JPS59129331A

JPS59129331A - ガスタ−ビン燃焼器

Info

Publication number: JPS59129331A
Application number: JP231283A
Authority: JP
Inventors: Isao Sato; 勲佐藤; Yoichi Ishibashi; 洋一石橋; Yoshimitsu Minagawa; 義光皆川; Noriyuki Hayashi; 則行林; Takashi Omori; 隆司大森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1984-07-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、ガスタービン燃焼器に係υ、特に、燃焼器内
筒の燃焼部に生ずる燃焼火災の片寄シを防止するに好適
なガスタービン燃焼器に関する。

〔従来技術〕

ガスタービンは高温、高効率化の傾向にあり、ガスター
ビンの入口温度、すなわち燃焼器出口温度が高くなって
きている。このように高温度の使用条件下にさらされる
燃焼器においては、大気汚染防止の観点から排ガス中に
含有する窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を防止している。

父、ガスタービンの強度、信頼性向上の観点から、燃焼
火災のばらつきによる燃焼火災振動の防止および燃焼器
ハードウェアの固有振動数と燃焼振動周波数とのマツチ
ングによる共振防止等が必要とされる。上記の必要性か
ら、従来のガスタービン燃焼器では、多量の空気を燃焼
域に供給し、低温度希薄燃焼を行なわせてＮ　Ｏｘ値を
低減させる手段や、燃焼振動の低減化のため、燃焼域を
急冷却させず、多量の燃料に多くの空気を導入して燃焼
させる緩慢燃焼の手段が実施されている。以上の如く、
空気が多量に導入されるため、後に説明する如く、燃焼
器に空気流動の片寄りが生じ、その結果、燃焼火災の片
寄シが生じ、上記燃焼器を局部加熱し、焼損させる不具
合が発生する。その結果、ガスターピ／の重大事故につ
ながるものとして問題となっていた。

すなわち、第１図に示す如く、圧縮機１からの圧縮空気
５は、圧縮機出口１４からガスタービン燃焼器３（以下
燃焼器と称呼する）の外筒１６内に導入される。外筒１
６は密閉体から形成され、その内部には燃焼器内筒６が
設けられている。燃焼器内筒６の閉止端２１には燃焼ノ
ズル７が設けられ、逆方向の開放端には尾筒１５が接続
している。尾筒１５は外筒１６に内設されると共に、排
出された燃焼ガス９はガスタービン２に送られ、負荷部
４を駆動する。燃焼器内筒６には、多数の空気穴１３が
貫通形成される。導入された圧縮空気は、外筒１６と燃
焼器内筒６との間に形成される現状の圧縮空気通路１７
を通シ、空気穴１３から内部に噴出される。燃焼ノズル
７から噴霧された燃料８は、空気流１０ａ、ｌｌａ、お
よび１２ａによυ燃焼し、燃焼部、１０、未燃焼助燃部
１１お工び燃焼ガス温度希釈冷却部１２を形成し、燃焼
ガス９となム上記の如く尾筒１５から排出される。しか
しながら、外筒１６内に導入された圧縮空気は、尾筒１
５の周囲を迂回して尾筒背側１８から圧縮空気通路１７
に入るものと、迂回しないですぐ尾筒腹側１９から入る
ものとに分かれる。

従って、図の上側の圧縮空気通路１７を流れる圧縮空気
流２０ａと、下側を流れる圧縮空気流２０ｂとの間には
速度差が生じ、圧縮空気流２０ａが速くなる偏流が生ず
る。この偏流はその−２ま燃焼器内筒６の閉止端２１側
にもち込まれるため、燃焼部１０の上部２２の方が燃料
と空気流との混合が曳くなシ、燃焼反応が進むため、燃
焼火災２３は上部２２側に片寄って発生する。このため
燃焼器内筒６の片寄υ側が加熱され、部分焼損する場合
が生ずる〇次に、第２図および第３図に示す如く、燃焼器内筒６の
閉止４２１側には、点火栓穴２４および火災検知穴２５
が貫通形成され、これ等と相対向する外筒１６の位置に
、点火栓２６および火災検知器２７が設けられている。

点火栓２６は摺動するように形成され、火災検知器２７
は雰囲気温度が高くならない場所に設置する必要がめる
ことから、図の如く上方側にいずれも配置される。従っ
て、速度の早い圧縮空気流２０ａ側にこれ等が配置され
るため、空気と燃焼との混合がますます良くなり燃焼火
災２３は、更に上部２２側に片寄ることになる。点火栓
２６と火災検知器２７との取付部は、互換性を有するよ
うに形成されるのが普通のため、火災検知器２７が設け
られない場合でも、火災検知穴２５は形成され、上記と
同様な結果が生ずる。

以上によシ、燃焼器内筒６が部分焼損し、この破片等が
ガスタービン２側に進入し、ガスタービン翼等を破損す
る大事故を誘発させる不具合が生じ問題とされていた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の不具合を解決すべくｉｌ」案されたも
のであり、その目的は、燃焼火災の片寄りを防止し、燃
焼器の焼損を回避せしめ、ガスタービンの信頼性を向上
するガスタービン燃焼器を提供することにおる。

〔発明の概要〕

本発明は、上記の目的を達成するために、燃焼器内筒の
燃焼部近傍に形成される点火栓穴および火災検知穴を含
む第１の空気穴から上記燃焼部に導入される圧縮空気量
を調整する調節手段と、上記燃焼器内筒の燃焼部近傍に
形成され、上記第１の空気穴から導入される圧縮空気量
と釣合う圧縮空気を導入する第２の空気穴とを設け、か
つ、上記燃焼器内筒とこれを囲む外筒との間に形成され
均一に整流する整流手段を設け、上記燃焼器内筒の燃焼
部に導入される圧縮空気流をバランスせしめて燃焼部内
の燃焼反応を均一ベするように構成されたガスタービン
燃焼器を特徴としたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明する。

捷ず、本実施例の概要を説明する。

第４図には、調整手段が示されている。燃焼器内筒６と
外筒１６間の圧縮空気通路１７内に、カバーパイプ４０
ａおよび４０ｂを設け、圧縮空気通路１７内の圧縮空気
が、点火栓穴２４および火災検出穴２５から燃焼器内筒
６内に導入されないようにし導入空気量を減少するよう
にしたものである。

第５図には、第２の空気穴３７ａ、３７ｂを示す。点火
栓穴２４および火災検出穴２５と相対向する位置に空気
穴を形成し、導入空気量を釣合わせるようにしたもので
ある。

第６図には整流手段を示す。

圧縮空気通路１７内には、これを閉止する環状体の整流
板３２が挿設される。整流板３２は、第７図に示す如く
、複数個の円筒板を適宜の間隙を隔てて１ｕ」心円状に
配夕１］シたもので、その上半分３５と下半分３４とで
上記の間隙を変化させ、上半分３５０１１１を狭くして
いる。これによシ、上半分３５と下半分３４を流れる圧
縮空気の速度を均一にして整流している。

以上の構成によシ、燃焼器内筒６に導入される圧縮空気
量をバランスさせ、燃焼火災２３の片寄り一を防止して
いる。

以下、本実施例を更に詳細に説明する。

まず、調整手段の１つを第４図により説明する。。

外筒１６に配設された点火栓２６および火災検知器２７
と、燃焼器内筒６に形成された点火栓穴２４および火災
検知穴２５との間には、カバーパイプ４０ａ、４０ｂが
跨設されている。このカバーパイ、プ４０ａ、４０ｂに
より、圧縮空気通路１７からの圧縮空気は、点火栓穴２
４および火災検出穴２５から燃焼器内筒６内に導入され
ない。従って、この分だけ燃焼器内筒６の前記上部２２
側からの空気量が減少され、釣合が保た１しる。

父、図示していないが、燃焼器内筒６の点火栓穴２４お
よび火災検出穴２５の近傍には、これ等を含有する被数
個の空気穴が形成され、上記の第１の空気穴２８（第６
図に示す）を形成している。

この第１の空気穴２８の形状寸法を適宜小さくすること
により、第１の空気′Ｆ、、２８以外の空気穴からの導
入空気量と釣合せて調整する手段も同様の効果を上げる
ことができる。

第５図に第２の空気穴の一例を示す。

燃焼器内筒６の点火栓穴２４および火災検出穴２５と相
対向する同一中心線上には、講２の空気穴３７ａおよび
３７ｂが形成されている。この第２の空気穴からの圧縮
空気にょシ、点火栓穴２４および火災検出穴２５からの
圧縮空気が釣合うことになる。

又、第２の空気穴３７ａ、３７ｂは上記に限定せず、適
宜の大きさの空気穴を燃焼器内筒６の適宜な位置に設け
、燃焼火災２３の片寄りをなくすように調整形成するこ
ともできる。

第６図および第７図は整流手段の一例を示す。

外筒１６と燃焼器内筒６との間に形成される圧純空気通
路１７の燃焼器内筒６と尾筒１５との接合部３１近傍に
は、環状体の整流板３２が挿設され、圧縮空気通路１７
を閉止している。

第７図に示す如く、輩流板３２は、複数個の円筒板を同
心円上に適宜の間隙を隔てて配列したもので、その上半
分３５側の上記円筒板の肉厚を下半分３４０円筒板の肉
厚よシ厚くし、父、上半分３５にリプ３６を適宜設け、
上半分３５側の上記間隙を小さくするよ、うに形成され
る。勿論、上記肉厚全土半分３５および下半分３４にわ
たり、除徐に変化さぜるものであってもよい。

以上により、間隙が狭くなると、流動抵抗が大きくなる
ため、第６図の上方側および下方側の圧縮空気通路３０
．３３の空気流が、第８図の空気Ｍｉ；３８ａ、３８ｂ
、３９ａ、３９ｂの如（均７の流れを形成することにな
る。

以上の均一の空気流によって、燃焼器内筒６内に導入さ
れる圧縮窒気景を均一にするのみならず燃焼器内筒６の
壁面冷却を均一にし、片腕は現象を防止する効果が上げ
られる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかの如く、本発明によれば、燃
焼火災の片をりを掖止し、燃焼器の焼損を回避し、その
内命を向上し、ガスタービンの信頼性を向上し得る効果
が上げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガスタービン燃焼器の構成と火災の形成
状態を示す断面図、第２図は火災形成状態を示す断面図
、第３図は第２図の■−■線矢視の断面図、第４図は本
発明一実施例の調整手段を示す断面図、第５図は本発明
一実施例の第２の空想穴を示す断面図、第６図は本発明
一実施例の整流手段を示す断面図、第７図は第６図の整
流板の平面図、第８図ば第６図゛の整流手段による空気
流れ状態を示す説明用断面図である。１・・・圧縮機、２・・・ガスタービン、３・・・ガス
タービン燃焼器、４・・・負荷部、５・・・圧縮空気、
６・・・燃焼器内筒、７・・・燃焼ノズル、８・・・燃
料、９・・・燃焼ガス、１０・・・燃焼部、１１・・・
未燃焼助燃部、１２・・・燃焼ガス温度希釈冷却部、ｉ
ｏａ、ｘｉａ、ｉ２ａ・・・空気流、１３・・・空気穴
、１４・・・圧縮機出口、１５・・・￥筒、１６・・・
外筒、１７・・・圧縮空気通路、１８・・・尾筒背側、
１９・・・継筒腹側、２０　ａ　、　２０ｂ・・・圧縮
空気流、２１・・・閉止端、２２・・・上部、２３・・
・燃焼火災、２４・・・点火栓穴、２５・・・火災検知
器、２６・・・点火栓、２７・・・火災検知器、２８・
・・第１の空気穴、３０・・・上方側圧縮空部通路、３
１・・・接合部、３２・・・整流板、３３・・・下方側
圧縮空気通路、３４・・・下半分、３５・・・上半分、
３６・・・リブ、３７ａ。３７　ｂ−・・第２の空気穴、３８ａ、３８ｂ、３９ａ
。３９ｂ・・・空気流、４０ａ、４０ｂ・・・カバーバイ
ブ。代理人　弁理士　秋本正実竿（国３第２０林３凶藝４７めｇカ

Claims

【特許請求の範囲】１、圧縮空気が導入される外筒と、該外筒内に圧縮空気
通路を隔てて内設され、内部に連通ずる空気穴を形成し
、その閉止端側に燃焼ノズルを配設する燃焼器内筒と、
上記外筒内に設けられ、上記燃焼器内筒の開放側に接続
し、ガスタービンに連通ずる尾筒と、上記燃焼器内筒の
上記燃焼ノズル側の燃焼部に形成され、上記外筒に配設
された点火栓および火災検知器に係合する点火栓穴およ
び火災検知穴とを備えるガスタービン燃焼器において、
上記燃焼器内筒の上記燃焼部近傍に形成される上記点火
栓穴および火災検知穴を含む第１の空気穴から上記燃焼
部内に導入される上記圧縮空気量を調整する調整手段と
、同じく上記燃焼器内筒の上記燃焼部近傍に形成され、
上記第１の空気穴から尋人される上記圧縮空気量と釣合
う圧縮空気を導入する第２の空気穴とを設け、かつ、上
記圧縮空気通路内に、該圧縮空気通路を流通する圧縮空
気の速度を均一に整流する整流手段を設けたことを％徴
とするガスタービン燃焼器。２　上記調整手段が、上記圧縮空気通路内に、上記点火
栓および火災検知器と、これ等に係合する上記点火栓穴
および火災検知穴とに跨設するカバーパイプから構成さ
れたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載のガスタービン燃焼器。３、上記第２の空気穴が、上記点火栓穴および火災検知
穴と相対向する同一中心線上に開口された空気穴から形
成されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載のガスタービン燃焼器。４、上記整流手段が、上記圧縮空気通路を閉止して挿設
され複数個の円筒板を適宜間隙を隔てて同心円上に配設
した環状体から形成され、該環状体の上記間隙を適宜広
狭に形成して構成されたものであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載のガスタービン燃焼器。