JP6039033B2 - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービン燃焼器に係り、特に燃料供給手段として、ガスタービンから供給される圧縮空気と液体燃料とを混合してから燃焼器内に噴射する２流体内部混合ノズルを備えており、液体燃料の微粒化性能を向上させて排気エミッションの低公害化を実現したガスタービン燃焼器に関するものである。

燃焼ガスで駆動されるタービンと空気を圧縮するコンプレッサが共通の駆動軸に連結され、コンプレッサからの圧縮空気と燃料を燃焼筒に導いて燃焼させ、生成した燃焼ガスをタービンに供給して駆動軸を回転させるガスタービン装置は、例えば定置形の発電装置等の用途で広く用いられている。この種のガスタービン装置としては、例えば特許文献１に記載されたような拡散燃焼タイプの燃焼器を備えたものが知られているが、本願出願人は特願２０１１−１１９２８５号にて予混合燃焼タイプの燃焼器を備えたものを提案している。

図５に示す特許文献１に記載された拡散燃焼タイプの燃焼器は、燃焼器１００の頂部に、液体燃料を加圧して噴射する着火用の圧力噴射ノズル１０１（圧力噴射方式）が下向きに設けられ、さらに圧力噴射ノズル１０１を取り囲むようにスワラーによる気流微粒化ノズル１０２（気流微粒化方式）が設けられている。このガスタービン燃焼器によれば、圧力噴射ノズル１０１及び気流微粒化ノズル１０２から噴射された液体燃料は、ノズルの外に出てから燃焼器１００の内部で圧縮空気と混合され（外部混合）、燃焼器１００の上部にあたる燃焼領域Ｂにおいて燃焼する。

図６は、本願出願人が特願２０１１−１１９２８５号にて提案した新規な予混合燃焼タイプの燃焼器を示す。この燃焼器２００では、供給された燃料と空気を混合する予混合管２０１が燃焼器２００の頂部に設けられ、燃焼器２００の内部に連通している。この予混合管２０１の頂部や側周面には空気の供給孔が設けられており、ここから内部に空気が流入するように構成されている。そして、この予混合管２０１の頂部には、液体燃料を加圧して噴射する着火用の圧力噴射ノズル２０２（圧力噴射方式）が下向きに設けられ、さらに予混合管２０１の側周面には、液体燃料を加圧して噴射する圧力噴射ノズル２０３（圧力噴射方式）が内方に向けて設けられている。このガスタービン燃焼器２００によれば、ノズル２０２，２０３から噴射された液体燃料は、予混合管２０１の内部において圧縮空気と混合され（外部混合）、燃焼器２００の上部にあたる燃焼領域Ｂにおいて燃焼する。

特開２０１０−１０１５１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された拡散燃焼タイプの燃焼器や、本願出願人が特願２０１１−１１９２８５号にて提案した予混合燃焼タイプの燃焼器は、圧力噴射方式（圧力噴射ノズル）と気流微粒化方式（気流微粒化ノズル）のいずれの燃料噴射方式においても、液体燃料と空気の混合方式の観点から見れば、液体燃料をノズルから外部に噴射した後で空気との混合が始まる外部混合方式であった。

ガスタービンの燃焼器における液体燃料と空気の混合・燃焼過程については、液体燃料が微粒化した油滴となり、各油滴が空気と均一に混合した良好な空気供給状況下では、各油滴が個々に全周炎に囲まれて燃焼する単滴燃焼となるが、液体燃料の微粒化性能が悪化すると、このような良好な燃焼状態は得られなくなる。すなわち、前述した先行技術のガスタービン燃焼器によれば、前記圧力噴射方式において燃料圧力が低下した場合や、前記気流微粒化方式において燃料流量増加に伴う液膜厚さが上昇した場合に、液体燃料の微粒化性能が著しく低下する可能性があり、そのような場合には、酸素の供給が不足した領域では複数の油滴がまとまって燃焼する群火炎の形態が促進され、油滴粒子中に低酸素状態による未燃成分が増大し、局所的な火炎集中によるＮＯ_X 増大等が発生するおそれがあった。

