JP2767403B2 - ガスタービン用低ＮＯｘバーナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼
器や工業用の各種の燃焼装置等の連続燃焼装置に使用で
きる気体燃料燃焼用バーナ、特に着火が確実で、広い燃
料流量にわたり未燃焼成分とＮＯx（窒素酸化物）の発
生を共に低減させることができる気体燃料燃焼用低ＮＯ
xバーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】燃焼によって大気中に排出されるＮＯx
は、光化学スモッグ、酸性雨の原因となっており、多く
の国では排出が規制されている。産業用ガスタービンや
航空機用ガスタービンも排気規制の対象になっており、
そのＮＯx排出基準は今後さらに強化される傾向にあ
る。また、２１世紀初頭での実用化を目指して開発が進
められている次世代の超音速輸送機は、成層圏を飛行す
ることから排気中のＮＯxによるオゾン層の破壊が懸念
され、ＮＯxの排出を従来の数分の１に低減できる燃焼
器の開発が不可欠とされている。

【０００３】窒素分を含有していない燃料の場合、ＮＯ
xは空気中の窒素から生成されるが、その生成速度は燃
焼温度に対して指数関数的に増大するので、ＮＯxの排
出低減には燃焼温度の抑制が最も効果的であることが判
っている。そのため、燃焼領域に水あるいは水蒸気を直
接噴射したり、燃焼用空気に蒸気を混合する、いわゆる
水・蒸気噴射は、水の蒸発熱あるいは蒸気の顕熱により
燃焼温度を抑制するので、ＮＯx排出低減技術として有
効であることが知られている。この方法は、水処理が必
要なため設備費及び運転コストが増加すること、及び水
の場合は出力は増加するものの熱効率が低下するという
問題があるが、小型・中型定置用ガスタービンでは実績
がある。一方、発電用大型ガスタービンでは、前記方法
による熱効率の低下を嫌い、排気脱硝設備による後処理
と燃焼領域の希薄化（燃料空気比を小さくすること）が
併用されてきたが、排気脱硝設備の追加による初期設備
費の増大とその運転コスト増が問題であった。

【０００４】そのような状況で、後処理を殆ど必要とせ
ず、また熱効率を低下させないでより一層のＮＯx低減
が可能な低ＮＯx燃焼技術が強く求められてきた。それ
に対応する技術として、燃焼器に流入する空気による燃
焼温度の抑制法が提案された。ガスタービンでは、ター
ビン翼の耐熱性からタービン入口ガス温度が制約されて
おり、現在、定置用では１４００℃を超えず、航空機用
でも１６００℃を超えないようにしている。そのため、
燃焼器には燃料の完全燃焼に必要な空気量の２．５〜４
倍程度の空気が供給されている。

【０００５】従来、このような燃焼器として図７に示す
ようなものが知られている。該燃焼器は、燃焼の安定の
ために空気の一部は燃焼領域６０の下流において燃焼室
６１内に流入し、燃焼ガスと混合してタービンに入る。
従来の旋回保炎バーナにおいても、この過剰な空気の一
部を燃焼領域に導入するだけでもＮＯxの発生は抑制さ
れるが、同時に起きる未燃焼成分の排出増加のために、
実際には十分な低ＮＯx化は実現されない。燃焼領域へ
の空気量を増加させても燃料ノズル６２の近傍にはやは
り燃料過多な領域が以前として残り、そこで発生した未
燃焼成分は、導入された空気によって酸化される前に冷
されて、ほぼそのまま排出されてしまう。

