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WO2014119358A1 - 燃焼器およびガスタービン - Google Patents

燃焼器およびガスタービン Download PDF

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Publication number
WO2014119358A1
WO2014119358A1 PCT/JP2014/050360 JP2014050360W WO2014119358A1 WO 2014119358 A1 WO2014119358 A1 WO 2014119358A1 JP 2014050360 W JP2014050360 W JP 2014050360W WO 2014119358 A1 WO2014119358 A1 WO 2014119358A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
main
communication hole
combustor
cylinder
main burner
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/050360
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慶 井上
斉藤　圭司郎
光 片野
聡介 中村
充典 磯野
厚志 湯浅
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to DE112014000652.1T priority Critical patent/DE112014000652B4/de
Priority to KR1020157020230A priority patent/KR101685865B1/ko
Priority to US14/762,577 priority patent/US9933162B2/en
Priority to CN201480005858.5A priority patent/CN104937344B/zh
Publication of WO2014119358A1 publication Critical patent/WO2014119358A1/ja

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    • F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • F23R3/14—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex by using swirl vanes

Definitions

  • the present invention relates to a combustor having a burner (main burner) that performs premixed combustion, and a gas turbine to which the combustor is applied.
  • Patent Document 1 discloses a combustor that employs a premixing system.
  • This combustor is provided with a pilot burner that performs diffusion combustion in order to stably maintain the premix combustion in addition to the main burner that performs premix combustion.
  • the diffusion flame generated by the pilot burner is used as a pilot for the main burner to generate the premixed flame, thereby maintaining the premixed combustion.
  • the main burners are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the outer side in the radial direction around the pilot burner.
  • the main burner includes a main nozzle and a main swirler in a cylindrical burner outer cylinder (main burner cylinder).
  • An extension pipe is connected to the tip of the burner outer cylinder.
  • the main burner mixes fuel and air inside to generate a premixed gas, and ejects the generated premixed gas from the tip of the extension pipe. More specifically, upstream of the main swirler, fuel is injected by the main nozzle into compressed air supplied from a compressor (not shown), and the flow of air and fuel is swirled by the main swirler. Thus, a premixed gas in which air and fuel are mixed is generated, and a swirling flow (swirl flow) of the premixed gas is generated. Then, the premixed gas is ejected from the extension pipe and further burned on the downstream side of the extension pipe using the diffusion flame generated by the pilot burner, thereby realizing premix combustion.
  • Patent Document 1 shows that in order to prevent this flashback, the shape of the extension pipe is devised, or film-like air (film air) is taken in from the connecting portion between the burner outer cylinder and the extension pipe.
  • the inlet has a circular shape corresponding to the burner outer cylinder
  • the outlet has two radial edges, and radially inner and radially outer circumferential edges connecting the radial edges. It is formed in a trapezoid shape.
  • This invention solves the subject mentioned above, and it aims at providing the combustor and gas turbine which can suppress the bias
  • a combustor according to a first aspect of the present invention is provided with a pilot burner and a plurality of circumferentially extending radially outwards centered on the pilot burner, and a main nozzle in a main burner cylinder
  • the main burner is arranged to extend downstream from the main burner cylinder of each main burner, the inlet connected to the main burner cylinder is circular, and the downstream outlet is in the radial direction.
  • Two parallel radial edges and an extension pipe formed by two circumferential edges along the circumferential direction so as to connect both ends of each radial edge, and an air passage provided outside the main burner cylinder And an inner communication hole provided at a position corresponding to the radially inner circumferential edge on the inlet side of the extension pipe and communicating the air passage and the extension pipe.
  • this combustor by providing the inner communication hole, air is introduced into the main burner cylinder from the air passage through the inner communication hole, and becomes film-like air on the inner wall surfaces of the main burner cylinder and the extension pipe. Along the downstream.
  • This film-like air reduces the fuel concentration in the low flow velocity region near the wall surface. For this reason, generation
  • the circumferential edge on the radially inner side is a part that is close to the flame from the pilot burner and has a large effect of flashback. By supplying film-like air corresponding to this part, the occurrence of flashback is prevented. While suppressing, it is possible to suppress the bias of the film-like air.
  • the combustor according to a second aspect of the present invention is the combustor according to the first aspect of the present invention, which is on the inlet side of the extension pipe and excluding the position of the inner communication hole, at least the outer circumferential edge in the radial direction and the radial direction. It is further provided with a corner communication hole provided at a position corresponding to a corner communicating with the edge and communicating the air passage and the inside of the extension pipe.
  • the corner part where the circumferential edge and the radial edge communicate with each other is a part that spreads in the radial direction from the circular inlet and diffuses the fluid, and the flow velocity is particularly low.
  • the combustor according to a third aspect is the combustor according to the second aspect, wherein the inner communication hole is formed continuously in the circumferential direction, and the corner communication hole is formed on the outer circumferential edge of the radial direction and the radial direction. It is characterized by being continuously formed in the circumferential direction at a position corresponding to a corner portion communicating with the edge.
  • the combustor according to a fourth aspect is characterized in that, in the third aspect, the inner communication hole is formed to have a larger opening area than the corner communication hole.
  • the circumferential edge on the inner side in the radial direction is a portion that is close to the flame from the pilot burner and has a large influence on the flashback. It is preferable that the hole has a larger opening area than the corner communication hole.
  • the combustor according to a fifth aspect is characterized in that, in the second aspect, the inner communication hole is formed continuously in the circumferential direction, and the corner communication hole is formed intermittently in the circumferential direction.
  • the corner communication holes are formed intermittently in a range excluding the inner communication holes, the inner periphery in the radial direction, which is close to the flame from the pilot burner and has a large influence of flashback, is formed. A relatively large amount of air can be supplied to the inner communication hole side corresponding to the direction edge.
  • a combustor includes a pilot burner, a main burner that is provided in a plurality along the circumferential direction on the radially outer side centering on the pilot burner, and in which a main nozzle is disposed in a main burner cylinder.
  • Each of the main burners is provided to extend downstream from the main burner cylinder, the inlet connected to the main burner cylinder has a circular shape, and the downstream outlet has two radial edges parallel to the radial direction.
  • an extension pipe formed by two circumferential edges along the circumferential direction so as to connect both ends of each of the radial edges, an air passage provided outside the main burner cylinder, and an inlet of the extension pipe Corner communication hole which is provided at a position corresponding to a corner where the radial outer edge and the radial edge communicate with each other and communicates with the inside of the extension pipe. , Characterized in that it comprises a.
  • the corner part where the circumferential edge and the radial edge communicate with each other is a part that spreads in the radial direction from the circular inlet and diffuses the fluid, and the flow velocity is particularly low.
  • a combustor according to a seventh aspect of the present invention is the combustor according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a plurality of main swirlers extending in a radial direction within the main burner cylinder, A wing portion communication hole provided at a position corresponding to the downstream end and communicating the air passage and the inside of the main burner cylinder is further provided.
