JP2002130674A - 二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器とその運転方法 - Google Patents
二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器とその運転方法Info
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- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力需要が大きいときには大量の水蒸気を燃
焼器に噴射してガスタービンの出力を増大させることが
でき、かつ電力需要が小さく水蒸気の需要が大きいとき
に、ＮＯｘの発生を抑制しながら、水蒸気噴射を完全に
なくし、これによりユーティリィティ蒸気の増加と燃料
消費量の低減を図ることができる二流体サイクル用の低
ＮＯｘ燃焼器とその運転方法を提供する。 【解決手段】 中心部に配置された拡散燃焼式のパイロ
ットバーナー１２と、そのまわりに配置された複数の予
混合燃焼式のメインバーナー１４とを備え、更に、メイ
ンバーナーの燃料噴射弁へ流入する空気と混合するよう
に水蒸気を供給する蒸気噴射管１６を備える。出力増加
のために蒸気噴射を行う際に、噴射する蒸気の一部を蒸
気噴射管から噴射して、メイン噴射弁へ流入する空気と
混合して燃料噴射弁へ供給する。
焼器に噴射してガスタービンの出力を増大させることが
でき、かつ電力需要が小さく水蒸気の需要が大きいとき
に、ＮＯｘの発生を抑制しながら、水蒸気噴射を完全に
なくし、これによりユーティリィティ蒸気の増加と燃料
消費量の低減を図ることができる二流体サイクル用の低
ＮＯｘ燃焼器とその運転方法を提供する。 【解決手段】 中心部に配置された拡散燃焼式のパイロ
ットバーナー１２と、そのまわりに配置された複数の予
混合燃焼式のメインバーナー１４とを備え、更に、メイ
ンバーナーの燃料噴射弁へ流入する空気と混合するよう
に水蒸気を供給する蒸気噴射管１６を備える。出力増加
のために蒸気噴射を行う際に、噴射する蒸気の一部を蒸
気噴射管から噴射して、メイン噴射弁へ流入する空気と
混合して燃料噴射弁へ供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二流体サイクル用
の低ＮＯｘ燃焼器とその運転方法に関する。
の低ＮＯｘ燃焼器とその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガスタービンと蒸気タービンを組
み合わせて発電効率の向上を図るコージェネレーション
システムが脚光を浴びている。図５は、特公平８−２６
７８０号公報に開示された二流体サイクルの構成図であ
り、ガスタービン設備１の排熱Ｅで発生した水蒸気２を
混合器３で圧縮空気４と混合し、この混合ガスを排熱Ｅ
で加熱してガスタービンの燃焼器５に噴射することによ
り、余剰水蒸気２ａをユーティリィティとして供給しな
がら、電力需要に応じて発電出力が増大できるようにな
っている。なおこの図で６は排熱回収ボイラ、Ａは空
気、Ｆは燃料、Ｗは給水である。
み合わせて発電効率の向上を図るコージェネレーション
システムが脚光を浴びている。図５は、特公平８−２６
７８０号公報に開示された二流体サイクルの構成図であ
り、ガスタービン設備１の排熱Ｅで発生した水蒸気２を
混合器３で圧縮空気４と混合し、この混合ガスを排熱Ｅ
で加熱してガスタービンの燃焼器５に噴射することによ
り、余剰水蒸気２ａをユーティリィティとして供給しな
がら、電力需要に応じて発電出力が増大できるようにな
っている。なおこの図で６は排熱回収ボイラ、Ａは空
気、Ｆは燃料、Ｗは給水である。
【０００３】一方、環境保護のために、ガスタービンの
燃焼排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減することが
義務付けられており、我国では、全国基準でも例えば７
０ｐｐｍ以下、大都市（例えば東京）では例えば２５〜
３０ｐｐｍ以下にする必要がある。ＮＯｘの発生要因
は、燃焼時の高温火炎により空気中の窒素が酸化する、
いわゆるサーマルＮＯｘが主であり、このサーマルＮＯ