【０００６】一方、従来から知られている希薄予混合燃
焼では、図８に示すように、燃焼室から分離された混合
気形成ダクト６５の上流部において燃料６６が燃焼用空
気に噴射され、その下流で混合が行われるようになって
いる。混合気は、燃焼室６７内に流入し燃焼する。保炎
には混合気形成ダクトの出口の急拡大部６８の循環流、
出口部においた保炎器６９の下流にできる循環流が利用
される。混合気が十分均質になるように混合気形成ダク
トの長さをとるなどすれば、燃焼領域の燃焼温度は一様
に抑制され、混合気が過度に希薄でない限り、未燃焼成
分の排出増加はなく、ＮＯxの排出を減らすことができ
る。なお、図８において、６４は燃焼用空気、７０は火
炎、７１は混合用スワーラを示す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記希薄予混合燃焼で
は、燃焼室内に部分的に燃料濃度の高い領域が定常的に
形成されると、燃焼温度が高いためにＮＯxの生成が促
進され、低減効果は小さくなるから、燃料と空気とをで
きるだけよく混合することが必要である。また、混合気
中に燃料濃度の高い混合気塊が分散されている場合であ
っても、それらが燃えると温度の高い燃焼ガス塊が必然
的に形成され、周囲ガスとの混合によって一様になるま
ではＮＯxの生成は均質な場合よりも増えてしまう可能
性がある。逆に燃料濃度が過度に薄い部分では、局所的
に燃焼温度が低いために反応が緩慢となって、完全に燃
焼することなく燃焼室から排出されてしまう問題があ
る。

【０００８】さらに、希薄予混合燃焼の適用を妨げる最
も重要な因子は、混合気形成ダクト内の混合気の自発点
火や燃焼室内から混合気形成ダクトへの火炎の逆火であ
る。これらが起き、混合気形成ダクト内に火炎が保持さ
れてしまうとＮＯxが増加するだけに止まらず、混合気
形成ダクトの燃焼、さらにはエンジンの決定的な損傷に
つながる。最新の大型航空用ガスタービンでは、圧力が
４ＭＰａ、空気温度が１０００Ｋに達しようとしてお
り、このような温度圧力の高い空気流に燃料を噴射する
と、燃料と空気の混合が十分行われない短時間のうちに
火が着いてしまう問題がある。

【０００９】このような予混合気形成上の問題を回避す
るために、本発明者は、燃料と空気（さらには既燃焼ガ
ス）の混合を燃焼室内で急速に行わせる方法での低ＮＯ
x燃焼方法の可能性を見出した（特開平７−１０３４２
６号）。その実施例のひとつを図９に示す。このバーナ
７５は、２個の環状旋回器を同軸に備え、内側の第１空
気旋回器７１からの空気は、出口に向けて断面が縮小し
た後拡大する円形断面の通路７３を通って燃焼室に噴出
し、外側の第２空気旋回器７２からの空気は直接燃焼室
に噴出し、燃料は内側の通路の中心軸上に置かれた燃料
ノズル７４から噴出される。このバーナでは、循環領域
は中心軸上の通路の出口付近から下流に延び、その最上
流部に火炎が安定化される。

【００１０】このバーナの燃料・空気系通路では、燃料
と空気の混合は不完全で、噴出速度が早いために燃焼室
から火の進入は起きないし、且つそこでの滞留時間は十
分短いので自発点火も起きない。また、火炎は渦の崩壊
する出口付近の空間に保持されるので通路部が直接加熱
されることがない等の利点がある。

【００１１】前記バーナのＮＯxの排出量は、図１０の
イ曲線（前記バーナの場合）及びロ曲線（均質予混合燃
焼の場合）で示すように、同一当量比で比較すると均質
予混合燃焼の場合より多いが、均質予混合燃焼よりも希
薄な条件でも燃焼が可能で、そこでも燃焼効率は非常に
高いという特徴を持つ。要求燃焼ガス温度がそれほど高
くない場合には、均質予混合燃焼の当量比（図中ｂ点）
よりも希薄な作動点（ｃ点）を選ぶことによって均質予
混合燃焼とほぼ同じレベルのＮＯx排出が達成できる。
ところが、要求される燃焼器出口の温度がさらに高くな
ってくると、もはやそのような希薄な当量比を選択する
ことはできず、均質予混合燃焼バーナと同一当量比で作
動させざるを得ないので、該バーナのＮＯxの排出（ａ
点）は均質予混合燃焼のＮＯxの排出（ｂ点）を上回っ
てしまう問題点がある。

