JP2009002535A - 拡散燃焼式ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Abstract

【課題】気体燃料及び液体燃料の少なくとも一方を燃焼した場合のＮＯｘ排出量を低減することができる拡散燃焼式ガスタービン燃焼器を提供する。
【解決手段】圧縮機１からの燃焼空気１３を燃料１６，１７と混合して燃焼する内筒７と、内筒７の軸心線Ｘ上の上流側位置に設けられ、液体燃料１７を微粒化し内筒７内に噴射する液体燃料ノズル１２と、液体燃料ノズル１２の外周側に環状に配置された複数の空気孔１９を有する旋回器１１と、旋回器１１の空気孔１９に向かって気体燃料１６を噴射する複数の気体燃料ノズル１５と、旋回器１１の外周側に設けられ、複数のスリット孔２３を有し旋回器１１の外周側に低速循環流１００を形成する内筒キャップ１０とを備え、空気孔１９から内筒７内に噴出する循環流１０１が循環流１００と混合するように、軸心線Ｘを含む断面で見たときに空気孔１９が軸心線Ｘと平行にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、気体燃料及び液体燃料の少なくとも一方を燃焼する拡散燃焼式ガスタービン燃焼器に関する。

一般に、ガスタービン燃焼器の燃焼方式は、拡散燃焼と予混合燃焼に大別される。前者は燃料を燃焼場に直接噴射して燃焼する方法で、予混合燃焼に比較して燃料過濃領域が発生し易く局部的な高温領域の発生に伴うサーマルＮＯｘが多く排出される課題を抱えている。一方、後者は予め燃料を空気と混合してから燃焼する方法で、拡散燃焼に比較して局部的な高温領域の発生が抑制されＮＯｘ排出量が少ない。しかしながら、予混合燃焼の場合、希薄な予混合火炎を形成するため燃焼状態が不安定になり易く、また予混合ガスを生成するための混合器に火炎が逆流（火炎戻り）する場合がある等の課題がある。さらに、拡散燃焼に比べて燃焼器構造や燃料系統が複雑化するため、イニシャルコストが高くなる。

そこで、拡散燃焼方式の燃焼器の燃焼安定性及び点火特性を向上させるために、燃焼器上流部分の軸中心付近に燃焼空気に旋回成分を与える旋回器を設け、この旋回器の近傍に液体燃料及び気体燃料を噴射する燃料ノズルを配置したものがある（特許文献１等参照）。この技術では、旋回器の外周側に燃焼ガスの低流速循環領域を形成するための燃焼空気導入用のスリットを有するコーン状部材が配置されている。

特開２００５−２２６８４９号公報

ガスタービン燃焼器では、近年の地球環境保護の観点から、排ガス中に含まれる窒素酸化物（以下、ＮＯｘと記載する）の排出量低減、そして液体燃料焚きの場合に生じる煤塵発生量の低減が急務である。しかしながら、上記特許文献１の記載技術では、旋回器から噴出する空気流が燃焼場の中心に向かうようにしてあるため、火炎の形成される位置で燃焼空気に対する燃料割合が高くなり、局部的な高温領域の発生によってＮＯｘ排出量や煤塵の発生が十分に抑えられない場合があった。

そこで本発明は、気体燃料及び液体燃料の少なくとも一方を燃焼した場合のＮＯｘ排出量を低減することができる拡散燃焼式ガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の拡散燃焼式ガスタービン燃焼器は、圧縮機からの燃焼空気を燃料と混合して燃焼する内筒と、前記内筒の軸心線上の上流側位置に設けられ、液体燃料を微粒化し前記内筒内に噴射する液体燃料ノズルと、前記液体燃料ノズルの外周側に位置する空気流路を有し前記内筒内に噴出する燃焼空気に旋回成分を付与する旋回器と、前記旋回器の空気流路に向かって気体燃料を噴射する複数の気体燃料ノズルと、前記旋回器の外周側に設けられ、前記内筒の中心側に向かう燃焼空気の流れを形成する複数の空気導入用スリットを有し、前記複数の空気導入用スリットから噴出する空気流によって前記旋回器の外周側に低速循環流領域を形成するコーン状部材とを備え、前記旋回器から前記内筒内に噴出する燃焼空気が前記低速循環流領域を形成する燃焼空気と混合するように、前記内筒の軸心線を含む断面で見たときに前記空気流路が前記内筒の軸心線と平行か軸心線に対し下流側に向かって外周側に傾斜していることを特徴とする。

