JPH08178289A - 燃焼室用燃料/空気混合装置 - Google Patents

燃焼室用燃料/空気混合装置

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JPH08178289A
JPH08178289A JP7265659A JP26565995A JPH08178289A JP H08178289 A JPH08178289 A JP H08178289A JP 7265659 A JP7265659 A JP 7265659A JP 26565995 A JP26565995 A JP 26565995A JP H08178289 A JPH08178289 A JP H08178289A
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JP
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fuel
combustion chamber
combustor
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JP7265659A
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English (en)
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Andrew James William Wilson
ジェイムズ ウィリアム ウィルソン アンドルー
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Ulstein Turbine AS
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Ulstein Turbine AS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • F23R3/346Feeding into different combustion zones for staged combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼器の脈動を減らし、NOxの発生を減少
させる。 【解決手段】 第1段では燃料を1次燃焼器1に導入
し、第2段では、負荷増加でより多くの燃料を2次燃焼
器2に供給して、最大負荷で両燃焼器1,2の燃料/空
気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器1,2をベンチ
ュリノズルとして形成し、2次燃焼器2を囲繞する炎管
3に1次燃焼器1を接線方向に取付けて構成した、1次
及び2次燃焼器1,2を有するガスタービンにおける燃
焼室用燃料/空気混合装置において、多数の孔5を有す
る円錐形閉端ピース4を2次燃焼室2の端に取付け、閉
端ピース4を全面に多数の孔5を配したコーンとして形
成し、コーンの頂点を2次燃焼器2に関し中心に配する
と共にコーンの頂点に孔6を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第1段では燃料を
1次燃焼器に導入し、第2段では、負荷増加でより多く
の燃料を2次燃焼器に供給して、最大負荷で両燃焼器の
燃料/空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器をベン
チュリノズルとして形成し、2次燃焼器を囲繞する炎管
に1次燃焼器を接線方向に取付けて構成した、1次及び
2次燃焼器を有するガスタービンにおける2段の燃焼室
用燃焼室用燃料/空気混合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】燃焼室は、両段とも希薄な燃料/空気混
合物を有する希薄予混合2段設計のものであるため、ア
イドルから最大負荷までの全エンジン条件で汚染を可能
な限り最低にすることができる。
【0003】汚染(NOx)を最小にするためには、完
全に蒸発して均一な燃料と空気の混合物を確保すること
が重要である。これはベンチュリノズルを使えば、燃料
の慣性により燃料滴と空気との間に速度差が確保される
ので、達成される。
【0004】従来は、旋回器を用いて2次燃料/空気混
合物を1次炎に導入していた。これによりベンチュリへ
の出口において混合物に角度モーメントが与えられ、そ
れが第1炎からの回転に逆らって遠心力効果によって重
い未燃混合物を外へと向かわせた。旋回器は製作コスト
が高く、取付けに機械的な問題があり、許容できない脈
動を造り出す傾向を示し、そして焼損に弱かった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ヨーロッパ特許出願第
445652号は中央混合チューブへの横方向混合チュ
ーブを備えたガスタービンの燃焼室用装置を記述してい
る。これらの混合チューブはベンチュリノズルに似てお
り、2次ベンチュリが旋回器を持っている。
【0006】本発明の目的は、上記の問題を避け、汚染
物であるCOとNOxのレベルを減らし、寿命が長い燃
焼室用燃料/空気混合装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の手段は、第1段では燃料を1次燃焼器1に
導入し、第2段では、負荷増加でより多くの燃料を2次
燃焼器2に供給して、最大負荷で両燃焼器1,2の燃料
/空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器1,2をベ
ンチュリノズルとして形成し、2次燃焼器2を囲繞する
炎管3に1次燃焼器1を接線方向に取付けて構成した、
1次及び2次燃焼器1,2を有するガスタービンにおけ
る燃焼室用燃焼室用燃料/空気混合装置において、多数
の孔5を有する円錐形閉端ピース4を2次燃焼室2の端
に取付けている。
【0008】又、本発明では、閉端ピース4を、全面に
多数の孔5を配したコーンとして形成し、コーンの頂点
を2次燃焼器2に関し中心に配することができ、閉端ピ
ース4のコーンの頂点に孔6を配することができる。
【0009】更に本発明では、閉端ピース4の多数の孔
5を任意に配しても良く、閉端ピース4の孔5,6の数
及び大きさ、即ち、全流れ面積を、燃焼器の所要のマス
フロー、可能な圧力降下、並びに最大冷却効果を基にし
て計算しても良く、閉端ピース4の長さを、所要のラジ
アル進出と燃焼室全長とにより決めても良い。
【0010】本発明は、燃焼室用燃料/空気混合装置の
丈夫さ、経費効率及び機械的一貫性に関する設計要件を
満たす。本発明では、又、高温ガス流内へ冷たい燃料/
空気混合物を強力に且つ安定して射出することにより、
許容できない圧力脈動レベルが避けられる。
【0011】本発明によれば、燃焼室内へ比較的冷たい
燃料/空気混合物を高速で射出することにより充分な冷
却も確保される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ詳細に記述する。
【0013】図1は、2次燃焼器(2次ベンチュリ)2
を囲繞する炎管3の接線方向に取付けた1次燃焼器(1
次ベンチュリ)1を特に示している。
【0014】図2は、多数の孔5をあけられた壁を有
し、2次燃焼器2の自由端に取付けられた閉端ピース4
を特に示している。閉端ピース4は多数の孔5のコーン
の形をしており、ベンチュリノズルから延びて多数の孔
5が全表面に任意に配されている。コーンの頂点は2次
燃焼器2に関して中央に配されている。加えて、コーン
の頂点には軸線方向に燃料/空気混合物を射出するため
の孔6がある。孔6の大きさは要求される冷却効果によ
って決められる。
【0015】孔5の数と大きさ、即ち、全流れ面積は2
次燃焼器2内の燃料/空気混合物の必要とされるマスフ
ロー、可能な圧力降下、並びに孔5の放出係数によって
決定される。その係数は実験的に実証されてもいるし、
充分に確立されて公に利用可能である理論とも合致す
る。エー・エッチ・レフェブレ(A.H.LeFebr
e)の「ガスタービン燃焼」及びアイ・イー・アイデル
チック(I.E.Idelchik)の「油圧抵抗ハン
ドブック」を参照。図2に示した孔の数及び配置はほん
の一例であって、これに限定されるものではない。正確
な値は適用次第である。
【0016】閉端ピース4は、冷たい燃料/空気混合物
が通過すること、及び多数の孔5を通して高速で混合物
が射出されることにより内部冷却される。孔5の位置の
決定は2次燃焼器2の冷却要件によって決められる。閉
端ピース4の長さはラジアル進出深さと燃焼室全長との
折衷である。閉端ピース4を長くすると、2次燃焼スペ
ースが減ることになり、従ってCOが増える。
【0017】既述したように、孔5の数は高温ガス流内
への必要とされる燃料/空気混合物の進出深さによって
決められる。実施の形態での必要とされる進出深さは炎
管3である。所要の進出距離のため多数の孔の径は、確
立されていて公に利用可能な資料によって計算され、そ
して実験的にも実証された。
【0018】明細書導入部で言及したように、燃焼器脈
動は多くの希薄予混合燃焼器設計に固有の問題である。
本発明によれば、この問題は、炎管へ燃料/空気混合物
を強力且つ高速に射出することにより従来の設計と比較
して燃焼器の脈動を劇的に減らすことができた。本発明
によれば、燃焼器脈動が問題とならず、燃焼器の段階間
の燃料分配が最適化されて、汚染(NOx)を最小にす
ることができる。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の燃焼室用燃
料/空気混合装置によれば、燃焼器の脈動を減少させる
ことができると共に燃料分配が最適化されてNOxによ
る汚染を最少に押えることができる、等種々の優れた効
果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による、燃焼域への1次燃料/空気混合
物射出のための1次燃焼器(1次ベンチュリ)と、本発
明による、円筒形燃焼室内に配置される2次燃焼器(2
次ベンチュリ)の平断面図である。
【図2】2次燃焼器の自由端に取付けられる、本発明に
よる燃焼室用燃料/空気混合装置の正面図である。
【図3】図2に示した装置の断面図である。
【符号の説明】
1 1次燃焼器 2 2次燃焼器 3 炎管 4 円錐形閉端ピース 5,6 孔
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年10月26日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第1段では燃料を
1次燃焼器に導入し、第2段では、負荷増加でより多く
の燃料を2次燃焼器に供給して、最大負荷で両燃焼器の
燃料/空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器をベン
チュリノズルとして形成し、2次燃焼器を囲繞する炎管
に1次燃焼器を接線方向に取付けて構成した、1次及び
2次燃焼器を有するガスタービンにおける2段の燃焼室
用燃料/空気混合装置に関する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の手段は、第1段では燃料を1次燃焼器1に
導入し、第2段では、負荷増加でより多くの燃料を2次
燃焼器2に供給して、最大負荷で両燃焼器1,2の燃料
/空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼器1,2をベ
ンチュリノズルとして形成し、2次燃焼器2を囲繞する
炎管3に1次燃焼器1を接線方向に取付けて構成した、
1次及び2次燃焼器1,2を有するガスタービンにおけ
る燃焼室用燃料/空気混合装置において、多数の孔5を
有する円錐形閉端ピース4を2次燃焼室2の端に取付け
ている。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1段では燃料を1次燃焼器(1)に導
    入し、第2段では、負荷増加でより多くの燃料を2次燃
    焼器(2)に供給して、最大負荷で両燃焼器(1)
    (2)の燃料/空気比率が同じとなるまでとし、両燃焼
    器(1)(2)をベンチュリノズルとして形成し、2次
    燃焼器(2)を囲繞する炎管(3)に1次燃焼器(1)
    を接線方向に取付けて構成した、1次及び2次燃焼器
    (1)(2)を有するガスタービンにおける燃焼室用燃
    焼室用燃料/空気混合装置において、多数の孔(5)を
    有する円錐形閉端ピース(4)を2次燃焼室(2)の端
    に取付けたことを特徴とする燃焼室用燃料/空気混合装
    置。
  2. 【請求項2】 閉端ピース(4)を、全面に多数の孔
    (5)を配したコーンとして形成し、コーンの頂点を2
    次燃焼器(2)に関し中心に配した、請求項1に記載の
    燃焼室用燃料/空気混合装置。
  3. 【請求項3】 閉端ピース(4)のコーンの頂点に孔
    (6)を配した、請求項1又は2に記載の燃焼室用燃料
    /空気混合装置。
  4. 【請求項4】 閉端ピース(4)の多数の孔(5)を任
    意に配した、請求項1、2又は3に記載の燃焼室用燃料
    /空気混合装置。
  5. 【請求項5】 閉端ピース(4)の孔(5)の数及び大
    きさ、即ち、全流れ面積を、燃焼器の所要のマスフロ
    ー、可能な圧力降下、並びに最大冷却効果を基にして計
    算する、請求項1、2又は4に記載の燃焼室用燃料/空
    気混合装置。
  6. 【請求項6】 閉端ピース(4)の頂点に設けた孔
    (6)の大きさ、即ち、全流れ面積を、燃焼器の所要の
    マスフロー、可能な圧力降下、並びに最大冷却効果を基
    にして計算する、請求項3に記載の燃焼室用燃料/空気
    混合装置。
  7. 【請求項7】 閉端ピース(4)の長さを、所要のラジ
    アル進出と燃焼室全長とにより決める、請求項1、2、
    3、4、5又は6に記載の燃焼室用燃料/空気混合装
    置。
JP7265659A 1994-10-14 1995-10-13 燃焼室用燃料/空気混合装置 Pending JPH08178289A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO943918A NO179883C (no) 1994-10-14 1994-10-14 Drivstoff-/luftblandingsanordning
NO943918 1994-10-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08178289A true JPH08178289A (ja) 1996-07-12

Family

ID=19897507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7265659A Pending JPH08178289A (ja) 1994-10-14 1995-10-13 燃焼室用燃料/空気混合装置

Country Status (6)

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US (1) US5611196A (ja)
EP (1) EP0711957B1 (ja)
JP (1) JPH08178289A (ja)
AT (1) ATE234445T1 (ja)
DE (1) DE69529879T2 (ja)
NO (1) NO179883C (ja)

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