JPH08303777A - ガスタービン燃焼器用パイロットバーナ - Google Patents
ガスタービン燃焼器用パイロットバーナInfo
- Publication number
- JPH08303777A JPH08303777A JP11423395A JP11423395A JPH08303777A JP H08303777 A JPH08303777 A JP H08303777A JP 11423395 A JP11423395 A JP 11423395A JP 11423395 A JP11423395 A JP 11423395A JP H08303777 A JPH08303777 A JP H08303777A
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- JP
- Japan
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- fuel
- gas
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- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】ガスノズルの端面部材１２の内部には中心部か
ら放射状に延びる燃料流路９が設けられており、燃料流
路９の外周端部は燃料流路９を連結してなる集合空間１
０につながり、集合空間１０には燃料ガス噴口１１が開
口しており、燃料ガスが燃料流路９を流れて供給される
ことにより、ガスノズルの端面部材１２は効果的に冷却
される。 【効果】ガスノズル端面部材の内部の燃料ガスが流通す
るのでノズル端面部材を効率よく冷却することができ、
加熱が防止できる。
ら放射状に延びる燃料流路９が設けられており、燃料流
路９の外周端部は燃料流路９を連結してなる集合空間１
０につながり、集合空間１０には燃料ガス噴口１１が開
口しており、燃料ガスが燃料流路９を流れて供給される
ことにより、ガスノズルの端面部材１２は効果的に冷却
される。 【効果】ガスノズル端面部材の内部の燃料ガスが流通す
るのでノズル端面部材を効率よく冷却することができ、
加熱が防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン燃焼器に用
いられるガスノズルに係り、特に、ノズル端面の加熱防
止を図ったガスタービン燃焼器用パイロットバーナに関
する。
いられるガスノズルに係り、特に、ノズル端面の加熱防
止を図ったガスタービン燃焼器用パイロットバーナに関
する。
【０００２】
【従来の技術】ガス燃料を用いる産業用のガスタービン
燃焼器は、ＮＯｘ低減を図る低ＮＯｘ燃焼器が多く用い
られるようになってきている。この一例を図１に示す。
燃焼器ライナ１の上流側には燃料と空気の予混合気を燃
焼器ライナ１へ供給する環状の予混合器２が接続され、
その内周側には空気旋回器３を外周側に持ちその内周側
に燃料ガス噴口１１を持つパイロットバーナを配置して
構成され、燃焼器は燃焼器外筒１，予混合燃料供給フラ
ンジ４及び燃焼器カバー１５によって格納されている。
圧縮機吐出空気１００は予混合空気１０１，拡散燃焼空
気１０２，１０３の他に図示されていないが燃焼器ライ
ナ壁の冷却空気として燃焼器内へ流入する。ＮＯｘを効
果的に抑制するために予混合器２において、予混合空気
１０１と予混合燃料２０５を出来るだけ一様に混合させ
る。このために予混合気流１０１は整流して供給される
とともに、予混合ノズル５及び予混合ノズル噴口６は予
混合燃料を均等空間に一様に噴射するように寸法，本数
は適正に決められている。燃料と空気の比率は理論比の
０.６〜０.８程度の燃料希薄状態とし、低温燃焼により
ＮＯｘの発生を抑制する。パイロットバーナ７は、空気
旋回器３から供給される拡散燃焼空気１０２へ拡散燃料
２０３を噴射することによって燃焼させるものである。
パイロットバーナ７はガスタービンの起動，昇速用とし
て作動させるとともに部分負荷から定格運転では、パイ
ロット火炎の熱的作用により外周側の予混合気を保炎，
安定燃焼させるものである。パイロットバーナの火炎は
旋回流とし流入する拡散燃焼空気１０３が誘起する逆流
渦１０４によって安定化される。パイロットバーナは火
炎の安定性は高いが、ＮＯｘの生成量が多いという特性
がある。このため、ガスタービンの高出力時は極力パイ
ロットバーナの熱出力を絞り、逆に予混合バーナの熱出
力を増大させることが必要となる。このためパイロット
バーナの作動範囲は従来の拡散燃焼型のバーナよりもタ
ーンダウン比（最大熱出力／最小熱出力）は大きくなる
ので、火炎の安定性を高める必要がある。更に、低ＮＯ
ｘ燃焼器においては、パイロットバーナの外周側に予混
合器が配置されており、予混合燃料を投入しない状態で
は、パイロット火炎が予混合気流104で冷却されるので
安定性が低下する。これらの事より、パイロット火炎は
従来設計よりも火炎の安定性を高める改良が必要となっ
た。この実現の具体策として空気旋回器３と、空気旋回
器３の内部に配置されるパイロットガスノズルのノズル
端面部材１２の径を大きくし、逆流渦１０４の領域と強
さを増大させる構造がある。この構造では、逆流渦１０
４が強化されるので、ノズル端面部材１２が従来以上に
加熱される事になり、ノズル端面部材の効果的な冷却が
必要である。ノズル端面部材の冷却としては特開平5−1
72331 号公報において、ノズル端面部材に冷却空気孔を
設け空冷する方法や燃料ガスをノズル端面部材の内側表
面に衝突させて冷却する方法が開示されている。これら
の方法の前者については冷却空気の流れが逆流渦１０４
を弱める作用があり保炎性能の低下が問題であり、ま
た、後者については、図１に示すような低ＮＯｘ燃焼器
においてはガスタービン高出力時はパイロットバーナの
燃料が絞って運転されるので燃料ガスの衝突流が弱くな
り、十分な冷却ができにくいという問題があった。
燃焼器は、ＮＯｘ低減を図る低ＮＯｘ燃焼器が多く用い
られるようになってきている。この一例を図１に示す。
燃焼器ライナ１の上流側には燃料と空気の予混合気を燃
焼器ライナ１へ供給する環状の予混合器２が接続され、
その内周側には空気旋回器３を外周側に持ちその内周側
に燃料ガス噴口１１を持つパイロットバーナを配置して
構成され、燃焼器は燃焼器外筒１，予混合燃料供給フラ
ンジ４及び燃焼器カバー１５によって格納されている。
圧縮機吐出空気１００は予混合空気１０１，拡散燃焼空
気１０２，１０３の他に図示されていないが燃焼器ライ
ナ壁の冷却空気として燃焼器内へ流入する。ＮＯｘを効
果的に抑制するために予混合器２において、予混合空気
１０１と予混合燃料２０５を出来るだけ一様に混合させ
る。このために予混合気流１０１は整流して供給される
とともに、予混合ノズル５及び予混合ノズル噴口６は予
混合燃料を均等空間に一様に噴射するように寸法，本数
は適正に決められている。燃料と空気の比率は理論比の
０.６〜０.８程度の燃料希薄状態とし、低温燃焼により
ＮＯｘの発生を抑制する。パイロットバーナ７は、空気
旋回器３から供給される拡散燃焼空気１０２へ拡散燃料
２０３を噴射することによって燃焼させるものである。
パイロットバーナ７はガスタービンの起動，昇速用とし
て作動させるとともに部分負荷から定格運転では、パイ
ロット火炎の熱的作用により外周側の予混合気を保炎，
安定燃焼させるものである。パイロットバーナの火炎は
旋回流とし流入する拡散燃焼空気１０３が誘起する逆流
渦１０４によって安定化される。パイロットバーナは火
炎の安定性は高いが、ＮＯｘの生成量が多いという特性
がある。このため、ガスタービンの高出力時は極力パイ
ロットバーナの熱出力を絞り、逆に予混合バーナの熱出
力を増大させることが必要となる。このためパイロット
バーナの作動範囲は従来の拡散燃焼型のバーナよりもタ
ーンダウン比（最大熱出力／最小熱出力）は大きくなる
ので、火炎の安定性を高める必要がある。更に、低ＮＯ
ｘ燃焼器においては、パイロットバーナの外周側に予混
合器が配置されており、予混合燃料を投入しない状態で
は、パイロット火炎が予混合気流104で冷却されるので
安定性が低下する。これらの事より、パイロット火炎は
従来設計よりも火炎の安定性を高める改良が必要となっ
た。この実現の具体策として空気旋回器３と、空気旋回
器３の内部に配置されるパイロットガスノズルのノズル
端面部材１２の径を大きくし、逆流渦１０４の領域と強
さを増大させる構造がある。この構造では、逆流渦１０
４が強化されるので、ノズル端面部材１２が従来以上に
加熱される事になり、ノズル端面部材の効果的な冷却が
必要である。ノズル端面部材の冷却としては特開平5−1
72331 号公報において、ノズル端面部材に冷却空気孔を
設け空冷する方法や燃料ガスをノズル端面部材の内側表
面に衝突させて冷却する方法が開示されている。これら
の方法の前者については冷却空気の流れが逆流渦１０４
を弱める作用があり保炎性能の低下が問題であり、ま
た、後者については、図１に示すような低ＮＯｘ燃焼器
においてはガスタービン高出力時はパイロットバーナの
燃料が絞って運転されるので燃料ガスの衝突流が弱くな
り、十分な冷却ができにくいという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガスタービ
ン燃焼器のガスノズルの端面の効果的な冷却構造に関す
るものである。
ン燃焼器のガスノズルの端面の効果的な冷却構造に関す
るものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】ガスノズル端面部材の内
部に端面部材のほぼ中心部から放射状に延びる燃料流路
を複数設け、前記燃料流路の内周側の端部は燃料ガスの
流入口に開口し、外周側端部はお互いを連通させる集合
空間を設け、その集合空間を介して燃料ガスを噴出させ
るものである。また、同様のガスノズルにおいて、端面
部材の内部に円周方向に拡がる空間を有する二壁構造と
し、内部側壁には燃料ガスが流入する小円孔を複数設
け、前記の端面部材内に形成された空間の外周部はそれ
を取り囲む集合空間に連なり、その集合空間を介して燃
料ガスを噴出させるものである。
部に端面部材のほぼ中心部から放射状に延びる燃料流路
を複数設け、前記燃料流路の内周側の端部は燃料ガスの
流入口に開口し、外周側端部はお互いを連通させる集合
空間を設け、その集合空間を介して燃料ガスを噴出させ
るものである。また、同様のガスノズルにおいて、端面
部材の内部に円周方向に拡がる空間を有する二壁構造と
し、内部側壁には燃料ガスが流入する小円孔を複数設
け、前記の端面部材内に形成された空間の外周部はそれ
を取り囲む集合空間に連なり、その集合空間を介して燃
料ガスを噴出させるものである。
【０００５】
【作用】上記の手段を用いることにより、燃料ガスが端
面部材の内部の燃料流路を通って流れることにより端面
部材を強制対流冷却し、火炎からの加熱を防止する。ま
た、端面部材を冷却したガスはいったん集合空間に貯め
られたのち噴射されるので、燃料ガスの噴射は端面部材
内部の燃料流路を流動することによる流れのかたよりや
乱れ発生の影響を除くことができる。更に、端面部材の
内面から燃焼室側へ冷却ガスの流出がないので、保炎の
ための逆流渦を弱めたり、火炎を冷却する悪作用はな
い。本発明の第２の手段を用いることにより、端面部材
の内壁面は燃料ガスの衝突噴流と対流冷却により冷却さ
れる。燃料ガスの流入孔を火炎からの熱負荷の対応させ
て設けることにより、一層効果的な冷却が実現できる。
面部材の内部の燃料流路を通って流れることにより端面
部材を強制対流冷却し、火炎からの加熱を防止する。ま
た、端面部材を冷却したガスはいったん集合空間に貯め
られたのち噴射されるので、燃料ガスの噴射は端面部材
内部の燃料流路を流動することによる流れのかたよりや
乱れ発生の影響を除くことができる。更に、端面部材の
内面から燃焼室側へ冷却ガスの流出がないので、保炎の
ための逆流渦を弱めたり、火炎を冷却する悪作用はな
い。本発明の第２の手段を用いることにより、端面部材
の内壁面は燃料ガスの衝突噴流と対流冷却により冷却さ
れる。燃料ガスの流入孔を火炎からの熱負荷の対応させ
て設けることにより、一層効果的な冷却が実現できる。
【０００６】
【実施例】以下本発明の実施例を図を用いて説明する。
図１は本発明のガスノズルを設えた低ＮＯｘガスタービ
ン燃焼器である。各部の作用及び運転方法の概要は既に
述べた通りである。本燃焼器の特徴はパイロットバーナ
７によってその外周側に配置された予混合器２から供給
される予混合気１０５を保炎して燃焼を行うことにあ
る。更にもう一つの特徴は、ガスタービンの高出力運転
時は低ＮＯｘの達成のためにパイロットバーナ７へ供給
する拡散燃料２００は極力絞って運転されることにあ
る。これらの事により、パイロットバーナ７は空気旋回
器３の径を大きく取り、広いノズル端面部材１２とする
ことにより空気旋回器３によって誘起される逆流渦１０
４の強さとその領域を増大させ、パイロットバーナ火炎
の安定性を高めたことにある。パイロットバーナ７は外
周側に空気旋回器３を持ち、空気旋回器３から流出する
旋回空気流１０３内へ燃料を噴射する燃料ガス噴口１１
をノズル端面部材１２の外周端部に持つ構造となってい
る。ノズル端面部材１２の内部には図に示す如く中心部
から放射状に延びる燃料流路９が設けられており、ノズ
ル端面部材１２の内壁側のほぼ中心部は燃料ガス入流孔
８が開口されており、これは前記の燃料流路９に連なっ
ている。また燃料流路９の外周端部は燃料流路９を連結
してなる集合空間１０につながり、集合空間１０には、
これにつながる燃料流路のほぼ中間に相当する位置に燃
料ガス噴口１１が開口している。かかる構成において、
パイロットバーナ７へ供給された拡散燃料２００′はノ
ズル端面部材１２の中心部にあけられた燃料ガス入流孔
８より各々の燃料流路９へ流入し、ノズル端面部材の冷
却流２０１として流れ、集合空間１０にいったん貯めら
れ、燃料噴流２０２として燃焼室内へ噴射される。かか
るノズル構造とすることにより、燃焼器内部の火炎の熱
負荷に応じて冷却流の速さと冷却流路の空間配置を適切
に設定することにより、ノズル端面部材の火炎からの加
熱を防止することが可能となる。また、拡散燃料は冷却
流２０１として分割されて供給されるが、ノズル端面部
材１２の外周端において、いったん集合空間に貯められ
たのち、燃料ガス噴口１１より噴射されるので、燃料噴
流２０２は噴射角度や流量配分にバラツキはなく一様に
噴射され、安定な拡散パイロット火炎を形成する。
図１は本発明のガスノズルを設えた低ＮＯｘガスタービ
ン燃焼器である。各部の作用及び運転方法の概要は既に
述べた通りである。本燃焼器の特徴はパイロットバーナ
７によってその外周側に配置された予混合器２から供給
される予混合気１０５を保炎して燃焼を行うことにあ
る。更にもう一つの特徴は、ガスタービンの高出力運転
時は低ＮＯｘの達成のためにパイロットバーナ７へ供給
する拡散燃料２００は極力絞って運転されることにあ
る。これらの事により、パイロットバーナ７は空気旋回
器３の径を大きく取り、広いノズル端面部材１２とする
ことにより空気旋回器３によって誘起される逆流渦１０
４の強さとその領域を増大させ、パイロットバーナ火炎
の安定性を高めたことにある。パイロットバーナ７は外
周側に空気旋回器３を持ち、空気旋回器３から流出する
旋回空気流１０３内へ燃料を噴射する燃料ガス噴口１１
をノズル端面部材１２の外周端部に持つ構造となってい
る。ノズル端面部材１２の内部には図に示す如く中心部
から放射状に延びる燃料流路９が設けられており、ノズ
ル端面部材１２の内壁側のほぼ中心部は燃料ガス入流孔
８が開口されており、これは前記の燃料流路９に連なっ
ている。また燃料流路９の外周端部は燃料流路９を連結
してなる集合空間１０につながり、集合空間１０には、
これにつながる燃料流路のほぼ中間に相当する位置に燃
料ガス噴口１１が開口している。かかる構成において、
パイロットバーナ７へ供給された拡散燃料２００′はノ
ズル端面部材１２の中心部にあけられた燃料ガス入流孔
８より各々の燃料流路９へ流入し、ノズル端面部材の冷
却流２０１として流れ、集合空間１０にいったん貯めら
れ、燃料噴流２０２として燃焼室内へ噴射される。かか
るノズル構造とすることにより、燃焼器内部の火炎の熱
負荷に応じて冷却流の速さと冷却流路の空間配置を適切
に設定することにより、ノズル端面部材の火炎からの加
熱を防止することが可能となる。また、拡散燃料は冷却
流２０１として分割されて供給されるが、ノズル端面部
材１２の外周端において、いったん集合空間に貯められ
たのち、燃料ガス噴口１１より噴射されるので、燃料噴
流２０２は噴射角度や流量配分にバラツキはなく一様に
噴射され、安定な拡散パイロット火炎を形成する。
【０００７】図３，図４は本発明の他の実施例を示すも
のである。図３は、ノズル端面部材１２が二壁構造とな
っており、その中間部に燃料流路９を形成し、内周壁に
は燃料ガスが流入する小円孔１６が複数設けられてお
り、前記燃料流路９の外周端はそれらを取り囲む集合空
間１０が連なり、その集合空間を介して燃料ガス噴口１
１が設けられている。図４は図３と同じ構成であるが、
燃料流路９の外周端は連通孔１７を介して、隔壁１８に
よって形成された集合空間１０へ供給される構造となっ
ている。かかる図３，図４の構造においては、拡散燃料
は噴流としてノズル端面部材内部の燃料流路へ供給さ
れ、ノズル端面を衝突冷却するとともに燃料流路を高速
で外周側へ流れることによりノズル端面部材を効果的に
冷却する。また、図４の構造においては、集合空間１０
をより広く取ることが可能となり、燃料噴流の一様性を
高めることができる。
のである。図３は、ノズル端面部材１２が二壁構造とな
っており、その中間部に燃料流路９を形成し、内周壁に
は燃料ガスが流入する小円孔１６が複数設けられてお
り、前記燃料流路９の外周端はそれらを取り囲む集合空
間１０が連なり、その集合空間を介して燃料ガス噴口１
１が設けられている。図４は図３と同じ構成であるが、
燃料流路９の外周端は連通孔１７を介して、隔壁１８に
よって形成された集合空間１０へ供給される構造となっ
ている。かかる図３，図４の構造においては、拡散燃料
は噴流としてノズル端面部材内部の燃料流路へ供給さ
れ、ノズル端面を衝突冷却するとともに燃料流路を高速
で外周側へ流れることによりノズル端面部材を効果的に
冷却する。また、図４の構造においては、集合空間１０
をより広く取ることが可能となり、燃料噴流の一様性を
高めることができる。
【０００８】
【発明の効果】上記のようなパイロットバーナ構造とす
ることにより、ノズル端面部材の内部の燃料流路を燃料
ガスが流通するのでノズル端面部材を冷却することがで
き、これによってノズル端面部材が火炎から加熱される
ことを防止できる。また、請求項２記載の発明によれ
ば、ノズル端面を燃料ガスの衝突噴流と強制対流冷却で
冷却することができ、これによってノズル端面部材が火
炎から加熱されることを防止できる。更に、ノズル端面
を冷却した燃料ガスは、いったん燃料集合空間に貯めら
れたのち、噴射されるので、ノズル端面部材を冷却する
ことによる偏流や乱れによる燃料性能の低下を招くよう
なことはない。
ることにより、ノズル端面部材の内部の燃料流路を燃料
ガスが流通するのでノズル端面部材を冷却することがで
き、これによってノズル端面部材が火炎から加熱される
ことを防止できる。また、請求項２記載の発明によれ
ば、ノズル端面を燃料ガスの衝突噴流と強制対流冷却で
冷却することができ、これによってノズル端面部材が火
炎から加熱されることを防止できる。更に、ノズル端面
を冷却した燃料ガスは、いったん燃料集合空間に貯めら
れたのち、噴射されるので、ノズル端面部材を冷却する
ことによる偏流や乱れによる燃料性能の低下を招くよう
なことはない。
【図１】本発明のガスタービン用パイロットガスノズル
の第１の実施例を示す断面図。
の第１の実施例を示す断面図。
【図２】図１に示すガスタービン用パイロットガスノズ
ルのＡ方向の矢視図。
ルのＡ方向の矢視図。
【図３】本発明の第２の実施例を示す断面図。
【図４】本発明の第３の実施例を示す断面図。
１…燃焼器ライナ、２…予混合器、３…空気旋回器、７
…パイロットバーナ、８…燃料ガス入流孔、９…燃料流
路、１０…燃料集合空間、１１…燃料ガス噴口。
…パイロットバーナ、８…燃料ガス入流孔、９…燃料流
路、１０…燃料集合空間、１１…燃料ガス噴口。
Claims (2)
- 【請求項１】ガスタービン燃焼器ライナの上流端部に空
気旋回器を外周に持ち、その内周側よりガス噴射を行い
燃焼させるガスタービン燃焼器用パイロットバーナにお
いて、燃焼室内部に開口するガス噴口を持つノズル端面
部材の内壁側に燃料を流入させる燃料入口孔を持ち、前
記燃料入口孔に連通して半径方向に延びる複数の燃料流
路をノズル端面部材の内部に設け、前記燃料流路の外周
側端部はこれらの燃料流路を連結する集合空間につなが
り、前記集合空間を介して燃焼室内部に開口するガス噴
口をそれぞれの燃料流路のほぼ中間部となる位置に設け
ることを特徴とするガスタービン燃焼器ガスノズル。 - 【請求項２】ノズル端面部材の中心部を含む領域を内外
壁を有する中空部構造とし、前記内壁には燃料供給用の
小円孔を複数個設け、かつ、前記中空部の外周側はこれ
に連通して集合空間を形成し、前記集合空間を介して燃
焼室内部に開口するガス噴口を設けるガスタービン燃焼
器ガスノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11423395A JPH08303777A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | ガスタービン燃焼器用パイロットバーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11423395A JPH08303777A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | ガスタービン燃焼器用パイロットバーナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08303777A true JPH08303777A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14632591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11423395A Pending JPH08303777A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | ガスタービン燃焼器用パイロットバーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08303777A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234377A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン燃料ノズルを冷却するための方法及び装置 |
| JP2009047414A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | General Electric Co <Ge> | 燃料ノズル及び該燃料ノズル用の拡散チップ |
-
1995
- 1995-05-12 JP JP11423395A patent/JPH08303777A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234377A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | General Electric Co <Ge> | ガスタービン燃料ノズルを冷却するための方法及び装置 |
| JP2009047414A (ja) * | 2007-08-21 | 2009-03-05 | General Electric Co <Ge> | 燃料ノズル及び該燃料ノズル用の拡散チップ |
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