JP2005233574A - Combustor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機より供給される燃焼用ガスと燃料を混合し、燃焼することで、ガスタービンのタービンに燃焼ガスを供給する燃焼器に関するものである。 The present invention relates to a combustor that supplies combustion gas to a turbine of a gas turbine by mixing and burning combustion gas supplied from a compressor and fuel.
従来のガスタービンの燃焼器において、燃料と燃焼用空気とをそれぞれ異なるノズルから噴出して燃焼させる拡散燃焼方式が多く使用されていた。ところが、近年、上記の拡散燃焼方式に変わってサーマルNOxの低減に、より有利な予混合燃焼方式が使われるようになってきている。予混合燃焼方式とは、燃料と燃焼用空気とをノズルの上流側で予め混合しておき、該ノズルから混合気として噴出して燃焼させるものである。 In a conventional gas turbine combustor, a diffusion combustion method in which fuel and combustion air are ejected from different nozzles and burned is often used. However, in recent years, a premixed combustion method that is more advantageous for reducing thermal NOx has been used instead of the diffusion combustion method described above. In the premixed combustion method, fuel and combustion air are mixed in advance on the upstream side of a nozzle and ejected as an air-fuel mixture from the nozzle for combustion.
図6に予混合燃焼方式の燃焼器の一例の断面図を示す。図6に示す燃焼器BS5はケーシング91と予混合筒92と燃焼筒93とを有しており、予混合筒92の中心軸線上にパイロットノズル94が配置されており、このパイロットノズル94の周りには、パイロットノズル94に対して略平行に延びる複数のメイン予混合ノズル95が周方向に等中心角度間隔で配置されている。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of an example of a premixed combustion type combustor. A combustor BS5 shown in FIG. 6 has a
メイン予混合ノズル95には燃料を供給するメイン燃料棒951を備えている。パイロットノズル94の周りには、パイロットスワールベーン941が配置されている。パイロットノズル94先端部には燃料を噴出するための燃料噴射孔942を形成している。
The
また、メイン予混合ノズル95のメイン燃料棒951の回りには、予混合スワールベーン952が配置されている。メイン予混合ノズル95には、メイン燃料棒951の側壁から放射状に半径方向外側に延びる複数の燃料噴射ペグ953が円周方向に等中心角度間隔で設けられており、燃料噴射ペグ953とメイン燃料棒951は連通している。燃料噴射ペグ953には燃料噴出孔954が複数設けられており、燃料噴出孔954より燃料を噴出して燃料と燃焼用空気を混合する。
A
燃焼器BS5には燃焼用空気が流入する空気流入部911が設けられており、空気流入部911から流入した燃焼用空気はケーシング91に備えられた上流側燃料噴射ペグ97より燃料を噴射されて希薄混合気を形成する。希薄混合気は予混合筒92の端部で約180度反転して予混合筒92に流入する。
The combustor BS5 is provided with an
予混合筒92へ流入した混合気はメイン予混合ノズル95とパイロットノズル94に流入する。流入した混合気はパイロットスワールベーン941及び予混合スワールベーン952を通過することで周方向に旋回する気流(スワール)になる。混合気はパイロット燃料噴射口942からの燃料噴射により拡散火炎の温度を上昇させて、火炎を安定させる。
The air-fuel mixture flowing into the premixing
また、メイン予混合ノズル95に流入した空気は燃料噴射ペグ953より噴射された燃料と混合し、さらに濃度の濃い混合気とした状態でスワールベーン952を通過しスワールが形成され、より混合気の濃淡が無いように混合される。予混合筒92とメイン予混合ノズル95の間隙96に流入した混合気は予混合筒92とメイン予混合ノズル95の間隙96より燃焼筒93に連通するフィルム孔961より冷却フィルムFiとして燃焼筒93に流入する。パイロットノズル94から噴出した混合気はパイロット拡散火炎を形成しており、メイン予混合ノズル95から噴出される混合気はパイロット拡散火炎に接触して主火炎Bnを形成して燃焼する。
In addition, the air flowing into the main
このように、予め空気流入部911で燃焼用空気に燃料を噴射して濃度の薄い混合気を形成しておき、その後、メイン予混合ノズル95にて濃度の濃い混合気として燃焼筒93に噴射することで、混合気の燃料と燃焼用空気をより均一に混合することが可能である。
In this way, fuel is injected into the combustion air in advance by the
混合気の燃料の濃度(燃空比)は混合気が燃焼して発生する燃焼ガスが所定の温度となるように決定しているが、混合気中に部分的に燃空比が大きくなる(均一に混合していない)部分があると、その部分ではより多くのNOxが発生することになる。予混合燃焼方式の燃焼器を用いることで、混合気の均一度をより高くすることができる。これによって、燃空比の偏りによる燃焼ガスの高温部の発生を防止することができ、それだけ、NOxの発生を防止することができる。 The fuel concentration (fuel / air ratio) of the air / fuel mixture is determined so that the combustion gas generated by the combustion of the air / fuel mixture reaches a predetermined temperature, but the fuel / air ratio partially increases in the air / fuel mixture ( If there is a portion that is not uniformly mixed, more NOx is generated in that portion. By using a premixed combustion type combustor, the uniformity of the air-fuel mixture can be further increased. As a result, it is possible to prevent the generation of the high temperature portion of the combustion gas due to the deviation of the fuel-air ratio, and it is possible to prevent the generation of NOx.
