JPH0741255U - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

ガスタービン燃焼器

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JPH0741255U
JPH0741255U JP7016693U JP7016693U JPH0741255U JP H0741255 U JPH0741255 U JP H0741255U JP 7016693 U JP7016693 U JP 7016693U JP 7016693 U JP7016693 U JP 7016693U JP H0741255 U JPH0741255 U JP H0741255U
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俊幸 高木
利男 安部
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アドバンス・コージェネレーションシステム技術研究組合
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 予混合燃焼器の部分負荷から定格運転までの
広い範囲にわたってＮＯx の低減を図り、更に、燃焼効
率を高め、耐久性の向上を図り得るガスタービン燃焼器
を提供する。 【構成】 １次燃料Ｆ1 を拡散燃焼又は予混合燃焼させ
るパイロット燃焼領域３と、予め混合させた２次燃料Ｆ
2 と空気とを燃焼させる予混合燃焼領域４とを有し、予
混合燃焼領域４の後段に３次燃料Ｆ3 を供給し、３次燃
料Ｆ3 を希薄拡散燃焼させる希薄拡散燃焼領域５を設け
る。

Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本考案は、１次燃料を拡散燃焼又は予混合燃焼させるパイロット燃焼領域と、 予め混合させた燃料と空気とを燃焼させる予混合燃焼領域とを有する二段燃焼式 のガスタービン燃焼器の改良であって、予混合燃焼領域の後段に、さらに希薄拡 散燃焼領域を有するガスタービン燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスタービンに燃焼ガスを供給してガスタービンを駆動する従来の燃焼 器としては、図６に示すように、スワラー２を設けたパイロット燃焼領域３と、 パイロットバーナー１からの１次燃料Ｆ1 を１次燃焼により保炎させ、次に、こ のパイロット燃焼領域３の径Ｄ1 よりも径Ｄ2 が大きい予混合燃焼領域４、即ち 、主燃焼領域にてあらかじめ２次燃料Ｆ2 と空気との混合体を燃焼させることに より、その燃焼ガスＧの中のＮＯx 含有量を減らすようにした拡散・予混合型二 段燃焼器がある。
【０００３】 この燃焼器の場合、パイロット燃焼領域３では約６００〜７００℃で燃焼させ 、予混合燃焼領域４では７００〜１３００℃で燃焼させ、図示されていない後段 のガスタービン入口に１３００℃程度の高温の燃焼ガスＧを供給するようになっ ている。 予混合燃焼の場合、ガスタービンの負荷が変化したとき、予混合気の濃度を安 定して燃焼できるように調整する必要がある。予混合気濃度を調整しないと、失 火や振動燃焼が発生するだけでなく、燃焼効率が低下したり、ＮＯx 値が増大す るという弊害がある。
【０００４】 更に、ＮＯx の低減を計り得るものとして図５のように、１次燃料Ｆ1 及び燃 料用空気Ａを矢印のように供給しながら約４００〜５００℃で燃焼させる予熱・ 予混合燃焼領域５'と、触媒燃焼器６からなる触媒燃焼領域７とを設けて、２次 燃料Ｆ2 と燃焼用空気Ａをこの触媒燃焼領域７に供給して５００〜１３００℃で 燃焼を行う触媒燃焼器がある。
【０００５】
【本考案が解決しようとする課題】
本考案の目的は、予混合燃焼器において、部分負荷運転から定格運転までの広 い範囲にわたってＮＯx の低減を図り、そして燃焼効率を高め、更に、耐久性の 向上を図り得るガスタービン燃焼器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本考案のガスタービン燃焼器は、１次燃料Ｆ1 を拡散燃焼又は予混 合燃焼させるパイロット燃焼領域と、予め混合させた２次燃料Ｆ2 と空気とを燃 焼させる予混合燃焼領域とを有し、該予混合燃焼領域の後段に３次燃料Ｆ3 を供 給し、該３次燃料を希薄拡散燃焼させる希薄拡散燃焼領域を設けたことを特徴と するものである。
【０００７】 本考案に係るガスタービン燃焼器は、拡散燃焼又は予混合燃焼によって１次燃 料Ｆ1 の保炎性を持たせると同時に、このパイロット燃焼領域の後段で２次燃料 Ｆ2 を希薄予混合燃焼によって低ＮＯx 燃焼させるようにしている。 そして、パイロット燃焼領域の後段の２次燃料Ｆ2 を供給する拡散予混合燃焼 器の下流側に希薄拡散燃焼領域を設けることによりガスタービンの部分負荷運転 時に、２次燃料Ｆ2 が少なくなって予混合燃焼の燃焼効率が低下した場合に、下 流側の希薄拡散燃焼領域で未燃焼分を燃焼させ、燃焼効率を高めるだけでなく、 安定した低ＮＯx 燃焼を可能にする。
【０００８】 本考案に係る燃焼器は、通常の運転においては、低ＮＯx であり、火炎温度が 拡散燃焼に比べて数百度低いので、燃焼器内筒壁の温度が低くでき、耐久性、信 頼性を高められる。また、触媒の燃焼器に比べて圧力損失も小さくでき、燃焼器 も小型化できる。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本考案の実施例を説明する。 図１に示すガスタービン燃焼器において、耐熱性の外筒１０の内部に設けた内 筒１１では、従来と同様にスワラー２を設けたパイロット燃焼領域３でパイロッ トバーナー１からの１次燃料Ｆ1 を保炎させて１次燃焼させる。そして、このパ イロット燃焼領域３の下流側の予混合燃焼領域４において予め混合された２次燃 料Ｆ2 と空気とで燃焼させている。この２次燃料Ｆ2 は、２次燃料噴射ノズル６ から供給されるようになっている。
【００１０】 更に、本考案では、予混合燃焼領域４の下流側に３次燃料噴射ノズル７から供 給される３次燃料Ｆ3 で燃焼する希薄拡散燃焼領域５を設けている。 上記の構成からなるガスタービン燃焼器においては、１次燃料Ｆ1 を燃焼させ るパイロット燃焼領域３において拡散燃焼又は予混合燃焼による予熱及び保炎を 行い、その燃焼温度が３５０〜５００℃程度に保持されている。
【００１１】 次に、予混合燃焼領域４において、２次燃料Ｆ2 の燃焼により５００〜１１０ ０℃の均一な燃焼が行なわれ、この燃焼により発生した燃焼ガスに希薄拡散燃焼 領域５において３次燃料Ｆ3 を付加して燃焼させ、１１００〜１３００℃の温度 の燃焼ガスＧを発生させ、ガスタービンに導入させている。 上記の如く本考案においては、パイロット燃焼領域３の終端部に予混合燃焼領 域４を介設することにより均一な燃焼が比較的低温で行なわれ、従来の装置のよ うな１５００℃以上の高温燃焼ガスを発生しないので、高濃度ＮＯx を発生させ ることがない。
【００１２】 この予混合燃焼領域４から均一な温度で発生した燃焼ガスに、更に、均一に希 薄燃焼するように３次燃料Ｆ3 を導入することにより、この希薄拡散領域５にお いても均一な燃焼が行なわれる。その結果、１５００℃以上の高温の燃焼ガスが 発生し難くなるので、ＮＯx の発生量も減少する。 また、部分負荷運転時に２次燃料の燃焼効率が低下した場合でも、この３次燃 料により安定で高い燃焼効率が保持できる。
【００１３】 図２は、本考案の他の実施例を示すものであり、既に説明した先の実施例との 相違点は、内筒１１の肩部に接続させた複数本の予混合気形成管２０内に２次燃 料噴射ノズル２１から２次燃料Ｆ2 を噴射させ、予混合気形成管２０内において ２次燃料Ｆ2 と空気とを予め混合させてから予混合燃焼領域４に供給するように 成した点にある。その他については、先の実施例の燃焼器と相違がないので説明 を省略する。
【００１４】 図３は、燃焼器の各部のＮＯx の発生量と燃焼効率との関係を示している。図 ２中、ａはパイロット拡散燃焼、ａ’はパイロット予混合燃焼、ｂは予混合燃焼 、ｃは希薄拡散燃焼、ｄは未燃処理を示す。 図４はガスタービン負荷 (％) に対するＮＯx 発生量を線図で示したものであ るが、図１の本考案の実施例 (パイロット拡散燃焼) の場合をＡ、図５の従来の 拡散予混合二段燃焼の場合をＢ、そして従来の拡散燃焼器の場合をＣの各線図で 示しており、これらの線図からも本考案の燃焼器を採用することにより、ＮＯx の発生量及び燃焼効率がガスタービン負荷の上昇につれて従来のものより著しく 改善されていることが判る。なお、パイロット燃料を予混合燃焼する場合をＡ’ で表す。
【００１５】
【考案の効果】
上記のように、本考案のガスタービン燃焼器は、１次燃料Ｆ1 を拡散燃焼又は 予混合燃焼させるパイロット燃焼領域３と、予め混合させた２次燃料Ｆ2 と空気 とを燃焼させる予混合燃焼領域４とを有し、前記予混合燃焼領域４の後段に３次 燃料Ｆ3 を供給し、この３次燃料Ｆ3 を希薄拡散燃焼させる領域５を設けて構成 されている。
【００１６】 従って、燃焼器円筒を低い温度に抑えることができるため、持久性を設計通り に維持すると共に、部分負荷から定格運転までの広い範囲にわたって低ＮＯx の 燃焼ができる。 また、触媒燃焼器に比べて圧力損失が小さいので燃焼器をより小さくできるの で、その製作性及び耐久性にすぐれると共に低価格で製作できるという利点があ る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案に係るガスタービン燃焼器の断面図であ
る。
【図２】本考案の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
の断面図である。
【図３】本考案に係るガスタービン燃焼器のＮＯx 発生
量と燃焼効率を示す図である。
【図４】本考案のガスタービン燃焼器と従来のガスター
ビン燃焼器のガスタービン負荷に対するＮＯx 発生量を
示す図である。
【図５】従来のガスタービン燃焼器の断面図である。
【図６】従来のガスタービン燃焼器の断面図である。
【符号の説明】
３ パイロット燃焼領域 ４ 予混合燃焼領
域 ５ 希薄拡散燃焼領域 Ｆ1 １次燃料 Ｆ2 ２次燃料 Ｆ3 ３次燃料

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １次燃料Ｆ1 を拡散燃焼又は予混合燃焼
    させるパイロット燃焼領域(3) と、予め混合させた２次
    燃料Ｆ2 と空気とを燃焼させる予混合燃焼領域(4) とを
    有し、該予混合燃焼領域(4) の後段に３次燃料Ｆ3 を供
    給し、該３次燃料Ｆ3 を希薄拡散燃焼させる希薄拡散燃
    焼領域(5) を設けてなるガスタービン。
JP1993070166U 1993-12-27 1993-12-27 ガスタービン燃焼器 Expired - Fee Related JP2607387Y2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08210641A (ja) * 1995-02-01 1996-08-20 Kawasaki Heavy Ind Ltd ガスタービンの燃焼器およびこれを備えたガスタービン燃焼システム
JP2010216668A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Kawasaki Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器
JP2010539437A (ja) * 2007-09-14 2010-12-16 シーメンス エナジー インコーポレイテッド 二次燃料噴射を制御する装置および方法

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