JPH0545452U - ガスタービン用燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービン用燃焼器の制御系を簡便にする
と共に、低負荷時における熱焼効率の向上を図ることに
ある。 【構成】 燃焼器本体１内に拡散燃焼領域Ｂと予混合気
燃焼領域Ｃと主燃焼領域Ｄとを有する燃焼筒２を収容
し、該燃焼筒の頂部にパイロット噴射弁３を設けると共
に、前記燃焼筒の周囲に前記予混合気燃焼領域に連通す
る複数の予混合気管６を配置したガスタービン用燃焼器
において、前記予混合気管６内に、入口側に多重通路を
有すると共に先端部が前記予混合気管６の出口近傍に延
在し、かつ先端部と側方に夫々噴射口１０ａ，１０ｂを
有する燃料噴射ノズル７を配設した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、負荷の変動に応じて燃焼方式、つまり拡散燃焼方式から予混合気燃 焼方式に切り換えたり、或いは予混合気燃焼方式から拡散燃焼方式に切り換える ようにしたガスタービン用燃焼器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ガスタービンから排出された排気ガスの窒素酸化物 (ＮＯｘ) を低減 する方法としては、燃焼過程でＮＯｘの生成を抑制する方法と、排煙脱硝装置に より後処理する方法とがある。そして、前者には、（ａ) 水又は蒸気噴射方式、 （ｂ) 希薄拡散燃焼方式、（ｃ) 予蒸発・予混合燃焼方式、（ｄ) 二段燃焼方式 、（ｅ) 触媒燃焼方式などがある。

【０００３】 しかし、これらの方式中には、熱効率低下やＮＯｘ低減率が低いもの、火炎の 安定性が悪いもの、或いは機械的強度が低く信頼性に欠けるものなど、実用上、 種々の問題があった。 そこで、本考案者らは、燃焼器本体内に拡散燃焼領域と予混合気燃焼領域と主 燃焼領域とを有する燃焼筒を収容し、該燃焼筒の頂部にパイロット噴射弁を設け ると共に、前記燃焼筒の周囲に前記予混合気燃焼領域に連通する複数の予混合気 管を配置し、さらに、予混合気管内に燃料噴射ノズルを配設し、ガスタービンの 負荷に応じて燃料を噴射する燃料噴射ノズルの稼働本数を選択するようにしたガ スタービン用燃焼器を提案した。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記のガスタービン用燃焼器は、図６に示すように、ガスタービン の負荷に応じて燃料を噴射する燃料噴射ノズルの稼働本数を選択するため、その 制御系が複雑になるばかりでなく、低負荷時に燃料濃度が低下し、熱焼効率が悪 化する（図７参照）という問題があった。 本考案は、係る従来の問題点を解消するためになされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

すなわち、本考案のガスタービン用燃焼器は、燃焼器本体内に拡散燃焼領域と 予混合気燃焼領域と主燃焼領域とを有する燃焼筒を収容し、該燃焼筒の頂部にパ イロット噴射弁を設けると共に、前記燃焼筒の周囲に前記予混合気燃焼領域に連 通する複数の予混合気管を配置したガスタービン用燃焼器において、前記予混合 気管内に、入口側に多重通路を有すると共に先端部が前記予混合気管の出口近傍 に延在し、かつ先端部と側方に夫々噴射口を有する燃料噴射ノズルを配設したこ とを特徴とする。

【０００６】

【作 用】

しかして、ガスタービンの高負荷運転時には、燃料噴射ノズルの側方に設けた 噴射口から予混合気管内に噴射された燃料が予混合管内で空気と混合した後、予 混合気燃焼領域に導かれ、予混合燃焼する。一方、ガスタービンの低負荷運転時 には、燃料噴射ノズルの先端部に設けた噴射口から燃料が予混合気燃焼領域に噴 射され、予混合気燃焼領域内で拡散燃焼する。

【０００７】

【実施例】

以下、図面により本考案の実施例について説明する。 図１〜図３において、１は燃焼器本体であり、その中央部には、段付円筒形の 燃焼筒２が同心状に配設されている。燃焼器本体１の頂部中央には、パイロット 噴射弁３とスワラー４とが設けられている。燃焼筒２は、パイロット火炎を形成 する部分、即ち拡散燃焼領域Ｂを形成する小径部２ａと、予混合気燃焼領域Ｃを 形成する中間円錐部２ｂと、主燃焼領域Ｄを形成する大経部２ｃとより構成され ている。

【０００８】 燃焼筒２を構成する中間円錐部２ｂには、予混合気管６の一端が取り付けられ 、その出口６ａが予混合気燃焼領域Ｃに開口するようになっている。この予混合 気管６は、燃焼筒２の周囲に等間隔を保持して複数個（図示の場合は、６本）配 置されている。さらに、予混合気管６内には、先端７ａが予混合気管６の出口６ ａ近傍まで延在する燃料噴射ノズル７が配設されている。