上流側燃料噴射ペグ97を設けることで、メイン予混合ノズル95で利用されないパイロット空気及び冷却フィルムなどにも燃料を混合させることが出来、なおかつメイン予混合ノズル95の出口の濃度分布も均一傾向となり、燃焼器全体で燃料濃度の均一化を図るものである。上流側燃料噴射ペグ97より噴射される燃料は多いほど、混合気も均一度は増すが、冷却フィルムが燃焼するのを防ぐために、それには限定されないがここでは、上流側燃料噴射ペグ97、メイン燃料噴射ペグ953及びパイロットノズル94より噴射される全燃料噴射量の約10%〜30%の燃料を噴射している。
By providing the upstream
さらにパイロット空気やフィルム空気が混合気となることで、パイロットノズル94からの拡散火炎による燃料の安定化(保炎性)が不十分なときに、保炎性を向上することができる。
しかしながら、上流側燃料噴射ペグ97より噴射される燃料噴射量が多いほど、混合気はより均一に混合されるものであるが、上流側燃料噴射ペグ97より噴射する燃料の比率を上昇させると、燃焼振動が発生する。燃焼振動が発生すると大きな振動音が発生するとともに、燃焼振動が構造物と共振することで構造物を破壊することもある。
However, as the fuel injection amount injected from the upstream
前記燃焼振動により発振する周波数は上流側燃料噴射ペグ97の位置により変わることが知られており、燃焼振動が発生するときは上流側燃料噴射ペグ97を移動すれば効果的である。しかしながら、上流側燃料噴射ペグ97を移動しても前記燃焼振動の周波数とは異なる周波数を有する燃焼振動が発生することが起こりうる。
It is known that the frequency oscillated by the combustion vibration varies depending on the position of the upstream
以上の問題を鑑みて本発明は、燃料と燃焼用空気の予混合気の混合促進をはかり、燃料濃度が均一な予混合気を形成することで燃焼器に投入される燃料あたりのNOx発生量を抑えることができ、燃焼振動の発生を防止することができる燃焼器を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention aims to promote the mixing of a premixed mixture of fuel and combustion air, and forms a premixed mixture having a uniform fuel concentration, thereby generating NOx generated per fuel input to the combustor. An object of the present invention is to provide a combustor that can suppress combustion and prevent the occurrence of combustion vibrations.
上記目的を達成するために本発明は、ガスタービンに燃焼ガスを供給する燃焼器であって、ケーシングと、前記ケーシング内部に設けられる筒状の予混合筒と、前記予混合筒と連通する燃焼筒と、空気流入部を流れる気流の方向をかえて気流を予混合筒に導入するための気流導入部と、前記予混合筒の中心軸上に設けられるパイロットノズルと、前記パイロットノズルに対して略平行に伸び、該予混合筒内に等中心角度間隔で設けられるメイン予混合ノズルとを有しており、前記メイン予混合ノズルは中心軸上に燃料を流動させる燃料棒と、該燃料棒に等中心角度間隔で取り付けられ、半径方向外側に延びる下流側燃料噴射ペグを有しており、前記予混合筒の上流側に気流方向に沿って複数段に配置される上流側燃料噴射ペグが設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a combustor for supplying combustion gas to a gas turbine, comprising a casing, a cylindrical premixing cylinder provided inside the casing, and combustion communicating with the premixing cylinder A cylinder, an airflow introduction section for introducing an airflow into the premixing cylinder by changing the direction of the airflow flowing through the air inflow section, a pilot nozzle provided on the central axis of the premixing cylinder, and the pilot nozzle A main premixing nozzle that extends substantially in parallel and is provided at equal central angular intervals in the premixing cylinder, the main premixing nozzle having a fuel rod for flowing fuel on a central axis, and the fuel rod The downstream fuel injection pegs are attached at equal central angular intervals and extend radially outward, and upstream fuel injection pegs arranged in a plurality of stages along the airflow direction on the upstream side of the premixing cylinder. Provided It is characterized in.
この構成によると、上流側燃料噴射ペグを複数段に分けることで、燃焼筒に流入する予混合気は高い均一度で撹拌されると共に、燃焼振動の発生を抑制することができる。 According to this configuration, by dividing the upstream side fuel injection peg into a plurality of stages, the premixed gas flowing into the combustion cylinder is agitated with high uniformity and the occurrence of combustion vibration can be suppressed.
それだけ、投入燃料あたりのNOx発生量を低減させることができると共に、燃焼振動の発生を防止することができ、環境負荷が少なく燃焼器及び燃焼器が接続している構造物が振動することで破壊することを防止することができる。 As much as that, the amount of NOx generated per input fuel can be reduced and combustion vibrations can be prevented. The environmental impact is low, and the combustor and the structure connected to the combustor are vibrated and destroyed. Can be prevented.
上記構成の燃焼器において、ケーシングと前記予混合筒の間は間隙を有しており、燃焼用空気を供給するための空気流入部が形成されており、前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグのうち少なくとも1段は前記空気流入部内に設けられ、前記ケーシングより前記予混合筒向けて延びるものとしてもよい。 In the combustor configured as described above, an upstream side fuel disposed in the plurality of stages has a gap between the casing and the premixing cylinder, has an air inflow portion for supplying combustion air. At least one stage of the injection pegs may be provided in the air inflow portion and extend from the casing toward the premixing cylinder.
上記構成の燃焼器において、空気流入部の上流側には前記ケーシングに燃焼用空気を流入させるための空気吸入部が設けられており、前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグのうち少なくとも1段が前記空気吸入部に設けられていてもよい。 In the combustor configured as described above, an air suction portion for allowing combustion air to flow into the casing is provided upstream of the air inflow portion, and at least of the upstream fuel injection pegs arranged in the plurality of stages. One stage may be provided in the air suction part.
上記構成の燃焼器において、前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグのうち少なくとも1段は前記ケーシングから半径内側方向に延び、等中心角度間隔に設けられていてもよい。 In the combustor configured as described above, at least one of the upstream fuel injection pegs arranged in the plurality of stages may extend radially inward from the casing and be provided at equal central angular intervals.
上記構成の燃焼器において、前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグのうち少なくとも1段は気流の折り返し部に前記予混合筒の中心軸と略平行に等中心角度間隔で設けられているものであってもよい。 In the combustor having the above-described configuration, at least one of the upstream fuel injection pegs arranged in the plurality of stages is provided at an equal center angle interval substantially parallel to the central axis of the premixing cylinder at the folded portion of the airflow. It may be a thing.
上記構成の燃焼器において、ケーシングには等中心角度間隔で取り付けられるとともに予混合筒と接続するステーが備えられており、前記ステーは内部に燃料が流動する中空部が形成されるとともに表面に中空部から外部に貫通する燃料噴射孔が形成されており、前記ステーを前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグの1段として用いてもよい。 In the combustor having the above configuration, the casing is provided with stays that are attached at equal central angular intervals and connected to the premixing cylinder, and the stay has a hollow portion in which fuel flows and a hollow surface on the inside. A fuel injection hole penetrating from the portion to the outside is formed, and the stay may be used as one stage of the upstream fuel injection pegs arranged in the plurality of stages.
この構成によると、前記ステーを前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグの1段として利用することで、構成部材が減り、それだけ、製造にかかる手間を省くことができる。また、気流の圧力損失を少なくすることができ、それだけ、混合気をより均一に混合することができる。 According to this configuration, by using the stay as one stage of the upstream side fuel injection pegs arranged in the plurality of stages, the number of constituent members is reduced, and the labor for manufacturing can be saved. Further, the pressure loss of the airflow can be reduced, and the air-fuel mixture can be mixed more uniformly.
上記構成の燃焼器において、前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグのうち少なくとも1段は前記燃料棒に等中心角度間隔で取り付けられ、半径方向外側に延びるものであってもよい。 In the combustor having the above-described configuration, at least one of the upstream fuel injection pegs arranged in the plurality of stages may be attached to the fuel rods at equal central angular intervals and extend radially outward.
燃料流路は分岐されている場合もあるが、この構成によると、メイン燃料棒を燃料供給路として下流側燃料噴射ペグと前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグのうち少なくとも1段とで共有することができるので、燃料供給路を簡略化することができる。 Although the fuel flow path may be branched, according to this configuration, at least one of the downstream fuel injection pegs and the upstream fuel injection pegs arranged in the plurality of stages with the main fuel rod as the fuel supply path. Therefore, the fuel supply path can be simplified.
