JP2605145Y2 - ガスタービン用燃焼器 - Google Patents
ガスタービン用燃焼器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案はガスタービン用燃焼器、
特に窒素酸化物を低減させることができるガスタービン
用燃焼器に関するものである。
特に窒素酸化物を低減させることができるガスタービン
用燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来技術】一般に、ガスタービンより発生する排気ガ
ス中の窒素酸化物 (ＮＯｘ) を低減する方法としては、
イ) 燃焼過程でＮＯｘの生成を抑制する方法と、ロ) 排
煙脱硝装置により後処理する方法とがある。そして前者
においては、ａ）水もしくは蒸気噴射方式、ｂ）希薄拡
散燃焼方式、ｃ) 予蒸発、予混合燃焼方式、ｄ) 二段燃
焼方式、更にｅ) 触媒燃焼方式等が知られているが、こ
れら各方式においては熱効率が低下したり、ＮＯｘ低減
率が低く、また、火炎の安定性が悪かったり、機械強度
が低く、信頼性が低い等から実用上問題があった。
ス中の窒素酸化物 (ＮＯｘ) を低減する方法としては、
イ) 燃焼過程でＮＯｘの生成を抑制する方法と、ロ) 排
煙脱硝装置により後処理する方法とがある。そして前者
においては、ａ）水もしくは蒸気噴射方式、ｂ）希薄拡
散燃焼方式、ｃ) 予蒸発、予混合燃焼方式、ｄ) 二段燃
焼方式、更にｅ) 触媒燃焼方式等が知られているが、こ
れら各方式においては熱効率が低下したり、ＮＯｘ低減
率が低く、また、火炎の安定性が悪かったり、機械強度
が低く、信頼性が低い等から実用上問題があった。
【０００３】かかることから本考案者は、図５に示すよ
うに燃焼器本体１の内部に燃焼筒２を収容し、この燃焼
筒２の頂部にパイロット噴射弁３を配置し、前記燃焼筒
２は小径部２ａ内に拡散燃焼領域Ｃと中間円錐部２ｂ内
に予混合気燃焼領域Ｄと大径部２ｃ内に主燃焼領域Ｅと
を夫々形成し、燃焼器本体１の円周方向に等間隔に複数
本の予混合気管５を配置し、この予混合気管５の排出口
５ａを予混合気燃焼領域Ｄに向けて開口し、入口５ｂに
燃料噴射ノズル６を挿入し、この予混合気管５の入口５
ｂから空気Ａを導入し、この空気Ａ中に燃料噴射ノズル
６から高圧で燃料を噴射するように構成したガスタービ
ン用燃焼器を提案した (特願平３−１１８６０３号）。
うに燃焼器本体１の内部に燃焼筒２を収容し、この燃焼
筒２の頂部にパイロット噴射弁３を配置し、前記燃焼筒
２は小径部２ａ内に拡散燃焼領域Ｃと中間円錐部２ｂ内
に予混合気燃焼領域Ｄと大径部２ｃ内に主燃焼領域Ｅと
を夫々形成し、燃焼器本体１の円周方向に等間隔に複数
本の予混合気管５を配置し、この予混合気管５の排出口
５ａを予混合気燃焼領域Ｄに向けて開口し、入口５ｂに
燃料噴射ノズル６を挿入し、この予混合気管５の入口５
ｂから空気Ａを導入し、この空気Ａ中に燃料噴射ノズル
６から高圧で燃料を噴射するように構成したガスタービ
ン用燃焼器を提案した (特願平３−１１８６０３号）。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】ところで前記したガス
タービン用燃焼器においては、燃料噴射ノズル６の先端
から燃料を噴射するため、即ち予混合気管５内での良好
な混合を行うためには噴射口と混合気の排出口５ａとの
距離をできるだけ長く取る必要がある。このようなこと
から、図６に示すように予混合気管５の入口５ｂの近傍
に噴射口６ａを設けることが考えられるが、この場合、
燃料噴射ノズル６の先端部に渦流Ｇが生ずる。特に燃料
が水素の如き燃焼速度の速い燃料を用いた場合にはこの
渦流Ｇが起因して逆火が発生し、その結果ＮＯｘ低減を
計ることができないばかりでなく予混合気管５や燃料噴
射ノズル６の先端が燃損するという問題があった。
タービン用燃焼器においては、燃料噴射ノズル６の先端
から燃料を噴射するため、即ち予混合気管５内での良好
な混合を行うためには噴射口と混合気の排出口５ａとの
距離をできるだけ長く取る必要がある。このようなこと
から、図６に示すように予混合気管５の入口５ｂの近傍
に噴射口６ａを設けることが考えられるが、この場合、
燃料噴射ノズル６の先端部に渦流Ｇが生ずる。特に燃料
が水素の如き燃焼速度の速い燃料を用いた場合にはこの
