JPH07139738A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器Info
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- JPH07139738A JPH07139738A JP28302393A JP28302393A JPH07139738A JP H07139738 A JPH07139738 A JP H07139738A JP 28302393 A JP28302393 A JP 28302393A JP 28302393 A JP28302393 A JP 28302393A JP H07139738 A JPH07139738 A JP H07139738A
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- Japan
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- combustor
- resonator
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- combustion
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00013—Reducing thermo-acoustic vibrations by active means
Abstract
(57)【要約】
【構成】燃焼器中心部には、拡散燃焼方式のパイロット
バーナ７が設置され、パイロット火炎は、副室９を経て
主室１０へ流出される。副室９の周囲に設置された予混
合器１の入口からは燃焼用空気３が予混合器内に吹き込
まれ、予混合器に設置された燃料噴射ノズル２より燃料
が予混合器内に噴射される。噴出された燃料及び空気
は、拡散で混合しながら予混合器流路内を流れる。ま
た、副室９の周りに設置されたリング状のヘルムホルツ
共鳴器１１の共鳴振動数は、燃焼器の固有振動数と一致
させる。 【効果】燃焼器内の振動燃焼をパッシブに抑制，防止を
行える。さらに、それに伴いＮＯｘ発生の抑制も容易に
なる。すなわち、燃焼器内に燃焼器の固有振動数の音波
に共鳴する共鳴器を設けることにより、その音波を吸
収，減衰させ、燃焼器内に存在する振動燃焼の発生原因
となる圧力変動をなくすことができる。
バーナ７が設置され、パイロット火炎は、副室９を経て
主室１０へ流出される。副室９の周囲に設置された予混
合器１の入口からは燃焼用空気３が予混合器内に吹き込
まれ、予混合器に設置された燃料噴射ノズル２より燃料
が予混合器内に噴射される。噴出された燃料及び空気
は、拡散で混合しながら予混合器流路内を流れる。ま
た、副室９の周りに設置されたリング状のヘルムホルツ
共鳴器１１の共鳴振動数は、燃焼器の固有振動数と一致
させる。 【効果】燃焼器内の振動燃焼をパッシブに抑制，防止を
行える。さらに、それに伴いＮＯｘ発生の抑制も容易に
なる。すなわち、燃焼器内に燃焼器の固有振動数の音波
に共鳴する共鳴器を設けることにより、その音波を吸
収，減衰させ、燃焼器内に存在する振動燃焼の発生原因
となる圧力変動をなくすことができる。
Description
【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、予混合燃焼方式の採用による窒素酸化物（以
下、ＮＯｘと略す）の低減のためのガスタービン燃焼器
に関する。
り、特に、予混合燃焼方式の採用による窒素酸化物（以
下、ＮＯｘと略す）の低減のためのガスタービン燃焼器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、ガスタービン燃焼器では空気と
燃料とを別個に噴出し、混合させながら燃焼させる拡散
燃焼方式が採用されていた。拡散燃焼方式では、燃料濃
度が当量比に近い領域で局所的に２０００℃前後の高温
部分が発生する。この高温領域が存在するため、拡散燃
焼は火炎の安定性に優れている。しかし、窒素酸化物
（ＮＯｘ）は１５００℃程度からその生成量が急激に増
えるため、拡散燃焼方式を用いるとＮＯｘ排出量が増大
する。従来はＮＯｘを低減するために水や水蒸気を火炎
中に噴射し高温領域における火炎温度を下げる手段が用
いられていたが、全体の平均温度そのものを下げてしま
うために、効率が落ちる問題があった。そのため、近年
では、拡散燃焼方式から予混合燃焼方式に変わりつつあ
る。予混合燃焼方式は、空気と燃料を予め混合した予混
合気を燃焼させるものである。燃料が希薄でかつ予混合
が十分になされていれば局所的な高温領域が生じないた
め、その燃焼方式のみで著しくＮＯｘを低減することが
できる。また、燃焼反応領域が小さく、火炎も短いため
高負荷燃焼に適しており、高効率化が図れる。
燃料とを別個に噴出し、混合させながら燃焼させる拡散