上記構成の上流側燃料噴射ペグとして、第1の上流側燃料噴射ペグと第2の上流側燃料噴射ペグを有する2段のものを例示することができる。 Examples of the upstream fuel injection peg having the above-described configuration include a two-stage one having a first upstream fuel injection peg and a second upstream fuel injection peg.
本発明によると、投入燃料あたりのNOx発生量を低減させることができると共に、燃焼振動の発生を防止することができ、環境負荷が少なく燃焼器及び燃焼器が接続している構造物が振動することで破壊することを防止することができる燃焼器を提供することができる。 According to the present invention, the amount of NOx generated per input fuel can be reduced, combustion vibration can be prevented, and the combustor and the structure to which the combustor is connected vibrate with little environmental load. Thus, it is possible to provide a combustor that can be prevented from being broken.
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図1に本発明にかかる燃焼器の内部構造の断面図を示す。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the internal structure of a combustor according to the present invention.
図1に示す燃焼器BS1はケーシング1と、予混合筒2と、予混合筒2と連接された燃焼筒3と、燃焼筒3の中心軸線上にはパイロットノズル4が配置されており、このパイロットノズル4の周りには、パイロットノズル4に対して略平行に延びる複数のメイン予混合ノズル5が周方向に等中心角度間隔で配置されている。メイン予混合ノズル5と予混合筒2との間には間隙6が形成されており、間隙6の燃焼筒3側の端部は燃焼筒3の内面に、冷却フィルムFiを形成するための冷却フィルム用孔61が形成されている。
A combustor BS1 shown in FIG. 1 has a
パイロットノズル4の周りには、パイロットスワールベーン41が配置されている。パイロットノズル4の先端部には燃料を噴出するための燃料噴射孔42が形成されている。パイロットノズル4の先端部はパイロット拡散火炎を形成しており、後述のメイン予混合ノズル5から噴出される混合気が燃焼筒3に送られて、パイロット拡散火炎に接触して主火炎Bnを形成して燃焼する。燃焼後の燃焼ガスはタービンに導入される。
A pilot swirl vane 41 is disposed around the pilot nozzle 4. A
ケーシング1には、圧縮機で圧縮された空気を供給するための空気吸入部11が設けられている。ケーシング1と予混合筒2の間には燃焼用空気を供給する空気流入部12が形成されており、空気流入部12は空気吸入部11の下流に連接されている。さらに、予混合筒2の燃焼筒3が連接されている側と反対側の端部近傍には空気流入部12より流入してきた空気の流れる方向を略180°曲げるための気流導入部13が設けられており、気流導入部13には断面半円状の方向転換部材131が備えられている。
The
また、気流導入部13にはケーシング1と予混合筒2を繋ぐステー132が設けられている。ステー132は等中心角度間隔で複数個(例えば8個)設けられており、ステー132は一方の端部1321がケーシング1と、他方の端部1322は予混合筒2の空気導入部13側の端部と接続している。
Further, the air
メイン予混合ノズル5には燃料を供給するメイン燃料棒51が設けられている。メイン予混合ノズル5の内部にはメイン予混合ノズル5に流れる気流をメイン燃料棒51の回りに旋回する旋回流を発生するための予混合スワールベーン52が備えられている。また予混合スワールベーン52の上流側にはメイン燃料棒51より半径外側に延びる下流側燃料噴射ペグ53が等中心角度間隔に取り付けられている。下流側燃料噴射ペグ53はメイン燃料棒51より供給された燃料を噴射するための燃料噴射孔531を複数備えている。
The
パイロットノズル4とメイン予混合ノズル5のメイン燃料棒51は、燃焼器BS1のケーシング1の端部を貫通しており、燃焼器BS1の外部より燃料を供給するものである。
The
空気流入部12にはケーシング1より半径方向内側に延伸し等中心角度間隔で複数個(例えば16個)配置される第1の上流側燃料噴射ペグ71aと、第1の上流側燃料噴射ペグ71aの気流流れ方向の下流側にケーシング1より半径方向内側に延伸し、等中心角度間隔で複数個(例えば16個)配置される第2の上流側燃料噴射ペグ72aとを有している。第1の上流側燃料噴射ペグ71a及び第2の上流側燃料噴射ペグ72aは燃料を噴射するための燃料噴射孔73を複数備えている。
A plurality of (for example, 16) first upstream fuel injection pegs 71a extending inward in the radial direction from the
空気吸入部11に圧縮機より燃焼用空気が供給される。空気吸入部11に供給された燃焼用空気は空気流入部12に導入される。空気流入部12に流入してきた燃焼用空気に対して第1の上流側燃料噴射ペグ71aより燃料を噴射することで非常に希薄な燃焼用空気と燃料の超希薄混合気を形成する。その後、超希薄混合気は空気吸入部12を下流側に流動するとともに、下流側に設けられている第2の上流側燃料噴射ペグ72aにて、さらに燃料を噴射されて希薄混合気になる。
Combustion air is supplied to the
希薄混合気は気流導入部13に備えられた方向転換部材131に沿って流動方向を曲げられて、予混合筒2に流入する。予混合筒2に流入した希薄混合気の多くはメイン予混合ノズル5に流入し、残りの希薄混合気の一部はパイロットノズル4の周囲に、さらに残りの希薄混合気は予混合筒2とメイン予混合ノズル5の間隙6に流入する。
The lean air-fuel mixture is bent in the flow direction along the
