JP2794939B2 - ガスタービン燃焼器における予混合方法および予混合装置 - Google Patents
ガスタービン燃焼器における予混合方法および予混合装置Info
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- JP2794939B2 JP2794939B2 JP2316435A JP31643590A JP2794939B2 JP 2794939 B2 JP2794939 B2 JP 2794939B2 JP 2316435 A JP2316435 A JP 2316435A JP 31643590 A JP31643590 A JP 31643590A JP 2794939 B2 JP2794939 B2 JP 2794939B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気と燃料の混合気を造った後、この混合
気を燃焼器本体へ供給して燃焼させる予混合型のガスタ
ービン燃焼器における予混合方法および予混合装置に関
するものである。
気を燃焼器本体へ供給して燃焼させる予混合型のガスタ
ービン燃焼器における予混合方法および予混合装置に関
するものである。
ガスタービン排気の公害対策として、ガスタービン排
気中の窒素酸化物（以下、「NOX」という）の低減が重
要な課題となっている。近年、ガスタービン排気中の窒
素酸化物を低減する内容の規制あるいは地域協定により
非常に厳しいNOx排出量が要求されている。従来、予め
予混合装置において空気と燃料が所定の割合で混合され
た均質な混合気を造った後、この混合気を燃焼器本体へ
供給して燃焼させると、低温燃焼が可能になり、ガスタ
ービンの排気中に含まれるNOxを低減できるとは知られ
ている。従って、近年では、NOx量を低減するために、
希薄予混合法を採用する予混合型の燃焼器が用いられて
いる。
気中の窒素酸化物（以下、「NOX」という）の低減が重
要な課題となっている。近年、ガスタービン排気中の窒
素酸化物を低減する内容の規制あるいは地域協定により
非常に厳しいNOx排出量が要求されている。従来、予め
予混合装置において空気と燃料が所定の割合で混合され
た均質な混合気を造った後、この混合気を燃焼器本体へ
供給して燃焼させると、低温燃焼が可能になり、ガスタ
ービンの排気中に含まれるNOxを低減できるとは知られ
ている。従って、近年では、NOx量を低減するために、
希薄予混合法を採用する予混合型の燃焼器が用いられて
いる。
第５図は従来の予混合型のガスタービン燃焼器の空気
と燃料とを混合する部分の従来例１を示す概略断面図で
ある。図面に示すように、従来例１に示すガスタービン
燃焼器15は、所定位置に一次空気導入孔11を備え、Ｃ矢
視方向より一次空気を導入する。燃料噴射ノズル12は燃
焼室13（燃焼部分）とさほど距離の離れていない一次空
気導入孔11の下流側の所定位置に設けられている。燃料
は保炎器18内部を経由して噴射ノズル12に供給される。
19は旋回器である。
と燃料とを混合する部分の従来例１を示す概略断面図で
ある。図面に示すように、従来例１に示すガスタービン
燃焼器15は、所定位置に一次空気導入孔11を備え、Ｃ矢
視方向より一次空気を導入する。燃料噴射ノズル12は燃
焼室13（燃焼部分）とさほど距離の離れていない一次空
気導入孔11の下流側の所定位置に設けられている。燃料
は保炎器18内部を経由して噴射ノズル12に供給される。
19は旋回器である。
第６図は従来のガスタービンの燃焼器の従来例２を示
す概略断面図である。第６図に示すように、空気と燃料
とを混合する部分の従来例２に示すガスタービン燃焼器
16は、所定位置に燃焼用空気に旋回運動を与えるための
旋回器３を備え、旋回器３には螺旋状に穿孔された複数
の一次空気導入流路４が放射状に形成され、一次空気導
入流路４内に向けて燃料を噴射するための複数の燃料噴
射ノズル14が旋回器３の外側の所定位置に設けられてい
る。燃料は外部通路により噴射ノズル14に供給される。
17は燃焼室である。
す概略断面図である。第６図に示すように、空気と燃料
とを混合する部分の従来例２に示すガスタービン燃焼器
