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JP5156066B2 - Gas turbine combustor - Google Patents

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JP5156066B2
JP5156066B2 JP2010190336A JP2010190336A JP5156066B2 JP 5156066 B2 JP5156066 B2 JP 5156066B2 JP 2010190336 A JP2010190336 A JP 2010190336A JP 2010190336 A JP2010190336 A JP 2010190336A JP 5156066 B2 JP5156066 B2 JP 5156066B2
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達也 関口
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Description

本発明は、燃料と空気との混合気の燃焼により発生した燃焼ガスをタービンに供給する複数の燃焼器と、点火栓と、燃焼器同士の間で火炎を伝播させる火炎伝播管とを備えるガスタービン燃焼器に関する。   The present invention is a gas comprising a plurality of combustors for supplying a combustion gas generated by combustion of a mixture of fuel and air to a turbine, an ignition plug, and a flame propagation tube for propagating a flame between the combustors. It relates to a turbine combustor.

従来一般に採用されているガスタービンが備えるガスタービン燃焼器として、複数個の缶型の燃焼器を備えたものが知られており、その各々の燃焼器は、燃料と圧縮空気とを反応させて、タービンを回転駆動するための高温高圧の燃焼ガスを生成するように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
これら複数個の燃焼器はタービンロータの周方向に沿った円上に配置されていて、周方向で隣接する燃焼器同士は連結パイプによって結合され、該連結パイプの内部に火炎伝播管が設置されている。火炎伝播管は管状となっており、接続された燃焼器の圧力差によって、火炎伝播管の中を燃焼ガスが通過する。
As a gas turbine combustor provided in a gas turbine that has been generally adopted, a gas turbine combustor having a plurality of can-type combustors is known. Each combustor reacts fuel and compressed air. The high-temperature and high-pressure combustion gas for rotationally driving the turbine is generated (see, for example, Patent Document 1).
The plurality of combustors are arranged on a circle along the circumferential direction of the turbine rotor. Combustors adjacent in the circumferential direction are connected to each other by a connecting pipe, and a flame propagation pipe is installed inside the connecting pipe. ing. The flame propagation tube is tubular, and the combustion gas passes through the flame propagation tube due to the pressure difference of the connected combustors.

始動の際、ガスタービンは外部駆動装置によって駆動されて、点火回転速度まで回転速度が上昇し、その後、全ての燃焼器に燃料と空気が導入される。そして、1つあるいは2つの燃焼器に設置した点火栓をスパークさせることにより燃焼が開始する。燃焼器内での燃焼により高温の燃焼ガスが発生するため,燃焼器内部の圧力が上昇する。隣接する燃焼器が未点火の状態にある場合、点火した燃焼器との差圧により、火炎伝播管を通じて、高温の燃焼ガスが未点火の燃焼器へ流入する。こうして1つあるいは2つの燃焼器だけの点火から始まって、隣接する各々の燃焼器が点火され、全ての燃焼器が点火される。   At startup, the gas turbine is driven by an external drive to increase the rotational speed to the ignition rotational speed, and then fuel and air are introduced into all combustors. Combustion is started by sparking spark plugs installed in one or two combustors. Since combustion gas in the combustor generates high-temperature combustion gas, the pressure inside the combustor rises. When the adjacent combustor is in an unignited state, a high-temperature combustion gas flows into the unignited combustor through the flame propagation tube due to a differential pressure with the ignited combustor. Thus, starting with ignition of only one or two combustors, each adjacent combustor is ignited and all combustors are ignited.

特許第3940705号公報Japanese Patent No. 3940705

ところで、ガスタービン燃焼器を構成する複数個の燃焼器のそれぞれが備えるバーナが、混合室を形成する混合室壁と燃料ノズルとを備え、前記混合室壁には、燃焼用空気を、燃料ノズルから供給された燃料と共に前記混合室に導入する複数の空気導入通路が設けられることにより、空気導入通路内および混合室において燃料と空気との混合気が促進されて、予混合燃焼によるNOxの低減が可能になる。
一方、ガスタービン始動時の点火特性や火炎伝播特性は、混合気の燃料濃度が濃い(すなわち、燃空比が大きい)ほど、良好な特性を示すが、予混合燃焼では、混合室での混合気の燃料濃度は均一化される傾向にあるため、ガスタービン始動時の点火特性や火炎伝播特性が低下することがある。
By the way, the burner included in each of the plurality of combustors constituting the gas turbine combustor includes a mixing chamber wall and a fuel nozzle forming a mixing chamber, and combustion air is supplied to the mixing chamber wall from the fuel nozzle. By providing a plurality of air introduction passages to be introduced into the mixing chamber together with the fuel supplied from the fuel, the mixture of fuel and air is promoted in the air introduction passage and in the mixing chamber, and NOx is reduced by premixed combustion. Is possible.
On the other hand, the ignition characteristics and flame propagation characteristics at the time of starting the gas turbine show better characteristics as the fuel concentration of the air-fuel mixture increases (that is, the fuel-air ratio is larger). Since the fuel concentration tends to be made uniform, the ignition characteristics and flame propagation characteristics at the time of starting the gas turbine may deteriorate.

本発明の目的は、ガスタービン燃焼器において、バーナの混合室壁に設けられた空気導入通路内および混合室内で燃料と空気との混合が促進されることにより、予混合燃焼によるNOxの低減を図りながら、点火特性や火炎伝播特性の向上を図ることにある。   An object of the present invention is to reduce NOx by premixed combustion in a gas turbine combustor by promoting mixing of fuel and air in an air introduction passage provided in a mixing chamber wall of a burner and in a mixing chamber. The aim is to improve ignition characteristics and flame propagation characteristics.

請求項1記載の発明は、燃料と圧縮機から導入された燃焼用空気との混合気が燃焼して生成した燃焼ガスをガスタービンに供給する複数個の燃焼器と、前記混合気に点火する点火栓と、前記燃焼器同士の間で前記混合気の燃焼による火炎を伝播させる火炎伝播管とを備えるガスタービン燃焼器において、前記燃焼器は、前記燃焼器の軸線方向で下流に向かって開放する混合室を形成する混合室壁と、燃料を供給する燃料ノズルとを有するバーナを備え、前記混合室壁には、燃焼用空気を、前記燃料ノズルからの燃料と共に前記混合室に導入する複数の空気導入通路が設けられ、前記空気導入通路から前記混合室に噴出した燃焼用空気および燃料が、前記点火栓および前記火炎伝播管の少なくとも一方に指向して流れるガスタービン燃焼器である。   According to the first aspect of the present invention, there are provided a plurality of combustors for supplying a combustion gas generated by combustion of a mixture of fuel and combustion air introduced from a compressor to a gas turbine, and igniting the mixture. In a gas turbine combustor comprising an ignition plug and a flame propagation tube for propagating a flame caused by combustion of the air-fuel mixture between the combustors, the combustor is opened downstream in the axial direction of the combustor. A burner having a mixing chamber wall that forms a mixing chamber and a fuel nozzle that supplies fuel, and a plurality of combustion air is introduced into the mixing chamber together with fuel from the fuel nozzle in the mixing chamber wall. A gas turbine combustor in which combustion air and fuel jetted from the air introduction passage to the mixing chamber flow toward at least one of the spark plug and the flame propagation pipe. .

これによれば、複数個の燃焼器と点火栓と火炎伝播管とを備えるガスタービン燃焼器において、各燃焼器が備えるバーナの混合室に燃焼用空気を導入する空気導入通路から、燃焼用空気が燃料ノズルから供給された燃料と共に混合気になって混合室内に噴出し、噴出した該混合気は点火栓および火炎伝播管の少なくとも一方に指向して流れる。この結果、点火栓および火炎伝播管の少なくとも一方の設置位置およびその近傍には、燃料濃度の濃い混合気が存在するので、点火しやすくなり、点火特性および火炎伝播特性の少なくとも一方が向上し、ガスタービンの始動性が向上する。   According to this, in a gas turbine combustor comprising a plurality of combustors, spark plugs and flame propagation tubes, combustion air is introduced from an air introduction passage for introducing combustion air into a mixing chamber of a burner provided in each combustor. Becomes a gas mixture with the fuel supplied from the fuel nozzle and is jetted into the mixing chamber, and the jetted gas mixture flows toward at least one of the spark plug and the flame propagation tube. As a result, since an air-fuel mixture having a high fuel concentration exists at and near the installation position of at least one of the spark plug and the flame propagation tube, ignition is facilitated, and at least one of the ignition characteristic and the flame propagation characteristic is improved. The startability of the gas turbine is improved.

請求項2記載の発明は、請求項1記載のガスタービン燃焼器において、前記混合室壁には、複数の前記空気導入通路が、前記軸線方向または径方向に第1列および第2列に並んで配置され、前記点火栓に指向して流れる燃焼用空気が噴出する前記空気導入通路は、前記第1列に属し、前記火炎伝播管に指向して流れる燃焼用空気が噴出する前記空気導入通路は、前記第2列に属するものである。
これによれば、点火栓および火炎伝播管に指向させる混合気を噴出する空気導入通路が、第1,第2列にそれぞれ振り分けられて設けられるので、混合室壁における空気導入通路の配置や形状の自由度が大きくなって、点火特性および火炎伝播特性向上の観点で好適な空気導入通路の設計が容易になる。
According to a second aspect of the present invention, in the gas turbine combustor according to the first aspect, a plurality of the air introduction passages are arranged in the first row and the second row in the axial direction or the radial direction in the mixing chamber wall. The air introduction passage through which combustion air that flows toward the spark plug is ejected belongs to the first row, and the air introduction passage from which combustion air that flows toward the flame propagation tube is ejected Belongs to the second column.
According to this, since the air introduction passages for injecting the air-fuel mixture directed to the spark plug and the flame propagation pipe are provided separately in the first and second rows, the arrangement and shape of the air introduction passages in the mixing chamber wall The degree of freedom becomes greater, and it becomes easier to design a suitable air introduction passage from the viewpoint of improving ignition characteristics and flame propagation characteristics.

請求項3記載の発明は、前記バーナである中央バーナと、前記中央バーナに対して外周側に配置された複数の外周バーナとを備える請求項1記載のガスタービン燃焼器において、前記中央バーナは、前記混合室である中央混合室を形成する前記混合室壁である中央混合室壁と、前記燃料ノズルである中央燃料ノズルとを有し、前記外周バーナは、前記軸線方向で下流に向かって開放する外周混合室を形成する外周混合室壁と、前記外周混合室に燃料を供給する外周燃料ノズルとを有し、前記中央混合室壁には、複数の前記燃焼用空気導入通路が、前記軸線方向に第1列および第2列に並んで設けられ、前記点火栓および前記火炎伝播管の少なくとも一方を指向して流れる燃焼用空気が噴出する前記空気導入通路は、前記第1列に属し、前記第2列に属する前記空気導入通路から噴出する燃焼用空気は、前記外周混合室の出口に指向して流れるものである。   Invention of Claim 3 is provided with the center burner which is the said burner, and the some outer periphery burner arrange | positioned on the outer peripheral side with respect to the said center burner, The said center burner is a gas turbine combustor of Claim 1 A central mixing chamber wall that is the mixing chamber wall that forms the central mixing chamber that is the mixing chamber, and a central fuel nozzle that is the fuel nozzle, and the outer peripheral burner is directed downstream in the axial direction. An outer peripheral mixing chamber wall that forms an open outer peripheral mixing chamber; and an outer peripheral fuel nozzle that supplies fuel to the outer peripheral mixing chamber; and the central mixing chamber wall includes a plurality of the combustion air introduction passages, The air introduction passage, which is provided side by side in the first row and the second row in the axial direction and from which combustion air that flows toward at least one of the spark plug and the flame propagation tube is jetted, belongs to the first row. The first Combustion air ejected from the air induction passage belonging to the column are those flows directed to the outlet of the outer peripheral mixing chamber.

これによれば、空気導入孔から燃料と共に噴出した燃焼用空気は、外周バーナの出口に指向して噴出することにより、外周バーナの出口には第2列に属する空気導入通路から噴出した混合気の燃焼により高温の燃焼ガスが供給されるので、外周バーナから供給される混合気の燃焼が容易になり、例えば外周バーナでの混合気の燃料濃度が低い場合にも、容易に燃焼を開始させることができる。この結果、外周バーナを備える燃焼器の燃焼性が向上して、ガスタービンの運用負荷範囲の拡大が可能になる。
さらに、空気導入通路が、第1,第2列にそれぞれ振り分けられて設けられるので、混合室壁における空気導入通路の配置や形状の自由度が大きくなって、点火特性または火炎伝播特性向上、メインバーナからの混合気の燃焼開始の容易化の観点で好適な空気導入通路の設計が容易になる。
According to this, the combustion air spouted together with the fuel from the air introduction hole is spouted toward the outlet of the outer peripheral burner, whereby the air-fuel mixture spouted from the air introduction passage belonging to the second row at the outlet of the outer peripheral burner. Since high-temperature combustion gas is supplied by combustion, combustion of the air-fuel mixture supplied from the outer peripheral burner becomes easy. For example, even when the fuel concentration of the air-fuel mixture in the outer peripheral burner is low, combustion is easily started. be able to. As a result, the combustibility of the combustor including the outer peripheral burner is improved, and the operation load range of the gas turbine can be expanded.
Further, since the air introduction passages are provided in the first and second rows, the degree of freedom in the arrangement and shape of the air introduction passages on the mixing chamber wall is increased, and the ignition characteristics or flame propagation characteristics are improved. From the viewpoint of facilitating the start of combustion of the air-fuel mixture from the burner, it becomes easy to design a suitable air introduction passage.

請求項4記載の発明は、請求項3記載のガスタービン燃焼器において、前記中央バーナの前記第2列を構成する前記空気導入通路の個数が、前記外周バーナの個数の整数倍であるものである。
これによれば、空気導入通路の個数が、外周バーナの個数の整数倍であることで、外周バーナに指向して流れる混合気を噴出する空気導入通路を、外周バーナ毎に均等に割り当てることができ、しかもそのための複数の空気導入通路の配置や形状の均等化が容易になるので、バーナの構造を簡単化しながら、燃焼安定性の向上が可能になる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the gas turbine combustor according to the third aspect, the number of the air introduction passages constituting the second row of the central burners is an integral multiple of the number of the outer peripheral burners. is there.
According to this, since the number of the air introduction passages is an integral multiple of the number of the outer peripheral burners, the air introduction passages for ejecting the air-fuel mixture flowing toward the outer peripheral burners can be equally assigned to each outer peripheral burner. In addition, since the arrangement and shape of the plurality of air introduction passages for this purpose can be easily made, the combustion stability can be improved while simplifying the structure of the burner.

請求項5記載の発明は、請求項3または4記載のガスタービン燃焼器において、前記第1列および前記第2列のうちで、前記軸線方向で上流側の列を構成する前記空気導入通路は6個であり、下流側の列を構成する前記空気導入通路は12個であり、前記外周バーナは、4個または6個であるものである。
これによれば、下流側列には、上流側列よりも多くの空気導入通路があるので、下流に向かって流れる混合気をより確実に指向させることができる。また、下流側列の空気導入通路の個数が、外周バーナの個数の整数倍になるので、請求項4記載の発明と同様の効果が奏される。
According to a fifth aspect of the present invention, in the gas turbine combustor according to the third or fourth aspect, of the first row and the second row, the air introduction passage constituting the upstream row in the axial direction is The number of the air introduction passages constituting the downstream row is 12, and the number of the outer peripheral burners is 4 or 6.
According to this, since there are more air introduction passages in the downstream row than in the upstream row, the air-fuel mixture flowing toward the downstream can be more reliably directed. Further, since the number of the air introduction passages in the downstream row is an integral multiple of the number of the outer peripheral burners, the same effect as that of the invention of claim 4 can be obtained.

