JPS629123A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は二段燃焼方式の構造を持つガスタービンの低Ｎ
Ｏｘ燃焼器に係り、％π、大巾な低ＮＯｘ化を図るため
燃焼域に筒状部材を挿入し２、高温度存在部を除去する
ガスタービン燃焼器に関する。

〔発明の背景〕

二段燃焼器は、例えば、特開昭５７−４１５２４号公報
に示されている。同じような二段燃焼方式であり、一段
目燃焼室に単一ノズルによる燃焼を行った後流に二段目
燃焼室を配置し、全体的に空気過剰による低温度燃焼を
図るものである。

しかし、一段目燃焼室に単一ノズルによる拡散火炎を形
成し１、その後流から二段目の燃料を投入する方法で１
ｊＮＯｘの大巾な低減化は図れない。

これは、特に、一段目燃焼室における高温度部形成によ
るホットスポット部の形成が生じるためＮＯｘの発生が
多くなることに起因するものである。これは一段目燃焼
室壁面から流入する空気流と燃料との混合が悪いこと、
ざらに、火炎の保持を軸心部で行なうため、どうしても
軸心中央部に高温度部分が形成され、ＮＯｘの生成に結
びつくものであり、従来、大巾なＮＯｘの低限が出来な
い欠点があった。

このように二段燃焼器でＮＯｘを大巾に低減するためＶ
Ｃは一段目、二段目燃焼で生成されるＮＯｘを抑えるこ
とが必要となるものであり、特に一段目燃焼室軸心中央
部に高塩度部分を形成する従来形燃焼器ではＮＯｘを大
巾に低減することは出来ない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、一段目燃焼部のＮＯｘ発出を抑えるた
め、高温度部の形成を抑え、しかも、空気と燃料との混
合を良くするため、混合空間を小ざくし混合の促進化を
図ることによって一低温度希薄畑焼を実現させＮＯｘの
低減化を図るガスタービン燃焼器を提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明ｎＮＯｘの生成を支配する燃焼部における高温度
の存在、すなわち、ホットスポット部を形成させないた
め、燃焼室内の軸心中央部に燃焼室側閉端から内部に突
出して形成する部材を設置し、燃焼室内の高温度部の形
成をなくし、しかも、燃料と空気との混合を良くするこ
とにあり、又、二段目の燃焼室では燃料ノズルを複数個
設置し、二段目へ流入する空気経路の中へ燃料を混入さ
せ、空気と燃料の予混合を促進式せ、ホットスポット部
を除去し、ＮＯｘの大巾な低減を図ることにある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。ガ
スタービンは圧縮機１とタービン２およびタービンの周
囲に設置される複数個の燃焼器３より構成され、燃焼器
３は円筒４ａ、４ｂ％外筒５およびタービン静翼６ｖＣ
燃焼ガス７を導く尾筒８から成立っており、外筒５の何
間端部には第一段目燃料ノズル９を装置するカバー１０
が取付けられる。この他、図示していないが、着火用の
点火栓と、火炎を感知する火炎検知器などが装備されて
いる。燃焼室は一段目燃焼室１１と二段目燃焼室１２で
構成され、一段目燃焼室１１内部の中央部に先端を閉と
した筒状部材１３が装置されている。二段目燃焼は一段
目燃焼室１１の出口近傍に二段目燃料１６と空気供給部
１７を装備しており、二段目燃焼室１２へ二段目空気部
１８内で燃料１６と混合した可燃混合ガス１９が二段目
燃焼室へ供給される。

圧縮機１で圧縮でれ九空気流１４はディフューザ１５を
通過し、尾筒８の周囲を迂回し、二段目内筒４ｂｖＣ開
口した希釈空気孔２０や一段目内筒４ａｖｃ開口した空
気孔２１からそれぞれの燃焼室内部へ供給される。カバ
ー１０に取付けられた一段目燃料ノズル２２は一段目燃
焼室側閉端部にライナキャップ２３を貫通し一段目室内
へノズル２５燃料２４を供給する。一段目燃焼室ＶＣは
燃焼用空気孔２５が開口している。

第２図に燃焼器の詳細構造を示す。

一段目燃焼室１１の上流にはライナキャップ２３を貫通
し、複数個の燃料噴出部２５に開口した燃料供給孔２６
よ〕燃焼室壁２７と筒状部材１３で囲まれた環状部分２
８に燃料２４が噴出され、燃料噴出部の周囲に開孔した
空気孔２９からの空気流２（Ｊａおよび燃焼室壁２７ｖ
ｃ開口した空気孔２１からの燃焼用空気流２１ａ、　ｂ
、　Ｃ，ｄ　と混合しながら、燃焼を進行する。燃料噴
出部は従来の単一噴出ノズルからの燃料と燃焼室壁に開
口した空気孔からの空気流と混合しながら燃焼を進行す
る場合とを比較し、燃料噴出孔２５が燃焼室壁２６の近
傍に位置しているため、燃料２４と空気流２１ａ、２１
ｂ、２１Ｃ，２１ｄ　　との混合が早期に、しかも、従
来よりも狭い環状空間部２８で行なわれるため、燃焼過
程の初期の空気による冷却効果を上げることが出来る。

このため、高温胚形成部分の存在、すなわち、ホットス
ポットの形成がなくなるため、ＮＯｘの発生を抑えるこ
とが出来る。

すなＩ）ち、燃料ノズルを一段目燃焼室壁２６Ｖｃ近接
し、しかも、仮数個配列していること、および、筒状部
材１３を一段目燃焼室１１内部に装着しているため空気
と燃料を早期に混合することができ、従来例に見られた
燃焼室軸心中央部に存在する高温度形成域に内筒部材１
３を装着し、かつ、その表面より冷却用の空気３０を供
給し、筒状部材１３の温度を４００〜６００ｒＶＣ抑え
ている。

このように筒状部材１３は低ＮＯｘ化を図るための効果
が大きい。内筒部材１３は燃料ノズル本体９に固定され
ノズル本体９と一体となっている。しかし、この一体化
は低ＮＯｘ化の効果を左右する要因とはならず、一段目
燃焼室１１およびライナキャ・ツブ２３と一体になって
いてもよい。又、筒部材１３０表面ＶＣは複数列、複数
個の冷却空気孔３０が開孔し、冷却空気流３０ａを筒部
材１３の表面に添って流出させ、筒材１３を空気流で被
うようにすることによって燃焼部に設置した部材１３を
高温の燃焼ガスから保護し、燃焼ガスを冷却する。

冷却用の空気流３０８は筒部材１３表面を被うような流
れが好ましく、スリット形状の空気孔およびルーパ形状
、又は、段付構造であっても良く、燃焼性および火炎安
定性を左右しないような供給方向が良い。又、冷却孔の
配置は先端閉部３１に燃焼火炎が付着するのを防ぐため
複数個の空気孔を開口することが望ましい。

第３図に筒状部材の変形例を示す。

筒状部材１３の先端が球面形状３２をしており、かつ、
その球面上に複数個の冷却空気孔３３が開口している。

このような球面形状３２では第２図に示す筒状部材１３
の先端に比べてなめらかであるため、流動状態が良くな
る。すなわち、燃焼ガス流３３が生端部後流に淀み、乱
れが出来ないような構造となっているため、先端の温度
上昇がみられず良好な形状である。又、このような球面
形状では裏作が容量である利点が生じる。

第４図ないし第６図に他の実施例を示す。内部筒状部材
１３が途中から円錐状３４ｖｃ変化し、かつ、円錐部に
冷却用の空気孔３５が複数個、複数列開口している。冷
却用空気の層が円錐部３４の表面に幾重にも被うように
なるため、円錐部の冷却効果が大となり、燃焼器軸心部
に存在する高温部が冷却空気によって中、６部の高温度
燃焼ガスが冷却されることになるため燃焼器出口温度偏
差が小さくなり、均一性に対し効果的である。

第７図ｖｃＮＯｘ低減効果について示す。これは実規模
の燃焼試験を実施した結果である。

従来例に比べ大巾なＮＯｘ低減効果がみられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
一実施例の詳細図、第３図ないし第６図は本発明の他の
実施例の部分断面図、第７図は本発明によるＮＯｘ低減
効果を示す図である。 １３・・・筒状部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料と空気を導入し燃焼を持続させる一段目燃焼室
   とこの後流に燃料と空気とを導入して燃焼を行う二段目
   燃焼室を組合せて用いる二段燃焼器において、 前記一段目燃焼室の側端部より後流側に向つて形成され
   先端が閉となる筒状部材を前記一段目燃焼室の中に装着
   することを特徴とするガスタービン燃焼器。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記筒状部材は円
   筒状もしくは多角形状をしていることを特徴とするガス
   タービン燃焼器。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記筒部材は軸方
   向の途中から先細り構造となつていることを特徴とする
   ガスタービン燃焼器。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記筒部材の先端
   は円錐状かもしくは曲面であることを特徴とするガスタ
   ービン燃焼器。 ５、特許請求の範囲第２項、第３項または第４項におい
   て、前記筒部材はその表面が遮熱を行うコーテング材で
   処理されることを特徴とするガスタービン燃焼器。