本発明によれば、拡散燃焼式ガスタービン燃焼器において気体燃料及び液体燃料の少なくとも一方を燃焼した場合のＮＯｘ排出量を低減することができる。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン燃焼器を備えたガスタービンプラントの概略構成図である。以下の説明において、上流・下流と記載した場合には、燃焼ガスの流れ方向の上流・下流を指すものとする。

図１に示したガスタービンプラントは、主として、空気を圧縮して高圧の燃焼用空気を生成する圧縮機１、圧縮機１から導入される燃焼空気１３と燃料とを混合して燃焼ガス１４を生成する拡散燃焼式のガスタービン燃焼器（以下、単に燃焼器と記載）３、及び燃焼器３で生成された燃焼ガス１４が導入されるタービン２を備えている。圧縮機１とタービン２の軸は連結されている。

燃焼器３は、燃焼室を形成し圧縮機からの燃焼空気１３を燃料１６，１７と混合・燃焼して燃焼ガスを生成する内筒７、内筒７で生成した燃焼ガス１４をタービン２に導くためのトランジションピース８、燃料供給圧力を高くして液体燃料１７を微粒化し内筒７内に噴射する圧力噴霧式（１流体噴霧式）の液体燃料ノズル１２、気体燃料１６を噴射する気体燃料ノズル１５、燃焼空気１３に旋回成分を付与する旋回器１１、燃焼空気１３を噴射するためのスリット（後述）を有する内筒キャップ１０、及び燃焼器３を点火させるための点火栓９を、外筒５とエンドカバー６とで密閉した構成となっている。

燃焼器３は、気体燃料１６と液体燃料１７の双方を燃焼可能なデュアルタイプの燃焼器であり、気体燃料１６のみを燃焼させての運転、液体燃料１７のみを燃焼させての運転、両燃料１６，１７を同時に燃焼させての運転のいずれも可能である。

圧縮機１から吐出された燃焼空気１３は、外筒５・内筒７・トランジションピース８で画定される環状の空気流路を通り、内筒７の外周部壁面に設けた図示しない燃焼孔や冷却孔、内筒キャップ１０に設けたスリット孔（図２で後述するスリット孔２３）、旋回器１１に設けた旋回器空気孔（図２で後述する空気孔１９，２０）等から内筒７内に導入されて燃料１６，１７と混ざり合い、この燃焼用空気１３と燃料１６，１７の混合気が内筒７内で点火栓９により点火されて燃焼する。燃焼によって生成した燃焼ガス１４は、トランジションピース８を介しタービン２に噴射されてタービン２を駆動する。タービン２で得られた回転動力は、同軸上に連結された発電機４を駆動して電気エネルギーに変換されるとともに、圧縮機１の回転動力としても利用される。

図２は燃焼器３の旋回器１１及びその周囲の構成を表す側断面図である。

図２に示したように、液体燃料ノズル１２は、内筒７の軸心線Ｘ上の上流位置（つまり図２中の左側）に配設されている。液体燃料ノズル１２から噴射された液体燃料１７は円錐状の燃料噴霧領域１８を形成する。

内筒７の外周部壁面には、内筒７と外筒５の間の環状流路からの燃焼空気１３を内筒７内に導入する燃焼孔２４が複数設けられている。

内筒キャップ１０は、旋回器１１の外周側に設けたコーン状の部材であり、その内壁面に沿って内筒７の中心側に向かう燃焼空気１３の流れを形成する空気導入用のスリット孔２３を複数有している。内筒キャップ１０の上流側には、燃焼空気１３を導入する多孔板２１が設置されており、多孔板２１を通過した燃焼空気１３が内筒キャップ１０のスリット孔２３から内筒７内に噴出する。内筒キャップ１０のスリット孔２３から噴出した燃焼空気１３の空気流は、旋回器１１の外周側で内筒キャップ１０の下流側の領域における内筒キャップ１０の内壁面の近傍領域に低速の循環流１００を形成する。

旋回器１１は、液体燃料ノズル１２の外周側に環状に配置された複数の外周側空気孔１９、及び複数の外周側空気孔１９と液体燃料ノズル１２の間に外周側空気孔１９と概略同心の環状に配置された複数の内周側空気孔２０を有している。これら２列の空気孔１９，２０は、軸心線Ｘから見ると、下流側（つまり図２中右側）に向かって内筒７の周方向の一方側にそれぞれ傾斜しているため、空気孔１９，２０から内筒７内に噴出する燃焼空気１３には旋回成分が付与される。本実施の形態における気体燃料ノズル１５は、各外周側空気孔１９に向かって気体燃料１６をそれぞれ噴射する複数の燃料噴射孔を有している。空気孔１９，２０の断面形状（孔の軸心線と直角な断面）は略円形である。

このとき、外周側空気孔１９は、気体燃料１６の拡散に主に寄与する空気流を形成する空気孔であり、そこから内筒７内に噴出する燃焼空気１３が前出の循環流１００を形成する燃焼空気１３と積極的に混合するように、それぞれ内筒７の軸心線Ｘを含む断面で見た場合に軸心線Ｘと平行になっている。一方、各内周側空気孔２０は、液体燃料１７の拡散に主に寄与する空気流を形成する空気孔であり、同様に内筒７の軸心線Ｘを含む断面で見た場合に、それぞれ軸心線Ｘに対し下流側に向かって内筒７の内周側（軸心線Ｘ側）に角度αで傾斜している。

なお、旋回器１１は、液体燃料ノズル１２の外周側に位置する空気流路を有するものであるが、この空気流路は図示したような空気孔１９，２０に限らず、液体燃料ノズル１２の外側に位置する環状の空気流路に代えることもできる。環状の空気流路中には旋回羽根が配置され、この旋回羽根が周方向に傾斜することにより流通する燃焼空気に旋回成分が付与される。本実施の形態では、例えば外周側空気孔１９をこうした旋回羽根付きの空気流路に代える場合、その空気流路を上記内筒７の軸心線Ｘを含む断面で見たときに軸心線Ｘと平行に形成する。或いは、後の実施の形態（図５等）のように軸心線Ｘに対し下流側に向かって外周側に傾斜させる構成とすることもできる。一方、内周側空気孔２０をこの種の空気流路に代える場合、内周側空気孔２０と同様に、軸心線Ｘに対し下流側に向かって内筒７の内周側（軸心線Ｘ側）に角度αで傾斜させる。

ここで、図３は比較例を例示した側断面図である。図３において図２と同様の役割を果たす部分には同符号を付して説明を省略する。

図３に例示した比較例は、本実施の形態のガスタービン燃焼器３の旋回器１１と気体燃料ノズル１５を、旋回器１１’と気体燃料ノズル２６に変更してある。旋回器１１’には、下流側に向かって軸心線Ｘ側に角度γで傾斜した旋回器空気孔２５が設けられており、その流路側壁面には気体燃料ノズル２６が接続している。

この比較例の場合、内筒７に設けた燃焼孔２４、内筒キャップ１０に設けたスリット孔２３、及び旋回器空気孔２５から燃焼空気１３が内筒７内に噴出する。内筒キャップ１０のスリット孔２３から噴出した燃焼空気１３は低速の循環流１００を形成し、旋回器空気孔２５から噴出する燃焼空気１３は内筒７の軸心線Ｘに向かい更に旋回の作用により循環流１０４を形成する。気体燃料ノズル２６や液体燃料ノズル１２から噴出した燃料１６，１７は旋回器空気孔２５から噴出した燃焼空気１３と混合・燃焼し、循環流１０４によってその火炎が保持される。循環流１００はこの火炎を安定化する。

しかしながら、この比較例では、旋回器空気孔２５から径方向内向きに噴射される燃焼空気１３により火炎の広がりが抑制され、火炎が形成される位置で燃焼空気１３に対する燃料割合が高くなる。そのため、局部的な高温領域が発生することがあり、ＮＯｘ排出量や液体燃料燃焼時の煤塵の発生量が十分に抑えられない場合が生じる可能性があった。

