JPH0886407A - Gas turbine combustor - Google Patents

Gas turbine combustor

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Publication number
JPH0886407A
JPH0886407A JP22294994A JP22294994A JPH0886407A JP H0886407 A JPH0886407 A JP H0886407A JP 22294994 A JP22294994 A JP 22294994A JP 22294994 A JP22294994 A JP 22294994A JP H0886407 A JPH0886407 A JP H0886407A
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JP
Japan
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combustion chamber
gas
combustion
chamber
gas turbine
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Application number
JP22294994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Hamatake
久司 濱武
Shinichi Inage
真一 稲毛
Masaya Otsuka
雅哉 大塚
Shigeyoshi Kobayashi
成嘉 小林
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a gas turbine combustor with higher reliability which achieves a further lowering of NOx below the conventional type. CONSTITUTION: A combustor has a first cylindrical combustion chamber 3 formed on the downstream side of a premixer 1, a premixer 2 which comprises a plurality of premixing chambers divided in the circumferential direction of the first combustion chamber 3 and is arranged surrounding the first combustion chamber 3 and a second cylindrical combustion chamber 4 which is larger in sectional area with respect to the direction of the main stream of a combustion gas than the first combustion chamber 3 and formed on the downstream side of the first combustion chamber 3. The premixer 2 is made to communicate with the circumferential surface of the first combustion chamber 3 by a communication means while the communication means is provided with a means to make premixed gases 12 formed in the individual premixing chambers jet to the first combustion chamber 3 in such a manner as to have a swirl component in the same direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は燃焼器に係り、特に窒素
酸化物の低減に好適な電力用のガスタービン燃焼器に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustor, and more particularly to a gas turbine combustor for electric power suitable for reducing nitrogen oxides.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービン燃焼器においては、燃焼ガ
スに含まれる窒素酸化物(以下、NOxという)を低減さ
せるために、燃料と空気を予め混合し燃焼させる予混合
燃焼方式が採用されている。この予混合燃焼方式は、燃
料と空気を分離して燃焼させる拡散燃焼方式と比較し
て、燃料濃度を低くして局所的な高温領域の発生を防止
し、排ガス中に含まれるNOxの発生量を少なくできる
点で優れている。
2. Description of the Related Art A gas turbine combustor employs a premixed combustion system in which fuel and air are premixed and burned in order to reduce nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) contained in combustion gas. . Compared with the diffusion combustion method in which the fuel and air are separated and burned, this premixed combustion method reduces the fuel concentration to prevent the local high temperature region from being generated, and the amount of NOx contained in the exhaust gas. It is excellent in that it can reduce

【0003】また、排ガス中に含まれるNOxの発生量
を少なくできるガスタービン燃焼器として、燃料流量を
制御するものが知られている。
As a gas turbine combustor capable of reducing the amount of NOx contained in the exhaust gas, a gas turbine combustor which controls the fuel flow rate is known.

【0004】この燃料流量を制御する制御手段は、ガス
タービンの定格回転数(無負荷運転)まで、即ち発電機を
接続し発電可能となるガスタービンの回転数までは、予
混合器に燃料を噴出せず空気のみ供給する。その後、ガ
スタービンが定格回転数に到達し、負荷投入(発電機を
ガスタービンに接続し発電)、即ちガスタービンの負荷
上昇運転から定格負荷運転では、空気に燃料を徐々に供
給して予混合気を形成させるというものである。
The control means for controlling the fuel flow rate supplies fuel to the premixer up to the rated rotation speed (no-load operation) of the gas turbine, that is, up to the rotation speed of the gas turbine at which the generator can be connected to generate electricity. Only air is supplied without jetting. After that, when the gas turbine reaches the rated speed, the load is input (the generator is connected to the gas turbine to generate electricity), that is, from the load increase operation of the gas turbine to the rated load operation, fuel is gradually supplied to the air to perform premixing. It is the formation of Qi.

【0005】尚、排ガス中に含まれるNOxの発生量を
少なくできるガスタービン燃焼器として例えば、特開平
5−264037号に記載のものが知られている。
A gas turbine combustor capable of reducing the amount of NOx contained in exhaust gas is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
The one described in 5-264037 is known.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の技術
は、排ガス中に含まれるNOx量を低減する有効な手段
の一つである。しかし、この反面排ガス中に含まれるN
Ox量の規制は益々厳しくなる一方である。
The above-mentioned conventional technique is one of the effective means for reducing the amount of NOx contained in the exhaust gas. However, on the other hand, the N contained in the exhaust gas
Regulation of Ox amount is becoming more and more strict.

【0007】しかしながら、前述した従来の技術では、
充分なNOx低減を図るまで至っておらず、今後の大き
な課題として懸念されている。
However, in the above-mentioned conventional technique,
It has not been possible to sufficiently reduce NOx, and it is feared as a major issue in the future.

【0008】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その目的とするところは、従来のガスタービン燃焼
器よりも更にNOxの低減を図れることのできる信頼性
の高いガスタービン燃焼器と、該ガスタービン燃焼器を
用いた設備を提供するにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a highly reliable gas turbine combustor capable of further reducing NOx as compared with a conventional gas turbine combustor. , Providing equipment using the gas turbine combustor.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は以下により達
成される。尚、以下の記述において、特に断りがなけれ
ば燃焼ガスの主流方向とは燃焼器の中心軸方向を表すも
のとする。
The above objects are achieved by the following. In the following description, the main flow direction of the combustion gas means the direction of the central axis of the combustor unless otherwise specified.

【0010】上記目的を達成するために、筒状の燃焼室
の周囲に燃料と空気を混合して予混合気を作る予混合室
を形成し、該予混合気を燃焼して燃焼ガスを得るガスタ
ービン燃焼器において、前記筒状の燃焼室を取り囲むよ
うに前記予混合室を配置し、前記予混合室と前記筒状の
燃焼室とを連通する複数の連通手段を設けると共に、該
複数の連通手段を介して前記予混合室で作られた予混合
気を同一方向の旋回成分をもつように噴射させたもので
ある。
In order to achieve the above object, a premixing chamber for forming a premixed mixture by mixing fuel and air is formed around a cylindrical combustion chamber, and the premixed mixture is burned to obtain a combustion gas. In the gas turbine combustor, the premixing chamber is arranged so as to surround the tubular combustion chamber, and a plurality of communication means for communicating the premixing chamber and the tubular combustion chamber are provided, and the plurality of communication means are provided. The premixed gas produced in the premixing chamber is injected through the communicating means so as to have a swirling component in the same direction.

【0011】また、上記目的を達成するために、筒状の
燃焼室の周囲に燃料と空気を混合して予混合気を作る予
混合室を形成し、該予混合気を燃焼して燃焼ガスを得る
ガスタービン燃焼器において、前記筒状の燃焼室を取り
囲むように前記予混合室を周方向に複数配置し、各予混
合室と前記筒状の燃焼室とを連通する連通手段を設ける
と共に、該連通手段を介して前記各予混合室で作られた
予混合気を同一方向の旋回成分をもつように噴射させも
のである。
Further, in order to achieve the above object, a premixing chamber for forming a premixed mixture by mixing fuel and air is formed around a cylindrical combustion chamber, and the premixed mixture is burned to form combustion gas. In the gas turbine combustor for obtaining the above, a plurality of the premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the cylindrical combustion chamber, and a communication means for communicating each premixing chamber with the cylindrical combustion chamber is provided. , The premixed gas produced in each of the premixing chambers is injected through the communicating means so as to have a swirl component in the same direction.

【0012】また、上記目的を達成するために、筒状の
燃焼室の周囲に燃料と空気を混合して予混合気を作る予
混合室を形成し、該予混合気を燃焼して燃焼ガスを得る
ガスタービン燃焼器において、前記筒状の燃焼室を取り
囲むように前記予混合室を周方向に複数配置し、各予混
合室と前記筒状の燃焼室とを連通する連通手段を設ける
と共に、該連通手段を介して前記各予混合室で作られた
予混合気を前記筒状の燃焼室の周方向に傾けて噴射させ
たものである。
Further, in order to achieve the above object, a premixing chamber for forming a premixed mixture by mixing fuel and air is formed around a cylindrical combustion chamber, and the premixed mixture is burned to form combustion gas. In the gas turbine combustor for obtaining the above, a plurality of the premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the cylindrical combustion chamber, and a communication means for communicating each premixing chamber with the cylindrical combustion chamber is provided. The premixed gas produced in each of the premixing chambers is injected through the communicating means while being inclined in the circumferential direction of the cylindrical combustion chamber.

【0013】また、上記目的を達成するために、筒状の
燃焼室の周囲に燃料と空気を混合して予混合気を作る予
混合室を形成し、該予混合気を燃焼して燃焼ガスを得る
ガスタービン燃焼器において、前記筒状の燃焼室を取り
囲むように前記予混合室を周方向に複数配置し、各予混
合室と前記筒状の燃焼室とを連通する開口部を設け、か
つ該開口部に前記筒状の燃焼室の周方向に傾けられて構
成された構造物を設けたものである。
In order to achieve the above object, a premixing chamber for forming a premixed mixture by mixing fuel and air is formed around a cylindrical combustion chamber, and the premixed mixture is burned to form combustion gas. In the gas turbine combustor to obtain, a plurality of the premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the tubular combustion chamber, and an opening portion that connects each premixing chamber and the tubular combustion chamber is provided, In addition, a structure constructed by tilting in the circumferential direction of the cylindrical combustion chamber is provided in the opening.

【0014】また、上記目的を達成するために、筒状の
燃焼室の周囲に燃料と空気を混合して予混合気を作る予
混合室を形成し、該予混合気を燃焼して燃焼ガスを得る
ガスタービン燃焼器において、前記筒状の燃焼室を取り
囲むように前記予混合室を配置し、前記予混合室と前記
筒状の燃焼室とを連通する複数の連通管を設け、かつ該
複数の連通管を前記筒状の燃焼室の周方向に傾けたもの
である。
In order to achieve the above-mentioned object, a premixing chamber for forming a premixed mixture by mixing fuel and air is formed around a cylindrical combustion chamber, and the premixed mixture is burned to form combustion gas. In the gas turbine combustor for obtaining the above, the premixing chamber is arranged so as to surround the cylindrical combustion chamber, and a plurality of communication pipes that connect the premixing chamber and the cylindrical combustion chamber are provided, and The plurality of communication pipes are inclined in the circumferential direction of the cylindrical combustion chamber.

【0015】また、上記目的を達成するために、筒状の
第1の燃焼室の周囲に燃料と空気を混合して予混合気を
作る予混合室を形成し、該予混合気を燃焼して燃焼ガス
を得るガスタービン燃焼器において、前記筒状の第1の
燃焼室の下流側に前記燃焼ガスの主流方向に対する断面
積が前記筒状の第1の燃焼室よりも大きい筒状の第2の
燃焼室を設けると共に、前記筒状の第1の燃焼室を取り
囲むように前記予混合室を周方向に複数配置し、各予混
合室と前記筒状の燃焼室とを連通する開口部を設け、か
つ該開口部に前記筒状の第1の燃焼室の周方向に傾けら
れて構成された構造物を設けたものである。
In order to achieve the above object, a premixing chamber for forming a premixture by mixing fuel and air is formed around the cylindrical first combustion chamber, and the premixture is burned. In a gas turbine combustor for obtaining combustion gas by means of a cylindrical first combustion chamber, a downstream side of the cylindrical first combustion chamber has a cross-sectional area in the main flow direction of the combustion gas larger than that of the cylindrical first combustion chamber. Two combustion chambers are provided, and a plurality of the premixing chambers are circumferentially arranged so as to surround the cylindrical first combustion chamber, and an opening portion that connects each premixing chamber and the cylindrical combustion chamber to each other. And a structure constructed by tilting in the circumferential direction of the cylindrical first combustion chamber is provided in the opening.

【0016】また、上記目的を達成するために、筒状の
第1の燃焼室の周囲に燃料と空気を混合して予混合気を
作る予混合室を形成し、該予混合気を燃焼して燃焼ガス
を得るガスタービン燃焼器において、前記燃料と空気を
個別に噴出し拡散燃焼させるパイロットバーナーを該燃
焼器の中心部に設け、該パイロットバーナーの下流側に
前記筒状の第1の燃焼室を配置し、前記筒状の第1の燃
焼室の下流側に前記燃焼ガスの主流方向に対する断面積
が前記筒状の第1の燃焼室よりも大きい筒状の第2の燃
焼室を設けると共に、前記筒状の第1の燃焼室を取り囲
むように前記予混合室を周方向に複数配置し、各予混合
室と前記筒状の燃焼室とを連通する開口部を設け、かつ
該開口部に前記筒状の第1の燃焼室の周方向に傾けられ
て構成された構造物を設けたものである。
Further, in order to achieve the above object, a premixing chamber for forming a premixed mixture by mixing fuel and air is formed around the cylindrical first combustion chamber, and the premixed mixture is burned. In a gas turbine combustor for obtaining combustion gas by providing a pilot burner for injecting and diffusing the fuel and air separately, the pilot burner is provided in the center of the combustor, and the tubular first combustion is provided downstream of the pilot burner. A chamber, and a tubular second combustion chamber having a cross-sectional area with respect to the main flow direction of the combustion gas larger than that of the tubular first combustion chamber is provided downstream of the tubular first combustion chamber. At the same time, a plurality of the premixing chambers are circumferentially arranged so as to surround the cylindrical first combustion chamber, and an opening is provided to connect each premixing chamber and the cylindrical combustion chamber, and the opening is provided. Structure in which a portion is inclined in the circumferential direction of the cylindrical first combustion chamber In which the provided.

【0017】また、前記燃料と空気を混合して予混合気
を作る予混合室を有する予混合器を前記燃焼器の中心部
に設けると共に、前記予混合気を前記予混合器の周方向
に旋回させる旋回手段を前記予混合器の出口側に設けて
もよい。
A premixer having a premixing chamber for mixing the fuel and air to form a premixed gas is provided in the center of the combustor, and the premixed gas is provided in the circumferential direction of the premixer. Swirling means for swirling may be provided on the outlet side of the premixer.

【0018】[0018]

【作用】筒状の燃焼室を取り囲むように予混合室を配置
し、予混合室と筒状の燃焼室とを連通する複数の連通手
段を設けると共に、複数の連通手段を介して予混合室で
作られた予混合気を同一方向の旋回成分をもつように噴
射させることにより前記筒状の燃焼室内には旋回流が形
成される。
The premixing chamber is arranged so as to surround the tubular combustion chamber, and a plurality of communicating means for communicating the premixing chamber and the tubular combustion chamber are provided, and the premixing chamber is provided through the plurality of communicating means. A swirling flow is formed in the cylindrical combustion chamber by injecting the premixed gas produced in (1) so as to have a swirling component in the same direction.

【0019】また、前記旋回流は、筒状の燃焼室を取り
囲むように予混合室を周方向に複数配置し、各予混合室
と筒状の燃焼室とを連通する連通手段を設けると共に、
連通手段を介して各予混合室で作られた予混合気を同一
方向の旋回成分をもつように噴射することにより形成さ
れる。
In the swirling flow, a plurality of premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the cylindrical combustion chamber, and a communication means is provided for communicating each premixing chamber with the cylindrical combustion chamber.
It is formed by injecting the premixed gas produced in each premixing chamber via the communicating means so as to have a swirl component in the same direction.

【0020】また、前記旋回流は、筒状の燃焼室を取り
囲むように予混合室を周方向に複数配置し、各予混合室
と筒状の燃焼室とを連通する連通手段を設けると共に、
連通手段を介して各予混合室で作られた予混合気を筒状
の燃焼室の周方向に傾けて噴射することにより形成され
る。
In the swirling flow, a plurality of premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the cylindrical combustion chambers, and a communication means for communicating each premixing chamber with the cylindrical combustion chamber is provided.
It is formed by injecting the premixed gas produced in each premixing chamber through the communicating means while inclining it in the circumferential direction of the cylindrical combustion chamber.

【0021】また、前記旋回流は、筒状の燃焼室を取り
囲むように予混合室を周方向に複数配置し、各予混合室
と筒状の燃焼室とを連通する開口部を設け、かつ開口部
に筒状の燃焼室の周方向に傾けられて構成された構造物
を設けることにより形成される。
In the swirling flow, a plurality of premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the cylindrical combustion chamber, and an opening is provided to connect each premixing chamber with the cylindrical combustion chamber. It is formed by providing the opening with a structure that is inclined in the circumferential direction of the cylindrical combustion chamber.

【0022】また、前記旋回流は、筒状の燃焼室を取り
囲むように予混合室を配置し、予混合室と筒状の燃焼室
とを連通する複数の連通管を設け、かつ複数の連通管を
筒状の燃焼室の周方向に傾けることにより形成される。
In the swirling flow, a premixing chamber is arranged so as to surround a cylindrical combustion chamber, a plurality of communication pipes for connecting the premixing chamber and the cylindrical combustion chamber are provided, and a plurality of communication pipes are provided. It is formed by tilting the tube in the circumferential direction of the cylindrical combustion chamber.

【0023】このようにして形成された旋回流は、前記
筒状の燃焼室の下流側に設けられた別の筒状の燃焼室に
燃焼器の中心部に設けられたパイロットバーナーで得ら
れた燃焼気体を巻き込んで流れ込む。即ち前記筒状の燃
焼室を筒状の第1の燃焼室とすると、その下流側に設け
られ、燃焼ガスの主流方向に対する断面積が筒状の第1
の燃焼室よりも大きい筒状の第2の燃焼室に燃焼気体を
巻き込んで流れ込む。この際、筒状の第2の燃焼室の燃
焼ガスの主流方向に対する断面積が大きくなっているの
で、筒状の第2の燃焼室に流入した旋回流は、その軸方
向の流速が急激に減少され、筒状の第2の燃焼室内には
大きな循環流が形成される。この循環流は、燃焼気体と
筒状の第1の燃焼器を取り囲むように配置された予混合
室で形成された予混合気との混合気体を長く滞留させ
る。これにより、パイロット火炎の燃焼を促進できる。
即ち、パイロット火炎の未燃焼分の燃料を筒状の第2の
燃焼室にて確実に燃焼できる。
The swirling flow thus formed was obtained by a pilot burner provided in the center of the combustor in another tubular combustion chamber provided on the downstream side of the tubular combustion chamber. Combustion gas is drawn in and flows in. That is, when the tubular combustion chamber is referred to as a tubular first combustion chamber, the tubular first combustion chamber is provided downstream of the tubular first combustion chamber and has a tubular cross-sectional area in the main flow direction of the combustion gas.
The combustion gas is entrained and flows into the second combustion chamber having a cylindrical shape larger than the combustion chamber. At this time, since the cross-sectional area of the cylindrical second combustion chamber with respect to the main flow direction of the combustion gas is large, the swirling flow flowing into the cylindrical second combustion chamber has a rapid axial flow velocity. A large circulation flow is formed in the second combustion chamber, which is reduced and has a cylindrical shape. This circulation flow causes the mixed gas of the combustion gas and the premixed gas formed in the premixing chamber arranged so as to surround the cylindrical first combustor to stay for a long time. This can promote combustion of the pilot flame.
That is, the unburned fuel of the pilot flame can be reliably burned in the cylindrical second combustion chamber.

【0024】また、燃焼気体と筒状の第1の燃焼器を取
り囲むように配置された予混合室で形成された予混合気
との混合気体を長く滞留させるので、予混合室から供給
される予混合気が火炎伝播限界よりも希薄な予混合気で
も十分に反応することができ、反応熱を取り出せること
ができる。これにより、火炎伝播限界よりも希薄な予混
合気の状態でも負荷をとることができる。従って、広い
負荷帯で予混合燃焼が可能となると共に、低NOx化を
図れる。
Further, since the mixed gas of the combustion gas and the premixed gas formed in the premixing chamber arranged so as to surround the cylindrical first combustor is retained for a long time, it is supplied from the premixing chamber. Even if the premixed gas is leaner than the flame propagation limit, the premixed gas can sufficiently react and the reaction heat can be taken out. As a result, the load can be taken even in the state of the premixture leaner than the flame propagation limit. Therefore, premixed combustion can be performed in a wide load range, and NOx can be reduced.

【0025】また、上記循環流により、筒状の第2の燃
焼室に燃焼室3に形成される火炎を安定にすることがで
きる。
Further, due to the above circulation flow, the flame formed in the combustion chamber 3 in the cylindrical second combustion chamber can be stabilized.

【0026】さらに、本発明のように燃料と空気を混合
して予混合気を作る予混合室を有する予混合器を前記燃
焼器の中心部に設けると共に、予混合気を予混合器の周
方向に旋回させる旋回手段を予混合器の出口側に設ける
ことにより次の効果を得ることができる。即ち、以下の
理論的考察により説明することができる。圧力をP,密
度をρ,旋回流速をW,軸方向距離をx,半径方向距離
をr,燃焼器の半径をRとすると、旋回流場で以下の関
係が成り立つ。
Further, as in the present invention, a premixer having a premixing chamber for mixing a fuel and air to form a premixed gas is provided at the center of the combustor, and the premixed gas is supplied to the periphery of the premixer. By providing the swirling means for swirling in the direction on the outlet side of the premixer, the following effects can be obtained. That is, it can be explained by the following theoretical consideration. When the pressure is P, the density is ρ, the swirling flow velocity is W, the axial distance is x, the radial distance is r, and the radius of the combustor is R, the following relationships are established in the swirling flow field.

【0027】[0027]

【数1】 (∂P/∂x)r=0〜(∂P/∂x)r=R−∂∫(ρW2/r)dr/∂x …(1) 中心軸の圧力勾配は、遠心力の軸方向の減衰割合に比例
して増加する。中心軸の圧力勾配が大きいほど逆流流速
は増大するから、逆流流速を増大させるためには、下流
ほど遠心力が弱くなるように工夫すればよい。旋回の強
さを半径方向に一定にした場合に比べて、本発明のよう
に内周部に比べて外周部での旋回の強さを小さくした場
合には、遠心力に強く影響する内周部(r:小)での旋
回流速を軸方向に効果的に減衰させることができる。従
って、逆流流速を増大させ、火炎の安定性を向上するこ
とができる。
[Equation 1] (∂P / ∂x) r = 0 ~ (∂P / ∂x) r = R −∂∫ (ρW 2 / r) dr / ∂x (1) The central axis pressure gradient is centrifugal. It increases in proportion to the axial damping rate of the force. The backflow velocity increases as the pressure gradient of the central axis increases. Therefore, in order to increase the backflow velocity, the centrifugal force may be weakened toward the downstream side. Compared to the case where the turning strength is constant in the radial direction, when the turning strength at the outer peripheral portion is made smaller than that at the inner peripheral portion as in the present invention, the inner circumference that strongly affects the centrifugal force The swirling flow velocity in the portion (r: small) can be effectively attenuated in the axial direction. Therefore, it is possible to increase the backflow velocity and improve the stability of the flame.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0029】図1は本発明の第1の実施例である燃焼器
の断面を示す断面図、図4は図1の予混合器1の出口周
りの詳細図、図10は図1の予混合器2の出口周りを燃
焼器の中心軸方向から見た断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a cross section of a combustor which is a first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a detailed view around an outlet of the premixer 1 of FIG. 1, and FIG. 10 is a premixing of FIG. It is the sectional view which looked at the circumference of the exit of the burner 2 from the central axis direction of the combustor.

【0030】図面において、円筒状に形成されている燃
焼器はその中心部分に第1の予混合器1を配置してい
る。第1の予混合器1はその入口側に燃料9を噴射する
複数の燃料ノズル5と、その出口側まで伸び第1の予混
合器1の出口側に燃料9を噴射する燃料ノズル7(パイ
ロット用燃焼の燃料ノズル)とを備えている。また、第
1の予混合器1はその出口側に予混合気11に対して旋
回を加える旋回羽根8を備えている。
In the drawing, a cylindrically formed combustor has a first premixer 1 arranged in the central portion thereof. The first premixer 1 has a plurality of fuel nozzles 5 for injecting fuel 9 at its inlet side, and a fuel nozzle 7 (pilot for extending to its outlet side and injecting fuel 9 at the outlet side of the first premixer 1). Fuel nozzle for combustion). Further, the first premixer 1 is provided with a swirl vane 8 which swirls the premixed gas 11 on the outlet side thereof.

【0031】第1の予混合器1の下流側には筒状の第1
の燃焼室3が形成され、第1の燃焼室3の周囲には第1
の燃焼室3の周方向に区分された複数の予混合室が第1
の燃焼室3を取り囲むように配置され第2の予混合器2
を形成している。第2の予混合器2は第1の燃焼室3の
周面上と連通手段により連通し、かつ、この連通手段に
各予混合室で形成された予混合気12を同一方向の旋回
成分をもつように第1の燃焼室3に噴射させる手段を備
えている。本実施例においては、上記連通手段として、
第1の燃焼室3の周面上に開口する開口部(第2の予混
合器2の出口)を形成し、かつ、この開口部には第1の
燃焼室3の周方向に所定の仰角をもって傾けられたほぼ
三角形の形をした羽根状の構造物6を備えている。
On the downstream side of the first premixer 1, a cylindrical first
Of the first combustion chamber 3 is formed around the first combustion chamber 3.
A plurality of premixing chambers divided in the circumferential direction of the combustion chamber 3 of
The second premixer 2 arranged so as to surround the combustion chamber 3 of the
Is formed. The second premixer 2 communicates with the peripheral surface of the first combustion chamber 3 by a communicating means, and the premixed gas 12 formed in each premixing chamber is connected to this communicating means with a swirling component in the same direction. It also has means for injecting it into the first combustion chamber 3. In this embodiment, as the communication means,
An opening (an outlet of the second premixer 2) that opens on the circumferential surface of the first combustion chamber 3 is formed, and a predetermined elevation angle in the circumferential direction of the first combustion chamber 3 is formed in this opening. It is provided with a blade-shaped structure 6 having a substantially triangular shape inclined with respect to.

【0032】また、第2の予混合器2はその入口側に供
給された空気10が、各予混合室内において乱流となる
ように、その入口を第2の予混合器2の長手方向に対し
てほぼ直角に形成している。尚、本実施例においては、
乱流を発生させる手段として上記構成を採用したが、こ
れに限定されるものではなく、予混合器5aの入口側に
旋回羽を設けたり、またその入口にスリット部分を形成
してもよいだろう。
Further, the second premixer 2 has its inlet in the longitudinal direction of the second premixer 2 so that the air 10 supplied to the inlet side becomes a turbulent flow in each premixing chamber. It is formed almost at a right angle. In this example,
Although the above-mentioned configuration is adopted as the means for generating the turbulent flow, it is not limited to this, and a swirl vane may be provided on the inlet side of the premixer 5a, or a slit portion may be formed at the inlet. Let's do it.

【0033】第1の燃焼室3の下流側には、第1の燃焼
室3よりも燃焼ガスの主流方向に対する断面積を大きく
した筒状の第2の燃焼室4が形成されている。ここで、
第2の燃焼室4が第1の燃焼室3よりも燃焼ガスの主流
方向に対する断面積を大きくしているのは、第1の燃焼
室3から第2の燃焼室4へ流入する燃焼ガスの流速を減
少させるために上記の如くしたものであり、図示から明
らかのように、第1の燃焼室3と第2の燃焼室4との境
目が、第1の燃焼室3から第2の燃焼室4に下がる段差
が形成されているのがわかるであろう。
On the downstream side of the first combustion chamber 3, a cylindrical second combustion chamber 4 having a larger cross-sectional area in the main flow direction of the combustion gas than the first combustion chamber 3 is formed. here,
The cross-sectional area of the second combustion chamber 4 in the main flow direction of the combustion gas is larger than that of the first combustion chamber 3 because the combustion gas flowing from the first combustion chamber 3 into the second combustion chamber 4 is As described above in order to reduce the flow velocity, as is clear from the figure, the boundary between the first combustion chamber 3 and the second combustion chamber 4 is the second combustion chamber 3 to the second combustion chamber 3. It can be seen that the chamber 4 has a step down.

【0034】尚、本実施例においては、筒状に形成され
た第1の燃焼室3及び第2の燃焼室4の形(断面の形)
としては種々な形のものがあるが、本実施例において、
後述する作用を達成するための形としては、特に円形の
ものが好ましい。また、第1の燃焼室3の周面上に形成
された開口部に備えられた所定の仰角をもって傾けられ
た構造物6はほぼ三角形の形をした羽根状のものである
が、これに限定されるものではなく、各予混合室から排
出された予混合気12を同一方向の旋回成分をもつよう
に第1の燃焼室3に噴射させるもであればよい。
In this embodiment, the shapes of the first combustion chamber 3 and the second combustion chamber 4 formed in a tubular shape (the shape of the cross section)
There are various shapes, but in this embodiment,
As a shape for achieving the operation described later, a circular shape is particularly preferable. Further, the structure 6 provided in the opening formed on the peripheral surface of the first combustion chamber 3 and inclined with a predetermined elevation angle is a blade having a substantially triangular shape, but is not limited to this. Instead, the premixed gas 12 discharged from each premixing chamber may be injected into the first combustion chamber 3 so as to have a swirl component in the same direction.

【0035】本実施例の燃焼器は以上のように構成され
ており、次に、その動作について詳細に説明する。
The combustor of this embodiment is constructed as described above, and its operation will be described in detail below.

【0036】第1の予混合器1の入口側に供給された空
気10と複数の燃料ノズル5から噴出された燃料9と
は、第1の予混合器1内におて拡散により予混合気11
を形成しながら、第1の予混合器1の出口側に向かって
流れ、旋回羽根8を介して第1の燃焼室3へ排出し予混
合火炎13を形成する。この際、予混合気11には、旋
回羽根8により第1の予混合器1の周方向に強い旋回が
加えられ旋回流を形成する。この時、予混合火炎13の
燃焼により得られた高温の既燃気体14は、旋回羽根8
により形成された旋回流の作用により予混合火炎13の
中心軸近傍に逆領域を形成し、予混合火炎13の中心軸
近傍の淀み領域を縮小する。これにより、予混合火炎1
3の中心軸近傍に発生する循環流を安定にすることがで
きる。従って、予混合火炎13の吹き消えを防止し、予
混合火炎13を安定にすることができる。また、予混合
火炎13の中心軸近傍に発生する循環流を安定にするこ
とができるので、火炎の揺らぎに伴う振動を低減でき
る。
The air 10 supplied to the inlet side of the first premixer 1 and the fuel 9 ejected from the plurality of fuel nozzles 5 are diffused in the first premixer 1 by premixing. 11
While flowing toward the outlet side of the first premixer 1 and is discharged to the first combustion chamber 3 via the swirl vanes 8 to form the premix flame 13. At this time, a strong swirl is applied to the premixed gas 11 by the swirl vanes 8 in the circumferential direction of the first premixer 1 to form a swirl flow. At this time, the high temperature burned gas 14 obtained by the combustion of the premixed flame 13 is the swirling blade 8
Due to the action of the swirling flow formed by, an inverse region is formed near the central axis of the premixed flame 13, and the stagnation region near the central axis of the premixed flame 13 is reduced. This allows premixed flame 1
The circulating flow generated near the central axis of 3 can be stabilized. Therefore, it is possible to prevent the premixed flame 13 from being blown out and to stabilize the premixed flame 13. Further, since the circulation flow generated near the central axis of the premixed flame 13 can be stabilized, the vibration associated with the fluctuation of the flame can be reduced.

【0037】燃料ノズル7からは燃料9が第1の予混合
器1の出口側に噴射される。燃料9は予混合火炎13の
燃焼より得られた高温の既燃気体と反応し、燃焼し、予
混合火炎13の内側に拡散火炎107を形成する。これ
により、予混合火炎13を更に安定化することができ
る。
Fuel 9 is injected from the fuel nozzle 7 to the outlet side of the first premixer 1. The fuel 9 reacts with the high-temperature burned gas obtained by the combustion of the premixed flame 13 and burns to form a diffusion flame 107 inside the premixed flame 13. Thereby, the premix flame 13 can be further stabilized.

【0038】尚、本実施例は、パイロット燃焼のために
燃料ノズル7を通して燃料9を供給するものにも有効で
あるが、パイロット燃焼を併用した方が、火炎の安定性
が良く希薄燃料での燃焼が可能であるためNOxを低減
することができる。
The present embodiment is also effective for supplying the fuel 9 through the fuel nozzle 7 for pilot combustion, but when pilot combustion is used together, flame stability is better and lean fuel is used. Since combustion is possible, NOx can be reduced.

【0039】一方、第2の予混合器2の各予混合室には
その入口側から空気10が供給され、燃料ノズル5から
噴射された燃料と混合し予混合気を形成する。この際、
空気10は、予混合室の入口が第2の予混合器2の長手
方向に対してほぼ直角に形成されているので乱流とな
り、燃料9との混合を促進する。各予混合室で形成され
た予混合気12は、予混合室の出口側に向かって流れ、
第1の燃焼室3の周面上に形成された連通手段、即ち開
口部を介して第1の燃焼室3に排出される。この際、各
予混合室で形成された予混合気12は、開口部に備えら
れた第1の燃焼室3の周方向に所定の仰角をもって傾け
られたほぼ三角形の形をした羽根状の構造物6により、
第1の燃焼室3の周方向に傾けられ噴射される。即ち各
予混合室で形成された予混合気12は、同一方向の旋回
成分をもつように噴射され、これにより、第1の燃焼室
3内には、大きな旋回流16が形成される。旋回流16
は、第1の予混合器1で得られた燃焼気体を巻き込ん
で、第1の燃焼室3の下流側に形成された第2の燃焼室
4に流入する。
On the other hand, each premix chamber of the second premixer 2 is supplied with air 10 from its inlet side and mixes with the fuel injected from the fuel nozzle 5 to form a premixture. On this occasion,
The air 10 becomes a turbulent flow because the inlet of the premix chamber is formed substantially at right angles to the longitudinal direction of the second premixer 2, and promotes mixing with the fuel 9. The premixed gas 12 formed in each premixing chamber flows toward the outlet side of the premixing chamber,
The gas is discharged into the first combustion chamber 3 through the communication means, that is, the opening, formed on the peripheral surface of the first combustion chamber 3. At this time, the premixed gas 12 formed in each of the premixing chambers has a substantially triangular blade-like structure inclined at a predetermined elevation angle in the circumferential direction of the first combustion chamber 3 provided in the opening. By item 6,
The fuel is injected while being inclined in the circumferential direction of the first combustion chamber 3. That is, the premixed gas 12 formed in each premixing chamber is injected so as to have a swirling component in the same direction, whereby a large swirling flow 16 is formed in the first combustion chamber 3. Swirling flow 16
Is entrained in the combustion gas obtained in the first premixer 1 and flows into the second combustion chamber 4 formed on the downstream side of the first combustion chamber 3.

【0040】ここで、第2の燃焼室4は第1の燃焼室3
よりも燃焼ガスの主流方向に対する断面積を大きくなっ
ているので、第2の燃焼室4に流入した旋回流16は、
その回転軸方向の流速が急激に減少され、第2の燃焼室
4内には大きな循環流17が形成される。本実施例にお
いては、第2の燃焼室4内に形成された循環流17によ
り、予混合火炎13の燃焼で得られた高温の燃焼ガスと
予混合気12との混合気体を長く滞留させる。
Here, the second combustion chamber 4 is the first combustion chamber 3
Since the cross-sectional area of the combustion gas in the main flow direction is larger than that of the combustion gas, the swirling flow 16 flowing into the second combustion chamber 4 is
The flow velocity in the rotation axis direction is sharply reduced, and a large circulation flow 17 is formed in the second combustion chamber 4. In the present embodiment, the circulation flow 17 formed in the second combustion chamber 4 causes the mixed gas of the high temperature combustion gas obtained by the combustion of the premixed flame 13 and the premixed gas 12 to stay for a long time.

【0041】以上、本実施例の燃焼器の構成及び動作に
ついて詳細に述べたが、本実施例の燃焼器は、次に述べ
る運転方法に基づいて運転される。
The configuration and operation of the combustor of this embodiment have been described above in detail. The combustor of this embodiment is operated according to the operation method described below.

【0042】まず、第1の予混合器1の運転方法につい
て図18を併用して説明する。図19は縦軸にNOx量
(ppm)、横軸に予混合気の燃空比をとり、大気圧におけ
る予混合気の燃空比に対するNOxの排出量を実験によ
り求めた特性図である。ここで、曲線28は、燃料ノズ
ル7(パイロット燃焼用の燃料ノズル)から燃料を噴出
しない場合の予混合気の燃空比に対するNOxの排出
量、曲線27は、燃料ノズル7(パイロット燃焼用の燃
料ノズル)から燃料を噴出した場合の予混合気の燃空比
に対するNOxの排出量を示している。
First, a method of operating the first premixer 1 will be described with reference to FIG. FIG. 19 shows the NOx amount on the vertical axis
(ppm), the fuel-air ratio of the premixed gas is plotted on the horizontal axis, and the NOx emission amount with respect to the fuel-air ratio of the premixed fuel at atmospheric pressure is a characteristic diagram obtained by experiments. Here, the curve 28 is the NOx emission amount with respect to the fuel-air ratio of the premixed gas when fuel is not jetted from the fuel nozzle 7 (fuel nozzle for pilot combustion), and the curve 27 is the fuel nozzle 7 (for pilot combustion). 2 shows the NOx emission amount with respect to the fuel-air ratio of the premixed gas when fuel is ejected from the fuel nozzle).

【0043】特性図において、両曲線を比較すると、燃
料ノズル7から燃料を噴出しない場合(曲線28)に比
べて、燃料ノズル7から燃料を噴出した場合(曲線2
7)の方が、燃空比のより小さい予混合気のところまで
燃焼させる事ができることがわかる。従って、この特性
図の関係から、第1の予混合器1は次のように運転され
る。尚、本実施例の説明においては、燃焼ガスに含まれ
るNOx量の制限値(点線)を20ppm(16%酸素換
言)としている。
In the characteristic diagram, when the two curves are compared, the case where fuel is ejected from the fuel nozzle 7 (curve 2) is compared with the case where fuel is not ejected from the fuel nozzle 7 (curve 28).
It can be seen that in 7), it is possible to burn up to a premixed gas with a smaller fuel-air ratio. Therefore, from the relationship of this characteristic diagram, the first premixer 1 is operated as follows. In the description of this embodiment, the limit value (dotted line) of the NOx amount contained in the combustion gas is 20 ppm (16% oxygen paraphrase).

【0044】初め(予混合気の燃空比が低い)のうち
は、燃料ノズル7から燃料を噴出して予混合気11を燃
焼し、NOxの排出量が前記制限値なった或いは制限値
近く(予混合気の燃空比が高く)なったら、燃料ノズル
7から燃料を噴出するのをやめて予混合気11のみを燃
焼する。即ち、図示したABCD(太線)に沿って第1
の予混合器1を運転する。これにより、第1の予混合器
1は、予混合気の燃空比が点aから点cの間で運転でき
ることとなり、点bから点cの間(燃料ノズル7を噴射
しない場合)の運転に比べて、広い負荷帯での運転をす
ることができる。尚、この運転方法は、ガスタービンの
負荷運転時のみ有効なものではなく、ガスタービンの起
動時にも有効な運転方法である。
At the beginning (the fuel-air ratio of the premixed gas is low), fuel is jetted from the fuel nozzle 7 to burn the premixed gas 11, and the amount of NOx discharged reaches or is close to the limit value. When the fuel-air ratio of the premixed air becomes high, the injection of fuel from the fuel nozzle 7 is stopped and only the premixed air 11 is burned. That is, the first along the illustrated ABCD (thick line)
The premixer 1 is operated. As a result, the first premixer 1 can be operated from the point a to the point c when the fuel-air ratio of the premixed gas is from the point a to the point c (when the fuel nozzle 7 is not injected). Compared with, it can be operated in a wider load range. It should be noted that this operating method is not only effective during load operation of the gas turbine, but also effective when starting the gas turbine.

【0045】一方、第2の予混合器2は、初め、ガスタ
ービンの定格回転数(無負荷運転)まで、即ち発電機を
接続し発電可能となるガスタービンの回転数まで、燃料
ノズル5から燃料を噴出せずに、空気10のみを第1の
燃焼室3の周面上に形成された各予混合室の開口部を介
して第1の燃焼室3へ排出する。前述したように、各予
混合室の開口部には予混合室で形成された予混合気12
が同一方向の旋回成分をもつように、第1の燃焼室3の
周方向に所定の仰角をもって傾けられたほぼ三角形の形
をした羽根状の構造物6が備えられているので、第1の
燃焼室3内には空気10による旋回流16が形成され、
旋回流16は予混合火炎13を巻き込んで第1の燃焼室
3の下流側に形成された第2の燃焼室4に流入する。
On the other hand, the second premixer 2 starts from the fuel nozzle 5 up to the rated rotational speed of the gas turbine (no-load operation), that is, up to the rotational speed of the gas turbine capable of generating power by connecting the generator. Only the air 10 is discharged to the first combustion chamber 3 through the opening of each premixing chamber formed on the peripheral surface of the first combustion chamber 3 without ejecting fuel. As described above, the premixed gas formed in the premixing chamber 12 is formed in the opening of each premixing chamber.
Is provided with a vane-shaped structure 6 having a substantially triangular shape inclined at a predetermined elevation angle in the circumferential direction of the first combustion chamber 3 so that the components have swirling components in the same direction. A swirling flow 16 of air 10 is formed in the combustion chamber 3,
The swirling flow 16 entrains the premixed flame 13 and flows into the second combustion chamber 4 formed on the downstream side of the first combustion chamber 3.

【0046】ここで、第1の燃焼室3の下流側に形成さ
れた第2の燃焼室4は、前述したように、燃焼ガスの主
流方向に対する断面積が第1の燃焼室3よりも大きく形
成されているので、第2の燃焼室4に流入した旋回流1
6は、その軸方向の流速が急激に減少され第2の燃焼室
4内には大きな循環流17が形成される。これにより、
第2の燃焼室4には、第1の予混合器1で得られた燃焼
気体と第2の予混合器2から排出された空気10との混
合気体が長く滞留し、予混合火炎14の完全燃焼を促進
する。即ち、予混合火炎14の未燃焼分の燃料を第2の
燃焼室4にて確実に燃焼できる。
As described above, the second combustion chamber 4 formed on the downstream side of the first combustion chamber 3 has a larger cross-sectional area in the main flow direction of the combustion gas than that of the first combustion chamber 3. Since it is formed, the swirl flow 1 that has flowed into the second combustion chamber 4
6, the flow velocity in the axial direction is sharply reduced, and a large circulation flow 17 is formed in the second combustion chamber 4. This allows
In the second combustion chamber 4, the mixed gas of the combustion gas obtained in the first premixer 1 and the air 10 discharged from the second premixer 2 stays for a long time, and the premixed flame 14 Promotes complete combustion. That is, the unburned fuel of the premixed flame 14 can be reliably burned in the second combustion chamber 4.

【0047】ガスタービンが定格回転数に到達し、負荷
投入(発電機をガスタービンに接続し発電)した後、即
ちガスタービンの負荷上昇運転から定格負荷運転では、
各予混合室に燃料ノズル5から燃焼9を噴射し、各予混
合室の入口側から供給された空気10と混合させ予混合
気12を形成する。形成された予混合気12は第1の燃
焼室3の周面上に形成された各予混合室の開口部から第
1の燃焼室3へ排出される。この際、予混合気12は開
口部に備えられた器5aの出口に配設された羽根12を
介して燃焼室2へ排出される。前述したように、各予混
合室の開口部には予混合室で形成された予混合気12が
同一方向の旋回成分をもつように、第1の燃焼室3の周
方向に所定の仰角をもって傾けられたほぼ三角形の形を
した羽根状の構造物6が備えられているので、第1の燃
焼室3内には予混合気12による旋回流16が形成さ
れ、旋回流16は第1の予混合器1で得られた燃焼気体
を巻き込んで第1の燃焼室3の下流側に形成された第2
の燃焼室4に流入する。
After the gas turbine reaches the rated speed and the load is applied (the generator is connected to the gas turbine to generate electricity), that is, from the load increasing operation to the rated load operation of the gas turbine,
Combustion 9 is injected into each premixing chamber from the fuel nozzle 5 and mixed with air 10 supplied from the inlet side of each premixing chamber to form a premixed gas 12. The formed premixed gas 12 is discharged into the first combustion chamber 3 from the opening of each premixing chamber formed on the peripheral surface of the first combustion chamber 3. At this time, the premixed gas 12 is discharged into the combustion chamber 2 via the blades 12 arranged at the outlet of the vessel 5a provided at the opening. As described above, the premixed gas 12 formed in the premixing chamber has a predetermined elevation angle in the circumferential direction of the first combustion chamber 3 so that the premixed gas 12 formed in the premixing chamber has a swirling component in the same direction. Since the inclined vane-shaped structure 6 having a substantially triangular shape is provided, the swirl flow 16 due to the premixed gas 12 is formed in the first combustion chamber 3, and the swirl flow 16 is The second gas formed in the downstream side of the first combustion chamber 3 by entraining the combustion gas obtained in the premixer 1
Flows into the combustion chamber 4.

【0048】ここで、第1の燃焼室3の下流側に形成さ
れた第2の燃焼室4は、前述したように、燃焼ガスの主
流方向に対する断面積が第1の燃焼室3よりも大きく形
成されているので、第2の燃焼室4に流入した旋回流1
6は、その軸方向の流速が急激に減少され第2の燃焼室
4内には大きな循環流17が形成される。これにより、
第2の燃焼室4には、第1の予混合器1で得られた燃焼
気体と第2の予混合器2から排出された予混合気12と
の混合気体が長く滞留する。これにより、第2の予混合
器2から供給される予混合気12が火炎伝播限界よりも
希薄な予混合気(この場合燃料が希薄)でも十分に反応
し反応熱を取り出せる、即ち緩慢燃焼を行うことがで
き、このような状態においても負荷をとることができ
る。従って、予混合燃焼(燃焼器の運転)を広い負荷帯
ですることができ、希薄な燃料によりNOxの排出量を
低減することができる。また、第2の燃焼室4に形成さ
れる循環流17により、火炎を安定にすることができ
る。
As described above, the second combustion chamber 4 formed on the downstream side of the first combustion chamber 3 has a larger cross-sectional area in the main flow direction of the combustion gas than that of the first combustion chamber 3. Since it is formed, the swirl flow 1 that has flowed into the second combustion chamber 4
6, the flow velocity in the axial direction is sharply reduced, and a large circulation flow 17 is formed in the second combustion chamber 4. This allows
The mixed gas of the combustion gas obtained in the first premixer 1 and the premixed gas 12 discharged from the second premixer 2 stays in the second combustion chamber 4 for a long time. As a result, even if the premixed gas 12 supplied from the second premixer 2 is leaner than the flame propagation limit (in this case, the fuel is lean), the reaction heat can be sufficiently taken out, that is, the slow combustion can be performed. It can be performed, and a load can be taken even in such a state. Therefore, premixed combustion (combustor operation) can be performed in a wide load range, and the amount of NOx emission can be reduced by lean fuel. Further, the flame can be stabilized by the circulation flow 17 formed in the second combustion chamber 4.

【0049】また、本実施例によれば、空気流路の幅に
よって決定される空気流量に見合った燃料制御が行える
ので、予混合器の入口に設けられ予混合器の入口に供給
される空気量を調整する調整手段を有するガスタービン
燃焼器にも適用可能である。これによると、逆火や火炎
の吹き飛びを発生しないようにするため用いられてきた
高精度な空気流量幅の制御が不必要となり、制御系をシ
ンプルなものとすることができる。
Further, according to the present embodiment, the fuel control can be performed in accordance with the air flow rate determined by the width of the air flow path, so that the air provided at the inlet of the premixer and supplied to the inlet of the premixer can be controlled. It can also be applied to a gas turbine combustor having adjusting means for adjusting the amount. This eliminates the need for highly accurate control of the air flow width, which has been used to prevent backfire and blowout of flames, and makes the control system simple.

【0050】また、通常1〜14缶程度設置されている
ガスタービン燃焼器に供給される空気量を、各燃焼器ご
とに行うことがなくなるので、ガスタービン燃焼器の運
用性を向上させることができる。
Further, since the amount of air supplied to the gas turbine combustor, which is usually installed in about 1 to 14 cans, is not required for each combustor, the operability of the gas turbine combustor can be improved. it can.

【0051】本発明の第2の実施例について図2を用い
て詳細に説明する。図2は図1同様燃焼器の断面を示す
断面図である。円筒状に形成された燃焼器はその中心部
分に燃料を噴射する噴射孔と、空気10を取入れる取入
口とを有し、該取入口を介して取入れた空気10に、前
記噴射口から燃料を噴射し拡散燃焼させるパイロットバ
ーナー18を備え、パイロットバーナー18の周囲に
は、その上流側に複数の燃料ノズル5を備えてなる予混
合室が形成されている。
The second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 is a sectional view showing a section of the combustor as in FIG. The combustor formed in a cylindrical shape has an injection hole for injecting fuel in the central portion thereof, and an intake port for taking in the air 10. The air 10 taken in through the intake port causes the fuel to be injected from the injection port. A pre-mixing chamber is provided around the pilot burner 18, which is provided with a plurality of fuel nozzles 5 on the upstream side thereof.

【0052】また、前例と同様に、第1の燃焼室3の周
囲には第1の燃焼室3の周方向に区分された複数の予混
合室が第1の燃焼室3を取り囲むように配置され第2の
予混合器2を形成すると共に、各予混合室と第1の燃焼
室3の周面上とを連通手段(開口部)により連通し、か
つ、この連通手段に各予混合室で形成された予混合気1
2を同一方向の旋回成分をもつように第1の燃焼室3に
噴射させる手段(第1の燃焼室3の周方向に所定の仰角
をもって傾けられたほぼ三角形の形をした羽根状の構造
物6)を備えている。また、第1の燃焼室3の下流側に
は、第1の燃焼室3よりも燃焼ガスの流れ方向に対する
断面積を大きくした筒状の第2の燃焼室4が形成されて
おり、燃焼ガスの流れ方向に対する断面積が第1の燃焼
室3よりも大きく形成されている。尚、本実施例の燃焼
器の他の部分、動作及び運転方法については第1の実施
例と同様であるので、その説明を省略する。
Further, as in the previous example, a plurality of premixing chambers divided in the circumferential direction of the first combustion chamber 3 are arranged around the first combustion chamber 3 so as to surround the first combustion chamber 3. The second premixer 2 is formed, and each premixing chamber and the circumferential surface of the first combustion chamber 3 are communicated with each other by a communicating means (opening), and each premixing chamber is connected to this communicating means. Premixture 1 formed by
Means for injecting 2 into the first combustion chamber 3 so as to have a swirling component in the same direction (a vane-shaped structure having a substantially triangular shape inclined at a predetermined elevation angle in the circumferential direction of the first combustion chamber 3) 6) is provided. Further, on the downstream side of the first combustion chamber 3, a cylindrical second combustion chamber 4 having a larger cross-sectional area in the flow direction of the combustion gas than that of the first combustion chamber 3 is formed. The cross-sectional area with respect to the flow direction is larger than that of the first combustion chamber 3. The other parts, operation and operating method of the combustor of this embodiment are the same as those of the first embodiment, and therefore their explanations are omitted.

【0053】本実施例によれば、ガスタービンの定格回
転数(無負荷運転)まで、即ち発電機を接続し発電可能
となるガスタービンの回転数までは、空気10の旋回流
16がパイロットバーナー18で得られた燃焼気体を巻
き込んで第2の燃焼室4に流入する。これにより、パイ
ロット火炎の燃焼で得られた高温の燃焼ガスと第2の予
混合器2から排出された空気10との混合気体が長く滞
留し、パイロット火炎の完全燃焼を促進する。即ち、パ
イロット火炎の未燃焼分の燃料を第2の燃焼室4にて確
実に燃焼できる。
According to the present embodiment, the swirling flow 16 of the air 10 is kept in the pilot burner up to the rated rotational speed of the gas turbine (no-load operation), that is, up to the rotational speed of the gas turbine at which the generator can be connected to generate electric power. The combustion gas obtained in 18 is entrained and flows into the second combustion chamber 4. As a result, the mixed gas of the high-temperature combustion gas obtained by the combustion of the pilot flame and the air 10 discharged from the second premixer 2 stays for a long time and promotes complete combustion of the pilot flame. That is, the unburned fuel of the pilot flame can be reliably burned in the second combustion chamber 4.

【0054】ガスタービンが定格回転数に到達し、負荷
投入(発電機をガスタービンに接続し発電)した後、即
ちガスタービンの負荷上昇運転から定格負荷運転では、
第1の燃焼室3内には予混合気12による旋回流16が
形成され、旋回流16はパイロットバーナー18で得ら
れた燃焼気体を巻き込んで第1の燃焼室3の下流側に形
成された第2の燃焼室4に流入し、パイロットバーナー
18で得られた燃焼気体と第2の予混合器2から排出さ
れた予混合気12との混合気体が長く滞留する。これに
より、第2の予混合器2から供給される予混合気12が
火炎伝播限界よりも希薄な予混合気(この場合燃料が希
薄)でも十分に反応し反応熱を取り出せる、即ち緩慢燃
焼を行うことができ、このような状態においても負荷を
とることができる。従って、予混合燃焼(燃焼器の運転)
を広い負荷帯ですることができ、希薄な燃料によりNO
xの排出量を低減することができる。また、第2の燃焼
室4に形成される循環流17により、火炎を安定にする
ことができる。
After the gas turbine reaches the rated speed and the load is applied (the generator is connected to the gas turbine to generate electricity), that is, from the load increasing operation to the rated load operation of the gas turbine,
A swirl flow 16 due to the premixed gas 12 is formed in the first combustion chamber 3, and the swirl flow 16 is formed downstream of the first combustion chamber 3 by entraining the combustion gas obtained by the pilot burner 18. The mixed gas of the combustion gas obtained by the pilot burner 18 and the premixed gas 12 discharged from the second premixer 2 flows into the second combustion chamber 4 and stays there for a long time. As a result, even if the premixed gas 12 supplied from the second premixer 2 is leaner than the flame propagation limit (in this case, the fuel is lean), the reaction heat can be sufficiently taken out, that is, the slow combustion can be performed. It can be performed, and a load can be taken even in such a state. Therefore, premixed combustion (combustor operation)
Can be used in a wide load range, and NO
The emission amount of x can be reduced. Further, the flame can be stabilized by the circulation flow 17 formed in the second combustion chamber 4.

【0055】本発明の第3の実施例について図3を用い
て詳細に説明する。図3は図1同様燃焼器の断面を示す
断面図である。円筒状に形成された燃焼器はその中心部
分に第1の予混合器1を配置している。本実施例の第1
の予混合器1は、その入口側にテーパ状に形成された旋
回羽根8と、一端が旋回羽根7の中心部分に接続されそ
の中心部分から燃料9を噴射する燃料ノズル5とを備え
ている。
The third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a sectional view showing a section of the combustor as in FIG. The first premixer 1 is arranged in the central part of the combustor formed in a cylindrical shape. First of the present embodiment
The premixer 1 includes a swirl vane 8 formed in a tapered shape on the inlet side thereof, and a fuel nozzle 5 having one end connected to the central portion of the swirl vane 7 and injecting fuel 9 from the central portion. .

【0056】第1の予混合器1の入口側から旋回羽根8
を介して予混合1内に供給された空気10は、旋回羽根
8により第1の予混合器1の周方向に旋回が加えられ、
形成された旋回流は燃料ノズル5から噴射された燃料9
を混合し予混合気11を形成する。予混合気11の旋回
流は下流側に向かって進み第1の燃焼室3へ排出され
る。予混合気11の旋回流は第1の燃焼室3に排出され
た際、その回転軸方向の流速が減少されるので、第1の
燃焼室3には予混合気11の燃料で得られた高温の既燃
気体により循環流19が形成される。この循環流19は
保炎機構の役目を果たすものであり、これにより、予混
合火炎(図示せず)を安定に保持することができる。
From the inlet side of the first premixer 1 the swirl vane 8
The air 10 supplied into the premixer 1 via is swirled in the circumferential direction of the first premixer 1 by the swirl vane 8,
The formed swirl flow is the fuel 9 injected from the fuel nozzle 5.
Are mixed to form a premixed gas 11. The swirling flow of the premixed gas 11 advances toward the downstream side and is discharged to the first combustion chamber 3. When the swirling flow of the premixed gas 11 is discharged to the first combustion chamber 3, the flow velocity in the rotation axis direction is reduced, so that the first combustion chamber 3 is obtained with the fuel of the premixed gas 11. A circulating stream 19 is formed by the hot burnt gas. The circulating flow 19 serves as a flame holding mechanism, and thereby a premixed flame (not shown) can be stably held.

【0057】また、前例と同様に、第1の燃焼室3の周
囲には第1の燃焼室3の周方向に区分された複数の予混
合室が第1の燃焼室3を取り囲むように配置され第2の
予混合器2を形成すると共に、各予混合室と第1の燃焼
室3の周面上とを連通手段(開口部)により連通し、か
つ、この連通手段に各予混合室で形成された予混合気1
2を同一方向の旋回成分をもつように第1の燃焼室3に
噴射させる手段(第1の燃焼室3の周方向に所定の仰角
をもって傾けられたほぼ三角形の形をした羽根状の構造
物6)を備えている。また、第1の燃焼室3の下流側に
は、第1の燃焼室3よりも燃焼ガスの流れ方向に対する
断面積を大きくした筒状の第2の燃焼室4が形成されて
おり、燃焼ガスの主流方向に対する断面積が第1の燃焼
室3よりも大きく形成されている。尚、この他の部分、
本実施例の燃焼器の動作及び運転方法については第1の
実施例と同様であるので、その説明を省略する。
Further, as in the previous example, a plurality of premixing chambers divided in the circumferential direction of the first combustion chamber 3 are arranged around the first combustion chamber 3 so as to surround the first combustion chamber 3. The second premixer 2 is formed, and each premixing chamber and the circumferential surface of the first combustion chamber 3 are communicated with each other by a communicating means (opening), and each premixing chamber is connected to this communicating means. Premixture 1 formed by
Means for injecting 2 into the first combustion chamber 3 so as to have a swirling component in the same direction (a vane-shaped structure having a substantially triangular shape inclined at a predetermined elevation angle in the circumferential direction of the first combustion chamber 3) 6) is provided. Further, on the downstream side of the first combustion chamber 3, a cylindrical second combustion chamber 4 having a larger cross-sectional area in the flow direction of the combustion gas than that of the first combustion chamber 3 is formed. Is formed to have a cross-sectional area in the main flow direction larger than that of the first combustion chamber 3. In addition, other parts,
The operation and operating method of the combustor of this embodiment are the same as those of the first embodiment, so the description thereof will be omitted.

【0058】本実施例によれば、ガスタービンの定格回
転数(無負荷運転)まで、即ち発電機を接続し発電可能
となるガスタービンの回転数までは、空気10の旋回流
16が第1の予混合器1で得られた燃焼気体を巻き込ん
で第2の燃焼室4に流入する。これにより、第1の予混
合器で得られた燃焼気体と第2の予混合器2から排出さ
れた空気10との混合気体が長く滞留し、予混合火炎の
完全燃焼を促進する。即ち、予混合火炎の未燃焼分の燃
料を第2の燃焼室4にて確実に燃焼できる。
According to this embodiment, the swirling flow 16 of the air 10 reaches the first rotation speed up to the rated rotation speed of the gas turbine (no-load operation), that is, up to the rotation speed of the gas turbine capable of generating power by connecting the generator. The combustion gas obtained in the premixer 1 is entrained and flows into the second combustion chamber 4. As a result, the mixed gas of the combustion gas obtained in the first premixer and the air 10 discharged from the second premixer 2 stays for a long time and promotes complete combustion of the premixed flame. That is, the unburned fuel of the premixed flame can be reliably burned in the second combustion chamber 4.

【0059】ガスタービンが定格回転数に到達し、負荷
投入(発電機をガスタービンに接続し発電)した後、即
ちガスタービンの負荷上昇運転から定格負荷運転では、
第1の燃焼室3内には予混合気12による旋回流16が
形成され、旋回流16は第1の予混合器1で得られた燃
焼気体を巻き込んで第1の燃焼室3の下流側に形成され
た第2の燃焼室4に流入し、第1の予混合器1で得られ
た燃焼気体と第2の予混合器2から排出された予混合気
12との混合気体が長く滞留する。これにより、第2の
予混合器2から供給される予混合気12が火炎伝播限界
よりも希薄な予混合気(この場合燃料が希薄)でも十分
に反応し反応熱を取り出せる、即ち緩慢燃焼を行うこと
ができ、このような状態においても負荷をとることがで
きる。従って、予混合燃焼(燃焼器の運転)を広い負荷帯
ですることができ、希薄な燃料によりNOxの排出量を
低減することができる。また、第2の燃焼室4に形成さ
れる循環流17により、火炎を安定にすることができ
る。
After the gas turbine reaches the rated speed and the load is applied (the generator is connected to the gas turbine to generate electricity), that is, from the load increasing operation to the rated load operation of the gas turbine,
A swirl flow 16 is formed in the first combustion chamber 3 by the premixed gas 12. The swirl flow 16 entrains the combustion gas obtained in the first premixer 1 and is downstream of the first combustion chamber 3. Mixture gas of the combustion gas obtained in the first premixer 1 and the premixed gas 12 discharged from the second premixer 2 flows into the second combustion chamber 4 formed in To do. As a result, even if the premixed gas 12 supplied from the second premixer 2 is leaner than the flame propagation limit (in this case, the fuel is lean), the reaction heat can be sufficiently taken out, that is, the slow combustion can be performed. It can be performed, and a load can be taken even in such a state. Therefore, the premixed combustion (the operation of the combustor) can be performed in a wide load band, and the NOx emission amount can be reduced by the lean fuel. Further, the flame can be stabilized by the circulation flow 17 formed in the second combustion chamber 4.

【0060】図5乃至図9は前述した図1及び図3の他
の実施例であり、第1の予混合器1の出口周りの詳細図
を示す。
FIGS. 5 to 9 show another embodiment of the above-described FIGS. 1 and 3, and show detailed views around the outlet of the first premixer 1.

【0061】図5は燃料ノズル7(パイロット燃焼用燃
料ノズル)の他の実施例を示す詳細図である。本実施例
では、その出口の燃料噴射孔が二俣状(Y字状)に形成
されている。このように燃料ノズル7を形成すると、そ
こから噴射される燃料9が、旋回羽根8により形成され
た旋回流の旋回軸方向ではなく、旋回流に向かって噴射
される。これにより、燃料ノズル7から噴射された燃料
9は直ちに下流側に流出することなく、旋回流の旋回に
より第1の燃焼室3での滞留時間が増える。従って、未
燃焼分を減らすことができる。
FIG. 5 is a detailed view showing another embodiment of the fuel nozzle 7 (fuel nozzle for pilot combustion). In this embodiment, the fuel injection hole at the outlet is formed in a two-fold shape (Y shape). When the fuel nozzle 7 is formed in this way, the fuel 9 injected from the fuel nozzle 7 is injected not toward the swirl axis direction of the swirl flow formed by the swirl vanes 8 but toward the swirl flow. As a result, the fuel 9 injected from the fuel nozzle 7 does not immediately flow out to the downstream side, but the residence time in the first combustion chamber 3 increases due to the swirling swirling flow. Therefore, the unburned amount can be reduced.

【0062】図6は第1の予混合器1の出口側に備えた
旋回羽根8の他の実施例を示す。本実施例では旋回羽根
8をテーパ状に設けている。このようにすると、旋回流
の旋回軸近傍における旋回の強さが強くなり、予混合火
炎の中心軸近傍の淀み領域を縮小することができ、中心
軸近傍における循環流を安定にすることができる。従っ
て、火炎の吹き消えを防止し、火炎の安定性を向上する
ことができる。更に、中心軸近傍における循環流の安定
により、火炎の揺らぎに伴う振動を低減することができ
る。
FIG. 6 shows another embodiment of the swirl vane 8 provided on the outlet side of the first premixer 1. In this embodiment, the swirl vane 8 is provided in a tapered shape. By doing so, the swirl strength of the swirl flow near the swirl axis becomes stronger, the stagnation region near the central axis of the premixed flame can be reduced, and the circulating flow near the central axis can be stabilized. . Therefore, it is possible to prevent blowout of the flame and improve the stability of the flame. Further, the stability of the circulating flow near the central axis can reduce vibrations associated with fluctuations of the flame.

【0063】また、上記効果は、図7に示す二重旋回羽
根により更に向上することができる。即ち、二重旋回羽
根(内側旋回羽根7a,外側旋回羽根7b)に形成され
た旋回流は、予混合火炎の中心近傍に逆領域を形成する
が、この時、内側旋回羽根7aで形成された旋回流の軸
方向運動量に対する周方向運動量の比で表されるスワー
ル数、換言すれば、軸方向流速に対する周方向流速の比
で表される旋回の強さが、外側旋回はね7bで形成され
た旋回流よりも大きい。これにより、予混合火炎の中心
近傍に形成される逆領域が拡大される。従って、予混合
火炎の中心近傍の淀み領域を更に縮小することができる
ので上記効果を更に向上することができる。
The above effect can be further improved by the double swirl vane shown in FIG. That is, the swirling flow formed in the double swirl vanes (inner swirl vane 7a, outer swirl vane 7b) forms an inverse region near the center of the premixed flame, but at this time, it is formed by the inner swirl vane 7a. The swirl number represented by the ratio of the circumferential momentum to the axial momentum of the swirling flow, in other words, the strength of the swirl represented by the ratio of the circumferential flow velocity to the axial flow velocity, is formed by the outer swirling splashes 7b. Greater than swirling flow. As a result, the reverse region formed near the center of the premixed flame is expanded. Therefore, the stagnation region near the center of the premixed flame can be further reduced, so that the above effect can be further improved.

【0064】更に、図8に示すように、内側旋回羽根7
aをテーパ状にしたり、図9に示すように、内側旋回羽
根7aと外側旋回羽根7bの両方をテーパ状にすること
により上記効果を向上させるこができることは言うまで
もないであろう。
Further, as shown in FIG.
It goes without saying that the above effect can be improved by tapering a or by tapering both the inner swirl vane 7a and the outer swirl vane 7b as shown in FIG.

【0065】そして、図5から図9で示した実施例で
は、燃料と空気の混合を促進するので、拡散燃焼に比べ
てNOxを低減することができる。
In the embodiment shown in FIGS. 5 to 9, the mixing of fuel and air is promoted, so NOx can be reduced as compared with diffusion combustion.

【0066】図11及び図12は前述した図1乃至図3
の他の実施例であり、第2の予混合器2の出口周りを燃
焼ガスの流れ方向から見た断面図及び斜視図を示す。
11 and 12 are the same as those shown in FIGS.
It is another embodiment, and shows a cross-sectional view and a perspective view of the periphery of the outlet of the second premixer 2 as seen from the flow direction of the combustion gas.

【0067】図11において、第1の燃焼室3の周囲に
第1の燃焼室3を取り囲むように形成された第2の予混
合器2が1つの予混合室からなっている。第2の予混合
器2は第1の燃焼室3の周面上と複数の連通手段により
連通し、かつ、この複数の連通手段は予混合室で形成さ
れた予混合気12を同一方向の旋回成分をもつように第
1の燃焼室3に噴射させるために第1の燃焼室3の周方
向に所定の角度傾いている。本実施例においては、上記
連通手段として、第1の燃焼室3の周面上に連通管を接
続し、この連通管を第1の燃焼室3の周方向に所定の角
度に傾けたものである。このように第2の予混合器2を
形成すると、予混合室内で形成された予混合気12は、
前述した図10の実施例と同様に、第1の燃焼室3の周
方向に傾けられ噴射される。即ち各予混合室で形成され
た予混合気12は、同一方向の旋回成分をもつように噴
射され、これにより、第1の燃焼室3内には、大きな旋
回流16が形成される。本実施例によれば、確実に予混
合気12を同一方向の旋回成分をもつように噴射するこ
とができる。従って、燃焼器の信頼性を向上させること
ができる。また、第2の予混合器2内部を区切る必要が
なくなると共に、旋回流を発生させる構造物がいらなく
なるので燃焼器の構成をシンプルにすることができる。
In FIG. 11, the second premixer 2 formed around the first combustion chamber 3 so as to surround the first combustion chamber 3 comprises one premixing chamber. The second premixer 2 communicates with the peripheral surface of the first combustion chamber 3 by a plurality of communicating means, and the plurality of communicating means distributes the premixed gas 12 formed in the premixing chamber in the same direction. The first combustion chamber 3 is inclined by a predetermined angle in order to inject it into the first combustion chamber 3 so as to have a swirling component. In this embodiment, as the communication means, a communication pipe is connected to the peripheral surface of the first combustion chamber 3, and the communication pipe is inclined at a predetermined angle in the circumferential direction of the first combustion chamber 3. is there. When the second premixer 2 is formed in this way, the premixed gas 12 formed in the premixing chamber is
Similar to the embodiment of FIG. 10 described above, the fuel is injected while being inclined in the circumferential direction of the first combustion chamber 3. That is, the premixed gas 12 formed in each premixing chamber is injected so as to have a swirling component in the same direction, whereby a large swirling flow 16 is formed in the first combustion chamber 3. According to the present embodiment, the premixed gas 12 can be surely injected so as to have a swirl component in the same direction. Therefore, the reliability of the combustor can be improved. Further, it is not necessary to partition the inside of the second premixer 2 and a structure for generating a swirling flow is not required, so that the structure of the combustor can be simplified.

【0068】図11は前述した図10の第1の燃焼室3
の周方向に所定の仰角をもって傾けられたほぼ三角形の
形をした羽根状の構造物6の他の実施例である。本実施
例では、予混合室と第1の燃焼室3の周面上とを連通す
る連通手段(開口部)にL字状の邪魔板21を備えたも
のである。このようにすると、予混合室で形成された予
混合気12は、第1の燃焼室3の周面上とを連通する連
通手段を介して第1の燃焼室3へ噴射される。この際、
予混合気12はL字状の邪魔板21により第1の燃焼室
3の周方向に傾けられ噴射される。即ち各予混合室で形
成された予混合気12は、同一方向の旋回成分をもつよ
うに噴射され、これにより、第1の燃焼室3内には、大
きな旋回流16が形成される。従って、前述した図10
の実施例と同様の効果を得ることができる。
FIG. 11 shows the first combustion chamber 3 shown in FIG.
5 is another embodiment of the vane-shaped structure 6 having a substantially triangular shape inclined at a predetermined elevation angle in the circumferential direction. In this embodiment, an L-shaped baffle plate 21 is provided in the communication means (opening) that connects the premixing chamber and the peripheral surface of the first combustion chamber 3. In this way, the premixed gas 12 formed in the premixing chamber is injected into the first combustion chamber 3 via the communication means that communicates with the circumferential surface of the first combustion chamber 3. On this occasion,
The premixed gas 12 is injected by being inclined in the circumferential direction of the first combustion chamber 3 by the L-shaped baffle plate 21. That is, the premixed gas 12 formed in each premixing chamber is injected so as to have a swirling component in the same direction, whereby a large swirling flow 16 is formed in the first combustion chamber 3. Therefore, as shown in FIG.
It is possible to obtain the same effect as that of the embodiment.

【0069】図13は前述した図1乃至図3の他の実施
例であり、第2の予混合器2の構成を示した断面図を示
す。
FIG. 13 is a sectional view showing the structure of the second premixer 2 which is another embodiment of FIGS. 1 to 3 described above.

【0070】本実施例では、燃料ノズル5の長さを長手
方向に長くし、燃料ノズル5の先端から予混合室の出口
方向に噴射される燃料9を、燃料ノズル5の数個所の部
分から複数分散して所望の燃料9を噴射せしめるよう燃
料噴射孔が開けられている。燃焼器内部において流速の
変動等に起因する圧力変動が生じた場合、その圧力変動
は予混合器内部へ伝達される。これにより、予混合器内
部を流通する空気の流量も周期的に変化する。これに対
して、予混合器内部に燃料ノズル1箇所から噴射される
燃料は、その供給量が一定であるため、周期的に変動す
る空気量により予混合気の燃空比も周期的に変動する。
更に、この燃空比が周期的に変動するということは、予
混合気が燃焼した際に発生する圧力も周期的に変動す
る。この結果、この変動周期が燃焼器内部の固有振動数
と一致した場合、顕著な燃焼振動を発生させる。
In this embodiment, the length of the fuel nozzle 5 is increased in the longitudinal direction, and the fuel 9 injected from the tip of the fuel nozzle 5 toward the outlet of the premix chamber is supplied from several parts of the fuel nozzle 5. Fuel injection holes are formed so as to inject a desired fuel 9 in a dispersed manner. When the pressure fluctuation occurs due to the fluctuation of the flow velocity in the combustor, the pressure fluctuation is transmitted to the inside of the premixer. As a result, the flow rate of the air flowing inside the premixer also changes periodically. On the other hand, the fuel injected from one fuel nozzle into the premixer has a constant supply amount, and therefore the fuel-air ratio of the premixed air also periodically changes due to the periodically changing air amount. To do.
Further, the fact that the fuel-air ratio changes periodically means that the pressure generated when the premixed gas burns also changes periodically. As a result, when this fluctuation period matches the natural frequency inside the combustor, remarkable combustion vibration is generated.

【0071】このため、本実施例においては、燃料ノズ
ル5の長さを長手方向に長くし、燃料ノズル5の先端か
ら予混合室の出口方向に噴射される燃料9を、燃料ノズ
ル5の数個所の部分から複数分散して所望の燃料9を噴
射せしめるよう燃料噴射孔が開けたものである。このよ
うにすると、入口側から供給された空気を所定の距離を
通過させる間に燃料を数個所から分散して所望の燃料を
噴射し段々と燃空比を上げ、所望の燃空比を有する予混
合気を得ることができる。従って、瞬間的な空気流量の
変化に左右されず燃空比を一定に保つことができ、発熱
量と圧力変動との相互作用による圧力変動の増大を防ぐ
ことができる。
Therefore, in this embodiment, the length of the fuel nozzle 5 is increased in the longitudinal direction, and the fuel 9 injected from the tip of the fuel nozzle 5 toward the outlet of the premix chamber is replaced by the number of fuel nozzles 5. A plurality of fuel injection holes are formed so as to inject a desired fuel 9 in a dispersed manner from the portion of the portion. With this configuration, while the air supplied from the inlet side is passed through the predetermined distance, the fuel is dispersed from several places and the desired fuel is injected to gradually increase the fuel-air ratio, and the desired fuel-air ratio is obtained. A premixture can be obtained. Therefore, the fuel-air ratio can be kept constant regardless of the instantaneous change in the air flow rate, and the increase in pressure fluctuation due to the interaction between the calorific value and the pressure fluctuation can be prevented.

【0072】次の他の実施例を説明する前に、図17を
用いて共鳴周波数について詳細に説明する。図18は共
鳴周波数を説明するための共鳴管の基本概念図である。
図面のように形成された共鳴管において、その管の体
積:V(24),管の出口管の長さ:L(26),管の出口
管の断面積:S(25)及び音速:Cとすると、共鳴管の
周波数:fは次のように求められる。
Before explaining another embodiment, the resonance frequency will be described in detail with reference to FIG. FIG. 18 is a basic conceptual diagram of a resonance tube for explaining the resonance frequency.
In the resonance tube formed as shown in the drawing, the volume of the tube: V (24), the length of the outlet tube of the tube: L (26), the cross-sectional area of the outlet tube of the tube: S (25) and the speed of sound: C Then, the frequency f of the resonance tube is obtained as follows.

【0073】[0073]

【数2】 f=C/2π√S/VL …(2) このように、共鳴管の共鳴周波数と等しい音の固有振動
数を持つ容器内にこの共鳴管を入れると、容器における
圧力変動のエネルギーを吸収,減衰させ、容器内の振動
を抑制することができる。
F = C / 2π√S / VL (2) When the resonance tube is placed in a container having a natural frequency of sound equal to the resonance frequency of the resonance tube, the pressure fluctuation in the container is It is possible to absorb and attenuate energy and suppress vibration inside the container.

【0074】本実施例においては、上記に基づいて、第
2の予混合器2の各予混合室の体積,出口部の大きさ及
び出口部の断面積を第2の予混合器2の音の共鳴周波数
と燃焼器の固有振動数とが等しくなるように設定する。
これにより、第1の燃焼室3における圧力変動のエネル
ギーを吸収,減衰させることができる。従って、燃焼振
動の発生を抑制できる。
In the present embodiment, based on the above, the volume of each premixing chamber of the second premixer 2, the size of the outlet portion, and the cross-sectional area of the outlet portion are determined by the sound of the second premixer 2. The resonance frequency and the natural frequency of the combustor are set to be equal.
Thereby, the energy of the pressure fluctuation in the first combustion chamber 3 can be absorbed and attenuated. Therefore, the occurrence of combustion vibration can be suppressed.

【0075】図14及び図15は前述した図1乃至図3
の他の実施例であり、図14は第2の予混合器2の構成
を示した構成図、図15は第2の予混合器2を燃焼ガス
の流れ方向から見た断面図を示す。
14 and 15 show the above-described FIGS. 1 to 3.
14 is a block diagram showing the configuration of the second premixer 2, and FIG. 15 is a sectional view of the second premixer 2 as seen from the flow direction of the combustion gas.

【0076】図14は第2の予混合器2の構成を示した
他の実施例である。本実施例では、第2の予混合器2を
その入口と出口の中心を結ぶ中心線の方向に沿って二分
割し、燃焼器の上流側に形成された第1の予混合室2a
と、燃焼器の下流側に形成された第2の予混合室2bと
を形成する。そして、第1の予混合室2aと第2の予混
合室2bの体積,出口部の大きさ及び出口部の断面積
を、第2の予混合器2の音の共鳴周波数と燃焼器の固有
振動数とが等しくなるように設定する。この場合、第1
の予混合室2aと第2の予混合室2bとはその体積,出
口部の大きさ及び出口部の断面積を夫々異ならせて設定
する。このように第2の予混合器2を形成することによ
り、2種類の燃焼振動の発生を抑制できる。即ち複数の
周波数に対するヘルムホルツ共鳴管を達成できる。従っ
て、燃焼振動の発生を効果的に抑えることができる。
FIG. 14 shows another embodiment showing the structure of the second premixer 2. In the present embodiment, the second premixer 2 is divided into two along the direction of the center line connecting the centers of the inlet and the outlet thereof, and the first premixing chamber 2a formed on the upstream side of the combustor is divided.
And a second premixing chamber 2b formed on the downstream side of the combustor. Then, the volume of the first premixing chamber 2a and the second premixing chamber 2b, the size of the outlet portion, and the cross-sectional area of the outlet portion are set to the resonance frequency of the sound of the second premixer 2 and the characteristic of the combustor. Set so that the frequency is equal. In this case, the first
The premixing chamber 2a and the second premixing chamber 2b are set so that the volume, the size of the outlet and the cross-sectional area of the outlet are different from each other. By forming the second premixer 2 in this way, it is possible to suppress the generation of two types of combustion oscillations. That is, a Helmholtz resonance tube for a plurality of frequencies can be achieved. Therefore, the occurrence of combustion vibration can be effectively suppressed.

【0077】図15は図14と同様に第2の予混合器2
の構成を示した他の実施例である。本実施例では、第1
の燃焼室3の周方向に対して大きく形成された予混合室
2aと予混合室2aよりも小さく形成された予混合室2
bとを第1の燃焼室3を取り囲むように配置している。
このように第2の予混合器2を形成することにより、前
例と同様に、2種類の燃焼振動の発生を抑制できる。即
ち複数の周波数に対するヘルムホルツ共鳴管を達成でき
る。従って、燃焼振動の発生を効果的に抑えることがで
きる。
FIG. 15 shows the second premixer 2 as in FIG.
It is another embodiment showing the configuration of. In this embodiment, the first
Of the pre-mixing chamber 2a formed to be large in the circumferential direction of the combustion chamber 3 and the pre-mixing chamber 2 formed to be smaller than the pre-mixing chamber 2a
and b are arranged so as to surround the first combustion chamber 3.
By forming the second premixer 2 in this way, it is possible to suppress the generation of two types of combustion oscillations, as in the previous example. That is, a Helmholtz resonance tube for a plurality of frequencies can be achieved. Therefore, the occurrence of combustion vibration can be effectively suppressed.

【0078】図16は前述した図1乃至図3に記載され
た燃焼器の他の実施例を示す図面であり、第2の予混合
器2内部の構造を詳細に示した詳細図である。本実施例
では、第2の予混合器2の内面に三角錐形状の翼状構造
物22を設けている。このようすると、第2の予混合器
2の入口側に供給された空気10と燃料ノズル5から噴
射された燃料9とは、拡散により予混合気を形成し、予
混合室を下流側に進行する。その際、三角錐形状の翼状
構造物22の第2の予混合器2の内面から離れた部分に
ある端部(突出部)の後方に、ランチェスター渦と呼ば
れる予混合気の主流方向(予混合器の入口と出口の中心
を結ぶ中心線方向)に回転の中心軸を持つ渦(縦渦)2
3が形成され、このランチェスター渦は燃料と空気を巻
き込みながら第2の予混合器2の出口へ向かう。ランチ
ェスター渦の流れは予混合室内の主流方向の流れと、こ
の主流方向を中心軸として旋回する流れとを含み、主流
方向の流量が全流量の半分以上を占めている。ランチェ
スター渦は予混合室を下流側に進行するに伴って渦の回
転半径が増加し、角運動量も増加するので、強い混合作
用を有する。このランチェスター渦の混合作用により予
混合気12は空間的に一様に混合され、濃度むらによる
局部的な高温領域が発生するのを防ぐ。従って、NOx
の排出量を低減することができる。
FIG. 16 is a view showing another embodiment of the combustor shown in FIGS. 1 to 3, and is a detailed view showing the internal structure of the second premixer 2 in detail. In this embodiment, the triangular pyramidal wing-shaped structure 22 is provided on the inner surface of the second premixer 2. In this way, the air 10 supplied to the inlet side of the second premixer 2 and the fuel 9 injected from the fuel nozzle 5 form a premixed gas by diffusion, and proceed to the downstream side of the premixing chamber. To do. At that time, behind the end portion (projection portion) of the triangular pyramid-shaped wing-shaped structure 22 located away from the inner surface of the second premixer 2, the main flow direction of the premixed gas (premixing) called a Lanchester vortex Vortex (longitudinal vortex) with a central axis of rotation in the direction of the center line connecting the centers of the inlet and outlet of the vessel 2
3 is formed, and this Lanchester vortex is directed toward the outlet of the second premixer 2 while entraining the fuel and air. The flow of the Lanchester vortex includes a flow in the mainstream direction in the premix chamber and a flow swirling around this mainstream direction as a central axis, and the flow rate in the mainstream direction accounts for more than half of the total flow rate. The Lanchester vortex has a strong mixing action because the radius of vortex rotation and the angular momentum also increase as the vortex advances downstream in the premixing chamber. Due to the mixing action of the Lanchester vortices, the premixed gas 12 is spatially uniformly mixed, and a local high temperature region due to uneven concentration is prevented from being generated. Therefore, NOx
It is possible to reduce the emission amount of.

【0079】また、本実施例において、第2の予混合器
2は、各予混合室の入口付近を下流側よりも大きく形成
している。これは、その入口から供給された空気10
と、燃料ノズル5から噴射された燃料9とが拡散により
混合される作用を大きくするためであって、こうするこ
とにより、より均一な予混合気12が得られるものであ
る。
Further, in the present embodiment, the second premixer 2 is formed such that the vicinity of the inlet of each premixing chamber is larger than the downstream side. This is the air 10 supplied from its inlet.
And the fuel 9 injected from the fuel nozzle 5 to increase the action of mixing by diffusion, and by doing so, a more uniform premixed gas 12 can be obtained.

【0080】図19は前述した何れかの燃焼器を用いた
発電システムを示した図面である。本実施例では、燃焼
器29で発生した高温の燃焼ガス30はガスタービン3
1へ供給されこれを駆動する。燃焼ガス30によりガス
タービン31で生じた動力の一部は空気圧縮機32の駆
動に用いられ、残りの動力は発電機33の駆動に用いら
れる。空気圧縮機32は発生した燃焼用空気10を燃焼
器29に供給する。燃焼ガス30はガスタービン31を
駆動した後、排熱回収ボイラ34を通過する際に蒸気3
5を発生し、煙突38から外気へ放出される。排熱回収
ボイラ34から発生した蒸気35は、蒸気タービン36
に送られ、発電機37を駆動する。
FIG. 19 is a view showing a power generation system using any of the above-mentioned combustors. In this embodiment, the high temperature combustion gas 30 generated in the combustor 29 is the gas turbine 3
1 to drive this. Part of the power generated by the combustion gas 30 in the gas turbine 31 is used to drive the air compressor 32, and the remaining power is used to drive the generator 33. The air compressor 32 supplies the generated combustion air 10 to the combustor 29. The combustion gas 30 drives the gas turbine 31 and then, when passing through the exhaust heat recovery boiler 34, steam 3
5 is emitted to the outside through the chimney 38. The steam 35 generated from the exhaust heat recovery boiler 34 is generated by the steam turbine 36.
To drive the generator 37.

【0081】本実施例においては、燃焼器29として前
述した何れかの燃焼器を用いることにより、低NOxで
燃焼が安定に行えると共に、高効率な発電システムとす
ることができる。
In the present embodiment, by using any of the above-mentioned combustors as the combustor 29, it is possible to achieve stable combustion with low NOx and a highly efficient power generation system.

【0082】尚、本実施例では、上記のように構成され
た発電システムには限定されず、燃焼器29で発生した
高温の燃焼ガス30をガスタービン31へ供給しこれを
駆動するガスタービン機関や、燃焼器29で発生した高
温の燃焼ガス30をガスタービン31へ供給しこれを駆
動して発電機33を駆動するガスタービン発電設備等に
用いることができる。
The present embodiment is not limited to the power generation system configured as described above, but a gas turbine engine that supplies the high temperature combustion gas 30 generated in the combustor 29 to the gas turbine 31 and drives it. Alternatively, the high-temperature combustion gas 30 generated in the combustor 29 may be supplied to the gas turbine 31 and driven to drive the generator 33 to be used in a gas turbine power generation facility or the like.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明によれば、従来のガスタービン燃
焼器よりも更にNOxの低減を図れる信頼性の高いガス
タービン燃焼器と、該ガスタービン燃焼器を用いた設備
を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable gas turbine combustor capable of further reducing NOx as compared with the conventional gas turbine combustor, and equipment using the gas turbine combustor. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例である燃焼器の断面を示
す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section of a combustor that is a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例である燃焼器の断面を示
す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a section of a combustor that is a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例である燃焼器の断面を示
す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of a combustor that is a third embodiment of the present invention.

【図4】図1の第1の予混合器の出口周りの詳細図。FIG. 4 is a detailed view around the outlet of the first premixer of FIG.

【図5】他の実施例である第1の予混合器の出口周りの
詳細図。
FIG. 5 is a detailed view around the outlet of the first premixer according to another embodiment.

【図6】他の実施例である第1の予混合器の出口周りの
詳細図。
FIG. 6 is a detailed view around the outlet of the first premixer according to another embodiment.

【図7】他の実施例である第1の予混合器の出口周りの
詳細図。
FIG. 7 is a detailed view around the outlet of the first premixer according to another embodiment.

【図8】他の実施例である第1の予混合器の出口周りの
詳細図。
FIG. 8 is a detailed view around the outlet of the first premixer according to another embodiment.

【図9】他の実施例である第1の予混合器の出口周りの
詳細図。
FIG. 9 is a detailed view around the outlet of the first premixer according to another embodiment.

【図10】図1の第2の予混合器の出口周りの燃焼器の
中心軸方向の断面図。
10 is a central axial cross-sectional view of the combustor around the outlet of the second premixer of FIG.

【図11】他の実施例である第2の予混合器の出口周り
の燃焼器の中心軸方向の断面図。
FIG. 11 is a sectional view in the central axis direction of the combustor around the outlet of the second premixer according to another embodiment.

【図12】他の実施例である第2の予混合器の出口周り
の斜視図。
FIG. 12 is a perspective view around an outlet of a second premixer according to another embodiment.

【図13】他の実施例である第2の予混合器の断面図。FIG. 13 is a sectional view of a second premixer according to another embodiment.

【図14】他の実施例である第2の予混合器の断面図。FIG. 14 is a sectional view of a second premixer according to another embodiment.

【図15】他の実施例である第2の予混合器の出口周り
の燃焼器の中心軸方向の断面図。
FIG. 15 is a sectional view in the central axis direction of the combustor around the outlet of the second premixer which is another embodiment.

【図16】他の実施例である第2の予混合器内部の構造
を詳細に示した詳細図。
FIG. 16 is a detailed view showing in detail the internal structure of a second premixer which is another embodiment.

【図17】共鳴周波数を説明するための共鳴管の基本概
念図。
FIG. 17 is a basic conceptual diagram of a resonance tube for explaining a resonance frequency.

【図18】大気圧における予混合気の燃空比に対するN
Oxの排出量を示す特性図。
FIG. 18 is a graph showing N versus the fuel-air ratio of the premixed mixture at atmospheric pressure.
The characteristic view which shows the discharge amount of Ox.

【図19】本発明による燃焼器を用いた発電システムを
示した図。
FIG. 19 is a diagram showing a power generation system using a combustor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の予混合器、2…第2の予混合器、3…第1の
燃焼室、4…第2の燃焼室、5,7…燃料ノズル、6…
構造物、8…旋回羽根、9…燃料、10…空気、11,
12…予混合気、13…予混合火炎、14…既燃気体、
15…拡散火炎、16…旋回流、17,19…循環流、
18…パイロットバーナー、20…保炎器、21…邪魔
板、22…翼状構造物、23…渦、29…燃焼器、30
…燃焼ガス、31…ガスタービン、32…空気圧縮機、
33,37…発電機、34…排熱回収ボイラ、35…蒸
気、36…蒸気タービン、38…煙突。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st premixer, 2 ... 2nd premixer, 3 ... 1st combustion chamber, 4 ... 2nd combustion chamber, 5, 7 ... Fuel nozzle, 6 ...
Structures, 8 ... Swirl vanes, 9 ... Fuel, 10 ... Air, 11,
12 ... Premixed gas, 13 ... Premixed flame, 14 ... Burned gas,
15 ... diffusion flame, 16 ... swirl flow, 17, 19 ... circulating flow,
18 ... Pilot burner, 20 ... Flame stabilizer, 21 ... Baffle plate, 22 ... Wing structure, 23 ... Vortex, 29 ... Combustor, 30
... Combustion gas, 31 ... Gas turbine, 32 ... Air compressor,
33, 37 ... Generator, 34 ... Exhaust heat recovery boiler, 35 ... Steam, 36 ... Steam turbine, 38 ... Chimney.

フロントページの続き (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Front page continuation (72) Inventor Naruyoshi Kobayashi 502 Jinritsucho, Tsuchiura, Ibaraki Prefecture

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】筒状の燃焼室の周囲に燃料と空気を混合し
て予混合気を作る予混合室を形成し、該予混合気を燃焼
して燃焼ガスを得るガスタービン燃焼器において、前記
筒状の燃焼室を取り囲むように前記予混合室を配置し、
前記予混合室と前記筒状の燃焼室とを連通する複数の連
通手段を設けると共に、該複数の連通手段を介して前記
予混合室で作られた予混合気を同一方向の旋回成分をも
つように噴射させることを特徴とするガスタービン燃焼
器。
1. A gas turbine combustor in which a fuel and air are mixed around a cylindrical combustion chamber to form a premixed mixture, and the premixed mixture is burned to obtain combustion gas. The premixing chamber is arranged so as to surround the cylindrical combustion chamber,
A plurality of communicating means for communicating the premixing chamber and the cylindrical combustion chamber are provided, and the premixed gas produced in the premixing chamber has a swirling component in the same direction through the plurality of communicating means. A gas turbine combustor characterized by being injected as described above.
【請求項2】筒状の燃焼室の周囲に燃料と空気を混合し
て予混合気を作る予混合室を形成し、該予混合気を燃焼
して燃焼ガスを得るガスタービン燃焼器において、前記
筒状の燃焼室を取り囲むように前記予混合室を周方向に
複数配置し、各予混合室と前記筒状の燃焼室とを連通す
る連通手段を設けると共に、該連通手段を介して前記各
予混合室で作られた予混合気を同一方向の旋回成分をも
つように噴射させることを特徴とするガスタービン燃焼
器。
2. A gas turbine combustor in which a fuel and air are mixed around a cylindrical combustion chamber to form a premixed mixture, and the premixed mixture is burned to obtain combustion gas. A plurality of the premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the tubular combustion chamber, and a communication means for communicating each premixing chamber with the tubular combustion chamber is provided, and the premixing chamber is provided via the communication means. A gas turbine combustor characterized by injecting premixed gas produced in each premixing chamber so as to have swirling components in the same direction.
【請求項3】筒状の燃焼室の周囲に燃料と空気を混合し
て予混合気を作る予混合室を形成し、該予混合気を燃焼
して燃焼ガスを得るガスタービン燃焼器において、前記
筒状の燃焼室を取り囲むように前記予混合室を周方向に
複数配置し、各予混合室と前記筒状の燃焼室とを連通す
る連通手段を設けると共に、該連通手段を介して前記各
予混合室で作られた予混合気を前記筒状の燃焼室の周方
向に傾けて噴射させることを特徴とするガスタービン燃
焼器。
3. A gas turbine combustor in which a fuel and air are mixed around a cylindrical combustion chamber to form a premixed mixture, and the premixed mixture is burned to obtain combustion gas. A plurality of the premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the tubular combustion chamber, and a communication means for communicating each premixing chamber with the tubular combustion chamber is provided, and the premixing chamber is provided via the communication means. A gas turbine combustor characterized by injecting premixed gas produced in each premixing chamber while inclining it in the circumferential direction of the cylindrical combustion chamber.
【請求項4】筒状の燃焼室の周囲に燃料と空気を混合し
て予混合気を作る予混合室を形成し、該予混合気を燃焼
して燃焼ガスを得るガスタービン燃焼器において、前記
筒状の燃焼室を取り囲むように前記予混合室を周方向に
複数配置し、各予混合室と前記筒状の燃焼室とを連通す
る開口部を設け、かつ該開口部に前記筒状の燃焼室の周
方向に傾けられて構成された構造物を設けたことを特徴
とするガスタービン燃焼器。
4. A gas turbine combustor in which a fuel and air are mixed around a cylindrical combustion chamber to form a premixed chamber, and the premixed mixture is burned to obtain combustion gas. A plurality of the premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the tubular combustion chamber, an opening is provided that connects each premixing chamber and the tubular combustion chamber, and the tubular shape is provided in the opening. A gas turbine combustor provided with a structure configured to be tilted in the circumferential direction of the combustion chamber.
【請求項5】筒状の燃焼室の周囲に燃料と空気を混合し
て予混合気を作る予混合室を形成し、該予混合気を燃焼
して燃焼ガスを得るガスタービン燃焼器において、前記
筒状の燃焼室を取り囲むように前記予混合室を配置し、
前記予混合室と前記筒状の燃焼室とを連通する複数の連
通管を設け、かつ該複数の連通管を前記筒状の燃焼室の
周方向に傾けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
5. A gas turbine combustor in which a fuel and air are mixed around a cylindrical combustion chamber to form a premixed mixture, and the premixed mixture is burned to obtain combustion gas. The premixing chamber is arranged so as to surround the cylindrical combustion chamber,
A gas turbine combustor, characterized in that a plurality of communication pipes that connect the premixing chamber and the tubular combustion chamber are provided, and the plurality of communication pipes are inclined in the circumferential direction of the tubular combustion chamber. .
【請求項6】筒状の第1の燃焼室の周囲に燃料と空気を
混合して予混合気を作る予混合室を形成し、該予混合気
を燃焼して燃焼ガスを得るガスタービン燃焼器におい
て、前記筒状の第1の燃焼室の下流側に前記燃焼ガスの
主流方向に対する断面積が前記筒状の第1の燃焼室より
も大きい筒状の第2の燃焼室を設けると共に、前記筒状
の第1の燃焼室を取り囲むように前記予混合室を周方向
に複数配置し、各予混合室と前記筒状の燃焼室とを連通
する開口部を設け、かつ該開口部に前記筒状の第1の燃
焼室の周方向に傾けられて構成された構造物を設けたこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。
6. A gas turbine combustion system in which a premixing chamber for mixing a fuel and air to form a premixed gas is formed around a cylindrical first combustion chamber, and the premixed gas is burned to obtain a combustion gas. In the reactor, a tubular second combustion chamber having a cross-sectional area in the main flow direction of the combustion gas larger than that of the tubular first combustion chamber is provided on the downstream side of the tubular first combustion chamber, A plurality of the premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the tubular first combustion chamber, and an opening is provided that connects each premixing chamber and the tubular combustion chamber, and the opening is provided in the opening. A gas turbine combustor, comprising a structure configured to be inclined in a circumferential direction of the cylindrical first combustion chamber.
【請求項7】筒状の第1の燃焼室の周囲に燃料と空気を
混合して予混合気を作る予混合室を形成し、該予混合気
を燃焼して燃焼ガスを得るガスタービン燃焼器におい
て、前記燃料と空気を個別に噴出し拡散燃焼させるパイ
ロットバーナーを該燃焼器の中心部に設け、該パイロッ
トバーナーの下流側に前記筒状の第1の燃焼室を配置
し、前記筒状の第1の燃焼室の下流側に前記燃焼ガスの
主流方向に対する断面積が前記筒状の第1の燃焼室より
も大きい筒状の第2の燃焼室を設けると共に、前記筒状
の第1の燃焼室を取り囲むように前記予混合室を周方向
に複数配置し、各予混合室と前記筒状の燃焼室とを連通
する開口部を設け、かつ該開口部に前記筒状の第1の燃
焼室の周方向に傾けられて構成された構造物を設けたこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。
7. A gas turbine combustion system in which a premixing chamber for mixing a fuel and air to form a premixed mixture is formed around a cylindrical first combustion chamber, and the premixed mixture is burned to obtain a combustion gas. In the burner, a pilot burner for individually injecting and diffusing and burning the fuel and air is provided in the center of the combustor, and the tubular first combustion chamber is arranged downstream of the pilot burner. A tubular second combustion chamber having a cross-sectional area in the main flow direction of the combustion gas larger than that of the tubular first combustion chamber, is provided on the downstream side of the tubular first A plurality of the premixing chambers are arranged in the circumferential direction so as to surround the combustion chambers, and an opening is provided to connect each premixing chamber to the cylindrical combustion chamber, and the cylindrical first A gas tank provided with a structure that is inclined in the circumferential direction of the combustion chamber of Turbine combustor.
【請求項8】前記燃料と空気を混合して予混合気を作る
予混合室を有する予混合器を前記燃焼器の中心部に設け
ると共に、前記予混合気を前記予混合器の周方向に旋回
させる旋回手段を前記予混合器の出口側に設けたことを
特徴とする請求項7記載のガスタービン燃焼器。
8. A premixer having a premixing chamber for mixing the fuel and air to form a premixed gas is provided at the center of the combustor, and the premixed gas is provided in the circumferential direction of the premixer. The gas turbine combustor according to claim 7, wherein swirling means for swirling is provided on an outlet side of the premixer.
【請求項9】請求項1記載のガスタービン燃焼器と,該
ガスタービン燃焼器で発生した燃焼気体により駆動する
ガスタービンと,該ガスタービンの駆動に連動して動作
する空気圧縮機とを有することを特徴とするガスタービ
ン機関。
9. A gas turbine combustor according to claim 1, a gas turbine driven by the combustion gas generated in the gas turbine combustor, and an air compressor operating in conjunction with the driving of the gas turbine. A gas turbine engine characterized in that.
【請求項10】請求項1記載のガスタービン燃焼器と,
該ガスタービン燃焼器で発生した燃焼気体により駆動す
るガスタービンと,該ガスタービンの駆動により発電を
行う発電機とを有することを特徴とするガスタービン発
電設備。
10. A gas turbine combustor according to claim 1,
A gas turbine power generation facility comprising: a gas turbine driven by combustion gas generated in the gas turbine combustor; and a generator that generates power by driving the gas turbine.
【請求項11】請求項1記載のガスタービン燃焼器で発
生した燃焼気体によりガスタービンを駆動し、該駆動に
より発電機を駆動して発電を行うガスタービン系統と,
該ガスタービン系統から排出される燃焼気体を熱源とし
て蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイ
ラで発生した蒸気により蒸気タービンを駆動し、該駆動
により発電機を駆動して発電を行う蒸気タービン系統と
を有することを特徴とする発電システム。
11. A gas turbine system for driving a gas turbine by the combustion gas generated in the gas turbine combustor according to claim 1, and driving a generator by the drive to generate electricity.
An exhaust heat recovery boiler that generates steam by using combustion gas discharged from the gas turbine system as a heat source, and a steam turbine that is driven by the steam that is generated by the exhaust heat recovery boiler. A power generation system having a steam turbine system for performing.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000146182A (en) * 1998-11-10 2000-05-26 Asea Brown Boveri Ag Damping device for damping vibration amplification of sound wave for burner
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