JP3174638B2 - Premix structure of gas turbine combustor - Google Patents

Premix structure of gas turbine combustor

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JP3174638B2
JP3174638B2 JP24982792A JP24982792A JP3174638B2 JP 3174638 B2 JP3174638 B2 JP 3174638B2 JP 24982792 A JP24982792 A JP 24982792A JP 24982792 A JP24982792 A JP 24982792A JP 3174638 B2 JP3174638 B2 JP 3174638B2
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premixed
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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、予混合燃焼により低N
Ox燃焼を行わせるガスタービン燃焼器の予混合構造に
係り、特に天然ガス(LNG、LPG等)等の気体燃料
を使用する場合に於いて、大幅なNOx低減を図ること
が出来るガスタービン燃焼器の予混合構造に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a premixing structure of a gas turbine combustor for performing Ox combustion, and particularly when a gas fuel such as natural gas (LNG, LPG, etc.) is used, can significantly reduce NOx. This is related to the premixing structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の低NOx燃焼器のうち、本発明に
最も近い技術を説明する。例えば特開昭61−2212
7号の公報に示されている内容では2段燃焼方式を採用
しており、1段目はマルチノズルによる拡散燃焼方式を
採用し、2段目はマルチノズルによる予混合燃焼方式を
採用している。そして全体として空気過剰による低温燃
焼を行い、NOxの低減を図っている。
2. Description of the Related Art Among the conventional low NOx combustors, a technique closest to the present invention will be described. For example, JP-A-61-2212
No. 7 discloses a two-stage combustion system, the first stage employs a multi-nozzle diffusion combustion system, and the second stage employs a multi-nozzle premix combustion system. I have. Then, as a whole, low-temperature combustion is performed by excess air to reduce NOx.

【0003】衆知のごとくガスタービンでは、着火より
定格負荷まで極めて広い燃焼が要求されるので、燃焼範
囲の狭い予混合燃焼だけでこの広い燃焼範囲をカバ−す
ることが出来ない。このため、着火より或る回転数又は
或る負荷帯までは、燃焼幅の広い拡散燃焼方式に頼らざ
るを得ない。しかし、拡散燃焼方式は局所的に高温部が
発生しやすいので、燃焼の結果発生するNOxの排出レ
ベルは高くなるので、低NOx化を図る為には空気過剰
の予混合燃焼に切り換えて、均一で且つ低温の燃焼を図
る必要がある。従って着火時は拡散燃焼によってガスタ
ービンの起動を開始し、空気と燃料の比率即ち空気比の
変動幅が予混合燃焼の可燃限界に近ずいた時点より拡散
火炎でサポ−トさせながら逐次予混合燃焼に切り換える
操作が必要となる。この操作によって、ガスタービンの
低NOx運転が可能となる。
As is well known, gas turbines require extremely wide combustion from ignition to rated load. Therefore, it is not possible to cover this wide combustion range only by premixed combustion having a narrow combustion range. For this reason, from ignition to a certain number of revolutions or a certain load band, it is necessary to rely on a diffusion combustion method having a wide combustion width. However, in the diffusion combustion method, since a high-temperature portion is easily generated locally, the emission level of NOx generated as a result of combustion becomes high. It is necessary to achieve low-temperature combustion. Therefore, at the time of ignition, the start of the gas turbine is started by diffusion combustion, and successive premixing is performed while supporting with a diffusion flame from the point in time when the fluctuation range of the ratio of air and fuel, that is, the air ratio approaches the flammable limit of premix combustion. An operation for switching to combustion is required. This operation enables low NOx operation of the gas turbine.

【0004】一方、予混合燃焼方式であれば低NOx燃
焼が簡単に達成出来るとは限らない。
[0004] On the other hand, in the premixed combustion system, low NOx combustion cannot always be easily achieved.

【0005】上記従来技術の図5〜7のように混合距離
の短い単純な予混合通路に燃料を細分化して供給しても
完全に均一な予混合気を得ることは困難であり、当然の
ことながら予混合気に或る濃度分布が存在することにな
る。つまり、燃料を細分化する意味づけは、局所的にそ
の近傍を流れる空気流量に対応して局所的に燃料を供給
することであり、これによって出来るだけ均一な予混合
気を得ることが出来るものである。特に、ここで示した
従来技術のように予混合通路に対して燃料を上下左右に
供給し、空気流が反転する構造では、3次元的なしかも
偏流のある空間に局所的に空気流量に対応して燃料を供
給することは極めて困難となり、その結果として部分的
にガス濃度の濃い部分が発生し、この部分における火炎
温度が高くなり、NOxの生成が促進されることにな
る。このように低NOxの予混合燃焼において、予混合
ガスの濃度分布を均一にすることは、極めて重要な基本
的技術となるものである。
It is difficult to obtain a completely uniform premixed gas even if the fuel is divided and supplied to a simple premixing passage having a short mixing distance as shown in FIGS. In particular, there is a certain concentration distribution in the premixed gas. In other words, the meaning of dividing the fuel is to locally supply the fuel in accordance with the air flow rate locally flowing in the vicinity thereof, thereby obtaining a premixed gas as uniform as possible. It is. In particular, in the structure in which fuel is supplied to the premixing passage up, down, left, and right as in the prior art shown here, and the air flow is reversed, the air flow is locally controlled in a three-dimensional and uneven flow space. As a result, it becomes extremely difficult to supply fuel, and as a result, a part having a high gas concentration is generated, and the flame temperature in this part becomes high, thereby promoting the generation of NOx. As described above, in the premixed combustion of low NOx, making the concentration distribution of the premixed gas uniform is a very important basic technique.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、大幅
な低NOx燃焼を実現することであり、このために極め
て均一な予混合気を得ること、および空気との予混合を
強化することによって火炎温度分布を均一にし、さらに
低温燃焼を実現して、燃焼によって発生するサ−マルN
Oxの大幅な低減を図れるガスタービン燃焼器の空気−
燃料の予混合構造を提供せんとすることである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to achieve a significant low NOx combustion, thereby obtaining a very uniform premixed gas and enhancing the premixing with air. To make the flame temperature distribution uniform and realize low-temperature combustion, thereby producing thermal N
Gas turbine combustor air that can significantly reduce Ox-
The goal is to provide a fuel premixing structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明では、前記の如き
目的を達成するため、環状の予混合通路部を複数の中空
部材または仕切板と中空部材を組合せたもので半径方向
に分割して水力学的直径を小さくし、予混合効率の向上
を図るとともに、予混合通路の中空部材の両側に複数の
燃料噴口を設け、この中空部材の中空部に燃料を供給し
て局所的な予混合空気流量に対応した燃料を供給し、予
混合通路の減速部にて混合を促進させるものである。
こで中空部材の各燃料噴口は、そのピッチを局所的に流
れる予混合空気量に見合うように不等間隔に、若しくは
その口径を局所的に流れる予混合空気量に見合うように
変化させて設けられている。従って予混合距離が同一長
さであっても、予混合通路内の空気−燃料の混合を飛躍
的に改善することが出来る。
According to the present invention, in order to achieve the above object, an annular premixing passage portion is divided radially by a plurality of hollow members or a combination of a partition plate and a hollow member. In addition to reducing the hydraulic diameter and improving the premixing efficiency, a plurality of fuel injection holes are provided on both sides of the hollow member of the premix passage, and fuel is supplied to the hollow portion of this hollow member to locally premix. The fuel is supplied in accordance with the air flow rate, and the mixing is promoted at the reduction portion of the premix passage. This
Here, each fuel injection port of the hollow member locally flows its pitch.
At irregular intervals to match the premixed air volume
To match the amount of premixed air flowing locally through its diameter
It is provided by changing. Therefore, even if the premixing distances are the same, the mixing of air and fuel in the premixing passage can be remarkably improved.

【0008】[0008]

【作用】燃料ガスと予混合空気の混合を改善させる為に
は、 (1)予混合通路断面の水力学的直径を小さくすること (2)予混合通路内における局所的な予混合空気流量に
見合った燃料ガスを供給すること (3)予混合通路内に噴射された燃料ガスと予混合空気
の混合体が、通過する予混合通路内に、流動抵抗体によ
って構成される減速部(混合促進部)を設け、所定の圧
力損失を与えて混合を促進させる これらの3要素を満足させることが技術的な条件とな
る。本発明では、中空部材または中空部材と仕切板の組
合せにより、水力学的直径を小さくし、その中空部材の
中空部に燃料ガスを供給し、中空部材の両側壁に複数個
上記燃料噴口を設けて減速部を流れる局所的な予混合
空気流量に見合った燃料を供給し、これにより燃料ガス
と予混合空気との混合を改善させるものである。
In order to improve the mixing of the fuel gas and the premixed air, it is necessary to (1) reduce the hydraulic diameter of the cross section of the premixed passage. (2) reduce the local premixed air flow rate in the premixed passage. (3) A reduction section (mixing promotion) formed by a flow resistor in a premix passage through which a mixture of fuel gas and premix air injected into the premix passage passes. Part) to give a predetermined pressure loss to promote mixing. It is a technical condition to satisfy these three factors. In the present invention, the combination of the hollow member or a hollow member and the partition plate, the hydrodynamic diameter can be reduced, and supplying the fuel gas to the hollow portion of the hollow member, a plurality of the fuel injection ports on both side walls of the hollow member It is provided to supply a fuel corresponding to the local premixed air flow rate flowing through the reduction section, thereby improving the mixing of the fuel gas and the premixed air.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明について図面を用いて詳細に説
明する。図1は、本発明によるガスタービン燃焼器の1
具体例を示す断面図である。この具体例では、1段の予
混合バ−ナの例を示しているが、特に限定されるもので
はなく、2段又はそれ以上の複数段であっても何等差し
支えなく本発明に含まれるものとする。ガスタービン圧
縮機(図示せず)で圧縮された圧縮空気1はディフュ−
ザ2により圧力回復させた後、空気室3に供給される。
圧縮空気1の一部は、燃焼器のライナ−21を冷却する
為にライナ−冷却空気4として使用され、燃焼室12内
に供給される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a gas turbine combustor 1 according to the present invention.
It is sectional drawing which shows a specific example. In this specific example, an example of a one-stage premix burner is shown. However, the present invention is not particularly limited, and two or more stages may be included in the present invention without any problem. And The compressed air 1 compressed by the gas turbine compressor (not shown) is diffused.
After the pressure is recovered by the chamber 2, the air is supplied to the air chamber 3.
Part of the compressed air 1 is used as liner-cooling air 4 to cool the liner 21 of the combustor and is supplied into the combustion chamber 12.

【0010】圧縮空気1の他の一部は、予混合空気5と
して予混合通路10に供給され、予混合バ−ナ口11よ
り予混合ガスとして燃焼室12に供給される。残りの圧
縮空気1は、拡散空気6として拡散空気通路17を通
り、拡散旋回翼19を介して拡散バ−ナ口20より燃焼
室12に供給される。
Another part of the compressed air 1 is supplied to the premixing passage 10 as premixed air 5 and supplied to the combustion chamber 12 as premixed gas from the premix burner port 11. The remaining compressed air 1 passes through the diffusion air passage 17 as the diffusion air 6 and is supplied to the combustion chamber 12 from the diffusion burner port 20 via the diffusion swirler 19.

【0011】一方、予混合燃料13は、共通の予混合燃
料室14に供給され、予混合燃料通路15を経て各燃料
供給口16より中空部材7の中空部8に入り、中空部材
7の両側壁に設けられた複数個の燃料噴口9より予混合
通路10内に供給され、前記予混合空気5と混合し、予
混合バ−ナ口11で予混合燃焼を開始し、燃焼室12内
にて燃焼する。また、ガスタービン着火時に用いる拡散
燃料24は、拡散燃料通路25を通り、拡散燃料孔18
より拡散旋回翼19内に供給され、拡散バ−ナ口20に
て燃焼を開始し、燃焼室12内で燃焼する。
On the other hand, the premixed fuel 13 is supplied to a common premixed fuel chamber 14, enters the hollow portion 8 of the hollow member 7 from each fuel supply port 16 through the premixed fuel passage 15, The fuel is supplied into the premixing passage 10 from a plurality of fuel injection ports 9 provided on the wall, mixed with the premixed air 5, starts premixed combustion at the premixed burner port 11, and enters the combustion chamber 12. Burn. Further, the diffusion fuel 24 used at the time of ignition of the gas turbine passes through the diffusion fuel passage 25 and the diffusion fuel hole 18.
The fuel is further supplied to the diffusion swirler 19, starts combustion at the diffusion burner port 20, and burns in the combustion chamber 12.

【0012】ガスタービンの回転数または或る部分負荷
時より拡散火炎で燃焼をサポ−トさせながら、逐次予混
合燃焼の比率を増加させて低NOx化を図りつつ定格負
荷に到達する。定格負荷時では、拡散燃料流量を完全に
ゼロとしても良く、また火炎の安定化のために極くわず
かの拡散燃料を供給しても良い。燃焼室12で燃焼した
高温ガス流23は、トランジションピ−ス22内を流
れ、タ−ビン入り口(図示せず)に導かれ、ガスタービ
ンを駆動させる。
While supporting the combustion with the diffusion flame from the rotation speed of the gas turbine or at a certain partial load, the ratio of the sequential premixed combustion is increased to reach the rated load while lowering the NOx by reducing the ratio. At the time of rated load, the flow rate of the diffusion fuel may be completely zero, or a very small amount of the diffusion fuel may be supplied to stabilize the flame. The high-temperature gas stream 23 burned in the combustion chamber 12 flows through the transition piece 22 and is guided to a turbine inlet (not shown) to drive the gas turbine.

【0013】図2は、図1のA−A断面の詳細図を示す
もので、特に中空部材7の燃料噴口9の部分の断面を示
したものである。図は半径方向に設けられた16個の中
空の部材7により環状の予混合通路10を等分割した具
体例を示しているが、特に分割数については限定してい
ない。予混合燃料通路15に供給された燃料ガスは、複
数個の各燃料供給口16より各中空部材7の中空部8に
分配され、中空部材7の側壁に設けられた複数個の燃料
噴口9より予混合通路狭部29に噴出され、ここで予混
合空気5と合流する。
FIG. 2 is a detailed view of the cross section taken along the line AA of FIG. 1, and particularly shows a cross section of the fuel injection port 9 of the hollow member 7. As shown in FIG. The figure shows a specific example in which the annular premix passage 10 is equally divided by 16 hollow members 7 provided in the radial direction, but the number of divisions is not particularly limited. The fuel gas supplied to the premixed fuel passage 15 is distributed from the plurality of fuel supply ports 16 to the hollow portion 8 of each hollow member 7, and from the plurality of fuel injection ports 9 provided on the side wall of the hollow member 7. It is jetted into the premixed passage narrow portion 29, where it joins with the premixed air 5.

【0014】予混合通路10の入り口部に複数個の中空
部材7を設けることにより、予混合通路10が絞られる
ので、予混合空気5の流れは、半径方向に比較的均一化
されるが、図1に示すように予混合空気5が入り口部で
反転するものでは、偏流が充分に矯正されず、動圧の影
響をうけることになる。図示のような環状の予混合通路
に関しては、外径側ほど予混合通路幅が広くなるので半
径方向に与える燃料のバイアスは、上記予混合空気の偏
流に対しては比較的少なくて済むことになるが、必ずし
半径方向に均一な流量配分にならない。従って、この
アンバランスを矯正するためには、燃料側に空気量に見
合う燃料ガスの配分が必要である。
By providing a plurality of hollow members 7 at the entrance of the premix passage 10, the premix passage 10 is narrowed, so that the flow of the premix air 5 is relatively uniform in the radial direction. As shown in FIG. 1, when the premixed air 5 is reversed at the entrance, the drift is not sufficiently corrected, and is affected by the dynamic pressure. As for the annular premix passage as shown in the figure, the premix passage width becomes wider toward the outer diameter side, so that the fuel bias applied in the radial direction can be relatively small with respect to the above-mentioned premixed air drift. But always
Not a uniform flow distribution in the radial direction. Therefore, in order to correct this imbalance, it is necessary to distribute fuel gas corresponding to the amount of air on the fuel side.

【0015】本発明では、2つの方法でこのアンバラン
スを矯正している。第1の方法は、図4に示すように、
中空部材7の両側面に設けられている複数の燃料噴口9
のピッチを変化させることによって偏流のアンバランス
を矯正するものである。第2の方法は、図5に示すよう
に、中空部材7の両側面に設けられている複数の燃料噴
口9の噴口径を変化させて偏流のアンバランスを矯正す
るものである。
In the present invention, this imbalance is corrected by two methods. The first method is as shown in FIG.
A plurality of fuel injection holes 9 provided on both side surfaces of the hollow member 7
The imbalance of the drift is corrected by changing the pitch. In the second method, as shown in FIG. 5, the diameter of a plurality of fuel injection ports 9 provided on both side surfaces of the hollow member 7 is changed to correct imbalance of the drift.

【0016】また、図2に示すように、中空部材7の半
径方向の幅を変化させて、各断面上の局所的な予混合空
気5の流量を半径方向に一定にして燃料分布のバイアス
を掛けない構造とすることも出来る。
As shown in FIG. 2, the radial width of the hollow member 7 is changed so that the local flow rate of the premixed air 5 on each section is constant in the radial direction to bias the fuel distribution. A structure that does not hang is also possible.

【0017】中空部材7に対する燃料噴口9の位置づけ
は、中空部材7によって絞られた予混合通路狭部29な
いしそれより後流に設けることが、予混合通路10内の
流れの動圧の影響を受けないので、安定な燃料供給を行
うことが出来る。また、この断面では、拡散空気通路1
7及び拡散燃料通路25が図の中心部に示されている。
The position pickled <br/> fuel injection hole 9 for the hollow member 7, be provided in premix passage isthmus 29 to flow after it throttled by the hollow member 7, the flow of the premix passage 10 Since it is not affected by the dynamic pressure, stable fuel supply can be performed. Also, in this cross section, the diffusion air passage 1
7 and the diffusion fuel passage 25 are shown in the center of the figure.

【0018】図3は、図1のB−B断面展開図または図
2のC−C断面展開図の1具体例を示したものである。
図示のように、予混合通路10は、仕切板28によって
複数個に分割され、各予混合通路の入り口部に各々中空
部材7が設けられていて、その両側に予混合通路狭部2
9が構成されている。中空部材の中空部8に供給された
燃料は中空部材7の両側壁に設けられた燃料噴口9より
予混合通路10内に燃料を噴出させる。そして、予混合
通路狭部29の後流は、図示のように末広がりとなって
おり、ここで予混合空気5と燃料ガスとの混合が主とし
て行われ、予混合バ−ナ口11に供給されて燃焼室12
内で燃焼が行われる。
FIG. 3 shows one specific example of the developed view of the BB section in FIG. 1 or the developed view of the CC section in FIG.
As shown, the premixing passage 10 is divided into a plurality of parts by a partition plate 28, and hollow members 7 are provided at the entrances of the respective premixing passages, and the premixing passage narrow portions 2 are provided on both sides thereof.
9 are configured. The fuel supplied to the hollow portion 8 of the hollow member ejects the fuel into the premixing passage 10 from the fuel injection holes 9 provided on both side walls of the hollow member 7. The wake of the premixed passage narrow portion 29 widens as shown in the figure. Here, the premixed air 5 and the fuel gas are mainly mixed and supplied to the premixed burner port 11. Combustion chamber 12
Combustion takes place within.

【0019】図6は、図1のB−B断面展開図または図
2のC−C断面展開図の他の1具体例を示したものであ
る。中空部材7は、予混合通路10に対して単なる燃料
供給の役目だけでなく、構造上1種の仕切板としても機
能しており、図2および図3に示す仕切板28の使用を
廃止することが出来る。この場合、隣接した中空部材7
によって図示のように予混合通路狭部31を設けること
が出来る。また、中空部材7の後流側では、必要に応じ
中空部材7の後尾部27を延長した形の仕切板30を図
示のように設け、分割された予混合通路10として予混
合バ−ナ口11に予混合気を供給することが出来る。
FIG. 6 shows another specific example of the developed view of the BB section of FIG. 1 or the developed view of the CC section of FIG. The hollow member 7 functions not only as a mere fuel supply to the premixing passage 10 but also as a kind of partition plate in structure, so that the use of the partition plate 28 shown in FIGS. 2 and 3 is eliminated. I can do it. In this case, the adjacent hollow member 7
As a result, the premix passage narrow portion 31 can be provided as shown. On the downstream side of the hollow member 7, if necessary, a partition plate 30 having an extended rear end 27 of the hollow member 7 is provided as shown in the figure, and a premix burner port is formed as a divided premix passage 10. 11 can be supplied with a premixed gas.

【0020】また、特に図示していないが、予混合通路
10の周方向のアンバランスが比較的少ない場合には、
予混合通路狭部31を設けなくても良く、本発明の1変
形として考えることが出来、本発明に含まれるものとす
る。
Although not particularly shown, when the pre-mixing passage 10 has a relatively small circumferential imbalance,
It is not necessary to provide the premixing passage narrow portion 31 and can be considered as a modification of the present invention, which is included in the present invention.

【0021】図7は、図1のD視図を示したものであ
り、燃焼室12内よりバ−ナ口を見たものである。ここ
で示した構造は、本発明の1具体例であり、例えば予混
合バ−ナ口11を2段又は多段としても良いし、拡散バ
−ナ口20を予混合バ−ナ口内に組み込んだものも本発
明に含まれるものとする。要は予混合空気と燃料ガスと
の予混合気を理想に近い均一な濃度分布を得る構造に関
する発明であり、上記のように幾つかのバ−ナの組合せ
構造に展開することが出来る。中心部に拡散燃料通路2
5が破線で示されている。
FIG. 7 is a view as viewed in the direction D of FIG. 1 and shows the burner opening from inside the combustion chamber 12. The structure shown here is one specific example of the present invention. For example, the premixing burner port 11 may be two-stage or multi-stage, and the diffusion burner port 20 is incorporated in the premixer burner port. These are also included in the present invention. The point is that the invention relates to a structure for obtaining a premixed air / fuel gas mixture having a uniform concentration distribution close to ideal, and can be applied to a combination structure of several burners as described above. Diffusion fuel passage 2 in the center
5 is indicated by a broken line.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明による第一の効果は、環状の予混
合通路に複数個の中空部材や仕切板を設けることによっ
て、予混合空気と燃料ガスとの混合が促進でき、また、
或る程度の圧力回復が期待出来且つ水力学的直径を小さ
く出来るので、結果的に極めて効率の良い混合を行わせ
ることが出来ることである。本発明の第二の効果は、環
状の予混合通路高さ方向(半径方向)に中空部材が設け
られ、高さ方向の燃料の分配がその部分を流れる予混合
空気流量に対応して供給することが容易となり、更に均
一な予混合気を得ることが出来ることである。
The first effect of the present invention is that, by providing a plurality of hollow members and partition plates in the annular premixing passage, the mixing of the premixed air and the fuel gas can be promoted.
A certain degree of pressure recovery can be expected and the hydraulic diameter can be reduced, resulting in a very efficient mixing. A second effect of the present invention is that a hollow member is provided in the height direction (radial direction) of the annular premix passage, and the distribution of fuel in the height direction is supplied in accordance with the premix air flow rate flowing through that portion. This makes it easier to obtain a more uniform premixed gas.

【0023】本発明による第三の効果は、例えば予混合
空気の取り入れ口において、流れが反転するような構造
であっても、中空部材により予混合通路が絞られるの
で、半径方向の偏流をかなり矯正することが出来、予混
合バ−ナ口における速度分布を均一化出来ることであ
る。また、半径方向に中空部材の幅を変化させることに
よって、半径方向に均一な予混合空気配分が出来ること
である。
The third effect of the present invention is that, even if the flow is reversed at the intake of the premixed air, for example, the premix passage is restricted by the hollow member, so that the radial drift can be considerably reduced. That is, the velocity distribution at the premix burner opening can be made uniform. Also, by changing the width of the hollow member in the radial direction, uniform distribution of premixed air in the radial direction can be achieved.

【0024】本発明による第四の効果は、上記第一より
第三の効果を更に改善するために、局所的な予混合空気
流量に見合うように、中空部材の両側面に設けた複数個
の燃料噴口に噴口のピッチや噴口径にバイアスをもうけ
ることによって、極めて均一な予混合気を得ることが出
来ることである。本発明の第五の効果は、上記第一より
第四までの効果を組み合わせることによって、更に効率
の良い混合プロセスを得ることが出来ることである。
The fourth effect of the present invention is to further improve the above-mentioned first to third effects by providing a plurality of hollow members provided on both side surfaces of the hollow member so as to match the local premixed air flow rate. An extremely uniform pre-mixed gas can be obtained by providing a bias to the pitch and the diameter of the fuel nozzle in the fuel nozzle. A fifth effect of the present invention is that a more efficient mixing process can be obtained by combining the above first to fourth effects.

【0025】本発明による第六の効果は、予混合バ−ナ
口を多段化することによって、ガスタービンの負荷変化
の広い範囲にわたって、予混合燃焼による低NOx燃焼
が達成出来ることである。以上のように、本発明の効果
は、ガスタービンの低NOx燃焼を実現する上で極めて
有効となるものである。
A sixth advantage of the present invention is that low-NOx combustion by premix combustion can be achieved over a wide range of gas turbine load changes by increasing the number of stages of premix burners. As described above, the effects of the present invention are extremely effective in realizing low NOx combustion in a gas turbine.

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

【図1】本発明による予混合燃焼と拡散燃焼を組み合わ
せたガスタービンの1具体例を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a specific example of a gas turbine combining premixed combustion and diffusion combustion according to the present invention.

【図2】図1のA−A断面を示す詳細図FIG. 2 is a detailed view showing an AA cross section of FIG. 1;

【図3】図1のB−B断面または図2のC−C断面の展
開図
FIG. 3 is a developed view of a BB section of FIG. 1 or a CC section of FIG. 2;

【図4】燃料噴口にバイアスを設けた例を示す一部の斜
視図
FIG. 4 is a partial perspective view showing an example in which a bias is provided to a fuel injection port.

【図5】燃料噴口にバイアスを設けた例を示す一部の斜
視図
FIG. 5 is a partial perspective view illustrating an example in which a bias is provided to a fuel injection port.

【図6】図3と同様の他の実施例を示す断面展開図FIG. 6 is a sectional development view showing another embodiment similar to FIG. 3;

【図7】図1のD視図を示し、燃焼室内より見たバ−ナ
口を示す図
FIG. 7 is a view as viewed in the direction D of FIG. 1, showing a burner opening viewed from the combustion chamber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧縮空気、2…ディフュ−ザ、3…空気室、4…ラ
イナ−冷却空気、5…予混合空気、6…拡散空気、7…
中空部材、8…中空部材の中空部、9…予混合燃料噴
口、10…予混合通路、11…予混合バ−ナ口、12…
燃焼室、13…予混合燃料、14…予混合燃料室、15
…予混合燃料通路、16…予混合燃料供給口、17…拡
散空気通路、18…拡散燃料孔、19…拡散旋回翼、2
0…拡散バ−ナ口、21…ライナ−、22…トランジシ
ョンピ−ス、23…高温ガス流、24…拡散燃料、25
…拡散燃料通路、26…予混合通路仕切部、27…中空
部材後尾部、28…仕切板、29…予混合通路狭部、3
0…仕切板、31…予混合通路狭部。
1 ... Compressed air, 2 ... Diffuser, 3 ... Air chamber, 4 ... Liner cooling air, 5 ... Premixed air, 6 ... Diffusion air, 7 ...
Hollow member, 8: hollow portion of hollow member, 9: premix fuel injection port, 10: premix passage, 11: premix burner port, 12 ...
Combustion chamber, 13: Premixed fuel, 14: Premixed fuel chamber, 15
... premixed fuel passage, 16 ... premixed fuel supply port, 17 ... diffusion air passage, 18 ... diffusion fuel hole, 19 ... diffusion swirl blade, 2
0: diffusion burner opening, 21: liner, 22: transition piece, 23: high temperature gas flow, 24: diffusion fuel, 25
... diffusion fuel passage, 26 ... premix passage partition, 27 ... rear end of hollow member, 28 ... partition plate, 29 ... premix passage narrow part, 3
0: partition plate, 31: narrow portion of premix passage.

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勲 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 中村 昭三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 平2−169828(JP,A) 特開 昭59−101551(JP,A) 特開 平4−43220(JP,A) 実開 昭63−104816(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23R 3/30 F23R 3/28 Continued on the front page (72) Inventor Isao Sato 3-1-1 Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Inside the Hitachi Plant (72) Inventor Shozo Nakamura 502, Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery, Ltd. (56) References JP-A-2-169828 (JP, A) JP-A-59-101551 (JP, A) JP-A-4-43220 (JP, A) JP-A-63-104816 (JP, U (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F23R 3/30 F23R 3/28

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧縮機から供給される燃焼空気の一部を
予混合空気として燃料と予混合させて低NOx燃焼を行
なわせるガスタービン燃焼器の予混合構造において、 前記予混合空気が供給される環状をなす予混合通路を、
該予混合通路内に複数の半径方向にのびる中空部材を設
けて複数に分割し、 この中空部材の両側に、該中空部材の中空部から前記分
割予混合通路に燃料を供給する複数の燃料噴口を設け、
かつ、該各燃料噴口のピッチを、局所的に流れる予混合
空気量に見合うように不等間隔に設けて燃料−空気の混
合比を均一化することを特徴としたガスタービン燃焼器
の予混合構造。
1. A premixing structure of a gas turbine combustor for performing low NOx combustion by premixing a part of combustion air supplied from a compressor as premixed air with fuel, wherein the premixed air is supplied. Premixing passage,
A plurality of radially extending hollow members are provided in the premix passage and divided into a plurality of hollow members. A plurality of fuel injection holes for supplying fuel from the hollow portion of the hollow member to the divided premix passage on both sides of the hollow member. Is established,
A premixing method for a gas turbine combustor, characterized in that the pitches of the fuel injection ports are provided at unequal intervals so as to correspond to the amount of premixed air flowing locally, so as to make the mixing ratio of fuel-air uniform. Construction.
【請求項2】 圧縮機から供給される燃焼空気の一部を
予混合空気として燃料と予混合させて低NOx燃焼を行
なわせるガスタービン燃焼器の予混合構造において、 前記予混合空気が供給される環状をなす予混合通路を、
該予混合通路内に複数の半径方向にのびる中空部材を設
けて複数に分割し、 この中空部材の両側に、該中空部材の中空部から前記分
割予混合通路に燃料を供給する複数の燃料噴口を設け、
かつ、該各燃料噴口の口径を、局所的に流れる予混合空
気量に見合うように変化させて燃料−空気の混合比を均
一化することを特徴としたガスタービン燃焼器の予混合
構造。
2. A premixing structure of a gas turbine combustor for performing low NOx combustion by premixing a part of combustion air supplied from a compressor as premixed air with fuel, wherein the premixed air is supplied. Premixing passage,
A plurality of radially extending hollow members are provided in the premix passage and divided into a plurality of hollow members. A plurality of fuel injection holes for supplying fuel from the hollow portion of the hollow member to the divided premix passage on both sides of the hollow member. Is established,
A premixing structure for a gas turbine combustor, characterized in that the diameter of each fuel injection port is changed so as to correspond to the amount of premixed air flowing locally, so as to make the fuel-air mixing ratio uniform.
【請求項3】 圧縮機から供給される燃焼空気の一部を
予混合空気として燃料と予混合させて低NOx燃焼を行
なわせるガスタービン燃焼器の予混合構造において、 前記予混合空気が供給される環状をなす予混合通路を、
半径方向にのびる仕切板により複数に分割し、かつ、該
各分割予混合通路内に半径方向にのびる中空部材を各々
設け、 この中空部材の両側に、該中空部材の中空部から前記分
割予混合通路に燃料を供給する複数の燃料噴口を設け、
かつ、該各燃料噴口のピッチを、局所的に流れる予混合
空気量に見合うように不等間隔に設けて燃料−空気の混
合比を均一化することを特徴としたガスタービン燃焼器
の予混合構造。
3. A premixing structure of a gas turbine combustor for performing low NOx combustion by premixing a part of combustion air supplied from a compressor as premixed air with fuel, wherein the premixed air is supplied. Premixing passage,
Divided into a plurality of parts by a partition plate extending in the radial direction, and a hollow member extending in the radial direction is provided in each of the divided premixing passages. On both sides of the hollow member, the divided premixing is performed from the hollow portion of the hollow member. A plurality of fuel injection ports for supplying fuel to the passage are provided,
A premixing method for a gas turbine combustor, characterized in that the pitches of the fuel injection ports are provided at unequal intervals so as to correspond to the amount of premixed air flowing locally, so as to make the mixing ratio of fuel-air uniform. Construction.
【請求項4】 圧縮機から供給される燃焼空気の一部を
予混合空気として燃料と予混合させて低NOx燃焼を行
なわせるガスタービン燃焼器の予混合構造において、 前記予混合空気が供給される環状をなす予混合通路を、
半径方向にのびる仕切板により複数に分割し、かつ、該
各分割予混合通路内に半径方向にのびる中空部材を各々
設け、 この中空部材の両側に、該中空部材の中空部から前記分
割予混合通路に燃料を供給する複数の燃料噴口を設け、
かつ、該各燃料噴口の口径を、局所的に流れる予混合空
気量に見合うように変化させて燃料−空気の混合比を均
一化することを特徴としたガスタービン燃焼器の予混合
構造。
4. A premixed structure of the gas turbine combustor part of the combustion air to perform low NOx combustion by fuel and premixed as a premixed air supplied from the compressor, the premixed air is supplied Premixing passage,
Divided into a plurality of parts by a partition plate extending in the radial direction, and a hollow member extending in the radial direction is provided in each of the divided premixing passages. On both sides of the hollow member, the divided premixing is performed from the hollow portion of the hollow member. A plurality of fuel injection ports for supplying fuel to the passage are provided,
A premixing structure for a gas turbine combustor, characterized in that the diameter of each fuel injection port is changed so as to correspond to the amount of premixed air flowing locally, so as to make the fuel-air mixing ratio uniform.
【請求項5】 前記中空部材の後尾部に、該中空部材の
後尾部を延長した形の仕切板を設けることを特徴とした
請求項1または2に記載のガスタービン燃焼器の予混合
構造。
The tail of claim 5, wherein said hollow member, a gas turbine combustor premixing structure according to claim 1 or 2 characterized by providing a partition plate in the form obtained by extending the tail of the hollow member.
【請求項6】 前記各中空部材の後部を先細形状とする
ことにより前記各分割予混合通路を末広がり予混合通路
とし、予混合燃料と予混合空気との拡散混合を行なうこ
とを特徴とした請求項1,2,3,4または5に記載の
ガスタービン燃焼器の予混合構造。
6. The premixing passage according to claim 1, wherein the rear portion of each hollow member is tapered so that each of the divided premixing passages forms a divergent premixing passage, and performs diffusion mixing of premixed fuel and premixed air. Item 6. A premixing structure for a gas turbine combustor according to item 1, 2, 3, 4, or 5.
【請求項7】 局所的な予混合空気流量が半径方向に均
一になるように、前記中空部材の半径方向の幅を変化さ
せたことを特徴とする請求項1,2,3,4,5または
6に記載のガスタービン燃焼器の予混合構造。
7. The hollow member according to claim 1, wherein the radial width of the hollow member is changed so that the local premixed air flow rate becomes uniform in the radial direction. Or a premix structure for a gas turbine combustor according to item 6.
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