JP2004353890A - Fuel injection nozzle for gas turbine engine - Google Patents

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JP2004353890A
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真一 樽井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection nozzle for a gas turbine engine for reducing smoke and soot by preventing the product of a excess fuel region while maintaining the effects of scavenging air on preventing the deposition of carbon. <P>SOLUTION: In the fuel injection nozzle for the gas turbine engine, a fuel injection opening at the front end of the nozzle is opened to a combustor so that liquid fuel is sprayed at a preset injection angle and supplied from the fuel injection opening to the combustor. An enclosure pipe 67 is externally inserted at a gap into the outer periphery at the front end of the nozzle to form a scavenging air outlet as an annular gap in a circular shape concentric with the fuel injection opening. The scavenging air is supplied from the scavenging air outlet to the front end of the nozzle. A turn imparting means 75 is provided in the enclosure pipe 67 for turning the scavenging air supplied from the scavenging air outlet. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単筒缶型燃焼器を搭載したガスタービン機関の燃料噴射ノズルに関し、更に詳しくは、ノズル先端部に供給される掃気空気による液体燃料の噴射角減少を防止する改良技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、発電システムに用いられるガスタービンには液体燃料を使用する単筒缶型燃焼器を搭載したものがある。図6は単筒缶型燃焼器を備えたガスタービンエンジンの断面図、図7は従来の燃料噴射ノズルの外観を表す正面図、図8は図6のイ部拡大図、図9は図8のB−B断面図である。この種のガスタービン1では、吸気口3から吸い込まれた空気が圧縮機5におけるロータ7の回転により圧縮され、高温高圧の状態となって燃焼器9に導かれる。燃焼器9に導かれた空気は、供給燃料と混合して燃焼され、高温高圧の燃焼ガスとなる。燃焼ガスは、タービン部11で膨張し、そのエネルギーがタービン13の回転力に変換される。回転力の一部は圧縮機5の動力となり、他の一部はガスタービン1の出力となる。タービン部11で回転力に変換された後の燃焼ガスは、排気部15を通過して外部に排出される。
【0003】
燃焼器9には液体燃料を供給する燃料噴射ノズル17が設けられる。燃料噴射ノズル17は、図7に示すように、フランジ部19を有する。燃料噴射ノズル17は、フランジ部19が燃焼器9の外筒蓋体21に固定されることで下方の管体23が燃焼器9の内部に挿入される。燃料噴射ノズル17の上部には第1燃料供給口25、第2燃料供給口27が開口され、第1燃料供給口25から供給された液体燃料は図8に示す第1供給路29を流下して円錐形状の渦巻き室31に至る。第2燃料供給口27から供給された液体燃料は第2供給路33を通過して渦巻き室31の側面より供給される。従って、渦巻き室31で合流した液体燃料は、旋回成分を与えられ、燃焼器9内で開口する燃料噴射口35から所定の噴射角で噴霧供給される。このようにして噴霧供給された液体燃料は、遠心力によって微粒化される。
【0004】
ところで、ノズル先端部37は、液体燃料によって冷却されるため、低温状態にあり、それにより、燃料の燃え残りがカーボンとなって付着し易い状態にある。このため、従来の燃料噴射ノズル17では、ノズル先端部37の外周に間隙を有して囲い管39を外挿することで燃料噴射口35と同心円状の円環間隙となる掃気空気出口41を形成し、囲い管39に穿設した図9に示す掃気空気導入口43より空気を導入し、掃気空気出口41からノズル先端部37へ掃気空気を供給することで、カーボン付着を防止していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の燃料噴射ノズルでは、掃気空気出口から掃気空気が供給されると、燃料噴射口から所定の噴射角で噴霧供給された液体燃料が外側から供給される掃気空気と干渉し、噴射角が減少する影響を受けた。この結果、液体燃料が遠心力によって十分に微粒化されなくなり、煤煙排出の要因の一つとして考えられる燃料過剰領域が生成された。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、掃気空気によるカーボン付着防止効果は維持しつつ、燃料過剰領域の生成を阻止し、煤煙を低減することができるガスタービン機関の燃料噴射ノズルを得ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
この発明の請求項1記載の燃料噴射ノズル51は、ノズル先端部37の燃料噴射口35を燃焼器9に開口させ、前記燃料噴射口35から前記燃焼器9へ所定の噴射角で液体燃料を噴霧供給するとともに、前記ノズル先端部37の外周に間隙を有して囲い管67を外挿することで前記燃料噴射口35と同心円状の円環間隙83となる掃気空気出口41を形成し、該掃気空気出口41から前記ノズル先端部37へ掃気空気を供給するガスタービン機関1の燃料噴射ノズル51であって、前記掃気空気出口41から供給される掃気空気を旋回させる旋回付与手段75を、前記囲い管67に設けたことを特徴とする。
【0007】
この燃料噴射ノズル51では、掃気空気出口41からノズル先端部37へ掃気空気が供給される燃料噴射ノズル51において、掃気空気出口41から供給される掃気空気を旋回させる旋回付与手段75が囲い管67に設けられ、掃気空気出口41から供給される掃気空気がノズル先端部37に接触する旋回流として供給され、ノズル先端部37に対するカーボン付着が防止されるとともに、旋回成分を有する掃気空気によって半径方向外側に向かうガスの流れが誘引され、液体燃料の噴射角が広げられる。これにより、液体燃料の微粒化が促進され、燃料過剰領域が生成され難くなり、煤煙が低減されることになる。
【0008】
請求項2記載の燃料噴射ノズル51は、請求項1記載のガスタービン機関の燃料噴射ノズル51であって、前記旋回付与手段75が、空気の通気路69に露出された前記囲い管67の外周壁73と、前記囲い管67の中心79を通る半径方向の仮想線81に対して所定角度αを有して該外周壁73に穿設され前記通気路69から前記円環間隙83へ空気を導入する掃気空気導入口77とからなることを特徴とする。
【0009】
この燃料噴射ノズル51では、通気路69に陽圧の空気が通され、通気路69に露出されている囲い管67の掃気空気導入口77からこの空気が囲い管67の内側に導入される。囲い管67の内側にはノズル先端部37との間に円環空間となる間隙が形成され、この円環空間は掃気空気出口41となって燃料噴射口35を包囲して開口される。そして、掃気空気導入口77を介して囲い管67の内側に導入される空気は、掃気空気導入口41が囲い管67の中心79を通る半径方向の仮想線81に対して所定角度αを有していることで、囲い管67の軸線回りに旋回しながら流下し、掃気空気出口41から旋回掃気空気流となって供給される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスタービン機関の燃料噴射ノズルの好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明に係る燃料噴射ノズルの外観を表す正面図、図2は燃焼器に取付けられた燃料噴射ノズルの断面図、図3は図2のA−A断面図である。なお、図6〜図9に示した部材と同一の部材には同一の符号を付して説明する。
【0011】
燃料噴射ノズル51は、本体53の下部が、フランジ部19を境に管体23となる。本体53には、第1燃料供給口25と、第2燃料供給口27とが開口されている。図2に示すように、管体23は、外管55と、内管57とからなる。内管57は、間隙を有して外管55の内部に装着され、本体53の上面に螺着される栓体59により皿バネ61を介して押圧固定される。
【0012】
内管57の内部は、軸線方向に延在する第1供給路29となり、上記第1燃料供給口25と通じる。また、内管57と外管55との間隙は、第2供給路33となり、上記第2燃料供給口27と通じる。外管55の先端には渦巻き室31が固設される。渦巻き室31には、第1供給路29が同軸に接続され、その側面には連通孔63を介して第2供給路33が接続される。渦巻き室31の先端は、燃料噴射口35となって燃焼器9の内筒65に開口される。
【0013】
第1燃料供給口25から供給された液体燃料は第1供給路29を流下して円錐形状の渦巻き室31に至る。第2燃料供給口27から供給された液体燃料は第2供給路33を通過して渦巻き室31の側面より供給される。従って、渦巻き室31で合流した液体燃料は、旋回成分を与えられ、燃焼器9内で開口する燃料噴射口35から所定の噴射角で噴霧供給される。このようにして噴霧供給された液体燃料は、遠心力によって微粒化される。
【0014】
外管55の先端には間隙を有して囲い管67が外挿される。ノズル先端部37の外周に間隙を有して囲い管67を外挿することで、管体23の先端には、燃料噴射口35と同心円状の円環間隙となる掃気空気出口41が形成される。
【0015】
