JP2002201966A - Premixing combustor for gas turbine and its fuel supply control method - Google Patents

Premixing combustor for gas turbine and its fuel supply control method

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JP2002201966A
JP2002201966A JP2000401727A JP2000401727A JP2002201966A JP 2002201966 A JP2002201966 A JP 2002201966A JP 2000401727 A JP2000401727 A JP 2000401727A JP 2000401727 A JP2000401727 A JP 2000401727A JP 2002201966 A JP2002201966 A JP 2002201966A
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Japan
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fuel
nozzle
pilot
primary
load
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Application number
JP2000401727A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoichiro Okubo
陽一郎 大久保
Osamu Azegami
修 畦上
Yoshinori Idota
芳典 井戸田
Shinichiro Higuchi
新一郎 樋口
Hiroshi Sato
浩 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Toyota Central R&D Labs Inc
Toyota Turbine and Systems Inc
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Toyota Central R&D Labs Inc
Toyota Turbine and Systems Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a premixing combustor for a gas turbine and its fuel supply control method having a multiple fuel supply system which can make sure ignition and rise up and realize low NOx and high combustion efficiency in a almost full operating range of 20 to 100% load regardless of changing of an air intake condition. SOLUTION: A pilot part having a pilot nozzle 26 is arranged in the center of a combustor 2. In an annular primary premixed gas passage 27 having a primary fuel nozzle 24, its inflow hole 27a into its combustion chamber is arranged downstream from an opening part 23a of the pilot nozzle 26. In an annular secondary premixed gas passage 28 having a secondary fuel nozzle 25, its inflow hole 28a into its combustion chamber is arranged downstream further from the opening part.

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、排ガス中の窒素酸
化物(NOx)濃度を低減させたガスタービン用の予混合
燃焼器およびその燃料供給制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a premix combustor for a gas turbine in which the concentration of nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas is reduced, and a fuel supply control method therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のガスタービン用の燃焼器において
は、安定した燃焼の得られる拡散燃焼が用いられていた
ため、断熱火炎温度は約2000℃前後に達していた。その
ため、窒素成分の少ない燃料、例えば天然ガス等を燃料
とした場合であっても、空気中の窒素が酸化されること
によっていわゆるサーマルNOxが発生してしまうことは
避けられない。
2. Description of the Related Art In a conventional combustor for a gas turbine, diffusion combustion capable of obtaining stable combustion is used, so that the adiabatic flame temperature has reached about 2000 ° C. Therefore, even when a fuel having a low nitrogen component, such as natural gas, is used as fuel, it is inevitable that so-called thermal NOx is generated due to oxidation of nitrogen in the air.

【0003】このサーマルNOxは、火炎温度を下げるこ
とにより低減できることから、拡散燃焼に代えて、燃料
を予め燃焼用空気と混合させて希薄な混合ガスとし、こ
れを比較的低温で燃焼させる希薄予混合燃焼を行うこと
でNOxの発生を抑制する手法が試みられている。
[0003] Since this thermal NOx can be reduced by lowering the flame temperature, instead of diffusion combustion, the fuel is preliminarily mixed with combustion air to make a lean mixed gas, which is burned at a relatively low temperature. A technique for suppressing the generation of NOx by performing mixed combustion has been attempted.

【0004】しかし、燃料ガスが希薄になると、燃焼安
定範囲が狭くなり、確実な着火や安定した燃焼が困難に
なるという問題点がある。この問題点を解決するため、
特開昭63-217141号公報には、拡散燃焼と予混合燃焼と
を併用するとともに、負荷に応じて燃焼空気流量を制御
することで予混合燃焼を安定化させる技術が開示されて
いる。
[0004] However, when the fuel gas becomes lean, there is a problem that the stable combustion range is narrowed, and it is difficult to reliably ignite and stably burn. To solve this problem,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-217141 discloses a technique in which diffusion combustion and premix combustion are used in combination, and the premix combustion is stabilized by controlling the flow rate of combustion air according to the load.

【0005】さらに、特開平5-296412号公報、特開平5-
340273号公報、特開平8-128636号公報には、中心に着火
用ガス噴出孔を設け、その周囲に一次、二次の燃焼用予
混合ガス噴出孔を同心円状に設け、これら3系統の燃料
供給を制御することで、比較的簡潔な構造の燃焼装置で
着火から安定燃焼までを予混合燃焼で行い、低NOx化を
実現できる技術が開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
JP-A-340273 and JP-A-8-128636 disclose an ignition gas ejection hole at the center and primary and secondary combustion premixed gas ejection holes provided concentrically around the ignition gas ejection hole. A technology has been disclosed in which by controlling the supply, a combustion device having a relatively simple structure can perform premixed combustion from ignition to stable combustion, thereby achieving low NOx.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように多
数の燃料供給系を持つ燃焼器の場合、燃焼空間が別れて
いるため、着火時の燃焼空間が狭く着火可能範囲が狭い
という問題がある。このように着火可能範囲が狭く着火
に至らないと、火炎が形成されないまま予混合気が大量
に燃焼器内に流入し、その後で着火した際に爆燃を引き
起こす可能性があるが、従来はこれを予防して着火遅れ
のない確実な着火およびそれに続くスムースな加速を行
うには着火系統で高度な燃焼制御を行う必要があった。
However, in the case of such a combustor having a large number of fuel supply systems, since the combustion spaces are separated, there is a problem that the combustion space at the time of ignition is narrow and the ignitable range is narrow. . If the ignitable range is narrow and ignition does not take place, a large amount of premixed gas may flow into the combustor without forming a flame, and may cause deflagration when ignited. It was necessary to perform advanced combustion control in the ignition system in order to prevent ignition and to ensure ignition without ignition delay and subsequent smooth acceleration.

【0007】また、従来の予混合燃焼器においては、吸
気条件(圧力、温度)の変動については考慮されておら
ず、例えば負荷70〜100%の運転範囲のみでNOxが2
0ppmを下回る低NOx性を実現しているが、広い運転範囲
で低NOx、高燃焼効率を実現することが困難であった。
In the conventional premixed combustor, fluctuations in intake conditions (pressure and temperature) are not taken into consideration. For example, NOx is reduced only in the operating range of 70 to 100% load.
Although low NOx properties below 0 ppm have been achieved, it has been difficult to achieve low NOx and high combustion efficiency over a wide operating range.

【0008】そこで、本発明は、確実な着火及び立ち上
げが可能で、吸気条件の変化にも関わらず、負荷20〜
100%のほぼ全運転範囲で低NOx、高燃焼効率を実現
することが可能な多系統の燃料供給系を有するガスター
ビン用予混合燃焼器とその燃料供給制御方法を提供する
ことを課題とする。
Accordingly, the present invention enables reliable ignition and start-up, and despite the change in intake conditions, the load 20 to
An object of the present invention is to provide a premixed combustor for a gas turbine having a multi-system fuel supply system capable of realizing low NOx and high combustion efficiency in almost the entire operation range of 100% and a fuel supply control method therefor. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るガスタービン用予混合燃焼器は、燃焼
器の中央に配置されているパイロットノズルを有するパ
イロット部と、その外周部に配置され、一次燃料ノズル
を有する一次予混合ガス通路と、さらにその外周に配置
され、二次燃料ノズルを有する二次予混合ガス通路と、
燃料遮断弁を介して、パイロットノズル、一次燃料ノズ
ル、二次燃料ノズルのそれぞれに分岐して接続され、各
ノズルに独立して燃料を供給する燃料供給系と、を備え
ているガスタービン用予混合燃焼器において、このパイ
ロット部の燃焼室内開口部の下流側に一次予混合ガス通
路の燃焼室内流入孔が、さらにその下流側に二次予混合
ガス通路の燃焼室内流入孔が配置されるとともに、燃料
供給系の一次燃料ノズル、二次燃料ノズルへの分岐通路
にはそれぞれ流量制御弁が配置されており、所定の負荷
あるいはタービン回転数以上の条件では、パイロットノ
ズル、一次燃料ノズル、二次燃料ノズルのすべてに燃料
を供給するとともに、負荷変動に応じて二次燃料ノズル
へ燃料を導く流量制御弁を調整し、吸気条件とタービン
回転数あるいは負荷に応じて一次燃料ノズルへ燃料を導
く流量制御弁を調整する燃料制御装置を備えていること
が好ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, a premixed combustor for a gas turbine according to the present invention comprises a pilot portion having a pilot nozzle disposed at the center of the combustor, and a pilot portion provided at an outer peripheral portion thereof. A primary premixed gas passage having a primary fuel nozzle disposed therein, and a secondary premixed gas passage having a secondary fuel nozzle disposed further around the primary premixed gas passage,
A fuel supply system that is branched and connected to each of a pilot nozzle, a primary fuel nozzle, and a secondary fuel nozzle via a fuel cutoff valve, and that supplies fuel independently to each nozzle. In the mixed combustor, the inlet of the combustion chamber of the primary premixed gas passage is disposed downstream of the opening of the combustion chamber of the pilot section, and the inlet of the combustion chamber of the secondary premixed gas passage is further downstream thereof. A flow control valve is disposed in each of the branch passages to the primary fuel nozzle and the secondary fuel nozzle of the fuel supply system, and when a predetermined load or a turbine speed is higher, the pilot nozzle, the primary fuel nozzle, the secondary fuel nozzle, In addition to supplying fuel to all of the fuel nozzles, adjust the flow control valve that guides fuel to the secondary fuel nozzles according to load fluctuations, and adjust the intake conditions and turbine speed or negative speed. It is preferably provided with a fuel control system for regulating the flow rate control valve for guiding the fuel to the primary fuel nozzles in response to.

【0010】一方、本発明に係るガスタービン用予混合
燃焼器の燃料供給制御方法は、燃料遮断弁を介して、ガ
スタービン用予混合燃焼器のパイロットノズル、一次燃
料ノズル、二次燃料ノズルのそれぞれに分岐して接続さ
れている燃料供給系により、燃料を供給するガスタービ
ン用予混合燃焼器の燃料供給方法であって、この予混合
燃焼器は、パイロット火炎と、一次予混合火炎、二次予
混合火炎が上流側から下流方向にずらされて三層構造に
形成される予混合燃焼器であり、所定の負荷あるいはタ
ービン回転数以上の条件では、パイロットノズル、一次
燃料ノズル、二次燃料ノズルのすべてに燃料を供給する
とともに、二次燃料ノズルへの燃料供給量は負荷変動に
応じて調整し、一次燃料ノズルへの燃料供給量は吸気条
件に応じて調整することを特徴とする。
[0010] On the other hand, the fuel supply control method for a gas turbine premixed combustor according to the present invention comprises a fuel cutoff valve for controlling the pilot nozzle, primary fuel nozzle, and secondary fuel nozzle of the gas turbine premixed combustor. A fuel supply method for a gas turbine premixed combustor for supplying fuel by a fuel supply system branched and connected to each other, wherein the premixed combustor includes a pilot flame, a primary premixed flame, and a secondary premixed flame. A premixed combustor in which the next premixed flame is shifted from the upstream side to the downstream side to form a three-layer structure, and under a predetermined load or a condition of a turbine rotation speed or more, the pilot nozzle, the primary fuel nozzle, the secondary fuel While supplying fuel to all of the nozzles, the amount of fuel supplied to the secondary fuel nozzles is adjusted according to load fluctuations, and the amount of fuel supplied to the primary fuel nozzles is adjusted according to intake conditions. It is characterized in.

【0011】このようにパイロット部の燃焼室内開口部
と一次、二次の各予混合ガス通路の燃焼室内流入孔を配
置することで、燃焼室内の上流中央に火種となる拡散火
炎、その下流の外周に一次予混合火炎、さらにその下流
の外周に二次予混合火炎と、三層に火炎を形成し、通常
では燃焼の難しい希薄予混合気を確実に燃焼させること
が可能となる。そのため、低NOxと高燃焼効率を実現す
るとともに、確実な着火及び立ち上げが実現できる。
By arranging the opening of the combustion chamber of the pilot section and the inlet of the combustion chamber of each of the primary and secondary premixed gas passages as described above, a diffusion flame which becomes a fire at the upstream center of the combustion chamber, A primary premixed flame is formed on the outer periphery, a secondary premixed flame is further formed on the outer periphery of the primary premixed flame, and a flame is formed in three layers, so that a lean premixed gas which is normally difficult to burn can be reliably burned. Therefore, low NOx and high combustion efficiency can be realized, and reliable ignition and startup can be realized.

【0012】このように三層構造の火炎が形成されるの
で、各火炎の火炎安定性を確保することが容易であり、
燃料ノズルへの燃料供給方法を簡素化することが可能で
あり、その燃料供給量の調整も容易である。さらに、高
負荷時には、負荷変動に応じて二次燃料の燃料供給量
を、吸気条件とタービン回転数あるいは負荷に応じて一
次燃料の燃料供給量を調整することで、それぞれを希薄
な空燃比で燃焼させるとともに、安定した火炎を形成す
ることができるため、広い運転範囲で低NOxかつ高燃焼
効率での運転を実現することが可能である。
Since a three-layered flame is thus formed, it is easy to ensure the flame stability of each flame.
The method of supplying fuel to the fuel nozzle can be simplified, and the fuel supply amount can be easily adjusted. Furthermore, when the load is high, the fuel supply amount of the secondary fuel is adjusted in accordance with the load fluctuation, and the fuel supply amount of the primary fuel is adjusted in accordance with the intake condition and the turbine speed or the load, so that each of the fuel supply amounts is reduced with a lean air-fuel ratio. Since a stable flame can be formed while burning, it is possible to realize operation with low NOx and high combustion efficiency in a wide operation range.

【0013】本発明に係る予混合燃焼器においてはパイ
ロット火炎は拡散火炎により形成されるため、流量の微
調整を行わなくとも吸気条件に左右されずに安定した火
炎を形成することが可能である。したがって、燃料供給
系のパイロットノズルへの分岐通路に、固定オリフィス
と燃料供給量を段階的に切り替える切替手段を配置する
ことで、燃料供給系の構成を簡素化し、信頼性を向上さ
せることが好ましい。
In the premixed combustor according to the present invention, since the pilot flame is formed by a diffusion flame, it is possible to form a stable flame without being influenced by intake conditions without fine adjustment of the flow rate. . Therefore, it is preferable to simplify the configuration of the fuel supply system and improve reliability by arranging switching means for switching the fixed orifice and the fuel supply amount stepwise in the branch passage to the pilot nozzle of the fuel supply system. .

【0014】本発明に係るガスタービン用予混合燃焼器
は、パイロット部の着火状態をタービン回転数、排ガス
温度、圧力あるいは負荷の上昇により判定する判定手段
をさらに備え、始動時にはパイロットノズルのみへ燃料
を供給し、所定以下の負荷またはタービン回転数の場合
には、負荷変動に応じて一次燃料ノズルへ燃料を導く流
量制御弁を調整することが好ましい。
The premixed combustor for a gas turbine according to the present invention further includes a judging means for judging an ignition state of the pilot section based on a rise in turbine speed, exhaust gas temperature, pressure or load, and only fuel is supplied to the pilot nozzle at the time of starting. When the load or turbine speed is equal to or less than a predetermined value, it is preferable to adjust a flow control valve that guides fuel to the primary fuel nozzle according to the load variation.

【0015】一方、本発明に係る燃料供給制御方法にお
いては、始動時には、パイロットノズルのみへ燃料を供
給するとともに、その流量を固定オリフィスを用いて調
整し、タービン回転数、排ガス温度、圧力あるいは負荷
の上昇によりパイロット燃料の着火を判定するととも
に、パイロット燃料の着火を判定した後に、一次燃料ノ
ズルへの燃料供給を開始し、その燃料供給量を増量する
ことでタービン回転数を規定の回転数まで増加せしめ、
規定のタービン回転数に達した後の負荷運転において、
所定の負荷以下の運転範囲では、二次燃料ノズルへの燃
料供給を遮断し、負荷変動に応じて一次燃料ノズルへの
燃料供給量を調整するとともに、該運転範囲内の所定の
負荷を越えると、パイロットノズルへの供給燃料量を増
加せしめることが好ましい。
On the other hand, in the fuel supply control method according to the present invention, at the time of starting, fuel is supplied only to the pilot nozzle, and its flow rate is adjusted by using a fixed orifice, so that the turbine speed, the exhaust gas temperature, the pressure, or the load are adjusted. The pilot fuel ignition is determined by the rise of the pilot fuel, and after the pilot fuel ignition is determined, the fuel supply to the primary fuel nozzle is started, and the fuel supply amount is increased to reduce the turbine rotational speed to the specified rotational speed. Increase
In load operation after reaching the specified turbine speed,
In the operating range below the predetermined load, the fuel supply to the secondary fuel nozzle is shut off, the fuel supply amount to the primary fuel nozzle is adjusted according to the load fluctuation, and when the load exceeds the predetermined load in the operating range. Preferably, the amount of fuel supplied to the pilot nozzle is increased.

【0016】パイロット燃料の着火を確実に判定するこ
とができるので、未着火時に燃焼器内に大量の燃料が流
入することを防止することができ、爆燃を確実に防止す
ることが可能となる。また、パイロット燃料の着火を確
認した後に、加速制御に移行することで、未着火状態の
大量の予混合気の流入を防止し、爆燃を確実に防止する
とともに、着火後の急加速を抑制することが可能であ
る。さらに、軽負荷運転時においても燃焼室内の空間的
な当量比をほぼ一定に維持することができ、低NOxと低C
O燃焼を広い運転範囲で達成することができる。
Since the ignition of the pilot fuel can be reliably determined, it is possible to prevent a large amount of fuel from flowing into the combustor at the time of non-ignition, and it is possible to reliably prevent deflagration. In addition, after confirming the ignition of the pilot fuel, by shifting to acceleration control, it is possible to prevent the inflow of a large amount of unignited premixed air, reliably prevent deflagration, and suppress sudden acceleration after ignition. It is possible. Furthermore, even during light load operation, the spatial equivalence ratio in the combustion chamber can be maintained almost constant, and low NOx and low C
O combustion can be achieved over a wide operating range.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals as much as possible in each drawing, and redundant description will be omitted.

【0018】図1は、本発明に係るガスタービン用予混
合燃焼器の好適な実施形態を示す縦断面図であり、図2
はこの燃焼器の端面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a preferred embodiment of a premixed combustor for a gas turbine according to the present invention.
FIG. 2 is an end view of the combustor.

【0019】燃焼器2は、略円筒状の外筒21内に同じ
く略円筒状の内筒22が配置された缶型燃焼器であり、
図1においては後述する圧縮機1で圧縮された空気を右
端から外筒21と内筒22の間の空間21aに導いて流
れを反転させて内筒22内へと導いて燃焼させた後に右
端から流出させて後述するタービン3へと供給する逆流
型の燃焼器である。つまり、内筒22内が燃焼室を形成
している(以下、必要に応じて燃焼室22と呼ぶ)。
The combustor 2 is a can-type combustor having a substantially cylindrical inner cylinder 22 disposed inside a substantially cylindrical outer cylinder 21.
In FIG. 1, air compressed by a compressor 1 described later is guided from the right end to a space 21 a between the outer cylinder 21 and the inner cylinder 22 to reverse the flow, and is guided into the inner cylinder 22 for combustion. This is a backflow type combustor that flows out of the tank and is supplied to a turbine 3 described later. That is, the inside of the inner cylinder 22 forms a combustion chamber (hereinafter, referred to as a combustion chamber 22 as necessary).

