JP2020012591A - Multiple nozzle burner and burner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチノズルバーナ及び燃焼器に関するものである。 The present invention relates to a multi-nozzle burner and a combustor.
例えば、特許文献1には、水素含有燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器が開示されている。この特許文献1のガスタービン燃焼器では、燃焼室の上流側に複数の小径の燃料ノズルを備えており、それぞれの燃料ノズルから燃料を供給する構成とされている。また、特許文献1のガスタービン燃焼器では、燃料ノズルの下流側に設けられ、空気孔が多数形成された空気孔プレートから、空気と燃料とが共に燃焼室へと噴射される。このように、複数の小径の燃料ノズルから燃料を供給することで、空気との混合が急速に行われ、拡散火炎を形成しつつ、予混合火炎に近い燃焼状態を形成することが可能である。 For example, Patent Document 1 discloses a gas turbine combustor that burns a hydrogen-containing fuel. The gas turbine combustor disclosed in Patent Literature 1 includes a plurality of small-diameter fuel nozzles on the upstream side of the combustion chamber, and supplies fuel from each fuel nozzle. Further, in the gas turbine combustor of Patent Document 1, air and fuel are both injected into the combustion chamber from an air hole plate provided downstream of the fuel nozzle and having a large number of air holes. In this way, by supplying fuel from a plurality of small-diameter fuel nozzles, mixing with air is rapidly performed, and a combustion state close to a premixed flame can be formed while forming a diffusion flame. .
ところで、上述のようなマルチノズルバーナの空気孔プレートは、火炎が中心部近傍に形成され、火炎により常に加熱されており、中心部の熱が逃げにくいため、中心部から熱膨張する。そして、空気孔プレートは、外周が固定されているため、膨張した中心部が軸方向に向けて突出するように変形する。 By the way, in the air hole plate of the multi-nozzle burner as described above, a flame is formed near the central portion and is constantly heated by the flame. Since the outer periphery of the air hole plate is fixed, the air hole plate is deformed such that the expanded center portion protrudes in the axial direction.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、マルチノズルバーナにおいて、空気孔プレートの軸方向への変形を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to suppress deformation of an air hole plate in an axial direction in a multi-nozzle burner.
本発明は、上記課題を解決するための第1の手段として、燃料を供給する燃料ノズルを複数備えるマルチノズルバーナであって、前記燃料ノズルの下流側に設けられると共に、前記燃料ノズルの吐出口に対応する位置に空気が噴射される空気孔を有する空気孔プレートを備え、前記空気孔プレートは、径方向に移動可能に設けられる、という構成を採用する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a multi-nozzle burner including a plurality of fuel nozzles for supplying fuel, the burner being provided on a downstream side of the fuel nozzle and a discharge port of the fuel nozzle. And an air hole plate having an air hole from which air is injected at a position corresponding to the air hole plate, and the air hole plate is provided so as to be movable in a radial direction.
第2の手段として、上記第1の手段において、前記空気孔プレートは、外周が径方向に移動可能に挟持される、という構成を採用する。 As a second means, in the first means, the air hole plate has a configuration in which an outer periphery is movably held in a radial direction.
第3の手段として、上記第1または2の手段において、前記燃料ノズルは、移動可能に設けられると共に前記空気孔プレートに固定される、という構成を採用する。 As a third means, in the above first or second means, the fuel nozzle is provided so as to be movable and fixed to the air hole plate.
第4の手段として、上記第3の手段において、複数の前記燃料ノズルに接続されると共に各燃料ノズルに燃料を分配する燃料供給部と、前記燃料供給部と前記燃料ノズルとを接続する可撓性接続部とを備える、という構成を採用する。 As a fourth means, in the above third means, a fuel supply unit connected to the plurality of fuel nozzles and distributing fuel to each fuel nozzle, and a flexible unit connecting the fuel supply unit and the fuel nozzles And a sexual connection part.
第5の手段として、燃焼器は、請求項1〜4のいずれか一項に記載のマルチノズルバーナと、内部に火炎が形成される燃焼器ライナとを備える、という構成を採用する。 As a fifth means, a configuration is adopted in which the combustor includes the multi-nozzle burner according to any one of claims 1 to 4 and a combustor liner in which a flame is formed.
本発明によれば、空気孔プレートを径方向に移動可能としている。これにより、空気孔プレートが熱膨張した際に、径方向に伸長させることができる。したがって、空気孔プレートが軸方向に変形することを抑制できる。 According to the present invention, the air hole plate can be moved in the radial direction. Thereby, when the air hole plate thermally expands, it can be expanded in the radial direction. Therefore, the deformation of the air hole plate in the axial direction can be suppressed.
以下、図面を参照して、本発明に係るマルチノズルバーナの一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a multi-nozzle burner according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
まず、本実施形態に係るマルチノズルバーナ1は、ガスタービン(不図示)に備えられている。ガスタービンは、不図示の圧縮機、タービン及び燃焼器100を備えている。ガスタービンは、圧縮機において外気から取り込んだ空気を所定圧まで圧縮して圧縮空気を生成し、燃焼器100において上記圧縮空気を酸化剤として燃料を燃焼させる。さらに、ガスタービンは、燃料を燃焼させることで発生した燃焼ガスによりタービンを回転させることにより回転動力を発生させる。
[First Embodiment]
First, the multi-nozzle burner 1 according to the present embodiment is provided in a gas turbine (not shown). The gas turbine includes a compressor, a turbine, and a combustor 100 (not shown). The gas turbine compresses air taken from outside air to a predetermined pressure in a compressor to generate compressed air, and burns fuel in the
図1に示すように、燃焼器100は、ケーシング110と、燃焼器ライナ120と、マルチノズルバーナ1と、整流器等を備えている。
As shown in FIG. 1, the
マルチノズルバーナ1は、燃焼器ライナ120に対して設けられ、燃焼器ライナ120に燃料を噴射する装置であり、図1に示すように、燃料供給部2と、空気孔プレート3と、プレート固定部4とを備えている。
The multi-nozzle burner 1 is provided for the
燃料供給部2は、燃料供給管2aと、複数の燃料ノズル2bと、可撓性接続部2cと、ノズル固定部2dとを備えている。燃料供給管2aは、外部の燃料タンクと接続されると共に複数の燃料ノズル2bと接続され、各燃料ノズル2bに燃料を分配するヘッダ管として機能する。
The
燃料ノズル2bは、燃料供給部2に対して接続されると共に、吐出口を燃焼器ライナ120に向けて配置されている。燃料ノズル2bは、複数配置されていると共に、それぞれ燃料を燃焼器ライナ120へと案内する。
The
可撓性接続部2cは、燃料供給管2aと燃料ノズル2bとを接続する管状の部材であり、蛇腹状とされる。これにより可撓性接続部2cは、軸方向において伸縮可能であり、かつ屈曲可能とされている。
The
ノズル固定部2dは、空気孔プレート3に対して燃料ノズル2bを固定する部材である。ノズル固定部2dは、燃料ノズル2bの径方向に伸びると共に空気孔プレート3に一端が固定された棒状の部材を複数備え、空気孔プレート3に対して燃料ノズル2bが移動しないように固定する。このようなノズル固定部2dは、燃料ノズル2bの周方向において4か所に設けられている。
