JP3110558B2 - Combustor combustion method - Google Patents

Combustor combustion method

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JP3110558B2
JP3110558B2 JP04174965A JP17496592A JP3110558B2 JP 3110558 B2 JP3110558 B2 JP 3110558B2 JP 04174965 A JP04174965 A JP 04174965A JP 17496592 A JP17496592 A JP 17496592A JP 3110558 B2 JP3110558 B2 JP 3110558B2
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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】本発明は排ガス中の窒素酸化物
(NOX )の濃度を低減させる燃焼器の燃焼方法に関す
る。
The present invention relates to a method of combustion combustor to reduce the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas (NO X).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境面への配慮から、燃焼により
生成される窒素酸化物(NOX )の大気への放出が大き
な問題となっているが、天然ガスを燃料とする通常の燃
焼装置から排出されるNOX は空気中の窒素が高温領域
において酸化されるいわゆるサーマルNOX である。
In recent years, in consideration of environmental, although release into the atmosphere of nitrogen oxides generated by combustion (NO X) is a major problem, conventional combustion device for a natural gas NO X discharged from a so-called thermal NO X which nitrogen in the air are oxidized in the high temperature region.

【0003】燃焼装置の1つとしてのガスタービン用燃
焼器について考えてみると、従来のこの種の燃焼器では
安定した燃焼の得られる拡散燃焼が用いられているが、
燃料・空気混合気の燃焼は2000℃前後の断熱的な火
炎温度を生じる。この高温の燃焼ガスは温度を下げるた
めに空気と混合されるが、拡散火炎の表面が高温度であ
るために許容できない量のNOX が生成される。しかし
このサーマルNOX の生成は温度の上昇に対し指数関数
的に上昇するために、燃焼火炎の温度を少し下げること
によってNOX の生成は大幅に低減できる。燃焼火炎の
温度を下げるための有効な手段の一つとして、燃料と燃
焼空気とを燃焼前に混合し、希薄な混合ガスとして燃焼
させる予混合燃焼法が知られている。
[0003] Considering a gas turbine combustor as one of the combustion devices, a conventional combustion combustor of this type employs diffusion combustion capable of obtaining stable combustion.
The combustion of the fuel / air mixture produces an adiabatic flame temperature of around 2000 ° C. This high-temperature combustion gas is mixed with the air to lower the temperature, NO X amount unacceptable for the surface of the diffusion flame is high temperature is generated. However, since the generation of the thermal NO X increases exponentially with the rise in temperature, the NO X generation can be greatly reduced by slightly lowering the temperature of the combustion flame. As one of effective means for lowering the temperature of a combustion flame, a premixed combustion method in which fuel and combustion air are mixed before combustion and burned as a lean mixed gas is known.

【0004】しかし、ガスタービンエンジンの燃焼器の
ような一定稜の空気が供給される予混合燃焼において、
定格付近でNOX と完全燃焼とを達成しようと調整する
と、負荷を下げた未燃焼分の急激な増加や火炎の吹き消
えが発生する。
[0004] However, in premixed combustion in which air of a constant edge is supplied, such as a combustor of a gas turbine engine,
When you adjust trying to achieve a complete combustion and NO X in the vicinity of the rated, unburnt blow-off of the rapid increase and flame is generated in lowering the load.