本発明は、以上説明した先行技術における課題を解決するためになされたものであり、液体燃料を使用するガスタービン燃焼器において、液体燃料の微粒化性能を向上させ、排気エミッションを低公害化（低ＣＯ化、低ＮＯ_X 化）することを目的としている。

前記の課題を達成するため、請求項１に記載されたガスタービン燃焼器は、
燃焼ガスで駆動されるタービンと空気を圧縮するコンプレッサが同軸に取り付けられたガスタービン装置に設けられ、前記コンプレッサからの圧縮空気で液体燃料を燃焼させて前記タービンに供給される燃焼ガスを生成する燃焼筒を備えたガスタービン燃焼器であって、
その内部に空気の直進流と旋回流とが生じ、該空気と供給された燃料とを混合する予混合管が前記燃焼筒に開口して設けられ、
前記予混合管には、該予混合管の内部に液体燃料を噴射する圧力噴射ノズルと、供給された液体燃料と前記コンプレッサ出口から空気供給路によって混合部に供給された圧縮空気とを該混合部で混合してオリフィスから前記予混合管の内部に混合気を噴射する第１の２流体内部混合ノズルとが、前記予混合管の軸方向に沿って取り付けられると共に、前記コンプレッサ出口から空気供給路によって混合部に供給された圧縮空気とを該混合部で混合してオリフィスから前記予混合管の内部に混合気を噴射する第２の２流体内部混合ノズルが、前記予混合管の軸方向に向けて取り付けられたことを特徴としている。

請求項２に記載されたガスタービン燃焼器は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、
前記第２の２流体内部混合ノズルが、前記予混合管の軸方向に向けて等角度間隔に複数取り付けられていると共に、液体燃料と前記コンプレッサから空気供給路によって混合部に供給された圧縮空気とを該混合部で混合してオリフィスから前記燃焼筒の内部に噴射する第３の２流体内部混合ノズルが、前記予混合管に連通する前記燃焼筒にさらに取り付けられていることを特徴としている。

請求項３に記載されたガスタービン燃焼器は、請求項１又は２に記載のガスタービン燃焼器において、
前記２流体内部混合ノズルが、
供給された圧縮空気と液体燃料を混合するための混合部と、
前記空気供給路によって前記コンプレッサの出口側と接続され、前記混合部に連通して前記混合部に圧縮空気を供給する空気経路と、
前記混合部に液体燃料を供給する燃料経路と、
前記燃料経路と前記混合部の間に設けられて前記燃料経路から供給された液体燃料を前記混合部内に噴射する圧力噴射ノズルと、
前記混合部に設けられて前記混合部で混合された圧縮空気と液体燃料を外部に噴射するオリフィスと、
を有することを特徴としている。

請求項１に記載されたガスタービン燃焼器の発明によれば、２流体内部混合ノズルは、供給された液体燃料とコンプレッサからの圧縮空気を内部で混合し、微粒化した液体燃料を空気と十分に混合した状態で噴射し、燃焼筒内に供給することができる。このため、拡散燃焼タイプや予混合燃焼タイプといった燃焼筒の構造上の相違に関わらず、液体燃料の微粒化を促進して局所的な火炎の濃淡を減少させ、ガスタービン燃焼器における排気エミッションの低公害化（低ＣＯ化、低ＮＯX 化）を達成することができる。また、本発明で使用する２流体内部混合ノズルは、ガスタービン装置のコンプレッサから空気供給路を介して供給される圧縮空気を利用することになっているため、空気の外部供給のために外部電源を使用する必要がなく、省電力化の推進が図れる。なお、ガスタービン燃焼器のコンプレッサの出口圧力と燃焼器の内圧力との差は通常０．１ＭＰａ未満と非常に小さいため、本発明では、高圧空気で作動するような２流体内部混合ノズルではなく、例えば０．１ＭＰａ未満の低圧の空気で作動するような２流体内部混合ノズルを採用するものとする。