渦流Ｇが起因して逆火が発生し、その結果ＮＯｘ低減を
計ることができないばかりでなく予混合気管５や燃料噴
射ノズル６の先端が燃損するという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本考案は前記従来技術の
問題点を解決するためになされたものであって、燃焼本
体の内部に燃焼筒を収容し、この燃焼筒の頂部にパイロ
ット噴射弁を設け、前記燃焼筒は拡散燃焼領域と予混合
燃焼領域と主燃焼領域とを形成するよう構成し、前記燃
焼器本体の円周方向に等間隔に複数の予混合気管を配置
し、この予混合気管の排出口を前記予混合燃焼領域に向
けて開口した燃焼器において、前記予混合管内に整流部
付き燃料噴射ノズルを配置して、前記予混合管と前記整
流部付き燃料噴射ノズルとの間に空気通路を形成すると
共に、前記整流部付き燃料噴射ノズルは、前記空気通路
の入口側に設けられ、燃料を前記予混合管の内壁に向け
て放射状に噴出する噴出口と、先端が前記予混合管の少
なくとも中間部より排出口側に位置するように延設され
た整流部とを有し、該整流部の先端を円錐状に形成し
て、逆火を防ぐように構成したガスタービン用燃焼器を
提供せんとするものである。
問題点を解決するためになされたものであって、燃焼本
体の内部に燃焼筒を収容し、この燃焼筒の頂部にパイロ
ット噴射弁を設け、前記燃焼筒は拡散燃焼領域と予混合
燃焼領域と主燃焼領域とを形成するよう構成し、前記燃
焼器本体の円周方向に等間隔に複数の予混合気管を配置
し、この予混合気管の排出口を前記予混合燃焼領域に向
けて開口した燃焼器において、前記予混合管内に整流部
付き燃料噴射ノズルを配置して、前記予混合管と前記整
流部付き燃料噴射ノズルとの間に空気通路を形成すると
共に、前記整流部付き燃料噴射ノズルは、前記空気通路
の入口側に設けられ、燃料を前記予混合管の内壁に向け
て放射状に噴出する噴出口と、先端が前記予混合管の少
なくとも中間部より排出口側に位置するように延設され
た整流部とを有し、該整流部の先端を円錐状に形成し
て、逆火を防ぐように構成したガスタービン用燃焼器を
提供せんとするものである。
【０００６】
【作 用】このようなガスタービン用燃焼器において
は、予混合気管の入口から導入された空気と、この混合
気管内に挿入されかつその入口近傍にこの混合気管の壁
面に向かった噴射口を有する燃料噴射ノズルの噴射口か
ら予混合気管内に燃料が噴射されるため、燃料は予混合
気管内を流れる空気流を横断する方向に噴射されること
になり、その排出口に至るまでに充分な分散と混合がな
される。
は、予混合気管の入口から導入された空気と、この混合
気管内に挿入されかつその入口近傍にこの混合気管の壁
面に向かった噴射口を有する燃料噴射ノズルの噴射口か
ら予混合気管内に燃料が噴射されるため、燃料は予混合
気管内を流れる空気流を横断する方向に噴射されること
になり、その排出口に至るまでに充分な分散と混合がな
される。
【０００７】そしてこの混合流は燃料噴射ノズルの先端
が円錐状ないしはこれに近い形状に形成されていること
もあいまって渦流を生じることもなくスムースに流れ、
かつこの先端が少なくとも予混合気管の中間部より排出
口側に位置するように構成されているため逆火が生じる
ことがない。
が円錐状ないしはこれに近い形状に形成されていること
もあいまって渦流を生じることもなくスムースに流れ、
かつこの先端が少なくとも予混合気管の中間部より排出
口側に位置するように構成されているため逆火が生じる
ことがない。
【０００８】
【実 施 例】以下図１乃至図４に基づき本考案による
ガスタービン用燃焼器の一実施例を説明する。図１はガ
スタービン用燃焼器の要部断面図であって、釣鐘状の燃
焼器本体１１の内部には段付円筒形の燃焼筒１２が同心
状に設けられており、この燃焼器本体１１の頂部中央に
は従来のガスタービンに使用されている拡散型燃焼器並
びにパイロット噴射弁１３及びスワラー１４が設けられ
ている。燃焼筒１２は小径部１２ａと中間円錐部１２ｂ
と大径部１２ｃとより構成され、この小径部１２ａ内に
拡散燃焼領域Ｃが、中間円錐部１２ｂ内に予混合気燃焼
領域Ｄが、また大径部１２ｃ内に主燃焼領域Ｅが夫々形
成されている。そして燃焼筒１２の中間円錐部１２ｂに
は予混合気管１５の下端、即ち排出口１５ａが接続さ
れ、後述する混合流Ｂが予混合気燃焼領域Ｄ内に流入す
るようになっている。
ガスタービン用燃焼器の一実施例を説明する。図１はガ
スタービン用燃焼器の要部断面図であって、釣鐘状の燃
焼器本体１１の内部には段付円筒形の燃焼筒１２が同心
状に設けられており、この燃焼器本体１１の頂部中央に
は従来のガスタービンに使用されている拡散型燃焼器並
びにパイロット噴射弁１３及びスワラー１４が設けられ
ている。燃焼筒１２は小径部１２ａと中間円錐部１２ｂ
と大径部１２ｃとより構成され、この小径部１２ａ内に
拡散燃焼領域Ｃが、中間円錐部１２ｂ内に予混合気燃焼
領域Ｄが、また大径部１２ｃ内に主燃焼領域Ｅが夫々形
成されている。そして燃焼筒１２の中間円錐部１２ｂに
は予混合気管１５の下端、即ち排出口１５ａが接続さ
れ、後述する混合流Ｂが予混合気燃焼領域Ｄ内に流入す
るようになっている。
【０００９】予混合気管１５は燃焼器本体１１の円周方
向に等間隔に複数本配置され、その入口１５ｂ側に整流
部付き燃料噴射ノズル１６が挿入されている。この整流
部付き燃料噴射ノズル１６は予混合気管１５の入口１５
ｂ近傍に、本考案において特に採用した噴出口１６ａが
設けられると共に、その先端１６ｂは気流の乱れを成る
べく少なくする意味において円錐状又は半球状に形成さ
れている。
向に等間隔に複数本配置され、その入口１５ｂ側に整流
部付き燃料噴射ノズル１６が挿入されている。この整流
部付き燃料噴射ノズル１６は予混合気管１５の入口１５
ｂ近傍に、本考案において特に採用した噴出口１６ａが
設けられると共に、その先端１６ｂは気流の乱れを成る
べく少なくする意味において円錐状又は半球状に形成さ
れている。
【００１０】そしてこの整流部付き燃料噴射ノズル１６
の先端１６ｂは予混合気管１５の少なくとも中間部１５
ｃより排出口１５ａ側に位置して配置されている。この
先端の位置は、本考案者の知見によれば水素等の燃焼速
度の速いガス燃料の場合は排出口１５ａの近傍まで、ま
た、メタンガス等の燃焼速度の比較的遅いガス燃料の場
合、中間部１５ｃの僅かに排出口１５ａ側に選定すれば
逆火が生じないことが確認された。
の先端１６ｂは予混合気管１５の少なくとも中間部１５
ｃより排出口１５ａ側に位置して配置されている。この
先端の位置は、本考案者の知見によれば水素等の燃焼速
度の速いガス燃料の場合は排出口１５ａの近傍まで、ま
た、メタンガス等の燃焼速度の比較的遅いガス燃料の場
合、中間部１５ｃの僅かに排出口１５ａ側に選定すれば
逆火が生じないことが確認された。
【００１１】このように構成されたガスタービン用燃焼
器において燃焼用空気Ａは、燃焼器本体１１と燃焼筒１
２との間に形成された通路１７より上昇し、予混合気管
１５のスワラー１４に供給される。また、燃焼筒１２の
小径部１２ａ内に形成された拡散燃焼領域Ｃには前記ス
ワラー１４より旋回しながら流出する空気Ａ中にパイロ
ット噴射弁１３より少量の燃料Ｆ1 を噴射して拡散燃焼
させてパイロット火炎を形成する。
器において燃焼用空気Ａは、燃焼器本体１１と燃焼筒１
２との間に形成された通路１７より上昇し、予混合気管
１５のスワラー１４に供給される。また、燃焼筒１２の
小径部１２ａ内に形成された拡散燃焼領域Ｃには前記ス
ワラー１４より旋回しながら流出する空気Ａ中にパイロ
ット噴射弁１３より少量の燃料Ｆ1 を噴射して拡散燃焼
させてパイロット火炎を形成する。
【００１２】一方、予混合気管１５の入口１５ａより流
入した空気Ａには整流部付き燃料噴射ノズル１６の上部
に設けらえれている噴出口１６ａから燃料Ｆ２が噴出さ
れ、混合流Ｂとなって予混合気管１５の排出口１５ａか
ら予混合気燃焼領域Ｄ内へ供給されるのである。
入した空気Ａには整流部付き燃料噴射ノズル１６の上部
に設けらえれている噴出口１６ａから燃料Ｆ２が噴出さ
れ、混合流Ｂとなって予混合気管１５の排出口１５ａか
ら予混合気燃焼領域Ｄ内へ供給されるのである。
【００１３】
【考案の効果】本考案に係るガスタービン用燃焼器は、
燃焼本体の内部に燃焼筒を収容し、この燃焼筒の頂部に
パイロット噴射弁を設け、前記燃焼筒は拡散燃焼領域と
予混合燃焼領域と主燃焼領域とを形成するよう構成し、
前記燃焼器本体の円周方向に等間隔に複数の予混合気管
を配置し、この予混合気管の排出口を前記予混合燃焼領
域に向けて開口した燃焼器において、前記予混合管内に
整流部付き燃料噴射ノズルを配置して、前記予混合管と
前記整流部付き燃料噴射ノズルとの間に空気通路を形成
すると共に、前記整流部付き燃料噴射ノズルは、前記空
気通路の入口側に設けられ、燃料を前記予混合管の内壁
に向けて放射状に噴出する噴出口と、先端が前記予混合
管の少なくとも中間部より排出口側に位置するように延
設された整流部とを有し、該整流部の先端を円錐状に形
成して、逆火を防ぐように構成されている。
燃焼本体の内部に燃焼筒を収容し、この燃焼筒の頂部に
パイロット噴射弁を設け、前記燃焼筒は拡散燃焼領域と
予混合燃焼領域と主燃焼領域とを形成するよう構成し、
前記燃焼器本体の円周方向に等間隔に複数の予混合気管
を配置し、この予混合気管の排出口を前記予混合燃焼領
域に向けて開口した燃焼器において、前記予混合管内に
整流部付き燃料噴射ノズルを配置して、前記予混合管と
前記整流部付き燃料噴射ノズルとの間に空気通路を形成
すると共に、前記整流部付き燃料噴射ノズルは、前記空
気通路の入口側に設けられ、燃料を前記予混合管の内壁
に向けて放射状に噴出する噴出口と、先端が前記予混合
管の少なくとも中間部より排出口側に位置するように延
設された整流部とを有し、該整流部の先端を円錐状に形
成して、逆火を防ぐように構成されている。
【００１４】このような構成により、予混合気管の入口
近傍でこの予混合気管の内壁面に向かって、空気流を横
断する方向に放射状に燃料を噴射するために、燃料を効
率よく混合できると共に、予混合気管の入口近傍で噴射
するので、噴出口から予混合気管の出口まで、空気と燃
料の混合を行うための混合帯域を長く確保し、更に、こ
の混合帯域の空気と燃料の流速を高めて両者の混合を促
進するので、充分な分散と混合を行うことができて均一
な濃度の混合気を得ることができる。また、燃料噴射口
から先端側に燃料噴射ノズルを少なくとも中間部より下
流側に延ばして整流部を設けて、噴射された燃料が混合
した後の燃料と空気との混合気が流れる断面積を小さい
まま維持して流速を高速に維持しつつ、流れを整流する
ようにしたので、この混合流をこの整流部に沿って噴射
口から予混合気管の下流側にスムースにしかも高速で流
すことができると共に、更に、整流部付き燃料噴射ノズ
ルの先端を円錐状に形成して先端部に於ける渦流の発生
を防止したので、混合気の流路全体に渡って渦や淀み部
の発生を防止でき、これらに起因する逆流の発生を抑制
することができる。従って、燃料と空気との混合を充分
に行うことができると共に、渦や淀み部の発生を防止し
ながら混合気を高流速で移動させて、予混合気管で発生
し易い逆火を防止できるので、燃焼効率のよい低ＮＯｘ
燃焼が可能となり、さらに、予混合気管や燃料噴射ノズ
ルの先端部の焼損をも防止することができる。
近傍でこの予混合気管の内壁面に向かって、空気流を横
断する方向に放射状に燃料を噴射するために、燃料を効
率よく混合できると共に、予混合気管の入口近傍で噴射
するので、噴出口から予混合気管の出口まで、空気と燃
料の混合を行うための混合帯域を長く確保し、更に、こ
の混合帯域の空気と燃料の流速を高めて両者の混合を促
進するので、充分な分散と混合を行うことができて均一
な濃度の混合気を得ることができる。また、燃料噴射口
から先端側に燃料噴射ノズルを少なくとも中間部より下
流側に延ばして整流部を設けて、噴射された燃料が混合
した後の燃料と空気との混合気が流れる断面積を小さい
まま維持して流速を高速に維持しつつ、流れを整流する
ようにしたので、この混合流をこの整流部に沿って噴射
口から予混合気管の下流側にスムースにしかも高速で流
すことができると共に、更に、整流部付き燃料噴射ノズ
ルの先端を円錐状に形成して先端部に於ける渦流の発生
を防止したので、混合気の流路全体に渡って渦や淀み部
の発生を防止でき、これらに起因する逆流の発生を抑制
することができる。従って、燃料と空気との混合を充分
に行うことができると共に、渦や淀み部の発生を防止し
ながら混合気を高流速で移動させて、予混合気管で発生
し易い逆火を防止できるので、燃焼効率のよい低ＮＯｘ
燃焼が可能となり、さらに、予混合気管や燃料噴射ノズ
ルの先端部の焼損をも防止することができる。
【図１】本考案によるガスタービン用燃焼器の実施例の
要部断面図である。
要部断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図３】図１のＹ部拡大断面図である。
