JPS58140520A - 燃焼器 - Google Patents

燃焼器

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Publication number
JPS58140520A
JPS58140520A JP2213282A JP2213282A JPS58140520A JP S58140520 A JPS58140520 A JP S58140520A JP 2213282 A JP2213282 A JP 2213282A JP 2213282 A JP2213282 A JP 2213282A JP S58140520 A JPS58140520 A JP S58140520A
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JP
Japan
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air
combustion
scroll
fuel
ratio
Prior art date
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Pending
Application number
JP2213282A
Other languages
English (en)
Inventor
Takanari Okamura
岡村 隆成
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
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2213282A priority Critical patent/JPS58140520A/ja
Publication of JPS58140520A publication Critical patent/JPS58140520A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/26Controlling the air flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分wo1m羽〕 本偽−はガスタービンの燃焼器に関するもので、41に
リッチ・り一ンm倫方式を用いる燃−Sにおいて、部分
負荷運転時における窒素酸化物の嚢生善性の改讐を図る
ようにしたものであ為。
〔偽tSO技術的背景とその問題点〕
Il!米のリッチ・り一ン方式を用いるlIa篩湯を菖
1!iaK示す。リッチ懲−ゾーンlの屓部には燃料ノ
ズル2を有し、この燃料ノズル2の外周にはスワラ−3
が設けられている。燃料ノズル2から噴射された燃料は
スワラ−3から流入する1次空気4によってリッチ1m
焼ゾーンlで燃焼する。リッチ燃滴ゾーンlの下流側に
クエンチングゾーン5があり、ここからはリーン燃焼ゾ
ーン轡でのm*用空気7が供給される。このリーン燃焼
ゾーン6の11a焼器ライナーの冷却Oために冷却空気
8が供給され、その下流側には希釈空気孔9がライナー
の円周上に数個設けられており、ここより希釈空気lO
が流入し、燃焼ガスを希釈する。S情器出口11は通常
トランジシ日ンビースに接続し、燃焼ガスは図示しない
タービンに導かれる。
窒素酸化物(以下、NOxという)の発生を低減する方
法として、Ia−器に蒸気や水噴射をおこなう方法があ
るが、3段燃焼によるものではこのような方法を堆らず
にNOxを低減しようとする「ドライコンパスタ−」〇
一方t、である。2段燃焼にはリッチ・リーン燃焼方式
、あるいはり−ン・リーン燃焼方式があるが、ここでは
リッチ・リーン燃焼方式について、1111211に沿
って述べる。amは空気過−率が1.0前後でおこると
燃焼ガス温度は非常に高くなり、この温度が約1,70
0℃以上を越えるとNOx O尭生量は急激に増加する
。2段燃焼はこのような空気過剰率での燃焼を避けてN
Oxの低減を図ろうとするものである。リッチ燃焼ゾー
ンlでは空気過剰率が約0.6となるように1次空気が
供給され、リッチ燃焼する。この空気過剰率では燃焼ガ
ス温度は低いのでNOx □弗生量は低く押えることが
で會ゐ。空気過剰率がt以下であるため、未懲O燃料が
燃焼ガス中に含まれており、これがリーン燃焼ゾーン6
でクエンチングゾーン器から供給された燃焼用空気によ
りリーン燃−する。こOQ−ン懲−ゾーン6での空気過
剰率は約話となるように空気が供給される。この値では
先易と同様燃焼ガスllAl1は低く、そのためNOx
 O弛生量も低くなる。図からもわかるように、空気過
剰率が1.0よりも犬赤いか、小さい値かには拘らず、
出来1限り噛れた値で燃焼すれば、燃焼ガス温度は低く
なり、N0xO弛生が低減できる。しかし、faII1
1町mmtsは燃料/空気流量の比によって影響される
ので、燃焼可能な空気過剰率には制限があり、燃焼可能
範囲の下@および上限に近い値が取られる・ リッチ燃焼ゾーン11およびリーン燃焼ゾーン60空気
過剰率は一般にガスタービンの定格負荷運転時の条件か
ら設定される。ガスタービンの部分負荷運転は燃料供給
流量の増減によっておこなわれ、また空気圧縮機の譬性
から、圧縮機吸込空気流量は部分負荷運転時にはほとん
ど変化しない。
圧縮機吐出空気は一部がタービン冷却空気として2使わ
れ、残りは燃焼器に供給される。従って部分負荷運転時
には燃焼器への燃料流量の増減はあるが、空気流量には
ほとんど変化がないので、定格負荷運転時の条件で設定
された燃料/空気流量の共は崩れる。
1次空気やライナー冷却空気等各部に供給される空気は
燃焼量の内外の差圧によって流れ、るものであり、その
流量配分は負荷状態が変化してもほとんど変化はしない
。そのため、部分負荷運転時の燃焼状態は、例えばリッ
チfII!i焼ゾーンlでは燃料流量は減少し、1次空
気の流量はほとんど変らないので、空気過剰率は大きく
なり、1.OK近ずく、こうなると先程述べたように、
燃焼ガス温度は高くなり、温度が1.700℃を越える
ような状態になるとNOxは急増する。リッチ燃焼ゾー
ンlでの未燃O燃料流量は供給される燃料流量自体が少
ないこと、およびこのリッチ燃焼ゾーンlでの空気過剰
率が大きくなる双方の理由で大きく減少してしまい、リ
ーン燃焼ゾーン6に入る。このリーン燃焼ゾーン6に流
入する空気流量は定格負荷運転時と囃とんど変化しない
ことから空気過剰率は大貴くなる。この値が上限を越え
るとり一ン燃焼が出来ずに未燃で燃−器より排出される
場合もある。燃−ガス温度は下り、それに伴なってリー
ン燃焼ゾーン6でのNOx偽生量は低下するが、リッチ
燃−ゾーンlでのNOx発生量の急増のために、これら
を合計すると燃焼器から排出されるNOx量は定格負荷
運転時に比べて増大する。
このようにリッチ・り一ンm*方式を用いゐ燃**は定
格負荷運転時には優れたNOx発生低減効果を持つ燃焼
器ではあるが、部分負荷運転時には定格状態に比べてN
Oxの低減効果が薄れ、 NOxが増大する七いう欠点
があった。
〔発明の目的〕
本発明は前記欠点を除去するため、部分負荷運転時にも
定格運転時と同様のNOx発生低減効果を持つ燃焼器を
提供する仁とを目的とする。    ′〔発明の構成〕 本発tSO特徴とするところはライナー外儒円馬上に希
釈空気を取り囲むように形成されたスクロールと、この
スクロールに取り付けられた希釈空気流量をl1111
する少なくともlfiの空気1itui弁と、この空気
調整弁の弁棒の先端に接続したベローと、このベローを
固定するためのブラケットとを有する燃焼器に関するも
のである。
(発明の実施例〕 本発明の一実施例をjI3図に従って詳細に説明する。
リッチ燃焼ゾーンlo頭部には燃料ノズル2を有し、こ
の燃料ノズル2の外周にはスワラ−3が設けられている
。燃料ノズル2から噴射された燃料はスワラ−3から流
入する1次空気4によってリッチ燃焼ゾーンlで燃焼す
る。リッチ燃焼ゾーンlの下流側にクエンチングゾーン
5があり、ここからはリーン燃焼ゾーン6での燃焼用空
気7が供給・される。このリーン燃焼ゾーン6の燃焼器
ライナーの冷却のために冷却空気8が供給され、その下
流側には希釈空気孔9がライナーの円周上に数個設けら
れており、ここより希釈空気10が流入し、燃焼ガスも
希釈する。燃焼器出口Uは通常トランジションピースに
接続し、燃焼ガスは図示しないタービンに導かれる。
希釈空気孔9を取り囲むように燃焼器ライナー外儒O円
局上にスクロール12が取り付けられており、そのスク
ロール戎のlケ所、あるいは数ケ所に空気調整弁13が
ある。この空気調整弁13の弁棒140先端はベローb
と接続している。ブラケット16はスクロールνに取り
付けられており、ベロー15にブラケット16に固定密
封されている。希釈空気lOは空気調整弁13を通り、
スクロール臣に導かれて希釈空気孔9より流入する。
次に、上記構成による本発明の燃焼器の作用をm明する
。空気調整弁13は部分負荷運転の状態に対応して作動
することができる。弁棒14が接続しているベロー正は
その内外の圧力差によって伸縮することがで會、ガスタ
ービン(図示せず)停止時の状態でベロール内の圧力を
大気圧にしておけば、ある運転状態でベロー15外儒の
圧力が低くなればベロー15は伸びていく。弁棒14は
ベローbに接続しているので、ベロー15が伸びる空気
調整弁13は開の方向に作動する。この場合この空気調
整弁13を通過する希釈空気100流量は増加すること
(なる。ベロール外側の圧力は空気圧縮機(gl示せず
)の吐出圧力であり、これは負荷によって変化し、負荷
が減少すれば吐出圧力も低下する。燃料流量と負荷とは
はゾ比例的な関係にあるので、部分負荷運転で燃料流量
が減少すれば前述のように希釈空気流量は増加し、燃焼
器に供給される空  −気流量は負荷によってほとんど
変化しないので、1次空気4やクエンチングゾーン5か
らの燃焼空気流量は減少する。
燃料/1次空気流量の比が部分負荷運転時に定格負荷運
転時と同じになるように空気調整弁lの流量特性を持た
せておくと、リッチ燃焼ゾ゛−ンlとリーン燃焼ゾーン
6の空気過剰率は部分負荷運転時に怠いても一定の値を
保持することかで會ゐ。
第4図(a) (b)にリッチ燃焼ゾーンlの燃焼状履
について、従来方式と本発明による方式とを対比して示
す。これによると従来方式Xの場合、負荷が減少すると
空気過剰率は大きくなり、 NOx発生量も増加する。
負荷が更に低下し、空気過剰率が1.Oよりも大赤くな
り、−見リーン燃焼のようにみえるが、夷WjAKは局
所的に空気過剰率が1.0近<OS焼が起っており、そ
の箇所は燃焼ガス温度が^く、NOx発生量も高い。本
発明方式Yでは負荷により空気過剰率は変化しないので
、NOx発生量は低レベルで変化しないことがわかる。
以上は希釈空気孔9部に空気1111弁口を設け、負荷
に対応して希釈空気10の流量を調整する方式について
述べたものであゐが、この空気調整弁口をスワラ−3の
上部やクエンチングゾーン5に設け、1次空気4や燃焼
用空気流量の調整をおこなう場合にも、その作用、効果
は同じである。また空気ll1m、弁13C)ベロー1
5の代りにスプリングを使用した場合も同じ効果が得ら
れる。
〔弗明の効果〕
以上述べたように、こO尭明は希釈空気孔部に空気g整
弁を1/l&け、負荷に対応して希釈空気流量を調整し
、−科/1次空気流量の比を一定に保ち、空気過剰率を
変化させないことくより、燃焼ガス温度を上昇を防止し
、従って部分負荷運転時においても定格時と同様、N0
xOQ生は低レベルで維持できる。
【図面の簡単な説明】
3111図は従来の燃焼器を示す断面図、1a:[Iは
リッチ・リーン燃焼方式における空気過剰率と一本発―
方式(り411性を従来方式と対比して示す特性図であ
る。 l・・・リッチ燃焼ゾーン  2・・・燃料ノズル3・
・・スワラ−5・・・クエンチングゾーン6・・・リー
ンm焼ゾーン  9・・・希釈空気孔11・・・燃焼器
出口   12・・・スクロール13・・・空気調整弁
   14・・・弁棒15・・・ベロー     16
・・・ブラケット(7317)代理人弁理士 則近憲佑
(ほか1名)第1図 第2図 空気l側車(−) 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ライナー外儒円肩上に希釈空気孔を取り踊むように彫成
    専れたスクロールと、このスクロールに龜り付けられた
    希釈空気流量を調装すゐ少なくとも1個の空気調整弁と
    、この空気調整弁0弁欅0先端K1m1!したペローと
    、このベローを―電するためのブラケットとからなる燃
    焼器。
JP2213282A 1982-02-16 1982-02-16 燃焼器 Pending JPS58140520A (ja)

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JP2213282A JPS58140520A (ja) 1982-02-16 1982-02-16 燃焼器

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JP2213282A JPS58140520A (ja) 1982-02-16 1982-02-16 燃焼器

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ID=12074359

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JP2213282A Pending JPS58140520A (ja) 1982-02-16 1982-02-16 燃焼器

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JP (1) JPS58140520A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6152524A (ja) * 1984-08-23 1986-03-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタ−ビン等燃焼器の火炎伝播方法
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