JPH09303716A - 燃焼器 - Google Patents

燃焼器

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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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Tatsuo Ishiguro
達男 石黒
Shigemi Bandai
重実 萬代
Mitsuru Inada
満 稲田
Satoshi Tanimura
聡 谷村
Koichi Nishida
幸一 西田
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP12016596A 1996-05-15 1996-05-15 燃焼器 Expired - Lifetime JP3392633B2 (ja)

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