それに対し、本実施の形態の場合、内筒７に設けた燃焼孔２４、内筒キャップ１０のスリット孔２３、旋回器空気孔１９，２０から燃焼空気１３が内筒７内に噴出する。内筒キャップ１０から噴出する燃焼空気１３は、低速の循環流１００を形成し火炎を安定化させる。そして、液体燃料用の内周側空気孔２０から噴出した燃焼空気１３は、内筒７の軸心線Ｘに向かって噴出し、その後、旋回の作用で循環流１０２を形成する。また、気体燃料用の外周側空気孔１９から噴出した燃焼空気１３は、旋回の作用により下流側に向かって拡大して循環流１０１を形成する。

このように、本実施の形態によれば、気体燃料ノズル１５から旋回器１１の外周側空気孔１９に向かって噴射された気体燃料１６は、外周側空気孔１９の内部で燃焼空気１３と混ざり合いながら内筒７内に噴出する。外周側空気孔１９から噴出する気体燃料１６と燃焼空気１３の混合気は、旋回の作用による遠心力を受けて下流側に向かって拡径し内筒キャップ１０の付近に渦巻く低速の循環流１００に向かい、循環流１００を形成する燃焼空気１３とさらに混合される。そのため、図３の比較例に比べても、火炎形成位置での燃焼空気１３に対する燃料の割合が低下するとともに気体燃料１６と燃焼空気１３の混合が促進され、局所的な高温領域の発生を抑制することができるので、ＮＯｘ排出量を低減させることができる。

また、液体燃料ノズル１２から噴射された燃料噴霧領域１８の外周側の液体燃料１７の液滴も、外周側空気孔１９からの循環流１０１に随伴することで、内筒キャップ１０からの循環流１００に向かい、燃料液滴がより微粒化され燃焼空気１３との混合が促進される。これにより、ＮＯｘ・煤塵の排出量を低減させることができる。さらには、旋回器１１に設けた液体燃料用の内周側空気孔２０から噴出する循環流１０２が、燃料噴霧領域１８の内部に向かうため、燃料噴霧領域１８の内部に積極的に燃焼空気１３が取り込まれることで、燃料噴霧領域１８をより多くの燃焼空気１３と混合することができ、これによっても、燃料の希薄化によるＮＯｘ排出量の低減、燃料の微粒化・酸化反応促進による煤塵排出量の低減の効果が得られる。

このように、本実施の形態のガスタービン燃焼器によれば、気体燃料ノズル１５及び液体燃料ノズル１２から噴射した燃料１６，１７は、旋回器空気孔１９，２０から噴出する燃焼空気１３の循環流１０１，１０２と一次混合され、その後さらに、内筒キャップ１０から噴出する燃焼空気１３の循環流１００と二次混合されて燃焼するため、燃料過濃領域の発生が抑制され、局部的な高温領域の発生が抑制されるので、ＮＯｘ排出量・煤塵発生量を低減させることができる。

さらに、予混合燃焼方式を採用した場合に比べて拡散燃焼方式を採用している本実施の形態の燃焼器３は構造が簡単で製作し易く低廉であることも大きなメリットである。さらには、圧力噴射式の液体燃料ノズル１２を用いているので、空気流で剪断して液体燃料を微粒化する空気噴霧式（２流体噴霧式）の液体燃料ノズルを採用した場合に比べて作動流体以外の用途に消費される圧縮空気量が減少し、ガスタービンプラントの効率向上にも寄与する。

また、燃料の微粒化に空気等の二次媒体を用いない圧力噴霧式の液体燃料ノズルは、液体燃料に強力な旋回を付与するので粒径の大きな燃料液滴が燃料噴霧領域の外周側に集中し易い。また、二次媒体で剪断して液体燃料を微粒化する空気噴霧式の液体燃料ノズルに比べて燃料液滴の粒径が傾向として大きい。

圧力噴霧方式の液体燃料ノズルにはこのような特性が伴われるが、本実施の形態の場合、圧力噴霧方式の液体燃料ノズルを採用しても、粒径の大きな燃料液滴が集中し易い燃料噴霧領域１８の外周側の部分は、外周側空気孔１９から噴出した循環流１０１と内筒キャップ１０からの循環流１００によって更に微粒化され燃焼空気との混合が促進されるので、燃料の酸化反応を促進することができ、空気噴霧式の液体燃料ノズルを用いる場合に比べても、ＮＯｘ・煤塵の低減効果が一層顕著となる。

また、図４は燃焼器点火時の火炎の状態を示したもので、図４（ａ）は本実施の形態のガスタービン燃焼器の側断面図、図４（ｂ）は図３の比較例のガスタービン燃焼器の側断面図である。