燃焼方式が採用されていた。拡散燃焼方式では、燃料濃
度が当量比に近い領域で局所的に２０００℃前後の高温
部分が発生する。この高温領域が存在するため、拡散燃
焼は火炎の安定性に優れている。しかし、窒素酸化物
（ＮＯｘ）は１５００℃程度からその生成量が急激に増
えるため、拡散燃焼方式を用いるとＮＯｘ排出量が増大
する。従来はＮＯｘを低減するために水や水蒸気を火炎
中に噴射し高温領域における火炎温度を下げる手段が用
いられていたが、全体の平均温度そのものを下げてしま
うために、効率が落ちる問題があった。そのため、近年
では、拡散燃焼方式から予混合燃焼方式に変わりつつあ
る。予混合燃焼方式は、空気と燃料を予め混合した予混
合気を燃焼させるものである。燃料が希薄でかつ予混合
が十分になされていれば局所的な高温領域が生じないた
め、その燃焼方式のみで著しくＮＯｘを低減することが
できる。また、燃焼反応領域が小さく、火炎も短いため
高負荷燃焼に適しており、高効率化が図れる。
【０００３】図２に従来の予混合方式の燃焼器の構造を
示す。図において、１は予混合器、２は燃料噴射ノズ
ル、３は空気流である。通常、燃料は、燃料ノズルより
空気流中に噴出される。空気と燃料の混合は専ら各気体
間の移流，拡散により行われる。図において、５はブラ
フボデイと呼ばれる保炎器、６は燃焼器本体、７は燃焼
器断面中央部に設けられる拡散燃焼方式のパイロットバ
ーナである。保炎器５の下流側には、渦列８が形成され
る。渦列８により生じた圧力変動は、音波として予混合
器内部へと伝わる。圧力変動のために、予混合器内での
空気流量も変動を受けるため、圧力変動と同じ周期で予
混合気の燃料濃度にもむらが生じる。燃料のむらによ
り、火炎の温度，圧力も変動する。圧力変動の振動数が
燃焼器の固有振動数と一致する場合、次々にフィードバ
ックがかかり、先の一連の過程（燃焼器内の圧力変動発
生→予混合器内の空気量変動→予混合気の燃料濃度むら
の発生→濃度むらによる火炎の温度，圧力の変動→燃焼
器内の圧力変動発生→…）が繰り返され振動燃焼に至る
と考えられている。
示す。図において、１は予混合器、２は燃料噴射ノズ
ル、３は空気流である。通常、燃料は、燃料ノズルより
空気流中に噴出される。空気と燃料の混合は専ら各気体
間の移流，拡散により行われる。図において、５はブラ
フボデイと呼ばれる保炎器、６は燃焼器本体、７は燃焼
器断面中央部に設けられる拡散燃焼方式のパイロットバ
ーナである。保炎器５の下流側には、渦列８が形成され
る。渦列８により生じた圧力変動は、音波として予混合
器内部へと伝わる。圧力変動のために、予混合器内での
空気流量も変動を受けるため、圧力変動と同じ周期で予
混合気の燃料濃度にもむらが生じる。燃料のむらによ
り、火炎の温度，圧力も変動する。圧力変動の振動数が
燃焼器の固有振動数と一致する場合、次々にフィードバ
ックがかかり、先の一連の過程（燃焼器内の圧力変動発
生→予混合器内の空気量変動→予混合気の燃料濃度むら
の発生→濃度むらによる火炎の温度，圧力の変動→燃焼
器内の圧力変動発生→…）が繰り返され振動燃焼に至る
と考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的
は、燃焼器の固有振動数と一致する音波が存在しても、
パッシブに音波を吸収，減衰させ、振動燃焼を抑制及び
防止する燃焼器を提供することにある。
は、燃焼器の固有振動数と一致する音波が存在しても、
パッシブに音波を吸収，減衰させ、振動燃焼を抑制及び
防止する燃焼器を提供することにある。
【０００５】本発明の第二の目的は、低ＮＯｘでかつ安
定な燃焼が行えるガスタービン等の燃焼器，ガスタービ
ン機関，ガスタービン用発電設備を提供することにあ
る。
定な燃焼が行えるガスタービン等の燃焼器，ガスタービ
ン機関，ガスタービン用発電設備を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は燃焼器内に前記
燃焼器の固有振動数と一致する音波に対する共鳴器を設
置し、音波を吸収するとともに減衰させることにより第
一の目的を達成するようにしたものである。
燃焼器の固有振動数と一致する音波に対する共鳴器を設
置し、音波を吸収するとともに減衰させることにより第
一の目的を達成するようにしたものである。
【０００７】また、本発明は上記共鳴器にヘルムホルツ
共鳴器を用いることにより、さらに効果的に上記第一の
目的を達成するようにしたものである。
共鳴器を用いることにより、さらに効果的に上記第一の
目的を達成するようにしたものである。
【０００８】また、本発明は予混合器の一部をヘルムホ
ルツ共鳴器として用いることにより、さらに効果的に上
記第一の目的を達成するようにしたものである。
ルツ共鳴器として用いることにより、さらに効果的に上
記第一の目的を達成するようにしたものである。
【０００９】また、本発明は共鳴器の体積を可変にし、
共鳴器の固有振動数を任意に設定できるようにすること
