JP2741983B2 - 燃焼装置 - Google Patents
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- JP2741983B2 JP2741983B2 JP4059897A JP5989792A JP2741983B2 JP 2741983 B2 JP2741983 B2 JP 2741983B2 JP 4059897 A JP4059897 A JP 4059897A JP 5989792 A JP5989792 A JP 5989792A JP 2741983 B2 JP2741983 B2 JP 2741983B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばガスタ−ビン等
に採用されている燃焼装置の改良に係り、特に一つの燃
焼筒内に拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを備え拡
散燃焼方式と予混合燃焼方式の２重燃焼構造を有する燃
焼装置の改良に関するものである。
に採用されている燃焼装置の改良に係り、特に一つの燃
焼筒内に拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを備え拡
散燃焼方式と予混合燃焼方式の２重燃焼構造を有する燃
焼装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に採用されているこの種燃焼装
置は、例えば特開昭61−22127 号公報に開示されている
ように二段燃焼方式のものが採用されている。すなわち
燃焼筒軸芯部に配置されている一段目には拡散燃焼バー
ナが採用され、その周囲に配置されている二段目には予
混合燃焼バーナが採用されている。そして燃焼始動は一
段目の拡散燃焼バーナにて行い、始動後は一，二段の燃
焼バーナの燃焼に切り換え、通常運転中は予混合燃焼の
割合を多くして全体として空気過剰による低温燃焼を行
いＮＯｘの低減を図るようにしている。
置は、例えば特開昭61−22127 号公報に開示されている
ように二段燃焼方式のものが採用されている。すなわち
燃焼筒軸芯部に配置されている一段目には拡散燃焼バー
ナが採用され、その周囲に配置されている二段目には予
混合燃焼バーナが採用されている。そして燃焼始動は一
段目の拡散燃焼バーナにて行い、始動後は一，二段の燃
焼バーナの燃焼に切り換え、通常運転中は予混合燃焼の
割合を多くして全体として空気過剰による低温燃焼を行
いＮＯｘの低減を図るようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
燃焼装置においては、たしかに通常運転時にはＮＯｘの
少ない良好な運転が可能であるが、燃焼バーナ切り換え
時には予混合燃焼への火移りが円滑に行かず、不燃生成
物が出やすい嫌いがある。すなわちこの種燃焼装置にお
いては、予混合燃焼バーナの配置されている外周側に燃
焼筒冷却用の空気が流通しているのが普通で、この冷却
空気により混合ガスの温度が低くなりがちである。した
がって拡散燃焼炎からこの温度の低い混合ガスに円滑
に、かつ全体的に火移りがなされず、すなわち燃焼室断
面負荷が均一とならず、低温部における不燃生成物の発
生及び局所的に高温部分が生じた場合においてはＮＯｘ
の発生となる嫌いがある。
燃焼装置においては、たしかに通常運転時にはＮＯｘの
少ない良好な運転が可能であるが、燃焼バーナ切り換え
時には予混合燃焼への火移りが円滑に行かず、不燃生成
物が出やすい嫌いがある。すなわちこの種燃焼装置にお
いては、予混合燃焼バーナの配置されている外周側に燃
焼筒冷却用の空気が流通しているのが普通で、この冷却
空気により混合ガスの温度が低くなりがちである。した
がって拡散燃焼炎からこの温度の低い混合ガスに円滑
に、かつ全体的に火移りがなされず、すなわち燃焼室断
面負荷が均一とならず、低温部における不燃生成物の発
生及び局所的に高温部分が生じた場合においてはＮＯｘ
の発生となる嫌いがある。
【０００４】本発明はこれに鑑みなされたもので、拡散
燃焼と予混合燃焼が行われる二段燃焼の燃焼装置であっ
ても、燃焼切り換え時、燃焼室断面負荷の均一性が保た
れ、ＮＯｘ発生の少ないこの種燃焼装置を提供するにあ
る。
燃焼と予混合燃焼が行われる二段燃焼の燃焼装置であっ
ても、燃焼切り換え時、燃焼室断面負荷の均一性が保た
れ、ＮＯｘ発生の少ないこの種燃焼装置を提供するにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は一つの
燃焼筒内に拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを備え
たこの種の燃焼装置において、前記予混合燃焼バーナ複
数個を周方向に環状に配置すると共に、前記拡散燃焼バ
ーナを、前記隣接している予混合燃焼バーナの間に配置
するようになし所期の目的を達成するようにしたもので
