JP3425191B2 - Gas turbine combustor - Google Patents

Gas turbine combustor

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JP3425191B2
JP3425191B2 JP19856893A JP19856893A JP3425191B2 JP 3425191 B2 JP3425191 B2 JP 3425191B2 JP 19856893 A JP19856893 A JP 19856893A JP 19856893 A JP19856893 A JP 19856893A JP 3425191 B2 JP3425191 B2 JP 3425191B2
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stage
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stage fuel
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、パイロット燃料による
燃焼とメイン燃料による燃焼との二段燃焼方式により低
NOx化を図るとともに、予混合気への逆火を監視し、
逆火が発生した場合でも、燃焼ガスの安定燃焼化を図っ
たガスタービン燃焼器に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に、ガスタービン燃焼器におけるN
Oxの発生の主要因は、燃料と空気との当量比が1に近
い燃焼領域が燃焼ガス中に発生し、この燃焼領域におい
て燃焼ガスが局所的に高温化することにある。このよう
な要因で発生するNOxを抑制する手段としては希薄予
混合燃焼方式がある。 【0003】この希薄予混合燃焼方式を適用したガスタ
ービン燃焼器としては、例えば特開昭61−11081
7号公報等に開示されたものがある。このガスタービン
燃焼器は、図8に示すように燃焼用空気1とメイン燃料
2aとを予混合ダクト3で混合すると、予混合ガス4と
なり、この予混合ガス4を燃焼器ライナ5内の燃焼室6
で燃焼させている。 【0004】しかし、予混合ガス4は可燃性ガスである
ため逆火等により、予混合ダクト3内において燃焼する
可能性がある。これを回避するためのガスタービン燃焼
器としては図9に示すようなものがある。 【0005】すなわち、このガスタービン燃焼器におい
て、予混合ダクト3は燃焼器ライナ5に設けられ、この
燃焼器ライナ5はヘッドプレート8の中央部に取り付け
られたパイロット燃料ノズル7と接続されている。 【0006】燃焼用空気1は図示しないコンプレッサか
ら供給され、燃焼器ライナ5の外周壁を流れ、主にパイ
ロット燃料ノズル7に取り付けられた旋回羽根および予
混合ダクト3を通過して燃焼器ライナ5内の燃焼室6へ
流入する。 【0007】燃料2は燃料遮断弁9aを介して燃料流量
調整弁9によって流量が調整され、メイン燃料2aおよ
びパイロット燃料2bはそれぞれメイン燃料分配弁10
とパイロット燃料分配弁11により分配される。メイン
燃料2aはヘッドプレート8に取り付けられたメイン燃
料ノズル12から予混合ダクト3内へ噴射され、燃焼用
空気1と予混合ダクト3内で予混合ガスとなり、燃焼器
ライナ5内の燃焼室6で燃焼される一方、パイロット燃
料2bはパイロット燃料ノズル7により燃焼器ライナ5
内へ噴射され燃焼する。 【0008】予混合ダクト3には逆火検知センサ13が
配置され、この逆火検知センサ13の検知信号を逆火検
出器14で受け、逆火を検知した場合には燃料遮断弁9
aを閉止してガスタービンを停止させるとともに、警報
装置15でその旨警報する。そして、逆火検出器14で
の状態は監視モニター16によりモニターされている。 【0009】したがって、逆火を検知した時の各燃料流
量の関係を図10に示すに、時間Aに逆火を検知する
と、燃料遮断弁9aにてメイン燃料2aおよびパイロッ
ト燃料2bが遮断されるため、各燃料流量Qa,Qbは
同時に流量ゼロとなる。 【0010】このような燃焼器の逆火モニターとして
は、実開昭61−39253号公報、実開昭61−39
254号公報、特開平3−102118号公報等に開示
されたものがある。実開昭61−39253号公報、実
開昭61−39254号公報に開示された考案は逆火ま
たは燃焼振動の発生をモニターするために熱電対を取り
付けたり、またその取付手段についてのものである。 【0011】特開平3−102118号公報に開示され
た発明は、燃焼火炎の点火の確認、燃焼火炎の異常値を
検出した場合のガスタービンの停止、また燃焼火炎の温
度レベル、排出ガス濃度を一定に保持するように一段
目、二段目の燃焼流量を制御するものである。 【0012】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のガスタービン燃焼器では、予混合ダクト内
において逆火が検知された場合、ガスタービンを緊急停
止等して対処していた。そのため、再起動し、元の通常
運転状態に復帰するまで長い時間を要した。また、同じ
運転法でガスタービンを再起動、復帰させた場合には再