により、さらに効果的に上記第一の目的を達成するよう
にしたものである。
共鳴器の固有振動数を任意に設定できるようにすること
により、さらに効果的に上記第一の目的を達成するよう
にしたものである。
【００１０】また、本発明は、前述のいずれかのガスタ
ービン用の燃焼器と、前記ガスタービン用燃焼器内で発
生した燃焼気体により駆動するタービンと、前記ガスタ
ービンの回転軸に接触された空気圧縮器を備えたガスタ
ービン機関により第二の目的を達成するようにしたもの
である。
ービン用の燃焼器と、前記ガスタービン用燃焼器内で発
生した燃焼気体により駆動するタービンと、前記ガスタ
ービンの回転軸に接触された空気圧縮器を備えたガスタ
ービン機関により第二の目的を達成するようにしたもの
である。
【００１１】また、本発明は、いずれかのガスタービン
用の燃焼器と、前記ガスタービン用燃焼器内で発生した
燃焼気体により駆動するタービンと、前記ガスタービン
の駆動により発電を行う発電機とを備えたガスタービン
発電設備により上記第二の目的を達成するようにしたも
のである。
用の燃焼器と、前記ガスタービン用燃焼器内で発生した
燃焼気体により駆動するタービンと、前記ガスタービン
の駆動により発電を行う発電機とを備えたガスタービン
発電設備により上記第二の目的を達成するようにしたも
のである。
【００１２】また、本発明は、いずれかのガスタービン
用の燃焼器と、前記ガスタービン用燃焼器内で発生した
燃焼気体により駆動するタービンと、前記ガスタービン
の駆動により発電を行う発電機と、前記ガスタービンよ
り排出される燃焼気体により蒸気を発生させる廃熱回収
ボイラを備えたコジェネレーションシステムにより第二
の目的を達成するようにしたものである。
用の燃焼器と、前記ガスタービン用燃焼器内で発生した
燃焼気体により駆動するタービンと、前記ガスタービン
の駆動により発電を行う発電機と、前記ガスタービンよ
り排出される燃焼気体により蒸気を発生させる廃熱回収
ボイラを備えたコジェネレーションシステムにより第二
の目的を達成するようにしたものである。
【００１３】
【作用】本発明の作用を概説すると、第一の目的は、空
気と燃料を混合し予混合気を作る予混合器を有する燃焼
器において、その内部ないし周囲に燃焼器の固有振動数
と一致する音波を吸収する共鳴器を設けることにより達
成できる。すなわち、燃焼器内部にその固有振動数と一
致する音源が存在しかつそのエネルギが十分大きい場
合、振動燃焼が発生する。音源は、乱流による渦の発生
や入り口流速変動等が上げられる。その時、共鳴器は燃
焼器の固有振動数と一致する音波によりエネルギを受け
取り、その内部に共鳴音波を生じさせる。しかし、共鳴
器の体積が十分小さい場合は、共鳴音波はすぐにエネル
ギを失い、減衰する。これにより、選択的に固有振動数
の音波を減衰させることにより振動燃焼の発生を抑制及
び防止でき、第一の目的を達成することができる。
気と燃料を混合し予混合気を作る予混合器を有する燃焼
器において、その内部ないし周囲に燃焼器の固有振動数
と一致する音波を吸収する共鳴器を設けることにより達
成できる。すなわち、燃焼器内部にその固有振動数と一
致する音源が存在しかつそのエネルギが十分大きい場
合、振動燃焼が発生する。音源は、乱流による渦の発生
や入り口流速変動等が上げられる。その時、共鳴器は燃
焼器の固有振動数と一致する音波によりエネルギを受け
取り、その内部に共鳴音波を生じさせる。しかし、共鳴
器の体積が十分小さい場合は、共鳴音波はすぐにエネル
ギを失い、減衰する。これにより、選択的に固有振動数
の音波を減衰させることにより振動燃焼の発生を抑制及
び防止でき、第一の目的を達成することができる。
【００１４】第一の目的を達成するための本発明の作用
をより効果的にする手段として、共鳴器にヘルムホルツ
共鳴器を用いることがあげられる。ヘルムホルツ共鳴器
の一例を図３に示す。ヘルムホルツ共鳴器は、例えば、
ある量の体積を有する閉領域より管１２を突出させるこ
とにより構成できる。最も単純には、片側一端を閉じた
管を用いても良い。その際、ヘルムホルツ共鳴器の固有
振動数ｆは次式で与えられ、閉領域の体積Ｖと管１２の
径ａ及び長さＬにより一義的に決定される。
をより効果的にする手段として、共鳴器にヘルムホルツ
共鳴器を用いることがあげられる。ヘルムホルツ共鳴器
の一例を図３に示す。ヘルムホルツ共鳴器は、例えば、
ある量の体積を有する閉領域より管１２を突出させるこ
とにより構成できる。最も単純には、片側一端を閉じた
管を用いても良い。その際、ヘルムホルツ共鳴器の固有
振動数ｆは次式で与えられ、閉領域の体積Ｖと管１２の
径ａ及び長さＬにより一義的に決定される。
【００１５】
【数１】
【００１６】ここに、Ａは管の断面積である。これによ
り、共鳴器の設計が容易となり、さらに効果的に第一の
目的を達成することができる。
り、共鳴器の設計が容易となり、さらに効果的に第一の
目的を達成することができる。
【００１７】また第一の目的を達成するための本発明の
作用を効果的にする他の手段として、予混合器に一部を
共鳴器として用いることがあげられる。燃焼器の固有振
動数が決まれば、数１より予混合器内で前記固有振動数
の音波が共鳴するように予混合器の直径及び体積を決定
できる。これにより、本発明の燃焼器への適用が容易と
なり、さらに効果的に第一の目的を達成することができ
る。
作用を効果的にする他の手段として、予混合器に一部を
共鳴器として用いることがあげられる。燃焼器の固有振
動数が決まれば、数１より予混合器内で前記固有振動数
の音波が共鳴するように予混合器の直径及び体積を決定
できる。これにより、本発明の燃焼器への適用が容易と
なり、さらに効果的に第一の目的を達成することができ
る。
【００１８】さらに第一の目的を達成するための本発明
の作用を効果的にする他の手段として、共鳴器の内部に
音波吸収体を封入することがあげられる。音波吸収体
は、例えば、グラスウール等の耐熱性の繊維が上げられ
る。燃焼前の予混合気は３６０℃程度であるが、耐熱材
料を用いることにより信頼性を向上できる。音波吸収体
を封入することにより、共鳴器内部に生じた共鳴音波を
効率的にそのエネルギを奪い、減衰できる。これによ
り、振動燃焼の抑制，防止作用をさらに強めることがで
きる。
の作用を効果的にする他の手段として、共鳴器の内部に
音波吸収体を封入することがあげられる。音波吸収体
は、例えば、グラスウール等の耐熱性の繊維が上げられ
る。燃焼前の予混合気は３６０℃程度であるが、耐熱材
料を用いることにより信頼性を向上できる。音波吸収体
を封入することにより、共鳴器内部に生じた共鳴音波を
効率的にそのエネルギを奪い、減衰できる。これによ
り、振動燃焼の抑制，防止作用をさらに強めることがで
きる。
【００１９】さらに第一の目的を達成するための本発明
の作用を効果的にする他の手段として、共鳴器の体積を
可変にしても良い。体積を可変にすることにより、数１
より、任意に共鳴器の固有振動数を設定できる。これ
は、予め燃焼器の固有振動数がわかっていない場合に
は、特に有効である。
の作用を効果的にする他の手段として、共鳴器の体積を
可変にしても良い。体積を可変にすることにより、数１
より、任意に共鳴器の固有振動数を設定できる。これ
は、予め燃焼器の固有振動数がわかっていない場合に
は、特に有効である。
【００２０】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００２１】図１は本発明を実施するための、燃焼器の
一実施例を示すものである。燃焼器中心部には、拡散燃
焼方式のパイロットバーナ７が設置されている。パイロ
ット火炎は、副室９内を経て主室１０へ流出される。副
室９の周囲に設置された予混合器１の入口からは燃焼用
空気３が予混合器内に吹き込まれる。さらに、予混合器
に設置された燃料噴射ノズル２より燃料が予混合器内に
噴射される。噴出された燃料及び空気は、拡散で混合し
ながら予混合器流路内を流れる。保炎器５とパイロット
バーナ７により予混合火炎の安定化を図っている。この
実施例では、副室９の周囲にリング状のヘルムホルツ共
鳴器１１を設置している。ヘルムホルツ共鳴器の共鳴振
動数は、燃焼器の固有振動数と一致させておく。ヘルム
ホルツ共鳴器１１と燃焼器の副室は、円管１２により接
続される。燃焼器内でその固有振動数と一致する音波が
発生した場合、共鳴器により吸収，減衰させられる。本
実施例により、低ＮＯｘでかつ振動燃焼を抑制，防止で
きる燃焼器を供給できる。
一実施例を示すものである。燃焼器中心部には、拡散燃
焼方式のパイロットバーナ７が設置されている。パイロ
ット火炎は、副室９内を経て主室１０へ流出される。副
室９の周囲に設置された予混合器１の入口からは燃焼用
空気３が予混合器内に吹き込まれる。さらに、予混合器
に設置された燃料噴射ノズル２より燃料が予混合器内に
噴射される。噴出された燃料及び空気は、拡散で混合し
ながら予混合器流路内を流れる。保炎器５とパイロット
バーナ７により予混合火炎の安定化を図っている。この
実施例では、副室９の周囲にリング状のヘルムホルツ共
鳴器１１を設置している。ヘルムホルツ共鳴器の共鳴振
動数は、燃焼器の固有振動数と一致させておく。ヘルム
ホルツ共鳴器１１と燃焼器の副室は、円管１２により接
続される。燃焼器内でその固有振動数と一致する音波が
発生した場合、共鳴器により吸収，減衰させられる。本
実施例により、低ＮＯｘでかつ振動燃焼を抑制，防止で
きる燃焼器を供給できる。
【００２２】図４及び図５は本発明の燃焼器に関する他
実施例である。図１と同様に、燃焼器中心部には、拡散
燃焼方式のパイロットバーナ７が設置されている。パイ
ロット火炎は、副室９内を経て主室１０へ流出される。
副室９の周囲に設置された予混合器１の入口からは燃焼
用空気３が予混合器内に吹き込まれる。さらに、予混合
器に設置された燃料噴射ノズル２より燃料が予混合器内
に噴射される。噴出された燃料及び空気は、拡散で混合
しながら予混合器流路内を流れる。保炎器５とパイロッ
トバーナ７により予混合火炎の安定化を図っている。こ
の実施例では予混合器の一部をヘルムホルツ共鳴器とし
て使用しており、図５のように予混合器１と共鳴器１１
を交互に配置している。共鳴器１１は図４のように閉領
域を燃焼器領域と連結する円管部１２により構成され
る。この実施例は、ＮＯｘの低減にも有効である。その
機構を図６に示す。すなわち、二つの予混合器の間に共
鳴器が存在するために、共鳴器の上部に循環流１３が形
成される。循環流１３は、既燃焼気体を予混合器１の出
口部に引き戻す役割をはたす。そのため、予混合器１か
ら噴出する予混合気体は、既燃焼気体と混合させられ
る。既燃焼気体は、酸素濃度が低い一種の不活性ガスで
あるため、混合により相対的に予混合気体の空気比を下
げる働きをする。そのため、ＮＯｘの発生量を抑制でき
る。
実施例である。図１と同様に、燃焼器中心部には、拡散
燃焼方式のパイロットバーナ７が設置されている。パイ
ロット火炎は、副室９内を経て主室１０へ流出される。
副室９の周囲に設置された予混合器１の入口からは燃焼
用空気３が予混合器内に吹き込まれる。さらに、予混合
器に設置された燃料噴射ノズル２より燃料が予混合器内
に噴射される。噴出された燃料及び空気は、拡散で混合
しながら予混合器流路内を流れる。保炎器５とパイロッ
トバーナ７により予混合火炎の安定化を図っている。こ
の実施例では予混合器の一部をヘルムホルツ共鳴器とし
て使用しており、図５のように予混合器１と共鳴器１１
を交互に配置している。共鳴器１１は図４のように閉領
域を燃焼器領域と連結する円管部１２により構成され
る。この実施例は、ＮＯｘの低減にも有効である。その
機構を図６に示す。すなわち、二つの予混合器の間に共
鳴器が存在するために、共鳴器の上部に循環流１３が形
成される。循環流１３は、既燃焼気体を予混合器１の出
口部に引き戻す役割をはたす。そのため、予混合器１か
ら噴出する予混合気体は、既燃焼気体と混合させられ
る。既燃焼気体は、酸素濃度が低い一種の不活性ガスで
あるため、混合により相対的に予混合気体の空気比を下
げる働きをする。そのため、ＮＯｘの発生量を抑制でき
る。
【００２３】図７は本発明の燃焼器に関する他実施例を
示すものである。構造は、図１と同様で、燃焼器中心部
には、拡散燃焼方式のパイロットバーナ７が設置されて
いる。パイロット火炎は、副室９内を経て主室１０へ噴
き出す。副室９の周囲に設置された予混合器１の入口か
らは燃焼用空気３が予混合器内に吹き込まれる。さら
に、予混合器に設置された燃料噴射ノズル２より燃料が
予混合器内に噴射される。噴出された燃料及び空気は、
拡散で混合しながら予混合器流路内を流れる。保炎器５
とパイロットバーナ７により予混合火炎の安定化を図っ
ている。この実施例では、副室９の周囲にリング状のヘ
ルムホルツ共鳴器１１を設置している。ヘルムホルツ共
鳴器の共鳴振動数は、燃焼器の固有振動数と一致させて
おく。ヘルムホルツ共鳴器１１と燃焼器の副室は、円管
１２により接続される。ヘルムホルツ共鳴器１２の内部
には音の吸収体１４が封入される。吸収体には、耐熱性
の繊維材、例えば、グラスウール等が最適である。燃焼
器内でその固有振動数と一致する音波が発生した場合、
共鳴器により吸収，減衰させられる。本実施例では吸収
体１４により音の吸収，減衰効果をさらに大きくでき
る。本実施例によっても、低ＮＯｘでかつ振動燃焼を抑
制，防止できる燃焼器を提供できる。
示すものである。構造は、図１と同様で、燃焼器中心部
には、拡散燃焼方式のパイロットバーナ７が設置されて
いる。パイロット火炎は、副室９内を経て主室１０へ噴
き出す。副室９の周囲に設置された予混合器１の入口か
らは燃焼用空気３が予混合器内に吹き込まれる。さら
に、予混合器に設置された燃料噴射ノズル２より燃料が
予混合器内に噴射される。噴出された燃料及び空気は、
拡散で混合しながら予混合器流路内を流れる。保炎器５
とパイロットバーナ７により予混合火炎の安定化を図っ
ている。この実施例では、副室９の周囲にリング状のヘ
ルムホルツ共鳴器１１を設置している。ヘルムホルツ共
鳴器の共鳴振動数は、燃焼器の固有振動数と一致させて
おく。ヘルムホルツ共鳴器１１と燃焼器の副室は、円管
１２により接続される。ヘルムホルツ共鳴器１２の内部
には音の吸収体１４が封入される。吸収体には、耐熱性
の繊維材、例えば、グラスウール等が最適である。燃焼
器内でその固有振動数と一致する音波が発生した場合、
共鳴器により吸収，減衰させられる。本実施例では吸収
体１４により音の吸収，減衰効果をさらに大きくでき
る。本実施例によっても、低ＮＯｘでかつ振動燃焼を抑
制，防止できる燃焼器を提供できる。
【００２４】図８は本発明の燃焼器に関する他実施例を
示すものである。構造は、図１と同様で、燃焼器中心部
には、拡散燃焼方式のパイロットバーナ７が設置されて
いる。パイロット火炎は、副室９内を経て主室１０へ噴
出する。副室９の周囲に設置された予混合器１の入口か
らは燃焼用空気３が予混合器内に吹き込まれる。さら
に、予混合器に設置された燃料噴射ノズル２より燃料が
予混合器内に噴射される。噴出された燃料及び空気は、
拡散で混合しながら予混合器流路内を流れる。保炎器５
とパイロットバーナ７により予混合火炎の安定化を図っ
ている。この実施例では、副室９の周囲にリング状のヘ
ルムホルツ共鳴器１１を設置している。ヘルムホルツ共
鳴器１１と燃焼器の副室は、円管１２により接続され
る。ヘルムホルツ共鳴器１１の内部にはピストン１５が
設置される。ピストン１５を移動させることにより、共
鳴器１１の閉領域の体積を変えることができる。予め燃
焼器内の固有振動数が判らない場合、このピストンによ
り共鳴器１１の体積を変化させ共鳴振動数を調整でき
る。本実施例によっても、低ＮＯｘでかつ振動燃焼を抑
制，防止する燃焼器を提供できる。
示すものである。構造は、図１と同様で、燃焼器中心部
には、拡散燃焼方式のパイロットバーナ７が設置されて
いる。パイロット火炎は、副室９内を経て主室１０へ噴
出する。副室９の周囲に設置された予混合器１の入口か
らは燃焼用空気３が予混合器内に吹き込まれる。さら
に、予混合器に設置された燃料噴射ノズル２より燃料が
予混合器内に噴射される。噴出された燃料及び空気は、
拡散で混合しながら予混合器流路内を流れる。保炎器５
とパイロットバーナ７により予混合火炎の安定化を図っ
ている。この実施例では、副室９の周囲にリング状のヘ
ルムホルツ共鳴器１１を設置している。ヘルムホルツ共
鳴器１１と燃焼器の副室は、円管１２により接続され
る。ヘルムホルツ共鳴器１１の内部にはピストン１５が
設置される。ピストン１５を移動させることにより、共
鳴器１１の閉領域の体積を変えることができる。予め燃
焼器内の固有振動数が判らない場合、このピストンによ
り共鳴器１１の体積を変化させ共鳴振動数を調整でき
る。本実施例によっても、低ＮＯｘでかつ振動燃焼を抑
制，防止する燃焼器を提供できる。
【００２５】図９は、前述のいずれかの本発明を用いた
燃焼器を実際のガスタービン機関に適用した場合の実施
例である。本実施例で、本発明を用いた燃焼器１６によ
り発生した高温の燃焼ガス１７は、ガスタービン１８へ
供給されガスタービン１８を駆動する。ガスタービン１
８は空気圧縮器１９と連動されており、ガスタービン１
８で生じた動力の一部は空気圧縮器１９の駆動に用いら
れる。空気圧縮器１９は、燃焼器１６へ接続されており
燃焼用空気３を供給する。本実施例により、低ＮＯｘで
かつ燃焼が安定に行えるガスタービン機関を提供するこ
とができる。
燃焼器を実際のガスタービン機関に適用した場合の実施
例である。本実施例で、本発明を用いた燃焼器１６によ
り発生した高温の燃焼ガス１７は、ガスタービン１８へ
供給されガスタービン１８を駆動する。ガスタービン１
８は空気圧縮器１９と連動されており、ガスタービン１
８で生じた動力の一部は空気圧縮器１９の駆動に用いら
れる。空気圧縮器１９は、燃焼器１６へ接続されており
燃焼用空気３を供給する。本実施例により、低ＮＯｘで
かつ燃焼が安定に行えるガスタービン機関を提供するこ
とができる。
【００２６】図１０は、前述のいずれかの本発明を用い
た燃焼器を実際のガスタービン発電設備に適用した場合
の実施例である。燃焼器１６により発生した高温の燃焼
ガス１７は、ガスタービン１８へ供給され、ガスタービ
ン１８を駆動し動力を発生させた後、煙突２１を経て大
気へ放出される。ガスタービン１８は空気圧縮器１９と
連動されており、ガスタービン１８で生じた動力の一部
は空気圧縮器１９の駆動に用いられる。空気圧縮器１９
は、燃焼器１６へ接続されており燃焼用空気３を供給す
る。ガスタービン１８で発生された残りの動力は発電機
２０を駆動するのに用いられる。本実施例により、低Ｎ
Ｏｘでかつ燃焼が安定に行えるガスタービン発電設備を
提供できる。
た燃焼器を実際のガスタービン発電設備に適用した場合
の実施例である。燃焼器１６により発生した高温の燃焼
ガス１７は、ガスタービン１８へ供給され、ガスタービ
ン１８を駆動し動力を発生させた後、煙突２１を経て大
気へ放出される。ガスタービン１８は空気圧縮器１９と
連動されており、ガスタービン１８で生じた動力の一部
は空気圧縮器１９の駆動に用いられる。空気圧縮器１９
は、燃焼器１６へ接続されており燃焼用空気３を供給す
る。ガスタービン１８で発生された残りの動力は発電機
２０を駆動するのに用いられる。本実施例により、低Ｎ
Ｏｘでかつ燃焼が安定に行えるガスタービン発電設備を
提供できる。
【００２７】図１１は、前述のいずれかの本発明を用い
た燃焼器を実際のガスタービンコジェネレーションシス
テムに適用した場合の実施例である。本実施例におい
て、燃焼器１６により発生した高温の燃焼ガス１７は、
ガスタービン１８へ供給されガスタービン１８で駆動動
力を発生させる。ガスタービン１８は空気圧縮器１９と
連動されており、ガスタービン１８で生じた動力の一部
は空気圧縮器１９の駆動に用いられる。空気圧縮器１９
は、燃焼器１６へ接続されており燃焼用空気３を供給す
る。ガスタービン１８で発生した残りの動力は発電機２
０を駆動するのに用いられる。ガスタービン１８を駆動
した後、高温燃焼ガス１７は、廃熱回収ボイラ２２を通
過し蒸気２３を発生させた後、煙突２４より外気へ放出
される。廃熱回収ボイラ２２より発生した蒸気２３は、
蒸気タービン２４へと導かれ、発電機２５を駆動する。
本実施例により、低ＮＯｘで燃焼が安定に行え、さらに
高効率なガスタービンコジェネレーションシステムを提
供することができる。
た燃焼器を実際のガスタービンコジェネレーションシス
テムに適用した場合の実施例である。本実施例におい
て、燃焼器１６により発生した高温の燃焼ガス１７は、
ガスタービン１８へ供給されガスタービン１８で駆動動
力を発生させる。ガスタービン１８は空気圧縮器１９と
連動されており、ガスタービン１８で生じた動力の一部
は空気圧縮器１９の駆動に用いられる。空気圧縮器１９
は、燃焼器１６へ接続されており燃焼用空気３を供給す
る。ガスタービン１８で発生した残りの動力は発電機２
０を駆動するのに用いられる。ガスタービン１８を駆動
した後、高温燃焼ガス１７は、廃熱回収ボイラ２２を通
過し蒸気２３を発生させた後、煙突２４より外気へ放出
される。廃熱回収ボイラ２２より発生した蒸気２３は、
蒸気タービン２４へと導かれ、発電機２５を駆動する。
本実施例により、低ＮＯｘで燃焼が安定に行え、さらに
高効率なガスタービンコジェネレーションシステムを提
供することができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼器内の振動燃焼を
パッシブに抑制及び防止を行える。さらに、それに伴い
窒素酸化物の抑制も容易になる。すなわち、燃焼器内に
燃焼器の固有振動数の音波に共鳴する共鳴器を設けるこ
とにより、その音波を吸収，減衰させ、燃焼器内に存在
する振動燃焼の発生原因となる圧力変動をなくすことが
できる。簡単な構造により実現でき、稼働部分もないた
め信頼性も高い。
パッシブに抑制及び防止を行える。さらに、それに伴い
窒素酸化物の抑制も容易になる。すなわち、燃焼器内に
燃焼器の固有振動数の音波に共鳴する共鳴器を設けるこ
とにより、その音波を吸収，減衰させ、燃焼器内に存在
する振動燃焼の発生原因となる圧力変動をなくすことが
できる。簡単な構造により実現でき、稼働部分もないた
め信頼性も高い。
【００２９】このため、本発明の予混合器を適用するこ
とで、火炎安定性に優れ、かつ窒素酸化物排出量の少な
いガスタービン等の燃焼器，ガスタービン機関，ガスタ
ービン発電設備及びガスタービンコジェネレーションシ
ステムが提供される。
とで、火炎安定性に優れ、かつ窒素酸化物排出量の少な
いガスタービン等の燃焼器，ガスタービン機関，ガスタ
ービン発電設備及びガスタービンコジェネレーションシ
ステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を示す説明図。
【図２】従来の予燃焼器の実施例を示す説明図。
【図３】ヘルムホルツ共鳴器の説明図。
【図４】本発明の第二実施例を示す説明図。
【図５】本発明の第二実施例を示す説明図。
【図６】本発明の第二実施例の低ＮＯｘ化機構の説明
図。
図。
【図７】本発明の第三実施例を示す説明図。
【図８】本発明の第四実施例を示す説明図。
【図９】本発明を適用したガスタービン機関の実施例を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図１０】本発明を適用したガスタービン発電設備の実
施例を示すブロック図。
施例を示すブロック図。
【図１１】本発明を適用したガスタービンコジェネレー
ションシステムの実施例を示すブロック図。
ションシステムの実施例を示すブロック図。
１…予混合器、２…燃料噴射ノズル、３…空気流、４…
ライナ、５…保炎器、７…パイロットバーナ、９…副
室、１０…主室、１１…ヘルムホルツ共鳴器、１２…円
管。
ライナ、５…保炎器、７…パイロットバーナ、９…副
室、１０…主室、１１…ヘルムホルツ共鳴器、１２…円
管。
Claims (8)
- 【請求項１】空気と燃料を混合し予混合気を作る予混合
器を設け、前記予混合器の出口で予混合気を燃焼させる
燃焼器において、前記燃焼器の固有振動数と一致する音
波に対する共鳴器を設け、前記固有振動数の音波を減衰
させる事を特徴とするガスタービン燃焼器。 - 【請求項２】請求項１において、前記共鳴器としてヘル
ムホルツ共鳴器を用いる燃焼器。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記予混合器
の一部をヘルムホルツ共鳴器として使用する燃焼器。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、前記共鳴
器の内部に吸音材を装着した燃焼器。 - 【請求項５】請求項１，２または３において、前記共鳴
器の体積を可変にし、前記共鳴器の固有振動数を可変に
した燃焼器。 - 【請求項６】請求項１，２，３または４において、前記
燃焼器と、前記燃焼器内で発生した燃焼気体により駆動
するタービンと、前記ガスタービンの回転軸に接触され
た空気圧縮器を備えているガスタービン機関。 - 【請求項７】請求項１，２，３または４において、前記
燃焼器と、前記燃焼器内で発生した燃焼気体により駆動
するタービンと、前記ガスタービンの駆動により発電を
行う発電機とを備えているガスタービン発電設備。 - 【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６または７に
おいて、前記燃焼器と、前記燃焼器内で発生した燃焼気
体により駆動するタービンと、前記ガスタービンの駆動
により発電を行う発電機と、前記ガスタービンより排出
される燃焼気体により蒸気を発生させる廃熱回収ボイラ
を備えているコジェネレーションシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28302393A JPH07139738A (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28302393A JPH07139738A (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | ガスタービン燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07139738A true JPH07139738A (ja) | 1995-05-30 |
Family
ID=17660228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28302393A Pending JPH07139738A (ja) | 1993-11-12 | 1993-11-12 | ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07139738A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000146182A (ja) * | 1998-11-10 | 2000-05-26 | Asea Brown Boveri Ag | バ―ナのために音波の振動増幅をダンピングするためのダンピング装置 |
| JP2002129982A (ja) * | 2000-05-26 | 2002-05-09 | Alstom Power Nv | 燃焼器内の音響振動を減衰するための装置 |
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| JP2007218659A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Toshiba Corp | 主蒸気配管および沸騰水型原子力発電プラントの運転方法 |
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| JP2011002220A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンにおけるダイナミックスを軽減するための共振器組立体 |
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| JP2013242136A (ja) * | 2012-05-21 | 2013-12-05 | General Electric Co <Ge> | ターボ機械燃焼器およびターボ機械燃焼器内の燃焼ダイナミックスを調整するための方法 |
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| JP2015518534A (ja) * | 2012-03-21 | 2015-07-02 | アルストム テクノロジー リミテッドＡＬＳＴＯＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｔｄ | 燃焼室内の複数の位置での同時かつ広帯域の減衰 |
| JP2016524686A (ja) * | 2013-05-14 | 2016-08-18 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | ガスタービンエンジンの燃焼器用の音響減衰システム |
-
1993
- 1993-11-12 JP JP28302393A patent/JPH07139738A/ja active Pending
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