JPH05264009A - Combustion device - Google Patents
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- JPH05264009A JPH05264009A JP5989792A JP5989792A JPH05264009A JP H05264009 A JPH05264009 A JP H05264009A JP 5989792 A JP5989792 A JP 5989792A JP 5989792 A JP5989792 A JP 5989792A JP H05264009 A JPH05264009 A JP H05264009A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えばガスタ−ビン等
に採用されている燃焼装置の改良に係り、特に一つの燃
焼筒内に拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを備え拡
散燃焼方式と予混合燃焼方式の2重燃焼構造を有する燃
焼装置の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a combustion apparatus used in, for example, a gas turbine, and more particularly, to a diffusion combustion system having a diffusion combustion burner and a premixed combustion burner in one combustion cylinder. The present invention relates to improvement of a combustion device having a double combustion structure of a premixed combustion system.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来一般に採用されているこの種燃焼装
置は、例えば特開昭61−22127 号公報に開示されている
ように二段燃焼方式のものが採用されている。すなわち
燃焼筒軸芯部に配置されている一段目には拡散燃焼バー
ナが採用され、その周囲に配置されている二段目には予
混合燃焼バーナが採用されている。そして燃焼始動は一
段目の拡散燃焼バーナにて行い、始動後は一,二段の燃
焼バーナの燃焼に切り換え、通常運転中は予混合燃焼の
割合を多くして全体として空気過剰による低温燃焼を行
いNOxの低減を図るようにしている。2. Description of the Related Art As a conventional combustion apparatus of this type, a two-stage combustion apparatus has been adopted as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-22127. That is, a diffusion combustion burner is adopted in the first stage arranged in the core of the combustion cylinder, and a premixed combustion burner is adopted in the second stage arranged around it. Combustion is started by the first-stage diffusion combustion burner, and after starting, the combustion is switched to one- or two-stage combustion burner. During normal operation, the proportion of premixed combustion is increased to achieve low temperature combustion due to excess air as a whole. This is done to reduce NOx.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
燃焼装置においては、たしかに通常運転時にはNOxの
少ない良好な運転が可能であるが、燃焼バーナ切り換え
時には予混合燃焼への火移りが円滑に行かず、不燃生成
物が出やすい嫌いがある。すなわちこの種燃焼装置にお
いては、予混合燃焼バーナの配置されている外周側に燃
焼筒冷却用の空気が流通しているのが普通で、この冷却
空気により混合ガスの温度が低くなりがちである。した
がって拡散燃焼炎からこの温度の低い混合ガスに円滑
に、かつ全体的に火移りがなされず、すなわち燃焼室断
面負荷が均一とならず、低温部における不燃生成物の発
生及び局所的に高温部分が生じた場合においてはNOx
の発生となる嫌いがある。In the combustion apparatus thus constructed, it is possible to perform a good operation with a small amount of NOx during the normal operation, but the flame transfer to the premixed combustion is smooth when the combustion burner is switched. I don't like to go, and I dislike the incombustible products. That is, in this type of combustion device, air for cooling the combustion cylinder is usually circulated on the outer peripheral side where the premixed combustion burner is arranged, and this cooling air tends to lower the temperature of the mixed gas. .. Therefore, the flame cannot be smoothly and entirely transferred from the diffusion combustion flame to this low-temperature mixed gas, that is, the sectional load in the combustion chamber is not uniform, and the generation of incombustible products in the low temperature portion and the locally high temperature portion If NOx occurs, NOx
There is a hate that causes
【0004】本発明はこれに鑑みなされたもので、拡散
燃焼と予混合燃焼が行われる二段燃焼の燃焼装置であっ
ても、燃焼切り換え時、燃焼室断面負荷の均一性が保た
れ、NOx発生の少ないこの種燃焼装置を提供するにあ
る。The present invention has been made in view of the above, and even in a two-stage combustion apparatus in which diffusion combustion and premixed combustion are performed, the uniformity of the cross sectional load of the combustion chamber is maintained at the time of combustion switching, and NOx It is an object of the present invention to provide a combustion device of this kind with less generation.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は一つの
燃焼筒内に拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを備え
たこの種燃焼装置において、前記予混合燃焼バーナ複数
個を周方向に環状に配置すると共に、前記拡散燃焼バー
ナを、前記隣接している予混合燃焼バーナの間に配置す
るようになし所期の目的を達成するようにしたものであ
る。That is, according to the present invention, in this type of combustion apparatus having a diffusion combustion burner and a premixed combustion burner in one combustion cylinder, a plurality of the premixed combustion burners are circumferentially annularly formed. In addition, the diffusion combustion burner is arranged between the adjacent premixed combustion burners to achieve the intended purpose.
