JP2001141241A - Gas turbine combustor - Google Patents

Gas turbine combustor

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JP2001141241A
JP2001141241A JP32285599A JP32285599A JP2001141241A JP 2001141241 A JP2001141241 A JP 2001141241A JP 32285599 A JP32285599 A JP 32285599A JP 32285599 A JP32285599 A JP 32285599A JP 2001141241 A JP2001141241 A JP 2001141241A
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JP
Japan
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diffusion combustion
air passage
gas turbine
turbine combustor
resistor
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JP32285599A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Tsuchiya
利明 土屋
Masanori Shimizu
雅典 清水
Chikau Yamanaka
矢 山中
Fukuo Maeda
福夫 前田
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Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas turbine combustor which suppresses combustive vibrations to a low level while a combustion gas is generated in a combustion chamber. SOLUTION: A gas turbine combustor is provided with a resistor 16 on the upstream side of a swirler 10 surrounding a nozzle 4 for diffuse combustion which is inserted into an air passage 9 for diffuse combustion.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空気に燃料を混合
させて燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器に係り、
特に燃焼ガス生成中に発生する燃焼振動を低く抑えるガ
スタービン燃焼器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine combustor for producing combustion gas by mixing fuel with air.
In particular, the present invention relates to a gas turbine combustor that suppresses combustion vibration generated during generation of combustion gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンは、起動運転から定格負荷
運転まで大きな負荷変化に対応して広範な出力範囲で運
転しなければならない。したがって、起動運転から定格
負荷運転まで空気流量や燃料流量等の運転条件が大幅に
変化しても安定した燃焼ガスを生成することがガスター
ビン燃焼器の必須条件の一つになっている。
2. Description of the Related Art A gas turbine must be operated in a wide output range corresponding to a large load change from a start operation to a rated load operation. Therefore, it is one of the essential conditions of a gas turbine combustor to generate stable combustion gas even when the operating conditions such as the air flow rate and the fuel flow rate change greatly from the start-up operation to the rated load operation.

【0003】一方、ガスタービン燃焼器には、NOx濃
度を低く抑えることのできる燃焼方法が強く求められて
いる。NOx濃度の少ない燃焼方法として、燃料に空気
を予め混合させ、その予混合気を燃焼させる予混合燃焼
がある。これは、予混合燃焼させることで、予混合燃焼
温度が局部的に上昇するのを防ぐためである。
On the other hand, for gas turbine combustors, there is a strong demand for a combustion method capable of keeping the NOx concentration low. As a combustion method with a low NOx concentration, there is premixed combustion in which air is preliminarily mixed with fuel and the premixed gas is burned. This is to prevent the premix combustion temperature from locally increasing by performing the premix combustion.

【0004】一般に、NOx濃度は燃焼火炎温度が高い
ほど指数関数的に増加する。したがって、予め空気と燃
料を混合しておけば燃焼火炎温度を低下させ、NOx濃
度を低減することができる。
In general, the NOx concentration increases exponentially as the combustion flame temperature increases. Therefore, if air and fuel are mixed in advance, the combustion flame temperature can be reduced, and the NOx concentration can be reduced.

【0005】近年ますます強くなる低NOxの要求に対
して、稀薄予混合燃焼の占める比率が大きくなってきて
いる。
[0005] In recent years, the ratio of lean premixed combustion occupies an increasingly large demand for low NOx.

【0006】一般に、稀薄予混合燃焼は、拡散燃焼に比
べて安定燃焼範囲が狭いため、拡散燃焼パイロット火炎
を火種に予混合燃焼の安定化を図っている。しかし、稀
薄予混合燃焼は、圧力変動が発生し易い傾向にあり、圧
力変動に相応する条件下で燃焼振動が励振する。この燃
焼振動は、燃焼圧力の不均一性に基づいて汚染物質放
出、燃焼器部品の損傷等、ガスタービン燃焼器の運用性
と信頼性にとって阻害する要因になっている。
In general, lean premixed combustion has a narrower stable combustion range than diffusion combustion. Therefore, premixed combustion is stabilized by using a diffusion combustion pilot flame as a fire. However, in lean premixed combustion, pressure fluctuations tend to occur easily, and combustion vibration is excited under conditions corresponding to the pressure fluctuations. This combustion oscillation is a factor that hinders the operability and reliability of the gas turbine combustor, such as pollutant emission and damage to combustor components due to non-uniformity of combustion pressure.

【0007】このため、異常な圧力変動を発生する運転
範囲を回避するめに、例えばスピーカにより燃焼室の圧
力変動に影響を及ぼして熱音響的な振動を減衰しようと
する方法や燃料の流量を周期的に変化させる方法等が提
案されている。
[0007] Therefore, in order to avoid an operation range in which abnormal pressure fluctuations are generated, for example, a method of attenuating thermoacoustic vibration by influencing the pressure fluctuations of the combustion chamber by a speaker, or a method of controlling the flow rate of fuel, There is proposed a method of changing the ratio in a timely manner.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】最近、環境保護の観点
から、有害な排気ガスをできるだけ少なく抑える運転が
必要になってきており、かつ広い運転領域に亘って安定
した燃焼ガスが生成できるガスタービン燃焼器の実現が
要望されている。このためには、燃焼ガス生成中に発生
する圧力振動、すなわち燃焼振動を抑制することが広い
運転領域に亘って安定した燃焼ガスを生成する上で必要
不可欠である。
In recent years, from the viewpoint of environmental protection, it has become necessary to operate harmful exhaust gas as little as possible, and a gas turbine capable of generating stable combustion gas over a wide operation range. There is a need for a combustor. For this purpose, it is indispensable to suppress pressure oscillation generated during generation of combustion gas, that is, combustion oscillation, in order to generate stable combustion gas over a wide operating range.

【0009】本発明は、構造を簡易にし、かつNOx濃
度を減らすための稀薄予混合燃焼比率を大きくし、空気
流量および燃料流量を広範囲で変化させても、燃焼振動
が低く、かつ燃焼ガスの安定確保ができるガスタービン
燃焼器を提供することを目的とする。
According to the present invention, even when the lean premix combustion ratio for reducing the NOx concentration is increased and the air flow rate and the fuel flow rate are changed over a wide range, the combustion vibration is low and the combustion gas An object of the present invention is to provide a gas turbine combustor that can ensure stability.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項1に記
載したように、燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用
空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼
用ノズルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズル
とを備えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼
用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルを包囲して設置
したスワラの上流側に抵抗体を設けたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas turbine combustor having a diffusion combustion air provided at a center of a head side of a combustion chamber. In a gas turbine combustor provided with a diffusion combustion nozzle inserted into a passage and a premixed combustion nozzle concentrically disposed outside the diffusion combustion nozzle, a diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage is provided. A resistor is provided on the upstream side of the swirler installed around the nozzle.

【0011】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項2に記載したよ
うに、抵抗体を拡散燃焼用空気通路に対し、鉛直方向お
よび横断方向のうち、少なくともいずれか一方に配置し
たものである。
In order to achieve the above object, the gas turbine combustor according to the present invention, as described in claim 2, connects the resistor to the diffusion combustion air passage in a vertical direction and a transverse direction. , At least one of them.

【0012】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項3に記載したよ
うに、抵抗体を棒状および板状のいずれかに形成したも
のである。
In order to achieve the above object, a gas turbine combustor according to the present invention has a resistor formed in one of a rod shape and a plate shape.

【0013】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項4に記載したよ
うに、燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用空気通路
に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼用ノズル
と同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズルとを備え
たガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼用空気通
路に挿通する拡散燃焼用ノズルを包囲して設置したスワ
ラの羽根と隣のスワラの羽根との間に抵抗体を設けたも
のである。
In order to achieve the above object, the gas turbine combustor according to the present invention is inserted into a diffusion combustion air passage provided at the center of the combustion chamber on the head side. In a gas turbine combustor including a diffusion combustion nozzle and a premix combustion nozzle concentrically disposed outside the diffusion combustion nozzle, the gas turbine combustor surrounds the diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage. A resistor is provided between the swirler blades set up and the adjacent swirler blades.

【0014】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項5に記載したよ
うに、抵抗体を球形状に形成したものである。
Further, in the gas turbine combustor according to the present invention, in order to achieve the above object, the resistor is formed in a spherical shape as described in claim 5.

【0015】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項6に記載したよ
うに、燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用空気通路
に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼用ノズル
と同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズルとを備え
たガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼用空気通
路に挿通する拡散燃焼用ノズルを包囲して設置したスワ
ラの上流側に、上記拡散燃焼用空気通路に対し、進退自
在に出し入れできる抵抗体を備えたものである。
Further, in order to achieve the above object, the gas turbine combustor according to the present invention is inserted into a diffusion combustion air passage provided at the center on the head side of the combustion chamber. In a gas turbine combustor including a diffusion combustion nozzle and a premix combustion nozzle concentrically disposed outside the diffusion combustion nozzle, the gas turbine combustor surrounds the diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage. A resistor is provided on the upstream side of the swirler, which can be moved in and out of the diffusion combustion air passage.

【0016】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項7に記載したよ
うに、拡散燃焼用空気通路に対し、進退自在に出し入れ
できる抵抗体を口径の異なる複数の種類の筒状に形成す
るとともに、一番口径の大きい筒状の抵抗体に次々に口
径の小さくなる筒状の抵抗体を挿通できる構成にしたも
のである。
Further, in order to achieve the above object, the gas turbine combustor according to the present invention comprises a resistor having a diameter capable of freely moving in and out of the diffusion combustion air passage. A plurality of different kinds of cylindrical resistors are formed, and a cylindrical resistor having a smaller diameter can be inserted into a cylindrical resistor having the largest diameter one after another.

【0017】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項8に記載したよ
うに、燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用空気通路
に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼用ノズル
と同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズルとを備え
たガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼用空気通
路に挿通する拡散燃焼用ノズルを包囲して設置したスワ
ラの上流側に、上記拡散燃焼用空気通路に対し、進退自
在に出し入れできる抵抗体と、この抵抗体を駆動する抵
抗体駆動部とを備えたものである。
In order to achieve the above object, the gas turbine combustor according to the present invention is inserted into a diffusion combustion air passage provided at the center of the combustion chamber on the head side. In a gas turbine combustor including a diffusion combustion nozzle and a premix combustion nozzle concentrically disposed outside the diffusion combustion nozzle, the gas turbine combustor surrounds the diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage. On the upstream side of the installed swirler, there is provided a resistor that can move in and out of the diffusion combustion air passage so as to be able to move in and out, and a resistor driving unit that drives the resistor.

【0018】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項9に記載したよ
うに、抵抗体駆動部は、燃焼室から検出した圧力を電気
信号に変換する圧力変換器と、この圧力変換器からの信
号を周波数分析し、その周波数をフーリエ変換し、フー
リエ変換後の信号が予め定められたしきい値を超えたと
き、その偏差に基づいて駆動力信号を演算する演算制御
部と、この演算制御部からの演算信号を受けて抵抗体を
駆動する駆動操作部とを組み合せたものである。
In the gas turbine combustor according to the present invention, in order to achieve the above object, the resistor driving unit converts the pressure detected from the combustion chamber into an electric signal. A pressure transducer and a signal from this pressure transducer are subjected to frequency analysis, the frequency is subjected to Fourier transform, and when the signal after Fourier transform exceeds a predetermined threshold, a driving force signal is generated based on the deviation. And a drive operation unit that receives a calculation signal from the calculation control unit and drives the resistor.

【0019】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項10に記載した
ように、燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用空気通
路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼用ノズ
ルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズルとを備
えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼用空気
通路に挿通する拡散燃焼用ノズルを包囲して設置したス
ワラの上流側に、上記拡散燃焼用空気通路に対し、進退
自在に出し入れできる口径の異なる複数の種類の抵抗体
と、これら口径の異なる複数の種類の抵抗体を駆動する
抵抗体選定駆動部とを備えたものである。
In order to achieve the above object, the gas turbine combustor according to the present invention is inserted into a diffusion combustion air passage provided at the center of the combustion chamber on the head side. In a gas turbine combustor including a diffusion combustion nozzle and a premix combustion nozzle concentrically disposed outside the diffusion combustion nozzle, the gas turbine combustor surrounds the diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage. On the upstream side of the installed swirler, a plurality of types of resistors having different diameters which can be freely moved in and out of the diffusion combustion air passage, and a resistor for driving the plurality of types of resistors having different diameters are selected. And a drive unit.

【0020】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項11に記載した
ように、抵抗体選定駆動部は、燃焼室から検出した圧力
を電気信号に変換する圧力変換器と、この圧力変換器か
らの信号を周波数分析し、その周波数をフーリエ変換
し、フーリエ変換後の信号が予め定められたしきい値を
超えたとき、その超えた大きさに対応させて抵抗体サイ
ズ選定部からの信号を選定駆動部に与えて上記抵抗体の
サイズを選定して駆動させる演算制御部とを組み合せた
ものである。
[0020] In the gas turbine combustor according to the present invention, in order to achieve the above object, the resistor selection drive section converts the pressure detected from the combustion chamber into an electric signal. And a signal from the pressure transducer to perform a frequency analysis, perform a Fourier transform on the frequency, and when the signal after the Fourier transform exceeds a predetermined threshold value, corresponds to the magnitude of the excess. Then, a signal from the resistor size selection section is supplied to a selection drive section to select and drive the size of the resistor, and an arithmetic control section is combined.

【0021】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項12に記載した
ように、燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用空気通
路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼用ノズ
ルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズルとを備
えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼用空気
通路に挿通する拡散燃焼用ノズルとスワラとの間に空気
通路を設け、この空気通路から上記燃焼室に拡散燃焼比
率の高低に応じて空気を供給するものである。
In order to achieve the above object, the gas turbine combustor according to the present invention is inserted into a diffusion combustion air passage provided at the center of the combustion chamber on the head side. In a gas turbine combustor provided with a diffusion combustion nozzle and a premix combustion nozzle concentrically disposed outside the diffusion combustion nozzle, a diffusion combustion nozzle and a swirler inserted into the diffusion combustion air passage are provided. An air passage is provided between the air passages, and air is supplied from the air passage to the combustion chamber according to the diffusion combustion ratio.

【0022】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項13に記載した
ように、燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用空気通
路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼用ノズ
ルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズルとを備
えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼用空気
通路に挿通する拡散燃焼用ノズルとスワラとの間に設け
た空気通路と、上記燃焼室から検出した圧力変動に基づ
いて演算し、その演算信号が予め定められたしきい値を
超えたとき、その偏差に基づいて演算した弁開度信号を
上記空気通路に介装させた調整弁に与える演算制御部と
を設け、上記燃焼室の拡散燃焼比率の高低に応じて供給
する空気を制御するものである。
In order to achieve the above object, the gas turbine combustor according to the present invention is inserted into a diffusion combustion air passage provided at the center of the combustion chamber on the head side. In a gas turbine combustor provided with a diffusion combustion nozzle and a premix combustion nozzle concentrically disposed outside the diffusion combustion nozzle, a diffusion combustion nozzle and a swirler inserted into the diffusion combustion air passage are provided. And a valve opening signal calculated based on the deviation when the calculation signal exceeds a predetermined threshold when the calculation signal exceeds a predetermined threshold value. And a calculation control unit that provides the control valve with the control valve provided in the air passage, and controls the air supplied according to the diffusion combustion ratio of the combustion chamber.

【0023】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項14に記載した
ように、空気通路の出口側に多孔板を設けたものであ
る。
In order to achieve the above object, the gas turbine combustor according to the present invention is provided with a perforated plate on the outlet side of the air passage as described in claim 14.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
燃焼器の実施形態を図面および図面に付した符号を引用
して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a gas turbine combustor according to the present invention will be described with reference to the drawings and reference numerals attached to the drawings.

【0025】図1は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第1実施形態を示す一部切欠概略断面図である。
FIG. 1 is a partially cutaway schematic sectional view showing a first embodiment of a gas turbine combustor according to the present invention.

【0026】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
燃焼器ライナ1内に形成される燃焼室2の頭部側にパイ
ロット燃料を噴射させるパイロット燃料ノズル3を備え
ている。このパイロット燃料ノズル3は、中央側のパイ
ロット拡散燃焼用ノズル4と周辺側のパイロット予混合
燃焼用ノズル5とから構成され、各ノズル4,5から燃
焼室2に噴出させるようになっている。
The gas turbine combustor according to the present embodiment
A pilot fuel nozzle 3 for injecting pilot fuel is provided on a head side of a combustion chamber 2 formed in the combustor liner 1. The pilot fuel nozzle 3 includes a pilot diffusion combustion nozzle 4 on the center side and a pilot premixed combustion nozzle 5 on the peripheral side, and is jetted from each of the nozzles 4 and 5 into the combustion chamber 2.

【0027】パイロット拡散燃焼用ノズル4の燃料通路
6は、同心状の2重筒構造に形成され、中央側にパイロ
ット第1拡散燃料Fを供給するパイロット拡散燃料第
1通路7と、この通路7を取り囲むようにパイロット第
2拡散燃料Fを流すパイロット拡散燃料第2通路8と
を備えている。
The fuel passage 6 of the pilot diffusion combustion nozzle 4 is formed in a concentric double tube structure, a pilot diffusion fuel first passage 7 for supplying the first diffusion fuel F 1 pilot toward the center, this passage And a second pilot diffusion fuel passage 8 through which the pilot second diffusion fuel F2 flows.

【0028】パイロット拡散燃焼用ノズル4には、さら
にパイロット拡散燃料第2通路8を取り囲むようにアニ
ュラー状のパイロット拡散燃焼用空気通路9が形成され
ている。このパイロット拡散燃焼用空気通路9は出口側
にスワラ10を備え、空気に旋回流を与えるようになっ
ている。
An annular pilot diffusion combustion air passage 9 is formed in the pilot diffusion combustion nozzle 4 so as to surround the pilot diffusion fuel second passage 8. The pilot diffusion combustion air passage 9 is provided with a swirler 10 on the outlet side to give a swirling flow to the air.

【0029】また、パイロット燃料ノズル3のパイロッ
ト予混合燃焼用ノズル5は、パイロット拡散燃焼用ノズ
ル4を取り囲む構造になっている。パイロット予混合燃
焼用ノズル5は、パイロット拡散燃焼用空気通路9の外
側に同心状に形成されたパイロット予混合燃焼用空気通
路11を備え、このパイロット予混合燃焼用空気通路1
1はアニュラー状になっている。また、パイロット予混
合燃焼用空気通路11は、その入口にスワラ12を備え
るとともに、その途中にパイロット予混合燃焼用ノズル
13を突き出して設けている。このパイロット予混合燃
料ノズル13は、パイロット予混合燃料Fがパイロッ
ト予混合ヘッダ14、予混合燃料通路15を介して供給
される。
The pilot premix combustion nozzle 5 of the pilot fuel nozzle 3 has a structure surrounding the pilot diffusion combustion nozzle 4. The pilot premixed combustion nozzle 5 includes a pilot premixed combustion air passage 11 formed concentrically outside the pilot diffusion combustion air passage 9.
1 has an annular shape. The pilot premixed combustion air passage 11 has a swirler 12 at its inlet and a pilot premixed combustion nozzle 13 protruding on the way. The pilot premixed fuel nozzle 13, pilot premixed fuel F 3 is supplied through the pilot premixed header 14, premix fuel passage 15.

【0030】なお、パイロット予混合燃焼用空気通路1
1の外側には、燃料に予め空気を加えた予混合気を燃焼
室2に供給するメイン燃料供給部が設けられているが、
ここではその説明を省略する。
The pilot premixed combustion air passage 1
A main fuel supply unit for supplying a premixed gas obtained by adding air to the fuel in advance to the combustion chamber 2 is provided outside the fuel cell 1.
Here, the description is omitted.

【0031】一方、燃焼器ライナ1で形成された燃焼室
2に臨むパイロット拡散燃焼用ノズル4を挿通させたパ
イロット拡散燃焼用空気通路9は、図2に示すように、
スワラ10の上流側に、例えば棒状または板状の抵抗体
16を設けている。
On the other hand, a pilot diffusion combustion air passage 9 through which a pilot diffusion combustion nozzle 4 facing the combustion chamber 2 formed by the combustor liner 1 is inserted, as shown in FIG.
On the upstream side of the swirler 10, for example, a rod-shaped or plate-shaped resistor 16 is provided.

【0032】この抵抗体16は、図3に示すように、パ
イロット拡散燃焼用ノズル4の鉛直方向および横断方向
のうち、少なくとも一方に向って延びる単一状またはク
ロス状に配置され、スワラ10に流入する前の空気の流
れに強制的に渦列を与えてその流れを乱れさせるように
なっている。
As shown in FIG. 3, the resistor 16 is arranged in a single shape or a cross shape extending in at least one of the vertical direction and the transverse direction of the pilot diffusion combustion nozzle 4. A vortex street is forcibly applied to the flow of air before flowing into the air to disturb the flow.

【0033】一般に、ガスタービン燃焼器は、拡散燃焼
の火炎を火種に予混合気を燃焼させる予混合燃焼がNO
x濃度を低く抑えることができるので、好ましいとされ
ている。
In general, a gas turbine combustor uses NO of premixed combustion to burn a premixed gas by using a flame of diffusion combustion as a fire.
It is considered preferable because the x concentration can be kept low.

【0034】しかし、ガスタービン燃焼器は、予混合燃
焼する場合、予混合比率が高い運転領域や燃焼温度の高
い運転領域になると燃焼振動が大きくなる傾向にある。
However, in the gas turbine combustor, when performing premix combustion, combustion oscillation tends to increase in an operation region where the premix ratio is high or an operation region where the combustion temperature is high.

【0035】この燃焼振動は、火炎の生成の際、変動
(熱、速度、圧力等)に起因する練成振動である。この
ため火炎を制御すれば、燃焼振動特性を変更させること
ができる。また、火炎は、燃焼用の空気の流れ場と燃料
との干渉で生成され、燃焼用の空気または燃料を制御す
れば、火炎特性も変化させることができる。
This combustion vibration is kneading vibration caused by fluctuations (heat, speed, pressure, etc.) when a flame is generated. Therefore, by controlling the flame, the combustion oscillation characteristics can be changed. Further, the flame is generated by interference between the combustion air flow field and the fuel, and the flame characteristics can be changed by controlling the combustion air or the fuel.

【0036】発明者は、このような基本的な技術事項を
充分に考察したもので、通路に抵抗体を配置すれば空気
の流れの場が操作され、火炎を変化させ、火炎を変化さ
せることにより燃焼範囲が変わることなく燃焼振動を低
く抑えることを発明した。
The inventor has sufficiently considered such basic technical matters. If a resistor is arranged in a passage, the air flow field is manipulated, and the flame is changed, and the flame is changed. Invented to suppress combustion oscillation without changing the combustion range.

【0037】すなわち、図4は燃焼振動の低減の有無を
対比させたグラフで、(a)は本実施形態に係る抵抗体
16をスワラ10の上流側に設置しない場合の振動値で
あり、(b)は、抵抗体16として直径(D)が8mm
の円柱を6個等間隔に配置したときの振動値である。
That is, FIG. 4 is a graph comparing the presence / absence of the reduction of the combustion vibration. FIG. 4A shows the vibration value when the resistor 16 according to the present embodiment is not installed on the upstream side of the swirler 10. b) has a diameter (D) of 8 mm as the resistor 16;
Are vibration values when six cylinders are arranged at equal intervals.

【0038】図4の(a),(b)を対比すると、抵抗
体16をスワラ10の上流側に設置した(b)の方が
(a)に較べて振動値が低くなっていることがわかっ
た。
4 (a) and 4 (b), the vibration value of (b) in which the resistor 16 is installed on the upstream side of the swirler 10 is lower than that of (a). all right.

【0039】このように、本実施形態は、パイロット拡
散燃焼用空気通路9のスワラ10の上流側に抵抗体16
を設けて空気の流れに強制的に渦列を与えてその流れを
乱れさせたので、燃焼室2で燃焼ガスを生成する際、燃
焼振動の発生を低く抑えることができ、予混合比率が高
い運転領域や燃焼温度が高い運転領域でも燃焼ガスを安
定状態に維持させて運転幅を広げることができる。
As described above, in the present embodiment, the resistor 16 is provided on the upstream side of the swirler 10 in the pilot diffusion combustion air passage 9.
Is provided to forcibly impart a vortex street to the flow of air to disturb the flow, so that when combustion gas is generated in the combustion chamber 2, the generation of combustion vibration can be suppressed low, and the premix ratio is high. Even in the operating range or the operating range where the combustion temperature is high, the operating width can be expanded by maintaining the combustion gas in a stable state.

【0040】図5は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第2実施形態を示す一部切欠部分概念図である。な
お、第1実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
FIG. 5 is a partially cutaway conceptual view showing a second embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0041】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
パイロット拡散燃焼用空気通路9のにスワラ10,10
の中間位置に球状の抵抗体17を設けたものである。
The gas turbine combustor according to the present embodiment
Swirlers 10, 10 in pilot diffusion combustion air passage 9
Is provided with a spherical resistor 17 at an intermediate position.

【0042】この球状の抵抗体17は、図6に示すよう
に、スワラ10,10の外周側の中間位置に設置し、ス
ワラ10,10から空気に与えられた旋回流を増幅させ
てより一層の乱れを与えるようになっている。
As shown in FIG. 6, this spherical resistor 17 is installed at an intermediate position on the outer peripheral side of the swirlers 10, 10 to further amplify the swirling flow given to the air from the swirlers 10, 10. The disorder is given.

【0043】このように、本実施形態は、スワラ10,
10の中間位置に球状の抵抗体17を設けて空気の流れ
に、より一層の乱れを与えたので、燃焼室2で燃焼ガス
を生成する際、燃焼振動の発生を、より一層低く抑える
ことができる。
As described above, in the present embodiment, the swirler 10,
Since a spherical resistor 17 is provided at an intermediate position of 10 to give more turbulence to the flow of air, when generating combustion gas in the combustion chamber 2, it is possible to further suppress the occurrence of combustion oscillation. it can.

【0044】図7は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第3実施形態を示す一部切欠部分概念図である。な
お、第1実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
FIG. 7 is a partially cutaway conceptual view showing a third embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0045】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
パイロット拡散燃焼用空気通路9に、例えば棒状または
板状の抵抗体16を進退自在に出し入れできる可変形式
にしたものである。
The gas turbine combustor according to the present embodiment
This is a variable type in which, for example, a rod-shaped or plate-shaped resistor 16 can be freely moved in and out of the pilot diffusion combustion air passage 9.

【0046】この抵抗体16は、図8に示すように、パ
イロット拡散燃焼用空気通路9に対し、鉛直方向および
横断方向のいずれの方向からも出し入れできるようにな
っている。
As shown in FIG. 8, the resistor 16 can be moved into and out of the pilot diffusion combustion air passage 9 in any of a vertical direction and a transverse direction.

【0047】このように、本実施形態は、パイロット拡
散燃焼用空気通路9に対し、抵抗体16を進退自在に出
し入れできるようにしたので、燃焼振動が発生したとき
だけ抵抗体16をパイロット拡散燃焼用空気通路9に挿
入して空気の流れに大きな乱れを与えて燃焼振動を低く
抑えることができ、常時、抵抗体16を設置した場合に
較べ燃焼振動の発生しないときの空気の圧力損失を低く
抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, the resistor 16 can be moved in and out of the pilot diffusion combustion air passage 9 so as to be able to move in and out of the pilot diffusion combustion air passage 9 only. It is inserted into the use air passage 9 to give a large turbulence to the flow of air, thereby suppressing the combustion vibration. The pressure loss of the air when the combustion vibration does not occur is always lower than when the resistor 16 is installed. Can be suppressed.

【0048】図9は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第4実施形態を示す一部切欠部分概念図である。な
お、第1実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
FIG. 9 is a partially cutaway conceptual view showing a fourth embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0049】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
パイロット拡散燃焼用空気通路9に出し入れする抵抗体
16のうち、例えば筒状の径の異なる3種類の抵抗体1
6a ,16a,16aを用意しに、これら抵抗体
16a,16a,16a を進退自在に出し入れで
きる可変形式にしたものである。
The gas turbine combustor according to the present embodiment
Resistor that moves in and out of pilot diffusion combustion air passage 9
16, three types of resistors 1 having different diameters, for example, are cylindrical.
6a 1, 16a2, 16a3Prepare these resistors
16a1, 16a2, 16a 3Can be freely moved in and out
It is a variable format that can be changed.

【0050】これら抵抗体16a,16a,16a
は、図10に示すように、パイロット拡散燃焼用空気
通路9に対し、鉛直方向および横断方向のいずれの方向
からも出し入れできるようにするとともに、例えば最も
径の大きい抵抗体16a,16a,16aに径が
次に小さい抵抗体16a、さらに径が最も小さい抵抗
体16aを次々に収容できるようになっている。
These resistors 16a 1 , 16a 2 , 16a
As shown in FIG. 10, 3 allows the pilot diffusion combustion air passage 9 to enter and exit from both the vertical direction and the transverse direction, and for example, the resistors 16 a 1 and 16 a 2 having the largest diameter. , diameter 16a 3 is second smallest resistor 16a 2, are adapted to receive one after another the smallest resistor 16a 1 further diameter.

【0051】また、抵抗体16a,16a,16a
は、例えば円筒にした場合、その口径を次式から求め
ることができる。今、円筒から発生する渦列頻度をn
(個/sec)とし、ストローハル数をSとし、円筒の
周囲の温度をU(m/sec)とし、円筒の口径をD
(m)とするとき、渦列頻度nは
The resistors 16a 1 , 16a 2 , 16a
For example, when the cylinder 3 is a cylinder, its diameter can be obtained from the following equation. Now, let the vortex street frequency generated from the cylinder be n
(Pieces / sec), the number of straw hulls is S, the temperature around the cylinder is U (m / sec), and the diameter of the cylinder is D
(M), the vortex street frequency n is

【数1】n=(S・U)/D になる。## EQU1 ## where n = (SU) / D.

【0052】したがって、燃焼振動の周波数がわかって
いる場合、この周波数を低く抑える各抵抗体16a
16a,16aの口径を、上式から求めればよい。
Therefore, when the frequency of the combustion oscillation is known, each resistor 16a 1 ,
The apertures of 16a 2 and 16a 3 may be obtained from the above equation.

【0053】このように、本実施形態は、パイロット拡
散燃焼用空気通路9に対し、例えば径の大小異なる3種
類の抵抗体16a,16a,16aを燃焼振動の
高低に見合うように選択して進退自在に出し入れできる
ようにしたもので、燃焼振動の高低に応じて各抵抗体1
6a,16a,16aから発生する渦列頻度を空
気の流れに与えて燃焼振動を低く抑えることができ、燃
焼ガスを安定状態に維持することができる。
As described above, in this embodiment, for example, three types of resistors 16a 1 , 16a 2 , 16a 3 having different diameters are selected in the pilot diffusion combustion air passage 9 so as to match the level of combustion vibration. It is designed to be able to move in and out freely, so that each resistor 1 can be adjusted according to the level of combustion vibration.
The frequency of swirl generated from 6a 1 , 16a 2 , 16a 3 is given to the flow of air, so that combustion vibration can be suppressed to a low level, and the combustion gas can be maintained in a stable state.

【0054】図11は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の第5実施形態を示す一部切欠部分概念図である。な
お、第1実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
FIG. 11 is a partially cutaway conceptual view showing a fifth embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0055】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
パイロット拡散燃焼用空気通路9に、例えば棒状または
板状の抵抗体16を進退自在に出し入れする抵抗体駆動
部18を設けたものである。
The gas turbine combustor according to the present embodiment
The pilot diffusion combustion air passage 9 is provided with a resistor driving unit 18 that allows a rod-shaped or plate-shaped resistor 16 to move in and out, for example.

【0056】この抵抗体駆動部18は、燃焼室2の圧力
変動を検出して電気信号に変換する圧力変換器19と、
圧力変換器19からの電気信号を増幅して周波数分析
し、その周波数をフーリエ変換し、フーリエ変換後の信
号が予め設定されたしきい値よりも超えたとき、抵抗体
16を進退させる駆動操作部20にその偏差に基づく演
算信号を与える演算制御部21を備えた構成になってい
る。
The resistor driving unit 18 detects a pressure change in the combustion chamber 2 and converts it into an electric signal.
A drive operation for amplifying and frequency-analyzing the electric signal from the pressure transducer 19, performing a Fourier transform on the frequency, and moving the resistor 16 forward and backward when the signal after the Fourier transform exceeds a preset threshold value. The configuration includes an operation control unit 21 that supplies an operation signal based on the deviation to the unit 20.

【0057】また、抵抗体16は、図12に示すよう
に、パイロット拡散燃焼用空気通路9に対し、鉛直方向
および横断方向のいずれの方向からも出し入れできるよ
うになっている。
As shown in FIG. 12, the resistor 16 can be moved into and out of the pilot diffusion combustion air passage 9 in any of a vertical direction and a transverse direction.

【0058】このように本実施形態は、パイロット拡散
燃焼用空気通路9に対する抵抗体16の出し入れに抵抗
体駆動部18を設けて自動化を図ったので、より速い抵
抗体16の駆動の応答の下、燃焼振動を、より速く低く
抑えて燃焼ガスを安定状態に維持させることができる。
As described above, in the present embodiment, since the resistor driving unit 18 is provided for inserting and removing the resistor 16 into and out of the pilot diffusion combustion air passage 9, the resistor 16 is automated. In addition, the combustion oscillation can be suppressed more quickly and the combustion gas can be maintained in a stable state.

【0059】図13は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の第6実施形態を示す一部切欠部分概念図である。な
お、第1実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
FIG. 13 is a partially cutaway conceptual view showing a sixth embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0060】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
パイロット拡散燃焼用空気通路9に出し入れする抵抗体
16のうち、例えば筒状の径の異なる3種類の抵抗体1
6a ,16a,16aを用意し、これらを進退自
在に出し入れができるよう自動化を図るとともに、燃焼
振動の大小に合わせて抵抗体16a,16a,16
のうちの、いずれかを適切に選定する抵抗体選定駆
動部22を設けたものである。
The gas turbine combustor according to the present embodiment
Resistor that moves in and out of pilot diffusion combustion air passage 9
16, three types of resistors 1 having different diameters, for example, are cylindrical.
6a 1, 16a2, 16a3Prepare these and advance and retreat
While trying to automate so that it can be put in and out,
Resistor 16a according to the magnitude of vibration1, 16a2, 16
a3Select a resistor to select one of them properly.
The moving part 22 is provided.

【0061】この抵抗体選定駆動部22は、燃焼室2の
圧力変動を検出して電気信号に変換する圧力変換器19
と、圧力変換器19からの電気信号を増幅して周波数分
析し、その周波数をフーリエ変換し、フーリエ変換後の
信号が予め設定されたしきい値よりも超えたとき、その
超えた大きさに対応させて抵抗体サイズ選定部24から
の信号を選定駆動操作部25に与える演算制御部23と
を備え、選定駆動操作部25で燃焼振動の大小に応じた
抵抗体16を選定し、選定した抵抗体16をパイロット
拡散燃焼用空気通路9に進退自在に出し入れするように
なっている。
The resistor selection drive section 22 detects the pressure fluctuation of the combustion chamber 2 and converts it into an electric signal.
When the electric signal from the pressure transducer 19 is amplified and subjected to frequency analysis, the frequency is subjected to Fourier transform, and when the signal after the Fourier transform exceeds a preset threshold value, the magnitude of the signal exceeds the predetermined threshold value. And a calculation control unit 23 for providing a signal from the resistor size selection unit 24 to the selection drive operation unit 25 in correspondence therewith. The selection drive operation unit 25 selects and selects the resistor 16 according to the magnitude of the combustion vibration. The resistor 16 is moved in and out of the pilot diffusion combustion air passage 9 so as to be able to advance and retreat.

【0062】また、抵抗体16は、図14に示すよう
に、パイロット拡散燃焼用空気通路9に対し、鉛直方向
および横断方向のいずれの方向からも出し入れできるよ
うにするとともに、例えば最も径の大きい抵抗体16a
に径が次に小さい抵抗体16a、さらに径が最も小
さい抵抗体16aを次々に収容できるようになってい
る。なお、抵抗体16a,16a,16aは、そ
の各口径を上述の渦列頻度nの式から求められる。
As shown in FIG. 14, the resistor 16 allows the pilot diffusion / combustion air passage 9 to enter and exit the pilot diffusion combustion air passage 9 in both the vertical direction and the transverse direction. Resistor 16a
3 , the resistor 16a 2 having the next smallest diameter and the resistor 16a 1 having the smallest diameter can be accommodated one after another. The diameters of the resistors 16a 1 , 16a 2 , 16a 3 can be obtained from the above-described equation of the vortex row frequency n.

【0063】このように、本実施形態は、抵抗体の径の
大小の選定とパイロット拡散燃焼用空気通路9に対する
出し入れに抵抗体選定駆動部22を設けて自動化を図っ
たので、より速い抵抗体16の選定とより速い駆動の応
答の下、燃焼振動を、より速く低く抑えて燃焼ガスを安
定化させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the resistor selection drive unit 22 is provided for selecting the diameter of the resistor and inserting / removing the air into / out of the pilot diffusion combustion air passage 9, thereby achieving automation. With the selection of 16 and the response of faster driving, the combustion oscillation can be suppressed faster and lower to stabilize the combustion gas.

【0064】図15は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の第7実施形態を示す一部切欠部分概念図である。な
お、第1実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
FIG. 15 is a partially cutaway conceptual view showing a seventh embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0065】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
パイロット拡散燃焼用空気通路9に挿通するパイロット
拡散燃焼用ノズル4とスワラ10,10との間に、パイ
ロット拡散燃焼用ノズル4と同心状に空気通路26を設
けるとともに、その出口側に多孔板27を、また、その
入口側に流量弁28をそれぞれ設けたものである。
The gas turbine combustor according to the present embodiment
An air passage 26 is provided concentrically with the pilot diffusion combustion nozzle 4 between the pilot diffusion combustion nozzle 4 inserted into the pilot diffusion combustion air passage 9 and the swirlers 10 and 10, and a perforated plate 27 is provided at the outlet side thereof. In addition, a flow valve 28 is provided on the inlet side.

【0066】本実施形態は、燃焼室2で燃焼ガスを生成
する際、拡散燃焼比率が高い場合、流量弁28の開度を
より多く開口させ、図16に示すように、空気通路26
から多孔板27を介して燃焼室2により多くの空気を供
給し、拡散燃焼の安定化を図ったものである。
In this embodiment, when the combustion gas is generated in the combustion chamber 2 and the diffusion combustion ratio is high, the opening of the flow valve 28 is opened more and the air passage 26 is opened as shown in FIG.
Thus, more air is supplied to the combustion chamber 2 through the perforated plate 27 to stabilize diffusion combustion.

【0067】また、本実施形態は、稀薄予混合燃料の比
率が高い(拡散燃焼比率が低い)場合、流量弁28の開
度を絞って空気通路26から多孔板27を介して燃焼室
2に供給する空気を少なくし、拡散燃焼の安定化を図っ
たものである。その際、多孔板27は保炎板の役割を果
す。また、空気通路26から多孔板27を介して燃焼室
2に供給する空気の増減は、パイロット拡散燃焼用空気
通路9への供給空気量を調整するので、ガスタービン燃
焼器に供給するトータルとしての空気量の変化はない。
Further, in the present embodiment, when the ratio of the lean premixed fuel is high (the diffusion combustion ratio is low), the opening of the flow valve 28 is narrowed to allow the air from the air passage 26 to the combustion chamber 2 via the perforated plate 27. The supply of air is reduced to stabilize diffusion combustion. At this time, the perforated plate 27 functions as a flame holding plate. Also, since the amount of air supplied from the air passage 26 to the combustion chamber 2 via the perforated plate 27 increases or decreases the amount of air supplied to the pilot diffusion combustion air passage 9, the total amount of air supplied to the gas turbine combustor is adjusted. There is no change in air volume.

【0068】このように、本実施形態は、パイロット拡
散燃焼用ノズル4の外側に同心的に空気通路26を設
け、燃焼ガスの拡散燃焼比率の高低に応じて空気通路2
6から燃焼室2に空気を供給するので、拡散燃焼の安定
化を図って燃焼振動を低く抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, the air passage 26 is provided concentrically outside the pilot diffusion combustion nozzle 4 and the air passage 2 is provided in accordance with the diffusion combustion ratio of the combustion gas.
Since air is supplied to the combustion chamber 2 from 6, the diffusion combustion can be stabilized and the combustion oscillation can be suppressed low.

【0069】図17は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の第8実施形態を示す一部切欠部分概念図である。な
お、第1実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を
付す。
FIG. 17 is a partially cutaway conceptual view showing an eighth embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0070】本実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
第7実施形態と同様に、パイロット拡散燃焼用空気通路
9に挿通するパイロット拡散燃焼用ノズル4とスワラ1
0,10との間に、パイロット拡散燃焼用ノズル4と同
心状に空気通路26を設け、その出口側に多孔板27
を、その入口側に調整弁31をそれぞれ設ける一方、こ
の調整弁31の弁開度を制御する演算制御部30を設け
たものである。
The gas turbine combustor according to the present embodiment
Similarly to the seventh embodiment, the pilot diffusion combustion nozzle 4 inserted into the pilot diffusion combustion air passage 9 and the swirler 1
0 and 10, an air passage 26 is provided concentrically with the pilot diffusion combustion nozzle 4, and a perforated plate 27
Is provided with an adjusting valve 31 on the inlet side, respectively, and an arithmetic control unit 30 for controlling the valve opening of the adjusting valve 31 is provided.

【0071】この演算制御部30は、燃焼室2の圧力変
動を検出して電気信号に変換する圧力変換器29からの
信号を増幅して周波数分析し、その周波数をフーリエ変
換し、フーリエ変換後の信号が予め設定されたしきい値
よりも超えたとき、その偏差に基づいて弁開度信号を演
算し、その弁開度演算信号を調整弁31に与えて弁開度
を制御し、調整弁31から図18に示すように、空気通
路26を介して燃焼室2に空気を供給するようになって
いる。
The arithmetic and control unit 30 amplifies the signal from the pressure converter 29 which detects the pressure fluctuation in the combustion chamber 2 and converts it into an electric signal, analyzes the frequency, performs a Fourier transform on the frequency, and performs a Fourier transform. When the signal exceeds a preset threshold value, a valve opening signal is calculated based on the deviation, and the valve opening calculation signal is given to the regulating valve 31 to control the valve opening, thereby adjusting the valve opening. As shown in FIG. 18, air is supplied from the valve 31 to the combustion chamber 2 through the air passage 26.

【0072】このように、本実施形態は、パイロット拡
散燃焼用ノズル4の外側に同心的に空気通路26を設け
るとともに、この空気通路26に介装させた調整弁31
に燃焼室2の圧力変動に基づいて演算した弁開閉信号を
与える演算制御部30を設け、燃焼室2に空気通路26
から供給する空気を制御し、拡散燃焼比率を適正値に調
整したので、拡散燃焼の自動安定化を図って燃焼振動を
低く抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the air passage 26 is provided concentrically outside the pilot diffusion combustion nozzle 4, and the regulating valve 31 interposed in the air passage 26 is provided.
And an arithmetic control unit 30 for giving a valve opening / closing signal calculated based on the pressure fluctuation of the combustion chamber 2.
Since the air supplied from is controlled and the diffusion combustion ratio is adjusted to an appropriate value, it is possible to automatically stabilize the diffusion combustion and suppress the combustion oscillation.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガス
タービン燃焼器は、低負荷から高負荷に至るまで幅広い
負荷範囲で燃焼振動を抑制するので、燃焼器構成部品の
損耗を防止することができ、長く安定した信頼の高い運
転を維持させることができる。
As described above, the gas turbine combustor according to the present invention suppresses combustion vibration in a wide load range from low load to high load, and therefore prevents the wear of the combustor components. It is possible to maintain stable and reliable operation for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るガスタービン燃焼器の第1実施形
態を示す一部切欠概略断面図。
FIG. 1 is a partially cut-away schematic sectional view showing a first embodiment of a gas turbine combustor according to the present invention.

