JPS6091141A - 低ΝOxガスタ−ビン燃焼器 - Google Patents

低ΝOxガスタ−ビン燃焼器

Info

Publication number
JPS6091141A
JPS6091141A JP19903183A JP19903183A JPS6091141A JP S6091141 A JPS6091141 A JP S6091141A JP 19903183 A JP19903183 A JP 19903183A JP 19903183 A JP19903183 A JP 19903183A JP S6091141 A JPS6091141 A JP S6091141A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
air
fuel
flow rate
stage
supplied
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.)
Granted
Application number
JP19903183A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0563687B2 (ja
Inventor
Isao Sato
勲 佐藤
Yoji Ishibashi
石橋 洋二
Yoshihiro Uchiyama
内山 好弘
Takashi Omori
隆司 大森
Fumio Kato
文雄 加藤
Noriyuki Hayashi
則行 林
Michio Kuroda
黒田 倫夫
Shigeyuki Akatsu
赤津 茂行
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP19903183A priority Critical patent/JPS6091141A/ja
Publication of JPS6091141A publication Critical patent/JPS6091141A/ja
Publication of JPH0563687B2 publication Critical patent/JPH0563687B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

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】 〔発明の利用分野〕 本発BAはガスタービン燃焼器の燃料と空気の供給方法
に係り、特に、低NOx型の二段燃焼方式ガスタービン
燃焼器に対して良好な燃焼性能を得る燃焼器に関する。
〔発明の背景〕
ガスタービンにおける大気汚染物質は排ガス中に含1れ
る窒素酸化物(NOx)、−酸化炭素(Co)、煤等で
ありこれら物質の排出を極力抑エルことがタービン性能
全向上させると同様に重要な課題である。とくに、NO
x 、Coは燃焼の過程で生成するものであり、NOx
は高温度の燃焼ガス雰囲気で発生するため、燃焼ガス温
度を低下する方法がとられる。具体的には燃焼ガス中に
水や蒸気などの冷媒を添加する方法と過剰の空気で燃焼
を行なう希薄低温度燃焼法があり、ガスタービンでは効
率低下を抑えた希薄低温度燃焼法が一般的に行なわれて
いる。しかし、過剰の空気?供給し低温度燃焼を行なう
ことは他方では過冷却によシ燃焼性が低下し、COや未
燃焼成分(HC)等の発生が多くなる原因である。この
ため、ガスタービン燃焼器ではNOx低減とCo、HC
など未燃節分の低減とは相反する特性を持つので、これ
ら全同時に解消することがガスタービン燃焼器改良のポ
イントになる。
出来るだけ少量の空気で効果的に均一な低温度燃焼全行
なわせるようにし、過冷却部分が生じないようにするこ
とがNOx低減となり又、CO発生防止に非常に有利に
なる。具体的な方法として、頭部に若干望見過剰で、し
かも、安定な燃焼火炎全形成せしめる頭部燃焼室金膜け
、その後流(空気と燃料とを供給し、全体的に均一な低
温度燃焼を行なう、いわゆる、燃料を2段に供給する二
段燃焼方式がとられる。この方法は二段目燃料供給時に
空気が過剰になりすぎるため未燃焼成分やCOの発生が
多くなり大巾な燃焼効率低下itねく欠点?もっている
。このようす全第1図ケ用いて説明する。
第1図は二段燃焼方式の従来形燃焼器の断面図である。
ガスタービンは空気圧縮機1、タービン2、燃焼器3お
よび負荷4(例えば発電機)の主要部材で構成する。圧
縮機lで圧縮された空気5は燃焼器3に導かれる。燃焼
器3は外筒6、内筒7および側閉端全構成する。外筒カ
バー8には頭部燃焼室9に1次燃料10紫供給する1次
燃料ノズル11が組込まれ、又、後部燃焼室12にはカ
バー8に取付られた燃料供給部13から燃料溜14を介
し、複数個の燃料噴出部15より二次を気供給孔(時に
は旋回羽根となる)16へ二次燃料が噴射17され二次
空気18と共に後部燃焼室へ供給し、予混合火炎22ケ
形成する。一方、1次燃料ノズル11の周囲には旋回空
気19を供給するタービユレータ20が取付けられ頭部
燃焼室9に形成する拡散火炎21の安定性全助長してい
る。
このように、1次燃料の燃焼による頭部拡散火炎全形成
し、さらに、予混合燃焼火炎22を形成することによっ
て、全体的に希薄低温度燃焼を実現させることによって
低N Ox化?図っている。
しかし、二次燃料1゛7と二次過剰空気18との予混合
燃焼火炎22では二次空気18に燃料17が供給される
過程で燃料17の供給が非常に少ない低負荷時には燃料
濃度が空気18に対し淡い状態になるため過冷却の燃焼
となり、燃焼が阻害され、HCやCOなどの未燃焼成分
が多く排出される大きな欠点がある。
第2図に二段燃焼方式による燃料供給方法の一例ケ示す
。燃料の供給は、まず、1次燃料のみで着火ケ行ない、
このまま燃料ケ増大させタービン負荷50%程度になっ
たら燃料の増加を止め、一定流量とするため頭部燃焼室
9に炎全形成21する。この時点で二次燃料17に供給
し始め、50襲から100%才でのタービン負荷上昇は
二次燃料17の増加によって行なう。
第3図に二次燃料供給後の燃料17と空気18との状態
を示す。空気流量18は圧縮機1が定格運転をしている
ため、常に一定流量となる。この空気中に燃料17が供
給されることになるが、燃料17の供給量が少ないA域
では空気流量に比べ燃料供給量が少ないため燃料が希薄
の状態になりすぎ、燃焼が出来ない、いわゆる、不燃焼
範囲になる。
第4図に排ガス中に含寸れるCO,HCなどの未燃焼成
分の排出特性を示す。ガスタービン出力50%以下では
頭部燃焼室9へ供給する1次燃料10のみの燃焼であり
着火時に空気温度がほぼ室温と等しいこと、および周囲
の構成物の温度が低いため燃焼性が阻害される。このた
め、COの排出が多くなる傾向を示す。また、タービン
出力50%近傍から主燃焼室12へ燃料17の供給を開
始する。とくに、二次燃料供給開始直後の50〜70%
出力では二次空気18が多く第3図に示すように空気に
比べて燃料供給量が少ないA域に相当する状態となる。
このため、燃焼せず未燃焼成分の1才で排ガス中に含捷
れCO濃度が多くなっている。
このように、二段燃焼方式では二次燃料全供給する段階
で上述のような不燃焼範囲が存在するため、COの生成
を抑えることが出来ない大きな欠点をもつ。そこで、二
次燃料と二次空気との予混合燃料を頭部燃焼室の燃焼火
炎21に向くように供給方向を変えて未燃焼ガスの生成
を抑制する策も試みられているが、頭部火炎21にさら
に燃料が供給されることからガスタービン定格運転時に
、燃焼器軸心部の温度は高温度へ移向するため定格時に
、NOxの発生が多くなる欠点をもち、二次燃料は二次
空気と混合し予混合燃料ガスとして予混合燃焼全行なう
二段燃焼の場合、燃料投入開始時に望気過剰となること
に起因するCOなどの未燃焼成分の多量発生全防止する
ことは出来ない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、排ガス中のN0xk犬巾に低減し、し
かも、ガスタービンの運転範囲でco。
HCの発生を抑え、燃焼性能良好な燃焼器全提供するに
ある。
〔発明の概要〕
本発明の要点は、ガスタービン二段燃焼器は頭部燃焼室
に拡散希薄低温度燃焼により低NOx化?図る安定な火
炎全形成させ、さらに後流にひかえる後部燃焼室には燃
料と空気と?混合させた若干空気過剰の予混合燃焼を行
ない、大巾な低NOx化を図る。さらに二段目から供給
する予混合空気流量は二段目供給燃料流址との流量比で
、常に、若干空気過剰の流量比になるように燃料の供給
と二段目空気流量を制御することにより二段目燃料供給
開始時でも常に燃焼範囲内にあるようにすることによっ
て空気過剰による過冷却をなくし、未燃焼成分であるC
O,iicの発生全抑制するにある。
〔発明の実施例〕
本発明の実施例を第5図ないし第8図を用いて説明する
第5図は本発明によるガスタービン燃焼器の一実施例の
断面図である。
燃焼用圧縮空気を二系統に分け、従来形燃焼器と同様に
圧縮機lからの吐出空気を尾筒23周囲?覆うように流
れ頭部燃焼室9に開口したタービユレータ20空気孔2
4や壁面冷却用空気孔25および主燃焼室12に開口し
た壁面冷却用空気孔25、希釈空気孔26から燃焼器内
に導入される系と、さらに、圧縮機からの空気を分岐し
て主燃焼器へ供給する二次空気旋回供給孔27に導く二
系統を備えている。すなわち、二段目から主燃焼室12
に供給する燃料28と常に若干空気過剰の流量比になる
ように空気29の流量全調節する弁30を備えている。
IfiE量調節新調れた空気は空気溜31に集合し、旋
回空気孔27から主燃焼室12内へ供給されるが旋回空
気流中に燃料32を9、給し、空気29と予混合燃料と
して旋回孔27から主燃焼器12へ導入される。二次を
気29は流量調整弁30で二次燃料32との流量比が空
気過剰率ニア1が1.2〜1.8になるような若干空気
過剰となるように調整して供給する。λが1.2.l:
り少ないと燃焼ガス33温度が高くなるため、NOx生
成が多くなり捷だ、λ≧1.8以上になると燃料に対し
、空気過剰となり、燃焼が阻害されるため燃焼の不安定
や、CO,HCなどの未燃燐分の排出が多くなるなど燃
焼性を低下させる。このように、二次空気流量を常に若
干空気過剰の燃料との流量比になるように流量比調節3
3を行なうものである。このような制御の状態を第6図
に示す。
空気流量は二次燃料投入開始からタービン負荷が増加す
るにつれて増加し、これにつれ流量A整器35で借気0
1[葉音増加させ、常に、λで12〜1.8になるよう
にする。従って、二次燃料投入直後にも不燃焼範囲にな
らない状態を維持することができる。又、ガスタービン
出力に対する空気流量の変化状態金弟7図に示す。全望
気流量とこれに対する各窒気最の液化全示す。二次空気
はタービン出力が、f150%になった時に流れ始する
ように制御し、100%負荷時に全体壁気量の約30係
が流入するように制御する。30%以上になると二次空
気流量最が多くなるためgO焼性が低下する。約25係
程度が良好である。
第8図に本発明によるNOx 、CO,)ICの濃度特
性ケ示す。ガスタービン出力50チ捷では一次燃料のみ
の燃焼でありガスタービン出力0%時にはCoの生成が
多いf川向ケ示すが、本発明のポイントとなっている二
次燃料を供給1始直後にはcosteは少なく、その生
成がほとんどない。これは二次燃料と混合し燃焼全継続
する二次旋回空気を制御していることにより従来例に見
られた過剰空気による過冷却の状態がなくなったことに
より良好な燃焼状態?維持出来るようになったためであ
る。NOxの発生も予混合燃焼を行なう従来と同じ形態
であり、大巾な低減ができる。一方、他の方法として次
のようなことでも対応できる。
二次空気の流量変化は圧縮機吐出空気の系統金工系統に
分割し、途中に流賛調節用弁?備えている声′、これと
同様の効果奮得る方法として二次旋回空気流入口の前に
可変の整流板?設け、整流板を動かすことによって空気
開孔部面積が変化することによっても同程度のCO低減
効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によればNOyM)大巾低減とガスタービンの運
転範囲でCO,HCなどの未燃燐分の生成金抑えること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の低NOx二段燃焼器の断面図、嬉2図は
二段燃焼器における燃料投入線図、第3図は従来の燃焼
器の二段目燃料投入時の燃料空気状態特性図、第4図は
従来の燃焼器の排ガス特性図、第5図は本発明による一
実施例の系統図、第6図は本発明の二段目燃料投入時の
燃料空気状態りこ化図、第7[菌は本発明による空気変
化図、第8図は本発明による低NOx二段燃焼器の排ガ
ス特性図である。 3・・・燃焼器、16・・・二段目空気重景、13・・
・二段目燃料、28・・・二段目燃料、29・・・二段
目空気、9・・・頭部燃焼室、]2・・・主燃焼室、3
0・・・空気制第 2 目 力゛スクーヒン出力 (%少 第 3 口 f粁乏↑ 第 4 口 0 25 So 75 100 カスターヒ゛ン土力(%ジ 第 5 口 第 6 図 第 7 日 z 3 口 0 25 5Q 75 1θO 力′スターヒ゛′ン出力C′10)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、燃焼器の頭部に1段目の燃料と1段目の空気全導入
    し燃焼を行なわせる頭部燃焼室を設け、この後流に2段
    目の燃料と2段目の空気との混合物を供給して燃焼を行
    なわせる主燃焼室全備えた燃焼器において、 前記二段目の空気の流量全可変とする手段を設けたこと
    全特徴とする低NOxガスタービン燃焼器。 2、特許請求の範囲第1項において、前記2段目から導
    入される燃料と空気との混合割合いは常に空気過剰率で
    1.8以下となることを特徴とする低NOxガスタービ
    ン燃焼器。 3、特許請求の範囲第1項において、前記二段目で流量
    調節を行なう空気開孔面積は全体開孔面積の0〜30%
    であること全特徴とする低NOxガスタービン燃焼器。
JP19903183A 1983-10-26 1983-10-26 低ΝOxガスタ−ビン燃焼器 Granted JPS6091141A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19903183A JPS6091141A (ja) 1983-10-26 1983-10-26 低ΝOxガスタ−ビン燃焼器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19903183A JPS6091141A (ja) 1983-10-26 1983-10-26 低ΝOxガスタ−ビン燃焼器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6091141A true JPS6091141A (ja) 1985-05-22
JPH0563687B2 JPH0563687B2 (ja) 1993-09-13

