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JP2001289441A - Gas turbine combustor - Google Patents

Gas turbine combustor

Info

Publication number
JP2001289441A
JP2001289441A JP2000108547A JP2000108547A JP2001289441A JP 2001289441 A JP2001289441 A JP 2001289441A JP 2000108547 A JP2000108547 A JP 2000108547A JP 2000108547 A JP2000108547 A JP 2000108547A JP 2001289441 A JP2001289441 A JP 2001289441A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
inner cylinder
combustion
combustor
gas turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000108547A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Itsura
哲雄 五良
Hiroyuki Nishida
啓之 西田
Junji Hashimura
淳司 橋村
Mitsuru Inada
満 稲田
Shigemi Bandai
重実 萬代
Kuniaki Aoyama
邦明 青山
Keimei Ochiai
啓明 落合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2000108547A priority Critical patent/JP2001289441A/en
Publication of JP2001289441A publication Critical patent/JP2001289441A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a gas turbine combustor from combustion vibration. SOLUTION: A gas turbine combustor 1 comprises a flow guiding partition 113 arranged in a nozzle portion 3, which accommodates therein fuel nozzles 31 and 33 for feeding fuel into an inner cylinder 5 and an adjusting hole 115, which penetrates the flow guiding partition 113 so that a section 3b at the upstream side of the flow guiding partition communicate a with section 3a at the downstream side (inner cylinder side) thereof. As a result, it is possible to change the natural frequency of the combustor alone without changing the total length thereof because the volume of the upstream-side section 3b is added to that of the inner cylinder in which combustion is performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、タービンに駆動さ
れる圧縮機で昇圧した空気により燃料を燃焼させ、上記
タービンを駆動するための燃焼ガスを生成するガスター
ビン燃焼器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine combustor in which fuel is combusted by air pressurized by a compressor driven by a turbine to generate combustion gas for driving the turbine.

【0002】[0002]

【従来の技術】事業用、産業用のガスタービンでは、高
出力化、高効率化とともに、近年の低公害化の強い要請
があり、排気中のNOX(窒素酸化物)の低減が大きな
課題となっている。排気中のNOXは、燃焼器での燃焼
温度が高くなるにつれて増大し、例えば燃焼温度が16
00℃を越えると急激に増大する。
2. Description of the Related Art In commercial and industrial gas turbines, there has been a recent strong demand for lowering pollution as well as higher output and higher efficiency, and reduction of NO x (nitrogen oxide) in exhaust gas is a major issue. It has become. NO X in the exhaust gas increases as the combustion temperature in the combustor is increased, for example, the combustion temperature is 16
When the temperature exceeds 00 ° C., it rapidly increases.

【0003】このため、近年のガスタービンでは拡散燃
焼の割合を低下させ、予混合燃焼主体の燃焼を行なう、
いわゆる低NOX型燃焼器が使用されるようになってい
る。拡散燃焼は、燃焼空気中に燃料を噴射して、燃料と
空気との境界部分に形成される燃料と空気との混合気を
燃焼させるため、燃焼における空気比(空気過剰率)は
比較的高くなる。このため、拡散燃焼では燃焼は安定す
るものの、燃焼温度が高くなりNOXの生成量が大きく
なる。一方、予混合燃焼は予め燃焼空気と燃料との予混
合気を形成し、この予混合気を燃焼器内に噴射して燃焼
させる。予混合燃焼では、空気量と燃料量との比を比較
的自由に調整可能であり燃焼における空気比(空気過剰
率)を低下させることができるため、燃焼温度を低下さ
せてNO Xの生成量を低減することが可能となる。しか
し、予混合燃焼では空気比を増大すると混合気が希薄に
なるため燃焼が不安定になり、吹き消えなどの問題が生
じやすくなる。そこで、実際のガスタービン燃焼器で
は、比較的少量の燃料を燃焼器内に噴射して拡散燃焼さ
せ安定したパイロット炎を形成し、このパイロット炎に
より燃焼器内に噴射した予混合気を着火するようにして
安定した予混合燃焼炎を生成するようにしている。
For this reason, in recent gas turbines, diffusion fuel
Reduce the rate of burning, perform premixed combustion,
So-called low NOXType combustors are being used
You. Diffusion combustion injects fuel into the combustion air,
The mixture of fuel and air formed at the boundary with air
In order to burn, the air ratio (excess air ratio) in combustion is
Relatively high. Therefore, combustion is stable in diffusion combustion.
However, combustion temperature rises and NOXLarge amount of
Become. On the other hand, premixed combustion is premixed with combustion air and fuel.
Aiki is formed, and this premixed gas is injected into the combustor to burn
Let it. In premixed combustion, compare the ratio of air volume to fuel volume
Air ratio in combustion (excess air)
Rate), so that the combustion temperature is reduced.
NO XCan be reduced. Only
However, in premixed combustion, the air-fuel mixture becomes leaner as the air ratio increases.
As a result, combustion becomes unstable, causing problems such as blowout.
Easier to play. So, in the actual gas turbine combustor
Injects a relatively small amount of fuel into the combustor for diffusion combustion.
To form a stable pilot flame,
To ignite the premixture injected into the combustor
A stable premixed combustion flame is generated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、予混合燃焼
主体のガスタービン燃焼器では燃焼振動が生じやすくな
る問題が生じている。燃焼振動は、燃焼により燃焼器内
に圧力の脈動が生じ、この脈動が燃焼器の気柱振動の固
有振動数と一致したような場合に生じる。燃焼振動が生
じると燃焼圧力の変動幅が増幅されて燃焼が不安定にな
るとともに、燃焼器の圧力の周期的変動による低サイク
ル振動や騒音が発生するようになる。
However, in a gas turbine combustor mainly composed of premixed combustion, there is a problem that combustion oscillation is apt to occur. The combustion oscillation occurs when the combustion causes a pressure pulsation in the combustor, and the pulsation coincides with the natural frequency of the air column vibration of the combustor. When the combustion vibration occurs, the fluctuation range of the combustion pressure is amplified and the combustion becomes unstable, and low cycle vibration and noise due to the periodic fluctuation of the pressure of the combustor are generated.

【0005】燃焼振動の起振力となる燃焼圧力の脈動が
生じる原因は、例えばパイロット炎が不安定になった場
合、或いは予混合気の燃焼速度が過大になった場合等に
に生じやすい。例えば、パイロット炎が不安定になると
燃焼器内に噴射される予混合気の着火が安定しなくなる
ため、噴射された予混合気は着火と消火とを繰り返すよ
うになり、燃焼器内で間欠的に燃焼が生じるようにな
る。このため、燃焼器内に周期的圧力変動が生じ燃焼振
動に発展しやすくなる。
[0005] The cause of the pulsation of the combustion pressure, which is the oscillating force of the combustion vibration, is likely to occur, for example, when the pilot flame becomes unstable or when the combustion speed of the premixed gas becomes excessive. For example, if the pilot flame becomes unstable, the ignition of the premixed gas injected into the combustor becomes unstable, so that the injected premixed gas repeats ignition and extinguishing, and intermittently intermittently occurs in the combustor. Combustion begins to occur. For this reason, periodic pressure fluctuations occur in the combustor, which easily develops into combustion oscillation.

【0006】また、燃焼器内に噴射された予混合気は燃
焼器内を出口に向けて流動しつつ着火し、ある程度の時
間をかけて燃焼して燃焼ガスとなって燃焼器出口から排
出されるが、この場合予混合気の供給速度と燃焼速度と
が適合していれば、燃焼器内での予混合気流動経路上で
予混合気の燃焼が生じる領域はほぼ一定に維持されて安
定した火炎が形成されるようになる。ところが、予混合
気の燃焼速度が予混合気供給速度より大幅に大きくなる
と、着火した予混合気が瞬時に燃焼してしまい、次に充
分な量の予混合気が燃焼器内に供給されるまで燃焼が停
止するようになる。すなわち、予混合気の燃焼速度が過
大になると予混合気の供給が燃焼に追いつかなくなるた
め燃焼器内では燃焼が間欠的に生じるようになり、周期
的な圧力変動が生じ燃焼振動に発展しやすくなる。
The premixed gas injected into the combustor ignites while flowing toward the outlet in the combustor, burns over a certain period of time, becomes a combustion gas, and is discharged from the combustor outlet. However, in this case, if the supply speed of the premixed gas and the combustion speed match, the region where the combustion of the premixed gas occurs on the premixed gas flow path in the combustor is maintained almost constant and stable. A flaming flame is formed. However, when the combustion speed of the premixed gas becomes significantly higher than the premixed gas supply speed, the ignited premixed gas is instantaneously burned, and then a sufficient amount of the premixed gas is supplied into the combustor. Until the combustion stops. That is, if the combustion speed of the premixed gas becomes excessive, the supply of the premixed gas cannot catch up with the combustion, so that the combustion occurs intermittently in the combustor, which causes periodic pressure fluctuations and easily develops into combustion oscillation. Become.

【0007】また、上述したような間欠的な燃焼に至ら
ない場合でも予混合気の燃焼速度が大きくなると、着火
後の予混合気が短時間で燃焼するようになり燃焼中に予
混合気が燃焼器内を流動する距離が短くなるため、予混
合気の流方向の狭い範囲で燃焼が生じるようになる。ま
た、複数のメインノズルから予混合気を噴射する場合に
は、各メインノズルからの予混合気の燃焼領域が燃焼器
の軸線方向の狭い領域に集中するようになる。この場
合、狭い燃焼領域に発熱が集中し温度上昇により急激に
燃焼ガスの圧力が上昇するため、燃焼器内に大きな圧力
波(平面波)が発生し、燃焼器内で共鳴して周期的な圧
力変動が発生することがあり、燃焼振動が生じやすくな
る。
Further, even if the intermittent combustion as described above does not occur, if the combustion speed of the premixed gas increases, the premixed gas after ignition ignites in a short time, and the premixed gas is burned during combustion. Since the flow distance in the combustor becomes short, combustion occurs in a narrow range in the flow direction of the premixed gas. When the premixed air is injected from a plurality of main nozzles, the combustion region of the premixed air from each of the main nozzles is concentrated in a narrow region in the axial direction of the combustor. In this case, heat is concentrated in a narrow combustion region, and the pressure of the combustion gas rapidly rises due to the temperature rise. Therefore, a large pressure wave (plane wave) is generated in the combustor, and the pressure in the combustor resonates and a periodic pressure is generated. Fluctuations may occur, and combustion oscillation is likely to occur.

【0008】燃焼振動を抑制するためには、起振力とな
る圧力の脈動や大きな圧力波の発生を防止するか、また
は燃焼器内の圧力変動の振動数と燃焼器の気柱振動にお
ける固有振動数とが一致しないように燃焼器の管路長さ
を調節する必要がある。しかし、実際のガスタービンで
は圧力の脈動や圧力波の発生を防止することは困難であ
る。また、燃焼器の管路長さ(燃焼器長さ)は他の制約
により自由に変更することは事実上不可能である。この
ため、実際には燃焼器内で燃焼器固有振動数に近い圧力
脈動が発生する場合が生じている。
In order to suppress combustion oscillation, it is necessary to prevent the generation of a pressure pulsation or a large pressure wave as an oscillating force, or to determine the frequency of the pressure fluctuation in the combustor and the characteristic of the air column vibration of the combustor. It is necessary to adjust the line length of the combustor so that the frequency does not match. However, it is difficult to prevent pressure pulsation and pressure waves from occurring in an actual gas turbine. Further, it is practically impossible to freely change the length of the pipeline of the combustor (combustor length) due to other restrictions. For this reason, a pressure pulsation near the combustor natural frequency may actually occur in the combustor.

【0009】本発明は上記問題に鑑み、ガスタービン燃
焼器における燃焼振動の発生を効果的に抑制することが
可能な手段を提供することを目的としている。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide means capable of effectively suppressing the occurrence of combustion oscillation in a gas turbine combustor.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、タービン駆動の圧縮機で加圧した燃焼空気を用
いて燃料を燃焼させ、前記タービンを駆動する燃焼ガス
を発生させるガスタービン燃焼器であって、燃料ノズル
が配置されたノズル部と、該ノズル部に接続されノズル
部から供給された燃料を燃焼させる内筒とを備え、燃焼
空気は、ノズル部に供給され燃料ノズルから噴射された
燃料と混合した状態で前記内筒の一端から内筒内に供給
され、内筒内で燃焼後、燃焼ガスとして内筒他端からタ
ービンに供給され、更に、燃焼器の気柱振動における固
有振動数を、ガスタービン燃焼器長さを変更することな
く調節可能な調節手段を備えたことを特徴とするガスタ
ービン燃焼器が提供される。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a gas for burning fuel by using combustion air pressurized by a turbine driven compressor to generate combustion gas for driving the turbine. A turbine combustor, comprising: a nozzle portion provided with a fuel nozzle; and an inner cylinder connected to the nozzle portion for burning fuel supplied from the nozzle portion. Combustion air is supplied to the nozzle portion and a fuel nozzle is provided. Is supplied into the inner cylinder from one end of the inner cylinder in a state of being mixed with fuel injected from the inner cylinder, and after burning in the inner cylinder, is supplied to the turbine as combustion gas from the other end of the inner cylinder. A gas turbine combustor is provided, comprising adjusting means capable of adjusting a natural frequency in vibration without changing a length of the gas turbine combustor.

【0011】すなわち、請求項1の発明ではガスタービ
ン燃焼器の固有振動数を変化させ、燃焼器内の圧力脈動
の振動数から燃焼器の固有振動数が離れるようにする。
前述したように、燃焼器の固有振動数は管路としての燃
焼器長さを変更することにより変更可能である。また、
燃焼器の管路長さは燃焼器の実際の長さを変化させるこ
とによっても変更可能である。しかし、実際には燃焼器
の長さは他の制約から自由に変更することはできない。
そこで、本発明では、燃焼器の実際の長さを変化させる
ことなく、管路長のみを変化させる調節手段を設けてい
る。
That is, in the first aspect of the present invention, the natural frequency of the gas turbine combustor is changed so that the natural frequency of the combustor departs from the frequency of pressure pulsation in the combustor.
As described above, the natural frequency of the combustor can be changed by changing the length of the combustor as a pipeline. Also,
The line length of the combustor can also be changed by changing the actual length of the combustor. However, in practice, the length of the combustor cannot be freely changed due to other restrictions.
Therefore, in the present invention, an adjusting means for changing only the pipe length without changing the actual length of the combustor is provided.

【0012】この、調節手段としては、例えば燃焼器内
部の閉鎖端(例えばノズル部の隔壁)位置を変化させる
ことや、燃焼空気の流路に圧力波を反射する圧力波反射
板を配置する等の手段が使用可能である。請求項2に記
載の発明によれば、前記ノズル部は、該ノズル部に外周
から流入する燃焼空気をノズル部軸線方向に向けて偏向
させるフローガイド隔壁を備え、前記調節手段は、前記
フローガイド上に設けられ、フローガイド隔壁の両側の
ノズル部内部を互いに連通させる調節孔を備えた、請求
項1に記載のガスタービン燃焼器が提供される。
As the adjusting means, for example, a position of a closed end (for example, a partition wall of a nozzle portion) inside the combustor is changed, and a pressure wave reflecting plate which reflects a pressure wave in a flow path of combustion air is disposed. Means can be used. According to the second aspect of the present invention, the nozzle portion includes a flow guide partition wall that deflects combustion air flowing into the nozzle portion from the outer periphery in the axial direction of the nozzle portion, and the adjusting unit includes the flow guide. 2. The gas turbine combustor according to claim 1, further comprising an adjustment hole provided on the upper side and communicating the insides of the nozzle portions on both sides of the flow guide partition with each other. 3.

【0013】すなわち、請求項2の発明では、調節手段
として、ノズル部のフローガイド隔壁を貫通する調節孔
を設け、フローガイド隔壁の両側のノズル部内部を連通
するようにしている。調節孔がない状態では、フローガ
イド隔壁は燃焼器の閉鎖端を形成し、この隔壁で燃焼器
内で生じた圧力波が反射する。ところが、フローガイド
隔壁に調節孔を設けることにより、ノズルのフローガイ
ド隔壁上流側の区画が内筒と連通することになる。これ
により、フローガイド隔壁上流側のノズル部内区画は燃
焼器の閉鎖端に調節孔により連通する容積室として機能
するようになり、燃焼器の固有振動数が変化するように
なる。従って、燃焼器の外形長さを変化させることなく
燃焼器の固有振動数が変化するようになる。
That is, according to the second aspect of the present invention, the adjusting means is provided with an adjusting hole which penetrates the flow guide partition of the nozzle portion, and communicates with the inside of the nozzle portion on both sides of the flow guide partition. In the absence of a control hole, the flow guide partition forms the closed end of the combustor, from which the pressure waves generated in the combustor are reflected. However, by providing the adjustment hole in the flow guide partition, the section of the nozzle on the upstream side of the flow guide partition communicates with the inner cylinder. Thus, the section inside the nozzle portion on the upstream side of the flow guide partition functions as a volume chamber communicating with the closed end of the combustor through the adjustment hole, and the natural frequency of the combustor changes. Therefore, the natural frequency of the combustor changes without changing the outer length of the combustor.

【0014】請求項3に記載の発明によれば、前記調節
手段は、更に前記フローガイド隔壁により区切られるノ
ズル部内の区画のうち、フローガイド隔壁に対して内筒
とは反対側に位置するノズル部内区画の容積を調節する
手段を備えた、請求項2に記載のガスタービン燃焼器が
提供される。すなわち、請求項3の発明では、調節手段
はフローガイド隔壁に設けられた調節孔に加えて、この
調節孔により内筒側と連通するノズル部内区画の容積を
調節する手段を備えている。これにより、内筒側と連通
する容積室(ノズル部内区画)容積を変更可能となるた
め、実際の燃焼圧脈動の周波数に応じて燃焼器の固有振
動数を広い範囲で調節することが可能となる。
According to the third aspect of the present invention, the adjusting means further includes a nozzle located on the side opposite to the inner cylinder with respect to the flow guide partition, among the sections in the nozzle section divided by the flow guide partition. 3. A gas turbine combustor according to claim 2 comprising means for adjusting the volume of an internal compartment. That is, in the invention of claim 3, the adjusting means includes, in addition to the adjusting hole provided in the flow guide partition, means for adjusting the volume of the inner section of the nozzle portion communicating with the inner cylinder side by the adjusting hole. This makes it possible to change the volume of the volume chamber (partition in the nozzle portion) communicating with the inner cylinder side, so that the natural frequency of the combustor can be adjusted in a wide range according to the actual frequency of the combustion pressure pulsation. Become.

【0015】請求項4に記載の発明によれば、前記燃焼
空気は、燃焼器外周に設けられた燃焼空気通路を通り、
前記ノズル部に設けられた燃焼空気入口からノズル部内
に流入し、前記調節手段は、前記燃焼空気通路内に配置
された圧力波反射板を備えた、請求項1に記載のガスタ
ービン燃焼器が提供される。すなわち、請求項4の発明
では燃焼空気通路内に圧力波反射板を備えている。圧力
波反射板が無い通常の状態では、燃焼器の燃焼空気入口
は気柱振動上開放端になる。これに対して、燃焼空気通
路内に圧力波反射板を設けることにより、圧力波反射板
が気柱振動における閉鎖端を形成するようになるため、
燃焼器の気柱振動の振動モードが変化し、燃焼器の固有
振動数が変更される。このため、燃焼器の外形長さを変
更することなく固有振動数を変化させることが可能とな
る。なお、圧力波反射板は、多数の貫通孔を有する多孔
板(例えば、いわゆるパンチングメタル)等を使用し、
燃焼空気の圧損増大を防止するようにする。また、燃焼
空気通路内で圧力波反射板の設置位置を変更するように
すれば、燃焼器内の燃焼圧の脈動に応じて燃焼器の固有
振動数を広い範囲で調節することが可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, the combustion air passes through a combustion air passage provided on the outer periphery of the combustor.
2. The gas turbine combustor according to claim 1, wherein the gas turbine combustor according to claim 1, wherein the gas flows into the nozzle unit from a combustion air inlet provided in the nozzle unit, and the adjusting unit includes a pressure wave reflector disposed in the combustion air passage. 3. Provided. That is, in the invention of claim 4, a pressure wave reflector is provided in the combustion air passage. In a normal state without a pressure wave reflector, the combustion air inlet of the combustor is an open end due to air column vibration. In contrast, by providing the pressure wave reflector in the combustion air passage, the pressure wave reflector forms a closed end in air column vibration,
The vibration mode of the column vibration of the combustor changes, and the natural frequency of the combustor changes. For this reason, it is possible to change the natural frequency without changing the outer length of the combustor. The pressure wave reflection plate uses a perforated plate having a large number of through holes (for example, a so-called punching metal) or the like,
The pressure loss of the combustion air is prevented from increasing. Further, if the installation position of the pressure wave reflector is changed in the combustion air passage, the natural frequency of the combustor can be adjusted in a wide range according to the pulsation of the combustion pressure in the combustor. .

【0016】請求項5に記載の発明によれば、前記調節
手段は、前記内筒周囲に配置され、内筒内部と連通する
環状の容積室を備えた、請求項1に記載のガスタービン
燃焼器が提供される。すなわち、請求項5の発明では、
内筒周囲に内筒内部と連通する容積室が設けられてい
る。これにより、請求項3の発明と同様に燃焼器の固有
振動数が変化するため、燃焼器外形長さを変更すること
なく燃焼器固有振動数を変更することが可能となる。
According to the fifth aspect of the present invention, the gas turbine combustion system according to the first aspect, wherein the adjusting means includes an annular volume chamber disposed around the inner cylinder and communicating with the inside of the inner cylinder. A vessel is provided. That is, in the invention of claim 5,
A volume chamber communicating with the inside of the inner cylinder is provided around the inner cylinder. As a result, the natural frequency of the combustor changes in the same manner as in the third aspect of the present invention, so that the natural frequency of the combustor can be changed without changing the outer length of the combustor.

【0017】請求項6に記載の発明によれば、タービン
に駆動される圧縮機で昇圧した空気により燃料を燃焼さ
せ、前記タービンを駆動する燃焼ガスを生成するガスタ
ービン燃焼器であって、前記タービンの燃焼ガス入口に
接続され、供給された燃料を燃焼させ、生成した燃焼ガ
スをタービンに供給する内筒と、前記内筒の中心に配置
され、内筒内に燃料を噴射してパイロット炎を形成する
パイロットノズルと、前記パイロットノズルの周囲に配
置され、前記圧縮機から供給された空気と燃料との予混
合気を内筒内に噴射し、前記パイロット炎により着火し
て予混合炎を形成する複数のメインノズルと、前記パイ
ロットノズル出口周囲を包囲し、前記メインノズルから
の予混合気がメインノズル出口直近で着火することを防
止する拡管形状のパイロットコーンと、を備え、前記パ
イロットコーンと、前記内筒との少なくとも一方の内壁
面上に圧力波の反射を減衰させる吸音手段を形成した、
ガスタービン燃焼器が提供される。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a gas turbine combustor which burns fuel by air pressurized by a compressor driven by a turbine to generate a combustion gas for driving the turbine. An inner cylinder connected to a combustion gas inlet of the turbine for burning supplied fuel and supplying the generated combustion gas to the turbine; and a pilot flame which is disposed at the center of the inner cylinder and injects fuel into the inner cylinder. And a pilot nozzle that is arranged around the pilot nozzle, injects a premixed air of air and fuel supplied from the compressor into the inner cylinder, and ignites by the pilot flame to generate a premixed flame. A plurality of main nozzles to be formed, and an expanded tube shape surrounding the pilot nozzle outlet and preventing a premixed gas from the main nozzle from igniting immediately near the main nozzle outlet. Comprising a Lee lots corn, and the pilot cone, to form a sound absorbing means for attenuating the reflection of the pressure wave in at least one of the inner wall surface on said inner cylinder,
A gas turbine combustor is provided.

【0018】請求項7に記載の発明によれば、前記吸音
手段は、前記内壁面上に全周にわたって形成された凹凸
部を備えた、請求項6に記載のガスタービン燃焼器が提
供される。請求項8に記載の発明によれば、前記吸音手
段は、前記内壁面を全周にわたって覆う多孔板を備え
た、請求項6に記載のガスタービン燃焼器が提供され
る。
According to the seventh aspect of the present invention, there is provided the gas turbine combustor according to the sixth aspect, wherein the sound absorbing means has an uneven portion formed over the entire inner wall surface. . According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the gas turbine combustor according to the sixth aspect, wherein the sound absorbing unit includes a perforated plate that covers the entire inner wall surface.

【0019】すなわち、請求項6から請求項8の発明で
は、パイロットコーンと内筒との少なくとも一方の内壁
面上には吸音手段が形成されている。吸音手段として
は、例えば、パイロットコーンまたは内筒の内壁面で圧
力波を乱反射させ、圧力波相互の干渉により圧力波を減
衰させるものが使用される。従って、吸音手段として
は、パイロットコーンまたは内筒の内壁面上に内筒の軸
線方向に沿った谷部と山部とを有する凹凸を形成(すな
わちパイロットコーンまたは内筒の横断面でみれば、内
壁面が全周にわたって波状の凹凸を有するように形成)
しても良いし、内壁面を全周にわたって多孔板で覆うよ
うにしても良い。これにより、パイロットコーンまたは
内筒内壁面で圧力波が乱反射して相互の干渉により減衰
が生じるため燃焼振動の起振力が低減されるようにな
る。
That is, in the inventions of claims 6 to 8, the sound absorbing means is formed on at least one of the inner wall surfaces of the pilot cone and the inner cylinder. As the sound absorbing unit, for example, a unit that irregularly reflects a pressure wave on the inner wall surface of the pilot cone or the inner cylinder and attenuates the pressure wave by interference between the pressure waves is used. Therefore, as the sound absorbing means, irregularities having valleys and peaks along the axial direction of the inner cylinder are formed on the inner wall surface of the pilot cone or the inner cylinder (that is, when viewed from the cross section of the pilot cone or the inner cylinder, (The inner wall surface is formed to have wavy irregularities all around.)
Alternatively, the inner wall surface may be covered with a perforated plate over the entire circumference. As a result, the pressure wave is irregularly reflected on the pilot cone or the inner wall surface of the inner cylinder and is attenuated by mutual interference, so that the excitation force of the combustion vibration is reduced.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。先ず、最初に図1を参照し
て一般的なガスタービン燃焼器の構成について説明す
る。図1は、ガスタービン燃焼器概略構成を説明する断
面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, the configuration of a general gas turbine combustor will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view illustrating a schematic configuration of a gas turbine combustor.

【0021】図1において、1は燃焼器全体を示す。燃
焼器1は内筒5と、内筒5内に燃料を噴射するノズルが
設けられたノズル部3とにより構成されている。本実施
形態の内筒5は噴射された燃料を燃焼させる燃焼室とし
ての内筒部分5bと、燃焼により生成した燃焼ガスをタ
ービン入口に導く尾筒部分5aとが一体に形成されたワ
ンピース構造とされている。燃焼器1は図示しないサポ
ートによりタービンケーシング7内に保持されている。
実際のガスタービンでは、図1に示す燃焼器が円周上に
複数個等間隔に配置され、それぞれタービンに燃焼ガス
を供給している。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes the entire combustor. The combustor 1 includes an inner cylinder 5 and a nozzle unit 3 provided with a nozzle for injecting fuel into the inner cylinder 5. The inner cylinder 5 of the present embodiment has a one-piece structure in which an inner cylinder portion 5b as a combustion chamber for burning injected fuel and a transition piece portion 5a for guiding combustion gas generated by combustion to a turbine inlet are integrally formed. Have been. The combustor 1 is held in the turbine casing 7 by a support (not shown).
In an actual gas turbine, a plurality of combustors shown in FIG. 1 are arranged on a circumference at equal intervals, and each supplies a combustion gas to the turbine.

【0022】燃焼用空気11は、図示しないタービン駆
動のガスタービン圧縮機により大気から昇圧され、ケー
シング7内に供給される。ガスタービン燃焼器1は、ケ
ーシング7に設けられた円筒状の燃焼器取付部(トップ
ハットと称する)71に取り付けられており、燃焼空気
11は、ケーシング7内からトップハット71内壁とノ
ズル部3外周との間の環状空間により形成される燃焼空
気通路73を通り燃焼器燃焼器1のノズル部3に設けら
れた燃焼空気入口35を通ってノズル部3に流入する。
ノズル部3の燃焼空気入口35部分には、流入する燃焼
空気を内筒軸線方向にガイドする後述のフローガイド1
13が設けられている。ノズル部3に流入した燃焼空気
は、ノズル部3からパイロットノズル31とメインノズ
ル33とを通って内筒5内に噴射される。
The combustion air 11 is pressurized from the atmosphere by a turbine-driven gas turbine compressor (not shown) and supplied into the casing 7. The gas turbine combustor 1 is attached to a cylindrical combustor attachment portion (referred to as a top hat) 71 provided in a casing 7, and the combustion air 11 flows from the inside of the casing 7 to the inner wall of the top hat 71 and the nozzle portion 3. The fuel gas passes through a combustion air passage 73 formed by an annular space between the outer periphery and a combustion air inlet 35 provided in the nozzle portion 3 of the combustor combustor 1 and flows into the nozzle portion 3.
A flow guide 1 to be described later, which guides the inflowing combustion air in the axial direction of the inner cylinder, is provided at the combustion air inlet 35 of the nozzle portion 3.
13 are provided. The combustion air that has flowed into the nozzle portion 3 is injected from the nozzle portion 3 into the inner cylinder 5 through the pilot nozzle 31 and the main nozzle 33.

【0023】ノズル部3は円筒状のシェル内の中央部に
パイロットノズル31を、パイロットノズル31周囲に
複数の(本実施形態では8つの)メインノズル33を等
間隔に配置した構成とされる。パイロットノズル31
は、内筒5内に燃料を噴射するパイロット燃料ノズル3
1aを備えており、噴射された燃料は図示しないイグナ
イタにより点火され、燃焼空気入口35からパイロット
ノズル31を通って流れる燃焼空気と内筒5内で混合し
つつ拡散燃焼を行い、パイロット炎を形成する。
The nozzle portion 3 has a configuration in which a pilot nozzle 31 is arranged at a central portion in a cylindrical shell, and a plurality of (eight in the present embodiment) main nozzles 33 are arranged around the pilot nozzle 31 at equal intervals. Pilot nozzle 31
Is a pilot fuel nozzle 3 for injecting fuel into the inner cylinder 5.
1a, the injected fuel is ignited by an igniter (not shown), and diffused combustion is performed while mixing with the combustion air flowing through the pilot nozzle 31 from the combustion air inlet 35 in the inner cylinder 5 to form a pilot flame. I do.

【0024】また、メインノズル33は予混合ノズルと
され、燃焼空気入口35からノズル部3に供給された燃
焼空気中に燃料ノズル33aから燃料を噴射し、予混合
気を形成して内筒5bに噴射する。図1に37で示すの
はメインノズル33内の燃料ノズル33a周囲に放射状
に配置されたスワーラベーンである。スワーラベーン3
7は、メインノズル33を流れる燃焼空気流にに旋回速
度成分を付与するように、流れ方向に角度を持って配置
された翼形状を有するベーンである。スワーラベーン3
7を通過した燃焼空気は、メインノズル33内で旋回流
を生じる。燃料(本実施形態では都市ガス、天然ガス等
の気体燃料や重油等の液体燃料が使用される)は、燃料
ノズル33aのスワーラベーン37下流側に設けられた
燃料噴射孔(図示せず)から上述した燃焼空気の旋回流
中に噴射される。このため、噴射された燃料と燃焼空気
との混合が促進され、メインノズル33内で均一な予混
合気が形成されるようになる。
The main nozzle 33 is a premix nozzle, and injects fuel from the fuel nozzle 33a into the combustion air supplied to the nozzle section 3 from the combustion air inlet 35 to form a premix gas to form the inner cylinder 5b. Spray. Reference numeral 37 in FIG. 1 denotes swirler vanes radially arranged around the fuel nozzle 33a in the main nozzle 33. Swirl vane 3
Numeral 7 is a vane having a blade shape arranged at an angle in the flow direction so as to impart a swirling speed component to the combustion air flow flowing through the main nozzle 33. Swirl vane 3
The combustion air that has passed through 7 generates a swirling flow in the main nozzle 33. Fuel (a gas fuel such as city gas or natural gas or a liquid fuel such as heavy oil is used in the present embodiment) is supplied from a fuel injection hole (not shown) provided on the downstream side of the swirler vane 37 of the fuel nozzle 33a. It is injected into the swirling flow of the combustion air. Therefore, mixing of the injected fuel and combustion air is promoted, and a uniform premixed air is formed in the main nozzle 33.

【0025】パイロットノズル31の出口部には、拡管
形状のパイロットコーン36が設けられている。パイロ
ットコーン36は、パイロットノズル31で生成される
パイロット炎がメインノズル33から噴射される予混合
気とメインノズル33直近の位置で接触することを防止
することにより、メインノズル出口近傍で予混合気が着
火してメインノズル内への逆火が生じることを防止する
ものである。
An expanded pipe-shaped pilot cone 36 is provided at the outlet of the pilot nozzle 31. The pilot cone 36 prevents the pilot flame generated by the pilot nozzle 31 from coming into contact with the premixed air injected from the main nozzle 33 at a position immediately adjacent to the main nozzle 33, so that the premixed air near the main nozzle outlet is prevented. To prevent backfire into the main nozzle due to ignition.

【0026】また、メインノズル33出口には、メイン
ノズルから噴射された予混合気がパイロットコーン36
側面に衝突して乱れを生じることを防止するために、メ
インノズルから噴射された予混合気をパイロットコーン
36側面に沿って導くノズル延長管34が接続されてい
る。図1に9で示すのは空気バイパス弁である。空気バ
イパス弁9は内筒5の尾筒部分5aをケーシング7内に
直接連通させるゲート弁からなり、ノズル部3から内筒
5に流入する燃焼空気量を負荷に応じて制御する機能を
有する。例えば、ガスタービン起動時や軽負荷時等でノ
ズル部3から内筒5に供給すべき燃焼空気量が少ない場
合には、空気バイパス弁9は図示しないアクチュエータ
により開弁され、ケーシング7内の燃焼空気の一部をノ
ズル部3を介さずに直接尾筒5a内に導入する。これに
より、ノズル部3の燃焼空気入口35から流入する燃焼
空気量が減少しメインノズル33で適切な予混合気を形
成することが可能となる。
At the outlet of the main nozzle 33, a premixed gas injected from the main nozzle is filled with a pilot cone 36.
In order to prevent turbulence due to collision with the side surface, a nozzle extension pipe 34 for guiding the premixed gas injected from the main nozzle along the side surface of the pilot cone 36 is connected. An air bypass valve is shown at 9 in FIG. The air bypass valve 9 is a gate valve that directly connects the tail tube portion 5a of the inner cylinder 5 to the inside of the casing 7, and has a function of controlling the amount of combustion air flowing into the inner cylinder 5 from the nozzle portion 3 according to the load. For example, when the amount of combustion air to be supplied from the nozzle unit 3 to the inner cylinder 5 is small at the time of starting the gas turbine or at a light load, the air bypass valve 9 is opened by an actuator (not shown), and the combustion in the casing 7 is stopped. Part of the air is introduced directly into the transition piece 5a without passing through the nozzle section 3. As a result, the amount of combustion air flowing from the combustion air inlet 35 of the nozzle portion 3 decreases, and it becomes possible to form an appropriate premixed air in the main nozzle 33.

【0027】メインノズル33から延長管34を通って
パイロットコーン34周囲に噴射された予混合気は、パ
イロットノズル31により生成されたパイロット炎とパ
イロットコーン36出口周縁部で接触することにより、
メインノズル33出口から充分に離れた位置で予混合炎
を生成する。予混合炎により生成した燃焼ガスは内筒5
の尾筒5a部分出口52に接続されたタービン入口静翼
(図示せず)を通り、タービンに供給され、タービンを
駆動する。
The premixed gas injected around the pilot cone 34 from the main nozzle 33 through the extension pipe 34 comes into contact with the pilot flame generated by the pilot nozzle 31 at the peripheral edge of the pilot cone 36 outlet.
A premixed flame is generated at a position sufficiently distant from the main nozzle 33 outlet. The combustion gas generated by the premixed flame is
The turbine is supplied to the turbine through a turbine inlet stationary blade (not shown) connected to the outlet 52 of the tail tube 5a, and drives the turbine.

【0028】本実施形態では、燃焼器1には壁面冷却の
ための冷却用流体が流通する冷却通路が設けられてい
る。すなわち、本実施形態では内筒5の内筒5b部と尾
筒部5a部は二重壁構造とされており、薄肉の内壁と外
壁との間には冷却蒸気通路として機能する間隙が形成さ
れている。更に、本実施形態では内筒5bと尾筒5aと
の境界部付近に相当する位置には、上記冷却通路に連通
する冷却蒸気入口管507が設けられている。冷却蒸気
は、入口管507から冷却通路に流入後、上流側(メイ
ンノズル側)に向けて内筒5b壁内を流れる流れと、下
流側(タービン入口側)に向けて尾筒5a内を流れる流
れとに分かれ、それぞれ内筒5bと尾筒5aとの内壁を
対流冷却した後、内筒5b上流端に設けられた出口管5
09aと尾筒5b下流端に設けられた出口管509bと
から外部に回収される。
In this embodiment, the combustor 1 is provided with a cooling passage through which a cooling fluid for cooling the wall surface flows. That is, in the present embodiment, the inner cylinder 5b and the tail cylinder 5a of the inner cylinder 5 have a double wall structure, and a gap that functions as a cooling steam passage is formed between the thin inner wall and the outer wall. ing. Further, in the present embodiment, a cooling steam inlet pipe 507 communicating with the cooling passage is provided at a position corresponding to the vicinity of the boundary between the inner cylinder 5b and the tail cylinder 5a. After flowing into the cooling passage from the inlet pipe 507, the cooling steam flows in the wall of the inner cylinder 5b toward the upstream side (main nozzle side) and flows in the transition piece 5a toward the downstream side (turbine inlet side). After convection cooling the inner walls of the inner cylinder 5b and the tail cylinder 5a, the outlet pipe 5 is provided at the upstream end of the inner cylinder 5b.
09a and the outlet pipe 509b provided at the downstream end of the transition piece 5b.

【0029】次に、本発明のガスタービン燃焼器の燃焼
振動防止について説明する。前述したように、ガスター
ビン燃焼器内で生じる圧力脈動の周波数と、燃焼器1の
気柱振動の固有振動数とが近接すると、大きな燃焼振動
が生じやすくなる。これを防止するためには、燃焼器の
固有振動数が燃焼器内の圧力脈動の周波数から充分に離
れた値になるようにするか、燃焼器内での圧力脈動が小
さくなるようにする必要がある。通常、燃焼器の固有振
動数を変えるためには燃焼器寸法(全長)を変更する必
要があるが、実際にはケーシング内での配置上の制約等
により燃焼器全長を自由に設定することはできない。そ
こで、以下に説明する実施形態では、燃焼器全長を変更
することなく燃焼器の固有振動数を変化させて、燃焼器
内の圧力変動の周波数と燃焼器の固有振動数との間隔を
離すことを可能としている。
Next, prevention of combustion vibration of the gas turbine combustor according to the present invention will be described. As described above, when the frequency of the pressure pulsation generated in the gas turbine combustor and the natural frequency of the air column vibration of the combustor 1 are close to each other, large combustion vibration is likely to occur. To prevent this, it is necessary to make the natural frequency of the combustor sufficiently far from the frequency of the pressure pulsation in the combustor, or to reduce the pressure pulsation in the combustor. There is. Usually, in order to change the natural frequency of the combustor, it is necessary to change the size (total length) of the combustor. However, in practice, it is impossible to freely set the total length of the combustor due to restrictions on arrangement in the casing. Can not. Therefore, in the embodiment described below, the natural frequency of the combustor is changed without changing the overall length of the combustor, and the interval between the frequency of pressure fluctuation in the combustor and the natural frequency of the combustor is increased. Is possible.

【0030】(1)第1の実施形態 本実施形態では、ノズル部3内に設けられたフローガイ
ド113を貫通する調節孔を設けることにより、燃焼器
1全体の固有振動数を変化させる。図2は、本実施形態
のガスタービン燃焼器におけるノズル部3部分の拡大断
面図である。フローガイド113は、ノズル部の燃焼空
気入口35の縁部に設けられたガイド板113aと、ノ
ズル部3内のガイド板113aに対向する位置に設けら
れたガイド隔壁113bとから構成される。ガイド隔壁
113bは、図示しないサポートによりノズル部3の中
心に支持されたガイドサポート113cからノズル部外
周に向けて延びる隔壁である。フローガイド113は、
燃焼空気通路73を通ってノズル部3外側を流れる燃焼
空気を180度転向させ、ノズル部3内を内筒に向けて
スムーズに流す機能を有している。通常、ガイド隔壁1
13bは、ノズル部3内を内筒側区画3aと、区画3a
から隔離された上流側区画3bとに分割している。この
ため、通常の燃焼器では、ガイド隔壁113が燃焼器の
閉鎖端となり、内筒5内の燃焼により発生した圧力波
は、ガイド隔壁113aで反射する。また、内筒5の燃
焼ガス出口52(図1)は燃焼器の開放端となり、1次
の気柱振動ではガイド隔壁113(閉鎖端)を節とし、
内筒出口52(開放端)を腹とする定常波が生成され、
開放端と閉鎖端との間の管路長と管径とにより固有振動
数が決定される。
(1) First Embodiment In this embodiment, the natural frequency of the entire combustor 1 is changed by providing an adjustment hole that penetrates the flow guide 113 provided in the nozzle portion 3. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the nozzle 3 in the gas turbine combustor of the present embodiment. The flow guide 113 includes a guide plate 113a provided at an edge of the combustion air inlet 35 of the nozzle portion, and a guide partition 113b provided at a position facing the guide plate 113a in the nozzle portion 3. The guide partition 113b is a partition extending from the guide support 113c supported at the center of the nozzle unit 3 by a support (not shown) toward the outer periphery of the nozzle unit. Flow guide 113
It has a function of turning the combustion air flowing outside the nozzle portion 3 through the combustion air passage 73 by 180 degrees and smoothly flowing the inside of the nozzle portion 3 toward the inner cylinder. Usually, guide partition 1
13b, the inside of the nozzle portion 3 is divided into an inner cylinder side section 3a and a section 3a.
And an upstream section 3b isolated from the upstream section 3b. Therefore, in a normal combustor, the guide partition 113 serves as a closed end of the combustor, and the pressure wave generated by the combustion in the inner cylinder 5 is reflected by the guide partition 113a. Also, the combustion gas outlet 52 (FIG. 1) of the inner cylinder 5 becomes the open end of the combustor, and the primary partition vibrates the guide partition 113 (closed end) as a node.
A standing wave having an antinode at the inner cylinder outlet 52 (open end) is generated,
The natural frequency is determined by the pipe length and the pipe diameter between the open end and the closed end.

【0031】本実施形態では、ガイド隔壁113aを貫
通する調節孔115(図2)を設けることにより、上流
側区画3bと内筒側区画3aとを連通させ、燃焼器の固
有振動数を変化させている。上流側区画3bを内筒側区
画3aに連通させることにより、閉鎖端は上流側区画3
b内に移動し、更に上流側区画3bの容積が内筒側区画
3aに付加されるため、燃焼器全体の固有振動数は、調
節孔115を設けない場合に較べて低下する。このた
め、燃焼器全長を変更することなく固有振動数を変化さ
せることが可能となる。また、フローガイド隔壁113
b上の調節孔115の径、数及び配置によっても固有振
動数は変化するため、調節孔115の径、数及び配置の
詳細は実際の燃焼器を用いた実験により決定することが
好ましい。
In this embodiment, by providing an adjusting hole 115 (FIG. 2) penetrating the guide partition 113a, the upstream section 3b and the inner cylinder section 3a are communicated with each other to change the natural frequency of the combustor. ing. By making the upstream section 3b communicate with the inner cylinder side section 3a, the closed end becomes the upstream section 3b.
b, and the volume of the upstream section 3b is added to the inner cylinder section 3a, so that the natural frequency of the entire combustor is lower than when the adjusting hole 115 is not provided. For this reason, it is possible to change the natural frequency without changing the overall length of the combustor. In addition, the flow guide partition 113
Since the natural frequency also changes depending on the diameter, number, and arrangement of the adjustment holes 115 on b, it is preferable that the details of the diameter, number, and arrangement of the adjustment holes 115 be determined by an experiment using an actual combustor.

【0032】本実施形態では、上記に加えて更に、図2
に示すようにノズル部3の上流側区画3b内には、軸線
方向の位置を変更可能な第2の隔壁117が設けられて
いる。隔壁117は、ノズル部3端部の燃焼器カバー1
19の凹部119a内の軸線方向の任意の位置に適宜な
手段で固定可能とされている。第2の隔壁117を軸線
方向に移動させることにより、フローガイド隔壁113
aと第2の隔壁117との距離が変化するとともに、上
流側側区画3b自身の容積も変化する。このため、本実
施形態では、フローガイド隔壁113a上の調節孔11
5の数、配置等に加えて第2の隔壁117の軸線方向位
置を変化させることにより、広い範囲で燃焼器1の固有
振動数を調節することが可能となっている。 (2)第2の実施形態 次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
In this embodiment, in addition to the above, FIG.
As shown in the figure, a second partition wall 117 whose position in the axial direction can be changed is provided in the upstream section 3b of the nozzle section 3. The partition wall 117 has a combustor cover 1 at the end of the nozzle portion 3.
It can be fixed at an arbitrary position in the axial direction within the nineteen concave portion 119a by an appropriate means. By moving the second partition 117 in the axial direction, the flow guide partition 113 is moved.
As the distance between a and the second partition 117 changes, the volume of the upstream section 3b itself also changes. For this reason, in the present embodiment, the adjustment hole 11 on the flow guide partition 113a is formed.
The natural frequency of the combustor 1 can be adjusted in a wide range by changing the axial position of the second partition 117 in addition to the number, arrangement, and the like of the five. (2) Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0033】前述の第1の実施形態では、燃焼器ノズル
部3内のフローガイド隔壁113bに設けた調節孔11
5と第2の隔壁117とにより燃焼器の固有振動数を調
節していたが、本実施形態では燃焼器1の外部に固有振
動数の調節手段を設けている点が第1の実施形態と相違
している。図3は、本実施形態の概略構成を説明する図
2と同様な断面図である。
In the first embodiment described above, the control holes 11 provided in the flow guide partition 113b in the combustor nozzle 3 are provided.
5 and the second partition 117 adjust the natural frequency of the combustor. However, in the present embodiment, the first embodiment differs from the first embodiment in that a natural frequency adjusting means is provided outside the combustor 1. Are different. FIG. 3 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 illustrating the schematic configuration of the present embodiment.

【0034】図3に示すように、本実施形態ではケーシ
ング7のトップハット71と燃焼器1外周との間に形成
される燃焼空気通路73に反射板81を配置することに
より燃焼器1の固有振動数を変化させている。反射板7
3は、燃焼空気通路73の燃焼空気の流れを阻害しない
ように、多数の貫通孔81aを有する環状の多孔板から
なり、その外周でトップハット内壁に適宜な手段を用い
て固定されている。通常、ノズル部3内から燃焼空気通
路73に伝播する圧力波は、燃焼空気通路73からケー
シング7内に伝達される。このため、反射板81が無い
状態では燃焼空気通路73の入口部分は気柱振動の腹を
形成する。これに対して、本実施形態では燃焼空気通路
73中途に反射板81を設けているため、ノズル部3内
から伝播する圧力波は、反射板81で反射するようにな
る。これにより、反射板81の位置が気柱振動の節を形
成するようになり、燃焼器1と燃焼空気通路73とによ
り生成する気柱振動の固有周波数が変化するようにな
る。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the reflector 81 is disposed in the combustion air passage 73 formed between the top hat 71 of the casing 7 and the outer periphery of the combustor 1 so that the combustor 1 has a unique shape. The frequency is changed. Reflector 7
Reference numeral 3 denotes an annular porous plate having a large number of through holes 81a so as not to obstruct the flow of the combustion air in the combustion air passage 73, and is fixed to the inner wall of the top hat at an outer periphery thereof by using an appropriate means. Normally, a pressure wave propagating from the inside of the nozzle portion 3 to the combustion air passage 73 is transmitted from the combustion air passage 73 into the casing 7. Therefore, when there is no reflector 81, the entrance of the combustion air passage 73 forms an antinode of air column vibration. On the other hand, in the present embodiment, since the reflecting plate 81 is provided in the middle of the combustion air passage 73, the pressure wave propagating from inside the nozzle unit 3 is reflected by the reflecting plate 81. Accordingly, the position of the reflector 81 forms a node of the air column vibration, and the natural frequency of the air column vibration generated by the combustor 1 and the combustion air passage 73 changes.

【0035】反射板81は、燃焼空気通路73の任意の
軸線方向位置に固定することが可能とされているため、
本実施形態によっても広い範囲で燃焼器1の固有振動数
を調節することが可能となっている。 (3)第3の実施形態 本実施形態では、内筒5の外周部に、内筒内部と連通す
る容積室を付加することにより、燃焼器の固有振動数を
調節する。
The reflecting plate 81 can be fixed at an arbitrary axial position of the combustion air passage 73.
According to the present embodiment as well, it is possible to adjust the natural frequency of the combustor 1 in a wide range. (3) Third Embodiment In the present embodiment, the natural frequency of the combustor is adjusted by adding a volume chamber communicating with the inside of the inner cylinder to the outer periphery of the inner cylinder 5.

【0036】図4は、本実施形態の構成を説明する、図
1と同様な断面図である。本実施形態では、内筒5の尾
筒5a部分の外周に中空のリング91がロウ付け等によ
り固定されている。また、リング91の内部空間(容積
室)91aは、尾筒5a部分の外周に設けられた連通孔
92を介して尾筒5b内部と連通している。これによ
り、内筒5には連通孔92を介して容積室91aが付加
されるようになり、容積室91aを設けていない場合に
較べて燃焼器1の固有振動数が低下する。
FIG. 4 is a sectional view similar to FIG. 1 for explaining the structure of the present embodiment. In the present embodiment, a hollow ring 91 is fixed to the outer periphery of the transition piece 5a of the inner cylinder 5 by brazing or the like. The internal space (volume chamber) 91a of the ring 91 communicates with the inside of the transition piece 5b via a communication hole 92 provided on the outer periphery of the transition piece 5a. Thereby, the volume chamber 91a is added to the inner cylinder 5 through the communication hole 92, and the natural frequency of the combustor 1 is reduced as compared with the case where the volume chamber 91a is not provided.

【0037】なお、図4ではリング91(容積室91
a)は内筒5の尾筒5a部分の外周に設けられている
が、内筒5内で気柱振動の節が形成される部分の外周に
リング91を設けることにより、効果的に燃焼振動を防
止することが可能となる。上述した第1から第3の実施
形態では、燃焼器1の固有振動数を予め燃焼器内の圧力
変動の周波数から離れた位置に設定しておくことによ
り、燃焼振動の発生を防止している。これに対して、以
下の実施形態では燃焼器内の燃焼により発生する圧力波
を減衰させて燃焼振動の起振力を低下させることによ
り、燃焼振動の発生を防止している。 (4)第4の実施形態 本実施形態では、燃焼器1のパイロットコーン36また
は内筒5の少なくとも一方の内壁面に、内筒5内で燃焼
により生成する圧力波を減衰させる吸音手段を設け、燃
焼振動の起振力を低下させている。
In FIG. 4, the ring 91 (volume chamber 91)
a) is provided on the outer periphery of the transition piece 5a portion of the inner cylinder 5, but by providing the ring 91 on the outer periphery of the portion where the air column vibration node is formed in the inner cylinder 5, the combustion vibration can be effectively prevented. Can be prevented. In the above-described first to third embodiments, the generation of combustion vibration is prevented by setting the natural frequency of the combustor 1 at a position away from the frequency of pressure fluctuation in the combustor in advance. . On the other hand, in the following embodiments, the generation of combustion vibration is prevented by attenuating the pressure wave generated by the combustion in the combustor to reduce the excitation force of the combustion vibration. (4) Fourth Embodiment In the present embodiment, a sound absorbing means for attenuating a pressure wave generated by combustion in the inner cylinder 5 is provided on at least one of the inner wall surface of the pilot cone 36 or the inner cylinder 5 of the combustor 1. In addition, the vibrating force of combustion vibration is reduced.

【0038】図5は、本実施形態の構成を示す図1と同
様な断面図である。図5に示すように、本実施形態では
パイロットコーン36の内壁面36aと内筒5の内壁面
5cには、それぞれ吸音手段36dと5dが設けられて
いる。図6は、内筒5部分の内壁面5cに設けられた吸
音手段5dの形状を模式的に示す図である。図6に示す
ように、本実施形態では内筒5の内壁面5cには全周に
わたって谷部501dと山部502dとが、それぞれ内
筒軸線方向に交互に延設されており、内筒5の軸線に直
角な平面での断面では内壁面5cは波形の凹凸形状にな
っている。また、図示していないが、パイロットコーン
36の内壁面36a上の吸音手段36dも内筒の内壁面
5cと同様な波形の凹凸が形成されている。このよう
に、内壁面36aと5cとの表面に凹凸を形成すること
により、燃焼により発生した圧力波は、谷部501dと
山部502dとでは異なる方向に反射するようになるた
め、反射波が相互に干渉して圧力波が減衰するようにな
る。このため、振動の起振力が低下し、大きな燃焼振動
が生じることが防止される。
FIG. 5 is a sectional view similar to FIG. 1 showing the structure of this embodiment. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, sound absorbing means 36d and 5d are provided on the inner wall surface 36a of the pilot cone 36 and the inner wall surface 5c of the inner cylinder 5, respectively. FIG. 6 is a diagram schematically showing the shape of the sound absorbing means 5d provided on the inner wall surface 5c of the inner cylinder 5 part. As shown in FIG. 6, in the present embodiment, valley portions 501d and crest portions 502d are alternately provided along the inner cylinder axis direction on the inner wall surface 5c of the inner cylinder 5 over the entire circumference. The inner wall surface 5c has a corrugated uneven shape in a cross section taken on a plane perpendicular to the axis of. Although not shown, the sound absorbing means 36d on the inner wall surface 36a of the pilot cone 36 also has the same wave-like irregularities as the inner wall surface 5c of the inner cylinder. As described above, by forming the irregularities on the surfaces of the inner wall surfaces 36a and 5c, the pressure wave generated by the combustion is reflected in different directions at the valley 501d and the peak 502d. The pressure waves attenuate due to mutual interference. For this reason, the vibration generating force is reduced, and the occurrence of large combustion vibration is prevented.

【0039】なお、内壁面36aと5cとに形成する吸
音手段36d、5cの形状は、圧力波が乱反射して干渉
により減衰を生じる形状であれば波形に限る必要はな
く、例えば、多孔板等でパイロットコーン36と内筒5
の内壁面を覆うようにしても良い。また、本実施形態で
は、パイロットコーン36と内筒5の内壁面との両方に
吸音手段を設けているが、パイロットコーン36内壁面
または、内筒5の内壁面のいずれか一方に凹凸形状の吸
音手段を設けることによっても、燃焼振動が生じにくく
なることが判明している。
The shape of the sound absorbing means 36d and 5c formed on the inner wall surfaces 36a and 5c need not be limited to a waveform as long as the pressure wave is irregularly reflected and attenuated by interference. Pilot cone 36 and inner cylinder 5
May be covered. Further, in the present embodiment, the sound absorbing means is provided on both the pilot cone 36 and the inner wall surface of the inner cylinder 5. However, one of the inner wall surface of the pilot cone 36 and the inner wall surface of the inner cylinder 5 has an uneven shape. It has been found that even when the sound absorbing means is provided, combustion vibration is less likely to occur.

【0040】[0040]

【発明の効果】各請求項に記載の発明によれば、ガスタ
ービン燃焼器における燃焼振動を効果的に防止すること
が可能となる共通の効果が得られる。
According to the invention described in each of the claims, a common effect is obtained in which combustion oscillation in the gas turbine combustor can be effectively prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ガスタービン燃焼器の一般的な概略構成を説明
する断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a general schematic configuration of a gas turbine combustor.

【図2】本発明の第1の実施形態を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施形態を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施形態を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a fourth embodiment of the present invention.

【図6】第4の実施形態の構成の詳細を説明する図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating details of a configuration according to a fourth embodiment;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガスタービン燃焼器 3…ノズル部 5…内筒 35…燃焼空気入口 113…フローガイド 113b…フローガイド隔壁 115…調節孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine combustor 3 ... Nozzle part 5 ... Inner cylinder 35 ... Combustion air inlet 113 ... Flow guide 113b ... Flow guide partition wall 115 ... Adjustment hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋村 淳司 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 稲田 満 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 萬代 重実 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 青山 邦明 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 落合 啓明 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Junji Hashimura 2-1-1 Shinama, Araimachi, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside the Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Mitsuru Inada 2-1-1 Shinama, Araimachi Takasago City, Hyogo Prefecture No. 1 Inside the Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Shigetomi Bandai 2-1-1, Araimachi, Araimachi, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside the Takasago Research Institute, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. No. 1-1 Inside Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Works (72) Inventor Hiroaki Ochiai 2-1-1, Araimachi Shinhama, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Works

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タービン駆動の圧縮機で加圧した燃焼空
気を用いて燃料を燃焼させ、前記タービンを駆動する燃
焼ガスを発生させるガスタービン燃焼器であって、 燃料ノズルが配置されたノズル部と、該ノズル部に接続
されノズル部から供給された燃料を燃焼させる内筒とを
備え、燃焼空気は、ノズル部に供給され燃料ノズルから
噴射された燃料と混合した状態で前記内筒の一端から内
筒内に供給され、内筒内で燃焼後、燃焼ガスとして内筒
他端からタービンに供給され、 更に、燃焼器の気柱振動における固有振動数を、ガスタ
ービン燃焼器長さを変更することなく調節可能な調節手
段を備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
1. A gas turbine combustor for combusting fuel using combustion air pressurized by a turbine-driven compressor to generate combustion gas for driving the turbine, wherein a fuel nozzle is disposed. And an inner cylinder connected to the nozzle portion for burning fuel supplied from the nozzle portion, wherein the combustion air is mixed with fuel supplied to the nozzle portion and injected from the fuel nozzle, and one end of the inner cylinder is provided. After combustion in the inner cylinder, and then supplied to the turbine as combustion gas from the other end of the inner cylinder.Furthermore, the natural frequency of the air column vibration of the combustor and the length of the gas turbine combustor are changed A gas turbine combustor comprising adjusting means that can be adjusted without performing.
【請求項2】 前記ノズル部は、該ノズル部外周から流
入する燃焼空気をノズル部軸線方向に向けて偏向させる
フローガイド隔壁を備え、 前記調節手段は、前記フローガイド上に設けられ、フロ
ーガイド隔壁の両側のノズル部内部を互いに連通させる
調節孔を備えた、請求項1に記載のガスタービン燃焼
器。
2. The nozzle unit includes a flow guide partition for deflecting combustion air flowing from an outer periphery of the nozzle unit in the axial direction of the nozzle unit, and the adjusting unit is provided on the flow guide, 2. The gas turbine combustor according to claim 1, further comprising an adjustment hole that allows the insides of the nozzle portions on both sides of the partition to communicate with each other.
【請求項3】 前記調節手段は、更に前記フローガイド
隔壁により区切られるノズル部内の区画のうち、フロー
ガイド隔壁に対して内筒とは反対側に位置するノズル部
内区画の容積を調節する手段を備えた、請求項2に記載
のガスタービン燃焼器。
3. The adjusting means further comprises a means for adjusting a volume of a section in the nozzle portion, which is located on a side opposite to the inner cylinder with respect to the flow guide partition, among the sections in the nozzle section divided by the flow guide partition. The gas turbine combustor according to claim 2, comprising:
【請求項4】 前記燃焼空気は、燃焼器外周に設けられ
た燃焼空気通路を通り、前記ノズル部に設けられた燃焼
空気入口からノズル部内に流入し、前記調節手段は、前
記燃焼空気通路内に配置された圧力波反射板を備えた、
請求項1に記載のガスタービン燃焼器。
4. The combustion air passes through a combustion air passage provided on an outer periphery of a combustor and flows into a nozzle from a combustion air inlet provided in the nozzle. With a pressure wave reflector arranged at
The gas turbine combustor according to claim 1.
【請求項5】 前記調節手段は、前記内筒周囲に配置さ
れ、内筒内部と連通する環状の容積室を備えた、請求項
1に記載のガスタービン燃焼器。
5. The gas turbine combustor according to claim 1, wherein the adjusting means includes an annular volume chamber disposed around the inner cylinder and communicating with the inside of the inner cylinder.
【請求項6】 タービンに駆動される圧縮機で昇圧した
空気により燃料を燃焼させ、前記タービンを駆動する燃
焼ガスを生成するガスタービン燃焼器であって、 前記タービンの燃焼ガス入口に接続され、供給された燃
料を燃焼させ、生成した燃焼ガスをタービンに供給する
内筒と、 前記内筒の中心に配置され、内筒内に燃料を噴射してパ
イロット炎を形成するパイロットノズルと、 前記パイロットノズルの周囲に配置され、前記圧縮機か
ら供給された空気と燃料との予混合気を内筒内に噴射
し、前記パイロット炎により着火して予混合炎を形成す
る複数のメインノズルと、 前記パイロットノズル出口周囲を包囲し、前記メインノ
ズルからの予混合気がメインノズル出口直近で着火する
ことを防止する拡管形状のパイロットコーンと、を備
え、 前記パイロットコーンと、前記内筒との少なくとも一方
の内壁面上に圧力波の反射を減衰させる吸音手段を形成
した、ガスタービン燃焼器。
6. A gas turbine combustor for burning fuel by air pressurized by a compressor driven by a turbine to generate combustion gas for driving the turbine, the gas turbine combustor being connected to a combustion gas inlet of the turbine, An inner cylinder that burns the supplied fuel and supplies the generated combustion gas to the turbine; a pilot nozzle that is arranged at the center of the inner cylinder and injects fuel into the inner cylinder to form a pilot flame; A plurality of main nozzles arranged around a nozzle, injecting a premixed air of air and fuel supplied from the compressor into an inner cylinder, and ignited by the pilot flame to form a premixed flame; A pipe-shaped pilot cone surrounding the pilot nozzle outlet and preventing the premixed gas from the main nozzle from igniting immediately near the main nozzle outlet. Wherein the pilot cone, to form a sound absorbing means for attenuating the reflection of the pressure wave on at least one inner wall surface of the inner cylinder, the gas turbine combustor.
【請求項7】 前記吸音手段は、前記内壁面上に全周に
わたって形成された凹凸部を備えた、請求項6に記載の
ガスタービン燃焼器。
7. The gas turbine combustor according to claim 6, wherein said sound absorbing means has an uneven portion formed over the entire inner wall surface.
【請求項8】 前記吸音手段は、前記内壁面を全周にわ
たって覆う多孔板を備えた、請求項6に記載のガスター
ビン燃焼器。
8. The gas turbine combustor according to claim 6, wherein said sound absorbing means includes a perforated plate covering said inner wall surface over the entire circumference.
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