パイロットノズル4の周囲に流入した希薄混合気はスワールベーン41を通過する。その後燃料噴射ノズル42より噴射された燃料とともに燃焼筒3で燃焼され、パイロット火炎が形成される。
The lean air-fuel mixture that has flowed around the pilot nozzle 4 passes through the swirl vane 41. Thereafter, the fuel is injected in the combustion cylinder 3 together with the fuel injected from the
メイン予混合ノズル5に流入した希薄混合気は、メイン燃料棒51に沿って流動するとともに、メイン燃料棒51に設けられた下流側燃料噴射ペグ53より燃料を噴射する。その後、予混合気は予混合スワールベーン52を通過することで、らせん状の気流とすることができ、燃料と空気が均一になるように撹拌することができる。メイン予混合ノズル5より燃焼筒3に流入した予混合気はパイロット拡散火炎に接触することで主火炎Bnを形成する。
The lean air-fuel mixture flowing into the
間隙6に流入した希薄混合気は間隙6の下流側に形成されたフィルム冷却孔61より燃焼筒3の内壁面に吹き付けられることで、冷却フィルムFiを形成する。
The lean air-fuel mixture flowing into the
第1の上流側燃料噴射ペグ71aと第2の上流側燃料噴射ペグ72aとで燃料を噴射して希薄混合気を生成した後、メイン予混合ノズル5で燃料混合を行って予混合気を生成するので燃料と空気の混合の均一度を高くすることができる。ここで、希薄混合気はフィルム冷却孔61より噴出されて冷却フィルムを形成するので燃料濃度が低いほうがよく、それには限定されないがここでは、第1及び第2の上流側燃料噴射ペグ71a、72aより噴射される燃料は全体の燃料投入量の約10%〜30%を例示できる。
After the fuel is injected by the first upstream
燃焼筒3で発生する燃焼振動は上流側燃料噴射ペグと下流側燃料噴射ペグ53との位置関係や燃料噴射量によって発生することが知られており、上流側燃料噴射ペグを第1の上流側燃料噴射ペグ71aと第2の上流側燃料噴射ペグ72aに分けることで、燃焼振動の発生を防止することが可能である。燃焼振動については現在以下のように考えられている。
・燃焼振動は圧力変動であり、流速変動でもある。
・燃料の供給は一定でも、速度変動があると、予混合気の濃度に粗密が出来る。
・粗密の波が流れに伴って燃焼域に伝えられ、新たな燃焼振動を発生する。
・燃焼領域と燃料供給位置との距離が燃焼振動の周波数や安定性(発生しにくさ)を大き く左右する。
・燃焼振動は様々な周波数で発生するため、普遍的に絶対安定な燃料噴射位置は存在しな い。
・そこで燃料噴射する空気流れ方向に沿った位置に関し、複数の位置に設置することで、 様々な燃焼振動の周波数に対して安定化させることが可能となる。
It is known that the combustion vibration generated in the combustion cylinder 3 is generated by the positional relationship between the upstream fuel injection peg and the downstream
-Combustion oscillation is pressure fluctuation and flow velocity fluctuation.
-Even if the fuel supply is constant, if there is a fluctuation in speed, the concentration of the premixed gas can be increased or decreased.
・ Dense and dense waves are transmitted to the combustion zone along with the flow, generating new combustion vibrations.
・ The distance between the combustion area and the fuel supply position greatly affects the frequency and stability (difficulty of occurrence) of combustion vibration.
-Since combustion vibration occurs at various frequencies, there is no universally stable fuel injection position.
-With respect to the position along the air flow direction in which fuel is injected, it can be stabilized against various combustion vibration frequencies by installing it at multiple positions.
図2に本発明にかかる燃焼器の内部構造の軸方向断面図を示す。図2に示す燃焼器BS2は第2の上流側燃料噴射ペグが図1に示す燃焼器BS1とは異なる位置に取り付けられている。それ以外の部分は実質上、図1に示す燃焼器BS1と同一の構造を有しており、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。 FIG. 2 shows an axial sectional view of the internal structure of the combustor according to the present invention. The combustor BS2 shown in FIG. 2 has a second upstream fuel injection peg attached to a position different from that of the combustor BS1 shown in FIG. The other parts have substantially the same structure as the combustor BS1 shown in FIG. 1, and the substantially same parts are denoted by the same reference numerals.
図2に示すように燃焼器BS2のケーシング1と予混合筒2はステー132によって接続されており、第2の上流側燃料噴射ペグ72bは気流導入部13に、予混合筒2の中心軸と平行でステー132をかわすようにして配置されている。また、第2の上流側燃料噴射ペグ72bはケーシング1の端部15に設けられており燃料噴射する燃料噴射孔73を複数備えている。
As shown in FIG. 2, the
空気流入部12に流入してきた燃焼用空気に対し、第1の上流側燃料噴射ペグ71aより燃料を噴射して超希薄混合気を生成する。超希薄混合気は気流導入部13に流入され、方向転換部材131にて方向転換されるとともに、第2の上流側燃料噴射ペグ72bより燃料を噴射して希薄混合気となる。その後は、図1に示す燃焼器BS1と同様にして燃焼ガスを生成する。
A fuel is injected from the first upstream
また、図3にステーの拡大図を示す。図3に示すステー133は内部に中空部1331が形成されており、また、中空部1331から外部に貫通する燃料噴射孔1332が形成されている。ステー133の中空部1331には燃料が流動しており、燃料噴射孔1332より燃料を噴射して、希薄混合気を生成することができる。このように形成されたステー133を第2の上流側燃料噴射ペグとしても用いることで、ステー133を第2の上流側燃料噴射ペグとして用いることができ、それだけ、気流導入部13での圧力損失を抑えることが可能である。
FIG. 3 shows an enlarged view of the stay. The
図4に本発明にかかる燃焼器の内部構造の軸方向断面図を示す。図4に示す燃焼器BS3は第2の上流側燃料噴射ペグ72cがメイン予混合ノズル5のメイン燃料棒51の上流側に取り付けられている。それ以外は図1に示す燃焼器BS1と同一の形状を有しており、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。
FIG. 4 is a sectional view in the axial direction of the internal structure of the combustor according to the present invention. The combustor BS3 shown in FIG. 4 has a second upstream
図4に示す燃焼器BS3の第2の上流側燃料噴射ペグ72bは、予混合筒2の内部でメイン予混合ノズル5に設けられているメイン燃焼棒51の下流側燃料噴射ペグ53の上流側に等中心角度間隔に設けられている。
The second upstream
燃焼器BS3の気流導入部13より予混合筒2に流入してきた超希薄混合気に対して、第2の上流側燃料噴射ペグ72cより燃料を噴射することで、希薄混合気が生成される。その後は、図1に示す燃焼器BS1と同様にして燃焼ガスを生成する。
A lean mixture is generated by injecting fuel from the second upstream
第2の上流側燃料噴射ペグ72cの取り付け位置をメイン予混合ノズル5の入口近傍に設けることで、メイン予混合ノズル5と予混合筒2の間隙6に流入する混合気をより希薄な混合気とすることができる。これにより冷却効果の高い冷却フィルムを形成することができる。
The attachment position of the second upstream
また、第2の上流側燃料噴射ペグ72cを設けることは図1、2の実施例に比較して間隙6の濃度を薄くしやすくなる。通常上流ノズルを設置すると逆火しやすくなる傾向になるが図4の実施例では逆火が避けられる利点がある。またメイン燃料棒51と燃料系統を一体化出来るので低コストとなる。
Also, the provision of the second upstream
図5に本発明にかかる燃焼器の内部構造の軸方向断面図を示す。図5に示す燃焼器BS4は第1の上流側燃料噴射ペグ71dが、空気吸入部11に取り付けられている。それ以外は図1に示す燃焼器BS1と同一の形状を有しており、実質上同一の部分には同一の符号が付してある。
FIG. 5 shows an axial sectional view of the internal structure of the combustor according to the present invention. The combustor BS4 shown in FIG. 5 has a first upstream
図5に示す燃焼器BS4は燃焼用空気を吸入する空気吸入部11に、第1の上流側燃料噴射ぺグ71dが取り付けられている。燃焼器BS4の空気吸入部11に吸入された燃焼用空気に対して第1の上流側燃料噴射ペグ71aより燃料を噴射して、燃焼用空気は超希薄混合気となる。超希薄混合気はケーシング1の内壁に沿って流れていき、空気流入部12に流入する。空気流入部12において第2の上流側燃料噴射ペグ72aは超希薄混合気に対して燃料を噴射し、燃料が噴射されることで超希薄混合気が希薄混合気になる。この後、図1に示す燃焼器BS1と同じ手順で燃焼ガスを生成する。
In the combustor BS4 shown in FIG. 5, a first upstream
図5に示す燃焼器BS4では第2の上流側燃料噴射ペグとして、空気流入部11に設けられている第2の上流側燃料噴射ペグ71dを採用しているが、それに限定されるものではなく図2、図4に示すような、気流導入部13に設けられる第2の上流側燃料噴射ペグ72bや、メイン予混合ノズル5のメイン燃料棒51の予混合筒2内の部分に第2の上流側燃料噴射ペグ72cを用いてもよい。
In the combustor BS4 shown in FIG. 5, the second upstream
第1の上流側燃料噴射ペグ71a、71dの両方を用いていてもよい。また、第2の上流側燃料噴射ペグ72a、72b、72cの2個以上を備えていてもよい。上流側燃料噴射ペグを多種配置することで、燃焼振動の発生をより高度に防止することができる。 Both the first upstream fuel injection pegs 71a and 71d may be used. Further, two or more second upstream fuel injection pegs 72a, 72b, 72c may be provided. By arranging various types of upstream fuel injection pegs, combustion vibration can be prevented to a higher degree.
