JP2001082741A - Fuel nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの燃
焼器に関し、特にその燃料ノズルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustor for a gas turbine, and more particularly to a fuel nozzle for the combustor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３にガスタービン燃焼器の一般的な形
態を模式的な縦断面図で示し説明する。ガスタービン燃
焼器１の燃焼器内筒２の内部には、その中央にパイロッ
ト燃料ノズル３とパイロットスワーラ４が配置され、そ
の周囲を囲むように複数のメイン燃料ノズル５とメイン
スワーラ６が配置されている。2. Description of the Related Art A general form of a gas turbine combustor is shown in FIG. A pilot fuel nozzle 3 and a pilot swirler 4 are disposed in the center of a combustor inner cylinder 2 of the gas turbine combustor 1, and a plurality of main fuel nozzles 5 and a main swirler 6 are disposed so as to surround the periphery thereof. ing.
【０００３】燃焼に使われる大部分の燃料はメイン燃料
ノズル５から噴出され、メインスワーラ６を通って旋回
力を持った空気と混合して予混合気７ａとなり、予混合
火炎７を作る。Most of the fuel used for combustion is ejected from a main fuel nozzle 5, passes through a main swirler 6 and mixes with air having a swirling force to become a premixed gas 7 a to form a premixed flame 7.
【０００４】予混合火炎７は、火炎温度が低く低ＮＯｘ
化に有効であるが、安定しにくいという欠点を有するた
め、火種としてパイロット火炎８が用いられる。The premixed flame 7 has a low flame temperature and low NOx.
The pilot flame 8 is used as a fire source because it has a disadvantage that it is effective for gasification but is difficult to stabilize.
【０００５】上記のパイロット燃料ノズル３には前述の
メイン燃料ノズル５への燃料とは別にパイロット燃料９
が送られ、パイロット燃料９はパイロットスワーラ４を
通った空気により燃焼しパイロット火炎８が形成され
る。[0005] In addition to the fuel to the main fuel nozzle 5 described above, a pilot fuel 9 is provided to the pilot fuel nozzle 3.
The pilot fuel 9 is burned by the air passing through the pilot swirler 4 to form a pilot flame 8.
【０００６】図４に、従来の拡散型のパイロット燃料ノ
ズルの例の模式的な縦断面図を示し説明する。１０３は
円筒形のパイロット燃料ノズルであり、その下流側先端
には複数のノズル孔１０３ａが環状に配置されて設けら
れ、ノズル孔１０３ａから噴射されたパイロット燃料９
はパイロット燃料ノズル１０３の周囲のパイロットスワ
ーラ１０４を通った空気で拡散燃焼し、上記パイロット
火炎８を形成し、上記メイン燃料ノズル５による予混合
火炎７の火種となる。FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a conventional pilot fuel nozzle of the diffusion type. Reference numeral 103 denotes a cylindrical pilot fuel nozzle, and a plurality of nozzle holes 103a are annularly arranged at the downstream end thereof, and the pilot fuel 9 injected from the nozzle holes 103a is provided.
Is diffused and burned by the air passing through the pilot swirler 104 around the pilot fuel nozzle 103 to form the pilot flame 8, which becomes the premixed flame 7 by the main fuel nozzle 5.
【０００７】このパイロット火炎８は拡散火炎であり、
安定性に優れるものの火炎温度が高くＮＯｘを発生し易
いという欠点を有している。This pilot flame 8 is a diffusion flame,
Although it has excellent stability, it has a disadvantage that the flame temperature is high and NOx is easily generated.
【０００８】また、図５に従来の拡散／予混合型のパイ
ロット燃料ノズルの例の模式的な縦断面図を示し説明す
る。２０３は円筒形のパイロット燃料ノズルであり、そ
の下流側先端には複数の第１のノズル孔２０３ａが環状
に配置されて設けられ、パイロットスワーラ２０４の上
流部にも複数の第２のノズル孔２０３ｂがパイロット燃
料ノズル２０３の周上に並ぶように配置されて設けられ
ている。FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a conventional diffusion / premixing type pilot fuel nozzle. A cylindrical pilot fuel nozzle 203 has a plurality of first nozzle holes 203a annularly disposed at the downstream end thereof, and a plurality of second nozzle holes 203b also provided upstream of the pilot swirler 204. Are arranged so as to be arranged on the circumference of the pilot fuel nozzle 203.
【０００９】パイロット燃料９のうち、第１のノズル孔
２０３ａから噴出したもの９ａは図４で説明したように
拡散燃焼により拡散火炎を形成し、一方、第２のノズル
孔２０３ｂから噴出したもの９ｂは、空気とともにパイ
ロットスワーラ２０４を通過して混合し予混合気とな
り、予混合火炎を形成する。[0009] Of the pilot fuel 9, the fuel 9a ejected from the first nozzle hole 203a forms a diffusion flame by diffusion combustion as described in FIG. 4, while the fuel 9b ejected from the second nozzle hole 203b. Passes through the pilot swirler 204 together with the air and mixes to form a premixed gas, forming a premixed flame.
【００１０】このように、パイロット燃料９の一部を予
混合化して拡散比率を下げて、パイロット火炎８の低Ｎ
Ｏｘ化を図るものが拡散／予混合型のパイロットノズル
２０３であるが、拡散と予混合の比率が、第１のノズル
孔２０３ａと第２のノズル孔２０３ｂのノズル孔径（圧
損比）で決まってしまい、他の燃焼条件や実際の燃焼状
態に即して低ＮＯｘ化を図るために適切に拡散／予混合
比率の調整をすることができないという欠点を有してい
る。As described above, a part of the pilot fuel 9 is premixed to lower the diffusion ratio, and the low N
The diffusion / premixing type pilot nozzle 203 achieves Ox formation, but the ratio of diffusion and premixing is determined by the nozzle hole diameter (pressure loss ratio) of the first nozzle hole 203a and the second nozzle hole 203b. Thus, there is a disadvantage that the diffusion / premixing ratio cannot be appropriately adjusted in order to reduce NOx in accordance with other combustion conditions or an actual combustion state.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の燃料ノズルの問題点を解決し、ガスタービン燃
焼器の拡散燃焼を行なう燃料ノズルにおいて、燃焼状態
に即して低ＮＯｘ化を図ることのできる燃料ノズルを提
供することを課題とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional fuel nozzle and reduces the NOx in a fuel nozzle for performing diffusion combustion in a gas turbine combustor in accordance with the combustion state. It is an object of the present invention to provide a fuel nozzle capable of achieving the following.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】（１）本発明は、かかる
課題を解決するためになされたものであって、その第１
の手段として、ガスタービン燃焼器の燃料ノズルであっ
て、外周面上にスワーラを備え、下流側先端に第１のノ
ズル孔が設けられ、同スワーラの上流部に第２のノズル
孔が設けられている燃料ノズルにおいて、前記燃料ノズ
ルの内部に前記第１のノズル孔に連通する第１の供給通
路と、前記第２のノズル孔に連通する第２の供給通路を
設けてなることを特徴とする燃料ノズルを提供するもの
である。Means for Solving the Problems (1) The present invention has been made to solve such problems, and the first aspect of the present invention has been made.
Means for providing a fuel nozzle of a gas turbine combustor, wherein a swirler is provided on the outer peripheral surface, a first nozzle hole is provided at a downstream end, and a second nozzle hole is provided at an upstream portion of the swirler. A first supply passage communicating with the first nozzle hole, and a second supply passage communicating with the second nozzle hole, inside the fuel nozzle. The present invention provides a fuel nozzle that performs the following.
【００１３】第１の手段によれば、第１のノズル孔は第
１の供給通路から、第２のノズル孔は第２の供給通路か
ら別個に、燃料ないし必要なガスをそれぞれ供給されて
噴射することができるので、第１のノズル孔から燃料を
噴射しスワーラを通った空気とで安定性に優れた拡散火
炎を形成する一方、第２のノズル孔から別個に燃料ない
し必要なガスを噴射して同燃料ノズルによる燃焼状態を
調整できる。According to the first means, the first nozzle hole is supplied from the first supply passage, and the second nozzle hole is supplied with the fuel or necessary gas separately from the second supply passage, and injected. Therefore, while fuel is injected from the first nozzle hole and a diffusion flame having excellent stability is formed with air passing through the swirler, fuel or necessary gas is separately injected from the second nozzle hole. Thus, the combustion state of the fuel nozzle can be adjusted.
【００１４】（２）第２の手段としては、第１の手段の
燃料ノズルにおいて、前記第１のノズル孔は前記第１の
供給通路とその上流に設けられた第１のバルブを介して
燃料を供給され、前記第２のノズル孔は前記第２の供給
通路とその上流に設けられた第２のバルブを介して燃料
を供給されるように構成してなることを特徴とする燃料
ノズルを提供するものである。(2) As a second means, in the fuel nozzle of the first means, the first nozzle hole is provided with a fuel through the first supply passage and a first valve provided upstream thereof. And the second nozzle hole is configured to be supplied with fuel through the second supply passage and a second valve provided upstream of the second supply passage. To provide.
