JP2859411B2 - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

ガスタービン燃焼器

Info

Publication number
JP2859411B2
JP2859411B2 JP2260713A JP26071390A JP2859411B2 JP 2859411 B2 JP2859411 B2 JP 2859411B2 JP 2260713 A JP2260713 A JP 2260713A JP 26071390 A JP26071390 A JP 26071390A JP 2859411 B2 JP2859411 B2 JP 2859411B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
combustion
flow
sub
combustion chamber
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2260713A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04139312A (ja
Inventor
幹夫 佐藤
徹 二宮
俊行 芳根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Denryoku Chuo Kenkyusho
Original Assignee
Toshiba Corp
Denryoku Chuo Kenkyusho
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Denryoku Chuo Kenkyusho filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2260713A priority Critical patent/JP2859411B2/ja
Publication of JPH04139312A publication Critical patent/JPH04139312A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2859411B2 publication Critical patent/JP2859411B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、ガスタービン燃焼器に係り、特に低カロリ
ー燃料を使用した場合に、燃焼ガスから生成される窒素
酸化物を低減することができるガスタービン燃焼器に関
する。
(従来の技術) エネルギの安定供給を目指すため、従来の石油やLNG
燃料の他に石炭の利用が注目されており、石炭をガス化
した燃料を積極的に使っていこうとする動きが世界的に
広がりつつある。
しかし、石炭ガスは低カロリー燃料であるとともにア
ンモニアを多く含み、それが燃焼中に空気と化合して、
NOやNO2などの窒素酸化物となり、大気の汚染の原因と
なるという問題を有している。
このような窒素化合物を低減させる燃焼法として、燃
料過濃状態で一旦燃焼させ、その後空気を混ぜて燃料稀
薄状態とし、再び燃焼させる方法が有効である。
また、窒素酸化物の低減効果を高くするためには、燃
料過濃状態の度合を高くして燃焼させれば良く、このと
き燃焼の安定性を確保するため、燃料過濃状態で燃焼の
前段に副燃料ノズルを設け、保炎のためのパイロット火
炎を形成する方法が知られている。
このような燃焼をさせるガスタービン燃焼器として、
第2図に示す構成のものがある。
この燃焼器は、ほぼ円筒状の主燃焼室2とこの前段に
設けられた副燃焼室1とからなり、副燃焼室1は燃料を
供給する副燃料ノズル3と空気を旋回流として副燃焼室
に供給する副旋回器4を有している。また、副燃焼室1
は側壁に空気導入孔8Aを有しており、副旋回器4ととも
に副燃焼室1内での燃焼に必要な空気を供給するように
なっている。
主燃焼室2は、旋回機構を備え旋回流として燃料を供
給する主燃料ノズル5を有しており、側壁には空気導入
孔8B,8Cが設けられ、多量の空気を導入できる導入孔8B
より前方が一次燃焼域10となり、導入孔8Bより後方が二
次燃焼域11となる。燃焼器の外側にはほぼ円筒状の外筒
7が設けられており、圧縮器(図示せず)から吐出され
た圧縮空気が燃焼室と外筒7によって形成される環状通
路6に供給されるようになっている。
このようなガスタービン燃焼器では環状通路6に供給
された空気の一部は、副旋回器4を通ることによって旋
回流となって副燃焼室1内に流入し、副燃料ノズル3を
通して供給される燃料と混合して燃焼し、安定したパイ
ロット火炎9を形成する。一方、旋回機構を備えた主燃
料ノズル5を通し、旋回流として供給される燃料は、パ
イロット火炎9を着火源として、一次燃焼域10にて燃料
過濃の状態で燃焼する。一次燃焼域10においては、空気
の流入が極力押さえられているため燃料過濃状態の度合
が高く、通常では燃焼が不可能であるが、パイロット火
炎の存在により安定した燃焼が可能となっている。この
ような燃料過濃状態の燃焼によっては、燃料中のアンモ
ニアが酸素不足下で熱分解を起こすことになり、窒素ガ
スとなって窒素酸化物にはならない。
燃料過濃状態で燃焼した後の未燃焼料を含む燃焼ガス
