WO2009081856A1

WO2009081856A1 - ガスタービン燃焼器

Info

Publication number: WO2009081856A1
Application number: PCT/JP2008/073177
Authority: WO
Inventors: Kei Inoue; Keijiro Saito; Yoshikazu Matsumura; Sosuke Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2009-07-02
Also published as: US20140305094A1; CN101743442B; EP2187127A4; US9612013B2; US20100319351A1; CN101743442A; US8794004B2; JP5173393B2; US20140305095A1; EP2187127B1; US9791149B2; KR20100018604A; EP2187127A1; JP2009150615A

Abstract

　パイロット火炎と予混合火炎との間に形成されるパイロット空気の低温空気層を低減し、予混合火炎の保炎性を向上させることができるガスタービン燃焼器を提供する。筒状に形成された燃焼器本体の中心部に設けられてパイロット火炎を形成するパイロットバーナ３と、パイロットバーナ３の外周を取り巻くように複数配設されて予混合火炎を形成するメインバーナ１０とを具備してなるガスタービン燃焼器１Ａが、パイロット火炎と予混合火炎との間に形成されるパイロット空気の低温空気層を低減する火移り性改善部として流路閉塞部材２０を備えている。

Description

ガスタービン燃焼器

　本発明は、ガスタービン燃焼器に関する。

　従来、ガスタービン燃焼器１には、たとえば図１２に示すように、筒状に形成された燃焼器本体２の中心位置にパイロットバーナ３を配置し、その周囲を取り囲むようにして複数（たとえば８本）のメインバーナ１０が円周方向へ等ピッチに配置された構成のものがある。
　パイロットバーナ３は、パイロットノズル４とその周囲に形成されたパイロット空気流路５とを備えている。パイロットノズル４を通って供給されたパイロット燃料は、パイロット空気流路５から供給されるパイロット空気により燃焼し、保炎器９の後方へ延びるパイロット火炎を形成する。なお、図中の符号６はパイロット空気流路５内に設置されて旋回流を形成するパイロットスワラー、７はパイロット空気流路５を形成する筒状部材８の下流側端部を拡径したパイロットコーンである。

　メインバーナ１０は、メインノズル１１とその周囲に形成されたメイン空気流路１２とを備えている。メインノズル１１から供給されたメイン燃料は、メイン空気流路１２を通って供給されたメイン空気と予混合されて予混合気となる。この予混合気は、保炎器９の下流においてパイロット火炎からの火移り性により燃焼する。なお、図中の符号１３はメイン空気流路１２に設置されたメインスワラーであり、メイン空気を旋回流にしてメイン燃料との予混合を促進するものである。
　すなわち、上述したガスタービン燃焼器１は、保炎性に支配される３０～８０Ｈｚ程度の燃焼振動を防止または抑制するため、パイロットバーナ２の拡散燃焼により安定したパイロット火炎（拡散火炎）を形成し、このパイロット火炎がメインバーナ１０の予混合気まで橋渡しされる火移り性により、予混合気を燃焼させて得られる予混合火炎を安定させるように構成されている。

　ところで、ガスタービン燃焼器の燃焼振動を防止する従来技術としては、２以上設けられた予混合管の空気入口に設けられたスワラー角度を互いに異なるものとし、燃焼室内の火炎を長くすることが提案されている。この従来技術によれば、火炎を長くすることにより発熱が分散するので、加振力は小さくなるとされる。（たとえば、特許文献１参照）
　また、予混合燃焼域における予混合気の着火性能を向上させるため、パイロットコーンの先端部下流側に向けて空気を噴出する空気噴出手段を設けるとともに、パイロットコーンの先端部下流側に形成される保炎低速域あるいはその近傍に燃料を噴出する燃料噴出手段をパイロットコーンに設けたガスタービン燃焼器が提案されている。（たとえば、特許文献２参照）
特開２００３－１３９３２６号公報特開２００５－１１４１９３号公報

　ところで、上述した従来のガスタービン燃焼器１においては、保炎器９の下流に形成される冷たいパイロット空気層（以下、「低温空気層」と呼ぶ）が安定的な予混合火炎の形成を阻害するので、燃焼振動の要因となる予混合火炎の保炎性を悪化させるという問題が指摘されている。
　すなわち、図１２に示すガスタービン燃焼器１において、パイロットスワラー６を通過したパイロット空気は旋回空気流となり、パイロットコーン７の内面に沿って保炎器９まで到達する。この旋回空気流は、保炎器９の下流においてパイロット火炎と予混合火炎との間に低温空気層を形成する。

