JP2644745B2 - ガスタービン用燃焼器 - Google Patents
ガスタービン用燃焼器Info
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- JP2644745B2 JP2644745B2 JP62050060A JP5006087A JP2644745B2 JP 2644745 B2 JP2644745 B2 JP 2644745B2 JP 62050060 A JP62050060 A JP 62050060A JP 5006087 A JP5006087 A JP 5006087A JP 2644745 B2 JP2644745 B2 JP 2644745B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/26—Controlling the air flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/34—Feeding into different combustion zones
- F23R3/346—Feeding into different combustion zones for staged combustion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は産業用ガスタービン用燃焼器に係り、特に排
気ガス中の窒素酸化物（NOX）濃度の低い、多段燃焼方
式を採用したガスタービン用燃焼器に関する。
気ガス中の窒素酸化物（NOX）濃度の低い、多段燃焼方
式を採用したガスタービン用燃焼器に関する。
従来の燃焼器の例としては特公昭61−22127号公報の
第１図に記載されている如く、２段燃焼方式のものが知
られており、これは１段での燃焼方式よりは排ガス中の
NOX濃度は低い。また、特公昭57−55974号公報の第１図
には燃料流量を制御する拡散燃焼とその後流側に設けた
予混合多段燃焼器の例が記載されている。
第１図に記載されている如く、２段燃焼方式のものが知
られており、これは１段での燃焼方式よりは排ガス中の
NOX濃度は低い。また、特公昭57−55974号公報の第１図
には燃料流量を制御する拡散燃焼とその後流側に設けた
予混合多段燃焼器の例が記載されている。
近年、わが国では環境保全のため非常に厳しいNOXの
排出規制が行なわれており、このような公知の方式を採
用するだけでは要求基準を十分満足できない。さらに詳
細な燃焼現象の制御が要求されている。
排出規制が行なわれており、このような公知の方式を採
用するだけでは要求基準を十分満足できない。さらに詳
細な燃焼現象の制御が要求されている。
上記、従来技術についてみると、前者においては拡散
燃焼と予混合燃焼の組合わせによつて低NOX化をはかつ
ているが、拡散燃焼が一部使用されているために、ホツ
トスポツトの発生はまぬがれ得ず、さらに低NOX化をは
かるには、拡散燃焼部の改善がどうしても必要になる。
燃焼と予混合燃焼の組合わせによつて低NOX化をはかつ
ているが、拡散燃焼が一部使用されているために、ホツ
トスポツトの発生はまぬがれ得ず、さらに低NOX化をは
かるには、拡散燃焼部の改善がどうしても必要になる。
また、後者においては、後流側には予混合燃焼を多段
に行なつているが、頭部に拡散燃焼方式が採用されてい
るために低NOX化には限界がある。したがつて、実用的
な面で問題が発生することが考えられる。
に行なつているが、頭部に拡散燃焼方式が採用されてい
るために低NOX化には限界がある。したがつて、実用的
な面で問題が発生することが考えられる。
本発明の目的は、燃焼器内部でのNOXの発生を最小限
に押え、しかも、運転範囲において安定した燃焼を行な
えるような予混合多段を採用したガスタービン用燃焼器
を提供することにある。
に押え、しかも、運転範囲において安定した燃焼を行な
えるような予混合多段を採用したガスタービン用燃焼器
を提供することにある。
［問題を解決するための手段］ 本発明は、燃焼器の軸中央部に燃料と空気とを拡散燃
焼させるパイロットバーナを備え、前記パイロットバー
ナーの外周側に空気と燃料とを予め混合した第１の予混
合気を旋回供給する第１段予混合気供給手段と、前記第
１段予混合気供給手段の外周側に、空気と燃料とを予め
混合した第２の予混合気を旋回供給する第２段予混合気
