JPH11223342A - Combustor for gas turbine - Google Patents

Combustor for gas turbine

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JPH11223342A
JPH11223342A JP2681698A JP2681698A JPH11223342A JP H11223342 A JPH11223342 A JP H11223342A JP 2681698 A JP2681698 A JP 2681698A JP 2681698 A JP2681698 A JP 2681698A JP H11223342 A JPH11223342 A JP H11223342A
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JP
Japan
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combustion burner
burner
flame
diffusion
combustor
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Application number
JP2681698A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiji Shigeta
政治 繁田
Bunji Moriwaki
文治 森脇
Yoshikazu Moritomo
嘉一 森友
Isao Takehara
竹原  勲
Yasutaka Komatsu
康孝 小松
Tetsuo Sasada
哲男 笹田
Shigeki Kobayashi
成喜 小林
Kazuyuki Ito
和行 伊藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustor for gas turbine in which a flame can be formed more stably by reducing formation of shearing layer flame thereby suppressing interference with an adjacent flame sufficiently. SOLUTION: The combustor for gas turbine comprises a diffuse combustion burner 2 disposed in the center of a combustor, and an annular premixed combustion burner 10 disposed around the diffuse combustion burner. A conical tubular inner barrier wall 6A having burner outlet cross-section enlarging toward downstream is disposed at the outlet of the diffuse combustion burner 2 while a conical tubular outer barrier wall 6B having burner outlet cross-section enlarging toward downstream is disposed at the outlet of the premixed combustion burner 10 and the inner and outer barrier walls are jointed at the forward end on the downstream side.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン用燃焼
器の改良に係わり、特に燃焼器の中心部に拡散燃焼バー
ナが設置され、この拡散燃焼バーナの外周に予混合燃焼
バーナが設置されているガスタービン用燃焼器に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a combustor for a gas turbine, and more particularly, a diffusion combustion burner is installed at a central portion of the combustor, and a premix combustion burner is installed around the periphery of the diffusion combustion burner. The present invention relates to a gas turbine combustor.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近における複合サイクル発電プラント
は、高効率化のためにガスタービンの入口温度が高温化
されている。入口温度の高温化は排出される窒素酸化物
(以下NOxと称する)の量の増大につながるが、一方
で排ガス中のNOx低減に対する要求は大きく、種々の
面からNOx低減策の検討がなされている。
2. Description of the Related Art In recent combined cycle power plants, the inlet temperature of a gas turbine is increased to increase the efficiency. Increasing the inlet temperature leads to an increase in the amount of exhausted nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx). On the other hand, there is a great demand for reducing NOx in exhaust gas, and various measures have been taken to reduce NOx. I have.

【0003】一般に窒素含有量の少ない燃料を使用する
ガスタービン用燃焼器で発生するNOxは、空気中の窒
素が酸化されて発生するサーマルNOxである。サーマ
ルNOxの生成は温度依存性が高いため、ガスタービン
用燃焼器における低NOx化の方法として燃焼器内の火
炎温度を低下させることが有効である。
In general, NOx generated in a gas turbine combustor using a fuel having a low nitrogen content is thermal NOx generated by oxidizing nitrogen in air. Since the generation of thermal NOx is highly temperature-dependent, it is effective to lower the flame temperature in the combustor as a method for reducing NOx in the combustor for a gas turbine.

【0004】燃焼方式には、主に拡散燃焼と予混合燃焼
とがある。拡散燃焼は、火炎安定性に優れ広い燃空比範
囲で火炎を形成できるが、燃料と空気とを混合しながら
燃焼するため火炎内で空間的に燃空比は大きく変化し、
希薄燃焼を試みても燃料の一部は燃料過剰の状態で燃焼
する。そのため、局所的に火炎温度が高くなることによ
り多量のNOxが発生しやすい。
[0004] The combustion system mainly includes diffusion combustion and premix combustion. Diffusion combustion is excellent in flame stability and can form a flame in a wide fuel-air ratio range.However, since fuel and air are mixed and burned, the fuel-air ratio spatially changes significantly in the flame,
Even if lean combustion is attempted, part of the fuel burns in a state of excess fuel. Therefore, a large amount of NOx is likely to be generated due to a local increase in the flame temperature.

【0005】一方、予混合燃焼は、燃料と空気とを燃焼
室に投入する前に混合する。したがってこの燃焼方法
は、拡散燃焼よりは火炎内の燃空比の均一化を図りやす
く、混合の不均一による局所的な高温部の形成を逃れら
れるため、NOx低減効果は大きい。しかし、火炎を安
定に形成できる燃空比および燃料の噴出速度の条件が拡
散燃焼よりも狭く、その調整が難しい嫌いがある。
On the other hand, in premixed combustion, fuel and air are mixed before being charged into a combustion chamber. Therefore, in this combustion method, the fuel-air ratio in the flame can be more easily made uniform than in the diffusion combustion, and the formation of a local high-temperature portion due to uneven mixing can be avoided, so that the NOx reduction effect is large. However, the conditions of the fuel-air ratio and the fuel injection speed at which the flame can be formed stably are narrower than those of the diffusion combustion, and it is difficult to adjust them.

【0006】現在では、火炎の安定性を確保しつつ燃焼
温度の上昇を抑制しNOxの生成を押さえる方法とし
て、拡散・予混合を組み合わせた2段燃焼が広く行われ
ている。この2段燃焼方式では、1段目の燃焼として着
火と保炎とを有利にするために拡散燃焼を行わせ、2段
目の燃焼でNOx低減効果の大きい予混合燃焼を行わせ
ることにより、低NOx化を図りつつ火炎の安定性を保
つ方法が用いられている。
At present, two-stage combustion combining diffusion and premixing is widely used as a method for suppressing the rise in combustion temperature and suppressing the generation of NOx while ensuring flame stability. In this two-stage combustion system, diffusion combustion is performed as the first stage combustion in order to favor ignition and flame holding, and premixed combustion having a large NOx reduction effect is performed in the second stage combustion. A method of maintaining flame stability while reducing NOx has been used.

【0007】例えば、特開平7−280267号公報に
開示されている燃焼器では、拡散燃焼バーナが燃焼器の
中心部に配置され、その周りを環状の予混合燃焼器が取
り囲むように形成されている。また、特開平6−241
457では、拡散燃焼バーナが燃焼器中心に位置し、そ
の周りを円筒状の複数の予混合燃焼バーナが取り囲むよ
うに形成されている。これら2種類の燃焼器,すなわち
二段燃焼を行う燃焼器では低NOx化のために中心部に
形成される拡散火炎の燃空比を極力低くし予混合火炎の
燃焼割合を増やすことで低NOx化を図っている。
[0007] For example, in the combustor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-280267, a diffusion combustion burner is disposed at the center of the combustor, and an annular premixed combustor is formed around the burner. I have. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-241
At 457, a diffusion combustion burner is located at the center of the combustor, around which a plurality of cylindrical premix combustion burners are formed. In these two types of combustors, ie, combustors that perform two-stage combustion, the fuel-air ratio of the diffusion flame formed at the center is made as low as possible to reduce NOx, and the combustion ratio of the premixed flame is increased to reduce the NOx. It is trying to make it.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】近年の環境問題に対す
る厳しさから、ガスタービンは更なる低NOx化が求め
られており、この拡散燃焼と予混合燃焼とを組み合わせ
た燃焼器で、さらに火炎温度の低下を図るために、予混
合燃焼の割合を増加させるとともに、その予混合比率も
増加し、より希薄な状態での予混合燃焼が行われるよう
になってきている。しかし、NOx低減のために予混合
燃焼の割合を増加した場合、前述したように火炎が不安
定になることが大きな問題として挙げられ、さらに拡散
燃焼と予混合燃焼とを組み合わせたこの種の燃焼器にお
いては、両者の燃焼火炎の関係が不安定となり易く燃焼
振動を発生する恐れがある。
Due to the severe environmental problems in recent years, gas turbines have been required to further reduce NOx. A combustor combining this diffusion combustion and premix combustion, and further having a flame temperature In order to reduce the premixed combustion, the ratio of the premixed combustion is increased, and the premixed ratio is also increased, so that the premixed combustion is performed in a leaner state. However, when the proportion of premixed combustion is increased to reduce NOx, the flame becomes unstable as described above, which is a major problem. In addition, this kind of combustion combining diffusion combustion and premixed combustion is considered. In a vessel, the relationship between the two combustion flames is likely to be unstable and combustion vibration may be generated.

【0009】この燃焼振動を発生する条件は極めて複雑
であり、拡散燃焼用燃料や予混合気の噴出条件、拡散燃
焼用燃料と予混合燃焼用燃料との供給割合等を変化させ
た場合、ある条件に達すると火炎が不安定となり、燃焼
振動が発生する。特に、複数の燃焼バーナを備えた燃焼
器においては、拡散燃焼火炎と予混合燃焼火炎との干渉
による燃焼振動の発生が問題となる。
The conditions for generating the combustion oscillation are extremely complicated, and there are cases where the conditions for ejecting the fuel for diffusion combustion and the premixed gas, and the supply ratio of the fuel for diffusion combustion and the fuel for premixed combustion are changed. When the conditions are reached, the flame becomes unstable and combustion oscillations occur. In particular, in a combustor provided with a plurality of combustion burners, there is a problem of generation of combustion oscillation due to interference between the diffusion combustion flame and the premixed combustion flame.

【0010】すなわち、この拡散燃焼バーナと予混合燃
焼バーナとを組み合わせた燃焼器は、図10にも示され
ているように、旋回により燃焼器中心部に拡散火炎を安
定に形成し、そしてその外周に希薄予混合火炎を形成す
る方法として、拡散燃焼バーナ出口に円錐形の隔壁を設
置しその外周に設置された予混合燃焼バーナとの仕切と
している。
That is, in the combustor in which the diffusion combustion burner and the premix combustion burner are combined, as shown in FIG. 10, a diffusion flame is stably formed at the center of the combustor by swirling, and As a method of forming a lean premixed flame on the outer periphery, a conical partition is provided at the outlet of the diffusion combustion burner and a partition is provided between the flame and the premixed combustion burner provided on the outer periphery.

【0011】拡散燃焼バーナは負荷切替時等にその外周
の予混合バーナに火炎伝播させる必要があることから、
拡散燃焼バーナ下流には旋回による循環流を形成させ、
拡散火炎の安定化を図るとともに外周への予混合バーナ
への火炎伝播を容易にする構造として円錐形の隔壁を用
いることが多い。予混合燃焼バーナは、下流に設けた保
炎器や予混合気に与えられた旋回により予混合器下流に
形成される循環渦により保炎する。
[0011] Since the diffusion combustion burner needs to propagate the flame to the premix burner on the outer periphery thereof at the time of load switching or the like,
A circulation flow is formed by swirling downstream of the diffusion combustion burner,
A conical partition wall is often used as a structure for stabilizing the diffusion flame and facilitating the propagation of the flame to the premix burner to the outer periphery. The premixed combustion burner holds the flame by a flame stabilizer provided downstream or by a circulation vortex formed downstream of the premixer by swirling given to the premixed gas.

【0012】拡散燃焼バーナ出口に円錐形の隔壁を配置
した場合、この隔壁先端下流にはこの隔壁先端を起点と
した渦が形成されるため、未燃の拡散燃料と未燃の予混
合気とがこの渦を保炎点としてせん断層火炎を形成す
る。このせん断層火炎は不安定であるとともに、未燃の
拡散燃料から形成されるのでその外周に形成される予混
合火炎より燃空比が高いため未燃の予混合気の保炎点と
なり易い。そのため、火炎干渉による火炎不安定の要因
となり燃焼振動を発生しやすくなる。
When a conical partition is disposed at the outlet of the diffusion combustion burner, a vortex starting from the partition tip is formed downstream of the partition tip, so that the unburned diffusion fuel and the unburned premixed gas are mixed with each other. Creates a shear layer flame using this vortex as a flame holding point. Since this shear layer flame is unstable and is formed from unburned diffusion fuel, it has a higher fuel-to-air ratio than the premixed flame formed on its outer periphery, and thus tends to be a flame holding point for unburned premixed gas. For this reason, it becomes a factor of flame instability due to flame interference and combustion oscillation is easily generated.

【0013】従来の燃焼器から、さらなる低NOx化を
図った燃焼器を開発する場合には、予混合燃焼比率の増
大が不可欠であるが、予混合比率を増大した場合、予混
合火炎の安定した形成が重要であり、上記のような燃焼
振動の発生要因は極力低減する必要がある。また、燃焼
振動の低減は、ガスタービン用燃焼器の運用性と信頼性
との両方に直接影響する問題であることから非常に重要
であり、ガスタービン用燃焼器の開発においては重要な
課題である。
When developing a combustor that further reduces NOx from the conventional combustor, it is essential to increase the premixed combustion ratio. However, if the premixed combustion ratio is increased, the premixed flame becomes stable. Therefore, it is necessary to reduce the factors causing the above-mentioned combustion oscillation as much as possible. Also, reduction of combustion oscillation is very important because it directly affects both the operability and reliability of gas turbine combustors, and is an important issue in the development of gas turbine combustors. is there.

【0014】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、より低レベルなNOx排出濃度を
目指した場合においても、せん断層火炎の形成を減少さ
せ、隣接する火炎の干渉を充分低減して、より安定な火
炎を形成することが可能なこの種のガスタービン用燃焼
器を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to reduce the formation of a shear layer flame and reduce the interference of adjacent flames even when aiming for a lower NOx emission concentration. An object of the present invention is to provide a gas turbine combustor of this type that can reduce the temperature sufficiently and form a more stable flame.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、燃焼
器の中心部に拡散燃焼バーナが設置され、この拡散燃焼
バーナの外周に環状の予混合燃焼バーナが設置されてい
るガスタービン用燃焼器において、前記拡散燃焼バーナ
の出口部に、バーナ出口断面積が下流に向かって拡大す
る円錐筒状の内側隔壁を設けるとともに、前記予混合燃
焼バーナの出口に、バーナ出口断面積が下流に向かって
拡大する円錐筒状の外側隔壁を設け、かつ前記内外隔壁
の下流側先端部を接合するように形成し所期の目的を達
成するようにしたものである。
That is, the present invention provides a gas turbine combustor in which a diffusion combustion burner is installed at the center of a combustor, and an annular premix combustion burner is installed around the periphery of the diffusion combustion burner. In the outlet portion of the diffusion combustion burner, a conical cylindrical inner partition wall whose burner outlet cross-sectional area increases toward the downstream is provided, and at the outlet of the premixed combustion burner, the burner outlet cross-sectional area is toward the downstream. An expanding conical cylindrical outer partition is provided, and the downstream end of the inner and outer partition is formed so as to be joined to achieve an intended purpose.

【0016】また本発明は、燃焼器の中心部に拡散燃焼
バーナが設置され、この拡散燃焼バーナの外周に環状の
予混合燃焼バーナが設置されているガスタービン用燃焼
器において、前記拡散燃焼バーナの出口部に、バーナ出
口断面積が下流に向かって拡大する円錐筒状の内側隔壁
を設け、かつ前記予混合燃焼バーナの出口内周側に、下
流に向かうに従い径が縮小する円錐筒状の外側隔壁を設
けるとともに、前記両隔壁の下流側先端部を接合し、か
つ前記内外隔壁のいずれか一方若しくは双方に、隔壁を
冷却する冷却空気噴出孔を設けるようにしたものであ
る。
The present invention also provides a gas turbine combustor in which a diffusion combustion burner is installed at the center of the combustor and an annular premix combustion burner is installed around the periphery of the diffusion combustion burner. At the outlet portion, a burner outlet cross-sectional area is provided with a conical cylindrical inner partition wall which increases toward the downstream, and on the inner peripheral side of the outlet of the premixed combustion burner, a conical cylindrical shape whose diameter decreases toward the downstream. An outer partition is provided, the downstream end portions of the two partitions are joined, and a cooling air ejection hole for cooling the partition is provided in one or both of the inner and outer partitions.

【0017】また、燃焼器の中心部に設置された拡散燃
焼バーナと、この拡散バーナの外周に設置された予混合
燃焼バーナとを備え、前記予混合燃焼バーナが、拡散燃
焼バーナを取り囲むように複数の円筒状バーナの並設に
より形成されているガスタービン用燃焼器において、前
記拡散燃焼バーナの出口部に、バーナ出口断面積が下流
に向かって拡大する円錐筒状の内側隔壁を設けるととも
に、前記予混合燃焼バーナの出口で拡散燃焼バーナ側の
部分に、下流に向かうに従い径が縮小する円錐筒状の外
側隔壁を設け、かつ、前記両隔壁の下流側先端部を接合
するとともに、前記内外隔壁のいずれか一方若しくは双
方に、それぞれの隔壁を冷却する冷却空気噴出孔を設け
るようにしたものである。
[0017] A diffusion combustion burner is provided at the center of the combustor, and a premix combustion burner is provided on the outer periphery of the diffusion burner. The premix combustion burner surrounds the diffusion combustion burner. In a gas turbine combustor formed by juxtaposition of a plurality of cylindrical burners, at the outlet of the diffusion combustion burner, a burner outlet cross-sectional area is provided with a conical cylindrical inner partition wall that expands downstream, At the outlet of the premixed combustion burner, on the side of the diffusion combustion burner, a conical cylindrical outer partition wall whose diameter decreases toward the downstream is provided, and the downstream end portions of both the partition walls are joined, and In one or both of the partition walls, a cooling air ejection hole for cooling each partition wall is provided.

【0018】またこの場合、前記冷却空気噴出孔を、冷
却空気が隔壁面に沿って下流側に噴出するリップ構造と
したものである。また、前記予混合燃焼バーナの下流に
旋回予混合気流を発生する旋回羽根を備えるようにした
ものである。
In this case, the cooling air ejection hole has a lip structure in which the cooling air is ejected downstream along the partition wall surface. Further, a swirling blade for generating a swirling premixed airflow is provided downstream of the premixed combustion burner.

【0019】すなわちこのように形成されたスタービン
用燃焼器であると、拡散燃焼バーナの出口部に、バーナ
出口断面積が下流に向かって拡大する円錐筒状の内側隔
壁が設けられ、かつ予混合燃焼バーナの出口部に、バー
ナ出口断面積が下流に向かって拡大する円錐筒状の外側
隔壁が設けられ、そして前記内外隔壁の下流側先端部が
接合するように形成されていることから、拡散燃焼バー
ナ出口の隔壁先端は、予混合燃焼バーナから離れた位置
(中心軸側)に移動され、従来集中していた予混合燃焼
バーナ近傍のせん断層火炎を散在させて、隣接する火炎
の干渉を充分低減し、安定な火炎を形成することが可能
となるのである。
That is, in the combustor for the turbine formed as described above, the conical cylindrical inner partition wall whose cross-sectional area of the burner outlet increases toward the downstream is provided at the outlet of the diffusion combustion burner, and the premixing is performed. At the outlet portion of the combustion burner, a conical cylindrical outer partition wall having a burner outlet cross-sectional area expanding toward the downstream is provided, and the downstream end portions of the inner and outer partition walls are formed so as to be joined to each other, so that the diffusion is prevented. The tip of the partition wall at the outlet of the combustion burner is moved to a position away from the premixed combustion burner (on the side of the central axis), and the shear layer flame near the premixed combustion burner, which has been concentrated conventionally, is scattered to reduce the interference of adjacent flames. It is possible to reduce the temperature sufficiently and form a stable flame.

【0020】すなわち、予混合燃焼バーナは、本来下流
に設けた保炎器や予混合気に与えられた旋回により予混
合器下流に形成される循環渦により保炎する。従来のよ
うに、拡散燃焼バーナ出口にのみ隔壁を配置した場合に
は、隔壁先端の下流に渦が発生し、未燃の拡散燃料と未
燃の予混合気によりこの渦を保炎点としたせん断層火炎
が形成される。この拡散火炎と予混合火炎の間に形成さ
れたせん断層火炎は不安定であるとともに、未燃の拡散
燃料から形成されるのでその外周に形成される予混合火
炎より燃空比が高いため未燃の予混合気の保炎点となり
易い。そのため、火炎干渉による火炎不安定の要因とな
り燃焼振動を発生しやすくなる。この点、本発明のよう
に、隔壁先端の位置を予混合燃焼バーナ側から離れるこ
とで、せん断層火炎が予混合燃焼火炎に与える影響を抑
制することができるのである。
That is, the premixed combustion burner holds flame by a flame stabilizer originally provided downstream or by a circulation vortex formed downstream of the premixer by a swirl given to the premixed gas. When the partition wall is arranged only at the outlet of the diffusion combustion burner as in the conventional case, a vortex is generated downstream of the tip of the partition wall, and the vortex is defined as a flame holding point by the unburned diffusion fuel and the unburned premixed gas. A shear layer flame is formed. The shear layer flame formed between the diffusion flame and the premixed flame is not only unstable but also formed from unburned diffusion fuel, and therefore has a higher fuel-air ratio than the premixed flame formed on the outer periphery thereof. It is easy to become a flame holding point for the premixed fuel. For this reason, it becomes a factor of flame instability due to flame interference and combustion oscillation is easily generated. In this regard, as in the present invention, the influence of the shear layer flame on the premixed combustion flame can be suppressed by moving the tip of the partition wall away from the premixed combustion burner side.

【0021】また本発明では、内外隔壁に、隔壁表面に
沿って冷却空気が流れるように冷却空気噴出孔が設けら
れていることから、隔壁により形成されるよどみ領域か
らの渦の発生を抑制でき、このため、隔壁先端に形成さ
れるせん断層火炎が前記渦により移動するのを防止する
ことができる。また、拡散・予混合の両バーナ出口の隔
壁に沿って流した空気は、隔壁表面を整流するとともに
隔壁接合部下流の流れも整流する効果を持つことから、
隔壁接合部下流に形成されるせん断層火炎の保炎点とな
る渦を低減することで、このせん断層火炎を明確には形
成させない効果を持つのである。
Further, in the present invention, since the cooling air ejection holes are provided in the inner and outer partitions so that the cooling air flows along the surface of the partitions, generation of vortices from the stagnation region formed by the partitions can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the shear layer flame formed at the tip of the partition wall from moving due to the vortex. In addition, since the air flowing along the partition walls at both the burner outlets for diffusion and premixing has the effect of rectifying the partition wall surface and also rectifying the flow downstream of the partition junction,
By reducing the vortex serving as a flame holding point of the shear layer flame formed downstream of the partition wall joint, the effect of not forming this shear layer flame clearly is obtained.

【0022】このことは、拡散・予混合の両バーナ出口
の隔壁によりせん断層火炎を予混合火炎から遠ざける効
果とともに、隔壁表面に流す空気でせん断層火炎を弱め
る効果の相乗効果により、さらに予混合火炎の不安定化
を防ぎ、燃焼振動の低減を図ることが可能となるのであ
る。
This is due to the synergistic effect of the effect of separating the shear layer flame from the premixed flame by the partition walls at the outlets of both the diffusion and premix burners and the effect of weakening the shear layer flame by the air flowing on the partition surface. This makes it possible to prevent instability of the flame and reduce combustion oscillation.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図1および図2にはそのガスタ
ービン用燃焼器の要部が示され、また図3には、その空
気系統が概略的に示されている。ガスタービンには燃焼
器が複数缶設置されており、これらの図はその1つの缶
について示したものである。ガスタービンは図3に示さ
れているように、空気圧縮機24、燃焼器26、タービ
ン25から構成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. 1 and 2 show a main part of the gas turbine combustor, and FIG. 3 schematically shows the air system. A gas turbine is provided with a plurality of cans, and these figures show one of the cans. The gas turbine includes an air compressor 24, a combustor 26, and a turbine 25, as shown in FIG.

【0024】空気圧縮機24からの空気23は、燃焼器
26へと導入され、ここで燃料を燃焼し高温の気体とな
ってタービン25へと導かれる。燃焼器26は燃焼室
1、拡散燃焼バーナ2、複数個の予混合バーナ10から
構成される。空気圧縮機24からの燃焼用空気23は、
燃焼器を形成するライナの外周下流からライナ表面を冷
却して、燃焼器上流へ導かれる。燃焼器26へは、空気
23は拡散燃料分散用空気7、隔壁からのフィルム空気
18、予混合気21の一部として供給される。燃料は拡
散燃焼用燃料ノズル3、予混合燃焼用燃料ノズル11か
ら供給される。
The air 23 from the air compressor 24 is introduced into a combustor 26, where it burns fuel and becomes a high-temperature gas, which is guided to a turbine 25. The combustor 26 includes a combustion chamber 1, a diffusion combustion burner 2, and a plurality of premix burners 10. The combustion air 23 from the air compressor 24 is
The surface of the liner is cooled from the outer periphery downstream of the liner forming the combustor and guided to the combustor upstream. The air 23 is supplied to the combustor 26 as part of the diffusion fuel dispersion air 7, the film air 18 from the partition walls, and the premixed gas 21. The fuel is supplied from the fuel nozzle 3 for diffusion combustion and the fuel nozzle 11 for premix combustion.

【0025】拡散燃焼バーナ2は、拡散燃焼用燃料ノズ
ル3、旋回羽根5および隔壁6から構成され燃焼器中心
に設置される。拡散燃焼バーナ2の外周には、円環状の
予混合バーナ10が配置される。隔壁6は、拡散燃焼バ
ーナ出口の断面積を下流に向かって拡大する円錐状の隔
壁6Aと、環状の予混合燃焼バーナ出口断面積を拡散燃
焼バーナ側へ下流に向かって拡大する円錐状の隔壁6B
とを組み合わせた構造を備えている。
The diffusion combustion burner 2 comprises a diffusion combustion fuel nozzle 3, swirling blades 5 and partition walls 6, and is installed at the center of the combustor. An annular premix burner 10 is arranged on the outer periphery of the diffusion combustion burner 2. The partition wall 6 has a conical partition wall 6A that increases the cross-sectional area of the diffusion combustion burner outlet toward the downstream, and a conical partition wall that increases the annular cross-sectional area of the premixed combustion burner outlet toward the diffusion combustion burner side. 6B
And a structure combining the above.

【0026】本実施例では、分解のしやすさ等から予混
合燃焼バーナ側の隔壁も拡散燃焼バーナ2と一体となっ
た構造となっているが、便宜上、拡散燃焼バーナ出口の
断面積を下流に向かって拡大する円錐状の隔壁を拡散側
隔壁6A、環状の予混合バーナ出口断面積を拡散燃焼バ
ーナ側へ下流に向かって拡大する円錐状の隔壁を予混合
側隔壁6Bと呼ぶこととする。
In the present embodiment, the partition wall on the premixed combustion burner side also has a structure integral with the diffusion combustion burner 2 for ease of decomposition and the like. The conical partition wall that expands toward the diffusion side is referred to as a diffusion-side partition wall 6A, and the conical partition wall whose cross-sectional area of the annular premix burner outlet expands toward the diffusion combustion burner side is referred to as a premix-side partition wall 6B. .

【0027】拡散燃焼用燃料は拡散燃料ノズル3の先端
に設置された燃料噴出孔4から旋回流として噴出され、
同時にその外周からは旋回羽根5により旋回を与えられ
た拡散燃料分散用空気7が噴出し、燃料と空気とが共に
旋回を与えられて燃焼室1へ噴出される。燃料と空気
は、共に旋回を与えられることにより旋回の運動量を確
保することができ、拡散側隔壁6A下流に循環流8を形
成してそこで拡散火炎9として安定に保炎される。
The fuel for diffusion combustion is ejected as a swirling flow from a fuel ejection hole 4 provided at the tip of the diffusion fuel nozzle 3.
At the same time, the diffusion fuel dispersing air 7 swirled by the swirling blades 5 is ejected from the outer periphery, and both the fuel and the air are swirled and ejected into the combustion chamber 1. Since the fuel and the air are swirled together, the momentum of the swirl can be secured, and a circulation flow 8 is formed downstream of the diffusion-side partition 6A, where the flame is stably held as a diffusion flame 9.

【0028】燃焼器外周部に設置される円環状の予混合
燃焼バーナ10は、予混合燃焼用燃料ノズル11と、予
混合燃焼用燃料ノズル11から供給される燃料とバーナ
入口から導入される空気の予混合部12、予混合燃焼バ
ーナ出口に設置される環状の保炎リング13から構成さ
れる。予混合火炎用の燃料と空気は、予混合部12で混
合された後に燃焼室1へ投入される。バーナ出口の保炎
リング13の下流には循環流14が形成され、予混合燃
焼時にはこの循環流14が高温の燃焼ガスとなり、予混
合火炎15はこの燃焼ガスで安定化される。
The annular premixed combustion burner 10 installed on the outer periphery of the combustor includes a premixed combustion fuel nozzle 11, fuel supplied from the premixed combustion fuel nozzle 11, and air introduced from the burner inlet. , And an annular flame holding ring 13 installed at the outlet of the premix combustion burner. The fuel and air for the premixed flame are mixed into the premixing section 12 and then charged into the combustion chamber 1. A circulating flow 14 is formed downstream of the flame holding ring 13 at the burner outlet. During the premix combustion, the circulating flow 14 becomes a high-temperature combustion gas, and the premixed flame 15 is stabilized by the combustion gas.

【0029】拡散燃焼バーナ2は、拡散火炎から予混合
火炎15への火炎伝播を考慮し、拡散燃焼バーナ出口が
予混合バーナ出口の保炎器13より上流に設置される。
The diffusion combustion burner 2 has a diffusion combustion burner outlet installed upstream of the flame holder 13 at the premix burner outlet in consideration of flame propagation from the diffusion flame to the premixed flame 15.

【0030】拡散燃焼用燃料ノズル3と予混合燃焼バー
ナ10の間に設置された隔壁6A,6Bの詳細構造が図
4に示されている。内側の隔壁6Aと外側の隔壁6Bと
は、その下流側先端部が接合するように形成されてい
る。この場合、その接合先端は極力小さい形状の方が火
炎を隔壁先端に固定することができるが、先端部の面積
が小さい場合、熱応力がこの先端部に集中することによ
りこの接合部に割れが生じる可能性がある。逆に、この
接合部の先端に平坦部ができるような形状の場合には、
この平坦部下流に渦が発生し火炎が保持されて隔壁先端
部の温度が上昇してしまうため、隔壁から噴出する冷却
空気を増加させる必要がある。そのため、この接合部は
発生する熱応力を緩和する観点から角に丸みを付けるか
小さい端面を設けることが好ましい。このときの丸みあ
るいは端面の大きさは、この接合部に生じる温度と使用
する材料により最適値は異なるが、実験の結果では2〜
6mmの範囲が良好のようである。
FIG. 4 shows the detailed structure of the partition walls 6A and 6B installed between the diffusion combustion fuel nozzle 3 and the premix combustion burner 10. The inner partition wall 6A and the outer partition wall 6B are formed such that their downstream end portions are joined. In this case, the shape of the joint tip is as small as possible so that the flame can be fixed to the tip of the partition wall.However, if the area of the tip part is small, thermal stress is concentrated on this tip part, and cracks occur in this joint part. Can occur. Conversely, in the case of a shape where a flat part is formed at the tip of this joint,
Since a vortex is generated downstream of the flat portion and the flame is held to increase the temperature at the tip of the partition wall, it is necessary to increase the amount of cooling air ejected from the partition wall. Therefore, it is preferable to round the corner or provide a small end face from the viewpoint of alleviating the generated thermal stress. The optimum value of the roundness or the size of the end face at this time depends on the temperature generated at the joint and the material used.
A range of 6 mm seems to be good.

【0031】また、隔壁6A,6Bの接合位置は隔壁6
Aの半径方向長さL2より長くなるように接合される。
また、この隔壁6A,6Bにはその壁面にリング状のリ
ップ16が複数列設けられている。
The joining position of the partitions 6A and 6B is
They are joined so as to be longer than the radial length L 2 of the A.
The partition walls 6A and 6B are provided with a plurality of rows of ring-shaped lips 16 on the wall surface.

【0032】このリップ16は、隔壁上流から隔壁に開
けられた空気孔17を通して隔壁表面に沿ってフィルム
空気18を形成することを目的としている。このフィル
ム空気18は隔壁表面をガス流に沿って流れることによ
り隔壁表面での渦の生成を抑える効果と共に、隔壁の冷
却効果も併せて持っている。このような効果を得るため
隔壁にはフィルム空気18を供給する空気孔17と前記
フィルム空気18の流れを隔壁6に沿うように流れを変
えるリップ16が設置されている。隔壁上のリップ16
は、リップ16からのフィルム空気18が拡散によりフ
ィルム効果を失わない範囲内に次のリップが設置される
ように壁面上に設置されるリップの数が決定される。
The purpose of this lip 16 is to form film air 18 along the partition wall surface through an air hole 17 opened in the partition wall from the upstream of the partition wall. The film air 18 has the effect of suppressing the generation of vortices on the partition wall surface by flowing along the gas flow along the partition wall surface, and also has the cooling effect of the partition wall. In order to obtain such an effect, the partition is provided with an air hole 17 for supplying film air 18 and a lip 16 for changing the flow of the film air 18 along the partition 6. Lip 16 on bulkhead
Determines the number of lips installed on the wall so that the next lip is installed within a range where the film air 18 from the lip 16 does not lose the film effect due to diffusion.

【0033】リップの数が多すぎると、それだけフィル
ム空気用に多くの空気を必要とすることから予混合側へ
の空気が少なくなりNOx低減の効果が減少してしま
う。本実施例では、このリップは拡散側隔壁6Aの壁面
に2列、予混合側隔壁6Bの壁面に1列設置している。
上流からの空気は、リップ部の複数の穴から噴出しリッ
プ構造により流れを変えられて隔壁に沿って下流に噴出
される。隔壁からのフィルム空気18は、拡散側隔壁6
Aからは拡散燃焼バーナ2からのガス流の流線と同じ方
向に噴出され、予混合側隔壁6Bからは予混合燃焼バー
ナ10からのガス流の流線と同じ方向に噴出される。
If the number of lips is too large, more air is required for the film air, so that less air is supplied to the premixing side, and the effect of reducing NOx is reduced. In this embodiment, the lips are arranged in two rows on the wall surface of the diffusion-side partition 6A and in one row on the wall surface of the premixing-side partition 6B.
The air from the upstream is blown out from the plurality of holes of the lip portion, the flow is changed by the lip structure, and is blown downstream along the partition. The film air 18 from the partition wall is used for the diffusion side partition wall 6.
A is ejected in the same direction as the streamline of the gas flow from the diffusion combustion burner 2, and is ejected from the premixing partition wall 6 </ b> B in the same direction as the streamline of the gas stream from the premixed combustion burner 10.

【0034】また、図5にはリップ構造について別の実
施例が示されている。この実施例では隔壁6を複数枚の
板で構成してリップ16と隔壁の一体化を図ることで、
隔壁構造の簡略化を図っている。また、このような構造
にしてリップ16の突出部を無くすことにより、フィル
ムの効果を高める構造としている。
FIG. 5 shows another embodiment of the lip structure. In this embodiment, the partition 6 is composed of a plurality of plates to integrate the lip 16 and the partition,
The partition structure is simplified. In addition, the structure of this structure eliminates the protrusion of the lip 16 to enhance the effect of the film.

【0035】次にその作用について説明する。拡散燃焼
バーナ2と予混合燃焼バーナ10の両方において火炎を
形成している燃焼状態において、拡散火炎9は隔壁6A
下流の循環領域で保炎されており、予混合火炎15は予
混合燃焼バーナ出口の保炎リング13下流に形成される
循環流14で保炎される。この点従来のものでは、図1
0に示されているように、隔壁6先端の下流に生じるせ
ん断層に未燃の拡散燃料20と未燃の予混合気21とが
この場所で一緒になってせん断層火炎22を形成してい
る。
Next, the operation will be described. In a combustion state in which a flame is formed in both the diffusion combustion burner 2 and the premix combustion burner 10, the diffusion flame 9 has a partition wall 6A.
The flame is held in the downstream circulation region, and the premixed flame 15 is held by the circulation flow 14 formed downstream of the flame holding ring 13 at the outlet of the premixed combustion burner. In this respect, in the conventional device, FIG.
As shown in FIG. 0, the unburned diffusion fuel 20 and the unburned premixed gas 21 together form a shear layer flame 22 in a shear layer formed downstream of the end of the partition wall 6. I have.

【0036】このせん断層火炎22は非常に不安定であ
るとともにその外周に形成される予混合火炎15Aに近
い位置に形成されるため、予混合火炎15Aとの火炎干
渉により燃焼振動発生の要因となってしまう。この点、
本発明では、図4に示されているように拡散バーナ側か
ら広がる隔壁6Aと予混合燃焼バーナ側から広がる隔壁
6Bとを設けることにより、拡散燃料20により形成さ
れるせん断層火炎22Aと予混合気21により形成され
るせん断層火炎22Bとを別々に形成し、さらにせん断
層火炎22Aを予混合火炎15Aから距離を保って形成
できるため、予混合火炎15Aとせん断層火炎22Aが
干渉して燃焼不安定を生じ燃焼振動につながることを抑
制することができるのである。
The shear layer flame 22 is very unstable and is formed at a position close to the premixed flame 15A formed on the outer periphery thereof. turn into. In this regard,
In the present invention, as shown in FIG. 4, by providing the partition wall 6A extending from the diffusion burner side and the partition wall 6B expanding from the premix combustion burner side, the shear layer flame 22A formed by the diffusion fuel 20 is premixed. Since the shear layer flame 22B formed by the gas 21 can be formed separately and the shear layer flame 22A can be formed at a distance from the premixed flame 15A, the premixed flame 15A and the shear layer flame 22A interfere and burn. It is possible to suppress the occurrence of instability and leading to combustion oscillation.

【0037】また、従来のものでは、隔壁冷却空気は隔
壁内を流れる構造としているが、この場合、隔壁表面に
は拡散燃焼用空気と拡散燃料による流れしかないため、
隔壁表面によどみ領域が発生しやすく、そのよどみ領域
によりせん断層火炎22Aが不安定になってしまう。本
発明では、両者の隔壁からフィルム空気18をガス流に
沿って流れる構造とすることにより、せん断層火炎22
Aの保炎点を隔壁先端下流に固定するとともに、せん断
層火炎22Aに明確な保炎点を与えないためせん断層火
炎22Aを影響力の弱い火炎とすることで燃焼振動の低
減を図ることができる。せん断層火炎22Bは未燃の予
混合気のみを燃料とするためせん断層火炎22Aに比べ
て非常に弱い火炎となり、予混合火炎15Aに対する影
響力は無視できる存在となる。
In the conventional structure, the partition wall cooling air flows through the inside of the partition wall. In this case, since only the diffusion combustion air and the diffusion fuel flow on the partition wall surface,
A stagnation region is easily generated on the partition wall surface, and the stagnation region makes the shear layer flame 22A unstable. In the present invention, the structure in which the film air 18 flows along the gas flow from both the partition walls allows the formation of the shear layer flame 22.
In addition to fixing the flame holding point of A downstream of the partition wall tip, it is possible to reduce the combustion vibration by setting the shear layer flame 22A to a flame having a small influence so as not to give a clear flame holding point to the shear layer flame 22A. it can. Since the shear layer flame 22B uses only unburned premixed gas as fuel, it becomes a very weak flame as compared with the shear layer flame 22A, and the influence on the premixed flame 15A is negligible.

【0038】隔壁6Aと6Bとの接合部は、その下流側
に火炎が形成されることから高温となりやすいが、隔壁
からのフィルム空気18の冷却効果により高温になるこ
とを抑制できる。
The junction between the partition walls 6A and 6B tends to be high in temperature due to the formation of a flame on the downstream side, but can be prevented from becoming high temperature due to the cooling effect of the film air 18 from the partition walls.

【0039】希薄予混合により低NOx化を目指す場
合、希薄予混合火炎は不安定になりやすいが、上記の方
法で燃焼振動発生の要因となるせん断火炎をコントロー
ルすることにより、従来より予混合比率を上げることに
よるNOx低減効果が期待でき、不安定燃焼に起因する
燃焼発生を低減することができる。
When aiming at lowering NOx by lean premixing, the lean premixed flame tends to be unstable. However, by controlling the shear flame that causes combustion oscillation by the above-described method, the premixing ratio can be reduced. Can be expected to reduce NOx, and the occurrence of combustion due to unstable combustion can be reduced.

【0040】次に本発明に係る他の実施例の燃焼器につ
いて図6および図7を用いて説明する。本実施例の燃焼
器は、第1の実施例に対して、燃焼器中心に設置した拡
散燃焼バーナ2の回りに複数の予混合燃焼バーナ10を
環状に配置したものである。本実施例では予混合燃焼バ
ーナ6本の構造としているが、この予混合燃焼バーナ本
数は何本としても良い。拡散燃焼バーナ出口には円錐状
の隔壁6Aを設け、その隔壁6Aを取り囲むように予混
合燃焼バーナ側から拡散燃焼バーナ側へ断面積の拡大す
る隔壁6Bを配置している。隔壁6Bは複数の予混合燃
焼バーナ10とその一部を接合する構造である。隔壁6
A,6Bはともにリップ構造16を持ちガス流に沿って
空気を供給できるようになっている。
Next, a combustor according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The combustor of this embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of premixed combustion burners 10 are annularly arranged around a diffusion combustion burner 2 installed at the center of the combustor. Although the present embodiment has a structure of six premixed combustion burners, the number of premixed combustion burners may be any number. A conical partition wall 6A is provided at the outlet of the diffusion combustion burner, and a partition wall 6B whose cross-sectional area increases from the premixed combustion burner side to the diffusion combustion burner side is arranged so as to surround the partition wall 6A. The partition wall 6B has a structure in which a plurality of premixed combustion burners 10 and a part thereof are joined. Partition wall 6
Both A and 6B have a lip structure 16 so that air can be supplied along the gas flow.

【0041】本実施例では、予混合火炎15は予混合器
上流の旋回器101により与えられた予混合気の旋回に
よる循環流102により保炎する。このような保炎形態
の場合でも、第1の実施例と同様に拡散火炎と予混合火
炎との間に形成されるせん断層火炎をコントロールする
ことが重要である。
In the present embodiment, the premixed flame 15 is held by the circulating flow 102 of the swirling of the premixed gas given by the swirler 101 upstream of the premixer. Even in the case of such a flame holding form, it is important to control the shear layer flame formed between the diffusion flame and the premixed flame as in the first embodiment.

【0042】本実施例のように拡散燃焼バーナ出口に拡
散側隔壁6Aと予混合側側壁6Bとを設置し、さらに前
記隔壁にガス流に沿って冷却空気を流すことで、複数の
旋回バーナの場合でも隔壁先端にできるせん断層火炎を
コントロールすることが可能なため、安定した燃焼をす
ることができる。
As in the present embodiment, the diffusion-side partition 6A and the premixing-side wall 6B are installed at the outlet of the diffusion combustion burner, and cooling air is supplied to the partition along the gas flow, so that a plurality of swirling burners can be formed. Even in such a case, it is possible to control the shear layer flame formed at the tip of the partition wall, so that stable combustion can be performed.

【0043】本発明に係る第3の実施例の燃焼器につい
て図8および図9を用いて説明する。本実施例の燃焼器
は、第2の実施例に対して、予混合バーナ10を短く
し、その下流に拡散燃焼バーナ2を中心とした環状の予
混合室201を配置したものである。本実施例では予混
合バーナ6本の構造としているが、この予混合バーナ本
数は何本としても良い。燃焼器中心部の拡散燃焼バーナ
には、その出口に下流に向かって断面積を拡大する隔壁
6Aが設置されており、隔壁表面にはリップ16を備え
ている。
A combustor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the combustor of this embodiment, the premix burner 10 is shorter than that of the second embodiment, and an annular premix chamber 201 centering on the diffusion combustion burner 2 is arranged downstream of the premix burner 10. Although the present embodiment has a structure of six premix burners, the number of the premix burners may be any number. The diffusion combustion burner at the center of the combustor is provided with a partition wall 6A whose cross-sectional area is increased downstream at the outlet thereof, and a lip 16 is provided on the partition wall surface.

【0044】予混合燃焼バーナ下流には拡散燃焼バーナ
を取り囲むように環状の予混合室201が設置されてお
り、予混合室201を充分に広くとることにより予混合
気21の均一化を図っている。予混合気21が充分に均
一化された後、燃焼室1で燃焼するためより低NOx化
が可能となる。
An annular premixing chamber 201 is provided downstream of the premixed combustion burner so as to surround the diffusion combustion burner. The premixed chamber 201 is made sufficiently wide to make the premixed gas 21 uniform. I have. After the premixed gas 21 is sufficiently homogenized, the combustion in the combustion chamber 1 allows lower NOx.

【0045】予混合室201は、出口に向かっての断面
積を絞られた後に断面積を拡大する隔壁を備えた構造で
あり、この予混合室の絞り203により予混合室出口で
の流速を上げて予混合火炎の逆火を防止する構造として
いる。この予混合室の絞り203はその上流側が拡散燃
焼バーナと接合されており、内部は拡散燃焼用空気から
フィルム用空気が分岐するように拡散燃焼バーナにフィ
ルム空気分岐用の複数の孔202を備えた構造となって
いる。
The premixing chamber 201 has a structure provided with a partition wall which expands the cross-sectional area after the cross-sectional area toward the outlet is narrowed. It is designed to prevent flashback of the premixed flame by raising it. The upstream side of the throttle 203 of the premixing chamber is joined to the diffusion combustion burner, and the inside thereof is provided with a plurality of holes 202 for film air branching in the diffusion combustion burner so that the film air is branched from the diffusion combustion air. Structure.

【0046】予混合室の絞りの下流には拡散側隔壁6A
を取り囲むように環状の予混合側隔壁が設置されてお
り、隔壁表面にはリップ構造を備えている。予混合側隔
壁の先端は拡散側の隔壁と接合されている。拡散燃焼空
気から分岐した空気は予混合部の絞り内部を通り拡散側
および予混合側隔壁6Bに取り付けられたリップ構造か
らフィルム空気18としてガス流に沿って噴出される。
The diffusion-side partition 6A is located downstream of the throttle of the premixing chamber.
An annular premixing-side partition wall is provided so as to surround the partition wall, and the partition wall surface has a lip structure. The front end of the premixing-side partition is joined to the diffusion-side partition. The air branched from the diffusion combustion air passes through the inside of the throttle of the premixing section and is ejected along the gas flow as film air 18 from a lip structure attached to the diffusion side and the premixing side partition 6B.

【0047】次に本実施例による作用を説明する。本実
施例においては、予混合気12は上流の旋回器101に
より旋回を与えられた後、予混合室の絞り203により
流速が増加するため、予混合室の絞り下流に旋回により
発生した循環領域102により保炎される。予混合室の
絞り下流と拡散側隔壁と予混合側隔壁の接合部下流では
せん断層火炎22A,22Bが発生するが、拡散燃焼バ
ーナ出口と予混合器出口とに隔壁を設けるとともに、そ
れぞれの隔壁にリップ構造を設けることにより、実施例
1および2と同様にせん断層火炎22をコントロールで
きる効果を得ることができる。
Next, the operation of this embodiment will be described. In the present embodiment, the premixed gas 12 is swirled by the swirler 101 on the upstream side, and then the flow velocity is increased by the throttle 203 of the premix chamber. The flame is held by 102. Although the shear layer flames 22A and 22B are generated downstream of the premixing chamber and downstream of the junction between the diffusion-side partition and the premixing-side partition, partition walls are provided at the diffusion combustion burner outlet and the premixer outlet. By providing the lip structure, the effect of controlling the shear layer flame 22 can be obtained as in the first and second embodiments.

【0048】以上説明してきたようにこのように形成さ
れたスタービン用燃焼器であると、燃焼器中心部の拡散
火炎とその外周に形成される予混合火炎との間に形成さ
れるせん断層火炎を未燃の拡散燃料により形成されるせ
ん断層火炎と未燃の予混合気よりせん断層火炎とに分離
して拡散燃料によるせん断層火炎を予混合火炎から遠ざ
けるとともに、隔壁表面に沿って流す空気によりせん断
層火炎の形成を抑える効果により、せん断層火炎により
予混合火炎が不安定になることを防止し、燃焼振動の発
生を抑えることが可能となる。
As described above, in the combustor for a turbine formed as described above, the shear layer flame formed between the diffusion flame at the center of the combustor and the premixed flame formed at the outer periphery thereof. Is separated into a shear layer flame formed by the unburned diffusion fuel and a shear layer flame from the unburned premixed air, and the shear layer flame caused by the diffusion fuel is moved away from the premixed flame and the air flows along the partition wall surface. Accordingly, the effect of suppressing the formation of the shear layer flame prevents the premixed flame from becoming unstable due to the shear layer flame, thereby suppressing the occurrence of combustion oscillation.

【0049】さらに、このことにより火炎の安定性向上
が図れることから、さらなる低NOx化を目指して予混
合比率を増加させた場合でも、燃焼振動の発生を抑える
ことが可能となるのである。
Further, since the flame stability can be improved by this, even if the premixing ratio is increased for further lowering NOx, it is possible to suppress the occurrence of combustion oscillation.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、より低レベルなNOx排出濃度を目指した場合にお
いても、せん断層火炎の形成を減少させ、隣接する火炎
の干渉を充分低減して、より燃焼振動が少なく安定な火
炎を形成することが可能なこの種のガスタービン用燃焼
器を得ることができる。
As described above, according to the present invention, even when aiming for a lower NOx emission concentration, the formation of a shear layer flame is reduced and the interference between adjacent flames is sufficiently reduced. Thus, it is possible to obtain a gas turbine combustor of this type which can form a stable flame with less combustion oscillation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のガスタービン用燃焼器の一実施例を示
す縦断側面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional side view showing one embodiment of a gas turbine combustor of the present invention.

【図2】図1のA−A線に沿う正面図である。FIG. 2 is a front view taken along line AA of FIG.

【図3】本発明のガスタービン用燃焼器の空気系統を示
す概略系統図である。
FIG. 3 is a schematic system diagram showing an air system of a gas turbine combustor of the present invention.

【図4】本発明のガスタービン用燃焼器のバーナ要部を
示す縦断側面図である。
FIG. 4 is a vertical sectional side view showing a main part of a burner of the combustor for a gas turbine of the present invention.

【図5】本発明のガスタービン用燃焼器の他の実施例を
示す隔壁部の側面図である。
FIG. 5 is a side view of a partition wall showing another embodiment of the gas turbine combustor of the present invention.

【図6】本発明のガスタービン用燃焼器の他の実施例を
示す縦断側面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional side view showing another embodiment of the gas turbine combustor of the present invention.

【図7】図6の正面図である。FIG. 7 is a front view of FIG. 6;

【図8】本発明のガスタービン用燃焼器の他の実施例を
示す縦断側面図である。
FIG. 8 is a vertical sectional side view showing another embodiment of the gas turbine combustor of the present invention.

【図9】図8の正面図である。FIG. 9 is a front view of FIG. 8;

【図10】従来のガスタービン用燃焼器のバーナ要部を
示す縦断側面図である。
FIG. 10 is a longitudinal sectional side view showing a main part of a burner of a conventional gas turbine combustor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃焼室、2…拡散燃焼バーナ、3…拡散燃焼用燃料
ノズル、5…旋回羽根、6A,6B…隔壁、7…拡散燃
料分散用空気、10…予混合バーナ、11…予混合燃焼
用燃料ノズル、12…予混合部、13…保炎リング、1
4…循環流、15…予混合火炎、16…リップ、17…
空気孔、18…フィルム空気、21…予混合気、22
A,22B…せん断層火炎、23…空気、24…空気圧
縮機、26…燃焼器、101…旋回器、102…循環領
域、201…予混合室、202…空気分岐用の孔、20
3…予混合室の絞り。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Combustion chamber, 2 ... Diffusion combustion burner, 3 ... Diffusion combustion fuel nozzle, 5 ... Swirl vane, 6A, 6B ... Partition, 7 ... Diffusion fuel dispersion air, 10 ... Premix burner, 11 ... Premix combustion Fuel nozzle, 12: premixing section, 13: flame holding ring, 1
4 ... circulating flow, 15 ... premixed flame, 16 ... lip, 17 ...
Air holes, 18: film air, 21: premixed air, 22
A, 22B: Shear layer flame, 23: Air, 24: Air compressor, 26: Combustor, 101: Swirler, 102: Circulation area, 201: Premixing chamber, 202: Hole for air branch, 20
3 ... Restriction of premixing chamber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹原 勲 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 小松 康孝 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 笹田 哲男 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 小林 成喜 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 伊藤 和行 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor, Isao Takehara 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi Plant (72) Inventor Yasutaka Komatsu 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki # 1 Inside Hitachi, Ltd.Hitachi Plant (72) Inventor Tetsuo Sasada 3-1-1 Sakaimachi, Hitachi, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Hitachi Plant (72) Inventor Nariki Kobayashi Hitachi, Ibaraki 7-2-1 Omikacho Hitachi Electric Power and Electricity Development Headquarters Co., Ltd. (72) Inventor Kazuyuki Ito 7-2-1 Omikacho Hitachi-city, Ibaraki Pref. Hitachi Electric Power and Electricity Development Headquarters

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼器の中心部に拡散燃焼バーナが設置
され、この拡散燃焼バーナの外周に環状の予混合燃焼バ
ーナが設置されているガスタービン用燃焼器において、 前記拡散燃焼バーナの出口に、バーナ出口断面積が下流
に向かって拡大する円錐筒状の内側隔壁を設けるととも
に、前記予混合燃焼バーナの出口に、バーナ出口断面積
が下流に向かって拡大する円錐筒状の外側隔壁を設け、
かつ前記内外隔壁の下流側先端部を接合するように形成
したことを特徴とするガスタービン用燃焼器。
1. A gas turbine combustor in which a diffusion combustion burner is provided at a central portion of a combustor, and an annular premix combustion burner is provided on an outer periphery of the diffusion combustion burner. In addition to providing a conical cylindrical inner partition wall whose burner outlet cross-sectional area increases downstream, a conical cylindrical outer partition wall whose burner outlet cross-sectional area increases downstream is provided at the outlet of the premixed combustion burner. ,
A gas turbine combustor characterized in that it is formed so as to join downstream end portions of the inner and outer partition walls.
【請求項2】 燃焼器の中心部に拡散燃焼バーナが設置
され、この拡散燃焼バーナの外周に環状の予混合燃焼バ
ーナが設置されているガスタービン用燃焼器において、 前記拡散燃焼バーナの出口に、バーナ出口断面積が下流
に向かって拡大する円錐筒状の内側隔壁を設け、かつ前
記予混合燃焼バーナの出口内周側に、下流に向かうに従
い径が縮小する円錐筒状の外側隔壁を設けるとともに、
前記両隔壁の下流側先端部を接合し、かつ前記内外隔壁
のいずれか一方若しくは双方に、隔壁を冷却する冷却空
気噴出孔を設けたことを特徴とするガスタービン用燃焼
器。
2. A gas turbine combustor in which a diffusion combustion burner is installed at a central portion of a combustor, and an annular premix combustion burner is installed on an outer periphery of the diffusion combustion burner. A conical cylindrical inner partition wall whose burner outlet cross-sectional area increases toward the downstream side, and a conical cylindrical outer partition wall whose diameter decreases toward the downstream side on the outlet inner peripheral side of the premixed combustion burner. With
A combustor for a gas turbine, wherein a downstream end portion of each of the partition walls is joined, and a cooling air ejection hole for cooling the partition wall is provided in one or both of the inner and outer partition walls.
【請求項3】 燃焼器の中心部に設置された拡散燃焼バ
ーナと、この拡散バーナの外周に設置された予混合燃焼
バーナとを備え、前記予混合燃焼バーナが、拡散燃焼バ
ーナを取り囲むように複数の円筒状バーナの並設により
形成されているガスタービン用燃焼器において、 前記拡散燃焼バーナの出口に、バーナ出口断面積が下流
に向かって拡大する円錐筒状の内側隔壁を設けるととも
に、前記予混合燃焼バーナの出口で拡散燃焼バーナ側の
部分に、下流に向かうに従い径が縮小する円錐筒状の外
側隔壁を設け、かつ、前記両隔壁の下流側先端部を接合
するとともに、前記内外隔壁のいずれか一方若しくは双
方に、それぞれの隔壁を冷却する冷却空気噴出孔を設け
たことを特徴とするガスタービン用燃焼器。
3. A diffusion combustion burner installed at the center of the combustor, and a premix combustion burner installed around the periphery of the diffusion burner, wherein the premix combustion burner surrounds the diffusion combustion burner. In a gas turbine combustor formed by juxtaposition of a plurality of cylindrical burners, the outlet of the diffusion combustion burner is provided with a conical cylindrical inner partition wall whose burner outlet cross-sectional area increases toward the downstream, At the outlet of the premixed combustion burner, on the side of the diffusion combustion burner, a conical cylindrical outer partition wall whose diameter decreases toward the downstream is provided, and the downstream end portions of both the partition walls are joined, and the inner and outer partition walls are joined together. A gas turbine combustor characterized in that one or both of them are provided with a cooling air ejection hole for cooling each partition.
【請求項4】 前記冷却空気噴出孔は、冷却空気が隔壁
面に沿って下流側に噴出するリップ構造に形成されたも
のである請求項2または3記載のガスタービン用燃焼
器。
4. The gas turbine combustor according to claim 2, wherein the cooling air ejection hole is formed in a lip structure in which cooling air is ejected downstream along the partition wall surface.
【請求項5】 前記予混合燃焼バーナの下流に旋回予混
合気流を発生する旋回羽根を備えた請求項1,2,3ま
たは4記載のガスタービン用燃焼器。
5. The gas turbine combustor according to claim 1, further comprising a swirl vane for generating a swirling premixed airflow downstream of the premixed combustion burner.
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