ｘを低減するには、火炎中のホットスポットを減少さ
せ、高温火炎の発生をなくすことが効果的である。この
ため、上述した二流体サイクルでは、水蒸気の噴射によ
り火炎温度を低下させる手段が用いられ、燃焼器には水
蒸気を噴射しても安定燃焼ができる拡散燃焼器が使用さ
れていた。
燃焼排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減することが
義務付けられており、我国では、全国基準でも例えば７
０ｐｐｍ以下、大都市（例えば東京）では例えば２５〜
３０ｐｐｍ以下にする必要がある。ＮＯｘの発生要因
は、燃焼時の高温火炎により空気中の窒素が酸化する、
いわゆるサーマルＮＯｘが主であり、このサーマルＮＯ
ｘを低減するには、火炎中のホットスポットを減少さ
せ、高温火炎の発生をなくすことが効果的である。この
ため、上述した二流体サイクルでは、水蒸気の噴射によ
り火炎温度を低下させる手段が用いられ、燃焼器には水
蒸気を噴射しても安定燃焼ができる拡散燃焼器が使用さ
れていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した二流体サイク
ルでは、電力需要が大きいときには大量の水蒸気を燃焼
器に噴射してガスタービンの出力を増大させ、電力需要
が小さく水蒸気の需要が大きいときには、逆に蒸気噴射
を最小限に絞って燃料消費を抑制するようになってい
る。しかし、上述した従来の燃焼器（蒸気噴射拡散燃焼
器）では、水蒸気を減らしすぎるとＮＯｘ発生量が増大
して規制値を超えるおそれがあり、常に蒸気噴射が必要
となり、その分ユーティリィティ蒸気量が減り、かつ燃
料消費量が多くなる問題点があった。
ルでは、電力需要が大きいときには大量の水蒸気を燃焼
器に噴射してガスタービンの出力を増大させ、電力需要
が小さく水蒸気の需要が大きいときには、逆に蒸気噴射
を最小限に絞って燃料消費を抑制するようになってい
る。しかし、上述した従来の燃焼器（蒸気噴射拡散燃焼
器）では、水蒸気を減らしすぎるとＮＯｘ発生量が増大
して規制値を超えるおそれがあり、常に蒸気噴射が必要
となり、その分ユーティリィティ蒸気量が減り、かつ燃
料消費量が多くなる問題点があった。
【０００５】一方、低ＮＯｘ化が可能な燃焼器として、
上述した蒸気噴射拡散燃焼器の他に希薄予混合燃焼器が
知られている。この希薄予混合燃焼器は、燃料を十分な
空気量と予混合して均質化し、これを希薄燃焼させるも
のであり、大量の空気と共に燃焼させるため、ホットス
ポットがなく、高温火炎の発生をなくし低ＮＯｘ化を実
現することができる。
上述した蒸気噴射拡散燃焼器の他に希薄予混合燃焼器が
知られている。この希薄予混合燃焼器は、燃料を十分な
空気量と予混合して均質化し、これを希薄燃焼させるも
のであり、大量の空気と共に燃焼させるため、ホットス
ポットがなく、高温火炎の発生をなくし低ＮＯｘ化を実
現することができる。
【０００６】従って従来の希薄予混合燃焼器を二流体サ
イクル用に適用することにより、蒸気噴射をなくして
も、ＮＯｘ発生量を規制値内に抑えることができ、蒸気
噴射を必要に応じてなくし、その分ユーティリィティ蒸
気量を増やしかつ燃料消費量を低減することができる。
イクル用に適用することにより、蒸気噴射をなくして
も、ＮＯｘ発生量を規制値内に抑えることができ、蒸気
噴射を必要に応じてなくし、その分ユーティリィティ蒸
気量を増やしかつ燃料消費量を低減することができる。
【０００７】しかし、この希薄予混合燃焼器は、低ＮＯ
ｘ化のために蒸気を必要としない反面、燃焼が不安定に
なりやすい問題点があった。このため、希薄予混合燃焼
器に水蒸気を噴射すると火炎温度が下がり過ぎてほとん
ど安定燃焼ができず失火してしまったり、燃焼の安定化
のために燃料を増加させると燃料領域で燃料が過剰とな
り、本来の希薄燃焼ができず、十分なＮＯｘ低減効果が
得られなくなる、等の問題点があった。
ｘ化のために蒸気を必要としない反面、燃焼が不安定に
なりやすい問題点があった。このため、希薄予混合燃焼
器に水蒸気を噴射すると火炎温度が下がり過ぎてほとん
ど安定燃焼ができず失火してしまったり、燃焼の安定化
のために燃料を増加させると燃料領域で燃料が過剰とな
り、本来の希薄燃焼ができず、十分なＮＯｘ低減効果が