【００１２】本発明は、上記問題点に鑑み先の発明を基
本とし、特にＮＯxの排出抑制の点で均質予混合燃焼に
劣る高温ガス作動条件下において、一層のＮＯx低減を
実現するために創案されたものであって、予混合希薄燃
焼方式の自発点火や逆火といった潜在的問題点を解決
し、同一燃焼温度において理論的に最もＮＯxの生成の
少ない均質予混合燃焼とほぼ同一のＮＯx排出レベルを
達成できるガスタービン燃焼器等の連続燃焼装置用の低
ＮＯxバーナを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のガスタービン用
低ＮＯxバーナは、燃焼用空気にガス燃料を噴射し燃焼
させるバーナにおいて、第１空気旋回器、該第１空気旋
回器につながり断面が出口に向けて縮小、又はその後拡
大する第１空気通路、該第１空気通路内を流れる空気流
中に燃料を噴射する第１燃料ノズル、前記第１空気通路
の外周部に該第１空気通路の出口部と同軸に取り付けら
れた環状の第２空気旋回器、該第２空気旋回器の羽根に
よって仕切られた環状通路内の複数の通路からなる第２
空気通路、及び該第２空気通路を流れる空気流に燃料を
噴射する第２燃料ノズルを設けたことを特徴とする技術
手段を採用することによって、前記課題を解決すること
ができた。

【００１４】前記第２空気通路に燃料を供給する第２燃
料ノズルは、種々の形態を採用することができ、最も代
表的には、第２空気旋回器の環状通路を形成する内リン
グ或いは外リング内の壁面に周方向に複数の燃料噴射孔
を配置して構成し、該燃料噴射孔から第２空気通路に燃
料を噴射するようにすることができる。また、他の形態
として、前記第２空気旋回器の羽根で仕切られた環状通
路内の複数の通路に、環状の燃料マニホールドから分岐
した先端部に燃料噴射孔が形成された燃料噴射管を、１
本づつ配置するように構成することもできる。これらの
第２燃料ノズルにおける燃料噴射孔は、前記第２旋回器
の羽根の上流端よりも下流に位置するようにするのが望
ましい。

【００１５】さらに、前記第２燃料ノズルは、前記第２
空気旋回器の環状通路を形成する内リング或いは外リン
グ内の軸方向に離れた位置に周方向に沿って２列のマニ
ホールドを有し、内リング或いは外リングの壁面周方向
にそれぞれの前記マニホールドに連通する２列の燃料噴
射孔を形成することによって、燃料流量の大小に応じて
１列あるいは２列の燃料噴射孔から燃料を噴射すること
ができ、混合の促進がより図られるので望ましい。さら
にまた、前記第２空気旋回器の羽根で仕切られた環状通
路内の複数の通路に、それぞれ独立の燃料配管に接続さ
れ先端部に燃料噴射孔が形成された燃料噴射管を、１本
づつ配置するように構成することによって、燃料流量の
大小に応じて燃料を噴射する周方向の燃料噴射孔を選択
することができる。

【００１６】そして、前記第１燃料ノズルと第２燃料ノ
ズルへの燃料の分配が、着火時と燃料流量の少ない時に
は第１燃料ノズルにだけ分配され、負荷の上昇に対して
第２燃料ノズルへの分配割合を増やし、最大燃料流量で
は燃料の全量或いは殆どを第２燃料ノズルに分配するよ
うな燃料分配機構を、前記両ノズルへの燃料供給管分岐
部に備え、燃料流量に合わせて燃料分配を自動的に調整
できるようにすることが望ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。図１は、本発明を筒形ガスター
ビン燃焼器１に適用した例を示し、（ａ）はその側部断
面図、（ｂ）はそのバーナの拡大断面を斜視図で示して
いる。本発明によるバーナ１０は、燃焼室２を形成する
ライナ３のドーム４に取り付けられ、第１空気旋回器１
５、その外周部に第２空気旋回器１６を有し、燃焼用空
気１４が捩じれた羽根が等ピッチで配置されてなる第１
空気旋回器１５及び第２空気旋回器１６を通って旋回作
用を与えられて燃焼室２に流入するように構成されてい
る。前記第１空気旋回器１５からの空気は、断面が絞ら
れた後拡大する内リング２１で形成される第１空気通路
１７を経て燃焼室２に噴出するようになっている。な
お、図中５は、燃焼器ケーシングである。

