(57)【要約】  軸方向多段型燃焼システムが、一次燃料ノズルと、一次燃料ノズルの下流に定められた一次燃焼ゾーンと、一次燃焼ゾーンの下流に配置された円錐状ダクトと、円錐状ダクトの下流に配置された一体型出口ピースとを含む。円錐状ダクトおよび一体型出口ピースは、ダクト部の高温ガス経路を少なくとも部分的に形成する。複数の燃料噴射器が、ダクト部の軸方向中心線に対して半径方向内向きに向けられ、一次燃焼ゾーンの下流に配置されている。複数の燃料噴射器のうちの各々の燃料噴射器は、二次燃料空気混合気の高温ガス経路への噴射をもたらす。複数の燃料噴射器は、円錐状ダクトおよび一体型出口ピースの少なくとも一方に沿って分布している。【選択図】図３
2020508431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次燃料ノズル（４０）と、
前記一次燃料ノズル（４０）の下流に定められた一次燃焼ゾーン（４２）と、
前記一次燃焼ゾーン（４２）の下流に配置された円錐状ダクト（２００）と、
前記円錐状ダクト（２００）の下流に配置され、前記円錐状ダクト（２００）とともにダクト部（３０）の高温ガス経路（３８）を少なくとも部分的に形成する一体型出口ピース（３００）と、
前記ダクト部（３０）の軸方向中心線（４４）に対して半径方向内向きに向けられ、前記一次燃焼ゾーン（４２）の下流に配置された複数の燃料噴射器（５００）と、を備えており、前記複数の燃料噴射器（５００）の各々の燃料噴射器は、前記高温ガス経路（３８）への二次燃料空気混合物（６０）の噴射をもたらし、前記複数の燃料噴射器（５００）は、前記円錐状ダクト（２００）および前記一体型出口ピース（３００）の少なくとも一方に沿って分布している、軸方向多段型燃焼システム。
【請求項２】
前記複数の燃料噴射器（５００）は、前記円錐状ダクト（２００）に沿って配置されている、請求項１に記載の軸方向多段型燃焼システム。
【請求項３】
前記複数の燃料噴射器（５００）は、前記一体型出口ピース（３００）に沿って配置されている、請求項１に記載の軸方向多段型燃焼システム。
【請求項４】
前記一体型出口ピース（３００）は、半径方向に延びる側壁（３１０）と、後方に延びる内壁（３１２）と、後方に延びる外壁（３１４）と、フランジ（３１６）とを含む接続部（３０８）を備える、請求項１に記載の軸方向多段型燃焼システム。
【請求項５】
前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記接続部（３０８）の前記半径方向に延びる側壁（３１０）に沿って配置されている、請求項４に記載の軸方向多段型燃焼システム。
【請求項６】
前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記接続部（３０８）の前記後方に延びる内壁（３１２）に沿って配置されている、請求項４に記載の軸方向多段型燃焼システム。
【請求項７】
前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記接続部（３０８）の前記後方に延びる外壁（３１４）に沿って配置されている、請求項４に記載の軸方向多段型燃焼システム。
【請求項８】
前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記接続部（３０８）の前記フランジ（３１６）に沿って配置されている、請求項４に記載の軸方向多段型燃焼システム。
【請求項９】
前記円錐状ダクト（２００）の前端（２０６）の中へと軸方向に延びる後端（１０２）を有する円筒状ダクト（１００）をさらに備え、前記円筒状ダクト（１００）は、前記高温ガス経路（３８）をさらに定め、前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記円筒状ダクト（１００）に沿って配置されている、請求項１に記載の軸方向多段型燃焼システム。
【請求項１０】
前記円錐状ダクト（２００）の後端（２０８）と前記一体型出口ピース（３００）との間に配置された中間ダクト（４００）をさらに備え、前記中間ダクト（４００）は、前記高温ガス経路（３８）をさらに定め、前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記中間ダクト（４００）に沿って配置されている、請求項１に記載の軸方向多段型燃焼システム。
