JP3433961B2 - デュアル燃料焚予混燃焼器 - Google Patents
デュアル燃料焚予混燃焼器Info
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- JP3433961B2 JP3433961B2 JP04436993A JP4436993A JP3433961B2 JP 3433961 B2 JP3433961 B2 JP 3433961B2 JP 04436993 A JP04436993 A JP 04436993A JP 4436993 A JP4436993 A JP 4436993A JP 3433961 B2 JP3433961 B2 JP 3433961B2
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- Japan
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- fuel
- nozzle
- gas
- combustor
- liquid fuel
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン燃焼器、特
にガス燃料、液体燃料及び空気を巧妙に混合することに
よりＮＯｘの低減を図ったデュアル燃料焚予混燃焼器に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来よりガスタービンは様々な工業分野
における燃焼装置の燃料供給装置として使用されている
が、燃焼温度の高温化の要求によりガスタービン入口温
度も高温化し、排出するＮＯｘ量も増加している。環境
規制の厳しい日本をはじめ、世界各国において低ＮＯｘ
を達成することは不可欠で緊要な解決すべき重要課題と
なっている。このため排ガス中のＮＯｘの低減に対する
要求は極めて大きく、種々の検討がなされてきている。
ガス温度の上昇に伴い燃焼用空気の比率が高くなってく
ることから、高温時に効率よく燃焼をさせてＮＯｘを低
減させるためには燃料と空気の混合技術は極めて重要な
因子である。図３は従来から使用されている予混燃焼器
の１例の断面図であり、複数個の旋回羽根１１を有する
円筒状の予混ノズル１２を円周上に配設して第一の混合
室とし、ここで発生した空気流を送る、前記第一混合室
に隣接させた環状の予混ノズル１３を設けて第二混合室
とし、ここでノズル先端からの液体燃料を霧化してその
後方に燃焼室１４を設け、この霧化した燃料が燃焼され
るように予混燃焼器が構成されている。液体燃料は旋回
羽根１１により発生した空気流の作用により、円筒状の
予混ノズル１２内で一部霧化し、更に環状の予混ノズル
１３内で燃料ノズルからの液体燃料が霧化された燃料と
混合され、燃焼室１４内に供給されて燃焼する。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前述したような従来の
液体燃料の燃料焚予混燃焼器では、空気と液体燃料の混
合は旋回羽根によるタービン空気流を利用した液体の霧
化にのみ依存していたため、燃焼温度の高温化の要求に
伴うタービン入口温度の上昇により、混合空燃比の不安
定化によって排出されるＮＯｘの低減化に支障を来たし
ていた。このようなことから、低ＮＯｘ化が図られてい
るガス燃料の燃焼と同様に、対策が遅れている液体燃料
の燃焼時のＮＯｘの低減化も図られる必要があった。し
かし現状ではこの問題は充分な解決が達成されていな
い。本発明は前記従来の問題を解決するために提案され
たものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】このため本発明は、燃料
供給管を多重とし、これらの内部にガス燃料と液体燃料
が供給されるガスタービンの燃焼器であって、周囲に複
数個の旋回羽根を有する複数個の円筒状予混ノズルを円
周上に配列して設けると共に、同旋回羽根の直後でガス
燃料を噴出させて、同ガス燃料を同旋回羽根による空気
流と予混合し、かつ、液体燃料供給管と空気供給管とを
併設し、その先端部が環状の予混ノズル出口部に位置す
る燃料ノズルを備え、同燃料ノズルの先端において同空
気供給管からの空気流の噴出を受けて微細液体燃料を噴
霧させて霧化を促進させると共に、噴霧された前記液体
燃料を前記ガス燃料と予混合するようにしたもので、こ
れを課題解決のための手段とするものである。 【０００５】 【作用】本発明は旋回羽根直後でガス燃料を噴出させる
ようにしたこと、及び環状予混ノズル出口部で微細液体
燃料を噴霧させることにより、微細液体燃料は予め蒸発
（予蒸発）して気体ガス状に変態し、ガス燃料と予混合
する。そのためガス燃料として均一化し、低ＮＯｘを達
成することが可能となる。 【０００６】 【実施例】以下本発明を図面の実施例について説明する
と、図１は本発明のデュアル燃料焚予混燃焼器の第１実
施例の断面図である。図２は本発明の第２実施例の燃料
ノズルの拡大図である。先ず図１の第１実施例におい