【００１５】第２の手段によれば、第１のノズル孔から
噴出した燃料は、火炎温度は高いが安定性に優れた拡散
火炎を形成し、一方、第２のノズル孔から噴出した燃料
は空気と混合し火炎温度が低くＮＯｘ排出の少ない予混
合火炎を形成でき、各燃料の流入量は、それぞれ独立し
て第１のバルブ、第２のバルブにより調節されるので、
その流量比率を自由に変化させることができ、排出ＮＯ
ｘ量、燃焼安定性、燃焼器メタル温度等をモニタしなが
ら適切な拡散／予混合比率を設定できる。According to the second means, the fuel jetted from the first nozzle hole forms a diffusion flame having a high flame temperature but excellent stability, while the fuel jetted from the second nozzle hole is Since it is possible to form a premixed flame having low flame temperature and low NOx emission by mixing with air, and the inflow amount of each fuel is independently adjusted by the first valve and the second valve,
The flow rate ratio can be freely changed, and the emission NO
An appropriate diffusion / premix ratio can be set while monitoring the x amount, combustion stability, combustor metal temperature, and the like.
【００１６】（３）また、第３の手段として、第１の手
段の燃料ノズルにおいて、前記第１のノズル孔は前記第
１の供給通路を介して燃料を供給され、前記第２のノズ
ル孔は前記第２の供給通路とその上流に設けられたバル
ブを介して低Ｏ2 ガスを供給されるように構成してなる
ことを特徴とする燃料ノズルを提供するものである。(3) As a third means, in the fuel nozzle of the first means, the first nozzle hole is supplied with fuel through the first supply passage, and the second nozzle hole is supplied with fuel. The present invention provides a fuel nozzle characterized in that low O 2 gas is supplied through the second supply passage and a valve provided upstream of the second supply passage.
【００１７】第３の手段によれば、第１のノズル孔から
の噴出した燃料は、第２のノズル孔から噴出した低Ｏ2
ガスと空気とが混合された低酸素濃度混合ガスによって
拡散燃焼が行なわれるため、その拡散火炎は安定性に優
れることに加え、通常の空気による拡散火炎に比べて火
炎温度が低くなり、発生するＮＯｘ量が低減する。ま
た、低Ｏ2 ガスの添加量は、バルブにより調節されるの
で、空気との混合比を自由に変化させることができ、排
出ＮＯｘ量、燃焼安定性等をモニタしながら適切な低酸
素濃度混合ガスが得られるようにその混合比を設定でき
る。According to the third means, the fuel ejected from the first nozzle hole is supplied with the low O 2 gas ejected from the second nozzle hole.
Diffusion combustion is performed by a low oxygen concentration mixed gas in which gas and air are mixed, so that the diffusion flame is not only excellent in stability, but also generates a lower flame temperature than a diffusion flame using ordinary air. The NOx amount decreases. Also, since the addition amount of the low O 2 gas is adjusted by a valve, the mixing ratio with the air can be freely changed. The mixing ratio can be set so that gas is obtained.
【００１８】（４）第４の手段としては、第１の手段な
いし第３の手段のいずれかの燃料ノズルにおいて、前記
燃料ノズルはパイロット燃料ノズルであり、前記スワー
ラはパイロットスワーラであり、前記燃料はパイロット
燃料であることを特徴とする燃料ノズルを提供するもの
である。。(4) As a fourth means, in the fuel nozzle according to any one of the first to third means, the fuel nozzle is a pilot fuel nozzle, the swirler is a pilot swirler, Provides a fuel nozzle characterized by being a pilot fuel. .
【００１９】第４の手段によれば、第１の手段ないし第
３の手段の特徴に加え、従来ＮＯｘの発生が問題とされ
たパイロット火炎において、ガスタービン燃焼器の燃焼
状態に即してパイロット燃料の燃焼条件を適切に設定し
て低ＮＯｘ化を図ることができ、パイロット燃料ノズル
として安定したパイロット火炎形成と拡散火炎のＮＯｘ
低減を共に達成できる。According to the fourth means, in addition to the features of the first to third means, in a pilot flame in which the generation of NOx has been a problem in the past, the pilot flame is determined according to the combustion state of the gas turbine combustor. It is possible to reduce the NOx by appropriately setting the combustion conditions of the fuel, and to form a stable pilot flame and a diffusion flame NOx as a pilot fuel nozzle.
Both reductions can be achieved.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施の第１形態に
係る燃料ノズルの模式的な縦断面図を示し説明する。３
は円筒形のパイロット燃料ノズルであり、その外周面上
にはパイロットスワーラ４が設けられており、下流側先
端にはその中心軸を囲むように複数の第１のノズル孔３
ａが環状に配置されて設けられ、パイロットスワーラ４
の上流部にも複数の第２のノズル孔３ｂがパイロット燃
料ノズル３の周上に並ぶように配置されて設けられてい
る。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a fuel nozzle according to a first embodiment of the present invention, which will be described. Three
Is a cylindrical pilot fuel nozzle having a pilot swirler 4 provided on the outer peripheral surface thereof, and a plurality of first nozzle holes 3 at its downstream end so as to surround the central axis thereof.
a is provided in an annular arrangement, and the pilot swirler 4
Also, a plurality of second nozzle holes 3b are provided so as to be arranged on the periphery of the pilot fuel nozzle 3 in the upstream part of the fuel tank.
