JP4961415B2 - Gas turbine combustor - Google Patents
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Description
本発明はガスタービン燃焼器に関する。 The present invention relates to a gas turbine combustor.
環境に対する規制や社会的要求が日増しに強くなっており、ガスタービンにおいてもさらなる高効率化,低NOx化が求められている。 Environmental regulations and social demands are increasing day by day, and even higher efficiency and lower NOx are required for gas turbines.
ガスタービンを高効率化させるための一方策として、タービン入口ガス温度を上昇させることが考えられるが、この場合ガスタービン燃焼器での火炎温度の上昇に伴ってNOxの排出量増加が懸念される。 As one measure for improving the efficiency of the gas turbine, it is conceivable to raise the turbine inlet gas temperature. In this case, however, there is a concern about an increase in NOx emissions as the flame temperature rises in the gas turbine combustor. .
特許文献1には、燃焼室に燃料を供給する燃料ノズルと、この燃料ノズルの下流側に位置し、酸化剤を供給する酸化剤ノズルとを備え、燃料ノズルの噴出孔と酸化剤ノズルの噴出孔とを同軸上に配置した燃料燃焼用ノズルを開示する。また、特許文献1では、燃料と空気による同軸噴流で生成した火炎が吹き消えても再着火可能とするために、酸化剤ノズルを備えたプレートの外周側部材が中心側部材に比べ厚く形成されている(図1)。
しかし、引用文献1ではNOx低減について考慮されていなかった。
However,
そこで本発明の目的は、ガスタービン燃焼器において、低NOxと燃焼安定性を両立する構造を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a structure that achieves both low NOx and combustion stability in a gas turbine combustor.
本発明は、空気孔プレートの燃焼室側壁面は、内周側壁面が外周側壁面より燃焼室下流側に位置するとともに、内周側壁面及び外周側壁面とを接続する接続部壁面の空気孔プレート中心軸からの半径距離が、燃焼室上流側に比べ下流側を減少させるように、接続部壁面が中心軸に対して傾斜していることを特徴とする。 According to the present invention, the combustion chamber side wall surface of the air hole plate has an inner peripheral side wall surface located on the downstream side of the combustion chamber with respect to the outer peripheral side wall surface, and an air hole on the wall surface of the connecting portion connecting the inner peripheral side wall surface and the outer peripheral side wall surface. The connecting portion wall surface is inclined with respect to the central axis so that the radial distance from the plate central axis decreases on the downstream side compared to the upstream side of the combustion chamber.
本発明によれば、ガスタービン燃焼器において、低NOxと燃焼安定性を両立する構造を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in a gas turbine combustor, the structure which makes low NOx and combustion stability compatible can be provided.
以下、各実施例について説明する。 Each example will be described below.