得られなくなる、等の問題点があった。
【０００８】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、電力
需要が大きいときには大量の水蒸気を燃焼器に噴射して
ガスタービンの出力を増大させることができ、かつ電力
需要が小さく水蒸気の需要が大きいときに、ＮＯｘの発
生を抑制しながら、水蒸気噴射を完全になくし、これに
よりユーティリィティ蒸気の増加と燃料消費量の低減を
図ることができる二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器と
その運転方法を提供することにある。
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、電力
需要が大きいときには大量の水蒸気を燃焼器に噴射して
ガスタービンの出力を増大させることができ、かつ電力
需要が小さく水蒸気の需要が大きいときに、ＮＯｘの発
生を抑制しながら、水蒸気噴射を完全になくし、これに
よりユーティリィティ蒸気の増加と燃料消費量の低減を
図ることができる二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器と
その運転方法を提供することにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によれば、中心部に配置さ
れた拡散燃焼式のパイロットバーナー（１２）と、その
まわりに配置された複数の予混合燃焼式のメインバーナ
ー（１４）とを備え、更に、メインバーナーの燃料噴射
弁へ流入する空気と混合するように水蒸気を供給する蒸
気噴射管（１６）を備える、ことを特徴とする二流体サ
イクル用の低ＮＯｘ燃焼器が提供される。
れた拡散燃焼式のパイロットバーナー（１２）と、その
まわりに配置された複数の予混合燃焼式のメインバーナ
ー（１４）とを備え、更に、メインバーナーの燃料噴射
弁へ流入する空気と混合するように水蒸気を供給する蒸
気噴射管（１６）を備える、ことを特徴とする二流体サ
イクル用の低ＮＯｘ燃焼器が提供される。
【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
蒸気噴射管（１６）は、メインバーナーの燃料噴射弁の
旋回器の上流側に蒸気噴射する蒸気噴射口を有する。ま
た、更に、パイロットバーナーの燃料噴射弁へ流入する
空気と混合して水蒸気を供給する蒸気噴射管（１８）を
備えることが好ましい。
蒸気噴射管（１６）は、メインバーナーの燃料噴射弁の
旋回器の上流側に蒸気噴射する蒸気噴射口を有する。ま
た、更に、パイロットバーナーの燃料噴射弁へ流入する
空気と混合して水蒸気を供給する蒸気噴射管（１８）を
備えることが好ましい。
【００１１】また、本発明によれば、中心部に配置され
た拡散燃焼式のパイロットバーナー（１２）と、そのま
わりに配置された複数の予混合燃焼式のメインバーナー
（１４）とを備え、更に、メインバーナーの燃料噴射弁
へ流入する空気と混合するように水蒸気を供給する蒸気
噴射管（１６）を備え、出力増加のために蒸気噴射を行
う際に、噴射する蒸気の一部を前記蒸気噴射管から噴射
して、メイン噴射弁へ流入する空気と混合して燃料噴射
弁へ供給する、ことを特徴とする二流体サイクル用の低
ＮＯｘ燃焼器の運転方法が提供される。
た拡散燃焼式のパイロットバーナー（１２）と、そのま
わりに配置された複数の予混合燃焼式のメインバーナー
（１４）とを備え、更に、メインバーナーの燃料噴射弁
へ流入する空気と混合するように水蒸気を供給する蒸気
噴射管（１６）を備え、出力増加のために蒸気噴射を行
う際に、噴射する蒸気の一部を前記蒸気噴射管から噴射
して、メイン噴射弁へ流入する空気と混合して燃料噴射
弁へ供給する、ことを特徴とする二流体サイクル用の低
ＮＯｘ燃焼器の運転方法が提供される。
【００１２】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
蒸気噴射時に、燃料の増加量に応じて、蒸気噴射量を増
加させ、これにより蒸気と空気の和と燃料との比率をほ
ぼ一定に維持する。
蒸気噴射時に、燃料の増加量に応じて、蒸気噴射量を増
加させ、これにより蒸気と空気の和と燃料との比率をほ
ぼ一定に維持する。