【０００９】 燃料噴射ノズル７は、図３に示すように、第１管８ａと第２管８ｂとが同芯状 に配置され、第１管８ａ内の第１通路９ａと、第２管８ｂと第１管８ａとの間に 形成された第２通路９ｂとが同心状をなす所謂多重通路を形成している。そして 、第１管８ａの先端には、予混合気燃焼領域Ｃ内に燃料を噴射する第１噴射口１ ０ａが、また第２管８ｂの側壁には、予混合気管６内に向けて燃料を噴射する複 数の第２噴射口１０ｂが夫々設けられている。１１は、燃料供給管、１２は燃料 Ｆの切換装置であって、図示しない制御装置により切換制御するようになってい る。

【００１０】 今、ガスタービンが高負荷運転時にあるときは、メタンガス等の気体燃料が燃 料供給管１１から切換装置１２を経て全部（６本）の燃料噴射ノズル７の第２通 路９ｂに至り、第２噴射口１０ｂから予混合気管６内に噴射される。そして、予 混合気管６内を流れる空気Ｇと混合されて混合流Ｇ' となり、予混合気管６の出 口６ａから予混合気燃焼領域Ｄに供給され、予混合気燃焼する。

【００１１】 一方、ガスタービンが低負荷運転に入ると、燃料供給管１１から供給される燃 料Ｆの供給量も制限されるが、この燃料Ｆは、切換装置１２を経て全部（６本） の燃料噴射ノズル７の第１通路９ａに入り、その先端に設けられた第１噴射口１ ０ａから予混合気燃焼領域Ｄ内に噴射され、拡散燃焼する。このように負荷の状 態に応じて予混合気燃焼と拡散燃焼とを切り換えるので、図５に示すように、空 燃比の広い範囲にわたって安定、かつ高い燃焼効率が保持できると共に、定格点 付近では、低いＮＯｘ燃焼ができる。

【００１２】 さらに、本考案では、負荷の低い状態からメイン燃料を多段階に噴射できるの で、ガス供給圧力を小さくできる（図４）。その結果、ガス圧縮機の動力が小さ くて良いので、熱効率や出力を向上できる。さらに、予混合気燃焼の場合に必要 な空気量可変装置が不要になり、信頼性、制御性、コストの面での利点が多い。 なお、燃料噴射ノズル７に形成される多重通路は、必要に応じて２以上設ける ことができる。また、第２の噴射口１０ｂを排出口６ａ側に段階的に設けること もできる。

【００１３】

【考案の効果】

上記のように、本考案は、燃焼器本体内に拡散燃焼領域と予混合気燃焼領域と 主燃焼領域とを有する燃焼筒を収容し、該燃焼筒の頂部にパイロット噴射弁を設 けると共に、前記燃焼筒の周囲に前記予混合気燃焼領域に連通する複数の予混合 気管を配置したガスタービン用燃焼器において、前記予混合気管内に、入口側に 多重通路を有すると共に先端部が前記予混合気管の出口近傍に延在し、かつ先端 部と側方に夫々噴射口を有する燃料噴射ノズルを配設し、負荷の状態に応じて予 混合気燃焼と拡散燃焼とを切り換えるので、空燃比の広い範囲にわたって安定、 かつ高い燃焼効率が保持できると共に、定格点付近では、低いＮＯｘ燃焼ができ る。

【００１４】 さらに、負荷の低い状態からメイン燃料を多段階に噴射できるので、ガス供給 圧力を小さくできる。その結果、ガス圧縮機の動力が小さくて良いので、熱効率 や出力を向上できる。 さらに、予混合気燃焼の場合に必要な空気量可変装置が不要になり、信頼性、 制御性、コストの面で多くの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るガスタービン用燃焼器の断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＡ部拡大図である。

【図４】本考案に係るガスタービン用燃焼器の燃料供給
圧力と負荷との関係を示す線図である。

【図５】本考案に係るガスタービン用燃焼器の燃焼効率
と負荷との関係を示す線図である。

【図６】従来のガスタービン用燃焼器の燃料供給圧力と
負荷との関係を示す線図である。

【図７】従来のガスタービン用燃焼器の燃焼効率と負荷
との関係を示す線図である。

【符号の説明】

１ 燃焼器本体 ２ 燃焼筒 ３ パイロット噴射弁 ４ スワラー ６ 予混合気管 ６ａ 排出口 ６ｂ 入口側 ７ 燃料噴射ノ
ズル ８ａ 第１管 ８ｂ 第２管 ９ａ 第１通路 ９ｂ 第２通路 10ａ 第１噴射口 10ｂ 第２噴射
口 11 燃料供給管 12切換装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼器本体内に拡散燃焼領域と予混合気
   燃焼領域と主燃焼領域とを有する燃焼筒を収容し、該燃
   焼筒の頂部にパイロット噴射弁を設けると共に、前記燃
   焼筒の周囲に前記予混合気燃焼領域に連通する複数の予
   混合気管を配置したガスタービン用燃焼器において、前
   記予混合気管内に、入口側に多重通路を有すると共に先
   端部が前記予混合気管の出口近傍に延在し、かつ先端部
   と側方に夫々噴射口を有する燃料噴射ノズルを配設した
   ガスタービン用燃焼器。