び逆火が発生する可能性があった。 【0013】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、予混合ダクト内に逆火し、異常燃焼した場合で
もガスタービンの負荷を変化をさせずに異常燃焼火炎を
消火し、それを確認した場合は逆火した状態を再現しな
いように通常運転に戻るようにしたガスタービン燃焼器
を提供することを目的とする。 【0014】 【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項1は、第一段燃料パイロット燃
料を燃焼室に噴射し空気と拡散混合して拡散燃焼させる
第一段燃料ノズルと、第二段燃料メイン燃料と空気を予
混合させて上記燃焼室に供給する予混合ダクトと、この
予混合ダクトの入口部に配置され上記燃焼室に予混合ガ
ス流として噴射させる予混合燃料噴射ノズルとを有する
ガスタービン燃焼器において、上記第一段燃料ノズルに
第一段燃料パイロット燃料を供給する第一段燃料パイロ
ット燃料供給系統と、上記予混合燃料噴射ノズルに第二
段燃料メイン燃料を供給する第二段燃料メイン燃料供給
系統と、上記燃焼室から上記予混合ダクト内に逆流する
逆流火炎を検出するセンサと、このセンサからの検出信
号に基づいて逆流火炎の有無を記憶する逆火解析装置
と、上記第二段燃料メイン燃料供給系統から分岐され、
上記第一段燃料ノズルに第二段燃料メイン燃料を供給す
る分岐燃料供給系統と、上記燃焼室から上記予混合ダク
ト内に火炎が逆流したとき、上記逆火解析装置の出力信
号に基づいて上記第二段燃料メイン燃料供給系統に設け
た第二段燃料メイン燃料用燃料弁を閉弁させ、上記分岐
燃料供給系統に設けた第二段燃料メイン燃料分岐用燃料
弁を開弁させる切替機構とを備えた。 【0015】 【作用】上記の構成を有する本発明においては、予混合
ダクト内に逆流火炎が発生したとき、第二段燃料メイン
燃料供給系統に設けた第二段燃料メイン燃料用燃料弁
閉弁させ、分岐燃料供給系統に設けた第二段燃料メイン
燃料分岐用燃料弁を開弁させる切替機構を備えたので、
第二燃料メイン燃料用燃料弁の閉弁によって逆火を消火
させることができ、第二段燃料メイン燃料分岐用燃料弁
の開弁によってガスタービンを停止させることなく、そ
のまま出力を高く維持させることができる。 【0016】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 【0017】図1は本発明に係るガスタービン燃焼器の
一実施例を示す系統図である。なお、従来の構成と同一
または対応する部分には図9と同一の符号を用いて説明
する。 【0018】図1に示すように、予混合ダクト3は燃焼
器ライナ5に設けられ、この燃焼器ライナ5は予混合ダ
クト3の入口部に配置されるとともに、ヘッドプレート
8の中央部に取り付けられた第一段燃料ノズルとしての
パイロット燃料ノズル7と接続されている。 【0019】燃焼用空気1は図示しないコンプレッサか
ら供給され、燃焼器ライナ5の外周壁を流れ、主にパイ
ロット燃料ノズル7に取り付けられている旋回羽根およ
び予混合ダクト3を通過して燃焼器ライナ5へ流入す
る。 【0020】燃料2は燃料遮断弁9aを介して燃料流量
調整弁9によって流量が調整され、第二段燃料メイン燃
料2aおよび第一段燃料パイロット燃料2bは、それぞ
れ第二段燃料メイン燃料分配弁10と第一段燃料パイロ
ット燃料分配弁11により分配される。 【0021】第二段燃料メイン燃料2aは、ヘッドプレ
ート8に取り付けられた予混合燃料噴射ノズル12から
予混合ダクト3内へ噴射され、燃焼用空気1と予混合ダ
クト3内とで予混合ガスとなり、燃焼器ライナ5内の燃
焼室6で燃焼する。また、第一段燃料パイロット燃料2
bは、燃焼用空気1と上記旋回羽根により拡散混合され
てパイロット燃料ノズル7により燃焼器ライナ5内へ噴
射され燃焼室6で拡散燃焼する。 【0022】図2にはガスタービン負荷とトータル燃料
流量Q、第二段燃料メイン燃料流量Qa、第一段燃料パ
イロット燃料流量Qbの関係の一例を示し、図3にはガ
スタービン負荷と、燃焼器出口当量比Ra、予混合ダク
ト内当量比Rb、パイロット燃料部当量比Rcとの関係
を示している。 【0023】また、図1に示すように予混合ダクト3内
には、燃焼室6からの逆流火炎を検知し、温度検出セン
サまたは火炎検知センサからなる逆火検知センサ13が
配置され、逆火検出器14により、予混合ダクト3内で
の逆流火炎が検知されると、その時の第二段燃料メイン
燃料流量Qaと第一段燃料パイロット燃料流量Qbを記
憶手段としての逆火解析装置17に記憶する。この逆火
解析装置17は予め記憶された空気流量から予混合ダク
ト3内の当量比を計算し、記憶しておく。 【0024】また、逆火検出器14は逆火検知センサ1
3の検知信号を得て、逆火解析装置17に送出する。こ
の逆火解析装置17において逆火であると解析した場合
には、警報装置15でその旨警報する。なお、逆火解析
装置17での状態は監視モニター16により常時モニタ
ーされている。 【0025】一方、第二段燃料メイン燃料分配弁10を
備えた第二段燃料メイン燃料供給系統19から分岐さ
れ、第一段燃焼ノズル7に分岐第二段燃料メイン燃料2
cを供給する分岐燃料供給系統20が設けられている。
さらに、分岐された分岐燃料供給系統20には、予混合
