JP3035088B2 - Gas turbine combustor - Google Patents

Gas turbine combustor

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JP3035088B2
JP3035088B2 JP4244032A JP24403292A JP3035088B2 JP 3035088 B2 JP3035088 B2 JP 3035088B2 JP 4244032 A JP4244032 A JP 4244032A JP 24403292 A JP24403292 A JP 24403292A JP 3035088 B2 JP3035088 B2 JP 3035088B2
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gas turbine
torch
turbine combustor
plasma
pilot
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利光 一ノ瀬
君代 徳田
英明 太田
康弘 岩村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン用燃焼器
に関し、更に詳細には、事業用・産業用ガスタービンに
用いられる燃焼器のパイロットトーチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustor for a gas turbine, and more particularly to a pilot torch for a combustor used in a commercial or industrial gas turbine.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3に示すように、ガスタービン用燃焼
器1は、一般に、中心にパイロットトーチ2を配置し、
その周りに複数のメインバーナ3を同心円状に配置した
構成となっている。そして、このようなガスタービン用
燃焼器1において、メインバーナ3は、通常、空気比が
非常に高い希薄状態で燃焼を行せるため、自燃すること
が困難であることから、燃焼安定化のために、従来はパ
イロットトーチ2として拡散炎トーチを用いている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 3, a gas turbine combustor 1 generally has a pilot torch 2 disposed at the center thereof.
A plurality of main burners 3 are arranged concentrically therearound. In such a gas turbine combustor 1, the main burner 3 can normally perform combustion in a lean state with an extremely high air ratio, and is difficult to self-combust. Conventionally, a diffusion flame torch is used as the pilot torch 2.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように従来のガス
タービン用燃焼器1にあっては、メインバーナ3の希薄
燃料の安定燃焼のためにパイロットトーチとして拡散炎
トーチ2を用いているが、ガスタービン排ガス中のNO
xはその約5割がこの拡散炎トーチ2によって発生して
いることが種々の実験データにより明らかになってお
り、このためパイロットトーチにおけるNOxの低減化
が課題となっている。
As described above, in the conventional gas turbine combustor 1, the diffusion flame torch 2 is used as a pilot torch for stable combustion of the lean fuel of the main burner 3. NO in gas turbine exhaust gas
It has been clarified from various experimental data that about 50% of x is generated by the diffusion flame torch 2, and therefore, reduction of NOx in the pilot torch has been an issue.

【0004】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、メインバーナの希薄燃料
の安定燃焼に加え、低NOxが実現可能なパイロットト
ーチを備えたガスタービン用燃焼器を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and in addition to stable combustion of lean fuel in a main burner, combustion for a gas turbine equipped with a pilot torch capable of realizing low NOx. The purpose is to provide a vessel.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、中心に配置され且つ電離ガスを噴出す
るパイロットトーチとしてのプラズマトーチと、その周
りに同心円状に配置され且つ予混合ガスを噴出する複数
のメインバーナとを備えたガスタービン用燃焼器を用い
たものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a centrally- located and ejecting ionized gas.
Plasma torch as a pilot torch
Multiple concentrically arranged and ejects premixed gas
And a gas turbine combustor provided with a main burner .

【0006】[0006]

【作用】プラズマ中に含まれているイオンや活性種は反
応性が高くて燃焼反応を促進させること、及びプラズマ
は拡大ゼルドビッチ機構と直接関係なくNOの発生は非
常に少ないことから、ガスタービン用燃焼器のパイロッ
トトーチとしてプラズマトーチを用いることにより、ガ
スタービン用燃焼器の燃焼安定化と低NOx化とが同時
に行われる。
[Function] The ions and active species contained in the plasma are highly reactive and promote the combustion reaction, and the plasma generates very little NO irrespective of the extended Zeldbitch mechanism. By using the plasma torch as the pilot torch of the combustor, the combustion stabilization of the gas turbine combustor and the reduction of NOx are simultaneously performed.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0008】図1は、本発明に係るガスタービン用燃焼
器の一例を示す概略構成図である。図1において、ガス
タービン用燃焼器11は、図3に示した従来例と同様
に、中心にパイロットトーチ12を配置し、その周りに
複数のメインバーナ13を同心円状に配置した構成とな
っている。そして、本発明によれば、パイロットトーチ
12としてプラズマトーチが用いられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a gas turbine combustor according to the present invention. 1, a gas turbine combustor 11 has a configuration in which a pilot torch 12 is arranged at the center and a plurality of main burners 13 are arranged concentrically around the pilot torch 12, similarly to the conventional example shown in FIG. I have. According to the present invention, a plasma torch is used as the pilot torch 12.

【0009】このプラズマトーチ12は、図2に示すよ
うに、正電極14と負電極15との間に電源16によっ
て電界が形成され、この電界によって、プラズマトーチ
12内に導かれたプラズマ用ガス17が電離され、プラ
ズマ17′(図1参照)状態となる。一方、図1に示す
ように、各メインバーナ13からは燃料18と空気19
の予混合ガス20が供給されており、この予混合ガス2
0がプラズマ17′のエネルギによって着火され、これ
によりガスタービン用燃焼器11の燃焼安定化、及び低
NOx化が同時に行われる。
As shown in FIG. 2, in the plasma torch 12, an electric field is formed between a positive electrode 14 and a negative electrode 15 by a power supply 16, and the electric field is introduced into the plasma torch 12 by the electric field. 17 is ionized and becomes a plasma 17 '(see FIG. 1). On the other hand, as shown in FIG.
Of the premixed gas 20 is supplied.
0 is ignited by the energy of the plasma 17 ', thereby stabilizing the combustion of the gas turbine combustor 11 and reducing NOx at the same time.

【0010】すなわち、プラズマトーチはAr,H2
CO2などのガス流を電界によって電離させる装置であ
り、プラズマ中には、通常の分子・原子に比べてエネル
ギー準位の高いイオンや活性種が多く含まれている。そ
して、これらプラズマ中のイオン・活性種は通常のガス
に比べて反応性が高く、燃焼反応を促進させることが知
られている。したがって、ガスタービン用燃焼器11の
パイロットトーチとしてプラズマトーチ12を用いるこ
とにより、メインバーナ13の希薄な燃料ガスを安定燃
焼させることが可能である。
That is, the plasma torch is composed of Ar, H 2 ,
This is a device for ionizing a gas flow such as CO 2 by an electric field. The plasma contains many ions and active species having higher energy levels than ordinary molecules and atoms. It is known that the ions and active species in these plasmas have higher reactivity than ordinary gases and promote the combustion reaction. Therefore, by using the plasma torch 12 as the pilot torch of the gas turbine combustor 11, the lean fuel gas of the main burner 13 can be stably burned.

【0011】また、一般にNOxの発生は、次の拡大ゼ
ルドビッチ機構により説明されている。
In general, the generation of NOx is explained by the following enlarged Zeldbitch mechanism.

【化1】 Embedded image

【化2】 Embedded image

【化3】 Embedded image

【0012】そして、Ar、H2,CO2などのプラズマ
は、この拡大ゼルドビッチ機構とは直接関係しないた
め、NOの発生は非常に少ない。したがって、ガスター
ビン用燃焼器11のパイロットトーチとしてプラズマト
ーチ12を用いることにより、ガスタービン用燃焼器の
燃焼安定化に加え、低NOx化も同時に実現でき、一実
験例によれば次の表1に示すようにメインバーナで67
%、パイロットトーチで50%、全体で58%、NOx
を低減することができた。
[0012] Since plasma such as Ar, H 2 , and CO 2 is not directly related to the extended Zeldovich mechanism, generation of NO is extremely small. Therefore, by using the plasma torch 12 as the pilot torch of the gas turbine combustor 11, in addition to stabilizing the combustion of the gas turbine combustor, low NOx can be realized at the same time. 67 with main burner as shown
%, Pilot torch 50%, total 58%, NOx
Was able to be reduced.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】[0014]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、中
心にパイロットトーチを配置し、該パイロットトーチの
周りにメインバーナを配置してなるガスタービン用燃焼
器において、前記パイロットトーチとして電離ガスを噴
出するプラズマトーチを用いたことにより、ガスタービ
ン用燃焼器の燃焼安定化及び低NOx化を同時に実現で
きる。
As described above, according to the present invention, the pilot torch is arranged at the center, and
In a gas turbine combustor having a main burner disposed therearound, by using a plasma torch for ejecting ionized gas as the pilot torch, the combustion stabilization of the gas turbine combustor and the reduction of NOx can be simultaneously realized. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るガスタービン用燃焼器の一例を示
す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a gas turbine combustor according to the present invention.

【図2】本発明にしたがってパイロットトーチとして用
いられるプラズマトーチの一例を示す概略構成図であ
る。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a plasma torch used as a pilot torch according to the present invention.

【図3】従来のガスタービン用燃焼器を示す正面図であ
る。
FIG. 3 is a front view showing a conventional gas turbine combustor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ガスタービン用燃焼器 12 プラズマトーチ(パイロットトーチ) 13 メインバーナ 14 正電極 15 負電極 16 電源 17 プラズマ用ガス 17′ プラズマ 18 燃料 19 空気 20 予混合ガス Reference Signs List 11 Combustor for gas turbine 12 Plasma torch (pilot torch) 13 Main burner 14 Positive electrode 15 Negative electrode 16 Power supply 17 Plasma gas 17 'Plasma 18 Fuel 19 Air 20 Premix gas

フロントページの続き (72)発明者 岩村 康弘 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目8番地 1 三菱重工業株式会社 基盤技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平4−136603(JP,A) 特開 昭62−62116(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23Q 9/00 F23C 11/00 309 F23R 3/18 Continuation of front page (72) Inventor Yasuhiro Iwamura 1-8-1 Koura, Kanazawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 1 Mitsubishi Electric Corporation Basic Technology Research Laboratory (56) References JP-A-4-136603 (JP, A) JP-A Sho 62-62116 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F23Q 9/00 F23C 11/00 309 F23R 3/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 中心に配置され且つ電離ガスを噴出する
パイロットトーチとしてのプラズマトーチと、 その周りに同心円状に配置され且つ予混合ガスを噴出す
る複数のメインバーナとを備えた ガスタービン用燃焼
器。
1. A centrally located and ejecting ionized gas
Plasma torch as pilot torch and concentrically arranged around it and ejects premixed gas
A gas turbine combustor provided with a plurality of main burners .
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