Family

ID=16400959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19903183A Granted JPS6091141A (ja) 1983-10-26 1983-10-26 低ΝOxガスタ−ビン燃焼器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6091141A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6267241A (ja) * 1985-09-20 1987-03-26 Toshiba Corp ガスタ−ビン制御装置
US5339620A (en) * 1991-04-18 1994-08-23 Hitachi, Ltd. Control apparatus and a control method of a gas turbine combustor
US5899074A (en) * 1994-04-08 1999-05-04 Hitachi, Ltd. Gas turbine combustor and operation method thereof for a diffussion burner and surrounding premixing burners separated by a partition

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57192728A (en) * 1981-05-20 1982-11-26 Hitachi Ltd Fremixing combustion method of gas turbine and device thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57192728A (en) * 1981-05-20 1982-11-26 Hitachi Ltd Fremixing combustion method of gas turbine and device thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6267241A (ja) * 1985-09-20 1987-03-26 Toshiba Corp ガスタ−ビン制御装置
US5339620A (en) * 1991-04-18 1994-08-23 Hitachi, Ltd. Control apparatus and a control method of a gas turbine combustor
US5477670A (en) * 1991-04-18 1995-12-26 Hitachi, Ltd. Control apparatus and a control method of a gas turbine combustor
US5899074A (en) * 1994-04-08 1999-05-04 Hitachi, Ltd. Gas turbine combustor and operation method thereof for a diffussion burner and surrounding premixing burners separated by a partition

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0563687B2 (ja) 1993-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4671069A (en) Combustor for gas turbine
US6983605B1 (en) Methods and apparatus for reducing gas turbine engine emissions
US5121597A (en) Gas turbine combustor and methodd of operating the same
EP0594127B1 (en) Combustor for gas turbines
JPS62175524A (ja) ガスタ−ビン用燃焼器
JPS6057131A (ja) ガスタ−ビン燃焼器の燃料供給方法
JPS6179914A (ja) 予混合燃焼器
JPS6091141A (ja) 低ΝOxガスタ−ビン燃焼器
JP3116081B2 (ja) 空気配分制御ガスタービン燃焼器
JPH0115775B2 (ja)
JPS60218535A (ja) ガスタ−ビン燃焼器
JP2000097435A (ja) ガスタービン燃焼器
JPH0443726Y2 (ja)
JPH04124520A (ja) ガスタービン燃焼器
JP3035410B2 (ja) 燃焼装置および燃焼方法
JP2783638B2 (ja) ガスタービン燃焼装置
JPH04131619A (ja) ガスタービン燃焼器
JP3472424B2 (ja) ガスタービンおよびガスタービンの運転方法
JPS629124A (ja) ガスタ−ビン
JPS5847928A (ja) ガスタ−ビン燃焼器
JPS60145426A (ja) ガスタ−ビンの燃焼方法と燃焼器構造
JP2000130183A (ja) ガス化発電プラント用ガスタービン燃焼器
JP2527170B2 (ja) ガスタ−ビン2段燃焼器の運転方法
JP3110558B2 (ja) 燃焼器の燃焼方法
JP3181122B2 (ja) ガスタービン燃焼器の制御方法