【請求項１１】
共通の軸方向中心線の周りに環状に配置された複数のダクト部（３０）を備える燃焼部であって、各々のダクト部（３０）は、
一次燃料ノズル（４０）の下流に定められた一次燃焼ゾーン（４２）と、
前記一次燃焼ゾーン（４２）から下流へと延びる円錐状ダクト（２００）と、
前記円錐状ダクト（２００）の下流に配置され、前記円錐状ダクト（２００）とともに該ダクト部（３０）の高温ガス経路（３８）を少なくとも部分的に形成する一体型出口ピース（３００）と、
前記ダクト部（３０）の軸方向中心線（４４）に対して半径方向内向きに向けられ、前記一次燃焼ゾーン（４２）の下流に配置された複数の燃料噴射器（５００）と、を備え、前記複数の燃料噴射器（５００）の各々の燃料噴射器は、前記高温ガス経路（３８）への二次燃料空気混合物（６０）の噴射をもたらし、前記複数の燃料噴射器（５００）は、前記円錐状ダクト（２００）および前記一体型出口ピース（３００）の少なくとも一方に沿って分布している、燃焼部。
【請求項１２】
前記複数の燃料噴射器（５００）は、前記円錐状ダクト（２００）に沿って配置されている、請求項１１に記載の燃焼部。
【請求項１３】
前記複数の燃料噴射器（５００）は、前記一体型出口ピース（３００）に沿って配置されている、請求項１１に記載の燃焼部。
【請求項１４】
前記一体型出口ピース（３００）は、半径方向に延びる側壁（３１０）と、後方に延びる内壁（３１２）と、後方に延びる外壁（３１４）と、フランジ（３１６）とを含む接続部（３０８）を備える、請求項１１に記載の燃焼部。
【請求項１５】
前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記接続部（３０８）の前記半径方向に延びる側壁（３１０）に沿って配置されている、請求項１４に記載の燃焼部。
【請求項１６】
前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記接続部（３０８）の前記後方に延びる内壁（３１２）に沿って配置されている、請求項１４に記載の燃焼部。
【請求項１７】
前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記接続部（３０８）の前記後方に延びる外壁（３１４）に沿って配置されている、請求項１４に記載の燃焼部。
【請求項１８】
前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記接続部（３０８）の前記フランジ（３１６）に沿って配置されている、請求項１４に記載の燃焼部。
【請求項１９】
前記円錐状ダクト（２００）の前端（２０６）の中へと軸方向に延びる後端（１０２）を有する円筒状ダクト（１００）をさらに備え、前記円筒状ダクト（１００）は、前記高温ガス経路（３８）をさらに定め、前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記円筒状ダクト（１００）に沿って配置されている、請求項１１に記載の燃焼部。
【請求項２０】
前記円錐状ダクト（２００）の後端（２０８）と前記一体型出口ピース（３００）との間に配置された中間ダクト（４００）をさらに備え、前記中間ダクト（４００）は、前記高温ガス経路（３８）をさらに定め、前記複数の燃料噴射器（５００）のうちの少なくとも１つの燃料噴射器は、前記中間ダクト（４００）に沿って配置されている、請求項１１に記載の燃焼部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くには、ガスタービンの燃焼システムに関する。より具体的には、本発明は、軸方向多段型燃料噴射を含む燃焼システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なターボ機械は、吸入空気を圧縮する圧縮機と、圧縮された吸入空気を燃料とともに燃焼させる燃焼器と、燃焼生成物を出力生成の目的で受け取ることができるタービンと、つなぎピースとを備える。つなぎピースは、燃焼器とタービンとの間に流体を通すことができるように介装される。
【０００３】
いくつかの場合に、典型的なターボ機械は、軸方向に多段化された噴射または遅延希薄噴射をサポートするように構成される。これらの場合、燃焼器またはつなぎピースの下流部分において二次燃焼を引き起こすために、二次燃料空気混合物が、燃焼器またはつなぎピースの下流部分へと噴射される。この二次燃焼は、チッ素酸化物などの汚染物質の排出を減少させる傾向を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／２６０３０３号明細書
【発明の概要】
【０００５】
いくつかの態様および利点が、以下の説明において後述され、以下の説明から明らかになり得、あるいは実践を通じて習得され得る。
【０００６】
本開示の一実施形態は、軸方向多段型燃焼システムである。軸方向多段型燃焼システムは、一次燃料ノズルと、一次燃料ノズルの下流に定められた一次燃焼ゾーンと、一次燃焼ゾーンの下流に配置された円錐状ダクトと、円錐状ダクトの下流に配置された一体型出口ピースとを含む。円錐状ダクトおよび一体型出口ピースは、ダクト部の高温ガス経路を少なくとも部分的に形成する。複数の燃料噴射器が、ダクト部の軸方向中心線に対して半径方向内向きに向けられ、一次燃焼ゾーンの下流に配置されている。複数の燃料噴射器のうちの各々の燃料噴射器は、二次燃料空気混合気の高温ガス経路への噴射をもたらす。複数の燃料噴射器は、円錐状ダクトおよび一体型出口ピースの少なくとも一方に沿って分布している。
【０００７】
本開示の別の実施形態は、燃焼部である。燃焼部は、共通の軸方向中心線の周りに環状に配置された複数のダクト部を含む。各々のダクト部は、一次燃料ノズルの下流に定められた一次燃焼ゾーンと、一次燃焼ゾーンから下流へと延びる円錐状ダクトと、円錐状ダクトの下流に配置された一体型出口ピースとを備える。円錐状ダクトおよび一体型出口ピースは、ダクト部の高温ガス経路を少なくとも部分的に形成する。複数の燃料噴射器が、ダクト部の軸方向中心線に対して半径方向内向きに向けられ、一次燃焼ゾーンの下流に配置されている。複数の燃料噴射器のうちの各々の燃料噴射器は、二次燃料空気混合気の高温ガス経路への噴射をもたらす。複数の燃料噴射器は、円錐状ダクトおよび一体型出口ピースの少なくとも一方に沿って分布している。
【０００８】
当業者であれば、本明細書を検討することで、このような実施形態の特徴および態様などを、よりよく理解できるであろう。
【０００９】
当業者への最良の態様を含む種々の実施形態の充分かつこれらの実施形態を実施可能にする開示が、添付の図面の参照を含む本明細書の残りの部分において、さらに詳しく述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の種々の実施形態を取り入れることができる典型的なガスタービンの機能ブロック図である。
【図２】本開示の種々の実施形態を取り入れることができる燃焼部のダクト装置について、上流方向または後方から前方へと見た概略図である。
【図３】本開示の種々の実施形態による図２に示したダクト装置の典型的なダクト部を示す斜視図である。
【図４】本開示の種々の実施形態による図３に示したダクト部の一部分の断面側面図である。
【図５】本開示の種々の実施形態による図２に示したダクト装置の典型的なダクト部を示す斜視図である。
【図６】本開示の種々の実施形態による図５に示したダクト部の一部分の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本開示の現在の実施形態を詳しく参照するが、それらの１つ以上の例が、添付の図面に示されている。詳細な説明において、図中の特徴を参照するために、数字および文字による符号を使用する。図面および説明における同一または類似の符号は、本開示の同一または類似の部分を指して使用されている。
【００１２】
本明細書において使用されるとき、用語「第１の」、「第２の」、および「第３の」は、或る構成要素を別の構成要素から区別するために入れ換え可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を意味するものではない。「上流」および「下流」という用語は、流体の経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行であり、かつ／または同軸に整列する相対的な方向を指し、「円周方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線の周りを延びる相対的な方向を指す。
【００１３】
本明細書において使用される専門用語は、あくまでも特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、限定を意図するものではない。本明細書において使用されるとき、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈からそのようでないことが明らかでない限り、複数形も含むように意図される。さらに、「・・・を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「・・・を備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語が、本明細書において使用されるとき、そこで述べられる特徴、完全体、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを規定するが、１つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または追加を除外するわけではないことを、理解できるであろう。
【００１４】
各々の例は、限定の目的ではなく、説明の目的で提示される。実際に、それらの範囲または趣旨から逸脱することなく修正および変形が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、或る実施形態の一部として図示または説明された特徴を、別の実施形態について使用して、さらに別の実施形態を得ることができる。このように、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に含まれるような修正および変形を包含するように意図される。本開示の典型的な実施形態が、例示の目的で、陸上の発電用ガスタービンの燃焼器に関連して一般的に説明されるが、当業者であれば、本開示の実施形態が、任意の形式または形態のターボ機械用燃焼器に適用可能であり、特許請求の範囲に具体的に記載されていない限り、陸上の発電用ガスタービンの燃焼器または燃焼システムに限定されないことを、容易に理解できるであろう。
【００１５】
ここで図面を参照すると、図１が、典型的なガスタービン１０の概略図を示している。ガスタービン１０は、一般に、圧縮機１２と、圧縮機１２の下流に配置された複数の環状配置の缶型燃焼器（図示せず）を有する燃焼部１４と、燃焼部１４の下流に配置されたタービン１６とを含む。さらに、ガスタービン１０は、圧縮機１２をタービン１６に結合させる１つ以上のシャフト１８を含むことができる。
【００１６】
動作時に、空気２０が圧縮機１２へと流れ、圧縮機１２において空気２０が次第に圧縮されることで、圧縮された空気または加圧された空気２２が燃焼部１４へともたらされる。圧縮された空気２２の少なくとも一部が、燃焼部１４の各々の缶型燃焼器において燃料２４と混合され、燃焼して燃焼ガス２６を発生させる。燃焼ガス２６は、燃焼器１４からタービン１６へと流れ、タービン１６において燃焼ガス２６からロータブレード（図示せず）へと（運動および／または熱）エネルギーが伝達され、シャフト１８を回転させる。次いで、機械的な回転エネルギーを、圧縮機１２への動力の供給および／または発電などの種々の目的に使用することができる。その後に、燃焼ガス２６を、ガスタービン１０から排出することができる。
【００１７】
図２が、適切な向きに配置された缶型燃焼器（図示せず）とともに使用することができる燃焼部１４のダクト装置２８について、上流方向または後方から前方へと見た概略図を示している。ダクト装置２８は、ガスタービン１０の軸方向中心線３２などの共通の軸方向中心線の周りに環状に配置された複数の個別のダクト部３０を含む。各々のダクト部３０を、共通のダクト構造３４へと合流させることができる。共通のダクト構造３４は、燃焼ガス２６のすべてが流入する環状チャンバ３６を含むことができ、さらには／あるいは定めることができる。
【００１８】