請求項１に記載されたガスタービン燃焼器によれば、圧力噴射ノズルと第１の２流体内部混合ノズルを予混合管の軸方向に沿って該予混合管に取り付けると共に、第２の流体内部混合ノズルを予混合管の軸方向に向けて該予混合管に取り付けることにより、微粒化した液体燃料を空気と十分に混合した状態で予混合管内に直接噴射して燃焼筒での燃焼に供することができるので、請求項１に記載した発明による前述した効果を予混合燃焼タイプのガスタービン燃焼器において達成することができる。

請求項２に記載されたガスタービン燃焼器によれば、請求項１に記載された発明において、第２の２流体内部混合ノズルを、前記予混合管の軸方向に向けて等角度間隔に複数取り付けたので、液体燃料の微粒化をさらに促進して局所的な火炎の濃淡を確実に減少させ、ガスタービン燃焼器における排気エミッションの低公害化（低ＣＯ化、低ＮＯX 化）を達成することができる。さらに、予混合管に取り付けた２流体内部混合ノズルとは別の第３の２流体内部混合ノズルを予混合管に連通する燃焼筒にさらに取り付けたので、燃焼により燃料の濃度が薄くなった燃焼筒の領域に対し、 記別の２流体内部混合ノズルによって液体燃料を微粒化して空気と十分に混合した状態で直接噴射して燃焼に供することができるので、当該ガスタービン燃焼器に投入される液体燃料の総量が増大し、出力及び燃焼ガス量を増大させることができる。

請求項３に記載されたガスタービン燃焼器によれば、２流体内部混合ノズルの燃料経路から供給された液体燃料は、圧力噴射ノズルで微粒化された状態で混合部に噴射され、ガスタービン装置のコンプレッサから空気供給路を介して空気経路から供給された圧縮空気と混合部の内部で混合された後、オリフィスから外部に噴射されて燃焼筒内に供給される。このため、液体燃料の微粒化及び空気との混合がさらに十分に行なわれ、燃焼筒内における局所的な火炎の濃淡がさらに減少し、排気エミッションの低公害化がさらに大きく促進される。

本発明の第１実施形態に係るガスタービン装置の全体構造を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るガスタービン装置の燃焼器（拡散燃焼タイプ）の構造を示す断面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態に係るガスタービン装置の燃焼器における２流体内部混合ノズルの構造を示す断面図であり、（ｂ）は変形例の２流体内部混合ノズルを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るガスタービン装置の燃焼器（予混合燃焼タイプ）の構造を示す断面図である。 従来のガスタービン装置の燃焼器（拡散燃焼タイプ）の構造と燃焼領域を示す断面図である。 本願出願人が特願２０１１−１１９２８５号にて提案した新規なガスタービン装置の燃焼器（予混合燃焼タイプ）の構造と燃焼領域等を示す断面図である。

図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
まず、このガスタービン装置の構成を説明する。
図１に示すように、このガスタービン装置１は、共通の駆動軸２に取り付けられたタービン３及びコンプレッサ４と、燃料供給手段が設けられた拡散燃焼タイプの燃焼器５を備えている。コンプレッサ４から圧縮空気が燃焼器５に供給されるとともに、燃料供給手段（後述する圧力噴射ノズル８及び２流体内部混合ノズル１１）が燃焼器５に液体燃料（以下、単に燃料と称する。）を供給することにより、燃焼器５の内部で燃料が燃焼して高温の燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスが前記タービン３に導かれて駆動軸２を回転させる。駆動軸２の回転は動力として利用され、タービン３を駆動した後に排出される燃焼ガスの熱エネルギも適宜の回収手段を用いることによって利用することができる。

図２は、前記ガスタービン装置１に設けられた燃焼器５の拡大図である。図１及び図２において、６は略円筒形状のケーシング６である。その内部には、コンプレッサ４からの圧縮空気が下方から上方に向けて供給される。ケーシング６の内部には、ケーシング６の内面と所定間隔をおいて略円筒形状の燃焼筒７が設置されている。燃焼筒７の上端部の中央には着火用の圧力噴射ノズル８が下向きに取り付けられている。圧力噴射ノズル８は、ケーシング６を貫通して外部に導かれた燃料供給路を介して外部の図示しない燃料供給源から液体燃料を供給されるようになっており、所定の圧力が加えられた燃料を燃焼筒７の内部に微粒化した状態で噴射して供給することができる。

