JP6182395B2 - Gas turbine combustor and control method thereof - Google Patents
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本発明はガスタービン燃焼器及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a gas turbine combustor and a control method thereof.
低Nox化と燃焼安定性に優れたガスタービン燃焼器を提供することを目的として、燃料を燃焼室に噴出する燃料ノズルと、空気を該燃焼室に噴出する空気孔とを備え、該燃料と該空気が複数の同軸噴流として前記燃焼室に噴出されるように、該燃料ノズルと該空気孔を配置することを特徴とするガスタービン燃焼器がある(例えば、特許文献1参照)。 For the purpose of providing a gas turbine combustor with low Nox and excellent combustion stability, the fuel nozzle includes a fuel nozzle that ejects fuel into the combustion chamber, and an air hole that ejects air into the combustion chamber. There is a gas turbine combustor in which the fuel nozzle and the air hole are arranged so that the air is jetted into the combustion chamber as a plurality of coaxial jets (see, for example, Patent Document 1).
ガスタービンは、着火から定格負荷に移行するまでの幅広い運転条件を通して、安定した稼働が要求される。このため、燃焼器には、複数のバーナを設けたマルチバーナ方式が広く採用されている。マルチバーナ方式の燃焼器では、例えば着火等の燃料供給量が少ないときには、中央に配置した1つのバーナ(以下、F1バーナという)のみから燃料を噴射し、燃料供給量の増加に応じて、F1バーナの外周部に配置された複数のバーナ(以下、F2バーナという)の燃料噴射個数を順次増加している。そして、定格負荷運転時には全てのバーナから燃料が噴射されるように運用している。 Gas turbines are required to operate stably through a wide range of operating conditions from ignition to transition to rated load. For this reason, a multi-burner system provided with a plurality of burners is widely used for the combustor. In a multi-burner type combustor, for example, when the amount of fuel supplied, such as ignition, is small, fuel is injected from only one burner disposed in the center (hereinafter referred to as F1 burner), and F1 is increased according to the increase in the amount of fuel supplied. The number of fuel injections of a plurality of burners (hereinafter referred to as F2 burners) arranged on the outer periphery of the burner is sequentially increased. And it operates so that fuel may be injected from all the burners at the time of rated load operation.
上述した特許文献1のガスタービン燃焼器のバーナは、その中心領域に内周部空気孔が配置され、その外周側に外周部空気孔が配置されていて、内周部空気孔から噴出した予混合気で形成される火炎と外周部空気孔出口との距離が確保されるように設計されている。このような距離を確保することで、外周部空気孔から噴出した予混合気が火炎と反応して燃焼するまでに更に燃料と空気が混合される。このことにより、低NOx燃焼が実現する。このように、低NOx燃焼の観点では、バーナにより形成される火炎は、内周部空気孔出口を起点に保炎する円錐状火炎である方が有利である。
The burner of the gas turbine combustor described in
しかしながら、ガスタービンの起動/昇速時のように空気温度が低く、マルチバーナのF1バーナのみに燃料を供給する場合に、F1バーナで円錐状の火炎を形成すると、F1バーナにおける外周部空気孔から噴出する予混合気には、火炎と反応する前に、F1バーナの周囲に配置されたF2バーナから噴出した低温の空気が干渉する場合がある。
このとき、干渉の度合いが強いほどF1バーナの外周部空気孔から噴出する予混合気の燃空比が低下し、燃焼反応が進行せず、未燃分の排出量が増加する。また、F1バーナを内周と外周で均一に予混合燃焼させ、かつ平坦な火炎を形成した場合には、燃焼振動が発生することが懸念される。
However, when the air temperature is low, such as when the gas turbine is started up / accelerated, and fuel is supplied only to the F1 burner of the multi-burner, if a conical flame is formed by the F1 burner, the outer peripheral air hole in the F1 burner The premixed gas ejected from the air may interfere with low-temperature air ejected from the F2 burner arranged around the F1 burner before reacting with the flame.
At this time, the stronger the degree of interference, the lower the fuel-air ratio of the premixed gas jetted from the outer peripheral air hole of the F1 burner, the combustion reaction does not proceed, and the amount of unburned emissions increases. In addition, when the F1 burner is premixed and burned uniformly on the inner and outer peripheries and a flat flame is formed, there is a concern that combustion vibration may occur.
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたものであって、その目的は、ガスタービンの起動/昇速時の未燃分の排出と燃焼振動を抑制し、ガスタービンの回転数を安定して増加し得るガスタービン燃焼器およびその制御方法を提供するものである。 The present invention has been made on the basis of the above-mentioned matters, and its purpose is to suppress the discharge of unburned components and combustion vibrations at the time of start-up / acceleration of the gas turbine, and to stabilize the rotational speed of the gas turbine. It is an object of the present invention to provide a gas turbine combustor that can be increased and a control method thereof.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、供給された燃料と供給された空気とを混合して燃焼させる円筒状の燃焼室と、前記燃焼室の上流側に位置し前記燃焼室に空気を供給する複数の空気孔を形成した空気孔プレートと、前記空気孔プレートの上流側に配置され前記空気孔プレートに形成した複数の空気孔に前記燃料を供給する複数の燃料ノズルと、前記複数の燃料ノズルと前記複数の空気孔とがそれぞれ対となるように配置して構成される複数のバーナと、前記複数のバーナのうち前記燃焼室に面して前記空気孔プレートの軸中心に配置した起動用のF1バーナと、前記F1バーナの外周部に複数個配置したF2バーナとを備えたガスタービン燃焼器において、前記F1バーナの前記燃料ノズルと前記空気孔とは複数列の円周上に配置され、前記F1バーナの前記空気孔は半径方向内側に配置された内周部空気孔と前記内周部空気孔の外周側に配置された外周部空気孔とを備え、前記F1バーナは、前記内周部空気孔に対応して配置される内周部燃料ノズルと、前記外周部空気孔に対応して配置される外周部燃料ノズルと、前記内周部燃料ノズルと前記外周部燃料ノズルとに燃料を供給する燃料ヘッダと、前記燃料ヘッダと前記内周部燃料ノズルとを連通する内周オリフィスと、前記燃料ヘッダと前記外周部燃料ノズルとを連通する外周オリフィスとを備え、前記内周オリフィスの直径が前記外周オリフィスの直径よりも小さく、前記内周部空気孔の出口における燃空比が、前記外周部空気孔の出口における燃空比よりも小さいことを特徴とする。 In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. To give an example, a cylindrical combustion chamber that mixes the supplied fuel and the supplied air and burns, and the combustion chamber The fuel is supplied to an air hole plate formed on the upstream side and formed with a plurality of air holes for supplying air to the combustion chamber, and a plurality of air holes arranged on the upstream side of the air hole plate and formed in the air hole plate. A plurality of fuel nozzles to be supplied; a plurality of burners configured such that the plurality of fuel nozzles and the plurality of air holes are respectively paired; and the combustion chamber of the plurality of burners facing the combustion chamber. In the gas turbine combustor comprising a starting F1 burner disposed at the axial center of the air hole plate and a plurality of F2 burners disposed on the outer periphery of the F1 burner, the fuel nozzle of the F1 burner; The air holes are arranged on the circumference of a plurality of rows, and the air holes of the F1 burner are an inner peripheral air hole arranged radially inside and an outer circumference arranged on the outer peripheral side of the inner peripheral air hole. The F1 burner includes an inner peripheral fuel nozzle disposed corresponding to the inner peripheral air hole, an outer peripheral fuel nozzle disposed corresponding to the outer peripheral air hole, A fuel header for supplying fuel to the inner peripheral fuel nozzle and the outer peripheral fuel nozzle; an inner peripheral orifice communicating the fuel header and the inner peripheral fuel nozzle; the fuel header and the outer peripheral fuel nozzle; An outer peripheral orifice communicating with the outer peripheral orifice, wherein the inner peripheral orifice has a smaller diameter than the outer peripheral orifice, and the fuel / air ratio at the outlet of the inner peripheral air hole is a fuel / air ratio at the outlet of the outer peripheral air hole. It is smaller than the ratio To.
