JPH0618036A - Premixing chamber for gas turbine combustor - Google Patents
Premixing chamber for gas turbine combustorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン燃焼器に係
り、特に低NOx 燃焼を可能とするガスタービン燃焼器の
予混合器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine combustor, and more particularly to a premixer for a gas turbine combustor which enables low NOx combustion.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガスタービン燃焼器における燃焼方式と
して、燃料と空気とを分離して燃焼させる拡散燃焼方式
と、燃料と空気を予め混合して燃焼させる予混合燃焼方
式とがある。拡散燃焼方式は、火炎の安定性には優れる
が排出ガス中のNOx の発生が高い。これに対し予混合燃
焼方式は、火炎の温度を低くすることにより排出ガス中
のNOx の発生を低くすることができる。この予混合燃焼
方式では、燃料と空気を予め混合して燃焼器に供給する
ために、燃焼室の前に予混合器が設けられる。2. Description of the Related Art As combustion methods in a gas turbine combustor, there are a diffusion combustion method in which fuel and air are separated and burned, and a premixed combustion method in which fuel and air are premixed and burned. The diffusion combustion method is excellent in flame stability, but NOx in the exhaust gas is high. On the other hand, the premixed combustion method can reduce the generation of NOx in the exhaust gas by lowering the flame temperature. In this premixed combustion system, a premixer is provided in front of the combustion chamber in order to premix fuel and air and supply them to the combustor.
【0003】一般に、予混合器は、内筒と外筒とを有す
る二重円筒内の流路が、開口部の無い仕切板で複数の小
流路に分割され、また燃料ノズルが分割された小流路内
に設けられている。燃料ノズルから流出した燃料は、小
流路内で燃焼用空気と混合され、予混合器出口に繋がる
燃焼室において燃焼する。Generally, in a premixer, a flow passage in a double cylinder having an inner cylinder and an outer cylinder is divided into a plurality of small flow passages by a partition plate having no opening, and a fuel nozzle is divided. It is provided in the small channel. The fuel flowing out from the fuel nozzle is mixed with the combustion air in the small flow path, and burns in the combustion chamber connected to the premixer outlet.
【0004】ガスタービン燃焼器の予混合器について、
以下の2つの公知技術例がある。 1.燃焼装置及びガスタービン装置(特開平4−103
916) この公知技術は、予混合器からの予混合気の噴出外周部
に保炎構造を設けることにより燃焼振動を防止し、かつ
予混合気の噴出端部に分流板を設けることにより火炎の
形成を調整し、低NOx 燃焼を行うものである。Regarding the premixer of the gas turbine combustor,
There are the following two publicly known technology examples. 1. Combustion device and gas turbine device (JP-A-4-103)
916) This known technique prevents combustion vibration by providing a flame holding structure on the outer peripheral portion of the premixed gas jet from the premixer, and provides a flame distribution by providing a flow distributor at the jet end of the premixed gas. It regulates formation and provides low NOx combustion.
【0005】2.ガスタービンの予混合器(特開平2−
169828) この公知技術は、複数個の燃料噴射ノズルを半径方向に
間隔を開けて配置し、それぞれのノズルからの燃料噴射
量を制御することにより、半径方向の空気流速分布及び
燃料濃度分布を均一にするものである。2. Gas turbine premixer (JP-A-2-
169828) In this known technique, a plurality of fuel injection nozzles are arranged at intervals in the radial direction, and the fuel injection amount from each nozzle is controlled to make the air flow velocity distribution and the fuel concentration distribution in the radial direction uniform. It is something to do.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術には以下の問題点が存在する。公知技術1におい
ては、流路内の偏流によって燃焼室入口となる予混合器
出口で燃料の不均一が発生し、この燃料の不均一により
燃焼室内において温度の不均一が発生し、特に局部的な
高温領域でNOx の発生が増大する。また、この燃料の不
均一・温度の不均一により火炎の安定性が低下し、火炎
の吹き消えや、火炎が燃焼室から予混合器に戻る逆火を
生じる可能性がある。However, the above-mentioned known technique has the following problems. In the prior art 1, the non-uniformity of the fuel occurs at the outlet of the premixer, which is the inlet of the combustion chamber, due to the non-uniform flow in the flow passage, and the non-uniformity of the fuel causes the non-uniformity of the temperature in the combustion chamber. The generation of NOx increases in the extremely high temperature range. Further, the non-uniformity of the fuel and the non-uniformity of the temperature lower the stability of the flame, which may cause blowout of the flame or flashback of the flame returning from the combustion chamber to the premixer.
【0007】公知技術2においては、ノズルからの燃料
噴射量を調整して空燃比を制御することにより燃料の不
均一・流速の不均一を改善するものであり、曲がり部が
存在する場合の流路内の偏流によって発生する燃料の不
均一について考慮されていない。また、複数個のノズル
とこれらノズルからの噴射燃料量を制御する制御系を設
ける必要があり構造が複雑となる。In the prior art 2, the fuel injection amount from the nozzle is adjusted to control the air-fuel ratio to improve the non-uniformity of fuel and the non-uniformity of flow velocity. No consideration is given to the non-uniformity of the fuel generated by the drift in the road. Further, it is necessary to provide a plurality of nozzles and a control system for controlling the amount of fuel injected from these nozzles, which complicates the structure.
【0008】本発明の目的は、簡易な構造で予混合器出
口での燃料濃度分布を均一化できるガスタービン燃焼器
の予混合器を提供することである。An object of the present invention is to provide a premixer for a gas turbine combustor, which has a simple structure and can make the fuel concentration distribution at the premixer outlet uniform.
【0009】本発明の他の目的は、予混合器内に曲がり
部が存在する場合にも予混合器出口での燃料濃度分布を
均一化できるガスタービン燃焼器の予混合器を提供する
ことである。Another object of the present invention is to provide a premixer for a gas turbine combustor that can make the fuel concentration distribution at the outlet of the premixer uniform even if there is a bend in the premixer. is there.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、内筒と外筒とを有する二重円筒をなし、
前記内筒と外筒との間の流路内を流れる燃焼用空気の中
に燃料を噴射することにより前記燃焼用空気と前記燃料
を混合するガスタービン燃焼器の予混合器において、前
記内筒と外筒との間の流路を周方向に分割する仕切板を
備え、前記仕切板は少なくとも1つの開口部を有する。To achieve the above object, the present invention provides a double cylinder having an inner cylinder and an outer cylinder,
In a premixer of a gas turbine combustor, which mixes the combustion air and the fuel by injecting fuel into the combustion air flowing in the flow path between the inner cylinder and the outer cylinder, the inner cylinder A partition plate that divides the flow path between the outer cylinder and the outer cylinder in the circumferential direction is provided, and the partition plate has at least one opening.
【0011】好ましくは、前記仕切板は曲がり部を有
し、かつ該曲がり部に前記開口部を設ける。Preferably, the partition plate has a bent portion, and the opening is provided in the bent portion.
【0012】また好ましくは、前記仕切板は複数の開口
部を有し、その複数の開口部がそれぞれ異なる面積を有
する。Further preferably, the partition plate has a plurality of openings, and the plurality of openings have different areas.
【0013】さらに好ましくは、前記複数の開口部は、
下流部になるほど小さい面積を有する。More preferably, the plurality of openings are
The area becomes smaller toward the downstream side.
【0014】また好ましくは、前記開口部に多孔物質を
設ける。Preferably, a porous material is provided in the opening.
【0015】また、本発明は、内筒と外筒とを有する二
重円筒をなし、前記内筒と外筒との間の流路内を流れる
燃焼用空気の中に燃料を噴射することにより前記燃焼用
空気と前記燃料を混合するガスタービン燃焼器の予混合
器において、前記内筒と外筒との間の流路を周方向に分
割する仕切板を備え、かつ前記仕切板の一部を削除する
ことにより開口部を形成する。Further, according to the present invention, a double cylinder having an inner cylinder and an outer cylinder is formed, and fuel is injected into the combustion air flowing in the flow path between the inner cylinder and the outer cylinder. In a premixer of a gas turbine combustor that mixes the combustion air and the fuel, a partition plate that circumferentially divides a flow path between the inner cylinder and the outer cylinder is provided, and a part of the partition plate. To form an opening.
【0016】好ましくは、前記仕切板は曲がり部を有
し、前記仕切板の一部として該曲がり部より下流の仕切
板部分を削除する。[0016] Preferably, the partition plate has a bent portion, and a partition plate portion downstream of the bent portion is deleted as a part of the partition plate.
【0017】[0017]
【作用】以上のように構成した本発明においては、内筒
と外筒との間の流路を周方向に分割する仕切板が少なく
とも1つの開口部を有することにより、開口部を介して
流路間の流体の移動が可能となり燃料と燃焼用空気との
混合が促進される。In the present invention configured as described above, the partition plate that divides the flow passage between the inner cylinder and the outer cylinder in the circumferential direction has at least one opening, so that the flow through the opening is achieved. The movement of fluid between the passages is enabled and the mixing of fuel and combustion air is promoted.
【0018】また、前記仕切板の曲がり部に前記開口部
を設けることにより、曲がり部で発生する偏流に伴う燃
料の偏在を低減する。Further, by providing the opening in the curved portion of the partition plate, uneven distribution of fuel due to uneven flow generated in the curved portion is reduced.
【0019】さらに、前記仕切板の複数の開口部がそれ
ぞれ異なる面積を有することにより、その開口部の面積
に応じて流路間の流体の移動量を調整する。Further, since the plurality of openings of the partition plate have different areas, the movement amount of the fluid between the flow paths is adjusted according to the area of the openings.
【0020】また、前記複数の開口部が下流部になるほ
ど小さい面積を有することにより、下流部における流路
間の流体の過大な移動を防止する。Further, since the plurality of openings have smaller areas toward the downstream part, excessive movement of the fluid between the flow paths in the downstream part is prevented.
【0021】さらに、前記開口部に多孔物質を設けるこ
とにより、壁面の強度を確保し混合流体中の不純物の小
流路間の移動を防ぎつつ燃料と燃焼用空気との混合が促
進される。Furthermore, by providing a porous material in the opening, the strength of the wall surface is ensured and the mixture of the fuel and the combustion air is promoted while preventing the impurities in the mixed fluid from moving between the small flow paths.
【0022】また、本発明は、前記内筒と外筒との間の
流路を周方向に分割する仕切板の一部を削除して開口部
を形成したことにより、燃料と燃焼用空気との混合をさ
らに促進する。また壁面による圧力損失を低減する。Further, according to the present invention, the opening is formed by removing a part of the partition plate which divides the flow passage between the inner cylinder and the outer cylinder in the circumferential direction. Further promote the mixing of. It also reduces the pressure loss due to the wall surface.
【0023】さらに、前記仕切板の一部として該曲がり
部より下流の仕切板部分を削除することにより、曲がり
部までの仕切板の整流機能を確保する。Further, by removing a partition plate portion downstream of the bent portion as a part of the partition plate, a rectifying function of the partition plate up to the bent portion is ensured.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図10により
説明する。本発明の第1の実施例を図1〜図6により説
明する。本実施例のガスタービン燃焼器の予混合器の構
成図を図1に示す。本実施例の予混合器は、内筒1と外
筒2を有する二重円筒をなしており、予混合器入口3か
ら予混合器出口4に通ずる流路を形成する。内筒1と外
筒2の間の空間には複数の仕切板5が設けられ、内筒1
と外筒2の間の空間は仕切板5により複数の小流路6に
分割される。それぞれの小流路6内には燃料ノズル7が
設けられている。また、それぞれの仕切板5には流路を
長くすることにより燃料と燃焼用空気との混合促進を図
るための曲がり部8が設けられ、曲がり部8には単一孔
の開口部9が設けられている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A block diagram of the premixer of the gas turbine combustor of this embodiment is shown in FIG. The premixer of the present embodiment is a double cylinder having an inner cylinder 1 and an outer cylinder 2, and forms a flow path from the premixer inlet 3 to the premixer outlet 4. A plurality of partition plates 5 are provided in the space between the inner cylinder 1 and the outer cylinder 2,
The space between the outer cylinder 2 and the outer cylinder 2 is divided into a plurality of small channels 6 by a partition plate 5. A fuel nozzle 7 is provided in each small flow path 6. Further, each partition plate 5 is provided with a bent portion 8 for promoting mixing of the fuel and the combustion air by lengthening the flow path, and the bent portion 8 is provided with a single hole opening 9. Has been.
【0025】図1に示したガスタービン燃焼器の予混合
器の複数の小流路6のうち、2枚の仕切板5A,5B、
内筒セグメント1A、及び外筒セグメント2Aにより形
成される小流路6Aの構造図を図2に示す。小流路6A
は、予混合器入口セグメント3Aからその下流の中間流
路11Aを通って予混合器出口セグメント4Aに至る流
路をなす。予混合器入口セグメント3Aは、予混合器軸
線20に対し離れる方向、すなわち外周へ向かって曲が
った形状となっている。また中間流路11Aは予混合器
軸線20と平行であり、予混合器出口セグメント4Aは
図に向かって手前方向にねじれた形状となっている。ま
た曲がり部8Aには単一孔の開口部9Aが設けられてい
る。Of the plurality of small flow paths 6 of the premixer of the gas turbine combustor shown in FIG. 1, two partition plates 5A, 5B,
FIG. 2 shows a structural diagram of a small channel 6A formed by the inner cylinder segment 1A and the outer cylinder segment 2A. Small channel 6A
Forms a flow path from the premixer inlet segment 3A to the premixer outlet segment 4A through the intermediate flow passage 11A downstream thereof. The premixer inlet segment 3A has a shape that is curved in a direction away from the premixer axis line 20, that is, toward the outer periphery. Further, the intermediate flow passage 11A is parallel to the premixer axis line 20, and the premixer outlet segment 4A has a shape twisted toward the front in the drawing. The bent portion 8A is provided with a single hole opening 9A.
【0026】以上の構成において、燃料ノズル7から噴
射された燃料は、小流路6内において予混合器入口3か
ら流入した燃焼用空気と混合されたのち予混合器出口4
に達する。また混合流体の一部は、開口部9を通じて隣
接する小流路へと流出する。本発明は、この開口部9か
らの流出流によって小流路6内で発生した偏流の影響に
よる燃料の偏在をなくし、燃料分布の均一化を図るもの
である。以下に、その作用を説明する。In the above structure, the fuel injected from the fuel nozzle 7 is mixed with the combustion air flowing in from the premixer inlet 3 in the small flow passage 6, and then the premixer outlet 4 is mixed.
