JP2972236B2 - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービン燃焼器の運転作動状態を監視す
るものであり、特に、二段燃焼方式による低NOX化を図
るガスタービン燃焼器の頭部，後部燃焼室の燃焼状態，
正常，異常を監視し、異常運転がないような燃焼状態を
維持するガスタービン燃焼器に関する。
るものであり、特に、二段燃焼方式による低NOX化を図
るガスタービン燃焼器の頭部，後部燃焼室の燃焼状態，
正常，異常を監視し、異常運転がないような燃焼状態を
維持するガスタービン燃焼器に関する。
大気を汚染しない燃焼機関とすることが、近年、要求
され、とくに、汚染物質である窒素酸化物（NOX）の発
生を大巾に抑えたガスタービンとし、NOX燃焼器を装備
することが急務であり、このようなことがガスタービン
設置の条件となつている。
され、とくに、汚染物質である窒素酸化物（NOX）の発
生を大巾に抑えたガスタービンとし、NOX燃焼器を装備
することが急務であり、このようなことがガスタービン
設置の条件となつている。
NOXを大巾に低減するためには、従来のシングルノズ
ルにより拡散燃焼技術のみでは対応出来ず、予混合燃焼
技術をとり入れた新たな二段燃焼方式を採用した二段燃
焼器の開発が行なわれ、実現しつつある。これは特開昭
57−41524号に示すように一段目燃料を燃焼させる頭部
燃焼室とこの燃焼室の後流にあつて高負荷帯で二段目燃
料を燃焼させる後部燃焼室とを備え、着火より1/4負荷
程度までの低負荷帯は一段目燃料のみを供給し、それ以
上の負荷帯では低NOX化を図りながら、負荷上昇を図る
ため、一段目燃料に加えて二段目燃料を併用する。二段
目の燃料は頭部の燃焼火炎を着火源として二段目燃料へ
の着火を行なう。火炎の検出は最大約18缶におよび複数
個の同一形状燃焼器を装備しているガスタービンでは複
数缶燃焼器のうちの二缶に火炎検出器を備え、着火の確
認を行つている。そして、燃焼器の異常、正常の検出
は、ガスタービン排ガス温度偏差の大小によつて判断す
るか、あるいは、排ガス中の未燃焼分布により判断する
方法を用いていた。又、従来技術では燃焼器の状態変化
に対し制御するすべを持つておらず、燃焼器間の偏差を
修正するような制御は出来ず、したがつて、NOX,CO濃度
変化に対する修正制御はできない欠点があつた。
ルにより拡散燃焼技術のみでは対応出来ず、予混合燃焼
技術をとり入れた新たな二段燃焼方式を採用した二段燃
焼器の開発が行なわれ、実現しつつある。これは特開昭
57−41524号に示すように一段目燃料を燃焼させる頭部
燃焼室とこの燃焼室の後流にあつて高負荷帯で二段目燃
料を燃焼させる後部燃焼室とを備え、着火より1/4負荷
程度までの低負荷帯は一段目燃料のみを供給し、それ以
上の負荷帯では低NOX化を図りながら、負荷上昇を図る
ため、一段目燃料に加えて二段目燃料を併用する。二段
目の燃料は頭部の燃焼火炎を着火源として二段目燃料へ
の着火を行なう。火炎の検出は最大約18缶におよび複数
個の同一形状燃焼器を装備しているガスタービンでは複
数缶燃焼器のうちの二缶に火炎検出器を備え、着火の確
認を行つている。そして、燃焼器の異常、正常の検出
は、ガスタービン排ガス温度偏差の大小によつて判断す
るか、あるいは、排ガス中の未燃焼分布により判断する
方法を用いていた。又、従来技術では燃焼器の状態変化
に対し制御するすべを持つておらず、燃焼器間の偏差を
修正するような制御は出来ず、したがつて、NOX,CO濃度
変化に対する修正制御はできない欠点があつた。
二段燃焼器では二段目燃料を投入した時の、着火の検
出が必要である。さらに、一，二段目の併用燃焼で一段
目が点火検出が必要であるが、とくに一段目が失火した
時一段目燃焼は頭部燃焼室では燃焼せず二段目の火炎に
より再燃焼するため、従来技術による排ガス温度による
偏差は生じず又、未燃焼ガスの生成はないために従来技
術による方法では一段目燃焼の異常は判断出来ない。本
発明の目的は、頭部燃焼室内の温度を検出することによ
り、頭部燃焼室の燃焼状態を判定し、頭部燃焼室の失火
や異常燃焼等を避けるように運転することのできるガス
タービン燃焼器を提供することにある。
出が必要である。さらに、一，二段目の併用燃焼で一段
目が点火検出が必要であるが、とくに一段目が失火した
時一段目燃焼は頭部燃焼室では燃焼せず二段目の火炎に
より再燃焼するため、従来技術による排ガス温度による
偏差は生じず又、未燃焼ガスの生成はないために従来技
術による方法では一段目燃焼の異常は判断出来ない。本
発明の目的は、頭部燃焼室内の温度を検出することによ
り、頭部燃焼室の燃焼状態を判定し、頭部燃焼室の失火
や異常燃焼等を避けるように運転することのできるガス
タービン燃焼器を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明のガスタービン燃
焼器は、拡散燃焼火炎を形成する頭部燃焼室と、前記頭
部燃焼室の下流側に位置し予混合燃焼火炎を形成する後
部燃焼室と、前記頭部燃焼室の外周側に隣接して位置し
前記頭部燃焼室へ供給する空気が流通する空気流路と、
前記空気流路及び前記頭部燃焼室の側壁を貫通して形成
されて前記頭部燃焼室内の温度を検出する温度検出器を
備える。
焼器は、拡散燃焼火炎を形成する頭部燃焼室と、前記頭
部燃焼室の下流側に位置し予混合燃焼火炎を形成する後
部燃焼室と、前記頭部燃焼室の外周側に隣接して位置し
前記頭部燃焼室へ供給する空気が流通する空気流路と、
前記空気流路及び前記頭部燃焼室の側壁を貫通して形成
されて前記頭部燃焼室内の温度を検出する温度検出器を
備える。
さらに、好まくは、前記温度検出器は、その先端部が
前記頭部燃焼室の内壁面を基準に前記頭部燃焼室の内側
方向へ３〜10mm突き出して形成される。
前記頭部燃焼室の内壁面を基準に前記頭部燃焼室の内側
方向へ３〜10mm突き出して形成される。
又は、好ましくは、前記温度検出器で検出された温度
が所定温度まで低下したことを判定して、前記頭部燃焼
室及び前記後部燃焼室へ供給する燃料を遮断する制御判
定器を備える。
が所定温度まで低下したことを判定して、前記頭部燃焼
室及び前記後部燃焼室へ供給する燃料を遮断する制御判
定器を備える。
又は、好ましくは、前記温度検出器の信号を基に各燃
焼器のNOx或いはCOの濃度偏差を低減するように前記濃
度偏差の大きい燃焼器への燃料供給量を変更するよう制
御する制御判定器を備える。
焼器のNOx或いはCOの濃度偏差を低減するように前記濃
度偏差の大きい燃焼器への燃料供給量を変更するよう制
御する制御判定器を備える。
又は、好ましくは、前記温度検出器の信号を基に各燃
焼器の燃焼温度偏差を低減するように前記燃焼温度偏差
の大きい燃焼器への燃料供給量を変更するように制御す
る制御判定器を備える。
焼器の燃焼温度偏差を低減するように前記燃焼温度偏差
の大きい燃焼器への燃料供給量を変更するように制御す
る制御判定器を備える。
温度検出器が空気流路を貫通した直後に頭部燃焼室の
側壁を貫通して形成され、頭部燃焼室へ供給される空気
により温度検出器が冷却されるため、温度検出器が焼損
することなく、高温の拡散燃焼火炎が形成される頭部燃
焼室内の温度を検出でき、この検出された頭部燃焼室内
の温度を基に頭部燃焼室の燃焼状態を判定できる。
側壁を貫通して形成され、頭部燃焼室へ供給される空気
により温度検出器が冷却されるため、温度検出器が焼損
することなく、高温の拡散燃焼火炎が形成される頭部燃
焼室内の温度を検出でき、この検出された頭部燃焼室内
の温度を基に頭部燃焼室の燃焼状態を判定できる。
例えば、ガスタービン燃焼器の運転中に、頭部燃焼室
のみが失火し、その頭部燃焼室の未燃燃料が後部燃焼室
へ到達し、後部燃焼室で燃焼した場合でも、頭部燃焼室
に備えた温度検出器の検出値が低下するので、頭部燃焼
室の異常燃焼を検出できる。ガスタービン燃焼器の運転
中は、頭部燃焼室への再着火ができないため、頭部燃焼
室及び後部燃焼室へ供給する燃焼を遮断し、ガスタービ
ンを停止する。これにより、頭部燃焼室が失火したま
ま、即ち、頭部燃焼室が燃焼異常のまま、ガスタービン
の運転を行うことがなくなり、ガスタービンに及ぼすダ
メージを最小に抑えることが出来る。
のみが失火し、その頭部燃焼室の未燃燃料が後部燃焼室
へ到達し、後部燃焼室で燃焼した場合でも、頭部燃焼室
に備えた温度検出器の検出値が低下するので、頭部燃焼
室の異常燃焼を検出できる。ガスタービン燃焼器の運転
中は、頭部燃焼室への再着火ができないため、頭部燃焼
室及び後部燃焼室へ供給する燃焼を遮断し、ガスタービ
ンを停止する。これにより、頭部燃焼室が失火したま
ま、即ち、頭部燃焼室が燃焼異常のまま、ガスタービン
の運転を行うことがなくなり、ガスタービンに及ぼすダ
メージを最小に抑えることが出来る。
また、例えば、頭部燃焼室内の温度検出値が大、ある
いは、異常値である時は、その温度検出値が所定範囲と
なるように、頭部燃焼室へ供給する燃料流量を温度検出
値を基にして制御するようにすることで、一定の正常燃
焼、NOx,CO濃度変化を抑えたガスタービン燃焼器の運転
を行うことができるようになる。
いは、異常値である時は、その温度検出値が所定範囲と
なるように、頭部燃焼室へ供給する燃料流量を温度検出
値を基にして制御するようにすることで、一定の正常燃
焼、NOx,CO濃度変化を抑えたガスタービン燃焼器の運転
を行うことができるようになる。
第２図は本発明の適用されるガスタービンプラントの
系統図である。
系統図である。
ガスタービンは圧縮機1,タービン２および複数個の燃
焼器３からなる主要構成物によつて形成されている。圧
縮機１で圧縮された空気は車室５を通過し、それぞれの
燃焼器３へ導かれる。燃焼器３は内筒６と外筒７をも
ち、頭部燃焼室へ一段目燃料８が供給され、後部燃焼室
へ二段目燃料９が供給される。
焼器３からなる主要構成物によつて形成されている。圧
縮機１で圧縮された空気は車室５を通過し、それぞれの
燃焼器３へ導かれる。燃焼器３は内筒６と外筒７をも
ち、頭部燃焼室へ一段目燃料８が供給され、後部燃焼室
へ二段目燃料９が供給される。
空気と混合し燃焼した燃焼ガス10は尾筒11を介してタ
ービン２へ導かれる。タービン２は静翼12a,b,cおよび
動翼13a,b,cをもつ。燃焼ガス10はこれらの翼を通過す
る間に仕事を行ない、図示していないが発電機を駆動し
て発電を行なうのである。タービン２を通過した燃焼ガ
ス14は排気整流板15により整流された後に排気ダクト16
より大気中に排出されるか、もしくは、蒸気タービンと
の複合プラントでは排熱回収ボイラに導かれる。複数個
の燃焼器３はガスタービンの軸方向同一位置の同一円周
上に配置され、それぞれの燃焼器３へ、一段目燃料８お
よび二段目燃料９がそれぞれのマニホールド17a,17bを
介し、さらに、それぞれの流調弁37,38を介して供給さ
れる。燃焼器３には頭部燃焼室の温度を検出する一個あ
るいは二個以上のセンサ18aと後部燃焼室の温度を検出
する一個あるいは二個以上のセンサ18bが備えられ、こ
れらの信号19a,bは燃焼の異常，正常を判定し、ガスタ
ービン燃焼状態の診断を行なうことができ、さらに、異
常時には燃料を遮断し、ガスタービン停止に到らしめる
などガスタービンの制御を行なう制御判定器20を備えて
いる。一方、燃焼温度を取込む制御判定器20は温度入力
信号19a,bを用い平均温度偏差等の処理を行ない、偏差
大の燃焼温度を示しているものに対しては、平均温度が
偏差内に入るように判定器からの信号を39,40に変換
し、それぞれの燃焼器の一，二段目燃料8,9流量を流調
弁37a,38aによつて制御し、常に一定の燃焼を維持す
る。
ービン２へ導かれる。タービン２は静翼12a,b,cおよび
動翼13a,b,cをもつ。燃焼ガス10はこれらの翼を通過す
る間に仕事を行ない、図示していないが発電機を駆動し
て発電を行なうのである。タービン２を通過した燃焼ガ
ス14は排気整流板15により整流された後に排気ダクト16
より大気中に排出されるか、もしくは、蒸気タービンと
の複合プラントでは排熱回収ボイラに導かれる。複数個
の燃焼器３はガスタービンの軸方向同一位置の同一円周
上に配置され、それぞれの燃焼器３へ、一段目燃料８お
よび二段目燃料９がそれぞれのマニホールド17a,17bを
介し、さらに、それぞれの流調弁37,38を介して供給さ
れる。燃焼器３には頭部燃焼室の温度を検出する一個あ
るいは二個以上のセンサ18aと後部燃焼室の温度を検出
する一個あるいは二個以上のセンサ18bが備えられ、こ
れらの信号19a,bは燃焼の異常，正常を判定し、ガスタ
ービン燃焼状態の診断を行なうことができ、さらに、異