ダクト3内に逆流火炎が発生したとき、第二段燃料メイ
ン燃料供給系統19の第二段燃料メイン燃料用燃料弁2
1から切り替えられる第二段燃料メイン燃料分岐用燃料
22が設けられている。 【0026】また、第二段燃料メイン燃料分岐用燃料弁
22は、逆火解析装置17からの信号を受けて作動する
燃料切替バルブ(切替機構)18を備えている。 【0027】なお、第一段燃料ノズル7には、分岐燃料
供給系統20とは別個に、第一段燃料パイロット燃料分
配弁11を備えた第一段燃料パイロット燃料供給系統2
3が設けられている。 【0028】次に、本実施例の作用を説明する。 【0029】予混合ダクト3内において燃焼室6からの
逆流火炎を逆火検知センサ13で検知すると、この検知
信号を逆火検出器14で受け、逆火解析装置17に送り
出し、この逆火解析装置17において逆火であると解析
した場合には、警報装置15でその旨警報する。 【0030】同時に、燃料切替バルブ(切替機構)18
により第二段燃料メイン燃料2aは遮断され、その燃料
は分岐第二段燃料メイン燃料2cとして第一段燃料ノズ
ル7に設けられた予備燃料孔から噴射される。そのた
め、トータル燃料流量Qは変化せず、ガスタービンの負
荷は変化しない。また、第二段燃料メイン燃料2aが遮
断されたことにより、予混合ダクト3内の火炎は消火す
る。 【0031】逆火検知センサ13と逆火検出器14によ
り、火炎の消火が検知されると、燃料切替バルブ(切替
機構)18により分岐第二段燃料メイン燃料2cが遮断
され、同時にその燃料は第二段燃料メイン燃料2aとし
て予混合ダクト3内へ噴射され、元の状態に復帰する。 【0032】このプロセスを燃料流量と当量比で表した
ものが図4および図5である。図4において、時間Aに
予混合ダクト3内に火炎が検知されると、第一段燃料メ
イン燃料流量Qaが遮断され、同時に分岐第二段燃料メ
イン燃料流量Qcが供給される。時間Bに消火が検知さ
れると、分岐第二段燃料メイン燃料流量Qcが遮断さ
れ、同時に第一段燃料メイン燃料流量Qaが供給され
る。図5は逆火が発生した場合の時間経過と、燃焼器出
口当量比Ra、予混合ダクト内当量比Rb、第一段燃料
パイロット燃料部当量比Rc、分岐第二段燃料メイン燃
料当量比Rdとの関係を示している。 【0033】図6および図7は本発明に係るガスタービ
ン燃焼器の他の実施例を示す。なお、この実施例ではガ
スタービン燃焼器の構成としては前記実施例と同様であ
る。 【0034】図6および図7において、時間Aで予混合
ダクト3内にて火炎が検知されると、第一段燃料メイン
燃料流量Qaは遮断し、分岐第二段燃料メイン燃料流量
Qcが供給される。時間Bで消火が検知されると、第一
段燃料メイン燃料流量Qaは逆火解析装置17に記憶さ
れた逆火当量比から予め設定された当量比だけ少なくな
るような流量に設定される。この時、少なくした燃料は
分岐第二段燃料メイン燃料流量Qcにて補充する。 【0035】なお、運転中、第一段燃料メイン燃料流量
Qaが時間C以降のように逆火解析装置17に記憶され
た逆火当量比より小さくなる場合は、第一段燃料メイン
燃料流量Qaおよび第一段燃料パイロット燃料流量Qb
のみの通常運転となる。 【0036】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るガス
タービン燃焼器は、第二段燃料メイン燃料供給系統から
分岐して分岐燃料供給系統を設けるとともに、この分岐
燃料供給系統に第二段燃料メイン燃料分岐用燃料弁を設
け、予混合ダクト内に逆火火炎が発生したとき、第二段
燃料メイン燃料供給系統に設けた第二段燃料メイン燃料
用燃料弁を閉弁させ、第二段燃料メイン燃料分岐用燃料
弁を開弁させる切替機構を設けたので、第二段燃料メイ
ン燃料用燃料弁の閉弁によって逆流火炎を消火させるこ
とができ、第二段燃料メイン燃料分岐用燃料弁の開弁に
よってガスタービンの運転を停止させることなく継続し
て出力を高く維持させることができる。 【0037】また、センサにより消火が確認されると、
再び予混合燃料噴射ノズルへ燃料の供給を始め、記憶装
置に記憶された逆火条件を回避しながら最もNOxの低
い状態に設定されるため、低NOxのガスタービン燃焼
器の信頼性が向上させるという効果を奏する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention aims at reducing NOx by a two-stage combustion system of combustion using pilot fuel and combustion using main fuel, and at the same time, reverses to premixed gas. Monitor the fire,
The present invention relates to a gas turbine combustor that stabilizes combustion gas even when flashback occurs. 2. Description of the Related Art Generally, N gas in a gas turbine combustor is used.
The main cause of the generation of Ox is that a combustion region in which the equivalent ratio of fuel and air is close to 1 is generated in the combustion gas, and the combustion gas locally rises in temperature in this combustion region. As a means for suppressing NOx generated by such factors, there is a lean premix combustion system. A gas turbine combustor to which the lean premixed combustion system is applied is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-11081.
No. 7 is disclosed. When the combustion air 1 and the main fuel 2a are mixed in the premixing duct 3 as shown in FIG. 8, the gas turbine combustor turns into a premixed gas 4, and the premixed gas 4 is combusted in a combustor liner 5. Room 6
Burning in. However, since the premixed gas 4 is a flammable gas, it may burn in the premixed duct 3 due to flashback or the like. As a gas turbine combustor for avoiding this, there is one as shown in FIG. That is, in this gas turbine combustor, the premixing duct 3 is provided in a combustor liner 5, and the combustor liner 5 is connected to a pilot fuel nozzle 7 attached to a central portion of a head plate 8. . The combustion air 1 is supplied from a compressor (not shown), flows through the outer peripheral wall of the combustor liner 5, passes mainly through the swirl vanes and the premixing duct 3 attached to the pilot fuel nozzle 7, and passes through the combustor liner 5. Into the combustion chamber 6 in the interior. The flow rate of the fuel 2 is adjusted by a fuel flow control valve 9 via a fuel cutoff valve 9a, and the main fuel 2a and the pilot fuel 2b are supplied to a main fuel distribution valve 10 respectively.
And a pilot fuel distribution valve 11. The main fuel 2a is injected into the premixing duct 3 from a main fuel nozzle 12 attached to the head plate 8, becomes a premixed gas in the combustion air 1 and the premixing duct 3, and becomes a combustion chamber 6 in the combustor liner 5. On the other hand, the pilot fuel 2 b is supplied to the combustor liner 5 by the pilot fuel nozzle 7.
It is injected inside and burns. A flashback detection sensor 13 is arranged in the premixing duct 3. A detection signal from the flashback detection sensor 13 is received by a flashback detector 14, and when a flashback is detected, the fuel cutoff valve 9 is provided.
A is closed to stop the gas turbine, and the alarm device 15 gives an alarm to that effect. The state of the flashback detector 14 is monitored by the monitor 16. Therefore, FIG. 10 shows the relationship between each fuel flow rate when a flashback is detected. When flashback is detected at time A, the main fuel 2a and the pilot fuel 2b are shut off by the fuel shutoff valve 9a. Therefore, the fuel flow rates Qa and Qb simultaneously become zero. Such a flashback monitor for a combustor is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-39253 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-39.
No. 254, Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-102118, and the like. The invention disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 61-39253 and Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 61-39254 relates to attaching a thermocouple to monitor the occurrence of flashback or combustion vibration, and the means for attaching the thermocouple. . The invention disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-102118 confirms the ignition of a combustion flame, stops the gas turbine when an abnormal value of the combustion flame is detected, and adjusts the temperature level of the combustion flame and the exhaust gas concentration. The first and second combustion rates are controlled so as to be kept constant. However, in the conventional gas turbine combustor as described above, when a flashback is detected in the premixing duct, the gas turbine is emergency stopped and the like is dealt with. Was. Therefore, it took a long time to restart and return to the original normal operation state. Further, when the gas turbine is restarted and returned by the same operation method, there is a possibility that a flashback occurs again. The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a flashback occurs in a premixed duct, and even in the case of abnormal combustion, the abnormal combustion flame is extinguished without changing the load on the gas turbine. It is an object of the present invention to provide a gas turbine combustor that returns to normal operation so as not to reproduce a state in which a flashback has occurred when it is confirmed. [0014] In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is to inject a first-stage fuel pilot fuel into a combustion chamber, diffuse and mix it with air to perform diffusion combustion. A first-stage fuel nozzle, a pre-mix duct for pre-mixing the second-stage fuel main fuel and air and supplying the mixture to the combustion chamber, and a pre-mix gas flow that is disposed at an inlet of the pre-mix duct and flows into the combustion chamber. In a gas turbine combustor having a premixed fuel injection nozzle to be injected, a first-stage fuel pilot fuel supply system for supplying a first-stage fuel pilot fuel to the first-stage fuel nozzle; A second-stage fuel main fuel supply system for supplying a two-stage fuel main fuel, a sensor for detecting a backflow flame flowing backward from the combustion chamber into the premixing duct, and a detection signal from the sensor. A flashback analysis device that stores the presence or absence of a flashback flame based on the second-stage fuel main fuel supply system,
A branch fuel supply system for supplying a second-stage fuel main fuel to the first-stage fuel nozzle, and when a flame flows back into the premixing duct from the combustion chamber, the flame based on an output signal of the flashback analysis device. The fuel valve for the second stage main fuel provided in the second stage main fuel supply system is closed , and
A switching mechanism for opening a second-stage fuel main fuel branch fuel valve provided in the fuel supply system. [0015] In the present invention having the above structure [action], when the backflow flame generated in the premixing duct, a second stage fuel main fuel for a fuel valve provided in the second stage fuel main fuel supply system
The second-stage fuel main that is closed and installed in the branch fuel supply system
Since a switching mechanism that opens the fuel valve for fuel branching is provided,
Extinguish flashback by closing fuel valve for second fuel main fuel
The second stage fuel valve for main fuel branch fuel
Without shutting down the gas turbine by opening
The output can be maintained high as it is. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram showing one embodiment of a gas turbine combustor according to the present invention. Parts that are the same as or correspond to those in the conventional configuration will be described using the same reference numerals as in FIG. As shown in FIG. 1, the premixing duct 3 is provided in a combustor liner 5, and this combustor liner 5 is disposed at the inlet of the premixing duct 3 and attached to the center of the head plate 8. And a pilot fuel nozzle 7 as a first-stage fuel nozzle. The combustion air 1 is supplied from a compressor (not shown), flows through the outer peripheral wall of the combustor liner 5, passes mainly through the swirl vanes and the premixing duct 3 attached to the pilot fuel nozzle 7, and passes through the combustor liner. Flow into 5. The flow rate of the fuel 2 is adjusted by a fuel flow control valve 9 via a fuel cutoff valve 9a, and the second-stage fuel main fuel 2a and the first-stage fuel pilot fuel 2b are respectively supplied to a second-stage fuel main fuel distribution valve. 10 and a first stage fuel pilot fuel distribution valve 11. The second-stage fuel main fuel 2a is injected into the premixing duct 3 from a premixing fuel injection nozzle 12 attached to the head plate 8, and the premixed gas is mixed between the combustion air 1 and the premixing duct 3. And combusts in the combustion chamber 6 in the combustor liner 5. Also, the first stage fuel pilot fuel 2
The b is diffused and mixed with the combustion air 1 by the swirling vanes, injected into the combustor liner 5 by the pilot fuel nozzle 7, and diffused and burned in the combustion chamber 6. FIG. 2 shows an example of the relationship among the gas turbine load and the total fuel flow rate Q, the second-stage fuel main fuel flow rate Qa, and the first-stage fuel pilot fuel flow rate Qb. FIG. It shows the relationship among the container outlet equivalent ratio Ra, the premix duct equivalent ratio Rb, and the pilot fuel part equivalent ratio Rc. As shown in FIG. 1, in the premixing duct 3, a flashback detection sensor 13 comprising a temperature detection sensor or a flame detection sensor for detecting a counterflow flame from the combustion chamber 6 is disposed. When a backflow flame in the premix duct 3 is detected by the detector 14, the second-stage fuel main fuel flow rate Qa and the first-stage fuel pilot fuel flow rate Qb at that time are sent to the backfire analysis device 17 as storage means. Remember. The flashback analysis device 17 calculates the equivalent ratio in the premix duct 3 from the air flow amount stored in advance and stores it. The flashback detector 14 is a flashback detection sensor 1
The detection signal of No. 3 is obtained and sent to the flashback analysis device 17. When the flashback analysis device 17 analyzes that a flashback has occurred, the alarm device 15 gives an alarm to that effect. The state of the flashback analysis device 17 is constantly monitored by the monitoring monitor 16. On the other hand, the fuel is branched from the second-stage fuel main fuel supply system 19 having the second-stage fuel main fuel distribution valve 10 and is branched to the first-stage combustion nozzle 7.
A branch fuel supply system 20 for supplying c is provided.
Further, when a backflow flame is generated in the premixed duct 3, the fuel valve 2 for the second-stage main fuel of the second-stage main fuel supply system 19 is provided in the branched fuel supply system 20.
Second stage fuel main fuel branching fuel switched from 1
A valve 22 is provided. The fuel valve 22 for branching the second stage fuel main fuel includes a fuel switching valve (switching mechanism) 18 that operates in response to a signal from the flashback analysis device 17. The first-stage fuel nozzle 7 has a first-stage fuel pilot fuel supply system 2 having a first-stage fuel pilot fuel distribution valve 11 separately from the branch fuel supply system 20.
3 are provided. Next, the operation of this embodiment will be described. When the flashback flame from the combustion chamber 6 is detected by the flashback detection sensor 13 in the premixing duct 3, the detection signal is received by the flashback detector 14 and sent out to the flashback analysis device 17, where the flashback analysis is performed. If the device 17 analyzes that a flashback has occurred, the alarm device 15 gives an alarm to that effect. At the same time, a fuel switching valve (switching mechanism) 18
As a result, the second-stage fuel main fuel 2a is shut off, and the fuel is injected as a branched second-stage fuel main fuel 2c from a spare fuel hole provided in the first-stage fuel nozzle 7. Therefore, the total fuel flow Q does not change, and the load on the gas turbine does not change. Further, the flame in the premix duct 3 is extinguished due to the shutoff of the second-stage fuel main fuel 2a. When the extinguishing of the flame is detected by the flashback detection sensor 13 and the flashback detector 14, the branch second stage fuel main fuel 2c is shut off by the fuel switching valve (switching mechanism) 18, and at the same time the fuel is discharged. The fuel is injected into the premixing duct 3 as the second-stage fuel main fuel 2a, and returns to the original state. FIGS. 4 and 5 show this process in terms of the fuel flow rate and the equivalent ratio. In FIG. 4, when a flame is detected in the premixing duct 3 at time A, the first-stage main fuel flow Qa is cut off, and at the same time, the branched second-stage main fuel flow Qc is supplied. When the fire extinguishing is detected at time B, the branch second-stage fuel main fuel flow rate Qc is shut off, and at the same time, the first-stage fuel main fuel flow rate Qa is supplied. FIG. 5 shows the time elapsed when a flashback occurs, the combustor outlet equivalent ratio Ra, the premix duct equivalent ratio Rb, the first stage fuel pilot fuel equivalent ratio Rc, and the branch second stage fuel main fuel equivalent ratio Rd. The relationship is shown. FIGS. 6 and 7 show another embodiment of the gas turbine combustor according to the present invention. In this embodiment, the configuration of the gas turbine combustor is the same as that of the above embodiment. 6 and 7, when a flame is detected in the premixing duct 3 at time A, the first-stage fuel main fuel flow rate Qa is cut off and the branch second-stage fuel main fuel flow rate Qc is supplied. Is done. When fire extinguishing is detected at time B, the first-stage fuel main fuel flow rate Qa is set to a flow rate that is reduced by a preset equivalent ratio from the flashback equivalent ratio stored in the flashback analysis device 17. At this time, the reduced fuel is replenished at the branch second stage fuel main fuel flow rate Qc. During operation, if the first-stage fuel main fuel flow rate Qa becomes smaller than the flashback equivalent ratio stored in the flashback analysis device 17 after time C, the first-stage fuel main fuel flow rate Qa And the first stage pilot fuel flow Qb
Only normal operation. As described above, the gas turbine combustor according to the present invention is not limited to the second stage fuel main fuel supply system.