図２に示すように、燃焼筒７の上部の側周面には点火プラグ９が設けられている。また、燃焼筒７の側周面の点火プラグ９に近い位置と、燃焼筒７の頂部にある前記圧力噴射ノズル８及び後述する２流体内部混合ノズルの外側の位置には、燃焼筒７内に空気を取り入れるために複数の導入孔１０が設けられている。

図２に示すように、燃焼筒７の上端部には、前記圧力噴射ノズル８を囲むように平面視周方向に等角度間隔で複数個の２流体内部混合ノズル１１が下向きに設けられている。図３（ａ）に示すように、２流体内部混合ノズル１１の基体１２は全体として略円柱形状であるが、その先端近傍の内部には、供給された圧縮空気と液体燃料を混合するための円筒形の空洞である混合部１３が形成されている。この基体１２の内部には、その円柱形状の中心軸線に沿って液体燃料の燃料経路１４が形成されて混合部１３の一端面に連通している。また、この基体１２の内部には、燃料経路１４を囲むように、燃料経路１４と平行に複数本の空気経路１５が形成されており、混合部１３の側周面にそれぞれ連通している。また、混合部１３の他端面と基体１２の先端面の間にはオリフィス１６が設けられており、混合部１３を外部に連通させている。なお、図２中に矢印にて示すように、燃焼筒７の中心軸に沿って下方に噴射する圧力噴射ノズル８の噴射方向に対し、２流体内部混合ノズル１１の噴射方向は、外方に向けて所定角度だけ広がる方向に傾斜している。

図１中に示すように、ガスタービン装置１のコンプレッサ４の出口側（図中符号(1) ）と２流体内部混合ノズル１１の空気経路１５は、図中実線の矢印で模式的に示した空気供給路１７によって接続されている。また図示しない燃料供給源と２流体内部混合ノズル１１の燃料経路１４は、図中破線の矢印で模式的に示した燃料供給路１８によって接続されている。

このように、本発明で使用する２流体内部混合ノズル１１は、ガスタービン装置１のコンプレッサ４から供給される圧縮空気を利用することになっているが、コンプレッサ４の出口側（図１中符号(1) ）の圧力と、燃焼器５の内部（図１中符号(2) ）の圧力との差は通常０．１ＭＰａ以下と非常に小さい。従って、例えば１〜４ＭＰａといった高圧の空気を用いる２流体内部混合ノズルでは本発明の構成要素として採用することができず、本発明では０．１ＭＰａ未満といったような非常に低い空気圧力で作動する低圧型の２流体内部混合ノズルを使用する必要がある。このように、本実施形態で使用される２流体内部混合ノズル１１によれば、ガスタービン装置１のコンプレッサ４から供給される比較的低圧の圧縮空気と、供給された燃料を混合部１３で混合し、燃料の微粒子を空気と十分に混合された状態にして燃焼筒７内に噴射することができる。

次に、このガスタービン装置１における作用及び効果を説明する。
図１乃至図２から理解できるように、本例のガスタービン装置１の運転時には、コンプレッサ４からの圧縮空気がケ一シング６内に送り込まれており、ケ一シング６内の圧縮空気は燃焼筒７の頂部及び側周面に設けられた多数の導入孔１０から燃焼筒７内に供給されるようになっている。起動時には、圧力噴射ノズル８から燃料が噴射されて燃焼筒７内で空気と混合され、この混合気に点火プラグ９が点火し、この状態において２流体内部混合ノズル１１が燃焼筒７内に混合気を噴射して着火させることにより燃焼が始まる。

図２及び図３（ａ）に示すように、２流体内部混合ノズル１１は、供給された液体燃料とコンプレッサ４からの圧縮空気を混合部１３内で混合し、微粒化した液体燃料を空気と十分に混合した混合気の状態にしてオリフィス１６から燃焼筒７内に噴射して供給することができる。このような２流体内部混合ノズル１１によれば、液体燃料は微粒化した油滴となり、各油滴が空気と均一に混合した良好な状態となるため、各油滴が個々に全周炎に囲まれて燃焼する単滴燃焼の望ましい燃焼状態が得られる。従って、局所的な火炎の濃淡が減少し、ガスタービン装置１における排気エミッションの低公害化（低ＣＯ化、低ＮＯ_X 化）を達成することができる。