本発明によれば、ガスタービン燃焼器において、空気導入通路内および混合室内で燃料と空気との混合が促進されることにより、予混合燃焼によるNOxの低減が可能になり、しかも点火特性や火炎伝播特性の向上が可能になる。   According to the present invention, in the gas turbine combustor, the mixing of fuel and air is promoted in the air introduction passage and in the mixing chamber, so that NOx can be reduced by premixed combustion, and the ignition characteristics and flame can be reduced. Propagation characteristics can be improved.

本発明の実施例1に係るガスタービン燃焼器を備えるガスタービンが使用されたガスタービンプラントの要部概略断面図である。It is a principal part schematic sectional drawing of the gas turbine plant in which the gas turbine provided with the gas turbine combustor which concerns on Example 1 of this invention was used. 図1のガスタービン燃焼器が備える燃焼器および火炎伝播管を説明する概略図である。It is the schematic explaining the combustor and flame propagation pipe with which the gas turbine combustor of FIG. 1 is provided. 図1の要部拡大図であり、バーナの空気導入孔は簡略に示されている。It is a principal part enlarged view of FIG. 1, and the air introduction hole of a burner is shown simply. 図3のIV−IV線での断面図である。It is sectional drawing in the IV-IV line of FIG. 図3のV−V線での断面図である。It is sectional drawing in the VV line | wire of FIG. 実施例1の変形実施例を示し、図3の要部に相当する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a modified example of Example 1 and corresponding to the main part of FIG. 3. 本発明の実施例2を示し、図3に相当する図である。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention and corresponds to FIG. 3. 実施例2において、図4に相当する図である。In Example 2, it is a figure equivalent to FIG. 実施例2において、ガスタービンの負荷とバーナの燃料流量との関係を示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows the relationship between the load of a gas turbine, and the fuel flow volume of a burner. 本発明の実施例3を示し、図3に相当する図である。FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention and corresponds to FIG. 3. 実施例3において、図4に相当する図である。In Example 3, it is a figure equivalent to FIG. 実施例3において、図9に相当するグラフである。In Example 3, it is a graph equivalent to FIG. 本発明の実施例4を示し、図3に相当する図である。FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention and corresponds to FIG. 3. 実施例4において、図4に相当する図である。In Example 4, it is a figure equivalent to FIG.

以下,本発明の実施例に係るガスタービン燃焼器について、図1〜図14を参照して説明する。   Hereinafter, a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

(実施例1)
本発明の実施例1に係るガスタービン燃焼器4について,図1〜図5を参照しつつ説明する。
図1を参照すると、ガスタービン1を備えるガスタービンプラントは、該ガスタービン1により駆動される駆動対象としての発電機2を備える発電用ガスタービンプラントである。
Example 1
A gas turbine combustor 4 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
Referring to FIG. 1, a gas turbine plant including a gas turbine 1 is a power generation gas turbine plant including a generator 2 as a driving target driven by the gas turbine 1.

ガスタービン1は、空気を圧縮する圧縮機3と、圧縮機3で得られた圧縮空気の一部である燃焼用空気により燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器4と、ガスタービン燃焼器4で生成した高温高圧の燃焼ガスにより駆動されて回転するタービン5と、該燃焼ガスをガスタービン燃焼器4からタービン5に導くトランジションピース6と、ガスタービン燃焼器4に気体燃料(例えば、液化天然ガス)である燃料を供給する燃料供給系統7と、圧縮機3から吐出された圧縮空気が流れる車室9を形成すると共にガスタービン燃焼器4を支持するケーシング8とを備える。
圧縮機3および発電機2は、タービン5に連結されて、該タービン5により回転駆動される。車室9にはトランジションピース6が収容される。
The gas turbine 1 includes a compressor 3 that compresses air, a gas turbine combustor 4 that generates combustion gas by burning fuel with combustion air that is part of the compressed air obtained by the compressor 3, and a gas A turbine 5 driven and rotated by a high-temperature and high-pressure combustion gas generated in the turbine combustor 4, a transition piece 6 that guides the combustion gas from the gas turbine combustor 4 to the turbine 5, and gaseous fuel ( For example, a fuel supply system 7 that supplies fuel that is liquefied natural gas) and a casing 8 that forms a casing 9 through which compressed air discharged from the compressor 3 flows and supports the gas turbine combustor 4 are provided.
The compressor 3 and the generator 2 are connected to a turbine 5 and are rotationally driven by the turbine 5. A transition piece 6 is accommodated in the passenger compartment 9.

図2を併せて参照すると、ガスタービン燃焼器4は、タービン5および圧縮機3の回転中心線C1を中心とする周方向に等しい間隔をおいて配置された複数個の、ここでは10個の缶型の燃焼器10と、燃料と燃焼用空気とが混合して生成された混合気に点火する点火栓13と、燃焼器10同士を連結する連結パイプ14と、連結パイプ14の内部に収容されると共に燃焼器10同士の間で混合気の燃焼による火炎を伝播させる火炎伝播管15とを備える。   Referring also to FIG. 2, the gas turbine combustor 4 includes a plurality of, in this case, 10 pieces, which are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the rotation center line C <b> 1 of the turbine 5 and the compressor 3. The can-type combustor 10, a spark plug 13 that ignites an air-fuel mixture generated by mixing fuel and combustion air, a connection pipe 14 that connects the combustors 10, and a connection pipe 14. And a flame propagation tube 15 for propagating a flame caused by the combustion of the air-fuel mixture between the combustors 10.

ガスタービン燃焼器4を構成する全ての燃焼器10のうち、一部の燃焼器10は、点火栓13が設けられた1または複数個の、ここでは2個の特定燃焼器としての第1燃焼器11であり、残りの燃焼器10は、点火栓13が設けられていない第2燃焼器12である。第1燃焼器11および第2燃焼器12は、第1燃焼器11における点火栓13に関連する構造を除いて、基本的に同じ構造を有する。なお、以下の説明では、第1,第2燃焼器11,12に関して、両者を区別しない場合、単に燃焼器10と記載する。   Among all the combustors 10 constituting the gas turbine combustor 4, some of the combustors 10 are the first combustion as one or a plurality of (here, two specific combustors) provided with the spark plugs 13. The remaining combustor 10 is a second combustor 12 that is not provided with a spark plug 13. The first combustor 11 and the second combustor 12 have basically the same structure except for the structure related to the spark plug 13 in the first combustor 11. In the following description, when the first and second combustors 11 and 12 are not distinguished from each other, they are simply referred to as the combustor 10.

図1,図3を参照すると、燃料と燃焼用空気との混合気が燃焼して生成した燃焼ガスをガスタービン1に供給する各燃焼器10は、燃焼室20を形成する円筒状の内筒21と、内筒21を囲んで配置されると共に内筒21との間に圧縮機3からの燃焼用空気が流れる環状形状の空気通路23を形成する円筒状の外筒22と、上流端壁を構成するエンドカバー24と、燃焼器軸線C2上に配置されると共に燃焼用空気および燃料を燃焼室20に供給するバーナ30と、バーナ30の出口に配置されて燃焼火炎の保炎を補助する保炎部材としての保炎プレート25とを備える。
そして、圧縮機3で圧縮された空気は、圧縮機3から車室9内に流入し、その一部が燃焼用空気として燃焼器10に供給される。
Referring to FIGS. 1 and 3, each combustor 10 that supplies combustion gas generated by combustion of a mixture of fuel and combustion air to the gas turbine 1 is a cylindrical inner cylinder that forms a combustion chamber 20. 21, a cylindrical outer cylinder 22 that is disposed surrounding the inner cylinder 21 and forms an annular air passage 23 between which the combustion air from the compressor 3 flows, and an upstream end wall , An end cover 24 that is disposed on the combustor axis C <b> 2, and a burner 30 that supplies combustion air and fuel to the combustion chamber 20, and an outlet of the burner 30 that assists in holding the combustion flame. And a flame holding plate 25 as a flame holding member.
And the air compressed with the compressor 3 flows in into the compartment 9 from the compressor 3, The one part is supplied to the combustor 10 as combustion air.

なお、燃焼器軸線C2(図2も参照)は、内筒21または燃焼室20の中心軸線であり、軸線方向は燃焼器軸線C2に平行な方向であり、特に断らない限り、径方向および周方向は、それぞれ、燃焼器軸線C2を中心とした径方向および周方向であるとする。
また、上流および下流は、それぞれ、バーナ30での燃焼用空気またはバーナ30および燃焼室20での燃焼ガスの、軸線方向における流れに関してのものであるとする。
The combustor axis C2 (see also FIG. 2) is the central axis of the inner cylinder 21 or the combustion chamber 20, and the axial direction is a direction parallel to the combustor axis C2, and unless otherwise specified, the radial direction and the circumferential direction. The directions are assumed to be a radial direction and a circumferential direction around the combustor axis C2, respectively.
Further, the upstream and the downstream are respectively related to the flow in the axial direction of the combustion air in the burner 30 or the combustion gas in the burner 30 and the combustion chamber 20.

燃焼器軸線C2上に中心がほぼ位置するように配置されるバーナ30は、軸線方向で燃焼室20に向かって開放する混合室31を形成する混合室壁32と、燃料を供給する燃料ノズル38とを有する。混合室壁32は、軸線方向で燃焼室20よりも上流側に配置されると共に、燃焼器軸線C2を中心軸線として軸線方向で燃焼室20に向かって径方向に拡開した中空円錐形状であり、その内部に、円錐面形状の混合室壁面33により、下流に向かって頂角αで拡開した円錐形状の混合室31を形成する。したがって、混合室壁面33は頂角αの円錐面形状である。   The burner 30 disposed so that its center is substantially located on the combustor axis C2 includes a mixing chamber wall 32 that forms a mixing chamber 31 that opens toward the combustion chamber 20 in the axial direction, and a fuel nozzle 38 that supplies fuel. And have. The mixing chamber wall 32 is disposed on the upstream side of the combustion chamber 20 in the axial direction, and has a hollow conical shape that expands in the radial direction toward the combustion chamber 20 in the axial direction with the combustor axis C2 as the central axis. In addition, a conical mixing chamber 31 that is widened toward the downstream side at the apex angle α is formed by the conical surface of the mixing chamber wall surface 33. Therefore, the mixing chamber wall surface 33 has a conical surface shape with an apex angle α.

混合室壁32には、混合室31の内部に燃焼用空気を導入する複数の空気導入通路をそれぞれ形成する複数の空気導入孔35,36,37が設けられる。直線状の円孔である空気導入孔35,36,37は、混合室壁面33に対しそれぞれ異なる角度β1,β2,β3を形成している。各角度β1,β2,β3は、空気導入孔35,36,37の中心線と円錐面形状の混合室壁面33の母線(混合室壁面33と、燃焼器軸線C2を含む平面との交線である。)とがなす角度である。   The mixing chamber wall 32 is provided with a plurality of air introduction holes 35, 36, and 37 that respectively form a plurality of air introduction passages for introducing combustion air into the mixing chamber 31. Air introduction holes 35, 36, and 37 that are linear circular holes form different angles β 1, β 2, and β 3 with respect to the mixing chamber wall surface 33, respectively. The angles β1, β2, and β3 are intersections of the center line of the air introduction holes 35, 36, and 37 and the generatrix of the conical mixing chamber wall surface 33 (mixing chamber wall surface 33 and the plane including the combustor axis C2). Is the angle between

燃料供給系統7は、燃料供給装置41と燃料分配器42と燃料供給配管43とを備える。燃料ノズル38には,燃料供給装置41からの燃料を、各燃焼器10に分配する燃料分配器42を介して導くための燃料供給配管43が接続される。そして、燃料供給配管43からの燃料が燃料マニホルド部38aを有する燃料ノズル38に供給され、燃料ノズル38から噴出した燃料が、全ての空気導入孔35,36,37のそれぞれの内部に供給されるように配置されている。したがって、各空気導入孔35,36,37は、燃焼用空気を、燃料ノズル38から供給された燃料と共に、該燃料との混合気を生成しながら混合室31に導入する。   The fuel supply system 7 includes a fuel supply device 41, a fuel distributor 42, and a fuel supply pipe 43. The fuel nozzle 38 is connected to a fuel supply pipe 43 for guiding the fuel from the fuel supply device 41 via the fuel distributor 42 that distributes the fuel to each combustor 10. Then, the fuel from the fuel supply pipe 43 is supplied to the fuel nozzle 38 having the fuel manifold portion 38a, and the fuel ejected from the fuel nozzle 38 is supplied into each of all the air introduction holes 35, 36, and 37. Are arranged as follows. Accordingly, each air introduction hole 35, 36, 37 introduces combustion air into the mixing chamber 31 while generating an air-fuel mixture with the fuel supplied from the fuel nozzle 38.

2つの燃焼器11のそれぞれにおいて、点火栓13は、その点火部13aが燃焼室20内に位置するように外筒22に取り付けられる。
また、周方向で互いに隣接する燃焼器10同士は,その外筒22同士を連結する連結パイプ14により連結される。そして、これら燃焼器10の燃焼室20同士または内筒21同士は、火炎伝播管15により連通している。火炎伝播管15の両端開口は、燃焼室20に開放している出入口15aを構成する。ここで、各出入口15aは、隣接する燃焼器10への火炎の入口、および該隣接する燃焼器10からの火炎の出口になり得ることを意味する。
In each of the two combustors 11, the spark plug 13 is attached to the outer cylinder 22 so that the ignition part 13 a is located in the combustion chamber 20.
Further, the combustors 10 adjacent to each other in the circumferential direction are connected by a connecting pipe 14 that connects the outer cylinders 22 to each other. The combustion chambers 20 or the inner cylinders 21 of the combustor 10 communicate with each other through a flame propagation tube 15. Openings at both ends of the flame propagation tube 15 constitute an entrance / exit 15 a that is open to the combustion chamber 20. Here, it is meant that each inlet / outlet 15 a can be a flame inlet to the adjacent combustor 10 and a flame outlet from the adjacent combustor 10.

そして、点火栓13を備える燃焼器11での該点火栓13により点火された混合気が燃焼して生成された燃焼ガスにより、内筒21の内部である燃焼室20における圧力が上昇して、火炎伝播管15で連通した隣接する燃焼器12の燃焼室20との間に圧力差が生じ、この圧力差によって該隣接燃焼器12へ送り込まれた燃焼ガス27が、該隣接燃焼器12で生成された混合気に点火する。同様に、隣接する燃焼器12の点火が火炎伝播管15により順次行われて、全ての燃焼器10が点火される。   And the pressure in the combustion chamber 20 which is the inside of the inner cylinder 21 rises by the combustion gas produced by combustion of the air-fuel mixture ignited by the ignition plug 13 in the combustor 11 including the ignition plug 13, A pressure difference is generated between the combustion chambers 20 of the adjacent combustors 12 communicated by the flame propagation pipe 15, and the combustion gas 27 sent to the adjacent combustors 12 due to the pressure difference is generated in the adjacent combustors 12. Ignite the air-fuel mixture. Similarly, the adjacent combustors 12 are sequentially ignited by the flame propagation tube 15, and all the combustors 10 are ignited.

図3,図4を参照すると、混合室壁32に形成された空気導入孔35〜37は、軸線方向に複数列に並ぶように、この実施例1では第1〜第3列R1〜R3の3列に並ぶように配置されている。これら列R1〜R3のそれぞれは、軸線方向での形成位置での円周上において、周方向に間隔をおいて環状に配置された1個以上の、ここでは複数個の空気導入孔35〜37により構成される。
なお、図の煩雑さを避けるために、図4では、図3に図示されている構造の一部が省略されている。
Referring to FIGS. 3 and 4, the air introduction holes 35 to 37 formed in the mixing chamber wall 32 are arranged in a plurality of rows in the axial direction in the first embodiment in the first to third rows R1 to R3. They are arranged in three rows. Each of these rows R1 to R3 has one or more, here a plurality of air introduction holes 35 to 37, arranged annularly at intervals in the circumferential direction on the circumference at the formation position in the axial direction. Consists of.
In addition, in order to avoid the complexity of a figure, in FIG. 4, a part of structure shown in FIG. 3 is abbreviate | omitted.

そして、混合室壁32には、図4,図5に部分的に示されるように、各列R1〜R3に属する複数の空気導入孔35〜37が、燃焼器軸線C2を中心に同心状に配置されている。また、各空気導入孔35〜37から噴出した燃焼用空気により混合室31内で旋回流が生成されるように、空気導入孔37は周方向に偏向されて形成され、空気導入孔35,36は軸線方向および周方向に偏向されて形成されている。   In the mixing chamber wall 32, as partially shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of air introduction holes 35 to 37 belonging to the respective rows R1 to R3 are concentrically centered on the combustor axis C2. Has been placed. Further, the air introduction hole 37 is formed by being deflected in the circumferential direction so that a swirling flow is generated in the mixing chamber 31 by the combustion air ejected from the air introduction holes 35 to 37, and the air introduction holes 35 and 36 are formed. Is formed by being deflected in the axial direction and the circumferential direction.

また、軸線方向での第1列R1および第2列R2の位置に関し、第1,第2列R1,R2のうちで、第1列R1は上流側に位置する上流側列であり、第2列R2は、下流側に位置する下流側列である。また、第2列R2は、第1列R1よりも径方向外方に位置し、第1列R1よりも大径の円周上に配置される。   Further, regarding the positions of the first row R1 and the second row R2 in the axial direction, the first row R1 is the upstream row located on the upstream side of the first and second rows R1, R2, and the second row Row R2 is a downstream row located on the downstream side. Further, the second row R2 is located on the outer side in the radial direction than the first row R1, and is disposed on a circumference having a larger diameter than the first row R1.

図4を参照すると、各燃焼器10において、空気導入孔35〜37のうちの1個以上の、この実施例では複数個の特定空気導入通路としての特定空気導入孔35a,35bから混合室31内に噴出した燃焼用空気が、該特定空気導入孔35a,35bを燃焼用空気と共に流れる燃料と共に、内筒21に設置した点火栓13の点火部13aおよび火炎伝播管15の出入口15aの設置位置に指向するように、該特定空気導入孔35a,35bが軸線方向および周方向に偏向して形成されている。   Referring to FIG. 4, in each combustor 10, one or more of the air introduction holes 35 to 37, in this embodiment, a plurality of specific air introduction holes 35 a and 35 b serving as specific air introduction passages to the mixing chamber 31. The combustion air spouted into the inside of the specific air introduction holes 35a and 35b together with the fuel flowing together with the combustion air together with the ignition portion 13a of the ignition plug 13 and the inlet / outlet port 15a of the flame propagation tube 15 installed in the inner cylinder 21 The specific air introduction holes 35a and 35b are formed so as to be deflected in the axial direction and the circumferential direction.

具体的には、燃焼器11では、第1特定空気導入孔35aから噴出した燃焼用空気および燃料の混合気m1が,点火部13aに指向して流れ、2個の第2特定空気導入孔35bから噴出した燃焼用空気および燃料の混合気m2が、2つの火炎伝播管15の出入口15aに指向して流れる。
また、燃焼器12(図1参照)では、第2特定空気導入孔35bから噴出した燃焼用空気および燃料の混合気が、2個の火炎伝播管15の出入口15aに指向して流れる。
Specifically, in the combustor 11, the combustion air and fuel mixture m1 ejected from the first specific air introduction hole 35a flows toward the ignition unit 13a, and the two second specific air introduction holes 35b. Combustion air and fuel mixture m2 ejected from the air flow toward the inlet / outlet port 15a of the two flame propagation tubes 15.
Further, in the combustor 12 (see FIG. 1), the mixture of combustion air and fuel ejected from the second specific air introduction hole 35b flows toward the inlet / outlet port 15a of the two flame propagation tubes 15.

図5を参照すると、空気導入孔37はバーナ30のバーナ中心線でもある燃焼器軸線C2からオフセット距離sだけオフセットされた位置に形成されているため、空気導入孔37から流入した混合気は混合室31内で旋回流を生成する。空気導入孔35,36についても、空気導入孔37と同様に、前記バーナ中心線からオフセット距離sだけオフセットされた位置に形成されているため,混合室31内で旋回流を生成することが可能となる。そして、この旋回流によってバーナ30の下流部に安定した循環流が生成され、燃焼安定性を確保することが可能となる。
本実施例では、第1列R1に属する空気導入孔35のうちの特定空気導入孔35a,35bから噴出した混合気m1,m2が点火栓13や火炎伝播管15に指向して流れるように空気導入孔35を形成すべく、混合室31を形成する混合室壁32の頂角αと、空気導入孔35の形成角度β2と、前記バーナ中心線(または、燃焼器軸線C2)からのオフセット距離sによって混合気の流れ方向が決定される。
Referring to FIG. 5, since the air introduction hole 37 is formed at a position offset from the combustor axis C <b> 2, which is also the burner center line of the burner 30, by the offset distance s, the air-fuel mixture flowing from the air introduction hole 37 is mixed. A swirling flow is generated in the chamber 31. Similarly to the air introduction hole 37, the air introduction holes 35 and 36 are formed at positions offset from the burner center line by an offset distance s, so that a swirl flow can be generated in the mixing chamber 31. It becomes. Then, a stable circulating flow is generated in the downstream portion of the burner 30 by the swirling flow, and combustion stability can be ensured.
In the present embodiment, the air-fuel mixture m1, m2 ejected from the specific air introduction holes 35a, 35b of the air introduction holes 35 belonging to the first row R1 flows in a direction toward the spark plug 13 or the flame propagation pipe 15. In order to form the introduction hole 35, the apex angle α of the mixing chamber wall 32 forming the mixing chamber 31, the formation angle β2 of the air introduction hole 35, and the offset distance from the burner center line (or combustor axis C2). The flow direction of the air-fuel mixture is determined by s.

また、本実施例では、空気導入孔35〜37を形成する混合室31の内径d(図5参照)に対する前記バーナ中心線からオフセット距離sの比s/dをそれぞれ任意に設定することによって,空気導入孔35から噴出した燃料と燃焼用空気の混合気m1,m2(図4参照)を、点火栓13や火炎伝播管15の設置位置に偏向させると共に、空気導入孔35〜37の比s/dを制御することでバーナ30の下流部に燃焼安定性に必要な循環流を生成することが可能となるため、点火特性や火炎伝播特性に優れ、安定に燃焼するガスタービン燃焼器4を提供することが可能となる。   In this embodiment, the ratio s / d of the offset distance s from the burner center line with respect to the inner diameter d (see FIG. 5) of the mixing chamber 31 that forms the air introduction holes 35 to 37 is arbitrarily set. The mixture m1 and m2 (see FIG. 4) of fuel and combustion air ejected from the air introduction hole 35 is deflected to the installation position of the spark plug 13 and the flame propagation pipe 15, and the ratio s of the air introduction holes 35 to 37 is determined. By controlling / d, it becomes possible to generate a circulating flow necessary for combustion stability in the downstream portion of the burner 30, so that the gas turbine combustor 4 that excels in ignition characteristics and flame propagation characteristics and stably burns is provided. It becomes possible to provide.

図3,図4を参照すると、このように構成されたガスタービン燃焼器4において、ガスタービン1の始動時に、ガスタービン燃焼器4の点火時には、燃料供給装置41(図1も参照)からの燃料が燃料ノズル38に供給される。燃料は燃料ノズル38から各空気導入孔35〜37に向かって噴出し、空気導入孔35〜37の内部や混合室31において燃焼用空気と混合し混合気を生成する。そして、空気導入孔35〜37から噴出した混合気が点火栓13のスパークによって点火され、予混合燃焼が行われる。   3 and 4, in the gas turbine combustor 4 configured as described above, when the gas turbine 1 is started and when the gas turbine combustor 4 is ignited, the fuel supply device 41 (see also FIG. 1) is used. Fuel is supplied to the fuel nozzle 38. The fuel is ejected from the fuel nozzle 38 toward the air introduction holes 35 to 37 and is mixed with combustion air in the air introduction holes 35 to 37 and in the mixing chamber 31 to generate an air-fuel mixture. Then, the air-fuel mixture ejected from the air introduction holes 35 to 37 is ignited by the spark of the spark plug 13 and premixed combustion is performed.

その際、第1〜第3列R1〜R3のうちの第1列R1、すなわち上流側から2番目(図3で、左から2番目)を構成する空気導入孔35の特定空気導入孔35a,35bから、混合気m1,m2が点火栓13の点火部13aおよび火炎伝播管15の出入口15aに指向し噴出するように特定空気導入孔35a,35bを形成してある。
このため、燃焼器11においては、点火栓13の点火部13aおよびその近傍には、燃料濃度の濃い(すなわち、燃空比が大きい)混合気が存在するため、点火しやすくなり点火特性が向上する。
At that time, the first row R1 of the first to third rows R1 to R3, that is, the specific air introduction holes 35a of the air introduction holes 35 constituting the second from the upstream side (second from the left in FIG. 3), The specific air introduction holes 35a and 35b are formed so that the air-fuel mixture m1 and m2 are jetted toward the ignition portion 13a of the spark plug 13 and the inlet / outlet port 15a of the flame propagation pipe 15 from 35b.
For this reason, in the combustor 11, since there is an air-fuel mixture having a high fuel concentration (that is, a large fuel-air ratio) in the vicinity of the ignition portion 13 a of the spark plug 13, ignition is facilitated and ignition characteristics are improved. To do.

また、燃焼器11が点火すると燃焼室20の圧力が上昇するため、燃焼ガス27は隣接する未点火の燃焼器11に火炎伝播管15を介して噴出することになるが,本実施例では特定空気導入孔35a,35bから、混合気m2が火炎伝播管15の出入口15aに指向して噴出しているので、燃焼器11での出入口15a(この場合、出口として機能する。)およびその近傍には、燃料濃度の濃い混合気が存在するため、温度の高い燃焼ガスを生成することができる。このため、この高温の燃焼ガス(火炎)が火炎伝播管15を通って隣接する燃焼器12の燃焼室20に噴出する。
一方、燃焼器11からの火炎が伝播する隣接する燃焼器12では、特定空気導入孔35bからの燃料濃度の濃い混合気が,火炎伝播管15の出入口15a(この場合、入口として機能する。)に指向して噴出しているため、燃焼器11から火炎伝播管15を通って流入した燃焼ガスによって火炎伝播がしやすくなって燃焼の開始が容易になり、火炎伝播特性が向上する。
Further, when the combustor 11 is ignited, the pressure of the combustion chamber 20 is increased, so that the combustion gas 27 is ejected to the adjacent unignited combustor 11 through the flame propagation tube 15. Since the air-fuel mixture m2 is ejected from the air introduction holes 35a and 35b toward the inlet / outlet 15a of the flame propagation pipe 15, the inlet / outlet 15a (in this case, functions as an outlet) in the combustor 11 and the vicinity thereof. Can produce a combustion gas having a high temperature because an air-fuel mixture with a high fuel concentration exists. For this reason, this high-temperature combustion gas (flame) is ejected through the flame propagation pipe 15 into the combustion chamber 20 of the adjacent combustor 12.
On the other hand, in the adjacent combustor 12 through which the flame from the combustor 11 propagates, the air-fuel mixture having a high fuel concentration from the specific air introduction hole 35b functions as an inlet / outlet 15a of the flame propagation pipe 15 (in this case, functions as an inlet). Therefore, the combustion gas that has flowed in from the combustor 11 through the flame propagation tube 15 facilitates flame propagation and facilitates the start of combustion, thereby improving the flame propagation characteristics.

本実施例1では、混合室壁32が頂角αで形成されると共に円錐形状の混合室31を形成し、かつ燃料ノズル38から噴出した燃料と空気導入孔35〜37から噴出した燃焼用空気および燃料が混合室31内で混合するため、均一化が向上した混合気での予混合燃焼により、NOx排出量が一層低減される効果や、混合室31内での混合気の旋回流が混合室壁32によって拘束されることで、旋回強度が増加して燃焼安定性が向上する効果が期待できる。
さらに,混合室壁32が中空円錐形状であることにより、混合室壁32における空気導入孔35〜37の形成領域が、混合室壁32が例えば環状形状の平板である場合に比べて増加するので、空気導入孔35〜37の個数や空気導入孔35〜37の径などの空気導入孔仕様を決めるときの自由度が増加する利点があり、また空気導入孔35〜37の形成が容易になる。
In the first embodiment, the mixing chamber wall 32 is formed with the apex angle α, the conical mixing chamber 31 is formed, and the fuel jetted from the fuel nozzle 38 and the combustion air jetted from the air introduction holes 35 to 37 are formed. Since the fuel and fuel are mixed in the mixing chamber 31, the effect of further reducing NOx emissions due to the premixed combustion in the air-fuel mixture with improved homogenization and the swirling flow of the air-fuel mixture in the mixing chamber 31 are mixed. By being restrained by the chamber wall 32, it is possible to expect an effect of increasing the swirl strength and improving the combustion stability.
Furthermore, since the mixing chamber wall 32 has a hollow conical shape, the formation region of the air introduction holes 35 to 37 in the mixing chamber wall 32 is increased as compared with the case where the mixing chamber wall 32 is an annular flat plate, for example. There is an advantage that the degree of freedom in determining the air introduction hole specifications such as the number of the air introduction holes 35 to 37 and the diameter of the air introduction holes 35 to 37 is increased, and the formation of the air introduction holes 35 to 37 is facilitated. .

内筒21における点火栓13または火炎伝播管15の軸線方向位置は、内筒21の内径をD、内筒21の上流端からの軸線方向での点火部13aまたは出入口15aまでの距離をLとしたとき、比L/Dは0.3<L/D<0.7範囲となる場合が、設計上多い。このため、特定空気導入孔35a,35bから噴出した混合気が、内筒21において0.3<L/D<0.7となる位置を指向するように特定空気導入孔35a,35bを形成するのが望ましい。
また、点火栓13は,内筒21に挿入する径方向位置を調整することで,点火特性を改善できるため,点火栓13と火炎伝播管15の軸方向位置が著しく異なる場合は,火炎伝播管15の出入口15aの形成位置に指向して混合気m2が噴出するよう特定空気導入孔35bを形成するのが望ましい。
The axial direction position of the spark plug 13 or the flame propagation tube 15 in the inner cylinder 21 is set such that the inner diameter of the inner cylinder 21 is D, and the distance from the upstream end of the inner cylinder 21 to the ignition part 13a or the entrance / exit 15a is L. In this case, the ratio L / D is often in the range of 0.3 <L / D <0.7. Therefore, the specific air introduction holes 35a and 35b are formed so that the air-fuel mixture ejected from the specific air introduction holes 35a and 35b is directed to a position where 0.3 <L / D <0.7 in the inner cylinder 21. Is desirable.
Further, since the ignition plug 13 can improve the ignition characteristics by adjusting the radial position inserted into the inner cylinder 21, if the axial position of the ignition plug 13 and the flame propagation pipe 15 are significantly different, the flame propagation pipe It is desirable to form the specific air introduction hole 35b so that the air-fuel mixture m2 is ejected toward the position where the 15 entrances 15a are formed.

なお、空気導入孔35〜37が軸線方向に複数列に並ぶように形成された場合、実施例1の変形実施例として、1つの列である第1列R1に属する空気導入孔35からの混合気m1を点火栓13の点火部13aに指向するように該空気導入孔35が偏向して形成され、第1列R1とは別の列である第2列R2の空気導入孔36からの混合気m2が火炎伝播管15の出入口15aに指向して噴出するように該空気導入孔36が偏向して形成され、さらに残りの列である第3列R3(1以上の列であってもよい。)があるときは、該第3列R3の空気導入孔37からの混合気が混合室31内に旋回流を生成することで燃焼安定性に寄与するように該空気導入孔37が形成されてもよい。
これにより、実施例1と同様に、点火特性や火炎伝播特性が向上して、ガスタービン1の始動性が向上すると共に燃焼安定性に優れたバーナ30を提供することが可能となる。
また、点火部13aおよび出入口15aに指向させる混合気m1,m2を噴出する特定空気導入孔35a、35bが、第1,第2列R1,R2にそれぞれ振り分けられて設けられるので、混合室壁32における空気導入通路35,36の配置や形状の自由度が大きくなって、点火特性および火炎伝播特性向上の観点で好適な空気導入孔35,36の設計が容易になる。
When the air introduction holes 35 to 37 are formed so as to be arranged in a plurality of rows in the axial direction, as a modified example of the first embodiment, mixing from the air introduction holes 35 belonging to the first row R1 which is one row is performed. The air introduction hole 35 is formed to be deflected so that the air m1 is directed to the ignition part 13a of the spark plug 13, and is mixed from the air introduction hole 36 in the second row R2, which is a row different from the first row R1. The air introduction hole 36 is formed to be deflected so that the gas m2 is ejected toward the inlet / outlet port 15a of the flame propagation tube 15, and the third row R3 (which may be one or more rows) is the remaining row. .), The air-introducing holes 37 are formed so that the air-fuel mixture from the air-introducing holes 37 in the third row R3 generates a swirling flow in the mixing chamber 31 and contributes to combustion stability. May be.
As a result, like the first embodiment, the ignition characteristics and flame propagation characteristics are improved, and it is possible to provide the burner 30 with improved startability of the gas turbine 1 and excellent combustion stability.
Further, since the specific air introduction holes 35a and 35b for ejecting the air-fuel mixture m1 and m2 directed to the ignition part 13a and the inlet / outlet port 15a are provided respectively in the first and second rows R1 and R2, the mixing chamber wall 32 is provided. The degree of freedom in the arrangement and shape of the air introduction passages 35 and 36 in the air increases, making it easy to design the air introduction holes 35 and 36 suitable from the viewpoint of improving the ignition characteristics and flame propagation characteristics.

また,実施例1に係るガスタービン燃焼器4では,ガスタービン1の燃料として気体燃料に加え,液体燃料(例えば、A重油や軽油)が使用される場合がある。実施例1のこの別の変形実施例を、図3,図4を参照しながら、主に図6を参照して説明する。
燃焼器10は、前述した第1燃料としての気体燃料を供給する第1燃料ノズルとしての燃料ノズル38を備えるバーナ30の混合室31の上流側に配置されて第2燃料としての液体燃料を噴射する第2燃料ノズルとしての液体燃料ノズル39を備える。液体燃料ノズル39には、燃料供給系統7が備える燃料供給装置44から液体燃料が供給される。
In the gas turbine combustor 4 according to the first embodiment, liquid fuel (for example, A heavy oil or light oil) may be used as the fuel for the gas turbine 1 in addition to the gaseous fuel. This another modified example of the first embodiment will be described mainly with reference to FIG. 6 with reference to FIGS.
The combustor 10 is disposed on the upstream side of the mixing chamber 31 of the burner 30 including the fuel nozzle 38 as the first fuel nozzle for supplying the gaseous fuel as the first fuel, and injects the liquid fuel as the second fuel. The liquid fuel nozzle 39 is provided as a second fuel nozzle. Liquid fuel is supplied to the liquid fuel nozzle 39 from a fuel supply device 44 provided in the fuel supply system 7.

液体燃料ノズル39は液体燃料を噴霧し、混合室31内の高温の燃焼用空気5と混合し蒸発させて燃焼させるもので、液体燃料を小さな液滴に微粒化する役目を担う。液体燃料を微粒化するには、空気のせん断力を利用して微粒化する空気噴霧式燃料ノズルと、液体燃料の供給圧力を利用して微粒化する圧力噴霧式燃料ノズルがあるが、本実施例にはいずれの方式、または上記した以外の噴霧方式による液体燃料ノズルを適用しても本発明の効果を適用できる。   The liquid fuel nozzle 39 sprays the liquid fuel, mixes it with the high-temperature combustion air 5 in the mixing chamber 31 and evaporates it to burn, and plays a role of atomizing the liquid fuel into small droplets. To atomize liquid fuel, there are an air spray type fuel nozzle that atomizes using the shear force of air and a pressure spray type fuel nozzle that atomizes using the supply pressure of liquid fuel. For example, the effect of the present invention can be applied even if a liquid fuel nozzle by any method or a spray method other than those described above is applied.

本実施例では液体燃料ノズル39が、バーナ30の燃焼器軸線C2上で、且つ混合室31の上流側に設置されているため、液体燃料ノズル39から円錐状に噴霧した液滴は、バーナ30の空気導入孔35〜37から噴出する燃焼用空気と混合室31内で混合する。
実施例1と同様に、空気導入孔35からの燃焼用空気は、内筒21に設置した点火栓13の点火部13aと火炎伝播管15の出入口15aに指向して噴出するように空気導入孔35が軸線方向および周方向に偏向して形成されているため、点火部13aや出入口15aの設置位置には、空気導入孔35からの混合気と液体燃料ノズル39からの微粒化した液体燃料の混合気が供給されるので、燃料濃度の濃い混合気によって、点火特性や火炎伝播特性を向上することが可能となる。
In this embodiment, since the liquid fuel nozzle 39 is installed on the combustor axis C2 of the burner 30 and on the upstream side of the mixing chamber 31, the droplet sprayed conically from the liquid fuel nozzle 39 is burner 30. In the mixing chamber 31, the air is mixed with the combustion air ejected from the air introduction holes 35 to 37.
As in the first embodiment, the combustion air from the air introduction hole 35 is blown out toward the ignition part 13a of the ignition plug 13 installed in the inner cylinder 21 and the inlet / outlet port 15a of the flame propagation pipe 15. 35 is formed by being deflected in the axial direction and the circumferential direction. Therefore, the air-fuel mixture from the air introduction hole 35 and the atomized liquid fuel from the liquid fuel nozzle 39 are located at the installation positions of the ignition part 13a and the entrance / exit 15a. Since the air-fuel mixture is supplied, the ignition characteristics and flame propagation characteristics can be improved by the air-fuel mixture having a high fuel concentration.

また、バーナ30に配置する液体燃料ノズル39の噴霧角度(液体燃料が噴霧する広がり角度)は、混合室31の頂角αよりも小さく設定されている。液体燃料ノズル39の噴霧角度が頂角αより大きくなると、液体燃料ノズル39から噴霧した液滴が混合室壁32に衝突し、該混合室壁32で液体燃料が炭化するコーキングが発生して、バーナ30の持つ様々な性能を劣化させる恐れがある。このため、液体燃料ノズル39の噴霧角度が頂角αよりも小さいことにより、コーキングの発生を防止することができる。   The spray angle of the liquid fuel nozzle 39 disposed in the burner 30 (the spread angle at which the liquid fuel sprays) is set smaller than the apex angle α of the mixing chamber 31. When the spray angle of the liquid fuel nozzle 39 becomes larger than the apex angle α, droplets sprayed from the liquid fuel nozzle 39 collide with the mixing chamber wall 32, and coking occurs in which the liquid fuel is carbonized in the mixing chamber wall 32, There is a possibility that various performances of the burner 30 may be deteriorated. For this reason, when the spray angle of the liquid fuel nozzle 39 is smaller than the apex angle α, the occurrence of coking can be prevented.

(実施例2)
本発明の実施例2について、図7〜図9を参照しつつ以下に説明する。実施例2は、バーナ30の外周側に複数個のメインバーナ50,60が配置されたもので、その他は、実施例1と基本的に同一の構成を有する。
(Example 2)
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the second embodiment, a plurality of main burners 50, 60 are arranged on the outer peripheral side of the burner 30, and the rest has basically the same configuration as the first embodiment.

なお、この実施例2および後記実施例3,4において、実施例1と同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。また、実施例1の部材等と同一の部材または対応する部材等については、必要に応じて同一の符号が使用されている。そして、実施例2〜4は、実施例1と同様の作用効果を奏する。
さらに、実施例2〜4において、混合室壁、混合室31および燃料ノズルは、それぞれ中央混合壁、中央混合室および中央燃料ノズルであり、混合室壁、混合室および燃料ノズルは、それぞれ外周混合壁、外周混合室および外周燃料ノズルである。また、バーナおよびパイロットバーナは、中央バーナであり、メインバーナは外周バーナである。
さらに、実施例2〜4に関する図では、図の煩雑さを避けるために、例えば一部のメインバーナに指向する後記混合気m3,m4のみが図示されている。
In the second embodiment and later-described third and fourth embodiments, the description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted or simplified, and different points will be mainly described. Moreover, the same code | symbol is used as needed about the member same as the member of Example 1, or a corresponding member. And Example 2-4 has the same effect as Example 1. FIG.
Further, in Examples 2 to 4, the mixing chamber wall, the mixing chamber 31 and the fuel nozzle are the central mixing wall, the central mixing chamber and the central fuel nozzle, respectively, and the mixing chamber wall, the mixing chamber and the fuel nozzle are respectively mixed at the outer periphery. A wall, a peripheral mixing chamber and a peripheral fuel nozzle. Further, the burner and the pilot burner are a central burner, and the main burner is an outer peripheral burner.
Furthermore, in the diagrams relating to the second to fourth embodiments, only the air-fuel mixtures m3 and m4 which are directed to some main burners, for example, are illustrated in order to avoid the complexity of the diagram.

図7,図8を参照すると、実施例2に係るガスタービン燃焼器4が備える燃焼器10のバーナ30,50,60は、パイロットバーナとしてのバーナ30と、メインバーナ50,60とから構成される。
バーナ30に対して外周側に(すなわち、径方向外方に)配置された1個以上の、ここでは複数個としての6個のメインバーナ50,60は、同数である3個ずつの第1メインバーナ50および第2メインバーナ60から構成される。
7 and 8, the burners 30, 50, 60 of the combustor 10 included in the gas turbine combustor 4 according to the second embodiment are composed of a burner 30 as a pilot burner and main burners 50, 60. The
One or more, here six, main burners 50 and 60 arranged on the outer peripheral side (that is, radially outward) with respect to the burner 30 are the same number of three first burners. The main burner 50 and the second main burner 60 are configured.

各メインバーナ50,60は、軸線方向で下流に向かって開放する外周混合室としての混合室51,61を形成する外周混合壁としての混合室壁52,62と、燃料を供給する外周燃料ノズルとしての燃料ノズル59,69とを有する。軸線方向で燃焼室20よりも上流側に配置される混合室壁52,62は、燃焼器軸線C2を中心に軸線方向で燃焼室20に向かって拡開した円錐形状の混合気室壁面53,63を有する上流壁部52a,62aと、該上流壁部52a,62aに連なると共に下流に向かって延びている円筒状の下流壁部52b,62bとから構成され、その内部に混合室51,61を形成する。混合室壁52,62は円柱面状の外周面を有する。   Each of the main burners 50, 60 includes mixing chamber walls 52, 62 as outer mixing walls forming outer mixing chambers 51, 61 as outer mixing chambers that open toward the downstream in the axial direction, and outer peripheral fuel nozzles for supplying fuel. And fuel nozzles 59 and 69. Mixing chamber walls 52 and 62 disposed on the upstream side of the combustion chamber 20 in the axial direction are conical mixture chamber wall surfaces 53 that expand toward the combustion chamber 20 in the axial direction around the combustor axis C2. 63, and upstream downstream wall portions 52a and 62a, and cylindrical downstream wall portions 52b and 62b that extend downstream from the upstream wall portions 52a and 62a. Form. The mixing chamber walls 52 and 62 have a cylindrical outer peripheral surface.

メインバーナ50,60は基本的にはバーナ30と同様な構造であるが、混合室51,61は、該混合室51,61において燃焼用空気と燃料との混合を促進させるため、軸線方向での長さがバーナ30の混合室31に比べて長くなっている。
上流壁部52a,62aには、混合室51,61内に、燃焼用空気、または燃焼用空気を燃料と共に導入する複数の空気導入孔55〜57,65〜67が形成される。空気導入孔55〜57,65〜67は、軸線方向に複数列としての3列に並ぶように配置される。また、第2列R2は、軸線方向で第1列R1よりもバーナ30の出口およびメインバーナ50,60の出口に近い。
The main burners 50 and 60 have basically the same structure as the burner 30, but the mixing chambers 51 and 61 are arranged in the axial direction in order to promote mixing of combustion air and fuel in the mixing chambers 51 and 61. Is longer than the mixing chamber 31 of the burner 30.
A plurality of air introduction holes 55 to 57 and 65 to 67 for introducing combustion air or combustion air together with fuel are formed in the mixing chambers 51 and 61 in the upstream walls 52a and 62a. The air introduction holes 55 to 57 and 65 to 67 are arranged so as to be arranged in three rows as a plurality of rows in the axial direction. Further, the second row R2 is closer to the outlet of the burner 30 and the outlets of the main burners 50 and 60 than the first row R1 in the axial direction.

燃料ノズル59,69は、メインバーナ50,60の上流部に形成した燃料マニホールド部59a,69aと、該燃料マニホールド部59a,69aと空気導入孔55〜57,65〜67とを連通させる燃料噴孔59b,69bとから構成される。
燃料供給系統7が備える燃料供給装置45,46から燃料マニホールド部59a,69aに供給された燃料は、燃料噴孔59b,69bから空気導入孔55〜57,65〜67内に噴出されて供給される。
空気導入孔55〜57,65〜67に供給された燃料は,空気導入孔55〜57,65〜67の内部や混合室51,61の内部で燃焼用空気と混合し、メインバーナ50,60の下流の燃焼室20で予混合火炎を形成し,予混合燃焼を開始する。
The fuel nozzles 59, 69 are fuel manifolds 59 a, 69 a formed in the upstream part of the main burners 50, 60, and fuel jets that connect the fuel manifolds 59 a, 69 a and the air introduction holes 55-57, 65-67. It consists of holes 59b and 69b.
The fuel supplied from the fuel supply devices 45 and 46 included in the fuel supply system 7 to the fuel manifolds 59a and 69a is jetted and supplied from the fuel injection holes 59b and 69b into the air introduction holes 55 to 57 and 65 to 67. The
The fuel supplied to the air introduction holes 55 to 57 and 65 to 67 is mixed with the combustion air inside the air introduction holes 55 to 57 and 65 to 67 and inside the mixing chambers 51 and 61, and the main burners 50 and 60 are mixed. A premixed flame is formed in the combustion chamber 20 on the downstream side, and premixed combustion is started.

このように、メインバーナ50は、メインバーナ60と同様な構造である一方で、メインバーナ60の燃料供給装置46とは異なった燃料供給装置45から燃料が供給される。したがって、バーナ30には燃料供給装置20から、3個のメインバーナ50には燃料供給装置45から、他の3個のメインバーナ60は燃料供給装置46から、燃料が別々に供給される。   As described above, the main burner 50 has the same structure as that of the main burner 60, while fuel is supplied from a fuel supply device 45 different from the fuel supply device 46 of the main burner 60. Therefore, fuel is supplied separately from the fuel supply device 20 to the burner 30, from the fuel supply device 45 to the three main burners 50, and from the fuel supply device 46 to the other three main burners 60.

次に、図9を参照して、実施例2に係るガスタービン燃焼器4を備えるガスタービン1(図1参照)の運転方法を説明する。
ガスタービン1の運転状態の指標としての負荷が、負荷a(無負荷である。)から負荷b未満までの負荷状態では、バーナ30に燃料が供給され、バーナ30単独でガスタービン1が運転される。負荷bから負荷c未満までの負荷状態では、負荷bでバーナ30の燃料流量が低下させられる一方、メインバーナ50に燃料が供給されて、バーナ30とメインバーナ50とでガスタービン1が運転される。負荷cから定格負荷dまでの負荷状態では、負荷cでバーナ30とメインバーナ50の燃料流量が低下させられる一方、メインバーナ60に燃料が供給されて、バーナ30およびメインバーナ50,60の全バーナでガスタービン1が運転される。
Next, with reference to FIG. 9, the operating method of the gas turbine 1 (refer FIG. 1) provided with the gas turbine combustor 4 which concerns on Example 2 is demonstrated.
When the load as an indicator of the operation state of the gas turbine 1 is a load state from the load a (no load) to less than the load b, fuel is supplied to the burner 30 and the gas turbine 1 is operated by the burner 30 alone. The In the load state from the load b to less than the load c, the fuel flow rate of the burner 30 is decreased by the load b, while the fuel is supplied to the main burner 50 and the gas turbine 1 is operated by the burner 30 and the main burner 50. The In the load state from the load c to the rated load d, the fuel flow rate of the burner 30 and the main burner 50 is reduced by the load c, while the fuel is supplied to the main burner 60 and the burner 30 and the main burners 50, 60 are all The gas turbine 1 is operated by the burner.

定格運転状態での負荷である定格負荷dでは,燃焼安定性を確保したうえで、バーナ30の燃料流量とメインバーナ50,60の燃料流量との割合を調整することによって低NOx燃焼をすることが可能となる。
このように、実施例2では、燃焼器10の燃焼器軸線C2上の中央部にバーナ30が配置され、その外周側にメインバーナ50,60が6個配置されて、定格運転状態において、拡散燃焼するバーナ30と予混合燃焼するメインバーナ50,60との燃料流量割合を調整することで、低NOx運転と燃焼安定性を両立することが可能である。
At the rated load d, which is a load in the rated operating state, low NOx combustion is performed by adjusting the ratio of the fuel flow rate of the burner 30 and the fuel flow rate of the main burners 50 and 60 while ensuring combustion stability. Is possible.
As described above, in the second embodiment, the burner 30 is disposed at the center on the combustor axis C2 of the combustor 10, and the six main burners 50 and 60 are disposed on the outer peripheral side thereof. It is possible to achieve both low NOx operation and combustion stability by adjusting the fuel flow rate ratio between the burner 30 that burns and the main burners 50 and 60 that premix and burn.

ところで、図7,図8に示されるように、バーナ30の外周側にメインバーナ50,60が配置され,さらにその外周に点火栓13や火炎伝播管15が配置されている燃焼器では、燃焼器の点火の時にメインバーナ50,60から噴出する燃焼用空気によってバーナ30の点火特性や火炎伝播特性が低下することが考えられる。   By the way, as shown in FIGS. 7 and 8, in a combustor in which main burners 50 and 60 are disposed on the outer peripheral side of the burner 30, and the spark plug 13 and the flame propagation pipe 15 are disposed on the outer periphery, combustion is performed. It is conceivable that the ignition characteristics and flame propagation characteristics of the burner 30 are deteriorated by the combustion air ejected from the main burners 50 and 60 at the time of ignition of the burner.

また,本実施例2の燃焼器10では,図9に示されるようにパイロットバーナであるバーナ30単独運転状態から、負荷bでメインバーナ50に燃料が供給されてメインバーナ50で予混合燃焼が開始され、さらに負荷cでメインバーナ60に燃料が供給されて、全バーナでの運転が開始される。このため、メインバーナ50,60で予混合燃焼を開始したり停止したりするとき、負荷状態によっては燃焼が不安定になる場合があることから、ガスタービン1を安定に運転する範囲は、全てのバーナ30,50,60に燃料が供給される負荷c以上の高い負荷での運転状態であることが望ましい。一方、全てのバーナ30,50,60への燃料供給が開始される運転状態である負荷cを低く設定することにより、運用できるガスタービン1の負荷範囲が拡大するため、運転の自由度が増加する。   Further, in the combustor 10 of the second embodiment, as shown in FIG. 9, the fuel is supplied to the main burner 50 with the load b from the burner 30 independent operation state as the pilot burner, and the preburn combustion is performed in the main burner 50. The fuel is supplied to the main burner 60 with the load c, and the operation with all the burners is started. For this reason, when the premixed combustion is started or stopped by the main burners 50, 60, the combustion may become unstable depending on the load state. It is desirable to be in an operating state at a high load equal to or higher than the load c in which fuel is supplied to the burners 30, 50, 60. On the other hand, since the load range of the gas turbine 1 that can be operated is expanded by setting the load c, which is the operation state in which the fuel supply to all the burners 30, 50, 60 is started, to be low, the degree of freedom of operation increases. To do.

そこで、実施例2では、第2列R2に属する空気導入孔36は、該空気導入孔36からの混合気m3,m4がそれぞれメインバーナ50,60の出口に指向して噴出するように形成されていることにより、メインバーナ50,60の出口には高温の燃焼ガスが供給される。このため,メインバーナ50,60から供給される混合気の燃料濃度が低い条件、すなわちガスタービン1の負荷が低い運転状態においても、メインバーナ50,60で予混合燃焼を開始することができるので、全ての全バーナ30,50,60での燃焼の開始負荷である負荷cを低い負荷に設定することが可能となり、ガスタービン1の運用負荷帯を広げることが可能となる。   Therefore, in the second embodiment, the air introduction holes 36 belonging to the second row R2 are formed such that the air-fuel mixtures m3 and m4 from the air introduction holes 36 are ejected toward the outlets of the main burners 50 and 60, respectively. Therefore, high-temperature combustion gas is supplied to the outlets of the main burners 50 and 60. For this reason, premixed combustion can be started by the main burners 50 and 60 even under conditions where the fuel concentration of the air-fuel mixture supplied from the main burners 50 and 60 is low, that is, in an operating state where the load of the gas turbine 1 is low. Thus, it is possible to set the load c, which is the starting load of combustion in all the burners 30, 50, 60, to a low load, and it is possible to widen the operating load zone of the gas turbine 1.

また、図8に示されるように、実施例1と同様に、燃焼器11において、特定空気導入孔35aからの混合気m1は点火栓13の点火部13aに指向して噴出し,特定空気導入孔35bからの混合気m2は火炎伝播管15の出入口15aに指向して噴出することにより、点火栓13および火炎伝播管15の設置位置に燃料濃度の濃い混合気m1,m2を供給できるため、ガスタービン1の始動時の点火特性および火炎伝播特性が向上する。
さらに、点火栓13および火炎伝播管15は、周方向でメインバーナ50,60のほぼ中間に配置されているため、混合気m1,m2はメインバーナ50,60から噴出する燃焼用空気または混合気の影響を受けにくくなり、この点でも点火特性および火炎伝播特性が向上する。
As shown in FIG. 8, as in the first embodiment, in the combustor 11, the air / fuel mixture m <b> 1 from the specific air introduction hole 35 a is ejected toward the ignition portion 13 a of the spark plug 13 and the specific air is introduced. Since the air-fuel mixture m2 from the hole 35b is ejected toward the inlet / outlet port 15a of the flame propagation tube 15, the fuel-rich air mixture m1 and m2 can be supplied to the installation positions of the spark plug 13 and the flame propagation tube 15, Ignition characteristics and flame propagation characteristics at the start of the gas turbine 1 are improved.
Further, since the spark plug 13 and the flame propagation pipe 15 are arranged in the middle of the main burners 50 and 60 in the circumferential direction, the air-fuel mixture m1 and m2 are combustion air or air-fuel mixture ejected from the main burners 50 and 60. In this respect, the ignition characteristics and flame propagation characteristics are improved.

また、バーナ30の空気導入孔35が6個、空気導入孔36が12個形成され、メインバーナ50,60がバーナ30の外周側に6個配置されていることに示されるように、バーナ30に形成される空気導入孔36の個数を、メインバーナ50,60の個数の整数倍にすることと併せて、第1列R1の空気導入孔35の周方向での位置の設定により、バーナ30で発生する混合気をガスタービン1の始動時の点火特性および火炎伝播特性の向上に効率よく利用することができ、さらに第2列R2の空気導入孔36の周方向での配置の設定により、予混合燃焼するメインバーナ50,60にバーナ30の燃焼ガスの熱エネルギーを効率よく伝えることができるため、ガスタービン1負荷が低いときから全バーナでの運転が可能となるので、この点でも、ガスタービン1を安定して運転することができる負荷範囲を拡大することが可能となる。   Further, as shown in the figure, six air introduction holes 35 and twelve air introduction holes 36 are formed in the burner 30, and six main burners 50 and 60 are arranged on the outer peripheral side of the burner 30. The number of air introduction holes 36 formed in the first burner 30 is set to an integral multiple of the number of main burners 50 and 60, and the position of the air introduction holes 35 in the first row R1 in the circumferential direction is set to set the burner 30. Can be efficiently used for improving the ignition characteristics and flame propagation characteristics at the start of the gas turbine 1, and further, by setting the arrangement of the air introduction holes 36 in the second row R2 in the circumferential direction, Since the heat energy of the combustion gas of the burner 30 can be efficiently transmitted to the main burners 50 and 60 that perform premix combustion, the operation of all the burners can be performed from when the load of the gas turbine 1 is low. But, it is possible to enlarge the load range that can be operating a gas turbine 1 stably.

また、点火部13aおよび出入口15aに指向させる混合気m1,m2を噴出する特定空気導入孔35a、35bと、メインバーナ50,60の出口に指向させる混合気m3,m4を噴出する空気導入孔36とが、第1,第2列R1,R2にそれぞれ振り分けられて設けられるので、混合室壁32における空気導入孔35,36の配置や形状の自由度が大きくなって、点火特性および火炎伝播特性向上の観点で好適な空気導入孔35,36の設計が容易になる。   Further, specific air introduction holes 35a and 35b for injecting the air-fuel mixtures m1 and m2 directed to the ignition part 13a and the inlet / outlet 15a, and the air introduction holes 36 for injecting the air-fuel mixture m3 and m4 directed to the outlets of the main burners 50 and 60, respectively. Are arranged in the first and second rows R1 and R2, respectively, so that the degree of freedom in the arrangement and shape of the air introduction holes 35 and 36 in the mixing chamber wall 32 is increased, and the ignition characteristics and flame propagation characteristics are increased. From the viewpoint of improvement, it is easy to design the air introduction holes 35 and 36 suitable.

また、空気導入孔36の個数が、メインバーナ50,60の個数の整数倍であることで、メインバーナ50,60に指向して流れる混合気を噴出する空気導入孔36を、メインバーナ50,60毎に均等に割り当てることができ、しかもそのための複数の空気導入孔36の配置や形状の均等化が容易になるので、バーナ30の構造を簡単化しながら、燃焼安定性の向上が可能になる。さらに、第1列R1よりも下流に位置する第2列R2には、第1列R1よりも多くの空気導入孔があるので、下流に向かって流れる混合気をより確実にメインバーナ50,60に指向させることができる。   In addition, since the number of the air introduction holes 36 is an integral multiple of the number of the main burners 50 and 60, the air introduction holes 36 for ejecting the air-fuel mixture flowing toward the main burners 50 and 60 are provided in the main burners 50 and 60. It is possible to evenly assign every 60, and the arrangement and shape of the plurality of air introduction holes 36 for that purpose can be easily equalized, so that the combustion stability can be improved while simplifying the structure of the burner 30. . Further, since the second row R2 located downstream of the first row R1 has more air introduction holes than the first row R1, the air-fuel mixture flowing toward the downstream side is more reliably supplied to the main burners 50, 60. Can be oriented.

(実施例3)
本発明の実施例3について,図10〜図12を参照しつつ以下に説明する。
図10,図11を参照すると、実施例3に係るガスタービン燃焼器4が備える燃焼器10のバーナ70,80は、実施例2のバーナ30に相当するパイロットバーナ70と、メインバーナ80とから構成される。
パイロットバーナ70は、軸線方向で下流に向かって開放する円錐形状の混合室71を形成する混合室壁72と、燃料を供給する中央ノズルとしての燃料ノズル79とを有する。混合室壁72の混合室壁面73は円錐面形状に形成されて、円錐形状の混合室71が形成される。
また、混合室壁72には、混合室71に燃焼用空気、または燃焼用空気を燃料と共に導入する複数の空気導入通路を形成する複数の空気導入孔75,76が軸線方向に第1,第2列R1,R2の2列に並ぶように配置されており,その上流側に、各空気導入孔75,76内に燃料を噴出して供給する燃料ノズル79が配置されている。
(Example 3)
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
Referring to FIGS. 10 and 11, the burners 70 and 80 of the combustor 10 included in the gas turbine combustor 4 according to the third embodiment include a pilot burner 70 corresponding to the burner 30 of the second embodiment and a main burner 80. Composed.
The pilot burner 70 has a mixing chamber wall 72 that forms a conical mixing chamber 71 that opens toward the downstream in the axial direction, and a fuel nozzle 79 as a central nozzle that supplies fuel. The mixing chamber wall 73 of the mixing chamber wall 72 is formed in a conical surface shape, and a conical mixing chamber 71 is formed.
The mixing chamber wall 72 has a plurality of air introduction holes 75 and 76 that form a plurality of air introduction passages for introducing combustion air or combustion air into the mixing chamber 71 together with fuel in the axial direction. The fuel nozzles 79 are arranged so as to be arranged in two rows of R1 and R2, and on the upstream side thereof, a fuel nozzle 79 that jets and supplies fuel into the air introduction holes 75 and 76 is arranged.

第1列R1は、個数が1個以上の、ここでは複数個としての6個の、周方向に間隔をおいて形成された空気導入孔75により構成され、第2列R2は、個数が1個以上の、ここでは複数個としての12個の、周方向に間隔をおいて形成された空気導入孔76により構成される。
また、空気導入孔75,76は、直線部75c,76cと、直線部75c,76cに下流側で連なる偏向部75d,76dとを有する。空気導入孔75,76の出口部である偏向部75d,76dは、空気導入孔75,76から噴出する燃焼用空気または混合気により混合室71内に旋回流が生成されるように、軸線方向および周方向に偏向して形成されている。空気導入孔75,76の入口部を含む直線部75c,76cは、偏向部75d,76dから上流に向かって軸線方向にほぼ平行に延びていて、軸線方向での長さが、軸線方向での偏向部75d,76dの長さよりも2倍以上長くなるように形成されている。
また、燃料供給装置41からの燃料が燃料マニホールド部79aを有する燃料ノズル79に供給され、燃料ノズル79からの燃料が各空気導入孔75内に供給されるように噴出する。
The first row R1 is composed of six air introduction holes 75 that are one or more in number, here are plural, and are formed at intervals in the circumferential direction, and the second row R2 is one in number. It is comprised of 12 or more, here, a plurality of 12 air introduction holes 76 formed at intervals in the circumferential direction.
The air introduction holes 75 and 76 include straight portions 75c and 76c and deflection portions 75d and 76d that are connected to the straight portions 75c and 76c on the downstream side. The deflecting portions 75d and 76d, which are the outlet portions of the air introduction holes 75 and 76, are axially arranged so that a swirling flow is generated in the mixing chamber 71 by the combustion air or mixture injected from the air introduction holes 75 and 76. And it is formed by deflecting in the circumferential direction. The straight portions 75c and 76c including the inlet portions of the air introduction holes 75 and 76 extend substantially parallel to the axial direction from the deflecting portions 75d and 76d toward the upstream, and the length in the axial direction is the same as that in the axial direction. It is formed to be twice or more longer than the length of the deflecting portions 75d and 76d.
Further, the fuel from the fuel supply device 41 is supplied to the fuel nozzle 79 having the fuel manifold portion 79 a, and the fuel from the fuel nozzle 79 is ejected so as to be supplied into each air introduction hole 75.

パイロットバーナ70に対して外周側に配置されるメインバーナ80は、軸線方向で下流に向かって開放する混合室81を形成する円筒形状の混合室壁82と、燃料を供給する燃料ノズル89とを有する。外周混合室壁としての混合室壁82は、外周室壁82aおよび内周室壁82bから構成される。
軸線方向長さが混合室71の軸線方向長さよりも長い混合室81は、軸線方向に延びていると共に環状形状をしており、混合室81の上流側には燃料ノズル89が設置され,混合室81の出口には円環状形状の保炎器84が設置されている。
The main burner 80 disposed on the outer peripheral side with respect to the pilot burner 70 includes a cylindrical mixing chamber wall 82 that forms a mixing chamber 81 that is opened downstream in the axial direction, and a fuel nozzle 89 that supplies fuel. Have. The mixing chamber wall 82 as the outer peripheral mixing chamber wall is composed of an outer peripheral chamber wall 82a and an inner peripheral chamber wall 82b.
The mixing chamber 81 whose axial length is longer than the axial length of the mixing chamber 71 extends in the axial direction and has an annular shape, and a fuel nozzle 89 is installed upstream of the mixing chamber 81 and mixed. An annular flame holder 84 is installed at the outlet of the chamber 81.

燃料供給系統7が備える燃料供給装置47からの燃料が、燃料マニホールド部88を有する燃料ノズル89に供給される。燃料ノズル89から噴出した燃料は、混合室81内で燃焼用空気と混合して混合気を生成する。該混合気は燃焼室20に向かって下流に流れ、保炎器84の下流に形成される循環流の作用によって予混合燃焼が安定して行われる。また、径方向でパイロットバーナ70とメインバーナ80との間には、パイロットバーナコーン78が設置されている。   Fuel from a fuel supply device 47 provided in the fuel supply system 7 is supplied to a fuel nozzle 89 having a fuel manifold portion 88. The fuel ejected from the fuel nozzle 89 is mixed with combustion air in the mixing chamber 81 to generate an air-fuel mixture. The air-fuel mixture flows downstream toward the combustion chamber 20, and premixed combustion is stably performed by the action of a circulating flow formed downstream of the flame holder 84. Further, a pilot burner cone 78 is installed between the pilot burner 70 and the main burner 80 in the radial direction.

図11を参照すると、メインバーナ80の混合室81は、該混合室71内に設置された4個の仕切部材としての仕切壁87により、個数が4の分割混合室である混合室81a〜81dに分割される。そして、4個の混合室81a〜81dに対応して、燃料供給装置47も混合室81a〜81dと同数の4個の分割燃料供給装置である燃料供給装置47a〜47dに分割されて個別に構成され、同様に燃料ノズル89も、各燃料供給装置47a〜47dからの燃料が個別に供給されるように4個の分割燃料ノズルである燃料ノズル89a〜89dに分割されている。
このため、メインバーナ80は、各混合室81a〜81dを形成する混合室壁82の各部分および仕切壁87により構成される混合室壁と、燃料ノズル89a〜89dとを備える4つの分割メインバーナであるメインバーナ80a〜80dにより構成される。そして、4つの燃料ノズル89a〜89dに供給される燃料は個別に制御可能である。
Referring to FIG. 11, the mixing chamber 81 of the main burner 80 is divided into four mixing chambers 81 a to 81 d which are divided mixing chambers by four partition walls 87 as four partition members installed in the mixing chamber 71. It is divided into. In correspondence with the four mixing chambers 81a to 81d, the fuel supply device 47 is also divided into four fuel supply devices 47a to 47d, which are the same number of divided fuel supply devices as the mixing chambers 81a to 81d. Similarly, the fuel nozzle 89 is also divided into fuel nozzles 89a to 89d, which are four divided fuel nozzles, so that the fuel from each of the fuel supply devices 47a to 47d is individually supplied.
For this reason, the main burner 80 includes four divided main burners each including a mixing chamber wall constituted by each portion of the mixing chamber wall 82 and the partition wall 87 forming the mixing chambers 81a to 81d, and fuel nozzles 89a to 89d. The main burners 80a to 80d. The fuel supplied to the four fuel nozzles 89a to 89d can be individually controlled.

このように、実施例3での燃焼器10は、混合室81がパイロットバーナ70の混合室71よりも軸線方向に長いことにより、燃料と燃焼用空気の混合を促進させた超低NOx型のバーナを構成するメインバーナ80と、空気導入孔75,76の軸線方向長さが、直線部75c,76cを有することにより、ほぼ偏向部75d,76dに相当する部分のみである実施例1,2の空気導入孔35,36よりも長いパイロットバーナ70とを備える。   As described above, the combustor 10 according to the third embodiment is an ultra-low NOx type in which the mixing chamber 81 is longer in the axial direction than the mixing chamber 71 of the pilot burner 70, thereby promoting the mixing of fuel and combustion air. Embodiments 1 and 2 in which the main burner 80 constituting the burner and the lengths of the air introduction holes 75 and 76 in the axial direction are linear portions 75c and 76c, so that only the portions corresponding to the deflection portions 75d and 76d are provided. The pilot burner 70 is longer than the air introduction holes 35 and 36.

パイロットバーナ70において、混合室壁面73は円錐面状であり,上流端壁面74は平面状であることにより、空気導入孔75,76には、直線部75c,76cを軸線方向に平行に延びた形状に形成することができるので、空気導入孔75,76内で燃焼用空気と燃料との混合が十分に促進され、パイロットバーナ70で形成される火炎からのNOx排出量を低減することが可能となる。   In the pilot burner 70, the mixing chamber wall surface 73 has a conical surface shape, and the upstream end wall surface 74 has a planar shape, so that the straight portions 75c and 76c extend parallel to the axial direction in the air introduction holes 75 and 76. Since it can be formed into a shape, mixing of combustion air and fuel is sufficiently promoted in the air introduction holes 75 and 76, and NOx emission from the flame formed by the pilot burner 70 can be reduced. It becomes.

また、本実施例3では、パイロットバーナ70の内周側(または、上流側)の空気導入孔75が周方向に6個の個数で、外周側(または、下流側)の空気導入孔76が周方向に12個の個数で形成されている。このため、空気導入孔75に対して径方向外方となる空気導入孔76では、その長さが空気導入孔75の長さよりも長くなるので、個数の多い空気導入孔76において,燃焼用空気と燃料の混合距離が長くなり、混合が促進されて低NOx化に有利となる。   In the third embodiment, the number of the air introduction holes 75 on the inner peripheral side (or upstream side) of the pilot burner 70 is six in the circumferential direction, and the air introduction holes 76 on the outer peripheral side (or downstream side). It is formed with 12 pieces in the circumferential direction. For this reason, since the length of the air introduction hole 76 that is radially outward with respect to the air introduction hole 75 is longer than the length of the air introduction hole 75, the combustion air in the large number of air introduction holes 76. The fuel mixing distance becomes longer, and the mixing is promoted, which is advantageous for reducing NOx.

さらに、空気導入孔75,76の偏向部75d,76dは、軸線方向および周方向に偏向しているので、これに関わる効果は実施例1,2と同様である。
具体的には、実施例3によれば、燃料ノズル79から噴出した燃料は、各空気導入孔75,76内で燃焼用空気と混合し、混合室71内に噴出する。そして、空気導入孔75,76は軸線方向および周方向に偏向されているため、混合室71内には旋回流が生成される。また、空気導入孔75,76の偏向角を調整することで、空気導入孔75,76から噴出する混合気の噴出方向を制御することが可能となる。
そして、図11に示すように,空気導入孔75の特定空気導入孔75a,75bからは、混合気m1,m2が点火栓13の点火部13aおよび火炎伝播管15の出入口15aに指向して噴出するため、燃料濃度の濃い混合気が点火部13aおよび出入口15aおよびその近傍に形成され、ガスタービン1(図1参照)の始動時に、点火特性や火炎伝播特性が向上する。
Further, since the deflecting portions 75d and 76d of the air introduction holes 75 and 76 are deflected in the axial direction and the circumferential direction, the effects related to this are the same as those in the first and second embodiments.
Specifically, according to the third embodiment, the fuel ejected from the fuel nozzle 79 is mixed with the combustion air in the air introduction holes 75 and 76 and ejected into the mixing chamber 71. Since the air introduction holes 75 and 76 are deflected in the axial direction and the circumferential direction, a swirling flow is generated in the mixing chamber 71. In addition, by adjusting the deflection angle of the air introduction holes 75 and 76, it is possible to control the ejection direction of the air-fuel mixture ejected from the air introduction holes 75 and 76.
Then, as shown in FIG. 11, the air-fuel mixture m <b> 1 and m <b> 2 is ejected from the specific air introduction holes 75 a and 75 b of the air introduction hole 75 toward the ignition part 13 a of the spark plug 13 and the inlet / outlet port 15 a of the flame propagation pipe 15. Therefore, a fuel-rich mixture is formed in the ignition portion 13a and the inlet / outlet port 15a and in the vicinity thereof, and the ignition characteristics and flame propagation characteristics are improved when the gas turbine 1 (see FIG. 1) is started.

また,空気導入孔76から噴出した混合気m3は,メインバーナ80の各メインバーナ80a〜80dの保炎器84(図10参照)の下流部に噴出することにより、メインバーナ80で予混合燃焼を開始する際に、高温の燃焼ガスが保炎器84の下流部に供給されるので、燃料濃度の低い条件で予混合燃焼を開始することが可能となり、メインバーナ80で予混合燃焼を開始するときの燃焼特性(以下、「切替特性」という。)が向上する。   Further, the air-fuel mixture m3 ejected from the air introduction hole 76 is ejected to the downstream portion of the flame holder 84 (see FIG. 10) of the main burners 80a to 80d of the main burner 80, thereby premixed combustion in the main burner 80. Since the high-temperature combustion gas is supplied to the downstream portion of the flame stabilizer 84 when starting the premix combustion, it is possible to start the premix combustion under a low fuel concentration condition, and the main burner 80 starts the premix combustion. Combustion characteristics (hereinafter referred to as “switching characteristics”) are improved.

次に,本実施例3のガスタービン燃焼器4の運転方法を図10,図11を参照しつつ、主に図12を参照して、以下に説明する。
ガスタービン1(図1参照)の始動後、ガスタービン1は無負荷定格回転速度状態の図12に示される負荷eに到達し、パイロットバーナ70のみに燃料が供給された状態で、ガスタービン1の負荷が上昇する。
ガスタービン1の負荷が負荷fに到達すると、パイロットバーナ70への燃料流量が低下させられ、メインバーナ80aに燃料が供給され、保炎器84において、混合室81aに対応する部分の下流側に、予混合火炎が形成される。このとき,パイロットバーナ70とメインバーナ80aの燃料流量はほぼ等しく、混合室71から噴出した混合気は、保炎器84の下流側においてパイロットバーナ70からの高温の燃焼ガスの高い熱エネルギーを得ることができるので、混合室81aの下流に形成される予混合火炎の切替特性は良好となる。
Next, the operation method of the gas turbine combustor 4 of the third embodiment will be described below with reference mainly to FIG. 12 while referring to FIG. 10 and FIG.
After starting the gas turbine 1 (see FIG. 1), the gas turbine 1 reaches the load e shown in FIG. 12 in the no-load rated rotational speed state, and the fuel is supplied only to the pilot burner 70. The load increases.
When the load of the gas turbine 1 reaches the load f, the fuel flow rate to the pilot burner 70 is reduced, fuel is supplied to the main burner 80a, and in the flame holder 84, downstream of the portion corresponding to the mixing chamber 81a. A premixed flame is formed. At this time, the fuel flow rates of the pilot burner 70 and the main burner 80a are substantially equal, and the air-fuel mixture ejected from the mixing chamber 71 obtains high thermal energy of the high-temperature combustion gas from the pilot burner 70 on the downstream side of the flame holder 84. Therefore, the switching characteristics of the premixed flame formed downstream of the mixing chamber 81a are good.

ガスタービン1の負荷が上昇して負荷gに到達すると、メインバーナ80bにも燃料が供給され、負荷hではメインバーナ80bにも燃料が供給され、それぞれ予混合燃焼を開始するが、予混合燃焼する燃料流量に対するパイロットバーナ70の燃料流量の割合が低下するため、切替裕度は低下する(または、小さくなる)傾向にある。
ここで、切替裕度とは、切替時における燃焼安定性を確保するための燃空比の許容範囲の広さの指標であり、切替裕度が高い(または、大きい)ほど、燃空比の広い範囲で所要の燃焼安定性が確保された切替ができ、切替特性が向上する。
When the load of the gas turbine 1 rises and reaches the load g, the fuel is also supplied to the main burner 80b, and the fuel is also supplied to the main burner 80b at the load h to start premixed combustion. Since the ratio of the fuel flow rate of the pilot burner 70 to the fuel flow rate decreases, the switching margin tends to decrease (or decrease).
Here, the switching margin is an index of the breadth of the allowable range of the fuel-air ratio for ensuring combustion stability at the time of switching, and the higher (or larger) the switching margin is, the higher the fuel-air ratio is. Switching can be performed while ensuring the required combustion stability over a wide range, and switching characteristics are improved.

負荷が負荷iは、パイロットバーナ70およびメインバーナ80の全体(したがって、メインバーナ80a〜80d)が燃焼を開始する負荷であり、メインバーナ80の燃料流量に対するパイロットバーナ70の燃料流量の割合が低下するために、パイロットバーナ70から供給される熱エネルギーが小さくなって、切替特性における前記切替裕度が低下する運転状態である。
しかしながら,本実施例3では、第1列R1の空気導入孔75から、混合気m5が各混合室81a〜81dの下流側に噴出すること、さらに第2列R2の空気導入孔76から、混合気m3が各混合室81a〜81dの下流側に噴出することから、高温の燃焼ガスを各混合室81a〜81dに対応する位置で、保炎器84の下流に集中させることが可能となり、負荷iにおける切替特性を向上することが可能となる。
The load i is a load at which the entire pilot burner 70 and the main burner 80 (and therefore the main burners 80a to 80d) start combustion, and the ratio of the fuel flow rate of the pilot burner 70 to the fuel flow rate of the main burner 80 decreases. For this reason, the heat energy supplied from the pilot burner 70 is reduced, and the switching tolerance in the switching characteristics is reduced.
However, in the third embodiment, the air-fuel mixture m5 is ejected from the air introduction holes 75 in the first row R1 to the downstream side of the respective mixing chambers 81a to 81d, and further from the air introduction holes 76 in the second row R2. Since the gas m3 is ejected downstream of the mixing chambers 81a to 81d, it is possible to concentrate the high-temperature combustion gas downstream of the flame holder 84 at positions corresponding to the mixing chambers 81a to 81d. It becomes possible to improve the switching characteristic in i.

また、メインバーナ80の混合室81が、個数が4の混合室81a〜81dに分割された本実施例3では、パイロットバーナ70の空気導入孔76の個数が12個とされて、空気導入孔76の個数が混合室81a〜81dの個数の整数倍とされることで、各混合室81a〜81dの下流に均等に、パイロットバーナ70による燃焼ガスの熱エネルギを供給することが可能となる。   In the third embodiment in which the mixing chamber 81 of the main burner 80 is divided into four mixing chambers 81a to 81d, the number of the air introduction holes 76 of the pilot burner 70 is set to 12, and the air introduction holes By making the number of 76 an integral multiple of the number of the mixing chambers 81a to 81d, it becomes possible to supply the thermal energy of the combustion gas by the pilot burner 70 evenly downstream of the mixing chambers 81a to 81d.

さらに、パイロットバーナ70の内周側の第1列R1に属する空気導入孔75の個数を6とすることで,点火栓13の点火部13aおよび火炎伝播管15の出入口15aおよびその近傍に燃料濃度の濃い混合気を形成しつつ、最も前記切替裕度が低下する負荷iにおいて、空気導入孔75,76から噴出される混合気m5,m3が混合室81dの出口およびその近傍に噴出して、混合室81b,81cに比べ内周側の空気導入孔75から供給される混合気の量が倍になるため燃焼ガスの熱エネルギーを有効に利用でき切替特性を向上することが可能となる。   Further, by setting the number of the air introduction holes 75 belonging to the first row R1 on the inner peripheral side of the pilot burner 70 to be 6, the fuel concentration in the ignition portion 13a of the spark plug 13 and the inlet / outlet port 15a of the flame propagation tube 15 and its vicinity. The air-fuel mixture m5 and m3 ejected from the air introduction holes 75 and 76 are ejected to the outlet of the mixing chamber 81d and the vicinity thereof at the load i at which the switching margin is most reduced while forming the rich air-fuel mixture. Compared to the mixing chambers 81b and 81c, the amount of air-fuel mixture supplied from the air introduction hole 75 on the inner peripheral side is doubled, so that the thermal energy of the combustion gas can be used effectively and the switching characteristics can be improved.

また、図12に示されるように、負荷iでは、パイロットバーナ70の燃料流量を増加することにより、切替特性が向上するように制御されるが、パイロットバーナ70からの熱エネルギーが大きすぎると、予混合火炎部の温度が上昇しサーマルNOxの排出量が増加する。そこで、負荷iで全バーナ燃焼に切替えられた後は、パイロットバーナ70の燃料流量を低下させ、かつメインバーナ80の燃料流量を増加させることにより、NOx排出量を低下させている。   Also, as shown in FIG. 12, at the load i, the switching characteristic is controlled to be improved by increasing the fuel flow rate of the pilot burner 70. However, if the thermal energy from the pilot burner 70 is too large, The temperature of the premixed flame rises and the amount of thermal NOx discharged increases. Therefore, after switching to full burner combustion with the load i, the fuel flow rate of the pilot burner 70 is decreased and the fuel flow rate of the main burner 80 is increased, thereby reducing the NOx emission amount.

このように、本実施例3によれば、空気導入孔75の軸線方向長さを延長して長くすることができ、空気導入孔75,76の出口において空気導入孔75から噴出する燃焼用空気や混合気の噴出方向を調整可能なパイロットバーナ70を、混合室81を軸線方向に延長したメインバーナ80と組合せることで,点火特性および火炎伝播特性に優れ、しかもガスタービン1の切替負荷を低下できると共に,定格負荷においては超低NOx燃焼が可能なガスタービン燃焼器4を提供できる。   As described above, according to the third embodiment, the length of the air introduction hole 75 in the axial direction can be extended and lengthened, and the combustion air ejected from the air introduction hole 75 at the outlets of the air introduction holes 75 and 76. In addition, the pilot burner 70 capable of adjusting the jet direction of the air-fuel mixture is combined with the main burner 80 in which the mixing chamber 81 is extended in the axial direction, so that the ignition characteristic and the flame propagation characteristic are excellent, and the switching load of the gas turbine 1 is reduced. The gas turbine combustor 4 that can be reduced and can perform ultra-low NOx combustion at a rated load can be provided.

(実施例4)
本発明の実施例4について,図13,図14を参照しつつ以下に説明する。
実施例4に係るガスタービン燃焼器4が備える燃焼器10のバーナ90,100は、実施例2のバーナ30に相当するパイロットバーナ90と、メインバーナ100とから構成される。
パイロットバーナ90は、軸線方向で燃焼室20に向かって開放する混合室91を形成する混合室壁92と、燃料を供給する燃料ノズル98,99とを有する。混合室壁92の混合室壁面93は円錐面形状に形成され、円錐形状の混合室91を形成する。混合室壁92には、燃焼用空気と燃料との混合気を噴出する複数の空気導入孔95,96が軸線方向に第1,第2列R1,R2の2列に並ぶように配置されており、軸線方向でその上流側の対向する位置に各空気導入孔95,96内に燃料を噴出して供給する燃料ノズル98が配置されている。各空気導入孔95,96は、空気導入孔95,96から噴出する燃焼用空気または混合気により混合室91内に旋回流が生成されるように、軸線方向および周方向に偏向して形成されている。
Example 4
A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
The burners 90 and 100 of the combustor 10 included in the gas turbine combustor 4 according to the fourth embodiment include a pilot burner 90 corresponding to the burner 30 of the second embodiment and a main burner 100.
The pilot burner 90 has a mixing chamber wall 92 that forms a mixing chamber 91 that opens toward the combustion chamber 20 in the axial direction, and fuel nozzles 98 and 99 that supply fuel. The mixing chamber wall 93 of the mixing chamber wall 92 is formed in a conical surface shape to form a conical mixing chamber 91. A plurality of air introduction holes 95 and 96 for ejecting a mixture of combustion air and fuel are arranged in the mixing chamber wall 92 so as to be arranged in two rows of the first and second rows R1 and R2 in the axial direction. A fuel nozzle 98 is disposed in the air introduction holes 95 and 96 at opposite positions on the upstream side in the axial direction. The air introduction holes 95 and 96 are formed by being deflected in the axial direction and the circumferential direction so that a swirling flow is generated in the mixing chamber 91 by the combustion air or air-fuel mixture ejected from the air introduction holes 95 and 96. ing.

燃料ノズル98,99は、第1燃料としての気体燃料を供給する第1燃料ノズルとしての気体燃料ノズル98と、第2燃料としての液体燃料を供給する第1燃料ノズルとしての液体燃料ノズル99とから構成される。
燃料供給系統7が備える燃料供給装置41からの気体燃料である燃料は、燃料マニホールド部98aを有する燃料ノズル98から空気導入孔95,96内に噴出して供給される。
また、燃料供給系統7が備える燃料供給装置47からの液体燃料である燃料は、燃焼器軸線C2上で燃焼室20の上流側に設置された液体燃料ノズル99から混合室91内に噴出される。このように、各燃料ノズル98,99の燃料は個別に供給されることから、パイロットバーナ90では、気体燃料単独燃焼,液体燃料単独燃焼,気体燃料と液体燃料の混合燃焼が可能である。
The fuel nozzles 98 and 99 include a gaseous fuel nozzle 98 as a first fuel nozzle that supplies gaseous fuel as a first fuel, and a liquid fuel nozzle 99 as a first fuel nozzle that supplies liquid fuel as a second fuel. Consists of
The fuel that is gaseous fuel from the fuel supply device 41 provided in the fuel supply system 7 is supplied by being jetted into the air introduction holes 95 and 96 from the fuel nozzle 98 having the fuel manifold portion 98a.
Further, the fuel that is the liquid fuel from the fuel supply device 47 provided in the fuel supply system 7 is ejected into the mixing chamber 91 from the liquid fuel nozzle 99 installed on the upstream side of the combustion chamber 20 on the combustor axis C2. . Thus, since the fuel of each fuel nozzle 98 and 99 is supplied separately, the pilot burner 90 can perform single combustion of gaseous fuel, single combustion of liquid fuel, and mixed combustion of gaseous fuel and liquid fuel.

メインバーナ100は、パイロットバーナ90に対して外周側に、6個の個数で周方向に間隔をおいて配置されている。各メインバーナ100は、同心円上に複数個配置された空気導入孔105〜107がメインバーナ100のバーナ中心線を中心とする径方向に3列に並ぶように配置されている。そして、メインバーナ100の上流側には空気導入孔105,106,107に対して、ほぼ同軸方向に平行に燃料を噴出して供給する燃料ノズル109が配置されている。
燃料供給系統7(図1参照)が備える燃料供給装置48からの気体燃料としての燃料は、燃料マニホールド部109aを有する燃料ノズル109に供給され、燃料ノズル109からの燃料が各空気導入孔105〜107内に噴出して供給される。
Six main burners 100 are arranged on the outer peripheral side with respect to the pilot burner 90 and are spaced apart in the circumferential direction by the number of six. Each main burner 100 is arranged so that a plurality of air introduction holes 105 to 107 arranged concentrically are arranged in three rows in the radial direction centering on the burner center line of the main burner 100. A fuel nozzle 109 is disposed on the upstream side of the main burner 100 to inject and supply fuel to the air introduction holes 105, 106, and 107 substantially in the same coaxial direction.
The fuel as the gaseous fuel from the fuel supply device 48 provided in the fuel supply system 7 (see FIG. 1) is supplied to the fuel nozzle 109 having the fuel manifold portion 109a, and the fuel from the fuel nozzle 109 is supplied to each air introduction hole 105-105. It is ejected into 107 and supplied.

と燃焼用空気は、燃料ノズル109から噴出した燃料と共に、各空気導入孔105〜107を通って燃焼室20に噴出する。燃焼用空気と燃料との混合気は、空気導入孔105〜107の狭い空間から燃焼室20の広い空間に噴出する際に,混合気の流れに大きな乱れが発生するため、燃焼用空気と燃料との混合が燃焼室20において促進される。   The combustion air is jetted into the combustion chamber 20 through the air introduction holes 105 to 107 together with the fuel jetted from the fuel nozzle 109. When the mixture of combustion air and fuel is ejected from the narrow space of the air introduction holes 105 to 107 into the wide space of the combustion chamber 20, the flow of the mixture is greatly disturbed. Is promoted in the combustion chamber 20.

本実施例4では,メインバーナ100に多数の空気導入孔105,106,107が形成され、該多数の空気導入孔105〜107のそれぞれに対応するように燃料ノズル109が配置されているため、多数の空気導入孔105〜107の個数に対応して燃料が予め分散するので、燃焼用空気と燃料との境界面積が増加している。このため、混合する軸線方向の距離が短くても燃焼用空気と燃料との混合が促進され、超低NOx燃焼を行うことができる。
一般に、混合室91の軸線方向長さが長い場合、混合室91の内部に火炎が逆流する危険性があるが、実施例4のメインバーナ100は燃焼室20で燃料と燃焼用空気とを混合させるため、火炎がメインバーナ100に逆流する危険性を回避することができる。
In the fourth embodiment, a large number of air introduction holes 105, 106, and 107 are formed in the main burner 100, and the fuel nozzle 109 is disposed so as to correspond to each of the many air introduction holes 105 to 107. Since the fuel is dispersed in advance corresponding to the number of the large number of air introduction holes 105 to 107, the boundary area between the combustion air and the fuel is increased. For this reason, even if the axial distance to be mixed is short, mixing of combustion air and fuel is promoted, and ultra-low NOx combustion can be performed.
Generally, when the axial length of the mixing chamber 91 is long, there is a risk that a flame flows backward in the mixing chamber 91. However, the main burner 100 of the fourth embodiment mixes fuel and combustion air in the combustion chamber 20. Therefore, it is possible to avoid the risk that the flame flows back to the main burner 100.

本実施例4では、前記したように、燃料と燃焼用空気の混合が促進されているため,メインバーナ100の下流に噴出する混合気の燃料濃度が均一で低NOx燃焼には有効である。
しかし、パイロットバーナ90によって形成される火炎から、熱エネルギーを受けて予混合燃焼を開始する際、メインバーナ100から噴出した混合気に燃料濃度が均一で濃度の濃い部分が存在しないため、混合気が点火しにくくなり点火特性が低下することが考えられる。このため、ガスタービン1(図1参照)の負荷が高くならないと全てのバーナ90,100での燃焼ができなくなり、その結果、ガスタービン1を運転する負荷範囲が狭くなる可能性があった。
In the fourth embodiment, as described above, since the mixing of the fuel and the combustion air is promoted, the fuel concentration of the air-fuel mixture ejected downstream of the main burner 100 is uniform and effective for low NOx combustion.
However, when premixed combustion is started by receiving thermal energy from the flame formed by the pilot burner 90, the air-fuel mixture ejected from the main burner 100 has a uniform fuel concentration and no high-concentration portion. It is conceivable that ignition is difficult and ignition characteristics are deteriorated. For this reason, unless the load of the gas turbine 1 (see FIG. 1) is increased, combustion cannot be performed in all the burners 90 and 100, and as a result, the load range for operating the gas turbine 1 may be reduced.

そこで、図14に示されるように、本実施例4では、実施例2と同様に、第1列R1を構成する1個以上の、ここでは複数個としての6個の空気導入孔95が周方向に間隔をおいて形成され、第2列R2を構成する1個以上の、ここでは複数個としての12個の空気導入孔96が周方向に間隔をおいて形成される。したがって、空気導入孔96の個数はメインバーナ100の個数の整数倍である。   Therefore, as shown in FIG. 14, in the fourth embodiment, as in the second embodiment, one or more, here, a plurality of six air introduction holes 95 constituting the first row R1 are arranged. One or more, in this case, a plurality of twelve air introduction holes 96 forming the second row R2 are formed at intervals in the circumferential direction. Therefore, the number of air introduction holes 96 is an integral multiple of the number of main burners 100.

そして、空気導入孔95の特定空気導入孔95a,95bからの混合気m1,m2は、点火栓13の点火部13aおよび火炎伝播管15の出入口15aに指向してそれぞれ噴出し、空気導入孔96からの混合気m3は各メインバーナ100の出口に指向して噴出する。これにより、パイロットバーナ90によって形成される火炎(すなわち、燃焼ガスでもある。)の熱エネルギーを、点火や火炎伝播、さらには予混合火炎の点火に効率よく利用できるので、点火特性、火炎伝播特性および切替特性が向上する。この結果、点火特性および火炎伝播特性に優れ、しかもガスタービン1の切替負荷を低下できると共に、定格負荷条件においては超低NOx燃焼が可能なガスタービン燃焼器4を提供することが可能となる。   The air-fuel mixtures m1 and m2 from the specific air introduction holes 95a and 95b of the air introduction hole 95 are ejected toward the ignition portion 13a of the spark plug 13 and the inlet / outlet port 15a of the flame propagation pipe 15, respectively. The air-fuel mixture m3 is ejected toward the outlet of each main burner 100. As a result, the thermal energy of the flame (that is also the combustion gas) formed by the pilot burner 90 can be efficiently used for ignition, flame propagation, and further premixed flame ignition. And the switching characteristics are improved. As a result, it is possible to provide a gas turbine combustor 4 that is excellent in ignition characteristics and flame propagation characteristics, can reduce the switching load of the gas turbine 1, and can perform ultra-low NOx combustion under rated load conditions.

また,本実施例4に用いたメインバーナ100は火炎が逆流することがないため、燃料速度の速い水素を含有した燃料用の低NOx燃焼器として適用が可能である。水素を含有した燃料をガスタービンの燃料として利用する場合、水素は可燃範囲が広いため、一般に点火時の点火失敗による爆発を回避する目的で、液体燃料(例えば、軽油)で点火および火炎伝播を行わせ、その後、水素含有燃料で燃焼させることがある。
これに対して、本実施例4では、パイロットバーナ90は気体燃料用の燃料ノズル98および液体燃料用の燃料ノズル99の両方を備え,液体燃料での単独燃焼、液体燃料および気体燃料での混合燃焼、気体燃料での単独燃焼を行うことができ、しかも液体燃料時の点火特性および火炎伝播特性にも優れている。このため、実施例4に係るガスタービン燃焼器4は、水素含有燃料を燃料とするガスタービン燃焼器に対して有効となる。
Further, the main burner 100 used in the fourth embodiment can be applied as a low NOx combustor for fuel containing hydrogen with a high fuel speed because the flame does not flow backward. When fuel containing hydrogen is used as fuel for gas turbines, hydrogen has a wide flammable range. Therefore, in order to avoid explosions due to ignition failure during ignition, liquid fuel (eg, light oil) is generally used for ignition and flame propagation. And then burned with hydrogen-containing fuel.
On the other hand, in the fourth embodiment, the pilot burner 90 includes both the fuel nozzle 98 for gas fuel and the fuel nozzle 99 for liquid fuel, so that single combustion with liquid fuel, mixing with liquid fuel and gas fuel are performed. Combustion and single combustion with gaseous fuel can be performed, and the ignition characteristics and flame propagation characteristics at the time of liquid fuel are also excellent. For this reason, the gas turbine combustor 4 according to the fourth embodiment is effective for a gas turbine combustor using hydrogen-containing fuel as fuel.

以下、前記した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
実施例1のバーナ11および実施例2〜4のパイロットバーナの混合室は、燃焼器の下流に向かって拡開した円錐形状とされたが、パイロットバーナの下流側形状は平板や下流側に中心部が突出した凸型でも良く、空気導入孔からの燃焼用空気や燃料と燃焼用空気の混合気を、点火栓の点火部、火炎伝播管の出入口または予混合燃焼するメインバーナの出口に、指向して噴出するように形成し、パイロットバーナ火炎の熱エネルギーを有効に利用できるように、パイロットバーナの空気導入孔の噴出方向を調整すればよい。
空気導入通路は、管部材により形成されてもよい。
特定空気導入孔以外の空気導入孔には、該空気導入孔内に燃料が供給されないものがあってもよく、その場合には、該空気導入孔は、燃焼用空気のみが混合室内に噴出することになる。
特定空気導入孔から噴出した燃焼用空気および燃料を含む混合気が、点火部13aまたは出入口15aおよびその近傍に達する前に、偏向手段(例えば、偏向板や偏向用空気流)により、点火部13aまたは出入口15aおよびその近傍に指向するように偏向されてもよい。
第1列R1が下流側列であり、第2列R2が上流側列であってもよい。
複数の空気導入通路は、径方向に複数列を形成してもよく、その場合にも、列が軸線方向に形成される場合と同様の作用効果が奏される。また、複数の空気導入通路が、軸線方向または径方向に3以上の複数列を形成する場合、該複数列の任意の2つの列に対して請求項2の第1,第2列が適用される。
本発明は、発電用のガスタービンだけでなく、熱と電力を併給可能なコジェネレーションシステムを構成するガスタービン、あるいはポンプ・圧縮機などの機械駆動用のガスタービン、その他様々なガスタービンのガスタービン燃焼器に適用可能である。
Hereinafter, an example in which a part of the configuration of the above-described embodiment is changed will be described with respect to the changed configuration.
The mixing chamber of the burner 11 of Example 1 and the pilot burners of Examples 2 to 4 has a conical shape that expands toward the downstream of the combustor, but the downstream shape of the pilot burner is centered on a flat plate or downstream side. The projecting part may be a convex type, and the combustion air from the air introduction hole or the mixture of fuel and combustion air is supplied to the ignition part of the spark plug, the inlet / outlet of the flame propagation tube, or the outlet of the main burner for premix combustion. The jet direction of the air introduction hole of the pilot burner may be adjusted so that the heat energy of the pilot burner flame can be effectively used.
The air introduction passage may be formed by a pipe member.
Some air introduction holes other than the specific air introduction hole may not be supplied with fuel in the air introduction hole. In this case, only the combustion air is ejected into the mixing chamber. It will be.
Before the air-fuel mixture containing combustion air and fuel ejected from the specific air introduction hole reaches the ignition part 13a or the inlet / outlet 15a and its vicinity, the ignition part 13a is deflected by a deflecting means (for example, a deflector plate or a deflecting air flow). Or you may deflect | deviate so that it may point to the entrance / exit 15a and its vicinity.
The first row R1 may be a downstream row and the second row R2 may be an upstream row.
The plurality of air introduction passages may form a plurality of rows in the radial direction, and in this case as well, the same effects as when the rows are formed in the axial direction are exhibited. When the plurality of air introduction passages form three or more rows in the axial direction or the radial direction, the first and second rows of claim 2 are applied to any two rows of the plurality of rows. The
The present invention is not limited to a gas turbine for power generation, but also a gas turbine constituting a cogeneration system capable of supplying both heat and power, a gas turbine for driving a machine such as a pump / compressor, and other various gas turbine gases. Applicable to turbine combustor.

4 ガスタービン燃焼器
10 燃焼器
13 点火栓
15 火炎伝播管
30,50,60,70,80,90,100 バーナ
31,51,61,71,81,91 混合室
32,72,92 混合室壁
35,36,55,56,65,66,75,76,95,96 空気導入孔
38,59,69,79,89,98,99,109 燃料ノズル
m1,m2,m3,m4,m5 混合気
4 Gas Turbine Combustor 10 Combustor 13 Spark Plug 15 Flame Propagation Pipe 30, 50, 60, 70, 80, 90, 100 Burner 31, 51, 61, 71, 81, 91 Mixing Chamber 32, 72, 92 Mixing Chamber Wall 35, 36, 55, 56, 65, 66, 75, 76, 95, 96 Air introduction holes 38, 59, 69, 79, 89, 98, 99, 109 Fuel nozzles m1, m2, m3, m4, m5

Claims (5)

燃料と圧縮機から導入された燃焼用空気との混合気が燃焼して生成した燃焼ガスをガスタービンに供給する複数個の燃焼器と、前記混合気に点火する点火栓と、前記燃焼器同士の間で前記混合気の燃焼による火炎を伝播させる火炎伝播管とを備えるガスタービン燃焼器において、
前記燃焼器は、前記燃焼器の軸線方向で下流に向かって開放する混合室を形成する混合室壁と、燃料を供給する燃料ノズルとを有するバーナを備え、
前記混合室壁には、燃焼用空気を、前記燃料ノズルからの燃料と共に前記混合室に導入する複数の空気導入通路が設けられ、
前記空気導入通路から前記混合室に噴出した燃焼用空気および燃料が、前記点火栓および前記火炎伝播管の少なくとも一方に指向して流れることを特徴とするガスタービン燃焼器。
A plurality of combustors for supplying a gas turbine with combustion gas generated by combustion of a mixture of fuel and combustion air introduced from a compressor; a spark plug for igniting the mixture; and the combustors In a gas turbine combustor comprising a flame propagation tube for propagating a flame caused by combustion of the air-fuel mixture between
The combustor includes a burner having a mixing chamber wall that forms a mixing chamber that opens downstream in the axial direction of the combustor, and a fuel nozzle that supplies fuel.
The mixing chamber wall is provided with a plurality of air introduction passages for introducing combustion air into the mixing chamber together with fuel from the fuel nozzle,
A gas turbine combustor, wherein combustion air and fuel jetted from the air introduction passage to the mixing chamber flow toward at least one of the spark plug and the flame propagation pipe.
請求項1記載のガスタービン燃焼器において、
前記混合室壁には、複数の前記空気導入通路が、前記軸線方向または径方向に第1列および第2列に並んで配置され、
前記点火栓に指向して流れる燃焼用空気が噴出する前記空気導入通路は、前記第1列に属し、
前記火炎伝播管に指向して流れる燃焼用空気が噴出する前記空気導入通路は、前記第2列に属することを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 1.
In the mixing chamber wall, a plurality of the air introduction passages are arranged in the first row and the second row in the axial direction or the radial direction,
The air introduction passage from which combustion air flowing toward the spark plug is jetted belongs to the first row,
The gas turbine combustor according to claim 1, wherein the air introduction passage through which combustion air flowing toward the flame propagation pipe is ejected belongs to the second row.
前記バーナである中央バーナと、前記中央バーナに対して外周側に配置された複数の外周バーナとを備える請求項1記載のガスタービン燃焼器において、
前記中央バーナは、前記混合室である中央混合室を形成する前記混合室壁である中央混合室壁と、前記燃料ノズルである中央燃料ノズルとを有し、
前記外周バーナは、前記軸線方向で下流に向かって開放する外周混合室を形成する外周混合室壁と、前記外周混合室に燃料を供給する外周燃料ノズルとを有し、
前記中央混合室壁には、複数の前記燃焼用空気導入通路が、前記軸線方向に第1列および第2列に並んで設けられ、
前記点火栓および前記火炎伝播管の少なくとも一方を指向して流れる燃焼用空気が噴出する前記空気導入通路は、前記第1列に属し、
前記第2列に属する前記空気導入通路から噴出する燃焼用空気は、前記外周混合室の出口に指向して流れることを特徴とするガスタービン燃焼器。
2. The gas turbine combustor according to claim 1, comprising a central burner that is the burner, and a plurality of outer peripheral burners disposed on an outer peripheral side with respect to the central burner.
The central burner has a central mixing chamber wall that is the mixing chamber wall that forms the central mixing chamber that is the mixing chamber, and a central fuel nozzle that is the fuel nozzle,
The outer peripheral burner has an outer peripheral mixing chamber wall that forms an outer peripheral mixing chamber that opens downstream in the axial direction, and an outer peripheral fuel nozzle that supplies fuel to the outer peripheral mixing chamber,
In the central mixing chamber wall, a plurality of the combustion air introduction passages are provided side by side in the first row and the second row in the axial direction,
The air introduction passage from which the combustion air flowing toward at least one of the ignition plug and the flame propagation pipe is jetted belongs to the first row,
Combustion air ejected from the air introduction passage belonging to the second row flows toward the outlet of the outer peripheral mixing chamber.
請求項3記載のガスタービン燃焼器において、
前記中央バーナの前記第2列を構成する前記空気導入通路の個数が、前記外周バーナの個数の整数倍であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 3.
The gas turbine combustor, wherein the number of the air introduction passages constituting the second row of the central burners is an integral multiple of the number of the outer peripheral burners.
請求項3または4記載のガスタービン燃焼器において、
前記第1列および前記第2列のうちで、前記軸線方向で上流側の列を構成する前記空気導入通路は6個であり、下流側の列を構成する前記空気導入通路は12個であり、
前記外周バーナは、4個または6個であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
The gas turbine combustor according to claim 3 or 4,
Among the first row and the second row, the number of the air introduction passages constituting the upstream row in the axial direction is six, and the number of the air introduction passages constituting the downstream row is twelve. ,
The gas turbine combustor is characterized in that the number of the outer peripheral burners is four or six.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10590847B2 (en) 2016-12-21 2020-03-17 DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD Turbine including flue gas recirculation combustor

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9134031B2 (en) * 2012-01-04 2015-09-15 General Electric Company Combustor of a turbomachine including multiple tubular radial pathways arranged at multiple circumferential and axial locations
JP5911387B2 (en) * 2012-07-06 2016-04-27 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas turbine combustor and gas turbine combustor operating method
DE102012216080A1 (en) * 2012-08-17 2014-02-20 Dürr Systems GmbH burner
US20140090400A1 (en) 2012-10-01 2014-04-03 Peter John Stuttaford Variable flow divider mechanism for a multi-stage combustor
US10378456B2 (en) 2012-10-01 2019-08-13 Ansaldo Energia Switzerland AG Method of operating a multi-stage flamesheet combustor
US10060630B2 (en) 2012-10-01 2018-08-28 Ansaldo Energia Ip Uk Limited Flamesheet combustor contoured liner
US9897317B2 (en) 2012-10-01 2018-02-20 Ansaldo Energia Ip Uk Limited Thermally free liner retention mechanism
JP6035123B2 (en) * 2012-11-26 2016-11-30 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas turbine combustor
JP6158504B2 (en) * 2012-12-20 2017-07-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Burner
WO2014102920A1 (en) * 2012-12-26 2014-07-03 株式会社 日立製作所 Combustor
US20150059348A1 (en) * 2013-08-28 2015-03-05 General Electric Company System and method for controlling fuel distributions in a combustor in a gas turbine engine
JP6190670B2 (en) * 2013-08-30 2017-08-30 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas turbine combustion system
DE102013016202A1 (en) * 2013-09-28 2015-04-02 Dürr Systems GmbH "Burner head of a burner and gas turbine with such a burner"
US10161635B2 (en) * 2014-06-13 2018-12-25 Rolls-Royce Corporation Combustor with spring-loaded crossover tubes
JP6325930B2 (en) 2014-07-24 2018-05-16 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Gas turbine combustor
WO2016037966A1 (en) * 2014-09-12 2016-03-17 Siemens Aktiengesellschaft Burner comprising a fluidic oscillator, for a gas turbine, and a gas turbine comprising at least one such burner
US9453461B2 (en) * 2014-12-23 2016-09-27 General Electric Company Fuel nozzle structure
US10605459B2 (en) * 2016-03-25 2020-03-31 General Electric Company Integrated combustor nozzle for a segmented annular combustion system
US11428413B2 (en) * 2016-03-25 2022-08-30 General Electric Company Fuel injection module for segmented annular combustion system
US11002190B2 (en) * 2016-03-25 2021-05-11 General Electric Company Segmented annular combustion system
JP6934359B2 (en) * 2017-08-21 2021-09-15 三菱パワー株式会社 Combustor and gas turbine with the combustor
EP3688373B1 (en) * 2017-09-25 2024-12-11 Beijing Zhongyu Topsun Energy Technology Co., Ltd. Burner
CN107975822B (en) * 2017-12-19 2023-03-14 中国科学院工程热物理研究所 Combustion chamber of gas turbine and gas turbine using combustion chamber
JP7149807B2 (en) 2018-11-01 2022-10-07 三菱重工業株式会社 gas turbine combustor
JP7446077B2 (en) * 2019-10-04 2024-03-08 三菱重工業株式会社 Gas turbine combustor, gas turbine and oil fuel combustion method
US12429216B2 (en) * 2023-02-23 2025-09-30 Rtx Corporation Turbine engine fuel injector assembly with annular fuel outlet

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3668869A (en) * 1971-01-28 1972-06-13 Westinghouse Electric Corp Fuel spray ignition atomizer nozzle
US4050879A (en) * 1974-11-18 1977-09-27 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Fuel combustion apparatus
US4154056A (en) * 1977-09-06 1979-05-15 Westinghouse Electric Corp. Fuel nozzle assembly for a gas turbine engine
JPS5554636A (en) * 1978-10-16 1980-04-22 Hitachi Ltd Combustor of gas turbine
US5088287A (en) * 1989-07-13 1992-02-18 Sundstrand Corporation Combustor for a turbine
US20020157400A1 (en) * 2001-04-27 2002-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine with combined can-type and annular combustor and method of operating a gas turbine
US6928823B2 (en) * 2001-08-29 2005-08-16 Hitachi, Ltd. Gas turbine combustor and operating method thereof
US7143583B2 (en) * 2002-08-22 2006-12-05 Hitachi, Ltd. Gas turbine combustor, combustion method of the gas turbine combustor, and method of remodeling a gas turbine combustor
JP3940705B2 (en) 2003-06-19 2007-07-04 株式会社日立製作所 Gas turbine combustor and fuel supply method thereof
JP2005147459A (en) * 2003-11-13 2005-06-09 Hitachi Ltd Gas turbine combustor and fuel supply method for gas turbine combustor
JP4626251B2 (en) * 2004-10-06 2011-02-02 株式会社日立製作所 Combustor and combustion method of combustor
JP4509742B2 (en) * 2004-11-04 2010-07-21 株式会社日立製作所 Gas turbine power generation equipment
US8511097B2 (en) * 2005-03-18 2013-08-20 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Gas turbine combustor and ignition method of igniting fuel mixture in the same
GB2432655A (en) * 2005-11-26 2007-05-30 Siemens Ag Combustion apparatus
JP4812701B2 (en) * 2007-06-28 2011-11-09 株式会社日立製作所 Gas turbine combustor and fuel supply method for gas turbine combustor
JP2009052795A (en) * 2007-08-27 2009-03-12 Hitachi Ltd Gas turbine combustor
JP4959523B2 (en) * 2007-11-29 2012-06-27 株式会社日立製作所 Combustion device, method for modifying combustion device, and fuel injection method for combustion device
JP2010054087A (en) * 2008-08-27 2010-03-11 Hitachi Ltd Gas turbine combustor and operating method of gas turbine combustor
JP4872992B2 (en) * 2008-09-12 2012-02-08 株式会社日立製作所 Combustor, fuel supply method for combustor, and modification method for combustor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10590847B2 (en) 2016-12-21 2020-03-17 DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD Turbine including flue gas recirculation combustor

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