JPH11257660A - Combustion device - Google Patents

Combustion device

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Publication number
JPH11257660A
JPH11257660A JP10061091A JP6109198A JPH11257660A JP H11257660 A JPH11257660 A JP H11257660A JP 10061091 A JP10061091 A JP 10061091A JP 6109198 A JP6109198 A JP 6109198A JP H11257660 A JPH11257660 A JP H11257660A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
inner cylinder
cylinder
fluid
combustion gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP10061091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Asako Inomata
麻子 猪亦
Makoto Kubo
良 久保
Yuji Nakada
裕二 中田
Masafumi Fukuda
雅文 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH11257660A publication Critical patent/JPH11257660A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability and durability without increasing the size of a device under a condition that the combustion, reduced in the producing of NOx, is satisfied by a method wherein fuel, used for combustion in a combustion cylinder, is guided and fluid, necessary for the combustion, is guided also while a part of combustion gas, produced in the combustion cylinder, is guided to join with the guided fluid. SOLUTION: This combustion device comprises a combustion cylinder or an inner cylinder 32, whose inside is a combustion chamber 31, an outer cylinder 33, arranged around the outside of the inner cylinder 32, and a fuel guide mechanism 36, including a fuel supplying pipe 35 for supplying the fuel 34 used for combustion in the inner cylinder 32. Further, the combustion device comprises an air flow guide mechanism 37, guiding fluid, necessary for combustion or air, into the inner cylinder 32 through a space between the inner cylinder 32 and the outer cylinder 33, and combustion gas extracting mechanisms 38a, 38b, joining a part of high-temperature combustion gas, produced in the inner cylinder 32, with the flow of air, passing between the inner cylinder 32 and the outer cylinder 33. In this case, the downstream side of the combustion chamber 31 or the opening end side of the inner cylinder is communicated with a gas turbine through a gas guiding passage.

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、ガスタービン装置
等において用いるのに適した燃焼装置に関する。
The present invention relates to a combustion device suitable for use in a gas turbine device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、一般的なガスタービン装
置は、図7に示すように、燃料1を図示しない圧縮機で
圧縮された高温(300 〜600 ℃程度)の空気2と一緒に
燃焼筒3によって形成された燃焼室4に導いて燃焼さ
せ、この燃焼によって生成された燃焼ガス5でタービン
6を回転させ、このタービン6に直結された発電機で発
電するように構成されている。
2. Description of the Related Art As is well known, in a general gas turbine apparatus, as shown in FIG. 7, fuel 1 is heated together with high-temperature (about 300 to 600.degree. C.) air 2 compressed by a compressor (not shown). The combustion chamber 4 formed by the combustion cylinder 3 guides the combustion chamber 4 for combustion, the turbine 6 is rotated by the combustion gas 5 generated by the combustion, and the generator is directly connected to the turbine 6 to generate power. .

【0003】ところで、最近では、燃焼時におけるNO
x(窒素酸化物)の発生量を抑制するために、800 〜12
00℃程度の高温空気を用いて燃料を燃焼させる、いわゆ
る高温空気燃焼方式が注目されている。この高温空気燃
焼方式は、低NOx、低騒音、火炎温度の平坦化といっ
た実用面において望まれる特性のほとんどを満たす燃焼
方式であるといわれている。
[0003] Recently, NO during combustion has been increasing.
To reduce the amount of x (nitrogen oxides) generated,
A so-called high-temperature air combustion system, in which fuel is burned using high-temperature air of about 00 ° C., has attracted attention. This high-temperature air combustion system is said to satisfy most of the practically desired characteristics such as low NOx, low noise, and flattening of the flame temperature.

【0004】このような高温空気燃焼方式をガスタービ
ン装置における燃焼装置に適用しようとする試みもなさ
れている。たとえば、特願平8−261015号では、
図8に示すようような構成を提案している。すなわち、
このガスタービン装置では、圧縮機11で圧縮された圧
縮空気12を予熱室13に導いて予熱し、この予熱され
た圧縮空気12と燃料14とを燃焼室15に導いて燃焼
させ、この燃焼によって生成された燃焼ガス16でガス
タービン17を回転させ、このガスタービン17に直結
された発電機18で発電するようにしている。ここで、
予熱室13の熱源として、ラジアントチューブ19内を
通流する燃焼ガスの方向を切替器20で高速に切替える
とともに排ガスから熱を回収する蓄熱器21を有したラ
ジアントチューブ型高速切替式蓄熱型燃焼器22を用
い、この燃焼器22の燃焼熱で圧縮空気12を1000℃程
度まで予熱するようにしている。
Attempts have been made to apply such a high-temperature air combustion method to a combustion device in a gas turbine device. For example, in Japanese Patent Application No. Hei 8-261015,
A configuration as shown in FIG. 8 is proposed. That is,
In this gas turbine device, the compressed air 12 compressed by the compressor 11 is guided to the preheating chamber 13 to be preheated, and the preheated compressed air 12 and the fuel 14 are guided to the combustion chamber 15 for combustion. A gas turbine 17 is rotated by the generated combustion gas 16, and power is generated by a generator 18 directly connected to the gas turbine 17. here,
As a heat source of the preheating chamber 13, a radiant tube type high-speed switching type regenerative combustor having a regenerator 21 for rapidly changing the direction of the combustion gas flowing through the radiant tube 19 by a switch 20 and recovering heat from exhaust gas. The compressed air 12 is preheated to about 1000 ° C. by the heat of combustion of the combustor 22.

【0005】このような構成であると、ラジアントチュ
ーブ型高速切替式蓄熱型燃焼器22および燃焼室15に
おいて燃料を高温空気燃焼方式で燃焼させることができ
るので、燃焼に伴うNOxの発生量を抑制することがで
きる。
[0005] With this configuration, the fuel can be burned in the radiant tube type high-speed switching type regenerative combustor 22 and the combustion chamber 15 by the high-temperature air combustion system, so that the amount of NOx generated due to the combustion is suppressed. can do.

【0006】しかしながら、このような高温空気燃焼方
式を採用した従来の燃焼装置にあっても次のような問題
があった。すなわち、圧縮された空気を1000℃程度に予
熱する部分と、予熱された空気を使って燃料を燃焼させ
る部分とに分離させた構成を採用しているので、燃焼装
置全体が大型化し、ガスタービンと組み合わせたときに
ガスタービン装置全体を大型化させる問題があった。ま
た、ラジアントチューブ型高速切替式蓄熱型燃焼器は、
蓄熱器や燃焼流の流れ方向を高速で切替える切替機構を
必要とするので、信頼性および耐久性に乏しく、しかも
ラジアントチューブの壁が熱交換壁となるので、1000℃
程度の温度にも十分耐え得る材料でラジアントチューブ
を形成する必要があり、装置全体が高価格化するという
問題もあった。
However, the conventional combustion apparatus employing such a high-temperature air combustion system has the following problems. In other words, a configuration in which the compressed air is preheated to about 1000 ° C and a part in which fuel is burned using the preheated air is adopted, so that the entire combustion device becomes larger and the gas turbine becomes larger. When combined with the above, there is a problem that the entire gas turbine device is enlarged. In addition, the radiant tube type fast switching type regenerative combustor,
Since it requires a regenerator and a switching mechanism that switches the flow direction of the combustion flow at high speed, reliability and durability are poor, and since the wall of the radiant tube becomes a heat exchange wall, 1000 ° C
It is necessary to form the radiant tube with a material that can sufficiently withstand the temperature of the order, and there is also a problem that the price of the entire apparatus is increased.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、高温空気
燃焼方式を採用している従来の燃焼装置にあっては、全
体の大型化を招くばかりか、信頼性および耐久性に乏し
く、しかも高価格化するという問題があった。そこで本
発明は、低NOx化燃焼の条件を満たした状態で、上述
した従来の問題点を解消できる燃焼装置を提供すること
を目的としている。
As described above, the conventional combustion apparatus employing the high-temperature air combustion system not only leads to an increase in the size of the whole, but also has poor reliability and durability, and has a high performance. There was a problem of price. Therefore, an object of the present invention is to provide a combustion apparatus that can solve the above-described conventional problems in a state where the conditions for NOx reduction combustion are satisfied.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る燃焼装置では、燃焼室を形成する燃
焼筒と、この燃焼筒内に燃焼に供される燃料を案内する
燃料案内手段と、前記燃焼筒内に燃焼に必要な流体を案
内する流体案内手段と、前記燃焼筒内で生成された燃焼
ガスの一部を前記流体案内手段によって案内される流体
に合流させる燃焼ガス抽出手段とを備えている。
In order to achieve the above object, in the combustion apparatus according to the first aspect, a combustion cylinder forming a combustion chamber and a fuel for guiding fuel supplied to the combustion chamber into the combustion cylinder are provided. Guiding means, fluid guiding means for guiding a fluid required for combustion into the combustion cylinder, and combustion gas for joining a part of the combustion gas generated in the combustion cylinder to the fluid guided by the fluid guiding means Extraction means.

【0009】上記目的を達成するために、請求項2に係
る燃焼装置では、燃焼室を形成する内筒と、この内筒の
外側に配置された外筒と、前記内筒内に燃焼に供される
燃料を案内する燃料案内手段と、前記内筒と前記外筒と
の間を介して上記内筒内に燃焼に必要な流体を案内する
流体案内手段と、前記内筒内で生成された燃焼ガスの一
部を上記内筒と前記外筒との間を通流する流体に合流さ
せる燃焼ガス抽出手段とを備えている。
In order to achieve the above object, in a combustion apparatus according to a second aspect, an inner cylinder forming a combustion chamber, an outer cylinder disposed outside the inner cylinder, and a combustion chamber provided in the inner cylinder. Fuel guide means for guiding the fuel to be supplied, fluid guide means for guiding a fluid necessary for combustion into the inner cylinder through a space between the inner cylinder and the outer cylinder, and a fluid guide means formed in the inner cylinder. A combustion gas extracting means for joining a part of the combustion gas to a fluid flowing between the inner cylinder and the outer cylinder.

【0010】なお、請求項2に係る燃焼装置において、
燃焼ガス抽出手段は、前記内筒と前記外筒との間に設け
られて前記流体の通流速度を増加させる増速手段と、前
記内筒の周壁で前記増速手段による増速域に臨む位置に
設けられて上記増速手段とのエジェクタ作用あるいは上
記内筒内の高温の燃焼ガスのほぼ全圧に等しい高圧と増
速流の低い静圧力との差で上記内筒内の燃焼ガスの一部
を増速流体に合流させる抽出路とで構成されていること
が好ましい。
[0010] In the combustion apparatus according to claim 2,
The combustion gas extracting means is provided between the inner cylinder and the outer cylinder to increase the flow rate of the fluid, and faces a speed increasing region at the peripheral wall of the inner cylinder by the speed increasing means. And the difference between a high pressure equal to almost the total pressure of the high-temperature combustion gas in the inner cylinder and a low static pressure of the speed-up flow. It is preferable that it is constituted by an extraction path that partially joins the speed-increasing fluid.

【0011】また、請求項2に係る燃焼装置において、
前記内筒の周壁内に冷却用流体を通流させる流路を備え
ていてもよい。そして、上記流路は冷却特性を向上させ
るための突起を内面に備えていてもよい。
Further, in the combustion apparatus according to claim 2,
A flow path through which a cooling fluid flows may be provided in the peripheral wall of the inner cylinder. And the said flow path may be provided with the protrusion for improving a cooling characteristic on the inner surface.

【0012】流体案内手段によって案内される燃焼に必
要な流体に燃焼ガス抽出手段の作用で高温の燃焼ガスの
一部が合流すると、この高温燃焼ガスから熱供給を受け
て燃焼に必要な上記流体が自動的に高温に予熱され、こ
の高温の流体が燃焼室内に燃焼用流体として送り込まれ
ることになる。
When a part of the high-temperature combustion gas joins with the fluid required for combustion guided by the fluid guide means by the action of the combustion gas extraction means, heat is supplied from the high-temperature combustion gas to receive the fluid required for combustion. Is automatically preheated to a high temperature, and this high temperature fluid is sent into the combustion chamber as a combustion fluid.

【0013】このように、燃焼装置自身が生成した高温
燃焼ガスの一部を使って燃焼用流体、すなわち燃焼用空
気を高温に予熱する、いわゆる自己予熱方式を採用して
いるので、空気予熱用の燃焼部と本燃焼用の燃焼部とを
備えたものに比べて装置全体の小型化を図った状態で高
温空気燃焼方式、つまり低NOx化燃焼を実現できる。
As described above, a so-called self-preheating method is employed in which a combustion fluid, that is, combustion air is preheated to a high temperature by using a part of the high-temperature combustion gas generated by the combustion device itself. A high-temperature air combustion system, that is, NOx reduction combustion, can be realized in a state in which the size of the entire apparatus is reduced as compared with a system provided with a combustion unit for the main combustion.

【0014】特に、流体案内手段によって案内される流
体、つまり空気流の通流速度を増速させる手段と燃焼室
の壁に設けられた抽出路とを組み合わせ、この組み合わ
せによるエジェクタ作用あるいは内筒内の高温の燃焼ガ
スのほぼ全圧に等しい高圧と増速流の低い静圧力との差
を利用して空気流に高温燃焼ガスの一部を合流させる構
造であると、可動部分を必要とせずに空気流を自己予熱
することができるので、安定性および耐久性を十分に満
たすことができる。
In particular, the means for increasing the flow velocity of the fluid, that is, the air flow, guided by the fluid guiding means is combined with the extraction passage provided on the wall of the combustion chamber, and the ejector action or the inner cylinder in this combination is combined. With a structure in which a part of the high-temperature combustion gas is combined with the air flow by utilizing the difference between the high pressure substantially equal to the total pressure of the high-temperature combustion gas and the low static pressure of the accelerated flow, no moving part is required. Since the air flow can be preheated, stability and durability can be sufficiently satisfied.

【0015】また、熱交換壁を介して燃焼用空気を予熱
する方式ではないので、例えば燃焼筒の構成部材を十分
に冷却することができる。したがて、高価な耐熱材料を
使用することなく、高温空気燃焼方式を実現でき、既存
の燃焼装置についても構造を一部変更するだけで容易に
適用できる。
Further, since the combustion air is not preheated through the heat exchange wall, for example, the components of the combustion cylinder can be sufficiently cooled. Therefore, a high-temperature air combustion system can be realized without using expensive heat-resistant materials, and an existing combustion device can be easily applied by only partially changing the structure.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。図1には本発明の一実施形態に係
る燃焼装置、ここにはガスタービン装置用の燃焼装置が
示されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a combustion device according to an embodiment of the present invention, here, a combustion device for a gas turbine device.

【0017】この燃焼装置は、大きく分けて、内部を燃
焼室31とする燃焼筒としての内筒32と、この内筒3
2の外側に配置された外筒33と、内筒32内に燃焼に
供される燃料34を供給する燃料供給管35を含む燃料
案内機構36と、内筒32と外筒33との間を介して内
筒32内に燃焼に必要な流体、つまり空気流を案内する
空気流案内機構37と、内筒32内で生成された高温燃
焼ガスの一部を内筒32と外筒33との間を通流する空
気流に合流させる燃焼ガス抽出機構38a、38bとで
構成されている。
This combustion device is roughly divided into an inner cylinder 32 as a combustion cylinder having an interior as a combustion chamber 31, and an inner cylinder 3 as a combustion cylinder.
2, a fuel guide mechanism 36 including a fuel supply pipe 35 for supplying a fuel 34 to be burned into the inner cylinder 32, and a space between the inner cylinder 32 and the outer cylinder 33. An air flow guide mechanism 37 that guides a fluid required for combustion, that is, an air flow, into the inner cylinder 32 through the inner cylinder 32, and a part of the high-temperature combustion gas generated in the inner cylinder 32 is And a combustion gas extraction mechanism 38a, 38b that merges with the airflow flowing between them.

【0018】内筒32は、一端側が閉塞壁39によって
閉じられ、他端側がいわゆる解放された有底筒状に形成
されている。燃焼室31は、閉塞壁39の側を上流と
し、解放側を下流としている。なお、燃焼室31の下流
側、つまり内筒32の解放端側は、図示しないガス案内
路を介してガスタービンに通じている。
The inner cylinder 32 is formed in a so-called bottomed cylindrical shape in which one end is closed by a closing wall 39 and the other end is opened. The combustion chamber 31 has the closed wall 39 side upstream and the open side downstream. Note that the downstream side of the combustion chamber 31, that is, the open end side of the inner cylinder 32 communicates with the gas turbine via a gas guide path (not shown).

【0019】内筒32を構成している周壁および閉塞壁
39の内部には、内筒32の解放端側から閉塞壁39内
へと延びた後に、閉塞壁39に設けられた図示しない連
通孔を介して燃焼室31の最上流部に通じる冷却用流路
40が設けられている。この冷却用流路40の入口、つ
まり内筒32の解放端側に位置する端部41は、ガスタ
ービンによって駆動される空気圧縮機に通じている。
A communication hole (not shown) formed in the closing wall 39 extends from the open end side of the inner cylinder 32 into the closing wall 39 inside the peripheral wall and the closing wall 39 constituting the inner cylinder 32. A cooling flow path 40 is provided which communicates with the most upstream part of the combustion chamber 31 through the cooling medium. The inlet of the cooling passage 40, that is, the end 41 located on the open end side of the inner cylinder 32, communicates with the air compressor driven by the gas turbine.

【0020】冷却用流路40の内面には、図2に示すよ
うに、冷却効果を増大させるための突起42が複数設け
られている。また、冷却用流路40の途中で内側構成壁
には、図2にも示すように、冷却用空気43の一部を希
釈用として燃焼室31のたとえば中流域に送り込むため
の孔44が複数設けられている。なお、希釈用の孔44
は、燃焼室31の中流域に限らず、必要とされる場所に
設けられる。さらに、冷却用流路40の途中で内側構成
壁および外側構成壁には、図2にも示すように、冷却用
空気43の一部をフイルム冷却用として用いるための噴
出し孔45が複数設けられている。この噴出し孔45も
必要とされる場所に設けられる。
As shown in FIG. 2, a plurality of projections 42 for increasing the cooling effect are provided on the inner surface of the cooling passage 40. As shown in FIG. 2, a plurality of holes 44 for feeding a part of the cooling air 43 to the combustion chamber 31, for example, into the middle flow area for dilution, are provided in the inner wall of the cooling passage 40 in the middle thereof. Is provided. The hole 44 for dilution is used.
Is provided not only in the middle area of the combustion chamber 31 but also in a required place. Further, as shown in FIG. 2, a plurality of ejection holes 45 for using a part of the cooling air 43 for film cooling are provided on the inner and outer constituent walls in the middle of the cooling passage 40. Have been. The ejection holes 45 are also provided at required places.

【0021】外筒33は、内筒32の周壁および閉塞壁
39の外面との間に所定の隙間を設けて外面全体を覆う
形状に形成されている。外筒33を構成している周壁お
よび閉塞壁46の内部には、内筒32の解放端側から閉
塞壁46内へと延びた後に、連絡管47を介して燃焼室
31の最上流部に通じる冷却用流路48が設けられてい
る。この冷却用流路48の入口、つまり内筒32の解放
端側に位置する端部49は、ガスタービンによって駆動
される空気圧縮機に通じている。
The outer cylinder 33 is formed to have a predetermined gap between the peripheral wall of the inner cylinder 32 and the outer surface of the closing wall 39 so as to cover the entire outer surface. After extending from the open end side of the inner cylinder 32 into the closing wall 46, the outermost wall of the combustion chamber 31 is connected to the outermost wall of the combustion chamber 31 via the connecting pipe 47. A cooling passage 48 is provided to communicate therewith. An inlet of the cooling passage 48, that is, an end portion 49 located on the open end side of the inner cylinder 32 communicates with an air compressor driven by a gas turbine.

【0022】空気流案内機構37は、外筒33と内筒3
2との間に形成された空気流案内路50を主体に構成さ
れている。空気流案内路50は、内筒32と外筒33と
の間を内筒32の解放端側から閉塞壁39と閉塞壁46
の間へと延びた後に、閉塞壁39に設けられた連通孔5
1を介して燃焼室31の最上流部に通じている。そし
て、空気流案内路50の入口、つまり内筒32の解放端
側に位置する端部52は、ガスタービンによって駆動さ
れる空気圧縮機に通じている。
The air flow guide mechanism 37 includes an outer cylinder 33 and an inner cylinder 3.
2 is mainly constituted by an air flow guide path 50 formed therebetween. The air flow guide path 50 extends between the inner cylinder 32 and the outer cylinder 33 from the open end side of the inner cylinder 32 to the closing wall 39 and the closing wall 46.
Between the communication holes 5 formed in the closing wall 39.
1 communicates with the uppermost stream portion of the combustion chamber 31. The inlet of the air flow guide path 50, that is, the end 52 located on the open end side of the inner cylinder 32, communicates with the air compressor driven by the gas turbine.

【0023】一方、燃焼ガス抽出機構38a、38b
は、それぞれ次のように構成されている。すなわち、外
筒33の内径を局部的に小さくすることによって、空気
流案内路50の途中部分、具体的には内筒32の周壁と
外筒33の周壁との間で、燃焼室31の上流域を囲む部
分および燃焼室31の下流域よりやや上流域を囲む部分
の通流断面積を狭くして空気流53の流速を増加させる
増速機構54と、内筒32の周壁で増速機構54による
増速域を臨む位置に設けられて増速流とのエジェクタ作
用あるいは内筒32内の高温の燃焼ガスのほぼ全圧に等
しい高圧と増速流の低い静圧力との差を利用して内筒3
2内の高温燃焼ガスの一部を増速空気流に合流させる抽
出路55とで構成されている。
On the other hand, the combustion gas extraction mechanisms 38a, 38b
Are configured as follows. That is, by locally reducing the inner diameter of the outer cylinder 33, the middle of the air flow guide path 50, specifically, between the peripheral wall of the inner cylinder 32 and the peripheral wall of the outer cylinder 33, A speed increasing mechanism 54 that narrows the flow cross-sectional area of a part surrounding the basin area and a part that surrounds the upstream area slightly below the downstream area of the combustion chamber 31 to increase the flow velocity of the air flow 53, and a speed increasing mechanism using the peripheral wall of the inner cylinder 32. 54, which is provided at a position facing the speed increasing region and utilizes the difference between a high pressure equal to almost the total pressure of the high temperature combustion gas in the inner cylinder 32 and a low static pressure of the speed increasing flow. Inner cylinder 3
And an extraction path 55 that joins a part of the high-temperature combustion gas in the air stream 2 to the accelerated air flow.

【0024】なお、この例においては、内筒32の周壁
で、増速機構54が設けられている部分以外の部分に、
空気流案内路50を通流する空気流の一部を直接内筒3
2内に導く孔59が複数設けられている。
In this example, a portion of the peripheral wall of the inner cylinder 32 other than the portion where the speed increasing mechanism 54 is provided,
Part of the airflow flowing through the airflow guide path 50 is directly transferred to the inner cylinder 3.
A plurality of holes 59 leading into the inside 2 are provided.

【0025】このような構成であると、空気圧縮機から
送り出された圧縮空気は、図中太矢印56で示すよう
に、3系統に分配されて冷却用流路40、空気流案内路
50、冷却用流路48に供給される。
With such a configuration, the compressed air sent out from the air compressor is distributed to three systems as shown by the thick arrow 56 in the drawing, and the cooling flow path 40, the air flow guide path 50, It is supplied to the cooling channel 48.

【0026】冷却用流路40に供給された冷却用空気4
3は、通流する間に内筒32を内側から冷却する。そし
て、一部が孔44を介して希釈用として燃焼室31内へ
と流れ込み、また一部が噴出し孔45から噴き出して内
筒32のフイルム冷却に供され、残りが閉塞壁39に設
けられた連通孔を介して燃焼室31の最上流部へと流れ
込んで燃焼用空気の一部に供される。
The cooling air 4 supplied to the cooling passage 40
3 cools the inner cylinder 32 from the inside while flowing. A part flows into the combustion chamber 31 for dilution through the hole 44, and a part is blown out from the blowing hole 45 to be used for film cooling of the inner cylinder 32, and the rest is provided on the closing wall 39. The air flows into the most upstream portion of the combustion chamber 31 through the communication hole and is used as a part of the combustion air.

【0027】冷却用流路48に供給された冷却用空気5
7は、通流する間に外筒33を内側から冷却する。そし
て、最終的に、閉塞壁46内を流れた後に連絡管47を
介して燃焼室31の最上流部へと流れ込んで燃焼用空気
の一部に供される。
The cooling air 5 supplied to the cooling passage 48
7 cools the outer cylinder 33 from inside while flowing. Finally, after flowing through the closed wall 46, the air flows into the uppermost stream portion of the combustion chamber 31 via the communication pipe 47 and is used as a part of the combustion air.

【0028】一方、空気流案内路50に供給された空気
流53は、一部が孔59を通って内筒32内に直接流れ
込み、また燃焼ガス抽出機構38b、38aにおける増
速機構54の部分を通過するときには流速を著しく増
し、最終的に閉塞壁39に設けられた連通孔51を介し
て燃焼室31の最上流部に流れ込んで燃焼用空気に供さ
れる。
On the other hand, a part of the air flow 53 supplied to the air flow guide path 50 flows directly into the inner cylinder 32 through the hole 59, and a part of the speed increasing mechanism 54 in the combustion gas extracting mechanisms 38b and 38a. , The flow velocity is remarkably increased, and finally flows into the uppermost stream portion of the combustion chamber 31 through the communication hole 51 provided in the closing wall 39 and is supplied to the combustion air.

【0029】したがって、燃料34を燃料供給管35を
介して燃焼室31内に供給し、点火すると、燃焼室31
内で連続的に燃焼が行われることになる。この燃焼によ
って生成された燃焼ガス58がガスタービンに導かれて
動力の発生に供される。
Therefore, when the fuel 34 is supplied into the combustion chamber 31 through the fuel supply pipe 35 and ignited, the combustion chamber 31
Combustion is performed continuously within the chamber. The combustion gas 58 generated by this combustion is guided to a gas turbine and used for generating power.

【0030】ところで、前述のように、空気流案内路5
0に供給された空気流53は、増速機構54の部分を通
過するときに著しく流速を増す。この増速域に臨む内筒
32の周壁には抽出路55設けられている。このため、
増速流と抽出路55とのエジェクタ作用あるいは上記内
筒内の高温の燃焼ガスのほぼ全圧に等しい高圧と増速流
の低い静圧力との差で燃焼室31内の高温燃焼ガスの一
部が抽出されて増速空気流に合流する。したがって、燃
焼ガス抽出機構38a,38bが設けられている位置で
は、高温燃焼ガスが空気流53に合流する。
By the way, as described above, the air flow guide path 5
The air flow 53 supplied to 0 significantly increases the flow velocity when passing through the portion of the speed increasing mechanism 54. An extraction path 55 is provided on the peripheral wall of the inner cylinder 32 facing the speed increasing region. For this reason,
The ejector action between the accelerated flow and the extraction path 55 or the difference between the high pressure substantially equal to the total pressure of the high-temperature combustion gas in the inner cylinder and the low static pressure of the accelerated flow reduces the temperature of the high-temperature combustion gas in the combustion chamber 31. The portion is extracted and merges with the accelerated airflow. Therefore, at the position where the combustion gas extraction mechanisms 38a and 38b are provided, the high-temperature combustion gas joins the airflow 53.

【0031】このように、空気流53に高温燃焼ガスの
一部が合流すると、この高温燃焼ガスから熱供給を受け
て空気流53が自動的に例えば1000℃ 程度に予熱さ
れ、この予熱された空気流53が閉塞壁39に設けられ
た連通孔51を介して燃焼室31の最上流部に燃焼用空
気として送り込まれる。したがって、ここに高温空気燃
焼が実現されることになる。
As described above, when a part of the high-temperature combustion gas merges with the air flow 53, the air flow 53 is automatically preheated to, for example, about 1000 ° C. by receiving heat supply from the high-temperature combustion gas. The air flow 53 is sent as combustion air to the uppermost stream portion of the combustion chamber 31 through the communication hole 51 provided in the closing wall 39. Therefore, high-temperature air combustion is realized here.

【0032】そして、この場合には、燃焼装置自身が生
成した高温燃焼ガスの一部を使って燃焼用空気を高温に
予熱する、いわゆる自己予熱方式を採用しているので、
空気予熱用の燃焼部と本燃焼用の燃焼部とを備えたもの
に比べて装置全体の単純化及び小型化を図った状態で高
温空気燃焼方式を実現できる。
In this case, a so-called self-preheating system is employed, in which the combustion air is preheated to a high temperature by using a part of the high-temperature combustion gas generated by the combustion device itself.
A high-temperature air combustion system can be realized in a state in which the entire apparatus is simplified and miniaturized as compared with an apparatus having a combustion section for air preheating and a combustion section for main combustion.

【0033】また、この例のように、空気流案内路50
に設けられた増速機構54と内筒32の周壁に設けられ
た抽出路55とを組み合わせ、この組み合わせによるエ
ジェクタ作用あるいは内筒32内の高温の燃焼ガスのほ
ぼ全圧に等しい高圧と増速流の低い静圧力との差を利用
して空気流53に高温燃焼ガスの一部を合流させる構造
であると、可動部分を必要とせずに空気流を自己予熱す
ることができるので、安定性および耐久性を十分に満た
すことができる。
Also, as in this example, the air flow guide path 50
Is combined with an extraction path 55 provided on the peripheral wall of the inner cylinder 32, and the ejector action or the high pressure equal to almost the total pressure of the high-temperature combustion gas in the inner cylinder 32 is increased by this combination. With a structure in which a part of the high-temperature combustion gas is combined with the air flow 53 by utilizing the difference between the low static pressure of the flow and the air flow 53, the air flow can be self-preheated without the need for a movable part, so that stability is improved And durability can be sufficiently satisfied.

【0034】また、熱交換壁を介して燃焼用空気を予熱
する構造ではないので、例えばこの例では内筒32及び
外筒33の構成部材を十分に冷却することができる。し
たがって、高価な耐熱材料を使用することなく、高温空
気燃焼方式を実現でき、既存の燃焼装置についても構造
を一部変更するだけで容易に適用できる。
In addition, since the combustion air is not preheated through the heat exchange wall, the components of the inner cylinder 32 and the outer cylinder 33 can be sufficiently cooled in this example. Therefore, a high-temperature air combustion system can be realized without using expensive heat-resistant materials, and an existing combustion device can be easily applied by only partially changing the structure.

【0035】なお、上述した例では、内筒32内及び外
筒33内に、それぞれの解放端側から閉塞壁39,46
内へと延びた後に燃焼室31の最上流部にそれぞれ通じ
る冷却用流路40,48を設けているが、図3に示すよ
うに、温度の高い燃焼室31の中流域から上流域を囲っ
ている部分だけに冷却用流路40a,48aを設けるよ
うにしてもよい。
In the above-described example, the closing walls 39, 46 are provided in the inner cylinder 32 and the outer cylinder 33 from the respective open ends.
Cooling passages 40 and 48 are provided, which extend to the inside and communicate with the most upstream portion of the combustion chamber 31, respectively, but as shown in FIG. The cooling passages 40a and 48a may be provided only in the portions where the cooling channels are provided.

【0036】また、温度と使用する材料の耐熱性との関
係において、図4に示すように、冷却流路が省略された
外筒33aを用いてもよいし、図5に示すように冷却流
路が省略された内筒32aを用いてもよいし、さらに図
6に示すように冷却流路が共に省略された内筒32aと
外筒33aとを用いてもよい。
In addition, depending on the relationship between the temperature and the heat resistance of the material used, an outer cylinder 33a in which the cooling flow path is omitted may be used as shown in FIG. The inner cylinder 32a in which the path is omitted may be used, or the inner cylinder 32a and the outer cylinder 33a in which both cooling channels are omitted as shown in FIG. 6 may be used.

【0037】また、上述した例では、本発明をガスター
ビン装置用の燃焼装置に適用しているが、これに限られ
るものではなく、各種用途の燃焼装置に本発明を適用で
きることは勿論である。
Further, in the above-described example, the present invention is applied to a combustion device for a gas turbine device. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can be applied to combustion devices for various uses. .

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、装置の
単純化、小型化、低価格化を図った状態で低NOx化燃
焼を実現できる。
As described above, according to the present invention, low NOx combustion can be realized in a state where the apparatus is simplified, downsized, and reduced in cost.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る燃焼装置の概略
縦断面図
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a combustion device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同装置を局部的に取り出して示す模式的構成図FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the device in a locally extracted manner.

【図3】本発明の第2の実施形態に係る燃焼装置の概略
縦断面図
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a combustion device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態に係る燃焼装置の概略
縦断面図
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view of a combustion device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施形態に係る燃焼装置の概略
縦断面図
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a combustion device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施形態に係る燃焼装置の概略
縦断面図
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view of a combustion device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】一般的なガスタービン装置に付設されている燃
焼装置の模式的構成図
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a combustion device attached to a general gas turbine device.

【図8】高温空気燃焼方式の燃焼装置を付設したガスタ
ービン装置の模式的構成図
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a gas turbine device provided with a high-temperature air combustion type combustion device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…燃焼室 32、32a…内筒 33、33a…外筒 34…燃料 36…燃料案内機構 37…空気流案内機構 38、38a、38b…燃焼ガス抽出機構 39,46…閉塞壁 40,40a,48,48a…冷却用流路 42…突起 43,57…冷却用空気 44,59…孔 45…フイルム冷却用の噴出し孔 50…空気流案内路 51…連通孔 53…空気流 54…増速機構 55…抽出路 58…燃焼ガス 31 combustion chamber 32, 32a inner cylinder 33, 33a outer cylinder 34 fuel 36 fuel guide mechanism 37 air flow guide mechanism 38, 38a, 38b combustion gas extraction mechanism 39, 46 closing wall 40, 40a, 48, 48a Cooling flow path 42 Projection 43, 57 Cooling air 44, 59 Hole 45 Spout hole for film cooling 50 Air flow guide path 51 Communication hole 53 Air flow 54 Speed increase Mechanism 55 Extraction path 58 Combustion gas

フロントページの続き (72)発明者 福田 雅文 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内Continuation of front page (72) Inventor Masafumi Fukuda 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo Inside the head office of Toshiba Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃焼室を形成する燃焼筒と、 この燃焼筒内に燃焼に供される燃料を案内する燃料案内
手段と、 前記燃焼筒内に燃焼に必要な流体を案内する流体案内手
段と、 前記燃焼筒内で生成された燃焼ガスの一部を前記流体案
内手段によって案内される流体に合流させる燃焼ガス抽
出手段とを具備してなることを特徴とする燃焼装置。
1. A combustion cylinder forming a combustion chamber, fuel guide means for guiding fuel supplied for combustion into the combustion cylinder, and fluid guide means for guiding a fluid required for combustion into the combustion cylinder. A combustion gas extracting means for combining a part of the combustion gas generated in the combustion cylinder with a fluid guided by the fluid guiding means.
【請求項2】燃焼室を形成する内筒と、 この内筒の外側に配置された外筒と、 前記内筒内に燃焼に供される燃料を案内する燃料案内手
段と、 前記内筒と前記外筒との間を介して上記内筒内に燃焼に
必要な流体を案内する流体案内手段と、 前記内筒内で生成された燃焼ガスの一部を上記内筒と前
記外筒との間を通流する流体に合流させる燃焼ガス抽出
手段とを具備してなることを特徴とする燃焼装置。
2. An inner cylinder forming a combustion chamber; an outer cylinder disposed outside the inner cylinder; fuel guide means for guiding fuel supplied to the inner cylinder for combustion; Fluid guiding means for guiding a fluid necessary for combustion into the inner cylinder through the outer cylinder; and a part of the combustion gas generated in the inner cylinder, the A combustion gas extracting means for merging with a fluid flowing therethrough.
【請求項3】前記燃焼ガス抽出手段は、前記内筒と前記
外筒との間に設けられて前記流体の通流速度を増加させ
る増速手段と、前記内筒の周壁で前記増速手段による増
速域に臨む位置に設けられて上記増速手段とのエジェク
タ作用あるいは上記内筒内の高温の燃焼ガスのほぼ全圧
に等しい高圧と増速流の低い静圧力との差で上記内筒内
の燃焼ガスの一部を増速流体に合流させる抽出路とで構
成されていることを特徴とする請求項2に記載の燃焼装
置。
3. The combustion gas extracting means is provided between the inner cylinder and the outer cylinder to increase the flow speed of the fluid, and the combustion gas extracting means is provided at a peripheral wall of the inner cylinder. Is provided at a position facing the speed-increasing region by the ejector action with the speed-increasing means or the difference between a high pressure equal to almost the total pressure of the high-temperature combustion gas in the inner cylinder and a low static pressure of the speed-increasing flow. 3. The combustion apparatus according to claim 2, further comprising an extraction passage for joining a part of the combustion gas in the cylinder to the speed-increasing fluid.
【請求項4】前記内筒は、周壁内に冷却用流体を通流さ
せる流路を備えていることを特徴とする請求項2に記載
の燃焼装置。
4. The combustion apparatus according to claim 2, wherein the inner cylinder has a flow passage through which a cooling fluid flows in a peripheral wall.
【請求項5】前記内筒の周壁内に設けられている流路
は、内面に突起を備えていることを特徴とする請求項4
に記載の燃焼装置。
5. A flow path provided in a peripheral wall of the inner cylinder has a projection on an inner surface thereof.
The combustion device according to claim 1.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015075046A (en) * 2013-10-10 2015-04-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas turbine combustor
JP2015135212A (en) * 2014-01-17 2015-07-27 ヤンマー株式会社 gas turbine engine
EP3220048A1 (en) * 2016-03-15 2017-09-20 General Electric Company Combustion liner cooling
WO2017158636A1 (en) * 2016-03-14 2017-09-21 株式会社 東芝 Gas turbine apparatus
CN109642729A (en) * 2016-08-29 2019-04-16 Ifp新能源公司 Especially for being intended to generate the combustion chamber with hot compression formula air deflector of the turbine of energy, particularly electric energy
CN110173897A (en) * 2019-07-04 2019-08-27 广东省众骋热能科技有限公司 A kind of combustion heat-exchange device with multiple-stage adiabatic structure
WO2020262515A1 (en) * 2019-06-27 2020-12-30 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Combustor and gas turbine

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015075046A (en) * 2013-10-10 2015-04-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas turbine combustor
JP2015135212A (en) * 2014-01-17 2015-07-27 ヤンマー株式会社 gas turbine engine
WO2017158636A1 (en) * 2016-03-14 2017-09-21 株式会社 東芝 Gas turbine apparatus
JPWO2017158636A1 (en) * 2016-03-14 2018-04-05 株式会社東芝 Gas turbine equipment
US10738657B2 (en) 2016-03-14 2020-08-11 Toshiba Energy Systems & Solutions Corporation Gas turbine facility exhaust gas supply heat exchange arrangement
EP3220048A1 (en) * 2016-03-15 2017-09-20 General Electric Company Combustion liner cooling
US10228135B2 (en) 2016-03-15 2019-03-12 General Electric Company Combustion liner cooling
CN109642729A (en) * 2016-08-29 2019-04-16 Ifp新能源公司 Especially for being intended to generate the combustion chamber with hot compression formula air deflector of the turbine of energy, particularly electric energy
WO2020262515A1 (en) * 2019-06-27 2020-12-30 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Combustor and gas turbine
JP2021004714A (en) * 2019-06-27 2021-01-14 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Combustor and gas turbine
CN110173897A (en) * 2019-07-04 2019-08-27 广东省众骋热能科技有限公司 A kind of combustion heat-exchange device with multiple-stage adiabatic structure

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