Reach Further, a part of the mixed fluid flows out to the adjacent small flow path through the opening 9. The present invention eliminates the uneven distribution of the fuel due to the influence of the uneven flow generated in the small flow path 6 due to the outflow flow from the opening 9, and makes the fuel distribution uniform. The operation will be described below.
【0027】本発明の作用の前提として、開口部のない
従来技術を用いた小流路における予混合器出口での燃料
濃度分布を図3に示す。図の小流路56Aは、2枚の仕
切板55A,55B、内筒セグメント51A、及び外筒
セグメント52Aにより形成され、図2において示した
小流路6Aと同様に、予混合器入口セグメント53Aか
らその下流の中間流路61Aを通って予混合器出口セグ
メント54Aに至る流路をなす。中間流路61Aは予混
合器軸線70と平行であり、予混合器出口セグメント5
4Aは図に向かって左方向にねじれた形状となってい
る。図は予混合器出口セグメント54Aでの燃料濃度分
布を三次元移流拡散方程式により数値解析した結果であ
る。図示のように、予混合器出口において最も濃度の高
い領域Aから最も低い領域Eまでの燃料濃度分布が生じ
る。これは、小流路内に偏流が存在することによる燃料
の偏在の発生が原因である。As a premise of the operation of the present invention, FIG. 3 shows the fuel concentration distribution at the outlet of the premixer in the small flow path using the conventional technique having no opening. The small flow passage 56A in the figure is formed by two partition plates 55A and 55B, an inner cylinder segment 51A, and an outer cylinder segment 52A, and like the small flow passage 6A shown in FIG. 2, the premixer inlet segment 53A. To the premixer outlet segment 54A through the intermediate flow passage 61A downstream thereof. The intermediate flow passage 61A is parallel to the premixer axis 70, and the premixer outlet segment 5
4A has a shape twisted leftward as viewed in the drawing. The figure shows the result of numerical analysis of the fuel concentration distribution at the premixer outlet segment 54A by the three-dimensional advection-diffusion equation. As shown, a fuel concentration distribution from the highest concentration region A to the lowest concentration region E occurs at the premixer outlet. This is due to the uneven distribution of fuel due to the presence of uneven flow in the small flow path.
【0028】次に本発明の作用との比較例として、開口
部のない従来技術を用いた場合の隣あう2つの小流路の
断面図を図4に示す。燃料ノズル57から出た燃料60
は、燃焼用空気によって下流に運ばれ、予混合器出口5
4に達する。このとき曲がり部58では、仕切板の両側
に高圧領域61と低圧領域62が形成されるので、流れ
が偏る。この偏流により燃料は仕切板の高圧側に偏るの
で、図中X−Y線で混合流体が流路幅全域に充満するよ
うに見えても、その内部は図3に示したように燃料と燃
焼用空気とが充分混合せず高圧側が高燃料濃度を維持し
たまま予混合器出口54に至る。Next, as a comparative example of the operation of the present invention, FIG. 4 shows a cross-sectional view of two adjacent small flow paths in the case of using the prior art having no opening. Fuel 60 discharged from the fuel nozzle 57
Are carried downstream by the combustion air to the premixer outlet 5
Reach 4. At this time, in the bent portion 58, the high pressure region 61 and the low pressure region 62 are formed on both sides of the partition plate, so that the flow is biased. Due to this uneven flow, the fuel is biased toward the high pressure side of the partition plate, so even if the mixed fluid appears to fill the entire width of the flow path along the line XY in the figure, the inside thereof burns with the fuel as shown in FIG. The high-pressure side reaches the premixer outlet 54 while maintaining a high fuel concentration without being sufficiently mixed with the working air.
【0029】一方、本実施例における隣あう2つの小流
路の断面図を図5に示す。曲がり部8に開口部9が設け
られるほかは小流路の断面構造は図4とほぼ同様であ
る。本実施例においては、開口部9を通じて燃料濃度の
高い高圧領域から燃料濃度の低い低圧領域へ燃料が移動
する。混合流体が流路幅全域に充満する図中Xo −Yo
線の位置は、図4に示したX−Y線の位置と大差ない
が、高圧領域から低圧領域への燃料の移動により燃料と
燃焼用空気との混合が促進されるので、混合流体の内部
で燃料と燃焼用空気とは充分混合し均一な燃料濃度とな
って予混合器出口54に至る。On the other hand, FIG. 5 shows a sectional view of two adjacent small flow paths in this embodiment. The cross-sectional structure of the small channel is almost the same as that of FIG. 4 except that the bent portion 8 is provided with the opening 9. In this embodiment, the fuel moves from the high pressure region having a high fuel concentration to the low pressure region having a low fuel concentration through the opening 9. Mixed fluid fills the entire width of the channel Xo-Yo in the figure
The position of the line is not much different from the position of the X-Y line shown in FIG. 4, but the movement of the fuel from the high pressure region to the low pressure region promotes the mixing of the fuel and the combustion air, and thus the inside of the mixed fluid. Thus, the fuel and the combustion air are sufficiently mixed to have a uniform fuel concentration and reach the premixer outlet 54.
【0030】次に、本実施例の燃料濃度均一化の効果を
表す数値計算結果を図6に示す。図は、燃料の偏り度を
横軸に混合距離をとって表したものであり、燃料の移動
度が0%,20%,40%の3つの場合について示す。
ここで、燃料の偏り度は予混合器出口4における燃料濃
度分布の標準偏差を示しており、混合距離は開口部9か
ら燃焼器出口までの距離を示す。また燃料の移動度は燃
料濃度の高い高圧領域から燃料濃度の低い低圧領域への
燃料の移動割合を示し、移動度0%は開口部なしの従来
技術の場合を示している。また本発明の運転条件領域を
図中に示す。図示のように、一般に混合距離が長いほ
ど、また燃料の移動度が大きいほど燃料の偏りは小さく
なる。Next, FIG. 6 shows the numerical calculation results showing the effect of uniforming the fuel concentration in this embodiment. The figure shows the deviation degree of the fuel by taking the mixing distance on the horizontal axis, and shows three cases where the mobility of the fuel is 0%, 20%, and 40%.
Here, the deviation degree of the fuel indicates the standard deviation of the fuel concentration distribution at the premixer outlet 4, and the mixing distance indicates the distance from the opening 9 to the combustor outlet. Further, the mobility of fuel indicates the rate of movement of fuel from the high-pressure region where the fuel concentration is high to the low-pressure region where the fuel concentration is low, and the mobility of 0% indicates the case of the prior art with no opening. The operating condition range of the present invention is shown in the figure. As shown, in general, the longer the mixing distance and the higher the mobility of the fuel, the smaller the deviation of the fuel.
【0031】図において、従来技術を用いた場合、すな
わち燃料の移動度0%の場合に比し、燃料の移動度が2
0%の場合予混合器出口4における燃料の偏り度は、図
中P−Q線で表される混合距離条件の場合を最大として
30〜40%低減する。また、燃料の移動度が40%の
場合、同様に燃料偏り度は40〜60%低減する。ここ
でNOx の排出量は燃料の偏り度のべき乗(〜4乗)に比
例するので、本実施例によりNOx の排出量は大幅に低減
する。In the figure, the mobility of the fuel is 2 as compared with the case where the conventional technique is used, that is, the mobility of the fuel is 0%.
In the case of 0%, the deviation degree of the fuel at the premixer outlet 4 is reduced by 30 to 40% when the mixing distance condition represented by the line PQ in the figure is the maximum. Further, when the fuel mobility is 40%, the fuel deviation degree is similarly reduced by 40 to 60%. Here, since the NOx emission amount is proportional to the exponentiation (up to the fourth power) of the deviation degree of the fuel, the NOx emission amount is significantly reduced by this embodiment.
【0032】本実施例によれば、開口部9を通じて流体
が移動するので、燃料と燃焼用空気との混合を促進させ
ることができ、曲がり部8における燃料の偏在を低減し
て予混合器出口4における燃料濃度及び流速分布を均一
化できる。したがってNOx 排出量の低減、火炎の安定
化、逆火の防止、及び圧力損失の低減が可能となる。ま
た曲がり部8がない場合も同様の効果を得る。According to this embodiment, since the fluid moves through the opening 9, the mixing of the fuel and the combustion air can be promoted, the uneven distribution of the fuel in the bent portion 8 can be reduced, and the premixer outlet can be reduced. The fuel concentration and flow velocity distribution in 4 can be made uniform. Therefore, it is possible to reduce NOx emissions, stabilize flames, prevent flashback, and reduce pressure loss. Moreover, the same effect can be obtained when the bent portion 8 is not provided.
【0033】本発明の第2の実施例を図7により説明す
る。本実施例のガスタービン燃焼器の予混合器の構成図
を図7に示す。図中、第1の実施例における予混合器と
共通の部品については共通の番号で示す。本実施例の予
混合器においては、曲がり部8の仕切板15に面積の異
なる複数の開口部19が設けられているほかは、第1の
実施例とほぼ同様である。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a block diagram of the premixer of the gas turbine combustor of this embodiment. In the figure, parts common to those of the premixer in the first embodiment are designated by common numbers. The premixer of this embodiment is substantially the same as the first embodiment except that the partition plate 15 of the bent portion 8 is provided with a plurality of openings 19 having different areas.
【0034】本実施例によれば、仕切板15に設けられ
た複数の開口部19の数と穴径の大きさを調節し、小流
路6,6間の燃料の移動量を調整することができる。ま
た、穴径を大きくするか穴数を増やして開口部19を通
る流速を低くすれば、開口部19からの流れと主流の衝
突による圧力損失を小さくすることができる。さらに、
開口部19を燃料の高濃度領域が変化する位置に分散配
置し、負荷変動に際して混合流体の流れが変化し燃料の
高濃度領域が仕切板5に衝突する位置が変化した場合で
も、その変化した位置において小流路間の燃料の移動が
可能である。According to this embodiment, the number of openings 19 provided in the partition plate 15 and the size of the hole diameter are adjusted to adjust the amount of fuel movement between the small flow paths 6 and 6. You can If the hole diameter is increased or the number of holes is increased to reduce the flow velocity through the opening 19, the pressure loss due to the collision between the flow from the opening 19 and the main flow can be reduced. further,
The openings 19 are distributed and arranged at positions where the high concentration region of the fuel changes, and even when the position where the high concentration region of the fuel collides with the partition plate 5 changes due to the change of the flow of the mixed fluid when the load changes. It is possible to move the fuel between the small channels at the position.
【0035】本発明の第3の実施例を図8により説明す
る。本実施例のガスタービン燃焼器の予混合器の構成図
を図8に示す。図中、第1及び第2の実施例における予
混合器と共通の部品については共通の番号で示す。本実
施例の予混合器においては、曲がり部8の仕切板25に
設けた面積の異なる複数の開口部29が下流に行くに従
いその穴径が小さくなっている。そのほかの点について
は第2の実施例とほぼ同様である。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a block diagram of the premixer of the gas turbine combustor of this embodiment. In the figure, parts common to the premixer in the first and second embodiments are indicated by common numbers. In the premixer of the present embodiment, the plurality of openings 29 having different areas provided on the partition plate 25 of the bent portion 8 have smaller hole diameters toward the downstream side. The other points are almost the same as the second embodiment.
【0036】本実施例によれば、複数の開口部29が下
流部になるほど小さい面積を有するので、下流部におけ
る小流路6間の混合流体の過大な移動を防止することが
できる。According to this embodiment, since the plurality of openings 29 have smaller areas toward the downstream portion, it is possible to prevent excessive movement of the mixed fluid between the small channels 6 in the downstream portion.
【0037】本発明の第4の実施例を図9により説明す
る。本実施例のガスタービン燃焼器の予混合器の構成図
を図9に示す。図中、第1〜第3の実施例における予混
合器と共通の部品については共通の番号で示す。本実施
例の予混合器においては、仕切板35のうち曲がり部1
8より下流の部分を削除し開口部を形成したものであ
り、その他の点については第3の実施例とほぼ同様であ
る。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows a configuration diagram of the premixer of the gas turbine combustor of the present embodiment. In the figure, parts common to the premixers in the first to third embodiments are indicated by common numbers. In the premixer of this embodiment, the bent portion 1 of the partition plate 35 is used.
A part downstream of 8 is deleted to form an opening, and other points are almost the same as in the third embodiment.
【0038】本実施例によれば、曲がり部18により流
れの方向を斜めにして燃料と燃焼用空気との混合距離を
長く保つとともに、仕切板35のうち曲がり部18より
下流の部分をすべて取り去るので、さらに小流路16間
の流体の混合をさらに促進することができる。また仕切
板35の壁面による圧力損失を低減することができる。According to the present embodiment, the flow direction is made oblique by the bend portion 18 to keep the mixing distance of the fuel and the combustion air long, and all the part of the partition plate 35 downstream from the bend portion 18 is removed. Therefore, the mixing of the fluid between the small channels 16 can be further promoted. Further, the pressure loss due to the wall surface of the partition plate 35 can be reduced.
【0039】本発明の第5の実施例を図10により説明
する。本実施例のガスタービン燃焼器の予混合器の構成
図を図10に示す。図中、第1〜第4の実施例における
予混合器と共通の部品については共通の番号で示す。本
実施例の予混合器においては、仕切板45に設けた複数
の開口部39に金網等の多孔物質17を取り付けたもの
である。A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows a block diagram of the premixer of the gas turbine combustor of this embodiment. In the figure, parts common to the premixers in the first to fourth embodiments are indicated by common numbers. In the premixer of the present embodiment, the porous material 17 such as a wire mesh is attached to the plurality of openings 39 provided in the partition plate 45.
【0040】本実施例によれば、仕切板45壁面の強度
を確保し、また混合流体中の不純物の移動を防ぐことが
できる。According to this embodiment, it is possible to secure the strength of the wall surface of the partition plate 45 and prevent the movement of impurities in the mixed fluid.
【0041】なお、上記実施例はすべて予混合器内の小
流路が曲がり部を有する場合であるが、曲がり部がない
場合においても混合促進作用により同様の効果を得るこ
とができる。In all of the above embodiments, the small flow path in the premixer has a bent portion, but even if there is no bent portion, a similar effect can be obtained by the mixing promoting action.
【0042】[0042]
【発明の効果】本発明によれば、燃料と燃焼用空気との
混合が促進されるので、予混合器出口における燃料濃度
の分布を均一にでき、かつ流速分布を均一にできる。し
たがって燃焼室におけるNOx の発生を低減できるととも
に、火炎の吹き消えや逆火を防止して安定化を図れ、か
つ圧力損失の低減が図れる。また仕切板に開口部を設け
るだけの簡易な構造であるので、複数のノズルや燃料噴
射制御系などを設ける必要がなく、製作費が安価で済
む。また、曲がり部で発生する偏流に伴う燃料の偏在を
低減するので、予混合器内に曲がり部が存在する場合に
も、予混合器出口における燃料濃度の分布を均一にでき
る。さらに、仕切板の複数の開口部がそれぞれ異なる面
積を有するので、その開口部の面積に応じて流路間の流
体の移動量を調整し、開口部からの流速を低くして圧力
損失を小さくできる。また、予混合器内の流れが変化し
て仕切板に衝突する位置が変化した場合にもその変化に
対応し混合促進効果を維持することができる。さらに、
複数の開口部が下流部になるほど小さい面積を有するの
で、下流部における流路間の流体の過大な移動を防止す
ることができる。また、開口部に多孔物質を設けるの
で、壁面の強度を確保し混合流体中の不純物の小流路間
の移動を防ぎつつ燃料と燃焼用空気との混合を促進する
ことができる。According to the present invention, since the mixing of the fuel and the combustion air is promoted, the fuel concentration distribution at the premixer outlet can be made uniform and the flow velocity distribution can be made uniform. Therefore, it is possible to reduce the generation of NOx in the combustion chamber, prevent blowout of the flame and backfire, and stabilize the pressure and reduce pressure loss. Moreover, since the partition plate has a simple structure in which only an opening is provided, it is not necessary to provide a plurality of nozzles, a fuel injection control system, and the like, and the manufacturing cost is low. Further, the uneven distribution of the fuel due to the uneven flow generated at the bent portion is reduced, so that the fuel concentration distribution at the outlet of the premixer can be made uniform even when the bent portion exists in the premixer. Furthermore, since the openings of the partition plate have different areas, the amount of movement of the fluid between the flow paths is adjusted according to the area of the openings, and the flow velocity from the openings is reduced to reduce the pressure loss. it can. Further, even when the flow in the premixer changes and the position where it collides with the partition plate changes, the mixing promotion effect can be maintained in response to the change. further,
Since the plurality of openings have smaller areas toward the downstream portion, it is possible to prevent excessive movement of the fluid between the flow paths in the downstream portion. Further, since the porous material is provided in the opening, it is possible to promote the mixing of the fuel and the combustion air while ensuring the strength of the wall surface and preventing the impurities in the mixed fluid from moving between the small flow paths.
【0043】また、本発明は、内筒と外筒との間の流路
を周方向に分割する仕切板の一部を削除して開口部を形
成したので、燃料と燃焼用空気との混合をさらに促進す
ることができる。また壁面による圧力損失を低減するこ
とができる。さらに、仕切板の一部として曲がり部より
下流の仕切板部分を削除するので、曲がり部までの仕切
板部分の整流機能を確保し燃料と燃焼用空気との混合距
離を長く保つことができる。Further, in the present invention, the opening is formed by removing a part of the partition plate which divides the flow passage between the inner cylinder and the outer cylinder in the circumferential direction, so that the mixture of the fuel and the combustion air is formed. Can be further promoted. Further, pressure loss due to the wall surface can be reduced. Further, since the partition plate portion downstream of the bend portion is deleted as a part of the partition plate, it is possible to secure the rectifying function of the partition plate portion up to the bend portion and to keep the mixing distance between the fuel and the combustion air long.
【図1】本発明の一実施例のガスタービン燃焼器の予混
合器の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a premixer of a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention.
【図2】ガスタービン燃焼器の予混合器における小流路
の構造図である。FIG. 2 is a structural diagram of a small flow path in a premixer of a gas turbine combustor.
【図3】従来技術を用いた小流路における予混合器出口
での燃料濃度分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a fuel concentration distribution at a premixer outlet in a small flow path using a conventional technique.
【図4】従来技術を用いた予混合器の隣あう2つの小流
路の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of two small channels adjacent to a premixer using the prior art.
【図5】本実施例の予混合器の隣あう2つの小流路の断
面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of two small flow paths adjacent to each other in the premixer of this embodiment.
【図6】燃料濃度均一化の効果を表す数値計算結果を示
す図である。FIG. 6 is a diagram showing a numerical calculation result showing the effect of making the fuel concentration uniform.
【図7】本発明の第2の実施例のガスタービン燃焼器の
予混合器の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a premixer of a gas turbine combustor according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第3の実施例のガスタービン燃焼器の
予混合器の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a premixer of a gas turbine combustor according to a third embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第4の実施例のガスタービン燃焼器の
予混合器の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a premixer of a gas turbine combustor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第4の実施例のガスタービン燃焼器
の予混合器の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a premixer of a gas turbine combustor according to a fourth embodiment of the present invention.
5 仕切板 5A,5B 仕切板 6 小流路 6A 小流路 8 曲がり部 8A 曲がり部 9 開口部 15 仕切板 16 小流路 18 曲がり部 19 開口部 25 仕切板 29 開口部 35 仕切板 39 開口部 45 仕切板 5 Partition Plates 5A, 5B Partition Plates 6 Small Flow Paths 6A Small Flow Paths 8 Bent Parts 8A Bent Parts 9 Opening Parts 15 Partition Plates 16 Small Flow Paths 18 Bent Parts 19 Opening Parts 25 Partition Plates 29 Opening Parts 35 Partition Plates 39 Opening Parts 45 partition
Claims (7)
前記内筒と外筒との間の流路内を流れる燃焼用空気の中
に燃料を噴射することにより前記燃焼用空気と前記燃料
を混合するガスタービン燃焼器の予混合器において、 前記内筒と外筒との間の流路を周方向に分割する仕切板
を備え、前記仕切板は少なくとも1つの開口部を有する
ことを特徴とするガスタービン燃焼器の予混合器。1. A double cylinder having an inner cylinder and an outer cylinder,
A premixer for a gas turbine combustor, which mixes the combustion air and the fuel by injecting fuel into the combustion air flowing in a flow path between the inner cylinder and the outer cylinder, wherein the inner cylinder A premixer for a gas turbine combustor, comprising a partition plate that divides a flow path between the outer cylinder and the outer cylinder in the circumferential direction, and the partition plate has at least one opening.
混合器において、前記仕切板は曲がり部を有し、該曲が
り部に前記開口部を設けたことを特徴とするガスタービ
ン燃焼器の予混合器。2. The premixer for a gas turbine combustor according to claim 1, wherein the partition plate has a bent portion, and the opening is provided in the bent portion. Premixer.
混合器において、前記仕切板は複数の開口部を有し、そ
の複数の開口部がそれぞれ異なる面積を有することを特
徴とするガスタービン燃焼器の予混合器。3. The gas turbine combustor premixer according to claim 1, wherein the partition plate has a plurality of openings, and the plurality of openings have different areas. Combustor premixer.
混合器において、前記複数の開口部は、下流部になるほ
ど小さい面積を有することを特徴とするガスタービン燃
焼器の予混合器。4. The premixer for a gas turbine combustor according to claim 3, wherein the plurality of openings have smaller areas toward the downstream part.
混合器において、前記開口部に多孔物質を設けたことを
特徴とするガスタービン燃焼器の予混合器。5. The premixer for a gas turbine combustor according to claim 1, wherein a porous material is provided in the opening.
前記内筒と外筒との間の流路内を流れる燃焼用空気の中
に燃料を噴射することにより前記燃焼用空気と前記燃料
を混合するガスタービン燃焼器の予混合器において、 前記内筒と外筒との間の流路を周方向に分割する仕切板
を備え、かつ前記仕切板の一部を削除することにより開
口部を形成したことを特徴とするガスタービン燃焼器の
予混合器。6. A double cylinder having an inner cylinder and an outer cylinder,
A premixer for a gas turbine combustor, which mixes the combustion air and the fuel by injecting fuel into the combustion air flowing in a flow path between the inner cylinder and the outer cylinder, wherein the inner cylinder A premixer for a gas turbine combustor, comprising a partition plate that divides a flow path between the outer cylinder and the outer cylinder in the circumferential direction, and forming an opening by deleting a part of the partition plate. .
混合器において、前記仕切板は曲がり部を有し、前記仕
切板の一部として該曲がり部より下流の仕切板部分を削
除することを特徴とするガスタービン燃焼器の予混合
器。7. The premixer for a gas turbine combustor according to claim 6, wherein the partition plate has a bent portion, and a partition plate portion downstream of the bent portion is deleted as a part of the partition plate. A premixer for a gas turbine combustor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17277992A JPH0618036A (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Premixing chamber for gas turbine combustor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17277992A JPH0618036A (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Premixing chamber for gas turbine combustor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0618036A true JPH0618036A (en) | 1994-01-25 |
Family
ID=15948200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17277992A Pending JPH0618036A (en) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Premixing chamber for gas turbine combustor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0618036A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1151593A (en) * | 1997-07-28 | 1999-02-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Sprinkling nozzle of warm water tank for water cooling tower |
CN109798521A (en) * | 2017-11-16 | 2019-05-24 | 华帝股份有限公司 | Multi-channel ejector for gas stove, burner and gas stove |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP17277992A patent/JPH0618036A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH1151593A (en) * | 1997-07-28 | 1999-02-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Sprinkling nozzle of warm water tank for water cooling tower |
CN109798521A (en) * | 2017-11-16 | 2019-05-24 | 华帝股份有限公司 | Multi-channel ejector for gas stove, burner and gas stove |
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