ある。具体的には、燃焼筒内に複数個の予混合燃焼バー
ナと拡散燃焼バーナとを備え、環状に構成されるバーナ
部と、該バーナ部の内周側に配置されて燃焼筒内に空気
を供給する空気筒とを有し、前記バーナ部は前記複数個
の予混合燃焼バーナを周方向に環状に配置するととも
に、隣接している予混合燃焼バーナの間に前記拡散燃焼
バーナを配置し、各予混合燃焼バーナは周方向に隣接し
て他の予混合燃焼バーナ或いは拡散燃焼バーナが配置さ
れるよう構成されることを特徴とする。 または、燃焼筒
内に複数個の予混合燃焼バーナと拡散燃焼バーナとを備
え、環状に構成されるバーナ部と、該バーナ部の内周側
に配置され燃焼筒内に空気を供給する空気筒とを有し、
前記バーナ部は拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを
周方向に交互に配置し、各予混合燃焼バーナは周方向に
隣接して拡散燃焼バーナが配置されるよう構成されるこ
とを特徴とする。 または、燃焼筒内に複数個の予混合燃
焼バーナと拡散燃焼バーナとを備え、環状に構成される
バーナ部と、該バーナ部の内周側に配置されて燃焼筒内
に空気を供給する空気筒とを有し、前記バーナ部は前記
複数個の予混合燃焼バーナを周方向に環状に配置すると
ともに、前記拡散燃焼バーナを前記予混合燃焼バーナ複
数個おきに配置し、各予混合燃焼バーナは周方向に隣接
して他の予混合燃焼バーナ或いは拡散燃焼バーナが配置
されるよう構成されることを特徴とする。 前記いずれか
の燃焼装置において、前記予混合燃焼バーナ及び拡散燃
焼バーナの燃焼ガス噴出口近傍を、周方向に屈曲させ、
燃焼ガス噴出口付近にガスの流路に突出する突起部を備
えることを特徴とする。
燃焼筒内に拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを備え
たこの種の燃焼装置において、前記予混合燃焼バーナ複
数個を周方向に環状に配置すると共に、前記拡散燃焼バ
ーナを、前記隣接している予混合燃焼バーナの間に配置
するようになし所期の目的を達成するようにしたもので
ある。具体的には、燃焼筒内に複数個の予混合燃焼バー
ナと拡散燃焼バーナとを備え、環状に構成されるバーナ
部と、該バーナ部の内周側に配置されて燃焼筒内に空気
を供給する空気筒とを有し、前記バーナ部は前記複数個
の予混合燃焼バーナを周方向に環状に配置するととも
に、隣接している予混合燃焼バーナの間に前記拡散燃焼
バーナを配置し、各予混合燃焼バーナは周方向に隣接し
て他の予混合燃焼バーナ或いは拡散燃焼バーナが配置さ
れるよう構成されることを特徴とする。 または、燃焼筒
内に複数個の予混合燃焼バーナと拡散燃焼バーナとを備
え、環状に構成されるバーナ部と、該バーナ部の内周側
に配置され燃焼筒内に空気を供給する空気筒とを有し、
前記バーナ部は拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを
周方向に交互に配置し、各予混合燃焼バーナは周方向に
隣接して拡散燃焼バーナが配置されるよう構成されるこ
とを特徴とする。 または、燃焼筒内に複数個の予混合燃
焼バーナと拡散燃焼バーナとを備え、環状に構成される
バーナ部と、該バーナ部の内周側に配置されて燃焼筒内
に空気を供給する空気筒とを有し、前記バーナ部は前記
複数個の予混合燃焼バーナを周方向に環状に配置すると
ともに、前記拡散燃焼バーナを前記予混合燃焼バーナ複
数個おきに配置し、各予混合燃焼バーナは周方向に隣接
して他の予混合燃焼バーナ或いは拡散燃焼バーナが配置
されるよう構成されることを特徴とする。 前記いずれか
の燃焼装置において、前記予混合燃焼バーナ及び拡散燃
焼バーナの燃焼ガス噴出口近傍を、周方向に屈曲させ、
燃焼ガス噴出口付近にガスの流路に突出する突起部を備
えることを特徴とする。
【０００６】
【作用】すなわちこのように形成された燃焼装置である
と、予混合燃焼バーナが拡散燃焼バーナに周方向に隣接
して配置されているので、たとえ外周側から燃焼筒を冷
却するための冷却空気が侵入流通していたとしても、予
混合燃焼用の混合ガスは内外周いずれの側もこの拡散燃
焼による炎熱に温められるので、拡散燃焼炎から予混合
ガスへの火移りが円滑にかつ全般的に行われ、したがっ
て切り換え時であっても燃焼室内は全体的に均一な燃焼
と成り未燃生成物の発生又ＮＯｘ発生の少ないこの種燃
焼装置を得ることができるのである。
と、予混合燃焼バーナが拡散燃焼バーナに周方向に隣接
して配置されているので、たとえ外周側から燃焼筒を冷
却するための冷却空気が侵入流通していたとしても、予
混合燃焼用の混合ガスは内外周いずれの側もこの拡散燃
焼による炎熱に温められるので、拡散燃焼炎から予混合
ガスへの火移りが円滑にかつ全般的に行われ、したがっ
て切り換え時であっても燃焼室内は全体的に均一な燃焼
と成り未燃生成物の発生又ＮＯｘ発生の少ないこの種燃
焼装置を得ることができるのである。
【０００７】
