JPH01267324A - Gas turbine combustor for low calorie gas - Google Patents

Gas turbine combustor for low calorie gas

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Publication number
JPH01267324A
JPH01267324A JP9546188A JP9546188A JPH01267324A JP H01267324 A JPH01267324 A JP H01267324A JP 9546188 A JP9546188 A JP 9546188A JP 9546188 A JP9546188 A JP 9546188A JP H01267324 A JPH01267324 A JP H01267324A
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JP
Japan
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combustion chamber
gas
auxiliary
calorie gas
low
Prior art date
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Application number
JP9546188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Abe
俊夫 阿部
Noboru Hisamatsu
暢 久松
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Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
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Publication date
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Publication of JPH01267324A publication Critical patent/JPH01267324A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To ignite low calorie gas so easily by setting up a ceramic subcombustion chamber, provided with an auxiliary burner, at the inlet side of a main combustion chamber, while installing a main fuel injection nozzle and a combustion air injection nozzle in and around an outlet of the subcombustion chamber. CONSTITUTION:A ceramic subcombustion chamber 2 is set up at the inlet side of a main combustion chamber 1. Likewise a main fuel injection nozzle 6 and a combustion air injection nozzle 4 are set up in and around an outlet of this subcombustion chamber 2. Then, a low calorie gas header for low calorie gas or the main fuel is thus constituted. In addition, an auxiliary burner 5, spraying a mixture between high calorie gas or the auxiliary fuel and combustion air, is set up in an inner part of the subcombustion chamber 2. A high temperature flame formed in the inner part of the subcombustion chamber is whirled and sprayed to the side of the main combustion chamber 1. With this constitution, the high temperature flame is generated in the subcombustion chamber 2 where combustion air for cooling is no longer required, whereby combustion for the low calorie gas being sprayed out of the circumference is made so easy.

Description

【発明の詳細な説明】 (−東上の利用分野) 本発明はガスタービン燃焼器に間する。更に詳述すると
、本発明は低カロリーガス例えば石炭ガス化ガス等を燃
料とする低カロリーガス用ガスタービン燃焼器に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (-Field of Application of Togami) The present invention relates to a gas turbine combustor. More specifically, the present invention relates to a gas turbine combustor for low-calorie gas that uses low-calorie gas, such as coal gasified gas, as fuel.

(従来の技術) 現在、石炭転換利用技術の開発として石炭のガス化ない
し液化技術の開発が提唱され、各国で推し進められてい
る。そして、この開発の一環として、石炭ガス化によっ
て生成されたガス(以下石炭ガス化ガス若しくは生成ガ
スと言う)、特に2000 kcal/ Nm 3未満
の低カロリーガスを燃料とする低カロリーガス用ガスタ
ービン燃焼器の開発が要求されている。
(Conventional technology) Currently, the development of coal gasification or liquefaction technology has been proposed as a means of developing coal conversion and utilization technology, and is being promoted in various countries. As part of this development, we will develop a gas turbine for low-calorie gas that uses gas produced by coal gasification (hereinafter referred to as coal gasified gas or produced gas), especially low-calorie gas of less than 2000 kcal/Nm3, as fuel. The development of a combustor is required.

即ち、従来のガスタービン燃焼器(コンパスタ−)は、
圧縮空気の気流中に燃料を噴射して連続的に燃焼させる
装置で、■燃焼室内の圧力が高い、■燃焼室内の空気流
速が速い、■燃焼負荷率が高い等の特徴を有するもので
あり、天然ガス(LNG)やプロパンガス(LPG) 
、油等の高カロリー燃料の使用を前提としている。
In other words, the conventional gas turbine combustor (compaster) is
It is a device that injects fuel into a stream of compressed air and burns it continuously, and has the following characteristics: ■ High pressure in the combustion chamber, ■ High air velocity in the combustion chamber, and ■ High combustion load rate. , natural gas (LNG) and propane gas (LPG)
, assumes the use of high-calorie fuel such as oil.

一方、石炭ガス化ガス特に大型発電に適している空気吹
きの噴流床石炭ガス化炉から供給される石炭ガス化ガス
はC01H2、N2 、CO2、H20等を成分とする
約1000 kcal/ N m3の低カロリーガスで
あり、しかもその主成分のC01H2のうちの大半が燃
え難いCOガスである。このため、着火し難く火炎安定
性に欠ける問題があり、ガスタービン用燃料としては好
ましくない。
On the other hand, coal gasification gas supplied from an air-blown entrained bed coal gasification furnace, which is especially suitable for large-scale power generation, has a content of approximately 1000 kcal/N m3 containing components such as CO1H2, N2, CO2, and H20. It is a low-calorie gas, and most of its main component, CO1H2, is CO gas, which is difficult to burn. For this reason, it is difficult to ignite and lacks flame stability, making it undesirable as a fuel for gas turbines.

しかも1000〜2000 pI)lのNH3が不純物
として含まれており、これが燃焼過程でNOxを発生さ
せることとなる。ましてや高負荷燃焼にすると火炎伝播
速度を上回る速度で燃料ガスが流れるなめ益々火がつき
難い状態となる。加えて、低カロリーガスを使用する場
合、従来に比べて燃料の量が飛躍的に増大するため、燃
焼量を変化させるということ、即ち燃料供給量を変える
ということは燃焼ガスの流れ(フローパターン)自体を
変えることとなり、火炎の安定性を大きく左右してしま
い、高カロリーガスを使用するために燃焼用空気によっ
て流れが決定される従来のガスタービンとは本質的に燃
料の燃焼性に対する影響に違いがある。
Furthermore, it contains 1000 to 2000 pI) NH3 as an impurity, which generates NOx during the combustion process. Furthermore, when high-load combustion is performed, the fuel gas flows at a speed higher than the flame propagation speed, making it increasingly difficult to ignite. In addition, when using low-calorie gas, the amount of fuel increases dramatically compared to conventional gases, so changing the amount of combustion, or in other words, changing the amount of fuel supplied, changes the flow pattern of the combustion gas. ) itself, which greatly affects the stability of the flame, and which is different from conventional gas turbines in which the flow is determined by the combustion air due to the use of high-calorie gas, which essentially has no effect on the combustibility of the fuel. There is a difference.

このため、従来の一般的なタービン燃焼器に、石炭ガス
化ガスのような低カロリーガスを燃料として使用する場
合、着火不良、失火、燃焼の不安定化を招いてしまう。
For this reason, when low-calorie gas such as coal gasified gas is used as fuel in a conventional general turbine combustor, ignition failure, misfire, and combustion instability may occur.

そこで、この低カロリーガスを燃料として使用する場合
の燃焼の不安定を解消する低カロリー石炭ガス用タービ
ン燃焼方式が従来提案されている(特開昭62−182
532号)、この発明は第5図に示すように、燃焼状態
が不安定となった場合にその燃焼フレームと投入ガス成
分をキャッチして、適量の酸素を補給して安定燃焼の維
持を図るものである。
Therefore, a turbine combustion system for low-calorie coal gas has been proposed to eliminate the instability of combustion when using this low-calorie gas as fuel (Japanese Patent Laid-Open No. 62-182
No. 532), as shown in Figure 5, this invention aims to maintain stable combustion by capturing the combustion flame and input gas components when the combustion state becomes unstable and replenishing an appropriate amount of oxygen. It is something.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、この従来のタービン燃焼器は、燃焼状態
が不安定になった場合に燃焼室内に直接酸素を供給する
ことによって燃焼状態の安定を図ろうとするものである
から、燃焼室の上流側即ち燃料噴射ノズル付近において
ツユエルリッチ燃焼を実現することができず、NOxの
発生を低減することができないし、むしろ酸素の供給に
よりNOxの発生が増大することとなる。また、燃料供
給系に水やその他の異物が混入する等の事故によって起
る失火に対して効果的でない、特に、高圧高温の複合発
電用セラミックタービンを使用する場合、失火によって
冷たい燃焼用空気がタービン側に流れ込むと、セラミッ
ク静翼に熱応力による破壊が生じる虞があることから、
失火を確実に回避することが不可欠となり、無視できな
い重要な問題となる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, this conventional turbine combustor attempts to stabilize the combustion state by directly supplying oxygen into the combustion chamber when the combustion state becomes unstable. Therefore, it is not possible to achieve fuel-rich combustion on the upstream side of the combustion chamber, that is, near the fuel injection nozzle, and the generation of NOx cannot be reduced.In fact, the generation of NOx increases due to the supply of oxygen. In addition, it is not effective against misfires caused by accidents such as water or other foreign matter getting into the fuel supply system, especially when using ceramic turbines for high-pressure, high-temperature combined cycle power generation. If it flows into the turbine side, there is a risk of damage to the ceramic stator blades due to thermal stress.
It is essential to reliably avoid misfires, and this is an important problem that cannot be ignored.

そこで本発明は、低カロリーガスを燃料として使用でき
るガスタービン燃焼器を提供することを第1の目的とす
る。また、本発明の第2の目的は、低カロリーガス用の
無失火ガスタービン燃焼器の提供にある。更に本発明の
第3の目的は、NOxを発生させずにしかも燃え難い低
カロリーガスを燃焼させるガスタービン燃焼器の提供に
ある。
Therefore, a first object of the present invention is to provide a gas turbine combustor that can use low-calorie gas as fuel. A second object of the present invention is to provide a misfire-free gas turbine combustor for low-calorie gas. A third object of the present invention is to provide a gas turbine combustor that burns a low-calorie gas that is difficult to burn without generating NOx.

(課題を解決するための手段) かかる目的を達成するため、本発明の低カロリーガス用
ガスタービン燃焼器は、主燃焼室の入口側に補助バーナ
を装備するセラミックス製副燃焼室を設けると共に該副
燃焼室の出口周囲に主燃料噴射ノズルと燃焼用空気噴射
ノズルを配置している。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the gas turbine combustor for low-calorie gas of the present invention is provided with a ceramic sub-combustion chamber equipped with an auxiliary burner on the inlet side of the main combustion chamber, and a ceramic sub-combustion chamber equipped with an auxiliary burner. A main fuel injection nozzle and a combustion air injection nozzle are arranged around the outlet of the auxiliary combustion chamber.

また、本発明の低カロリーガス用ガスタービン燃焼器は
、主燃焼室の入口側に補助バーナを装備するセラミック
ス製副燃焼室を設けると共に該副燃焼室の出口周囲に主
燃料噴射ノズルと燃焼用空気噴射ノズルを配置し、該副
燃焼室で高カロリーガスを燃焼させるようにしている。
In addition, the gas turbine combustor for low-calorie gas of the present invention is provided with a ceramic sub-combustion chamber equipped with an auxiliary burner on the inlet side of the main combustion chamber, and a main fuel injection nozzle for combustion around the outlet of the sub-combustion chamber. An air injection nozzle is arranged to burn high-calorie gas in the sub-combustion chamber.

また、本発明の低カロリーガス用ガスタービン燃焼器は
、前記主燃焼室で総発生熱量の90%以上の低カロリー
ガスを燃焼させると共に副燃焼室で総発生熱量の10%
未満の高カロリーガスを燃焼させることを特徴とする。
Further, in the gas turbine combustor for low-calorie gas of the present invention, the main combustion chamber burns the low-calorie gas of 90% or more of the total generated heat, and the sub-combustion chamber burns 10% of the total generated heat.
It is characterized by burning less high-calorie gas.

また、本発明の低カロリーガス用ガスタービン燃焼器は
、主燃焼室の入口側に補助バーナを装備するセラミック
ス製副燃焼室を設けると共に該副燃焼室の出口周囲に主
燃料噴射ノズルと燃焼用空気噴射ノズルを配置し、この
副燃焼室で高カロリーガスを燃焼させると共に該副燃焼
室内で旋回させて主燃焼室側へ噴射させている。
In addition, the gas turbine combustor for low-calorie gas of the present invention is provided with a ceramic sub-combustion chamber equipped with an auxiliary burner on the inlet side of the main combustion chamber, and a main fuel injection nozzle for combustion around the outlet of the sub-combustion chamber. An air injection nozzle is arranged, and the high calorie gas is combusted in the sub-combustion chamber, and is swirled within the sub-combustion chamber to be injected into the main combustion chamber.

また、本発明の低カロリーガス用ガスタービン燃焼器は
、前記主燃焼室で総発生熱量の90%以上の低カロリー
ガスを燃焼させると共に副燃焼室で総発生熱量の10%
未満の高カロリーガスを燃焼させることを特徴とする。
Further, in the gas turbine combustor for low-calorie gas of the present invention, the main combustion chamber burns the low-calorie gas of 90% or more of the total generated heat, and the sub-combustion chamber burns 10% of the total generated heat.
It is characterized by burning less high-calorie gas.

また、本発明の低カロリーガス用ガスタービン燃焼器は
、副燃焼室の補助バーナの噴射軸を当該副燃焼室の中心
軸に対して傾斜させる一方、副燃焼室の出口部を末広が
りに開口することを特徴とする。
Further, in the gas turbine combustor for low-calorie gas of the present invention, the injection axis of the auxiliary burner in the auxiliary combustion chamber is inclined with respect to the central axis of the auxiliary combustion chamber, and the outlet portion of the auxiliary combustion chamber is opened to widen toward the end. It is characterized by

(作用) したがって、副燃焼室を冷却するための空気を必要とし
ないため、λを0.8〜1.0に採ることができ、火種
として安定な高温燃焼ガス・火炎を得ることができる。
(Operation) Therefore, since air for cooling the sub-combustion chamber is not required, λ can be set to 0.8 to 1.0, and high-temperature combustion gas/flame that is stable as a spark source can be obtained.

そして、この高カロリーガスの火炎は火種となってその
周辺に噴射される低カロリーガスの着火性を良くする。
The flame of this high-calorie gas serves as a spark and improves the ignitability of the low-calorie gas injected around it.

また、副燃焼室内において旋回しながら主燃焼室内へ噴
射される高カロリーガスの火炎は主燃焼室内に入ると同
時にそのモーメンタムによって広がり、主燃焼域の再循
環流システム(保炎機構)を破壊しない。
In addition, the flame of high-calorie gas that is injected into the main combustion chamber while swirling in the sub-combustion chamber spreads due to its momentum as soon as it enters the main combustion chamber, and does not destroy the recirculation flow system (flame holding mechanism) in the main combustion area. .

(実施例) 以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。
(Example) Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example shown in the drawings.

第1図に本発明の一実施例を中央縦断面図で示す、この
ガスタービン燃焼器は、主燃焼室1の入口側にセラミッ
クス製副燃焼室2を設け、該副燃焼室2の出口周囲に主
燃料噴射ノズル3と燃焼用空気噴射ノズル4とを配置し
て主燃料たる低カロリーガスの低カロリーガスヘッダを
構成すると共に前記副燃焼室2内に補助燃料たる高カロ
リーガスと燃焼用空気との混合気を噴射する補助バーナ
ノズル5を設け、副燃焼室2内に形成された高温火炎を
旋回させて主燃焼室1側へ噴射させるようにして成る。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention in a central vertical cross-sectional view. This gas turbine combustor is equipped with a ceramic sub-combustion chamber 2 on the inlet side of a main combustion chamber 1, and around the outlet of the sub-combustion chamber 2. A main fuel injection nozzle 3 and a combustion air injection nozzle 4 are arranged in the auxiliary combustion chamber 2 to form a low-calorie gas header for the low-calorie gas which is the main fuel, and high-calorie gas which is the auxiliary fuel and combustion air are placed in the sub-combustion chamber 2. An auxiliary burner nozzle 5 is provided to inject the mixture with the auxiliary burner nozzle 5, and the high-temperature flame formed in the auxiliary combustion chamber 2 is swirled and injected toward the main combustion chamber 1 side.

燃焼器は、通常、ゲージング6とライナー7との二重筒
構造が採られ、ライナー7とゲージング6との間に燃焼
用空気の流路8が形成されライナー7の内側が主燃焼室
1とされている。ライナー7の前半部には二次空気孔9
及び必要あれば三次空気孔10が円周方向に多数段けら
れ、ケーシング6とライナー7の間の流路8に供給され
る燃焼用空気を二次空気及び必要によっては三次空気と
して燃焼室1内に噴出させ、二次燃焼及び必要あれば燃
焼ガスの冷却が為される。また、ケーシング6には二次
空気供給用ダクト11が接続され、燃焼用圧縮空気供給
源に接続される供給口12を経て燃焼用空気を流路8に
導入するように設けられている。また、ライナー7には
低カロリーガスヘッダの燃焼用空気噴射ノズル4を囲繞
する一次空気供給ダクト13が二次空気供給ダクト11
内を貫通するようにして接続され、燃焼用圧縮空気供給
源に接続される供給口14を経て一次空気を主燃料噴射
ノズル3の周りの燃焼用空気噴射ノズル4から噴射させ
るように設けられている。尚、燃焼用空気噴射ノズル4
には、必要に応じてスワラ−が装備され、噴射空気に旋
回をかけることがある。
The combustor usually has a double-tube structure consisting of a gauging 6 and a liner 7, with a combustion air passage 8 formed between the liner 7 and the gauging 6, and the inside of the liner 7 forming the main combustion chamber 1. has been done. There are secondary air holes 9 in the front half of the liner 7.
And if necessary, a large number of tertiary air holes 10 are arranged in the circumferential direction, and the combustion air supplied to the flow path 8 between the casing 6 and the liner 7 is used as secondary air and, if necessary, tertiary air, to the combustion chamber 1. Secondary combustion and cooling of the combustion gas is performed if necessary. Further, a secondary air supply duct 11 is connected to the casing 6 and is provided so as to introduce combustion air into the flow path 8 through a supply port 12 connected to a combustion compressed air supply source. Further, in the liner 7, a primary air supply duct 13 surrounding the combustion air injection nozzle 4 of the low calorie gas header is connected to a secondary air supply duct 11.
The primary air is injected from the combustion air injection nozzle 4 around the main fuel injection nozzle 3 through a supply port 14 connected to the combustion air compressed air supply source so as to pass through the main fuel injection nozzle 3. There is. In addition, combustion air injection nozzle 4
A swirler may be installed as necessary to swirl the injected air.

前記副燃焼室2は、主燃焼室1の入口側に設けられてお
り、主燃料噴射ノズル3の内側の中央に設置されている
。この副燃焼室2は全体がセラミックスの、あるいはセ
ラミックスの内張によって被覆された筒状容器、通常円
筒によって構成されているものである。セラミックスと
しては、例えば炭化ケイ素系セラミックス、窒化ケイ素
系セラミックス、サイアロン等の使用が好ましい、尚、
この副燃焼室2は例えば押え金具24によって一次空気
供給用ダクト13に取付けられている支持板25に固定
されている。この支持板25は燃焼ている。また、この
副燃焼室2には補助バーナ5が設けられ、主燃焼室1に
供給される燃料ガスに比べて高カロリーなガス例えばL
NGやLPG等を燃料として燃焼させるように設けられ
ている。
The auxiliary combustion chamber 2 is provided on the inlet side of the main combustion chamber 1, and is installed at the center inside the main fuel injection nozzle 3. The auxiliary combustion chamber 2 is constituted by a cylindrical container, usually a cylinder, made entirely of ceramic or covered with a ceramic lining. As the ceramic, it is preferable to use, for example, silicon carbide ceramics, silicon nitride ceramics, sialon, etc.
This auxiliary combustion chamber 2 is fixed to a support plate 25 attached to the primary air supply duct 13 by, for example, a holding metal fitting 24. This support plate 25 is burnt. In addition, an auxiliary burner 5 is provided in this auxiliary combustion chamber 2, and a gas having a higher calorie than the fuel gas supplied to the main combustion chamber 1, for example, L
It is installed to burn NG, LPG, etc. as fuel.

高カロリーガスはあらかじめ燃焼用空気と一定の空気比
で混合され、副燃焼室2内に旋回するように噴射される
ように設けられている。したがって、その燃焼ガスは副
燃焼室2内で旋回し主燃焼室1側へ急速に広がるように
噴出する0例えば本実施例の場合、燃料ガスど燃焼用空
気とをバーナ内で予め混合し、その混合気体を旋回させ
て噴射する構造のバーナが採用されている。具体的には
バーナチップの噴射軸が内側から外側に向けて45゜程
度振られたバーナチップが採用されている。また、この
補助バーナ5は燃焼量の如何に拘らず高温火炎を形成す
るため、燃料噴射量に応じて燃焼用空気量が変化して一
定の空気比を自動的に取り得る構造に設けられている6
例えば本実施例の補助バーナ5の場合、燃料噴射ノズル
15とその内部中央に設置しているイグナイター(点火
装り16との間に鼓状の絞りf@17と仕切板18とか
ら成るエゼクタを設ける一方、燃料噴射ノズル15に給
気孔19を穿孔し、補助燃料ガスの速度エネルギーを利
用したエゼクタ効果によって燃焼用空気を吸引し一定の
混合比を得るように設けられている。混合比λは、通常
、最高火炎温度を得るため0.8〜1.0に設定されて
いる。尚、この副燃焼室2の出口は円錐面状に広げられ
、主燃焼室1内に火炎が噴出する際に広がり易いように
設けられている。尚、給気口19の周囲には一次空気供
給用ダクト13内を流れる燃焼用空気の吸入を容易にす
るため導入管23が設置されている。
The high-calorie gas is mixed in advance with combustion air at a constant air ratio, and is provided so as to be injected into the sub-combustion chamber 2 in a swirling manner. Therefore, the combustion gas turns in the auxiliary combustion chamber 2 and is ejected to spread rapidly toward the main combustion chamber 1.For example, in the case of this embodiment, the fuel gas and the combustion air are mixed in advance in the burner, A burner with a structure that swirls and injects the mixed gas is used. Specifically, a burner tip is used in which the injection axis of the burner tip is swung approximately 45 degrees from the inside to the outside. In addition, since this auxiliary burner 5 forms a high-temperature flame regardless of the amount of combustion, it is provided with a structure that allows the amount of combustion air to change depending on the amount of fuel injection and automatically maintain a constant air ratio. There are 6
For example, in the case of the auxiliary burner 5 of this embodiment, an ejector consisting of a drum-shaped diaphragm f@17 and a partition plate 18 is installed between the fuel injection nozzle 15 and the igniter (ignition device 16) installed in the center of the interior. At the same time, the fuel injection nozzle 15 is provided with an air supply hole 19, and combustion air is sucked in by an ejector effect using the velocity energy of the auxiliary fuel gas to obtain a constant mixture ratio.The mixture ratio λ is is normally set at 0.8 to 1.0 in order to obtain the maximum flame temperature.The outlet of this sub-combustion chamber 2 is widened into a conical shape, so that when the flame ejects into the main combustion chamber 1, An introduction pipe 23 is installed around the air supply port 19 to facilitate intake of combustion air flowing through the primary air supply duct 13.

また、この副燃焼室2の周囲には主燃料噴射ノズル3が
形成されている。この主燃料噴射ノズル3は本実施例の
場合、第3図に示すように外側から内側に向けて傾斜し
かつ円周方向に傾いた噴射口を円周上に多数設け、副燃
焼室2から噴射される補助火炎と衝突するように設けら
れている。主燃料噴射ノズル3には環状のヘッダ20が
接続され、低カロリーガス供給源例えば石炭ガス化炉か
ら供給される低カロリーガスを全周から均等に噴射させ
るように設けられている。ヘッダ20は連結管21を介
して一次空気供給ダクト11内の環状へラダ22と接続
され、ガス化炉等に接続されている。
Further, a main fuel injection nozzle 3 is formed around this sub-combustion chamber 2 . In the case of this embodiment, the main fuel injection nozzle 3 is provided with a large number of injection ports on the circumference that are inclined from the outside to the inside and in the circumferential direction, as shown in FIG. It is provided so as to collide with the auxiliary flame to be injected. An annular header 20 is connected to the main fuel injection nozzle 3, and is provided so as to uniformly inject low-calorie gas supplied from a low-calorie gas supply source, such as a coal gasifier, from the entire circumference. The header 20 is connected to an annular ladder 22 in the primary air supply duct 11 via a connecting pipe 21, and is connected to a gasification furnace or the like.

副燃焼室2に供給される高カロリーガスは、定格出力時
において総発生熱量の約10%未満、即ち低カロリーガ
スを含めた燃料全体の燃焼によって発生する総熱量に占
める割合が10%未満となる量に抑えることが好ましい
、低カロリーガス供給系と高カロリーガス供給系とは別
々に制御されており、相互に独立した二系統の燃料系統
を有する。
The high-calorie gas supplied to the auxiliary combustion chamber 2 accounts for less than about 10% of the total heat generated at rated output, that is, the proportion of the high-calorie gas supplied to the sub-combustion chamber 2 in the total heat generated by combustion of the entire fuel including low-calorie gas is less than 10%. The low-calorie gas supply system and the high-calorie gas supply system, which are preferably suppressed to a certain amount, are controlled separately, and have two mutually independent fuel systems.

尚、上述の実施例は好適な実施例の一例ではあるがこれ
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲において種々変形実施可能である9例えば、第4図
に示すように、副燃焼室2にエコノマイザ−31を形成
し、燃料ガスを予熱するような構造とすれば、着火時か
ら定格燃焼状態に杉行するまでは高カロリーガスを燃料
とし、燃焼状態が安定してからは低カロリーガスに切替
えて燃料費用の節約を図ることも可能である。
Although the above-mentioned embodiment is an example of a preferred embodiment, it is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.9For example, as shown in FIG. If the structure is such that an economizer 31 is formed in the sub-combustion chamber 2 to preheat the fuel gas, high-calorie gas will be used as fuel from the time of ignition until it reaches the rated combustion state, and the combustion state will be stable. It is also possible to save on fuel costs by switching to low-calorie gas.

以上のように構成したので、低カロリーガス例えば石炭
ガス化ガスを安定燃焼させ得る。まず、総発生熱量の1
0%未満の高カロリーガス例えばLPG若しくはLNG
を副燃焼室2に供給し、イグナイタ16によって着火す
る0次いで、主燃焼室1側に総発生熱量の90%以上の
石炭ガス化ガスを供給し、高カロリーガスの高温火炎を
火種として低カロリーガスを着火・燃焼させる。燃焼用
空気は、低カロリーガスと高カロリーガスとが主燃焼室
の上流側においてツユエルリッチ燃焼となるような空気
比の量が供給口14から供給される。
With the above configuration, low calorie gas such as coal gasification gas can be stably combusted. First, 1 of the total amount of heat generated
Less than 0% high calorie gas such as LPG or LNG
is supplied to the sub-combustion chamber 2, and ignited by the igniter 16.Next, coal gasification gas containing 90% or more of the total generated heat is supplied to the main combustion chamber 1 side, and the high-temperature flame of the high-calorie gas is used as the ignition source to generate low-calorie gas. Ignites and burns gas. Combustion air is supplied from the supply port 14 at an air ratio such that low-calorie gas and high-calorie gas are subjected to fuel-rich combustion on the upstream side of the main combustion chamber.

しかし、補助バーナ5111に供給される燃焼用空気は
エゼクタ効果によって吸入されるため、高カロリーガス
は0.8〜1.0の一定空気比であらかじめ混合されて
副燃焼室2内に旋回噴射される。したがって、副燃焼室
から噴射される火炎は高温の種火となって主燃焼室の入
口側に広がり噴出され、高温の燃焼帯域を形成する。よ
って、元来燃え難い上にツユエルリッチ燃焼状態のため
より一層燃え器くなっている低カロリーガスでも容易に
着火し、安定的に燃焼する。
However, since the combustion air supplied to the auxiliary burner 5111 is sucked in by the ejector effect, the high-calorie gas is mixed in advance at a constant air ratio of 0.8 to 1.0 and swirl-injected into the auxiliary combustion chamber 2. Ru. Therefore, the flame injected from the sub-combustion chamber becomes a high-temperature pilot flame, spreads toward the entrance side of the main combustion chamber, and is ejected, forming a high-temperature combustion zone. Therefore, even low-calorie gas, which is inherently difficult to burn and is even more combustible due to its twitch-rich combustion state, is easily ignited and stably combusted.

(発明の効果) 以上の説明より明らかなように、本発明の低カロリーガ
ス用ガスタービン燃焼器は、主燃焼室の入口側に補助バ
ーナを装備するセラミックス製副燃焼室を設けると共に
該副燃焼室の出口周囲に主燃料噴射ノズルと燃焼用空気
噴射ノズルを配置しているので、冷却用の燃焼用空気を
必要としない副燃焼室において高温の火炎を形成してそ
れを低カロリーガスの噴流の中心に配置し1.その周囲
から噴射される低カロリーガスの燃焼を容易にしかつ安
定化させる。即ち、低カロリーガスが失火したとしても
副燃焼室から噴き出している高温の種火によって再び着
火し、安定燃焼を維持する。特に、本発明の燃焼器にお
いて、副燃焼室で高カロリーガスを燃焼させるようにす
れば、着火が容易となるし、これが安定な火種となるた
め燃焼用空気の供給を少なくしてツユエルリッチ燃焼と
しNOxの発生を低く抑えることができる。しかも、2
系統の燃料系を有するなめ、同時に2系統とも燃料供給
が停止することは確立的に極めて希であり、燃料に水等
の異物が混入することによって起る失火は防止できる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, the gas turbine combustor for low-calorie gas of the present invention is provided with a ceramic sub-combustion chamber equipped with an auxiliary burner on the inlet side of the main combustion chamber, and the sub-combustion chamber is equipped with an auxiliary burner. Since the main fuel injection nozzle and combustion air injection nozzle are arranged around the chamber outlet, a high-temperature flame is formed in the sub-combustion chamber, which does not require combustion air for cooling, and is then injected into a jet of low-calorie gas. Place it in the center of 1. It facilitates and stabilizes the combustion of low-calorie gas injected from its surroundings. That is, even if the low-calorie gas misfires, it will be ignited again by the high-temperature pilot flame spewing out from the auxiliary combustion chamber, and stable combustion will be maintained. In particular, in the combustor of the present invention, if high-calorie gas is burnt in the sub-combustion chamber, ignition becomes easy and this becomes a stable ignition source, so the supply of combustion air is reduced to achieve twin rich combustion. The generation of NOx can be suppressed to a low level. Moreover, 2
It is extremely rare for fuel systems to stop supplying fuel to both systems at the same time, and misfires caused by foreign substances such as water being mixed into the fuel can be prevented.

また、本発明において、副燃焼室で燃焼させる高カロリ
ー燃焼ガスを旋回させて主燃焼室側へ噴射させるように
すれば、副燃焼室から噴射される高温火炎が主燃焼室側
において広がり主燃焼室1内の再循環流即ち保炎機構を
破壊することがない、このため燃焼が安定する。
In addition, in the present invention, if the high-calorie combustion gas combusted in the sub-combustion chamber is swirled and injected into the main combustion chamber, the high-temperature flame injected from the sub-combustion chamber will spread in the main combustion chamber and cause the main combustion. The recirculation flow in the chamber 1, ie, the flame-holding mechanism, is not destroyed, so combustion is stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の低カロリーガス用タービン燃焼器の一
実施例を示す中央M断面図、第2図は副燃焼室部分の拡
大断面図、第3図は第2図の■矢示図、第4図は池の副
燃焼室の実施例を示す概略説明図、第5図は従来のガス
タービン燃焼器の概略図である。 1・・・主燃焼室、2・・・副燃焼室、3・・・主燃料
噴射ノズル、 4・・・燃焼用空気噴射ノズル、 5・・・補助バーナ、 17.18・・・エゼクタを構成する絞り簡及び仕切り
板、 19・・・給気口。 第3図
Fig. 1 is a sectional view of the center M showing an embodiment of the low-calorie gas turbine combustor of the present invention, Fig. 2 is an enlarged sectional view of the auxiliary combustion chamber, and Fig. 3 is a view indicated by the ■ arrow in Fig. 2. , FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing an embodiment of a pond sub-combustion chamber, and FIG. 5 is a schematic diagram of a conventional gas turbine combustor. 1...Main combustion chamber, 2...Sub-combustion chamber, 3...Main fuel injection nozzle, 4...Combustion air injection nozzle, 5...Auxiliary burner, 17.18...Ejector The diaphragm and partition plate that constitute: 19...Air supply port. Figure 3

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)主燃焼室の入口側に補助バーナを装備するセラミ
ックス製副燃焼室を設けると共に該副燃焼室の出口周囲
に主燃料噴射ノズルと燃焼用空気噴射ノズルを配置した
ことを特徴とする低カロリーガス用ガスタービン燃焼器
(1) A low combustion engine characterized by having a ceramic auxiliary combustion chamber equipped with an auxiliary burner on the inlet side of the main combustion chamber, and arranging a main fuel injection nozzle and a combustion air injection nozzle around the outlet of the auxiliary combustion chamber. Gas turbine combustor for caloric gas.
(2)主燃焼室の入口側に補助バーナを装備するセラミ
ックス製副燃焼室を設けると共に該副燃焼室の出口周囲
に主燃料噴射ノズルと燃焼用空気噴射ノズルを配置し、
前記副燃焼室で高カロリーガスを燃焼させることを特徴
とする低カロリーガス用ガスタービン燃焼器。
(2) A ceramic auxiliary combustion chamber equipped with an auxiliary burner is provided on the inlet side of the main combustion chamber, and a main fuel injection nozzle and a combustion air injection nozzle are arranged around the outlet of the auxiliary combustion chamber,
A gas turbine combustor for low-calorie gas, characterized in that high-calorie gas is combusted in the sub-combustion chamber.
(3)前記主燃焼室で総発生熱量の90%以上の低カロ
リーガスを燃焼させると共に副燃焼室で総発生熱量の1
0%未満の高カロリーガスを燃焼させることを特徴とす
る請求項2記載の低カロリーガス用ガスタービン燃焼器
(3) The main combustion chamber burns low-calorie gas that accounts for 90% or more of the total generated heat, and the auxiliary combustion chamber burns 1 of the total generated heat.
The gas turbine combustor for low-calorie gas according to claim 2, characterized in that less than 0% of high-calorie gas is combusted.
(4)主燃焼室の入口側に補助バーナを装備するセラミ
ックス製副燃焼室を設けると共に該副燃焼室の出口周囲
に主燃料噴射ノズルと燃焼用空気噴射ノズルを配置し、
前記副燃焼室で高カロリーガスを燃焼させると共に該副
燃焼室内で旋回させて主燃焼室側へ噴射させることを特
徴とする低カロリーガス用ガスタービン燃焼器。
(4) A ceramic auxiliary combustion chamber equipped with an auxiliary burner is provided on the inlet side of the main combustion chamber, and a main fuel injection nozzle and a combustion air injection nozzle are arranged around the outlet of the auxiliary combustion chamber,
A gas turbine combustor for low-calorie gas, characterized in that high-calorie gas is combusted in the sub-combustion chamber, and is swirled within the sub-combustion chamber and injected toward the main combustion chamber.
(5)前記主燃焼室で総発生熱量の90%以上の低カロ
リーガスを燃焼させると共に副燃焼室で総発生熱量の1
0%未満の高カロリーガスを燃焼させることを特徴とす
る請求項4記載の低カロリーガス用ガスタービン燃焼器
(5) Burn low-calorie gas of 90% or more of the total generated heat in the main combustion chamber, and 1 of the total generated heat in the auxiliary combustion chamber.
The gas turbine combustor for low-calorie gas according to claim 4, characterized in that less than 0% of high-calorie gas is combusted.
(6)副燃焼室の補助バーナの噴射軸を当該副燃焼室の
中心軸に対して傾斜させる一方、副燃焼室の出口部を末
広がりに開口することを特徴とする請求項4記載の低カ
ロリーガス用ガスタービン燃焼器。
(6) The low calorie according to claim 4, characterized in that the injection axis of the auxiliary burner in the auxiliary combustion chamber is inclined with respect to the central axis of the auxiliary combustion chamber, and the outlet portion of the auxiliary combustion chamber is opened to widen toward the end. Gas turbine combustor for gas.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5983643A (en) * 1996-04-22 1999-11-16 Asea Brown Boveri Ag Burner arrangement with interference burners for preventing pressure pulsations

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5983643A (en) * 1996-04-22 1999-11-16 Asea Brown Boveri Ag Burner arrangement with interference burners for preventing pressure pulsations

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