図３が、本開示の種々の実施形態による典型的なダクト部３０を説明する斜視図を示している。図３に示されるように、各々のダクト部３０は、燃焼ガス２６をタービン１６（図１）の入口（図示せず）へと案内するためのそれぞれの高温ガス経路３８（隠れ線で示されている）を定める。
【００１９】
特定の実施形態において、各々のダクト部３０は、連続する流れの順番で、円筒状ライナーまたはダクト１００と、円筒状ダクト１００のすぐ下流に位置し、かつ／または円筒状ダクト１００に隣接し、円筒状ダクト１００に結合した円錐状ライナーまたはダクト２００と、円錐状ダクト２００の下流に配置された一体型出口ピース３００とを含む。特定の実施形態において、円筒状ダクト１００は、１つ以上の一次燃料ノズル４０または軸方向に向けられた燃料ノズル４０の下流に配置され、かつ／またはそのような燃料ノズル４０から下流へと延びている。
【００２０】
特定の実施形態において、円筒状ダクト１００は、一次燃料ノズル４０の下流に位置する一次燃焼ゾーンまたは一次反応ゾーン４２を少なくとも部分的に定めることができる。円筒状ダクト１００、円錐状ダクト２００、および一体型出口ピース３００は、それぞれのダクト部３０の高温ガス経路３８の少なくとも一部分を協働して形成する。各々の一体型出口ピース３００は、一体型出口ピース３００の集合体によって燃焼ガス２６が流入する環状チャンバ３６（図２）がタービン１６のすぐ上流に形成されるように、円周方向に隣接する２つの一体型出口ピース３００と相互接続される。
【００２１】
特定の実施形態において、図３に示されるように、円錐状ダクト２００は、円錐状ダクト２００の外面２０４から半径方向外向きに延びる種々の乱流発生部２０２を含むことができる。特定の実施形態において、円錐状ダクト２００の上流端または前端２０６は、実質的に円筒状であってよい。特定の実施形態において、円錐状ダクト２００は、円錐状ダクト２００の前端２０６と後端２０８との間で、それぞれのダクト部３０の軸方向中心線４４に向かって半径方向内向きに収束する。
【００２２】
特定の実施形態において、図３に示されるように、各々の一体型出口ピース３００は、おおむね矩形の断面を有する入口チャンバ３０４と、入口端３０２から下流に配置された下流端３０６とを含むことができる。接続部またはフランジ３０８が、入口チャンバ３０４と一体に形成され、かつ／または入口チャンバ３０４に接続され、一体型出口ピース３００の半径方向内側に位置する。接続部３０８は、おおむね矩形の断面を有しており、上流の隣接する一体型出口ピース３００との接合部（図示せず）を形成するように構成されてよい。特定の実施形態において、接続部３０８は、半径方向に延びる側壁３１０（図３）と、後方に延びる内壁３１２と、後方に延びる外壁３１４とを含む。本発明と組み合わせて使用することができる種類の既知の一体型出口ピースの説明が、Ｃｈａｒｒｏｎの米国特許第８，２７６，３８９号に記載されており、この特許は、その全体が本明細書に援用される。
【００２３】
図４が、本開示の種々の実施形態による図３に示したダクト部３０の一部分の断面側面図を示している。特定の実施形態においては、図４に示されるように、円筒状ダクト１００の後端１０２を円錐状ダクト２００の前端２０６の中へと延ばすことができる。円錐状ダクト２００の後端２０８と一体型出口ピース３００の前端または入口端３０２との間に、ジョイント４６を形成することができる。図３および図４の協働によって示されるように、ロックリング４８または他の機械的締結手段が、円錐状ダクト２００の後端２０８を一体型出口ピース３００の入口端３０２に固定することができる。
【００２４】
図５が、本開示の１つ以上の実施形態による典型的なダクト部３０の斜視図を示している。図６が、本開示の種々の実施形態による図５に示したダクト部３０の一部分の断面側面図を示している。特定の実施形態において、図５および図６の協働によって示されるように、ダクト部３０は、連続する流れの順番で、円筒状ダクト１００と、円錐状ダクト２００と、中間ダクトまたはライナー４００と、一体型出口ピース３００とを含むことができる。
【００２５】