供給手段と前記パイロットバーナ及び第１段予混合気供
給手段及び第２段予混合気供給手段から供給される燃料
を燃焼させる燃焼室とを備えたガスタービン用燃焼器に
おいて、前記第１段予混合気供給手段は、自身の下流側
端に予混合気を旋回噴出する旋回器を備えるとともに、
該旋回器は前記パイロットバーナの後流端と軸方向に対
してほぼ同じ位置に配置され、前記第１段予混合器供給
手段の旋回器より後流側に第２段予混合気の出口を形成
されるよう配置される、ことを特徴とするものである。
焼させるパイロットバーナを備え、前記パイロットバー
ナーの外周側に空気と燃料とを予め混合した第１の予混
合気を旋回供給する第１段予混合気供給手段と、前記第
１段予混合気供給手段の外周側に、空気と燃料とを予め
混合した第２の予混合気を旋回供給する第２段予混合気
供給手段と前記パイロットバーナ及び第１段予混合気供
給手段及び第２段予混合気供給手段から供給される燃料
を燃焼させる燃焼室とを備えたガスタービン用燃焼器に
おいて、前記第１段予混合気供給手段は、自身の下流側
端に予混合気を旋回噴出する旋回器を備えるとともに、
該旋回器は前記パイロットバーナの後流端と軸方向に対
してほぼ同じ位置に配置され、前記第１段予混合器供給
手段の旋回器より後流側に第２段予混合気の出口を形成
されるよう配置される、ことを特徴とするものである。
また、燃焼器の軸中央部に燃料と空気とを拡散燃焼さ
せるパイロットバーナを備え、前記パイロットバーナー
の外周側に空気と燃料とを予め混合した第１の予混合気
を旋回供給する第１段予混合気供給手段と、前記第１段
予混合気供給手段の外周側に形成され、空気と燃料とを
予め混合し第２の予混合気を旋回供給する第２段予混合
気供給手段とを備えたガスタービン用燃焼器において、
前記第１の予混合気供給手段は、供給空気に燃料を噴射
する燃料ノズルと該燃料ノズルの下流側に該燃料と供給
空気との予混合気が流れる領域と下流側に旋回器を備
え、該旋回器は前記パイロットバーナの後流端と軸方向
に対してほぼ同じ位置に形成され、前記第１段予混合器
供給手段の旋回器より後流側に第２段予混合気の出口を
形成されるよう配置される、ことを特徴とするものであ
る。
せるパイロットバーナを備え、前記パイロットバーナー
の外周側に空気と燃料とを予め混合した第１の予混合気
を旋回供給する第１段予混合気供給手段と、前記第１段
予混合気供給手段の外周側に形成され、空気と燃料とを
予め混合し第２の予混合気を旋回供給する第２段予混合
気供給手段とを備えたガスタービン用燃焼器において、
前記第１の予混合気供給手段は、供給空気に燃料を噴射
する燃料ノズルと該燃料ノズルの下流側に該燃料と供給
空気との予混合気が流れる領域と下流側に旋回器を備
え、該旋回器は前記パイロットバーナの後流端と軸方向
に対してほぼ同じ位置に形成され、前記第１段予混合器
供給手段の旋回器より後流側に第２段予混合気の出口を
形成されるよう配置される、ことを特徴とするものであ
る。
また、前記パイロットバーナ用の空気供給手段、前記
第１段予混合気供給手段及び前記第２段予混合気供給手
段に供給される予混合気の空燃比を各々個別に調整する
調整機構を有することを特徴とするものである。
第１段予混合気供給手段及び前記第２段予混合気供給手
段に供給される予混合気の空燃比を各々個別に調整する
調整機構を有することを特徴とするものである。
また、前記パイロットバーナ用の空気供給手段、前記
第１段予混合気供給手段及び前記第２段予混合気供給手
段に供給される予混合気の空気量を各々個別に調整する
空気調整機構を有することを特徴とするものである。
第１段予混合気供給手段及び前記第２段予混合気供給手
段に供給される予混合気の空気量を各々個別に調整する
空気調整機構を有することを特徴とするものである。
［作用］ 燃焼現象を大別すると拡散燃焼と予混合燃焼になる。
これらの燃焼器のNOXの発生量は一般的に第７図のよう
になる。NOXの発生量を押えるには稀薄燃焼をさせれば
よいことがわかる。また、燃空比を一定にした場合を考
えれば、予混合の度合をあげた方がNOX低減が可能であ
る。しかし、燃焼の安定性からみると予混合度をあげる
と安定な燃空比の範囲が狭まくなるという特徴がある。
これらの燃焼器のNOXの発生量は一般的に第７図のよう
になる。NOXの発生量を押えるには稀薄燃焼をさせれば
よいことがわかる。また、燃空比を一定にした場合を考
えれば、予混合の度合をあげた方がNOX低減が可能であ
る。しかし、燃焼の安定性からみると予混合度をあげる
と安定な燃空比の範囲が狭まくなるという特徴がある。
一方、ガスタービン用燃焼器は起動から定格負荷まで
燃空比の運転範囲が非常に広いのが特徴の１つであり、
特にガスタービンの負荷運転時はほぼ空気量一定という
条件で、燃料流量のみの加減により運転される。このた
め、低負荷時には燃料が少なく、稀薄な濃度状態にな
り、未燃分の増加，振動燃焼の発生など悪い燃焼状態に
なる危険性がある。
燃空比の運転範囲が非常に広いのが特徴の１つであり、
特にガスタービンの負荷運転時はほぼ空気量一定という
条件で、燃料流量のみの加減により運転される。このた
め、低負荷時には燃料が少なく、稀薄な濃度状態にな
り、未燃分の増加，振動燃焼の発生など悪い燃焼状態に
なる危険性がある。
特開昭61−22127号公報ではこのようなことを考慮
し、起動，低負荷時には安定燃焼範囲の広い拡散燃焼、
高負荷時においては、これに予混合燃焼を加えて低NOX
化をはかる方式をとつている。第８図は第１段，第２段
ノズル（F1，F2）の作動域を示したものである。拡散燃
焼のみの燃焼方式から稀薄燃焼を用いた拡散燃焼と予混
合燃焼の組合わせを採用することにより、低NOX化をは
かつている。
し、起動，低負荷時には安定燃焼範囲の広い拡散燃焼、
高負荷時においては、これに予混合燃焼を加えて低NOX
化をはかる方式をとつている。第８図は第１段，第２段
ノズル（F1，F2）の作動域を示したものである。拡散燃
焼のみの燃焼方式から稀薄燃焼を用いた拡散燃焼と予混
合燃焼の組合わせを採用することにより、低NOX化をは
かつている。
さらに、低NOX化をはかるためには、予混合度をさら
に強化することが必要である。すなわち、第１段目の燃
焼を予混合とし、さらに第２段も含めて予混合の度合を
強化することによつて低NOX化が可能になる。
に強化することが必要である。すなわち、第１段目の燃
焼を予混合とし、さらに第２段も含めて予混合の度合を
強化することによつて低NOX化が可能になる。
予混合を強化する場合、問題になるのは安定燃焼範囲
が狭いことに対する対応策、全運転範囲を最適に近い条
件で燃焼させる構造および制御法、予混合強化のための
構造である。
が狭いことに対する対応策、全運転範囲を最適に近い条
件で燃焼させる構造および制御法、予混合強化のための
構造である。
安定燃焼域が狭くなることに対しては、特に低負荷時
において、パイロツト炎を設置し、これによつて予混合
火炎が安定して燃焼するようにした。また、全運転範囲
で最適に近い条件で燃焼させるためには、実機での制約
から１段で燃空比を制御することは不可能であり、２段
燃焼とし、各段において燃空比を制御することが必要で
ある。さらに、予混合の強化のための構造としては、予
混合距離を十分に長くとつた構造を採用することによつ
て実現可能である。
において、パイロツト炎を設置し、これによつて予混合
火炎が安定して燃焼するようにした。また、全運転範囲
で最適に近い条件で燃焼させるためには、実機での制約
から１段で燃空比を制御することは不可能であり、２段
燃焼とし、各段において燃空比を制御することが必要で
ある。さらに、予混合の強化のための構造としては、予
混合距離を十分に長くとつた構造を採用することによつ
て実現可能である。
本発明の実施例を第１図によつて説明する。第１図は
本発明の一実施例の断面図である。本実施例におけるガ
スタービン用燃焼器は主室１と副室２とから成つている
燃焼器ライナ３を外筒４に設置した状況を示した。
本発明の一実施例の断面図である。本実施例におけるガ
スタービン用燃焼器は主室１と副室２とから成つている
燃焼器ライナ３を外筒４に設置した状況を示した。
本燃焼器はパイロツトバーナ5,第１段バーナ6,第２段
バーナ７を持つ多段燃焼式のガスタービン用燃焼器あ
る。第１段，第２段のバーナに導かれる燃焼用の空気は
仕切板８によつて仕切られており、ここに入る空気量は
ガイドリング９によつて制御される。燃料はパイロツト
バーナ用燃料10,第１段バーナ用燃料11,第２段バーナ用
燃料12に分割されて供給されている。
バーナ７を持つ多段燃焼式のガスタービン用燃焼器あ
る。第１段，第２段のバーナに導かれる燃焼用の空気は
仕切板８によつて仕切られており、ここに入る空気量は
ガイドリング９によつて制御される。燃料はパイロツト
バーナ用燃料10,第１段バーナ用燃料11,第２段バーナ用
燃料12に分割されて供給されている。
以下にこの燃焼器の作動順序について説明する。ガス
タービンの圧縮機部13を出た空気14は燃焼器部15で高温
ガスとなり、タービン部16で発電機17を回転させ発電す
る。
タービンの圧縮機部13を出た空気14は燃焼器部15で高温
ガスとなり、タービン部16で発電機17を回転させ発電す
る。
起動時においては、まず、パイロツツトバ−ナ用燃料
10をパイロツツトバ−ナ５に供給し、拡散燃焼を行なわ
せる。燃料は中心部から供給され、パイロツトバーナ用
スワラ18からの燃焼空気によつて燃焼を起こす。このパ
イロツトバーナ５は副室２の中に安定な火炎を発生させ
ることによつて、起動時の動力をガスタービンに発生さ
せるとともに第１段バーナによつて発生する予混合火炎
を安定に燃焼させるための火炎としての役割をはたして
いるものである。この例では燃焼用の空気はパイロツト
バーナ仕切19によつて完全に仕切られた空間に入るよう
になつており、その量が制御できる構造になつており、
パイロツトバーナ５というより、第１段バーナ６の燃焼
空気の制御を完全にするための構造である。
10をパイロツツトバ−ナ５に供給し、拡散燃焼を行なわ
せる。燃料は中心部から供給され、パイロツトバーナ用
スワラ18からの燃焼空気によつて燃焼を起こす。このパ
イロツトバーナ５は副室２の中に安定な火炎を発生させ
ることによつて、起動時の動力をガスタービンに発生さ
せるとともに第１段バーナによつて発生する予混合火炎
を安定に燃焼させるための火炎としての役割をはたして
いるものである。この例では燃焼用の空気はパイロツト
バーナ仕切19によつて完全に仕切られた空間に入るよう
になつており、その量が制御できる構造になつており、
パイロツトバーナ５というより、第１段バーナ６の燃焼
空気の制御を完全にするための構造である。
第１段バーナ６は第１段バーナ用ノズル20,第１段バ
ーナ用スワラ21からなつている。ノズル20はスワラ21の
上流側に設置されており、燃料は予混合状態になつた後
にスワラ21で旋回をかけられ、副室２の中に供給され燃
焼される。
ーナ用スワラ21からなつている。ノズル20はスワラ21の
上流側に設置されており、燃料は予混合状態になつた後
にスワラ21で旋回をかけられ、副室２の中に供給され燃
焼される。
この火炎は予混合火炎であるため、安定燃焼範囲が一
般に狭くなるが、スワラ21で旋回がかけられているこ
と、パイロツトバーナ５によつて安定した保炎が行なわ
れることにより、安定でしかもNOXの低い燃焼が可能に
なる。
般に狭くなるが、スワラ21で旋回がかけられているこ
と、パイロツトバーナ５によつて安定した保炎が行なわ
れることにより、安定でしかもNOXの低い燃焼が可能に
なる。
また、第２段バーナ７は第１段バーナ６の後流側に設
置されており、第２段バーナ用ノズル22と第２段バーナ
用スワラ23からなつている。第１段バーナ６と同じ構造
であり、主室１での安定な予混合燃焼が実現しNOXの低
い燃焼が実現される。この場合の点火は副室２に発生す
る火炎によつて行なわれる。
置されており、第２段バーナ用ノズル22と第２段バーナ
用スワラ23からなつている。第１段バーナ６と同じ構造
であり、主室１での安定な予混合燃焼が実現しNOXの低
い燃焼が実現される。この場合の点火は副室２に発生す
る火炎によつて行なわれる。
次に、第１段，第２段の燃空比の制御について説明す
る。燃空比を制御するには負荷の増大に伴つて発生する
燃料の増加に対応して、空気流量の制御を行なうことが
必要である。第１図の実施例においてはガイドリング９
を用いて行なつている。すなわち、ガイドリング９はガ
イドリング移動機構24により軸方向に移動できる構造に
なつている。ガイドリング９には空気供給孔25が複数個
設けられており、仕切板８に設けられている仕切板空気
導入部26,第２段バーナ空気導入部27と貫通できる部分
から空気が流入する構造になつている。この貫通できる
流路面積はガイドリング９の軸方向の移動にしたがつて
増減できる。これによつて空気量の制御が可能である。
すなわち、仕切板空気導入部26から流入した空気は第１
段バーナ６の燃焼空気として用いられ、第２段バーナ空
気導入部27からの空気は第２段バーナ用の燃焼用空気と
して使用される。このような構造によつて第１段バーナ
6,第２段バーナ７の燃空比の制御を適正に行なうことが
可能であり、低NOX燃焼が実現できる。
る。燃空比を制御するには負荷の増大に伴つて発生する
燃料の増加に対応して、空気流量の制御を行なうことが
必要である。第１図の実施例においてはガイドリング９
を用いて行なつている。すなわち、ガイドリング９はガ
イドリング移動機構24により軸方向に移動できる構造に
なつている。ガイドリング９には空気供給孔25が複数個
設けられており、仕切板８に設けられている仕切板空気
導入部26,第２段バーナ空気導入部27と貫通できる部分
から空気が流入する構造になつている。この貫通できる
流路面積はガイドリング９の軸方向の移動にしたがつて
増減できる。これによつて空気量の制御が可能である。
すなわち、仕切板空気導入部26から流入した空気は第１
段バーナ６の燃焼空気として用いられ、第２段バーナ空
気導入部27からの空気は第２段バーナ用の燃焼用空気と
して使用される。このような構造によつて第１段バーナ
6,第２段バーナ７の燃空比の制御を適正に行なうことが
可能であり、低NOX燃焼が実現できる。
その効果を第２図によつて説明する。第２図は予混合
燃焼のNOX測定例であり、当量比に対するNOX値として、
第１段バーナにマルチ拡散燃焼ノズルを用い、第２段バ
ーナに予混合燃焼ノズルを用いたものである。予混合燃
焼にA,Bの２本の直線があるのは、第２段バーナ構造を
変更したA,Bの２つのケースについて測定したものを示
した。予混合度が大きくなるほど右寄りの勾配の大きい
直線になる。ガスタービンは空気流量と燃料の比はほぼ
一定の値を示すため、ある当量比に対しできるだけNOX
値が低いことが要求される。このような点からみるとで
きるだけ予混合度をあげ、高い当量比で燃焼させてもNO
Xの高くならない方式が有効になる。
燃焼のNOX測定例であり、当量比に対するNOX値として、
第１段バーナにマルチ拡散燃焼ノズルを用い、第２段バ
ーナに予混合燃焼ノズルを用いたものである。予混合燃
焼にA,Bの２本の直線があるのは、第２段バーナ構造を
変更したA,Bの２つのケースについて測定したものを示
した。予混合度が大きくなるほど右寄りの勾配の大きい
直線になる。ガスタービンは空気流量と燃料の比はほぼ
一定の値を示すため、ある当量比に対しできるだけNOX
値が低いことが要求される。このような点からみるとで
きるだけ予混合度をあげ、高い当量比で燃焼させてもNO
Xの高くならない方式が有効になる。
すなわち、第１段バーナ，第２段バーナを予混合燃焼
とし、拡散燃焼部を出来るだけ少なくすることが非常に
有効である。
とし、拡散燃焼部を出来るだけ少なくすることが非常に
有効である。
このような燃焼をさせた場合のNOXとガスタービン負
荷との関係の推定を第３図に示した。従来は、第１段バ
ーナが拡散燃焼、第２段バーナが予混合燃焼の場合であ
る。本発明の場合には拡散燃焼の部分をできるだけ少な
くして、第１段バーナ，第２段バーナで予混合度をさら
に上げた適正な予混合燃焼を行なう。この結果、燃空比
の適格な制御によつて、当量比をほぼ一定に保つた予混
合燃焼が可能であり、従来例と比較し大幅なNOX低減が
可能である。
荷との関係の推定を第３図に示した。従来は、第１段バ
ーナが拡散燃焼、第２段バーナが予混合燃焼の場合であ
る。本発明の場合には拡散燃焼の部分をできるだけ少な
くして、第１段バーナ，第２段バーナで予混合度をさら
に上げた適正な予混合燃焼を行なう。この結果、燃空比
の適格な制御によつて、当量比をほぼ一定に保つた予混
合燃焼が可能であり、従来例と比較し大幅なNOX低減が
可能である。
第３図に示した例は２段の例である。拡散燃焼から予
混合燃焼に移る時点および予混合燃焼時のほぼ中間点に
NOX濃度が階段状に落ちるところがある。これは、第１
段バーナ６と第２段バーナ７を順次着火させてゆく時に
起るものである。
混合燃焼に移る時点および予混合燃焼時のほぼ中間点に
NOX濃度が階段状に落ちるところがある。これは、第１
段バーナ６と第２段バーナ７を順次着火させてゆく時に
起るものである。
パイロツトバーナ５から第１段バーナ６、さらに第２
段バーナ７に火を移してゆく場合、燃空比の適正化をは
かり火移りが確実に起こる値に設定してやる必要があ
る。これは、着火しにくくなることにより未燃物が発生
する危険性があることに問題があるわけであるが、予混
合火炎でしかも燃空比を制御することにより確実に火を
移すことができる。バーナーの切換えの間のNOXの増加
の勾配は、拡散燃焼の全体燃焼に対する割合、バーナ切
換時の条件によつて決定される。
段バーナ７に火を移してゆく場合、燃空比の適正化をは
かり火移りが確実に起こる値に設定してやる必要があ
る。これは、着火しにくくなることにより未燃物が発生
する危険性があることに問題があるわけであるが、予混
合火炎でしかも燃空比を制御することにより確実に火を
移すことができる。バーナーの切換えの間のNOXの増加
の勾配は、拡散燃焼の全体燃焼に対する割合、バーナ切
換時の条件によつて決定される。
このような運転条件は、本発明のように燃空比を制御
することによつて詳細に制御可能であり、燃焼現象その
ものを適正に制御して、低NOX化を実現できることが本
発明の大きな特徴である。
することによつて詳細に制御可能であり、燃焼現象その
ものを適正に制御して、低NOX化を実現できることが本
発明の大きな特徴である。
次に本実施例の変形例について説明する。まず、第１
図においてパイロツトバーナ仕切19で完全に仕切られて
おらず、第１段バーナ６の部分と連通している場合であ
る。その例を第４図に示した。燃焼用の空気はガイドリ
ング９の空気供給孔25と仕切り板８の仕切板空気導入部
26を通り、パイロツトバーナ５と第１段バーナ６に供給
される。この場合、双方のバーナの空気流量が同時に制
御されることになるが、第１段バーナ６の燃空比を適正
に制御するという意味では同様の効果が期待できる。
図においてパイロツトバーナ仕切19で完全に仕切られて
おらず、第１段バーナ６の部分と連通している場合であ
る。その例を第４図に示した。燃焼用の空気はガイドリ
ング９の空気供給孔25と仕切り板８の仕切板空気導入部
26を通り、パイロツトバーナ５と第１段バーナ６に供給
される。この場合、双方のバーナの空気流量が同時に制
御されることになるが、第１段バーナ６の燃空比を適正
に制御するという意味では同様の効果が期待できる。
また、次の変形例として、パイロツトバーナ５の部分
を他の予混合形バーナに取換えた構造のもの、または、
パイロツトバーナ５を全く無くした構造のものである。
これらの場合、予混合燃焼の不安定性を他の火炎でカバ
ーすることは出来なくなるわけであるが、予混合火炎の
燃空比を高めの値に設定し、安定な燃焼をさせることに
よつてこの問題を解決することができる。この意味でこ
のようなケースも同様な効果が期待できる。
を他の予混合形バーナに取換えた構造のもの、または、
パイロツトバーナ５を全く無くした構造のものである。
これらの場合、予混合燃焼の不安定性を他の火炎でカバ
ーすることは出来なくなるわけであるが、予混合火炎の
燃空比を高めの値に設定し、安定な燃焼をさせることに
よつてこの問題を解決することができる。この意味でこ
のようなケースも同様な効果が期待できる。
第５図は他の変形例である。この例は構成が若干異な
つており、それぞれ１個または複数の第１段バーナ用パ
イロツトバーナ28,第２段バーナパイロツトバーナ29を
設けたものであり、このため多少太い主室1,副室２を持
つた構造になつているが、火炎の安定性がよい構造であ
る。
つており、それぞれ１個または複数の第１段バーナ用パ
イロツトバーナ28,第２段バーナパイロツトバーナ29を
設けたものであり、このため多少太い主室1,副室２を持
つた構造になつているが、火炎の安定性がよい構造であ
る。
第６図も他の変形例である。第１段バーナ６をパイロ
ツトバーナ５と対抗して設置し、第１段火炎30を副室２
の中に安定した渦火炎として発生させる。さらに、第２
段バーナ７は半径方向に噴射し、第２段火炎31を形成
し、ともに安定した火炎を発生させる構造とした２段燃
焼器である。
ツトバーナ５と対抗して設置し、第１段火炎30を副室２
の中に安定した渦火炎として発生させる。さらに、第２
段バーナ７は半径方向に噴射し、第２段火炎31を形成
し、ともに安定した火炎を発生させる構造とした２段燃
焼器である。
以上は全て２段予混合燃焼を例として述べてきたが、
段数をさらに増加した多段予混合の場合でも同じ効果が
期待される。本発明の範囲内のものである。
段数をさらに増加した多段予混合の場合でも同じ効果が
期待される。本発明の範囲内のものである。
本発明によれば、予混合燃焼の負荷範囲を拡げ、しか
も、それぞれの燃焼部において燃料と空気の双方を制御
し、燃空比を適確に制御し、NOXを低減させる制御を行
なうことが可能であり、低NOX燃焼が実現できる。
も、それぞれの燃焼部において燃料と空気の双方を制御
し、燃空比を適確に制御し、NOXを低減させる制御を行
なうことが可能であり、低NOX燃焼が実現できる。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は予混合燃
焼のNOX測定例、第３図はNOXとガスタービン負荷との関
係、第４図ないし第６図はそれぞれ本発明の他実施例を
示す概略図、第７図は燃焼方式とNOX発生量の関係図、
第８図は従来例の第１段，第２段燃焼条件の特性図であ
る。 １…主室、２…副室、３…燃焼器ライナ、４…外筒、５
…パイロツトバーナ、６…第１段バーナ、７…第２段バ
ーナ、８…仕切り板、９…ガイドリング、10…パイロツ
トバーナ用燃料、11…第１段バーナ用燃料、12…第２段
バーナ用燃料、13…ガスタービン圧縮機部、14…空気、
15…燃焼器部、16…タービン部、17…発電機、18…パイ
ロツトバーナ用スワラ、19…パイロツトバーナ仕切、20
…第１段バーナ用ノズル、21…第１段バーナ用スワラ、
22…第２段バーナ用ノズル、23…第２段バーナ用スワ
ラ、24…ガイドリング移動機構、25…空気供給孔、26…
仕切板空気導入部、27…第２段バーナ空気導入部、28…
第１段バーナ用パイロツトバーナ、29…第２段バーナ用
パイロツトバーナ、30…第１段火炎、31…第２段火炎。
焼のNOX測定例、第３図はNOXとガスタービン負荷との関
係、第４図ないし第６図はそれぞれ本発明の他実施例を
示す概略図、第７図は燃焼方式とNOX発生量の関係図、
第８図は従来例の第１段，第２段燃焼条件の特性図であ
る。 １…主室、２…副室、３…燃焼器ライナ、４…外筒、５
…パイロツトバーナ、６…第１段バーナ、７…第２段バ
ーナ、８…仕切り板、９…ガイドリング、10…パイロツ
トバーナ用燃料、11…第１段バーナ用燃料、12…第２段
バーナ用燃料、13…ガスタービン圧縮機部、14…空気、
15…燃焼器部、16…タービン部、17…発電機、18…パイ
ロツトバーナ用スワラ、19…パイロツトバーナ仕切、20
…第１段バーナ用ノズル、21…第１段バーナ用スワラ、
22…第２段バーナ用ノズル、23…第２段バーナ用スワ
ラ、24…ガイドリング移動機構、25…空気供給孔、26…
仕切板空気導入部、27…第２段バーナ空気導入部、28…
第１段バーナ用パイロツトバーナ、29…第２段バーナ用
パイロツトバーナ、30…第１段火炎、31…第２段火炎。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯塚 信之 日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日 立製作所日立工場内 (72)発明者 漆谷 春雄 日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日 立製作所日立工場内 (72)発明者 佐藤 勲 日立市幸町３丁目１番１号 株式会社日 立製作所日立工場内 (72)発明者 石橋 洋二 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (72)発明者 大森 隆司 土浦市神立町502番地 株式会社日立製 作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−202324（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−173633（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−276627（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】燃焼器の軸中央部に燃料と空気とを拡散燃
焼させるパイロットバーナを備え、前記パイロットバー
ナーの外周側に空気と燃料とを予め混合した第１の予混
合気を旋回供給する第１段予混合気供給手段と、 前記第１段予混合気供給手段の外周側に、空気と燃料と
を予め混合した第２の予混合気を旋回供給する第２段予
混合気供給手段と前記パイロットバーナ及び第１段予混
合気供給手段及び第２段予混合気供給手段から供給され
る燃料を燃焼させる燃焼室とを備えたガスタービン用燃
焼器において、 前記第１段予混合気供給手段は、自身の下流側端に予混
合気を旋回噴出する旋回器を備えるとともに、該旋回器
は前記パイロットバーナの後流端と軸方向に対してほぼ
同じ位置に配置され、前記第１段予混合器供給手段の旋
回器より後流側に第２段予混合気の出口を形成されるよ
う配置される、ことを特徴とするガスタービン用燃焼
器。 - 【請求項２】燃焼器の軸中央部に燃料と空気とを拡散燃
焼させるパイロットバーナを備え、前記パイロットバー
ナーの外周側に空気と燃料とを予め混合した第１の予混
合気を旋回供給する第１段予混合気供給手段と、前記第
１段予混合気供給手段の外周側に形成され、空気と燃料
とを予め混合し第２の予混合気を旋回供給する第２段予
混合気供給手段とを備えたガスタービン用燃焼器におい
て、 前記第１の予混合気供給手段は、供給空気に燃料を噴射
する燃料ノズルと該燃料ノズルの下流側に該燃料と供給
空気との予混合気が流れる領域と下流側に旋回器を備
え、該旋回器は前記パイロットバーナの後流端と軸方向
に対してほぼ同じ位置に形成され、前記第１段予混合器
供給手段の旋回器より後流側に第２段予混合気の出口を
形成されるよう配置される、ことを特徴とする、ガスタ
ービン用燃焼器。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のガスタービン
用燃焼器において、 前記パイロットバーナ用の空気供給手段、前記第１段予
混合気供給手段及び前記第２段予混合気供給手段に供給
される予混合気の空燃比を各々個別に調整する調整機構
を有することを特徴とする、ガスタービン用燃焼器。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載のガスタービン
用燃焼器において、 前記パイロットバーナ用の空気供給手段、前記第１段予
混合気供給手段及び前記第２段予混合気供給手段に供給
される予混合気の空気量を各々個別に調整する空気調整
機構を有することを特徴とする、ガスタービン用燃焼
器。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP62050060A JP2644745B2 (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | ガスタービン用燃焼器 |
| EP88103382A EP0281961B1 (en) | 1987-03-06 | 1988-03-04 | Gas turbine combustor and combustion method therefor |
| DE8888103382T DE3860848D1 (de) | 1987-03-06 | 1988-03-04 | Gasturbinenbrennkammer und verbrennungsverfahren dafuer. |
| US07/563,191 US5069029A (en) | 1987-03-05 | 1990-08-06 | Gas turbine combustor and combustion method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62050060A JP2644745B2 (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | ガスタービン用燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63217141A JPS63217141A (ja) | 1988-09-09 |
| JP2644745B2 true JP2644745B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=12848455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62050060A Expired - Lifetime JP2644745B2 (ja) | 1987-03-05 | 1987-03-06 | ガスタービン用燃焼器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5069029A (ja) |
| EP (1) | EP0281961B1 (ja) |
| JP (1) | JP2644745B2 (ja) |
| DE (1) | DE3860848D1 (ja) |
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