【図４】図１のＹ部の他の実施例の拡大断面図である。
【図５】従来のガスタービン用ＮＯx 燃焼器の要部断面
図である。
図である。
【図６】燃料噴射ノズルの説明図である。
１，１１ 燃焼器本体 ２，１２ 燃焼筒 ３，１３ パイロット噴射弁 ５，１５ 予混合気管６ 燃料噴射ノズル １４ スワラー１６ 整流部付き燃料噴射ノズル １７ 通路 Ａ 空気 Ｂ 混合流 Ｃ 拡散燃焼領域 Ｄ 予混合気燃焼領域 Ｅ 主燃焼領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23R 3/32 F23R 3/28 F23R 3/34 F23D 11/00 F23D 14/00
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼本体の内部に燃焼筒を収容し、この
燃焼筒の頂部にパイロット噴射弁を設け、前記燃焼筒は
拡散燃焼領域と予混合燃焼領域と主燃焼領域とを形成す
るよう構成し、前記燃焼器本体の円周方向に等間隔に複
数の予混合気管を配置し、この予混合気管の排出口を前
記予混合燃焼領域に向けて開口した燃焼器において、前
記予混合管内に整流部付き燃料噴射ノズルを配置して、
前記予混合管と前記整流部付き燃料噴射ノズルとの間に
空気通路を形成すると共に、前記整流部付き燃料噴射ノ
ズルは、前記空気通路の入口側に設けられ、燃料を前記
予混合管の内壁に向けて放射状に噴出する噴出口と、先
端が前記予混合管の少なくとも中間部より排出口側に位
置するように延設された整流部とを有し、該整流部の先
端を円錐状に形成して、逆火を防ぐように構成したガス
タービン用燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991063111U JP2605145Y2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | ガスタービン用燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991063111U JP2605145Y2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | ガスタービン用燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0517355U JPH0517355U (ja) | 1993-03-05 |
| JP2605145Y2 true JP2605145Y2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=13219856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1991063111U Expired - Fee Related JP2605145Y2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | ガスタービン用燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2605145Y2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0745935B2 (ja) * | 1985-09-30 | 1995-05-17 | 株式会社日立製作所 | 低ＮＯｘガスタ−ビン燃焼器 |
| JPS63279026A (ja) * | 1987-05-11 | 1988-11-16 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン燃焼器 |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP1991063111U patent/JP2605145Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0517355U (ja) | 1993-03-05 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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