中間ダクト４００の前端４０２を、ジョイント５０において円錐状ダクト２００の後端２０８に接続または接合することができる。中間ダクト４００の後端４０４を、ジョイント５２において一体型出口ピース３００の入口端３０２に接続または接合することができる。図５および図６の協働によって示されるように、第１のロックリング５４が、ジョイント５０において円錐状ダクト２００の後端２０８を中間ダクト４００の前端４０２に固定することができる。第２のロックリング５６が、ジョイント５２において中間ダクト４００の後端４０４を一体型出口ピース３００の入口端３０２に固定することができる。中間ダクト４００は、一体型出口ピース３００に進入する燃焼ガスの流れを一直線にすること、円錐状ダクト２００の後端２０８から中間ダクト４００に進入する燃焼ガスの流れの断面を、円形から一体型出口ピース３００の上流の丸みを帯びた角を有する四辺形へと移行させるとともに、燃焼ガス２６を円錐状ダクト２００において生じる加速に加えてさらに加速させること、などのいくつかの機能のうちのいずれかまたはすべてを果たすことができる。
【００２６】
種々の実施形態において、図３〜図６の協働によって示されるように、ダクト部３０のうちの１つ以上は、一次燃料ノズル４０および一次燃焼ゾーン４２の下流に分布し、あるいは軸方向に多段化された複数の燃料噴射器５００を含む。複数の燃料噴射器５００を、ダクト部３０におけるさまざまな軸方向および円周方向位置に分布させることができる。複数の燃料噴射器５００のうちの各々の燃料噴射器５００は、二次燃料空気流６０を実質的に半径方向内向きに導き、あるいは高温ガス経路３８内の一次燃焼ゾーン４２から流れる燃焼ガス２６の流れに実質的に垂直に導くように、燃料供給部５８に連通し、ダクト部３０を貫通する。燃料供給部５８は、気体燃料、液体燃料、または気体および液体燃料の両方を燃料噴射器５００へと供給することができる。
【００２７】
種々の実施形態においては、複数の燃料噴射器５００を、円筒状ダクト１００、円錐状ダクト２００、中間ダクト４００、出口ピース３００、またはこれらの任意の組み合わせのうちのいずれか１つに分布させることができる。例えば、一実施形態において、複数の燃料噴射器５００は、円筒状ダクト１００に分布する。一実施形態において、複数の燃料噴射器５００は、円錐状ダクト２００に分布する。一実施形態においては、複数の燃料噴射器５００のうちの少なくとも１つの燃料噴射器５００が、一体型出口ピース３００に分布する。一実施形態においては、図５に示されるように、複数の燃料噴射器５００は、中間ダクト４００に分布する。
【００２８】
一実施形態においては、図３〜図６の協働によって示されるように、複数の燃料噴射器５００のうちの１つ以上の燃料噴射器５０２が、一体型出口ピース３００に沿って分布し、一体型出口ピース３００を貫いて高温ガス経路３８へと入る二次燃料空気混合物６０の連通をもたらす。複数の燃料噴射器５００のうちの少なくとも１つの燃料噴射器５０２を、入口チャンバ３０４、接続部３０８の半径方向に延びる側壁３１０、接続部３０８の後方に延びる内壁３１２、接続部３０８の後方に延びる外壁３１４、および接続部３０８の接続フランジ３１６のうちの１つ以上に沿って分布させることができる。
【００２９】
一実施形態において、複数の燃料噴射器５００のうちの少なくとも１つの燃料噴射器５０２は、入口チャンバ３０４に沿って配置される。一実施形態において、複数の燃料噴射器５００のうちの少なくとも１つの燃料噴射器５００は、接続部３０８の半径方向に延びる側壁３１０に沿って配置される。一実施形態において、複数の燃料噴射器５００のうちの少なくとも１つの燃料噴射器５０２は、接続部３０８の後方に延びる内壁３１２に沿って配置される。一実施形態において、複数の燃料噴射器５００のうちの少なくとも１つの燃料噴射器５０２は、接続部３０８の後方に延びる外壁３１４に沿って配置される。一実施形態において、複数の燃料噴射器５００のうちの少なくとも１つの燃料噴射器５０２は、接続部３０８の接続フランジ３１６に沿って配置される。
【００３０】
特定の実施形態においては、図３〜図６の協働によって示されるように、複数の燃料噴射器５００のうちの１つ以上の燃料噴射器５０４が、円錐状ダクト２００に沿って分布し、円錐状ダクト２００を貫いて高温ガス経路３８へと入る二次燃料空気混合物６０の連通をもたらす。円錐状ダクト２００に沿って分布した複数の燃料噴射器５００のうちの１つ以上の燃料噴射器５０４は、それぞれのダクト部３０の軸方向中心線４４に関して、円錐状ダクト２００の周りに円周方向に間隔を空けつつ位置してよく、さらには／あるいは軸方向に間隔を空けつつ位置してよい。
