(57)【要約】      （修正有）【課題】２段燃焼器用の燃料及び空気の改良された分配を提供する。【解決手段】ガスタービン用の燃焼器配列１０は、順次流体流れ接続されて配置された、第１のバーナ２０と、第１の燃焼室２１と、作動中に第１の燃焼室２１から出てくる高温ガスに希釈ガスを混合するための混合器３０と、第２のバーナ６０と、続いて流体流れ接続されて配置された第２の燃焼室４０とを備える。燃焼器配列１０のこれらのエレメントは、第１の燃焼室２１と第２のバーナ６０との間に延びる流路２７を形成するように一列に配置されている。配列１０は、第１のバーナ２０から第２のバーナ６０へ延びる流路における中央ランスボディ５０を有し、ランスボディ５０は、混合器３０のための空気を提供するための少なくとも１つの空気ダクト５１，５２を有し、空気は、空気供給エレメント３３を通じて燃焼器内へ噴射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列（１０）であって、順次流体流れ接続されて配置された、第１のバーナ（２０）と、第１の燃焼室（２１）と、作動中に前記第１の燃焼室（２１）から出てくる高温ガスに希釈ガスを混合する混合器（３０）と、第２のバーナ（６０）と、第２の燃焼室（４０）とを備え、前記第１のバーナ（２０）と、前記第１の燃焼室（２１）と、前記第２のバーナ（６０）及び前記第２の燃焼室（４０）の前で希釈ガスを混合する混合器（３０）とは、前記第１の燃焼室（２１）と前記第２のバーナ（６０）との間に延びる流路（２７）を形成するように一列に配置されている、ガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列（１０）において、該燃焼器配列（１０）は、中央のランスボディ（５０）を備え、該中央のランスボディ（５０）は、前記流路内に配置されており、かつ前記第１のバーナ（２０）から前記第１の燃焼室（２１）を通って前記混合器（３０）内へ、かつ選択的に前記第２のバーナ（６０）内へ延びており、前記中央のランスボディ（５０）は、前記第１のバーナ（２０）と前記第２のバーナ（６０）との間で少なくとも１つの前記混合器（３０，６１）のための空気を提供するための少なくとも１つの空気ダクト（５２，５３，９１，１５２；２１９，２２１，２２３）を有しており、前記空気は空気供給エレメント（３３）を通じて燃焼器内へ噴射されることを特徴とする、ガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列（１０）。
【請求項２】
前記ランスボディ（５０）における前記空気ダクトは、同心状に配置されており、前記燃焼器配列（１０）の長手方向軸線（１３）に沿った横断面において、環状通路（２２１，２２３）は、ランスボディ胴部の外側ハウジング面に隣接して選択的に配置されている、請求項１記載の燃焼器配列（１０）。
【請求項３】
前記環状通路（２２１，２２３）は、前記ランスボディ胴部に沿って少なくとも２つの異なる空気供給エレメント（３３）に接続する長さ、特に混合器（３０）及び該混合器（３０）を超えたところのゾーンに、及び前記ランスボディ（５０）の自由端部（５１）に、及び選択的に前記第２のバーナ（６０）を超えたところの混合段（６１）に、接続する長さを有する、請求項２記載の燃焼器配列（１０）。
【請求項４】
前記空気供給エレメント（３３）は、前記ランスボディ（５０）のハウジング壁部における環状通路、孔、スリット又は通気孔を含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃焼器配列（１０）。
【請求項５】
前記燃焼器配列（１０）のハウジング（１００）は、部分的に前記ランスボディ（５０）を包囲しており、かつタービンの第２のバーナ反応ゾーン（４０）のハウジングに接続されるように適応されており、接続された位置において、前記ランスボディ（５０）の自由端部（５１）は、前記第２のバーナ反応ゾーン（４０）の前記ハウジング内へ延びており、前記中央のランスボディ（５０）は、流路（２７）によって包囲されており、かつ燃焼器のハウジング（９０，１００）内に配置されており、空気供給（２１０，２３０）は、前記流路（２７）の向流方向で前記燃焼器チャンバの外側で前記第１のバーナの第１のバーナ装置の周囲のキャビティ（２１３）に向かって提供され、前記バーナ装置内へ（２１６）及び／又は前記ランスボディ（５０）の前記空気ダクト（２１９）内へ（２１８）及び選択的に高温ガスの内側の流路（２７）と向流空気供給（２１０，２３０）との間の二重壁ハウジング壁（９０，９５）のキャビティ（２３３，２１５）内へ導入される、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃焼器配列。
【請求項６】
前記中央のランスボディ（５０）は、前記第１のバーナ（２０）及び／又は前記第２のバーナ（６０）のための燃料を提供するための少なくとも１つの燃料ダクト（２８，１２８，６２，１６２）を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の燃焼器配列（１０）。
【請求項７】
前記燃料ダクト（２８，１２８）のうちの少なくとも１つは、第１の液体燃料製品及び第２の気体燃料製品を前記バーナ（２０，６０）へ搬送するために前記ランスボディ（５０）内に適応された二重ラインダクトである、請求項６記載の燃焼器配列（１０）。
【請求項８】
前記燃焼器配列（１０）の前記ハウジング（１００）は、第１のバーナ段（２０）の間の燃焼キャビティの横断面を第１のバーナ反応ゾーン（２１）に向かって増大させている、請求項１から７までのいずれか１項記載の燃焼器配列（１０）。
【請求項９】
前記燃焼器配列（１０）の前記ハウジング（１００；９０）は、第２のバーナ段（６０，６１）の間の燃焼キャビティの横断面を前記燃焼器配列（１０）の第２のバーナ反応ゾーン（４０）に向かって増大させている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃焼器配列（１０）。
【請求項１０】
各第２のバーナ（６０）は、前記ランスボディ（５０）の胴部の外側の燃焼器キャビティ内へ延びる第２の燃料供給エレメント（６３）を有し、該第２の燃料供給エレメント（６３）は、燃料ダクト（６２，２８，１２８）と接続されており、前記第２の燃料供給エレメント（６３）は、選択的にローブ付き又はマイクロＶＧインジェクタである、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃焼器配列（１０）。
【請求項１１】
各第１のバーナ（２０）は、関連する第１のバーナの燃焼キャビティ内へ延びる第１の燃料供給エレメント（２３）を有し、該第１の燃料供給エレメント（２３）は、燃料ダクト（２８，１２８）と接続されており、前記第１の燃料供給エレメント（２３）は、選択的に軸方向スワーラインジェクタ、火炎シートインジェクタ、ＥＶ又はＡＥＶバーナである、請求項１から１０までのいずれか１項記載の燃焼器配列。
【請求項１２】
第１のバーナ段（２０）において２〜１０個の第１のバーナ装置を備える、請求項１から１１までのいずれか１項記載の燃焼器配列（１０）。
【請求項１３】
前記中央のランスボディ（５０）は、選択的に特に前記燃焼器配列（１０）の長手方向軸線（１３）に沿った軸方向取外しのために、前記燃焼器配列（１０）に取外し可能に取り付けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の燃焼器配列（１０）。
【請求項１４】
前記流路（２７）の横断面は、前記ランスボディ（５０）と、該ランスボディ（５０）の胴部から延びる燃料インジェクタとを、前記流路（２７）から軸方向に引き出すことができるように、向流方向に増大している、請求項１から１３までのいずれか１項記載の燃焼器配列（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列であって、順次流体流れ接続されて配置された、第１のバーナと、第１の燃焼室と、作動中に第１の燃焼室から出てくる高温ガスに希釈ガスを混合する混合器と、第２のバーナと、第２の燃焼室とを備え、第１のバーナと、第１の燃焼室と、第２のバーナ及び第２の燃焼室の前に希釈ガスを混合する混合器とは、第１の燃焼室と第２のバーナとの間に延びる流路を形成するように一列に配置されている、ガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンアセンブリは、多くの従来技術文献より公知である。国際公開第０３／０３８２５３号は、複数の共通の均一な環状の燃焼室を介した多段燃焼を備えるガスタービン用の燃焼器配列を提供している。
【０００３】
国際公開第２０１２／１３６７８７号には、ガスタービンアセンブリのロータの周囲に個々に配置された複数の燃焼室エレメントの使用が記載されている。第１及び第２のバーナと、中間空気供給源とを備える燃焼器ハウジングを提供する各燃焼室エレメントは、管状又はほぼ管状又は変化する形状の横断面を有し、各燃焼室エレメントは、ガスタービンアセンブリの中心軸線から所定の半径方向距離において延びている。第２のバーナ用の燃料供給源と、トランスファダクト用の前記空気供給源とは、管状の燃焼室エレメントに対して半径方向に向けられた特定のダクトが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０３／０３８２５３号
【特許文献２】国際公開第２０１２／１３６７８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この従来技術に基づき、本発明の課題は、２段燃焼器用の燃料及び空気の改良された分配を提供することである。本発明の別の課題は、ガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列用の改良された保守及び交換方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列は、中央ランスボディを備え、中央ランスボディは、流路内に配置されており、かつ第１のバーナから第１の燃焼室を通って混合器内へ、かつ選択的に第２のバーナ内へ延びており、中央ランスボディは、第１のバーナと第２のバーナとの間で、かつ選択的にそれを超えて、少なくとも１つの混合器のための空気を提供するために、ランスボディにおいて少なくとも１つの空気ダクト、好適には複数の内部空気ダクトを有しており、空気は空気供給エレメントを通じて燃焼器内へ噴射される。
【０００７】
ランスボディにおける空気ダクトは、同心状に配置することができ、空気ダクトは、燃焼器配列の長手方向軸線に沿って横断面で見たときに環状の通路である。選択的に、空気ダクトは、燃料ダクトなどのランスボディ内の別のエレメントに特に熱的分離を提供するために、互いに隣接しながらランスボディ胴部の外側ハウジング面に配置されている。
【０００８】
環状の通路は、ランスボディ胴部に沿って少なくとも２つの異なる空気供給エレメントと接続するための異なる長さを有する。特に、通路のうちの１つは、混合器及びそれぞれの空気供給エレメントに通じており、通常は内側環状空気ダクトの、別の通路は、混合器を越えたところのゾーン及びランスボディの自由端部に通じている。選択的に、別のダクトは、第２のバーナを超えたところの混合段に通じている。
【０００９】
全ての段における空気供給エレメントは、ランスボディのハウジング壁部又はランスボディの胴部のハウジング面を超えて延びるエレメントにおいて、環状通路、孔、スリット又は通気孔を有することができる。
【００１０】
燃焼器配列のハウジングは、ランスボディを部分的に包囲しており、タービンの第２のバーナ反応ゾーンのハウジングに接続されるように適応されており、接続された位置において、ランスボディの自由端部は第２のバーナ反応ゾーンのハウジング内へ延びている。次いで、中央ランスボディは、流路によって包囲され、燃焼器ハウジング内に配置されている。様々な異なるハウジング部分の間のキャビティとしての又は二重壁ハウジングとしての空気供給チャネルは、バーナからの高温ガスの流路の向流方向に、すなわちバーナ装置内へ及び又はランスボディの空気ダクト内へ及び選択的に高温ガスの内側流路と向流空気供給源との間の二重壁ハウジング壁部のキャビティ内へ導入される第１のバーナの第１のバーナ装置の周囲のキャビティに向かって燃焼器チャンバの外側に、設けられている。
【００１１】
燃焼器配列の１つの実施の形態では、燃料ダクトは、第１の液体燃料製品及び第２の気体燃料製品をバーナへ搬送するためのランスボディ内に適応された二重ラインダクトである。
【００１２】
各第２のバーナは、関連する燃焼器ハウジングの燃焼キャビティ内へ延びる燃料供給エレメントを有することができる。このような燃料供給エレメントは、次いで、燃料ダクトと接続されており、例えば、ローブ付き又はマイクロＶＧインジェクタであることができる。燃料供給エレメントはランスボディの胴部から延びることができる。燃料供給エレメントは胴部から半径方向に延びることができる。
【００１３】
各第１のバーナもまた、関連する燃焼室エレメントの燃焼キャビティ内へ延びる燃料供給エレメントを有することができる。このような燃料供給エレメントは、次いで、燃料ダクトと接続され、例えば、軸方向スワーラインジェクタ、火炎シートインジェクタ、ＥＶ又はＡＥＶバーナであることができ、ＥＶバーナは欧州特許出願公開第０３２１８０９号明細書に示されており、いわゆるＡＥＶバーナは独国特許出願公開第１９５４７９１３号明細書に示されている。
【００１４】
燃焼器ハウジングは、火炎安定化のために第１のバーナ反応ゾーンに向かって第１のバーナ段の間の燃焼キャビティの横断面増大段部を提供することができ、燃焼ガスの膨張のためのスペースを提供する。
【００１５】
燃焼器ハウジングは、火炎安定化のために燃焼器配列の第２のバーナ反応ゾーンに向かって第２のバーナ段の間の燃焼キャビティの横断面増大段部をも提供することができ、燃焼ガスの膨張のためのスペースを提供する。
【００１６】
燃焼器配列は、中央ランスの周囲に配置された複数の第１のバーナ、例えば２〜１０の第１のバーナを有することができる。
【００１７】
燃焼器ハウジングは、ランスボディを部分的に包囲しており、タービンの第２のバーナ反応ゾーンのハウジングに接続されるように適応されており、接続された位置において、ランスボディの自由端部は第２のバーナ反応ゾーンのハウジング内へ延びている。
【００１８】
燃焼器配列は、好適には、取外し可能な中央ランスボディを有する。中央ランスボディは、燃焼器配列に取外し可能に取り付けられている。燃焼器配列は、燃焼器配列の長手方向軸線に沿った中央ランスボディの軸方向取外しを可能にするように設計することができる。流路の横断面は、向流方向に増大しており、これにより、ランスボディと、ランスボディの胴部から延びる燃料インジェクタを、流路から軸方向に引き出すことができる。第１のバーナは、通常、第１の燃焼室よりも小さな横断面を有するが、ランスボディは、第１のバーナと共に引出し可能であり、もしくは第１の燃焼室のフロントプレートの一部が、ランスボディの軸方向引出しを可能にするために、好適にはランスボディとともに取外し可能である。
【００１９】
例えば、多段燃焼器配列内の高温ガス流路の外径は、一定であるか、又は第２のバーナの位置から混合器まで、さらには第１の燃焼室まで向流方向に増大している。第１のバーナは、中央ランスボディの取外しの前に別個に取り外されるように又は中央ランスボディと一緒に取り外すことができるように配置されている。中央ランスボディは、多段燃焼器配列における高温ガスの向流方向で取り外す又は引き出すことができる。
【００２０】
本発明に従って提供される中央ランスは、本来的に、ハウジング内に取り付けられた燃料噴射ランスを含む。中央ランスは、ガスタービンのフレームから一体の部品として回収することができ、それ自体で交換及び保守することができる。これは、国際公開第２０１２／１３６７８７号の１つの燃料噴射ランスの交換よりも大幅に有効である。
【００２１】
別の利点は、バーナの両方の段のための中央ランスボディによる燃料及び空気の分配により達成される。発明の別の実施の形態の別の利点は、より良好な混合である。なぜならば、空気を外側ハウジング壁及びランス自体から噴射することができるからである。
【００２２】
本発明は、軸方向スワーラを備える中央ランスを有するガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列を提供し、これにより、より低コストで、頑丈ないわゆる定圧多段燃焼器を構成する。これは、全ての段のための燃料供給源を含む中央ランスが引出し可能であるという主な利点を有する。第１のバーナ段のための燃料噴射は、さらに、半径方向、周方向及び軸方向に段付けすることができる。
【００２３】
アニュラスの内側及び外側の両方における後方に面した段部又は肩部の形式の横断面の突然の拡張、すなわち突然の増大が第１の段の環状セクションに続いていることにより、燃焼器の機能を高めることが分かった。第１の段からのスワールと共に、この段部は、広い作動範囲において第１のバーナ段における火炎を安定させる。低負荷条件の場合、半径方向に段付けされた燃料供給を備える内側ゾーンに燃料を優先的に供給することができる。より高い負荷では、外側の段への燃料を増加させることができる。
【００２４】
第１のバーナ反応ゾーンの後、高温ガスの温度を第２のバーナ段によって要求されるレベルまで低下させるために希釈空気混合器を使用することができる。希釈空気混合器には、外側及び内側の両方から空気を供給することができ、二重の向き合った壁部のジェット混合器を形成している。中央ボディタイプの再熱バーナが希釈空気混合器に続いている。第２段バーナのための燃料供給は、気体燃料及び液体燃料両方のために、完全に中央ランスボディを介して提供される。
【００２５】
第１のバーナ段のためのバーナ構成は、特に軸方向スワーラ／インジェクタ又はwww.alstom.com/Global/Power/Resources/Documents/Brochures/aev-burner-gt13e2-gas-turbines.pdf又はＥＶバーナについて欧州特許出願公開０３２１８０９号明細書及びＡＥＶバーナについて独国特許出願公開第１９５４７９１３号明細書に開示されたような、いわゆるＥＶ又はＡＥＶバーナ又はであることができる。
【００２６】
発明の別の実施の形態は、従属請求項に示されている。
【００２７】
図面の簡単な説明
発明の好適な実施の形態は図面を参照して以下に説明され、図面は、発明の現時点で好適な実施の形態を示すためのものであり、発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の１つの実施の形態によるガスタービンアセンブリの燃焼器配列の単純化された縦断面図を示している。
【図２】本発明の別の実施の形態によるガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列の著しく単純化された概略的な縦断面図を示している。
【図３】二重燃料ダクトを備える図２の概略的な断面図を示している。
【図４】ガス流及びガス流通路に特に関する図１を示している。
【００２９】
好適な実施の形態の説明
図１は、本発明の１つの実施の形態によるガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列１０の単純化された縦断面図を示している。第１の段は、中央ランスボディ５０の周囲のアニュラスに設けられた、燃焼器ハウジング１００とも呼ばれる外側の円筒状ハウジングによって被覆された、一体化された燃料噴射部を備える軸方向スワーラを有する。
【００３０】
図１は、ガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列１０を示している。このようなガスタービンアセンブリは、入口側において、ここには示されていない圧縮機を有し、続いて、１つ又は複数の燃焼器配列１０と、最後に出口側においてタービンとが設けられている。燃焼器配列１０は、第１のバーナ２０と、関連する第１のバーナ２０の下流に接続された第２のバーナ６０とを含む。タービンのための入口段としての第２のバーナ反応ゾーン４０が、第２のバーナ６０の下流に接続されている。タービンは、第２のバーナ６０に属する第２の反応ゾーン４０の下流で作動する。
【００３１】
図１のガスタービンアセンブリの燃焼器配列１０は、欧州特許出願公開第０３２１８０９号明細書に開示されたようないわゆるＥＶバーナ又は特に独国特許出願公開第１９５４７９１３号明細書に開示されたようないわゆるＡＥＶバーナなどの５つの別個のバーナ装置を有する。これらのバーナ装置は、第１のバーナ２０を形成しており、中央の長手方向軸線１３を中心にして配設されており、縦断面は、断面図で示されるようにそのうちの２つを示している。
【００３２】
第１のバーナ２０の各第１のバーナ装置は、圧縮機（図示せず）の下流に配置されており、圧縮機において圧縮された空気によって作用される。第２のバーナ６０は、関連する第１のバーナ２０に属する反応ゾーン２１の下流に配置されており、ランスボディ５０の周囲の環状領域に設けられている。第１の反応ゾーン２１は、第１の燃焼室とも呼ばれる。第１のバーナ２０の各第１のバーナ装置は、第１の燃料供給装置２２を有する。第１の燃料供給装置２２は、各第１のバーナ装置の長手方向軸線２４に設けられた第１の燃料供給エレメント２３（ここでは第１のバーナ２０内へ延びるランス）を介して前記第１のバーナ装置に気体及び／又は液体の燃料を供給する。
【００３３】
第２のバーナ６０は、後述するように同様に気体及び／又は液体の燃料の供給を保証する独立した第２の燃料供給エレメント６３を有する。
【００３４】
第１の燃料供給装置２２は、図２の実施の形態に示したように好適には一体化された、中央ランスボディ５０と接続することができる（図１には示されていない）。これは、後述するように、全ての関連するダクト及び燃料供給ラインを備えたユニットとしてのランスの完全な取外しを可能にする。
【００３５】
ガスタービンアセンブリの燃焼器１０は、複数の第１のバーナ装置を包囲する燃焼器ハウジング１００を有する。ハウジング１００は、複数の部分から成るハウジングであることができ、フランジ領域１０１において外側フレーム１０２に取り付けられている。ハウジングが外側フレーム１０２を完全に包囲していることも可能である。ハウジング部分９０も、通常、燃焼器ハウジング１００に一体化されている。図２は、このような一体化を概略的に示している。
【００３６】
様々な異なる第１のバーナ装置が、ハウジング１００の対応する開口１０３に取り付けられている。各第１のバーナ装置は、第１のバーナハウジング２５を有する。第１のバーナハウジング２５は、第１のバーナ反応ゾーン２１へ延びており、第１のバーナ反応ゾーン２１を超えたところの自由端部２６において、燃焼器配列１０のハウジング部分９０に対して、ブロッキング及びシーリング領域、特にフラシールを有する。
【００３７】
このように配置された燃焼室の数は、ガスタービンアセンブリのサイズと、達成されるべき電力出力とに依存する。ガスタービンアセンブリ１０のハウジング１００に収容された燃焼室は、同時に、空気のエンベロープ１０５によって包囲されており、この空気のエンベロープ１０５を介して、圧縮空気が第１のバーナ２０へ流れる。第１のバーナ段２０の第１のバーナ装置の数は、例えば３〜１０であるように予め決定することができる。
【００３８】
燃焼ガス流路はここでは矢印２７によって示されており、ガスタービンアセンブリの燃焼器が作動しているとき、第１のバーナ２０の燃焼ガスは燃焼ガス流路２７を通って流れる。
【００３９】
圧縮機は、第１のバーナ２０へ供給される圧縮空気を形成する。圧縮空気の部分流は、この場合、冷却ガス又は冷却空気として機能してよく、ガスタービンアセンブリの燃焼器１０の様々な構成部材を冷却するために利用されてよい。この場合、圧縮空気は、ハウジング部分２５と１００との間を流れ、これらの面の間に熱的な分離作用を提供する。第１の燃料供給エレメント２３は、第１のバーナ２０の個々の第１のバーナ装置内へ燃料を直接に噴射し、前記バーナ装置は、圧縮空気によって作用され、予混合バーナとして設計されている。燃料噴射及びそれぞれの予混合バーナは、この場合、汚染物エミッション及び効率のための好ましい値で第１のバーナ反応ゾーン２１内で燃焼するリーンな燃料／酸化剤混合物を形成するように、互いに調和させられている。バーナ装置の背後の第１の反応ゾーン２１の横断面は、第１のバーナ２０に近いほうのゾーン２１の端部における第１のバーナ２０の後方の横断面よりも大きいということに特に留意されたい。この場合に生じる燃焼ガスは、第２のバーナ６０に供給される。
【００４０】
第１の反応ゾーン２１からの燃焼ガスは、第２のバーナ６０において第２の燃料供給装置６３を介して行われる燃焼ガス内への燃料噴射が第２の反応ゾーン４０の外側での望ましくない早期の自動点火につながらないような範囲で冷却される。例えば、燃焼ガスは、熱交換器として作用する延在した第１の反応ゾーンによって約１１００℃以下に冷却される。
【００４１】
第２の段のための燃料は、ランスボディ５０の中央から供給され、入口側において、温度の変化により装置がその寸法を変化させたときに、巻回されたダクト１６２が弾性的伸縮を提供する。燃料ダクトラインの軸方向補償のためのらせん状ダクト１６２は、次いで、第２のバーナゾーンまで燃焼器１０のランスボディ５０内に軸線１３に沿って長手方向ダクト６２として提供されている。第２のバーナ６０の領域では、Ｌ字形の出口は、燃料を分配するために複数の第２の燃料供給装置６３を通じて第２のバーナ６０の領域内へ液体を提供する。
【００４２】
この付加的な燃料は、次いで、インジェクタを含む第２の燃料供給装置６３によって第２のバーナ６０に供給される。ここでも、このように冷却された第１の段の燃焼ガスに燃料が加えられる。バーナ及び燃料供給部は、リーンな燃料／酸化剤混合物を形成するように構成されている。混合物は、汚染物エミッション及び効率に関して好ましい値で第２の反応ゾーン４０において燃焼する。
【００４３】
第２の反応ゾーン４０において形成された燃焼ガスは、次いで、燃焼器配列１０から出て、タービンへ送られる。これに関連して、中央のランスボディ５０は、丸みづけられた自由端部５１、特に空力的に成形された自由端部を有する。５つの第１のバーナ装置が、共通の環状のトランスファダクトを形成しており、これにより、すぐ下流で作動するタービンに均一に作用することができる。第１の段２０を超えると、第２のバーナ反応ゾーン４０には、燃料・ガス混合物の膨張のためのスペースを提供する横断面拡大段部が設けられている。第２のバーナ反応ゾーン４０は、第２の燃焼室とも呼ばれる。
【００４４】
選択的な特徴として、中央のランス５０は、第１のバーナ２０と第２のバーナ６０との間において、混合器３０とも呼ばれる、空気噴射段において、冷却及びプロセス空気を提供することもできる。冷却空気は、空気供給エレメント３３を介して分配される。これらの空気供給エレメント３３は、燃焼器ケーシングの両壁部分において、内壁及び外壁において、すなわちランス５０ハウジングの円筒状の内壁と、ハウジング部分９０の円筒状の外壁とに設けることができる。これを達成するために、空気ダクトがハウジング部分９０内に設けられているか又はハウジング部分９０全体が空気案内キャビティ９１を有する。内側において、空気ダクト５２及び５３はランスボディ５０内に設けられている。
【００４５】
外側のハウジング９０及び内側のハウジングから、特に空気噴射段３０において、しかも、ダクト５３を備えるランスボディ５０の端部及び下流側の第２のバーナ段６１におけるハウジング９０における外側の分配通気孔においても、空気を供給することの利点は、空気が、第２のバーナ６０又は第２のバーナ反応ゾーン４０へ移動するときに、混合段３１（又は混合段６１）において燃焼ガスと十分に混合されるように領域３０（又は６１）における燃焼器の直径の半分だけ移動するだけでよいということである。段２１と３１との間のプロセスキャビティ内に、より均一に分配される空気を噴射するために、空気供給エレメント３３として短い管が半径方向に設けられている又はガス流の方向に僅かに向けられていると、燃焼プロセスをさらに高めることができる。
【００４６】
複数の第１のバーナ装置を有する１つの中央のランスボディ５０を使用する利点は、第１及び第２のバーナ２０及び６０を備えた燃料噴射ランスのために選択された実施の形態から独立しているということである。出願人による特定の第１のバーナ段２０（AlstomによるGT13E2 AEVバーナ）が、図１に概略的に示されているが、ＥＶバーナ、軸方向スワーラ及び火炎シート燃焼器などの他の第１段バーナタイプが使用されるならば、発明の目的を達成することができることが明らかである。
【００４７】
他方で、ガスタービンアセンブリは、部分負荷運転のために、第１のバーナ２０の独立して作動される第１のバーナ装置の一部のみによって作動させることが可能である。したがって、必ずしも５つの第１のバーナ装置に対する作動の低減は必要とせず、完全に作動している第１のバーナ装置の数を、ここでは５つから減じることができる。これにより、本発明によるガスタービンアセンブリ１０における自由度、効率におけるゲイン及び汚染物エミッションの最小化を、あらゆる作動状態において達成することができる。
【００４８】
図２は、本発明の別の実施の形態によるガスタービンアセンブリ用の燃焼器１０の著しく単純化された概略的な縦断面図を示しており、図３は、二重燃料ダクト２８及び１２８を備えた図２の実施の形態を示している。同じ又は類似の特徴には、図面を通じて同じ又は類似の参照符号を与えている。
【００４９】
燃焼器配列１０は、単純化された主要部分を備えて示されている。燃焼器配列は、包囲するハウジング１００を有しており、図１の実施の形態のハウジング部分９０は、ここではハウジング全体の一体化された部分である。二重壁ハウジング１００によって構成されたキャビティ１９１は、燃焼器１０の全ての部分、すなわちインジェクタ段３０、及び第１のバーナ段２０を構成する軸方向インジェクタ／環状スワーラ１２０へ空気を供給する。横断面増大段部２９は、第１のバーナ反応ゾーン２１への通路を提供している。火炎安定化のために、流路の横断面は増大しており、燃焼ガスの膨張のためのスペースを提供している。
【００５０】
中央ランス５０内のダクト及び包囲するハウジングキャビティ１９１からの空気は、混合段３１において混合されるように、空気流３５を示す矢印にしたがって、インジェクタ段３０において噴射される。この付加的な空気の導入は、空気供給エレメント３３としてのハウジング壁における単純なボア、スリット又は通気孔を通じて提供することができる。
【００５１】
次いで、付加的な燃料は、図１の実施の形態に関して説明するように第２のバーナ段６０において噴射される。燃焼ガスは、下流側の第２のバーナ領域６１を通って、ランスボディ５０の切り株状の自由端部５１を超えて、壁部が二重壁多段ライナ領域４０として設けられている第２のバーナ反応ゾーン４０内へ移動する。ここで、横断面増大段部５９を通過したときに燃焼ガスの膨張のためのスペースを提供するために、流路の横断面の第２の増大が生じている。図２は、２つの第１のバーナ装置１２０を備えたセクションを示していることに留意されたい。各第１のバーナ装置１２０は、さらに分離されたキャビティを備えた切り株状の端部５１に向かって一体化された別個のバーナハウジング２５を備えた図１におけるような別個のエレメントであることができるか、又は第１のバーナ装置１２０は、（軸線１３に沿った全ての横断面図において）リング状に中央ランスボディ５０を包囲する１つのキャビティにおいて一緒に設けることができる。いずれの場合にも、タービン（図示せず）に向かう燃焼流路矢印５７にしたがって燃焼生成物は排出される。
【００５２】
ランスボディ５０の軸線１３の近くの共通の燃料供給ライン１２２から始まって、ランスボディ５０内に燃料ダクト２８及び１２８が設けられていることが図３から分かる。各第１のバーナ装置のために、すなわち各第１のバーナ装置又は第１段の軸方向スワーラ／インジェクタ１２０のために、１つの燃料ダクト２８が設けられている。中央に設けられたダクト１２８は、第２のバーナ段６０の領域まで前方に延びており、第２のバーナ段６０の領域において、中央のダクト１２８は、それぞれの燃料供給エレメント６３に供給するためにそれぞれの数の第２のバーナ装置に分岐している。中央のダクト１２８は、残りのキャビティ空間として又は特定のダクトラインとして設けることができる空気ダクトエレメント１５２によって包囲されている。
【００５３】
もちろん図１の実施の形態の特徴と組み合わせることができる１つの実施の形態において、燃料ダクトは、液体燃料用の１つのダクトと、気体燃料製品用の１つの別のダクトとを含む二重ダクトである。２つのダクトは、各燃料ダクト２８及び１２８用の同心状のラインとすることができる。インジェクタは、特に、第１段における軸方向スワーラインジェクタ及び第２もしくは再熱段におけるローブ付き又はマイクロＶＧインジェクタであることができる。
【００５４】
図１は、ハウジング部分９０と、多段ライナのハウジングとの間の別の選択的なフラシールをも示している。これは、フレーム１０２に取り付けられたランスの主ハウジングからハウジング部分９０を分離させることを可能にし、これにより、ランスボディ５０と、第１のバーナ２０を含む全ての主要な部分とを備える内部燃焼配列１０をガスタービンアセンブリから引き出すことができる。
【００５５】
図４は、特に図１に関する、ランスボディ５０と、燃焼器ハウジング１００と、部分ハウジング９０との内部のガス流及びガス流路を示している。環状通路２１１は、ハウジング部分９０の周囲に設けられており、半径方向でハウジング１００によって画成されている。ガスは、第１の入口矢印２１０にしたがって流入する。別の環状開口２３１が、多段ライナ４１に設けられており、ハウジング部分９０におけるキャビティ９１内へ第２の入口矢印２３０として示されていることが後で説明される。
【００５６】
環状通路２１１は、様々な異なる第１のバーナ装置の周囲及びバーナ装置ハウジング９５の周囲のバーナ領域２１３と、装置ハウジング通路２１５とに分岐している。それぞれの矢印は、ガス流路矢印２１２及び２１４である。装置ハウジング通路２１５におけるガスは、主燃焼流路２７に対して向流で流れる。
【００５７】
バーナ装置の周囲のガスは、矢印２１６においてバーナ装置に進入し、燃焼器反応ゾーン２１内へ案内される。別のガス流２１８は、ランスボディ５０に進入し、ランスボディ５０の胴部内のキャビティスペース２１９において外側環状スペース２２３と内側環状スペース２２１とに分割される。両キャビティは、胴部内のガスを、混合段３０及び第２のバーナ段６０におけるそれぞれの出口へ案内する。
【００５８】
混合器３０における参照符号２２４は、ガスを希釈ガスとして混合器チャンバ内へ噴射するために半径方向に方向付けられた噴射矢印２２４を示している。別のガス部分は、混合段の端部に向かって環状通路２２５においてランスボディ胴部５０に沿って案内される。
【００５９】
反対のハウジング９０の側において、ライナ４１を通ってスペース２３３に進入するガスは、参照される矢印２３４にしたがって同様の孔、通気孔又は環状通路を通って混合段内へ案内される。スペース２３３からの別のガスは、点線の矢印２６６にしたがって第２のバーナガスとして、図１に関して説明したような燃料噴射とは反対に第２のバーナゾーン内へ案内される。別の第２のバーナ段ガスは、参照符号２３６を有する矢印に従って部分ハウジング９０におけるスリット、孔又は環状通路を通って第２のバーナの下流側ゾーン６１内へ噴射される。
【００６０】
丸みづけられた自由端部５１におけるランスボディ５０の胴部内で、環状通路２２１からの同様のガスは、参照符号２２６を有する矢印にしたがってランスボディ５０の丸みづけられた自由端部５１におけるスリット、孔又は環状通路を通って第２のバーナの下流側ゾーン６１内へ噴射される。
【００６１】
さらに、この第２の燃焼器領域又はバーナ反応ゾーン４０に面したランスボディ５０の端面５５における第２の燃焼器領域又はバーナ反応ゾーン４０内へ付加的なガスが噴射されることが可能である。それぞれの矢印は参照符号２２８を有する。最後のガス通路２２８は、燃焼器配列１０の長手方向軸線１３から３０〜６０°の角度でガスを噴射するように向けられている。
【符号の説明】
【００６２】
１０  ガスタービンアセンブリ用の燃焼器配列
１３  中心長手方向軸線
２０  第１のバーナ
２１  第１のバーナ反応ゾーン
２２  第１の燃料供給装置
２３  第１の燃料供給エレメント
２４  チャンバエレメントの長手方向軸線
２５  第１のバーナハウジング
２６  自由端部
２７  燃焼路矢印
２８  第１バーナ二重燃料ダクト
２９  横断面増大段部
３０  混合器／空気噴射段
３１  混合段
３３  空気供給エレメント
３５  空気流
４０  第２バーナ反応ゾーン
４１  多段ライナ領域
５０  中央ランスボディ
５１  丸みづけられた自由端部
５２  空気ダクト
５３  空気ダクト
５５  端面
５７  燃焼路矢印
５９  横断面増大段部
６０  第２のバーナ
６１  第２のバーナ、下流側ゾーン
６２  燃料ダクト
６３  第２燃料供給エレメント
９０  ハウジング部分
９１  キャビティ
９５  バーナ装置ハウジング
１００  燃焼器ハウジング
１０１  フランジ領域
１０２  外側フレーム
１０３  開口
１０５  空気エンベロープ／キャビティ
１２０  第１段のスワーラインジェクタ
１２２  共通の燃料供給ライン
１２８  第２のバーナ二重燃料ダクト
１５２  ランスボディにおける空気ダクト
１６２  らせん状ダクト
１９１  キャビティ
２１０  第１の入口矢印／路
２１１  環状通路
２１２  ガス流路矢印
２１３  バーナ領域
２１４  ガス流路矢印
２１５  装置ハウジング通路
２１６  バーナ装置における矢印
２１８  ランス内への別のガス流
２１９  キャビティスペース
２２１  外側環状スペース
２２３  内側環状スペース
２２４  噴射矢印
２２５  噴射矢印
２２６  別の第２のバーナ段ガス、ランスボディ部分
２２８  最後のガス通路
２３０  第２の入口矢印／路
２３１  別の環状開口
２３３  部分ハウジングにおけるスペース
２３４  入口矢印（部分ハウジング）
２３６  別の第２のバーナ段ガス、部分ハウジング部分
２６６  第２のバーナガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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