　この低温空気層は温度の低い空気層であるため、パイロット火炎が予混合気を燃焼させて予混合火炎を形成するための火移りを低下させることとなり、この結果、予混合気の燃焼は不安定なものとなる。従って、ガスタービン燃焼器１においては、安定した予混合火炎を形成することができず、従って、燃焼振動の原因となる予混合火炎の保炎性は悪化することとなる。
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パイロット火炎と予混合火炎との間に形成されるパイロット空気の低温空気層を低減し、予混合火炎の保炎性を向上させることができるガスタービン燃焼器を提供することにある。

　本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
　本発明に係るガスタービン燃焼器は、筒状に形成された燃焼器本体の中心部に設けられてパイロット火炎を形成するパイロットバーナと、該パイロットバーナの外周を取り巻くように複数配設されて予混合火炎を形成するメインバーナとを具備してなるガスタービン燃焼器において、前記パイロット火炎と前記予混合火炎との間に形成されるパイロット空気の低温空気層を低減する火移り性改善部を備えていることを特徴とするものである。

　このようなガスタービン燃焼器によれば、パイロット火炎と予混合火炎との間に形成されるパイロット空気の低温空気層を低減する火移り性改善部を備えているので、低温空気層を薄くして予混合気とパイロット火炎との距離を縮め、パイロット火炎から予混合気への火移り性が向上する。

　上記の発明において、前記火移り性改善部は、パイロット空気流路に設けられたパイロットスワラーに対し、ベーン間空気流路の１または複数箇所を塞ぐように設置された流路閉塞部材であることが好ましく、これにより、流路閉塞部材の下流に低温空気層が薄い領域を形成し、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。

　上記の発明において、前記火移り性改善部は、パイロットコーンの外縁部より後方へ突出する１または複数枚の板状突起部材であることが好ましく、これにより、板状突起部材がパイロット空気の流れに渦を生じさせ、メインバーナの予混合気の一部をパイロットバーナよりに巻き込むことで予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。

　上記の発明において、前記火移り性改善部は、パイロットコーン外縁部の内周面に１または複数箇所設けられた後退角を有する楔状ボルテックスジェネレータであることが好ましく、これにより、楔状ボルテックスジェネレータがパイロット空気の流れに渦を生じさせ、メインバーナの予混合気の一部をパイロットバーナよりに巻き込むことで予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。

　上記の発明において、前記火移り性改善部は、パイロットコーンの内周面に１または複数個設けられた略三角柱形状の分流部材であることが好ましく、これにより、分流部材の下流に低温空気層が薄い領域を形成し、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。

　上記の発明において、前記火移り性改善部は、パイロットコーンの出口部に形成され、パイロット空気の一部を前記メインバーナ側へ分流させるバイパス流路であることが好ましく、これにより、バイパス流路の下流に低温空気層が薄い領域を形成し、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。この場合のバイパス流路は、パイロットコーンの周方向において全周または断続的に形成すればよい。なお、ここでバイパスされるパイロット空気の流量は、メインバーナに供給されるメイン空気の流量と比較して非常に小さいため、予混合気を希薄にするような悪影響は無視できる。

　上記の発明において、前記火移り性改善部は、パイロットスワラーの出口部に１または複数個設けられた略三角柱形状の分流部材であることが好ましく、これにより、分流部材の下流に低温空気層が薄い領域を形成し、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。

　上記の発明において、前記火移り性改善部は、パイロットコーンをプレス加工して内壁面に形成された１または複数個の隆起部であることが好ましく、これにより、隆起部の下流に低温空気層が薄い領域を形成し、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。

　上記の発明において、前記火移り性改善部は、パイロット空気流路のスワラー出口に部分的な設けた狭隘部であることが好ましく、これにより、狭隘部の下流に低温空気層が薄い領域を形成し、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。

　上述した本発明によれば、パイロット火炎と予混合火炎との間に形成されるパイロット空気の低温空気層を低減する火移り性改善部を設けたことにより、低温空気層を薄くして予混合気とパイロット火炎との距離を縮め、パイロット火炎から予混合気への火移り性を向上させることができる。この結果、予混合気の燃焼が安定し、安定した予混合火炎が形成されるので、予混合火炎の保炎性に支配されるガスタービン燃焼器の燃焼振動を改善することができる。