  • the flow rate tends to be low and the fuel concentration tends to be high. Therefore, by providing the blade communication hole at a position corresponding to the downstream end of the main swirler, the flashback flame can be blocked by the air introduced from the blade communication hole into the main burner cylinder.
  • the gas turbine according to the present invention is a gas turbine including a compressor, a combustor, and a turbine, and the combustor according to any one of the first to sixth inventions is applied. It is characterized by being.
  • turbine performance can be maintained by preventing damage to the combustor by suppressing flashback.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine having a combustor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the combustor of FIG.
  • FIG. 3 is a side view schematically showing the internal configuration of the combustor of FIG. 2.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the main burner of the combustor of FIG. 3 as viewed from the downstream side.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the main burner of the combustor of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of the through holes.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the arrangement of the through holes.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine having a combustor according to the present embodiment.
  • the gas turbine 10 includes a compressor 11, a combustor 12, a turbine 13, and an exhaust chamber 14 in order from the upstream side in the fluid flow direction.
  • a generator (not shown) is connected to the turbine 13.
  • the gas turbine has a rotor 24 that is rotatable about a rotation axis L.
  • the compressor 11 has an air intake 15 for taking in air, and a plurality of stationary blades 17 and moving blades 18 are alternately provided in the compressor casing 16.
  • the combustor 12 is combustible by supplying fuel to the compressed air (combustion air) compressed by the compressor 11 and igniting it with a burner.
  • a plurality of stationary blades 21 and moving blades 22 are alternately provided in a turbine casing 20.
  • the exhaust chamber 14 has an exhaust diffuser 23 that is continuous with the turbine 13.
  • the rotor 24 is positioned so as to penetrate the radial center of the compressor 11, the combustor 12, the turbine 13, and the exhaust chamber 14.
  • the rotor 24 has an end portion on the compressor 11 side supported by a bearing portion 25 and an end portion on the exhaust chamber 14 side supported by a bearing portion 26 so as to be rotatable about a rotation axis L.
  • a plurality of disk plates are fixed to the rotor 24, and the rotor blades 18 and 22 are connected.
  • the rotor 24 is connected to a drive shaft of a generator (not shown) at the end on the compressor 11 side.
  • the air taken in from the air intake port 15 of the compressor 11 passes through the plurality of stationary blades 17 and the moving blades 18 and is compressed into high-temperature / high-pressure compressed air.
  • This compressed air is combusted in the combustor 12 by supplying predetermined fuel to the compressed air.
  • the high-temperature and high-pressure combustion gas that is the working fluid generated in the combustor 12 passes through the plurality of stationary blades 21 and the moving blades 22 that constitute the turbine 13, and rotates the rotor 24.
  • the generator connected to the rotor 24 is driven.
  • the exhaust gas that has passed through the rotor 24 is converted into static pressure by the exhaust diffuser 23 in the exhaust chamber 14 and then released to the atmosphere.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the combustor of FIG.
  • the combustor 12 has an inner cylinder 32 supported so as to form an air passage 30 at a predetermined interval inside the outer cylinder 31, and a tail cylinder 33 is connected to a tip portion of the inner cylinder 32, so that the rotation shaft
  • a combustor casing is configured that extends along a central axis S inclined with respect to L.
  • the outer cylinder 31 is fixed to a casing housing 27 that constitutes the turbine casing 20.
  • the inner cylinder 32 is provided with a pilot burner 35 along the central axis S at the center thereof.
  • the inner cylinder 32 is provided with a plurality of main burners 36 around the pilot burner 35.
  • the main burner 36 is radially outwardly centered on the pilot burner 35 (central axis S), equidistantly along the circumferential direction centered on the central axis S so as to surround the pilot burner 35, and the pilot burner 35 It is provided in parallel.
  • the base end of the tail cylinder 33 is formed in a cylindrical shape and is connected to the inner cylinder 32.
  • the transition piece 33 is formed to have a small cross-sectional area and bend toward the tip side, and is open toward the first stage stationary blade 21 of the turbine 13.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the internal configuration of the combustor of FIG. 2
  • FIG. 4 is an enlarged view of the main burner of the combustor of FIG. 3 viewed from the downstream side
  • FIG. It is an enlarged view of the main burner of the combustor.
  • the pilot burner 35 is arranged in a combustion cylinder 35A in which a pilot nozzle 35a at the tip is formed in a cylindrical shape with a wide angle at the tip side.
  • the pilot burner 35 is provided with a pilot swirler 35B between the outer peripheral surface thereof and the inner peripheral surface of the combustion cylinder 35A.
  • the main burner 36 has a main nozzle 36a at the tip thereof disposed in a cylindrical main burner cylinder 36A.
  • the main burner cylinder 36A is provided with an extension pipe 36B on the downstream side (right side in FIGS. 3 and 5) where fuel is injected by the main nozzle 36a.
  • the extension pipe 36B is provided extending downstream from the main burner cylinder 36A.
  • an inlet 36Ba connected to the main burner cylinder 36A is formed in the same circular shape as the main burner cylinder 36A.
  • the extension pipe 36B has a central axis so that the downstream outlet 36Bb connects two radial edges 36Bc parallel to the radial direction centered on the central axis S and both ends of each radial edge 36Bc. It is formed in a trapezoidal shape with two circumferential edges 36Bd along the circumferential direction centered on S.
  • the circumferential edge 36Bd includes an inner circumferential edge 36Bd that is close to the central axis S in the radial direction and an outer circumferential edge 36Bd that is far from the central axis S in the radial direction. Further, the corner 36Be where the radial edge 36Bc and the circumferential edge 36Bd are connected is formed in an arc shape.
  • the extension pipe 36B is formed by smoothly changing from a circular shape on the inlet 36Ba side to a trapezoidal shape on the outlet 36Bb side.
  • main burner 36 is provided with a main swirler 36C between the outer peripheral surface of the main nozzle 36a and the inner peripheral surface of the main burner cylinder 36A.
  • the outer cylinder 31 is provided with a top hat portion 34 at its proximal end.
  • the top hat portion 34 is disposed along the inner peripheral surface of the base end portion of the outer cylinder 31, and forms a cylindrical member 34A that forms a part of the air passage 30 outside the outer cylinder 31, and the cylindrical member 34A.
  • a lid member 34B that closes the opening on the base end side.
  • the lid member 34B supports the base end of the pilot burner 35 described above, and the fuel port 35C of the pilot burner 35 is disposed outside.
  • a pilot burner fuel line (not shown) is connected to the fuel port 35C, and fuel is supplied to the pilot burner 35.
  • the lid member 34B supports the base end of the main burner 36 described above, and the fuel port 36D of the main burner 36 is disposed outside.
  • the fuel port 36D is connected to a main burner fuel line (not shown) to supply fuel to the main burner 36.
  • the outer cylinder 31 is provided with a partition wall 37 on the proximal end side in the cylindrical member 34 ⁇ / b> A of the top hat portion 34.
