JP2016006377A

JP2016006377A - Gas turbine combustor

Info

Publication number: JP2016006377A
Application number: JP2015187010A
Authority: JP
Inventors: 正道小山; Masamichi Koyama
Original assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Current assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2032-04-24
Also published as: JP6039033B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve atomization performance of liquid fuel at a gas turbine combustor.SOLUTION: A combustor 25 of a gas turbine device includes a combustor combustion 27 installed in a casing 6 and a pre-mixing pipe 20 installed at the top part of the combustion cylinder to generate air straight flow and air swirl flow therein. A pressure injection nozzle 28 is installed at the top part of the pre-mixing pipe, a first two-fluid inner mixing nozzle 11a is installed adjacent to the pressure injection nozzle and two-second fluid internal mixing nozzles 11b are installed at the lower part of the pre-mixing pipe. The straight flow of compressed air is mixed in the mixture gas injected by the two-fluid inner mixing nozzle 11a, the mixture gas is added from the two-fluid inner mixing nozzles 11b, and liquid fuel is further atomized by the circulating flow of the compressed air and ignited within the combustion cylinder. Local flame concentration difference is hardly produced and a low pollution of exhaust emission is established.

Description

本発明は、ガスタービン燃焼器に係り、特に燃料供給手段として、ガスタービンから供給される圧縮空気と液体燃料とを混合してから燃焼器内に噴射する２流体内部混合ノズルを備えており、液体燃料の微粒化性能を向上させて排気エミッションの低公害化を実現したガスタービン燃焼器に関するものである。 The present invention relates to a gas turbine combustor, and in particular, as a fuel supply means, includes a two-fluid internal mixing nozzle that mixes compressed air and liquid fuel supplied from a gas turbine and then injects them into the combustor. The present invention relates to a gas turbine combustor that improves the atomization performance of liquid fuel and achieves low emission pollution.

燃焼ガスで駆動されるタービンと空気を圧縮するコンプレッサが共通の駆動軸に連結され、コンプレッサからの圧縮空気と燃料を燃焼筒に導いて燃焼させ、生成した燃焼ガスをタービンに供給して駆動軸を回転させるガスタービン装置は、例えば定置形の発電装置等の用途で広く用いられている。この種のガスタービン装置としては、例えば特許文献１に記載されたような拡散燃焼タイプの燃焼器を備えたものが知られているが、本願出願人は特願２０１１−１１９２８５号にて予混合燃焼タイプの燃焼器を備えたものを提案している。 A turbine driven by combustion gas and a compressor that compresses air are connected to a common drive shaft, and the compressed air and fuel from the compressor are guided to the combustion cylinder for combustion, and the generated combustion gas is supplied to the turbine to drive the drive shaft. The gas turbine device that rotates the power generator is widely used in applications such as a stationary power generator. As this type of gas turbine device, for example, one having a diffusion combustion type combustor as described in Patent Document 1 is known, but the applicant of the present application pre-mixed in Japanese Patent Application No. 2011-119285. Proposes a combustion type combustor.

図５に示す特許文献１に記載された拡散燃焼タイプの燃焼器は、燃焼器１００の頂部に、液体燃料を加圧して噴射する着火用の圧力噴射ノズル１０１（圧力噴射方式）が下向きに設けられ、さらに圧力噴射ノズル１０１を取り囲むようにスワラーによる気流微粒化ノズル１０２（気流微粒化方式）が設けられている。このガスタービン燃焼器によれば、圧力噴射ノズル１０１及び気流微粒化ノズル１０２から噴射された液体燃料は、ノズルの外に出てから燃焼器１００の内部で圧縮空気と混合され（外部混合）、燃焼器１００の上部にあたる燃焼領域Ｂにおいて燃焼する。 In the diffusion combustion type combustor described in Patent Document 1 shown in FIG. 5, an ignition pressure injection nozzle 101 (pressure injection method) that pressurizes and injects liquid fuel is provided downward on the top of the combustor 100. Furthermore, a swirler airflow atomization nozzle 102 (airflow atomization method) is provided so as to surround the pressure injection nozzle 101. According to this gas turbine combustor, the liquid fuel injected from the pressure injection nozzle 101 and the airflow atomization nozzle 102 is mixed with compressed air inside the combustor 100 after going out of the nozzle (external mixing), It burns in the combustion zone B which is the upper part of the combustor 100.

図６は、本願出願人が特願２０１１−１１９２８５号にて提案した新規な予混合燃焼タイプの燃焼器を示す。この燃焼器２００では、供給された燃料と空気を混合する予混合管２０１が燃焼器２００の頂部に設けられ、燃焼器２００の内部に連通している。この予混合管２０１の頂部や側周面には空気の供給孔が設けられており、ここから内部に空気が流入するように構成されている。そして、この予混合管２０１の頂部には、液体燃料を加圧して噴射する着火用の圧力噴射ノズル２０２（圧力噴射方式）が下向きに設けられ、さらに予混合管２０１の側周面には、液体燃料を加圧して噴射する圧力噴射ノズル２０３（圧力噴射方式）が内方に向けて設けられている。このガスタービン燃焼器２００によれば、ノズル２０２，２０３から噴射された液体燃料は、予混合管２０１の内部において圧縮空気と混合され（外部混合）、燃焼器２００の上部にあたる燃焼領域Ｂにおいて燃焼する。 FIG. 6 shows a novel premixed combustion type combustor proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2011-119285. In this combustor 200, a premixing tube 201 that mixes the supplied fuel and air is provided at the top of the combustor 200 and communicates with the inside of the combustor 200. An air supply hole is provided in the top portion and side peripheral surface of the premixing tube 201, and air is configured to flow into the inside thereof. An ignition pressure injection nozzle 202 (pressure injection method) for injecting the liquid fuel by pressurizing and injecting the liquid fuel is provided downward on the top of the premixing tube 201. Further, on the side peripheral surface of the premixing tube 201, A pressure injection nozzle 203 (pressure injection method) for injecting liquid fuel under pressure is provided inward. According to the gas turbine combustor 200, the liquid fuel injected from the nozzles 202 and 203 is mixed with the compressed air inside the premixing pipe 201 (external mixing), and combusted in the combustion region B corresponding to the upper part of the combustor 200. To do.

