JPH03105104A - ガスタービン燃料噴霧装置 - 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語における燃料噴霧装置に関
する。

〔従来の技術〕

ガスタービン燃焼器用燃料噴霧装置は，液体燃料を燃焼
器内へ噴射する燃料ノズルの中を高速で流れる空気を用
いて、液体燃料の噴霧を補助することは周知であり、タ
ービンと直結した圧縮機以外の別置圧縮機からの圧縮空
気を用いる形式はエアアシストノズルと称され、タービ
ンと直結した圧縮機からの圧縮空気を分岐するだけで用
いる形式はエアブラストノズルと称されている。従来の
液体燃料を円環状薄膜とした後にアシスト空気によって
噴霧するエアアシストノズルでは、液体燃料円環状薄膜
が燃料ノズル出口に形或された後に、その外周からアシ
スト空気を流すために、液体燃料薄膜の分裂・霧化に寄
与するアシスト空気の割合が小さく、良好な噴霧を得る
ためには、質ｉ流量で燃料流量以上のアシスト空気を要
する。一方、エアブラストノズルについては、高出力運
転中での空気流速が８０ｍ／ｓ程度であり、灯浦のよう
な低粘性液体燃料を良好に噴霧するためにも、燃料流量
のニないし三倍のブラスト空気を流している。始動、及
び、低出力運転中は空気流速が低下し、噴霧粒子が粗く
なることとブラスト空気が多いことが重なり、燃焼安定
性が低下するという欠点がある。重油のような高粘性液
体燃料を噴霧するためには高出力運転中でも空気流速が
不足しており、良好な噴霧は得られない。

始動、及び、低出力運転中の噴霧性能を向上するための
エアアシストノズル機能をエアブラストノズルに組み込
んだ燃料ノズルの例が特開昭５４−４７０１８号に開示
されており、その構造を第２図に示す。この燃料ノズル
は高出力運転中は通常のエアブラストノズルであり、始
動及び低出力運転中のみ別置圧縮機７０からの圧縮空気
を燃料ノズル中心のブラスト空気通路６工の中心に噴射
管９ｌより流し，ブラスト空気通路６１を流れる空気流
速を高めて噴霧性能を高める。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は灯油等の低粘性液体燃料だけでなく、重
油等の高粘性液体燃料をも良好に噴霧し，ガスタービン
の低出力から高出力までの全運転範囲で安定して燃焼す
るための燃料ノズルを提供する点について考慮がされて
おらず、高粘性液体燃料の噴霧性能，低出力運転破の燃
焼安定性に問題があった。

本発明の目的は広範囲の液体燃料を噴霧でき、燃焼器の
燃焼安定性を損なわないガスタービン燃料噴霧装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達或するために、本発明は燃料ノズル中心に
空気通路、その外周に環状の液体燃料通路、更に、その
外周に環状の空気通路を設け、空気通路にはタービンと
直結した圧縮機からの空気を別置圧縮機を用いて、更に
、圧縮した空気を流すように流路を設けたものである。

〔作用〕

別置圧縮機はタービンと直結した圧縮機の吐出空気を吸
気して圧縮し、燃料ノズルへ供給するので，燃料ノズル
へ供給されたアシスト空気の圧力は、タービンと直結し
た圧縮機の吐出空気が、面接、送られる燃焼器供給空気
圧力よりも常に高気であり，燃料ノズルを流れるアシス
ト空気の流速は燃料ノズル周囲から燃焼器ライナ内へ流
入する空気流速よりも大きい。この高速空気が液体燃料
噴射口の内側、及び、外側を流れるので、少ない空気で
液膜を微小粒径まで分裂させて噴霧することができる。

〔実施例〕

以下，本発明の一実施例を第１図により説明する。ガス
タービンの圧縮機１０とタービン２ｏは同一軸となって
おり、圧縮機１０の吐出空気は通路３０を通って燃焼器
４０に達し、ライナ８０の上流端に設けた空気に旋回を
与えるためのスワーラ８１や図示しない燃焼空気孔，冷
却空気孔を通ってライナ８０の中へ流入する。一方、液
体燃料は図示しない燃料ポンプによって昇圧され、燃料
配管↓００を通って燃料ノズル６０へ供給される。

燃料ノズル６０は中心に空気通路６１を設け、その外周
には液体燃料を環状薄膜にして供給する通路６２を設け
、更に、その外周には空気を環状に噴射する通路６３を
設けているので、燃料ノズル６０に供給された液体燃料
は中間の通路６２を通って薄膜を形成しつつ，ライナ８
０の中へ流れる。

アシスト空気は圧縮機１０の吐出空気を分岐して別置圧
縮機７０へ導かれ、更に、圧縮された空気は通路９０を
介して燃料ノズル６０へ供給される。

燃料ノズル６０の内部では中心の通路６１と外周の通路
６３を通ってライナ８０の中へ流れる。このアシスト空
気によって噴霧された燃料はライナ８０へ供給される圧
縮機１０からの空気と混合しつつ燃焼して高温ガスを発
生し、通路５０を通ってタービン２０へと導かれる。

本実施例によれば、始動から最大山力運転時まで、常に
、別置圧縮機で圧縮した空気を液体燃料噴霧用として流
しているので、良好な噴霧が得られる。また、空気噴霧
燃料ノズルでは空気流速が大きいほど噴霧粒子径が小さ
く、空気流量が燃料流量の三倍以下になると噴霧粒子径
が徐々に大きくなるという基本的な特性から、アシスト
空気流速を高めたことにより、アシスト空気流量を少な
くしても良好な噴霧が得られる効果がある。また、アシ
スト空気流量が増すと，燃焼器の基本性能である低出力
運転時の燃焼安定性が低下することば良く知られており
、本実施例ではアシスト空気流量を減少したことにより
、燃焼安定性を支配する燃料ノズル出口近くの燃空比が
低出力運転時に小さくなることを防ぐことができ、ガス
タービンとして必要な燃焼安定範囲を十分確保すること
ができる。

本発明の他の実施例として、燃料ノズル内部で液体燃料
薄膜を管路内面、又は、外面に形戊し，その薄膜に沿っ
てアシスト空気が流れる構造でも同様な効果が得られる
。

また、他の実施例として、液体燃料薄膜の内外を流れる
アシスト空気に旋回を与えない場合も、旋回を与えた場
合と同様な効果が得られる。

また，他の実施例として、始動時のみ大気を吸気する，
更に、別置の圧縮機からの圧縮空気をアシスト空気とし
て使用し、一定圧力以上になると別置圧縮機からの圧縮
空気に切り換える形式でも同様な効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、始動から最大出力運転時まで液体燃料
薄膜の内外をライナ内外圧力差によって流れる空気より
も高流速の空気を、常時、流すことができるので，低粘
性燃料だけでなく、高粘性燃料も良好な噴霧が得られ、
高効率燃焼を達成することができる。また、アシスト空
気流量を減少したことにより、燃焼安定性の低下を防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の一実施例の系統図、第２図は従来の系
統図である。 １０・・・圧縮機、２ｏ・・・タービン、４０・・・燃
焼器、６０・・・燃料ノズル、６１・・・空気通路，６
２・・・液体燃料通路、６３・・・空気通路、７０・・
・別置圧縮機，第１図 第２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機によつて加圧された空気中に燃料ポンプによ
   り加圧された液体燃料を霧化して供給し、燃焼させて高
   温ガスを生成するガスタービン燃焼器において、 加圧された前記液体燃料を円環状通路より供給し、その
   内周および外周から、前記圧縮機で加圧され、前記燃焼
   器に供給される空気を分流し、前記圧縮機で更に加圧さ
   れた空気を流すことによつて前記液体燃料を霧化してな
   ることを特徴とするガスタービン燃料噴霧装置。