は空気孔8Bより供給される空気と混合し、二次燃焼域11
に送り込まれる。ここで未燃焼料を含む燃焼ガスは、空
気孔8Bより供給された大量の空気と混合されて燃料稀薄
状態となっており、火炎温度の低い燃焼となる。このた
め一次燃焼域10でアンモニアが分解して生成した窒素分
は、ここでも窒素酸化物にはならず、しかも高い燃焼効
率で燃焼することが可能となる。
このような燃焼器において、副燃焼室における旋回流
はパイロット火炎を安定化すうために不可欠であり、一
方主燃焼室における旋回流は副燃焼室からの燃焼ガスと
主燃料を混合させるために不可欠なっている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上記のようなガスタービン燃焼器では、第3
図に示すように、副燃焼室1に設置された旋回器4によ
り形成される旋回流16と、主燃焼室2に設置された主燃
料ノズル5により形成される旋回流17との相乗効果で、
主燃焼室2内に大きな旋回流が形成される。これにとも
ない、主燃焼室2内の中心部には、逆方向の気体の流れ
18が発生する。このため、空気導入孔8Bから導入された
空気と混合され、稀薄になった燃焼ガスが、この逆方向
の流れ18によって一次燃焼域10に供給されることにな
る。一次燃焼域10は燃料過濃状態で燃焼させることによ
って窒素酸化物の生成を抑制しており、空気と混合され
稀薄化した燃焼ガスが流入すると、酸素の供給量が増加
して窒素酸化物の生成量が増えるという問題が生じる。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、燃料過濃状態での燃焼後
空気と混合され稀薄化した燃焼ガスが逆流して一次燃焼
域へ流入するのを防止し、窒素酸化物の生成量を低いレ
ベルに抑制できるガスタービン燃焼器を提供することで
ある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明においては一次燃
焼域と二次燃焼域との間に、燃焼室の断面積が漸次縮小
し、二次燃焼域側で拡大する部分を設け、副燃焼室およ
び主燃焼室における第1の旋回流と前記第2の旋回流と
により二次燃焼域から一次燃焼域へ流れるガス流を抑制
する増速流域を形成する。そして、この断面積がほぼ最
小となる部分の側面に空気導入孔を設ける。
(作 用) このような構成の燃焼器では、一次燃焼域での燃焼後
の未燃燃料を含むガスが二次燃焼域側へ流れるときに、
燃焼室の断面積が縮小する部分で増速される。燃焼室の
断面積がほぼ最小になった部分、すなわち流速が最大と
なる部分には空気導入孔が設けられており、ここで多量
の空気と混合されて二次燃焼域へ流入する。
このとき、副燃焼室に設けられた副旋回器と主燃焼室
に設けられた旋回機構を有する主燃料ノズルによって主
燃焼室2内には旋回流が形成されており、これにともな
い中心部に逆方向の流れが生じるが、増速流域において
は二次燃焼域側への流速が増加しており、逆方向への流
れに打ちかって、空気が混合されて稀薄化したガスの逆
流が防止される。これによって一次燃焼域では高度の燃
料過濃状態が維持される。また、流速が大きい増速流域
において未燃燃料を含むガスと空気を混合するため、急
速混合が可能となる。
増速度流域の二次燃焼域側では再び断面が拡大してお
り、低流速となって二次燃焼域での安定した燃料稀薄燃
焼が確保される。
(実施例) 以下、図を参照して本発明の好ましい実施例について
説明する。
第1図は、本発明にかかるガスタービン燃焼器の概略
説明図であり、ほぼ円筒状の主燃焼室2とこの前段に設
けられた副燃焼室1とを有し、副燃焼室1は燃料を供給
する副燃料ノズル3と空気を旋回流として副燃焼室に供
給する副旋回器4を備えている。主燃焼室2は、旋回機
構によって燃料を旋回流として供給する主燃料ノズル5
を備えている。また主燃焼室2は、前方に燃料過濃状態
で燃焼させる一次燃料域10と、一次燃焼後の未燃燃料を
含む燃焼ガスに空気を混合して稀薄化したガスを低温で
燃焼させる二次燃焼域11を有している。一次燃焼域10と
二次燃焼域11との間には、燃焼室の断面積を漸次縮小す
る縮流部12と、ほぼ等しい断面積を有し、側面に多量の
空気の導入が可能な空気導入孔8Bを有する直管部13と、
後方に行くにしたがって燃焼室の断面積を拡大する拡大
部14とからなる増速流域15を有している。燃焼室は、増
速流域15の空気導入孔8Bの他に、副燃焼室1に空気を供
給する導入孔8A、導入孔8Bとともに二次燃焼域へ空気を
供給する8Cを有している。
燃焼器の外側にはほぼ円筒状の外筒7が設けられてお
り、圧縮器(図示せず)から吐出された圧縮空気が、燃
焼器と外筒7によって形成される環状通路6に供給され
るようになっている。
このような構成のガスタービン燃焼器の作用を以下に
説明する。
副燃焼室1では、副燃料ノズル3を通して供給される
燃料と、副旋回器4を通して供給される空気とが混合し
て旋回流を形成し、これが燃焼して安定したパイロット
火炎9を形成している。副燃焼室1に連続した一次燃焼
域10には旋回機構を備えた主燃料ノズル5を通して燃料
が旋回流として供給され、副燃焼室1から発生する旋回
成分をもった燃焼ガスと混合し、パイロット火炎9を着
火源として燃焼する。ここでは空気の供給量が極めて少
なくなっており燃料過濃燃焼となる。
一次燃焼域10で燃料過濃燃焼を起こした後の未燃燃料
を含む燃焼ガスは燃焼室の断面積が縮小される縮流部12
において増速流となる。増速流となった未燃燃料を含む
燃焼ガスは、ほぼ等断面を有する直管部13に導かれ、空
気孔8Bより供給される空気と混合されて一気に燃料過濃
状態から燃料稀薄状態に変化する。そして、この燃料稀
薄状態になった混合ガスは流路を拡大する拡大部14を通
過する際に再び低流速となり、拡大部14に接続して形成
された二次燃焼域11に導かれる。燃料稀薄状態となった
混合ガスは、高流速では燃焼しにくいが、低流速にして
二次燃焼域へ導入されることによって、安定した燃料稀
薄状態での燃焼が維持される。
上記のような燃焼状態において、安定した燃焼を維持
するために形成される旋回流にともない、燃焼室の中心
部に逆方向への流れが発生するが、縮流部12と直管部13
と拡大部14とからなる増速流域付近では、軸流速度成分
が高くなり、逆方向への流れよりも強くなる。このため
空気導入孔8Bから導入される空気と混合された後のガス
は逆流することがなく、一部が一次燃焼域に流入して燃
焼ガスを稀薄化するようなことがない。
また、直管部においては流路が小さく、空気導入孔8B
が設けられた側面から流路中心までの距離が小さくなる
とともに高流速となって乱れが大きくなっているため、
空気導入孔8Bより供給される空気と中心部まで混合され
易く、混合性能が向上する。
さらに燃焼ガスが燃料過濃燃焼を行う一次燃焼域から
燃料稀薄燃焼を行う二次燃焼域へ流れる際、燃料過濃と
燃料稀薄との境界面となる領域を通過することになる。
この領域は、窒素酸化物が発生しやすい状態となってい
るが、上記の燃焼器においては、この領域が高流速の直
管部12にあり、滞留時間が短くなって窒素酸化物の発生
量が少なくなる。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、一
次燃焼域と二次燃焼域との間に増速流域が設けられてい
るため、旋回流にともなって中心部に生じる逆方向の流
れを抑制することができ、一次燃焼域における超燃料過
濃状態の燃焼を維持することができる。これによって窒
素酸化物の排出量が少ないガスタービン燃焼器を得るこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るガスタービン燃焼器の実施例を示
す概略説明図、第2図は従来のガスタービン燃焼器を示
す概略説明図、第3図はガスタービン燃焼器内の流動パ
ターンを示す説明図である。 1……副燃焼室、2……主燃焼室、3……副燃料ノズ
ル、4……副旋回器、5……主燃料ノズル、8……空気
孔、10……一次燃焼域、11……二次燃焼域、12……縮流
部、13……直管部、14……拡大部、15……増速流域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−75821(JP,A) 特開 昭58−140520(JP,A) 実開 平2−54051(JP,U) 実開 昭59−134750(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23R 3/34 F23R 3/16 F23R 3/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】副燃料ノズルを通して供給される燃料と、
    副旋回器を通して供給される空気とが混合して第1の旋
    回流を形成する副燃焼室と、この副燃焼室に連続して設
    けられ、主燃料ノズルを通して燃料が第2の旋回流とし
    て形成される主燃焼室とを有し、この主燃焼室が、燃料
    過濃状態で燃焼する一次燃焼域と、燃料稀薄状態で燃焼
    する二次燃焼域とを有し、前記第1の旋回流と前記第2
    の旋回流とが前記二次燃焼域から前記一次燃焼域へガス
    を流すような力を作用してなるガスタービン燃焼器にお
    いて、前記一次燃焼域と二次燃焼域との間に、燃焼室の
    断面積が漸次縮小し、前記二次燃焼域側で拡大する部分
    を設け、前記第1の旋回流と前記第2の旋回流とにより
    前記二次燃焼域から前記一次燃焼域へ流れるガス流を抑
    制する増速流域を形成し、この断面積がほぼ最大となる
    部分の側面に空気導入孔を設けたことを特徴とするガス
    タービン燃焼器。
JP2260713A 1990-09-29 1990-09-29 ガスタービン燃焼器 Expired - Fee Related JP2859411B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2260713A JP2859411B2 (ja) 1990-09-29 1990-09-29 ガスタービン燃焼器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2260713A JP2859411B2 (ja) 1990-09-29 1990-09-29 ガスタービン燃焼器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04139312A JPH04139312A (ja) 1992-05-13
JP2859411B2 true JP2859411B2 (ja) 1999-02-17

Family

ID=17351726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2260713A Expired - Fee Related JP2859411B2 (ja) 1990-09-29 1990-09-29 ガスタービン燃焼器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2859411B2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8028528B2 (en) * 2005-10-17 2011-10-04 United Technologies Corporation Annular gas turbine combustor
US7954325B2 (en) 2005-12-06 2011-06-07 United Technologies Corporation Gas turbine combustor
US9068748B2 (en) 2011-01-24 2015-06-30 United Technologies Corporation Axial stage combustor for gas turbine engines
US8479521B2 (en) 2011-01-24 2013-07-09 United Technologies Corporation Gas turbine combustor with liner air admission holes associated with interspersed main and pilot swirler assemblies
US9958162B2 (en) 2011-01-24 2018-05-01 United Technologies Corporation Combustor assembly for a turbine engine
JP7298095B2 (ja) * 2020-06-09 2023-06-27 株式会社三井E&S ガスタービンの予混合管構造

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59134750U (ja) * 1983-03-01 1984-09-08 株式会社東芝 ガスタ−ビン燃焼器

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04139312A (ja) 1992-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2597785B2 (ja) ガスタービン燃焼器用空気燃料混合器
KR100330675B1 (ko) 미분탄버너
US20070089419A1 (en) Combustor for gas turbine engine
US7673455B2 (en) Gas turbine combustor and fuel supply method for same
JPH02309124A (ja) 燃焼器及びその運転方法
JPH0140246B2 (ja)
JPS60226609A (ja) 燃焼装置
JP2008275299A (ja) 燃焼システムにおけるNOxエミッションを低減するのを可能にするための方法及びシステム
JP2000130757A (ja) ガス化発電プラントのガスタービン燃焼器
CA2537926C (en) Pilot combustor for stabilizing combustion in gas turbine engines
JP2859411B2 (ja) ガスタービン燃焼器
JPH10274405A (ja) 微粉炭燃焼バーナおよびその燃焼方法
JPH1130131A (ja) ガス化複合発電プラント及びその運転方法
JP3435833B2 (ja) 燃焼器
JP2755603B2 (ja) ガスタービン燃焼器
JPH11248157A (ja) 燃料ノズル
JPH08296851A (ja) ガスタービン燃焼器及びその燃焼方法
JPS59173633A (ja) ガスタ−ビン燃焼器
JPH10238776A (ja) ガスタービン燃焼器
KR20010108672A (ko) 질소산화물 발생을 억제하는 버너
JPS63161318A (ja) ガスタ−ビン用燃焼器の燃焼方法
JP3921509B2 (ja) 既燃ガス自己循環低排出バーナ
JPH0893501A (ja) 低カロリーガス用ガスタービン燃焼器
JP3440179B2 (ja) 低NOx 燃焼装置
JP3295903B2 (ja) 燃焼器、ガスタービン、及びタービンにおけるno▲x▼放出を減少する方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees