JPH03144215A - Gas burner - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はガス燃焼器に係り、特に燃料と空気とを予め混
合して燃焼させる予混合燃焼方式のガス燃焼器に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gas combustor, and particularly to a premix combustion type gas combustor in which fuel and air are mixed in advance and combusted.
〔従来の技術〉
液化天然ガス（ＬＮＧ）等の窒素含有量の少ない気体燃
料の燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）は、燃焼用
空気中の窒素が高温雰囲気中で酸化されて生成するサー
マルＮｏｗがその大部分を占めている。サーマルＮＯｘ
の生成は温度依存性が大きく、火炎温度が高くなるにつ
れて生成量が増大し、特に１５００℃を超えると、生成
量が急激に増加することが知られている。火炎温度は燃
料と空気との混合比により変化し、燃料を完全燃焼させ
るのに過不足のない空気量すなわち理論空気量付近で燃
焼する時最も高くなる＊ Ｎ Ｏｘ発生量の抑制には、
火炎温度を低くする必要がある。火炎温度を下げるには
、燃料室内に水あるいは蒸気を吹き込んで強制的に温度
を下げる方法や、燃料と空気との混合割合を理論空気量
よりは、極端に多くしたり１反対に少なくした状態で燃
焼させる方法が提案されている。[Prior art] Nitrogen oxides (NOx) generated during the combustion of gaseous fuels with low nitrogen content, such as liquefied natural gas (LNG), are thermal compounds produced when nitrogen in the combustion air is oxidized in a high-temperature atmosphere. Now is a big part of that. Thermal NOx
It is known that the production of is highly temperature dependent, and the amount of produced increases as the flame temperature increases, and particularly when the temperature exceeds 1500°C, the amount of produced increases rapidly. The flame temperature changes depending on the mixture ratio of fuel and air, and is highest when combustion is performed with just the right amount of air to completely burn the fuel, that is, around the theoretical amount of air.* To suppress the amount of NOx generated,
It is necessary to lower the flame temperature. To lower the flame temperature, you can forcefully lower the temperature by blowing water or steam into the fuel chamber, or increase or decrease the mixture ratio of fuel and air to the theoretical air amount. A method of burning it has been proposed.
水あるいは、蒸気を吹き込む方法は、タービンの効率低
下という新たな問題が生ずる。The method of blowing water or steam creates a new problem: a reduction in turbine efficiency.
通常の燃焼装置では、火炎の安定性や逆火防止対策とし
て、燃料と空気と別個のノズルより噴出し、燃焼器内で
両者を混合して燃焼する。いわゆる、拡散火炎が使用さ
れる。しかしながら、燃料と空気とが混合する過程にお
いては、空気比（空気流量と理論空気量との比）が１付
近になる領域が存在し、ここで火炎温度は局所的に高く
なる。In normal combustion devices, fuel and air are ejected from separate nozzles, and the two are mixed and combusted in a combustor in order to stabilize the flame and prevent flashback. A so-called diffusion flame is used. However, in the process of mixing fuel and air, there is a region where the air ratio (the ratio between the air flow rate and the theoretical air amount) is around 1, and the flame temperature locally becomes high in this region.
従って、ＮＯｘ発生量の多い領域が形成されることにな
り、ＮＯｘの排出量は多くなる。Therefore, a region where a large amount of NOx is generated is formed, and the amount of NOx discharged increases.
このような拡散火炎を利用する燃焼装置に対して、理論
空気量より過剰な空気と燃料とを予め混合して燃焼器内
に噴出する予混合火炎を使用する燃焼装置がある。空気
比の高い予混合火炎では、局所的に温度の高くなる領域
の形成を防止できるため、ＮＯｘ排出量の低減を図るこ
とが可能であるが、予混合火炎は空気比が１付近で最も
安定であり、また、噴出速度を高くすると吹き消え易く
。In contrast to combustion devices that use such diffusion flames, there are combustion devices that use a premixed flame in which air and fuel in excess of the stoichiometric air amount are mixed in advance and ejected into a combustor. A premixed flame with a high air ratio can prevent the formation of regions with locally high temperatures, making it possible to reduce NOx emissions, but a premixed flame is most stable when the air ratio is around 1. Also, if the ejection speed is increased, it tends to blow out.
また低噴出速度では、火炎がノズル内に入り、逆火し易
い、ガス燃焼器では、通常５０ｍ／ｓ程度の高い噴出速
度で燃料と空気の予混合をする必要があり、このような
噴出速度の高い条件では火炎は形成され難い、従って、
燃料を分割して供給し、一部を拡散火炎形成用、残りを
予混合火炎形成用として利用し、比較的安定な拡散火炎
、あるいは、拡散火炎で生成する高温の燃焼ガスを予混
合火炎の着火用に使用する燃焼器がある（特開昭６１−
２２１２７号）この様な燃焼器では、従来の拡散火炎を
使用する燃焼器よりＮＯｘの排出量を低減することがで
きる。しかしながら、拡散火炎に使用する燃料の流速を
低減し、予混合火炎の燃料流量を増加するとＮＯｘの低
減を図れるが、予混合の割合が増加すると火炎が不安定
になり、Ｎ Ｏｘ排出量の低減には限界がある。In addition, at low jet speeds, the flame enters the nozzle and flashback is likely to occur.In gas combustors, it is necessary to premix fuel and air at a high jet speed, usually around 50 m/s. Flames are difficult to form under conditions of high
The fuel is supplied in parts, and part of it is used to form a diffusion flame and the rest is used to form a premixed flame. There is a combustor used for ignition (JP-A-61-
No. 22127) Such a combustor can reduce NOx emissions compared to a conventional combustor using a diffusion flame. However, reducing the flow rate of the fuel used in the diffusion flame and increasing the fuel flow rate of the premixed flame can reduce NOx, but increasing the premixing ratio makes the flame unstable and reduces NOx emissions. has its limits.
上記従来技術は、不安定な予混合火炎を安定化するため
に、一部、拡散火炎を形成していたため、ガス燃焼器か
ら発生するＮＯｘを低減するのには限界があった。In the above-mentioned conventional technology, a diffusion flame was partially formed in order to stabilize an unstable premixed flame, so there was a limit to reducing NOx generated from the gas combustor.
それゆえ、不安定な予混合火炎を安定化し、ガス燃焼方
式を完全予混合燃焼にすれば、ガス燃焼器から発生する
ＮＯｘを低減することができる。Therefore, by stabilizing the unstable premixed flame and changing the gas combustion method to complete premixed combustion, it is possible to reduce NOx generated from the gas combustor.
ガス燃焼方式を完全予混合燃焼にした時の問題点は、低
負荷運転時に燃料流量に比べて大量の燃焼用空気を流す
ことになるので、燃料希薄状態になり１着火しにくいこ
と、及び、高負荷運転時には供給燃料及び空気流量を増
大するために、予混合気の流速は更に高くなり、予混合
火炎が吹き消えやすいという問題点があった。The problem with completely premixed gas combustion is that during low-load operation, a large amount of combustion air is flowed compared to the fuel flow rate, so the fuel becomes lean and it is difficult to ignite. During high-load operation, the flow rate of the premixed gas becomes higher because the flow rates of supplied fuel and air are increased, resulting in a problem that the premixed flame tends to blow out.
本発明の目的は、空気比１以上の希薄な予混合気を安定
的に燃焼させるガス燃焼器を提供することにある。更に
、ガスタービンの低負荷から高負荷まで安定して希薄な
予混合気を燃焼させることが可能なガス燃焼器を供給す
ることにある。An object of the present invention is to provide a gas combustor that stably burns a lean premixture with an air ratio of 1 or more. Another object of the present invention is to provide a gas combustor that can stably burn a lean premixture from low to high gas turbine loads.
上記問題点は、空気比が１以上の希薄な予混合気を噴出
する主ノズルの周囲に、主ノズルの噴出予混合気よりも
濃い予混合気を噴出する補助ノズルを配置し、補助ノズ
ルの予混気により補助火炎を形成し、この補助火炎によ
り主ノズルから噴出する予混合気を燃焼させることによ
り解決される。The above problem is solved by arranging an auxiliary nozzle that spouts a premixture richer than the premixture ejected from the main nozzle around the main nozzle that spouts a lean premixture with an air ratio of 1 or more. This problem is solved by forming an auxiliary flame using the premixture, and using this auxiliary flame to combust the premixture jetted from the main nozzle.
更に、補助ノズルからの予混合気の噴出速度を燃焼速度
より高く、かつ、２．０ｍ／ｓ よりも小さく設定す
ることにより、補助火炎の保炎性能は更に向上する。Furthermore, by setting the ejection speed of the premixture from the auxiliary nozzle to be higher than the combustion speed and smaller than 2.0 m/s, the flame holding performance of the auxiliary flame is further improved.
また、主ノズルと補助ノズルとの間に両方のノズルから
噴出する予混合気の速度差により渦流が発生するスペー
スを設けることにより、補助火炎の安定性が増大する。Further, by providing a space between the main nozzle and the auxiliary nozzle in which a vortex is generated due to the speed difference of the premixed gas ejected from both nozzles, the stability of the auxiliary flame is increased.
本発明において、噴出速度の低い、補助火炎は高噴出速
度の予混合火炎（主火炎）の着火及び保炎用の補助火炎
として使用される。従って保炎用のパイロット火炎を形
成するための予混合気の噴出速度は、２ｍ／ｓｍ／上す
ることにより、ＮＯｘの発生を抑えて、かつ、吹き消火
を防止する。また、高噴出速度で噴出する予混合気の外
周全体を保炎用の補助火炎で囲むことにより、保炎用火
炎で発生する熱を効率良く、主火炎に伝えることができ
る。更には、主火炎用バーナと補助火炎用バーナ間を、
主火炎用予混合気と補助火炎用混合気とを噴出するバー
ナ間に、両者の噴流の速度差によって形成される渦流が
安定に形成できるだけのスペーサを設け、ここで主火炎
用の高空気比の予混合気と、高温の補助火炎からの燃焼
ガスとの混合を促進し、これにより主火炎の着火性を促
進できる。また、スペーサを設けずに、たとえば、ナイ
フェツジのような薄肉の隔壁により、主火炎と補助火炎
の分離を図る場合には、主火炎の噴流により、補助火炎
の流れが大きな影響を受け、主火炎が吹き消える条件で
は、補助火炎も消炎することが発明者らの実験で明らか
である。それゆえ、スペーサを設けることにより、主火
炎と補助火炎とが、バーナ出口近傍で直接混合せず、ス
ペーサ部で形成される渦流内で両者の一部が混合する構
成となり、補助火炎は主火炎の影響を受けずに、常時安
定に形成することができるため、火炎が安定に形成され
る流速あるいは空気比の範囲が増加する。In the present invention, the auxiliary flame with a low ejection velocity is used as an auxiliary flame for igniting and flame-holding a premixed flame (main flame) with a high ejection velocity. Therefore, by increasing the jetting speed of the premixture for forming a pilot flame for flame stabilization by 2 m/sm/, the generation of NOx is suppressed and blow-out extinguishing is prevented. In addition, by surrounding the entire outer periphery of the premixture jetting out at a high jetting speed with flame-holding auxiliary flames, the heat generated by the flame-holding flames can be efficiently transferred to the main flame. Furthermore, between the main flame burner and the auxiliary flame burner,
A spacer is provided between the burners that ejects the premixture for the main flame and the mixture for the auxiliary flame so that a vortex can be stably formed due to the speed difference between the two jets. This promotes the mixing of the premixture and the combustion gas from the high-temperature auxiliary flame, thereby promoting the ignitability of the main flame. In addition, when separating the main flame and auxiliary flame by using a thin partition wall such as a knife without providing a spacer, the flow of the auxiliary flame is greatly affected by the jet of the main flame, and the main flame The inventors' experiments have shown that under conditions where the auxiliary flame is blown out, the auxiliary flame is also extinguished. Therefore, by providing the spacer, the main flame and the auxiliary flame do not mix directly near the burner outlet, but a part of them mixes within the vortex formed by the spacer, and the auxiliary flame becomes the main flame. Since flames can be formed stably at all times without being affected by flames, the range of flow speeds or air ratios in which flames are stably formed increases.
第１図は、本発明を実施したガスタービン燃焼器の断面
図である。円筒状の外筒１０内に、同芯状に内筒２０が
配置され、外筒１０と内筒２０との間に形成された環状
の空間は図示しない圧縮機からの吐出空気を内筒の頭部
に密く空気通路１２を構成している。内筒２０の頭部に
、二重の端壁１１．１２が設けられ、内側の端壁１１に
は、第２図に示す如く、そのほぼ全面に主ノズル１４と
その周囲をとりかこむように補助ノズル１５とが開口し
ている。主ノズル１４は、外側の端壁１２側に端壁１２
を貫通して延びた筒状の予混合筒１６の右端に形成され
、予混合筒１６の圧端は、端壁１２の左側に形成した空
気室１７がら空気を取り入れる。各予混合筒１６には、
燃料供給管１８が挿入され、燃料供給管１８の端部がら
噴出した燃料は、筒１６内を流れる際、空気と混合して
予混合気を生成する。補助ノズル１５は、端壁１１と１
２の間に形成された補助予混合室３０に連通しており、
この室１８には、補助燃料調整弁４０を介して、補助燃
料が供給され、内筒の周壁面にあけられた空気孔２６か
らの空気と混合して予混合気を生成する。燃料供給管１
８は、それぞれの管に設けた止弁５０を介して、主燃料
調整弁６０に連通される。弁５０．６０は、制御器７０
からの指令により制御される。制御器７０にはガスター
ビンの負荷２回転速度信号が取り込まれる。FIG. 1 is a sectional view of a gas turbine combustor implementing the present invention. An inner cylinder 20 is arranged concentrically within a cylindrical outer cylinder 10, and an annular space formed between the outer cylinder 10 and the inner cylinder 20 allows air discharged from a compressor (not shown) into the inner cylinder. An air passage 12 is formed tightly in the head. A double end wall 11, 12 is provided at the head of the inner cylinder 20, and the inner end wall 11 has an auxiliary wall that surrounds the main nozzle 14 and its surroundings over almost the entire surface of the inner end wall 11, as shown in FIG. The nozzle 15 is open. The main nozzle 14 is connected to the end wall 12 on the outer end wall 12 side.
The pressure end of the premix cylinder 16 takes in air from the air chamber 17 formed on the left side of the end wall 12. In each premix cylinder 16,
The fuel supply pipe 18 is inserted, and when the fuel jetted out from the end of the fuel supply pipe 18 flows inside the cylinder 16, it mixes with air to generate a premixture. The auxiliary nozzle 15 is connected to the end walls 11 and 1.
It communicates with an auxiliary premixing chamber 30 formed between 2,
Auxiliary fuel is supplied to this chamber 18 via an auxiliary fuel regulating valve 40, and mixes with air from an air hole 26 formed in the peripheral wall of the inner cylinder to generate a premixture. Fuel supply pipe 1
8 is communicated with a main fuel regulating valve 60 via a stop valve 50 provided in each pipe. Valve 50.60 is connected to controller 70
Controlled by instructions from. The controller 70 receives a load 2 rotational speed signal of the gas turbine.
止弁５０は、制御器７０から開信号が与えられると、全
開し、それ以外では全閉を保っている。The stop valve 50 is fully opened when an open signal is given from the controller 70, and otherwise remains fully closed.
第１図では、止弁は４個しか示されていないが、すべて
の燃料供給管１８に設けられており、この実施例では１
９個の止弁があり、第４図に示すようにタービンの負荷
が増大するにつれて、止弁の開く個数が増大する。一方
、調整弁６０の開度は。Although only four stop valves are shown in FIG. 1, they are provided in all fuel supply pipes 18, and in this embodiment, one stop valve is provided.
There are nine stop valves, and as the load on the turbine increases, as shown in FIG. 4, the number of stop valves that open increases. On the other hand, the opening degree of the regulating valve 60 is.
タービン負荷にほぼ比例的に増大する。調整弁４０はタ
ービン負荷にかかわらず、はぼ一定の開度（約１０％）
を保っている。しかして、補助予混合室３０には、調整
弁４０を介して、常にほぼ一定量の燃料が供給され空気
孔２６からの空気と予混合されるが、空気孔２６からの
空気との混合割合は、空気比で０．８〜１．５の範囲に
あるように設定され、かつ、補助ノズル１５からの噴出
速度が、燃焼速度（０，５ｍ／ｓ）よりも大きい１．０
〜２．０ｍ／ｓの範囲になるように、ノズル１５の開口
面積を調整する。Increases approximately proportionally to turbine load. The regulating valve 40 has an approximately constant opening (approximately 10%) regardless of the turbine load.
is maintained. Therefore, a substantially constant amount of fuel is always supplied to the auxiliary premixing chamber 30 via the regulating valve 40 and is premixed with the air from the air hole 26, but the mixing ratio with the air from the air hole 26 is is set so that the air ratio is in the range of 0.8 to 1.5, and the jet velocity from the auxiliary nozzle 15 is 1.0 higher than the combustion velocity (0.5 m/s).
The opening area of the nozzle 15 is adjusted so that the speed is within the range of ~2.0 m/s.
ガスタービンの運転に際しては、まず、補助調整弁４０
を開いて、補助予混合室３０で、補助予混合気を生成す
る６次に、図示しない点火栓により、補助ノズル１５か
ら噴出する予混合気に点火する。補助予混合気の空気比
は１近傍、好ましくは、１．３ に設定されており噴出
速度も２．０ｍ／ｓ以下となっているために着火は確実
であり、着火後も安定して燃焼する。When operating the gas turbine, first, the auxiliary regulating valve 40
6 to generate an auxiliary premixture in the auxiliary premixing chamber 30.Next, the premixture jetted out from the auxiliary nozzle 15 is ignited by an ignition plug (not shown). The air ratio of the auxiliary premixture is set near 1, preferably 1.3, and the injection velocity is 2.0 m/s or less, so ignition is reliable and combustion is stable even after ignition. do.
このとき、はとんどの止弁５０は閉じているため主ノズ
ル１４からは、空気のみが噴出している。At this time, since most of the stop valves 50 are closed, only air is ejected from the main nozzle 14.
タービンの負荷信号により調整弁６０の開度が除徐に大
きくなり、止弁５０も予め定められた順序で開弁する。The opening degree of the regulating valve 60 gradually increases according to the load signal of the turbine, and the stop valve 50 also opens in a predetermined order.
すると予混合筒１６内で予混合気が生成し、主ノズル１
４より、予混合気が高速で噴出する。主ノズル１４から
噴出する予混合気は、その周囲に形成した補助火炎８０
（第３図）により着火され、主火炎９０となる。Then, a premixture is generated in the premixing cylinder 16, and the main nozzle 1
4, the premixture is blown out at high speed. The premixture jetted out from the main nozzle 14 is caused by an auxiliary flame 80 formed around it.
(FIG. 3), the main flame 90 is ignited.
止弁５０が順次開くにつれて、主ノズル１４に形成され
る火炎の数も順次増大して、定格負荷では、すべての主
ノズル１４に火炎が形成される。As the stop valves 50 sequentially open, the number of flames formed in the main nozzles 14 also increases sequentially, and at rated load, flames are formed in all the main nozzles 14.
一般に発電用のガスタービンでは、負荷０％から１００
％まで、タービンの回転速度は一定であるため、燃焼器
に供給される空気はほぼ一定である。Generally, in gas turbines for power generation, the load ranges from 0% to 100%.
%, the rotational speed of the turbine is constant, so the air supplied to the combustor is approximately constant.
したがって空気室１７より、予混合筒１６に流入する空
気量はほぼ一定である。Therefore, the amount of air flowing into the premix cylinder 16 from the air chamber 17 is approximately constant.
一方、調整弁６０を通る燃料量はタービン負荷にほぼ比
例して変るが、止弁５０の開弁個数が、燃料量に応じて
変るので、開いている止め弁１個当りの予混合筒に供給
する燃料量は、はぼ一定であり、予混合筒１６で生成さ
れる混合気の空気比は、大きく変化しない、そこで、本
実施例では、空気比が１．５以上好ましくは２．０程度
に設定しである。On the other hand, the amount of fuel passing through the regulating valve 60 changes almost in proportion to the turbine load, but the number of open stop valves 50 changes depending on the amount of fuel, so the amount of premixing cylinder per open stop valve changes. The amount of fuel to be supplied is approximately constant, and the air ratio of the mixture generated in the premix cylinder 16 does not change significantly. Therefore, in this embodiment, the air ratio is set to 1.5 or more, preferably 2.0. It is set to a certain degree.
本実施例では、補助ノズル１５の予混合気は空気比が１
近傍の保炎性の良い範囲に設定されているため、主ノズ
ル１４から予混合気が高速で噴出しても、吹き消火の恐
れがない。In this embodiment, the premixture of the auxiliary nozzle 15 has an air ratio of 1.
Since it is set within a range with good flame stability in the vicinity, even if the premixture is jetted out from the main nozzle 14 at high speed, there is no risk of blowing out the fire.
更に、主ノズル１４からの予混合気は、空気比が１．５
以上の希薄なものであっても、補助火炎により、安定に
燃焼する。Furthermore, the premixture from the main nozzle 14 has an air ratio of 1.5.
Even if it is as dilute as above, it will burn stably with the help of the auxiliary flame.
第５図は、予混合気の空気比を変えて燃焼させたときの
ＮＯｘ発生量とＨ，、Ｃｏの発生量との関係を示したも
のである、主火炎は、空気比が１．５ 以上であるため
ＮＯｘの発生量は１８１に示す如く著しく少なくなり、
Ｃｏ、Ｈｚはそれぞれ１９１，２０１に見られる如く、
はぼ零となる。Figure 5 shows the relationship between the amount of NOx generated and the amount of H, Co, generated when the air ratio of the premixture is changed and combustion is performed.The main flame has an air ratio of 1.5. Because of the above, the amount of NOx generated is significantly reduced as shown in 181,
Co and Hz are 191 and 201, respectively,
It becomes zero.
尚、当然のことなから０２は、２１１のような特性を示
す。Incidentally, as a matter of course, 02 exhibits characteristics like 211.
この特性から見ると補助ノズルの予混合気の空気比は１
に近いため、ＮＯｘの発生量は多くなるが補助火炎の燃
料比率は、定格負荷において、１０％程度であるため全
体としては、ＮＯｘの発生量は少なくなる。From this characteristic, the air ratio of the premixture of the auxiliary nozzle is 1
, the amount of NOx generated increases, but since the fuel ratio of the auxiliary flame is about 10% at the rated load, the amount of NOx generated as a whole decreases.
第６図は、主ノズルから下流方向に５閣の地点を、ノズ
ル中心から半径方向にサンプリング、プローブを移動し
、燃料ガスを採取・分析し、主火炎内部、及び補助火炎
近辺の燃焼状態を調べたものである０図かられかるよう
に、主火炎内部はほとんどＣＨ４は燃焼していないが、
補助火炎に近づ、くにつれてＣＨａは燃焼していき、補
助火炎ノズルの上方では、ＣＨａは１００％燃焼してい
る。Figure 6 shows sampling at five points in the downstream direction from the main nozzle, moving the probe in the radial direction from the nozzle center, collecting and analyzing fuel gas, and determining the combustion state inside the main flame and near the auxiliary flame. As can be seen from Figure 0, which was investigated, almost no CH4 was burned inside the main flame,
The CHa burns as it approaches the auxiliary flame, and 100% of the CHa is burned above the auxiliary flame nozzle.
つまり、補助ノズルの補助火炎から主ノズルの予混合気
への火移りが確実に行われていることが判る。In other words, it can be seen that the flame transfer from the auxiliary flame of the auxiliary nozzle to the premixture of the main nozzle is reliably performed.
本発明によれば、高空気比燃焼火炎の根元に。 According to the invention, at the root of a high air ratio combustion flame.
絶えず安定した補助火炎を形成することにより、高速燃
焼する主火炎を保炎することができる。その結果、ガス
ターン燃焼方式を完全予混合燃焼型にできるので、主火
炎用の燃料−空気混合気体の空気比を１．０ から高空
気比側に設定して希薄燃焼をおこなえば、ガスタービン
燃焼器から発生する環境汚染物質であるＮＯｘ及びＣＯ
を低減できる効果がある。By constantly forming a stable auxiliary flame, the main flame, which burns at high speed, can be flame stabilized. As a result, the gas turn combustion system can be made into a fully premixed combustion type, so if the air ratio of the fuel-air mixture for the main flame is set from 1.0 to the high air ratio side and lean combustion is performed, gas turbine combustion can be achieved. NOx and CO, which are environmental pollutants generated from
It has the effect of reducing
第１図は、本発明を実施したガスタービン燃焼器の断面
図、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は
ノズル部分の詳細断面図、第４図はタービン負荷と各弁
の開度特性図、第５図は。
予混合気の空気比とＮＯｘ、Ｃｏ、Ｈｚの関係を示す特
性図、第６図は、火炎の半径方向の燃焼ガス分析結果を
示す特性図である。
１０・・・外筒、１１，１２・・・端壁、１４・・・主
ノズル、１５・・・補助ノズル、１６・・・予混合筒、
１８・・・燃料供給管、２０・・・内筒、３０・・・補
助予混合室、４０第
１
図
０
第
図
ターごノ貝何
訣
第
図
第
図
第
図（ａ）
空気比
第
５
図（ｂ）
空気比（−）
第
図Fig. 1 is a sectional view of a gas turbine combustor in which the present invention is implemented, Fig. 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in Fig. 1, Fig. 3 is a detailed sectional view of the nozzle portion, and Fig. 4 is Figure 5 is a characteristic diagram of the turbine load and the opening degree of each valve. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the air ratio of the premixture and NOx, Co, and Hz. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the results of combustion gas analysis in the radial direction of the flame. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Outer cylinder, 11, 12... End wall, 14... Main nozzle, 15... Auxiliary nozzle, 16... Premix cylinder,
18... Fuel supply pipe, 20... Inner cylinder, 30... Auxiliary premixing chamber, 40 No. 1 Fig. 0 Fig. What is the secret of the targo shell Fig. Fig. Fig. (a) Air ratio No. 5 Figure (b) Air ratio (-) Figure
Claims (1)
た副ノズルを有するガス燃焼器において、前記主ノズル
に理論空気量より過剰の空気を含む希薄燃料の主予混合
気を供給する手段と、前記補助ノズルには前記主ノズル
に供給する予混合気より空気比の小さい補助予混合気を
供給する手段を有することを特徴とするガス燃焼器。 ２、前記補助ノズルからの予混合気の噴出速度は該予混
合気の燃焼速度よりも大きく、２．０ｍ／ｓ以下になる
ように設定されたことを特徴とする請求項１記載のガス
燃焼器。[Claims] 1. In a gas combustor having a main nozzle and a sub-nozzle arranged adjacent to the main nozzle, the main nozzle contains a main preservative of lean fuel containing air in excess of the theoretical air amount. A gas combustor comprising: means for supplying a mixture; and means for supplying an auxiliary premixture to the auxiliary nozzle, the air ratio of which is lower than that of the premixture supplied to the main nozzle. 2. The gas combustion according to claim 1, wherein the ejection velocity of the premixture from the auxiliary nozzle is set to be greater than the combustion velocity of the premixture and 2.0 m/s or less. vessel.
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| JP2247477A JP2544515B2 (en) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Gas combustor |
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| JP (1) | JP2544515B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000046332A (en) * | 1998-07-27 | 2000-02-18 | Asea Brown Boveri Ag | Method and system for operating gas turbine with gaseous fuel |
| JP2007232234A (en) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Hitachi Ltd | Combustion device, combustion method of combustion device, and remodeling method of combustion device |
| CN109556927A (en) * | 2018-12-26 | 2019-04-02 | 南京理工大学 | The sampler and method of mercury in a kind of high-temperature flue gas |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57192728A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-26 | Hitachi Ltd | Fremixing combustion method of gas turbine and device thereof |
| JPS5857656A (en) * | 1981-09-30 | 1983-04-05 | Toshiba Corp | Switching device of control loop |
| JPS6224274A (en) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Fuji Xerox Co Ltd | Multi-colored recording method |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP2247477A patent/JP2544515B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57192728A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-26 | Hitachi Ltd | Fremixing combustion method of gas turbine and device thereof |
| JPS5857656A (en) * | 1981-09-30 | 1983-04-05 | Toshiba Corp | Switching device of control loop |
| JPS6224274A (en) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Fuji Xerox Co Ltd | Multi-colored recording method |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000046332A (en) * | 1998-07-27 | 2000-02-18 | Asea Brown Boveri Ag | Method and system for operating gas turbine with gaseous fuel |
| JP2007232234A (en) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Hitachi Ltd | Combustion device, combustion method of combustion device, and remodeling method of combustion device |
| CN109556927A (en) * | 2018-12-26 | 2019-04-02 | 南京理工大学 | The sampler and method of mercury in a kind of high-temperature flue gas |
| CN109556927B (en) * | 2018-12-26 | 2024-05-17 | 南京理工大学 | Sampling device and method for mercury in high-temperature flue gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2544515B2 (en) | 1996-10-16 |
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