【００２１】第１のノズル孔３ａはパイロット燃料ノズ
ル３の内部に設けられた第１の供給通路１０ａに連通
し、第１の供給通路１０ａと第１の供給通路１０ａの上
流に設けられた第１のバルブ１１ａを介して図示しない
パイロット燃料供給部からパイロット燃料９ａを供給さ
れるように構成されている。また、第２のノズル孔３ｂ
はパイロット燃料ノズル３の内部に設けられた第２の供
給通路１０ｂに連通し、第２の供給通路１０ｂと第２の
供給通路１０ｂの上流に設けられた第２のバルブ１１ｂ
を介して図示しないパイロット燃料供給部からパイロッ
ト燃料９ｂを供給されるように構成されている。The first nozzle hole 3a communicates with a first supply passage 10a provided inside the pilot fuel nozzle 3, and the first supply passage 10a and a first supply passage 10a provided upstream of the first supply passage 10a. The pilot fuel 9a is supplied from a pilot fuel supply unit (not shown) via one valve 11a. In addition, the second nozzle hole 3b
Communicates with a second supply passage 10b provided inside the pilot fuel nozzle 3, and is connected to the second supply passage 10b and a second valve 11b provided upstream of the second supply passage 10b.
The pilot fuel 9b is supplied from a pilot fuel supply unit (not shown) via the.
【００２２】上記のように構成された本実施の形態にお
いては、第１のノズル孔３ａから噴出したパイロット燃
料９ａは、図５で説明したと同様に火炎温度は高いが安
定性に優れた拡散火炎を形成し、パイロット火炎８とし
てメイン燃料ノズル５による予混合火炎７の火種とな
る。一方、第２のノズル孔３ｂから噴出したパイロット
燃料９ｂは、空気とともにパイロットスワーラ４を通過
して混合し予混合気となり、火炎温度が低くＮＯｘ排出
の少ない予混合火炎を形成する。In the present embodiment configured as described above, the pilot fuel 9a ejected from the first nozzle hole 3a has a high flame temperature but a high stability of diffusion as described with reference to FIG. A flame is formed, and becomes a premixed flame 7 by the main fuel nozzle 5 as a pilot flame 8. On the other hand, the pilot fuel 9b ejected from the second nozzle hole 3b passes through the pilot swirler 4 together with the air and mixes to form a premixed gas, forming a premixed flame having a low flame temperature and low NOx emission.
【００２３】そして、パイロット燃料９ａ、９ｂの流入
量は、それぞれ独立して第１のバルブ１１ａ、第２のバ
ルブ１１ｂにより調節されるので、その流量比率を自由
に変化させることができ、排出ＮＯｘ量、燃焼安定性、
燃焼器メタル温度等をモニタしながら適切な拡散／予混
合比率を設定できる。The inflows of the pilot fuels 9a and 9b are independently controlled by the first valve 11a and the second valve 11b, so that the flow rate ratio can be freely changed, and the emission NOx Quantity, combustion stability,
An appropriate diffusion / premix ratio can be set while monitoring the combustor metal temperature and the like.
【００２４】すなわち、ガスタービン燃焼器の燃焼状態
に即して適切に拡散／予混合比率の調整をし、パイロッ
ト燃料ノズル３の燃焼状態が最適になるような設定を行
なうことで低ＮＯｘ化を図ることができるものとなる。That is, by appropriately adjusting the diffusion / premixing ratio in accordance with the combustion state of the gas turbine combustor and making settings so that the combustion state of the pilot fuel nozzle 3 is optimized, it is possible to reduce NOx. It can be achieved.
【００２５】図２に本発明の実施の第２形態に係る燃料
ノズルの模式的な縦断面図を示し説明する。本実施の形
態においても、前述の実施の第１形態の燃料ノズルと同
様に、３は円筒形のパイロット燃料ノズルであり、その
外周面上にパイロットスワーラ４が設けられ、下流側先
端には複数の第１のノズル孔３ａ、パイロットスワーラ
４の上流部には複数の第２のノズル孔３ｂが設けられて
おり、第１のノズル孔３ａは第１の供給通路１０ａに連
通し、第２のノズル孔３ｂはパイロット燃料ノズル３の
内部に設けられた第２の供給通路１０ｂに連通してい
る。FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a fuel nozzle according to a second embodiment of the present invention, which will be described. Also in the present embodiment, similarly to the fuel nozzle of the above-described first embodiment, reference numeral 3 denotes a cylindrical pilot fuel nozzle, and a pilot swirler 4 is provided on the outer peripheral surface thereof. A plurality of second nozzle holes 3b are provided at an upstream portion of the first nozzle hole 3a and the pilot swirler 4, and the first nozzle hole 3a communicates with the first supply passage 10a, The nozzle hole 3b communicates with a second supply passage 10b provided inside the pilot fuel nozzle 3.