  • the air passage 30 communicates with the inner cylinder 32 by the partition wall 37.
  • a rectifying plate 38 is provided between the outer cylinder 31 (cylindrical member 34 ⁇ / b> A of the top hat portion 34) and the inner cylinder 32 and at the inlet of the air passage 30.
  • the rectifying plate 38 is a perforated plate that is provided so as to close the air passage 30 and has a large number of holes that communicate the upstream side and the downstream side of the air passage 30.
  • the compressed air is turned into an air flow swirled by the pilot swirler 35B in the combustion cylinder 35A in the pilot burner 35, mixed with the fuel injected from the pilot nozzle 35a, ignited and burned by a not-shown type fire, and combustion gas And ejected into the tail cylinder 33.
  • a part of the combustion gas is ejected so as to diffuse into the tail cylinder 33 with a flame, so that the premixed gas flowing into the tail cylinder 33 from each main burner 36 is ignited and burned. .
  • the flame holding for stable combustion of the lean premixed fuel from the main burner 36 can be performed by the diffusion flame by the pilot fuel injected from the pilot burner 35. Further, by premixing the fuel by the main burner 36, the fuel concentration can be made uniform and NOx can be reduced.
  • the inside of the main burner cylinder 36 ⁇ / b> A and the extension pipe 36 ⁇ / b> B of the main burner 36 becomes the premixing region, and the region where the premixed gas burns by the diffusion flame from the pilot burner 35 becomes the combustion region.
  • the combustion region is downstream of the combustion cylinder 35 ⁇ / b> A and inside the tail cylinder 33. Therefore, the combustion gas combusted by the premixed gas flows in the tail cylinder 33.
  • the premixed gas flowing in the main burner cylinder 36A becomes a swirling flow downstream of the main swirler 36C. For this reason, flashback from the combustion region to the premixing region is likely to occur.
  • the fuel injected from the main nozzle 36a is made uniform throughout the main burner cylinder 36A by the swirling flow. For this reason, the fuel concentration distribution is substantially constant from the center to the inner wall surface of the main burner cylinder 36A.
  • the velocity of the premixed gas becomes 0 on the inner wall surface, and the velocity increases as the distance from the inner wall surface increases (velocity boundary layer), and the velocity is outside the velocity boundary layer (center side of the main burner cylinder 36A). It becomes almost constant. That is, a speed boundary layer having a low speed exists in the vicinity of the inner wall surfaces of the main burner cylinder 36A and the extension pipe 36B, whereas a fuel concentration is high in the speed boundary layer. Flashback is likely to occur.
  • the extension pipe 36B is formed such that the inlet 36Ba has a circular shape and the outlet 36Bb has a trapezoidal shape.
  • the portion of the circumferential edge 36Bd on the radially inner side and the both corner portions 36Be on the radially outer side are conspicuous. For this reason, flashback is likely to occur at a portion where the flow velocity is low, the inner wall surface of the extension pipe 36B becomes high temperature, and the combustor 12 may be damaged.
  • the main burner 36 is configured as follows.
  • an air passage 36E is provided outside the main burner cylinder 36A.
  • the air passage 36E is provided with an outer peripheral cylinder 39 that covers the outer side of the main burner cylinder 36A inside the inner cylinder 32, a part of the inner peripheral surface of the inner cylinder 32, the inner peripheral surface of the outer peripheral cylinder 39, and the main burner cylinder 36A. It is formed between the outer peripheral surfaces.
  • the air passage 36E communicates with the air passage 30.
  • the inlet 36Ba side of the extension pipe 36B is a position downstream of the main nozzle 36a and a position formed in a circular shape.
  • the communication hole H1 is formed obliquely so that the opening in the extension pipe 36B faces the outlet 36Bb side (downstream side) of the extension pipe 36B.
  • the communication hole H1 corresponds to the low flow velocity portion at the outlet 36Bb of the extension pipe 36B, and is arranged as follows.
  • FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of the through holes
  • FIG. 7 is a diagram showing another example of the arrangement of the through holes. 6 and 7, the main burner 36 is viewed from the downstream side as in FIG.
  • the communication hole H1 is provided at the outlet 36Bb of the extension pipe 36B so as to correspond to a portion of the circumferential edge 36Bd on the radially inner side and both corner portions 36Be on the radially outer side.
  • the communication hole H1 includes an inner communication hole H1a provided corresponding to the radially inner circumferential edge 36Bd and a corner communication hole H1b provided corresponding to both corners 36Be. Are provided separately in each part and continuously formed in a slit shape within a predetermined range.
  • the communication holes H1a and H1b are non-uniformly arranged in the circumferential direction, which takes into account the influence of the swirling flow, specifically, as described above, the main burner cylinder 36A downstream of the main swirler 36C. 6, the swirl flow is a swirl flow, and the swirl flow is counterclockwise when the main burner 36 is viewed from the downstream side, and an air passage introduced into the main burner cylinder 36A from each of the communication holes H1a and H1b.
  • a part of the compressed air 30 flows downstream while flowing counterclockwise so that it flows in the swirling flow, and therefore the flow direction of the swirling flow and the outlet of the extension pipe 36B from each communication hole H1a, H1b.
  • the range of each of the communication holes H1a and H1b is set to a range shifted in the clockwise direction opposite to the swirl flow, so that at the outlet 36Bb of the extension pipe 36B, the circumferential edge 36Bd on the radially inner side Air introduced into the main burner cylinder 36A from the communication holes H1a and H1b in a substantially symmetric range with respect to the center position (180 deg) and a substantially symmetric range with reference to the most constricted position of the corner portion 36Be. Will arrive.
  • a part of the compressed air in the air passage 30 is introduced into the main burner cylinder 36A from the air passage 36E through the communication hole H1, and as shown in FIG. It becomes film-like air (film air) and flows downstream along the inner wall surfaces of the main burner cylinder 36A and the extension pipe 36B.
  • film air reduces the fuel concentration in the low flow velocity region near the wall surface. For this reason, generation
  • the combustor 12 of this embodiment corresponds to the low flow velocity portion at the outlet 36Bb of the extension pipe 36B, and has the inner communication hole H1a and the corner communication hole H1b, thereby suppressing the occurrence of flashback. Meanwhile, the unevenness of the film air can be further suppressed.
  • the effect of suppressing the bias of the film air can be significantly obtained while suppressing the occurrence of flashback. It is possible. Even if it is one of the inner side communication hole H1a or the corner
  • an inner communication hole H1a corresponding to the radially inner circumferential edge 36Bd which is a portion close to the flame from the pilot burner 35 and having a large influence of flashback, is provided. Is preferred.
  • a corner communication hole H1b corresponding to the corner 36Be which is a portion that spreads in the radial direction and diffuses fluid to make the flow velocity particularly low, is provided. preferable.
  • the circumferential edge 36Bd on the radially inner side is a portion close to the flame from the pilot burner 35 and greatly influenced by flashback, when both the inner communication hole H1a and the corner communication hole H1b are provided, the flashback In order to remarkably obtain the effect of suppressing the occurrence of this, it is preferable that the inner communication hole H1a has a larger opening area than the corner communication hole H1b.