燃焼器３は、内筒７の外周部壁面から挿入される点火栓９のスパークによって点火される。圧縮機１の周囲に複数の燃焼器３が設置される場合には、点火栓９を設置した燃焼器３の内筒７ａと、点火栓９が設置されない隣接する燃焼器３の内筒７ｂを火炎伝播管２９で連絡し、燃焼ガス１４の授受によって点火させる火炎伝播によって点火栓９を持たない燃焼器３の点火操作を行う。火炎伝播とは、点火栓９を設置した燃焼器３を点火栓９で点火することで、隣接する未点火燃焼器との間に生じる圧力差により、点火した燃焼器３から火炎伝播管２９を介して隣の未点火燃焼器に燃焼ガス１４を流入させ、流入した燃焼ガス１４によって未点火の燃焼器を点火させることである。このような点火動作の点火特性を向上させるには、火炎伝播管２９が接続する内筒７ｂの火炎伝播孔２７や点火栓９の近傍に可燃混合気が存在していることが重要となる。

図４（ｂ）の比較例の場合、旋回器１１’からの燃焼空気１３は内筒７ａの軸心線Ｘに向かって噴出するため、燃料と空気の混合気や火炎２８が径方向外側に広がらず、燃焼器軸中心Ｘの近傍に集中し易い。それに対し、本実施の形態の場合、外周側空気孔１９からの燃焼空気１３が内筒７ａの内壁面側に向かって噴出する効果により、図４（ａ）に示したように燃料と空気の混合気や火炎２８を径方向外側に広げることができ、火炎伝播孔２７や点火栓９に混合気や火炎２８が近付くので図４（ｂ）に比べて点火特性を向上させることができる。

＜第２の実施の形態＞
図５は本発明の第２の実施の形態に係るガスタービン燃焼器の旋回器及びその周囲の構成を表す側断面図である。第１の実施の形態と同様の部分及び同様の役割を果たす部分には同符号を付して説明を省略する。

本実施の形態では、旋回器１１に設けた外周側空気孔３０から内筒７内に噴出する燃焼空気１３が循環流１００を形成する燃焼空気１３と混合し易いように、内筒７の軸心線Ｘを含む断面で見た場合に外周側空気孔３０が内筒７の軸心線に対し下流側に向かって外周側に角度βで傾斜している。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

かかる構成の本実施の形態によれば、外周側空気孔３０から噴出する燃焼空気１３が第１の実施の形態と比較して外周側に更に拡径し易く、内筒キャップ１０から噴出する燃焼空気１３と燃料１６，１７との更なる混合促進、ひいてはＮＯｘや煤塵の排出量の更なる低減効果が期待できる。また、第１の実施の形態に比べて燃料１６，１７と燃焼空気１３の混合気や火炎の更なる拡径効果が期待できるので、燃焼器３の点火特性の更なる向上も期待される。

＜第３の実施の形態＞
図６は本発明の第３の実施の形態に係るガスタービン燃焼器の旋回器及びその周囲の構成を表す側断面図である。第１の実施の形態と同様の部分及び同様の役割を果たす部分には同符号を付して説明を省略する。

本実施の形態では、旋回器１１の内周側空気孔２０と外周側空気孔１９のいずれにも気体燃料１６が噴射されるように、気体燃料ノズル１５に加え、内周側空気孔２０のそれぞれに向かって気体燃料１６を噴出する複数の気体燃料ノズル３１が追加されている。外周側気体燃料ノズル１５と内周側気体燃料ノズル３１の燃料供給系統は共用であるが、別系統にしても構わない。外周側空気孔１９は第２の実施の形態のように外側に傾斜していても良い。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

かかる構成の本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加え、内周側気体燃料ノズル３１が追加されて燃料噴射孔数が増加したことにより、気体燃料１６を分散させることができる。また、外周側空気孔１９・内周側空気孔２０の双方から気体燃料１６と燃焼空気１３の混合気が噴出することで、既述の実施の形態に比べて気体燃料１６の更なる希薄化、ひいては気体燃料焚きのＮＯｘ排出量の更なる低減効果を期待することができる。