【実施例】以下図示した実施例について本発明を詳細に
説明する。図１には本発明の燃焼装置１とその周囲機
器、すなわちタ−ビン３１と圧縮機２が示されている。
説明する。図１には本発明の燃焼装置１とその周囲機
器、すなわちタ−ビン３１と圧縮機２が示されている。
【０００８】燃焼装置１は主として燃焼室１１を形成す
るライナ−（燃焼筒）２７，この周囲に設けられている
外筒２８，拡散燃焼バーナ３４，予混合燃焼バーナ３３
より形成されている。この拡散燃焼バーナ３４及び予混
合燃焼バーナ３３の形状，配置については後述する。
るライナ−（燃焼筒）２７，この周囲に設けられている
外筒２８，拡散燃焼バーナ３４，予混合燃焼バーナ３３
より形成されている。この拡散燃焼バーナ３４及び予混
合燃焼バーナ３３の形状，配置については後述する。
【０００９】燃焼用空気また冷却用空気は、大気より圧
縮機２に取り入れられ、ディヒューザ部４を流れて空気
室５に供給される。この空気室の空気は、１部は予混合
燃焼バーナ用の燃焼空気及び拡散燃焼バーナ用の燃焼空
気７として供給され、他の空気は１部が中心供給空気８
として中心空気取入口９を経て中心空気噴口１０より燃
焼室１１へ供給される。又、燃焼空気の１部はライナ２
７を冷却するためにライナ冷却空気２６として使われて
いる。
縮機２に取り入れられ、ディヒューザ部４を流れて空気
室５に供給される。この空気室の空気は、１部は予混合
燃焼バーナ用の燃焼空気及び拡散燃焼バーナ用の燃焼空
気７として供給され、他の空気は１部が中心供給空気８
として中心空気取入口９を経て中心空気噴口１０より燃
焼室１１へ供給される。又、燃焼空気の１部はライナ２
７を冷却するためにライナ冷却空気２６として使われて
いる。
【００１０】次に燃料系について説明する。バーナ口２
４（拡散燃焼バーナ，予混合燃焼バーナのガス噴出口全
体）へは、拡散用ガス１４および予混合用ガス１５が供
給されている。拡散燃焼用ガス１４は拡散ガス室１８に
供給された後、１個又は複数個のバーナ口に送られる。
予混合燃焼用ガス１５は予混合ガス室１９に供給された
後、複数個の予混合ガスノズル２０に送られる。
４（拡散燃焼バーナ，予混合燃焼バーナのガス噴出口全
体）へは、拡散用ガス１４および予混合用ガス１５が供
給されている。拡散燃焼用ガス１４は拡散ガス室１８に
供給された後、１個又は複数個のバーナ口に送られる。
予混合燃焼用ガス１５は予混合ガス室１９に供給された
後、複数個の予混合ガスノズル２０に送られる。
【００１１】これらの供給ガスは燃焼室１１で燃焼され
た後、燃焼ガス流１２となり、タービンノズル部１３へ
送られる。タービンのズル部を出た燃焼ガス３０は、タ
ービン部３１で膨張して仕事をした後、排気３２として
大気へ排出される。この図１に示した燃焼器は本発明の
概要を示したものであり、図示Ｚ部について更に詳細な
具体例として示したのが図２である。
た後、燃焼ガス流１２となり、タービンノズル部１３へ
送られる。タービンのズル部を出た燃焼ガス３０は、タ
ービン部３１で膨張して仕事をした後、排気３２として
大気へ排出される。この図１に示した燃焼器は本発明の
概要を示したものであり、図示Ｚ部について更に詳細な
具体例として示したのが図２である。
【００１２】図２において上半分は予混合燃焼バーナ部
の断面を示しており、下半分は拡散燃焼バーナ部の断面
を示している。
の断面を示しており、下半分は拡散燃焼バーナ部の断面
を示している。
【００１３】予混合ガスノズル２０より噴射された予混
合ガス流れ２２は、予混合空気７と混合し予混合気とし
てバーナ口２４より燃焼室１１へ供給され予混合火炎２
３となる。
合ガス流れ２２は、予混合空気７と混合し予混合気とし
てバーナ口２４より燃焼室１１へ供給され予混合火炎２
３となる。
【００１４】一方、拡散ガス室１８より拡散ガス絞り孔
３８を経て供給されたガスは、バーナ口２４に送られ拡
散火炎２５となる。中心供給空気８はガス供給盤６の通
気口を流れ、中心空気取入口９より中心空気筒４０内に
流れ込み、中心空気噴口１０および中心空気噴口Ｂ２１
より燃焼室１１に供給される。燃焼室１１内においては
ライナ冷却空気により、軸中心部が局所的に高温に成り
やすく、このためNOxの生成反応が促進され易い。この
反応を防止するために中心空気噴口１０および中心空気
噴口Ｂ２１より中心供給空気８を燃焼室１１に送ってい
る。拡散ガス室１８および予混合ガス室１９は、ガス供
給盤６の中で各々環状の空間として設けられている。ラ
イナ２７はライナ冷却空気５１により冷却されている。
尚ライナ外側にある筒５４は燃焼装置の熱損失を少なく
するために設けられた輻射シール筒である。
３８を経て供給されたガスは、バーナ口２４に送られ拡
散火炎２５となる。中心供給空気８はガス供給盤６の通
気口を流れ、中心空気取入口９より中心空気筒４０内に
流れ込み、中心空気噴口１０および中心空気噴口Ｂ２１
より燃焼室１１に供給される。燃焼室１１内においては
ライナ冷却空気により、軸中心部が局所的に高温に成り
やすく、このためNOxの生成反応が促進され易い。この
反応を防止するために中心空気噴口１０および中心空気
噴口Ｂ２１より中心供給空気８を燃焼室１１に送ってい
る。拡散ガス室１８および予混合ガス室１９は、ガス供
給盤６の中で各々環状の空間として設けられている。ラ
イナ２７はライナ冷却空気５１により冷却されている。
尚ライナ外側にある筒５４は燃焼装置の熱損失を少なく
するために設けられた輻射シール筒である。
【００１５】図３は図２のＡ視図すなわち燃焼室内１１
よりバーナ部を見た図である。図２に示したバーナ口２
４は、予混合燃焼バーナ３３と拡散燃焼バーナ３４より
構成されている。図では予混合燃焼バーナ３３の数１６
個に対して拡散燃焼バーナの数８個の具体例が示されて
いるが、特に予混合バーナ口３３や拡散バーナ口３４の
数を限定することはしない。あくまでも１具体例として
示したものに過ぎない。これ等の数は、火炎の安定性や
拡散燃焼割合によって決定されるべきものである。重要
なことは、予混合燃焼バーナ３３の周方向に拡散燃焼バ
ーナ３４を配置する、すなわち両者で環状に形成されて
いるということである。
よりバーナ部を見た図である。図２に示したバーナ口２
４は、予混合燃焼バーナ３３と拡散燃焼バーナ３４より
構成されている。図では予混合燃焼バーナ３３の数１６
個に対して拡散燃焼バーナの数８個の具体例が示されて
いるが、特に予混合バーナ口３３や拡散バーナ口３４の
数を限定することはしない。あくまでも１具体例として
示したものに過ぎない。これ等の数は、火炎の安定性や
拡散燃焼割合によって決定されるべきものである。重要
なことは、予混合燃焼バーナ３３の周方向に拡散燃焼バ
ーナ３４を配置する、すなわち両者で環状に形成されて
いるということである。
【００１６】予混合燃焼バーナ３３及び拡散燃焼バーナ
３４は、スワラ壁３５，２重スワラ外壁３６及び２重ス
ワラ内壁３７を備えている。
３４は、スワラ壁３５，２重スワラ外壁３６及び２重ス
ワラ内壁３７を備えている。
【００１７】尚中心空気筒４０の中心空気噴口１０及び
中心空気噴口Ｂ２１の空気噴口の数，方向や配置は、燃
焼室１１内に生じる温度分布によって決定されるべきも
のであり、燃焼室内の温度分布を出来るだけ均一化させ
るように選定される。
中心空気噴口Ｂ２１の空気噴口の数，方向や配置は、燃
焼室１１内に生じる温度分布によって決定されるべきも
のであり、燃焼室内の温度分布を出来るだけ均一化させ
るように選定される。
【００１８】図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面視図であ
る。予混合室４１は図示のように１６個の構成として示
し、又拡散ガス通路４２は８個の構成として具体的に示
している。スワラ内壁１７に拡散ガス室１８を設け、拡
散ガス絞り孔３８を通して拡散ガス通路４２へ拡散用ガ
スを供給している。さらに複数個の予混合ガスノズル２
０が示されている。
る。予混合室４１は図示のように１６個の構成として示
し、又拡散ガス通路４２は８個の構成として具体的に示
している。スワラ内壁１７に拡散ガス室１８を設け、拡
散ガス絞り孔３８を通して拡散ガス通路４２へ拡散用ガ
スを供給している。さらに複数個の予混合ガスノズル２
０が示されている。
【００１９】図５は図３のＣ−Ｃ線に沿う断面の展開を
示したものである。予混合室４１及び拡散ガス通路４２
はスワラ壁３５，２重スワラ外壁３６及び２重スワラ内
壁３７によって構成されている。そして予混合バーナ口
及び拡散バーナ口に至る予混合室４１と拡散ガス通路４
２は図示のように斜め方向に曲げられており、燃焼室１
１内へ旋回流として供給される様にしている。予混合ガ
スノズル２０より噴出した予混合ガス流れ２２は、予混
合空気７と予混合室４１内で混合され、予混合バーナ口
より燃焼室１１内へ供給される。一方、拡散ガス絞り孔
３８より出た拡散用ガスは、拡散ガス通路４２を通り、
拡散バーナ口より燃焼室１１内へ供給される。
示したものである。予混合室４１及び拡散ガス通路４２
はスワラ壁３５，２重スワラ外壁３６及び２重スワラ内
壁３７によって構成されている。そして予混合バーナ口
及び拡散バーナ口に至る予混合室４１と拡散ガス通路４
２は図示のように斜め方向に曲げられており、燃焼室１
１内へ旋回流として供給される様にしている。予混合ガ
スノズル２０より噴出した予混合ガス流れ２２は、予混
合空気７と予混合室４１内で混合され、予混合バーナ口
より燃焼室１１内へ供給される。一方、拡散ガス絞り孔
３８より出た拡散用ガスは、拡散ガス通路４２を通り、
拡散バーナ口より燃焼室１１内へ供給される。
【００２０】図６は図５のＥ部詳細を示したものであ
る。スワラ壁３５及２重スワラ内壁３７の先端は図示の
ような突起部４３が設けられている。これは予混合ガス
流れ２２の１部が突起部の後流において生ずる渦によ
り、火炎を安定化させる為のものである。そしてフレー
ムホルダーの役目を具備させたものである。
る。スワラ壁３５及２重スワラ内壁３７の先端は図示の
