JPH05195821A - 燃焼器 - Google Patents
燃焼器Info
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- JPH05195821A JPH05195821A JP615192A JP615192A JPH05195821A JP H05195821 A JPH05195821 A JP H05195821A JP 615192 A JP615192 A JP 615192A JP 615192 A JP615192 A JP 615192A JP H05195821 A JPH05195821 A JP H05195821A
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- air
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ガスタービン等の予混合燃焼器では、燃焼排気
ガス中に含まれる窒素酸化物の低減が強く望まれてい
る。予混合気の燃料濃度を極力薄くした希薄燃焼化を図
れば窒素酸化物の生成を抑制できるが安定した希薄燃焼
状態をいかに維持するかがその技術課題である。 【構成】混合器８の予混合気燃料濃度を知って、混合器
の副室４側出口端に局所燃料導入機構の噴出孔３４を設
け、噴出孔３４から加入する局所燃料量を適度に調節す
ることにより、特に希薄予混合気において、混合器８出
口部の予混合気燃料濃度を局所的に濃くすることができ
る。 【効果】二段目予混合気が希薄側であっても安定した燃
焼状態を維持することができる。その結果燃焼排気ガス
中の窒素酸化物の生成を抑制することができ、予混合燃
焼範囲を特に燃料濃度希薄側に広くすることができる。
ガス中に含まれる窒素酸化物の低減が強く望まれてい
る。予混合気の燃料濃度を極力薄くした希薄燃焼化を図
れば窒素酸化物の生成を抑制できるが安定した希薄燃焼
状態をいかに維持するかがその技術課題である。 【構成】混合器８の予混合気燃料濃度を知って、混合器
の副室４側出口端に局所燃料導入機構の噴出孔３４を設
け、噴出孔３４から加入する局所燃料量を適度に調節す
ることにより、特に希薄予混合気において、混合器８出
口部の予混合気燃料濃度を局所的に濃くすることができ
る。 【効果】二段目予混合気が希薄側であっても安定した燃
焼状態を維持することができる。その結果燃焼排気ガス
中の窒素酸化物の生成を抑制することができ、予混合燃
焼範囲を特に燃料濃度希薄側に広くすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はたとえばガスタービン等
に採用されている燃焼器に係り、特に燃焼排気ガスに含
まれる大気汚染物質の窒素酸化物ＮＯｘ，一酸化炭素Ｃ
Ｏ，炭化水素ＨＣ等の発生を抑制し、安定な予混合燃焼
を可能にする燃焼器に関する。
に採用されている燃焼器に係り、特に燃焼排気ガスに含
まれる大気汚染物質の窒素酸化物ＮＯｘ，一酸化炭素Ｃ
Ｏ，炭化水素ＨＣ等の発生を抑制し、安定な予混合燃焼
を可能にする燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】混合器内であらかじめ燃料と空気とを混
合させた混合気（予混合気）を燃焼させる予混合燃焼と
他の燃焼方式である拡散燃焼との燃焼排気ガス中に含ま
れる窒素酸化物ＮＯｘを比較すると一般に予混合燃焼の
方が少ない事が知られている。予混合燃焼において、燃
料と空気との混合割合（燃空比と呼ぶ）、空気量を増し
た燃空比小の状態にて燃焼させると一層窒素酸化物の生
成量が減じる。しかし予混合燃焼においては安定した燃
焼範囲が狭く、安定燃焼範囲の拡大が重要発開課題とな
っている。
合させた混合気（予混合気）を燃焼させる予混合燃焼と
他の燃焼方式である拡散燃焼との燃焼排気ガス中に含ま
れる窒素酸化物ＮＯｘを比較すると一般に予混合燃焼の
方が少ない事が知られている。予混合燃焼において、燃
料と空気との混合割合（燃空比と呼ぶ）、空気量を増し
た燃空比小の状態にて燃焼させると一層窒素酸化物の生
成量が減じる。しかし予混合燃焼においては安定した燃
焼範囲が狭く、安定燃焼範囲の拡大が重要発開課題とな
っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】燃焼の安定性を保ちな
がら予混合燃焼範囲の拡大、特にＮＯｘ生成を抑制する
ために、希薄化した予混合気での安定燃焼に問題があっ
た。本発明の目的は、予混合燃焼範囲の拡大、特に希薄
予混合気を安定して燃焼させることにある。
がら予混合燃焼範囲の拡大、特にＮＯｘ生成を抑制する
ために、希薄化した予混合気での安定燃焼に問題があっ
た。本発明の目的は、予混合燃焼範囲の拡大、特に希薄
予混合気を安定して燃焼させることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】（１） 予混合燃焼を行
うための二段目燃料導入機構の混合器の副室側出口端に
局所燃料導入機構を設けた。つまり一段目拡散燃焼炎と
接する側で二段目予混合器出口端に二段目予混合気の混
合度を知ってその混合気の燃料濃度を局所的にしかも拡
散火炎に接する側の分布を濃くするようにした。
うための二段目燃料導入機構の混合器の副室側出口端に
局所燃料導入機構を設けた。つまり一段目拡散燃焼炎と
接する側で二段目予混合器出口端に二段目予混合気の混
合度を知ってその混合気の燃料濃度を局所的にしかも拡
散火炎に接する側の分布を濃くするようにした。
【０００５】（２） 二段目の混合気濃度分布の局所燃
料濃度分布濃部を有効に作るために、局所燃料導入機構
の燃料吹出し方向を予混合気流れ方向に負角とならない
ようにした。
料濃度分布濃部を有効に作るために、局所燃料導入機構
の燃料吹出し方向を予混合気流れ方向に負角とならない
ようにした。
【０００６】（３） 混合器の副室側出口端に設ける局
所燃料導入機構を複数とした。
所燃料導入機構を複数とした。
【０００７】
【作用】（１） 二段目予混合気の濃度を知って三段目
燃料導入機構により、一段目拡散火炎と接する側の二段
目予混合気に適度な局所燃料濃度濃の部分が作れる。
燃料導入機構により、一段目拡散火炎と接する側の二段
目予混合気に適度な局所燃料濃度濃の部分が作れる。
【０００８】（２） 局所燃料導入機構より加入する燃
料は、二段目予混合気側に加入され、予混合気の局所燃
料濃度分布濃の部分が作れる。
料は、二段目予混合気側に加入され、予混合気の局所燃
料濃度分布濃の部分が作れる。
【０００９】局所燃料導入機構より加入する燃料の主流
が、一段目拡散火炎側となることが避けられる。
が、一段目拡散火炎側となることが避けられる。
【００１０】（３） 燃焼器の周方向に予混合気の局所
燃料濃度分布濃の部分が作れる。
燃料濃度分布濃の部分が作れる。
【００１１】
【実施例】図１に本発明の構造を具備する燃焼器全体の
構成図を示す。外筒１，内筒２，尾筒３で構成する燃焼
器において、内筒２の頭部に副燃焼室４、該副燃焼室４
より直径が大きい主燃焼室５を設置し、副燃焼室４の中
央部に頭部より突出した内筒コーン６、その環状中空部
に燃料噴出孔を有するパイプ状の一段目の燃料ノズル７
を突出させる。前記副燃焼室４と主燃焼室５の拡大部に
混合器８を設置し、混合器８の内外壁を上流側に延長し
て環状空気流路９を形成させ、その空気流路９内上流側
に二段目の予混合ノズル１０を多数配列する。空気流路
９の内側で混合器８副室側出口端に噴出孔を形成する局
所燃料導入機構１１を設け、混合器８を固定する部材１
２に設置する燃料供給孔１３より二段目の燃料を導入す
るように構成する。
構成図を示す。外筒１，内筒２，尾筒３で構成する燃焼
器において、内筒２の頭部に副燃焼室４、該副燃焼室４
より直径が大きい主燃焼室５を設置し、副燃焼室４の中
央部に頭部より突出した内筒コーン６、その環状中空部
に燃料噴出孔を有するパイプ状の一段目の燃料ノズル７
を突出させる。前記副燃焼室４と主燃焼室５の拡大部に
混合器８を設置し、混合器８の内外壁を上流側に延長し
て環状空気流路９を形成させ、その空気流路９内上流側
に二段目の予混合ノズル１０を多数配列する。空気流路
９の内側で混合器８副室側出口端に噴出孔を形成する局
所燃料導入機構１１を設け、混合器８を固定する部材１
２に設置する燃料供給孔１３より二段目の燃料を導入す
るように構成する。
【００１２】本燃焼器の作動時は、圧縮機からの空気１
４を尾筒３の後部より導き入れ、希釈空気孔１５，主燃
焼室外壁の冷却空気１６，予混合空気１７，副燃焼室壁
冷却空気１８，燃焼用空気１９，内筒コーン冷却空気２
０より燃焼室内に空気を流動させる。燃料２１は、一段
目燃料系Ｆ1 に調節弁２２，二段目予混合燃料系Ｆ2 に
調節弁２３，局所導入燃料系Ｆ2′ に調節弁２４を設置
し、燃料調節装置２５によって燃料操作制御を可能にす
る。
４を尾筒３の後部より導き入れ、希釈空気孔１５，主燃
焼室外壁の冷却空気１６，予混合空気１７，副燃焼室壁
冷却空気１８，燃焼用空気１９，内筒コーン冷却空気２
０より燃焼室内に空気を流動させる。燃料２１は、一段
目燃料系Ｆ1 に調節弁２２，二段目予混合燃料系Ｆ2 に
調節弁２３，局所導入燃料系Ｆ2′ に調節弁２４を設置
し、燃料調節装置２５によって燃料操作制御を可能にす
る。
【００１３】図２に本発明の局所燃料導入構造の一実施
例を示す。予混合燃料Ｆ2 は、混合器８を固定する支え
部材１２に設けた燃料供給孔１３より、環状中空部を形
成する燃料チャンバ２６を導き入れ、予混合燃料ノズル
１０を空気流路９を形成する内外壁の中央部で、混合器
８の中央且つ上流部近傍まで突出させ、予混合燃料ノズ
ル１０の燃料噴出孔２８より燃料を噴出させ、予混合空
気入口部２９より導入した空気１７と混合して予混合気
を形成させる。
例を示す。予混合燃料Ｆ2 は、混合器８を固定する支え
部材１２に設けた燃料供給孔１３より、環状中空部を形
成する燃料チャンバ２６を導き入れ、予混合燃料ノズル
１０を空気流路９を形成する内外壁の中央部で、混合器
８の中央且つ上流部近傍まで突出させ、予混合燃料ノズ
ル１０の燃料噴出孔２８より燃料を噴出させ、予混合空
気入口部２９より導入した空気１７と混合して予混合気
を形成させる。
【００１４】予混合局所燃料Ｆ2′ は、燃料供給管３０
を介して環状の燃料チャンバ３１に供給し、前記予混合
燃料チャンバ２６に隣接して、区分して構成する。燃料
チャンバ３１の内周壁に燃料を均一分散するための均圧
孔３２を周方向に多数設けて、該均圧孔３２に対応する
内周側に極めて狭い間隙を有する環状燃料流路部３３を
形成して、前記混合器８の出口端まで延長し、噴孔部３
４を設置する。したがって空気１７に対する予混合燃料
Ｆ2 は混合器８の空気流路９の上流側で混入され、予混
合局所燃料は下流混合器出口端の副燃焼室４側より噴出
するので、主燃料室５へ流入する混合気は、混合器８の
出口縦断面部において、内側に局所的に燃料の濃い領域
が形成される。
を介して環状の燃料チャンバ３１に供給し、前記予混合
燃料チャンバ２６に隣接して、区分して構成する。燃料
チャンバ３１の内周壁に燃料を均一分散するための均圧
孔３２を周方向に多数設けて、該均圧孔３２に対応する
内周側に極めて狭い間隙を有する環状燃料流路部３３を
形成して、前記混合器８の出口端まで延長し、噴孔部３
４を設置する。したがって空気１７に対する予混合燃料
Ｆ2 は混合器８の空気流路９の上流側で混入され、予混
合局所燃料は下流混合器出口端の副燃焼室４側より噴出
するので、主燃料室５へ流入する混合気は、混合器８の
出口縦断面部において、内側に局所的に燃料の濃い領域
が形成される。
【００１５】図３に本発明の二段目燃料導入機構におけ
る混合器８の空気流路９内の混合気流動状態の一例を示
す。空気１７は本流路構造から、その流速分布は、予混
合空気入口部２９では、図３入口部に示したようにやや
左側に流速の速い部分ができがちである。予混合燃料ノ
ズル１０の噴出孔２８近傍では、したがって流路の内側
がやや速い流速分布となり、混合器出口部でも内側がや
や速い流速となる。このことは内側の空気流量が大とな
りがちなことを示している。予混合燃料Ｆ2 を導入した
場合、混合器８の出口部、図３Ａ−Ａ′断面の燃料濃度
分布は図５に示す如く内側（Ｈ＝０mm近傍）は外側より
希薄となる濃度分布となる。図中ｍはＡ−Ａ′断面部の
平均燃料濃度、Δｍは測定点の燃料濃度であり、Ｈは内
側から外側への距離を示す。
る混合器８の空気流路９内の混合気流動状態の一例を示
す。空気１７は本流路構造から、その流速分布は、予混
合空気入口部２９では、図３入口部に示したようにやや
左側に流速の速い部分ができがちである。予混合燃料ノ
ズル１０の噴出孔２８近傍では、したがって流路の内側
がやや速い流速分布となり、混合器出口部でも内側がや
や速い流速となる。このことは内側の空気流量が大とな
りがちなことを示している。予混合燃料Ｆ2 を導入した
場合、混合器８の出口部、図３Ａ−Ａ′断面の燃料濃度
分布は図５に示す如く内側（Ｈ＝０mm近傍）は外側より
希薄となる濃度分布となる。図中ｍはＡ−Ａ′断面部の
平均燃料濃度、Δｍは測定点の燃料濃度であり、Ｈは内
側から外側への距離を示す。
【００１６】次に予混合燃料Ｆ2 と局所燃料Ｆ2′ と噴
孔部３４から噴出した場合の混合器出口部の混合気燃料
濃度分布について述べる。空気１７の流量に対する予混
合燃料Ｆ2 の混入量は調節弁２３並びに燃料調節装置２
５によって任意に変えることができる。一方独立して噴
出孔３４から加入する局所燃料Ｆ2′ も流量調節弁２
４，燃料調節装置２５によって任意に変えることができ
る。したがって混合器内の燃料濃度を知って局所燃料Ｆ
2′ の加入量を調節することによって図６に示した如
く、噴出孔３４端側、一段目拡散火炎側に局所的に燃料
濃度の濃い分布を作り出すことができる。特に一段目火
炎側にピーク値を形成し、半径方向に均一化された予混
合気の燃料濃度分布は、ＮＯｘ，ＣＯの生成を抑制しな
がら、火点からの火移りの片寄りを防止し、半径方向
（内側から外側）への火移りが理想的に達成される。そ
の結果一段目拡散火炎側に局所的に燃料濃度の濃い分布
を作り出せるので二段目の平均予混合気が希薄側であっ
ても安定した燃焼状態を維持することができる。
孔部３４から噴出した場合の混合器出口部の混合気燃料
濃度分布について述べる。空気１７の流量に対する予混
合燃料Ｆ2 の混入量は調節弁２３並びに燃料調節装置２
５によって任意に変えることができる。一方独立して噴
出孔３４から加入する局所燃料Ｆ2′ も流量調節弁２
４，燃料調節装置２５によって任意に変えることができ
る。したがって混合器内の燃料濃度を知って局所燃料Ｆ
2′ の加入量を調節することによって図６に示した如
く、噴出孔３４端側、一段目拡散火炎側に局所的に燃料
濃度の濃い分布を作り出すことができる。特に一段目火
炎側にピーク値を形成し、半径方向に均一化された予混
合気の燃料濃度分布は、ＮＯｘ，ＣＯの生成を抑制しな
がら、火点からの火移りの片寄りを防止し、半径方向
（内側から外側）への火移りが理想的に達成される。そ
の結果一段目拡散火炎側に局所的に燃料濃度の濃い分布
を作り出せるので二段目の平均予混合気が希薄側であっ
ても安定した燃焼状態を維持することができる。
【００１７】本発明の局所燃料噴孔部３４の燃料噴出し
方向は図４に示した如く、予混合気流方向Ｆ2 に対し、
局所燃料の噴出方向Ｆ2′ との交角αがα≧０°となる
ようにしてある。このことは交角αが負の角度とならな
いようにすることにより予混合気の内側に局所濃度分布
変化をつけ易くすることにある。
方向は図４に示した如く、予混合気流方向Ｆ2 に対し、
局所燃料の噴出方向Ｆ2′ との交角αがα≧０°となる
ようにしてある。このことは交角αが負の角度とならな
いようにすることにより予混合気の内側に局所濃度分布
変化をつけ易くすることにある。
【００１８】更に必要に応じ混合器の副室側出口端に複
数の局所燃料噴出口３４を設けることにより円周方向の
予混合気の燃料濃度分布を任意に変えることができるの
で希薄予混合側であっても安定した燃焼状態を維持する
ことができる。
数の局所燃料噴出口３４を設けることにより円周方向の
予混合気の燃料濃度分布を任意に変えることができるの
で希薄予混合側であっても安定した燃焼状態を維持する
ことができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、予混合気の出口端に局所燃料
噴出孔を設け二段目予混合気の燃料濃度分布を知って一
段目拡散火炎側の予混合気に局所的に燃料濃度の濃い分
布を作れるようにしたので、二段目予混合気が希薄側で
あっても安定した燃焼状態を維持することができる。そ
の結果、燃焼排気ガス中の窒素酸化物ＮＯｘの生成を抑
制でき、予混合燃焼範囲を特に燃料濃度希薄側に広くす
ることができる。
噴出孔を設け二段目予混合気の燃料濃度分布を知って一
段目拡散火炎側の予混合気に局所的に燃料濃度の濃い分
布を作れるようにしたので、二段目予混合気が希薄側で
あっても安定した燃焼状態を維持することができる。そ
の結果、燃焼排気ガス中の窒素酸化物ＮＯｘの生成を抑
制でき、予混合燃焼範囲を特に燃料濃度希薄側に広くす
ることができる。
【図１】図１は本発明の構造を具備する燃焼器全体の縦
断面図。
断面図。
【図２】二段目燃料導入構造と本発明の局所燃料導入部
構造の拡大断面図。
構造の拡大断面図。
【図３】局所燃料噴出方向の説明する混合器の断面図。
【図４】混合器の拡大断面図。
【図５】予混合気燃料濃度分布特性図。
【図６】予混合気燃料濃度分布特性図。
Ｆ2 …二段目予混合燃料、Ｆ2′ …局所燃料、４…副燃
焼室、８…混合器、９…空気流路、１０…予混合ノズ
ル、３４…局所燃料噴出孔。
焼室、８…混合器、９…空気流路、１０…予混合ノズ
ル、３４…局所燃料噴出孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 正平 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 塚原 聰 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 大田原 康彦 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 黒田 倫夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (3)
- 【請求項１】一段目燃料導入機構並びに空気導入部を持
つ副室と二段目燃料導入機構を持ち燃料と空気との混合
気を主室に供給する混合器とを持つ燃焼器において、混
合器の副室側出口端に、局所燃料導入機構を備え、混合
器内の燃料と空気との混合割合を知り、局所燃料導入機
構からの燃料導入量を増減するようにしたことを特徴と
する燃焼器。 - 【請求項２】混合器の副室側出口端に設けた、局所燃料
導入機構の燃料吹出し方向を混合気流れ方向に負角とな
らないようにし、混合器内の燃料と空気との混合割合を
知り、局所燃料導入機構からの燃料導入量を増減するよ
うにしたことを特徴とする燃焼器。 - 【請求項３】混合器の副室側出口端に複数の局所燃料導
入機構を設け、混合器内の燃料と空気との混合割合を知
り、局所燃料導入機構からの燃料導入量を増減するよう
にしたことを特徴とする燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP615192A JPH05195821A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP615192A JPH05195821A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195821A true JPH05195821A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11630534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP615192A Pending JPH05195821A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | 燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05195821A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345095A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | General Electric Co <Ge> | 低エミッションガスタービン発電のための方法及び装置 |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP615192A patent/JPH05195821A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345095A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | General Electric Co <Ge> | 低エミッションガスタービン発電のための方法及び装置 |
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