【００１８】一方本実施形態のバーナにおける燃料１８
の供給経路は、燃料供給管１１から分岐された第１燃料
ノズル１９及び第２燃料ノズル２３によって構成され、
前記第１空気通路１７と第２空気通路２５内に噴射され
るようになっている。即ち、燃料１８の一部は、先端部
に燃料噴射孔が形成されバーナ中心軸上に配置された第
１燃料ノズル１９によって第１空気通路１７の空気に噴
射され、残りは、第２空気旋回器１６の外リング２２の
壁面にあけられた第２燃料ノズル２３の燃料噴射孔２４
から第２空気旋回器の羽根２０、内リング２１、外リン
グ２２によって形成される第２空気通路２５を流れる空
気流に噴射される。これらの燃料噴射孔２４は、外リン
グ内に形成された燃料マニホールド２６でつながってい
て、そこに燃料供給管から分岐した１本又は複数本の燃
料配管２７によって燃料が供給される。即ち、本実施形
態における第２燃料ノズルは、燃料配管２７、燃料マニ
ホールド２６、燃料噴射孔２４から構成されている。

【００１９】上記構成のバーナにおいて、バーナの中心
に配置された第１燃料ノズルから燃料を噴射した場合
は、着火が確実で、ＮＯxの排出も従来の燃焼バーナに
比べて少なく、しかも燃料流量が非常に少ない作動条件
においても未燃焼成分の発生が著しく少ない。一方、外
側の第２空気通路にだけ燃料を噴射した場合には、ＮＯ
xの発生はさらに少ないが、燃料流量が少ない場合には
未燃焼成分の排出は、中心の第１燃料ノズルから噴射し
た場合に比べてやや増える。そこで、これらの長所を最
大限に活かし、且つ欠点を補うために、燃料流量の少な
い場合や空気温度が低いために未燃焼成分が発生し易い
条件では第１空気通路に燃料を噴射し、燃料流量が多い
場合や空気温度が高い場合には、第２空気通路への燃料
噴射の割合を自動的に増やすことができる次のような燃
料分配器を設けた。

【００２０】即ち、本実施形態のバーナにおいては、前
記燃料供給管１１から第２燃料ノズル２３の分岐部に、
図２に示すような燃料分配器３０が設けられている。該
燃料分配器３０は、第２燃料ノズル２３の燃料配管２７
が分岐している部分の燃料供給管１１内部に、中央部に
貫通孔３１が形成されたピストン３２が配置され、且つ
該ピストンが下流側に前記貫通孔に嵌合して該貫通孔を
通過する燃料流量を制御するニードル３３を設け、前記
ピストンをスプリング３５により一定のバネ圧で上流側
に付勢して構成されている。なお、前記貫通孔の下流側
は図２に示すようにテーパー状に形成され、前記ニード
ル３３の弁座となり、前記ニードルとでニードル弁を構
成している。

【００２１】本実施形態のバーナは、以上のように構成
され、燃料着火時等供給燃料が少ないときには、燃料の
供給圧が低いので燃料分配器３０のピストン３２は、図
２に示す位置にあり、第２燃料ノズルの燃料配管２７の
入口部は閉塞され、ピストン３２の中央にあけられた貫
通孔３１を通して第１燃料ノズルだけに燃料が供給され
る。流量が増え供給圧が増加するとバネ３５で支えられ
ているピストン３２が押され、第２燃料ノズルヘの流路
が開き始める。さらに、燃料流量を増やすために供給圧
力を増加すると第１及び第２燃料ノズルへの燃料は増え
るが、やがてピストン３２の中央の貫通孔３１がニード
ル３３に接近することによって、第１燃料ノズルヘの流
量は減小し、最後には閉じられて、第２燃料ノズルにだ
け燃料の供給が行われる。このようにして、燃料の流量
に応じて第１及び第２燃料ノズルへの燃料分配量が自動
的に制御される。