本発明によれば、ガスタービンの起動/昇速時の未燃分の排出と燃焼振動を抑制することができるので、起動用のF1バーナの運用範囲を拡大することができる。この結果、ガスタービンの回転数を安定して増加し得るガスタービン燃焼器およびその制御方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the discharge of unburned fuel and combustion vibration during startup / acceleration of the gas turbine, so that the operating range of the startup F1 burner can be expanded. As a result, it is possible to provide a gas turbine combustor that can stably increase the rotational speed of the gas turbine and a control method therefor.
以下、本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の実施の形態を図面を用いて説明する。 Embodiments of a gas turbine combustor and a control method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第1の実施の形態の要部の側断面図をガスタービンプラント全体の模式図と併せて表した概略構成図である。
図1に示すガスタービンプラント9は、主として、吸い込み空気15を加圧して高圧空気16を生成する圧縮機1と、圧縮機1で生成した高圧空気16とガス燃料50とを燃焼させて高温燃焼ガス19を生成する燃焼器2と、燃焼器2で生成した高温燃焼ガス19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8と、圧縮機1、タービン3及び発電機8を一体に連結するシャフト7とを備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a side sectional view of a main part of a first embodiment of a gas turbine combustor and a control method thereof according to the present invention together with a schematic diagram of an entire gas turbine plant.
The gas turbine plant 9 shown in FIG. 1 mainly combusts the
燃焼器2は、ケーシング4の内部に格納されている。
燃焼器2は、頭部に配設されたマルチバーナ6と、高圧空気16とガス燃料50とを燃焼させる燃焼室5を形成する概略円筒状の燃焼器ライナ10と、燃焼器ライナ10の外周にほぼ同心円の円筒状に配設され、高圧空気16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と、燃焼器ライナ10の下流側に配設され、燃焼室5で発生した高温燃焼ガス19をタービン3に導くための尾筒内筒12と、尾筒内筒12の外周側に配設された尾筒外筒13とを備えている。
The combustor 2 is stored inside the casing 4.
The combustor 2 includes a multi-burner 6 disposed at the head, a generally
図1において、吸い込み空気15は、圧縮機1によって圧縮された後に高圧空気16となる。高圧空気16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。
In FIG. 1, the
尾筒内筒12を外壁面から対流冷却した高圧空気16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2の頭部に向かって流れる。高圧空気16は流れる途中で、燃焼器ライナ10の対流冷却に使用される。
High-
また、高圧空気16の一部は、燃焼器ライナ10に設けられた多数の冷却孔(図しせず)から燃焼器ライナ10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。
A part of the high-
高圧空気16のうち燃焼器ライナ10のフィルム冷却に使用されなかった残りの高圧空気16は、燃焼用空気16Aとして燃焼室5の上流側壁面に位置する空気孔プレート31に設けられた多数の空気孔32に流入する。
Among the high-
空気孔32に流入した燃焼用空気16Aは、そのまま空気噴流17として燃焼室5に噴出されるか、燃料ノズル25から噴出された燃料と混合されて予混合気18として燃焼室5に流入し、燃焼して高温燃焼ガス19を生成する。この高温燃焼ガス19は尾筒内筒12を通じてタービン3に供給される。
The
高温燃焼ガス19は、タービン3を駆動した後に排出されて、排気ガス20となる。タービン3で得られた駆動力は、シャフト7を通じて圧縮機1及び発電機8に伝えられる。圧縮機1に伝えられた駆動力は、空気を加圧し高圧空気16を生成することに用いられ、発電機8に伝えられた駆動力は電気エネルギに変換される。
The high
ガスタービンプラント9は、マルチバーナ6にガス燃料50を供給するために、3個の燃料系統51,52,53を備えている。燃料系統51〜53には、燃料流量調整弁61〜63がそれぞれ設けられている。ガスタービンプラント9の発電量は、各燃料系統の流量を制御することで制御される。具体的には、制御装置65からの指令信号によって燃料流量調整弁61〜63の弁開度を調節することで制御される。3個の燃料系統51,52,53は、上流側で合流していて、この合流配管には、燃料を遮断するための燃料遮断弁60が設けられている。
The gas turbine plant 9 includes three
次に、バーナ構造について図2乃至図5を用いて説明する。図2は本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第1の実施の形態の要部の側断面図を燃焼室内の燃焼ガスの流れを示す状況図と併せて表した概略構成図、図3は本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第1の実施の形態を構成する空気孔プレートの一例を燃焼室側から見た正面図、図4は本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第1の実施の形態を構成するF1バーナの一例の詳細側断面図を燃焼室内の燃焼ガスの流れを示す状況図と併せて表した概略構成図、図5は本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第1の実施の形態を構成するF1バーナの起動/昇速時の火炎形態を示す特性図である。図2乃至図5において、図1に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。 Next, the burner structure will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a side sectional view of a main part of the first embodiment of the gas turbine combustor and the control method thereof according to the present invention, together with a situation diagram showing a flow of combustion gas in the combustion chamber, 3 is a front view of an example of the air hole plate constituting the first embodiment of the gas turbine combustor and the control method thereof according to the present invention as viewed from the combustion chamber side, and FIG. 4 is the gas turbine combustor according to the present invention and the air turbine plate thereof. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a detailed side sectional view of an example of the F1 burner constituting the first embodiment of the control method together with a situation diagram showing the flow of combustion gas in the combustion chamber, and FIG. 5 is a gas turbine of the present invention It is a characteristic view which shows the flame form at the time of starting / acceleration of F1 burner which comprises 1st Embodiment of a combustor and its control method. 2 to 5, the same reference numerals as those shown in FIG. 1 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