ような突起部４３が設けられている。これは予混合ガス
流れ２２の１部が突起部の後流において生ずる渦によ
り、火炎を安定化させる為のものである。そしてフレー
ムホルダーの役目を具備させたものである。
【００２１】図７は図６のＦ視図の詳細を示したもので
ある。たとえばガスタービン燃焼器においては、通常、
燃焼器入口空気温度が３００〜３６０℃程度であり、燃
焼温度も比較的高く、又高負荷燃焼状態となるために、
突起部４３の冷却を考慮することが必要となる。そこで
本実施例では、図示のように１個若しくは複数個の冷却
スリット３９を設けており、この冷却スリット３９の間
に予混合ガス流れ２２の１部を流して突起部４３を冷却
している。このため冷却スリット３９の幅は、内部では
燃焼反応が生じないように狭いスリットとすることが重
要である。冷却スリット３９のピッチを小さくすること
により、冷却スリットの側面々積が増加するので、冷却
効率が向上するものである。この冷却スリット３９の作
用は、この他スワラ壁３５の腹側に生じる温度境界層を
吸いだして腹側の熱伝達率を大きく出来ること、更に燃
焼面からは、突起部４３の後流に於いて生じる渦を細分
化して火炎の安定性向上に寄与すること、又突起部４３
の熱膨張による熱応力の発生を防止することが出来るな
ど極めて効果的なものとなる。又この突起部４３は予混
合ガスの燃焼の安定化のみならず、拡散バーナ口より供
給される拡散用ガスの火炎の安定化も兼ねており、拡散
燃焼から予混合燃焼への切換え時に於いてもフレームホ
ルダーとしての役目を果たしている。
ある。たとえばガスタービン燃焼器においては、通常、
燃焼器入口空気温度が３００〜３６０℃程度であり、燃
焼温度も比較的高く、又高負荷燃焼状態となるために、
突起部４３の冷却を考慮することが必要となる。そこで
本実施例では、図示のように１個若しくは複数個の冷却
スリット３９を設けており、この冷却スリット３９の間
に予混合ガス流れ２２の１部を流して突起部４３を冷却
している。このため冷却スリット３９の幅は、内部では
燃焼反応が生じないように狭いスリットとすることが重
要である。冷却スリット３９のピッチを小さくすること
により、冷却スリットの側面々積が増加するので、冷却
効率が向上するものである。この冷却スリット３９の作
用は、この他スワラ壁３５の腹側に生じる温度境界層を
吸いだして腹側の熱伝達率を大きく出来ること、更に燃
焼面からは、突起部４３の後流に於いて生じる渦を細分
化して火炎の安定性向上に寄与すること、又突起部４３
の熱膨張による熱応力の発生を防止することが出来るな
ど極めて効果的なものとなる。又この突起部４３は予混
合ガスの燃焼の安定化のみならず、拡散バーナ口より供
給される拡散用ガスの火炎の安定化も兼ねており、拡散
燃焼から予混合燃焼への切換え時に於いてもフレームホ
ルダーとしての役目を果たしている。
【００２２】図８は、図６のＧ視図を示したものであ
る。突起部４３は図７のＦ視図と同様であるが、２重ス
ワラ外壁３６と２重すわら内壁３７によって構成された
拡散ガス通路４２が設けらている。従ってスワラ壁３５
の背側の冷却は予混合ガス流れ２２によって行われ、２
重スワラ内壁の背がわの冷却は拡散用ガスで行ってい
る。さらに、２重スワラ外壁３６は、腹側が拡散用ガ
ス，背側が予混合ガス流れ２２により冷却を行ってい
る。従って突起部４３の冷却効果が、場合により異なる
ことが有り得る。この際には、上記冷却スリットの数を
変えることにより対処することが出来る。
る。突起部４３は図７のＦ視図と同様であるが、２重ス
ワラ外壁３６と２重すわら内壁３７によって構成された
拡散ガス通路４２が設けらている。従ってスワラ壁３５
の背側の冷却は予混合ガス流れ２２によって行われ、２
重スワラ内壁の背がわの冷却は拡散用ガスで行ってい
る。さらに、２重スワラ外壁３６は、腹側が拡散用ガ
ス，背側が予混合ガス流れ２２により冷却を行ってい
る。従って突起部４３の冷却効果が、場合により異なる
ことが有り得る。この際には、上記冷却スリットの数を
変えることにより対処することが出来る。
【００２３】図９は図３のＣ−Ｃ線に沿う断面展開図の
本発明による他の具体例を示したものである。図示のよ
うに、ベンチュリー型予混合室４４としている処が図５
と異なっている。これは、予混合バーナ口３３へ供給す
る予混合ガス流れ２２を出来るだけ均一化し、燃焼ガス
の温度を均一として低ＮＯｘ化を図るために重要なこと
である。ベンチュリー型予混合室４４では混合効率が高
く取れると共に圧力損失が小さく出来ることが特徴であ
り、ガスタービン燃焼器の予混合燃焼には極めて適して
いる。
本発明による他の具体例を示したものである。図示のよ
うに、ベンチュリー型予混合室４４としている処が図５
と異なっている。これは、予混合バーナ口３３へ供給す
る予混合ガス流れ２２を出来るだけ均一化し、燃焼ガス
の温度を均一として低ＮＯｘ化を図るために重要なこと
である。ベンチュリー型予混合室４４では混合効率が高
