開口３２を通して入り込み、通路１４において加熱されたばかりの空気を含む空気を開口２２および２９を介して予備混合室１２中へ圧送させる。
【００２９】
図６は燃焼室１３の後方端部分と、ベンチュリ１１の後部分全体の周りでシールされて配置され、かつ装着された環状の閉塞リング４０を含むベンチュリ１１の端部とを示す。通路１４へ入る冷却空気は逃避したり、燃焼室１３のいずれの部分へも入り込みできないようにされている。燃焼器１０の外側の周りで、燃焼器の後方端部を冷却するために配置された開口３０，３１を通して燃焼室１３を越えた燃焼室の後方壁へ、若干の空気が入りうるようにされていることに注目されたい。
【００３０】
本発明はまた、燃焼室およびベンチュリを冷却する方法であって、冷却のために使用される空気がＮＯｘ排出を低減させるために燃焼プロセス自体の効率を高めることができるようにしている改良された冷却方法も含む。空気の流れに関しては、冷却空気は多数の開口２７を介してベンチュリの外側通路へ入る。要素１７によって所定量の空気が前記通路１４中へ導入される。冷却空気は熱負荷状態では燃焼器１０と接触するように膨張する閉塞リング４０によって上流側へ圧送される。冷却空気は、通路１４の第一の部分４５の収束／発散部分を通して上流側へ進行して、そこでベンチュリ１１の開口２８および燃焼器１０を通して通路の第二の部分中へ出て行く。次いで、冷却空気は完全なリング状腹帯状部１６によって形成された室を充満させる。冷却通路に亘って発生した圧力低下と温度上昇とによって増圧された供給空気は多数の孔３２を介して腹巻状室１６中へ導入される。冷却空気は加圧された状態の腹巻状室１６を支持するために該腹巻状室を通して位置された多数の要素１８の周りを通過する。次いで、冷却空気は燃焼器１０における孔２２とスロット２９とを通して予備混合室中で導入される。燃焼器１０とベンチュリ１１とに固定された前部支持体１９があるため望ましくない漏洩は冷却空気通路１４と予備混合室１２との間では発生しない。冷却空気の残りのものは開口２７を介して通路１４へ導入され、前記要素１７の上を通って、上流側へ進行して燃焼器１０あるいは燃焼キャップ１５中へ導入される。この空気は腹巻状空洞１６の前方にある多数の箇所を通して導入される。
【００３１】
このプロセスを通して、冷却のために使用された空気を再循環させ、燃焼のために該空気を供給し、それが燃料対空気比を低下させて不安定な焔を形成することなくＮＯｘ排出を低減させるのである。
【００３２】
本発明について現在好適である実施例として知られているものを説明してきたが、本発明は開示された実施例に限定されるのではなく、逆に特許請求の範囲内で各種の修正および均等な配置も網羅する意図であることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来技術を代表するガスタービンの燃焼システムの断面で示す側面図であって、燃焼室中へ、あるいはその周りに通じる空気冷却通路を示す図である。
【図２】本発明によるガスタービン燃焼システムを斜視図で示す。
【図３】本発明によるガスタービン燃焼システムを断面で示す側面図である。
【図４】燃焼室およびベンチュリ、並びに本発明において利用される予備混合室の一部の断面で示す破断図である。
【図５】空気を予備混合室中へ導入するために冷却空気を受け取るための環状の腹帯（ベリーバンド）状室においてベンチュリの上流側端における冷却空気通路の部分的に破断した断面図である。
【図６】燃焼室の後端の破断した拡大図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  燃焼器
１１  ベンチュリ
１１ａ  スロート
１１ｂ  壁
１２  予備混合室
１３  燃焼室
１４  冷却空気通路
１６  腹帯状室
２２，２９  開口
２７  空気入口開口
２８  空気出口開口
４０  空気閉塞リング
４５  空気通路の第一の部分
４６  空気出口の第二の部分
【図１】
2005520120.tif 000003
【図２】
2005520120.tif 000004
【図３】
2005520120.tif 000005
【図４】
2005520120.tif 000006
【図５】
2005520120.tif 000007
【図６】
2005520120.tif 000008
【国際調査報告】
2005520120.tif 000009