【００１３】上記本発明の装置及びその運転方法によれ
ば、二流体サイクルのガスタービンにおいて、出力増加
のための蒸気噴射を行わない運用状態では、本発明の低
ＮＯｘ燃焼器は、従来の希薄予混合燃焼器として作動
し、蒸気噴射をなくしても、ＮＯｘ発生量を規制値内に
抑えることができ、その分ユーティリィティ蒸気量を増
やしかつ燃料消費量を低減することができる。
ば、二流体サイクルのガスタービンにおいて、出力増加
のための蒸気噴射を行わない運用状態では、本発明の低
ＮＯｘ燃焼器は、従来の希薄予混合燃焼器として作動
し、蒸気噴射をなくしても、ＮＯｘ発生量を規制値内に
抑えることができ、その分ユーティリィティ蒸気量を増
やしかつ燃料消費量を低減することができる。
【００１４】また、出力増加のために蒸気噴射を行う際
は、噴射する蒸気の一部を蒸気噴射管（１６）から噴射
させ、予混合燃焼のメイン噴射弁へ流入する空気と混合
する。本発明では、メインバーナーの燃料噴射弁の旋回
器の上流側に蒸気噴射する蒸気噴射口を有する蒸気噴射
管（１６）から、メインバーナーの燃料噴射弁へ流入す
る空気と混合するように水蒸気を供給するので、蒸気と
空気を十分に均一に混合して導入することができる。従
って、燃焼的に比較的不安定な予混合燃焼に蒸気を噴射
しても、安定した燃焼が可能となる。
は、噴射する蒸気の一部を蒸気噴射管（１６）から噴射
させ、予混合燃焼のメイン噴射弁へ流入する空気と混合
する。本発明では、メインバーナーの燃料噴射弁の旋回
器の上流側に蒸気噴射する蒸気噴射口を有する蒸気噴射
管（１６）から、メインバーナーの燃料噴射弁へ流入す
る空気と混合するように水蒸気を供給するので、蒸気と
空気を十分に均一に混合して導入することができる。従
って、燃焼的に比較的不安定な予混合燃焼に蒸気を噴射
しても、安定した燃焼が可能となる。
【００１５】更に、蒸気と燃料の割合は、燃料の増加量
に応じて、蒸気噴射量を増加することにより、ＮＯｘの
発生を抑えながら燃焼量を増大させ、二流体サイクルの
出力を高めることができる。なお、残りの蒸気に関して
は、燃焼器ライナの希薄孔など、比較的燃焼に関与しな
い位置に噴射するのがよい。
に応じて、蒸気噴射量を増加することにより、ＮＯｘの
発生を抑えながら燃焼量を増大させ、二流体サイクルの
出力を高めることができる。なお、残りの蒸気に関して
は、燃焼器ライナの希薄孔など、比較的燃焼に関与しな
い位置に噴射するのがよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【００１７】図１は、本発明の二流体サイクル用の低Ｎ
Ｏｘ燃焼器の全体構成図である。この図に示すように、
本発明の二流体サイクル用低ＮＯｘ燃焼器１０は、中央
部に配置されたパイロットバーナー１２と、そのまわり
に配置された複数（例えば６つ）のメインバーナー１４
とを備える。なお、この図において、２２は燃焼器ライ
ナ、２３はケーシング、２４は点火栓（イグナイタ）で
あり、空気２６がケーシング２３とライナ２２の間を流
れてバーナー１２、１４に達し、このバーナーとその他
の部分を通ってライナ２２内に流入して火炎２７ａ，２
７ｂを形成し、発生した燃焼ガスがスクロール部（図示
せず）を通って図示しないガスタービンに導かれ、これ
を駆動するようになっている。
Ｏｘ燃焼器の全体構成図である。この図に示すように、
本発明の二流体サイクル用低ＮＯｘ燃焼器１０は、中央
部に配置されたパイロットバーナー１２と、そのまわり
に配置された複数（例えば６つ）のメインバーナー１４
とを備える。なお、この図において、２２は燃焼器ライ
ナ、２３はケーシング、２４は点火栓（イグナイタ）で
あり、空気２６がケーシング２３とライナ２２の間を流
れてバーナー１２、１４に達し、このバーナーとその他
の部分を通ってライナ２２内に流入して火炎２７ａ，２
７ｂを形成し、発生した燃焼ガスがスクロール部（図示
せず）を通って図示しないガスタービンに導かれ、これ
を駆動するようになっている。
【００１８】図１において、パイロットバーナー１２
は、燃料Ｆを燃焼室１１内で拡散燃焼させる拡散燃焼バ
ーナーである。メインバーナー１４は、互いに同軸に配
置された主噴射弁１４ａと予混合管１４ｂとからなる。
主噴射弁１４ａには、ケーシング３を通して外部から燃