The
空気孔プレート3は、燃料ノズル2bの吐出口側に設けられた円盤状の部材であり、燃料ノズル2bの吐出口と重なる位置に空気孔hが形成されている。すなわち、空気孔プレート3には、複数の空気孔hが形成されており、燃焼器ライナ120側から見て、各空気孔hが各燃料ノズル2bの吐出口を囲むように配置される。このような空気孔プレート3は、燃焼器ライナ120の端部に設けられ、プレート固定部4により固定されている。
The
プレート固定部4は、空気孔プレート3の外周に沿って複数個所に設けられており、空気孔プレート3に平行に形成された2つの板状部に空気孔プレート3を挟み込み、板状部同士をボルト等で連結することにより、燃料ノズル2bの軸方向から空気孔プレート3を挟持すると共にケーシング110に固定している。また、プレート固定部4と、燃焼器ライナ120との間にはわずかに隙間が形成されている。
The
ケーシング110は、マルチノズルバーナ1及び燃焼器ライナ120を収容する略円筒状の部材である。
The
燃焼器ライナ120は、略円筒状とされ、ケーシング110により周囲を囲まれている。燃焼器ライナ120の内部は燃焼室とされ、火炎が内部に形成される。
また、燃焼器ライナ120を囲うケーシング110と燃焼器ライナ120周面との間隙は、火炎形成方向の下流側から上流側に向けて圧縮空気を案内する圧縮空気流路とされている。すなわち、圧縮空気は、火炎形成方向の逆方向からケーシング110内へと流入する。圧縮空気流路は、ケーシング110と燃焼器ライナ120周面との間隙から、燃料ノズル2bと空気孔プレート3との間を介して燃焼器ライナ120の内部へと形成されている。圧縮空気流路上には、整流器が設けられている。
The
Further, a gap between the
このような燃焼器ライナ120の動作を説明する。
燃焼器ライナ120において、燃料供給部2の燃料供給管2aを介して燃料ノズル2bへと燃料が案内される。燃料ノズル2bより噴射された燃料は、空気孔プレート3の空気孔hを通って燃焼器ライナ120内に吐出される。
The operation of the
In the
また、燃焼器100のケーシング110内に供給された圧縮空気は、圧縮空気流路を通り、空気孔プレート3の空気孔hを介して吐出される。このとき、圧縮空気は燃料ノズル2bの周囲を囲みつつ、燃料ノズル2b軸方向へと流れる。そして、空気孔hより燃焼器ライナ120へと吐出された圧縮空気は、燃料ノズル2bから噴射された燃料と接触する。これにより、燃料と圧縮空気が混合され、燃焼ガスとなりながら、循環流を形成して、燃焼器ライナ120内部に広がる。
Further, the compressed air supplied into the
また、空気孔プレート3は、燃焼器ライナ120内において軸芯近傍(燃焼器ライナ120の中心近傍)火炎が形成されることにより加熱される。そして、空気孔プレート3は、中心部が高温となり、熱膨張し、径方向外側へと伸長する。このとき、空気孔プレート3は、燃焼器ライナ120に対して溶接されることなくプレート固定部4により挟持されているため、熱膨張により外周部が径方向外側へと移動することができる。
Further, the
このような本実施形態によれば、空気孔プレート3が径方向に移動可能とされるため、空気孔プレート3の中心部が熱膨張により軸方向へと変形することを抑制できる。
According to such an embodiment, since the
さらに、本実施形態によれば、燃料ノズル2bと燃料供給管2aとを可撓性接続部2cにより接続し、燃料ノズル2bと空気孔プレート3とを固定している。これにより、空気孔プレート3が径方向に伸長した際に、燃料ノズル2bも空気孔hの位置と対応した位置関係のまま空気孔プレート3の変形に伴って径方向へと移動することが可能である。
Further, according to the present embodiment, the
また、プレート固定部4と燃焼器ライナ120との間に間隙が形成されることにより、燃焼器ライナ120が熱膨張により軸方向に伸長することをプレート固定部4が阻害することがない。
Further, since a gap is formed between the
[第2実施形態]
第1実施形態に係るマルチノズルバーナ1の変形例について、第2実施形態として、図4を参照して説明する。
[Second embodiment]
A modification of the multi-nozzle burner 1 according to the first embodiment will be described as a second embodiment with reference to FIG.