【図2】図1で示した燃焼室頭部側の部分拡大概念図。FIG. 2 is a partially enlarged conceptual view of a combustion chamber head side shown in FIG.

【図3】図2のA−A矢視方向切断断面図。FIG. 3 is a sectional view taken in the direction of arrows AA in FIG. 2;

【図4】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃焼振動低
減を対比させたたグラフで、(a)は、本発明に係る抵
抗体を設置しない場合の振動値のグラフ、(b)は、本
発明に係る抵抗体を設置した場合の振動値のグラフ。
4A and 4B are graphs in which combustion vibration reduction of the gas turbine combustor according to the present invention is compared, wherein FIG. 4A is a graph of a vibration value when the resistor according to the present invention is not installed, and FIG. 6 is a graph of a vibration value when the resistor according to the present invention is installed.

【図5】本発明に係るガスタービン燃焼器の第2実施形
態を示す一部切欠部分概念図。
FIG. 5 is a partially cutaway conceptual view showing a second embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention.

【図6】図5のB−B矢視方向切断断面図。FIG. 6 is a sectional view taken in the direction of arrows BB in FIG. 5;

【図7】本発明に係るガスタービン燃焼器の第3実施形
態を示す一部切欠部分概念図。
FIG. 7 is a partially cutaway conceptual view showing a third embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention.

【図8】図7のC−C矢視方向切断断面図。FIG. 8 is a sectional view taken in the direction of arrows CC in FIG. 7;

【図9】本発明に係るガスタービン燃焼器の第4実施形
態を示す一部切欠部分概念図。
FIG. 9 is a partially cutaway conceptual view showing a fourth embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention.

【図10】図9のD−D矢視方向切断断面図。FIG. 10 is a sectional view taken in the direction of arrow DD in FIG. 9;

【図11】本発明に係るガスタービン燃焼器の第5実施
形態を示す一部切欠部分概念図。
FIG. 11 is a partially cutaway conceptual view showing a fifth embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention.

【図12】図11のE−E矢視方向切断断面図。FIG. 12 is a sectional view taken along the line EE in FIG. 11;

【図13】本発明に係るガスタービン燃焼器の第6実施
形態を示す一部切欠部分概念図。
FIG. 13 is a partially cutaway conceptual view showing a sixth embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention.

【図14】図13のF−F矢視方向切断断面図。FIG. 14 is a sectional view taken along the line FF in FIG. 13;

【図15】本発明に係るガスタービン燃焼器の第7実施
形態を示す一部切欠部分概念図。
FIG. 15 is a partially cutaway conceptual view showing a seventh embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention.

【図16】図15のG−G矢視方向切断断面図。FIG. 16 is a sectional view taken in the direction of arrows GG in FIG. 15;

【図17】本発明に係るガスタービン燃焼器の第8実施
形態を示す一部切欠部分概念図。
FIG. 17 is a partially cutaway conceptual view showing an eighth embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention.

【図18】図17のH−H矢視方向切断断面図。FIG. 18 is a sectional view taken along the line HH of FIG. 17;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃焼器ライナ 2 燃焼室 3 パイロット燃料ノズル 4 パイロット拡散燃焼用ノズル 5 パイロット予混合燃焼用ノズル 6 燃料通路 7 パイロット拡散燃料第1通路 8 パイロット拡散燃料第2通路 9 パイロット拡散燃焼用空気通路 10,12 スワラ 11 パイロット予混合燃焼用空気通路 13 パイロット予混合燃焼用ノズル 14 パイロット予混合ヘッダ 15 予混合燃料通路 16,17 抵抗体 18 抵抗体駆動部 19 圧力変換器 20 駆動操作部 21 演算制御部 22 抵抗体選定駆動部 23 演算制御部 24 抵抗体サイブ選定部 25 選定駆動操作部 26 空気通路 27 多孔板 28 流量弁 29 圧力変換器 30 演算制御部 31 調整弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustor liner 2 Combustion chamber 3 Pilot fuel nozzle 4 Pilot diffusion combustion nozzle 5 Pilot premix combustion nozzle 6 Fuel passage 7 Pilot diffusion fuel first passage 8 Pilot diffusion fuel second passage 9 Pilot diffusion combustion air passage 10, Reference Signs List 12 swirler 11 pilot premixed combustion air passage 13 pilot premixed combustion nozzle 14 pilot premixed header 15 premixed fuel passage 16, 17 resistor 18 resistor driver 19 pressure converter 20 drive operation unit 21 arithmetic control unit 22 Resistor selection drive unit 23 Operation control unit 24 Resistor sieve selection unit 25 Selection drive operation unit 26 Air passage 27 Perforated plate 28 Flow valve 29 Pressure transducer 30 Operation control unit 31 Adjustment valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 雅典 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町4番1号 東京電力株式会社エネルギー・環境研究所 内 (72)発明者 山中 矢 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 前田 福夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Masanori Shimizu 4-1 Egasakicho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Energy and Environmental Research Laboratory, Tokyo Electric Power Company (72) Inventor Ya Yanaka Tsurumi, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture 2-4 Suehirocho, Ward Toshiba Keihin Works, Inc. (72) Inventor Fukuo Maeda 2-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Keihin Works, Inc.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用
空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼
用ノズルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズル
とを備えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼
用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルを包囲して設置
したスワラの上流側に抵抗体を設けたことを特徴とする
ガスタービン燃焼器。
1. A diffusion combustion nozzle which is inserted into a diffusion combustion air passage provided at a center of a head side of a combustion chamber, and a premix combustion nozzle which is arranged concentrically outside the diffusion combustion nozzle. A gas turbine combustor characterized in that a resistor is provided upstream of a swirler provided surrounding a diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage.
【請求項2】 抵抗体を拡散燃焼用空気通路に対し、鉛
直方向および横断方向のうち、少なくともいずれか一方
に配置したことを特徴とする請求項1記載のガスタービ
ン燃焼器。
2. The gas turbine combustor according to claim 1, wherein the resistor is disposed in at least one of a vertical direction and a transverse direction with respect to the diffusion combustion air passage.
【請求項3】 抵抗体を棒状および板状のいずれかに形
成したことを特徴とする請求項1記載のガスタービン燃
焼器。
3. The gas turbine combustor according to claim 1, wherein the resistor is formed in one of a rod shape and a plate shape.
【請求項4】 燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用
空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼
用ノズルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズル
とを備えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼
用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルを包囲して設置
したスワラの羽根と隣のスワラの羽根との間に抵抗体を
設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
4. A nozzle for diffusion combustion inserted in an air passage for diffusion combustion provided at the center of the head side of the combustion chamber, and a nozzle for premix combustion disposed concentrically outside the nozzle for diffusion combustion. In a gas turbine combustor, a resistor is provided between a swirler blade surrounding a diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage and an adjacent swirler blade. Turbine combustor.
【請求項5】 抵抗体を球形状に形成したことを特徴と
する請求項4記載のガスタービン燃焼器。
5. The gas turbine combustor according to claim 4, wherein the resistor is formed in a spherical shape.
【請求項6】 燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用
空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼
用ノズルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズル
とを備えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼
用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルを包囲して設置
したスワラの上流側に、上記拡散燃焼用空気通路に対
し、進退自在に出し入れできる抵抗体を備えたことを特
徴とするガスタービン燃焼器。
6. A diffusion combustion nozzle inserted in a diffusion combustion air passage provided at the center of the head side of the combustion chamber, and a premix combustion nozzle disposed concentrically outside the diffusion combustion nozzle. In the gas turbine combustor, on the upstream side of the swirler installed surrounding the diffusion combustion nozzle that is inserted into the diffusion combustion air passage, a resistor that can freely move in and out of the diffusion combustion air passage is provided. A gas turbine combustor characterized in that:
【請求項7】 拡散燃焼用空気通路に対し、進退自在に
出し入れできる抵抗体を口径の異なる複数の種類の筒状
に形成するとともに、一番口径の大きい筒状の抵抗体に
次々に口径の小さくなる筒状の抵抗体を挿通できる構成
にしたことを特徴とする請求項6記載のガスタービン燃
焼器。
7. A plurality of types of resistors having different diameters are formed in the diffusion combustion air passage so as to be able to move in and out of the air passage for diffusion combustion. 7. The gas turbine combustor according to claim 6, wherein a configuration is such that a small cylindrical resistor can be inserted.
【請求項8】 燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼用
空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃焼
用ノズルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズル
とを備えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃焼
用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルを包囲して設置
したスワラの上流側に、上記拡散燃焼用空気通路に対
し、進退自在に出し入れできる抵抗体と、この抵抗体を
駆動する抵抗体駆動部とを備えたことを特徴とするガス
タービン燃焼器。
8. A diffusion combustion nozzle inserted in a diffusion combustion air passage provided at the center of the head side of the combustion chamber, and a premix combustion nozzle arranged concentrically outside the diffusion combustion nozzle. In the gas turbine combustor, on the upstream side of the swirler installed surrounding the diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage, a resistor that can freely move in and out of the diffusion combustion air passage, A gas turbine combustor comprising: a resistor driving unit that drives the resistor.
【請求項9】 抵抗体駆動部は、燃焼室から検出した圧
力を電気信号に変換する圧力変換器と、この圧力変換器
からの信号を周波数分析し、その周波数をフーリエ変換
し、フーリエ変換後の信号が予め定められたしきい値を
超えたとき、その偏差に基づいて駆動力信号を演算する
演算制御部と、この演算制御部からの演算信号を受けて
抵抗体を駆動する駆動操作部とを組み合せたことを特徴
とする請求項8記載のガスタービン燃焼器。
9. A resistor driving unit includes: a pressure converter for converting a pressure detected from a combustion chamber into an electric signal; a frequency analysis of a signal from the pressure converter; a Fourier transform of the frequency; When a signal exceeds a predetermined threshold value, a calculation control unit that calculates a driving force signal based on the deviation, and a drive operation unit that receives the calculation signal from the calculation control unit and drives the resistor 9. The gas turbine combustor according to claim 8, wherein:
【請求項10】 燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼
用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃
焼用ノズルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズ
ルとを備えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃
焼用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルを包囲して設
置したスワラの上流側に、上記拡散燃焼用空気通路に対
し、進退自在に出し入れできる口径の異なる複数の種類
の抵抗体と、これら口径の異なる複数の種類の抵抗体を
駆動する抵抗体選定駆動部とを備えたことを特徴とする
ガスタービン燃焼器。
10. A diffusion combustion nozzle which is inserted into a diffusion combustion air passage provided at the center of the head side of the combustion chamber, and a premix combustion nozzle which is arranged concentrically outside the diffusion combustion nozzle. In the gas turbine combustor, a plurality of pipes having different diameters which can be freely moved in and out of the diffusion combustion air passage are provided on the upstream side of a swirler provided surrounding the diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage. A gas turbine combustor comprising: a resistor of the above-described type; and a resistor selection driving unit that drives the plurality of types of the resistors having different diameters.
【請求項11】 抵抗体選定駆動部は、燃焼室から検出
した圧力を電気信号に変換する圧力変換器と、この圧力
変換器からの信号を周波数分析し、その周波数をフーリ
エ変換し、フーリエ変換後の信号が予め定められたしき
い値を超えたとき、その超えた大きさに対応させて抵抗
体サイズ選定部からの信号を選定駆動部に与えて上記抵
抗体のサイズを選定して駆動させる演算制御部とを組み
合せたことを特徴する請求項10記載のガスタービン燃
焼器。
11. A resistor selection driving unit includes: a pressure converter for converting pressure detected from a combustion chamber into an electric signal; a frequency analysis of a signal from the pressure converter; a Fourier transform of the frequency; and a Fourier transform. When the subsequent signal exceeds a predetermined threshold value, a signal from the resistor size selection section is provided to the selection drive section in accordance with the magnitude of the excess, and the resistor size is selected and driven. The gas turbine combustor according to claim 10, wherein the gas turbine combustor is combined with an arithmetic control unit that causes the gas turbine combustor to operate.
【請求項12】 燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼
用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃
焼用ノズルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズ
ルとを備えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃
焼用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルとスワラとの
間に空気通路を設け、この空気通路から上記燃焼室に拡
散燃焼比率の高低に応じて空気を供給することを特徴と
するガスタービン燃焼器。
12. A diffusion combustion nozzle inserted into a diffusion combustion air passage provided at the center of the head side of the combustion chamber, and a premix combustion nozzle disposed concentrically outside the diffusion combustion nozzle. In the gas turbine combustor, an air passage is provided between the swirler and a diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage, and air is supplied from the air passage to the combustion chamber in accordance with the diffusion combustion ratio. A gas turbine combustor characterized in that:
【請求項13】 燃焼室の頭部側中央に設けた拡散燃焼
用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルと、この拡散燃
焼用ノズルと同心的に外側に配置した予混合燃焼用ノズ
ルとを備えたガスタービン燃焼器において、上記拡散燃
焼用空気通路に挿通する拡散燃焼用ノズルとスワラとの
間に設けた空気通路と、上記燃焼室から検出した圧力変
動に基づいて演算し、その演算信号が予め定められたし
きい値を超えたとき、その偏差に基づいて演算した弁開
度信号を上記空気通路に介装させた調整弁に与える演算
制御部とを設け、上記燃焼室の拡散燃焼比率の高低に応
じて供給する空気を制御することを特徴するガスタービ
ン燃焼器。
13. A diffusion combustion nozzle which is inserted into a diffusion combustion air passage provided at the center of the head side of the combustion chamber, and a premix combustion nozzle which is arranged concentrically outside the diffusion combustion nozzle. In the gas turbine combustor, the calculation is performed based on the air passage provided between the swirler and the diffusion combustion nozzle inserted into the diffusion combustion air passage, and the pressure fluctuation detected from the combustion chamber, and the calculation signal is obtained. An arithmetic control unit that, when a predetermined threshold value is exceeded, provides a valve opening signal calculated based on the deviation to a regulating valve interposed in the air passage; and a diffusion combustion ratio of the combustion chamber. A gas turbine combustor, characterized in that air supplied is controlled according to the height of a gas turbine.
【請求項14】 空気通路の出口側に多孔板を設けたこ
とを特徴とする請求項12または13記載のガスタービ
ン燃焼器。
14. The gas turbine combustor according to claim 12, wherein a perforated plate is provided on an outlet side of the air passage.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009081856A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-02 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine combustor
JP2010249449A (en) * 2009-04-17 2010-11-04 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Pilot combustion burner for gas turbine
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