  • the communication hole H1 includes an inner communication hole H1a provided corresponding to the radially inner circumferential edge 36Bd and a corner communication hole H1b provided corresponding to both corners 36Be. Are provided along the circumferential direction.
  • the inner communication hole H1a is continuously formed in a slit shape within a predetermined range, and the corner communication hole H1b is formed intermittently in a range excluding the inner communication hole H1a.
  • the center of the circumferential edge 36Bd on the radially outer side is set to 0 deg.
  • the inner communication hole H1a corresponding to the radially inner circumferential edge 36Bd is provided in the range AB between the two-dot chain lines in FIG.
  • the corner communication hole H1b corresponding to the corner portion 36Be is provided as an intermittent small hole in the remaining range.
  • the communication holes H1a are unequally arranged in the circumferential direction, which takes into account the influence of the swirling flow as described above.
  • a part of the compressed air in the air passage 30 is introduced into the main burner cylinder 36A from the air passage 36E through the communication hole H1, and as shown in FIG. It becomes film-like air (film air) and flows along the inner wall surfaces of the main burner cylinder 36A and the extension pipe 36B.
  • film air reduces the fuel concentration in the low flow velocity region near the wall surface. For this reason, generation
  • the combustor 12 of this embodiment corresponds to the low flow velocity portion at the outlet 36Bb of the extension pipe 36B, and suppresses unevenness of the film air by providing the inner communication hole H1a and the corner communication hole H1b. And the effect of suppressing the occurrence of flashback can be remarkably obtained.
  • the corner communication hole H1b is formed intermittently in a range excluding the inner communication hole H1a, the circumferential edge on the radially inner side which is close to the flame from the pilot burner 35 and has a large influence of flashback A relatively large amount of air can be supplied to the inner communication hole H1a side corresponding to 36Bd.
  • the flow rate tends to be low and the fuel concentration tends to be high. Therefore, by providing the blade communication hole H2 at a position corresponding to the downstream end of the main swirler, the flashback flame can be blocked by the compressed air introduced from the blade communication hole H2 into the main burner cylinder 36A. .
  • turbine performance can be maintained by preventing damage to the combustor 12 by suppressing flashback.

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Abstract

　フラッシュバックの発生を抑制しつつ、フィルム空気の偏りを抑制する。すなわち、パイロットバーナと、パイロットバーナを中心とした半径方向外側に周方向に沿って複数設けられて、メインバーナ筒（３６Ａ）内にメインノズル（３６ａ）が配置されたメインバーナ（３６）と、各メインバーナのメインバーナ筒から下流側に延在して設けられており、メインバーナ筒に繋がる入口（３６Ｂａ）が円形状で、下流側の出口（３６Ｂｂ）が半径方向に平行な２つの半径方向エッジ（３６Ｂｃ）、および各半径方向エッジの両端を連結するように周方向に沿う２つの周方向エッジ（３６Ｂｄ）で形成された延長管（３６Ｂ）と、メインバーナ筒の外側に設けられた空気通路（３６Ｅ）と、延長管の入口側であって半径方向の内側の周方向エッジに対応する位置に設けられ空気通路と延長管内とを連通する内側連通穴（Ｈ１）と、を備える。

Description

燃焼器およびガスタービン
　本発明は、予混合燃焼を行うバーナ（メインバーナ）を有する燃焼器および当該燃焼器が適用されるガスタービンに関する。
　例えば、特許文献１には、予混合方式を採用する燃焼器が示されている。この燃焼器は、予混合燃焼を行うメインバーナに加え、予混合燃焼を安定に維持するために拡散燃焼を行うパイロットバーナが設けられている。パイロットバーナによって生成される拡散炎が、メインバーナが予混合炎を生成するための種火として使用され、これによって予混合燃焼が維持される。一般的な燃焼器では、メインバーナは、パイロットバーナを中心とした半径方向外側に周方向に等間隔で配置される。
　メインバーナは、円筒形のバーナ外筒（メインバーナ筒）内に、メインノズルおよびメインスワラを備えている。バーナ外筒は、その先端に延長管が接続されている。そして、メインバーナは、その内部で燃料と空気とを混合して予混合気を生成し、生成された予混合気を延長管の先端から噴出する。より詳細には、メインスワラの上流において、圧縮機（図示せず）から供給される圧縮空気に対してメインノズルによって燃料を噴射し、メインスワラによって空気および燃料の流れを旋回させる。これにより、空気と燃料とが混合された予混合気が生成されるとともに、予混合気の旋回流（スワール流れ）が発生する。そして、予混合気は、延長管から噴出され、さらに、パイロットバーナにより生成された拡散炎を用いて延長管の下流側で燃焼され、これにより、予混合燃焼が実現される。
　ところで、延長管の内壁面近傍は低流速となるため、メインバーナの逆火（フラッシュバック）が発生しやすい。フラッシュバックの発生は燃焼器の焼損を招くため、フラッシュバックは、可能な限り抑えられなくてはならない。特許文献１においては、このフラッシュバックを防止するために、延長管の形状を工夫したり、バーナ外筒と延長管との接続部から膜状の空気（フィルム空気）を取り入れたりすることが示されている。延長管の形状としては、入口がバーナ外筒に合わせて円形状であり、出口が、２つの半径方向エッジと、各半径方向エッジを連結する半径方向内側および半径方向外側の各周方向エッジとで台形状に形成されている。
特開２００６－７８１２７号公報
　上述した特許文献１のように、延長管の出口を台形状とし、フィルム空気を取り入れることでフラッシュバックを防止することが可能である。しかし、延長管は、入口が円形状で出口を台形状に変形させたものであり、延長管の出口において流速が高い部分と低い部分とが生じる。このため、取り入れたフィルム空気に偏りが発生するおそれがある。しかも、延長管の出口において流速が低い部分にフラッシュバックが発生しやすいことから、特にこの部分にフィルム空気を取り入れることが望まれている。
　本発明は上述した課題を解決するものであり、フラッシュバックの発生を抑制しつつ、フィルム空気の偏りを抑制することのできる燃焼器およびガスタービンを提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、第１の発明の燃焼器は、パイロットバーナと、前記パイロットバーナを中心とした半径方向外側に周方向に沿って複数設けられて、メインバーナ筒内にメインノズルが配置されたメインバーナと、各前記メインバーナの前記メインバーナ筒から下流側に延在して設けられており、前記メインバーナ筒に繋がる入口が円形状で、下流側の出口が半径方向に平行な２つの半径方向エッジ、および各前記半径方向エッジの両端を連結するように周方向に沿う２つの周方向エッジで形成された延長管と、前記メインバーナ筒の外側に設けられた空気通路と、前記延長管の入口側であって前記半径方向の内側の周方向エッジに対応する位置に設けられ前記空気通路と前記延長管内とを連通する内側連通穴と、を備えることを特徴とする。
　この燃焼器によれば、内側連通穴を設けることにより、空気通路から内側連通穴を介してメインバーナ筒に空気が導入され、フィルム状の空気となってメインバーナ筒および延長管の内壁面に沿って下流側に流れる。このフィルム状の空気は、壁面近傍の低流速領域の燃料濃度を低減する。このため、フラッシュバックの発生を抑制することができる。特に、半径方向内側の周方向エッジは、パイロットバーナからの火炎に近くフラッシュバックの影響が大きい部分であるため、この部分に対応してフィルム状の空気を供給することで、フラッシュバックの発生を抑制しつつ、フィルム状の空気の偏りを抑制することができる。
　また、第２の発明の燃焼器は、第１の発明において、前記延長管の入口側であって、前記内側連通穴の位置を除き、少なくとも前記半径方向の外側の周方向エッジと前記半径方向エッジとが連通する角部に対応する位置に設けられ前記空気通路と前記延長管内とを連通する角部連通穴をさらに備えることを特徴とする。
　この燃焼器によれば、周方向エッジと半径方向エッジとが連通する角部は、円形状の入口から半径方向に広がって流体を拡散させ流速が特に低くなりやすい部分であり、この角部に対応する内側連通穴を設けることにより、フラッシュバックの発生を抑制しつつ、フィルム状の空気の偏りを抑制する効果を顕著に得ることができる。
　また、第３の発明の燃焼器は、第２の発明において、前記内側連通穴が周方向に連続して形成され、前記角部連通穴が前記半径方向の外側の周方向エッジと前記半径方向エッジとが連通する角部に対応する位置で周方向に連続して形成されていることを特徴とする。
　この燃焼器によれば、速度が低い部分に対応してフィルム状の空気を供給するため、フラッシュバックの発生を抑制しつつ、フィルム状の空気の偏りを抑制する効果を顕著に得ることができる。
　また、第４の発明の燃焼器は、第３の発明において、前記内側連通穴が前記角部連通穴よりも開口面積を大きく形成されていることを特徴とする。
　この燃焼器によれば、半径方向内側の周方向エッジは、パイロットバーナからの火炎に近くフラッシュバックの影響が大きい部分であるため、フラッシュバックの発生を抑制する効果を顕著に得るため、内側連通穴が角部連通穴よりも開口面積を大きく形成されていることが好ましい。
　また、第５の発明の燃焼器は、第２の発明において、前記内側連通穴が周方向に連続して形成され、前記角部連通穴が周方向で断続して形成されていることを特徴とする。
　この燃焼器によれば、角部連通穴が、内側連通穴を除く範囲で断続して形成されているため、パイロットバーナからの火炎に近くフラッシュバックの影響が大きい部分である半径方向内側の周方向エッジに対応する内側連通穴側に比較的多くの空気を供給することができる。
　また、第６の発明の燃焼器は、パイロットバーナと、前記パイロットバーナを中心とした半径方向外側に周方向に沿って複数設けられて、メインバーナ筒内にメインノズルが配置されたメインバーナと、各前記メインバーナの前記メインバーナ筒から下流側に延在して設けられており、前記メインバーナ筒に繋がる入口が円形状で、下流側の出口が半径方向に平行な２つの半径方向エッジ、および各前記半径方向エッジの両端を連結するように周方向に沿う２つの周方向エッジで形成された延長管と、前記メインバーナ筒の外側に設けられた空気通路と、前記延長管の入口側であって前記半径方向の外側の周方向エッジと前記半径方向エッジとが連通する角部に対応する位置に設けられ前記空気通路と前記延長管内とを連通する角部連通穴と、を備えることを特徴とする。
　この燃焼器によれば、周方向エッジと半径方向エッジとが連通する角部は、円形状の入口から半径方向に広がって流体を拡散させ流速が特に低くなりやすい部分であり、この角部に対応する内側連通穴を設けることにより、フラッシュバックの発生を抑制しつつ、フィルム状の空気の偏りを抑制する効果を顕著に得ることができる。
　また、第７の発明の燃焼器は、第１～第６のいずれか１つの発明において、前記メインバーナ筒内で半径方向に延在して設けられた複数のメインスワラを有し、前記メインスワラの下流端に対応する位置に設けられて前記空気通路と前記メインバーナ筒内とを連通する翼部連通穴をさらに備えることを特徴とする。
