JP3569985B2

JP3569985B2 - 希薄燃焼方法及び装置

Info

Publication number: JP3569985B2
Application number: JP30944794A
Authority: JP
Inventors: 道則成澤; 召三鈴木
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1994-11-21
Filing date: 1994-11-21
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JPH08145314A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガスタービンやボイラ等において用いる希薄燃焼方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンやボイラ等で採用されている燃焼方式の一つとして、ＮＯｘの低減に有用な希薄予混合燃焼方式がある。
【０００３】
上記希薄予混合燃焼方式は、図５の（イ）（ロ）にその一例の概要を示す如く、円筒状の燃焼器ａの側壁下端部に、周方向で等間隔に配置した複数本（図では４本）の混合気供給管ｂを接線方向に接続して燃焼器ａ内に開口させ、プロパン等の燃料と空気との混合気ｃを、上記各混合気供給管ｂを通し燃焼器ａ内に高速で供給して旋回流を起させながら燃焼させることにより、燃焼器ａ内の底部の周辺部位置に環状の反応領域ｄを形成させて上部排気口ｅから排気させるようにすると共に、その際に生ずる旋回流により中央部に再循環領域ｆが形成されるようにしたものである。
【０００４】
この従来の希薄予混合燃焼方式では、一つの混合気供給管ｂから燃焼器ａ内に混合気ｃが供給されて燃焼させられた火炎は、次の混合気供給管ｂからの混合気ｃの吹出し口まで達するので、下流側の火炎は安定し、希薄燃焼でも燃焼を安定させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の燃焼方式の場合は、燃料と空気を予混合してなる混合気ｃを混合気供給管ｂ内を通して燃焼器ａ内に供給して燃焼させるものであるため、運転時に混合気供給管ｂ側で逆火を起すことがあり、又、この逆火を防止するために混合気ｃの流速を高めると、未燃ガスが発生する問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、逆火や未燃ガスを発生させることなく希薄燃焼を安定して行わせることができるような希薄燃焼方法及び装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、燃焼器内に設けた分散板の上側に形成される燃焼室内に、複数個所から空気を接線方向より供給して該燃焼室内に空気の旋回流を発生させるようにし、該燃焼室内の空気の旋回流に対して別々に燃料を供給するために上記分散板の下側に形成された燃料供給室の燃料を、上記分散板周辺部の燃料噴出孔を通して上記燃焼室内の空気の旋回流中に分散供給して燃焼させることにより、燃焼ガス、活性種が混在する環状の反応領域を形成させるようにする希薄燃焼方法及び装置とする。
【０００８】
又、燃焼室への燃料供給のために用いる分散板の燃料噴出孔は、周方向へ傾斜させて設けたり、小径として多数設けてもよい。
【０００９】
【作用】
燃焼室内で発生させた空気の旋回流中に、分散板を通して分散させた燃料を別途に供給すると、拡散型の希薄燃焼が行われることになり、火炎の安定化を図ることができる。
【００１０】
又、分散板の燃料噴出孔を周方向へ傾斜させて設けた場合は、空気の旋回流に沿うように燃料が混入されるため、反応領域の形成がより安定されることになり、更に、分散板の燃料噴出孔を小径として多数設けた場合は、燃料の分散性が向上するため、希薄燃焼がより安定化される。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１の（イ）（ロ）及び図２は本発明の希薄燃焼装置の一実施例を示すもので、円筒状に形成した燃焼器１内の下部位置に、周辺部に周方向へ所要間隔で多数の燃料噴出孔２を設けてなる分散板３を配設して、該分散板３により燃焼器１内を上下に仕切るようにし、該分散板３の上側に燃焼室４を、又、分散板３の下側に燃料供給室５をそれぞれ区画形成し、且つ周方向へ等間隔に配した複数本（実施例では４本）の空気供給管６を、上記燃焼室４内に連通するように燃焼器１の外側壁にそれぞれ接線方向に接続して、各空気供給管６を通し燃焼室４内に空気７を供給して燃焼室４内に空気７の旋回流８を形成させられるようにし、更に、上記燃料供給室５には、燃焼器１の側壁下端位置より燃料供給管９を接続して、該燃料供給管９を通して燃料供給室５内に気体状の燃料１０を供給するようにし、燃料供給室５内に供給された燃料１０を、分散板３の燃料噴出孔２より燃焼室４内の空気７の旋回流８中に分散供給することにより、燃焼室４内の周辺部に燃焼ガス、活性種が混在した環状の反応領域１１を形成して安定した希薄燃焼を行わせることができるようにすると共に、燃焼室４の中央部を旋回流による再循環領域１２とさせられるようにする。１３は燃焼器１の排気口を示す。
【００１３】
上記構成とした希薄燃焼装置の運転を行う場合は、燃焼室４内に空気７と燃料１０を別々に供給して燃焼させるようにする。この場合、燃焼器１の側壁に対して接線方向に取り付けてある各空気供給管６を通して燃焼室４内に空気７を高速で供給すると、燃焼室４内において、側壁内面に沿うような空気７の旋回流８が発生する。一方、燃料１０は、燃料供給管９により燃料供給室５内に供給された後、分散板３の各燃料噴出孔２を通って燃焼室４内の空気７の旋回流８中に分散供給される。
【００１４】
上述した如く、空気７の旋回流８中に燃料１０を混合させて燃焼させると、図２の反応領域の展開図に示す如く、空気７、燃料１０、燃焼ガス、活性種が混在した環状の反応領域１１が形成されることになって、安定した拡散型の希薄燃焼が行われることになる。この際、空気７と燃料１０はそれぞれ別個の空気供給管６と燃料供給管９を通して燃焼室４内に供給されるようにしてあるため、空気供給管６や燃料供給室５で逆火を起すことはなく、したがって、逆火防止のために流速を高める必要がないので未燃ガスが発生することもなく、又、燃料１０は空気７の旋回流８中に分散供給されるようにしてあるため、空気７の旋回流の上流側の火炎により発生した燃焼ガスや活性種の作用で下流側の火炎が安定化され、希薄条件であっても安定した燃焼が可能となる。
【００１５】
次に、図３は本発明の他の実施例を示すもので、上記図１の実施例と同様な構成において、分散板３の燃料噴出孔２を、空気７の旋回流８に沿うように周方向へ傾斜させて設けたものである。
【００１６】
図３の実施例の場合には、燃料噴出孔２から空気７の旋回流８中に、該旋回流８に沿わせて燃料１０を斜め方向に混入させることができるので、反応領域１１をより安定化させることができる。
【００１７】
又、図４は本発明の更に他の実施例を示すもので、上記図１の実施例と同様な構成において、分散板３の燃料噴出孔２を小径として多数設けて、分散板３の周辺部を多孔状にしたものである。
【００１８】
図４の実施例の場合には、燃料１０を更に分散させ易くすることができるので、燃焼室４内での希薄燃焼をより安定化させることができる。
【００１９】
なお、上記実施例では、燃料供給室５に燃料１０を供給するための燃料供給管９を燃焼器１の側壁に１本だけ取り付けた場合を示したが、複数本としてもよく、又、図１の（イ）において二点鎖線で示す如く、燃焼器１の底部に取り付けるようにしてもよいこと、更に、空気供給管６は４本用いた場合を示したが、適宜増減できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の希薄燃焼方法及び装置によれば、燃焼器内に、分散板にて区画された燃焼室と燃料供給室とを形成し、燃焼室に空気供給管を接線方向より接続すると共に、燃料供給室に燃料供給管を接続して、燃焼室内に発生させた空気の旋回流中に、分散板の周辺部の燃料噴出孔を通した燃料を分散供給できるようにしたので、空気供給管や燃料供給室で逆火を起こすことがなく、逆火防止のために流速を高める必要がないので未燃ガスが発生することもなく、したがって、燃料と空気との混合気を希薄燃焼させる場合に惹起される逆火発生や未燃ガス発生の問題を未然に防止することができ、しかも燃焼室内に燃焼ガス、活性種が混在する環状の反応領域を形成できることにより、空気の旋回流の上流側の火炎により発生した燃焼ガスや活性種の作用で下流側の火炎を安定させることができて、希薄条件であっても安定した燃焼を行わせることができ、又、分散板の燃料噴出孔を、空気の旋回流中に燃料が斜め方向から混入されるように周方向に傾斜させることにより、反応領域をより安定化させることができ、更に、分散板の周辺部を多孔板状とすることにより、燃料の分散性を向上できて希薄燃焼をより安定化させることができる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の希薄燃焼装置の一実施例の概要を示すもので、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】反応領域を展開して示す拡大図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す切断平面図である。
【図４】本発明の更に他の実施例を示す切断平面図である。
【図５】従来の希薄予混合方式を示すもので、（イ）は切断側面図、（ロ）は切断平面図である。
【符号の説明】
１燃焼器
２燃料噴出孔
３分散板
４燃焼室
５燃料供給室
６空気供給管
７空気
８旋回流
９燃料供給管
１０燃料
１１反応領域

Claims

燃焼器内に設けた分散板の上側に形成される燃焼室内に、複数個所から空気を接線方向より供給して該燃焼室内に空気の旋回流を発生させるようにし、該燃焼室内の空気の旋回流に対して別々に燃料を供給するために上記分散板の下側に形成された燃料供給室の燃料を、上記分散板周辺部の燃料噴出孔を通して上記燃焼室内の空気の旋回流中に分散供給して燃焼させることにより、燃焼ガス、活性種が混在する環状の反応領域を形成させるようにすることを特徴とする希薄燃焼方法。
円筒状の燃焼器内に、周辺部に複数の燃料噴出孔を周方向へ所定間隔で設けた分散板を配置して燃焼器内を上下に仕切り、該分散板の上側に燃焼室を、又、分散板の下側に燃料供給室をそれぞれ形成し、且つ上記燃焼器の側壁に、上記燃焼室内に開口するように複数の空気供給管を接線方向に取り付け、更に、上記燃料供給室に燃料供給管を接続した構成を有することを特徴とする希薄燃焼装置。
分散板の燃料噴出孔を、空気の旋回流中に燃料が斜め方向から混入されるように周方向に傾斜させて設けた請求項２記載の希薄燃焼装置。
分散板の燃料噴出孔を小径として多数設け、分散板の周辺部を多孔板状とした請求項２記載の希薄燃焼装置。