JPS60240832A - ガスタ−ビン燃焼器 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、発電装置、各種の交通機関等の動力源として
用いられるガスタービンの燃焼器に関する。

〈従来技術〉 従来のガスタービンは、第５図に示すように、タービン
ケーシング５０内に、コンプレッサー５１、燃焼器５２
、タービン５３等を設けて成る。

外部から吸引された空気５４はコンプレッサー５１で圧
縮され、ケーシング５０内に流入する。該圧縮空気５５
はケーシング５０内に形成された通路を通り燃焼器５２
に供給され、該燃焼器５２において燃料と混合して燃焼
し、該燃焼ガス５６はタービン５３に供給され、タービ
ン５３に動力を発生させた後、排ガス５７として外部に
排出される。タービン５３で発生した動力は発電機５８
等の負荷を駆動する。

上記ガスタービンにおいては、公害防止の観点より排ガ
ス５７ＯＮＯＸ　（窒素酸化物）を低減させることが重
要である。排ガス５７中のＮＯＸを広範囲な運転範囲で
低減させる方法として、希薄予混合量蒸発燃焼法が知ら
れている。

この希薄予混合量蒸発燃焼法の特徴は、燃焼器５２の主
燃焼領域での燃料と空気との混合割合を、理論的に過不
足なく燃焼する割合より燃料希薄（当量比では１以下）
とする事により、火炎温度を下げ、低ＮＯｘを達成する
ものである。燃料希薄で安定した燃焼を行わせるために
は燃料と空気とが均一に混合しかつ燃料は蒸発しなけれ
ばならない。そのためこの燃焼法では主燃焼領域の前部
に予混合手蒸発通路が設けられているのが通常である。

第６図に、希薄予混合手蒸発燃焼法に用いられる従来の
燃焼器５２の構造例を示す。５９は外筒で、６０は燃焼
筒である。燃焼筒６ｏは、前部の予混合手蒸発通路６１
と、その後部の主燃焼室６２とがら成る。

予混合手蒸発通路６１の前部に一欠字気取入ロ６３が設
けられると共に、燃料噴射弁６４が設けられている。主
燃焼室６２の上部周壁にはクーリング用の空気取入口６
５′が、後部周壁には希釈用空気取入口６５が開設され
ている。

コンプレッサー５１からの圧縮空気５５の全ては、外筒
５９先端の入口６６から外筒５９内に導入され、その一
部は一欠字気取入ロ６３がら予混合手蒸発通路６１に導
入され、スワラ−６７で旋回流とされ、燃料噴射弁６４
からの燃料と混合すると共に、燃料を蒸発させ、該通路
６１内で完全な均一混合を達成する。

この場合、燃料と空気の当量比（理論空燃比／実際の空
燃比）は１以下とされている。均一混合された燃料と空
気は、燃焼室６２で燃焼し、該燃焼ガスは希釈空気取入
口６５から導入される希釈空気により希釈化されると共
に、排出口６８からタービン５３へ供給される。６５′
は燃料筒６０を冷却するフィルムクーリング空気取入口
である。

ところで、当該タービン５３が例えば、発電機５８を駆
動する場合、発電機５８の負荷変動が生じても、タービ
ン５３は常に一定回転数で回転しなければならない。従
って、コンプレッサー５１から燃焼器５２に供給される
圧縮空気５５の流量は、負荷変動にかかわらず常にほぼ
一定となる。しかし、燃焼器５２の燃料噴射弁６４に供
給される燃料は、ガバナー等により負荷変動に応じて制
御されている。

従って、例えば、主燃焼域の当量比を０．７に設定して
いる場合、無負荷時には燃料は最大負荷時の概略１／３
で良いから、−欠字気（燃焼用空気）を絞ってやらなく
ては主燃焼域の当量比は０．２以下になってしまう。こ
れでは火炎が吹消えて燃焼できなくなる。

