JPH07119971A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナを併せ持つ
二段燃焼器において、予混合燃焼バーナに供給する最大
空気量を増加させ、低ＮＯｘ化を図ること。 【構成】Ｕ字形の予混合ダクト５を複数個組合わせて予
混合バーナを構成する。予混合ダクト５に流入する空気
量は、スライドリング６を動かして調節し、拡散バーナ
と予混合バーナへの空気配分を変えることができる。 【効果】予混合燃焼割合が増し、燃料と空気の混合の均
一化を図ることができるので、燃焼器のＮＯｘ排出量が
低減できる。

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の燃焼器に
係り、特に燃空比を任意に調節するために燃焼部分に供
給する空気量を調整できる燃焼器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービン燃焼器の排出ガス中には各
種の大気汚染物質が含まれ、その中でもＮＯｘについて
は厳しい規制値が設けられている。

【０００３】低ＮＯｘ化のためには全体が一様に燃焼す
る予混合燃焼を利用するのが有効である。そこで現在の
低ＮＯｘ燃焼器では予混合バーナと拡散バーナを組合わ
せて用いる例が多い。このとき、各バーナの燃空比を全
運転範囲で最適にするため、特開昭63−29117 号公報や
特公平1−18331号公報に見られるように、予混合器空気
入口に流量調整弁あるいはガイドリングを設けて空気配
分を調節できるようにした例が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来は予混合器の空気
入口が燃焼器のケーシングと平行な向きに開いていたた
め、ケーシングに沿って流れてきた空気を予混合器内に
導入するには大きな圧力差を設ける必要があった。また
予混合器は、流入した空気の流れを急に変えて出口へ導
く構造であり、圧力損失が大きく、燃料と空気の混合距
離も短く限られていた。従って空気流量の調整機構を備
えていても、その調整範囲は狭く、予混合器内へ導入で
きる空気量は低く限られていた。

【０００５】低ＮＯｘ化のためには予混合器へなるべく
多くの空気を導入し、より多くの燃料を予混合燃焼させ
る必要がある。

【０００６】本発明の目的は、予混合器内へ導入する最
大空気量を増加して、燃焼器の低ＮＯｘ化を図ることで
ある。

【０００７】さらに、燃料と空気の混合距離を長くとっ
て混合を促進することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、燃焼器頭部
方向に流入してくる圧縮機吐出空気と予混合器の空気入
口の向きを正対させるため、予混合器を、内部に燃料ノ
ズルを設けたＵ字形のダクトとし、そのダクトを複数個
組合わせて燃焼器を構成することを特徴とする。

【０００９】さらに、ダクトの空気入口面積を、燃焼器
周方向に移動するスライドリングによって調節し、それ
によって燃焼器内の空気配分を変化させ得るようにした
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】圧縮機吐出空気の流入方向と予混合器の空気入
口が正対し、かつ予混合器出口までが曲率の大きな長い
流路で構成されるので、予混合器内に導入できる最大空
気量が増加し、燃料と空気の混合の均一化が図れるの
で、燃焼器のＮＯｘ排出量が少なくなる。

【００１１】さらに、予混合器の空気入口面積を可変と
することができるので負荷に応じて燃焼器内の各バーナ
への空気配分比率を変えることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の影響を最も良く表わしている燃焼器
の縦断面図、図２は予混合ダクトの形状を示した図、図
３，図４は予混合ダクトの配置を示した図、図５は空気
配分調節用のスライドリングを周方向に展開した図であ
る。

【００１３】１は燃焼器外筒、２はその端部を閉止する
エンドカバーであり、燃焼器外筒１の内部には主室３
と、それよりも径の小さな副室４が備えられている。燃
焼器外筒１と主室３の間には予混合ダクト５の空気入口
があり、その上流側にはスライドリング６を設ける。

【００１４】副室４の頭部には空気旋回器７が設けら
れ、その中心には一段目燃料ノズル８を設ける。

【００１５】予混合ダクト５の内部には二段目燃料ノズ
ル９が備えられ、また出口には保炎器１０が置かれてい
る。

【００１６】圧縮機吐出空気は、燃焼器外筒１と主室３
の間を図１左方に向かって流れ、スライドリング６を通
過する。スライドリング６には突起１１が設けられてい
るので、空気は予混合ダクト５の内部に流入するもの
と、更にエンドカバー２へ向かって流れるものに分かれ
る。

【００１７】予混合ダクト５へ流入した空気は二段目燃
料ノズル９から噴出する燃料と混合し、保炎器１０の下
流側において予混合燃焼が行われる。予混合ダクト５に
入らない残余の空気はエンドカバー２に向かって流れ、
空気旋回器７によって旋回しながら副室４の内部に流出
し、一段目燃料ノズル８から噴出した燃料と反応して拡
散燃焼が行われる。

【００１８】予混合ダクトに流入する空気量は、スライ
ドリング６をピニオンギヤ１２を駆動して周方向に回転
させることによって変化する。従って拡散燃焼側，予混
合燃焼側へ配分される空気の比率を変えることができ
る。このため各燃焼部の燃空比を運転状態に応じた値に
設定し、ＮＯｘの低減を図ることができる。

【００１９】定格運転時には、予混合燃焼の比率が高い
方がＮＯｘを低減できる。本発明では予混合ダクト５の
空気入口が、圧縮機吐出空気の流れに正対するように設
けられ、また混合器出口までの流路の曲率をできるだけ
大きくするようにしている。そのため、図２，図３，図
４に示すように、予混合ダクト５の出口の周方向位置は
空気入口位置と異なっている。

【００２０】従って予混合燃焼側の圧力損失は小さく、
多くの空気を予混合燃焼側へ配分することができる。

【００２１】また、予混合器をＵ字形のダクトにするこ
とにより、従来よりも上流側に二段目燃料ノズル９を設
けることができ、燃料と空気の混合距離を増加させ、混
合を一層促進できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、予混合器内に導入でき
る最大空気量が増加し、燃料と空気の混合距離を長くと
ることができるので、ＮＯｘの発生が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼器の断面図である。

【図２】予混合ダクトの形状を示す図である。

【図３】本発明の燃焼器を下流側から見た図である。

【図４】本発明の燃焼器をエンドカバーを外して頭部側
から見た図である。

【図５】空気配分調節用のスライドリングを周方向に展
開した図である。

【符号の説明】

１…燃焼器外筒、２…エンドカバー、３…主室、４…副
室、５…予混合ダクト、６…スライドリング、７…空気
旋回器、８…一段目燃料ノズル、９…二段目燃料ノズ
ル、１０…保炎器、１１…突起。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室内筒と外筒の間に設けられ、燃焼器
   上流側の流入口からＵ字形にわん曲した流路によって、
   流入空気が流入口と周方向に異なる位置にある流出口ま
   で導く複数のダクトと、前記ダクトの中に燃料を噴出す
   る燃料ノズルを備え、前記ダクトの流入口には流入面積
   を可変とするためのスライドリングを設け、ダクト出口
   に形成される予混合燃焼部分と、前記ダクトの内周側に
   形成される拡散燃焼部分に配分される空気の比率を可変
   とすることを特徴とするガスタービン燃焼器。
2. 【請求項２】前記のダクトは流出口に近づくに従って流
   路断面積が徐々に広がるようにしたことを特徴とする請
   求項１記載のガスタービン燃焼器。
3. 【請求項３】前記スライドリングが燃焼器周方向に動く
   ことによって前記ダクトに流入する空気量を調節できる
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載のガスタービ
   ン燃焼器。