図2に示すように、マルチノズルバーナ1は、空気孔プレート3に代わり、空気孔プレート3Aを備える。空気孔プレート3Aは、着脱ユニット3a〜3gを備えている。なお、この場合には、燃料ノズル2bも各空気孔hに対応して設けられている。
As shown in FIG. 2, the multi-nozzle burner 1 includes an
着脱ユニット3a〜3gは、それぞれ、複数の空気孔hが形成された円形の部位であり、対応する複数の燃料ノズル2bと共に着脱可能とされている。また、着脱ユニット3a〜3gは、該着脱ユニットの径方向に移動可能となるように互いに連結されている。さらに、外周側の着脱ユニット3a〜3fは、ケーシング110に対して移動可能に連結されている。
Each of the attachment /
空気孔プレート3Aにおいては、火炎との距離により生じる熱分布から、着脱ユニット3a〜3gの膨張量が異なる。したがって、このような構成とすることにより、各着脱ユニット3a〜3gが径方向に移動可能となり、軸方向に変形することを抑制できる。
In the
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the above embodiment. The shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.
上記実施形態においては、プレート固定部4は、2つの平板により空気孔プレート3を挟持した状態で固定されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。図3に示すように、プレート固定部4は、略U字状の部材であり、入口部が空気孔プレート3の板厚よりも狭められた形状とされてもよい。この場合、プレート固定部4は、空気孔プレート3を挿入することによりはたらく弾性力により、空気孔プレート3を固定する。このような単純な構成とすることで、空気孔プレート3の固定が容易となる。
In the above embodiment, the
上記実施形態においては、プレート固定部4により空気孔プレート3を挟持した状態で固定されるものとしたが、本発明はこれに限定されない。空気孔プレート3は、長尺状部材により吊り上げられて固定されるものとしてもよい。
In the above embodiment, the
1 マルチノズルバーナ
2 燃料供給部
2a 燃料供給管
2b 燃料ノズル
2c 可撓性接続部
2d ノズル固定部
3 空気孔プレート
3a 着脱ユニット
3A 空気孔プレート
3b 着脱ユニット
3c 着脱ユニット
3d 着脱ユニット
3e 着脱ユニット
3f 着脱ユニット
3g 着脱ユニット
4 プレート固定部
100 燃焼器
110 ケーシング
120 燃焼器ライナ
h 空気孔
Reference Signs List 1
Claims (5)
前記燃料ノズルの下流側に設けられると共に、前記燃料ノズルの吐出口に対応する位置に空気が噴射される空気孔を有する空気孔プレートを備え、
前記空気孔プレートは、径方向に移動可能に設けられる
ことを特徴とするマルチノズルバーナ。 A multi-nozzle burner including a plurality of fuel nozzles for supplying fuel,
An air hole plate provided on the downstream side of the fuel nozzle and having an air hole from which air is injected at a position corresponding to a discharge port of the fuel nozzle,
The multi-nozzle burner, wherein the air hole plate is provided so as to be movable in a radial direction.
前記燃料供給部と前記燃料ノズルとを接続する可撓性接続部と
を備えることを特徴とする請求項3に記載のマルチノズルバーナ。 A fuel supply unit connected to the plurality of fuel nozzles and distributing fuel to each fuel nozzle;
4. The multi-nozzle burner according to claim 3, further comprising: a flexible connection unit that connects the fuel supply unit and the fuel nozzle. 5.
内部に火炎が形成される燃焼器ライナと
を備えることを特徴とする燃焼器。 A multi-nozzle burner according to any one of claims 1 to 4,
A combustor liner in which a flame is formed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018134949A JP2020012591A (en) | 2018-07-18 | 2018-07-18 | Multiple nozzle burner and burner |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113188119A (en) * | 2021-02-07 | 2021-07-30 | 哈尔滨工业大学 | Swirl pulverized coal burner with variable flaring |
-
2018
- 2018-07-18 JP JP2018134949A patent/JP2020012591A/en active Pending
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