料Ｆが供給される。この燃料には、例えばガス燃料を用
いる。予混合管１４ｂは、この図で下端部が開口した円
筒形の筒であり、内部で燃料と空気が互いに混合しやす
くなっている。すなわち、メインバーナー１４は、主噴
射弁１４ａと予混合管１４ｂで構成された予混合希薄バ
ーナーである。この構成により、主噴射弁１４ａにより
予混合管１４ｂ内に燃料Ｆを噴射し、予混合管１４ｂ内
で燃料Ｆを十分な空気量と予混合しこれを希薄燃焼させ
ることができる。
は、燃料Ｆを燃焼室１１内で拡散燃焼させる拡散燃焼バ
ーナーである。メインバーナー１４は、互いに同軸に配
置された主噴射弁１４ａと予混合管１４ｂとからなる。
主噴射弁１４ａには、ケーシング３を通して外部から燃
料Ｆが供給される。この燃料には、例えばガス燃料を用
いる。予混合管１４ｂは、この図で下端部が開口した円
筒形の筒であり、内部で燃料と空気が互いに混合しやす
くなっている。すなわち、メインバーナー１４は、主噴
射弁１４ａと予混合管１４ｂで構成された予混合希薄バ
ーナーである。この構成により、主噴射弁１４ａにより
予混合管１４ｂ内に燃料Ｆを噴射し、予混合管１４ｂ内
で燃料Ｆを十分な空気量と予混合しこれを希薄燃焼させ
ることができる。
【００１９】本発明の二流体サイクル用低ＮＯｘ燃焼器
１０は、更に、メインバーナー１４の燃料噴射弁（主噴
射弁１４ａ）へ流入する空気と混合するように水蒸気を
供給する蒸気噴射管１６を備える。この蒸気噴射管１６
は蒸気噴射口１６ａを有し、この蒸気噴射口１６ａはメ
インバーナー１４の燃料噴射弁１４ａの旋回器の上流側
に蒸気噴射するように位置決めされている。
１０は、更に、メインバーナー１４の燃料噴射弁（主噴
射弁１４ａ）へ流入する空気と混合するように水蒸気を
供給する蒸気噴射管１６を備える。この蒸気噴射管１６
は蒸気噴射口１６ａを有し、この蒸気噴射口１６ａはメ
インバーナー１４の燃料噴射弁１４ａの旋回器の上流側
に蒸気噴射するように位置決めされている。
【００２０】更に、本発明の低ＮＯｘ燃焼器１０は、パ
イロットバーナー１２の燃料噴射弁へ流入する空気と混
合して水蒸気を供給する蒸気噴射管１８を備えている。
イロットバーナー１２の燃料噴射弁へ流入する空気と混
合して水蒸気を供給する蒸気噴射管１８を備えている。
【００２１】上述した本発明の構成により、パイロット
バーナー１２により拡散燃焼を行いメインバーナー１４
の保炎源を形成できる。また、メインバーナー１４の予
混合管１５における予混合燃焼によりＮＯｘの発生を抑
制することができる。
バーナー１２により拡散燃焼を行いメインバーナー１４
の保炎源を形成できる。また、メインバーナー１４の予
混合管１５における予混合燃焼によりＮＯｘの発生を抑
制することができる。
【００２２】
【実施例】以下、上述した低ＮＯｘ燃焼器１０の実施例
を説明する。図１に示した低ＮＯｘ燃焼器１０を用い、
蒸気噴射管１６からの蒸気噴射（ケース１）、ライナ希
釈孔２２ａからの蒸気噴射（ケース２）、スクロール２
１への蒸気噴射（ケース３）の３通りの試験を行い、そ
の燃焼効率、発生ＮＯｘ量、その他を試験した。
を説明する。図１に示した低ＮＯｘ燃焼器１０を用い、
蒸気噴射管１６からの蒸気噴射（ケース１）、ライナ希
釈孔２２ａからの蒸気噴射（ケース２）、スクロール２
１への蒸気噴射（ケース３）の３通りの試験を行い、そ
の燃焼効率、発生ＮＯｘ量、その他を試験した。
【００２３】図２はケース１の本発明の実施例の試験結
果であり、図３はケース２の試験結果であり、図４はケ
ース３の試験結果である。図２〜図４において、横軸は
蒸気割合（蒸気流量／空気流量）、縦軸はＮＯｘ発生量
である。なおこの試験は運転圧力６ａｔａで実施した。
果であり、図３はケース２の試験結果であり、図４はケ
ース３の試験結果である。図２〜図４において、横軸は
蒸気割合（蒸気流量／空気流量）、縦軸はＮＯｘ発生量
である。なおこの試験は運転圧力６ａｔａで実施した。
【００２４】また、表１は、各ケースの長所と短所をま
とめたものである。
とめたものである。
【００２５】
【表１】
【００２６】図２〜図４及び表１から、ケース１では、
蒸気割合を増加させるほど発生するＮＯｘの濃度が下が
り、効果的にＮＯｘを低減できることが確認できたが、
