JPH04136603A - Burner and combustion equipment - Google Patents

Burner and combustion equipment

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JPH04136603A
JPH04136603A JP25640490A JP25640490A JPH04136603A JP H04136603 A JPH04136603 A JP H04136603A JP 25640490 A JP25640490 A JP 25640490A JP 25640490 A JP25640490 A JP 25640490A JP H04136603 A JPH04136603 A JP H04136603A
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combustor
fuel
boiling point
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啓信 小林
Shigeru Azuhata
茂 小豆畑
Masayuki Taniguchi
正行 谷口
Tadataka Murakami
村上 忠孝
Kiyoshi Narato
清 楢戸
Michio Kuroda
黒田 倫夫
Satoshi Tsukahara
聰 塚原
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the attachment of the liquid fuel to the inner walls of a combustion chamber, atomize the liquid fuel, and reduce NOx by forming a straight flow in the periphery of the swirl flows and spraying liquid fuel in the form of a film to the boundary between the swirl flows and the straight flow. CONSTITUTION:The liquid fuel is preheated by a preheater 70 and goes through a fuel distributor 76, fuel supply pipe 47, and fuel reservoir 46, and is supplied to the inner circumferential face on the upstream side of an inner cylinder. The combustion air that flows into the inner cylinder 45 forms swirl flows in the inner cylinder 45 by a swirler 50 and presses the liquid fuel supplied to the inner circumferential face of the inner cylinder 45 on to the inner cicumferential face to form the fuel into a film. Since the diameter of the inner circumferential face of the inner cylinder 45 is extended as it goes to the downstream side, the thickness of the fuel in the film shape becomes thinner as it goes to the downstream. The liquid fuel that reaches the downstream end of the inner cylinder 45 is blown out to the boundary face between the swirl flow formed in the inner cylinder 45 and the straight flow formed between the inner cylinder 45 and the outer cylinder 41, and atomized by receiving the shearing force generated by the actions of the swirl flows and the straight flow.

Description

【発明の詳細な説明】 3.1[産業上の利用分野] 本発明は、液体燃料を予蒸発させ燃焼用空気と予混合さ
せて燃焼させる燃焼器、これを備えている燃焼設備、お
よび燃焼方法に関する。
Detailed Description of the Invention 3.1 [Field of Industrial Application] The present invention provides a combustor that prevaporizes liquid fuel, premixes it with combustion air, and combusts it, a combustion equipment equipped with the same, and a combustion Regarding the method.

3.2[従来の技術] 3.2.1  液体燃料の予混合燃焼 ガスタービン燃焼器の負荷を高めるために、最近は、液
体燃料を気化させ(予蒸発)空気と予め混合(予混合)
し、同一のノズルから噴出する予蒸発予混合燃焼が用い
られつつある。予混合燃焼を用いることによる利点は、
主として次の2点である。1つは、予混合燃焼を用いる
と燃焼の反応領域をノ」〜さくすることができる。つま
り、火炎を短くすることができ、高負荷燃焼が可能であ
る。
3.2 [Prior Art] 3.2.1 Premixing of Liquid Fuel In order to increase the load on the combustion gas turbine combustor, recently, liquid fuel has been vaporized (prevaporization) and mixed with air (premixing) in advance.
However, prevaporizing and premixed combustion in which fuel is ejected from the same nozzle is being used. The advantages of using premixed combustion are:
There are two main points: First, the use of premixed combustion can reduce the reaction area of combustion. In other words, the flame can be shortened and high-load combustion is possible.

もう1つは、燃料希薄予混合燃焼法を採用することによ
り、N Ox排出量が低減されることである。
Another is that NOx emissions are reduced by employing a lean fuel premix combustion method.

一方、予混合燃焼と異なる燃焼方式として、空気と燃料
とを異なるノズルから噴出する拡散燃焼がある。この燃
焼方法では、たとえ燃料が希薄の条件で燃焼させても燃
焼室内での燃料と空気との混合過程において、燃料と空
気の混合気に対する理論空気量の割合(以下、空気比と
称する)が1付近になる領域が必ず存在する。空気比1
付近の火炎温度は高く、このため、NOxの低減が一般
に困難であるとされる。
On the other hand, as a combustion method different from premix combustion, there is diffusion combustion in which air and fuel are ejected from different nozzles. In this combustion method, even if the fuel is burned under lean conditions, the ratio of the theoretical amount of air to the mixture of fuel and air (hereinafter referred to as the air ratio) is maintained during the mixing process of fuel and air in the combustion chamber. There is always a region where the value is close to 1. air ratio 1
The flame temperature in the vicinity is high, and therefore it is generally considered difficult to reduce NOx.

これに対して、空気比が高い予混合燃焼、即ち過剰の空
気と燃料とを予め混合して燃焼する予混合燃焼法では、
全ての燃焼領域で燃料が希薄な燃焼条件のもとで燃焼す
るためNOxの低減が容易である。このような希薄予混
合燃焼法は、ガスタービンの燃焼器などで採用されつつ
ある(例えば特公昭62−35016)。
On the other hand, in premix combustion with a high air ratio, i.e., the premix combustion method in which excess air and fuel are mixed in advance and combusted,
Since fuel is burned under lean combustion conditions in all combustion regions, NOx can be easily reduced. Such a lean premix combustion method is being adopted in gas turbine combustors and the like (for example, Japanese Patent Publication No. 35016/1983).

一般的に、液体燃料で予混合燃焼を実現するために、液
体燃料を噴震化するアトマイザと噴霧化した液体燃料を
蒸発させるための蒸発室とを有する予混合燃焼バーナを
設けている(ガスタービン学会誌、第16巻第64号4
7〜55ページ)。
Generally, in order to achieve premix combustion with liquid fuel, a premix combustion burner is provided that has an atomizer that atomizes the liquid fuel and an evaporation chamber that evaporates the atomized liquid fuel (gas Turbine Society Journal, Volume 16, No. 64, 4
(pages 7-55).

この予混合燃焼バーナには、燃料の蒸発を速めるための
微細な噴霧粒子の形成と、噴霧粒子と空気を混合し均質
な予蒸発予混合気の形成が要求される。
This premix combustion burner is required to form fine atomized particles to speed up the evaporation of fuel, and to mix the atomized particles with air to form a homogeneous pre-evaporation premixture.

要求される条件のうち、少なくとも微細な噴霧粒子の形
成が可能な予混合燃焼バーナとしては、例えば、第10
図に示すようなものがある(プログレッシブエネルギコ
ンパッションサイエンス;Prog、Energy C
ombust。
Among the required conditions, as a premix combustion burner capable of forming at least fine atomized particles, for example, the 10th
There are things like the one shown in the figure (Progressive Energy Compassion Science; Prog, Energy C
ombust.

Sci、第6巻233〜261ページ)。Sci, Vol. 6, pp. 233-261).

これは、空気流路1中に、内周面に液体燃料が供給され
る内筒2を設け、さらに内筒2内に下流に向かうにつれ
て拡径となるビントール5を設けたものである。内筒2
の下流側の内周は、下流に向かって次第に拡径となるブ
レフィルミングサーフエース3が形成されている。
This is provided with an inner cylinder 2 on the inner circumferential surface of which liquid fuel is supplied in an air flow path 1, and a bottle 5 whose diameter increases toward the downstream side within the inner cylinder 2. Inner cylinder 2
On the inner periphery of the downstream side, a breaming surf ace 3 is formed whose diameter gradually increases toward the downstream.

内筒2内を直進してきた空気は、液体燃料を膜状化して
、アトマイシングリップ4へ導く。アトマイシングリッ
プ4に至った膜状の液体燃料は、内筒2内を通ってきた
空気により、アトマイシングリップ4から外周側へ噴出
すると同時に、内筒2の外側を直進してきた空気によっ
て剪断され、微細化される。
The air that has gone straight through the inner cylinder 2 turns the liquid fuel into a film and guides it to the atomycin grip 4. The film-like liquid fuel that has reached the atomycin grip 4 is ejected from the atomycin grip 4 to the outer circumferential side by the air that has passed through the inner cylinder 2, and at the same time is sheared by the air that has gone straight through the outside of the inner cylinder 2. , is refined.

微粒化性能並びに噴霧の分散特性はビントール5形状に
依存している。これは、内筒2の外側を直進してきた空
気に対する、液体燃料が噴出する角度が、ビントール5
の形状で決定するためである。
The atomization performance as well as the dispersion properties of the spray depend on the Vintol 5 shape. This means that the angle at which the liquid fuel is ejected relative to the air that has passed straight through the outside of the inner cylinder 2 is
This is because it is determined by the shape of .

3.2.2  液体燃料の予熱 空気は圧縮機で断熱圧縮され約270から350度に昇
温される。蒸発室では、微細化された噴霧粒子が燃焼用
空気で加熱され蒸発する。このとき、燃焼器の安定運転
のために、噴霧粒子の自発火を防ぐ必要がある。そのた
め、蒸発室内における噴霧粒子の滞留時間は、自発火時
間以下である必要があり、実用条件の蒸発室内滞留時間
は、一般的に、約4 m5ec以下であることが望まし
いとされている。
3.2.2 Preheating liquid fuel Air is adiabatically compressed by a compressor and heated to approximately 270 to 350 degrees. In the evaporation chamber, the finely divided atomized particles are heated with combustion air and evaporated. At this time, for stable operation of the combustor, it is necessary to prevent spontaneous ignition of the spray particles. Therefore, the residence time of the sprayed particles in the evaporation chamber must be less than the spontaneous ignition time, and it is generally said that the residence time in the evaporation chamber under practical conditions is preferably about 4 m5ec or less.

一方、単に、噴霧粒子の滞留時間を自発火時間以内にす
ると、噴霧粒子が蒸発せずに燃焼室に供給されるために
、NOxの低減を図ることができない。
On the other hand, if the residence time of the spray particles is simply made shorter than the self-ignition time, the spray particles will be supplied to the combustion chamber without being evaporated, making it impossible to reduce NOx.

そこで、自発火時間以内の滞留時間で、噴霧粒子を蒸発
させるためには、噴霧粒子径を小さくすることが重要で
ある。しかし、噴震粒子径の低減には限界が有る。この
限界は、一般に、噴震体積の総和を噴霧表面積の総和で
除した値、いわゆる、ザウタ平均粒径で約40μmであ
る。したがって、噴震の蒸発を速めるためには、噴震粒
子の微粒化に加えて、さらに他の方法で噴震粒子の蒸発
を促進させる必要がある。
Therefore, in order to evaporate the spray particles within a residence time that is less than the spontaneous ignition time, it is important to reduce the diameter of the spray particles. However, there is a limit to the reduction of eruption particle size. This limit is generally the sum of the ejected volumes divided by the sum of the spray surface areas, the so-called Sauter mean particle diameter of about 40 μm. Therefore, in order to speed up the evaporation of the eruption particles, in addition to atomizing the eruption particles, it is necessary to promote the evaporation of the eruption particles using other methods.

この方法としては、液体燃料を予熱する方法が考えられ
る。
A possible method for this is to preheat the liquid fuel.

液体燃料の予熱は、重油焚きボイラで一般に用いられて
いる。しかし、これは、常温゛で固化した低品位の重質
油を約80℃まで昇温しで流動化させて、配管輸送を可
能にならしめるためのものである。つまり、重油焚きボ
イラーでの液体燃料の予熱は、噴霧粒子の蒸発を促進さ
せるものではない。
Liquid fuel preheating is commonly used in heavy oil fired boilers. However, this is to raise the temperature of low-grade heavy oil that has solidified at room temperature to about 80°C to fluidize it and make it possible to transport it through pipes. In other words, preheating liquid fuel in a heavy oil-fired boiler does not promote the evaporation of spray particles.

噴震粒子の蒸発を促進させるための予熱に関しては、例
えば、特公昭55−14325号公報に記載されている
ものがある。この方法は、液体燃料を噴出雰囲気におけ
る沸点以上まで予熱した後に、細孔より蒸発室内に噴出
させるものである。
Regarding preheating to promote evaporation of seismic particles, for example, there is a method described in Japanese Patent Publication No. 14325/1983. In this method, the liquid fuel is preheated to a temperature higher than the boiling point in the ejection atmosphere, and then ejected into the evaporation chamber through the pores.

細孔より噴出した燃料は、噴出雰囲気で、いわゆる減圧
沸騰現象を生じ、このときの体積膨張により微粒化する
と共に、蒸発する。
The fuel ejected from the pores causes a so-called reduced-pressure boiling phenomenon in the ejection atmosphere, becomes atomized due to volume expansion at this time, and evaporates.

3.2.3燃焼中間生成物質の処理 ガスタービンの燃焼排出物の中で、現在はNOx、Co
が環境汚染物質として規制の対象となっており、その排
出基準を満足させるために適切な燃焼器および脱硝装置
を設置している。しかし、例えば、アルデヒドなどの燃
焼中間生成物質は、規制の対象となっておらず、はとん
ど処理されていないのが現状である。
3.2.3 Treatment of combustion intermediates Currently, NOx, Co
is subject to regulation as an environmental pollutant, and appropriate combustors and denitrification equipment are installed to meet the emission standards. However, for example, combustion intermediate products such as aldehydes are not subject to regulations and are currently not treated.

3.3[本発明が解決しようとする問題点]3.3.1
  液体燃料の予混合燃焼 前述したようなアトマイザは、少ない圧力損失で液体を
微細化するため、ガスタービンのような大量の空気で燃
焼させる燃焼器のアトマイザとして利用されている。
3.3 [Problems to be solved by the present invention] 3.3.1
Premixed Combustion of Liquid Fuel The atomizer as described above is used as an atomizer in a combustor that burns with a large amount of air, such as a gas turbine, because it atomizes the liquid with little pressure loss.

しかし、蒸発室のような狭い空間に噴霧粒子を供給する
には、小さな噴霧角で微細な噴震を空気と混合させて供
給する必要がある。小さな噴霧角を得るためには、ビン
トールの広がり角を小さくする必要があるが、広がり角
度の小さなビントールでは、内周側と外周側の空気の接
触による剪断力が弱まり、良好な微細噴霧を供給しえな
くなる。
However, in order to supply atomized particles to a narrow space such as an evaporation chamber, it is necessary to supply fine jets mixed with air at a small spray angle. In order to obtain a small spray angle, it is necessary to reduce the spread angle of the bottle, but with a small spread angle, the shearing force caused by the contact between the air on the inner and outer sides is weakened, providing a good fine spray. I can't do it anymore.

微細な噴霧が供給できなければ、蒸発室での噴霧粒子の
蒸発時間は、噴霧粒子径の二乗に比例するため、蒸発に
要する時間は増大し、液体燃料は予蒸発予混合状態を達
成することなく燃焼空間へ供給されてしまう。予蒸発予
混合燃焼が達成できなければ、必然的に低NOx燃焼も
達成できなくなる。
If a fine spray cannot be supplied, the evaporation time of the spray particles in the evaporation chamber is proportional to the square of the spray particle diameter, so the time required for evaporation will increase, and the liquid fuel will not be able to achieve the pre-evaporation and premixing state. It ends up being supplied to the combustion space. If preevaporation and premix combustion cannot be achieved, low NOx combustion will inevitably also not be achieved.

また、噴霧角を大きくすると、噴霧粒子は蒸発室の内壁
に付着する。蒸発室の内壁に付着したものは、気化しづ
らく、液体燃料の蒸発は阻害される。このため、低NO
x燃焼に好適な予蒸発予混合燃焼を達成し得なくなる。
Furthermore, when the spray angle is increased, the spray particles adhere to the inner wall of the evaporation chamber. Anything that adheres to the inner wall of the evaporation chamber is difficult to evaporate, and evaporation of the liquid fuel is inhibited. For this reason, low NO
Preevaporation and premix combustion suitable for x-combustion cannot be achieved.

さらに、噴霧角を大きくすると、噴霧粒子の微細化は図
れるが、膜状化して平面的に広がった液体燃料を3次元
空間内に均一に拡散させることは、非常に難しい。
Further, by increasing the spray angle, it is possible to make the spray particles finer, but it is very difficult to uniformly diffuse the liquid fuel, which has formed into a film and spread in a plane, in a three-dimensional space.

このように、従来の技術では、液体燃料を微細化し、さ
らにこれを蒸発室内に均一に拡散することは難しく、十
分にN Oxの低減を図ることができないという問題点
がある。
As described above, in the conventional technology, it is difficult to make the liquid fuel fine and further diffuse it uniformly into the evaporation chamber, and there is a problem in that it is not possible to sufficiently reduce NOx.

3゜3.2  液体燃料の予熱 一般的に、液体燃料の配管内での沸騰は、燃料の安定供
給のために避けなければならない。
3゜3.2 Preheating of liquid fuel In general, boiling of liquid fuel in piping must be avoided to ensure a stable supply of fuel.

しかし、従来の燃料の予熱方法では、液体燃料を噴出雰
囲気における沸点以上まで予熱するために、液体燃料の
配管内で燃料が沸騰し、安定した予混合燃焼を実現でき
ないという問題点がある。
However, in the conventional fuel preheating method, since the liquid fuel is preheated to a temperature higher than the boiling point in the ejection atmosphere, the fuel boils in the liquid fuel piping, making it impossible to achieve stable premix combustion.

特に1発電用ガスタービンの燃焼器のように、電力需要
に対応させて負荷変動させる必要があるものでは、負荷
変動、つまり、燃料の供給量を変化させるごとに、液体
燃料の配管内圧力が変化して、配管内で燃料が沸騰する
可能性が高い。
In particular, in devices such as the combustor of a gas turbine for power generation, where the load must be varied in response to electricity demand, the pressure in the liquid fuel pipe increases as the load fluctuates, that is, the amount of fuel supplied changes. There is a high possibility that the fuel will boil in the pipes.

また、単一組成の液体燃料では沸点が明確に定義できる
が、一般に使用される液体燃料は複数組成の物質の混合
体であるため沸点を明確に定義できない。そのため、例
えば、各組成物質の平均値を液体燃料の沸点とした場合
には、この平均値よりも沸点温度の低い組成物質が配管
内で沸騰してしまう可能性が高い。
Further, although the boiling point of a liquid fuel having a single composition can be clearly defined, the boiling point cannot be clearly defined for liquid fuels commonly used because they are a mixture of substances having multiple compositions. Therefore, for example, if the average value of each composition substance is taken as the boiling point of the liquid fuel, there is a high possibility that the composition substance having a boiling point temperature lower than this average value will boil in the pipe.

一方、液体燃料の温度をある程度上げなければ、噴霧粒
子の粒子径が大きくなる上に、沸点までの温度差が大き
いために、燃焼室内には燃料が蒸発していない状態で供
給されることになる。
On the other hand, if the temperature of the liquid fuel is not raised to a certain degree, the particle size of the spray particles will increase and the temperature difference between the boiling point and the boiling point will be large, so the fuel will be supplied into the combustion chamber in an unevaporated state. Become.

また、燃焼器に供給される燃料は、しばしばその種類を
変えることがある。一般に燃料はタンクから供給する。
Additionally, the type of fuel supplied to the combustor often changes. Generally, fuel is supplied from a tank.

種類のことなる燃料をタンクへ加えると、燃料は数時間
から数日経て始めて新しい燃料に置き変わる。この間、
燃料性状、特に沸点は変化するため、一定温度で運転す
ると配管内部で沸騰する危険性を有する。
When different types of fuel are added to a tank, the fuel is replaced with new fuel only after several hours or days. During this time,
Since the fuel properties, especially the boiling point, change, there is a risk of boiling inside the pipes if the fuel is operated at a constant temperature.

前述したように、蒸発室内に噴霧した液体燃料を自発火
時間以内の滞留時間で蒸発させるために、液体燃料を適
切な温度に管理することが望ましい。
As described above, in order to evaporate the liquid fuel sprayed into the evaporation chamber within a residence time within the spontaneous ignition time, it is desirable to control the liquid fuel at an appropriate temperature.

一方、燃焼器は、コストや運用上の理由から、多種多様
の燃料を燃焼できることが望ましい。
On the other hand, it is desirable for a combustor to be able to burn a wide variety of fuels for cost and operational reasons.

しかしながら、従来の燃焼設備では、予め定められてい
る温度にしか燃料を加熱することができないために、多
種多様の燃料を燃焼させることができないという問題点
がある。
However, conventional combustion equipment has a problem in that it cannot burn a wide variety of fuels because it can only heat fuel to a predetermined temperature.

3.3.3燃焼中間生成物質の処理 前述したように、燃焼排出物の中でもNOx、C○は、
環境規制の対象となっており、これに対する種々の対策
が取られているが、NOx、C○以外で燃料の酸化過程
で生成する未反応中間物質は、微量生成物として規制の
対象になっていないために、これまでは何等対策が施さ
れなし)のが現状である。
3.3.3 Treatment of combustion intermediates As mentioned above, among the combustion emissions, NOx and C○ are
They are subject to environmental regulations, and various measures have been taken to address them, but unreacted intermediate substances other than NOx and C○ that are generated during the oxidation process of fuel are subject to regulations as trace products. The current situation is that no countermeasures have been taken so far.

しかしながら、微量生成物といえども環境へ及ぼす影響
を過小評価できない。燃焼中間生成物質は、メタノール
等のアルコール系燃料の燃焼時に特に問題になる。アル
コール系燃料の燃焼、即ち、酸化反応は、アルデヒド等
のカルボキシル基を有する中間生成物を経由し、炭素酸
化物と水に変化する。しかし、アルデヒド等の中間生成
物はそれ自体が安定に存在できることとも相まって、燃
焼反応が不十分に行われると燃焼器系外へ排出される。
However, even if the amount of the product is small, the impact on the environment cannot be underestimated. Combustion intermediates are a particular problem when burning alcohol-based fuels such as methanol. The combustion of alcohol-based fuel, that is, the oxidation reaction, changes into carbon oxides and water via intermediate products having carboxyl groups such as aldehydes. However, since intermediate products such as aldehydes can exist stably by themselves, if the combustion reaction is insufficiently performed, they are discharged from the combustor system.

このような中間生成物は、燃焼器の後流に設置されてい
る脱硝装置等の既存の環境装置では十分に処理すること
ができないとうい問題点がある。
There is a problem in that such intermediate products cannot be sufficiently treated with existing environmental equipment such as denitrification equipment installed downstream of the combustor.

3.3.4  発明の目的 本発明は、以上のような従来の問題点について着目して
なされたものである。
3.3.4 Purpose of the Invention The present invention has been made by focusing on the above-mentioned conventional problems.

本発明の第1の目的は、液体燃料においても、安定した
予混合燃焼を確保しつつ、NOxを低減することができ
る燃焼器、ガスタービン設備、燃焼設備、燃焼方法、お
よび液体燃料の予熱方法を提供することにある。
A first object of the present invention is to provide a combustor, gas turbine equipment, combustion equipment, combustion method, and liquid fuel preheating method that can reduce NOx while ensuring stable premix combustion even in liquid fuel. Our goal is to provide the following.

本発明の第2の目的は、各種液体燃料に応じた温度に該
液体燃料を加熱することができ、各種の液体燃料を燃焼
させることができる燃焼設備および予熱方法を提供する
ことにある。
A second object of the present invention is to provide a combustion equipment and a preheating method that can heat various liquid fuels to a temperature that corresponds to the liquid fuel, and can combust various liquid fuels.

また、本発明の第3の目的は、アルコール系燃料の燃焼
過程で生成され易いアルデヒド等のような環境を汚染す
る燃焼中間生成物質の排出の少ない燃焼設備および燃焼
中間生成物質の処理方法を提供することにある。
Furthermore, a third object of the present invention is to provide a combustion equipment and a method for processing combustion intermediates that emit less combustion intermediates that pollute the environment, such as aldehydes that are easily generated during the combustion process of alcohol-based fuels. It's about doing.

3.4[問題を解決するための手段] 3.4.1第一の目的の解決手段 第1の目的を解決するための燃焼器は、液体燃料を燃焼
用空気と共に噴出し、該液体燃料を噴震化するアトマイ
ザを有して構成される予混合燃焼バーナを備えている燃
焼器において、前記アトマイザは、内周面に前記液体燃
料が供給される内筒と、下流側へほぼ直進する前記燃焼
用空気の流路を該内筒の外周面との間に形成する外筒と
、該内筒内に送り込まれた前記燃焼用空気を下流側へ向
かわせつつ旋回させる旋回流案内板とを有して構成され
、前記旋回流の中心のほぼ下流側で前記予混合燃焼バー
ナの出口近傍に、下流側の断面積が急激に小さくなり、
該予混合燃焼バーナから噴出する予混合気体の抵抗とな
る抵抗体を備えていることを特徴とするものである。
3.4 [Means for solving the problem] 3.4.1 Means for solving the first objective A combustor for solving the first objective ejects liquid fuel together with combustion air, In a combustor equipped with a premix combustion burner configured with an atomizer that erupts the liquid fuel, the atomizer moves almost straight downstream to an inner cylinder whose inner peripheral surface is supplied with the liquid fuel. an outer cylinder that forms a flow path for the combustion air between the inner cylinder and the outer circumferential surface of the inner cylinder; and a swirling flow guide plate that swirls the combustion air sent into the inner cylinder while directing it toward the downstream side. substantially downstream of the center of the swirling flow and near the outlet of the premix combustion burner, the cross-sectional area on the downstream side sharply decreases,
The present invention is characterized in that it includes a resistor that acts as a resistance to the premixed gas ejected from the premixed combustion burner.

ここで、前記アトマイザの内筒の内周側は、下流側へ向
かうにつれて拡径されていることが好ましい。さらに、
前記燃焼器は、前記アトマイザの内筒の内周面と外周面
とが、該内筒の下流端において、鋭角を成して接触して
いること、前記内筒の開口面積と、前記内筒と前記外筒
との間の開口面積とがほぼ等しいこと、前記外筒の下流
端は、前記内筒の下流端よりも下流側に位置しているこ
とが好ましい。
Here, it is preferable that the diameter of the inner peripheral side of the inner cylinder of the atomizer increases toward the downstream side. moreover,
In the combustor, the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the inner cylinder of the atomizer are in contact with each other at an acute angle at the downstream end of the inner cylinder, and the opening area of the inner cylinder is It is preferable that the opening areas between the outer cylinder and the outer cylinder are substantially equal, and that the downstream end of the outer cylinder is located downstream of the downstream end of the inner cylinder.

また、前記第1の目的を達成するための他の燃焼器は、 液体燃料と燃焼用空気とを混合させる空間を有する予混
合燃焼バーナを備えている燃焼器において、前記空間内
に燃焼用空気の旋回流を形成する旋回流形成手段と、前
記旋回流の周囲に、下流側へ向かって流れる燃焼用空気
の直進流を形成する直進流形成手段と、前記旋回流と前
記直進流との境界に、前記液体燃料を供給する液体燃料
供給手段と、前記旋回流の中心のほぼ下流側で前記予混
合燃焼バーナの出口近傍に、該予混合燃焼バーナから噴
出された予混合気体の燃焼により生成される燃焼気体の
循環流を形成する循環流形成手段とを備えていることを
特徴とするものである。
Further, another combustor for achieving the first objective is a combustor equipped with a premix combustion burner having a space for mixing liquid fuel and combustion air, in which combustion air is provided in the space. a swirling flow forming means for forming a swirling flow, a straight flow forming means for forming a straight flow of combustion air flowing toward the downstream side around the swirling flow, and a boundary between the swirling flow and the straight flow. a liquid fuel supply means for supplying the liquid fuel; and a liquid fuel supply means for supplying the liquid fuel, and a gas generated by combustion of the premix gas ejected from the premix combustion burner near the outlet of the premix combustion burner on the downstream side of the center of the swirling flow. and circulating flow forming means for forming a circulating flow of combustion gas.

ここで、前記旋回流形成手段は、具体的には、前記燃焼
用空気が旋回可能に配設された羽根やノズルなどにより
構成される。また、前記循環流形成手段は、下流側の断
面積が急激に小さくなる抵抗体により構成できる。
Here, the swirling flow forming means is specifically constituted by a vane, a nozzle, etc., arranged so that the combustion air can swirl. Further, the circulating flow forming means can be constituted by a resistor whose cross-sectional area on the downstream side becomes suddenly smaller.

また、前記第1の目的を達成するための燃焼設備は、 燃焼用空気と噴霧された液体燃料とを予混合燃焼バーナ
内で予混合させ、これを燃焼室内で燃焼させる燃焼器を
備えている燃焼設備において、前記液体燃料の組成物質
のうち、沸点温度が最も低い組成物質の噴霧雰囲気にお
ける沸点温度をT℃としたとき、該液体燃料が前記予混
合燃焼バーナに供給される前に、該液体燃料を、 T ’Cを超えない範囲内に加熱する加熱手段を備えて
いることを特徴とするものである。
Further, the combustion equipment for achieving the first objective includes a combustor that premixes combustion air and atomized liquid fuel in a premix combustion burner and combusts this in a combustion chamber. In the combustion equipment, when the boiling point temperature in the spray atmosphere of the constituent material having the lowest boiling point temperature among the constituent substances of the liquid fuel is T°C, before the liquid fuel is supplied to the premix combustion burner, The present invention is characterized in that it includes a heating means for heating the liquid fuel within a range not exceeding T'C.

ここで、前記加熱手段は、前記液体燃料をTXo、8℃
以上に加熱することが好ましい。
Here, the heating means heats the liquid fuel at TXo, 8°C.
It is preferable to heat to a temperature higher than that.

また、前記第2の目的を達成するための燃焼設備は、 液体燃料の種類を判別する判別手段と、種類が判別され
た前記液体燃料の組成物質のうち、沸点温度が最も低い
組成物質の沸点温度を算出する沸点算出手段と、算出さ
れた沸点温度に基づいて前記液体燃料の加熱温度を決定
する加熱温度決定手段と、前記液体燃料を決定した加熱
温度に加熱する加熱手段とを備えていることを特徴とす
るものである。
Further, the combustion equipment for achieving the second objective includes a determining means for determining the type of liquid fuel, and a boiling point of a component having the lowest boiling point temperature among the components of the liquid fuel whose type has been determined. A boiling point calculating means for calculating the temperature, a heating temperature determining means for determining the heating temperature of the liquid fuel based on the calculated boiling point temperature, and a heating means for heating the liquid fuel to the determined heating temperature. It is characterized by this.

ここで、前記判別手段は、前記液体燃料が加熱される前
と後とにおける物性値に基づいて、該液体燃料の種類を
判別するように構成してもよい。
Here, the determining means may be configured to determine the type of the liquid fuel based on physical property values before and after the liquid fuel is heated.

また、前記第3の目的を達成するための燃焼設備は、 燃焼可能な燃焼中間生成物質を排出する燃焼器を備えて
いる燃焼設備において、前記燃焼中間生成物質を吸収す
る吸収液と該燃焼中間生成物質とを反応させる吸収装置
と、前記燃焼器中間生成物質を吸収した前記吸収液を前
記燃焼器の燃焼室内に噴射する吸収液噴比装置とを備え
ていることを特徴とするものである。
Further, the combustion equipment for achieving the third objective is a combustion equipment equipped with a combustor that discharges combustible combustion intermediate products, and includes an absorption liquid that absorbs the combustion intermediate products and a combustion intermediate product that absorbs the combustion intermediate products. The combustor is characterized by comprising: an absorption device that reacts with the combustor intermediate product, and an absorption liquid injection ratio device that injects the absorption liquid that has absorbed the combustor intermediate product into the combustion chamber of the combustor. .

なお、前記燃焼器には、液体燃料を燃焼用空気と予混合
させてから燃焼させるものであれば、例えば、ガスター
ビン用燃焼器、ボイラー、化学プラントなどにおける反
応器、焼却炉などあらゆるものを含んでいる。
The combustor may include any type of combustor that premixes liquid fuel with combustion air and then combusts it, such as a combustor for a gas turbine, a boiler, a reactor in a chemical plant, an incinerator, etc. Contains.

(以下余白) 3.5[作用コ 3.5.1液体燃料の予混合燃焼 内円筒内に流れ込む燃焼用空気は、旋回流案内羽根によ
り、内円筒内に旋回流を形成する。旋回する燃焼用空気
は、内円筒の内周面に供給された液体燃料を内周面上に
押し付けて膜状にする。このとき、内円筒の内周面が下
流側へ向かうに連れて拡径されていると、膜状になった
液体燃料は、下流に流れて行くにつれ、膜厚が薄くなり
、液体燃料の微細化が図れる。
(Left below) 3.5 [Operation 3.5.1 Premixed Combustion of Liquid Fuel The combustion air flowing into the inner cylinder forms a swirling flow inside the inner cylinder by the swirling flow guide vanes. The swirling combustion air presses the liquid fuel supplied to the inner peripheral surface of the inner cylinder onto the inner peripheral surface to form a film. At this time, if the diameter of the inner circumferential surface of the inner cylinder increases toward the downstream side, the film-like liquid fuel becomes thinner as it flows downstream, and the liquid fuel becomes finer. can be achieved.

内円筒の下流端に至った液体燃料は、内円筒内に形成さ
れた旋回流と、内円筒と外円筒と間に形成される直進流
との境界に噴出され、そこで、向きの異なる旋回流と直
進流との作用により、剪断力を受けて微細化される。燃
料の微細化には、液体燃料の予熱が非常に有効で、燃料
の沸点近くまで加熱することにより、その表面張力を著
しく小さくすることができ、噴霧粒子の径を微細化のほ
ぼ限界である、約40μ閣程度にすることができる。
The liquid fuel that has reached the downstream end of the inner cylinder is ejected at the boundary between the swirling flow formed inside the inner cylinder and the straight flow formed between the inner cylinder and the outer cylinder, where the swirling flow with different directions is formed. Due to the action of the straight flow and the shearing force, it is made fine. Preheating the liquid fuel is very effective in making the fuel finer. By heating the fuel to near its boiling point, its surface tension can be significantly reduced, and the diameter of the spray particles can be reduced to almost the limit for making the fuel finer. , it can be about 40 μm.

直進流は、内筒から噴出する液体燃料の蒸発室内壁への
付着を防いでいる。また、旋回流も噴霧粒子を旋回の中
心に引き寄せて蒸発室内壁への付着を防いでいる。液体
燃料が蒸発室内壁に付着すると、付着した液体燃料は蒸
発しずらくなり、気化しない状態の液体燃料が燃焼室内
に送られて、希薄予混合燃焼を行えなくなる。蒸発室内
壁への付着を防ぐのは、このためである。
The straight flow prevents the liquid fuel ejected from the inner cylinder from adhering to the inner wall of the evaporation chamber. The swirling flow also pulls the spray particles toward the center of the swirl to prevent them from adhering to the walls of the evaporation chamber. When the liquid fuel adheres to the inner wall of the evaporation chamber, it becomes difficult to evaporate, and the unvaporized liquid fuel is sent into the combustion chamber, making it impossible to perform lean premix combustion. This is to prevent adhesion to the walls of the evaporation chamber.

噴霧粒子の蒸発室内壁への付着をより効果的に防ぐため
に、外筒の下流端を内筒の下流端よりも下流側に位置さ
せることがよい。このように構成すると、蒸発室内壁近
傍で確実に直進流を確保することができるからである。
In order to more effectively prevent the spray particles from adhering to the inner wall of the evaporation chamber, it is preferable that the downstream end of the outer cylinder be located downstream of the downstream end of the inner cylinder. This is because with this configuration, a straight flow can be ensured in the vicinity of the wall of the evaporation chamber.

このように、向きの異なる旋回流と直進流との境界に膜
状の液体燃料を噴霧することにより、液体燃料をより効
果的に微細化することができると共に、蒸発室内壁への
燃料の付着を防ぐことができる。
In this way, by spraying a film of liquid fuel at the boundary between the swirling flow and the straight flow, which have different directions, it is possible to more effectively atomize the liquid fuel and prevent the fuel from adhering to the inner wall of the evaporation chamber. can be prevented.

液体燃料の噴霧粒子は、前述したように、旋回流の影響
で旋回の中心に引き寄せられる。ところで、直進流の流
路面積、つまり内筒の開口面積と、旋回流の流路面積、
つまり内筒と外筒との間の開口面積とが等しいと、蒸発
室内の下流方向への空気速度分布はほぼ均等になる。一
方、単位体積当たりの燃料量は旋回流の中心が多いので
、単位空気量光たりの燃料量も多くなる。これを空気比
の観点で見ると、空気比は、旋回の中心部が低く、旋回
の外側、つまり蒸発室近傍に近づくに連れて高くなる。
As described above, the liquid fuel spray particles are attracted to the center of the swirl due to the swirling flow. By the way, the flow path area of the straight flow, that is, the opening area of the inner cylinder, and the flow path area of the swirling flow,
In other words, if the opening areas between the inner cylinder and the outer cylinder are equal, the air velocity distribution in the downstream direction within the evaporation chamber will be approximately equal. On the other hand, since the amount of fuel per unit volume is large at the center of the swirling flow, the amount of fuel per unit volume of air is also large. Looking at this from the viewpoint of air ratio, the air ratio is low at the center of the swirl and increases as it approaches the outside of the swirl, that is, near the evaporation chamber.

液体燃料の予混合火炎でNOxを低減するには、従来、
過剰空気で燃焼するのが主流の技術であるが、発明者ら
は、鋭意検討の結果、燃料噴霧蒸気と燃焼用空気との予
混合気体噴流の中心に高温の燃焼気体を循環させ、前記
混合気体が燃焼する前に燃焼用空気もしくは燃焼気体を
外周側の予混合気体に混合すれば、火炎を安定化し、か
つNOxを低減できることを明らかにしている。予混合
気体噴流の中心部に導入された燃焼気体は、ここからの
熱の移動により予混合気体を着火し、火炎を安定化する
。この火炎は、噴流中心部から噴流の外側に向かって伝
播する。噴流の外周側では、予混合気体と燃焼気体もし
くは燃焼用空気との混合気体が形成されているため、こ
この燃料密度は低く、サーマルNOxの発生が抑制され
る。
Conventionally, to reduce NOx with a premixed flame of liquid fuel,
Combustion with excess air is the mainstream technology, but as a result of extensive research, the inventors have discovered that they circulate high-temperature combustion gas in the center of a premixed gas jet of fuel spray vapor and combustion air, thereby reducing the It has been revealed that if combustion air or combustion gas is mixed with the premixed gas on the outer peripheral side before the gas is combusted, the flame can be stabilized and NOx can be reduced. The combustion gas introduced into the center of the premixed gas jet ignites the premixed gas by transferring heat therefrom, thereby stabilizing the flame. This flame propagates from the center of the jet toward the outside of the jet. On the outer peripheral side of the jet flow, a mixed gas of the premixed gas and the combustion gas or combustion air is formed, so the fuel density here is low and the generation of thermal NOx is suppressed.

さらに、この燃焼法を効果的にならしめるには、少なく
とも最初に着火する予混合気体には燃料液滴を有さない
こと、予混合気体の予混合バーナ出口での変動速度は主
流平均速度の少なくとも10%以下であることが重要で
ある。最初に着火する予混合気体には燃料液滴を有さな
い場合には、予混合気体に内在した未蒸発の燃料液滴は
火炎からの輻射よる燃料混合気温度の上昇に伴って蒸発
し、希薄予混合燃焼を実現できるので、低NOx燃焼を
達成できる。また、燃料予混合気の噴出速度の変動が小
さいと、予混合気体が逆火しにくくなり、安定燃焼を実
現できる。
Furthermore, in order to make this combustion method effective, at least the premixed gas that is ignited first must have no fuel droplets, and the fluctuating velocity of the premixed gas at the outlet of the premixed burner must be lower than the mainstream average velocity. It is important that it be at least 10% or less. When the premixed gas that is first ignited does not have fuel droplets, the unevaporated fuel droplets contained in the premixed gas will evaporate as the fuel mixture temperature rises due to radiation from the flame. Since lean premix combustion can be achieved, low NOx combustion can be achieved. Further, if the fluctuation in the injection speed of the fuel premixture is small, the premixed gas is less likely to flashback, and stable combustion can be achieved.

このような燃焼法を実現するための一つの手段として、
保炎器がある。保炎器として最も構造が簡単であるもの
の一つは、下流側の断面積が急激に小さくなる抵抗体で
ある。この抵抗体に噴流が衝突すると、抵抗体の下流側
に循環流が形成され、そこに高温の燃焼気体が流入し、
前述したような効果を得ることができる。
As one means to realize such a combustion method,
There is a flame holder. One of the simplest structures of flame stabilizers is a resistor whose cross-sectional area on the downstream side decreases rapidly. When the jet collides with this resistor, a circulation flow is formed downstream of the resistor, into which high-temperature combustion gas flows.
The effects described above can be obtained.

予混合気体噴流の周囲から燃焼気体もしくは燃焼用空気
を混合するのを促進する一つの手段としては、予混合気
体を直進流として噴出し予混合気体噴流の周囲に燃焼気
体が循環できる燃焼器構造、もしくは、予混合気体噴流
を直進流として噴出し予混合気体噴流の周囲に燃焼用空
気を噴出する燃焼器構造とする手法がある。
One way to promote mixing of combustion gas or combustion air from around the premixed gas jet is to use a combustor structure that ejects the premixed gas as a straight flow and allows the combustion gas to circulate around the premixed gas jet. Alternatively, there is a method of constructing a combustor in which the premixed gas jet is ejected as a straight flow and combustion air is ejected around the premixed gas jet.

さらに、予混合気体噴流と燃焼気体もしくは燃焼用空気
との混合を促進するには、予混合気体噴流と燃焼気体も
しくは燃焼用空気との速度差を設けて噴出するとよい。
Furthermore, in order to promote mixing of the premixed gas jet and the combustion gas or combustion air, it is preferable to eject the premixed gas jet and the combustion gas or combustion air with a speed difference between them.

具体的には、予混合燃焼バーナに近接した燃焼用空気の
流路もしくは燃焼空気ノズルを設け、燃焼空気もしくは
燃焼用空気の噴出速度を予混合気体の噴出速度よりも小
さくするのが良い。
Specifically, it is preferable to provide a combustion air flow path or a combustion air nozzle close to the premix combustion burner, and to make the ejection speed of the combustion air or combustion air smaller than the ejection speed of the premix gas.

と、:ろで、本発明では、蒸発室内に形成される旋回流
のほぼ下流側に、前述した抵抗体が設けられているので
、抵抗体近傍の混合気体の空気比は低く、抵抗体から遠
ざかるに連れてい混合気体の空気比は高くなる。このよ
うな場合、旋回流の中心、つまり抵抗体近傍の空気比が
、高温の燃焼気体で着火可能な空気比であればよく、予
混合燃焼バーナから噴出する予混合気体の平均空気比は
、高くても安定した火炎を形成することができる。
According to the present invention, the above-mentioned resistor is provided almost downstream of the swirling flow formed in the evaporation chamber, so the air ratio of the mixed gas near the resistor is low, and the air ratio from the resistor to the resistor is low. As the distance increases, the air ratio of the gas mixture increases. In such a case, the air ratio at the center of the swirling flow, that is, near the resistor, may be as long as it can be ignited by high-temperature combustion gas, and the average air ratio of the premixed gas ejected from the premix combustion burner is: A stable flame can be formed even at high temperatures.

したがって、安定した火炎を形成することができると共
に、予混合気体の平均空気比を高くすることができるの
で、NOxを低減することができる。
Therefore, a stable flame can be formed, and the average air ratio of the premixed gas can be increased, so that NOx can be reduced.

3.5.2液体燃料の予熱 蒸発室の滞留時間は、燃料蒸発の観点から一定であるこ
とが望ましが、ガスタービンの運転特性から、燃焼用空
気量が増加し蒸発室の滞留時間が短くなることもある。
3.5.2 Preheating of liquid fuel It is desirable that the residence time in the evaporation chamber be constant from the viewpoint of fuel evaporation, but due to the operating characteristics of the gas turbine, the amount of combustion air increases and the residence time in the evaporation chamber increases. It may be shorter.

このとき、噴霧粒子の蒸発が完了せずに燃焼室へ流入す
るため、希薄予混合燃焼を達成できなりNOxの低減を
図ることができない。
At this time, since the spray particles flow into the combustion chamber without completing their evaporation, lean premix combustion cannot be achieved and NOx cannot be reduced.

また、逆に、燃焼用空気量が減少し噴霧粒子の滞留時間
が長くなることもある。この滞留時間が長すぎると、蒸
発室内で発火してしまい燃焼器を安全に運転することが
できない。
Conversely, the amount of combustion air may decrease and the residence time of the spray particles may become longer. If this residence time is too long, ignition will occur in the evaporation chamber, making it impossible to safely operate the combustor.

そこで、自発火する前に噴霧粒子を完全に蒸発させるた
めには、液体燃料を噴霧する前に、予熱することがよい
Therefore, in order to completely evaporate the spray particles before they spontaneously ignite, it is advisable to preheat the liquid fuel before spraying it.

加熱温度範囲は、液体燃料の組成物質のうち、沸点温度
が最も低い組成物質の噴霧雰囲気における沸点温度をX
℃としたときに、 X℃≧前記液体燃料の温度℃≧XX0.8℃とする。
The heating temperature range is defined as the boiling point temperature in the spray atmosphere of the constituent material with the lowest boiling point temperature among the constituent substances of the liquid fuel.
℃, X℃≧Temperature of the liquid fuel≧XX0.8℃.

加熱温度の上限をX’Cにすることにより、液体燃料配
管中の圧力が、液体燃料の供給量を変えるために変動し
ても、沸点温度の最も低い組成物質も、配管内で沸点す
ることがほんどないく、燃焼器を安定に運転することが
できる。
By setting the upper limit of the heating temperature to X'C, even if the pressure in the liquid fuel pipe changes to change the amount of liquid fuel supplied, even the composition substance with the lowest boiling point temperature will still reach its boiling point in the pipe. The combustor can be operated stably with very little noise.

噴霧粒子は、アトマイザから蒸発室内に噴出されてから
蒸発するまでに、沸点温度まで加熱される加熱時間と、
沸点温度に達してから蒸発するまでの蒸発時間とを合わ
せた時間を要する。
The atomized particles are heated to boiling point temperature from the time they are ejected from the atomizer into the evaporation chamber until they evaporate;
The time required is the sum of the evaporation time from when the boiling point temperature is reached until evaporation.

加熱温度の下限をxxo、s℃とすることにより、加熱
時間をほとんど必要としない。また、液体の表面張力を
非常に小さくすることができるので、噴霧粒子径をほと
んど限界近くまで小さくすることができる。粒子径の2
乗は蒸発時間に比例するため、蒸発時間も非常に短くす
ることができる。したがって、このように予熱すると、
非常に短時間で噴霧粒子が蒸発するため、蒸発室内にお
ける噴霧粒子の滞留時間を自発火時間以下に設定するこ
とができると共に、滞留時間以内に、噴霧粒子を蒸発さ
せることができる。噴震粒子を蒸発室内で確実に蒸発さ
せることができると、燃料が噴霧液滴状態で燃焼するこ
とはないので、NOxの低減を図ることができる。
By setting the lower limit of the heating temperature to xxo, s°C, almost no heating time is required. Furthermore, since the surface tension of the liquid can be made very low, the spray particle size can be reduced almost to the limit. particle size 2
Since the power is proportional to the evaporation time, the evaporation time can also be made very short. Therefore, if you preheat like this,
Since the spray particles evaporate in a very short time, the residence time of the spray particles in the evaporation chamber can be set to be less than the spontaneous ignition time, and the spray particles can be evaporated within the residence time. If the seismic particles can be reliably evaporated in the evaporation chamber, the fuel will not burn in the form of atomized droplets, and therefore NOx can be reduced.

ガスタービン用燃焼器、ボイラー、焼却炉などの燃焼器
は、前述したように、コストや運用上の理由から、多種
多様の燃料を燃焼できることが望ましいが、燃料はその
種類ごとに流動特性等が変わるために、運転管理が難し
く実現できないでいる。
As mentioned above, it is desirable for combustors such as gas turbine combustors, boilers, and incinerators to be able to burn a wide variety of fuels for cost and operational reasons, but each type of fuel has different flow characteristics. Due to the changes, operation management is difficult and cannot be realized.

そこで、本発明では、液体燃料の種類を判別する手段を
設け、判別された種類に応じて燃料を加熱する加熱手段
を設けている。
Therefore, in the present invention, a means for determining the type of liquid fuel is provided, and a heating means is provided for heating the fuel according to the determined type.

液体燃料の種類に応じて加熱することにより、液体燃料
の種類が異なっても、流動特性等をほぼ一定に保つこと
ができ、常に、安定した運転を行うことができる。
By heating according to the type of liquid fuel, even if the type of liquid fuel is different, the flow characteristics etc. can be kept almost constant, and stable operation can always be performed.

液体燃料の種類を判別するためには、各種の液体燃料ご
とに、予め、密度、蒸気分圧、表面張力、光の屈折率な
どと、温度などとの関係を検定しておき、判別しようと
している燃料のこれらの値を実際に測定して、検定した
ものと比較することにより、判別することができる。
In order to determine the type of liquid fuel, the relationship between density, vapor partial pressure, surface tension, optical refractive index, etc., and temperature must be verified for each type of liquid fuel in advance. This can be determined by actually measuring these values for the fuel in question and comparing them with the verified values.

判別をより正確に行うためには、予熱器の上流側と下流
側との2カ所で測定したものを参考にして判別するとよ
い。また、密度と表面張力というように、異なる物性を
2カ所で測定してもよい。
In order to make a more accurate determination, it is recommended to refer to measurements taken at two locations: upstream and downstream of the preheater. Further, different physical properties such as density and surface tension may be measured at two locations.

液体燃料は、一般的に、複数の物質で組成されていので
、明確に沸点を定めることができない。
Since liquid fuel is generally composed of multiple substances, its boiling point cannot be clearly determined.

そこで、組成物質のうち、沸点温度の最も低い組酸物質
の沸点温度を基準にして加熱温度を定めるとよい。これ
は、配管内など、沸騰することが好ましくない箇所での
沸騰を防止することができるからである。
Therefore, it is preferable to determine the heating temperature based on the boiling point temperature of the assembled acid substance having the lowest boiling point temperature among the constituent substances. This is because boiling can be prevented at locations where boiling is undesirable, such as inside piping.

3.5.3燃焼中間生成物質の処理 例えば、アルコール系の燃料を燃焼した場合には、アル
デヒドなどの燃焼中間生成物質が生成される。この物質
は、大気を汚染するものであるが、規制の対象となって
いないため、現在のところほとんど処理されていない。
3.5.3 Treatment of Combustion Intermediates For example, when alcohol-based fuel is burned, combustion intermediates such as aldehydes are produced. Although this substance pollutes the air, it is not subject to regulation and is currently largely untreated.

そこで、排気ガスライン中に、この物質を吸収する吸収
液を噴震する吸収装置を設けることにより、排気ガスか
ら燃焼中間生成物質を除去することができる。
Therefore, combustion intermediate products can be removed from the exhaust gas by providing an absorption device in the exhaust gas line that injects an absorption liquid that absorbs these substances.

燃焼中間生成物質は、吸収液噴比装置により、吸収液と
共に、燃焼室内に噴出させる。燃焼中間生成物質は、燃
焼室内の高温の燃焼気体と接触して、例えば、H2Oや
CO2などに熱分解する。
The combustion intermediate product is injected into the combustion chamber together with the absorption liquid by an absorption liquid injection ratio device. The combustion intermediates come into contact with the high temperature combustion gas in the combustion chamber and are thermally decomposed into, for example, H2O and CO2.

方、火炎は吸収液により冷されて、サーマルNOxが低
減される。
On the other hand, the flame is cooled by the absorbing liquid and thermal NOx is reduced.

このように、燃焼中間生成物質を吸収液で吸収し、これ
を燃焼器内に噴霧することにより、サーマルNOxを低
減することができると共に、燃焼中間生成物質を処理す
ることができる。
In this way, by absorbing combustion intermediate products with the absorption liquid and spraying this into the combustor, thermal NOx can be reduced and the combustion intermediate products can be treated.

ここで、燃焼中間生成物質を生成する燃焼器がガスター
ビン用のものである場合には、吸収液の噴霧粒子径がで
きるかぎり小さく、かつこの吸収液を燃焼器内で全て蒸
発可能な流量に制限することが好ましい。これは、燃焼
室内で蒸発が全て完了しないと、蒸発による燃焼器室内
の温度低下を十分に期待することができないのみならず
、未蒸発液滴がタービン翼に衝突し二ローションを発生
させるからである。
If the combustor that generates combustion intermediates is for a gas turbine, the atomized particle size of the absorption liquid should be as small as possible, and the flow rate should be such that the absorption liquid can be completely evaporated in the combustor. Preferably limited. This is because if all evaporation is not completed within the combustion chamber, not only will it not be possible to sufficiently reduce the temperature within the combustor chamber due to evaporation, but also unevaporated droplets will collide with the turbine blades and generate two lotions. be.

(以下余白) 3.6[実施例コ 3.6.1第一の実施例 以下、本発明の第一の実施例について、第1図〜第7図
を用いて説明する。
(The following is a blank space.) 3.6 [Example 3.6.1 First Example Hereinafter, a first example of the present invention will be described using FIGS. 1 to 7.

本実施例の燃焼器は、ガスタービン用燃焼器で、第1図
および第2図に示すように、燃焼筒10と、燃焼筒10
の上流側で燃焼筒10の中心部に設置されたパイロット
バーナ2oと、パイロットバーナ20を中心とし放射状
に配置された複数の予混合燃焼バーナ30,30.・・
・と、液体燃料の予熱器70と、これらを収めるケーシ
ング15とを有して構成される。
The combustor of this embodiment is a combustor for a gas turbine, and as shown in FIG. 1 and FIG.
A pilot burner 2o is installed in the center of the combustion tube 10 on the upstream side of the combustion chamber 10, and a plurality of premix combustion burners 30, 30.・・・
-, a liquid fuel preheater 70, and a casing 15 that houses them.

燃焼筒10の筒内部が燃焼室11であり、燃焼筒10と
ケーシング15との間に形成された環状の流路がウィン
ドボックス16である。
The inside of the combustion tube 10 is a combustion chamber 11, and the annular flow path formed between the combustion tube 10 and the casing 15 is a wind box 16.

予混合燃焼バーナ30は、液体燃料を噴霧化するアトマ
イザ40と、噴霧された液体燃料を蒸発させて燃焼用空
気と予混合させる蒸発室31とで構成されている。
The premix combustion burner 30 includes an atomizer 40 that atomizes liquid fuel, and an evaporation chamber 31 that evaporates the atomized liquid fuel and premixes it with combustion air.

アトマイザ40は、蒸発室31の上流側に設けられてお
り、外円筒41と、外円筒41に同心円状に取付けられ
ている内円筒45と、内円筒45内に燃焼用空気の旋回
流を形成させるべく設けられているスワラ50とを有し
て構成されている。
The atomizer 40 is provided on the upstream side of the evaporation chamber 31, and includes an outer cylinder 41, an inner cylinder 45 attached concentrically to the outer cylinder 41, and a swirling flow of combustion air within the inner cylinder 45. The structure includes a swirler 50 that is provided to

内円筒45の下流側の内周面は、第3図に示すように、
下流側へ向かうにつれて拡径されており、内円筒45の
外周面と接触する下流端49は、断面がナーフエツジ状
を成し、内円筒45の内周面と外周面とが鋭角的に接触
している。内円筒45の上流側の内周には、燃料溜り4
6が形成されている。燃料溜り46には、燃料分配器7
6と接続されている燃料供給配管47が接続されている
As shown in FIG. 3, the downstream inner circumferential surface of the inner cylinder 45 is
The diameter increases toward the downstream side, and the downstream end 49 that contacts the outer circumferential surface of the inner cylinder 45 has a nerf edge cross section, and the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the inner cylinder 45 contact at an acute angle. ing. A fuel reservoir 4 is provided on the inner periphery of the upstream side of the inner cylinder 45.
6 is formed. The fuel reservoir 46 includes a fuel distributor 7.
6 is connected to the fuel supply pipe 47.

さらに、内円筒45の上流側には、ウィンドボックス1
6の燃焼用空気を内筒45内に導くための空気流入孔4
8が設けられている。
Furthermore, a wind box 1 is provided on the upstream side of the inner cylinder 45.
Air inflow hole 4 for guiding the combustion air of No. 6 into the inner cylinder 45
8 is provided.

内円筒45内に設けられているスワラ50は、内円筒4
5の中心部に設けられ円柱状を成しているサポート51
と、これに放射状に複数設けられている旋回流案内羽根
52とで構成されている。
The swirler 50 provided inside the inner cylinder 45
Support 51 is provided in the center of 5 and has a cylindrical shape.
and a plurality of swirling flow guide vanes 52 provided radially thereon.

外円筒41の上流側には、ウィンドボックス16の燃焼
用空気を内円筒45と外円筒41との間に形成される空
気流路中に導くための空気流入孔42が設けられている
。空気流入孔42は、空気が流入する際の抵抗を軽減す
べくベルマウス状を成している。外円筒41の下流端4
3は、内円筒45の下流端49よりも下流側に位置して
いる。
An air inflow hole 42 is provided on the upstream side of the outer cylinder 41 to guide combustion air from the wind box 16 into an air flow path formed between the inner cylinder 45 and the outer cylinder 41. The air inflow hole 42 has a bell mouth shape to reduce resistance when air flows in. Downstream end 4 of outer cylinder 41
3 is located downstream of the downstream end 49 of the inner cylinder 45.

内円筒45内の空気流路面積と、内円筒45と外円筒4
1との間の空気流路面積とは、それぞれの空気流路を流
れる燃焼用空気の流量が等しくなるように、はぼ等しい
The air flow path area in the inner cylinder 45 and the inner cylinder 45 and outer cylinder 4
The air flow path areas between the two air flow paths are approximately equal so that the flow rates of combustion air flowing through the respective air flow paths are equal.

蒸発室31の下流端、つまり予混合燃焼バーナ30の出
口近傍の略中心には、頂点が上流側を向く円錐状の抵抗
体35が設けられている。この抵抗体35は、蒸発室3
1の内周面に設けられている抵抗体サポート36により
支持されている。
At the downstream end of the evaporation chamber 31, that is, approximately at the center near the outlet of the premix combustion burner 30, a conical resistor 35 with its apex facing upstream is provided. This resistor 35 is connected to the evaporation chamber 3
It is supported by a resistor support 36 provided on the inner peripheral surface of 1.

予混合燃焼バーナ30の周囲には、燃焼用空気を噴出す
る空気ノズル60が設けられている。空気ノズル60は
ウィンドボックス16と連通しており、この連通箇所に
、燃焼用空気の流量を調節する空気流量調節弁61が設
けられている。
An air nozzle 60 is provided around the premix combustion burner 30 to blow out combustion air. The air nozzle 60 communicates with the wind box 16, and an air flow control valve 61 for regulating the flow rate of combustion air is provided at this communication location.

パイロットバーナ20には、第2図に示すように、その
中心部にパイロット燃料26を円錐型の膜状に噴出する
パイロット燃料ノズル21を有している。パイロット燃
料ノズル21の周囲には、膜状のパイロット燃料26を
微細な燃料液滴に微粒化するための空気27を噴出する
微粒化用空気ノズル22が設けられている。さらに、そ
の周囲には、パイロット燃料の燃焼用の空気を噴出する
空気ノズル23が設けられている。空気ノズル23内に
は、噴出する燃焼用空気を旋回させるためにスワラ24
が設けられている。
As shown in FIG. 2, the pilot burner 20 has a pilot fuel nozzle 21 at its center that spouts pilot fuel 26 in the form of a conical film. An atomization air nozzle 22 is provided around the pilot fuel nozzle 21 to eject air 27 for atomizing the film-like pilot fuel 26 into fine fuel droplets. Furthermore, an air nozzle 23 is provided around the nozzle 23 for ejecting air for combustion of pilot fuel. A swirler 24 is provided inside the air nozzle 23 in order to swirl the combustion air jetted out.
is provided.

予熱器70は、加熱された燃焼用空気の熱を利用して液
体燃料を加熱するために、ウィンドボックス内に設けら
れている。
The preheater 70 is provided in the wind box to heat the liquid fuel using the heat of the heated combustion air.

予熱器70は、その上流側が図示されていない燃料タン
クに接続されており、その間に液体燃料の密度と温度を
測定する測定器71と予熱器70に供給する液体燃料の
流量を調節する燃料流量調節弁72とが設けられている
。一方、予熱器70の下流側は、それぞれの予混合燃焼
バーナ30゜30、・・・に対して液体燃料を等量供給
するための燃料分配器76に接続されている。燃料分配
器76と予熱器70との間には、液体燃料の密度と温度
を測定する測定器73が設けられている、燃料分配器7
6には、燃料を再び燃料タンクに戻すための燃料戻し弁
75が設けられている。
The preheater 70 is connected at its upstream side to a fuel tank (not shown), and has a measuring device 71 that measures the density and temperature of the liquid fuel and a fuel flow rate that adjusts the flow rate of the liquid fuel supplied to the preheater 70. A control valve 72 is provided. On the other hand, the downstream side of the preheater 70 is connected to a fuel distributor 76 for supplying equal amounts of liquid fuel to the respective premix combustion burners 30, 30, . The fuel distributor 7 is provided with a measuring device 73 for measuring the density and temperature of the liquid fuel between the fuel distributor 76 and the preheater 70.
6 is provided with a fuel return valve 75 for returning fuel to the fuel tank.

燃料流量調節弁72および戻し弁75には、測定器71
.73からの信号に基づいてこれらの弁72.75を制
御する制御装置74が接続されている。この制御装置7
4には、測定器71.73の測定結果に基づいて液体燃
料の種類を判別する機能と、判別された液体燃料の組成
物質のうち沸点の最も低い組成物質の燃料噴出雰囲気に
おける沸点温度を算出する機能と、算出された沸点温度
に基づいて燃料の加熱温度を決定し各弁72゜75の弁
開度を制御する機能とを有している。
A measuring device 71 is installed in the fuel flow rate control valve 72 and the return valve 75.
.. A control device 74 is connected which controls these valves 72, 75 based on signals from 73. This control device 7
4 includes a function to determine the type of liquid fuel based on the measurement results of the measuring instruments 71 and 73, and a function to calculate the boiling point temperature in the fuel injection atmosphere of the composition substance with the lowest boiling point among the determined composition substances of the liquid fuel. It has a function of determining the heating temperature of the fuel based on the calculated boiling point temperature and controlling the valve opening degree of each valve 72 and 75.

次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

まず、パイロットバーナ20の作用について説明する。First, the operation of the pilot burner 20 will be explained.

パイロット燃料26は、パイロット燃料ノズル21から
燃焼室11へ円錐型の膜状に噴出される。
The pilot fuel 26 is injected from the pilot fuel nozzle 21 into the combustion chamber 11 in the form of a conical film.

微細化用空気27は、微粒化用空気ノズル22から円錐
型の膜状に噴出されたパイロット燃料26に向かって約
100〜200m/sの速度で噴出される。微粒化用空
気27により、液膜に対して強い剪断力が作用して、パ
イロット燃料26は、微細化する。
The atomizing air 27 is ejected from the atomizing air nozzle 22 toward the pilot fuel 26 ejected in a conical film shape at a speed of about 100 to 200 m/s. The atomization air 27 applies a strong shearing force to the liquid film, and the pilot fuel 26 is atomized.

微細化したパイロット燃料26は、空気ノズル23から
噴出する燃焼用空気により燃焼する。この際、燃焼用空
気は、空気ノズル23内に設けられているスワラ24に
より旋回流を形成するため、旋回の中心となるパイロッ
ト燃料ノズル21の下流側には、上流側へ向かう流れが
形成される。このため、そこに高温の燃焼気体が流入し
、微細化されたパイロット燃料26が加熱されて着火す
る。
The micronized pilot fuel 26 is combusted by combustion air jetted from the air nozzle 23. At this time, the combustion air forms a swirling flow by the swirler 24 provided in the air nozzle 23, so a flow toward the upstream side is formed downstream of the pilot fuel nozzle 21, which is the center of swirling. Ru. Therefore, high-temperature combustion gas flows therein, and the finely divided pilot fuel 26 is heated and ignited.

パイロットバーナ20による火炎は、別個のノズル21
.23から噴出される燃焼用空気とパイロット燃料26
とにより形成される、いわゆる拡散火炎である。このた
めに、パイロット火炎は燃料の供給量を変化させても安
定に形成される。しかし、拡散火炎は、必ず理論空気比
で燃焼する温度の高い領域が形成されため、大量のNO
xが発生する。これを防ぐために、燃焼器の起動時など
、負荷が少ないときは、主にパイロットバーナ20を利
用し、負荷が多くなると予混合燃焼バーナ3oを主に利
用する。
The flame from the pilot burner 20 is transmitted through a separate nozzle 21
.. Combustion air and pilot fuel 26 ejected from 23
This is a so-called diffusion flame formed by For this reason, the pilot flame is stably formed even if the amount of fuel supplied is changed. However, in a diffusion flame, a high-temperature area is always formed where combustion occurs at the stoichiometric air ratio, so a large amount of NO
x occurs. To prevent this, the pilot burner 20 is mainly used when the load is low, such as when starting the combustor, and the premix combustion burner 3o is mainly used when the load is high.

次に、予混合バーナ30における燃焼と、予混合バーナ
3oに供給される液体燃料の予熱について説明する。
Next, combustion in the premix burner 30 and preheating of the liquid fuel supplied to the premix burner 3o will be explained.

図示されていない燃料タンクから予混合燃焼バーナ30
,30.・・・に供給される液体燃料は、予熱器70に
よって予熱される。
Premix combustion burner 30 from a fuel tank (not shown)
,30. The liquid fuel supplied to... is preheated by the preheater 70.

この予熱手法について詳細に説明する。This preheating method will be explained in detail.

液体燃料は、測定器71.73により、その密度と温度
とが測定される。各種液体燃料における密度と温度と関
係は予め検定されており、この関係と測定された結果と
から制御装置74は、液体燃料の種類を判別し、液体燃
料の組成物質のうち沸点の最も低い組成物質の燃料噴出
雰囲気における沸点温度を算出する。そして、この算出
された沸点温度に基づいて、液体燃料の加熱温度を決定
する。
The density and temperature of the liquid fuel are measured by measuring devices 71, 73. The relationship between density and temperature of various liquid fuels has been verified in advance, and based on this relationship and the measured results, the control device 74 determines the type of liquid fuel and selects the composition with the lowest boiling point among the constituent materials of the liquid fuel. Calculate the boiling point temperature of the substance in the fuel ejection atmosphere. Then, the heating temperature of the liquid fuel is determined based on this calculated boiling point temperature.

このように、液体燃料の種類を判別して加熱温度を決定
しているので、液体燃料の種類が変わっても、その燃料
に対応した加熱温度を決定することができる。測定器7
1.73は、予熱器70の上流側と下流側とに設けられ
ているが、これは、液体燃料の物性を的確に把握し、正
確に液体燃料の種類を判別するためである。なお、液体
燃料の種類を判別するために、本実施例では、液体燃料
の密度で判別したが、表面張力、蒸気分圧、光の屈折率
など各種の物性値から判別するようにしてもよい。
In this way, since the heating temperature is determined by determining the type of liquid fuel, even if the type of liquid fuel changes, the heating temperature corresponding to the fuel can be determined. Measuring device 7
1.73 are provided on the upstream and downstream sides of the preheater 70 in order to accurately grasp the physical properties of the liquid fuel and accurately determine the type of liquid fuel. Although the type of liquid fuel is determined based on the density of the liquid fuel in this embodiment, it may be determined based on various physical property values such as surface tension, vapor partial pressure, and refractive index of light. .

加熱温度は、算出された沸点温度をX℃としたとき、加
熱温度は、 X℃≧加熱温度℃≧XX0.8℃ の温度範囲内に設定される。
The heating temperature is set within the temperature range of X°C≧heating temperature°C≧XX0.8°C, where the calculated boiling point temperature is X°C.

加熱温度の上限をX’Cにすることにより、液体燃料配
管中の圧力が、液体燃料の供給量を変えるために変動し
ても、沸点温度の最も低い組成物質も、配管内で沸点す
ることがほんどない。
By setting the upper limit of the heating temperature to X'C, even if the pressure in the liquid fuel pipe changes to change the amount of liquid fuel supplied, even the composition substance with the lowest boiling point temperature will still reach its boiling point in the pipe. There are very few.

加熱温度の下限は、液体燃料を効率よく微細化できる値
として、試験によって定めたものである。
The lower limit of the heating temperature is determined through tests as a value that allows efficient atomization of the liquid fuel.

液体燃料の微細化と温度との関係については後述する。The relationship between the atomization of liquid fuel and temperature will be described later.

予熱された液体燃料は、予混合燃焼ノズル30に供給さ
れる。そこでは、液体燃料が、アトマイザ40により噴
霧され、燃焼室31で蒸発予混合され、バーナ出口で燃
焼する。
The preheated liquid fuel is supplied to the premix combustion nozzle 30. There, liquid fuel is atomized by an atomizer 40, evaporated and premixed in a combustion chamber 31, and combusted at a burner outlet.

以下、噴霧化過程、蒸発予混合過程、燃焼過程の順に説
明する。
Hereinafter, the atomization process, evaporation premixing process, and combustion process will be explained in this order.

予熱された液体燃料は、燃料分配器76、燃料供給配管
47、燃料溜り46を通って、内円筒の上流側内周面に
供給される。
The preheated liquid fuel passes through the fuel distributor 76, the fuel supply pipe 47, and the fuel reservoir 46, and is supplied to the upstream inner peripheral surface of the inner cylinder.

内円筒45内に流れ込む燃焼用空気は、スワラ50によ
り、内円筒45内に旋回流を形成する。
The combustion air flowing into the inner cylinder 45 forms a swirling flow within the inner cylinder 45 by the swirler 50 .

旋回する燃焼用空気は、内円筒45の内周面に供給され
た液体燃料を内周面上に押し付けて膜状にする。内円筒
45の内周面が下流側へ向かうに連れて拡径されている
ので、膜状になった液体燃料は、下流に流れて行くにつ
れ、膜厚が薄くなる。
The swirling combustion air presses the liquid fuel supplied to the inner peripheral surface of the inner cylinder 45 onto the inner peripheral surface to form a film. Since the diameter of the inner circumferential surface of the inner cylinder 45 increases toward the downstream side, the film-like liquid fuel becomes thinner as it flows downstream.

内円筒45の下流端に至った液体燃料は、内円筒45内
に形成された旋回流と、内円筒45と外円筒41と間に
形成される直進流との境界面に噴出され、そこで、旋回
流と直進流との作用により、剪断力を受けて微細化され
る。液体燃料の予熱は、燃料の微細化に非常に有効で、
前述したように、燃料の沸点近くまで加熱することによ
り、その表面張力が著しく小さくなり、微細化のほぼ限
界である、径が約40μmの粒子を形成する。
The liquid fuel that has reached the downstream end of the inner cylinder 45 is ejected onto the interface between the swirling flow formed within the inner cylinder 45 and the straight flow formed between the inner cylinder 45 and the outer cylinder 41, where Due to the action of swirling flow and straight flow, it is subjected to shearing force and becomes fine. Preheating liquid fuel is very effective in making fuel fine.
As mentioned above, by heating the fuel to near its boiling point, its surface tension is significantly reduced, forming particles with a diameter of about 40 μm, which is almost the limit of miniaturization.

旋回流と直進流を形成するそれぞれの空気の流量は、そ
れぞれの空気流路面積が等しいので、はぼ等しくなる。
The flow rates of the air forming the swirling flow and the straight flow are approximately equal because the respective air flow path areas are equal.

そのため、それぞれの下流方向への流速も等しくなるの
で、流れの乱れが少なく、比較的下流側まで直進流と旋
回流とを維持することができる。
Therefore, the respective flow velocities in the downstream direction become equal, so there is little turbulence in the flow, and the straight flow and swirling flow can be maintained relatively downstream.

直進流は、アトマイザ40から噴出する液体燃料の蒸発
室31内壁への付着を抑制している。液体燃料が、蒸発
室31内壁に付着すると、付着した液体燃料は蒸発しず
らくなり、気化しない状態の液体燃料が燃焼室11内に
送られる。気化していない液体燃料が燃焼すると、拡散
燃焼と同様に大量のNOxを発生する。これを防ぐため
にも蒸発室31の内壁に沿った箇所に直進流が形成され
る意義は大きい。
The straight flow suppresses the liquid fuel ejected from the atomizer 40 from adhering to the inner wall of the evaporation chamber 31 . When the liquid fuel adheres to the inner wall of the evaporation chamber 31, it becomes difficult to evaporate, and the liquid fuel that is not vaporized is sent into the combustion chamber 11. When liquid fuel that has not been vaporized is combusted, a large amount of NOx is generated, similar to diffusion combustion. In order to prevent this, it is significant that a straight flow is formed along the inner wall of the evaporation chamber 31.

一方、旋回流は、液体燃料の噴震粒子を旋回の中心に引
き寄せる。そのため、蒸発室31内での噴霧粒子濃度は
、アトマイザ40中心軸の近傍が高く、蒸発室31内壁
に向かって低くなる。ところで、前述したように、蒸発
室31内の空気速度分布はほぼ均等であるため、単位空
気流量における噴霧粒子流量の割合はアトマイザの中心
軸から外周方向に低くなる。空気比の観点で、前記噴霧
粒子濃度を考えると、空気比は蒸発室31の中心部から
蒸発室内周壁方向に向けて高くなる。
On the other hand, the swirling flow draws the liquid fuel jet particles to the center of the swirl. Therefore, the concentration of spray particles in the evaporation chamber 31 is high near the center axis of the atomizer 40 and decreases toward the inner wall of the evaporation chamber 31. By the way, as described above, since the air velocity distribution within the evaporation chamber 31 is approximately uniform, the ratio of the spray particle flow rate to the unit air flow rate decreases from the central axis of the atomizer toward the outer circumference. Considering the atomized particle concentration from the viewpoint of air ratio, the air ratio increases from the center of the evaporation chamber 31 toward the inner peripheral wall of the evaporation chamber.

なお、旋回流は、噴霧粒子を旋回の中心側に弓き寄せる
ことにより、蒸発室31への噴霧粒子の付着防止にも寄
与している。
Note that the swirl flow also contributes to preventing the spray particles from adhering to the evaporation chamber 31 by gathering the spray particles toward the center of the swirl.

噴震粒子は、蒸発室31の下流側へ流れて行く過程で、
約350℃に昇温されるている燃焼用空気により加熱さ
れて蒸発し、燃焼用空気と混合して予混合気体を形成す
る。
In the process of the eruption particles flowing downstream of the evaporation chamber 31,
It is heated by the combustion air heated to about 350° C., evaporates, and mixes with the combustion air to form a premixed gas.

噴霧粒子は、アトマイザ4oから噴出されてから蒸発す
るまでに、沸点まで加熱される時間(加熱時間)と、沸
点に達してから蒸発するまでの時間(蒸発時間)とを合
わせた時間を要する。ところで、加熱時間は、液体燃料
が予熱器7oにより沸点温度近くまで加熱されているの
で、はとんど要しない。また、蒸発時間は粒子径の2乗
に比例するため、粒子径の限界近くまで小さくされた噴
霧粒子の蒸発時間は、非常に短い。
The atomized particles require a total time of time to be heated to the boiling point (heating time) and time to evaporate after reaching the boiling point (evaporation time) from the time they are ejected from the atomizer 4o until they evaporate. By the way, since the liquid fuel is heated to near the boiling point temperature by the preheater 7o, the heating time is hardly required. Further, since the evaporation time is proportional to the square of the particle size, the evaporation time of spray particles reduced to near the limit of the particle size is extremely short.

したがって、非常に短時間で噴震粒子が蒸発するため、
蒸発室内における噴震粒子の滞留時間を自発火時間以下
に設定することができると共に、滞留時間以内に、噴霧
粒子を蒸発させることができる。
Therefore, the eruption particles evaporate in a very short time,
The residence time of the spray particles in the evaporation chamber can be set to be less than the spontaneous ignition time, and the spray particles can be evaporated within the residence time.

蒸発室出口の空気比分布に関する試験を行ったので、こ
の試験について説明する。
A test regarding the air ratio distribution at the outlet of the evaporation chamber was conducted, and this test will be explained below.

試験条件は、蒸発室の内周径80 m m、蒸発室の風
塔速度70 m / s、蒸発室長さ0.3m、アトマ
イザ出口における下流方向への旋回流と直進流の空気噴
出速度140 m / s、旋回流案内羽根の中心軸に
対する角度30″′である。
The test conditions were: inner diameter of the evaporation chamber 80 mm, wind tower speed of the evaporation chamber 70 m/s, length of the evaporation chamber 0.3 m, and an air jet velocity of 140 m for downstream swirling flow and straight flow at the atomizer outlet. /s, an angle of 30'' with respect to the central axis of the swirl flow guide vane.

この条件での試験結果を第5図に示す。なお、同図中、
縦軸は空気比を示しており、横軸は蒸発室中心から空気
比測定位置までの距離を蒸発室半径で除した値を示して
いる。
The test results under these conditions are shown in FIG. In addition, in the same figure,
The vertical axis shows the air ratio, and the horizontal axis shows the value obtained by dividing the distance from the center of the evaporation chamber to the air ratio measurement position by the radius of the evaporation chamber.

この試験では、蒸発室中心近傍での空気比は1゜2、蒸
発室内壁近傍での空気比は1.6、平均空気比は1.4
となり、蒸発室内壁近傍での空気比が、蒸発室中心近傍
の空気比に対して、約約30%高くなった。
In this test, the air ratio near the center of the evaporation chamber was 1°2, the air ratio near the wall of the evaporation chamber was 1.6, and the average air ratio was 1.4.
Therefore, the air ratio near the inner wall of the evaporation chamber was approximately 30% higher than the air ratio near the center of the evaporation chamber.

このような空気比分布を成す予混合気体が、予混合燃焼
バーナ30から噴出されて燃焼する。
The premixed gas having such an air ratio distribution is ejected from the premix combustion burner 30 and combusted.

予混合燃焼過程について第4図に基づき説明する。The premix combustion process will be explained based on FIG. 4.

予混合燃焼バーナ30から噴出された予混合気体90は
、抵抗体35に衝突して、その下流側に循環流領域91
を形成する。循環流領域91では、抵抗体35の中心側
は上流側へ向かって流れ、抵抗体35の周囲側は下流側
へ向かって流れる。
The premixed gas 90 ejected from the premixed combustion burner 30 collides with the resistor 35 and creates a circulating flow region 91 on the downstream side thereof.
form. In the circulating flow region 91, the center side of the resistor 35 flows toward the upstream side, and the peripheral side of the resistor 35 flows toward the downstream side.

また、予混合燃焼バーナ30と空気ノズル60との境界
には、予混合気体90と燃焼用空気92との希薄予混合
領域93が形成される。
Furthermore, a lean premix region 93 of premix gas 90 and combustion air 92 is formed at the boundary between premix combustion burner 30 and air nozzle 60 .

循環流領域91には、予混合気体90が燃焼して生成さ
れた燃焼気体94が流入し、循環流領域91は高温にな
る。
Combustion gas 94 generated by combustion of the premixed gas 90 flows into the circulating flow region 91, and the circulating flow region 91 becomes high in temperature.

循環流領域91の高温な燃焼気体94により、予混合気
体90は着火温度に達して、着火し、抵抗体35周囲の
下流側に燃焼領域95を形成する。
Due to the high temperature combustion gas 94 in the circulating flow region 91, the premixed gas 90 reaches the ignition temperature and is ignited, forming a combustion region 95 on the downstream side around the resistor 35.

ここで、燃焼室11内の空気比分布に着目すると、抵抗
体31から遠ざかるに連れて空気比は高くなっている。
Here, when paying attention to the air ratio distribution within the combustion chamber 11, the air ratio increases as the distance from the resistor 31 increases.

これは、抵抗体31近傍に空気比が低い予混合気体90
が予混合燃焼バーナ30から噴出されることと、予混合
燃焼バーナ30の周囲に設けられている空気ノズル60
から燃焼用空気92が噴出されていることによる。
This means that the premixed gas 90 with a low air ratio is present near the resistor 31.
is ejected from the premix combustion burner 30, and an air nozzle 60 provided around the premix combustion burner 30
This is because the combustion air 92 is blown out from.

予混合気体9oは、前述したように、まず、抵抗体35
の下流側の高温な燃焼気体94に接して着火し、安定し
た予混合火炎を形成する。そして。
As mentioned above, the premixed gas 9o first passes through the resistor 35.
It ignites in contact with the high temperature combustion gas 94 on the downstream side of the flame, forming a stable premixed flame. and.

火炎は、空気比の高く安定燃焼が困難な外周側へと伝播
して行き、希薄予混合気体の燃焼を安定化させる。とこ
ろで、生成NOxは空気比の増加とともに低減するので
、高空気比の外周部の予混合気体の燃焼により生成され
るNOxの濃度は非常に低くなる。
The flame propagates toward the outer periphery, where the air ratio is high and stable combustion is difficult, thereby stabilizing the combustion of the lean premixed gas. By the way, since the generated NOx decreases as the air ratio increases, the concentration of NOx generated by combustion of the premixed gas in the outer peripheral area at a high air ratio becomes extremely low.

一般的に、NOxの低減を図るために、予混合気体の空
気比分布の均一化が図られるが、本実施例では、故意に
予混合燃焼バーナ30の中心部の空気比を低くし、空気
比の低い予混合気体90を抵抗体35近傍に導き、燃焼
の安定化を図っている。
Generally, in order to reduce NOx, the air ratio distribution of premixed gas is made uniform, but in this embodiment, the air ratio in the center of the premix combustion burner 30 is intentionally made low, and the The premixed gas 90 with a low ratio is introduced near the resistor 35 to stabilize combustion.

なお、燃焼の安定化には予混合燃焼バーナ30出口の予
混合気体90の速度変動を小さくする必要もある。これ
は、速度変動が大きく、瞬間的に速度が低くなったとき
、火炎が蒸発室31の内部へ逆流するためである6種々
の実験結果によれば、変動速度を平均速度で除算した値
が約10%以下であれば安定な燃焼を達成できる。例え
ば、蒸発室31の途中から燃焼空気を供給して乱流強度
高め、主混合気体の均質度を高めた場合には、予混合燃
焼バーナ30出口の速度変動が大きくなるので、燃焼が
不安定になり、蒸発室31への逆火が生じ易くなる。
Note that, in order to stabilize combustion, it is also necessary to reduce speed fluctuations of the premixed gas 90 at the outlet of the premixed combustion burner 30. This is because when the speed fluctuation is large and the speed momentarily decreases, the flame flows back into the evaporation chamber 31.6 According to various experimental results, the value obtained by dividing the fluctuating speed by the average speed is If it is about 10% or less, stable combustion can be achieved. For example, if combustion air is supplied from the middle of the evaporation chamber 31 to increase the turbulence intensity and increase the homogeneity of the main gas mixture, the speed fluctuation at the outlet of the premix combustion burner 30 will increase, making combustion unstable. Therefore, backfire to the evaporation chamber 31 is likely to occur.

また、本実施例では、予混合燃焼バーナ30の中心部の
予混合気体のみが、抵抗体35の下流側に形成される高
温な循環流によって着火可能な空気比を確保していれば
、火炎の安定化を図ることができるので、予混合燃焼バ
ーナ30から噴出する予混合気体90の全体を着火可能
な空気比にする必要がない。したがって、予混合気体9
0全体の平均空気比を高めることができ、NOxの低減
を図ることができる。
Further, in this embodiment, if only the premixed gas in the center of the premixed combustion burner 30 has an air ratio that can be ignited by the high-temperature circulating flow formed downstream of the resistor 35, the flame Therefore, it is not necessary to bring the entire premixed gas 90 ejected from the premixed combustion burner 30 to an ignitable air ratio. Therefore, the premixed gas 9
The overall average air ratio can be increased, and NOx can be reduced.

予混合燃焼バーナ30の周囲に設けた空気ノズル60の
効果について、試験を行ったので、これについて説明す
る。
The effect of the air nozzle 60 provided around the premix combustion burner 30 was tested and will now be described.

この試験に用いた燃焼器は、第6図に示すように、内径
200 m mの燃焼室80の上流側中心に内径50 
m mの予混合燃焼バーナ81を設け、このバーナ81
の下流側に外径36mrnの円盤状の抵抗体82を設け
て、バーナ81の周囲に円環状を成し内径68mm外径
78mmの空気ノズル83を設けたものである。
As shown in FIG. 6, the combustor used in this test has a combustion chamber 80 with an inner diameter of 50 mm located at the upstream center of a combustion chamber 80 with an inner diameter of 200 mm.
mm premix combustion burner 81 is provided, and this burner 81
A disk-shaped resistor 82 with an outer diameter of 36 mrn is provided on the downstream side of the burner 81, and an air nozzle 83 having an annular shape with an inner diameter of 68 mm and an outer diameter of 78 mm is provided around the burner 81.

この試験は、予混合燃焼バーナ81から予混合気体を噴
出すると共に空気ノズル83から燃焼用空気を噴出する
ケースと、予混合燃焼バーナ81のみから予混合気体を
噴出し空気ノズル83からは燃焼用空気を噴出しないケ
ースとにおける、燃焼器出口のNOx濃度を計測して行
った。
This test was conducted in two cases: a case in which premixed gas is ejected from the premix combustion burner 81 and combustion air is ejected from the air nozzle 83; The NOx concentration at the combustor outlet was measured in the case where no air was blown out.

計測結果は、第7図に示す。同図中、縦軸は燃焼器出口
の酸素濃度が0%なるように補正した燃焼器出口のNO
x濃度を示し、横軸は予混合燃焼バーナ81の空気比を
示している。また、黒丸は予混合燃焼バーナ81から予
混合気体を噴出すると共に空気ノズル83から燃焼用空
気を噴出するケース、白丸は予混合燃焼バーナ81のみ
から予混合気体を噴出し空気ノズル83からは燃焼用空
気を噴出しないケースを示している。
The measurement results are shown in FIG. In the figure, the vertical axis is NO at the combustor outlet corrected so that the oxygen concentration at the combustor outlet is 0%.
x concentration, and the horizontal axis shows the air ratio of the premix combustion burner 81. In addition, the black circles are cases in which premixed gas is ejected from the premix combustion burner 81 and combustion air is ejected from the air nozzle 83, and the white circles are cases in which premixed gas is ejected only from the premix combustion burner 81 and combustion air is ejected from the air nozzle 83. This shows a case where no air is blown out.

本試験で、予混合燃焼バーナ81の外周側から燃焼用空
気を別途供給することにより、燃焼用空気を別途供給し
ない場合に対して、同一空気比でもNOxを低減できる
ことが確認した。
In this test, it was confirmed that by separately supplying combustion air from the outer peripheral side of the premix combustion burner 81, NOx can be reduced even at the same air ratio compared to the case where combustion air is not separately supplied.

したがって、本実施例もこの試験と同様に、予混合気体
の周囲に空気ノズル60から燃焼用空気を供給して、希
薄予混合気体を形成することにより、NOxを低減する
ことができる。
Therefore, similarly to this test, in this example, NOx can be reduced by supplying combustion air from the air nozzle 60 around the premixed gas to form a lean premixed gas.

3.6.2第二の実施例 以下、本発明の第二の実施例を第8図および第9図に基
づき説明する。
3.6.2 Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 8 and 9.

本実施例のガスタービン複合発電設備は、燃焼器100
と、燃焼器100に接続されているガスタービン111
と、ガスタービン100の後流側に順次設置されている
、図示されて脱硝装置、排熱回収ボイラ112、吸収塔
113、煙突115とを有して構成される。
The gas turbine combined cycle equipment of this embodiment includes a combustor 100
and a gas turbine 111 connected to the combustor 100
, a denitrification device, an exhaust heat recovery boiler 112 , an absorption tower 113 , and a chimney 115 , which are shown in the figure and are sequentially installed on the downstream side of the gas turbine 100 .

吸収塔113内上部には、水を下方へ噴霧するスプレー
ノズル114が設けられている。吸収塔113の下部に
は、塔内下部に溜った水を、再びスプレーノズル114
に供給するための循環配管116と、燃焼器100内に
供給するための供給配管117とが接続されている。供
給配管117中には、供給ポンプ118が設けられてい
る。
A spray nozzle 114 that sprays water downward is provided in the upper part of the absorption tower 113. At the bottom of the absorption tower 113, the water accumulated in the lower part of the tower is transferred again to the spray nozzle 114.
A circulation pipe 116 for supplying the fuel to the combustor 100 and a supply pipe 117 for supplying the fuel into the combustor 100 are connected. A supply pump 118 is provided in the supply pipe 117 .

燃焼器100は、第9図に示すように、燃焼室101を
形成する燃焼筒102と、その上流側に設けられている
パイロットバーナ103および予混合燃焼バーナ104
,104.・・・と、内筒102の下流側に設けられて
いるトランスデユーサ105とを有して構成されている
As shown in FIG. 9, the combustor 100 includes a combustion tube 102 forming a combustion chamber 101, a pilot burner 103 and a premix combustion burner 104 provided upstream of the combustion tube 102.
, 104. ... and a transducer 105 provided on the downstream side of the inner cylinder 102.

燃焼筒102の上流側から下流側に向かって2/3の位
置に、燃焼室101内方向に開口を有するオリフィス1
06,106,106が設けられている。このオリフィ
ス106には、吸収塔113からの供給配管117が接
続されている。
An orifice 1 having an opening inward of the combustion chamber 101 at a position 2/3 from the upstream side to the downstream side of the combustion tube 102
06, 106, 106 are provided. A supply pipe 117 from an absorption tower 113 is connected to this orifice 106 .

オリフィス106は、水の供給圧力を利用して、水を噴
霧できるように設計されている。また、オリフィス10
6の開口径は、オリフィス106から噴出する水が燃焼
筒102の中心部に到達する前に蒸発する流量に制限で
きるよう設定されている。オリフィス106で噴霧流量
を制限するのは、水が蒸発しない状態で、ガスタービン
111に供給されるのを防ぐためである。
The orifice 106 is designed to use water supply pressure to spray water. Also, orifice 10
The opening diameter of No. 6 is set so that the flow rate can be limited to such that the water ejected from the orifice 106 evaporates before reaching the center of the combustion tube 102 . The reason why the spray flow rate is restricted by the orifice 106 is to prevent water from being supplied to the gas turbine 111 without being evaporated.

次に、本実施例の作用について説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

本実施例では、燃焼器100の燃料としてアルコールを
用いる。
In this embodiment, alcohol is used as the fuel for the combustor 100.

アルコールを燃焼させると、燃焼中間生成物質であるア
ルデヒドが生成され、他の排気ガスと共にガスタービン
111に供給される。アルデヒドを含む排気ガスは、ガ
スタービン111を記動した後、図示されて脱硝装置、
排熱回収ボイラ112を通って、吸収塔113内下部に
送られる。
When alcohol is combusted, aldehyde, which is a combustion intermediate, is produced and is supplied to the gas turbine 111 together with other exhaust gases. After passing through the gas turbine 111, the exhaust gas containing aldehyde is transferred to a denitrification device as shown in the figure.
It passes through the exhaust heat recovery boiler 112 and is sent to the lower part of the absorption tower 113.

吸収塔113内では、スプレーノズル114から水が下
方へ噴霧され、上方へ昇ってくる排気ガスと接触し、排
気ガス中のアルデヒドが水に吸収される。アルデヒドを
吸収した水は、塔113下部に溜り、その一部は循環配
管116を通って再びスプレーノズル114に供給され
る6また、他の一部は、供給配管117を通り供給ポン
プ118により加圧されて、オリフィス106゜106
から燃焼室101内に噴霧される。
In the absorption tower 113, water is sprayed downward from the spray nozzle 114, comes into contact with the exhaust gas rising upward, and the aldehyde in the exhaust gas is absorbed by the water. The water that has absorbed the aldehyde accumulates at the bottom of the tower 113, and part of it passes through the circulation pipe 116 and is again supplied to the spray nozzle 1146.The other part passes through the supply pipe 117 and is added by the supply pump 118. Pressured, orifice 106°106
is sprayed into the combustion chamber 101 from there.

噴霧された水は、燃焼室101内の1400℃以上の高
温ガスと接触する。噴霧された水は、気化透熱にて高温
ガスの温度を低下させる。温度の低下によって、空気中
の窒素は酸化しにくくなり、NOxの生成量は減少する
。さらに、水に吸収されたアルデヒドは、高温ガスで、
H,OやCO2などに熱分解して、排気ガスと共に燃焼
器100から排出される。
The sprayed water comes into contact with high-temperature gas of 1400° C. or higher in the combustion chamber 101. The sprayed water lowers the temperature of the high-temperature gas through vaporization heat transmission. As the temperature decreases, nitrogen in the air becomes less likely to be oxidized, and the amount of NOx produced decreases. Furthermore, aldehydes absorbed in water are hot gases,
It is thermally decomposed into H, O, CO2, etc., and is discharged from the combustor 100 together with the exhaust gas.

このように、燃焼中間生成物質であるアルデヒドを水に
吸収させ、燃焼器100内に噴霧することにより、環境
汚染物質であるアルデヒドを処理することができると共
に、NOxの低減も図ることができる。
In this way, by absorbing aldehyde, which is a combustion intermediate product, into water and spraying it into the combustor 100, it is possible to treat aldehyde, which is an environmental pollutant, and also to reduce NOx.

なお、本実施例では、オリフィス106を内筒102の
上流側から下流側に向かって2/3の位置に設けたが、
これは、アルデヒドを含む水を火炎の先端近傍に噴霧す
るためで、燃焼器の構造上、火炎の先端位置が異なれば
、それに対応させてオリフィスの位置を変えることが好
ましい。
Note that in this embodiment, the orifice 106 was provided at a position of 2/3 from the upstream side to the downstream side of the inner cylinder 102;
This is because water containing aldehyde is sprayed near the tip of the flame, and if the position of the tip of the flame differs due to the structure of the combustor, it is preferable to change the position of the orifice accordingly.

また、本実施例では、燃焼中間生成物質としてアルデヒ
ドを生成するアルコール系燃料を用いたが、水に吸収さ
れる燃焼中間生成物質を生成する燃料であれば、いかな
るものでもよい。
Furthermore, in this embodiment, an alcohol-based fuel that produces aldehyde is used as the combustion intermediate, but any fuel may be used as long as it produces a combustion intermediate that is absorbed by water.

3.7[発明の効果] 本発明によれば、旋回流の周囲に直進流を形成し、その
境界に膜状の液体燃料を噴霧するので、燃焼室内壁に液
体燃料が付着することなく、液体燃料の微細化が図れ、
NOxの低減を図ることができる。さらに、旋回流の中
心のほぼ下流側に抵抗体を設けたことにより、安定した
火炎を形成することができると共に、予混合気体の平均
空気比をより高くすることができるので、NOxを低減
することができる。
3.7 [Effects of the Invention] According to the present invention, a straight flow is formed around the swirl flow and a film of liquid fuel is sprayed at the boundary thereof, so that the liquid fuel does not adhere to the combustion chamber wall. By making liquid fuel finer,
It is possible to reduce NOx. Furthermore, by providing a resistor almost downstream of the center of the swirling flow, a stable flame can be formed and the average air ratio of the premixed gas can be made higher, which reduces NOx. be able to.

また、液体燃料をこの組成物資のうち沸点温度の最も低
いものの沸点温度近くまで加熱することにより、蒸発室
内における噴震粒子の滞留時間を自発火時間以下に設定
することができると共に、滞留時間以内に、噴霧粒子を
蒸発させることができる。このため、自発火を防ぎ安定
燃焼を行うことができると共に、希薄予混合燃焼を確実
に実現することができ、NOxの低減を図ることができ
る。
In addition, by heating the liquid fuel to a temperature close to the boiling point of the component with the lowest boiling point among these constituent materials, it is possible to set the residence time of the eruption particles in the evaporation chamber to be less than the spontaneous ignition time, and also to be within the residence time. The spray particles can then be evaporated. Therefore, spontaneous combustion can be prevented and stable combustion can be performed, and lean premix combustion can be reliably realized, and NOx can be reduced.

また、液体燃料の種類に応じて加熱温度を変えて加熱す
ることにより、液体燃料の種類に依存することなく、常
に、安定運転を実現することができる。
Furthermore, by changing the heating temperature depending on the type of liquid fuel, stable operation can always be achieved regardless of the type of liquid fuel.

また、燃焼中間生成物質を吸収液で吸収し、これを燃焼
器内に噴震することにより、サーマルNOxを低減する
ことができると共に、燃焼中間生成物質を処理すること
ができる。
Further, by absorbing combustion intermediate products with an absorbing liquid and injecting them into the combustor, thermal NOx can be reduced and the combustion intermediate products can be treated.

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

第1図〜第7図は第1の実施例を示しており、第1図は
燃焼器の要部断面図、第2図は第1図における■−■線
断面図、第3図は予混合燃焼バーナの全体断面図、第4
図は燃焼状態を説明するための説明図、第5図は蒸発室
内の空気比分布を示すグラフ、第6図は試験用燃焼器の
断面図、第7図は空気比とNOx濃度との関係を示すグ
ラフ。 第8図および第9図は第2の実施例を示しており、第8
図はガスタービン複合発電設備の系統図、第9図は燃焼
器の断面図、第10図は従来のアトマイザの断面図であ
る。 10・・燃焼筒、20・・・パイロットバーナ、30・
・・予混合燃焼バーナ、31・・蒸発室、35・・抵抗
体、40・・・アトマイザ、41・・・外円筒、45・
・・内円筒、50・・・スワラ、52・・・旋回流案内
羽根、60・・・空気ノズル、70・・・予熱器、71
.73・・・測定器、72・・燃料流量調節弁、74・
・・制御装置、75・・・燃料戻し弁、100・・・燃
焼器、101・・・燃焼室、106・・・オリフィス、
113・吸収塔。 117・・・供給配管、118・・・供給ポンプ。
Figures 1 to 7 show the first embodiment, where Figure 1 is a sectional view of the main part of the combustor, Figure 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in Figure 1, and Figure 3 is a sectional view of the main part of the combustor. Overall sectional view of the mixed combustion burner, No. 4
The figure is an explanatory diagram to explain the combustion state, Figure 5 is a graph showing the air ratio distribution in the evaporation chamber, Figure 6 is a cross-sectional view of the test combustor, and Figure 7 is the relationship between air ratio and NOx concentration. Graph showing. 8 and 9 show a second embodiment, and FIG.
The figure is a system diagram of a gas turbine combined power generation facility, FIG. 9 is a sectional view of a combustor, and FIG. 10 is a sectional view of a conventional atomizer. 10... Combustion tube, 20... Pilot burner, 30...
... Premix combustion burner, 31 ... Evaporation chamber, 35 ... Resistor, 40 ... Atomizer, 41 ... Outer cylinder, 45 ...
... Inner cylinder, 50 ... Swirler, 52 ... Swirling flow guide vane, 60 ... Air nozzle, 70 ... Preheater, 71
.. 73...Measuring device, 72...Fuel flow rate control valve, 74...
...control device, 75...fuel return valve, 100...combustor, 101...combustion chamber, 106...orifice,
113・Absorption tower. 117... Supply piping, 118... Supply pump.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、液体燃料を燃焼用空気と共に噴出し、該液体燃料を
霧化するアトマイザを有して構成される予混合燃焼バー
ナを備えている燃焼器において、前記アトマイザは、内
周面に前記液体燃料が供給される内筒と、該内筒の外周
面との間に下流側へほぼ直進する前記燃焼用空気の流路
を形成する外筒と、該内筒内に送り込まれた前記燃焼用
空気を下流側へ向かわせつつ旋回させる旋回流案内板と
を有して構成され、 前記旋回流の中心のほぼ下流側で前記予混合燃焼バーナ
の出口近傍に、下流側の断面積が急激に小さくなり、該
予混合燃焼バーナから噴出する予混合気体の抵抗となる
抵抗体を備えていることを特徴とする燃焼器。 2、液体燃料と燃焼用空気とを混合させる空間を有する
予混合燃焼バーナを備えている燃焼器において、 前記空間内に燃焼用空気の旋回流を形成する旋回流形成
手段と、 前記旋回流の周囲に、下流側へ向かって流れる燃焼用空
気の直進流を形成する直進流形成手段と、 前記旋回流と前記直進流との境界に、前記液体燃料を供
給する液体燃料供給手段と、 前記旋回流の中心のほぼ下流側で前記予混合燃焼バーナ
の出口近傍に、該予混合燃焼バーナから噴出された予混
合気体の燃焼により生成される燃焼気体の循環流を形成
する循環流形成手段とを備えていることを特徴とする燃
焼器。 3、液体燃料と燃焼用空気とを混合させる空間を有する
予混合燃焼バーナを備えている燃焼器において、 前記空間内の空気比分布を特定箇所のみ低くする空気比
分布偏在化手段と、 前記特定箇所のほぼ下流側で前記予混合燃焼バーナの出
口近傍に、前記液体燃料と前記燃焼用空気との燃焼によ
り生成される燃焼気体の循環流を形成する循環流形成手
段とを備えていることを特徴とする燃焼器。 4、前記アトマイザの内筒の内周側は、下流側へ向かう
につれて拡径されていることを特徴とする請求項1記載
の燃焼器。 5、前記アトマイザの内筒の内周面と外周面とが、該内
筒の下流端において、鋭角を成して接触していることを
特徴とする請求項1または4記載の燃焼器。 6、前記内筒の開口面積と、前記内筒と前記外筒との間
の開口面積とがほぼ等しいことを特徴とする請求項1、
4または5記載の燃焼器。 7、前記外筒の下流端は、前記内筒の下流端よりも下流
側に位置していることを特徴とする請求項1、4、5ま
たは6記載の燃焼器。 8、出口近傍に前記抵抗体が設けられている1以上の前
記予混合燃焼バーナと、拡散燃焼バーナとを備えている
ことを特徴とする請求項1、4、5、6または7記載の
燃焼器。 9、出口近傍に前記抵抗体が設けられている前記予混合
燃焼バーナが、同一円周上に複数設けられ、該円周のほ
ぼ中心に拡散燃焼バーナが設けられていることを特徴と
する請求項1、4、5、6または7記載の燃焼器。 10、前記予混合燃焼バーナの出口の周囲から燃焼用空
気を噴出する燃焼用空気ノズルを備えていることを特徴
とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9
記載の燃焼器。 11、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9また
は10記載の燃焼器と、 前記燃焼器から排出される排気ガスにより駆動するガス
タービンとを備えていることを特徴とするガスタービン
設備。 12、液体燃料と燃焼用空気とを予め混合させてから燃
焼させる燃焼方法において、 下流側へ向かいつつ旋回して行く前記燃焼用空気の旋回
流を形成し、 前記旋回流の周囲に、下流側へ向かって流れる前記燃焼
用空気の直進流を形成し、 前記旋回流と前記直進流との境界に前記液体燃料を膜状
にして供給して、該液体燃料と前記燃焼用空気とを予混
合し、 予混合した前記液体燃料と前記燃焼用空気とをバーナ出
口から噴出して燃焼させ、燃焼で生成した燃焼気体を、
前記旋回流の旋回中心のほぼ下流側で前記バーナの出口
近傍に一時的に循環させることを特徴とする燃焼方法。 13、前記液体燃料の組成物質のうち、沸点温度が最も
低い組成物質の噴霧雰囲気における沸点温度を超えない
範囲内に加熱することを特徴とする請求項12記載の燃
焼方法。 14、前記液体燃料の組成物質のうち、沸点温度が最も
低い組成物質の噴霧雰囲気における沸点温度をT℃とし
たとき、該液体燃料が前記予混合燃焼バーナに供給され
る前に、該液体燃料を。 T℃≧前記液体燃料の温度℃≧T×0.8℃の温度範囲
内に加熱することを特徴とする請求項12記載の燃焼方
法。 15、燃焼用空気と噴霧された液体燃料とを予混合燃焼
バーナ内で予混合させ、これを燃焼室内で燃焼させる燃
焼器を備えている燃焼設備において、 前記液体燃料の組成物質のうち、沸点温度が最も低い組
成物質の噴霧雰囲気における沸点温度を超えない範囲内
に加熱する加熱手段を備えていることを特徴とする燃焼
設備。 16、燃焼用空気と噴霧された液体燃料とを予混合燃焼
バーナ内で予混合させ、これを燃焼室内で燃焼させる燃
焼器を備えている燃焼設備において、 前記液体燃料の組成物質のうち、沸点温度が最も低い組
成物質の噴霧雰囲気における沸点温度をT℃としたとき
、該液体燃料が前記予混合燃焼バーナに供給される前に
、該液体燃料を、T℃≧前記液体燃料の温度℃≧T×0
.8℃の温度範囲内に加熱する加熱手段を備えているこ
とを特徴とする燃焼設備。 17、前記加熱手段における熱源は、燃焼用空気である
ことを特徴とする請求項15または16記載の燃焼器。 18、前記液体燃料の種類を判別する判別手段と、種類
が判別された前記液体燃料の組成物質のうち、沸点温度
が最も低い組成物質の沸点温度を算出する沸点算出手段
とを備え、前記加熱手段は、算出された沸点温度に基づ
いて前記液体燃料を加熱することを特徴とする請求項1
5、16または17記載の燃焼設備。 19、液体燃料を燃焼する燃焼器を備えている燃焼設備
において、 液体燃料の種類を判別する判別手段と、 判別された液体燃料の種類に応じて、該液体燃料を加熱
する加熱手段を備えていることを特徴とする燃焼設備。 20、種類が判別された前記液体燃料の組成物質のうち
、沸点温度が最も低い組成物質の沸点温度を算出する沸
点算出手段と、 算出された沸点温度に基づいて前記液体燃料の加熱温度
を決定する加熱温度決定手段とを備え、 前記加熱手段は、決定された加熱温度に加熱することを
特徴とする請求項19記載の燃焼設備。 21、前記判別手段は、前記液体燃料が加熱される前と
後とにおける物性値に基づいて、該液体燃料の種類を判
別することを特徴とする請求項18、19または20記
載の燃焼設備。 22、予混合燃焼バーナ内に噴霧する液体燃料の予熱方
法において、 前記液体燃料の組成物質のうち、沸点温度が最も低い組
成物質の噴霧雰囲気における沸点温度をT℃としたとき
、該液体燃料が前記予混合燃焼バーナに供給される前に
、該液体燃料を、T℃≧前記液体燃料の温度℃≧T×0
.8℃の温度範囲内に加熱することを特徴とする液体燃
料の予熱方法。 23、燃焼可能な燃焼中間生成物質を排出する燃焼器を
備えている燃焼設備において、 前記燃焼中間生成物質を吸収する吸収液と該燃焼中間生
成物質とを反応させる吸収装置と、前記燃焼器中間生成
物質を吸収した前記吸収液を前記燃焼器の燃焼室内に噴
射する吸収液噴出装置とを備えていることを特徴とする
燃焼設備。 24、前記吸収液噴出装置は、噴出する前記吸収液を前
記燃焼室内で全て蒸発可能な流量に制限する吸収液量制
限手段を備えていることを特徴とする請求項23記載の
燃焼設備。25、前記吸収液噴比装置は、前記燃焼室内
に形成される火炎の先端近傍に前記吸収液を噴出する噴
出口を備えていることを特徴とする請求項23または2
4記載の燃焼設備。 26、燃焼器の燃焼室から排出される燃焼可能な燃焼中
間生成物質の処理方法であって、前記燃焼中間生成物質
を吸収する吸収液で該燃焼中間生成物質を吸収し、 前記燃焼中間生成物質を吸収した前記吸収液を、前記燃
焼室内に噴霧することを特徴とする燃焼中間生成物質の
処理方法。
[Scope of Claims] 1. In a combustor equipped with a premix combustion burner configured with an atomizer that injects liquid fuel together with combustion air and atomizes the liquid fuel, the atomizer has an internal an inner cylinder to which the liquid fuel is supplied to the peripheral surface, an outer cylinder that forms a flow path for the combustion air that travels substantially straight downstream to the downstream side between the outer peripheral surface of the inner cylinder; a swirling flow guide plate that swirls the combustion air while directing it toward the downstream side; A combustor characterized in that it is equipped with a resistor whose cross-sectional area is rapidly reduced and acts as a resistance to the premixed gas ejected from the premixed combustion burner. 2. In a combustor equipped with a premix combustion burner having a space for mixing liquid fuel and combustion air, a swirling flow forming means for forming a swirling flow of combustion air in the space; a straight flow forming means for forming a straight flow of combustion air flowing downstream toward the surroundings thereof; a liquid fuel supply means for supplying the liquid fuel to a boundary between the swirling flow and the straight flow; and the swirling flow. Circulating flow forming means for forming a circulating flow of combustion gas generated by combustion of the premixed gas ejected from the premixed combustion burner, substantially downstream of the center of the flow and near the outlet of the premixed combustion burner. A combustor characterized by comprising: 3. In a combustor equipped with a premix combustion burner having a space for mixing liquid fuel and combustion air, an air ratio distribution uneven distribution means for lowering the air ratio distribution in the space only at a specific location; A circulating flow forming means for forming a circulating flow of combustion gas generated by combustion of the liquid fuel and the combustion air is provided in the vicinity of the outlet of the premix combustion burner on the substantially downstream side of the location. Characteristic combustor. 4. The combustor according to claim 1, wherein the diameter of the inner peripheral side of the inner cylinder of the atomizer increases toward the downstream side. 5. The combustor according to claim 1 or 4, wherein the inner circumferential surface and outer circumferential surface of the inner cylinder of the atomizer are in contact at an acute angle at a downstream end of the inner cylinder. 6. Claim 1, wherein the opening area of the inner cylinder and the opening area between the inner cylinder and the outer cylinder are approximately equal.
The combustor according to 4 or 5. 7. The combustor according to claim 1, 4, 5 or 6, wherein the downstream end of the outer cylinder is located downstream of the downstream end of the inner cylinder. 8. Combustion according to claim 1, 4, 5, 6 or 7, comprising one or more of the premix combustion burners in which the resistor is provided near the outlet, and a diffusion combustion burner. vessel. 9. A claim characterized in that a plurality of the premix combustion burners each having the resistor provided near the outlet are provided on the same circumference, and a diffusion combustion burner is provided approximately at the center of the circumference. The combustor according to item 1, 4, 5, 6 or 7. 10. Claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9, further comprising a combustion air nozzle that blows out combustion air from around the outlet of the premix combustion burner.
Combustor as described. 11. The combustor according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, and a gas turbine driven by exhaust gas discharged from the combustor. Characteristic gas turbine equipment. 12. In a combustion method in which liquid fuel and combustion air are mixed in advance and then combusted, a swirling flow of the combustion air is formed while swirling toward the downstream side, and a swirling flow is formed around the swirling flow on the downstream side. forming a straight flow of the combustion air flowing toward the flow, supplying the liquid fuel in the form of a film to the boundary between the swirling flow and the straight flow, and premixing the liquid fuel and the combustion air. The premixed liquid fuel and the combustion air are ejected from the burner outlet and combusted, and the combustion gas generated by the combustion is
A combustion method characterized in that the swirling flow is temporarily circulated in the vicinity of the outlet of the burner substantially downstream of the swirling center of the swirling flow. 13. The combustion method according to claim 12, characterized in that heating is performed within a range that does not exceed the boiling point temperature in the spray atmosphere of a constituent material having the lowest boiling point temperature among the constituent substances of the liquid fuel. 14. Among the constituent substances of the liquid fuel, when the boiling point temperature in the spray atmosphere of the constituent substance having the lowest boiling point temperature is T°C, before the liquid fuel is supplied to the premix combustion burner, the liquid fuel of. 13. The combustion method according to claim 12, wherein the heating is performed within a temperature range of T°C≧temperature of the liquid fuel≧T×0.8°C. 15. In a combustion equipment equipped with a combustor that premixes combustion air and atomized liquid fuel in a premix combustion burner and combusts this in a combustion chamber, the boiling point of the constituent substances of the liquid fuel is 1. Combustion equipment characterized in that it is equipped with a heating means for heating within a range that does not exceed the boiling point temperature in the spray atmosphere of the composition substance having the lowest temperature. 16. In a combustion equipment equipped with a combustor that premixes combustion air and atomized liquid fuel in a premix combustion burner and combusts this in a combustion chamber, the boiling point of the constituent substances of the liquid fuel is When the boiling point temperature in the spray atmosphere of the constituent material having the lowest temperature is T°C, before the liquid fuel is supplied to the premix combustion burner, the temperature of the liquid fuel is T°C≧Temperature of the liquid fuel≧ T×0
.. A combustion equipment characterized in that it is equipped with a heating means for heating within a temperature range of 8°C. 17. The combustor according to claim 15 or 16, wherein the heat source in the heating means is combustion air. 18. A determining means for determining the type of the liquid fuel, and a boiling point calculating means for calculating the boiling point temperature of a constituent material having the lowest boiling point temperature among the constituent materials of the liquid fuel whose type has been determined, Claim 1, wherein the means heats the liquid fuel based on the calculated boiling point temperature.
The combustion equipment according to 5, 16 or 17. 19. A combustion equipment equipped with a combustor that burns liquid fuel, comprising: a determination means for determining the type of liquid fuel; and a heating means for heating the liquid fuel according to the determined type of liquid fuel. Combustion equipment characterized by: 20. Boiling point calculation means for calculating the boiling point temperature of a composition material having the lowest boiling point temperature among the composition materials of the liquid fuel whose types have been determined; and determining the heating temperature of the liquid fuel based on the calculated boiling point temperature. 20. The combustion equipment according to claim 19, further comprising: heating temperature determining means, wherein the heating means heats to the determined heating temperature. 21. The combustion equipment according to claim 18, 19 or 20, wherein the determining means determines the type of the liquid fuel based on physical property values before and after the liquid fuel is heated. 22. In a method for preheating a liquid fuel to be sprayed into a premix combustion burner, when the boiling point temperature in the spray atmosphere of a constituent material having the lowest boiling point temperature among the constituent substances of the liquid fuel is T°C, the liquid fuel is Before being supplied to the premix combustion burner, the liquid fuel is heated such that T°C≧temperature of the liquid fuel≧T×0
.. A method for preheating liquid fuel, characterized by heating within a temperature range of 8°C. 23. In a combustion equipment equipped with a combustor that discharges combustible combustion intermediate products, an absorption device that causes an absorption liquid that absorbs the combustion intermediate products to react with the combustion intermediate products; A combustion equipment comprising: an absorption liquid injection device that injects the absorption liquid that has absorbed generated substances into a combustion chamber of the combustor. 24. The combustion equipment according to claim 23, wherein the absorption liquid ejecting device includes an absorption liquid amount limiting means for limiting the flow rate of the ejected absorption liquid to a flow rate that can completely evaporate within the combustion chamber. 25. Claim 23 or 2, characterized in that the absorption liquid injection ratio device is equipped with a jet port for spouting the absorption liquid near the tip of a flame formed in the combustion chamber.
The combustion equipment described in 4. 26. A method for treating combustible combustion intermediate products discharged from a combustion chamber of a combustor, the method comprising: absorbing the combustion intermediate products with an absorption liquid that absorbs the combustion intermediate products; A method for treating combustion intermediates, the method comprising: spraying the absorption liquid that has absorbed into the combustion chamber.
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