JPS5944524A - タ−ビン燃焼器 - Google Patents

タ−ビン燃焼器

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JPS5944524A
JPS5944524A JP14263683A JP14263683A JPS5944524A JP S5944524 A JPS5944524 A JP S5944524A JP 14263683 A JP14263683 A JP 14263683A JP 14263683 A JP14263683 A JP 14263683A JP S5944524 A JPS5944524 A JP S5944524A
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air
fuel
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mixing
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JP14263683A
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JPS622216B2 (ja
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ジヨエル・ライル・トウ−フ
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CBS Corp
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Westinghouse Electric Corp
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    • 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
    • F23R3/40Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the use of catalytic means
    • 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
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • 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
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34Feeding into different combustion zones
    • F23R3/346Feeding into different combustion zones for staged combustion

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Control Of Turbines (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】 木兄りJは陸用タービンで使用される燃焼器にHし、%
に、燃料と空気の混合物が触媒燃焼領代に流入する前に
、灯IIt器の混介領賊における;然′jl:・1と空
気の混ばか実質的に一行であることが必要な触媒燃ヅ3
ρ器に閏するものである。
f混C4−燃焼j!−:+に〉けろ燃料及び空気の予混
合は、適正な燃焼運転温度及び適正な反応を通じc i
、:、、“(原器の寿命を延ばし、燃焼器の効串を上げ
、放出物を少なくするために必97である。、触媒燃)
、・ll:器は、発電用プラント・’f: (7)fl
l↓の陸−にでの応用の」51→合に、低公害、即ち低
NoXで燃焼タービンを運転するための、実用的な一つ
の商業的選択枝であシ、そして適正な触媒>lri、Q
 1.’、1:にはlトνに、燃4I:5器の混合領域
内におりる燃料と空気の予混合が害質的に一様であるこ
とが要求される。
大抵のエンジン(δ造における圧i’fl 促のある排
気圧力1ノベルから考えて、適正な触媒燃焼のためには
、燃料の予混合が多少必ソ、λである。角虫媒燃焼器は
、1次灼條領域を有し、そしてその後に順番に先ずλ次
燃お)噴射及び混合領域と、最後に触1’と領11(ト
とをイエする管状の囲いを具えることができる。1次’
)+:”:’)’:j領k・(は、例えば、運転温度が
触媒すT; /:’ll’jを適正に」、¥続さぜない
始1jiIJ中に1?IIJ作する。運転の触を県白ジ
克1没[昔中には1.2;欠)、’:::料を混合領域
内に噴111シて、そこで燃オ、・1を、触媒領域を経
て流れチャンネルに遅ぶようにりn気と混合する。
2次灼料KJ射ダ“f’c rよ混合領域を円周方向に
取9巻くように1)“11aされるのが!Jl!、 F
u的でJ)って、該コ次燃)ξ゛1噴射4/:愕は(+
 !:料を半径方向の内向きに90°或はその他の予め
設定した角度でr1焼器の混合領域内へ注入することが
できる。また、燃料は触t1′1、に入る前に好ましく
は完全に蒸発させなければならず、これは、燃料ノズル
が迅速に蒸発しうる非常に細かい小滴をつくることを必
要とする。小滴は、燃料ノズルのH1力降下を非常に大
きくするか(圧力111:u化)、高エネルギーの微粒
(+S空気を少量使用するか(空気アシ世粋 スト)、低エネルギーのガボ化空気を比較的に多R使用
する(空気プラスト)ことにより得ることができる。い
ずれの場合も、その結果前られる燃料スプレーの運動量
は非常に大きい。実[祭に、lI&焼器内器内部向流空
気の運動量に関し、ジ、)3料スプレーの運動量は非常
に大きいので、燃4゛1は燃焼器の中心(II′llI
心)まで通り抜けてしまう傾向がある。この作用によ)
燃料の濃厚な芯がで舞る、即ぢ燃空比のプロフィールは
燃焼器混合領域の横断面の基準直径両端に唯1つの中心
ピークを有する形状である。
燃空比は燃料噴射面又は噴射領域における軸心で最も大
きく、そして半径方向外向きの方向では減少する。混合
物が混合領域を通って下流に流れるときに、更に混合作
用が働いて燃空比を幾分平滑にする。しかし、一般に噴
射領域における燃料貫入は 4111i1方向の燃料濃
1工が高過ぎて下流での混合を利用して実質的に一様な
燃空比分布を触媒入口面にもたらすことができなかった
本発明によれば、す;11方向における噴射りl、(?
:t’lの偏向を助成し1、燃焼が起こる領域0直ぐ上
流にある混合領域における燃A′)と空気の混合をもつ
と−4>Qにするイ5″′f造によって、痴幼丹;:へ
’I’:?に触l■燃焼器において”=2(G’fされ
た作用が11Iられる。
該構造は、流入する空気流が下流側に11.t゛i 可
するように、燃料噴射装置I′〜の上流の燃焼↓W J
l、、ζに円周方向に分布され/ヒ複数の孔を含むこと
が好ましい。流入する空気流は燃焼器壁における圧力降
下に由来する高速を有し、従つ°C1内部のガス流が噴
射燃料を1ibi+方向に偏向させて、触媒入口面にお
いてバ3空此のプロフィールを実質的に一様にするのに
大きく助力する。
次に本発明の好適な実施例を添イ・」は1面について説
明する。
特に、第1図に示された触媒燃焼器10fよ、代表的に
は発電その他の産朶プラントで便用される陸用燃焼ター
ビンのだめのものである。
燃焼器/θは、燃焼工程で用いられた空気の導入用の開
口即ち孔i<t、iirが順次円周方向の列になって存
在するほぼ管状の側L′(/コを含んでいる。燃焼器1
0の頭部igでは、1次燃料ノズル、20が31’A料
を導入して、)jji転条件が触媒:II:逼條を持続
するようになるまで、始1.1+に必要なエネルギーを
発生さ1シーるべく1次や]域2.2において燃か1つ
さ仕る。′また、1次燃料ノズルλθは、触醸入ロ面、
1ヶにおけるガス流DIを効率的な触4°l; ’)+
a 9”%に必要な?CP′C(即ち、約9 g 、2
〜/ OA !r’Q)に釘f;持するに要する予r!
l’jkを行なうために、触媒運り!ぺ中の1次燃焼の
ため若干の燃料をl(給する。
す5゛、:、)′・y、器の全運転に含まれる1次燃料
の船内hi−は、I・IQ、 イ:I:成量が工vll
境規準よりも十分に低いようになっている。
何口:1でlユの外端、26は外側に開いて、ノ・ニカ
ムイj1.+1造の通常の触媒素子2gに接続されてい
る。
1、だ、f独媒領域の出口30は、高温ガスをタービン
(図示しない)へ導く中間ダクト(図示しない)に接続
されている。
2次無1′・トは、1次燃焼領域、22の下流端におい
て円周方向に隔t11された散布装置即し7組のノズル
3−により、運転の触媒燃焼段階中に燃焼器IO内に1
5′【射される。ノズルのある位置で空気をfiJ 6
’a器10内に入れてもよいし、入れなくてもよい。7
次領域と触媒素子−gとの間の燃焼器混合領域3’lは
、触媒素子コgに入る前の一次燃料と空気の混合に備え
ている。この領域34Iは混合領域と呼ばれておシ、こ
の領域においては、逆火が鱈焼器及び/又は触媒素子、
2gを損傷させるので、燃焼は回避されており起こらな
い。第−図及び第弘図に関してもつと十分に説明するよ
うに、燃焼器側壁における一次燃料噴射の直ぐ上流で円
周方向の列になって配設された空気流指向装匝即ち空気
孔J6は下流方向に空気を入れるべく角度が付いておシ
、混合領域3ダにおける2次燃料と空気の一様な混合を
もたらす。
第一図に拡大して示すように、触媒素子コSに対して実
質的に一様な燃料及び空気の混合物をつくるべくλ次燃
イ5二)の偏向を助成するように、角度の付いた前部3
7が内部に設けられていて、空気孔36を通る望気流3
9に傾斜を、りえている。44図に示すように、傾斜し
た空気6ft 、71は、直交流空気グlがa次燃イ′
)ノズル3.2による燃料スプレーを偏向さぜるのを、
明らかに助長する。第3図においては、外部にある筒部
5?3が同様の燃料及び空気の混合作用をする別の実施
例が示されている。
一般に、燃焼器lll壁lコの両面間の圧力降下を利用
することによって、燃料と空気の分布が制御され、中心
にピークがくる燃1’)と空気の混合状況が回避される
。この圧力降下は通常十分に大きいので、空気孔から燃
焼器10K、入る空気の速度は燃焼器10の内側をすで
に流れている空気の速度よシももつと大きい。従って、
流入空気の運動量束(、tl’−位時間における単位面
積当シの運mb 、R)がもつと大きくなる。燃料スプ
レーの直ぐ上流に位置決めされ下流にM 6Flした没
入空気孔又はn部でぐよ、空気孔を、it’f(つて入
った空気の高速度が中心にピークのある非一様な燃料と
空気の混合状況を回避する4μ夙になる。
実際にやよ、突気孔の角j喀[を変えで、触媒ふゴコ0
゛に入る燃料と?1・−気の?j’+−合ブロソイール
を制御することができる。
前述したLうに空気に角度を付けて入れる41゛7成で
は、触ρ・テ;鳳−:言、′、:器に対する燃料の(t
ill Kl:ζ1ダ(射は、触媒に接3jデラる:l
、M; 4:+と?7!気の混合物&C楠要の一様性を
与える仁どかできる。
W、9図に試!::’+2昌果を示すように、触媒人口
の燃空比プロフィールを反映する触媒出11温亀は、中
心にピークのある先行技術の分布にル幀して、本発明の
実Z・電制でt」、比較的に−(]゛にな分イ11曲線
゛ダtI(即ち、大体にk・いて平らな形状)を示す。
第5図は試験の1・、λに先行技術として用いた構造を
示しており、一方ε′aコ図は試験に用いた本発明の構
造を示す。本ろ11明の第1夕造におりる角度の付いた
空気流が主ならに長点である。混イ1の改良は、もつと
有5FIJな混合当所への傾斜突気流による燃料スプレ
ーの結果として、若しくt」、恐らく、−次燃料スプ1
/−が燃焼器に入る領域におりる。
空気でブーストされる乱流遅動エネルギーの結果として
、起こると思われる。
第9図に示した試I1.へに適用できる条1′シVよ次
の:、ijlりである。
空気入[1淵度     7.ヤク゛F    りoi
’p空気入口圧力    100.IpRj−g /、
t/jpsi、g触媒接近速度    り、3.A f
ps    79.II fps圧力降下(触4%) 
  3.Y7%    3.gsチノ1t〜空比  0
,0/39 0.0/34歓Xt ガプ化空気圧力   73゜3 pei6.   / 
g A;、、:I pp1t3降下(,2次ノズル) <を凹曲の簡犀なL1セ明 第1図は本発明に従って借成された触媒燃焼器を一部切
り欠いて示すt)r面図、第2図は第7図の−f;:(
を拡大して示す断面図、第3図は外部に前部を有する別
の(、%電例の第2図に相当する1:′1面図、第り図
eよ不発+J]を使用しで得られた試1″1・(結果を
先行技術と比較して示す曲Xt図、第3回は比較試験結
果を得るのに用いた先行技術の断面図である。
図中、lθはタービン燃焼器、7.2は側壁、/l及び
16は開口(空気孔)1.2.2は7次領域、3.2は
散布装置環(ノズル)、3イ’ I+;を混合領域、J
 A tJ:空気?・イ、指向装凪(空気孔)でを)る
特許用にrt人   ウェスチングハウスO工l/クト
リック・コーポレーション 」。″4蓼鴎

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 開口のある側壁を具えた管状41!44 、”fLt−
    で、らって、下流での燃焼のために燃料と空気の況イ)
    物が拡がる下流側混合領域と、上流側の1次領域とを有
    し、前記開口から空気が該1次領Qに人って下流のλ次
    噴射+)、’、’;% EL斗に混合する軸方向の1次
    空気流をつくる管状イ、°ン造; 該1次空気流に混合するため、前「11盲111、合領
    域及び1次領域の間の位f、′+’:で前記側壁を半径
    方向の内向きに通して、す、’4.’i料を迅速に蒸発
    しやすい小滴にして散布するfik布装置;及び混合領
    域の出口に〉ける燃料と空気の混合物の一様性を改良す
    るため、散布されたd、?g 17・1に向かって、7
    次領域からのIYI交流空気よりも高テj1度のブース
    ター?:・コ気流を前記管状構造の軸心に対して所定の
    角度でj:1向させて、燃料と空気の混合を促進する2
    只、流指向装置; を具える1空用タービンヅ、水焼器。
JP14263683A 1982-08-19 1983-08-05 タ−ビン燃焼器 Granted JPS5944524A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40968282A 1982-08-19 1982-08-19
US409682 1982-08-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5944524A true JPS5944524A (ja) 1984-03-13
JPS622216B2 JPS622216B2 (ja) 1987-01-19

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ID=23621546

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EP (1) EP0103159B1 (ja)
JP (1) JPS5944524A (ja)
AR (1) AR229741A1 (ja)
CA (1) CA1209813A (ja)
DE (1) DE3368974D1 (ja)
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MX (1) MX156751A (ja)

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IE54394B1 (en) 1989-09-13
IE831719L (en) 1984-02-19
MX156751A (es) 1988-09-29
CA1209813A (en) 1986-08-19
AR229741A1 (es) 1983-10-31
EP0103159A1 (en) 1984-03-21
EP0103159B1 (en) 1987-01-07
DE3368974D1 (en) 1987-02-12

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