特開２０１０−１０１５１４号公報JP 2010-101514 A

しかしながら、特許文献１に記載された拡散燃焼タイプの燃焼器や、本願出願人が特願２０１１−１１９２８５号にて提案した予混合燃焼タイプの燃焼器は、圧力噴射方式（圧力噴射ノズル）と気流微粒化方式（気流微粒化ノズル）のいずれの燃料噴射方式においても、液体燃料と空気の混合方式の観点から見れば、液体燃料をノズルから外部に噴射した後で空気との混合が始まる外部混合方式であった。 However, the diffusion combustion type combustor described in Patent Document 1 and the premixed combustion type combustor proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2011-119285 have a pressure injection method (pressure injection nozzle) and an air flow. In any fuel injection method of the atomization method (air flow atomization nozzle), from the viewpoint of the mixing method of liquid fuel and air, external mixing that begins mixing with air after the liquid fuel is injected from the nozzle to the outside It was a method.

ガスタービンの燃焼器における液体燃料と空気の混合・燃焼過程については、液体燃料が微粒化した油滴となり、各油滴が空気と均一に混合した良好な空気供給状況下では、各油滴が個々に全周炎に囲まれて燃焼する単滴燃焼となるが、液体燃料の微粒化性能が悪化すると、このような良好な燃焼状態は得られなくなる。すなわち、前述した先行技術のガスタービン燃焼器によれば、前記圧力噴射方式において燃料圧力が低下した場合や、前記気流微粒化方式において燃料流量増加に伴う液膜厚さが上昇した場合に、液体燃料の微粒化性能が著しく低下する可能性があり、そのような場合には、酸素の供給が不足した領域では複数の油滴がまとまって燃焼する群火炎の形態が促進され、油滴粒子中に低酸素状態による未燃成分が増大し、局所的な火炎集中によるＮＯ_X増大等が発生するおそれがあった。 Regarding the mixing and combustion process of liquid fuel and air in the combustor of the gas turbine, the liquid fuel becomes atomized oil droplets, and each oil droplet is in a good air supply situation where each oil droplet is uniformly mixed with air. Although single droplet combustion is performed, which is individually surrounded by the entire circumference flame, if the atomization performance of the liquid fuel deteriorates, such a good combustion state cannot be obtained. That is, according to the above-described prior art gas turbine combustor, when the fuel pressure is reduced in the pressure injection method or when the liquid film thickness is increased with the increase in the fuel flow rate in the air atomization method, There is a possibility that the atomization performance of the fuel may be significantly reduced. In such a case, in the region where the supply of oxygen is insufficient, the form of a group flame in which a plurality of oil droplets are burned together is promoted, and in the oil droplet particles In addition, unburned components due to the low oxygen state increased, and there was a risk that NO _x increase or the like would occur due to local flame concentration.

本発明は、以上説明した先行技術における課題を解決するためになされたものであり、液体燃料を使用するガスタービン燃焼器において、液体燃料の微粒化性能を向上させ、排気エミッションを低公害化（低ＣＯ化、低ＮＯ_X化）することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art, and in a gas turbine combustor using liquid fuel, the atomization performance of the liquid fuel is improved and the exhaust emission is reduced to low pollution ( CO reduction, is intended to lower NO _X reduction).

前記の課題を達成するため、請求項１に記載されたガスタービン燃焼器は、
燃焼ガスで駆動されるタービンと空気を圧縮するコンプレッサが同軸に取り付けられたガスタービン装置に設けられ、前記コンプレッサからの圧縮空気で液体燃料を燃焼させて前記タービンに供給される燃焼ガスを生成する燃焼筒を備えたガスタービン燃焼器において、
その内部に空気の直進流と旋回流が生じて供給された燃料と空気を混合する予混合管が前記燃焼筒に開口して設けられ、
前記予混合管の内部に液体燃料を噴射する着火用の圧力噴射ノズルと、供給された液体燃料と前記コンプレッサからの圧縮空気を混合して前記予混合管の内部に混合気を噴射する前記２流体内部混合ノズルが、前記予混合管に取り付けられたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a gas turbine combustor according to claim 1 comprises:
A turbine driven by combustion gas and a compressor for compressing air are provided in a coaxially mounted gas turbine device, and liquid fuel is combusted by compressed air from the compressor to generate combustion gas supplied to the turbine In a gas turbine combustor equipped with a combustion cylinder,
A premixing tube that mixes the fuel and air supplied by generating a straight flow and a swirling flow of air therein is provided in the combustion cylinder so as to open,
The ignition pressure injection nozzle for injecting liquid fuel into the premixing tube, and the supplied liquid fuel and compressed air from the compressor are mixed to inject the air-fuel mixture into the premixing tube. A fluid internal mixing nozzle is attached to the premixing tube.

請求項２に記載されたガスタービン燃焼器は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、
液体燃料と前記コンプレッサからの圧縮空気を混合して前記燃焼筒の内部に噴射する２流体内部混合ノズルが、前記予混合管の下方において前記燃焼筒にさらに取り付けられていることを特徴としている。 The gas turbine combustor according to claim 2 is the gas turbine combustor according to claim 1,
A two-fluid internal mixing nozzle that mixes liquid fuel and compressed air from the compressor and injects the fuel into the combustion cylinder is further attached to the combustion cylinder below the premixing pipe.

請求項３に記載されたガスタービン燃焼器は、請求項１又は２に記載のガスタービン燃焼器において、
前記２流体内部混合ノズルが、
供給された圧縮空気と液体燃料を混合するための混合部と、
前記混合部に接続されて前記混合部に圧縮空気を供給する空気経路と、
前記混合部に液体燃料を供給する燃料経路と、
前記燃料経路と前記混合部の間に設けられて前記燃料経路から供給された液体燃料を前記混合部内に噴射する圧力噴射ノズルと、
前記混合部に設けられて前記混合部で混合された圧縮空気と液体燃料を外部に噴射するオリフィスと、
を有することを特徴としている。 A gas turbine combustor according to claim 3 is the gas turbine combustor according to claim 1 or 2,
The two-fluid internal mixing nozzle
A mixing section for mixing the supplied compressed air and liquid fuel;
An air path connected to the mixing section to supply compressed air to the mixing section;
A fuel path for supplying liquid fuel to the mixing section;
A pressure injection nozzle that is provided between the fuel path and the mixing unit and injects liquid fuel supplied from the fuel path into the mixing unit;
An orifice that is provided in the mixing section and injects compressed air and liquid fuel mixed in the mixing section to the outside;
It is characterized by having.