図2及び図3に示すように、本実施の形態におけるマルチバーナ6は、燃焼器5の軸方向中央に配置された起動用のF1バーナ66と、その外周の同心円上に配置された6つのF2バーナ67とから構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the multi-burner 6 in the present embodiment includes an
各バーナ66、67は多数の燃料ノズル25と、燃料を多数の燃料ノズル25に分配する燃料ヘッダ23と、空気および燃料が通過する空気孔32が燃料ノズル25に1対1に対応して配置された空気孔プレート31とを備えたバーナである。
Each of the
また、各バーナ66、67の空気孔プレート31に設けられた空気孔32は、図3に示すように、各バーナの軸心を中心とした3列の同心円上に設けられている。F1バーナ66は、F1バーナ66の軸心を含むF1バーナ内周部66aとその周囲に配置されたF1バーナ外周部66bとに分けられ、本実施の形態においては、F1バーナ内周部66aは空気孔32の軸心から1列目を含み、F1バーナ外周部66bは空気孔32の2列目と3列目とを含む。
Further, as shown in FIG. 3, the air holes 32 provided in the
ガスタービンは起動から定格負荷条件まで幅広い運転条件を安定に燃焼させるため、起動時や負荷の低い条件ではF1バーナ66単独で運用し、負荷の上昇とともに燃料を供給するF2バーナ67の個数を増やし、最後にすべてのバーナに燃料を供給して運用する。このような運転をすることでバーナそれぞれにおける燃空比を一定以上に保つことで安定に火炎42を保持することができる。
In order to stably burn a wide range of operating conditions from startup to rated load conditions, the gas turbine is operated by the
図4において、F1バーナ内周部66aは、内周燃料ノズル25aと、内周空気孔32aと、燃料ヘッダ23と内周燃料ノズル25aとを連通する内周オリフィス22aとを備えている。また、F1バーナ外周部66bは、外周燃料ノズル25bと、外周空気孔32bと、燃料ヘッダ23と外周燃料ノズル25bとを連通する外周オリフィス22bとを備えている。
4, the F1 burner inner
空気孔プレート31に配設した空気孔32a、32bは、バーナ中心軸44に対して傾斜している。このことにより、予混合気噴流18にバーナ周方向速度成分が付与され、バーナ下流で外側に広がりながら旋回する旋回流40が形成される。この結果、バーナ中心部には、循環流41が形成される。この循環流41によって高温の燃焼ガスが、燃焼室5の下流から空気孔32a、32bの出口近傍まで戻るので、火炎42を安定に保炎することができる。
The air holes 32 a and 32 b provided in the
次に、図4及び図5を用いてF1バーナ66の局所燃空比に対する火炎形態について説明する。
まず、図4に示すF1バーナ内周部66aの内周燃料ノズル25aに供給される燃料流量をF1in、内周空気孔32aに流入する空気量をA1inと定義して、F1バーナ外周部66bの外周燃料ノズル25bに供給される燃料流量をF1out、外周空気孔32bに流入する空気量をA1outと定義する。そして、F1バーナ66の内周空気孔32a出口における局所燃空比をF1in/A1in、F1バーナ66の外周空気孔32b出口における局所燃空比をF1out/A1outと定義する。
Next, the flame form with respect to the local fuel-air ratio of
First, the flow rate of fuel supplied to the inner
図5において、横軸はF1バーナ66の内周空気孔32a出口における局所燃空比F1in/A1inを示し、縦軸はF1バーナ66の外周空気孔32b出口における局所燃空比をF1out/A1outを示している。また、一点鎖線で示す線111は、F1バーナ内周部66aの量論混合比条件を示し、一点鎖線で示す線112は、F1バーナ外周部66bの量論混合比条件を示している。
In FIG. 5, the horizontal axis indicates the local fuel-air ratio F1in / A1in at the outlet of the inner
燃料と空気が予め混合された状態で燃焼する予混合火炎は、量論混合比条件近傍で最も燃焼速度(火炎が予混合気を伝播する速度)が速くなり、量論混合比条件から燃料濃度が薄くなる、または濃くなるにつれて燃焼速度が遅くなり、ある一定の比率に到達すると、予混合気噴流の流速と燃焼速度が釣り合う点が空気孔出口近傍で存在しなくなることによって火炎がリフト、または失火する。この一定の比率は、図5において、F1バーナ内周部66a側の下減として内周部下限線101、上限として内周部上限線102で示している。同様に、F1バーナ外周部66b側の下減として外周部下限線103、上限として外周部上限線104で示している。
A premixed flame that burns in a premixed state of fuel and air has the fastest combustion speed (the speed at which the flame propagates the premixed gas) near the stoichiometric mixture ratio condition. As the gas becomes thinner or thicker, the combustion speed becomes slower, and when a certain ratio is reached, the point where the flow velocity of the premixed gas jet and the combustion speed balance does not exist near the outlet of the air hole, or the flame is lifted, or Misfire. In FIG. 5, this constant ratio is indicated by an inner peripheral
このため、F1バーナの内周空気孔32a出口に火炎42が保炎する条件は、内周部下限線101と内周部上限線102の2つの線の間に限られる。同様にF1バーナ外周空気孔32b出口に火炎42が保炎する条件は、外周部下限線103と外周部上限線104の2つの線の間に限られる。
For this reason, the conditions for the
空気孔出口近傍に火炎42が保炎できるかどうかは、予混合気の燃空比の大きさが支配的であるが、隣り合う空気孔から噴出される予混合気流が漏れ込んでくるため、内周部上限線102、内周部下限線101は、F1out/A1outが高いほど少しずつF1in/A1inの低い値にシフトしており、同様に外周部上限線104、外周部下限線103はF1in/A1inが高いほどF1out/A1outの低い値にシフトしている。
Whether or not the
図5において、内周部上限線102と内周部下限線101と外周部上限線104と外周部下限線103とに囲まれた範囲は、すべての空気孔の出口に火炎が保炎する。このため、図2に示す起動/昇速時のようにF1バーナ66単独で燃焼する場合にF2バーナ67からの空気噴流17がF1バーナ66の下流に向かって流入しても、F1バーナ66からの予混合気噴流18は十分に燃焼反応が進行し、未燃分の排出を抑制することができる。
In FIG. 5, in the range surrounded by the inner peripheral
一方、図5のF1バーナ内周部局所燃空比とF1バーナ外周部局所燃空比がほぼ等しくなる条件105では、F1バーナ66全体で火炎の形成位置が同じで、かつ局所燃空比がほぼ同じであることから火炎が一様に変動しやすい。このため、火炎が変動することによって燃焼室5内の圧力が変動し、燃焼室5の圧力変動によってF1バーナ66に供給する燃料流量が変動し、さらに火炎が変動する。この結果、圧力変動と火炎変動がお互いに増幅し合って、燃焼振動が発生する可能性が生じる。
On the other hand, in the
したがって、F1in/A1in=F1out/A1outの近傍条件105を避けてF1バーナ66を運用すれば、燃焼振動の発生を回避できる。具体的には、F1バーナ内周部66aとF1バーナ外周部66bとで局所燃空比をオフセットすることにより、内周部と外周部とで燃焼速度に差が生じ、火炎が変動した際に、火炎が変動して圧力が変動する変動時間にずれが生じる。このことにより、内周部と外周部とが同一周期で変動することを防止できるので、燃焼振動が抑制される。
Therefore, if the
次に、F1in/A1inは内周部上限線102と内周部下限線101の範囲内で、F1out/A1outは外周部上限線104よりも高いか、外周部下限線103よりも低い場合について図6を用いて説明する。図6は図2の他の例であって、F1バーナにおいて、外周部の燃空費が空気孔出口に火炎が保炎できる燃空費よりも低い場合の火炎形態を示す状況図と併せて表した概略構成図である。図6において、図1乃至図5に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
Next, F1in / A1in is within the range of the inner circumference
この場合、内周空気孔出口には火炎が保炎する一方、外周空気孔出口周囲には火炎は保炎しないため、図6に示すように円錐状の火炎42が形成される。このため、F1out/A1outが外周部下限線103よりも低い場合に、起動/昇速時のようにF1バーナ66単独で燃焼する際、F1バーナ66の外周部空気孔から噴出された予混合気噴流18は、燃焼反応が十分に進行する前にF2バーナ67から噴出された空気噴流17によって希釈される。このことにより、さらに燃空比が低下して燃焼反応が進行せず、未燃分が大量に発生する。
In this case, while a flame is held at the inner peripheral air hole outlet, a flame is not held around the outer peripheral air hole outlet, so that a
一方、F1out/A1outが外周部上限線104よりも高い場合には、燃焼反応が十分に進行する前にF2バーナ67から噴出された空気噴流17によって希釈されたとしても、燃焼反応が進行するために十分な燃空比となっているので、内周部空気孔出口に形成された火炎の燃焼ガスによって外周部空気孔から噴出された予混合気噴流18も燃焼反応が進行し、未燃分の排出は抑制される。
On the other hand, when F1out / A1out is higher than the outer peripheral
次に、図5に示すF1out/A1outは外周部上限線104と外周部下限線103の範囲内で、F1in/A1inは内周部上限線102よりも高いか、内周部下限線101よりも低い場合は、外周空気孔出口には火炎が保炎する一方、内周空気孔出口周囲には火炎は保炎しない。このため、内周部が浮き上がった火炎が形成される。しかし、内周部が浮き上がったとしても、周囲をF1バーナ外周部空気孔出口に保炎した火炎で囲まれているため、高温の燃焼ガスによって燃焼反応が進行し、未燃分の排出が抑制される。
Next, F1out / A1out shown in FIG. 5 is within the range of the outer peripheral
一方、図5に示すF1in/A1inが内周部上限線102よりも高いか、内周部下限線101よりも低く、かつF1out/A1outも外周部上限線104よりも高いか、外周部下限線103よりも低い場合いは、空気孔出口に火炎が保炎できず、失火するかリフトし、リフトする場合は火炎位置が定まらず大きな圧力変動が生じる恐れがある。
On the other hand, whether F1in / A1in shown in FIG. 5 is higher than the inner peripheral
以上のF1バーナ66の局所燃空比に対する火炎形態の説明から、F1バーナ66の局所燃空比を図5に示す安定燃焼範囲107の内側と安定燃焼範囲108の内側に設定することで、未燃分と燃焼振動の発生を抑制し、安定に燃焼させることができる。
From the above description of the flame form with respect to the local fuel-air ratio of the
また、F1in/A1in<F1out/A1outである安定燃焼範囲107では、F1in/A1inが内周下限線101より低くても、F1out/A1outが外周部上限線104と外周部下限線103の間に入っていれば未燃分の排出を抑制しつつ安定に燃焼することができる。このため、安定燃焼範囲108より安定燃焼範囲107の方がより広範囲に安定燃焼させることができ、F1バーナ66の運用性をさらに向上させることができる。
Further, in the
安定燃焼範囲107で運用する場合、F1in/A1inに比べF1out/A1outの運用できる範囲が広い。本実施の形態では、図3に示すようにF1バーナ内周部66aに対しF1バーナ外周部66bの空気孔数を多くし、F1バーナ外周部66bに流入する空気量の総量を多くしている。このため、F1バーナ66を安定に運用できるF1outの流量範囲を拡大することができ、F1バーナ66全体の燃焼負荷量を広い範囲にとることができる。この結果、F1バーナ66の運用性を高めることができる。
When operating in the
次に、図4に戻り、F1バーナ66の局所燃空比の設定について説明する。
本実施の形態におけるF1バーナ66は、図4に示すようにF1バーナ内周部66aに対応した内周燃料ノズル25aと、F1バーナ外周部66bに対応した外周燃料ノズル25bとに供給する燃料の配分を調整するために内周オリフィス22a、外周オリフィス22bとがそれぞれ設けられている。
Next, returning to FIG. 4, the setting of the local fuel-air ratio of the
The
ここで、内周燃料ノズル25aに設けた内周オリフィス22aの直径をDin、外周燃料ノズル25bに設けた外周オリフィス22bの直径をDoutと定義すると、本実施の形態においては、Din<Doutとなるように設定している。
Here, when the diameter of the inner
図4に示すように、内周燃料ノズル25aと外周燃料ノズル25bとは同一の燃料ヘッダ23に接続されているため、F1in<F1outとなる。一方、F1バーナ内周部66aに配置した内周空気孔32aの直径DainとF1バーナ内周部66bに配置した外周空気孔32bの直径Daoutとは同一径としているため、それぞれの空気孔32a、32bに流入する空気量A1inとA1outとは同じ値となる。この結果、本実施の形態の構成によれば、F1in/A1in<F1out/A1outとすることができる。
As shown in FIG. 4, since the inner
本実施の形態のように、燃料ノズル25a、25bに設けたオリフィス22a、22bの直径でF1バーナ66の局所燃空比をF1in/A1in<F1out/A1outとなるように設定した場合、各燃料ノズルおよび空気孔の流量配分は常に一定となる。このため、例えば図5に示すF1バーナ運転線109上でF1バーナ66の燃空比条件を設定することができ、そのうち安定燃焼範囲110で、未燃分の排出を抑制しつつ、安定燃焼させることができる。
When the local fuel-air ratio of the
次に、F1バーナ66の局所燃空比の設定の他の例について図7及び図8を用いて説明する。図7は本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第1の実施の形態を構成するF1バーナの他の例を示す詳細側断面図、図8は図7に示すF1バーナの他の例を燃焼室側から見た正面図である。図7及び図8において、図1乃至図6に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
Next, another example of setting the local fuel-air ratio of the
図7及び図8に示すように、F1バーナ66の局所燃空比の設定の他の例として、燃料ノズル25a、25bに設けたオリフィス22a、22bの直径は内周と外周とで同じ大きさとし、燃料ノズル1本あたりに供給する燃料流量を同じとする一方で、内周空気孔32aの直径Dainを外周空気孔32bの直径Daoutより大きくしてもよい。この場合でも、内周空気孔に流入する空気量を外周空気孔に流入する空気量よりも多くすることでF1in/A1in<F1out/A1outとすることができる。
As shown in FIGS. 7 and 8, as another example of setting the local fuel-air ratio of the
本実施の形態のように燃料ノズル25a、25bを空気孔内部に挿入している場合、空気の流入量を調節する手段として、空気孔径を変えるほかに燃料ノズル25a、25bの外径を変えてもよい。F1in/A1in<F1out/A1outとするには、例えば空気孔径および燃料ノズルのオリフィス径を一定とした場合、F1バーナの内周燃料ノズル25aの先端部の外径を外周燃料ノズル25bの先端部の外径より小さくし、内周空気孔32aの流路断面積を外周空気孔32bの流路断面積より大きくしても良い。
In the case where the
上述した本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第1の実施の形態によれば、ガスタービンの起動/昇速時の未燃分の排出と燃焼振動を抑制することができるので、起動用のF1バーナ66の運用範囲を拡大することができる。この結果、ガスタービンの回転数を安定して増加し得るガスタービン燃焼器およびその制御方法を提供できる。
According to the first embodiment of the gas turbine combustor and its control method of the present invention described above, since it is possible to suppress discharge of unburned fuel and combustion vibration at the time of start-up / acceleration of the gas turbine, The operating range of the
また、上述した本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第1の実施の形態によれば、燃料の系統数が少なく、簡便な構造によって、ガスタービンの起動/昇速時の未燃分の排出と燃焼振動を抑制することができる。 Further, according to the first embodiment of the gas turbine combustor and the control method thereof according to the present invention described above, the number of fuel systems is small, and the unburned portion at the time of start-up / acceleration of the gas turbine is achieved with a simple structure. Discharge and combustion vibration can be suppressed.
以下、本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第2の実施の形態を図面を用いて説明する。図9は本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第2の実施の形態の要部の側断面図を燃焼室内の燃焼ガスの流れを示す状況図と併せて表した概略構成図、図10は本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第2の実施の形態を構成する空気孔プレートの一例を燃焼室側から見た正面図、図11は本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第2の実施の形態を構成するF1バーナの全バーナ火炎形成時における火炎形態を示す特性図である。図9乃至図11において、図1乃至図8に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。 The second embodiment of the gas turbine combustor and the control method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a side sectional view of a main part of a gas turbine combustor and a control method thereof according to the second embodiment of the present invention together with a situation diagram showing a flow of combustion gas in the combustion chamber, 10 is a front view of an example of an air hole plate constituting the second embodiment of the gas turbine combustor and the control method thereof according to the present invention viewed from the combustion chamber side, and FIG. 11 is the gas turbine combustor of the present invention and the air turbine plate thereof. It is a characteristic view which shows the flame form at the time of all the burner flame formation of F1 burner which comprises 2nd Embodiment of a control method. 9 to 11, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 8 are the same parts, and thus detailed description thereof is omitted.
図9及び図10に示す本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第2の実施の形態は、大略第1の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。本実施の形態においては、F1バーナ66において、燃料ヘッダ23を内周燃料ヘッダ23aと外周燃料ヘッダ23bとに区分けして設けている。内周燃料ヘッダ23aは、F1バーナ内周部66aに対応した内周燃料ノズル25aに燃料を供給するもので、内周側燃料流量調整弁61aが設けられた内周燃料系統51aが接続されている。同様に、外周燃料ヘッダ23bは、F1バーナ外周部66bに対応した外周燃料ノズル25bに燃料を供給するもので、外周側燃料流量調整弁61bが設けられた外周燃料系統51bが接続されている。
The second embodiment of the gas turbine combustor and the control method thereof according to the present invention shown in FIGS. 9 and 10 is composed of almost the same equipment as the first embodiment, but differs in the following construction. In the present embodiment, in the
制御装置65は、内周側燃料流量調整弁61aと外周側燃料流量調整弁61bとを個別に開度調節することで、F1バーナ内周部66aとF1バーナ外周部66bに供給する燃料流量を別々に制御できる。
The
本実施例の形態においては、このように、制御装置65でF1バーナ内周部66aとF1バーナ外周部66bとの局所燃空比を調節することができるため、第1の実施の形態のように燃料ノズル25a、25bに設けたオリフィス22a、22bや空気孔32a、32bの直径をF1バーナ内周部66aとF1バーナ外周部66bとで変える必要がない。
In this embodiment, since the local fuel-air ratio between the F1 burner inner
本実施の形態においても、F1バーナ66の火炎形態は、図5の特性で整理することができる。F1バーナの内周空気孔32a出口に火炎が保炎する条件は、図5に示す内周部下限線101と内周部上限線102の2つの線の間に限られ、同様にF1バーナ外周空気孔32b出口に火炎が保炎する条件は、外周部下限線103と外周部上限線104の2つの線の間に限られる。
Also in this embodiment, the flame form of the
一方、内周部上限線102、内周部下限線101、外周部上限線104、外周部下限線103に囲まれた範囲では、すべての空気孔の出口に火炎が保炎する。このため、タービン起動/昇速時のようにF1バーナ66単独で燃焼する場合に、図9に示すようにF2バーナ67からの空気噴流17がF1バーナ66の下流に向かって流入してもF1バーナ66からの予混合気噴流18は十分に燃焼反応が進行し、未燃分の排出を抑制することができる。
On the other hand, in the range surrounded by the inner peripheral
しかし、図5のF1バーナ内周部局所燃空比F1in/A1inとF1バーナ外周部局所燃空比F1out/A1outとがほぼ一致する条件105では、第1の実施の形態の場合と同様にF1バーナ66全体で火炎の形成位置が同じで、かつ局所燃空比がほぼ同じであることから火炎が一様に変動しやすくなる。このため、火炎が変動することによって燃焼室5内の圧力が変動し、燃焼室5の圧力変動によってF1バーナ66に供給する燃料流量が変動し、さらに火炎が変動する。この結果、圧力変動と火炎変動がお互いに増幅し合って、燃焼振動が発生する可能性が生じる。
However, under the
そこで、本実施の形態においては、内周側燃料流量調整弁61aと外周側燃料流量調節弁61bの開度を調整して、F1in/A1in=F1out/A1outの近傍条件105を避けてF1バーナ66を運用することにより、燃焼振動の発生を回避できる。具体的には、F1バーナ内周部66aとF1バーナ外周部66bとで局所燃空比をオフセットすることにより、内周部と外周部とで燃焼速度に差が生じ、火炎が変動した際に、火炎が変動して圧力が変動する変動時間にずれが生じる。このことにより、内周部と外周部とが同一周期で変動することを防止できるので、燃焼振動が抑制される。
Therefore, in the present embodiment, the opening degree of the inner peripheral fuel flow
次に、F1in/A1inは内周部上限線102と内周部下限線101の範囲内で、F1out/A1outは外周部上限線104よりも高いか、外周部下限線103よりも低い場合について説明する。この場合、内周空気孔出口には火炎が保炎する一方、外周空気孔出口周囲には火炎は保炎しないため、円錐状の火炎が形成される。このため、F1out/A1outが外周部下限線103よりも低い場合に、起動/昇速時のようにF1バーナ66単独で燃焼する際、F1バーナ66の外周部空気孔から噴出された予混合気噴流18は、燃焼反応が十分に進行する前にF2バーナ67から噴出された空気噴流17によって希釈される。このことにより、さらに燃空比が低下して燃焼反応が進行せず、未燃分が大量に発生する。
Next, a case where F1in / A1in is within the range of the inner periphery
一方、F1out/A1outが外周部上限線104よりも高い場合には、燃焼反応が十分に進行する前にF2バーナ67から噴出された空気噴流17によって希釈されたとしても、燃焼反応が進行するために十分な燃空比となっているので、内周部空気孔出口に形成された火炎の燃焼ガスによって外周部空気孔から噴出された予混合気噴流18も燃焼反応が進行し、未燃分の排出は抑制される。
On the other hand, when F1out / A1out is higher than the outer peripheral
次に、図5に示すF1out/A1outは外周部上限線104と外周部下限線103の範囲内で、F1in/A1inは内周部上限線102よりも高いか、内周部下限線101よりも低い場合は、外周空気孔出口には火炎が保炎する一方、内周空気孔出口周囲には火炎は保炎しない。このため、内周部が浮き上がった火炎が形成される。しかし、内周部が浮き上がったとしても、周囲をF1バーナ外周部空気孔出口に保炎した火炎で囲まれているため、高温の燃焼ガスによって燃焼反応が進行し、未燃分の排出が抑制される。
Next, F1out / A1out shown in FIG. 5 is within the range of the outer peripheral