そこで、従来の希薄予混金子蒸発燃焼器５２では一次空
気と希釈用・クーリング用空気の比率を調整する必要が
あり、その調整は、第６図に示すように、−欠字気取入
口６３と希釈用・クーリング用空気取入口６５に、開閉
自在な蓋体６９・７０を設け、両者を複雑なリンク機構
７１により連動連結する手段により行われていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 コンプレッサーから吐出される圧縮空気は、例えば圧力
比９では約３５０℃あり、高温高圧である。

この様な高温高圧下で、複雑なリンク機構を介して蓋体
を機械的に摺動させて、−欠字気と希釈用・クーリング
用空気の比率を調整することは技術的に非常に困難であ
り、かつ確実性、信頼性に欠けるものであった。

〈問題を解決するための手段〉 本発明は、極めて簡単な構造で、確実かつ簡便に一次空
気と希釈用・クーリング用空気の比率を調整することが
できるガスタービン燃焼器を提供することを目的とし、
該目的達成のために次の手段を講じた。

コンプレッサー吐出空気を燃焼用空気と希釈用・クーリ
ング用空気に分配して燃焼筒内に導入すルカスターヒン
燃焼器において、タービンケーシングにはコーンプレ・
ノサー吐出空気の一部を一部ケーシング外へ導出する分
岐管が設けられ、該分岐管中途部に流量調整弁が介在さ
れ、該分岐管を介して前記−欠字気が燃焼筒内に供給さ
れる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述する。

第１図は本発明に係るガスタービンの概略原理図であり
、第２図はその具体的構造を示す断面図である。

同図において、ガスタービン１は、ケーシング２内にコ
ンプレｙ　＋−３、燃焼器４、及びタービン５を有して
いる。

タービンケーシング２には外部に開口する空気取入口６
及び排ガス排出ロアが開設されている。

該ケーシング２内には、コンプレッサー３がら燃燐層４
ヘコンブレンサーの吐出空気を送るための圧縮空気通路
８が形成され、更に、燃焼器４からタービン５へ燃焼ガ
スを導く燃焼ガス通路９が形成されている。

圧縮空気通路８の中途部には、−担ケーシング２から外
部へ出て、その後燃焼器４へ達する分岐管１０が接続さ
れている。即ち、第２図に示す如く、圧縮空気通路８の
一部を形成するケーシング２に孔１１が開設され、線孔
１１に分岐管１０の一端が接続されている。この分岐管
１０の他端は燃焼器４０頭部に接続されている。この分
岐管１０の中途部に流量調整弁１２が介在されている。

燃焼器４は、その詳細を第３図にも示すように、タービ
ンケーシング２により形成される外筒１３と、該外筒１
３に所定間隔をおいて略同心状に内嵌される燃焼筒１４
とから成る。燃焼筒１４は前部の予混金子蒸発通路１５
と、その後部の主燃焼室１６とから成１　る。予混金子
蒸発通路１５の前端に燃料噴射弁１７が固定され、該弁
１７が外筒１３に固定されている。燃焼室１６の後端は
前記燃焼ガス通路９に接続されている。

前記外筒１３と燃焼筒１４間に形成される間隙１８は燃
焼筒１４の両端部において閉じられており、この間１１
５！１Ｂに前記圧縮空気通路８が連通している。燃焼室
１６の周壁には希釈用空気取入ロ１９クーリング用空気
取入口３１が開設されている。

予混金子蒸発通路１５の前部に設けられた前記燃料噴射
弁１７は、その頭部２０を外筒１３の外部に突出し、該
頭部２０に前記分岐管１０が接続されている。

この燃料噴射弁１７は、その頭部内部に分岐管１０に連
通する空所２１を有し、該空所２１と予混金子蒸発通路
１５間は、同心状の３箪笥構造とされている。

この３箪笥構造により形成される中心孔２２及び最外周
のリング孔２３は、空所２１と予混金子蒸発通路１５間
を連通する圧縮空気用通路とされ、線孔２２・２３の中
途部にはスワラ−２４・２５が設けられている。

これらの孔２２・２３の予混合手蒸発通路側先端部はノ
ズルに形成されている。而して、これらの孔２２・２３
は一次空気取入口として機能する。

上記両孔２２・２３に挟まれたリング孔２６は燃料通路
とされ、線孔２６の予混合手蒸発通路側先端部はノズル
に形成されている。この燃料用孔２６に燃料バイブ２７
が接続されている。

尚、予混金子蒸発通路１５と燃焼室１６との接続部には
、スワラ−２８とブラフボディ２９とから成る保炎器３
０が設けられている。この保炎器３０のすぐ後の燃焼室
１６内が主燃焼域を形成し、その後方に前記希釈用・ク
ーリング用空気取入口１９．３１が開口している。

上記本発明の実施例によれば、コンプレッサー３で圧縮
された圧縮空気の一部は、圧縮空気通路８から分岐管ｌ
Ｏを経て一次空気として燃料噴射弁１７に供給され、該
噴射弁１７か４噴出される燃料と共に予混金子蒸発通路
１５内において均一混合し、燃焼室１６の主燃焼域で燃
焼する。

一方、圧縮空気通路８の圧縮空気の一部は芸のまま燃焼
器４の外筒１３と燃焼筒１４間の間隙１Ｂに入り、希釈
空気取入口１９から燃焼室１６に導入され、前記燃焼ガ
スを希釈する。

このようにコンプレッサー３から吐出される圧縮空気は
、ケーシング２から一部外部に出され分岐管１０を介し
て供給される一次空気と、圧縮空気通路８をそのまま通
って供給される希釈用、・クーリング用空気とに分けら
れ、しかも分岐管１０の中途部には流量調整弁１２が設
けられているので、この弁１２の開度を調整することに
より、−欠字気と希釈用・クーリング用空気との比率を
簡単にかつ確実にコントロールすることができる。

この流量調整弁１２の調整は、発電機３３等の負荷変動
に連動して自動調整でき−るものが望ましい。

上記実施例によれば、ケーシング２の外部において流量
調整弁１２により一次空気と希釈用・クーリング用空気
の比率を調整するよう構成しているので、従来のように
、高温高圧のもとて機械的なリンク機構を作動させるも
のに比べ、より確実に且つ簡便に調整できる。

第４図は、本発明に使用される燃料噴射弁１７の他の構
造を示している。原理的には第３図に示すものと同じで
あが、３２は圧力噴射弁を中心に配置している点が、第
３図のものと相違している。

上記の如く、本発明の実施例では、燃料噴射弁１７を積
極的に一次空気供給装置としており、燃料と空気とが１
ユニツトとして取扱われるため２両者の制御が容易とな
る。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

〈発明の効果〉 本発明によれば、燃料と空気との混合比率を確実かつ簡
便に制御することができるので、低ＮＯｘ化を達成する
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略構成図、第２図は本発明の実施例
を示すガスタービンの断面図、第３図は同燃焼器の断面
図、第４図は他の燃焼器の要部断面図１．第５図は従来
例を示す概略図、第６図は従来の燃焼器を示す概略断面
図である。 １・・・ガスタービン、２・・・ケーシング。３・・・
コンプレッサー、４・・・燃焼器、５・・・タービン、
１０・・・分岐管、１２・・・流量調整弁、１４・・・
燃焼筒、１７・・・燃料噴射弁、１９・・・希釈用・ク
ーリング用空気取入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、コンプレッサー吐出空気を燃焼用−次空気と希釈用
   ・クーリング用空気に分配して燃焼筒内に導入するガス
   タービン燃焼器において、タービンケーシングにはコン
   プレッサー吐出空気の一部を一部ケーシング外へ導出す
   る分岐管が設けられ、該分岐管中途部に流量調整弁が介
   在され、該分岐管を介して前記−次空気が燃焼筒内に供
   給されることを特徴とするガスタービン燃焼器。