請求項１に記載されたガスタービン燃焼器の発明によれば、２流体内部混合ノズルは、供給された液体燃料とコンプレッサからの圧縮空気を内部で混合し、微粒化した液体燃料を空気と十分に混合した状態で噴射し、燃焼筒内に供給することができる。このため、拡散燃焼タイプや予混合燃焼タイプといった燃焼筒の構造上の相違に関わらず、液体燃料の微粒化を促進して局所的な火炎の濃淡を減少させ、ガスタービン燃焼器における排気エミッションの低公害化（低ＣＯ化、低ＮＯ_X化）を達成することができる。また、本発明で使用する２流体内部混合ノズルは、ガスタービン装置のコンプレッサから供給される圧縮空気を利用することになっているため、空気の外部供給のために外部電源を使用する必要がなく、省電力化の推進が図れる。なお、ガスタービン燃焼器のコンプレッサの出口圧力と燃焼器の内圧力との差は通常０．１ＭＰａ未満と非常に小さいため、本発明では、高圧空気で作動するような２流体内部混合ノズルではなく、例えば０．１ＭＰａ未満の低圧の空気で作動するような２流体内部混合ノズルを採用するものとする。 According to the gas turbine combustor invention described in claim 1, the two-fluid internal mixing nozzle mixes the supplied liquid fuel and the compressed air from the compressor inside, and the atomized liquid fuel is sufficiently mixed with the air. Can be injected in a mixed state and supplied into the combustion cylinder. Therefore, regardless of the difference in the structure of the combustion cylinder, such as the diffusion combustion type or the premixed combustion type, the atomization of the liquid fuel is promoted to reduce the local flame density, and the exhaust emission in the gas turbine combustor is reduced. low pollution (low CO and low NO _X reduction) can be achieved. In addition, the two-fluid internal mixing nozzle used in the present invention uses compressed air supplied from the compressor of the gas turbine device, so there is no need to use an external power source for external supply of air. , Can promote power saving. Since the difference between the outlet pressure of the compressor of the gas turbine combustor and the internal pressure of the combustor is usually very small, less than 0.1 MPa, the present invention is not a two-fluid internal mixing nozzle that operates with high-pressure air. For example, a two-fluid internal mixing nozzle that operates with low-pressure air of less than 0.1 MPa is adopted.

請求項１に記載されたガスタービン燃焼器によれば、着火用の圧力噴射ノズルと２流体内部混合ノズルを予混合管に取り付けることにより、微粒化した液体燃料を空気と十分に混合した状態で予混合管内に直接噴射して燃焼筒での燃焼に供することができるので、請求項１に記載した発明による前述した効果を予混合燃焼タイプのガスタービン燃焼器において達成することができる。 According to the gas turbine combustor described in claim 1, by attaching the pressure injection nozzle for ignition and the two-fluid internal mixing nozzle to the premixing pipe, the atomized liquid fuel is sufficiently mixed with the air. Since the fuel can be directly injected into the premixing tube and used for combustion in the combustion cylinder, the above-described effect according to the first aspect of the invention can be achieved in the gas turbine combustor of the premixing combustion type.

請求項２に記載されたガスタービン燃焼器によれば、請求項１に記載された発明において、予混合管に取り付けた２流体内部混合ノズルとは別の２流体内部混合ノズルを予混合管の下方において燃焼筒にさらに取り付けたので、燃焼により燃料の濃度が薄くなった燃焼筒の下流側の領域に対し、前記別の２流体内部混合ノズルによって液体燃料を微粒化して空気と十分に混合した状態で直接噴射して燃焼に供することができるので、当該ガスタービン燃焼器に投入される液体燃料の総量が増大し、出力及び燃焼ガス量を増大させることができる。 According to a gas turbine combustor described in claim 2, in the invention described in claim 1 , a two-fluid internal mixing nozzle different from the two-fluid internal mixing nozzle attached to the premixing pipe is provided in the premixing pipe. Since it is further attached to the combustion cylinder at the lower side, the liquid fuel is atomized by the separate two-fluid internal mixing nozzle and sufficiently mixed with air in the downstream area of the combustion cylinder where the concentration of the fuel is reduced by combustion. Since the fuel can be directly injected in the state and used for combustion, the total amount of liquid fuel charged into the gas turbine combustor increases, and the output and the amount of combustion gas can be increased.

請求項３に記載されたガスタービン燃焼器によれば、２流体内部混合ノズルの燃料経路から供給された液体燃料は、圧力噴射ノズルで微粒化された状態で混合部に噴射され、空気経路から供給された圧縮空気と混合部の内部で混合された後、オリフィスから外部に噴射されて燃焼筒内に供給される。このため、液体燃料の微粒化及び空気との混合がさらに十分に行なわれ、燃焼筒内における局所的な火炎の濃淡がさらに減少し、排気エミッションの低公害化がさらに大きく促進される。 According to the gas turbine combustor described in claim 3, the liquid fuel supplied from the fuel path of the two-fluid internal mixing nozzle is injected into the mixing unit in a state of being atomized by the pressure injection nozzle, and then from the air path. After being mixed with the supplied compressed air inside the mixing section, it is injected outside through the orifice and supplied into the combustion cylinder. For this reason, the atomization of the liquid fuel and the mixing with the air are further sufficiently performed, the concentration of the local flame in the combustion cylinder is further reduced, and the reduction of exhaust emissions is further greatly promoted.

本発明の第１実施形態に係るガスタービン装置の全体構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the gas turbine apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係るガスタービン装置の燃焼器（拡散燃焼タイプ）の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the combustor (diffusion combustion type) of the gas turbine apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. （ａ）は本発明の第１実施形態に係るガスタービン装置の燃焼器における２流体内部混合ノズルの構造を示す断面図であり、（ｂ）は変形例の２流体内部混合ノズルを示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the structure of the 2 fluid internal mixing nozzle in the combustor of the gas turbine apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing which shows the 2 fluid internal mixing nozzle of a modification. It is. 本発明の第２実施形態に係るガスタービン装置の燃焼器（予混合燃焼タイプ）の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the combustor (premixed combustion type) of the gas turbine apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 従来のガスタービン装置の燃焼器（拡散燃焼タイプ）の構造と燃焼領域を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure and combustion area | region of the combustor (diffusion combustion type) of the conventional gas turbine apparatus. 本願出願人が特願２０１１−１１９２８５号にて提案した新規なガスタービン装置の燃焼器（予混合燃焼タイプ）の構造と燃焼領域等を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure, combustion area, etc. of the combustor (premixed combustion type) of the novel gas turbine apparatus which the present applicant proposed in Japanese Patent Application No. 2011-119285.