また、本実施形態のように、低圧型の２流体内部混合ノズル１１を設けてガスタービン装置１のコンプレッサ４で生成された圧縮空気を利用できるようにすることにより、空気の外部供給が必要なくなるため、外部空気供給のために外部電源を使用する必要がなくなり、近年における省電力の強い要請に応えることが可能となる。

本実施形態で使用されている２流体内部混合ノズル１１は、前述し、図３（ａ）にも示したように、混合部１３の内部に燃料と圧縮空気を供給して混合し、混合気をオリフィス１６から外部に噴射するタイプのノズルであった。しかしながら、図３（ｂ）に示したような２流体内部混合ノズル２１を使用すれば、燃料の微粒化及び空気との混合はさらに良くなる。図３（ｂ）に示した変形例の２流体内部混合ノズル２１は、燃料経路１４と混合部１３の間に圧力噴射ノズル１９が設けられた構成となっており、その他の構造は図３（ａ）のノズルと同一である。この変形例の２流体内部混合ノズル２１によれば、加圧して供給された燃料は、燃料経路１４を経て圧力噴射ノズル１９により混合部１３内に噴射されて一次的に微粒化され、さらに圧縮空気と混合部１３において混合された段階で二次的に微粒化される。

このため、液体燃料の微粒化及び空気との混合は、図３（ａ）に示した２流体内部混合ノズル１１の場合に比べてさらに十分に行なわれ、このため燃焼筒７内における局所的な火炎の濃淡はさらに減少して排気エミッションの低公害化がさらに大きく促進される特有の顕著な効果が得られる。

図４を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態のガスタービン装置は、予混合燃焼タイプである燃焼器２５を除き、その他の基本的構成は第１実施形態と同一であるため、主として異なる部分について説明し、説明を省略した部分については第１実施形態の説明を援用する。

図４は、第２実施形態のガスタービン装置に設けられた予混合燃焼タイプの燃焼器２５を示している。本体である燃焼筒２７は略円筒形状であり、その頂部には後述する予混合管２０が取り付けられて燃焼筒７に連通している。これら燃焼筒７と予混合管２０は、コンプレッサ４の出口に連通するケーシング６に包囲されており、燃焼筒２７の下部の開口はガスタービン３の排気側に連通している。なお、図示しないが、燃焼筒２７の側周壁の所定位置には点火プラグが設けられている。

予混合管２０は燃焼筒２７よりも小径の円筒形であり、軸線を一致させて燃焼筒２７に取り付けられている。この予混合管２０は、供給された燃料と空気を混合して燃焼筒２７内に供給する装置であり、燃焼筒２７に連通する下部周壁２２と、該下部周壁２２と略同内径で、これに連通する上部周壁２３とを備えている。上部周壁２３には、多数の孔２４が接線方向に沿って形成されており、内部に空気の旋回流を導入できるようになっている。

上部周壁２３の内部には、概ね逆円錐台形で筒形の内壁２６が設けられている。内壁２６は、上部周壁２３と同芯状に配置されており、その上端部は上部周壁２３の上端部に対して全周にわたって固定接続されている。このため、上部周壁２３と内壁２６の間には、略筒状で下方に開放された隙間Ｓが構成されており、上部周壁２３の孔２４から内部に取り入れられた空気が隙間Ｓ内で旋回流を生じるようになっている。

図４に示すように、内壁２６の上端面には、空気を取り入れるために、図示しない多数の孔が形成された略円形の板体３０が設けられている。板体３０の中心には、着火用の圧力噴射ノズル２８が軸方向に沿って下向きに配置されている。また、この圧力噴射ノズル２８に隣接して、第１の２流体内部混合ノズル１１ａが軸方向に沿って下向きとなるように板体３０に取り付けられている。内壁２６の下端面は開口３１となっており、板体３０の孔を経て流入した空気の直進流と、圧力噴射ノズル２８から噴射された燃料と、２流体内部混合ノズル１１から噴射された混合気が、この開口３１から下部周壁２２内を経て燃焼筒２７内に供給されるようになっている。なお、圧力噴射ノズル２８は、ケーシング６を貫通して外部に導かれた燃料供給路１８により、図示しない燃料供給源に接続されている。

図４に一部を示すように、予混合管２０の下部周壁２２の周壁には、内壁２６の開口３１に近接した位置に、混合気を噴射する複数個の第２の２流体内部混合ノズル１１ｂが取り付けられている。これら複数個の２流体内部混合ノズル１１ｃは、下部周壁２２の中心軸と直交する平面内で見た場合に中心軸に関して等角度間隔となるように配置されており、その噴射方向は何れも燃焼筒２７の中心軸に向けられている。

図４に示すように、燃焼筒２７の中央部分よりもやや下方の側周壁には、第３の２流体内部混合ノズル１１ｃが、その噴射方向を燃焼筒２７の中心軸に向けて取り付けられている。燃焼筒２７に対して当該２流体内部混合ノズル１１ｃが取り付けられている位置は、燃焼筒２７内での燃焼が進行して燃料の濃度が薄くなった下流側の領域に相当する。

以上説明したように、第２実施形態の予混合燃焼タイプの燃焼器５では、予混合管２０の頂部と、下部周壁２２と、燃焼筒２７の側周壁の３箇所に２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（総称して２流体内部混合ノズル１１と呼ぶ）が設けられている。これら各２流体内部混合ノズル１１は、その空気経路１５がガスタービン装置１のコンプレッサ４の出口側（図１の符号(1) ）に空気供給路１７を介して接続されており、またその燃料経路１４が燃料供給路１８を介して図示しない燃料供給源に接続されている。これら２流体内部混合ノズル１１の構造は、第１実施形態のものと同一であり、図３（ａ）及び（ｂ）に示した何れのノズルも用いることができる。なお、本実施形態では予混合管２０の下部周壁２２に取り付けた２流体内部混合ノズル１１ｂを複数個とし、その他の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｃは各位置１個としたが、何れの位置についても、装置の性能、燃料の供給量その他の条件に応じて１個又は複数個とすることができる。

次に、このガスタービン装置における作用及び効果を説明する。
コンプレッサ４から圧縮空気がケーシング６の内部に供給される。この状態で圧力噴射ノズル２８から燃料を噴射して点火プラグで着火し、その後、第１乃至第３の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃから混合気を供給して着火させ、その後は圧力噴射ノズル２８及び第１乃至第３の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃによる燃料等の噴射を継続して燃焼を続行する。

この燃焼の状態について詳述すると、まずケーシング６の内部に供給された圧縮空気は、予混合管２０の板体３０の孔から内部に入り、圧力噴射ノズル２８から噴射された燃料と混合して直進流となり、着火後は第１乃至第３の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの混合気に着火するための火炎となる。

またケーシング６の内部に供給された空気は、予混合管２０の上部周壁２３に設けられた孔２４から内部に流入し、上部周壁２３と内壁２６の間の筒状の隙間Ｓで旋回流となり、下部周壁２２の内周面に沿って下降する。そして、下部周壁２２に設けられた２流体内部混合ノズル１１ｂから噴射された混合気は、この旋回流に乗って旋回するとともに、内壁２６の開口３１から下部周壁２２の内部に送り込まれる混合気の直進流と一部が合流しつつ、大部分は旋回しながら燃焼筒２７に送り込まれる。

そして、燃焼筒２７に送り込まれた混合気は、予混合管２０に近接した燃焼筒２７の上部の燃焼領域で広がって大部分が速やかに蒸発し、圧力噴射ノズル２８による火炎により着火して均一な態様で完全燃焼し、高温の燃焼ガスとなって燃焼筒２７の下部の開口からガスタービン装置の排気側に供給される。

そして、第２実施形態のガスタービン装置の燃焼器２５によれば、第１の２流体内部混合ノズル１１ａを予混合管２０の頂部に下向きで取り付けることにより、微粒化した液体燃料を空気と十分に混合した状態で予混合管２０の内壁２６内に直接噴射し、ケーシング６側から供給された圧縮空気とさらに混合させることができる。さらに、第２の２流体内部混合ノズル１１ｂを予混合管２０の下部周壁２２に取り付けることにより、予混合管２０内において内壁２６の開口３１から噴出する混合気に対し、微粒化した液体燃料と空気の混合気をさらに加えることができる。そして、上部周壁２３の孔２４から内部に吹き込んだ高圧の空気は、隙間Ｓで旋回流となって下部周壁２２内に入ってくるので、第１及び第２の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂから噴射された混合気はさらに空気と十分に混合されて下部周壁２２から燃焼筒２７内に供給される。従って、燃料は完全に微粒化され十分に空気と混合した状態で燃焼筒２７内で燃焼されるため、燃焼筒２７内での燃焼において局所的な火炎の濃淡は発生しにくく、排気エミッションの低公害化（低ＣＯ化、低ＮＯ_X 化）を確実に達成することができる。

さらに、第２実施形態のガスタービン装置の燃焼器２５によれば、予混合管２０に取り付けた第１及び第２の２流体内部混合ノズル１１ａ，１１ｂとは別の第３の２流体内部混合ノズル１１ｃを燃焼筒２７にさらに取り付けたので、燃焼により燃料の濃度が薄くなった燃焼筒２７の下流側の領域に対し、微粒化した燃料を空気と十分に混合した混合気を直接噴射することができるので、当該ガスタービン装置の燃焼器２５に投入される液体燃料の総量が増大し、出力及び燃焼ガス量を増大させることができる。

１…ガスタービン装置
３…タービン
４…コンプレッサ
５，２５…燃焼器
７，２７…燃焼筒
８，２８…圧力噴射ノズル
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，２１…２流体内部混合ノズル
１３…混合部
１６…オリフィス
１９…２流体内部混合ノズル内に設けられた圧力噴射ノズル
２０…予混合管
Ｓ…隙間

Claims (3)

1. 燃焼ガスで駆動されるタービンと空気を圧縮するコンプレッサが同軸に取り付けられたガスタービン装置に設けられ、前記コンプレッサからの圧縮空気で液体燃料を燃焼させて前記タービンに供給される燃焼ガスを生成する燃焼筒を備えたガスタービン燃焼器であって、
   その内部に空気の直進流と旋回流とが生じ、該空気と供給された燃料とを混合する予混合管が前記燃焼筒に開口して設けられ、
   前記予混合管には、
   該予混合管の内部に液体燃料を噴射する圧力噴射ノズルと、
   供給された液体燃料と前記コンプレッサ出口から空気供給路によって混合部に供給された圧縮空気とを該混合部で混合してオリフィスから前記予混合管の内部に混合気を噴射する第１の２流体内部混合ノズルとが、
   前記予混合管の軸方向に沿って取り付けられると共に、
   供給された液体燃料と前記コンプレッサ出口から空気供給路によって混合部に供給された圧縮空気とを該混合部で混合してオリフィスから前記予混合管の内部に混合気を噴射する第２の２流体内部混合ノズルが、
   前記予混合管の軸方向に向けて取り付けられた
   ことを特徴とするガスタービン燃焼器。
2. 前記第２の２流体内部混合ノズルが、前記予混合管の軸方向に向けて等角度間隔に複数取り付けられていると共に、
   液体燃料と前記コンプレッサから空気供給路によって混合部に供給された圧縮空気とを該混合部で混合してオリフィスから前記燃焼筒の内部に噴射する第３の２流体内部混合ノズルが、前記予混合管に連通する前記燃焼筒にさらに取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器。
3. 前記２流体内部混合ノズルが、
   供給された圧縮空気と液体燃料を混合するための混合部と、
   前記空気供給路によって前記コンプレッサの出口側と接続され、前記混合部に連通して前記混合部に圧縮空気を供給する空気経路と、
   前記混合部に液体燃料を供給する燃料経路と、
   前記燃料経路と前記混合部の間に設けられて前記燃料経路から供給された液体燃料を前記混合部内に噴射する圧力噴射ノズルと、
   前記混合部に設けられて前記混合部で混合された圧縮空気と液体燃料を外部に噴射するオリフィスと、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のガスタービン燃焼器。

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