一方、図5に示すF1in/A1inが内周部上限線102よりも高いか、内周部下限線101よりも低く、かつF1out/A1outも外周部上限線104よりも高いか、外周部下限線103よりも低い場合いは、空気孔出口に火炎が保炎できず、失火するかリフトし、リフトする場合は火炎位置が定まらず大きな圧力変動が生じる恐れがある。
On the other hand, whether F1in / A1in shown in FIG. 5 is higher than the inner peripheral
以上のF1バーナ66の局所燃空比に対する火炎形態の説明から、F1バーナ66の局所燃空比を図5に示す安定燃焼範囲107の内側と安定燃焼範囲108の内側に設定することで、未燃分と燃焼振動の発生を抑制し、安定に燃焼させることができる。
また、F1in/A1in<F1out/A1outである安定燃焼範囲107では、F1in/A1inが内周下限線101より低くても、F1out/A1outが外周部上限線104と外周部下限線103の間に入っていれば未燃分の排出を抑制しつつ安定に燃焼することができる。このため、安定燃焼範囲108より安定燃焼範囲107の方がより広範囲に安定燃焼させることができ、F1バーナ66の運用性をさらに向上させることができる。
From the above description of the flame form with respect to the local fuel-air ratio of the
Further, in the
安定燃焼範囲107で運用する場合、F1in/A1inに比べF1out/A1outの運用できる範囲が広い。本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、図10に示すようにF1バーナ内周部66aの空気孔数よりF1バーナ外周部66bの空気孔数を多くし、F1バーナ外周部66bに流入する空気量の総量を多くしている。このため、F1バーナ66を安定に運用できるF1outの流量範囲を拡大することができ、F1バーナ66全体の燃焼負荷量を広い範囲にとることができる。この結果、F1バーナ66の運用性を高めることができる。
When operating in the
次に、全バーナ火炎形成時におけるF1バーナの火炎形態について説明する。第1の実施の形態で説明したタービン起動/昇速時において、F1in/A1inが図5に示す内周部上限線102と内周部下限線101の範囲内で、F1out/A1outが外周部下限線103より小さい場合には、前述したように未燃分が大量に発生してしまう。しかし、定格負荷条件など、F2バーナ67のすべてに火炎が形成されているような場合には、F1バーナの外周部空気孔32bから噴出される予混合気18が希釈されて未燃分が大量排出されることがないので、このような条件内でも安定に燃焼させることができる。
Next, the flame form of the F1 burner when all the burner flames are formed will be described. At the time of turbine startup / acceleration described in the first embodiment, F1in / A1in is within the range of the inner peripheral
このような、全バーナ火炎形成時におけるF1バーナの火炎形態を図11に示している。図11に示すように、F1in/A1in>F1out/A1outの安定燃焼範囲108は、図5に示す起動/昇速時における安定燃焼範囲108に比べて拡大している。
FIG. 11 shows the flame form of the F1 burner when such all-burner flame is formed. As shown in FIG. 11, the
本実施の形態においては、F1バーナ内周部66aに配置した内周空気孔32aの開口面積をF1バーナ外周部66bに配置した外周空気孔32bの開口面積より小さくすると共に、F1バーナの内周燃料ノズル25aとF1バーナの外周燃料ノズル25bとに供給する燃料の比率を自由に変えることができる。このことにより、定格負荷条件では図11に示す安定燃焼範囲108内で運用し、F1in/A1in>F1out/A1outとすることで燃空比が高くなる予混合気量を最小限とすることができる。この結果、NOx排出量を最小限とすることができる。
In the present embodiment, the opening area of the inner
上述した本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 According to the second embodiment of the gas turbine combustor and its control method of the present invention described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
また、上述した本発明のガスタービン燃焼器およびその制御方法の第2の実施の形態によれば、F1バーナ66の内周部と外周部に供給する燃料配分を内周側燃料流量調整弁61aと外周側燃料流量調節弁61bの開度で制御できるので、起動/昇速時における安定燃焼範囲108を確保できると共に、定格負荷条件時においても、拡大した安定燃焼範囲108での運転が可能となる。この結果、全運転範囲においてNOx排出量を最小限とすることができる。
Further, according to the second embodiment of the gas turbine combustor and the control method thereof according to the present invention described above, the fuel distribution supplied to the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
1 圧縮機
2 燃焼器
3 タービン
4 ケーシング
5 燃焼室
6 マルチバーナ
7 シャフト
8 発電機
9 ガスタービンプラント
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
15 吸い込み空気
16 高圧空気
17 空気噴流
18 予混合気噴流
19 高温燃焼ガス
20 排気ガス
22 オリフィス
22a 内周オリフィス
22b 外周オリフィス
23 燃料ヘッダ
23a 内周燃料ヘッダ
23b 外周燃料ヘッダ
25 燃料ノズル
25a 内周燃料ノズル
25b 外周燃料ノズル
31 空気孔プレート
32 空気孔
32a 内周空気孔
32b 外周空気孔
40 旋回流
41 循環流
42 火炎
44 バーナ中心軸
50 ガス燃料
51 燃料系統
51a 第1燃料系統
51b 第2燃料系統
52、53 燃料系統
60 燃料遮断弁
61 燃料流量調節弁
61a 第1燃料流量調整弁
61b 第2燃料流量調整弁
62、63 燃料流量調節弁
65 制御装置
66 F1バーナ
66a F1バーナ内周部
66b F1バーナ外周部
67 F2バーナ
101 F1バーナ内周部局所燃空比下限線
102 F1バーナ内周部局所燃空比上限線
103 F1バーナ外周部局所燃空比下限線
104 F1バーナ外周部局所燃空比上限線
105 F1バーナ内周部局所燃空比と外周部局所燃空比が等しくなる条件
107 安定燃焼領域
108 安定燃焼領域
109 F1バーナ運転線
110 F1バーナ安定燃焼運転範囲
111 F1バーナ内周部量論混合比条件
112 F1バーナ外周部量論混合比条件
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Combustor 3 Turbine 4 Casing 5 Combustion chamber 6 Multi burner 7 Shaft 8 Generator 9 Gas turbine plant 10 Combustor liner 11 Flow sleeve 12 Cylinder inner cylinder 13 Cylinder outer cylinder 15 Suction air 16 High pressure air 17 Air Jet 18 Premixed gas jet 19 High temperature combustion gas 20 Exhaust gas 22 Orifice 22a Inner peripheral orifice 22b Outer peripheral orifice 23 Fuel header 23a Inner peripheral fuel header 23b Outer peripheral fuel header 25 Fuel nozzle 25a Inner peripheral fuel nozzle 25b Outer peripheral fuel nozzle 31 Air hole plate 32 Air hole 32a Inner peripheral air hole 32b Outer peripheral air hole 40 Swirling flow 41 Circulating flow 42 Flame 44 Burner central shaft 50 Gas fuel 51 Fuel system 51a First fuel system 51b Second fuel system 52, 53 Fuel system 60 Fuel shut-off valve 61 Fuel flow control valve 61a First fuel flow rate Adjusting valve 61b Second fuel flow rate adjusting valve 62, 63 Fuel flow rate adjusting valve 65 Control device 66 F1 burner 66a F1 burner inner periphery 66b F1 burner outer periphery 67 F2 burner 101 F1 burner inner periphery local fuel-air ratio lower limit line 102 F1 Burner inner periphery local fuel-air ratio upper limit line 103 F1 burner outer periphery local fuel-air ratio lower limit line 104 F1 burner outer periphery local fuel-air ratio upper limit line 105 F1 burner inner periphery local fuel-air ratio and outer periphery local fuel-air ratio Equal condition 107 Stable combustion region 108 Stable combustion region 109 F1 burner operation line 110 F1 burner stable combustion operation range 111 F1 burner inner periphery stoichiometric mixture ratio condition 112 F1 burner outer periphery stoichiometric mixture ratio condition
Claims (8)
前記F1バーナの前記燃料ノズルと前記空気孔とは複数列の円周上に配置され、前記F1バーナの前記空気孔は半径方向内側に配置された内周部空気孔と前記内周部空気孔の外周側に配置された外周部空気孔とを備え、
前記F1バーナは、前記内周部空気孔に対応して配置される内周部燃料ノズルと、前記外周部空気孔に対応して配置される外周部燃料ノズルと、前記内周部燃料ノズルと前記外周部燃料ノズルとに燃料を供給する燃料ヘッダと、前記燃料ヘッダと前記内周部燃料ノズルとを連通する内周オリフィスと、前記燃料ヘッダと前記外周部燃料ノズルとを連通する外周オリフィスとを備え、
前記内周オリフィスの直径が前記外周オリフィスの直径よりも小さく、前記内周部空気孔の出口における燃空比が、前記外周部空気孔の出口における燃空比よりも小さいことを特徴とするガスタービン燃焼器。 A cylindrical combustion chamber in which the supplied fuel and supplied air are mixed and burned, and an air hole plate which is located upstream of the combustion chamber and has a plurality of air holes for supplying air to the combustion chamber A plurality of fuel nozzles that are arranged upstream of the air hole plate and supply the fuel to a plurality of air holes formed in the air hole plate, and the plurality of fuel nozzles and the plurality of air holes respectively A plurality of burners arranged so as to be, an F1 burner for activation arranged at the axial center of the air hole plate facing the combustion chamber among the plurality of burners, and an outer periphery of the F1 burner In the gas turbine combustor provided with a plurality of F2 burners arranged in the section,
The fuel nozzles and the air holes of the F1 burner are arranged on a plurality of rows of circles, and the air holes of the F1 burner are arranged on the radially inner side and the inner peripheral part air holes. An outer peripheral air hole arranged on the outer peripheral side of the
The F1 burner includes an inner peripheral fuel nozzle disposed corresponding to the inner peripheral air hole, an outer peripheral fuel nozzle disposed corresponding to the outer peripheral air hole, and the inner peripheral fuel nozzle. A fuel header that supplies fuel to the outer peripheral fuel nozzle, an inner peripheral orifice that communicates the fuel header and the inner peripheral fuel nozzle, and an outer peripheral orifice that communicates the fuel header and the outer peripheral fuel nozzle; With
Rather smaller than the diameter of the inner peripheral orifice diameter of the outer peripheral orifice, fuel-air ratio at the exit of the inner peripheral portion air holes may be smaller than the fuel-air ratio at the exit of the outer peripheral portion air hole Gas turbine combustor.
前記F1バーナの前記燃料ノズルと前記空気孔とは複数列の円周上に配置され、前記F1バーナの前記空気孔は半径方向内側に配置された内周部空気孔と前記内周部空気孔の外周側に配置された外周部空気孔とを備え、
前記F1バーナの内周部空気孔の直径が、前記F1バーナの外周部空気孔の直径よりも大きく、前記内周部空気孔の出口における燃空比が、前記外周部空気孔の出口における燃空比よりも小さいことを特徴とするガスタービン燃焼器。 A cylindrical combustion chamber in which the supplied fuel and supplied air are mixed and burned, and an air hole plate which is located upstream of the combustion chamber and has a plurality of air holes for supplying air to the combustion chamber A plurality of fuel nozzles that are arranged upstream of the air hole plate and supply the fuel to a plurality of air holes formed in the air hole plate, and the plurality of fuel nozzles and the plurality of air holes respectively A plurality of burners arranged so as to be, an F1 burner for activation arranged at the axial center of the air hole plate facing the combustion chamber among the plurality of burners, and an outer periphery of the F1 burner In the gas turbine combustor provided with a plurality of F2 burners arranged in the section,
The fuel nozzles and the air holes of the F1 burner are arranged on a plurality of rows of circles, and the air holes of the F1 burner are arranged on the radially inner side and the inner peripheral part air holes. An outer peripheral air hole arranged on the outer peripheral side of the
The diameter of the inner peripheral portion air hole of the F1 burner, the F1 burner outer peripheral portion much larger than the diameter of the air holes of the fuel-air ratio at the exit of the inner peripheral portion air hole, at the outlet of the outer peripheral portion air hole A gas turbine combustor characterized by being smaller than a fuel-air ratio .
前記F1バーナの前記燃料ノズルと前記空気孔とは複数列の円周上に配置され、前記F1バーナの前記空気孔は半径方向内側に配置された内周部空気孔と前記内周部空気孔の外周側に配置された外周部空気孔とを備え、
前記複数の空気孔には前記複数の燃料ノズルの先端がそれぞれ挿入されていて、
前記F1バーナは、前記内周部空気孔に対応して配置される内周部燃料ノズルと、前記外周部空気孔に対応して配置される外周部燃料ノズルとを備え、
前記F1バーナの内周部燃料ノズルの先端部の外径が、前記F1バーナの外周部燃料ノズルの先端部の外径よりも小さく、前記内周部空気孔の出口における燃空比が、前記外周部空気孔の出口における燃空比よりも小さいことを特徴とするガスタービン燃焼器。 A cylindrical combustion chamber in which the supplied fuel and supplied air are mixed and burned, and an air hole plate which is located upstream of the combustion chamber and has a plurality of air holes for supplying air to the combustion chamber A plurality of fuel nozzles that are arranged upstream of the air hole plate and supply the fuel to a plurality of air holes formed in the air hole plate, and the plurality of fuel nozzles and the plurality of air holes respectively A plurality of burners arranged so as to be, an F1 burner for activation arranged at the axial center of the air hole plate facing the combustion chamber among the plurality of burners, and an outer periphery of the F1 burner In the gas turbine combustor provided with a plurality of F2 burners arranged in the section,
The fuel nozzles and the air holes of the F1 burner are arranged on a plurality of rows of circles, and the air holes of the F1 burner are arranged on the radially inner side and the inner peripheral part air holes. An outer peripheral air hole arranged on the outer peripheral side of the
The plurality of air holes are respectively inserted with tips of the plurality of fuel nozzles,
The F1 burner includes an inner peripheral fuel nozzle arranged corresponding to the inner peripheral air hole, and an outer peripheral fuel nozzle arranged corresponding to the outer peripheral air hole,
The outer diameter of the distal end portion of the inner peripheral portion the fuel nozzle of the F1 burner, the rather smaller than the outer diameter of the distal end portion of the outer peripheral portion the fuel nozzle of F1 burners, fuel-air ratio at the exit of the inner peripheral portion air holes, The gas turbine combustor characterized by being smaller than the fuel-air ratio in the exit of the said outer peripheral part air hole .
前記F1バーナの前記燃料ノズルと前記空気孔とは複数列の円周上に配置され、半径方向内側に配置されたF1バーナ内周部と前記F1バーナ内周部の外周側に配置されたF1バーナ外周部とを有しており、
前記F1バーナ内周部の燃料ノズルに前記燃料を供給する第1燃料系統と、
前記F1バーナ外周部の燃料ノズルに前記燃料を供給する第2燃料系統と、
前記第1燃料系統に設けられ燃料流量を調整する第1流量調整弁と、
前記第2燃料系統に設けられ燃料流量を調整する第2流量調整弁と、
ガスタービンの起動/昇速時において、前記F1バーナ内周部の空気孔の出口における燃空比が、前記F1バーナ外周部の空気孔の出口における燃空比よりも小さくなるように前記第1流量調整弁と前記第2流量調整弁の開度を制御する制御装置を備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。 A cylindrical combustion chamber in which the supplied fuel and supplied air are mixed and burned, and an air hole plate which is located upstream of the combustion chamber and has a plurality of air holes for supplying air to the combustion chamber A plurality of fuel nozzles that are arranged upstream of the air hole plate and supply the fuel to a plurality of air holes formed in the air hole plate, and the plurality of fuel nozzles and the plurality of air holes respectively A plurality of burners arranged so as to be, an F1 burner for activation arranged at the axial center of the air hole plate facing the combustion chamber among the plurality of burners, and an outer periphery of the F1 burner In the gas turbine combustor provided with a plurality of F2 burners arranged in the section,
The fuel nozzles and the air holes of the F1 burner are arranged on a plurality of rows of circumferences, and an F1 burner inner circumferential portion disposed on the radially inner side and an F1 disposed on the outer circumferential side of the F1 burner inner circumferential portion. It has a burner outer peripheral portion,
A first fuel system for supplying the fuel to a fuel nozzle in the inner periphery of the F1 burner;
A second fuel system for supplying the fuel to a fuel nozzle on the outer periphery of the F1 burner;
A first flow rate adjusting valve provided in the first fuel system for adjusting a fuel flow rate;
A second flow rate adjusting valve provided in the second fuel system for adjusting the fuel flow rate;
At the time of starting / accelerating the gas turbine, the fuel / air ratio at the outlet of the air hole in the inner peripheral portion of the F1 burner is smaller than the fuel / air ratio at the outlet of the air hole in the outer peripheral portion of the F1 burner. A gas turbine combustor comprising a control device for controlling a flow rate adjustment valve and an opening degree of the second flow rate adjustment valve.
前記燃焼室の上流側に位置し前記燃焼室に空気を供給する複数の空気孔を形成した空気孔プレートと、前記空気孔プレートの上流側に配置され前記空気孔プレートに形成した複数の空気孔に前記燃料を供給する複数の燃料ノズルと、前記複数の燃料ノズルと前記複数の空気孔とがそれぞれ対となるように配置して構成される複数のバーナと、前記複数のバーナのうち前記燃焼室に面して前記空気孔プレートの軸中心に配置した起動用のF1バーナと、前記F1バーナの外周部に複数個配置したF2バーナとを備えたガスタービン燃焼器の制御方法において、
前記F1バーナの前記燃料ノズルと前記空気孔とは複数列の円周上に配置され、ガスタービンの起動/昇速時に、前記F1バーナの出口における半径方向外側の局所燃空比を、前記F1バーナの出口における半径方向内側の局所燃空比よりも高くして運転することを特徴とするガスタービン燃焼器の制御方法。 A cylindrical combustion chamber for mixing and burning the supplied fuel and the supplied air;
An air hole plate which is located upstream of the combustion chamber and has a plurality of air holes for supplying air to the combustion chamber, and a plurality of air holes which are arranged on the upstream side of the air hole plate and formed in the air hole plate A plurality of fuel nozzles for supplying the fuel, a plurality of burners configured such that the plurality of fuel nozzles and the plurality of air holes are in pairs, and the combustion among the plurality of burners In a control method of a gas turbine combustor comprising a starting F1 burner arranged at the axial center of the air hole plate facing a chamber, and a plurality of F2 burners arranged on the outer periphery of the F1 burner,
The fuel nozzles and the air holes of the F1 burner are arranged on a plurality of rows of circles, and the local fuel-air ratio on the radially outer side at the outlet of the F1 burner is determined as the F1 when the gas turbine starts up / accelerates. A control method for a gas turbine combustor, wherein the operation is performed at a higher ratio than a local fuel-air ratio radially inward at an outlet of a burner.
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