JP3392633B2 - 燃焼器 - Google Patents
燃焼器Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
Description
ロットノズルを有し、その周囲に複数個のメインノズル
を配置しなるマルチノズルタイプで、ガスタービン燃焼
器に適用して好適な燃焼器に関する。 【0002】 【従来の技術】従来の燃焼器の断面図を図4に示す。こ
の燃焼器は、中心部にパイロットノズル3を有し、その
周囲に保炎用のコーン4を配設している。コーン4と内
筒5の間に、メインノズル1を周方向に複数個配置して
いる。 【0003】メインノズル1は、燃料供給用のシャフト
6とノズルガイド2から構成されている。 【0004】このメインノズル1付近の拡大図を図5に
示す。図5に見られるように、パイロットノズル3の保
炎用コーン4と内筒5との間において、パイロット火炎
からメイン燃料への火炎伝播領域では、メインノズル1
から噴出される燃料の分布6はシャフト6の後流域11
で燃料濃度が低くその周囲で燃料濃度の高い領域12を
もつ不均一な分布となっていた。 【0005】さらに、保炎用コーン4と内筒5の間のメ
インノズルから噴出される燃料の分布6aは、図5に示
すように燃料が空気流に対して或る燃料噴出角度10を
もって噴出される為に、燃料の過濃領域が生じていた。 【0006】また、図5に示すように、燃料噴出位置か
ら着火位置までの混合・蒸発領域16の距離が短く液体
燃料と空気との混合が十分に行えない為に、微視的にも
燃料過濃領域が存在していた。 【0007】更に、ガスタービンの負荷の高い時、燃料
濃度は、図6の(a)に示すようにメインノズルシャフ
ト中心7が希薄となり、壁側が高くなる分布となり、負
荷の低い時は図6の(b)に示すようにメインノズルシ
ャフト中心7に近い領域で燃料濃度が高くなる分布とな
っていた。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
の燃焼器における燃料ノズルでは、燃料を供給する為の
シャフト(図4のシャフト6)が必要な為に燃料濃度が
高い領域(図5、燃料濃度高い領域12)が存在する。 【0009】ガスタービン燃焼器では排ガス中に含まれ
るNOx の低減が課題となっており、NOx 発生領域
は、燃料が過濃で局所的に高となる領域である。従来の
燃料ノズルでは燃料分布が不均一な為に、図5に示すよ
うに燃料濃度の高い領域12が存在し、その為にNOx
の発生量が多かった。 【0010】また、負荷によって燃料分布が異なる為
に、図6の(a)に示すように負荷の高い時では、パイ
ロット火炎19の間近にメイン燃料が分布していて火炎
の伝播14がスムーズに行われるが、図6の(b)に示
すように、負荷の低い時では、パイロット火炎19から
離れた領域にメイン燃料があり、パイロット火炎19か
らメイン燃料への火炎の伝播18がスムーズに行えず、
この為、未燃分の発生が起っていた。 【0011】本発明は、中心に保炎用パイロットノズル
を有し、その周囲に複数個のメインノズルを配置しなる
マルチノズルタイプの燃焼器において、燃料流量の変化
に拘らず燃料分布が均一でNOx の発生が少いと共に未
燃分の発生が少い燃焼器を提供することを課題としてい
る。 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決する為に中心部にパイロットノズルを有し、その周
囲に保炎用のコーンを配し、更にその周囲に複数個のメ
インノズルを配置しなるマルチノズルタイプの燃焼器に
おいて、前記メインノズルが外筒と内筒を有し、その内
外筒間の隙間に形成された円環流路から燃料を噴出する
ように構成され、前記円環流路から噴出された燃料をそ
の周囲の空気流により微粒化したのち、混合・蒸発を促
進させるノズルガイドを前記コーンと内筒によって囲ま
れた領域に有する燃焼器を提供する。これにより、燃料
の噴出角度を空気流の流れ方向とほぼ同一とする。 【0013】以上の構成をもつ本発明の燃焼器において
は、燃料供給を円環流路から行う事で、燃料供給段階に
おいて、周方向の燃料分布の均一化を図る。また、燃料
噴出方向を、空気流とほぼ同一方向とする事で、燃料流
量の変化に伴う分散の変化を少なくすることが可能とな
る。 【0014】本発明の燃焼器では、メインノズルから噴
出された燃料を空気流で微粒化する為に、燃料粒径を小
さくする事ができ、微粒化後に、燃料の混合・蒸発を促
進させるノズルガイドを前記コーンと内筒によって囲ま
れた領域に設け、混合の促進を行い、また、蒸発を促進
する事で予混合燃焼を可能とできる。 【0015】なお、本発明による燃焼器においては、燃
料供給用のシャフトを流速の遅い、より上流側へ配置す
るのが好ましい。このように燃料供給の為のシャフトを
空気流速の遅い上流側に設けた構成とすることによって
ノズル出口での空気のよどみ領域をなくし、燃料分布の
均一化を図ることができる。 【0016】さらに、本発明による燃焼器においては、
燃料と空気との混合・蒸発領域を長くするのが好まし
い。また、本発明による燃焼器では、内筒内に空気スワ
ーラを設け空気と燃料との混合を促進するのが好まし
い。 【0017】 【発明の実施の形態】以下、本発明による燃焼器につい
て図1〜図3に示した実施の形態に基づいて具体的に説
明する。なお、以下の実施の形態において、図4〜図6
に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡単に
するため同じ符号を付してあり、それらについての重複
する説明は省略する。 【0018】本実施形態による燃焼器では、中心部にパ
イロットノズル3を有し、その周囲に保炎用のコーン4
を配している。そのコーン4と内筒5の間にメインノズ
ル1を周方向に複数個配置している。 【0019】メインノズル1は、燃料を供給する為のシ
ャフト6と燃料を噴出する燃料円環14と、燃料と空気
を混合し燃料を蒸発させる領域となるノズルガイド2を
有している。 【0020】メインノズル1のノズル部の詳細を図2に
示す。メインノズル1の燃料噴出部は、燃料ノズル外筒
13と燃料ノズル内筒15の間の隙間によって形成され
る燃料円環14より燃料を噴出する。燃料噴出角10
は、水平方向に対しθ傾けてある。燃料ノズル内筒15
の内側には、空気スワーラ17を設け空気流に旋回力を
与え空気と燃料の混合を促進する。 【0021】本ノズルでは図3に示すように、コーン4
と内筒5によって囲れた領域では、燃料と空気との混合
が促進される為に、燃料分布6aが均一となり燃料の過
濃領域が存在しない。また、空気流と燃料噴出方向とが
ほぼ同一である為、ガスタービンの負荷変動においても
燃料分布が偏る事がない。 【0022】さらに、燃料を空気流で微粒化する為、燃
料粒径を小さくする事ができ、蒸発を促進できる。これ
に加えて、混合・蒸発領域を長くした事で燃料の蒸発を
さらに促進し、油燃料においても予混合燃焼を可能とし
た。本発明による燃焼器における燃料は液体燃料、気体
燃料、いずれでもよいことはいうまでもない。 【0023】 【発明の効果】以上説明したように、本発明による燃焼
器では、中心部にパイロットノズルを有し、その周囲に
保炎用のコーンを配し、更にその周囲に複数個のメイン
ノズルを配置しなるマルチノズルタイプの燃焼器におい
て、前記メインノズルが外筒と内筒を有し、その内外筒
間の隙間に形成された円環流路から燃料を噴出するよう
に構成され、前記円環流路から噴出された燃料をその周
囲の空気流により微粒化したのち、混合・蒸発を促進さ
せるノズルガイドを前記コーンと内筒によって囲まれた
領域に有する構成としてあるので、この燃焼器において
は、燃料と空気との混合が良く、その為局所的に高温の
火炎が形成されにくい。したがって、本燃焼器ではNO
x の生成を抑制し、低NOx 燃焼を実現できる。
詳細断面図で、(a)は縦断面図、(b)は(a)図の
A−A線に沿う横断面図。 【図3】図1に示した燃焼器の燃料ノズルにおける燃料
分布の説明図。 【図4】従来の燃焼器を示す断面図。 【図5】従来の燃料ノズルにおける燃料分布の説明図。 【図6】従来の燃料ノズルの負荷の違いによる燃料分布
の説明図で、(a)は負荷の高いとき、(b)は負荷の
低いときを示している。 【符号の説明】 1 メインノズル 2 ノズルガイド 3 パイロットノズル 4 コーン 5 内筒 6 シャフト 6a 燃料分布 8 燃料 9 空気 10 燃料噴出角 12 ノズルガイド 13 燃料ノズル外筒 14 燃料円環 15 燃料ノズル内筒 16 混合・蒸発領域 17 空気スワーラ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 中心部にパイロットノズルを有し、その
周囲に保炎用のコーンを配し、更にその周囲に複数個の
メインノズルを配置しなるマルチノズルタイプの燃焼器
において、前記メインノズルが外筒と内筒を有し、同内
外筒間の隙間に形成された円環流路から燃料を噴出する
ように構成され、前記円環流路から噴出された燃料をそ
の周囲の空気流により微粒化したのち、混合・蒸発を促
進させるノズルガイドを前記コーンと内筒によって囲ま
れた領域に有することを特徴とする燃焼器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP12016596A JP3392633B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 燃焼器 |
US09/035,504 US6047551A (en) | 1996-05-15 | 1998-03-05 | Multi-nozzle combustor |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12016596A JP3392633B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 燃焼器 |
US09/035,504 US6047551A (en) | 1996-05-15 | 1998-03-05 | Multi-nozzle combustor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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ID=26457787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP12016596A Expired - Lifetime JP3392633B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 燃焼器 |
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1996
- 1996-05-15 JP JP12016596A patent/JP3392633B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-03-05 US US09/035,504 patent/US6047551A/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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