JPH05280710A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器Info
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- JPH05280710A JPH05280710A JP546392A JP546392A JPH05280710A JP H05280710 A JPH05280710 A JP H05280710A JP 546392 A JP546392 A JP 546392A JP 546392 A JP546392 A JP 546392A JP H05280710 A JPH05280710 A JP H05280710A
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- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 72
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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- Spray-Type Burners (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ガスタービン燃焼器における希薄予混合低ＮＯ
ｘ燃焼の希薄予混合気形成方法に関する。 【構成】燃焼器外筒１と第２段燃焼室内筒２及び予混合
室４により形成される環状空間１２に第３の燃料ノズル
１１を設け、第１段及び第２段燃焼用空気全体に燃料を
供給する。その後、第１段では拡散燃焼用第１燃料ノズ
ル９から燃料を供給する。第２段では予混合用第２燃料
ノズル１０から燃料を供給する。 【効果】第１段では少量の拡散燃焼とＮＯｘを生成しに
くい予混合燃焼の併用、第２段では予混合燃焼のみとな
り、ＮＯｘの低い燃焼が可能となる。
ｘ燃焼の希薄予混合気形成方法に関する。 【構成】燃焼器外筒１と第２段燃焼室内筒２及び予混合
室４により形成される環状空間１２に第３の燃料ノズル
１１を設け、第１段及び第２段燃焼用空気全体に燃料を
供給する。その後、第１段では拡散燃焼用第１燃料ノズ
ル９から燃料を供給する。第２段では予混合用第２燃料
ノズル１０から燃料を供給する。 【効果】第１段では少量の拡散燃焼とＮＯｘを生成しに
くい予混合燃焼の併用、第２段では予混合燃焼のみとな
り、ＮＯｘの低い燃焼が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタビーン燃焼器にお
ける希薄予混合気形成装置に関する。
ける希薄予混合気形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】希薄予混合燃焼を主体とするガスタービ
ン燃焼器の一例は特開昭62−13932 号公報に示されてお
り、その概略図を図３に示した。第１段燃焼室７では第
１燃料ノズル９から供給された燃料が拡散燃焼し、起動
から１００％負荷まで常時燃焼する。一方、第２段燃焼
室８では第２燃料ノズル１０から供給された燃料が予混
合室４において空気と予混合した後に供給され、燃焼す
る。この第２段燃焼は予混合燃焼であり、燃料希薄状態
で燃焼するとＮＯｘ生成は少ないが、燃料がわずかに濃
くなると拡散燃焼よりもＮＯｘ生成が多くなる特性を有
する。そこで、燃料希薄状態に保ち、安定燃焼させるた
めに空気調節弁５を設け、ガスタービン負荷の高い状態
で使用している。
ン燃焼器の一例は特開昭62−13932 号公報に示されてお
り、その概略図を図３に示した。第１段燃焼室７では第
１燃料ノズル９から供給された燃料が拡散燃焼し、起動
から１００％負荷まで常時燃焼する。一方、第２段燃焼
室８では第２燃料ノズル１０から供給された燃料が予混
合室４において空気と予混合した後に供給され、燃焼す
る。この第２段燃焼は予混合燃焼であり、燃料希薄状態
で燃焼するとＮＯｘ生成は少ないが、燃料がわずかに濃
くなると拡散燃焼よりもＮＯｘ生成が多くなる特性を有
する。そこで、燃料希薄状態に保ち、安定燃焼させるた
めに空気調節弁５を設け、ガスタービン負荷の高い状態
で使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はガスタ
ービン低負荷時に第１段燃焼室のみで燃焼するため、燃
焼器供給空気の５０％程度を消費し、第２段燃焼室へ供
給する空気が５０％以下となるため、ガスタービン１０
０％負荷近傍で第２段燃焼負薄予混合燃焼する燃料割合
を十分に大きくすることができない。その結果、第１段
拡散燃焼によって生成するＮＯｘが多く、全体として十
分ＮＯｘの低い燃焼を実現できない。
ービン低負荷時に第１段燃焼室のみで燃焼するため、燃
焼器供給空気の５０％程度を消費し、第２段燃焼室へ供
給する空気が５０％以下となるため、ガスタービン１０
０％負荷近傍で第２段燃焼負薄予混合燃焼する燃料割合
を十分に大きくすることができない。その結果、第１段
拡散燃焼によって生成するＮＯｘが多く、全体として十
分ＮＯｘの低い燃焼を実現できない。
【０００４】本発明の目的は、第１段拡散燃焼割合を少
なくし、第２段燃料希薄予混合燃焼割合を多くすること
によりＮＯｘ排出濃度を低減する燃料希薄予混合気形成
方法を提供することにある。
なくし、第２段燃料希薄予混合燃焼割合を多くすること
によりＮＯｘ排出濃度を低減する燃料希薄予混合気形成
方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は燃焼空気全体通路に相当する内筒と外筒と
によって構成される通路に燃焼噴射口を設け、第１段燃
焼室の第１燃料ノズルと第２段燃焼室の第２燃料ノズル
とは別系統の燃料供給系統を設け、ガスタービン負荷に
応じて燃料流量配分を制御できるようにした。
に、本発明は燃焼空気全体通路に相当する内筒と外筒と
によって構成される通路に燃焼噴射口を設け、第１段燃
焼室の第１燃料ノズルと第２段燃焼室の第２燃料ノズル
とは別系統の燃料供給系統を設け、ガスタービン負荷に
応じて燃料流量配分を制御できるようにした。
【０００６】
【作用】内筒と外筒とによって構成される通路に設けた
第３燃料ノズルは燃焼空気全体に燃料を供給し、混合気
形成位置状態での不燃燃料希薄混合気をつくる。この混
合気の一部は第１段燃焼室にはいり、第１燃料ノズルか
ら噴射される燃料の拡散燃焼用空気として使われると同
時に、拡散燃焼によって生成した高温ガスにより、予混
合燃焼も進行する。この際に第１段燃焼室に供給される
燃料は一部分が予混合燃焼するので残りの拡散燃焼する
燃料は従来よりも少なくなる。全体混合気の残りは第２
段燃焼室の予混合室に供給され、第２燃料ノズルから追
加された燃料と混合した後に第２段燃焼室で希薄予混合
燃焼する。この際に第２燃料ノズルから供給される燃料
は従来よりも少ない。
第３燃料ノズルは燃焼空気全体に燃料を供給し、混合気
形成位置状態での不燃燃料希薄混合気をつくる。この混
合気の一部は第１段燃焼室にはいり、第１燃料ノズルか
ら噴射される燃料の拡散燃焼用空気として使われると同
時に、拡散燃焼によって生成した高温ガスにより、予混
合燃焼も進行する。この際に第１段燃焼室に供給される
燃料は一部分が予混合燃焼するので残りの拡散燃焼する
燃料は従来よりも少なくなる。全体混合気の残りは第２
段燃焼室の予混合室に供給され、第２燃料ノズルから追
加された燃料と混合した後に第２段燃焼室で希薄予混合
燃焼する。この際に第２燃料ノズルから供給される燃料
は従来よりも少ない。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１，図２により
説明する。円筒状の第１段燃焼室７は側面及び上流端面
に空気孔及び冷却孔を有する第１段内筒３によって形成
され、その上流端には燃料を噴射する単一又は複数個の
第１燃料ノズル９を有する。第１段燃焼室７の下流には
第２段内筒２によって形成される第２段燃焼室８を設け
ており、この燃焼室へは第１段燃焼室７の外周に設けた
予混合室４を通して燃料と空気の予混合気を供給する。
予混合室４には燃料を供給する第２燃料ノズル１０を設
け、入口部には空気流量を制御するための空気調節弁５
を設けている。予混合室４出口には予混合燃焼を安定化
するための保炎器６を設けている。第２段燃焼室２の外
周には第３燃料ノズル１１を設け、燃料用空気全体に燃
料を供給する。これらの各要素を収納する圧力容器が外
筒１である。３種類の燃料ノズルへは各々が燃料流量調
節弁１４，１６，１８を有する燃料供給管１３，１５，
１７を有する。図示しない圧縮機からの空気は外周１と
第２段内筒２とで形成される環状通路１２を矢印１９の
方向に流れ、第１段燃焼室７では拡散燃焼単独又は拡散
と予混合燃焼の組み合せによって燃焼ガスを生成し、第
２段燃焼室８では予混合燃焼によって燃焼ガスを生成す
る。燃焼ガスは矢印２０の方向に流れ、尾筒を介してタ
ービン静翼，動翼へと流れて行く。
説明する。円筒状の第１段燃焼室７は側面及び上流端面
に空気孔及び冷却孔を有する第１段内筒３によって形成
され、その上流端には燃料を噴射する単一又は複数個の
第１燃料ノズル９を有する。第１段燃焼室７の下流には
第２段内筒２によって形成される第２段燃焼室８を設け
ており、この燃焼室へは第１段燃焼室７の外周に設けた
予混合室４を通して燃料と空気の予混合気を供給する。
予混合室４には燃料を供給する第２燃料ノズル１０を設
け、入口部には空気流量を制御するための空気調節弁５
を設けている。予混合室４出口には予混合燃焼を安定化
するための保炎器６を設けている。第２段燃焼室２の外
周には第３燃料ノズル１１を設け、燃料用空気全体に燃
料を供給する。これらの各要素を収納する圧力容器が外
筒１である。３種類の燃料ノズルへは各々が燃料流量調
節弁１４，１６，１８を有する燃料供給管１３，１５，
１７を有する。図示しない圧縮機からの空気は外周１と
第２段内筒２とで形成される環状通路１２を矢印１９の
方向に流れ、第１段燃焼室７では拡散燃焼単独又は拡散
と予混合燃焼の組み合せによって燃焼ガスを生成し、第
２段燃焼室８では予混合燃焼によって燃焼ガスを生成す
る。燃焼ガスは矢印２０の方向に流れ、尾筒を介してタ
ービン静翼，動翼へと流れて行く。
【０００８】このガスタービン燃焼器では図２のガスタ
ービン負荷Ａ以下では第１段燃焼室７のみで燃焼し、第
１燃料ノズル９から燃料Ｆ1 を供給する拡散燃焼であ