ケース２と３では、蒸気割合を増加させても効果的なＮ
Ｏｘ低減ができないことが確認された。またケース１で
は、燃焼器の出口温度Ｔ４を一定に制御しても燃焼効率
をほぼ１００％に維持でき、燃料効率の低下はなかっ
た。
蒸気割合を増加させるほど発生するＮＯｘの濃度が下が
り、効果的にＮＯｘを低減できることが確認できたが、
ケース２と３では、蒸気割合を増加させても効果的なＮ
Ｏｘ低減ができないことが確認された。またケース１で
は、燃焼器の出口温度Ｔ４を一定に制御しても燃焼効率
をほぼ１００％に維持でき、燃料効率の低下はなかっ
た。
【００２７】上述した試験結果の知見を基に、本発明の
運転方法では、出力増加のために蒸気噴射を行う際に、
噴射する蒸気の少なくとも一部を前記蒸気噴射管１６か
ら噴射して、メイン噴射弁へ流入する空気と混合して燃
料噴射弁へ供給する。また、好ましくは、この蒸気噴射
時に、燃料の増加量に応じて、蒸気噴射量を増加させ、
これにより蒸気と空気の和と燃料との比率をほぼ一定に
維持する。
運転方法では、出力増加のために蒸気噴射を行う際に、
噴射する蒸気の少なくとも一部を前記蒸気噴射管１６か
ら噴射して、メイン噴射弁へ流入する空気と混合して燃
料噴射弁へ供給する。また、好ましくは、この蒸気噴射
時に、燃料の増加量に応じて、蒸気噴射量を増加させ、
これにより蒸気と空気の和と燃料との比率をほぼ一定に
維持する。
【００２８】上述した装置及びその運転方法によれば、
二流体サイクルのガスタービンにおいて、出力増加のた
めの蒸気噴射を行わない運用状態では、本発明の低ＮＯ
ｘ燃焼器は、従来の希薄予混合燃焼器として作動し、蒸
気噴射をなくしても、ＮＯｘ発生量を規制値内に抑える
ことができ、その分ユーティリィティ蒸気量を増やしか
つ燃料消費量を低減することができる。
二流体サイクルのガスタービンにおいて、出力増加のた
めの蒸気噴射を行わない運用状態では、本発明の低ＮＯ
ｘ燃焼器は、従来の希薄予混合燃焼器として作動し、蒸
気噴射をなくしても、ＮＯｘ発生量を規制値内に抑える
ことができ、その分ユーティリィティ蒸気量を増やしか
つ燃料消費量を低減することができる。
【００２９】また、出力増加のために蒸気噴射を行う際
は、噴射する蒸気の少なくとも一部を蒸気噴射管１６か
ら噴射させ、予混合燃焼のメイン噴射弁へ流入する空気
と混合する。この噴射により、メインバーナーの燃料噴
射弁へ蒸気と空気を十分に均一に混合して導入すること
ができる。従って、安定した燃焼を維持できると共に火
炎温度を効果的に下げてＮＯｘの発生量を更に低減する
ことができる。
は、噴射する蒸気の少なくとも一部を蒸気噴射管１６か
ら噴射させ、予混合燃焼のメイン噴射弁へ流入する空気
と混合する。この噴射により、メインバーナーの燃料噴
射弁へ蒸気と空気を十分に均一に混合して導入すること
ができる。従って、安定した燃焼を維持できると共に火
炎温度を効果的に下げてＮＯｘの発生量を更に低減する
ことができる。
【００３０】更に、蒸気と燃料の割合を、燃料の増加量
に応じて、蒸気噴射量を増加することにより、火炎温度
の上昇を防止しＮＯｘの発生量の増加を抑えながら燃焼
量を増大させ、二流体サイクルの出力を高めることがで
きる。なお、残りの蒸気に関しては、燃焼器ライナの希
薄孔など、比較的燃焼に関与しない位置に噴射するのが
よい。
に応じて、蒸気噴射量を増加することにより、火炎温度
の上昇を防止しＮＯｘの発生量の増加を抑えながら燃焼
量を増大させ、二流体サイクルの出力を高めることがで
きる。なお、残りの蒸気に関しては、燃焼器ライナの希
薄孔など、比較的燃焼に関与しない位置に噴射するのが
よい。
【００３１】上述した本発明の二流体サイクル用の低Ｎ
Ｏｘ燃焼器とその運転方法により、通常では、蒸気噴射
による出力増加のために増やした燃料で燃料過濃とな
り、火炎温度が上昇し、ＮＯｘの増加を招くが、本発明
の装置と方法により予混合のメイン噴射弁への蒸気の噴
射により火炎温度の上昇が抑えられ、ＮＯｘの増加が抑
えられることが試験により確認された。なお、この試験
では、メインバーナーの燃料流量とほぼ同量の蒸気噴射
を行っても燃焼効率も悪化せず、蒸気噴射前の約１／２
のＮＯｘ低減効果が確認された。
Ｏｘ燃焼器とその運転方法により、通常では、蒸気噴射