＜第４の実施の形態＞
図７は本発明の第４の実施の形態に係るガスタービン燃焼器の構成図であり、図７（ａ）は旋回器及びその周囲の構成を表す側断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ矢視図、図７（ｃ）は図７（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。これらの図において、第１の実施の形態と同様の部分及び同様の役割を果たす部分には同符号を付して説明を省略する。

本実施の形態における気体燃料ノズル３２の燃料噴射孔は、旋回器１１の外周側空気孔１９から内筒７内に噴出する燃焼空気１３と略同軸方向に気体燃料１６が噴出するように外周側空気孔１９の穿設方向に合わせて傾斜して穿設されている。つまり、図７（ｃ）に示したように、気体燃料ノズル３２は、旋回器１１の外周側空気孔１９に向かって噴射する気体燃料１６が外周側空気孔１９から噴出する燃焼空気１３と概略同軸の噴流となるように、その燃料噴射孔の軸心線が外周側空気孔１９の軸心線Ｙと概略一致している。気体燃料ノズル３２の燃料噴射孔や空気孔１９，２０の断面形状（孔の軸心線と直角な断面）は略円形である。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

かかる構成の本実施の形態によれば、外周側空気孔１９の内部において気体燃料ノズル３２から噴出した気体燃料１６が燃焼空気１３により周囲を均一に包み込まれ、旋回器１１の外周側空気孔１９から噴出する際の流路の急拡大に伴って発生する微細な渦流によって気体燃料１６と燃焼空気１３の混合を促進することができる。これにより、第１の実施の形態と同様の効果に加え、更なるＮＯｘ排出量の低減の効果が期待される。

なお、本実施の形態では、旋回器１１の外周側空気孔１９にのみ気体燃料１６を噴射するように気体燃料ノズル３２を設置しているが、第３の実施の形態（図６）のように内周側空気孔２０に気体燃料１６を噴射する気体燃料ノズルを追加すれば、気体燃料１６の希薄化、気体燃料１６と燃焼空気１３の混合が促進され、更なるＮＯｘの低減効果が期待できる。また、第２の実施の形態（図５）のように、外周側空気孔１９を外側に傾斜させても良い。

また、本実施の形態のように、旋回器空気孔１９，２０の断面を略円形とすることで、例えば、断面矩形に構成した空気孔に比べて旋回器１１の製作コストを抑えることができる利点もある。

以上の第１〜第４の実施の形態に係るガスタービン燃焼器３は、構成が簡便であるため、例えば図３の比較例のような構成の既存設備が存在する場合、旋回器１１や気体燃料ノズルの燃料噴射孔部分のみの簡単な改造で製作することができることも大きな利点である。

本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン燃焼器を備えたガスタービンプラントの概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン燃焼器の旋回器及びその周囲の構成を表す側断面図である。 比較例を例示した側断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン燃焼器と図３の比較例の燃焼器点火時の火炎の状態を比較して示した図である。 本発明の第２の実施の形態に係るガスタービン燃焼器の旋回器及びその周囲の構成を表す側断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るガスタービン燃焼器の旋回器及びその周囲の構成を表す側断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るガスタービン燃焼器の構成図である。

符号の説明

１ 圧縮機
３ ガスタービン燃焼器
７ 内筒
１０ 内筒キャップ
１１ 旋回器
１２ 液体燃料ノズル
１３ 燃焼空気
１５ 気体燃料ノズル
１６ 気体燃料
１７ 液体燃料
１９ 外周側空気孔
２０ 内周側空気孔
２３ スリット孔
３０ 外周側空気孔
３１ 内周側気体燃料ノズル
３２ 気体燃料ノズル
１００ 循環流
１０１ 循環流
１０２ 循環流
Ｘ 軸心線
Ｙ 軸心線

Claims (6)