図2は発電用ガスタービンプラント1000の全体構成を表すシステム図である。
FIG. 2 is a system diagram showing the overall configuration of the power generation
図2において、発電用ガスタービンは、吸い込み空気100を加圧して高圧空気101を生成する圧縮機1と、圧縮機1で生成した高圧空気101と燃料200とを燃焼させて高温燃焼ガス102を生成するガスタービン燃焼器2と、ガスタービン燃焼器2で生成した高温燃焼ガス102によって駆動されるタービン3と、タービン3の駆動によって回転され電力を発生させる発電機20と、圧縮機1,タービン3及び発電機20を一体に連結するシャフト21を備える。
In FIG. 2, the power generation gas turbine pressurizes the
そして、ガスタービン燃焼器2は、ケーシング4の内部に格納されている。
The
また、ガスタービン燃焼器2は、その頭部にバーナ6を備え、このバーナ6の下流側となるガスタービン燃焼器2の内部に、高圧空気と燃焼ガスとを隔てる概略円筒状の燃焼器ライナ10を備える。
The
この燃焼器ライナ10の外周に、高圧空気を流下させる空気流路を形成する外周壁となるフロースリーブ11が配設されている。フロースリーブ11は燃焼器ライナ10よりも直径が大きく、燃焼器ライナ10とほぼ同心円の円筒状に配設されている。
On the outer periphery of the
燃焼器ライナ10の下流側は、ガスタービン燃焼器2の燃焼室50で発生した高温燃焼ガス102をタービン3に導くための尾筒内筒12が配設されている。また、尾筒内筒12の外周側に、尾筒外筒13が配設されている。
On the downstream side of the
吸い込み空気100は、圧縮機1によって圧縮された後に高圧空気101となる。高圧空気101は、ケーシング4内に充満した後、尾筒内筒12と尾筒外筒13の間の空間に流入し、尾筒内筒12を外壁面から対流冷却する。
The
さらに高圧空気101は、フロースリーブ11と燃焼器ライナ10との間に形成された環状の流路を通って燃焼器の頭部に向かって流下する。高圧空気101が流下する途中で、燃焼器ライナ10の対流冷却に使用される。
Further, the high-
また、流下する高圧空気101の一部は、燃焼器ライナ10に設けられた多数の冷却孔から燃焼器ライナ内へ流入し、燃焼器ライナ10のフィルム冷却に使用される。
Further, a part of the high-
燃焼器ライナ10のフィルム冷却に使用されなかった高圧空気101は、燃焼室50の上流側壁面に設けられた空気孔プレート33が備える多数の空気孔32から燃焼器ライナ10内に流入する。
High-
多数の空気孔32から燃焼器ライナ10に流入した高圧空気101は、燃料ノズル31から噴出される燃料200とともに、燃焼室50で燃焼して高温燃焼ガス102を生成する。この高温燃焼ガス102は尾筒内筒12を通じてタービン3に供給される。
The high-
高温燃焼ガス102は、タービン3を駆動した後に排出されて、排ガス103となる。
The high-
タービン3で得られた駆動力は、シャフト21を通じて圧縮機1及び発電機20に伝えられる。
The driving force obtained by the
タービン3で得られた駆動力の一部は、圧縮機1を駆動して空気を加圧し高圧空気を生成する。また、タービン3で得られた駆動力の他の一部は、発電機20を回転させて電力を発生させる。
Part of the driving force obtained by the
次に、ガスタービン燃焼器2の構成について説明する。
Next, the configuration of the
本実施例のガスタービン燃焼器2のバーナ6は、燃料を噴出する多数の燃料ノズル31が燃料ノズルヘッダ30に取り付けられている。また、空気孔32を多数備えた空気孔プレート33は、燃料ノズル31の1本1本に対応すると共に、燃料ノズル31の下流側に位置する。
In the burner 6 of the
図15のA部詳細図・B部詳細図は、図2に記載したガスタービン燃焼器2において、A部及びB部における一対の燃料ノズル31と空気孔32との配置関係を表している。
The A part detailed view and the B part detailed view of FIG. 15 represent the arrangement relationship between the pair of
A部では、燃料ノズル31と空気孔プレート33に設けた空気孔32は、両者の軸線が同一線上に位置するように配置されている。一方、B部では、燃料ノズル31の中心軸に対して、空気孔32の中心軸が傾斜している(詳細は後述する)。そのため、空気孔プレートの中心軸を含む平面による空気孔プレートの切断面形状は、B部詳細図のように表される。なお、図1〜図14における全ての空気孔形状は、便宜的に直管形状で表す。A部・B部のように、空気孔の内部では、燃料噴流35の周囲を空気噴流36が包み込むように流れる。このような燃料噴流35及び空気噴流36の同軸噴流は、燃料ノズル31と空気孔32との対の数だけ多数形成することができる。
