(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器内筒の断面中央に配置されてパイロット燃料と燃焼用空気とが反応して拡散火炎を形成するコーンの周囲に、メイン燃料とスワラにより旋回流を生起された燃焼用空気との予混合気体を形成・噴出する楕円延長管を備えたノズル外筒を複数に分割・配置してなるマルチノズル形予混合式燃焼器を有したガスタービンにおいて、前記メイン燃料を噴出するメイン燃料ノズルのノズル孔は、ノズル本体壁面に等間隔で３ケ形成され、その内の１ケを燃焼器内筒の中心とメイン燃料ノズルの中心とを結ぶ直径線上の燃焼器内筒の壁面側に配置してノズル本体壁面に燃焼器内筒の壁面側より内側に多く開口形成し、燃焼器内筒の壁面側への燃料分布を減らしたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
燃焼器内筒の断面中央に配置されてパイロット燃料と燃焼用空気とが反応して拡散火炎を形成するコーンの周囲に、メイン燃料とスワラにより旋回流を生起された燃焼用空気との予混合気体を形成・噴出する楕円延長管を備えたノズル外筒を複数に分割・配置してなるマルチノズル形予混合式燃焼器を有したガスタービンにおいて、前記メイン燃料を噴出するメイン燃料ノズルのノズル孔は、ノズル本体壁面に等間隔で３ケ形成され、その内の１ケを燃焼器内筒の中心とメイン燃料ノズルの中心とを結ぶ直径線上の燃焼器内筒の壁面側に配置してノズル本体壁面に燃焼器内筒の壁面側より内側に多く開口形成し、メインスワラを介して形成された旋回流中に噴出させて、燃焼器内筒の壁面側への燃料分布を減らし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係り、一層詳細には、マルチノズル形予混合式燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスタービン燃焼器として、例えば１５００℃級のガスタービンでも低ＮＯXが実現可能な、蒸気冷却式燃焼器が注目を集めている。即ち、燃焼器壁面を蒸気で冷却することにより、それまで壁面冷却に使用していた空気を燃焼用に使用することで、ガスタービンの高温下にもかかわらず予混合燃焼温度を空冷式燃焼器なみに抑えて低ＮＯX化が可能となるのである。
【０００３】
このような蒸気冷却式燃焼器として、従来、例えば図５に示すような、燃焼器内筒１の断面中央に配置されてパイロット燃料ノズル２からのパイロット燃料とパイロットスワラ３からの燃焼用空気とが反応して拡散火炎を形成するコーン４の周囲に、メイン燃料ノズル５からのメイン燃料とメインスワラ６からの燃焼用空気との予混合気体を形成・噴出するノズル外筒７を複数に分割・配置してなるマルチノズル形予混合式燃焼器が知られている。
【０００４】
そして、前記メイン燃料ノズル５においては、図４に示すように、燃料はノズル本体壁面に明けられた複数のノズル孔５ａ（φ１．０mm程度）より噴出され、メインスワラ６を介してノズル外周を流れる空気と混合して予混合気体が形成されるようになっている。
【０００５】
尚、図４及び図５中矢印は燃料と空気の流れを示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述したような従来のマルチノズル形予混合式燃焼器にあっては、図３に示すように、メイン燃料ノズル５のノズル孔５ａが、燃焼器内筒１の外周側に３ケ、内側に２ケ形成されているため、外周側への燃料分布が増え、これがスワラの旋回流による周方向流れにより楕円延長管７ａ（これはガス流速を上げて逆火等を防止するために設けられる）で跳ね返るなどして、燃焼器内筒１の壁面に衝突する（図３中矢印参照）ことになる。
【０００７】
そのため、燃料液滴が燃焼器内筒１の壁面に付着し（図３中ロのハッチング領域参照）、内圧変動を生起して燃焼安定性を損なうと共に、自己着火等によりメタル温度を上昇させて燃焼器内筒１の壁面を焼損（図３中イの破損部参照）させるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたもので、メイン燃料ノズルからの燃料分布を改善して内圧変動と内筒メタル温度の上昇を抑制して燃焼安定性と燃焼器の耐久性向上が図れるガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器内筒の断面中央に配置されてパイロット燃料と燃焼用空気とが反応して拡散火炎を形成するコーンの周囲に、メイン燃料とスワラにより旋回流を生起された燃焼用空気との予混合気体を形成・噴出する楕円延長管を備えたノズル外筒を複数に分割・配置してなるマルチノズル形予混合式燃焼器を有したガスタービンにおいて、前記メイン燃料を噴出するメイン燃料ノズルのノズル孔は、ノズル本体壁面に等間隔で３ケ形成され、その内の１ケを燃焼器内筒の中心とメイン燃料ノズルの中心とを結ぶ直径線上の燃焼器内筒の壁面側に配置してノズル本体壁面に燃焼器内筒の壁面側より内側に多く開口形成し、燃焼器内筒の壁面側への燃料分布を減らしたことを特徴とする。
【００１０】
また、燃焼器内筒の断面中央に配置されてパイロット燃料と燃焼用空気とが反応して拡散火炎を形成するコーンの周囲に、メイン燃料とスワラにより旋回流を生起された燃焼用空気との予混合気体を形成・噴出する楕円延長管を備えたノズル外筒を複数に分割・配置してなるマルチノズル形予混合式燃焼器を有したガスタービンにおいて、前記メイン燃料を噴出するメイン燃料ノズルのノズル孔は、ノズル本体壁面に等間隔で３ケ形成され、その内の１ケを燃焼器内筒の中心とメイン燃料ノズルの中心とを結ぶ直径線上の燃焼器内筒の壁面側に配置してノズル本体壁面に燃焼器内筒の壁面側より内側に多く開口形成し、メインスワラを介して形成された旋回流中に噴出させて、燃焼器内筒の壁面側への燃料分布を減らしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスタービン燃焼器を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
［実施例］
図１は本発明の一実施例を示すガスタービン燃焼器の要部正面図、図２は同じくメイン燃料ノズルの側断面図である。尚、燃焼器全体の構成は図５を参照して詳しい説明は省略する。
【００１３】
図２に示すように、ノズル外筒７の断面中央にはメイン燃料ノズル５が配置され、このメイン燃料ノズル５のノズル本体外周面とノズル外筒７の内周面との周間隙にメインスワラ６が配置され、ここまでの構成は図４と同様である。
【００１４】
そして、本実施例では、図１にも示したように、メイン燃料ノズル５においては、燃料はノズル本体壁面に明けられた三つのノズル孔５ａ（本実施例ではφ１．３mm程度）より噴出され、メインスワラ６を介してノズル外周を流れる空気と混合して予混合気体が形成されるようになっている。
【００１５】
図示例では、前記三つのノズル孔５ａは１２０°等間隔で明けられると共に、その内の１ケが燃焼器内筒１の中心とメイン燃料ノズル５の中心とを結ぶ直径線上の燃焼器内筒１の外周側に配置される。また、これらのノズル孔５ａはガス流れの下流側に約２０°傾けて明けられる。
【００１６】
このように構成されるため、前記メイン燃料ノズル５においては、ノズル孔５ａは燃焼器内筒１の外周側に１ケ、内側に２ケ配置されて、外周側への燃料分布が内側より減少することになる。
【００１７】
これにより、良好にミキシングされた予混合気体の旋回流が得られ、従来例のように可燃の予混合気体がメインスワラ６の旋回流による周方向流れにより楕円延長管７ａで跳ね返るなどして、燃焼器内筒１の壁面に衝突することが抑制される。
【００１８】
この結果、安定した燃焼状態が得られ、従来例のように燃料液滴が燃焼器内筒１の壁面に付着して内圧変動を生起し、燃焼安定性を損なうと共に、自己着火等によりメタル温度を上昇させて燃焼器内筒１の壁面を焼損させるということが未然に回避される。
【００１９】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、ノズル孔の数や開口位置の変更等各種変更が可能であることはいうまでもない。
【００２０】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項１に係る発明は、燃焼器内筒の断面中央に配置されてパイロット燃料と燃焼用空気とが反応して拡散火炎を形成するコーンの周囲に、メイン燃料と燃焼用空気との予混合気体を形成・噴出するノズル外筒を複数に分割・配置してなるマルチノズル形予混合式燃焼器を有したガスタービンにおいて、前記メイン燃料を噴出するメイン燃料ノズルのノズル孔をノズル本体壁面に燃焼器内筒の外周側より内側に多く開口形成して外周側への燃料分布を減らしたことを特徴とするので、メイン燃料ノズルからの燃料分布を改善して内圧変動と内筒メタル温度の上昇を抑制して燃焼安定性と燃焼器の耐久性向上が図れるという効果が得られる。
【００２１】
本発明の請求項２に係る発明は、前記ノズル孔はノズル本体壁面に等間隔で３ケ形成され、その内の１ケを燃焼器内筒の中心とメイン燃料ノズルの中心とを結ぶ直径線上の燃焼器内筒の外周側に配置したことを特徴とするので、請求項１に係る発明と同様の作用・効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すガスタービン燃焼器の要部正面図である。
【図２】同じくメイン燃料ノズルの側断面図である。
【図３】従来のガスタービン燃焼器の要部正面図である。
【図４】同じくメイン燃料ノズルの側断面図である。
【図５】同じくマルチノズル形予混合式燃焼器の全体構成図である。
【符号の説明】
１  燃焼器内筒
２  パイロット燃料ノズル
３  パイロットスワラ
４  コーン
５  メイン燃料ノズル
５ａ  ノズル孔
６  メインスワラ
７  ノズル外筒
【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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