【0020】図1において外筒21内の左端には後述す
る3系統の燃料供給配管L1〜L3が接続され、それぞ
れパイロットノズル23、一次燃料ノズル24、二次燃
料ノズル25へと連通している。ここで、パイロットノ
ズル23は燃焼室22の上流側(図の左側を指す)中央
に開口部23aを有し、開口部23近傍に点火装置26
が配置されている。パイロットノズル23の外周には、
旋回板26sを有する環状の空気通路26aが形成され
ている。一次燃料ノズル24は、この空気通路26aの
外側周囲に複数配置されており、その下流には、旋回板
27sを有する環状通路(以下、一次予混合通路と呼
ぶ)27が配置され、この一次予混合通路27の燃焼室
22内への流入孔27aは、パイロットノズル23の開
口部23aより流れ方向下流に配置されている。また、
二次燃料ノズル25は、一次燃料ノズル24のさらに外
周に複数配置されており、その下流には、旋回板28s
を有する環状通路(以下、二次予混合通路と呼ぶ)28
が配置され、この二次予混合通路28の燃焼室22内へ
の流入孔28aは、一次予混合通路27の流入孔27a
よりさらに流れ方向下流に配置されている。この結果、
開口部23a、流入孔27a、28aは、図2に示され
るように、燃焼室22の中心から同心円状に配置される
ことになる。
In FIG. 1, three systems of fuel supply pipes L1 to L3, which will be described later, are connected to the left end inside the outer cylinder 21 and communicate with a pilot nozzle 23, a primary fuel nozzle 24, and a secondary fuel nozzle 25, respectively. . Here, the pilot nozzle 23 has an opening 23a at the center of the upstream side (indicating the left side of the figure) of the combustion chamber 22, and the ignition device 26 near the opening 23.
Is arranged. On the outer periphery of the pilot nozzle 23,
An annular air passage 26a having a turning plate 26s is formed. A plurality of primary fuel nozzles 24 are arranged around the outside of the air passage 26a, and an annular passage (hereinafter, referred to as a primary premix passage) 27 having a swirl plate 27s is arranged downstream thereof. The inflow hole 27a of the mixing passage 27 into the combustion chamber 22 is disposed downstream of the opening 23a of the pilot nozzle 23 in the flow direction. Also,
A plurality of secondary fuel nozzles 25 are arranged on the outer periphery of the primary fuel nozzle 24, and a swirl plate 28s
(Hereinafter referred to as a secondary premixing passage) 28
The inflow hole 28a of the secondary premix passage 28 into the combustion chamber 22 is provided with the inflow hole 27a of the primary premix passage 27.
It is arranged further downstream in the flow direction. As a result,
The opening 23a and the inflow holes 27a and 28a are arranged concentrically from the center of the combustion chamber 22, as shown in FIG.

【0021】図3は、この予混合燃焼器2を用いたガス
タービン発電システムを示す概略図である。燃焼器2
は、圧縮機1とタービン3の間に配置され、圧縮機1で
圧縮された空気に燃料を噴射して燃焼させ、得られた高
温ガスによりタービン3を回転させて出力を得る。ター
ビン3の出力軸には例えば、発電機4が接続されてい
る。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a gas turbine power generation system using the premixed combustor 2. Combustor 2
Is disposed between the compressor 1 and the turbine 3, injects fuel into the air compressed by the compressor 1 and burns it, and rotates the turbine 3 with the obtained high-temperature gas to obtain an output. For example, a generator 4 is connected to an output shaft of the turbine 3.

【0022】燃焼器2の上述した燃料供給ラインL1〜
L3は、燃料供給系6の一部であり、都市ガスの供給配
管に接続されているガスコンプレッサー61と、その下
流に配置された遮断弁62の下流側で分岐され、接続さ
れている。パイロットノズル23へと接続されるライン
L1は、さらに二つのラインL10とL11へと接続さ
れ、それぞれに設定流量の異なる固定オリフィス64と
65とが配置され、下流側で再び一本のラインとして接
続されている。ここで、ラインL11には、電磁弁63
が配置されている。一次、二次の各燃料ノズル24、2
5へと接続されるラインL2、L3にはそれぞれ電磁式
の流量調整弁66、67が配置される。
The above-described fuel supply lines L1 to L1 of the combustor 2
L3 is a part of the fuel supply system 6, and is branched and connected at a downstream side of a gas compressor 61 connected to a supply pipe of city gas and a shutoff valve 62 arranged at a downstream side thereof. The line L1 connected to the pilot nozzle 23 is further connected to two lines L10 and L11, each having fixed orifices 64 and 65 having different set flow rates, and connected again as one line on the downstream side. Have been. Here, the solenoid valve 63 is connected to the line L11.
Is arranged. Primary and secondary fuel nozzles 24, 2
Electromagnetic flow control valves 66 and 67 are arranged on the lines L2 and L3 connected to 5, respectively.

【0023】このシステムの運転を制御するコントロー
ラ5には、タービン3の回転数、発電機4の出力、吸気
条件(温度、圧力)、排ガス温度等が入力され、各バル
ブ62、66、67、弁63やガスコンプレッサー61
の作動を制御する。
The controller 5 for controlling the operation of this system receives the rotation speed of the turbine 3, the output of the generator 4, the intake conditions (temperature, pressure), the exhaust gas temperature, etc., and inputs the valves 62, 66, 67, Valve 63 and gas compressor 61
Controls the operation of.

【0024】以下、この燃焼器2の動作を本発明に係る
燃料供給制御方法と合わせて説明する。まず、始動時の
制御について図4を参照して説明する。図4は始動時に
おける制御を示すタイムチャートである。以下、特に説
明のない限り、制御はコントローラ5によって行われる
ものとする。
Hereinafter, the operation of the combustor 2 will be described together with the fuel supply control method according to the present invention. First, control at the time of starting will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a time chart showing the control at the time of starting. Hereinafter, unless otherwise specified, the control is performed by the controller 5.

【0025】時刻t0において、図示していない起動用
モータを駆動させることでタービン3とこれに直結され
ている圧縮機1を回転駆動する。
At time t 0 , a starter motor (not shown) is driven to rotate the turbine 3 and the compressor 1 directly connected thereto.

【0026】タービン3の回転数が所定の回転数に達し
たら(時刻t1の時点)点火装置26をオンにし、その
後時刻t2の時点でガス遮断弁62を開く。ただし、時
刻t1とt2は同時点であってもよい。この時、ラインL
2、L3上の流量調整弁66、67および電磁弁63は
いずれも閉状態に設定されている。ガス遮断弁62を開
くことで、ガスコンプレッサー61で圧縮された都市ガ
スは、ラインL1、L10を介して固定オリフィスによ
り流量調整されてパイロットノズル23へと送られる。
こうしてパイロット部へと燃料が供給され、点火装置2
6によって燃焼室22内で着火され、拡散火炎が形成さ
れる。
When the rotation speed of the turbine 3 reaches a predetermined rotation speed (at time t 1 ), the ignition device 26 is turned on, and thereafter, at time t 2 , the gas shutoff valve 62 is opened. However, times t 1 and t 2 may be at the same time. At this time, the line L
2. The flow control valves 66 and 67 and the solenoid valve 63 on L3 are all set to the closed state. By opening the gas shut-off valve 62, the city gas compressed by the gas compressor 61 is sent to the pilot nozzle 23 after the flow rate is adjusted by the fixed orifice via the lines L1 and L10.
In this way, fuel is supplied to the pilot section, and the ignition device 2
6 ignites in the combustion chamber 22 to form a diffusion flame.