て、周囲に複数個の旋回羽根１を有する複数個の円筒状
の予混ノズル２が円周上に配設され、下流に隣接して環
状の予混ノズル３が設けられている。燃料ノズル４は２
重管になっていて一方の管路にガス燃料が、他方の管路
には液体燃料が流れている。そして旋回羽根１の直後で
ガス燃料が矢印のように円筒状予混ノズル２内に噴出さ
れると共に、旋回羽根１による空気流と予混合されたの
ち下流に噴流して行き、環状の予混ノズル３の出口部で
燃料ノズル４から吸い出されて噴霧する微細な液体燃料
をより細かく均一にするのを助ける。つまり微細液体燃
料は予蒸発し、ガス燃料と充分に予混合されて完全燃焼
し、低ＮＯｘ燃焼となる。 【０００７】次に図２は燃料ノズル４に係る本発明の第
２実施例である。図２によれば燃料ノズル４にはガス燃
料、液体燃料、液体燃料微粒化用空気の３種の流体がそ
れぞれ供給される多重管で構成され、ガス燃料は旋回羽
根１の直後から矢印のように円筒状予混ノズル２内に噴
射されると共に、旋回羽根１による空気流と予混合され
て下流の環状予混ノズル３へと噴流して行く。また液体
（油）燃料については混合を促進しやすくするため、つ
まり噴射された噴霧をより細かく、より均一にするため
に空気にて微粒化を助ける空気・油の２流体ノズルとな
っている。液体燃料供給管と空気供給管とは燃料ノズル
４の先端部近傍まで併設されており、環状予混ノズル３
の出口部に位置する燃料ノズル４の先端において、空気
供給管からの空気流の噴出を受けて液体燃料が霧化され
て噴霧する。このとき空気供給管からの空気流は液体燃
料の霧化を促進すると共に、噴霧された燃料微粒化の作
用もなす。また前記円筒状予混ノズル２内で予混合され
たガス燃料も噴流してきており、同ガス流も噴霧された
液体燃料の微粒化を更に促進してガス燃料として均一化
し、燃料の完全燃焼による低ＮＯｘ燃焼を可能にするも
のである。また何れの実施例のものも燃料供給管を多重
にするために燃料が高温になるのを防止でき、更に空気
供給管を外側に配置すれば燃料の冷却効果も一段と向上
する。 【０００８】 【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明による
と、液体燃料の燃焼時においても低ＮＯｘ運転を可能に
し、環境汚染を大幅に抑えることができる。因みに本構
造の燃焼器の場合のＮＯｘ量は、従来の燃焼器に比べ１
／３〜１／５程度の低い値を示した。図４は本発明のデ
ュアル燃料焚予混燃焼器と、従来型の予混燃焼器による
燃焼結果のＮＯｘの排出量を比較したものであり、それ
ぞれの燃焼器により所定負荷をかけて燃焼させたときの
ガス燃料及び液体燃料別に排出されるＮＯｘをプロット
したもので、液体燃料（油）については本発明のもので
は従来型の常にほぼ４０％程度のＮＯｘしか排出しない
ことが分かった。またガス燃料については低負荷時には
本発明のものでは従来型の５０％程度のＮＯｘの排出量
であったが、高負荷時には１０％程度に低減した。
にガス燃料、液体燃料及び空気を巧妙に混合することに
よりＮＯｘの低減を図ったデュアル燃料焚予混燃焼器に
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来よりガスタービンは様々な工業分野
における燃焼装置の燃料供給装置として使用されている
が、燃焼温度の高温化の要求によりガスタービン入口温
度も高温化し、排出するＮＯｘ量も増加している。環境
規制の厳しい日本をはじめ、世界各国において低ＮＯｘ
を達成することは不可欠で緊要な解決すべき重要課題と
なっている。このため排ガス中のＮＯｘの低減に対する
要求は極めて大きく、種々の検討がなされてきている。
ガス温度の上昇に伴い燃焼用空気の比率が高くなってく
ることから、高温時に効率よく燃焼をさせてＮＯｘを低
減させるためには燃料と空気の混合技術は極めて重要な
因子である。図３は従来から使用されている予混燃焼器
の１例の断面図であり、複数個の旋回羽根１１を有する
円筒状の予混ノズル１２を円周上に配設して第一の混合
室とし、ここで発生した空気流を送る、前記第一混合室
に隣接させた環状の予混ノズル１３を設けて第二混合室
とし、ここでノズル先端からの液体燃料を霧化してその
後方に燃焼室１４を設け、この霧化した燃料が燃焼され
るように予混燃焼器が構成されている。液体燃料は旋回
羽根１１により発生した空気流の作用により、円筒状の
予混ノズル１２内で一部霧化し、更に環状の予混ノズル
１３内で燃料ノズルからの液体燃料が霧化された燃料と
混合され、燃焼室１４内に供給されて燃焼する。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】前述したような従来の
液体燃料の燃料焚予混燃焼器では、空気と液体燃料の混
合は旋回羽根によるタービン空気流を利用した液体の霧
化にのみ依存していたため、燃焼温度の高温化の要求に
伴うタービン入口温度の上昇により、混合空燃比の不安
定化によって排出されるＮＯｘの低減化に支障を来たし
ていた。このようなことから、低ＮＯｘ化が図られてい
るガス燃料の燃焼と同様に、対策が遅れている液体燃料
の燃焼時のＮＯｘの低減化も図られる必要があった。し
かし現状ではこの問題は充分な解決が達成されていな
い。本発明は前記従来の問題を解決するために提案され
たものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】このため本発明は、燃料
供給管を多重とし、これらの内部にガス燃料と液体燃料
が供給されるガスタービンの燃焼器であって、周囲に複
数個の旋回羽根を有する複数個の円筒状予混ノズルを円
周上に配列して設けると共に、同旋回羽根の直後でガス
燃料を噴出させて、同ガス燃料を同旋回羽根による空気
流と予混合し、かつ、液体燃料供給管と空気供給管とを
併設し、その先端部が環状の予混ノズル出口部に位置す
る燃料ノズルを備え、同燃料ノズルの先端において同空
気供給管からの空気流の噴出を受けて微細液体燃料を噴
霧させて霧化を促進させると共に、噴霧された前記液体
燃料を前記ガス燃料と予混合するようにしたもので、こ
れを課題解決のための手段とするものである。 【０００５】 【作用】本発明は旋回羽根直後でガス燃料を噴出させる
ようにしたこと、及び環状予混ノズル出口部で微細液体
燃料を噴霧させることにより、微細液体燃料は予め蒸発
（予蒸発）して気体ガス状に変態し、ガス燃料と予混合
する。そのためガス燃料として均一化し、低ＮＯｘを達
成することが可能となる。 【０００６】 【実施例】以下本発明を図面の実施例について説明する
と、図１は本発明のデュアル燃料焚予混燃焼器の第１実
施例の断面図である。図２は本発明の第２実施例の燃料
ノズルの拡大図である。先ず図１の第１実施例におい
て、周囲に複数個の旋回羽根１を有する複数個の円筒状
の予混ノズル２が円周上に配設され、下流に隣接して環
状の予混ノズル３が設けられている。燃料ノズル４は２
重管になっていて一方の管路にガス燃料が、他方の管路
には液体燃料が流れている。そして旋回羽根１の直後で
ガス燃料が矢印のように円筒状予混ノズル２内に噴出さ
れると共に、旋回羽根１による空気流と予混合されたの
ち下流に噴流して行き、環状の予混ノズル３の出口部で
燃料ノズル４から吸い出されて噴霧する微細な液体燃料
をより細かく均一にするのを助ける。つまり微細液体燃
料は予蒸発し、ガス燃料と充分に予混合されて完全燃焼
し、低ＮＯｘ燃焼となる。 【０００７】次に図２は燃料ノズル４に係る本発明の第
２実施例である。図２によれば燃料ノズル４にはガス燃
料、液体燃料、液体燃料微粒化用空気の３種の流体がそ
れぞれ供給される多重管で構成され、ガス燃料は旋回羽
根１の直後から矢印のように円筒状予混ノズル２内に噴
射されると共に、旋回羽根１による空気流と予混合され
て下流の環状予混ノズル３へと噴流して行く。また液体
（油）燃料については混合を促進しやすくするため、つ
まり噴射された噴霧をより細かく、より均一にするため
に空気にて微粒化を助ける空気・油の２流体ノズルとな
っている。液体燃料供給管と空気供給管とは燃料ノズル
４の先端部近傍まで併設されており、環状予混ノズル３
の出口部に位置する燃料ノズル４の先端において、空気
供給管からの空気流の噴出を受けて液体燃料が霧化され
て噴霧する。このとき空気供給管からの空気流は液体燃
料の霧化を促進すると共に、噴霧された燃料微粒化の作
用もなす。また前記円筒状予混ノズル２内で予混合され
たガス燃料も噴流してきており、同ガス流も噴霧された
液体燃料の微粒化を更に促進してガス燃料として均一化
し、燃料の完全燃焼による低ＮＯｘ燃焼を可能にするも
のである。また何れの実施例のものも燃料供給管を多重
にするために燃料が高温になるのを防止でき、更に空気
供給管を外側に配置すれば燃料の冷却効果も一段と向上
する。 【０００８】 【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明による
と、液体燃料の燃焼時においても低ＮＯｘ運転を可能に
し、環境汚染を大幅に抑えることができる。因みに本構
造の燃焼器の場合のＮＯｘ量は、従来の燃焼器に比べ１
／３〜１／５程度の低い値を示した。図４は本発明のデ
ュアル燃料焚予混燃焼器と、従来型の予混燃焼器による
燃焼結果のＮＯｘの排出量を比較したものであり、それ
ぞれの燃焼器により所定負荷をかけて燃焼させたときの
ガス燃料及び液体燃料別に排出されるＮＯｘをプロット
したもので、液体燃料（油）については本発明のもので
は従来型の常にほぼ４０％程度のＮＯｘしか排出しない
ことが分かった。またガス燃料については低負荷時には
本発明のものでは従来型の５０％程度のＮＯｘの排出量
であったが、高負荷時には１０％程度に低減した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るデュアル燃料焚予混
燃焼器の断面図である。 【図２】本発明の第２実施例に係る燃料ノズルの断面図
である。 【図３】従来の予混合燃焼器を示す断面図である。 【図４】本発明と従来における予混燃焼器の燃焼結果に
よるＮＯｘの排出量を比較して示す説明図である。 【符号の説明】 １ 旋回羽根 ２ 円筒状の予混ノズル ３ 環状の予混ノズル
燃焼器の断面図である。 【図２】本発明の第２実施例に係る燃料ノズルの断面図
である。 【図３】従来の予混合燃焼器を示す断面図である。 【図４】本発明と従来における予混燃焼器の燃焼結果に
よるＮＯｘの排出量を比較して示す説明図である。 【符号の説明】 １ 旋回羽根 ２ 円筒状の予混ノズル ３ 環状の予混ノズル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ２３Ｒ 3/28 Ｆ２３Ｒ 3/28 Ｂ
Ｆ
3/32 3/32
(72)発明者 佐藤 亘男
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６−18037（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−147116（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−182529（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−332541（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−215338（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−87340（ＪＰ，Ａ)
実開 昭59−108054（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭62−81824（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭58−194327（ＪＰ，Ｕ)
実開 平２−28964（ＪＰ，Ｕ)
特公 平１−59414（ＪＰ，Ｂ２)
特公 平３−56369（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02C 1/00 - 9/58
F23R 3/00 - 7/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 燃料供給管を多重とし、これらの内部に
ガス燃料と液体燃料が供給されるガスタービンの燃焼器
であって、 周囲に複数個の旋回羽根を有する複数個の円筒状予混ノ
ズルを円周上に配列して設けると共に、同旋回羽根の直
後でガス燃料を噴出させて、同ガス燃料を同旋回羽根に
よる空気流と予混合し、かつ、 液体燃料供給管と空気供給管とを併設し、その先端部が
環状の予混ノズル出口部に位置する燃料ノズルを備え、
同燃料ノズルの先端において同空気供給管からの空気流
の噴出を受けて微細液体燃料を噴霧させて霧化を促進さ
せると共に、噴霧された前記液体燃料を前記ガス燃料と
予混合するようにしたことを特徴とするデュアル燃料焚
予混燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04436993A JP3433961B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | デュアル燃料焚予混燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04436993A JP3433961B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | デュアル燃料焚予混燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06241458A JPH06241458A (ja) | 1994-08-30 |
| JP3433961B2 true JP3433961B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=12689604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04436993A Expired - Lifetime JP3433961B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | デュアル燃料焚予混燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3433961B2 (ja) |
-
1993
- 1993-02-10 JP JP04436993A patent/JP3433961B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06241458A (ja) | 1994-08-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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