JP3197101B2 - ガスタービンの燃焼器 - Google Patents
ガスタービンの燃焼器Info
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- JP3197101B2 JP3197101B2 JP06928793A JP6928793A JP3197101B2 JP 3197101 B2 JP3197101 B2 JP 3197101B2 JP 06928793 A JP06928793 A JP 06928793A JP 6928793 A JP6928793 A JP 6928793A JP 3197101 B2 JP3197101 B2 JP 3197101B2
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- combustor
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、中心に位置して下流に
向かうほど拡径するラッパ形状のコーンを有する拡散ノ
ズルと、該拡散ノズルの周囲に位置する予混合ノズルと
を備え、前記コーンが保炎板として機能すると共に前記
予混合ノズルの出口部に位置せしめてなる予混合燃焼法
を採用するガスタービンの燃焼器に関する。
向かうほど拡径するラッパ形状のコーンを有する拡散ノ
ズルと、該拡散ノズルの周囲に位置する予混合ノズルと
を備え、前記コーンが保炎板として機能すると共に前記
予混合ノズルの出口部に位置せしめてなる予混合燃焼法
を採用するガスタービンの燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンを低ＮＯｘ化するための技
術として予混合燃焼法がある。この燃焼法を採用したガ
スタービンの燃焼器では、ガスタービンの部分負荷時に
燃焼量が減少すると、予混合気濃度が薄くなりすぎて予
混合燃焼ができなくなる。
術として予混合燃焼法がある。この燃焼法を採用したガ
スタービンの燃焼器では、ガスタービンの部分負荷時に
燃焼量が減少すると、予混合気濃度が薄くなりすぎて予
混合燃焼ができなくなる。
【０００３】そこで、たとえば図２に示す如く、部分負
荷時に空気バイパス弁２０１を開けて直接空気の一部を
尾筒２０３に供給し、燃焼器の内筒２０２に流入する空
気量を減少させるといった対策がある。これにより、ガ
スタービンの約４０％負荷から１００％負荷までの範囲
で内筒２０２の燃空比を一定に保つことができ、ガスタ
ービンの低ＮＯｘ燃焼が可能となる。
荷時に空気バイパス弁２０１を開けて直接空気の一部を
尾筒２０３に供給し、燃焼器の内筒２０２に流入する空
気量を減少させるといった対策がある。これにより、ガ
スタービンの約４０％負荷から１００％負荷までの範囲
で内筒２０２の燃空比を一定に保つことができ、ガスタ
ービンの低ＮＯｘ燃焼が可能となる。
【０００４】また、図３は他の対策例を示したもので、
ガスタービンの部分負荷時に予混合ノズル３０２の入口
に設けられた可変弁３０１を調整することにより、予混
合ノズル３０２に流入する空気量を制限している。この
ような対策でもガスタービンの約４０％負荷から１００
％負荷までの範囲で予混合ノズル３０２の燃空比を一定
に保つことができ、ガスタービンの低ＮＯｘ燃焼が可能
となる。
ガスタービンの部分負荷時に予混合ノズル３０２の入口
に設けられた可変弁３０１を調整することにより、予混
合ノズル３０２に流入する空気量を制限している。この
ような対策でもガスタービンの約４０％負荷から１００
％負荷までの範囲で予混合ノズル３０２の燃空比を一定
に保つことができ、ガスタービンの低ＮＯｘ燃焼が可能
となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の対策は、方法は異なるもののいずれもガスタービン
負荷の約４０％から１００％の範囲で燃空比を一定に保
ち、ガスタービンの低ＮＯｘ燃焼を可能にしている。し
かし、ガスタービン負荷が約４０％より低い領域では、
空気量を調整すると予混合ノズル出口の空気流速が低下
してフラッシュバックをおこすといった問題が生じる。
従って、従来のシステムを備えたガスタービンでは約４
０％以下の負荷領域での予混合燃焼が困難となる。この
ため、低負荷時には拡散ノズルへの燃料供給量を増や
し、拡散火炎燃焼となってＮＯｘ等が増加するので、約
４０％負荷以下の領域では予混合燃焼、すなわち低ＮＯ
ｘ燃焼ができないという課題がある。
来の対策は、方法は異なるもののいずれもガスタービン
負荷の約４０％から１００％の範囲で燃空比を一定に保
ち、ガスタービンの低ＮＯｘ燃焼を可能にしている。し
かし、ガスタービン負荷が約４０％より低い領域では、
空気量を調整すると予混合ノズル出口の空気流速が低下
してフラッシュバックをおこすといった問題が生じる。
従って、従来のシステムを備えたガスタービンでは約４
０％以下の負荷領域での予混合燃焼が困難となる。この
ため、低負荷時には拡散ノズルへの燃料供給量を増や
し、拡散火炎燃焼となってＮＯｘ等が増加するので、約
４０％負荷以下の領域では予混合燃焼、すなわち低ＮＯ
ｘ燃焼ができないという課題がある。
【０００６】そこで、本発明の目的は、約４０％負荷以
下の低負荷領域であっても予混合燃焼が可能となるガス
タービンの燃焼器を提供することにある。
下の低負荷領域であっても予混合燃焼が可能となるガス
タービンの燃焼器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するもので、中心に位置して下流に向かうほど拡径
するラッパ形状のコーンを有する拡散ノズルと、該拡散
ノズルの周囲に位置する予混合ノズルとを備え、前記コ
ーンが保炎板として機能すると共に前記予混合ノズルの
出口部に位置せしめてなる、予混合燃焼法を採用するガ
スタービンの燃焼器において、予混合ノズルの出口面積
を軸方向にスライド可能な可変弁によって、前記ガスタ
ービンの負荷の高い時には前記コーンから燃焼器内筒側
へ離れて前記出口面積を広くし、前記ガスタービンの負
荷の低い時には前記コーンに近づいて前記出口面積を狭
めるように作動する出口面積調整機構を備えたことを特
徴とするガスタービンの燃焼器である。
解決するもので、中心に位置して下流に向かうほど拡径
するラッパ形状のコーンを有する拡散ノズルと、該拡散
ノズルの周囲に位置する予混合ノズルとを備え、前記コ
ーンが保炎板として機能すると共に前記予混合ノズルの
出口部に位置せしめてなる、予混合燃焼法を採用するガ
スタービンの燃焼器において、予混合ノズルの出口面積
を軸方向にスライド可能な可変弁によって、前記ガスタ
ービンの負荷の高い時には前記コーンから燃焼器内筒側
へ離れて前記出口面積を広くし、前記ガスタービンの負
荷の低い時には前記コーンに近づいて前記出口面積を狭
めるように作動する出口面積調整機構を備えたことを特
徴とするガスタービンの燃焼器である。
【０００８】また、上記ガスタービンの燃焼器は、燃焼
用空気の一部を、燃焼器をバイパスして直接燃焼器尾筒
に供給するためのバイパス機構を備えていてもよい。
用空気の一部を、燃焼器をバイパスして直接燃焼器尾筒
に供給するためのバイパス機構を備えていてもよい。
【０００９】
【作用】前述の手段によれば、予混合ノズルの出口面積
を調整する調整機構を備えたことにより、予混合ノズル
の出口面積が可変となり、空気流量に応じた出口面積を
適宜設定できるようになる。このため、空気流量低減時
の予混合ノズル出口における空気流速が著しく低下する
のを防止できる。
を調整する調整機構を備えたことにより、予混合ノズル
の出口面積が可変となり、空気流量に応じた出口面積を
適宜設定できるようになる。このため、空気流量低減時
の予混合ノズル出口における空気流速が著しく低下する
のを防止できる。
【００１０】また、上述した調整機構に加えて、燃焼用
空気の一部を、燃焼器をバイパスして直接燃焼器尾筒に
供給するためのバイパス機構を備えたことにより、圧力
損失の増加を伴うことなく、予混合ノズルに流入する空
気流量を調整できる。
空気の一部を、燃焼器をバイパスして直接燃焼器尾筒に
供給するためのバイパス機構を備えたことにより、圧力
損失の増加を伴うことなく、予混合ノズルに流入する空
気流量を調整できる。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例を図１に基づいて説明す
る。なお、図１においては、上半部にガスタービンの高
負荷状態が示され、下半部に低負荷状態が示されてい
る。
る。なお、図１においては、上半部にガスタービンの高
負荷状態が示され、下半部に低負荷状態が示されてい
る。
【００１２】図１の燃焼器は、中心に位置して下流に向
かう程拡径するラッパ形状のコーン１０１を有する拡散
ノズル１０２と、該拡散ノズル１０２の周囲に位置する
予混合ノズル１０３とを備えている。保炎板として機能
するコーン１０１は予混合ノズル１０３の出口部に位置
している。この予混合ノズル１０３の出口部には、出口
面積の調整をする調整機構として可変弁１０４を設置し
てある。この可変弁１０４は適当な駆動手段をもって軸
方向のスライドが可能であり、ガスタービン負荷の高い
時にはコーン１０２から燃焼器内筒内側へ離れて出口面
積を広くし、ガスタービン負荷の低い時にはコーン１０
２に近づいて出口面積を狭めるように作動させる。
かう程拡径するラッパ形状のコーン１０１を有する拡散
ノズル１０２と、該拡散ノズル１０２の周囲に位置する
予混合ノズル１０３とを備えている。保炎板として機能
するコーン１０１は予混合ノズル１０３の出口部に位置
している。この予混合ノズル１０３の出口部には、出口
面積の調整をする調整機構として可変弁１０４を設置し
てある。この可変弁１０４は適当な駆動手段をもって軸
方向のスライドが可能であり、ガスタービン負荷の高い
時にはコーン１０２から燃焼器内筒内側へ離れて出口面
積を広くし、ガスタービン負荷の低い時にはコーン１０
２に近づいて出口面積を狭めるように作動させる。
【００１３】上述したような出口面積の調整機構を設け
ることにより、ガスタービンの低負荷運転時に空気流量
を低減させても、予混合ノズル１０３の出口面積を狭め
ておくことによって空気流速が著しく低下することはな
い。このため、フラッシュバックがおきるといった問題
を解決でき、低負荷領域においても予混合燃焼によるガ
スタービンの低ＮＯｘ化が可能になる。
ることにより、ガスタービンの低負荷運転時に空気流量
を低減させても、予混合ノズル１０３の出口面積を狭め
ておくことによって空気流速が著しく低下することはな
い。このため、フラッシュバックがおきるといった問題
を解決でき、低負荷領域においても予混合燃焼によるガ
スタービンの低ＮＯｘ化が可能になる。
【００１４】また、上述した調整機構（可変弁１０３）
に加えて、燃焼用空気の一部を、燃焼器をバイパスして
直接燃焼尾筒に供給するためのバイパス機構（たとえば
図２の空気バイパス弁２０１）を設けて併用することに
より、圧力損失の増加を伴うことなしにより一層効果的
な空気流量の調整を実施できる。
に加えて、燃焼用空気の一部を、燃焼器をバイパスして
直接燃焼尾筒に供給するためのバイパス機構（たとえば
図２の空気バイパス弁２０１）を設けて併用することに
より、圧力損失の増加を伴うことなしにより一層効果的
な空気流量の調整を実施できる。
【００１５】なお、本発明は、図１に示した実施例の燃
焼器形状に限定されるものではなく、流量を変化させる
ガスタービン燃焼器に広く適用できるものである。
焼器形状に限定されるものではなく、流量を変化させる
ガスタービン燃焼器に広く適用できるものである。
【００１６】
【発明の効果】前述した本発明によれば、予混合ノズル
出口の空気流速の著しい低下を伴うことなく、予混合ノ
ズル流入空気流量を幅広い範囲で調整できる。また、こ
の時に著しい圧力損失を伴うこともない。これにより、
フラッシュバックを伴うことなく、ガスタービンの着火
から１００％負荷までの幅広い作動領域で予混合燃焼が
可能となり、ガスタービンの低ＮＯｘ化を達成できる。
出口の空気流速の著しい低下を伴うことなく、予混合ノ
ズル流入空気流量を幅広い範囲で調整できる。また、こ
の時に著しい圧力損失を伴うこともない。これにより、
フラッシュバックを伴うことなく、ガスタービンの着火
から１００％負荷までの幅広い作動領域で予混合燃焼が
可能となり、ガスタービンの低ＮＯｘ化を達成できる。
【図１】本発明の一実施例に係る燃焼器の断面図であ
る。
る。
【図２】従来の空気バイパス方式の一例を示す要部断面
図である。
図である。
【図３】従来の可変弁方式による燃焼器の一例を示す図
である。
である。
１０１ コーン １０２ 拡散ノズル １０３ 予混合ノズル １０４ 可変弁（調整機構） ２０１ 空気バイパス弁（バイパス機構） ２０２ 内筒 ２０３ 尾筒 ３０１ 可変弁 ３０２ 予混合ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 克則 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂製作所内 (72)発明者 森井 喜之 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂製作所内 (72)発明者 稲田 満 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂研究所内 (56)参考文献 特開 平５−69287（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−30764（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−45569（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23R 3/26 - 3/32
Claims (2)
- 【請求項１】 中心に位置して下流に向かうほど拡径す
るラッパ形状のコーンを有する拡散ノズルと、該拡散ノ
ズルの周囲に位置する予混合ノズルとを備え、前記コー
ンが保炎板として機能すると共に前記予混合ノズルの出
口部に位置せしめてなる、予混合燃焼法を採用するガス
タービンの燃焼器において、予混合ノズルの出口面積を
軸方向にスライド可能な可変弁によって、前記ガスター
ビンの負荷の高い時には前記コーンから燃焼器内筒側へ
離れて前記出口面積を広くし、前記ガスタービンの負荷
の低い時には前記コーンに近づいて前記出口面積を狭め
るように作動する出口面積調整機構を備えたことを特徴
とするガスタービンの燃焼器。 - 【請求項２】燃焼用空気の一部を、燃焼器をバイパスし
て直接燃焼器尾筒に供給するためのバイパス機構を備え
たことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの燃
焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06928793A JP3197101B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | ガスタービンの燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06928793A JP3197101B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | ガスタービンの燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257747A JPH06257747A (ja) | 1994-09-16 |
| JP3197101B2 true JP3197101B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=13398242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06928793A Expired - Fee Related JP3197101B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | ガスタービンの燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3197101B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09119641A (ja) * | 1995-06-05 | 1997-05-06 | Allison Engine Co Inc | ガスタービンエンジン用低窒素酸化物希薄予混合モジュール |
| DE10219747B4 (de) * | 2002-05-02 | 2005-06-23 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur Vermeidung einer Rückzündung in einem einen Reaktionsraum anströmenden Gemisch und Reaktor zur Durchführung des Verfahrens |
| JP2007147125A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| CN102760193B (zh) * | 2012-07-26 | 2014-09-17 | 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 | 一种基于安装性能的发动机喷管出口面积调节设计方法 |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP06928793A patent/JP3197101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06257747A (ja) | 1994-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010508 |
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