JP3787825B2 - 燃焼器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンおよび工業炉などに使用される燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３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４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、空気の量を増やすため燃焼性が悪化する。また、工業炉などの燃焼器では空気予熱のための熱交換器が必要になるなどの問題があった。
【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、外殻と内殻を有する二重殻構造で卵形の燃焼器であって、内殻の内部が燃焼室になっており、外殻と内殻との間が空気通路となっており、外殻の長手方向の一端に空気供給管が接続され、燃焼器の他端に燃焼ガス排出ノズルが設けられ、前記空気通路に複数本の燃料供給管を接続し、空気通路内で空気と燃料を混合し、空気通路の他端側は燃焼ガス排出ノズルを囲繞するように内方に屈曲していて、先端部に複数の混合気噴出孔が燃焼室の一端側に向かって混合気を噴出するように穿設されており、燃焼室には点火栓を配設してなる燃焼器が提供される。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によれば、内殻は、金属で構成されている。
【０００８】
また、本発明の好ましい他の実施形態によれば、燃焼ガス排出ノズル内面に複数の混合気放出孔が穿設されている。
【０００９】
さらに、本発明の好ましい他の実施形態によれば、燃焼器は、耐火材により覆われている。
【００１０】
次に本発明の作用について説明する。
空気は、外殻の一端側に設けられた空気供給管から空気通路に供給され、空気通路内を内殻に沿って通過しながら予熱される。燃料は、空気通路に接続された複数の燃料供給管から空気通路に供給される。空気と燃料は空気通路内で混合する。空気と燃料の混合気は、空気通路の屈曲部に設けた混合気噴出孔から燃焼室の一端側に向かって噴射される。予熱された混合気は、内殻の一端側に当たり、他端側に帰還する循環流を形成して燃焼するので、燃焼室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、混合気の火炎が衝突する燃焼室内の一端側が最も高温になっており、空気通路内では、空気供給管から供給された空気がその高温領域の外側に衝突するので、効果的な熱交換が行われる。さらに、燃焼負荷率を高くできるので、燃焼器の小型化を図ることができる。燃焼室内で燃焼した燃焼ガスは、燃焼ガス排出ノズルから外部に排出される。なお、着火は燃焼室内に突設した点火栓により行なわれる。
【００１１】
【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は本発明の燃焼器の断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。
図１において、１は燃焼器である。燃焼器１は、外殻２と内殻３を有する二重殻構造で、卵形を形成している。４は燃焼室である。５は外殻２と内殻３との間に形成された空気通路である。６は外殻２の長手方向の一端に接続された空気供給管である。７は燃焼器１の他端に設けられた燃焼ガス排出ノズルである。空気通路５の他端側は燃焼ガス排出ノズル７を囲繞するように内方に屈曲しており、その先端部には、図２に示すように、複数の混合気噴出孔８ａを穿設したド−ナッツ状の蓋８を固設している。９は燃焼ガス排出ノズル７の内面に穿設した複数の混合気放出孔である。１０は空気通路５に接続された複数の燃料供給管である。１１は外殻２と内殻３との間に設けた複数のスペ−サである。１２は燃焼室４内に突設した点火栓である。１３は空気であり、１３ａは予熱空気である。１４は燃料である。１５，１５ａは予熱空気１３ａと燃料１４との混合気であり、１６は混合気１５の循環流である。１７は燃焼ガスである。１８は燃焼室４の奥側に形成される高温領域である。１９は空気通路５の屈曲部である。２０は燃焼器１を覆っている耐火材である。
【００１２】
次に実施形態に基づく作用について説明する。
空気９は、外殻２の一端側に設けられた空気供給管６から空気通路５に供給され、空気通路５内を内殻３に沿って通過しながら予熱される。燃料１４は、空気通路５に接続された複数の燃料供給管１０から空気通路５に供給される。空気１３と燃料１４は空気通路５内で混合する。空気１３と燃料１４の混合気１５は、空気通路５の屈曲部１９に設けた混合気噴出孔８ａから燃焼室４の一端側に向かって噴射される。予熱された混合気１５は、内殻３の一端側に当たり、他端側に帰還する循環流１６を形成して燃焼するので、燃焼室４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、混合気１５の火炎が衝突する燃焼室４内の一端側が最も高温な領域１８になっており、空気通路５内では、空気供給管６から供給された空気１３が高温領域１８の外側に衝突するので、効果的な熱交換が行われる。さらに、燃焼負荷率を高くできるので、燃焼器１の小型化を図ることができる。燃焼室４内で燃焼した燃焼ガス１７は、燃焼ガス排出ノズル７から外部に排出される。なお、着火は燃焼室４内に突設した点火栓１２により行なわれる。
【００１３】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、混合気は、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、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。
【００１４】
【発明の効果】
上述した本発明の燃焼器によれば、空気を空気通路に沿って通過させ、空気通路の内殻を伝熱面として予熱するので、空気予熱のための熱交換器を必要としない。予熱空気と燃料を混合させた混合気のジェットを燃焼室内に噴射して循環させながら燃焼させるので、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】本発明の燃焼器の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】ガスタービンの構成図である。
【図４】ガスタービンの筒形燃焼器である。
【符号の説明】
１ 燃焼器
２ 外殻
３ 内殻
４ 燃焼室
５ 空気通路
６ 空気供給管
７ 燃焼ガス排出ノズル
８ 蓋
８ａ 混合気噴出孔
９ 混合気放出孔
１０ 燃料供給管
１１ スペーサ
１２ 点火栓
１３ 空気
１４ 燃料
１５ 混合気
１６ 循環流
１７ 燃焼ガス
１８ 高温領域
１９ 屈曲部
２０ 耐火材

Claims (4)

1. 外殻と内殻を有する二重殻構造で卵形の燃焼器であって、内殻の内部が燃焼室になっており、外殻と内殻との間が空気通路となっており、外殻の長手方向の一端に空気供給管が接続され、燃焼器の他端に燃焼ガス排出ノズルが設けられ、前記空気通路に複数本の燃料供給管を接続し、空気通路内で空気と燃料を混合し、空気通路の他端側は燃焼ガス排出ノズルを囲繞するように内方に屈曲していて、先端部に複数の混合気噴出孔が燃焼室の一端側に向かって混合気を噴出するように穿設されており、燃焼室には点火栓を配設してなることを特徴とする燃焼器。
2. 内殻は、金属で構成されている請求項１記載の燃焼器。
3. 燃焼ガス排出ノズル内面に複数の混合気放出孔が穿設されている請求項１および請求項２記載の燃焼器。
4. 燃焼器は、耐火材により覆われている請求項１ないし請求項３記載の燃焼器。

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