JPS6126774Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はガスタービン燃焼器に関し、特に、改
良された燃焼のために燃料濃厚帯域及び燃料希薄
帯域の分離を促進することができ且つ窒素酸化物
NOxの生成を最少化する２段燃焼器に関するも
のである。

燃焼器は、タービン動力発生の際に使用される
高圧ガスを出すためにガスタービンにおいて用い
られる。このようなタービン装置においては、圧
縮機により燃焼器の燃焼室へ供給されたガス状反
応体及び燃料は、燃焼されてタービンの入口側へ
排出される。現在の慣行では、燈油又はデイーゼ
ル燃料或は天然ガスのような比較的精製された燃
料が使用されており、これ等は以前には比較的容
易に入手できた。ガス状反応体は空気、酸素、又
は酸素を多く含む空気、或は二酸化炭素でよい。
また、燃料及びガス状反応体を混合して燃焼する
ことにより、高容積熱発生率が乱流状態の下で得
られ、これは英国特許第1099959号明細書に開示
されているように、高燃料濃度領域がガス状反応
体流内の大きなせん断応力の領域と重複できるよ
うな方法で、燃料及びガス状反応体流の濃度及び
方向を調和させることにより得られる。

タービン動力用に高窒素含有高芳香族含有の石
油燃料、シエール・オイル及び液化石炭のような
比較的低級の燃料を使用できることは、特にエネ
ルギー不足を考慮すると望ましいと考えられる。

ガス及びこれ等の燃料の適切な混合と効率の他
の主要な問題は、火災安定化、脈動及び騒音の除
去、特に炭素質粒子及び窒素酸化物NOxのよう
な汚染物質の放出制御である。燃焼工程から放出
される窒素酸化物は２つの主な発生源を持つてい
る。即ち、高温度の燃焼空からくる空中窒素の固
定と、燃料中で有機的に結合した窒素化合物の
NOxへの転化とである。燃料の窒素含有量が0.1
重量％を超えると、燃料中の結合窒素がNOxの
放出にいよいよ重要な役割を演ずる。しかし、こ
れ等の２つの主要発生源からくるNOxの生成を
規制する法律は非常に異なつている。例えば、空
中窒素からのNOxの生成は主に燃焼温度に依存
し、一般に「熱NOx」と呼ばれており、一方、
一般に「燃料結合NOx」と呼ばれ、燃料中で有
機的に結合した窒素からのNOxの生成率は主と
して局所的な燃料・空気混合比に依存し、後は温
度に依存する。

燃料中の結合窒素のNOxへの転化を最少限に
するためには、燃焼工程を完了するために燃焼生
成物及び燃焼空気を混合させる前に、酸素不足の
雰囲気の中で燃料を加熱することにより該燃料を
まず熱分解する必要がある。最近の研究では、燃
焼工程の第１段階即ち熱分解段階において燃料濃
厚条件並びに充分な滞留時間及び温度が与えられ
ているならば、燃料結合窒素は、燃料希薄の第２
段階におけるNOx生成に対して無害となること
が明らかになつている。これは燃料濃厚の第１段
階における窒素分子N₂への転化を通じて起こ
る。しかし、燃焼空気の残りを混合させるときに
は、熱NOxの生成という結果になる局所的な高
温度を回避するように注意しなければならない。
この回避は、燃焼空気と熱分解の生成物との混合
を、迅速な混合によつて混合物温度がまず低下す
るように行うことにより達成される。これは、さ
もなければ熱NOxの生成になるような反応の抑
制を行う。下流では、熱分解生成物及び発熱燃焼
反応による酸素の取り込みにより温度上昇が起こ
る。これ等の諸条件を実施するためには、希薄燃
焼帯域における温度を1327℃（1600〓）以下に維
持しながら燃焼器における滞留時間内に煤と炭化
水素の燃焼が進行して完了するのを確保できるよ
うに、混合物の温度経歴を緊密に制御する必要が
ある。

従つて、本考案の目的は、燃焼工程の既知の熱
力学的要件及び化学反応速度の要件に応じて燃料
の混合及び温度経歴を変えることにより窒素酸化
物の生成を最少化できる２段濃厚希薄燃焼器を提
供することにある。

この目的から本考案は、燃料結合NOx及び熱
NOxを減少させるよう作動可能な２段濃厚希薄
燃焼器であつて、下流に向かう複数の位置に軸方
向に配設され、逐次重複すると共に逐次半径が増
大する複数の管状壁部分を有する管状壁装置と、
加圧され軸方向に指向された吸込空気を受け入れ
るため、各対の隣接した前記管状壁部分の間にお
いて該管状壁部分の重複領域に設けられた環状通
路と、該環状通路の各々を通つて前記燃焼器に流
入する加圧された吸込空気に接線速度を与えて、
環状の各吸込空気流を、関連する最外側の管状壁
部分の下流側内面を横断するように冷却材渦流と
して向ける接線速度付与装置と、少なくとも１つ
の所定の燃焼器位置において前記燃焼器に燃料を
供給するノズル装置とを備えており、前記管状壁
部分及び関連した環状通路の第１群は、より高温
のNOxのない酸素不足濃厚燃焼帯域としての前
記燃焼器の上流部分を囲つており、該第１群の環
状通路についての前記接線速度付与装置は、前記
濃厚燃焼帯域に入る前記吸込空気流の接線速度に
勾配を与えるように構成されており、前記第１群
の管状壁部分の軸方向及び半径方向の形状寸法
は、軸方向に沿つて拡開する所定の境界包絡面を
前記濃厚燃焼帯域に対して与えるように決められ
ており、前記濃厚燃焼帯域の該境界包絡面は、吸
込空気の作動圧力条件及びガスの軸方向速度条件
の下で、関連する前記環状通路及び前記接線速度
付与装置と協働し、前記濃厚燃焼帯域においてト
ロイド状渦流を形成して、前記冷却材渦流が前記
濃厚燃焼帯域の回りの前記管状壁部分の内面を冷
却した後、該冷却材渦流によつて再循環燃焼空気
が復熱的に供給されるようなつており、前記管状
壁部分及び関連した環状通路の第２群は、過剰酸
素を有するより低温の低NOx燃焼のための希薄
燃焼帯域を画定する前記燃焼器の下流部分を囲つ
ており、前記第２群の環状通路についての前記接
線速度付与装置は、前記希薄燃焼帯域に入る前記
環状空気流の接線速度に勾配を与えるよう構成さ
れており、前記第２群の管状壁部分の軸方向及び
半径方向の形状寸法は、軸方向に沿つて拡開する
所定の境界包絡面を前記希薄燃焼帯域に対して与
えるように決められており、前記希薄燃焼帯域の
前記境界包絡面は、吸込空気の作動圧力条件及び
ガスの軸方向速度条件の下で、関連する前記環状
通路及び前記接線速度付与装置と協働して、前記
希薄燃焼帯域においてトロイド状渦流を形成する
ものである。

本考案による２段濃厚希薄燃焼器は、第１濃厚
燃焼帯域及び第２希薄燃焼帯域から構成され、第
１濃厚燃焼帯域は燃料結合窒素のNOxへの転化
を最小限にし、第２希薄燃焼帯域は熱NOxの生
成を阻止するのに十分な低温で第１濃厚燃焼帯域
からの燃焼生成物を燃焼空気と急速に混合させ
る。燃焼器においては、燃焼器壁の冷却は復熱性
であるので、フイルム冷却のためガス状反応体の
どの部分をも使用せず、濃厚燃焼帯域における熱
損失を減少させる。流れ及び混合パターンの十分
な制御は燃焼器中の圧力差を最小限にしながら達
成される。更に、燃焼器はNOx生成物を生成せ
ずに完全燃焼を行うのに十分な高温度を維持す
る。

本考案の好適な実施例に従うと、２段濃厚希薄
燃焼器は、実質的に同心の複数の管状壁部分から
構成されており、これ等の管状壁部分は、燃料を
受け入れ且つガス状反応体に渦流を生じさせるた
め、管状壁部分の一端に位置する中央開口及び環
状開口を有する環状通路を画定する。実質的に同
心の複数の環状未広ノズルが前記通路内に配置さ
れており、少なくとも２つの隣接環状未広ノズル
間の長手方向の間隔は環状未広ノズル端部により
形成される第１及び第２未広空洞を画定する。第
１未広空洞は第１段燃料濃厚帯域ないしは第１濃
厚燃焼帯域をつくるため中央燃料インゼクタに近
接して形成され、第２未広空洞は第２燃料希薄帯
域ないしは第２希薄燃焼帯域を形成するため第１
未広空洞から下流に位置していて、これにより完
全燃焼が行なわれる。前記第１及び第２未広空内
の環状未広ノズル間の間隔は、各空洞においてそ
れぞれ燃料濃厚及び燃料希薄トロイド状渦流の形
成に都合良くなつている。好適には、第１未広空
洞を形成する隣接する環状未広ノズルの軸方向間
隔は燃焼器軸線からの半径方向の距離に関して増
大する。この形状パターンは実質的に凹状境界を
有する包絡面を形成し、一方、第２未広空洞を形
成する環状未広ノズルの軸方向の一定の間隔は実
質的に直線の境界を画定する。

スロート装置は、燃料濃厚渦流及び燃料希薄渦
流を分離し且つ強化するため、燃焼器の第１及び
第２未広空洞の間に位置している。好適な実施例
においては、このスロート装置は、渦のよどみ点
に近接した燃料濃厚渦内に少量の高圧ガス状反応
体を半径方向に直接噴射するため燃焼器の回りに
円周方向に配置されたリング噴射口を含んでい
る。本考案の実施例においては、スロート装置は
２つの隣接環状未広ノズル間に位置する同心管の
スロート部を含んでいるのが好適である。スロー
ト部は、先細部分と、該先細部分と一体に形成さ
れ且つ該先細部分から下流にある未広部分とを含
んでいる。この構造は、ガス状トロイド渦流の形
成に対する分離及び補強作用を行う。

渦発生装置、即ち接線速度付与装置は、環状通
路を通つて軸方向に供給されたガス状反応体に渦
流速度成分を与えるため同心通路内に位置してお
り、これにより、トロイド状渦流を形成するため
のガス状反応体の回転を可能にする。このような
接線速度付与装置は、所定の羽根角度で環状通路
内に、円周方向に隔置した間隔で固定して取り付
けられた、複数のタービン静翼型の案内羽根を含
んでいるのが好適である。案内羽根角度は第１空
洞と連通している最も内側の環状通路において最
大の渦流速度を達成し、そして燃焼器の長手方向
軸線からの半径方向の距離が増大するにつれて次
第に減少する渦流速度を達成するように調節でき
る。

燃焼器の各環状未広ノズルは、好適にはベンチ
ユリ形状をした軸方向部分を有するリングにより
形成される。この幾何学的形状により、最大燃焼
効率を得るための、隣接する環状通路間で軸方向
に供給される空気の急速混合が容易になり、こう
して汚染を最少限にすることができる。

本考案は添付図面に関連した以下の好適な実施
例の説明から更に明らかとなろう。

第１図について説明すると、燃焼器１０は、次
第に大きくなる直径を有する６本の管（管状壁部
分）１１〜１６から構成されている。これ等の管
は熱発生装置、動力タービン又は同様の装置に通
常の方法（図示せず）で装着しうる。管１１〜１
６が、重複し、実質的に同心に整列することによ
つて、中央の通路１１ａと、対応する管壁間を長
手方向に延びる環状通路１２ａ〜１６ａとが画定
される。中央通路１１ａ及び環状通路１２ａ〜１
６ａの各々は、管の一端に形成された中央吸気口
及び環状吸気口をそれぞれ画定している（第１図
における流れの矢印参照）。環状未広ノズル２０
〜２４は、管１１を除く各管の内端に沿つて管１
１〜１６の出口開口内にそれぞれ配置されてい
る。これ等の未広ノズルは、トロイド状渦流（第
１図参照）の入つた気中境界を形成するように作
用し、かくしてそれぞれ第１及び第２未広空洞又
は燃焼段３０、４０が画定される。燃料噴射口又
は入口ノズル（ノズル装置）３１は、燃料を第１
未広空洞３０へ供給するため、燃焼器の長手方向
軸線Ｌに沿つた中央開口内に配置されている。

第１未広空洞（濃厚燃焼帯域）３０は、燃料噴
射口３１から未広ノズル２０〜２２に沿つて前方
に延びる燃焼器１０の燃料濃厚段を形成する。図
示のように、これ等の未広ノズルの軸方向間隔
は、燃焼器の軸線Ｌからの半径方向の距離に関係
して増加し、未広空洞を実質的に凹状の外側境界
で画定している。第２未広空洞（希薄燃焼帯域）
４０は、未広ノズル２２〜２４に沿つて燃焼器１
０の燃料希薄段を形成する。これ等の２次的な未
広ノズルは、燃焼器の軸線Ｌからの半径方向の距
離に関連して等間隔に隔置され、実質的に直線状
の外側境界を有する第２未広空洞を画定してい
る。この第２未広空洞ないしは燃焼段４０は、第
１未広空洞３０の直ぐ下流にある。第１図に示す
ように、第１未広空洞３０の最も外側の未広ノズ
ル２２は実質的に第２未広空洞４０の最も内側の
未広ノズルとなつており、第１及び第２未広空洞
３０、４０の各々は３つの未広ノズルを含んでい
る。

第３図に示すように、環状通路１２ａ〜１４ａ
に入るガス状反応体に渦流速度成分を与えるため
に、タービン固定子形の複数の案内羽根４５が環
状開口の各々において、円周方向に隔置した間隔
で配置されている。吸入反応体は圧縮機（図示せ
ず）により供給されうる。案内羽根４５は、燃焼
器に入る加圧された吸入反応体に接線速度を与え
ると共に、該接線速度に勾配を与える接線速度付
与装置である。後から詳細に説明するように、燃
焼器の軸線Ｌの回りのガス状反応体の回転は、排
気中の汚染物質を減少するために、２つの燃焼段
において、燃焼効率を増大させ且つガス温度の制
御を行う際の有益な因子である。案内羽根４５は
環状通路１２ａ〜１６ａの１つを画定する各管材
の管内壁に固定される。案内羽根４５は、燃焼器
軸線Ｌの回りにガス状反応体を回転させるため固
定羽根角度Ａ（第３図参照）を有するのが好まし
い。案内羽根４５の更に完全な論議は例えば、
1972年エルセブイール（Elsevier）発行のジエ
ー・エム・ビール（J.M.Beer）及びエヌ・エ
ー・シギエル（N.A.Chigier）による「燃焼航空
力学」の第５章に見られる。

作動に当たつては、液体、ガス状或はスラリー
状燃料が燃料噴射口又は入口ノズル３１を通つて
第１未広空洞３０内へ噴射され、第１段の未広ノ
ズル２０〜２２を通つて供給されたガス状反応体
と混合する。強く渦を巻くガス状反応体の流れ
は、第１空洞３０内での拡散と組み合つて、流線
Ｔ（第１図）により示されているようにトロイド
状渦流パターンを生じるように作用する。第２未
広空洞４０においては、流線T′を有する第２の
トロイド状渦流が、環状通路１５ａ、１６ａを通
つて第２未広空洞に入る反応体の境界内で発生す
る。

各トロイド状渦流は未広空洞内で長手方向に延
び、燃料噴射口３１の方向に燃焼器軸線Ｌに沿う
再循環流パターンを有している。動圧領域Ｐは各
トロイド状渦流の流線Ｔ、T′の若干下流にあ
る。第１未広空洞３０において適切な火災安定化
及び燃焼を達成するためには、未広ノズル２１、
２２間の軸線方向間隔が、以下に述べるように、
各未広空洞３０、４０において流線Ｔ、T′を有
する渦流の適切な分離を維持するように十分大き
くなければならない。これ等の渦流の第１のもの
は燃焼器軸線Ｌに沿つて導入される燃料とある割
合の化学量論的な燃焼空気とから成る燃焼器１０
の燃料濃厚段を構成している。典型的には化学量
論的な燃焼空気の３分の２が最も内側の３本の管
（第１群の管状壁部分）１２〜１４を通つて導入
される。この帯域における活発な撹拌は、液体燃
料の急速な蒸発化、燃料結合窒素のN₂への効果
的な転化、そして燃料濃厚帯域における煤の過度
の形成を避けるために肝要である。第２未広空洞
４０に形成された第２トロイド状渦流T′は燃料
希薄燃焼段を具体的に与え、この段では、一酸化
炭素、炭化水素及び第１未広空洞３０に残つてい
る煤を完全燃焼するために十分な高温に混合温度
を維持しながら、第１燃焼段の燃焼生成物が急速
に冷却されて熱NOxの生成反応を抑制する。

管壁（即ち、未広ノズル２０〜２４間の管１２
〜１６の部分）の冷却は復熱的であり、ガス状反
応体の全量が管壁に沿つて通過することにより該
管壁を冷却でき且つ熱を第１及び第２未広空洞３
０、４０の燃焼系内に戻すことができる。渦流を
取り巻くこの包絡面は燃料濃厚段からの熱損失を
減少する。これは、高温により燃料結合窒素を
N₂に転化する化学反応の促進が助けられている
ので、望ましいことである。ガス状反応体の全て
は軸方向に入り全管壁を効果的に冷却する。ま
た、壁に対する「フイルム冷却ないしは境膜冷
却」のようにガス状反応体の一部分を使用する必
要がないので、ガス状反応体の全量が燃焼器１０
における、流れ及び混合パターンの効果的な制御
のために利用可能である。更に、簡単な形状の燃
焼器により流れ及び混合パターンに関する十分な
制御が可能であるという特徴により、燃焼器にお
ける圧力差は、対応する運転レベルで作動する通
常の燃焼器における圧力差よりも低レベルに維持
され得る。

第２未広空洞４０燃料希薄帯域において完全燃
焼を行い且つ温度を降下させるのに必要なガス状
反応体は、未広ノズル２２〜２４を通じて供給さ
れる。ガス状反応体と燃料濃厚帯域の生成物との
間に急速な混合によつて、混合温度は、熱NOx
を殆ど生成しないか或は全く生成しないことを確
保するために必要であり、しかも可燃物を燃焼す
るのに十分な高温度を維持するように作動可能
な、1327℃（1600〓）以下に降下する。隣接する
未広ノズル間に生ずる強い乱流せん断力によつ
て、ガス温度のような流体特性が燃焼器１０の横
断方向において均一に分布される結果となり、こ
れは、ガスタービンに使用する場合に有利であ
る。もし必要ならば、液体、ガス状或はスラリー
状の燃料が、管内のリング噴射口（図示せず）を
軸方向に通過するか或は隣接する未広ノズル間の
管壁の１つ又はそれ以上を接線方向に通るかし
て、燃焼器に沿う他の位置で追加補給されてもよ
い。

トロイド状渦流を安定化し、更に燃料濃厚渦流
の再循環流を強化すべく、動圧領域Ｐにおける動
圧を増大するためのスロート装置が備えられてい
る。第１図に示されているように、このスロート
装置は、未広ノズル２１、２２間の管１４を取り
巻いて延びるリング噴射口４２を含むのが好適で
ある。加圧空気は、燃料濃厚トロイド状渦流（流
線Ｔ）内のこの動圧領域Ｐ中に、リング噴射口４
２を通つて半径方向内方噴射される。燃料濃厚渦
流（流線Ｔ）における燃焼後、第１未広空洞３０
からの燃焼生成物は、下流に流れて第２未広空洞
４０内に入り燃料希薄渦流において完全燃焼す
る。

第２図は、別の管１４′が管１４と１５の間に
装着されている本考案の第２の実施例を示してい
る。管１４′のスロート部は長手方向に隔置され
た隣接ノズル２１、２２（第１及び第２未広空洞
３０、４０を画定する）の間に位置している。ス
ロート部は環状先細端部１４a′と未広壁部１４
b′とを備えており、かくして動圧領域Ｐで動圧を
増加し且つ燃料濃厚渦流の再循環流を強めること
により燃料濃厚渦流と燃料希薄渦流とを分離でき
るスロート通路を画定する。また、この方法でス
ロート部を形成するという特徴により、第１未広
空洞３０からの燃焼生成物と第２未広空洞４０内
の空気との急速な混合が促進され、第２未広空洞
において熱NOx生成反応を抑制する。更に、再
循環燃料濃厚渦流の強化により、高温燃料生成物
を戻して新燃料と混合し、火炎安定性を確保する
ように作動できる。

制御装置は、高圧反応体の制御された量を噴射
する第１図の噴射口４２、或は第２図に示された
ようなくびれたスロート部の形態をしている。

また、隣接する環状通路１２ａ〜１６ａを通つ
て供給されるガス状反応体間の急速な混合を容易
にするために、未広ノズル２０〜２４はベンチユ
リ形状をした軸方向部分を有するように形成され
ている。第１図及び第２図に示すように、各未広
ノズル２０〜２４は、最小内径のところまで短い
距離だけ内方に細くなり次いで排気口に向かつて
次第に未広がりになつている部分を有するリング
から形成されている。環状排気口の隣接する管端
部は各ノズル未広がり部分に接続するために張り
出しているのが好適である。

燃料濃厚渦流の再循環流の強度を最も増大する
ためには、案内羽根４５の選定可能な角度を最も
内側の環状通路において最高の渦流速度を達成で
きるように調節することが望ましい。従つて、渦
流速度は、燃焼器軸Ｌからの半径方向の距離を増
大するにつれて次第に減少する。こうして燃焼帯
域に入る環状吸入空気流の接線速度に勾配が与え
られる。

第１空洞３０において燃料濃厚トロイド状渦流
の再循環流を増進するため、隣接ノズル間の軸方
向の距離が燃焼器軸Ｌから半径方向に増大してお
り、こうして未広空洞内に凹状の包絡面を画定し
ている。この曲線形状は想像線Ｃにより示されて
いるように未広ノズルの先端に沿つて延びてい
る。

真つ直ぐな想像線C′により示されているよう
に、ノズルに沿つて延びている円錐形の輪郭を達
成するために第２空洞４０内に未広ノズル２２〜
２４を軸方向に隔置したことにより、熱NOx生
成についてのより十分な制御が達成される。

以上のように本考案によれば、燃焼工程の既知
の熱力学的要件び化学反応速度の要件に応じて燃
料の混合及び温度経歴を変えることにより、燃料
結合窒素酸化物NOx及び熱窒素酸化物NOxの放
出を減少させることができる。即ち、燃料濃厚帯
域は燃料結合窒素のNOxへの転化を最少限に
し、燃料希薄帯域は燃料濃厚帯域からの燃焼生成
物を十分な低温で燃焼空気と急速に混合させて熱
NOxの生成を阻止できる。また、燃焼器におい
て、燃焼器壁の冷却は復熱性があり、渦流により
熱を空洞内に戻すので、フイルム冷却のためガス
状反応体のどの部分をも使用せず、燃料濃厚帯域
内の熱損失を減少できる。流れ及び混合パターン
の十分な制御は燃焼器中の圧力差を最小限にしな
がら達成される。更に、燃焼器はNOx生成物を
形成しないで完全燃焼を行うのに十分な高温度を
維持することができる。

本考案の好適な実施例についての上述の説明は
例示と説明のために示されたものである。従つ
て、完壁であることを目的にしているとか或は開
示された形だけに本考案を限定するわけではな
く、多くの変更及び変化が上述の教示に照らして
可能であることは明らかである。本実施例は本考
案の原理を実用的な適用例として最もよく説明す
るために選択され且つ記述されており、これによ
り当業者が特定の意図する適用例に適するように
本考案を種々の実施例や種々の変更例に変えて最
もよく利用することが可能である。本考案の範囲
はここに記載された実用新案登録請求の範囲によ
り画定されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１及び第２未広空洞におけるそれ
ぞれ燃料濃厚及び燃料希薄トロイド状渦流の形成
を示す本考案の好適な実施例に従うガスタービン
燃焼器の略図、第２図は、第１及び第２未広空洞
においてトロイド状渦流を分離し且つ強化するた
めの先細・未広スロート部を示す本考案に従う第
２実施例の略図、第３図は、各同心管の間の環状
通路における案内羽根の配置を更に詳細に示した
部分破断拡大側面図である。 １０……燃焼器、１１…１６……管（管状壁部
分）、１１ａ……中央通路、１２ａ〜１６ａ……
環状通路、２０〜２４……環状未広ノズル、３０
……第１未広空洞（濃厚燃焼帯域）、４０……第
２未広空洞（希薄燃焼帯域）、４５……案内羽根
（接線速度付与装置）、Ｔ，T′……トロイド状渦
流（流線）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃料結合NOx及び熱NOxを減少させるよう作
   動可能な２段濃厚希薄燃焼器であつて、下流に向
   かう複数の位置に軸方向に配設され、逐次重複す
   ると共に逐次半径が増大する複数の管状壁部分を
   有する管状壁装置と、加圧され軸方向に指向され
   た吸込空気を受け入れるため、各対の隣接した前
   記管状壁部分の間において該管状壁部分の重複領
   域に設けられた環状通路と、該環状通路の各々を
   通つて前記燃焼器に流入する加圧された吸込空気
   に接線速度を与えて、環状の各吸込空気流を、関
   連する最外側の管状壁部分の下流側内面を横断す
   るように冷却材渦流として向ける接線速度付与装
   置と、少なくとも１つの所定の燃焼器位置におい
   て前記燃焼器に燃料を供給するノズル装置とを備
   えており、前記管状壁部分及び関連した環状通路
   の第１群は、より高温のNOxのない酸素不足濃
   厚燃焼帯域としての前記燃焼器の上流部分を囲つ
   ており、該第１群の環状通路についての前記接線
   速度付与装置は、前記濃厚燃焼帯域に入る前記吸
   込空気流の接線速度に勾配を与えるように構成さ
   れており、前記第１群の管状壁部分の軸方向及び
   半径方向の形状部分は、軸方向に沿つて拡開する
   所定の境界包絡面を前記濃厚燃焼帯域に対して与
   えるように決められており、前記濃厚燃焼帯域の
   該境界包絡面は、吸込空気の作動圧力条件及びガ
   スの軸方向速度条件の下で、関連する前記環状通
   路及び前記接線速度付与装置と協働し、前記濃厚
   燃焼帯域においてトロイド状渦流を形成して、前
   記冷却材渦流が前記濃厚燃焼帯域の回りの前記管
   状壁部分の内面を冷却した後、該冷却材渦流によ
   つて再循環燃焼空気が復熱的に供給されるような
   つており、前記管状壁部分及び関連した環状通路
   の第２群は、過剰酸素を有するより低温の低
   NOx燃焼のための希薄燃焼帯域を画定する前記
   燃焼器の下流部分を囲つており、前記第２群の環
   状通路についての前記接線速度付与装置は、前記
   希薄燃焼帯域に入る前記環状空気流の接線速度に
   勾配を与えるよう構成されており、前記第２群の
   管状壁部分の軸方向及び半径方向の形状寸法は、
   軸方向に沿つて拡開する所定の境界包絡面を前記
   希薄燃焼帯域に対して与えるように決められてお
   り、前記希薄燃焼帯域の前記境界包絡面は、吸込
   空気の作動圧力条件及びガスの軸方向速度条件の
   下で、関連する前記環状通路及び前記接線速度付
   与装置と協働して、前記希薄燃焼帯域においてト
   ロイド状渦流を形成する、２段濃厚希薄燃焼器。