JPH1151393A - ガスタービン用の低NOx燃焼器 - Google Patents

ガスタービン用の低NOx燃焼器

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Publication number
JPH1151393A
JPH1151393A JP20877497A JP20877497A JPH1151393A JP H1151393 A JPH1151393 A JP H1151393A JP 20877497 A JP20877497 A JP 20877497A JP 20877497 A JP20877497 A JP 20877497A JP H1151393 A JPH1151393 A JP H1151393A
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JP
Japan
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combustor
main
flame
flame holding
gas turbine
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Pending
Application number
JP20877497A
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English (en)
Inventor
Takashi Ikezaki
隆司 池崎
Motohide Murayama
元英 村山
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.)
CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU
CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO
IHI Corp
Original Assignee
CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU
CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO
IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 予蒸発予混合管による希薄燃焼を安定して行
うことができ、かつ全体のNOx発生量を大幅に低減す
ることかできる、ガスタービン用の低NOx燃焼器を提
供する。 【解決手段】 中央部に配置されたパイロット燃焼器1
2と、そのまわりに配置された複数の主燃焼器14とを
備える。主燃焼器は、主噴射弁15と予蒸発予混合管1
6とからなり、予蒸発予混合管の開口端内部にマイクロ
フレーム19を形成する保炎機構18が設けられてい
る。この保炎機構は、外周端が固着され下流側に傾斜し
て延びた切頭円錐形の保炎板18aからなり、かつこれ
を貫通する複数の貫通孔18bを有し、貫通孔を通過し
た予蒸発予混合ガスが開口端内面と保炎板の間で渦19
を形成してマイクロフレームを形成するようになってい
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、ガスタービン用の
低NOx燃焼器に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、環境保護のために、ガスタービン
による燃焼排ガス中のNOx(窒素酸化物)を低減する
ことが義務付けられており、我国では、全国基準でも例
えば70ppm以下、大都市(例えば東京)では例えば
25〜30ppm以下にする必要がある。
【0003】従来型ガスタービンにおける燃焼方式に
は、拡散燃焼が用いられてきており、排出されるNOx
は主にプロンプトNOと呼ばれるもので、その低減には
燃料と空気を予混合させて当量比を低く(約0.7以
下)抑えることが効果的である。このため、舶用ガスタ
ービン、コージェネレーション用ガスタービンでは、予
蒸発予混合燃焼方式によって希薄燃焼を行なわせる複数
(例えば6個)の主燃焼器と、拡散燃焼方式によって保
炎を行うパイロット燃焼器との組み合わせも用いられる
ようになっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した予蒸発予混合
方式の燃焼器による燃焼は、燃料を十分な空気量と予混
合して蒸発させ、これを希薄燃焼させるものであり、こ
のためホットスポットがなく、高温火炎の発生をなくし
低NOx化を実現することができる。しかし、この予蒸
発予混合燃焼は、それ自体では燃焼が不安定になりやす
い問題点がある。このため、従来の燃焼器では、上述し
たように、パイロット燃焼器で火炎を常時形成して、燃
焼を安定化する必要があった。
【0005】しかし、パイロット燃焼器には、安定燃焼
が可能な拡散燃焼器が用いられるため、この燃焼により
NOx発生量が多い問題点があった。そのため、パイロ
ット燃焼器での燃焼量を可能な限り絞った場合でも、パ
イロット用の燃料が全体の1割を超え、その結果、パイ
ロット燃焼によるNOx発生量が全体のNOx排出量の
約1/2に達し、低NOx化に対する大きな障害となっ
ていた。
【0006】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、予蒸
発予混合方式による希薄燃焼を安定して行うことがで
き、かつ全体のNOx発生量を大幅に低減することかで
きる、ガスタービン用の低NOx燃焼器を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、中央部
に配置されたパイロット燃焼器と、そのまわりに配置さ
れた複数の主燃焼器と、を備え、前記主燃焼器は、主噴
射弁と予蒸発予混合管とからなり、該予蒸発予混合管の
開口端内部にマイクロフレームを形成する保炎機構が設
けられている、ことを特徴とするガスタービン用の低N
Ox燃焼器が提供される。
【0008】上記本発明の構成によれば、主燃焼器の予
蒸発予混合管の開口端内部にマイクロフレームを形成す
る保炎機構が設けられているので、この保炎機構によ
り、予蒸発予混合管の開口端内部にマイクロフレームを
形成し、その保炎効果により、パイロット燃焼器による
保炎の必要性を低減し、予蒸発予混合管による希薄燃焼
を安定して行うことができる。これにより、パイロット
燃焼器の燃焼量を低減することができ、全体のNOx発
生量を大幅に低減することかできる。
【0009】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
保炎機構は、予蒸発予混合管の開口端内面に外周端が固
着され下流側に傾斜して延びた切頭円錐形の保炎板から
なり、該保炎板はこれを貫通する複数の貫通孔を有す
る。この構成により貫通孔を通過した予蒸発予混合ガス
が開口端内面と保炎板の間で渦を形成することができ、
この渦により安定したマイクロフレームを形成すること
ができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施態様
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。
【0011】図1は、本発明によるガスタービン用の低
NOx燃焼器の全体構成図である。この図に示すよう
に、本発明の低NOx燃焼器10は、中央部に配置され
たパイロット燃焼器12と、そのまわりに配置された複
数(図には1つのみを示す)の主燃焼器14とを備え
る。なお、この図において、1はスクロール部、2は燃
焼器ライナ、3はケーシング、4は点火栓(イグナイ
タ)、5は観察窓であり、空気6がケーシング3とライ
ナ2の間を流れて燃焼器12、14に達し、この燃焼器
とその他の部分を通ってライナ2内に流入して火炎7,
8を形成し、発生した燃焼ガスがスクロール部1を通っ
て図示しないガスタービンに導かれ、これを駆動するよ
うになっている。
【0012】図1において、主燃焼器14は、互いに同
軸に配置された主噴射弁15と予蒸発予混合管16とか
らなる。主噴射弁15には、ケーシング3を通して外部
から燃料Fが供給される。この燃料には、例えばガス燃
料、灯油、軽油、A重油等を用いるのがよい。予蒸発予
混合管16は、この図で下端部が開口した円筒形の筒で
あり、内部で燃料と空気が互いに混合しやすくなってい
る。すなわち、主燃焼器14は、主噴射弁15と予蒸発
予混合管16で構成された予混合希薄燃焼器である。こ
の構成により、主噴射弁15により予蒸発予混合管16
内に燃料Fを噴射し、予蒸発予混合管16内で燃料Fを
十分な空気量と予混合して蒸発させ、これを希薄燃焼さ
せることができる。
【0013】また、図1において、パイロット燃焼器1
2は、互いに同軸に配置されたパイロット噴射弁13a
とパイロットチャンバ13bとからなる。このパイロッ
ト燃焼器12は、安定燃焼が可能な拡散燃焼器であり、
パイロット噴射弁13aによりパイロットチャンバ13
b内に燃料を噴射し、燃料と空気とが互いに拡散しなが
ら燃焼するようになっている。また、パイロットチャン
バ13b内に、点火栓4の点火部が位置しており、互い
に拡散した混合ガスに着火するようになっている。この
構成により、燃焼器ライナ2の内部に拡散火炎7を安定
して形成することができる。
【0014】図2(A)は、図1のA部詳細図であり、
図2(B)はその端面図である。図1及び図2に示すよ
うに、本発明の予蒸発予混合管16の開口端内部にマイ
クロフレーム19bを形成する保炎機構18が設けられ
ている。図2に示すように、保炎機構18は、予蒸発予
混合管16の開口端に設けられたリング17の内面に外
周端が固着され、下流側に傾斜して延びた切頭円錐形の
保炎板18aからなる。また、この保炎板18aは、こ
れを貫通する複数の貫通孔18bを有する。好ましく
は、予蒸発予混合管16の内径が約58mm前後の場合
に、保炎板18aの内径は約50mm前後であり、傾斜
角度は約45°前後であるのがよい。また、貫通孔18
bは直径約2〜3mmのものを、周方向に間隔を隔てて
20〜30個程度を設けるのがよい。なお、保炎板18
aを予蒸発予混合管16の開口端内面に直接設けるよう
にしてもよい。
【0015】図3は、本発明によるマイクロフレームの
原理図である。なお、この図は、ブンゼンバーナに用い
られているマイクロフレーム付リセス型保炎機構を示し
ている。この図において、aが予混合ガス、bが主火
炎、cがマイクロフレームである。本発明の低NOx燃
焼器は、これを応用したものであり、図2(A)に示す
ように、貫通孔18bを通過した予蒸発予混合ガスが開
口端内面と保炎板18aの間で渦19aを形成し、これ
によりマイクロフレーム19bを形成するようになって
いる。
【0016】この構成により、開口端内面と保炎板の間
で渦19aを形成することができ、この渦により安定し
たマイクロフレーム19bを形成することにより、マイ
クロフレームの保炎効果(すなわちマイクロフレームが
着火源となることに)により、パイロット燃焼器12に
よる保炎の必要性を低減し、主燃焼器14による希薄燃
焼を安定して行うことができる。従って、NOx発生量
の多いパイロット燃焼器12の燃焼量を低減することが
でき、全体のNOx発生量を大幅に低減することができ
る。
【0017】
【実施例】図4は、本発明の低NOx燃焼器の燃焼試験
結果を示す図である。この図において、横軸はパイロッ
ト燃焼器の全体に対する燃料比率(%)、縦軸は燃焼排
ガス中のNOx量(ppm)である。なお、縦軸は酸素
濃度が16%の基準条件に換算してある。また、図中の
白丸(○印)は従来の燃焼器(燃料は灯油)の試験結果
であり、黒丸(●印)は、本発明の燃焼器(燃料はA重
油)の試験結果である。
【0018】図4から明らかなように、従来の燃焼器
(○印)では、パイロット燃焼器の燃料比率は約11%
までしか下げられず、これ以下にすると主燃焼器の安定
燃焼が困難であった。この結果、従来の燃焼器によるN
Ox量は最低で約27ppmであった。これに対して、
本発明の燃焼器(●印)では、パイロット燃焼器の燃料
比率を10%以下に下げることができ、特に約7%付近
でNOx量が約16ppmまで低減した。
【0019】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【0020】
【発明の効果】上述したように、本発明の二流体サイク
ル用の低NOx燃焼器は、予蒸発予混合方式による希薄
燃焼を安定して行うことができ、かつ全体のNOx発生
量を大幅に低減することかできる、等の優れた効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガスタービン用の低NOx燃焼器の全
体構成図である。
【図2】図1のA部詳細図である。
【図3】マイクロフレームの原理図である。
【図4】本発明の低NOx燃焼器の燃焼試験結果を示す
図である。
【符号の説明】
1 スクロール部 2 燃焼器ライナ 3 ケーシング 4 点火栓(イグナイタ) 5 観察窓 6 空気 7 拡散火炎 8 予混合火炎 10 低NOx燃焼器 12 パイロット燃焼器 13a パイロット噴射弁 13b パイロットチャンバー 14 主燃焼器 15 主噴射弁 16 予蒸発予混合管 18 保炎機構 18a 保炎板 18b 貫通孔 19a 渦 19b マイクロフレーム
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F23R 3/34 F23R 3/34

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部に配置されたパイロット燃焼器
    と、そのまわりに配置された複数の主燃焼器と、を備
    え、 前記主燃焼器は、主噴射弁と予蒸発予混合管とからな
    り、該予蒸発予混合管の開口端内部にマイクロフレーム
    を形成する保炎機構が設けられている、ことを特徴とす
    るガスタービン用の低NOx燃焼器。
  2. 【請求項2】 前記保炎機構は、予蒸発予混合管の開口
    端内面に外周端が固着され下流側に傾斜して延びた切頭
    円錐形の保炎板からなり、該保炎板はこれを貫通する複
    数の貫通孔を有し、該貫通孔を通過した予蒸発予混合ガ
    スが開口端内面と保炎板の間で渦を形成してマイクロフ
    レームを形成するようになっている、ことを特徴とする
    請求項1に記載のガスタービン用の低NOx燃焼器。
JP20877497A 1997-08-04 1997-08-04 ガスタービン用の低NOx燃焼器 Pending JPH1151393A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002250516A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ガスタービン用低NOx燃焼器
CN112815355A (zh) * 2021-01-19 2021-05-18 重庆交通大学绿色航空技术研究院 小型涡轮发动机的火焰稳定装置及涡轮发动机

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