JP2001141239A - ガスタービン燃焼器の窒素酸化物低減化構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料と水の流量制御が容易であると共に噴射し
た水が効率良く作用して窒素酸化物の排出を低減し得る
ガスタービン燃焼器の窒素酸化物低減化構造を提供す
る。 【解決手段】ガスタービン燃焼器の燃料噴射弁２０は断
面形状円環状で前方に開放する燃料噴射流路２３の中央
にスワール通路２５が形成されて成り、この燃料噴射弁
２０のスワール通路２５への吸気口である空気供給通路
２６に向けて水を噴射する水噴射ノズル１６Ａを備えて
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの燃
焼器において燃料を燃焼する際に生ずる窒素酸化物を低
減化するガスタービン燃焼器の窒素酸化物低減化構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンは、燃料を燃焼器で燃焼さ
せて発生させた高温・高圧の燃焼ガスによってタービン
を駆動して回転力を得るが、近時、大気汚染防止のため
に窒素酸化物の排出の規制が厳しくなっている。

【０００３】窒素酸化物は、火炎温度を低下させること
によって低減することができ、そのために低ＮＯｘバー
ナ，多段燃焼，排ガス循環燃焼，水噴射等の種々構成が
考えられている。

【０００４】水噴射を行う構成としては、燃料供給管路
に水供給管路を接続して燃料と水とを管路内で混合して
燃焼器に供給する構成や、図４に燃料噴射弁部位の拡大
断面図を示すように、燃料と空気の混合を図る気流微粒
化方式のノズル２０′におけるスワラー１４の上流側に
設置された漏斗状のガイド１４Ａに向けて、水噴射ノズ
ル１６Ａ′から水を噴射する構成等がある。尚、図中１
５は燃料供給管，１６′は水噴射ノズル１６Ａ′へ水を
供給する水供給管である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料供
給管路に水供給管路を接続して管路内で燃料と水とを混
合して燃焼器に供給する構成では、燃料流量の制御が煩
雑であるという問題があった。即ち、圧力制御燃料の圧
力によって流量を制御すると共にこの燃料に対する水の
量を圧力調整によって加減する必要があり、燃料流量と
水量のバランス設定が極めて面倒なものである。

【０００６】また、図４に示すスワラー１４の上流に設
置された漏斗状のガイド１４Ａに向けて水を噴射する構
成では、燃料と水の供給系が分離されているために流量
制御は容易であるが、燃料と水の噴射位置が離れてお
り、水は図中矢印で示すようにスワラー１４を介して供
給される空気と混合して燃焼域に供給されるため、噴射
した水の全てを燃焼に関与させることができず、窒素酸
化物低減効果が減少してしまうという問題がある。

【０００７】本発明は、上記解決課題に鑑みて成された
ものであって、燃料と水の流量制御が容易であると共に
噴射した水が効率良く作用して窒素酸化物の排出を低減
し得るガスタービン燃焼器の窒素酸化物低減化構造を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明に係るガスタービン燃焼器の窒素酸化物低減化構造
は、円形断面の燃料噴射流路の中央に空気供給流路が形
成されて成るエアブラストバルブを備えたガスタービン
の燃焼器において、前記空気供給流路への空気吸入口に
向けて水を噴射する水噴射手段を備えて構成されている
ことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
実施の形態について説明する。

【００１０】図１は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の窒素酸化物低減化構造の一例を適用したガスタービン
燃焼器の縦断面図である。

【００１１】図示ガスタービン燃焼器１０は、外筒１１
の内側に配設された一端が開口する円筒状のライナ１２
の閉塞側の端部に、燃料噴射弁２０が配設されて構成さ
れている。

【００１２】燃料噴射弁２０は、図１のＸ部拡大図であ
る図２に示すように、ボディ２１の先端部に外側ボディ
２２が外挿されて両者の間に燃料噴射流路２３を形成し
て構成され、燃料供給管１５を兼ねる支持柱１３によっ
て外筒１１に支持され、その周囲には同心状にスワラー
１４が配設されている。

【００１３】燃料噴射流路２３は、断面形状円環状で前
方に開放すると共にこの開放側に向けて先窄まりのテー
パー状に形成されており、燃料を一点に向かう円錐形状
に噴射するようになっている。