【0005】そこで本発明者らは、特願平3−3401
75号において、中心部に着火用燃焼ガス噴出孔を設
け、その周囲に空気と燃料ガスとの混合比が一定である
1次燃焼用混合ガスの噴出孔と、さらにその外周に空気
と燃料ガスとの混合比が可変の2次燃焼用混合ガスの噴
出孔とを同心状に設けた燃焼装置を提案するとともに、
この燃焼装置を用いて、起動時は着火用燃料ガス噴出孔
から着火用燃料ガスを噴出させて燃焼させるとともに、
1次燃焼用混合ガス噴出孔からは空気と1次燃料ガスと
の混合ガスを噴出させて燃焼させ、起動後は2次燃焼用
混合ガス噴出孔から負荷に対応した組成比の空気と2次
燃料ガスとの混合ガスを噴出させて燃焼させ、その後着
火用燃料ガスを絞り込み、1次燃焼用混合ガスは一定に
供給して燃焼を継続させるようにした燃焼方法を提供し
た。
[0005] The inventors of the present invention have proposed in Japanese Patent Application No. Hei.
No. 75, a combustion gas injection hole for ignition is provided in the center, and an injection hole for primary combustion mixed gas in which the mixing ratio of air and fuel gas is constant around the hole; And a combustion device having concentrically provided a secondary combustion mixed gas ejection hole having a variable mixing ratio with
Using this combustion device, at the time of startup, while igniting fuel gas is ejected from the ignition fuel gas ejection hole and burned,
A mixed gas of air and primary fuel gas is ejected from the primary combustion mixed gas ejection hole and burned, and after starting, air having a composition ratio corresponding to the load and secondary air are mixed from the secondary combustion mixed gas ejection hole. The present invention provides a combustion method in which a mixed gas with a fuel gas is ejected and burned, and then a fuel gas for ignition is narrowed down, and the mixed gas for primary combustion is supplied at a constant rate to continue the combustion.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の構造の燃焼装置
および燃焼方法により、燃焼用空気が一定量供給される
予混合燃焼において、NOX の排出と未燃焼成分の排出
をともに低い値を示す範囲を大きく広げることができた
が、燃焼装置の最高負荷時にNOX の排出と未燃焼成分
(CO)の排出をともに抑えた燃焼を行った場合、図6
にAで示すように1次燃焼用混合ガスの空気比を1.5
のような高空気比にした場合は負荷を絞ってゆくとある
負荷率a以下では未燃焼成分が多量に排出されることに
なり、燃焼器の効率低下をきたす。また、最高負荷から
未燃焼成分が排出され始めるまでの負荷範囲を広げるた
めに、1次燃焼用混合ガスの設定混合比を低空気比(例
えば1.3)に変更すると、同図にBで示すように最高
負荷時近くにおけるNOX の排出量が増加してしまい低
NOX 性能が損なわれる。
The combustion device and combustion method of the structure ## 0006], shown in the pre-mix combustion air for combustion is a certain amount supplied, together low emissions of exhaust and unburned components of the NO X If it was possible to extend the range increases, which were both suppressed combustion emissions emissions and unburned components of the maximum load during the NO X in the combustion device (CO), 6
As shown by A, the air ratio of the primary combustion mixed gas is set to 1.5.
In the case of a high air ratio as described above, if the load is reduced, a large amount of unburned components will be discharged at a certain load factor a or lower, and the efficiency of the combustor will be reduced. When the set mixing ratio of the primary combustion mixed gas is changed to a low air ratio (for example, 1.3) in order to widen the load range from the maximum load to the start of discharge of unburned components, B in FIG. low NO X performance is impaired emissions of the NO X in the vicinity at the highest load will be increased as shown.

【0007】A、Bいずれの場合も低NOX かつ低未燃
焼成分で運転できるこの程度の負荷範囲が得られれば、
負荷に応じ燃料ガスと空気とをともに制御する通常の燃
焼装置では余り問題にならないが、ガスタービンエンジ
ン用燃焼器のような一定の空気量で燃焼させる特殊な用
途においてはもの足りず、燃焼器の効率が低下する。
In both cases A and B, if such a load range that can be operated with low NO X and low unburned components is obtained,
Normal combustion equipment that controls both fuel gas and air according to the load does not cause much problem, but it is not sufficient for special applications that burn with a fixed amount of air, such as a gas turbine engine combustor. The efficiency of the system decreases.

【0008】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、低NOX 性能を維持したまま最高負荷から未燃焼
成分(CO)が排出され始めるまでの負荷範囲を広げる
ことを目的とする。
[0008] The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is unburned components from the maximum load while maintaining low NO X performance (CO) extending the load range up begins to discharge.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】外側容器と内側容器とを
備え、該外側容器と該内側容器との間に外部から空気が
供給される空気導入口を形成し、前記内側容器の中心部
分に着火用燃料ガス噴出孔を設け、該着火用燃料ガス噴
出孔の周囲に前記空気導入口に連通し、かつ該空気導入
口からの空気の流入時に燃料ガスを噴出し、空気と該燃
料ガスとを予め混合した1次燃焼用予混合ガスを噴出さ
せる1次燃焼用予混合ガス噴出孔を同心円状に設け、更
に前記空気導入口に連通し、かつ該空気導入口からの空
気の流入時に負荷に応じて燃料ガスの供給量を制御して
噴出し、空気と燃料ガスとが予め混合され、かつその混
合比が可変である2次燃焼用予混合ガスを噴出させる2
次燃焼用予混合ガス噴出孔を前記1次燃焼用予混合ガス
噴出孔と同一噴出方向で、かつ隔壁を隔てて該第1次燃
焼用予混合ガス噴出孔の外周に同心円状に設け、前記着
火用燃料ガス噴出孔から着火用燃料ガスを噴出させて燃
焼させ、これと同時に燃焼装置形状により流入量が一定
となる空気と、空気と燃料ガスとの混合比が燃焼室での
火炎を安定に維持するに必要な混合比にした1次燃焼用
予混合ガスを前記1次燃焼用予混合ガス噴出孔から噴出
して燃焼させ、1次燃焼用予混合ガスが着火した後前記
着火用燃料ガスの供給を必要に応じて停止もしくは減量
し、その後負荷に応じて増減量する燃料ガスと負荷によ
らず燃焼装置形状により流入量が一定となる空気とから
なる2次燃焼用予混合ガスを前記2次燃焼用予混合ガス
噴出孔から噴出して燃焼させ、その後負荷の変動に応じ
て2次燃焼用混合ガス中の燃料ガスの比率を制御し、前
記1次燃焼用予混合ガスによる火炎がパイロット的火炎
として作用して2次燃焼用予混合ガスと一体となって燃
焼するように構成した燃焼器における燃焼方法におい
て、最高負荷時においてはNOxの排出量が最低となる
ように、前記1次燃焼用予混合ガスの燃料ガスの噴出量
および2次燃焼用予混合ガスの燃料ガスの噴出量とをそ
れぞれ設定して燃焼させ、負荷が所定値以下に到ったと
きは、前記1次燃焼用予混合ガス中の燃料ガスを所定量
増加させるとともに、前記2次燃焼用予混合ガス中の燃
料ガスを所定量減少させることとした。
An outer container and an inner container are provided, and an air inlet through which air is supplied from the outside is formed between the outer container and the inner container. An ignition fuel gas ejection hole is provided, and the fuel gas ejection hole is provided around the ignition fuel gas ejection hole, and the fuel gas is ejected when air flows in from the air introduction port. A primary combustion premixed gas ejection hole for ejecting a primary combustion premixed gas premixed with water is provided concentrically, and further communicates with the air inlet, and a load is applied when air flows in from the air inlet. The supply amount of the fuel gas is controlled in accordance with the pressure, and the fuel gas is blown out, and the premixed gas for secondary combustion in which the air and the fuel gas are mixed in advance and the mixing ratio is variable is blown out.
The secondary combustion premixed gas ejection hole is provided concentrically on the outer periphery of the primary combustion premixed gas ejection hole in the same ejection direction as the primary combustion premixed gas ejection hole and across a partition wall. The fuel gas for ignition is ejected from the fuel gas ejection hole and burned, and at the same time, the mixing ratio of air and fuel gas whose air inflow is constant by the shape of the combustion device stabilizes the flame in the combustion chamber. The primary combustion premixed gas having a mixing ratio necessary to maintain the primary combustion premixed gas is ejected from the primary combustion premixed gas ejection hole and burned, and after the primary combustion premixed gas is ignited, the ignition fuel The supply of gas is stopped or reduced as necessary, and then the premixed gas for secondary combustion is composed of fuel gas that increases or decreases according to the load and air whose inflow is constant depending on the shape of the combustion device regardless of the load. Ejection from the secondary combustion premixed gas injection hole The fuel is burned, and then the ratio of the fuel gas in the mixed gas for secondary combustion is controlled in accordance with the fluctuation of the load. The flame of the premixed gas for primary combustion acts as a pilot flame to perform premixing for secondary combustion. In the combustion method in the combustor configured to burn integrally with the gas, the injection amount of the fuel gas of the primary combustion premixed gas and the emission amount of the primary combustion premixed gas are set so that the emission amount of NOx is minimized at the time of the maximum load. When the amount of fuel gas of the secondary combustion premixed gas and the amount of fuel gas to be injected are set and burned, when the load reaches a predetermined value or less, the fuel gas in the primary combustion premixed gas is increased by a predetermined amount. At the same time, the fuel gas in the secondary combustion premixed gas is reduced by a predetermined amount.

【0010】[0010]

【作用】このような燃焼方法によれば簡単な燃料ガスの
供給量の制御だけでNOX の排出および未燃焼成分の排
出がともに低い値を示す燃焼範囲を広げることができ
る。
[Action] it is possible to widen the flammable range exhibiting such both low discharge of emissions and unburned components of the NO X control only the supply amount of the simple fuel gas according to the combustion method.

【0011】[0011]

【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は本発明方法を適用するガスタービン
用燃焼器の一実施例の軸方向断面図であり、図2は同燃
焼器の端面図である。
FIG. 1 is an axial sectional view of one embodiment of a gas turbine combustor to which the present invention is applied, and FIG. 2 is an end view of the combustor.

【0013】燃焼器は、フランジ付き筒体100の内部
の軸方向ほぼ中央より前部(図において左側)に燃焼ガ
ス噴出ブロック10が支持され、この燃焼ガス噴出ブロ
ック10に結合されて燃焼筒20が配置され、燃焼筒2
0の内部は燃焼室20aを形成している。
In the combustor, a combustion gas ejection block 10 is supported at a position (left side in the figure) of the inside of a flanged cylinder 100 in the axial direction substantially at the center thereof, and is connected to the combustion gas ejection block 10 to form a combustion cylinder 20. Is arranged and the combustion cylinder 2
0 forms a combustion chamber 20a.

【0014】燃焼ガス噴出ブロック10には、図2から
よくわかるように、中央に着火用燃料ガス噴出孔1が形
成され、その周囲に環状の1次燃焼用混合ガス噴出孔2
が形成され、さらにその周囲に環状の2次燃焼用混合ガ
ス噴出孔3が形成されており、1次燃焼用混合ガス噴出
孔2と2次燃焼用混合ガス噴出孔3との隔壁にはそれぞ
れの噴出孔に形成される火炎がその根本部分で影響し合
わないようにするためのつば4が設けられている。この
つば4により1次燃焼用混合ガス噴出孔2の前面に小さ
な燃焼空間Sが形成される。
As can be clearly understood from FIG. 2, an ignition fuel gas ejection hole 1 is formed at the center of the combustion gas ejection block 10, and an annular primary combustion mixed gas ejection hole 2 is formed therearound.
Are formed, and an annular mixed gas ejection hole for secondary combustion 3 is formed around the periphery thereof. Partition walls of the mixed gas ejection hole 2 for primary combustion and the mixed gas ejection hole 3 for secondary combustion are respectively provided on the partition walls. A collar 4 is provided to prevent the flame formed in the nozzle hole from affecting each other at its root. The flange 4 forms a small combustion space S in front of the primary combustion mixed gas ejection hole 2.

【0015】着火用燃料ガス噴出孔1には導管11を介
して着火用燃料ガスが供給され、1次燃焼用混合ガス噴
出孔2には導管12の先端から1次燃料ガスが噴出さ
れ、2次燃焼用混合ガス噴出孔3には導管13の先端か
ら2次燃料ガスが噴出されるようになっている。1次お
よび2次の燃焼用混合ガス噴出孔2および3の噴出端と
は反対端に旋回器(スワラー)14、15が取り付けら
れている。
An ignition fuel gas is supplied to the ignition fuel gas ejection hole 1 via a conduit 11, and a primary fuel gas is ejected from the tip of the conduit 12 to a primary combustion mixed gas ejection hole 2. The secondary fuel gas is jetted from the tip of the conduit 13 to the mixed gas jetting hole 3 for the next combustion. Swirlers (swirlers) 14 and 15 are attached to the opposite ends of the primary and secondary combustion mixed gas discharge holes 2 and 3 from the discharge ends.

【0016】一方、筒体100の後部(図において右
側)には空気導入口100aが形成されており、ここか
ら燃焼用空気が供給される。また1次および2次の燃焼
用混合ガス噴出孔2および3の噴出端とは反対側の端部
は旋回器14および15を介して筒体100の内部と連
通しており、空気も導入できるようになっている。
On the other hand, an air inlet 100a is formed at the rear (right side in the figure) of the cylindrical body 100, from which combustion air is supplied. Also, the ends of the primary and secondary combustion mixed gas injection holes 2 and 3 opposite to the injection ends communicate with the inside of the cylindrical body 100 via the swirlers 14 and 15, and air can be introduced. It has become.

【0017】燃料筒20の後端近くには燃焼筒20から
排出される燃焼排ガスを希釈してその温度を次段に接続
されるタービン(図示せず)に適した温度まで低下させ
る冷却空気を吹き込むための空気孔5が設けられてい
る。
Near the rear end of the fuel cylinder 20, cooling air for diluting the combustion exhaust gas discharged from the combustion cylinder 20 and lowering the temperature to a temperature suitable for a turbine (not shown) connected to the next stage is provided. An air hole 5 for blowing is provided.

【0018】図3は上記構成の燃焼器の燃焼制御回路の
ブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a combustion control circuit of the combustor having the above configuration.

【0019】図において、30は図1に示した本発明に
よる燃焼器、41は燃焼器30に供給される着火用燃料
ガスの供給量を調整する調整弁、42は同じく1次燃料
ガスの供給量を調整する調整弁、43は2次燃料ガスの
供給量を調整する調整弁、50は燃焼器30にほぼ一定
量の圧縮空気を供給する圧縮器、51は燃焼器30から
の燃焼排ガスで運転されるタービン、60はタービン5
1により駆動される発電機のごとき負荷、61は負荷の
出力(たとえば負荷が発電機の場合は発電される電力
量)を検出する出力検出器、70は出力検出器61の出
力に基づいてガス供給量を決定し調整弁42、43の開
度を制御して燃焼器30へのガス供給量を調整するコン
トローラである。
In the drawing, reference numeral 30 denotes a combustor according to the present invention shown in FIG. 1, reference numeral 41 denotes an adjusting valve for adjusting a supply amount of an ignition fuel gas supplied to the combustor 30, and reference numeral 42 denotes a supply of a primary fuel gas. An adjusting valve for adjusting the amount, an adjusting valve 43 for adjusting the supply amount of the secondary fuel gas, a compressor 50 for supplying a substantially constant amount of compressed air to the combustor 30, and a combustion exhaust gas 51 from the combustor 30. The turbine to be operated, 60 is the turbine 5
1, a load such as a generator driven by 1; 61, an output detector for detecting the output of the load (for example, the amount of generated power when the load is a generator); 70, a gas based on the output of the output detector 61; It is a controller that determines the supply amount and controls the opening of the regulating valves 42 and 43 to adjust the gas supply amount to the combustor 30.

【0020】次に図3に示した燃焼制御回路による燃焼
制御を図4により説明する。
Next, the combustion control by the combustion control circuit shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG.

【0021】まず、起動に当たって調整弁41を加減し
て着火用燃料ガスを導管11から着火用燃料ガス噴出孔
1に供給し、拡散燃焼を行わせる。噴出孔1からの火炎
はその後1次燃料ガスによって発生する予混合燃焼の火
炎を安定的に着火、燃焼させる役割を果たしている。次
いで導管12から1次燃料ガスを一定量供給し、空気比
1.3前後で1次燃焼用混合ガス噴出孔2に供給し、安
定して燃焼させた後、導管13から2次燃焼用混合ガス
噴出孔3に2次燃料ガスの供給を開始し、予混合燃焼を
行わせる。1次燃料ガスにより予混合火炎がパイロット
火炎的に作用し、2次燃料ガスによる予混合火炎の燃焼
を促進させるので、この時点で着火用燃料ガスは流量を
絞るかまたは供給を停止する。その後、2次燃料ガスの
供給量を次第に増加させることにより必要な燃焼量を得
る。
First, at the time of startup, the regulating valve 41 is adjusted to supply the ignition fuel gas from the conduit 11 to the ignition fuel gas ejection hole 1 to cause diffusion combustion. The flame from the ejection hole 1 plays a role of stably igniting and burning the premixed combustion flame generated by the primary fuel gas thereafter. Next, a fixed amount of primary fuel gas is supplied from the conduit 12 and supplied to the primary combustion mixed gas outlet 2 at an air ratio of about 1.3 to stably burn. The supply of the secondary fuel gas to the gas ejection holes 3 is started, and premix combustion is performed. Since the premixed flame acts like a pilot flame by the primary fuel gas and promotes the combustion of the premixed flame by the secondary fuel gas, the flow rate of the ignition fuel gas is reduced or the supply is stopped at this point. Thereafter, the required amount of combustion is obtained by gradually increasing the supply amount of the secondary fuel gas.

【0022】燃焼器30で生成されて後方に排出される
燃焼排ガスがタービン51に供給されると、負荷である
発電機60により発電され図示しない電気負荷に給電さ
れると、同時に出力検出器61により発電量が検出され
る。コントローラ70は出力検出器61の出力を監視し
ており、その出力からエンジン負荷率が予め定めた値C
%になったことを検出すると、調整弁42の開度を減少
しその後は負荷の大きさによらず一定とするとともに調
整弁43の開度を増大しその後は負荷に応じて変化させ
る。その結果、1次燃料ガスの供給量は一定量だけ減少
し(たとえばそれまでの約87%)、2次燃料ガスの供
給量は一定量だけ増加する(たとえばそれまでの114
%)。1次燃料ガスと2次燃料ガスの供給量を切り換え
るときのエンジン負荷率Cは燃焼器の構造や燃料ガスの
種類に応じて決定することができ、本発明者らの実験の
結果たとえば30%が適当であることが判明した。
When the combustion exhaust gas generated in the combustor 30 and discharged to the rear is supplied to the turbine 51, the power is generated by a generator 60 as a load and supplied to an electric load (not shown). The power generation amount is thus detected. The controller 70 monitors the output of the output detector 61, and determines from the output that the engine load factor is a predetermined value C.
%, The opening degree of the regulating valve 42 is decreased and thereafter kept constant irrespective of the size of the load, and the opening degree of the regulating valve 43 is increased and thereafter changed according to the load. As a result, the supply amount of the primary fuel gas is reduced by a certain amount (for example, about 87% of the previous amount), and the supply amount of the secondary fuel gas is increased by a certain amount (for example, the previous 114%).
%). The engine load factor C at the time of switching the supply amount of the primary fuel gas and the secondary fuel gas can be determined according to the structure of the combustor and the type of the fuel gas. Has proven to be suitable.

【0023】図5(a)および(b)は本発明者らの実
験により得られた結果に基づいてNOX の排出量と未燃
焼成分の排出量を従来の燃焼方法と比較して示した性能
比較図である。
[0023] FIGS. 5 (a) and (b) the emissions of emissions and unburned components of the NO X on the basis of the results obtained by experiments of the present inventors showed in comparison with the conventional combustion method It is a performance comparison figure.

【0024】図からわかるように、エンジン負荷率が1
00%から所定値Cまでの範囲においては、従来の低N
X 性能が維持され、負荷率Cからdまでの範囲におい
てはNOX の排出を多少の増加に抑えながら未燃焼成分
(Co)の排出を従来に比較して大幅に抑えられ、NO
X の排出と未燃焼成分の排出をともに低い値に抑えられ
る燃焼範囲が従来の(a〜b)から(a〜d)に広がっ
た。
As can be seen, the engine load factor is 1
In the range from 00% to the predetermined value C, the conventional low N
O X performance is maintained, the discharge significantly suppressed as compared with the conventional the unburned component (Co) while suppressing the slight increase emissions of the NO X in the range from the load factor C to d, NO
The combustion range in which both the emission of X and the emission of unburned components can be suppressed to low values has been widened from conventional (a-b) to (ad).

【0025】図中に示す一点鎖線は、従来の拡散燃焼型
ガスタービン燃焼器の一般的なNOX 排出量(300pp
m (O2 0%換算))を示す。実験によれば、所定の負
荷率C以下の範囲で1次燃料ガスの供給量を15%増加
したところ、低NOX 性と低未燃焼性を満足する範囲
(a〜d)が従来の範囲(a〜b)の60%増しになっ
たことが確認された。
The dashed line shown in the figure, typical NO X emissions conventional diffusion combustion type gas turbine combustor (300Pp
m (O 2 % conversion)). According to experiments, when the supply amount of the primary fuel gas has increased by 15% in the range predetermined load factor C, a range satisfying the low NO X and low unburned resistance (to d) is conventional range It was confirmed that (a-b) was increased by 60%.

【0026】上記実施例では、1次燃料ガスおよび2次
燃料ガスのガス供給量の切り換えは1回であるが、複数
回としてもよく、それによりNOX の排出量の増加と未
燃焼成分の増加を一層少なくすることができ低NOX
つ低未燃焼成分の燃焼範囲をさらに広げることができ
る。
[0026] In the above embodiment, the primary fuel gas and secondary fuel gas is switched to the gas supply amount is once, may be a plurality of times, whereby NO X emissions increase and the unburned components low NO X and combustion range of the low unburned component can be further reduced increase can be further widened.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、所定の
負荷率以下では1次燃料ガスの供給量を一定量だけ増加
させるとともに、2次燃料ガスの供給量は一定量だけ減
少させるようにしたので、高負荷時における低NOX
を維持するとともに、低負荷時でのNOX の排出量の増
加を低く抑え、未燃焼成分の排出が起らない燃焼範囲を
広げることができる。本発明によれば、燃料ガスの供給
量を制御するだけで、低NOX および低未燃焼成分で燃
焼可能な範囲を広げることができ、そのために燃焼器の
構造を変更したり、別の装置を付加したりする必要がな
い。
As described above, according to the present invention, the supply amount of the primary fuel gas is increased by a certain amount and the supply amount of the secondary fuel gas is decreased by a certain amount at a predetermined load factor or less. Therefore, it is possible to maintain the low NO X property at the time of high load, suppress the increase of the NO X emission amount at the time of low load, and widen the combustion range in which the emission of unburned components does not occur. According to the present invention, only by controlling the supply amount of the fuel gas, low NO X and the low unburned component can be extended combustible range, or change the structure of the combustor Therefore, another device There is no need to add

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

【図1】本発明による燃焼方法を適用する燃焼器の一実
施例の軸方向図面である。
FIG. 1 is an axial view of an embodiment of a combustor to which a combustion method according to the present invention is applied.

【図2】図1に示した燃焼器の端面図である。FIG. 2 is an end view of the combustor shown in FIG. 1;

【図3】本発明による燃焼方法を実施する燃料制御回路
のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a fuel control circuit that implements the combustion method according to the present invention.

【図4】本発明による燃料方法における負荷変動に対す
る燃料ガス供給量の変化を示す。
FIG. 4 shows a change in fuel gas supply amount with respect to a load change in the fuel method according to the present invention.

【図5】本発明による燃焼方法におけるNOX 排出量お
よび未燃焼成分排出量を従来の燃焼方法と比較して示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing NO X emissions and unburned component emissions in a combustion method according to the present invention in comparison with a conventional combustion method.

【図6】従来の燃焼制御方法により燃焼回路を説明する
ための(a)エンジン負荷率に対するNOX 排出量およ
び(b)未燃焼成分へエンジン負荷率に対するを示す図
である。
6 is a diagram showing the relative NO X emissions and (b) the engine load factor to unburned components for (a) an engine load factor for explaining the combustion circuit by conventional combustion control method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 着火用燃料ガス噴出孔 2 1次燃焼用混合ガス噴出孔 3 2次燃焼用混合ガス噴出孔 5 予混合管 11、12、13 導管 20 燃焼筒 20a 燃焼室 30 燃焼器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ignition fuel gas ejection hole 2 Primary combustion mixed gas ejection hole 3 Secondary combustion mixed gas ejection hole 5 Premixing pipe 11, 12, 13 Pipe 20 Combustion cylinder 20a Combustion chamber 30 Combustor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−124522(JP,A) 特開 平3−175211(JP,A) 特開 昭61−79914(JP,A) 特開 昭59−202324(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02C 9/28 F23R 3/28 F23R 3/34 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-124522 (JP, A) JP-A-3-175211 (JP, A) JP-A-61-179914 (JP, A) JP-A-59-1979 202324 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02C 9/28 F23R 3/28 F23R 3/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 外側容器と内側容器とを備え、該外側容
器と該内側容器との間に外部から空気が供給される空気
導入口を形成し、前記内側容器の中心部分に着火用燃料
ガス噴出孔を設け、 該着火用燃料ガス噴出孔の周囲に前記空気導入口に連通
し、かつ該空気導入口からの空気の流入時に燃料ガスを
噴出し、空気と該燃料ガスとを予め混合した1次燃焼用
予混合ガスを噴出させる1次燃焼用予混合ガス噴出孔を
同心円状に設け、 更に前記空気導入口に連通し、かつ該空気導入口からの
空気の流入時に負荷に応じて燃料ガスの供給量を制御し
て噴出し、空気と燃料ガスとが予め混合され、かつその
混合比が可変である2次燃焼用予混合ガスを噴出させる
2次燃焼用予混合ガス噴出孔を前記1次燃焼用予混合ガ
ス噴出孔と同一噴出方向で、かつ隔壁を隔てて該第1次
燃焼用予混合ガス噴出孔の外周に同心円状に設け、 前記着火用燃料ガス噴出孔から着火用燃料ガスを噴出さ
せて燃焼させ、これと同時に燃焼装置形状により流入量
が一定となる空気と、空気と燃料ガスとの混合比が燃焼
室での火炎を安定に維持するに必要な混合比にした1次
燃焼用予混合ガスを前記1次燃焼用予混合ガス噴出孔か
ら噴出して燃焼させ、1次燃焼用予混合ガスが着火した
後前記着火用燃料ガスの供給を必要に応じて停止もしく
は減量し、その後負荷に応じて増減量する燃料ガスと負
荷によらず燃焼装置形状により流入量が一定となる空気
とからなる2次燃焼用予混合ガスを前記2次燃焼用予混
合ガス噴出孔から噴出して燃焼させ、その後負荷の変動
に応じて2次燃焼用混合ガス中の燃料ガスの比率を制御
し、 前記1次燃焼用予混合ガスによる火炎がパイロット的火
炎として作用して2次燃焼用予混合ガスと一体となって
燃焼するように構成した燃焼器における燃焼方法におい
て、 最高負荷時においてはNOxの排出量が最低となるよう
に、前記1次燃焼用予混合ガスの燃料ガスの噴出量およ
び2次燃焼用予混合ガスの燃料ガスの噴出量とをそれぞ
れ設定して燃焼させ、負荷が所定値以下に到ったとき
は、前記1次燃焼用予混合ガス中の燃料ガスを所定量増
加させるとともに、前記2次燃焼用予混合 ガス中の燃料
ガスを所定量減少させることを特徴とした 燃焼器の燃焼
方法。
1. An outer container comprising an outer container and an inner container.
Air that is supplied externally between the vessel and the inner container
An ignition port is formed at the center of the inner container.
A gas outlet is provided and communicates with the air inlet around the fuel gas outlet for ignition.
And the fuel gas is supplied when air flows in from the air inlet.
For primary combustion in which air and the fuel gas are premixed
Premixed gas injection holes for primary combustion to eject premixed gas
Provided concentrically, further communicating with the air inlet, and from the air inlet.
Controls the supply of fuel gas according to the load when air flows in.
And the air and fuel gas are premixed and
Inject premixed gas for secondary combustion with variable mixing ratio
The secondary combustion premixed gas outlet is connected to the primary combustion premixed gas.
The primary direction in the same jet direction as the
A fuel gas for ignition is ejected from the fuel gas ejection hole for ignition , provided concentrically around the periphery of the combustion premixed gas ejection hole.
And burn, and at the same time, the inflow
Is constant, and the mixing ratio of air and fuel gas is combustion
Primary mixing ratio required to maintain stable flame in the chamber
The premixed gas for combustion is discharged from the premixed gas injection hole for primary combustion.
And ignited the premixed gas for primary combustion
After that, the supply of the ignition fuel gas may be stopped if necessary.
Fuel gas, which decreases and then increases or decreases according to the load.
Air whose inflow is constant depending on the combustion device shape regardless of the load
The premixed gas for secondary combustion is composed of
The gas is blown out from the gas outlet and burned, and then the load fluctuates.
Controls the ratio of fuel gas in the secondary combustion mixed gas according to
The flame of the premixed gas for primary combustion is
Acts as a flame and is integrated with the premixed gas for secondary combustion
Combustion method in a combustor configured to burn
Te, so that emissions of NOx becomes the lowest at the time of maximum load
Next, the injection amount of fuel gas of the premixed gas for primary combustion and
And the amount of fuel gas injected from the premixed gas for secondary combustion
When the load reaches the specified value or less
Increases the fuel gas in the primary combustion premixed gas by a predetermined amount.
And the fuel in the secondary combustion premixed gas.
A method for burning a combustor, comprising reducing a predetermined amount of gas .
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