く取れると共に圧力損失が小さく出来ることが特徴であ
り、ガスタービン燃焼器の予混合燃焼には極めて適して
いる。
【００２４】尚以上の説明では予混合燃焼バーナと拡散
燃焼バーナとを周方向に環状に形成するに当り一段の場
合について説明してきたが、これは常にこのようにしな
ければならないわけではなく、例えば燃焼筒と同心円に
複数段形成するようにしてもよいであろう。
燃焼バーナとを周方向に環状に形成するに当り一段の場
合について説明してきたが、これは常にこのようにしな
ければならないわけではなく、例えば燃焼筒と同心円に
複数段形成するようにしてもよいであろう。
【００２５】以上説明してきた構成の燃焼装置である
と、次のような効果がある。すなわちまず第一に予混合
燃焼バーナが拡散燃焼バーナに周方向に隣接して配置さ
れているので、たとえ外周側から燃焼筒を冷却するため
の冷却空気が侵入流通していたとしても、予混合燃焼用
の混合ガスは内外周いずれの側もこの拡散燃焼による炎
熱に温められるので、拡散燃焼炎から予混合ガスへの火
移りが円滑にかつ全般的に行われ、したがって切り換え
時であっても燃焼室内は全体的に均一な燃焼と成り未燃
生成物の発生又ＮＯｘ発生の少ないこの種燃焼装置を得
ることができ、したがってガスタービンの着火より定格
負荷まで安定燃焼幅の広い拡散燃焼から、低ＮＯｘ燃焼
に適した予混合燃焼まで連続的に変化させることが出来
る。これにより例えばＮＯｘやＣＯまた未燃炭化水素な
どの排気ガス特性を大幅に改善することができる。又第
二にバーナ口２４を多段化することにより、所謂多段燃
焼化による低ＮＯｘ燃焼が出来ることである。従って理
想的な低公害燃焼が達成することが出来るものである。
と、次のような効果がある。すなわちまず第一に予混合
燃焼バーナが拡散燃焼バーナに周方向に隣接して配置さ
れているので、たとえ外周側から燃焼筒を冷却するため
の冷却空気が侵入流通していたとしても、予混合燃焼用
の混合ガスは内外周いずれの側もこの拡散燃焼による炎
熱に温められるので、拡散燃焼炎から予混合ガスへの火
移りが円滑にかつ全般的に行われ、したがって切り換え
時であっても燃焼室内は全体的に均一な燃焼と成り未燃
生成物の発生又ＮＯｘ発生の少ないこの種燃焼装置を得
ることができ、したがってガスタービンの着火より定格
負荷まで安定燃焼幅の広い拡散燃焼から、低ＮＯｘ燃焼
に適した予混合燃焼まで連続的に変化させることが出来
る。これにより例えばＮＯｘやＣＯまた未燃炭化水素な
どの排気ガス特性を大幅に改善することができる。又第
二にバーナ口２４を多段化することにより、所謂多段燃
焼化による低ＮＯｘ燃焼が出来ることである。従って理
想的な低公害燃焼が達成することが出来るものである。
【００２６】第三に、予混合バーナ口及び拡散バーナ口
の先端に突起部４３を設けることにより、安定燃焼幅を
拡大することが出来、一層の稀薄予混合気の燃焼が出来
るので大幅なＮＯｘ低減を達成する事が出来る。
の先端に突起部４３を設けることにより、安定燃焼幅を
拡大することが出来、一層の稀薄予混合気の燃焼が出来
るので大幅なＮＯｘ低減を達成する事が出来る。
【００２７】第四に、突起部４３に１個又は複数個の冷
却スリットを設けることにより、突起部４３の温度を低
下させ同時に火炎の安定性の向上、熱応力の発生を防止
することが出来るので信頼性が高く、且つ長寿命の燃焼
器を提供することが出来ることである。
却スリットを設けることにより、突起部４３の温度を低
下させ同時に火炎の安定性の向上、熱応力の発生を防止
することが出来るので信頼性が高く、且つ長寿命の燃焼
器を提供することが出来ることである。
【００２８】第五の効果は、燃焼室１１の軸芯部に生じ
る高温部（ＮＯｘ生成反応が促進される）に中心空気噴
口１０及び中心空気噴口Ｂ２１より燃焼空気の１部を供
給して局所的な高温部の発生を防止出来るので、低ＮＯ
ｘ燃焼が効果的に行うことが出来るものである。本発明
の第六の効果は、予混合室をベンチュリー型予混合室４
４とすることによって、より均一な予混合気を得ること
が出来るので、理想に近い低ＮＯｘ燃焼が出来るもので
ある。
る高温部（ＮＯｘ生成反応が促進される）に中心空気噴
口１０及び中心空気噴口Ｂ２１より燃焼空気の１部を供
給して局所的な高温部の発生を防止出来るので、低ＮＯ
ｘ燃焼が効果的に行うことが出来るものである。本発明
の第六の効果は、予混合室をベンチュリー型予混合室４
４とすることによって、より均一な予混合気を得ること
が出来るので、理想に近い低ＮＯｘ燃焼が出来るもので
ある。
【００２９】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明は複数
個の予混合燃焼バーナを周方向に環状に配置するととも
に、隣接している予混合燃焼バーナの間に、拡散燃焼バ
ーナを配置するようにしたから、予混合燃焼バーナは拡
散燃焼バーナに周方向に隣接して配置されているので、
たとえ外周側から燃焼筒を冷却するための冷却空気が侵
入流通していたとしても、予混合燃焼用の混合ガスは内