Branch and provide a branch fuel supply system
Install a fuel valve for the second-stage fuel main fuel branch in the fuel supply system
When a back flame occurs in the premixed duct, the second stage
Second stage fuel main fuel provided in the fuel main fuel supply system
Close the fuel valve for the second-stage fuel
Since a switching mechanism for opening the valve is provided, the second stage fuel main
The counterflow flame can be extinguished by closing the fuel valve for fuel.
To open the second-stage fuel main fuel branch fuel valve.
Therefore, the operation of the gas turbine can be continued without
Output can be maintained high . When the fire extinguishing is confirmed by the sensor,
The supply of fuel to the premixed fuel injection nozzle is started again, and the state is set to the lowest NOx state while avoiding the flashback condition stored in the storage device, thereby improving the reliability of the low NOx gas turbine combustor. This has the effect.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係るガスタービン燃焼器の一実施例を
示す系統図。 【図2】図1の実施例においてガスタービン負荷と各燃
料流量との関係を示す図。 【図3】図1の実施例においてガスタービン負荷と各部
当量比との関係を示す図。 【図4】逆火が発生した場合の時間経過と各燃料流量と
の関係を示す図。 【図5】逆火が発生した場合の時間経過と各部当量比と
の関係を示す図。 【図6】他の実施例において逆火が発生した場合の時間
経過と各燃料流量との関係を示す図。 【図7】他の実施例において逆火が発生した場合の時間
経過と各部当量比との関係を示す図。 【図8】一般のガスタービン燃焼器の燃焼器ライナを示
す構成図。 【図9】従来のガスタービン燃焼器の構成を示す系統
図。 【図10】従来例において逆火が発生した場合の時間経
過と各燃料流量との関係を示す図。 【符号の説明】 1 燃焼用空気 2 燃料 2a 第二段燃料メイン燃料 2b 第一段燃料パイロット燃料 2c 分岐第二段燃料メイン燃料 3 予混合ダクト 5 燃焼器ライナ 6 燃焼室 7 第一段燃料ノズル(パイロット燃料ノズル) 10 第二段燃料メイン燃料用分配弁 11 第一段燃料パイロット燃料用分配弁 12 予混合燃料噴射ノズル(メイン燃料ノズル) 13 逆火検知センサ 17 逆火解析装置(記憶手段) 18 燃料切替バルブ(切替機構) 19 第二段燃料メイン燃料供給系統 20 分岐燃料供給系統 21 第二段燃料メイン燃料用燃料弁 22 第二段燃料メイン燃料分岐用燃料弁 23 第一段燃料パイロット燃料供給系統
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a system diagram showing one embodiment of a gas turbine combustor according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a gas turbine load and each fuel flow rate in the embodiment of FIG. FIG. 3 is a view showing a relationship between a gas turbine load and equivalent ratios of respective parts in the embodiment of FIG. 1; FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a lapse of time and a flow rate of each fuel when a flashback occurs. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the passage of time and the equivalent ratio of each part when a flashback occurs. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the passage of time and each fuel flow rate when flashback occurs in another embodiment. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the passage of time and the equivalent ratio of each part when flashback occurs in another embodiment. FIG. 8 is a configuration diagram showing a combustor liner of a general gas turbine combustor. FIG. 9 is a system diagram showing a configuration of a conventional gas turbine combustor. FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a lapse of time and a fuel flow rate when a flashback occurs in a conventional example. [Description of Signs] 1 Combustion air 2 Fuel 2a Second stage fuel main fuel 2b First stage fuel pilot fuel 2c Branch second stage fuel main fuel 3 Premix duct 5 Combustor liner 6 Combustion chamber 7 First stage fuel nozzle (Pilot fuel nozzle) 10 Second-stage fuel main fuel distribution valve 11 First-stage fuel pilot fuel distribution valve 12 Premixed fuel injection nozzle (main fuel nozzle) 13 Flashback detection sensor 17 Flashback analysis device (storage means) 18 fuel switching valve (switching mechanism) 19 second stage fuel main fuel supply system 20 branch fuel supply system 21 second stage fuel main fuel fuel valve 22 second stage fuel main fuel branch fuel valve 23 first stage fuel pilot fuel Supply system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−79914(JP,A) 特開 平6−257467(JP,A) 特開 平5−322169(JP,A) 特開 平1−139919(JP,A) 特開 昭63−311025(JP,A) 特開 平5−149544(JP,A) 実開 平2−72334(JP,U) 特公 昭63−8373(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02C 1/00 - 9/58 F23R 3/00 - 7/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-61-79914 (JP, A) JP-A-6-257467 (JP, A) JP-A-5-322169 (JP, A) JP-A-1- 139919 (JP, A) JP-A-63-311025 (JP, A) JP-A-5-149544 (JP, A) JP-A-2-72334 (JP, U) JP-B-63-8373 (JP, B2) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02C 1/00-9/58 F23R 3/00-7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 第一段燃料パイロット燃料を燃焼室に噴
射し空気と拡散混合して拡散燃焼させる第一段燃料ノズ
ルと、第二段燃料メイン燃料と空気を予混合させて上記
燃焼室に供給する予混合ダクトと、この予混合ダクトの
入口部に配置され上記燃焼室に予混合ガス流として噴射
させる予混合燃料噴射ノズルとを有するガスタービン燃
焼器において、上記第一段燃料ノズルに第一段燃料パイ
ロット燃料を供給する第一段燃料パイロット燃料供給系
統と、上記予混合燃料噴射ノズルに第二段燃料メイン燃
料を供給する第二段燃料メイン燃料供給系統と、上記燃
焼室から上記予混合ダクト内に逆流する逆流火炎を検出
するセンサと、このセンサからの検出信号に基づいて逆
流火炎の有無を記憶する逆火解析装置と、上記第二段燃
料メイン燃料供給系統から分岐され、上記第一段燃料ノ
ズルに第二段燃料メイン燃料を供給する分岐燃料供給系
統と、上記燃焼室から上記予混合ダクト内に火炎が逆流
したとき、上記逆火解析装置の出力信号に基づいて上記
第二段燃料メイン燃料供給系統に設けた第二段燃料メイ
ン燃料用燃料弁を閉弁させ、上記分岐燃料供給系統に設
けた第二段燃料メイン燃料分岐用燃料弁を開弁させる切
替機構とを備えたことを特徴とするガスタービン燃焼
器。
(1) A first-stage fuel nozzle for injecting a first-stage fuel pilot fuel into a combustion chamber and diffusing and mixing with air to diffuse and burn; a second-stage fuel main fuel and air A premixing duct for premixing and supplying the premixed gas to the combustion chamber, and a premixed fuel injection nozzle disposed at an inlet of the premixing duct and injecting the premixed gas flow into the combustion chamber. A first-stage fuel pilot fuel supply system for supplying a first-stage fuel pilot fuel to the first-stage fuel nozzle, and a second-stage fuel main fuel supply for supplying a second-stage fuel main fuel to the premixed fuel injection nozzle System, a sensor for detecting a backflow flame flowing backward from the combustion chamber into the premix duct, a backfire analysis device for storing the presence or absence of a backflow flame based on a detection signal from the sensor, When the flame flows back from the combustion chamber into the premixing duct, the flashback occurs when the flame is branched from the fuel main fuel supply system and supplies the second-stage fuel main fuel to the first-stage fuel nozzle. The second-stage fuel main fuel supply valve provided in the second-stage fuel main fuel supply system is closed based on the output signal of the analyzer, and the second-stage fuel main fuel branch provided in the branch fuel supply system is closed . A gas turbine combustor comprising a switching mechanism for opening a fuel valve.
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