JPH08178291A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器Info
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- JPH08178291A JPH08178291A JP32663494A JP32663494A JPH08178291A JP H08178291 A JPH08178291 A JP H08178291A JP 32663494 A JP32663494 A JP 32663494A JP 32663494 A JP32663494 A JP 32663494A JP H08178291 A JPH08178291 A JP H08178291A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】本発明はガスタービン燃焼器に係り、ＮＯｘ生
成の少ない燃焼方法，構造を提供する。 【構成】内筒１８２の端部中心に拡散燃焼用の第１燃料
ノズル１３１とスワーラ１５１を設け、その外周には環
状予混合室１５２，１５３とその燃料供給用の燃料ノズ
ル１３２，１３３を設けて、保炎器１６２，１６３によ
って希薄予混合気を安定燃焼する。また、内筒１８２の
外周空気通路に予混合燃料供給用の第４燃料ノズル１３
５を設け、内筒冷却空気にも燃料を予混合する。 【効果】この結果、内筒上流部の燃焼域での燃空比又は
火炎温度を低くすることが可能となり、ＮＯｘ生成を大
幅に低減可能である。
成の少ない燃焼方法，構造を提供する。 【構成】内筒１８２の端部中心に拡散燃焼用の第１燃料
ノズル１３１とスワーラ１５１を設け、その外周には環
状予混合室１５２，１５３とその燃料供給用の燃料ノズ
ル１３２，１３３を設けて、保炎器１６２，１６３によ
って希薄予混合気を安定燃焼する。また、内筒１８２の
外周空気通路に予混合燃料供給用の第４燃料ノズル１３
５を設け、内筒冷却空気にも燃料を予混合する。 【効果】この結果、内筒上流部の燃焼域での燃空比又は
火炎温度を低くすることが可能となり、ＮＯｘ生成を大
幅に低減可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン燃焼器にお
ける希薄予混合気形成方法および燃焼方法に関する。
ける希薄予混合気形成方法および燃焼方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】希薄予混合燃焼を主体とするガスタービ
ン燃焼器の一例は実願平1−5663 号に示されており、そ
の概略図を図３に示す。内筒１８２の中心軸上の燃料ノ
ズル１３１からは拡散燃焼用の燃料が噴射されて燃焼安
定性を高める働きをし、その外周の各予混合室１５２，
１５３，１５４からは燃料希薄予混合気が旋回して供給
され、燃料ノズル１３１からの拡散燃料によって補助さ
れながら燃焼する。燃焼室１９３は１５００℃以上の高
温になるので内筒１８２の壁面温度が高くなり、通常の
耐熱金属材料の許容温度を超える。したがって、図示し
ない空気孔を多数設けて内筒１８２と外筒１８１の間を
流れる空気の一部を流して冷却している。燃焼器出口平
均ガス温度の高いガスタービン燃焼器では燃焼域の局所
温度を燃焼反応を安定保持できる限界まで下げてＮＯｘ
の生成を抑制しようとするために、予混合室１５２，１
５３，１５４へ供給する空気割合をできるだけ多くしよ
うとしている。一方、内筒１８２の壁面温度は燃焼域の
温度および燃焼器出口平均ガス温度が上昇すると高くな
る傾向にあり、高温ガスタービンになるほど内筒冷却に
必要な空気流量は増加する。したがって高温ガスタービ
ン燃焼器では、燃焼用空気と冷却用空気とを分け、燃焼
用空気のみに燃料を予混合して燃焼する方法では燃焼域
の局所温度を必要温度まで下げることができなくなり、
ＮＯｘ生成量が多くなると考えられる。