【００２２】以上のように構成された本実施形態のバー
ナの作用効果を確認するために、ＮＯxの排出量を均質
予混合気の燃焼の場合と比較する実験を温度９５０Ｋ、
１１００Ｋの場合について行った。その実験結果を図３
のグラフに示す。図３では、横軸に当量比（燃空比を化
学両論に基づいた燃空比で割った値）をとって、この発
明の実施形態のバーナによるＮＯxの排出を、比較例の
均質予混合気の燃焼による場合のＮＯxと比較してい
る。該グラフから、第２燃料ノズルだけから燃料を噴射
した場合、ＮＯxレベルは最も低いとされる均質予混合
燃焼とほぼ等しいことが判る。なお、均質予混合の場合
には、バーナそのものを保炎器として代用し、均質予混
合気を燃焼させた。この場合、混合気温度１１００Ｋで
は当量比が約０．５３（Ｘ印で表している）で混合部へ
の逆火が起きた。これに対し、本実施形態のバーナで
は、さらに高い当量比でも逆火が発生することなく燃焼
させることができた。

【００２３】以上のように、この実施形態のバーナで
は、予混合を行っていないにもかかわらず、第１及び第
２の空気旋回器で生じる旋回流れの相互作用による激し
い乱れのために、燃焼領域での空気と燃料の混合が激し
く、均質予混合気の燃焼によるのとほぼ同じＮＯx排出
レベルを実現できた。着火は、第１燃料ノズルにだけ燃
料を供給することで極めて容易に行われ、燃料流量の少
ないときには、第１燃料ノズルへの燃料分配割合を大き
くすることによって未燃焼成分の排出を低く抑制でき
た。また、圧力及び温度が高くても、自発点火や燃焼室
からの逆火は起こらなかった。その結果、本発明のバー
ナは、燃料流量の広い範囲にわたってＮＯxと未燃焼成
分の排出を同時に低いレベルに抑制できることが確認さ
れた。

【００２４】以上本発明に係るバーナの具体的実施形態
を説明したが、本発明は上記実施形態に限らず、その技
術的思想の範囲で種々の設計変更が可能である。例え
ば、第２空気旋回器１６の出口は、この実施形態のよう
に、第１空気通路１７の出口と軸方向にほぼ同一位置に
あることを基本とするが、第１空気通路１７の出口か
ら、第２空気旋回器１６の第２空気通路２５の高さある
いは幅の小さい方の寸法程度は引っ込んでいても自発点
火や逆火による焼損は起きない。また、この実施形態で
は、第２燃料ノズルの燃料マニホールド及び燃料噴射孔
は、外リング２２に設けてあるが、内リングに設けるこ
とも可能である。また、前記燃料噴射孔は、第２旋回器
の羽根で仕切られた各空気通路に対応して設けることが
望ましいが、必ずしも各通路毎に設けなくても良い。さ
らに、特に第２ノズルの形態は、前記実施形態と異なる
種々の形態が採用できるので、第２ノズル形態の異なる
バーナを以下の実施例に示す。

【００２５】

【実施例】以下の実施例において、前記実施形態と同様
な部材については、同様な符号を付して示してその説明
は省略し、前記実施形態と相違する部分についてのみ説
明する。図４は本発明に係るバーナの１実施例を示し、
本実施例のバーナ３５では、前記実施形態における第２
空気旋回器１６の外リング２２の壁面に設けた燃料噴射
孔２４の代わりに、第２空気旋回器１６のそれぞれの通
路に燃料噴射管３６を１本づつ配置し、該燃料噴射管３
６を外リング３８から独立した環状マニホールド３７に
一体に接続して、該環状マニホールド３７を介して各燃
料噴射管３６に燃料を供給するようにした。本実施形態
では、以上のように環状マニホールドを外リングから独
立して形成したので、環状マニホールドをバーナの軸方
向に沿って適宜の変位機構により変位させることが可能
であり、第２空気通路への燃料噴射位置を燃料流量の大
小に応じて調整することができる利点がある。

