JPH10238776A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器Info
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- JPH10238776A JPH10238776A JP4581897A JP4581897A JPH10238776A JP H10238776 A JPH10238776 A JP H10238776A JP 4581897 A JP4581897 A JP 4581897A JP 4581897 A JP4581897 A JP 4581897A JP H10238776 A JPH10238776 A JP H10238776A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】プラント熱効率の向上と相俟ってＮＯｘ濃度の
より一層の低減化を図るとともに、燃焼ガスの安定化を
図ったガスタービン燃焼器を提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービン燃焼器は、燃料
ノズル２２に、その中央に設置され、液体燃料用空気通
路２９に同心的に包囲形成される火炎用液体燃料通路３
０と、その外側に上記液体燃焼用空気通路３０を包囲形
成する燃料通路３１と、この外側に設けた窒素通路３２
と、この窒素通路３２の一側面に設けた空気通路３６と
をそれぞれ備えたものである。
より一層の低減化を図るとともに、燃焼ガスの安定化を
図ったガスタービン燃焼器を提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービン燃焼器は、燃料
ノズル２２に、その中央に設置され、液体燃料用空気通
路２９に同心的に包囲形成される火炎用液体燃料通路３
０と、その外側に上記液体燃焼用空気通路３０を包囲形
成する燃料通路３１と、この外側に設けた窒素通路３２
と、この窒素通路３２の一側面に設けた空気通路３６と
をそれぞれ備えたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料として比較的
発熱量の低い中カロリのものを使用し、燃焼促進剤とし
て空気と窒素の混合気を使用するガスタービン燃焼器に
係り、特にガスタービン排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度
を低減させるガスタービン燃焼器に関する。
発熱量の低い中カロリのものを使用し、燃焼促進剤とし
て空気と窒素の混合気を使用するガスタービン燃焼器に
係り、特にガスタービン排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度
を低減させるガスタービン燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の火力発電所に適用されているコン
バインドサイクル発電プラントでは、プラント熱効率の
向上を目指して研究が進められており、これに伴ってガ
スタービン入口に案内される燃焼ガス温度も高温化しつ
つある。
バインドサイクル発電プラントでは、プラント熱効率の
向上を目指して研究が進められており、これに伴ってガ
スタービン入口に案内される燃焼ガス温度も高温化しつ
つある。
【０００３】燃焼ガス温度を高温化する場合、ＮＯｘ濃
度は燃焼ガス温度の高温化に比例して発生することが知
られている。このため、最近のガスタービン燃焼器で
は、燃料、例えばＬＮＧに予め空気を混合させて燃焼ガ
スを生成する、いわゆる予混合燃焼方式が実用機として
実現化され、ＮＯｘ濃度を法律規制値以内に収めること
ができるようになっている。
度は燃焼ガス温度の高温化に比例して発生することが知
られている。このため、最近のガスタービン燃焼器で
は、燃料、例えばＬＮＧに予め空気を混合させて燃焼ガ
スを生成する、いわゆる予混合燃焼方式が実用機として
実現化され、ＮＯｘ濃度を法律規制値以内に収めること
ができるようになっている。
【０００４】しかし、従来の予混合燃焼方式では、ガス
タービンを高温化すればするほどＮＯｘ濃度を法律規制
値以内に収めるために多量の空気を必要としている。こ
の空気は、空気圧縮機から発生する高圧空気の一部を利
用しているため、その分だけガスタービンの膨張仕事に
寄与しなくなり、ヒートバランス上、プラント熱効率が
予混合燃焼方式を採用しない場合に較べ低下する傾向に
ある。
タービンを高温化すればするほどＮＯｘ濃度を法律規制
値以内に収めるために多量の空気を必要としている。こ
の空気は、空気圧縮機から発生する高圧空気の一部を利
用しているため、その分だけガスタービンの膨張仕事に
寄与しなくなり、ヒートバランス上、プラント熱効率が
予混合燃焼方式を採用しない場合に較べ低下する傾向に
ある。
【０００５】このように、従来の予混合方式では、ガス
タービンの高温化に伴ってプラント熱効率が低下するこ
とを考慮すると、もはや限界になりつつある。
タービンの高温化に伴ってプラント熱効率が低下するこ
とを考慮すると、もはや限界になりつつある。
【０００６】将来のガスタービン燃焼器は、ＮＯｘの低