In part A, the
空気孔プレート33に設けた空気孔32内では、燃料噴流35とその外周側を囲む空気噴流36による同軸噴流が流下する。そのため、空気孔32内における壁面近傍の燃料濃度はほぼゼロとなり、逆火による焼損のポテンシャルを低くすることができる。
In the
また、燃料噴流35と空気噴流36との小さな同軸噴流を多数形成することにより、燃料と空気の界面が増加する。そのため、空気孔32の出口側では燃料噴流35と空気噴流36との混合が促進した混合気が形成される。この混合気をガスタービン燃焼器2の燃焼室50で燃焼させることによって、火炎温度を均一化させることができ、NOxの発生量を抑制することができる。
Further, by forming a large number of small coaxial jets of the
さらに、バーナ6はF1燃料201とF2燃料202の二つの燃料系統を備える。それぞれの燃料系統は燃料流量調整弁211,212を備えている。そして、F1燃料201の流量は燃料流量調整弁211で、F2燃料202の流量は燃料流量調整弁212でそれぞれ調節される。そして、ガスタービンプラント1000の発電量が制御される。
Further, the burner 6 is provided with two fuel systems of F1
図1は、図2のガスタービンプラントにおける、燃料ノズル31と空気孔32の周辺部位を拡大した概略断面図である。図3(a)は空気孔プレート33を燃焼室50から見た正面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view enlarging a peripheral portion of a
本実施例において、空気孔32は同心円状に3列配置されており、バーナ内周側から6個,12個,18個の空気孔32が設けられている。なお、それぞれの空気孔列は、内周側から第1列の空気孔32a,第2列の空気孔32b,第3列の空気孔32cとする。
In this embodiment, the
また、燃焼室50に旋回流を形成するため、第1列の空気孔32aはバーナ軸方向(燃料ノズルの中心軸)に対してθだけ傾斜して配設されている。図3(b)は、第1列の空気孔32aをバーナの円周方向に切断した図を示す。
Further, in order to form a swirling flow in the
さらに、本実施例の燃料系統は、F1燃料201を供給する系統とF2燃料202を供給する系統の2つに分かれている。ここで、F1燃料201は第1列の空気孔32aに対応する燃料ノズル31a(第1の燃料ノズル群)に供給され、F2燃料202は第2列の空気孔32b及び第3列の空気孔32cに対応する燃料ノズル31b及び31c(第2の燃料ノズル群)に供給される。
Further, the fuel system of the present embodiment is divided into two systems: a system that supplies F1
本実施例では、F1燃料201が供給される第1列の空気孔32aを内周バーナ51、F2燃料202が供給される第2列の空気孔32b及び第3列の空気孔32cを外周バーナ52と呼ぶ。そして、図1の一点鎖線で囲まれた部分が一つのバーナ6を構成する。
In the present embodiment, the first row of
空気孔プレート33の燃焼室側壁面は、空気孔出口が分布する面である。そして、燃焼室側壁面において内周側壁面が外周側壁面より燃焼室下流側に位置する。そのため、内周側壁面に位置する第1列の空気孔32aにおける噴出口は、外周側壁面に位置する第3列の空気孔32cにおける噴出口と比べ、燃焼室下流側に位置する。また、内周側壁面と外周側壁面とを接続する接続部壁面は、空気孔プレート中心軸からの半径距離が燃焼室上流側に比べ下流側を減少させるように、接続部壁面が中心軸に対して傾斜する。従って、空気孔プレートの接続部壁面は、円錐台形状となる。
The combustion chamber side wall surface of the
このような空気孔プレート形状により、内周バーナ51に対して外周バーナ52をバーナ軸方向の上流側に配設せしめる。
With such an air hole plate shape, the outer
図4は、本実施例のバーナを用いて得られる火炎の概略形状と流体の流れを示す。 FIG. 4 shows a schematic shape of a flame and a fluid flow obtained by using the burner of this embodiment.
内周バーナ51を構成する、空気孔プレート33の燃焼室側壁面はバーナ軸(即ち、空気孔プレートの中心軸)に対して垂直である。そのため、第1列の空気孔32aの出口に近い領域に、淀み領域42a及び42bが形成される。
The combustion chamber side wall surface of the
淀み領域42a,42bの近傍は流れが淀むために流速が遅くなり、局所的に燃焼速度と流速が釣り合う部分が生じる。その燃焼速度と流速が釣り合う部分を基点として、火炎41が形成される。さらに、第1列の空気孔32aは、バーナ軸(空気孔プレートの中心軸)に対して傾斜して配設されているため、循環流40が生じる。この循環流40によって、火炎41の下流から上流に高温の燃焼ガスが輸送され、熱エネルギーも下流から上流に輸送される。よって、空気孔32から燃焼室に供給される未燃混合気が加熱されて反応性が高まり、燃焼安定性を高めることができる。以上より、内周バーナ51を燃焼安定性の高いバーナとすることができる。
In the vicinity of the
一方、外周バーナ52は、内周側壁面及び外周側壁面とを接続する接続部43を備える。この接続部壁面の空気孔プレート中心軸からの半径距離が、燃焼室上流側に比べ下流側を減少させるように、接続部壁面が傾斜している。第2列の空気孔32bの出口と第3列の空気孔32cの出口の間の接続部壁面は、バーナ軸に対して傾斜しているために淀みにくい。したがって、外周バーナ52を構成する空気孔プレート33の近傍に火炎は形成されない。そのため、図4に示すように、内周バーナ51を火種とした火炎41が形成される。また、接続部壁面の空気孔プレート中心軸からの半径距離は、燃焼室上流側に比べ下流側を減少させるように接続部壁面が傾斜しているため、接続部壁面における予混合気流の剥離を防止し、淀みにくくなる。
On the other hand, the outer
本実施例のように、空気孔32の内部流路を流れる同軸噴流は、内部流路から燃焼室空間に急拡大することで、燃料と空気が急速混合する。また、燃料と空気は燃焼室に流入した後も、燃料と空気の混合はさらに進行する。
As in this embodiment, the coaxial jet flowing through the internal flow path of the
燃料と空気の混合が十分に進行すると、局所燃焼温度が均一化されるために低NOx化に有効である。すなわち、本実施例のような多数の燃料と空気の同軸噴流から構成されるバーナにおいては、燃料と空気の混合が十分に進行した位置で燃料を燃焼させること、すなわち空気孔32の出口から離れた位置で火炎41を形成することが好ましい。
When the mixing of fuel and air sufficiently proceeds, the local combustion temperature is made uniform, which is effective for reducing NOx. That is, in the burner composed of a large number of coaxial jets of fuel and air as in this embodiment, the fuel is burned at a position where the mixing of the fuel and air has sufficiently progressed, that is, away from the outlet of the
本実施例は、図4に示すように、燃焼安定性の高いバーナである内周バーナ51を基点に、火炎41が安定に形成される。したがって、空気孔プレートの燃焼室側壁面において、内周側壁面が外周側壁面より燃焼室下流側に形成されることによって、外周バーナ52が備える第2列の空気孔32bの出口及び第3列の空気孔32cの出口から離間して火炎41が形成される。すなわち、燃料と空気の混合は空気孔32の出口における急拡大の効果だけでなく、空気孔32の出口から火炎41に到達するまでの間にも進行する。そのため、外周バーナ52では火炎温度が均一化して低NOx燃焼が実現される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
このように、本実施例の内周バーナと外周バーナを備えることにより、低NOxと燃焼安定性を両立した構造を提供できる。 Thus, by providing the inner peripheral burner and the outer peripheral burner of the present embodiment, it is possible to provide a structure that achieves both low NOx and combustion stability.
また、本実施例においては内周側壁面及び外周側壁面とを接続する接続部壁面はテーパ加工されている。但し、図5に示すように内周バーナ51と外周バーナ52を曲線で接続しても実現できる。
In the present embodiment, the connecting portion wall surface connecting the inner peripheral side wall surface and the outer peripheral side wall surface is tapered. However, this can also be realized by connecting the inner
また、本実施例では内周バーナ51に供給されるF1燃料201と外周バーナ52に供給されるF2燃料202という二つの燃料系統を備えている。
Further, in this embodiment, two fuel systems, that is, an
ここで、空気流量に対する燃料流量の比率を上げることは、燃焼安定性を高める有効な方法である。すなわち、F2燃料202の燃料流量に比べ、F1燃料201の燃料流量を増加させることによって、内周バーナ51における空気流量に対する燃料流量の比率が増加し、火炎温度が上昇する。そのため、内周バーナ51の燃焼安定性を高めることができる。
Here, increasing the ratio of the fuel flow rate to the air flow rate is an effective method for improving the combustion stability. That is, by increasing the fuel flow rate of the
しかし、内周バーナ51から噴出するF1燃料201の流量を増加させただけでは、バーナ6全体に供給される燃料200の流量が変化するため、得られる出力も変化してしまう。そこで、F1燃料201の流量比率を上げると同時にF2燃料202の流量比率を下げている。従って、バーナ6全体に供給される燃料200の燃料流量を増加させることなく、内周バーナ51において空気流量に対する燃料流量の比率を高める。
However, merely increasing the flow rate of the
このようにして、バーナ6全体に供給される燃料200の流量を変化させないため、得られる出力も変わらない。そのため、内周バーナ51の燃焼安定性を高めるとともに、バーナ6全体から排出されるNOx排出量の増加も抑制することができる。
Since the flow rate of the
図6は、空気孔プレートの内周側壁面及び外周側壁面とを接続する接続部壁面の幅を広くした変形例を示す。具体的には、内周バーナ51の空気孔32aの最外周位置(図中Aの位置)から外周方向にテーパ加工とする構造である。
FIG. 6 shows a modification in which the width of the connecting portion wall surface connecting the inner peripheral wall surface and the outer peripheral wall surface of the air hole plate is widened. Specifically, the inner
ここで、図7は図6を燃焼室50側から見た正面図である。
Here, FIG. 7 is a front view of FIG. 6 viewed from the
図8は、図6のバーナを用いて得られる火炎の概略形状と流体の流れを示す。図8では、流速と燃焼速度が釣り合う位置は、淀み領域42すなわち第1列の空気孔32aの内側領域に形成される。したがって、火炎41は図8に示すように形成される。
FIG. 8 shows a schematic shape of a flame and a fluid flow obtained by using the burner of FIG. In FIG. 8, the position where the flow velocity and the combustion speed are balanced is formed in the
次に、実施例2のガスタービン燃焼器について図9を用いて説明する。 Next, the gas turbine combustor of Example 2 will be described with reference to FIG.
本実施例のガスタービン燃焼器の構成は、実施例1のガスタービン燃焼器の構成と基本的な部分が共通しているので、両者に共通した構成の説明は省略して相違した構成についてのみ以下に説明する。 The configuration of the gas turbine combustor according to the present embodiment is the same as the configuration of the gas turbine combustor according to the first embodiment. Therefore, the description of the configuration common to both is omitted and only the configuration that is different is omitted. This will be described below.
図9は燃料ノズル31と空気孔32の周辺部位を拡大した概略断面図であり、図10は空気孔プレート33を燃焼室50から見た正面図である。
FIG. 9 is an enlarged schematic cross-sectional view of the peripheral portion of the
本実施例は、空気孔プレート33の厚みが半径方向でほぼ同一である。即ち、空気孔プレートの燃焼室側壁面と燃料ノズル側壁面が平行である。
In this embodiment, the thickness of the
本実施例では、空気孔プレート33の厚みが半径方向でほぼ同一であるため、全ての空気孔の内部流路長さも同一である。従って、空気噴流36が空気孔32を通過する際に生じる圧力損失を空気孔32の位置に拠らず一定にできる。
In the present embodiment, since the thickness of the
さらに、燃料ノズル31の噴出孔から空気孔32の入口までの距離を全て同一とするために、第3列の燃料ノズル31の長さに比べて、第1列と第2列の燃料ノズル31の長さを長くしている。それによって、空気孔32に空気噴流36が流入する際に生じる圧力損失を、空気孔32の位置に拠らず一定とすることができる。
Further, in order to make all the distances from the ejection holes of the
このようにして、空気噴流36が空気孔32の内部を通過する際、及び空気噴流36が空気孔32に流入する際に生じる圧力損失を空気孔32の位置に拠らず一定とする。そして、空気孔プレート33の上流側と下流側の圧力差を、空気孔32の配設位置に関わらず一定となる。
In this way, the pressure loss generated when the
そうすることで、空気孔プレート33における空気孔32の配設位置によって空気噴流36の流量に偏差が生じることを防ぐことができる。
By doing so, it is possible to prevent a deviation in the flow rate of the
したがって、空気孔プレート33における空気孔32の配設位置に拠らず、燃料流量に対する空気流量の比率を一定とすることができるため、意図しない局所的な火炎温度の上昇を防ぎ低NOx燃焼とすることができる。
Therefore, since the ratio of the air flow rate to the fuel flow rate can be made constant regardless of the position of the
かくして、内周バーナ51では十分な燃焼安定性が確保され、外周バーナ52では低NOx燃焼が実現されるため、燃焼安定性と低NOx燃焼を両立させることができる。
Thus, sufficient combustion stability is secured in the
次に、実施例3のガスタービン燃焼器について図11を用いて説明する。 Next, the gas turbine combustor of Example 3 will be described with reference to FIG.
本実施例のガスタービン燃焼器の構成は、実施例1のガスタービン燃焼器の構成と基本的な部分が共通しているので、両者に共通した構成の説明は省略して相違した構成についてのみ以下に説明する。 The configuration of the gas turbine combustor according to the present embodiment is the same as the configuration of the gas turbine combustor according to the first embodiment. Therefore, the description of the configuration common to both is omitted and only the configuration that is different is omitted. This will be described below.
図11は燃料ノズル31と空気孔32の周辺部位を拡大した概略断面図であり、図12は空気孔プレート33を燃焼室50から見た正面図である。
FIG. 11 is an enlarged schematic cross-sectional view of the peripheral portion of the
本実施例では、内周バーナ51の構成は実施例1と同じである。ただし、外周バーナ52に配設された空気孔32b及び32cの空気孔径が、空気孔プレート33上での配設位置によって異なる。すなわち、外周バーナ52に配設された空気孔のうち、第3列の空気孔32cは、第2列の空気孔32bとの孔間距離が大きいものは孔径を拡大し、小さいものについては孔径を縮小する。
In the present embodiment, the configuration of the inner
具体的に図12を用いて説明する。 This will be specifically described with reference to FIG.
まず、外周バーナ52に配設された空気孔32のうち第3列の空気孔32cの一部である空気孔32c−1に注目する。円周方向における空気孔32c−1の位置は、空気孔32c−1と隣接し、円周方向に並ぶ第2列の空気孔32bの間に設けられている。即ち、第3列の空気孔32c−1と第2列の空気孔32bとの孔間が最も離間しているため、図示するように孔径を拡大する。
First, attention is paid to the air holes 32 c-1 that are part of the air holes 32 c in the third row among the air holes 32 arranged in the outer
一方で、第3列の空気孔32cの空気孔32c−1とは異なる部分の空気孔32c−2に注目する。ここで、この空気孔32c−2は第2列の空気孔32bとの孔間が近接しているために、図示するように孔径を縮小する。
On the other hand, attention is paid to a portion of the
このように、第3列の空気孔32cより内側に配設されるとともに、隣接する第2列の空気孔32bとの孔間距離に応じて、空気孔32cの孔径を拡大又は縮小させる。従って、第3列の空気孔32cと第2列の空気孔32bとの間の空気孔プレート33の残肉量を空気孔プレート33上でほぼ等しくする。
As described above, the
空気孔プレート33の燃焼室側壁面において、空気孔32が配設されていない部分の領域43a及び43bを小さくして、流れが淀むことを抑制する。こうして流れが淀む箇所をなくすことで、領域43a,43bの近傍において燃焼速度と流速が釣り合う点が生成せず、火炎41は領域43a,43bの近傍に形成しにくくなる。
On the side wall surface of the combustion chamber of the
一方で、内周バーナ51には実施例1と同じく、淀み42の近傍で流速が燃焼速度と釣り合う位置を基点とした、安定な火炎41が形成される。
On the other hand, as in the first embodiment, a
したがって、外周バーナ52では空気孔32b及び32cの出口から離間させた位置に火炎41が形成される。よって、燃料と空気が十分に混合した位置に火炎41が形成されるために、火炎温度は均一化され、外周バーナ52では低NOx燃焼が実現される。
Therefore, the
かくして、内周バーナ51では十分な燃焼安定性が確保され、外周バーナ52では低NOx燃焼が実現されるため、燃焼安定性と低NOx燃焼を両立させることができる。
Thus, sufficient combustion stability is secured in the
次に、実施例4のガスタービン燃焼器について図13を用いて説明する。 Next, the gas turbine combustor of Example 4 will be described with reference to FIG.
本実施例のガスタービン燃焼器の構成は、実施例1のガスタービン燃焼器の構成と基本的な部分が共通しているので、両者に共通した構成の説明は省略して相違した構成についてのみ以下に説明する。 The configuration of the gas turbine combustor according to the present embodiment is the same as the configuration of the gas turbine combustor according to the first embodiment. Therefore, the description of the configuration common to both is omitted and only the configuration that is different is omitted. This will be described below.
本実施例は、実施例1に示すバーナ6を7個組み合わせて1つの燃焼装置を構成している。 In the present embodiment, seven burners 6 shown in the first embodiment are combined to constitute one combustion device.
図13は燃料ノズル31と空気孔32の周辺部位を拡大した概略断面図であり、図14は空気孔プレート33を燃焼室50から見た正面図である。
FIG. 13 is an enlarged schematic cross-sectional view of the peripheral portion of the
図13に示すように、中心に一つのバーナを配設して、そのバーナの外周側に6個のバーナを配設している。これらのバーナ6には、それぞれ燃料系統が2系統ずつ接続されている。また、全てのバーナ6において図2のバーナ構造を採用している。 As shown in FIG. 13, one burner is disposed at the center, and six burners are disposed on the outer peripheral side of the burner. Two fuel systems are connected to each burner 6. Further, all the burners 6 employ the burner structure shown in FIG.
図13に示すように、燃料系統を各バーナ6の内周バーナ51と外周バーナ52に分けることで、ガスタービン負荷に応じて燃焼させるバーナ本数を制御することができる。したがって、ガスタービンの起動条件から100%負荷条件まで各バーナのF1燃料201及びF2燃料202の流量を変化させて安定に燃焼させることができる。
As shown in FIG. 13, by dividing the fuel system into an inner
また、実施例1〜3に示すバーナ6の構造を組み合わせて1つの燃焼装置とすることもできる。 Moreover, it can also be set as one combustion apparatus combining the structure of the burner 6 shown in Examples 1-3.
かくして、本実施例の構成によって燃焼安定性と低NOx燃焼を両立させることができる。 Thus, the configuration of this embodiment can achieve both combustion stability and low NOx combustion.
本発明は発電用のガスタービン燃焼器だけでなく、熱と電力を併給可能なコジェネレーションシステム、あるいはポンプ・圧縮機などの機械駆動用エンジンとしてのガスタービン燃焼器に適用可能である。 The present invention can be applied not only to a gas turbine combustor for power generation, but also to a cogeneration system capable of supplying both heat and power, or a gas turbine combustor as a mechanical drive engine such as a pump / compressor.
