JPS5952133A - 低カロリ−ガス焚ガスタ−ビン燃焼器 - Google Patents
低カロリ−ガス焚ガスタ−ビン燃焼器Info
- Publication number
- JPS5952133A JPS5952133A JP16235882A JP16235882A JPS5952133A JP S5952133 A JPS5952133 A JP S5952133A JP 16235882 A JP16235882 A JP 16235882A JP 16235882 A JP16235882 A JP 16235882A JP S5952133 A JPS5952133 A JP S5952133A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- fuel
- inner cylinder
- gas
- burning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発曲は石灰ガス化燃料、特に、低カロリーガス燃料を
使用するガスタービン燃焼器に係シ、竹に、燃焼安定性
を高めるのに好適な保健構造に関する。
使用するガスタービン燃焼器に係シ、竹に、燃焼安定性
を高めるのに好適な保健構造に関する。
ガスタービンの基本構成は、第１図のように、コンプレ
ッサ１で加圧された空気が燃焼器２に送られ、自己′１
６から供給され、山１ｊ岬弁７でυｉ１．量１ｂｔｉ
ｏｌｔｌされた燃料が燃υ６器２に送られて燃焼し、発
生した＾縣高圧ガスがタービン３で動力を発生し、発也
機番で発賑を行なう。
ッサ１で加圧された空気が燃焼器２に送られ、自己′１
６から供給され、山１ｊ岬弁７でυｉ１．量１ｂｔｉ
ｏｌｔｌされた燃料が燃υ６器２に送られて燃焼し、発
生した＾縣高圧ガスがタービン３で動力を発生し、発也
機番で発賑を行なう。
燃料に発熱量の高い天然ガスを用いる現状のガスタービ
ンでは燃料と空気の１本槓比が１：３０であシ、断熱火
炎扇板が２ｏｏｏｃ以上と尚い。したがりで天然ガス焚
燃焼器では第２図のように燃料ノズルｌＯの先端に放射
状の燃料噴射口１６を設け、２６ｇ＋ｎ／ｓ以上の高速
で燃料を噴射して空気旋回器１２、−人生気孔１３から
の空気と混合して燃焼することによシ、涜火からピーク
負荷まで安定して燃焼することが５７能でおる。
ンでは燃料と空気の１本槓比が１：３０であシ、断熱火
炎扇板が２ｏｏｏｃ以上と尚い。したがりで天然ガス焚
燃焼器では第２図のように燃料ノズルｌＯの先端に放射
状の燃料噴射口１６を設け、２６ｇ＋ｎ／ｓ以上の高速
で燃料を噴射して空気旋回器１２、−人生気孔１３から
の空気と混合して燃焼することによシ、涜火からピーク
負荷まで安定して燃焼することが５７能でおる。
これに対して石灰の酸化剤に空気を使用した石灰ガス化
燃料を使用する場合は、低位発熱量が９００〜１５００
ｋＣａｔ／Ｎｎ−と天然ガスの９０００ｋｃａｔ／Ｎ
ｍ”に対して大幅に／Ｊ％さく、同じ条件のタービン人
口ガス温度を得るためには燃料と空気の休債比率が約１
＝３となる。ところで、発磁用に多く用いられている出
力タービンとコンプレッサが一体となった１軸ガスター
ビンでは無負荷からピーク負荷まで空気流量がほぼ一定
のため、燃全比が４〜５倍変化する。したがって、低カ
ロリーガスを用いて低負荷まで保炎することを考慮して
空気旋回器１２からの窒気蓋ヲ決定するとピーク負荷で
は燃料流量が空気旋回器１２からの空気量の約２倍と燃
料過濃になｐ、−人生気孔１３からの空気が供給されて
燃焼可能となる。このため、低カロリーガス燃焼では燃
焼器頭部での燃料と空気の混合が燃焼性能に与える影響
が大であシ、第３図の方法が考案されている。この方法
では燃料ノズル１０の内部で燃料と空気を同じ通路を流
し、燃料と空気に旋回流を与えである程度混合した状態
で、内筒９の内部に噴射し、旋回流の効果による内時中
心付近の再循環流によって保炎しようとするものである
。しかし、広い燃空比範凹にわたって再循環流のみで保
炎するためには空気および燃料が内筒内に噴射される環
状口の直径と内筒直径との比率が制約され、環状口直往
を一定値以下にする必要がある。一方、燃料流量と空気
旋回６工２からの空気流量との会計は従来の高カロリー
燃料の約３倍となるために環状口直径を大きくする必要
がるる。したがって、この条件を満すためには内筒直燐
全大きくするか、燃料噴射速度を大きくすることになり
、燃焼器部の拡大によるガスタービン全体が大きくなる
か、もしくは、安定燃焼り囲が狭まるという欠点がある
。
燃料を使用する場合は、低位発熱量が９００〜１５００
ｋＣａｔ／Ｎｎ−と天然ガスの９０００ｋｃａｔ／Ｎ
ｍ”に対して大幅に／Ｊ％さく、同じ条件のタービン人
口ガス温度を得るためには燃料と空気の休債比率が約１
＝３となる。ところで、発磁用に多く用いられている出
力タービンとコンプレッサが一体となった１軸ガスター
ビンでは無負荷からピーク負荷まで空気流量がほぼ一定
のため、燃全比が４〜５倍変化する。したがって、低カ
ロリーガスを用いて低負荷まで保炎することを考慮して
空気旋回器１２からの窒気蓋ヲ決定するとピーク負荷で
は燃料流量が空気旋回器１２からの空気量の約２倍と燃
料過濃になｐ、−人生気孔１３からの空気が供給されて
燃焼可能となる。このため、低カロリーガス燃焼では燃
焼器頭部での燃料と空気の混合が燃焼性能に与える影響
が大であシ、第３図の方法が考案されている。この方法
では燃料ノズル１０の内部で燃料と空気を同じ通路を流
し、燃料と空気に旋回流を与えである程度混合した状態
で、内筒９の内部に噴射し、旋回流の効果による内時中
心付近の再循環流によって保炎しようとするものである
。しかし、広い燃空比範凹にわたって再循環流のみで保
炎するためには空気および燃料が内筒内に噴射される環
状口の直径と内筒直径との比率が制約され、環状口直往
を一定値以下にする必要がある。一方、燃料流量と空気
旋回６工２からの空気流量との会計は従来の高カロリー
燃料の約３倍となるために環状口直径を大きくする必要
がるる。したがって、この条件を満すためには内筒直燐
全大きくするか、燃料噴射速度を大きくすることになり
、燃焼器部の拡大によるガスタービン全体が大きくなる
か、もしくは、安定燃焼り囲が狭まるという欠点がある
。
本発明の目的は燃焼速度が小さく、高効率燃焼しにくい
低カロリーガス燃料をガスタービンの広い作ｄｊＪＪ範
囲にわたって安定燃焼、高効率燃焼可能な燃焼器を提供
するにおる。
低カロリーガス燃料をガスタービンの広い作ｄｊＪＪ範
囲にわたって安定燃焼、高効率燃焼可能な燃焼器を提供
するにおる。
安定燃焼しにくい低カロリーガス燃料をガスタービンの
ムい作動軸回にわたって安定燃焼を行なわせるためには
燃料と空文（の混曾ヌ１１−短時間に形成すると同時に
、燃空比の変化に応じた保炎構造を有することが重要で
６る。従来の燃料と空気を旋回混合して再循環域で保炎
する構造では混合気の軸流速度が遅く、−人生気が逆流
することによって理論混合気に近い状態が得やすい再循
環流域では常に燃焼が進行するが、その外周では燃料流
速が大きく、又、−料過濃となシやすく燃焼オニ進行し
にくく、−水空気供給後に燃焼が進行して火炎全体とし
てみると長くなる傾向にある。そと−Ｃ２発明省５は燃
料空気旋回流の外周に保炎機構として従来から良く用い
られている）くツフル板に相当する部材を設けて、混合
気旋回流によどみ部を設けると共に、その外□周から低
速の９気を供給して混合気の燃料製置をうすめ、燃焼器
全体燃空比の大きい状態、すなわち、ガスタービン負荷
のべい状態では再循環流内と同時に外周部でも保炎し、
燃焼器全体燃空比が小さく、燃料が十分外周まで達しな
い状態では再循環流内のみで保炎してガスタービンの全
作動範囲で安定燃焼する方ｔ？発明した。
ムい作動軸回にわたって安定燃焼を行なわせるためには
燃料と空文（の混曾ヌ１１−短時間に形成すると同時に
、燃空比の変化に応じた保炎構造を有することが重要で
６る。従来の燃料と空気を旋回混合して再循環域で保炎
する構造では混合気の軸流速度が遅く、−人生気が逆流
することによって理論混合気に近い状態が得やすい再循
環流域では常に燃焼が進行するが、その外周では燃料流
速が大きく、又、−料過濃となシやすく燃焼オニ進行し
にくく、−水空気供給後に燃焼が進行して火炎全体とし
てみると長くなる傾向にある。そと−Ｃ２発明省５は燃
料空気旋回流の外周に保炎機構として従来から良く用い
られている）くツフル板に相当する部材を設けて、混合
気旋回流によどみ部を設けると共に、その外□周から低
速の９気を供給して混合気の燃料製置をうすめ、燃焼器
全体燃空比の大きい状態、すなわち、ガスタービン負荷
のべい状態では再循環流内と同時に外周部でも保炎し、
燃焼器全体燃空比が小さく、燃料が十分外周まで達しな
い状態では再循環流内のみで保炎してガスタービンの全
作動範囲で安定燃焼する方ｔ？発明した。
以乍、本発明の実施Ｎを第４図により説明する。
ガスタービン燃焼器では外筒１１と内筒９の間をコンプ
レッサで圧縮された空気が流れ、その一部が空気旋回器
１２から内筒内に供給されるｔ一方、燃料は燃料ノズル
ｌＯの燃料旋回器１６から内筒内に供給される。内筒内
の空気流１９と燃料流１８は一次空気孔１３からの空気
の一部と混合して再循環流域２３で保炎して燃焼すると
同時に、燃料空気旋回器外周に位置し、下流側に突き出
た保炎器２０に、よって混合気ηＬｖ−よどみ２２を形
成し、第２の一次窒気孔２４から供給して保炎器と内筒
の間の場状部を低速で流れる空気を混合気と混合して燃
仝比の高い状態では保炎する。−人生気孔１３の下流で
は大部分の燃料が燃焼を完了し、二次空気孔１４の下流
では未燃分の完全燃焼化をはかり、希釈空気孔１４から
の空気によシガス温ＰＫ、をタービン人口温良まで下け
る。
レッサで圧縮された空気が流れ、その一部が空気旋回器
１２から内筒内に供給されるｔ一方、燃料は燃料ノズル
ｌＯの燃料旋回器１６から内筒内に供給される。内筒内
の空気流１９と燃料流１８は一次空気孔１３からの空気
の一部と混合して再循環流域２３で保炎して燃焼すると
同時に、燃料空気旋回器外周に位置し、下流側に突き出
た保炎器２０に、よって混合気ηＬｖ−よどみ２２を形
成し、第２の一次窒気孔２４から供給して保炎器と内筒
の間の場状部を低速で流れる空気を混合気と混合して燃
仝比の高い状態では保炎する。−人生気孔１３の下流で
は大部分の燃料が燃焼を完了し、二次空気孔１４の下流
では未燃分の完全燃焼化をはかり、希釈空気孔１４から
の空気によシガス温ＰＫ、をタービン人口温良まで下け
る。
コングレツサ駆励用タービンと出力用タービンとが同軸
でつながっている１軸ガスタービンに低位発熱量的１０
・００ ｋ Ｃａｔ／Ｎ ｍ’の低カロリーガス燃料？
使用することを考えると、タービン人ロ温庭１１００ｃ
級ガスタービン燃焼器の定格出力時の燃料体積流量は空
気流量の約１／３であυ、無負荷時には約１７１２に減
少する。低カロリー燃料の埋論量気化が約１であシ、無
負荷時の空気旋回器１２からの望気電を燃料流量の２倍
として保炎性を確保すると考えると無負荷近傍では空気
の運動廠が支配的となって再循環流２３を形成し、安定
燃焼かり能である。しかし、足格負荷では燃料流量が空
気旋回器１２からの空気流量の約２倍となシ、旋回器１
２がら空気と燃料旋回器１６からの燃料との混合気は燃
料過譲となって燃焼速度が低下する。しかも、燃料空気
の混合気主流は流速が大きいために、燃焼することが困
難であり、結局、再循環流内火炎が混合気主流の流速が
低下した位置で伝播して燃焼するために火炎が長くなシ
、特に、混合気流速の大きい場合には、未燃成分が排出
されやすくなる。そこで燃料空気の旋回流１８゜１９の
外側に混合気流のよどみ２２をつくって新しい空気を混
合することにより保炎することを目的とするバッフル板
２０を設け、混合気流の乱れを防止するために内側案内
板を設けるとともに外周には内筒の第２の一次空気孔２
４から空気を供給して内筒９との間の環状部２１を低速
で流し、よどみ部２２で徐々に混合して保炎させる。保
炎の特性上、バックル板は一次空気孔１３の上η＋［Ｉ
に設ける。この火炎は燃焼器への燃料流量が多い場合に
のみ形成される。
でつながっている１軸ガスタービンに低位発熱量的１０
・００ ｋ Ｃａｔ／Ｎ ｍ’の低カロリーガス燃料？
使用することを考えると、タービン人ロ温庭１１００ｃ
級ガスタービン燃焼器の定格出力時の燃料体積流量は空
気流量の約１／３であυ、無負荷時には約１７１２に減
少する。低カロリー燃料の埋論量気化が約１であシ、無
負荷時の空気旋回器１２からの望気電を燃料流量の２倍
として保炎性を確保すると考えると無負荷近傍では空気
の運動廠が支配的となって再循環流２３を形成し、安定
燃焼かり能である。しかし、足格負荷では燃料流量が空
気旋回器１２からの空気流量の約２倍となシ、旋回器１
２がら空気と燃料旋回器１６からの燃料との混合気は燃
料過譲となって燃焼速度が低下する。しかも、燃料空気
の混合気主流は流速が大きいために、燃焼することが困
難であり、結局、再循環流内火炎が混合気主流の流速が
低下した位置で伝播して燃焼するために火炎が長くなシ
、特に、混合気流速の大きい場合には、未燃成分が排出
されやすくなる。そこで燃料空気の旋回流１８゜１９の
外側に混合気流のよどみ２２をつくって新しい空気を混
合することにより保炎することを目的とするバッフル板
２０を設け、混合気流の乱れを防止するために内側案内
板を設けるとともに外周には内筒の第２の一次空気孔２
４から空気を供給して内筒９との間の環状部２１を低速
で流し、よどみ部２２で徐々に混合して保炎させる。保
炎の特性上、バックル板は一次空気孔１３の上η＋［Ｉ
に設ける。この火炎は燃焼器への燃料流量が多い場合に
のみ形成される。
この結果、低負荷では燃料空気の旋回による再循環流で
保炎、し、高負荷では書循環流とともに内筒壁面側でも
保炎することが可能となり、火炎短縮、燃料噴射速度の
大きい場合にも燃焼ｉ１能とすることができる。
保炎、し、高負荷では書循環流とともに内筒壁面側でも
保炎することが可能となり、火炎短縮、燃料噴射速度の
大きい場合にも燃焼ｉ１能とすることができる。
本発明によれば、ガスタービンの低負荷から高負荷まで
の広い作動範囲にわたって、安尾した燃焼が得られ、従
来よりも燃料噴射速度を尚められる結果、内筒径を小さ
くして低カロリーガスを燃焼することができる。
の広い作動範囲にわたって、安尾した燃焼が得られ、従
来よりも燃料噴射速度を尚められる結果、内筒径を小さ
くして低カロリーガスを燃焼することができる。
第１図はガスタービン基本構成図、第２図は天然ガス焚
燃焼器の断面図、第３図は従米形低カロリーガス焚燃焼
器の断面図、第４図は本兄明燃焼器の断面図である。
燃焼器の断面図、第３図は従米形低カロリーガス焚燃焼
器の断面図、第４図は本兄明燃焼器の断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一端を閑じ、ｆｌＩＩ端全開いた内面と、この円・
−の外側に位置して空気通路を形成する外筒と、前記内
筒の閉端側に設けられた燃料ノズルとからなるガスター
ビン燃焼器において、 前記内向の閉端側からの燃料と空気の旋回供給手段と、
この旋回供給手段の外周に設けた前記内筒の径を短縮し
、先端を閉じた環状部旧と、この環状部材と前記内筒の
間に空気通路を設け、−次、二次、希釈、冷却空気孔お
よび第２の一次窒気孔を設けたことを特徴とする低カロ
リーガス焚ガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16235882A JPS5952133A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 低カロリ−ガス焚ガスタ−ビン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16235882A JPS5952133A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 低カロリ−ガス焚ガスタ−ビン燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5952133A true JPS5952133A (ja) | 1984-03-26 |
Family
ID=15753042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16235882A Pending JPS5952133A (ja) | 1982-09-20 | 1982-09-20 | 低カロリ−ガス焚ガスタ−ビン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5952133A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7993130B2 (en) * | 2004-10-22 | 2011-08-09 | Sandvik Intellectual Property Ab | Method of combustion with the aid of burners in industrial furnaces, and a burner to this end |
-
1982
- 1982-09-20 JP JP16235882A patent/JPS5952133A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7993130B2 (en) * | 2004-10-22 | 2011-08-09 | Sandvik Intellectual Property Ab | Method of combustion with the aid of burners in industrial furnaces, and a burner to this end |
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