JPH08303778A - 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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- JPH08303778A JPH08303778A JP11423595A JP11423595A JPH08303778A JP H08303778 A JPH08303778 A JP H08303778A JP 11423595 A JP11423595 A JP 11423595A JP 11423595 A JP11423595 A JP 11423595A JP H08303778 A JPH08303778 A JP H08303778A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】燃料と空気５の予混合気を供給する予混器２に
おいて、予混合気流路出口部端面に通気孔１０もしくは
スリットを設け、燃焼器外周側から燃焼用空気の一部を
通気させ、よどみ流れを消滅させるか、よどみ流れ域の
温度もしくは燃料濃度を低下させる構造となっている。 【効果】燃焼器メタル温度の局所的な高温部を防止し
て、熱的強度の低下を阻止し、信頼性の向上を図る。
おいて、予混合気流路出口部端面に通気孔１０もしくは
スリットを設け、燃焼器外周側から燃焼用空気の一部を
通気させ、よどみ流れを消滅させるか、よどみ流れ域の
温度もしくは燃料濃度を低下させる構造となっている。 【効果】燃焼器メタル温度の局所的な高温部を防止し
て、熱的強度の低下を阻止し、信頼性の向上を図る。
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、予混合気流路出口の近くに発生するよどみ
流れ域に火炎の伝播による付着を防止する予混合燃焼を
行う燃焼器の構造に関する。
係り、特に、予混合気流路出口の近くに発生するよどみ
流れ域に火炎の伝播による付着を防止する予混合燃焼を
行う燃焼器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術のガスタービン燃焼器は、上流
側での燃焼室でパイロットバーナによる拡散燃焼を行
い、下流側での燃焼室ではメインバーナによる予混合燃
焼を行う二段燃焼方式である。特に、メインバーナにお
いては、予混合気流路出口の近くで流れの遅いよどみ流
れが発生するため、そこに火炎が伝播して付着しやす
く、付着した際、バーナ端部のメタル温度が局所的に高
温となり、熱的強度の低下を招きやすかった。
側での燃焼室でパイロットバーナによる拡散燃焼を行
い、下流側での燃焼室ではメインバーナによる予混合燃
焼を行う二段燃焼方式である。特に、メインバーナにお
いては、予混合気流路出口の近くで流れの遅いよどみ流
れが発生するため、そこに火炎が伝播して付着しやす
く、付着した際、バーナ端部のメタル温度が局所的に高
温となり、熱的強度の低下を招きやすかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のガスタービン燃
焼器において、メインバーナの予混合気流路出口の近く
に流れの遅いよどみ流れが発生するため、そこに保炎器
にて形成された火炎が伝播して付着した場合、バーナ端
部のメタル温度が局所的に高温となるため、熱応力の発
生に伴う強度の低下を招く。一般に、燃焼器の一部が高
温になると熱応力の発生により、クラックや割れが生じ
やすくなり、熱的強度の低下からその製品の信頼性が著
しく損われる。それ故、燃焼器は局所的な高温域の発生
を極力抑える設計が要求される。すなわち、図１は、従
来技術のガスタービン燃焼器の縦断面図を示す。図示し
ていない圧縮機から供給された燃焼用空気５は、ライナ
の外周を通過しながらパイロットバーナ１及びメインバ
ーナ９に供給される。ガスタービンの起動時には、まず
始めにパイロットバーナ１単独による拡散燃焼を行い、
その後、徐々にメインバーナ９に燃料１５を供給して着
火し、高負荷運転に入る。この時、図２に示す様に、メ
インバーナ９の予混合器２出口下流側の近くに流れの遅
いよどみ流れ８が発生し、保炎器４に形成された予混合
火炎７がそこに伝播して付着しやすく、付着した場合、
バーナ端部の温度が局所的に高温となる。
焼器において、メインバーナの予混合気流路出口の近く
に流れの遅いよどみ流れが発生するため、そこに保炎器
にて形成された火炎が伝播して付着した場合、バーナ端
部のメタル温度が局所的に高温となるため、熱応力の発
生に伴う強度の低下を招く。一般に、燃焼器の一部が高
温になると熱応力の発生により、クラックや割れが生じ
やすくなり、熱的強度の低下からその製品の信頼性が著
しく損われる。それ故、燃焼器は局所的な高温域の発生
を極力抑える設計が要求される。すなわち、図１は、従
来技術のガスタービン燃焼器の縦断面図を示す。図示し
ていない圧縮機から供給された燃焼用空気５は、ライナ
の外周を通過しながらパイロットバーナ１及びメインバ
ーナ９に供給される。ガスタービンの起動時には、まず
始めにパイロットバーナ１単独による拡散燃焼を行い、
その後、徐々にメインバーナ９に燃料１５を供給して着
火し、高負荷運転に入る。この時、図２に示す様に、メ
インバーナ９の予混合器２出口下流側の近くに流れの遅
いよどみ流れ８が発生し、保炎器４に形成された予混合
火炎７がそこに伝播して付着しやすく、付着した場合、
バーナ端部の温度が局所的に高温となる。
【０００４】本発明の目的は、メインバーナの予混合気
流路出口端面に通気孔もしくはスリットを設け、燃焼器
外周側より燃焼用空気の一部を通気させることにより、
よどみ流れを消滅させるか、もしくはよどみ流れ域の温
度又は燃料濃度の低下に伴う燃焼速度の低下により、火
炎の伝播による付着を防止し、燃焼器の局所的な高温域
を避けることによって信頼性の向上を図ることにある。
流路出口端面に通気孔もしくはスリットを設け、燃焼器
外周側より燃焼用空気の一部を通気させることにより、
よどみ流れを消滅させるか、もしくはよどみ流れ域の温
度又は燃料濃度の低下に伴う燃焼速度の低下により、火
炎の伝播による付着を防止し、燃焼器の局所的な高温域
を避けることによって信頼性の向上を図ることにある。
【０００５】
（１）パイロットバーナとメインバーナの組み合わせで
構成された低ＮＯｘガスタービン燃焼器において、メイ
ンバーナの予混合気流路出口部端面に通気孔もしくはス
リットを設け、燃焼器外周側より燃焼用空気の一部を通
気させる。
構成された低ＮＯｘガスタービン燃焼器において、メイ
ンバーナの予混合気流路出口部端面に通気孔もしくはス
リットを設け、燃焼器外周側より燃焼用空気の一部を通
気させる。
【０００６】（２）（１）において、前記メインバーナ
の予混合気流路出口部内周側をしぼり込み、その流路内
周側に通気孔もしくはスリットを設け、予混合気の一部
を通気させる。
の予混合気流路出口部内周側をしぼり込み、その流路内
周側に通気孔もしくはスリットを設け、予混合気の一部
を通気させる。
【０００７】
【作用】メインバーナに燃料と空気を供給した時、予混
合気流路出口の近くに流れの遅いよどみ流れが生じる
が、予混合気流路出口端面に通気孔もしくはスリットを
設け、燃焼器外周側から燃焼用空気の一部を通気させる
ことにより、よどみ流れを消滅させることができ、火炎
の伝播による付着を防止できる。
合気流路出口の近くに流れの遅いよどみ流れが生じる
が、予混合気流路出口端面に通気孔もしくはスリットを
設け、燃焼器外周側から燃焼用空気の一部を通気させる
ことにより、よどみ流れを消滅させることができ、火炎
の伝播による付着を防止できる。
【０００８】また、よどみ流れを完全に消滅させること
ができなくても、よどみ流れ域に空気を供給することに
より、温度及び燃料濃度が低下し、それに伴って燃焼速
度も低下することから、火炎の伝播による付着を防止で
きる。
ができなくても、よどみ流れ域に空気を供給することに
より、温度及び燃料濃度が低下し、それに伴って燃焼速
度も低下することから、火炎の伝播による付着を防止で
きる。
【０００９】
【実施例】本発明の一例を示すガスタービン燃焼器の縦
断面図を図３に示す。低ＮＯｘガスタービン燃焼器は、
拡散燃焼であるパイロットバーナ１と予混合燃焼である
メインバーナ９の組み合わせで構成されており、メイン
バーナの予混合器２の下流側には予混合火炎を安定に保
炎させる保炎器４を有している。更に、予混合器下流側
端面には通気孔１０を設け、燃焼器外周側より燃焼用空
気５の一部を通気させる。この通気孔１０より空気５を
通気させることによって、よどみ流れ８域を消滅させ、
火炎の伝播による付着を防止することによって、問題を
解決するものである。又、よどみ流れ域を完全に消滅さ
せなくても火炎の伝播を防止させられる作用について以
下に説明する。まず、予混合火炎７が安定に保炎するた
めには、保炎器４で形成される火炎の燃焼速度Ｓｕと予
混合気流速Ｖｍとが釣り合う（Ｓｕ＝Ｖｍ）ことが条件
となる。しかし、Ｓｕ＞Ｖｍの場合は火炎が上流側に伝
播しやすく、又、Ｓｕ＜Ｖｍの場合は火炎が吹き消えを
起こしやすくなることを意味している。この燃焼速度Ｓ
ｕは、圧力Ｐが一定の時、温度Ｔａと燃料濃度φに依存
され、Ｔａ，φの関数Ｓｕ＝ｆ(Ｔａ，φ)で表わされ
る。それを示したものが図５である。図５から、火炎を
保炎器４より上流側へ火炎を伝播させないためには、メ
インバーナ９の予混合器２下流側に発生するよどみ流れ
８の温度Ｔａを低下させるか、又は、燃料濃度φを低下
させるか、もしくはそのどちらも低下させるのが効果的
であることが分る。本発明は、よどみ流れ域に空気を通
気し、温度及び燃料濃度を低下させることによって燃焼
速度を遅くし、火炎の伝播を起こしにくくするものであ
る。
断面図を図３に示す。低ＮＯｘガスタービン燃焼器は、
拡散燃焼であるパイロットバーナ１と予混合燃焼である
メインバーナ９の組み合わせで構成されており、メイン
バーナの予混合器２の下流側には予混合火炎を安定に保
炎させる保炎器４を有している。更に、予混合器下流側
端面には通気孔１０を設け、燃焼器外周側より燃焼用空
気５の一部を通気させる。この通気孔１０より空気５を
通気させることによって、よどみ流れ８域を消滅させ、
火炎の伝播による付着を防止することによって、問題を
解決するものである。又、よどみ流れ域を完全に消滅さ
せなくても火炎の伝播を防止させられる作用について以
下に説明する。まず、予混合火炎７が安定に保炎するた
めには、保炎器４で形成される火炎の燃焼速度Ｓｕと予
混合気流速Ｖｍとが釣り合う（Ｓｕ＝Ｖｍ）ことが条件
となる。しかし、Ｓｕ＞Ｖｍの場合は火炎が上流側に伝
播しやすく、又、Ｓｕ＜Ｖｍの場合は火炎が吹き消えを
起こしやすくなることを意味している。この燃焼速度Ｓ
ｕは、圧力Ｐが一定の時、温度Ｔａと燃料濃度φに依存
され、Ｔａ，φの関数Ｓｕ＝ｆ(Ｔａ，φ)で表わされ
る。それを示したものが図５である。図５から、火炎を
保炎器４より上流側へ火炎を伝播させないためには、メ
インバーナ９の予混合器２下流側に発生するよどみ流れ
８の温度Ｔａを低下させるか、又は、燃料濃度φを低下
させるか、もしくはそのどちらも低下させるのが効果的
であることが分る。本発明は、よどみ流れ域に空気を通
気し、温度及び燃料濃度を低下させることによって燃焼
速度を遅くし、火炎の伝播を起こしにくくするものであ
る。
【００１０】次に、空気５を通気させる孔をスリット１
１としたものを図４に示す。
１としたものを図４に示す。
【００１１】図６，図７は本発明によるガスタービン燃
焼器の他の実施例を示す縦断面図である。この図には、
メインバーナ９の予混合器２下流側に発生するよどみ流
れ８を空気ではなく予混合気１２の一部を通気させるこ
とによって消滅させ、火炎の伝播を防止するものであ
る。そのためには予混合気１２の一部が流れ込める様、
圧力差を設けるために、予混合器出口内周側流路をしぼ
り込み１３，そこに通気孔１０もしくはスリット１１を
設ける構造となっている。
焼器の他の実施例を示す縦断面図である。この図には、
メインバーナ９の予混合器２下流側に発生するよどみ流
れ８を空気ではなく予混合気１２の一部を通気させるこ
とによって消滅させ、火炎の伝播を防止するものであ
る。そのためには予混合気１２の一部が流れ込める様、
圧力差を設けるために、予混合器出口内周側流路をしぼ
り込み１３，そこに通気孔１０もしくはスリット１１を
設ける構造となっている。
【００１２】図９は本発明によるガスタービン燃焼器の
他の実施例を示す縦断面図である。図８は、予混合気１
２を燃焼器の途中から供給するタイプのものを示してお
り、この図より、予混合気供給管１４出口の近くによど
み流れ８が発生した状況を示している。そこで図９に示
す様に、予混合気供給管１４とライナとの接続部の周囲
に通気孔１０を設け、燃焼器外周側から燃焼用空気５の
一部を通気させることにより、よどみ流れ８を消滅もし
くはよどみ流れ域内の温度又は燃料濃度を低下させ、火
炎の伝播を防ぐ。
他の実施例を示す縦断面図である。図８は、予混合気１
２を燃焼器の途中から供給するタイプのものを示してお
り、この図より、予混合気供給管１４出口の近くによど
み流れ８が発生した状況を示している。そこで図９に示
す様に、予混合気供給管１４とライナとの接続部の周囲
に通気孔１０を設け、燃焼器外周側から燃焼用空気５の
一部を通気させることにより、よどみ流れ８を消滅もし
くはよどみ流れ域内の温度又は燃料濃度を低下させ、火
炎の伝播を防ぐ。
【００１３】図１１は本発明によるガスタービン燃焼器
の他の実施例を示す縦断面図である。図１０は予混合気
形成後、急拡大流路１６を有する燃焼器に予混合気１２
を供給するタイプのものを示しており、この図より急拡
大流路の近くによどみ流れ８が発生した状況を示してい
る。そこで図１１に示す様に、予混合気流路部と急拡大
流路部との接続部の周囲に通気孔１０を設け、燃焼器外
周側から燃焼用空気の一部を通気させることにより、よ
どみ流れを消滅もしくは、よどみ流れ域内の温度又は燃
料濃度を低下させ、火炎の伝播を防止させる。
の他の実施例を示す縦断面図である。図１０は予混合気
形成後、急拡大流路１６を有する燃焼器に予混合気１２
を供給するタイプのものを示しており、この図より急拡
大流路の近くによどみ流れ８が発生した状況を示してい
る。そこで図１１に示す様に、予混合気流路部と急拡大
流路部との接続部の周囲に通気孔１０を設け、燃焼器外
周側から燃焼用空気の一部を通気させることにより、よ
どみ流れを消滅もしくは、よどみ流れ域内の温度又は燃
料濃度を低下させ、火炎の伝播を防止させる。
【００１４】図１３は本発明によるガスタービン燃焼器
の他の実施例を示す縦断面図である。図１２は燃焼器中
心部にパイロットバーナ１を、そしてその上流側に予混
合器２を有するタイプのものを示しており、図より予混
合気１２がパイロットバーナ１の壁面を通過する際に、
よどみ流れ８が発生した状況を示している。そこで図１
３に示す様に、パイロットバーナ壁の内側に通気孔１０
を設け、燃焼器外周側から燃焼用空気５の一部を通気さ
せることにより、よどみ流れを消滅もしくはよどみ流れ
域の温度又は燃料濃度を低下させ、火炎の伝播を防止さ
せる。
の他の実施例を示す縦断面図である。図１２は燃焼器中
心部にパイロットバーナ１を、そしてその上流側に予混
合器２を有するタイプのものを示しており、図より予混
合気１２がパイロットバーナ１の壁面を通過する際に、
よどみ流れ８が発生した状況を示している。そこで図１
３に示す様に、パイロットバーナ壁の内側に通気孔１０
を設け、燃焼器外周側から燃焼用空気５の一部を通気さ
せることにより、よどみ流れを消滅もしくはよどみ流れ
域の温度又は燃料濃度を低下させ、火炎の伝播を防止さ
せる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、予混合気を供給する燃
焼器において、予混合気流路出口端部に通気孔もしくは
スリットを設け、燃焼器外周側から燃焼用空気の一部を
通気させることにより、よどみ流れを消滅させるか、よ
どみ流れ域の温度もしくは燃料濃度を低下させることに
よって火炎の伝播による付着を防止し、燃焼器メタル温
度の局所的な高温部を避け、信頼性の向上が図れる。
焼器において、予混合気流路出口端部に通気孔もしくは
スリットを設け、燃焼器外周側から燃焼用空気の一部を
通気させることにより、よどみ流れを消滅させるか、よ
どみ流れ域の温度もしくは燃料濃度を低下させることに
よって火炎の伝播による付着を防止し、燃焼器メタル温
度の局所的な高温部を避け、信頼性の向上が図れる。
【図１】低ＮＯｘガスタービン燃焼器の説明図。
【図２】従来例の説明図。
【図３】通気孔による本発明の低ＮＯｘガスタービン燃
焼器の説明図。
焼器の説明図。
【図４】スリットによる本発明の低ＮＯｘガスタービン
燃焼器の説明図。
燃焼器の説明図。
【図５】温度及び燃料濃度に対する燃焼速度の関係の説
明図。
明図。
【図６】予混合器出口部内周側通路をしぼり込み通気孔
を設けたガスタービン燃焼器の説明図。
を設けたガスタービン燃焼器の説明図。
【図７】予混合器出口部内周側通路をしぼり込みスリッ
トを設けたガスタービン燃焼器の説明図。
トを設けたガスタービン燃焼器の説明図。
【図８】予混合気供給管による従来のガスタービン燃焼
器の説明図。
器の説明図。
【図９】予混合気供給管によるガスタービン燃焼器の本
発明の他の実施例の説明図。
発明の他の実施例の説明図。
【図１０】急拡大流路を有する予混合燃焼器の従来例の
説明図。
説明図。
【図１１】急拡大流路を有する予混合燃焼器の本発明の
他の実施例の説明図。
他の実施例の説明図。
【図１２】予混合器の下流側にパイロットバーナを有す
るガスタービン燃焼器の従来例の説明図。
るガスタービン燃焼器の従来例の説明図。
【図１３】予混合器の下流側にパイロットバーナを有す
るガスタービン燃焼器の本発明の他の実施例の説明図。
るガスタービン燃焼器の本発明の他の実施例の説明図。
１…パイロットバーナ、２…予混合器、４…保炎器、５
…空気、６…ライナ、７…予混合火炎、８…よどみ流
れ、９…メインバーナ、１０…通気孔。
…空気、６…ライナ、７…予混合火炎、８…よどみ流
れ、９…メインバーナ、１０…通気孔。
フロントページの続き (72)発明者 石橋 洋二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 小林 成嘉 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】燃料と空気の予混合気を供給する燃焼器に
おいて、予混合気流路出口の近くに発生するよどみ流れ
域に火炎が伝播して付着しやすい予混合気流路出口部端
面に通気孔もしくはスリットを設け、燃焼器外周側から
燃焼用空気の一部を通気させることにより、よどみ流れ
を消滅させるか、よどみ流れ域の温度もしくは燃料濃度
を低下させることにより火炎の伝播による付着を防止す
ること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、前記予混合気流路出口
部内周側をしぼり込み、流路内周側に通気孔もしくはス
リットを設け、予混合気の一部を通気させることによ
り、よどみ流れを消滅させるガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11423595A JPH08303778A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11423595A JPH08303778A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | ガスタービン燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08303778A true JPH08303778A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=14632650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11423595A Pending JPH08303778A (ja) | 1995-05-12 | 1995-05-12 | ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08303778A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001029484A1 (fr) * | 1999-10-20 | 2001-04-26 | Hitachi, Ltd. | Chambre de combustion de turbine a gaz, premelangeur pour chambres de combustion de turbine a gaz et procede de premelange pour chambres de combustion de turbine a gaz |
| US6761033B2 (en) | 2002-07-18 | 2004-07-13 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor with fuel-air pre-mixer and pre-mixing method for low NOx combustion |
| JP2012145312A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器およびガスタービン |
-
1995
- 1995-05-12 JP JP11423595A patent/JPH08303778A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001029484A1 (fr) * | 1999-10-20 | 2001-04-26 | Hitachi, Ltd. | Chambre de combustion de turbine a gaz, premelangeur pour chambres de combustion de turbine a gaz et procede de premelange pour chambres de combustion de turbine a gaz |
| US6871503B1 (en) | 1999-10-20 | 2005-03-29 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor with fuel-air pre-mixer and pre-mixing method for low nox combustion |
| US6761033B2 (en) | 2002-07-18 | 2004-07-13 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor with fuel-air pre-mixer and pre-mixing method for low NOx combustion |
| JP2012145312A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器およびガスタービン |
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