JP4571612B2 - ガスタービン燃焼器及びその燃料供給方法 - Google Patents
ガスタービン燃焼器及びその燃料供給方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4571612B2 JP4571612B2 JP2006332911A JP2006332911A JP4571612B2 JP 4571612 B2 JP4571612 B2 JP 4571612B2 JP 2006332911 A JP2006332911 A JP 2006332911A JP 2006332911 A JP2006332911 A JP 2006332911A JP 4571612 B2 JP4571612 B2 JP 4571612B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mixing chamber
- fuel
- gas turbine
- air
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
すなわち、上記従来技術のガスタービン燃焼器によれば、予混合ダクトが燃焼用空気と燃料とを混合するのに充分な長さを有していることから、予混合ダクト内は混合ガスが充満した状態となるため、ダクト内での混合ガスの自発発火、又は燃焼室から予混合ダクト内への火炎の逆火が生じる恐れがある。また、燃焼器に導入される燃焼用空気は圧縮機で圧縮して生成され各流路の流下する過程において塵埃等が含まれることも少なくなく、そのため予混合ダクトに導入される燃焼用空気に塵埃等が含まれる場合も考えられ、この塵埃が可燃性物質の場合、高温の燃焼用空気によって加熱され着火することも考えられる。その場合には、上記従来構造においては予混合ダクトが下流側に向かって縮径した形状となっていることから、火炎が比較的流速の遅い予混合ダクトの上流側に保持されてしまう恐れがある。このような事態が生じた場合、予混合ダクトの過熱による変形・破損を招き、ひいてはガスタービン全体の損傷につながる恐れがある。
本発明においては、第2の燃料ノズルを空気導入孔と対向するように混合室壁の外周側に配置する。これにより、空気導入孔内に導入された燃焼用空気及び燃料はその空気導入孔内で粗く混合され(以下、この状態の燃焼用空気及び燃料を粗混合ガスと記載する)、その後空気導入孔から混合室に噴出し、その噴出の際に発生する渦流によって混合が促進される(以下、この状態の燃焼用空気及び燃料を1次混合ガスと記載する)。
まず、本発明の第1の実施の形態を図1乃至図4を参照しつつ以下に説明する。
この図1に示すように、ガスタービンプラントは、主として、空気を圧縮して高圧の燃焼用空気を生成する圧縮機1と、この圧縮機1から導入される圧縮空気と燃料とを混合して燃焼ガスを生成する燃焼器2と、この燃焼器2で生成された燃焼ガスが導入されるガスタービン3とから構成されている。なお、圧縮機1とガスタービン3とは連結されている。
この図2に示すように、混合室4を形成する混合室壁5は燃焼室6方向(図2中右方向、言い換えれば後述する液体燃料ノズル13の噴出方向)に向かって拡開した中空円錐状の形状をしており、この混合室壁5の円錐の頂点部分には混合室壁5の軸心線L1とほぼ同軸方向となるように燃焼室6の上流位置に液体燃料を噴出する液体燃料ノズル13が設けられている。また、混合室壁5には、その周方向複数箇所及び軸心線L1方向(以下、軸方向と記載する)に複数段(本実施の形態では3段)となるように、圧縮機1からの燃焼用空気を混合室4内に導入する空気導入孔14,15,16が穿設されており、軸方向上流側(図2中左側)から空気導入孔14,15,16の順で配置されている。
(1)火炎の逆火防止作用
本実施の形態においては、液体燃料ノズル13から混合室4内に液体燃料を噴出すると共に、気体燃料ノズル17から空気導入孔14,15,16に向かって気体燃料を噴出し、この気体燃料と圧縮機1から導入される燃焼用空気とを空気導入孔14,15,16から混合室4内に導入する。その後、液体燃料ノズル13から噴出された液体燃料、気体燃料ノズル17から噴出された気体燃料、及び燃焼用空気を混合室4内で充分に混合して均質な予混合ガスとし、混合室4の下流側の燃焼室6において燃焼させることによって、ガスタービン3に燃焼ガスを供給する。
本実施の形態においては、気体燃料ノズル17を空気導入孔14,15,16と対向するように混合室壁5の外周側に配置し、気体燃料を空気導入孔14,15,16の上流側からその軸心線L2,L3,L4とほぼ同軸方向に噴出するように構成する。これにより、空気導入孔14,15,16内に導入された燃焼用空気及び気体燃料は空気導入孔14,15,16内で粗く混合され(以下、この状態の燃焼用空気及び気体燃料を粗混合ガスと記載する)、その後空気導入孔14,15,16から混合室4内に噴出し、その噴出の際に発生する渦流によって混合が促進される(以下、この状態の燃焼用空気及び気体燃料を1次混合ガスと記載する)。なお、この渦流は、流路がステップ状に拡大する際に通常発生するものである。
本実施の形態によれば、混合室4上流位置ではX/Dが小さいことから、図3に示すように空気導入孔14から噴出される1次混合ガスが混合室壁5の軸心線L1付近に向かって流入するため、この中心領域にのみ強い旋回力が作用し、混合室壁5の内周面5a近傍では旋回流が減衰して旋回力が比較的小さくなる。このため、液体燃料ノズル13から噴出された液体燃料の液滴が旋回流の旋回作用によって混合室内周面5aに衝突するのを防止できる。したがって、コーキングの発生を防止することができる。
本実施の形態によれば、混合室壁5の軸方向下流側に向かうにしたがってX/Dが大きくなるように空気導入孔14,15,16の周方向角度を変化させて設ける。これにより、混合室壁5の軸方向下流位置ほどX/Dが大きくなり、混合室4の出口領域では予混合ガスが強い旋回流を生じながら燃焼領域に流入する。これにより、混合室4の出口領域ではその軸心位置近傍に再循環領域が形成されて、燃焼安定性を向上することができる。
図5は本実施の形態におけるバーナの詳細構造を表す側断面図である。なお、この図5において、前述の第1の実施の形態の図2と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態においては、混合室壁105をその内周面105aの軸心線L5に対する拡がり角度が出口領域で大きくなるように形成しているので、この出口領域において予混合ガスの軸方向速度を減速させると共に、火炎の外周側に再循環流領域(図5中Tに示す部分)を形成することができ、その結果、火炎の保炎力を増大して例えば火炎の軸方向の不安定振動等を防止することができる。したがって、燃焼安定性をさらに向上することができる。
本実施の形態によれば、前述の第1の実施の形態と同様に空気導入孔114,115,116内への火炎の逆火を防止することが可能であるが、第1の実施の形態及び本実施の形態のように混合室4,104内に旋回流を形成すると、混合室出口領域において旋回流の中心部(軸心線L1,L5部)に再循環領域が発生することにより燃焼安定性を向上することはできるが、場合によっては燃焼領域から混合室4,104内へ火炎が戻る可能性がある。
本実施の形態によれば、混合室壁105の軸方向長さを比較的長く形成して空気導入孔114,115,116を上流側に集中して配置することで、混合室104での混合距離が長くすることができる。これにより、各空気流入孔114,115,116から噴出した1次混合ガス(気体燃料と燃焼用空気)同士の混合を一層促進することができると共に、混合距離が長くなる分液体燃料ノズル113から噴出した液体燃料が蒸発する割合も多くなり、液体燃料と1次混合ガスとの混合についてもさらに促進してより均質な予混合ガスを生成することができる。したがって、NOxの発生量をさらに低減することができる。
本実施の形態は、予混合ガスを生成するための混合距離を長くしているので、前述した第1の実施の形態よりも比較的予混合燃焼に近い燃焼特性を実現できる。このような予混合燃焼を行う場合、燃焼器2内部の圧力(すなわち混合室104及び燃焼室6内の圧力)が周期的に変化する燃焼振動が発生する場合がある。この燃焼振動にはいくつかの振動モードが存在し、燃焼状態によって特定の振動モードが励起されると燃焼振動の圧力振幅が増大する。燃焼振動の圧力振幅が大きくなると、燃焼器2を構成する部品の摺動面が磨耗するため、燃焼振動の発生を防止することは重要である。
図6は本実施の形態のバーナの詳細構造を表す側断面図である。なお、この図6において、前述の第2の実施の形態の図5と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
すなわち、第1の実施の形態における作用(3)で述べたように、前述の第1及び第2の実施の形態では1次混合ガスが周方向全域から液体燃料ノズル13,113の燃料噴出位置近傍に向かって流入するため、液体燃料の液滴が付着しやすい淀み域の発生を抑制することができるが、淀み域の発生を完全に防止できる訳ではなく、燃料噴出位置近傍における噴出した1次混合ガスが当たらない部分に淀み域が発生する可能性がある。
2 燃焼器
3 ガスタービン
4 混合室
5 混合室壁
13 液体燃料ノズル(第1の燃料ノズル)
14 空気導入孔
15 空気導入孔
16 空気導入孔
17 気体燃料ノズル(第2の燃料ノズル)
104 混合室
105 混合室壁
113 液体燃料ノズル(第1の燃料ノズル)
114 空気導入孔
115 空気導入孔
116 空気導入孔
117 気体燃料ノズル(第2の燃料ノズル)
L1 軸心線
L2 軸心線
L3 軸心線
L4 軸心線
L5 軸心線
Claims (6)
- 圧縮機から導入される燃焼用空気に燃料を混合して燃焼し、生成した燃焼ガスをガスタービンに供給するガスタービン燃焼器において、
燃料を噴出する第1の燃料ノズルと、
この第1の燃料ノズルの下流に混合室を形成する混合室壁と、
前記混合室壁に穿設された空気導入孔と、
前記混合室壁の外周側に前記空気導入孔と対向するように設けられた第2の燃料ノズルとを備え、
前記空気導入孔と前記第2の燃料ノズルは、前記混合室内での旋回流の発生を促すよう構成され、
前記空気導入孔における混合長さが混合室壁の肉厚分の長さである
ことを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 圧縮機から導入される燃焼用空気に燃料を混合して燃焼し、生成した燃焼ガスをガスタービンに供給するガスタービン燃焼器において、
燃料を噴出する第1の燃料ノズルと、
この第1の燃料ノズルを中心に備え、その噴出方向に向かって拡開した形状を有し、内部に混合室を形成する混合室壁と、
前記混合室壁に穿設された空気導入孔と、
前記混合室壁の外周側に前記空気導入孔と対向するように設けられた第2の燃料ノズルとを備え、
前記空気導入孔と前記第2の燃料ノズルは、前記混合室内での旋回流の発生を促すよう構成され、
前記空気導入孔は、前記第2の燃料ノズルから供給された燃料と空気とを粗混合ガスの状態で前記混合室内に供給する
ことを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 請求項1又は2に記載のガスタービン燃焼器において、
前記第1の燃料ノズルの軸心線が、前記空気導入孔の軸心線と交わらないように構成されたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 請求項1−3のいずれかに記載のガスタービン燃焼器において、
前記第1の燃料ノズルの軸心線が、前記第2の燃料ノズルの軸心線と交わらないように構成されたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 請求項3に記載のガスタービン燃焼器において、前記空気導入孔の軸心線が、対向する前記第2の燃料ノズルの軸心線と一致することを特徴とするガスタービン燃焼器。
- 圧縮機から導入された燃焼用空気と燃料とを混合室壁で形成される混合室で混合するガスタービン燃焼器の燃料供給方法であって、
前記混合室の上流側から第1の燃料を前記混合室に噴出し、
前記混合室の外側であって前記混合室壁に穿設した空気孔に対向する位置から第2の燃料を噴出し、前記空気孔から前記第2の燃料と燃焼用空気を粗混合ガスとして、前記空気孔からステップ状に拡大する流路である前記混合室に旋回流の発生を促すように導入することを特徴とするガスタービン燃焼器の燃料供給方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006332911A JP4571612B2 (ja) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | ガスタービン燃焼器及びその燃料供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006332911A JP4571612B2 (ja) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | ガスタービン燃焼器及びその燃料供給方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003175030A Division JP3940705B2 (ja) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | ガスタービン燃焼器及びその燃料供給方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007064625A JP2007064625A (ja) | 2007-03-15 |
JP2007064625A5 JP2007064625A5 (ja) | 2009-07-23 |
JP4571612B2 true JP4571612B2 (ja) | 2010-10-27 |
Family
ID=37927017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006332911A Expired - Lifetime JP4571612B2 (ja) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | ガスタービン燃焼器及びその燃料供給方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4571612B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11680709B2 (en) | 2020-10-26 | 2023-06-20 | Solar Turbines Incorporated | Flashback resistant premixed fuel injector for a gas turbine engine |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4997018B2 (ja) * | 2007-08-09 | 2012-08-08 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 一次燃料噴射器及び複数の二次燃料噴射ポートを有するガスタービンエンジン燃焼器のミキサ組立体のためのパイロットミキサ |
KR101041466B1 (ko) | 2008-12-05 | 2011-06-16 | 두산중공업 주식회사 | 다수 연료혼합장치가 구비된 가스터빈 저공해 연소기 |
JP5650677B2 (ja) * | 2012-02-28 | 2015-01-07 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン燃焼器、ガスタービン燃焼器の運転方法及びガスタービン燃焼器用のバーナ |
JP5610446B2 (ja) * | 2012-02-28 | 2014-10-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン燃焼器 |
JP7126346B2 (ja) * | 2017-11-29 | 2022-08-26 | 川崎重工業株式会社 | バーナ装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000199626A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-18 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃焼方法および燃焼装置 |
JP2003130351A (ja) * | 2001-10-18 | 2003-05-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器、ガスタービン及びジェットエンジン |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5546309A (en) * | 1978-09-27 | 1980-04-01 | Hitachi Ltd | Burner for gas turbine |
CH680467A5 (ja) * | 1989-12-22 | 1992-08-31 | Asea Brown Boveri | |
JPH0712314A (ja) * | 1993-06-23 | 1995-01-17 | Nippon Sanso Kk | ガスバーナー |
JPH08261466A (ja) * | 1995-12-18 | 1996-10-11 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
JP3673009B2 (ja) * | 1996-03-28 | 2005-07-20 | 株式会社東芝 | ガスタービン燃焼器 |
-
2006
- 2006-12-11 JP JP2006332911A patent/JP4571612B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000199626A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-18 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃焼方法および燃焼装置 |
JP2003130351A (ja) * | 2001-10-18 | 2003-05-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器、ガスタービン及びジェットエンジン |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11680709B2 (en) | 2020-10-26 | 2023-06-20 | Solar Turbines Incorporated | Flashback resistant premixed fuel injector for a gas turbine engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007064625A (ja) | 2007-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3940705B2 (ja) | ガスタービン燃焼器及びその燃料供給方法 | |
JP4626251B2 (ja) | 燃焼器及び燃焼器の燃焼方法 | |
US7926282B2 (en) | Pure air blast fuel injector | |
KR101749875B1 (ko) | 가스터빈 연소기 및 이를 구비한 가스터빈기관 | |
JP4653985B2 (ja) | 燃焼器とガスタービン燃焼器、及び空気を燃焼器に供給する方法 | |
JP4571612B2 (ja) | ガスタービン燃焼器及びその燃料供給方法 | |
JP4400314B2 (ja) | ガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の燃料供給方法 | |
JP4894947B2 (ja) | 燃焼器及び燃焼器の燃焼方法 | |
JP2009052795A (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
JP2001280641A (ja) | ガスタービン燃焼器、および、ガスタービン燃焼器における燃料と空気の混合方法 | |
JP2007146697A (ja) | 燃焼器及び燃焼器の燃焼空気供給方法 | |
JP5083302B2 (ja) | 燃焼器とガスタービン燃焼器、及び空気を燃焼器に供給する方法 | |
JP2005147459A (ja) | ガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の燃料供給方法 | |
WO2019181183A1 (ja) | ガスタービンの燃料ノズル及び燃焼器並びにガスタービン | |
US11892167B2 (en) | Atomizer for gas turbine engine | |
JPH07217888A (ja) | ガスタービン燃焼器の空気旋回器 | |
JP2009210173A (ja) | 燃焼装置及び燃焼装置の燃料供給方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061211 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090604 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090728 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091104 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091225 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100302 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100531 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100609 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20100614 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100810 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100812 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130820 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4571612 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |