JPH06341610A - Combustor - Google Patents

Combustor

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Publication number
JPH06341610A
JPH06341610A JP15128393A JP15128393A JPH06341610A JP H06341610 A JPH06341610 A JP H06341610A JP 15128393 A JP15128393 A JP 15128393A JP 15128393 A JP15128393 A JP 15128393A JP H06341610 A JPH06341610 A JP H06341610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
gas
gas fuel
combustor
pilot nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP15128393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kimiyo Tokuda
君代 徳田
Toshimitsu Ichinose
利光 一ノ瀬
Masaharu Oguri
正治 大栗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Choryo Engineering Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Choryo Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd, Choryo Engineering Co Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP15128393A priority Critical patent/JPH06341610A/en
Publication of JPH06341610A publication Critical patent/JPH06341610A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the amount of NOx emitted from a combustor without reducing the amount of gas fuel for use in a pilot nozzle. CONSTITUTION:In a combustor such as gas turbine combustor, at least one reducing gas nozzle 31 is provided on the outer peripheral part of the end (or on the inner wall surface) of a burner throat 6 for a pilot nozzle and a reducing gas fuel 34 is blown from this nozzle 31 to the interior and forward end part of the diffusion flame 20 formed by the burning of pilot nozzle gas fuel 18 to form a reducing region 36.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン、ガス焚
きボイラ、化学工業炉等に適用される燃焼器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustor applied to a gas turbine, a gas fired boiler, a chemical industrial furnace and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は、従来技術の一例として、ガスタ
ービンに適用されている従来の燃焼器を示す断面図、図
6は図5中のパイロットノズル部分を拡大して詳細に示
す図、図7は図5中の1つのメインノズル部分を拡大し
て詳細に示す図である。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional combustor applied to a gas turbine as an example of the prior art, and FIG. 6 is an enlarged detailed view of a pilot nozzle portion in FIG. FIG. 7 is an enlarged detailed view of one main nozzle portion in FIG.

【0003】これらの図において、燃焼器本体1の内側
には燃焼器内筒2が設けられている。そして、燃焼器内
筒2の一端側には、複数の予混合型メインノズル3が周
状に配置されており、その中心部分にパイロットノズル
4が設けられている。また、メインノズル3及びパイロ
ットノズル4の各先端外周部には、それぞれ、バーナス
ロート5及び6が設けられている。パイロットノズル4
とバーナスロート6との間には旋回翼7が設けられてい
ると共に、図6に示すようにパイロットバーナ4の先端
近くには着火電極8が設けられている。更に、燃焼器内
筒2の内部は燃焼室9を形成し、その外側すなわち燃焼
器本体1の内面と燃焼器内筒2との間の空間は空気流路
10となっている。なお、図5において11はガスター
ビン室である。
In these figures, a combustor inner cylinder 2 is provided inside the combustor body 1. A plurality of premixing type main nozzles 3 are circumferentially arranged on one end side of the combustor inner cylinder 2, and a pilot nozzle 4 is provided in the central portion thereof. Further, burner throats 5 and 6 are provided on the outer peripheral portions of the tips of the main nozzle 3 and the pilot nozzle 4, respectively. Pilot nozzle 4
A swirl vane 7 is provided between the burner throat 6 and the burner throat 6, and an ignition electrode 8 is provided near the tip of the pilot burner 4 as shown in FIG. Furthermore, the inside of the combustor inner cylinder 2 forms a combustion chamber 9, and the space outside thereof, that is, the space between the inner surface of the combustor main body 1 and the combustor inner cylinder 2 is an air flow passage 10. In FIG. 5, 11 is a gas turbine chamber.

【0004】以上述べた構成において、図示されていな
い空気圧縮機から燃焼器本体1内に送られて来た燃焼用
空気12は、パイロットノズル用1次空気13と、予混
合型メインノズル用1次空気14と、2次空気15との
3系統に分けられる。そして、パイロットノズル用1次
空気13はパイロットノズル4のスロート6内に旋回翼
7を通して送り込まれ、また予混合型メインノズル用1
次空気14は各予混合型メインノズル3のスロート5内
に送り込まれ、更に2次空気15は空気流路10を流
れ、多数の2次空気孔16を通って燃焼器内筒2内の燃
焼室9に送り込まれる。
In the configuration described above, the combustion air 12 sent into the combustor body 1 from the air compressor (not shown) is the primary air 13 for the pilot nozzle and the primary air 1 for the premixing main nozzle. The secondary air 14 and the secondary air 15 are divided into three systems. Then, the primary air 13 for the pilot nozzle is sent into the throat 6 of the pilot nozzle 4 through the swirl vanes 7, and the primary air for the premix type main nozzle 1
The secondary air 14 is sent into the throat 5 of each premixing type main nozzle 3, and the secondary air 15 further flows through the air flow path 10 and passes through a large number of secondary air holes 16 to burn in the combustor inner cylinder 2. It is sent to the chamber 9.

【0005】一方、図示されてないガス燃料供給設備か
ら送り込まれて来たガス燃料17は、パイロットノズル
用ガス燃料18と予混合型メインノズル用ガス燃料19
との2系統に分けられる。そして、パイロットノズル用
ガス燃料18は、パイロットノズル4へ送り込まれ、そ
の先端に穿設されている複数のパイロットノズル用ガス
燃料噴孔4aからパイロットノズル用バーナスロート6
内へ噴射されて、着火電極8(図6参照)により着火
し、パイロットノズル用バーナスロート6内へ旋回翼7
を通して送り込まれて来るパイロットノズル用1次空気
13と拡散混合しながら、火炎を形成して燃焼を継続す
るが、この形成される火炎は拡散炎20である。
On the other hand, the gas fuel 17 sent from a gas fuel supply facility (not shown) is a pilot nozzle gas fuel 18 and a premix type main nozzle gas fuel 19
It is divided into two systems. Then, the pilot nozzle gas fuel 18 is fed into the pilot nozzle 4, and the pilot nozzle burner throat 6 is supplied from the plurality of pilot nozzle gas fuel injection holes 4a formed at the tip thereof.
Is injected into the burner throat 6 for ignition by the ignition electrode 8 (see FIG. 6) and swirled into the burner throat 6 for the pilot nozzle.
A flame is formed and combustion is continued while diffusing and mixing with the primary air 13 for the pilot nozzle sent through the flame. The flame formed is a diffusion flame 20.

【0006】また、予混合型メインノズル用ガス燃料1
9は、各予混合型メインノズル3へ送り込まれ、その先
端に穿設されている複数の予混合型メインノズル用ガス
燃料噴孔3aから予混合型メインノズル用バーナスロー
ト5内へ噴射される。この場合、図7に詳細に示されて
いるように、予混合型メインノズル用ガス燃料19の噴
射方向は、別途予混合型メインノズル3の外周部から同
バーナスロート5内へ送り込まれて来る予混合型メイン
ノズル用1次空気14との混合を迅速に且つ効果的に行
わせるために、予混合型メインノズル用1次空気14の
流れに対して略々90°で吹込むようになっている。
In addition, the premixed main nozzle gas fuel 1
9 is sent to each premixing type main nozzle 3, and is injected into the premixing type main nozzle burner throat 5 from a plurality of premixing type main nozzle gas fuel injection holes 3a formed at the tip thereof. . In this case, as shown in detail in FIG. 7, the injection direction of the premixed main nozzle gas fuel 19 is separately sent into the burner throat 5 from the outer peripheral portion of the premixed main nozzle 3. In order to perform the mixing with the primary air 14 for the premixing main nozzle quickly and effectively, it is blown at about 90 ° with respect to the flow of the primary air 14 for the premixing main nozzle. .

【0007】このようにして予混合型メインノズル用バ
ーナスロート5内へ吹込まれた予混合型メインノズル用
ガス燃料19と同1次空気14とは、予混合型メインノ
ズル用バーナスロート5内で充分に混合した後、燃焼室
9内へ吹込まれて、パイロットノズル4が形成する拡散
炎20によって着火し、予混合炎21を形成する。
The premixed main nozzle burner throat 5 and the primary air 14 blown into the premixed main nozzle burner throat 5 in this manner are fed into the premixed main nozzle burner throat 5. After being sufficiently mixed, they are blown into the combustion chamber 9 and ignited by the diffusion flame 20 formed by the pilot nozzle 4 to form a premixing flame 21.

【0008】このパイロットノズル4が形成する拡散炎
20は、予混合型メインノズル3が形成する予混合炎2
1の着火の安定を図る。すなわち、予混合型メインノズ
ル3が形成する予混合炎21は、予混合ガスの吹出し速
度が早い上に保炎器を有しないため、それ自身で保炎す
ることは困難である。また、予混合型メインノズル3に
保炎器を設け、着火点を近づけると、予混合ガスが他場
所へ逆流した場合の逆火、および予混合型メインノズル
3、同バーナスロート5、該保炎器等の焼損が懸念され
る。従って、予混合型メインノズル3が形成する予混合
炎21の着火安定の維持は、パイロットノズル4が形成
する拡散炎20によって行うことになる。
The diffusion flame 20 formed by the pilot nozzle 4 is a premixing flame 2 formed by the premixing type main nozzle 3.
I stabilize the ignition of 1. That is, since the premixed flame 21 formed by the premixed main nozzle 3 has a high speed of blowing out the premixed gas and does not have a flame stabilizer, it is difficult to hold the flame by itself. Further, if a flame stabilizer is provided in the premixing type main nozzle 3 and the ignition point is approached, flashback occurs when the premixed gas flows back to another place, and the premixing type main nozzle 3, the burner throat 5, and the flame holding There is concern about burning of vessels. Therefore, the stable ignition of the premixed flame 21 formed by the premixed main nozzle 3 is maintained by the diffusion flame 20 formed by the pilot nozzle 4.

【0009】また、通常、ガスタービン燃焼器におい
て、予混合型メインノズル用ガス燃料19の燃料配分割
合は全ガス燃料17の90%以上であり、パイロットノ
ズル用ガス燃料18は全体の数%に過ぎない。そして、
従来のガスタービン燃焼器は予混合型メインノズル3が
形成する予混合炎21の空気比〔=予混合型メインノズ
ル用1次空気14の量/(予混合型メインノズル用ガス
燃料19の量×理論空気量)〕を約2.0に、またパイ
ロットノズル4が形成する拡散炎20の空気比〔=パイ
ロットノズル用1次空気13の量/(パイロットノズル
用ガス燃料18の量×理論空気量)〕を約0.8〜1.0
に設定して、燃焼室9の前半において略々燃焼を完結す
る。
Further, in a gas turbine combustor, normally, the fuel distribution ratio of the premixed main nozzle gas fuel 19 is 90% or more of the total gas fuel 17, and the pilot nozzle gas fuel 18 accounts for several% of the whole. Not too much. And
In the conventional gas turbine combustor, the air ratio of the premixing flame 21 formed by the premixing main nozzle 3 [= the amount of primary air 14 for the premixing main nozzle / (the amount of gas fuel 19 for the premixing main nozzle 19 X theoretical air amount)] to about 2.0, and the air ratio of the diffusion flame 20 formed by the pilot nozzle 4 [= amount of primary air 13 for pilot nozzle / (amount of gas fuel 18 for pilot nozzle x theoretical air Amount)] about 0.8-1.0
And the combustion is almost completed in the first half of the combustion chamber 9.

【0010】このようにして生成された燃焼ガスは燃焼
室9の後半において、燃焼室9内へ別途送り込まれて来
た2次空気15と混合して、所定温度に調整され、ガス
タービン駆動用排ガス22(含有O2≒10.5%)とし
てガスタービン室11へ送り込まれる。
In the latter half of the combustion chamber 9, the combustion gas thus generated is mixed with the secondary air 15 separately sent into the combustion chamber 9 and adjusted to a predetermined temperature to drive the gas turbine. The exhaust gas 22 (containing O 2 ≈10.5%) is sent to the gas turbine chamber 11.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上述べた
従来のガスタービン燃焼器によって生成されるガスター
ビン駆動用排ガス22の含有NOxは、約60ppm
(O2=15%ベース)と高いものであった。そして、
最近は環境保全の観点からガスタービン排ガスのNOx
抑制の気運が高まっており、ガスタービン燃焼器の改善
が必要となってきている。
By the way, the NOx content in the exhaust gas 22 for driving the gas turbine generated by the conventional gas turbine combustor described above is about 60 ppm.
(O 2 = 15% basis). And
Recently, from the viewpoint of environmental protection, NOx in gas turbine exhaust gas
The momentum for restraint is increasing, and improvements in gas turbine combustors are needed.

【0012】すなわち、従来のガスタービン燃焼器にあ
っては、前述した如く予混合型メインノズル3の燃料配
分率は約90〜95%で計画されているが、予混合型メ
インノズル3が形成する予混合炎21はそれ自身では保
炎が困難なため、パイロットノズル4が形成する火炎に
よって着火の安定を図る必要がある。従って、パイロッ
トノズル4が形成する火炎は常時安定で且つ複数の予混
合型メインノズル3の全火炎を安定して保持できるだけ
の長さと大きさが必要となるが、同一燃焼量であれば予
混合炎21よりも拡散炎20の方が長くなるのは衆知の
通りであり、このため、従来のパイロットノズル4の多
くは拡散炎20を形成するよう配慮されてきた。
That is, in the conventional gas turbine combustor, the fuel distribution ratio of the premixing type main nozzle 3 is planned to be about 90 to 95% as described above, but the premixing type main nozzle 3 is formed. Since it is difficult to hold the premixed flame 21 by itself, it is necessary to stabilize the ignition by the flame formed by the pilot nozzle 4. Therefore, the flame formed by the pilot nozzle 4 is required to be always stable and have a length and size capable of stably holding all the flames of the plurality of premixing type main nozzles 3. It is well known that the diffusion flame 20 becomes longer than the flame 21. Therefore, many conventional pilot nozzles 4 have been considered to form the diffusion flame 20.

【0013】そして、このようなガスタービン燃焼器に
よって生成される燃焼排ガス22が含有するNOxは、
燃料配分割合が90%以上を占める予混合炎21と燃料
配分割合が数%の拡散炎20とからそれぞれ発生するN
Oxの和となる。
The NOx contained in the combustion exhaust gas 22 produced by such a gas turbine combustor is
N generated from the premixed flame 21 having a fuel distribution ratio of 90% or more and the diffusion flame 20 having a fuel distribution ratio of several%.
It is the sum of Ox.

【0014】図8は、ガス燃料による燃焼試験結果の一
例で、NOx発生量と空気比との関係を示したものであ
る。この図8より、燃料配分割合を予混合炎21/拡散
炎20=95%/5%とすれば、(1)空気比=2.0
の予混合炎21のNOx発生量は8ppm、(2)空気
比=0.8〜1.0の拡散炎20のNOx発生量は空気比
=0.9で170ppmであり、(3)そのトータルN
Oxは(予混合炎側:8×0.95=7.6ppm)+
(拡散炎側:170×0.05=8.5ppm)=16.
1ppmとなる故、(4)NOxは予混合炎側から
(7.6/16.1)×100=47.2%、拡散炎側か
ら(8.5/16.1)×100=52.8%の割合で発
生していることになる。
FIG. 8 shows an example of a combustion test result using a gas fuel and shows the relationship between the NOx generation amount and the air ratio. From FIG. 8, if the fuel distribution ratio is premixed flame 21 / diffusion flame 20 = 95% / 5%, (1) air ratio = 2.0
The NOx generation amount of the premixed flame 21 is 8 ppm, and (2) the NOx generation amount of the diffusion flame 20 having an air ratio of 0.8 to 1.0 is 170 ppm at an air ratio of 0.9. N
Ox is (premixed flame side: 8 x 0.95 = 7.6 ppm) +
(Diffusion flame side: 170 × 0.05 = 8.5 ppm) = 16.
Since it is 1 ppm, (4) NOx is (7.6 / 16.1) × 100 = 47.2% from the side of the premixed flame, and (8.5 / 16.1) × 100 = 52. It means that it occurs at a rate of 8%.

【0015】このように、パイロットノズル4によって
形成される拡散炎20は、燃料配分割合が全体の数%で
あるにも係らず、NOx発生量は全体の1/2以上をも
占める。更に、NOx低減を図るためには、パイロット
ノズル4の燃料配分割合を減少する必要があるが、これ
はガスタービン燃焼器全体の燃焼安定性を脅かす恐れが
あるので、これも限度がある。
As described above, in the diffusion flame 20 formed by the pilot nozzle 4, the NOx generation amount occupies as much as 1/2 or more of the whole, even though the fuel distribution ratio is several% of the whole. Furthermore, in order to reduce NOx, it is necessary to reduce the fuel distribution ratio of the pilot nozzle 4, but this may impair the combustion stability of the entire gas turbine combustor, so this is also a limit.

【0016】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、ガスタービン燃焼器等の
燃焼器において、パイロットノズル用ガス燃料の量を減
ずることなく、燃焼器から排出されるNOx量を低減す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and in a combustor such as a gas turbine combustor, the gas fuel for the pilot nozzle is discharged from the combustor without reducing the amount thereof. The purpose is to reduce the amount of NOx generated.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、ガスタービン燃焼器等の燃焼器におい
て、パイロットノズル用バーナスロートの先端外周部
に、又は該バーナスロートの内壁面上に、パイロットノ
ズル用ガス燃料の燃焼によって形成された拡散炎の内部
および該拡散炎の先端部に還元用ガス燃料を吹き込む、
少なくとも1つの還元用ガスノズルを設けたものであ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to a combustor such as a gas turbine combustor at the tip outer peripheral portion of the burner throat for a pilot nozzle or on the inner wall surface of the burner throat. The reducing gas fuel is blown into the inside of the diffusion flame formed by the combustion of the pilot nozzle gas fuel and the tip of the diffusion flame.
At least one reducing gas nozzle is provided.

【0018】[0018]

【作用】上記の手段によれば、パイロットノズル用バー
ナスロートの先端外周部に又は該バーナスロートの内壁
面上に設けた還元用ガスノズルから還元用ガス燃料が、
パイロットノズル用ガス燃料の燃焼によって形成された
拡散炎の内部および該拡散炎の先端部に吹き込まれて、
還元領域を形成する。従って、上記拡散炎から発生した
NOxはこの還元領域において分解され、大部分はN2
に還元されるため、パイロットノズル用ガス燃料によっ
て生成した燃焼ガス中の残存NOxは激減する。この結
果、パイロットノズル用ガス燃料の量を減ずることな
く、燃焼器から排出されるNOx量を減少することがで
きる。
According to the above means, the reducing gas fuel is supplied from the reducing gas nozzle provided on the outer peripheral portion of the tip of the burner throat for the pilot nozzle or on the inner wall surface of the burner throat,
Blown in the diffusion flame formed by combustion of the pilot nozzle gas fuel and the tip of the diffusion flame,
Form a reducing region. Therefore, NOx generated from the diffusion flame is decomposed in this reduction region, and most of it is N 2
Therefore, the residual NOx in the combustion gas generated by the gas fuel for the pilot nozzle is drastically reduced. As a result, the amount of NOx discharged from the combustor can be reduced without reducing the amount of gas fuel for the pilot nozzle.

【0019】[0019]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図1は本発明をガスタービン燃焼器
に適用した場合の一実施例を示す断面図であって、図5
〜図7に示したものと同一の部分には同一の符号を付し
て、重複する説明は省略する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to a gas turbine combustor.
The same parts as those shown in FIGS.

【0020】図1に示すように、本実施例によれば、パ
イロットノズル用バーナスロート6の先端外周部には複
数の還元用ガスノズル31が設けられている。パイロッ
トノズル用バーナスロート6の先端外周部に還元用ガス
ノズル31を設置するスペースが無い場合には、図2に
示すように、パイロットノズル用バーナスロート6の壁
を貫通させて、内壁上に還元用ガスノズル31を設ける
ようにする。そして、各還元用ガスノズル31は還元用
ガスノズルヘッダ32に接続され、該還元用ガスノズル
ヘッダ32は還元用ガス燃料管33に接続されている。
As shown in FIG. 1, according to the present embodiment, a plurality of reducing gas nozzles 31 are provided on the outer peripheral portion of the tip of the burner throat 6 for pilot nozzle. When there is no space to install the reducing gas nozzle 31 on the outer periphery of the tip of the burner throat 6 for pilot nozzles, as shown in FIG. The gas nozzle 31 is provided. Each reducing gas nozzle 31 is connected to a reducing gas nozzle header 32, and the reducing gas nozzle header 32 is connected to a reducing gas fuel pipe 33.

【0021】この還元用ガス燃料管33にはパイロット
ノズル用ガス燃料18の一部34が還元用ガス燃料とし
て供給される。従って、この還元用ガス燃料34は、還
元用ガス燃料管33および還元用ガスノズルヘッダ32
を通して還元用ガスノズル31に供給され、噴射され
る。この場合、例えば図2に示す実施例では、還元用ガ
スノズル31の先端部には還元用ガスノズル噴孔35が
直進及び内向き(拡散炎20側向き)に穿設されている
ので、還元用ガス燃料34はこれら噴孔35からパイロ
ットノズル用ガス燃料18の燃焼によって形成された拡
散炎20の内部および拡散炎20の先端部に吹き込ま
れ、還元領域36(図1参照)を形成する。
A portion 34 of the pilot nozzle gas fuel 18 is supplied to the reducing gas fuel pipe 33 as the reducing gas fuel. Therefore, the reducing gas fuel 34 is used as the reducing gas fuel pipe 33 and the reducing gas nozzle header 32.
Is supplied to and injected through the reducing gas nozzle 31. In this case, for example, in the embodiment shown in FIG. 2, since the reducing gas nozzle injection hole 35 is bored straight and inward (toward the diffusion flame 20) at the tip of the reducing gas nozzle 31, the reducing gas is reduced. The fuel 34 is blown from these injection holes 35 into the inside of the diffusion flame 20 formed by the combustion of the gas fuel 18 for the pilot nozzle and the tip portion of the diffusion flame 20, and forms the reduction region 36 (see FIG. 1).

【0022】従って、拡散炎20によって発生したNO
x(大部分はNO)は、還元領域36において、 等の化学反応により分解される。ここで、上式中、*印
は化学反応初期のラジカルを表し、NHiはN化合物を
代表して表したものである。
Therefore, the NO generated by the diffusion flame 20
x (mostly NO) is in the reduction region 36, It is decomposed by chemical reaction such as. Here, in the above formula, * represents a radical at the initial stage of the chemical reaction, and NHi represents the N compound as a representative.

【0023】一般には、NOの分解反応は反応域温度が
高く、還元領域の空気比も低い程、活発であることが知
られている。すなわち、本発明者等が行った実験結果を
図3および図4を参照してこれを説明すると、図3はN
O分解率〔={(1−還元領域出口NO)/還元領域入
口NO}×100〕と還元領域における空気比との関係
を示し、また図4はNO分解率と還元領域におけるガス
温度との関係を示す。そして、これらの図から明らかな
ように、NO分解率は、図3より還元領域における空気
比が低い程、高くなる傾向にあり、また図4より還元領
域におけるガス温度が1000℃以上、理想的には12
00℃以上において高いことが判る。
It is generally known that the NO decomposition reaction is more active as the reaction zone temperature is higher and the air ratio in the reduction zone is lower. That is, the experimental results conducted by the present inventors will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
FIG. 4 shows the relationship between the O decomposition rate [= {(1-reduction area outlet NO) / reduction area inlet NO} × 100] and the air ratio in the reduction area, and FIG. 4 shows the relationship between the NO decomposition rate and the gas temperature in the reduction area. Show the relationship. As is clear from these figures, the NO decomposition rate tends to be higher as the air ratio in the reduction region is lower than that in FIG. 3, and the gas temperature in the reduction region is 1000 ° C. or higher as shown in FIG. To 12
It can be seen that the temperature is higher than 00 ° C.

【0024】そこで、これ等を考慮して、本発明では、
図1に示した拡散炎20を強固なスタビライザとして使
用するため、安定した着火燃焼を維持できる空気比(≒
1近傍)で燃焼させ、次いで拡散炎20の内部および拡
散炎20の先端部の高温領域に還元用ガス燃料34を投
入して高温・低空気比の還元領域36を形成させ、拡散
炎20から発生するNOxの低減を図るようにしたもの
である。
Therefore, in consideration of these matters, in the present invention,
Since the diffusion flame 20 shown in FIG. 1 is used as a strong stabilizer, an air ratio (≈) that can maintain stable ignition and combustion.
1), and then the reducing gas fuel 34 is injected into the high temperature region inside the diffusion flame 20 and at the tip of the diffusion flame 20 to form a high temperature / low air ratio reduction region 36. This is intended to reduce the NOx generated.

【0025】なお、以上述べた実施例においては、還元
用ガス燃料34としてパイロットノズル用ガス燃料18
の一部を用いたが、これに限られるものではなく、ガス
燃料17の一部を適当な箇所から分流して用いることが
できる。また、還元用ガスノズル31は単数であっても
よい。更に、本発明は、ガスタービン燃焼器のみなら
ず、ガス焚きボイラ、化学工業炉等の燃焼器にも広く適
用できるものである。
In the above-described embodiment, the pilot nozzle gas fuel 18 is used as the reducing gas fuel 34.
Although a part of the gas fuel 17 is used, it is not limited to this, and a part of the gas fuel 17 can be diverted from an appropriate location for use. Further, the reducing gas nozzle 31 may be single. Furthermore, the present invention can be widely applied not only to gas turbine combustors, but also to combustors such as gas-fired boilers and chemical industrial furnaces.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ガ
スタービン燃焼器等の燃焼器において、パイロットノズ
ル用バーナスロートの先端外周部に又は該バーナスロー
トの内壁面上に少なくとも1つの還元用ガスノズルを設
け、このノズルから還元用ガス燃料をパイロットノズル
用ガス燃料の燃焼によって形成された拡散炎の内部およ
び該拡散炎の先端部に吹き込んで還元領域を形成するよ
うにしたので、パイロットノズル用ガス燃料の量を減ず
ることなく、拡散炎から発生するNOxの大部分をこの
還元領域において還元して、燃焼器から排出されるNO
xの低減を図ることができる。
As described above, according to the present invention, in a combustor such as a gas turbine combustor, at least one reduction is provided on the outer periphery of the tip of the burner throat for the pilot nozzle or on the inner wall surface of the burner throat. Since the reducing gas fuel is provided from the nozzle to blow the reducing gas fuel into the diffusion flame formed by the combustion of the pilot nozzle gas fuel and into the tip of the diffusion flame, the reducing region is formed. Most of the NOx generated from the diffusion flame is reduced in this reduction region without reducing the amount of the gas fuel for use, and the NO discharged from the combustor is reduced.
It is possible to reduce x.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を、ガスタービン燃焼器に適用した場合
の一実施例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment in which the present invention is applied to a gas turbine combustor.

【図2】本発明の他の実施例を示す、パイロットノズル
部分の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a pilot nozzle portion showing another embodiment of the present invention.

【図3】NOx分解率と還元領域空気比との関係を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a NOx decomposition rate and a reduction region air ratio.

【図4】NOx分解率と還元領域ガス温度との関係を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a NOx decomposition rate and a reduction region gas temperature.

【図5】従来のガスタービン燃焼器を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view showing a conventional gas turbine combustor.

【図6】図5中のパイロットノズル部分を拡大して詳細
に示す図である。
FIG. 6 is an enlarged detailed view of a pilot nozzle portion in FIG.

【図7】図5中の1つのメインノズル部分を拡大して詳
細に示す図である。
FIG. 7 is an enlarged view showing in detail one main nozzle portion in FIG.

【図8】NOxと空気比との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between NOx and an air ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 メインノズル 4 パイロットノズル 6 パイロットノズル用バーナスロート 12 燃焼用空気 17 ガス燃料 18 パイロットノズル用ガス燃料 20 拡散炎 31 還元用ガスノズル 34 還元用ガス燃料 36 還元領域 3 Main Nozzle 4 Pilot Nozzle 6 Burner Throat for Pilot Nozzle 12 Combustion Air 17 Gas Fuel 18 Gas Fuel for Pilot Nozzle 20 Diffusion Flame 31 Reduction Gas Nozzle 34 Reduction Gas Fuel 36 Reduction Area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大栗 正治 長崎県長崎市深堀町5丁目717番1 長菱 エンジニアリング株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masaharu Oguri 5-717-1, Fukahori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki Nagahishi Engineering Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】パイロットノズル用バーナスロートの先端
外周部に、パイロットノズル用ガス燃料の燃焼によって
形成された拡散炎の内部および該拡散炎の先端部に還元
用ガス燃料を吹き込む、少なくとも1つの還元用ガスノ
ズルを有することを特徴とする燃焼器。
1. A reduction gas fuel is blown into the inside of a diffusion flame formed by combustion of gas fuel for a pilot nozzle, and at least one reduction gas fuel is blown into the tip portion of the diffusion flame at the outer periphery of the tip of a burner throat for a pilot nozzle. A combustor having a gas nozzle for use.
【請求項2】パイロットノズル用バーナスロートの内壁
面上に、パイロットノズル用ガス燃料の燃焼によって形
成された拡散炎の内部および該拡散炎の先端部に還元用
ガス燃料を吹き込む、少なくとも1つの還元用ガスノズ
ルを有することを特徴とする燃焼器。
2. At least one reduction in which a reducing gas fuel is blown into the inside of a diffusion flame formed by combustion of the gas fuel for the pilot nozzle and the tip portion of the diffusion flame on the inner wall surface of the burner throat for the pilot nozzle. A combustor having a gas nozzle for use.
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