外周いずれの側もこの拡散燃焼による炎熱に温められる
ので、拡散燃焼炎から予混合ガスへの火移りが円滑にか
つ全般的に行われ、したがって切り換え時であっても燃
焼室内は全体的に均一な燃焼と成り未燃生成物の発生又
ＮＯｘ発生の少ないこの種燃焼装置を得ることができ
る。
個の予混合燃焼バーナを周方向に環状に配置するととも
に、隣接している予混合燃焼バーナの間に、拡散燃焼バ
ーナを配置するようにしたから、予混合燃焼バーナは拡
散燃焼バーナに周方向に隣接して配置されているので、
たとえ外周側から燃焼筒を冷却するための冷却空気が侵
入流通していたとしても、予混合燃焼用の混合ガスは内
外周いずれの側もこの拡散燃焼による炎熱に温められる
ので、拡散燃焼炎から予混合ガスへの火移りが円滑にか
つ全般的に行われ、したがって切り換え時であっても燃
焼室内は全体的に均一な燃焼と成り未燃生成物の発生又
ＮＯｘ発生の少ないこの種燃焼装置を得ることができ
る。
【図１】本発明の燃焼装置の一実施例を示す縦断側面
図。
図。
【図２】図１のＺ部の拡大断面図。
【図３】図２の燃焼室内より見たバーナのＡ視図。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面視図。
【図５】図３のＣ−Ｃ線に沿う断面展開図。
【図６】図５のＥ部詳細図。
【図７】図６のＦ視図。
【図８】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面視図。
【図９】図３のＣ−Ｃ線に沿う他の変形例を示す断面展
開図。
開図。
１…燃焼装置、２…圧縮機、３…圧縮空気、４…ディフ
ュ−ザ部、５…空気室、６…ガス供給盤、７…予混合空
気、８…中心供給空気、９…中心空気取入口、１０…中
心空気噴口、１１…燃焼室、１２…燃焼ガス流、１３…
タービンノズル部、１４…拡散用ガス、１５…予混合用
ガス、１６…スワラ外壁、１７…スワラ内壁、１８…拡
散ガス室、１９…予混合ガス室、２０…予混合ガスノズ
ル、２１…中心空気噴口Ｂ、２２…予混合ガス流れ、２
３…予混合火炎、２４…バーナ口、２５…拡散火炎、２
６…ライナ冷却空気、２７…ライナ、２８…外筒、２９
…頭部板、３０…燃焼ガス、３１…タービン部、３２…
排気、３３…予混合燃焼バーナ、３４…拡散燃焼バー
ナ、３５…スワラ壁、３６…２重スワラ外壁、３７…２
重スワラ内壁、３８…拡散ガス絞り孔、３９…冷却スリ
ット、４０…中心空気筒、４１…予混合室、４２…拡散
ガス通路、４３…突起部、４４…ベンチュリー型予混合
室。
ュ−ザ部、５…空気室、６…ガス供給盤、７…予混合空
気、８…中心供給空気、９…中心空気取入口、１０…中
心空気噴口、１１…燃焼室、１２…燃焼ガス流、１３…
タービンノズル部、１４…拡散用ガス、１５…予混合用
ガス、１６…スワラ外壁、１７…スワラ内壁、１８…拡
散ガス室、１９…予混合ガス室、２０…予混合ガスノズ
ル、２１…中心空気噴口Ｂ、２２…予混合ガス流れ、２
３…予混合火炎、２４…バーナ口、２５…拡散火炎、２
６…ライナ冷却空気、２７…ライナ、２８…外筒、２９
…頭部板、３０…燃焼ガス、３１…タービン部、３２…
排気、３３…予混合燃焼バーナ、３４…拡散燃焼バー
ナ、３５…スワラ壁、３６…２重スワラ外壁、３７…２
重スワラ内壁、３８…拡散ガス絞り孔、３９…冷却スリ
ット、４０…中心空気筒、４１…予混合室、４２…拡散
ガス通路、４３…突起部、４４…ベンチュリー型予混合
室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 一躬 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 村上 忠孝 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平２−40417（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−118023（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−199805（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−144216（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−23556（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】燃焼筒内に複数個の予混合燃焼バーナと拡
散燃焼バーナとを備え、環状に構成されるバーナ部と、 該バーナ部の内周側に配置されて燃焼筒内に空気を供給
する空気筒とを有し、 前記バーナ部は前記複数個の予混合燃焼バーナを周方向
に環状に配置するとともに、隣接している予混合燃焼バ
ーナの間に前記拡散燃焼バーナを配置し、各予混合燃焼
バーナは周方向に隣接して他の予混合燃焼バーナ或いは
