JP2001041454A - Fuel jet nozzle for normal and emergency use - Google Patents
Fuel jet nozzle for normal and emergency useInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン用の
燃料噴射ノズルに係わり、更に詳しくは、常用／非常用
兼用でかつ低ＮＯｘ用の非発兼用燃料噴射ノズルに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection nozzle for a gas turbine, and more particularly, to a non-generating fuel injection nozzle for both common / emergency use and low NOx.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガスタービン用の燃料噴射ノズルとし
て、常用／非常用兼用でかつ低ＮＯｘ用の非発兼用燃料
噴射ノズルが従来から用いられている。この非発兼用燃
料噴射ノズルは、液体燃料用ノズルとガス燃料用ノズル
の両方を備え、常用時にはガス燃料用ノズルから都市ガ
ス等のガス燃料を噴射しかつ液体燃料用ノズルから水を
噴射し、火事等の非常時には、液体燃料用ノズルから灯
油等の液体燃料を噴射しかつガス燃料用ノズルから水を
噴射して低ＮＯｘ化を図っていた。2. Description of the Related Art As fuel injection nozzles for gas turbines, conventional / emergency non-generating fuel injection nozzles for low NOx are conventionally used. This non-generating fuel injection nozzle includes both a liquid fuel nozzle and a gas fuel nozzle, and in normal use, injects gas fuel such as city gas from the gas fuel nozzle and water from the liquid fuel nozzle, In an emergency such as a fire, a liquid fuel such as kerosene is injected from a liquid fuel nozzle and water is injected from a gas fuel nozzle to reduce NOx.
【０００３】すなわち従来の非発兼用燃料噴射ノズルに
はガス用と液用の２つのポートがあり、常用時には、ガ
ス燃料を使用すると共に液用のポートからＮＯｘ低減の
ために水噴射を行い、逆に非常時には、液体燃料を使用
すると共にガス用のポートからＮＯｘ低減のために水噴
射を行っていた。That is, the conventional non-generating fuel injection nozzle has two ports for gas and liquid. In normal use, gas fuel is used and water is injected from the liquid port to reduce NOx. Conversely, in an emergency, liquid fuel is used and water is injected from a gas port to reduce NOx.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の非発兼
用燃料噴射ノズルでは、常用時（ガス焚き時）の水噴射
によるＮＯｘ低減のため、大量（例えば１０ｔ／ｈ以
上）の純水が必要であり、この純水製造のために大型の
純水装置が不可欠であり、コストアップと設置スペース
増大の要因になっていた。However, the conventional non-generating fuel injection nozzle requires a large amount (for example, 10 t / h or more) of pure water in order to reduce NOx by water injection during normal use (when gas is fired). Therefore, a large-sized pure water apparatus is indispensable for the production of pure water, which has caused a cost increase and an increase in installation space.
【０００５】また、ガス焚き時に液体燃料用ノズルに水
を流すため、燃料と水を切り替える必要があり、配管系
統が複雑となりやすく、かつ水による腐食が生じやすい
問題点があった。[0005] In addition, since water flows through the liquid fuel nozzle during gas firing, it is necessary to switch between fuel and water, so that the piping system tends to be complicated, and corrosion due to water tends to occur.
【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、大
型の純水装置をなくしてコストダウンと設置スペースの
減少を図ることができ、かつ配管系統を簡素化でき、水
による腐食を最小限度に抑えることができる非発兼用燃
料噴射ノズルを提供することにある。The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to reduce the cost and installation space by eliminating a large-sized pure water apparatus, simplify the piping system, and minimize water corrosion. An object of the present invention is to provide a dual-purpose fuel injection nozzle.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、常用時
にガス燃料と水蒸気を予混合して噴射・燃焼させかつ非
常時に水又は水蒸気を噴射して低ＮＯｘ化を図るガス燃
料用ノズル（１２）と、非常時に液体燃料を噴射・燃焼
させる液体燃料用ノズル（１４）と、を備えたことを特
徴とする非発兼用燃料噴射ノズルが提供される。また、
非常時に水を短時間供給する小型の純水装置を備える、
ことが好ましい。According to the present invention, a gas fuel nozzle for premixing and injecting and burning gaseous fuel and water vapor in normal use and injecting and burning water or water vapor in an emergency to reduce NOx ( 12) and a liquid fuel nozzle (14) for injecting and burning liquid fuel in an emergency. Also,
Equipped with a small pure water device that supplies water for a short time in an emergency,
Is preferred.
【０００８】上記本発明の非発兼用燃料噴射ノズルによ
れば、常用時にガス燃料と水蒸気を予混合して噴射・燃
焼させることにより、従来大量に必要だった蒸留水を不
要にし、水蒸気で低ＮＯｘ化を図ることができる。According to the non-generating fuel injection nozzle of the present invention, gas fuel and steam are premixed and injected and burned during normal use, so that distilled water, which was conventionally required in large quantities, becomes unnecessary, and the amount of steam is reduced. NOx conversion can be achieved.
【０００９】また、非常時には、同じ液体燃料用ノズル
（１４）から水又は水蒸気を噴射して低ＮＯｘ化を図る
が、非常時の水噴射時間は短い（例えば２０分以内）の
で、その分の純水をタンク等に保管し、或いは、純水を
短時間供給する小型の純水装置を備えることで、大型の
純水装置をなくしてコストダウンと設置スペースの減少
を図ることができる。なお、水蒸気は蒸留水でなく普通
の清浄水を用いてガスタービンの排熱で容易に製造する
ことができる。In an emergency, water or steam is injected from the same liquid fuel nozzle (14) to reduce NOx. However, the water injection time in an emergency is short (for example, within 20 minutes). By storing the pure water in a tank or the like, or by providing a small-sized pure water apparatus for supplying the pure water for a short time, a large-sized pure water apparatus can be eliminated, and cost reduction and installation space can be reduced. The steam can be easily produced by using the exhaust heat of the gas turbine using ordinary clean water instead of distilled water.
【００１０】更に、非常時には、同じ液体燃料用ノズル
（１４）から水又は水蒸気を噴射して低ＮＯｘ化を図る
ので、液体燃料の配管系統を簡素化でき、かつ水による
腐食を最小限度に抑えることができる。Furthermore, in an emergency, water or steam is injected from the same liquid fuel nozzle (14) to reduce NOx, so that the liquid fuel piping system can be simplified and corrosion due to water is minimized. be able to.
【００１１】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
ガス燃料用ノズル（１２）は、ガス燃料と水蒸気をそれ
ぞれ供給する隣接したガス燃料ポート（１１ａ）及び水
蒸気ポート（１１ｂ）と、供給されたガス燃料と水蒸気
を予混合する予混合室（１３ａ）と、予混合ガスを噴射
する複数の噴射口（１３ｂ）とを備える。According to a preferred embodiment of the present invention, the gas fuel nozzle (12) is supplied with an adjacent gas fuel port (11a) and a steam port (11b) for supplying gas fuel and steam, respectively. A premixing chamber (13a) for premixing gaseous fuel and steam, and a plurality of injection ports (13b) for injecting the premixed gas are provided.
【００１２】隣接したガス燃料ポート（１１ａ）及び水
蒸気ポート（１１ｂ）と、予混合室（１３ａ）を設けた
ことにより、ガス燃料と水蒸気の予混合を促進し、希薄
燃焼を促進しかつ火炎温度を下げて更に低ＮＯｘ化を図
ることができる。The provision of the adjoining gas fuel port (11a) and steam port (11b) and the premixing chamber (13a) promotes premixing of gaseous fuel and steam, promotes lean combustion and increases flame temperature. And NOx can be further reduced.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して説明する。図１は、本発明による非
発兼用燃料噴射ノズルの構成図である。この図におい
て、本発明の非発兼用燃料噴射ノズル１０（常用／非常
用兼用ノズル）は、ガス燃料用ノズル１２と液体燃料用
ノズル１４とを備えている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a non-generating fuel injection nozzle according to the present invention. In this figure, the non-generating fuel injection nozzle 10 (common / emergency nozzle) of the present invention includes a gas fuel nozzle 12 and a liquid fuel nozzle 14.
【００１４】ガス燃料用ノズル１２は、この例では、ガ
ス燃料１と水蒸気２をそれぞれ供給するガス燃料ポート
１１ａ及び水蒸気ポート１１ｂと、供給されたガス燃料
１と水蒸気２を予混合する予混合室１３ａと、予混合ガ
ス３を噴射する複数の噴射口１３ｂとを備える。水蒸気
ポート１１ｂは、ガス燃料入口部（ガス燃料ポート１１
ａ）に隣接してこの例では斜めに設置され、予混合室１
３ａ内での混合を図るようになっている。また、予混合
室１３ａの直径と長さは、ガス燃料１と水蒸気２の混合
を促進し、かつ圧損を低く抑えるように、従来のガス燃
料通路とり太くかつ長くなっている。更に、噴射口１３
ｂは予混合ガス３を従来と同等の速度で噴射するよう
に、従来よりも多く設けている。In this example, the gas fuel nozzle 12 includes a gas fuel port 11a and a steam port 11b for supplying gas fuel 1 and steam 2, respectively, and a premix chamber for premixing the supplied gas fuel 1 and steam 2. 13a and a plurality of injection ports 13b for injecting the premixed gas 3 are provided. The steam port 11b is connected to the gas fuel inlet (the gas fuel port 11).
a) is installed in this example obliquely adjacent to a)
Mixing within 3a is achieved. The diameter and length of the premixing chamber 13a are large and long in the conventional gas fuel passage so as to promote the mixing of the gaseous fuel 1 and the steam 2 and to reduce the pressure loss. Further, the injection port 13
b is provided more than before so that the premixed gas 3 is injected at the same speed as before.
【００１５】なお、好ましくはガスタービンの下流側に
排熱回収ボイラ等（図示せず）を備え、通常の清浄水を
用いて排熱で水蒸気を発生させ、水蒸気ポート１１ｂに
供給するようになっている。Preferably, an exhaust heat recovery boiler or the like (not shown) is provided downstream of the gas turbine, and steam is generated by exhaust heat using ordinary clean water and supplied to the steam port 11b. ing.
【００１６】液体燃料用ノズル１４は、この例では、中
心に位置するパイロットノズル１４ａとそのまわりに位
置するメインノズル１４ｂとからなる。パイロットノズ
ル１４ａとメインノズル１４ｂには、それぞれパイロッ
ト燃料パイプ１５ａとメイン燃料パイプ１５ｂが連結さ
れており、それぞれ独立に液体燃料４、５（例えば灯
油）を供給するようになっている。また、この図で１６
ａはパイロットノズル１４ａの中心に設けられた調整ロ
ッドであり、パイロットノズル１４ａからの噴射流量を
微調整できるようになっている。さらに、１６ｂは、ス
ワラであり、図示しないコンプレッサで圧縮された空気
流６を旋回させて液体燃料と空気との混合を促進するよ
うになっている。In this example, the liquid fuel nozzle 14 includes a pilot nozzle 14a located at the center and a main nozzle 14b located around the pilot nozzle 14a. A pilot fuel pipe 15a and a main fuel pipe 15b are connected to the pilot nozzle 14a and the main nozzle 14b, respectively, so that liquid fuels 4, 5 (for example, kerosene) are supplied independently. In this figure, 16
Reference numeral a denotes an adjustment rod provided at the center of the pilot nozzle 14a, which can finely adjust the injection flow rate from the pilot nozzle 14a. A swirler 16b swirls the air flow 6 compressed by a compressor (not shown) to promote mixing of the liquid fuel and the air.
【００１７】本発明では、更に非常時に水を短時間供給
する小型の純水装置（図示ぜす）を備え、非常時にはガ
ス燃料用ノズル１２に水を噴射して低ＮＯｘ化を図るよ
うになっている。なお、非常時にも水蒸気が利用できる
場合は、水の代わりに水蒸気を供給してもよい。According to the present invention, a small-sized pure water device (shown in FIG. 1) for supplying water for a short time in an emergency is provided. In an emergency, water is injected into the gas fuel nozzle 12 to reduce NOx. ing. When steam can be used even in an emergency, steam may be supplied instead of water.
【００１８】上述した本発明の非発兼用燃料噴射ノズル
１０によれば、常用時にガス燃料１と水蒸気２を予混合
して噴射・燃焼させることにより、従来大量に必要だっ
た蒸留水を不要にし、水蒸気で低ＮＯｘ化を図ることが
できる。According to the non-generating fuel injection nozzle 10 of the present invention described above, the gas fuel 1 and the steam 2 are premixed and injected and burned during normal use, so that distilled water, which was conventionally required in large quantities, becomes unnecessary. In addition, NOx can be reduced by using steam.
【００１９】また、非常時には、同じ液体燃料用ノズル
１４から水又は水蒸気を噴射して低ＮＯｘ化を図るが、
非常時の水噴射時間は短い（例えば２０分以内）ので、
その分の純水をタンク等に保管し、或いは、水を短時間
供給する小型の純水装置を備えることで、大型の純水装
置をなくしてコストダウンと設置スペースの減少を図る
ことができる。なお、水蒸気は蒸留水でなく普通の清浄
水を用いてガスタービンの排熱で容易に製造することが
できる。In an emergency, water or steam is injected from the same liquid fuel nozzle 14 to reduce NOx.
The water injection time in an emergency is short (for example, within 20 minutes)
By storing the deionized water in a tank or the like, or by providing a small deionized water device for supplying water for a short period of time, a large deionized water device can be eliminated, and cost reduction and installation space can be reduced. . The steam can be easily produced by using the exhaust heat of the gas turbine using ordinary clean water instead of distilled water.
【００２０】更に、非常時には、同じ液体燃料用ノズル
１４から水又は水蒸気を噴射して低ＮＯｘ化を図るの
で、液体燃料の配管系統を簡素化でき、かつ水による腐
食を最小限度に抑えることができる。Further, in an emergency, water or steam is injected from the same liquid fuel nozzle 14 to reduce NOx, so that the piping system for liquid fuel can be simplified and corrosion due to water can be minimized. it can.
【００２１】[0021]
【実施例】上述した本発明の非発兼用燃料噴射ノズルを
製作し、４〜６ＭＷ級非発兼用ガスタービンコージェネ
レーション設備に適用した結果、燃料都市ガスとＮＯｘ
低減用ノズル蒸気の供給圧力を従来と変えることなく予
混合ができ、かつガスタービン排出ガス中のＮＯｘ値が
１００ｐｐｍ＠０％Ｏ2以下で運用できることが確認さ
れた。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The above-described non-generating fuel injection nozzle of the present invention was manufactured and applied to a 4 to 6 MW class non-generating gas turbine cogeneration facility.
It has been confirmed that the premixing can be performed without changing the supply pressure of the reducing nozzle steam from the conventional one, and the gas turbine exhaust gas can be operated at a NOx value of 100 ppm ＠ 0% O 2 or less.
【００２２】また本発明の非発兼用燃料噴射ノズルにお
いて、燃料ガスラインの流路抵抗は、ガス専焼標準ノズ
ルの流路抵抗より若干小さく、また蒸気ラインの流量特
性はガス専焼標準ノズルの流量特性とほぼ同等という結
果が実証試験にて得られ、ＮＯｘ低減特性においてもガ
ス専焼標準ノズルに比べて約５％程度良好な成果が達成
された。In the fuel injection nozzle of the present invention, the flow resistance of the fuel gas line is slightly smaller than the flow resistance of the standard gas-fired standard nozzle, and the flow characteristics of the steam line are the flow characteristics of the gas-fired standard nozzle. The results were almost the same as those obtained in the verification test, and the NOx reduction characteristics achieved about 5% better results than the gas-fired standard nozzle.
【００２３】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
【００２４】[0024]
【発明の効果】上述したように、本発明の非発兼用燃料
噴射ノズルは、大型の純水装置をなくしてコストダウン
と設置スペースの減少を図ることができ、かつ配管系統
を簡素化でき、水による腐食を最小限度に抑えることが
でき、更に従来以上に低ＮＯｘ化と低圧損化ができる、
等の優れた効果を有する。As described above, the non-generating fuel injection nozzle of the present invention can reduce the cost and installation space by eliminating a large-sized pure water device, and can simplify the piping system. Corrosion due to water can be minimized, and NOx and pressure drop can be reduced more than before.
And so on.
【図１】本発明による非発兼用燃料噴射ノズルの構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram of a non-generating fuel injection nozzle according to the present invention.
１ ガス燃料 ２ 水蒸気 ３ 予混合ガス ４、５ 液体燃料 ６ 空気流 １０ 非発兼用燃料噴射ノズル １１ａ ガス燃料ポート １１ｂ 水蒸気ポート １２ ガス燃料用ノズル １３ａ 予混合室 １３ｂ 噴射口 １４ 液体燃料用ノズル １４ａ パイロットノズル １４ｂ メインノズル １５ａ パイロット燃料パイプ １５ｂ メイン燃料パイプ １６ａ 調整ロッド １６ｂ スワラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas fuel 2 Steam 3 Premixed gas 4, 5 Liquid fuel 6 Air flow 10 Non-generating fuel injection nozzle 11a Gas fuel port 11b Steam port 12 Gas fuel nozzle 13a Premix chamber 13b Injection port 14 Liquid fuel nozzle 14a Pilot Nozzle 14b Main nozzle 15a Pilot fuel pipe 15b Main fuel pipe 16a Adjustment rod 16b Swirler
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 尚旺 東京都江東区豊洲２丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 今村 龍三 東京都江東区豊洲２丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Naowang Sugimoto 2-1-1 Toyosu, Koto-ku, Tokyo Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Tokyo 1st Factory (72) Inventor Ryuzo Imamura 2-Toyosu, Koto-ku, Tokyo No. 1 Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Tokyo 1st factory
Claims (3)
噴射・燃焼させかつ非常時に水又は水蒸気を噴射して低
ＮＯｘ化を図るガス燃料用ノズル（１２）と、非常時に
液体燃料を噴射・燃焼させる液体燃料用ノズル（１４）
と、を備えたことを特徴とする非発兼用燃料噴射ノズ
ル。1. A gas fuel nozzle (12) for premixing and injecting and burning gaseous fuel and water vapor in normal use to reduce NOx by injecting water or water vapor in an emergency, and injecting liquid fuel in an emergency .Liquid fuel nozzles to be burned (14)
And a non-general purpose fuel injection nozzle.
る、ことを特徴とする請求項１に記載の非発兼用燃料噴
射ノズル。2. The non-generative fuel injection nozzle according to claim 1, further comprising a pure water device for supplying pure water for a short time.
燃料と水蒸気をそれぞれ供給する隣接したガス燃料ポー
ト（１１ａ）及び水蒸気ポート（１１ｂ）と、供給され
たガス燃料と水蒸気を予混合する予混合室（１３ａ）
と、予混合ガスを噴射する複数の噴射口（１３ｂ）とを
備える、ことを特徴とする請求項１に記載の非発兼用燃
料噴射ノズル。3. The gas fuel nozzle (12) pre-mixes the supplied gas fuel and steam with adjacent gas fuel ports (11a) and steam ports (11b) for supplying gas fuel and steam, respectively. Premixing chamber (13a)
The fuel injection nozzle according to claim 1, further comprising a plurality of injection ports (13b) for injecting the premixed gas.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11211482A JP2001041454A (en) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | Fuel jet nozzle for normal and emergency use |
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| JP11211482A JP2001041454A (en) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | Fuel jet nozzle for normal and emergency use |
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