【００３１】
特定の実施形態においては、図３〜図６の協働によって示されるように、複数の燃料噴射器５００のうちの１つ以上の燃料噴射器５０６が、円筒状ダクト１００に沿って分布でき、円筒状ダクト１００を貫いて高温ガス経路３８へと入る二次燃料空気混合物６０の連通をもたらすことができる。円筒状ダクト１００に配置された１つ以上の燃料噴射器５０６は、それぞれのダクト部３０の軸方向中心線４４に関して、円筒状ダクト１００の周りに円周方向に間隔を空けつつ位置してよく、さらには／あるいは軸方向に間隔を空けつつ位置してよい。
【００３２】
特定の実施形態においては、図５および図６の協働によって示されるように、複数の燃料噴射器５００のうちの１つ以上の燃料噴射器５０８が、中間ダクト４００に沿って分布でき、中間ダクト４００を貫いて高温ガス経路３８へと入る二次燃料空気混合物６０の連通をもたらすことができる。中間ダクト４００に配置された１つ以上の燃料噴射器５０８は、それぞれのダクト部３０の軸方向中心線４４に関して、中間ダクト４００の周りに円周方向に間隔を空けつつ位置してよく、さらには／あるいは軸方向に間隔を空けつつ位置してよい。
【００３３】
好都合には、燃料噴射器５００、５０２、５０４、５０６、５０８は、全体としての燃焼部１４に柔軟性を提供しつつ、燃焼プロセスにおいて発生する望ましくない排出物を低減する能力を提供する。さらに、軸方向に多段化された噴射または遅延希薄噴射は、軸方向多段化が行われていない燃焼システムでは通常は取り扱うことができない製油所ガスなどの代替ガスを含む複数のガス流の高温ガス経路３８への噴射を、可能にすることもできる。
【００３４】
本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者であれば想到し得る他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を含んでおり、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含んでいるならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ガスタービン
１２  圧縮機
１４  燃焼部、燃焼器
１６  タービン
１８  シャフト
２０  空気
２２  圧縮された空気または加圧された空気、圧縮された空気
２４  燃料
２６  燃焼ガス
２８  ダクト装置
３０  ダクト部
３２  （ガスタービンの）軸方向中心線
３４  共通のダクト構造
３６  環状チャンバ
３８  高温ガス経路
４０  一次燃料ノズル
４２  一次燃焼ゾーン、一次燃焼ゾーンまたは一次反応ゾーン
４４  （ダクト部の）軸方向中心線
４６  ジョイント
４８  ロックリング
５０  ジョイント
５２  ジョイント
５４  第１のロックリング
５６  第２のロックリング
５８  燃料供給部
６０  二次燃料空気流、二次燃料空気混合物
１００  円筒状ダクト
１０２  （円筒状ダクトの）後端
２００  円錐状ダクト
２０２  乱流発生部
２０４  （円錐状ダクトの）外面
２０６  （円錐状ダクトの）前端
２０８  （円錐状ダクトの）後端
３００  一体型出口ピース
３０２  入口端
３０４  入口チャンバ
３０６  下流端
３０８  接続部またはフランジ、接続部
３１０  半径方向に延びる側壁
３１２  後方に延びる内壁
３１４  後方に延びる外壁
３１６  接続フランジ
４００  中間ダクトまたはライナー、中間ダクト
４０２  （中間ダクトの）前端
４０４  （中間ダクトの）後端
５００  燃料噴射器
５０２  （一体型出口ピースに沿って分布した）燃料噴射器
５０４  （円錐状ダクトに沿って分布した）燃料噴射器
５０６  （円筒状ダクトに沿って分布した）燃料噴射器
５０８  （中間ダクトに沿って分布した）燃料噴射器
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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