【００２６】また、図５は本発明に係るバーナの他の実
施例を示し、本実施例のバーナ４０は、第２空気旋回器
１６の外リング４１内に２列の燃料マニホールド４２を
設け、所要の燃料流量の大小に応じて１列あるいは２列
の燃料噴射孔４３から燃料を供給するようにしたもの、
あるいは、第２空気旋回器１６に形成される複数の通路
のそれぞれに２個の燃料噴射孔から燃料を噴射し、混合
の促進を図ったものである。該実施例の場合、例えば前
記２個のマニホールド４２とも燃料配管４４を介して、
前記実施形態のように、第１燃料ノズルに燃料供給する
燃料供給管から分岐させ、分岐部に燃料分配器を設置す
ると、圧力に応じて分配された燃料が２列の燃料噴射孔
４３から同時に第２空気通路に噴射することができ、よ
り混合の促進を図ることが可能である。また、２個のマ
ニホールド４２を燃料配管４４を介して別々の燃料供給
管に接続することによって、２列の燃料噴射孔から噴射
する燃料の量を制御することができ、例えば燃料の流量
に応じて、一方の列の燃料噴射孔から燃料を噴射させた
り、両方の列から同時に噴射させたり、あるいは両方の
列の噴射孔からの噴射量を変えることが可能である。

【００２７】図６は、本発明に係るバーナのさらに他の
実施例を示し、本実施例のバーナ５０は、所要の燃料流
量の大小に応じて燃料の噴射点を増やすために、第２空
気旋回器１６の環状通路に形成される複数の通路へ燃料
噴射管５１を配置し、各燃料噴射管５１にはそれぞれ独
立の燃料配管５２が接続されるようにしたものである。
従って、該実施例の場合は、円環状の第２空気通路の周
方向での燃料噴射位置及び量を制御することが可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
よれば、燃焼室の外で予混合を行っていないにもかかわ
らず、第１及び第２の空気旋回器による激しい乱れのた
めに、燃焼領域での空気と燃料の混合が激しく、理論的
に最もＮＯxの生成の少ない均質予混合燃焼とほぼ同一
のＮＯx排出レベルを達成でき、しかも予混合希薄燃焼
方式の場合のような自発点火や逆火といった潜在的問題
点もなく、燃料流量の広い範囲にわたってＮＯxと未燃
焼成分の排出を同時に低いレベルに抑制できるガスター
ビン用低ＮＯxバーナを得ることができた。

【００２９】請求項３の構成によれば、環状マニホール
ドを外リングから独立して形成したので、環状マニホー
ルドをバーナの軸方向に沿って適宜の変位機構により変
位させることが可能であり、第２空気通路への燃料噴射
位置を燃料流量の大小に応じて調整することができる。
また、請求項５及び６の構成によれば、所要の燃料流量
の大小に応じて１列あるいは２列の燃料噴射孔から燃料
を供給でき、第２空気通路での空気と燃料との混合をよ
り促進することができる。

【００３０】さらに、請求項７の構成によれば、燃料流
量の少ない場合や空気温度が低いために未燃焼成分が発
生し易い条件では第１空気通路に燃料を噴射し、燃料流
量が多い場合や空気温度が高い場合には、第２空気通路
への燃料噴射の割合を自動的に増やすことができ、燃料
流量に合わせて燃料分配を自動的に調整でき、常に最適
条件で燃焼させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る低ＮＯｘバー
ナを取り付けたガスタービン燃焼器の断面図、（ｂ）は
その要部拡大断面斜視図である。

【図２】その燃料分配器の断面図である。

【図３】図１に示す実施形態のバーナによるＮＯxの排
出と均質予混合燃焼によるＮＯxの排出の比較を示すグ
ラフである。

【図４】本発明の実施例に係る低ＮＯxバーナの要部斜
視図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る低ＮＯxバーナの要
部斜視図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例に係る低ＮＯxバー
ナの要部斜視図である。