【００２６】しかし、本実施の形態においては、第１の
供給通路１０ａは図示しないパイロット燃料供給部から
パイロット燃料９を供給されるように構成されている
が、第２の供給通路１０ｂにはその上流に設けられたバ
ルブ１２を介して排ガスもしくは窒素ガス等の不活性ガ
ス（以下、「低Ｏ2 ガス」という）１３が供給される。However, in the present embodiment, the first supply passage 10a is configured so that the pilot fuel 9 is supplied from a pilot fuel supply unit (not shown), but the second supply passage 10b is An inert gas (hereinafter, referred to as “low O 2 gas”) 13 such as exhaust gas or nitrogen gas is supplied through a valve 12 provided on the upstream side.
【００２７】第１のノズル孔３ａから噴出したパイロッ
ト燃料９は、後述の低酸素濃度混合ガスによって拡散燃
焼するが、拡散火炎は安定性に優れ、安定したパイロッ
ト火炎８としてメイン燃料ノズル５による予混合火炎７
の火種となる。The pilot fuel 9 ejected from the first nozzle hole 3a is diffused and burned by a low oxygen concentration mixed gas described later, but the diffusion flame is excellent in stability, and a stable pilot flame 8 is prepared by the main fuel nozzle 5 as a stable pilot flame 8. Mixed flame 7
It becomes a kind of fire.
【００２８】第２のノズル孔３ｂから噴出した低Ｏ2 ガ
ス１３はパイロットスワーラ４を通る空気と混合して通
常の空気よりＯ2 濃度の低い低酸素濃度混合ガスとな
る。この低Ｏ2 ガス１３は、メイン燃料ノズル５側の燃
焼用空気には添加されず、パイロット燃料９の燃焼用空
気のみに添加されるもので、その流量は、バルブ１２に
より調整することができる。The low O 2 gas 13 ejected from the second nozzle hole 3b is mixed with air passing through the pilot swirler 4 to become a low oxygen concentration mixed gas having a lower O 2 concentration than ordinary air. This low O 2 gas 13 is not added to the combustion air on the side of the main fuel nozzle 5 but is added only to the combustion air of the pilot fuel 9, and its flow rate can be adjusted by the valve 12. .
【００２９】第１のノズル孔１ａからのパイロット燃料
９により形成される拡散火炎は、従来火炎温度が高くＮ
Ｏｘを発生しやすいが、以上のように構成された本実施
の形態においては第２のノズル孔３ｂからの低Ｏ2 ガス
１３と空気とが混合された低酸素濃度混合ガスによって
拡散燃焼が行なわれるため、その拡散火炎は通常の空気
による拡散火炎に比べて火炎温度が低くなり、発生する
ＮＯｘ量が低減する。The diffusion flame formed by the pilot fuel 9 from the first nozzle hole 1a has a conventionally high flame temperature,
Ox is easily generated, but in the present embodiment configured as described above, diffusion combustion is performed by the low oxygen concentration mixed gas obtained by mixing the low O 2 gas 13 and air from the second nozzle hole 3b. Therefore, the diffusion flame has a lower flame temperature than a normal air diffusion flame, and the generated NOx amount is reduced.
【００３０】低Ｏ2 ガス１３の添加量は、バルブ１２に
より調節されるので、パイロットスワーラ４を通る燃焼
用空気との混合比を自由に変化させることができ、排出
ＮＯｘ量、燃焼安定性等をモニタしながら適切な低酸素
濃度混合ガスが得られるようにその混合比を設定でき
る。Since the addition amount of the low O 2 gas 13 is adjusted by the valve 12, the mixing ratio with the combustion air passing through the pilot swirler 4 can be freely changed, and the amount of exhausted NOx, combustion stability, etc. The mixture ratio can be set so as to obtain an appropriate low oxygen concentration mixed gas while monitoring the temperature.
【００３１】すなわち、ガスタービン燃焼器の燃焼状態
に即して適切に低Ｏ2 ガスの添加量の調整をし、パイロ
ット燃料ノズル３の燃焼状態が最適になるような設定を
行なうことで低ＮＯｘ化を図ることができるものとな
る。That is, the amount of addition of the low O 2 gas is appropriately adjusted in accordance with the combustion state of the gas turbine combustor, and the setting is made so that the combustion state of the pilot fuel nozzle 3 is optimized. Can be achieved.
【００３２】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範
囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいこと
は言うまでもない。The embodiment of the present invention has been described above.
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes may be made to the specific structure within the scope of the present invention.
【００３３】また、上記実施の形態においては、パイロ
ット燃料ノズルを例に説明したが、ガスタービン燃焼器
において同様に拡散燃焼を行なう燃料ノズルについて同
じく適用できるものであり、本発明はパイロット燃料ノ
ズルに限定されるものではない。In the above embodiment, the pilot fuel nozzle has been described as an example. However, the present invention can be similarly applied to a fuel nozzle which performs diffusion combustion in a gas turbine combustor. It is not limited.
【００３４】[0034]
【発明の効果】（１）請求項１の発明によれば、燃料ノ
ズルを、ガスタービン燃焼器の燃料ノズルであって、外
周面上にスワーラを備え、下流側先端に第１のノズル孔
が設けられ、同スワーラの上流部に第２のノズル孔が設
けられている燃料ノズルにおいて、前記燃料ノズルの内
部に前記第１のノズル孔に連通する第１の供給通路と、
前記第２のノズル孔に連通する第２の供給通路を設けて
なるように構成したので、 第１のノズル孔は第１の供
給通路から、第２のノズル孔は第２の供給通路から別個
に、燃料ないし必要なガスをそれぞれ供給されて噴射す
ることができるため、第１のノズル孔から燃料を噴射し
スワーラを通った空気とで安定性に優れた拡散火炎を形
成する一方、第２のノズル孔から別個に燃料ないし必要
なガスを噴射して同燃料ノズルにおける燃焼状態を調整
できるので、ガスタービン燃焼器の燃焼状態に即して低
ＮＯｘ化を図ることのできる燃料ノズルとなる。(1) According to the first aspect of the present invention, the fuel nozzle is a fuel nozzle of a gas turbine combustor, which is provided with a swirler on an outer peripheral surface and has a first nozzle hole at a downstream end. A first supply passage communicating with the first nozzle hole inside the fuel nozzle, wherein a second nozzle hole is provided in an upstream portion of the swirler;
Since the second supply passage communicating with the second nozzle hole is provided, the first nozzle hole is provided separately from the first supply passage, and the second nozzle hole is provided separately from the second supply passage. Since the fuel or the required gas can be supplied and injected, respectively, the fuel can be injected from the first nozzle hole to form a diffusion flame having excellent stability with the air passing through the swirler, The fuel or the required gas can be separately injected from the nozzle holes to adjust the combustion state of the fuel nozzle, so that the fuel nozzle can reduce NOx in accordance with the combustion state of the gas turbine combustor.
【００３５】（２）請求項２の発明によれば、燃料ノズ
ルを、請求項１に記載の燃料ノズルにおいて、前記第１
のノズル孔は前記第１の供給通路とその上流に設けられ
た第１のバルブを介して燃料を供給され、前記第２のノ
ズル孔は前記第２の供給通路とその上流に設けられた第
２のバルブを介して燃料を供給されるように構成したの
で、第１のノズル孔から噴出した燃料は安定性に優れた
拡散火炎を形成し、一方、第２のノズル孔から噴出した
燃料は空気と混合しＮＯｘ排出の少ない予混合火炎を形
成でき、各燃料の流入量は、それぞれ独立して第１のバ
ルブ、第２のバルブによりその流量比率を自由に変化さ
せることができ、排出ＮＯｘ量、燃焼安定性、燃焼器メ
タル温度等をモニタしながら適切な拡散／予混合比率を
設定できるため、ガスタービン燃焼器の燃焼状態に即し
て低ＮＯｘ化を図ることのできる燃料ノズルとなる。(2) According to the second aspect of the present invention, in the fuel nozzle according to the first aspect, the first fuel nozzle is provided.
The nozzle hole is supplied with fuel through the first supply passage and a first valve provided upstream thereof, and the second nozzle hole is provided with the second supply passage and a second valve provided upstream thereof. Since the fuel is supplied through the second valve, the fuel ejected from the first nozzle hole forms a diffusion flame having excellent stability, while the fuel ejected from the second nozzle hole is A premixed flame with low NOx emission can be formed by mixing with air, and the flow rate of each fuel can be freely changed by the first valve and the second valve independently of each other. Since an appropriate diffusion / premix ratio can be set while monitoring the amount, combustion stability, metal temperature of the combustor, etc., the fuel nozzle can reduce NOx in accordance with the combustion state of the gas turbine combustor. .
【００３６】（３）また、請求項３の発明によれば、燃
料ノズルを、請求項１に記載の燃料ノズルにおいて、前
記第１のノズル孔は前記第１の供給通路を介して燃料を
供給され、前記第２のノズル孔は前記第２の供給通路と
その上流に設けられたバルブを介して低Ｏ2 ガスを供給
されるように構成したので、第１のノズル孔からの噴出
した燃料は、第２のノズル孔から噴出した低Ｏ2 ガスと
空気とが混合された低酸素濃度混合ガスによって拡散燃
焼が行なわれるため、その拡散火炎は安定性に優れるこ
とに加え、通常の空気による拡散火炎に比べて火炎温度
が低くなり発生するＮＯｘ量が低減し、低Ｏ2 ガスの添
加量はバルブにより調節して空気との混合比を自由に変
化させることができ、排出ＮＯｘ量、燃焼安定性等をモ
ニタしながら適切な低酸素濃度混合ガスが得られるよう
にその混合比を設定できるため、ガスタービン燃焼器の
燃焼状態に即して低ＮＯｘ化を図ることのできる燃料ノ
ズルとなる。(3) According to the third aspect of the present invention, in the fuel nozzle according to the first aspect, the first nozzle hole supplies the fuel via the first supply passage. Since the second nozzle hole is configured to supply the low O 2 gas through the second supply passage and a valve provided upstream thereof, the fuel ejected from the first nozzle hole is Is that diffusion combustion is performed by a low oxygen concentration mixed gas in which low O 2 gas and air are ejected from the second nozzle hole, so that the diffusion flame is excellent in stability and in addition to ordinary air. The flame temperature is lower than the diffusion flame, and the amount of NOx generated is reduced. The addition amount of low O 2 gas can be adjusted by a valve to freely change the mixing ratio with air. While monitoring stability, etc., Because it can set the oxygen concentration mixed the mixing ratio so that the gas is obtained, a fuel nozzle which can reduce the NOx emission in line with the combustion state of the gas turbine combustor.
【００３７】（４）請求項４の発明によれば、燃料ノズ
ルを、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料
ノズルにおいて、前記燃料ノズルはパイロット燃料ノズ
ルであり、前記スワーラはパイロットスワーラであり、
前記燃料はパイロット燃料であるように構成したので、
請求項１ないし請求項３の発明の効果に加え、従来ＮＯ
ｘの発生が問題とされたパイロット火炎において、ガス
タービン燃焼器の燃焼状態に即してパイロット燃料の燃
焼条件を適切に設定して低ＮＯｘ化を図ることができ、
パイロット燃料ノズルとして安定したパイロット火炎の
形成と拡散火炎のＮＯｘ低減を共に達成し、タービン燃
焼器全体の燃焼安定と低ＮＯｘ化を図ることができるパ
イロット燃料ノズルが得られる。(4) According to the invention of claim 4, in the fuel nozzle according to any one of claims 1 to 3, the fuel nozzle is a pilot fuel nozzle, and the swirler is a pilot fuel nozzle. Swirler,
Since the fuel was configured to be pilot fuel,
In addition to the effects of the invention of claims 1 to 3, the conventional NO
In a pilot flame in which the generation of x is a problem, the combustion conditions of the pilot fuel can be appropriately set in accordance with the combustion state of the gas turbine combustor to reduce NOx,
As a pilot fuel nozzle, a pilot fuel nozzle capable of achieving both stable formation of a pilot flame and reduction of NOx in a diffusion flame and stabilizing combustion of the entire turbine combustor and reducing NOx is obtained.
【図１】本発明の実施の第１形態に係る燃料ノズルの模
式的な縦断面図である。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a fuel nozzle according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の第２形態に係る燃料ノズルの模
式的な縦断面図である。FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a fuel nozzle according to a second embodiment of the present invention.
【図３】ガスタービン燃焼器の一般的な形態の説明図で
あり、その模式的な縦断面図である。FIG. 3 is an explanatory view of a general form of a gas turbine combustor, and is a schematic longitudinal sectional view thereof.
【図４】従来の拡散型のパイロット燃料ノズルの例の模
式的な縦断面図である。FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of an example of a conventional diffusion type pilot fuel nozzle.
【図５】従来の拡散／予混合型のパイロット燃料ノズル
の例の模式的な縦断面図である。FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of an example of a conventional diffusion / premixing type pilot fuel nozzle.
