JPH01118023A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービン燃焼器に係り、特に拡散燃焼型パ
イロット火炎により予混合火炎の安定化を図った、予混
合燃焼型低ＮＯｘ燃焼器に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、エイニスエムイーペーパー８６−ＧＴ　
−２６３（ＡＳＭＥ　Ｐａｐｅｒ８６−ＧＴ　−２６３
）に示されているがその概略構造を第５図に示す。

図において主燃料はノズル２より噴出し環状流路３中で
空気と予混合され流出口から燃焼室１０内に流出する。

一方パイロット火炎用燃料は環状流路３の内側の円形の
壁面５ｏに設けたスリット７より噴出し、この円形壁面
５０の後流に形成される大きな循環流領域に拡散燃焼型
のパイロット火炎を形成する。環状流路３より流出した
予混合気はこのパイロット火炎により着火し予混合火炎
を形成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は拡散燃焼の安定性と予混合燃焼の低ＮＯ
ｘ特性の良さを組み合わせて低ＮＯｘ、燃焼器を実現し
ようとするものであるが、次のような問題点があった。

即ち、パイロット火炎により予混合火炎を保炎する場合
、パイロット火炎で酸素が不足しがちとなりパイロット
火炎自身が不安定になりやすい。また、予混合火炎の安
定性や火炎の短小化の点でパイロット火炎と予混合気の
接触面は広くとる方が有利であるが、その場合第５図で
もわかるようにパイロット火炎の形成される燃料濃度の
高い高温の循環流領域が大きくなりこの領域で発生する
ＮＯｘ量が増大し、予混合火炎の低ＮＯｘ特性を十分に
生かすごとができない。

本発明の目的は、予混合火炎を広範囲で安定に保炎し、
かつその低ＮＯｘ特性を十分に活かすことのできる燃焼
器を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、予混合気の流出する環状流路と同軸に空気
流路を設置し、２つの流路に狭まれた部分の後流に生ず
る循環流中にパイロット火炎用の燃料を流入することで
、この循環流部分にパイロット火炎を形成させることに
より達成される。

〔作用〕

これを第６図により説明する。環状の予混合気流路３と
空気流路４を隔てる隔壁部５の後流には、両側に気流が
存在するために、安定なリング状の循環領域が形成され
る。この部分に隔壁部５の後流側端面のパイロット燃料
噴ロアから適当な量の燃料を流出させることによりこの
領域を適度な混合比に保つことができ、また片側が空気
流であるために乱流混合によって十分な量の酸素がこの
循環流領域へ供給される。このため、ここに形成される
リング状のパイコツ１〜火炎は安定性が極めて高く、予
混合気流への安定した着火源となり、広い予混合気濃度
範囲で予混合火炎を保炎できる。

また、予混合気流量に対し保炎部の長さ（この場合リン
グ状パイロット火炎の周方向長さ）が小さいと予混合火
炎の長さが長くなりがちで、燃焼室長さを長くしなけれ
ばならないため保炎部長さは大きくとる必要がある。こ
の場合、従来例では高温領域がどうしても大きくなって
しまいＮＯｘ発生量も大きくなってしまうが本発明のよ
うな構成の場合高温領域は隔壁部後流の循環流に限られ
るため、パイロン１−火炎でのＮＯｘ発生量は十分に小
さく抑えられる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。外筒
９２頭部カバー２７及び燃焼器ケーシング２０の内部に
は、燃焼室ライナ８．燃料フランジ２６．燃料ノズル２
．空気キャップ２５によって構成される燃焼器が収納さ
れている。

圧縮機からの空気は燃焼器ケーシング２０内に入って、
希釈空気孔２８へ一部流入した後、燃焼室ライナ８と外
筒９の間を通って、その一部は予混合気流路人口１を経
て予混合気流路３に流入する。ここで燃料ノズル２より
噴出する燃料と混合し、理論混合比よりも燃料濃度の薄
い予混合気となって燃焼室１０へ流入する。また、残り
の一部の空気は頭部カバ−２７内部を通って、空気流路
４より燃焼室１０へ流入する。隔壁部５の燃焼室側には
両側の流れる予混合気流及び空気流により小さくかつ安
定した循環流が形成される。隔壁部５内を貫通して設け
られたパイロット燃料流路６を通り、隔壁部５の燃焼室
側端面に設けたパイロット燃料噴ロアから流出した少量
のパイロット火炎用の燃料は前記循環流領域内にパイロ
ット火炎を形成する。この循環流領域内はパイロット燃
料流量を適当な量に設定することにより、予混合気流路
３から流出する予混合気に比べて、理論混合比に近い混
合比に設定でき空気流から酸素供給も十分にあるので燃
焼反応が活発に行われ安定なパイロット火炎が得られる
。予混合気流路３より流出した予混合気はこのパイロッ
ト火炎を着火源として広範囲な予混合気濃度において安
定した予混合火炎を形成する。第２図は燃焼室側からパ
イロット燃料噴口付近を見た図である。（ａ）はパイ。

ロット燃料噴口をスリット状とした例である。この場合
、パイロット火炎が全周に形成されるためパイロット火
炎及び予混合火炎の安定性が良く。

また予混合火炎面積が大きくなるため火炎が短くなり燃
焼器全体の長を短くすることができる。

（ｂ）はパイロット燃料噴口を周方向に点在する円孔と
した例である。この場合、スリット状に比べて噴口寸法
精度の点で加工が容易で製作コストを低くできる。

本実施例によれば広い予混合気濃度範囲で予混合火炎を
安定に保炎でき、かつパイロット火炎の高温領域が小さ
いためこの部分で発生するＮＯｘ量も小さく、結果的に
良好な予混合燃焼型低ＮＯｘ燃焼器を実現できる。

他の実施例を第３図に示す。この例はパイロット燃料噴
ロアを隔壁の空気流路側の面に設けた例であり、その他
は第１図に示した実施例と同一である。この例の場合、
パイロット燃料噴ロアより流出した燃料が循環流領域に
達する以前に空気と混合されるため、パイロット火炎自
体が予混合燃焼に近づき、ＮＯｘ排出量の点で有利であ
る。

さらに別の実施例を第４図に示す。図において第１図と
同一部分に対しては同一符号を付した。

本実施例と第１図に示した実施例の違いは２段目燃焼用
予混合流路１７，２段目燃料フランジ１８゜２段目燃料
ノズル１９からなる２段目予混合燃焼器を追加したこと
である。２段目の火炎は１段目の火炎を着火源として保
炎される。本実流、例によれば、ガスタービン負荷の小
さい場合には、２段目の燃料を止めて１段目のみ燃焼さ
せ、負荷が大きくなった場合に１段目、２段目とも燃焼
させることにより、１段だけの燃焼器に比べて広い負荷
範囲での運転が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、拡散燃焼型パイロット火炎を小さな空
間でかつ安定に形成させることができるので、予混合火
炎を広い混合気濃度範囲で安定化し、同時に予混合燃焼
の低ＮＯｘ性という特徴を十分に活かしたガスタービン
燃焼器を構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図の
パイロット燃料噴口部を燃焼室側から見た図、第３図は
別の実施例の隔壁部所面図、第４図は本発明の別の実施
例の断面図、第５図は従来例の概略断面図、第６図は本
発明の作用説明図。 ２・・・燃料ノズル、３・・・予混合気流路、４・・・
空気流路、５・・・隔壁部、７・・・パイロット燃料噴
口、８・・・燃焼器ライす、２５・・・空気キャップ、
１０・・・燃焼室。 第２図 （α） Ｃｌ）） 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、燃料と空気を予め混合して燃焼室へ送る環状予混合
   気流路と、その流路出口近傍にパイロット火炎用燃料噴
   口を備えた予混合燃焼型ガスタービン燃焼器において、
   前記予混合気流路と同軸に環状空気流路を設け、両流路
   を隔てる壁部材にパイロット火炎用の燃料噴口を設けた
   ことを特徴とする予混合燃焼型ガスタービン燃焼器。