1 圧縮機
2 ガスタービン燃焼器
3 タービン
4 ケーシング
6 バーナ
10 燃焼器ライナ
11 フロースリーブ
12 尾筒内筒
13 尾筒外筒
20 発電機
21 シャフト
30 燃料ノズルヘッダ
31 燃料ノズル
32 空気孔
33 空気孔プレート
35 燃料噴流
36 空気噴流
40 循環流
41 火炎
42 淀み
43 接続部
43a,43b 領域
50 燃焼室
51 内周バーナ
52 外周バーナ
100 吸い込み空気
101 高圧空気
102 高温燃焼ガス
200 燃料
201 F1燃料
202 F2燃料
211,212 燃料流量調整弁
1000 ガスタービンプラント
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該燃焼室の上流側壁面に位置し、複数の空気孔を備えた空気孔プレートと、
それぞれの該空気孔の上流側に配置された燃料ノズルとを備えたガスタービン燃焼器であって、
前記空気孔プレートの燃焼室側壁面は、内周側壁面が外周側壁面より燃焼室下流側に位置するとともに、
前記内周側壁面及び前記外周側壁面とを接続する接続部壁面の空気孔プレート中心軸からの半径距離が、燃焼室上流側に比べ下流側を減少させるように、前記接続部壁面が前記中心軸に対して傾斜していることを特徴とするガスタービン燃焼器。 A combustion chamber supplied with fuel and air;
An air hole plate located on the upstream side wall surface of the combustion chamber and having a plurality of air holes;
A gas turbine combustor comprising a fuel nozzle disposed upstream of each air hole,
The combustion chamber side wall surface of the air hole plate has an inner peripheral side wall surface located on the downstream side of the combustion chamber from the outer peripheral side wall surface,
The connection wall surface is connected to the center wall so that the radial distance from the central axis of the air hole plate of the connection wall surface connecting the inner peripheral wall surface and the outer peripheral wall surface is reduced on the downstream side compared to the combustion chamber upstream side. A gas turbine combustor which is inclined with respect to an axis.
該燃焼室の上流側壁面に位置し、複数の空気孔を備えた空気孔プレートと、
それぞれの該空気孔の上流側に配置され、前記空気孔プレートの中心軸側に設けられた第1の燃料ノズル群、及び前記第1の燃料ノズル群の外周側に位置する第2の燃料ノズル群と、
前記燃料ノズル群に燃料を供給する2つの燃料系統とを備えたガスタービン燃焼器であって、
前記空気孔プレートの燃焼室側壁面は、内周側壁面が外周側壁面より燃焼室下流側に位置するとともに、
前記内周側壁面及び前記外周側壁面とを接続する接続部壁面の空気孔プレート中心軸からの半径距離が、燃焼室上流側に比べ下流側を減少させるように、前記接続部壁面が前記中心軸に対して傾斜している構造を有し、
前記第1の燃料ノズル群から供給される燃料流量が前記第2の燃料ノズル群から供給される燃料流量に比べ多いことを特徴とするガスタービン燃焼器。 A combustion chamber supplied with fuel and air;
An air hole plate located on the upstream side wall surface of the combustion chamber and having a plurality of air holes;
A first fuel nozzle group disposed on the upstream side of each air hole and provided on the center axis side of the air hole plate, and a second fuel nozzle located on the outer peripheral side of the first fuel nozzle group Group,
A gas turbine combustor comprising two fuel systems for supplying fuel to the fuel nozzle group,
The combustion chamber side wall surface of the air hole plate has an inner peripheral side wall surface located on the downstream side of the combustion chamber from the outer peripheral side wall surface,
The connection wall surface is connected to the center wall so that the radial distance from the central axis of the air hole plate of the connection wall surface connecting the inner peripheral wall surface and the outer peripheral wall surface is reduced on the downstream side compared to the combustion chamber upstream side. Having a structure inclined with respect to the axis;
The gas turbine combustor, wherein a fuel flow rate supplied from the first fuel nozzle group is larger than a fuel flow rate supplied from the second fuel nozzle group.
前記空気孔プレートの厚みが半径方向で一定であることを特徴とするガスタービン燃焼器。 A gas turbine combustor according to claim 1 or 2,
A gas turbine combustor, wherein the thickness of the air hole plate is constant in the radial direction.
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