16は、所定位置に燃焼用空気に旋回運動を与えるための
旋回器３を備え、旋回器３には螺旋状に穿孔された複数
の一次空気導入流路４が放射状に形成され、一次空気導
入流路４内に向けて燃料を噴射するための複数の燃料噴
射ノズル14が旋回器３の外側の所定位置に設けられてい
る。燃料は外部通路により噴射ノズル14に供給される。
17は燃焼室である。
上述したような予混合型のガスタービン燃焼器におい
ては、希薄予混合法による窒素酸化物（NOx）の低減効
果を高めるために空気と燃料とのでき得るかぎり均質な
予混合が必要であり、そのためには、十分な流速の空気
中に燃料を噴射すること、および噴射後燃焼するまでに
十分な混合時間を確保することが必要である。
ては、希薄予混合法による窒素酸化物（NOx）の低減効
果を高めるために空気と燃料とのでき得るかぎり均質な
予混合が必要であり、そのためには、十分な流速の空気
中に燃料を噴射すること、および噴射後燃焼するまでに
十分な混合時間を確保することが必要である。
従来例１に示すガスタービン燃焼器15の予混合法にお
いては、燃料噴射ノズル12は空気導入孔11の下流側にあ
り、燃料噴射ノズル12から燃焼室13（燃焼部分）までの
距離が短いので、燃料噴射後燃焼するまでに十分な混合
時間が得られず、予混合の均質性に欠ける問題がある。
いては、燃料噴射ノズル12は空気導入孔11の下流側にあ
り、燃料噴射ノズル12から燃焼室13（燃焼部分）までの
距離が短いので、燃料噴射後燃焼するまでに十分な混合
時間が得られず、予混合の均質性に欠ける問題がある。
一方、従来例２に示すガスタービン燃焼器の予混合法
においては、燃料噴射ノズル14が空気導入孔４の上流側
にあり、この位置は、空気と燃料とが十分に混合するだ
け空気の流速が速くないため、この位置において燃料噴
射が行われても、予混合の均質性に欠ける問題がある。
においては、燃料噴射ノズル14が空気導入孔４の上流側
にあり、この位置は、空気と燃料とが十分に混合するだ
け空気の流速が速くないため、この位置において燃料噴
射が行われても、予混合の均質性に欠ける問題がある。
従って、本発明の目的は、上述の問題を解決し、十分
な空気流速および十分な混合時間を確保することにより
空気と燃料との十分に均質な予混合を行うことができ、
これによりNOxの低減を実現することができるガスター
ビン燃焼器における予混合方法および予混合装置を提供
することにある。
な空気流速および十分な混合時間を確保することにより
空気と燃料との十分に均質な予混合を行うことができ、
これによりNOxの低減を実現することができるガスター
ビン燃焼器における予混合方法および予混合装置を提供
することにある。
上記目的を達成するために、本発明のガスタービン燃
焼器における予混合方法においては、燃焼用空気に旋回
運動を与えるための複数の空気導入孔が螺旋状に穿孔さ
れた旋回器の、前記空気導入孔を形成する前記旋回器の
羽根に燃料噴射ノズルを設け、前記燃料噴射ノズルの設
置位置は、前記空気導入孔の内周側である腹側の壁と
し、前記噴射ノズルから前記腹側の壁と前記空気導入孔
の外周側である背側の壁との間を通過する空気流に向け
て燃料を噴射して空気と燃料との予混合を行うことに特
徴を有するものである。
焼器における予混合方法においては、燃焼用空気に旋回
運動を与えるための複数の空気導入孔が螺旋状に穿孔さ
れた旋回器の、前記空気導入孔を形成する前記旋回器の
羽根に燃料噴射ノズルを設け、前記燃料噴射ノズルの設
置位置は、前記空気導入孔の内周側である腹側の壁と
し、前記噴射ノズルから前記腹側の壁と前記空気導入孔
の外周側である背側の壁との間を通過する空気流に向け
て燃料を噴射して空気と燃料との予混合を行うことに特
徴を有するものである。
また、本発明の予混合装置においては、燃焼用空気に
旋回運動を与えるための複数の空気導入孔が螺旋状に穿
孔された旋回器と、前記旋回器の前記空気導入孔に導入
される空気に燃料を噴射するための燃料噴射ノズルとか
らなるガスタービン燃焼器における予混合装置におい
て、前記燃料噴射ノズルは、前記空気導入孔を形成する
前記旋回器の羽根の前記空気導入孔の内周側である腹側
の壁に設けられており、前記腹側の壁と前記空気導入孔
