JP2016023916A - Gas turbine combustor - Google Patents
Gas turbine combustor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016023916A JP2016023916A JP2014151098A JP2014151098A JP2016023916A JP 2016023916 A JP2016023916 A JP 2016023916A JP 2014151098 A JP2014151098 A JP 2014151098A JP 2014151098 A JP2014151098 A JP 2014151098A JP 2016023916 A JP2016023916 A JP 2016023916A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- air
- gas turbine
- annular
- turbine combustor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、ガスタービン燃焼器に関する。 The present invention relates to a gas turbine combustor.
近年、環境保全に対する規制や社会的要求により、圧縮機、燃焼器及びタービン等を備えるガスタービンには更なる高効率化、低NOx化が求められている。ガスタービンの高効率化を図る方法として、燃焼器で形成する火炎の温度を上げてタービン入口の燃焼ガス温度を上昇させる方法があるが、火炎温度の上昇に伴ってNOxの排出量が増加する可能性がある。 In recent years, gas turbines equipped with a compressor, a combustor, a turbine, and the like have been required to have higher efficiency and lower NOx due to regulations and social requirements for environmental protection. As a method for improving the efficiency of the gas turbine, there is a method of raising the temperature of the flame formed in the combustor and raising the temperature of the combustion gas at the turbine inlet. However, as the flame temperature rises, the amount of NOx emissions increases. there is a possibility.
一方、NOxの排出量を抑制する燃焼器として、予混合燃焼を採用した燃焼器がある。予混合燃焼とは、燃料と空気を予め混合した混合気を燃焼室に供給して燃焼させる燃焼方式のことである。この予混合燃焼を採用した燃焼器では、予混合器を備えるバーナと、このバーナに対して混合気の流れ方向の下流側に配置された燃焼室とが設けられている。予混合器は燃料と空気を混合して混合気を生成する装置であり、この予混合器で生成された混合気は燃焼室に供給され、燃焼室内で燃焼する。このように燃料と空気を予め混合して燃焼室に供給することにより、燃焼室内に形成される火炎の温度が均一化し、燃焼器におけるNOxの排出量が抑制される。しかし、燃料に混合させる空気の温度が上昇したり、燃料に含まれる水素含有量が増加すると燃焼速度が増加し、燃焼室内に形成された火炎が予混合器内に逆流する、いわゆる逆火が起こる可能性がある。NOxの排出量を抑制するとともに耐逆火性に優れたガスタービン燃焼器として、例えば特許文献1又は2に記載のものがある。
On the other hand, as a combustor that suppresses NOx emission, there is a combustor that employs premixed combustion. Premixed combustion is a combustion method in which an air-fuel mixture prepared by mixing fuel and air is supplied to a combustion chamber and burned. In a combustor that employs this premixed combustion, a burner including a premixer and a combustion chamber disposed downstream of the burner in the flow direction of the air-fuel mixture are provided. The premixer is a device that mixes fuel and air to generate an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture generated by the premixer is supplied to the combustion chamber and burns in the combustion chamber. Thus, by mixing fuel and air in advance and supplying them to the combustion chamber, the temperature of the flame formed in the combustion chamber becomes uniform, and the amount of NOx emitted from the combustor is suppressed. However, when the temperature of the air mixed with the fuel rises or the hydrogen content contained in the fuel increases, the combustion speed increases, and so-called backfire occurs in which the flame formed in the combustion chamber flows backward into the premixer. Can happen. As a gas turbine combustor that suppresses the NOx emission amount and is excellent in resistance to flashback, there is one described in
特許文献1及び2に記載のガスタービン燃焼器では、多数の燃料ノズルの下流側に、これら燃料ノズルと対向して多数の空気孔が形成された空気孔プレートを配設し、各燃料ノズルから各空気孔に向けて燃料を噴射することにより、各空気孔から燃料と空気の同軸噴流を燃焼室に噴出する。このように多数の空気孔から燃料と空気の同軸噴流を噴出することにより、燃料と空気の混合が促進され、NOxの排出量を低減することができる。また、燃料ノズルと対向する位置に空気孔が形成されているため、燃料ノズルから噴射された燃料が空気孔プレートの上流側に滞留することがなく、燃焼室内に形成された火炎の逆流を防止できる。さらに、各燃料ノズルから噴出する燃料流量を調節して各空気孔における予混合気の燃空比を精度良く制御することにより、ガスタービンの運転状態によらず安定燃焼を実現することができる。
In the gas turbine combustors described in
さらに、特許文献2に記載のガスタービン燃焼器では、燃料ノズルの先端を空気孔に挿入することにより、燃料ノズルの先端付近に渦を発生させ、この渦によって燃料と空気の混合を更に促進し、NOx排出量の低減効果の向上を図っている。
Furthermore, in the gas turbine combustor described in
特許文献1又は2に記載のガスタービン燃焼器では、空気孔と同数の燃料ノズルが配設されるため部品点数が多く、構造信頼性の確保に要する時間や製造コストが増加するといった課題が生じる。
In the gas turbine combustor described in
また、特許文献2に記載のガスタービン燃焼器では、空気孔に挿入された燃料ノズルの先端によって空気孔の空気流路が狭められるため、燃料ノズルの先端付近における空気流速が高速となり、圧力損失の増加によってガスタービン効率が低下するおそれがある。
Further, in the gas turbine combustor described in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、予混合気の燃空比を精度良く制御してガスタービンの点火から定格負荷までの一連の運転過程で安定燃焼を実現するとともに、高効率化、低NOx化及び部品点数の削減を可能としたガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and realizes stable combustion in a series of operation processes from ignition of a gas turbine to a rated load by accurately controlling the fuel-air ratio of the premixed gas, An object of the present invention is to provide a gas turbine combustor capable of improving efficiency, reducing NOx, and reducing the number of parts.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るガスタービン燃焼器は、燃料と空気とを燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼室と、前記燃焼室に燃料と空気とを供給するバーナとを備えたガスタービン燃焼器において、前記バーナは、燃料を噴射する複数の燃料噴孔が形成された環状配管と前記環状配管に接続された複数の供給配管とを有する環状燃料ノズルと、前記環状燃料ノズルの下流側に離間して配設され、前記複数の燃料噴孔と対向して複数の空気孔が形成された空気孔プレートとを備える。 In order to achieve the above object, a gas turbine combustor according to an aspect of the present invention includes a combustion chamber that burns fuel and air to generate combustion gas, and a burner that supplies the combustion chamber with fuel and air. In the gas turbine combustor, the burner includes an annular fuel nozzle having an annular pipe formed with a plurality of fuel injection holes for injecting fuel, and a plurality of supply pipes connected to the annular pipe, And an air hole plate which is disposed on the downstream side of the annular fuel nozzle so as to be spaced apart and which has a plurality of air holes facing the plurality of fuel injection holes.
本発明によれば、予混合気の燃空比を精度良く制御してガスタービンの点火から定格負荷までの一連の運転過程で安定燃焼を実現するとともに、高効率化、低NOx化及び部品点数の削減を可能としたガスタービン燃焼器を提供する。 According to the present invention, the fuel-air ratio of the premixed gas is accurately controlled to realize stable combustion in a series of operation processes from ignition of the gas turbine to the rated load, and also high efficiency, low NOx, and the number of parts. Provided is a gas turbine combustor that can reduce the amount of gas.
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
<First Embodiment>
A gas turbine combustor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(構成)
1.ガスタービンプラント
まず、本実施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構成について説明する。
(Constitution)
1. Gas turbine plant First, the structure of the gas turbine plant provided with the gas turbine combustor which concerns on this embodiment is demonstrated.
図1は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器2を備えたガスタービンプラント1000の全体構成図である。ガスタービンプラント1000は、圧縮機1と、ガスタービン燃焼器2と、タービン3と、発電機30とを備えており、圧縮機1、タービン3及び発電機30は、共通のシャフト31によって相互に連結されている。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a
圧縮機1は、タービン3によって回転駆動され、吸気部(不図示)を介して吸い込まれた吸い込み空気100を加圧して高圧空気101を生成し、ガスタービン燃焼器2に供給する。ガスタービン燃焼器2は、圧縮機1から供給された高圧空気101と燃料系統200(後述)から供給される燃料とを混合燃焼させ、発生した高温の燃焼ガス102をタービン3に供給する。タービン3は、ガスタービン燃焼器2から供給された燃焼ガス102の膨張作用によって回転駆動される。発電機30は、タービン3によって回転駆動され、電力を発生する。
The
2.ガスタービン燃焼器
ガスタービン燃焼器2は、ガスタービン装置のケーシング4の内部に配設された燃焼室50及びバーナ5と、ケーシング4の外部に配設された燃料ヘッダ40及び燃料系統200とを備えている。
2. Gas Turbine Combustor The
燃焼室50は、円筒状の燃焼器ライナ10の内側に形成された空間であり、バーナ5を介して供給される燃料と空気を燃焼し、燃焼ガス102を発生させる。
The
燃焼器ライナ10のバーナ5から遠い側(燃焼ガス102の流れ方向の下流側)は、尾筒内筒12の一端に挿し込まれている。尾筒内筒12は、燃焼室50で発生した燃焼ガス102をタービン3に導くものであり、尾筒内筒12の他端はガスタービン燃焼器2とタービン3とを接続する管路(不図示)に接続されている。
The side far from the
燃焼器ライナ10の外周側には、燃焼器ライナ10を覆う円筒状のフロースリーブ11が設けられている。燃焼器ライナ10とフロースリーブ11との間に形成される環状の空間は、圧縮機1からバーナ5の上流側に高圧空気101を導く環状流路48を構成している。
A
尾筒内筒12の外周側には、尾筒内筒12を覆う尾筒外筒13が設けられている。フロースリーブ11のバーナ5から遠い側(燃焼ガス102の流れ方向の下流側)は、尾筒外筒13の一端に挿し込まれており、尾筒外筒13の他端はケーシング4内に開口している。尾筒内筒12と尾筒外筒13との間に形成された環状の空間は、尾筒外筒13の他端から流入する高圧空気101を環状流路48に導く環状流路47を構成している。
A tail cylinder
環状流路47に流入した高圧空気101は、尾筒内筒12の外壁面側から尾筒内筒12を対流冷却する。環状流路47を通過して環状流路48に流入した高圧空気101は、燃焼器ライナ10を対流冷却する。また、環状流路48を流れる高圧空気101の一部は、燃焼器ライナ10の壁面に設けられた多数の冷却孔(不図示)から燃焼器ライナ10の内部へ流入し、燃焼器ライナ10のフィルム冷却に使用される。フィルム冷却に使用されなかった残りの高圧空気101は、環状流路48を通過してバーナ5に到達する。バーナ5に到達した高圧空気101は、燃料系統200から燃料ヘッダ40を介してバーナ5に供給された燃料と併せて燃焼室50に供給され、燃焼される。
The high-
燃料系統200は、燃料供給源(不図示)に接続された共通燃料系統20と、この共通燃料系統20から分岐して設けられた第1〜第4燃料系統20A〜20Dとを備えている。共通燃料系統20には燃料遮断弁(開閉弁)21が設けられ、第1〜第4燃料系統20A〜20Dのそれぞれには第1〜第4燃料流量調節弁21A〜21Dが設けられている。なお、共通燃料系統20から分岐して設けられる燃料系統の数は4つに限定されない。
The
燃料ヘッダ40は、燃焼器ライナ10の中心軸(不図示)から径方向に向かって順に、第1ヘッダ部40A、第2ヘッダ部40B、第3ヘッダ部40C及び第4ヘッダ部40Dに区画されており、第1〜第4ヘッダ部40A〜40Dには、第1〜第4燃料系統20A〜20Dがそれぞれ接続されている。第1〜第4燃料系統20A〜20Dから供給された燃料は、第1〜第4ヘッダ部40A〜40Dを介してバーナ5に供給される。なお、燃料ヘッダ40の区画数は4つに限定されない。
The
第1燃料系統20Aから第1ヘッダ部40Aに供給される燃料(以下、F1燃料という)の流量は、第1燃料流量調節弁21Aによって調節され、第2燃料系統20Bから第2ヘッダ部40Bに供給される燃料(以下、F2燃料という)の流量は、第2燃料流量調節弁21Bによって調節され、第3燃料系統20Cから第3ヘッダ部40Cに供給される燃料(以下、F3燃料という)の流量は、第3燃料流量調節弁21Cによって調節され、第4燃料系統20Dから第4ヘッダ部40Dに供給される燃料(以下、F4燃料という)の流量は、第4燃料流量調節弁21Dによって調節される。第1〜第4燃料流量調節弁21A〜21DによってF1〜F4燃料の流量を個別に調節することにより、ガスタービンプラント1000の発電量が制御される。
The flow rate of fuel (hereinafter referred to as F1 fuel) supplied from the
3.バーナ
次に、バーナ5の詳細な構成について説明する。図2は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器2のバーナ5付近の構造を示す部分断面図である。バーナ5は、複数の燃料ノズル91と、複数の環状燃料ノズル92と、空気孔プレート32とを備えている。
3. Burner Next, the detailed configuration of the
以下、バーナ5が備える各部材の構成について説明する。なお、バーナ5は、燃焼器ライナ10の中心軸(不図示)を中心とした同心円状の複数(本実施形態では8つ)の環状列に区画されており、これら複数の環状列を内周側から外周側に向かって第1列、第2列、…、第8列と適宜称する。
Hereinafter, the structure of each member with which the
4.燃料ノズル及び環状燃料ノズル
図2に示すように、燃料ノズル91及び環状燃料ノズル92は、燃料ヘッダ40に支持されており、それぞれ下流側に配設された空気孔プレート32に向けて燃料系統200から供給された燃料を噴射する。燃料ノズル91は、第1列から第4列の全周に渡って燃料ノズル91が配置されている。一方、環状燃料ノズル92は、第5列から第8列にそれぞれ1つずつ配置されている。環状燃料ノズル92は、環状配管38と、環状配管38に接続された複数の供給配管37とを備えており、環状配管38の下流側側面には、燃料を噴射する燃料噴孔36が複数設けられている。なお、本実施形態は第1列から第4列に燃料ノズル91を配置し、第5列から第8列に環状燃料ノズル92を配置しているが、各環状列に配置する燃料ノズルの種類はこれに限定されない。