【００１４】燃料噴射弁２０のボディ２１には、燃料噴
射流路２３に接続する燃料供給路２４が形成されると共
に、中央部に前方側に開放する空気供給流路としてのス
ワール通路２５が形成されており、このスワール通路２
５は、ボディ２１周壁に開口する空気給入口としての空
気供給通路２６によって外部と連通している。

【００１５】燃料供給路２４は、支持柱１３内に形成さ
れた燃料供給管１５に接続され、この燃料供給管１５は
図示しない燃料供給管路と接続されて、所定圧力の燃料
が送られるようになっている。

【００１６】また、外筒１１には、水噴射手段としての
水供給管１６が燃料噴射弁２０の空気供給通路２６と対
応する位置に支持柱１３と平行に配設されており、その
先端には、水噴射ノズル１６Ａが空気供給通路２６の開
口部に対向させて設けられている。該水供給管１６は、
図示しないが水供給管路と接続されており、所定圧力の
水が送られるようになっているものである。

【００１７】而して、上記のごとく構成されたガスター
ビン燃焼器１０では、燃料噴射弁２０が燃料供給管１５
及び燃料供給路２４を介して供給された燃料を燃料噴射
流路２３から噴射し、空気供給通路２６を介してスワー
ル通路２５に吸入した空気と混合させる。この混合気は
更にスワラー１４を介して供給される空気と混合してラ
イナ１２内で燃焼するものである。

【００１８】ここで、水供給管１６に所定圧力の水を供
給し、その先端の水噴射ノズル１６Ａから空気供給通路
２６の開口部に向けて噴射する。これにより、水供給管
１６から噴射された水が図中矢印で示すように空気供給
通路２６を介して吸入空気と共にスワール通路２５に至
り、スワール通路２５の壁面を伝って燃料噴射流路２３
の噴射部に至り、燃料と直接混合して微粒子化して燃焼
域に達する。その結果、この水が火炎温度を低下させる
ように作用し、窒素酸化物を低減させることができるも
のである。

【００１９】実際に実験した結果の一例として、図３に
水の供給量と窒素酸化物の生成量のグラフを示すよう
に、水供給量の増加に伴って効率良く窒素酸化物の生成
量を低減し得ることが確認できた。

【００２０】このように、水供給管１６からスワール通
路２５への吸気通路である空気供給通路２６の開口部に
向けて水を噴射することにより、水が燃料と直接混合す
ることとなって全ての水が燃焼に関与でき、効率良く窒
素酸化物低減効果が得られると共に、燃料と水の供給系
はそれぞれ独立しているため、供給量の制御を容易に行
うことができるものである。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るガスタ
ービン燃焼器の窒素酸化物低減化構造によれば、円形断
面の燃料噴射流路の中央に空気供給流路が形成されて成
るエアブラストバルブを備えたガスタービンの燃焼器に
おいて、空気供給流路への空気吸入口に向けて水を噴射
する水噴射手段を備えて構成されていることにより、水
噴射手段から水が空気供給流路の空気供給口に向けて噴
射されるため、供給された水が空気供給流路の壁面を伝
って燃料と直接混合することとなって全ての水が燃料と
共に燃焼域に至り、火炎温度を低下させて窒素酸化物を
低減させることができる。

【００２２】即ち、供給する全ての水を燃焼に関与させ
ることができ、効率良く窒素酸化物低減効果が得られる
ものである。

【００２３】また、燃料と水の供給系はそれぞれ独立し
ているため、供給量の制御も容易となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスタービン燃焼器の窒素酸化物
低減化構造の一例を適用したガスタービン燃焼器の縦断
面図である。

【図２】図１のＸ部拡大断面図である。

【図３】水の供給量と窒素酸化物の生成量の関係を示す
グラフである。

【図４】従来例としてのガスタービン燃焼器の燃料噴射
弁部位の縦断面図である。

【符号の説明】

１０ ガスタービン燃焼器 １６ 水供給管 １６Ａ 水噴射ノズル（水噴射手段） ２０ 燃料噴射弁（エアブラストバルブ） ２３ 燃料噴射流路 ２５ スワール通路（空気供給流路） ２６ 空気供給通路（空気吸入口）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円形断面の燃料噴射流路の中央に空気供給
   流路が形成されて成るエアブラストバルブを備えたガス
   タービンの燃焼器において、 前記空気供給流路への空気吸入口に向けて水を噴射する
   水噴射手段を備えて構成されていることを特徴とするガ
   スタービン燃焼器の窒素酸化物低減化構造。