図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
まず、このガスタービン装置の構成を説明する。
図１に示すように、このガスタービン装置１は、共通の駆動軸２に取り付けられたタービン３及びコンプレッサ４と、燃料供給手段が設けられた拡散燃焼タイプの燃焼器５を備えている。コンプレッサ４から圧縮空気が燃焼器５に供給されるとともに、燃料供給手段（後述する圧力噴射ノズル８及び２流体内部混合ノズル１１）が燃焼器５に液体燃料（以下、単に燃料と称する。）を供給することにより、燃焼器５の内部で燃料が燃焼して高温の燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスが前記タービン３に導かれて駆動軸２を回転させる。駆動軸２の回転は動力として利用され、タービン３を駆動した後に排出される燃焼ガスの熱エネルギも適宜の回収手段を用いることによって利用することができる。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the configuration of this gas turbine apparatus will be described.
As shown in FIG. 1, the gas turbine apparatus 1 includes a turbine 3 and a compressor 4 attached to a common drive shaft 2, and a diffusion combustion type combustor 5 provided with fuel supply means. Compressed air is supplied from the compressor 4 to the combustor 5, and fuel supply means (a pressure injection nozzle 8 and a two-fluid internal mixing nozzle 11 described later) supply liquid fuel (hereinafter simply referred to as fuel) to the combustor 5. By supplying the fuel, the fuel is combusted in the combustor 5 to generate high-temperature combustion gas, and this combustion gas is guided to the turbine 3 to rotate the drive shaft 2. The rotation of the drive shaft 2 is used as power, and the thermal energy of the combustion gas discharged after driving the turbine 3 can also be used by using an appropriate recovery means.

図２は、前記ガスタービン装置１に設けられた燃焼器５の拡大図である。図１及び図２において、６は略円筒形状のケーシング６である。その内部には、コンプレッサ４からの圧縮空気が下方から上方に向けて供給される。ケーシング６の内部には、ケーシング６の内面と所定間隔をおいて略円筒形状の燃焼筒７が設置されている。燃焼筒７の上端部の中央には着火用の圧力噴射ノズル８が下向きに取り付けられている。圧力噴射ノズル８は、ケーシング６を貫通して外部に導かれた燃料供給路を介して外部の図示しない燃料供給源から液体燃料を供給されるようになっており、所定の圧力が加えられた燃料を燃焼筒７の内部に微粒化した状態で噴射して供給することができる。 FIG. 2 is an enlarged view of the combustor 5 provided in the gas turbine apparatus 1. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 6 denotes a substantially cylindrical casing 6. Inside, compressed air from the compressor 4 is supplied from below to above. A substantially cylindrical combustion cylinder 7 is installed in the casing 6 at a predetermined interval from the inner surface of the casing 6. A pressure injection nozzle 8 for ignition is attached downward in the center of the upper end portion of the combustion cylinder 7. The pressure injection nozzle 8 is adapted to be supplied with liquid fuel from an external fuel supply source (not shown) through a fuel supply path that passes through the casing 6 and is guided to the outside. The fuel can be injected and supplied in the atomized state inside the combustion cylinder 7.

図２に示すように、燃焼筒７の上部の側周面には点火プラグ９が設けられている。また、燃焼筒７の側周面の点火プラグ９に近い位置と、燃焼筒７の頂部にある前記圧力噴射ノズル８及び後述する２流体内部混合ノズルの外側の位置には、燃焼筒７内に空気を取り入れるために複数の導入孔１０が設けられている。 As shown in FIG. 2, a spark plug 9 is provided on the upper peripheral surface of the combustion cylinder 7. Further, a position close to the spark plug 9 on the side peripheral surface of the combustion cylinder 7 and a position outside the pressure injection nozzle 8 and the two-fluid internal mixing nozzle described later at the top of the combustion cylinder 7 are located in the combustion cylinder 7. A plurality of introduction holes 10 are provided for taking in air.

図２に示すように、燃焼筒７の上端部には、前記圧力噴射ノズル８を囲むように平面視周方向に等角度間隔で複数個の２流体内部混合ノズル１１が下向きに設けられている。図３（ａ）に示すように、２流体内部混合ノズル１１の基体１２は全体として略円柱形状であるが、その先端近傍の内部には、供給された圧縮空気と液体燃料を混合するための円筒形の空洞である混合部１３が形成されている。この基体１２の内部には、その円柱形状の中心軸線に沿って液体燃料の燃料経路１４が形成されて混合部１３の一端面に連通している。また、この基体１２の内部には、燃料経路１４を囲むように、燃料経路１４と平行に複数本の空気経路１５が形成されており、混合部１３の側周面にそれぞれ連通している。また、混合部１３の他端面と基体１２の先端面の間にはオリフィス１６が設けられており、混合部１３を外部に連通させている。なお、図２中に矢印にて示すように、燃焼筒７の中心軸に沿って下方に噴射する圧力噴射ノズル８の噴射方向に対し、２流体内部混合ノズル１１の噴射方向は、外方に向けて所定角度だけ広がる方向に傾斜している。 As shown in FIG. 2, a plurality of two-fluid internal mixing nozzles 11 are provided at the upper end of the combustion cylinder 7 so as to surround the pressure injection nozzle 8 at equal angular intervals in a plan view circumferential direction. . As shown in FIG. 3A, the base body 12 of the two-fluid internal mixing nozzle 11 has a substantially cylindrical shape as a whole, but the inside of the vicinity of the tip thereof is for mixing the supplied compressed air and liquid fuel. A mixing portion 13 that is a cylindrical cavity is formed. Inside the base 12, a fuel path 14 for liquid fuel is formed along the cylindrical central axis and communicates with one end face of the mixing portion 13. In addition, a plurality of air paths 15 are formed in the base 12 so as to surround the fuel path 14 in parallel with the fuel path 14, and communicate with the side peripheral surface of the mixing unit 13. In addition, an orifice 16 is provided between the other end surface of the mixing unit 13 and the tip end surface of the base 12, and the mixing unit 13 communicates with the outside. 2, the injection direction of the two-fluid internal mixing nozzle 11 is outward with respect to the injection direction of the pressure injection nozzle 8 that injects downward along the central axis of the combustion cylinder 7. It inclines in the direction which spreads only a predetermined angle toward.

図１中に示すように、ガスタービン装置１のコンプレッサ４の出口側（図中符号(1) ）と２流体内部混合ノズル１１の空気経路１５は、図中実線の矢印で模式的に示した空気供給路１７によって接続されている。また図示しない燃料供給源と２流体内部混合ノズル１１の燃料経路１４は、図中破線の矢印で模式的に示した燃料供給路１８によって接続されている。 As shown in FIG. 1, the outlet side (symbol (1) in the figure) of the compressor 4 of the gas turbine apparatus 1 and the air path 15 of the two-fluid internal mixing nozzle 11 are schematically shown by solid arrows in the figure. They are connected by an air supply path 17. Further, a fuel supply source (not shown) and the fuel path 14 of the two-fluid internal mixing nozzle 11 are connected by a fuel supply path 18 schematically shown by a broken-line arrow in the drawing.