１ ガスタービン燃焼器 ３ パイロット燃料ノズル ３ａ 第１のノズル孔 ３ｂ 第２のノズル孔 ４ パイロットスワーラ ８ パイロット火炎 ９、９ａ、９ｂ パイロット燃料 １０ａ 第１の供給通路 １０ｂ 第２の供給通路 １１ａ 第１のバルブ １１ｂ 第２のバルブ １２ バルブ １３ 低Ｏ2 ガスReference Signs List 1 gas turbine combustor 3 pilot fuel nozzle 3a first nozzle hole 3b second nozzle hole 4 pilot swirler 8 pilot flame 9, 9a, 9b pilot fuel 10a first supply passage 10b second supply passage 11a first Valve 11b Second valve 12 Valve 13 Low O 2 gas
フロントページの続き (72)発明者 稲田 満 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 高崎 知尚 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目８番19号 高菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4F033 AA13 BA01 BA03 DA01 EA02 JA06 NA01 Continuation of the front page (72) Inventor Mitsuru Inada 2-1-1, Shinhama, Arai-machi, Takasago City, Hyogo Prefecture Inside the Takasago Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takashi Engineering Co., Ltd. F-term (reference) 4F033 AA13 BA01 BA03 DA01 EA02 JA06 NA01
Claims (4)
て、外周面上にスワーラを備え、下流側先端に第１のノ
ズル孔が設けられ、同スワーラの上流部に第２のノズル
孔が設けられている燃料ノズルにおいて、前記燃料ノズ
ルの内部に前記第１のノズル孔に連通する第１の供給通
路と、前記第２のノズル孔に連通する第２の供給通路を
設けてなることを特徴とする燃料ノズル。1. A fuel nozzle for a gas turbine combustor, comprising a swirler on an outer peripheral surface, a first nozzle hole provided at a downstream end, and a second nozzle hole provided at an upstream portion of the swirler. A first supply passage communicating with the first nozzle hole and a second supply passage communicating with the second nozzle hole in the fuel nozzle. And the fuel nozzle.
前記第１のノズル孔は前記第１の供給通路とその上流に
設けられた第１のバルブを介して燃料を供給され、前記
第２のノズル孔は前記第２の供給通路とその上流に設け
られた第２のバルブを介して燃料を供給されるように構
成してなることを特徴とする燃料ノズル。2. The fuel nozzle according to claim 1, wherein
The first nozzle hole is supplied with fuel via the first supply passage and a first valve provided upstream thereof, and the second nozzle hole is provided on the second supply passage and upstream thereof. A fuel nozzle configured to be supplied with fuel through a second valve provided.
前記第１のノズル孔は前記第１の供給通路を介して燃料
を供給され、前記第２のノズル孔は前記第２の供給通路
とその上流に設けられたバルブを介して低Ｏ2 ガスを供
給されるように構成してなることを特徴とする燃料ノズ
ル。3. The fuel nozzle according to claim 1, wherein
The first nozzle hole is supplied with fuel through the first supply passage, and the second nozzle hole is supplied with low O 2 gas through the second supply passage and a valve provided upstream thereof. A fuel nozzle configured to be supplied.
載の燃料ノズルにおいて、前記燃料ノズルはパイロット
燃料ノズルであり、前記スワーラはパイロットスワーラ
であり、前記燃料はパイロット燃料であることを特徴と
する燃料ノズル。4. The fuel nozzle according to claim 1, wherein the fuel nozzle is a pilot fuel nozzle, the swirler is a pilot swirler, and the fuel is a pilot fuel. And the fuel nozzle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25857299A JP2001082741A (en) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | Fuel nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25857299A JP2001082741A (en) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | Fuel nozzle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001082741A true JP2001082741A (en) | 2001-03-30 |
Family
ID=17322119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25857299A Pending JP2001082741A (en) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | Fuel nozzle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001082741A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012021765A (en) * | 2009-02-04 | 2012-02-02 | Gas Turbine Efficiency Sweden Ab | Combustor nozzle |
| JP2013152047A (en) * | 2012-01-25 | 2013-08-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine combustor |
| JP2013178023A (en) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Osaka Gas Co Ltd | Combustion apparatus |
| CN109140500A (en) * | 2018-08-03 | 2019-01-04 | 新奥能源动力科技（上海）有限公司 | A kind of nozzle of combustion chamber, combustion chamber and miniature gas turbine |
| CN112944395A (en) * | 2021-05-12 | 2021-06-11 | 成都中科翼能科技有限公司 | Combined premixer for gas turbine |
-
1999
- 1999-09-13 JP JP25857299A patent/JP2001082741A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2012021765A (en) * | 2009-02-04 | 2012-02-02 | Gas Turbine Efficiency Sweden Ab | Combustor nozzle |
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| CN109140500A (en) * | 2018-08-03 | 2019-01-04 | 新奥能源动力科技（上海）有限公司 | A kind of nozzle of combustion chamber, combustion chamber and miniature gas turbine |
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