上述の各実施例において上流側燃料噴射ペグが2段に配置されているものを例示しているが、それに限定されるものではなく、2段以上の多段に配置された上流側燃料噴射ペグを有していてもよい。上流側燃料噴射ペグの段数が多いほど、予混合気の濃度がより均一になると共に、多くの燃焼振動の周波数に対して安定化させることが可能である。 In the above-described embodiments, the upstream fuel injection pegs are illustrated as being arranged in two stages. However, the present invention is not limited thereto, and the upstream fuel injection pegs arranged in two or more stages are illustrated. You may have. As the number of upstream fuel injection pegs increases, the concentration of the premixed gas becomes more uniform and can be stabilized with respect to many combustion vibration frequencies.
1 ケーシング
11 空気吸入部
12 空気流入部
13 気流導入部
131 方向転換部材
132 ステー
133 ステー
2 予混合筒
3 燃焼筒
4 パイロットノズル
41 スワールベーン
42 燃料噴射孔
5 メイン予混合ノズル
51 メイン燃料棒
52 予混合スワールベーン
53 下流側燃料噴射ペグ
6 間隙
61 フィルム冷却孔
71a、71d 第1の上流側燃料噴射ペグ
72a、72b、72c 第2の上流側燃料噴射ペグ
BS1〜BS4 燃焼器
Bn 主火炎
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ケーシングと、
前記ケーシング内部に設けられる筒状の予混合筒と、
前記予混合筒と連通する燃焼筒と、
空気流入部を流れる気流の方向をかえて気流を予混合筒に導入するための気流導入部と、
前記予混合筒の中心軸上に設けられるパイロットノズルと、
前記パイロットノズルに対して略平行に伸び、該予混合筒内に等中心角度間隔で設けられるメイン予混合ノズルとを有しており、
前記メイン予混合ノズルは中心軸上に燃料を流動させる燃料棒と、該燃料棒に等中心角度間隔で取り付けられ、半径方向外側に延びる下流側燃料噴射ペグを有しており、
前記予混合筒の上流側に気流方向に沿って複数段に配置される上流側燃料噴射ペグが備えられていることを特徴とする燃焼器。 A combustor for supplying combustion gas to a gas turbine,
A casing,
A cylindrical premixing cylinder provided inside the casing;
A combustion cylinder communicating with the premixing cylinder;
An air flow introducing portion for changing the direction of the air flow flowing through the air inflow portion and introducing the air flow into the premixing cylinder;
A pilot nozzle provided on the central axis of the premixing cylinder;
A main premixing nozzle that extends substantially parallel to the pilot nozzle and is provided at equal central angular intervals in the premixing cylinder,
The main premixing nozzle has a fuel rod for flowing fuel on a central axis, and a downstream fuel injection peg attached to the fuel rod at equal central angular intervals and extending radially outward.
A combustor comprising upstream fuel injection pegs arranged in a plurality of stages along an air flow direction on an upstream side of the premixing cylinder.
前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグのうち少なくとも1段は前記空気流入部内に設けられ、前記ケーシングより前記予混合筒へ向けて延びることを特徴とする請求項1に記載の燃焼器。 There is a gap between the casing and the premixing cylinder, and an air inflow portion for supplying combustion air is formed,
2. The combustor according to claim 1, wherein at least one of the upstream fuel injection pegs arranged in the plurality of stages is provided in the air inflow portion and extends from the casing toward the premixing cylinder. .
前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグのうち少なくとも1段が前記空気吸入部に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃焼器。 An air suction part for allowing combustion air to flow into the casing is provided on the upstream side of the air inflow part,
The combustor according to claim 1 or 2, wherein at least one of the upstream fuel injection pegs arranged in the plurality of stages is provided in the air suction portion.
前記ステーは内部に燃料が流動する中空部が形成されるとともに表面に中空部から外部に貫通する燃料噴射孔が形成されており、前記複数段に配置される上流側燃料噴射ペグの1段として用いられることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の燃焼器。 The casing is provided with stays attached at equal central angular intervals and connected to the premixing cylinder,
The stay has a hollow portion through which fuel flows and a fuel injection hole penetrating from the hollow portion to the outside on the surface, and serves as one stage of the upstream fuel injection peg arranged in the plurality of stages. The combustor according to any one of claims 1 to 5, wherein the combustor is used.
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2136143A1 (en) * | 2007-04-13 | 2009-12-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor |
JP2012149543A (en) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine combustor, gas turbine equipped with the same, gas turbine plant equipped with the gas turbine, and control method of the gas turbine combustor |
JP2012154588A (en) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine combustor |
WO2012124467A1 (en) | 2011-03-16 | 2012-09-20 | 三菱重工業株式会社 | Gas turbine combustor and gas turbine |
JP2013139967A (en) * | 2012-01-05 | 2013-07-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Burner |
CN103244967A (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-14 | 通用电气公司 | Fuel injection assembly for use in turbine engines and method of assembling same |
US20140190174A1 (en) * | 2013-01-07 | 2014-07-10 | General Electric Company | Micromixer assembly for a turbine system and method of distributing an air-fuel mixture to a combustor chamber |
JP2014159942A (en) * | 2013-01-22 | 2014-09-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Combustor and rotary machine |
CN108700300A (en) * | 2016-03-07 | 2018-10-23 | 三菱重工业株式会社 | Gas turbine burner and gas turbine |
KR20190040679A (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 두산중공업 주식회사 | Shroud structure for enhancing swozzle flows and a burner installed on gas turbine combustor |
-
2004
- 2004-02-23 JP JP2004046608A patent/JP2005233574A/en not_active Withdrawn
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2136143A1 (en) * | 2007-04-13 | 2009-12-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor |
EP2136143A4 (en) * | 2007-04-13 | 2014-05-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine combustor |
JP2012149543A (en) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine combustor, gas turbine equipped with the same, gas turbine plant equipped with the gas turbine, and control method of the gas turbine combustor |
JP2012154588A (en) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine combustor |
WO2012124467A1 (en) | 2011-03-16 | 2012-09-20 | 三菱重工業株式会社 | Gas turbine combustor and gas turbine |
US20130139511A1 (en) * | 2011-03-16 | 2013-06-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor and gas turbine |
US9719419B2 (en) | 2011-03-16 | 2017-08-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor with top hat nozzle arrangements |
EP2698582A4 (en) * | 2011-03-16 | 2014-10-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine combustor and gas turbine |
EP2698582A1 (en) * | 2011-03-16 | 2014-02-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor and gas turbine |
KR20140101825A (en) * | 2012-01-05 | 2014-08-20 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | Burner |
EP2801761A4 (en) * | 2012-01-05 | 2015-08-26 | Mitsubishi Hitachi Power Sys | Burner |
US9347666B2 (en) | 2012-01-05 | 2016-05-24 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Combustor with fuel injector pegs for reducing combustion pressure oscillations |
KR101626692B1 (en) * | 2012-01-05 | 2016-06-01 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | Burner |
JP2013139967A (en) * | 2012-01-05 | 2013-07-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Burner |
CN103244967A (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-14 | 通用电气公司 | Fuel injection assembly for use in turbine engines and method of assembling same |
US20140190174A1 (en) * | 2013-01-07 | 2014-07-10 | General Electric Company | Micromixer assembly for a turbine system and method of distributing an air-fuel mixture to a combustor chamber |
US9416973B2 (en) * | 2013-01-07 | 2016-08-16 | General Electric Company | Micromixer assembly for a turbine system and method of distributing an air-fuel mixture to a combustor chamber |
JP2014159942A (en) * | 2013-01-22 | 2014-09-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Combustor and rotary machine |
CN108700300A (en) * | 2016-03-07 | 2018-10-23 | 三菱重工业株式会社 | Gas turbine burner and gas turbine |
KR20190040679A (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 두산중공업 주식회사 | Shroud structure for enhancing swozzle flows and a burner installed on gas turbine combustor |
KR102099300B1 (en) * | 2017-10-11 | 2020-04-09 | 두산중공업 주식회사 | Shroud structure for enhancing swozzle flows and a burner installed on gas turbine combustor |
US11054138B2 (en) | 2017-10-11 | 2021-07-06 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Shroud structure for improving swozzle flow and combustor burner using the same |
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