JP3116081B2 - 空気配分制御ガスタービン燃焼器 - Google Patents
空気配分制御ガスタービン燃焼器Info
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- JP3116081B2 JP3116081B2 JP06196156A JP19615694A JP3116081B2 JP 3116081 B2 JP3116081 B2 JP 3116081B2 JP 06196156 A JP06196156 A JP 06196156A JP 19615694 A JP19615694 A JP 19615694A JP 3116081 B2 JP3116081 B2 JP 3116081B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン用燃焼
器、特に希薄燃焼法に適した燃焼器に関する。
器、特に希薄燃焼法に適した燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在広く使用されている典型的なガスタ
ービン燃焼器の構造の概要を図６に示す。燃料は燃料ノ
ズル１から燃焼領域２に噴射される。燃焼用空気はスワ
ーラ３やライナー壁４の空気孔５から燃焼領域に流入
し、一部は燃焼器ライナーの二重壁面の孔６から流入し
て壁を冷却する。残りは燃焼領域下流部の壁面に設けら
れた希釈空気孔７から流入する。
ービン燃焼器の構造の概要を図６に示す。燃料は燃料ノ
ズル１から燃焼領域２に噴射される。燃焼用空気はスワ
ーラ３やライナー壁４の空気孔５から燃焼領域に流入
し、一部は燃焼器ライナーの二重壁面の孔６から流入し
て壁を冷却する。残りは燃焼領域下流部の壁面に設けら
れた希釈空気孔７から流入する。
【０００３】ガスタービンエンジンには、発電用のよう
に回転数一定で運転され、燃焼器への空気量が負荷によ
らずほぼ一定のものと、航空用のように回転数が変化
し、空気量が大きく変化するものがあるが、いずれの場
合も、燃焼用領域に流入する空気、壁面の冷却空気、希
釈空気の割合は、出力によらずほぼ一定である。燃料
は、その流量はもちろん、全空気流量に対する比も、出
力の増大にしたがって増大する。しかし、上記従来の燃
焼器では空気が流入する開口部には流入量制御のための
装置を持たないので、燃料流量がエンジン出力に応じて
増減すると、それによって燃焼領域の燃料と空気の比率
が変化する。噴射された燃料は、スワーラ３やその他の
空気孔５、６、７から流入した空気と混合しながなら燃
焼するので、どこかに燃焼に適した燃料濃度の部分が形
成されるため、かなり広い燃料空気比の範囲で燃焼が可
能である。一方、燃焼に適した部分では燃焼ガスが高温
になりやすく、そのためＮＯx の排出抑制は困難であ
る。
に回転数一定で運転され、燃焼器への空気量が負荷によ
らずほぼ一定のものと、航空用のように回転数が変化
し、空気量が大きく変化するものがあるが、いずれの場
合も、燃焼用領域に流入する空気、壁面の冷却空気、希
釈空気の割合は、出力によらずほぼ一定である。燃料
は、その流量はもちろん、全空気流量に対する比も、出
力の増大にしたがって増大する。しかし、上記従来の燃
焼器では空気が流入する開口部には流入量制御のための
装置を持たないので、燃料流量がエンジン出力に応じて
増減すると、それによって燃焼領域の燃料と空気の比率
が変化する。噴射された燃料は、スワーラ３やその他の
空気孔５、６、７から流入した空気と混合しながなら燃
焼するので、どこかに燃焼に適した燃料濃度の部分が形
成されるため、かなり広い燃料空気比の範囲で燃焼が可
能である。一方、燃焼に適した部分では燃焼ガスが高温
になりやすく、そのためＮＯx の排出抑制は困難であ
る。
【０００４】これに代わる燃焼方法として、原理的に大
きな効果が期待されるのは、希薄予混合燃焼である。こ
れは燃料と空気を燃焼領域の外で予め混合し、燃料が希
薄な状態で燃焼させる方法である。燃焼領域の希薄化に
よる平均的燃焼温度の抑制と同時に、予混合化により局
所的な高温部分の発生を防ぐことにより、ＮＯx の生成
を抑制することを狙っている。
きな効果が期待されるのは、希薄予混合燃焼である。こ
れは燃料と空気を燃焼領域の外で予め混合し、燃料が希
薄な状態で燃焼させる方法である。燃焼領域の希薄化に
よる平均的燃焼温度の抑制と同時に、予混合化により局
所的な高温部分の発生を防ぐことにより、ＮＯx の生成
を抑制することを狙っている。
【０００５】この希薄予混合燃焼では、希薄になり過ぎ
ると未燃焼成分の排出が急増し、燃料濃度が高くなると
ＮＯx の生成は従来の燃焼方法よりもむしろ多くなる。
従って、未燃焼成分の排出を増やさずにＮＯx の排出を
著しく低減できるのは、極めて狭い燃料空気比の範囲に
限定されている。そのため、燃焼器の燃料流量の増減に
応じて空気を適正に制御することが不可欠である。
ると未燃焼成分の排出が急増し、燃料濃度が高くなると
ＮＯx の生成は従来の燃焼方法よりもむしろ多くなる。
従って、未燃焼成分の排出を増やさずにＮＯx の排出を
著しく低減できるのは、極めて狭い燃料空気比の範囲に
限定されている。そのため、燃焼器の燃料流量の増減に
応じて空気を適正に制御することが不可欠である。
【０００６】空気量の制御装置を持つものとして、図７
に示すように、希釈空気を尾筒８から供給し、その流入
路に設けたバイパス弁９を用いて燃焼領域２に入る空気
量を調節する方式が実用化されている（例えば実開昭５
８−８８５６６号公報参照）。図中、図６に対応するも
のは同じ符号を附してある。始動時や低出力時にはこの
弁９を開け、希釈空気として導入し、高負荷時には弁を
閉じて燃焼領域２により多くの空気を分配することを狙
っている。
に示すように、希釈空気を尾筒８から供給し、その流入
路に設けたバイパス弁９を用いて燃焼領域２に入る空気
量を調節する方式が実用化されている（例えば実開昭５
８−８８５６６号公報参照）。図中、図６に対応するも
のは同じ符号を附してある。始動時や低出力時にはこの
弁９を開け、希釈空気として導入し、高負荷時には弁を
閉じて燃焼領域２により多くの空気を分配することを狙
っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この図７に示
す燃焼器で、弁９を閉じていくと、燃焼領域への空気だ
けでなく、燃焼器ライナーの冷却空気も増える。そのた
め、この弁だけの開閉によって調整できる予混合気用空
気の流量の変化では、弁９の開口部が他の開口部に比べ
て非常に大きくないかぎり、エンジンの作動範囲全体に
対して燃料空気比を適正な範囲に調整することはできな
い。また、エンジン出力が大きい運転条件ほど燃焼器に
よる圧力損失率が大きくなるために燃費が増える。さら
に、タービン入口温度、圧力が高い高効率エンジンの燃
焼器では、燃焼器ライナーの冷却に必要な空気量が増え
るため、予混合気用空気として使用できる空気量が限ら
れ、燃焼領域を充分希薄にすることは出来ないという問
題が生じる。本発明は、上記の問題が生じない希釈空気
と予混合気用空気との流量配分制御が可能なガスタービ
ン燃焼器を得ようとするものである。
す燃焼器で、弁９を閉じていくと、燃焼領域への空気だ
けでなく、燃焼器ライナーの冷却空気も増える。そのた
め、この弁だけの開閉によって調整できる予混合気用空
気の流量の変化では、弁９の開口部が他の開口部に比べ
て非常に大きくないかぎり、エンジンの作動範囲全体に
対して燃料空気比を適正な範囲に調整することはできな
い。また、エンジン出力が大きい運転条件ほど燃焼器に
よる圧力損失率が大きくなるために燃費が増える。さら
に、タービン入口温度、圧力が高い高効率エンジンの燃
焼器では、燃焼器ライナーの冷却に必要な空気量が増え
るため、予混合気用空気として使用できる空気量が限ら
れ、燃焼領域を充分希薄にすることは出来ないという問
題が生じる。本発明は、上記の問題が生じない希釈空気
と予混合気用空気との流量配分制御が可能なガスタービ
ン燃焼器を得ようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のガスタービン燃
焼器は、上記課題の解決のため、予混合気用空気と希釈
用空気が流れる流路を有し、この流路中に希釈空気と予
混合気用空気の流量の配分機構を配設したことを特徴と
する。希釈空気と予混合気用空気の流量配分が、一方が
最大のときに他方が最小となるように、しかも、それぞ
れが最大から最小まで連続的に可変とされ、その流量配
分を予混合気用燃料の流量変化に合わせて調節すること
によって予混合気の燃料・空気比が制御されることを特
徴とする。 この流量配分は、１台の駆動装置によって
作動する空気分配器によって行い、その分配器の弁の位
置を予混合気用燃料の流量変化に合わせて調節する。
焼器は、上記課題の解決のため、予混合気用空気と希釈
用空気が流れる流路を有し、この流路中に希釈空気と予
混合気用空気の流量の配分機構を配設したことを特徴と
する。希釈空気と予混合気用空気の流量配分が、一方が
最大のときに他方が最小となるように、しかも、それぞ
れが最大から最小まで連続的に可変とされ、その流量配
分を予混合気用燃料の流量変化に合わせて調節すること
によって予混合気の燃料・空気比が制御されることを特
徴とする。 この流量配分は、１台の駆動装置によって
作動する空気分配器によって行い、その分配器の弁の位
置を予混合気用燃料の流量変化に合わせて調節する。
【０００９】燃焼器ライナー壁が内パネルと外パネルに
よって形成される二重構造であり、そこに形成される通
路に予混合気用空気通路が接続され、予混合気用空気が
燃焼器ライナー内壁面を冷却した後、噴射された燃料と
混合し、予混合気を形成するようにするのが有利であ
る。予混合気の温度上昇によって未燃焼成分の発生を抑
制できるだけでなく、充分な量の予混合気用空気を確保
できる。また、予混合気が燃焼室内に噴出する通路が環
状で、燃料噴射位置よりも上流の空気通路内に薄板ある
いは翼状の案内翼を並べ、あるいは、空気通路を環状通
路に対してその切線方向に取り付けることにより、燃焼
器内に噴出する予混合気用空気に旋回を与えるようにし
て燃料・空気の混合を促進する。さらに、予混合気が流
れる環状通路は、その中心半径が出口に向けて小さくな
る形状で、この環状通路と同軸に円形断面の空気通路が
設けられ、その通路の入口にはスワーラが設けられ、そ
れによって旋回を与えられた空気流中に、燃料が噴射さ
れてもよい。
よって形成される二重構造であり、そこに形成される通
路に予混合気用空気通路が接続され、予混合気用空気が
燃焼器ライナー内壁面を冷却した後、噴射された燃料と
混合し、予混合気を形成するようにするのが有利であ
る。予混合気の温度上昇によって未燃焼成分の発生を抑
制できるだけでなく、充分な量の予混合気用空気を確保
できる。また、予混合気が燃焼室内に噴出する通路が環
状で、燃料噴射位置よりも上流の空気通路内に薄板ある
いは翼状の案内翼を並べ、あるいは、空気通路を環状通
路に対してその切線方向に取り付けることにより、燃焼
器内に噴出する予混合気用空気に旋回を与えるようにし
て燃料・空気の混合を促進する。さらに、予混合気が流
れる環状通路は、その中心半径が出口に向けて小さくな
る形状で、この環状通路と同軸に円形断面の空気通路が
設けられ、その通路の入口にはスワーラが設けられ、そ
れによって旋回を与えられた空気流中に、燃料が噴射さ
れてもよい。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の空気配分制御ガスタービン燃
焼器の１実施例の構成を示す概念図であり、定置用の小
型発電ガスタービンに搭載したものである。エンジンは
一定回転数で運転される。
焼器の１実施例の構成を示す概念図であり、定置用の小
型発電ガスタービンに搭載したものである。エンジンは
一定回転数で運転される。
【００１１】予混合燃焼は燃料と空気を混合した予混合
気を燃焼させるため、稀薄になるほど保炎性の低下が起
こりやすい。従って、メインバーナの希薄予混合燃焼に
よるエンジン運転中の失火を防ぐために、燃焼安定範囲
の広い、拡散火炎あるいは部分予混合火炎のパイロット
バーナ１１により火炎の安定を図る必要がある。そのパ
イロットバーナ用空気通路の入口にはスワーラ３が設け
られ、それによって旋回を与えられた空気流中に、燃料
ノズル１から燃料が噴射され、スワーラ３からの空気と
混合され燃焼する。燃焼器への空気は、始動時から作動
するパイロットバーナ１１のスワーラ３と、負荷運転時
において作動するメインバーナ１３への予混合気用通路
１４と、希釈空気通路１５と固定希釈空気孔１６と、燃
焼器ライナー１７の冷却孔１８から燃焼器内に流入す
る。
気を燃焼させるため、稀薄になるほど保炎性の低下が起
こりやすい。従って、メインバーナの希薄予混合燃焼に
よるエンジン運転中の失火を防ぐために、燃焼安定範囲
の広い、拡散火炎あるいは部分予混合火炎のパイロット
バーナ１１により火炎の安定を図る必要がある。そのパ
イロットバーナ用空気通路の入口にはスワーラ３が設け
られ、それによって旋回を与えられた空気流中に、燃料
ノズル１から燃料が噴射され、スワーラ３からの空気と
混合され燃焼する。燃焼器への空気は、始動時から作動
するパイロットバーナ１１のスワーラ３と、負荷運転時
において作動するメインバーナ１３への予混合気用通路
１４と、希釈空気通路１５と固定希釈空気孔１６と、燃
焼器ライナー１７の冷却孔１８から燃焼器内に流入す
る。
【００１２】予混合気用空気通路１４には、燃料噴射穴
１２が設けられ、案内翼等で旋回流とされた空気中に燃
料が噴射混合され、メインバーナ１３から燃焼室内へ噴
射される。この予混合気用空気通路１４と希釈空気通路
１５には空気流量を可変とするバタフライ弁１９が設け
られている。それらは、一方がほぼ全開のときに他方は
ほぼ全閉になるように連結され、例えばサーボモータで
ある駆動装置２０につながるリンク機構２１により開度
が変えられる。もちろん、バタフライ弁の代わりに図３
（ａ）（ｂ）に示す構造の分配器でも良い。さらに、予
混合気が濃くなり過ぎると振動燃焼を生じる現象が見ら
れ、燃焼振動を抑制し、ＮＯx の排出を抑え、高い燃焼
効率を維持するには、燃焼領域の当量比を一定に保つ必
要があり、上記の弁の開度とメインバーナへの燃料流量
を制御するため、燃料・空気流量コントローラを設ける
のがよい。すなわち、メインバーナへの燃料流量を配管
途中に設けた流量計で測定し、その流量に比例した大き
さの信号を燃料・空気流量コントローラに送る。この燃
料流量に見合った空気流量が得られる弁の開度を、予め
与えられた弁の流量特性から算出し、弁の開度がその開
度に一致するように駆動装置に信号を送る。このように
すれば、負荷あるいは出力が変化しても、メインバーナ
の燃料と空気の流量比は、所定の値に制御される。
１２が設けられ、案内翼等で旋回流とされた空気中に燃
料が噴射混合され、メインバーナ１３から燃焼室内へ噴
射される。この予混合気用空気通路１４と希釈空気通路
１５には空気流量を可変とするバタフライ弁１９が設け
られている。それらは、一方がほぼ全開のときに他方は
ほぼ全閉になるように連結され、例えばサーボモータで
ある駆動装置２０につながるリンク機構２１により開度
が変えられる。もちろん、バタフライ弁の代わりに図３
（ａ）（ｂ）に示す構造の分配器でも良い。さらに、予
混合気が濃くなり過ぎると振動燃焼を生じる現象が見ら
れ、燃焼振動を抑制し、ＮＯx の排出を抑え、高い燃焼
効率を維持するには、燃焼領域の当量比を一定に保つ必
要があり、上記の弁の開度とメインバーナへの燃料流量
を制御するため、燃料・空気流量コントローラを設ける
のがよい。すなわち、メインバーナへの燃料流量を配管
途中に設けた流量計で測定し、その流量に比例した大き
さの信号を燃料・空気流量コントローラに送る。この燃
料流量に見合った空気流量が得られる弁の開度を、予め
与えられた弁の流量特性から算出し、弁の開度がその開
度に一致するように駆動装置に信号を送る。このように
すれば、負荷あるいは出力が変化しても、メインバーナ
の燃料と空気の流量比は、所定の値に制御される。
【００１３】燃焼効率を高めるため、燃焼ガスの温度を
過度に低下させないためには、希釈空気を早期に多量に
導入するのを避けるため、固定希釈空気孔１６は、希釈
空気通路１５からの希釈空気の下流に配設するのがよ
い。
過度に低下させないためには、希釈空気を早期に多量に
導入するのを避けるため、固定希釈空気孔１６は、希釈
空気通路１５からの希釈空気の下流に配設するのがよ
い。
【００１４】始動時は、パイロットバーナ１１にだけ燃
料を供給するが、無負荷時に必要な流量よりも多くの燃
料が供給されるので、メインバーナへの空気通路の弁を
部分的に開け、ここからも空気が流入するようにする。
立ち上がると、図示しないエンジンのガバナーの働きに
よって燃料調量弁の通路が狭まり、パイロットバーナへ
の燃料流量は負荷時の所定量にまで減る。同時に、メイ
ンバーナへの空気通路の弁の開度を減らすことによっ
て、パイロットバーナが最適な状態にされる。負荷が増
大すると図示しないエンジンのガバナーによって燃料流
量が増大し、回転数を一定に保つように作用する。増加
した燃料はメインバーナ１３へ配分し、その増加量に合
わせて予混合気用通路１４への空気流量を増加させ、燃
焼領域の混合気濃度を一定に保つ。このようにすると、
始動時においては空気流速が小さく、燃焼領域が燃料過
多になることがないので、着火が確実になり、無負荷時
や低負荷時にパイロットバーナの燃料空気比が適切に保
たれ、未燃焼成分の排出を抑制できる。また、パイロッ
トバーナのスワーラは実効開口面積が小さくてすみ、流
入空気流量もそれだけ小さいので、パイロットバーナの
燃料流量を小さく絞ることができ、その結果、パイロッ
トバーナでのＮＯx の発生量も小さくできる。さらに、
メインバーナの予混合気の燃料濃度を適切に設定できる
ため、負荷運転時にはＮＯx の排出を広い範囲で減らす
ことが出来る。
料を供給するが、無負荷時に必要な流量よりも多くの燃
料が供給されるので、メインバーナへの空気通路の弁を
部分的に開け、ここからも空気が流入するようにする。
立ち上がると、図示しないエンジンのガバナーの働きに
よって燃料調量弁の通路が狭まり、パイロットバーナへ
の燃料流量は負荷時の所定量にまで減る。同時に、メイ
ンバーナへの空気通路の弁の開度を減らすことによっ
て、パイロットバーナが最適な状態にされる。負荷が増
大すると図示しないエンジンのガバナーによって燃料流
量が増大し、回転数を一定に保つように作用する。増加
した燃料はメインバーナ１３へ配分し、その増加量に合
わせて予混合気用通路１４への空気流量を増加させ、燃
焼領域の混合気濃度を一定に保つ。このようにすると、
始動時においては空気流速が小さく、燃焼領域が燃料過
多になることがないので、着火が確実になり、無負荷時
や低負荷時にパイロットバーナの燃料空気比が適切に保
たれ、未燃焼成分の排出を抑制できる。また、パイロッ
トバーナのスワーラは実効開口面積が小さくてすみ、流
入空気流量もそれだけ小さいので、パイロットバーナの
燃料流量を小さく絞ることができ、その結果、パイロッ
トバーナでのＮＯx の発生量も小さくできる。さらに、
メインバーナの予混合気の燃料濃度を適切に設定できる
ため、負荷運転時にはＮＯx の排出を広い範囲で減らす
ことが出来る。
【００１５】この実施例の燃焼器のエンジン搭載試験に
よる排出評価実験の結果を図２に示す。この例では、出
力（負荷）１００kwまではパイロットバーナだけで運転
し、それ以上の出力ではメインバーナも作動させた。パ
イロットバーナへの燃料流量を絞って、メインバーナへ
の燃料供給量と空気配分を増加させて出力を増大させ
た。メインバーナの燃料と空気の流量比を適切に取れ
ば、ＮＯx の排出レベルは負荷に関係なく、非常に低い
値に抑制できることが実証された。試験時の最大出力約
２００kwでは、ＮＯx の排出は、現用の燃焼器のわずか
１／３で、その時の燃焼効率はほぼ１００％であった。
始動時も、現用の燃焼器の場合と変わるところはなかっ
た。
よる排出評価実験の結果を図２に示す。この例では、出
力（負荷）１００kwまではパイロットバーナだけで運転
し、それ以上の出力ではメインバーナも作動させた。パ
イロットバーナへの燃料流量を絞って、メインバーナへ
の燃料供給量と空気配分を増加させて出力を増大させ
た。メインバーナの燃料と空気の流量比を適切に取れ
ば、ＮＯx の排出レベルは負荷に関係なく、非常に低い
値に抑制できることが実証された。試験時の最大出力約
２００kwでは、ＮＯx の排出は、現用の燃焼器のわずか
１／３で、その時の燃焼効率はほぼ１００％であった。
始動時も、現用の燃焼器の場合と変わるところはなかっ
た。
【００１６】本発明の燃焼器の他の実施例の概念図を図
３に示す。パイロットバーナは省略されている。予混合
気が作られる環状通路は、その中心半径が出口に向けて
小さくなる形状で、その通路の入口にはスワーラ３が設
けられ、それによって旋回を与えられた空気流中に、燃
料ノズル１から燃料が噴射され、スワーラ３からの空気
３２と混合され、予混合気となって燃焼領域２へ噴出す
る。一方、希釈空気３３はライナー壁４の下流で供給さ
れるが、この予混合気用空気３２と希釈用空気３３は１
つの空気供給口から供給され、その配分は１台の駆動装
置３４によって駆動される分配器３１によって制御され
る。
３に示す。パイロットバーナは省略されている。予混合
気が作られる環状通路は、その中心半径が出口に向けて
小さくなる形状で、その通路の入口にはスワーラ３が設
けられ、それによって旋回を与えられた空気流中に、燃
料ノズル１から燃料が噴射され、スワーラ３からの空気
３２と混合され、予混合気となって燃焼領域２へ噴出す
る。一方、希釈空気３３はライナー壁４の下流で供給さ
れるが、この予混合気用空気３２と希釈用空気３３は１
つの空気供給口から供給され、その配分は１台の駆動装
置３４によって駆動される分配器３１によって制御され
る。
【００１７】分配器３１による流量配分は、一方が最大
のときに他方が最小となるように、しかもそれぞれが最
大から最小まで連続的に可変とされ、その流量比を予混
合気用燃料の流量変化に合わせて調節することにより、
予混合気の燃料・空気比が制御される。分配器の構造の
１例を示せば、図４（ａ）のものは、一端を中心に回動
する平板状の仕切り４５を１つの空気流路４６内に配設
し、該仕切り４５をリンク機構４７で左右に傾斜させる
ことによって流量配分を変化させる。同図（ｂ）のもの
は、流路４６内に左右に移動する仕切り体４８を配設
し、これをリンク４７によって左右に摺動させることに
よって流量配分を変化させる。
のときに他方が最小となるように、しかもそれぞれが最
大から最小まで連続的に可変とされ、その流量比を予混
合気用燃料の流量変化に合わせて調節することにより、
予混合気の燃料・空気比が制御される。分配器の構造の
１例を示せば、図４（ａ）のものは、一端を中心に回動
する平板状の仕切り４５を１つの空気流路４６内に配設
し、該仕切り４５をリンク機構４７で左右に傾斜させる
ことによって流量配分を変化させる。同図（ｂ）のもの
は、流路４６内に左右に移動する仕切り体４８を配設
し、これをリンク４７によって左右に摺動させることに
よって流量配分を変化させる。
【００１８】予混合気用空気の流量を充分に確保するた
め、燃焼器ライナーの冷却を、壁面の孔６から直接燃焼
領域に流入する冷却用空気によるのではなく、予混合気
用空気によって行う方法を図５に示す。予混合気用に分
配された空気は、内壁５１と外壁５２で形成される二重
構造の燃焼器ライナー壁の通路３２を通り、燃焼器ライ
ナー内壁面を冷却した後、噴射された燃料と混合され、
燃焼室に噴出する。５４は通路内に設けた薄板あるいは
翼状の案内翼であって、ここを通過する予混合気用空気
に旋回を与え、空気流中に噴射された燃料との混合を促
進する。この方式では、燃焼領域の空気が予熱されるこ
ととなり、特に燃焼器入口空気温度が高くないエンジン
では、希薄な条件で発生しやすい未燃焼成分の発生を抑
えることができる。その結果、より希薄な条件での作動
が可能となり、ＮＯx の発生がさらに抑制される。
め、燃焼器ライナーの冷却を、壁面の孔６から直接燃焼
領域に流入する冷却用空気によるのではなく、予混合気
用空気によって行う方法を図５に示す。予混合気用に分
配された空気は、内壁５１と外壁５２で形成される二重
構造の燃焼器ライナー壁の通路３２を通り、燃焼器ライ
ナー内壁面を冷却した後、噴射された燃料と混合され、
燃焼室に噴出する。５４は通路内に設けた薄板あるいは
翼状の案内翼であって、ここを通過する予混合気用空気
に旋回を与え、空気流中に噴射された燃料との混合を促
進する。この方式では、燃焼領域の空気が予熱されるこ
ととなり、特に燃焼器入口空気温度が高くないエンジン
では、希薄な条件で発生しやすい未燃焼成分の発生を抑
えることができる。その結果、より希薄な条件での作動
が可能となり、ＮＯx の発生がさらに抑制される。
【００１９】
【発明の効果】本発明の空気配分制御ガスタービン燃焼
器は、上記の構成により、希薄予混合燃焼方式において
予混合気用空気の流量変化を大にすることが出来、燃焼
領域の燃料・空気比を広い負荷変動範囲に対して充分に
希薄にすることが出来、ＮＯxの排出レベルは負荷に関
係なく、非常に低い値に抑制できる等、優れた効果を奏
するものである。
器は、上記の構成により、希薄予混合燃焼方式において
予混合気用空気の流量変化を大にすることが出来、燃焼
領域の燃料・空気比を広い負荷変動範囲に対して充分に
希薄にすることが出来、ＮＯxの排出レベルは負荷に関
係なく、非常に低い値に抑制できる等、優れた効果を奏
するものである。
【図１】本発明の空気配分制御ガスタービン燃焼器の１
実施例の構成を示す概念図である。
実施例の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の燃焼器と現用の燃焼器とのＮＯx の排
出を比較したグラフである。
出を比較したグラフである。
【図３】本発明の空気配分制御ガスタービン燃焼器の他
の実施例の構成を示す概念図である。
の実施例の構成を示す概念図である。
【図４】空気分配器の構成を示す概念図である。
【図５】燃焼器ライナー壁の冷却作用を有する空気流路
の構成を示す概念図である。
の構成を示す概念図である。
【図６】現用の典型的な燃焼器の構成を示す概念図であ
る。
る。
【図７】現用の燃焼領域に流入する空気量を調節する方
式の燃焼器の構成を示す概念図である。
式の燃焼器の構成を示す概念図である。
１：燃料ノズル ２：燃焼領域
３：スワーラ ４：ライナー壁 ５，６：空気孔
７：希釈空気孔 ８：尾筒 ９：バイパス弁 １
０：予混合気 １１：パイロットバーナ １２：燃料噴射孔 １
３：メインバーナ １４：予混合気用空気通路 １５：希釈用空気通路 １
６：希釈空気孔 １７：燃焼器ライナー １８：冷却孔 １
９：バタフライ弁 ２０：サーボモータ ２１：リンク機構 ３
１：分配器 ３２：予混合気用空気 ３３：希釈用空気 ３
４：分配器駆動装置 ４５：仕切り ４６：空気流路 ４
７：リンク機構 ４８：仕切り体 ５１：内壁面 ５
２：外壁 ５４：案内翼 ５５：仕切り
３：スワーラ ４：ライナー壁 ５，６：空気孔
７：希釈空気孔 ８：尾筒 ９：バイパス弁 １
０：予混合気 １１：パイロットバーナ １２：燃料噴射孔 １
３：メインバーナ １４：予混合気用空気通路 １５：希釈用空気通路 １
６：希釈空気孔 １７：燃焼器ライナー １８：冷却孔 １
９：バタフライ弁 ２０：サーボモータ ２１：リンク機構 ３
１：分配器 ３２：予混合気用空気 ３３：希釈用空気 ３
４：分配器駆動装置 ４５：仕切り ４６：空気流路 ４
７：リンク機構 ４８：仕切り体 ５１：内壁面 ５
２：外壁 ５４：案内翼 ５５：仕切り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−52125（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−17095（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−124520（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−18037（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23R 3/00
Claims (6)
- 【請求項１】予混合気用空気と希釈用空気が流れる流路
を有し、この流路中に希釈空気と予混合気用空気の流量
の配分機構を配設し、希釈空気と予混合気用空気の流量
配分が、一方が最大のときに他方が最小となるように、
しかも、それぞれが最大から最小まで連続的に可変とさ
れ、その流量配分を予混合気用燃料の流量変化に合わせ
て調節することによって予混合気の燃料・空気比が制御
されることを特徴とする空気配分制御ガスタービン燃焼
器 - 【請求項２】上記流量配分は、１台の駆動装置によって
作動する空気分配器によって行い、その分配器の弁の位
置を予混合気用燃料の流量変化に合わせて調節すること
を特徴とする請求項１の空気配分制御ガスタービン燃焼
器 - 【請求項３】上記流量配分は、始動時には予混合気用空
気を燃料を混合しない状態で燃焼領域に供給し、立ち上
りによりこの空気供給を減らすように制御されることを
特徴とする請求項１あるいは２の空気配分制御ガスター
ビン燃焼器 - 【請求項４】燃焼器ライナー壁が内パネルと外パネルに
よって形成される二重構造であり、そこに形成される通
路に予混合気用空気通路が接続され、予混合気用空気が
燃焼器ライナー内壁面を冷却した後、噴射された燃料と
混合し、予混合気を形成することを特徴とする請求項１
あるいは２の空気配分制御ガスタービン燃焼器 - 【請求項５】予混合気が燃焼室内に噴出する通路が環状
で、燃料噴射位置よりも上流の空気通路内に薄板あるい
は翼状の案内翼を並べ、あるいは空気通路を環状通路に
対してその切線方向に取り付けることにより、燃焼器内
に噴出する予混合気用空気に旋回を与えるようにしたこ
とを特徴とする請求項３の空気配分制御ガスタービン燃
焼器 - 【請求項６】予混合気が流れる環状通路は、その中心半
径が出口に向けて小さくなる形状で、この環状通路と同
軸に円形断面の空気通路が設けられ、その通路の入口に
はスワーラが設けられ、それによって旋回を与えられた
空気流中に、燃料が噴射されることを特徴とする請求項
１あるいは２の空気配分制御ガスタービン燃焼器
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06196156A JP3116081B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 空気配分制御ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06196156A JP3116081B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 空気配分制御ガスタービン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0842851A JPH0842851A (ja) | 1996-02-16 |
| JP3116081B2 true JP3116081B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=16353142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06196156A Expired - Lifetime JP3116081B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 空気配分制御ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3116081B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010096368A (ja) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Japan Aerospace Exploration Agency | 流体素子による空気流量配分制御機構を備えた燃焼器 |
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| GB2351343A (en) * | 1999-06-22 | 2000-12-27 | Alstom Gas Turbines Ltd | Telescopically-moveable combustion chamber |
| US6609362B2 (en) * | 2001-07-13 | 2003-08-26 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Apparatus for adjusting combustor cycle |
| JP4134311B2 (ja) | 2002-03-08 | 2008-08-20 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | ガスタービン燃焼器 |
| JP3903195B2 (ja) | 2003-12-16 | 2007-04-11 | 川崎重工業株式会社 | 燃料ノズル |
| JP3944609B2 (ja) | 2003-12-16 | 2007-07-11 | 川崎重工業株式会社 | 燃料ノズル |
| JP4764489B2 (ja) * | 2009-03-16 | 2011-09-07 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンプラントおよびガスタービンプラントの制御方法 |
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| JPH0343535A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-25 | Wakita:Kk | 折畳みハウスに於けるヒンジ連結構造 |
| JP2819407B2 (ja) * | 1989-07-10 | 1998-10-30 | 株式会社竹中工務店 | 開閉屋根式ケーブルドーム |
| JPH04124520A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-24 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| JP2954401B2 (ja) * | 1991-08-23 | 1999-09-27 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン設備およびその運転方法 |
| US5259184A (en) * | 1992-03-30 | 1993-11-09 | General Electric Company | Dry low NOx single stage dual mode combustor construction for a gas turbine |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP06196156A patent/JP3116081B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010096368A (ja) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Japan Aerospace Exploration Agency | 流体素子による空気流量配分制御機構を備えた燃焼器 |
| US8951039B2 (en) | 2008-10-14 | 2015-02-10 | Japan Aerospace Exploration Agency | Combustor equipped with air flow rate distribution control mechanism using fluidic element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0842851A (ja) | 1996-02-16 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980519 |
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