JP3787824B2 - 高負荷燃焼器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンや工業炉などに使用される高負荷燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来のガスタービンの構成図である。図において、圧縮機に取り入れた空気は、連続的に高圧に圧縮されて燃焼器に入る。燃焼器には燃焼噴射ノズルが設けられおり、燃焼噴射ノズルから灯油，軽油，重油などの液体燃料を噴射して空気と混合し、連続して燃焼する。燃焼により得られた高温高圧のガスは、燃焼器から排出され、タービンノズルを通過し、高速ガスとなりタービン翼車を駆動し、ガスは大気に放出される。タービン翼車により得られた動力の一部は、発電機や車両などの駆動に用いられ、残部は圧縮機の駆動に用いられる。
【０００３】
図３はガスタービンの筒形燃焼器である。図において、ａは燃焼器外筒、ｂは燃焼器、ｃは燃料ノズル、ｄは旋回羽根である。この燃焼器ｂによれば、一次燃焼領域において、一次流入空気に強い旋回を与え、気流に適度の乱れを起こさせて流入速度の減少と火焔伝播速度の増加をはかり、常に安定した連続燃焼が得られるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した燃焼器において、高負荷希薄燃焼を行うと、余剰の空気があるので、燃焼ガスの温度が下がり、ＮＯx の発生を抑制することはできるが、燃焼性が悪化するなどの問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたもので、高負荷希薄燃焼を行いながら燃料を完全燃焼させてＮＯx の発生を抑制し、また、燃焼負荷率をより高くすることによって、燃焼器の小型化を図ることができる高負荷燃焼器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、耐熱容器内に、球形の主燃焼器を配設し、主燃焼器の外周に、こぶ状に多数の球形の副燃焼器を設け、主燃焼器には、燃料と空気を混合した主混合気を送入する主供給管を接続し、副燃焼器には、複数の小孔を穿設し、前記耐熱容器内に供給された燃料と空気を混合した副混合気を前記小孔から副燃焼器内に導入し、主燃焼器内および副燃焼器内で混合気のジェット同士または混合気と燃焼ガスのジェット同士が互いに衝突し合うように燃焼させ、主燃焼器には、点火栓および燃焼ガスを外部に排出するガス排出管を接続してなる高負荷燃焼器が提供される。
【０００７】
本発明の実施形態によれば、前記耐熱容器は、主燃焼器を収容する球状の空間を有するのが好ましい。
【０００８】
本発明の他の実施形態によれば、前記主燃焼器，副燃焼器およびガス排出管は、セラミックスなどの耐火材で構成されているのが好ましい。
【０００９】
次に本発明の作用について説明する。
主燃焼器には、主供給管から燃料と空気を混合した主混合気を供給する。副燃焼器には、副供給管から燃料と空気を混合した副混合気を耐熱容器の球状の空間をへて副燃焼器に穿設された複数の小孔から供給する。副燃焼器に導入された副混合気は、副燃焼器内で副混合気のジェット同士が互いに衝突し合うようにして燃焼し、主燃焼器内に排出される。主燃焼器内では、主混合気のジェットと副燃焼器からの燃焼ガスのジェットが互いに衝突し合うようにして燃焼するので、主燃焼器内での燃焼を安定化して高負荷希薄燃焼を行うことができ、ＮＯx の発生を抑制することができる。また、燃焼負荷率を高くするので、燃焼器の小型化を図ることができる。主燃焼器内で燃焼した燃焼ガスは、ガス排出管から外部に排出される。なお、着火は主燃焼器内に突設した点火栓により行われる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は本発明の高負荷燃焼器の断面図である。
図１において、１は高負荷燃焼器である。２は高負荷燃焼器１の耐熱容器である。３は耐熱容器２内に配設された球形の主燃焼器であり、４は球状の空間である。５は主燃焼器３の外周に設けた多数の副燃焼器である。この副燃焼器５は、こぶ状に設けられ球形をしている。５ａは副燃焼器５に穿設した複数の小孔であり、５ｂはガス排出口である。６は主燃焼器３に連接したガス排出管である。７は先端を主燃焼器３内に突出するように設けた点火栓である。８は主燃焼器３に連接した主供給管で、灯油などの液体燃料または天然ガスなどの気体燃料と空気を混合した主混合気１０を主燃焼器３に供給する。９は耐熱容器２に連接した副供給管で、燃料と空気を混合した副混合気１１を副燃焼器５に供給する。１１ａは副燃焼器５内で燃焼した燃焼ガスであり、１２は主燃焼器３から排出される燃焼ガスである。
【００１１】
次に実施形態に基づく作用について説明する。
主燃焼器３には、主供給管８から燃料と空気を混合した主混合気１０を供給する。副燃焼器５には、副供給管９から燃料と空気を混合した副混合気１１を耐熱容器２の球状の空間４をへて副燃焼器５に穿設された複数の小孔５ｂから供給する。副燃焼器５に導入された副混合気１１は、副燃焼器５内で副混合気１１のジェット同士が互いに衝突し合うようにして燃焼し、主燃焼器３内に排出される。主燃焼器３内では、副燃焼器５から排出された燃焼ガス１１ａのジェットと主供給管８からの主混合気１０のジェットが互いに衝突し合うようにして燃焼するので、燃焼を安定化して高負荷希薄燃焼を行うことができ、ＮＯx の発生を抑制することができる。また、燃焼負荷率を高くするので、燃焼器の小型化を図ることができる。なお、主混合気１０は、点火栓７により着火されて燃焼し、副燃焼器５内の混合気１１は、主燃焼器３内で燃焼した燃焼ガスによって着火して燃焼する。燃焼ガス１２は、ガス排出管６から外部に排出される。主燃焼器３，副燃焼器５およびガス排出管６は、セラミックスなどの耐火材で構成されているので、高温にも耐えることができる。
【００１２】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、主混合気および副混合気は、灯油，軽油，重油などの液体燃料と空気を混合したものであっても、天然ガスなどの気体燃料と空気を混合したものであってもよいなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００１３】
【発明の効果】
上述した本発明の高負荷燃焼器によれば、主燃焼器内で主混合気のジェットと副燃焼器からの燃焼ガスのジェットとを互いに衝突させて燃焼させるとともに、副燃焼器内でも副混合気のジェット同士を互いに衝突し合うにして燃焼させるので、高負荷希薄燃焼を行うことができ、ＮＯx の発生を抑制することができる。また、燃焼負荷率を高くするので、燃焼器の小型化を図ることができるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高負荷燃焼器の断面図である。
【図２】ガスタービンの構成図である。
【図３】ガスタービンの筒形燃焼器である。
【符号の説明】
１ 高負荷燃焼器
２ 耐熱容器
３ 主燃焼器
４ 空間
５ 副燃焼器
５ａ 小孔
５ｂ 燃焼ガス排出口
６ ガス排出管
７ 点火栓
８ 主供給管
９ 副供給管
１０ 主混合気
１１ 副混合気
１２ 燃焼ガス

Claims (3)

1. 耐熱容器内に、球形の主燃焼器を配設し、主燃焼器の外周に、こぶ状に多数の球形の副燃焼器を設け、主燃焼器には、燃料と空気を混合した主混合気を送入する主供給管を接続し、副燃焼器には、複数の小孔を穿設し、前記耐熱容器内に供給された燃料と空気を混合した副混合気を前記小孔から副燃焼器内に導入し、主燃焼器内および副燃焼器内で混合気のジェット同士または混合気と燃焼ガスのジェット同士が互いに衝突し合うように燃焼させ、主燃焼器には、点火栓および燃焼ガスを外部に排出するガス排出管を接続してなることを特徴とする高負荷燃焼器。
2. 前記耐熱容器は、主燃焼器を収容する球状の空間を有している請求項１記載の高負荷燃焼器。
3. 前記主燃焼器，副燃焼器およびガス排出管は、セラミックスなどの耐火材で構成されている請求項１または請求項２記載の高負荷燃焼器。

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