【図７】従来の燃焼器の断面概略図である。

【図８】（ａ）は従来の予混合希薄燃焼器の概念図であ
り、（ｂ）は従来の他の予混合希薄燃焼器の概念図であ
る。

【図９】従来の非予混合方式の低ＮＯxバーナの側部断
面図である。

【図１０】図９に示すバーナのＮＯx排出と均質予混合
燃焼によるＮＯx排出の比較を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ガスタービン燃焼器 ２ 燃焼室 １０、３５、４０ バーナ １１ 燃料
供給管 １４ 燃焼用空気 １５ 第１空気旋回器 １６ 第２空気旋回器 １７ 第１空気通路 １８ 燃料 １９ 第１燃料ノズル ２０ 羽根 ２１ 内リング ２２、３８、４１ 外リング ２３ 第２
燃料ノズル ２４ 燃料噴射孔 ２５ 第２空気通路 ２６、３７、４２ 燃料マニホールド ２７、４４ 燃料噴射管 ３０ 燃料分配器 ３１ 貫通孔 ３２ ピストン ３３ ニードル

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23C 11/00 F23R 3/28

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼用空気にガス燃料を噴射し燃焼させ
   るバーナにおいて、第１空気旋回器、該第１空気旋回器
   につながり断面が出口に向けて縮小又はその後拡大する
   第１空気通路、該第１空気通路内を流れる空気流中に燃
   料を噴射する第１燃料ノズル、前記第１空気通路の外周
   部に該第１空気通路の出口部と同軸に取り付けられた環
   状の第２空気旋回器、該第２空気旋回器の羽根によって
   仕切られた環状通路内の複数の通路からなる第２空気通
   路、及び該第２空気通路を流れる空気流に燃料を噴射す
   る第２燃料ノズルを設けたことを特徴とするガスタービ
   ン用低ＮＯxバーナ。
2. 【請求項２】 前記第２燃料ノズルが、前記第２空気旋
   回器の環状通路を形成する内リング或いは外リングの壁
   面に周方向に配列された複数の燃料噴射孔を備えている
   請求項１記載の低ＮＯxバーナ。
3. 【請求項３】 前記第２燃料ノズルが、前記第２空気旋
   回器の羽根で仕切られた環状通路内の複数の通路に１本
   づつ配置され先端部に燃料噴射孔が形成された燃料噴射
   管を備えている請求項１記載の低ＮＯxバーナ。
4. 【請求項４】 前記第２燃料ノズルの燃料噴射孔は、前
   記第２旋回器の羽根の上流端よりも下流に位置している
   請求項２又は３記載の低ＮＯxバーナ。
5. 【請求項５】 前記第２燃料ノズルが、前記第２空気旋
   回器の環状通路を形成する内リング或いは外リング内に
   設けられた２列のマニホールド、該それぞれのマニホー
   ルドに連通して内リング或いは外リングの壁面周方向に
   形成された２列の燃料噴射孔を備え、燃料流量に応じて
   １列あるいは２列の燃料噴射孔から燃料を噴射するよう
   にした請求項１記載の低ＮＯxバーナ。
6. 【請求項６】 前記燃料噴射管がそれぞれ独立の燃料配
   管に接続され、燃料流量の大小に応じて燃料を噴射する
   燃料噴射孔を選択できるようにした請求項３記載の低Ｎ
   Ｏxバーナ。
7. 【請求項７】 前記第１燃料ノズルと第２燃料ノズルへ
   の燃料の分配が、着火時と燃料流量の少ない時には第１
   燃料ノズルにだけ分配され、負荷の上昇に対して第２燃
   料ノズルへの分配割合を増やし、最大燃料流量では燃料
   の全量或いは殆どを第２燃料ノズルに分配するような燃
   料分配機構を、前記両ノズルへの燃料供給管分岐部に備
   え、燃料流量に合わせて燃料分配を自動的に調整できる
   ようにした請求項１〜５何れか記載の低ＮＯxバーナ。