(57)【要約】【課題】マルチノズルバーナにおいて、火炎の付着を防止する。【解決手段】燃料を供給する燃料ノズルを複数備えるマルチノズルバーナであって、前記燃料ノズルの下流側に設けられると共に、前記燃料ノズルの吐出口に対応する位置に空気が噴射される空気孔を有する空気孔プレートを備え、前記空気孔プレートは、前記空気孔の縁部が燃料吐出方向に向けて突出されている。【選択図】図１
2019215137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を供給する燃料ノズルを複数備えるマルチノズルバーナであって、
前記燃料ノズルの下流側に設けられると共に、前記燃料ノズルの吐出口に対応する位置に空気が噴射される空気孔を有する空気孔プレートを備え、
前記空気孔プレートは、前記空気孔の縁部が燃料吐出方向に向けて突出されている
ことを特徴とするマルチノズルバーナ。
【請求項２】
径方向内側に設けられる燃料ノズルは、径方向外側に設けられる燃料ノズルよりも前記空気孔の縁部の突出量が多いことを特徴とする請求項１記載のマルチノズルバーナ。
【請求項３】
径方向内側に設けられる燃料ノズルは、径方向外側に設けられる燃料ノズルよりも前記空気孔の径が小さいことを特徴とする請求項１または２記載のマルチノズルバーナ。
【請求項４】
着脱可能とされる複数の前記燃料ノズルにより構成されるユニットを複数備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマルチノズルバーナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチノズルバーナと、
内部に火炎が形成される燃焼器ライナと
を備え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、マルチノズルバーナ及び燃焼器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、水素含有燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器が開示されている。この特許文献１のガスタービン燃焼器では、燃焼室の上流側に複数の小径の燃料ノズルを備えており、それぞれの燃料ノズルから燃料を供給する構成とされている。また、特許文献１のガスタービン燃焼器では、燃料ノズルの下流側に設けられ、空気孔が多数形成された空気孔プレートから、空気と燃料とが共に燃焼室へと噴射される。このように、複数の小径の燃料ノズルから燃料を供給することで、空気との混合が急速に行われ、拡散火炎を形成しつつ、予混合火炎に近い燃焼状態を形成することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０８６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃料ノズルの下流側に設けられる空気孔プレートにおいては、空気孔が燃料ノズルの吐出口を囲んでおり、該吐出口の周囲より空気が燃焼室へと噴射される。このとき、空気孔出口近傍で、空気に小規模の循環流が発生する。これにより、噴射された空気が空気孔プレート近傍へと戻るため、火炎がマルチノズルバーナに付着する。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、マルチノズルバーナにおいて、火炎の付着を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、燃料を供給する燃料ノズルを複数備えるマルチノズルバーナであって、前記燃料ノズルの下流側に設けられると共に、前記燃料ノズルの吐出口に対応する位置に空気が噴射される空気孔を有する空気孔プレートを備え、前記空気孔プレートは、前記空気孔の縁部が燃料吐出方向に向けて突出されている、という構成を採用する。
【０００７】
第２の手段として、上記第１の手段において、径方向内側に設けられる燃料ノズルは、径方向外側に設けられる燃料ノズルよりも前記空気孔の縁部の突出量が多い、という構成を採用する。
【０００８】
第３の手段として、径方向内側に設けられる燃料ノズルは、径方向外側に設けられる燃料ノズルよりも前記空気孔の径が小さい、という構成を採用する。
【０００９】
第４の手段として、着脱可能とされる複数の前記燃料ノズルにより構成されるユニットを複数備える、という構成を採用する。
【００１０】
第５の手段として、燃焼器は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチノズルバーナと、内部に火炎が形成される燃焼器ライナとを備える、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、空気孔の縁部が突出していることにより、圧縮空気が燃料ノズル軸方向へと案内されるため、燃料ノズル軸方向に沿って流れる。したがって、圧縮空気の直進性が向上し、燃焼速度と圧縮空気の流速とが釣り合う位置がより空気孔プレートから離れた位置となり、形成される火炎の位置が空気孔プレートからより離れた位置となる。したがって、火炎のマルチノズルバーナへの付着を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るマルチノズルバーナを含む模式断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るマルチノズルバーナが備える空気孔プレートの正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るマルチノズルバーナの要部拡大図である。
【図４】空気孔プレートの変形例を示す正面図である。
【図５】空気孔プレートの変形例を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係るマルチノズルバーナの一実施形態について説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
まず、本実施形態に係るマルチノズルバーナ１は、ガスタービン（不図示）に備えられている。ガスタービンは、不図示の圧縮機、タービン及び燃焼器１００を備えている。ガスタービンは、圧縮機において外気から取り込んだ空気を所定圧まで圧縮して圧縮空気を生成し、燃焼器１００において上記圧縮空気を酸化剤として燃料を燃焼させる。さらに、ガスタービンは、燃料を燃焼させることで発生した燃焼ガスによりタービンを回転させることにより回転動力を発生させる。
【００１５】
図１に示すように、燃焼器１００は、燃焼器ライナ１１０と、ケーシング１２０と、マルチノズルバーナ１とを備えている。
【００１６】
マルチノズルバーナ１は、燃焼器ライナ１１０に対して設けられ、燃焼器ライナ１１０に燃料を噴射する装置であり、図１に示すように、燃料供給部２と、空気孔プレート３とを備えている。
【００１７】
燃料供給部２は、燃料供給管２ａと、複数の燃料ノズル２ｂとを備えている。燃料供給管２ａは、外部の燃料タンクと接続されると共に複数の燃料ノズル２ｂと接続され、ヘッダ管として機能する。
燃料ノズル２ｂは、燃料供給部２に対して接続されると共に、吐出口を燃焼器ライナ１１０に向けて配置されている。燃料ノズル２ｂは、同心円状に複数配置されていると共に、それぞれ燃料を燃焼器ライナ１１０へと案内する。
【００１８】
図２に示すように、空気孔プレート３は、燃料ノズル２ｂの吐出口側に設けられた円盤状の部材であり、燃料ノズル２ｂの吐出口と重なる位置（対応する位置）に空気孔ｈが形成されている。すなわち、空気孔プレート３には、複数の空気孔ｈが形成されており、燃焼器ライナ１１０側から見て、各空気孔ｈが各燃料ノズル２ｂの吐出口を囲むように配置される。なお、空気孔プレート３の空気孔ｈは、対応する燃料ノズル２ｂの径よりも大きく、パンチ加工により形成されている。また、空気孔プレート３は、空気孔ｈの縁部が燃料吐出方向に向けて突出しつつ縮径している。このような空気孔プレート３は、燃焼器ライナ１１０の端部に固定されている。
【００１９】
燃焼器ライナ１１０は、略円筒状とされ、ケーシング１２０により周囲を囲まれている。燃焼器ライナ１１０の内部は燃焼室とされ、火炎が内部に形成される。
また、燃焼器ライナ１１０を囲うケーシング１２０と燃焼器ライナ１１０周面との間隙は、火炎形成方向の下流側から上流側に向けて圧縮空気を案内する圧縮空気流路Ｒとされている。すなわち、圧縮空気は、火炎形成方向の逆方向からケーシング１２０内へと流入する。圧縮空気流路Ｒは、ケーシング１２０と燃焼器ライナ１１０周面との間隙から、燃料ノズル２ｂと空気孔プレート３との間を介して燃焼器ライナ１１０の内部へと形成されている。
【００２０】
このような燃焼器ライナ１１０の動作を説明する。
燃焼器ライナ１１０において、燃料供給部２の燃料供給管２ａを介して燃料ノズル２ｂへと燃料が案内される。燃料ノズル２ｂより噴射された燃料は、空気孔プレート３の空気孔ｈを通って燃焼器ライナ１１０内に吐出される。
【００２１】
また、燃焼器１００のケーシング１２０内に供給された圧縮空気は、圧縮空気流路Ｒを通り、空気孔プレート３の空気孔ｈを介して吐出される。このとき、図３に示すように、圧縮空気は燃料ノズル２ｂの周囲を囲みつつ、燃料ノズル２ｂ軸方向へと流れる。そして、空気孔ｈより燃焼器ライナ１１０へと吐出された圧縮空気は、縁部により、燃料吐出方向に案内されると共に、縮流することで、燃料ノズル２ｂから噴射された燃料と接触する。これにより、燃料と圧縮空気が混合され、燃焼ガスとなりながら、循環流を形成して、燃焼器ライナ１１０内部に広がる。
【００２２】
このような本実施形態によれば、空気孔ｈの縁部が噴射方向に突出していることにより、圧縮空気が燃料ノズル２ｂ軸方向へと案内されるため、燃料ノズル２ｂ軸方向に沿って流れる。したがって、圧縮空気の直進性が向上し、燃焼速度と圧縮空気の流速とが釣り合う位置がより空気孔プレート３から離れた位置となり、形成される火炎の位置が空気孔プレート３からより離れた位置となる。したがって、火炎のマルチノズルバーナ１への付着を防止することが可能である。
【００２３】
さらに、従来技術と比較して空気の直進性が向上することにより、空気孔プレート３から火炎形成方向において離れた領域から燃焼ガスが循環して空気孔プレート３近傍へと戻る大きな循環流を形成する。これにより、空気孔プレート３の近傍により高温の燃焼ガスが戻ることとなり、保炎性能が向上する。
【００２４】
また、空気孔ｈの縁部が縮径されることにより、噴射された空気が燃料と共に直進することで、噴射直後に空気の流れが燃料の流れから剥離することを防止できる。これにより、燃料と空気とが同時に火炎に供給される。
【００２５】
また、パンチ加工により空気孔ｈの縁部の形状を形成することで、一度に複数の空気孔ｈを形成することが可能であり、製造が容易である。
【００２６】
［第２実施形態］
第１実施形態に係るマルチノズルバーナ１の変形例について、第２実施形態として、図４を参照して説明する。
【００２７】
図４に示すように、マルチノズルバーナ１は、空気孔プレート３に代わり、空気孔プレート３Ａを備える。空気孔プレート３Ａは、着脱ユニット３ａ〜３ｇを備えている。なお、この場合には、燃料ノズル２ｂも各空気孔ｈに対応して設けられている。
【００２８】
着脱ユニット３ａ〜３ｇは、それぞれ、複数の空気孔ｈが形成された円形の部位であり、対応する複数の燃料ノズル２ｂと共に着脱可能とされている。また、空気孔プレート３Ａの中心部に配置される着脱ユニット３ｇは、着脱ユニット３ａ〜３ｆよりも空気孔ｈの縁部の突出量が多く設定されている。すなわち、空気孔プレート３Ａの径方向内側の空気孔ｈの縁部は、空気孔プレート３Ａの径方向外側の空気孔ｈの縁部よりも突出した形状とされている。
【００２９】
このような形状のマルチノズルバーナ１は、より多くの燃料ノズル２ｂ及び空気孔ｈを有しており、燃料と空気とをより混合された状態で供給することが可能である。
また、着脱ユニット３ａ〜３ｇがそれぞれ着脱可能とされることにより、それぞれ別個に交換することが可能である。
【００３０】
また、空気孔プレート３Ａの径方向内側の空気孔ｈの縁部は、空気孔プレート３Ａの径方向外側の空気孔ｈの縁部よりも突出した形状であることにより、空気孔プレート３Ａの径方向内側において、空気の直進性をより向上させることができる。これにより、より確実に火炎のマルチノズルバーナ１への付着を防止できる。
【００３１】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３２】
上記第１実施形態において、図５に示すように、空気孔プレート３の空気孔ｈの縁部は、空気孔プレート３の表面から略球面状に盛り上がり、該球面の中央部に空気孔ｈが設けられるものとしてもよい。このような形状についても、パンチ加工により形成することが可能であり、製造が容易である。
【００３３】
また、上記第２実施形態においては、空気孔プレート３Ａは、着脱ユニット３ｇの空気孔ｈの径が、着脱ユニット３ａ〜３ｆの空気孔ｈの径よりも小さく設定されているものとしてもよい。この場合、径方向内側の空気孔ｈの径が小さく設定されるため、径方向内側の空気孔ｈから噴射される空気の直進性がより向上する。
【００３４】
また、上記第１実施形態において、空気孔プレート３は、第２実施形態と同様に、径方向内側の空気孔ｈの縁部の突出量が、径方向外側の空気孔ｈの縁部の突出量よりも多く設定されるものとしてもよい。また、同様に、空気孔プレート３において、径方向内側の空気孔ｈの径が、径方向外側の空気孔ｈの径よりも小さく設定されるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  マルチノズルバーナ
２  燃料供給部
２ａ  燃料供給管
２ｂ  燃料ノズル
３  空気孔プレート
３Ａ  空気孔プレート
３ａ〜３ｇ  着脱ユニット
１００  燃焼器
１１０  燃焼器ライナ
ｈ  空気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019215137.tif 000006
【図５】
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