JPH10213308A - 水素・酸素燃焼器 - Google Patents
水素・酸素燃焼器Info
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- JPH10213308A JPH10213308A JP9015245A JP1524597A JPH10213308A JP H10213308 A JPH10213308 A JP H10213308A JP 9015245 A JP9015245 A JP 9015245A JP 1524597 A JP1524597 A JP 1524597A JP H10213308 A JPH10213308 A JP H10213308A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃え残りの水素、酸素の量を低減すると共
に、燃焼器内に高温燃焼域を形成させず燃焼器出口温度
とほぼ同じ平均温度で燃焼させることのできる水素・酸
素燃焼器を提供する。 【解決手段】 燃料の水素３は燃焼ノズル４の水素噴出
孔６から燃焼器内筒９内へ噴出される。燃焼器内筒９と
外筒８の間の環状空間を流れる水蒸気１には酸素供給配
管１３の先端の酸素噴出孔５から酸素が供給され酸素を
含んだ水蒸気１０となる。酸素を含んだ水蒸気１０は、
燃焼器内筒９の水蒸気供給孔７から燃焼器内筒内へ多段
に供給され、水素、酸素の燃え残りを少く、高温領域を
形成させずに燃焼される。
に、燃焼器内に高温燃焼域を形成させず燃焼器出口温度
とほぼ同じ平均温度で燃焼させることのできる水素・酸
素燃焼器を提供する。 【解決手段】 燃料の水素３は燃焼ノズル４の水素噴出
孔６から燃焼器内筒９内へ噴出される。燃焼器内筒９と
外筒８の間の環状空間を流れる水蒸気１には酸素供給配
管１３の先端の酸素噴出孔５から酸素が供給され酸素を
含んだ水蒸気１０となる。酸素を含んだ水蒸気１０は、
燃焼器内筒９の水蒸気供給孔７から燃焼器内筒内へ多段
に供給され、水素、酸素の燃え残りを少く、高温領域を
形成させずに燃焼される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素と酸素を燃焼
させ、発生した水蒸気を用いてランキンサイクルを運転
して発電する水素燃焼タービンに用いて好適な水素・酸
素燃焼器に関する。
させ、発生した水蒸気を用いてランキンサイクルを運転
して発電する水素燃焼タービンに用いて好適な水素・酸
素燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の水素・酸素燃焼器では図２
（ａ），（ｂ）に示すように、水蒸気雰囲気中に水素３
及び酸素２を同軸噴流にて噴射し燃焼させている。ま
た、図３に示すように水素３を噴射する直前の水蒸気１
中に酸素２を噴射し燃焼させている。そのほかの従来の
水素・酸素燃焼器として、図４に示すように燃料ノズル
４に水素噴出孔６と酸素噴出孔５を交互に配し、燃焼器
内筒９内の水蒸気中に両者を噴出することによって燃焼
させるようにしたものがある。
（ａ），（ｂ）に示すように、水蒸気雰囲気中に水素３
及び酸素２を同軸噴流にて噴射し燃焼させている。ま
た、図３に示すように水素３を噴射する直前の水蒸気１
中に酸素２を噴射し燃焼させている。そのほかの従来の
水素・酸素燃焼器として、図４に示すように燃料ノズル
４に水素噴出孔６と酸素噴出孔５を交互に配し、燃焼器
内筒９内の水蒸気中に両者を噴出することによって燃焼
させるようにしたものがある。
【０００３】上記のような燃焼装置では、保炎性を確保
し、燃え残りの水素、酸素を極力抑えるために、水蒸気
１の流量を少くし高温の燃焼領域を確保することが行わ
れる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、一次燃焼領
域１１には高温の燃焼火炎が存在し、その下流の希釈域
１２で図５（ａ）に示すように水蒸気供給孔７から水蒸
気１を投入し所定の燃焼器出口温度とする構造となって
いる。図５において８は外筒である。
し、燃え残りの水素、酸素を極力抑えるために、水蒸気
１の流量を少くし高温の燃焼領域を確保することが行わ
れる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、一次燃焼領
域１１には高温の燃焼火炎が存在し、その下流の希釈域
１２で図５（ａ）に示すように水蒸気供給孔７から水蒸
気１を投入し所定の燃焼器出口温度とする構造となって
いる。図５において８は外筒である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の燃焼装
置における水素３、酸素２の供給方式では、燃焼は水素
３、酸素２両者の混合に支配され、また両者がよく混合
する前に燃焼反応が始まり、上記のような高温の一次燃
焼領域１１を確保する構造としても、燃焼後にも水素３
あるいは酸素２が残ってしまって燃焼効率が悪いという
問題があった。
置における水素３、酸素２の供給方式では、燃焼は水素
３、酸素２両者の混合に支配され、また両者がよく混合
する前に燃焼反応が始まり、上記のような高温の一次燃
焼領域１１を確保する構造としても、燃焼後にも水素３
あるいは酸素２が残ってしまって燃焼効率が悪いという
問題があった。
【０００５】また、一次燃焼領域１１では、燃え残り防
止と保炎性確保のための高温火炎が存在し、この一次燃
焼領域１１の平均温度でさえ２０００℃を大きく上回
り、燃焼器内筒９の冷却構造が複雑になったり、多くの
冷却媒体が必要となるという問題があった。
止と保炎性確保のための高温火炎が存在し、この一次燃
焼領域１１の平均温度でさえ２０００℃を大きく上回
り、燃焼器内筒９の冷却構造が複雑になったり、多くの
冷却媒体が必要となるという問題があった。
【０００６】本発明は、従来の燃焼装置に見られた上記
問題点を解決し、従来のものに比べて燃え残りの水素、
酸素の量を低減し、一次燃焼領域での燃焼温度を低下さ
せ燃焼器内筒冷却構造を簡略化できる燃焼器を提供する
ことを課題としている。
問題点を解決し、従来のものに比べて燃え残りの水素、
酸素の量を低減し、一次燃焼領域での燃焼温度を低下さ
せ燃焼器内筒冷却構造を簡略化できる燃焼器を提供する
ことを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、水蒸気に対し予め酸素を混合し、それを噴
射される水素に供給して燃焼させるように構成した水素
・酸素燃焼器を提供する。
決するため、水蒸気に対し予め酸素を混合し、それを噴
射される水素に供給して燃焼させるように構成した水素
・酸素燃焼器を提供する。
【０００８】このように構成した本発明の水素・酸素燃
焼器によると、水蒸気に酸素を予め混合することによっ
て十分に酸素が水蒸気中に拡散した状態で燃焼器に導く
ことが可能になり、その結果、燃え残りの水素、酸素量
を低減できる。また、従来のように燃え残りの水素、酸
素量を低減するために、燃焼器内に高温燃焼域を形成す
る必要がなくなるため、冷却構造を簡素化できる。
焼器によると、水蒸気に酸素を予め混合することによっ
て十分に酸素が水蒸気中に拡散した状態で燃焼器に導く
ことが可能になり、その結果、燃え残りの水素、酸素量
を低減できる。また、従来のように燃え残りの水素、酸
素量を低減するために、燃焼器内に高温燃焼域を形成す
る必要がなくなるため、冷却構造を簡素化できる。
【０００９】本発明による水素・酸素燃焼器では、酸素
を予め混合した水蒸気を噴射された水素に対し多段で供
給するように構成すると、上流側で水素過濃燃焼が行わ
れ、そのあと後段で供給される酸素混合水蒸気によって
後燃えを起こし、所定の燃焼器出口温度を得ることがで
きるので好ましい。
を予め混合した水蒸気を噴射された水素に対し多段で供
給するように構成すると、上流側で水素過濃燃焼が行わ
れ、そのあと後段で供給される酸素混合水蒸気によって
後燃えを起こし、所定の燃焼器出口温度を得ることがで
きるので好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明による水素・酸素燃
焼装置について図１に示した実施の一形態に基づいて具
体的に説明する。なお、以下の実施の形態において、図
２〜図５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。
焼装置について図１に示した実施の一形態に基づいて具
体的に説明する。なお、以下の実施の形態において、図
２〜図５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。
【００１１】図１において、外筒８には酸素供給管１３
が設けられ、この酸素供給管１３の先端には酸素噴出孔
５が形成されている。燃焼器内筒９と外筒８の環状空間
を流れる水蒸気１には酸素供給配管１３を経て酸素噴出
孔５から酸素が供給され、水蒸気１と予め混合される構
成となっている。
が設けられ、この酸素供給管１３の先端には酸素噴出孔
５が形成されている。燃焼器内筒９と外筒８の環状空間
を流れる水蒸気１には酸素供給配管１３を経て酸素噴出
孔５から酸素が供給され、水蒸気１と予め混合される構
成となっている。
【００１２】燃料ノズル４からは水素３が水素噴出孔６
から燃焼器内筒９内へ噴出されるようになっている。そ
の他の構成は図５に示した燃焼器とほぼ同様である。
から燃焼器内筒９内へ噴出されるようになっている。そ
の他の構成は図５に示した燃焼器とほぼ同様である。
【００１３】このように構成された図１の水素・酸素燃
焼器において、図示していない圧縮機で圧縮された水蒸
気１は外筒８と燃焼器内筒９との間を通って供給され
る。この水蒸気１には、外筒８の円周上複数箇所に設置
された酸素供給配管１３の先端に設けた酸素噴出孔５か
ら酸素が供給され水蒸気中に酸素が混合される。
焼器において、図示していない圧縮機で圧縮された水蒸
気１は外筒８と燃焼器内筒９との間を通って供給され
る。この水蒸気１には、外筒８の円周上複数箇所に設置
された酸素供給配管１３の先端に設けた酸素噴出孔５か
ら酸素が供給され水蒸気中に酸素が混合される。
【００１４】こうして酸素を含んだ水蒸気１０は、燃焼
器内筒９の円周上複数個所に設置した水蒸気供給孔７よ
り燃焼器内筒９内に入る。図１では燃焼器内筒９の軸方
向に二段の水蒸気供給孔７が示されているが、場合によ
っては単段あるいは二段以上から供給されるように構成
してもよい。
器内筒９の円周上複数個所に設置した水蒸気供給孔７よ
り燃焼器内筒９内に入る。図１では燃焼器内筒９の軸方
向に二段の水蒸気供給孔７が示されているが、場合によ
っては単段あるいは二段以上から供給されるように構成
してもよい。
【００１５】一方、燃料ノズル４から燃焼器内筒９内に
噴射された水素３は、酸素を含んだ水蒸気１０と混合し
て燃焼する。しかし図１（ｂ）に示すように燃焼器上流
側では、酸素不足のため酸素量に見合っただけの燃焼に
とどまり、燃焼域の平均温度は燃焼器出口温度よりも若
干低い程度となっている。
噴射された水素３は、酸素を含んだ水蒸気１０と混合し
て燃焼する。しかし図１（ｂ）に示すように燃焼器上流
側では、酸素不足のため酸素量に見合っただけの燃焼に
とどまり、燃焼域の平均温度は燃焼器出口温度よりも若
干低い程度となっている。
【００１６】その後、更に酸素を含んだ水蒸気１０と混
合し、ほぼ燃焼器出口温度に近い平均温度の燃焼域を形
成する。燃焼により生成した高温の水蒸気は、図には示
さないランキンサイクルを運転して発電するタービンへ
と導かれる。
合し、ほぼ燃焼器出口温度に近い平均温度の燃焼域を形
成する。燃焼により生成した高温の水蒸気は、図には示
さないランキンサイクルを運転して発電するタービンへ
と導かれる。
【００１７】以上、本発明を図示した実施形態に基づい
て具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限
定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その
具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいう
までもない。
て具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限
定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その
具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいう
までもない。
【００１８】例えば、上記実施形態では、燃焼により発
生した水蒸気を用いてランキンサイクルを運転して発電
する水素燃焼タービン用に適用した水素・酸素燃焼器に
ついて説明したが、本発明はこれに限らず、その他の用
途の水素・酸素燃焼器にも適用できる。
生した水蒸気を用いてランキンサイクルを運転して発電
する水素燃焼タービン用に適用した水素・酸素燃焼器に
ついて説明したが、本発明はこれに限らず、その他の用
途の水素・酸素燃焼器にも適用できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による水素
・酸素燃焼器においては、水蒸気に酸素を予め混合し、
十分に酸素が水蒸気中に拡散した状態で燃焼器に導き、
その中に水素を噴射させて燃焼させるように構成したこ
とにより、酸素が均一に混合している水蒸気中に水素が
拡散するだけで燃焼するため、燃え残りの水素、酸素の
量を低減できる。
・酸素燃焼器においては、水蒸気に酸素を予め混合し、
十分に酸素が水蒸気中に拡散した状態で燃焼器に導き、
その中に水素を噴射させて燃焼させるように構成したこ
とにより、酸素が均一に混合している水蒸気中に水素が
拡散するだけで燃焼するため、燃え残りの水素、酸素の
量を低減できる。
【００２０】また、燃え残りの水素、酸素の量が減少す
るため、従来のように燃焼器内に高温燃焼域を形成する
必要がなく、燃焼器出口温度とほぼ同じ平均温度で燃焼
させることができ、従来のような高温領域の複雑で、多
くの冷却媒体を必要とする冷却構造を簡略化することが
可能となる。
るため、従来のように燃焼器内に高温燃焼域を形成する
必要がなく、燃焼器出口温度とほぼ同じ平均温度で燃焼
させることができ、従来のような高温領域の複雑で、多
くの冷却媒体を必要とする冷却構造を簡略化することが
可能となる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る水素・酸素燃焼装
置を示す説明図で、（ａ）はその概略構成を示す説明
図、（ｂ）はその燃焼器内の平均温度状態を示す説明
図。
置を示す説明図で、（ａ）はその概略構成を示す説明
図、（ｂ）はその燃焼器内の平均温度状態を示す説明
図。
【図２】従来の水素・酸素燃焼器における水素と酸素の
供給方式（同軸型）を示す説明図で、（ａ）は外側に酸
素を供給するもの、（ｂ）は外側に水素を供給するもの
を示している。
供給方式（同軸型）を示す説明図で、（ａ）は外側に酸
素を供給するもの、（ｂ）は外側に水素を供給するもの
を示している。
【図３】従来の他の水素・酸素燃焼器における水素と酸
素の供給方式（直前混合型）を示す説明図。
素の供給方式（直前混合型）を示す説明図。
【図４】従来の更に他の水素・酸素燃焼器における水素
と酸素の供給方式（同時噴出型）を示す説明図で（ａ）
は側面図、（ｂ）は正面図である。
と酸素の供給方式（同時噴出型）を示す説明図で（ａ）
は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】従来の水素・酸素燃焼器を示す説明図で、
（ａ）はその概略構成を示す説明図、（ｂ）はその燃焼
器内の平均温度状態を示す説明図。
（ａ）はその概略構成を示す説明図、（ｂ）はその燃焼
器内の平均温度状態を示す説明図。
１ 水蒸気 ２ 酸素 ３ 水素 ４ 燃料ノズル ５ 酸素噴出孔 ６ 水素噴出孔 ７ 水蒸気供給孔 ８ 外筒 ９ 燃焼器内筒 １０ 酸素を含んだ水蒸気 １１ 一次燃焼領域 １２ 希釈域 １３ 酸素供給配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｌ 7/00 Ｆ２３Ｌ 7/00 Ａ Ｆ２３Ｒ 3/00 Ｆ２３Ｒ 3/00 Ａ (72)発明者 上松 一雄 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 稲田 満 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 (2)
- 【請求項１】 水素と酸素を燃焼させる水素・酸素燃焼
器であって、噴射される水素に対し、酸素を予め混合し
た水蒸気を供給して燃焼させるように構成したことを特
徴とする水素・酸素燃焼器。 - 【請求項２】 請求項１において、前記酸素を予め混合
した水蒸気を前記噴射される水素に対し多段で供給する
ように構成した水素・酸素燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01524597A JP3706455B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 水素燃焼タービン用水素・酸素燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01524597A JP3706455B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 水素燃焼タービン用水素・酸素燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10213308A true JPH10213308A (ja) | 1998-08-11 |
| JP3706455B2 JP3706455B2 (ja) | 2005-10-12 |
Family
ID=11883482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01524597A Expired - Fee Related JP3706455B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 水素燃焼タービン用水素・酸素燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3706455B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7117677B2 (en) | 2001-08-29 | 2006-10-10 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor and operating method thereof |
| US7188476B2 (en) | 2001-08-29 | 2007-03-13 | Hitachi, Ltd | Gas turbine combustor and operating method thereof |
| JP2008240731A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Alstom Technology Ltd | ターボグループの作動方法 |
| WO2016056579A1 (ja) * | 2014-10-10 | 2016-04-14 | 川崎重工業株式会社 | 燃焼器及びガスタービンエンジン |
| JP2019512661A (ja) * | 2016-03-15 | 2019-05-16 | ケラー，ジェイ | 非予混合スワールバーナ先端及び燃焼戦略 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50139212A (ja) * | 1974-04-26 | 1975-11-07 | ||
| JPH0346755U (ja) * | 1989-09-07 | 1991-04-30 | ||
| JPH06123238A (ja) * | 1991-03-29 | 1994-05-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 循環型動力システムの運転制御法 |
| JPH07158411A (ja) * | 1993-12-06 | 1995-06-20 | Hitachi Ltd | 発電プラント |
-
1997
- 1997-01-29 JP JP01524597A patent/JP3706455B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Cited By (9)
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| US7117677B2 (en) | 2001-08-29 | 2006-10-10 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor and operating method thereof |
| US7188476B2 (en) | 2001-08-29 | 2007-03-13 | Hitachi, Ltd | Gas turbine combustor and operating method thereof |
| US7200998B2 (en) | 2001-08-29 | 2007-04-10 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor and operating method thereof |
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| US7343745B2 (en) | 2001-08-29 | 2008-03-18 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine combustor and operating method thereof |
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| JP2016079827A (ja) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 川崎重工業株式会社 | 燃焼器及びガスタービンエンジン |
| JP2019512661A (ja) * | 2016-03-15 | 2019-05-16 | ケラー，ジェイ | 非予混合スワールバーナ先端及び燃焼戦略 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3706455B2 (ja) | 2005-10-12 |
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