JP2003279043A - Low NOx combustor for gas turbine - Google Patents
Low NOx combustor for gas turbineInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 予混合希薄燃焼方式の混合気の自発点火、逆
火、振動燃焼等の問題点を本質的に解決でき、かつ、圧
損が小さく、空気流量と燃料流量の制御が容易であり、
構造が簡潔であり、予混合希薄燃焼方式に匹敵する低N
Ox化ができるガスタービン用低NOx燃焼器を提供す
る。
【解決手段】 中心部に配置され先端部に燃料の中央噴
射口11を有する中央燃料噴射管12と、中央燃料噴射
管を間隔を隔てて囲みその間に燃焼用空気流路13を形
成する環状ダクト14と、空気通路を出た気体を膨張さ
せる燃焼室チャンバ16とを備える。燃焼用空気流路1
3は、流路面積が漸減後に漸増しその間にスロート部1
3aを有し、さらにこのスロート部に燃料を噴射するス
ロート噴射口15を有する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To control essentially the problems of spontaneous ignition, flashback, oscillating combustion, etc. of a premixed lean burn type air-fuel mixture, have small pressure loss, and control air flow and fuel flow. Is easy,
Simple structure, low N comparable to premixed lean burn
Provided is a low NOx combustor for a gas turbine that can be converted to Ox. SOLUTION: A central fuel injection pipe 12 having a central fuel injection port 11 at a front end and disposed at a center portion, and an annular duct which surrounds the central fuel injection pipe at intervals and forms a combustion air flow path 13 therebetween. 14 and a combustion chamber chamber 16 for expanding gas exiting the air passage. Combustion air passage 1
3 indicates that the flow path area gradually increases after gradually decreasing and during this time the throat portion 1
3a and a throat injection port 15 for injecting fuel into the throat portion.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、低カロリーガスを
安定燃焼できかつNOxを低減しうるガスタービン用低
NOx燃焼器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low NOx combustor for a gas turbine, which can stably burn low-calorie gas and reduce NOx.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、環境保護のために、ガスタービン
による燃焼排ガス中のNOx(窒素酸化物)を低減する
ことが義務付けられている。そのため、従来のガスター
ビン用の低NOx燃焼器には、予混合希薄燃焼方式によ
って希薄燃焼を行なわせる複数のメインバーナと、拡散
燃焼方式によって保炎を行うパイロットバーナとの組み
合わせが主に用いられていた。2. Description of the Related Art In recent years, in order to protect the environment, it is obligatory to reduce NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas from combustion by a gas turbine. Therefore, in a conventional low NOx combustor for a gas turbine, a combination of a plurality of main burners for performing lean combustion by a premixed lean combustion method and a pilot burner for performing flame holding by a diffusion combustion method is mainly used. Was there.
【0003】かかる予混合希薄燃焼方式の燃焼器では、
メインバーナにおいて燃料を十分な空気量と予混合しこ
れを希薄燃焼させるものであり、このためホットスポッ
トがなく、高温火炎の発生をなくし低NOx化を実現す
ることができる。In such a premixed lean burn type combustor,
In the main burner, the fuel is premixed with a sufficient amount of air and the fuel is lean-burned. Therefore, there is no hot spot, high temperature flame is eliminated, and low NOx can be realized.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、予混合希薄燃
焼方式の燃焼器では、燃料と空気が十分に混合されてい
る必要があり、燃料濃度が過度に高い部分ではNOx発
生量が増加してしまい、逆に過度に薄い部分では燃焼温
度が低く未燃焼ガスが発生する問題点がある。また、燃
料と空気が予め混合されているため、混合気の自発点火
や逆火のおそれがあり、これらが発生すると、NOxの
急増、振動燃焼等を引き起こし、性能が悪化するばかり
でなく、機器に損傷を与えるおそれもあった。However, in the premixed lean burn type combustor, it is necessary that the fuel and the air are sufficiently mixed, and the NOx generation amount increases in the portion where the fuel concentration is excessively high. On the contrary, there is a problem that the combustion temperature is low and unburned gas is generated in an excessively thin portion. Further, since the fuel and air are premixed, there is a risk of spontaneous ignition or flashback of the air-fuel mixture. If these occur, not only the NOx sudden increase, oscillating combustion, etc. will occur, but not only the performance will deteriorate, but also the equipment There was also a risk of damage to the.
【0005】上述した予混合希薄燃焼方式の燃焼器の問
題点を解決し、かつ低NOx化を達成するために、図4
に示す「ガスタービン用低NOxバーナ」が提案されて
いる(特開平9−152105号)。In order to solve the above-mentioned problems of the premixed lean burn type combustor and to achieve low NOx, FIG.
"Low NOx burner for gas turbine" shown in JP-A-9-152105 has been proposed.
【0006】この低NOxバーナは、第1空気旋回器
1、該第1空気旋回器につながり断面が出口に向けて縮
小又はその後拡大する第1空気通路2、該第1空気通路
内を流れる空気流中に燃料を噴射する第1燃料ノズル
3、前記第1空気通路の外周部にその出口部と同軸に取
り付けられた環状の第2空気旋回器4、該第2空気旋回
器の羽根によって仕切られた環状通路内の複数の通路か
らなる第2空気通路5、及び該第2空気通路を流れる空
気流に燃料を噴射する第2燃料ノズル6を設けたもので
ある。This low NOx burner includes a first air swirler 1, a first air passage 2 which is connected to the first air swirler, and whose cross section is reduced or enlarged toward the outlet, and air flowing in the first air passage. A first fuel nozzle 3 for injecting fuel into the flow, an annular second air swirler 4 mounted coaxially with the outlet of the first air passage on the outer peripheral portion thereof, and a partition of the second air swirler. The second air passage 5 including a plurality of passages in the annular passage and the second fuel nozzle 6 for injecting fuel into the air flow flowing through the second air passage are provided.
【0007】しかしこの低NOxバーナには、以下の問
題点があった。
(1)第1空気旋回器1及び第2空気旋回器4による激
しい乱れにより空気と燃料の混合を促進するため圧損が
大きい。
(2)燃焼用の空気通路が2箇所(第1空気通路2と第
2空気旋回器4)にあるため、空気流量に配分が難し
い。
(3)2つの空気通路を流れる空気量に合わせてそれぞ
れ燃料流量を制御する必要があり、両方の燃焼を最適化
して低NOx化を達成する運転制御が複雑になる。
(4)全体に構造が複雑となる。However, this low NOx burner has the following problems. (1) The pressure loss is large because the first air swirler 1 and the second air swirler 4 accelerate the mixing of air and fuel by violent turbulence. (2) Since there are two combustion air passages (the first air passage 2 and the second air swirler 4), it is difficult to distribute the air flow rate. (3) It is necessary to control the fuel flow rate in accordance with the amount of air flowing through the two air passages, which complicates the operation control for optimizing both combustions to achieve low NOx. (4) The structure becomes complicated as a whole.
【0008】本発明はかかる問題点を解決するために、
創案されたものである。すなわち、本発明の主目的は、
予混合希薄燃焼方式の混合気の自発点火、逆火、振動燃
焼等の問題点を本質的に解決でき、かつ、圧損が小さ
く、空気流量と燃料流量の制御が容易であり、構造が簡
潔であり、予混合希薄燃焼方式に匹敵する低NOx化が
できるガスタービン用低NOx燃焼器を提供することに
ある。また本発明の別の目的は、バイオマスガスのよう
な難燃性の低カロリーガス燃料に対しても適用可能であ
り、低NOx化と安定燃焼を達成できるガスタービン用
低NOx燃焼器を提供することにある。In order to solve the above problems, the present invention provides
It was invented. That is, the main object of the present invention is to
The problems such as spontaneous ignition, flashback, and oscillating combustion of the air-fuel mixture of the premixed lean burn method can be essentially solved, the pressure loss is small, the air flow rate and the fuel flow rate can be easily controlled, and the structure is simple. Therefore, it is an object of the present invention to provide a low NOx combustor for a gas turbine capable of reducing NOx comparable to a premixed lean combustion system. Another object of the present invention is also applicable to a flame-retardant low-calorie gas fuel such as biomass gas, and provides a low-NOx combustor for a gas turbine that can achieve low NOx reduction and stable combustion. Especially.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、中心部
に配置され先端部に燃料の中央噴射口(11)を有する
中央燃料噴射管(12)と、該中央燃料噴射管を間隔を
隔てて囲みその間に燃焼用空気流路(13)を形成する
環状ダクト(14)と、前記空気通路を出た気体を膨張
させる燃焼室チャンバ(16)とを備え、前記燃焼用空
気流路(13)は、流路面積が漸減後に漸増しその間に
スロート部(13a)を有し、さらに該スロート部に燃
料を噴射するスロート噴射口(15)を有する、ことを
特徴とするガスタービン用低NOx燃焼器が提供され
る。According to the present invention, there is provided a central fuel injection pipe (12) having a central fuel injection port (11) arranged at the center and having a fuel injection port (11) at the tip, and the central fuel injection pipe is spaced from the central fuel injection pipe (12). An annular duct (14) that surrounds and separates from each other to form a combustion air flow path (13) and a combustion chamber chamber (16) that expands the gas that has exited the air passage are provided, and the combustion air flow path ( 13) is a low-pressure turbine for a gas turbine, characterized in that the flow passage area gradually decreases and then gradually increases, has a throat portion (13a) therebetween, and further has a throat injection port (15) for injecting fuel into the throat portion. A NOx combustor is provided.
【0010】上記本発明の構成によれば、燃焼用空気流
路(13)を通過する燃焼用空気に対し、中央噴射口
(11)およびスロート噴射口(15)から燃料を噴射
し、燃料噴射を分散し、燃料濃度の均一化を図り、NO
x排出量を抑制し、燃焼効率を向上させることができ
る。According to the above configuration of the present invention, the fuel is injected from the central injection port (11) and the throat injection port (15) to the combustion air passing through the combustion air flow path (13). To achieve uniform fuel concentration, NO
It is possible to suppress the x emission amount and improve the combustion efficiency.
【0011】すなわち、単一の燃焼用空気流路(13)
が、中央燃料噴射管(12)と環状ダクト(14)との
間に形成されているため、その空気流量の制御が容易で
ある。また、燃焼用空気流路(13)は、流路面積が漸
減後に漸増しその間にスロート部(13a)を有し、こ
のスロート部に燃料を噴射するので、逆火を効果的に防
止でき、かつ空気流と燃料を効率的に混合ができるの
で、低NOx化ができる。また、空気旋回器のみで激し
い乱れを形成するのに比較して圧損が小さい。さらに、
中央噴射口(11)とスロート噴射口(15)からの燃
料がほぼ同一位置に火炎を形成するので、燃料流量の制
御が容易である。That is, a single combustion air flow path (13)
However, since it is formed between the central fuel injection pipe (12) and the annular duct (14), it is easy to control the air flow rate. Further, the combustion air flow path (13) has a flow path area that gradually decreases and then gradually increases, and has a throat section (13a) between them, and fuel is injected into this throat section, so flashback can be effectively prevented, Moreover, since the air flow and the fuel can be efficiently mixed, the NOx can be reduced. In addition, the pressure loss is small as compared with the case where a violent turbulence is formed only by the air swirler. further,
Since the fuel from the central injection port (11) and the fuel from the throat injection port (15) form a flame at substantially the same position, it is easy to control the fuel flow rate.
【0012】また、燃焼室チャンバ(16)が空気通路
を出た気体を膨張させるので、スロート噴射口(15)
から離れた位置で燃焼速度と流速が一致し、浮遊した火
炎を安定して形成できる。さらにその混合効率が高く、
構造が簡潔であり、かつ予混合希薄燃焼方式に匹敵する
低NOx化ができることが実施例で確認された。さらに
バイオマスガスのような難燃性の低カロリーガス燃料に
対しても、中央噴射口(11)より一般燃料を用いて保
炎し、スロート噴射口(15)から低カロリーガス燃料
を噴射することにより、低カロリーガス燃料であっても
安定して燃焼させることができる。Further, since the combustion chamber (16) expands the gas leaving the air passage, the throat injection port (15)
The burning velocity and the flow velocity are the same at a position away from, and a floating flame can be stably formed. Furthermore, its mixing efficiency is high,
It was confirmed in the examples that the structure is simple and that the NOx can be reduced to be comparable to the premixed lean combustion system. Further, flame-retardant low-calorie gas fuel such as biomass gas may be flame-retarded from the central injection port (11) using general fuel, and the low-calorie gas fuel may be injected from the throat injection port (15). Thus, even low-calorie gas fuel can be burned stably.
【0013】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
燃焼室チャンバ(16)は、空気通路を出た気体を徐々
に環状に広げる環状テーパー部(16a)と、前記環状
ダクト(14)との間に環状の凹部を形成する環状凹部
(16b)とを有する。According to a preferred embodiment of the present invention, the combustion chamber chamber (16) includes an annular taper portion (16a) for gradually expanding the gas leaving the air passage into an annular shape, and the annular duct (14). And an annular recess (16b) forming an annular recess therebetween.
【0014】この構成により、スロート噴射口(15)
から離れた位置で燃焼した火炎を環状テーパー部(16
a)で徐々に減速して燃焼速度と流速が一致した位置
に、浮遊した火炎を安定して形成できる。また、環状凹
部(16b)で燃焼生成物(H 2O,CO2,等)をリサ
キュレーションできるので、低NOx化を実現できる。With this configuration, the throat injection port (15)
The flame burned at a position away from the annular taper part (16
Position where the combustion speed and the flow velocity are the same after decelerating gradually in a)
In addition, a floating flame can be stably formed. Also, the annular recess
Combustion products (H 2O, CO2, Etc) Lisa
Since it can be curated, low NOx can be realized.
【0015】また、前記燃焼用空気流路(13)内に燃
焼用空気流に旋回流を付与する旋回器(13b)を有す
る、ことが好ましい。Further, it is preferable that a swirler (13b) for imparting a swirl flow to the combustion air flow is provided in the combustion air flow path (13).
【0016】この構成により、燃焼用空気流路(13)
の燃焼用空気流に旋回流を付与することができ、燃料噴
射の分散、燃料濃度の均一化、NOx排出量の抑制、燃
焼効率の向上をさらに効果的に行うことができる。With this configuration, the combustion air flow path (13)
It is possible to impart a swirl flow to the combustion air flow, and to more effectively perform dispersion of fuel injection, uniform fuel concentration, suppression of NOx emission amount, and improvement of combustion efficiency.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0018】図1は本発明のガスタービン用低NOx燃
焼器の全体構成図である。この図に示すように、本発明
のガスタービン用低NOx燃焼器10は、中央燃料噴射
管12、環状ダクト14、および燃焼室チャンバ16を
備える。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a low NOx combustor for a gas turbine of the present invention. As shown in the figure, the low NOx combustor 10 for a gas turbine of the present invention includes a central fuel injection pipe 12, an annular duct 14, and a combustion chamber chamber 16.
【0019】中央燃料噴射管12は、先端(図で右端)
が閉じた中空円筒管であり、低NOx燃焼器10の中心
部に配置されている。また中央燃料噴射管12の先端部
に燃料を燃焼室チャンバ16内に噴射する中央噴射口1
1を有する。The central fuel injection pipe 12 has a tip (right end in the figure).
Is a closed hollow cylindrical tube and is arranged in the center of the low NOx combustor 10. Further, the central injection port 1 for injecting fuel into the combustion chamber 16 at the tip of the central fuel injection pipe 12
Has 1.
【0020】中央噴射口11で噴射する燃料は、後述す
るスロート噴射口15で噴射する燃料と同一のガス燃料
(例えば、LNG)であるのが好ましい。また、特にス
ロート噴射口15で噴射する燃料がバイオマスガスのよ
うな難燃性の低カロリーガス燃料の場合には、保炎を確
実に行うため、中央噴射口11で噴射する燃料として燃
焼性の良いガス燃料(例えば、LNG)を用いるのが良
い。中央噴射口11の燃料噴射方向は、この図に示すよ
うに燃焼室チャンバ16に形成される浮遊火炎に向けて
斜め外向きであるのが良い。The fuel injected at the central injection port 11 is preferably the same gas fuel (for example, LNG) as the fuel injected at the throat injection port 15 described later. Further, particularly when the fuel injected from the throat injection port 15 is a flame-retardant low-calorie gas fuel such as biomass gas, in order to ensure flame holding, the fuel injected from the central injection port 11 has a combustible property. It is better to use a good gas fuel (eg LNG). The fuel injection direction of the central injection port 11 may be obliquely outward toward the floating flame formed in the combustion chamber 16 as shown in this figure.
【0021】環状ダクト14は、中央燃料噴射管12を
間隔を隔てて囲み、その間に燃焼用空気流路13を形成
する。この燃焼用空気流路13は、流路面積が漸減後に
漸増するように滑らかに形成され、その間に流路面積が
最も小さいスロート部13aを有する。また、スロート
部13aより上流側の燃焼用空気流路13内に通過する
燃焼用空気流に旋回流を付与する旋回器13bが設けら
れている。The annular duct 14 surrounds the central fuel injection pipe 12 with a space therebetween, and forms a combustion air flow path 13 therebetween. The combustion air flow passage 13 is smoothly formed so that the flow passage area gradually decreases and then gradually increases, and has a throat portion 13a having the smallest flow passage area therebetween. Further, a swirler 13b is provided for imparting a swirling flow to the combustion air flow passing through the combustion air flow path 13 upstream of the throat portion 13a.
【0022】また、環状ダクト14のスロート部13a
を囲む部分にスロート部13aに向けて燃料を噴射する
スロート噴射口15が設けられている。このスロート噴
射口15の燃料噴射方向は、この図に示すようにスロー
ト部13aに向けて斜め内向きであるのが良い。Further, the throat portion 13a of the annular duct 14
A throat injection port 15 for injecting fuel toward the throat portion 13a is provided in a portion surrounding the. The fuel injection direction of the throat injection port 15 is preferably obliquely inward toward the throat portion 13a as shown in this figure.
【0023】なお、中央噴射口11とスロート噴射口1
5の相対的な位置は、中央噴射口11よりもスロート噴
射口15が若干上流側に位置するのが好ましいが、逆の
関係位置であってもよい。またスロート噴射口15の噴
出位置はスロート部13aであるのが良いが若干下流位
置でもよい。The central jet 11 and the throat jet 1
The relative position of 5 is preferably such that the throat injection port 15 is located slightly upstream of the central injection port 11, but it may be the opposite relationship position. The ejection position of the throat injection port 15 is preferably the throat portion 13a, but may be slightly downstream.
【0024】燃焼室チャンバ16は、空気通路を出た気
体(混合気)を徐々に環状に広げる環状テーパー部16
aを有し、空気通路を出た混合気を均等に膨張させ、減
速する。また、環状ダクト14と環状テーパー部16a
の間に環状の凹部を形成する環状凹部16bとを有し、
燃焼生成物(H2O,CO2,等)をリサキュレーション
するようになっている。The combustion chamber chamber 16 has an annular taper portion 16 for gradually expanding the gas (air mixture) leaving the air passage into an annular shape.
a, the air-fuel mixture exiting the air passage is uniformly expanded and decelerated. In addition, the annular duct 14 and the annular tapered portion 16a
And an annular recess 16b forming an annular recess between
Combustion products (H 2 O, CO 2 , etc.) are to be recirculated.
【0025】上述した本発明の構成によれば、燃焼用空
気流路13が、流路面積が漸減後に漸増しその間にスロ
ート部13aを有し、このスロート部に燃料を噴射する
ので、逆火を効果的に防止でき、かつ空気流と燃料を効
率的に混合ができるので、低NOx化ができる。また、
空気旋回器のみで激しい乱れを形成するのに比較して圧
損が小さくできる。さらに、中央噴射口11とスロート
噴射口15からの燃料がほぼ同一位置に浮遊火炎7を形
成するので、燃焼用空気と燃料流量の制御が容易であ
る。According to the above-described configuration of the present invention, the combustion air flow passage 13 has a throat portion 13a between which the flow passage area gradually increases and then gradually increases, and fuel is injected into this throat portion. Can be effectively prevented, and the air flow and the fuel can be efficiently mixed, so that NOx can be reduced. Also,
The pressure loss can be reduced as compared with the case where a severe turbulence is formed only by the air swirler. Furthermore, since the fuel from the central injection port 11 and the fuel from the throat injection port 15 form the floating flame 7 at substantially the same position, it is easy to control the combustion air and the fuel flow rate.
【0026】また、燃焼室チャンバ16が空気通路を出
た気体(混合気)を均等に膨張させるので、スロート噴
射口15から離れた位置で燃焼速度と流速が一致し、浮
遊した火炎7を安定して形成できる。さらにその混合効
率が高く、構造が簡潔であり、かつ予混合希薄燃焼方式
に匹敵する低NOx化ができる。Further, since the combustion chamber chamber 16 uniformly expands the gas (mixture) that has exited the air passage, the combustion velocity and flow velocity match at a position away from the throat injection port 15 and the floating flame 7 is stabilized. Can be formed. Further, the mixing efficiency is high, the structure is simple, and the NOx reduction comparable to the premixed lean combustion system can be achieved.
【0027】さらにバイオマスガスのような難燃性の低
カロリーガス燃料に対しても、中央噴射口11より一般
燃料を用いて保炎し、スロート噴射口15から低カロリ
ーガス燃料を噴射することにより、低カロリーガス燃料
であっても安定して燃焼させることができる。Furthermore, flame-retardant low-calorie gas fuel such as biomass gas is flame-retarded from the central injection port 11 using general fuel, and low-calorie gas fuel is injected from the throat injection port 15. It is possible to stably burn even low-calorie gas fuel.
【0028】[0028]
【実施例】図2は、本発明のガスタービン用低NOx燃
焼器の実施例を示す構成図であり、図3は本発明の実施
例における性能比較図である。図1に示した本発明の燃
焼器10を用い、以下の4通りの燃焼試験を同一燃料
(LNG)を用いて実施した。FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of a low NOx combustor for a gas turbine of the present invention, and FIG. 3 is a performance comparison diagram in the embodiment of the present invention. Using the combustor 10 of the present invention shown in FIG. 1, the following four combustion tests were carried out using the same fuel (LNG).
【0029】A:上流(予混合)・・・燃焼用空気流路
13の上流で空気と燃料を予混合した希薄燃焼
B:中央・・・中央噴射口11のみから燃料噴射した拡
散燃焼
C:外周1・・・スロート噴射口15のみから燃料噴射
した拡散燃焼
D:外周2・・・スロート噴射口15の下流側のみから
燃料噴射した拡散燃焼A: upstream (premixing) ... lean combustion in which air and fuel are premixed upstream of the combustion air flow path B: central ... diffusion diffusion C in which fuel is injected only from the central injection port 11: Outer periphery 1 ... Diffusion combustion in which fuel is injected only from the throat injection port D: Outer periphery 2 ... Diffusion combustion in which fuel is injected only from the downstream side of the throat injection port 15
【0030】図3において横軸は燃焼器出口温度、縦軸
は発生NOx量である。また、図中の4本の曲線は上記
A〜Dに対応する試験結果である。この図から、従来の
予混合希薄燃焼方式(A)とほぼ等しい燃焼器出口温度
において、C(外周1)のスロート噴射口15のみの場
合、発生NOx量もほぼ同等であるのがわかる。また、
B(中央)とD(外周2)では、より低い燃焼器出口温
度において同等レベルの発生NOx量となっているのが
わかる。従って、B(中央)とC(外周1)またはD
(外周2)の組み合わせに相当する本発明の低NOx燃
焼器では、混合気の自発点火、逆火、振動燃焼等の問題
を本質的に解決できるばかりでなく、混合希薄燃焼方式
に匹敵する低NOx化ができることがわかる。In FIG. 3, the horizontal axis is the combustor outlet temperature, and the vertical axis is the generated NOx amount. The four curves in the figure are the test results corresponding to A to D above. From this figure, it can be seen that at the combustor outlet temperature almost equal to that of the conventional premixed lean combustion method (A), only the throat injection port 15 of C (outer circumference 1) has substantially the same NOx generation amount. Also,
It can be seen that in B (center) and D (outer periphery 2), the generated NOx amounts are of the same level at lower combustor outlet temperatures. Therefore, B (center) and C (outer circumference 1) or D
The low NOx combustor of the present invention corresponding to the combination of (periphery 2) not only essentially solves the problems of spontaneous ignition, backfire, oscillatory combustion of the air-fuel mixture, but also has a low level of combustion comparable to the lean mixed combustion system. It can be seen that NOx can be obtained.
【0031】なお本発明は上述した実施形態及び実施例
に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限りで種々に
変更できることは勿論である。The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【0032】[0032]
【発明の効果】上述したように、本発明では、バーナ流
入空気に対し、中央および外周のバーナスロートまたは
その下流より燃料を噴射し、燃料噴射を分散し、燃料濃
度の均一化を図り、NOx排出量を抑制し、燃焼効率を
向上させる。また、バイオマスガスのような難燃性の低
カロリーガス燃料に対しても、中央部より一般燃料を用
いて保炎し、外周部から低カロリーガス燃料を噴射する
ことにより、安定に燃焼させることができる。As described above, according to the present invention, fuel is injected from the central and outer peripheral burner throats or downstream thereof to the air flowing into the burner, the fuel injection is dispersed, and the fuel concentration is made uniform. Control emissions and improve combustion efficiency. In addition, even for flame-retardant low-calorie gas fuel such as biomass gas, a common fuel is used to hold the flame from the center and low-calorie gas fuel is injected from the outer periphery to ensure stable combustion. You can
【0033】従って、本発明のガスタービン用低NOx
燃焼器は、予混合希薄燃焼方式の混合気の自発点火、逆
火、振動燃焼等の問題点を本質的に解決でき、かつ、圧
損が小さく、空気流量と燃料流量の制御が容易であり、
構造が簡潔であり、予混合希薄燃焼方式に匹敵する低N
Ox化ができると共に、バイオマスガスのような難燃性
の低カロリーガス燃料に対しても適用可能であり、低N
Ox化と安定燃焼を達成できる、等の優れた効果を有す
る。Therefore, the low NOx for the gas turbine of the present invention
The combustor can essentially solve problems such as spontaneous ignition of a premixed lean combustion type air-fuel mixture, flashback, and oscillating combustion, and has a small pressure loss and easy control of air flow rate and fuel flow rate.
The structure is simple and low N which is comparable to the premixed lean burn method.
It can be converted to Ox and can be applied to flame-retardant low-calorie gas fuels such as biomass gas, and low N
It has excellent effects such as achieving Ox and stable combustion.
【図1】本発明のガスタービン用低NOx燃焼器の全体
構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a low NOx combustor for a gas turbine of the present invention.
【図2】本発明のガスタービン用低NOx燃焼器の実施
例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of a low NOx combustor for a gas turbine of the present invention.
【図3】本発明の実施例における性能比較図である。FIG. 3 is a performance comparison diagram in an example of the present invention.
【図4】従来の低NOx燃焼器の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional low NOx combustor.
1 第1空気旋回器、2 第1空気通路、3 第1燃料
ノズル、4 第2空気旋回器、5 第2空気通路、6
第2燃料ノズル、7 浮遊火炎、10 ガスタービン用
低NOx燃焼器、11 中央噴射口、12 中央燃料噴
射管、13 燃焼用空気流路、13a スロート部、1
3b 旋回器、14 環状ダクト、15 スロート噴射
口、16 燃焼室チャンバ、16a 環状テーパー部、
16b 環状凹部1 1st air swirler, 2 1st air passage, 3 1st fuel nozzle, 4 2nd air swirler, 5 2nd air passage, 6
Second fuel nozzle, 7 floating flame, 10 low NOx combustor for gas turbine, 11 central injection port, 12 central fuel injection pipe, 13 combustion air flow path, 13a throat part, 1
3b swirler, 14 annular duct, 15 throat injection port, 16 combustion chamber chamber, 16a annular taper part,
16b annular recess
Claims (3)
射口(11)を有する中央燃料噴射管(12)と、該中
央燃料噴射管を間隔を隔てて囲みその間に燃焼用空気流
路(13)を形成する環状ダクト(14)と、前記空気
通路を出た気体を膨張させる燃焼室チャンバ(16)と
を備え、 前記燃焼用空気流路(13)は、流路面積が漸減後に漸
増しその間にスロート部(13a)を有し、さらに該ス
ロート部に燃料を噴射するスロート噴射口(15)を有
する、ことを特徴とするガスタービン用低NOx燃焼
器。1. A central fuel injection pipe (12) having a central fuel injection port (11) at a tip end and a central fuel injection pipe (12), and the central fuel injection pipe surrounded by a space, and a combustion air flow path therebetween. An annular duct (14) forming (13) and a combustion chamber chamber (16) for expanding the gas leaving the air passage are provided, and the combustion air flow passage (13) has a flow passage area after gradually decreasing. A low NOx combustor for a gas turbine, characterized in that it has a throat portion (13a) which is gradually increased and further has a throat injection port (15) for injecting fuel into the throat portion.
路を出た気体を徐々に環状に広げる環状テーパー部(1
6a)と、前記環状ダクト(14)との間に環状の凹部
を形成する環状凹部(16b)とを有する、ことを特徴
とする請求項1に記載のガスタービン用低NOx燃焼
器。2. The combustion chamber (16) has an annular taper portion (1) for gradually expanding the gas leaving the air passage into an annular shape.
The low NOx combustor for a gas turbine according to claim 1, further comprising an annular recess (16b) that forms an annular recess between the annular recess (6a) and the annular duct (14).
空気流に旋回流を付与する旋回器(13b)を有する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のガスタービ
ン用低NOx燃焼器。3. A swirler (13b) for imparting a swirling flow to the combustion air flow is provided in the combustion air flow path (13).
A low NOx combustor for a gas turbine according to claim 1 or 2.
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- 2002-03-22 JP JP2002081404A patent/JP2003279043A/en active Pending
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