このように、本発明で使用する２流体内部混合ノズル１１は、ガスタービン装置１のコンプレッサ４から供給される圧縮空気を利用することになっているが、コンプレッサ４の出口側（図１中符号(1) ）の圧力と、燃焼器５の内部（図１中符号(2) ）の圧力との差は通常０．１ＭＰａ以下と非常に小さい。従って、例えば１〜４ＭＰａといった高圧の空気を用いる２流体内部混合ノズルでは本発明の構成要素として採用することができず、本発明では０．１ＭＰａ未満といったような非常に低い空気圧力で作動する低圧型の２流体内部混合ノズルを使用する必要がある。このように、本実施形態で使用される２流体内部混合ノズル１１によれば、ガスタービン装置１のコンプレッサ４から供給される比較的低圧の圧縮空気と、供給された燃料を混合部１３で混合し、燃料の微粒子を空気と十分に混合された状態にして燃焼筒７内に噴射することができる。 As described above, the two-fluid internal mixing nozzle 11 used in the present invention uses the compressed air supplied from the compressor 4 of the gas turbine apparatus 1, but the outlet side of the compressor 4 (reference numeral in FIG. 1). The difference between the pressure of (1)) and the pressure inside the combustor 5 (reference numeral (2) in FIG. 1) is usually very small, 0.1 MPa or less. Therefore, for example, a two-fluid internal mixing nozzle that uses high-pressure air such as 1 to 4 MPa cannot be used as a component of the present invention. In the present invention, a low pressure that operates at a very low air pressure such as less than 0.1 MPa. It is necessary to use a two-fluid internal mixing nozzle of the type. Thus, according to the two-fluid internal mixing nozzle 11 used in this embodiment, the relatively low-pressure compressed air supplied from the compressor 4 of the gas turbine apparatus 1 and the supplied fuel are mixed by the mixing unit 13. Then, the fuel fine particles can be injected into the combustion cylinder 7 in a sufficiently mixed state with air.

次に、このガスタービン装置１における作用及び効果を説明する。
図１乃至図２から理解できるように、本例のガスタービン装置１の運転時には、コンプレッサ４からの圧縮空気がケ一シング６内に送り込まれており、ケ一シング６内の圧縮空気は燃焼筒７の頂部及び側周面に設けられた多数の導入孔１０から燃焼筒７内に供給されるようになっている。起動時には、圧力噴射ノズル８から燃料が噴射されて燃焼筒７内で空気と混合され、この混合気に点火プラグ９が点火し、この状態において２流体内部混合ノズル１１が燃焼筒７内に混合気を噴射して着火させることにより燃焼が始まる。 Next, the operation and effect of the gas turbine apparatus 1 will be described.
As can be understood from FIGS. 1 and 2, during operation of the gas turbine apparatus 1 of this example, compressed air from the compressor 4 is sent into the casing 6, and the compressed air in the casing 6 is burned. The cylinder 7 is supplied into the combustion cylinder 7 from a large number of introduction holes 10 provided on the top and side peripheral surfaces. At startup, fuel is injected from the pressure injection nozzle 8 and mixed with air in the combustion cylinder 7, and the spark plug 9 ignites this mixture, and in this state, the two-fluid internal mixing nozzle 11 mixes in the combustion cylinder 7. Combustion starts by injecting and igniting qi.

図２及び図３（ａ）に示すように、２流体内部混合ノズル１１は、供給された液体燃料とコンプレッサ４からの圧縮空気を混合部１３内で混合し、微粒化した液体燃料を空気と十分に混合した混合気の状態にしてオリフィス１６から燃焼筒７内に噴射して供給することができる。このような２流体内部混合ノズル１１によれば、液体燃料は微粒化した油滴となり、各油滴が空気と均一に混合した良好な状態となるため、各油滴が個々に全周炎に囲まれて燃焼する単滴燃焼の望ましい燃焼状態が得られる。従って、局所的な火炎の濃淡が減少し、ガスタービン装置１における排気エミッションの低公害化（低ＣＯ化、低ＮＯ_X化）を達成することができる。 As shown in FIGS. 2 and 3A, the two-fluid internal mixing nozzle 11 mixes the supplied liquid fuel and the compressed air from the compressor 4 in the mixing unit 13, and converts the atomized liquid fuel into air. It can be supplied by being injected into the combustion cylinder 7 from the orifice 16 in the state of a sufficiently mixed gas mixture. According to such a two-fluid internal mixing nozzle 11, the liquid fuel becomes atomized oil droplets, and each oil droplet is uniformly mixed with air. The desired combustion state of single drop combustion that is enclosed and burned is obtained. Therefore, it is possible to shade the local flame is reduced, decreasing emissions of exhaust emissions in a gas turbine device 1 (low CO and low NO _X reduction) to achieve.

また、本実施形態のように、低圧型の２流体内部混合ノズル１１を設けてガスタービン装置１のコンプレッサ４で生成された圧縮空気を利用できるようにすることにより、空気の外部供給が必要なくなるため、外部空気供給のために外部電源を使用する必要がなくなり、近年における省電力の強い要請に応えることが可能となる。 Further, as in the present embodiment, by providing the low pressure type two-fluid internal mixing nozzle 11 so that the compressed air generated by the compressor 4 of the gas turbine apparatus 1 can be used, it is not necessary to supply the air externally. Therefore, it is not necessary to use an external power source for supplying external air, and it is possible to meet the strong demand for power saving in recent years.

本実施形態で使用されている２流体内部混合ノズル１１は、前述し、図３（ａ）にも示したように、混合部１３の内部に燃料と圧縮空気を供給して混合し、混合気をオリフィス１６から外部に噴射するタイプのノズルであった。しかしながら、図３（ｂ）に示したような２流体内部混合ノズル２１を使用すれば、燃料の微粒化及び空気との混合はさらに良くなる。図３（ｂ）に示した変形例の２流体内部混合ノズル２１は、燃料経路１４と混合部１３の間に圧力噴射ノズル１９が設けられた構成となっており、その他の構造は図３（ａ）のノズルと同一である。この変形例の２流体内部混合ノズル２１によれば、加圧して供給された燃料は、燃料経路１４を経て圧力噴射ノズル１９により混合部１３内に噴射されて一次的に微粒化され、さらに圧縮空気と混合部１３において混合された段階で二次的に微粒化される。 As described above and shown in FIG. 3A, the two-fluid internal mixing nozzle 11 used in this embodiment supplies and mixes fuel and compressed air into the mixing unit 13 to mix the mixture. Was a nozzle that injects the gas from the orifice 16 to the outside. However, if the two-fluid internal mixing nozzle 21 as shown in FIG. 3B is used, the atomization of the fuel and the mixing with the air are further improved. The two-fluid internal mixing nozzle 21 of the modified example shown in FIG. 3B has a configuration in which a pressure injection nozzle 19 is provided between the fuel path 14 and the mixing unit 13, and the other structure is shown in FIG. It is the same as the nozzle of a). According to the two-fluid internal mixing nozzle 21 of this modification, fuel supplied under pressure is injected into the mixing unit 13 by the pressure injection nozzle 19 through the fuel path 14 and is first atomized, and further compressed. The particles are secondarily atomized at the stage of being mixed with air in the mixing unit 13.