　メインスワラの上流側は、流速が低くなりやすく燃料濃度が高い傾向となる。従って、メインスワラの下流端に対応する位置に翼部連通穴を設けることで、この翼部連通穴からメインバーナ筒に導入された空気により、フラッシュバックの火炎を堰き止めることができる。
　上述の目的を達成するために、本発明のガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを備えるガスタービンにおいて、第１～第６のいずれか１つの発明に記載の燃焼器が適用されることを特徴とする。
　このガスタービンによれば、フラッシュバックの抑制により燃焼器の損傷を防ぐことで、タービン性能を維持することができる。
　本発明によれば、フラッシュバックの発生を抑制しつつ、フィルム空気の偏りを抑制することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る燃焼器を有するガスタービンの概略構成図である。 図２は、図１の燃焼器の拡大図である。 図３は、図２の燃焼器の内部構成を概略的に示す側面図である。 図４は、図３の燃焼器のメインバーナを下流側から視た拡大図である。 図５は、図３の燃焼器のメインバーナの拡大図である。 図６は、貫通穴の配置を示す図である。 図７は、貫通穴の配置の他の例を示す図である。
　以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
　図１は、本実施形態に係る燃焼器を有するガスタービンの概略構成図である。図１に示すように、ガスタービン１０は、流体の流れ方向の上流側から順番に、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３と、排気室１４とを有する。タービン１３には、図示しない発電機が連結されている。ガスタービンは、回転軸Ｌを中心に回転可能なロータ２４を有する。
　圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８とが交互に設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気（燃焼用空気）に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２０内に複数の静翼２１と動翼２２とが交互に設けられている。排気室１４は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２３を有している。ロータ２４は、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室１４の径方向中心部を貫通するように位置する。ロータ２４は、圧縮機１１側の端部が軸受部２５により支持され、排気室１４側の端部が軸受部２６により支持されて回転軸Ｌを中心にして回転自在に設けられている。ロータ２４は、複数のディスクプレートが固定され、各動翼１８，２２が連結されている。また、ロータ２４は、圧縮機１１側の端部に、図示しない発電機の駆動軸が連結されている。
　このようなガスタービンにおいて、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気は、複数の静翼１７と動翼１８とを通過して圧縮され、高温・高圧の圧縮空気となる。この圧縮空気は、燃焼器１２において、圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスは、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２とを通過し、ロータ２４を回転駆動する。これによりロータ２４に連結された発電機を駆動する。ロータ２４を通過した排気ガスは、排気室１４の排気ディフューザ２３で静圧に変換されてから大気に放出される。
　図２は、図１の燃焼器の拡大図である。燃焼器１２は、外筒３１の内部に所定間隔をあけて空気通路３０を形成するように内筒３２が支持され、内筒３２の先端部に尾筒３３が連結されることで、回転軸Ｌに対して傾斜した中心軸Ｓに沿って延在する燃焼器ケーシングが構成されている。
　外筒３１は、タービン車室２０を構成する車室ハウジング２７に対して固定されている。内筒３２は、その中心部に、中心軸Ｓに沿ってパイロットバーナ３５が設けられている。また、内筒３２は、その内部であってパイロットバーナ３５の周囲に、メインバーナ３６が複数設けられている。メインバーナ３６は、パイロットバーナ３５（中心軸Ｓ）を中心とした半径方向外側に、パイロットバーナ３５を取り囲むように中心軸Ｓを中心とする周方向に沿って等間隔で、かつパイロットバーナ３５と平行に設けられている。尾筒３３は、その基端が円筒状に形成されて内筒３２に連結されている。尾筒３３は、先端側にかけて断面積が小さくかつ湾曲して形成され、タービン１３の１段目の静翼２１に向けて開口している。
　図３は、図２の燃焼器の内部構成を概略的に示す図であり、図４は、図３の燃焼器のメインバーナを下流側から視た拡大図であり、図５は、図３の燃焼器のメインバーナの拡大図である。
　パイロットバーナ３５は、その先端部のパイロットノズル３５ａが、筒状で先端側が広角して形成された燃焼筒３５Ａ内に配置されている。また、パイロットバーナ３５は、その外周面と燃焼筒３５Ａの内周面との間にパイロットスワラ３５Ｂが設けられている。
　メインバーナ３６は、その先端部のメインノズル３６ａが、円筒状のメインバーナ筒３６Ａ内に配置されている。メインバーナ筒３６Ａは、メインノズル３６ａにより燃料が噴射される下流側（図３および図５の右側）に、延長管３６Ｂが設けられている。延長管３６Ｂは、メインバーナ筒３６Ａから下流側に延在して設けられている。
　延長管３６Ｂは、図４および図５に示すように、メインバーナ筒３６Ａに繋がる入口３６Ｂａがメインバーナ筒３６Ａと同様の円形状に形成されている。また、延長管３６Ｂは、下流側の出口３６Ｂｂが、中心軸Ｓを中心とした半径方向に対して平行な２つの半径方向エッジ３６Ｂｃと、各半径方向エッジ３６Ｂｃの両端を連結するように中心軸Ｓを中心とした周方向に沿う２つの周方向エッジ３６Ｂｄとで台形状に形成されている。周方向エッジ３６Ｂｄは、中心軸Ｓに対して半径方向で近い内側の周方向エッジ３６Ｂｄと、中心軸Ｓに対して半径方向で遠い外側の周方向エッジ３６Ｂｄとがある。また、半径方向エッジ３６Ｂｃと周方向エッジ３６Ｂｄとが連結する角部３６Ｂｅは、円弧状に形成されている。この延長管３６Ｂは、入口３６Ｂａ側の円形状から出口３６Ｂｂ側の台形状に滑らかに変化して形成されている。
　また、メインバーナ３６は、メインノズル３６ａの外周面とメインバーナ筒３６Ａの内周面との間にメインスワラ３６Ｃが設けられている。
　外筒３１は、その基端部にトップハット部３４が設けられている。トップハット部３４は、外筒３１の基端部の内周面に沿って配置されて、外筒３１の外側に空気通路３０の一部を形成する筒状部材３４Ａと、当該筒状部材３４Ａの基端側の開口を閉塞する蓋部材３４Ｂとで構成されている。蓋部材３４Ｂは、上述のパイロットバーナ３５の基端が支持され、当該パイロットバーナ３５の燃料ポート３５Ｃが外側に配置されている。この燃料ポート３５Ｃは、図示しないパイロットバーナ燃料ラインが接続されてパイロットバーナ３５に燃料が供給される。また、蓋部材３４Ｂは、上述のメインバーナ３６の基端が支持され、当該メインバーナ３６の燃料ポート３６Ｄが外側に配置されている。この燃料ポート３６Ｄは、図示しないメインバーナ燃料ラインが接続されてメインバーナ３６に燃料が供給される。
　外筒３１は、トップハット部３４の筒状部材３４Ａ内において、基端側に隔壁３７が設けられている。この隔壁３７により空気通路３０が内筒３２に連通される。外筒３１（トップハット部３４の筒状部材３４Ａ）と内筒３２との間であって、空気通路３０の入口部分には、整流板３８が設けられている。整流板３８は、空気通路３０を塞ぐように設けられ、空気通路３０の上流側と下流側とを連通する孔が多数形成された多孔板である。
　このようなガスタービン燃焼器１２では、高温・高圧の圧縮空気が空気通路３０に流れ込むと、圧縮空気は、整流板３８を通過して整流されつつ、内筒３２の基端部で隔壁３７により反転されて、パイロットバーナ３５の燃焼筒３５Ａおよびメインバーナ３６のメインバーナ筒３６Ａに誘導される。そして、圧縮空気は、メインバーナ３６において、メインバーナ筒３６Ａ内でメインスワラ３６Ｃによって旋回する気流となり、メインノズル３６ａから噴射された燃料と延長管３６Ｂ内で混合され予混合気となって尾筒３３内に流れ込む。また、圧縮空気は、パイロットバーナ３５において、燃焼筒３５Ａ内でパイロットスワラ３５Ｂによって旋回する気流となり、パイロットノズル３５ａから噴射された燃料と混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスとなって尾筒３３内に噴出する。このとき、燃焼ガスの一部が尾筒３３内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出することで、各メインバーナ３６から尾筒３３内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。
　すなわち、パイロットバーナ３５から噴射したパイロット燃料による拡散火炎により、メインバーナ３６からの希薄予混合燃料の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。また、メインバーナ３６によって燃料を予混合することで、燃料濃度を均一化し低ＮＯｘ化を図ることができる。このとき、メインバーナ３６のメインバーナ筒３６Ａおよび延長管３６Ｂの内部が予混合領域となり、パイロットバーナ３５からの拡散火炎によって予混合気が燃焼する領域が燃焼領域となる。燃焼領域は、燃焼筒３５Ａの下流であり、尾筒３３の内部にある。従って、予混合気が燃焼した燃焼ガスは、尾筒３３の内部を流れる。
　ところで、このような予混合方式の燃焼器１２では、メインスワラ３６Ｃの下流において、メインバーナ筒３６Ａ内を流れる予混合気が旋回流となる。このため、燃焼領域から予混合領域への逆火（フラッシュバック）が生じやすい。具体的に、メインノズル３６ａから噴射された燃料は、旋回流によってメインバーナ筒３６Ａの内部全体にわたって均一化される。このため、燃料の濃度分布は、メインバーナ筒３６Ａの中央部から内壁面部にかけてほぼ一定である。これに対し、予混合気の速度は、内壁面において０となり、内壁面から離れるに従い速度が上昇し（速度境界層）、速度境界層の外側（メインバーナ筒３６Ａの中央部側）で速度はほぼ一定となる。すなわち、メインバーナ筒３６Ａおよび延長管３６Ｂの内壁面の近傍には、速度が低い速度境界層が存在するのに対し、速度境界層において燃料濃度が高いため、この速度境界層に燃焼領域からのフラッシュバックが生じやすくなる。
　特に、本実施形態では、延長管３６Ｂが、入口３６Ｂａを円形状に形成され、出口３６Ｂｂを台形状に形成されている。これにより、延長管３６Ｂの出口３６Ｂｂにおいて流速の低い部分が生じることが発明者等の研究により判明した。具体的には、半径方向内側の周方向エッジ３６Ｂｄの部分と、半径方向外側の両角部３６Ｂｅとが顕著である。このため、流速の低い部分において、フラッシュバックが生じやすく、延長管３６Ｂの内壁面が高温となり、燃焼器１２が損傷するおそれがある。これを避けるため、本実施形態では、以下のようにメインバーナ３６を構成する。
　図５に示すように、メインバーナ筒３６Ａの外側に空気通路３６Ｅを有する。空気通路３６Ｅは、内筒３２の内側にメインバーナ筒３６Ａの外側を覆う外周筒３９が設けられ、内筒３２の内周面の一部および外周筒３９の内周面と、メインバーナ筒３６Ａの外周面との間に形成されている。この空気通路３６Ｅは、空気通路３０に通じている。また、延長管３６Ｂの入口３６Ｂａ側に、空気通路３６Ｅと延長管３６Ｂ内とを連通する連通穴Ｈ１を有する。延長管３６Ｂの入口３６Ｂａ側とは、メインノズル３６ａよりも下流側の位置であって、円形状に形成された位置である。また、連通穴Ｈ１は、延長管３６Ｂ内の開口が、延長管３６Ｂの出口３６Ｂｂ側（下流側）に向くように斜めに形成されている。連通穴Ｈ１は、延長管３６Ｂの出口３６Ｂｂにおける流速の低い部分に対応し、以下のように配置されている。
　図６は、貫通穴の配置を示す図であり、図７は、貫通穴の配置の他の例を示す図である。図６および図７では、図４と同様にメインバーナ３６を下流側から視ている。連通穴Ｈ１は、延長管３６Ｂの出口３６Ｂｂにおいて、半径方向内側の周方向エッジ３６Ｂｄの部分と、半径方向外側の両角部３６Ｂｅとに対応して設けられている。
　図６において、連通穴Ｈ１は、半径方向内側の周方向エッジ３６Ｂｄの部分に対応して設けられた内側連通穴Ｈ１ａと、両角部３６Ｂｅの部分にそれぞれ対応して設けられた角部連通穴Ｈ１ｂとが、各部分に分けて設けられ、かつ所定範囲でスリット状に連続して形成されている。
　所定範囲について説明する。図６に示すように、メインバーナ３６を下流側から視て旋回流が反時計回りの場合において、半径方向外側の周方向エッジ３６Ｂｄの中央を０ｄｅｇとする。半径方向内側の周方向エッジ３６Ｂｄに対応する内側連通穴Ｈ１ａは、図６中の二点差線の間Ａ－Ｂの範囲に設けられる。また、角部３６Ｂｅ（旋回流の上流側（図６の右側））に対応する角部連通穴Ｈ１ｂは、図６中の二点差線の間Ｅ－Ｆの範囲に設けられる。さらに、角部３６Ｂｅ（旋回流の下流側（図６の左側）に対応する角部連通穴Ｈ１ｂは、図６中の二点差線の間Ｃ－Ｄの範囲に設けられる。このように、各連通穴Ｈ１ａ，Ｈ１ｂは、周方向に不均等な配置であり、これは旋回流の影響を加味したものである。具体的には、上述したように、メインスワラ３６Ｃの下流において、メインバーナ筒３６Ａ内を流れる予混合気が旋回流となる。図６ではメインバーナ３６を下流側から視て旋回流が反時計回りであり、各連通穴Ｈ１ａ，Ｈ１ｂからメインバーナ筒３６Ａに導入された空気通路３０の圧縮空気の一部は、旋回流に流されるように反時計回りに流動しつつ下流側に流れる。このため、旋回流の流れ方向や、各連通穴Ｈ１ａ，Ｈ１ｂから延長管３６Ｂの出口３６Ｂｂまでの距離などによる影響を加味し、各連通穴Ｈ１ａ，Ｈ１ｂの範囲を旋回流とは逆方向となる時計回りにずらした範囲とすることで、延長管３６Ｂの出口３６Ｂｂにおいて、半径方向内側の周方向エッジ３６Ｂｄの中央位置（１８０ｄｅｇ）を基準としたほぼ対称の範囲や、角部３６Ｂｅの最も窄まった位置を基準としたほぼ対称の範囲に、各連通穴Ｈ１ａ，Ｈ１ｂからメインバーナ筒３６Ａに導入された空気が至ることになる。
　図６に示すように、連通穴Ｈ１を設けることにより、空気通路３０の圧縮空気の一部が空気通路３６Ｅから連通穴Ｈ１を介してメインバーナ筒３６Ａに導入され、図５に示すように、フィルム状の空気（フィルム空気）となってメインバーナ筒３６Ａおよび延長管３６Ｂの内壁面に沿って下流側に流れる。このフィルム空気は、壁面近傍の低流速領域の燃料濃度を低減する。このため、フラッシュバックの発生を抑制することができる。
　特に、本実施形態の燃焼器１２は、延長管３６Ｂの出口３６Ｂｂにおける流速の低い部分に対応し、内側連通穴Ｈ１ａと角部連通穴Ｈ１ｂとを設けたことで、フラッシュバックの発生を抑制しつつ、フィルム空気の偏りをより抑制することができる。
　なお、上述した実施形態の燃焼器１２において、内側連通穴Ｈ１ａおよび角部連通穴Ｈ１ｂの双方を設けることで、フラッシュバックの発生を抑制しつつ、フィルム空気の偏りを抑制する効果を顕著に得ることが可能である。内側連通穴Ｈ１ａまたは角部連通穴Ｈ１ｂの一方であっても、フラッシュバックの発生を抑制しつつ、フィルム空気の偏りを抑制する効果を得ることができる。内側連通穴Ｈ１ａまたは角部連通穴Ｈ１ｂの一方の場合、パイロットバーナ３５からの火炎に近くフラッシュバックの影響が大きい部分である半径方向内側の周方向エッジ３６Ｂｄに対応する内側連通穴Ｈ１ａを設けることが好ましい。また、内側連通穴Ｈ１ａまたは角部連通穴Ｈ１ｂの一方の場合、半径方向に広がって流体を拡散させ流速が特に低くなりやすい部分である角部３６Ｂｅに対応する角部連通穴Ｈ１ｂを設けることが好ましい。
　また、半径方向内側の周方向エッジ３６Ｂｄは、パイロットバーナ３５からの火炎に近くフラッシュバックの影響が大きい部分であるため、内側連通穴Ｈ１ａおよび角部連通穴Ｈ１ｂの双方を設ける場合は、フラッシュバックの発生を抑制する効果を顕著に得るため、内側連通穴Ｈ１ａが角部連通穴Ｈ１ｂよりも開口面積が大きく形成されていることが好ましい。
　図７において、連通穴Ｈ１は、半径方向内側の周方向エッジ３６Ｂｄの部分に対応して設けられた内側連通穴Ｈ１ａと、両角部３６Ｂｅの部分にそれぞれ対応して設けられた角部連通穴Ｈ１ｂとが、周方向に沿って設けられている。この場合、内側連通穴Ｈ１ａは所定範囲でスリット状に連続して形成され、角部連通穴Ｈ１ｂは、内側連通穴Ｈ１ａを除く範囲で断続して形成されている。
　所定範囲について説明する。図７に示すように、メインバーナ３６を下流側から視て旋回流が反時計回りの場合において、半径方向外側の周方向エッジ３６Ｂｄの中央を０ｄｅｇとする。半径方向内側の周方向エッジ３６Ｂｄに対応する内側連通穴Ｈ１ａは、図７中の二点差線の間Ａ－Ｂの範囲に設けられる。また、角部３６Ｂｅに対応する角部連通穴Ｈ１ｂは、残りの範囲で、断続した小孔として設けられる。連通穴Ｈ１ａは、周方向に不均等な配置であり、これは上述したように旋回流の影響を加味したものである。
　図７に示すように、連通穴Ｈ１を設けることにより、空気通路３０の圧縮空気の一部が空気通路３６Ｅから連通穴Ｈ１を介してメインバーナ筒３６Ａに導入され、図５に示すように、フィルム状の空気（フィルム空気）となってメインバーナ筒３６Ａおよび延長管３６Ｂの内壁面に沿って流れる。このフィルム空気は、壁面近傍の低流速領域の燃料濃度を低減する。このため、フラッシュバックの発生を抑制することができる。
　特に、本実施形態の燃焼器１２は、延長管３６Ｂの出口３６Ｂｂにおける流速の低い部分に対応し、内側連通穴Ｈ１ａと角部連通穴Ｈ１ｂとを設けたことで、フィルム空気の偏りを抑制することができ、フラッシュバックの発生を抑制する効果を顕著に得ることができる。しかも、角部連通穴Ｈ１ｂが、内側連通穴Ｈ１ａを除く範囲で断続して形成されているため、パイロットバーナ３５からの火炎に近くフラッシュバックの影響が大きい部分である半径方向内側の周方向エッジ３６Ｂｄに対応する内側連通穴Ｈ１ａ側に比較的多くの空気を供給することができる。
　ところで、メインスワラの上流側は、流速が低くなりやすく燃料濃度が濃い傾向となる。従って、メインスワラの下流端に対応する位置に翼部連通穴Ｈ２を設けることで、この翼部連通穴Ｈ２からメインバーナ筒３６Ａに導入された圧縮空気により、フラッシュバックの火炎を堰き止めることができる。
　また、上述した燃焼器１２を備えるガスタービン１０によれば、フラッシュバックの抑制により燃焼器１２の損傷を防ぐことで、タービン性能を維持することができる。
　１０　ガスタービン
　１１　圧縮機
　１２　燃焼器
　１３　タービン
　３５　パイロットバーナ
　３６　メインバーナ
　３６ａ　メインノズル
　３６Ａ　メインバーナ筒
　３６Ｂ　延長管
　３６Ｂａ　入口
　３６Ｂｂ　出口
　３６Ｂｃ　半径方向エッジ
　３６Ｂｄ　周方向エッジ
　３６Ｂｅ　角部
　３６Ｃ　メインスワラ
　３６Ｅ　空気通路
　Ｈ１ａ　内側連通穴
　Ｈ１ｂ　角部連通穴
　Ｈ２　翼部連通穴

Claims (8)

  1. 　パイロットバーナと、
    　前記パイロットバーナを中心とした半径方向外側に周方向に沿って複数設けられて、メインバーナ筒内にメインノズルが配置されたメインバーナと、
    　各前記メインバーナの前記メインバーナ筒から下流側に延在して設けられており、前記メインバーナ筒に繋がる入口が円形状で、下流側の出口が半径方向に平行な２つの半径方向エッジ、および各前記半径方向エッジの両端を連結するように周方向に沿う２つの周方向エッジで形成された延長管と、
    　前記メインバーナ筒の外側に設けられた空気通路と、
    　前記延長管の入口側であって前記半径方向の内側の周方向エッジに対応する位置に設けられ前記空気通路と前記延長管内とを連通する内側連通穴と、
    　を備えることを特徴とする燃焼器。
  2. 　前記延長管の入口側であって、前記内側連通穴の位置を除き、少なくとも前記半径方向の外側の周方向エッジと前記半径方向エッジとが連通する角部に対応する位置に設けられ前記空気通路と前記延長管内とを連通する角部連通穴をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の燃焼器。
  3. 　前記内側連通穴が周方向に連続して形成され、前記角部連通穴が前記半径方向の外側の周方向エッジと前記半径方向エッジとが連通する角部に対応する位置で周方向に連続して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃焼器。
  4. 　前記内側連通穴が前記角部連通穴よりも開口面積を大きく形成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃焼器。
  5. 　前記内側連通穴が周方向に連続して形成され、前記角部連通穴が周方向で断続して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃焼器。
  6. 　パイロットバーナと、
    　前記パイロットバーナを中心とした半径方向外側に周方向に沿って複数設けられて、メインバーナ筒内にメインノズルが配置されたメインバーナと、
    　各前記メインバーナの前記メインバーナ筒から下流側に延在して設けられており、前記メインバーナ筒に繋がる入口が円形状で、下流側の出口が半径方向に平行な２つの半径方向エッジ、および各前記半径方向エッジの両端を連結するように周方向に沿う２つの周方向エッジで形成された延長管と、
    　前記メインバーナ筒の外側に設けられた空気通路と、
    　前記延長管の入口側であって前記半径方向の外側の周方向エッジと前記半径方向エッジとが連通する角部に対応する位置に設けられ前記空気通路と前記延長管内とを連通する角部連通穴と、
    　を備えることを特徴とする燃焼器。
  7. 　前記メインバーナ筒内で半径方向に延在して設けられた複数のメインスワラを有し、前記メインスワラの下流端に対応する位置に設けられて前記空気通路と前記メインバーナ筒内とを連通する翼部連通穴をさらに備えることを特徴とする請求項１～６のいずれか１つに記載の燃焼器。
  8. 　圧縮機と、燃焼器と、タービンとを備えるガスタービンにおいて、
    　請求項１～７のいずれか１つに記載の燃焼器が適用されることを特徴とするガスタービン。
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