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JPH11237049A - ガスタービン用の低NOx燃焼器 - Google Patents

ガスタービン用の低NOx燃焼器

Info

Publication number
JPH11237049A
JPH11237049A JP3701198A JP3701198A JPH11237049A JP H11237049 A JPH11237049 A JP H11237049A JP 3701198 A JP3701198 A JP 3701198A JP 3701198 A JP3701198 A JP 3701198A JP H11237049 A JPH11237049 A JP H11237049A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustor
combustion
lean
premix
diffusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3701198A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Ishikawa
康弘 石川
Jun Hosoi
潤 細井
Hidemi Fuji
秀実 藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP3701198A priority Critical patent/JPH11237049A/ja
Publication of JPH11237049A publication Critical patent/JPH11237049A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 予混合方式による希薄燃焼を安定して行うこ
とができ、かつ全体のNOx発生量を大幅に低減するこ
とかできる、ガスタービン用の低NOx燃焼器を提供す
る。 【解決手段】 拡散燃焼と希薄予混合燃焼のいずれかを
選択的にできるパイロット燃焼器10と、希薄予混合燃
焼器からなる主燃焼器14とを備える。パイロット燃焼
器は、予混合噴射弁12aと予蒸発予混合管12bとか
らなる希薄予混合燃焼部12と、希薄予混合燃焼部分の
先端部に連続して設けられ拡散噴射弁13aとスワール
部13bとからなる拡散燃焼部13とからなる。燃料制
御装置16によりパイロット燃焼器10を着火時及び低
負荷時には拡散燃焼させ、高負荷時には希薄予混合燃焼
させて、特に高負荷時のNOx発生量を大幅に低減す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン用の
低NOx燃焼器に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、環境保護のために、ガスタービン
による燃焼排ガス中のNOx(窒素酸化物)を低減する
ことが義務付けられており、我国では、全国基準でも例
えば70ppm以下、大都市(例えば東京)では例えば
25〜30ppm以下にする必要がある。
【0003】従来のガスタービン用の低NOx燃焼器に
は、予混合燃焼方式によって希薄燃焼を行なわせる複数
の主燃焼器と、拡散燃焼方式によって保炎を行うパイロ
ット燃焼器との組み合わせが主に用いられていた。すな
わち、予混合燃焼方式の燃焼器では、燃料を十分な空気
量と予混合して蒸発させ、これを希薄燃焼させるもので
あり、このためホットスポットがなく、高温火炎の発生
をなくし低NOx化を実現することができる。しかし、
この予混合燃焼は、それ自体では燃焼が不安定になりや
すい問題点がある。このため、従来の燃焼器では、パイ
ロット燃焼器で火炎を常時形成して、燃焼を安定化する
ようになっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、パイロット燃
焼器には、安定燃焼が可能な拡散燃焼器が用いられるた
め、この燃焼によりNOx発生量が多い問題点があっ
た。そのため、パイロット燃焼器での燃焼量を可能な限
り絞った場合でも、パイロット用の燃料が全体の1割を
超え、その結果、パイロット燃焼によるNOx発生量が
全体のNOx排出量の約1/2に達し、低NOx化に対
する大きな障害となっていた。
【0005】すなわち、従来の希薄予混合型の低NOx
燃焼器では、確実な着火性と、低負荷時の予混合火炎の
安定性確保のため、拡散燃焼を行うパイロット部を有し
ているため、希薄予混合燃焼のみで達成可能なレベルま
ではNOxを低減させることはできない問題点があっ
た。
【0006】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、予混
合方式による希薄燃焼を安定して行うことができ、かつ
全体のNOx発生量を大幅に低減することかできる、ガ
スタービン用の低NOx燃焼器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、拡散燃
焼と希薄予混合燃焼のいずれかを選択的にできるパイロ
ット燃焼器と、希薄予混合燃焼器からなる主燃焼器とを
備え、前記パイロット燃焼器を着火時及び低負荷時には