【0027】こうして形成された拡散火炎により、燃焼
室22内で得られた高温ガスをタービン3へと導くこと
で、タービン3を駆動することにより、タービン3の回
転数が増加していく。この回転数の上昇を検出すること
で、パイロット部の着火の成否を確実に判定することが
できる。また、着火が成功した際には排ガスの温度や、
圧縮機1の出口圧力、発電機4の負荷も上昇するから、
これらの変化を基にして着火の成否を判定してもよい。
By driving the turbine 3 by guiding the high-temperature gas obtained in the combustion chamber 22 to the turbine 3 by the diffusion flame thus formed, the rotation speed of the turbine 3 increases. By detecting the increase in the number of revolutions, the success or failure of ignition of the pilot portion can be reliably determined. Also, when ignition is successful, the temperature of the exhaust gas,
Since the outlet pressure of the compressor 1 and the load of the generator 4 also increase,
The success or failure of ignition may be determined based on these changes.

【0028】着火成功と判定したら(時刻t3の時
点)、ラインL2上の流量調整弁66を開き、徐々にそ
の開度を上げていくことで、一次燃料ノズル24へと供
給される燃料の量を増加せしめる。こうして、一次燃料
ノズル24から供給された燃料は、圧縮機1から空間2
1aを介して導入された燃焼用空気と混合し、一次予混
合通路27を介して燃焼室22内へと導入される。そし
て、内側に形成されているパイロット部の拡散火炎によ
って着火、燃焼し、拡散火炎の外周、下流側に安定した
一次予混合火炎を形成する。こうして燃料供給量を増加
させることで、タービン3の回転数を増加せしめ、スム
ースな立ち上げを行うことができる。
When it is determined that the ignition has succeeded (at time t 3 ), the flow control valve 66 on the line L 2 is opened, and the opening thereof is gradually increased, so that the fuel supplied to the primary fuel nozzle 24 is reduced. Increase the amount. Thus, the fuel supplied from the primary fuel nozzle 24 is supplied from the compressor 1 to the space 2.
It mixes with the combustion air introduced through 1 a and is introduced into the combustion chamber 22 through the primary premixing passage 27. Then, the flame is ignited and burned by the diffusion flame of the pilot portion formed inside, and a stable primary premixed flame is formed on the outer periphery and downstream of the diffusion flame. By increasing the fuel supply amount in this way, the rotation speed of the turbine 3 can be increased, and a smooth start-up can be performed.

【0029】本発明においては、固定オリフィスをパイ
ロット燃料の供給量調整に用いることにより、燃料供給
量を制御弁でコントロールする場合と比較して、供給量
の再現性が高く、確実な流量設定ができるため、確実か
つ安定した着火を実現できる。制御弁で同じ制御を行お
うとすると、高価なアクチュエータ付制御弁が必要とな
るが、固定オリフィスは構成が簡単で安価に実現できる
ので、設備コストを削減でき、またメンテナンス性も向
上する利点がある。
In the present invention, by using the fixed orifice for adjusting the supply amount of the pilot fuel, the reproducibility of the supply amount is higher and the flow rate can be reliably set as compared with the case where the fuel supply amount is controlled by the control valve. As a result, reliable and stable ignition can be realized. To perform the same control with a control valve, an expensive control valve with an actuator is required.However, the fixed orifice has a simple configuration and can be realized at low cost, which has the advantage of reducing equipment costs and improving maintainability. .

【0030】続いて、部分負荷運転時の燃料制御方法に
ついて説明する。まず、燃料制御の基本的な考え方につ
いて図5を参照して説明する。図5は、負荷率と燃料供
給量の関係を燃料の供給種別と合わせて概略的に説明し
たグラフである。
Next, the fuel control method during the partial load operation will be described. First, the basic concept of fuel control will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a graph schematically illustrating the relationship between the load factor and the fuel supply amount together with the fuel supply type.

【0031】まず、低負荷時(例えば、50%未満の負
荷時)には、パイロット燃料ガスと一次燃料ガスのみを
供給して燃焼を行う。この低負荷領域でも例えば30%
以上の負荷領域ではパイロット燃料ガスを増量して燃焼
を行う。そして、高負荷時には、二次燃料ガスを加えて
3段階で燃焼を行う。
First, when the load is low (for example, when the load is less than 50%), only the pilot fuel gas and the primary fuel gas are supplied to perform combustion. Even in this low load region, for example, 30%
In the above load region, combustion is performed by increasing the amount of pilot fuel gas. When the load is high, the secondary fuel gas is added to perform combustion in three stages.

【0032】次に、具体的な制御について図6、図7を
参照して説明する。図6は、発電電力(負荷)率に対す
る各燃料ガス流量を、図7は、発電電力(負荷)率に対
する各燃料ガスの当量比を示している。ここで、図7
(a)は、吸気温度15℃のときのグラフであり、図7
(b)は、吸気温度40℃のときのグラフである。
Next, specific control will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows the flow rate of each fuel gas with respect to the generated power (load) rate, and FIG. 7 shows the equivalent ratio of each fuel gas with respect to the generated power (load) rate. Here, FIG.
FIG. 7A is a graph when the intake air temperature is 15 ° C.
(B) is a graph when the intake air temperature is 40 ° C.

【0033】吸気温度が15℃の場合は、図6、図7に
示されるように、発電機4による発電電力量が約50%
以下の低負荷領域においては、パイロット燃料ガスと一
次燃料ガスのみを供給して燃焼を行う。本発明において
は、パイロット燃料ガスのガス供給量の調整を固定オリ
フィスを用いて行うことで、パイロット燃料ガスの供給
量を負荷に関わらずにほぼ一定に維持している。そのた
め、上流側中心部に形成される拡散火炎を全負荷状態で
安定した状態に維持することができる。さらに、パイロ
ット燃料ガスの供給ラインL11上の電磁弁63を作動
させて、負荷が約30%以下はラインL10上の固定オ
リフィス64のみを燃料供給量の調整に用い、それ以上
の場合にはラインL11上の固定オリフィス65を併用
することで、パイロット燃料ガスの供給量を2段階に切
り替えれば、図7(a)に示されるように、高負荷領域
でもパイロット部における当量比をほぼ一定に維持する
ことができる。なお、パイロット当量比を全負荷領域で
所望の範囲に設定可能であれば、図3に示されるように
固定オリフィスを2系統設けなくとも、一つの固定オリ
フィスのみに簡易化することも可能である。また、異な
るオリフィスを2系統用意しておいて、それぞれを切り
替えることで流量を所定の流量に調整する方法を採って
もよい。
When the intake air temperature is 15 ° C., as shown in FIGS. 6 and 7, the amount of power generated by the generator 4 is about 50%.
In the following low load range, combustion is performed by supplying only the pilot fuel gas and the primary fuel gas. In the present invention, the supply amount of the pilot fuel gas is maintained substantially constant regardless of the load by adjusting the gas supply amount of the pilot fuel gas using the fixed orifice. Therefore, the diffusion flame formed in the central portion on the upstream side can be maintained in a stable state at the full load. Further, the solenoid valve 63 on the pilot fuel gas supply line L11 is operated to use only the fixed orifice 64 on the line L10 for adjusting the fuel supply amount when the load is about 30% or less. By using the fixed orifice 65 on L11 together and switching the supply amount of the pilot fuel gas to two stages, as shown in FIG. 7A, the equivalence ratio in the pilot portion is maintained substantially constant even in a high load region. can do. Note that if the pilot equivalent ratio can be set to a desired range in the entire load region, it is possible to simplify to only one fixed orifice without providing two fixed orifices as shown in FIG. . Alternatively, a method may be adopted in which two different orifices are prepared and the flow rate is adjusted to a predetermined flow rate by switching each of them.

【0034】この低負荷領域においては、一次燃料ガス
の供給ラインL2上の流量調整バルブの開度を負荷(発
電電力量)に応じて調整することで、全ガス供給量を負
荷に応じた値となるよう調整する。パイロット拡散火炎
の下流側外周に一次予混合火炎を形成することで、一次
予混合ガスは広い当量比範囲で安定した燃焼が可能であ
る。
In this low load range, the total gas supply amount is adjusted to a value corresponding to the load by adjusting the opening of the flow rate control valve on the primary fuel gas supply line L2 according to the load (the amount of generated power). Adjust so that By forming the primary premixed flame on the outer periphery on the downstream side of the pilot diffusion flame, the primary premixed gas can stably burn in a wide equivalent ratio range.

【0035】負荷が約50%以上の高負荷領域において
は、二次燃料ガス供給ラインL3上の流量調整弁67を
開くことで、二次燃料ガスを供給し、3系統による運転
を行う。この場合には、負荷に応じて流量調整弁67の
開度を調整するとともに、一次燃料ガスの供給量を調整
する流量調整弁66の開度は入口空気条件とタービン回
転数あるいは負荷に応じて、負荷に対して当量比がほぼ
一定となるように制御する。これにより、一次予混合火
炎の燃焼火炎温度を一定に保ち、サーマルNOxの発生を
抑えることができる。
In a high-load region where the load is about 50% or more, the secondary fuel gas is supplied by opening the flow control valve 67 on the secondary fuel gas supply line L3, and operation is performed by three systems. In this case, the opening of the flow control valve 67 for adjusting the supply amount of the primary fuel gas is adjusted according to the inlet air condition and the turbine speed or the load while adjusting the opening of the flow control valve 67 according to the load. , So that the equivalent ratio with respect to the load becomes substantially constant. As a result, the combustion flame temperature of the primary premixed flame can be kept constant, and the generation of thermal NOx can be suppressed.

【0036】一次予混合火炎のさらに下流側外周に形成
される二次予混合火炎は、パイロットの拡散火炎と一次
予混合火炎によってより希薄な当量比での燃焼が可能と
なる。したがって、サーマルNOxの発生が抑制され、高
い燃焼効率を得ることができる。また、内周側の一次予
混合火炎の燃焼温度が略一定に保たれているので、これ
により安定した火炎を形成することができる。
The secondary premixed flame formed on the outer periphery on the downstream side of the primary premixed flame can be burned at a leaner equivalence ratio by the pilot diffusion flame and the primary premixed flame. Therefore, generation of thermal NOx is suppressed, and high combustion efficiency can be obtained. Further, since the combustion temperature of the primary premixed flame on the inner peripheral side is kept substantially constant, a stable flame can be formed.

【0037】この結果、本実施形態のガスタービン用予
混合燃焼器においては、負荷20〜100%のほぼ全運
転範囲でNOx濃度10ppm(O2=16%)レベルの低NOx運
転と、99.5%以上の高燃焼効率運転を実現することが可
能である。
As a result, in the premixed combustor for a gas turbine according to the present embodiment, low NOx operation with a NOx concentration of 10 ppm (O 2 = 16%) over almost the entire operation range with a load of 20 to 100% and 99.5% It is possible to realize the high combustion efficiency operation described above.

【0038】負荷に応じた2系統運転と3系統運転の切
替およびパイロット燃料ガスと一次燃料ガスのガス供給
量の段階的切替のタイミングは、負荷上昇時と負荷下降
時とでオフセットを設けることが好ましい。
The timing of switching between the two-system operation and the three-system operation according to the load and the stepwise switching of the gas supply amounts of the pilot fuel gas and the primary fuel gas may be provided with an offset between when the load increases and when the load decreases. preferable.

【0039】すなわち、負荷上昇時は、負荷が32%以
上になった時点で、パイロットガスの供給量をステップ
的に増加させて、一次燃料ガスの供給量をその分だけ減
少させ、さらに負荷が55%以上になった時点で二次燃
料ガスの供給を開始して、一次燃料ガスの供給量をその
分だけ減少させる。一方、負荷減少時には、負荷が50
%以下になった時点で、二次燃料ガスの供給を停止し
て、一次燃料ガスの供給量をその分だけ増量する。さら
に、負荷が約28%以下になった時点で、パイロットガ
スの供給量をステップ的に減少させて、一次燃料ガスの
供給量をその分だけ増量する制御を行う。
That is, when the load is increased, when the load becomes 32% or more, the supply amount of the pilot gas is increased in a stepwise manner, the supply amount of the primary fuel gas is reduced by that amount, and the load is further reduced. The supply of the secondary fuel gas is started at the point in time when it becomes 55% or more, and the supply amount of the primary fuel gas is reduced accordingly. On the other hand, when the load decreases, the load becomes 50
%, The supply of the secondary fuel gas is stopped, and the supply amount of the primary fuel gas is increased by that amount. Further, when the load is reduced to about 28% or less, control is performed such that the supply amount of the pilot gas is reduced stepwise and the supply amount of the primary fuel gas is increased accordingly.