このため、液体燃料の微粒化及び空気との混合は、図３（ａ）に示した２流体内部混合ノズル１１の場合に比べてさらに十分に行なわれ、このため燃焼筒７内における局所的な火炎の濃淡はさらに減少して排気エミッションの低公害化がさらに大きく促進される特有の顕著な効果が得られる。 For this reason, atomization of liquid fuel and mixing with air are performed more sufficiently than in the case of the two-fluid internal mixing nozzle 11 shown in FIG. The light and shade of the flame is further reduced, and a distinct and remarkable effect is obtained in which the reduction of exhaust emissions is further promoted.

図４を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態のガスタービン装置は、予混合燃焼タイプである燃焼器２５を除き、その他の基本的構成は第１実施形態と同一であるため、主として異なる部分について説明し、説明を省略した部分については第１実施形態の説明を援用する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The gas turbine apparatus of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except for the premixed combustion type combustor 25, and therefore, mainly the different parts are described and the description is omitted. About the description of 1st Embodiment is used.

図４は、第２実施形態のガスタービン装置に設けられた予混合燃焼タイプの燃焼器２５を示している。本体である燃焼筒２７は略円筒形状であり、その頂部には後述する予混合管２０が取り付けられて燃焼筒７に連通している。これら燃焼筒７と予混合管２０は、コンプレッサ４の出口に連通するケーシング６に包囲されており、燃焼筒２７の下部の開口はガスタービン３の排気側に連通している。なお、図示しないが、燃焼筒２７の側周壁の所定位置には点火プラグが設けられている。 FIG. 4 shows a premixed combustion type combustor 25 provided in the gas turbine apparatus of the second embodiment. A combustion cylinder 27 as a main body has a substantially cylindrical shape, and a premixing tube 20 described later is attached to the top of the combustion cylinder 27 so as to communicate with the combustion cylinder 7. The combustion cylinder 7 and the premixing pipe 20 are surrounded by a casing 6 communicating with the outlet of the compressor 4, and the lower opening of the combustion cylinder 27 communicates with the exhaust side of the gas turbine 3. Although not shown, a spark plug is provided at a predetermined position on the side peripheral wall of the combustion cylinder 27.

予混合管２０は燃焼筒２７よりも小径の円筒形であり、軸線を一致させて燃焼筒２７に取り付けられている。この予混合管２０は、供給された燃料と空気を混合して燃焼筒２７内に供給する装置であり、燃焼筒２７に連通する下部周壁２２と、該下部周壁２２と略同内径で、これに連通する上部周壁２３とを備えている。上部周壁２３には、多数の孔２４が接線方向に沿って形成されており、内部に空気の旋回流を導入できるようになっている。 The premixing tube 20 has a cylindrical shape smaller in diameter than the combustion cylinder 27 and is attached to the combustion cylinder 27 with the axes aligned. The premixing tube 20 is a device that mixes the supplied fuel and air and supplies the mixed fuel and air into the combustion cylinder 27. The premixing pipe 20 has a lower peripheral wall 22 that communicates with the combustion cylinder 27 and an inner diameter that is substantially the same as the lower peripheral wall 22. And an upper peripheral wall 23 that communicates with the upper peripheral wall 23. A number of holes 24 are formed in the upper peripheral wall 23 along the tangential direction so that a swirling flow of air can be introduced into the inside.

上部周壁２３の内部には、概ね逆円錐台形で筒形の内壁２６が設けられている。内壁２６は、上部周壁２３と同芯状に配置されており、その上端部は上部周壁２３の上端部に対して全周にわたって固定接続されている。このため、上部周壁２３と内壁２６の間には、略筒状で下方に開放された隙間Ｓが構成されており、上部周壁２３の孔２４から内部に取り入れられた空気が隙間Ｓ内で旋回流を生じるようになっている。 Inside the upper peripheral wall 23, a generally inverted frustoconical cylindrical inner wall 26 is provided. The inner wall 26 is disposed concentrically with the upper peripheral wall 23, and its upper end is fixedly connected to the upper end of the upper peripheral wall 23 over the entire circumference. Therefore, a gap S that is substantially cylindrical and is opened downward is formed between the upper peripheral wall 23 and the inner wall 26, and the air taken into the inside from the hole 24 of the upper peripheral wall 23 swirls in the gap S. A flow is generated.

図４に示すように、内壁２６の上端面には、空気を取り入れるために、図示しない多数の孔が形成された略円形の板体３０が設けられている。板体３０の中心には、着火用の圧力噴射ノズル２８が軸方向に沿って下向きに配置されている。また、この圧力噴射ノズル２８に隣接して、第１の２流体内部混合ノズル１１ａが軸方向に沿って下向きとなるように板体３０に取り付けられている。内壁２６の下端面は開口３１となっており、板体３０の孔を経て流入した空気の直進流と、圧力噴射ノズル２８から噴射された燃料と、２流体内部混合ノズル１１から噴射された混合気が、この開口３１から下部周壁２２内を経て燃焼筒２７内に供給されるようになっている。なお、圧力噴射ノズル２８は、ケーシング６を貫通して外部に導かれた燃料供給路１８により、図示しない燃料供給源に接続されている。 As shown in FIG. 4, the upper end surface of the inner wall 26 is provided with a substantially circular plate 30 in which a large number of holes (not shown) are formed in order to take in air. At the center of the plate 30, a pressure injection nozzle 28 for ignition is disposed downward along the axial direction. Further, adjacent to the pressure injection nozzle 28, the first two-fluid internal mixing nozzle 11a is attached to the plate 30 so as to face downward along the axial direction. The lower end surface of the inner wall 26 is an opening 31, and the straight flow of air flowing in through the hole of the plate body 30, the fuel injected from the pressure injection nozzle 28, and the mixing injected from the two-fluid internal mixing nozzle 11 The air is supplied from the opening 31 into the combustion cylinder 27 through the lower peripheral wall 22. The pressure injection nozzle 28 is connected to a fuel supply source (not shown) through a fuel supply path 18 that passes through the casing 6 and is guided to the outside.

図４に一部を示すように、予混合管２０の下部周壁２２の周壁には、内壁２６の開口３１に近接した位置に、混合気を噴射する複数個の第２の２流体内部混合ノズル１１ｂが取り付けられている。これら複数個の２流体内部混合ノズル１１ｃは、下部周壁２２の中心軸と直交する平面内で見た場合に中心軸に関して等角度間隔となるように配置されており、その噴射方向は何れも燃焼筒２７の中心軸に向けられている。 As shown in part in FIG. 4, a plurality of second two-fluid internal mixing nozzles for injecting an air-fuel mixture on the peripheral wall of the lower peripheral wall 22 of the premixing tube 20 at a position close to the opening 31 of the inner wall 26. 11b is attached. The plurality of two-fluid internal mixing nozzles 11c are arranged so as to be equiangularly spaced with respect to the central axis when viewed in a plane orthogonal to the central axis of the lower peripheral wall 22, and the injection direction of each is a combustion The tube 27 is directed toward the central axis.

図４に示すように、燃焼筒２７の中央部分よりもやや下方の側周壁には、第３の２流体内部混合ノズル１１ｃが、その噴射方向を燃焼筒２７の中心軸に向けて取り付けられている。燃焼筒２７に対して当該２流体内部混合ノズル１１ｃが取り付けられている位置は、燃焼筒２７内での燃焼が進行して燃料の濃度が薄くなった下流側の領域に相当する。 As shown in FIG. 4, a third two-fluid internal mixing nozzle 11 c is attached to the side peripheral wall slightly below the central portion of the combustion cylinder 27 with its injection direction directed toward the central axis of the combustion cylinder 27. Yes. The position where the two-fluid internal mixing nozzle 11c is attached to the combustion cylinder 27 corresponds to a downstream region where the concentration of fuel is reduced by the progress of combustion in the combustion cylinder 27.

以上説明したように、第２実施形態の予混合燃焼タイプの燃焼器５では、予混合管２０の頂部と、下部周壁２２と、燃焼筒２７の側周壁の３箇所に２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（総称して２流体内部混合ノズル１１と呼ぶ）が設けられている。これら各２流体内部混合ノズル１１は、その空気経路１５がガスタービン装置１のコンプレッサ４の出口側（図１の符号(1) ）に空気供給路１７を介して接続されており、またその燃料経路１４が燃料供給路１８を介して図示しない燃料供給源に接続されている。これら２流体内部混合ノズル１１の構造は、第１実施形態のものと同一であり、図３（ａ）及び（ｂ）に示した何れのノズルも用いることができる。なお、本実施形態では予混合管２０の下部周壁２２に取り付けた２流体内部混合ノズル１１ｂを複数個とし、その他の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｃは各位置１個としたが、何れの位置についても、装置の性能、燃料の供給量その他の条件に応じて１個又は複数個とすることができる。 As described above, in the premixed combustion type combustor 5 of the second embodiment, the two-fluid internal mixing nozzle 11a is provided at three locations on the top of the premixing tube 20, the lower peripheral wall 22, and the side peripheral wall of the combustion cylinder 27. 11b, 11c (collectively referred to as a two-fluid internal mixing nozzle 11). Each of these two-fluid internal mixing nozzles 11 has an air passage 15 connected to the outlet side (reference numeral (1) in FIG. 1) of the compressor 4 of the gas turbine device 1 via an air supply passage 17, and its fuel. The path 14 is connected to a fuel supply source (not shown) via a fuel supply path 18. The structure of these two-fluid internal mixing nozzles 11 is the same as that of the first embodiment, and any of the nozzles shown in FIGS. 3A and 3B can be used. In the present embodiment, a plurality of two-fluid internal mixing nozzles 11b attached to the lower peripheral wall 22 of the premixing tube 20 and a plurality of other two-fluid internal mixing nozzles 11a and 11c are provided at one position. Also, one or more can be used depending on the performance of the apparatus, the amount of fuel supplied, and other conditions.

次に、このガスタービン装置における作用及び効果を説明する。
コンプレッサ４から圧縮空気がケーシング６の内部に供給される。この状態で圧力噴射ノズル２８から燃料を噴射して点火プラグで着火し、その後、第１乃至第３の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃから混合気を供給して着火させ、その後は圧力噴射ノズル２８及び第１乃至第３の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる燃料等の噴射を継続して燃焼を続行する。 Next, the operation and effect of this gas turbine apparatus will be described.
Compressed air is supplied from the compressor 4 into the casing 6. In this state, fuel is injected from the pressure injection nozzle 28 and ignited by a spark plug. Thereafter, the air-fuel mixture is supplied from the first to third two-fluid internal mixing nozzles 11a, 11b, and 11c to ignite, and then the pressure is increased. The fuel is continuously injected by the injection nozzle 28 and the first to third two-fluid internal mixing nozzles 11a, 11b, and 11c to continue combustion.

この燃焼の状態について詳述すると、まずケーシング６の内部に供給された圧縮空気は、予混合管２０の板体３０の孔から内部に入り、圧力噴射ノズル２８から噴射された燃料と混合して直進流となり、着火後は第１乃至第３の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの混合気に着火するための火炎となる。 The combustion state will be described in detail. First, the compressed air supplied into the casing 6 enters the inside of the plate 30 of the premixing tube 20 and mixes with the fuel injected from the pressure injection nozzle 28. It becomes a straight flow, and after ignition, it becomes a flame for igniting the air-fuel mixture from the first to third two-fluid internal mixing nozzles 11a, 11b, 11c.

またケーシング６の内部に供給された空気は、予混合管２０の上部周壁２３に設けられた孔２４から内部に流入し、上部周壁２３と内壁２６の間の筒状の隙間Ｓで旋回流となり、下部周壁２２の内周面に沿って下降する。そして、下部周壁２２に設けられた２流体内部混合ノズル１１ｂから噴射された混合気は、この旋回流に乗って旋回するとともに、内壁２６の開口３１から下部周壁２２の内部に送り込まれる混合気の直進流と一部が合流しつつ、大部分は旋回しながら燃焼筒２７に送り込まれる。 The air supplied to the inside of the casing 6 flows into the inside through a hole 24 provided in the upper peripheral wall 23 of the premixing tube 20, and becomes a swirl flow in the cylindrical gap S between the upper peripheral wall 23 and the inner wall 26. , Descend along the inner peripheral surface of the lower peripheral wall 22. The air-fuel mixture injected from the two-fluid internal mixing nozzle 11b provided on the lower peripheral wall 22 swirls on this swirling flow and is sent to the inside of the lower peripheral wall 22 from the opening 31 of the inner wall 26. While the straight flow and a part merge, most of them are fed into the combustion cylinder 27 while turning.

そして、燃焼筒２７に送り込まれた混合気は、予混合管２０に近接した燃焼筒２７の上部の燃焼領域で広がって大部分が速やかに蒸発し、圧力噴射ノズル２８による火炎により着火して均一な態様で完全燃焼し、高温の燃焼ガスとなって燃焼筒２７の下部の開口からガスタービン装置の排気側に供給される。 Then, the air-fuel mixture sent to the combustion cylinder 27 spreads in the combustion region at the upper part of the combustion cylinder 27 close to the premixing tube 20, and most of the mixture is quickly evaporated, and is ignited by the flame of the pressure injection nozzle 28 and ignited uniformly In this manner, the gas is completely combusted and becomes high-temperature combustion gas, which is supplied to the exhaust side of the gas turbine device from the lower opening of the combustion cylinder 27.

そして、第２実施形態のガスタービン装置の燃焼器２５によれば、第１の２流体内部混合ノズル１１ａを予混合管２０の頂部に下向きで取り付けることにより、微粒化した液体燃料を空気と十分に混合した状態で予混合管２０の内壁２６内に直接噴射し、ケーシング６側から供給された圧縮空気とさらに混合させることができる。さらに、第２の２流体内部混合ノズル１１ｂを予混合管２０の下部周壁２２に取り付けることにより、予混合管２０内において内壁２６の開口３１から噴出する混合気に対し、微粒化した液体燃料と空気の混合気をさらに加えることができる。そして、上部周壁２３の孔２４から内部に吹き込んだ高圧の空気は、隙間Ｓで旋回流となって下部周壁２２内に入ってくるので、第１及び第２の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂから噴射された混合気はさらに空気と十分に混合されて下部周壁２２から燃焼筒２７内に供給される。従って、燃料は完全に微粒化され十分に空気と混合した状態で燃焼筒２７内で燃焼されるため、燃焼筒２７内での燃焼において局所的な火炎の濃淡は発生しにくく、排気エミッションの低公害化（低ＣＯ化、低ＮＯ_X化）を確実に達成することができる。 And according to the combustor 25 of the gas turbine device of the second embodiment, the first two-fluid internal mixing nozzle 11a is attached to the top of the premixing tube 20 downward, so that the atomized liquid fuel is sufficiently mixed with air. In a state of being mixed with each other, it can be directly injected into the inner wall 26 of the premixing tube 20 and further mixed with the compressed air supplied from the casing 6 side. Further, by attaching the second two-fluid internal mixing nozzle 11b to the lower peripheral wall 22 of the premixing tube 20, the liquid fuel atomized from the mixture 31 ejected from the opening 31 of the inner wall 26 in the premixing tube 20 and A further air mixture can be added. Since the high-pressure air blown into the inside of the hole 24 of the upper peripheral wall 23 enters the lower peripheral wall 22 as a swirling flow in the gap S, the first and second two-fluid internal mixing nozzles 11a and 11b. The air-fuel mixture injected from is further sufficiently mixed with air and supplied from the lower peripheral wall 22 into the combustion cylinder 27. Therefore, since the fuel is completely atomized and burned in the combustion cylinder 27 in a sufficiently mixed state with air, local flame concentrations are unlikely to occur in the combustion in the combustion cylinder 27, and the exhaust emission is low. pollution (low CO and low NO _X reduction) can be reliably achieve.

さらに、第２実施形態のガスタービン装置の燃焼器２５によれば、予混合管２０に取り付けた第１及び第２の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂとは別の第３の２流体内部混合ノズル１１ｃを燃焼筒２７にさらに取り付けたので、燃焼により燃料の濃度が薄くなった燃焼筒２７の下流側の領域に対し、微粒化した燃料を空気と十分に混合した混合気を直接噴射することができるので、当該ガスタービン装置の燃焼器２５に投入される液体燃料の総量が増大し、出力及び燃焼ガス量を増大させることができる。 Furthermore, according to the combustor 25 of the gas turbine apparatus of the second embodiment, the third two-fluid internal mixing different from the first and second two-fluid internal mixing nozzles 11a and 11b attached to the premixing pipe 20 is provided. Since the nozzle 11c is further attached to the combustion cylinder 27, an air-fuel mixture in which the atomized fuel is sufficiently mixed with air is directly injected into the downstream area of the combustion cylinder 27 where the concentration of the fuel is reduced by combustion. Therefore, the total amount of liquid fuel charged into the combustor 25 of the gas turbine apparatus can be increased, and the output and the amount of combustion gas can be increased.

１…ガスタービン装置
３…タービン
４…コンプレッサ
５，２５…燃焼器
７，２７…燃焼筒
８，２８…圧力噴射ノズル
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，２１…２流体内部混合ノズル
１３…混合部
１６…オリフィス
１９…２流体内部混合ノズル内に設けられた圧力噴射ノズル
２０…予混合管
Ｓ…隙間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine apparatus 3 ... Turbine 4 ... Compressor 5, 25 ... Combustor 7, 27 ... Combustion cylinder 8, 28 ... Pressure injection nozzle 11, 11a, 11b, 11c, 21 ... 2 Fluid internal mixing nozzle 13 ... Mixing part 16 ... Orifice 19 ... Pressure injection nozzle provided in two fluid internal mixing nozzle 20 ... Premix pipe S ... Gap

Claims

A turbine driven by combustion gas and a compressor for compressing air are provided in a coaxially mounted gas turbine device, and liquid fuel is combusted by compressed air from the compressor to generate combustion gas supplied to the turbine In a gas turbine combustor equipped with a combustion cylinder,
A premixing tube that mixes the fuel and air supplied by generating a straight flow and a swirling flow of air therein is provided in the combustion cylinder so as to open,
The ignition pressure injection nozzle for injecting liquid fuel into the premixing tube, and the supplied liquid fuel and compressed air from the compressor are mixed to inject the air-fuel mixture into the premixing tube. A gas turbine combustor, wherein a fluid internal mixing nozzle is attached to the premixing tube.

A two-fluid internal mixing nozzle that mixes liquid fuel and compressed air from the compressor and injects the fuel into the combustion cylinder is further attached to the combustion cylinder below the premixing pipe. Item 5. A gas turbine combustor according to Item 1.

The two-fluid internal mixing nozzle
A mixing section for mixing the supplied compressed air and liquid fuel;
An air path connected to the mixing section to supply compressed air to the mixing section;
A fuel path for supplying liquid fuel to the mixing section;
A pressure injection nozzle that is provided between the fuel path and the mixing unit and injects liquid fuel supplied from the fuel path into the mixing unit;
An orifice that is provided in the mixing section and injects compressed air and liquid fuel mixed in the mixing section to the outside;
The gas turbine combustor according to claim 1, wherein: