JPH0331612A - ガスタービン燃焼器用予混合器 - 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おける予混合器、並びに
、その整流装置に関する。

〔従来の技術〕

ガスタービン燃焼器から発生するＮ　Ｏｘを抑制する。

いわゆる、低Ｎｏχガスタービン燃焼器として、従来か
ら予混合型燃焼器が研究、開発されている。代表的な予
混合型燃焼器の例として、ニー・ニス・エム・ニー、８
６−ジー・チー２６３（２９８６年）（ＡＳＭＥ　　８
６−ＧＴ−２６３（１９８６））において、旋回羽根を
用いた予混合器の火炎安定性や燃焼排出物特性が論じら
れている。また、他の例として、第１４回ガスタービン
定期講演論文集（１９８６）ＰＰ５１〜５６に拡散燃焼
と予混合燃焼を組み合せた二段燃焼方式が論じられてい
る。従来装置の具体的例を第１図に示す、燃焼器は燃焼
器ライナ１と尾筒２より構成され、燃焼器ライナ１の頭
部には中心部に補助燃料ノズル８を有する予混合器３が
取付けられてあり、燃焼器は外筒９とエンドカバー１０
により格納されている。かかる構成において、圧縮機デ
イフユーザ１１より吐出された高圧空気１００は一部燃
焼器ライナ１゛の冷却及びガス温度の調整用（図示せず
）として燃焼室１２へ流入し、残りは燃焼用空気１００
′として予混合器３へ入り、予混合器３の入口部に取付
けられた燃料ノズル７から供給される予混合燃料１０１
と混合し、予混合気流１０３として燃焼室１２へ供給さ
れる。このような燃焼器構造では、ガスタービン高負荷
運転時は予混合気の燃料濃度を火炎の安定性が保て、か
つ、未燃分が増加しない限界近くの薄い条件で燃焼させ
ることにより、Ｎ　Ｏｘを抑制するものである。また、
補助燃料はガスタービンの起動用、ないしは、低負荷時
の予混合火炎の安定化のために作動させるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は低ＮＯｘを最大限達成するために、ガス
タービンの定格負荷条件で火炎の安定性が保て、かつ、
未燃分が増加しない限界近くの燃料希薄条件に設定され
るので、部分負荷では予混合火炎の安定性が低下し、振
動燃焼が発生したり、未燃分の濃度が著しく高くなる問
題がある。一方、パイロット炎の作動域を広くすると、
この間、パイロット火炎からのＮ　Ｏｘが高くなる課題
がある。

これらの予混合火炎そのものがもつ安定燃焼範囲が狭い
という課題に対して、従来から予混合器に流入する燃焼
用空気量を燃料流量に対して概略比例的に調節する方法
が検討されている。具体的には、予混合器の空気流入面
積を機械的に変化させることにより、燃料流量に適した
予混合燃焼用空気の流入量を調節するものである。この
従来技術では、予混合器の空気流入面積を可変とするこ
とにより、空気の流速分布等の流れ特性が変化し、これ
による燃料と空気の混合の一様性が悪くなりＮ　Ｏｘが
高くなったり、混合気流の偏流等の発生により、火炎の
安定性が低下するなどの点に対する考慮がなされておら
ず、予混合空気量を可変とした割には前述したように予
混合火炎の安定燃焼範囲が十分には広く取れないとか、
未燃分の濃度が高いという問題があった。

本発明の目的は、このような予混合器内での空気量調節
に伴う空気流の偏流を防止し、予混合器流入空気面積に
よらず、予混合気の均一性を保ち、ガスタービンのより
広い作動域にわたって低Ｎ　Ｏｘ燃焼が可能な予混合器
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、予混合器の空気流路部内
に整流装置を設置し、予混合器の流入空気面積が変化し
ても予混合器内の空気流れを一様に保つようにしたもの
である。

【作用〕

予混合器内の空気流路部内に整流装置を設けることによ
り、空気流れの整流が促進され、予混合器の空気流入面
積が変化しても、常に空気流の一様性が保たれるのを、
予混合器内での燃料と空気の混合の一様性や予混合出口
での混合気の流動特性を好ましい設計条件に保つことが
できる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第２図、第３図により説明す
る。第２図は本発明の一実施徊を示す予混合器を含む燃
焼器頭部の断面を示す、予混合器３は燃焼器ライナ１の
上流側に設置されている。

予混合器３は、燃焼器軸方向に延びる外周壁４と内周壁
５により区画された環状流路で形成され、上流端は燃焼
器軸方向に平行な面で予混合空気が流入する流入口を形
成し、下流端は燃焼室１２に開口し、環状流路内には予
混合燃料１０１を供給する燃料噴射孔１６を持つ燃料ノ
ズル７が同一円周上に複数本取付けられており、また、
燃料噴射孔１６の上流側に環状の整流板が設けられてい
る。

更に、予混合器の上流端部の流入口の外周には、エンド
カバー１０を介して油圧駆動装置１５によって燃料器軸
方向に移動されるスライドリング１４が取り付られてお
り、これにより流入口の開口面積が調節されるようにな
っている。また、予混合器３の内周部には、起動時、及
び、低負荷運転時に作動する補助バーナノズル８が設置
されており、補助燃料１０２を噴射する燃料噴孔１７が
ノズル先端に開口している。第３図は、第２図の■−■
矢視断面を示す図である。かかる構成において、ガスタ
ービンの起動から低負荷運転時は補助バーナノズル８か
ら噴射される補助燃料１０２による拡散燃焼により運転
される。所定負荷以上になると予混合燃料１０１が供給
され、補助バーす火炎により着火、燃焼する。負荷の増
大とともに予混合燃料１０１は増大され、補助燃料は減
少され、所定負荷以上は予混合燃料１０１のみで運転さ
れる。この間、予混合器の流入口の面積はスライドリン
グ１４により、予混合燃料１０１と予混合燃焼空気１０
０′の流量比がほぼ一定となるように開口面積が調節さ
れる。この時、予混合空気１００′は、予混合器環状流
路内に設けられた整流板１３によって整流されるので、
特に入口面積な絞り込まれた条件でも、流れの一様性が
保て、従って、予混合器出口の燃料濃度分布と流速分布
の一様性が保てる。

本発明によれば、スライドリング１４の開度によらず予
混合空気の一様性が保て、燃料と空気の均一な混合が促
進され、予混合器１０３を燃焼室１２内へ、流速分布、
濃度分布が−様なかたちで供給できるので、予混合燃焼
の作動域が拡大でき、低ＮＯｘ燃焼域を拡大でき、未燃
分や燃焼振動の発生を抑制することができる。

（発明の効果〕 本発明によれば、広範囲で安定な予混合燃焼が行なえる
ため、燃焼振動が低く、未燃分の発生が少ない低Ｎ　Ｏ
ｘ性能に優れた予混合燃焼器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の燃焼器軸と直交する而の断
面図、第２図は、第１図のロー■矢視断面図、第３図は
従来の断面図である。 １・・・燃焼器ライナ、３・・・予混合器、７・・・燃
料ノズ第２図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機から吐出する空気の一部を取り入れる空気流
   入部と燃料と空気との予混合物を燃焼室へ供給するため
   の流出部とを設け、その間を区画された流路で形成し、
   前記流路内に前記燃料を供給する手段を備えた予混合器
   であり、前記空気流入部の面積を可変とすることにより
   流入空気量を調節する予混合器において、 前記空気流入部と燃料供給手段の間の流路内に整流手段
   を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器用予混合
   器。