4). 2. Fuel nozzle and annular fuel nozzle As shown in FIG. 2, the
図3は、燃料ノズル91及び環状燃料ノズル92を下流側から見た図(図2のA−A線矢視図)である。燃料ノズル91の先端には、燃料噴孔36が1つ形成されている。環状燃料ノズル92を構成する環状配管38の下流側側面には、複数の燃料噴孔36が所定の間隔(以下、孔間距離という)で穿孔されている。なお、第8列の環状燃料ノズル92を構成する環状配管38は、図2で示したサポート15との干渉を避けるため、サポート15が取り付けられる位相において不連続に形成されている。なお、図3において、第1列〜第4列は第1バーナ部5Aを構成し、第5列は第2バーナ部5Bを構成し、第6列は第3バーナ部5Cを構成し、第7列及び第8列は第4バーナ部5Dを構成している。第1〜第4バーナ部5A〜5Dには、それぞれ前述した第1〜第4ヘッダ部40A〜40Dを介して第1〜第4燃料系統20A〜20Dが接続されている。第1〜第4燃料系統20A〜20Dから第1〜第4バーナ部5A〜5Dに供給されるF1〜F4燃料の流量を個別に調節することにより、後述する燃料ステージングが可能となる。
3 is a view of the
図4は、本実施形態に係るバーナ5の構造を示す図(図2のB−B線断面図)である。第1ヘッダ部40Aを介して第1バーナ部5Aに供給されたF1燃料は、燃料ノズル91に流入する。第2〜第4ヘッダ部40B〜40Dを介して第2〜第4バーナ部5B〜5D供給されたF2〜F4燃料は、図中点線で示す供給配管37を通って環状配管38に流入する。環状配管38は内部が中空の円管で全周が連通しており、円管内部の全体に燃料が行き渡る構造となっている。供給配管37は、環状配管38を流れる燃料流量が周方向で不均一とならないように、適当な間隔を空けて環状配管38に接続されている。なお、第8列に配置される環状燃料ノズル92においては、環状配管38が不連続な複数の配管部で構成されているため、それぞれの配管部に供給配管37を少なくとも1つ接続する必要がある。
FIG. 4 is a diagram (cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2) showing the structure of the
5.空気孔プレート
空気孔プレート32は、図2に示すように、ベースプレート32Aと旋回プレート32Bとを備えている。ベースプレート32A及び旋回プレート32Bは、サポート15を介して燃料ヘッダ40に取り付けられるとともに、スプリングシール14を介して燃焼器ライナ10の内側に保持されている。本実施形態におけるサポート15は、平板を曲げ加工して形成されており、その曲げ構造によって空気孔プレート32の周方向の熱伸びを吸収することにより、バーナ5の構造信頼性を高めることができる。以下、ベースプレート32A及び旋回プレート32Bのそれぞれの構成について説明する。
5). Air Hole Plate The
6.ベースプレート
ベースプレート32Aは、図2に示すように、燃焼器ライナ10と中心軸を同じくする円形状のプレートであり、複数の燃料ノズル91及び環状燃料ノズル92の下流側に離間して配設されている。
6). As shown in FIG. 2, the
ベースプレート32Aの第1列から第4列には、複数の燃料ノズル91のそれぞれに対向して複数の空気孔33Aが形成されている。すなわち、ベースプレート32A第1列から第4列には、全周に渡って空気孔33Aが形成されている。このように燃料ノズル91と空気孔33Aとを対向させて配置することにより、図2の拡大図に示すように、燃料ノズル91から噴射された燃料(以下、燃料噴流という)34は、空気孔33Aを通過する空気(以下、空気噴流という)35で外周が覆われた同軸噴流としてベースプレート32Aを通過する。
A plurality of
ベースプレート32Aの第5列〜第8列には、複数の環状燃料ノズル92に設けられた複数の燃料噴孔36のそれぞれと対向して複数の空気孔33Aが形成されている。すなわち、ベースプレート32Aの第5列から第8列には、全周に渡って空気孔33Aが形成されている。
In the fifth to eighth rows of the
なお、本実施形態における空気孔33Aは、両開口部を構成する2つの円と母線とが直交する直円柱状に形成されている。
Note that the
7.旋回プレート
旋回プレート32Bは、図2に示すように、燃焼器ライナ10と中心軸(不図示)を同じくする円形状のプレートであって、ベースプレート32Aの下流側端面に密着して配設されている。図5は、旋回プレート32Bを下流側から見た図(図2のC−C線矢視図)である。旋回プレート32Bには、ベースプレート32Aに形成された複数の空気孔33Aのそれぞれと連通する複数(空気孔33Aと同数)の空気孔33Bが形成されている。すなわち、旋回プレート32Bの第1列から第8列の各環状列には、全周に渡って空気孔33Bが形成されている。
7). As shown in FIG. 2, the
図6は、旋回プレート32Bに形成された空気孔33Bの形状を示す図(図5のE−E線断面図)である。図6に示すように、空気孔33Bは、両開口部を構成する2つの円とこれら2つの円を結ぶ母線とが直交しない斜円柱状に形成されている。すなわち、空気孔33Bは旋回角を有する旋回空気孔であり、下流側開口部が上流側開口部に対して周方向にずれている。具体的には、空気孔33Bの上流側開口部の中心と下流側開口部の中心とを結んで得られる空気孔33Bの中心軸Yが、ベースプレート32Aに形成された空気孔33Aの中心軸Xに対して周方向に所定の角度α°で傾斜している。この所定の角度α°は、空気孔33Bの下流側開口部における空気及び燃料の噴出方向を決定づけるパラメータであり、第1列から第8列の環状列毎に最適な値に設定されている。
FIG. 6 is a diagram (a cross-sectional view taken along the line E-E in FIG. 5) showing the shape of the
バーナ5において、孔間距離が消炎距離より大きく設定されると、旋回プレート32Bに火炎が付着して火炎の安定性が強化される。一方、孔間距離が消炎距離以下に設定されると、旋回プレート32Bから離れて火炎が形成される。空気孔33Bの出口側開口部の下流側付近では、燃焼室50に向かって流路が急拡大することにより燃料噴流34と空気噴流35の混合が急速に進むため、旋回プレート32Bから下流に離れた位置に火炎を形成することにより、燃料と空気が十分に混合された予混合気が火炎に到達して燃焼するため、低NOx燃焼を実現できる。すなわち、第1列〜第8列における孔間距離をそれぞれ最適に調整することで、安定燃焼と低NOx燃焼の両方を実現できる。
In the
(動作)
次に、本発明の第1実施形態に係るガスタービン燃焼器2の動作について説明する。
(Operation)
Next, the operation of the
図7は、環状燃料ノズル92における燃料と空気の流れを模式的に示す図(図4のD−D線断面図)である。なお、図7は、第5列に配置された環状燃料ノズル92おける燃料と空気の流れを示しているが、第6列〜第8列に配置された環状燃料ノズルの場合もこれと同様である。また、第1列〜第4列に配置された燃料ノズル91における燃料と空気の流れについては、従来技術と同様であるため説明を省略する。
FIG. 7 is a diagram (cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 4) schematically showing the flow of fuel and air in the
図2に示した環状流路48を通過してベースプレート32Aの上流側まで到達した高圧空気101は、図7に示すように、空気噴流35としてベースプレート32Aに形成された空気孔33Aに流入する。燃料ヘッダ40に供給された燃料は、供給配管37に流入する。供給配管37を通過して環状配管38に流入した燃料は、燃料噴孔36から燃料噴流34として噴出し、空気孔33Aに流入する。なお、各燃料噴孔36から噴出する燃料流量が周方向で不均一となることを防止するため、供給配管37は環状配管38の燃料噴孔36と対向しない位置に接続されている。空気孔33Aに流入した燃料噴流34は、空気噴流35と急速混合しながら空気孔33Aを通過し、混合気となって旋回プレート32Bに形成された空気孔33Bに流入する。空気孔33Bは、図6に示したように、空気孔33Aに対して周方向に所定の角度α°で傾斜しているため、空気孔33Bを通過した混合気には旋回方向の速度成分が付与される。空気孔33Bの下流側開口部は燃焼室50に開口しているため混合気の流路が急拡大し、空気孔33Bの下流側開口部付近で混合が更に促進される。空気孔33Bから噴出した燃料噴流34と空気噴流35の混合気は、予混合気93として燃焼室50に噴出し燃焼する。
The high-
図8は、環状燃料ノズル92における燃料と空気の流れを模式的に示す図(図7のF−F線断面図)である。環状配管38のベースプレート32A側には、環状配管38と高圧空気101との相互作用によって後流渦39が発生する。燃料噴孔36から噴出する燃料噴流34は、後流渦39の持つ強い乱れによって空気噴流35と混合しながら空気孔33Aに流入する。なお、環状配管38は空気孔33Aの上流側開口部から離間して配置されているため、空気孔33Aの上流側開口部及び内部で空気噴流35の流速が増加することはない。
FIG. 8 is a view schematically showing the flow of fuel and air in the annular fuel nozzle 92 (cross-sectional view taken along the line FF in FIG. 7). A
図9は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器2における燃料ステージングを示す図である。図9において、横軸は経過時間、縦軸は燃料流量を示している。
図9に示すように、ガスタービン点火時は、第1〜第3燃料系統20A〜20CからF1〜F3燃料が供給されるため、バーナ5の第1列〜第6列から燃料が噴射される。一方、第4燃料系統20DからF4燃料が供給されないため、バーナ5の第7列及び第8列から燃料は噴射されない。
FIG. 9 is a diagram showing fuel staging in the
As shown in FIG. 9, when the gas turbine is ignited, F1 to F3 fuel is supplied from the first to
ガスタービン点火後、F1燃料のみを供給する(第1列〜第4列のみから燃料が噴射される)単独燃焼に切り替えられ、定格回転数無負荷状態(FSNL:Full Speed No Load)に達するまでタービン3が昇速される。
After the gas turbine is ignited, only F1 fuel is supplied (fuel is injected from only the first to fourth rows) and switched to single combustion until a rated speed no-load state (FSNL: Full Speed No Load) is reached. The
タービン3が定格回転数まで昇速したら発電を開始し、ガスタービン負荷を増加させる。このガスタービン負荷の増加に応じて、バーナ5の燃空比が安定燃焼範囲となるようにF2燃料、F3燃料、F4燃料の順に燃料を追加供給し、燃料の供給範囲をバーナ5の第5列、バーナ5の第6列、バーナ5の第7列及び第8列と段階的に拡大させていく。ガスタービン負荷は、バーナ5の第1列〜第8列の全てから燃料が噴射される燃焼状態で、定格回転数定格負荷(FSFL:Full Speed Full Load)に達する。
When the
(効果)
(1)本実施形態では、多数の空気孔33から燃料噴流34と空気噴流35の同軸噴流が燃焼室50に噴出するため、燃料と空気の界面が増加して燃料と空気の混合がより促進される。これにより、燃焼室50における燃焼時にNOxの発生量を抑制することができる。
(effect)
(1) In the present embodiment, the coaxial jet of the
(2)本実施形態では、バーナ5の第5列から第8列において、空気孔33Aと同数の燃料ノズル91を配置するのではなく、環状燃料ノズル92を1つずつ配置し、各環状燃料ノズル92は、各環状配管38に形成された燃料噴孔36の数よりも少ない数の供給配管37を備える構成とした。これにより、バーナ5の部品点数を削減でき、ガスタービン燃焼器の構造信頼性を高めることができる。さらに、空気孔プレート32と燃料ヘッダ40との間に形成される高圧空気101の流路面積が拡大するため、ベースプレート32Aと燃料ヘッダ40の間を通過する高圧空気101の流速が低減し、圧力損失によるガスタービン効率の低下を抑制することができる。
(2) In the present embodiment, in the fifth to eighth rows of the
(3)本実施形態に係る空気孔プレート32には、燃料ノズル91及び環状燃料ノズル92の燃料噴孔36と対向する位置に空気孔33Aが形成されているため、空気孔プレート32と燃料ヘッダ40との間に形成された空間に可燃範囲の未燃混合気が連続して形成されることはない。そのため、この空間に火炎が逆流して空気孔プレート32を溶損することはなく、燃焼器の構造信頼性を高めることができる。
(3) Since the
(4)本実施形態では、燃料ノズル91及び環状燃料ノズル92が空気孔プレート32の上流側に離間して配置されている。そのため、燃料ノズル91の先端を空気孔33Aに挿し込むことで燃料と空気の混合を促進する従来技術の構成に比べて、空気孔33A内における空気噴流35の流速の増加が抑制されるとともに、環状配管38の下流側側面に発生する高圧空気101の後流渦39によって燃料噴流34と空気との混合が促進される。すなわち、圧力損失の増加によってガスタービン効率を低下させることなく、NOxの排出量を低減することができる。
(4) In the present embodiment, the
(5)本実施形態では、バーナ5の第5列〜第8列に環状燃料ノズル92が1つずつ配置されるため、同列の空気孔33Aにおける燃空比が均一化し、バーナ5における流量と燃空比の周方向偏差を小さくすることができる。従って、各空気孔33Bから噴出する予混合気93の燃空比を精度良く制御することにより、ガスタービンの点火から定格負荷までの一連の運転過程で安定燃焼を実現することができる。
(5) In this embodiment, since the
(6)本実施形態では、旋回プレート32Bの空気孔33Bがベースプレート32Aの空気孔33Aに対して周方向に角度α°で傾斜しており、空気孔33Bから噴出した混合気によってバーナ5の下流側に循環流が形成される。これにより、より安定した火炎を形成することができる。
(6) In this embodiment, the
(7)本実施形態では、燃料ヘッダ40が第1〜第4ヘッダ部40A〜40Dに区画されており、第1〜第4バーナ部5A〜5Dに供給されるF1〜F4燃料を個別に調節することができる。これにより、燃料を噴射する空気孔33の数をガスタービンの各運転過程で要求される燃料流量に応じて段階的に変化させる燃料ステージングが可能となり、ガスタービン部分負荷運転時の安定燃焼を実現するとともにNOxの排出量を抑制することができる。
(7) In this embodiment, the
<第2実施形態>
本発明の第2実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
Second Embodiment
A gas turbine combustor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(構成)
本実施形態に係るガスタービン燃焼器の構成は、第1実施形態とほぼ同様であり、環状燃料ノズル92の構成において相違する。以下、相違点を中心に説明する。
(Constitution)
The configuration of the gas turbine combustor according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and is different in the configuration of the
図10及び図11は、環状燃料ノズル92における燃料と空気の流れを模式的に示す図(図4のD−D線断面図及び図10のG−G線断面図)である。図10及び図11において、第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。 10 and 11 are views schematically showing the flow of fuel and air in the annular fuel nozzle 92 (cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 4 and cross-sectional view taken along the line GG in FIG. 10). In FIG.10 and FIG.11, the same code | symbol is attached | subjected to the part equivalent to 1st Embodiment.
第1実施形態では、図7又は図8に示したように、1つの空気孔33Aと対向して1つの燃料噴孔36が環状配管38に穿孔されているが、本実施形態では、図10及び図11に示すように、1つの空気孔33Aと対向して複数(本実施形態では4つ)の燃料噴孔36が環状配管38に穿孔されている。なお、1つの空気孔33Aと対向して環状配管38に穿孔される燃料噴孔36の数は4つに限定されない。
In the first embodiment, as shown in FIG. 7 or FIG. 8, one
(動作)
次に、本発明の第5実施形態に係るガスタービン燃焼器2の動作について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(Operation)
Next, the operation of the
図11に示すように、空気孔33Aと対向して形成された複数の燃料噴孔36から噴出した複数の燃料噴流34は、空気孔33Aの上流側開口部において、それぞれ空気噴流35と急速混合し、空気孔33Aに流入する。空気孔33Aに流入した混合気は、図10に示すように、空気孔33Bに流入した後、第1実施形態と同様、予混合気93として燃焼室50に供給され燃焼する。
As shown in FIG. 11, the plurality of
(効果)
本実施形態によれば、第1実施形態で得られる各効果に加えて、次の効果が得られる。
(effect)
According to the present embodiment, in addition to the effects obtained in the first embodiment, the following effects are obtained.
本実施形態では、各空気孔33Aに対して複数の燃料噴孔36から燃料が噴射されるため、燃料の初期分散が向上し、燃料と空気の混合が促進される。これにより、NOxの排出量を更に抑制することができる。
In the present embodiment, since fuel is injected from the plurality of fuel injection holes 36 to each
<第3実施形態>
本発明の第3実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
<Third Embodiment>
A gas turbine combustor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(構成)
本実施形態に係るガスタービン燃焼器の構成は、第2実施形態とほほ同様であり、環状燃料ノズル92の構成において相違する。以下、相違点を中心に説明する。
(Constitution)
The configuration of the gas turbine combustor according to this embodiment is almost the same as that of the second embodiment, and is different in the configuration of the
図12は、環状燃料ノズル92における燃料と空気の流れを模式的に示す図(図4のD−D線断面図)である。図12において、第2実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
12 is a diagram (cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 4) schematically showing the flow of fuel and air in the
図12に示すように、本実施形態では、環状配管38の内部が仕切り43によって区画されている。なお、仕切り43の数及び位置は特に限定されない。
As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the inside of the
(動作)
次に、本発明の第3実施形態に係るガスタービン燃焼器2の動作について、第2実施形態との相違点を中心に説明する。
(Operation)
Next, the operation of the
図12に示すように、供給配管37を通過して環状配管38に流入する。環状配管38に流入した燃料は、仕切り43によって区画された配管部分を周方向に流れ、この配管部分に形成された燃料噴孔36から燃料噴流34として噴出する。その後、燃料噴流34と空気噴流35は空気孔33Aにおいて急速混合し、旋回プレート32Bに形成された空気孔33Bを通り、第2実施形態と同様、予混合気93として燃焼室50に噴出し、燃焼する。
As shown in FIG. 12, it passes through the
(効果)
本実施形態によれば、第2実施形態で得られる各効果に加えて、次の効果が得られる。
(effect)
According to this embodiment, in addition to the effects obtained in the second embodiment, the following effects are obtained.
本実施形態では、環状配管38が仕切り43によって複数の配管部分に区画されているため、環状配管38において燃料流量の周方向偏差を小さくすることができ、環状燃料ノズル92に形成された燃料噴孔36から噴出する燃料噴流34の流量を精度良く制御できる。また、例えば供給配管37に絞りを設けることにより、燃料噴流34の流量を配管部分毎に細かく制御できる。従って、空気孔33Bから噴出する予混合気93の燃空比を、第1実施形態よりも精度良くかつ細かく制御できるため、燃焼安定性が更に向上する。
In the present embodiment, since the
<第4実施形態>
本発明の第4実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
<Fourth embodiment>
A gas turbine combustor according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(構成)
本実施形態に係るガスタービン燃焼器の構成は、第2実施形態とほぼ同様であり、環状燃料ノズル92の構成において相違する。以下、相違点を中心に説明する。
(Constitution)
The configuration of the gas turbine combustor according to the present embodiment is substantially the same as that of the second embodiment, and is different in the configuration of the
図13は、本実施形態の一例に係る環状燃料ノズル92における燃料と空気の流れを模式的に示す図(図4のD−D線断面図)である。図14は、本実施形態の別例に係る環状燃料ノズル92における燃料と空気の流れ模式的に示す図(図4のD−D線断面図)である。図13及び図14において、第2実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
FIG. 13 is a diagram (cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 4) schematically showing the flow of fuel and air in the
図13に示す一例では、環状配管38の内径が、供給配管37との接合位置を起点として周方向に滑らかに絞られている。一方、図14に示す別例では、供給配管37の接続位置を起点とした環状配管38の所定の位置に絞り44が設けられている。すなわち、図13に示す一例及び図14に示す別例ともに、環状配管38の内径が供給配管37の接続位置からの距離に応じて小さくなるよう形成されている。
In the example shown in FIG. 13, the inner diameter of the
(動作)
次に、本発明の第4実施形態に係るガスタービン燃焼器2の動作について、第2実施形態との相違点を中心に説明する。
(Operation)
Next, the operation of the
図13に示すように、燃料ヘッダ40に供給された燃料は、供給配管37を通過して環状配管38に流入する。環状配管38において、燃料は周方向に流れ、燃料の一部は燃料噴流34として燃料噴孔36から空気孔33Aに向かって噴出する。従って、環状配管38を流れる燃料の流量は、燃料噴孔36を通過するごとに減少する。第1実施形態では、図10に示すように、環状配管38の内径が一定であるため、環状配管38を流れる燃料の周方向の絶対流速が燃料噴孔36を通過するごとに低下する。そのため、供給配管37から離れた燃料噴孔36ほど燃料噴流34の流量が減少することが懸念される。これに対し、本実施形態では環状配管38の内径が、供給配管37の接続位置からの距離に応じて滑らかに小さくなるため、環状配管38を流れる燃料の周方向の絶対流速は、第2実施形態に比べて均一になる。図14に示す別例においても、環状配管38の内径が絞り44の供給配管37側では大きく、反対側では小さくなるため、環状配管38を流れる燃料の周方向の絶対流速はほぼ均一となる。
As shown in FIG. 13, the fuel supplied to the
(効果)
本実施形態では、前述した第2実施形態で得られる各効果に加えて、次の効果が得られる。
(effect)
In this embodiment, in addition to the effects obtained in the second embodiment described above, the following effects are obtained.
本実施形態では、環状配管38を流れる燃料の周方向の絶対流速が第1実施例に比べて均一化するため、各燃料噴孔36から噴出する燃料噴流34の流量が供給配管37の接続位置からの距離によらず一定となる。その結果、空気孔33から燃焼室50に噴出する予混合気93の燃空比が周方向で一定となり、燃焼安定性が更に向上する。
In the present embodiment, since the absolute flow velocity in the circumferential direction of the fuel flowing through the
<第5実施形態>
本発明の第5実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
<Fifth Embodiment>
A gas turbine combustor according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(構成)
本実施形態に係るガスタービン燃焼器の構成は、第1実施形態とほぼ同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
(Constitution)
The configuration of the gas turbine combustor according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the following description will focus on differences.
図15は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器2の断面図である。本実施形態に係るガスタービン燃焼器2は、いわゆるマルチ噴射式ガスタービン燃焼器であり、燃焼室50の上流でかつガスタービン燃焼器2の中心軸上に配設されたパイロットバーナ41と、パイロットバーナ41の外周に配設された複数(本実施形態では6つ)のメインバーナ42とを備えている。図15において、第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the
図16は、パイロットバーナ41及びメインバーナ42を下流から見た図(図15のH−H線矢視図)である。図17は、メインバーナ42が備える燃料ノズル91及び環状燃料ノズル92を下流側から見た図(図15のI−I線矢視図)である。図18は、メインバーナ42の構造を示す図(図15のJ−J線断面図)である。図16〜図18において、第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
FIG. 16 is a view of the
パイロットバーナ41は、3列の同心円状に配設された複数の燃料ノズル91と、これら複数の燃料ノズル91と対向して3列の空気孔列が形成された空気孔プレート32の一部とを備えている。一方、6つのメインバーナ42のそれぞれは、円状に配設された6つの燃料ノズル91と、これら複数の燃料ノズル91の外周に同心円状に配設された2つの環状燃料ノズル92と、これら複数の燃料ノズル91及び2つの環状燃料ノズル92に形成された複数の燃料噴孔36と対向して3列の空気孔列が形成された空気孔プレート32の他の一部とを備えている。すなわち、本実施形態ではガスタービン燃焼器2は、7つのバーナ41,42を備えたマルチバーナ構造を採用しており、これら7つのバーナ41,42は空気孔プレート32を共用している。なお、パイロットバーナ41及びメインバーナ72は、それぞれ同心円状の複数(本実施形態では3つ)の環状列に区画されており、これら複数の環状列を内周側から外周側に向かって第1列、第2列、第3列と適宜称する。
The
環状燃料ノズル92の下流側側面には、図17に示すように、燃料を噴出する燃料噴孔36が複数穿孔されており、燃料噴孔36の穿孔方向の下流には、図15に示すように、空気孔プレート32に形成された空気孔33が位置する。また、図18に示すように、環状燃料ノズル92は、円管で構成された環状配管38と、この環状配管38の上流側側面に接続された複数の供給配管37とを備えている。ここで、供給配管37を接続する位置は、下流側側面に穿孔された燃料噴孔36と対向する位置でなければ、特に限定されない。また、供給配管の数も、燃料噴孔36の数より少なければ特に限定されない。
As shown in FIG. 17, a plurality of fuel injection holes 36 for injecting fuel are perforated on the downstream side surface of the
図15及び図16に示すように、パイロットバーナ41の第1列〜第3列で構成される第1バーナ部5Aには第1燃料系統20Aが接続され、6つのメインバーナ42のうち2つのメインバーナ42の第1列で構成される第2バーナ部5Bには第2燃料系統20Bが接続され、6つのメインバーナ42のうち他の4つのメインバーナ42の第1列で構成される第3バーナ部5Cには第3燃料系統20Cが接続され、6つのメインバーナ42の第2列及び第3列で構成される第4バーナ部5Dには第4燃料系統20Dが接続されている。
As shown in FIGS. 15 and 16, the
なお、本実施形態では、パイロットバーナ41の第1列から第3列には燃料ノズル91のみを配設したが、パイロットバーナ41の第1列から第3列のいずれかに環状燃料ノズル92を配設してもよい。
In this embodiment, only the
(動作)
次に、本発明の第5実施形態に係るガスタービン燃焼器2の動作について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(Operation)
Next, the operation of the
燃料ヘッダ40を介して燃料ノズル91及び環状燃料ノズル92に供給された燃料は、図15に示すように、空気孔33Bから予混合気として噴出し、パイロットバーナ41及びメインバーナ42の下流側にそれぞれ旋回流60を形成する。この旋回流60によって循環流61が生じ、火炎面62が形成される。
The fuel supplied to the
また、本実施形態においても、第1〜第4バーナ部40A〜40Dに供給されるF1〜F4燃料を個別に調節することにより、燃料ステージングが可能である。
Also in this embodiment, fuel staging is possible by individually adjusting the F1 to F4 fuel supplied to the first to
(効果)
以上のように、マルチ噴射式ガスタービン燃焼器に本発明を適用した本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
(effect)
As described above, also in the present embodiment in which the present invention is applied to the multi-injection gas turbine combustor, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
<第6実施形態>
本発明の第6実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
<Sixth Embodiment>
A gas turbine combustor according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(構成)
本実施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構成は、第1実施形態とほぼ同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
(Constitution)
The configuration of the gas turbine plant provided with the gas turbine combustor according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and hereinafter, differences will be mainly described.
図19は、本発明の第6実施形態に係るガスタービン燃焼器2を備えたガスタービンプラント1000の全体構成図である。なお、図19においては、燃料系統の図示を省略している。図20は、本実施形態に係るパイロットバーナ41及びメインバーナ42を下流側から見た図(図19のK−K線矢視図)である。図21及び図22は、本実施形態に係るパイロットバーナ41及びメインバーナ42の構造を示す図(図19のL−L線断面図及びM−M線断面図)である。図19〜図22において、第1実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
FIG. 19 is an overall configuration diagram of a
本実施形態に係るガスタービン燃焼器2は、いわゆる拡散予混合ガスタービン燃焼器であり、燃焼室50の上流でかつガスタービン燃焼器2の中心軸上に配設されたパイロットバーナ41と、パイロットバーナ41の外周に配設されたメインバーナ42とを備えている。
The
パイロットバーナ41は、安定燃焼を実現する拡散燃焼式のバーナであり、燃焼室50の上流でかつガスタービン燃焼器2の中心軸上に配設されたパイロット燃料ノズル81と、パイロット燃料ノズル81の外周を囲んで配設された空気導入管75とを備えている。
The
メインバーナ42は、低NOx燃焼を実現する予混合燃焼式のバーナであり、環状燃料ノズル92と、複数のメイン燃料ノズル82と、予混合器74と、保炎器73とを備えている。環状燃料ノズル92は、予混合器74の上流側に配設され、複数のメイン燃料ノズル82は、予混合器74の中間部に挿入して配設されている。保炎器73は、予混合器74の下流側に配設されている。環状燃料ノズル92は、予混合器74の上流側開口部に配設された環状配管38と、環状配管38に接続された複数の供給配管37とを備えている。
The
(動作)
次に、本発明の第6実施形態に係るガスタービン燃焼器2の動作について説明する。
(Operation)
Next, the operation of the
燃料ヘッダ40を介してパイロット燃料ノズル81に供給された燃料は、燃焼室50に直接噴射され、圧縮機1から空気導入管75を介して燃焼室50に供給された高圧空気101の一部とともに燃焼し、火炎を形成する。
The fuel supplied to the
燃料ヘッダ40から複数のメイン燃料ノズル82に供給された燃料は、予混合器74の中間部に噴射される。燃料ヘッダ40から複数の供給配管37に供給された燃料は、環状配管38に流入し、環状配管38内を周方向に流れ、燃料噴孔36から予混合器74の上流側開口部に向かって噴出し、燃料噴流34を形成する。燃料噴流34は、予混合器74において、圧縮機1から予混合器74に供給された高圧空気101及び複数のメイン燃料ノズル82から予混合器74の中間部に噴射された燃料と混合され、希薄予混合気となって燃焼室50に噴出する。保炎器73は、予混合器74の下流側開口部に希薄予混合気の循環流を形成し、安定燃焼を実現する。
The fuel supplied from the
(効果)
本実施形態では、予混合器74の上流側開口部付近に環状燃料ノズル92を配置し、この環状燃料ノズル92は、環状配管38に形成された燃料噴孔36の数よりも少ない数の供給配管37を備える構成とした。これにより、従来技術の拡散予混合ガスタービン燃焼器と同等の安定燃焼、高効率化及び低NOx化を実現するとともに、メインバーナ42の部品点数を削減でき、ガスタービン燃焼器2の構造信頼性を高めることができる。
(effect)
In the present embodiment, an
<その他>
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除及び置換をすることも可能である。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, each of the above-described embodiments has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. For example, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is also possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、第1〜第5実施形態では、空気孔33が各環状列の全周に渡って形成された場合を説明した。しかしながら、本発明の本質的効果は各空気孔における予混合気の燃空比を精度良く制御してガスタービンの点火から定格負荷までの一連の運転過程で安定燃焼を実現するとともにNOxの排出量を抑制することであり、この本質的効果を得る限りにおいては必ずしも空気孔33が各環状列の全周に渡って形成されている必要はない。 In the first to fifth embodiments, the case where the air holes 33 are formed over the entire circumference of each annular row has been described. However, the essential effect of the present invention is that the fuel-air ratio of the premixed gas in each air hole is accurately controlled to achieve stable combustion in a series of operation processes from ignition of the gas turbine to the rated load, and NOx emission amount As long as this essential effect is obtained, the air holes 33 are not necessarily formed over the entire circumference of each annular row.
また、第1〜第4実施形態では、空気孔プレート32に8列の空気孔列が形成された場合を説明した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては必ずしも空気孔列は8列とする必要はなく、7列以下あるいは9列以上であってもよい。
In the first to fourth embodiments, the case where eight air hole rows are formed in the
また、第1〜第5実施形態では、燃料ノズル91の先端が空気孔33の上流側開口部から離間している場合を説明した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては必ずしも燃料ノズル91の先端を空気孔33Aの上流側開口部から離間させる必要はなく、燃料ノズル91の先端を空気孔33に挿入してもよい。この場合、空気孔33の上流側開口部における空気の流路面積の減少により空気噴流35の流速が増加し、燃料ノズル91から噴射される燃料と空気との混合が更に促進される。ただし、空気噴流35の流速増加は圧力損失の増加を伴い、ガスタービン効率の低下を招く場合があるため、低NOx化と高効率化とのトレードオフを考慮する必要がある。
In the first to fifth embodiments, the case where the tip of the
また、各実施形態では、燃料ノズル91の先端を単純な円筒状に形成した場合を説明したが、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては必ずしも円筒状に形成する必要はなく、燃料ノズル91の先端に径方向に突出する突起物を設置してもよい。これにより、燃料ノズル91の先端付近に渦流れが発生し、燃料と空気の混合をより促進することができる。また、第2実施形態で説明した環状燃料ノズル92と同じく、燃料ノズル91の先端に複数の燃料噴孔36を形成してもよい。これにより、燃料の初期分散が高まり、燃料と空気の混合をより促進することができる。
In each embodiment, the case where the tip of the
また、各実施形態では、環状燃料ノズル92の供給配管37及び環状配管38を円管で構成した場合を説明したが、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては必ずしも円管で構成する必要はなく、角管等で構成してもよい。
Moreover, although each embodiment demonstrated the case where the
1 圧縮機
2 ガスタービン燃焼器
3 タービン
4 ケーシング
5 バーナ
5A 第1バーナ部
5B 第2バーナ部
5C 第3バーナ部
5D 第4バーナ部
10 燃焼器ライナ
11 フロースリーブ
12 尾筒内筒
13 尾筒外筒
14 スプリングシール
15 サポート
20 共通燃料系統
20A 第1燃料系統
20B 第2燃料系統
20C 第3燃料系統
20D 第4燃料系統
21 燃料遮断弁
21A 第1燃料流量調節弁
21B 第2燃料流量調節弁
21C 第3燃料流量調節弁
21D 第4燃料流量調節弁
30 発電機
31 シャフト
32 空気孔プレート
32A ベースプレート
32B 旋回プレート
33 空気孔
33A ベースプレートに形成された空気孔
33B 旋回プレートに形成された空気孔
34 燃料噴流
35 空気噴流
36 燃料噴孔
37 供給配管
38 環状配管
39 後流渦
40 燃料ヘッダ
40A 第1ヘッダ部
40B 第2ヘッダ部
40C 第3ヘッダ部
40D 第4ヘッダ部
41 パイロットバーナ
42 メインバーナ
43 仕切り
44 絞り
47,48 環状流路
50 燃焼室
60 旋回流
61 循環流
62 火炎面
73 保炎器
74 予混合器
75 空気導入管
81 パイロット燃料ノズル
82 メイン燃料ノズル
91 燃料ノズル
92 環状燃料ノズル
93 予混合気
100 吸い込み空気
101 高圧空気
102 燃焼ガス
200 燃料系統
1000 ガスタービンプラント
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記燃焼室に燃料と空気とを供給するバーナとを備えたガスタービン燃焼器において、
前記バーナは、
燃料を噴射する複数の燃料噴孔が形成された環状配管と前記環状配管に接続された複数の供給配管とを有する環状燃料ノズルと、
前記環状燃料ノズルの下流側に離間して配設され、前記複数の燃料噴孔と対向して複数の空気孔が形成された空気孔プレートと
を備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 A combustion chamber that burns fuel and air to generate combustion gases;
In a gas turbine combustor comprising a burner for supplying fuel and air to the combustion chamber,
The burner is
An annular fuel nozzle having an annular pipe formed with a plurality of fuel injection holes for injecting fuel and a plurality of supply pipes connected to the annular pipe;
A gas turbine combustor comprising: an air hole plate that is spaced apart from the downstream side of the annular fuel nozzle and has a plurality of air holes facing the plurality of fuel injection holes.
前記環状配管には、前記複数の空気孔のそれぞれに対向して2つ以上の燃料噴孔が形成されたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to claim 1.
The gas turbine combustor, wherein the annular pipe has two or more fuel injection holes facing each of the plurality of air holes.
前記複数の供給配管の数が前記環状配管に形成された燃料噴孔の数より少ないことを特徴とするガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to claim 1.
The gas turbine combustor characterized in that the number of the plurality of supply pipes is smaller than the number of fuel injection holes formed in the annular pipe.
前記環状配管は、前記複数の燃料噴孔の少なくとも1つを含む複数の配管部に区画され、前記複数の配管部のそれぞれに前記複数の供給配管の少なくとも1つが接続されたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to claim 3.
The annular pipe is partitioned into a plurality of piping parts including at least one of the plurality of fuel injection holes, and at least one of the plurality of supply pipes is connected to each of the plurality of piping parts. Gas turbine combustor.
前記複数の燃料噴孔が形成された位置における前記環状配管の流路断面積が、前記複数の供給配管が接続された位置からの距離に応じて小さくなるよう形成されたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 The gas turbine combustor according to claim 3.
A gas characterized in that a flow passage cross-sectional area of the annular pipe at a position where the plurality of fuel injection holes are formed is formed so as to become smaller according to a distance from a position where the plurality of supply pipes are connected. Turbine combustor.
前記燃焼室に燃料を噴射する燃料ノズルと前記燃焼室に空気を供給する空気導入管とを有する拡散燃焼式のパイロットバーナと、
前記パイロットバーナの外周側に配設され、前記燃焼室に燃料と空気との予混合気を供給する予混合燃焼式のメインバーナとを備えたガスタービン燃焼器において、
前記メインバーナは、
複数の燃料噴孔が形成された環状配管と前記環状配管に接続された複数の供給配管とを有する環状燃料ノズルと、
前記複数の燃料噴孔から噴射された燃料に空気を混合させて予混合気を生成する予混合器と
を備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 A combustion chamber that burns fuel and air to generate combustion gases;
A diffusion combustion type pilot burner having a fuel nozzle for injecting fuel into the combustion chamber and an air introduction pipe for supplying air to the combustion chamber;
A gas turbine combustor provided with a premixed combustion type main burner disposed on an outer peripheral side of the pilot burner and supplying a premixed mixture of fuel and air to the combustion chamber;
The main burner is
An annular fuel nozzle having an annular pipe formed with a plurality of fuel injection holes and a plurality of supply pipes connected to the annular pipe;
A gas turbine combustor comprising: a premixer that mixes air with fuel injected from the plurality of fuel injection holes to generate a premixed gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014151098A JP2016023916A (en) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Gas turbine combustor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014151098A JP2016023916A (en) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Gas turbine combustor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016023916A true JP2016023916A (en) | 2016-02-08 |
Family
ID=55270827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014151098A Pending JP2016023916A (en) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Gas turbine combustor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016023916A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021096016A (en) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 三菱パワー株式会社 | Gas turbine combustor |
CN114904408A (en) * | 2022-06-10 | 2022-08-16 | 中国石油化工股份有限公司 | Ethylene and oxygen mixer |
CN115523511A (en) * | 2022-09-02 | 2022-12-27 | 哈尔滨工程大学 | Hydrogen fuel high-efficiency stable low-emission combustion chamber based on opposed diffusion flame |
-
2014
- 2014-07-24 JP JP2014151098A patent/JP2016023916A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021096016A (en) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 三菱パワー株式会社 | Gas turbine combustor |
JP7245150B2 (en) | 2019-12-16 | 2023-03-23 | 三菱重工業株式会社 | gas turbine combustor |
CN114904408A (en) * | 2022-06-10 | 2022-08-16 | 中国石油化工股份有限公司 | Ethylene and oxygen mixer |
CN114904408B (en) * | 2022-06-10 | 2023-11-03 | 中国石油化工股份有限公司 | Ethylene and oxygen mixer |
CN115523511A (en) * | 2022-09-02 | 2022-12-27 | 哈尔滨工程大学 | Hydrogen fuel high-efficiency stable low-emission combustion chamber based on opposed diffusion flame |
CN115523511B (en) * | 2022-09-02 | 2023-10-13 | 哈尔滨工程大学 | Hydrogen fuel efficient stable low-emission combustion chamber based on opposite-flushing and diffusion flame |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6422412B2 (en) | Gas turbine combustor | |
EP1985926B1 (en) | Combustion equipment and combustion method | |
JP5940227B2 (en) | Gas turbine combustor | |
JP4846271B2 (en) | Premix burner with impingement cooled centerbody and cooling method for centerbody | |
JP5412283B2 (en) | Combustion device | |
JP5948489B2 (en) | Gas turbine combustor | |
US8959921B2 (en) | Flame tolerant secondary fuel nozzle | |
US8117845B2 (en) | Systems to facilitate reducing flashback/flame holding in combustion systems | |
JP6228434B2 (en) | Gas turbine combustor | |
US6374615B1 (en) | Low cost, low emissions natural gas combustor | |
JP5188238B2 (en) | Combustion apparatus and burner combustion method | |
US10480791B2 (en) | Fuel injector to facilitate reduced NOx emissions in a combustor system | |
EP2754963A1 (en) | Gas turbine combustor | |
JP2008275299A (en) | Method and system to reduce nox emission in combustion system | |
JP2011002221A (en) | A plurality of fuel circuits for synthesis gas/natural gas dry type low nox in premixing nozzle | |
KR102165972B1 (en) | Burner assembly, combustor, and gas turbine | |
JP2015105766A (en) | Nozzle, combustor, and gas turbine | |
JP7245150B2 (en) | gas turbine combustor | |
JP2014016059A (en) | Gas turbine combustor and operation method for gas turbine combustor | |
JP2011196680A (en) | Multiple zone pilot for low emission combustion system | |
JP2014105886A (en) | Combustor | |
JP2016023916A (en) | Gas turbine combustor | |
JP2015094535A (en) | Gas turbine combustor | |
JP2017072271A (en) | Gas turbine combustor | |
JP2016084961A (en) | Combustor and gas turbine |