本発明に係るガスタービン燃焼器の第１の実施形態について、ガスタービン燃焼器を出口側から見た構成図である。図１に示すガスタービン燃焼器の断面図である。図１に示すガスタービン燃焼器について、パイロット空気域と予混合気域との境界線Ｌを示す図である。本発明に係るガスタービン燃焼器の第２の実施形態について、ガスタービン燃焼器を出口側から見た右半分の構成図である。図２に示すガスタービン燃焼器の断面図である。本発明に係るガスタービン燃焼器の第３の実施形態を示す図で、ガスタービン燃焼器を出口側から見た右半分の構成図である。図６Ａのボルテックスジェネレータをパイロットコーンの軸中心側から見た図である。図６Ｂのボルテックスジェネレータを下流側から見た図である。本発明に係るガスタービン燃焼器の第４の実施形態を示す図で、ガスタービン燃焼器を出口側から見た右半分の構成図である。図７Ａの断面図である。本発明に係るガスタービン燃焼器の第５の実施形態について、ガスタービン燃焼器の構成例を示す断面図である。本発明に係るガスタービン燃焼器の第６の実施形態を示す図で、ガスタービン燃焼器の構成例を示す断面図である。図９Ａの分流部材をパイロットコーンの軸中心側から見た図である。本発明に係るガスタービン燃焼器の第７の実施形態について、ガスタービン燃焼器の構成例を示す断面図である。本発明に係るガスタービン燃焼器の第８の実施形態を示す図で、要部構成例を示す断面図である。図１１ＡのＡ矢視図である。従来のガスタービン燃焼器について構成例を示す断面図である。

符号の説明

　　１Ａ～１Ｈ　　ガスタービン燃焼器
　　２　　燃焼器本体
　　３　　パイロットバーナ
　　４　　パイロットノズル
　　５　　パイロット空気流路
　　６　　パイロットスワラー
　　７　　パイロットコーン
　　８　　筒状部材
　　９　　保炎器
　１０　　メインバーナ
　１１　　メインノズル
　１２　　メイン空気流路
　１３　　メインスワラー
　２０　　流路閉塞部材（火移り性改善部）
　２１　　板状突起部材（火移り性改善部）
　２２　　ボルテックスジェネレータ（火移り性改善部）
　２３，２６　　分流部材（火移り性改善部）
　２４　　バイパス流路（火移り性改善部）
　２７　　隆起部（火移り性改善部）
　２８　　狭隘部（火移り性改善部）

　以下、本発明に係るガスタービン燃焼器の一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
　図１及び図２に示すガスタービン燃焼器１Ａは、筒状に形成された燃焼器本体２の中心位置にパイロットバーナ３が配置され、このパイロットバーナ３の周囲を取り囲むようにして複数（たとえば８本）のメインバーナ１０が円周方向へ等ピッチに配置された構成とされる。

　パイロットバーナ３は、パイロット燃料を供給するパイロットノズル４と、その周囲に形成されてパイロット空気を供給するパイロット空気流路５とを備えている。パイロットノズル４を通って供給されたパイロット燃料は、パイロット空気流路５から供給されるパイロット空気により燃焼し、たとえば図２に示すように、燃焼器軸中心から保炎器９の後方へ延びるパイロット火炎を形成する。
　上述したパイロット空気流路５の内部には、パイロット空気の流れを旋回流とするパイロットスワラー６が設置されている。このパイロットスワラー６は、パイロット空気流路５内を周方向に分割するとともに、空気流に旋回を与える形状のベーン６ａが等ピッチに複数枚配設されたものである。また、パイロット空気流路５を形成する筒状部材８には、下流側端部を拡径したパイロットコーン７が設けられている。

　メインバーナ１０は、メイン燃料を供給するメインノズル１１と、メインノズル１１の周囲に形成されてメイン空気を供給するメイン空気流路１２とを備えている。メインノズル１１から供給されたメイン燃料は、メインノズル１１から噴射された後、メイン空気流路１２を通って供給されたメイン空気と予混合されて予混合気となる。この予混合気は、保炎器９の下流においてパイロット火炎からの火移り性により燃焼する。
　上述したメイン空気流路１２には、メイン空気の流れを旋回流とするメインスワラー１３が設置されている。このメインスワラー１３を通過して旋回流となったメイン空気は、メイン燃料との予混合が促進される。

　このように、筒状に形成された燃焼器本体２の中心部に設けられてパイロット火炎を形成するパイロットバーナ３と、該パイロットバーナ３の外周を取り巻くように複数配設されて予混合火炎を形成するメインバーナ１０とを具備してなるガスタービン燃焼器１Ａに対し、本実施形態では、パイロット火炎と予混合火炎との間に形成されるパイロット空気の低温空気層を低減する火移り性改善部として、流路閉塞部材２０が設けられている。

　この流路閉塞部材２０は、パイロット空気流路５に設けられたパイロットスワラー６に対し、隣接するベーン６ａ間に形成される空気流路のうち、１または複数箇所を塞ぐように設置されている。図示の例では、パイロットスワラー６を構成する１６枚のベーン６ａにより周方向を１６分割されたベーン間空気流路に対して、略９０度ピッチに４箇所のベーン間空気流路を塞ぐように、４枚の流路閉塞部材２０が設けられている。

　このように構成されたガスタービン燃焼器１Ａは、流路閉塞部材２０の下流に低温空気層が薄い領域を形成するので、予混合気とパイロット火炎との間に形成される距離を縮めることができる。以下、これを図３に基づいて具体的に説明する。
　図３において、横軸はガスタービン燃焼器１の予混合火炎面位置であり、紙面右側ほど半径方向の外側となる。また、図３の縦軸はガスタービン燃焼器１の周方向角度であり、上述した４枚の流路閉塞部材２０を９０度ピッチに設置した方向と一致している。この図によれば、破線で示すパイロット火炎面の外側に形成される低温空気層のパイロット空気域と、メインバーナ１０から流出した予混合気が存在する予混合気域との境界線Ｌは、略サインカーブを描いて変化している。

　すなわち、図３のサインカーブＬにおいて、低温空気層の厚さは、最も厚いＴａから最も薄いＴｂまでサインカーブを描いて交互に変化している。この場合、低温空気層が最も薄くなるＴｂに対応する周方向角度はθ１，θ２の位置であり、この周方向角度θ１，θ２となる位置に９０度ピッチで設置された流路閉塞部材２０が存在する。このように、流路閉塞部材２０の下流側で低温空気層の厚さが薄くなるのは、パイロット空気流路５を流すパイロット空気の流路が流路閉塞板２０により塞がれることにより、温度の低いパイロット空気の流量が減少するためである。

　従って、上述した流路閉塞材２０を備えたガスタービン燃焼器１Ａは、パイロット火炎と予混合火炎との間に形成されるパイロット空気の低温空気層を低減する火移り性改善部を備えているので、低温空気層を薄くして予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。この結果、パイロット火炎が低温空気層から受ける影響を低減できるので、パイロット火炎から予混合気への火移り性を向上させることができる。そして、予混合気の燃焼が安定することにより、安定した予混合火炎の形成が可能になるので、予混合火炎の保炎性に支配されるガスタービン燃焼器１Ａの燃焼振動を改善することができる。

　ところで、上述した実施形態では、９０度ピッチに４枚の流路閉塞部材２０を配置した構成例を示したが、一般的に８～２０枚程度あるパイロットスワラー６のベーン６ａ間のうち、少なくとも１箇所または複数箇所の空気流路を閉塞すればよい。また、複数枚の流路閉塞部材２０を設置する場合、周方向へ等ピッチに配置してもよいが、燃焼振動対策としては、非対称となるように不等ピッチとすることが望ましい。
　また、この実施形態の構成は、パイロットコーン７を備えた筒状部材８の構造変更が不要であり、しかも、ベーン６ａ間の一部を閉塞するのみでよいので、工作が簡単で単純な構造となる。

＜第２の実施形態＞
　続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第２の実施形態を図４及び図５に基づいて説明する。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　この実施形態において、ガスタービン燃焼器１Ｂには、火移り性改善部として、パイロットコーン７の外縁部より後方へ突出する１または複数枚の板状突起部材２１が設けられている。図示の構成では、パイロットコーン７の後端部から後方の火炎形成領域へ突出するように、周方向へ９０度ピッチに配置した４枚の板状突起部材２１が設けられている。換言すれば、本実施形態の筒状部材８は、後端部に板状部材２１を備えたパイロットコーン７を採用している。

　このような板状突起部材２１を取り付けることにより、パイロット空気流路５を通って流出するパイロット空気の流れは、板状突起部材２１の後流側に渦（図中の矢印Ｗ参照）を生じさせることができる。このような渦が生じると、メインバーナ１０の予混合気は、渦の流れにより一部がパイロットバーナ３よりに巻き込まれる。すなわち、保炎器９の後方に設けられた火炎形成領域では、予混合気の一部がパイロット火炎側へ近づくことになるので、全体としては予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。

　この結果、パイロット火炎が低温空気層から受ける影響を低減できるので、パイロット火炎から予混合気への火移り性を向上させることができる。そして、予混合気の燃焼が安定することにより、安定した予混合火炎の形成が可能になるので、予混合火炎の保炎性に支配されるガスタービン燃焼器１Ａの燃焼振動を改善することができる。
　ところで、上述した本実施形態では、９０度ピッチに４枚の板状突起部材２１を設けてあるが、少なくとも１枚または複数枚の板状突起部材２１を設置すればよい。このとき、板状突起部材２１の配置は周方向に等ピッチとする必要はなく、燃焼振動対策としては、非対称となるように不等ピッチとすることが望ましい。

＜第３の実施形態＞
　続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第３の実施形態を図６Ａ～図６Ｃに基づいて説明する。ここで使用する図６Ａのガスタービン燃焼器１Ｃは、外周側のメインバーナを省略し、パイロットバーナのみを示している。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　この実施形態では、火移り性改善部として、パイロットコーン７の外縁部となる位置の内周面に、１または複数箇所設けられた後退角を有する楔状ボルテックスジェネレータ２２が設けられている。図示の構成では、パイロットコーン７の外縁部内周面に、周方向へ９０度ピッチに配置した４個の楔状ボルテックスジェネレータ２２が設けられている。換言すれば、本実施形態の筒状部材８は、外縁部内周面に楔状ボルテックスジェネレータ２２を備えたパイロットコーン７を採用している。

　ここで、楔状ボルテックスジェネレータ２２の構成を詳細に説明する。
　楔状ボルテックスジェネレータ２２は、図６Ｂに示すように、流れ方向と交差する寸法（幅）について、上流側の幅ａが下流側の幅ｂより広い後退角を有している。また、楔状ボルテックスジェネレータ２２は、図６Ｃに示すように、流れ方向の高さ寸法ｈについては、パイロットコーン７の外縁部内周面と同一（ｈ＝０）になる上流側から下流側へ増加する楔状になっている。
　このような構成としても、楔状ボルテックスジェネレータ２２がパイロット空気の流れに渦を生じさせるので、メインバーナ１０の予混合気は、一部がパイロットバーナよりに巻き込まれる。すなわち、保炎器９の後方に設けられた火炎形成領域では、予混合気の一部がパイロット火炎側へ近づくことになるので、全体としては予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。

　この結果、パイロット火炎が低温空気層から受ける影響を低減できるので、パイロット火炎から予混合気への火移り性を向上させることができる。そして、予混合気の燃焼が安定することにより、安定した予混合火炎の形成が可能になるので、予混合火炎の保炎性に支配されるガスタービン燃焼器１Ｃの燃焼振動を改善することができる。
　ところで、上述した本実施形態では、９０度ピッチに４個の楔状ボルテックスジェネレータ２２を設けてあるが、少なくとも１個または複数個の楔状ボルテックスジェネレータ２２を設置すればよい。このとき、楔状ボルテックスジェネレータ２２の配置は周方向に等ピッチとする必要はなく、燃焼振動対策としては、非対称となるように不等ピッチとすることが望ましい。

＜第４の実施形態＞
　続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第４の実施形態を図７Ａ及び図７Ｂに基づいて説明する。ここで使用する図７Ａのガスタービン燃焼器１Ｄは、外周側のメインバーナを省略し、パイロットバーナのみを示している。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　この実施形態では、火移り性改善部として、パイロットコーン７内周面に１または複数個設けられた略三角柱形状の分流部材２３が設けられている。この分流部材２３は、三角柱の先端角部が上流側に位置し、下流側へ徐々に幅を広げるように設置されている。

　このような構成とすれば、分流部材２３の下流には低温空気層の薄い領域が形成されるので、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。
　この結果、パイロット火炎が低温空気層から受ける影響を低減できるので、パイロット火炎から予混合気への火移り性を向上させることができる。そして、予混合気の燃焼が安定することにより、安定した予混合火炎の形成が可能になるので、予混合火炎の保炎性に支配されるガスタービン燃焼器１Ｄの燃焼振動を改善することができる。

　ところで、上述した本実施形態では、９０度ピッチに４個の分流部材２３を設けてあるが、少なくとも１個または複数個の分流部材２３を設置すればよい。このとき、分流部材２３の配置は周方向に等ピッチとする必要はなく、燃焼振動対策としては、非対称となるように不等ピッチとすることが望ましい。

＜第５の実施形態＞
　続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第５の実施形態を図８に基づいて説明する。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　この実施形態において、ガスタービン燃焼器１Ｅは、火移り性改善部として、パイロットコーン７出口部に形成され、パイロット空気の一部をメインバーナ１０側へ分流させるバイパス流路２４を備えている。このバイパス流路２４は、たとえば略Ｌ字状断面部材２５をパイロットコーン７の出口部に取り付けることにより形成されるが、パイロット空気の一部を積極的にメインバーナ１０側へ導くものであれば特に限定されることはない。

　このような構成のガスタービン燃焼器１Ｅとすれば、パイロット空気の一部がバイパス流路２４を通ってメインバーナ１０側へ分流するので、パイロット火炎の周囲に形成される低温空気層は、パイロット空気の分流による減少分だけ薄くなる。このため、バイパス流路２４の下流に低温空気層が薄い領域を形成し、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。この場合のバイパス流路２４は、パイロットコーン７の周方向において全周または断続的に形成すればよい。また、バイパス流路２４を周方向へ断続的に形成する場合には、バイパス流路２４の配置を周方向に等ピッチとする必要はなく、燃焼振動対策としては、非対称となるように不等ピッチとすることが望ましい。
　なお、ここでバイパスされるパイロット空気の流量は、メインバーナ１０に供給されるメイン空気の流量と比較すれば非常に小さいものであるため、メインバーナ１０側の予混合気を希薄にするような悪影響は無視することができる。

　この結果、パイロット火炎が低温空気層から受ける影響を低減できるので、パイロット火炎から予混合気への火移り性を向上させることができる。そして、予混合気の燃焼が安定することにより、安定した予混合火炎の形成が可能になるので、予混合火炎の保炎性に支配されるガスタービン燃焼器１Ｅの燃焼振動を改善することができる。

＜第６の実施形態＞
　続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第６の実施形態を図９Ａ及び図９Ｂに基づいて説明する。ここで使用する図９Ａのガスタービン燃焼器１Ｆは、外周側のメインバーナを省略し、パイロットバーナのみを示している。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　この実施形態では、火移り性改善部として、略三角柱形状の分流部材２６がパイロットスワラー６の出口部に１または複数個設けられている。この分流部材２６は、三角柱の先端角部が上流側に位置し、下流側へ徐々に幅を広げるように設置されている。

　このような構成とすれば、分流部材２６の下流には低温空気層の薄い領域が形成されるので、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。
　この結果、パイロット火炎が低温空気層から受ける影響を低減できるので、パイロット火炎から予混合気への火移り性を向上させることができる。そして、予混合気の燃焼が安定することにより、安定した予混合火炎の形成が可能になるので、予混合火炎の保炎性に支配されるガスタービン燃焼器１Ｄの燃焼振動を改善することができる。

　ところで、上述した本実施形態では、９０度ピッチに４個の分流部材２６を設けてあるが、少なくとも１個または複数個の分流部材２６を設置すればよい。このとき、分流部材２６の配置は周方向に等ピッチとする必要はなく、燃焼振動対策としては、非対称となるように不等ピッチとすることが望ましい。

＜第７の実施形態＞
　続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第７の実施形態を図１０に基づいて説明する。ここで使用する図１０のガスタービン燃焼器１Ｇは、外周側のメインバーナを省略し、パイロットバーナのみを示している。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　この実施形態では、火移り性改善部として、パイロットコーン７をプレス加工して内壁面に形成された１または複数個の隆起部２７が設けられている。この隆起部２７は、パイロットコーン７の外側から部分的なプレス加工を施し、内周面を内側に隆起させたものであるから、低コストの構造となる。

　このような構成とすれば、上述した分流部材２３，２６等と同様に、隆起部２７の下流には低温空気層の薄い領域が形成されるので、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。
　この結果、パイロット火炎が低温空気層から受ける影響を低減できるので、パイロット火炎から予混合気への火移り性を向上させることができる。そして、予混合気の燃焼が安定することにより、安定した予混合火炎の形成が可能になるので、予混合火炎の保炎性に支配されるガスタービン燃焼器１Ｇの燃焼振動を改善することができる。

　ところで、図示の本実施形態では、９０度ピッチに４個の隆起部２７を設けてあるが、少なくとも１個または複数個の隆起部２７を設置すればよい。このとき、隆起部２７の配置は周方向に等ピッチとする必要はなく、燃焼振動対策としては、非対称となるように不等ピッチとすることが望ましい。

＜第８の実施形態＞
　続いて、本発明に係るガスタービン燃焼器について、第８の実施形態を図１１Ａ及び図１１Ｂに基づいて説明する。ここで使用する図１１Ａのガスタービン燃焼器１Ｈは、外周側のメインバーナを省略し、パイロットバーナのみを示している。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　この実施形態では、火移り性改善部として、パイロット空気流路５のスワラー出口に部分的な狭隘部２８が設けられている。この狭隘部２８は、後流側へ拡径するパイロットノズル５の後端コーン部５ａを部分的に延長することで形成されている。

　具体的に説明すると、後端コーン部５ａの後端を断続的に後方へ延長した舌状部５ｂを周方向に交互に設けることで、パイロット空気流路５のスワラー出口部には、通常の流路寸法ＳをＳａまで狭めた狭隘部２８が形成されている。
　このような狭隘部２８を形成することにより、狭隘部２８の下流に低温空気層が薄い領域を形成できるので、予混合気とパイロット火炎との距離を縮めることができる。

　この結果、パイロット火炎が低温空気層から受ける影響を低減できるので、パイロット火炎から予混合気への火移り性を向上させることができる。そして、予混合気の燃焼が安定することにより、安定した予混合火炎の形成が可能になるので、予混合火炎の保炎性に支配されるガスタービン燃焼器１Ｈの燃焼振動を改善することができる。
　ところで、上述した本実施形態では、舌状部５ｂが周方向の全周にわたって等ピッチに設けられているが、この舌状部５ｂは、周方向の一部に設置してもよいし、あるいは、周方向へ不等ピッチに設置してもよい。

　上述したガスタービン燃焼器１Ａ～１Ｈによれば、パイロットバーナ２の拡散燃焼により安定したパイロット火炎（拡散火炎）を形成し、このパイロット火炎がメインバーナ１０の予混合気まで橋渡しされる火移り性の向上により、予混合気を燃焼させて得られる予混合火炎も安定したものとなる。すなわち、予混合気の燃焼が安定し、安定した予混合火炎が形成されるので、予混合火炎の保炎性に支配されるガスタービン燃焼器の燃焼振動を改善することができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば各実施形態の構成を適宜組み合わせて採用するなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

Claims

　筒状に形成された燃焼器本体の中心部に設けられてパイロット火炎を形成するパイロットバーナと、該パイロットバーナの外周を取り巻くように複数配設されて予混合火炎を形成するメインバーナとを具備してなるガスタービン燃焼器において、
　前記パイロット火炎と前記予混合火炎との間に形成されるパイロット空気の低温空気層を低減する火移り性改善部を備えていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
　前記火移り性改善部が、パイロット空気流路に設けられたパイロットスワラーに対し、ベーン間空気流路の１または複数箇所を塞ぐように設置された流路閉塞部材であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
　前記火移り性改善部が、パイロットコーンの外縁部より後方へ突出する１または複数枚の板状突起部材であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
　前記火移り性改善部が、パイロットコーン外縁部の内周面に１または複数箇所設けられた後退角を有する楔状ボルテックスジェネレータであることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
　前記火移り性改善部が、パイロットコーンの内周面に１または複数個設けられた略三角柱形状の分流部材であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
　前記火移り性改善部が、パイロットコーンの出口部に形成され、パイロット空気の一部を前記メインバーナ側へ分流させるバイパス流路であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
　前記火移り性改善部が、パイロットスワラーの出口部に１または複数個設けられた略三角柱形状の分流部材であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
　前記火移り性改善部が、パイロットコーンをプレス加工して内壁面に形成された１または複数個の隆起部であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
　前記火移り性改善部が、パイロット空気流路のスワラー出口に部分的な設けた狭隘部であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。