JPH04148113A - ガスタービン燃焼器における予混合方法および予混合装置 - Google Patents
ガスタービン燃焼器における予混合方法および予混合装置Info
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- JPH04148113A JPH04148113A JP27017090A JP27017090A JPH04148113A JP H04148113 A JPH04148113 A JP H04148113A JP 27017090 A JP27017090 A JP 27017090A JP 27017090 A JP27017090 A JP 27017090A JP H04148113 A JPH04148113 A JP H04148113A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、空気と燃料の混合気を造った後、この混合気
を燃焼器本体へ供給して燃焼させる予混合型のガスター
ビン燃焼器における予混合方法および予混合装置に関す
るものである。
を燃焼器本体へ供給して燃焼させる予混合型のガスター
ビン燃焼器における予混合方法および予混合装置に関す
るものである。
ガスタービン排気の公害対策として、ガスタービン排気
中の窒素酸化物（以下、ｒＮＯｘＪという）の低減が重
要な課題となっている。近年、ガスタービン排気中の窒
素酸化物を低減する内容の規制あるいは地域協定により
非常に厳しいＮＯ８排出量が要求されている。従来、予
め予混合装置において空気と燃料が所定の割合で混合さ
れた均質な混合気を造った後、この混合気を燃焼器本体
へ供給して燃焼させると、拡散燃焼方式に比べてより低
温燃焼が可能になり、ガスタービンの排気中に含まれる
ＮＯ８を低減できることは知られている。従って、近年
では、ＮＯ□量を低減するために、希薄予混合法を採用
する予混合型の燃焼器が用いられている。
中の窒素酸化物（以下、ｒＮＯｘＪという）の低減が重
要な課題となっている。近年、ガスタービン排気中の窒
素酸化物を低減する内容の規制あるいは地域協定により
非常に厳しいＮＯ８排出量が要求されている。従来、予
め予混合装置において空気と燃料が所定の割合で混合さ
れた均質な混合気を造った後、この混合気を燃焼器本体
へ供給して燃焼させると、拡散燃焼方式に比べてより低
温燃焼が可能になり、ガスタービンの排気中に含まれる
ＮＯ８を低減できることは知られている。従って、近年
では、ＮＯ□量を低減するために、希薄予混合法を採用
する予混合型の燃焼器が用いられている。
第５図は従来の予混合型のガスタービン燃焼器の１例を
示す概略断面図である（「日本ガスタービン学会誌ＶＯ
Ｌ、１６ ＮＯ６４ＭＡＲ，１９８９Ｊ ニ開示）。図
面に示すように、従来のガスタービン燃焼器１３は、パ
イロット燃焼器１４、メイン燃焼器１５、およびバイパ
ス機構１９とからなっている。１６はメイン燃料噴射装
置、１７は予混合装置、１８は二次空気導入用のバイパ
ス曲管である。
示す概略断面図である（「日本ガスタービン学会誌ＶＯ
Ｌ、１６ ＮＯ６４ＭＡＲ，１９８９Ｊ ニ開示）。図
面に示すように、従来のガスタービン燃焼器１３は、パ
イロット燃焼器１４、メイン燃焼器１５、およびバイパ
ス機構１９とからなっている。１６はメイン燃料噴射装
置、１７は予混合装置、１８は二次空気導入用のバイパ
ス曲管である。
上述したような従来の予混合型のガスタービンの燃焼器
においては、予混合に関し、燃料と空気との混合比を部
分負荷時においても一定に保つ必要があり、このために
二次空気量を制御する方法を採っている。しかしながら
、この方法においては、二次空気量を制御することによ
り結果として一次空気量の増減を行うため、応答が遅く
、−時的に燃料と空気との混合比が崩れ、燃焼の不安定
性が問題となっている。これを防ぐためには、多量のパ
イロット燃料による保炎が必要で、これがＮＯｘ量の増
大を招いている。
においては、予混合に関し、燃料と空気との混合比を部
分負荷時においても一定に保つ必要があり、このために
二次空気量を制御する方法を採っている。しかしながら
、この方法においては、二次空気量を制御することによ
り結果として一次空気量の増減を行うため、応答が遅く
、−時的に燃料と空気との混合比が崩れ、燃焼の不安定
性が問題となっている。これを防ぐためには、多量のパ
イロット燃料による保炎が必要で、これがＮＯｘ量の増
大を招いている。
従って、本発明の目的は、上述の問題を解決し、部分負
荷時においても、一次空気の流入量を応答性良く制御し
、燃料と空気との混合比を一定に保つことができるガス
タービン燃焼器の予混合方法および予混合装置を提供す
ることにある。
荷時においても、一次空気の流入量を応答性良く制御し
、燃料と空気との混合比を一定に保つことができるガス
タービン燃焼器の予混合方法および予混合装置を提供す
ることにある。
上記目的を達成するために、本発明の予混合方法におい
ては、燃焼用空気に旋回運動を与えるための、複数の一
次空気導入孔が螺旋状に穿孔された円形状の旋回器の外
周面に、周方向に所定間隔をあけて前記一次空気導入孔
の開口とほぼ同一面積の孔が設けられた環状のリングを
回転可能に嵌挿し、前記リングを回転することにより前
記一次空気導入孔の開口面積を変えて前記一次空気導入
孔の空気流入量を制御することに特徴を有するものであ
る。
ては、燃焼用空気に旋回運動を与えるための、複数の一
次空気導入孔が螺旋状に穿孔された円形状の旋回器の外
周面に、周方向に所定間隔をあけて前記一次空気導入孔
の開口とほぼ同一面積の孔が設けられた環状のリングを
回転可能に嵌挿し、前記リングを回転することにより前
記一次空気導入孔の開口面積を変えて前記一次空気導入
孔の空気流入量を制御することに特徴を有するものであ
る。
また、本発明の予混合装置においては、複数の一次空気
導入孔が螺旋状に穿孔された、燃焼用空気に旋回運動を
与えるための円形状の旋回器と、前記旋回器の外周面に
回転可能に嵌挿された、前記一次空気導入孔の開口面積
を変えるための、周方向に所定間隔をあけて前記一次空
気導入孔の開口とほぼ同一面積の孔が設けられた、環状
のリングとからなることに特徴を有するものである。
導入孔が螺旋状に穿孔された、燃焼用空気に旋回運動を
与えるための円形状の旋回器と、前記旋回器の外周面に
回転可能に嵌挿された、前記一次空気導入孔の開口面積
を変えるための、周方向に所定間隔をあけて前記一次空
気導入孔の開口とほぼ同一面積の孔が設けられた、環状
のリングとからなることに特徴を有するものである。
次に、本発明を図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の１実１ｓ態様を示す断面図、第２図は
第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ’線
断面図である。図面において、１はガスタービンの燃焼
器であり、その上流側の所定位置に燃焼用空気に旋回運
動を与えるための円形の旋回器８を有しており、二次空
気導入孔１１をその下流に有している。旋回器３には螺
旋状の一次空気導入孔４が形成されている。７はガスタ
ービンの燃焼器の中心部に設けられた保炎器であり、燃
焼器１の一次燃焼笥２と保炎器７とによって燃焼用空気
（空気と燃料の混合気）の流路５が燃焼室６に至るまで
形成されている。螺旋状の一次空気導入孔４は、旋回器
３の外縁の開口４ａからその下流側の流路５に至るまで
形成され、旋回器３の外側から一次導入孔４に導入され
た燃焼用の一次空気量は、一次空気導入孔４および流路
５を通って燃焼室６に供給される。１２は二次燃焼筒で
ある。
第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ’線
断面図である。図面において、１はガスタービンの燃焼
器であり、その上流側の所定位置に燃焼用空気に旋回運
動を与えるための円形の旋回器８を有しており、二次空
気導入孔１１をその下流に有している。旋回器３には螺
旋状の一次空気導入孔４が形成されている。７はガスタ
ービンの燃焼器の中心部に設けられた保炎器であり、燃
焼器１の一次燃焼笥２と保炎器７とによって燃焼用空気
（空気と燃料の混合気）の流路５が燃焼室６に至るまで
形成されている。螺旋状の一次空気導入孔４は、旋回器
３の外縁の開口４ａからその下流側の流路５に至るまで
形成され、旋回器３の外側から一次導入孔４に導入され
た燃焼用の一次空気量は、一次空気導入孔４および流路
５を通って燃焼室６に供給される。１２は二次燃焼筒で
ある。
一次空気導入孔４内の開口４ａ付近の、旋回器３の羽根
３ａの内側に向けて凹んだ湾曲を有する腹側の壁３ｂに
は燃料噴射ノズル９が設けられている。１０は羽根取付
は用のビスである。円形の旋回器３の外周面には、孔が
周方向に所定間隔をあけて穿孔された環状のリング８が
一次空気導入孔４の開口４ａを覆うように、回転可能に
嵌挿されている。リング８の孔は、一次空気導入孔４の
閉口４ａの個数と同数膜けられ、開口４ａとほぼ同一の
面積を有し、且つ、開口４ａと合致するように重合可能
に形成されている。このリング８を回転させることによ
り、開口４ａの面積を所定の範囲（Ｏ〜全面積）で変化
させることが可能であり、これにより、一次空気への流
入量を制御することができる。
３ａの内側に向けて凹んだ湾曲を有する腹側の壁３ｂに
は燃料噴射ノズル９が設けられている。１０は羽根取付
は用のビスである。円形の旋回器３の外周面には、孔が
周方向に所定間隔をあけて穿孔された環状のリング８が
一次空気導入孔４の開口４ａを覆うように、回転可能に
嵌挿されている。リング８の孔は、一次空気導入孔４の
閉口４ａの個数と同数膜けられ、開口４ａとほぼ同一の
面積を有し、且つ、開口４ａと合致するように重合可能
に形成されている。このリング８を回転させることによ
り、開口４ａの面積を所定の範囲（Ｏ〜全面積）で変化
させることが可能であり、これにより、一次空気への流
入量を制御することができる。
ガスタービン燃焼器の予混合に関し、燃料と空気との比
を部分負荷時においても一定に保つために、負荷に応じ
てリング８を所定の回転機構を介して回転させることに
より、一次空気導入孔４の開口４ａの面積を変化させて
一次空気量の流入量を制御可能である。これにより空気
と燃料との比は常に一定に保持される。従って、本発明
の予混合装置を有するガスタービン燃焼器においては、
パイロット燃焼器を設備する必要は無い。かくして、運
転中を通じて常に適正な混合比で燃料が供給され、パイ
ロット燃料による保炎が不要となり、燃焼の不安定性が
解消され、排気中のＮＯｘ量が減少し、ＣＯ等の未燃排
気物の生成も阻止される〔実施例〕 次に、本発明を実施例によって説明する。
を部分負荷時においても一定に保つために、負荷に応じ
てリング８を所定の回転機構を介して回転させることに
より、一次空気導入孔４の開口４ａの面積を変化させて
一次空気量の流入量を制御可能である。これにより空気
と燃料との比は常に一定に保持される。従って、本発明
の予混合装置を有するガスタービン燃焼器においては、
パイロット燃焼器を設備する必要は無い。かくして、運
転中を通じて常に適正な混合比で燃料が供給され、パイ
ロット燃料による保炎が不要となり、燃焼の不安定性が
解消され、排気中のＮＯｘ量が減少し、ＣＯ等の未燃排
気物の生成も阻止される〔実施例〕 次に、本発明を実施例によって説明する。
燃料負荷を変えた場合の、出口排気ガス濃度およびガス
温度への影響を第４図に示す。総空気量Ｍ ａ ＝ ０
．３ＭＰａ、総当量比φ＝ ０．２７、燃焼器入口部空
気温度Ｔ、＝５７３に一定として、一次当量比φ１＝
０．７５一定で燃料流量を変えた場合（白ぬき）と、従
来の燃焼法のように一次空気量比Ｍａｌ ／Ｍａ＝０．
３５一定で燃料流量を変えた場合（黒部）とを比較して
示す。
温度への影響を第４図に示す。総空気量Ｍ ａ ＝ ０
．３ＭＰａ、総当量比φ＝ ０．２７、燃焼器入口部空
気温度Ｔ、＝５７３に一定として、一次当量比φ１＝
０．７５一定で燃料流量を変えた場合（白ぬき）と、従
来の燃焼法のように一次空気量比Ｍａｌ ／Ｍａ＝０．
３５一定で燃料流量を変えた場合（黒部）とを比較して
示す。
全負荷時には両者ともほぼ排ガス濃度、ガス温度の目標
値を達成しているが、部分負荷時には大きく異なる。部
分負荷時に後者のように燃料のみを減少した場合には、
一次当量比が低下し余剰空気の冷却作用によって燃焼を
不活発にするので、ＮＯｘ濃度は増加しないがＣｏ濃度
は著しく増加し、出口ガス温度も予想以上に低下してし
まう。
値を達成しているが、部分負荷時には大きく異なる。部
分負荷時に後者のように燃料のみを減少した場合には、
一次当量比が低下し余剰空気の冷却作用によって燃焼を
不活発にするので、ＮＯｘ濃度は増加しないがＣｏ濃度
は著しく増加し、出口ガス温度も予想以上に低下してし
まう。
一方、部分負荷時に前者のように燃料の減少に伴って一
次当量比が一定になるように一次空気量も減少させた場
合には、−火燃焼領域の燃焼を損なわずに燃料を減らせ
るので、Ｎｏ、 、Ｃｏ濃度とも目標値以内であり、出
口ガス温度の減少も予定値にほぼ等しい。
次当量比が一定になるように一次空気量も減少させた場
合には、−火燃焼領域の燃焼を損なわずに燃料を減らせ
るので、Ｎｏ、 、Ｃｏ濃度とも目標値以内であり、出
口ガス温度の減少も予定値にほぼ等しい。
以上説明したように、本発明によれば、旋回器の外側に
周方向に所定間隔をあけて孔が設けられた環状のリング
を回転可能に嵌挿し、一次空気導入孔の開口の面積を変
えて一次空気の流入量を応答性良く制御することができ
、これにより燃料と空気との比を常に一定に保つことが
でき、燃焼の不安定性が解消され、低温燃焼が可能とな
り、排気中のＮＯ□量が減少し、ＣＯ等の未燃排気物の
生成も阻止される等産業上有用な効果がもたらされる。
周方向に所定間隔をあけて孔が設けられた環状のリング
を回転可能に嵌挿し、一次空気導入孔の開口の面積を変
えて一次空気の流入量を応答性良く制御することができ
、これにより燃料と空気との比を常に一定に保つことが
でき、燃焼の不安定性が解消され、低温燃焼が可能とな
り、排気中のＮＯ□量が減少し、ＣＯ等の未燃排気物の
生成も阻止される等産業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施態様を示す断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ’線断
面図、第４図は燃料負荷を変えた場合の、出口排気ガス
濃度およびガス濃度への影響を示すグラフ、第５図は従
来の予混合型のガスタービン燃焼器の１例を示す概略断
面図である。 図面において、 ガスタービン燃焼器 一次燃焼筒 ３ 旋回器 羽根 ３ｂ 腹側の壁 一次空気導入孔 ４ａ・開口 流路 ６ 燃焼室 保炎器 ８ リング 燃料噴射ノズル ｌＯ・取付は用のビス二次空気導入
孔 １２ 二次燃焼筒ガスタービン燃焼器 パイロット燃焼器 １５−メイン燃焼器メイン燃料噴射
装置 予混合装置 二次空気導入用のバイパス曲管 バイパス機構 一次空気。
１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ’線断
面図、第４図は燃料負荷を変えた場合の、出口排気ガス
濃度およびガス濃度への影響を示すグラフ、第５図は従
来の予混合型のガスタービン燃焼器の１例を示す概略断
面図である。 図面において、 ガスタービン燃焼器 一次燃焼筒 ３ 旋回器 羽根 ３ｂ 腹側の壁 一次空気導入孔 ４ａ・開口 流路 ６ 燃焼室 保炎器 ８ リング 燃料噴射ノズル ｌＯ・取付は用のビス二次空気導入
孔 １２ 二次燃焼筒ガスタービン燃焼器 パイロット燃焼器 １５−メイン燃焼器メイン燃料噴射
装置 予混合装置 二次空気導入用のバイパス曲管 バイパス機構 一次空気。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 燃焼用空気に旋回運動を与えるための、複数の一次
空気導入孔が螺旋状に穿孔された円形状の旋回器の外周
面に、周方向に所定間隔をあけて前記一次空気導入孔の
開口とほぼ同一面積の孔が設けられた環状のリングを回
転可能に嵌挿し、前記リングを回転することにより前記
一次空気導入孔の開口面積を変えて前記一次空気導入孔
の空気流入量を制御することを特徴とするガスタービン
燃焼器における予混合方法。 ２ 複数の一次空気導入孔が螺旋状に穿孔された、燃焼
用空気に旋回運動を与えるための円形状の旋回器と、前
記旋回器の外周面に回転可能に嵌挿された、前記一次空
気導入孔の開口面積を変えるための、周方向に所定間隔
をあけて前記一次空気導入孔の開口とほぼ同一面積の孔
が設けられた、環状のリングとからなることを特徴とす
るガスタービン燃焼器における予混合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2270170A JP2794927B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | ガスタービン燃焼器における予混合方法および予混合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2270170A JP2794927B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | ガスタービン燃焼器における予混合方法および予混合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04148113A true JPH04148113A (ja) | 1992-05-21 |
| JP2794927B2 JP2794927B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=17482508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2270170A Expired - Fee Related JP2794927B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | ガスタービン燃焼器における予混合方法および予混合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2794927B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6094916A (en) * | 1995-06-05 | 2000-08-01 | Allison Engine Company | Dry low oxides of nitrogen lean premix module for industrial gas turbine engines |
| JP2006105488A (ja) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Hitachi Ltd | 燃焼器及び燃焼器の燃焼方法 |
| JP2010216668A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| JP2012202561A (ja) * | 2011-03-23 | 2012-10-22 | Tokyo Gas Co Ltd | バーナ |
| EP4001754A1 (en) * | 2020-11-23 | 2022-05-25 | Universiteit Antwerpen | Vortex chamber |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5787536A (en) * | 1980-10-01 | 1982-06-01 | Gen Electric | Flow regulator |
-
1990
- 1990-10-08 JP JP2270170A patent/JP2794927B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5787536A (en) * | 1980-10-01 | 1982-06-01 | Gen Electric | Flow regulator |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6094916A (en) * | 1995-06-05 | 2000-08-01 | Allison Engine Company | Dry low oxides of nitrogen lean premix module for industrial gas turbine engines |
| JP2006105488A (ja) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Hitachi Ltd | 燃焼器及び燃焼器の燃焼方法 |
| US8596070B2 (en) | 2004-10-06 | 2013-12-03 | Hitachi, Ltd. | Combustor comprising a member including a plurality of air channels and fuel nozzles for supplying fuel into said channels |
| JP2010216668A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| US8656721B2 (en) | 2009-03-13 | 2014-02-25 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Gas turbine combustor including separate fuel injectors for plural zones |
| JP2012202561A (ja) * | 2011-03-23 | 2012-10-22 | Tokyo Gas Co Ltd | バーナ |
| EP4001754A1 (en) * | 2020-11-23 | 2022-05-25 | Universiteit Antwerpen | Vortex chamber |
| WO2022106494A3 (en) * | 2020-11-23 | 2022-07-07 | Universiteit Antwerpen | Vortex chamber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2794927B2 (ja) | 1998-09-10 |
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