常時には燃料を遮断し、ガスタービン停止に到らしめる
などガスタービンの制御を行なう制御判定器20を備えて
いる。一方、燃焼温度を取込む制御判定器20は温度入力
信号19a,bを用い平均温度偏差等の処理を行ない、偏差
大の燃焼温度を示しているものに対しては、平均温度が
偏差内に入るように判定器からの信号を39,40に変換
し、それぞれの燃焼器の一，二段目燃料8,9流量を流調
弁37a,38aによつて制御し、常に一定の燃焼を維持す
る。
第１図に本実施例における二段燃焼器の構造を示す。
燃焼器３は頭部燃焼室21とその後流に後部燃焼室22とを
もち、頭部燃焼室21の内部には内筒23が装着され、頭部
燃焼室21中央部への高温度燃焼部の形成をなくし低NOX
化を図つている。
燃焼器３は頭部燃焼室21とその後流に後部燃焼室22とを
もち、頭部燃焼室21の内部には内筒23が装着され、頭部
燃焼室21中央部への高温度燃焼部の形成をなくし低NOX
化を図つている。
頭部燃焼室21の内部へ突出した複数個の一段燃料ノズ
ル24により噴出した燃料８は燃焼し火炎25を形成する。
そして、この温度を検出するためのセンサ26は空気流ガ
イドであるフロースリーブ33を貫通し、さらに、頭部燃
焼室壁を貫通し、内壁面より若干内側に突出し取付けら
れる。燃焼ガス温度は壁面より内部の方がより高いため
のセンサ26の突出し量が大きいと、焼損してしまうこの
ため突出量は内壁面より３〜10mm程度が最適であり、３
〜10mmであれば、燃焼の有無の検出が充分に出来る。一
方、二段目燃料９は二段目燃料ノズル27より供給され、
二段目燃焼用空気28と混合器29の内部で混合し、予混合
燃料となり、主室ライナ30で囲まれた後部燃焼室22の内
部で燃焼を行なう。二段目の予混合ガス31は一段目の火
炎25を着火源としている。後部燃焼室22における燃焼火
炎35温度を検出するセンサ32は混合器28の後流に位置
し、頭部燃焼火炎を検出するセンサ26と同様に空気流ガ
イドであるフロースリーブ34を貫通し、さらに、主室ラ
イナ29の壁を貫通し、内壁面より３〜10mm突出た位置に
設置される。そして、温度を検出しその信号を判定器20
に導きガスタービンの制御信号に用いる。
ル24により噴出した燃料８は燃焼し火炎25を形成する。
そして、この温度を検出するためのセンサ26は空気流ガ
イドであるフロースリーブ33を貫通し、さらに、頭部燃
焼室壁を貫通し、内壁面より若干内側に突出し取付けら
れる。燃焼ガス温度は壁面より内部の方がより高いため
のセンサ26の突出し量が大きいと、焼損してしまうこの
ため突出量は内壁面より３〜10mm程度が最適であり、３
〜10mmであれば、燃焼の有無の検出が充分に出来る。一
方、二段目燃料９は二段目燃料ノズル27より供給され、
二段目燃焼用空気28と混合器29の内部で混合し、予混合
燃料となり、主室ライナ30で囲まれた後部燃焼室22の内
部で燃焼を行なう。二段目の予混合ガス31は一段目の火
炎25を着火源としている。後部燃焼室22における燃焼火
炎35温度を検出するセンサ32は混合器28の後流に位置
し、頭部燃焼火炎を検出するセンサ26と同様に空気流ガ
イドであるフロースリーブ34を貫通し、さらに、主室ラ
イナ29の壁を貫通し、内壁面より３〜10mm突出た位置に
設置される。そして、温度を検出しその信号を判定器20
に導きガスタービンの制御信号に用いる。
第３図に温度センサ26取付けの一例を示す。
外筒壁に温度センサ26を取付ける。このセンサはフリ
ースリーブ33を貫通し、さらに、頭部燃焼室を形成する
内筒６を貫通し、頭部燃焼火炎25に温度センサを突出す
る。温度センサの先端36は熱電対方式を採用した例であ
り、測温抵抗体等でも可能である場合によつては、火炎
検知器でも良い。又、センサの信頼性を向上するため、
あるいは、誤動作等を防ぐため第４図に示すように、夫
々の燃焼室に二ケ以上複数個のセンサ26a,26bを取付け
ることにより精度の良い燃焼温度の検出が出来るもので
あり、燃焼器の燃焼状態診断を行なうことが出来る。
ースリーブ33を貫通し、さらに、頭部燃焼室を形成する
内筒６を貫通し、頭部燃焼火炎25に温度センサを突出す
る。温度センサの先端36は熱電対方式を採用した例であ