燃焼器9の内筒65は、通気路69を介して燃焼器9の外筒蓋体71に覆われる。燃料噴射ノズル51は、フランジ部19が外筒蓋体71に固定される一方、燃料噴射口35が燃焼器9の内筒65内で開口されることで、その中間部分である囲い管67の外周壁73が通気路69に露出される。この通気路69に露出した囲い管67には旋回付与手段75が設けられている。
【0016】
本実施の形態において、旋回付与手段75は、外周壁73に穿設される掃気空気導入口77によって構成されている。掃気空気導入口77は、図3に示すように、囲い管67の中心79を通る半径方向の仮想線81に対して所定角度αを有して、外周壁73に穿設されている。外管55の先端外周は縮径された小径部82となっている。外管55に外挿された囲い管67は、この小径部82との間が円環間隙83となる。陽圧である通気路69内の空気は、この掃気空気導入口77から円環間隙83内へと導入される。なお、図2中、85は、スワラー(渦巻翼)を表す。
【0017】
上記のように構成された燃料噴射ノズル51では、通気路69に例えば陽圧の空気(例えば圧縮機5で圧縮された高温高圧空気又は燃焼空気)が通され、通気路69に露出されている囲い管67の掃気空気導入口77からこの空気が囲い管67の内側に導入される。囲い管67の内側にはノズル先端部37(外管55の小径部81)との間に円環空間となる間隙(円環間隙83)が形成され、この円環間隙83は掃気空気出口41となって燃料噴射口35を包囲して開口される。そして、掃気空気導入口77を介して囲い管67の内側に導入される空気は、掃気空気導入口77が囲い管67の中心79を通る半径方向の仮想線81に対して所定角度αを有していることで、囲い管67の軸線回りに旋回しながら流下し、掃気空気出口41から旋回掃気空気流となって燃焼器9内に供給される。
【0018】
従って、上記の燃料噴射ノズル51によれば、掃気空気出口41から供給される掃気空気がノズル先端部37に接触する旋回流として供給され、ノズル先端部37に対するカーボン付着が防止されるとともに、旋回成分が有する掃気空気によって半径方向外側に向かうガスの流れが誘引され、液体燃料の噴射角が広げられる。これにより、液体燃料の微粒化が促進され、燃料過剰領域が生成され難くなり、煤煙が低減されることになる。また、旋回を与えた掃気空気を燃料噴射口35の近傍に導入することで、液体燃料と空気との混合が促進され、排気ガス中のCO、NOを低減する効果も得ることができる。
【0019】
上記実施の形態の構成で製作した対策後の燃料噴射ノズルと、従来構成の対策前の燃料噴射ノズルとをガスタービンに用い、排気スモークレベルと、NO−COレベルを比較した結果を図4、図5に示す。
図4から明らかなように、対策後の燃料噴射ノズルを用いたガスタービンでは、対策前の燃料噴射ノズルを用いたガスタービンに比べ、全ての負荷率において排気スモークレベルの低減することが認められた。また、図5から明らかなように、対策後の燃料噴射ノズルを用いたガスタービンでは、対策前の燃料噴射ノズルを用いたガスタービンに比べ、排気ガス中のNO−COレベルの低減することが認められた。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るガスタービン機関の燃料噴射ノズルによれば、掃気空気出口からノズル先端部へ掃気空気を供給する燃料噴射ノズルにおいて、掃気空気出口から供給される掃気空気を旋回させる旋回付与手段を、囲い管に設けたので、掃気空気出口から供給される掃気空気をノズル先端部に接触する旋回流として供給でき、ノズル先端部に対するカーボン付着を防止できるとともに、旋回成分を有する掃気空気によって半径方向外側に向かうガスの流れを誘引させて、液体燃料の噴射角を広げることができる。この結果、液体燃料の微粒化を促進させて、燃料過剰領域の生成を阻止し、煤煙を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る燃料噴射ノズルの外観を表す正面図である。
【図2】燃焼器に取付けられた燃料噴射ノズルの断面図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】本発明に係る燃料噴射ノズルと従来ノズルとの排気スモークレベルを比較した説明図である。
【図5】本発明に係る燃料噴射ノズルと従来ノズルとのNO−COレベルを比較した説明図である。
【図6】単筒缶型燃焼器を備えたガスタービンエンジンの断面図である。
【図7】従来の燃料噴射ノズルの外観を表す正面図である。
【図8】図6のイ部拡大図である。
【図9】図8のB−B断面図である。
【符号の説明】
1…ガスタービン機関
9…燃焼器
35…燃料噴射口
37…ノズル先端部
41…掃気空気出口
51…燃料噴射ノズル
67…囲い管
69…通気路
83…円環間隙
73…外周壁
75…旋回付与手段
77…掃気空気導入口
79…囲い管の中心
81…半径方向の仮想線
α…所定角度
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection nozzle for a gas turbine engine equipped with a single-cylinder can type combustor, and more particularly to an improved technique for preventing a decrease in the injection angle of liquid fuel by scavenging air supplied to a nozzle tip.
[0002]
[Prior art]
For example, some gas turbines used in power generation systems have a single-cylinder can-type combustor using liquid fuel. FIG. 6 is a cross-sectional view of a gas turbine engine provided with a single-cylinder can type combustor, FIG. 7 is a front view showing the appearance of a conventional fuel injection nozzle, FIG. 8 is an enlarged view of part A of FIG. 6, and FIG. It is BB sectional drawing of. In this type of gas turbine 1, the air sucked from the intake port 3 is compressed by the rotation of the rotor 7 in the compressor 5, is brought into a high-temperature and high-pressure state, and is guided to the combustor 9. The air guided to the combustor 9 is mixed with the supplied fuel and burned, and becomes high-temperature and high-pressure combustion gas. The combustion gas expands in the turbine section 11, and its energy is converted into the torque of the turbine 13. A part of the rotational force is the power of the compressor 5 and the other part is the output of the gas turbine 1. The combustion gas converted into rotational force by the turbine unit 11 passes through the exhaust unit 15 and is discharged to the outside.
[0003]
The combustor 9 is provided with a fuel injection nozzle 17 for supplying liquid fuel. The fuel injection nozzle 17 has a flange portion 19, as shown in FIG. In the fuel injection nozzle 17, the lower tube 23 is inserted into the combustor 9 by fixing the flange portion 19 to the outer cylinder lid 21 of the combustor 9. A first fuel supply port 25 and a second fuel supply port 27 are opened above the fuel injection nozzle 17, and the liquid fuel supplied from the first fuel supply port 25 flows down a first supply path 29 shown in FIG. To a conical swirl chamber 31. The liquid fuel supplied from the second fuel supply port 27 passes through the second supply path 33 and is supplied from the side surface of the spiral chamber 31. Therefore, the liquid fuel that has merged in the swirl chamber 31 is provided with a swirling component, and is sprayed and supplied at a predetermined injection angle from a fuel injection port 35 opened in the combustor 9. The liquid fuel sprayed and supplied in this manner is atomized by centrifugal force.
[0004]
By the way, since the nozzle tip 37 is cooled by the liquid fuel, the nozzle tip 37 is in a low temperature state, whereby the unburned fuel becomes carbon and easily adheres. For this reason, in the conventional fuel injection nozzle 17, the scavenging air outlet 41, which is a concentric annular gap with the fuel injection port 35, is formed by extrapolating the surrounding pipe 39 with a gap around the nozzle tip 37. By introducing air from the scavenging air inlet 43 shown in FIG. 9 formed in the enclosure pipe 39 and supplying scavenging air from the scavenging air outlet 41 to the nozzle tip 37, carbon deposition was prevented. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional fuel injection nozzle, when scavenging air is supplied from the scavenging air outlet, liquid fuel spray-fed at a predetermined injection angle from the fuel injection port interferes with scavenging air supplied from the outside, The injection angle was affected. As a result, the liquid fuel is not sufficiently atomized by the centrifugal force, and an excess fuel region is generated, which is considered to be one of the causes of soot emission.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a fuel injection nozzle of a gas turbine engine that can prevent generation of an excess fuel region and reduce soot while maintaining the carbon adhesion preventing effect of scavenging air. It is in.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Next, means for solving the above problems will be described with reference to the drawings corresponding to the embodiments.
In the fuel injection nozzle 51 according to the first aspect of the present invention, the fuel injection port 35 of the nozzle tip 37 is opened to the combustor 9, and the liquid fuel is injected from the fuel injection port 35 to the combustor 9 at a predetermined injection angle. Along with the spray supply, the scavenging air outlet 41 is formed as an annular gap 83 concentric with the fuel injection port 35 by extrapolating the surrounding pipe 67 with a gap around the outer periphery of the nozzle tip 37, The fuel injection nozzle 51 of the gas turbine engine 1 that supplies scavenging air from the scavenging air outlet 41 to the nozzle tip 37, and a swirl imparting unit 75 that swirls the scavenging air supplied from the scavenging air outlet 41, It is characterized in that it is provided on the surrounding pipe 67.
[0007]
In the fuel injection nozzle 51, in the fuel injection nozzle 51 in which scavenging air is supplied from the scavenging air outlet 41 to the nozzle tip portion 37, the swirling means 75 that swirls the scavenging air supplied from the scavenging air outlet 41 includes an enclosing pipe 67. And the scavenging air supplied from the scavenging air outlet 41 is supplied as a swirling flow contacting the nozzle tip 37 to prevent the carbon from adhering to the nozzle tip 37, and to provide a scavenging air having a swirling component in the radial direction. The outward gas flow is induced, and the injection angle of the liquid fuel is widened. This promotes atomization of the liquid fuel, makes it difficult to generate an excess fuel region, and reduces soot.
[0008]
The fuel injection nozzle 51 according to a second aspect is the fuel injection nozzle 51 of the gas turbine engine according to the first aspect, wherein the swirl providing means 75 is provided on an outer periphery of the enclosure pipe 67 exposed to the air passage 69. At a predetermined angle α with respect to a wall 73 and an imaginary line 81 in the radial direction passing through the center 79 of the surrounding pipe 67, air is perforated in the outer peripheral wall 73 from the ventilation path 69 to the annular gap 83. And a scavenging air introduction port 77 to be introduced.
[0009]
In the fuel injection nozzle 51, positive pressure air is passed through the ventilation path 69, and this air is introduced into the inside of the enclosure pipe 67 from the scavenging air introduction port 77 of the enclosure pipe 67 exposed to the ventilation path 69. A gap that forms an annular space is formed inside the surrounding pipe 67 between the nozzle tip 37 and the annular space. The annular space serves as a scavenging air outlet 41 and surrounds and opens the fuel injection port 35. The air introduced into the surrounding pipe 67 through the scavenging air inlet 77 has a predetermined angle α with respect to the imaginary line 81 in the radial direction, where the scavenging air inlet 41 passes through the center 79 of the surrounding pipe 67. By doing so, it flows down while turning around the axis of the surrounding pipe 67, and is supplied as a swirling scavenging air flow from the scavenging air outlet 41.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a fuel injection nozzle of a gas turbine engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing the appearance of a fuel injection nozzle according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a fuel injection nozzle attached to a combustor, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. The same members as those shown in FIGS. 6 to 9 are denoted by the same reference numerals and described.
[0011]
The lower part of the main body 53 of the fuel injection nozzle 51 becomes the pipe 23 with the flange 19 as a boundary. The main body 53 has a first fuel supply port 25 and a second fuel supply port 27 opened. As shown in FIG. 2, the tube 23 includes an outer tube 55 and an inner tube 57. The inner tube 57 is mounted inside the outer tube 55 with a gap, and is pressed and fixed via a disc spring 61 by a plug 59 screwed onto the upper surface of the main body 53.
[0012]
The inside of the inner pipe 57 becomes the first supply passage 29 extending in the axial direction, and communicates with the first fuel supply port 25. The gap between the inner pipe 57 and the outer pipe 55 becomes the second supply path 33 and communicates with the second fuel supply port 27. The spiral chamber 31 is fixedly provided at the tip of the outer tube 55. A first supply path 29 is coaxially connected to the spiral chamber 31, and a second supply path 33 is connected to a side surface thereof through a communication hole 63. The tip of the spiral chamber 31 serves as a fuel injection port 35 and is opened to the inner cylinder 65 of the combustor 9.
[0013]
The liquid fuel supplied from the first fuel supply port 25 flows down the first supply path 29 and reaches the conical spiral chamber 31. The liquid fuel supplied from the second fuel supply port 27 passes through the second supply path 33 and is supplied from the side surface of the spiral chamber 31. Therefore, the liquid fuel that has merged in the swirl chamber 31 is provided with a swirling component, and is sprayed and supplied at a predetermined injection angle from a fuel injection port 35 opened in the combustor 9. The liquid fuel sprayed and supplied in this manner is atomized by centrifugal force.
[0014]
An enclosing pipe 67 is inserted at the tip of the outer pipe 55 with a gap. By externally inserting the surrounding pipe 67 with a gap around the outer periphery of the nozzle tip 37, a scavenging air outlet 41 is formed at the tip of the pipe body 23 so as to form a concentric annular gap with the fuel injection port 35. You.
[0015]
The inner cylinder 65 of the combustor 9 is covered by an outer cylinder lid 71 of the combustor 9 via a ventilation path 69. The fuel injection nozzle 51 has the flange portion 19 fixed to the outer cylinder lid 71 and the fuel injection port 35 opened in the inner cylinder 65 of the combustor 9, so that the surrounding pipe 67, which is an intermediate portion thereof, is formed. The outer peripheral wall 73 is exposed to the ventilation path 69. The encircling pipe 67 exposed to the ventilation path 69 is provided with a swirl applying means 75.
[0016]
In the present embodiment, the swirl applying means 75 is constituted by a scavenging air inlet 77 formed in the outer peripheral wall 73. As shown in FIG. 3, the scavenging air introduction port 77 is formed in the outer peripheral wall 73 at a predetermined angle α with respect to an imaginary radial line 81 passing through the center 79 of the surrounding pipe 67. The outer periphery of the distal end of the outer tube 55 is a small-diameter portion 82 having a reduced diameter. The space between the small-diameter portion 82 and the surrounding tube 67 extrapolated to the outer tube 55 forms an annular gap 83. The air in the ventilation path 69 which is at a positive pressure is introduced from the scavenging air introduction port 77 into the annular gap 83. In FIG. 2, reference numeral 85 denotes a swirler (spiral blade).
[0017]
In the fuel injection nozzle 51 configured as described above, for example, positive pressure air (for example, high-temperature high-pressure air or combustion air compressed by the compressor 5) is passed through the ventilation path 69 and is exposed to the ventilation path 69. This air is introduced into the inside of the surrounding tube 67 from the scavenging air introduction port 77 of the surrounding tube 67. A gap (annular gap 83) that forms an annular space is formed between the nozzle tip 37 (small diameter section 81 of the outer pipe 55) inside the enclosing pipe 67, and the annular gap 83 is connected to the scavenging air outlet 41. Thus, the fuel injection port 35 is surrounded and opened. The air introduced into the inside of the surrounding pipe 67 through the scavenging air inlet 77 has a predetermined angle α with respect to the radial virtual line 81 passing through the center 79 of the surrounding pipe 67. As a result, the gas flows down while rotating around the axis of the surrounding pipe 67, and is supplied into the combustor 9 as a swirling scavenging air flow from the scavenging air outlet 41.
[0018]
Therefore, according to the above fuel injection nozzle 51, the scavenging air supplied from the scavenging air outlet 41 is supplied as a swirling flow that comes into contact with the nozzle tip 37, so that carbon adhesion to the nozzle tip 37 is prevented and the swirling air is swirled. The scavenging air of the component induces a gas flow toward the outside in the radial direction, and widens the injection angle of the liquid fuel. This promotes atomization of the liquid fuel, makes it difficult to generate an excess fuel region, and reduces soot. Further, the scavenging air swirled by introducing in the vicinity of the fuel injection port 35, the mixing of the liquid fuel and air is promoted to CO in the exhaust gas, the effect of reducing the NO x obtained.
[0019]
Figure fuel injection nozzle after measures fabricated in the configuration of the above embodiment, using a fuel injection nozzle before measures conventional configuration to the gas turbine, the exhaust smoke level, the result of comparison NO x -CO level 4 Shown in FIG.
As is apparent from FIG. 4, it is recognized that the gas turbine using the fuel injection nozzle after the countermeasure reduces the exhaust smoke level at all the load ratios as compared with the gas turbine using the fuel injection nozzle before the countermeasure. Was. Further, as apparent from FIG. 5, in the gas turbine using a fuel injection nozzle after the measures, compared with a gas turbine using a fuel injection nozzle before measures reduced to the NO x -CO levels in the exhaust gas Was observed.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the fuel injection nozzle of the gas turbine engine according to the present invention, the scavenging air supplied from the scavenging air outlet is swirled in the fuel injection nozzle that supplies scavenging air from the scavenging air outlet to the nozzle tip. Since the swirl applying means is provided in the enclosure pipe, scavenging air supplied from the scavenging air outlet can be supplied as a swirling flow contacting the nozzle tip, preventing carbon adhesion to the nozzle tip and having a swirl component. The scavenging air can induce the gas flow toward the outside in the radial direction to widen the injection angle of the liquid fuel. As a result, the atomization of the liquid fuel can be promoted, the generation of an excess fuel region can be prevented, and soot can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing the appearance of a fuel injection nozzle according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a fuel injection nozzle attached to a combustor.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram comparing exhaust smoke levels of a fuel injection nozzle according to the present invention and a conventional nozzle.
FIG. 5 is an explanatory diagram comparing the NO x -CO levels of the fuel injection nozzle and the conventional nozzle in accordance with the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a gas turbine engine provided with a single-cylinder can combustor.
FIG. 7 is a front view showing the appearance of a conventional fuel injection nozzle.
FIG. 8 is an enlarged view of a part A of FIG. 6;
FIG. 9 is a sectional view taken along line BB of FIG. 8;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine engine 9 ... Combustor 35 ... Fuel injection port 37 ... Nozzle tip 41 ... Scavenging air outlet 51 ... Fuel injection nozzle 67 ... Enclosure pipe 69 ... Ventilation path 83 ... Annular gap 73 ... Outer peripheral wall 75 ... Turning Means 77: scavenging air introduction port 79: center 81 of the enclosure tube: virtual imaginary line α in the radial direction: predetermined angle

Claims (2)

ノズル先端部の燃料噴射口を燃焼器に開口させ、前記燃料噴射口から前記燃焼器へ所定の噴射角で液体燃料を噴霧供給するとともに、前記ノズル先端部の外周に間隙を有して囲い管を外挿することで前記燃料噴射口と同心円状の円環間隙となる掃気空気出口を形成し、該掃気空気出口から前記ノズル先端部へ掃気空気を供給するガスタービン機関の燃料噴射ノズルであって、
前記掃気空気出口から供給される掃気空気を旋回させる旋回付与手段を、前記囲い管に設けたことを特徴とするガスタービン機関の燃料噴射ノズル。
A fuel injection port at a nozzle tip is opened to a combustor, and liquid fuel is sprayed and supplied from the fuel injection port to the combustor at a predetermined injection angle, and an enclosing pipe having a gap at an outer periphery of the nozzle tip. Is a fuel injection nozzle of a gas turbine engine, which forms a scavenging air outlet which is a concentric annular gap with the fuel injection port by supplying the scavenging air from the scavenging air outlet to the nozzle tip. hand,
A fuel injection nozzle for a gas turbine engine, wherein a swirl applying means for swirling scavenging air supplied from the scavenging air outlet is provided in the enclosure pipe.
請求項1記載のガスタービン機関の燃料噴射ノズルであって、
前記旋回付与手段が、
空気の通気路に露出された前記囲い管の外周壁と、
前記囲い管の中心を通る半径方向の仮想線に対して所定角度を有して該外周壁に穿設され前記通気路から前記円環間隙へ空気を導入する掃気空気導入口と
からなることを特徴とするガスタービン機関の燃料噴射ノズル。
The fuel injection nozzle for a gas turbine engine according to claim 1, wherein
The turning imparting means,
An outer peripheral wall of the enclosing pipe exposed to the air ventilation path,
A scavenging air inlet that is bored in the outer peripheral wall at a predetermined angle with respect to an imaginary line in the radial direction passing through the center of the enclosure pipe and that introduces air from the ventilation path into the annular gap. A fuel injection nozzle for a gas turbine engine.
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CN102620317A (en) * 2011-01-14 2012-08-01 通用电气公司 Fuel injector

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