【0006】[0006]
【作用】すなわちこのように形成された燃焼装置である
と、予混合燃焼バーナが拡散燃焼バーナに周方向に隣接
して配置されているので、たとえ外周側から燃焼筒を冷
却するための冷却空気が侵入流通していたとしても、予
混合燃焼用の混合ガスは内外周いずれの側もこの拡散燃
焼による炎熱に温められるので、拡散燃焼炎から予混合
ガスへの火移りが円滑にかつ全般的に行われ、したがっ
て切り換え時であっても燃焼室内は全体的に均一な燃焼
と成り未燃生成物の発生又NOx発生の少ないこの種燃
焼装置を得ることができるのである。In other words, in the thus constructed combustion device, since the premixed combustion burner is arranged adjacent to the diffusion combustion burner in the circumferential direction, the cooling air for cooling the combustion cylinder even from the outer peripheral side is provided. Even if the gas flows in and out, the mixed gas for premixed combustion is warmed to the flame heat by this diffusion combustion on both the inner and outer sides, so the flame transfer from the diffusion combustion flame to the premixed gas is smooth and general. Therefore, even if the combustion chamber is switched, the combustion chamber is uniformly burned as a whole, and it is possible to obtain this kind of combustion device in which the generation of unburned products and the generation of NOx are reduced.
【0007】[0007]
【実施例】以下図示した実施例について本発明を詳細に
説明する。図1には本発明の燃焼装置1とその周囲機
器、すなわちタ−ビン31と圧縮機2が示されている。The present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows a combustion apparatus 1 of the present invention and its peripheral equipment, that is, a turbine 31 and a compressor 2.
【0008】燃焼装置1は主として燃焼室11を形成す
るライナ−(燃焼筒)27,この周囲に設けられている
外筒28,拡散燃焼バーナ34,予混合燃焼バーナ33
より形成されている。この拡散燃焼バーナ34及び予混
合燃焼バーナ33の形状,配置については後述する。The combustion apparatus 1 mainly includes a liner (combustion cylinder) 27 that forms the combustion chamber 11, an outer cylinder 28 provided around the liner 27, a diffusion combustion burner 34, and a premixed combustion burner 33.
Is formed. The shapes and arrangements of the diffusion combustion burner 34 and the premixed combustion burner 33 will be described later.
【0009】燃焼用空気また冷却用空気は、大気より圧
縮機2に取り入れられ、ディヒューザ部4を流れて空気
室5に供給される。この空気室の空気は、1部は予混合
燃焼バーナ用の燃焼空気及び拡散燃焼バーナ用の燃焼空
気7として供給され、他の空気は1部が中心供給空気8
として中心空気取入口9を経て中心空気噴口10より燃
焼室11へ供給される。又、燃焼空気の1部はライナ2
7を冷却するためにライナ冷却空気26として使われて
いる。Combustion air or cooling air is taken into the compressor 2 from the atmosphere, flows through the diffuser section 4 and is supplied to the air chamber 5. Part of the air in this air chamber is supplied as combustion air for the premixed combustion burner and combustion air 7 for the diffusion combustion burner, and part of the other air is the central supply air 8
Is supplied to the combustion chamber 11 from the central air injection port 10 through the central air intake port 9. Also, part of the combustion air is liner 2
It is used as liner cooling air 26 to cool the 7.
【0010】次に燃料系について説明する。バーナ口2
4(拡散燃焼バーナ,予混合燃焼バーナのガス噴出口全
体)へは、拡散用ガス14および予混合用ガス15が供
給されている。拡散燃焼用ガス14は拡散ガス室18に
供給された後、1個又は複数個のバーナ口に送られる。
予混合燃焼用ガス15は予混合ガス室19に供給された
後、複数個の予混合ガスノズル20に送られる。Next, the fuel system will be described. Burner mouth 2
The diffusion gas 14 and the premixing gas 15 are supplied to 4 (the diffusion combustion burner and the entire gas ejection ports of the premixing combustion burner). The diffusion combustion gas 14 is supplied to the diffusion gas chamber 18 and then sent to one or more burner ports.
The premixed combustion gas 15 is supplied to the premixed gas chamber 19 and then sent to the plurality of premixed gas nozzles 20.
【0011】これらの供給ガスは燃焼室11で燃焼され
た後、燃焼ガス流12となり、タービンノズル部13へ
送られる。タービンのズル部を出た燃焼ガス30は、タ
ービン部31で膨張して仕事をした後、排気32として
大気へ排出される。この図1に示した燃焼器は本発明の
概要を示したものであり、図示Z部について更に詳細な
具体例として示したのが図2である。After being burned in the combustion chamber 11, these supply gases become a combustion gas flow 12 and are sent to the turbine nozzle section 13. The combustion gas 30 that has exited the slur portion of the turbine expands and works in the turbine portion 31, and is exhausted to the atmosphere as exhaust gas 32. The combustor shown in FIG. 1 shows the outline of the present invention, and FIG. 2 shows a more detailed specific example of the Z portion in the drawing.
【0012】図2において上半分は予混合燃焼バーナ部
の断面を示しており、下半分は拡散燃焼バーナ部の断面
を示している。In FIG. 2, the upper half shows the cross section of the premixed combustion burner section, and the lower half shows the cross section of the diffusion combustion burner section.
【0013】予混合ガスノズル20より噴射された予混
合ガス流れ22は、予混合空気7と混合し予混合気とし
てバーナ口24より燃焼室11へ供給され予混合火炎2
3となる。The premixed gas stream 22 injected from the premixed gas nozzle 20 mixes with the premixed air 7 and is supplied as a premixed gas from the burner port 24 to the combustion chamber 11 to produce the premixed flame 2.
It becomes 3.
【0014】一方、拡散ガス室18より拡散ガス絞り孔
38を経て供給されたガスは、バーナ口24に送られ拡
散火炎25となる。中心供給空気8はガス供給盤6の通
気口を流れ、中心空気取入口9より中心空気筒40内に
流れ込み、中心空気噴口10および中心空気噴口B21
より燃焼室11に供給される。燃焼室11内においては
ライナ冷却空気により、軸中心部が局所的に高温に成り
やすく、このためNOxの生成反応が促進され易い。この
反応を防止するために中心空気噴口10および中心空気
噴口B21より中心供給空気8を燃焼室11に送ってい
る。拡散ガス室18および予混合ガス室19は、ガス供
給盤6の中で各々環状の空間として設けられている。ラ
イナ27はライナ冷却空気51により冷却されている。
尚ライナ外側にある筒54は燃焼装置の熱損失を少なく
するために設けられた輻射シール筒である。On the other hand, the gas supplied from the diffusion gas chamber 18 through the diffusion gas throttle hole 38 is sent to the burner port 24 and becomes the diffusion flame 25. The central supply air 8 flows through the ventilation port of the gas supply board 6, flows into the central air cylinder 40 from the central air intake port 9, and the central air injection port 10 and the central air injection port B21.
Is supplied to the combustion chamber 11. In the combustion chamber 11, the axial temperature of the shaft is likely to be locally high due to the liner cooling air, which facilitates the NOx production reaction. In order to prevent this reaction, the central supply air 8 is sent to the combustion chamber 11 through the central air nozzle 10 and the central air nozzle B21. The diffusion gas chamber 18 and the premixed gas chamber 19 are each provided as an annular space in the gas supply board 6. The liner 27 is cooled by the liner cooling air 51.
The cylinder 54 outside the liner is a radiation seal cylinder provided to reduce the heat loss of the combustion device.
【0015】図3は図2のA視図すなわち燃焼室内11
よりバーナ部を見た図である。図2に示したバーナ口2
4は、予混合燃焼バーナ33と拡散燃焼バーナ34より
構成されている。図では予混合燃焼バーナ33の数16
個に対して拡散燃焼バーナの数8個の具体例が示されて
いるが、特に予混合バーナ口33や拡散バーナ口34の
数を限定することはしない。あくまでも1具体例として
示したものに過ぎない。これ等の数は、火炎の安定性や
拡散燃焼割合によって決定されるべきものである。重要
なことは、予混合燃焼バーナ33の周方向に拡散燃焼バ
ーナ34を配置する、すなわち両者で環状に形成されて
いるということである。FIG. 3 is a view A of FIG. 2, that is, the combustion chamber 11
It is the figure which looked at the burner part more. Burner port 2 shown in FIG.
4 is composed of a premixed combustion burner 33 and a diffusion combustion burner 34. In the figure, the number of premixed combustion burners 33 is 16
Although a specific example of eight diffusion combustion burners is shown for each, the number of premixing burner ports 33 and diffusion burner ports 34 is not particularly limited. This is just one specific example. These numbers should be determined by flame stability and diffusion burn rate. What is important is that the diffusion combustion burner 34 is arranged in the circumferential direction of the premixed combustion burner 33, that is, both are formed in an annular shape.
【0016】予混合燃焼バーナ33及び拡散燃焼バーナ
34は、スワラ壁35,2重スワラ外壁36及び2重ス
ワラ内壁37を備えている。The premix combustion burner 33 and the diffusion combustion burner 34 include a swirler wall 35, a double swirler outer wall 36 and a double swirler inner wall 37.
【0017】尚中心空気筒40の中心空気噴口10及び
中心空気噴口B21の空気噴口の数,方向や配置は、燃
焼室11内に生じる温度分布によって決定されるべきも
のであり、燃焼室内の温度分布を出来るだけ均一化させ
るように選定される。The number, direction, and arrangement of the central air nozzles 10 and the central air nozzles B21 of the central air cylinder 40 should be determined by the temperature distribution generated in the combustion chamber 11, and the temperature inside the combustion chamber 11 It is chosen to make the distribution as uniform as possible.
【0018】図4は図2のB−B線に沿う断面視図であ
る。予混合室41は図示のように16個の構成として示
し、又拡散ガス通路42は8個の構成として具体的に示
している。スワラ内壁17に拡散ガス室18を設け、拡
散ガス絞り孔38を通して拡散ガス通路42へ拡散用ガ
スを供給している。さらに複数個の予混合ガスノズル2
0が示されている。FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB of FIG. The premix chamber 41 is shown as having 16 configurations as shown, and the diffusion gas passages 42 are specifically shown as having 8 configurations. The swirler inner wall 17 is provided with a diffusion gas chamber 18, and the diffusion gas is supplied to the diffusion gas passage 42 through the diffusion gas throttle hole 38. Furthermore, a plurality of premixed gas nozzles 2
0 is shown.
【0019】図5は図3のC−C線に沿う断面の展開を
示したものである。予混合室41及び拡散ガス通路42
はスワラ壁35,2重スワラ外壁36及び2重スワラ内
壁37によって構成されている。そして予混合バーナ口
及び拡散バーナ口に至る予混合室41と拡散ガス通路4
2は図示のように斜め方向に曲げられており、燃焼室1
1内へ旋回流として供給される様にしている。予混合ガ
スノズル20より噴出した予混合ガス流れ22は、予混
合空気7と予混合室41内で混合され、予混合バーナ口
より燃焼室11内へ供給される。一方、拡散ガス絞り孔
38より出た拡散用ガスは、拡散ガス通路42を通り、
拡散バーナ口より燃焼室11内へ供給される。FIG. 5 shows the development of a cross section taken along the line CC of FIG. Premixing chamber 41 and diffusion gas passage 42
Is composed of a swirler wall 35, a double swirler outer wall 36 and a double swirler inner wall 37. The premixing chamber 41 and the diffusion gas passage 4 reaching the premixing burner port and the diffusion burner port
2 is bent obliquely as shown in the drawing, and the combustion chamber 1
1 is supplied as a swirling flow. The premixed gas flow 22 ejected from the premixed gas nozzle 20 is mixed with the premixed air 7 in the premixing chamber 41 and is supplied into the combustion chamber 11 through the premixing burner port. On the other hand, the diffusion gas flowing out from the diffusion gas throttle hole 38 passes through the diffusion gas passage 42,
It is supplied into the combustion chamber 11 from the diffusion burner port.
【0020】図6は図5のE部詳細を示したものであ
る。スワラ壁35及2重スワラ内壁37の先端は図示の
ような突起部43が設けられている。これは予混合ガス
流れ22の1部が突起部の後流において生ずる渦によ
り、火炎を安定化させる為のものである。そしてフレー
ムホルダーの役目を具備させたものである。FIG. 6 shows details of the E portion of FIG. At the tips of the swirler wall 35 and the double swirler inner wall 37, a protrusion 43 as shown is provided. This is for stabilizing the flame due to the vortex that a part of the premixed gas flow 22 causes in the wake of the protrusion. It also has the function of a frame holder.
【0021】図7は図6のF視図の詳細を示したもので
ある。たとえばガスタービン燃焼器においては、通常、
燃焼器入口空気温度が300〜360℃程度であり、燃
焼温度も比較的高く、又高負荷燃焼状態となるために、
突起部43の冷却を考慮することが必要となる。そこで
本実施例では、図示のように1個若しくは複数個の冷却
スリット39を設けており、この冷却スリット39の間
に予混合ガス流れ22の1部を流して突起部43を冷却
している。このため冷却スリット39の幅は、内部では
燃焼反応が生じないように狭いスリットとすることが重
要である。冷却スリット39のピッチを小さくすること
により、冷却スリットの側面々積が増加するので、冷却
効率が向上するものである。この冷却スリット39の作
用は、この他スワラ壁35の腹側に生じる温度境界層を
吸いだして腹側の熱伝達率を大きく出来ること、更に燃
焼面からは、突起部43の後流に於いて生じる渦を細分
化して火炎の安定性向上に寄与すること、又突起部43
の熱膨張による熱応力の発生を防止することが出来るな
ど極めて効果的なものとなる。又この突起部43は予混
合ガスの燃焼の安定化のみならず、拡散バーナ口より供
給される拡散用ガスの火炎の安定化も兼ねており、拡散
燃焼から予混合燃焼への切換え時に於いてもフレームホ
ルダーとしての役目を果たしている。FIG. 7 shows the details of the view from F in FIG. In a gas turbine combustor, for example,
Since the combustor inlet air temperature is about 300 to 360 ° C., the combustion temperature is relatively high, and a high load combustion state is achieved,
It is necessary to consider cooling of the protrusion 43. Therefore, in this embodiment, one or a plurality of cooling slits 39 are provided as shown in the drawing, and a part of the premixed gas flow 22 is flown between the cooling slits 39 to cool the protrusions 43. .. Therefore, it is important that the width of the cooling slit 39 is narrow so that no combustion reaction occurs inside. By reducing the pitch of the cooling slits 39, the side surface area of the cooling slits is increased, so that the cooling efficiency is improved. The action of the cooling slit 39 is that the temperature boundary layer generated on the ventral side of the swirler wall 35 can be sucked to increase the heat transfer coefficient on the ventral side, and further from the combustion surface, in the wake of the protrusion 43. That contributes to the stability improvement of the flame by subdividing the generated vortex.
It is extremely effective in that it can prevent the generation of thermal stress due to thermal expansion. The projection 43 not only stabilizes the combustion of the premixed gas but also stabilizes the flame of the diffusion gas supplied from the diffusion burner port, so that when the diffusion combustion is switched to the premixed combustion. Also serves as a frame holder.
【0022】図8は、図6のG視図を示したものであ
る。突起部43は図7のF視図と同様であるが、2重ス
ワラ外壁36と2重すわら内壁37によって構成された
拡散ガス通路42が設けらている。従ってスワラ壁35
の背側の冷却は予混合ガス流れ22によって行われ、2
重スワラ内壁の背がわの冷却は拡散用ガスで行ってい
る。さらに、2重スワラ外壁36は、腹側が拡散用ガ
ス,背側が予混合ガス流れ22により冷却を行ってい
る。従って突起部43の冷却効果が、場合により異なる
ことが有り得る。この際には、上記冷却スリットの数を
変えることにより対処することが出来る。FIG. 8 shows a G view of FIG. The protrusion 43 is similar to the view of FIG. 7F, but a diffusion gas passage 42 constituted by a double swirler outer wall 36 and a double straw inner wall 37 is provided. Therefore, the swirl wall 35
Cooling of the dorsal side of the is carried out by the premixed gas stream 22;
The back wall of the inner wall of the heavy swirler is cooled with diffusion gas. Further, the outer wall 36 of the double swirler is cooled by the diffusion gas on the ventral side and the premixed gas flow 22 on the back side. Therefore, the cooling effect of the protrusion 43 may vary depending on the case. In this case, it can be dealt with by changing the number of the cooling slits.
【0023】図9は図3のC−C線に沿う断面展開図の
本発明による他の具体例を示したものである。図示のよ
うに、ベンチュリー型予混合室44としている処が図5
と異なっている。これは、予混合バーナ口33へ供給す
る予混合ガス流れ22を出来るだけ均一化し、燃焼ガス
の温度を均一として低NOx化を図るために重要なこと
である。ベンチュリー型予混合室44では混合効率が高
く取れると共に圧力損失が小さく出来ることが特徴であ
り、ガスタービン燃焼器の予混合燃焼には極めて適して
いる。FIG. 9 shows another embodiment according to the present invention of a developed sectional view taken along the line CC of FIG. As shown in FIG. 5, the Venturi type premix chamber 44 is shown in FIG.
Is different from This is important for making the premixed gas flow 22 supplied to the premixing burner port 33 as uniform as possible and making the temperature of the combustion gas uniform so as to reduce NOx. The Venturi-type premixing chamber 44 is characterized by high mixing efficiency and small pressure loss, and is extremely suitable for premixed combustion in a gas turbine combustor.
【0024】尚以上の説明では予混合燃焼バーナと拡散
燃焼バーナとを周方向に環状に形成するに当り一段の場
合について説明してきたが、これは常にこのようにしな
ければならないわけではなく、例えば燃焼筒と同心円に
複数段形成するようにしてもよいであろう。In the above description, the case of forming the premix combustion burner and the diffusion combustion burner annularly in the circumferential direction has been described, but this is not always the case. It may be possible to form a plurality of stages concentrically with the combustion cylinder.
【0025】以上説明してきた構成の燃焼装置である
と、次のような効果がある。すなわちまず第一に予混合
燃焼バーナが拡散燃焼バーナに周方向に隣接して配置さ
れているので、たとえ外周側から燃焼筒を冷却するため
の冷却空気が侵入流通していたとしても、予混合燃焼用
の混合ガスは内外周いずれの側もこの拡散燃焼による炎
熱に温められるので、拡散燃焼炎から予混合ガスへの火
移りが円滑にかつ全般的に行われ、したがって切り換え
時であっても燃焼室内は全体的に均一な燃焼と成り未燃
生成物の発生又NOx発生の少ないこの種燃焼装置を得
ることができ、したがってガスタービンの着火より定格
負荷まで安定燃焼幅の広い拡散燃焼から、低NOx燃焼
に適した予混合燃焼まで連続的に変化させることが出来
る。これにより例えばNOxやCOまた未燃炭化水素な
どの排気ガス特性を大幅に改善することができる。又第
二にバーナ口24を多段化することにより、所謂多段燃
焼化による低NOx燃焼が出来ることである。従って理
想的な低公害燃焼が達成することが出来るものである。The combustion device having the structure described above has the following effects. That is, first of all, since the premixed combustion burner is arranged adjacent to the diffusion combustion burner in the circumferential direction, even if the cooling air for cooling the combustion cylinder enters and flows from the outer peripheral side, the premixed combustion burner is premixed. Since the mixed gas for combustion is warmed to flame heat by this diffusion combustion on both the inner and outer sides, the transition from the diffusion combustion flame to the premixed gas is performed smoothly and generally, and therefore even when switching. It is possible to obtain this kind of combustion device in which the combustion chamber is uniformly burned in its entirety and the generation of unburned products and the generation of NOx are small. Therefore, from the combustion of the gas turbine to the rated load, diffusion combustion with a wide combustion width It is possible to change continuously until premixed combustion suitable for low NOx combustion. As a result, exhaust gas characteristics such as NOx, CO and unburned hydrocarbons can be greatly improved. Secondly, by making the burner port 24 multi-staged, so-called multi-stage combustion can be performed to achieve low NOx combustion. Therefore, ideal low pollution combustion can be achieved.