拡散燃焼バーナが配置されるよう構成されることを特徴
とする燃焼装置。 - 【請求項２】燃焼筒内に複数個の予混合燃焼バーナと拡
散燃焼バーナとを備え、環状に構成されるバーナ部と、 該バーナ部の内周側に配置され燃焼筒内に空気を供給す
る空気筒とを有し、 前記バーナ部は拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを
周方向に交互に配置し、各予混合燃焼バーナは周方向に
隣接して拡散燃焼バーナが配置されるよう構成されるこ
とを特徴とする燃焼装置。 - 【請求項３】燃焼筒内に複数個の予混合燃焼バーナと拡
散燃焼バーナとを備え、環状に構成されるバーナ部と、 該バーナ部の内周側に配置されて燃焼筒内に空気を供給
する空気筒とを有し、 前記バーナ部は前記複数個の予混合燃焼バーナを周方向
に環状に配置するとともに、前記拡散燃焼バーナを前記
予混合燃焼バーナ複数個おきに配置し、各予混合燃焼バ
ーナは周方向に隣接して他の予混合燃焼バーナ或いは拡
散燃焼バーナが配置されるよう構成されることを特徴と
する燃焼装置。 - 【請求項４】請求項１から３の燃焼装置において、 前記予混合燃焼バーナ及び拡散燃焼バーナの燃焼ガス噴
出口近傍を、周方向に屈曲させ、燃焼ガス噴出口付近に
ガスの流路に突出する突起部を備えることを特徴とする
燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4059897A JP2741983B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4059897A JP2741983B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264009A JPH05264009A (ja) | 1993-10-12 |
| JP2741983B2 true JP2741983B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=13126372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4059897A Expired - Lifetime JP2741983B2 (ja) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | 燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2741983B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4906689B2 (ja) | 2007-11-29 | 2012-03-28 | 株式会社日立製作所 | バーナ，燃焼装置及び燃焼装置の改造方法 |
| US10591164B2 (en) * | 2015-03-12 | 2020-03-17 | General Electric Company | Fuel nozzle for a gas turbine engine |
| CN110440286B (zh) * | 2019-07-26 | 2020-10-23 | 中国航发沈阳发动机研究所 | 一种用于预混气态燃料的旋流装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6323556U (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-16 | ||
| JPH01118023A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-10 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| JP2755603B2 (ja) * | 1988-07-29 | 1998-05-20 | 財団法人電力中央研究所 | ガスタービン燃焼器 |
| JPH03144216A (ja) * | 1989-10-30 | 1991-06-19 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| JP2590278B2 (ja) * | 1989-12-27 | 1997-03-12 | 株式会社日立製作所 | 低ＮＯｘボイラおよびボイラ用バーナ |
-
1992
- 1992-03-17 JP JP4059897A patent/JP2741983B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05264009A (ja) | 1993-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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