JPH1030821A - ガスタービンの燃焼器 - Google Patents

ガスタービンの燃焼器

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JPH1030821A
JPH1030821A JP18790396A JP18790396A JPH1030821A JP H1030821 A JPH1030821 A JP H1030821A JP 18790396 A JP18790396 A JP 18790396A JP 18790396 A JP18790396 A JP 18790396A JP H1030821 A JPH1030821 A JP H1030821A
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JP
Japan
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combustion
pilot
combustion section
main
section
Prior art date
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Withdrawn
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JP18790396A
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English (en)
Inventor
Takeshi Watanabe
猛 渡辺
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リッチ/リーン技術を採用した燃焼器は、パ
イロット燃焼部とメイン燃焼部とを直列配置するために
燃焼器自体が大型化するといった問題があった。 【解決手段】 メイン燃焼部13の周囲にパイロット燃
焼部12が環状に配設されるとともに、このパイロット
燃焼部12が、圧縮空気と燃料との供給を受けるメイン
燃焼部13の一端に連通してなるライナ11を有する燃
焼器を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、濃厚/希薄の2段
燃焼を行うガスタービンの燃焼器に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンで重油や石炭ガス化燃料
等、窒素成分が多い燃料を燃やすと、窒素酸化物への変
換率が高いために高NOXとなる傾向が強い。そこで、
この問題を解決するために、燃焼筒を長くして燃焼の燃
料筒内滞在時間を長くとり、燃料の燃焼効率を向上させ
て窒素酸化物への変換率を低める燃焼器が既に実施され
ている。
【0003】図3に示す燃焼器は、ライナ(燃焼筒)1
として、パイロット燃焼部2の後にメイン燃焼部3が直
列配置された直流ライナを有しており、図示しない圧縮
機から送り込まれる圧縮空気(図中矢印Aの方向に流れ
る)とパイロットバーナ4から噴射される燃料とを濃厚
に混合させてパイロット燃焼部2で燃焼させ、パイロッ
ト燃焼部2で生じた燃焼ガス(図中矢印Gの方向に流れ
る)をメイン燃焼部3に導き、この燃焼ガスに、圧縮空
気とメインバーナ5から噴射される燃料とを希薄に混合
させて燃焼させることで排気公害の低減を実現するリッ
チ/リーン(濃厚/希薄)の2段燃焼技術が採用されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなリッチ/
リーンの2段燃焼技術が採用された燃焼器は、パイロッ
ト燃焼部とメイン燃焼部とを直列配置するために燃焼器
自体が長くなってしまい、その大きさから適用可能なガ
スタービンエンジンが自ずと制限されるといった問題が
あった。
【0005】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、従来に比べて小さくコンパクトで、様々なガス
タービンエンジンに適用可能な燃焼器を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載されたガ
スタービンの燃焼器は、圧縮機から送り込まれた圧縮空
気と燃料とを濃厚燃焼させるパイロット燃焼部と、この
パイロット燃焼部から導かれた燃焼ガスとともに、圧縮
機から送り込まれた圧縮空気と燃料とを希薄燃焼させて
タービンに向けて燃焼ガスを噴出するメイン燃焼部とか
らなる燃焼筒を有し、濃厚/希薄の2段燃焼を行うもの
で、メイン燃焼部の周囲にパイロット燃焼部が環状に配
設されるとともに、このパイロット燃焼部が、圧縮空気
と燃料との供給を受けるメイン燃焼部の一端に連通して
いることを特徴とする。
【0007】このガスタービンの燃焼器においては、メ
イン燃焼部の周囲にパイロット燃焼部が環状に配設され
て燃焼筒が二重構造とされることで、濃厚/希薄の2段
燃焼が可能な燃焼筒の長さを短くすることができる。
【0008】請求項2に記載されたガスタービンの燃焼
器は、請求項1に記載のガスタービンの燃焼器における
メイン燃焼部の一端に、メイン燃焼部内部に向けて燃料
を噴射するメインバーナが配置され、このメインバーナ
の周囲に、メイン燃焼部内部に送り込まれる圧縮空気を
旋回させてメインバーナから噴射される燃料と混合する
保炎器が設けられていることを特徴とする。
【0009】このガスタービンの燃焼器においては、メ
イン燃焼部の一端に配置されたメインバーナの周囲に、
メイン燃焼部内部に送り込まれる圧縮空気を旋回させて
メインバーナから噴射される燃料と混合する保炎器を設
けることで、メイン燃焼部内部において、パイロット燃
焼部から導かれた燃焼ガスとともに、圧縮空気と燃料と
を効果的に燃焼させることができる。
【0010】請求項3に記載されたガスタービンの燃焼
器は、請求項1または2に記載のガスタービンの燃焼器
におけるパイロット燃焼部に、パイロット燃焼部内部に
向けて燃料を噴射する複数のパイロットバーナが、この
パイロット燃焼部の形状に合わせて環状に配置されてい
ることを特徴とする。
【0011】このガスタービンの燃焼器においては、複
数のパイロットバーナがパイロット燃焼部の形状に合わ
せて環状に配置されることで、環状のパイロット燃焼部
の内部において均一な状態で燃焼を行わせることができ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に係るガスタービンの燃焼
器の実施の形態を図1および図2に示して説明する。図
1に示すガスタービンの燃焼器は、略円筒形のケーシン
グ10を有しており、このケーシング10の内部にはリ
ッチ/リーン(濃厚/希薄)の2段燃焼を行うライナ
(燃焼筒)11が配置されている。ライナ11は、断面
環状の燃焼空間を有する二重円筒形のパイロット燃焼部
12の内側に、円筒形のメイン燃焼部13が配置された
形状を有している。ケーシング10、ライナ11を構成
するパイロット燃焼部12、メイン燃焼部13は、それ
ぞれ軸線を一致させて同一軸線を中心に配置されてい
る。ケーシング10とパイロット燃焼部12との間およ
びパイロット燃焼部12とメイン燃焼部13との間に
は、図示しない圧縮機から送り込まれる圧縮空気(図中
矢印Aの方向に流れる)が流通する間隙20、21がそ
れぞれ設けられている。
【0013】パイロット燃焼部12の図示しない圧縮機
側に位置する端面には、図2に示すように、パイロット
燃焼部12内部に向けて燃料を噴射するパイロットバー
ナ14、14、…が等間隔を空けて環状配置されてい
る。各パイロットバーナ14の周囲には、圧縮機から送
り込まれる圧縮空気とパイロットバーナ14から噴射さ
れる燃料とをより燃焼し易い状態に混合して燃焼を促進
するパイロットバーナ用保炎器14aが配設されてい
る。
【0014】パイロット燃焼部12とメイン燃焼部13
とは、パイロットバーナ14が配置された端面に対向す
る端面側で連結され、パイロット燃焼部12の環状の燃
焼空間が全周にわたってメイン燃焼部13と連通した状
態となっている。
【0015】パイロット燃焼部12と連通状態とされた
メイン燃焼部13の端面中央には、メイン燃焼部13内
部に向けて燃焼を噴射するメインバーナ15が配置され
ている。メインバーナ15の周囲には、間隙20を流通
してきた圧縮空気とメインバーナ15から噴射される燃
料とをより燃焼し易い状態に混合して燃焼を促進するメ
インバーナ用保炎器15aが配設されている。
【0016】メインバーナ用保炎器15aは、メインバ
ーナ15が位置するライナ11中央から周囲に向けて放
射状に形成された複数のフィンを備えている。これらフ
ィンは同一方向に向けて反りを持たせた円弧状の形状と
されており、フィンの間を通過してメイン燃焼部に流入
する圧縮空気が渦を巻くように旋回されるようになって
いる。
【0017】上記のように構成された燃焼器を有するガ
スタービンを作動させると、図示しない圧縮機から燃焼
器に向けて送り込まれた圧縮空気のうち、一部の圧縮空
気はパイロットバーナ用保炎器14aからパイロット燃
焼部12に流入し、残りの圧縮空気は間隙20、21に
流入する。
【0018】パイロット燃焼部12に流入した圧縮空気
は、パイロットバーナ14から噴射される燃料と混合さ
れて燃焼する。パイロット燃焼部12では、空燃比を小
さく設定して濃厚燃焼を行わせることでNOXの発生を
抑えるとともに、空気流量に対して燃料の量を多くする
ことで燃焼により生じる燃焼ガス(図中矢印Gの方向に
流れる)の燃焼温度を低く抑える。パイロット燃焼部1
2で発生した燃焼ガスには空気流量を絞ったことで燃焼
しきらない燃料が残っており、この燃焼ガスはメイン燃
焼部13に流入する。
【0019】間隙20に流入した圧縮空気は、パイロッ
ト燃焼部12を冷却しながらライナ11の前方に向けて
流れ、メインバーナ用保炎器15aからメイン燃焼部1
3に流入する。間隙21に流入した圧縮空気は、パイロ
ット燃焼部12およびメイン燃焼部13を冷却しながら
流れ、特にメイン燃焼部13側ではフィルム冷却等のラ
イナ冷却手段(図示せず)を効かせてメイン燃焼部13
内部に流入する。
【0020】メイン燃焼部13に流入した圧縮空気は、
パイロット燃焼部12から流入してくるリッチ(濃厚)
な燃焼ガスとともに、メインバーナ15から噴射される
燃料と混合されて燃焼する。メイン燃焼部13では、空
燃比を大きく設定して希薄燃焼を行わせることでNOX
の発生を抑える。
【0021】この燃焼器では、ライナ11内部での圧縮
空気の流通経路を長く確保し、その前段にあたるパイロ
ット燃焼部12では、NOXへの変換率が低い濃厚領域
において圧縮空気と燃料とを燃焼させ、後段にあたるメ
イン燃焼部13では、NOXへの変換率が低い希薄領域
においてパイロット燃焼部12で生じた燃焼ガスととも
に圧縮空気と燃料とを燃焼させることでリッチ/リーン
の2段燃焼を行い、NOXの発生を抑えて排気公害の低
減を実現している。
【0022】しかも、ライナ11は、メイン燃焼部13
の周囲にパイロット燃焼部12が環状に配設された二重
構造となっており、ライナ11の全長を短く構成するこ
とができるため、燃焼器自体の大きさもコンパクトにな
り、従来の直流ライナを有する燃焼器では適用できなか
ったガスタービンエンジンにも適用が可能となる。
【0023】パイロット燃焼部12には、複数のパイロ
ットバーナ14がその形状に合わせて環状に配置されて
おり、各パイロットバーナ14から噴射される燃料と圧
縮空気とが環状の燃焼空間を有するパイロット燃焼部1
2全域において混合されるので、均一な状態で燃焼を行
わせることができる。
【0024】メインバーナ用保炎器15aには、渦を巻
くように形成されたフィンが設けられており、このフィ
ンを通過してメイン燃焼部13内部に送り込まれる圧縮
空気を旋回させてメインバーナ15から噴射される燃料
と混合するので、パイロット燃焼部12から導かれた燃
焼ガスとともに圧縮空気と燃料とを効果的に燃焼させる
ことができる。
【0025】なお、本実施の形態において説明した燃焼
器は本発明の一例にすぎず、ガスタービンエンジンのさ
らなる低公害化、高出力化等を目的として圧縮空気の流
通経路、パイロットバーナの配設位置等の仕様を適宜変
更しても構わない。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載さ
れたガスタービンによれば、メイン燃焼部の周囲にパイ
ロット燃焼部が環状に配設されるとともに、このパイロ
ット燃焼部とメイン燃焼部の一端とが連通することで燃
焼筒が二重構造とされているので、濃厚/希薄の2段燃
焼が可能な燃焼筒を有する燃焼器を短く構成することが
できる。これによって、従来の直流ライナを有する燃焼
器では適用できなかったガスタービンエンジンにも適用
が可能となり、当該燃焼器の汎用性を向上することがで
きる。
【0027】請求項2に記載されたガスタービンによれ
ば、メイン燃焼部の一端にメインバーナが配置され、こ
のメインバーナの周囲に保炎器が設けられており、この
保炎器によってメイン燃焼部内部に送り込まれる圧縮空
気を旋回させてメインバーナから噴射される燃料と混合
するので、メイン燃焼部内部において、パイロット燃焼
部から導かれた燃焼ガスとともに、圧縮空気と燃料とを
効果的に燃焼させることができる。これによって、メイ
ン燃焼部内部での希薄燃焼が促進され、NOXの発生を
抑えて排気公害の低減を実現することができる。
【0028】請求項3に記載されたガスタービンによれ
ば、パイロット燃焼部に、複数のパイロットバーナが、
このパイロット燃焼部の形状に合わせて環状に配置され
ており、各パイロットバーナから噴射される燃料と圧縮
空気とが環状のパイロット燃焼部全域において混合され
るので、均一な状態で燃焼を行わせることができる。こ
れによって、パイロット燃焼部内部での濃厚燃焼が効果
的に行われ、メイン燃焼部での希薄燃焼と合わせてリッ
チ/リーンの2段燃焼を効果的に行わせることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るガスタービンの燃焼器の実施の
形態を示す側方断面図である。
【図2】 図1におけるII−II線矢視断面図であ
る。
【図3】 従来の直流ライナを有する燃焼器の一例を示
す側方断面図である。
【符号の説明】
11 ライナ 12 パイロット燃焼部 13 メイン燃焼部 14 パイロットバーナ 15 メインバーナ 15a メインバーナ用保炎器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機から送り込まれた圧縮空気と燃料
    とを濃厚燃焼させるパイロット燃焼部と、該パイロット
    燃焼部から導かれた燃焼ガスとともに、圧縮機から送り
    込まれた圧縮空気と燃料とを希薄燃焼させてタービンに
    向けて燃焼ガスを噴出するメイン燃焼部とからなる燃焼
    筒を有し、濃厚/希薄の2段燃焼を行うガスタービンの
    燃焼器において、 前記メイン燃焼部の周囲に、前記パイロット燃焼部が環
    状に配設されるとともに、該パイロット燃焼部が、圧縮
    空気と燃料との供給を受けるメイン燃焼部の一端に連通
    していることを特徴とするガスタービンの燃焼器。
  2. 【請求項2】 前記メイン燃焼部の一端に、メイン燃焼
    部内部に向けて燃料を噴射するメインバーナが配置さ
    れ、 該メインバーナの周囲に、メイン燃焼部内部に送り込ま
    れる圧縮空気を旋回させてメインバーナから噴射される
    燃料と混合する保炎器が設けられていることを特徴とす
    る請求項1に記載のガスタービンの燃焼器。
  3. 【請求項3】 前記パイロット燃焼部に、パイロット燃
    焼部内部に向けて燃料を噴射する複数のパイロットバー
    ナが、該パイロット燃焼部の形状に合わせて環状に配置
    されていることを特徴とする請求項1または2に記載の
    ガスタービンの燃焼器。
JP18790396A 1996-07-17 1996-07-17 ガスタービンの燃焼器 Withdrawn JPH1030821A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104764610A (zh) * 2015-03-30 2015-07-08 西北工业大学 一种试验气体污染对超音速燃烧室性能影响的试验系统

Cited By (1)

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20031007