【0040】このようにオフセットを設けると、負荷が
切替の設定値付近で周期的に増減する場合であっても、
頻繁に切替動作を行うことがなくなるので、切替時に動
作する弁等の不要な摩耗、損傷を防止することができ、
システムの信頼性が向上する。また、燃焼室22内の火
炎の状態が頻繁に切り替わることがなく、安定した燃焼
状態を維持することができる。
By providing an offset in this manner, even if the load periodically increases and decreases near the set value for switching,
Since the switching operation is not performed frequently, unnecessary wear and damage of valves and the like that operate at the time of switching can be prevented.
System reliability is improved. Further, the state of the flame in the combustion chamber 22 does not change frequently, and a stable combustion state can be maintained.

【0041】吸気温度が40℃に上がった場合は、図7
(b)に示されるように、運転可能な発電電力範囲が図
7(a)に示される15℃の場合よりも発電電力の低い
側に変位するが、この場合も可能な発電電力範囲におい
て、上述したように各系統の燃料供給を切り替える制御
を行うことで、全運転範囲において全当量比をほぼ一定
に維持することができ、安定した火炎を形成して低NO
x、低CO燃焼を達成することが可能である。
When the intake air temperature rises to 40.degree.
As shown in (b), the operable generated power range is shifted to a lower side of the generated power than in the case of 15 ° C. shown in FIG. 7 (a). By performing the control of switching the fuel supply of each system as described above, the entire equivalence ratio can be maintained almost constant in the entire operation range, and a stable flame is formed to reduce the NO
x, it is possible to achieve low CO combustion.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように本発明の予混合燃焼
器によれば、3系統の燃料供給系を用いて拡散燃焼と予
混合燃焼を組み合わせて燃焼を行う予混合燃焼器におい
て、上流側にパイロット火炎となる拡散火炎を、その下
流側に一次予混合火炎、さらにその下流側に二次予混合
火炎を配置することで、通常よりも希薄な当量比での燃
焼を可能とし、NOx濃度10ppm(O2=16%)レベルの低
NOxで、99.5%以上の高燃焼効率を実現することが可能
である。
As described above, according to the premixed combustor of the present invention, in the premixed combustor which performs combustion by combining diffusion combustion and premixed combustion using three fuel supply systems, By disposing a diffusion flame, which becomes a pilot flame, a primary premixed flame downstream, and a secondary premixed flame further downstream, combustion at a leaner equivalence ratio than normal becomes possible, and NOx concentration Low level of 10ppm (O 2 = 16%)
With NOx, it is possible to achieve a high combustion efficiency of 99.5% or more.

【0043】そして、本発明の燃料供給制御方法によれ
ば、一次燃料ノズルへの燃料供給量を吸気条件に応じて
調整することにより、一次予混合火炎の燃焼火炎温度を
一定に維持して、二次予混合火炎をより低い当量比で形
成することが可能であり、低NOxと高燃焼効率を実現で
きる。
According to the fuel supply control method of the present invention, the combustion flame temperature of the primary premixed flame is kept constant by adjusting the fuel supply amount to the primary fuel nozzle according to the intake condition. The secondary premixed flame can be formed with a lower equivalent ratio, and low NOx and high combustion efficiency can be realized.

【0044】また、パイロット燃焼ノズルへの燃料供給
を固定オリフィスによって行うことで、着火時の燃料供
給量を常に略一定に維持することができるので、確実な
着火が行える。
Further, by supplying fuel to the pilot combustion nozzle through the fixed orifice, the fuel supply amount at the time of ignition can be always maintained substantially constant, so that reliable ignition can be performed.

【0045】そして、パイロットの着火を確認してから
一次燃料の供給を行うことで確実な着火とスムースな加
速を実現できる。
Then, by supplying the primary fuel after confirming the ignition of the pilot, reliable ignition and smooth acceleration can be realized.

【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用予混合燃焼器を示
す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a premixed combustor for a gas turbine according to the present invention.

【図2】図1の燃焼器の端面を示す図である。FIG. 2 is a view showing an end face of the combustor of FIG. 1;

【図3】図1の予混合燃焼器を用いたガスタービン発電
システムを示す概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a gas turbine power generation system using the premixed combustor of FIG. 1;

【図4】図1の燃焼器の始動時の制御を示すタイムチャ
ートである。
FIG. 4 is a time chart showing control at the time of starting the combustor of FIG. 1;

【図5】負荷率と燃料供給量の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a load factor and a fuel supply amount.

【図6】発電電力量と燃料流量の関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a generated power amount and a fuel flow rate.

【図7】発電電力量と各ガスの当量比を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a generated power amount and an equivalent ratio of each gas.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧縮機、2…予混合燃焼器、3…タービン、4…発
電機、5…コントローラ、6…燃料供給系、21…外
筒、22…内筒、23…パイロットノズル、24…一次
燃料ノズル、25…二次燃料ノズル、26…点火装置、
27…一次予混合通路、28…二次予混合通路、64、
65…固定オリフィス、66、67…流量調整弁。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressor, 2 ... Premix combustor, 3 ... Turbine, 4 ... Generator, 5 ... Controller, 6 ... Fuel supply system, 21 ... Outer cylinder, 22 ... Inner cylinder, 23 ... Pilot nozzle, 24 ... Primary fuel Nozzle, 25: secondary fuel nozzle, 26: ignition device,
27: primary premix passage, 28: secondary premix passage, 64
65: fixed orifice, 66, 67: flow control valve.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 陽一郎 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 畦上 修 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 井戸田 芳典 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 樋口 新一郎 愛知県豊田市元町1番地 トヨタ自動車株 式会社元町工場内 (72)発明者 佐藤 浩 東京都新宿区西新宿3−7−1新宿パーク タワー27階 東京瓦斯株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoichiro Okubo 41-41, Chuchu-Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. 41, Yokomichi, Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Yoshinori Iwata, Yoshinori Iwata 41, Yoji, Chukuji, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Japan 1 Motomachi Toyota City Inside Motomachi Plant of Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroshi Sato Inside Tokyo Gas Co., Ltd. 27F Shinjuku Park Tower 3-7-1 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼器の中央に配置されているパイロッ
トノズルを有するパイロット部と、その外周部に配置さ
れ、一次燃料ノズルを有する一次予混合ガス通路と、さ
らにその外周に配置され、二次燃料ノズルを有する二次
予混合ガス通路と、燃料遮断弁を介して、前記パイロッ
トノズル、一次燃料ノズル、二次燃料ノズルのそれぞれ
に分岐して接続され、各ノズルに独立して燃料を供給す
る燃料供給系と、を備えているガスタービン用予混合燃
焼器において、 前記パイロット部の燃焼室内開口部の下流側に前記一次
予混合ガス通路の燃焼室内流入孔が、さらにその下流側
に前記二次予混合ガス通路の燃焼室内流入孔が配置され
るとともに、前記燃料供給系の前記一次燃料ノズル、二
次燃料ノズルへの分岐通路にはそれぞれ流量制御弁が配
置されており、所定の負荷あるいはタービン回転数以上
の条件では、前記パイロットノズル、一次燃料ノズル、
二次燃料ノズルのすべてに燃料を供給するとともに、負
荷変動に応じて前記二次燃料ノズルへ燃料を導く流量制
御弁を調整し、吸気条件とタービン回転数あるいは負荷
に応じて前記一次燃料ノズルへ燃料を導く流量制御弁を
調整する燃料制御装置を備えているガスタービン用予混
合燃焼器。
1. A pilot section having a pilot nozzle disposed in the center of a combustor, a primary premixed gas passage having a primary fuel nozzle disposed on an outer peripheral section thereof, and a secondary premixed gas passage having a primary fuel nozzle disposed on an outer peripheral section thereof. Via a secondary premixed gas passage having a fuel nozzle, and a fuel cutoff valve, the pilot nozzle, the primary fuel nozzle, and the secondary fuel nozzle are branched and connected to each other, and independently supply fuel to each nozzle. A premixed combustor for a gas turbine, comprising: a fuel supply system; and a combustion chamber inflow hole of the primary premixed gas passage downstream of an opening of the combustion chamber of the pilot section, and a fuel injection system further downstream of the pilot chamber. The inflow hole of the combustion chamber of the next premix gas passage is arranged, and a flow control valve is arranged in each of the branch passages of the fuel supply system to the primary fuel nozzle and the secondary fuel nozzle. Is and, in certain load or turbine speed above conditions, the pilot nozzle, the primary fuel nozzles,
While supplying fuel to all of the secondary fuel nozzles, adjusting the flow control valve that guides the fuel to the secondary fuel nozzles according to load fluctuations, and adjusting the flow rate to the primary fuel nozzles according to the intake conditions and the turbine speed or load. A premix combustor for a gas turbine, comprising a fuel control device for adjusting a flow control valve for guiding fuel.
【請求項2】 前記燃料供給系の前記パイロットノズル
への分岐通路には、固定オリフィスとパイロットノズル
への燃料供給量を段階的に切り替える切替手段をさらに
備えている請求項1記載のガスタービン用予混合燃焼
器。
2. The gas turbine according to claim 1, further comprising a switching means for stepwise switching a fuel supply amount to the fixed orifice and the pilot nozzle in a branch passage of the fuel supply system to the pilot nozzle. Premixed combustor.
【請求項3】 パイロット部の着火状態をタービン回転
数、排ガス温度、圧力あるいは負荷の上昇により判定す
る判定手段をさらに備え、始動時にはパイロットノズル
のみへ燃料を供給し、所定以下の負荷またはタービン回
転数の場合には、負荷変動に応じて前記一次燃料ノズル
へ燃料を導く流量制御弁を調整する請求項1または2の
いずれかに記載のガスタービン用予混合燃焼器。
3. The engine further comprises a determination means for determining an ignition state of the pilot section based on an increase in turbine speed, exhaust gas temperature, pressure, or load. The premixed combustor for a gas turbine according to claim 1, wherein in the case of a number, a flow control valve for guiding fuel to the primary fuel nozzle is adjusted according to a load change.
【請求項4】 燃料遮断弁を介して、ガスタービン用予
混合燃焼器のパイロットノズル、一次燃料ノズル、二次
燃料ノズルのそれぞれに分岐して接続されている燃料供
給系により、燃料を供給するガスタービン用予混合燃焼
器の燃料供給制御方法であって、 前記予混合燃焼器は、パイロット火炎と、一次予混合火
炎、二次予混合火炎が上流側から下流方向へと三層構造
に形成される予混合燃焼器であり、 所定の負荷あるいはタービン回転数以上の条件では、前
記パイロットノズル、一次燃料ノズル、二次燃料ノズル
のすべてに燃料を供給するとともに、前記二次燃料ノズ
ルへの燃料供給量は負荷変動に応じて調整し、前記一次
燃料ノズルへの燃料供給量は吸気条件と、タービン回転
数あるいは負荷に応じて調整するガスタービン用予混合
燃焼器の燃料供給制御方法。
4. A fuel supply system supplies fuel through a fuel cutoff valve to a pilot nozzle, a primary fuel nozzle, and a secondary fuel nozzle of a premixed combustor for a gas turbine, which are branched and connected to the fuel nozzle. A fuel supply control method for a gas turbine premixed combustor, wherein the premixed combustor includes a pilot flame, a primary premixed flame, and a secondary premixed flame formed in a three-layer structure from an upstream side to a downstream side. In a premixed combustor, fuel is supplied to all of the pilot nozzle, the primary fuel nozzle, and the secondary fuel nozzle under the condition of a predetermined load or a turbine speed or more, and the fuel to the secondary fuel nozzle is supplied to the pilot nozzle. The supply amount is adjusted according to the load fluctuation, and the fuel supply amount to the primary fuel nozzle is adjusted according to the intake condition and the turbine speed or the load. Fuel supply control method of.
【請求項5】 始動時には、パイロットノズルのみへ燃
料を供給するとともに、その流量を固定オリフィスを用
いて調整し、 タービン回転数、排ガス温度、圧力あるいは負荷の上昇
によりパイロット燃料の着火を判定するとともに、 パイロット燃料の着火を判定した後に、一次燃料ノズル
への燃料供給を開始し、その燃料供給量を増量すること
でタービン回転数を規定の回転数まで増加せしめ、 規定のタービン回転数に達した後の負荷運転において、
所定の負荷以下の運転範囲では、前記二次燃料ノズルへ
の燃料供給を遮断し、負荷変動に応じて前記一次燃料ノ
ズルへの燃料供給量を調整するとともに、該運転範囲内
の所定の負荷を越えると、前記パイロットノズルへの供
給燃料量を増加せしめる請求項4記載のガスタービン用
予混合燃焼器の燃料供給制御方法。
5. At startup, fuel is supplied only to the pilot nozzle, the flow rate is adjusted using a fixed orifice, and ignition of the pilot fuel is determined based on a rise in turbine speed, exhaust gas temperature, pressure or load. After the pilot fuel ignition was determined, fuel supply to the primary fuel nozzle was started and the amount of fuel supplied was increased to increase the turbine speed to the specified speed, and reached the specified turbine speed. In later load operation,
In an operation range equal to or less than a predetermined load, the fuel supply to the secondary fuel nozzle is shut off, the fuel supply amount to the primary fuel nozzle is adjusted according to the load variation, and a predetermined load within the operation range is reduced. 5. The fuel supply control method for a premixed combustor for a gas turbine according to claim 4, wherein the fuel supply amount to the pilot nozzle is increased when the pressure exceeds the limit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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