減化と相俟って空気の消費をより少なくしてプラント熱
効率を向上させる新たな代替技術が必要とされる。
減化と相俟って空気の消費をより少なくしてプラント熱
効率を向上させる新たな代替技術が必要とされる。
【０００７】最近、石炭ガス化プラントの実機への実現
化が注目されている。この石炭ガス化プラントは、石炭
をガス精製によりガス燃料を生成するもので、例えば酸
素吹きガス化炉で発熱量が約１０〜１３ＭＪ／Ｎｍ3 の
中カロリ程度のガス燃料を生成できるようになってお
り、その燃料主成分として水素と一酸化炭素を大部分占
めるようになっている。また、酸素吹きガス化炉では、
酸素精製部を設け、空気を酸素と窒素とにそれぞれ分離
できるようになっている。
化が注目されている。この石炭ガス化プラントは、石炭
をガス精製によりガス燃料を生成するもので、例えば酸
素吹きガス化炉で発熱量が約１０〜１３ＭＪ／Ｎｍ3 の
中カロリ程度のガス燃料を生成できるようになってお
り、その燃料主成分として水素と一酸化炭素を大部分占
めるようになっている。また、酸素吹きガス化炉では、
酸素精製部を設け、空気を酸素と窒素とにそれぞれ分離
できるようになっている。
【０００８】最近のガスタービン燃焼器は、上述石炭ガ
ス化プラントで生成されるガス燃料および窒素に着目
し、そのガス燃料および窒素の適用が研究されている
が、何分にも未知への研究であり、多くの問題点がある
ため、現在模索中である。
ス化プラントで生成されるガス燃料および窒素に着目
し、そのガス燃料および窒素の適用が研究されている
が、何分にも未知への研究であり、多くの問題点がある
ため、現在模索中である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】最近、石炭ガス化プラ
ントから生成されるガス燃料および窒素を、ガスタービ
ン燃焼器に適用した研究がＡＳＥＭ（アメリカ機械学
会）の９４−ＧＴ−３６６で発表されている。
ントから生成されるガス燃料および窒素を、ガスタービ
ン燃焼器に適用した研究がＡＳＥＭ（アメリカ機械学
会）の９４−ＧＴ−３６６で発表されている。
【００１０】この文献で発表されたガスタービン燃焼器
は、図８に示すように、燃焼器１を燃焼器ライナ２で形
成し、その燃焼室１の外側に空気通路３を介して同心的
にフロースリーブ４および外筒５を備える構成になって
いる。
は、図８に示すように、燃焼器１を燃焼器ライナ２で形
成し、その燃焼室１の外側に空気通路３を介して同心的
にフロースリーブ４および外筒５を備える構成になって
いる。
【００１１】また、ガスタービン燃焼器は、燃焼室１の
頭部側にヘッドプレート６を介して燃料ノズル７を備え
るとともに、その下流側にトランジションピース８を介
してガスタービン（図示せず）に接続する構成になって
いる。
頭部側にヘッドプレート６を介して燃料ノズル７を備え
るとともに、その下流側にトランジションピース８を介
してガスタービン（図示せず）に接続する構成になって
いる。
【００１２】また、ガスタービン燃焼器は、上述石炭ガ
ス化プラントから生成される窒素を燃焼室１に案内する
窒素供給口９および窒素噴出口１０をそれぞれ設け、窒
素噴出口１０から噴出する窒素に空気圧縮機（図示せ
ず）から空気通路３を介して案内される高圧空気を混合
させ、その燃焼促進剤としての混合気に燃料ノズル７か
ら噴出する上述水素・一酸化炭素を主成分とする燃料を
加え、燃焼室１で燃焼ガスを生成するようになってい
る。
ス化プラントから生成される窒素を燃焼室１に案内する
窒素供給口９および窒素噴出口１０をそれぞれ設け、窒
素噴出口１０から噴出する窒素に空気圧縮機（図示せ
ず）から空気通路３を介して案内される高圧空気を混合
させ、その燃焼促進剤としての混合気に燃料ノズル７か
ら噴出する上述水素・一酸化炭素を主成分とする燃料を
加え、燃焼室１で燃焼ガスを生成するようになってい
る。
【００１３】このように、既に発表されたガスタービン
燃焼器では、燃焼促進剤としての混合気のうち、空気の
消費を極力少なくし、その減少分を窒素で補完し、プラ
ント熱効率の向上を図っていた。
燃焼器では、燃焼促進剤としての混合気のうち、空気の
消費を極力少なくし、その減少分を窒素で補完し、プラ
ント熱効率の向上を図っていた。
【００１４】しかし、このガスタービン燃焼器は、燃焼
促進剤として、より多くの窒素が使用されているため、
燃焼ガス生成の際、その窒素の寄与率が全くなく、設計
値どおりのＮＯｘ低減化を図ることができない不都合・
不具合があった。
促進剤として、より多くの窒素が使用されているため、
燃焼ガス生成の際、その窒素の寄与率が全くなく、設計
値どおりのＮＯｘ低減化を図ることができない不都合・
不具合があった。
【００１５】また、このガスタービン燃焼器は、上述水
素・一酸化炭素を主成分とする燃料を使用しているが、
燃焼ガス生成の際、上述燃料促進剤よりも燃料の燃焼速
度が速く、このため何らかの事情で逆火現象が発生した
場合、その構成部品を焼損させる問題点があった。
素・一酸化炭素を主成分とする燃料を使用しているが、
燃焼ガス生成の際、上述燃料促進剤よりも燃料の燃焼速
度が速く、このため何らかの事情で逆火現象が発生した
場合、その構成部品を焼損させる問題点があった。
【００１６】このように、水素・一酸化炭素を主成分と
する燃料を使用し、燃焼促進剤として窒素・空気の混合
気を使用するガスタービン燃焼器において、従来からの
予混合燃焼方式をそのまま使用していたのでは、上述の
問題点を抱えて既に限界に達しており、新たな途への挑
戦として拡散燃焼方式が考えられる。
する燃料を使用し、燃焼促進剤として窒素・空気の混合
気を使用するガスタービン燃焼器において、従来からの
予混合燃焼方式をそのまま使用していたのでは、上述の
問題点を抱えて既に限界に達しており、新たな途への挑
戦として拡散燃焼方式が考えられる。
【００１７】拡散燃焼方式の場合、水素・一酸化炭素を
主成分とする燃料では、従来から使用されているＬＮＧ
に較べ断熱火炎温度が高く、ＮＯｘ濃度も高くなること
が予想されるが、この断熱火炎温度を如何に低く抑える
かが実機適用への成功の途であると期待されている。
主成分とする燃料では、従来から使用されているＬＮＧ
に較べ断熱火炎温度が高く、ＮＯｘ濃度も高くなること
が予想されるが、この断熱火炎温度を如何に低く抑える
かが実機適用への成功の途であると期待されている。
【００１８】本発明は、このような背景技術の下になさ
れたもので、プラント熱効率の向上と相俟ってＮＯｘ濃
度のより一層の低減化を図るとともに、燃焼ガスの安定
化を図ったガスタービン燃焼器を提供することを目的と
する。
れたもので、プラント熱効率の向上と相俟ってＮＯｘ濃
度のより一層の低減化を図るとともに、燃焼ガスの安定
化を図ったガスタービン燃焼器を提供することを目的と
する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項１に記
載したように、燃焼器ライナ内に形成される燃焼室を、
燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備え、燃焼ライナ
の後流側にガスタービンを接続するガスタービン燃焼器
において、上記燃料ノズルに、その中央に設置され、液
体燃料用空気通路に同心的に包囲形成される火炎用液体
燃料通路と、その外側に上記液体燃焼用空気通路を包囲
形成する燃料通路と、この外側に設けた窒素通路と、こ
の窒素通路の一側面に設けた空気通路とをそれぞれ備え
たものである。
ン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項１に記
載したように、燃焼器ライナ内に形成される燃焼室を、
燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備え、燃焼ライナ
の後流側にガスタービンを接続するガスタービン燃焼器
において、上記燃料ノズルに、その中央に設置され、液
体燃料用空気通路に同心的に包囲形成される火炎用液体
燃料通路と、その外側に上記液体燃焼用空気通路を包囲
形成する燃料通路と、この外側に設けた窒素通路と、こ
の窒素通路の一側面に設けた空気通路とをそれぞれ備え
たものである。
【００２０】本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記
目的を達成するために、請求項２に記載したように、窒
素通路の下流側に燃料通路からの燃料を窒素通路の窒素
を混合させる混合室を備えたものである。
目的を達成するために、請求項２に記載したように、窒
素通路の下流側に燃料通路からの燃料を窒素通路の窒素
を混合させる混合室を備えたものである。
【００２１】本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記
目的を達成するために、請求項３に記載したように、混
合室、液体燃料用空気通路、空気通路のそれぞれの出口
側にスワラを設置したものである。
目的を達成するために、請求項３に記載したように、混
合室、液体燃料用空気通路、空気通路のそれぞれの出口
側にスワラを設置したものである。
【００２２】本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記
目的を達成するために、請求項４に記載したように、燃
料通路に窒素通路に交差させて混合部を備えるととも
に、出口側に小口径のスワラを設置したものである。
目的を達成するために、請求項４に記載したように、燃
料通路に窒素通路に交差させて混合部を備えるととも
に、出口側に小口径のスワラを設置したものである。
【００２３】本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記
目的を達成するために、請求項５に記載したように、火
炎用液体燃料通路は、その出口側に小口径の燃料噴出口
を備えたものである。
目的を達成するために、請求項５に記載したように、火
炎用液体燃料通路は、その出口側に小口径の燃料噴出口
を備えたものである。
【００２４】本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記
目的を達成するために、請求項６に記載したように、燃
料通路の下流側を縮流通路に形成したものである。
目的を達成するために、請求項６に記載したように、燃
料通路の下流側を縮流通路に形成したものである。
【００２５】本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記
目的を達成するために、請求項７に記載したように、窒
素通路の下流側を縮流通路に形成したものである。
目的を達成するために、請求項７に記載したように、窒
素通路の下流側を縮流通路に形成したものである。
【００２６】本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記
目的を達成するために、請求項８に記載したように、燃
料通路の後流側に直列的に設置した窒素通路の混合室を
連通せしめるとともに、上記燃料通路の出口にスワラを
設置したものである。
目的を達成するために、請求項８に記載したように、燃
料通路の後流側に直列的に設置した窒素通路の混合室を
連通せしめるとともに、上記燃料通路の出口にスワラを
設置したものである。
【００２７】本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記
目的を達成するために、請求項９に記載したように、燃
焼室の上流側に燃料過濃域とその下流側に燃料希薄域と
を形成したものである。
目的を達成するために、請求項９に記載したように、燃
焼室の上流側に燃料過濃域とその下流側に燃料希薄域と
を形成したものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
燃焼器の一実施の形態を図面を参照して説明する。
燃焼器の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２９】図１は、本発明に係るガスタービン燃焼器
を採用したガスタービンプラントの概略図である。
を採用したガスタービンプラントの概略図である。
【００３０】ガスタービンプラント１１は、ガスタービ
ン１２と同軸の空気圧縮機１３を設けた例が代表的に示
されている。このガスタービンプラント１１は、空気圧
縮機１３の駆動により吐出された高圧空気をガスタービ
ン燃焼器１４に案内し、ガスタービン燃焼器１４の燃焼
器ライナ１５内に形成される燃焼室１６で燃料を燃焼さ
せ、その燃焼ガスをトランジションピース１７を経てガ
スタービン１２に案内し、このガスタービン１２を駆動
させて膨張仕事をし、ガスタービン１２に接続する発電
機（図示せず）を回転駆動させるようになっている。
ン１２と同軸の空気圧縮機１３を設けた例が代表的に示
されている。このガスタービンプラント１１は、空気圧
縮機１３の駆動により吐出された高圧空気をガスタービ
ン燃焼器１４に案内し、ガスタービン燃焼器１４の燃焼
器ライナ１５内に形成される燃焼室１６で燃料を燃焼さ
せ、その燃焼ガスをトランジションピース１７を経てガ
スタービン１２に案内し、このガスタービン１２を駆動
させて膨張仕事をし、ガスタービン１２に接続する発電
機（図示せず）を回転駆動させるようになっている。
【００３１】ガスタービン燃焼器１４は、空気圧縮機１
３とガスタービン１２の中間において周方向に複数台、
例えば８〜３２個設置されている。ガスタービン燃焼器
１４は、図２に示すように、外筒１８およびフロースリ
ーブ１９内に燃焼器ライナ２０が内筒として収容され
る。燃焼器ライナ２０内には燃焼室２１が形成され、外
筒１８、およびフロースリーブ１９と燃焼器２０との間
に環状の空気通路２１ａが形成される。
３とガスタービン１２の中間において周方向に複数台、
例えば８〜３２個設置されている。ガスタービン燃焼器
１４は、図２に示すように、外筒１８およびフロースリ
ーブ１９内に燃焼器ライナ２０が内筒として収容され
る。燃焼器ライナ２０内には燃焼室２１が形成され、外
筒１８、およびフロースリーブ１９と燃焼器２０との間
に環状の空気通路２１ａが形成される。
【００３２】燃焼器ライナ２０内に形成される燃焼室２
１は、燃焼器ライナ２０の頭部側にヘッドプレート２３
を介して燃料ノズル２２を、またその後流側にトランジ
ションピース２４をそれぞれ設けている。
１は、燃焼器ライナ２０の頭部側にヘッドプレート２３
を介して燃料ノズル２２を、またその後流側にトランジ
ションピース２４をそれぞれ設けている。
【００３３】一方、燃料ノズル２２は、火炎用液体燃料
供給口２５、液体燃料用空気供給口２６、水素・一酸化
炭素を主成分とする燃料供給口２７、燃焼ガスの断熱火
炎温度を低く抑える窒素供給口２８をそれぞれ備える構
成になっている。
供給口２５、液体燃料用空気供給口２６、水素・一酸化
炭素を主成分とする燃料供給口２７、燃焼ガスの断熱火
炎温度を低く抑える窒素供給口２８をそれぞれ備える構
成になっている。
【００３４】また、燃料ノズル２２には、図３に示すよ
うに、その中央に液体燃料用空気通路２９で同心的に包
囲形成される火炎用液体燃料通路３０が設けられ、この
火炎用液体燃料通路３０にスワラ３７を設ける一方、そ
の外側に水素等を主成分とする燃料通路３１が形成され
ている。また、燃料通路３１の外側には窒素通路３２が
設けられ、この窒素通路３２の下流側に燃料通路３１か
ら案内される燃料に窒素を加える混合室３３がスワラ３
４を備えて図示の破線で示すように形成されている。さ
らに、窒素通路３２の他側には、スワラ３５を備えた空
気通路３６が設けられている。
うに、その中央に液体燃料用空気通路２９で同心的に包
囲形成される火炎用液体燃料通路３０が設けられ、この
火炎用液体燃料通路３０にスワラ３７を設ける一方、そ
の外側に水素等を主成分とする燃料通路３１が形成され
ている。また、燃料通路３１の外側には窒素通路３２が
設けられ、この窒素通路３２の下流側に燃料通路３１か
ら案内される燃料に窒素を加える混合室３３がスワラ３
４を備えて図示の破線で示すように形成されている。さ
らに、窒素通路３２の他側には、スワラ３５を備えた空
気通路３６が設けられている。
【００３５】燃料ノズル２２の出口側に設けた各スワラ
３４，３５，３７は、図示のように、スワラ３７を中心
としてその周方向に沿って他のスワラ３５，３７を交互
に順序立て設置されている。
３４，３５，３７は、図示のように、スワラ３７を中心
としてその周方向に沿って他のスワラ３５，３７を交互
に順序立て設置されている。
【００３６】次に作用を説明する。
【００３７】ガスタービン燃焼器１４の運転は、火種と
しての火炎が確保された後、拡散燃焼に移行する。最初
に火炎用液体燃料通路３０に投入される液体燃料は、燃
料ノズル２２から噴出する際、スワラ３５により旋回流
が与えられた液体燃料用空気通路２９からの空気と混合
し、火炎ガスを生成する。
しての火炎が確保された後、拡散燃焼に移行する。最初
に火炎用液体燃料通路３０に投入される液体燃料は、燃
料ノズル２２から噴出する際、スワラ３５により旋回流
が与えられた液体燃料用空気通路２９からの空気と混合
し、火炎ガスを生成する。
【００３８】火炎の安定燃焼が確保されると、次に、燃
料通路３１に投入される水素等を主成分とする燃料は、
燃料通路３１の下流側から混合室３３に案内され、ここ
で窒素通路３２からの窒素と混合し、混合後、スワラ３
４の旋回流を受けて燃焼室２１に噴出する。燃焼室２１
に噴出した混合燃料は、上述火炎の助けを借りて燃焼
し、燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、燃焼に全く
寄与しない窒素が含まれており、この窒素により燃焼ガ
スの断熱火炎温度を低く抑えるようになっている。
料通路３１に投入される水素等を主成分とする燃料は、
燃料通路３１の下流側から混合室３３に案内され、ここ
で窒素通路３２からの窒素と混合し、混合後、スワラ３
４の旋回流を受けて燃焼室２１に噴出する。燃焼室２１
に噴出した混合燃料は、上述火炎の助けを借りて燃焼
し、燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、燃焼に全く
寄与しない窒素が含まれており、この窒素により燃焼ガ
スの断熱火炎温度を低く抑えるようになっている。
【００３９】したがって、本実施形態によれば、窒素に
より燃焼ガスの断熱火炎温度を低く抑えるから、燃焼ガ
スのＮＯｘ濃度をより一層低く抑えることができる。
より燃焼ガスの断熱火炎温度を低く抑えるから、燃焼ガ
スのＮＯｘ濃度をより一層低く抑えることができる。
【００４０】その際、水素等を主成分とする燃料には窒
素を混合させているので、燃焼室２１の噴出速度も比較
的遅くなり、逆火現象のおそれもない。
素を混合させているので、燃焼室２１の噴出速度も比較
的遅くなり、逆火現象のおそれもない。
【００４１】また、本実施形態によれば、火炎を確保す
るときにのみ空気圧縮機からの高圧空気が使用されるの
で、その高圧空気の消費が従来に較べて大幅に低下し、
プラント熱効率を向上させることができる。
るときにのみ空気圧縮機からの高圧空気が使用されるの
で、その高圧空気の消費が従来に較べて大幅に低下し、
プラント熱効率を向上させることができる。
【００４２】図４は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第２実施形態を示す概略図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一部分には同一符号を付し、その重複
説明を省略する。
の第２実施形態を示す概略図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一部分には同一符号を付し、その重複
説明を省略する。
【００４３】本実施形態は、燃料通路３１に窒素通路３
２に交差する混合部３８を設けるとともに、燃料通路３
１の出口側に設けたスワラ４１を他のスワラ３４，３５
の口径よりも小さくする一方、火炎用液体燃料通路３０
の出口に小口径の燃料噴出口４０を設けたものである。
２に交差する混合部３８を設けるとともに、燃料通路３
１の出口側に設けたスワラ４１を他のスワラ３４，３５
の口径よりも小さくする一方、火炎用液体燃料通路３０
の出口に小口径の燃料噴出口４０を設けたものである。
【００４４】本実施形態によれば、燃料通路３１に混合
部３８を設けているので、水素等を主成分とする燃料に
窒素通路３２の窒素を良好に混合させることができる。
また、スワラ４１の口径を小さくしたので、混合燃料の
燃焼室２１への噴出速度を高めることができ、燃焼ガス
の逆火防止を図ることができる。また、火炎用液体燃料
通路３０の出口に小口径の燃料噴出口４０を設けたの
で、火炎の安定確保を図ることができる。
部３８を設けているので、水素等を主成分とする燃料に
窒素通路３２の窒素を良好に混合させることができる。
また、スワラ４１の口径を小さくしたので、混合燃料の
燃焼室２１への噴出速度を高めることができ、燃焼ガス
の逆火防止を図ることができる。また、火炎用液体燃料
通路３０の出口に小口径の燃料噴出口４０を設けたの
で、火炎の安定確保を図ることができる。
【００４５】図５は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第３実施形態を示す概略図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一部分には同一符号を付す。
の第３実施形態を示す概略図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一部分には同一符号を付す。
【００４６】本実施形態は、燃料通路３１および窒素通
路３２のそれぞれを燃料ノズル２２の出口側に向って絞
り通路に形成したものである。
路３２のそれぞれを燃料ノズル２２の出口側に向って絞
り通路に形成したものである。
【００４７】本実施形態によれば、燃料通路３１および
窒素通路３２のそれぞれを絞り通路に形成したから、水
素等を主成分とする燃料および窒素の噴出速度を高める
ことができ、火炎用液体燃料通路３０からの液体燃料に
より生成される火炎に投入される前に水素等を主成分と
する燃料と窒素とを確実に混合させることができ、これ
ら混合燃料により生成される燃焼ガスの断熱火炎温度を
低く抑えることができる。すなわち、燃焼ガスの断熱火
炎温度を低くできるので、ＮＯｘ濃度の低減化を図るこ
とができる。
窒素通路３２のそれぞれを絞り通路に形成したから、水
素等を主成分とする燃料および窒素の噴出速度を高める
ことができ、火炎用液体燃料通路３０からの液体燃料に
より生成される火炎に投入される前に水素等を主成分と
する燃料と窒素とを確実に混合させることができ、これ
ら混合燃料により生成される燃焼ガスの断熱火炎温度を
低く抑えることができる。すなわち、燃焼ガスの断熱火
炎温度を低くできるので、ＮＯｘ濃度の低減化を図るこ
とができる。
【００４８】図６は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第４実施形態を示す概略図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一部分には同一符号を付す。
の第４実施形態を示す概略図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一部分には同一符号を付す。
【００４９】本実施形態は、窒素通路３２の混合室３３
を後流側に、また燃料通路３１を上流側に配置して直列
状に接続するとともに、燃料通路３１の出口側にスワラ
４２を配置したものである。
を後流側に、また燃料通路３１を上流側に配置して直列
状に接続するとともに、燃料通路３１の出口側にスワラ
４２を配置したものである。
【００５０】本実施形態によれば、燃料通路３１に窒素
通路３２の混合室３３を直列状に接続し、燃料通路３１
の出口にスワラ４２を設置したから、水素等を主成分と
する燃料を燃料通路３１から混合室３３に噴出させると
き、旋回流が与えられてその燃料の窒素への混合を、均
一かつ良好な混合を行わせることができる。
通路３２の混合室３３を直列状に接続し、燃料通路３１
の出口にスワラ４２を設置したから、水素等を主成分と
する燃料を燃料通路３１から混合室３３に噴出させると
き、旋回流が与えられてその燃料の窒素への混合を、均
一かつ良好な混合を行わせることができる。
【００５１】図７は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の第５実施形態を示す概略図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一部分には同一符号を付する。
の第５実施形態を示す概略図である。なお、第１実施形
態の構成部品と同一部分には同一符号を付する。
【００５２】本実施形態は、燃焼室２１を上流側に燃料
過濃域４３とその下流側に燃料希薄域４４とを形成した
ものである。
過濃域４３とその下流側に燃料希薄域４４とを形成した
ものである。
【００５３】本実施形態では、燃料過濃域４３で生成さ
れる一次燃焼ガスが二次燃焼ガスとなって燃料希薄域４
４に移行するとき、空気口４５の高圧空気により燃焼ガ
ス濃度を希釈化することができる。
れる一次燃焼ガスが二次燃焼ガスとなって燃料希薄域４
４に移行するとき、空気口４５の高圧空気により燃焼ガ
ス濃度を希釈化することができる。
【００５４】したがって、本実施形態によれば、石炭ガ
ス化プラントから生成される燃料にアンモニアが含まれ
ていても高圧空気により燃焼ガス温度を希釈化させてい
るので、アンモニアの燃焼ガスへの化学反応率の割合を
低く抑えることができ、ＮＯｘ濃度の発生を低く抑える
ことができる。
ス化プラントから生成される燃料にアンモニアが含まれ
ていても高圧空気により燃焼ガス温度を希釈化させてい
るので、アンモニアの燃焼ガスへの化学反応率の割合を
低く抑えることができ、ＮＯｘ濃度の発生を低く抑える
ことができる。
【００５５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るガスタ
ービン燃焼器は、石炭ガス化プラントから生成される燃
料および窒素を用いて燃焼ガスを生成する際、燃焼ガス
の断熱火炎温度を低くしてＮＯｘ濃度の発生を低減化さ
せ、燃焼ガスの生成中、火炎の逆火を防止させ、空気圧
縮機からの高圧空気の低ＮＯｘ化への消費を少なくさせ
てプラント熱効率の向上を図ったので、石炭ガス化プラ
ントから生成される燃料のガスタービン燃焼器への適用
を実現することができる。
ービン燃焼器は、石炭ガス化プラントから生成される燃
料および窒素を用いて燃焼ガスを生成する際、燃焼ガス
の断熱火炎温度を低くしてＮＯｘ濃度の発生を低減化さ
せ、燃焼ガスの生成中、火炎の逆火を防止させ、空気圧
縮機からの高圧空気の低ＮＯｘ化への消費を少なくさせ
てプラント熱効率の向上を図ったので、石炭ガス化プラ
ントから生成される燃料のガスタービン燃焼器への適用
を実現することができる。
【図１】本発明に係るガスタービン燃焼器を適用したガ
スタービンプラントを示す概略図。
スタービンプラントを示す概略図。
【図２】本発明に係るガスタービン燃焼器の第１実施形
態を示す概略図。
態を示す概略図。
【図３】図２に示した燃料ノズルの概略断面図。
【図４】本発明に係るガスタービン燃焼器の第２実施形
態における燃料ノズルの概略断面図。
態における燃料ノズルの概略断面図。
【図５】本発明に係るガスタービン燃焼器の第３実施形
態における燃料ノズルの概略断面図。
態における燃料ノズルの概略断面図。
【図６】本発明に係るガスタービン燃焼器の第４実施形
態における燃料ノズルの概略断面図。
態における燃料ノズルの概略断面図。
【図７】本発明に係るガスタービン燃焼器の第５実施形
態を示す概略図。
態を示す概略図。
【図８】従来のガスタービン燃焼器の実施形態を示す概
略図。
略図。
【符号の説明】 １ 燃焼室 ２ 燃焼器ライナ ３ 空気通路 ４ フロースリーブ ５ 外筒 ６ ヘッドプレート ７ 燃料ノズル ８ トランジションピース ９ 窒素供給口 １０ 窒素噴射口 １１ ガスタービンプラント １２ ガスタービン １３ 空気圧縮機 １４ ガスタービン燃焼器 １５ 燃焼器ライナ １６ 燃焼室 １７ トランジションピース １８ 外筒 １９ フロースリーブ ２０ 燃焼器ライナ ２１ 燃焼室 ２１ａ 空気通路 ２２ 燃料ノズル ２３ ヘッドプレート ２４ トランジションピース ２５ 火炎用液体燃料供給口 ２７ 燃料供給口 ２８ 窒素供給口 ２９ 液体燃料用空気通路 ３０ 火炎用液体燃料通路 ３１ 燃料通路 ３２ 窒素通路 ３３ 混合室 ３４，３５，３７ スワラ ３６ 空気通路 ３８ 混合部 ３９ 混合通路 ４０ 燃料噴出口 ４１，４２ スワラ ４３ 燃料過濃域 ４４ 燃料希薄域 ４５ 空気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野田 昭博 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 山田 正彦 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内
Claims (9)
- 【請求項１】 燃焼器ライナ内に形成される燃焼室を、
燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備え、燃焼ライナ
の後流側にガスタービンを接続するガスタービン燃焼器
において、上記燃料ノズルに、その中央に設置され、液
体燃料用空気通路に同心的に包囲形成される火炎用液体
燃料通路と、その外側に上記液体燃焼用空気通路を包囲
形成する燃料通路と、この外側に設けた窒素通路と、こ
の窒素通路の一側面に設けた空気通路とをそれぞれ備え
たことを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 【請求項２】 窒素通路は、その下流側に燃料通路から
の燃料を窒素通路の窒素を混合させる混合室を備えたこ
とを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器。 - 【請求項３】 混合室、液体燃料用空気通路、空気通路
のそれぞれは、その出口側にスワラを設置したことを特
徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器。 - 【請求項４】 燃料通路は、窒素通路に交差させて混合
部を備えるとともに、出口側に小口径のスワラを設置し
たことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼
器。 - 【請求項５】 火炎用液体燃料通路は、その出口側に小
口径の燃料噴出口を備えたことを特徴とする請求項１記
載のガスタービン燃焼器。 - 【請求項６】 燃料通路は、その下流側を縮流通路に形
成したことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃
焼器。 - 【請求項７】 窒素通路は、その下流側を縮流通路に形
成したことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃
焼器。 - 【請求項８】 燃料通路は、その後流側に直列的に設置
した窒素通路の混合室を連通せしめるとともに、上記燃
料通路の出口にスワラを設置したことを特徴とする請求
項１記載のガスタービン燃焼器。 - 【請求項９】 燃焼室は、その上流側に燃料過濃域とそ
の下流側に燃料希薄域とを形成したことを特徴とする請
求項１記載のガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4581897A JPH10238776A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4581897A JPH10238776A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | ガスタービン燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10238776A true JPH10238776A (ja) | 1998-09-08 |
Family
ID=12729839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4581897A Pending JPH10238776A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10238776A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007033022A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-02-08 | Hitachi Ltd | バーナ、ガスタービン燃焼器、バーナの冷却方法及びバーナの改造方法 |
| CN101881451A (zh) * | 2009-05-06 | 2010-11-10 | 通用电气公司 | 具有稀释开口的吹气式合成气燃料喷嘴 |
| US8607570B2 (en) | 2009-05-06 | 2013-12-17 | General Electric Company | Airblown syngas fuel nozzle with diluent openings |
| 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 |
| JP2020091039A (ja) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンの燃焼器及びこれを備えたガスタービン |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP4581897A patent/JPH10238776A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007033022A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-02-08 | Hitachi Ltd | バーナ、ガスタービン燃焼器、バーナの冷却方法及びバーナの改造方法 |
| JP4728176B2 (ja) * | 2005-06-24 | 2011-07-20 | 株式会社日立製作所 | バーナ、ガスタービン燃焼器及びバーナの冷却方法 |
| CN101881451A (zh) * | 2009-05-06 | 2010-11-10 | 通用电气公司 | 具有稀释开口的吹气式合成气燃料喷嘴 |
| JP2010261705A (ja) * | 2009-05-06 | 2010-11-18 | General Electric Co <Ge> | 希釈開口部を備える空気吹きシンガス燃料ノズル |
| US8607570B2 (en) | 2009-05-06 | 2013-12-17 | General Electric Company | Airblown syngas fuel nozzle with diluent openings |
| 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 |
| JP2020091039A (ja) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンの燃焼器及びこれを備えたガスタービン |
| WO2020116113A1 (ja) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンの燃焼器及びこれを備えたガスタービン |
| US11480339B2 (en) | 2018-12-03 | 2022-10-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustor for gas turbine and gas turbine having the same |
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