【0026】第三に、予混合バーナ口及び拡散バーナ口
の先端に突起部43を設けることにより、安定燃焼幅を
拡大することが出来、一層の稀薄予混合気の燃焼が出来
るので大幅なNOx低減を達成する事が出来る。Thirdly, by providing the projections 43 at the tips of the premixing burner port and the diffusion burner port, the stable combustion width can be expanded, and a further lean premixed gas can be burned, so that a large amount of NOx can be obtained. A reduction can be achieved.
【0027】第四に、突起部43に1個又は複数個の冷
却スリットを設けることにより、突起部43の温度を低
下させ同時に火炎の安定性の向上、熱応力の発生を防止
することが出来るので信頼性が高く、且つ長寿命の燃焼
器を提供することが出来ることである。Fourthly, by providing one or a plurality of cooling slits in the protrusion 43, it is possible to lower the temperature of the protrusion 43 and at the same time improve the stability of the flame and prevent the occurrence of thermal stress. Therefore, it is possible to provide a highly reliable and long-life combustor.
【0028】第五の効果は、燃焼室11の軸芯部に生じ
る高温部(NOx生成反応が促進される)に中心空気噴
口10及び中心空気噴口B21より燃焼空気の1部を供
給して局所的な高温部の発生を防止出来るので、低NO
x燃焼が効果的に行うことが出来るものである。本発明
の第六の効果は、予混合室をベンチュリー型予混合室4
4とすることによって、より均一な予混合気を得ること
が出来るので、理想に近い低NOx燃焼が出来るもので
ある。The fifth effect is that by supplying a part of the combustion air from the central air injection port 10 and the central air injection port B21 to the high temperature portion (NOx production reaction is promoted) generated in the axial center portion of the combustion chamber 11, local Low NO because it can prevent the generation of high temperature parts
x combustion can be effectively performed. A sixth advantage of the present invention is that the premix chamber is a venturi type premix chamber 4.
By setting the number to 4, a more uniform premixed gas can be obtained, and thus, low NOx combustion close to ideal can be performed.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明は複数
個の予混合燃焼バーナを周方向に環状に配置するととも
に、隣接している予混合燃焼バーナの間に、拡散燃焼バ
ーナを配置するようにしたから、予混合燃焼バーナは拡
散燃焼バーナに周方向に隣接して配置されているので、
たとえ外周側から燃焼筒を冷却するための冷却空気が侵
入流通していたとしても、予混合燃焼用の混合ガスは内
外周いずれの側もこの拡散燃焼による炎熱に温められる
ので、拡散燃焼炎から予混合ガスへの火移りが円滑にか
つ全般的に行われ、したがって切り換え時であっても燃
焼室内は全体的に均一な燃焼と成り未燃生成物の発生又
NOx発生の少ないこの種燃焼装置を得ることができ
る。As described above, according to the present invention, a plurality of premixed combustion burners are arranged annularly in the circumferential direction, and a diffusion combustion burner is arranged between adjacent premixed combustion burners. Therefore, since the premixed combustion burner is arranged adjacent to the diffusion combustion burner in the circumferential direction,
Even if the cooling air for cooling the combustion cylinder enters and flows from the outer peripheral side, the mixed gas for premixed combustion is warmed to the flame heat by this diffusion combustion on both inner and outer peripheral sides. The transition to the premixed gas is carried out smoothly and generally, and therefore even in the case of switching, the combustion chamber has a uniform combustion as a whole, so that the generation of unburned products and the generation of NOx are reduced. Can be obtained.
【図1】本発明の燃焼装置の一実施例を示す縦断側面
図。FIG. 1 is a vertical sectional side view showing an embodiment of a combustion apparatus of the present invention.
【図2】図1のZ部の拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a Z part in FIG.
【図3】図2の燃焼室内より見たバーナのA視図。3 is a view A of the burner as viewed from the inside of the combustion chamber in FIG.
【図4】図2のB−B線に沿う断面視図。4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
【図5】図3のC−C線に沿う断面展開図。5 is a sectional development view taken along the line CC of FIG.
【図6】図5のE部詳細図。FIG. 6 is a detailed view of an E portion of FIG.
