JPH0826971B2

JPH0826971B2 - 保炎器及び燃焼器

Info

Publication number: JPH0826971B2
Application number: JP2220667A
Authority: JP
Inventors: 正行谷口; 忠孝村上; 茂小豆畑; 啓信小林; 泰雄吉井; 倫夫黒田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-08-22
Filing date: 1990-08-22
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH04103906A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、火炎を安定化する保炎器及び保炎器の冷却
方法、並びに燃焼器に関する。

〔従来の技術〕

従来は、実用燃焼器における燃焼方法として、燃料と
空気とをそれぞれ異なるノズルから噴出する、所謂、拡
散燃焼が主に用いられきたが、最近は、燃料と空気とを
予め混合し同一のノズルから噴出する予混合燃焼が用い
られつつある。

予混合燃焼を用いることによる利点は、主として次の
２点である。

一つは、予混合燃焼を用いると燃焼の反応領域を小さ
くすることが出来る。つまり、火炎を短くすることが出
来、従来よりも高負荷燃焼することが可能である。

もう一つは、燃焼希薄予混合燃焼法を採用することに
より、NO_x排出量が低減されることである。拡散燃焼で
は、たとえ燃料が希薄の条件で燃焼させても燃焼室内で
の燃料と空気との混合過程において、空気比が１付近に
なる領域が必ず存在するため、NO_xの低減が一般に困難
であるとされている。これに対して空気比が高い予混合
燃焼、即ち過剰の空気と燃料とを予め混合して燃焼する
燃焼法では、全ての燃焼領域で燃料が希薄な燃焼条件の
もとで燃焼するためNO_xの低減が容易である。このよう
な稀薄予混合燃焼方は、ガスタービンの燃焼器などで採
用されつつある（例えば特公昭62−35016号公報）。

稀薄予混合燃焼は、空気過剰での燃焼であるため火炎
温度が低く、NO_xの低減は図れるが、火炎の安定性が劣
るのが欠点である。

このため、特開昭62−9124号公報に記載の燃焼器で
は、拡散火炎と予混合火炎を併用し、安定な拡散火炎か
ら排出される高温の燃焼ガスを、予混合火炎の着火、保
炎用に使用する。

この燃焼器で、さらにNO_xを低減するためには、稀薄
予混合燃焼で消費する燃料の割合を増加すればよいが、
拡散火炎での燃焼量を少なくすると予混合火炎の安定性
が低下する。したがって、拡散火炎を使用しなくとも、
予混合火炎を安定に形成できる火炎安定化技術の開発が
望まれている。

予混合火炎の安定化技術として代表的な技術に、保炎
器を用いる方法があり、ジェットエンジンのアフターバ
ーナ用として実用化されているとして例えば米国特許4,
170,109号が挙げられ、他の従来例として特開昭61−729
06号及び特開平１−273918号公報が挙げられる。ただ
し、これらは構造的に火炎により過熱される構造である
ため、保炎器が焼損しやすい。従って、耐久性が要求さ
れる他の燃焼器、例えば発電用のガスタービン燃焼器等
に適用するためには、保炎器を冷却する必要がある。

ガスタービン燃焼器では、燃焼用空気の温度が300℃
〜400℃と高く、保炎器が焼損しやすいので、保炎器の
冷却が特に望まれる。

ガスタービン燃焼器では、燃焼器の壁面を冷却するた
め、壁面に冷却用の空気をフィルム状に流し、火炎が壁
面と直接接触するのを防ぐ方法が良く用いられている。
ただし、この方法を保炎器の冷却に適用すると、冷却空
気により火炎が吹き消される。従って、従来の技術で
は、火炎を保持する機能を失わせずに保炎器を冷却する
ことが出来ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように従来技術では、予混合火炎を安定化する
ための保炎器を実用燃焼器に適用することは困難であ
り、適用範囲も限られる。

本発明の第一の目的は、焼損のおそれがなく、かつ安
定に火炎を形成できる、信頼性の高い保炎器、燃焼方法
及びその冷却方法を提供することに有る。

本発明の第二の目的は、低NO_xでかつ安定な火炎が得
られ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。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、燃料と空気の混
合気体流が衝突し、後流に循環流を発生させ予混合火炎
を形成する保炎器において、鋭角な角構造に形成された
火炎基部付着部を有し、燃料と空気の混合気体を用いて
保炎器の冷却を促進する燃料と空気の流れ方向に平行に
設置された冷却板を前記保炎器の側面に設けたことを特
徴とする保炎器である。

また、本発明は、燃料と空気の混合気体流が衝突し、
後流に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器に
おいて、鋭角な角構造に形成された火炎基部付着部を有
し、燃料と空気の混合気体を用いて保炎器の冷却を促進
する燃料と空気の流れ方向に平行に設置された冷却板を
前記保炎器の側面に設け、前記冷却板の幅が前記保炎器
の幅と同じ又はそれよりも小さく形成されていることを
特徴とする保炎器である。

また、本発明は、燃料と空気の混合気体流が衝突し、
後流に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器に
おいて、前記保炎器に設けられた鋭角な角構造に形成さ
れた火炎基部付着部と、前記火炎の付着部の冷却手段
と、セラミック材料をコーティングした受熱面とを有す
ることを特徴とする保炎器である。

また、本発明は、燃料と空気の混合気体流が衝突し、
後流に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器に
おいて、前記保炎器に設けられた鋭角な角構造に形成さ
れた火炎基部付着部を有し、セラミック材料をコーティ
ングした受熱面を有し、燃料と空気の混合気体を用いて
保炎器の冷却を促進する手段を前記保炎器の側面に設け
たことを特徴とする保炎器である。

また、本発明は、燃料と空気の混合気体流が衝突し、
後流に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器に
おいて、前記保炎器に設けられた鋭角な角構造に形成さ
れた火炎基部付着部を有し、セラミック材料をコーティ
ングした受熱面を有し、燃料と空気の混合気体を用いて
保炎器の冷却を促進する手段を前記保炎器の側面に設
け、前記冷却促進手段の幅が前記保炎器の幅と同じ又は
それより小さく形成されていることを特徴とする保炎器
である。

また、本発明は、燃料と空気の混合気体流が衝突し、
後流に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器に
おいて、前記保炎器に設けられた鋭角な角構造に形成さ
れた火炎基部付着部と、前記火炎の付着部の冷却手段
と、前記保炎器を中空構造とし、前記保炎器の内部に冷
却流体を流し、前記冷却流体を保炎器の火炎が付着する
先端部及び／又は受熱面に衝突させる機構とを有するこ
とを特徴とする保炎器である。

また、本発明は、燃料と空気の混合気体流が衝突し、
後流に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器に
おいて、前記保炎器に設けられた鋭角な角構造に形成さ
れた火炎基部付着部を有し、燃料と空気の混合気体を用
いて保炎器の冷却を促進する手段を前記保炎器の側面に
設け、前記保炎器を中空構造とし、前記保炎器の内部に
冷却流体を流し、前記冷却流体を保炎器の火炎が付着す
る先端部及び／又は受熱面に衝突させる機構を有するこ
とを特徴とする保炎器である。

また、本発明は、燃料と空気の混合気体流が衝突し、
後流に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器に
おいて、鋭角な角構造に形成された火炎基部付着部を有
し、燃料と空気の混合気体を用いて保炎器の冷却を促進
する手段を前記保炎器の側面に設け、前記冷却促進手段
の幅が前記保炎器の幅と同じ又はそれより小さく形成さ
れてなり、前記保炎器を中空構造とし、前記保炎器の内
部に冷却流体を流し、前記冷却流体を保炎器の火炎が付
着する先端部及び／又は受熱面に衝突させる機構を有す
ることを特徴とする保炎器である。

また、本発明は、燃料と空気の混合気体流が衝突し、
後流に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器に
おいて、前記保炎器を中空構造とし、前記保炎器の内部
に冷却流体を流し、前記冷却流体を保炎器の先端部及び
／又は受熱面に衝突させる機構を有することを特徴とす
る保炎器である。

また、本発明は、前記いずれかの保炎器において、混
合気体流が衝突する保炎器の放熱面が混合気体の流れ方
向とのなす角度が少なくとも前記角部の近傍において30
〜45度の範囲で傾いて形成された、混合気体が衝突する
面を、少なくとも火炎付着部の近傍に有することを特徴
とする保炎器である。

また、本発明は、前記いずれかの保炎器保において、
炎器の断面形状が三角形であり、三角形の一つの角度が
60°以上90°以下であり、前記の角をはさむ二つの面に
燃料と空気の混合気体が衝突することを特徴とする保炎
器である。

また、本発明は燃料と空気の混合気体流が衝突し、後
流に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器にお
いて、混合気体が衝突する面と、前記衝突面の端部に設
けられた鋭角な角構造に形成された火炎基部付着部と、
一つの平面で構成された受熱面とを有し、形状が円環状
であることを特徴とする保炎器である。

また、前記保炎器において、衝突面と受熱面とのなす
角度が、少なくとも前記角部の近傍において45〜60度で
あるものがよい。また、衝突面と混合気体の流れ方向と
のなす角度が少なくとも前記角部の近傍において30〜45
度であるものがよい。また、前記保炎器の受熱面にセラ
ミックスをコーティングするものがよい。また、前記衝
突面に燃料と空気の混合気体により前記保炎器の冷却を
促進する機構を設けたものがよい。また、前記冷却を促
進する機構の幅が前記保炎器より小さいものがよい。ま
た、前記冷却を促進する機構として、冷却板を設けたも
のがよい。

また、本発明は、予混合火炎を形成するガスタービン
燃焼器において、予混合火炎を安定に形成する手段とし
て、前記いずれかの保炎器を用いたことを特徴とするガ
スタービン燃焼器である。

また、本発明は、１次燃料と１次空気を所定の方向か
ら燃焼室内に噴出して第１の火炎を形成する手段と、前
記第１の火炎または前記第１の火炎から排出される燃焼
気体の外側から２次燃料と２次空気の混合気体を噴出す
る手段を有し、前記いずれかの保炎器を前記混合気体噴
流が衝突するように設置したことを特徴とするガスター
ビン燃焼器である。

また、本発明は、流れ方向に分割された１次燃焼室と
２次燃焼室を有し、１次燃焼室は２次燃焼室の上流側に
位置し、それぞれの燃焼室に燃料と空気を供給する手段
を有する燃焼器において、燃料と空気の混合気体噴流を
２次燃焼室内に形成する手段を有し、前記いずれかの保
炎器を前記混合気体噴流が衝突するように設置したこと
を特徴とするガスタービン燃焼器である。

また、本発明は、前記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で発生した燃焼気体
により駆動するタービンと、前記タービンの回転軸に接
続された空気圧縮機を備えていることを特徴とするガス
タービン機関である。

また、本発明は、前記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で発生した燃焼気体
により駆動するタービンと、前記タービンの回転軸に接
続された空気圧縮機と、前記ガスタービンの駆動により
発電を行なう発電機とを備えていることを特徴とするガ
スタービン発電設備である。

また、本発明は、前記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で発生した燃焼気体
により駆動するタービンと、前記タービンの回転軸に接
続された空気圧縮機と、前記ガスタービンの駆動により
発電を行なう発電機と、前記ガスタービンから排出され
る燃焼気体により蒸気を発生させる廃熱回収ボイラとを
備えていることを特徴とするコジェネレーションシステ
ムである。

また、本発明は、中央部分に配置された第１段燃料を
噴出する１次燃料ノズルと、その周囲に配置された複数
個の予混合燃焼させるための第２段燃料を噴出する２次
燃料ノズルである予混合ノズルとを備え、前記予混合ノ
ズルからの燃料と燃焼器に導入された空気との予混合気
の流路を狭めるような部材を前記予混合ノズルの開口部
の後流側に配置するとともに、前記予混合気が前記部材
の先端部を通過するように構成したことを特徴とするガ
スタービン燃焼器である。

また、本発明は、中央部分に配置された第１段燃料を
噴出する１次燃料ノズルである拡散ノズルと、その周囲
に配置された複数個の予混合燃焼させるための第２段燃
料を噴出する２次燃料ノズルである予混合ノズルとを備
え、前記予混合ノズルの開口部からの予混合気流の範囲
内に先端部が位置する部材を配置するととにも、該部材
の先端部が前記拡散ノズルの軸芯に対して同芯状に形成
されていることを特徴とするガスタービン燃焼器であ
る。

また、本発明は、中央部分に配置された第１段燃料を
噴出する１次燃料ノズルである拡散ノズルと、その周囲
に配置された複数個の予混合燃焼させるための第２段燃
料を噴出する２次燃料ノズルである予混合ノズルとを備
え、前記予混合ノズルの開口部からの予混合気流の範囲
内に先端部が位置する部材を配置するとともに、該部材
の先端部により前記予混合ノズルからの燃料と燃焼器内
に導入された空気との予混合気の保炎を行うことを特徴
とするガスタービン燃焼器である。

〔作用〕

本発明の作用を概説すると、前記第一の目的は、予混
合火炎を安定に形成するための保炎器において、前記保
炎器の特定の部分に予混合火炎基部を付着させる手段
と、前記火炎の付着部の冷却を促進する手段を設けるこ
とで達成される。具体的な、保炎器の特定の部分に予混
合火炎基部を付着させる手段としては、保炎器先端に角
部を設け、さらに混合気体が衝突する衝突面を設けるこ
とが有効である。保炎器先端の各部を鋭角することで前
記第一の目的はさらに充分に達成できる。

簡単な構造で前記第一の目的を達成するために、燃料
と空気の混合気体で冷却される。火炎の付着部を冷却す
る具体的な手段として、冷却板が保炎器に設置されてい
る。冷却板を保炎器の側面に火炎の付着部に接触させて
設置し、冷却板の幅を保炎器の幅と同じか、それより小
さくし、冷却板を混合気体の流れ方向に対して平行に設
置することで前記第一の目的はさらに充分に達成され
る。

保炎器を効率良く冷却するために、混合気体流が衝突
する冷却面の面積が、火炎また燃焼後の高温気体が接触
する受熱面の面積より小さく形成されている。さらに、
混合気体が衝突する冷却面近傍に流れのよどみ点が発生
することを防止する手段として、具体的には、冷却面を
混合気体の流れ方向に対し、30°以上45°以下に傾けて
形成されている。

保炎器の受熱面内に局所的な高温領域を発生させない
ために、先端部を除き角部のない受熱面及びくぼみのな
い受熱面が形成されている。そのため、保炎器の具体的
な構成は、断面形状が三角形であり、三角形の一つの角
の角度が60°以上90°以下であり、前記の角をはさむ二
つの面に燃料と空気の混合気体が衝突する保炎器とされ
ている。さらに、この保炎器に冷却板を設置すること
で、保炎器はさらに効率良く冷却されている。

大型の燃焼器に適用するためには、円環形の保炎器と
するのが良い。

なお、保炎器を中空構造とし、保炎器の内部から、冷
却流体を噴射し、前記冷却流体を保炎器の先端部、及び
受熱面に衝突させる構造とすることでも、前記第一の目
的は達成される。

前記第二の目的は、予混合火炎を形成するガスタービ
ン燃焼器において、予混合火炎を安定化する手段とし
て、本発明の保炎器を適用することにより達成される。
具体的には、燃料と空気の混合気体を噴出するノズルを
有し、ノズルの出口開口部の近傍に本発明の保炎器を設
置し、保炎器の幅より、ノズルの幅を大きくすること
で、安定な予混合火炎が得られる。また、ノズルから噴
出される混合気体を分割するように保炎器を配置し、混
合気体噴流の外側から、燃焼気体を混合気体噴流中に混
入させることでNO_xが低減できる。また、混合気体中に
燃料の濃い領域と薄い領域を形成し、燃料の濃い領域を
流れる気体が保炎器に衝突するよう保炎器を配置するこ
とで、火炎安定性を向上させNO_xを低減できる。

広い負荷変化に対応できる燃焼器構成としては、１次
燃料と１次空気を所定の方向から燃焼室内へ噴出し第１
の火炎を形成する手段と、前記第１の火炎または前記第
１の火炎から排出される燃焼気体流の外側から２次燃料
と２次空気の混合気体を噴出する手段を有し、前記のい
ずれかに記載の保炎器を、前記混合気体噴流が衝突する
ように設置されている。そのための具体的な保炎器の配
置としては、１次燃料と１次空気を噴出する手段の外側
に、２次燃料と２次空気の混合気体噴流が衝突する保炎
器を同心円状に配置されている。また、１次燃料と１次
空気を噴出する手段の外側に、前記２次燃料と２次空気
の混合気体噴流が衝突する円環形の保炎器が設けられて
いる。

ここで、１次燃料と１次空気により形成される火炎を
拡散火炎とすると、負荷変動への対応が容易になる。

流れ方向に分割された１次燃焼室と２次燃焼室を有
し、１次燃焼室は２次燃焼室の上流側に位置し、それぞ
れの燃焼室に燃料と空気を供給する手段を有する燃焼器
において、燃料と空気の混合気体噴流を２次燃焼室内に
形成する手段を有し、本発明の保炎器を前記混合気体噴
流が衝突するように設置しても、前記第二の目的は達成
できる。

NO_xをさらに低減するために、燃料と空気の混合気体
噴流中に流れの抵抗体である保炎器が設けられ、予混合
火炎を形成する燃焼方法において、保炎器を水または水
蒸気で冷却し、冷却した後の水または水蒸気を、燃焼前
の前記混合気体噴流中に放出する燃焼方法とされてい
る。

なお、以上の燃焼器の構成は、ガスタービン用燃焼器
に適用することができる。

また、これらの燃焼器は、燃焼器に、ガスタービンを
接続し、このガスタービンに発電機を接続することによ
り、ガスタービン発電機を構成することができる。

更に作用を説明すると、従来は実用燃焼器に予混合燃
焼を適用した例が少ないこともあり、保炎器の焼損防止
対策は、ほとんど検討されていなかった。ジェットエン
ジンのアフターバーナ等で実用化されている保炎器は、
交換が容易なこともあり、消耗品として利用されてお
り、保炎器の冷却方法は考慮されていない。

保炎器として最も構造が簡単であるものの一つは、燃
料と空気の混合気の主流方向に平行とならないうよう、
混合気が衝突するように設置された平板であり、平板の
後流には高温の燃焼ガスの循環流が形成される。この高
温燃焼ガスの循環流により保炎器は加熱される。一方、
抵抗物体に衝突する混合気により、保炎器は冷却され
る。

予混合燃焼を実用化する上での問題点のひとつは、火
炎が不安定になり、振動しやすいことである。火炎が振
動する原因のひとつは、火炎が保持される火炎基部の位
置が一定しないことである。発明者等は、平板型の保炎
器を使用して、予混合火炎の安定性向上を検討した結
果、保炎器を用いると、火炎基部が常に保炎器端部に付
着し、火炎安定性が良好であることを確認した。ただ
し、火炎が付着する保炎器先端部は赤熱しやすく、特に
保炎器先端部の冷却が必要であることが明らかとなっ
た。

保炎器、特に先端部の冷却を促進するための一つの手
段としては、混合気が衝突する放熱面の面積を大きく
し、高温燃焼ガスの循環流と接触する保炎器の受熱面の
面積を小さくすることである。断面形状がＶ字形の保炎
器を用いると、平板形の保炎器よりも放熱面の面積を大
きくすることができる。ただし、混合気の主流方向と放
熱面とのなす角度により冷却効率が変化するため、必ず
しも放熱面の面積を大きくすることだけでは、保炎器の
冷却を促進できない。

発明者らは、鋭角検討の結果、保炎器の断面形状を三
角形とし、混合気の主流方向と放熱面とのなす角度を30
°〜45°の範囲とすることで、効率良く保炎器を冷却で
きることを明らかにした。ここで、混合気の主流方向と
放熱面とのなす角度を30°より小さくすると、放熱面と
混合気流との間の伝熱係数が小さくなるため、また、角
度を45°よりも大きくすると、放熱面の面積がしだいに
小さくなるため、いずれも冷却効率が悪くなる。

保炎器をさらに冷却するためには冷却板を設けて放熱
面積をさらに大きくする必要がある。ただし、冷却板に
混合気が衝突すると、その後流にうずが形成され、冷却
板が保炎器として作用する。この場合には、冷却板が過
熱されるため、保炎器を冷却できない。

冷却板が保炎器として作用するのを防止するには、保
炎器の側面に、混合気の主流方向と平行に冷却板を設置
し、冷却板の幅を保炎器の幅と同じか、あるいはそれに
より狭くする必要がある。また、保炎器は、火炎が付着
する先端部の温度が最も高くなりやすい。冷却板は保炎
器の先端近くに設置するのが良い。

類似の公知技術として、例えば米国特許4,445,339に
記載される保炎器では、保炎器の側面に羽根が設置され
ている。しかし、保炎器の断面形状がＶ字形のため、受
熱面の面積が大きく、保炎器が過熱されやすい。また、
羽根は、混合気の主流方向と平行に設置されておらず、
また、羽根の幅は保炎器の幅より広い。従って、この羽
根は保炎器として作用するため、冷却効果はない。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。

第２図は、本発明の一実施例のガスタービン燃焼器を
示す。燃焼室32で発生した燃焼気体はトランジションピ
ース42を経てタービン翼41へ導入される。

燃焼用空気100は、図示しない空気圧縮器により圧縮
された後、燃焼器中に流入する。燃焼用空気100は、外
筒22と内筒24の間を流れ、パイロット火炎形成用の空気
供給口12及び予混合燃焼ノズル14より燃焼室32中にそれ
ぞれ噴出する。一部の燃焼用空気100は、燃焼器内筒24
の壁面冷却空気として冷却空気口45から、また、希釈空
気として供給する。

燃料はパイロット火炎形成用の燃料200と予混合火炎
形成用の燃料300とに分けて供給する。パイロット火炎
形成用の燃料200は、１次燃料ノズル44から、直接燃焼
室32中へ供給する。予混合火炎形成用の燃料300は、２
次燃料ノズル43から、混合部20へ供給し、空気と混合さ
せた後、予混合燃焼ノズル14より燃焼室32中へ噴出す
る。

予混合燃焼ノズル14は１次燃料ノズル44の周囲に配置
する。上記のように予混合燃焼ノズル14を配置すること
で、パイロット火炎10（拡散火炎）からの熱により２次
予混合燃焼ノズル14から噴出される混合気体が速やかに
着火され、予混合火炎11が形成される。

予混合燃焼ノズル14の出口開口部の下流に保炎器２を
設置する。燃料と空気の混合気体流１は保炎器２に衝突
し、保炎器２の後流には循環流５が形成される。循環流
５中には予混合燃焼ノズル14から噴出される混合気体が
燃焼した後の高温気体が流入し、この高温の燃焼ガスの
作用により保炎器２の近傍に予混合火炎が保持される。

第３図及び第４図は、第２図に示す燃焼器の予混合燃
焼ノズル14附近の拡大図である。第３図は、断面形状が
三角形の保炎器２を適用したときの一実施例であり、第
４図は冷却板６を設けた保炎器２を適用したときの一実
施例である。

燃焼器の中心軸上に１次燃料ノズル44を設け、その周
囲に予混合燃焼ノズル14を配置する。予混合燃焼ノズル
14の出口開口部の下流に保炎器２を配置する。仕切板21
は、保炎器２を支持するため、及び混合気体の流路を小
さな区画に区切るために用いられる。保炎器２を他の方
法で支持できる場合には、仕切板21は必ずしも必要な
い。

本発明の燃焼器では、起動時に１次燃料ノズル44から
のみ燃料を供給して拡散火炎を形成することで容易に燃
焼器の起動が行える。拡散火炎を形成した後、２次燃料
ノズル43から燃料の供給を開始し、予混合燃焼ノズル14
の出口開口部の下流に予混合火炎を形成する。

従来の燃焼器では、パイロット火炎（拡散火炎）での
燃焼量を少なくすると、予混合火炎の安定性が低下した
が、本発明の燃焼器では、保炎器を設置したことにより
パイロット火炎（拡散火炎）での燃焼量に依存せず予混
合火炎を安定化できる。このため、運転負荷時には、拡
散火炎での燃焼量を極めて少なくでき、NO_x排出量を低
減できる。予混合火炎が形成された後、１次燃料ノズル
44からの燃料供給を停止し、全ての火炎を予混合火炎と
しても良いが、燃料の一部を１次燃料ノズル44から供給
し、パイロット火炎（拡散火炎）を形成することで、負
荷変動への対応が容易になる。

第４図に示すように、冷却板６は保炎器２の側面に設
け、また、混合気体の主流方向に平行になるよう設置す
る。このように冷却板６を設けることで、保炎器２の先
端部を効率良く冷却でき、また、冷却板への火炎の付着
を防ぐことができる第２図乃至第４図に示した燃焼器では、予混合燃焼ノ
ズル14を円環状に配置し、円環状の保炎器２を設置した
が、保炎器２は他の形状でもよい。また、保炎器２は混
合気体の流れ方向に対して平行にならないように設置す
れば良い。

第１図は、第４図に示した燃焼器の予混合燃焼ノズル
14付近に縦断面図である。保炎器２の断面形状は三角形
であり、予混合燃焼ノズル14の出口開口部の下流側に設
置する。また、三角形の頂点の一つが予混合燃焼ノズル
14の開口部に向くよう保炎器２を設置する。この時、混
合気体流１が衝突する面が放熱面４であり、循環流５に
接触する面が受熱面３である。保炎器２の断面形状をＶ
字形にすると受熱面の面積が大きくなり、保炎器２の温
度が上昇するので好ましくない。

放熱面４は、混合気体の主流方向に対して30°〜45°
傾け設置するのが最も良い。放熱面４と主流方向との角
度（θ）が30°より小さいと、熱伝達係数が小さくなる
からであり、また、45°より大きいと、放熱面積が小さ
くなり、よどみ点が形成されやすいため、それぞれ保炎
器２の温度が上昇する。

放熱板６は、保炎器２の側面に設置する。また、予混
合火炎11が付着する保炎器２の先端部を冷却するために
は、保炎器２の先端部近くに放熱板６を設置すると良
い。

冷却板６への火炎付着を防ぐためには、冷却板６の幅
（D₂）を、第１図の如く保炎器２の幅（D₁）と同じか、
あるいは保炎器２の幅（D₁）より小さくするのが良い。
また、安定に予混合火炎11を形成するには、保炎器２の
幅（D₁）を予混合燃焼ノズル14の幅（D₃）より小さくす
るのが良い。

第５図は、本発明の他実施例の燃焼器の予混合燃焼ノ
ズル14付近の縦断面図である。第５図に示すように、混
合気体流１が保炎器２に衝突する構造であれば、保炎器
２を予混合燃焼ノズル14の外周に設置してもよい。ま
た、予混合燃焼ノズル14の内周に設置してもよい。この
ときにも、保炎器２の断面形状を三角形とし、放熱面４
を、混合気体の主流方向に対して30°〜45°傾け設置す
ることで、保炎器２が効率良く冷却され、さらに、保炎
器２の側面に冷却板６を設置し、冷却板６の幅（D₂）
を、保炎器２の幅（D₁）以下とすることでさらに保炎器
２の冷却が促進される。

第６図は、保炎器２の冷却方法の変形例であり、水ま
たは水蒸気で冷却する方法の一実施例である。燃焼器中
央にパイロット火炎10を形成し、その周囲に予混合燃焼
ノズル14を配置するのは、第１図〜第５図に示した燃焼
器と同じである。保炎器２は中空構造とする。燃焼器の
外側から、水または水蒸気７を導入管９を通して保炎器
２の内部に導入し、冷却する。冷却後の水または水蒸気
は、保炎器２の側面に設けた小孔８を通して混合気体流
１中に放出する。このような冷却方法を用いると、保炎
器２が冷却されるだけでなく、燃焼前の混合気中に水ま
たは水蒸気が混入するため、燃焼温度が低下し、NO_xを
低減することもできる。

第７図及び第８図は、予混合燃焼ノズル14及び保炎器
２の設置方法の変形例である。第７図は、断面が矩形の
予混合燃焼ノズル14を並べて配置し、仕切板21上に保炎
器２を配置したものである。第８図は、断面は円形の予
混合燃焼ノズル14を用いたときの保炎器２の設置方法を
示す。このときには、円錐形の保炎器を用いるのが良
い。

本発明の効果を検証した結果を第９図乃至第14図に示
す。第10図は、断面の形状の異なる保炎器を用いて、火
炎が吹き消える限界の空気比と混合気体の噴出速度との
関係を調べた結果である。白丸55は、第9A図に示した断
面がＶ字型の保炎器２を使用したとき、黒丸56は、第9B
図に示した断面は三角形の保炎器２を使用したときの、
半黒丸57は、第9C図に示した断面が三角形であり、且つ
冷却板６を側面に設置した保炎器２を使用したときの吹
き消え限界を表す。断面の形状が異なっても、火炎は常
に先端の角部15に付着しており、吹き消え限界の空気
比、噴出速度はほとんど変化しない。

第11図及び第12図は、本発明の効果を検証した実験結
果である。第11図は、保炎器冷却面と混合気体の流れ方
向とのなす角度と火炎形成時の保炎器温度の関係であ
る。曲線51で表されるように角度が30°から45°までの
間で、保炎器温度が最も低くなる。

第12図は、保炎器の断面形状を変えて火炎形成字の保
炎器温度を測定した結果である。曲線52は、断面形状が
Ｖ字形のときの保炎器温度と空気比の関係である。空気
比が1.0に近くなると火炎温度が高くなるため、保炎器
の温度も高くなる。曲線53は、断面形状が三角形のとき
の保炎器温度と空気比の関係である。断面形状がＶ字形
のときと比べ保炎器温度が低減される。曲線54は、断面
形状が三角形の保炎器の側面に冷却板を設けたときの保
炎器温度と空気比の関係である。曲線52,53,54の比較か
ら、断面形状をＶ字形から三角形にすることで保炎器温
度が低減されること、保炎器の側面に冷却板を設けるこ
とで温度はさらに低減されることがわかる。

角度を最適化していないときには、保炎器温度は700
℃以上となる。また、第12図は、燃焼用空気温度が300
℃のときの結果であり、ガスタービン用の燃焼器では、
空気温度がさらに高く約400℃になる場合もある。この
ときには保炎器温度は800℃を超える。従って、本発明
に示したような冷却機構を設けていないときには、保炎
器に少なくとも800℃以上の耐熱性を有する材料を使用
する必要がある。

第13図は、保炎器２の冷却面積と受熱面積の比が火炎
形成時の保炎器温度に与える影響を調べた結果である。
曲線58は、冷却面と混合気体流れ方向とのなす角度が30
°以上のときの（冷却面積／受熱面積）と保炎器温度と
の関係である。冷却面積が大きくなると、保炎器温度が
しだいに低下し、受熱面積より冷却面積を大きくすると
保炎器の冷却が特に良好であることがわかる。

白丸59は、冷却面と混合気体流れ方向とのなす角度が
30°以下のときの保炎器温度である。この時には、冷却
面積を大きくしても保炎器の冷却が促進されない。

第14図は、火炎形成時の保炎器表面の温度分布を測定
した結果である。曲線60は、断面形状がＶ字型の保炎器
を使用したときの冷却面に沿った温度分布である。火炎
が付着する先端部に近くなるに従い、温度が高くなる。
このように、断面形状がＶ字型の保炎器を使用すると、
先端部が局所的に加熱されやすい。

曲線61は、断面形状が三角形であり、側面に冷却板を
設けた保炎器を使用したときの冷却面に沿った温度分布
であり、曲線62は、受熱面に沿った温度分布である。冷
却面、受熱面ともに、面内の温度分布がほぼ一様であ
る。また、先端部が他の部分と比べて高くならず、先端
部の冷却が促進されている。

第15図は、本発明の他の実施例であるガスタービン燃
焼器の縦断面図である。図示しないコンプッサーから供
給される空気100は、分割され、一部は燃料300と混合し
た後、２次燃焼室34中に噴出される。噴出される混合気
体１は保炎器２に衝突し、その後流に予混合火炎11が形
成される。残りの空気の一部は、２次燃焼室４の上流側
に設置された１次燃焼室33中に流入し、１次燃焼室３中
で燃料と混合し拡散火炎13が形成される。

第16図及び第17図は、第15図に示した燃焼器に使用し
た保炎器の側面図と、XVII方向から見た平面図を示す。
この保炎器の断面形状は三角形である。このときには、
二つの冷却面にはさまれる三角形の頂点16の角度（２
θ）を60°以上90°以下とするのが望ましい。また、火
炎が付着する保炎器先端部15の角度（θ′）は鋭角（＜
90°）とするのが望ましい。また、受熱面の表面には、
くぼみや角部を形成しないようにするのが望ましい。く
ぼみには、高温の燃焼気体が滞留しやすく、また面積も
増加するため、保炎器温度が上昇しやすい。角部が形成
されると、火炎が付着し、局所的に加熱されやすい。な
お、受熱面３及び先端部15の表面に、セラミック材料な
どの比熱の高い材料をコーティングすると、受熱面３及
び先端部15の温度がさらに低減できる。

第18図は、空気により保炎器を冷却するガスタービン
燃焼器の一実施例である。この燃焼器では、流れ方向に
分割された１次燃焼室33と２次燃焼室34とを有する。予
混合燃焼ノズル14は、燃焼器の側面に配置される。予混
合燃焼ノズル14から噴出された混合気体の流路中に保炎
器２を設ける。冷却空気導入管90を通して空気100の一
部を保炎器２の内部に導入し保炎器を冷却する。

第19図は、第18図に示した燃焼器の保炎器冷却部を拡
大した図である。保炎器２は中空構造とし、内部に冷却
空気導入管90を通して空気100の一部を導入する。保炎
器内部に導入された空気は、冷却空気噴出部91に設けら
れた小孔92を通して噴射される。噴射された空気100
は、保炎器２の受熱面、及び先端部15に衝突し、保炎器
２が冷却される。その後、周方向に間隔をもって形成さ
れた出口150より排出される。

ガスタービンに接続される以上の各種実施例のガスタ
ービン用燃焼器200,210,220は、第20図に示すようにガ
スタービン303と共に、ガスタービン303からの燃焼気体
400の熱により蒸気を発生させる廃熱回収ボイラ312を設
けることにより、いわゆるコジェネレーションシステム
を構築することができる。

このコジェネレーションシステムは、空気圧縮器301
とガスタービン用燃焼器200,210,220とガスタービン303
と発電機304とから構成されるガスタービン発電設備310
と、メインボイラ313と、ガスタービン用燃焼器200,21
0,220と、メインボイラ313とに燃料300を供給する燃料
供給設備315と、廃熱回収ボイラ312と、ターボ冷却器31
4とを備えている。

燃料300は、燃料供給設備315からガスタービン用燃焼
器200,210,220とメインボイラ313とに供給される。

ガスタービン用燃焼器200,210,220に供給された燃料3
00は、燃焼器200,210,220内で燃焼した後、燃焼により
発生した燃焼気体400がガスタービン303に送られる。そ
して、燃焼気体400は、タービンを駆動して発電が行な
われる。

ガスタービン303からの燃焼気体400は、廃熱回収ボイ
ラ312に送られて、そこで、蒸気を発生させる。

この蒸気は、夏季にはターボ冷却器314の駆動用に用
いられ、冬期には暖房用に用いられる。この蒸気が不足
しているときには、メインボイラ313で発生した蒸気が
用いられる。

このようなコジェネレーションシステムは、NO_x排出
規制の厳しい都市や都市近郊に設置されている場合が多
いが、このような場合でもガスタービン用燃焼器内での
NO_x排出量が少ないため、廃熱回収ボイラ312内に脱硝装
置を設けなくても、厳しい規制値を満足することができ
る。

なお、廃熱回収ボイラに蒸気タービンを接続すること
により、廃熱回収型のコンバインドサイクルを構成する
ことができる。第21図及び第22図は、円環形の保炎器の
受熱面３にセラミックス材料をコーティングした保炎器
の例である。このとき、保炎器の内側と外側に放熱面
（衝突面）４が形成される。第21図及び22図に示すよう
な断面が２等辺三角形となる保炎器では、混合気体の流
れ方向と放熱面（衝突面）４との角度（θ）をいずれも
30〜45度とするためには、２等辺三角形の頂角（２θ）
は60〜90度となり、この時受熱面３と放熱面（衝突面）
４とのなす角度（θ′）は45〜60度となる。

以上、ガスタービン用燃焼器に関する実施例を説明し
たが、本発明は、ガスタービン用に限るものではなく、
燃料の燃焼によりサーマルNO_xが発生するものであれ
ば、例えば、ボイラ、焼却器や化学プラント等で、反応
器と呼ばれるものなど、あらゆる燃焼器に適用しても良
い。

また、本発明の保炎器は予混合燃焼を行なう燃焼器の
みならず、拡散燃焼を行なう燃焼器にも適用できる。

また、本発明のガスタービン用燃焼器を備えたガスタ
ービン機関は、航空用、船舶用、自動車用、鉄道車両用
等のあらゆる輸送機関用の発動機としても使用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、簡単な機構で保炎器の焼損を防止で
きる。すなわち、鋭角な角構造に形成された火炎付着部
により確実に予混合火炎が保炎器で安定に形成され、更
にその火炎の付着により保炎器が下流側の面より加熱さ
れるが、冷却手段又は過熱防止手段によりその加熱によ
り受けた熱が円滑に発散され、これにより保炎器の熱損
を防止できる。前記冷却手段又は過熱防止手段は、保炎
器の形状自体を三角形にし、予混合気体流の衝突面で燃
焼前の予混合気体の衝突により冷却される構造とするの
が構造的に単純となり、コスト的にも優れている。

前記三角形の予混合気体流が衝突する頂角は30〜45度
の角度範囲とすることにより、最も冷却効率を高めるこ
とができる。

また、三角形の前記頂角に対する底辺の面積は他の頂
角を挾む２辺の面積よりは必然的に小さくなるため底辺
両端角部で予混合火炎の基部の付着部となって、その火
炎の循環流によって底辺の面が加熱されるが、その加熱
による熱は漸次断面積が拡大する頂角方向に向って円滑
に伝熱されるため、上記冷却効率がよい。

上記冷却手段を備えた保炎器に更に冷却板を取り付け
ることにより、冷却効率をより高めることができる。冷
却板は保炎器の冷却面積を増加させるために設けるもの
であるため、三角形の頂角側の面に設ければよいが、特
に気体流と平行に設けると、最も冷却効率をよくするこ
とができる。尚、気体流と平行な板であれば板自体の形
状は四角形でなく三角形や他の形状であってもよい。冷
却板の幅方向の寸法は前記保炎器の幅より小さく形成す
ることにより混合気体基部の付着を妨げずに済ませるこ
とができる。

保炎器は気体流の流路中に設けられているものに限ら
れない。混合気体流のノズル開口部内周縁部に斜面を形
成すれば、それが保炎器となるため、この保炎器にも上
記本発明を適用することにより、同様の効果を得ること
ができる。

このため、本発明の保炎器を適用することで、火炎安
定性に優れ、負荷変動への対応が容易であり、かつNO_x
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】

第１図は第２図の燃焼器の予混合燃焼ノズル付近の拡大
断面図である。第２図乃至第５図は本発明の第一の実施例の燃焼器を示
しており、第２図はガスタービン用燃焼器の全体断面
図、第３図及び第４図は第２図の燃焼器の予混合燃焼ノ
ズル付近の拡大斜視図、第５図は第２図の燃焼器の保炎
器の設置方法の一変形例の断面図である。第６図は第２図の燃焼器の保炎器の冷却方法の一変形例
の断面図である。第７図は及び第８図はそれぞれ予混合燃焼ノズル及び保
炎器の変形例の斜視図である。第9A図乃至第9C図は本発明の効果の検証に用いた異なる
保炎器の断面図である。第10図はこれらの保炎器を用いたときの予混合火炎の吹
き消え限界空気比及び噴出速度を比較したグラフであ
る。第11図は混合気体流れ方向に対する保炎器冷却面の傾き
角度が火炎形成時の保炎器温度に与える影響を示すグラ
フである。第12図は、保炎器の断面形状が火炎形成時の保炎器温度
に与える影響を示すグラフである。第13図は保炎器の受熱面積と冷却面積の比が火炎形成時
の保炎器温度に与える影響を示すグラフである。第14図は保炎器の表面に沿った温度分布を示すグラフで
ある。第15図は本発明の第２の実施例であるガスタービン用燃
焼器の燃焼部の断面図である。第16図は、第15図の燃焼器で使用した保炎器の側面図で
ある。第17図は第16図のXVII方向からの平面図である。第18図は本発明の第３の実施例であるガスタービン用燃
焼器の全体断面図である。第19図は第18図の燃焼器の保炎器及び保炎器冷却部の拡
大断面図である。第20図は、コジェネレーションシステムの系統図であ
る。第21図は、円環形の保炎器の受熱面にセラミックス材料
をコーティングした保炎器の断面図である。第22図は、第21図のXXII矢視図である。１…混合気体流、２…保炎器、３…受熱面、４…放熱
面、５…循環流、６…冷却板、７…水（又は水蒸気）、
８…小孔、10…パイロット火炎、11…予混合火炎、14…
予混合燃焼ノズル、15…角部、21…仕切板、33…一次燃
焼室、32…燃焼室、34…二次燃焼室、43…２次燃料ノズ
ル、44…１次燃料ノズル、22…外筒、24…内筒、100…
空気、200…パイロット火炎用燃料、300…予混合火炎用
燃料。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林啓信茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者吉井泰雄茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者黒田倫夫茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献実開昭51−150539（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料と空気の混合気体流が衝突し、後流に
循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器におい
て、鋭角な角構造に形成された火炎基部付着部を有し、
燃料と空気の混合気体を用いて保炎器の冷却を促進する
燃料と空気の流れ方向に平行に設置された冷却板を前記
保炎器の側面に設けたことを特徴とする保炎器。
【請求項２】燃料と空気の混合気体流が衝突し、後流に
循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器におい
て、鋭角な角構造に形成された火炎基部付着部を有し、
燃料と空気の混合気体を用いて保炎器の冷却を促進する
燃料と空気の流れ方向に平行に設置された冷却板を前記
保炎器の側面に設け、前記冷却板の幅が前記保炎器の幅
と同じ又はそれより小さく形成されていることを特徴と
する保炎器。
【請求項３】燃料と空気の混合気体流が衝突し、後流に
循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器におい
て、前記保炎器に設けられた鋭角な角構造に形成された
火炎基部付着部と、前記火炎の付着部の冷却手段と、セ
ラミック材料をコーティングした受熱面とを有すること
を特徴とする保炎器。
【請求項４】燃料と空気の混合気体流が衝突し、後流に
循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器におい
て、前記保炎器に設けられた鋭角な角構造に形成された
火炎基部付着部を有し、セラミック材料をコーティング
した受熱面を有し、燃料と空気の混合気体を用いて保炎
器の冷却を促進する手段を前記保炎器の側面に設けたこ
とを特徴とする保炎器。
【請求項５】燃料と空気の混合気体流が衝突し、後流に
循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器におい
て、前記保炎器に設けられた鋭角な角構造に形成された
火炎基部付着部を有し、セラミック材料をコーティング
した受熱面を有し、燃料と空気の混合気体を用いて保炎
器の冷却を促進する手段を前記保炎器の側面に設け、前
記冷却促進手段の幅が前記保炎器の幅と同じ又はそれよ
り小さく形成されていることを特徴とする保炎器。
【請求項６】請求項１において、前記保火器は火炎また
は燃焼後の高温気体が接触する受熱面を有し、この面に
セラミック材料がコーティングされていることを特徴と
する保炎器。
【請求項７】請求項２において、前記保火器は火炎また
は燃焼後の高温気体が接触する受熱面を有し、この面に
セラミック材料がコーティングされていることを特徴と
する保炎器。
【請求項８】燃料と空気の混合気体流が衝突し、後流に
循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器におい
て、前記保炎器に設けられた鋭角な角構造に形成された
火炎基部付着部と、前記火炎の付着部の冷却手段と、前
記保炎器を中空構造とし、前記保炎器の内部に冷却流体
を流し、前記冷却流体を保炎器の火炎が付着する先端部
及び／又は受熱面に衝突させる機構とを有することを特
徴とする保炎器。
【請求項９】燃料と空気の混合気体流が衝突し、後流に
循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器におい
て、前記保炎器に設けられた鋭角な角構造に形成された
火炎基部付着部を有し、燃料と空気の混合気体を用いて
保炎器の冷却を促進する手段を前記保炎器の側面に設
け、前記保炎器を中空構造とし、前記保炎器の内部に冷
却流体を流し、前記冷却流体を保炎器の火炎が付着する
先端部及び／又は受熱面に衝突させる機構を有すること
を特徴とする保炎器。
【請求項１０】燃料と空気の混合気体流が衝突し、後流
に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器におい
て、鋭角な角構造に形成された火炎基部付着部を有し、
燃料と空気の混合気体を用いて保炎器の冷却を促進する
手段を前記保炎器の側面に設け、前記冷却促進手段の幅
が前記保炎器の幅と同じ又はそれより小さく形成されて
なり、前記保炎器を中空構造とし、前記保炎器の内部に
冷却流体を流し、前記冷却流体を保炎器の火炎が付着す
る先端部及び／又は受熱面に衝突させる機構を有するこ
とを特徴とする保炎器。
【請求項１１】請求項１において、前記保炎器を中空構
造とし、前記保炎器の内部に冷却流体を流し、前記冷却
流体を保炎器の先端部及び／又は受熱面に衝突させる機
構を有することを特徴とする保炎器。
【請求項１２】請求項２において、前記保炎器を中空構
造とし、前記保炎器の内部に冷却流体を流し、前記冷却
流体を保炎器の先端部及び／又は受熱面に衝突させる機
構を有することを特徴とする保炎器。
【請求項１３】請求項１〜12のいずれかにおいて、混合
気体が衝突する保炎器の放熱面が混合気体の流れ方向と
のなす角度が少なくとも前記角部の近傍において30〜45
度の範囲で傾いて形成された、混合気体が衝突する面
を、少なくとも火炎付着部の近傍に有することを特徴と
する保炎器。
【請求項１４】請求項１〜12のいずれかにおいて、保炎
器の断面形状が三角形であり、三角形の一つの角度が60
°以上90°以下であり、前記の角をはさむ二つの面に燃
料と空気の混合気体が衝突することを特徴とする保炎
器。
【請求項１５】燃料と空気の混合気体流が衝突し、後流
に循環流を発生させ予混合火炎を形成する保炎器におい
て、混合気体が衝突する面と、前記衝突面の端部に設け
られた鋭角な角構造に形成された火炎基部付着部と、一
つの平面で構成された受熱面とを有し、形状が円環形で
あることを特徴とする保炎器。
【請求項１６】請求項15において、前記衝突面と前記受
熱面とのなす角度が、少なくとも前記角部の近傍におい
て45〜60度であることを特徴とする保炎器。
【請求項１７】請求項15または16において、前記衝突面
と混合気体の流れ方向とのなす角度が少なくとも前記角
部の近傍において30〜45度であることを特徴とする保炎
器。
【請求項１８】請求項15〜17のいずれかにおいて、前記
受熱面にセラミックスをコーティングしたことを特徴と
する保炎器。
【請求項１９】請求項15〜18のいずれかにおいて、前記
衝突面に燃料と空気の混合気体により前記保炎器の冷却
を促進する機構を設けたことを特徴とする保炎器。
【請求項２０】前記冷却促進機構の幅が前記保炎器の幅
より小さいことを特徴とする請求項19に記載の保炎器。
【請求項２１】前記冷却促進機構として、冷却板を設け
たことを特徴とする請求項20に記載の保炎器。
【請求項２２】予混合火炎を形成するガスタービン燃焼
器において、予混合火炎を安定に形成する手段として、
請求項１〜21のいずれかに記載の保炎器を用いたことを
特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２３】１次燃料と１次空気を所定の方向から燃
焼室内に噴出して第１の火炎を形成する手段と、前記第
１の火炎または前記第１の火炎から排出される燃焼気体
の外側から２次燃料と２次空気の混合気体を噴出する手
段を有し、請求項１〜21のいずれかに記載の保炎器を前
記混合気体噴流が衝突するように設置したことを特徴と
するガスタービン燃焼器。
【請求項２４】流れ方向に分割された１次燃焼室と２次
燃焼室を有し、１次燃焼室は２次燃焼室の上流側に位置
し、それぞれの燃焼室に燃料と空気を供給する手段を有
する燃焼器において、燃料と空気の混合気体噴流を２次
燃焼室内に形成する手段を有し、請求項１〜21のいずれ
かに記載の保炎器を前記混合気体噴流が衝突するように
設置したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２５】請求項22〜24のいずれかに記載のガスタ
ービン用の燃焼器と、前記ガスタービン用燃焼器で発生
した燃焼気体により駆動するタービンと、前記タービン
の回転軸に接続された空気圧縮機を備えていることを特
徴とするガスタービン機関。
【請求項２６】請求項22〜24のいずれかに記載のガスタ
ービン用の燃焼器と、前記ガスタービン用燃焼器で発生
した燃焼気体により駆動するタービンと、前記タービン
の回転軸に接続された空気圧縮機と、前記ガスタービン
の駆動により発電を行なう発電機とを備えていることを
特徴とするガスタービン発電設備。
【請求項２７】請求項22〜24のいずれかに記載のガスタ
ービン用の燃焼器と、前記ガスタービン用燃焼器で発生
した燃焼気体により駆動するタービンと、前記タービン
の回転軸に接続された空気圧縮機と、前記ガスタービン
の駆動により発電を行なう発電機と、前記ガスタービン
から排出される燃焼気体により蒸気を発生させる廃熱回
収ボイラとを備えていることを特徴とするコジェネレー
ションシステム。
【請求項２８】中央部分に配置された第１段燃料を噴出
するノズルと、その周囲に配置された複数個の予混合燃
焼させるための第２段燃料を噴出する予混合ノズルとを
備え、前記予混合ノズルからの燃料と燃焼器に導入され
た空気との予混合気の流路を狭めるような部材を前記予
混合ノズルの開口部の後流側に配置するとともに、前記
予混合気が前記部材の先端部を通過するように構成した
ことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２９】中央部分に配置された第１段燃料を噴出
する拡散ノズルと、その周囲に配置された複数個の予混
合燃焼させるための第２段燃料を噴出する予混合ノズル
とを備え、前記予混合ノズルの開口部からの予混合気流
の範囲内に先端部が位置する部材を配置するとともに、
該部材の先端部が前記拡散ノズルの軸心に対して同心状
に形成されていることを特徴とするガスタービン燃焼
器。
【請求項３０】中央部分に配置された第１段燃料を噴出
する拡散ノズルと、その周囲に配置された複数個の予混
合燃焼させるための第２段燃料を噴出する予混合ノズル
とを備え、前記予混合ノズルの開口部からの予混合気流
の範囲内に先端部が位置する部材を配置するとともに、
該部材の先端部により前記予混合ノズルからの燃料と燃
焼器内に導入された空気との予混合気の保炎を行うこと
を特徴とするガスタービン燃焼器。