JPH07103483A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

ガスタービン燃焼器

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JPH07103483A
JPH07103483A JP25064193A JP25064193A JPH07103483A JP H07103483 A JPH07103483 A JP H07103483A JP 25064193 A JP25064193 A JP 25064193A JP 25064193 A JP25064193 A JP 25064193A JP H07103483 A JPH07103483 A JP H07103483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
combustion
gas turbine
supply pipe
region
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP25064193A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Abe
利男 安部
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.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP25064193A priority Critical patent/JPH07103483A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目 的】 低NOx の大型ガスタービン燃焼器を提供
する。 【構 成】 燃焼器本体10内に燃焼筒11を配置し、
この燃焼筒11の中央頂部にパイロット弁12を配置
し、この燃焼筒11を拡散領域Eを形成する小径部13
と第1の混合燃焼領域Gを形成する中間円錐部14と、
この中間円錐部14に第1の予混合気供給管17を配置
してなるパイロット燃焼機構を設け、前記中間円錐部1
4に接続され、かつ第2の混合燃焼領域Hを形成する下
部円錐部15を設けるとともに、この下部円錐部15に
その円周方向に所定の間隔を有する如く多数の第2の予
混合気供給管18を取付け、前記下部円錐部15に大径
部を接続し、この大径部を主燃焼領域Jとして構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン燃焼器、よ
り詳しくは、低NOx 燃焼を行う大型ガスタービン用の
燃焼器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】燃焼筒内に燃料を直接噴射して燃焼させ
る燃焼器は着火性能と保焔性能が優れている。しかし、
この燃焼器は高温で燃焼するために高濃度のNOx を発
生するという問題があり、これを解消するために燃焼器
内に水あるいは蒸気を噴射して燃焼温度を低下させる方
法が採用されているが、この方法は熱効率を低下させる
上に純水供給装置等が必要となる。
【0003】一方、空気と燃料とを予め混合し、これを
燃焼器に供給させることによって比較的低温で燃焼させ
て低NOx 化を図った燃焼器が提案されているがこの燃
焼器は燃料の濃度を燃焼に最適の状態 (薄めとなる) に
調節して燃焼温度を制御する関係で安定燃焼範囲が狭
く、そのためガスタービン燃焼器の如く広い作動範囲で
安定かつ低NOx 状態で燃焼させるには予混合気の当量
比を正確に調整する必要があり、その結果、燃料と燃焼
用空気の流量を調節する複雑な流量制御が必要になると
いう問題がある。
【0004】このようなことから本発明者は図3に示す
ように燃焼器本体1の中央頂部にパイロット弁2を有す
る燃焼筒3を配置し、この燃焼筒3を拡散領域Aを形成
する小径部4と混合気燃焼領域Bを形成する中間円錐部
5と主燃焼領域Cを形成する大径部6とで構成し、燃焼
用空気aと燃料噴射ノズル7から供給された燃料F1
予め混合して予混合気F2 として予混合燃焼領域Bへ供
給するように予混合気供給管8を設けたガスタービン用
燃焼器を提案している。
【0005】そしてこのガスタービン用燃焼器において
はガスタービン負荷に応じて燃料の15〜25%程度は
パイロット弁2から拡散領域Aへ供給され、それ以上の
負荷に応じて燃料は予混合気供給管8から予混合燃料と
して混合気燃焼領域Bへ供給燃焼されるように制御され
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記構成の
ガスタービン燃焼器を大型、例えば4,000kW以上の大
出力のガスタービン燃焼器に用いた場合は、NOx の発
生量が多いという問題がある。即ち、前述したようにこ
の種のガスタービン燃焼器においては、火焔の安定化を
図るため、パイロット弁から供給される燃料は拡散領域
Aで高温燃焼されるため高濃度のNOx が発生する。こ
の拡散領域Aで発生するNOx の量はガスタービンの出
力が1,000kW程度の比較的小型の場合は実用上問題と
なることは少ないが、前記のように大型のガスタービン
の場合は多量のNOx となり、公害等の種々の問題が発
生する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記従来技術の
問題点を解決するためになされたものであって、燃焼器
本体10内に燃焼筒11を配置し、この燃焼筒11の中
央頂部にパイロット弁12を配置し、この燃焼筒11を
拡散領域Eを形成する小径部13と第1の混合燃焼領域
Gを形成する中間円錐部14と、この中間円錐部14に
第1の予混合気供給管17を配置してなるパイロット燃
焼機構を設け、前記中間円錐部14に接続され、かつ第
2の混合燃焼領域Hを形成する下部円錐部15を設ける
とともに、この下部円錐部15にその円周方向に所定の
間隔を有する如く多数の第2の予混合気供給管18を取
付け、前記下部円錐部15に大径部を接続し、この大径
部を主燃焼領域Jとして形成するように構成したガスタ
ービン用燃焼器を提供するものである。
【0008】
【作 用】本発明のガスタービン用燃焼器においては、
パイロット弁12から拡散燃焼領域Eに供給された燃料
3 と第1の予混合気供給管17から第1の混合燃焼領
域Gに供給された燃料F4 との燃焼によりパイロット火
焔が形成され、第2の予混合気供給管18から第2の混
合燃焼領域Hに供給される燃料F5 が主燃焼室で燃焼さ
れることとなる。したがって、拡散領域Eで燃焼される
燃料は全燃料の1.5〜6.0%程度と少なくなり、その結
果、低NOx 燃焼が可能となる。
【0009】
【実 施 例】以下、図1及び図2 (a)〜(g) により本
発明によるガスタービン燃焼器の一実施例を説明する。
図1はガスタービン燃焼器の側断面図である。この図に
おいて、燃焼器本体10内には燃焼筒11が配置されて
いる。この燃焼筒11の中央頂部には1本のパイロット
弁12が配置されるとともに、この燃焼筒11は拡散領
域Eを形成する小径部13と第1の混合燃焼領域Gを形
成する中間円錐部14と第2の混合燃焼領域Hを形成す
る下部円錐部15と主燃焼領域Jを形成する大径部16
とで構成されている。
【0010】そして中間円錐部14には第1の予混合気
供給管17がまた下部円錐部15には第2の予混合気供
給管18が夫々円周方向に所定の間隔を置いて配置され
ている。図2 (a)〜(g) はその配置の一例を示すもので
あって、パイロット弁12の周囲には先ず6本の第1の
予混合気供給管17が、その周囲を囲むように各18本
を2列に配列した36本の第2の予混合気供給管18が
夫々配置されている。これら第2の予混合気供給管18
は必要により多段にかつ多数本を配置することも可能で
ある。
【0011】そして第1の予混合気供給管17内には燃
料噴射ノズル19がまた第2の予混合気供給管18内に
も燃料噴射ノズル20がそれぞれ配置されている。前記
構成の燃焼器において、パイロット弁12から拡散領域
Eに燃料F3 が供給され、この燃料の噴射部に配置して
ある点火プラグ21により着火される。そしてこの拡散
領域Eにおいては火焔の安定を図るため高温燃焼が行な
われる。
【0012】そして燃料噴射ノズル19から第1の予混
合気供給管17内に供給された燃料F4 は空気a1 と混
合し、混合燃料f1 として第1の混合燃焼領域Gにおい
て燃焼される。そしてこの第1の混合燃焼領域Gにおけ
る燃焼がパイロット火焔として形成される。燃料噴射ノ
ズル20から第2の予混合気供給管18内に供給される
燃料F5 も空気a2 と混合され混合燃料f2 として第2
の混合燃焼領域Gに供給され、ここでパイロット火焔と
混合され主燃焼領域Jにおいて燃焼される。
【0013】このパイロット弁12に供給される燃料は
1.5〜6%であり、燃料噴射ノズル19に供給される燃
料はパイロット弁12に供給される燃料と合せて10〜
25%程度で制御される。そしてガスタービン負荷の上
昇に伴ない燃料噴射ノズル20から順次燃料が噴射され
るが、このときパイロット弁12を中心として対称位置
に配置されている燃料噴射ノズル20から燃料が噴射さ
れるように制御される。
【0014】その様子を図2について説明すれば、図2
(a) は21本の燃料噴射ノズル20から燃料が噴射され
る。図2(b) は24本、図2(c) は27本、図2(d) は
30本、図2(e) は32本、図2(f) は34本、図2
(g) は36本の夫々の燃料噴射ノズル20から燃料が噴
射されている。前記のようにパイロット弁12を中心に
して第1の予混合気供給管17を環状に配置し、その外
側に第2の予混合気供給管18を環状に、この実施例に
おいては2つの直径の異なる環状に配置しているため
に、タービン出力によって第2の予混合気供給管18の
作動本数を制御することができるので、予混合燃焼を出
力に応じた最適の状態で行なわせることができ、NOx
の排出量を少くしてガスタービンを運転することができ
る。なお図2において黒印が燃料噴射している状態を示
し、白印が燃料を噴射していない状態を示している。
【0015】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よるガスタービン燃焼器においては、パイロット弁12
から供給される燃料と、第1の予混合気供給管17から
供給される燃料とによりパイロット火焔を形成させ、ガ
スタービンの負荷上昇に併せて第2の予混合気供給管1
8から燃料を供給して燃焼させるようにしたため、全体
として低NOx 燃焼が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガスタービン燃焼器の側断面図で
ある。
【図2】(a)は〜(g) は第1の予混合気供給管及び第2
の予混合気供給管の配置と燃料供給説明図である。
【図3】従来のガスタービン燃焼器の側断面図である。
【符号の説明】
1,10 燃焼器本体 2,12 パイ
ロット弁 3,11 燃焼筒 4,13 小径
部 5,14 中間円錐部 6,16 大径
部 7,19,20 燃料噴射ノズル 8 予混合気供
給管 15 下部円錐部 17 第1の予
混合気供給管 18 第2の予混合気供給管 21 点火プラ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年5月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガスタービン燃焼器の側断面図で
ある。
【図2】(a(h)は第1の予混合気供給管及び第
2の予混合気供給管の配置と燃料供給説明図である。
【図3】従来のガスタービン燃焼器の側断面図である。
【符号の説明】 1,10 燃焼器本体 2,12 パイロ
ット弁 3,11 燃焼筒 4,13 小径部 5,14 中間円錐部 6,16 大径部 7,9,20 燃料噴射ノズル 8 予混合気供給
管 15 下部円錐部 17 第1の予混
合気供給管 18 第2の予混合気供給管 21 点火プラグ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼器本体10内に燃焼筒11を配置
    し、この燃焼筒11の中央頂部にパイロット弁12を配
    置し、この燃焼筒11を拡散領域Eを形成する小径部1
    3と第1の混合燃焼領域Gを形成する中間円錐部14
    と、この中間円錐部14に第1の予混合気供給管17を
    配置してなるパイロット燃焼機構を設け、前記中間円錐
    部14に接続され、かつ第2の混合燃焼領域Hを形成す
    る下部円錐部15を設けるとともに、この下部円錐部1
    5にその円周方向に所定の間隔を有する如く多数の第2
    の予混合気供給管18を取付け、前記下部円錐部15に
    大径部を接続し、この大径部を主燃焼領域Jとして構成
    したガスタービン用燃焼器。
JP25064193A 1993-10-06 1993-10-06 ガスタービン燃焼器 Withdrawn JPH07103483A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 20001226