JP2010101540A - ガスタービン用燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスタービンの燃焼筒3に設けられた液体燃料噴射手段6は、液体燃料を微粒化する機能を備えた第1〜第3スワラ10,21,23と、一番外側のスワラ10よりも内方に配置されて液体燃料を噴射するノズル部16を備えており、供給された燃料を空気と混合して燃焼に供する。この液体燃料噴射手段に着脱可能なアタッチメント7を取り付けると、ガス燃料等を燃料経路35でスワラ10の上流に供給できるので、燃焼筒3内でのガス燃料の飛散が抑制され、ガス燃料の良好な燃焼が可能となる。
【選択図】図5
Description
液体燃料を微粒化する機能を備えた少なくとも一つの周状のスワラと、前記スワラよりも内方に配置されて前記液体燃料を噴射する液体燃料噴射手段を備え、ガスタービンの燃焼器に設けられて供給された燃料を空気と混合して前記燃焼器内での燃焼に供するガスタービン用燃料噴射装置において、
前記液体燃料噴射手段に対して着脱可能であり、装着時に前記液体燃料以外の前記燃料を前記スワラの上流に供給する燃料経路を備えたアタッチメントを有することを特徴としている。
前記燃焼器は、圧縮された空気が供給されるケーシングと、前記ケーシングの内部に収納された燃焼筒とを有しており、
前記液体燃料噴射手段は、その一部分が前記ケーシングの特定箇所から外側に突出した状態で前記燃焼筒に取り付けられており、
前記アタッチメントは、前記ケーシングの外側に突出した前記液体燃料噴射手段の前記一部分に装着され、
前記アタッチメントが装着された時、前記アタッチメントの前記燃料経路は、前記ケーシングの前記特定箇所に形成された貫通孔から前記ケーシング内に挿入され、前記燃料を吐出する開口が前記スワラの上流に配置されるように構成されたことを特徴としている。
液体燃料のみを使用する場合には、前記アタッチメントを装着せずに、前記ケーシングの前記特定箇所に形成された前記貫通孔を閉止部材で閉止することができることを特徴としている。
前記液体燃料噴射手段は、
前記スワラの中心に配置されたパイロットノズルと、
燃料が所定の向きで旋回するように供給される環状の燃料通路と、前記燃料通路の接線方向に沿って前記燃料通路に燃料を供給する供給通路と、前記燃料通路に供給された燃料を噴射する環状のノズル部と、前記燃料通路に供給された燃料を前記ノズル部に導くために前記燃料通路において燃料が旋回する向きに対して鋭角をもって交差するように前記燃料通路と前記ノズル部を周方向の複数箇所で連通する複数の供給孔とを備えたメインノズルと、
を有していることを特徴としている。
前記メインノズルの前記ノズル部が、ノズルを構成する所定寸法の隙間をおいて同心円状に配置された一対の周状のフィルマー部材から構成されたことを特徴としている。
前記液体燃料以外の前記燃料が、ガス燃料と微粉固体燃料からなる群から任意に選択された1以上の燃料であることを特徴としている。
前記アタッチメントの前記燃料経路には蒸気を供給することができることを特徴としている。
前記液体燃料噴射手段をスワラの中心に配置されたパイロットノズルと、その周囲に設けた周状のメインノズルとによって構成したので、メインノズルによる燃焼時には、燃料は、供給通路から環状の燃料通路内に接線方向に沿って供給され、燃料通路内で周方向に旋回することにより周方向に均一な分布となる。そして、燃料は、旋回方向に対して鋭角で交差する複数の供給孔によってさらに均一化されながら環状のノズル部に導かれ、ノズル部から噴射されて均一な液膜を形成し、スワラによって微粒化される。このため、燃料の完全燃焼が促進され、燃焼効率が向上する。
図1〜図9は本発明の実施形態を示し、図1は本実施形態の燃料噴射装置を備えたガスタービン燃焼器の縦断面図、図2は本実施形態の燃料噴射装置の斜視図、図3は図2のA部を縦断面で切り欠いた拡大斜視図、図4は図2のB部を縦断面で切り欠いた拡大斜視図、図5(a)は本実施形態の燃料噴射装置においてアタッチメントを装着した状態を示す平面図、図5(b)は本実施形態の燃料噴射装置においてアタッチメントを装着した状態を示す縦断面図、図6(a)は本実施形態の燃料噴射装置においてアタッチメント及び閉止部材を装着していない状態を示す平面図、図6(b)は本実施形態の燃料噴射装置においてアタッチメント及び閉止部材を装着していない状態を示す縦断面図、図7(a)は液体燃料専用の燃料噴射装置の平面図、図7(b)は液体燃料専用の燃料噴射装置の縦断面図、図8(a)は本実施形態の燃料噴射装置においてアタッチメントを装着せずに閉止部材を装着している状態を示す平面図、図8(b)は本実施形態の燃料噴射装置においてアタッチメントを装着せずに閉止部材を装着している状態を示す縦断面図、図9(a)は本実施形態の燃料噴射装置のアタッチメントの平面図、図9(b)は本実施形態の燃料噴射装置のアタッチメントの正面図である。
図1において、2は略円筒形状のケーシングである。その内部には、図示しないコンプレッサからの圧縮空気が下方から上方向けて供給される。このケーシング2の内部には略円筒形状の燃焼筒3が設置されている。そして、ケーシング2の上端部及び燃焼筒3の上端部には燃料噴射装置4が取り付けられており、ケーシング2の外から供給した燃料を、燃焼筒3の内部に噴射できるようになっている。また、図1、図2及び図4に示すように、燃焼筒3の上端部には、燃料噴射装置4の外側の位置に、燃焼筒3内に気流を生成して火炎を保持するためのスワラ5が設けられている。
まず、液体燃料噴射手段6等の構造を、主として液体燃料噴射手段6等のみを示す図6と、液体燃料噴射手段6等にアタッチメント7を装着した状態である図2〜図4の斜視図を参照して説明する。
まず、液体燃料によって始動し、その後にガス燃料又は微粉固体燃料に切り替えて駆動する場合について説明する。
本例のガスタービン燃焼器1の運転始動時には、図示しないターボ圧縮機から圧縮空気がケーシング2内に送り込まれ、燃焼筒3の頂部に設けられた液体燃料噴射手段6の第1乃至第3スワラ10,21,23、液体燃料噴射手段6の外側に設けられた火炎保持用のスワラ5、そして燃焼筒3の周壁に形成された多数の吸気孔3aから圧縮空気が燃焼筒3内に供給される。起動時には液体燃料噴射手段6のパイロットノズル25から燃料が噴射されて空気と混合され、この混合気に図示しない点火装置が点火して燃焼が始まり、さらにメインノズル11による液体燃料の燃焼に移行する。
2…ケーシング
3…燃焼筒
4…燃料噴射装置
5…保炎用のスワラ
6…液体燃料噴射手段
7…アタッチメント
8…ケーシングのフランジ
9…第1環状部材
10…第1スワラ
11…メインノズル
12…燃料通路
13…供給通路
16…ノズル部
17…フィルマー部材
18…プレフィルマー部材
20…供給孔
21…第2スワラ
23…第3スワラ
25…パイロットノズル
30…閉止部材
34…燃料受容部
35…燃料経路
Claims (7)
- 液体燃料を微粒化する機能を備えた少なくとも一つの周状のスワラと、前記スワラよりも内方に配置されて前記液体燃料を噴射する液体燃料噴射手段を備え、ガスタービンの燃焼器に設けられて供給された燃料を空気と混合して前記燃焼器内での燃焼に供するガスタービン用燃料噴射装置において、
前記液体燃料噴射手段に対して着脱可能であり、装着時に前記液体燃料以外の前記燃料を前記スワラの上流に供給する燃料経路を備えたアタッチメントを有することを特徴とするガスタービン用燃料噴射装置。 - 前記燃焼器は、圧縮された空気が供給されるケーシングと、前記ケーシングの内部に収納された燃焼筒とを有しており、
前記液体燃料噴射手段は、その一部分が前記ケーシングの特定箇所から外側に突出した状態で前記燃焼筒に取り付けられており、
前記アタッチメントは、前記ケーシングの外側に突出した前記液体燃料噴射手段の前記一部分に装着され、
前記アタッチメントが装着された時、前記アタッチメントの前記燃料経路は、前記ケーシングの前記特定箇所に形成された貫通孔から前記ケーシング内に挿入され、前記燃料を吐出する開口が前記スワラの上流に配置されるように構成されたことを特徴とする請求項1記載のガスタービン用燃料噴射装置。 - 液体燃料のみを使用する場合には、前記アタッチメントを装着せずに、前記ケーシングの前記特定箇所に形成された前記貫通孔を閉止部材で閉止することができることを特徴とする請求項2記載のガスタービン用燃料噴射装置。
- 前記液体燃料噴射手段は、
前記スワラの中心に配置されたパイロットノズルと、
燃料が所定の向きで旋回するように供給される環状の燃料通路と、前記燃料通路の接線方向に沿って前記燃料通路に燃料を供給する供給通路と、前記燃料通路に供給された燃料を噴射する環状のノズル部と、前記燃料通路に供給された燃料を前記ノズル部に導くために前記燃料通路において燃料が旋回する向きに対して鋭角をもって交差するように前記燃料通路と前記ノズル部を周方向の複数箇所で連通する複数の供給孔とを備えたメインノズルと、
を有していることを特徴とする請求項3記載のガスタービン用燃料噴射装置。 - 前記メインノズルの前記ノズル部が、ノズルを構成する所定寸法の隙間をおいて同心円状に配置された一対の周状のフィルマー部材から構成されたことを特徴とする請求項4記載のガスタービン用燃料噴射装置。
- 前記液体燃料以外の前記燃料が、ガス燃料と微粉固体燃料からなる群から任意に選択された1以上の燃料であることを特徴とする請求項1乃至5に記載のガスタービン用燃料噴射装置。
- 前記アタッチメントの前記燃料経路には蒸気を供給することができることを特徴とする請求項6に記載のガスタービン用燃料噴射装置。
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