の外周側である背側の壁との間の前記腹側の壁に近い位
置を通過する空気流に向けて燃料を噴射可能であること
に特徴を有するものである。
旋回運動を与えるための複数の空気導入孔が螺旋状に穿
孔された旋回器と、前記旋回器の前記空気導入孔に導入
される空気に燃料を噴射するための燃料噴射ノズルとか
らなるガスタービン燃焼器における予混合装置におい
て、前記燃料噴射ノズルは、前記空気導入孔を形成する
前記旋回器の羽根の前記空気導入孔の内周側である腹側
の壁に設けられており、前記腹側の壁と前記空気導入孔
の外周側である背側の壁との間の前記腹側の壁に近い位
置を通過する空気流に向けて燃料を噴射可能であること
に特徴を有するものである。
次に、本発明を図面を参照しながら説明する。第１図
は本発明の１実施態様を示す断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ′線断面図で
ある。図面において、１はガスタービンの燃焼器であ
り、その上流側の所定位置に燃焼用空気に旋回運動を与
えるための円形の旋回器３を有している。旋回器３には
螺旋状の空気導入流路４が形成されている。燃焼器１の
一次燃焼筒２と保炎器７とによって燃焼用空気（空気と
燃料の混合気）の流路５が燃焼室６に至るまで形成され
ている。螺旋状の空気導入流路４は、旋回器３の外縁の
開口4aからその下流側の流路５に至るまで形成され、羽
根３の外側から空気導入流路４に導入された燃焼用の一
次空気Ｘは、流路５を通って燃焼室６に供給される。８
は二次燃焼筒である。空気導入流路４内の開口4a付近
の、旋回器３の羽根3aの腹側の壁3bには、燃焼噴射ノズ
ル９が設けられている。燃料噴射ノズル９は所定の径を
有する複数の噴孔の集合体である。燃焼噴射ノズル９は
羽根3aの腹側の壁3bに近い位置を流れる空気X1に向けて
燃料Ｆを噴射可能な角度に設定されている。10は羽根取
付け用のビスである。
は本発明の１実施態様を示す断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ′線断面図で
ある。図面において、１はガスタービンの燃焼器であ
り、その上流側の所定位置に燃焼用空気に旋回運動を与
えるための円形の旋回器３を有している。旋回器３には
螺旋状の空気導入流路４が形成されている。燃焼器１の
一次燃焼筒２と保炎器７とによって燃焼用空気（空気と
燃料の混合気）の流路５が燃焼室６に至るまで形成され
ている。螺旋状の空気導入流路４は、旋回器３の外縁の
開口4aからその下流側の流路５に至るまで形成され、羽
根３の外側から空気導入流路４に導入された燃焼用の一
次空気Ｘは、流路５を通って燃焼室６に供給される。８
は二次燃焼筒である。空気導入流路４内の開口4a付近
の、旋回器３の羽根3aの腹側の壁3bには、燃焼噴射ノズ
ル９が設けられている。燃料噴射ノズル９は所定の径を
有する複数の噴孔の集合体である。燃焼噴射ノズル９は
羽根3aの腹側の壁3bに近い位置を流れる空気X1に向けて
燃料Ｆを噴射可能な角度に設定されている。10は羽根取
付け用のビスである。
一次空気導入流路４においては（第２図に示す）、内
側に向けて凹んだ湾曲を有する羽根3aの腹側の壁3bに近
い部分と、外側に向けて突出した湾曲を有する羽根3aの
背側の壁3cに近い部分とでは、羽根3aの外側から導入さ
れる一次空気Ｘの流速が異なる。即ち、腹側の壁3bに近
い位置を流れる空気X1の流速は、背側の壁3cに近い位置
を流れる空気の流速X2よりも速い。且つ、空気X1の流速
は、空気とその流れに直角方向から噴射する燃料とが、
せん断力によって瞬時に混合し、均質な予混合を可能に
するに十分な速度である。
側に向けて凹んだ湾曲を有する羽根3aの腹側の壁3bに近
い部分と、外側に向けて突出した湾曲を有する羽根3aの
背側の壁3cに近い部分とでは、羽根3aの外側から導入さ
れる一次空気Ｘの流速が異なる。即ち、腹側の壁3bに近
い位置を流れる空気X1の流速は、背側の壁3cに近い位置
を流れる空気の流速X2よりも速い。且つ、空気X1の流速
は、空気とその流れに直角方向から噴射する燃料とが、
せん断力によって瞬時に混合し、均質な予混合を可能に
するに十分な速度である。
従って、羽根3aの腹側の壁3bに燃料噴射ノズル９を設
け、このノズル９から腹側の壁3bに近い位置の空気X1の
流れに向けて燃料を噴射することにより、空気と燃料と
の所望の均質な予混合を実現することができる。
け、このノズル９から腹側の壁3bに近い位置の空気X1の
流れに向けて燃料を噴射することにより、空気と燃料と
の所望の均質な予混合を実現することができる。
次に、本発明を実施例によって説明する。
本発明によってガスタービン燃焼機の運転（運転条
件：入口空気温度;T2＝573K、入口空気圧力;P2＝0.5M
Pa、空気比;40）を行い排気中のNOx量を測定し、その結
果を第４図に示した。図面において、横軸は燃料負荷、
縦軸はNOx量（ppm（15％O2換算）｝を示す。
件：入口空気温度;T2＝573K、入口空気圧力;P2＝0.5M
Pa、空気比;40）を行い排気中のNOx量を測定し、その結
果を第４図に示した。図面において、横軸は燃料負荷、
縦軸はNOx量（ppm（15％O2換算）｝を示す。
図面に示すように、実施例においては、排気中のNOx
量は低い数値を示し、本発明によって均質性よく混合が
行われ効率の良い燃焼がおこなわれていることが分か
る。
量は低い数値を示し、本発明によって均質性よく混合が
行われ効率の良い燃焼がおこなわれていることが分か
る。
これに対して、従来例２の比較例においては排気中の
NOx量は実施例よりも多かった。
NOx量は実施例よりも多かった。
以上説明したように、本発明によれば、旋回器におい
て、空気と燃料との均質な予混合を行うに十分な流速の
空気に燃料を噴射することができるので、十分な空気流
速および十分な混合時間を確保でき、ガスタービン排気
中のNOx量を従来よりも低減することができる産業上有
用な効果がもたらされる。
て、空気と燃料との均質な予混合を行うに十分な流速の
空気に燃料を噴射することができるので、十分な空気流
速および十分な混合時間を確保でき、ガスタービン排気
中のNOx量を従来よりも低減することができる産業上有
用な効果がもたらされる。
第１図は本発明の１実施態様を示す断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ′線断
面図、第４図は排気中のNOx量を示すグラフ、第５図は
従来の予混合型のガスタービン燃焼器の従来例１を示す
概略断面図、第６図は従来例２を示す概略断面図であ
る。図面において、 １……ガスタービン燃焼器 ２……一次燃焼筒、３……旋回器 3a……羽根、3b……羽根腹側の壁 3c……羽根背側の壁 ４……空気導入流路、4a……開口 ５……流路、６……燃焼室 ７……保炎器、８……二次燃焼筒 ９……燃料噴射ノズル、10……取付け用のビス 11……一次空気導入孔 12……燃料噴射ノズル、13……燃焼室入口部 14……燃料噴射ノズル 15……ガスタービン燃焼器の上流部（空気と燃料との混
合部） 16……ガスタービン燃焼器の上流部（空気と燃料との混
合部） 17……燃焼室、18……保炎器 19……旋回器 Ｘ、X1、X2……一次空気 Ｆ……燃料。
１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ′線断
面図、第４図は排気中のNOx量を示すグラフ、第５図は
従来の予混合型のガスタービン燃焼器の従来例１を示す
概略断面図、第６図は従来例２を示す概略断面図であ
る。図面において、 １……ガスタービン燃焼器 ２……一次燃焼筒、３……旋回器 3a……羽根、3b……羽根腹側の壁 3c……羽根背側の壁 ４……空気導入流路、4a……開口 ５……流路、６……燃焼室 ７……保炎器、８……二次燃焼筒 ９……燃料噴射ノズル、10……取付け用のビス 11……一次空気導入孔 12……燃料噴射ノズル、13……燃焼室入口部 14……燃料噴射ノズル 15……ガスタービン燃焼器の上流部（空気と燃料との混
合部） 16……ガスタービン燃焼器の上流部（空気と燃料との混
合部） 17……燃焼室、18……保炎器 19……旋回器 Ｘ、X1、X2……一次空気 Ｆ……燃料。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23R 3/14 F23R 3/30
Claims (2)
- 【請求項１】燃焼用空気に旋回運動を与えるための複数
の空気導入孔が螺旋状に穿孔された旋回器の、前記空気
導入孔を形成する前記旋回器の羽根に燃料噴射ノズルを
設け、前記燃料噴射ノズルの設置位置は、前記空気導入
孔の内周側である腹側の壁とし、前記噴射ノズルから前
記腹側の壁と前記空気導入孔の外周側である背側の壁と
の間を通過する空気流に向けて燃料を噴射して空気と燃
料との予混合を行うことを特徴とするガスタービン燃焼
器における予混合方法。 - 【請求項２】燃焼用空気に旋回運動を与えるための複数
の空気導入孔が螺旋状に穿孔された旋回器と、前記旋回
器の前記空気導入孔に導入される空気に燃料を噴射する
ための燃料噴射ノズルとからなるガスタービン燃焼器に
おける予混合装置において、前記燃料噴射ノズルは、前
記空気導入孔を形成する前記旋回器の羽根の前記空気導
入孔の内周側である腹側の壁に設けられており、前記腹
側の壁と前記空気導入孔の外周側である背側の壁との間
の前記腹側の壁に近い位置を通過する空気流に向けて燃
料を噴射可能であることを特徴とするガスタービン燃焼
器における予混合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316435A JP2794939B2 (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | ガスタービン燃焼器における予混合方法および予混合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316435A JP2794939B2 (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | ガスタービン燃焼器における予混合方法および予混合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04187909A JPH04187909A (ja) | 1992-07-06 |
| JP2794939B2 true JP2794939B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=18077056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2316435A Expired - Fee Related JP2794939B2 (ja) | 1990-11-21 | 1990-11-21 | ガスタービン燃焼器における予混合方法および予混合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2794939B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2435508B (en) * | 2006-02-22 | 2011-08-03 | Siemens Ag | A swirler for use in a burner of a gas turbine engine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1038912A (en) * | 1974-10-07 | 1978-09-19 | Parker, Michael James | Air-atomizing fuel nozzle |
| JPS57187531A (en) * | 1981-05-12 | 1982-11-18 | Hitachi Ltd | Low nox gas turbine burner |
| JP2516822Y2 (ja) * | 1988-08-04 | 1996-11-13 | 川崎重工業株式会社 | ガスタービン用燃焼器 |
-
1990
- 1990-11-21 JP JP2316435A patent/JP2794939B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04187909A (ja) | 1992-07-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |