JPH09303716A - 燃焼器 - Google Patents
燃焼器Info
- Publication number
- JPH09303716A JPH09303716A JP8120165A JP12016596A JPH09303716A JP H09303716 A JPH09303716 A JP H09303716A JP 8120165 A JP8120165 A JP 8120165A JP 12016596 A JP12016596 A JP 12016596A JP H09303716 A JPH09303716 A JP H09303716A
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- JP
- Japan
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- fuel
- nozzle
- combustor
- main
- pilot
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 中心に保炎用パイロットノズルを有し、その
周囲に複数個のメインノズルを配置しなるマルチノズル
タイプの燃焼器において、燃料流量の変化に拘らず燃料
分布が均一でＮＯx の発生が少いと共に未燃分の発生が
少い燃焼器を提供する。 【解決手段】 中心に保炎用パイロットノズル３を有
し、その周囲に複数個のメインノズル１を配置しなるマ
ルチノズルタイプの燃焼器である。メインノズル１は、
燃料ノズル外筒１３と燃料ノズル内筒１５で構成され、
その内外筒間の隙間に形成された円環流路１４から燃料
８を噴出し、その周囲の空気流により微粒化したのち混
合・蒸発領域１６を形成する。
周囲に複数個のメインノズルを配置しなるマルチノズル
タイプの燃焼器において、燃料流量の変化に拘らず燃料
分布が均一でＮＯx の発生が少いと共に未燃分の発生が
少い燃焼器を提供する。 【解決手段】 中心に保炎用パイロットノズル３を有
し、その周囲に複数個のメインノズル１を配置しなるマ
ルチノズルタイプの燃焼器である。メインノズル１は、
燃料ノズル外筒１３と燃料ノズル内筒１５で構成され、
その内外筒間の隙間に形成された円環流路１４から燃料
８を噴出し、その周囲の空気流により微粒化したのち混
合・蒸発領域１６を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中心に保炎用パイ
ロットノズルを有し、その周囲に複数個のメインノズル
を配置しなるマルチノズルタイプで、ガスタービン燃焼
器に適用して好適な燃焼器に関する。
ロットノズルを有し、その周囲に複数個のメインノズル
を配置しなるマルチノズルタイプで、ガスタービン燃焼
器に適用して好適な燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃焼器の断面図を図４に示す。こ
の燃焼器は、中心部にパイロットノズル３を有し、その
周囲に保炎用のコーン４を配設している。コーン４と内
筒５の間に、メインノズル１を周方向に複数個配置して
いる。
の燃焼器は、中心部にパイロットノズル３を有し、その
周囲に保炎用のコーン４を配設している。コーン４と内
筒５の間に、メインノズル１を周方向に複数個配置して
いる。
【０００３】メインノズル１は、燃料供給用のシャフト
６とノズルガイド２から構成されている。
６とノズルガイド２から構成されている。
【０００４】このメインノズル１付近の拡大図を図５に
示す。図５に見られるように、パイロットノズル３の保
炎用コーン４と内筒５との間において、パイロット火炎
からメイン燃料への火炎伝播領域では、メインノズル１
から噴出される燃料の分布６はシャフト６の後流域１１
で燃料濃度が低くその周囲で燃料濃度の高い領域１２を
もつ不均一な分布となっていた。
示す。図５に見られるように、パイロットノズル３の保
炎用コーン４と内筒５との間において、パイロット火炎
からメイン燃料への火炎伝播領域では、メインノズル１
から噴出される燃料の分布６はシャフト６の後流域１１
で燃料濃度が低くその周囲で燃料濃度の高い領域１２を
もつ不均一な分布となっていた。
【０００５】さらに、保炎用コーン４と内筒５の間のメ
インノズルから噴出される燃料の分布６は、図５に示す
ように燃料が空気流に対して或る燃料噴出角度１０をも
って噴出される為に、燃料の過濃領域が生じていた。
インノズルから噴出される燃料の分布６は、図５に示す
ように燃料が空気流に対して或る燃料噴出角度１０をも
って噴出される為に、燃料の過濃領域が生じていた。
【０００６】また、図５に示すように、燃料噴出位置か
ら着火位置までの混合・蒸発領域１６の距離が短く液体
燃料と空気との混合が十分に行えない為に、微視的にも
燃料過濃領域が存在していた。
ら着火位置までの混合・蒸発領域１６の距離が短く液体
燃料と空気との混合が十分に行えない為に、微視的にも
燃料過濃領域が存在していた。
【０００７】更に、ガスタービンの負荷の高い時、燃料
濃度は、図６の（ａ）に示すようにメインノズルシャフ
ト中心７が希薄となり、壁側が高くなる分布となり、負
荷の低い時は図６の（ｂ）に示すようにメインノズルシ
ャフト中心７に近い領域で燃料濃度が高くなる分布とな
っていた。
濃度は、図６の（ａ）に示すようにメインノズルシャフ
ト中心７が希薄となり、壁側が高くなる分布となり、負
荷の低い時は図６の（ｂ）に示すようにメインノズルシ
ャフト中心７に近い領域で燃料濃度が高くなる分布とな
っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
の燃焼器における燃料ノズルでは、燃料を供給する為の
シャフト（図４のシャフト６）が必要な為に燃料濃度が
高い領域（図５、燃料濃度高い領域１２）が存在する。
の燃焼器における燃料ノズルでは、燃料を供給する為の
シャフト（図４のシャフト６）が必要な為に燃料濃度が
高い領域（図５、燃料濃度高い領域１２）が存在する。
【０００９】ガスタービン燃焼器では排ガス中に含まれ
るＮＯx の低減が課題となっており、ＮＯx 発生領域
は、燃料が過濃で局所的に高となる領域である。従来の
燃料ノズルでは燃料分布が不均一な為に、図５に示すよ
うに燃料濃度の高い領域１２が存在し、その為にＮＯx
の発生量が多かった。
るＮＯx の低減が課題となっており、ＮＯx 発生領域
は、燃料が過濃で局所的に高となる領域である。従来の
燃料ノズルでは燃料分布が不均一な為に、図５に示すよ
うに燃料濃度の高い領域１２が存在し、その為にＮＯx
の発生量が多かった。
【００１０】また、負荷によって燃料分布が異なる為
に、図６の（ａ）に示すように負荷の高い時では、パイ
ロット火炎１９の間近にメイン燃料が分布していて火炎
の伝播１４がスムーズに行われるが、図６の（ｂ）に示
すように、負荷の低い時では、パイロット火炎１９から
離れた領域にメイン燃料があり、パイロット火炎１９か
らメイン燃料への火炎の伝播１８がスムーズに行えず、
この為、未燃分の発生が起っていた。
に、図６の（ａ）に示すように負荷の高い時では、パイ
ロット火炎１９の間近にメイン燃料が分布していて火炎
の伝播１４がスムーズに行われるが、図６の（ｂ）に示
すように、負荷の低い時では、パイロット火炎１９から
離れた領域にメイン燃料があり、パイロット火炎１９か
らメイン燃料への火炎の伝播１８がスムーズに行えず、
この為、未燃分の発生が起っていた。
【００１１】本発明は、中心に保炎用パイロットノズル
を有し、その周囲に複数個のメインノズルを配置しなる
マルチノズルタイプの燃焼器において、燃料流量の変化
に拘らず燃料分布が均一でＮＯx の発生が少いと共に未
燃分の発生が少い燃焼器を提供することを課題としてい
る。
を有し、その周囲に複数個のメインノズルを配置しなる
マルチノズルタイプの燃焼器において、燃料流量の変化
に拘らず燃料分布が均一でＮＯx の発生が少いと共に未
燃分の発生が少い燃焼器を提供することを課題としてい
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決する為にメインノズルを外筒と内筒で構成し、その
内外筒間の隙間に形成された円環流路から燃料を噴出
し、その周囲の空気流により微粒化されたのち、混合・
蒸発領域を形成するように構成した燃焼器を提供する。
これにより、燃料の噴出角度を空気流の流れ方向とほぼ
同一とする。
解決する為にメインノズルを外筒と内筒で構成し、その
内外筒間の隙間に形成された円環流路から燃料を噴出
し、その周囲の空気流により微粒化されたのち、混合・
蒸発領域を形成するように構成した燃焼器を提供する。
これにより、燃料の噴出角度を空気流の流れ方向とほぼ
同一とする。
【００１３】以上の構成をもつ本発明の燃焼器において
は、燃料供給を円環流路から行う事で、燃料供給段階に
おいて、周方向の燃料分布の均一化を図る。また、燃料
噴出方向を、空気流とほぼ同一方向とする事で、燃料流
量の変化に伴う分散の変化を少なくすることが可能とな
る。
は、燃料供給を円環流路から行う事で、燃料供給段階に
おいて、周方向の燃料分布の均一化を図る。また、燃料
噴出方向を、空気流とほぼ同一方向とする事で、燃料流
量の変化に伴う分散の変化を少なくすることが可能とな
る。
【００１４】本発明の燃焼器では、メインノズルから噴
出された燃料を空気流で微粒化する為に、燃料粒径を小
さくする事ができ、微粒化後に、燃料の混合・蒸発領域
を設け、混合の促進を行い、また、蒸発を促進する事で
予混合燃焼を可能とできる。
出された燃料を空気流で微粒化する為に、燃料粒径を小
さくする事ができ、微粒化後に、燃料の混合・蒸発領域
を設け、混合の促進を行い、また、蒸発を促進する事で
予混合燃焼を可能とできる。
【００１５】なお、本発明による燃焼器においては、燃
料供給用のシャフトを流速の遅い、より上流側へ配置す
るのが好ましい。このように燃料供給の為のシャフトを
空気流速の遅い上流側に設けた構成とすることによって
ノズル出口での空気のよどみ領域をなくし、燃料分布の
均一化を図ることができる。
料供給用のシャフトを流速の遅い、より上流側へ配置す
るのが好ましい。このように燃料供給の為のシャフトを
空気流速の遅い上流側に設けた構成とすることによって
ノズル出口での空気のよどみ領域をなくし、燃料分布の
均一化を図ることができる。
【００１６】さらに、本発明による燃焼器においては、
燃料と空気との混合・蒸発領域を長くするのが好まし
い。また、本発明による燃焼器では、内筒内に空気スワ
ーラを設け空気と燃料との混合を促進するのが好まし
い。
燃料と空気との混合・蒸発領域を長くするのが好まし
い。また、本発明による燃焼器では、内筒内に空気スワ
ーラを設け空気と燃料との混合を促進するのが好まし
い。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明による燃焼器につい
て図１〜図３に示した実施の形態に基づいて具体的に説
明する。なお、以下の実施の形態において、図４〜図６
に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡単に
するため同じ符号を付してあり、それらについての重複
する説明は省略する。
て図１〜図３に示した実施の形態に基づいて具体的に説
明する。なお、以下の実施の形態において、図４〜図６
に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡単に
するため同じ符号を付してあり、それらについての重複
する説明は省略する。
【００１８】本実施形態による燃焼器では、中心部にパ
イロットノズル３を有し、その周囲に保炎用のコーン４
を配している。そのコーン４と内筒５の間にメインノズ
ル１を周方向に複数個配置している。
イロットノズル３を有し、その周囲に保炎用のコーン４
を配している。そのコーン４と内筒５の間にメインノズ
ル１を周方向に複数個配置している。
【００１９】メインノズル１は、燃料を供給する為のシ
ャフト６と燃料を噴出する燃料円環１４と、燃料と空気
を混合し燃料を蒸発させる領域となるノズルガイド２を
有している。
ャフト６と燃料を噴出する燃料円環１４と、燃料と空気
を混合し燃料を蒸発させる領域となるノズルガイド２を
有している。
【００２０】メインノズル１のノズル部の詳細を図２に
示す。メインノズル１の燃料噴出部は、燃料ノズル外筒
１３と燃料ノズル内筒１５の間の隙間によって形成され
る燃料円環１４より燃料を噴出する。燃料噴出角１０
は、水平方向に対しθ傾けてある。燃料ノズル内筒１５
の内側には、空気スワーラ１７を設け空気流に旋回力を
与え空気と燃料の混合を促進する。
示す。メインノズル１の燃料噴出部は、燃料ノズル外筒
１３と燃料ノズル内筒１５の間の隙間によって形成され
る燃料円環１４より燃料を噴出する。燃料噴出角１０
は、水平方向に対しθ傾けてある。燃料ノズル内筒１５
の内側には、空気スワーラ１７を設け空気流に旋回力を
与え空気と燃料の混合を促進する。
【００２１】本ノズルでは図３に示すように、コーン４
と内筒５によって囲れた領域では、燃料と空気との混合
が促進される為に、燃料分布６ａが均一となり燃料の過
濃領域が存在しない。また、空気流と燃料噴出方向とが
ほぼ同一である為、ガスタービンの負荷変動においても
燃料分布が偏る事がない。
と内筒５によって囲れた領域では、燃料と空気との混合
が促進される為に、燃料分布６ａが均一となり燃料の過
濃領域が存在しない。また、空気流と燃料噴出方向とが
ほぼ同一である為、ガスタービンの負荷変動においても
燃料分布が偏る事がない。
【００２２】さらに、燃料を空気流で微粒化する為、燃
料粒径を小さくする事ができ、蒸発を促進できる。これ
に加えて、混合・蒸発領域を長くした事で燃料の蒸発を
さらに促進し、油燃料においても予混合燃焼を可能とし
た。本発明による燃焼器における燃料は液体燃料、気体
燃料、いずれでもよいことはいうまでもない。
料粒径を小さくする事ができ、蒸発を促進できる。これ
に加えて、混合・蒸発領域を長くした事で燃料の蒸発を
さらに促進し、油燃料においても予混合燃焼を可能とし
た。本発明による燃焼器における燃料は液体燃料、気体
燃料、いずれでもよいことはいうまでもない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による燃焼
器では、メインノズルが外筒と内筒で構成され、その内
外筒間の隙間に形成された円環流路から燃料を噴出し、
その周囲の空気流により微粒化されたのち混合・蒸発領
域を形成するように構成してあるので、この燃焼器にお
いては、燃料と空気との混合が良く、その為局所的に高
温の火炎が形成されにくい。したがって、本燃焼器では
ＮＯx の生成を抑制し、低ＮＯx 燃焼を実現できる。
器では、メインノズルが外筒と内筒で構成され、その内
外筒間の隙間に形成された円環流路から燃料を噴出し、
その周囲の空気流により微粒化されたのち混合・蒸発領
域を形成するように構成してあるので、この燃焼器にお
いては、燃料と空気との混合が良く、その為局所的に高
温の火炎が形成されにくい。したがって、本燃焼器では
ＮＯx の生成を抑制し、低ＮＯx 燃焼を実現できる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る燃焼器の断面図。
【図２】図１に示した燃焼器における燃料ノズルの拡大
詳細断面図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）図の
Ａ−Ａ線に沿う横断面図。
詳細断面図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）図の
Ａ−Ａ線に沿う横断面図。
【図３】図１に示した燃焼器の燃料ノズルにおける燃料
分布の説明図。
分布の説明図。
【図４】従来の燃焼器を示す断面図。
【図５】従来の燃料ノズルにおける燃料分布の説明図。
【図６】従来の燃料ノズルの負荷の違いによる燃料分布
の説明図で、（ａ）は負荷の高いとき、（ｂ）は負荷の
低いときを示している。
の説明図で、（ａ）は負荷の高いとき、（ｂ）は負荷の
低いときを示している。
１ メインノズル ２ ノズルガイド ３ パイロットノズル ４ コーン ５ 内筒 ６ シャフト ６ａ 燃料分布 ８ 燃料 ９ 空気 １０ 燃料噴出角 １２ ノズルガイド １３ 燃料ノズル外筒 １４ 燃料円環 １５ 燃料ノズル内筒 １６ 混合・蒸発領域 １７ 空気スワーラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｒ 3/28 ＺＡＢ Ｆ２３Ｒ 3/28 ＺＡＢＢ 3/34 ＺＡＢ 3/34 ＺＡＢ (72)発明者 谷村 聡 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 西田 幸一 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 中心に保炎用パイロットノズルを有し、
その周囲に複数個のメインノズルを配置しなるマルチノ
ズルタイプの燃焼器において、前記メインノズルが外筒
と内筒で構成され、同内外筒間の隙間に形成された円環
流路から燃料を噴出し、その周囲の空気流により微粒化
されたのち、混合・蒸発領域を形成するように構成した
ことを特徴とする燃焼器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12016596A JP3392633B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 燃焼器 |
| US09/035,504 US6047551A (en) | 1996-05-15 | 1998-03-05 | Multi-nozzle combustor |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12016596A JP3392633B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 燃焼器 |
| US09/035,504 US6047551A (en) | 1996-05-15 | 1998-03-05 | Multi-nozzle combustor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09303716A true JPH09303716A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3392633B2 JP3392633B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=26457787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12016596A Expired - Lifetime JP3392633B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 燃焼器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6047551A (ja) |
| JP (1) | JP3392633B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002168449A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-06-14 | General Electric Co <Ge> | 多数のスワーラを有するミキサ |
| JP2013529771A (ja) * | 2010-07-01 | 2013-07-22 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | バーナー装置 |
| WO2020158528A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | バーナ及びこれを備えた燃焼器及びガスタービン |
Families Citing this family (12)
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|---|---|---|---|---|
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| JP3986348B2 (ja) * | 2001-06-29 | 2007-10-03 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器の燃料供給ノズルおよびガスタービン燃焼器並びにガスタービン |
| US6530222B2 (en) | 2001-07-13 | 2003-03-11 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Swirled diffusion dump combustor |
| US6813889B2 (en) * | 2001-08-29 | 2004-11-09 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor and operating method thereof |
| US6928823B2 (en) * | 2001-08-29 | 2005-08-16 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor and operating method thereof |
| US6832481B2 (en) | 2002-09-26 | 2004-12-21 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Turbine engine fuel nozzle |
| US7185494B2 (en) * | 2004-04-12 | 2007-03-06 | General Electric Company | Reduced center burner in multi-burner combustor and method for operating the combustor |
| US20090223227A1 (en) * | 2008-03-05 | 2009-09-10 | General Electric Company | Combustion cap with crown mixing holes |
| US8402763B2 (en) * | 2009-10-26 | 2013-03-26 | General Electric Company | Combustor headend guide vanes to reduce flow maldistribution into multi-nozzle arrangement |
| US20120144832A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | General Electric Company | Passive air-fuel mixing prechamber |
| US9021675B2 (en) | 2011-08-15 | 2015-05-05 | United Technologies Corporation | Method for repairing fuel nozzle guides for gas turbine engine combustors using cold metal transfer weld technology |
| JP6004976B2 (ja) * | 2013-03-21 | 2016-10-12 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼器及びガスタービン |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5328355A (en) * | 1991-09-26 | 1994-07-12 | Hitachi, Ltd. | Combustor and combustion apparatus |
| US5415000A (en) * | 1994-06-13 | 1995-05-16 | Westinghouse Electric Corporation | Low NOx combustor retro-fit system for gas turbines |
| JP3183053B2 (ja) * | 1994-07-20 | 2001-07-03 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン燃焼器及びガスタービン |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP12016596A patent/JP3392633B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-03-05 US US09/035,504 patent/US6047551A/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2013529771A (ja) * | 2010-07-01 | 2013-07-22 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | バーナー装置 |
| WO2020158528A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | バーナ及びこれを備えた燃焼器及びガスタービン |
| JP2020122629A (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-13 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | バーナ及びこれを備えた燃焼器及びガスタービン |
| KR20210084588A (ko) * | 2019-01-31 | 2021-07-07 | 미츠비시 파워 가부시키가이샤 | 버너 및 이것을 구비한 연소기 및 가스 터빈 |
| US11692710B2 (en) | 2019-01-31 | 2023-07-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Burner, combustor including same, and gas turbine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3392633B2 (ja) | 2003-03-31 |
| US6047551A (en) | 2000-04-11 |
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