による出力増加のために増やした燃料で燃料過濃とな
り、火炎温度が上昇し、ＮＯｘの増加を招くが、本発明
の装置と方法により予混合のメイン噴射弁への蒸気の噴
射により火炎温度の上昇が抑えられ、ＮＯｘの増加が抑
えられることが試験により確認された。なお、この試験
では、メインバーナーの燃料流量とほぼ同量の蒸気噴射
を行っても燃焼効率も悪化せず、蒸気噴射前の約１／２
のＮＯｘ低減効果が確認された。
【００３２】なお本発明は上述した実施形態に限られる
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能である。
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能である。
【００３３】
【発明の効果】上述したように、本発明の二流体サイク
ル用の低ＮＯｘ燃焼器とその運転方法は、電力需要が大
きいときには大量の水蒸気を燃焼器に噴射してガスター
ビンの出力を増大させることができ、かつ電力需要が小
さく水蒸気の需要が大きいときに、ＮＯｘの発生を抑制
しながら、水蒸気噴射を完全になくし、これによりユー
ティリィティ蒸気の増加と燃料消費量の低減を図ること
ができる等の優れた効果を有する。
ル用の低ＮＯｘ燃焼器とその運転方法は、電力需要が大
きいときには大量の水蒸気を燃焼器に噴射してガスター
ビンの出力を増大させることができ、かつ電力需要が小
さく水蒸気の需要が大きいときに、ＮＯｘの発生を抑制
しながら、水蒸気噴射を完全になくし、これによりユー
ティリィティ蒸気の増加と燃料消費量の低減を図ること
ができる等の優れた効果を有する。
【図１】本発明の二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器の
全体構成図である。
全体構成図である。
【図２】本発明の実施例の試験結果である。
【図３】別の実施例の試験結果である。
【図４】更に別の実施例の試験結果である。
【図５】従来の二流体サイクルの一例を示す構成図であ
る。
る。
【符号の説明】 １ ガスタービン設備、２ 水蒸気、２ａ 余剰水蒸気
（ユーティリィティ）、３ 混合器、４ 圧縮空気、５
燃焼器、６ 排熱回収ボイラ、１０ 低ＮＯｘ燃焼
器、１２ パイロットバーナー（拡散燃焼バーナー）、
１４ メインバーナー（予混合希薄バーナー）、１４ａ
主噴射弁、１４ｂ 予混合管、１６ 蒸気噴射管、１
８ 蒸気噴射管、２１ スクロール、２２ 燃焼器ライ
ナ、２２ａ 希釈孔、２３ ケーシング、２４ 点火栓
（イグナイタ）、２６ 空気、２７ａ，２７ｂ 火炎、
Ａ 空気、Ｅ 排熱、Ｆ 燃料、Ｗ 給水、Ｓ 水蒸気
（ユーティリィティ）、３ 混合器、４ 圧縮空気、５
燃焼器、６ 排熱回収ボイラ、１０ 低ＮＯｘ燃焼
器、１２ パイロットバーナー（拡散燃焼バーナー）、
１４ メインバーナー（予混合希薄バーナー）、１４ａ
主噴射弁、１４ｂ 予混合管、１６ 蒸気噴射管、１
８ 蒸気噴射管、２１ スクロール、２２ 燃焼器ライ
ナ、２２ａ 希釈孔、２３ ケーシング、２４ 点火栓
（イグナイタ）、２６ 空気、２７ａ，２７ｂ 火炎、
Ａ 空気、Ｅ 排熱、Ｆ 燃料、Ｗ 給水、Ｓ 水蒸気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 智昭 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229 石川島 播磨重工業株式会社瑞穂工場内 (72)発明者 藤 秀実 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229 石川島 播磨重工業株式会社瑞穂工場内
Claims (5)
- 【請求項１】 中心部に配置された拡散燃焼式のパイロ
ットバーナー（１２）と、そのまわりに配置された複数
の予混合燃焼式のメインバーナー（１４）とを備え、更
に、メインバーナーの燃料噴射弁へ流入する空気と混合
するように水蒸気を供給する蒸気噴射管（１６）を備え
る、ことを特徴とする二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼
器。 - 【請求項２】 前記蒸気噴射管（１６）は、メインバー
ナーの燃料噴射弁の旋回器の上流側に蒸気噴射する蒸気