1. 圧縮機からの燃焼空気を燃料と混合して燃焼する内筒と、
   前記内筒の軸心線上の上流側位置に設けられ、液体燃料を微粒化し前記内筒内に噴射する液体燃料ノズルと、
   前記液体燃料ノズルの外周側に位置する空気流路を有し前記内筒内に噴出する燃焼空気に旋回成分を付与する旋回器と、
   前記旋回器の空気流路に向かって気体燃料を噴射する複数の気体燃料ノズルと、
   前記旋回器の外周側に設けられ、前記内筒の中心側に向かう燃焼空気の流れを形成する複数の空気導入用スリットを有し、前記複数の空気導入用スリットから噴出する空気流によって前記旋回器の外周側に低速循環流領域を形成するコーン状部材とを備え、
   前記旋回器から前記内筒内に噴出する燃焼空気が前記低速循環流領域を形成する燃焼空気と混合するように、前記内筒の軸心線を含む断面で見たときに前記空気流路が前記内筒の軸心線と平行か軸心線に対し下流側に向かって外周側に傾斜していることを特徴とする拡散燃焼式ガスタービン燃焼器。
2. 圧縮機からの燃焼空気を燃料と混合して燃焼する内筒と、
   前記内筒の軸心線上の上流側位置に設けられ、液体燃料を微粒化し前記内筒内に噴射する液体燃料ノズルと、
   前記液体燃料ノズルの外周側に環状に配置された複数の空気孔を有し、前記複数の空気孔から前記内筒内に噴出する燃焼空気に旋回成分を付与する旋回器と、
   前記旋回器の前記複数の空気孔に向かって気体燃料を噴射する複数の気体燃料ノズルと、
   前記旋回器の外周側に設けられ、前記内筒の中心側に向かう燃焼空気の流れを形成する複数の空気導入用スリットを有し、前記複数の空気導入用スリットから噴出する空気流によって前記旋回器の外周側に低速循環流領域を形成するコーン状部材とを備え、
   前記空気孔から前記内筒内に噴出する燃焼空気が前記低速循環流領域を形成する燃焼空気と混合するように、前記内筒の軸心線を含む断面で見たときに前記空気孔が前記内筒の軸心線と平行か軸心線に対し下流側に向かって外周側に傾斜していることを特徴とする拡散燃焼式ガスタービン燃焼器。
3. 請求項２の拡散燃焼式ガスタービン燃焼器において、
   前記旋回器は、前記複数の空気孔と前記液体燃料ノズルの間に環状に配置され、前記内筒の軸心線を含む断面で見たときに前記内筒の軸心線に対し下流側に向かって内周側に傾斜した複数の内周側空気孔を備えていることを特徴とする拡散燃焼式ガスタービン燃焼器。
4. 請求項３の拡散燃焼式ガスタービン燃焼器において、
   前記複数の内周側空気孔に向かって気体燃料を噴射する複数の内周側気体燃料ノズルを備えたことを特徴とする拡散燃焼式ガスタービン燃焼器。
5. 請求項２〜４のいずれかの拡散燃焼式ガスタービン燃焼器において、
   前記気体燃料ノズルの燃料噴射孔は、前記空気孔から前記内筒内に噴出する燃焼空気と略同軸方向に気体燃料が噴出するように前記空気孔の穿設方向に合わせて傾斜して穿設されていることを特徴とする拡散燃焼式ガスタービン燃焼器。
6. 圧縮機からの燃焼空気を燃料と混合して燃焼する内筒と、
   前記内筒の軸心線上の上流側位置に設けられ、燃料供給圧力を高くして液体燃料を微粒化し前記内筒内に噴射する圧力噴霧式の液体燃料ノズルと、
   前記液体燃料ノズルの外周側に環状に配置された複数の外周側空気孔及び前記複数の外周側空気孔と前記液体燃料ノズルの間に環状に配置された複数の内周側空気孔を有し、前記複数の外周側空気孔及び内周側空気孔から前記内筒内に噴出する燃焼空気に旋回成分を付与する旋回器と、
   前記旋回器の前記複数の外周側空気孔に向かって気体燃料を噴射する複数の気体燃料ノズルと、
   前記旋回器の外周側に設けられ、前記内筒の中心側に向かう燃焼空気の流れを形成する複数の空気導入用スリットを有し、前記複数の空気導入用スリットから噴出する空気流によって前記旋回器の外周側に低速循環流領域を形成するコーン状部材とを備え、
   前記外周側空気孔から前記内筒内に噴出する燃焼空気が前記低速循環流領域を形成する燃焼空気と混合するように、前記内筒の軸心線を含む断面で見たときに前記外周側空気孔が前記内筒の軸心線と平行か軸心線に対し下流側に向かって外周側に傾斜する一方、前記複数の内周側空気孔が前記内筒の軸心線に対し下流側に向かって内周側に傾斜していることを特徴とする拡散燃焼式ガスタービン燃焼器。

Images