JPS5857660B2

JPS5857660B2 - 高負荷燃焼器の燃焼筒

Info

Publication number: JPS5857660B2
Application number: JP16737380A
Authority: JP
Inventors: 俊夫阿部; 靖夫広瀬
Original assignee: Denryoku Chuo Kenkyusho
Current assignee: Denryoku Chuo Kenkyusho
Priority date: 1980-11-29
Filing date: 1980-11-29
Publication date: 1983-12-21
Also published as: JPS5792622A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高温高圧ガスを通すガスタービン発電装置に釦
いて高温高圧ガスを造る高負荷燃焼器の燃焼筒の構造に
関する。

近年ムーンライト計画の一環として効率の高い発電シス
テムの開発が行なわれている。

この発電システムに高温高圧のガスを使用し発電をする
ガスタービン発電装置が採用されている。

本発明が対象とするガスタービン発電装置は温度約１５
００℃圧力約５５ｋｇ／−の高温高圧ガスを使用するガ
スタービンであって、この高温高圧ガスを造るべく高負
荷燃焼器が使用されるが、該高負荷燃焼器の燃焼筒はた
とえば５５ｋｇ／ｉＧの高圧にして７０００万Ｋｃｓ
ＪＪ／ｈｒ・ｄ・気圧の高負荷燃焼を行い、この高
負荷燃焼に耐えるために特にセラミックタイルで内貼り
をした構造にし、かつその外側に燃焼用空気を流して該
内貼りタイルの裏面は勿論表面もこの空気流によって冷
却される構造にしている。

本発明は該燃焼筒において高負荷燃焼に適した空気供給
方式の提供である。

本発明の説明に先立ち、先づ高温高圧ガスを通スカスタ
ービン発電装置とそれに使用される高負荷燃焼器頭部に
ついて説明する。

高温高圧ガスを通すガスタービン発電装置は、第１図に
示すごとく、たとえば軸８によって駆動される空気圧縮
器９によって温度４５０℃圧力５５ｋｙ／ｃｒｉｔ
Ｇ以上の空気が造られて先づ空気溜り室１に送られ、さ
らに高負荷燃焼器を包む周囲室２．２′へ導かれる。

周囲室２へ導かれた空気は１次空気として該燃焼器頭部
３から噴出され、周囲室２１へ導かれた空気は燃焼筒４
の周囲壁から該燃焼筒４内に供給され、該燃焼筒内では
圧力５５ｋｇ／ｃｒｉｔＧの高圧状態のもとて高負荷
燃焼が行なわれ、捷た該燃焼筒の下部では供給空気によ
る燃焼ガスの稀釈が行なわれ、約１５００℃に均一に稀
釈された生成ガスは排出端５からガスタービン６へ供給
され、その軸８は所定回転数で回転され、該軸に取付け
られた図示されていない発電機によって発電が行なわれ
る。

なむガスタービンを通った排ガスは排出ロアから排出さ
れてさらに余熱が利用される。

高負荷燃焼器は、第１図、第２図に示すごとく、燃焼器
頭部３とセラミックタイルで保護された内周壁１０を有
する燃焼筒４とによって構成されている。

燃焼器頭部３は、第２図、第３図、第４図で示す構造の
ものである。

すなわち中軸部にガス燃料供給路１１を有し、該ガス燃
料供給路１１の先端にガス噴出ヘッド１３を設ける。

該ガス噴出ヘッドの前面局部に数個のガス噴出孔１２，
１２’・・・を設けるが、これらガス噴出孔はガス燃料
が中心軸に平行にあるいは若干放射状に放出されるよう
にする。

該ガス噴出ヘッド１３の周囲にコーン頂角Ｆが約６０’
である朝顔状の金属部材１４を設ける。

該金属部材１４の比較的奥１った周囲位置に比較的小径
の１次空気小噴出孔多数を１列あるいは２列あるいは多
数列にして設ける。

図は１次空気噴出孔１５Ｌ１５１’・・・と１５２，１
５２’・・・が２列に配設されている状態を示している
。

これら１次空気小噴出孔は中心軸方向への求心角度Φが
６０゜乃至９０°であり、円周方向への旋回角度θが１
０’乃至４５°であるように傾斜させている。

該金属部材の比較的ぶちに近い周囲位置に比較的大径の
１次空気大噴出孔数個１６，１６’・・・が配設されて
いる。

これら１次空気大噴出孔は中心軸方向への求心角度Φ′
が６０°乃至９０’であり、円周方向への旋回角度θ′
は、前記１次空気小噴出孔の旋回角度θより少なくＯｏ
乃至３０°であるように傾斜させている。

第４図に示すごとく、該朝顔状の金属部材１４の比較的
奥１つた周囲位置に２列に設けた１次空気小噴出孔１５
Ｌ１５１’・・と１５２，１５２’・・・から噴出され
る１次空気小噴流群ばいづれも中心軸を共通にしたつづ
み形を形成し、円ｃ１円ｄはこれら小噴流が中心軸に最
も近づく位置を結ぶ軌跡であり、これら１次空気小噴流
によって形成されるつづみ形の内部は保炎スペースであ
る。

円ｅは１次空気大噴流が中心軸に最も近づく位置を結ぶ
軌跡であって１次空気大噴出孔は、円ｅが小径となるよ
うに傾斜させて設けている。

なお、本発明の高負荷燃焼器においては、第２図に示す
ごとく、ガス噴出ヘッド１３の前面中央部であって朝顔
状の金属部材１４の最も奥１つた位置において点火が行
なわれる。

すなわち−電極１７は、ガス噴出ヘッド１３の前面中央
部に突出させて設け、他の電極１８は金属部材１４の最
も奥１つた位置にむいて該金属部材から突出して設け、
両電極１７．１８の先端間において火花を発生させて点
火を行う。

燃焼筒４を包む周囲室２′へ送られた空気は２次空気お
よび稀釈用空気として燃焼筒４の周囲から燃焼筒内へ供
給される。

すなわち第５図に示すごとく、周囲室２′の内周壁１０
．１０’に多数の通風孔と支持手段を設け、各セラミッ
クタイルの裏面に設けた係合手段を該支持手段に係合さ
せてセラミックタイル内貼りをし、周囲室２′の空気ば
隣同志のセラミックタイル端の重なり部に設けた通路か
ら燃焼筒内に供給され、先づセラミックタイル表面を冷
却した後、上段空気と下段空気流の干渉によって、該燃
焼筒４の中心方向へ積極的に空気が供給される構造にし
ている。

第６図、第７図は本発明の高負荷燃焼器の燃焼筒にわけ
る空気供給方式であるセラミックタイル内貼り構造を内
周壁の一部を拡大して側断面図によって示したものであ
る。

第６図、第７図において、内周壁１０は通風孔多数２３
．２３’・・・を有し、またセラミックタイルの支持手
段である溝２４．２４’・・・を有している。

それぞれのセラミックタイル２１，２１’・・・はいづ
れも裏面に係合手段である突起２２，２２’・・・を有
して釦す、該突起を内周壁め溝と係合させてセラミック
タイルの内貼りが行なわれる。

第６図に示す内貼りは、一群のセラミックタイルＡ、
Ａ’、Ａ’ｌｄいづれもその左端裏面に左隣りのセラ
ミックタイルの右端表面が接し、その右端表面に右隣り
のセラミックタイルの左端裏面が接するように端が重ね
られて配列されている。

周囲室２′へ供給された空気は内周壁１０の通風孔２３
゜２３′・・・を通り、従って各セラミックタイルの裏
面を冷却した後に隣同志のセラミックタイルの端の重な
り部に設けた通路を通って点線で示すごとく、セラミッ
クタイルの表面に沿って流れて七う□ンクタイル表面を
該燃焼筒の高温から保護する。

第７図に示す内貼りは一部のセラ□ツクタイルＢ、Ｂ′
、ＢＬ・・・・・ばいづれもその左端表面に左隣りのセ
ラミックタイルの右端裏面が接し、その右端裏面に右隣
りのセラミックタイルの右端表面が接するように端が重
ねられて配列されている。

周囲室２′へ供給された空気は内周壁１０の通風孔２３
，２３′・・・を通って先づ各セラミックタイルの裏面
を冷却し、次に隣同志のセラミックタイルの端の重なり
部に設けた通路を通って点線で示すごとく、セラミック
タイルの表面に沿って流れてセラミックタイルの表面を
該燃焼筒の高温から保護する。

本発明は、これらセラミックタイル群Ａ、Ａ’。

Ａ“・・・とＢ、Ｂ’、Ｂ’・・とが燃焼筒内の交
互の段であるように配列した構造である。

セラミックタイル群Ａ、Ａ′、Ａ″−・・とＢ、Ｂ’
、Ｂ’・・・とが交互の段に左っていれば点線で示し
たセラミックタイル表面に沿って流れる空気流は、相互
に干渉され衝突現象が発生し燃焼筒の中心方向へ積極的
に送り出される。

本発明に関連の高負荷燃焼器頭部はコーン角度が約６０
°である朝顔状の金属部材１４を採用することにより、
ある求心角度Φと旋回角度θを持たせて噴出させた多数
条の１次空気小噴流によってつづみ形を形成せしめ、そ
の内部は保炎ゾーンであって該金属部材の上流位置で志
木と保炎が確実に行なわれるようにし、勢よく噴出させ
た数条の１次空気大噴流は、燃料を吸引しあるいは燃料
をともないながら該保炎グーンとその先端において、急
角度で交叉して火炎を拡散するように燃焼筒に運び、ま
た多数条の１次空気小噴流も該保炎ゾーンの周囲から火
炎をうばって燃焼筒内へ拡散するように運搬し、筐た燃
料ガスも燃焼筒内で濃度の高いコア部が発生しない供給
法にして高負荷燃焼に適した構造になっているが、さら
に本発明の燃焼筒においては、効果的に空気を燃焼筒の
中心方向へ送り出す空気供給方式によって、従来の単な
るセラ□ツクタイルを冷却しながら供給する空気供給方
式より、はるかに燃焼筒内の高負荷燃焼を可能ならしめ
、寸た燃焼ガスを均一に稀釈して均質の高温高圧生成ガ
スをガスタービンに送ることを得しめるから、これによ
って高温高圧の安全限度が拡げられ熱効率が向上される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃焼筒が使用される大型のガスタービ
ン発電装置の説明図である。第２図、第３図、第４図は本発明に係る高負荷燃焼器の
頭部についての説明図であって、第２図は高負荷燃焼器
頭部への側断面図、第３図は燃焼筒４側から見た高負荷
燃焼器頭部の正面図、第４図は本燃焼器頭部３によって
形成される保炎ゾーンを説明するための斜視図である。第５図は本燃焼器の主として燃焼筒４を示す側断面図で
ある。第６図、第７図は本発明の高負荷燃焼器用燃焼筒の空気
の供給方式を構成するそれぞれセラミックタイルＡ、
Ａ’。ＡＩ！・・群とＢ、Ｂ’、Ｂ’・・・群を示す内周壁１
０の一部を示す拡大断面図である。１は空気溜め室、２，２′は高負荷燃焼器を包む周囲室
、３は燃焼器頭部、４は燃焼筒、５は燃焼筒排出端、６
はガスタービン、７は排ガス排出口、８は軸、９は空気
圧縮器、１０はセラ□ツクタイルで保護された燃焼筒内
周壁、１１はガス燃料供給路、１２は噴出孔、１３はガ
ス噴出ヘッド、１４は朝顔状の金属部材、１５１，１５
２は１次空気小噴出孔、１６は１次空気大噴出孔、１７
゜１８は点火用電極、Ｆは金属部材のコーン頂角、Φは
求心角、θは旋回角、ａは渦流、ｂは逆流、ｅ、ｄ、ｅ
は１次空気噴流が中心軸に最も近づく点を結んだ軌跡、
２１はセラミックタイル、２２はセラミックタイル裏面
に設けた係合手段、２３は通風孔、２４はセラミックタ
イルを支持する支持手段。

Claims

【特許請求の範囲】１高温高圧の燃焼用空気は高負荷燃焼器の周囲室２，
２′に導かへ周囲室２に導かれた空気は１次空気として
該燃焼器頭部３から噴出され、周囲室２′に導かれた空
気は該燃焼器燃焼筒４の周壁から供給されて該燃焼筒内
で高温高圧のもとて高負荷燃焼が行なわれ、その生成ガ
スは排出端５からガスタービン６に供給されてその軸８
を駆動するガスタービン発電装置に釦いて、使用される
高負荷燃焼器は燃焼器頭部３と燃焼筒４とよりなり、該
燃焼筒４は周囲室２′を有し、該周囲室２′の内周壁１
０に多数の通風孔２３，２３’・・・と支持手段２４．
２４’・・とを設け、各セラミックタイル２１゜２１′
・・・はそれぞれの裏面に設けた係合手段２２を該支持
手段２４と係合させて内周壁のセラミックタイル内貼り
をし、該内貼りは一群のセラミックタイルＡ、Ａ’・・
・は、その左端裏面に左隣りのセラミックタイルの右端
表面が接し、その右端表面に右隣りのセラミックタイル
の左端裏面が接するように配列し、一群のセラミックタ
イルＢ、Ｂ’、Ｂ’・・・はその左端表面に左隣り
のセラミックタイルの右端裏面が接眼その右端裏面に右
隣りのセラミックタイルの左端表面が接するように配列
し、これらセラミックタイル群Ａ、Ａ’、Ａ’・・とＢ
、Ｂ’。Ｂ′−・・とは交互の段であるように配列してなる高負
荷燃焼器の燃焼筒。