る。ガスタービン負荷がＡ以上になると、第２段燃焼室
８の予混合室４へ第２燃料ノズル１０から燃料Ｆ2 を供
給し、又、第３燃料ノズル１１から燃焼用空気全体に燃
料Ｆ3 を供給する。この結果、ガスタービン負荷１００
％ではＦ1 が第１燃料ノズルから供給されて第１段燃焼
室７で拡散燃焼する。第３燃料ノズル１１から供給され
たＦ3 のうちでＤＥは第１段燃焼室７に予混合気として
供給され、その一部はＦ1 が拡散燃焼する際に同時に燃
焼し、残りは拡散燃焼の下流で予混合燃焼する。Ｆ3 の
残りのＥＦは予混合気として予混合室４に供給され、第
２燃料ノズル１０からの燃料Ｆ2 が追加されることによ
り、保炎器６で保炎可能な予混合気となって第２段燃焼
室８で予混合燃焼する。本実施例によれば第１段燃焼室
７でのＮＯｘ生成の多い拡散燃焼割合が図２のＤＥの一
部分に相当する分だけ減少することによってＮＯｘ生成
を減少できるとともに、第２段燃焼室８へ供給する予混
合気形成が、図２のＥＦがまず環状通路１２で行なわ
れ、次に図２のＦ2 が予混合室４で追加されて行なわれ
る二段階方式となるので、均一な予混気を形成しやすく
なり、これもＮＯｘ生成を減少できる。
ービン負荷Ａ以下では第１段燃焼室７のみで燃焼し、第
１燃料ノズル９から燃料Ｆ1 を供給する拡散燃焼であ
る。ガスタービン負荷がＡ以上になると、第２段燃焼室
８の予混合室４へ第２燃料ノズル１０から燃料Ｆ2 を供
給し、又、第３燃料ノズル１１から燃焼用空気全体に燃
料Ｆ3 を供給する。この結果、ガスタービン負荷１００
％ではＦ1 が第１燃料ノズルから供給されて第１段燃焼
室７で拡散燃焼する。第３燃料ノズル１１から供給され
たＦ3 のうちでＤＥは第１段燃焼室７に予混合気として
供給され、その一部はＦ1 が拡散燃焼する際に同時に燃
焼し、残りは拡散燃焼の下流で予混合燃焼する。Ｆ3 の
残りのＥＦは予混合気として予混合室４に供給され、第
２燃料ノズル１０からの燃料Ｆ2 が追加されることによ
り、保炎器６で保炎可能な予混合気となって第２段燃焼
室８で予混合燃焼する。本実施例によれば第１段燃焼室
７でのＮＯｘ生成の多い拡散燃焼割合が図２のＤＥの一
部分に相当する分だけ減少することによってＮＯｘ生成
を減少できるとともに、第２段燃焼室８へ供給する予混
合気形成が、図２のＥＦがまず環状通路１２で行なわ
れ、次に図２のＦ2 が予混合室４で追加されて行なわれ
る二段階方式となるので、均一な予混気を形成しやすく
なり、これもＮＯｘ生成を減少できる。
【０００９】別の実施例を図４により説明する。第３燃
料ノズル１１を予混合室４の入口と第１段内筒３との中
間に設けており、第１段燃焼室７へ供給する空気全体に
燃料を供給する。本実施例によれば、第３燃料ノズル１
１から供給した燃料Ｆ3 の一部が第１燃料ノズル９から
供給した燃料Ｆ1 が拡散燃焼する際に同時に燃焼する
が、残りの負薄予混合燃焼するので、ＮＯｘの生成を減
少できる。
料ノズル１１を予混合室４の入口と第１段内筒３との中
間に設けており、第１段燃焼室７へ供給する空気全体に
燃料を供給する。本実施例によれば、第３燃料ノズル１
１から供給した燃料Ｆ3 の一部が第１燃料ノズル９から
供給した燃料Ｆ1 が拡散燃焼する際に同時に燃焼する
が、残りの負薄予混合燃焼するので、ＮＯｘの生成を減
少できる。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、第１段燃焼室において
拡散燃焼と予混合燃焼の組み合せ燃焼が可能になり、Ｎ
Ｏｘ生成の少ない予混合燃焼が加わったことにより、従
来の拡散燃焼単独の場合よりもＮＯｘ生成を減少でき
る。また、本発明を第２段燃焼室供給空気に適用した場
合には、予混合過程が２段になることによって混合気の
濃度均一性が向上し、ＮＯｘ生成を減少できる。
拡散燃焼と予混合燃焼の組み合せ燃焼が可能になり、Ｎ
Ｏｘ生成の少ない予混合燃焼が加わったことにより、従
来の拡散燃焼単独の場合よりもＮＯｘ生成を減少でき
る。また、本発明を第２段燃焼室供給空気に適用した場
合には、予混合過程が２段になることによって混合気の
濃度均一性が向上し、ＮＯｘ生成を減少できる。
【図１】本発明の一実施例の燃焼器部の断面図。
【図２】ガスタービン負荷変化に対する２種類の燃料ノ
ズルへ供給する燃料流量割合を示した燃料分配説明図。
ズルへ供給する燃料流量割合を示した燃料分配説明図。
【図３】従来発明の燃焼器部の断面図。
【図４】本発明の他の実施例の燃焼器部断面図。
２…第２段内筒、３…第１段内筒、４…予混合室、９…
第１燃料ノズル、１０…第２燃料ノズル、１１…第３燃
料ノズル。
第１燃料ノズル、１０…第２燃料ノズル、１１…第３燃
料ノズル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 則行 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 岩井 一躬 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】燃焼室を形成する内筒と、前記内筒へ直接
又は予混合室を経て燃料を供給する燃料ノズルと、これ
らを収納する外筒より成るガスタービン燃焼器におい
て、前記内筒及び前記予混合室と前記外筒とによって形
成される空間に燃料供給部材を設け、前記燃料供給部材
から燃焼器全体燃料供給量の一部を供給し、内筒外部条
件における不燃希薄混合気を形成することを特徴とする
ガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005463A JP2743675B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4005463A JP2743675B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | ガスタービン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05280710A true JPH05280710A (ja) | 1993-10-26 |
| JP2743675B2 JP2743675B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=11611928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4005463A Expired - Lifetime JP2743675B2 (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743675B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345095A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | General Electric Co <Ge> | 低エミッションガスタービン発電のための方法及び装置 |
| JP2016114329A (ja) * | 2014-12-17 | 2016-06-23 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガス焚きバーナの運転方法及びガス焚きバーナ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59101551A (ja) * | 1982-11-08 | 1984-06-12 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | ガスタ−ビン燃焼室用の拡散バ−ナを組込んだ予混合バ−ナ |
| JPS6213932A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-22 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン燃焼器 |
| JPH0250026A (ja) * | 1988-08-08 | 1990-02-20 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器及びその運転方法 |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP4005463A patent/JP2743675B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59101551A (ja) * | 1982-11-08 | 1984-06-12 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | ガスタ−ビン燃焼室用の拡散バ−ナを組込んだ予混合バ−ナ |
| JPS6213932A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-22 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン燃焼器 |
| JPH0250026A (ja) * | 1988-08-08 | 1990-02-20 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器及びその運転方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005345095A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | General Electric Co <Ge> | 低エミッションガスタービン発電のための方法及び装置 |
| JP2016114329A (ja) * | 2014-12-17 | 2016-06-23 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガス焚きバーナの運転方法及びガス焚きバーナ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2743675B2 (ja) | 1998-04-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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