拡散燃焼させ、高負荷時には希薄予混合燃焼させること
を特徴とするガスタービン用の低NOx燃焼器が提供さ
れる。
【0008】上記本発明の構成によれば、パイロット燃
焼器が拡散燃焼と希薄予混合燃焼のいずれかを選択的に
できるようになっているので、このパイロット燃焼器の
燃料供給を切り替えて、着火時及び低負荷時には、着火
性と安定性確保のために拡散燃焼を、高負荷時には低N
Oxのために希薄予混合燃焼を行うことにより、着火及
び低負荷時には、パイロット部で拡散燃焼を行い、確実
な着火性と燃焼安定性を確保しつつ、高負荷時には予混
合燃焼に切り替えることにより、大幅なNOx低減が可
能となる。
【0009】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
パイロット燃焼器は、予混合噴射弁と予蒸発予混合管と
からなる希薄予混合燃焼部と、該希薄予混合燃焼部の先
端部に連続して設けられ拡散噴射弁とスワール部とから
なる拡散燃焼部とを有する。この構成により、着火時及
び低負荷時に拡散燃焼部の拡散噴射弁だけに燃料を供給
することにより、希薄予混合燃焼部から供給される空気
中に拡散噴射弁からの燃料を噴射し、同時にスワール部
で発生する旋回流により燃料と空気を混合させながら拡
散燃焼させることができる。これにより、着火時及び低
負荷時にパイロット部で拡散燃焼を行い、確実な着火性
と燃焼安定性を確保することができる。また、高負荷時
には希薄予混合燃焼部の予混合噴射弁だける燃料を切り
替えて供給することにより、予蒸発予混合管内で予混合
噴射弁からの燃料を十分な空気量と予混合して蒸発さ
せ、これを希薄燃焼させることにより、ホットスポット
がなく、高温火炎の発生をなくし低NOx化を実現する
ことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施態様
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。
【0011】図1は、本発明によるガスタービン用の低
NOx燃焼器の全体構成図である。この図に示すよう
に、本発明の低NOx燃焼器は、中央部に配置されたパ
イロット燃焼器10と、そのまわりに配置された複数
(図には1つのみを示す)の主燃焼器14とを備える。
なお、この図において、1はスクロール部、2は燃焼器
ライナ、3はケーシング、4は点火栓(イグナイタ)で
あり、空気6がケーシング3とライナ2の間を流れて燃
焼器12、14に達し、この燃焼器とその他の部分を通
ってライナ2内に流入して火炎7を形成し、発生した燃
焼ガスがスクロール部1を通って図示しないガスタービ
ンに導かれ、これを駆動するようになっている。
【0012】図1において、主燃焼器14は、互いに同
軸に配置された主噴射弁14aと予蒸発予混合管14b
とからなる。主噴射弁14aには、ケーシング3を通し
て外部から燃料Fが供給される。この燃料には、例えば
ガス燃料、灯油、軽油、A重油等を用いるのがよい。予
蒸発予混合管14bは、この図で下端部が開口した円筒
形の筒であり、内部で燃料と空気が互いに混合しやすく
なっている。すなわち、主燃焼器14は、主噴射弁14
aと予蒸発予混合管14bで構成された予混合希薄燃焼
器である。この構成により、主噴射弁14aにより予蒸
発予混合管14b内に燃料Fを噴射し、予蒸発予混合管
14b内で燃料Fを十分な空気量と予混合して蒸発さ
せ、これを希薄燃焼させることができる。
【0013】図2は、本発明の低NOx燃焼器の作動説
明図である。この図において、パイロット燃焼器10
は、互いに同軸に配置された希薄予混合燃焼部12と拡
散燃焼部13とを有する。この希薄予混合燃焼部12
は、予混合噴射弁12aと予蒸発予混合管12bとから
なる拡散燃焼器であり、予混合噴射弁12aにより予蒸
発予混合管12b内に燃料を噴射し、空気中に燃料が拡
散しながら燃焼するようになっている。また、拡散燃焼
部13は、希薄予混合燃焼部12の先端部に連続して設
けられ拡散噴射弁13aとスワール部13bとからな
り、燃焼器ライナ2の内部に拡散火炎7を安定して形成
することができるようになっている。
【0014】図2に示すように、この低NOx燃焼器
は、更に燃料制御装置16を備えている。この燃料制御
装置16は、着火時及び低負荷時には拡散噴射弁13a
のみに燃料を供給してパイロット燃焼器10で拡散燃焼
させ、高負荷時には予混合噴射弁12aのみに燃料を供
給してパイロット燃焼器10で希薄予混合燃焼させるよ
うになっている。すなわち、着火時及び低負荷時に予混
合噴射弁12aに燃料を供給せず拡散噴射弁13aのみ
に燃料を供給すると、希薄予混合燃焼部12は単なる空
気通路として機能し、拡散燃焼部13が通常の拡散燃焼
器とし安定燃焼を得ることができる。
【0015】また逆に、高負荷時に予混合噴射弁12a
のみに燃料を供給し拡散噴射弁13aに燃料を供給しな
いと、希薄予混合燃焼部12が主燃焼器14(予混合希
薄燃焼器)と同等に機能して燃料と空気とを混合し、こ
の混合ガスは拡散燃焼部13のスワール部13bを通過
して燃焼器ライナ内で燃焼する。すなわち、この場合に
は、拡散燃焼部13は単なる通路として機能する。
【0016】上述した本発明の構成によれば、パイロッ
ト燃焼器10が拡散燃焼と希薄予混合燃焼のいずれかを
選択的にできるようになっているので、このパイロット
燃焼器10の燃料供給を切り替えて、着火時及び低負荷
時には、着火性と安定性確保のために拡散燃焼を、高負
荷時には低NOxのために希薄予混合燃焼を行うことに
より、着火及び低負荷時には、パイロット部で拡散燃焼
を行い、確実な着火性と燃焼安定性を確保しつつ、高負
荷時には予混合燃焼に切り替えることにより、大幅なN
Ox低減が可能となる。
【0017】
【実施例】図3は、本発明の低NOx燃焼器の燃焼試験
結果を示す図である。この図において、横軸はパイロッ
ト燃焼器の全体に対する燃料比率(%)、縦軸は燃焼排
ガス中のNOx量(ppm)である。なお、縦軸は酸素
濃度が16%の基準条件に換算してある。また、図中の
白丸(○印)は従来の燃焼器(燃料は灯油)の試験結果
であり、黒丸(●印)は、本発明の燃焼器(燃料はA重
油)の試験結果である。
【0018】図3から明らかなように、従来の燃焼器
(○印)では、パイロット燃焼器の燃料比率は約11%
までしか下げられず、これ以下にすると主燃焼器の安定
燃焼が困難であった。この結果、従来の燃焼器によるN
Ox量は最低で約27ppmであった。これに対して、
本発明の燃焼器(●印)では、パイロット燃焼器の燃料
比率を10%以下に下げることができ、特に高負荷時に
は予混合燃焼に完全に切り替えることにより、大幅なN
Ox低減が可能となる。
【0019】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【0020】
【発明の効果】上述したように、本発明のガスタービン
用の低NOx燃焼器は、予混合方式による希薄燃焼を安
定して行うことができ、かつ全体のNOx発生量を大幅
に低減することかできる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガスタービン用の低NOx燃焼器の全
体構成図である。
【図2】本発明の低NOx燃焼器の作動説明図である。
【図3】本発明の低NOx燃焼器の燃焼試験結果を示す
模式図である。
【符号の説明】
1 スクロール部 2 燃焼器ライナ 3 ケーシング 4 点火栓(イグナイタ) 6 空気 7 火炎 10 パイロット燃焼器 12 希薄予混合燃焼部 12a 予混合噴射弁 12b 予蒸発予混合管 13 拡散燃焼部 13a 拡散噴射弁 13b スワール部 14 主燃焼器 14a 主噴射弁 14b 予蒸発予混合管 16 燃料制御装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 拡散燃焼と希薄予混合燃焼のいずれかを
    選択的にできるパイロット燃焼器と、希薄予混合燃焼器
    からなる主燃焼器とを備え、前記パイロット燃焼器を着
    火時及び低負荷時には拡散燃焼させ、高負荷時には希薄
    予混合燃焼させる、ことを特徴とするガスタービン用の
    低NOx燃焼器。
  2. 【請求項2】 前記パイロット燃焼器は、予混合噴射弁
    と予蒸発予混合管とからなる希薄予混合燃焼部と、該希
    薄予混合燃焼部の先端部に連続して設けられ拡散噴射弁
    とスワール部とからなる拡散燃焼部とを有することを特
    徴とする請求項1に記載のガスタービン用の低NOx燃
    焼器。
JP3701198A 1998-02-19 1998-02-19 ガスタービン用の低NOx燃焼器 Pending JPH11237049A (ja)

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JP3701198A JPH11237049A (ja) 1998-02-19 1998-02-19 ガスタービン用の低NOx燃焼器

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JP3701198A JPH11237049A (ja) 1998-02-19 1998-02-19 ガスタービン用の低NOx燃焼器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001227745A (ja) * 1999-12-08 2001-08-24 General Electric Co <Ge> 気体燃料及び液体燃料の両方を使用するガスタービンの燃料を段階的に用いるための燃料装置構成とその方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001227745A (ja) * 1999-12-08 2001-08-24 General Electric Co <Ge> 気体燃料及び液体燃料の両方を使用するガスタービンの燃料を段階的に用いるための燃料装置構成とその方法
JP4681113B2 (ja) * 1999-12-08 2011-05-11 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 気体燃料及び液体燃料の両方を使用するガスタービンの燃料を段階的に用いるための燃料装置構成とその方法

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