り、測温抵抗体等でも可能である場合によつては、火炎
検知器でも良い。又、センサの信頼性を向上するため、
あるいは、誤動作等を防ぐため第４図に示すように、夫
々の燃焼室に二ケ以上複数個のセンサ26a,26bを取付け
ることにより精度の良い燃焼温度の検出が出来るもので
あり、燃焼器の燃焼状態診断を行なうことが出来る。
第５図にガスタービンの運転状態を示す。
ガスタービン起動、すなわち、着火から約1/4負荷ま
では、Ｇで示すように、一段目燃料８のみで行ない約1/
4負荷において、１段目燃料を減少Ｇ′させ、これに見
合う二段目燃料9Hを投入する、いわゆる、燃料切換が行
なわれる。これ以上の負荷では一段目と二段目の燃料を
G,Hの様に共に増大させ、負荷の上昇を図る。一方、Ｃ
線に示すように、空気流量は着火と共にタービン回転数
が上昇し、0/4負荷でタービン回転数が100％となるため
空気流量は100％となる、そして、それ以上の負荷では
空気流量一定となる。また、本発明のポイントとなる、
頭部、および、後部における燃焼ガス温度は、まず頭部
の火炎は着火と同時に、Ａ線で示すように上昇する。そ
してH1のように二段目燃料が投入されるまでは燃料増加
に伴い、上昇傾向となる。又、1/4負荷では一段目燃料
がG1のように減少するため、温度は低下し、1/4負荷以
上では、G2に示すように、燃料流量の増加と共に火炎温
度はB1に示すように上昇の傾向となる。一方、後部燃焼
室の火炎温度は二段目燃料の投入と同時に増加し負荷上
昇に伴い予混合器内の燃料と空気流量比が一定となるよ
うに、燃料，空気の増加を行なうため混合比一定の燃焼
を行うため燃焼温度は、C2に示すように、一定となる。
一方、ここで1/4負荷で、頭部燃焼が失火した場合に
は、B2に示すように温度が低下し、空気温度と同レベル
の温度になることにより異常、あるいは、失火の判定が
出来る。又、複数缶装備した燃焼器の燃焼温度レベルを
比較することにより、夫々、燃焼器間の偏差が把握でき
異常現象の早期発見が可能となる。
では、Ｇで示すように、一段目燃料８のみで行ない約1/
4負荷において、１段目燃料を減少Ｇ′させ、これに見
合う二段目燃料9Hを投入する、いわゆる、燃料切換が行
なわれる。これ以上の負荷では一段目と二段目の燃料を
G,Hの様に共に増大させ、負荷の上昇を図る。一方、Ｃ
線に示すように、空気流量は着火と共にタービン回転数
が上昇し、0/4負荷でタービン回転数が100％となるため
空気流量は100％となる、そして、それ以上の負荷では
空気流量一定となる。また、本発明のポイントとなる、
頭部、および、後部における燃焼ガス温度は、まず頭部
の火炎は着火と同時に、Ａ線で示すように上昇する。そ
してH1のように二段目燃料が投入されるまでは燃料増加
に伴い、上昇傾向となる。又、1/4負荷では一段目燃料
がG1のように減少するため、温度は低下し、1/4負荷以
上では、G2に示すように、燃料流量の増加と共に火炎温
度はB1に示すように上昇の傾向となる。一方、後部燃焼
室の火炎温度は二段目燃料の投入と同時に増加し負荷上
昇に伴い予混合器内の燃料と空気流量比が一定となるよ
うに、燃料，空気の増加を行なうため混合比一定の燃焼
を行うため燃焼温度は、C2に示すように、一定となる。
一方、ここで1/4負荷で、頭部燃焼が失火した場合に
は、B2に示すように温度が低下し、空気温度と同レベル
の温度になることにより異常、あるいは、失火の判定が
出来る。又、複数缶装備した燃焼器の燃焼温度レベルを
比較することにより、夫々、燃焼器間の偏差が把握でき
異常現象の早期発見が可能となる。
このようにA,B,C2,B2等の温度レベルにより頭部，後
部燃焼室の燃焼正常，異常を判定することが出来、燃焼
状態の診断が可能となる。
部燃焼室の燃焼正常，異常を判定することが出来、燃焼
状態の診断が可能となる。
この結果、異常燃焼運転を阻止でき、ガスタービンの
安全運転を継続することが出来る。
安全運転を継続することが出来る。
本発明は、さらに、NOX,COを常に低く抑えるような燃
焼制御を行なう。
焼制御を行なう。
それぞれの燃焼器における頭部燃焼室温度、および、
後部燃焼室温度を代表した燃焼温度の時間経過傾向を第
６図に示す。
後部燃焼室温度を代表した燃焼温度の時間経過傾向を第
６図に示す。
燃焼温度が平均レベル範囲ＫおよびＯ内にある時は、
全缶燃焼器は正常に運転されていることを示す。ところ
が、ある点（図中Ｋ′ポイント）から特定の燃焼現象が
生じ特定した燃焼器の頭部、あるいは、後部の燃焼温度
がＭ範囲において上昇している。この原因には頭部燃焼
温度の場合では燃料が過剰に供給されており、この結
果、頭部燃焼室で高温燃焼に起因しＭ範囲でNOXが多く
発生しているものであり、このNOXを低下するため燃焼
温度レベルを規定範囲内に抑えるように温度高となつて
燃焼器への一段目の燃料を減少するように流調弁を制御
する。この結果、Ｎを経てNOX上昇が抑えられる。Ｏに
示す正常な燃焼に復起するこのような温度上昇傾向が生
じた場合の制御は、後部燃焼室における燃焼状態変化に
も通じるものであり、NOX濃度を規制値レベルに抑える
には特有な燃焼器が高温度になつていることであり、平
均燃焼温度レベル内に燃焼温度を低下するように判定器
からの信号を用い二段目の燃料流量を制御し、正常燃焼
状態の運転を行なうものである。
全缶燃焼器は正常に運転されていることを示す。ところ
が、ある点（図中Ｋ′ポイント）から特定の燃焼現象が
生じ特定した燃焼器の頭部、あるいは、後部の燃焼温度
がＭ範囲において上昇している。この原因には頭部燃焼
温度の場合では燃料が過剰に供給されており、この結
果、頭部燃焼室で高温燃焼に起因しＭ範囲でNOXが多く
発生しているものであり、このNOXを低下するため燃焼
温度レベルを規定範囲内に抑えるように温度高となつて
燃焼器への一段目の燃料を減少するように流調弁を制御
する。この結果、Ｎを経てNOX上昇が抑えられる。Ｏに
示す正常な燃焼に復起するこのような温度上昇傾向が生
じた場合の制御は、後部燃焼室における燃焼状態変化に
も通じるものであり、NOX濃度を規制値レベルに抑える
には特有な燃焼器が高温度になつていることであり、平
均燃焼温度レベル内に燃焼温度を低下するように判定器
からの信号を用い二段目の燃料流量を制御し、正常燃焼
状態の運転を行なうものである。
一方、第７図に示すように燃焼温度が平均レベル範囲
から特定の燃焼器の頭部，後部燃焼温度が低くなつた現
象を示す。この結果は、空気が増加したか、あるいは、
燃料が減少し、Ｍ範囲に示すように、温度が低下してい
るものである。しかし、それぞれの燃焼器への空気流量
偏差は非常に小さいものであり、燃料流量変化に起因す
るものである。燃焼温度低の傾向は空気過剰となり燃焼
性能が低下し、一酸化炭素（CO）や未燃焼成分（UHC）
が発生し、ガスタービン効率低下の要因となる。さら
に、この温度降下が大になると燃焼を持続することは出
来ず、失火CO濃度限界にCO濃度が大となると失火に到る
ことになる。従つて温度降下傾向が生じたら判定器から
の信号をそれぞれの燃料供給系に設けた燃料流量制御弁
に作用させ燃焼温度を平均レベル範囲となるように燃料
流量の増加制御を行なう。このように、それぞれの燃焼
器に設けた温度センサからの信号は燃焼状態の診断が出
来るばかりでなく、NOX発生や、CO発生を抑制する制御
信号として用い、ガスタービンの安全運転、および、低
公害安定運転を実現するガスタービン燃焼器となる。
から特定の燃焼器の頭部，後部燃焼温度が低くなつた現
象を示す。この結果は、空気が増加したか、あるいは、
燃料が減少し、Ｍ範囲に示すように、温度が低下してい
るものである。しかし、それぞれの燃焼器への空気流量
偏差は非常に小さいものであり、燃料流量変化に起因す
るものである。燃焼温度低の傾向は空気過剰となり燃焼
性能が低下し、一酸化炭素（CO）や未燃焼成分（UHC）
が発生し、ガスタービン効率低下の要因となる。さら
に、この温度降下が大になると燃焼を持続することは出
来ず、失火CO濃度限界にCO濃度が大となると失火に到る
ことになる。従つて温度降下傾向が生じたら判定器から
の信号をそれぞれの燃料供給系に設けた燃料流量制御弁
に作用させ燃焼温度を平均レベル範囲となるように燃料
流量の増加制御を行なう。このように、それぞれの燃焼
器に設けた温度センサからの信号は燃焼状態の診断が出
来るばかりでなく、NOX発生や、CO発生を抑制する制御
信号として用い、ガスタービンの安全運転、および、低
公害安定運転を実現するガスタービン燃焼器となる。
本発明によれば、頭部燃焼室内の温度を検出し、この
検出された頭部燃焼室内の温度を基に頭部燃焼室の燃焼
状態を判定し、頭部燃焼室の失火や異常燃焼等を避ける
ように運転することができるという効果を奏する。
検出された頭部燃焼室内の温度を基に頭部燃焼室の燃焼
状態を判定し、頭部燃焼室の失火や異常燃焼等を避ける
ように運転することができるという効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はガスター
ビンの系統図、第３図，第４図は本発明の実施例センサ
取付部の断面図、第５図はガスタービンの運転状態の特
性図、第６図，第７図は制御例の説明図である。 １……圧縮機、２……タービン、３……燃焼器、21……
頭部燃焼室、22……後部燃焼室、26……温度センサ、32
……温度センサ。
ビンの系統図、第３図，第４図は本発明の実施例センサ
取付部の断面図、第５図はガスタービンの運転状態の特
性図、第６図，第７図は制御例の説明図である。 １……圧縮機、２……タービン、３……燃焼器、21……
頭部燃焼室、22……後部燃焼室、26……温度センサ、32
……温度センサ。
フロントページの続き (72)発明者 桐上 清一 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 飯塚 信之 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 熊田 和彦 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 広瀬 文之 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 鷹羽 稔 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 古賀 嗣明 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 平１−159423（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−92326（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−69424（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−267529（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23R 3/00 F02C 9/00
Claims (5)
- 【請求項１】拡散燃焼火炎を形成する頭部燃焼室と、前
記頭部燃焼室の下流側に位置し予混合燃焼火炎を形成す
る後部燃焼室と、前記頭部燃焼室の外周側に隣接して位
置し前記頭部燃焼室へ供給する空気が流通する空気流路
とを備えたガスタービン燃焼器において、 前記空気流路及び前記頭部燃焼室の側壁を貫通して形成
されて前記頭部燃焼室内の温度を検出する温度検出器を
備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 【請求項２】前記温度検出器は、その先端部が前記頭部
燃焼室の内壁面を基準に前記頭部燃焼室の内側方向へ３
〜10mm突き出して形成されることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載のガスタービン燃焼器。 - 【請求項３】前記温度検出器で検出された温度が所定温
度まで低下したことを判定して、前記頭部燃焼室及び前
記後部燃焼室へ供給する燃料を遮断する制御判定器を備
えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のガ
スタービン燃焼器。 - 【請求項４】拡散燃焼火炎を形成する頭部燃焼室と、前
記頭部燃焼室の下流側に位置し予混合燃焼火炎を形成す
る後部燃焼室と、前記頭部燃焼室の外周側に隣接して位
置し前記頭部燃焼室へ供給する空気が流通する空気流路
とを有する燃焼器を複数個備えたガスタービン燃焼器に
おいて、 前記燃焼器は、前記空気流路及び前記頭部燃焼室の側壁
を貫通して形成されて前記頭部燃焼室内の温度を検出す
る温度検出器を有し、 前記温度検出器の信号を基に各燃焼器のNOx或いはCOの
濃度偏差を低減するように前記濃度偏差の大きい燃焼器
への燃料供給量を変更するよう制御する制御判定器を備
えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 【請求項５】拡散燃焼火炎を形成する頭部燃焼室と、前
記頭部燃焼室の下流側に位置し予混合燃焼火炎を形成す
る後部燃焼室と、前記頭部燃焼室の外周側に隣接して位
置し前記頭部燃焼室へ供給する空気が流通する空気流路
とを有する燃焼器を複数個備えたガスタービン燃焼器に
おいて、 前記燃焼器は、前記空気流路及び前記頭部燃焼室の側壁
を貫通して形成されて前記頭部燃焼室内の温度を検出す
る温度検出器を有し、 前記温度検出器の信号を基に各燃焼器の燃焼温度偏差を
低減するように前記燃焼温度偏差の大きい燃焼器への燃
料供給量を変更するよう制御する制御判定器を備えたこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1237062A JP2972236B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1237062A JP2972236B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | ガスタービン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03102118A JPH03102118A (ja) | 1991-04-26 |
| JP2972236B2 true JP2972236B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=17009856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1237062A Expired - Fee Related JP2972236B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2972236B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109556709A (zh) * | 2018-12-02 | 2019-04-02 | 陕西航空电气有限责任公司 | 一种组合结构的航空发动机离子火焰探测器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5669424A (en) * | 1979-11-08 | 1981-06-10 | Hitachi Ltd | Controller for flow rate of fuel for gas turbine |
| JPS5692326A (en) * | 1979-12-26 | 1981-07-27 | Hitachi Ltd | Method of and apparatus for controlling combustion of gas turbine |
| JPH0621571B2 (ja) * | 1986-05-16 | 1994-03-23 | 株式会社日立製作所 | ガスタ−ビン燃焼器 |
| JPH01159423A (ja) * | 1987-12-16 | 1989-06-22 | Hitachi Ltd | 燃焼器の燃焼安全装置 |
-
1989
- 1989-09-14 JP JP1237062A patent/JP2972236B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03102118A (ja) | 1991-04-26 |
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|---|---|---|---|
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