【図7】図6のF視図。FIG. 7 is an F view of FIG.
【図8】図2のB−B線に沿う断面視図。8 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
【図9】図3のC−C線に沿う他の変形例を示す断面展
開図。FIG. 9 is a sectional development view showing another modified example taken along the line CC of FIG.
1…燃焼装置、2…圧縮機、3…圧縮空気、4…ディフ
ュ−ザ部、5…空気室、6…ガス供給盤、7…予混合空
気、8…中心供給空気、9…中心空気取入口、10…中
心空気噴口、11…燃焼室、12…燃焼ガス流、13…
タービンノズル部、14…拡散用ガス、15…予混合用
ガス、16…スワラ外壁、17…スワラ内壁、18…拡
散ガス室、19…予混合ガス室、20…予混合ガスノズ
ル、21…中心空気噴口B、22…予混合ガス流れ、2
3…予混合火炎、24…バーナ口、25…拡散火炎、2
6…ライナ冷却空気、27…ライナ、28…外筒、29
…頭部板、30…燃焼ガス、31…タービン部、32…
排気、33…予混合燃焼バーナ、34…拡散燃焼バー
ナ、35…スワラ壁、36…2重スワラ外壁、37…2
重スワラ内壁、38…拡散ガス絞り孔、39…冷却スリ
ット、40…中心空気筒、41…予混合室、42…拡散
ガス通路、43…突起部、44…ベンチュリー型予混合
室。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Combustion device, 2 ... Compressor, 3 ... Compressed air, 4 ... Diffuser part, 5 ... Air chamber, 6 ... Gas supply board, 7 ... Premixed air, 8 ... Central supply air, 9 ... Central air intake Inlet, 10 ... Central air jet, 11 ... Combustion chamber, 12 ... Combustion gas flow, 13 ...
Turbine nozzle part, 14 ... Diffusion gas, 15 ... Premixing gas, 16 ... Swirler outer wall, 17 ... Swirler inner wall, 18 ... Diffusion gas chamber, 19 ... Premixed gas chamber, 20 ... Premixed gas nozzle, 21 ... Central air Nozzle B, 22 ... Premixed gas flow, 2
3 ... Premixed flame, 24 ... Burner mouth, 25 ... Diffusion flame, 2
6 ... Liner cooling air, 27 ... Liner, 28 ... Outer cylinder, 29
... head plate, 30 ... combustion gas, 31 ... turbine part, 32 ...
Exhaust gas, 33 ... Premix combustion burner, 34 ... Diffusion combustion burner, 35 ... Swirler wall, 36 ... Double swirler outer wall, 37 ... 2
Heavy swirler inner wall, 38 ... Diffusion gas throttle hole, 39 ... Cooling slit, 40 ... Central air cylinder, 41 ... Premix chamber, 42 ... Diffusion gas passage, 43 ... Projection part, 44 ... Venturi type premix chamber.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 一躬 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 村上 忠孝 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Ichiman Iwai, 502 Jinritsucho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery Research Laboratory, Hiritsu Manufacturing Co., Ltd. (72) Tadataka Murakami 4026, Kuji-cho, Hitachi, Ibaraki Hitsuritsu Inside Hitachi Research Laboratory
Claims (11)
散燃焼バーナとを備えた燃焼装置において、 前記複数個の予混合燃焼バーナを周方向に環状に配置す
るとともに、 隣接している予混合燃焼バーナの間に、前記拡散燃焼バ
ーナを配置するようにしたことを特徴とする燃焼装置。1. A combustion apparatus comprising a plurality of premixed combustion burners and a diffusion combustion burner in a combustion cylinder, wherein the plurality of premixed combustion burners are annularly arranged in a circumferential direction and are adjacent to each other. A combustion apparatus characterized in that the diffusion combustion burner is arranged between premixed combustion burners.
ーナとを備えた燃焼装置において、 前記拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを、周方向に
交互に配置するようにしたことを特徴とする燃焼装置。2. A combustion apparatus having a diffusion combustion burner and a premixed combustion burner in a combustion cylinder, wherein the diffusion combustion burner and the premixed combustion burner are alternately arranged in the circumferential direction. And a combustion device.
ーナとを備えた燃焼装置において、 前記予混合燃焼バーナ複数個を周方向に環状に配置する
とともに、 前記拡散燃焼バーナを、前記予混合燃焼バーナ複数個置
きに配置するようにしたことを特徴とする燃焼装置。3. A combustion apparatus having a diffusion combustion burner and a premixed combustion burner in a combustion cylinder, wherein a plurality of the premixed combustion burners are circumferentially arranged annularly and the diffusion combustion burner is provided with the premixed combustion burner. A combustion device characterized in that a plurality of mixed combustion burners are arranged at every other place.
ーナとを備えた燃焼装置において、 前記拡散燃焼バーナ複数個を周方向に環状に配置すると
ともに、 隣接している拡散燃焼バーナの間に、前記予混合燃焼バ
ーナを配置するようにしたことを特徴とする燃焼装置。4. A combustion apparatus comprising a diffusion combustion burner and a premixed combustion burner in a combustion cylinder, wherein a plurality of the diffusion combustion burners are arranged in an annular shape in the circumferential direction, and between the adjacent diffusion combustion burners. A combustion apparatus characterized in that the premixed combustion burner is arranged in the.
個の予混合燃焼バーナとを備えた燃焼装置において、 前記拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを混在させて
環状に配置するようにしたことを特徴とする燃焼装置。5. A combustion apparatus comprising a plurality of diffusion combustion burners and a plurality of premix combustion burners in a combustion cylinder, wherein the diffusion combustion burners and the premix combustion burners are mixedly arranged in an annular shape. Combustion device characterized in that
ーナとを備えた燃焼装置において、 前記予混合燃焼バーナ複数個を周方向に並設配置すると
ともに、 複数個置きの隣接予混合燃焼バーナ間に、少なくとも一
つの拡散燃焼バーナを配置するようにしたことを特徴と
する燃焼装置。6. A combustion apparatus comprising a diffusion combustion burner and a premixed combustion burner in a combustion cylinder, wherein a plurality of the premixed combustion burners are arranged side by side in the circumferential direction and a plurality of adjacent premixed combustion burners are arranged. A combustion apparatus, wherein at least one diffusion combustion burner is arranged between the burners.
ーナとを備えた燃焼装置において、 前記拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを、周方向に
交互に配置するとともに、前記拡散燃焼バーナと予混合
燃焼バーナとに夫々供給燃料を制御する供給燃料制御装
置を設けたことを特徴とする燃焼装置。7. A combustion apparatus comprising a diffusion combustion burner and a premixed combustion burner in a combustion cylinder, wherein the diffusion combustion burner and the premixed combustion burner are alternately arranged in the circumferential direction, and the diffusion combustion burner is arranged. And a premixed combustion burner, each of which is provided with a supply fuel control device for controlling a supply fuel.
ーナとを備えた燃焼装置において、 前記燃焼筒の上流側軸芯部に、前記燃焼筒内に冷却空気
を供給する空気筒を設け、かつ該空気筒の外側周囲に前
記予混合バーナを複数個並設配置するとともに、該予混
合燃焼バーナ複数個置きの隣接予混合燃焼バーナ間に、
前記拡散燃焼バーナを配置するようにしたことを特徴と
する燃焼装置。8. A combustion apparatus having a diffusion combustion burner and a premixed combustion burner in a combustion cylinder, wherein an air cylinder for supplying cooling air into the combustion cylinder is provided at an upstream axial center portion of the combustion cylinder. , And a plurality of the premixing burners are arranged side by side around the outside of the air cylinder, and between the premixing combustion burners adjacent to each other,
A combustion apparatus, wherein the diffusion combustion burner is arranged.
の上流側内部に配置され、全負荷帯域で運転される拡散
燃焼バーナと、前記燃焼筒の上流側内部に配置され、高
負荷帯域で運転される予混合燃焼バーナとを備えた燃焼
装置において、 前記燃焼筒の上流側軸芯部に、前記燃焼筒内に冷却空気
を供給する空気筒を設け、かつ該空気筒の外側周囲に前
記予混合燃焼バーナを複数個並設配置するとともに、該
予混合燃焼バーナ複数個置きの隣接予混合燃焼バーナ間
に、前記拡散燃焼バーナを配置するようにしたことを特
徴とする燃焼装置。9. A combustion cylinder forming a combustion chamber, a diffusion combustion burner arranged in the upstream side of the combustion cylinder and operating in the full load band, and arranged in the upstream side of the combustion cylinder. In a combustion device provided with a premixed combustion burner operated in a high load zone, an air cylinder for supplying cooling air to the inside of the combustion cylinder is provided at an upstream side axial portion of the combustion cylinder, and Combustion characterized in that a plurality of the premixed combustion burners are arranged side by side on the outer periphery, and the diffusion combustion burners are arranged between adjacent premixed combustion burners having a plurality of the premixed combustion burners. apparatus.
ナの燃焼ガス噴出口近傍を、周方向に屈曲させ燃焼ガス
に回転を与えるようにしたことを特徴とする請求項9記
載の燃焼装置。10. The combustion apparatus according to claim 9, wherein the vicinity of the combustion gas ejection ports of the premixed combustion burner and the diffusion combustion burner is bent in the circumferential direction to impart rotation to the combustion gas.
ナの燃焼ガス噴出口側壁に、燃焼ガスの流通方向に伸び
たスリットを設けたことを特徴とする請求項10記載の
燃焼装置。11. The combustion apparatus according to claim 10, wherein slits extending in a flow direction of the combustion gas are provided on the side walls of the combustion gas outlet of the premixed combustion burner and the diffusion combustion burner.
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