噴射口を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の二
流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器。 - 【請求項３】 更に、パイロットバーナーの燃料噴射弁
へ流入する空気と混合して水蒸気を供給する蒸気噴射管
（１８）を備える、ことを特徴とする請求項１又は２に
記載の二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器。 - 【請求項４】 中心部に配置された拡散燃焼式のパイロ
ットバーナー（１２）と、そのまわりに配置された複数
の予混合燃焼式のメインバーナー（１４）とを備え、更
に、メインバーナーの燃料噴射弁へ流入する空気と混合
するように水蒸気を供給する蒸気噴射管（１６）を備
え、出力増加のために蒸気噴射を行う際に、噴射する蒸
気の一部を前記蒸気噴射管から噴射して、メイン噴射弁
へ流入する空気と混合して燃料噴射弁へ供給する、こと
を特徴とする二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器の運転
方法。 - 【請求項５】 前記蒸気噴射時に、燃料の増加量に応じ
て、蒸気噴射量を増加させ、これにより蒸気と空気の和
と燃料との比率をほぼ一定に維持する、ことを特徴とす
る請求項４に記載の二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器
の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000325143A JP4635324B2 (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器とその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000325143A JP4635324B2 (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器とその運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002130674A true JP2002130674A (ja) | 2002-05-09 |
| JP4635324B2 JP4635324B2 (ja) | 2011-02-23 |
Family
ID=18802558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000325143A Expired - Lifetime JP4635324B2 (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 二流体サイクル用の低ＮＯｘ燃焼器とその運転方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4635324B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2017020346A (ja) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 熱電可変型コジェネレーションシステム |
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| JPH02146228A (ja) * | 1988-05-27 | 1990-06-05 | Rolls Royce Plc | 燃料噴射器 |
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-
2000
- 2000-10-25 JP JP2000325143A patent/JP4635324B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4635324B2 (ja) | 2011-02-23 |
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