ン燃焼器の一例は実願平1−5663 号に示されており、そ
の概略図を図３に示す。内筒１８２の中心軸上の燃料ノ
ズル１３１からは拡散燃焼用の燃料が噴射されて燃焼安
定性を高める働きをし、その外周の各予混合室１５２，
１５３，１５４からは燃料希薄予混合気が旋回して供給
され、燃料ノズル１３１からの拡散燃料によって補助さ
れながら燃焼する。燃焼室１９３は１５００℃以上の高
温になるので内筒１８２の壁面温度が高くなり、通常の
耐熱金属材料の許容温度を超える。したがって、図示し
ない空気孔を多数設けて内筒１８２と外筒１８１の間を
流れる空気の一部を流して冷却している。燃焼器出口平
均ガス温度の高いガスタービン燃焼器では燃焼域の局所
温度を燃焼反応を安定保持できる限界まで下げてＮＯｘ
の生成を抑制しようとするために、予混合室１５２，１
５３，１５４へ供給する空気割合をできるだけ多くしよ
うとしている。一方、内筒１８２の壁面温度は燃焼域の
温度および燃焼器出口平均ガス温度が上昇すると高くな
る傾向にあり、高温ガスタービンになるほど内筒冷却に
必要な空気流量は増加する。したがって高温ガスタービ
ン燃焼器では、燃焼用空気と冷却用空気とを分け、燃焼
用空気のみに燃料を予混合して燃焼する方法では燃焼域
の局所温度を必要温度まで下げることができなくなり、
ＮＯｘ生成量が多くなると考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、高温
ガスタービンの高負荷時に燃焼域の火炎温度を下げて、
ＮＯｘ生成を抑制するために必要な空気を確保できな
い。
ガスタービンの高負荷時に燃焼域の火炎温度を下げて、
ＮＯｘ生成を抑制するために必要な空気を確保できな
い。
【０００４】本発明の目的は従来の燃焼域に供給する燃
料流量を減少し、残りの燃料を従来の燃焼域の下流側の
ガス温度がわずかに低下した領域で、局所的な火炎温度
の上昇を防止しつつ燃焼させる方法を提供することであ
る。
料流量を減少し、残りの燃料を従来の燃焼域の下流側の
ガス温度がわずかに低下した領域で、局所的な火炎温度
の上昇を防止しつつ燃焼させる方法を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】内筒と外筒で形成される
空気流路を流れる空気すなわち燃焼用空気および冷却用
空気に燃料を供給，混合するための複数の燃料ノズルと
燃料供給配管および流量制御機構を設け、燃焼器全体燃
料流量の一部を供給する。
空気流路を流れる空気すなわち燃焼用空気および冷却用
空気に燃料を供給，混合するための複数の燃料ノズルと
燃料供給配管および流量制御機構を設け、燃焼器全体燃
料流量の一部を供給する。
【０００６】また、内筒冷却用空気に燃料を供給，混合
するための複数の燃料ノズルと燃料供給配管および流動
制御機構を設け、燃焼器全体燃料流量の一部を供給す
る。
するための複数の燃料ノズルと燃料供給配管および流動
制御機構を設け、燃焼器全体燃料流量の一部を供給す
る。
【０００７】
【作用】内筒と外筒で形成される空気通路を流れる空気
に少量の燃料を混合し、燃焼器入口空気温度条件では発
火しない希薄予混合気を形成する。従来の燃焼域に供給
される希薄予混合気は新たに燃料を供給され、予混合燃
焼又は一部が拡散燃焼する。この結果、燃焼域では１５
００℃以上の高温ガスが生成される。この高温ガスに対
して内筒壁面穴を介して供給される内筒冷却用希薄予混
合気は内筒を冷却した後に高温燃焼ガスと混合する。こ
の混合ガスの温度は燃焼域よりも低いが、可燃ガスが燃
焼反応を進行させるために必要な温度よりも十分に高い
ため、冷却空気中に混合した燃料は局所的に急激な温度
上昇をしないで燃焼する。
に少量の燃料を混合し、燃焼器入口空気温度条件では発
火しない希薄予混合気を形成する。従来の燃焼域に供給
される希薄予混合気は新たに燃料を供給され、予混合燃
焼又は一部が拡散燃焼する。この結果、燃焼域では１５
００℃以上の高温ガスが生成される。この高温ガスに対
して内筒壁面穴を介して供給される内筒冷却用希薄予混
合気は内筒を冷却した後に高温燃焼ガスと混合する。こ
の混合ガスの温度は燃焼域よりも低いが、可燃ガスが燃
焼反応を進行させるために必要な温度よりも十分に高い
ため、冷却空気中に混合した燃料は局所的に急激な温度
上昇をしないで燃焼する。
【０００８】燃焼域供給空気と内筒冷却空気との通路が
分離している場合には、内筒冷却空気に燃料を混合して
希薄混合気を形成すると前述と同様の働きを期待でき
る。
分離している場合には、内筒冷却空気に燃料を混合して
希薄混合気を形成すると前述と同様の働きを期待でき
る。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。燃焼室１９
３を形成する内筒１８２と、その外周の熱遮蔽効果と内
筒冷却性能の調節機能を有する内筒フロースリーブ１８
３と、その外周の燃焼器部全体を収納する圧力容器であ
る外筒１８１と、内筒182の端部中心の第１燃料ノズル
１３１と、その外周の空気供給用のスワーラ１５１と、
更にその外周の第１予混合室１５２，第２予混合室１５
３と、各予混合室内の第２燃料ノズル１３２，第３燃料
ノズル１３３と、各予混合室出口近傍外周壁の第１保炎
器１６２，第２保炎器１６３と、各燃料ノズルへ燃料を
供給する配管１１１，１１２，１１３と途中の流量制御
弁１２１，１２２，１２３に加えて、内筒１８２と内筒
フロースリーブ１８３の間を流れる空気に燃料を供給す
る第４燃料ノズル１３５と、燃料を供給する配管１１５
と、その途中の流量制御弁125、更に内筒１８２と図示
しないタービンノズルとを接続する尾筒１８４とそのフ
ロースリーブ１８５によって燃焼器部を構成している。
図示しない圧縮機から燃焼器部へ供給される空気は尾筒
１８４と尾筒フロースリーブ１８５とによって形成され
る環状通路および内筒１８２と内筒フロースリーブ１８
３とによって形成される環状通路１９１内を矢印２０１
の方向に全量が進み、途中で内筒１８２の冷却効果を高
めるために設けられた冷却空気孔１９２を通って燃焼室
１９３に流入する空気流２０５がまず分岐し、更に矢印
２０２，２０３のように燃焼用空気が分岐した後に、予
混合燃焼空気は予混合室１５２，１５３を通り、拡散燃
焼空気はスワーラ１５１を通って燃焼室１９３へと供給
される。一方、拡散燃焼する第１燃料ノズル１３１用燃
料Ｆ1 は配管１１１と流量制御弁１２１を介して供給さ
れ、予混合燃焼する第２燃料ノズル１３２用燃料Ｆ2 は
配管１１２と流量制御弁１２２を介して供給され、予混
合燃焼する第３燃料ノズル１３３用燃料Ｆ3 は配管１１
３と流量制御弁１２３を介して供給され、空気全体と予
混合する第４燃料ノズル１３５用燃料Ｆ4 は配管１１５
と流量制御弁１２５を介して供給される。
３を形成する内筒１８２と、その外周の熱遮蔽効果と内
筒冷却性能の調節機能を有する内筒フロースリーブ１８
３と、その外周の燃焼器部全体を収納する圧力容器であ
る外筒１８１と、内筒182の端部中心の第１燃料ノズル
１３１と、その外周の空気供給用のスワーラ１５１と、
更にその外周の第１予混合室１５２，第２予混合室１５
３と、各予混合室内の第２燃料ノズル１３２，第３燃料
ノズル１３３と、各予混合室出口近傍外周壁の第１保炎
器１６２，第２保炎器１６３と、各燃料ノズルへ燃料を
供給する配管１１１，１１２，１１３と途中の流量制御
弁１２１，１２２，１２３に加えて、内筒１８２と内筒
フロースリーブ１８３の間を流れる空気に燃料を供給す
る第４燃料ノズル１３５と、燃料を供給する配管１１５
と、その途中の流量制御弁125、更に内筒１８２と図示
しないタービンノズルとを接続する尾筒１８４とそのフ
ロースリーブ１８５によって燃焼器部を構成している。
図示しない圧縮機から燃焼器部へ供給される空気は尾筒
１８４と尾筒フロースリーブ１８５とによって形成され
る環状通路および内筒１８２と内筒フロースリーブ１８
３とによって形成される環状通路１９１内を矢印２０１
の方向に全量が進み、途中で内筒１８２の冷却効果を高
めるために設けられた冷却空気孔１９２を通って燃焼室
１９３に流入する空気流２０５がまず分岐し、更に矢印
２０２，２０３のように燃焼用空気が分岐した後に、予
混合燃焼空気は予混合室１５２，１５３を通り、拡散燃
焼空気はスワーラ１５１を通って燃焼室１９３へと供給
される。一方、拡散燃焼する第１燃料ノズル１３１用燃
料Ｆ1 は配管１１１と流量制御弁１２１を介して供給さ
れ、予混合燃焼する第２燃料ノズル１３２用燃料Ｆ2 は
配管１１２と流量制御弁１２２を介して供給され、予混
合燃焼する第３燃料ノズル１３３用燃料Ｆ3 は配管１１
３と流量制御弁１２３を介して供給され、空気全体と予
混合する第４燃料ノズル１３５用燃料Ｆ4 は配管１１５
と流量制御弁１２５を介して供給される。
【００１０】この燃焼器はガスタービン負荷によって燃
料供給系統及び流量を図２に示すように制御しており、
その詳細を以下に記す。ガスタービン負荷Ｏ〜Ａ％の低
負荷では、第１燃料ノズル１３１から噴射される燃料Ｆ
1 がスワーラ１５１から供給される旋回空気中で拡散燃
焼し、火炎１７１を形成する。ガスタービン負荷がＡ％
に達すると、燃料Ｆ1 をｆからｅまで減少し、第１予混
合室１５２内へ第２燃料ノズル１３２から燃料Ｆ2 をｆ
ｅだけ供給する。この条件では、拡散火炎171からの熱
供給があるために、第１予混合室１５２から燃焼室１９
３へ噴射される混合気は燃焼しやすくなっており、第１
保炎器１６２によって保炎され、第１予混合火炎１７２
を形成する。ガスタービン負荷がＡ％以上になると、燃
料Ｆ1 とＦ2 を増す。燃料が増すとＮＯｘ生成量も増
し、ＮＯｘが許容値に達するガスタービン負荷Ｂ％で
は、燃料Ｆ1とＦ2を減少し、第２予混合室１５３内へ第
３燃料ノズル１３３から燃料Ｆ3 をｊｉだけ供給して混
合気を形成し、この混合気は拡散火炎１７１と第１予混
合火炎１７２から熱供給されて燃焼しやすくなるので、
第２保炎器１６３によって保炎され、第２予混合火炎１
７３を形成する。ガスタービン負荷がＢ％以上ではＮＯ
ｘ生成量の多い拡散燃焼に使われる燃料Ｆ1 は安定燃焼
に必要な一定量とし、ＮＯｘ生成の少ない予混合燃焼に
使われる燃料Ｆ2,Ｆ3 を増加する。そして、内筒１８２
の内筒冷却孔１９２から流入する内筒冷却空気２０５に
燃料Ｆ4 が混合し、その燃料Ｆ4 が尾筒１８４内部を流
れる時間内で燃焼反応が完了する尾筒１８４の出口ガス
温度約１２００℃に相当するガスタービン負荷Ｃ％に達
すると、燃焼器部空気全体に対して第４燃料ノズル１３
５から燃料Ｆ4 を供給する。燃料Ｆ4 の一部は、内筒冷
却空気２０５と混合して、内筒１８２の側面に設けた冷
却孔１９２から内筒内部に流入し上流の拡散火炎171,第
１予混合火炎１７２と第２予混合火炎１７３によって生
成された高温燃焼ガスと混合して燃焼する。この際に内
筒１８２の外周環状流路１９１で形成される予混合気
は、内筒１８２の外側の空気温度，圧力，水分濃度条件
では燃焼できない燃料希薄予混合気とする。従って、内
筒冷却空気２０５に混合した燃料Ｆ4 が尾筒１８４内部
で燃焼する場合でも、上流側の火炎１７１，１７２，１
７３の温度よりも低く、ＮＯｘ生成はほとんどゼロであ
る。この燃料Ｆ4 で形成される予混合気濃度条件を満足
しつつ、ガスタービン負荷１００％まで燃料流量を増加
する。この結果、燃料Ｆ4 を別系統から内筒１８２の内
部へ流したことにより、ガスタービン負荷１００％にお
ける第１予混合火炎１７２への燃料Ｆ2 と第２予混合火
炎１７３への燃料Ｆ3 は少なくなっており、火炎温度も
低下している。
料供給系統及び流量を図２に示すように制御しており、
その詳細を以下に記す。ガスタービン負荷Ｏ〜Ａ％の低
負荷では、第１燃料ノズル１３１から噴射される燃料Ｆ
1 がスワーラ１５１から供給される旋回空気中で拡散燃
焼し、火炎１７１を形成する。ガスタービン負荷がＡ％
に達すると、燃料Ｆ1 をｆからｅまで減少し、第１予混
合室１５２内へ第２燃料ノズル１３２から燃料Ｆ2 をｆ
ｅだけ供給する。この条件では、拡散火炎171からの熱
供給があるために、第１予混合室１５２から燃焼室１９
３へ噴射される混合気は燃焼しやすくなっており、第１
保炎器１６２によって保炎され、第１予混合火炎１７２
を形成する。ガスタービン負荷がＡ％以上になると、燃
料Ｆ1 とＦ2 を増す。燃料が増すとＮＯｘ生成量も増
し、ＮＯｘが許容値に達するガスタービン負荷Ｂ％で
は、燃料Ｆ1とＦ2を減少し、第２予混合室１５３内へ第
３燃料ノズル１３３から燃料Ｆ3 をｊｉだけ供給して混
合気を形成し、この混合気は拡散火炎１７１と第１予混
合火炎１７２から熱供給されて燃焼しやすくなるので、
第２保炎器１６３によって保炎され、第２予混合火炎１
７３を形成する。ガスタービン負荷がＢ％以上ではＮＯ
ｘ生成量の多い拡散燃焼に使われる燃料Ｆ1 は安定燃焼
に必要な一定量とし、ＮＯｘ生成の少ない予混合燃焼に
使われる燃料Ｆ2,Ｆ3 を増加する。そして、内筒１８２
の内筒冷却孔１９２から流入する内筒冷却空気２０５に
燃料Ｆ4 が混合し、その燃料Ｆ4 が尾筒１８４内部を流
れる時間内で燃焼反応が完了する尾筒１８４の出口ガス
温度約１２００℃に相当するガスタービン負荷Ｃ％に達
すると、燃焼器部空気全体に対して第４燃料ノズル１３
５から燃料Ｆ4 を供給する。燃料Ｆ4 の一部は、内筒冷
却空気２０５と混合して、内筒１８２の側面に設けた冷
却孔１９２から内筒内部に流入し上流の拡散火炎171,第
１予混合火炎１７２と第２予混合火炎１７３によって生
成された高温燃焼ガスと混合して燃焼する。この際に内
筒１８２の外周環状流路１９１で形成される予混合気
は、内筒１８２の外側の空気温度，圧力，水分濃度条件
では燃焼できない燃料希薄予混合気とする。従って、内
筒冷却空気２０５に混合した燃料Ｆ4 が尾筒１８４内部
で燃焼する場合でも、上流側の火炎１７１，１７２，１
７３の温度よりも低く、ＮＯｘ生成はほとんどゼロであ
る。この燃料Ｆ4 で形成される予混合気濃度条件を満足
しつつ、ガスタービン負荷１００％まで燃料流量を増加
する。この結果、燃料Ｆ4 を別系統から内筒１８２の内
部へ流したことにより、ガスタービン負荷１００％にお
ける第１予混合火炎１７２への燃料Ｆ2 と第２予混合火
炎１７３への燃料Ｆ3 は少なくなっており、火炎温度も
低下している。
【００１１】予混合火炎の保炎方法が異なる、他の一実
施例を図４に示す。第１予混合室１５２の環状出口端の
流路中心近傍にブラフボディ型の第１保炎器１６２を設
け、第２予混合室１５３の環状出口端の流路中心近傍に
ブラフボディ型の第２保炎器１６３を設けている。機能
上は図１と同じであるが、１つの保炎器の内周側と外周
側に火炎が分割されて形成される点が異なる。しかし、
ガスタービン負荷に対する燃料供給系統及び流量の制御
は、図２に従って行うことが可能であり、燃料Ｆ4 を供
給する効果は図１の構造と同じである。
施例を図４に示す。第１予混合室１５２の環状出口端の
流路中心近傍にブラフボディ型の第１保炎器１６２を設
け、第２予混合室１５３の環状出口端の流路中心近傍に
ブラフボディ型の第２保炎器１６３を設けている。機能
上は図１と同じであるが、１つの保炎器の内周側と外周
側に火炎が分割されて形成される点が異なる。しかし、
ガスタービン負荷に対する燃料供給系統及び流量の制御
は、図２に従って行うことが可能であり、燃料Ｆ4 を供
給する効果は図１の構造と同じである。
【００１２】また、予混合火炎の保炎方法が異なる、別
の一実施例を図５に示す。第１予混合室１５２の環状出
口端の流路中心近傍にはブライボディ型の第１保炎器１
６２を有するが、第２予混合室１５３の環状出口端には
保炎器を有しない。この構造において、メタンガスを燃
焼する場合、燃料Ｆ1 から燃料Ｆ2 の燃焼によって、尾
筒１８４の出口平均ガス温度が約１２００℃（メタンガ
ス燃焼時）に達した後に、第２予混合室１５３内へ第３
燃料ノズル１３３から燃料Ｆ3 を供給して予混合気とし
て、燃焼室１９３へ供給することにより、尾筒１８４の
出口端に達する前に燃料Ｆ3 は燃焼を完了することがで
き、燃焼温度が通常の保炎器で保炎される火炎の温度よ
りも低いために、ＮＯｘはほとんど生成しない。そし
て、燃焼器全体空気に第４燃料ノズル１３５から燃料Ｆ
4 を噴射して混合気を作り、その一部が内筒冷却空気２
０５として内筒冷却孔１９２から燃焼室１９３に流入
し、上流の約１２００℃以上の燃焼ガスと混合して燃焼
する場合も前記の燃料Ｆ3 の燃焼と同様であり、燃焼温
度が通常の保炎器で保炎される火炎の温度よりも低いた
めにＮＯｘはほとんど生成しない。
の一実施例を図５に示す。第１予混合室１５２の環状出
口端の流路中心近傍にはブライボディ型の第１保炎器１
６２を有するが、第２予混合室１５３の環状出口端には
保炎器を有しない。この構造において、メタンガスを燃
焼する場合、燃料Ｆ1 から燃料Ｆ2 の燃焼によって、尾
筒１８４の出口平均ガス温度が約１２００℃（メタンガ
ス燃焼時）に達した後に、第２予混合室１５３内へ第３
燃料ノズル１３３から燃料Ｆ3 を供給して予混合気とし
て、燃焼室１９３へ供給することにより、尾筒１８４の
出口端に達する前に燃料Ｆ3 は燃焼を完了することがで
き、燃焼温度が通常の保炎器で保炎される火炎の温度よ
りも低いために、ＮＯｘはほとんど生成しない。そし
て、燃焼器全体空気に第４燃料ノズル１３５から燃料Ｆ
4 を噴射して混合気を作り、その一部が内筒冷却空気２
０５として内筒冷却孔１９２から燃焼室１９３に流入
し、上流の約１２００℃以上の燃焼ガスと混合して燃焼
する場合も前記の燃料Ｆ3 の燃焼と同様であり、燃焼温
度が通常の保炎器で保炎される火炎の温度よりも低いた
めにＮＯｘはほとんど生成しない。
【００１３】以上の実施例において、尾筒１８４の外周
に、燃焼器部全体空気を流すためのフロースリーブ１８
５を有する構造の場合には、第４燃料ノズル１３５を尾
筒１８４とフロースリーブ１８５とによって形成される
空間に設けることにより、同様の機能・効果が得られ
る。
に、燃焼器部全体空気を流すためのフロースリーブ１８
５を有する構造の場合には、第４燃料ノズル１３５を尾
筒１８４とフロースリーブ１８５とによって形成される
空間に設けることにより、同様の機能・効果が得られ
る。
【００１４】また、さらに別の一実施例として、内部冷
却空気通路を燃焼空気通路と分離した構造を図６に示
す。この構造では、第４燃料ノズル１３５を内筒１８２
とフロースリーブ１８３によって形成される内筒冷却空
気通路２１１に設け、図示しない尾筒１８４の出口平均
ガス温度が約１２００℃（メタンガス燃焼時）以上の条
件で燃料Ｆ4 を第４燃料ノズル１３５から噴射し、混合
気を形成した後に内筒冷却孔１９２から燃焼室１９３へ
供給することにより、尾筒１８４の途中で燃焼が完了す
る。燃料Ｆ4 と内筒冷却空気を予混合した混合気は内筒
１８２の外周の空気温度，圧力，水分濃度条件では燃焼
できない燃料希薄予混合気であり、燃焼室１９３で燃焼
している火炎温度よりも低い温度で燃焼するためには、
ＮＯｘはほとんど生成しない。又、予混合燃料Ｆ2，Ｆ3
が減少し、予混合火炎１７２，173の温度が低下するの
で、ＮＯｘの生成は減少する。
却空気通路を燃焼空気通路と分離した構造を図６に示
す。この構造では、第４燃料ノズル１３５を内筒１８２
とフロースリーブ１８３によって形成される内筒冷却空
気通路２１１に設け、図示しない尾筒１８４の出口平均
ガス温度が約１２００℃（メタンガス燃焼時）以上の条
件で燃料Ｆ4 を第４燃料ノズル１３５から噴射し、混合
気を形成した後に内筒冷却孔１９２から燃焼室１９３へ
供給することにより、尾筒１８４の途中で燃焼が完了す
る。燃料Ｆ4 と内筒冷却空気を予混合した混合気は内筒
１８２の外周の空気温度，圧力，水分濃度条件では燃焼
できない燃料希薄予混合気であり、燃焼室１９３で燃焼
している火炎温度よりも低い温度で燃焼するためには、
ＮＯｘはほとんど生成しない。又、予混合燃料Ｆ2，Ｆ3
が減少し、予混合火炎１７２，173の温度が低下するの
で、ＮＯｘの生成は減少する。
【００１５】なお、燃料Ｆ4 を空気と均一混合しやすく
するために、Ｆ4 燃料ノズル１３５は図１に示す先端開
口のパイプ状の他に、側面開口のパイプ状のものを複数
本、放射状に配置する形式や、環状空気通路１９１，２
１１に対応した環状パイプを設け、その側面に複数の開
口を有する形式が可能である。
するために、Ｆ4 燃料ノズル１３５は図１に示す先端開
口のパイプ状の他に、側面開口のパイプ状のものを複数
本、放射状に配置する形式や、環状空気通路１９１，２
１１に対応した環状パイプを設け、その側面に複数の開
口を有する形式が可能である。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、従来の燃焼域に供給す
る燃料が、全体燃料流量から内筒冷却空気に予混合する
燃料流量を差し引いた流量となるので、従来の燃焼域の
燃料流量と空気流量の比すなわち火炎温度を下げること
が可能となり、火炎温度に支配されることが公知である
ＮＯｘの生成を抑制できる。そして従来の燃焼域の下流
で内筒冷却空気中の燃料が燃焼するが、低温燃焼であ
り、ＮＯｘの生成はほとんどないので、燃焼器全体での
ＮＯｘ生成を抑制できる。
る燃料が、全体燃料流量から内筒冷却空気に予混合する
燃料流量を差し引いた流量となるので、従来の燃焼域の
燃料流量と空気流量の比すなわち火炎温度を下げること
が可能となり、火炎温度に支配されることが公知である
ＮＯｘの生成を抑制できる。そして従来の燃焼域の下流
で内筒冷却空気中の燃料が燃焼するが、低温燃焼であ
り、ＮＯｘの生成はほとんどないので、燃焼器全体での
ＮＯｘ生成を抑制できる。
【００１７】特に高温ガスタービン燃焼器で、冷却空気
を除いた燃焼空気と燃料を予混合燃焼する場合には低温
燃焼するための燃焼空気が不足するのでＮＯｘ生成が多
くなる傾向にあり、本発明の効果は大である。
を除いた燃焼空気と燃料を予混合燃焼する場合には低温
燃焼するための燃焼空気が不足するのでＮＯｘ生成が多
くなる傾向にあり、本発明の効果は大である。
【図１】本発明の一実施例の縦断面図。
【図２】本発明の燃料制御図。
【図３】従来例の縦断面図。
【図４】本発明の他の一実施例の縦断面図。
【図５】本発明の別の一実施例の縦断面図。
【図６】本発明の更に別の一実施例の縦断面図。
１３１…第１燃料ノズル、１３２…第２燃料ノズル、１
３３…第３燃料ノズル、１３５…第４燃料ノズル、１５
１…スワーラ、１５２…第１予混合室、１５３…第２予
混合室、１８１…外筒、１８２…内筒、１８３…内筒フ
ロースリーブ、１８４…尾筒。
３３…第３燃料ノズル、１３５…第４燃料ノズル、１５
１…スワーラ、１５２…第１予混合室、１５３…第２予
混合室、１８１…外筒、１８２…内筒、１８３…内筒フ
ロースリーブ、１８４…尾筒。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 一躬 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】燃焼室を形成する内筒と、前記内筒へ直接
又は予混合室を経て燃料を供給する燃料ノズルと、これ
らを収納する外筒より成るガスタービン燃焼器におい
て、前記内筒と外筒とによって形成される空間に燃料供
給部材を設け、前記燃料供給部材から燃焼器全体燃料供
給量の一部を供給し、内筒冷却空気を含む全体空気と混
合して、内筒外部条件における不燃希薄混合気を形成す
ることを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 【請求項２】燃焼室を形成する内筒と、前記内筒へ直接
又は予混合室を経て燃料を供給する燃料ノズルと、これ
らを収納する外筒より成るガスタービン燃焼器におい
て、前記内筒と、その外周の内筒冷却空気フロースリー
ブとによって形成される空気に燃料供給部材を設け、前
記燃料供給部材から燃焼器全体燃料供給量の一部を供給
し、内筒冷却空気と混合して、内筒外部条件における不
燃希薄混合気を形成することを特徴としたガスタービン
燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32663494A JP3482718B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32663494A JP3482718B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ガスタービン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178291A true JPH08178291A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3482718B2 JP3482718B2 (ja) | 2004-01-06 |
Family
ID=18189988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32663494A Expired - Fee Related JP3482718B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3482718B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000046332A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-18 | Asea Brown Boveri Ag | ガス状の燃料でガスタ―ビンを運転する方法及び装置 |
| JP2006144759A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ガスタービン用予混合燃焼器およびその燃料供給制御方法 |
| CN103791517A (zh) * | 2012-10-31 | 2014-05-14 | 中航商用航空发动机有限责任公司 | 燃烧室燃油喷射混合装置 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32663494A patent/JP3482718B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000046332A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-18 | Asea Brown Boveri Ag | ガス状の燃料でガスタ―ビンを運転する方法及び装置 |
| JP2006144759A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-08 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | ガスタービン用予混合燃焼器およびその燃料供給制御方法 |
| CN103791517A (zh) * | 2012-10-31 | 2014-05-14 | 中航商用航空发动机有限责任公司 | 燃烧室燃油喷射混合装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3482718B2 (ja) | 2004-01-06 |
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