JP5569959B2 - ガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器における燃焼用空気供給方法 - Google Patents
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Description
燃料と空気を混合して燃焼させることによりガスタービンを駆動するための燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器であって、
縦に配置された筒型の燃焼筒と、
前記燃焼筒の上端部に取り付けられて前記燃焼筒内に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃焼筒の上端部に取り付けられて前記燃焼筒内に空気を旋回させて供給することにより前記燃焼筒内の上部に燃焼ガスの循環流を生成するスワラと、
前記スワラよりも下方において前記燃焼筒内面側に設けられた所定厚さを有する環状部材と、
前記環状部材内の下部の内周面に、前記燃焼筒とともに内外に貫通し、かつ、前記燃焼筒内で空気が旋回するように前記燃焼筒の軸線に直交する面内において前記燃焼筒の半径に対して所定方向に傾斜して形成されて開口し、前記燃焼筒内の下部に燃焼ガスの循環流を生成する複数の第1空気供給孔と、
第1空気供給孔が設けられた環状部材内の上部であって前記燃焼筒の上部の最低部に相当する位置に、前記燃焼筒とともに内外に貫通し、かつ、前記燃焼筒の軸線に直交する面内において前記燃焼筒の半径と一致するように設けられた複数の第2空気供給孔と、
を具備することを特徴としている。
ガスタービンを駆動する燃焼ガスを生成すべくガスタービン燃焼器の燃焼筒の内部で燃料を燃焼させるために燃焼筒の内部に空気を供給するガスタービン燃焼器における燃焼用空気供給方法であって、
前記燃焼筒内の上部に燃焼ガスが上下方向に循環する第1の循環流が生成されるように、前記燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成するように前記燃焼筒の上部で空気を供給し、
前記燃焼筒内の下部に燃焼ガスが上下方向に循環する第2の循環流が生成されるように、前記燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成するように前記燃焼筒の中央部分の内面側に設けられた所定厚さを有する環状部材内の下部内周面から空気を供給し、
前記燃焼筒内の前記環状部材内の上部内周面から前記燃焼筒の中心に空気を供給して上向き及び下向きの流れを作ることにより前記第1の循環流と前記第2の循環流を促進することを特徴としている。
燃焼筒の上部で空気を供給し、燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成し、これによって燃焼筒内の上部で燃焼ガスが上下方向に再循環する第1の再循環流を生成する。さらに、前記燃焼筒の下部で空気を供給し、燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成し、これによって燃焼筒内の下部で燃焼ガスが上下方向に再循環する第2の再再循環流を生成する。このように、二次燃焼領域においても、一次燃焼領域と同様に燃焼ガスの再循環流が形成されるので、そのような再循環する流れの中で燃焼ガスは燃焼を完結させるために必要な相応の滞留時間をかせぐことが可能となる。従って、使用する燃焼筒については、その内部空間を大きくする必要はなく、従って燃焼筒の上下方向の長さは従来に比べて小さくでき、燃焼器全体をコンパクト化することが可能となる。さらに、そのように小さな燃焼器を使用したとしても、上記のような再循環流によれば空気と燃料は十分に混合するために完全燃焼がなされ、タービン駆動に必要な燃焼ガスが得られるために動力源として所期の性能が達成されるとともに、排出ガスについても所期の低NOx 化とともに未燃ガスの排出抑制が達成できるという効果もある。
図1に示すように、燃焼器1は、図示しないコンプレッサから圧縮空気が供給される外筒2と、外筒2の内部に配置された燃焼筒3を本体としている。外筒2及び燃焼筒3は共に頂部が錐形とされた略円柱形であり、共に鉛直方向に平行な軸線を一致させた縦型で配置されている。外筒2及び燃焼筒3の頂部の中央には、燃焼筒3内に燃料を供給するための燃料供給装置4が設けられており、外筒2の外側から燃焼筒3の内部に燃料を供給することができる。さらに燃焼筒3の頂部には、燃料供給装置4を囲んで旋回空気生成手段としてのスワラ5が設けられており、図示しないコンプレッサから外筒2内に供給された圧縮空気を燃焼筒3の頂部から内部に供給し、燃焼筒3の軸線に直交する面内で回転する旋回流を燃焼筒3内に起こすことができるようになっている。従ってスワラ5が燃焼筒3内に旋回流を生成している状態で燃料供給装置4から燃料を供給して点火することにより、燃焼筒3内の上部に上下に循環する燃焼ガスの再循環流を生成して一次燃焼領域Aを構成することができる。なお、燃焼ガスが上下方向に再循環する一次燃焼領域Aの大きさは、主としてスワラ5の性能によって定められる。
タービンが始動してコンプレッサからの空気が外筒2の内部に供給され、この空気がスワラ5から燃焼筒3の上方内部に旋回流として供給されるとともに、第1空気供給孔6から燃焼筒3の略中央内部に旋回流として供給されると、燃料供給装置4から燃料が燃焼筒3内に供給されて所定のタイミングで点火が行なわれる。
3…燃焼筒
5…スワラ
6…第1空気供給孔
8…第2空気供給孔
A…一次燃焼領域
B…二次燃焼領域
Claims (2)
- 燃料と空気を混合して燃焼させることによりガスタービンを駆動するための燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器であって、
縦に配置された筒型の燃焼筒と、
前記燃焼筒の上端部に取り付けられて前記燃焼筒内に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃焼筒の上端部に取り付けられて前記燃焼筒内に空気を旋回させて供給することにより前記燃焼筒内の上部に燃焼ガスの循環流を生成するスワラと、
前記スワラよりも下方において前記燃焼筒内面側に設けられた所定厚さを有する環状部材と、
前記環状部材内の下部の内周面に、前記燃焼筒とともに内外に貫通し、かつ、前記燃焼筒内で空気が旋回するように前記燃焼筒の軸線に直交する面内において前記燃焼筒の半径に対して所定方向に傾斜して形成されて開口し、前記燃焼筒内の下部に燃焼ガスの循環流を生成する複数の第1空気供給孔と、
第1空気供給孔が設けられた環状部材内の上部であって前記燃焼筒の上部の最低部に相当する位置に、前記燃焼筒とともに内外に貫通し、かつ、前記燃焼筒の軸線に直交する面内において前記燃焼筒の半径と一致するように設けられた複数の第2空気供給孔と、
を具備することを特徴とするガスタービン燃焼器。 - ガスタービンを駆動する燃焼ガスを生成すべくガスタービン燃焼器の燃焼筒の内部で燃料を燃焼させるために燃焼筒の内部に空気を供給するガスタービン燃焼器における燃焼用空気供給方法であって、
前記燃焼筒内の上部に燃焼ガスが上下方向に循環する第1の循環流が生成されるように、前記燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成するように前記燃焼筒の上部で空気を供給し、
前記燃焼筒内の下部に燃焼ガスが上下方向に循環する第2の循環流が生成されるように、前記燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成するように前記燃焼筒の中央部分の内面側に設けられた所定厚さを有する環状部材内の下部内周面から空気を供給し、
前記燃焼筒内の前記環状部材内の上部内周面から前記燃焼筒の中心に空気を供給して上向き及び下向きの流れを作ることにより前記第1の循環流と前記第2の循環流を促進することを特徴とするガスタービン燃焼器における燃焼用空気供給方法。
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